JP2000512794A

JP2000512794A - 陽極の窓領域が薄いモノリシックシリコン膜により形成される化学線源

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Publication number: JP2000512794A
Application number: JP10501794A
Authority: JP
Inventors: ニューカーマンズ、アーモンド、ピー; スレーター、ティモシー、ジー
Original assignee: アメリカン・インターナショナル・テクノロジーズ・インク
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 2000-09-26
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: EP0904594A1; WO1997048114A1; KR20000016521A; JP3649743B2; US6140755A; EP0904594B1; EP0904594A4; DE69721529D1; US6224445B1; AU3234097A; EP0904594B9

Abstract

(57)【要約】化学線源２０は陽極３６を備え、これに陰極線銃（２４）から放出される電子ビームが衝突する。陽極（３６）は、シリコン膜により形成される窓領域（５２）を有する。陽極（３６）に当った電子ビームは、窓領域（５２）を透過して、化学線源（２０）の周りの媒体内に貫入する。陽極（３６）を製作する方法は、間に腐食停止材料（４８）の層が介在する、シリコン材料の薄い第一の層（４４）と厚い第二の層（４６）を有する基体を用いる。第二の層（４６）が腐食停止層まで非等方に腐食され、第一の層（４４）に電子ビーム窓領域（５２）を画成する。次いで、第二の層（４６）が貫通腐食されて露出した、腐食停止層（４８）のその部分が除去される。こうして作製された陽極（３６）には、基体の第一の層による、薄く、モノリシックで、低応力且つ無欠陥のシリコン膜の電子ビーム領域（５２）が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】陽極の窓領域が薄いモノリシックシリコン膜により形成される化学線源発明の分野本発明は一般に化学線発生装置、特に真空内で始まる電子ビームが薄膜窓を貫通し、次いで窓の非真空環境側にある媒体に貫入する、化学線発生装置に関する。背景技術化学線は、重合、架橋、滅菌、移植等のような種々の環境で化学反応を促進又は誘発するのに広く用いられている。かかる目的の化学線を発生するには、陰極線管（ＣＲＴ）構造体の一端にある陰極線銃から電子を放出し、放出電子をＣＲＴ構造内にある真空を通して加速し、次いで電子を窓領域の、極めて薄い陽極に向ける。この薄い陽極に衝突する電子は窓を通り、次いでＣＲＴ構造を囲繞する媒体内の原子及び／又は分子に当たって化学線を発生する。かかる電子ビーム衝撃により発生される化学線は、他の手段では誘発が極めて困難な化学反応を直接又は間接に触媒できる。媒体の内部に向かって衝突する電子ビームにより化学線が発生され、また極高パワー密度が電子ビームにより得られるので、このようにして化学線を発生すると、同等の性能をもたらす他の源よりかなり低コストの高エネルギー放射線源が得られる。本出願人の一人により申請された出願に付き１９８４年８月２８日に付与された「電子ビーム窓の製作方法」と題する米国特許第４４６８２８２号（以下、２８２特許）には、かかるＣＲＴ構造用の膜窓の製造方法が記載されている。該方法は、先ず原子番号の低い耐火材料の薄膜を基体に付着し、次いで基体の一部を腐食して薄膜のみを残すようにするものである。特に２８２特許が記載するところは、厚みが１ミクロンから数ミクロンの炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化硼素（ＢＮ）、炭化硼素（Ｂ4Ｃ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）又は炭化アルミニウム(Ａｌ4Ｃ3 )の薄膜を化学蒸着法（ＣＶＤ）を用いて付着するものである。２８２特許が更に記載するところは、薄膜を（１００）配向の珪素（シリコン）ウェーハ基体、或いはタングステン、モリブデン又はシリコンから成って良い、適宜に選択された多結晶基体に付着することである。上に列挙された材料の何れかから、このようにして製作された薄膜は、エネルギーが１０から３０キロ電子ボルト（ＫｅＶ）の電子に対して透過性があり、不活性で、ピンホールが無く、高い機械的強度を有し、適切な条件で付着されると残留応力が最小である。膜窓に用いられる薄膜は厚さが数ミクロンと薄くても、空密で機械的が極めて強く、大気圧に耐え、同時に薄膜を通る電子ビームの通過に付随する熱応力と加熱に耐えるものでなければならない。２８２特許に開示された薄い膜窓の製作で経験される困難は、適切な材料の殆どに付いて云えるが、完全な薄膜の成長が難しいことである。したがって、２８２特許により製作される薄膜は、１平方センチメートル（ｃｍ2）当たり１欠陥の欠陥をもつ有意の確率がある。かかる欠陥は膜を弱め、特に、膜の一方の側の大気圧と他方の側の真空との間の圧力差によって薄膜にかかる高い負荷の下では、弱点一つでも電子ビーム窓を破壊するのに充分な場合がある。更に、電子ビーム照射と、電子ビームが薄膜に衝突し、それを通過することによる極薄膜の加熱、そして窓に跨る圧力差が与える、極めて高い機械的ストレスが複合して影響し、薄膜内の欠陥が成長、伝搬することがある。以上の全ての要因が、膜内の欠陥を成長せしめ、ついには薄膜の決定的破損をもたらす。更に、２８２特許が同定する薄膜材料のうち幾つか、即ちＢＮやＳｉ3Ｎ4等は、種々の理由で望ましくない絶縁体である。例えば、ｘ線平板印刷で観測されるように、電子ビーム又はｘ線照射に曝されると、ＢＮ薄膜やＳｉ3Ｎ4薄膜は、薄膜内に色中心が現れることから分かる欠陥を急速に生じる。更に、累積する電子ビームが増大すると、ＢＮ又はＳｉ3Ｎ4から成る薄膜は時間の経過と共に急速に塑性変形される。薄膜窓を構成する適切な材料は、２８２特許には開示、記載されていないが、それはシリコンである。シリコンの原子番号は、それが構成するシリコン窓を電子ビームが通過できるほど低い。また、シリコンは、電子ビームの通過によって窓に集まるエネルギーを消散するのに適当な程度の熱伝導度を有する。更に、入射電子ビームのエネルギーが、化学線を発生するのに通常要するエネルギーよりはるかに高いエネルギー値である１２５ｅＶを越えなければ、シリコン膜窓は電子ビーム照射により破損されることがない。しかしながら、シリコンから成る薄膜の膜窓は、欠陥が無く、所要の厚みを以て製作された場合にのみ、この用途に対して有用となる。極薄シリコン膜を製作するのに通常用いられる方法は、純粋のシリコン材料をドープして生ずる効果を利用する。薄いシリコン膜を製造する最も一般的な方法では、シリコンは硼素（ボロン）で高度にドープされ、次いでエチレンジアミンで腐食される。しかしながら、このようにして製造されたシリコン薄膜は内部応力が高い。かかるシリコン薄膜内の応力は、薄膜をゲルマニウムでもドープすると低下する。しかしながら、ゲルマニウムでドープしても、シリコン薄膜は高い転位を示す。更に、シリコン薄膜をこのように製作するのに用いられる腐食剤、エチレンジアミンは発ガン性が高く、他の多くの面でも有毒である。極薄シリコン膜を製作する代替的方法は、適切な電気的バイアスを用いる電気化学的エッチング（腐食）に頼り、ｐ型シリコン材料とｎ型シリコン材料の間の接合部（ジャンクション）で腐食が停止するようにする。電気化学的腐食を用いることにより少量のシリコン膜を製作することはできるが、この方法は膜の大量生産には適していない。ｐ型とｎ型のシリコン材料間の接合部を形成するのに要するシリコン材料の極めて重い（深い）ドーピングは無数の転位の生成をもたらし、結果としてできる薄膜の強度が低下する。加熱され、同時に電子ビーム窓が蒙るような大きい機械的応力下に置かれると、膜内の転位が凝集して割れを生じ、遂には膜の決定的破損に到ることがある。発明の開示本発明の一目的は、真空に始まる電子ビームを窓の非真空環境側にある媒体に貫入させるようにした、改良された薄膜窓を提供することにある。本発明の他の目的は、真空内に始まる電子ビームを窓の非真空環境側にある媒体に貫入させるようにした、欠陥の無い薄膜窓を提供することにある。本発明の他の目的は、真空内に始まる電子ビームを窓の非真空環境側にある媒体に貫入させるようにした、信頼性のある薄膜窓を提供することにある。本発明の他の目的は、真空内に始まる電子ビームを窓の非真空環境側にある媒体に貫入させるようにした、耐久性のある薄膜窓を提供することにある。本発明の他の目的は、真空内に始まる電子ビームを窓の非真空環境側にある媒体に貫入させるようにした、経済的に実用性が高い薄膜窓を提供することにある。本発明の他の目的は、真空内に始まる電子ビームを窓の非真空環境側にある媒体に貫入させるようにした、製造が簡単な薄膜窓を提供することにある。本発明の他の目的は、簡単で、耐久性が有り、且つ信頼性のある化学線源を提供することにある。本発明の他の目的は、製造が容易で、実用的な化学線源を提供することにある。本発明の他の目的は、化学線源の更に新たな用途を特定することにある。簡単に云うと、本発明による化学線源は、第一の端部に陰極線銃が取り付けられた排気陰極線管構造を備える。陰極線銃は、排気陰極線管構造内に電子ビームを放出できる。該第一の端部と陰極線銃から隔てられた、陰極線管構造の第二に端部には、電子ビームが当たる陽極が取り付けられる。該陽極には、薄い、モノリシックな、低応力で無欠陥のシリコン膜により形成された窓領域が設けられる。該窓領域が陰極線管構造に関し与えられた向き（配向）により、陰極線銃から放出された電子ビームは陰極線管構造内の真空を通して加速され、陽極に当たって窓領域を透過又は貫通し、陰極線管構造を囲繞する媒体内に貫入する。本発明はまた、化学線源において用いられるようにした陽極の製造方法を包含する。陽極を製作する好ましい基体は、腐食停止材料の層を間に介在させた、単結晶シリコン材料の第一の層と単結晶シリコン材料の第二の層を有する。腐食停止材料から遠い方の第二の層の面にはパターン化腐食剤抵抗層が形成され、腐食停止材料から遠い方の第一の層の面には保護腐食剤抵抗層が形成される。そして、第一の層と第二の層の間に介在する腐食停止材料に、第二の層を非等方エッチング（腐食）する。第二の層のエッチングして、基体の第一の層に電子ビーム窓領域を画成する。窓領域が画成された後、基体の第二の層のエッチングにより露出された、腐食停止材料の部分が除去される。こうして、基体の第一の層が提供する薄くモノリシックな、低応力で欠陥の無いシリコン膜から成る電子ビーム窓領域を有する陽極が製作される。こうして製作された陽極は面板（フェースプレート）に接着され、次いで後者を化学線源の陰極線管構造に取り付ければ良い。これ等及び他の特徴、目的及び利点は、添付する図面を参照して記述される好ましい実施例の以下の詳細な記載から、当業者に理解され、明らかになろう。図面の簡単な説明図１は、耐火材から成る薄膜窓領域を含む従来の化学線源の斜視図である。図２は、薄い電子透過窓領域を有する陽極を、本発明により形成するのに有利に用いられるシリコン・オン絶縁体（ＳＯＩ）ウェーハを示す断面図である。図３ａは、図２に示されたＳＯＩウェーハに形成される電子ビーム透過性窓領域を示す断面図である。図３ｂは、シリコン層の結晶軸[110]方向に配向してＳＯＩウェーハに形成された電子ビーム透過窓領域の、図３ａ内線３ｂ−３ｂに沿って取られた平面図である。図４ａは、電子ビーム透過窓領域がシリコン層の結晶軸[110]方向に配向して形成されたＳＯＩウェーハが、化学線源の面板に接合されるところを示す断面図である。図４ｂは、電子ビーム透過窓領域がシリコン層の結晶軸[100]方向に配向して形成されたＳＯＩウェーハが、化学線源の面板に接合されるところを示す断面図である。図５ａは、厚すぎて、所望のエネルギーの電子ビームが有効に貫通されない膜窓領域の、図３ｂ内線５ａ／５ｂ−５ａ／５ｂに沿って取られた断面図である。図５ｂは、薄くされた後、横断する強化リブが残る、長さに沿った箇所を除いてその殆どが電子ビームの貫通を許容する程度まで薄くされた、図５ａに示される膜窓領域の断面図である。図５ｃは、図５の線５ｃ−５ｃに沿って取られた、強化リブの拡大された例示を提供する断面図である。図５ｄは、窓領域と強化リブの、図５ｂ内線５ｄ−５ｄに沿って取られた平面図である。図６ａは、図２、３ａ及び３ｂに示されたＳＯＩウェーハの結晶軸の間の些かな不整列を示す平面図である。図６ｂは、図６ａの領域６ｂ内に取られた、ＳＯＩウェーハの結晶軸の間の僅かな不整列を示す拡大平面図である。図７は、電子ビーム透過窓の形成中に内部の腐食停止層が除かれる前のＳＯＩウェーハを示す断面図である。図８は、電子ビーム透過窓領域が形成され、且つ内部の腐食停止層を除去した後のＳＯＩウェーハを示す断面図である。図９ａは、図３ａの図示に類似し、窓領域を横切る方向に向いたＳＯＩウェーハの面に跨って形成される冷却ガス溝を例示する、電子ビーム透過窓領域を示す平面図である。図９ｂは、冷却ガス溝が形成されたＳＯＩウェーハが図４に示された化学線源の面板に接着されるところを示す、図９ａ内線９ｂ−９ｂに沿って取られた窓領域の断面図である。図１０は、接着のために異なる結晶軸に向きを配向した二つのシリコンウェーハを示す平面図である。図１１ａは、化学線源の陽極に接着され、材料の発ガン性又は電子付着特性の測定中に試料材料を保持するためセルを創設する板の平面図である。図１１ｂは、図１１ａ中、線１１ｂ−１１ｂに沿って取られた、図１１ａに図示の板が接着された陽極の断面図で、材料の発ガン性又は電子付着特性の測定中に試料材料を保持するためのセルを示す。図１２は、図１１ｂ中、線１２−１２に沿って取られた陽極と板の接着部の断面図で、試料材料を保持するためのセル内の強化リブを詳細に示す。図１３ａは、内部のガスをイオン化するために本発明に従って化学線源を用いる低圧スパッタリング室の平面図である。化する図１３ｂは、図１３ａ中、線１３ｂ−１３ｂに沿って取られた低圧スパッタリング室の断面図である。図１４は、排出処理ガス内の反応性化学物質分解するために化学線源を含む真空処理室を示す説明図である。図１５ａは、電子感応性材料の露出用に化学線源を用いる高速プロトタイプ作成システムの立面図でる。図１５ｂは、図１５ａ中、線１５ｂ−１５ｂに沿って取られた高速プロトタイプ作成システムの平面図である。図１６ａは、巻取り紙（ペーパーウェブ）の照射用に化学線源を用いる紙防水化システムの立面図である。図１６ｂは、図１６ａ中、線１６ｂ−１６ｂに沿って取られた紙防水化システムの平面図である。図１７ａは、重合性材料を含む雰囲気の照射用に化学線源を用いるフィルム重合システムの立面図である。図１７ｂは、図１７ａ中、線１７ｂ−１７ｂに沿って取られたフィルム硬化システムの平面図である。発明を実施する最良の形態図１に、２８２特許に記載されているような、従来技術による化学線源を一般的参照符号２０を付して示す。その参照により、２８２特許の開示する内容が本明細書に完全に記載されているものとする。化学線源２０は、一端２６に陰極線銃２４が取り付けられた排気陰極線管構造２２を有する。化学線源の動作中、陰極線銃２４は電子ビームを陰極線管構造２２内の真空中に放出する。化学線源２０はまた、陰極線銃２４から離れた端部３２において、面板２８が陰極線管構造２２に取り付けられている。２８２特許に記載されているように、従来技術の面板（フェースプレート）２８には、陽極３６の窓領域３４が有り、ＳｉＣ、ＢＮ、Ｂ₄Ｃ、Ｓｉ₃Ｎ₄又はＡｌ₄Ｃ₃等のような原子番号の低い耐火材料の薄膜により形成されている。図２はシリコン・オン絶縁体（ＳＯＩ）ウェーハ４２を示す。ウェーハ４２は、ウェーハ・ボンディング又はＳｉｍｏｘ方式により製作して良く、本発明による化学線源２０用の陽極を製作するのに用いられる。ＳＯＩウェーハ４２は、単結晶シリコン材料の上部の第一の層４４と単結晶シリコン材料の下部の第二の層４６を有する。上部層４４と下部層４６は何れも通常、単結晶シリコン材料の[1 00]配向層である。上部層４４と下部層４６の間に二酸化珪素腐食停止層４８が介在され、上部層４４を下部層４６に接合する。ＳＯＩウェーハ４２のような基体は、高温で二つの酸化単結晶[100]配向シリコンウェーハを互いに接着（結合）することにより作製される。かかる二つのウェーハを互いに接合した後、熱ボンド方法により形成されたＳＯＩウェーハを注意深くラップ仕上げして、上部層４４を形成するウェーハの一方を所望の厚さまで薄くする。面板２８用の陽極３６を製作するためには、上部層４４は数ミクロンから１０．０ミクロンまでの厚さで良く、数千オングストロームの厚さの腐食停止層４８により下部層４６から分離すれば良い。陽極３６を製作するのに適したＳＯＩ構造も、Ｓｉｍｏｘ方式により製造する。該方法では、酸素を極めで高い濃度で単結晶シリコンウェーハに埋め込み、次いでウェーハを焼鈍し、次いで上部層４４を所望の厚さまでエピタキシャル成長させる。ＳＯＩウェーハ４２を製造するのにどのような方法が用いられようとも、求めるところは、転位が無く、応力が低く、厚さが極めて良好に制御され、腐食停止層４８により下部層４６から分離された、欠陥の無い単結晶シリコン上部層４４を、陽極３６製作用ＳＯＩウェーハ４２が有するようにすることである。さて図３ａ及び３ｂに関し、電子ビーム透過性窓領域５２を陽極３６用ＳＯＩウェーハ４２に設けるには、腐食停止層４８から最遠の下部層４６の殆どの部分を覆う薄い二酸化珪素腐食剤抵抗層５６を形成して、これにパターン化開口５４を形成し、且つ腐食停止層４８から最遠の上部層４４の全体を覆う二酸化珪素腐食抵抗層５７を形成すれば良い。層５６と層５７を形成した後、ＳＯＩウェーハ４２をＫＯＨに浸漬し、ＳＯＩウェーハ４２の下部層４６を貫通して溝５９を異方性（非等方性）腐食する。このＫＯＨ腐食（エッチング）方法から結果する構造は、図３ａの断面図に示されている。図３ａに示されているように、溝５９の傾斜側壁５８は下部層４６の[111]面により形成される。下部層４６の腐食は腐食停止層４８で停止し、上部層４４が腐食されないようにする。下部層４６が腐食されたら、ＳＯＩウェーハ４２を周知のようにＨＦ緩衝液に浸漬することにより、腐食停止層を除去して良い。実験により決定されるシリコン薄膜の破壊応力は、決定される嵩シリコンウェーハの破壊応力より有意に低い。斯く破壊応力が低いのは、膜周囲に応力が集中するためと見られる。図６ａ及び６ｂに示されているように、ＳＯＩウェーハ４２の下部層４６間の[110]結晶軸（図６ａに矢印８２で表示）と腐食抵抗層５６に開口５４を形成するのに用いられるマスクとの間の微小不整合が、応力集中を発生し得る。一般に、シリコンウェーハの[110]結晶軸の角度配向は、約１．０ °まで正確である。図６ａは、ＳＯＩウェーハ４２の下部層４６の真の[110]結晶配向に対する層５６内の開口の微小不整合を示す。図６ｂに拡大して示されているように、腐食中に側壁５８に沿って前進する腐食前面は[110]結晶配向方向に揃おうとする。膜の窓領域５２において、側壁５８の縁部８４は顕微鏡的不連続部８６から成る。開口５４と下部層４６の[110]結晶軸との間の完全な整列のみが、不連続部８６の形成を阻止する。薄膜窓領域５２を応力に曝すと、図６Ｂ及び７に示された側壁５８の縁部８４内の鋭角部は、膜窓領域５２の特定箇所に応力を集中し、それにより窓領域５２に対して測られる破壊応力値を低下する。上記方法を用いて薄膜窓領域５２を製作すると、腐食停止層４８が縁部８４を有する下部層４６が上部層４４から分離されるので、縁部８４への応力集中を排除する機会が与えられる。図８に示されているように、緩衝ＨＦ溶液内のその除去の間に、腐食停止層４８を過剰腐食すると、不連続部８６の輪郭と膜窓領域５２が滑らかになると共に、下部層４６が上部層４４から分離される。こうして、その除去中に、腐食停止層４８の過剰腐食は、上部層４４の窓領域５２における応力集中を減ずる。シリコン・オン絶縁体ウェーハを用いる代わりに、周知の電気化学的腐食（エッチ）停止技術を用いることができる。この方法では、軽くドープしたｎ−型層、例えば立法センチメートル当たり１〜５ｘ１０¹⁴個のボロン原子の層を、例えば１〜５ｘ１０¹⁴個の燐原子のｐ−型基体層上にエピタキシアル成長させる。エッチング中に電圧をｎ−型層に印加することにより、ｎ−型層を腐食することなく、ｐ−型層をｐｎジャンクションまで貫通腐食することができる。この方法は、厚みが正確に定められたｎ−型膜窓領域５２を製作するのに用いることができる。腐食停止層４８を有するＳＯＩウェーハ４２を用いることのより廉価な代替として、普通のシリコンウェーハ基体片側から時間腐食して所望の厚みを有する膜窓領域５２を形成することができる。KOH ２５〜４０％の水溶液、又はTMAH等の適当な腐食剤を含む温度制御浴内の時間腐食を用い、深さが４００ミクロンの穴を全ウェーハ面に亘って均一に又は＃２ミクロンで有効に形成できることが実験的に分かっている。このような時間腐食を順次行い、各腐食後、窓領域５２の厚さを測ることにより、窓領域５２に適した特性の膜を得ることができる。基体に膜窓領域５２を形成するのに時間腐食を用いる場合は、窓領域５２を腐食停止層４８が覆わないから、腐食停止層４８を除去する必要は無い。上部層４４の薄い、モノリシックな、応力が低く、転位の無いシリコン膜の電子透過性膜領域５２は、その厚さが衝突する電子のエネルギーに応じて、数ミクロン（０．３〜５．０ミクロンの範囲で良い）の対で良い。図３ｂの平面図に示されているように、窓領域５２は大凡、長さが１．０インチで、幅が０．２〜５．０インチで良い。窓領域５２の向きは下部層４６の[110]結晶方向に平行で良く、図３ａ及び４ａに示されたような、角度が５２°の側壁５８となる。或いは、図４ｂに示されているように、窓領域５２を[100]結晶方向に平行に向けても良く、図３ａ及び４ａに示された傾斜側壁５８とは違って、垂直の側壁となる。このようにして製作された膜は、応力が低く、欠陥も転位も無い単結晶シリコン材料から成るので、電子ビーム透過性窓領域５２に理想的である。したがって、この窓領域５２は優れた機械的及び熱的特性をもつ。この窓領域５２は二酸化珪素の腐食停止層を腐食しないKOHで腐食して製作できるので、その製造工程は極めて簡単となる。窓領域５２の厚さとその均一性の制御は簡単で、下部層４６の腐食中ではなく、ＳＯＩウェーハ４２の製作中に行われる。下部層４６と上部層４４が結晶配向も熱膨張も等しい単結晶シリコン材料であることは、有益である。例えば、これ等の特性のため、面板２８に陽極３６を接合する次の接着工程でＳＯＩウェーハ４２が比較的高い温度に加熱されても、窓領域５２を構成する膜は伸びることがない。前記のように全体がシリコンから成る窓膜窓領域５２は電子ビーム照射されても、電子のエネルギーが１２５ｋｅＶを大きく上回らなければ、それにより損傷を蒙ることがない。しかしながら、高温と高応力の下では、結晶転位がなお起こり得る。したがって、膜窓領域５２は電気伝導性であり、電子ビームの衝撃中に帯電しない。面板２８の組立図１に示された面板２８を構成するシリコン又は多結晶シリコン基体に、ＳＯＩウェーハ４２を、窓領域５２を含んで接着（結合）するのは容易である。化学線源２０の面板２８に、厚さが１／８インチから１／４インチの単結晶シリコン、又は多結晶シリコンを用いることができる。図４に示されているように、スリット６２は面板２８を貫通するので、電子ビームは窓領域５２に当たって、化学線源２０の陽極３６を提供することができる。下部層４６を面板２８に接着することにより、ＳＯＩウェーハ４２を、本発明による窓領域５２を含んで、面板２８に接合することができる。ＳＯＩウェーハ４２と面板２８の熱膨張係数は等しいので、ここでも、ＳＯＩウェーハ４２と面板２８の材料のこの組み合わせで、マッチした接着を得ることができる。したがって、本発明による化学線源２０の面板２８を構成する全部品の膨張と冷却は均一となり、膜窓領域５２は過度な応力を蒙ることがない。面板２８とＳＯＩウェーハ４２の下部層４６との間の接着を空密にするため、厚さが約１．５〜２．０ミルで、適当な予備成形体に成形又はエッチしたアルミニウム製の薄箔６１を面板２８とＳＯＩウェーハ４２の間に置き、ＳＯＩウェーハ４２の上に重りを置き、このように組み立てられたサンドイッチを真空、或いは窒素又はアルゴン雰囲気中で数分間、シリコン−アルミニウムの共融温度（約５５０℃）を僅かに越える温度に加熱し、次いで冷却する。純粋なアルミとシリコンは激しく相互拡散するので、４５０℃と低い温度で接着が達せられる。良好な接着を形成するためには、実施可能な程度まで低い温度でＳＯＩウェーハ４２を面板２８に接着するのが有利である。或いは、アルミ−シリコン(Al-Si)材料から成る箔６６を用いても良い。しかしながら、Al-Siに対するシリコンの親和力は純粋アルミに対するシリコンの親和力よりやや少なく、ＳＯＩウェーハ４２を面板２８に接着するには、Al-Si共晶が生ずる温度に達する必要がある。ＳＯＩウェーハ４２を面板２８に接着するに際し、下部層４６ではなく、上部層４４が面板２８に対向し、それに接着されるようにＳＯＩウェーハ４２を向きを反転しても良い。ＳＯＩウェーハ４２を面板２８に接着するとき、対向し、互いに接着されるＳＯＩウェーハ４２と面板２８の面に、厚さが１．０〜３．０ミクロンのアルミニウム被膜７２を蒸着すると、一般に良好な結果が得られる。被膜７２をＳＯＩウェーハ４２の下部層４６に施行するとき、窓領域５２をアルミが覆わないように適当なマスクを用いるべきである。対向するＳＯＩウェーハ４２と面板２８の面が充分に平であれば、アルミ箔６６はしばしば不要となる。かかる場合には、ＳＯＩウェーハ４２と面板２８を単に圧接し、加熱すれば良い。アルミの代替として、金又は金−ゲルマニウムから成る箔６６を用い、ＳＯＩウェーハ４２を面板２８に接着しても良い。金又は金−ゲルマニウムから成る箔６６を用いる場合は、ＳＯＩウェーハ４２を面板２８に接看するのに約４５０℃の温度で済む。或いは、アルミではなく、チタンの被膜７２をＳＯＩウェーハ４２と面板２８に蒸着し、これを用いてＳＯＩウェーハ４２を面板２８に接着しても良い。ＳＯＩウェーハ４２を面板２８に、上記のように金属性接着又は金属結合すると、Ｓ０Ｉウェーハ４２と面板２８の間に、電気的連続性又は導通状態が確立される。或いは、シリコン・ツー・シリコン接着又は結合方式を用いることもできる。例えば、Quener et alは、接着面にガラスをスパンして４５０℃の温度でシリコン対シリコン接着（ボンド）を形成したことを記述している（9th Workpsho p on MEMS Systems，IEEE，1996，p．272参照）。しかしながら、かかる非金属接合方式では、ＳＯＩウェーハ４２と面板２８に、信頼性のある電気的連続性が得られない可能性もある。しばしば、窓領域５２を耐酸化性材料で被覆するのが有利である。下部層４６を貫通腐食した後、図４ａに示された酸化抵抗を得る一方法は、面板２８から最遠に位置すべき窓領域５２の面に、SiC薄い被膜７４を形成することである。上部層４４及び／下部層４６上にSiC被膜を形成するには、「マイクロプローブ及び電解放出顕微鏡の超硬チップの製造方法」と題する米国特許第５３９３６４７号（６４７特許）に記載されているように、炭素含有媒体内でＳＯＩウェーハ４２を加熱すれば良い。６４７特許を引用により、ここに挿入する。炭素質雰囲気内でＳＯＩウェーハ４２を加熱することにより、ＳＯエウェーハ４２の保護されていない外部シリコン材料が、数百オングストロームの厚さの、耐酸化性が極めて高いSiC層に転換される。このようにして、SiC層を腐食停止層４８から最遠の、ＳＯＩウェーハ４２の両面に、簡単に且つ容易に形成することができる。膜領域５２を構成する膜は、SiCをこうして形成する温度により損傷されることはない。この薄いSiC被膜は、ＳＯＩウェーハ４２が、面板２８に接着されるのを阻止しない。SiC被膜の厚さは、ＳＯＩウェーハ４２のシリコン材料が炭素質媒体に露呈される温度と時間により、制御が可能である。面板２８と対向すべきＳＯＩウェーハ４２の面にSiC被膜を望まない場合は、ＳＯＩウェーハ４２上に二酸化珪素層５６又は５７を残せば良い。二酸化珪素層５６又は５７を残すと、ＳＯＩウェーハ４２の二酸化珪素被覆面上にSiCが形成されない。ＳＯＩウェーハ４２上にSiCが成長した後、二酸化珪素層を除去すれば良い。極めて均一で、明瞭な厚さの膜窓領域５２を設けると共に、図５ａから５ｄに示されているように、その面積の殆どが１０〜３０ｅＶのエネルギーの電子ビームによる貫通が可能となる、薄い膜窓領域５２を製作することができる。図５ａには、所望のエネルギーの電子ビームにより貫通されるのには厚すぎる、上記方式を用いて形成される膜窓領域５２が示されている。例えば、厚さが１０ミクロンの膜窓領域５２である。しかしながら、その場合には、下部層４６から最遠の上部層４４の面を耐腐食剤性のパターン層で被覆すると共に、ＳＯＩウェーハ４２の他の面に耐腐食剤層を設け、過剰に厚い窓領域５２が窓領域５２の最薄まで腐食され、それが電子ビームに透過性となるようにすれば良い。尚、耐腐食剤のパターン層は、窓領域５２を機械的に強化する未リブ部７６を残す。このように窓領域５２を薄くしてリブ７６を形成するには、充分制御された温度に維持されるKOH内で時間腐食を用いて行うか、反応性イオンエッチングを用いて行う。かかる腐食は窓領域５２に極めて深くまで貫入する必要はなく、ＳＯＩウェーハ４２の上部層４４は明瞭で、均一な厚さであるので、窓領域５２の薄化はこれを正確に、例えば±０．１ミクロンまで制御することができる。図５ｂの実施例では、窓領域５２は数百オングストロームまで薄くされるが、一般には１．０から２．０ミクロンまでで良い。図５ｃの拡大図に示されているように、リブ７６は、上の例では厚さが１０ミクロンである。したがって、リブ７６の強度は同じ幅の厚さ１ミクロンのリブのものの１００倍となる。図５ｄに示されているように、リブ７６は一般に窓領域５２の幅に跨って、即ち窓領域５２の長さに対して横方向に延び、したがって長さが１ｍｍ以下から窓領域５２の幅に等しい数ｍｍまでとなる。窓領域５２の電子ビーム透過性領域は、リブ７６の直隣接対の間で９０ミクロン幅となる。したがって、窓領域５２の有効電子透過性領域は、全窓領域５２の９０％程度までとして良い。リブ７６により窓領域５２の強度は約１００倍に増大する一方、全電子ビーム透過性領域は窓領域５２の９０％程度にとどまる。更に、リブ７６はまた、窓領域５２と陽極３６の残部との間の熱伝導性と電気伝導性を高める。したがって、リブ７６を用いることにより、強力で且つ比較的薄い窓領域５２を製作できる。前記のように、窓領域５２はその向きがＳＯＩウェーハ４２の[110]又は[100]軸の何れかの方向とすることができる。図９ａは、陽極３６の窓領域５２に対して横方向に向く、ＳＯＩウェーハ４２の下部層４６に形成された冷却ガス用の複数のV字形溝８８を示す。図９ｂに示されているように、ＳＯＩウェーハ４２の上部層４４を面板２８に接着して、化学線源２０を囲繞する媒体に溝８８を接触させる。このようにして向きが与えられた溝８８は、化学線源２０の動作中に、窓領域５２を冷却する冷却ガスが吹送されるチャネルを提供する。接着ＳＯＩウェーハの配置により、上記したものより有利に陽極３６を製作することも可能である。図１０に示されているように、上部層４４の[100]結晶軸９２と下部層４６の[100］結晶軸とは、互いに平行である必要はない。二つの(1 00)配向シリコンウェーハの結晶軸を相互に回転しても良い。図１０に示されているように、接着中に下部層４６を構成するシリコンウェーハの結晶軸９２を、上部層４４を構成するシリコンウェーハの結晶軸９４に対して４５°に配向することもできる。シリコンウェーハの結晶軸を相互に４５°に配向することにより、一方のウェーハの[110]結晶方向が、他のウェーハの[100]結晶軸と一致する。これにより、一方のシリコンウェーハ内の[110]方向の腐食を、他のシリコンウェーハ内の[100]方向に一致させることができる。単結晶シリコンは[110]結晶軸に沿って割れる傾向があるので、側壁５８が上部層４４の[100]結晶軸に平行となるように、上部層４４と下部層４６の結晶軸を配置することにより、窓領域５２が割れる傾向を低下することができる。更に、相互に接着されるシリコンウェーハは結晶方向が異なることがあり、これを有利に用いることもできる。例えば、上部層４４のウェーハ配向(100)が方向ではなく、(111)方向である一方、下部層４６のウェーハ配向が(100)方向である場合には、上部層４４はKOH中の腐食に事実上抗する。かかる場合には、二酸化珪素、耐腐食剤保護層５７内のピンホール及び／又は腐食停止層４８は、上部層４４自体が本質的ににKOHによる腐食に抗することから、KOH腐食中に上部層４４内にピットを生成しない。したがって、このようなＳＯＩウェーハ４２を用いて製作される窓領域５２の歩留まりと信頼性は、本質的に極めて高い。更に、かかる接着ＳＯＩウェーハ４２内の種々の結晶軸方向の熱膨張係数の小差を有利に用い、要すれば、化学線源２０の動作中の膜窓領域５２内の張力を発生、又は軽減することもできる。産業上の適用性２８２特許に特定された、従来の化学線源２０の用途、即ち熱的インクジェット印刷に加えて、化学線源２０は種々の他の用途に有用と思われる。例えば、化学線源２０は、発ガン性又は電子付着材料を検出又は特徴付けるBakale理論を応用するのに有用と思われる。（Bakale．et al.，Quasifree Electron Attachmen t to Carcinogens in Liquid Cyclohexane，Cancer Biochem．Biophy.，1981,Vo l．5，pp．103-109及びG．Bakale，et al..A Pulse-Radiolysis Technique for Screening Carcinogens，188th National Meeting of the American Chemical S ociety，Philadelphia，August 26-31参照）。この用途では、化学線源２０は、大型ファン・デ・グラーフ発電機又はパルス化フラッシュＸ線管に置き換えられている。図１１ａ及び１１ｂに示されているように、検査材料のサンプルを保持する、幅が数ミリで、厚さが高々数百ミクロンに過ぎないセル１１２が、陽極３６の窓領域５２に直接一体化される。セル１１２を作るため、電気伝導性基体１１４、例えば適切に絶縁が施されたガラス、又はシリコンの面に、一つ又は複数のトラフ１１６が形成される。電極１１８を各トラフ１１６の底部に付着し、それに化学線源２０の外部回路とセル１１２に電極１１８を接続するリード線１２２が設けられる。電極１１８は、セル１１２の中心点の両側にある各セル１１２の一部に沿ってのみ延びている。トラフ１１６と電極を形成した後、基体１１４をＳＯＩウェーハ４２の上部層４４に接着し、それにより陽極３６内の窓領域５２の各々に付きセル１１２を取り囲む。基体１１４をＳＯＩウェーハ４２に接着するに際し、電極１１８を窓領域５２から電気的絶縁状態に保持する配慮がなされる。このように構成された各セル１１２に跨って電子ビームを超高速度で掃引し、電極１１８と陽極３６の間に印加された電場の影響下で、セルに跨ってドリフトするシート状の射出荷電を発生する。以下に詳細に述べられる理由で、サンプル内に射出注入されるエネルギーは、２０〜３０ｋｅＶ程度と極めて低くて良い。この低電子エネルギーで動作する電子のサンプル内への貫入は、セル１１２に跨る電子ドリフト長と比較して、無視することができる。サンプルを担持する液体溶媒は、Bakaleが述べるように、イソ才クタンで良い。電極１１８と陽極の間の電場の勾配１００００Ｖ／ｃｍに対して、ドリフト速度は１０⁵ｃｍ／ｓｅｃとなる。したがって、厚さ１．０ｍｍのセル１１２と印加電圧１０００Ｖに対し、電子のドリフト時間は１．０μ秒である。電子ビームがサンプルに電荷を注入する適当な時間は、この値の１／１０、即ち１００ナノ秒以上とすべきではない。セル１１２が掃引電子ビームの方向に沿って１ｍｍの幅であれば、電子ビームの掃引速度１０⁴ｍ／ｓｅｃで、電子は時間１００ナノ秒の間にサンプルに注入される。窓領域５２に跨って電子を磁気的又は静電的に掃引して良い。ビームが達成可能な速度１０⁴ｍ／ｓｅｃより一桁速く掃引されると、セル１１２の厚さ並びに陽極３６と電極１１８に跨って印加される電圧を両方とも殆ど一桁低下するごとができる。１．０μＡビーム電流に対し、１００ナノ秒間にサンプルに注入される電子電荷は０．１ピコクーロンである。サンプル液体中の電子の倍増の後、サンプルに注入された各３０ｅｋＶ電子に対して３０００の倍増を仮定すると、ドリフトする電荷は約３００ピコクーロンである。この電荷量は、考察下の時間間隔、即ち１．０μ秒の間に、原子機器に用いられるような標準的電荷感応増幅器で極めて容易に検出される。電荷信号の微分が電流を発生し、それを吸収して所望の電子捕獲データが得られる。サンプルによる電子捕獲を測定するのに、陽極３６を形成するシリコン膜を接地電極として用い、正の電圧を電極１１８に印可して、サンプルに注入された電子と注入電子により発生されるドリフト電荷を引き付ける。この装置により、極めてクリーンな電子信号がイオン電流を伴わずに発生される。要すれば、電極１１８に印可される電気的極性を反転してイオン崩壊を観測しても良い。図１１ａ及び１１ｂに示されているように、二つの別個のセル１１２を電子ビームの経路内に平行に配置することができる。両方のセル１１２内のサンプル液体は、膜窓領域５２に直接接触する。セル１１２の一方を基準セル１１２として用い、溶媒だけでなく、発ガン性又は電子付着特性に対して試験される材料を保持しても良い。基準セル１１２はサンプルセルの側に位置付けられ、電子ビーム照射を受ける。サンプル及び／又は基準液体はセル１１２を流れることがある。サンプル及び／又は基準液体がセル１１２を流れると、電子の注入は、サンプルを枯渇すること無く、周期的に繰り返される。陽極３６は、膜窓領域５２を含み、図１２に示されているように製作されて良い。比較的厚い、例えば厚さ１０〜２０ミクロンの上部層４４を用いることにより、膜窓領域５２は図５ｂ〜５ｄに示されたリブ７６に類似するリブ７６を含むことができる。図５ｂ〜５ｄに示されたものと同様、図１２に示されたリブ７６はＳＯＩウェーハ４２の上部層４４をエッチングして形成される。膜は１．０ミクロンと薄くて良い。だが、リブ７６は膜窓領域５２より１０倍厚く、１０００倍強い。したがって、リブ７６は膜窓領域５２の幅の僅か１０％を占めるものであっても、リブ７６は膜の強度を１００倍に増大する。リブ７６は、セル１１２に跨って印加される電場に感知される程度には影響を及ぼさない。化学線源２０を用い電子捕獲を測定すると、サンプル材料を保持するセルの体積全体に電荷を発生する従来の装置に無い多くの利点が得られる。化学線源２０の他の用途の一つは、半導体産業等でエッチングと付着に用いられる真空室から流出する反応性化学物質の分解である。図１４に、ポンプ１３４により排気される処理室が示されている。ポンプ１３４は真空マニホールドにより処理室１３２に連結される。処理ガス入り口ポート１３８は処理ガスの制御流を処理室１３２に入れる。流出物が処理室１３２に逆流するのを阻止するため、真空マニホールド１３６上のバラストガス入り口ポート１４２がバラストガスの流れを絞り弁１４４から、下流にある真空マニホールド１３６に入れる。真空処理室から流出する多くのガスが電子を捕獲する。したがって、かかる物質は、化学線源２０の陽極３６を通して放出される電子に照射され、腐食性又は反応性の少ないより基本的な成分に分解される。この用途では、化学線源２０は真空室１３２の外側に位置付けられる。化学線源２０はそれを真空マニホールド１３６内に位置付けることもできるが、好ましくはポンプ１３４の排気マニホールド１４６内の真空環境の全く外側に位置付けられ、それにより分解生成物が処理室１３２に逆流するのを阻止するようにする。化学線源２０の更に他の用途に、低圧スパッタリング用のイオン化がある。化学線源２０は、イオン化開始及び維持に一般に経験される困難に鑑み、それを低圧スパッタリングに用いると有利である。図１３ａ及び１３ｂに示される円筒状のスパッタリング室１０２は、本発明によりその内部にイオン化放射線を発生する複数の化学線源２０を用いるものである。スパッタリング室１０２に用いられる化学線源は、一対の平行で、丸い板状のスパッタリング電極１０４の周囲に配列された複数の化学線源２０である。化学線源２０は図示のように、スパッタリング電極１０４間に、接線方向に電子を注入しスパッタリング電極１０４間のイオン化を増大し、イオン化の均一性を高める。図１３ｂ内矢印１０６により表されているように、約５０エールステッドのバイアス磁場をスパッタリング電極１０４と直角に向けて印加すると、スパッタリング電極１０４間に注入される電子はスパッタリング電極間にあるガスの体積内で循環する。各化学線源２０の窓領域５２は多数とし、それによりスパッタリング室１０２に注入される電子ビーム流を増大することができる。電子ビームは、窓領域５２に沿って掃引されるか、窓領域５２に沿う一つ又は複数の線に収束されるか、何れでも良い。スパッタリング室１０２の外側から偏向電場を印加し、窓領域５２の電子ビームの位置を制御しても良い。化学線源２０はスパッタリング室１０２内で完全に遮蔽されているので、スパッタリング室１０２の外側は電気的接地電位となるものと思われる。化学線源２０を図１３ａ及び１３ｂに示されているようにスパッタリング室１０２の壁と一体にすると、図１３ｂではバッテリー１０８により供給されるものとして図示されているスパッタリング電極１０４間の電位は、事実上妨害されることは無い。低圧スパッタリングでは電子の経路は極めて長いので、全電子エネルギーがイオン衝突の際に有効に散逸される。窓領域５２を透過する高エネルギー電子により、低圧でも持続性の高いイオンが得られる。例えば、３０ｋｅＶの初期エネルギーで窓領域５２を透過するあらゆる電子を、１００倍に倍増することができる。窓領域５２を高エネルギー電子が透過するので、これ等の電子の軌跡はスパッタリング電極１０４間の横方向のスパッタリング電場によっては殆ど影響されない。したがって、化学線源２０から放出される電子はその軌跡に沿って有意の距離走行し、それによりスパッタリング室１０２の殆ど全体に均一なイオン化が得られる。化学線源２０から放出される電子のエネルギーは、スパッタリング室１０２内のガス圧等に対し要求されるようにそれを制御することができる。スパッタリング室１０２内のイオン化の効率と均一性は、横向きの静電的スパッタリング電場を除去した後、スパッタリング電極１０４間の体積内で放出される光により、それを可視的に観測することができる。スパッタリング室１０２は、窓領域５２に直近傍に僅かに高いガス圧を提供するように、それを構成することができる。かかる場合には、スパッタリングガスは、化学線源２０状の窓領域５２と直接接触するので、高度にイオン化される。こうして得られる高度にイオン化されたスパッタリングガスは、拡散してスパッタリング室１０２の全体に亘って所望度のイオン化を生じる。化学線源２０の他の用途に、ＣＡＤ設計からの高速プロトタイプ作成がある。レジスト材料内のパターンの露出に紫外線を用いず、図１５ａ及び１５ｂに示されているように、化学線源２０の陽極３６を透過する電子ビームが、電子感応性材料のシート又は層内のパターンを露出する。電子感応性材料１５２が、被加工体１５４の一部を構成するようにしても良い。電子感応性材料１５２が照射される間、電子ビームは陽極３６の窓領域５２に沿って掃引されながら変調される。電子感応性材料１５２内に良好な解像度を得るため、化学線源２０は径が小さい電子ビームを用い、電子感応性材料１５２は実施可能な程度まで窓領域５２に近接して配置される。化学線源２０からの照射に曝される電子感応性材料は正か負の何れかの像をを発生する。電子感応性材料を電子ビームが直接照射するので、電子感応性材料１５２のシート又は層は、例えば５０ミクロン以上と極めて厚くても良い。二次元（２Ｄ）形状を発生するために、パターン化される被加工体１５４は、図１５ｂ内の矢印１５６で表されているように、陽極３６を通って横方向に移動する。化学線源２０の更なる用途には、材料の防水がある。最近の観測が確定したところでは、綿の特性を水が吸収されない程度まで変化することができる。この変化は、綿の繊維をフッ素媒体中に置き、これを電子ビームに露呈することにより、達せられる。かかる露呈で、綿の繊維は疎水性になる。一般に水素、フッ素又は塩素と塩素及びフッ素の混合、又はハロゲン化炭素又はトリクロロエチレン、 CH₃CCl₃、CCl₃CF₃等の弗化炭化水素も綿を疎水性にするのに用いることができる。紙は基本的にセルロース繊維であるが、一般に、厚さが約２５ミクロンで、高度に多孔質である。したがって、したがって、電子ビームは、エネルギーが約３０〜５０ｋｅＶであれが、紙一枚を完全に貫通する。上記のように、化学線源２０はかかるエネルギーの電子ビームの発生に充分適している。図１６ａ及び１６ｂは、化学線源２０を巻取り紙１６２の上部に配置し、この紙に陽極３６の窓領域５２を透過した電子ビームが当たるようにしたものを示す。電子ビームは、陽極３６の窓領域５２に沿って掃引しても、窓領域５２に沿う線に集めるようにしても良い。巻取り紙１６２を電子ビームで照射すると同時に、巻取り紙１６２はまた、照射された紙を疎水性にするガスを含んだ雰囲気に曝される。紙を疎水性にするために用いられるガスは、フッ素でも、又はCF、CF₆等のフッ素化化合物、又は上に挙げた種のフレオン型化合物でも良い。図１６ｂに矢印１６４で示されているように、照射中、巻取り紙１６２は横方向に移動して陽極３６を通る。或種の状況の下では、撥水紙も、湿気は吸収しなくても、特殊インクは吸収できるので、特に有利なこともある。化学線源２０の更なる用途にはまた、照射されて硬化し、雰囲気に曝された被加工体の表面にフィルムを形成する有機材料を含んだ雰囲気の照射がある。図１７ａ及び１７ｂに示す化学線源２０の陽極３６は、破線が表す雰囲気１７２で囲まれ、この雰囲気がパリレン等の重合性有機材料を含む。電子ビームは、陽極３６の窓領域５２に沿って掃引しても、窓領域５２に沿う線に集めるようにしても良い。陽極３６の窓領域５２を透過する電子ビームに雰囲気１７２が曝されると、有機材料が重合され、雰囲気１７２に曝された被加工体１７２上にフィルム１７４を形成する。硬化（重合）中、被加工物１７２は図１７ｂに矢印１７８で示されているように移動して陽極３６を通り、その間に陽極３６に近接する被加工物１７６上にフィルム１７４が付着する。このようにして形成できる低誘電率の絶縁性フィルムは、集積回路等の半導体デバイスの製作に用いられる。以上、本発明を現在のところ好ましい実施例に付いて述べてきたが、かかる開示は純粋に例示的であり、限定的に解釈されるべきでないものと理解されるべきである。例えば、ＳＯＩウェーハ４２を構成する上部層４４と下部層４６に、(1 00)ウェーハ以外の単結晶シリコンウェーハを用いることができる。同様に、腐食停止層４８には現在のところ二酸化珪素がより好ましいが、他の材料、例えば窒化珪素、窒素酸珪素、炭化珪素、炭窒化珪素、又はドープ酸化珪素、例えばボロン、燐、アンチモン、砒素、ナトリウム等でドープしたもの等を腐食停止層４８に用いることができる。したがって、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正及び／又は代替が、以上の開示を読了した当業者に疑いもなく示唆されるものである。よって、以下に記述する請求項は、本発明の真の精神及び範囲に入る全ての変更、修正又は代替を包括するものと解釈されるべきと意図するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１．化学線源であって、排気された陰極線管構造体と該陰極線管構造体に接続され、その第一の端部に位置し、電子ビームを放出できる陰極線銃と上記陰極線管構造体に接続され、該陰極線銃から離れたその第二の端部に位置する陽極とを具備し、上記陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体の周囲の媒体に貫入するように配向されている（向き付けられている）構成の化学線源。２．前記陽極の窓領域は複数のリブにより機械的に強化される構成を特徴とする請求項１の化学線源。３．前記窓領域は細長く、前記強化リブは該窓領域に跨って横方向に配向されている構成を特徴とする請求項２の化学線源。４．前記陽極の窓領域はその表面に炭化珪素(SiC)の被膜の形成がある構成を特徴とする請求項１の化学線源。５．前記陰極線管構造体の最先部にある陽極の面に跨って複数の溝が設けられ、該溝は陽極の前記窓領域を横断する方向に配向されてい、化学線源の周囲の媒体に接触して、化学線源の動作中に、窓領域の冷却を容易にできるようにした構成を特徴とする請求項１の化学線源。６．前記陽極は、結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、一部が陽極の前記窓領域を形成する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該陽極の窓領域は該第一の層を通して形成されるチャネルにより画成され、該第一の層はその [110]結晶軸に平行に配向された側壁を有する構成を特徴とする請求項１の化学線源。７．前記陽極は、或結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、一部が陽極の前記窓領域を形成する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該陽極の窓領域は該第一の層を通して形成されるチャネルにより画成され、該第一の層はその[100]結晶軸に平行に配向された側壁を有する構成を特徴とする請求項１の化学線源。８．前記陽極は、或結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、或結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該第一の層の結晶軸は該第二の層の結晶軸に対して回転されている構成を特徴とする請求項１の化学線源。９．前記陽極は、或ウェーハ配向を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、或ウェーハ配向を有する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該第一の層のウェーハ配向は該第二の層のウェーハ配向とは異なる構成を特徴とする請求項１の化学線源。１０．前記陽極は、一部が前記窓領域を形成する単結晶シリコン材料の第一の層と、単結晶シリコン材料の第二の層と、該第一の層と第二の層の間に介在する腐食停止材料の層とを備え、該腐食停止材料層は窓領域辺で第一と第二の層の間から除去されて第二の層を第一の層から選択的に分離し、第一の層の窓領域内の応力集中を低下する構成を特徴とする請求項１の化学線源。１１．化学線源に含まれる陽極であって、該化学線源は該陽極に加えて、第一の端部で陽極が接続される、排気された陰極線管構造体と、該陰極線管構造体に接続される陰極線銃とを具備し、該陰極線銃は上記第一の端部から離れた陰極線管構造体の第二の端部にあり、電子ビームを放出できる構成を有し、陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体を囲繞する媒体に貫入するように配向されている構成を特徴とする陽極。１２．前記陽極の窓領域は複数のリブにより機械的に強化される構成を特徴とする請求項１１の陽極。１３．前記窓領域は細長く、前記強化リブは該窓領域に跨って横方向に配向されている構成を特徴とする請求項１２の陽極。１４．前記陽極の窓領域はその表面に炭化珪素(SiC)の被膜の形成がある構成を特徴とする請求項１１の陽極。１５．前記陰極線管構造体の最先部にある陽極の面に跨って複数の溝が設けられ、該溝は陽極の前記窓領域を横断する方向に配向されてい、化学線源の周囲の媒体に接触して、化学線源の動作中に、窓領域の冷却を容易にできるようにした構成を特徴とする請求項１１の陽極。１６．前記陽極は、結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、一部が陽極の前記窓領域を形成する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該陽極の窓領域は該第一の層を通して形成されるチャネルにより画成され、該第一の層はその[110]結晶軸に平行に配向された側壁を有する構成を特徴とする請求項１１の陽極。１７．前記陽極は、或結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、一部が陽極の前記窓領域を形成する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該陽極の窓領域は該第一の層を通して形成されるチャネルにより画成され、該第一の層はその[100]結晶軸に平行に配向された側壁を有する構成を特徴とする請求項１１の陽極。１８．前記陽極は、或結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、或結晶軸を有する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該第一の層の結晶軸は該第二の層の結晶軸に対して回転されている構成を特徴とする請求項１１の陽極。１９．前記陽極は、或ウェーハ配向を有する単結晶シリコン材料の第一の層と、或ウェーハ配向を有する単結晶シリコン材料の第二の層とを備え、該第一の層のウェーハ配向は該第二の層のウェーハ配向とは異なる構成を特徴とする請求項１１の陽極。２０．前記陽極は、一部が前記窓領域を形成する単結晶シリコン材料の第一の層と、単結晶シリコン材料の第二の層と、該第一の層と第二の層の間に介在する腐食停止材料の層とを備え、該腐食停止材料層は窓領域辺で第一と第二の層の間から除去されて第二の層を第一の層から選択的に分離し、第一の層の窓領域内の応力集中を低下する構成を特徴とする請求項１１の陽極。２１．化学線源に含まれる陽極を製作する方法であって、単結晶シリコン材料の第一の層と、単結晶シリコンの第二の層と、該第一の層と第二の層の間に介在する腐食停止材料の層とを有する基体を提供する工程と上記腐食停止材料から遠い方の上記第二の層の面にパターン化腐食剤抵抗層を、腐食停止材料から遠い方の上記第一の層の面に耐腐食剤保護層を形成する工程と上記第二の層を腐食して、第一と第二の層の間に介在する上記腐食停止材料まで貫通し、それにより薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜の電子ビーム窓領域を上記基体の第一の層に画成する工程とを含んで成ることを特徴とする方法。２２．前記第一の層の結晶軸は、第二の層の結晶軸に対して回転されていることを特徴とする請求項２１の方法。２３．前記第一の層のウェーハ配向は第二の層のウェーハ配向とは異なることを特徴とする請求項２１の方法。２４．前記基体の第一と第二の層の間に介在する腐食停止材料の層は二酸化珪素材料により形成され、更に上記基体の第二の層を貫通腐食することにより露出された、腐食停止材料のその部分を除去する工程を含んで成ることを特徴とする請求項２１の方法。２５．前記腐食停止材料は腐食（エッチング）により除去され、腐食停止材料の除去中に腐食停止材料は過剰腐食され、それにより前記第二の層を第一の層から分離し、第一の層の窓領域の応力集中を低下することを特徴とする請求項２４の方法。２６．前記第一と第二の層の間に介在する腐食停止材料の層は、軽ドープｐｎジャンクションにより軽瀬される形成されることを特徴とする請求項２１の方法。２７．更に、前記第二の層から遠い方の第一の層の面に第一の層の窓領域でパターン化される腐食剤抵抗層を、第一と第二の層の他の面に耐腐食剤保護層を形成する工程と上記第一の層に侵入する腐食（エッチング）を行い、それにより第一の層の窓領域に強化リブを画成する工程とを含んで成ることを特徴とする請求項２１の方法。２８．更に、前記化学線源に含まれる面板を提供し、前記基体の面を上記面板の面に対向させ、且つ上記基体と面板の対向面を加熱し、それにより該基体と面板とを結合する工程を含んで成ることを特徴とする請求項２１の方法。２９．更に、前記腐食停止材料から遠い方の第二の層の面に跨って、窓領域を横断する方向に配向された複数の溝を形成する工程を含み、前記基体の第一の層の面を前記面板の面に対向し、それに接着し、上記溝は化学線源の周囲の媒体と接触できるようになり、化学線源の動作中、窓領域の冷却を促進することを特徴とする請求項２８の方法。３０．前記基体と面板との接着中、基体と面板の対向面に金属含有材料が拡散することを特徴とする請求項２８の方法。３１．基体と面板の対向面にに拡散する金属含有材料を、アルミニウム、アルミニウム−シリコン、金、金−ゲルマニウム及びチタンから成る群より選ぶことを特徴とする請求項３０の方法。３２．前記基体と面板の対向面を、面が対向される前、金属で被覆することを特徴とする請求項３０の方法。３３．サンプルの電子付着を測定する装置であって、該装置は排気された陰極線管構造体と該陰極線管構造体に接続され、その第一の端部に位置し、電子ビームを放出できる陰極線銃と上記陰極線管構造体に接続され、該陰極線銃から離れたその第二の端部に位置する陽極とを備え、上記陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体の周囲の媒体に貫入するように配向されている構成の化学線源と該化学線源の上記陽極に接着された電気的絶縁性プレートとを具備し、該プレートにはトラフが形成され、該トラフは上記陽極の窓領域に近接して配置されると共に、陽極から離間して電極が内部に配置され、上記陽極の窓領域と上記プレートのトラフが、陽極の窓領域を透過する電子ビームに上記サンブルが照射される間、該サンプルを保持するためのセルを設定するように構成したことを特徴とする装置。３４．内部に処理ガスを取り入れるための入り口のある真空処理室と該真空処理室に連結され、該真空処理室から流出物を排出するポンプと該ポンプにより上記真空処理室から排出された流出物に照射を与え、それにより該流出物を分解するように配置された化学線源とを具備する流出物分解真空処理システムであって、上記化学線源は排気された陰極線管構造体と該陰極線管構造体に接続され、その第一の端部に位置し、電子ビームを放出できる陰極線銃と上記陰極線管構造体に接続され、該陰極線銃から離れたその第二の端部に位置する陽極とを具備し、上記陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体の周囲の媒体に貫入するように配向されている構成を有することを特徴とするシステム。３５．前記ポンプから排出された流出物を前記化学線源が照射し、それにより分解生成物が前記真空処理室に逆流するのを阻止する構成を特徴とする請求項３４のシステム。３６．スパッタリング空間の対向側にそれぞれ、互いに離間して位置するスパッタリング電極の一対と該両スパッタリング電極を横断する方向に配向された磁場と上記両スパッタリング電極間のスパッタリング空間に電子ビームを注入するように配置された少なくとも一つの化学線源とを具備する低圧スパッタリング室であって、上記化学線源は排気された陰極線管構造体と該陰極線管構造体に接続され、その第一の端部に位置し、電子ビームを放出できる陰極線銃と上記陰極線管構造体に接続され、該陰極線銃から離れたその第二の端部に位置する陽極とを具備し、上記陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体の周囲の媒体に貫入するように配向されている構成を有すること特徴とするシステム。３７．ＣＡＤデザインから直接、ものを製作する高速プロトタイプシステムであって、該システムは排気された陰極線管構造体と該陰極線管構造体に接続され、その第一の端部に位置し、電子ビームを放出できる陰極線銃と上記陰極線管構造体に接続され、該陰極線銃から離れたその第二の端部に位置する陽極とを備え、上記陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体の周囲の媒体に貫入するように配向されている構成の化学線源と該化学線源の上記陽極に近接して配置された電子感応性材料とを具備し、上記陽極の窓領域を透過する電子ビームでＣＡＤデザインを照射し、上記電子感応性材料に写すように構成したことを特徴とするシステム。３８．紙を防水性にする紙防水化システムであって、該システムは排気された陰極線管構造体と該陰極線管構造体に接続され、その第一の端部に位置し、電子ビームを放出できる陰極線銃と上記陰極線管構造体に接続され、該陰極線銃から離れたその第二の端部に位置する陽極とを備え、上記陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体の周囲の媒体に貫入するように配向されている構成の化学線源と該化学線源の上記陽極に近接してハロゲン含有雰囲気内に配置された巻取り紙とを具備し、上記陽極の窓領域を透過する電子ビームで該巻取り紙を照射するように構成したことを特徴とするシステム。３９．排気された陰極線管構造体と該陰極線管構造体に接続され、その第一の端部に位置し、電子ビームを放出できる陰極線銃と上記陰極線管構造体に接続され、該陰極線銃から離れたその第二の端部に位置する陽極とを備え、上記陽極は薄い、モノリシックな、無欠陥のシリコン膜により形成される窓領域を備え、該窓領域は上記陰極線管構造体上で、上記陰極線銃により放出された電子ビームが、陰極線管構造体内にある真空を通して加速され、且つ上記陽極に当たって、窓領域を透過して陰極線管構造体の周囲の媒体に貫入するように配向されている構成の化学線源と該化学線源の上記陽極の周りに供給される雰囲気であって、該陽極の上記窓領域を透過する電子ビームに照射されると重合し、雰囲気内に置かれた被加工物の表面を覆うフィルムを形成する材料を含有する雰囲気とを具備する構成を特徴とするフィルム重合システム４０．前記照射される材料が重合して、低誘電率の絶縁材料を形成する構成を特徴とする請求項３９のフィルム重合システム。４１．更に、半導体ウェーハ被加工物を具備する構成を特徴とする請求項３９のフィルム重合システム。