(57)【要約】【課題】荷電粒子線露光装置に用いる静電型の荷電粒子線レンズとして要求される加工精度を有する貫通孔を備える荷電粒子線レンズ用電極の製造方法を提供する。【解決手段】シリコンを基材とし開口を有する三種類の基板（第一基板、第二基板、第三基板）の作製工程と、前記第一基板が有する開口と、前記第二基板が有する開口と、が連通するように、両基板を接合する工程と、前記第二基板の一部を除去して、前記第二基板が有する開口を外部と連通する工程と、前記第一基板が有する開口と前記第二基板が有する開口とが連通することで形成された連通開口の少なくとも底部に保護膜を形成する工程と、前記連通開口と前記第三基板が有する開口とが連通するように第二基板と第三基板とを接合する工程と、前記第一基板が有する開口と前記第三基板が有する開口とを、それぞれ外部と連通する工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図３
2014022186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に連通孔を有し、
前記連通孔の両端部がシリコンのエッチング液への耐久性がシリコンよりも高い材料によって被覆されているマイクロ構造体加工用基板の製造方法であって、
シリコンを基材とし開口を有する第一基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第二基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第三基板の作製工程と、
前記第一基板が有する開口と、前記第二基板が有する開口と、が連通するように、前記第一基板と前記第二基板とを接合する工程と、
前記第二基板の一部を除去して、前記第二基板が有する開口を外部と連通する工程と、
前記第一基板が有する開口と前記第二基板が有する開口とが連通することで形成された連通開口の少なくとも底部に保護膜を形成する工程と、
前記連通開口と前記第三基板が有する開口とが連通するように第二基板と第三基板とを接合する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項２】
前記第一基板、前記第二基板及び前記第三基板が、いずれもＳＯＩ基板からなることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項３】
前記第一基板が有する開口、前記第二基板が有する開口及び前記第三基板が有する開口が、前記ＳＯＩ基板のデバイス層を貫通することを特徴とする、請求項２に記載のマイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項４】
前記保護膜が、シリコンのエッチング液への耐久性がシリコンよりも高い材料からなる薄膜であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項５】
前記保護膜が、シリコン酸化物からなることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項６】
前記第三基板が有する開口の少なくとも底部に、シリコンのエッチング液への耐久性がシリコンよりも高い材料からなる薄膜が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項７】
前記第三基板が有する開口の少なくとも底部に形成される薄膜が、シリコン酸化物からなることを特徴とする、請求項６に記載のマイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項８】
前記第一基板と前記第二基板とが接合する界面及び前記第二基板と前記第三基板とが接合する界面に、それぞれシリコン酸化物からなる薄膜が設けられることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のマイクロ構造体加工用基板の製造方法。
【請求項９】
シリコンを基材とし開口を有する第一基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第二基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第三基板の作製工程と、
前記第一基板が有する開口と、前記第二基板が有する開口と、が連通するように、前記第一基板と前記第二基板とを接合する工程と、
前記第二基板の一部を除去して、前記第二基板が有する開口を外部と連通する工程と、
前記第一基板が有する開口と前記第二基板が有する開口とが連通することで形成された連通開口の少なくとも底部に保護膜を形成する工程と、
前記連通開口と前記第三基板が有する開口とが連通するように第二基板と第三基板とを接合する工程と、
前記第一基板の一部と前記第三基板の一部とをそれぞれ除去し、前記第一基板が有する開口と前記第三基板が有する開口とを、それぞれ外部と連通する工程と、を含むことを特徴とする、荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【請求項１０】
前記第一基板、前記第二基板及び前記第三基板が、いずれもＳＯＩ基板からなることを特徴とする、請求項９に記載の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【請求項１１】
前記第一基板が有する開口、前記第二基板が有する開口及び前記第三基板が有する開口が、前記ＳＯＩ基板のデバイス層を貫通することを特徴とする、請求項１０に記載の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【請求項１２】
前記保護膜が、シリコンのエッチング液への耐久性がシリコンよりも高い材料からなる薄膜であることを特徴とする、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【請求項１３】
前記保護膜が、シリコン酸化物からなることを特徴とする、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【請求項１４】
前記第三基板が有する開口の少なくとも底部に、シリコンのエッチング液への耐久性がシリコンよりも高い材料からなる薄膜が形成されていることを特徴とする、請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【請求項１５】
前記第三基板が有する開口の少なくとも底部に形成される薄膜が、シリコン酸化物からなることを特徴とする、請求項１４に記載の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【請求項１６】
前記第一基板と前記第二基板とが接合する界面及び前記第二基板と前記第三基板とが接合する界面に、それぞれシリコン酸化物からなる薄膜が設けられることを特徴とする、請求項９乃至１５のいずれか一項に記載の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線レンズ用電極の製造方法及び荷電粒子線レンズ用電極の前駆体となるマイクロ構造体加工用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを生産するにあたり、高精細化は、従来から課題の一つとして挙げられている。この高精細化を実現するための方法として、リソグラフィ技術が挙げられるが、中でも電子線等の荷電粒子線を用いた露光技術は、０．１μｍ以下の微細パターン露光を可能にするため、リソグラフィ技術の有力候補である。荷電粒子線を用いた露光技術においては、荷電粒子線の光学特性を制御するための電子レンズを備えた電子光学素子が用いられる。ここで電子レンズには、電磁型と静電型があり、静電型は電磁型に比べコイルコアを設ける必要がなく構成が容易であるという点から電子光学素子を小型化する際に有利となる。また、荷電粒子線を用いた露光技術のうち、複数本の電子ビームを用いてフォトマスクを用いずに同時にパターンを描画するマルチビームシステムの提案がなされている。ここでマルチビームシステムでは、電子レンズを１次元又は２次元のアレイ状に配列した電子レンズアレイが用いられる。尚、荷電粒子線を用いた露光技術では、微細加工の限界が荷電粒子線の回折限界よりも主に電子光学素子の光学収差で決定されるので、収差の小さい電子光学素子を作製することが重要である。
【０００３】
電子線露光装置やイオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に用いる静電型の荷電粒子線レンズは、構成部材として開口形状を高精度に加工してなる貫通孔を有する電極を有している。また荷電粒子線レンズのレンズ特性は、レンズの構成部材である電極に備える貫通孔の開口形状に非常に敏感である。従って、レンズ自体の解像度を高めるためには、荷電粒子線露光装置に用いられる静電型の荷電粒子線レンズが有する電極としては、加工精度が良く、かつ欠陥の無い貫通孔を有する電極が望まれる。
【０００４】
ここで高精度の開口形状を有する貫通孔を形成するには、シリコンウェハをベースにして開口形状を形成するのが望ましい。しかし、シリコンウェハといえども開口形状の深さが深くなると、深くなる分だけ形成される開口形状の加工精度は落ちる傾向にある。よって、１枚のシリコンウェハに貫通孔を形成するよりも、複数枚、例えば、３枚以上のシリコンウェハにそれぞれ貫通孔の一部となる開口を形成し、それぞれのシリコンウェハを貼り合わせる方法が採用される。これにより、開口形状の精度が高い貫通孔を有する電極を作製することが可能である。
【０００５】
ところで、解像度が高い荷電粒子線露光装置に用いられる静電型の荷電粒子線レンズ用電極は、数十μｍから２００μｍ程度の厚さが望まれている。またこの荷電粒子線レンズ用電極には、高度の面内平坦性、及びクラック、割れ、剥がれ等が無いことも同時に要求されている。
【０００６】
一方、製造された荷電粒子線レンズ用電極は、装置内に設置して使用する前に性能に関する検査を行うのが一般的である。しかし、電極に要求される数十μｍ乃至２００μｍ程度という厚さは、人や機械がハンドリングしづらい程度の非常に薄い厚さであり、検査時において電極の一部を欠損させてしまう場合がある。よって、例えば、性能検査を行う際は、ハンドリングに問題のない厚さで行うことが望まれている。また検査時等において、レンズ特性に特に影響を及ぼす貫通孔の開口形状が接触等によってダメージを受けないようにすることも望まれている。さらに、歩留りよく電極を製造する技術も望まれている。
【０００７】
特許文献１では、液滴吐出ヘッドを作製する際に、液滴吐出ヘッドの構成部材であるノズル基板を、２枚の基板を接合して内部閉空間が設けられている接合基板から作製することが開示されている。また特許文献２では、半導体装置の製造する際に、シリコンからなる基板を２枚接合してなる接合基板、及びこの接合基板の内部に閉空間が設けられていることが開示されている。特許文献３では、貫通孔を有する電極を作製するにあたり、電極とスペーサと偏向体とを順番に複数積層して、電極とスペーサと偏向体とにおいて共通する貫通孔をドライエッチングにより一括で形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２０８１２２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４６６８７号公報
【特許文献３】特許２８５４６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１において、２枚の基板を接合して内部閉空間が設けられている接合基板からノズル基板を作製する際に、当該内部閉空間の一部を開放してノズル基板に含まれるノズル孔を形成する目的で接合基板を薄板化する工程が行われる。このときグラインダーによる研削加工により接合基板の薄板化が行われる。しかし、グラインダーによる基板の研削加工によって接合基板内部に設けられる閉空間（の一部）を開放しようとすると、グラインダーが有する研削砥石によって当該閉空間の形状が変形するおそれがあった。また特許文献２では、２枚のシリコン基板を貼り合わせて内部に閉空間を有する接合基板について、当該閉空間を開放させるための手法に関しては開示がない。一方、特許文献３では、レンズに含まれる電極と偏向体が有する貫通孔をドライエッチングを１回行うことによって形成している。しかしこの方法では、エッチングの終了面に近づくに従って貫通光の加工精度が落ちていくという課題があった。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされるものである。本発明の目的は、荷電粒子線露光装置に用いる静電型の荷電粒子線レンズとして要求される加工精度を有する貫通孔を備える荷電粒子線レンズ用電極の製造方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、上記荷電粒子線レンズ用電極を製造する際に前駆体として使用されるマイクロ構造体加工用基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のマイクロ構造体加工用基板の製造方法は、内部に連通孔を有し、
前記連通孔の両端部がシリコンのエッチング液への耐久性がシリコンよりも高い材料によって被覆されているマイクロ構造体加工用基板の製造方法であって、
シリコンを基材とし開口を有する第一基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第二基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第三基板の作製工程と、
前記第一基板が有する開口と、前記第二基板が有する開口と、が連通するように、前記第一基板と前記第二基板とを接合する工程と、
前記第二基板の一部を除去することで、前記第二基板が有する開口を外部と連通する工程と、
前記第一基板が有する開口と前記第二基板が有する開口とが連通することで形成された連通開口の少なくとも底部に保護膜を形成する工程と、
前記連通開口と前記第三基板が有する開口とが連通するように第二基板と第三基板とを接合する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法は、シリコンを基材とし開口を有する第一基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第二基板の作製工程と、
シリコンを基材とし開口を有する第三基板の作製工程と、
前記第一基板が有する開口と、前記第二基板が有する開口と、が連通するように、前記第一基板と前記第二基板とを接合する工程と、
前記第二基板の一部を除去することで、前記第二基板が有する開口を外部と連通する工程と、
前記第一基板が有する開口と前記第二基板が有する開口とが連通することで形成された連通開口の少なくとも底部に保護膜を形成する工程と、
前記連通開口と前記第三基板が有する開口とが連通するように第二基板と第三基板とを接合する工程と、
前記第一基板の一部と前記第三基板の一部とをそれぞれ除去し、前記第一基板が有する開口と前記第三基板が有する開口とを、それぞれ外部と連通する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、荷電粒子線露光装置に用いる静電型の荷電粒子線レンズとして要求される加工精度を有する貫通孔を備える荷電粒子線レンズ用電極の製造方法を提供することができる。また本発明によれば、上記荷電粒子線レンズ用電極を製造する際に前駆体として使用されるマイクロ構造体加工用基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の製造方法にて製造される荷電粒子線レンズ用電極の例を示す模式図であり、（ａ）は、平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ’断面図である。
【図２】本発明の製造方法にて製造されるマイクロ構造体加工用基板の例を示す模式図であり、（ａ）は、平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢＢ’断面図である。
【図３】本発明のマイクロ構造体加工用基板の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。
【図４】基板作製工程にて作製される基板の具体例を示す断面模式図である。
【図５】表面にシリコン酸化物膜が形成されている基板の具体例を示す断面模式図である。
【図６】本発明のマイクロ構造体加工用基板の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。
【図７】本発明の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。
【図８】本発明の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また以下の実施形態にて説明する部材の寸法、材質、形状、全体に対する相対配置等については、特に特定的な記載がない限りは、実施名体にて説明されている範囲のみに限定するものではない。
【００１６】
（荷電粒子線レンズ用電極）
図１は、本発明の製造方法にて製造される荷電粒子線レンズ用電極の例を示す模式図であり、（ａ）は、平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ’断面図である。
【００１７】
図１の荷電粒子線レンズ用電極１は、板状の電極基材１０と、電極基材１０に複数設けられている貫通孔２０とからなる。
【００１８】
図１の荷電粒子線レンズ用電極１において、電極基材１０は、第一デバイス層１１と、第二デバイス層１２と、第三デバイス層１３と、を有している。ここで第一デバイス層１１と第二デバイス層１２との間には、第一デバイス層１１と第二デバイス層１２とを接合するための中間層１４ａが設けられている。また第二デバイス層１２と第三デバイス層１３との間には、第二デバイス層１２と第三デバイス層１３とを接合するための中間層１４ｂが設けられている。尚、本発明において、互いに隣接するデバイス層間に設けられる中間層（１４ａ、１４ｂ）は、一層で構成されていてもよいし複数の層で構成されていてもよい。
【００１９】
図１の荷電粒子線レンズ用電極１において、貫通孔２０は、第一デバイス層１１が有する開口２１と、第二デバイス層１２が有する開口２２と、第三デバイス層１３が有する開口２３と、がそれぞれ連通することにより形成されている。ここで各デバイス層（１１、１２、１３）がそれぞれ有する開口（２１、２２、２３）の平面形状は、図１（ａ）に示されるように円形状である。特に、荷電粒子線レンズのレンズ特性、具体的には、レンズの収差の観点から、第一デバイス層１１が有する開口２１及び第三デバイス層１３が有する開口２３については、真円度が高い円形状にするのが望ましい。また本発明において、開口の大きさの指標となる各開口（２１、２２、２３）の半径は特に限定されず、各開口（２１、２２、２３）の半径は、それぞれ異なっていても、同じであっても構わない。また、上述したレンズの収差の観点から、荷電粒子線の進行方向と平行である各開口（２１、２２、２３）の中心軸は重なっていることが望ましい。尚、図１（ｂ）で示されるように、開口２１の深さは第一デバイス層１１と中間層１４ａとからなる積層体の膜厚と同じであり、開口２３の深さは第三デバイス層１１と中間層１４ｂとからなる積層体の膜厚と同じである。
【００２０】
図１の荷電粒子線レンズ用電極１を作製するには、ハンドリング及び各デバイス層（１１、１２、１３）が有する開口（２１、２２、２３）の形状を変形させずに保存させるという観点から、以下に説明するマイクロ構造体加工用基板を作製するのが望ましい。
【００２１】
（マイクロ構造体加工用基板）
図２は、本発明の製造方法にて製造されるマイクロ構造体加工用基板の例を示す模式図であり、（ａ）は、平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢＢ’断面図である。
【００２２】
図２のマイクロ構造体加工用基板２は、少なくとも一対のハンドル層（３１、３３）と、この一対のハンドル層に挟持される第一デバイス層１１と第二デバイス層１２と第三デバイス層１３とからなる電極基材１０と、を含む板状の部材である。また図２のマイクロ構造体加工用基板２は、各デバイス層（１１、１２、１３）がそれぞれ有する三種類の開口（２１、２２、２３）が連通してなる連通孔３０を内包している。図２のマイクロ構造体加工用基板２において、連通孔３０の壁面（底面、側壁面）は、保護膜４０あるいは酸化膜２５で被覆されている。本発明において、連通孔３０の両端部に設けられている保護膜４０及び酸化膜２５は、シリコンのエッチング液への耐久性がシリコンよりも高い材料からなる部材である。図２のマイクロ構造体加工用基板２において、第一デバイス層１１と第二デバイス層１２との間に設けられている酸化膜２４は、図１中の中間層１４ａとして機能する。また、図２のマイクロ構造体加工用基板２において、第二デバイス層１２と第三デバイス層１３との間に設けられている保護膜４０と酸化膜２５との積層体は、図１中の中間層１４ｂとして機能する。
【００２３】
（マイクロ構造体加工用基板の製造方法（第一の実施形態））
次に、マイクロ構造体加工用基板の製造方法について説明する。図３は、本発明のマイクロ構造体加工用基板の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。
【００２４】
本発明のマイクロ構造体加工用基板の製造方法は、少なくとも下記（１）乃至（７）に示される工程を含んでいる。
（１）シリコンを基材とし開口を有する第一基板の作製工程（第一基板作製工程）
（２）シリコンを基材とし開口を有する第二基板の作製工程（第二基板作製工程）
（３）シリコンを基材とし開口を有する第三基板の作製工程（第三基板作製工程）
（４）第一基板が有する開口と、第二基板が有する開口と、が連通するように、第一基板と第二基板とを接合する工程（第一の基板接合工程、図３（ａ））
（５）第二基板の一部を除去することで、第二基板が有する開口を外部と連通する工程（第二基板加工工程、図３（ｂ））
（６）第一基板が有する開口と第二基板が有する開口とが連通することで形成された連通開口の少なくとも底部に保護膜を形成する工程（保護膜形成工程、図３（ｃ））
（７）連通開口と第三基板が有する開口とが連通するように第二基板と第三基板とを接合する工程（第二の基板接合工程、図３（ｄ））
【００２５】
以下、各工程について説明する。
【００２６】
（１）基板作製工程
まず三種類の基板、具体的には、第一基板、第二基板及び第三基板を作製する。本発明において、これら三種類の基板（第一基板、第二基板、第三基板）は、シリコンを基材とし、所定の位置に開口を有している。ここでシリコンを基材とするとは、使用される基板の少なくとも一部にシリコンからなる基板（シリコンウェハ）が含まれていることを意味する。またシリコンを基材とする基板には、シリコンウェハそのものが当然に含まれている。本発明においては、マイクロ構造体加工用基板を作製する際に使用される三種類の基板（第一基板、第二基板、第三基板）は、いずれもシリコンを基材とする基板である。このため、各基板において設けられる開口を、所望の加工精度にて形成することができる。
【００２７】
本発明において、シリコンを基材とする基板のうち、好ましくは、基板表面にシリコンからなる層（あるいは基材）が設けられている基板である。シリコンからなる層は、基板に設けるべき開口を所望の加工精度で形成することができるからである。基板表面にシリコンからなる層が設けられている基板としては、基材となるシリコンウェハ上に、シリコンのエッチング液に対してシリコンよりもエッチング耐性の高い材料からなる層と、シリコンからなる層とがこの順に形成されているウェハが挙げられる。本発明において、シリコンのエッチング液に対してシリコンよりもエッチング耐性の高い材料からなる層とは、具体的には、シリコンよりもエッチング耐性の高い金属材料からなる層、シリコンの化合物（窒化物、酸化物等）からなる層が挙げられる。本発明において、シリコンを基材とする基板のうち、より好ましくは、シリコンウェハ上に、金属あるいは半導体の酸化物又は窒化物からなる層を形成して、その上にさらにシリコンからなる層を形成した基板である。
【００２８】
特に好ましくは、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板である。ＳＯＩ基板は、シリコンからなるハンドル層と、シリコン酸化物からなるｂｏｘ（Ｂｕｒｉｅｄ  ＯＸｉｄｅ）層と、シリコンからなるデバイス層と、がこの順に積層してなる積層基板である。ＳＯＩ基板を選択し使用することにより、各基板（第一基板、第二基板、第三基板）に形成する開口の開口形状の精度（加工精度）を高めることができる。
【００２９】
各基板（第一基板、第二基板、第三基板）を作製する際に用意される基板は、シリコンを基材とする基板であれば、特に限定されないが、好ましくは、各基板がいずれもＳＯＩ基板である。
【００３０】
第一基板及び第二基板としてＳＯＩ基板を選択して使用することにより、後述する一回目の接合工程、即ち、第一基板と第二基板とを接合する工程において、第一基板と第二基板とを接合する装置（基板接合装置）と接触するのはＳＯＩ基板のハンドル層となる。このため第一基板と第二基板とを接合してなる基板が基板接合装置と接触することによって生じる欠陥等は、ハンドル層にのみ形成されることになる。従って、欠陥等が生じたハンドル層を除去することにより、基板接合装置との接触による欠損等を容易に除去することができる。よって、基板接合装置との接触による欠損等がマイクロ構造体加工用基板内部に内在してしまうことを回避することができる。
【００３１】
また第一基板及び第三基板としてＳＯＩ基板を選択して使用することにより、ＳＯＩ基板のハンドル層とｂｏｘ（Ｂｕｒｉｅｄ  ＯＸｉｄｅ）層とを除去することで、マイクロ構造体加工用基板に含まれる連通孔を容易に外部と連通させることができる。
【００３２】
ところでＳＯＩ基板を構成するハンドル層は、その厚さを適宜選択することができる。このため、ハンドル層を適宜調整することで、各基板（第一基板、第二基板、第三基板）を、ハンドリングで問題が生じない好適な厚さにすることができる。ところで、高解像度の荷電粒子線露光装置等で使用される荷電粒子線レンズの電極には数十から２００μｍ程度の厚さが求められている。ここで貫通孔を有する複数のシリコン基板を順次接合することによって厚さ数十μｍ乃至２００μｍの荷電粒子線レンズ用電極を作製する場合には、用意するシリコン基板の厚さも当然に数十μｍ乃至２００μｍの範囲にある。この数十μｍ乃至２００μｍ程度以下という基板厚さは、成膜、エッチング、接合等の各種プロセス工程における基板のハンドリングを困難なものとし、歩留りの低下の原因となる。本発明の製造方法によって作製されるマイクロ構造体加工用基板は、三種類の基板（第一基板、第二基板、第三基板）のそれぞれにおいて基板自体の厚さを好適に選択することができる。このため本発明の製造方法によって作製されるマイクロ構造体加工用基板は、各プロセスにおいて基板のハンドリングが容易になる。
【００３３】
次に、各基板（第一基板、第二基板、第三基板）を作製する際にＳＯＩ基板を使用した場合、このＳＯＩ基板に形成される開口について説明する。
【００３４】
図４及び図５は、本工程（基板作製工程）にて作製される基板の具体例を示す断面模式図である。尚、図４及び図５は、第一基板１０ａを作製する際に形成される開口の断面構造を具体的に図示したものであるが、他の基板（第二基板１０ｂ、第三基板１０ｃ）を作製する場合においても当然に適用することができる。各基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ、第三基板１０ｃ）を作製する際において、基板に設ける開口２１は、図４（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、少なくてもＳＯＩ基板を構成するデバイス層（第一デバイス層１１）を貫通するように形成するのが好ましい。ＳＯＩ基板を構成するデバイス層を貫通するように開口を形成することによって、後述する製造プロセスに示されるように、各基板（第一基板、第二基板、第三基板）の開口が連通する連通孔を容易に形成することができる。また開口を形成するプロセスによっては、基板に設ける開口２１は、図４（ｂ）に示されるように、ｂｏｘ層４１の一部を加工するように形成されていてもよい。また図４（ｃ）に示されるように、ｂｏｘ層４１をも貫通しハンドル層３１の表面が露出するように形成されていてもよい。
【００３５】
ＳＯＩウェハから各基板（第一基板、第二基板、第三基板）を作製する場合、各基板にそれぞれ設けられる開口２１は、一般的なフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを併用することで形成することができる。デバイス層（第一デバイス層１１）の厚さが薄い場合には、例えば、ＣＦ4やＣＨＦ3等のエッチングガスを用いた一般的なドライエッチング技術を利用することができる。一方、デバイス層（第一デバイス層１１）の厚さが厚い場合には、例えばＳＦ6とＣ4Ｆ8等をエッチングガス及びパッシベーションガスとして用いたボッシュプロセスによる深堀ドライエッチング技術を利用することが出来る。開口２１の底面がＳＯＩウェハのｂｏｘ層（第一ｂｏｘ層４１）となるか、ハンドル層３１となるか、については、所望の加工精度とドライエッチングのガス種、圧力、時間等によって決定される。また開口２１の開口径、数、配置態様、形成領域等については、例えば、荷電粒子線露光装置等の、このマイクロ構造体加工用基板を用いるアプリケーションの仕様によって決定される。
【００３６】
一般的に、エッチング等の処理時間が長くなると基板に形成される開口の形状精度（加工精度）は悪化する傾向にある。従って、厚い基板を一枚用意しこの厚い基板に深い貫通孔を形成するよりも、浅い開口が形成されている基板を複数用意して後の工程で用意した基板を適宜接合する方が、開口同士を連通してなる連通孔の形状精度は良好になる。本発明に係るマイクロ構造体加工用基板の製造方法は、後述するように、複数の基板（少なくとも３枚以上の基板）を接合して作製するため、所望の加工精度を有する連通孔を内包させることができる。
【００３７】
本発明において、使用する基板は、開口２１を形成した後、図５（ａ）乃至（ｃ）に示されるように表面にシリコンの酸化物からなる膜（酸化膜２４）を形成してもよい。この酸化膜２４を構成するシリコン酸化物は、シリコン上に形成し易い物質であり、かつシリコンよりもシリコンのエッチング液に対する耐性（エッチング耐性）が高いという特徴を有する。また基板の表面に酸化膜２４が形成されると、後の工程で基板同士を接合する際に基板の密着性が良好になることがある。例えば、シリコン酸化物からなる膜は、シリコンからなる層との密着性が良好である。さらに、基板同士を接合する際に接合界面にシリコン酸化物からなる酸化膜２４が存在すると、当該接合界面においてボイドの発生確率を低くすることができる。このため、例えば、第一基板１０ａと第二基板１０ｂの少なくともどちらか一方の基板の表面（接合面）に、シリコン酸化物からなる酸化膜２４を形成することが望ましい。尚、使用する基板の表面（接合面）に予めシリコン酸化物が存在する場合には、基板表面に酸化膜２４を形成する工程は必ずしも必要としない。また酸化膜２４は、図５（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、基板の表面（接合面）だけではなく、開口２１の底面や側壁面に設けてもよい。
【００３８】
本工程において作製される三種類の基板（第一基板、第二基板、第三基板）の断面形状は、図４（ａ）乃至（ｃ）及び図５（ａ）乃至（ｃ）に示される６種類の断面形状のうちのいずれかから選択される。尚、三種類の基板（第一基板、第二基板、第三基板）の断面形状は、全て同じであっても構わないし、一部又は全てが異なっていても構わない。
【００３９】
ただし、後述する第一の基板接合工程にて第一基板１０ａと接合する第二基板１０ｂにおいて、第二基板１０ｂが有する開口は、その底面にハンドル層が露出しないように形成するのが好ましい。第二基板１０ｂの開口の底面にハンドル層が露出していると、後の工程で当該ハンドル層を除去する際に、ハンドル層を除去するエッチング液が開口２１と開口２２とが連通してなる連通開口内に侵入し、各開口（２１、２２）の形状を悪化させ得るからである。従って、第二基板１０ｂは、図４（ｃ）に示す断面形状を有する基板以外の基板を選択するのが好ましい。また第三基板１０ｃについても第二基板１０ｂと同様の理由から、図４（ｃ）に示す断面形状を有する基板以外の基板を選択するのが好ましい。
【００４０】
一方、第一基板１０ａにおいて、開口２１の底面にハンドル層３１が露出している場合には、開口２１の底部にて露出しているハンドル層３１の表面を、シリコンのエッチング液に対して、シリコンよりもエッチング耐性の高い材料で覆うのが好ましい。例えば、シリコン酸化物で露出しているハンドル層３１の表面を被覆する。
【００４１】
以下、本実施形態では、第一基板１０ａとして、図５（ｃ）に示される基板を、第二基板１０ｂとして、図４（ａ）に示される基板を、第三基板１０ｃとして、図５（ａ）に示される基板を、それぞれ使用した場合について説明する。
【００４２】
（２）第一の基板接合工程（図３（ａ））
本発明において、マイクロ構造体加工用基板は、まず第一基板１０ａと第二基板１０ｂと、を、互いの基板がそれぞれ備える開口（２１、２２）が連通するように接合して接合基板を形成する（図３（ａ））。ここで第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合する際には、一般的な接合技術を用いて接合する。尚、図３（ａ）に示されるように、第一基板１０ａの表面に酸化膜２４が設けられている場合は、ウェハ直接接合等を利用した基板接合プロセスを利用することができる。これは第二基板１０ｂの表面に酸化膜が設けられている場合であっても同様である。
【００４３】
本工程（第一の基板接合工程）を行う際には、前処理工程としてＲＣＡ洗浄法によって第一基板１０ａ及び第二基板１０ｂの表面、特に、両基板の接合面を洗浄する。これにより、両基板のそれぞれの接合面に付着し得る、有機物、金属、パーティクル等を除去することができる。
【００４４】
上述した基板の洗浄に続いて、一般的なプラズマ処理等及び純水処理等によって、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）の接合面について親水化処理を行ってもよい。プラズマ処理を行う際は、例えば、窒素や酸素のプラズマに基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）を、３０秒程度さらすことによって行うことができる。尚、この親水化処理は、基板の表面、特に接合面を親水化できればよく、必ずしもプラズマ処理等及び純水処理等を用いる必要はない。
【００４５】
以上のように第一基板１０ａ及び第二基板１０ｂの前処理をそれぞれ行った後、第一基板１０ａのデバイス層１１と、第二基板１０ｂのデバイス層１２と、が向き合うように重ね合わせる。ここで両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）を重ね合わせる際には、第一基板１０ａが有する開口２１と第二基板１０ｂが有する開口２２とが連通するように適宜両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）の位置合わせを行う。例えば、まず大気中で、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとをある一定の間隔で離した状態で、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）の位置合わせを行う。尚、位置合わせの際に、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）が接触しない様に、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）の間隔を維持するためのスペーサ（不図示）を、例えば、両基板間でかつ基板の縁周部位に挟むのが好ましい。例えば、１２０°間隔で計３個のスペーサを両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）間に挟んでおく。
【００４６】
スペーサを挟んだ後、減圧下で所望の箇所から両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）の接合を開始する。両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）を接合する際には、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）のある一点を接触させると、その点から自動的に接合が進み、ついには基板全面が接合される。ここで、両基板の接触の開始点を、例えば、基板の中央部に規定したい場合には、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）の中央部が最初に接触するように重ね合わせを行えばよい。尚、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）の位置合わせで使用したスペーサは、両基板を接触させた直後に外しておいてもよい。
【００４７】
次に、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接触してなる接触物について熱処理を行う。この熱処理によって両基板の接触部分における両基板間の接合強度が向上する。ここで熱処理の温度は、接合基板として要求される接合強度に応じて適宜選択される。例えば、２００℃乃至１２００℃の温度範囲から適宜選択される。この熱処理によって、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとが必要な接合強度でもって接合される。
【００４８】
荷電粒子線レンズ用電極を作製する場合、電極が有する貫通孔の開口形状は、特に、レンズの性能に大いに関わってくる。従って、荷電粒子線レンズ用電極を作製する際に、一連の製造プロセスにおいて、各基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ、第三基板１０ｃ）にそれぞれ形成された開口を連通してなる貫通孔は、製造装置との接触によりその形状に欠損が生じるのは好ましくない。ただし貫通孔を有する基板を複数枚集めてこれら基板を順次接合することによって荷電粒子線レンズ電極を作製する場合には、少なくとも１回は貫通孔を構成する開口が基板を接合する際に使用される装置と接触してしまう。そうすると、貫通孔を構成する開口をいかに高精度で加工したとしても欠損等を生じる可能性があり、所望のレンズ特性を有する荷電粒子線レンズ用電極とならない場合がある。
【００４９】
これに対して本発明の製造方法では、二枚の基板、例えば、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合する際には、それぞれの基板に形成された開口（２１、２２）をお互いに対向させた上で両基板の接合を行う。このため、両基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ）にそれぞれ設けられた開口（２１、２２）は、接合工程にて使用される装置と接触することはない。従って、本発明の製造方法では、接合工程で使用される装置と接触することによって生じ得る欠陥等の懸念がなく、高精度に加工形成した開口（２１、２２）の形状を保存することができる。また後述する第二の基板接合工程においても、基板が有する開口が接合の際に使用される装置と接触することが無いため、高精度に加工形成した開口の形状を保存することができる。
【００５０】
（３）第二基板加工工程（図３（ｂ））
次に、第二基板１０ｂを加工して、開口２１と開口２２とからなる連通孔を第二基板１０ｂ側から外部へ連通する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、第二基板１０ｂが有するハンドル層３２とｂｏｘ層（第二ｂｏｘ層４２）とをそれぞれ除去して開口２１と開口２２とからなる連通開口３０ａを第二基板１０ｂ側から開放する。本工程において、ハンドル層３２及び第二ｂｏｘ層４２を除去する方法については、一般的な研削技術とエッチング技術が利用される。
【００５１】
本工程を行う際には、まず第二基板１０ｂが有するハンドル層３２を除去する。ハンドル層３２を除去する際には、初めに工程時間の短縮を目的として、一般的な研削技術によって、ハンドル層３２を５０μｍ程度の厚さになるまで研削する。ハンドル層３２を除去する際に終始一貫してエッチングによって除去する方法を選択することも可能ではあるが、本発明においてハンドル層３２は厚く設けられる（数十μｍ乃至数百μｍ）場合が多い。係る場合には本工程で要する時間が非常に長くなってしまう。このため、まず研削技術を用いて第二基板１０ｂのハンドル層３２を薄くすることが好ましい。尚、ハンドル層３２が十分に薄い場合、研削によるハンドル層３２を薄くする工程については必ずしも行う必要はない。
【００５２】
次に、研削によって薄くなったハンドル層３２をエッチングにより除去する。エッチングを行う際は、ドライエッチングを用いてもよいし、ウェットエッチングを用いてもよい。ドライエッチングを行う場合には、ＳＦ6、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＸｅＦ2等から選択されたエッチングガスを使用したドライエッチングを利用することができる。ウェットエッチングで行う場合には、ＴＭＡＨ、ＫＯＨ等のアルカリ溶液を使用したウェットエッチングを利用することができる。
【００５３】
尚、上述した第一の基板接合工程において、接合装置と接触した第二基板１０ｂのハンドル層３２は、ハンドル層３２への切削・エッチングによって除去される。このため、接合工程で使用した装置との接触によって生じた欠損等は、マイクロ構造体加工用基板の内部に内在することはない。
【００５４】
次に、第二ｂｏｘ層４２を除去する。第二ｂｏｘ層４２を除去する際には、例えば、フッ化アンモニウム水溶液等のフッ酸を含む水溶液を使用したウェットエッチングが選択される。尚、このウェットエッチングの際に、第一基板１０ａが有する開口２１の底部に形成されている酸化膜２４も同時に除去される。
【００５５】
以上のプロセスにより、第二基板１０ｂが有するハンドル層３２及び第二ｂｏｘ層４２がそれぞれ除去され、開口２１と開口２２とからなる連通開口３０ａは、第二基板１０ｂ側から外部へ開放される（図３（ｂ））。
【００５６】
（４）保護膜形成工程（図３（ｃ））
次に、図３（ｃ）に示すように、前工程（第二基板加工工程）で形成した連通孔の底部を中心に保護膜４０を形成する。
【００５７】
荷電粒子線露光装置等に使用される荷電粒子線レンズ用電極は、本発明の製造方法によって製造されるマイクロ構造体加工用基板の内部に形成された連通孔の両端を外部と連通してから使用される。ここでマイクロ構造体加工用基板の内部に形成された連通孔の両端を外部と連通する際に、後述するように、エッチングによってマイクロ構造体加工用基板に含まれるハンドル層を除去することになる。このときハンドル層を除去する際に使用されるエッチング液によってマイクロ構造体加工用基板に含まれる連通孔が欠損しないように当該連通孔を保護する必要がある。そこで本発明では、少なくとも第一基板１０ａが有する開口２１と、第二基板１０ｂが有する開口２２と、が連通して形成された連通孔の底部、具体的には、連通孔の底面及び開口２１を形成する側壁部に保護膜４０を形成する。これによって、マイクロ構造体加工用基板の内部に形成された連通孔の両端を外部と連通させる工程において、特に、第一基板１０ａ側の連通孔の端部の開口形状を保護することができる。
【００５８】
本工程で形成される保護膜４０は、少なくとも開口２１の底部を覆うように形成する必要がある。ただし、図３（ｃ）に示されるように、開口２１の底面の他に、第二基板１０ｂが有する第二デバイス層１２の表面、並びに開口２１及び開口２２の側壁面に成膜してもよい。ここで保護膜４０を、図３（ｃ）に示されるように、開口２１の底面の他に、第二基板１０ｂのデバイス層１２の表面、並びに開口２１及び開口２２の側壁面に成膜しておくのが好ましい。図３（ｃ）に示されるように保護膜４０を形成することで、マイクロ構造体加工用基板から荷電粒子線レンズ用電極を作製する際に使用されるシリコンのエッチング液が開口２１と開口２２とを連通してなる連通開口３０ａの内部に侵入することを防ぐことができる。よって、第一基板１０ａと、第二基板１０ｂと、にそれぞれに設けられた開口（２１、２２）の精密な開口形状を好適に保護することができる。
【００５９】
以上説明したように、本工程で形成される保護膜４０は、本発明の製造方法によって製造されるマイクロ構造体加工用基板が有する連通孔の両端を外部と連通させる工程において、エッチング液等のダメージから連通孔の形状を保護するために設けられる。本工程において形成される保護膜４０の構成材料としては、シリコンのエッチング液に対して、シリコンよりもエッチング耐性の高い材料、即ち、シリコンよりもエッチングレートが十分に遅い材料が選ばれる。例えば、シリコンの酸化物から選ばれる。
【００６０】
（５）第二の基板接合工程（図３（ｄ））
次に、一回目の基板接合工程（第一の基板接合工程）によって作製された接合基板と、第三基板１０ｃと、を接合する（図３（ｄ））。これにより、三種類の開口（２１、２２、２３）が連通してなる連通孔３０を内包するマイクロ構造体加工用基板が完成する。
【００６１】
本工程において、接合基板と、第三基板１０ｃと、を接合する方法としては、第一の基板接合工程にて行った接合方法と同じ方法を採用することができる。
【００６２】
尚、接合基板と接合される第三基板１０ｃにおいて、基板が有する開口２３の少なくとも底部には、シリコンのエッチング液に対して、シリコンよりもエッチング耐性の高い材料からなる膜を形成するのが好ましい。
【００６３】
以上の工程によって製造されたマイクロ構造体加工用基板２は、完成後に接合界面のボイド等を検査するために超音波顕微鏡検査等が行われる。ところで、マイクロ構造体加工用基板２の全体の厚みが薄いと、検査等におけるハンドリングで、基板自体が破損する場合がある。このため本発明においては、マイクロ構造体加工用基板の破損を回避するために、第一基板１０ａ及び第三基板１０ｃの厚さを適宜調節する必要がある。ここで第一基板１０ａ及び第三基板１０ｃの厚さを調整する手段として、例えば、第一基板１０ａのハンドル層３１及び第三基板１０ｃのハンドル層３３の厚さをそれぞれ調整する方法がある。
【００６４】
（マイクロ構造体加工用基板の製造方法（第二の実施形態））
図６は、本発明のマイクロ構造体加工用基板の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。図６に示される製造プロセスは、基本的には、図３にて示されている製造プロセスと同じである。以下、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６５】
（１）基板作製工程
所定の領域に開口を有する三種類の基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ、第三基板１０ｃ）を作製する方法としては、第一の実施形態と同様の方法を採用することができる。尚、本実施形態では、第一基板１０ａとして、図４（ｃ）に示される基板を、第二基板１０ｂとして、図５（ａ）に示される基板を、第三基板１０ｃとして、図４（ｂ）に示される基板を、それぞれ使用した場合について説明する。
【００６６】
（２）第一の基板接合工程（図６（ａ））
三種類の基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ、第三基板１０ｃ）をそれぞれ作製した後、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合する（図６（ａ））。第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合する具体的方法としては、第一の実施形態と同様の方法を採用することができる。
【００６７】
（３）第二基板加工工程（図６（ｂ））
次に、第二基板１０ｂが有するハンドル層３２及び第二ｂｏｘ層４２を順次除去して、開口２１と開口２２とを連通してなる連通開口３０ａを第二基板１０ｂ側から外部へ開放させる（図６（ｂ））。ハンドル層３２及び第二ｂｏｘ層４２をそれぞれ除去する具体的方法としては、第一の実施形態と同様の方法を採用することができる。尚、第二基板１０ｂの第一基板１０ａとの接合面の表面に設けられる酸化膜２６は、第二ｂｏｘ層４２を除去する際に使用されるエッチング液によって第二ｂｏｘ層４２と共に除去される。
【００６８】
（４）保護膜形成工程（図６（ｃ））
次に、前工程（第二基板加工工程）で第二基板１０ｂ側から外部と連通した連通開口３０ａについて、特に、連通開口３０ａの底部を保護するための保護膜４０を形成する。保護膜４０の形成する具体的方法としては、第一の実施形態と同様の方法を採用することができる。尚、保護膜４０を形成する領域は、連通開口３０ａの底部に限定されない。例えば、図６（ｃ）に示されるように、連通開口３０ａの側壁面（開口２２を形成する側壁面）や第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合してなる接合基板の第二基板１０ｂ側の表面にわたって形成してもよい。
【００６９】
（５）第二の基板接合工程（図６（ｄ））
次に、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合してなる接合基板と第三基板１０ｃとを接合する（図６（ｄ））。これにより三種類の開口（２１、２２、２３）を連通してなる連通孔３０を内包するマイクロ構造体加工用基板が完成する。接合基板と第三基板１０ｃとを接合する具体的の方法としては、第一の実施形態と同様の方法を採用することができる。
【００７０】
以上、本発明のマイクロ構造体加工用基板の製造方法における実施形態について、二例程説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明では、以上にて説明した、断面形状が相違し得る三種類の基板からマイクロ構造体加工用基板を製造する製造方法に限定されるものではなく、四種類以上の基板からマイクロ構造体加工用基板を製造する製造方法も当然に含まれる。ここで四種類以上の基板からマイクロ構造体加工用基板を製造する場合、まず工程（１）にて断面形状が相違し得る基板を少なくとも四種類以上適宜作製し、そのうちの三種類の基板を用いて、上記工程（２）乃至（５）を行い、接合基板を作製する。このとき作製される接合基板は三種類の基板からなる基板である。この後、この接合基板について工程（３）乃至（５）からなるプロセスを適宜繰り返し行うことによって四種類以上の基板からマイクロ構造体加工用基板が製造される。
【００７１】
（荷電粒子線レンズ用電極の製造方法）
次に、荷電粒子線レンズ用電極の製造方法について説明する。図７は、本発明の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。また図８は、本発明の荷電粒子線レンズ用電極の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。尚、図７は、図３に示される製造プロセスで製造されたマイクロ構造体加工用基板を用いて荷電粒子線レンズ用電極を製造する製造プロセスを示す図である。一方、図８は、図６に示される製造プロセスで製造されたマイクロ構造体加工用基板を用いて荷電粒子線レンズ用電極を製造する製造プロセスを示す図である。
【００７２】
図７及び図８に示されるように、本発明では、上述したマイクロ構造体加工用基板を加工することにより荷電粒子線レンズ用電極を製造することができる。以下、その具体的な加工方法について説明する。
【００７３】
まず図７（ａ）又は図８（ａ）に示されるマイクロ構造体加工用基板について、一般的な研削技術とエッチング技術とを併用して、第一基板１０ａ側のハンドル層３１と、第三基板１０ｃ側のハンドル層３３と、を除去する。ここで両ハンドル層（３１、３３）を除去する具体的方法としては、第二基板１０ｂが有するハンドル層３２を除去する方法と同様の方法を採用することができる。
【００７４】
ところで、第一基板側のハンドル層３１及び第三基板側のハンドル層３３はシリコンを基材としているため、両ハンドル層（３１、３３）は最終的にはシリコンのエッチング液が用いられる。ここで両ハンドル層（３１、３３）を除去すると、ｂｏｘ層（４１、４３）及び保護膜４０が露出される。ここで、好ましくは、ｂｏｘ層（４１、４３）及び保護膜４０の構成材料がいずれもシリコンのエッチング液に対し、シリコンよりもエッチング耐性の高い材料である。両ハンドル層（３１、３３）を除去する際にシリコンのエッチング液が連通孔の内部に侵入することを防ぐことができるためである。このため、三種類の基板（第一基板１０ａ、第二基板１０ｂ、第三基板１０ｃ）のそれぞれに精密に加工・形成された開口の開口形状を好適に保護することができる。
【００７５】
次に、両ハンドル層（３１、３３）の除去によって露出したｂｏｘ層（４１、４３）を除去する。ここでｂｏｘ層（４１、４３）を除去する方法としては、例えば、フッ化アンモニウム水溶液等のフッ酸を含む水溶液を使用したウェットエッチングを利用することができる。尚、開口２１及び開口２２の表面を保護する保護膜４０は、ｂｏｘ層（４１、４３）と共に除去される。また第三基板側に酸化膜２５が設けられている場合であっても保護膜４０と同様にｂｏｘ層（４１、４３）と共に除去される。
【００７６】
以上のプロセスにより、マイクロ構造体加工用基板に内包される連通孔３０は、外部と連通し、三種類の開口（２１、２２、２３）を備える貫通孔２０として機能する。以上により、荷電粒子線レンズ用電極が完成する（図７（ｂ）、図８（ｂ））。
【００７７】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。また特に特定的な記載がない限り、実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等については、本発明の範囲を限定させるものではない。
【実施例１】
【００７８】
図３に示される製造プロセスに基づいて、図２に示されるマイクロ構造体加工用基板を作製した。
【００７９】
（１）基板作製工程
まず第一基板、第二基板及び第三基板として、それぞれ下記表１に示されるＳＯＩ基板を１枚ずつ用意した。
【００８０】
【表１】
2014022186.tif 000003
【００８１】
次に、この三種類のＳＯＩ基板について、下記に示す方法で加工を行った。
【００８２】
（１−１）第一基板
第一基板となるＳＯＩ基板について、一般的なフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを併用して、図４（ｃ）に示されるように、デバイス層、ｂｏｘ層及びハンドル層の一部を部分的に除去することで開口２１を形成した。尚、開口２１は、口径３０μｍの円形パターンが第一基板１０ａの中央部に４×４の計１６個、５０μｍピッチでそれぞれ配列されている態様であった。
【００８３】
次に、好適な接合面を形成するため、一般的な熱酸化技術を用いて、基板の表面全面に酸化膜２４（熱酸化膜、ＳｉＯ2膜）を形成した。このとき酸化膜２４の膜厚は１００ｎｍであった。尚、酸化膜２４は、後述する連通孔の端部となる開口２１の底部及び側壁、並びに接合面全面にわたって形成されていた。
【００８４】
以上により、図５（ｃ）に示される断面形状を備える第一基板１０ａを得た。
【００８５】
（１−２）第二基板
第二基板となるＳＯＩ基板について、一般的なフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを併用して、図４（ａ）に示されるように、デバイス層を部分的に除去して開口２２を形成した。尚、開口２２は、口径３６μｍの円形パターンが第二基板１０ｂの中央部に４×４の計１６個、５０μｍピッチでそれぞれ配列されている態様であった。また第二基板１０ｂにて設けられている開口２２のパターンは、開口２２の中心が第一基板１０ａにて設けられている各開口２１の中心と一致するようした。
【００８６】
以上により、図４（ａ）に示される断面形状を備える第二基板１０ｂを得た。
【００８７】
（１−３）第三基板
第一基板となるＳＯＩ基板について、一般的なフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを併用して、図４（ａ）に示されるように、デバイス層を部分的に除去して開口２３を形成した。尚、開口２３は、口径３０μｍの円形パターンが第三基板１０ｃの中央部に４×４の計１６個、５０μｍピッチでそれぞれ配列されている態様であった。また第三基板１０ｃにて設けられている開口２３のパターンは、開口２３の中心が第一基板１０ａにて設けられている各開口２１の中心と一致するようした。
【００８８】
次に、好適な接合面を形成するため、一般的な熱酸化技術を用いて、基板の表面全面に酸化膜２５（熱酸化膜、ＳｉＯ2膜）を形成した。このとき酸化膜２５の膜厚は１００ｎｍであった。尚、酸化膜２５は、後述する連通孔の端部となる開口２３の底部及び側壁、並びに接合面全面にわたって形成されていた。
【００８９】
以上により、図５（ａ）に示される断面形状を備える第三基板１０ｃを得た。
【００９０】
（２）第一の基板接合工程（図３（ａ））
次に、開口２１と開口２２とが連通するように第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合した。次に、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合してなる接合物をクリンオーブンに入れた後、２００℃で４時間加熱することで接合物の熱処理を行った。以上により、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとが接合され、開口２１と開口２２とが連通してなる連通開口３０ａを有する接合基板を得た（図３（ａ））。
【００９１】
（３）第二基板加工工程（図３（ｂ））
次に、バックグラインド及びＣＭＰ研磨を行って、第二基板１０ｂを構成する第二ハンドル層３２を、その厚さが５０μｍになるまで研削した。次に、残った第二ハンドル層３２について、ＴＭＡＨを用いて除去した。この時、第二ｂｏｘ層４２は、シリコンの酸化物（ＳｉＯ2）からなる層であるため、ＴＭＡＨ溶液には溶解しない。このため、この段階では前工程（第一の基板接合工程）にて作製した接合基板が内包する連通開口３０ａにＴＭＡＨ溶液が侵入することはない。よって、連通開口３０ａの形状は、本工程（第二基板加工工程）で使用したＴＭＡＨ溶液で変形・変質してしまうことはない。
【００９２】
次に、フッ化アンモニウム水溶液を用いて、第二基板１０ｂを構成する第二ｂｏｘ層４２を除去した。この時、開口２１の壁面に形成されているシリコン酸化物からなる酸化膜２４は、その一部又は全部が除去された。このため、開口２１の底部にはハンドル層３１が露出した状態となった（図３（ｂ））。
【００９３】
（４）保護膜の形成工程
次に、一般的な熱酸化技術よって、第二デバイス層１２の表面、開口２２の側壁、並びに開口２１の側壁及び底面にわたって厚さ１００ｎｍのシリコン酸化物からなる薄膜を形成した（図３（ｃ））。尚、この薄膜は、保護膜４０として機能する。
【００９４】
（５）二回目の基板接合工程
次に、開口２１と開口２２とが連通してなる連通開口３０ａと、開口２３と、が連通するように接合基板と第三基板１０ｃとを接合した。次に、接合基板と第三基板１０ｃとを接合してなる接合物をクリンオーブンに入れた後、２００℃で４時間加熱することで接合物の熱処理を行った。以上により、三種類の開口（２１、２２、２３）が連通してなる連通孔３０を内包したマイクロ構造体加工用基板を得た（図３（ｄ））。
【００９５】
尚、各基板（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）において、ハンドル層（３１、３２、３３）は、十分に厚いため、上記（１）乃至（５）に示されるプロセスにおいてハンドリングに問題を生じることなかった。
【００９６】
また、基板を接合する際に、基板接合装置と接触する部分は、基板を構成するハンドル層（３１、３２、３３）である。このため、二度の接合工程を経て作製されたマイクロ構造体加工用基板において、連通孔３０を構成する開口（２１、２２、２３）の欠損が生じていないことが非破壊検査で確認できた。
【００９７】
以上より、本実施例（実施例１）の製造プロセスによれば、ハンドリングによる破壊等の懸念が少なく、高い歩留りでマイクロ構造体加工用基板を製造することができる。
【実施例２】
【００９８】
図６に示される製造プロセスに基づいて、マイクロ構造体加工用基板を作製した。尚、以下の説明においては、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００９９】
（１）基板作製工程
まず第一基板、第二基板及び第三基板として、それぞれ下記表２に示されるＳＯＩ基板を１枚ずつ用意した。
【０１００】
【表２】
2014022186.tif 000004
【０１０１】
次に、この三種類のＳＯＩ基板について、下記に示す方法で加工を行った。
【０１０２】
（１−１）第一基板
第一基板となるＳＯＩ基板について、一般的なフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを併用して、図４（ｃ）に示されるように、デバイス層、ｂｏｘ層及びハンドル層の一部を部分的に除去して開口２１を形成した。尚、開口２１は、口径１００μｍの円形パターンが第一基板１０ａの中央部に４×４の計１６個、１５０μｍピッチでそれぞれ配列されている態様であった。
【０１０３】
以上により、図４（ｃ）に示される断面形状を備える第一基板１０ａを得た。
【０１０４】
（１−２）第二基板
第二基板となるＳＯＩ基板について、一般的なフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを併用して、図４（ａ）に示されるように、デバイス層を部分的に除去して開口２２を形成した。尚、開口２２は、口径９０μｍの円形パターンが第二基板１０ｂの中央部に４×４の計１６個、１５０μｍピッチでそれぞれ配列されている態様であった。また第二基板１０ｂにて設けられている開口２２のパターンは、開口２２の中心が第一基板１０ａにて設けられている各開口２１の中心と一致するようした。
【０１０５】
次に、好適な接合面を形成するため、一般的な熱酸化技術を用いて、基板の表面全面に酸化膜２６（熱酸化膜、ＳｉＯ2膜）を形成した。このとき酸化膜２６の膜厚は１００ｎｍであった。尚、酸化膜２６は、後述する連通開口の端部となる開口２２の底部及び側壁、並びに接合面全面にわたって形成されていた。
【０１０６】
以上により、図５（ａ）に示される断面形状を備える第二基板１０ｂを得た。
【０１０７】
（１−３）第三基板
第一基板となるＳＯＩ基板について、一般的なフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを併用して、図４（ｂ）に示されるように、デバイス層及びｂｏｘ層の一部を部分的に除去して開口２３を形成した。尚、開口２３は、口径１００μｍの円形パターンが第三基板１０ｃの中央部に４×４の計１６個、１５０μｍピッチでそれぞれ配列されている態様であった。また第三基板１０ｃにて設けられている開口２３のパターンは、開口２３の中心が第一基板１０ａにて設けられている各開口２１の中心と一致するようした。
【０１０８】
以上により、図４（ｂ）に示される断面形状を備える第三基板１０ｃを得た。
【０１０９】
（２）一回目の基板接合工程（図６（ａ））
次に、実施例１（２）と同様の方法により、第一基板１０ａと第二基板１０ｂとを接合して接合基板を作製した（図６（ａ））。
【０１１０】
（３）第二基板加工工程（図６（ｂ））
次に、実施例１（３）と同様の方法により、第二基板１０ｂが有するハンドル層３２と第二ｂｏｘ層４２とを順次除去して第二基板１０ｂを加工した（図６（ｂ））。
【０１１１】
（４）保護膜の形成工程
次に、実施例１（４）と同様の方法により、第二デバイス層１２の表面、開口２２の側壁、並びに開口２１の側壁及び底面にわたって厚さ１００ｎｍのシリコン酸化物からなる薄膜を形成した（図３（ｃ））。尚、この薄膜は、保護膜４０として機能する。
【０１１２】
（５）二回目の基板接合工程
次に、開口２１と開口２２とが連通してなる連通開口３０ａと、開口２３と、が連通するように接合基板と第三基板１０ｃとを接合した。次に、接合基板と第三基板１０ｃとを接合してなる接合物をクリンオーブンに入れた後、２００℃で４時間加熱することで接合物の熱処理を行った。以上により、三種類の開口（２１、２２、２３）が連通してなる連通孔３０を内包したマイクロ構造体加工用基板を得た（図６（ｄ））。
【０１１３】
尚、各基板（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）において、ハンドル層（３１、３２、３３）は、十分に厚いため、上記（１）乃至（５）に示されるプロセスにおいてハンドリングに問題を生じることなかった。
【０１１４】
また、基板を接合する際に、基板接合装置と接触する部分は、各基板にそれぞれ含まれ厚さが厚いハンドル層（３１、３２、３３）である。このため、二度の接合工程を経て作製されたマイクロ構造体加工用基板において、連通孔３０を構成する開口（２１、２２、２３）の欠損が生じていないことが非破壊検査で確認できた。
【０１１５】
以上より、本実施例（実施例１）の製造プロセスによれば、ハンドリングによる破壊等の懸念が少なく、高い歩留りでマイクロ構造体加工用基板を製造することができる。
【実施例３】
【０１１６】
実施例１の製造プロセスによって製造したマイクロ構造体加工用基板を用いて、以下に示す方法により荷電粒子線レンズ用電極を作製した。
【０１１７】
まずマイクロ構造体加工用基板の、第一基板１０ａ側のハンドル層３１と、第三基板１０ｃ側のハンドル層３３と、をそれぞれバックグラインド及びＣＭＰ研磨を用いて厚さ５０μｍにまで薄くした。次に、ＴＭＡＨを用いたエッチングにより、残存しているハンドル層（３１、３３）をそれぞれ除去した。尚、このエッチングを行う際に、連通孔３０の両端部は、シリコン酸化物からなる保護膜４０又は酸化膜２５及び第三ｂｏｘ層４３からなる複合部材によって塞がれているため、連通孔３０内にＴＭＡＨ溶液が侵入することはない。よって、連通孔３０の形状はＴＭＡＨ溶液で変化してしまうことはない。
【０１１８】
次に、フッ化アンモニウム水溶液を用いたエッチングにより、第一基板側のｂｏｘ層４１と、第三基板側のｂｏｘ層４３と、をそれぞれ除去した。尚、保護膜４０及び酸化膜２５もフッ化アンモニウム水溶液に溶ける材料からなる部材である。このため、このエッチングにより、ｂｏｘ層（４１、４３）、保護膜４０及び酸化膜２５がほぼ同時期に除去された（図７（ｂ））。以上より、所定の位置に三種類の開口（２１、２２、２３）を連通することで形成される貫通孔を有する荷電粒子線レンズ用電極を得た。
【０１１９】
非破壊検査により、貫通孔を構成する三種類の開口（２１、２２、２３）の形状を検査したところ、いずれの開口も欠損は存在していなかった。従って、本実施例のプロセスにより、貫通孔を構成する三種類の開口（２１、２２、２３）の形状を保持しつつ貫通孔を形成することができた。また実施例１の製造プロセスによって製造したマイクロ構造体加工用基板において、ハンドル層（３１、３３）には、接合工程で使用した装置との接触による欠損等が生じていたが、本実施例においてハンドル層（３１、３３）を除去した。このため、荷電粒子線レンズ用電極の内部に欠損が生じることはなかった。
【０１２０】
従って、本実施例により、加工精度の高い開口形状を有する貫通孔を有する荷電粒子線レンズ用電極を製造することができた。
【実施例４】
【０１２１】
実施例３において、実施例２の製造プロセスによって製造したマイクロ構造体加工用基板を用いたことを除いては、実施例３と同様の方法により荷電粒子線レンズ用電極を作製した。
【０１２２】
非破壊検査により、貫通孔を構成する三種類の開口（２１、２２、２３）の形状を検査したところ、いずれの開口も欠損は存在していなかった。従って、本実施例のプロセスにより、貫通孔を構成する三種類の開口（２１、２２、２３）の形状を保持しつつ貫通孔を形成することができた。また実施例１の製造プロセスによって製造したマイクロ構造体加工用基板において、ハンドル層（３１、３３）には、接合工程に係る装置との接触による欠損等が生じていたが、本実施例においてハンドル層（３１、３３）を除去した。このため、荷電粒子線レンズ用電極の内部に欠損が生じることはなかった。
【０１２３】
従って、本実施例により、加工精度の高い開口形状を有する貫通孔を有する荷電粒子線レンズ用電極を製造することができた。
【符号の説明】
【０１２４】
１：荷電粒子線レンズ用電極、２：マイクロ構造体加工用基板、１０ａ：第一基板、１０ｂ：第二基板、１０ｃ：第三基板、１１：デバイス層（第一デバイス層）、１２：デバイス層（第二デバイス層）、１３：デバイス層（第三デバイス層）、２０：貫通孔、２１（２２、２３）：開口、２４（２５、２６）：酸化膜、３０：連通孔、３０ａ：連通開口、３１（３２、３３）：ハンドル層、４０：保護膜、４１：ｂｏｘ層（第一ｂｏｘ層）、４２：ｂｏｘ層（第二ｂｏｘ層）、４３：ｂｏｘ層（第三ｂｏｘ層）
【図１】
2014022186.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014022186.tif 000009
【図６】
2014022186.tif 000010
【図７】
2014022186.tif 000011
【図８】
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