(57)【要約】【課題】電子線の透過率が高く、且つ製造時に破壊されにくく、使用時にリークが少なく、長寿命の電子線照射装置を提供する。【解決手段】本発明の電子線照射装置は、内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有し、電子線照射窓は、電子線を透過しない材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、基板の少なくとも開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成り、２〜５μｍの総膜厚を有する膜と、を有する。【選択図】　　　　図１
2004020232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、
前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、
を有し、
前記電子線照射窓は、
電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、
前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成り、２〜５μｍの総膜厚を有する膜と、
を有する、ことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、
前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、
を有し、
前記電子線照射窓は、
電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、
前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成る膜と、
を有し、
前記基板の長さに対する前記基板の反りの絶対値が５μｍ／ｃｍ以下であることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項３】
内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、
前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、
を有し、
前記電子線照射窓は、
電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、
前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成る膜と、
を有し、
前記膜の応力が５０ＭＰａ以下の引張応力、若しくは５０ＭＰａ以下の圧縮応力であることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項４】
内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、
前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、
を有し、
前記電子線照射窓は、
電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、
前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成る膜と、
を有し、
前記膜が複数層を有し、その内の少なくとも１層が圧縮応力を発生し、少なくとも他の１層が引張応力を発生している、
ことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項５】
前記膜は、珪素を含む層を有する、単層又は多層の膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記膜は、窒化珪素の層を有する、単層又は多層の膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記窒化珪素の層が、珪素に対する窒素の組成比がその層の厚さ方向に傾斜的に変化する構造を持つことを特徴とする請求項６に記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記窒化珪素の層が、珪素に対する窒素の組成比がその層の厚さ方向に段差的に変化する構造を持つことを特徴とする請求項６に記載の電子線照射装置。
【請求項９】
前記膜は、酸化珪素の層を有する、単層又は多層の膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子線照射装置。
【請求項１０】
内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、
前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、
を有し、
前記電子線照射窓は、
電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、
前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、珪素に対する窒素の組成比が０．２より大きく１．３３より小さい窒化珪素の膜とを有する、
ことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項１１】
電子線を透過し且つ気体を透過しない電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、
前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、
を有する電子線照射装置の、前記電子線照射窓の製造方法であって、
引張応力又は圧縮応力を有する第１の層を基板上に堆積させる第１の工程と、
前記第１の層の引張応力又は圧縮応力を打ち消す圧縮応力又は引張応力を有する第２の層を、前記基板上に堆積させる第２の工程と、
前記第１の層及び前記第２の層を含む膜が堆積された側と反対側から前記基板をエッチングして、前記膜を残し、電子線透過孔を形成する第３の工程と、
を有することを特徴とする電子線照射装置の製造方法。
【請求項１２】
電子線を透過し且つ気体を透過しない電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、
前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、
を有する電子線照射装置の、前記電子線照射窓の製造方法であって、
基板上に珪素と酸素を含む第１の層を堆積させる第１の工程と、
珪素に対する窒素の組成比が０．２より大きく１．３３より小さい窒化珪素の層（以下、「第２の層」と呼ぶ。）を前記第１の層上に堆積させる第２の工程と、
前記第１の層及び前記第２の層を含む膜が堆積された側と反対側から前記基板をエッチングして、前記第２の層を残し、電子線透過孔を形成する第３の工程と、
を有することを特徴とする電子線照射装置の制御方法。
【請求項１３】
前記電子線透過孔に形成された膜の総膜厚が、２〜５μｍであることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の電子線照射装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線照射装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、印刷等塗布物の表面乾燥、樹脂・建材等の表面加工、医療品・食品容器等の表面殺菌などの分野で電子線の応用が注目されてきている。従来例の電子線発生装置を図１〜３及び図１１を用いて説明する。
図２は従来例の電子線照射装置の概略的な外観を示す斜視図、図１は従来例の電子線照射装置を図２のＩ−Ｉの面で切った概略的な断面図である。
図１、２において、１は電子線収束用の金属板、２は電子線発生源、３は真空を維持するゲッタ、４は電子線を外部に放射する電子線照射窓、５は本体上面の蓋、６はリード線である。電子線照射装置の本体ケースは密閉された真空容器となっていて、内部は真空に保たれている。
【０００３】
電子線発生源２から発生した電子は電子線照射窓４と電子線発生源２との間に印加される加速電圧により加速され、電子線照射窓４に到達する。
図３は電子線照射窓４の構成を示す図である。電子線照射窓４は、シリコンウエハの基板８に電子線を透過させる電子線透過孔７を１列に複数空けている。
図１１は、従来例の電子線照射窓４を図３のＩＩ−ＩＩの面で切った概略的な拡大断面図である。図１１において、７は電子線透過孔、８は基板、１０は複数層を有する膜、９は膜１０の中の電子線透過領域である。膜１０は電子線は透過するが、気体は透過させない。電子線透過領域９から電子線が放出される。
【０００４】
従来例の電子線照射窓４の製造方法を説明する。シリコンウエハを素材とする基板８の上に珪素化合物の層を含む複数の層１１、１２を堆積させ、総膜厚が７μｍの膜１０を形成する。その後、膜を形成した側とは反対の側から、基板８の電子線透過孔の形成領域を選択的にエッチング処理して、電子線透過孔７を空け、その部分（電子線透過領域９）に膜１０のみを残す。
図５は本体ケースの電子線を放出する側の蓋５の外観図である。中央に細長い穴があいていて、この部分を覆うように電子線照射窓４（図３）を接合する。
電子線照射窓４を蓋５に接合する方法としては、陽極接合法や共晶法が用いられる。気密性を確保するため、接合は電子線照射窓４を蓋５に押圧した状態で行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子線放射窓が劣化して空気のリークが発生すると、電子線発生装置は使用できなくなる。即ち一般に、電子線発生装置の寿命は電子線放射窓の寿命に一致する。従来の電子線発生装置において、電子線放射窓の寿命（例えば平均５００時間以上の寿命）を確保するためには、電子線透過孔上の膜の厚さを７μｍ以上にする必要があった。しかし、膜厚を７μｍ以上にすると、電子線が膜で吸収される割合が高いため、これを用いた電子線照射装置は効率が悪く、消費電力が大きく、コストも高いという問題があった。
【０００６】
本発明の発明者は、上記の工程で製造された従来の電子線照射窓４が反りを持っていたことを発見した。図１０（ａ）は、反りを持つ電子線照射窓４を蓋５に接合する前の状態を、図３のＩＩ−ＩＩの面で切った概略的な拡大断面図である。　図１０（ｂ）は、反りを持つ電子線照射窓４を蓋５に接合した後の状態を、図３のＩＩ−ＩＩの面で切った概略的な拡大断面図である。図１０（ｂ）に示すように、反りを持った電子線照射窓４を蓋５に押圧しながら接合すると、非常に薄い電子線照射窓４が機械的にゆがめられた状態で（ストレスを持った状態で）接合されることを、本発明の発明者は発見した。図１０（ｂ）において、１３の部分が破損し、空気の漏れが発生し易い。
【０００７】
電子線透過領域９の膜１０の厚さは１０μｍ以下と非常に薄いため、図１０（ｂ）に示すような大きなストレスを持った状態で膜１０を蓋５に接合すると、膜１０が真空と大気の圧力差に耐えることができず、容易に破損する。このため電子線照射装置の寿命は短くなってしまう。また、膜１０が不使用状態で真空封止に耐えたとしても、使用時に電子線照射により膜１０が高温に熱せられ、膜１０内に熱応力が発生し、膜１０にリークが発生する場合もあった。このように従来の電子線照射装置は、十分な信頼性を確保する上で問題があった。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、電子線照射窓の膜の信頼性を高めることにより、長寿命で安定した電子線照射装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明は、所定の寿命を有して効率が良く（膜厚を薄くした場合）、消費電力が少なくて安価な（小さな電子線発生源を使用した場合）信頼性の高い電子線照射装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、従来より長寿命の（例えば従来と同一の膜厚を有する場合）信頼性の高い電子線照射装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、この電子線照射窓に生ずる反りの量を減少させ、膜の反り及びストレスを減少させることにより、電子線照射窓の寿命を長くできることを発見した。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
請求項１の発明は、内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有し、前記電子線照射窓は、電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成り、２〜５μｍの総膜厚を有する膜と、を有する、ことを特徴とする電子線照射装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有し、前記電子線照射窓は、電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成る膜と、を有し、前記基板の長さに対する前記基板の反りの絶対値が５μｍ／ｃｍ以下であることを特徴とする電子線照射装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有し、前記電子線照射窓は、電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成る膜と、を有し、前記膜の応力が５０ＭＰａ以下の引張応力、若しくは５０ＭＰａ以下の圧縮応力であることを特徴とする電子線照射装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有し、前記電子線照射窓は、電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、電子線を透過し且つ気体を透過しない材質から成る膜と、を有し、前記膜が複数層を有し、その内の少なくとも１層が圧縮応力を発生し、少なくとも他の１層が引張応力を発生している、ことを特徴とする電子線照射装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、前記膜は、珪素を含む層を有する、単層又は多層の膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子線照射装置である。
【００１４】
請求項６の発明は、前記膜は、窒化珪素の層を有する、単層又は多層の膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子線照射装置である。
【００１５】
請求項７の発明は、前記窒化珪素の層が、珪素に対する窒素の組成比がその層の厚さ方向に傾斜的に変化する構造を持つことを特徴とする請求項６に記載の電子線照射装置である。
【００１６】
請求項８の発明は、前記窒化珪素の層が、珪素に対する窒素の組成比がその層の厚さ方向に段差的に変化する構造を持つことを特徴とする請求項６に記載の電子線照射装置である。
【００１７】
請求項９の発明は、前記膜は、酸化珪素の層を有する、単層又は多層の膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の電子線照射装置である。
【００１８】
請求項１０の発明は、内部から外部に電子線を放出するための電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有し、前記電子線照射窓は、電子線を透過しない厚みを有する材質から成り、電子線を通過させるための開口部を有する基板と、前記基板の少なくとも前記開口部上に張られ、珪素に対する窒素の組成比が０．２より大きく１．３３より小さい窒化珪素の膜とを有する、ことを特徴とする電子線照射装置である。
「珪素に対する窒素の組成比」とは、珪素Ｓｉに対する窒素Ｎの組成比をｘとすると組成式はＳｉＮｘとなるが、そのｘの値（モル単位での比）を意味する。
【００１９】
請求項１１の発明は、電子線を透過し且つ気体を透過しない電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有する電子線照射装置の、前記電子線照射窓の製造方法であって、引張応力又は圧縮応力を有する第１の層を基板上に堆積させる第１の工程と、前記第１の層の引張応力又は圧縮応力を打ち消す圧縮応力又は引張応力を有する第２の層を、前記基板上に堆積させる第２の工程と、前記第１の層及び前記第２の層を含む膜が堆積された側と反対側から前記基板をエッチングして、前記膜を残し、電子線透過孔を形成する第３の工程と、を有することを特徴とする電子線照射装置の製造方法である。
【００２０】
請求項１２の発明は、電子線を透過し且つ気体を透過しない電子線照射窓を有し、内部を真空に保つ真空容器と、前記真空容器内部に設けられ、電子線を発生する電子線発生源と、を有する電子線照射装置の、前記電子線照射窓の製造方法であって、基板上に珪素と酸素を含む第１の層を堆積させる第１の工程と、珪素に対する窒素の組成比が０．２より大きく１．３３より小さい窒化珪素の層（以下、「第２の層」と呼ぶ。）を前記第１の層上に堆積させる第２の工程と、前記第１の層及び前記第２の層を含む膜が堆積された側と反対側から前記基板をエッチングして、前記第２の層を残し、電子線透過孔を形成する第３の工程と、を有することを特徴とする電子線照射装置の制御方法である。
【００２１】
請求項１３の発明は、前記電子線透過孔に形成された膜の総膜厚が、２〜５μｍであることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の電子線照射装置の製造方法である。
本発明は、所定の寿命を有して効率が良く（膜厚を薄くした場合）、消費電力が少なくて安価な（小さな電子線発生源を使用した場合）信頼性の高い電子線照射装置及びその製造方法を実現出来るという作用を有する。
本発明は、従来より長寿命の（例えば従来と同一の膜厚を有する場合）信頼性の高い電子線照射装置及びその製造方法を実現出来るという作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について図面とともに記載する。
【００２３】
《実施例１》
本発明の実施例１の電子線照射装置について図１〜図７を用いて説明する。実施例１の電子線照射装置の装置全体の構成は、図１、図２、図５で示した従来例の電子線照射装置の装置全体の構成と同一であるので、その説明は省略する。実施例１の電子線照射装置は電子線照射窓４に特徴を有し、他の部分は従来例の電子線照射装置と同様である。以降、電子線照射窓４について説明する。
実施例１の電子線照射装置の電子線照射窓４は、従来例と同様の構成（図３）を有する。
図４は実施例１の電子線照射窓４を図３のＩＩ−ＩＩの面で切った概略的な拡大断面図である。図４において、７は電子線透過孔、８は基板、９は電子線透過領域、１０は膜である。
実施例１の電子線照射装置の電子線照射窓４の膜１０は、窒化珪素の層１１及び酸化珪素の層１２の２層から成り、その総膜厚は５μｍである。
【００２４】
実施例１の電子線照射窓４の製造方法について説明する。シリコンウエハを材料とする基板８の上に、プラズマ化学気相成長法で酸化珪素の層１２を堆積させ、この酸化珪素の層１２上にプラズマ化学気相法で窒化珪素の層１１を堆積させる。その後エッチングにより基板８に電子線透過孔７を空ける。
膜１０を生成するときの条件により酸化珪素の層１２及び窒化珪素の層１１には圧縮応力又は引張応力が生じる。膜１０に圧縮応力又は引張応力が発生することにより、凸状又は凹状の基板の反りが発生する。図６は圧縮応力が発生して反りδが発生した電子線照射窓４（電子線透過孔７が形成される前の状態）の概略的な拡大断面図である。
【００２５】
本発明の発明者は、基板の長さに対する基板の反り量δ／ｃを小さくすることにより膜１０が破壊されにくくなり、電子線照射窓４が長寿命になることを発見した。ここでδは基板８の中心部から端までの反り量の絶対値（基板８の中心部と端との高さの差の絶対値）であり、ｃは基板８の中心から端までの距離である（図６）。
大きな反りδ（例えばδ／ｃ＞５μｍ／ｃｍの反り）を持った電子線照射窓４は接合時に押圧されるため、機械的なストレスを持ったまま接合される。薄い電子線透過領域の膜１０は、そのストレスの影響を受け、製造時若しくは使用時に破壊されやすく寿命が短いことを本発明の発明者は見出した。
本発明の発明者は、基板の長さに対する基板の反り量を抑えることにより（例えばδ／ｃ≦５μｍ／ｃｍ以下）膜に内在する機械的なストレスが少なくなり、膜１０が破壊されにくくなって、電子線照射窓４が長寿命になることを発見した。
【００２６】
表１は、基板の長さに対する基板の反り量（単位はμｍ／ｃｍ）及び電子線透過孔の膜厚（単位はμｍ）と、電子線照射窓の寿命（単位は時間）との関係を示す。電子線照射窓の寿命とは、その電子線照射窓を取り付けた電子線照射装置を使用し始めてから、電子線照射窓の膜から空気がリークし、その内部を所定の真空状態（例えば１０−４ｔｏｒｒより低い気圧の状態）に保てない状態になるまでの時間を意味する。図７は、表１をグラフに表したものである。
【００２７】
【表１】
2004020232.tif 000003
【００２８】
表１及び図７に示すように、電子線透過孔の膜が厚い程又は基板の反り量が小さい程、電子線照射窓の寿命は長い。例えば基板の長さに対する基板の反り量δ／ｃが５μｍ／ｃｍ以下で電子線照射窓の膜厚が２〜５μｍであれば（実施例１においては５μｍ）、平均で５００時間（最低で３５０時間）の寿命（従来と同様の寿命）を確保することが出来る。２μｍよりも薄い膜であると真空と大気との圧力差に耐えられず、作成時や使用時に簡単に破壊されてしまう。膜厚を従来の７μｍより薄い２〜５μｍにすることにより、電子線の透過率が従来より向上する（電子線の吸収率はほぼ膜厚に比例する。）。膜厚の薄い電子線照射窓を使用することにより、電子線照射装置を、高効率で、消費電力が少なくて安価な（小さな電子線発生源を使用した場合）ものにすることが出来る。
例えば基板の長さに対する基板の反り量δ／ｃが５μｍ／ｃｍ以下で電子線照射窓の膜厚が７μｍであれば、従来より倍以上の寿命（１２５０時間以上）を確保することが出来る。総膜厚が７μｍより厚くなると、電子線の透過率が低くなり過ぎる。厚さ７μｍの膜を有し（従来と同様）且つ基板の反り量が少ない電子線照射窓を使用することにより、従来より長寿命の電子線照射装置を実現出来る。基板の反り量を減らすことにより、電子線照射装置の信頼性も向上する。
【００２９】
実施例１においては、電子線照射窓４の反りを低減するために、酸化珪素の層１２に圧縮応力が生じているときには、窒化珪素の層１１に引張応力を生じさせるようにする。また、窒化珪素の層１１に圧縮応力が生じているときには、酸化珪素の層１２に引張応力を生じさせるようにする。このように、窒化珪素の層１１と酸化珪素の層１２に生じる応力を逆の応力にすることにより、電子線照射窓の基板の長さに対する基板の反りを５μｍ／ｃｍ以下に抑えている。
このようにして製造した電子線照射窓４は、内在する機械的なストレスが少なく長寿命である。長寿命で安定した電子線照射装置を実現できる。
【００３０】
《実施例２》
本発明の実施例２の電子線照射装置について図１〜図３、図５、図７、図８を用いて説明する。実施例２の電子線照射装置の装置全体の構成は、図１、図２、図５で示した従来例の電子線照射装置の装置全体の構成と同一であるので、その説明は省略する。実施例２の電子線照射装置は電子線照射窓４に特徴を有し、他の部分は従来例の電子線照射装置と同様である。以降、電子線照射窓４について説明する。
実施例２の電子線照射装置の電子線照射窓４は、従来例（図３）と同様の構成を有する。
【００３１】
図８は、実施例２の電子線照射窓４を図３のＩＩ−ＩＩの面で切った概略的な拡大断面図である。図８において、７は電子線透過孔、８は基板、９は電子線透過領域、１０は膜、１１は窒化珪素の層、１２は酸化珪素の層である。基板８の上に酸化珪素の層１２及び窒化珪素の層１１を堆積させる工程までは、実施例２と実施例１とは同じである。次に実施例２においては、図７に示すように基板８と共に酸化珪素の層１２をエッチング除去する。実施例２では、電子線透過領域９の膜１０は窒化珪素の層１１の単層で構成される。
【００３２】
実施例１と同様に、表１及び図７に示すように、電子線透過孔の膜が厚い程又は基板の反り量が小さい程、電子線照射窓の寿命は長い。例えば基板の長さに対する基板の反り量δ／ｃが５μｍ／ｃｍ以下で電子線照射窓の膜厚が２〜５μｍであれば（実施例１においては５μｍ）、平均で５００時間（最低で３５０時間）の寿命（従来と同様の寿命）を確保することが出来る。膜厚を従来の７μｍより薄い２〜５μｍにすることにより、電子線の透過率が従来より向上する（電子線の吸収率はほぼ膜厚に比例する。）。膜厚の薄い電子線照射窓を使用することにより、電子線照射装置を、高効率で、消費電力が少なくて安価な（小さな電子線発生源を使用した場合）ものにすることが出来る。
例えば基板の長さに対する基板の反り量δ／ｃが５μｍ／ｃｍ以下で電子線照射窓の膜厚が７μｍであれば、従来より倍以上の寿命（１２５０時間以上）を確保することが出来る。厚さ７μｍの膜を有し（従来と同様）且つ基板の反り量が少ない電子線照射窓を使用することにより、従来より長寿命の電子線照射装置を実現出来る。基板の反り量を減らすことにより、電子線照射装置の信頼性も向上する。
【００３３】
実施例２において、窒化珪素の層１１における珪素に対する窒素の組成比を適当な値にすることにより、基板の長さに対する基板の反りを低減させている。
実施例２の窒化珪素の層１１において、珪素Ｓｉに対する窒素Ｎの組成比をｘとすると（窒化珪素の組成式はＳｉＮｘで表される。）、ｘの範囲を０．２＜ｘ＜１．３３に設定することにより、基板の長さに対する基板の反りがδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下の電子線照射窓４を実現している。ｘが０．２以下になると窒素Ｎの含有量が少ないため膜の圧縮応力が大きくなってしまい、弱い膜となってしまう。一方組成比ｘが１．３３以上になると、逆に膜の引張応力が大きすぎ、反りδを目的の範囲内（δ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下）に抑えることができない。
このようにして製造した電子線照射窓４は、内在する機械的なストレスが少なく長寿命である。長寿命で安定した電子線照射装置を実現できる。
【００３４】
《実施例３》
図３、図８を用いて、本発明の実施例３の電子線照射装置を説明する。実施例３の電子線照射装置は電子線照射窓４に特徴を有し、他の部分は従来例の電子線照射装置と同様である。以降、電子線照射窓４について説明する。
実施例３の電子線照射装置の電子線照射窓４は、従来例（図３）と同様の構成を有する。図８は、実施例３の電子線照射窓４を図３のＩＩ−ＩＩの面で切った概略的な拡大断面図である。図８において、７は電子線透過孔、８は基板、９は電子線透過領域、１０は膜、１１は窒化珪素の層、１２は酸化珪素の層である。図７に示すように実施例３においては、基板８と共に酸化珪素の層１２をエッチング除去する。このようにして、窒化珪素の層のみからなる（単層の）膜１０を形成している（実施例２と同じ）。
【００３５】
実施例２においては窒化珪素の層１１の組成は均一であった。実施例３においては窒化珪素の層１１の厚さ方向にその組成を変化させている。窒化珪素はその組成により圧縮応力又は引張応力を発生するが、実施例３においては、膜１０（窒化珪素の層１１）全体として圧縮応力又は引張応力が生じない様に（個々の組成による引張応力又は圧縮応力を互いに打ち消す様に）、その組成の変化を調整していることを特徴とする。これにより、基板の長さに対する基板の反りをδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下にしている。それ以外の点において、実施例３は実施例２と同じである。
【００３６】
実施例３の電子線照射窓４の製造方法について説明する。シリコンウエハを材料とする基板８の上に、プラズマ化学気相成長法で酸化珪素の層１２を堆積させる。
次に、この酸化珪素の層１２上にプラズマ化学気相法で窒化珪素の層１１を堆積させる。この工程において、ＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスの珪素と窒素の流量比を変化させる。この変化の割合を適切に設定することにより、十分な強度を有し、且つ反りのない膜１０を生成することができる。
【００３７】
図９は、ＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスの流量比と、これによって生成される膜の内部応力との関係を示すグラフである。図９は、圧力５０Ｐａ、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力３０Ｗ、基板温度５００℃の条件でのグラフを示す。これらのパラメータを変化させることで、内部応力は変化する。内部応力の値が正は圧縮応力を意味し、負は引張応力を示す。応力σは図６において、下記の（１）式で表される。
応力σ＝Ｅｂ２δ／｛３（１−ν）ｃ２ｄ｝　　　　　（１）
但し、Ｅ：基板のヤング率、ｂ：基板の厚さ、ν：基板のポアソン比、ｄ：薄膜厚さ、ｃ：基板長さ、δ：反りの変位である。
【００３８】
図９において内部応力の値の積分値が０になる様に、ＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスの流量比を変化させれば良い。例えばＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスの流量比をリニアに変化させる場合、内部応力のカーブ（直線近似出来る範囲を考える。）と内部応力＝０の線（ｘ軸）との交点の左右の状態の時間が同じになる様に、ＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスの流量比を変化させる。
【００３９】
実施例３において、基板温度を５００℃とし、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力のプラズマ気相成長法を用いて、基板８の上に張られた酸化珪素の層１２上にＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスをガス流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４＝３で送り込み、窒化珪素の層１１の堆積を開始する。ガスの総流量を変えないように徐々に流量比をＮＨ３／ＳｉＨ４＝８まで増加させていく。生成された窒化珪素の層１１は、酸化珪素の層１２に近い側はＮ含有量が少なく、酸化珪素の層１２から遠くなるにつれてＮ含有量が多い傾斜構造を持つ。このようにして形成された窒化珪素の層１１は、全体として圧縮応力又は引張応力が生じない。これにより、基板の長さに対する基板の反りをδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下にしている。
その後エッチングにより基板８及び酸化珪素の層１２を除去して電子線透過孔７を空ける。実施例３は、実施例２と同様の効果が得られる。
【００４０】
他の実施例において、基板温度を５００℃とし、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力のプラズマ気相成長法を用いて、基板８の上に張られた酸化珪素の層１２上にＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスをガス流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４＝８で送り込み、窒化珪素の層１１の堆積を開始する。ガスの総流量を変えないように徐々に流量比をＮＨ３／ＳｉＨ４＝３まで増加させていく。生成された窒化珪素の層１１は、酸化珪素の層１２に近い側はＮ含有量が多く、酸化珪素の層１２から遠くなるにつれてＮ含有量が少ない傾斜構造を持つ。このようにして形成された窒化珪素の層１１は、全体として圧縮応力又は引張応力が生じない。これにより、基板の長さに対する基板の反りをδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下にしている。
その後エッチングにより基板８及び酸化珪素の層１２を除去して電子線透過孔７を空ける。他の実施例においても、実施例３と同様の効果が得られる。
【００４１】
上記の実施例では基板の反り量が所定の値以下（δ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下）の膜を形成しているが、異なる目標値を用いて膜の製造工程を管理をしても良い。例えば、膜の内部応力σ（圧縮応力又は引張応力）が５０ＭＰａ以下の膜を形成する。
単層の場合はその応力σが、５０ＭＰａ以下になるようにする。多層の場合は各層の応力の合計が５０ＭＰａ以下になるようにする。
【００４２】
《実施例４》
図３、図８を用いて、本発明の実施例４の電子線照射装置を説明する。実施例４の電子線照射装置は電子線照射窓４に特徴を有し、他の部分は従来例の電子線照射装置と同様である。以降、電子線照射窓４について説明する。
実施例４の電子線照射装置の電子線照射窓４は、従来例（図３）と同様の構成を有する。図８は、実施例４の電子線照射窓４を図３のＩＩ−ＩＩの面で切った概略的な拡大断面図である。図８において、７は電子線透過孔、８は基板、９は電子線透過領域、１０は膜、１１は窒化珪素の層、１２は酸化珪素の層である。図７に示すように実施例４においては、基板８と共に酸化珪素の層１２をエッチング除去する。このようにして、窒化珪素の層のみからなる膜１０を形成している（実施例２と同じ）。
【００４３】
実施例２においては窒化珪素の層１１の組成は均一であった。実施例４においては窒化珪素の層１１内に、その厚さ方向に複数の段差を設け、段毎にその組成を変化させている。窒化珪素はその組成により圧縮応力又は引張応力を発生するが、実施例４においては、膜１０（窒化珪素の層１１）全体として圧縮応力又は引張応力が生じない様に（個々の組成による引張応力又は圧縮応力を互いに打ち消す様に）、その組成の変化を調整していることを特徴とする。これにより、基板の長さに対する基板の反りをδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下にしている。それ以外の点において、実施例４は実施例２と同じである。
【００４４】
実施例４の電子線照射窓４の製造方法について説明する。シリコンウエハを材料とする基板８の上に、プラズマ化学気相成長法で酸化珪素の層１２を堆積させる。
次に、この酸化珪素の層１２上にプラズマ化学気相法で窒化珪素の層１１を堆積させる。この工程において、ＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスの珪素と窒素の流量比を変化させる。この変化の割合を適切に設定することにより、十分な強度を有し、且つ反りのない膜１０を生成することができる。図９において内部応力の値の積分値が０になる様に、ＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスの流量比を変化させる。
【００４５】
実施例４において、基板温度を５００℃とし、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力のプラズマ気相成長法を用いて、基板８の上に張られた酸化珪素の層１２上にＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスをガス流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４＝３の固定した流量比で一定時間送り込み、窒化珪素の層１１を１段堆積させる。次に、総流量を変えないように流量比を８に増加させ、その流量比で一定時間（１段目と同じ時間）送り込み、窒化珪素の層１１を１段堆積させる。生成された窒化珪素の層１１は、酸化珪素の層１２に近い側はＮ含有量が少なく、酸化珪素の層１２から遠い側は、Ｎ含有量が多い段差構造を持つ。このようにして形成された窒化珪素の層１１は、全体として圧縮応力又は引張応力が生じない（図９）。これにより、基板の長さに対する基板の反りをδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下にしている（又は、膜の内部応力σ（圧縮応力又は引張応力）を５０ＭＰａ以下にしている。）。その後エッチングにより基板８及び酸化珪素の層１２を除去して電子線透過孔７を空ける。実施例４は、実施例２と同様の効果が得られる。
【００４６】
他の実施例において、基板温度を５００℃とし、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力のプラズマ気相成長法を用いて、基板８の上に張られた酸化珪素の層１２上にＮＨ３とＳｉＨ４の混合ガスをガス流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４＝８の固定した流量比で一定時間送り込み、窒化珪素の層１１を１段堆積させる。次に、総流量を変えないように流量比を３に減少させ、その流量比で一定時間（１段目と同じ時間）送り込み、窒化珪素の層１１を１段堆積させる。生成された窒化珪素の層１１は、酸化珪素の層１２に近い側はＮ含有量が多く、酸化珪素の層１２から遠い側は、Ｎ含有量が少ない段差構造を持つ。このようにして形成された窒化珪素の層１１は、全体として圧縮応力又は引張応力が生じない。これにより、基板の長さに対する基板の反りをδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下にしている（又は、膜の内部応力σ（圧縮応力又は引張応力）を５０ＭＰａ以下にしている。）。
その後エッチングにより基板８及び酸化珪素の層１２を除去して電子線透過孔７を空ける。他の実施例においても、実施例４と同様の効果が得られる。
このようにすることにより、膜の応力を抑制し長寿命な電子線照射窓４を実現できる。
【００４７】
《実施例５》
図３、図８を用いて、本発明の実施例５の電子線照射装置を説明する。実施例５の電子線照射装置は実施例３の電子線照射装置と同一である。実施例５の電子線照射装置の電子線照射窓４は、窒化珪素の層（厚さ方向にその組成が変化している。）のみからなる（単層の）膜１０を有する。膜１０（窒化珪素の層１１）全体として圧縮応力又は引張応力が生じない様に（個々の組成による引張応力又は圧縮応力を互いに打ち消す様に）、その組成の変化を調整している。これにより、基板の長さに対する基板の反りをδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下にしている（以上は、実施例３と同様）。
【００４８】
実施例５は、電子線照射窓４の製造方法に特徴を有する。電子線照射窓４の製造方法を説明する。シリコンウエハを材料とする基板８の上に、プラズマ化学気相成長法で酸化珪素の層１２を堆積させる。
次に、この酸化珪素の層１２上にプラズマ化学気相法で窒化珪素の層１１を堆積させる。この工程において、電力周波数を変化させることにより基板の反りが所定値以下になる様に（例えば基板の長さに対する基板の反りがδ／ｃ＝５μｍ／ｃｍ以下になる様に）又は膜の内部応力σが所定値以下になる様に（例えば５０ＭＰａ以下になる様に）制御している。実施例５は、この点に特徴を有する。周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力３０Ｗ、　基板温度５００℃、ガス流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４＝８では、引張応力の窒化珪素の層となるが、高周波電力の周波数を２００ＫＨｚとし、高周波電力３０Ｗ、基板温度５００℃、ガス流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４＝８の成膜条件では圧縮応力の窒化珪素の層を形成できる。
【００４９】
実施例５においては、シリコンウエハを素材とする基板８の上に、酸化珪素の層１２を堆積させ、その上に始めは電力３０Ｗ、基板温度５００℃、ガス流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４＝８、高周波電力の周波数を１３．５６ＭＨｚでプラズマ化学気相堆積法で窒化珪素の層を堆積し始め、層が堆積するにつれて徐々に高周波電力の周波数を下げていき、堆積の終わりには高周波電力の周波数が２００ＫＨｚになるようにする。
窒化珪素の層１１が堆積し終わると、膜を堆積した方向とは反対側から基板８及び酸化珪素の層１２をエッチングして、電子線透過孔７を空け、電子線照射窓４を完成させる。
このようにして製造された実施例５の電子線照射装置及びその製造方法は、実施例３と同様の効果を有する。
【００５０】
尚、応力調整は成膜条件を変えれば実現できる。応力特性を大きく変化させるには、膜を形成する際のガス流量比や周波数を変更する。応力特性を微調整するには、その他の成膜条件すなわち、基板温度、全ガス流量、基板温度、高周波電力強度を最適化すればできる。
実施例５の電子線照射窓４の窒化珪素の膜は、その厚さ方向に傾斜的に組成比が変化した。これに代えて、電子線照射窓４の窒化珪素の膜が、その厚さ方向に段差的に組成比が変化しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の寿命を有して効率が良く（膜厚を薄くした場合）、消費電力が少なくて安価な（小さな電子線発生源を使用した場合）信頼性の高い電子線照射装置及びその製造方法を実現出来るという有利な効果が得られる。
本発明によれば、従来より長寿命の（例えば従来と同一の膜厚を有する場合）信頼性の高い電子線照射装置及びその製造方法を実現出来るという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜５及び従来例の電子線照射装置の概略的な断面図
【図２】本発明の実施例１〜５及び従来例の電子線照射装置の外観図
【図３】本発明の実施例１〜５及び従来例の電子線照射窓の外観図
【図４】本発明の実施例１の電子線照射装置の電子線照射窓の拡大断面図
【図５】本発明の実施例１〜５及び従来例の本体ケースの蓋の平面図
【図６】反りが生じた電子線照射窓の拡大断面図
【図７】膜厚及び基板の長さに対する基板の反り量と、電子線照射窓の寿命との関係を示す図
【図８】本発明の実施例２〜５の電子線照射装置の電子線照射窓の拡大断面図
【図９】窒化珪素の層の堆積における流量比ＮＨ３／ＳｉＨ４と応力の関係を示すグラフ
【図１０】図９（ａ）は、反りを持つ電子線照射窓を蓋に接合する前の状態を示す概略的な拡大断面図であり、図９（ｂ）は、反りを持つ電子線照射窓を蓋５接合した後の状態を示す概略的な拡大断面図
【図１１】従来例の電子線照射装置の電子線照射窓の拡大断面図
【符号の説明】
１　　　電子線収束用の金属板
２　　　電子線発生源
３　　　ゲッタ
４　　　電子線照射窓
５　　　蓋
６　　　リード線
７　　　電子線透過孔
８　　　基板
９　　　電子線透過領域
１０　　膜
１１　　窒化珪素の層
１２　　酸化珪素の層
【図１】
2004020232.tif 000004
【図２】
2004020232.tif 000005
【図３】
2004020232.tif 000006
【図４】
2004020232.tif 000007
【図５】
2004020232.tif 000008
【図６】
2004020232.tif 000009
【図７】
2004020232.tif 000010
【図８】
2004020232.tif 000011
【図９】
2004020232.tif 000012
【図１０】
2004020232.tif 000013
【図１１】
2004020232.tif 000014