JP2018156900A - 絞りの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絞りを精度よく製造することができる製造方法を提供する。【解決手段】荷電粒子線装置用の絞りの製造方法であって、基板と、前記基板上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を備えた構造体を準備する工程（Ｓ１００）と、前記第１層をエッチングストッパー層として、前記第２層をパターニングする工程（Ｓ１０６）と、パターニングされた前記第２層上、および前記第１層上に金属層を成膜する工程（Ｓ１０８）と、前記金属層を研磨して、前記第２層を露出させる工程（Ｓ１１０）と、前記基板を除去する工程（Ｓ１１４）と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、絞りの製造方法に関する。

透過電子顕微鏡などの荷電粒子線装置では、様々な絞りが用いられている。絞りを用いる目的は、電子ビームの開き角の調整や、電子ビームの照射量の調整、不要な電子ビームのカット、透過波や回折波の選択など多岐に渡る。これらの絞りは、目的に応じて様々な形状を有している。

このような絞りの製造方法として、例えば、特許文献１には、半導体製造技術を用いてシリコン基板をパターニングすることで、シリコン製の絞りを製造する方法が開示されている。

特開２０１２−２０９２０７号公報

特許文献１には、シリコン製の絞りを製造する方法が開示されているが、シリコンは電子ビームの透過率が高いため、電子ビームを確実に遮るためにはある程度の厚みが必要となる。しかしながら、厚い絞りを精度よく製造することは難しい。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、絞りを精度よく製造することができる製造方法を提供することにある。

（１）本発明に係る絞りの製造方法は、
荷電粒子線装置用の絞りの製造方法であって、
基板と、前記基板上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を備えた構造体を準備する工程と、
前記第１層をエッチングストッパー層として、前記第２層をパターニングする工程と、
パターニングされた前記第２層上、および前記第１層上に金属層を成膜する工程と、
前記金属層を研磨して、前記第２層を露出させる工程と、
前記基板を除去する工程と、
を含む。

このような絞りの製造方法では、金属製の絞りを精度よく製造することができる。

（２）本発明に係る絞りの製造方法において、
前記金属層を成膜する工程では、めっき法により、前記金属層を成膜してもよい。

このような絞りの製造方法では、パターニングされた第２層を型としてめっき法により金属層を成膜することで絞りを製造できる。そのため、金属製の絞りを精度よく製造することができる。

（３）本発明に係る絞りの製造方法において、
前記第２層をパターニングする工程では、深掘り反応性イオンエッチングにより、前記第２層をパターニングしてもよい。

このような絞りの製造方法では、第２層の膜厚が厚い場合でも、精度よく第２層をパターニングすることができる。そのため、金属製の絞りを精度よく製造することができる。

（４）本発明に係る絞りの製造方法において、
前記金属層を成膜する工程では、前記第２層をパターニングする工程で形成された開口部を前記金属層で埋め込んでもよい。

（５）本発明に係る絞りの製造方法において、
前記構造体は、ＳＯＩ基板であってもよい。

このような絞りの製造方法では、ＳＯＩ基板のＢＯＸ層（第１層）を、第２層（デバイス層）をパターニングする際のエッチングストッパー層として用いることができる。

（６）本発明に係る絞りの製造方法において、
前記絞りは、分割型環状検出器の前方に配置される絞りであり、
前記金属層には、電子ビームを分割して前記分割型環状検出器に入射させるための複数の開口部が形成されてもよい。

このような絞りの製造方法では、高い精度が要求される分割型環状検出器の前方に配置される絞りを製造することができる。

第１実施形態に係る絞りを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る絞りを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの使用例を説明するための図。 第１実施形態に係る絞りの使用例を説明するための図。 第１実施形態に係る絞りの製造方法の一例を示すフローチャート。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る絞りの製造工程の変形例を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りを模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りの製造方法の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す平面図。 本実験例に係る絞りを説明するための図。 本実験例に係る絞りの光学顕微鏡像。 照射系に本実験例に係る絞りが組み込まれた透過電子顕微鏡における電子ビームの形状を示す画像。 照射系に本実験例に係る絞りが組み込まれた透過電子顕微鏡における電子ビームの形状を示す画像。 第３実施形態に係る絞りの製造方法の一例を示すフローチャート。 第３実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第３実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第３実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。 第３実施形態に係る絞りの製造工程を模式的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 絞り
まず、第１実施形態に係る絞りについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る絞り１００を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る絞り１００を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

絞り１００は、電子顕微鏡用の絞りである。絞り１００は、図１および図２に示すように、絞り板２と、絞り板２に形成された絞り孔４と、を有している。

絞り板２の材質は、金属である。絞り板２の材質は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）などの重金属であることが好ましい。重金属は電子ビームやＸ線の透過率が低いため、絞り板２の材質を重金属とすることで、絞り板２の厚さを薄くすることができる。絞り板２の厚さは、例えば、数十μｍ程度である。

絞り孔４は、絞り板２を貫通する孔である。絞り孔４は、図１に示す平面視において、複数（図示の例では４つ）の円環が同心円状に配置された形状を有している。絞り孔４は、絞り１００の用途に応じて様々な形状を有することができる。

本実施形態に係る絞り１００は、分割型環状検出器（Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ Ａｎｎｕｌａｒ Ａｌｌ−Ｆｉｅｌｄ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、ＳＡＡＦ検出器）が搭載された走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）に用いられる絞りである。より具体的には、絞り１００は、分割型環状検出器の前方に配置される絞りであって、電子ビームを分割型環状検出器に分割して入射させるための複数の絞り孔４が形成された絞りである。

本実施形態に係る絞り１００は、例えば、分割型環状検出器を用いて、微分位相コントラスト（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ）法による測定を行う際に用いられる。微分位相コントラスト法は、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）で電磁場を可視化する手法であり、電子ビームが試料を通過する際の偏向量を測定し、この測定結果から電子ビームの偏向の原因となる試料中の電磁場を計算する手法である。

図３および図４は、絞り１００の使用例を説明するための図である。

分割型環状検出器１０００の検出面１０１０は、図４に示すように、複数（図示の例で
は１６個）の検出領域Ｄ１〜Ｄ１６に分割されている。複数の検出領域Ｄ１〜Ｄ１６は、それぞれ独立して電子ビームＥＢを検出することができる。

絞り１００には、電子ビームＥＢを複数のビームに分割する絞り孔４が複数設けられている。図示の例では、絞り１００には、分割型環状検出器１０００の１６個の検出領域Ｄ１〜Ｄ１６に対応して、１６個の絞り孔４が設けられている。

分割型環状検出器１０００では、例えば、対向する検出領域（検出領域Ｄ６と検出領域Ｄ８、検出領域Ｄ５と検出領域Ｄ７等）の信号量の差分を取ることにより、試料Ｓ内での電子ビームＥＢの偏向量（すなわち検出面１０１０上での電子ビームの移動量）とその方向を検出することができる。

絞り１００によって電子ビームＥＢを分割して検出面１０１０に入射させることにより、検出面１０１０において電子ビームＥＢがわずかにシフトした場合でも、各検出領域Ｄ１〜Ｄ１６に入射する電子ビームＥＢの量は大きく変化する。すなわち、絞り１００を用いることにより、わずかな電子ビームＥＢの偏向でも検出することができる。そのため、電子ビームＥＢの偏向量をより精度よく検出することができ、偏向感度を向上できる。

１．２． 絞りの製造方法
次に、第１実施形態に係る絞り１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、第１実施形態に係る絞り１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。図６〜図１３は、第１実施形態に係る絞り１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

まず、図６に示すように、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を準備する（Ｓ１００）。

ＳＯＩ基板（構造体）は、基板（ハンドル層）１０と、基板１０上に形成されたＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ）層２０（第１層）と、ＢＯＸ層２０上に形成されたデバイス層３０（第２層）と、を備えている。

次に、図７に示すように、基板１０の下面に酸化膜４０を形成し、デバイス層３０の上面に酸化膜４２を形成する（Ｓ１０２）。

酸化膜４０および酸化膜４２は、酸化炉などで基板１０およびデバイス層３０を熱酸化することで形成される。なお、酸化膜４０および酸化膜４２の形成は、湿式（ウェット）酸化で行われてもよいし、乾式（ドライ）酸化で行われてもよい。酸化膜４２は、後述するデバイス層３０をパターニングする工程でマスクとして用いられる。また、酸化膜４０は、後述する基板１０をパターニングする工程でマスクとして用いられる。

なお、酸化膜４０および酸化膜４２の代わりに、アルミニウムや、クロムなどの金属膜、レジストなどを用いてもよい。

次に、図８に示すように、酸化膜４２をパターニングする（Ｓ１０４）。

酸化膜４２のパターニングは、フォトリソグラフィー技術、およびエッチング技術を用いて行われる。

具体的には、まず、酸化膜４２上にレジスト（図示せず）を成膜し、成膜されたレジストをフォトリソグラフィー技術によりパターニングして、マスク層（図示せず）を形成す
る。次に、当該マスク層をマスクとして酸化膜４２をエッチングする。これにより、酸化膜４２をパターニングすることができる。その後、マスク層（レジスト）を除去する。

レジストの露光は、例えば、ＵＶ露光装置、レーザー描画装置、電子線描画装置などを用いて行われる。露光装置は、所望する絞り孔４の形状およびサイズに応じて適宜選択される。例えば、絞り孔４の径がμｍオーダーの場合には、レーザー描画装置を用いることが好ましく、絞り孔４の径がｎｍオーダーの場合には、電子線描画装置を用いることが好ましい。酸化膜４２のエッチングは、例えば、バッファードフッ酸などを用いて行われる。なお、酸化膜４２をウェットエッチングすると、サイドエッチが生じる場合があるため、レジスト形状を精度よく反映させるためにはドライエッチングが好ましい。

次に、図９に示すように、パターニングされた酸化膜４２をマスクとしてデバイス層３０をエッチングすることにより、デバイス層３０をパターニングする（Ｓ１０６）。

デバイス層３０のエッチングは、深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ）で行われる。デバイス層３０のエッチングは、例えば、ボッシュ法などを用いて行われる。デバイス層３０のエッチングは、ＢＯＸ層２０に到達するまで行われる。このとき、ＢＯＸ層２０は、エッチングストッパー層として機能する。

次に、図１０に示すように、金属層５０を成膜する（Ｓ１０８）。

金属層５０は、ＢＯＸ層２０上およびデバイス層３０（酸化膜４２）上に成膜される。すなわち、金属層５０は、ＢＯＸ層２０およびデバイス層３０（酸化膜４２）を覆うように成膜される。このとき、金属層５０は、デバイス層３０をパターニングする工程で形成された開口部（ＢＯＸ層２０が露出している部分）が埋め込まれるように成膜される。金属層５０の成膜は、めっき法（電鋳）で行われる。

次に、図１１に示すように、金属層５０を研磨して、デバイス層３０を露出させる（Ｓ１１０）。

具体的には、金属層５０の表面を化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、ＣＭＰ）により研磨して、金属層５０の厚さを、デバイス層３０の厚さと同じにする。

次に、図１２に示すように、酸化膜４０をパターニングする（Ｓ１１２）。酸化膜４０のパターニングは、上述した酸化膜４２のパターニングと同様に行われる。

次に、図１３に示すように、パターニングされた酸化膜４０をマスクとして基板１０をエッチングして、基板１０を除去する（Ｓ１１４）。

基板１０のエッチングは、深掘り反応性イオンエッチングで行われる。本工程（Ｓ１１４）では、絞り板２となる部分と重なる領域の基板１０が除去される。ここで、図１３に示すように、金属層５０には、絞り板２となる部分を囲むように溝５２が形成されている。これにより、絞り板２となる部分を容易に個片化することができる。

図２に示すように、ＢＯＸ層２０を除去して、絞り板２となるデバイス層３０をリリースする。これにより、絞り板２が形成される。このとき、金属層５０の溝５２で囲まれた領域が絞り１００となる。

以上の工程により、絞り１００を製造することができる。

なお、上記では、１つの絞り１００を製造する場合について説明したが、１つのＳＯＩ基板で複数の絞りを同時に製造することも可能である。

本実施形態に係る絞り１００の製造方法は、例えば以下の特徴を有する。

本実施形態に係る絞り１００の製造方法は、ＳＯＩ基板を準備する工程（Ｓ１００）と、ＢＯＸ層２０をエッチングストッパー層としてデバイス層３０をパターニングする工程（Ｓ１０６）と、パターニングされたデバイス層３０上およびＢＯＸ層２０上に金属層５０を成膜する工程（Ｓ１０８）と、金属層５０を研磨してデバイス層３０を露出させる工程（Ｓ１１０）と、基板１０を除去する工程（Ｓ１１６）と、を含む。そのため、本実施形態に係る絞り１００の製造方法では、金属製の絞りを精度よく製造することができる。

ここで、絞りの材質がシリコンの場合、半導体製造技術を用いて絞りを精度よく形成することができるが、シリコンは電子ビームの透過率が高いため、絞りを厚くしなければならない。しかしながら、絞りを厚くすると、絞り孔を通過する際に、電子ビームが絞りによって蹴られる可能性が高くなる。

これに対して、金属はシリコンに比べて電子ビームの透過率が低いため、金属製の絞りであれば厚さを薄くできるが、金属はシリコンに比べて、精度よく加工することが難しい。しかしながら、本実施形態によれば、金属製の絞りを精度よく製造することができるため、薄い絞りを製造することができる。

本実施形態では、絞り１００は、分割型環状検出器１０００の前方に配置される絞りであり、絞り板２（金属層５０）には、電子ビームを分割して分割型環状検出器１０００に入射させるための複数の絞り孔４が形成される。本実施形態に係る絞り１００の製造方法では、高い精度が要求される分割型環状検出器１０００の前方に配置される絞りを製造することができる。

本実施形態に係る絞り１００の製造方法では、パターニングされたデバイス層３０を型として、めっき法により金属層５０を成膜して絞りを製造できる。そのため、金属製の絞り１００を精度よく製造することができる。

本実施形態に係る絞り１００の製造方法では、デバイス層３０のパターニングが深掘り反応性イオンエッチングで行われるため、デバイス層３０の膜厚が厚い場合でも、精度よくデバイス層３０をパターニングすることができる。

本実施形態に係る絞り１００の製造方法では、ＳＯＩ基板のＢＯＸ層２０を、デバイス層３０をパターニングする際のエッチングストッパー層として用いることができる。したがって、容易に精度よく絞り１００を製造することができる。

１．３． 絞りの製造方法の変形例
次に、第１実施形態に係る絞り１００の製造方法の変形例について説明する。図１４は、第１実施形態に係る絞り１００の製造工程の変形例を模式的に示す断面図である。

本変形例では、図１１に示す金属層５０を研磨して、デバイス層３０を露出させる工程（Ｓ１１０）の後に、図１４に示すように、酸化膜４０を除去する。酸化膜４０の除去は、例えば、バッファードフッ酸をエッチング液としたウェットエッチングにより行われる。

次に、図２に示すように、基板１０およびデバイス層３０をエッチングする。これにより、絞り板２が形成される。基板１０およびデバイス層３０のエッチングは、例えば、フッ酸、酢酸、硝酸の混合液を用いたウェットエッチングにより行われる。

以上の工程により、絞り１００を製造することができる。

本変形例に係る絞り１００の製造方法によれば、上述した実施形態と同様に、金属製の絞りを精度よく製造することができる。

２． 第２実施形態
２．１． 絞り
次に、第２実施形態に係る絞りについて、図面を参照しながら説明する。図１５は、第２実施形態に係る絞り２００を模式的に示す断面図である。なお、第２実施形態に係る絞り２００の平面形状は、図１に示す絞り１００と同様であり、図示を省略する。以下、絞り２００において、上述した絞り１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した絞り１００では、絞り板２の材質は金属であった。これに対して、絞り２００では、絞り板２の材質はシリコンである。

絞り板２は、導電性膜６で覆われている。導電性膜６の材質は、アルミニウム、金、白金、銀、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、これらの金属を含む合金などである。また、導電性膜６は、例えば、これらの金属の積層膜（例えばチタンと金の積層膜）であってもよい。絞り板２を導電性膜６で覆うことにより、電子ビームが照射されることによる帯電の影響を低減できる。

なお、絞り２００では、絞り板２の厚さを、絞り１００の絞り板２（金属製の絞り板）の厚さよりも厚くしてもよい。これにより、絞り板２の材質がシリコンの場合でも、電子ビームをより確実に遮ることができる。絞り板２の厚さは、例えば、１００μｍ程度である。

２．２． 絞りの製造方法
次に、第２実施形態に係る絞りの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１６は、第２実施形態に係る絞りの製造方法の一例を示すフローチャートである。図１７〜図２２は、第２実施形態に係る絞り２００の製造工程を模式的に示す断面図である。

まず、ＳＯＩ基板を準備する（Ｓ２００）。次に、基板１０の下面に酸化膜４０を形成し、デバイス層３０の上面に酸化膜４２を形成する（Ｓ２０２）。

ＳＯＩ基板を準備する工程（Ｓ２００）および酸化膜４０および酸化膜４２を形成する工程（Ｓ２０２）は、上述した工程Ｓ１００および工程Ｓ１０２と同様に行われる。

次に、図１７に示すように、酸化膜４２をパターニングする（Ｓ２０４）。

酸化膜４２のパターニングは、フォトリソグラフィー技術、およびエッチング技術を用いて行われる。

次に、図１８に示すように、パターニングされた酸化膜４２をマスクとしてデバイス層３０をエッチングすることにより、デバイス層３０をパターニングする（Ｓ２０６）。

デバイス層３０のエッチングは、深掘り反応性イオンエッチングで行われる。デバイス層３０のエッチングは、ＢＯＸ層２０に到達するまで行われる。このとき、ＢＯＸ層２０は、エッチングストッパー層として機能する。

次に、図１９に示すように、酸化膜４０をパターニングする（Ｓ２０８）。酸化膜４０のパターニングは、上述した酸化膜４２のパターニングと同様に行われる。

次に、図２０に示すように、パターニングされた酸化膜４０をマスクとして基板１０をエッチングして、基板１０を除去する（Ｓ２１０）。

基板１０のエッチングは、深掘り反応性イオンエッチングで行われる。基板１０のエッチングは、ＢＯＸ層２０に到達するまで行われる。このとき、ＢＯＸ層２０は、エッチングストッパー層として機能する。本工程（Ｓ２１０）では、絞り板２となる部分と重なる領域の基板１０が除去される。

次に、図２１に示すように、酸化膜４２およびＢＯＸ層２０を除去する（Ｓ２１２）。

酸化膜４２およびＢＯＸ層２０の除去は、例えば、バッファードフッ酸をエッチング液としたウェットエッチングにより行われる。

ここで、図２１に示すように、デバイス層３０には、絞り板２となる部分を囲むように溝（貫通孔）３２が形成されている。これにより、絞り板２となる部分を容易に個片化することができる。

図２３は、第２実施形態に係る絞り２００の製造工程を模式的に示す平面図である。本工程（Ｓ２１２）において、絞り板２となるデバイス層３０を保持するために、図２３に示すように、絞り板２となるデバイス層３０と、絞り板２を構成しないデバイス層３０と（基板１０が残っている箇所）と、を接続する梁３４を設けてもよい。これにより、デバイス層３０を確実に保持することができ、製造工程において絞り板２となるデバイス層３０がリリースされることを防ぐことができる。

次に、図２２に示すように、デバイス層３０を覆うように、導電性膜６を成膜する（Ｓ２１４）。

導電性膜６の成膜は、例えば、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により行われる。ＣＶＤはカバレッジ（被覆性）がよいため、デバイス層３０に形成された絞り孔４となる貫通孔のアスペクト比が大きい場合でも、より確実にデバイス層３０を被覆することができる。なお、導電性膜６の成膜は、スパッタ、電界めっき、無電解めっき、などで行われてもよい。

ここで、製造工程において、絞り板２となるデバイス層３０の表面が汚染された場合、この表面汚染に起因する帯電（電子ビームが照射されることによる帯電）が起こる場合がある。本実施形態では、導電性膜６を成膜する工程（Ｓ２１４）がデバイス層３０や基板１０のエッチングよりも後に行われるため、本工程（Ｓ２１４）の前にデバイス層３０の表面が汚染されていたとしても、導電性膜６によって表面汚染に起因する帯電を低減することができる。

図１５に示すように、梁３４（図２３参照）を切断して、デバイス層３０をリリースすることにより、絞り板２が形成される。このとき、デバイス層３０の溝３２で囲まれた領
域が絞り板２となる。

以上の工程により、絞り２００を製造することができる。

なお、上記では、１つの絞り２００を製造する場合について説明したが、１つのＳＯＩ基板で複数の絞り２００を同時に製造することも可能である。

本実施形態に係る絞り２００の製造方法では、デバイス層３０のエッチングに深掘り反応性イオンエッチングを用いるため、デバイス層３０の膜厚が厚い場合でも、精度よくデバイス層３０をパターニングすることができる。すなわち、絞り板２の厚さが厚い場合でも、絞り孔４を精度よく形成することができる。したがって、本実施形態に係る絞り２００の製造方法では、シリコン製の絞りを精度よく製造することができる。

２．３． 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。

図２４は、本実験例に係る絞りを説明するための図である。

本実験例では、第２実施形態に係る絞りの製造方法（図１６参照）を用いて、図２４に示す絞りを製造した。

（１）製造条件
図２４に示す絞りは、絞りの中心に設けられた絞り孔（円）と、当該絞り孔（円）を囲む円環状の絞り孔と、を有している。本実験例では、中心に位置している絞り孔（円）の径をＤ１＝１０μｍとし、円環状の絞り孔の内径をＤ２＝３２μｍとし、円環状の絞り孔の外径をＤ３＝８０μｍとした。また、絞りの中心部分を支持するブリッジ部の幅をＷ＝８μｍとした。

また、デバイス層１００μｍ、ＢＯＸ層２μｍ、基板（ハンドル層）３５０μｍのＳＯＩ基板を用いた。また、デバイス層をパターニングするためのマスクは膜厚１．２μｍのシリコン酸化膜とした。フォトリソグラフィーには、レーザー描画装置を用いた。デバイス層のエッチングは、深掘り反応性イオンエッチングで行った。導電性膜の材質は、タングステンとし、成膜はＣＶＤで行った。

（２）評価
まず、光学顕微鏡像による評価を行った。図２５は、本実験例に係る絞りの光学顕微鏡像である。図２５に示す光学顕微鏡像から、絞りが精度よく形成されていることが確認できた。

次に、本実験例に係る絞りを、透過電子顕微鏡の照射系に組み込んで評価を行った。図２６および図２７は、照射系に本実験例に係る絞りが組み込まれた透過電子顕微鏡における電子ビームの形状を示す画像である。図２６は、２０００倍で撮影された像であり、図２７は、８００００倍で撮影された像である。なお、これらの画像は、透過電子顕微鏡のボトムのＣＣＤカメラで撮影した。

図２６および図２７に示す画像から、本実験例に係る絞りによって、帯電の影響なく、所望の電子ビーム形状を取得可能であることが確認できた。

次に、絞りの絞り孔以外の部分に電子ビーム（加速電圧２００ｋＶ）を照射して、絞り
によって電子ビームを遮蔽できているか否かを評価した。ＣＣＤカメラには、絞りを透過した電子ビームは検出されず、絞りによって電子ビームが遮断されていることが確認できた。

３． 第３実施形態
３．１． 絞り
次に、第３実施形態に係る絞りについて説明する。第３実施形態に係る絞りは、上述した第２実施形態に係る絞り２００と同じであり、その説明を省略する。

３．２． 絞りの製造方法
次に、第３実施形態に係る絞りの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２８は、第３実施形態に係る絞りの製造方法の一例を示すフローチャートである。図２９〜図３２は、第３実施形態に係る絞り２００の製造工程を模式的に示す断面図である。

まず、図２９に示すようにシリコン基板６０を準備する（Ｓ３００）。

次に、シリコン基板６０上（シリコン基板６０の上面）に酸化膜７０を形成する（Ｓ３０２）。

本工程（Ｓ３０２）は、上述した酸化膜４０および酸化膜４２を形成する工程（Ｓ１０２）と同様に行われる。なお、酸化膜７０の代わりに、アルミニウムや、クロムなどの金属膜、レジストなどを用いてもよい。

次に、図３０に示すように、酸化膜７０をパターニングする（Ｓ３０４）。

本工程（Ｓ３０４）は、上述した酸化膜４２をパターニングする工程（Ｓ１０４）と同様に行われる。

次に、図３１に示すように、酸化膜７０をマスクとしてシリコン基板６０をエッチングする（Ｓ３０６）。

シリコン基板６０のエッチングは、深掘り反応性イオンエッチングで行われる。このとき、マイクロローディング効果により、アスペクト比に応じてシリコン基板６０のエッチングレートにばらつきが生じる。そのため、すべての領域が所望の深さに到達するまでエッチングを行う。なお、マイクロローディング効果とは、加工パターンのアスペクト比が増大すると、エッチング速度が低下する現象をいう。

次に、図３２に示すように、シリコン基板６０の裏面側（下面側）から研磨して、絞り孔４となる貫通孔を形成する（Ｓ３０８）。

シリコン基板６０の研磨は、化学機械研磨（ＣＭＰ）で行われる。

次に、図１５に示すように、酸化膜７０を除去する（Ｓ３１０）。

酸化膜７０の除去は、例えば、バッファードフッ酸をエッチング液としたウェットエッチングにより行われる。酸化膜７０を除去することで、絞り板２が形成される。

次に、絞り板２を覆うように、導電性膜６を成膜する（Ｓ３１２）。

本工程（Ｓ３１２）は、上述した導電性膜６を成膜する工程（Ｓ２１４）と同様に行わ
れる。

以上の工程により、絞り２００を製造することができる。

なお、上記では、１つの絞り２００を製造する場合について説明したが、１つのシリコン基板６０で複数の絞り２００を同時に製造することも可能である。

また、上記では、シリコン基板６０をエッチングして絞り２００を製造する場合について説明したが、シリコン基板６０の代わりに、その他の半導体基板（ＧａＡｓ基板等）を用いてもよい。また、シリコン基板６０の代わりに金属板（または金属箔、例えばモリブデン箔等）を用いてもよい。これにより、金属製の絞りを製造することができる。

本実施形態に係る絞り２００の製造方法によれば、上述した第２実施形態に係る絞りの製造方法と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施形態では、絞り１００および絞り２００が、図３に示すように、分割型環状検出器１０００の前方に配置される絞りである場合について説明したが、本発明に係る絞りは、透過電子顕微鏡のその他の用途に用いられる絞りであってもよい。本発明に係る絞りは、コンデンサー絞り、対物レンズ絞り、制限視野絞りなどであってもよい。

また、上述した実施形態では、絞り１００および絞り２００が、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）用の絞りである例について説明したが、本発明に係る絞りはその他の荷電粒子線装置用の絞りであってもよい。具体的には、本発明に係る絞りは、荷電粒子（電子やイオン等）を試料に照射して観察や、分析、加工等を行うことが可能な荷電粒子線装置用の絞りとして用いることができる。より具体的には、本発明に係る絞りは、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）や、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、集束イオンビーム装置等の荷電粒子線装置用の絞りとして用いることができる。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…絞り板、４…絞り孔、６…導電性膜、１０…基板、２０…ＢＯＸ層、３０…デバイス層、３４…梁、４０…酸化膜、４２…酸化膜、５０…金属層、５２…溝、６０…シリコン基板、７０…酸化膜、１００…絞り、２００…絞り、１０００…分割型環状検出器、１０１０…検出面

Claims (6)

1. 荷電粒子線装置用の絞りの製造方法であって、
   基板と、前記基板上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を備えた構造体を準備する工程と、
   前記第１層をエッチングストッパー層として、前記第２層をパターニングする工程と、
   パターニングされた前記第２層上、および前記第１層上に金属層を成膜する工程と、
   前記金属層を研磨して、前記第２層を露出させる工程と、
   前記基板を除去する工程と、
   を含む、絞りの製造方法。
2. 請求項１において、
   前記金属層を成膜する工程では、めっき法により、前記金属層を成膜する、絞りの製造方法。
3. 請求項１または２において、
   前記第２層をパターニングする工程では、深掘り反応性イオンエッチングにより、前記第２層をパターニングする、絞りの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記金属層を成膜する工程では、前記第２層をパターニングする工程で形成された開口部を前記金属層で埋め込む、絞りの製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記構造体は、ＳＯＩ基板である、絞りの製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記絞りは、分割型環状検出器の前方に配置される絞りであり、
   前記金属層には、電子ビームを分割して前記分割型環状検出器に入射させるための複数の開口部が形成される、絞りの製造方法。