JP2004020232A - Electron beam irradiation equipment and its manufacturing method - Google Patents

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Hideki Kawada
川田　英樹
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam irradiation equipment which has high transmissivity of electron beam, is hard to be destructed in manufacturing, and has small leak in use and long life. <P>SOLUTION: The electron beam irradiation equipment has an electron beam irradiation window for discharging the electron beam from inside to outside, a vacuum vessel for maintaining the inside vacuum, and an electron beam generation source placed inside the vacuum vessel and generating electron beam. The electron beam irradiation window consists of a material not transmitting the electron beam and has a board having an opening for letting the electron beam pass and a membrane with a total thickness of 2 to 5 μm spread over the opening and consisting of a material transmitting the electron beam but not transmitting gas. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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】

Figure 2004020232
【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam irradiation device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, application of electron beams has been attracting attention in fields such as surface drying of coating materials such as printing, surface processing of resins and building materials, and surface sterilization of medical products and food containers. A conventional electron beam generator will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic appearance of a conventional electron beam irradiation apparatus, and FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the conventional electron beam irradiation apparatus taken along a line II in FIG.
1 and 2, 1 is a metal plate for converging an electron beam, 2 is an electron beam source, 3 is a getter for maintaining a vacuum, 4 is an electron beam irradiation window for radiating an electron beam to the outside, and 5 is a top surface of the main body. The lid 6 is a lead wire. The main body case of the electron beam irradiation device is a sealed vacuum container, and the inside is kept at a vacuum.
[0003]
Electrons generated from the electron beam source 2 are accelerated by an acceleration voltage applied between the electron beam irradiation window 4 and the electron beam source 2 and reach the electron beam irradiation window 4.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the electron beam irradiation window 4. The electron beam irradiation window 4 has a plurality of electron beam transmitting holes 7 for transmitting an electron beam through a substrate 8 of a silicon wafer in a row.
FIG. 11 is a schematic enlarged cross-sectional view of the conventional electron beam irradiation window 4 taken along the line II-II in FIG. In FIG. 11, reference numeral 7 denotes an electron beam transmitting hole, 8 denotes a substrate, 10 denotes a film having a plurality of layers, and 9 denotes an electron beam transmitting region in the film 10. The membrane 10 transmits electron beams but does not transmit gas. An electron beam is emitted from the electron beam transmission region 9.
[0004]
A method of manufacturing the conventional electron beam irradiation window 4 will be described. A plurality of layers 11 and 12 including a silicon compound layer are deposited on a substrate 8 made of a silicon wafer to form a film 10 having a total thickness of 7 μm. Thereafter, from the side opposite to the side on which the film is formed, the region where the electron beam transmitting holes are formed on the substrate 8 is selectively etched to open the electron beam transmitting holes 7 and the portion (electron beam transmitting region 9). Only the film 10 is left.
FIG. 5 is an external view of the lid 5 of the main body case on the side that emits an electron beam. An elongated hole is provided at the center, and the electron beam irradiation window 4 (FIG. 3) is joined so as to cover this portion.
As a method for bonding the electron beam irradiation window 4 to the lid 5, an anodic bonding method or a eutectic method is used. In order to ensure airtightness, bonding is performed with the electron beam irradiation window 4 pressed against the lid 5.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
If the electron beam emission window deteriorates and air leaks, the electron beam generator cannot be used. That is, in general, the life of the electron beam generator is equal to the life of the electron beam emission window. In a conventional electron beam generator, in order to secure the life of the electron beam emission window (for example, a life of 500 hours or more on average), the thickness of the film on the electron beam transmission hole needs to be 7 μm or more. However, when the film thickness is 7 μm or more, the ratio of absorption of the electron beam by the film is high. Therefore, there is a problem that the electron beam irradiating device using this is inefficient, consumes large power, and is expensive.
[0006]
The inventor of the present invention has discovered that the conventional electron beam irradiation window 4 manufactured in the above process has a warp. FIG. 10A is a schematic enlarged cross-sectional view of the state before the electron beam irradiation window 4 having a warp is bonded to the lid 5 taken along the plane II-II in FIG. FIG. 10B is a schematic enlarged cross-sectional view taken along a plane II-II in FIG. 3 in a state after the warped electron beam irradiation window 4 is joined to the lid 5. As shown in FIG. 10B, when the warped electron beam irradiation window 4 is joined to the lid 5 while pressing it, the very thin electron beam irradiation window 4 is mechanically distorted (with stress). The inventors of the present invention have discovered that they are joined together. In FIG. 10B, the portion 13 is damaged, and air leakage easily occurs.
[0007]
Since the thickness of the film 10 in the electron beam transmission region 9 is very thin, 10 μm or less, when the film 10 is bonded to the lid 5 under a large stress as shown in FIG. It cannot withstand the pressure difference of the atmosphere and is easily damaged. For this reason, the life of the electron beam irradiation device is shortened. In addition, even if the film 10 withstands vacuum sealing in a non-use state, the film 10 is heated to a high temperature by electron beam irradiation during use, a thermal stress is generated in the film 10, and a leak occurs in the film 10. There was also. As described above, the conventional electron beam irradiation apparatus has a problem in securing sufficient reliability.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a long-life and stable electron beam irradiation apparatus and a method for manufacturing the same by improving the reliability of the film of the electron beam irradiation window.
The present invention provides an electron beam irradiation apparatus which has a predetermined life, is highly efficient (when the film thickness is reduced), consumes little power, is inexpensive (when a small electron beam source is used), and has high reliability. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable electron beam irradiation apparatus having a longer life than the conventional one (for example, having the same film thickness as the conventional one) and a method of manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present invention has found that the lifetime of the electron beam irradiation window can be prolonged by reducing the amount of warpage generated in the electron beam irradiation window and reducing the warpage and stress of the film.
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The invention according to claim 1 has a vacuum vessel having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside and keeping the inside of the vacuum chamber, and an electron beam provided inside the vacuum vessel to generate an electron beam. A source, and the electron beam irradiation window is made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing an electron beam, and at least on the opening of the substrate. An electron beam irradiating apparatus, comprising: a film that is stretched, transmits an electron beam and does not transmit a gas, and has a total thickness of 2 to 5 μm.
[0010]
The invention according to claim 2 has a vacuum container having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and maintaining the inside of the vacuum container in a vacuum, and an electron beam provided inside the vacuum container and generating an electron beam. A source, and the electron beam irradiation window is made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing an electron beam, and at least on the opening of the substrate. A film made of a material that transmits an electron beam and does not transmit a gas, wherein the absolute value of the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is 5 μm / cm or less. An irradiation device.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vacuum container having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and maintaining the inside of the vacuum container in a vacuum, and an electron beam provided inside the vacuum container to generate an electron beam. A source, and the electron beam irradiation window is made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing an electron beam, and at least on the opening of the substrate. And a film made of a material that transmits an electron beam and does not transmit a gas, wherein the stress of the film is a tensile stress of 50 MPa or less or a compressive stress of 50 MPa or less. Device.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a vacuum vessel having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and maintaining the inside of the vacuum chamber in a vacuum, and an electron beam provided inside the vacuum vessel to generate an electron beam. A source, and the electron beam irradiation window is made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing an electron beam, and at least on the opening of the substrate. A film made of a material that transmits an electron beam and does not transmit a gas, wherein the film has a plurality of layers, at least one of which generates a compressive stress, and at least one other layer. Is generating a tensile stress.
[0013]
The invention according to claim 5 is characterized in that the film is a single-layer or multi-layer film having a layer containing silicon, and the electron beam irradiation according to any one of claims 1 to 4. Device.
[0014]
The invention according to claim 6 is characterized in that the film is a single-layer or multi-layer film having a silicon nitride layer, and the electron beam irradiation according to any one of claims 1 to 4. Device.
[0015]
The invention according to claim 7, wherein the silicon nitride layer has a structure in which the composition ratio of nitrogen to silicon changes obliquely in the thickness direction of the layer. Device.
[0016]
The invention according to claim 8 is characterized in that the silicon nitride layer has a structure in which the composition ratio of nitrogen to silicon changes stepwise in the thickness direction of the layer. Device.
[0017]
The invention according to claim 9 is characterized in that the film is a single-layer or multi-layer film having a layer of silicon oxide, and the electron beam irradiation according to any one of claims 1 to 4. Device.
[0018]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a vacuum vessel having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and keeping the inside of the vacuum chamber, and an electron beam provided inside the vacuum vessel to generate an electron beam. A source, and the electron beam irradiation window is made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing an electron beam, and at least on the opening of the substrate. A silicon nitride film having a composition ratio of nitrogen to silicon larger than 0.2 and smaller than 1.33.
The term “composition ratio of nitrogen to silicon” means that the composition formula is SiNx, where x is the composition ratio of nitrogen N to silicon Si, and means the value of x (ratio in mole units).
[0019]
The invention according to claim 11 is a vacuum container having an electron beam irradiation window that transmits an electron beam and does not transmit a gas, and maintains a vacuum inside, and an electron beam generator that is provided inside the vacuum container and generates an electron beam. A method for manufacturing the electron beam irradiation window of the electron beam irradiation apparatus, comprising: a first step of depositing a first layer having a tensile stress or a compressive stress on a substrate; A second step of depositing a second layer having a compressive or tensile stress that counteracts the tensile or compressive stress of the layer on the substrate; and depositing a film including the first layer and the second layer. A third step of etching the substrate from the opposite side to leave the film and forming an electron beam transmission hole.
[0020]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a vacuum container having an electron beam irradiation window that transmits an electron beam and does not transmit a gas, and maintains a vacuum inside, and an electron beam generator that is provided inside the vacuum container and generates an electron beam. A method of manufacturing the electron beam irradiation window of the electron beam irradiation apparatus, comprising: a first step of depositing a first layer containing silicon and oxygen on a substrate; and a composition ratio of nitrogen to silicon. A second step of depositing a layer of silicon nitride (hereinafter, referred to as a “second layer”) that is greater than 0.2 and less than 1.33 on the first layer; Etching the substrate from the side opposite to the side on which the film including the second layer is deposited, leaving the second layer, and forming an electron beam transmission hole. This is a method for controlling the electron beam irradiation apparatus.
[0021]
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing an electron beam irradiation apparatus according to the eleventh or twelfth aspect, wherein a total thickness of the film formed in the electron beam transmission hole is 2 to 5 μm. It is.
The present invention provides an electron beam irradiation apparatus which has a predetermined life, is highly efficient (when the film thickness is reduced), consumes little power, is inexpensive (when a small electron beam source is used), and has high reliability. This has the function of realizing the manufacturing method.
The present invention has an effect that a highly reliable electron beam irradiation apparatus having a longer life than the conventional one (for example, having the same film thickness as the conventional one) and a manufacturing method thereof can be realized.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment specifically showing the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0023]
<< Example 1 >>
First Embodiment An electron beam irradiation apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the entire electron beam irradiation apparatus of the first embodiment is the same as the configuration of the entire electron beam irradiation apparatus of the conventional example shown in FIGS. 1, 2 and 5, and a description thereof will be omitted. The electron beam irradiation apparatus of the first embodiment has a feature in the electron beam irradiation window 4, and the other parts are the same as the conventional electron beam irradiation apparatus. Hereinafter, the electron beam irradiation window 4 will be described.
The electron beam irradiation window 4 of the electron beam irradiation apparatus according to the first embodiment has the same configuration as that of the conventional example (FIG. 3).
FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view of the electron beam irradiation window 4 of Example 1 taken along the line II-II in FIG. In FIG. 4, reference numeral 7 denotes an electron beam transmitting hole, 8 denotes a substrate, 9 denotes an electron beam transmitting region, and 10 denotes a film.
The film 10 of the electron beam irradiation window 4 of the electron beam irradiation apparatus of Example 1 is composed of two layers, a silicon nitride layer 11 and a silicon oxide layer 12, and the total film thickness is 5 μm.
[0024]
A method for manufacturing the electron beam irradiation window 4 according to the first embodiment will be described. A silicon oxide layer 12 is deposited on a substrate 8 made of a silicon wafer by plasma enhanced chemical vapor deposition, and a silicon nitride layer 11 is deposited on the silicon oxide layer 12 by plasma enhanced chemical vapor deposition. . Thereafter, an electron beam transmission hole 7 is formed in the substrate 8 by etching.
A compressive stress or a tensile stress is generated in the silicon oxide layer 12 and the silicon nitride layer 11 depending on the conditions when the film 10 is formed. When a compressive stress or a tensile stress is generated in the film 10, a convex or concave substrate warp occurs. FIG. 6 is a schematic enlarged cross-sectional view of the electron beam irradiation window 4 (in a state before the electron beam transmission hole 7 is formed) in which a compressive stress is generated and a warp δ is generated.
[0025]
The inventor of the present invention has discovered that by reducing the amount of substrate warpage δ / c with respect to the length of the substrate, the film 10 is less likely to be broken and the electron beam irradiation window 4 has a longer life. Here, δ is the absolute value of the amount of warpage from the center to the edge of the substrate 8 (the absolute value of the difference in height between the center and the edge of the substrate 8), and c is the distance from the center to the edge of the substrate 8. (FIG. 6).
The electron beam irradiation window 4 having a large warp δ (for example, a warp of δ / c> 5 μm / cm) is pressed at the time of joining, so that the joining is performed with a mechanical stress. The inventor of the present invention has found that the film 10 in the thin electron beam transmitting region is easily affected by the stress and is easily broken at the time of manufacture or use and has a short life.
The inventor of the present invention reduces the amount of warpage of the substrate with respect to the length of the substrate (for example, δ / c ≦ 5 μm / cm or less), thereby reducing the mechanical stress inherent in the film and making the film 10 less likely to be broken. It was discovered that the electron beam irradiation window 4 had a long life.
[0026]
Table 1 shows the relationship between the substrate warpage (unit: μm / cm) and the thickness of the electron beam transmission hole (unit: μm) with respect to the substrate length, and the lifetime (unit: time) of the electron beam irradiation window. Show. The lifetime of the electron beam irradiation window is defined as the air leaks from the film of the electron beam irradiation window after the use of the electron beam irradiation apparatus equipped with the electron beam irradiation window, and the inside of the electron beam irradiation window has a predetermined vacuum state (for example, 10 μm). -4 (a pressure lower than torr). FIG. 7 is a graph of Table 1.
[0027]
[Table 1]
Figure 2004020232
[0028]
As shown in Table 1 and FIG. 7, the life of the electron beam irradiation window becomes longer as the film of the electron beam transmitting hole is thicker or the amount of warpage of the substrate is smaller. For example, if the warpage δ / c of the substrate with respect to the length of the substrate is 5 μm / cm or less and the thickness of the electron beam irradiation window is 2 to 5 μm (5 μm in Example 1), 500 hours on average (350 μm at the minimum) Hours) (the same life as before). If the film is thinner than 2 μm, it cannot withstand the pressure difference between the vacuum and the atmosphere, and is easily broken at the time of production or use. By setting the film thickness to 2 to 5 μm, which is thinner than the conventional film thickness of 7 μm, the transmittance of the electron beam is improved as compared with the conventional one (the absorptivity of the electron beam is almost proportional to the film thickness). By using the electron beam irradiation window having a small thickness, the electron beam irradiation device can be made highly efficient, low in power consumption, and inexpensive (when a small electron beam source is used).
For example, if the warpage δ / c of the substrate with respect to the length of the substrate is 5 μm / cm or less and the film thickness of the electron beam irradiation window is 7 μm, the lifetime (1250 hours or more) can be more than doubled as compared with the conventional case. When the total thickness is more than 7 μm, the transmittance of the electron beam becomes too low. By using an electron beam irradiation window having a 7 μm-thick film (as in the conventional case) and having a small amount of warpage of the substrate, an electron beam irradiation device having a longer life than the conventional one can be realized. By reducing the amount of warpage of the substrate, the reliability of the electron beam irradiation device is also improved.
[0029]
In the first embodiment, in order to reduce the warpage of the electron beam irradiation window 4, when a compressive stress is generated in the silicon oxide layer 12, a tensile stress is generated in the silicon nitride layer 11. When a compressive stress is generated in the silicon nitride layer 11, a tensile stress is generated in the silicon oxide layer 12. In this way, by making the stresses generated in the silicon nitride layer 11 and the silicon oxide layer 12 reverse, the warpage of the substrate with respect to the substrate length of the electron beam irradiation window is suppressed to 5 μm / cm or less.
The electron beam irradiation window 4 manufactured in this manner has a small mechanical stress and a long life. A long-life and stable electron beam irradiation device can be realized.
[0030]
<< Example 2 >>
Second Embodiment An electron beam irradiation apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3, 5, 7, and 8. The configuration of the entire apparatus of the electron beam irradiation apparatus of the second embodiment is the same as the configuration of the entire apparatus of the conventional electron beam irradiation apparatus shown in FIGS. 1, 2 and 5, and a description thereof will be omitted. The electron beam irradiation apparatus according to the second embodiment has a feature in the electron beam irradiation window 4, and the other parts are the same as the conventional electron beam irradiation apparatus. Hereinafter, the electron beam irradiation window 4 will be described.
The electron beam irradiation window 4 of the electron beam irradiation apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that of the conventional example (FIG. 3).
[0031]
FIG. 8 is a schematic enlarged cross-sectional view of the electron beam irradiation window 4 of Example 2 taken along a plane II-II in FIG. In FIG. 8, reference numeral 7 denotes an electron beam transmitting hole, 8 denotes a substrate, 9 denotes an electron beam transmitting region, 10 denotes a film, 11 denotes a silicon nitride layer, and 12 denotes a silicon oxide layer. The second embodiment is the same as the first embodiment up to the step of depositing the silicon oxide layer 12 and the silicon nitride layer 11 on the substrate 8. Next, in the second embodiment, the silicon oxide layer 12 is removed by etching together with the substrate 8 as shown in FIG. In the second embodiment, the film 10 in the electron beam transmission region 9 is formed of a single layer of the silicon nitride layer 11.
[0032]
As in Example 1, as shown in Table 1 and FIG. 7, the longer the electron beam transmission hole film or the smaller the amount of warpage of the substrate, the longer the lifetime of the electron beam irradiation window. For example, if the warpage δ / c of the substrate with respect to the length of the substrate is 5 μm / cm or less and the thickness of the electron beam irradiation window is 2 to 5 μm (5 μm in Example 1), 500 hours on average (350 μm at the minimum) Hours) (the same life as before). By setting the film thickness to 2 to 5 μm, which is thinner than the conventional film thickness of 7 μm, the transmittance of the electron beam is improved as compared with the conventional one (the absorptivity of the electron beam is almost proportional to the film thickness). By using the electron beam irradiation window having a small thickness, the electron beam irradiation apparatus can be made highly efficient, low in power consumption, and inexpensive (when a small electron beam source is used).
For example, if the warpage δ / c of the substrate with respect to the length of the substrate is 5 μm / cm or less and the film thickness of the electron beam irradiation window is 7 μm, the lifetime (1250 hours or more) can be more than doubled as compared with the conventional case. By using an electron beam irradiation window having a 7 μm-thick film (as in the conventional case) and having a small amount of warpage of the substrate, an electron beam irradiation device having a longer life than the conventional one can be realized. By reducing the amount of warpage of the substrate, the reliability of the electron beam irradiation device is also improved.
[0033]
In the second embodiment, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is reduced by setting the composition ratio of nitrogen to silicon in the silicon nitride layer 11 to an appropriate value.
In the silicon nitride layer 11 of Example 2, when the composition ratio of nitrogen N to silicon Si is x (the composition formula of silicon nitride is represented by SiNx), the range of x is 0.2 <x <1. By setting to 33, the electron beam irradiation window 4 in which the warp of the substrate with respect to the length of the substrate is δ / c = 5 μm / cm or less is realized. When x is 0.2 or less, the content of nitrogen N is small, so that the compressive stress of the film increases, resulting in a weak film. On the other hand, when the composition ratio x is 1.33 or more, on the contrary, the tensile stress of the film is too large, and the warpage δ cannot be suppressed within the target range (δ / c = 5 μm / cm or less).
The electron beam irradiation window 4 manufactured in this manner has a small mechanical stress and a long life. A long-life and stable electron beam irradiation device can be realized.
[0034]
<< Example 3 >>
Third Embodiment An electron beam irradiation apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electron beam irradiation apparatus according to the third embodiment has a feature in the electron beam irradiation window 4, and the other portions are the same as the conventional electron beam irradiation apparatus. Hereinafter, the electron beam irradiation window 4 will be described.
The electron beam irradiation window 4 of the electron beam irradiation apparatus according to the third embodiment has the same configuration as the conventional example (FIG. 3). FIG. 8 is a schematic enlarged cross-sectional view of the electron beam irradiation window 4 of Example 3 taken along a plane II-II in FIG. In FIG. 8, reference numeral 7 denotes an electron beam transmitting hole, 8 denotes a substrate, 9 denotes an electron beam transmitting region, 10 denotes a film, 11 denotes a silicon nitride layer, and 12 denotes a silicon oxide layer. As shown in FIG. 7, in the third embodiment, the silicon oxide layer 12 is removed by etching together with the substrate 8. In this way, the (single-layer) film 10 consisting of only the silicon nitride layer is formed (same as in the second embodiment).
[0035]
In Example 2, the composition of the silicon nitride layer 11 was uniform. In the third embodiment, the composition of the silicon nitride layer 11 is changed in the thickness direction. Silicon nitride generates a compressive stress or a tensile stress depending on its composition. However, in the third embodiment, the film 10 (the silicon nitride layer 11) is formed so that the compressive stress or the tensile stress does not occur (the tensile stress due to the individual composition). Alternatively, the compositional change is adjusted so that the compressive stresses cancel each other out). Thereby, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is set to δ / c = 5 μm / cm or less. In other respects, the third embodiment is the same as the second embodiment.
[0036]
A method for manufacturing the electron beam irradiation window 4 according to the third embodiment will be described. A silicon oxide layer 12 is deposited on a substrate 8 made of a silicon wafer by plasma enhanced chemical vapor deposition.
Next, a silicon nitride layer 11 is deposited on the silicon oxide layer 12 by a plasma chemical vapor deposition method. In this step, NH 3 3 And SiH 4 The flow rate ratio of silicon and nitrogen of the mixed gas is changed. By appropriately setting the rate of this change, it is possible to produce a film 10 having sufficient strength and no warpage.
[0037]
FIG. 3 And SiH 4 4 is a graph showing the relationship between the flow rate ratio of the mixed gas and the internal stress of the film generated thereby. FIG. 9 shows a graph under the conditions of a pressure of 50 Pa, a high frequency power of 13.56 MHz, a high frequency power of 30 W, and a substrate temperature of 500 ° C. By changing these parameters, the internal stress changes. A positive value of the internal stress indicates a compressive stress, and a negative value indicates a tensile stress. The stress σ is represented by the following equation (1) in FIG.
Stress σ = Eb 2 δ / ｛3 (1-ν) c 2 d｝ (1)
Here, E: Young's modulus of the substrate, b: thickness of the substrate, ν: Poisson's ratio of the substrate, d: thickness of the thin film, c: length of the substrate, and δ: displacement of warpage.
[0038]
In FIG. 9, NH is set so that the integrated value of the internal stress becomes zero. 3 And SiH 4 May be changed by changing the flow ratio of the mixed gas. For example, NH 3 And SiH 4 When the flow ratio of the mixed gas is linearly changed, the time of the left and right states at the intersection of the curve of the internal stress (considering the range that can be approximated by a straight line) and the line (x-axis) of internal stress = 0 becomes the same. Like, NH 3 And SiH 4 Is changed.
[0039]
In Example 3, the substrate temperature was set to 500 ° C., and NH 3 was formed on the silicon oxide layer 12 stretched on the substrate 8 by using a plasma vapor deposition method of high frequency power of 13.56 MHz. 3 And SiH 4 Gas mixture at a gas flow rate NH 3 / SiH 4 = 3 to start deposition of the silicon nitride layer 11. The flow ratio is gradually increased to NH so as not to change the total gas flow. 3 / SiH 4 = 8. The generated silicon nitride layer 11 has a gradient structure in which the N content is small on the side close to the silicon oxide layer 12 and the N content increases as the distance from the silicon oxide layer 12 increases. The silicon nitride layer 11 thus formed does not generate any compressive stress or tensile stress. Thereby, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is set to δ / c = 5 μm / cm or less.
After that, the substrate 8 and the silicon oxide layer 12 are removed by etching to open the electron beam transmitting holes 7. The third embodiment has the same effect as the second embodiment.
[0040]
In another embodiment, the substrate temperature is set to 500 ° C. and NH 3 is applied to the silicon oxide layer 12 stretched on the substrate 8 by using a plasma vapor deposition method of high frequency power of 13.56 MHz. 3 And SiH 4 Gas mixture at a gas flow rate NH 3 / SiH 4 = 8 to start the deposition of the silicon nitride layer 11. The flow ratio is gradually increased to NH so as not to change the total gas flow. 3 / SiH 4 = 3. The generated silicon nitride layer 11 has a gradient structure in which the N content is higher on the side closer to the silicon oxide layer 12 and the N content is lower as the distance from the silicon oxide layer 12 increases. The silicon nitride layer 11 thus formed does not generate any compressive stress or tensile stress. Thereby, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is set to δ / c = 5 μm / cm or less.
After that, the substrate 8 and the silicon oxide layer 12 are removed by etching to open the electron beam transmitting holes 7. In the other embodiments, the same effects as in the third embodiment can be obtained.
[0041]
In the above embodiment, a film in which the amount of warpage of the substrate is equal to or less than a predetermined value (δ / c = 5 μm / cm or less) is formed, but a different target value may be used to manage the film manufacturing process. . For example, a film having an internal stress σ (compression stress or tensile stress) of the film of 50 MPa or less is formed.
In the case of a single layer, the stress σ is set to 50 MPa or less. In the case of a multilayer, the total stress of each layer is set to 50 MPa or less.
[0042]
<< Example 4 >>
Fourth Embodiment An electron beam irradiation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electron beam irradiation apparatus of the fourth embodiment has a feature in the electron beam irradiation window 4, and the other parts are the same as the conventional electron beam irradiation apparatus. Hereinafter, the electron beam irradiation window 4 will be described.
The electron beam irradiation window 4 of the electron beam irradiation apparatus according to the fourth embodiment has the same configuration as the conventional example (FIG. 3). FIG. 8 is a schematic enlarged cross-sectional view of the electron beam irradiation window 4 of Example 4 taken along the line II-II in FIG. In FIG. 8, reference numeral 7 denotes an electron beam transmitting hole, 8 denotes a substrate, 9 denotes an electron beam transmitting region, 10 denotes a film, 11 denotes a silicon nitride layer, and 12 denotes a silicon oxide layer. As shown in FIG. 7, in the fourth embodiment, the silicon oxide layer 12 is removed by etching together with the substrate 8. Thus, the film 10 consisting of only the silicon nitride layer is formed (the same as in the second embodiment).
[0043]
In Example 2, the composition of the silicon nitride layer 11 was uniform. In the fourth embodiment, a plurality of steps are provided in the silicon nitride layer 11 in the thickness direction, and the composition is changed for each step. Silicon nitride generates a compressive stress or a tensile stress depending on its composition. However, in the fourth embodiment, the film 10 (the silicon nitride layer 11) does not generate a compressive stress or a tensile stress (the tensile stress depending on the individual composition). Alternatively, the compositional change is adjusted so that the compressive stresses cancel each other out). Thereby, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is set to δ / c = 5 μm / cm or less. Otherwise, the fourth embodiment is the same as the second embodiment.
[0044]
A method for manufacturing the electron beam irradiation window 4 according to the fourth embodiment will be described. A silicon oxide layer 12 is deposited on a substrate 8 made of a silicon wafer by plasma enhanced chemical vapor deposition.
Next, a silicon nitride layer 11 is deposited on the silicon oxide layer 12 by a plasma chemical vapor deposition method. In this step, NH 3 3 And SiH 4 The flow rate ratio of silicon and nitrogen of the mixed gas is changed. By appropriately setting the rate of this change, it is possible to produce a film 10 having sufficient strength and no warpage. In FIG. 9, NH is set so that the integrated value of the internal stress becomes zero. 3 And SiH 4 Is changed.
[0045]
In the fourth embodiment, the substrate temperature is set to 500 ° C., and NH 3 is deposited on the silicon oxide layer 12 stretched on the substrate 8 by using a plasma vapor deposition method with a high frequency power of 13.56 MHz. 3 And SiH 4 Gas mixture at a gas flow rate NH 3 / SiH 4 = 3 for a fixed time to deposit a silicon nitride layer 11 in one step. Next, the flow rate is increased to 8 so as not to change the total flow rate, and the flow rate is fed at a constant rate (the same time as the first step) to deposit the silicon nitride layer 11 in one step. The generated silicon nitride layer 11 has a step structure with a small N content on the side close to the silicon oxide layer 12 and a large N content on the side far from the silicon oxide layer 12. The silicon nitride layer 11 thus formed does not generate any compressive stress or tensile stress as a whole (FIG. 9). Thereby, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is set to δ / c = 5 μm / cm or less (or the internal stress σ (compression stress or tensile stress) of the film is set to 50 MPa or less). After that, the substrate 8 and the silicon oxide layer 12 are removed by etching to open the electron beam transmitting holes 7. The fourth embodiment has the same effect as the second embodiment.
[0046]
In another embodiment, the substrate temperature is set to 500 ° C. and NH 3 is applied to the silicon oxide layer 12 stretched on the substrate 8 by using a plasma vapor deposition method of high frequency power of 13.56 MHz. 3 And SiH 4 Gas mixture at a gas flow rate NH 3 / SiH 4 = 8 at a fixed flow rate for a certain period of time to deposit one layer of silicon nitride layer 11. Next, the flow rate ratio is reduced to 3 so as not to change the total flow rate, and the flow rate is fed at a constant time (the same time as the first step) to deposit the silicon nitride layer 11 in one step. The generated silicon nitride layer 11 has a step structure having a large N content on the side close to the silicon oxide layer 12 and a small N content on the side far from the silicon oxide layer 12. The silicon nitride layer 11 thus formed does not generate any compressive stress or tensile stress. Thereby, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is set to δ / c = 5 μm / cm or less (or the internal stress σ (compression stress or tensile stress) of the film is set to 50 MPa or less).
After that, the substrate 8 and the silicon oxide layer 12 are removed by etching to open the electron beam transmitting holes 7. In the other embodiments, the same effects as in the fourth embodiment can be obtained.
By doing so, the electron beam irradiation window 4 having a long life and suppressing the stress of the film can be realized.
[0047]
<< Example 5 >>
Embodiment 5 An electron beam irradiation apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. The electron beam irradiation device of the fifth embodiment is the same as the electron beam irradiation device of the third embodiment. The electron beam irradiation window 4 of the electron beam irradiation apparatus of the fifth embodiment has a (single-layer) film 10 composed of only a silicon nitride layer (the composition of which changes in the thickness direction). Changes in the composition of the film 10 (the silicon nitride layer 11) are adjusted so that no compressive stress or tensile stress is generated in the entire film 10 (so that the tensile stress or the compressive stress due to each composition is canceled each other). Thereby, the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is set to δ / c = 5 μm / cm or less (the above is the same as in Example 3).
[0048]
Example 5 is characterized in a method of manufacturing the electron beam irradiation window 4. A method for manufacturing the electron beam irradiation window 4 will be described. A silicon oxide layer 12 is deposited on a substrate 8 made of a silicon wafer by plasma enhanced chemical vapor deposition.
Next, a silicon nitride layer 11 is deposited on the silicon oxide layer 12 by a plasma chemical vapor deposition method. In this step, by changing the power frequency, the warpage of the substrate becomes equal to or less than a predetermined value (for example, the warp of the substrate with respect to the length of the substrate becomes δ / c = 5 μm / cm or less) or the inside of the film is formed. The stress σ is controlled so as to be equal to or less than a predetermined value (for example, to be equal to or less than 50 MPa). Embodiment 5 has a feature in this point. 30 W high frequency power at 13.56 MHz frequency, substrate temperature 500 ° C, gas flow ratio NH 3 / SiH 4 = 8, it is a layer of silicon nitride having a tensile stress, but the frequency of the high frequency power is 200 KHz, the high frequency power is 30 W, the substrate temperature is 500 ° C., and the gas flow ratio NH 3 / SiH 4 Under a film forming condition of = 8, a layer of silicon nitride having a compressive stress can be formed.
[0049]
In the fifth embodiment, a silicon oxide layer 12 is deposited on a substrate 8 made of a silicon wafer, and the power is initially 30 W, the substrate temperature is 500 ° C., and the gas flow ratio is NH. 3 / SiH 4 = 8, the frequency of the high frequency power is 13.56 MHz, the silicon nitride layer is started to be deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition, and the frequency of the high frequency power is gradually lowered as the layer is deposited. The power frequency is set to 200 KHz.
After the silicon nitride layer 11 has been deposited, the substrate 8 and the silicon oxide layer 12 are etched from the side opposite to the direction in which the film was deposited, to open the electron beam transmission holes 7 and complete the electron beam irradiation window 4. .
The electron beam irradiation apparatus and the method of manufacturing the fifth embodiment manufactured in this way have the same effects as the third embodiment.
[0050]
The stress adjustment can be realized by changing the film forming conditions. In order to greatly change the stress characteristics, the gas flow ratio and the frequency when forming the film are changed. Fine adjustment of the stress characteristics can be achieved by optimizing other film forming conditions, that is, the substrate temperature, the total gas flow rate, the substrate temperature, and the high-frequency power intensity.
The composition ratio of the silicon nitride film of the electron beam irradiation window 4 in Example 5 was changed in a gradient manner in the thickness direction. Instead, the composition ratio of the silicon nitride film in the electron beam irradiation window 4 may be changed stepwise in the thickness direction.
[0051]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has a predetermined lifetime, is highly efficient (when the film thickness is reduced), consumes less power, and is inexpensive (when a small electron beam source is used). An advantageous effect that the device and the method of manufacturing the device can be realized is obtained.
According to the present invention, there is obtained an advantageous effect that a highly reliable electron beam irradiation apparatus having a longer life than the conventional one (for example, having the same film thickness as the conventional one) and a manufacturing method thereof can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electron beam irradiation apparatus according to Examples 1 to 5 of the present invention and a conventional example.
FIG. 2 is an external view of an electron beam irradiation apparatus according to Examples 1 to 5 of the present invention and a conventional example.
FIG. 3 is an external view of an electron beam irradiation window of Examples 1 to 5 of the present invention and a conventional example.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of an electron beam irradiation window of the electron beam irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a lid of a main body case according to the first to fifth embodiments of the present invention and a conventional example.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a warped electron beam irradiation window.
FIG. 7 is a view showing the relationship between the amount of warpage of the substrate with respect to the film thickness and the length of the substrate, and the life of the electron beam irradiation window.
FIG. 8 is an enlarged sectional view of an electron beam irradiation window of the electron beam irradiation apparatus according to the second to fifth embodiments of the present invention.
FIG. 9 shows the flow ratio NH in the deposition of a layer of silicon nitride. 3 / SiH 4 Graph showing the relationship between stress and
FIG. 9A is a schematic enlarged cross-sectional view showing a state before an electron beam irradiation window having a warp is bonded to a lid, and FIG. 9B is an electron beam irradiation having a warp. Schematic enlarged sectional view showing a state after the window is joined to the lid 5
FIG. 11 is an enlarged sectional view of an electron beam irradiation window of a conventional electron beam irradiation apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Metal plate for electron beam convergence
2 electron beam source
3 Getter
4 Electron beam irradiation window
5 Lid
6 Lead wire
7. Electron beam transmission hole
8 Substrate
9 Electron beam transmission area
10 membrane
11 Silicon nitride layer
12 Layer of silicon oxide

Claims (13)

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。A vacuum container having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and keeping the inside vacuum;
An electron beam source that is provided inside the vacuum vessel and generates an electron beam,
Has,
The electron beam irradiation window,
A substrate made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing the electron beam,
A film stretched over at least the opening of the substrate, made of a material that transmits an electron beam and does not transmit a gas, and has a total thickness of 2 to 5 μm;
An electron beam irradiation apparatus, comprising: 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。A vacuum container having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and keeping the inside vacuum;
An electron beam source that is provided inside the vacuum vessel and generates an electron beam,
Has,
The electron beam irradiation window,
A substrate made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing the electron beam,
A film stretched over at least the opening of the substrate and made of a material that transmits an electron beam and does not transmit a gas,
Has,
An electron beam irradiation apparatus, wherein the absolute value of the warpage of the substrate with respect to the length of the substrate is 5 μm / cm or less. 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。A vacuum container having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and keeping the inside vacuum;
An electron beam source that is provided inside the vacuum vessel and generates an electron beam,
Has,
The electron beam irradiation window,
A substrate made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing the electron beam,
A film stretched over at least the opening of the substrate and made of a material that transmits an electron beam and does not transmit a gas,
Has,
An electron beam irradiation apparatus, wherein the stress of the film is a tensile stress of 50 MPa or less or a compressive stress of 50 MPa or less. 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。A vacuum container having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and keeping the inside vacuum;
An electron beam source that is provided inside the vacuum vessel and generates an electron beam,
Has,
The electron beam irradiation window,
A substrate made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing the electron beam,
A film stretched over at least the opening of the substrate and made of a material that transmits an electron beam and does not transmit a gas,
Has,
The film has a plurality of layers, at least one of which generates a compressive stress, and at least another layer generates a tensile stress,
An electron beam irradiation apparatus, characterized in that: 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。The electron beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the film is a single-layer or multilayer film having a layer containing silicon. 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。The electron beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the film is a single-layer or multilayer film having a layer of silicon nitride. 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。7. The electron beam irradiation apparatus according to claim 6, wherein the silicon nitride layer has a structure in which a composition ratio of nitrogen to silicon changes obliquely in a thickness direction of the layer. 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。The electron beam irradiation apparatus according to claim 6, wherein the silicon nitride layer has a structure in which a composition ratio of nitrogen to silicon changes stepwise in a thickness direction of the layer. 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。The electron beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the film is a single-layer or multilayer film having a silicon oxide layer. 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。A vacuum container having an electron beam irradiation window for emitting an electron beam from the inside to the outside, and keeping the inside vacuum;
An electron beam source that is provided inside the vacuum vessel and generates an electron beam,
Has,
The electron beam irradiation window,
A substrate made of a material having a thickness that does not transmit an electron beam, and a substrate having an opening for passing the electron beam,
A film of silicon nitride stretched over at least the opening of the substrate and having a composition ratio of nitrogen to silicon of more than 0.2 and less than 1.33;
An electron beam irradiation apparatus, characterized in that: 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。A vacuum container having an electron beam irradiation window that transmits an electron beam and does not transmit a gas, and maintains the inside of the vacuum;
An electron beam source that is provided inside the vacuum vessel and generates an electron beam,
An electron beam irradiation device having a method of manufacturing the electron beam irradiation window,
A first step of depositing a first layer having a tensile or compressive stress on a substrate;
A second step of depositing a second layer having a compressive or tensile stress on the substrate that counteracts the tensile or compressive stress of the first layer;
A third step of etching the substrate from the side opposite to the side on which the film including the first layer and the second layer is deposited, leaving the film and forming an electron beam transmission hole;
A method for manufacturing an electron beam irradiation apparatus, comprising: 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。A vacuum container having an electron beam irradiation window that transmits an electron beam and does not transmit a gas, and maintains the inside of the vacuum;
An electron beam source that is provided inside the vacuum vessel and generates an electron beam,
An electron beam irradiation device having a method of manufacturing the electron beam irradiation window,
A first step of depositing a first layer containing silicon and oxygen on a substrate;
A second step of depositing a silicon nitride layer having a composition ratio of nitrogen to silicon of more than 0.2 and less than 1.33 (hereinafter, referred to as “second layer”) on the first layer;
A third step of etching the substrate from the side opposite to the side on which the film including the first layer and the second layer is deposited, leaving the second layer and forming an electron beam transmission hole; ,
A method for controlling an electron beam irradiation apparatus, comprising: 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。13. The method according to claim 11, wherein a total film thickness of the film formed in the electron beam transmitting hole is 2 to 5 [mu] m.
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