JPH08510864A - 表面処理のための電子ビームアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子ビーム管（１５２，１５６，１５８）のアレイが、導電性プレート（９１，１０９，１２３）上に装着されて、プレートの下の基板（１０１）上に空中を介してストライプ状電子ビーム（１６３，１６４，１６５）を投射する。これらの管は各々、非常に薄い低Ｚフィルム層（７３）により形成され、シリコン（７１）により支持され、かつ周囲の圧力に抗して管を封止している、幅の狭いビームウィンドウ（５１）を有する。そのようなウィンドウがもたらすビームの減衰は小さく、用いるべき引出し電圧を低くすることができるので、さもなければ処理されるべき表面を介して貫通することによって失われてしまうであろうビームエネルギは低減される。シートまたはウェブ（１２１）などの表面における幅方向の長さ全体が、電子ビームの照射により処理されてもよいように、ストライプ状出力電極ビームセグメント（１１３，１１５）が線形ビームトラックに形成されてもよいし、またビームセグメントは、どのような所望の複合ビームパターンにも形成されてよい。別の実施例では、ストライプ状出力ビームセグメントは、ケーブルなどの円形の周囲の表面を処理するべくアレイに配列されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 表面処理のための電子ビームアレイ 技術分野 この発明はストライプ状のビームパターンを有する電子ビーム管の配列に関し 、特に表面を処理するための線形の電子ビームパターンを形成するそのような配 列に関する。 背景技術 現在、表面を処理および加工するための電子ビーム管は、典型的には１５ミク ロンの厚みのチタン箔を電子ビームウィンドウとして用いる。これには、箔の厚 みを貫通するだけのためでも最低１５０キロボルトの動作電圧が必要である。し たがって基板材料を処理するための付加的なエネルギの分を見込んで、典型的に は少なくとも１７５キロボルトの電圧が用いられる。 薄いコーティング、すなわち１０ミクロン未満のものを硬化させるのにこれら の電圧レベル（１７５Ｋｅｖ）で実行した結果は、非効率的なものであり、また 電子エネルギのほとんどは硬化されるべきコーティングをまともに通過するため 、著しいエネルギの無駄となる。そのような装置は、主に、高エネルギ電子によ りもたらされるｘ−線遮蔽の必要性のため、大きくかつコストのかかるものであ る。 高電圧を回避する、表面処理のための電子ビーム管の１つは、遠隔のイオン源 タイプである。このような管は、ストライプのパターンで表面上にあたる、スト ライプ状電子 ビームを発生する。ビームは、接着剤の硬化や放射化学全般など、材料の表面処 理のために用いられてもよい。このタイプのビーム管の一例が、本発明の譲受人 に譲渡されているジィ・ワカロプロス（G．Wakalopulos）への米国特許第４，９ １０，４３５号に見られる。また、この第４，９１０，４３５号の特許における 図５に示されている長い電子ビームソースも開示されており、ここでは複数個の ずれたイオンソースが長いチャンバの中央においてプラズマ雲を発生する。長い プラズマ雲は長い電子ビームを発生する。本発明は、ストライプ状のビームが発 生されるこのタイプの電子ビーム管に関わるものである。 米国特許第４，４６８，２８２号において、エイ・ピィ・ノイカーマンズ（A ．P．Neukermans）は、陰極線管に似通っているが薄い炭化シリコン膜層または 窒化シリコン膜層からなる幅の狭いウィンドウを備えた面を有する装置を開示す る。ウィンドウを介して放射される鉛筆状のビームは印刷の応用に用いられる。 ノイカーマンズは、強くて薄いフィルムウィンドウが、走査ビーム管において有 利に用いられ得るということを示した。 この発明の目的は、広い電子ビームでの表面処理、特にポリマ交差結合の応用 のためのものをチューブウィンドウにおけるエネルギの損失を最小限にして提供 することである。 発明の概要 上記目的は、支持プレート上に装着された薄い低Ｚフィルムウィンドウの電子 ビーム管からなるアレイで達成される。走査タイプのビーム管とは異なり、各ビ ーム管は比較的低いビーム電圧、すなわち１５〜３０ｋＶの低さのもので処理さ れる材料の幅の一部にわたるストライプ状の電子ビームを発生する。この幅の残 りの部分は、他の管からのストライプ状ビームで処理され、管の配列は材料の幅 全体に及ぶビームを有する。雰囲気圧力に耐えるに足るだけの強いフィルムまた は薄膜である、薄いチューブウィンドウにより、電力消費をより低くし、エネル ギ結合をより効率的にすることができるようになる。 炭化物または窒化物のウィンドウなど、薄い低Ｚウィンドウでは、基板上の薄 いコーティングを硬化させるのに用いられる入射パワーは５０倍近く小さくなる 。もう１つの利点は、必要な電圧がずっと低くなり、それにより鉛の遮蔽物の必 要がなくなり、したがってシステムにかかる費用がずっと少なくなるということ である。低Ｚ材料、すなわち原子番号が２０未満のものは、高Ｚ材料よりも拡散 させる電子がずっと少ない。したがってビームの減衰が少ない。 薄い膜は好ましくは別々の部品の処理を扱う半導体産業における製品なので、 事実上利用可能なウィンドウの寸法は数ミリメータ幅、１から４インチ長、そし て僅か数ミクロンの厚みとなるだろう。これは、幅広いウェブ処理のために大き いビーム幅を得るには、基板がアレイに関して移 動するにつれ幅広いビーム範囲を達成するために、一定の直径の管がずれた幾何 学的形状で積重ねられる、互い違いの配置が用いられるということを意味する。 そのような基板は、高温で溶解する接着剤などの、硬化されるべき物質を持って いてもよい。 電子ビームによる硬化に伴う今日の問題点は、表面の硬化を酸素が抑制してし まうことをなくすためにビーム環境を不活性にする必要性があることである。本 発明のビーム管は薄いウィンドウ膜を介して出される低電圧電子ビームで硬化を 行なうのに十分なエネルギをもたらすことができる。これにより不活性な環境の 必要が低減され、空気を介しての電子ビーム処理が、コスト面でより著しく紫外 光と競争できるものとなる。予備テストでは、低電圧での露光における重合、交 差結合、および分裂は、高電圧での照射におけるものとは異なっていることが示 される。初期テストは、本発明のビーム管により生成されたより低い電子エネル ギでの重合に、より好ましい傾向を示している。 上の目的に用いられる管は、電極がそれを介して送り出される基部端と、その 基部端から対向するように間隔をあけられているウィンドウ端とを備える真空管 のエンベロープを有する。ウィンドウ端には、薄く電子ビーム透過性で炭化膜ま たは窒化膜からなる気体を通さないウィンドウが配設される。この薄いウィンド ウは半導体の薄膜製造技術を用いて作られる。シリコンウエハが基板として用い られ、 炭化物または窒化物またはドープトシリコンなどの薄い低圧化学気相薄膜成長（ ＬＰＣＶＤ）フィルムまたは薄膜が層として基板上に堆積され、その後シリコン ウエハの小さい一部分がエッチ除去されて、ウィンドウがエッチングされたとこ ろを除くすべてのところにシリコンウエハにより支持される薄い炭化層または窒 化層が残される。ボロンをドーピングされたシリコンなどの、ドープトシリコン 薄膜も使用することができるだろう。このようにして、ウエハはフィルム層のた めの支持部として働く。この層はシリコンに強く接着されるので、少なくとも管 の内側と外側との間の雰囲気における圧力差には耐えられるだろう。ウエハは、 ウィンドウ部のみが用いられるようにトリミングされる。 管の基部付近に配設された延在するフィラメントが、熱電子のソースを提供す る。ウィンドウを取囲む導電性フレームの形における電子加速電極は、ビーム形 成電極に比較して高い正電圧を有する。このビーム形成電極はフィラメントの付 近から電子を取除き、それらを薄いウィンドウに向かって、寸法がウィンドウに 対応するビームを形成し形作った後で、押しやるものである。ビーム形成電極は 、放物線的な円筒形状を有しており、この円筒形の軸は延在するフィラメントの 長さ方向に平行である。この電極は加速電極に関して負に充電され、強制的に電 子に円筒形の軸線近くにおいて雲を形成させ、そこから電子は加速電極によ り引出される。 複数個の同様な管が、管のウィンドウ端がずれたまたは互い違いにされた位置 において導電性プレート上に支えられた状態で装着されてもよい。プレート内の アパチャは管のウィンドウに対応する。プレートは、このプレートが正電圧にお いて各管のためのビーム加速電極として機能できるように、各ウィンドウの導電 性の縁と接触している。長手のストライプ状ビームは、互い違いにされた管から のビームを総合したものが処理されるべき材料の幅に及ぶように整列される。代 替的には、管はストライプ状ビームがいかなる所望のビームパターンにおける単 位ビームセグメントをも形成するように、アレイに配列されてもよい。そのよう な処理されるべき材料は、テーブル上またはローラ上のいずれかにおいてビーム のアレイの下方で移動させられる。ストライプ状ビームは空気雰囲気を横切って 処理されるべき材料の表面上に至る。材料は、ビームが材料の動きの方向に対し て横になるように、ある方向にビームの下方を移動させられる。管のための支持 プレートは、特定の幅の材料が支持構造に管を加える、または支持構造から管を 取除くことにより処理され得るように、所望の数の管を収納してもよい。所望の ビームパターンのための単位ビームセグメントを提供するのに好ましいとされる のはここで説明されるビーム管であるが、遠隔のイオン源の管など、ストライプ 状ビームパターンを発生し、かつ薄く電子ビーム 透過性で炭化膜または窒化膜からなるウィンドウを有する他のタイプの管が用い られてもよい。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に従うコンパクトな電子ビーム管の断面図である。 図２は、図１の電子ビーム管を線２−２に沿って破断した直交断面図である。 図３は、図１の電子ビーム管の上面図である。 図４ａおよび４ｂは、図１の電子ビーム管のための薄いウィンドウを製造する 方法を示す平面図である。 図５は、本発明に従う支持プレート上に装着された複数の電圧リードを備えた 管配置の斜視図である。 図５ａは、図５に示されるタイプの二重電圧の管配置に関する注入量対深さを 示すグラフである。 図６および７は、移動可能な材料のステージを備えた管配置の平面図である。 図８は、ケーブルまたはワイヤなどの線形の材料を処理するための三角形の配 置を示す平面図である。 発明を実施するためのベストモード 図１を参照して、基部端１５および基部端から間隔をあけられ対向しているウ ィンドウ端１７を備えたガラスまたはセラミックであってもよい真空管エンベロ ープ１３を有する電子ビーム管１１が示される。 管全体は円筒形であるが、基部端１５はおよそ３０％だ けウィンドウ端より大きい円周を有する。より大きい基部端の円周は、チューブ ピン１９を収容している。第１のピン２１および隠れている第２のピンは、電極 ２３，２５を管の中央に運ぶ金属−ガラスシールまたはフィードスルーによって 管のエンベロープに接続されている。これらの電極はそれぞれの管の端から支持 されており、中央の延在するフィラメント２７に対し機械的な支持および電気的 な接触を提供する。このフィラメントは２４ボルトなどの比較的低い電圧で動作 する熱電子エミッタである。 ピン３１，３３は絶縁性スリーブ３５のための機械的な支持を提供するもので あって、この絶縁性スリーブ３５は電子ビーム形成電極３７のための支持を提供 する。およそマイナス５０〜８０ｋＶの、フィラメントに比して負である電圧が 、管の中央を通って電子ビーム形成電極３７へ延びるワイヤ３９上を伝えられる 。１５〜３０ｋＶの低さの電圧が、非常に薄いウィンドウとともに用いられても よい。望ましい電圧の上限は約１２０ｋＶである。このビーム形成電極は、延在 するフィラメント２７からの電子を電極の壁からの反発作用により電極の細長い 中央領域の中へ導く機能を有する。ビーム形成電極は放物線状のシリンダなので 、フィラメントに平行な長いストライプ状電子ビームが形成される。ワイヤ３９ はフィードスルーにより管のエンベロープを出た後、管の端４１に接続されてい ることが見てとれる。管のエンベロープはガラスシール４３によって 排気され封止されてから真空に保たれる。この管は封止に先立ち１０^-4Ｔｏｒｒ の圧力まで排気することができる。オプションとしては、この管はビームをオフ およびオンに切換えるための図示されていないオフ−オン制御グリッドを有して いてもよい。示されているのは熱フィラメント管であるが、間接的に加熱された 陰極管を用いることもできるだろう。 延在するフィラメントに対抗して、電子ビームは通すが気体は通さない、薄い 低Ｚ層からなるチューブウィンドウ５１がある。換言すれば、ウィンドウ５１は 気密シールを維持しており、外部の雰囲気が管の内部に入ってこないようにして いる。ウィンドウは管のエンベロープ内において開口５３の上に据えられている 。代替的には、ウィンドウは管エンベロープの内側から装着することもできるだ ろう。四角形の導電性フレームがウィンドウに接合され、ビーム形成電極に関し て正の電圧が管から電子ビームを引出すことを可能にしている。この電圧は、接 地電位であるが、ビーム形成電極と比べて高い正電位におけるものであって、ビ ーム形成電極からの電子をウィンドウに向かって加速させる。 ウィンドウの周囲に接続された導電性の支持フレームは、ウィンドウ５１の境 界に接地電圧を伝えてウィンドウを介して電界をもたらし、これがビーム形成電 極３７からの電子を引きつける。局所的接地電位が後に論じられる装着プ レートにより、または何らかの都合のよい供給源から供給される。管のエンベロ ープ１３はガラスまたは他の誘電体であって、これによりウィンドウ５１の境界 から電界が電極３７の付近に入り込むことができるようになる。接地電圧はビー ム形成電極に関して約５０，０００ボルト正であり、そのことによってビーム形 成電極の内側とウィンドウとの間に電界を確立する。ウィンドウは電子を透過さ せるので、電極３７からの電子はウィンドウを介して投じられる。導電性フレー ムは、実質的にすべての電子がウィンドウを通過するので、少しの電流しか引き 出さない。管の全長は管の外側にあるピンを除外して約１５ｃｍである。最大の 円周寸法は約８ｃｍである。 上記の管の設計における、先行技術の電子ビーム硬化装置に優る利点の１つは 、ビーム電圧が比較的低いことである。５０ｋＶのビームはポリマを通って貫通 する力が弱い。ビームのエネルギのほとんどはポリマの交差結合および硬化のた めに、ポリマ内で使われる。良好な硬化効率のためには、８０ｋＶを下回るビー ムエネルギが望ましい。 図２を参照して、ビーム形成電極３７が放物線の形状を有しているのが見てと れる。しかしながら、この放物線は延在するフィラメント２７に平行に引き延ば されているので、電極３７の中実の本体は円筒形の放物線となる。１対のバッフ ル５７が、電極の頂部を部分的に閉じているが、長手のスリット５９が存在して おり、これによりウィンド ウ５１に向かって加速されているストライプ状ビームが出ていけるようになって いる。ウィンドウ５１に向かって加速される電子ビームは形状が細長く、延在す るフィラメント２７に平行である。ストライプパターンの電子はウィンドウ上の 高電圧コーティングに引き寄せられ、減衰することなしにウィンドウを通過する のに十分なエネルギでウィンドウに当たる。 図３を参照して、管の上面５２にウィンドウ５１が装着されているのが見てと れる。一方向からは、ウィンドウには長手寸法６１があり、その一方で直角によ り狭い幅方向の寸法６３がある。ウィンドウの長手寸法はビームの対応する寸法 と整列させられる。ウィンドウは導電性フレーム７５により取囲まれた管の端に おける開口の上に装着される支持部６５からなる。薄いウィンドウ５１は支持部 ６５の中央部にあり、数ミリメートル幅×１〜８インチ長の寸法を有する。もっ と実際的な長さは１〜３インチであって、これは大量生産にはより適している。 薄いウィンドウの厚みは３ミクロンから７ミクロンの範囲である。支持部６５は 後に説明するようにシリコンからなる。金属およびセラミックの支持部も実現可 能である。 図４ａを参照して、薄いウィンドウの構成が見てとれるだろう。シリコンウエ ハ７１は電圧力化学気相薄膜成長により塗布された非常に薄いシリコンまたは窒 化物のコーティングを有する。薄膜電子ウィンドウの製造は、１９８６ 年１月／２月刊行のジェイ・バキューム・サイエンス・テクノロジー会報（J．V acuum Science Technology Bulletin）中のエル・ハンロン（L．Hanlon）らによ る「電子ウィンドウ陰極線管の応用（Electron Window Cathode Ray Tube Appli cations）」と題された記事で説明されている。この記事では、炭化シリコン、 窒化ボロンおよび炭化ボロンのコーティングが説明されている。しかしながら、 本発明で企図されているウィンドウは、この記事に記載されているＣＲＴウィン ドウよりも長手方向においてずっと小さいものである。ウィンドウの境界は、図 ３に示されている導電性フレーム７５の中に装着されており、このフレーム７５ は薄いウィンドウが所望の方向に向くように、支持プレート上に管を装着する際 に用いられるべきアルミニウムプレートであってもよい。フレーム７５は公称０ ボルトである接地電圧に維持される。これはビーム形成電極３７と比べれば比較 的高い電圧なので、電子はウィンドウに向かって加速され、それを通って突出す る。ウィンドウは、シリコンウエハに普通の量のボロンをドーピングし、その後 上述のようにエッチングして２０ミクロン未満の厚みを備えたボロンをドーピン グされたシリコン膜を残すことによって作られてもよい。 図４ａは、炭化層または窒化層７３がシリコンウエハ７１上に化学気相薄膜成 長されて３から２０ミクロンの間の厚みにされた、薄いウィンドウの構成を示す 。窒化ボロン、 炭化シリコン、窒化シリコン、炭化ボロン、および窒化ボロン水素化物からなる ウィンドウが好ましい。ここで説明される方法の他に、フィルムは蒸着、エッチ ング、およびカソードアーク気相成長によって作られてもよい。図４ｂでは、シ リコンウエハ７１が溝７７でエッチングされる。この溝を介して、電子ビームが 溝７７に直に隣接する領域内においてウィンドウ７３を通過し貫通する。図３に おける支持部６５は、ウエハ７１の切り取られた部分に対応しており、その寸法 はウィンドウの外側の寸法に対応している。類似のウィンドウを有する遠隔のイ オン源の管など他のタイプの管が用いられてもよい。 図５を参照して、行８１〜８４における複数個の電子ビーム管が、１列当り管 が３本の４列のアレイにおいて支持プレート９１に装着されているのが示される 。隣接する列同士は列内の隣接し合う管の間の距離の２分の１だけずらされてい る。支持プレート９１は絶縁性回路基板であって、各ビーム管は１つ置きの管か ら絶縁されており、プレートにより支持されている。導電性トレース８５が各管 の薄いウィンドウを取囲む各フレームへ延びる。このトレースにより、接地電位 ８６が各管における薄いウィンドウの付近に与えられる。上述のように、接地電 位は各管のビーム形成電極と比べれば高い電圧である。電流計などの電流モニタ ８７が、接地から管に引き出された電流の量を測定する。電流レベルを測定する ことにより、アレイ内の各管の動作 性をテストすることができる。他の管に比べて、ある管によって引き出される電 流が全くない、または非常に低い場合、これはその管が適正に機能していないと いうことを示すものであり、その欠陥のある管が交換されるまで、アレイ全体を 遮蔽しなければならない。アレイ内に余分の管が設けられていない限り、１つで も欠陥のある管があればビームパターンは損なわれるだろう。大きなアレイにつ いては、余分の行および列で、そのアレイを遮蔽することなく欠陥のあるものに とって代わる管を提供することができるだろう。 管のアレイは、複数のセクションに分割されてもよい。図５は、行８１および ８２からなる第１のセクションと、行８３および８４からなる第２のセクション とに分割されたアレイを示す。行８１および８２におけるビーム形成電極には、 たとえば３０ｋＶの第１の電圧がケーブル８８を介して与えられる。第２のセク ションには、ケーブル８９によりたとえば６０ｋＶのより高い負電圧が与えられ る。ケーブル８８および８９は、高電圧電極だけでなくすべてのチューブピンの ための適切な電圧を伝えるものである。低い方の電圧である３０ｋＶの第１の高 電圧は、主に処理される材料の表面に影響を与える。高い方の電圧である６０ｋ Ｖの第２の高電圧は、やはり表面に影響を与えるが、貫通する力の量がより多い ので、材料のより深いところにも影響を与えるだろう。複数の貫通する力を与え ることに より、より著しい処理が表面に行なわれ、より少ない処理が表面より下に行なわ れる、処理勾配が生じるかもしれない。高温で溶解する接着剤を硬化させるなど の応用においては、表面の上方のレベルに最も多くの処理が行なわれることが重 要であると考えられる。 ビームは各ウィンドウのサイズに対応して、プレート内のアパーチャを介して 投射される。ビームは、１基板がビーム管の下を移動するにつれ、基板を横切っ て連続的なトラックを掃引するように互い違いにされる。このトラックは連続的 な帯状物であって、図６および７で示されるように基板が管アレイに対して相対 的に移動するにつれて、基板を掃引するであろう。 図５ａを参照して、このプロットはプロット８０において約３０ｋＶの低電圧 ビームの貫通を示し、プロット８２において約６０ｋＶの高電圧ビームの貫通を 示す。２つのプロットは合計されて、ある材料中の総合的なドーズ量が計算され る。低電圧ビームは、０に近い深さでは寄与が著しく、表面から数ミクロン下に なっただけで急速に寄与が減少する。 図６では、基板１０１がテーブル１０３上に装着されており、このテーブル１ ０３はそれぞれＸ方向およびＹ方向にローラ１０５および１０７によって移動し てもよい。ビーム管は装着される面を下にして支持プレート１０９上にあるのが 見てとれるだろう。この支持プレート１０９は、 各管のウィンドウ端における薄いウィンドウがビーム形成電極と比べて高い正電 位にあるようにするため、電気的に接地される。基板１０１はビーム露光領域１ １３および１１５を有しているのが見てとれるだろう。これらのビームトレース は、それらが直線状になっていれば、単一のトラックにおいて基板１０１の幅に わたるであろう。しかしながら、これらのトレースがそこから放射されるビーム 管は、２列になっているので、ビームトレースは分割されたストライプとなって 現われ、これらはビーム管の横方向の分離に等しい距離だけ互いにずらされてい る。基板１０１はローラ１０５によって動かすことができるので、基板全体に、 ビームセグメント１１３および１１５により確立されるトラックの幅を有する電 子ビームで処理を行なってもよい。処理エリアは基板の一方の端部１１７から対 向端１１９へ延びる帯状のものである。この帯の幅はセグメント１１３および１ １５によってもたらされたトラックの長さに等しい。図６に示されるように、基 板１０１の長さおよび幅全体を電子ビームによる露光で処理することができるだ ろう。 図７を参照して、ウェブ１２１が、図６のプレート１０９上に示されているも のに類似の複数個の電子ビーム管を上に装着されたプレート１２３の下を通過し ているのが示される。これらの電子ビーム管は図１のビーム管と同様に、ずらさ れた線形ビームセグメント１２５および１２７を発生する。これらのビームセグ メントはずらされたストライ プに似通っており、１本の線になるように置かれたならウェブ１２１の幅にわた って延びるトラックとなるだろう。換言すれば、ビームセグメントまたはストラ イプは、単一のトラックとして考えた場合、ウェブ１２１の幅にわたっており、 ウェブの幅全体に電子ビームが照射されることを可能とする。ウェブが図示され ていない巻取ロールから供給ロールへ矢印１２９の方向へ進められるにつれ、プ レート１２３の下を通過するウェブの全長が電子ビームにより照射される。適切 な硬化には線形インチ当り数ミリアンペアのビーム電流が必要である。そのよう な照射は、ウェブに塗布される高温の溶解物からなるコーティングに向けられて もよい。高温の溶解物は電子ビームによる照射の直前に、図示されていない噴霧 アプリケータによって塗布されてもよい。 図８を参照して、辺１５３、１５４および１５５を有する三角形の支持プレー ト１５１が示される。これらの辺には３つの電子ビーム管１５２、１５６および １５８が装着される。これらの管は図１を参照して説明されたのと同じタイプの ものである。管のアレイはストライプ状の電子ビーム１６３、１６４および１６ ５を放射し、これらは一般に円形の周辺を有するケーブル１７０の円周を外接さ せ、これが処理される表面である。ケーブルが進められるにつれ、その表面はビ ーム管のアレイからの電子ビーム照射に晒される。図における斜線は、処理され るべきケーブル表 面から空中で間隔をあけられている管からのビームの発散を誇張して示したもの である。ビームはケーブルの表面と接する三角形を形成していることが見てとれ る。特徴として突出している、または線形である他の形状も、同様に処理されて もよい。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 形の周囲の表面を処理するべくアレイに配列されてもよ い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アレイになった複数個の電子ビーム管を装着している支持プレートを含み 、各管は、電子ビーム透過性で低Ｚの気体を通さないウィンドウを介してストラ イプ状電子ビームを放射し、そのストライプ状電子ビームが、支持プレートから 離れて空気雰囲気中へ、および処理されるべき表面上に方向づけられる所望のビ ームパターンの単位ビームセグメントを形成するように、前記複数個の電子ビー ム管は配列されている、電子ビーム発生装置。 ２．前記ウィンドウはシリコン薄膜を含む、請求項１に記載の装置。 ３．各管の出力を測定するための手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。 ４．前記アレイにおけるビーム管は、各セクションにおいて異なる出力ビーム エネルギを有する異なったセクションにグループ分けされる、請求項１に記載の 装置。 ５．電子ビーム管は、 基部端と基部端から長手方向に間隔をあけられたウィンドウ端とを有する真空 管のエンベロープを含み、ウィンドウ端は、管のエンベロープのウィンドウ端に わたる特定された主要な寸法を有する、薄く電子ビーム透過性で炭化膜または窒 化膜からなる気体を通さないウィンドウをその中に有し、さらに 基部端に近接する管のエンベロープ内で横方向に配設さ れ電子を発生する、延在するフィラメントと、 延在するフィラメントに近接して配設され前記電子からの延ばされたストライ プ形状の電子ビームを形作るためのビーム形成電極手段とを含み、電子ビームの 延ばされた形状はウィンドウの主要な寸法に対し平行に始められており、さらに 前記フィルムに近接して前記電子ビームを線形ストライプ状ビームとして前記 ウィンドウを介して投射するためのビーム加速電極手段を含み、ビームは１２５ ｋＶ未満のエネルギを有する、請求項１に記載の装置。 ６．電子加速電極は円筒形の放物線形状を有する、請求項５に記載の電子ビー ム発生装置。 ７．延在するフィラメントは引き延ばされた線形のフィラメントである、請求 項５に記載の電子ビーム発生装置。 ８．ビーム形成電極は、延在するフィラメントとウィンドウとの間にビームア パーチャを規定する前方バッフルを有する、請求項５に記載の電子ビーム発生装 置。 ９．電子ビーム透過性のウィンドウは、長手の線形形状を有する、請求項５に 記載の電子ビーム発生装置。 １０．電子ビーム透過性の気体を通さないウィンドウは、炭化シリコンからな る薄い層である、請求項５に記載の電子ビーム発生装置。 １１．電子ビーム透過性の気体を通さないウィンドウは、窒化シリコンまたは 窒化ボロンまたはドープトシリコンか らなる薄い層である、請求項５に記載の電子ビーム発生装置。 １２．長手のビームは少なくとも１センチメートルの長さを有する、請求項５ に記載の電子ビーム発生装置。 １３．前記支持プレートは平坦である、請求項１に記載の電子ビーム発生装置 。 １４．前記支持プレートは三角形であって、ビーム管が支持プレートにより規 定される三角形の内側に電子ビームを方向づける、請求項１に記載の電子ビーム 発生装置。 １５．複数個の電子ビーム管を含み、各管は基部端から間隔をあけられたウィ ンドウ端を有し、ウィンドウ端はストライプ状電子ビームにより貫通される薄い 長手の電子透過性で低Ｚの気体を通さないウィンドウを有し、さらに 複数個の管からのストライプ状電子ビームが前記ウィンドウから放出され管の ウィンドウ端から空中で間隔をあけられた線形トラック全体を掃引するように間 隔をあけてビーム管をアレイに保持するための支持手段と、 各管に接続されるビーム電流モニタとを含む、電子ビーム発生装置。 １６．前記支持手段は、前記管のウィンドウ端に接触するためのプレート手段 を含み、前記プレート手段は各管について絶縁された関係において電位を伝える 、請求項１５に記載の電子ビーム発生装置。 １７．前記支持手段は、平坦な、または三角形のプレー ト手段を含む、請求項１５に記載の電子ビーム発生装置。 １８．前記プレート手段は、導電性トレースを備える絶縁シートを含み、少な くとも１つのトレースが各管に接続されており、各管には電圧が与えられてよい 、請求項１６に記載の電子ビーム発生手段。 １９．長さおよび幅を有し、前記支持プレートから間隔をあけられており、前 記複数個の電子ビーム管を通過して材料を進めるための手段を有する、材料取扱 いテーブルをさらに含む、請求項１５に記載の電子ビーム発生装置。 ２０．材料を進めるための手段は、前記トラックがテーブルの長さに対して平 行である方向に動作する、請求項１９に記載の電子ビーム発生装置。 ２１．材料を進めるための手段は、前記トラックがテーブルの幅に平行である 方向に動作する、請求項１９に記載の電子ビーム発生装置。 ２２．特定の幅を有する面を規定する、間隔をあけられた材料取扱いローラを さらに含み、面は前記支持プレートから間隔をあけられており、ローラは材料を 前記複数個の電子ビーム管を通過するある方向に進め、それにより前記トラック は前記方向に対し横になる、請求項１５に記載の電子ビーム発生装置。 ２３．電子ビーム透過性の気体を通さないウィンドウは、窒化シリコンまたは 窒化ボロンまたはドープトシリコンからなる薄い層である、請求項１５に記載の 電子ビーム発生 装置。 ２４．基部端および基部端から長手方向に間隔をあけられたウィンドウ端を有 する真空管のエンベロープを含み、ウィンドウ端は、管のエンベロープのウィン ドウ端にわたる特定された長さを有する、薄く電子ビーム透過性で低Ｚの気体を 通さないウィンドウをその中に有し、さらに 基部端に近接して管のエンベロープ内に横方向に配設され、電子を発生する、 延在するフィラメントと、 延在するフィラメントに近接して配設され、前記電子から延ばされたストライ プ形状の電子ビームを形作るためのビーム形成電極手段とを含み、電子ビームの 延ばされた形状はウィンドウの長さに平行に始まっており、さらに 前記フィルムに近接し、前記電子ビームを前記ウィンドウを介して線形ストラ イプ状ビームとして投射するための、ビーム加速電極手段を含む、電子ビーム発 生装置。 ２５．電子ビーム透過性で気体を通さないウィンドウは、窒化シリコンまたは 窒化ボロンまたはドープトシリコンからなる薄い層である、請求項２４に記載の 電子ビーム発生装置。 ２６．電子ビーム管のアレイから複数のストライプ状電子ビームを発生するス テップと、 前記ストライプ状電子ビームを、空気雰囲気中において管からある距離だけ間 隔をあけられた表面を処理するために、所望のパターンに形成するステップとを 含む、電子ビ ームで表面を処理するための方法。