(57)【要約】【課題】電子ビーム通過窓に熱伝導率の高いシリコンを用いて、電子ビームの高出力化にあっても、熱上昇を抑制して十分な強度を保持し、窓部材の破損を防止した電子ビーム管を提供すること。【解決手段】電子ビーム通過用の窓部材が、３Ｂ族または５Ｂ族の原子が含まれたシリコンからなり、該３Ｂ族または５Ｂ族の原子数を、１×１０１９原子数／ｃｍ３以下としたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に電子ビーム発生器が設けられ、該真空容器には電子ビーム通過孔を有する蓋部材が備えられ、該蓋部材には電子ビーム通過孔を密閉して電子ビームが通過する窓部材が設けられてなる電子ビーム管において、
前記窓部材は３Ｂ族または５Ｂ族の原子が含まれたシリコンからなり、該３Ｂ族または５Ｂ族の原子数が、１×１０１９原子数／ｃｍ３以下であることを特徴とする電子ビーム管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハのレジストの硬化や各種印刷物のインクの乾燥等に利用される電子ビームを用いた真空型の電子ビーム管に関するものであり、特に、電子ビーム管の電子を通過する窓部材に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子ビーム管は、特開２００１−５９９００号公報に記載されているように、真空容器の内部に電子ビーム発生器を設け、該真空容器の前方開口には、電子ビーム通過孔が形成された蓋部材が設けられと共に、この蓋部材の電子ビーム通過孔には電子ビームが通過する窓部材が覆われている。
そして、該窓部材は、シリコンを材料として、エッチング処理により薄膜化することにより形成されたものであり、例えば、電子を通過するための厚さ３μｍ程度の電子ビーム通過部と、この電子ビーム通過部を補強するための厚さ１００〜５００μｍ程度の梁部とよりなるものが一般的である。
【０００３】
このような窓部材には、電子ビームが通過する際に熱が発生するが、近時における電子ビームの高出力化の傾向に伴い、該窓部材の発熱はより深刻となり、その高温化の影響で該窓部材の強度が低下して、短時間で破損するという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決すべく、窓部材に直接冷却風を噴射してこれを冷却する構造が知られている。
【特許文献１】特開２００１−３２３３６９号
【特許文献２】特開２００１−３１９６１４号  しかしながら、このような構造では、窓部材の近傍に冷却機構を設ける必要があり、装置が大型化、複雑化するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、特別な冷却機構を設けることなく、窓部材自体の材質を熱伝導率の高いものとすることにより、電子ビーム通過の際に発生する熱を効果的に窓部材から蓋部材に逃がすことにより、該窓部材の温度上昇を抑制する電子ビーム管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、真空容器の開口を覆う蓋部材に形成された電子ビーム通過孔を密閉する窓部材を、３Ｂ族または５Ｂ族の原子が含まれたシリコンから形成し、該シリコン中に含まれる前記３Ｂ族または５Ｂ族の原子数が、１×１０１９原子数／ｃｍ３以下としたことにより、窓部材の熱伝導率を高くしたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の電子ビームは、電子ビームが通過する窓部材の材質を熱伝導率の高いものとしたので、電子ビームが窓部材を通過する際に発生する熱を効果的に蓋部材に逃すことができ、窓部材の温度上昇を抑制することができる。このため、従来のように、窓部材を冷却するための冷却機構を特別に設けることなく、窓部材の温度上昇を抑えられので、窓部材の短時間での破損が避けられ、且つ、装置の大型化、複雑化を回避できるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１において、電子ビーム管１は、真空容器２と、該真空容器の内部に設けられた電子ビーム発生器３とから成る。電子ビーム発生器３の周囲には電子ビームの乱放出防止用のスリーブ４が設けられている。
真空容器２は、例えば、パイレックスガラスから成る有底円筒状の容器本体２１と、該容器本体２１の前方開口を覆うように設けられた蓋部材２２とから成り、その内部は真空に保たれる。前記蓋部材２２には電子ビーム発生器３からの電子ビームが通過する電子ビーム通過孔２３が形成されており、その電子ビーム通過孔２３を密閉するように窓部材２４が設けられている。
【０００９】
上記において、電子ビーム通過孔２３は、例えば、横方向（図１で左右方向）に細長い長方形状とされている。また、３１〜３３は、いずれも電子ビーム発生器３に電気的に接続されたリード棒で、容器本体２１の後端壁を気密に貫通し固定されている。
【００１０】
窓部材２４は、例えば、全厚５００μｍの、シリコンウエハを材料として、これをエッチング処理により薄膜化して矩形状の電子ビーム通過部２４ａを形成したものであり、その厚さは、例えば３μｍ程度であって、複数横方向（図１の左右方向）に並んで形成されている。そして、これらの隣接する電子ビーム通過部２４ａ間には、補強用の梁部２４ｂが残留する形で形成されている。
【００１１】
上記のように、窓部材２４はシリコンウエハを出発材料として、エッチング処理により薄膜化して電子ビーム通過部２４ａを形成しているが、シリコンウエハは、通常はインゴット製造時にルツボを用いて製造されるものであるため、このルツボから析出する種々の不純物、例えば、Ｂ、Ａｓ、Ｐ等の原子がシリコンウエハ中に含まれてしまう。
【００１２】
従来、該シリコンウエハから窓部材を形成する際に、そこに含まれるこれら不純物についてはなんら考慮されておらず、従って、窓部材の熱伝導率についても全く考慮されていないのが現状であった。
この発明では、窓部材の熱伝導作用に着目して、素材の熱伝導率を高めることにより、電子ビームが通過する際に窓部材に発生する熱を効率よく蓋部材に逃して、該窓部材自身の温度上昇を抑制し、熱上昇に起因する強度低下による破損を防止しようとするものである。
【００１３】
そして、本発明者等はシリコンウエハに含まれるＢ、Ａｓ、Ｐ等の３Ｂ族や５Ｂ族の原子が熱伝導率に大きく寄与していることを見出し、これらの原子が多く含まれていると熱伝導率が低くなり、これらの原子が少なくなると熱伝導率が高くなることを検証したものである。
【００１４】
次に、窓部材のシリコン中に含まれる３Ｂ族の原子Ｂの量を変化させた場合の熱伝導率と、窓部材の中心温度、窓部材が破損するまでの寿命について実験を重ねた。
実験に用いた電子ビーム管は、図１に示すものであり、電子ビーム通過部の厚みは１μｍで、管電圧１３ｋＶ、管電流５００μＡで稼動した場合の結果を下記表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
上記の結果から、窓部材のシリコン中に含まれるＢの量が、１×１０１９原子数／ｃｍ３以下であると、窓部材の熱伝導率が、１１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高くなり、該窓部材の温度を６２０℃以下に抑えることができ、窓部材の寿命を２０時間と長寿命化することができる。
【００１７】
なお、上記実験では、３Ｂ族のＢについて実験を行ったが、５Ｂ族の原子Ａｓ、Ｐについても同様の結果であって、Ａｓ、Ｐとも、窓部材のシリコンに含まれるＡｓ、Ｐの量が、１×１０１９原子数／ｃｍ３以下であると、窓部材の熱伝導率が、１１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となり、その温度を６２０℃以下に抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の電子ビーム管を表す。
【符号の説明】
【００１９】
１      電子ビーム
２      真空容器
２１    容器本体
２２    蓋部材
２３    電子ビーム通過孔
２４    窓部材
２４ａ  電子ビーム通過部
２４ｂ  梁部
３      電子ビーム発生器
【図１】
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