JP4747557B2

JP4747557B2 - Electron beam irradiation apparatus and ion generator

Info

Publication number: JP4747557B2
Application number: JP2004310011A
Authority: JP
Inventors: 浩一相澤; 卓哉菰田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: JP2006119097A

Description

本発明は、被処理体へ電子線を照射する電子線照射装置およびそれを用いたイオン発生装置に関するものである。 The present invention relates to an electron beam irradiation apparatus that irradiates an object to be processed with an electron beam and an ion generation apparatus using the electron beam irradiation apparatus.

従来から、大気圧中の被処理体へ電子線を照射する電子線照射装置が各所で研究開発されており、真空容器内でフィラメントなどの電子源から真空中に放出された電子（この電子の電子エネルギは０．１〜０．３ｅＶ程度である）を電子エネルギが２０ｋｅＶ以上となるように真空中で加速して真空容器外の被処理体へ照射するようにした電子線照射装置が提案されている。 Conventionally, electron beam irradiation devices that irradiate an object under atmospheric pressure with an electron beam have been researched and developed in various places. Electrons emitted into a vacuum from an electron source such as a filament in a vacuum vessel (of these electrons) An electron beam irradiation apparatus has been proposed in which an electron energy is about 0.1 to 0.3 eV) and is accelerated in a vacuum so that the electron energy is 20 keV or more and is irradiated to a target object outside the vacuum vessel. ing.

これに対して、真空中に限らず大気圧中において比較的低い電子エネルギ（例えば２０ｅＶ未満）の電子を放出可能な電界放射型電子源として、例えば、弾道電子面放出型電子源（Ballistic electron Surface-emitting Device：ＢＳＤ）と呼ばれる電子源が知られており（例えば、特許文献１〜４参照）、その他にも、ＭＩＭ（Metal−Insulator−Metal）型の電子源や、ＭＩＳ（Metal−Insulator−Semiconductor）型の電子源が知られており、大気圧中で電子を放出可能な電子源を利用した電子線照射装置として図８に示す構成のものが提案されている。 On the other hand, as a field emission electron source capable of emitting electrons having a relatively low electron energy (for example, less than 20 eV) not only in a vacuum but also in an atmospheric pressure, for example, a ballistic electron surface emission electron source (Ballistic electron Surface) An electron source called -emitting Device (BSD) is known (see, for example, Patent Documents 1 to 4). In addition, an MIM (Metal-Insulator-Metal) type electron source or MIS (Metal-Insulator-) is known. Semiconductor) type electron sources are known, and an electron beam irradiation apparatus using an electron source capable of emitting electrons at atmospheric pressure has been proposed as shown in FIG.

図８に示す構成の電子線照射装置は、大気圧中で電子を放出可能な電子源１０と、電子源１０が一表面上に配設された平板状のベースプレート１１０と、ベースプレート１１０に対向配置され電子源１０に対向するように被処理体３０が設置される平板状の被処理体設置用プレート１３０と、電子源１０を駆動する駆動手段（図示せず）とを備え、電子源１０と被処理体３０との間の空間の雰囲気が空気となっている。なお、図８中に一点鎖線で示した上向きの矢印は電子源１０から放出され被処理体３０へ到達した電子の流れを示している。
特開平１１−３２９２１３号公報特開２０００−１００３１６号公報特開２００１−１５５６２２号公報特開２００３−３３８６１９号公報 The electron beam irradiation apparatus having the configuration shown in FIG. 8 has an electron source 10 capable of emitting electrons at atmospheric pressure, a flat base plate 110 having the electron source 10 disposed on one surface, and an opposing arrangement to the base plate 110. And a plate-shaped object installation plate 130 on which the object 30 is placed so as to face the electron source 10, and drive means (not shown) for driving the electron source 10. The atmosphere in the space between the object to be processed 30 is air. Note that an upward arrow indicated by a one-dot chain line in FIG. 8 indicates the flow of electrons emitted from the electron source 10 and reaching the object 30 to be processed.
JP 11-329213 A Japanese Patent Laid-Open No. 2000-100360 JP 2001-155622 A JP 2003-338619 A

ところで、上述の図８に示した構成の電子線照射装置では、電子源１０と被処理体３０との間の空間が空気となっており、電子源１０から放出された電子が空気中の酸素分子と結びついてしまうので、電子源１０から放出された電子の到達距離が５ｍｍ〜１ｃｍ程度であり、電子源１０と被処理体３０との間の距離をより長く設定可能な電子線照射装置の開発が期待されていた。また、本願発明者らは、電子源１０から放出された電子線が照射される被処理体としてイオン化対象ガスを採用し、ケース内に収納した電子源１０から放出された電子をケースの窓孔を通してケース外のイオン化対象ガスに照射することでイオン化対象ガスをイオン化できるようにしたイオン発生装置を提案しているが、このようなイオン発生装置においても、電子源１０と被処理体との間の距離をより長く設定可能とすることが期待されていた。 By the way, in the electron beam irradiation apparatus having the configuration shown in FIG. 8 described above, the space between the electron source 10 and the workpiece 30 is air, and the electrons emitted from the electron source 10 are oxygen in the air. Since the distance between the electron source 10 and the object to be processed 30 can be set longer, the reach distance of the electrons emitted from the electron source 10 is about 5 mm to 1 cm. Development was expected. In addition, the inventors of the present application employ an ionization target gas as an object to be irradiated with the electron beam emitted from the electron source 10, and use the electron emitted from the electron source 10 accommodated in the case as a window hole of the case. An ion generating device has been proposed in which the ionization target gas can be ionized by irradiating the ionization target gas outside the case through, but also in such an ion generation device, between the electron source 10 and the object to be processed. It was expected that the distance could be set longer.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、大気圧中で電子を放出可能な電子源を用いつつ電子源と被処理体との間の距離を両者間の空間の雰囲気が空気である場合に比べて長距離に設定可能な電子線照射装置およびそれを用いたイオン発生装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the object thereof is to determine the distance between the electron source and the object to be processed while using an electron source capable of emitting electrons at atmospheric pressure. An object of the present invention is to provide an electron beam irradiation apparatus that can be set at a longer distance than when the atmosphere is air, and an ion generator using the electron beam irradiation apparatus.

請求項１の発明は、大気圧中で電子を放出可能な電子源から放出した電子を被処理体へ照射させる電子線照射装置であって、電子源が収納されたケースを備え、ケース内において電子源の電子放出面と被処理体との間の空間が酸素分子に比べて電子親和力の小さな原子もしくは分子により構成されるガスで満たされており、ケースに前記ガスを電子源から被処理体へ向う方向に沿って流すガス流付与手段を設けてなることを特徴とする。なお、請求項１の発明における被処理体は、固体、液体、気体、生物を含む。 The invention of claim 1 is an electron beam irradiation apparatus for irradiating an object to be processed with electrons emitted from an electron source capable of emitting electrons at atmospheric pressure, and includes a case in which the electron source is housed. the processing space is filled with a formed gas by small atoms or molecules of the electron affinity as compared with the oxygen molecules, the gas in the casing from the electron source between the electron emitting surface and the object to be processed in electronic sources It is characterized by providing gas flow imparting means for flowing along the direction toward the body . In addition, the to-be-processed object in invention of Claim 1 contains solid, a liquid, gas, and a living body.

この発明によれば、電子源が収納されたケースを備え、ケース内において電子源の電子放出面と被処理体との間の空間が酸素分子に比べて電子親和力の小さな原子もしくは分子により構成されるガスで満たされているので、電子源から放出された電子が電子源の電子放出面と被処理体との間の空間に存在する分子と結びつきにくくなり、大気圧中で電子を放出可能な電子源を用いつつ電子源の電子放出面と被処理体との間の距離を両者間の空間の雰囲気が空気である場合に比べて長距離に設定可能となる。また、この発明によれば、ケースに前記ガスを電子源から被処理体へ向う方向に沿って流すガス流付与手段を設けてあるので、電子源から放出された電子が前記ガスを構成する原子もしくは分子に衝突する確率を低減でき、電子源から放出された電子のエネルギ損失が少なくなって被処理体の処理効率が高くなる。 According to the present invention, it includes a case where the electron source is housed, constituted by a small atomic or molecular electron affinity than an electron emitting surface of the electron source in the case and in space oxygen molecules between the object to be processed Because it is filled with the gas to be discharged, the electrons emitted from the electron source are less likely to be associated with the molecules existing in the space between the electron emission surface of the electron source and the object to be processed, and can be emitted at atmospheric pressure. The distance between the electron emission surface of the electron source and the object to be processed can be set to a longer distance than when the atmosphere in the space between the two is air while using a simple electron source . Further, according to the present invention, since the gas flow applying means for flowing the gas along the direction from the electron source to the object to be processed is provided in the case, the electrons emitted from the electron source constitute atoms constituting the gas. Alternatively, the probability of collision with molecules can be reduced, energy loss of electrons emitted from the electron source is reduced, and the processing efficiency of the object to be processed is increased.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ガスが、窒素ガスであることを特徴とする。 The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the gas is nitrogen gas.

この発明によれば、前記ガスの取り扱いが容易であるとともに、前記ガスの安定性が高く、しかも、前記電子源を空気中の汚染物から保護することができて前記電子源の劣化を抑制することができる。 According to this invention, the handling of the gas is easy, the stability of the gas is high, and the electron source can be protected from contaminants in the air to suppress the deterioration of the electron source. be able to.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記電子源から放出された電子を加速する電子加速手段を備えることを特徴とする。 The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2 , further comprising an electron accelerating means for accelerating the electrons emitted from the electron source.

この発明によれば、前記電子源から放出された電子の電子エネルギを制御することができるので、前記被処理体の処理効率の向上を図れ、また、前記被処理体の選択肢が多くなる。 According to the present invention, since the electron energy of the electrons emitted from the electron source can be controlled, the processing efficiency of the object to be processed can be improved, and the options for the object to be processed are increased.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記電子源から放出される電子のエネルギが前記ガスを構成する原子もしくは分子の電離エネルギ未満であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the energy of electrons emitted from the electron source is less than the ionization energy of atoms or molecules constituting the gas.

この発明によれば、前記ガスが前記電子源から放出された電子により電離するのを防止することができ、前記被処理体への電子の到達確率が高くなって前記被処理体の処理効率を高めることができる。 According to the present invention, the gas can be prevented from being ionized by the electrons emitted from the electron source, and the probability of arrival of electrons to the object to be processed is increased, thereby increasing the processing efficiency of the object to be processed. Can be increased.

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電子線照射装置を用いたイオン発生装置であって、前記ケースが、前記電子源からの電子線を出射させる窓孔を有し、前記ケースの窓孔における前記電子源側とは反対側に前記被処理体としてのイオン化対象ガスを供給するイオン化対象ガス供給手段を備えることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is an ion generator using the electron beam irradiation apparatus according to any one of the first to fourth aspects , wherein the case emits an electron beam from the electron source . has a window hole, and the electron-source side that put the window hole of the case, characterized in that it comprises an ion-target gas supply hand stage supplying ionized target gas as the object to be processed on the other side.

この発明によれば、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電子線照射装置を用いたイオン発生装置であって、前記ケースが、前記電子源からの電子線を出射させる窓孔を有し、前記ケースの窓孔における前記電子源側とは反対側に前記被処理体としてのイオン化対象ガスを供給するイオン化対象ガス供給手段を備えるので、前記電子源から放出された電子が前記電子源の前記電子放出面と前記被処理体との間の空間に存在する分子と結びつきにくくなり、大気圧中で電子を放出可能な前記電子源を用いつつ前記電子源の前記電子放出面と前記被処理体であるイオン化対象ガスとの間の距離を両者間の空間の雰囲気が空気である場合に比べて長距離に設定可能となる。 According to this invention, it is an ion generator using the electron beam irradiation apparatus of any one of Claim 1 thru | or 4, Comprising: The said case emits the electron beam from the said electron source, The window has a hole, said at window hole of the case is an electron source side so provided with the ionized target gas supply means for supplying the ionized target gas as the object to be processed on the other side, was released from the electronic supply electronic said electron emitting surface and the hardly combines with molecules present in the space between the object to be processed, the electronic to One One using the electron source capable of emitting electrons at atmospheric pressure but the electron source source spatial atmosphere therebetween the distance between the electron emitting surface and the workpiece at which ionization target gas can be set to a long distance as compared with the case where the air.

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記イオン化対象ガスが、酸素を含むガスであることを特徴とする。 The invention of claim 6 is characterized in that, in the invention of claim 5 , the ionization target gas is a gas containing oxygen.

この発明によれば、前記イオン化対象ガスが前記電子源からの電子によりマイナスイオンになりやすく、マイナスイオンを簡単に発生させることができる。 According to this invention, the ionization target gas tends to be negative ions due to electrons from the electron source, and negative ions can be easily generated.

請求項１の発明では、大気圧中で電子を放出可能な電子源を用いつつ電子源の電子放出面と被処理体との間の距離を両者間の空間の雰囲気が空気である場合に比べて長距離に設定可能となるという効果がある。 In the invention of claim 1, the distance between the electron emission surface of the electron source and the object to be processed is compared with the case where the atmosphere of the space between the two is an air while using an electron source capable of emitting electrons at atmospheric pressure. Thus, it is possible to set a long distance.

請求項５の発明では、大気圧中で電子を放出可能な電子源を用いつつ電子源の電子放出面と被処理体であるイオン化対象ガスとの間の距離を両者間の空間の雰囲気が空気である場合に比べて長距離に設定可能となるという効果がある。 In the invention of claim 5, while using an electron source capable of emitting electrons at atmospheric pressure, the distance between the electron emission surface of the electron source and the ionization target gas that is the object to be processed is the atmosphere in the space between them. There is an effect that it is possible to set a longer distance than in the case of.

（実施形態１）
本実施形態の電子線照射装置は、図１に示すように、大気圧中で電子を放出可能な電子源１０と、電子源１０が収納された直方体状のケース２０とを備え、ケース２０内において電子源１０の電子放出面に対向するように被処理体３０が配置可能となっている。なお、図１中に一点鎖線で示した上向きの矢印は電子源１０から放出され被処理体３０へ到達した電子の流れを示している。 (Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment includes an electron source 10 capable of emitting electrons at atmospheric pressure, and a rectangular parallelepiped case 20 in which the electron source 10 is housed. The object 30 can be disposed so as to face the electron emission surface of the electron source 10. Note that an upward arrow indicated by a one-dot chain line in FIG. 1 indicates a flow of electrons emitted from the electron source 10 and reaching the object 30 to be processed.

ケース２０は、電子源１０が一表面側に配設される平板状のリヤプレート部２１と、リヤプレート部２１に対向する平板状のフェースプレート部２３と、リヤプレート部２１とフェースプレート部２３との間に介在する矩形枠状のフレーム部２２とで構成されており、フェースプレート部２３における電子源１０との対向面側に被処理体３０を設けるように構成されている。ここで、リヤプレート部２１には、ケース２０外から電子源１０へ駆動用の電源を供給するための駆動用給電路（図示せず）が設けられている。要するに、図示しない駆動電源から上記駆動用給電路を介して電子源１０へ駆動電圧を印加することにより、電子源１０から電子が放出される。なお、本実施形態では、リヤプレート部２１とフレーム部２２とフェースプレート部２３とは別部材により構成してあるが、リヤプレート部２１とフレーム部２２とを連続一体に形成してもよく、被処理体３０としては、固体、生物などを採用可能である。また、フェースプレート部２３とフレーム部２２とを連続一体に形成してもよく、この場合の被処理体３０としては、固体、生物の他に、液体を採用することも可能である（被処理体３０を液体とする場合には、ケース２０の上下が図１とは逆になる）。 The case 20 includes a flat plate-like rear plate portion 21 on which the electron source 10 is disposed on one surface side, a flat plate-like face plate portion 23 facing the rear plate portion 21, and the rear plate portion 21 and the face plate portion 23. A frame portion 22 having a rectangular frame shape interposed therebetween, and a target object 30 is provided on the face plate portion 23 on the side facing the electron source 10. Here, the rear plate portion 21 is provided with a driving power supply path (not shown) for supplying driving power from outside the case 20 to the electron source 10. In short, electrons are emitted from the electron source 10 by applying a driving voltage from a driving power source (not shown) to the electron source 10 through the driving power supply path. In the present embodiment, the rear plate portion 21, the frame portion 22, and the face plate portion 23 are configured as separate members. However, the rear plate portion 21 and the frame portion 22 may be formed continuously and integrally. As the object 30 to be processed, solids, organisms, and the like can be used. Further, the face plate portion 23 and the frame portion 22 may be formed continuously and integrally. In this case, as the object to be processed 30, it is possible to adopt a liquid in addition to a solid and a living thing (the object to be processed). When the body 30 is a liquid, the upper and lower sides of the case 20 are opposite to those in FIG.

電子源１０は、図２に示すように、矩形板状の絶縁性基板（例えば、絶縁性を有するガラス基板、絶縁性を有するセラミック基板など）３の一表面上に金属膜（例えば、タングステン膜など）からなる下部電極５が形成され、下部電極５上に後述の強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）からなる表面電極７が形成されている。 As shown in FIG. 2, the electron source 10 has a rectangular plate-shaped insulating substrate (for example, an insulating glass substrate, an insulating ceramic substrate) 3 on a surface of a metal film (for example, a tungsten film). Etc.), a later-described strong electric field drift layer 6 is formed on the lower electrode 5, and a surface electrode 7 made of a metal thin film (for example, a gold thin film) is formed on the strong electric field drift layer 6. ing.

本実施形態における電子源１０では、表面電極７および下部電極５それぞれにパッド（図示せず）が電気的に接続されており、表面電極７と下部電極５との間に表面電極７を高電位側として上述の駆動電圧を印加することによって表面電極７の表面よりなる電子放出面から電子が放出されるようになっている。なお、本実施形態の電子源１０では、強電界ドリフト層６が、表面電極７と下部電極５との間に表面電極７を高電位側とする駆動電圧が印加されたときに電子が通過する電子通過層を構成している。 In the electron source 10 according to the present embodiment, pads (not shown) are electrically connected to the surface electrode 7 and the lower electrode 5, and the surface electrode 7 is placed between the surface electrode 7 and the lower electrode 5 with a high potential. Electrons are emitted from the electron emission surface formed by the surface of the surface electrode 7 by applying the driving voltage described above as the side. In the electron source 10 of the present embodiment, electrons pass through the strong electric field drift layer 6 when a driving voltage is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 5 so that the surface electrode 7 is on the high potential side. An electron passage layer is formed.

電子源１０の強電界ドリフト層６は、後述のナノ結晶化プロセスおよび酸化プロセスを行うことにより形成されており、図３に示すように、少なくとも、下部電極５の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在する多数のナノメータオーダのシリコン微結晶（半導体微結晶）６３と、各シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜である多数のシリコン酸化膜（絶縁膜）６４とから構成されると考えられる。ここに、各グレイン５１は、下部電極５の厚み方向に延びている（つまり、絶縁性基板３の厚み方向に延びている）。 The strong electric field drift layer 6 of the electron source 10 is formed by performing a nanocrystallization process and an oxidation process, which will be described later, and as shown in FIG. 3, at least a columnar array arranged on the surface side of the lower electrode 5. Polycrystalline silicon grains (semiconductor crystals) 51, a thin silicon oxide film 52 formed on the surface of the grains 51, a number of nanometer-order silicon microcrystals (semiconductor microcrystals) 63 interposed between the grains 51, It is considered that the silicon microcrystal 63 is composed of a large number of silicon oxide films (insulating films) 64 that are formed on the surface of each silicon microcrystal 63 and have an oxide film thickness smaller than the crystal grain size of the silicon microcrystal 63. Here, each grain 51 extends in the thickness direction of the lower electrode 5 (that is, extends in the thickness direction of the insulating substrate 3).

上述の電子源１０から電子を放出させるには、表面電極７が下部電極５に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極５との間に駆動電圧を駆動電源（図示せず）により印加すれば、下部電極５から強電界ドリフト層６へ注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（図３中の上向きの矢印は強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出された電子ｅ⁻の流れを示す）。ここに、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし放出される。なお、電子源１０は、電子放出特性の真空度依存性が小さく、低真空中や大気圧中でも電子を安定して放出することができる。 In order to emit electrons from the electron source 10 described above, a driving power source (not shown) is applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 5 so that the surface electrode 7 is on the high potential side with respect to the lower electrode 5. 3), electrons injected from the lower electrode 5 into the strong electric field drift layer 6 drift through the strong electric field drift layer 6 and are emitted through the surface electrode 7 (the upward arrow in FIG. 3 indicates the strong electric field drift layer 6). The flow of electrons e ⁻ emitted from the surface electrode 7 by drifting is shown). Here, electrons reaching the surface of the strong electric field drift layer 6 are considered to be hot electrons, and are easily tunneled through the surface electrode 7 and emitted. The electron source 10 has a small degree of vacuum dependency of electron emission characteristics, and can stably emit electrons even in a low vacuum or atmospheric pressure.

本実施形態における電子源１０は、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。すなわち、表面電極７と下部電極５との間に表面電極７を高電位側として駆動電圧を印加することにより、下部電極５から強電界ドリフト層６へ電子ｅ⁻が注入される。一方、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４にかかるから、注入された電子ｅ⁻はシリコン酸化膜６４にかかっている強電界により加速され、強電界ドリフト層６におけるグレイン５１の間の領域を表面に向かって図３中の矢印の向き（図３における上向き）へドリフトし、表面電極７をトンネルし放出される。しかして、強電界ドリフト層６では下部電極５から注入された電子がシリコン微結晶６３でほとんど散乱されることなくシリコン酸化膜６４にかかっている電界で加速されてドリフトし、表面電極７を通して放出される（弾道型電子放出現象）。 The electron source 10 in the present embodiment is considered to emit electrons in the following model. That is, by applying a driving voltage between the surface electrode 7 and the lower electrode 5 with the surface electrode 7 set to the high potential side, electrons e ⁻ are injected from the lower electrode 5 into the strong electric field drift layer 6. On the other hand, since most of the electric field applied to the strong electric field drift layer 6 is applied to the silicon oxide film 64, the injected electrons e ⁻ are accelerated by the strong electric field applied to the silicon oxide film 64, and the strong electric field drift layer 6. 3 drifts toward the surface in the direction of the arrow in FIG. 3 (upward in FIG. 3), and the surface electrode 7 is tunneled and emitted. Thus, in the strong electric field drift layer 6, electrons injected from the lower electrode 5 are almost scattered by the silicon microcrystal 63 and are accelerated and drifted by the electric field applied to the silicon oxide film 64 and emitted through the surface electrode 7. (Ballistic electron emission phenomenon).

上述の強電界ドリフト層６の形成方法の一例について説明する。 An example of a method for forming the above-described strong electric field drift layer 6 will be described.

強電界ドリフト層６の形成にあたっては、まず、絶縁性基板３上に形成した下部電極５上にノンドープの多結晶シリコン層を例えばＬＰＣＶＤ法などにより形成した後、上述のナノ結晶化プロセスを行うことにより、多結晶シリコンの多数のグレイン５１（図３参照）と多数のシリコン微結晶６３（図３参照）とが混在する複合ナノ結晶層（以下、第１の複合ナノ結晶層と称す）を形成する。ここにおいて、ナノ結晶化プロセスでは、例えば、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した混合液よりなる電解液を用い、下部電極５を陽極とし、電解液中において多結晶シリコン層に白金電極よりなる陰極を対向配置して、５００Ｗのタングステンランプからなる光源により多結晶シリコン層の主表面に光照射を行いながら、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が１２ｍＡ／ｃｍ^２の電流）を所定時間（例えば、１０秒）だけ流すことによって、多結晶シリコンのグレイン５１およびシリコン微結晶６３を含む第１の複合ナノ結晶層を形成する。 In forming the strong electric field drift layer 6, first, a non-doped polycrystalline silicon layer is formed on the lower electrode 5 formed on the insulating substrate 3 by, for example, the LPCVD method, and then the above-described nanocrystallization process is performed. Thus, a composite nanocrystal layer (hereinafter referred to as a first composite nanocrystal layer) in which a large number of grains 51 of polycrystalline silicon (see FIG. 3) and a large number of silicon microcrystals 63 (see FIG. 3) are mixed is formed. To do. Here, in the nanocrystallization process, for example, an electrolytic solution made of a mixed solution in which a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol are mixed at approximately 1: 1 is used, and the lower electrode 5 is used as an anode, and a large amount in the electrolytic solution is used. A constant current (for example, between the anode and the cathode from the power source) while a cathode made of a platinum electrode is disposed opposite to the crystalline silicon layer and light is irradiated to the main surface of the polycrystalline silicon layer by a light source made of a 500 W tungsten lamp. Then, a first composite nanocrystal layer including polycrystalline silicon grains 51 and silicon microcrystals 63 is formed by flowing a current density of 12 mA / cm ² for a predetermined time (for example, 10 seconds).

ナノ結晶化プロセスが終了した後に、上述の酸化プロセスを行うことで第１の複合ナノ結晶層を電気化学的に酸化することによって、図３のような構成の複合ナノ結晶層（以下、第２の複合ナノ結晶層と称す）からなる強電界ドリフト層６を形成する。酸化プロセスでは、例えば、エチレングリコールからなる有機溶媒中に０．０４ｍｏｌ／ｌの硝酸カリウムからなる溶質を溶かした溶液よりなる電解液を用い、下部電極５を陽極とし、電解液中において第１の複合ナノ結晶層に白金電極よりなる陰極を対向配置して、下部電極５を陽極とし、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ^２の電流）を流し陽極と陰極との間の電圧が２０Ｖだけ上昇するまで第１の複合ナノ結晶層を電気化学的に酸化することによって、上述のグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４を含む第２の複合ナノ結晶層からなる強電界ドリフト層６を形成するようになっている。なお、本実施形態では、上述のナノ結晶化プロセスを行うことによって形成される第１の複合ナノ結晶層においてグレイン５１、シリコン微結晶６３以外の領域はアモルファスシリコンからなるアモルファス領域となっており、強電界ドリフト層６においてグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４以外の領域がアモルファスシリコン若しくは一部が酸化したアモルファスシリコンからなるアモルファス領域６５となっているが、ナノ結晶化プロセスの条件によってはアモルファス領域６５が孔となり、このような場合の第１の複合ナノ結晶層は多孔質多結晶シリコン層とみなすことができる。また、上述の強電界ドリフト層６では、シリコン酸化膜６４が絶縁膜を構成しており絶縁膜の形成に酸化プロセスを採用しているが、酸化プロセスの代わりに窒化プロセスないし酸窒化プロセスを採用してもよく、窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となり、酸窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン酸窒化膜となる。 After the nanocrystallization process is completed, the above-described oxidation process is performed to electrochemically oxidize the first composite nanocrystal layer, thereby forming a composite nanocrystal layer (hereinafter referred to as a second nanocrystal layer) having a configuration shown in FIG. The strong electric field drift layer 6 is formed. In the oxidation process, for example, an electrolytic solution made of a solution obtained by dissolving 0.04 mol / l potassium nitrate in an organic solvent made of ethylene glycol is used, the lower electrode 5 is used as an anode, and the first composite is formed in the electrolytic solution. A cathode made of a platinum electrode is placed opposite to the nanocrystal layer, the lower electrode 5 is used as an anode, and a constant current (for example, a current having a current density of 0.1 mA / cm ² ) is passed between the anode and the cathode from the power source. By electrochemically oxidizing the first composite nanocrystal layer until the voltage between the anode and the cathode is increased by 20V, the above-described grain 51, silicon microcrystal 63, and silicon oxide films 52 and 64 are included. A strong electric field drift layer 6 made of the second composite nanocrystal layer is formed. In the present embodiment, in the first composite nanocrystal layer formed by performing the above-described nanocrystallization process, the regions other than the grains 51 and the silicon microcrystals 63 are amorphous regions made of amorphous silicon. In the strong electric field drift layer 6, regions other than the grains 51, silicon microcrystals 63, and the silicon oxide films 52 and 64 are amorphous regions 65 made of amorphous silicon or partially oxidized amorphous silicon. Depending on the conditions, the amorphous region 65 becomes a hole, and the first composite nanocrystal layer in such a case can be regarded as a porous polycrystalline silicon layer. Further, in the above-described strong electric field drift layer 6, the silicon oxide film 64 constitutes an insulating film, and an oxidation process is employed to form the insulating film, but a nitriding process or an oxynitriding process is employed instead of the oxidation process. Alternatively, when the nitriding process is adopted, each of the silicon oxide films 52 and 64 becomes a silicon nitride film, and when the oxynitriding process is adopted, each of the silicon oxide films 52 and 64 is silicon oxynitride. Become a film.

上述の電子源１０は、絶縁性基板３の上記一表面側に下部電極５を形成しているが、絶縁性基板３に代えてシリコン基板などの半導体基板を用い、半導体基板と当該半導体基板の裏面側に積層した導電性層（例えば、オーミック電極）とで下部電極を構成するようにしてもよい。また、上述の電子源１０は、ＢＳＤであるが、ＢＳＤに限らず、例えば、上述の電子通過層として強電界ドリフト層６に代えて絶縁体層を採用したＭＩＭ型の電子源や、上述の電子通過層として強電界ドリフト層６に代えて下部電極５側の半導体層と表面電極７側の絶縁体層とを採用したＭＩＳ型の電子源などを採用してもよく、ＭＩＭ型の電子源やＭＩＳ型の電子源においても大気圧中で電子を放出させることができる。 In the electron source 10 described above, the lower electrode 5 is formed on the one surface side of the insulating substrate 3. However, instead of the insulating substrate 3, a semiconductor substrate such as a silicon substrate is used. You may make it comprise a lower electrode with the electroconductive layer (for example, ohmic electrode) laminated | stacked on the back surface side. The electron source 10 is a BSD, but is not limited to the BSD. For example, the MIM type electron source adopting an insulator layer instead of the strong electric field drift layer 6 as the electron passing layer, Instead of the strong electric field drift layer 6 as the electron passage layer, a MIS type electron source using a semiconductor layer on the lower electrode 5 side and an insulator layer on the surface electrode 7 side may be adopted. Even in a MIS type electron source, electrons can be emitted at atmospheric pressure.

上述の電子源１０では、表面電極７と下部電極５との間に印加する駆動電圧を１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても２０ｅＶ未満の電子エネルギの電子を放出させることができる。ここにおいて、上述の電子源１０では、放出される電子のエネルギ分布が比較的ブロードであり、駆動電圧を増加させるに伴ってエネルギ分布のピークエネルギが高エネルギ側にシフトするので、駆動電圧を調整することによって、放出する電子のエネルギ分布を変化させることができる。なお、従来のフィラメントなどから放出された熱電子のエネルギは０．１〜０．３ｅＶ程度、原子や分子の励起に必要な励起エネルギは４ｅＶ程度、紫外線のエネルギは４〜１２ｅＶ程度、原子間結合エネルギは５〜８ｅＶ程度であり、これらのエネルギ範囲は、上述の電子源１０において駆動電圧を適宜調整することにより得ることができる。 In the electron source 10 described above, electrons having an electron energy of less than 20 eV can be emitted even when the driving voltage applied between the surface electrode 7 and the lower electrode 5 is set to a low voltage of about 10 to 20V. Here, in the above-described electron source 10, the energy distribution of emitted electrons is relatively broad, and the peak energy of the energy distribution shifts to the higher energy side as the drive voltage is increased, so the drive voltage is adjusted. By doing so, the energy distribution of the emitted electrons can be changed. The energy of thermoelectrons emitted from conventional filaments is about 0.1 to 0.3 eV, the excitation energy necessary for excitation of atoms and molecules is about 4 eV, the energy of ultraviolet light is about 4 to 12 eV, and the interatomic bond The energy is about 5 to 8 eV, and these energy ranges can be obtained by appropriately adjusting the drive voltage in the electron source 10 described above.

ところで、本実施形態の電子線照射装置では、ケース２０内に酸素分子に比べて電子親和力の小さな分子により構成されるガス（例えば、窒素ガス）が充填されてケース２０内が大気圧となっており、電子源１０と被処理体３０との間の空間が酸素分子に比べて電子親和力の小さな分子により構成されるガスである窒素ガスで満たされている。 By the way, in the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment, the case 20 is filled with a gas (for example, nitrogen gas) composed of molecules having an electron affinity smaller than that of oxygen molecules, and the inside of the case 20 becomes atmospheric pressure. The space between the electron source 10 and the object 30 is filled with nitrogen gas, which is a gas composed of molecules having a smaller electron affinity than oxygen molecules.

しかして、本実施形態では、電子源１０と被処理体３０との間の空間が酸素分子に比べて電子親和力の小さな分子により構成されるガスで満たされているので、電子源１０から放出された電子が電子源１０と被処理体３０との間の空間に存在する分子と結びつきにくくなり、電子源１０から放出された電子の到達距離が数ｃｍ〜数十ｃｍ程度となって、従来の５ｍｍ〜１ｃｍ程度の到達距離に比べて長くなるので、大気圧中で電子を放出可能な電子源１０を用いつつ電子源１０と被処理体３０との間の距離を両者間の空間の雰囲気が空気である場合に比べて長距離に設定可能となる。また、酸素分子に比べて電子親和力の小さな分子により構成されるガス（以下、雰囲気ガスと称す）として窒素ガスを採用しているので、雰囲気ガスの取り扱いが容易であるとともに、雰囲気ガスの安定性が高く、しかも、電子源１０を空気中の汚染物から保護することができて電子源１０の劣化を抑制することができる。また、電子源１０から放出される電子のエネルギが上述の雰囲気ガスを構成する分子の電離エネルギ未満なので、上述の雰囲気ガスが電子源１０から放出された電子により電離するのを防止することができ、被処理体３０への電子の到達確率が高くなって被処理体３０の処理効率を高めることができる。なお、上述の例では、雰囲気ガスとして窒素ガスを採用しており、雰囲気ガスのガス分子が２原子分子であるが、雰囲気ガスとしては、酸素分子に比べて電子親和力の小さな原子により構成されるガス（例えば、Ｈｅガス、Ａｒガス、Ｘｅガスなどのガス分子が１原子分子のガス）を採用してもよく、Ｈｅガス、Ａｒガス、Ｘｅガスを採用した場合には、雰囲気ガスを構成する原子の電離エネルギ未満となる。 Thus, in this embodiment, the space between the electron source 10 and the object 30 is filled with a gas composed of molecules having a smaller electron affinity than oxygen molecules. The electrons are less likely to be associated with molecules existing in the space between the electron source 10 and the object to be processed 30, and the reach distance of the electrons emitted from the electron source 10 is about several centimeters to several tens of centimeters. Since the distance is longer than the reach distance of about 5 mm to 1 cm, the distance between the electron source 10 and the object to be processed 30 can be determined by using the electron source 10 capable of emitting electrons at atmospheric pressure. It is possible to set a long distance compared to the case of air. In addition, since nitrogen gas is used as a gas composed of molecules having a smaller electron affinity than oxygen molecules (hereinafter referred to as atmospheric gas), the atmospheric gas is easy to handle and the stability of the atmospheric gas. In addition, the electron source 10 can be protected from contaminants in the air, and deterioration of the electron source 10 can be suppressed. In addition, since the energy of electrons emitted from the electron source 10 is less than the ionization energy of the molecules constituting the atmosphere gas, it is possible to prevent the atmosphere gas from being ionized by electrons emitted from the electron source 10. As a result, the probability of arrival of electrons to the object 30 is increased, and the processing efficiency of the object 30 can be increased. In the above example, nitrogen gas is used as the atmosphere gas, and the gas molecules of the atmosphere gas are diatomic molecules, but the atmosphere gas is composed of atoms having a smaller electron affinity than oxygen molecules. A gas (for example, a gas molecule such as He gas, Ar gas, or Xe gas having a single atomic molecule) may be used. When He gas, Ar gas, or Xe gas is used, an atmosphere gas is formed. Less than the ionization energy of the atom.

（実施形態２）
本実施形態の電子線照射装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図４に示すように、上述の雰囲気ガスである窒素ガスをケース２０内へ供給する複数（図示例では２つ）のガス導入筒部２４がケース２０に一体に設けられ、さらに、上述の雰囲気ガスである窒素ガスをケース２０外へ排気する複数（図示例では２つ）の排気口２５がケース２０に形成されている点が相違する（なお、本実施形態では、被処理体３０として、固体や生物を採用することができる）。ここにおいて、本実施形態では、ガス導入筒部２４を、ケース２０の下部において電子源１０の側方に設ける一方で、排気口２５を、ケース２０の上部において被処理体３０の設置予定部位の側方に設けており、ガス導入筒部２４と排気口２５とで、窒素ガスを電子源１０から被処理体３０へ向う方向に沿って流すガス流付与手段を構成している。図４中の矢印Ｆ１はガス導入筒部２４を通してケース２０内へ導入する窒素ガスの流れ方向を示し、同図中の矢印Ｆ２は排気口２５を通してケース２０外へ排気される窒素ガスの流れ方向を示している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 2)
The basic configuration of the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 4, a plurality of (two in the illustrated example) supply nitrogen gas, which is the above atmospheric gas, into the case 20. ) Is provided integrally with the case 20, and a plurality (two in the illustrated example) of exhaust ports 25 are formed in the case 20 for exhausting the nitrogen gas, which is the atmospheric gas, out of the case 20. (In this embodiment, a solid or a living organism can be used as the object 30). Here, in the present embodiment, the gas introduction cylinder portion 24 is provided on the side of the electron source 10 in the lower part of the case 20, while the exhaust port 25 is provided in the upper part of the case 20 as the installation target site of the object 30. The gas flow providing means is provided on the side, and the gas introduction cylinder portion 24 and the exhaust port 25 flow nitrogen gas along the direction from the electron source 10 toward the object 30. An arrow F1 in FIG. 4 indicates the flow direction of nitrogen gas introduced into the case 20 through the gas introduction cylinder 24, and an arrow F2 in FIG. 4 indicates the flow direction of nitrogen gas exhausted outside the case 20 through the exhaust port 25. Is shown. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

しかして、本実施形態の電子線照射装置では、上述の雰囲気ガスである窒素ガスを電子源１０から被処理体３０へ向う方向に沿って流すガス流付与手段を備えているので、電子源１０から放出された電子がガス分子に衝突する確率を低減でき、電子源１０から放出された電子のエネルギ損失が少なくなって被処理体３０の処理効率が高くなる。 Therefore, the electron beam irradiation apparatus according to the present embodiment includes the gas flow applying means that flows the nitrogen gas, which is the above-described atmospheric gas, along the direction from the electron source 10 toward the object to be processed 30. The probability that the electrons emitted from the gas collide with the gas molecules can be reduced, the energy loss of the electrons emitted from the electron source 10 is reduced, and the processing efficiency of the object 30 is increased.

（実施形態３）
本実施形態の電子線照射装置の基本構成は実施形態２と略同じであり、図５に示すように、フェースプレート部２３における電子源１０との対向面に平板状のアノード電極４０を設けてあり、アノード電極４０における電子源１０との対向面に被処理体３０を設置するようにしてある点などが相違する。また、本実施形態の電子線照射装置は、アノード電極４０が表面電極７に対して高電位側となるようにアノード電極４０と表面電極７との間に加速電圧を印加する加速用電源（図示せず）を備えており、アノード電極４０と電子源１０の表面電極７と加速用電源とで電子源１０から放出された電子を加速する電子加速手段（図示せず）を構成している。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 3)
The basic configuration of the electron beam irradiation apparatus of this embodiment is substantially the same as that of the second embodiment. As shown in FIG. 5, a flat plate-like anode electrode 40 is provided on the face plate portion 23 facing the electron source 10. There is a difference in that the object to be processed 30 is installed on the surface of the anode electrode 40 facing the electron source 10. In addition, the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment is an acceleration power source that applies an acceleration voltage between the anode electrode 40 and the surface electrode 7 so that the anode electrode 40 is on the high potential side with respect to the surface electrode 7 (see FIG. The electron acceleration means (not shown) for accelerating the electrons emitted from the electron source 10 is constituted by the anode electrode 40, the surface electrode 7 of the electron source 10 and the acceleration power source. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 2, and description is abbreviate | omitted.

しかして、本実施形態の電子線照射装置では、電子源１０から放出された電子を加速する電子加速手段を備えているので、電子源１０から放出された電子の電子エネルギを制御することができて、被処理体３０の処理効率の向上を図れ、また、被処理体３０の選択肢が多くなる。 Therefore, since the electron beam irradiation apparatus according to the present embodiment includes the electron accelerating means for accelerating the electrons emitted from the electron source 10, the electron energy of the electrons emitted from the electron source 10 can be controlled. Thus, the processing efficiency of the object 30 can be improved, and the options for the object 30 can be increased.

（実施形態４）
本実施形態の電子線照射装置の基本構成は実施形態３と略同じであって、図６に示すように、電子源１０から放出された電子がケース２０内において加速されるように電位が制御される補助電極５０をケース２０内に備えており、補助電極５０が表面電極７に対して高電位側となるように補助電極５０と表面電極７との間に電圧を印加する補助電極用電源（図示せず）を備えている点が相違する。ここにおいて、補助電極５０は、電子源１０と被処理体３０との間で電子源１０から放出された電子の進行を妨げないように配置してある。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 4)
The basic configuration of the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment, and the potential is controlled so that electrons emitted from the electron source 10 are accelerated in the case 20, as shown in FIG. The auxiliary electrode 50 is provided in the case 20, and the auxiliary electrode power source applies a voltage between the auxiliary electrode 50 and the surface electrode 7 so that the auxiliary electrode 50 is on the high potential side with respect to the surface electrode 7. (Not shown) is different. Here, the auxiliary electrode 50 is disposed so as not to hinder the progress of electrons emitted from the electron source 10 between the electron source 10 and the workpiece 30. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 3, and description is abbreviate | omitted.

しかして、本実施形態の電子線照射装置では、アノード電極４０および補助電極５０それぞれの電位を適宜制御することによっても電子源１０から放出された電子を加速することができ、電子源１０から放出された電子のエネルギをより広範囲にわたって制御することができる。なお、本実施形態では、アノード電極４０と、電子源１０の表面電極７と、加速用電源と、補助電極５０と、補助電極用電源とで電子源１０から放出された電子を加速する電子加速手段を構成している。 Therefore, in the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment, electrons emitted from the electron source 10 can be accelerated by appropriately controlling the potentials of the anode electrode 40 and the auxiliary electrode 50, and emitted from the electron source 10. The energy of the emitted electrons can be controlled over a wider range. In the present embodiment, electron acceleration for accelerating electrons emitted from the electron source 10 by the anode electrode 40, the surface electrode 7 of the electron source 10, the acceleration power source, the auxiliary electrode 50, and the auxiliary electrode power source. Means.

（実施形態５）
本実施形態における電子線照射装置の基本構成は実施形態３と略同じであり、被処理体３０としてイオン化対象ガス（例えば、酸素ガス、水蒸気、薬効を含んだ水蒸気など）を想定している（つまり、被処理体３０として気体を想定している）点が相違し、図７に示すように、ケース２０におけるフェースプレート部２３の中央部に電子源１０からの電子線を出射させる窓孔２３ａが形成され、ケース２０の外側でフェースプレート部２３と離間して配置されフェースプレート部２３との対向面にアノード電極４０が設置されたアノード電極設置プレート６０と、フェースプレート部２３におけるリヤプレート部２１との対向面において窓孔２３ａを囲むように設置された枠状の引出し電極７０とを備えている点などが相違する。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 5)
The basic configuration of the electron beam irradiation apparatus according to the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment, and an ionization target gas (for example, oxygen gas, water vapor, water vapor containing medicinal effects, etc.) is assumed as the object 30 ( In other words, as shown in FIG. 7, a window hole 23a for emitting an electron beam from the electron source 10 to the center of the face plate portion 23 in the case 20 is different. Formed on the outer surface of the case 20 so as to be separated from the face plate portion 23 and provided with an anode electrode 40 on the surface facing the face plate portion 23, and a rear plate portion in the face plate portion 23. 21 is different in that it includes a frame-shaped extraction electrode 70 installed so as to surround the window hole 23a on the surface facing 21. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 3, and description is abbreviate | omitted.

また、本実施形態では、上述の電子線照射装置と、窓孔２３の出口側の空間であってフェースプレート部２３とアノード電極４０との間の空間に被処理体３０としてのイオン化対象ガスを供給するイオン化対象ガス供給手段（図示せず）とでイオン発生装置を構成している。なお、本実施形態では、窓孔２３の右側から左側へ向ってイオン化対象ガスが流れ、イオン化対象ガスの流れ方向と電子線の流れ方向とがケース２０の窓孔２３ａ近傍で交差するようになっており、イオン化対象ガスが電子源１０から放出された電子線の作用によりイオン化される。なお、イオン化対象ガスをイオン化してマイナスイオンを生成するには、イオン化対象ガスとして、電子親和力が正である元素を含んだガスや電子親和力が大きな元素を含んだガス（例えば、酸素ガスなど）を採用すればよく、イオン化対象ガスとして酸素ガスを採用した場合にはマイナスイオンを容易に発生させることができ、この場合、例えば加速電圧として数Ｖから数ｋＶの電圧をアノード電極４０と表面電極７との間に印加すればよい。なお、マイナスイオンだけでなく、プラスイオンの発生も可能であり、プラスイオンを発生させる場合には、アノード電極４０と表面電極７との間にイオン化対象ガスのイオン化エネルギ（通常は数十ｅＶ以上）以上のエネルギを与える電圧（通常、数十Ｖ〜数ＭＶ）を印加するようにすればよい。 Further, in the present embodiment, the ionization target gas as the object to be processed 30 is placed in the space on the exit side of the window hole 23 and the space between the face plate portion 23 and the anode electrode 40 in the above-described electron beam irradiation apparatus. An ion generation apparatus is constituted by the ionization target gas supply means (not shown) to be supplied. In the present embodiment, the ionization target gas flows from the right side to the left side of the window hole 23, and the flow direction of the ionization target gas and the flow direction of the electron beam intersect in the vicinity of the window hole 23a of the case 20. The ionization target gas is ionized by the action of the electron beam emitted from the electron source 10. In addition, in order to ionize the ionization target gas and generate negative ions, the ionization target gas includes a gas containing an element having a positive electron affinity or a gas containing an element having a high electron affinity (for example, oxygen gas). When oxygen gas is employed as the ionization target gas, negative ions can be easily generated. In this case, for example, an acceleration voltage of several volts to several kilovolts is applied to the anode electrode 40 and the surface electrode. 7 may be applied. Note that not only negative ions but also positive ions can be generated. When positive ions are generated, the ionization energy of the gas to be ionized (usually several tens eV or more) between the anode electrode 40 and the surface electrode 7. ) A voltage (usually several tens of volts to several MVs) giving the above energy may be applied.

しかして、本実施形態のイオン発生装置では、ケース２０内の電子源１０とケース２０外の被処理体３０であるイオン化対象ガスとの間の空間が酸素分子に比べて電子親和力の小さな原子もしくは分子により構成されるガス（例えば、Ｈｅガス、Ａｒガス、Ｘｅガス、窒素ガスなど）で満たされているので、電子源１０から放出された電子が電子源１０と被処理体３０との間の空間に存在する分子と結びつきにくくなり、大気圧中で電子を放出可能な電子源１０を用いつつ電子源１０と被処理体３０であるイオン化対象ガスとの間の距離を両者間の空間の雰囲気が空気である場合に比べて長距離に設定可能となる。また、イオン化対象ガスとして、酸素を含むガスを採用することにより、イオン化対象ガスが電子源１０からの電子によりマイナスイオンになりやすく、マイナスイオンを簡単に発生させることができる。 Thus, in the ion generator of the present embodiment, the space between the electron source 10 in the case 20 and the ionization target gas that is the object 30 to be processed outside the case 20 is an atom having an electron affinity smaller than that of oxygen molecules or Since it is filled with a gas composed of molecules (for example, He gas, Ar gas, Xe gas, nitrogen gas, etc.), electrons emitted from the electron source 10 are disposed between the electron source 10 and the object 30 to be processed. The distance between the electron source 10 and the ionization target gas, which is the object 30 to be processed, is determined while using the electron source 10 that is less likely to be associated with molecules existing in the space and can emit electrons at atmospheric pressure. It is possible to set a longer distance than when air is air. Further, by adopting oxygen-containing gas as the ionization target gas, the ionization target gas is likely to be negative ions by electrons from the electron source 10, and negative ions can be easily generated.

なお、他の実施形態の電子線照射装置において被処理体３０をイオン化対象ガスとしてケース２０に窓孔２３ａを形成し、ケース２０の外にイオン化対象ガス供給手段を設けることでイオン発生装置を構成してもよい。 In the electron beam irradiation apparatus according to another embodiment, the ion generating apparatus is configured by forming the window hole 23a in the case 20 using the object 30 as the ionization target gas and providing the ionization target gas supply means outside the case 20. May be.

実施形態１の電子線照射装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electron beam irradiation apparatus of Embodiment 1. 同上における電子源の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electron source in the same as the above. 同上における電子源の要部説明図である。It is principal part explanatory drawing of the electron source in the same as the above. 実施形態２の電子線照射装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electron beam irradiation apparatus of Embodiment 2. 実施形態３の電子線照射装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electron beam irradiation apparatus of Embodiment 3. 実施形態４の電子線照射装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electron beam irradiation apparatus of Embodiment 4. 実施形態５の電子線照射装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electron beam irradiation apparatus of Embodiment 5. 従来例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a prior art example.

Explanation of symbols

１０電子源
２０ケース
３０被処理体 10 Electron source 20 Case 30 Object to be processed

Claims

The electrons emitted from the releasable electron source electrons at atmospheric pressure electron beam apparatus for irradiating the object to be processed, includes a case in which the electron source is accommodated, the electron emission surface of the electron source in the case The space between the substrate and the object to be processed is filled with a gas composed of atoms or molecules having a smaller electron affinity than the oxygen molecule, and the case is moved along the direction from the electron source to the object to be processed. An electron beam irradiation apparatus comprising a gas flow applying means for flowing .

The electron beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the gas is nitrogen gas.

The electron beam irradiation apparatus according to claim 1, further comprising an electron acceleration unit that accelerates electrons emitted from the electron source .

The electron beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein energy of electrons emitted from the electron source is less than ionization energy of atoms or molecules constituting the gas .

The ion generator using the electron beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the case has a window hole for emitting an electron beam from the electron source, ion generator, comprising ionized target gas supply means for supplying the ionized target gas as the object to be processed on the side opposite to the electron source side of the window opening of the case.

The ionized target gas, ion-generating device according to claim 5, wherein you characterized in that the gas containing oxygen.