(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を絶縁膜を介して貼り合わせてなり、電子ビームを通過するためのビーム通過孔が、前記基板の貼り合わせ面に対して平行に開口された偏向器であって、前記複数の基板に所定の電圧を印加することにより前記ビーム通過孔を通過する前記電子ビームを偏向することを特徴とする偏向器。
【請求項２】
請求項１記載の偏向器において、
前記ビーム通過孔の断面は、前記断面の中心点に対してほぼ点対称の形状を有し、
前記ビーム通過孔内に露出した、前記基板によって構成される対向面同士がそれぞれほぼ平行であることを特徴とする偏向器。
【請求項３】
請求項１又は２記載の偏向器において、
前記絶縁膜は、前記ビーム通過孔に露出した前記基板の端部に対して凹んでいることを特徴とする偏向器。
【請求項４】
第１の電極をなす第１の基板と、
前記第１の基板上に第１の絶縁膜を介して形成され、第１の開口領域を隔てて第２及び第３の電極をなす第２の基板と、
前記第２の基板上に第２の絶縁膜を介して形成され、前記第１の開口領域上の第２の開口領域を隔てて第４及び第５の電極をなす第３の基板と、
前記第３の基板上に第３の絶縁膜を介して形成され、前記第２の開口領域上の第３の開口領域を隔てて第６及び第７の電極をなす第４の基板と、
前記第４の基板上に第４の絶縁膜を介して形成され、第８の電極をなす第５の基板とを有し、
前記第１乃至前記第３の開口領域より構成されるビーム通過孔を通過する電子ビームを、前記第１乃至第８の電極に電圧を加えることにより偏向することを特徴とする偏向器。
【請求項５】
開口領域が形成された基板を含む複数の基板を絶縁膜を介して貼り合わせ、前記開口領域により構成され、前記基板の貼り合わせ面に対して平行な電子ビームを通過するためのビーム通過孔を形成することを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項６】
第１の開口領域が形成された第１の基板と、第２の開口領域が形成された第２の基板と、第３の開口領域が形成された第３の基板とが順次絶縁膜を介して貼り合わされ、電子ビームを通過するためのビーム通過孔が前記第１乃至前記第３の開口領域より構成される偏向器の製造方法であって、
前記第１の基板の前記所定の領域を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板に向かって所定の角度に広がるように前記第１の開口領域を形成する第１開口領域形成工程と、
所定の角度に広がる前記第１の開口領域の形状に合うように前記第２の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板に対してほぼ垂直になるように前記第２の開口領域を形成する第２開口領域形成工程と、
前記第３の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板に向かって所定の角度に広がる第３の開口領域を前記第２の開口領域の形状に合うように形成する第３開口領域形成工程と、
貼り合わされた前記複数の基板を、前記ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断する切断工程と
を有することを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の偏向器の製造方法において、
前記第２開口領域形成工程の前に、前記第２の開口領域と前記第３の開口領域とがほぼ合致するように前記第２の基板と前記第３の基板とを貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、
前記第２の開口領域形成工程の後に、前記第２及び前記第３の基板の露出した面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを有し、
前記第３の開口領域形成工程では、前記第２の開口領域に露出した前記絶縁膜をエッチングした後、前記第２の開口領域に露出した前記第３の基板を異方性エッチングして第３の開口領域を形成することを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の偏向器の製造方法において、
前記第１及び前記第３の基板には、面方位（１００）のシリコン基板を用い、前記第２の基板には、面方位（１１０）のシリコン基板を用い、
前記異方性エッチングのエッチャントには、水酸化カリウム溶液を用いることを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載の偏向器の製造方法において、
等方性エッチングにより、前記ビーム通過孔に露出した前記絶縁膜を前記ビーム通過孔に露出した前記基板の端部に対して凹むようにエッチングすることを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の偏向器の製造方法において、
前記第１開口領域形成工程では、更に前記第１の基板に第１の位置合わせマークを形成し、
前記第２開口領域形成工程では、更に前記第２の基板に第２の位置合わせマークを形成し、
前記第１及び前記第２の位置合わせマークを用いて前記第１の基板と前記第２の基板との位置合わせを行い、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせることを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の偏向器の製造方法において、
前記第１開口領域形成工程では、複数の前記第１の開口領域を形成し、
前記第２開口領域形成工程では、複数の前記第２の開口領域を形成し、
所定の前記第１及び前記第２の開口領域に位置合わせ用部材をはめ込んで前記第１の基板と前記第２の基板との位置合わせを行い、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせることを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の偏向器の製造方法において、
前記位置合わせ用部材は、略円柱形状のファイバであることを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の偏向器の製造方法において、
前記位置合わせ用部材は略球形の部材であることを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項１４】
第１の電極となる第１の基板と、第１の開口領域が形成された第２の基板と、第２の開口領域が形成された第３の基板と、第３の開口領域が形成された第４の基板と、第８の電極となる第５の基板とが順次絶縁膜を介して貼り合わされ、電子ビームを通過するためのビーム通過孔が前記第１乃至前記第３の開口領域より構成されることを特徴とする偏向器の製造方法であって、
前記第１の基板と前記第２の基板とを前記絶縁膜を介して貼り合わせる工程と、前記第２の基板の所定の領域を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板の表面に向かって所定の角度に広がるように前記第１の開口領域を形成して、前記第１の開口領域により隔てられた第２及び第３の電極を形成する工程とを有し、前記第１乃至前記第３の電極を有する第１の電極部品を形成する第１電極部品形成工程と、
前記第３の基板と前記第４の基板と前記第５の基板とを前記絶縁膜を介して順次貼り合わせる工程と、前記第１の開口領域の形状に合うように前記第３の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第３の基板に対してほぼ垂直になるように前記第２の開口領域を形成して、前記第２の開口領域により隔てられた第４及び第５の電極を形成する工程と、前記第２の開口領域に露出した前記絶縁膜をエッチングする工程と、前記第２の開口領域に露出した前記第４の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第３の基板に向かって所定の角度に広がるように前記第３の開口領域を形成して、前記第３の開口領域により隔てられた第６及び第７の電極を形成する工程とを有し、前記第４乃至前記第８の電極を有する第２の電極部品を形成する第２電極部品形成工程と、
前記第１電極部品と前記第２の電極部品とを貼り合わせる電極部品貼り合わせ工程と、
貼り合わされた前記第１の電極部品と前記第２の電極部品とを、前記ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断する切断工程と
を有することを特徴とする偏向器の製造方法。
【請求項１５】
電子銃と、
前記電子銃から放出される電子ビームを偏向する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏向器と
を有することを特徴とする電子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームに電界を加えて電子ビームを偏向する偏向器及びその製造方法並びに電子ビーム装置に関し、特に小型でしかも偏向角の大きい偏向器及びその製造方法並びにその偏向器を用いた電子ビーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム装置は、電子銃から放出した電子ビームを偏向器を用いて偏向することにより、ターゲットの所望の位置に電子ビームを照射するものである。
電子ビーム装置の概略を、図１５を用いて説明する。図１５は、電子ビーム装置の概念図である。
【０００３】
図１５に示すように、偏向器１１０には複数の偏向電極１３２ａ、１３２ｂ、・・・が設けられている。電子ビームを自在に偏向できるように偏向電極１３２ａ、１３２ｂ、・・・は８個設けられているが、図１５では便宜上２つの偏向電極１３２ａ、１３２ｂだけが示されている。なお、８個の偏向電極を有する偏向器は、一般に八極電極と呼ばれている。
【０００４】
Ｅ（ｅＶ）のエネルギーをもって電子銃２００から放出された電子ビームは、電圧が印加された偏向電極１３２ａ、１３２ｂ間のビーム通過孔２０１を通過し、偏向電極１３２ａ、１３２ｂ間に発生する電界により偏向角θ（ｒａｄ）の角度で偏向されてターゲット２０２へ照射される。偏向電極１３２ａ、１３２ｂ間の離隔をｄ（ｍｍ）、偏向電極１３２ａ、１３２ｂ間に加える電位差をＶ（Ｖ）、偏向電極１３２ａ、１３２ｂの電子ビームの進行方向の長さをＬ（ｍｍ）とすると、偏向角θは、
θ＝（Ｖ×Ｌ）／（Ｅ×ｄ）・・・（１）
で表すことができる。
【０００５】
ところで、偏向器１１０は、ターゲット２０２の広い領域に電子ビームを照射することができるよう、大きな偏向角θを実現しうることが望ましい。しかし、電位差Ｖの値を極端に大きくしたり、電子のエネルギーＥの値を極端に小さくするのは実用的でないため、通常は長さＬ又は離隔ｄの値を適宜設定して所望の偏向角θを得られるようにするのが望ましい。
【０００６】
従来は、機械加工技術を用いて偏向器を形成することにより、所望の偏向角θを実現しうる偏向器が提供されていた。
しかしながら、機械加工技術では微細に加工するのが困難であるため、機械加工技術を用いて形成した従来の偏向器は形状が５乃至１０ｍｍと大きくなってしまっていた。近年では小型の電子ビーム装置を実現するため、偏向器の小型化が求められている。そこで、半導体の微細加工技術や半導体基板上に厚い導電膜を形成する技術等を用いて偏向器を形成する技術が提案されている。
【０００７】
提案されている偏向器を図１６を用いて説明する。図１６は、提案されている偏向器を示す上面図及びＡ−Ａ′線断面図である。
提案されている偏向器１０９では、半導体基板上に厚い導電膜を形成する技術を用いることにより、半導体基板１１１上に偏向電極１３３ａ乃至１３３ｈが形成されている。このような偏向器１０９では、所定の電圧を偏向電極１３３ａ乃至１３３ｈに加えることにより、ビーム通過孔１３０を通過する電子ビームを偏向する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、提案されている技術では、半導体基板１１１上に厚い導電膜を形成する技術を用いて偏向電極１３３ａ乃至１３３ｈの電子の進行方向の長さＬを長くしようとしており、蒸着法では数μｍ、ＣＶＤ法では数１０μｍ程度が限界値である。メッキ法を用いれば、長さＬを約１００μｍまで長くできると考えられるが、精度よく成膜するのは困難である。また、複数の導電膜を絶縁膜を介して積層することも考えられるが、せいぜい数段の積層が限度であり、長さＬを十分に長くするのは困難である。このような半導体基板上に厚い導電膜を形成する技術では、精度よく導電膜を成膜できる限界は約３０μｍ程度と考えられる。
【０００９】
長さＬを３０μｍ、電子のエネルギーＥを１ｋｅＶ、電位差Ｖを１０Ｖ、所望の偏向角θを３０ｍｒａｄとして、式（１）に各値を代入して計算してみると、離隔ｄは約９μｍとなる。３０ｍｒａｄの偏向角θを実現できれば、例えば偏向器からターゲットまでの距離を５ｍｍとして視野を３００μｍにすることができ、十分な偏向性能を有する偏向器となるが、離隔ｄが約９μｍと非常に小さくなるため偏向電極１３３ａ乃至１３３ｈによる均一な電界領域が狭くなってしまい良好な偏向性能を得ることができず、しかも、電子ビーム装置に組み込む際には１μｍ以下という厳しい位置合わせ精度が必要となるため実用化には適さない。
【００１０】
このように、提案されている技術では、長さＬを容易に長くすることができないため、所望の偏向角θを得るためには離隔ｄを小さくしなければならず、このため偏向性能が悪く、組立時の位置合わせも困難であったため、実用に耐えうるものではなかった。そこで、半導体の微細加工技術を用いるとともに長さＬを容易に長くできる技術が渇望されていた。
【００１１】
本発明の目的は、小型でしかも偏向角が大きい偏向器及びその製造方法並びにその偏向器を用いた電子ビーム装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数の基板を絶縁膜を介して貼り合わせてなり、電子ビームを通過するためのビーム通過孔が、前記基板の貼り合わせ面に対して平行に開口された偏向器であって、前記複数の基板に所定の電圧を印加することにより前記ビーム通過孔を通過する前記電子ビームを偏向することを特徴とする偏向器により達成される。これにより、ビーム通過孔を長く形成することができるので、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を提供することができる。
【００１３】
また、上記の偏向器において、前記ビーム通過孔の断面は、前記断面の中心点に対してほぼ点対称の形状を有し、前記ビーム通過孔内に露出した、前記基板によって構成される対向面同士がそれぞれほぼ平行であることが望ましい。
また、上記の偏向器において、前記絶縁膜は、前記ビーム通過孔に露出した前記基板の端部に対して凹んでいることが望ましい。
【００１４】
また、上記目的は、第１の電極をなす第１の基板と、前記第１の基板上に第１の絶縁膜を介して形成され、第１の開口領域を隔てて第２及び第３の電極をなす第２の基板と、前記第２の基板上に第２の絶縁膜を介して形成され、前記第１の開口領域上の第２の開口領域を隔てて第４及び第５の電極をなす第３の基板と、前記第３の基板上に第３の絶縁膜を介して形成され、前記第２の開口領域上の第３の開口領域を隔てて第６及び第７の電極をなす第４の基板と、前記第４の基板上に第４の絶縁膜を介して形成され、第８の電極をなす第５の基板とを有し、前記第１乃至前記第３の開口領域より構成されるビーム通過孔を通過する電子ビームを、前記第１乃至第８の電極に電圧を加えることにより偏向することを特徴とする偏向器により達成される。これにより、ビーム通過孔を長く形成することができるので、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を提供することができる。
【００１５】
また、上記目的は、開口領域が形成された基板を含む複数の基板を絶縁膜を介して貼り合わせ、前記開口領域により構成され、前記基板の貼り合わせ面に対して平行な電子ビームを通過するためのビーム通過孔を形成することを特徴とする偏向器の製造方法により達成される。これにより、ビーム通過孔を長く形成することができるので、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を提供することができる。
【００１６】
また、上記目的は、第１の開口領域が形成された第１の基板と、第２の開口領域が形成された第２の基板と、第３の開口領域が形成された第３の基板とが順次絶縁膜を介して貼り合わされ、電子ビームを通過するためのビーム通過孔が前記第１乃至前記第３の開口領域より構成される偏向器の製造方法であって、前記第１の基板の前記所定の領域を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板に向かって所定の角度に広がるように前記第１の開口領域を形成する第１開口領域形成工程と、所定の角度に広がる前記第１の開口領域の形状に合うように前記第２の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板に対してほぼ垂直になるように前記第２の開口領域を形成する第２開口領域形成工程と、前記第３の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板に向かって所定の角度に広がる第３の開口領域を前記第２の開口領域の形状に合うように形成する第３開口領域形成工程と、貼り合わされた前記複数の基板を、前記ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断する切断工程とを有することを特徴とする偏向器の製造方法により達成される。これにより、基板の面と平行にビーム通過孔を形成し、ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断するだけでビーム通過孔の長い偏向器を精度よく形成することができるので、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を提供することができる。
【００１７】
また、上記の偏向器の製造方法において、前記第２開口領域形成工程の前に、前記第２の開口領域と前記第３の開口領域とがほぼ合致するように前記第２の基板と前記第３の基板とを貼り合わせる基板貼り合わせ工程と、前記第２の開口領域形成工程の後に、前記第２及び前記第３の基板の露出した面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを有し、前記第３の開口領域形成工程では、前記第２の開口領域に露出した前記絶縁膜をエッチングした後、前記第２の開口領域に露出した前記第３の基板を異方性エッチングして第３の開口領域を形成することが望ましい。
【００１８】
また、上記の偏向器の製造方法において、前記第１及び前記第３の基板には、面方位（１００）のシリコン基板を用い、前記第２の基板には、面方位（１１０）のシリコン基板を用い、前記異方性エッチングのエッチャントには、水酸化カリウム溶液を用いることが望ましい。
また、上記の偏向器の製造方法において、等方性エッチングにより、前記ビーム通過孔に露出した前記絶縁膜を前記ビーム通過孔に露出した前記基板の端部に対して凹むようにエッチングすることが望ましい。
【００１９】
また、上記の偏向器の製造方法において、前記第１開口領域形成工程では、更に前記第１の基板に第１の位置合わせマークを形成し、前記第２開口領域形成工程では、更に前記第２の基板に第２の位置合わせマークを形成し、前記第１及び前記第２の位置合わせマークを用いて前記第１の基板と前記第２の基板との位置合わせを行い、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせることが望ましい。
【００２０】
また、上記の偏向器の製造方法において、前記第１開口領域形成工程では、複数の前記第１の開口領域を形成し、前記第２開口領域形成工程では、複数の前記第２の開口領域を形成し、所定の前記第１及び前記第２の開口領域に位置合わせ用部材をはめ込んで前記第１の基板と前記第２の基板との位置合わせを行い、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせることが望ましい。
【００２１】
また、上記の偏向器の製造方法において、前記位置合わせ用部材は、略円柱形状のファイバであることが望ましい。
また、上記の偏向器の製造方法において、前記位置合わせ用部材は略球形の部材であることが望ましい。
また、上記目的は、第１の電極となる第１の基板と、第１の開口領域が形成された第２の基板と、第２の開口領域が形成された第３の基板と、第３の開口領域が形成された第４の基板と、第８の電極となる第５の基板とが順次絶縁膜を介して貼り合わされ、電子ビームを通過するためのビーム通過孔が前記第１乃至前記第３の開口領域より構成されることを特徴とする偏向器の製造方法であって、前記第１の基板と前記第２の基板とを前記絶縁膜を介して貼り合わせる工程と、前記第２の基板の所定の領域を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第２の基板の表面に向かって所定の角度に広がるように前記第１の開口領域を形成して、前記第１の開口領域により隔てられた第２及び第３の電極を形成する工程とを有し、前記第１乃至前記第３の電極を有する第１の電極部品を形成する第１電極部品形成工程と、前記第３の基板と前記第４の基板と前記第５の基板とを前記絶縁膜を介して順次貼り合わせる工程と、前記第１の開口領域の形状に合うように前記第３の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第３の基板に対してほぼ垂直になるように前記第２の開口領域を形成して、前記第２の開口領域により隔てられた第４及び第５の電極を形成する工程と、前記第２の開口領域に露出した前記絶縁膜をエッチングする工程と、前記第２の開口領域に露出した前記第４の基板を異方性エッチングし、エッチングにより露出した面が前記第３の基板に向かって所定の角度に広がるように前記第３の開口領域を形成して、前記第３の開口領域により隔てられた第６及び第７の電極を形成する工程とを有し、前記第４乃至前記第８の電極を有する第２の電極部品を形成する第２電極部品形成工程と、前記第１電極部品と前記第２の電極部品とを貼り合わせる電極部品貼り合わせ工程と、貼り合わされた前記第１の電極部品と前記第２の電極部品とを、前記ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断する切断工程とを有することを特徴とする偏向器の製造方法により達成される。これにより、基板の面と平行にビーム通過孔を形成し、ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断するだけでビーム通過孔の長い偏向器を精度よく形成することができるので、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を提供することができる。
【００２２】
また、上記目的は、電子銃と、前記電子銃から放出される電子ビームを偏向する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏向器とを有することを特徴とする電子ビーム装置により達成される。これにより、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を用いるので、小型の電子ビーム装置を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による偏向器を図１乃至図８を用いて説明する。図１は、本実施形態による偏向器を示す斜視図である。図２乃至図８は、本実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態による偏向器１０は、５枚のシリコン基板１２、１４、１６、１８、２０を、シリコン酸化膜２２、２４、２６、２８を介して接合することにより構成されている。
シリコン基板１４、１６、１８には、所定の開口領域がそれぞれ設けられており、電子ビームを通過するためのビーム通過孔３０がこれら開口領域により構成されている。シリコン基板１４の開口領域とシリコン基板１８の開口領域は、シリコン基板１６側に向かってテーパ状に広がるように形成されている。また、シリコン基板１６の開口領域は、シリコン基板１６に対して垂直に形成されている。
【００２５】
ビーム通過孔３０とシリコン酸化膜２２、２４、２６、２８とにより分離又は絶縁されたシリコン基板１２、１４、１６、１８、２０は、ビーム通過孔３０内に電界を発生するための偏向電極３２ａ乃至３２ｈを構成している。
偏向電極３２ａ乃至３２ｈは、それぞれ配線ライン３４により電源３６と接続されている。
【００２６】
そして、このような偏向器１０のビーム通過孔３０に電子ビームを通過させ、偏向電極３２ａ乃至３２ｈに所定の電圧を印加すると、電子ビームを所望の偏向角θに偏向することができる。例えば、電子のエネルギーＥが１ｋｅＶ、偏向電極間の離隔ｄを５００乃至１０００μｍ、偏向電極間に加える電位差Ｖを１０Ｖ、偏向電極の電子ビームの進行方向の長さＬを２乃至３ｍｍとすれば、偏向角θが約３０ｍｒａｄの偏向器１０を提供することができる。
【００２７】
次に、本実施形態による偏向器の製造方法を説明する。
本実施形態による偏向器の製造方法は、２種類の電極部品をそれぞれ形成した後、これら２種類の電極部品を接合して偏向器を形成することに特徴がある。
まず、一方の電極部品の製造方法を説明する。
図２（ａ）に示すように、一方の面に膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜５２が形成された、厚さ２４５μｍ、面方位（１００）のシリコン基板１８を用意する。また、両面に膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜２８、５８が形成された、厚さ３００μｍ、面方位（１００）のシリコン基板２０を用意する。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１８とシリコン酸化膜２８とを接合する。接合方法には、加熱することにより接合する直接接合法を用いてもよいし、電圧を印加しながら加熱することにより接合する陽極接合法を用いてもよい。シリコン基板１８とシリコン酸化膜２８との位置合わせは、外形による位置合わせでよい。
【００２９】
次に、シリコン酸化膜５２上に、長さ５ｍｍ、幅６４６μｍのビーム通過孔３０を形成するための開口部と、数μｍ幅の合わせマークを形成するための開口部を有するレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によりシリコン酸化膜５２をエッチングする。エッチングガスとしては、ＣＦ4とＨ2との混合ガスを用いる。そして、エッチング終了後、レジストパターンを除去する（図３（ａ）参照）。
【００３０】
次に、エッチングされたシリコン酸化膜５２をマスクとし、濃度４９ｗｔ％、温度８５℃のＫＯＨ水溶液を用いてシリコン基板１８をエッチングする。約１８０分エッチングすると、シリコン酸化膜２８の表面が露出するので、この時点でエッチングを停止する。ＫＯＨ水溶液を用いたウエットエッチングでは（１１１）面を残すようにシリコン基板が異方的にエッチングされるので、シリコン基板１８は、（１１１）面が露出するように５４．７度の角度にエッチングされることになる。このようにして、シリコン基板１８にテーパ状の開口領域６２を形成することができる。またこのとき、シリコン基板１８には合わせマーク６４も形成される。合わせマーク６４近傍のシリコン基板１８では、（１１１）面が露出した時点でエッチングが止まるので、合わせマーク６４が極端に大きくなるような問題は起こらない（図３（ｂ）参照）。
【００３１】
次に、ＢＨＦ（Buffered Hydrogen Fluoride）溶液を用いて、露出しているシリコン酸化膜２８、５２、５８を除去すると共に、シリコン酸化膜２８を横方向にエッチングする。このとき、シリコン酸化膜２８の端部が、シリコン基板１８、２０の端部に対して横方向に大きくエッチングされるように、エッチング時間を長めにすることが望ましい。このようにシリコン酸化膜２８の端部をシリコン基板１８、２０の端部に対して凹ませることにより、ビーム通過孔３０を電子ビームが通過した際にシリコン酸化膜２８に電荷がチャージアップするのを防止することができる（図３（ｃ）参照）。
【００３２】
このようにして、電極部品６６を形成する。
次に、他方の電極部品の製造方法を説明する。
図４（ａ）に示すように、両面に膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜２６、２４が形成された、厚さ３００μｍ、面方位（１１０）のシリコン基板１６を用意する。また、面方位（１００）のベアのシリコン基板１４を用意する。また、両面に膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜２２、８２が形成された、厚さ３００μｍ、面方位（１００）のシリコン基板１２を用意する。このとき、シリコン基板１２、１４は、後工程でシリコン基板１６に形成する合わせマークを覆うことがないよう、シリコン基板１６より小さい形状であることが望ましい。
【００３３】
次に、図４（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜２４とシリコン基板１４、及びシリコン基板１４とシリコン酸化膜２２とを、直接接合法によりそれぞれ接合する。なお、接合方法としては、直接接合法のみならず、陽極接合法等を用いてもよい。
次に、図４（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜２６上に、ＣＶＤ（Chemical vapor deposition）法により、膜厚１．５μｍのＳｉ3Ｎ4膜８４を形成する。
【００３４】
次に、Ｓｉ3Ｎ4膜８４上に、長さ５ｍｍ、幅６４６μｍのビーム通過孔３０を形成するための開口部と、数μｍ幅の合わせマークを形成するための開口部を有するレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンをマスクとして、ＲＩＥによりＳｉ3Ｎ4膜８４とシリコン酸化膜２６とをエッチングする。エッチングガスとしては、ＣＦ4とＨ2との混合ガスを用いる。そして、エッチング終了後、レジストパターンを除去する（図５（ａ）参照）。
【００３５】
次に、エッチングされたＳｉ3Ｎ4膜８４とシリコン酸化膜２６とをマスクとし、濃度４９ｗｔ％、温度８５℃のＫＯＨ水溶液を用いてシリコン基板１６をエッチングする。約１５０分エッチングすると、シリコン酸化膜２４の表面が露出するので、この時点でエッチングを停止する。ＫＯＨ水溶液を用いたウエットエッチングでは（１１１）面を残すようにシリコン基板が異方的にエッチングされるので、面方位（１００）のシリコン基板ではシリコン基板に対してテーパ状にエッチングされ、面方位（１１０）のシリコン基板ではシリコン基板に対して垂直にエッチングされる。シリコン基板１６の面方位は（１１０）であるため、シリコン基板１６に対して垂直にエッチングされることになる。このようにして、シリコン基板１６に開口領域８６を形成することができる。またこのとき、シリコン基板１６には合わせマーク８８も形成される。合わせマーク８８は、（１１１）面を露出するようにエッチングされるので、シリコン基板１６に対して垂直な合わせマーク８８を形成することができる（図５（ｂ）参照）。
【００３６】
次に、図５（ｃ）に示すように、露出しているシリコン基板１２、１４、１６の表面に膜厚５００ｎｍのシリコン酸化膜９０を形成する。
次に、Ｓｉ3Ｎ4膜８４をマスクとして、ＲＩＥによりシリコン酸化膜２４をエッチングする。エッチングガスとしては、ＣＦ4とＨ2との混合ガスを用いる（図６（ａ）参照）。
【００３７】
次に、シリコン酸化膜２４、８２、９０とＳｉ3Ｎ4膜８４とをマスクとして、濃度４９ｗｔ％、温度８５℃のＫＯＨ水溶液を用いてシリコン基板１４をエッチングする。約１８０分エッチングすると、シリコン酸化膜２２の表面が露出するので、この時点でエッチングを停止する。このとき、シリコン基板１４は、（１１１）面が露出するように５４．７度の角度にエッチングされる。このようにして、シリコン基板１４にテーパ状の開口領域９２を形成することができる。なお、シリコン基板１２、１４、１６は、開口領域８６に露出したシリコン基板１４の表面以外の露出した表面にシリコン酸化膜２４、８２、９０が形成されているため、ＫＯＨ水溶液によりエッチングされてしまうことはない（図６（ｂ）参照）。
【００３８】
次に、ＢＨＦ溶液を用いて、シリコン酸化膜２２、２４、８２、９０を除去すると共に、シリコン酸化膜２２、２４、２６を横方向にエッチングする（図６（ｃ）参照）。このとき、シリコン酸化膜２２、２４、２６の端部が、シリコン基板１２、１４、１６の端部に対して横方向に大きくエッチングされるように、エッチング時間を長めにすることが望ましい。このようにシリコン酸化膜２２、２４、２６の端部をシリコン基板１２、１４、１６の端部に対して凹ませることにより、ビーム通過孔３０を電子ビームが通過した際にシリコン酸化膜２２、２４、２６に電荷がチャージアップするのを防止することができる。
【００３９】
次に、燐酸を用いてＳｉ3Ｎ4膜８４を除去し、電極部品９４とする（図６（ｄ）参照）。
このようにして形成した電極部品６６と電極部品９４とを用意し（図７（ａ）参照）、合わせマーク６４と合わせマーク８８とを用いて位置合わせを行い、シリコン酸化膜２６とシリコン基板１８とを直接接合法により接合する。なお、接合方法としては、直接接合法のみならず、陽極接合法等を用いてもよい。このように、電極部品６６と電極部品９４とを接合すると、開口領域６２、８６、９２より成るビーム通過孔３０が形成される（図７（ｂ）参照）。
【００４０】
次に、ダイシングソーを用いて、シリコン基板１２、１４、１６、１８、２０、及びシリコン酸化膜２２、２４、２６、２８を幅約２ｍｍに切断すると、８個の偏向電極３２ａ乃至３２ｈを有する偏向器を形成することができる（図８参照）。
このように、本実施形態によれば、シリコン基板の面と平行にビーム通過孔を形成し、ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断するだけでよいので、ビーム通過孔の長い偏向器を精度よく形成することができる。このため、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を提供することができる。
【００４１】
また、本実施形態による小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を用いれば、小型の電子ビーム装置を提供することができる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による偏向器を図９乃至図１１を用いて説明する。図９は、本実施形態による偏向器の製造方法における開口領域の平面レイアウトを示す上面図である。図１０及び図１１は、本実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図８に示す第１実施形態による偏向器と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００４２】
本実施形態による偏向器は第１実施形態による偏向器と同様であるが、本実施形態では、偏向器の製造方法が第１実施形態による偏向器の製造方法と異なる。本実施形態による偏向器の製造方法は、電極部品６６と電極部品９４とを接合する際の位置合わせの方法に特徴がある。
本実施形態の偏向器の製造方法は、複数の偏向器を同時に形成すること、合わせマーク６４、８８を形成しないこと、及びグラスファイバを複数の開口領域にはめ込んで位置合わせをすることの他は第１実施形態による偏向器の製造方法と同様である。
【００４３】
本実施形態では、電極部品６６の開口領域６２、６２ａを図９に示すようにレイアウトする。なお、開口領域６２ａは、開口領域６２と同様の形状で４カ所に形成する。
また、電極部品９４の開口領域８６、８６ａ、９２、９２ａを図９と同様にレイアウトする。後工程での位置合わせの際には、開口領域８６、９２は開口領域６２に対向し、開口領域８６ａ、９２ａは開口領域６２ａに対向する。
【００４４】
このようにして形成された電極部品６６の開口領域６２ａに、φ６４６μｍのグラスファイバ９６を配置し、陽極接合法によりグラスファイバ９６をシリコン基板１８に接合する（図１０参照）。
次に、電極部品９４の開口領域８６ａ、９２ａにグラスファイバ９６を合致させ、電極部品６６と電極部品９４とを接合する（図１１（ａ）参照）。
【００４５】
次に、所定の形状に切断すると、複数の偏向器１０を形成することができる（図１１（ｂ）参照）。
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による偏向器を図１２乃至図１４を用いて説明する。図１２は、本実施形態による偏向器の製造方法における開口領域の平面レイアウトを示す上面図である。図１３及び図１４は、本実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図１１に示す第１又は第２実施形態による偏向器と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００４６】
本実施形態による偏向器は第２実施形態による偏向器と同様であり、本実施形態の製造方法は、開口領域６２ａ、８６ａ、９２ａの形状が異なること、及び電極部品６６と電極部品９４とを位置合わせする際にグラスファイバを用いずにガラス球を用いることの他は第２実施形態と同様である。
本実施形態では、電極部品６６の開口領域６２、６２ａを図１２に示すようにレイアウトする。図１２に示すように、開口領域６２の形状は第２実施形態と同様とし、開口領域６２ａの形状は長さ２ｍｍ、幅６４６μｍとする。開口領域６２ａの長さを第２実施形態より短くしたので、ガラス球を用いて位置合わせを行っても位置合わせのずれを小さくすることができる。
【００４７】
また、電極部品９４の開口領域８６、８６ａ、９２、９２ａを図１２と同様にレイアウトする。後工程での位置合わせの際には、開口領域８６、９２は開口領域６２に対向し、開口領域８６ａ、９２ａは開口領域６２ａに対向する。
このようにして形成された電極部品６６の開口領域６２ａに、φ６４６μｍのガラス球１０２を配置し、陽極接合法によりガラス球１０２をシリコン基板１８に接合する（図１３参照）。
【００４８】
次に、電極部品９４の開口領域８６ａ、９２ａにガラス球１０２を合致させ、電極部品６６と電極部品９４とを接合する（図１４（ａ）参照）。
次に、所定の形状に切断すると、複数の偏向器１０を形成することができる（図１４（ｂ）参照）。
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００４９】
例えば、第２又は第３実施形態において、位置合わせをするために電極部品の開口領域にはめ込む部材は、グラスファイバやガラス球に限定されるものではなく、シリコン基板に接合しやすい材料ならばいかなる材料を用いてもよい。
また、第２又は第３実施形態において、位置合わせに用いる開口領域の形状は、長方形に限らず多角形や円形等でもよい。
【００５０】
また、第１乃至第３実施形態において、１個の偏向器が有する偏向電極の数は８個に限定されるものではなく、偏向電極に電圧を印加したときに所望の偏向角θを得られるならば偏向電極の数はいくつでもよい。例えば、３枚の基板を貼り合わせることにより、４重極電極を形成することができる。
また、第２又は第３実施形態において、位置合わせをするための部材をはめ込む箇所は４カ所に限定されるものではなく、複数の箇所にはめ込めば位置合わせをすることができる。
【００５１】
また、第１乃至第３実施形態に示された偏向器は、電子ビームを偏向するのみならず、電子ビーム以外の荷電粒子ビーム等を偏向することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、シリコン基板の面と平行にビーム通過孔を形成し、ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断するだけでよいので、ビーム通過孔の長い偏向器を精度よく形成することができる。これにより、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器及びその製造方法を提供することができる。シリコン基板の面と平行にビーム通過孔を形成し、ビーム通過孔の長さが所定の長さになるように切断するだけでよいので、ビーム通過孔の長い偏向器を精度よく形成することができる。これにより、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器及びその製造方法を提供することができる。
【００５３】
また、本発明によれば、小型でしかも偏向角θの大きい偏向器を用いて小型の電子ビーム装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による偏向器を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の第１実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の第１実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】本発明の第１実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図６】本発明の第１実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図７】本発明の第１実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その６）である。
【図８】本発明の第１実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その７）である。
【図９】本発明の第２実施形態による偏向器の製造方法における開口領域の平面レイアウトを示す上面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１１】本発明の第２実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１２】本発明の第３実施形態による偏向器の製造方法における開口領域の平面レイアウトを示す上面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１４】本発明の第３実施形態による偏向器の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１５】電子ビーム装置の概念図である。
【図１６】提案されている偏向器を示す上面図及びＡ−Ａ′線断面図である。
【符号の説明】
１０…偏向器
１２、１４、１６、１８、２０…シリコン基板
２２、２４、２６、２８…シリコン酸化膜
３０…ビーム通過孔
３２ａ乃至３２ｈ…偏向電極
３４…配線ライン
３６…電源
５２、５８…シリコン酸化膜
６２、６２ａ…開口領域
６４…合わせマーク
６６…電極部品
８２…シリコン酸化膜
８４…Ｓｉ3Ｎ4膜
８６、８６ａ…開口領域
８８…合わせマーク
９０…シリコン酸化膜
９２、９２ａ…開口領域
９４…電極部品
９６…グラスファイバ
１０２…ガラス球
１０９…偏向器
１１０…偏向器
１１１…半導体基板
１３０…ビーム通過孔
１３２ａ乃至１３２ｈ…偏向電極
１３３ａ乃至１３３ｈ…偏向電極
２００…電子銃
２０１…ビーム通過孔
２０２…ターゲット
ｄ…偏向電極間の離隔
Ｌ…電子ビームの進行方向の長さ
θ…偏向角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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