JP3171423B2 - Method for forming microstructure and method for manufacturing field emission electron source - Google Patents

Method for forming microstructure and method for manufacturing field emission electron source

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JP3171423B2 JP19838994A JP19838994A JP3171423B2 JP 3171423 B2 JP3171423 B2 JP 3171423B2 JP 19838994 A JP19838994 A JP 19838994A JP 19838994 A JP19838994 A JP 19838994A JP 3171423 B2 JP3171423 B2 JP 3171423B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の微構造にお
いて生じる量子効果を応用する量子効果素子や、陰極の
急峻な先端部から電界効果により放射される真空電子を
応用して電子線励起のレーザ、平面型の固体表示素子及
び超高速の微小真空素子等への応用が可能な冷陰極電子
源に係る微構造の形成方法並びに電界放射型電子源の製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quantum effect device which applies a quantum effect generated in a microstructure of a semiconductor or the like, and an electron beam excitation using a vacuum electron radiated from a steep tip of a cathode by an electric field effect. The present invention relates to a method for forming a microstructure of a cold cathode electron source applicable to a laser, a flat solid-state display device, an ultra-high speed micro vacuum device, and the like, and a method for manufacturing a field emission electron source.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体の微細加工技術の発展により、量
子効果素子や電界放射型の陰極の形成が可能となりつつ
ある。
2. Description of the Related Art With the development of semiconductor microfabrication technology, it is becoming possible to form quantum effect devices and field emission type cathodes.

【0003】例えば、シリコン基板の(100)面上に
微細加工技術により細線状のエッチングマスクを形成し
た後、該エッチングマスクを用いてシリコン基板にドラ
イエッチングと異方性ウェットエッチングとを行ない、
その後、シリコン基板に熱酸化処理を施すことにより、
シリコン基板におけるエッチングマスクの下側に量子細
線を形成する技術が知られている。特開平4−6285
4号公報において平井らにより報告された量子細線の作
製方法を図8及び図9に基づいて説明する。
For example, after forming a fine line-shaped etching mask on the (100) plane of a silicon substrate by a fine processing technique, dry etching and anisotropic wet etching are performed on the silicon substrate using the etching mask.
After that, by subjecting the silicon substrate to thermal oxidation,
2. Description of the Related Art A technique for forming a quantum wire below an etching mask on a silicon substrate is known. JP-A-4-6285
The method of producing a quantum wire reported by Hirai et al. In Japanese Patent Publication No. 4 will be described with reference to FIGS.

【0004】まず、図8(a)に示すように、シリコン
基板101の(100)面上に絶縁膜102を形成した
後、図8(b)に示すように、絶縁膜102に対してシ
リコン基板101の<100>方向に通常のフォトリソ
グラフィにより幅約1μmの細線状マスク103を形成
する。その後、図8(c)に示すように、細線状のエッ
チングマスク103を用いてシリコン基板101に対し
てドライエッチングを行なうことにより、シリコン基板
101の表面から突出する凸状部104を形成する。
First, as shown in FIG. 8A, an insulating film 102 is formed on a (100) plane of a silicon substrate 101, and then, as shown in FIG. A thin linear mask 103 having a width of about 1 μm is formed in the <100> direction of the substrate 101 by ordinary photolithography. Thereafter, as shown in FIG. 8C, the silicon substrate 101 is dry-etched using a fine line-shaped etching mask 103, thereby forming a convex portion 104 protruding from the surface of the silicon substrate 101.

【0005】次に、図9(a)に示すように、凸状部1
04の側面に異方性のウェットエッチングを施すことに
より、表面が(111)面となり断面角錐台状の下部1
05aと断面逆角錐台状の上部105bとからなる立体
構造体105を形成する。その後、図9(b)に示すよ
うに、立体構造体105の側面部に熱酸化処理を施すこ
とにより、立体構造体105の側面部を絶縁性の酸化シ
リコン膜107に変化させ、立体構造体105の上部1
05bの内部にシリコンよりなる量子細線108を形成
する。
[0005] Next, as shown in FIG.
By performing anisotropic wet etching on the side surface of the lower surface 04, the surface becomes a (111) surface and the lower portion 1 having a truncated pyramid shape is formed.
A three-dimensional structure 105 composed of the upper portion 105a and an inverted truncated pyramid-shaped upper portion 105b is formed. Thereafter, as shown in FIG. 9B, the side surface portion of the three-dimensional structure 105 is subjected to a thermal oxidation treatment, thereby changing the side surface portion of the three-dimensional structure 105 to an insulating silicon oxide film 107. Top 1 of 105
A quantum wire 108 made of silicon is formed inside 05b.

【0006】一方、前記同様に、シリコン基板に対して
微細加工技術を施すことによりシリコンよりなる電界放
射型の電子源を製造する方法が提案されている。例えば
グレイらは、シリコン基板を用い、該シリコン基板に対
して異方性エッチングを行なうことにより、エミッタ形
状の制御が比較的容易なコーン型の電界放射型の陰極を
提案している(参考文献2:H.F.Gray .,Proc.29th Int
ern. Field EmissionSymp. p.111(1982) 。
On the other hand, there has been proposed a method of manufacturing a field emission type electron source made of silicon by applying a fine processing technique to a silicon substrate in the same manner as described above. For example, Gray et al. Have proposed a cone-type field emission cathode in which the shape of an emitter can be relatively easily controlled by using a silicon substrate and performing anisotropic etching on the silicon substrate. 2: HFGray., Proc.29th Int
ern. Field EmissionSymp. p.111 (1982).

【0007】グレイらが提案した電界放射型の陰極及び
その作成方法を図10及び図11に基づいて説明する。
A field emission type cathode proposed by Gray et al. And a method for producing the same will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.

【0008】まず、図10(a)に示すように、シリコ
ンよりなる導電性基板111の(100)面上に酸化シ
リコン膜112を形成した後、図10(b)に示すよう
に、酸化シリコン膜112に対して通常のフォトリソグ
ラフィにより円形状のエッチング用マスク113を形成
する。その後、エッチング用マスク113を用いて導電
性基板111に対して異方性エッチングを行なうことに
より、エッチング用マスク113の下側にシリコン結晶
よりなる円錐形状体114に形成する。
First, as shown in FIG. 10A, a silicon oxide film 112 is formed on a (100) plane of a conductive substrate 111 made of silicon, and then, as shown in FIG. A circular etching mask 113 is formed on the film 112 by ordinary photolithography. Thereafter, the conductive substrate 111 is anisotropically etched using the etching mask 113 to form a conical body 114 made of silicon crystal below the etching mask 113.

【0009】次に、図11(a)に示すように、絶縁膜
115及び金属膜116Aを順次堆積して、円錐形状体
114の周辺部に絶縁膜115を介してゲート電極11
6Bを形成する。この際、エッチング用マスク113が
蒸着防止用マスクとなるので、円錐形状体114の側面
には絶縁膜115及び金属膜116Aは堆積されない。
その後、エッチング用マスク113を除去して電界放射
型の陰極117を作成する。
Next, as shown in FIG. 11A, an insulating film 115 and a metal film 116A are sequentially deposited, and a gate electrode 11 is formed around the conical body 114 via the insulating film 115.
6B is formed. At this time, since the etching mask 113 serves as a mask for preventing deposition, the insulating film 115 and the metal film 116A are not deposited on the side surfaces of the conical body 114.
After that, the etching mask 113 is removed to form a field emission type cathode 117.

【0010】また、エッチング速度が遅い結晶面である
(111)面を含み、傾斜角がシリコン基板111の
(100)面に対して傾斜する結晶面の交差角度により
決定される陰極117の先端部を更に急峻化するため
に、陰極117の側面部に熱酸化による酸化シリコン膜
を形成する方法が提案されている。
The tip of the cathode 117 includes a (111) plane which is a crystal plane having a low etching rate, and the inclination angle is determined by the intersection angle of the crystal plane inclined with respect to the (100) plane of the silicon substrate 111. Has been proposed to form a silicon oxide film on the side surface of the cathode 117 by thermal oxidation in order to further increase the sharpness.

【0011】シリコン基板を用いる電界放射型の陰極の
他の作成方法としては、別井は、より急峻な陰極先端部
を実現するために、サイドエッチングが生じる条件下で
のシリコン基板に対するドライエッチングとシリコン基
板に対する熱酸化処理とを組み合わせる方法を提案して
いる(参考文献3:別井、1990年秋季信学全大論文
集5、SC−8−2(1990))。
As another method for producing a field emission type cathode using a silicon substrate, Beshii proposed dry etching of a silicon substrate under conditions where side etching occurs in order to realize a steeper cathode tip. A method combining thermal oxidation treatment with a silicon substrate has been proposed (Ref. 3: Besui, 1990-2007 IEEJ General Papers 5, SC-8-2 (1990)).

【0012】別井の提案した電界放射型の陰極及びその
作製方法を図12及び図13に基づき説明する。
A field emission type cathode proposed by Besui and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIGS.

【0013】まず、図12(a)に示すように、シリコ
ン基板131の表面に酸化シリコン膜132を形成した
後、図12(b)に示すように、酸化シリコン膜132
に対して通常のフォトリソグラフィにより円形状のエッ
チング用マスク133を形成する。その後、図12
(c)に示すように、エッチング用マスク133を用い
てシリコン基板131に対してサイドエッチングの生じ
る条件下でドライエッチングを行なうことにより、側部
にほぼ垂直な面134aを有する円錐台形状体134を
形成し、エッチング用マスク133が円錐台形状体13
4により支持された状態でエッチングを終了する。その
後、円錐台形状体134の側面部に熱酸化により酸化シ
リコン膜135を形成すると、円錐台形状体134の内
部にシリコンよりなる非常に鋭い形状の先端部134b
が形成される。
First, as shown in FIG. 12A, a silicon oxide film 132 is formed on the surface of a silicon substrate 131, and then, as shown in FIG.
Then, a circular etching mask 133 is formed by ordinary photolithography. Then, FIG.
As shown in (c), by performing dry etching on the silicon substrate 131 using the etching mask 133 under the condition that side etching occurs, a truncated conical body 134 having a surface 134a substantially perpendicular to the side is formed. Is formed, and the etching mask 133 is
The etching is completed in a state where the substrate is supported by the substrate 4. Thereafter, when a silicon oxide film 135 is formed on the side surface of the truncated cone 134 by thermal oxidation, a very sharp tip portion 134b made of silicon is formed inside the truncated cone 134.
Is formed.

【0014】次に、図13(a)に示すように、エッチ
ング用マスク133を介して円錐台形状体134の周辺
部に絶縁膜137及び金属膜138Aを堆積して、シリ
コン基板131の上における円錐台形状体134の周辺
部に絶縁膜137を介してゲート電極138Bを形成す
る。その後、図13(b)に示すように、エッチング用
マスク133を除去して電界放射型の陰極139を作製
する。
Next, as shown in FIG. 13A, an insulating film 137 and a metal film 138A are deposited on the periphery of the truncated conical body 134 via an etching mask 133, and are deposited on the silicon substrate 131. A gate electrode 138 </ b> B is formed around the truncated conical body 134 via an insulating film 137. Thereafter, as shown in FIG. 13B, the etching mask 133 is removed, and a field emission type cathode 139 is manufactured.

【0015】[0015]

【発明が解決ようとする課題】平井の提案した前記の量
子細線の作製方法においては、細線状のエッチングマス
ク103の幅、ドライエッチングの深さ及び異方性エッ
チングの条件等によって立体構造体105の幅寸法が異
なるために、熱酸化処理の後に立体構造体106の内部
に酸化されずに残ることにより形成される量子細線10
5の細線幅の制御が困難である。このため、従来の量子
細線の作製方法によると、再現性良く量子効果素子を作
製することは困難であるという問題があった。もっと
も、電子ビーム露光法やX線露光法を用いると再現性良
く量子効果素子を作製することは可能であるが、これら
の方法は高価になると言う問題がある。
In the method of manufacturing a quantum wire proposed by Hirai, the three-dimensional structure 105 is determined by the width of the thin line-shaped etching mask 103, the depth of dry etching, the conditions of anisotropic etching, and the like. Of the quantum wires 10 formed by remaining in the three-dimensional structure 106 without being oxidized after the thermal oxidation treatment,
5 is difficult to control. For this reason, according to the conventional method of manufacturing a quantum wire, there is a problem that it is difficult to manufacture a quantum effect element with good reproducibility. Although it is possible to manufacture a quantum effect device with good reproducibility by using an electron beam exposure method or an X-ray exposure method, these methods have a problem that they are expensive.

【0016】また、グレイや別井らの提案した電界放射
型の電子源の作製方法においては、エッチングの条件に
より円形状のエッチングマスク113,133の下側の
円錐形状体114又は円錐台形状体134の頂点でエッ
チングマスク113,133に接触する部分の寸法が異
なるために、オーバーエッチングの場合には、エッチン
グマスク113,133が脱離したり又は熱酸化後に形
成される陰極139の先端部がゲート電極138の内部
に埋没したりする一方、アンダーエッチングの場合に
は、急峻な先端を有する陰極113,139が形成でき
ない。このように、従来の電界放射型の電子源の作製方
法によると、円錐形状体又は円錐台形状体の頂点におい
てエッチングマスクに接触する部分の寸法を厳密に制御
することが困難であるという問題があった。
In the method of manufacturing a field emission type electron source proposed by Gray and Bessai et al., The conical body 114 or the truncated conical body on the lower side of the circular etching masks 113 and 133 depends on the etching conditions. Since the size of the portion in contact with the etching masks 113 and 133 at the apex of 134 differs, in the case of over-etching, the tip of the cathode 139 formed after the etching masks 113 and 133 are detached or formed after thermal oxidation. While it is buried inside the electrode 138, in the case of under-etching, the cathodes 113 and 139 having steep tips cannot be formed. As described above, according to the conventional method of manufacturing a field emission type electron source, there is a problem that it is difficult to strictly control the dimension of a portion in contact with the etching mask at the apex of the conical or frustoconical body. there were.

【0017】本発明は、前記従来の問題点を克服し、安
価な紫外線露光法により最小露光寸法以下のサブミクロ
ン領域の寸法を有する微構造を形成する方法、及び、急
峻な先端形状を有する陰極を備えた電界放射型電子源を
再現性良く製造する方法を提供することを目的とする。
According to the present invention, there is provided a method for forming a microstructure having a size in a submicron region smaller than a minimum exposure size by an inexpensive ultraviolet exposure method, and a cathode having a sharp tip shape. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a field emission type electron source provided with high reproducibility.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項1の発明が講じた解決手段は、微構造形成方
法を、基板上に所定の大きさの第1の径を有する被エッ
チング立体構造体と前記第1の径よりも最小露光寸法以
下の所定寸法差だけ小さい第2の径を有するモニタ用立
体構造体とを形成する第1の工程と、前記被エッチング
立体構造体及びモニタ用立体構造体の各側面に対して前
記モニタ用立体構造体が消失するまでエッチングを行な
うことにより、前記基板上に前記所定寸法差に相当する
径を有する微細立体構造体を形成する第2の工程とを備
えている構成とするものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a solution taken by the invention of claim 1 is to provide a method for forming a microstructure by forming an object having a first diameter of a predetermined size on a substrate. A first step of forming an etched three-dimensional structure and a monitoring three-dimensional structure having a second diameter smaller than the first diameter by a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension, and the three-dimensional structure to be etched; A second step of forming a fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference on the substrate by etching each side surface of the three-dimensional structure for monitoring until the three-dimensional structure for monitoring disappears; And the steps described above.

【0019】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記被エッチング立体構造体及びモニタ用立体構造体の平
面形状はそれぞれ線状又は点状であり、前記微細立体構
造体は線状又は点状のエッチング用マスクであるという
構成を付加するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the planar shape of the three-dimensional structure to be etched and the three-dimensional structure for monitoring are linear or dot-like, respectively, and the fine three-dimensional structure is linear. Alternatively, a configuration in which the mask is a dot-like etching mask is added.

【0020】請求項3の発明は、請求項1又は2の構成
に、前記第2の工程は、前記モニタ用立体構造体に光を
照射すると共に該モニタ用立体構造体からの反射光の強
度をモニタし、該反射光の強度が低下する時点で前記被
エッチング立体構造体の側面に対するエッチングを終了
するという構成を付加するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the second step includes irradiating the monitor three-dimensional structure with light and the intensity of reflected light from the monitor three-dimensional structure. Is monitored, and the etching on the side surface of the three-dimensional structure to be etched is terminated when the intensity of the reflected light decreases.

【0021】請求項4の発明は、請求項1又は2の構成
に、前記第1の工程は、前記基板上に複数の前記モニタ
用立体構造体よりなるモニタ用立体構造体列を所定間隔
をおいて3列以上形成する工程を含み、前記第2の工程
は、前記3列以上のモニタ用立体構造体列に光を照射す
ると共に該3列以上のモニタ用立体構造体列からの回折
光の強度をモニタし、該回折光の強度が低下する時点で
前記被エッチング立体構造体の側面に対するエッチング
を終了するという構成を付加するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the first step is to form a plurality of monitor three-dimensional structure rows comprising the plurality of monitor three-dimensional structures on the substrate at predetermined intervals. The second step includes irradiating light to the three or more monitor three-dimensional structure rows and diffracting light from the three or more monitor three-dimensional structure rows. And monitoring the intensity of the diffracted light and terminating the etching on the side surface of the three-dimensional structure to be etched when the intensity of the diffracted light decreases.

【0022】請求項5の発明が講じた解決手段は、微構
造形成方法を、基板上に所定の大きさの第1の径を有す
る第1の被エッチング立体構造体と前記第1の径よりも
第1の所定寸法差だけ大きい第2の径を有する第2の被
エッチング立体構造体と前記第1の径よりも最小露光寸
法以下の第2の所定寸法差だけ小さい第3の径を有する
モニタ用立体構造体とを形成する第1の工程と、前記第
1の被エッチング立体構造体、第2の被エッチング立体
構造体及びモニタ用立体構造体の各側面に対して前記モ
ニタ用立体構造体が消失するまでエッチングを行なうこ
とにより前記基板上に前記第2の所定寸法差に相当する
径を有する第1の微細立体構造体と該第1の微細立体構
造体の径よりも前記第1の所定寸法差だけ大きい径を有
する第2の微細立体構造体とを形成する第2の工程とを
備えているという構成とするものである。
In a fifth aspect of the present invention, a method for forming a microstructure includes the steps of: forming a first three-dimensional structure to be etched having a first diameter of a predetermined size on a substrate; A second etched three-dimensional structure having a second diameter larger by a first predetermined dimension difference and a third diameter smaller than the first diameter by a second predetermined dimension difference smaller than the minimum exposure dimension. A first step of forming a three-dimensional structure for monitoring; and a three-dimensional structure for monitoring with respect to each side of the first three-dimensional structure to be etched, the second three-dimensional structure to be etched, and the three-dimensional structure for monitoring. By performing etching until the body disappears, a first micro three-dimensional structure having a diameter corresponding to the second predetermined dimensional difference on the substrate, and the first micro three-dimensional structure having a diameter corresponding to the first micro three-dimensional structure, A second micro-stand having a diameter larger by a predetermined dimension difference It is an arrangement that includes a second step of forming a structure.

【0023】請求項6の発明は、請求項5の構成に、前
記第1の被エッチング立体構造体第2の被エッチング立
体構造体及びモニタ用立体構造体の平面形状はそれぞれ
線状又は点状であり、前記第1の微細立体構造体及び第
2の微細立体構造体はそれぞれ線状又は点状のエッチン
グ用マスクであるという構成を付加するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect, the planar shapes of the first etched three-dimensional structure, the second etched three-dimensional structure, and the monitoring three-dimensional structure are linear or dot-like, respectively. The first micro three-dimensional structure and the second micro three-dimensional structure are each added with a configuration in which each of them is a linear or dot-like etching mask.

【0024】請求項7の発明は、請求項5又は6の構成
に、前記第2の工程は、前記モニタ用立体構造体に光を
照射すると共に該モニタ用立体構造体からの反射光の強
度をモニタし、該反射光の強度が低下する時点で前記第
1の被エッチング立体構造体及び第2の被エッチング立
体構造体の各側面に対するエッチングを終了する工程を
含むという構成を付加するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the fifth or sixth aspect, the second step includes irradiating the monitor three-dimensional structure with light, and the intensity of reflected light from the monitor three-dimensional structure. And a step of ending the etching on each side surface of the first etched three-dimensional structure and the second etched three-dimensional structure when the intensity of the reflected light decreases. is there.

【0025】請求項8の発明は、請求項5又は6の構成
に、前記第1の工程は、前記基板上に複数の前記モニタ
用立体構造体よりなるモニタ用立体構造体列を所定間隔
をおいて3列以上形成する工程を含み、前記第2の工程
は、前記3列以上のモニタ用立体構造体列に光を照射す
ると共に該3列以上のモニタ用立体構造体列からの回折
光の強度をモニタし、該回折光の強度が低下する時点で
前記第1の被エッチング立体構造体及び第2の被エッチ
ング立体構造体の各側面に対するエッチングを終了する
という構成を付加するものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth or sixth aspect, the first step is to form a plurality of monitor three-dimensional structure rows comprising the plurality of monitor three-dimensional structures on the substrate at predetermined intervals. The second step includes irradiating light to the three or more monitor three-dimensional structure rows and diffracting light from the three or more monitor three-dimensional structure rows. The intensity of the diffracted light is monitored, and when the intensity of the diffracted light decreases, the etching of each side surface of the first etched three-dimensional structure and the second etched three-dimensional structure is terminated. .

【0026】請求項9の発明が講じた解決手段は、微構
造形成方法を、基板上に所定の大きさの第1の径を有す
るエッチング用マスクと前記第1の径よりも最小露光寸
法以下の所定寸法差だけ小さい第2の径を有するモニタ
用マスクとを形成する第1の工程と、前記基板に対して
前記エッチング用マスク及びモニタ用マスクを用いて前
記モニタ用マスクの下側に形成される立体構造体が消失
するか又は前記モニタ用マスクと分離するまでエッチン
グを行なうことにより前記所定寸法差に相当する径を有
する微細立体構造体を形成する第2の工程とを備えてい
るという構成とするものである。
In a ninth aspect of the present invention, a method for forming a microstructure includes the steps of: providing an etching mask having a first diameter of a predetermined size on a substrate; and a minimum exposure dimension smaller than the first diameter. A first step of forming a monitor mask having a second diameter smaller by a predetermined dimension difference; and forming the monitor mask below the monitor mask using the etching mask and the monitor mask with respect to the substrate. A second step of forming a fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference by performing etching until the three-dimensional structure to be removed disappears or separates from the monitoring mask. Configuration.

【0027】請求項10の発明は、請求項9の構成に、
前記モニタ用マスク、エッチング用マスク及び微細立体
構造体の平面形状はそれぞれ線状又は点状であるという
構成を付加するものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the configuration of the ninth aspect,
The monitoring mask, the etching mask, and the fine three-dimensional structure are each added with a configuration in which the planar shape is linear or dot-shaped.

【0028】請求項11の発明は、請求項9の構成に、
前記基板は所定の化学反応によってその表面部に元の組
成と異なる組成よりなる薄膜が生成される材料からな
り、前記第2の工程により形成された微細立体構造体の
側面部に前記所定の化学反応を起こさせて該側面部に前
記元の組成と異なる組成よりなる薄膜を形成し、その後
該薄膜を除去することにより前記微細立体構造体の径を
前記所定寸法差よりも小さくする第3の工程をさらに備
えているという構成を付加するものである。
[0028] According to the eleventh aspect of the present invention, in the configuration of the ninth aspect,
The substrate is made of a material that forms a thin film having a composition different from the original composition on the surface of the substrate by a predetermined chemical reaction, and the side surface of the micro three-dimensional structure formed in the second step is provided with the predetermined chemical Causing a reaction to form a thin film having a composition different from the original composition on the side surface portion, and then removing the thin film to reduce the diameter of the fine three-dimensional structure to less than the predetermined dimensional difference. This is to add a configuration that further includes a process.

【0029】請求項12の発明は、請求項9の構成に、
前記基板は所定の化学反応によってその表面部に元の組
成と異なる組成よりなり特定の溶液によって選択的にエ
ッチングされる薄膜が生成される材料からなり、前記第
2の工程により形成された微細立体構造体の側面部に前
記所定の化学反応を起こさせて該側面部に前記元の組成
と異なる組成よりなる薄膜を形成し、その後該薄膜を前
記特定の溶液によるウェットエッチングによって除去す
ることにより前記微細立体構造体の径を前記所定寸法差
よりも小さくする第3の工程をさらに備えているという
構成を付加するものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the configuration of the ninth aspect,
The substrate is made of a material having a composition different from the original composition on its surface by a predetermined chemical reaction, and a thin film which is selectively etched by a specific solution is formed. The predetermined chemical reaction is caused on the side surface of the structure to form a thin film having a composition different from the original composition on the side surface, and then the thin film is removed by wet etching with the specific solution. A configuration is further added in which a third step of making the diameter of the fine three-dimensional structure smaller than the predetermined dimensional difference is further provided.

【0030】請求項13の発明は、請求項11又は12
の構成に、前記基板の組成はシリコンであり、前記薄膜
の組成は酸化シリコンであるという構成を付加するもの
である。
The invention of claim 13 is the invention of claim 11 or 12
To the above configuration, the composition of the substrate is silicon and the composition of the thin film is silicon oxide.

【0031】請求項14の発明は、請求項9〜13の構
成に、前記第2の工程におけるエッチングはサイドエッ
チングを伴うドライエッチング又はウェットエッチング
であるという構成を付加するものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the configuration of the ninth to thirteenth aspects further includes a configuration in which the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied by side etching.

【0032】請求項15の発明は、請求項9〜13の構
成に、前記第2の工程は、前記基板に対して前記エッチ
ング用マスク及びモニタ用マスクを用いてドライエッチ
ングを行なうことにより前記基板の表面から突出する凸
状部よりなる立体構造体を形成した後、該立体構造体の
側面に該立体構造体が前記モニタ用マスクを支持しなく
なるまでウェットエッチングを行なうことにより前記所
定寸法差に相当する径を有する微細立体構造体を形成す
る工程であるという構成を付加するものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the configuration of the ninth to thirteenth aspects, the second step includes performing dry etching on the substrate using the etching mask and the monitoring mask. After forming a three-dimensional structure consisting of convex parts protruding from the surface of the three-dimensional structure, wet etching is performed on the side surface of the three-dimensional structure until the three-dimensional structure no longer supports the monitoring mask, thereby reducing the predetermined dimensional difference. This is an additional step of forming a micro three-dimensional structure having a corresponding diameter.

【0033】請求項16の発明は、請求項9〜15の構
成に、前記第2の工程は、前記モニタ用マスクに光を照
射すると共に該モニタ用マスクからの反射光の強度をモ
ニタし、該反射光の強度が低下する時点で前記基板に対
するエッチングを終了する工程を含むという構成を付加
するものである。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the configuration of the ninth to fifteenth aspects, the second step includes irradiating the monitor mask with light and monitoring the intensity of light reflected from the monitor mask. An additional feature is that the method includes a step of terminating the etching of the substrate when the intensity of the reflected light decreases.

【0034】請求項17の発明は、請求項9〜15の構
成に、前記第1の工程は、前記基板上に複数の前記モニ
タ用マスクよりなるモニタ用マスク列を所定間隔をおい
て3列以上形成する工程を含み、前記第2の工程は、前
記3列以上のモニタ用マスク列に光を照射すると共に該
3列以上のモニタ用マスク列からの回折光の強度をモニ
タし、該回折光の強度が低下する時点で前記基板に対す
るエッチングを終了する工程を含むという構成を付加す
るものである。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the configuration of the ninth to fifteenth aspects, the first step comprises three rows of monitor masks each including a plurality of the monitor masks on the substrate at predetermined intervals. The second step includes irradiating the three or more monitoring mask rows with light and monitoring the intensities of diffracted light from the three or more monitoring mask rows. The configuration is added that includes a step of terminating the etching of the substrate when the light intensity decreases.

【0035】請求項18の発明が講じた解決手段は、電
界放射型電子源の製造方法を、導電性基板の上に所定の
大きさの第1の径を有しゲート電極を形成するためのエ
ッチング用マスクと前記第1の径よりも最小露光寸法以
下の所定寸法差だけ小さい第2の径を有するモニタ用マ
スクとを形成する第1の工程と、前記導電性基板に対し
て前記エッチング用マスク及びモニタ用マスクを用いて
前記モニタ用マスクの下側に形成される立体構造体が前
記モニタ用マスクを支持しなくなるまでエッチングを行
なうことにより、前記所定寸法差に相当する径の頂面を
有する陰極を形成する第2の工程と、前記導電性基板上
に前記エッチング用マスクを用いて絶縁膜及び金属膜を
順次堆積することにより前記導電性基板上における前記
陰極の周辺部に前記絶縁膜により前記導電性基板から絶
縁されたゲート電極を形成する第3の工程と、前記陰極
の上に残存する前記エッチングマスクを除去する第4の
工程とを備えている構成とするものである。
The present invention provides a method of manufacturing a field emission type electron source for forming a gate electrode having a predetermined first diameter on a conductive substrate. A first step of forming an etching mask and a monitoring mask having a second diameter smaller than the first diameter by a predetermined dimension difference not more than the minimum exposure dimension; and forming the etching mask on the conductive substrate. Using a mask and a monitoring mask, etching is performed until the three-dimensional structure formed below the monitoring mask no longer supports the monitoring mask, thereby forming a top surface having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference. A second step of forming a cathode having, and sequentially depositing an insulating film and a metal film on the conductive substrate by using the etching mask to form a cathode on a peripheral portion of the cathode on the conductive substrate. A third step of forming a gate electrode insulated from the conductive substrate by an insulating film; and a fourth step of removing the etching mask remaining on the cathode. .

【0036】請求項19の発明は、請求項18の構成
に、前記第4の工程は、前記陰極の側面に対してウェッ
トエッチングを行なうことにより、該陰極の先端部を尖
らすと共に該陰極の上に残存する前記エッチングマスク
を除去する工程であるという構成を付加するものであ
る。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the configuration of the eighteenth aspect, in the fourth step, the tip of the cathode is sharpened by performing wet etching on a side surface of the cathode, and This is an additional step of removing the etching mask remaining above.

【0037】請求項20の発明は、請求項18の構成
に、前記第4の工程は、前記陰極の側面部に所定の化学
反応を起こさせて該側面部に元の組成と異なる組成より
なる薄膜を形成した後、該薄膜をエッチングによって除
去することにより、前記陰極の先端部を尖らすと共に該
陰極の上に残存する前記エッチングマスクを除去する工
程であるという構成を付加するものである。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the configuration of the eighteenth aspect, in the fourth step, a predetermined chemical reaction is caused on the side surface of the cathode, and the side surface has a composition different from the original composition. After the thin film is formed, the thin film is removed by etching, thereby sharpening the tip of the cathode and removing the etching mask remaining on the cathode.

【0038】請求項21の発明は、請求項18の構成
に、前記第4の工程は、前記陰極の側面部に対して熱酸
化処理を施すことにより該側面部に酸化膜を形成した
後、該酸化膜をエッチングによって除去することによ
り、前記陰極の先端部を尖らすと共に該陰極の上に残存
する前記エッチングマスクを除去する工程であるという
構成を付加するものである。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the constitution of the eighteenth aspect, the fourth step is such that an oxide film is formed on the side surface by performing a thermal oxidation process on the side surface of the cathode. By removing the oxide film by etching, the tip of the cathode is sharpened and the etching mask remaining on the cathode is removed.

【0039】請求項22の発明は、請求項21の構成
に、前記導電性基板はシリコン又はシリコン化合物から
なり、前記酸化膜は酸化シリコン膜であるという構成を
付加するものである。
According to a twenty-second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the twenty-first aspect, a configuration is provided in which the conductive substrate is made of silicon or a silicon compound, and the oxide film is a silicon oxide film.

【0040】請求項23の発明は、請求項18〜22の
構成に、前記第2の工程におけるエッチングはサイドエ
ッチングを伴うドライエッチング又はウェットエッチン
グであるという構成を付加するものである。
According to a twenty-third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the eighteenth to twenty-second aspects, the configuration in which the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied by side etching is added.

【0041】請求項24の発明は、請求項18〜22の
構成に、前記第2の工程は、前記導電性基板に対して前
記エッチング用マスク及びモニタ用マスクを用いてドラ
イエッチングを行なうことにより前記導電性基板の表面
から突出する凸状部よりなる立体構造体を形成した後、
該立体構造体の側面に該立体構造体が前記モニタ用マス
クを支持しなくなるまでウェットエッチングを行なうこ
とにより、前記所定寸法差に相当する径の頂面を有する
陰極を形成する工程であるという構成を付加するもので
ある。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the configuration of the eighteenth to twenty-second aspects, the second step is a step of performing dry etching on the conductive substrate using the etching mask and the monitoring mask. After forming a three-dimensional structure consisting of convex portions protruding from the surface of the conductive substrate,
A step of forming a cathode having a top surface having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference by performing wet etching on the side surface of the three-dimensional structure until the three-dimensional structure no longer supports the monitoring mask. Is added.

【0042】請求項25の発明は、請求項18〜24の
構成に、前記第2の工程は、前記モニタ用マスクに光を
照射すると共に該モニタ用マスクからの反射光の強度を
モニタし、該反射光の強度が低下する時点で前記導電性
基板に対するエッチングを終了するという構成を付加す
るものである。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the configuration of the eighteenth to twenty-fourth aspects, the second step includes irradiating the monitor mask with light and monitoring the intensity of light reflected from the monitor mask. A structure is added in which the etching of the conductive substrate is terminated when the intensity of the reflected light decreases.

【0043】請求項26の発明は、請求項18〜24の
構成に、前記第1の工程は、前記導電性基板上に複数の
前記モニタ用マスクよりなるモニタ用マスク列を所定間
隔をおいて3列以上形成する工程を含み、前記第2の工
程は、前記3列以上のモニタ用マスク列に光を照射する
と共に該3列以上のモニタ用マスク列からの回折光の強
度をモニタし、該回折光の強度が低下する時点で前記導
電性基板に対するエッチングを終了する工程を含むとい
う構成を付加するものである。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the configuration of the eighteenth to twenty-fourth aspects, the first step is such that a monitor mask row including a plurality of the monitor masks is formed on the conductive substrate at predetermined intervals. Forming at least three rows, the second step irradiating light to the three or more monitoring mask rows and monitoring the intensity of diffracted light from the three or more monitoring mask rows; A configuration is added that includes a step of terminating etching of the conductive substrate when the intensity of the diffracted light decreases.

【0044】[0044]

【作用】請求項1の構成により、被エッチング立体構造
体の第1の径はモニタ用立体構造体の第2の径よりも所
定寸法差だけ大きいので、被エッチング立体構造体及び
モニタ用立体構造体の各側面に対してモニタ用立体構造
体が消失するまでエッチングを行なうと、エッチングが
終了した時点において、微細立体構造体の径は最小露光
寸法以下の所定寸法差となる。
According to the structure of the first aspect, the first diameter of the three-dimensional structure to be etched is larger than the second diameter of the three-dimensional structure for monitoring by a predetermined dimension difference. If etching is performed on each side surface of the body until the three-dimensional structure for monitoring disappears, the diameter of the fine three-dimensional structure becomes a predetermined size difference equal to or smaller than the minimum exposure size when the etching is completed.

【0045】請求項2の構成により、被エッチング立体
構造体及びモニタ用立体構造体の平面形状はそれぞれ線
状又は点状であり、微細立体構造体は線状又は点状のエ
ッチング用マスクであるため、最小露光寸法以下の所定
寸法差を径とする線状又は点状のエッチング用マスクを
得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the three-dimensional structure to be etched and the three-dimensional structure for monitoring are linear or dot-like, respectively, and the fine three-dimensional structure is a linear or dot-like etching mask. Therefore, it is possible to obtain a linear or dot-shaped etching mask having a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension.

【0046】請求項3の構成により、モニタ用立体構造
体からの反射光の強度が低下する時点はモニタ用立体構
造体が消滅する時点と一致するので、モニタ用立体構造
体が消滅する時点で被エッチング立体構造体の側面に対
するエッチングを確実に終了することができる。
According to the third aspect of the present invention, the point in time at which the intensity of the reflected light from the three-dimensional structure for monitoring decreases coincides with the point in time when the three-dimensional structure for monitoring disappears. Etching on the side surface of the three-dimensional structure to be etched can be surely completed.

【0047】請求項4の構成により、モニタ用立体構造
体からの回折光の強度が低下する時点は被エッチング立
体構造体が消滅する時点と一致するので、モニタ用立体
構造体が消滅する時点で被エッチング立体構造体の側面
に対するエッチングを確実に終了することができる。こ
の場合、所定間隔をおいて配置された3列以上のモニタ
用立体構造体列からの回折光の強度をモニタするため、
回折光の強度は反射光の強度よりも大きく、モニタ用立
体構造体が消滅する時点を確実に検知することができ
る。
According to the fourth aspect of the present invention, the point in time at which the intensity of the diffracted light from the monitoring three-dimensional structure decreases coincides with the point in time at which the three-dimensional structure to be etched disappears. Etching on the side surface of the three-dimensional structure to be etched can be surely completed. In this case, in order to monitor the intensity of diffracted light from three or more monitoring three-dimensional structure rows arranged at predetermined intervals,
The intensity of the diffracted light is greater than the intensity of the reflected light, and it is possible to reliably detect the point at which the three-dimensional structure for monitoring disappears.

【0048】請求項5の構成により、第1の被エッチン
グ立体構造体の第1の径はモニタ用立体構造体の第3の
径よりも第2の所定寸法差だけ大きく、第2の被エッチ
ング立体構造体の第2の径は第1の被エッチング立体構
造体の第1の径よりも第1の所定寸法差だけ大きいの
で、第1及び第2の被エッチング立体構造体並びにモニ
タ用立体構造体の各側面に対してモニタ用立体構造体が
消失するまでエッチングを行なうと、エッチングが終了
した時点において、第1の微細立体構造体の径は最小露
光寸法以下の第2の所定寸法差となり、第2の微細立体
構造体の径と第1の微細立体構造体の径との差は第1の
所定寸法差である。
According to the fifth aspect of the present invention, the first diameter of the first three-dimensional structure to be etched is larger than the third diameter of the three-dimensional structure for monitoring by the second predetermined dimension difference, and the second to-be-etched structure is formed. Since the second diameter of the three-dimensional structure is larger than the first diameter of the first three-dimensional structure to be etched by the first predetermined dimension difference, the first and second three-dimensional structures to be etched and the three-dimensional structure for monitoring are provided. When etching is performed on each side of the body until the three-dimensional structure for monitoring disappears, at the time when the etching is completed, the diameter of the first fine three-dimensional structure becomes a second predetermined size difference smaller than the minimum exposure size. The difference between the diameter of the second micro three-dimensional structure and the diameter of the first micro three-dimensional structure is a first predetermined dimensional difference.

【0049】請求項6の構成により、第1の微細立体構
造体及び第2の微細立体構造体はそれぞれ線状又は点状
のエッチング用マスクであるため、最小露光寸法以下の
第2の所定寸法差に相当する径を有する線状又は点状の
第1のエッチング用マスク及び該第1のエッチング用マ
スクの径よりも第1の所定寸法差だけ大きい径を有する
線状又は点状の第2のエッチング用マスクを得ることが
できる。
According to the structure of claim 6, since the first microscopic three-dimensional structure and the second microscopic three-dimensional structure are each a linear or dot-like etching mask, the second predetermined size smaller than the minimum exposure size is used. A linear or dot-shaped first etching mask having a diameter corresponding to the difference and a linear or dot-shaped second having a diameter larger by a first predetermined dimension difference than the diameter of the first etching mask; Can be obtained.

【0050】請求項7の構成により、モニタ用立体構造
体からの反射光の強度が低下する時点はモニタ用立体構
造体が消滅する時点と一致するので、モニタ用立体構造
体が消滅する時点で第1及び第2の被エッチング立体構
造体の側面に対するエッチングを確実に終了することが
できる。
According to the seventh aspect of the present invention, the point in time at which the intensity of the reflected light from the three-dimensional structure for monitoring decreases coincides with the point in time when the three-dimensional structure for monitoring disappears. Etching on the side surfaces of the first and second three-dimensional structures to be etched can be reliably completed.

【0051】請求項8の構成により、モニタ用立体構造
体からの回折光の強度が低下する時点はモニタ用立体構
造体が消滅する時点と一致するので、モニタ用立体構造
体が消滅する時点で第1及び第2の被エッチング立体構
造体の側面に対するエッチングを確実に終了することが
できる。この場合、所定間隔をおいて配置された3列以
上のモニタ用立体構造体列からの回折光の強度をモニタ
するため、回折光の強度は反射光の強度よりも大きいの
で、モニタ用立体構造体が消滅する時点を確実に検知す
ることができる。
According to the eighth aspect, the time when the intensity of the diffracted light from the three-dimensional structure for monitoring decreases coincides with the time when the three-dimensional structure for monitoring disappears. Etching on the side surfaces of the first and second three-dimensional structures to be etched can be reliably completed. In this case, since the intensity of the diffracted light from the three or more monitoring three-dimensional structure rows arranged at predetermined intervals is monitored, the intensity of the diffracted light is greater than the intensity of the reflected light. The point at which the body disappears can be reliably detected.

【0052】請求項9の構成により、エッチング用マス
クの第1の径はモニタ用マスクの第2の径よりも所定寸
法差だけ大きいので、基板に対してモニタ用マスクの下
側の立体構造体が消失するか又はモニタ用マスクから分
離するまでエッチングを行なうと、エッチングが終了し
た時点において、エッチング用マスクの下側には最小露
光寸法以下の所定寸法差に相当する径の微細立体構造体
が形成される。
According to the ninth aspect of the present invention, the first diameter of the etching mask is larger than the second diameter of the monitoring mask by a predetermined dimension difference. When the etching is performed until disappears or separates from the monitoring mask, a fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to a predetermined dimensional difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension is provided below the etching mask at the time when the etching is completed. It is formed.

【0053】請求項10の構成により、モニタ用マスク
及びエッチング用マスクはそれぞれ線状又は点状である
ため、最小露光寸法以下の所定寸法差に相当する径を有
する線状又は点状の微細立体構造体を形成することがで
きる。
According to the tenth aspect of the present invention, since the monitor mask and the etching mask are each linear or dot-shaped, a linear or dot-shaped microscopic solid having a diameter corresponding to a predetermined dimensional difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension. A structure can be formed.

【0054】請求項11の構成により、微細立体構造体
の側面部に所定の化学反応を起こさせて該側面部に元の
組成と異なる組成よりなる薄膜を形成した後、該薄膜を
除去すると、微細立体構造体の径は最小露光寸法以下の
所定寸法差よりも薄膜の膜厚の2倍分だけ小さくなる。
According to the eleventh aspect, after a predetermined chemical reaction is caused on the side surface of the fine three-dimensional structure to form a thin film having a composition different from the original composition on the side surface, the thin film is removed. The diameter of the fine three-dimensional structure is smaller than the predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension by twice the thickness of the thin film.

【0055】請求項12の構成により、基板は所定の化
学反応によって元の組成と異なる組成よりなり特定の溶
液によって選択的にエッチングされる薄膜が生成される
材料からなるため、微細立体構造体の側面部に形成され
る薄膜を特定の溶液によるウェットエッチングによって
確実に除去することができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, the substrate is made of a material having a composition different from the original composition by a predetermined chemical reaction and a thin film which is selectively etched by a specific solution. The thin film formed on the side surface can be reliably removed by wet etching with a specific solution.

【0056】請求項13の構成により、基板の組成はシ
リコンであり、薄膜の組成は酸化シリコンであるため、
薄膜の形成及び該薄膜の除去は容易である。
According to the structure of claim 13, the composition of the substrate is silicon and the composition of the thin film is silicon oxide.
Formation of the thin film and removal of the thin film are easy.

【0057】請求項14の構成により、第2の工程にお
けるエッチングは、サイドエッチングを伴うドライエッ
チング又はウェットエッチングであるため、エッチング
用マスク及びモニタ用マスクの下側の基板に対して確実
にエッチングを行なうことができる。
According to the structure of the fourteenth aspect, the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied by side etching, so that etching is surely performed on the substrate below the etching mask and the monitoring mask. Can do it.

【0058】請求項15の構成により、基板に対してエ
ッチング用マスク及びモニタ用マスクを用いてドライエ
ッチングを行なうことにより形成された凸状部よりなる
立体構造体の側面に該立体構造体がモニタ用マスクを支
持しなくなるまでウェットエッチングを行なうと、最小
露光寸法以下の所定寸法差に相当する径の頂面を有する
微細立体構造体を形成することができる。
According to the structure of the fifteenth aspect, the three-dimensional structure is formed on the side surface of the three-dimensional structure comprising the convex portions formed by performing dry etching on the substrate using the etching mask and the monitoring mask. When the wet etching is performed until the support mask is no longer supported, a fine three-dimensional structure having a top surface having a diameter corresponding to a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be formed.

【0059】請求項16の構成により、モニタ用マスク
からの反射光の強度が低下する時点はモニタ用マスクが
消滅する時点と一致するので、モニタ用マスクが消滅す
る時点で基板に対するエッチングを確実に終了すること
ができる。
According to the structure of the sixteenth aspect, the point in time when the intensity of the reflected light from the monitor mask decreases coincides with the point in time when the monitor mask disappears. Can be terminated.

【0060】請求項17の構成により、モニタ用マスク
からの回折光の強度が低下する時点はモニタ用マスクが
消滅する時点と一致するので、モニタ用マスクが消滅す
る時点で基板に対するエッチングを確実に終了すること
ができる。この場合、所定間隔をおいて配置された3列
以上のモニタ用マスク列からの回折光の強度をモニタす
るため、回折光の強度は反射光の強度よりも大きく、モ
ニタ用マスクが消滅する時点を確実に検知することがで
きる。
According to the seventeenth aspect, the point in time at which the intensity of the diffracted light from the monitor mask decreases coincides with the point in time at which the monitor mask disappears. Can be terminated. In this case, since the intensity of the diffracted light from three or more monitoring mask rows arranged at predetermined intervals is monitored, the intensity of the diffracted light is greater than the intensity of the reflected light, and the time when the monitoring mask disappears Can be reliably detected.

【0061】請求項18の構成により、エッチング用マ
スクの第1の径はモニタ用マスクの第2の径よりも所定
寸法差だけ大きいので、導電性基板に対してモニタ用マ
スクが消失するまでエッチングを行なうと、エッチング
が終了した時点において、エッチング用マスクの下側に
は最小露光寸法以下の所定寸法差に相当する径の頂面を
有する陰極が形成される。
According to the eighteenth aspect, the first diameter of the etching mask is larger than the second diameter of the monitor mask by a predetermined dimension difference, so that the etching is performed on the conductive substrate until the monitor mask disappears. Is performed, when the etching is completed, a cathode having a top surface having a diameter corresponding to a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension is formed below the etching mask.

【0062】請求項19の構成により、第4の工程は、
陰極の側面に対してウェットエッチングを行なうことに
より陰極の先端部を尖らすと、陰極の上に残存するエッ
チングマスクは陰極の先端部に支持されなくなり除去さ
れる。
According to the structure of claim 19, the fourth step is:
If the tip of the cathode is sharpened by performing wet etching on the side surface of the cathode, the etching mask remaining on the cathode is not supported by the tip of the cathode and is removed.

【0063】請求項20の構成により、陰極の側面部に
所定の化学反応により元の組成と異なる組成よりなる薄
膜を形成した後、該薄膜をエッチングによって除去する
と、陰極の先端部を尖らす工程及び陰極の上に残存する
エッチングマスクを除去する工程を確実に行なうことが
できる。
According to the twentieth aspect, a step of forming a thin film having a composition different from the original composition on a side surface of the cathode by a predetermined chemical reaction and removing the thin film by etching to sharpen the tip of the cathode. Further, the step of removing the etching mask remaining on the cathode can be reliably performed.

【0064】請求項21の構成により、陰極の側面部に
熱酸化処理により酸化膜を形成した後、該酸化膜をエッ
チングによって除去すると、陰極の先端部を尖らすと工
程及び陰極の上に残存するエッチングマスクを除去する
工程を確実に行なうことができる。
According to the structure of the twenty-first aspect, after forming an oxide film on the side surface of the cathode by thermal oxidation and removing the oxide film by etching, if the tip of the cathode is sharpened, it remains in the process and on the cathode. The step of removing the etching mask to be performed can be reliably performed.

【0065】請求項22の構成により、導電性基板はシ
リコン又はシリコン化合物からなり、酸化膜は酸化シリ
コン膜であるため、酸化膜をエッチングにより除去する
工程を容易に行なうことができる。
According to the structure of claim 22, since the conductive substrate is made of silicon or a silicon compound and the oxide film is a silicon oxide film, the step of removing the oxide film by etching can be easily performed.

【0066】請求項23の構成により、第2の工程にお
けるエッチングはサイドエッチングを伴うドライエッチ
ング又はウェットエッチングであるため、エッチング用
マスク及びモニタ用マスクの下側の導電性基板に対して
確実にエッチングを行なうことができる。
According to the structure of the twenty-third aspect, the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied with side etching, so that the conductive substrate below the etching mask and the monitoring mask is surely etched. Can be performed.

【0067】請求項24の構成により、導電性基板に対
してエッチング用マスク及びモニタ用マスクを用いてド
ライエッチングを行なうことにより形成された凸状部よ
りなる立体構造体の側面に該立体構造体がモニタ用マス
クを支持しなくなるまでウェットエッチングを行なう
と、最小露光寸法以下の所定寸法差に相当する径の頂面
を有する陰極を形成することができる。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, the three-dimensional structure is formed on a side surface of a three-dimensional structure formed of a convex portion formed by performing dry etching on the conductive substrate using an etching mask and a monitoring mask. If the wet etching is performed until the substrate no longer supports the monitoring mask, a cathode having a top surface having a diameter corresponding to a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be formed.

【0068】請求項25の構成により、モニタ用マスク
からの反射光の強度が低下する時点はモニタ用マスクが
消滅する時点と一致するので、モニタ用マスクが消滅す
る時点で導電性基板に対するエッチングを確実に終了す
ることができる。
According to the structure of the twenty-fifth aspect, the point in time when the intensity of the reflected light from the monitor mask decreases coincides with the point in time when the monitor mask disappears. The process can be reliably terminated.

【0069】請求項26の構成により、モニタ用マスク
からの回折光の強度が低下する時点はモニタ用マスクが
消滅する時点と一致するので、モニタ用マスクが消滅す
る時点で導電性基板に対するエッチングを確実に終了す
ることができる。この場合、所定間隔をおいて配置され
た3列以上のモニタ用マスク列からの回折光の強度をモ
ニタするため、回折光の強度は反射光の強度よりも大き
く、モニタ用マスクが消滅する時点を確実に検知するこ
とができる。
According to the twenty-sixth aspect, the point in time at which the intensity of the diffracted light from the monitor mask decreases coincides with the point in time at which the monitor mask disappears. The process can be reliably terminated. In this case, since the intensity of the diffracted light from three or more monitoring mask rows arranged at predetermined intervals is monitored, the intensity of the diffracted light is greater than the intensity of the reflected light, and the time when the monitoring mask disappears Can be reliably detected.

【0070】[0070]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0071】図1(a)〜(c)、図2(a)及び
(b)は本発明の第1実施例である微構造形成方法が適
用される量子細線の作製方法の各工程を示している。
FIGS. 1 (a) to 1 (c), 2 (a) and 2 (b) show respective steps of a method for manufacturing a quantum wire to which the microstructure forming method according to the first embodiment of the present invention is applied. ing.

【0072】まず、図1(a)に示すように、表面に数
nmの厚さのシリコン単結晶膜1が酸化シリコン膜2を
介して形成されたシリコン基板3を用い、シリコン単結
晶膜1の表面に更に熱酸化法により酸化シリコン膜4を
形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon single crystal film 1 having a thickness of several nm was formed on a silicon substrate 3 with a silicon oxide film 2 interposed therebetween. A silicon oxide film 4 is further formed on the surface of the substrate by a thermal oxidation method.

【0073】次に、図1(b)に示すように、酸化シリ
コン膜2に対して通常のフォトリソグラフィを行なうこ
とにより、所定の幅(w)を有する線状の第1の被エッ
チング立体構造体5A、前記所定の幅(w)より最小露
光寸法よりも小さい第1の所定寸法差(s)だけ小さい
幅(w−s)を有するモニタ用立体構造体6A、及び前
記所定の幅(w)よりも第2の所定寸法差(d)だけ大
きい幅(w+d)を有する線状の第2の被エッチング立
体構造体7Aをそれぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (b), by performing normal photolithography on the silicon oxide film 2, a linear first three-dimensional structure to be etched having a predetermined width (w) is obtained. Body 5A, a monitor three-dimensional structure 6A having a width (w-s) smaller than the predetermined width (w) by a first predetermined dimension difference (s) smaller than the minimum exposure dimension, and the predetermined width (w) ), A linear second etched three-dimensional structure 7A having a width (w + d) larger by a second predetermined dimensional difference (d) is formed.

【0074】次に、図1(c)に示すように、ふっ酸に
より、第1及び第2の被エッチング立体構造体5A,7
A及びモニタ用立体構造体6Aに対してエッチングを行
なうと、第1及び第2の被エッチング立体構造体5A,
7A及びモニタ用構造体6Aの側面を含む表面がエッチ
ングされるので、第1及び第2の被エッチング構造体5
A,7A及びモニタ用構造体6Aの高さ及び幅は一様に
減少する。
Next, as shown in FIG. 1C, the first and second three-dimensional structures 5A and 7A to be etched are etched with hydrofluoric acid.
When etching is performed on A and the monitoring three-dimensional structure 6A, the first and second etched three-dimensional structures 5A,
Since the surface including the side surfaces of the structure 7A and the monitoring structure 6A is etched, the first and second structures 5 to be etched are formed.
The height and width of A, 7A and the monitoring structure 6A decrease uniformly.

【0075】次に、図2(a)に示すように、モニタ用
構造体6Aが消失した時点でエッチングを終了すると、
第1の被エッチング構造体5Aは第1の所定寸法差
(s)に相当する幅を有する第1の微細立体構造体とし
ての線状の第1のエッチング用マスク5Bになると共
に、第2の被エッチング構造体6Aは第1の所定寸法差
(d)と第2の所定寸法差(s)との和に相当する幅
(s+d)を有する第2の微細立体構造体としての線状
の第2のエッチング用マスク7Bになる。
Next, as shown in FIG. 2A, when the etching is terminated when the monitoring structure 6A disappears,
The first structure 5A to be etched becomes a linear first etching mask 5B as a first micro three-dimensional structure having a width corresponding to a first predetermined dimensional difference (s), and a second etching mask 5B. The structure 6A to be etched has a linear shape as a second micro three-dimensional structure having a width (s + d) corresponding to the sum of the first predetermined dimensional difference (d) and the second predetermined dimensional difference (s). 2 becomes the etching mask 7B.

【0076】次に、図2(b)に示すように、第1及び
第2のエッチング用マスク5B,7Bを用いてシリコン
単結晶膜1をドライエッチングすると、第1のエッチン
グ用マスク5Bの下側に第1の所定寸法差(s)に相当
する幅を有するシリコン単結晶よりなる第1の量子細線
8が形成されると共に、第2のエッチング用マスク7B
の下側には第1の所定寸法差(s)と第2の所定寸法差
(d)との和に相当する幅(s+d)を有するにシリコ
ン単結晶よりなる第2の量子細線9が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, when the silicon single crystal film 1 is dry-etched using the first and second etching masks 5B and 7B, the silicon single crystal film 1 is etched under the first etching mask 5B. A first quantum wire 8 made of a silicon single crystal having a width corresponding to a first predetermined dimensional difference (s) is formed on the side, and a second etching mask 7B is formed.
On the lower side, a second quantum wire 9 made of silicon single crystal having a width (s + d) corresponding to the sum of the first predetermined dimensional difference (s) and the second predetermined dimensional difference (d) is formed. Is done.

【0077】以上説明したように、第1実施例に係る微
構造形成方法によると、最小露光寸法以下の幅(s)を
有する第1の量子細線8、及び該第1の量子細線8より
も第2の所定寸法差(d)だけ大きい幅(s+d)を有
する第2の量子細線9をそれぞれ形成することができ
る。この場合、第1及び第2の量子細線8,9の幅は、
フォトマスクの精度により決定されるものであり、例え
ば最小露光寸法が約500nmの紫外線(g線)を用い
て露光を行なっても、数nm〜数十nmの幅を有する量
子細線を得ることができる。
As described above, according to the microstructure forming method according to the first embodiment, the first quantum wire 8 having a width (s) smaller than the minimum exposure dimension, and The second quantum wires 9 each having a width (s + d) larger by a second predetermined dimension difference (d) can be formed. In this case, the width of the first and second quantum wires 8, 9 is
It is determined by the accuracy of the photomask. For example, even if exposure is performed using ultraviolet rays (g-line) having a minimum exposure dimension of about 500 nm, a quantum wire having a width of several nm to several tens nm can be obtained. it can.

【0078】尚、図示は省略したが、第1及び第2の量
子細線8,9の各側面に対して熱酸化酸化処理を施し
て、第1及び第2の量子細線8,9の各側面部に酸化シ
リコン膜を形成した後、該酸化シリコン膜を除去する
と、より小さい幅を有する量子細線を形成することがで
きる。
Although not shown, each side surface of the first and second quantum wires 8 and 9 is subjected to a thermal oxidation oxidation treatment to obtain a side surface of the first and second quantum wires 8 and 9. After the silicon oxide film is formed in the portion and the silicon oxide film is removed, a quantum wire having a smaller width can be formed.

【0079】図3(a)〜(c)、図4(a)〜(c)
は本発明の第2実施例である電界放射型電子源の第1の
製造方法の各工程を示している。
FIGS. 3 (a) to 3 (c) and FIGS. 4 (a) to 4 (c)
Shows the steps of the first method of manufacturing the field emission electron source according to the second embodiment of the present invention.

【0080】まず、図3(a)に示すように、導電性基
板としてのシリコン基板11の表面に熱酸化により酸化
シリコン膜12を形成した後、図3(b)に示すよう
に、酸化シリコン膜12に対して通常のフォトリソグラ
フィを行なうことにより、所定の口径(w)を有する円
形状のエッチング用マスク13、及び前記所定の口径
(w)よりも所定寸法差(s)だけ小さい口径(w−
s)を有する円形状のモニタ用マスク14をそれぞれ形
成する。
First, as shown in FIG. 3A, a silicon oxide film 12 is formed on the surface of a silicon substrate 11 as a conductive substrate by thermal oxidation, and then, as shown in FIG. By performing normal photolithography on the film 12, a circular etching mask 13 having a predetermined diameter (w), and a diameter (s) smaller than the predetermined diameter (w) by a predetermined dimensional difference (s). w-
The circular monitoring masks 14 having s) are respectively formed.

【0081】次に、図3(c)に示すように、シリコン
基板11に対してエッチング用マスク13及びモニタ用
マスク14を用いてサイドエッチングの生じる条件でド
ライエッチングを行なうことにより、エッチング用マス
ク13及びモニタ用マスク14の下側に円錐形状又は円
錐台形状の第1の立体構造体15及び第2の立体構造体
16をそれぞれ形成する。そして、サイドエッチングの
生じるドライエッチングが進み、第2の立体構造体16
がモニタ用マスク14を支持しなくなってモニタ用マス
ク14が脱離する時点でドライエッチングを終了する。
モニタ用マスク14が脱離する時点でドライエッチング
を終了すると、エッチング用マスク13の下側の第1の
立体構造体15の頂面の径は所定寸法差(s)に相当す
る。
Next, as shown in FIG. 3C, dry etching is performed on the silicon substrate 11 using the etching mask 13 and the monitoring mask 14 under conditions that cause side etching. A first three-dimensional structure 15 and a second three-dimensional structure 16 having a conical shape or a truncated conical shape are formed below the mask 13 and the monitoring mask 14, respectively. Then, dry etching in which side etching occurs proceeds, and the second three-dimensional structure 16 is formed.
Ends the dry etching when the monitor mask 14 comes off because the monitor mask 14 is no longer supported.
When the dry etching is completed when the monitoring mask 14 is detached, the diameter of the top surface of the first three-dimensional structure 15 below the etching mask 13 corresponds to a predetermined dimensional difference (s).

【0082】次に、図4(a)に示すように、第1の立
体構造体15の側面部に熱処理を施して、該側面部に前
記所定寸法差(s)の約半分の膜厚を有する酸化シリコ
ン膜17を形成することにより、第1の立体構造体15
の内部に鋭い先端形状を有する陰極18を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, a heat treatment is performed on the side surface of the first three-dimensional structure 15 so that the film thickness of the half of the predetermined dimensional difference (s) is reduced on the side surface. By forming the silicon oxide film 17 having the first three-dimensional structure 15
The cathode 18 having a sharp tip shape is formed inside the substrate.

【0083】次に、図4(b)に示すように、シリコン
基板11に対して絶縁膜19及びゲート電極形成用金属
20Aを順次堆積すると、陰極18の上にはエッチング
用マスク13が存在しているので、陰極18の表面には
絶縁膜19及びゲート電極形成用金属20Aは堆積され
ない。
Next, as shown in FIG. 4B, when an insulating film 19 and a metal 20 A for forming a gate electrode are sequentially deposited on the silicon substrate 11, the etching mask 13 is present on the cathode 18. Therefore, the insulating film 19 and the gate electrode forming metal 20A are not deposited on the surface of the cathode 18.

【0084】次に、図4(c)に示すように、ふっ酸を
用いてエッチング用マスク13と陰極18の表面の酸化
シリコン膜17とを溶解させることにより、陰極18の
側面部の酸化シリコン膜17を除去してシリコンよりな
る陰極18を露出させると、該陰極18と円形状の開口
を有するゲート電極20Bとを備えた電界放射型電子源
が得られる。
Next, as shown in FIG. 4C, the etching mask 13 and the silicon oxide film 17 on the surface of the cathode 18 are dissolved by using hydrofluoric acid, so that the silicon oxide on the side surface of the cathode 18 is dissolved. When the film 17 is removed to expose the cathode 18 made of silicon, a field emission electron source including the cathode 18 and the gate electrode 20B having a circular opening is obtained.

【0085】第2実施例においても、第1実施例と同様
に、最小露光寸法以下の所定寸法差(s)に相当する径
の頂面を有する陰極18が実現できる。また、陰極18
の側面部に酸化シリコン膜17を形成すると共に該酸化
シリコン膜17を除去することによって、急峻な先端部
を有する陰極18を備えた電界放射型の電子源を再現性
良く形成することができる。
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to realize the cathode 18 having a top surface having a diameter corresponding to a predetermined difference (s) smaller than the minimum exposure size. In addition, the cathode 18
By forming the silicon oxide film 17 on the side surface and removing the silicon oxide film 17, it is possible to form a field emission type electron source having a cathode 18 having a steep tip with good reproducibility.

【0086】尚、第2実施例においては、陰極18を形
成するために、エッチングとして、サイドエッチングの
生じるドライエッチングを使用したが、これに代えて、
ウェットエッチングでもよいと共に、ドライエッチング
と異方性のウェットエッチングとの併用でもよい。
In the second embodiment, in order to form the cathode 18, dry etching which causes side etching is used as the etching.
In addition to wet etching, dry etching and anisotropic wet etching may be used in combination.

【0087】図5(a)〜(d)及び図6(a)及び
(b)は、本発明の第3実施例に係る電界放射型電子線
の第2の製造方法の各工程を示している。
FIGS. 5 (a) to 5 (d) and FIGS. 6 (a) and 6 (b) show each step of the second method for manufacturing a field emission type electron beam according to the third embodiment of the present invention. I have.

【0088】まず、図5(a)に示すように、シリコン
結晶基板21の(100)面に熱酸化により酸化シリコ
ン膜22を形成した後、図5(b)に示すように、酸化
シリコン膜22を通常のフォトリソグラフィを行なうこ
とにより、所定の径(w)を有する円形状のエッチング
用マスク23、及び所定の径(w)よりも所定寸法差
(s)だけ小さい径(w−s)を有する円形状のモニタ
用マスク24をそれぞれ形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film 22 is formed on the (100) plane of the silicon crystal substrate 21 by thermal oxidation, and then, as shown in FIG. 22 is subjected to ordinary photolithography to obtain a circular etching mask 23 having a predetermined diameter (w), and a diameter (ws) smaller than the predetermined diameter (w) by a predetermined dimension difference (s). Are formed respectively.

【0089】次に、図5(c)に示すように、シリコン
結晶基板21に対してサイドエッチングの生じない条件
でドライエッチングを行なうことにより、エッチング用
マスク23の下側に円柱状の第1の立体構造体25を形
成すると共にモニタ用マスク24の下側に円柱状の第2
の立体構造体26を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, dry etching is performed on the silicon crystal substrate 21 under the condition that side etching does not occur, so that a first columnar shape is formed below the etching mask 23. And a columnar second member 25 under the monitor mask 24.
Is formed.

【0090】次に、図5(d)に示すように、円柱状の
第1及び第2の立体構造体25,26の側面に異方性エ
ッチングを行なうと、第1及び第2の立体構造体25,
26の側面にシリコン結晶基板21の(111)面を含
む面が露呈し、エッチング用マスク23の下側に頂部が
互いに接続された円錐台状の下部27aと逆円錐台状の
上部27bとからなる第1の鼓状体27が形成されると
共に、モニタ用マスク24の下側に頂部が互いに接続さ
れた円錐台状の下部28aと逆円錐台状の上部28bと
からなる第2の鼓状体28が形成される。そして、第1
及び第2の鼓状体27,28に対する異方性エッチング
を進めると、第2の鼓状体28の接続部の径が徐々に減
少し、第2の鼓状体28の上部28bはモニタ用エッチ
ングマスク24が付着した状態で第2の鼓状体28の下
部28aから離脱するので、この時点において、第1及
び第2の鼓状体27,28に対する異方性エッチングを
終了する。尚、この時点において、第1の鼓状体27に
おける下部27aと上部27bとの接続部の径は所定寸
法差(s)になっている。
Next, as shown in FIG. 5D, anisotropic etching is performed on the side surfaces of the columnar first and second three-dimensional structures 25 and 26 to obtain the first and second three-dimensional structures. Body 25,
A surface including the (111) plane of the silicon crystal substrate 21 is exposed on the side surface of the substrate 26, and a lower portion 27 a having a truncated cone shape and an upper portion 27 b having an inverted truncated cone shape whose top portions are connected to each other below the etching mask 23. A first drum-shaped body 27 is formed, and a second drum-shaped having a truncated cone-shaped lower part 28a and an inverted truncated cone-shaped upper part 28b whose tops are connected to each other below the monitoring mask 24. A body 28 is formed. And the first
As the anisotropic etching of the second drum-shaped bodies 27 and 28 proceeds, the diameter of the connection portion of the second drum-shaped body 28 gradually decreases, and the upper part 28b of the second drum-shaped body 28 is used for monitoring. Since it is separated from the lower part 28a of the second drum-shaped body 28 with the etching mask 24 attached, at this point, the anisotropic etching for the first and second drum-shaped bodies 27, 28 is completed. At this point, the diameter of the connecting portion between the lower part 27a and the upper part 27b of the first drum-shaped body 27 has a predetermined dimensional difference (s).

【0091】次に、図6(a)に示すように、シリコン
結晶基板21に対して熱酸化処理を施すことにより、シ
リコン結晶基板21の表面部及び第1の鼓状体27の側
面部に所定寸法差(s)の約半分の膜厚を有する酸化シ
リコン膜29を形成すると、第1の鼓状体27の下部2
7bの内部には鋭い先端形状を有する陰極30が形成さ
れる。その後、シリコン結晶基板21に対して絶縁膜3
1及びゲート電極形成用金属32Aを順次堆積すると、
陰極18の上にはエッチング用マスク23が存在してい
るので、陰極18の表面には絶縁膜31及びゲート電極
形成用金属32Aは堆積されない。
Next, as shown in FIG. 6A, the silicon crystal substrate 21 is subjected to a thermal oxidation treatment, so that the surface of the silicon crystal substrate 21 and the side surface of the first drum 27 are formed. When the silicon oxide film 29 having a thickness of about half of the predetermined dimensional difference (s) is formed, the lower portion 2 of the first drum-shaped body 27 is formed.
A cathode 30 having a sharp tip is formed inside 7b. Then, the insulating film 3 is formed on the silicon crystal substrate 21.
1 and the gate electrode forming metal 32A are sequentially deposited,
Since the etching mask 23 exists on the cathode 18, the insulating film 31 and the gate electrode forming metal 32 </ b> A are not deposited on the surface of the cathode 18.

【0092】次に、図6(b)に示すように、酸化シリ
コン膜29をエッチングにより除去してシリコンよりな
る陰極30を露出させると、該陰極30と円形状の開口
を有するゲート電極32Bとを備えた電界放射型電子源
が得られる。
Next, as shown in FIG. 6B, when the silicon oxide film 29 is removed by etching to expose the cathode 30 made of silicon, the cathode 30 and the gate electrode 32B having a circular opening are formed. Is obtained.

【0093】第2及び第3の実施例において説明したよ
うに、同一の基板上に、エッチング用マスクと該エッチ
ング用マスクの径よりも最小露光寸法以下の所定寸法差
だけ小さい径のモニタ用マスクとを形成した後、エッチ
ング用マスク及びモニタ用マスクを用いて前記基板に対
してエッチングを行なうと、最小露光寸法以下の径を有
する微細立体構造体を形成することができる。また、前
記の微細立体構造体を電界放射型電子源の陰極として用
いることにより、急峻な先端部を有する陰極を容易に形
成することができる。
As described in the second and third embodiments, on the same substrate, the etching mask and the monitoring mask having a diameter smaller than the diameter of the etching mask by a predetermined dimension difference smaller than the minimum exposure dimension. After the substrate is formed, the substrate is etched using an etching mask and a monitoring mask, whereby a fine three-dimensional structure having a diameter equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be formed. Further, by using the above-mentioned micro three-dimensional structure as a cathode of a field emission type electron source, a cathode having a sharp tip can be easily formed.

【0094】尚、第2及び第3の実施例においては、基
板ひいては陰極の材料としてシリコンを用いたが、基板
の材料は必ずしもシリコンに限定されるものではない。
In the second and third embodiments, silicon is used as the material of the substrate, that is, the cathode, but the material of the substrate is not necessarily limited to silicon.

【0095】また、第2及び第3の実施例においては、
微細立体構造体の側面部に熱酸化処理を施して熱酸化膜
を形成し、該熱酸化膜をエッチングにより除去して陰極
の先端部の急峻化を行なっているが、必ずしも熱酸化膜
を形成する必要はなく、ゲート電極を形成した後に、微
細立体構造体の側面部にさらにエッチングを行なうこと
により陰極の先端部を形成してもよい。
In the second and third embodiments,
A thermal oxidation process is performed on the side surface of the micro three-dimensional structure to form a thermal oxide film, and the thermal oxide film is removed by etching to sharpen the tip of the cathode, but the thermal oxide film is not necessarily formed. After forming the gate electrode, the side surface of the fine three-dimensional structure may be further etched to form the tip of the cathode.

【0096】以下、前記第1〜第3の実施例において、
エッチングを終了するタイミング、つまり第1実施例に
おいてモニタ用構造体6Aが消失した時点、第2実施例
において第2の立体構造体16がモニタ用マスク14を
支持しなくなってモニタ用マスク14が脱離する時点、
又は第3実施例において第2の鼓状体28の上部28b
が第2の鼓状体28の下部28aから離脱する時点を光
の回折現象を用いることにより観測する方法について説
明する。
Hereinafter, in the first to third embodiments,
When the etching is completed, that is, when the monitoring structure 6A disappears in the first embodiment, the second three-dimensional structure 16 does not support the monitoring mask 14 in the second embodiment, and the monitoring mask 14 is removed. At the time of release,
Or, in the third embodiment, the upper part 28b of the second drum-shaped body 28
A method of observing the point at which the light beam separates from the lower portion 28a of the second drum-shaped body 28 by using the light diffraction phenomenon will be described.

【0097】図7は、基板40の上に形成されたエッチ
ング用マスク形成領域41、及び基板40上における前
記エッチング用マスク形成領域41の近傍に形成された
モニタ用マスク形成領域42をそれぞれ示しており、エ
ッチング用マスク形成領域41には円形状のエッチング
用マスク43がマトリックス状に形成され、モニタ用マ
スク形成領域42には円形状のモニタ用マスク44がマ
トリックス状に形成されている。モニタ用マスク形成領
域42にヘリウムネオンよりなるレーザ光45を照射
し、マトリックス状のエッチング用マスク43からの回
折光46の強度を光検出器47により検出する。モニタ
用マスク43の下側の基板40がエッチングされ、モニ
タ用マスク43が該モニタ用マスク43の下側の基板4
0に支持されなくなって基板40から離脱すると、回折
光46の強度が急激に低下し始めるので、その時点で基
板40に対するエッチングを終了する。
FIG. 7 shows an etching mask formation region 41 formed on the substrate 40 and a monitor mask formation region 42 formed near the etching mask formation region 41 on the substrate 40, respectively. In addition, a circular etching mask 43 is formed in a matrix in the etching mask forming region 41, and a circular monitoring mask 44 is formed in a matrix in the monitoring mask forming region 42. A laser beam 45 made of helium neon is applied to the monitor mask forming region 42, and the intensity of the diffracted light 46 from the matrix-like etching mask 43 is detected by a photodetector 47. The substrate 40 below the monitor mask 43 is etched, and the monitor mask 43 is
When the substrate 40 is no longer supported by zero and separates from the substrate 40, the intensity of the diffracted light 46 starts to decrease sharply. At that point, the etching of the substrate 40 ends.

【0098】尚、前記の場合は、光の回折現象を用いて
モニタ用マスクが除去される時点を観測しているが、こ
れに代えて、モニタ用マスク形成領域42にレーザ光4
5を照射し、マトリックス状のエッチング用マスク43
からの反射光の強度を光検出器により検出し、反射光の
強度が急激に減少し始める時点で基板40に対するエッ
チングを終了してもよい。
In the above case, the point at which the monitor mask is removed is observed by using the light diffraction phenomenon.
5 and a matrix-like etching mask 43
The intensity of the reflected light from the substrate 40 may be detected by a photodetector, and the etching of the substrate 40 may be terminated at the time when the intensity of the reflected light starts to decrease sharply.

【0099】[0099]

【発明の効果】請求項1の発明に係る微構造形成方法に
よると、被エッチング立体構造体の第1の径はモニタ用
立体構造体の第2の径よりも所定寸法差だけ大きいた
め、被エッチング立体構造体及びモニタ用立体構造体の
各側面に対してモニタ用立体構造体が消失するまでエッ
チングを行なうことにより、最小露光寸法以下の所定寸
法差に相当する径の微細立体構造体を形成することがで
きるので、最小露光寸法以下のサブミクロン領域の径を
有する微細立体構造体を安価な紫外線露光法により形成
することが可能になる。
According to the microstructure forming method of the present invention, the first diameter of the three-dimensional structure to be etched is larger than the second diameter of the three-dimensional structure for monitoring by a predetermined dimension difference. By etching each side of the etched three-dimensional structure and the three-dimensional structure for monitoring until the three-dimensional structure for monitoring disappears, a fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension is formed. Therefore, it is possible to form a fine three-dimensional structure having a diameter in a submicron region equal to or smaller than the minimum exposure dimension by an inexpensive ultraviolet exposure method.

【0100】請求項2の発明に係る微構造形成方法によ
ると、微細立体構造体は線状又は点状のエッチング用マ
スクであるため、最小露光寸法以下のサブミクロン領域
の径を有するエッチング用マスクを安価な紫外線露光法
により形成することが可能になる。
According to the method for forming a microstructure according to the second aspect of the present invention, since the fine three-dimensional structure is a linear or dot-shaped etching mask, the etching mask having a diameter of a submicron region smaller than the minimum exposure dimension. Can be formed by an inexpensive ultraviolet exposure method.

【0101】請求項3の発明に係る微構造形成方法によ
ると、モニタ用立体構造体からの反射光の強度が低下す
る時点はモニタ用立体構造体が消滅する時点と一致する
ため、モニタ用立体構造体が消滅する時点で被エッチン
グ立体構造体の側面に対するエッチングを確実に終了す
ることができるので、最小露光寸法以下の径を有する微
細立体構造体を正確に形成することができる。
According to the method of forming a microstructure according to the third aspect of the present invention, the point in time when the intensity of the reflected light from the three-dimensional structure for monitoring decreases coincides with the point in time when the three-dimensional structure for monitoring disappears. Since the etching on the side surface of the three-dimensional structure to be etched can be surely terminated when the structure disappears, a fine three-dimensional structure having a diameter equal to or less than the minimum exposure dimension can be accurately formed.

【0102】請求項4の発明に係る微構造形成方法によ
ると、所定間隔をおいて配置された3列以上のモニタ用
立体構造体列からの大きい強度を有する回折光をモニタ
するため、モニタ用立体構造体が消滅する時点を確実に
検知できるので、最小露光寸法以下の径を有する微細立
体構造体を正確に形成することができる。
According to the method of forming a microstructure according to the fourth aspect of the present invention, since the diffracted light having a large intensity from three or more monitor three-dimensional structure rows arranged at predetermined intervals is monitored, Since the time point at which the three-dimensional structure disappears can be reliably detected, a fine three-dimensional structure having a diameter equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be accurately formed.

【0103】請求項5の発明に係る微構造形成方法によ
ると、第1の被エッチング立体構造体の第1の径はモニ
タ用立体構造体の第3の径よりも第2の所定寸法差だけ
大きく、第2の被エッチング立体構造体の第2の径は第
1の被エッチング立体構造体の第1の径よりも第1の所
定寸法差だけ大きいので、第1及び第2の被エッチング
立体構造体並びにモニタ用立体構造体の各側面に対して
モニタ用立体構造体が消失するまでエッチングを行なう
ことにより、最小露光寸法以下の第1の所定寸法差に相
当する径を有する第1の微細立体構造体及び第1の微細
立体構造体よりも第2の所定寸法差だけ大きい径を有す
る第2の微細立体構造体を安価な紫外線露光法により形
成することが可能になる。
According to the microstructure forming method of the fifth aspect, the first diameter of the first three-dimensional structure to be etched is larger than the third diameter of the three-dimensional structure for monitoring by a second predetermined size difference. The first and second three-dimensional structures to be etched are larger because the second diameter of the second three-dimensional structure to be etched is greater than the first diameter of the first three-dimensional structure to be etched by a first predetermined dimension difference. By etching each side of the structure and the three-dimensional structure for monitoring until the three-dimensional structure for monitoring disappears, a first fine structure having a diameter corresponding to a first predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension is obtained. A three-dimensional structure and a second micro three-dimensional structure having a diameter larger by a second predetermined dimension difference than the first micro three-dimensional structure can be formed by an inexpensive ultraviolet exposure method.

【0104】請求項6の発明に係る微構造形成方法によ
ると、第1の微細立体構造体及び第2の微細立体構造体
はそれぞれ線状又は点状のエッチング用マスクであるた
め、最小露光寸法以下の第2の所定寸法差に相当する径
を有する線状又は点状の第1のエッチング用マスク及び
該第1のエッチング用マスクの径よりも第1の所定寸法
差だけ大きい径を有する線状又は点状の第2のエッチン
グ用マスクを得ることができる。
According to the method of forming a microstructure according to the sixth aspect of the present invention, the first microscopic three-dimensional structure and the second microscopic three-dimensional structure are linear or dot-shaped etching masks, respectively. A linear or dot-shaped first etching mask having a diameter corresponding to the following second predetermined dimension difference, and a line having a diameter larger by a first predetermined dimension difference than the diameter of the first etching mask Thus, a second etching mask in the shape of a dot or a dot can be obtained.

【0105】請求項7の発明に係る微構造形成方法によ
ると、モニタ用立体構造体からの反射光の強度が低下す
る時点はモニタ用立体構造体が消滅する時点と一致する
ので、モニタ用立体構造体が消滅する時点で第1及び第
2の被エッチング立体構造体の側面に対するエッチング
を確実に終了することができるので、最小露光寸法以下
の第2の所定寸法差に相当する径を有する線状又は点状
の第1のエッチングマスク及び該第1のエッチングマス
クよりも第1の所定寸法差だけ大きい径を有する線状又
は点状の第2のエッチングマスクを正確に形成すること
ができる。
According to the microstructure forming method of the present invention, the point in time when the intensity of the reflected light from the three-dimensional structure for monitoring is reduced coincides with the point in time when the three-dimensional structure for monitoring disappears. Since the etching on the side surfaces of the first and second three-dimensional structures to be etched can be surely finished at the time when the structure disappears, a line having a diameter corresponding to a second predetermined size difference equal to or smaller than the minimum exposure size. It is possible to accurately form a linear or dot-shaped first etching mask and a linear or dot-shaped second etching mask having a diameter larger by a first predetermined dimension difference than the first etching mask.

【0106】請求項8の発明に係る微構造形成方法によ
ると、所定間隔をおいて配置された3列以上のモニタ用
立体構造体列からの大きい強度を有する回折光をモニタ
するため、モニタ用立体構造体が消滅する時点を確実に
検知できるので、最小露光寸法以下の径を有する第1の
微細立体構造体及び第1の微細立体構造体よりも所定寸
法差だけ大きい径を有する第2の微細立体構造体をより
正確に形成することができる。
According to the microstructure forming method of the present invention, since the diffracted light having a large intensity from three or more monitoring three-dimensional structure rows arranged at predetermined intervals is monitored, Since the time point at which the three-dimensional structure disappears can be reliably detected, the first micro three-dimensional structure having a diameter equal to or less than the minimum exposure dimension and the second having a diameter larger than the first micro three-dimensional structure by a predetermined size difference. A fine three-dimensional structure can be formed more accurately.

【0107】請求項9の発明に係る微構造形成方法によ
ると、エッチング用マスクの第1の径はモニタ用マスク
の第2の径よりも所定寸法差だけ大きいため、基板に対
してモニタ用マスクの下側の立体構造体が消失するか又
はモニタ用マスクから分離するまでエッチングを行なう
ことにより、エッチング用マスクの下側に最小露光寸法
以下の所定寸法差に相当する径を有する微細立体構造体
を形成することができるので、最小露光寸法以下のサブ
ミクロン領域の径を有する微細立体構造体を安価な紫外
線露光法により形成することが可能になる。
According to the microstructure forming method of the ninth aspect of the present invention, the first diameter of the etching mask is larger than the second diameter of the monitoring mask by a predetermined dimensional difference. By performing etching until the lower three-dimensional structure disappears or separates from the monitor mask, a fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension is formed below the etching mask. Therefore, it is possible to form a fine three-dimensional structure having a diameter in a submicron region equal to or smaller than the minimum exposure dimension by an inexpensive ultraviolet exposure method.

【0108】請求項10の発明に係る微構造形成方法に
よると、モニタ用マスク、エッチング用マスク及び微細
構造体の平面はそれぞれ線状又は点状であるため、最小
露光寸法以下の所定寸法差に相当する径を有する線状又
は点状の微細立体構造体を安価な紫外線露光法により形
成することが可能になる。
According to the method for forming a microstructure according to the tenth aspect of the present invention, since the planes of the monitoring mask, the etching mask and the microstructure are linear or dot-shaped, respectively, the difference in the predetermined dimension is smaller than the minimum exposure dimension. It becomes possible to form a linear or dot-shaped fine three-dimensional structure having a corresponding diameter by an inexpensive ultraviolet exposure method.

【0109】請求項11の発明に係る微構造形成方法に
よると、微細立体構造体の側面部に所定の化学反応を起
こさせて該側面部に元の組成と異なる組成よりなる薄膜
を形成した後に該薄膜を除去するため、微細立体構造体
の径は最小露光寸法以下の所定寸法差よりも薄膜の膜厚
の2倍分だけ小さくなるので、最小露光寸法以下の所定
寸法差よりもさらに小さい径を有する微細立体構造体を
形成することが可能になる。
According to the method for forming a microstructure according to the eleventh aspect, after a predetermined chemical reaction is caused on the side surface of the micro three-dimensional structure to form a thin film having a composition different from the original composition on the side surface. In order to remove the thin film, the diameter of the fine three-dimensional structure is smaller by twice the thickness of the thin film than the predetermined dimensional difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension. It is possible to form a fine three-dimensional structure having

【0110】請求項12の発明に係る微構造形成方法に
よると、基板は所定の化学反応によって元の組成と異な
る組成よりなり特定の溶液によって選択的にエッチング
される薄膜が生成される材料からなるため、微細立体構
造体の側面部に形成される薄膜を特定の溶液によるウェ
ットエッチングによって確実に除去することができるの
で、最小露光寸法以下の所定寸法差よりもさらに小さい
径を有する微細立体構造体を確実に形成することができ
る。
According to the microstructure forming method according to the twelfth aspect of the present invention, the substrate is made of a material having a composition different from the original composition by a predetermined chemical reaction and forming a thin film selectively etched by a specific solution. Therefore, the thin film formed on the side surface of the fine three-dimensional structure can be surely removed by wet etching with a specific solution, so that the fine three-dimensional structure having a diameter smaller than a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension. Can be reliably formed.

【0111】請求項13の発明に係る微構造形成方法に
よると、基板の組成はシリコンであり、薄膜の組成は酸
化シリコンであるため、薄膜の形成及び該薄膜の除去は
容易であるので、最小露光寸法以下の所定寸法差よりも
さらに小さい径を有する微細立体構造体をより確実に形
成することができる。
According to the method of forming a microstructure according to the thirteenth aspect of the present invention, the composition of the substrate is silicon and the composition of the thin film is silicon oxide. A fine three-dimensional structure having a diameter smaller than a predetermined dimension difference equal to or smaller than the exposure dimension can be more reliably formed.

【0112】請求項14の発明に係る微構造形成方法に
よると、第2の工程におけるエッチングは、サイドエッ
チングを伴うドライエッチング又はウェットエッチング
であるため、エッチング用マスク及びモニタ用マスクの
下側の基板に対して確実にエッチングを行なうことがで
きるので、最小露光寸法以下の径を有する微細立体構造
体を安価な紫外線露光法により確実に形成することがで
きる。
According to the microstructure forming method of the present invention, since the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied by side etching, the substrate below the etching mask and the monitoring mask is etched. Therefore, a fine three-dimensional structure having a diameter equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be surely formed by an inexpensive ultraviolet light exposure method.

【0113】請求項15の発明に係る微構造形成方法に
よると、基板に対してエッチング用マスク及びモニタ用
マスクを用いてドライエッチングを行なうことにより形
成された凸状部よりなる立体構造体の側面に該立体構造
体がモニタ用マスクを支持しなくなるまでウェットエッ
チングを行なうため、最小露光寸法以下の所定寸法差に
相当する径の頂面を有する微細立体構造体を安価な紫外
線露光法により確実に形成することが可能になる。
According to the method for forming a microstructure according to the fifteenth aspect, the side surface of the three-dimensional structure composed of the convex portions formed by performing dry etching on the substrate using the etching mask and the monitoring mask. In order to perform wet etching until the three-dimensional structure no longer supports the monitor mask, a fine three-dimensional structure having a top surface having a diameter corresponding to a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension is reliably formed by an inexpensive ultraviolet exposure method. It can be formed.

【0114】請求項16の発明に係る微構造形成方法に
よると、モニタ用マスクからの反射光の強度が低下する
時点はモニタ用マスクが消滅する時点と一致するので、
モニタ用マスクが消滅する時点で基板に対するエッチン
グを確実に終了することができるので、最小露光寸法以
下の所定寸法差に相当する径を有する微細立体構造体を
正確に形成することができる。
According to the method for forming a microstructure according to the sixteenth aspect of the present invention, the point in time when the intensity of the reflected light from the monitor mask decreases coincides with the point in time when the monitor mask disappears.
Since etching of the substrate can be surely terminated at the time when the monitoring mask disappears, a fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to a predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be accurately formed.

【0115】請求項17の発明に係る微細構造形成方法
によると、所定間隔をおいて配置された3列以上のモニ
タ用マスク列からの大きい強度を有する回折光をモニタ
するため、モニタ用マスクが消滅する時点を確実に検知
できるので、最小露光寸法以下の径を有する微細立体構
造体をより正確に形成することができる。
According to the method for forming a fine structure according to the seventeenth aspect of the present invention, since the diffracted light having a large intensity from three or more monitor mask rows arranged at a predetermined interval is monitored, the monitor mask is used. Since the disappearance point can be reliably detected, a fine three-dimensional structure having a diameter equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be formed more accurately.

【0116】請求項18の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、エッチング用マスクの第1の径は
モニタ用マスクの第2の径よりも所定寸法差だけ大きい
ため、導電性基板に対してモニタ用マスクが消失するま
でエッチングを行なうことにより、エッチング用マスク
の下側に最小露光寸法以下の所定寸法差に相当する径の
頂面を有する陰極を形成することができるので、最小露
光寸法以下の径の頂面を有する陰極を安価な紫外線露光
法により形成することが可能になる。
According to the method for manufacturing a field emission electron source according to the eighteenth aspect of the present invention, the first diameter of the etching mask is larger than the second diameter of the monitoring mask by a predetermined dimension difference. By performing etching until the monitor mask disappears, a cathode having a top surface having a diameter corresponding to a predetermined dimensional difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be formed under the etching mask. A cathode having a top surface with a diameter equal to or smaller than the exposure dimension can be formed by an inexpensive ultraviolet exposure method.

【0117】請求項19の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、第4の工程は、陰極の側面に対し
てウェットエッチングを行なうことにより陰極の先端部
を尖らすと共に陰極の上に残存するエッチングマスクを
除去するため、陰極の先端部を尖らす工程とエッチング
マスクの除去工程とを同時に行なうことができる。
According to the method for manufacturing a field emission type electron source according to the nineteenth aspect of the present invention, in the fourth step, the tip of the cathode is sharpened by performing wet etching on the side surface of the cathode, and In order to remove the remaining etching mask, the step of sharpening the tip of the cathode and the step of removing the etching mask can be performed simultaneously.

【0118】請求項20の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、陰極の側面部に所定の化学反応に
より元の組成と異なる組成よりなる薄膜を形成した後、
該薄膜をエッチングによって除去するため、陰極の先端
部を尖らす工程と陰極の上に残存するエッチングマスク
を除去する工程とを同時に且つ確実に行なうことができ
る。
According to the method of manufacturing a field emission electron source according to the twentieth aspect of the invention, after forming a thin film having a composition different from the original composition on a side surface of the cathode by a predetermined chemical reaction,
Since the thin film is removed by etching, the step of sharpening the tip of the cathode and the step of removing the etching mask remaining on the cathode can be performed simultaneously and reliably.

【0119】請求項21の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、陰極の側面部に熱酸化処理により
酸化膜を形成した後、該酸化膜をエッチングによって除
去するため、陰極の先端部を尖らすと工程と陰極の上に
残存するエッチングマスクを除去する工程とを同時に且
つ確実に行なうことができる。
According to the method of manufacturing a field emission electron source according to the twenty-first aspect of the present invention, an oxide film is formed on the side surface of the cathode by thermal oxidation, and the oxide film is removed by etching. When the portion is sharpened, the step and the step of removing the etching mask remaining on the cathode can be performed simultaneously and reliably.

【0120】請求項22の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、導電性基板はシリコン又はシリコ
ン化合物からなり、酸化膜は酸化シリコン膜であるた
め、酸化膜をエッチングにより容易に除去できるので、
陰極の先端部を尖らす工程と陰極の上に残存するエッチ
ングマスクを除去する工程とを同時に容易且つ確実に行
なうことができる。
According to the method of manufacturing a field emission electron source according to the present invention, the conductive substrate is made of silicon or a silicon compound, and the oxide film is a silicon oxide film. Therefore, the oxide film is easily removed by etching. So you can
The step of sharpening the tip of the cathode and the step of removing the etching mask remaining on the cathode can be performed easily and reliably at the same time.

【0121】請求項23の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、第2の工程におけるエッチングは
サイドエッチングを伴うドライエッチング又はウェット
エッチングであるため、エッチング用マスク及びモニタ
用マスクの下側の導電性基板に対して確実にエッチング
を行なうことができるので、最小露光寸法以下の径の頂
面を有する陰極を安価な紫外線露光法により確実に形成
することができる。
According to the method of manufacturing a field emission type electron source according to the twenty-third aspect of the present invention, the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied by side etching. Since the etching can be reliably performed on the conductive substrate on the side, a cathode having a top surface having a diameter equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be surely formed by an inexpensive ultraviolet exposure method.

【0122】請求項24の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、導電性基板に対してエッチング用
マスク及びモニタ用マスクを用いてドライエッチングを
行なうことにより形成された凸状部よりなる立体構造体
の側面に該立体構造体がモニタ用マスクを支持しなくな
るまでウェットエッチングを行なうため、最小露光寸法
以下の所定寸法差に相当する径の頂面を有する陰極を安
価な紫外線露光法により確実に形成することが可能にな
る。
According to the method of manufacturing a field emission type electron source according to the twenty-fourth aspect of the present invention, the convex portion formed by performing dry etching on the conductive substrate using the etching mask and the monitoring mask is used. In order to perform wet etching on the side of the three-dimensional structure until the three-dimensional structure no longer supports the monitoring mask, a cathode having a top surface having a diameter corresponding to a predetermined dimensional difference equal to or less than the minimum exposure size is exposed to an inexpensive ultraviolet light exposure method. Thus, it is possible to form it more reliably.

【0123】請求項25の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、モニタ用マスクからの反射光の強
度が低下する時点はモニタ用マスクが消滅する時点と一
致するので、モニタ用マスクが消滅する時点で導電性基
板に対するエッチングを確実に終了することができるの
で、最小露光寸法以下の所定寸法差に相当する径の頂面
を有する陰極を正確に形成することができる。
According to the method of manufacturing a field emission type electron source according to the twenty-fifth aspect of the present invention, the point in time when the intensity of the reflected light from the monitor mask decreases coincides with the point in time when the monitor mask disappears. Since the etching on the conductive substrate can be surely terminated at the time when disappears, the cathode having the top surface having the diameter corresponding to the predetermined dimension difference equal to or smaller than the minimum exposure dimension can be accurately formed.

【0124】請求項26の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、所定間隔をおいて配置された3列
以上のモニタ用マスク列からの大きい強度を有する回折
光をモニタするため、モニタ用マスクが消滅する時点を
確実に検知できるので、最小露光寸法以下の径の頂面を
有する陰極をより正確に形成することができる。
According to the method of manufacturing a field emission type electron source according to the twenty-sixth aspect, to monitor diffracted light having a large intensity from three or more monitoring mask rows arranged at predetermined intervals, Since the time point at which the monitor mask disappears can be reliably detected, a cathode having a top surface with a diameter smaller than the minimum exposure dimension can be formed more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例である微構造形成方法が適
用される量子細線の作製方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing each step of a method for manufacturing a quantum wire to which a microstructure forming method according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】本発明の第1実施例である微構造形成方法が適
用される量子細線の作製方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing each step of a method of manufacturing a quantum wire to which a microstructure forming method according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図3】本発明の第2実施例である電界放射型電子源の
第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing each step of a first method for manufacturing a field emission electron source according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例である電界放射型電子源の
第1の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing each step of a first method for manufacturing a field emission electron source according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例である電界放射型電子源の
第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing each step of a second method for manufacturing a field emission electron source according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例である電界放射型電子源の
第2の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing each step of a second method for manufacturing a field emission electron source according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1〜第3の実施例においてエッチン
グを終了するタイミングを観測する方法について説明す
る斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view for explaining a method of observing the timing of ending the etching in the first to third embodiments of the present invention.

【図8】従来の微構造形成方法が適用される量子細線の
作製方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing each step of a method for manufacturing a quantum wire to which a conventional microstructure forming method is applied.

【図9】従来の微構造形成方法が適用される量子細線の
作製方法の各工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing each step of a method for manufacturing a quantum wire to which a conventional microstructure forming method is applied.

【図10】電界放射型電子源の製造方法の第1の従来例
の各工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing each step of a first conventional example of a method for manufacturing a field emission electron source.

【図11】電界放射型電子源の製造方法の第1の従来例
の各工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing each step of a first conventional example of a method for manufacturing a field emission electron source.

【図12】電界放射型電子源の製造方法の第2の従来例
の各工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing each step of a second conventional example of a method for manufacturing a field emission electron source.

【図13】電界放射型電子源の製造方法の第2の従来例
の各工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing each step of a second conventional example of a method for manufacturing a field emission electron source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン単結晶膜 2 酸化シリコン膜 3 シリコン基板 4 酸化シリコン膜 5A 第1のエッチング用マスク 5B 第1の微細立体構造体 6A 第2のエッチング用マスク 7A モニタ用マスク 7B 第2の微細立体構造体 8 第1の量子細線 9 第2の量子細線 11 シリコン基板 12 酸化シリコン膜 13 エッチング用マスク 14 モニタ用マスク 15 第1の微細立体構造体 16 第2の微細立体構造体 17 酸化シリコン膜 18 陰極 19 絶縁膜 20A ゲート電極形成用金属 20B ゲート電極 21 シリコン基板 22 酸化シリコン膜 23 エッチング用マスク 24 モニタ用マスク 25 第1の微細立体構造体 26 第2の微細立体構造体 27 第1の鼓状体 28 第2の鼓状体 29 酸化シリコン膜 30 陰極 31 絶縁膜 32A ゲート電極形成用金属 32B ゲート電極 40 基板 41 エッチング用マスク形成領域 42 モニタ用マスク形成領域 43 エッチング用マスク 44 モニタ用マスク 45 レーザ光 46 回折光 47 光検出器 REFERENCE SIGNS LIST 1 silicon single crystal film 2 silicon oxide film 3 silicon substrate 4 silicon oxide film 5A first etching mask 5B first micro three-dimensional structure 6A second etching mask 7A monitoring mask 7B second micro three-dimensional structure Reference Signs List 8 first quantum wire 9 second quantum wire 11 silicon substrate 12 silicon oxide film 13 etching mask 14 monitoring mask 15 first fine three-dimensional structure 16 second fine three-dimensional structure 17 silicon oxide film 18 cathode 19 Insulating film 20A Gate electrode forming metal 20B Gate electrode 21 Silicon substrate 22 Silicon oxide film 23 Etching mask 24 Monitor mask 25 First fine three-dimensional structure 26 Second fine three-dimensional structure 27 First drum-shaped body 28 Second drum-shaped body 29 Silicon oxide film 30 Cathode 31 Insulating film 32A Gate electrode Pole forming metal 32B Gate electrode 40 Substrate 41 Etching mask formation area 42 Monitor mask formation area 43 Etching mask 44 Monitor mask 45 Laser light 46 Diffracted light 47 Photodetector

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、所定の大きさの第1の径を有
する被エッチング立体構造体と、前記第1の径よりも最
小露光寸法以下で且つフォトマスクの精度により決定さ
れる所定寸法差だけ小さい第2の径を有するモニタ用立
体構造体とを形成する第1の工程と、 前記被エッチング立体構造体及びモニタ用立体構造体の
各側面に対して前記モニタ用立体構造体が消失するまで
エッチングを行なうことにより、前記基板上に、前記所
定の寸法差に相当する径を有する微細立体構造体を形成
する第2の工程とを備えていることを特徴とする微構造
形成方法。
1. A three-dimensional structure to be etched having a first diameter of a predetermined size on a substrate, and a three-dimensional structure to be etched having a minimum exposure dimension smaller than the first diameter and determined by the accuracy of a photomask.
A first step of forming a three-dimensional structure for monitoring having a second diameter smaller by a predetermined dimension difference; and the three-dimensional structure for monitoring with respect to each side surface of the three-dimensional structure to be etched and the three-dimensional structure for monitoring. A second step of forming a micro three-dimensional structure having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference on the substrate by performing etching until the body disappears. Forming method.
【請求項2】 前記被エッチング立体構造体及びモニタ
用立体構造体の平面形状はそれぞれ線状又は点状であ
り、前記微細立体構造体は線状又は点状のエッチング用
マスクであることを特徴とする請求項1に記載の微構造
形成方法。
2. The planar structure of each of the three-dimensional structure to be etched and the three-dimensional structure for monitoring is linear or dot-like, and the fine three-dimensional structure is a linear or dot-like etching mask. The method for forming a microstructure according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記第2の工程は、前記モニタ用立体構
造体に光を照射すると共に該モニタ用立体構造体からの
反射光の強度をモニタし、該反射光の強度が急激に低下
する時点で前記被エッチング立体構造体の側面に対する
エッチングを終了する工程を含むことを特徴とする請求
項1又は2に記載の微構造形成方法。
3. The step of irradiating the three-dimensional structure for monitoring with light and monitoring the intensity of light reflected from the three-dimensional structure for monitoring, and the intensity of the reflected light rapidly decreases in the second step.
The microstructure forming method according to claim 1, further comprising a step of terminating etching of a side surface of the three-dimensional structure to be etched at a time when the etching is performed.
【請求項4】 前記第1の工程は、前記基板上に複数の
前記モニタ用立体構造体よりなるモニタ用立体構造体列
を所定間隔をおいて3列以上形成する工程を含み、 前記第2の工程は、前記3列以上のモニタ用立体構造体
列に光を照射すると共に該3列以上のモニタ用立体構造
体列からの回折光の強度をモニタし、該回折光の強度が
急激に低下する時点で前記被エッチング立体構造体の側
面に対するエッチングを終了する工程を含むことを特徴
とする請求項1又は2に記載の微構造形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the first step includes a step of forming three or more rows of the three-dimensional monitor structure including a plurality of the three-dimensional monitor structures on the substrate at predetermined intervals. The step of irradiating the three or more monitoring three-dimensional structure rows with light and monitoring the intensity of the diffracted light from the three or more monitoring three-dimensional structure rows;
3. The microstructure forming method according to claim 1, further comprising a step of terminating etching of a side surface of the three-dimensional structure to be etched at a time when the three-dimensional structure is sharply lowered .
【請求項5】 基板上に、所定の大きさの第1の径を有
する第1の被エッチング立体構造体と、前記第1の径よ
りも第1の所定寸法差だけ大きい第2の径を有する第2
の被エッチング立体構造体と、前記第1の径よりも最小
露光寸法以下で且つフォトマスクの精度により決定され
第2の所定寸法差だけ小さい第3の径を有するモニタ
用立体構造体とを形成する第1の工程と、 前記第1の被エッチング立体構造体、第2の被エッチン
グ立体構造体及びモニタ用立体構造体の各側面に対して
前記モニタ用立体構造体が消失するまでエッチングを行
なうことにより、前記基板上に、前記第2の所定寸法差
に相当する径を有する第1の微細立体構造体と該第1の
微細立体構造体の径よりも前記第1の所定寸法差だけ大
きい径を有する第2の微細立体構造体とを形成する第2
の工程とを備えていることを特徴とする微構造形成方
法。
5. A first etched three-dimensional structure having a first diameter of a predetermined size and a second diameter larger by a first predetermined size difference than the first diameter on a substrate. Having a second
Is determined by the accuracy of the photomask, which is smaller than or equal to the minimum exposure dimension than the first diameter.
A first step of forming a monitor three-dimensional structure having a third diameter smaller by a second predetermined dimension difference, the first three-dimensional structure to be etched, the second three-dimensional structure to be etched, and a monitor A first fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to the second predetermined dimensional difference on the substrate by etching each side surface of the three-dimensional structure for monitoring until the three-dimensional structure for monitoring disappears A second micro three-dimensional structure forming a body and a second micro three dimensional structure having a diameter larger by the first predetermined dimensional difference than the diameter of the first micro three dimensional structure;
And a step of forming a microstructure.
【請求項6】 前記第1の被エッチング立体構造体、第
2の被エッチング立体構造体及びモニタ用立体構造体の
平面形状はそれぞれ線状又は点状であり、前記第1の微
細立体構造体及び第2の微細立体構造体はそれぞれ線状
又は点状のエッチング用マスクであることを特徴とする
請求項5に記載の微細構造形成方法。
6. The first micro three-dimensional structure, wherein the first three-dimensional structure to be etched, the second three-dimensional structure to be etched, and the three-dimensional structure for monitoring are linear or dot-shaped, respectively. The method for forming a fine structure according to claim 5, wherein the second micro three-dimensional structure is a linear or dot-like etching mask, respectively.
【請求項7】 前記第2の工程は、前記モニタ用立体構
造体に光を照射すると共に該モニタ用立体構造体からの
反射光の強度をモニタし、該反射光の強度が急激に低下
する時点で前記第1の被エッチング立体構造体及び第2
の被エッチング立体構造体の各側面に対するエッチング
を終了する工程を含むことを特徴とする請求項5又は6
に記載の微構造形成方法。
7. The second step includes irradiating the monitor three-dimensional structure with light and monitoring the intensity of light reflected from the monitor three-dimensional structure, and the intensity of the reflected light rapidly decreases.
Wherein at the time of the first object to be etched steric structure and a second
7. A step of terminating the etching of each side surface of the three-dimensional structure to be etched.
3. The method for forming a microstructure according to item 1.
【請求項8】 前記第1の工程は、前記基板上に複数の
前記モニタ用立体構造体よりなるモニタ用立体構造体列
を所定間隔をおいて3列以上形成する工程を含み、 前記第2の工程は、前記3列以上のモニタ用立体構造体
列に光を照射すると共に該3列以上のモニタ用立体構造
体列からの回折光の強度をモニタし、該回折光の強度が
急激に低下する時点で前記第1の被エッチング立体構造
体及び第2の被エッチング立体構造体の各側面に対する
エッチングを終了する工程を含むことを特徴とする請求
項5又は6に記載の微構造形成方法。
8. The method according to claim 8, wherein the first step includes a step of forming three or more monitor three-dimensional structure rows each including the plurality of monitor three-dimensional structures on the substrate at predetermined intervals. The step of irradiating the three or more monitoring three-dimensional structure rows with light and monitoring the intensity of the diffracted light from the three or more monitoring three-dimensional structure rows;
7. The microstructure according to claim 5, further comprising a step of terminating the etching of each side surface of the first etched three-dimensional structure and the second etched three-dimensional structure at a time when the structure rapidly decreases. Forming method.
【請求項9】 基板上に、所定の大きさの第1の径を有
するエッチング用マスクと、前記第1の径よりも最小露
光寸法以下で且つフォトマスクの精度により決定される
所定寸法差だけ小さい第2の径を有するモニタ用マスク
とを形成する第1の工程と、 前記基板に対して前記エッチング用マスク及びモニタ用
マスクを用いて前記モニタ用マスクの下側に形成される
立体構造体が消失するか又は前記モニタ用マスクと分離
するまでエッチングを行なうことにより、前記所定寸法
差に相当する径を有する微細立体構造体を形成する第2
の工程とを備えていることを特徴とする微構造形成方
法。
9. An etching mask having a first diameter of a predetermined size on a substrate, and a minimum exposure dimension smaller than the first diameter and determined by the accuracy of the photomask. A first step of forming a monitor mask having a second diameter smaller by a predetermined dimension difference; and forming the monitor mask below the monitor mask using the etching mask and the monitor mask with respect to the substrate. By performing etching until the three-dimensional structure disappears or separates from the monitor mask, a second three-dimensional structure having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference is formed.
And a step of forming a microstructure.
【請求項10】 前記モニタ用マスク、エッチング用マ
スク及び微細立体構造体の平面形状はそれぞれ線状又は
点状であることを特徴とする請求項9に記載の微構造形
成方法。
10. The microstructure forming method according to claim 9, wherein the planar shape of the monitor mask, the etching mask, and the fine three-dimensional structure is linear or dot-like, respectively.
【請求項11】 前記基板は、所定の化学反応によって
その表面部に元の組成と異なる組成よりなる薄膜が生成
される材料からなり、前記第2の工程により形成された
微細立体構造体の側面部に前記所定の化学反応を起こさ
せて該側面部に前記元の組成と異なる組成よりなる薄膜
を形成し、その後、該薄膜を除去することにより前記微
細立体構造体の径を前記所定寸法差よりも小さくする第
3の工程をさらに備えていることを特徴とする請求項9
に記載の微構造形成方法。
11. The side surface of the micro three-dimensional structure formed by the second step, wherein the substrate is made of a material that forms a thin film having a composition different from the original composition on a surface thereof by a predetermined chemical reaction. Causing the predetermined chemical reaction to occur on the portion, forming a thin film having a composition different from the original composition on the side surface portion, and then removing the thin film to reduce the diameter of the fine three-dimensional structure to the predetermined dimensional difference. 10. The method according to claim 9, further comprising a third step of making the size smaller.
3. The method for forming a microstructure according to item 1.
【請求項12】 前記基板は、所定の化学反応によって
その表面部に元の組成と異なる組成よりなり特定の溶液
によって選択的にエッチングされる薄膜が生成される材
料からなり、 前記第2の工程により形成された微細立体構造体の側面
部に前記所定の化学反応を起こさせて該側面部に前記元
の組成と異なる組成よりなる薄膜を形成し、その後、該
薄膜を前記特定の溶液によるウェットエッチングによっ
て除去することにより前記微細立体構造体の径を前記所
定寸法差よりも小さくする第3の工程をさらに備えてい
ることを特徴とする請求項9に記載の微構造形成方法。
12. The second step, wherein the substrate is made of a material having a composition different from the original composition on a surface thereof by a predetermined chemical reaction and a thin film which is selectively etched by a specific solution. The above-mentioned predetermined chemical reaction is caused on the side surface of the micro three-dimensional structure formed by the above to form a thin film having a composition different from the original composition on the side surface, and thereafter, the thin film is wetted with the specific solution. The microstructure forming method according to claim 9, further comprising a third step of reducing the diameter of the microscopic three-dimensional structure to be smaller than the predetermined dimensional difference by removing the microstructure by etching.
【請求項13】 前記基板の組成はシリコンであり、前
記薄膜の組成は酸化シリコンであることを特徴とする請
求項11又は12に記載の微構造形成方法。
13. The method according to claim 11, wherein the composition of the substrate is silicon, and the composition of the thin film is silicon oxide.
【請求項14】 前記第2の工程におけるエッチング
は、サイドエッチングを伴うドライエッチング又はウェ
ットエッチングであることを特徴とする請求項9〜13
のいずれか1項に記載の微構造形成方法。
14. The method according to claim 9, wherein the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied by side etching.
The method for forming a microstructure according to any one of the above items.
【請求項15】 前記第2の工程は、前記基板に対して
前記エッチング用マスク及びモニタ用マスクを用いてド
ライエッチングを行なうことにより前記基板の表面から
突出する凸状部よりなる立体構造体を形成した後、該立
体構造体の側面に該立体構造体が前記モニタ用マスクを
支持しなくなるまでウェットエッチングを行なうことに
より前記所定の寸法差に相当する径を有する微細立体構
造体を形成する工程であることを特徴とする請求項9〜
13のいずれか1項に記載の微構造形成方法。
15. The three-dimensional structure comprising a convex portion protruding from the surface of the substrate by performing dry etching on the substrate using the etching mask and the monitoring mask. Forming a fine three-dimensional structure having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference by performing wet etching on the side surface of the three-dimensional structure until the three-dimensional structure no longer supports the monitoring mask; 10. The method according to claim 9, wherein
14. The method for forming a microstructure according to any one of the thirteenth aspect.
【請求項16】 前記第2の工程は、前記モニタ用マス
クに光を照射すると共に該モニタ用マスクからの反射光
の強度をモニタし、該反射光の強度が急激に低下する
点で前記基板に対するエッチングを終了する工程を含む
ことを特徴とする請求項9〜15のいずれか1項に記載
の微構造形成方法。
16. The second step includes irradiating the monitor mask with light and monitoring the intensity of the reflected light from the monitor mask, and when the intensity of the reflected light sharply decreases. The method according to any one of claims 9 to 15, further comprising the step of: terminating the etching of the substrate at a point.
【請求項17】 前記第1の工程は、前記基板上に複数
の前記モニタ用マスクよりなるモニタ用マスク列を所定
間隔をおいて3列以上形成する工程を含み、 前記第2の工程は、前記3列以上のモニタ用マスク列に
光を照射すると共に該3列以上のモニタ用マスク列から
の回折光の強度をモニタし、該回折光の強度が急激に低
下する時点で前記基板に対するエッチングを終了するこ
とを特徴とする請求項9〜15のいずれか1項に記載の
微構造形成方法。
17. The method according to claim 17, wherein the first step includes a step of forming three or more monitor mask rows each including the plurality of monitor masks at predetermined intervals on the substrate, and the second step includes: The three or more monitoring mask rows are irradiated with light, and the intensities of the diffracted light from the three or more monitoring mask rows are monitored, and the intensity of the diffracted light sharply decreases.
The method for forming a microstructure according to any one of claims 9 to 15, wherein the etching of the substrate is completed at a time when the substrate is lowered.
【請求項18】 導電性基板の上に、所定の大きさの第
1の径を有しゲート電極を形成するためのエッチング用
マスクと、前記第1の径よりも最小露光寸法以下で且つ
フォトマスクの精度により決定される所定寸法差だけ小
さい第2の径を有するモニタ用マスクとを形成する第1
の工程と、 前記導電性基板に対して前記エッチング用マスク及びモ
ニタ用マスクを用いて前記モニタ用マスクの下側に形成
される立体構造体が前記モニタ用マスクを支持しなくな
るまでエッチングを行なうことにより、前記所定寸法差
に相当する径の頂面を有する陰極を形成する第2の工程
と、 前記導電性基板上に前記エッチング用マスクを用いて絶
縁膜及び金属膜を順次堆積することにより、前記導電性
基板上における前記陰極の周辺部に前記絶縁膜により前
記導電性基板から絶縁されたゲート電極を形成する第3
の工程と、 前記陰極の上に残存する前記エッチングマスクを除去す
る第4の工程とを備えていることを特徴とする電界放射
型電子源の製造方法。
18. An etching mask for forming a gate electrode having a first diameter of a predetermined size on a conductive substrate, a mask having a minimum exposure dimension smaller than the first diameter and
A first mask for forming a monitor mask having a second diameter smaller by a predetermined dimension difference determined by the accuracy of the photomask ;
And etching the conductive substrate using the etching mask and the monitoring mask until the three-dimensional structure formed below the monitoring mask no longer supports the monitoring mask. By forming a second step of forming a cathode having a top surface having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference, and by sequentially depositing an insulating film and a metal film on the conductive substrate using the etching mask, Forming a gate electrode insulated from the conductive substrate by the insulating film in a peripheral portion of the cathode on the conductive substrate;
And a fourth step of removing the etching mask remaining on the cathode. A method for manufacturing a field emission electron source, comprising:
【請求項19】 前記第4の工程は、前記陰極の側面に
対してウェットエッチングを行なうことにより、該陰極
の先端部を尖らすと共に該陰極の上に残存する前記エッ
チングマスクを除去する工程であることを特徴とする請
求項18に記載の電界放射型電子源の製造方法。
19. The fourth step is a step of sharpening a tip of the cathode and removing the etching mask remaining on the cathode by performing wet etching on a side surface of the cathode. 19. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 18, wherein:
【請求項20】 前記第4の工程は、前記陰極の側面部
に所定の化学反応を起こさせて該側面部に元の組成と異
なる組成よりなる薄膜を形成した後、該薄膜をエッチン
グによって除去することにより、前記陰極の先端部を尖
らすと共に該陰極の上に残存する前記エッチングマスク
を除去する工程であることを特徴とする請求項18に記
載の電界放射型電子源の製造方法。
20. The fourth step is to form a thin film having a composition different from the original composition on the side surface portion by causing a predetermined chemical reaction on the side surface portion of the cathode, and then removing the thin film by etching. 20. The method according to claim 18, further comprising: sharpening a tip of the cathode and removing the etching mask remaining on the cathode.
【請求項21】 前記第4の工程は、前記陰極の側面部
に対して熱酸化処理を施すことにより該側面部に酸化膜
を形成した後、該酸化膜をエッチングによって除去する
ことにより、前記陰極の先端部を尖らすと共に該陰極の
上に残存する前記エッチングマスクを除去する工程であ
ることを特徴とする請求項18に記載の電界放射型電子
源の製造方法。
21. The fourth step, wherein an oxide film is formed on the side surface by performing a thermal oxidation treatment on the side surface of the cathode, and then the oxide film is removed by etching. 19. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 18, comprising a step of sharpening a tip of a cathode and removing the etching mask remaining on the cathode.
【請求項22】 前記導電性基板はシリコン又はシリコ
ン化合物からなり、前記酸化膜は酸化シリコン膜である
ことを特徴とする請求項21に記載の電界放射型電子源
の製造方法。
22. The method according to claim 21, wherein the conductive substrate is made of silicon or a silicon compound, and the oxide film is a silicon oxide film.
【請求項23】 前記第2の工程におけるエッチング
は、サイドエッチングを伴うドライエッチング又はウェ
ットエッチングであることを特徴とする請求項18〜2
2のいずれか1項に記載の電界放射型電子源の製造方
法。
23. The etching method according to claim 18, wherein the etching in the second step is dry etching or wet etching accompanied by side etching.
3. The method for manufacturing a field emission electron source according to any one of 2.
【請求項24】 前記第2の工程は、前記導電性基板に
対して前記エッチング用マスク及びモニタ用マスクを用
いてドライエッチングを行なうことにより前記導電性基
板の表面から突出する凸状部よりなる立体構造体を形成
した後、該立体構造体の側面に該立体構造体が前記モニ
タ用マスクを支持しなくなるまでウェットエッチングを
行なうことにより、前記所定寸法差に相当する径の頂面
を有する陰極を形成する工程であることを特徴とする請
求項18〜22のいずれか1項に記載の電界放射型電子
源の製造方法。
24. The second step comprises a convex portion projecting from the surface of the conductive substrate by performing dry etching on the conductive substrate using the etching mask and the monitoring mask. After forming the three-dimensional structure, by performing wet etching on the side surface of the three-dimensional structure until the three-dimensional structure no longer supports the monitor mask, a cathode having a top surface having a diameter corresponding to the predetermined dimensional difference is provided. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 18, wherein the step is a step of forming a field emission electron source.
【請求項25】 前記第2の工程は、前記モニタ用マス
クに光を照射すると共に該モニタ用マスクからの反射光
の強度をモニタし、該反射光の強度が急激に低下する
点で前記導電性基板に対するエッチングを終了する工程
を含むことを特徴とする請求項18〜24のいずれか1
項に記載の電界放射型電子源の製造方法。
25. The second step comprises irradiating the monitor mask with light and monitoring the intensity of light reflected from the monitor mask, and when the intensity of the reflected light sharply decreases. 25. The method according to claim 18, further comprising a step of terminating the etching of the conductive substrate at a point.
Item 14. The method for producing a field emission electron source according to item 4.
【請求項26】 前記第1の工程は、前記導電性基板上
に複数の前記モニタ用マスクよりなるモニタ用マスク列
を所定間隔をおいて3列以上形成する工程を含み、 前記第2の工程は、前記3列以上のモニタ用マスク列に
光を照射すると共に該3列以上のモニタ用マスク列から
の回折光の強度をモニタし、該回折光の強度が急激に低
下する時点で前記導電性基板に対するエッチングを終了
することを特徴とする請求項18〜24のいずれか1項
に記載の電界放射型電子源の製造方法。
26. The method according to claim 26, wherein the first step includes a step of forming three or more monitor mask rows of the plurality of monitor masks at predetermined intervals on the conductive substrate, and the second step Irradiates light to the three or more monitoring mask rows and monitors the intensity of diffracted light from the three or more monitoring mask rows, and the intensity of the diffracted light sharply decreases.
The method for manufacturing a field emission electron source according to any one of claims 18 to 24, wherein the etching of the conductive substrate is completed at the time of lowering.
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