KR100269911B1 - 표면처리를 위한 전자빔 어레이 - Google Patents

표면처리를 위한 전자빔 어레이

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KR100269911B1
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Abstract

플래이트아래의 기판(101)상의 공기를 통해 스트라이프형 전자빔(163,164,165)을 방사하기위해 전도 플레이트(91,109,123)상에 전자빔관(152,156,158)이 장착된다. 상기 전자빔관의 각각은 규소(71)에 의해 지지되는 매우 얇은 저-Z 필름층(73)에 의해 형성되는 얇은 빔 윈도우(51)를 갖고, 상기 전자빔관을 주위 압력에 대해 밀봉한다. 상기 윈도우는 저 빔 감쇠를 생성하고, 저 추출 전압이 사용되게하며, 그것에의해 처리될 표면을 통해 투과함으로써 잃게될 빔 에너지를 감소시킨다. 상기 스트라이프형 츨력 전자빔 세그멘트(113,115)가 시트 또는 웹(121)과같은 표면의 횡방향의 연장이 전자빔 방사에 의해 처리될 수 있게 또는 상기 빔 세그멘트가 임의의 바람직한 합성 빔 패턴으로 형성될 수 있게하기위해 선형 빔 트랙으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서 상기 스트라이프형 출력 빔 세그멘트는 케이블과 같은 원주 표면을 처리하기위해 어레이로 배열될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
표면처리를 위한 전자빔 어레이
[기술분야]
본 발명은 스트라이프(stripe)형 빔 패턴을 갖는 전자빔관의 장치에 관한 것으로, 특히, 표면의 처리를 위한 선형 전자빔 패턴을 형성하는 장치에 관한 것이다.
[배경 기술]
현재, 표면을 처리 및 가공하는 전자빔관은 전자빔 윈도우와 같은 15 미크론 두께의 티타늄 호일(foil)을 통상적으로 사용한다. 이것은 상기 호일두께를 정확하게 통과하기 위하여 150kV의 최소 동작 전압을 요구한다. 적어도 175kV 의 통상적인 전압이 기저물질을 가공하도록 추가의 에너지를 허용하는데 사용된다.
10 미크론보다 더 얇은 코팅을 경화하기위한 이 전압 레벨(175 keV)에서 운전의 중요성은 대부분의 전자에너지가 경화될 상기 코팅을 바로 통과한다는 사실에 기인하여 비효율적이고 큰 에너지 손실이 있다. 상기 장치는 고에너지 전자에 의해 생성된 X-선 차폐 요구에 기인하여 처음에는 크고 비용이 많이 들었다.
고전압을 피하는 표면처리를 위한 전자빔관은 원격 이온 소스형이다. 상기 전자빔관은 스트라이프 패턴으로 표면에 충돌하는 스트라이프형 전자빔을 발생한다. 상기 빔은 통상적으로 접착제 경화와 같은 표면 물질 처리 및 방사선 화학 작용을 위해 사용된다. 상기 형태의 전자빔관의 예가 G. Wakalopulos 에게 허여되어 본 발명의 대리인에게 양도된 미합중국 특허 제 4,910,435 호에 게재되어있다. 또한, 복수의 오프셋 이온 소스가 장챔버(long chamber)의 중앙에서 프라즈마 구름을 생성하는 것을 포함하는 상기 '435 특허의 제 5 도에 도시된 장전자빔원이 게재된다. 상기 장프라즈마 구름은 장전자빔을 생성한다. 본 발명은 스트라이프형 빔이 발생되는 상기 형태의 전자빔관에 관한 것이다.
A.P.Neukermans 에게 허여된 미합중국 특허 제 4,468,282 호에, 얇은 탄화 규소 또는 질화 규소 필름층으로 제조된 가는 윈도우를 구비한 페이스를 갖지만, 음극선관과 유사한 장치가 게재된다. 상기 윈도우를 통해 방출된 연필과 같은 빔이 프린팅 응용에 사용된다. Neukermans 은 거칠고 얇은 필름 윈도우가 주사빔관에 유리하게 사용될 수 있다는 것을 보인다.
본 발명의 목적은 광전자빔으로 표면처리, 특히 상기 전자빔관에서 최소 에너지 손실을 갖는 중합체 교차결합 응용을 제공하는 것이다.
[발명의 요약]
상기 목적은 지지관에 장착된 얇은 저-Z 필름 윈도우 전자빔관의 어레이를 얻는다. 주사형 빔관과 달리, 각각의 빔관은 물질의 폭의 스팬부(spans part)가 15-30 kV 만큼 낮은 상대적으로 낮은 빔전압에서 처리되는 스트라이프형 전자빔을 발생한다. 상기 폭의 잔여부는 다른 빔관으로부터의 스트라이프형 빔으로 처리되고, 전자빔관들의 배열은 물질의 전체 폭을 주사하는 빔을 갖는다. 대기압의 저항에 충분히 강한 필름 또는 박막인 얇은 관 윈도우는 저전력 소모와 더 효율적인 에너지 결합을 허용한다.
카바이드 윈도우와 같은 얇은 저-Z 윈도우를 사용하여, 거의 50 배 낮은 저입사 전력이 기판상의 얇은 코팅을 가공하는데 사용된다. 다른 장점은 매우 낮은 전압이 유도 차폐에 대한 요구를 없애는 데 필요하며, 따라서 상기 시스템의 비용을 감소시킨다. 20 보다 낮은 원자번호의 저-Z 물질이 고-Z 물질보다 더 적은 수의 전자를 산란시킨다. 그에따라 빔 감쇠가 감소된다.
상기 얇은 필름 박막이 분리부 가공을 다루는 반도체 산업의 바람직한 제품이기 때문에, 특히 사용가능한 상기 윈도우 크기는 수 밀리미터 넓어지고, 1 내지 4인치 길어지여, 단지 수 미크론 두꺼워질 것이다. 이것은 넓은 웹 가공에 대한 큰빔 폭을 얻기위하여, 기판이 어레이에 관련하여 움직일때 일정한 직경의 전자빔관들이 넓은 빔 스팬을 달성하기위하여 오프셋 결합구조에 적재되는 엇갈림식 어레이가 사용된다는 것을 의미한다. 상기 기판은 고온에 녹는 접착제와 같은 경화될 물질을 운반한다.
전자빔 경화에 따른 현재의 문제점은 표면 경화의 산소 금지를 제거하기위해 상기 빔 환경을 불활성으로 만들어야 한다는 점이다. 본 발명의 상기 전자빔관은 얇은 윈도우 박막을 통해 전달된 저전압 전자빔을 경화하는데 충분한 에너지를 전달할 수 있다. 이것이 불활성 환경에 대한 요구를 감소시키고, 매우 비용이 많이 드는 자외선광과 경쟁할 수 있는 공기를 통한 전자빔 처리를 만든다. 예비 검사는 중합, 교차 결합 및 분리가 저전압 노출에서와 저전압 방사에서의 노출에서 상이하다는 것을 나타낸다. 초기 검사는 본 발명의 전자빔관에 의해 감소된 저전자 에너지에서 중합을 향한 유리한 방향을 보여준다.
상기 목적으로 사용될 관은 전극이 공급되는 베이스 단부와 상기 베이스 단부로부터 대향하여 이격된 윈도우 단부를 구비하는 진공관 엔벨로프를 갖는다. 얇고 전자빔이 투과할 수 있는 카바이드 또는 니트라이드 필름의 기체가 통과할 수 없는 윈도우가 상기 윈도우 단부에 배치된다. 상기 얇은 윈도우는 반도체 박막제조 기술을 사용하여 제조된다. 규소 웨이퍼(wafer)는 기판으로 사용되고, 카바이드 또는 니트라이드 또는 도핑된 규소와 같은 저-Z 물질의 얇은 저압 화학증착(LPCVD) 필름 또는 박막이 층의 형태로서 기판에 증착되며, 상기 규소 웨이퍼의 소부분이 윈도우가 에칭된 곳을 제외하고 모든 위치에서 상기 규소 웨이퍼에 의해 지지되는 얇은 카바이드 또는 니트라이드 층을 남겨두고 에칭된다. 붕소 도핑된 규소와 같은 도핑된 규소 박막이 또한 사용될 수 있다. 이 방법에서, 상기 웨이퍼는 상기 필름층에 대한 지지부로 사용된다. 상기 층은 상기 규소에 강하게 접착되어 상기 전자빔관의 내부와 외부 사이에서 적어도 대기의 압력 차이가 나지않게될 수 있다. 상기 웨이퍼는 단지 윈도우 부분만 사용되게 하기위해 조절된다.
상기 관의 베이스 근처에 배치된 연장된 필라멘트는 열전자원을 제공한다. 상기 윈도우 주변의 전도 프레임 형태의 전자 가속 전극은 상기 필라멘트의 근처로부터 전자를 제거하는 전극을 형성하는 빔에 상대적으로 높은 정(+)전압을 갖고, 상기 윈도우에 디멘젼에서 대응하는 빔을 형성 및 구체화한 후에 얇은 윈도우를 향하여 전자들을 추진시킨다. 전극을 형성하는 상기 빔은 상기 연장된 필라멘트의 길이에 평행한 원통축을 갖는 포물원통형을 갖는다. 이 전극이 상기 가속 전극에 상대적으로 부(-)로 하전되어, 전자들이 상기 가속 전극에 의해 추출되는 위치로부터 원통측 근처에 구름을 형성하게 한다.
복수의 유사한 전자빔관들이 오프셋 또는 엇갈림 위치에 전도 플레이트상에 지지되는 상기 전자빔관들의 윈도우 단부와 함께 장착될 수 있다. 상기 플레이트의 개구는 상가 전자빔관들의 윈도우에 대응한다. 상기 플레이트는 각각의 윈도우의 전도 림(rim)과 접촉하게 만들어, 상기 플레이트가 정의 전위에서 각각의 관에 대해 상기 빔 가속 전극으로 작용할 수 있다. 전극, 스트라이프형 빔이 엇갈림식관으로부터의 총 빔이 처리된 물질의 폭을 스팬하는 것과같이 정렬된다. 선택적으로, 상기 관이 상기 어레이에 배열되어, 상기 스트라이프형 빔들이 임의의 원하는 빔형태의 모듈 빔 세그멘트를 형성한다. 처리될 상기 물질은 테이블상의 또는 롤러상의 빔의 어레이 아래로 이동된다. 상기 스트라이프형 빔은 대기를 통과하여 처리될 물질의 표면상으로 간다. 상기 물질은 상기 빔의 아래 방향으로 이동되어, 상기 빔이 상기 물질의 동작의 방향으로 통과된다. 상기 관들에 대한 지지판은 바람직한 수의 관들을 조절할 수 있으며, 그결과 특정 폭의 물질이 상기 지지구조로부터 전자빔관을 추가 또는 제거함으로써 처리될 수 있다. 본 명세서에 기술된 전자빔관이 바람직한 빔 형태의 모듈 빔 세그멘트를 제공하는데 바람직할지라도, 스트라이프형 빔을 발생하고, 얇고 전자빔이 투과할 수 있는 카바이드 또는 니트라이드 필름 윈도우를 갖는 다른 형의 전자빔관들이 원격 이온 소스 관으로 사용될 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명을 따르는 콤팩트 전자빔관의 횡단면도.
제 2 도는 선 2-2 를 따라 절단한 제 1 도의 전자빔관의 절단 정면 투시도.
제 3 도는 제 1 도의 전자빔관의 평면도.
제 4a 도 및 제 4b 도는 제 1 도의 전자빔판의 얇은 윈도우를 제조하는 방법의 평면도.
제 5 도는 본 발명에 따르는 지지판상에 장착된 다중전압 리드(lead)를 구비한 관 어레이의 사시도.
제 5a 도는 제 5 도에 도시된 형의 2 중 전압 관 어레이에 대한 선량 대 깊이를 도시한 그래프.
제 6 도 및 제 7 도는 제거가능 물질단을 구비한 관 어레이의 평면도.
제 8 도는 케이블 또는 와이어와 같은 선형 물질을 처리하는 삼각형 어레이의 평면도.
제 1 도를 참조하면, 베이스 단부(15)와 상기 베이스 단부와 이격되어 대향하는 윈도우 단부(17)를 구비하고, 유리 또는 세라믹일 수 있는 전공관 엔벨로프(13)를 가지는 전자빔관(11)이 도시된다.
전체 관은 원통형이지만, 상기 베이스 단부(15)는 상기 윈도우 단부보다 거의 30 % 큰 원주를 갖는다. 상기 베이스 단부의 큰 원주는 관 핀들(19)을 조절한다. 제 1 핀(21)과 제 2 히든 핀은 상기 관의 중앙으로 전극들(23,25)을 금속-유리실(seal) 또는 전원 공급을 통한 지지(feed-through carrying)에 의해 상기 관 엔벨로프에 접속된다. 이 전극들은 각각의 관 단부로부터 지지되고, 중앙 연장 필라멘트(27)에 기계적 지지 및 전기적 접촉을 제공한다. 이 필라멘트가 24 V와 같이 상대적으로 낮은 전압에서 동작하는 열전자 방출체이다.
관 핀들(31,33)은 전자빔 형성 전극(37)에 지지를 제공하는 절연 슬리브(35)에 기계적 지지를 제공한다. 대략 -50 - 80 kV 의 필라멘트에 관련된 부의 전압이 상기 관의 중앙을 통해 전자빔 형성 전극(37)에 연결되는 와이어(39)상에 전송된다. 15-30 kV 만큼 낮은 전압이 매우 얇은 윈도우에 사용될 수 있다. 바람직한 전압의 상한은 약 120 kV 이다. 이 빔 형성 전극은 전극벽으로부터의 반발에 의해 상기 연장된 필라멘트로부터 전극의 연장된 중앙부로 전극을 유도하는 기능을 갖는다. 상기 빔 형성 전극은 포물 원통형이고, 그결과 상기 필라멘트에 평행한 긴 스트라이프형 전자빔이 형성된다. 상기 와이어(39)가 전원 공급에 의해 상기 관 엔벨로프를 빠져나온 후에 관 단부(41)에 접속되도록 도시된다. 상기 관 엔벨로프는 유리 실(43)에 의해 공기가 빠지고 밀봉된 후에 진공으로 유지된다. 상기 관은 밀봉하기전에 1O-4Torr 의 압력으로 공기가 빠질 수 있다. 선택적으로, 상기 관은 상기 빔을 스위칭 오프 및 온하기위해 도시하지 않은 오프-온 제어 그리드를 가질 수 있다. 열전자 필라멘트 관이 도시된 바 있지만, 간접적으로 열이 가해진 음극선관이 또한 사용될 수 있다.
상기 연장된 필라멘트의 대향부는 전자빔이 통과할 수 있지만 기체가 통과할 수 없는 얇은 저-Z 층으로 제조된 관 윈도우(51)이다. 환언하면, 윈도우(51)는 외부 대기가 상기 전자빔관의 내부를 투과하는 것을 방지하기위해 기체가 새지않게 실을 유지한다. 상기 윈도우는 상기 관 엔벨로프내의 공동(53)의 상부에 배치된다. 선택적으로, 상기 윈도우는 상기 관 엔벨로프의 내부로부터 장착될 수 있다. 직사각형 전도 프레임이 상기 빔 형성 전극에 관련된 정의 전압이 상기 관으로부터 전자빔을 추출하게하는 상기 윈도우에 결합된다. 접지 전위, 즉 상기 빔 형성 전극에 관련된 높은 정의 전위인 이 전압이 상기 빔 형성 전극으로부터 상기 윈도우를 향하여 전자를 가속시킨다.
상기 윈도우 외부둘레에 접속되는 전도 지지 프레임은 접지 전압을 빔 형성전극(37)으로부터 전자를 끌어당기는 상기 윈도우를 통해 전기장을 제공하는 윈도우(51)의 경계에 전송한다. 국소 접지 전위가 아래에 기술될 장착 플레이트에 의해 또는 임의의 편리한 소스로부터 공급된다. 상기 관 엔밸로프(13)는 윈도우의 경계로부터 전국(37)의 근처로 전기장을 통과하게하는 유리 또는 다른 유전체이다. 상기 접지 전압은 빔 형성 전극에 관련된 약 + 50,000 V 이고, 그것에 의해 상기 빔 형성 전극과 윈도우 사이에 전기장을 생성한다. 상기 윈도우가 전자를 투과할 수 있기때문에, 전극(37)으로부터 전자가 상기 윈도우를 통해 방출된다. 상기 전도 프레임은 실질적으로 모든 전자들이 상기 윈도우를 통과하기 때문에, 적은 양의 전류를 수용한다. 상기 관의 총길이는 관 외부의 핀들을 제외하면 약 15cm이다. 최장 원주 길이는 약 8cm이다.
종래의 전자빔 가공 장치상에 상기 전자빔관을 설계하는 장점중의 하나는 상대적으로 낮은 빔 전압이다. 50 kV 빔은 중합체를 통해 적은 양의 통과 전압을 갖는다. 대부분의 빔 에너지가 중합체를 교차결합 및 정화시키기위해 중합체에 사용된다. 80 kV 이하의 빔 에너지가 중은 경화 효율을 위해 바람직하다.
제 2 도를 참조하면, 상기 빔 형성 전극(37)이 포물선 모양을 갖고 도시된다. 그러나, 상기 포물선은 연장된 필라멘트(27)에 평행하게 연장되어, 전극(37)의 강체가 원통형 포물선이 된다. 한 쌍의 배플(baffle)(57)이 상기 전극의 상부에 결합하지만, 연장된 슬릿(59)이 존재하여 스트라이프형 빔의 배출이 상기 윈도우(51)를 향하여 가속되게 한다. 상기 윈도우(51)를 향하여 가속된 전자빔은 연장된 필라멘트(27)에 평행하게 연장된다. 스트라이프 형의 전자들이 상기 윈도우상의 고전압 코팅에 수용되고, 감쇠없이 상기 윈도우를 통과하는 에너지를 갖고 윈도우에 충돌한다.
제 3 도를 참조하면, 상기 관의 상부 페이스(face)(52)는 윈도우(51)를 장착하여 도시된다. 상기 윈도우는 하나의 방향으로 연장된 디멘젼(61)을 갖고 반면에 우측 각에 더 좁은 횡방향의 디멘젼(63)이 존재한다. 상기 윈도우의 연장된 디멘전은 상기 빔의 대응 디멘젼으로 정렬된다. 상기 윈도우는 전도 프레임(75)에 의해 둘러쌓인 상기 전자빔관의 단부의 공동의 상부에 장착된 지지부(65)로 이루어진다. 상기 얇은 윈도우(51)는 상기 지지부(65)의 중앙에 있고, 길이는 1 내지 8 인치에 의해 수 mm 넓은 디멘젼을 갖는다. 실질적인 길이는 1 - 3인치인데, 이것이 질량 생성에 더욱 적합하다. 상기 얇은 윈도우의 두께는 3 미크론 내지 7 미크론의 범위내에 있다 지지부(65)는 아래에 기술되는 바와같이 규소로 제조된다. 금속 및 세라믹 지지부들도 또한 사용될 수 있다.
제 4a 도를 참조하면, 상기 얇은 윈도우의 구조가 도시된다. 규소 웨이퍼(71)는 저압 화화 증착에 의해 인가되는 매우 얇은 규소 또는 질소 코팅을 갖는다. 박막 전자 윈도우의 제조는 1986년 1월/2윌에, J. 진공 과학 기술 공보, 4(1)에 L. Hanlon 등에 의해 "전자 윈도우 음극선관 응용"이란 제목의 사설에 게재되어있다. 상기 사설에서, 탄화규소, 질화붕소 및 탄화붕소의 코팅도 기술되어 있다. 그러나, 본 발명에서 의도되는 윈도우는 상기 사설에 기술되어있는 윈도우보다 평방향에서 더 작다. 상기 윈도우의 경계는 원하는 방향으로 얇은 윈도우를 향하게 하기위해 지지판에 상기 관을 장착하는데 사용될 알루미늄판일 수 있는 제 3 도에 도시된 전도 프레임(75)에 장착된다. 프레임(75)은 공칭적으로 0 V 인 접지 전위에 유지된다. 이것은 상기 빔 형성 전극(37)과 비교하여 상대적으로 높은 전압이고, 전극들이 상기 윈도우를 향하여 가속되고 윈도우를 통해 방출된다. 윈도우는 또한 적당한 양의 붕소를 갗는 규소 웨이퍼를 도핑함으로써 제조될 수 있고, 이어서, 상기한 바와같이 에칭, 붕소 도핑된 규소 박막을 20 미크론 보다 더 가는 상태가 되게 한다.
제 4a 도는 카바이드 또는 니트라이드층(73)이 3 내지 20 미크폰 사이의 두께로 규소 웨이퍼상에 화학 증착되는 얇은 윈도우의 구조를 도시한다. 질화 붕소, 탄화 규소, 질화 규소, 탄화 붕소 및 질화 붕소 수소화물의 윈도우가 바람직하다. 본 명세서에 기술된 방법이외에, 필름이 증발, 에칭 및 음극 아크 증착에 의해 제조될 수 있다. 제 4b 도에서, 상기 규소 웨이퍼(71)가 홈(groove)(7)으로 에칭된다. 이 홈을 통해, 상기 전자가 홈(77)에 인접한 지역의 윈도우(73)를 통과 및 투과한다. 제 3 도의 지지부(65)는 상기 윈도우의 외부 디멘젼에 대응하는 디멘젼을 갖는 웨이퍼(71)의 단부에 대응한다. 유사한 윈도우를 갖는 원격 이온 소스관과 같은 다른 형의 관이 사용될 수 있다.
제 5 도를 참조하면, 열당 3 개의 전자빔관의 4 열의 어레이에서 지지단(91)에장착된 행 81 - 84 의 복수의 전자빔관이 도시된다. 인접 열이 열의 인접 전자빔관 사이의 거리의 1/2 로 오프셋된다. 지지판(91)은 각각의 빔관이 상기 판에 의해 지지되고 대부분의 다른 관으로부터 전기적으로 절연된 절연 회로판이다. 전도트레이스(85)는 각 관의 얇은 윈도우를 둘러싸는 각각의 프레임까지 연장한다. 이 트레이스에 의하여, 접지 전위(86)가 각 판의 얇은 윈도우의 근처에 인가된다. 상기한 바와같이, 상기 접지 전위는 각 관의 빔 형성 전극과 비교하여 높은 전압이다. 전류계와 같은 전류 모니터(87)는 접지로부터 상기 전자빔관까지 수용되는 전류의 양을 측정한다. 전류 레벨을 측정함으로써, 일반인은 어레이에서 각각의 관의 사용가능성을 검사할 수 있다. 전류가 흐르지않거나 다른 전자빔관들에 비교하여 매우 낮은 전류가 관에 수용된다면, 이것은 상기 관이 적절하게 작동하지않고 전체 어레이가 하자있는 관이 교체될 때까지 정지될 것이라는 것을 표시한다. 하나의 하자있는 관이 과다하게 관이 어레이에 제공됨에도 불구하고 상기 빔 형태를 개선시킬 것이다. 큰 어레이에 대하여, 과다한 행 및 열이 상기 어레이를 정지시킴없이 대체관을 하자있는 관에 제공할 수 있다.
관들의 어레이는 복수의 부분으로 분할될 수 있다. 제 5 도는 행 81, 82 로 이루어진 제 1 부분과 행 83, 84 로 이루어진 제 2 부분으로 분할된 어레이를 도시한다. 행 81, 82 의 빔 형성 전극은 케이블(88)을 통해 인가된 30 kV 의 제 1 전압을 갖는다. 제 2 부분은 케이블(89)에 의해 인가된 -60 kV 의 높은 부의 전압을 갖는다. 케이블(88, 89)은 적절한 전압을 고전압 전극만이 아니고 모든 관의 핀에 전송한다. 저전압으로 되는 30 kV 의 제 1 고전압은 처리되는 물질의 표면에 주로 영향을 줄 것이다. 고전압으로 되는 60 kV 의 제 2 전압은 또한 상기 표면에 영향을 줄 것이지만, 큰 투과력을 갖고 물질의 큰 깊이에 또한 영향을 줄 것이다. 복수의 투과력을 인가함으로써, 처리 변화가 표면에서 이루어지는 많은 처리와 표면하에서 적은 처리를 갖고 형성될 수 있다. 고온 용해 접착의 경화와 같은 응용에서 표면의 높은 레벨에서 매우 많은 처리를 하는 것이 중요하게 고려된다.
상기 빔들은 각각의 윈도우의 크기에 대응하는 상기 판의 개구를 통해 방출된다. 상기 빔은 상기 기판이 상기 전자빔관 아래에서 이동할때 상기 기판을 가로지르는 연속적인 트랙을 스위프(sweep)하기위해 엇갈려진다. 상기 트랙은 상기 기판이 제 6 도 및 제 7 도에 도시된 바와같이 상기 관 어레이에 관련하여 이동될때 상기 기판을 스위프할 연속적인 스웨이드(swathe)이다.
제 5a 도를 참조하면, 동도면은 구역 80 에서 약 30 kV 의 저전압 빔의 투과와 구역 82 에서 약 60 kV 의 고전압 빔의 투과를 도시한다. 상기 2 개의 구역은 물질내의 총 전량을 계산하기위해 합산된다. 상기 저전압 빔은 0 깊이 근처에서 중요한 기여를 가지고 상기 표면아래의 단지 수 미크론에서 기여를 빠르게 감소시킨다.
제 6 도에서, 테이블(103)에 장착되는 상기 기판(101)은 롤러(105, 107)에 의해 각각 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있다. 상기 빔판은 각각의 관의 윈도우 단부에서 얇은 윈도우가 상기 빔 형성 전극에 상대적으로 높은 정의 전위에 있게하기위해 전기적으로 접지된 지지판(109)상에 대면하게 장착되도록 도시될 수 있다. 상기 기판(101)은 빔 노출부(113, 115)를 갖도록 도시될 수 있다. 빔 트레이스들이 직선이라면, 이 빔 트레이스들은 단일 트랙에서 기판(101)의 폭을 스팬할 것이다. 그러나, 이 트레이스들을 방출하는 상기 빔관이 2 개의 행에 있기때문에, 상기 빔 트레이스들은 상기 빔관의 측면 분리에서 각각 다른 것으로부터 동일한 거리로 오프셋되는 분할된 스트라이프로 나타난다. 상기 기판(101)이 롤러(105)에 의해 이동될 수 있기때문에, 상기 기판 전체가 빔 세그멘트(113, 115)에 의해 설정되는 트랙의 폭을 갖는 전자빔을 사용하여 처리될 수 있다. 상기 처리 영역은 기판의 한 에지(117)로부터 대향 단부(119)에 연장하는 스웨이드이다. 상기 스웨이드의 폭은 세그멘트(113, 115)에 의해 설정되는 상기 트랙의 길이와 동일하다. 제 6 도에 도시된 바와같이, 상기 기판(101)의 총 길이 및 폭은 전자빔 노출을 사용하여 처리될 수 있다.
제 7 도를 참조하면, 제 6 도의 플레이트(109)위에 도시된 것과 유사한 플레이트위에 장착된 복수의 전자빔관을 갖는 플레이트(123)아래를 통과하는 웹(web)(121)이 도시된다. 제 1 도의 빔관과 유사한 이 전자빔관들은 오프셋 선형 빔 세그멘트(125, 127)를 발생한다. 이 빔 세그멘트들은 상기 웹(121)의 폭을 가로질러 연장하는 트랙이 단일선으로 대체된다면, 오프셋 스트라이프와 유사하다. 환언하면, 상기 빔 세그멘트 또는 스트라이프가 단일 트랙으로 가정된다면, 웹(121)의 폭을 스팬할 것이고, 상기 웹의 전체 폭에 전자빔이 조사되게한다. 상기 웹이 도시되지않은 테이크업(takeuP) 롤로부터 공급 롤까지 화살표(129) 방향으로 진행할때, 플레이트(123)아래를 통과하는 상기 웹의 전체 길이는 전자빔에 의해 조사될 수 있다. 선형 인치당 수 mA 의 빔 전류가 적절한 경화를 위해 요구된다. 상기 조사는 상기 웹에 인가되는 고온 용해의 코팅에 유도될 수 있다. 고온용해는 상기 전자빔에 의해 조사되기전에 미리 도시되지않은 확산 조사기구에 의해 인가될 수 있다.
제 8 도를 참조하면, 측면들(153,154,155)을 갖는 삼각형 지지판(151)이 도시된다. 이 측면들이 3 개의 진자빔관(152,156,158)을 장착한다. 이 전자빔관들은 제 1 도를 참조하여 도시된 것과 동일한 형태의 것이다. 전자빔관들의 어레이는 표면 처리된 통상적으로 원형의 원추를 갖는 케이블(170)의 원주를 제한하는 스트라이프형 전자빔(163,164,165)을 방출한다. 상기 케이블이 진보됨에 따라, 그것의 표면은 빔관들의 어레이로부터 조사되는 전자빔에 따르게된다. 동도의 파선은 처리될 케이블 표면으로부터 공기로 이격되는 상기 전자빔관들로부터의 엇갈림식 빔 집중을 표시한다. 상기 케이블의 표면에 삼각 접선을 형성하는 빔들이 도시된다. 특성상 돌출된 또는 선형인 다른 형상들이 유사하게 처리될 수 있다.

Claims (25)

  1. 어레이에 배열되어 전자빔 투과 가능 저-Z 기체 불투과성 윈도우를 통해 스트라이프형 전자빔을 각각 방출하고, 상기 스트라이프형 전자빔이 상기 지지판으로 부터 이격하여 대기중으로 및 처리될 표면상으로 유도되는 원하는 빔형태의 모듈 빔 세그멘트들을 형성하게 하는 복수의 전자빔관을 어레이에 장착하는 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 윈도우는 규소 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자빔관은 베이스 단부와 베이스 단부로부터 세로로 이격되어 전자빔 투과 가능 기체 불투과성의 얇은 카바이드 또는 니트라이드 필름이며, 진공관 엔벨로프의 윈도우 단부 양단에 특정 최대 디멘션을 갖는 윈도우를 구비하는 윈도우 단부를 갖는 진공관 엔벨로프와, 상기 베이스 단부에 근접한 상기 진공관 엔벨로프내에 가로로 배치되어 전자를 발생하는 연장된 필라멘트와, 상기 연장된 필라멘트에 근접하게 배치되어 상기 전자로부터 연장된 스트라이프형의 전자빔을 형성하는 빔 형성 전극 수단을 포함하며, 상기 연장된 형상의 상기 전자빔은 상기 윈도우의 최대 디멘션에 평행한 방향으로 유도되고, 상기 필름에 근접하여 상기 윈도우를 통해 상기 전자빔을 선형 스트라이프형 빔으로 방사하는 빔 가속 전극 수단을 포함하며, 상기 전자빔은 125 kV 보다 낮은 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 빔 형성 전극 수단은 원통의 포물면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 연장된 필라멘트는 연장된 선형 필라멘트인 것을 특징으로 하는 전자빔발생 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 전자빔 투과 가능 윈도우는 연장된 선 형상인 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 전자빔 투과 가능 기체 불투과성 윈도우는 탄화 규소의 얇은 층인 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 전자빔 투과 가능 기체 불투과성 윈도우는 질화 규소 또는 질화 붕소 또는 도핑된 규소의 얇은 층인 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 연장된 스트라이프형 전자빔은 적어도 1cm의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 지지판은 평면인 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  11. 어레이에 배열되어 전자빔 투과 가능 저-Z 기체 불투과성 윈도우를 통해 스트라이프형 전자빔을 각각 방출하고, 상기 스트라이프형 전자빔이 상기 지지판으로부터 대기중으로 및 처리될 표면상으로 유도되는 원하는 빔 형태의 모듈 빔 세그멘트들을 형성하게 하는 복수의 전자빔관을 어레이에 장착하는 지지판과, 각각의 전자빔관의 출력을 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  12. 어레이에 배열되어 전자빔 투과 가능 저-Z 기체 불투과성 윈도우를 통해 스트라이프형 전자빔을 각각 방출하고, 상기 스트라이프형 전자빔이 상기 지지판으로부터 대기중으로 및 처리될 표면상으로 유도되는 원하는 빔 형태의 모듈 빔 세그멘트들을 형성하게 하는 복수의 전자빔관을 어레이에 장착하는 지지판을 포함하며, 상기 어레이의 전자빔관은 각 섹션에서 상이한 출력 빔 에너지를 갖는 상이한 섹션으로 그룹화되는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  13. 어레이에 배열되어 전자빔 투과 가능 저-Z 기체 불투과성 윈도우를 통해 스트라이프형 전자빔을 각각 방출하고, 상기 스트라이프형 전자빔이 상기 지지판으로부터 대기중으로 및 처리될 표면상으로 유도되는 원하는 빔 형태의 모듈 빔 세그멘트들을 형성하게 하는 복수의 전자빔관을 어레이에 장착하는 지지판을 포함하며, 상기 전자빔관은 베이스 단부와 베이스 단부로부터 세로로 이격되어 전자빔 투과 가능 기체 불투과성의 얇은 카바이드 또는 니트라이드 필름이며, 진공관 엔벨로프의 윈도우 단부 양단에 특정 최대 디멘젼을 갖는 윈도우를 구비하는 윈도우 단부를 갖는 진공관 엔벨로프와, 상기 베이스 단부에 근접한 상기 진공관 엔벨로프내에 배치되어 전자를 발생하는 연장된 필라멘트와, 연장된 필라멘트에 근접하게 배치되어 상기 전자로부터 연장된 스트라이프형의 전자빔을 형성하는 빔 형성 전극 수단을 포함하며, 상기 빔 형성 전극은 상기 연장된 필라멘트와 상기 윈도우 사이에 빔 개구를 형성하는 전방 배플을 갖고, 상기 연장된 형상의 상기 전자빔은 상기 윈도우의 최대 디멘젼에 평행한 방향으로 유도되며, 상기 필름에 근접하여 상기 윈도우를 통해 상기 전자빔을 선형 스트라이프형 빔으로 방사하는 빔 가속 전극 수단을 포함하고, 상기 전자빔은 125 kV 보다 낮은 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  14. 어레이에 배열되어 전자빔 투과 가능 저-Z 기체 불투과성 윈도우를 통해 스트라이프형 전자빔을 각각 방출하고, 상기 스트라이프형 전자빔이 상기 지지판으로부터 이격하여 대기중으로 및 처리될 표면상으로 유도되는 원하는 빔 형태의 모듈 빔 세그멘트들을 형성하게 하는 복수의 전자빔관을 어레이에 장착하는 지지판을 포함하며, 상기 지지판은 전자빔을 상기 지지판에 의해 한정되는 삼각형의 내부로 유도하는 전자빔관을 갖는 삼각형인 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  15. 각각의 전자빔관이 베이스 단부로부터 이격되어 스트라이프형 전자빔이 투과되는 얇고 연장된 전자 투과 가능 저-Z 기체 불투과성 윈도우를 구비하는 윈도우 단부를 갖는 복수의 전자빔관과, 상기 복수의 전자빔관으로부터의 상기 스트라이프형 전자빔이 상기 윈도우로부터 나타나게 하고 상기 전자빔관의 상기 윈도우 단부로부터 공기에 의해 이격된 선형 트랙의 전체를 스위프하게 하기 위해 어레이내의 상기 전자빔관을 이격되도록 유지하는 지지 수단과, 각각의 전자빔관에 접속된 빔 전류 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 지지 수단은 평면 또는 삼각형 플레이트 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 복수의 전자빔관을 통과하여 물질을 전진시키는 수단을 갖고, 상기 지지판으로부터 이격된 길이와 폭을 갖는 물질 취급 테이블을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 물질을 전진시키는 상기 수단은 상기 트랙이 상기 테이블의 길이와 평행한 방향으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 물질을 전진시키는 상기 수단은 상기 트랙이 상기 테이블의 폭과 평행한 방향으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  20. 제 15 항에 있어서, 특정 폭을 갖는 평면을 한정하는 이격된 물질 취급 롤러를 추가로 포함하며, 상기 평면은 상기 지지판으로부터 이격되어 있고, 상기 롤러는 상기 트랙이 상기 방향으로 선회되도록 상기 복수의 전자빔관을 통과하는 방향으로 물질을 전진시키는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 전자빔 투과 가능 기체 불투과 윈도우는 질화 규소 또는 질화 붕소 또는 도핑된 규소의 얇은 층인 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  22. 스트라이프형 빔 및 베이스 단부로부터 이격되어 얇은 전자 투과 가능 저-Z 기체 불투과 윈도우를 갖는 윈도우 단부를 각각 갖고, 상기 스트라이프형 빔을 조절하는 전자빔관 엔벨로프의 윈도우 단부를 가로지르는 특정 길이를 갖는 복수의 전자빔관과, 상기 복수의 전자빔관으로부터의 상기 스트라이프형 전자빔이 상기 윈도우로부터 나타나게 하고 상기 전자빔관의 상기 윈도우 단부로부터 공기에 의해 이격된 선형 트랙의 전체를 스위프하게 하기 위해 어레이내의 상기 전자빔관을 이격되도록 유지하고, 상기 전자빔관의 상기 윈도우 단부를 접촉시키는 플레이트 수단을 구비하는 지지 수단을 포함하며, 상기 플레이트 수단은 각각의 전자빔관과 절연된 관계로 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 플레이트 수단은 전도 트레이스를 갖는 절연 시트를 포함하며, 상기 적어도 하나의 트레이스는 각각의 전자빔관에 접속되어 전압이 각각의 전자빔 관에 인가되는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  24. 베이스 단부와 상기 베이스 단부로부터 세로로 이격되어 상기 진공관 엔벨로프의 상기 윈도우 단부를 가로지르는 특정 길이를 갖는 얇은 전자빔 투과 가능 저-Z 기체 불투과 윈도우를 구비한 윈도우 단부를 갖는 진공관 엔벨로프와, 상기 베이스 단부에 근접한 상기 진공관 엔벨로프내에 가로로 배치되어 전자를 발생하는 연장된 필라멘트와, 상기 연장된 필라멘트에 근접하게 배치되어 상기 전자로부터 연장된 스트라이프형의 전자빔을 형성하는 전자빔 형성 전극 수단을 포함하며, 상기 연장된 형상의 상기 전자빔은 상기 윈도우의 상기 길이에 평행한 방향으로 유도되고, 상기 필름에 근접하여 상기 윈도우를 통해 상기 전자빔을 선형 스트라이프형 빔으로 방사하는 빔 가속 전극 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 전자빔 투과 가능 기체 불투과 윈도우는 질화 규소 또는 질화 붕소 또는 도핑된 규소의 얇은 층인 것을 특징으로 하는 전자빔 발생 장치.
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