JP2001307671A - 電極用材料、荷電粒子線装置用電極及びその製造方法 - Google Patents
電極用材料、荷電粒子線装置用電極及びその製造方法Info
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Landscapes
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 極めて強度が高く加工性に優れるとともに、
酸素プラズマ照射に対する高耐久性及び抵抗値変化の高
抑止性を示す電極用材料を用いて荷電粒子線（特に電子
線）装置の電極を構成し、電磁場の偏向を緻密に実行し
てスポット位置の移動を正確且つ迅速に行うことを可能
とする。 【解決手段】 ＥＢ露光装置の１００μｍ内の単位の主
偏向領域内で電子線スポットの位置制御を行うためのサ
ブ偏向器１１を、非磁性酸化物セラミックス、酸化物系
結晶化ガラス、及び酸化物系ガラスを含有する電極用材
料から構成する。
酸素プラズマ照射に対する高耐久性及び抵抗値変化の高
抑止性を示す電極用材料を用いて荷電粒子線（特に電子
線）装置の電極を構成し、電磁場の偏向を緻密に実行し
てスポット位置の移動を正確且つ迅速に行うことを可能
とする。 【解決手段】 ＥＢ露光装置の１００μｍ内の単位の主
偏向領域内で電子線スポットの位置制御を行うためのサ
ブ偏向器１１を、非磁性酸化物セラミックス、酸化物系
結晶化ガラス、及び酸化物系ガラスを含有する電極用材
料から構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極用材料、荷電
粒子線装置用電極及びその製造方法に関し、特に電子線
（ＥＢ）露光装置の電磁場偏向用電極に適用して好適で
ある。
粒子線装置用電極及びその製造方法に関し、特に電子線
（ＥＢ）露光装置の電磁場偏向用電極に適用して好適で
ある。
【０００２】
【従来の技術】電子線（ＥＢ）露光技術は、０．１μｍ
以下のリソグラフィ技術として注目されている。現在は
０．２５μｍプロセスの半導体デバイスが主流の時代で
あるが、２００６年頃には０．１μｍプロセスの半導体
デバイスの生産が本格的に開始されると予想される。こ
れにより、現在主流となっている６４メガバイトＤＲＡ
Ｍの２５０倍の容量を持つ１６ギガバイトＤＲＡＭが生
産されると見られている。このように大容量のＤＲＡＭ
を製造するためには、ＥＢ露光技術が不可欠の技術にな
ると考えられる。
以下のリソグラフィ技術として注目されている。現在は
０．２５μｍプロセスの半導体デバイスが主流の時代で
あるが、２００６年頃には０．１μｍプロセスの半導体
デバイスの生産が本格的に開始されると予想される。こ
れにより、現在主流となっている６４メガバイトＤＲＡ
Ｍの２５０倍の容量を持つ１６ギガバイトＤＲＡＭが生
産されると見られている。このように大容量のＤＲＡＭ
を製造するためには、ＥＢ露光技術が不可欠の技術にな
ると考えられる。
【０００３】ＥＢ露光装置は、例えばＬａＢ6を材料と
するチップから発生した熱電子を種々のフィルター、マ
スク、ディフレクターで電子線の位置、形状等を変化さ
せて、シリコンウェハ上に描画を行うものである。電子
線の位置制御を行うには、磁場による偏向と電場による
偏向の２種類の偏向方法を使用する。磁場偏向はｍｍ単
位の主偏向領域内で用いられ、電磁偏向は１００μｍ内
の副偏向領域内の描画に用いられる。
するチップから発生した熱電子を種々のフィルター、マ
スク、ディフレクターで電子線の位置、形状等を変化さ
せて、シリコンウェハ上に描画を行うものである。電子
線の位置制御を行うには、磁場による偏向と電場による
偏向の２種類の偏向方法を使用する。磁場偏向はｍｍ単
位の主偏向領域内で用いられ、電磁偏向は１００μｍ内
の副偏向領域内の描画に用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＥＢ露光装置は、光リ
ソグラフィでは達成できない極めて緻密な描画を可能と
するという優れた利点を有する反面、スループットが低
く、寿命が短いという欠点がある。スループットが低い
最大の理由は、光リソグラフィのような一括したパター
ン露光が難しく、電子線のスポット径が絞られ、基本的
に描画露光方式を取るために、微細パターンを全てスキ
ャンして全描画露光を行うのに長時間を要するというこ
とにある。
ソグラフィでは達成できない極めて緻密な描画を可能と
するという優れた利点を有する反面、スループットが低
く、寿命が短いという欠点がある。スループットが低い
最大の理由は、光リソグラフィのような一括したパター
ン露光が難しく、電子線のスポット径が絞られ、基本的
に描画露光方式を取るために、微細パターンを全てスキ
ャンして全描画露光を行うのに長時間を要するというこ
とにある。
【０００５】そこで、ＥＢ露光を行うに際して、描画露
光に要する時間をできるだけ短縮し、しかも描画精度を
維持するには、電子線のスポット位置を正確且つ迅速に
動かすことが必要となり、そのために電磁偏向電極の特
性向上が望まれている。
光に要する時間をできるだけ短縮し、しかも描画精度を
維持するには、電子線のスポット位置を正確且つ迅速に
動かすことが必要となり、そのために電磁偏向電極の特
性向上が望まれている。
【０００６】当該電極用材料として望まれる特性は以下
の通りである。
の通りである。
【０００７】（１）易加工性のものであること。即ち、
ＥＢ露光装置の電磁偏向電極は、電子線の走査位置を制
御するためのものであり、部品形状が複雑なうえ、高寸
法精度が要求されるため、加工強度が高いことが求めら
れる。
ＥＢ露光装置の電磁偏向電極は、電子線の走査位置を制
御するためのものであり、部品形状が複雑なうえ、高寸
法精度が要求されるため、加工強度が高いことが求めら
れる。
【０００８】（２）常温での電気抵抗値が１０-1Ω・ｃ
ｍ前後であること。基本的に導電性に優れることが重要
であるが、磁場中に電場をかけるために、金属並の低抵
抗体を磁場内の電極として用いると、電極周りに渦電流
が発生する。このために、電極用材料の抵抗値は１０-1
Ω・ｃｍ前後程度であることが求められる。
ｍ前後であること。基本的に導電性に優れることが重要
であるが、磁場中に電場をかけるために、金属並の低抵
抗体を磁場内の電極として用いると、電極周りに渦電流
が発生する。このために、電極用材料の抵抗値は１０-1
Ω・ｃｍ前後程度であることが求められる。
【０００９】（３）酸素プラズマ照射後も電極用材料に
抵抗値の変化が見られないこと。また、電極用材料の表
面が酸素プラズマ照射によりエッチングされ難いこと。
通常、この電極は真空中で使用するが、レジスト樹脂が
描画を行う際に飛散するため、時間経過とともに、電極
内側表面にレジスト飛散物が付着する。このレジストは
絶縁体であるため、その堆積物はチャージアップの原因
となる。このために、定期的に酸素プラズマで表面をク
リーニングする必要がある。そこで電極用材料として
は、酸素プラズマ照射に耐え得る材料であることが要求
される。
抵抗値の変化が見られないこと。また、電極用材料の表
面が酸素プラズマ照射によりエッチングされ難いこと。
通常、この電極は真空中で使用するが、レジスト樹脂が
描画を行う際に飛散するため、時間経過とともに、電極
内側表面にレジスト飛散物が付着する。このレジストは
絶縁体であるため、その堆積物はチャージアップの原因
となる。このために、定期的に酸素プラズマで表面をク
リーニングする必要がある。そこで電極用材料として
は、酸素プラズマ照射に耐え得る材料であることが要求
される。
【００１０】現在のところ、ＥＢ露光装置の電磁偏向電
極としては、電極用材料には既存の酸化物セラミックス
材料にその表面を金属膜でコーティングしたもの（以
下、電極ａとする）、及び酸化物セラミックス材料であ
る酸化ルテニウムと非晶質ガラスとの複合体からなるも
の（以下、電極ｂとする）が使用されている。
極としては、電極用材料には既存の酸化物セラミックス
材料にその表面を金属膜でコーティングしたもの（以
下、電極ａとする）、及び酸化物セラミックス材料であ
る酸化ルテニウムと非晶質ガラスとの複合体からなるも
の（以下、電極ｂとする）が使用されている。
【００１１】電極ａは、材料強度は高い（曲げ強さ：３
００ＭＰａ以上）ものの、長時間の酸素プラズマ照射に
より表面に形成された金属膜がスパッタリングされるた
め、酸素プラズマ処理後の抵抗値変化が著しく大きいと
いう問題がある。
００ＭＰａ以上）ものの、長時間の酸素プラズマ照射に
より表面に形成された金属膜がスパッタリングされるた
め、酸素プラズマ処理後の抵抗値変化が著しく大きいと
いう問題がある。
【００１２】他方、電極ｂは、酸化物セラミックス材料
のみからなる場合に比して含有する炭化物成分の酸化が
押さえられるため、抵抗値に関する要求及び酸素プラズ
マ処理後の抵抗値変化に関する要求については満足して
いるが、ガラス成分の増加に伴いクラックが発生し易く
なるため、材料強度が劣る（曲げ強さ：１００ＭＰａ）
という問題がある。
のみからなる場合に比して含有する炭化物成分の酸化が
押さえられるため、抵抗値に関する要求及び酸素プラズ
マ処理後の抵抗値変化に関する要求については満足して
いるが、ガラス成分の増加に伴いクラックが発生し易く
なるため、材料強度が劣る（曲げ強さ：１００ＭＰａ）
という問題がある。
【００１３】このように現在のところ、上述した各要求
を満たす好適な電極用材料は見出されておらず、前記問
題の早急な解決が待たれる状況にある。
を満たす好適な電極用材料は見出されておらず、前記問
題の早急な解決が待たれる状況にある。
【００１４】本発明の目的は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、極めて強度が高く加工性に優れるととも
に、酸素プラズマ照射に対する高耐久性及び抵抗値変化
の高抑止性を示す電極用材料、及び当該材料を用いた荷
電粒子線（特に電子線）装置の電極であって、電磁場の
偏向を緻密に実行してスポット位置の移動を正確且つ迅
速に行うことを可能とする電極及びその製造方法を提供
することにある。
たものであり、極めて強度が高く加工性に優れるととも
に、酸素プラズマ照射に対する高耐久性及び抵抗値変化
の高抑止性を示す電極用材料、及び当該材料を用いた荷
電粒子線（特に電子線）装置の電極であって、電磁場の
偏向を緻密に実行してスポット位置の移動を正確且つ迅
速に行うことを可能とする電極及びその製造方法を提供
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１６】第１の態様は、電極用材料であって、非磁
性酸化物セラミックスと、少なくとも酸化物系結晶化ガ
ラスとを含有してなることを特徴とする。
性酸化物セラミックスと、少なくとも酸化物系結晶化ガ
ラスとを含有してなることを特徴とする。
【００１７】この場合、更に、酸化物系ガラスを含有す
るように構成しても好適である。
るように構成しても好適である。
【００１８】第２の態様は、荷電粒子線を被処理体の所
望部位に照射する荷電粒子線装置に用いられ、前記荷電
粒子線を電場及び／又は磁場偏向するための電極であっ
て、非磁性酸化物セラミックスと、少なくとも酸化物系
結晶化ガラスとを含有した材料からなり、所定形状に焼
成形成されてなるものであることを特徴とする。
望部位に照射する荷電粒子線装置に用いられ、前記荷電
粒子線を電場及び／又は磁場偏向するための電極であっ
て、非磁性酸化物セラミックスと、少なくとも酸化物系
結晶化ガラスとを含有した材料からなり、所定形状に焼
成形成されてなるものであることを特徴とする。
【００１９】この場合、前記材料に酸化物系ガラスを含
有するように構成しても好適である。
有するように構成しても好適である。
【００２０】また、前記非磁性酸化物セラミックスの具
体例は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2），酸化レニウム
（ＲｅＯ2），酸化イリジウム（ＩｒＯ2），ペロブスカ
イト酸化物のうち、少なくとも１種を含むものである。
体例は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2），酸化レニウム
（ＲｅＯ2），酸化イリジウム（ＩｒＯ2），ペロブスカ
イト酸化物のうち、少なくとも１種を含むものである。
【００２１】また、前記酸化物系結晶化ガラスの具体例
は、ユークリプタイト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2），スポジューメン（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ
2），ペタライト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），
コージエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５Ｓｉ
Ｏ2），エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2），フォレス
テライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2），スピネル（ＭｇＯ・
Ａｌ2Ｏ3），サフィライン（４ＭｇＯ・５Ａｌ2Ｏ3・２
ＳｉＯ2），ムライト（３ＳｉＯ2・２Ａｌ2Ｏ3）、ウイ
レマイト（ＳｉＯ2・２ＺｎＯ），カーナイト（ＺｎＯ
・Ａｌ2Ｏ3），Ｚｎペタライト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3・８
ＳｉＯ2），（ＺｎＯ・ｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），ウォラス
トナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2），アノーサイト（ＣａＯ
・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）のうち、少なくとも１種を含
むものである。
は、ユークリプタイト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2），スポジューメン（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ
2），ペタライト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），
コージエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５Ｓｉ
Ｏ2），エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2），フォレス
テライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2），スピネル（ＭｇＯ・
Ａｌ2Ｏ3），サフィライン（４ＭｇＯ・５Ａｌ2Ｏ3・２
ＳｉＯ2），ムライト（３ＳｉＯ2・２Ａｌ2Ｏ3）、ウイ
レマイト（ＳｉＯ2・２ＺｎＯ），カーナイト（ＺｎＯ
・Ａｌ2Ｏ3），Ｚｎペタライト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3・８
ＳｉＯ2），（ＺｎＯ・ｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），ウォラス
トナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ2），アノーサイト（ＣａＯ
・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）のうち、少なくとも１種を含
むものである。
【００２２】第３の態様は、荷電粒子線を被処理体の所
望部位に照射する荷電粒子線装置に用いられ、前記荷電
粒子線を電場及び／又は磁場偏向するための電極の製造
方法であって、非磁性酸化物セラミックスと、少なくと
も酸化物系結晶化ガラスとを含有した材料の粉末を用
い、圧粉成型及び焼成を行ってバルク体を作製し、機械
加工により所定形状の成型体に整える工程と、前記成型
体を焼成することにより、最終的な電極形状に整える工
程とを有することを特徴とする。
望部位に照射する荷電粒子線装置に用いられ、前記荷電
粒子線を電場及び／又は磁場偏向するための電極の製造
方法であって、非磁性酸化物セラミックスと、少なくと
も酸化物系結晶化ガラスとを含有した材料の粉末を用
い、圧粉成型及び焼成を行ってバルク体を作製し、機械
加工により所定形状の成型体に整える工程と、前記成型
体を焼成することにより、最終的な電極形状に整える工
程とを有することを特徴とする。
【００２３】この場合、焼成後の前記成型体に、溶融塩
を用いたイオン交換化学強化処理を施すようにすること
が好適である。
を用いたイオン交換化学強化処理を施すようにすること
が好適である。
【００２４】また、焼成後の前記成型体の表面に、前記
材料をコーティング処理するようにしても良い。
材料をコーティング処理するようにしても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な実
施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】図１は、本実施形態に係る電磁場偏向用の
電極が使用される電子線（ＥＢ）露光装置の主要内部構
成を示す概略斜視図である。このＥＢ露光装置は、シリ
コンウエハ表面に形成されたレジストに、ブロックマス
クのパターンを電子線を照射することにより露光し、極
めて微細なパターニングを行う装置である。
電極が使用される電子線（ＥＢ）露光装置の主要内部構
成を示す概略斜視図である。このＥＢ露光装置は、シリ
コンウエハ表面に形成されたレジストに、ブロックマス
クのパターンを電子線を照射することにより露光し、極
めて微細なパターニングを行う装置である。
【００２７】図１において、１はＬａＢ6を材料とし、
熱電子を放出するための電子銃として機能するチップで
あり、２は電子線が通過するアパーチャ、３は描画用の
所望のパターンが形成されたブロックマスク、４は電子
線の方向を制御する偏向器、５は被処理体であるシリコ
ンウエハが設置されるウエハステージである。また、６
はレンズ、７はブランカ、８はイマージョンレンズであ
り、これらによって電子線のスポットが絞り込まれる。
熱電子を放出するための電子銃として機能するチップで
あり、２は電子線が通過するアパーチャ、３は描画用の
所望のパターンが形成されたブロックマスク、４は電子
線の方向を制御する偏向器、５は被処理体であるシリコ
ンウエハが設置されるウエハステージである。また、６
はレンズ、７はブランカ、８はイマージョンレンズであ
り、これらによって電子線のスポットが絞り込まれる。
【００２８】偏向器４は、磁場による偏向を行うメイン
偏向器１２と、電磁場による偏向を行うサブ偏向器１１
とを有して構成されており、メイン偏向器１２によりｍ
ｍ単位の主偏向領域内で電子線スポットの位置制御が実
行され、サブ偏向器１１により１００μｍ内の単位の主
偏向領域内で電子線スポットの位置制御が実行される。
偏向器１２と、電磁場による偏向を行うサブ偏向器１１
とを有して構成されており、メイン偏向器１２によりｍ
ｍ単位の主偏向領域内で電子線スポットの位置制御が実
行され、サブ偏向器１１により１００μｍ内の単位の主
偏向領域内で電子線スポットの位置制御が実行される。
【００２９】本実施形態では、電子線のスポット位置を
正確且つ迅速に移動させるという要請から、スポット位
置のより緻密な調節を要するために材料に対する要求が
高いサブ偏向器１１を、非磁性酸化物セラミックス、酸
化物系結晶化ガラス、及び酸化物系ガラスを含有する電
極用材料から構成する。このうち、必須の構成成分は、
非磁性酸化物セラミックス及び酸化物系結晶化ガラスで
ある。
正確且つ迅速に移動させるという要請から、スポット位
置のより緻密な調節を要するために材料に対する要求が
高いサブ偏向器１１を、非磁性酸化物セラミックス、酸
化物系結晶化ガラス、及び酸化物系ガラスを含有する電
極用材料から構成する。このうち、必須の構成成分は、
非磁性酸化物セラミックス及び酸化物系結晶化ガラスで
ある。
【００３０】なお、本例ではサブ偏向器１１のみを前記
材料で構成する場合を例示するが、諸般の事情によりメ
イン偏向器１２も同様の材料から構成する場合もある。
材料で構成する場合を例示するが、諸般の事情によりメ
イン偏向器１２も同様の材料から構成する場合もある。
【００３１】本実施形態の電極用材料は、非磁性酸化物
セラミックスとガラスとの複合体であるため、クリーニ
ング時における酸素プラズマ照射の後も抵抗値に変化を
来すことがなく、また表面が酸素プラズマ照射によるエ
ッチングの影響を受け難い。
セラミックスとガラスとの複合体であるため、クリーニ
ング時における酸素プラズマ照射の後も抵抗値に変化を
来すことがなく、また表面が酸素プラズマ照射によるエ
ッチングの影響を受け難い。
【００３２】更に当該電極用材料は、ガラスを含有する
にも係わらず、以下に示す理由から極めて高い強度を示
す。
にも係わらず、以下に示す理由から極めて高い強度を示
す。
【００３３】即ち、従来の電極用材料（酸化ルテニウム
・ガラス複合体）では、強度が低いガラス相部に亀裂が
発生し易く、クラックが進行して破壊に至る。この材料
強度は、ガラス相部の強度で制限されていた。これに対
して本実施形態の電極用材料では、ガラスを構成する成
分として酸化物系結晶化ガラスを含有するため、ガラス
相部である非晶質ガラス部位に結晶が析出する。これに
より、ガラス相部の強度が十分に補強され、材料全体と
して強度向上が達成されることになる。
・ガラス複合体）では、強度が低いガラス相部に亀裂が
発生し易く、クラックが進行して破壊に至る。この材料
強度は、ガラス相部の強度で制限されていた。これに対
して本実施形態の電極用材料では、ガラスを構成する成
分として酸化物系結晶化ガラスを含有するため、ガラス
相部である非晶質ガラス部位に結晶が析出する。これに
より、ガラス相部の強度が十分に補強され、材料全体と
して強度向上が達成されることになる。
【００３４】ここで、析出させる結晶相は、実使用時に
おける材料形状の安定化が必須であることから、マトリ
ックスガラスより熱膨張率が小さい酸化物系結晶化ガラ
スの結晶相である。この場合、当該電極用材料の熱膨張
率は１０-5／℃以下となる。
おける材料形状の安定化が必須であることから、マトリ
ックスガラスより熱膨張率が小さい酸化物系結晶化ガラ
スの結晶相である。この場合、当該電極用材料の熱膨張
率は１０-5／℃以下となる。
【００３５】この条件を満たす酸化物系結晶化ガラスの
具体例としては、結晶化ガラスの結晶化温度により熱膨
張率が変動しないことが必須であることから軟化点が４
００℃〜１６００℃の範囲内の値であり、ユークリプタ
イト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2），スポジューメ
ン（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2），ペタライト（Ｌ
ｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），コージエライト（２Ｍ
ｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2），エンスタタイト（Ｍ
ｇＯ・ＳｉＯ2），フォレステライト（２ＭｇＯ・Ｓｉ
Ｏ2），スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3），サフィライン
（４ＭｇＯ・５Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2），ムライト（３
ＳｉＯ2・２Ａｌ2Ｏ3）、ウイレマイト（ＳｉＯ2・２Ｚ
ｎＯ），ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3），Ｚｎペタラ
イト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），（ＺｎＯ・ｌ2
Ｏ3・８ＳｉＯ2），ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ
2），アノーサイト（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）の
うち、少なくとも１種を含むものが挙げられる。
具体例としては、結晶化ガラスの結晶化温度により熱膨
張率が変動しないことが必須であることから軟化点が４
００℃〜１６００℃の範囲内の値であり、ユークリプタ
イト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2），スポジューメ
ン（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2），ペタライト（Ｌ
ｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），コージエライト（２Ｍ
ｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2），エンスタタイト（Ｍ
ｇＯ・ＳｉＯ2），フォレステライト（２ＭｇＯ・Ｓｉ
Ｏ2），スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3），サフィライン
（４ＭｇＯ・５Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2），ムライト（３
ＳｉＯ2・２Ａｌ2Ｏ3）、ウイレマイト（ＳｉＯ2・２Ｚ
ｎＯ），ガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3），Ｚｎペタラ
イト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），（ＺｎＯ・ｌ2
Ｏ3・８ＳｉＯ2），ウォラストナイト（ＣａＯ・ＳｉＯ
2），アノーサイト（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）の
うち、少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００３６】また、非磁性酸化物セラミックスの具体例
としては、酸化ルテニウム（ＲｕＯ 2），酸化レニウム
（ＲｅＯ2），酸化イリジウム（ＩｒＯ2），ペロブスカ
イト酸化物のうち、少なくとも１種を含むものである。
ペロブスカイト酸化物としては、ＳｒＶＯ3，ＣａＶ
Ｏ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＭｏＯ3，ＣａＭｏＯ3，ＳｒＣ
ｒＯ3，ＣａＣｒＯ3，ＬａＶＯ3，ＧｄＶＯ3，ＳｒＭｎ
Ｏ3，ＣａＭｎＯ3，ＮｉＣｒＯ，ＢｉＣｒＯ3，ＬａＣ
ｒＯ3，ＬｎＣｒＯ3，ＳｒＲｕＯ3，ＣａＲｕＯ3，Ｓｒ
ＦｅＯ3，ＢａＲｕＯ3，ＬａＭｎＯ3，ＬｎＭｎＯ3，Ｌ
ａＦｅＯ3，ＬｎＦｅＯ3，ＬａＣｏＯ3，ＬａＲｈＯ3，
ＬａＮｉＯ3，ＰｂＲｕＯ3，Ｂｉ2Ｒｕ2Ｏ7，ＬａＴａ
Ｏ3，ＳｒＲｕＯ3，ＰｂＲｕＯ3，ＢｉＲｕＯ3等が好ま
しい。
としては、酸化ルテニウム（ＲｕＯ 2），酸化レニウム
（ＲｅＯ2），酸化イリジウム（ＩｒＯ2），ペロブスカ
イト酸化物のうち、少なくとも１種を含むものである。
ペロブスカイト酸化物としては、ＳｒＶＯ3，ＣａＶ
Ｏ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＭｏＯ3，ＣａＭｏＯ3，ＳｒＣ
ｒＯ3，ＣａＣｒＯ3，ＬａＶＯ3，ＧｄＶＯ3，ＳｒＭｎ
Ｏ3，ＣａＭｎＯ3，ＮｉＣｒＯ，ＢｉＣｒＯ3，ＬａＣ
ｒＯ3，ＬｎＣｒＯ3，ＳｒＲｕＯ3，ＣａＲｕＯ3，Ｓｒ
ＦｅＯ3，ＢａＲｕＯ3，ＬａＭｎＯ3，ＬｎＭｎＯ3，Ｌ
ａＦｅＯ3，ＬｎＦｅＯ3，ＬａＣｏＯ3，ＬａＲｈＯ3，
ＬａＮｉＯ3，ＰｂＲｕＯ3，Ｂｉ2Ｒｕ2Ｏ7，ＬａＴａ
Ｏ3，ＳｒＲｕＯ3，ＰｂＲｕＯ3，ＢｉＲｕＯ3等が好ま
しい。
【００３７】また、酸化物系ガラスの具体例としては、
鉛（Ｐｂ）を含有しない組成であり、酸化物系結晶化ガ
ラスと同様に軟化点が４００℃〜１６００℃の範囲内の
値であって、Ｎａ2Ｏの含有量が２重量％以上であるこ
とが好ましい。これは、溶融塩を用いたイオン交換化学
化処理による材料強度の向上を図るためである。
鉛（Ｐｂ）を含有しない組成であり、酸化物系結晶化ガ
ラスと同様に軟化点が４００℃〜１６００℃の範囲内の
値であって、Ｎａ2Ｏの含有量が２重量％以上であるこ
とが好ましい。これは、溶融塩を用いたイオン交換化学
化処理による材料強度の向上を図るためである。
【００３８】また、当該電極用材料は、その固有電気抵
抗値が１０-4〜１０4Ω・ｃｍであることが好ましい。
これは、電子のチャージング防止のためである。
抗値が１０-4〜１０4Ω・ｃｍであることが好ましい。
これは、電子のチャージング防止のためである。
【００３９】このように、本実施形態によれば、極めて
強度が高く加工性に優れるとともに、酸素プラズマ照射
に対する高耐久性及び抵抗値変化の高抑止性を示す電極
用材料が実現する。従って、当該電極用材料を用いて、
ＥＢ露光装置の電磁場偏向電極であり、緻密な加工精度
のみならず前記高耐久性及び前記高抑止性が要求される
サブ偏向器１２を構成するならば、電磁場の偏向を緻密
に実行してスポット位置の移動を正確且つ迅速に行うこ
とが可能となり、描画露光に要する時間を可及的に短縮
し、しかも描画精度を維持して、高精度のＥＢ露光が実
現される。
強度が高く加工性に優れるとともに、酸素プラズマ照射
に対する高耐久性及び抵抗値変化の高抑止性を示す電極
用材料が実現する。従って、当該電極用材料を用いて、
ＥＢ露光装置の電磁場偏向電極であり、緻密な加工精度
のみならず前記高耐久性及び前記高抑止性が要求される
サブ偏向器１２を構成するならば、電磁場の偏向を緻密
に実行してスポット位置の移動を正確且つ迅速に行うこ
とが可能となり、描画露光に要する時間を可及的に短縮
し、しかも描画精度を維持して、高精度のＥＢ露光が実
現される。
【００４０】本実施形態の電極用材料を製造するには、
先ず、前記成分、即ち非磁性酸化物セラミックス、酸化
物系結晶化ガラス及び酸化物系ガラスを含有する材料の
粉末を用い、圧粉成型及び焼成を行ってバルク体を作製
する。
先ず、前記成分、即ち非磁性酸化物セラミックス、酸化
物系結晶化ガラス及び酸化物系ガラスを含有する材料の
粉末を用い、圧粉成型及び焼成を行ってバルク体を作製
する。
【００４１】続いて、このバルク体を所定の機械加工に
より所定形状の成型体に整えた後、この成型体を焼成す
ることにより、最終的な電極形状に整える。
より所定形状の成型体に整えた後、この成型体を焼成す
ることにより、最終的な電極形状に整える。
【００４２】ここで、焼成後の成型体に、溶融塩を用い
たイオン交換化学強化処理、具体的にはガラス中のＮａ
イオンをＫイオンに置換することが好適である。これに
より、非晶質ガラス部位の更なる強度向上が実現する。
溶融塩の具体例としては、ＫＮＯ3，ＫＣｌ，Ｋ2Ｓ
Ｏ4，Ｋ2ＣＯ3のうち、少なくとも１種を用いることが
好ましい。
たイオン交換化学強化処理、具体的にはガラス中のＮａ
イオンをＫイオンに置換することが好適である。これに
より、非晶質ガラス部位の更なる強度向上が実現する。
溶融塩の具体例としては、ＫＮＯ3，ＫＣｌ，Ｋ2Ｓ
Ｏ4，Ｋ2ＣＯ3のうち、少なくとも１種を用いることが
好ましい。
【００４３】また、焼成後の成型体の表面に、更に当該
電極用材料をコーティング処理するようにしても好適で
ある。これにより、非晶質ガラス部位の更なる結晶化が
促進されて強度向上が実現する。
電極用材料をコーティング処理するようにしても好適で
ある。これにより、非晶質ガラス部位の更なる結晶化が
促進されて強度向上が実現する。
【００４４】このように、本実施形態の電極の製造方法
によれば、電磁場偏向電極であるサブ偏向器１１の如く
緻密な加工精度のみならず酸素プラズマ照射に対する高
耐久性及び抵抗値変化の高抑止性が要求されるもので
も、容易且つ正確に製造することが可能となる。
によれば、電磁場偏向電極であるサブ偏向器１１の如く
緻密な加工精度のみならず酸素プラズマ照射に対する高
耐久性及び抵抗値変化の高抑止性が要求されるもので
も、容易且つ正確に製造することが可能となる。
【００４５】なお、本実施形態では、ＥＢ露光装置を例
示したが、本発明はこれに限定されず、例えば走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）や、電子線以外の荷電粒子線を照射
する装置の電極材料としても適用可能である。
示したが、本発明はこれに限定されず、例えば走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）や、電子線以外の荷電粒子線を照射
する装置の電極材料としても適用可能である。
【００４６】
【実施例】以下、本実施形態で述べた電極用材料を実際
に製造し、各種特性を調べた実施例について説明する。
に製造し、各種特性を調べた実施例について説明する。
【００４７】（実施例１）平均粒径１μｍのＲｕＯ2粉
末を２０体積％、平均粒径３μｍの硼珪酸ガラスコーニ
ング７７４０粉末を調合し、更にアセトン、ＰＶＢ樹脂
を粉末に対して２体積％添加してボールミルで２０時間
混合した。次に、これらのミリングされたスラリーを乾
燥させ、溶剤（アセトン）分をすべて除去した。これら
をらいかい機で粉砕し、成型体を形成する前の原料とし
て供した。この原料を金型に入れ、５ＭＰａで加圧成型
した。この成型体を１０００℃で２時間、大気中で焼成
して電極用材料を得た。得られた電極用材料を幅１０ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１２０ｍｍ程度の四角柱に加工
し、イオン交換化学強化処理を行った。この加工品の処
理には溶融塩としてＫＮＯ3を用い、４００℃〜１００
０℃の温度で、２〜５時間熱処理を大気中で行った。
末を２０体積％、平均粒径３μｍの硼珪酸ガラスコーニ
ング７７４０粉末を調合し、更にアセトン、ＰＶＢ樹脂
を粉末に対して２体積％添加してボールミルで２０時間
混合した。次に、これらのミリングされたスラリーを乾
燥させ、溶剤（アセトン）分をすべて除去した。これら
をらいかい機で粉砕し、成型体を形成する前の原料とし
て供した。この原料を金型に入れ、５ＭＰａで加圧成型
した。この成型体を１０００℃で２時間、大気中で焼成
して電極用材料を得た。得られた電極用材料を幅１０ｍ
ｍ、厚さ５ｍｍ、長さ１２０ｍｍ程度の四角柱に加工
し、イオン交換化学強化処理を行った。この加工品の処
理には溶融塩としてＫＮＯ3を用い、４００℃〜１００
０℃の温度で、２〜５時間熱処理を大気中で行った。
【００４８】（実施例２）平均粒径０．５μｍのＲｕＯ
2粉末を１０体積％、平均粒径３μｍのアルミノＣａ珪
酸結晶化ガラス粉末を７０体積％、平均粒径３μｍのリ
チウムシリケート結晶化ガラス粉末を２０体積％を実施
例１と同様に調合し、成型体を作製した。この成型体を
１０００℃で２時間、大気焼成した後、Ａｒ−１０％酸
素、２０００気圧の雰囲気中、９５０℃、５時間の条件
で焼成し、電極用材料を得た。
2粉末を１０体積％、平均粒径３μｍのアルミノＣａ珪
酸結晶化ガラス粉末を７０体積％、平均粒径３μｍのリ
チウムシリケート結晶化ガラス粉末を２０体積％を実施
例１と同様に調合し、成型体を作製した。この成型体を
１０００℃で２時間、大気焼成した後、Ａｒ−１０％酸
素、２０００気圧の雰囲気中、９５０℃、５時間の条件
で焼成し、電極用材料を得た。
【００４９】（実施例３）平均粒径１μｍのＬａＴａＯ
3粉末を６０体積％、平均粒径２μｍのＺｎ−Ａｌ珪酸
結晶化ガラスを３０体積％、平均粒径３μｍのＭｇ−Ａ
ｌ珪酸結晶化ガラス粉末１０体積％を用いて、実施例１
の手法と同様に成型体を作製し、大気中、１０００℃、
５時間の条件で焼成した。
3粉末を６０体積％、平均粒径２μｍのＺｎ−Ａｌ珪酸
結晶化ガラスを３０体積％、平均粒径３μｍのＭｇ−Ａ
ｌ珪酸結晶化ガラス粉末１０体積％を用いて、実施例１
の手法と同様に成型体を作製し、大気中、１０００℃、
５時間の条件で焼成した。
【００５０】（実施例４）平均粒径１μｍのＣａＲｕＯ
3粉末を４０体積％、平均粒径３μｍのＮａ2Ｏ成分が８
重量％の棚珪酸非晶質ガラス粉末３０体積％、と平均粒
径５μｍのアルミノ珪酸ガラス（Ｎａ2Ｏ量：６重量
％）ガラス粉末３０体積％を実施例１の手法と同様に調
合し、成型体を作製した。この成型体を１０００℃、５
時間、大気で焼成した後、Ａｒ、１５００気圧の雰囲気
中で、９５０℃、２時間で焼成し、電極用材料を得た。
焼成した後、この材料をＫＮＯ3溶融塩中に４００℃、
２０時間浸漬し、イオン交換化学強化処理を行った。
3粉末を４０体積％、平均粒径３μｍのＮａ2Ｏ成分が８
重量％の棚珪酸非晶質ガラス粉末３０体積％、と平均粒
径５μｍのアルミノ珪酸ガラス（Ｎａ2Ｏ量：６重量
％）ガラス粉末３０体積％を実施例１の手法と同様に調
合し、成型体を作製した。この成型体を１０００℃、５
時間、大気で焼成した後、Ａｒ、１５００気圧の雰囲気
中で、９５０℃、２時間で焼成し、電極用材料を得た。
焼成した後、この材料をＫＮＯ3溶融塩中に４００℃、
２０時間浸漬し、イオン交換化学強化処理を行った。
【００５１】実施例１で作製した四角柱の加工品を用い
て、ＲｕＯ2と非晶質ガラスとの複合体である従来の電
極用材料との比較に基づき、曲げ強度測定を行ったとこ
ろ、表１に示すように、本例の電極用材料は従来のそれ
の２倍以上の強度を示した。
て、ＲｕＯ2と非晶質ガラスとの複合体である従来の電
極用材料との比較に基づき、曲げ強度測定を行ったとこ
ろ、表１に示すように、本例の電極用材料は従来のそれ
の２倍以上の強度を示した。
【００５２】
【表１】
【００５３】また、実施例２，３で作製した成型体をＥ
Ｂ露光装置の電磁場偏向用の電極として用いたところ、
表２に示すように、従来の電極に比して電子線の位置移
動を格段に迅速に行うことができた。また、これらの電
極は、酸素プラズマ耐性に優れているため、酸素プラズ
マ照射後の抵抗値変化が見られないという好適な結果が
得られた。
Ｂ露光装置の電磁場偏向用の電極として用いたところ、
表２に示すように、従来の電極に比して電子線の位置移
動を格段に迅速に行うことができた。また、これらの電
極は、酸素プラズマ耐性に優れているため、酸素プラズ
マ照射後の抵抗値変化が見られないという好適な結果が
得られた。
【００５４】
【表２】
【００５５】以下に示す発明の諸態様もまた、本発明を
構成する。
構成する。
【００５６】態様１では、前記電極用材料の熱膨張率は
１０-5／℃以下である。
１０-5／℃以下である。
【００５７】態様２では、前記電極用材料の固有電気抵
抗値が１０-4〜１０4Ω・ｃｍである。
抗値が１０-4〜１０4Ω・ｃｍである。
【００５８】態様３では、酸化物系結晶化ガラスは、軟
化点が４００℃〜１６００℃の範囲内の値とされたもの
である。
化点が４００℃〜１６００℃の範囲内の値とされたもの
である。
【００５９】態様４では、前記酸化物系ガラスは、鉛
（Ｐｂ）を含有しない組成であり、軟化点が４００℃〜
１６００℃の範囲内の値であって、Ｎａ2Ｏの含有量が
２重量％以上である。
（Ｐｂ）を含有しない組成であり、軟化点が４００℃〜
１６００℃の範囲内の値であって、Ｎａ2Ｏの含有量が
２重量％以上である。
【００６０】態様５では、焼成後の前記成型体の表面
に、前記材料をコーティング処理する工程を更に有す
る。
に、前記材料をコーティング処理する工程を更に有す
る。
【００６１】
【発明の効果】本発明の電極用材料によれば、極めて強
度が高く加工性に優れるとともに、酸素プラズマ照射に
対する高耐久性及び抵抗値変化の高抑止性を示す。当該
材料を用いて荷電粒子線（特に電子線）装置の電極を構
成することにより、電磁場の偏向を緻密に実行してスポ
ット位置の移動を正確且つ迅速に行うことが可能とな
る。
度が高く加工性に優れるとともに、酸素プラズマ照射に
対する高耐久性及び抵抗値変化の高抑止性を示す。当該
材料を用いて荷電粒子線（特に電子線）装置の電極を構
成することにより、電磁場の偏向を緻密に実行してスポ
ット位置の移動を正確且つ迅速に行うことが可能とな
る。
【図１】本実施形態に係る電磁場偏向用の電極が使用さ
れる電子線（ＥＢ）露光装置の主要内部構成を示す概略
斜視図である。
れる電子線（ＥＢ）露光装置の主要内部構成を示す概略
斜視図である。
１ ＬａＢ6チップ ２ アパーチャ ３ ブロックマスク ４ 偏向器 ５ ウエハステージ ６ レンズ ７ ブランカ ８ イマージョンレンズ １１ サブ偏向器 １２ メイン偏向器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA67 BA01 HA04 HA09 HA12 HA16 HA17 HA18 5C033 GG01 GG02 5F056 AA22 EA06
Claims (6)
- 【請求項１】 非磁性酸化物セラミックスと、少なくと
も酸化物系結晶化ガラスとを含有してなることを特徴と
する電極用材料。 - 【請求項２】 荷電粒子線を被処理体の所望部位に照射
する荷電粒子線装置に用いられ、前記荷電粒子線を電場
及び／又は磁場偏向するための電極であって、 非磁性酸化物セラミックスと、少なくとも酸化物系結晶
化ガラスとを含有した材料からなり、所定形状に焼成形
成されてなるものであることを特徴とする荷電粒子線装
置用電極。 - 【請求項３】 前記非磁性酸化物セラミックスは、 酸化ルテニウム（ＲｕＯ2），酸化レニウム（Ｒｅ
Ｏ2），酸化イリジウム（ＩｒＯ2），ペロブスカイト酸
化物のうち、少なくとも１種を含むものであることを特
徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置用電極。 - 【請求項４】 前記酸化物系結晶化ガラスは、ユークリ
プタイト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2），スポジュ
ーメン（Ｌｉ 2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2），ペタライト
（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），コージエライト
（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2），エンスタタイ
ト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2），フォレステライト（２ＭｇＯ
・ＳｉＯ2），スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3），サフィ
ライン（４ＭｇＯ・５Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2），ムライ
ト（３ＳｉＯ2・２Ａｌ2Ｏ3）、ウイレマイト（ＳｉＯ2
・２ＺｎＯ），カーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3），Ｚｎ
ペタライト（ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），（Ｚｎ
Ｏ・ｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2），ウォラストナイト（ＣａＯ
・ＳｉＯ2），アノーサイト（ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２Ｓ
ｉＯ2）のうち、少なくとも１種を含むものであること
を特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線装置用電極。 - 【請求項５】 荷電粒子線を被処理体の所望部位に照射
する荷電粒子線装置に用いられ、前記荷電粒子線を電場
及び／又は磁場偏向するための電極の製造方法であっ
て、 非磁性酸化物セラミックスと、少なくとも酸化物系結晶
化ガラスとを含有した材料の粉末を用い、圧粉成型及び
焼成を行ってバルク体を作製し、機械加工により所定形
状の成型体に整える工程と、 前記成型体を焼成することにより、最終的な電極形状に
整える工程とを有することを特徴とする荷電粒子線装置
用電極の製造方法。 - 【請求項６】 焼成後の前記成型体に、溶融塩を用いた
イオン交換化学強化処理を施す工程を更に有することを
特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線装置用電極の製
造方法。
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