JP3900996B2 - 電子線照射処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線を照射することによって、表面改質、薄膜形成、電子線硬化、ドライ洗浄等の処理を行う電子線照射処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来技術に係わる被処理物を加熱するための加熱装置を備える電子線照射処理装置の一例を示す図である。
この電子線照射処理装置は、高電圧直流電源から供給される直流高電圧を、電子線管のフィラメントと電子線出射窓間に印加することにより、電子線出射窓から電子線を出射させている。出射した電子線は被処理物を照射するとともに、電子線の一部は電子線出射窓の前方に設けられた電子線出力検出センサによって検出される。検出された電流信号は電流／電圧変換器によって電圧信号に変換された後、制御部に入力され、制御部によってフィラメント電源を制御し、電子線管から所定の電子線を出力するようにフィラメント電流を制御している。
【０００３】
一方、図示するように、電子線によって照射処理される被処理物の背面側には、電子線による照射処理を効果的に行うために、また高速処理するために、チャンバー内に電力を供給して、被処理物を加熱するための電力稼動部であるヒータが設けられている。
このヒータは、商用交流電源に接続された電力供給線が、チャンバーに設けられる電力供給部を介してチャンバー内に導入され、ヒータに接続されて被処理物を加熱するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような電子線照射処理装置においては、ヒータ電源として１００Ｖの商用交流電源が用いられる場合、通常、商用交流電源の電源端子の一方は接地され、また、チャンバーも接地されているため、チャンバー内に導入された一方の電力供給線とチャンバー間の電位差は０Ｖになるが、他方の電力供給線とチャンバー間には１００Ｖの電位差を生じる。
【０００５】
そのため、電力供給線がチャンバー内でヒータまでの部分が露出して設けられていると、電子線管から電子線が出射されているような状態では、電力供給線の通電露出部とチャンバー間に１００Ｖの電位差があると、通電露出部とチャンバー間で異常放電が起こり、チャンバー内に異常プラズマが発生してしまう。
【０００６】
異常プラズマが発生すると、異常プラズマによって生成された電子が電子線出力検出センサーによって検出されてしまい、本来、検出すべき電子線の出力値を正確に測定できないという問題を生じる。特に、チャンバー内が減圧状態にあるような場合は、この現象は顕著に現れる。
【０００７】
なお、上述した例においては、電力稼動部としてヒータを用いた場合について説明したが、電力稼動部として、ヒータに限らず、例えば、電子線を照射させながら被処理物を回転させる回転モータや、被処理物を移動させる移動モータが用いられる場合においても、電力供給線がチャンバー内で露出して設けられていると、チャンバー内に異常プラズマが発生し、ヒータの場合と同様の現象が発生する。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、電力稼動部に電力を供給するための電力供給線をチャンバー内に導入したことによって生ずるチャンバー内の異常プラズマの発生を抑制し、電子線管から出射される電子線量を正確に測定することを可能にした電子線照射処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、交流電源からチャンバー内の電力稼動部に電力を供給し、電子線管からチャンバー内に出射される電子線によって被処理物を照射処理し、出射される電子線の一部を検出して前記電子線管から出射される電子線を制御する電子線照射処理装置において、前記交流電源からシールドトランスを介して前記電力稼動部に電力を供給するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
第２の手段は、第１の手段において、前記電子線の一部を検出する電子線検出回路に、前記交流電源の周波数と略同周波数の周波数成分を遮断するローパスフイルターを設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１および図２を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。同図において、１は電子線管、１０１は熱電子を放射するためのフィラメント、１０２はフィラメント１０１から放射された電子を加速制御するグリッド、１０３は電子線管１の外部に電子線を透過出射させる電子線出射窓、２はフィラメント用電源、３はフィラメント用電源トランス、４はグリッド用電源、５はグリッド用電源トランス、６は一端が電子線管１の高電圧印加部に接続され、他端がアースに接続されて、電子線管１に直流高電圧を印加する高電圧直流電源、７は電子線出射窓１０３の前方近傍に設けられ、電子線出射窓１０３から出射される電子線の一部を検出する電子線出力検出センサー、８は電子線出力検出センサー７によって検出された電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換器、９は検出された電圧信号に基づいて、フィラメント用電源２を制御し、電子線管１から所定の電子線が出力されるようにフィラメント電流を制御する制御部、１０はチャンバー、１１は加熱装置、１１１は加熱装置１１の商用交流電源、１１２は電力供給線、１１３はチャンバー１０内に電力供給線１１２を導入する電力供給部、１１４は商用交流電源１１１と電力供給部１１３間に設けられるシールドトランス、１１５，１１６は電力供給線１１２とアース間に分布する漂遊分布容量、１１７，１１８は電力供給線１１２のチャンバー１０内における通電露出部、１１９は電力稼動部であるヒータ、１２はチャンバー１０内に減圧槽を形成するために設けられる真空ポンプ、１３はヒータ１１９によって加熱されながら電子線照射処理される被処理物である。
【００１２】
なお、上記電子線照射処理装置では、制御部９によってフィラメント電流を制御するように構成したが、フィラメント電流に代えてまたはフィラメント電流とともに、グリッド電圧を制御するようにしても良い。
【００１３】
図２は、ヒータ１１９の具体的構成の一例を示す図である。
同図に示すように、ヒータ１１９本体は巻線抵抗で構成され、その表面は熱伝導性の良い、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３やＡｌＮ等の材料で被覆される。
この電子線照射処理装置において、フィラメント１０１で発生した熱電子は、グリッド１０２による高電圧により電界集中部に引き出された後に、電子線出射窓１０３の方向に向かって加速され、電子線出射窓１０３から出射する。電子線出射窓１０３から出射した電子線は、ヒータ１１９によって加熱されている被処理物１３を照射処理するとともに、電子線出射窓１２から出射した電子線の一部が、電子線出力検出センサー７によって検出され、制御部９によって電子線管１から所定の電子線が出力されるようにフィラメント電流が制御される。
【００１４】
また、本実施形態の電子線照射処理装置では、上記に示すごとく、商用交流電源１１１と電力供給部１１３間にシールドトランス１１４が設けられているので、シールドトランス１１４と電力供給部１１３間の電力供給線１１２には漂遊分布容量１１５，１１６が存在するが、この漂遊分布容量１１５と漂遊分布容量１１６とはほぼ等しいので、シールドトランス１１４の２次側電圧が、漂遊分布容量１１５と漂遊分布容量１１６によってほぼ等しく分圧される。そのため、商用交流電源１１１の電圧が１００Ｖで、シールドトランス１１４の昇圧比が１の場合、接地されているチャンバー１０に対する、両通電露出部１１７，１１８の電位は、それぞれ略５０Ｖとなる。これはシールドトランス１１４が設けられていない場合の一方の通電露出部とチャンバー間に生じていた略１００Ｖの電位に比べて、約半分に低下させることができる。
【００１５】
本実施形態の発明によれば、通電露出部１１７，１１８とチャンバー１０間の電位差を従来のものと比べて約半分に低下させることができるので、電子線が照射されている状態において、通電露出部１１７，１１８とチャンバー１０間において発生する可能性のあった異常プラズマの発生を抑制することができる。その結果、電子線出力検出センサー７においては、異常プラズマの発生によって生じる電子線の検出を抑制することができるので、電子線出射窓１０３から出射される電子線のみを効果的に検出することが可能となる。
【００１６】
次に、本発明の第２の実施形態を図３および図４を用いて説明する。
図３は、本実施形態に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
同図において、１４は電流／電圧変換器８から出力される電圧信号に含まれる商用交流電源１１１の周波数と略同周波数の周波数成分をカットするために設けられるローパスフィルタ、１５はローパスフィルタ１４から出力される電圧信号を所定の大きさに増幅する増幅器であり、ここで、電子線検出回路は電流／電圧変換器８、ローパスフィルタ１４、増幅器１５から構成される。
なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００１７】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ電流／電圧変換器８、ローパスフィルタ１４、および増幅器１５の各出力信号波形を示す図である。
【００１８】
本実施形態の電子線照射処理装置によれば、チャンバー１０内の減圧状態が高い状態では、仮に、チャンバー１０に対する通電露出部１１７，１１８の電位が５０Ｖと低い状態にあっても、被処理物の処理に影響を与えない程度の弱い異常プラズマが発生する可能性がある。そのため、電子線出力検出センサー７がこのような異常プラズマ内の電子を検出すると、図４（ａ）に示すように、電流／電圧変換器８からは、電子線管１から出射された電子線を検出した検出信号に、異常プラズマによって生成された商用交流電源周波数と略同周波数の脈流成分が重畳された電圧信号が出力されてしまう。しかし、本実施形態の発明では、この脈流成分は、商用交流電源の周波数と略同周波数のローパスフィルタ１１４を通すことにより、図４（ｂ）に示すように、カットすることが可能となる。
【００１９】
このように、本実施形態の発明によれば、仮に、電子線出力検出センサー７において異常プラズマによって発生した商用交流電源と同周波数のノイズとなる脈流電流が検出されるようなことがあっても、ローパスフィルタ１１４によってこの脈流成分を除去することができるので、制御部９では電子線管１から出射された電子線のみを検出することが可能となり、電子線管１から出射される電子線を精度良く制御することが可能となる。
【００２０】
次に、本発明の第３の実施形態を図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
同図において、１２０は電力稼動部であるヒータとして用いられるハロゲンランプである。なお、その他の構成は図３に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２１】
本実施形態の発明では、第２の実施形態が電力稼動部であるヒータ１１９として巻線抵抗を用いていたのに対してハロゲンランプ１２０を用いている点で相違する。ハロゲンランプ１２０を用いた場合も、第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００２２】
なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、交流電源からチャンバー内の電力稼動部であるヒータに電力を供給する場合について説明したが、電力供給部として、ヒータに代えて、電子線を照射させながら被処理物を回転させる回転モータや、被処理物を移動させる移動モータ等を用い、それらの電力稼動部に交流電源から電力を供給するようにした場合においても、第１の実施形態や第２の実施形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００２３】
次に、本発明の第４の実施形態を図６を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
同図において、１−１，１−２，１−３，１−４・・・は同一チャンバー１０内に設けられる複数の電子線管である。各電子線管１−１，１−２，１−３，１−４・・・の構成および各電子線管１−１，１−２，１−３，１−４・・・に係わる各回路構成は図１に示すものと同じであり、また、その他の構成も図３に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００２４】
本実施形態の電子線照射処理装置では、大面積の被処理物１３を均一に処理するために、同一方チャンバー１０内に、複数個の電子線管１−１，１−２，１−３，１−４・・・を配置した場合を示すものであり、また、ヒータ１１９も大面積の被処理物１３を均一に加熱するために大面積のヒータが用いられる。
本実施形態の発明においても、第２の実施形態の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、交流電源からシールドトランスを介してチャンバー内の電力稼動部に電力を供給するようにしたので、シールドトランスとチャンバー間の電力供給線には漂遊分布容量が存在しても、両漂遊分布容量はほぼ等しいので、シールドトランスの２次側出力電圧が、両漂遊分布容量によって分圧され、接地されているチャンバーに対する、チャンバー内の電力供給線の通電露出部の電位が、シールドトランスを設けていない場合に比べて、約半分に低下させることができる。その結果、通電露出部とチャンバー間に発生する可能性のある異常プラズマの発生を抑制することができ、電子線管から出射される電子を精度良く検出することが可能となる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、電子線の一部を検出する電子線検出回路に、交流電源の周波数と略同周波数の周波数成分を遮断するローパスフイルターを設けたので、電子線検出回路に、異常プラズマの発生により交流電源と略同周波数の脈流成分が検出されても、脈流成分を除去することができるので、電子線管から出射される電子線のみを精度良く検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の発明に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示すヒータ１１９の具体的構成の一例を示す図である。
【図３】第２の実施形態の発明に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示す電流／電圧変換器８、ローパスフィルタ１４、および増幅器１５の各出力信号波形を示す図である。
【図５】第３の実施形態の発明に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態の発明に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
【図７】従来技術に係る電子線照射処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 電子線管
１０１ フィラメント
１０２ グリッド
１０３ 電子線出射窓
２ フィラメント用電源
３ フィラメント用電源トランス
４ グリッド用電源
５ グリッド用電源トランス
６ 高電圧直流電源
７ 電子線出力検出センサー
８ 電流／電圧変換器
９ 制御部
１０ チャンバー
１１ 加熱装置
１１１ 商用交流電源
１１２ 電力供給線
１１３ 電力供給部
１１４ シールドトランス
１１５，１１６ 漂遊分布容量
１１７，１１８ 通電露出部
１１９ ヒータ
１２０ ハロゲンランプ
１２ 真空ポンプ
１３ 被処理物
１４ ローパスフィルタ
１５ 増幅器
１−１，１−２，１−３，１−４ 電子線管

Claims (2)

1. 交流電源からチャンバー内の電力稼動部に電力を供給し、電子線管からチャンバー内に出射される電子線によって被処理物を照射処理し、出射される電子線の一部を検出して前記電子線管から出射される電子線を制御する電子線照射処理装置において、
   前記交流電源からシールドトランスを介して前記電力稼動部に電力を供給するようにしたことを特徴とする電子線照射処理装置。
2. 前記電子線の一部を検出する電子線検出回路に、前記交流電源の周波数と略同周波数の周波数成分を遮断するローパスフイルターを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子線照射処理装置。

Images