(57)【要約】【課題】  マルチ電子ビーム描画装置用偏向デバイスの製造方法において、偏向電極を備えた高アスペクト比の貫通孔を基板に高精度かつ高密度に成形できるようにすること。【解決手段】  マルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法は、シリコン基板１に貫通孔２を複数形成した後、電子ビームを偏向するための偏向電極を貫通孔２の側壁に形成する。この製造方法は、シリコン基板１の一側からドライエッチングによりほぼ垂直な側壁を有する溝部１１を形成し、シリコン基板１の他側からドライエッチングにより溝部と異なる径を有すると共にほぼ垂直な側壁を有する第２の孔部２ａを溝部１１に連通するように形成して溝部１１で形成される第１の孔部２ａと共にシリコン基板１を貫通するアスペクト比が４以上の貫通孔２を形成した後、貫通孔２の側壁に独立して対向する偏向電極を形成する方法である。【選択図】  図４
2006054072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に貫通孔を複数形成した後、電子ビームを偏向するための偏向電極を前記貫通孔の側壁に形成するマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法において、
前記シリコン基板の一側からドライエッチングによりほぼ垂直な側壁を有する溝部を形成し、
前記シリコン基板の他側からドライエッチングにより前記溝部と異なる径を有すると共にほぼ垂直な側壁を有する第１の孔部を前記溝部に連通するように形成して前記溝部で形成される第２の孔部と共に前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成した後、
前記貫通孔の側壁に独立して対向する偏向電極を形成する
ことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記貫通孔を形成した後に、
この貫通孔の内部をウエットエッチングして前記第１の孔部と前記第２の孔部とで形成される段差部及び前記貫通孔の側壁を滑らかに形成する
ことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記貫通孔を形成した後に、
前記貫通孔を含む前記シリコン基板全体をウエットエッチングして前記第１の孔部と前記第２の孔部とで形成される段差部及び前記貫通孔の側壁と共に前記貫通孔の角部を滑らかに形成する
ことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法。
【請求項４】
シリコン基板に貫通孔を複数形成した後、電子ビームを偏向するための偏向電極を前記貫通孔の側壁に形成するマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法において、
前記シリコン基板の表面にドライエッチング用マスク材を形成し、
前記ドライエッチング用マスク材に前記シリコン基板の両面で異なる大きさのパターンを形成し、
前記シリコン基板の一側のドライエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングによりほぼ垂直な側壁を有する溝部を形成し、
前記シリコン基板の他側のドライエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングにより前記溝部と異なる径を有すると共にほぼ垂直な側壁を有する第１の孔部を前記溝部に連通するように形成して前記溝部で形成される第２の孔部と共に前記シリコン基板を貫通する貫通孔を形成した後、
前記ドライエッチング用マスク材を除去し、
前記貫通孔の側壁に独立して対向する偏向電極を形成する
ことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記シリコン基板の表面にウエットエッチング用マスク材を形成した後に、
そのウエットエッチング用マスク材の表面にドライエッチング用マスク材を形成し、
前記ウエットエッチング用マスク材及び前記ドライエッチング用マスク材の両方に前記シリコン基板の両面で異なる大きさのパターンを形成し、
前記シリコン基板の一側のドライエッチング用マスク材及び前記ウエットエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングにより前記溝部を形成し、
前記シリコン基板の他側のドライエッチング用マスク材及び前記ウエットエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングにより前記第１の孔部を形成する
ことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項４において、
前記ドライエッチング用マスク材を除去した後に、
前記貫通孔を含む前記シリコン基板全体をウエットエッチングして前記第１の孔部と前記第２の孔部とで形成される段差部及び前記貫通孔の側壁と共に前記貫通孔の角部を滑らかに形成する
ことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法。
【請求項７】
シリコン基板に複数形成した貫通孔と、電子ビームを偏向するために前記貫通孔の側壁に形成した偏向電極とを備えたマルチ電子ビーム描画装置用デバイスにおいて、
前記貫通孔を前記シリコン基板の一側から形成した第１の孔部と、前記シリコン基板の他側から形成した第２の孔部とからアスペクト比が４以上に構成し、
前記第１の孔部と第２の孔部は何れもほぼ垂直な側壁を有すると共に、
前記第１の孔部と第２の孔部の大きさが異なる
ことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイス。
【請求項８】
請求項７において、前記第１の孔部と第２の孔部とで形成される段差部を傾斜面としたことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイス。
【請求項９】
請求項７において、前記貫通孔の角部を傾斜面を有する角落ち部としたことを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイス。
【請求項１０】
請求項７において、前記偏向電極の周囲にシード電極を有することを特徴とするマルチ電子ビーム描画装置用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチ電子ビーム描画装置用デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム描画装置は、被描画材料上に電子ビームを照射することにより、被描画材料の所定の位置に所定のパターンを描くことのできる装置であり、極めて密度の高い半導体素子または電子デバイスを作製することができる。近年、半導体素子または電子デバイスの高密度化あるいは少量・多品種化のニーズに対応するため、同時に複数の電子ビーム（マルチ電子ビーム）を用いて描画あるいは測長を行なうマルチ電子ビーム描画装置の開発が進んでいる。このマルチ電子ビーム描画装置は、個々の電子ビームを電気的に制御するために、微小な偏向電極を有する貫通孔を複数備えたデバイスが必要である。
【０００３】
従来のマルチ電子ビーム描画装置用デバイスに係る特許文献としては、例えば、特開２００２−２３７４４１号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、電子ビームを精度よく矩形に成形するためのデバイスに複数の貫通孔を形成する製造方法が記載されている。この製造方法は、デバイスの基板の表面に溝部をイオンミリングやドライエッチングを用いて形成する溝部形成段階と、この基板の裏面から溝部の底面に溝部の底面の大きさより小さい貫通孔をシリコンの異方性ウエットエッチング法を用いて形成する貫通孔形成段階と、を備えるものである。底面側の貫通孔は第１貫通孔を構成し、表面側の溝部は第２貫通孔を構成し、これらの第１及び第２貫通孔により、基板を貫通する貫通孔が構成されている。また、第１貫通孔は、第２貫通孔より上面が小径で且つ底面が大径に形成された四角推形状に構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３７４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マルチ電子ビーム描画装置では、高精度あるいは高密度に電子ビームを制御することが必要である。そのため、偏向電極を備えた貫通孔を微小に複数形成する必要があり、例えば１００ミクロンピッチで、アスペクト比（溝の開口幅と深さとの比）が４以上の貫通孔を形成することが必要となる。しかし、従来の精密機械加工技術では、前記ような貫通孔を精度よく加工することが困難であるため、特許文献１に示されるような半導体製造プロセスを応用したマイクロマシニング技術を適用することが考えられている。
【０００６】
特許文献１では、シリコンの異方性ウエットエッチング法を用いて四角推形状を有する第１貫通孔を形成しており、このシリコンの異方性ウエットエッチング法は主にエッチングされにくい｛１１１｝結晶面を斜面として適用するため、｛１１１｝結晶面に囲まれる孔は小さく形成することが可能であるが、孔から遠ざかる基板底面部側は孔が大きく広がってしまうものであった。そのため、特許文献１では、アスペクト比が４以上である高アスペクト比の貫通孔を高密度に成形することが困難であった。
【０００７】
そこで、シリコンを高アスペクト比で加工するドライエッチング加工法を用いて基板の片側からエッチング加工を行なってほぼ垂直な貫通孔を形成することが考えられる。しかし、基板の片側からドライエッチング加工法を用いて高アスペクト比の貫通孔をエッチング成形してみたところ、シリコン基板１の裏面側にノッチと言われるサイドエッチングが形成され易いことが判明した。
【０００８】
これについて、図１０に示すデバイスの貫通孔成形時の断面図を用いて説明する。シリコン基板１の表面に形成されたマスク材９のパターンにしたがってエッチング方向１３からエッチングを行なうと、シリコン基板１の裏面側（即ち、貫通孔２の底部）にノッチ２１が形成される。これは貫通孔２のエッチングばらつきが発生することで、最初に貫通した孔内部のエッチングガスが行き場を失い、サイドエッチング現象によりノッチ２１が形成されるためである。なお、図１０と後述する本発明の実施例との同一符号は対応する物である。
【０００９】
また、片側から高アスペクト比の貫通孔をドライエッチング加工法を用いて形成すると、貫通孔が浅い部分では貫通孔の側壁がきれいに形成されるが、孔が深くなるほどエッチング用のプロセスガスが高アスペクト比に形成された溝の先端まで十分に行き渡らなくなるために、側壁の表面粗さは大きくなることが判明した。そのため、基板の片側からドライエッチング加工を行なう方式では、貫通孔の側壁に薄膜の電極を形成することが困難であるという課題が生じていた。
【００１０】
本発明の目的は、偏向電極を備えた高アスペクト比の貫通孔を基板に高精度かつ高密度に成形できるマルチ電子ビーム描画装置用偏向デバイスの製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、偏向電極を備えた高アスペクト比の貫通孔を基板に高精度かつ高密度に成形したマルチ電子ビーム描画装置用デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、シリコン基板に貫通孔を複数形成した後、電子ビームを偏向するための偏向電極を前記貫通孔の側壁に形成するマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法において、前記シリコン基板の一側からドライエッチングによりほぼ垂直な側壁を有する溝部を形成し、前記シリコン基板の他側からドライエッチングにより前記溝部と異なる径を有すると共にほぼ垂直な側壁を有する第１の孔部を前記溝部に連通するように形成して前記溝部で形成される第２の孔部と共に前記シリコン基板を貫通するアスペクト比が４以上の貫通孔を形成した後、前記貫通孔の側壁に独立して対向する偏向電極を形成する構成にしたことにある。
【００１３】
係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記貫通孔を形成した後に、この貫通孔の内部をウエットエッチングして前記第１の孔部と前記第２の孔部とで形成される段差部及び前記貫通孔の側壁を滑らかに形成すること。
（２）前記貫通孔を形成した後に、前記貫通孔を含む前記シリコン基板全体をウエットエッチングして前記第１の孔部と前記第２の孔部とで形成される段差部及び前記貫通孔の側壁と共に前記貫通孔の角部を滑らかに形成すること。
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明は、シリコン基板に貫通孔を複数形成した後、電子ビームを偏向するための偏向電極を前記貫通孔の側壁に形成するマルチ電子ビーム描画装置用デバイスの製造方法において、前記シリコン基板の表面にドライエッチング用マスク材を形成し、前記ドライエッチング用マスク材に前記シリコン基板の両面で異なる大きさのパターンを形成し、前記シリコン基板の一側のドライエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングによりほぼ垂直な側壁を有する溝部を形成し、前記シリコン基板の他側のドライエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングにより前記溝部と異なる径を有すると共にほぼ垂直な側壁を有する第１の孔部を前記溝部に連通するように形成して前記溝部で形成される第２の孔部と共に前記シリコン基板を貫通するアスペクト比が４以上の貫通孔を形成した後、前記ドライエッチング用マスク材を除去し、前記貫通孔の側壁に独立して対向する偏向電極を形成する構成にしたことにある。
【００１５】
係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記シリコン基板の表面にウエットエッチング用マスク材を形成した後に、そのウエットエッチング用マスク材の表面にドライエッチング用マスク材を形成し、前記ウエットエッチング用マスク材及び前記ドライエッチング用マスク材の両方に前記シリコン基板の両面で異なる大きさのパターンを形成し、前記シリコン基板の一側のドライエッチング用マスク材及び前記ウエットエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングにより前記溝部を形成し、前記シリコン基板の他側のドライエッチング用マスク材及び前記ウエットエッチング用マスク材のパターンを通してドライエッチングにより前記第１の孔部を形成すること。
（２）前記ドライエッチング用マスク材を除去した後に、前記貫通孔を含む前記シリコン基板全体をウエットエッチングして前記第１の孔部と前記第２の孔部とで形成される段差部及び前記貫通孔の側壁と共に前記貫通孔の角部を滑らかに形成すること。
【００１６】
前記別の目的を達成するために、本発明は、シリコン基板に複数形成した貫通孔と、電子ビームを偏向するために前記貫通孔の側壁に形成した偏向電極とを備えたマルチ電子ビーム描画装置用デバイスにおいて、前記貫通孔を前記シリコン基板の一側から形成した第１の孔部と、前記シリコン基板の他側から形成した第２の孔部とからアスペクト比が４以上に構成し、前記第１の孔部と第２の孔部は何れもほぼ垂直な側壁を有すると共に、前記第１の孔部と第２の孔部の大きさが異なる構成にしたことにある。
【００１７】
係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記第１の孔部と第２の孔部とで形成される段差部を傾斜面としたこと。
（２）前記貫通孔の角部を傾斜面を有する角落ち部とした。
（３）前記偏向電極の周囲にシード電極を有すること。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、偏向電極を備えた高アスペクト比の貫通孔を基板に高精度かつ高密度に成形できるマルチ電子ビーム描画装置用偏向デバイスの製造方法を提供することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、偏向電極を備えた高アスペクト比の貫通孔を基板に高精度かつ高密度に成形したマルチ電子ビーム描画装置用デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００２１】
最初に、本発明によるデバイスを用いたマルチ電子ビーム描画装置を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明によるデバイスを用いたマルチ電子ビーム描画装置の構成図である。
【００２２】
マルチ電子ビーム描画装置１００は高速な描画が実現できるように構成されたものである。マルチ電子ビーム描画装置１００においては、電子銃１０１で発生させた電子ビーム１０２を、コンデンサーレンズ１０３、アパーチャーアレイ１０４、およびレンズアレイ１０５を用いて、複数の電子ビーム１０６に分離しかつ集束させる。分離した電子ビーム１０６をブランカーアレイ１０７およびブランキング絞り１０８からなる要素電子光学系アレイを用いて、複数の中間像１０９を形成する。各中間像１０９は第１投影レンズ１１０および第２投影レンズ１１４で形成される縮小電子光学系によって縮小投影されて、試料１１７上に略同一の大きさの電子源像を形成する。なお、図１ではファラデーカップアレイ１１９に電子源像を形成した状態を示している。
【００２３】
主偏向器１１３および副偏向器１１５は、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源像を試料１１７上でｘ，ｙ方向に略同一の偏向幅だけ偏向させるものである。主偏向器１１３は、偏向幅は広いが整定するまでの時間が長く、副偏向器１１５は、偏向幅は狭いが整定するまでの時間が短い偏向器である。主偏向器１１３は電磁型偏向器で、副偏向器１１５は静電型偏向器である。
【００２４】
また、動的焦点補正器１１１は偏向器を作動させた際に発生する偏向収差による電子源像のフォーカス位置ずれを補正するものである。動的非点補正器１１２は、動的焦点補正器１１１と同様に、偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正するものである。
【００２５】
電子検出器１１６は、要素電子光学系アレイからの電子ビームが、試料１１７上に形成された位置合わせマークもしくは試料ステージ１１８上のマークを照射した際に生じる反射電子または二次電子を検出するものである。
【００２６】
ファラデーカップアレイ１１９は、要素電子光学系アレイからの電子ビームが形成する電子源像の電荷量、電流を検出するものである。
【００２７】
試料ステージ１１８は、試料１１７を設置して、ｘ，ｙ，ｚ方向および回転方向に移動可能なステージであり、試料１１７およびファラデーカップアレイ１１９を搭載する。
【００２８】
フォーカス制御回路１２０は、レンズアレイ１０５の少なくとも２つの電子レンズにより、電子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、レンズアレイ１０５の電子銃側の焦点位置を保持しながら、レンズアレイ１０５の焦点距離を制御する回路である。
【００２９】
照射量制御回路１２１は、ブランカーアレイ１０７のオン/オフを個別に制御する回路である。照射のオン/オフは偏向電極間への電圧印加により、電子ビームを偏向して行なう。電子ビームの偏向によりブランキング絞り１０８への照射、遮断することで電子ビームを制御する。
【００３０】
レンズ制御回路１２２は、第１投影レンズ１１０および第２投影レンズ１１４を制御して、要素電子光学系アレイからの電子ビームの光学特性（中間像形成位置、非点収差）を個別に制御する回路である。
【００３１】
偏向制御回路１２３は、動点焦点補正器１１１および動点非点補正器１１２を制御して、縮小電子光学系の焦点位置、非点収差を制御する制御回路である。また、偏向器制御回路１２３は、主偏向器１１３および副偏向器１１４を制御する回路でもある。
【００３２】
電子検出器制御回路１２４は、反射電子ビームおよび二次電子を検出する回路である。
【００３３】
ステージ制御回路１２５は、ｘ，ｙ，ｚ方向および回転方向に移動可能なステージである試料ステージ１１８を駆動制御する回路である。
【００３４】
前記制御回路１２０〜１２５およびファラデーカップアレイ１１９は、マルチ電子ビーム描画装置全体を制御するＣＰＵ１２６に接続され、これによって制御される。
【００３５】
次に、本発明の第１実施例のマルチ電子ビーム描画装置用デバイス及びその製造方法を図２から図６を用いて説明する。
【００３６】
まず、描画装置用デバイスの一例であるブランカーアレイ１０７に用いられるデバイス５０の構成に関して、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３７】
図２は本実施例のブランカーアレイ用デバイス５０のシリコン基板１の貫通孔２を成形した状態を示す断面斜視模式図である。図２では、貫通孔２の内部形状がわかるようにシリコン基板１を貫通孔２の部分で断面して表示するようにしてある。
【００３８】
シリコン基板１には複数の微小な貫通孔２が高密度に形成されている。貫通孔２の大きさは、縦方向の寸法が数十μｍであり、横方向の寸法が３０μｍ以下であり、アスペクト比が４以上の高アスペクト比となっている。また、配置するピッチは１００μｍ程度であり、非常に小さい孔が形成されている。個々の貫通孔２の側壁３には、それぞれ対向する面に電気的に独立した偏向電極１４（図３参照）が形成される。この偏向電極１４は、貫通孔２の中心を電子ビームが通過する際に、電気的な磁場を発生させることにより電子ビームを任意に偏向させるためのものである。
【００３９】
貫通孔２は、シリコン基板１の上面側１ａと下面側１ｂにおいて、パターンの大きさもしくは形状が異なる。即ち、それぞれの貫通孔２内部には段差部４が形成されている。このように基板の両側でパターン形状が異なる理由は、貫通孔２の形成を、ドライエッチング技術を用いて両側から行なうためである。
【００４０】
図３は図２のシリコン基板１に電気的な偏向電極１４を形成した状態の斜視模式図である。図３Ａは上方から見た図、図３Ｂは下方から見た図である。なお、シリコン基板１の表面には絶縁膜である酸化膜が形成されているが、図３では図示を省略してある。
【００４１】
シリコン基板１の表面側１ａには、図３Ａに示すように、貫通孔２に形成した偏向電極１４から配線５が引き出され、電極パッド６まで繋がっている。また、シリコン基板１の裏面側１ｂには、図３Ｂに示すように、貫通孔２に形成した偏向電極１４から配線５が引き出され、その周囲を取り囲むようにシード電極７が形成されている。シード電極７は、シリコン基板１の表面に露出している絶縁層の表面に電荷が溜まることで発生する電子ビームの誤動作などを防止するために設けられている。シリコン基板１の表面側にもシード電極７を形成することが望ましい。シリコン基板１の表面及び裏面に形成される貫通孔２のパターンは微小であり、そのパターン形状も配線パターン及びシード電極パターンなどを形成すること及びパターン精度が微小であることから良好に形成する必要がある。
【００４２】
次に、本実施例のデバイス５０の製造方法の全体に関して、図４を参照しながら説明する。図４は本実施例のデバイス５０の製造方法を示す工程の断面図である。
【００４３】
まず、図４（ａ）に示すように、厚さ２００μｍで（１００）方位のシリコンウエハで構成されるシリコン基板１を準備し、シリコン基板１表面に厚さ０.５μｍの熱酸化膜８を上面側１ａ及び下面側１ｂから形成する。この熱酸化膜８は、ドライエッチング加工が終了した後のウエットエッチング時のマスク材とするために、あらかじめ形成しているものである。
【００４４】
次いで、図４（ｂ）に示すように、ドライエッチングのマスク材として、シリコン基板１の両面に形成された熱酸化膜８の表面にアルミニウム薄膜９をスパッタリング装置もしくは蒸着装置を用いて形成する。
【００４５】
次いで、ホトリソプロセスを用いて、シリコン基板１の表面に形成された熱酸化膜８及びアルミニウム薄膜９にレジスト塗布・パターン露光・現像・アルミニウムのエッチングを両面側から行い、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板１の上面側１ａに貫通孔パターン１０ａを形成すると共に、シリコン基板１の下面側１ｂにパターン１０ａとは大きさが異なる貫通孔パターン１０ｂを形成する。このようにシリコン基板１の上面側と下面側とでパターン１０ａ、１０ｂの大きさを変えるのは、ホトリソプロセスにおいてシリコン基板１の両面合わせを行なう時の位置ずれ量を考慮したものであり、これによって貫通孔２を高精度に効率的に形成することができる。ここで、上面側パターン１０ａと比較して下面側パターン１０ｂを３μｍ程度全体的に大きく形成するのが好ましい。なお、両面合わせの高精度なマスクアライナーを適用する場合には、下面側パターンを３μｍ以下に形成しても良い。また、両面のホトリソプロセスを、片面ごとに行なうプロセスを用いても良い。また、シリコン基板１に形成するパターンは表面のパターンに対して裏面のパターンを小さく形成しても良い。
【００４６】
次いで、シリコン基板１の上面側１ａからアルミニウム薄膜９をマスク材としてシリコンのドライエッチング加工を行い、図４（ｄ）に示すようにほぼ垂直な側壁を有する溝１１を形成する。溝１１の形成にドライエッチング加工を用いたことにより、ほぼ垂直な側壁を有する溝１１を容易に形成できる。この溝１１はシリコン基板１の下面まで達しないように形成される。
【００４７】
次いで、シリコン基板１の下面側１ｂからアルミニウム薄膜９をマスク材としてドライエッチング加工を行い、図４（ｅ）に示すように貫通孔２を形成する。貫通孔１２は、途中に段差部４を有し、上面側孔部２ａと下面側孔部２ｂとから形成されている。下面側孔部２ｂの径は上面側孔部２ａの径より大きく形成されている。これは、シリコン基板１の上面側１ａ及び下面側１ｂに形成したパターンの大きさが異なるためである。また、下面側孔部２ｂはほぼ垂直の側壁を有するように形成されている。下面側孔部２ｂの形成にドライエッチング加工を用いたことにより、ほぼ垂直な側壁を有する下面側孔部２ｂを容易に形成できる。
【００４８】
従って、貫通孔２の上面側孔部２ａと下面側孔部２ｂとは何れもほぼ垂直な側壁を有することとなり、これにより貫通孔２をシリコン基板１に高密度化に形成することができる。貫通孔１２は、シリコン基板１の両側から形成された上面側孔部２ａと下面側孔部２ｂとにより形成されるので、片側のみから形成される場合に比較して、側壁３の表面を全体にわたってきれいな平坦面に形成することができる。これによって、側壁３の表面に酸化膜８及び偏向電極１４をきれいに容易に形成することができ、電子ビームの偏向精度を向上することができる。
【００４９】
次いで、図４（ｆ）に示すようにマスク材のアルミニウム薄膜９を除去し、熱酸化膜８をマスク材として、シリコン基板１全体を５０℃の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、貫通孔内部に形成された段差部４の角及び側壁３をウエットエッチングする。これによって、側壁３の表面及び段差部４の角部を傾斜した滑らかなものとすることができる。なお、この貫通孔２のウエットエッチング加工は水酸化カリウム水溶液だけではなく、水酸化カリウム水溶液にイソプロピルアルコールを数％程度混入したエッチャントもしくはその他のウエットエッチング液、例えば、エチレンジアミンピロカテコール、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、ヒドラジンを用いることができる。
【００５０】
次いで、図４（ｇ）に示すように厚さ２μｍの熱酸化膜８を形成し、構造体が完成する。なお、構造体が完成した時点で、数μｍの厚さに熱酸化膜を形成し、それを除去する工程を繰り返すことで、シリコン基板１表面と貫通孔２とが交差する角部において、角を滑らかにすることもできる。それにより、次ぎに行なう配線工程での角部による断線を防止することができる。
【００５１】
次いで、複数の貫通孔２内部に個々に独立した偏向電極１４、引き出し用の配線５、電極パッド６及びシード電極７を形成することにより、ブランカーアレイとしてのデバイス５０が完成する。
【００５２】
なお、前記ドライエッチング加工装置には誘導結合型のプラズマエッチング［IＣP―RIＥ（Inｄuｃtivｅly  Ｃouplｅｄ  Plａsmａ―RIＥ）］装置を用いることによりアスペクト比２０程度のほぼ垂直な壁を有するエッチング加工を行なえる。
【００５３】
次に、図４で説明した製造方法について、さらに図５を参照しながら説明する。図５は本実施例のデバイス５０における貫通孔２の形成から偏向電極１４の形成に至る工程を示す断面図である。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、シリコン基板１の表面側１ａに形成したアルミニウム薄膜９のパターンにしたがってエッチング方向１３ａからドライエッチング加工を行い、その後、シリコン基板１の裏面側１ｂに形成したアルミニウム薄膜９のパターンにしたがってエッチング方向１３ｂからドライエッチング加工が行なわれ、貫通孔２が形成される。シリコン基板１に形成した貫通孔２の中央部には、突き当たり部において段差部４が形成される。この状態から直ちに貫通孔２の側壁３に電極形成を行なうと、段差部４の角部が鋭いために偏向電極１４の断線が発生するおそれがある。
【００５５】
そのため、図５（ｂ）に示すように、貫通孔２を形成するドライエッチング加工が終了した時点で、アルミミウムマスク９を除去し、その下に形成した熱酸化膜８をマスク材として、シリコン基板１をシリコンの異方性エッチングを行なう。これによって、異方性エッチング後の貫通孔２内部の段差部４ａはこの異方性エッチングにより滑らかに形成される。これは貫通孔２の段差部４が多結晶から形成されているため、シリコンの異方性エッチングを行なうことで段差部の角部は（１００）結晶面もしくは｛１１０｝結晶面と比較して約２.８倍の速さでエッチングが進行するからである。このように、貫通孔２の内部をシリコンの異方性エッチング処理を行なうことで、貫通孔２の側壁３（すなわち、電極形成面）も同時にエッチングされる。
【００５６】
次いで、貫通孔２が形成された構造体の全面を配線と絶縁するために１．５μｍ程度の熱酸化膜を形成する（図５での図示省略、図４（ｇ）参照）。次いで、図５（ｃ）に示すように、貫通孔２の側壁２に偏向電極１４を形成すると共に、シリコン基板１の表面に配線５も同時に形成する。偏向電極１４は、貫通孔２内の形状に沿うように、かつ対向するように形成される。ここで、段差部４が滑らかに形成されているので、偏向電極１４が断線することなく形成される。
【００５７】
次に、貫通孔２の側壁３の表面粗さと深さとの関係について図６を参照しながら説明する。図６は貫通孔２を片側からドライエッチング加工により形成した場合の貫通孔２の側壁３の表面粗さ（平均算術粗さＲａ）と貫通孔２の深さとの関係を示す図である。
【００５８】
図６から明らかなように貫通孔２は深さが深くなるほど表面粗さが大きくなる。実験の結果、貫通孔２の深さ４０μｍでは平均算術粗さＲａが０.１μｍ、貫通孔２の深さ１００μｍではRａが０.２μｍ、貫通孔２の深さ１７０μｍでは平均算術粗さＲａが０.２５μｍ、最大高さが１.５μｍであった。従って、本実施例のように、シリコン基板１の両側から上面側孔部２ａ及び下面側孔部２ｂを形成して貫通孔２を形成することにより、貫通孔２の側壁３の表面を滑らかなものとすることができる。
【００５９】
また、この貫通孔２を５０℃の水酸化カリウム水溶液に３分間浸漬し、同様に測定した結果、貫通孔２の深さ４０μｍでは平均算術粗さＲａが０.０８μｍ、貫通孔２の深さ１００μｍでは平均算術粗さＲａが０.１６μｍ、貫通孔２の深さ１７０μｍではRａが０.２μｍ、最大高さが０.９６μｍとなった。従って、上述した本実施例のように貫通孔２をウエットエッチングすることにより、側壁３の表面を滑らかにできることが実証された。
【００６０】
次に、本発明の第２実施例について図７から図９を用いて説明する。図７は本発明の第２実施例のデバイスの製造方法を示す工程の断面図、図８は図４（ｆ）の工程時の拡大断面図、図９は図７（ｆ１）の工程時の拡大断面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００６１】
この第２実施例の製造方法は図７（ｆ１）の工程が図４（ｆ）の工程と異なるのみである。図７（ａ）〜（ｅ）及び（ｇ）の各工程は図４（ａ）〜（ｅ）及び（ｇ）の各工程と同一である。即ち、第１実施例の図４（ｆ）の工程では、シリコン基板１表面と貫通孔２とが交わる位置が鋭角に形成される可能性があることから、第２実施例の図７（ｆ１）の工程では、角部を滑らかな形状となるように、水酸化カリウム水溶液に浸漬する工程の前に、マスク材の熱酸化膜を除去し、シリコン基板１全面を水酸化カリウム水溶液に浸漬する工程としたものである。これによって、シリコン基板１表面と貫通孔２が交差する角部を十分に滑らかにすることができる。
【００６２】
この点を図８及び図９によりさらに具体的に説明する。第１実施例の図４（ｆ）の工程のように、熱酸化膜８を有する状態で貫通孔２の側壁３のエッチング加工を水酸化カリウム水溶液により行なうと、図８に示すように貫通孔２の角部に突起部が形成され、エッチングが進行するにしたがってひさし状突起１６が形成されるおそれがある。このひさし状突起１６の大きさは１〜２μｍくらいの大きさになることもある。このようなひさし状の突起１６が存在すると、この後の配線形成・偏向電極形成工程において、配線が断線する可能性がある。このようにひさし状突起１６が形成されるのは、｛１１０｝結晶面をエッチングすると、熱酸化膜からなるマスクの下には｛１１１｝結晶面からなる突起部が形成されるからである。
【００６３】
そこで、第２実施例では、マスク材のアルミニウム薄膜を除去し、その下に形成されている熱酸化膜を除去し、シリコンウエハ全体を５０℃の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、貫通孔２内部に形成された段差部４の角部、側壁３及び貫通孔２の角部をエッチングするようにしたのである。これにより、図９に示すように、貫通孔２の角部にはひさし状突起が存在せず、角が滑らかな傾斜面の角落ち部１７が形成される。従って、偏向電極１４及び配線５を断線することなく確実に形成することができる。
【００６４】
また、本発明は高密度に配置された微小な貫通孔２を形成する方法についてなされたものであり、ブランカーアレイシリコン基板１に限らず、シリコンの微小な構造体全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明によるデバイスを用いたマルチ電子ビーム描画装置の構成図である。
【図２】本発明の第１本実施例のデバイスの基板の貫通孔を成形した状態を示す断面斜視模式図である。
【図３Ａ】図２の基板に偏向電極を形成した状態を上方から見た斜視模式図である。
【図３Ｂ】図２の基板に偏向電極を形成した状態を下方から見た斜視模式図である。
【図４】第１実施例のデバイスの製造方法を示す工程の断面図である。
【図５】第１実施例のデバイスにおける貫通孔の形成から偏向電極の形成に至る工程を示す断面図である。
【図６】貫通孔を片側からドライエッチング加工により形成した場合の貫通孔の側壁の表面粗さと貫通孔の深さとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例のデバイスの製造方法を示す工程の断面図である。
【図８】図４（ｆ）の工程時の拡大断面図である。
【図９】図７（ｆ１）の工程時の拡大断面図である。
【図１０】従来のバイスの貫通孔成形時の断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…シリコン基板、１ａ…上面側、１ｂ…下面側、２…貫通孔、２ａ…上面側孔部、２ｂ…下面側孔部、３…側壁、４…段差部、５…配線、６…電極パッド、７…シード電極、８…熱酸化膜、９…アルミニウム薄膜、１０…パターン、１１…溝、１３…ドライエッチング方向、１４…偏向電極、１６…ひさし状突起、１７…角落ち部、５０…デバイス、１００…マルチ電子ビーム描画装置、１０１…電子銃、１０２…電子ビーム、１０３…コンデンサーレンズ、１０４…アパーチャーアレイ、１０５…レンズアレイ、１０６…分離された電子ビーム、１０７…ブランカーアレイ、１０８…ブランキング絞り、１０９…中間像、１１０…第１投影レンズ（成形レンズ）、１１１…動点焦点補正器、１１２…動点非点補正器、１１３…主偏向器、１１４…第２投影レンズ（縮小レンズ）、１１５…副偏向器、１１６…電子検出器、１１７…試料、１１８…試料ステージ、１１９…ファラデーカップアレイ、１２０…フォーカス制御回路、１２１…照射量制御回路、１２２…レンズ制御回路、１２３…偏向制御回路、１２４…電子検出器制御回路、１２５…ステージ制御回路、１２６…ＣＰＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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