JPH0249338A

JPH0249338A - 荷電粒子線用絞り

Info

Publication number: JPH0249338A
Application number: JP63331380A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamamoto; 健一山本; Katsuhiro Kuroda; 勝広黒田; Tokuo Kure; 久礼　得男
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-02-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、荷電粒子線の応用装置に係り、特に〔従来の
技術〕荷電粒子線応用装置一般に用いられている荷電記載され
ているように、モリブデンや白金のような高融点金属に
穴をあけたものが用いられている（本願図面第５図参照
）にのような材質に対して現在の技術では数μｍより小
さな穴をあけることは困難である。その理白は、現在行
われている絞りの製作方法にある。すなわち、金属に所
望の↓ 大きにパターンニングしたマスクを用いて直接エツチン
グして穴をあけるためである。この場合、μｍオーダの
穴径を精度良くあけるためにはこの穴径と同等かもしく
は薄い金属を用いる必要がある。しかし、現在絞りとし
て用いられている金属の厚みを１０μｍ以下にすること
は困難である。

従って、現在のところ数μｍより小さな穴の絞りμｍオ
ーダ以下の穴で荷電粒子線を制限し超τいう要求が生じ
てきている。そのために従来技術では対応が困難となっ
てきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、数μｍ以下、特にμｍオーダ以下の穴
をもつ絞りを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕上記課題を解決するためには、従来から用いられている
金属に直接穴をあける代わりに、半導体プロセスで行わ
れているＳｉ基板の穴あけ技術を利用する。すなわち、
現在の半導体プロセス技術を用いるとμｍオーダの深さ
で直径０．１　　μｍ程度までの溝穴をＳｉ基板にあ番
プることができる。

本発明はこの技術を利用するものである。

〔作用〕

まず、Ｓｉ基板の上に異なる材質の薄膜を形成しておき
、この薄膜に半導体プロセスで行われている穴あけ技術
を応用して所望の穴をあける。この後、この穴の近傍の
Ｓｉ基板を除去すれば絞りとして用いることができる。

μｍオーダ以下の簿膜形成は極めて容易であるし、０．
１　μｍ程度までのバターニングも現状技術では問題な
く行えるので、サブμｍオーダまでの絞りは容易に製作
することかできる。

本発明は、このような作用を基本にしてなされたもので
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第１図は一実施例
の断面図で、第２図は第１図の裏面からみた図（ただし
金属コーティングしていない状態）である。この絞りは
以下のプロセスにより製作されたものである。（１）ま
ず厚さ０．５　ａｍのＳｉ基板１の両面に絶縁膜をサブ
ミクロンオーダつける。絶縁膜はＳｉ基板１との間に生
ずる応力除去のため、厚さ０．１２　　ｐｍの酸化膜（
ＳｉＯｚ）３゜５と厚さ０．３５　　μｍの窒化膜（Ｓ
ｉａＮａ）２゜４の二層で形成する。（２）この片面（
表面）にレジストを塗布して所望の六６の大きさにバタ
ートを除去すると、Ｓｉ基板上に穴をもつ絶縁膜（窒化
膜２および酸化膜３）が形成される６（３）一方、裏面
の絶縁膜（窒化膜４および酸化膜５）に対しては、この
六６のある位置付近を十分大きい領域７で同様にして絶
縁膜をエツチングして取り除く。（４）このようにバタ
ーニングされたＳｉ基板１表面を耐酸性ワックスあるい
は耐酸テープなど汐で保護する。その後、Ｓｉのみ選択
的にエツチングできる水酸化ナトリウム（ＫＯＨ）溶液
中に浸し、Ｓｉ基板１の裏面からのみエツチングする。

エツチングされたＳｉ基板１のＳ１残膜９が１０μｍ程
度になったらワックスあるいは耐酸テープを除去しフン
硝酸（ＨＦ／ＨＮ○８）溶液中に浸す。このとき、裏面
からだけでなく表面の絞りの穴６からもＳｉ基板１が等
方的にエツチングされるため、Ｓｉ残膜９がミクロンオ
ーダ残った状態で絞りの六６が貫通する。この状態でエ
ツチングをストップすると、ＲｒＨＪをミクロンオーダ
のＳｉ残膜９で支えられた所望の穴サイズをもつサブミ
クロン厚の絶縁膜ができる。第１図に分かるように穴の
周辺にはＳｉ基板はそのまま残っており、ハンドリング
には問題がないようになっている。（５）この後１両面
から金、白金等の金属８をコーティングする。これは荷
電粒子線の絞りとして用いるために、絶縁膜にチャージ
アップするのを防ぐためである。以上の方法により、０
．５閣の厚みのＳｉ基板に膜厚４μｍのＳｉ残膜で支え
られた最小穴径０．１μｍ、膜厚０．１２μｍの窒化膜
、０．３５　μｍの酸化膜から成る絶縁膜を形成するこ
とができた。

もちろんこれは−例であり、穴径やその数、さらに絶縁
膜の厚みや膜質等はこれに限るものではない。例えば、
穴の形状においても、円状ではなく電子線描画装置の成
形ビーム用絞りに用いている角形やＩＣパターンの一部
のような特殊パターンでも可能である。これらが複数種
２Ｍ１数個あってもよい。

また、５ｉａＮａ／５ｉＯｚ　（７）代わりに、−層の
５ｉａＮ４やＰＳＧ、さらにＰやＢをドープしたＰ型や
Ｎ型Ｓｉ等の半導体であってもよい。すなわちＳｉとの
選択エツチングができるものであればよい。例えばＢを
約１０”／ＣＭ８以上ドープすると、Ｓｉとのエツチン
グ速度は約１／１０００となり、Ｓｉとの選択エツチン
グができる。またこれらをサンドインチ構造とした膜で
もよい。例えば、ＳｉＯ２，Ｓ　ｉ　ｓＮａ、　Ｓ　ｉ
　Ｏｚの三層構造とすると、５ｉＯｚの膨張と５ｉｓＮ
ｈの収縮とのバランスがとれ、エツチング時の応力を小
さくでき、膜の破損防止が容易にできる。

また、エツチングに関してはドライ、ウェットいずれの
エツチングで行ってもできることはいうまでもない。要
はＳｉとの選択エツチングができるものであればよい。

例えばＳｉのエツチングには水酸化カリウム溶液の他に
、水酸化ナトリウム。

水酸化リチウム、水酸化アンモニウムあるいはフッ硝酸
等の溶液、５１ｇＮａ、５ｉＯｚにはフッ酸やフッ化ア
ンモニウム等いずれを用いてもよい。

また、本実施例では代表例としてＳｉ基板について述べ
ているが、　Ｇ　ａ　Ａ　ｓやＩｎＰのような化合物半
導体でも可能である。

また、上記製作方法も一例であり、これに限るものでは
ない。例えば、裏面の絶縁膜４，５を大きな領域で除去
する場合、機械的にＳｉ基板とともに表面の絶縁膜近傍
まで削ったり、超音波で削ったりし、残ったＳｉ部分を
エツチングで取り除いてもよい。

第３図は他の実施例の断面図で、第１図と同一部分には
同一符号が付しである。第４図は第３図の裏面からみた
図（金属コーティング前）である。

この絞りの製作手順は、第一実施例とはプロセス（４）
のみが次の様に異なる。すなわち、Ｓｉ基板１をＳｉの
み選択的にエツチングできるエツチング液に浸し、第１
図のＳｉ残膜９が無くなるまでエツチングする。その結
果、所望の穴サイズをもつ膜厚サブミクロンの窒化膜２
．酸化膜３から成る絶縁膜層のみができる。

以上の実施例では絞りに使用する部分を絶縁膜とし、チ
ャージアップ防止のために金属をコーティングしたもの
を示したが、これに限るものではない。例えば、絶縁膜
のかわりにＷ、Ａｕ、Ｐｔのような金属をコーティング
し、同様の手順により製作してもよい。この場合、チャ
ージアップ防止のための金属コーティングは不用となる
。一般に金属をウェットエツチングする場合Ｓｉとの選
択性があまりよくない。そこで、絞りとして用いる金属
膜と基板の間に５ｉＣ）ｚや５ｉａＮｔ等の絶縁膜を形
成しておき、裏面側からのエツチングの際にはこれで金
属膜を保護し、表面側はワックスやレジストで覆って保
護してエツチングする。所望の膜ができた後にこのワッ
クスやレジストを溶かせば所望の絞りができる。もちろ
んこの後ＳｉＯ２や５ｉｓＮａ等の保護膜を除去しても
よい。この手法は金属膜のみならず選択性の悪い膜の製
作一般に用いることができる。

また、以上の実施例では基板を残す構造の絞りについて
述べたが、例えば基板はすべて取り除いて薄膜のみとし
、これを、メツシュのようなものの上に接着しても所望
の絞りを作ることができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたごとく、本発明によれば、金属で製作して
いた絞り径よりも十分小さな絞り径を形成できる効果が
ある。言い換えれば、絞りのエツジの精度が従来よりよ
いものができるということである。すなわち、この絞り
のパターンを投影や転写する荷電粒子線光学系に用いて
もきわめて精度のよい絞りを提供できる効果がある。ま
た、これらの膜は極めて薄くすることができるので荷電
粒子線の絞りとして用いると自己加熱が起こり、絞りの
汚染防止ができる効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

シ第１図は、本発明一実施例を示す絞りの基本断面図。第
２図は、第１図の裏面からみた図（金属コーティング前
）。第３図は、本発明の他の実施、シ例を示す絞り基本断面図。第４図は、第３図の裏面から
みた図（金属コーティング前）。第５図は、従来方式の
基本構成図。１・・・Ｓｉ基板、２・・・窒化膜、３・・・酸化膜、
４・・・窒化膜、５・・・酸化膜、６・・・絞りの穴、
７・・・Ｓｉ基板エツチング用穴、８・・・金属コーテ
イング膜、９・・・Ｓｉ残膜、１０・・・金属板絞り。

Claims

【特許請求の範囲】１、穴を有する基板の上に該穴より小さな穴を有する薄
膜が形成されていることを特徴とする荷電粒子線用絞り
。２、上記基板の穴は２段以上になつた断面構造であるこ
とを特徴とする第１項記載の荷電粒子線用絞り。３、上記基板はＳｉやＧａＡｓ等の半導体であることを
特徴とする第１項もしくは第２項のいずれかに記載の荷
電粒子線用絞り。４、上記薄膜はＳｉＯ＿２やＳｉ＿３Ｎ＿４、ＰＳＧ等
の絶縁膜、あるいはこれらを二層以上重ねた構造の絶縁
膜であり、これらは金属でコーティングされた構造であ
ることを特徴とする第１項から第３項のいずれかに記載
の荷電粒子線用絞り。５、上記薄膜はＰやＢをドープしたＰ型やＮ型Ｓｉ等の
半導体であるか、または該半導体に金属でコーティング
された構造であることを特徴とする第１項から第３項ま
でのいずれかに記載の荷電粒子線用絞り。６、上記薄膜は金属であることを特徴とする第１項から
第３項のいずれかに記載の荷電粒子線用絞り。７、上記の小さな穴は、荷電粒子線源から出た荷電粒子
ビームの通路に配置したことを特徴とする第１項から第
６項までのいずれかに記載の荷電粒子線用絞り。８、第１項ら第７項までのいずれかに記載の荷電粒子線
用絞りを搭載したことを特徴とする荷電粒子線装置。