JPH11306955A - マイクロ多極電極及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ多極電極及びその製造方法に関し、
簡単な構成及び工程により充分な偏向性能を満たす厚さ
を有するマイクロ多極電極を提供する。 【解決手段】 全ての電極２〜５が単結晶部材からな
り、且つ、全ての電極２〜５の側面が結晶学的に等価な
結晶面方位を有する複数対の電極２〜５を非導電性支持
体１上に設けてマイクロ多極電極を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ多極電極及
びその製造方法に関するものであり、特に、微小冷陰極
（エミッタ）を電子源として用いるマイクロ電子銃にお
いて、エミッタから放出した電子を所定の位置へ偏向す
るための多極電極等を実用な工程で製造するための構造
及び工程に特徴のあるマイクロ多極電極及びその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】微小冷陰極を電子源として用いたマイク
ロ電子銃は、表示装置用の電子源、或いは、高周波真空
デバイス用電子源としての用途が期待されており、この
様な微小冷陰極から放出した電子を所定の位置へ偏向す
るための八極電極等の多極電極を形成するために、半導
体技術分野における微細加工技術や、機械加工を用いて
いる。

【０００３】この様な多極電極は、電子を所定の位置へ
偏向するためにはある程度の厚さを有している必要があ
り、そのために、最近では、厚膜レジストを用いてシリ
コン基板を１００〜２００μｍ程度の深さにＤｅｅｐエ
ッチングする改良型反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
法を利用する方法、或いは、２枚の電極をある程度の間
隔で配置し、２枚の電極間の間隔で実効的に所定の厚さ
を確保する方法も提案されている。

【０００４】ここで、図１４を参照して、八極電極の偏
向角の電極厚依存性を説明する。 図１４参照 八極電極４３を構成する互いに対向する１組の電極の内
径をｄ（ｍｍ）とし、電極の電子の進行方向の厚さをＬ
（ｍｍ）とし、１組の電極間の電位差をＶ（Ｖとし、電
子銃４１からエネルギーＥ（ｅＶ）をもった電子４２が
放出された場合、電子４２は電極によって偏向角θ（ｒ
ａｄ）だけ偏向されて試料４４の所定位置に到達する。
なお、電位差Ｖは、（Ｖ₁ −Ｖ₂ ）の絶対値である。

【０００５】この場合の電子４２の偏向角θは、 θ＝〔Ｖ×Ｌ〕／〔Ｅ×ｄ〕 で表され、偏向角θを大きくするためには、電位差Ｖ或
いは電極の厚さＬを大きくするか、または、電子の加速
エネルギーＥ或いは電極の内径ｄを小さくすれば良い
が、電子ビーム装置としては電位差Ｖや電子の加速エネ
ルギーＥを極端に変えることは困難であるので、電極の
厚さＬ或いは内径ｄを変えて八極電極４３の性能を確保
することが現実的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、八極電極を形
成する際に機械加工を用いた場合には、その最小加工寸
法に限界があるという問題があり、一方、従来の半導体
微細加工技術を用いた場合には、充分な厚さを有する電
極を形成することが困難であるという問題があり、ま
た、改良型反応性イオンエッチング装置等の最新の半導
体製造装置を用いた場合には、製造装置自体が非常に高
価であるという問題があり、さらに、２枚の電極を重ね
合わせる方法の場合には、位置ずれが発生するという問
題がある。

【０００７】例えば、半導体微細加工技術によってマイ
クロ電子銃装置用の八極電極を形成する場合を考える
と、八極電極４３から試料４４までの距離が５ｍｍであ
る時に、３００μｍ（＝３×１０^-1ｍｍ）の視野角を得
るために３０ｍｒａｄ（＝３×１０^-2ｒａｄ）の偏向性
能を有する八極電極を形成する場合、Ｅ＝１ｋｅＶ、Ｖ
＝１０Ｖであると仮定すると、通常の半導体微細加工技
術では電極の厚さＬは高々数十μｍとすることしかでき
ず、仮に、Ｌ＝３０μｍ（＝３×１０^-2ｍｍ）にできた
としても、電極の内径ｄは、 ｄ＝〔Ｖ×Ｌ〕／〔Ｅ×θ〕 ＝（１０×３×１０^-2）／（１０³ ×３×１０^-2） ＝１０^-2（ｍｍ）＝１０μｍ となり、この大きさで八極電極を作製したとしても、電
極内径ｄが小さいので、均一な電界領域が必然的に狭く
なってしまうため、マイクロ電子銃装置を組み立てる際
には１μｍ以下という厳しい位置合わせ精度が要求され
ることになる。

【０００８】一方、電極内径ｄを１００μｍ以上にした
場合には、電極の厚さＬを３００μｍ以上にする必要が
あるが、上述のように従来の通常の半導体微細加工技術
ではＬに制限があり、充分な偏向性能を有する八極電
極、或いは、それを組み込んだマイクロ電子銃装置を製
造することは非常に困難であった。

【０００９】したがって、本発明は、簡単な構成及び工
程により充分な偏向性能を満たす厚さを有するマイクロ
多極電極を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１
（ａ）は、マイクロ多極電極の平面図であり、また、図
１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿っ
た断面から見た正面図である。 図１（ａ）及び（ｂ）参照 （１）本発明は、非導電性支持体１上に複数対の電極２
〜５を設けたマイクロ多極電極において、全ての電極２
〜５が単結晶部材からなり、且つ、全ての電極２〜５の
側面が結晶学的に等価な結晶面方位を有することを特徴
とする。

【００１１】このように、マイクロ多極電極を構成する
複数対の電極２〜５の側面が全て結晶学的に等価な結晶
面方位を有するようにすることによって、全ての電極２
〜５を同じ形状で構成することができ、マイクロ多極電
極の偏向精度が高まる。なお、非導電性支持体１には、
電子が通過するための電子通過孔６が設けられることに
なる。

【００１２】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、複数対の電極２〜５の内の少なくとも一対の電極２
〜５は、複数対の電極２〜５の内の少なくとも他の一対
の電極２〜５と異なった単結晶部材から構成されること
を特徴とする。

【００１３】この様に、マイクロ多極電極を構成する複
数対の電極２〜５の側面が全て結晶学的に同じ結晶面方
位を有するようするためには、複数対の電極２〜５の内
の少なくとも一対の電極、例えば、電極２，４を構成す
る単結晶部材と、少なくとも他の一対の電極、例えば、
電極３，５を構成する単結晶部材とが異なるようにする
こと、即ち、互いに同じ材質からなり且つ同じ主面の別
の単結晶基板から製造することが製法的に好適となる。

【００１４】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、単結晶部材が、単結晶シリコンであ
り、電極２〜５の側面が｛１１１｝面であることを特徴
とする。

【００１５】この様に、マイクロ多極電極を構成する複
数対の電極２〜５を形成するための単結晶部材として
は、単結晶シリコンが最も好適であり、且つ、電極２〜
５の側面としては｛１１１｝面、したがって、単結晶シ
リコンの主面としては｛１００｝面が好適である。な
お、｛１００｝面は、（１００）面以外に、（０１０）
面、或いは、（００１）面等の（１００）面と結晶学的
に等価な面を意味し、また、｛１１１｝面も（１１１）
面以外に、（１−１１）面、（１１−１）面等の（１１
１）面と結晶学的に等価な面を意味し、さらに、明細書
作成上の都合により本来“１バー”で表示される指数を
“−１”で表記している。

【００１６】（４）また、本発明は、上記（３）におい
て、電極２〜５が４対からなることを特徴とする。

【００１７】この様なマイクロ多極電極における電極２
〜５対の数は４対、即ち、八極電極が実用的に好適であ
る。

【００１８】（５）また、本発明は、非導電性基板上に
複数対の電極２〜５を設けたマイクロ多極電極の製造方
法において、第１の部材の少なくとも一部を構成する単
結晶部材に異方性エッチャントを用いた異方性エッチン
グを施すことによって互いに対向する少なくとも一対の
電極２〜５を形成する工程、第２の部材の少なくとも一
部を構成する単結晶部材に異方性エッチャントを用いた
異方性エッチングを施すことによって互いに対向する少
なくとも一対の電極２〜５を形成する工程、電極２〜５
を形成した第１の部材、及び、電極２〜５を形成した第
２の部材を互いの電極２〜５を形成した面を対向させ、
互いの電極２〜５が同一平面内で交互に配置されるよう
に組合せて接合する工程、とを少なくとも含むことを特
徴とする。

【００１９】この様に、電極２〜５、例えば、電極２，
４を形成した第１の部材、及び、電極２〜５、例えば、
電極３，５を形成した第２の部材を互いの電極２〜５を
形成した面を対向させ、互いの電極２〜５が同一平面内
で交互に配置されるように組合せて接合することによっ
て、従来の湿式の異方性エッチングを用いるだけで、全
ての電極２〜５の側面が｛１１１｝面等の同一の結晶面
を有するようにすることができる。

【００２０】（６）また、本発明は、上記（５）におい
て、異方性エッチャントが、エチレンジアミンとカテコ
ールの混合溶液、または、水酸化カリウム溶液のいずれ
かであることを特徴とする。

【００２１】エチレンジアミンとカテコールの混合溶液
（ＥＰＷ）、または、水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ）
は、シリコンの｛１１１｝面に対するエッチングレート
は、｛１００｝面に対するエッチングレートより著しく
小さいので、｛１１１｝面が表れるようにエッチングが
進行し、この様な異方性エッチャントを用いることによ
って全ての電極２〜５の側面が｛１１１｝面等の同一の
結晶面を有するようにすることができる。

【００２２】（７）また、本発明は、上記（５）におい
て、第１の部材及び第２の部材を組み合わせる工程にお
いて、第１の部材及び第２の部材に設けた相対的な位置
合わせを行う凹凸構造を利用することを特徴とする。

【００２３】この様に、第１の部材及び第２の部材を組
み合わせる工程において、位置合わせのための凹凸構造
を利用することによって、第１の部材及び第２の部材を
簡単に且つ精度良く位置合わせすることができる。

【００２４】（８）また、本発明は、上記（５）乃至
（７）のいずれかにおいて、第１の部材及び第２の部材
を接合する工程において、陽極接合法を用いることを特
徴とする。

【００２５】この様に、第１の部材及び第２の部材を接
合する工程において、陽極接合法を用いることによっ
て、接合用の金属材料が不要になり、且つ、低温処理が
可能になる。

【００２６】（９）また、本発明は、上記（５）乃至
（７）のいずれかにおいて、第１の部材及び第２の部材
を接合する工程において、共晶接合法を用いることを特
徴とする。

【００２７】この様に、第１の部材及び第２の部材を接
合する工程において、共晶接合法を用いることによっ
て、電圧印加機構が不要になり、且つ、接合する部材の
一方の接合面側に存在するＳｉＯ₂ 系部材、例えば、非
導電性支持体１にＮａが含まれていなくとも接合が可能
になるので、非導電性支持体１の素材の制限が少なくな
る。

【００２８】（１０）また、本発明は、上記（５）乃至
（９）において、接合工程の後に、各電極２〜５を整形
するための異方性エッチング工程を行うことを特徴とす
る。

【００２９】この様に、接合工程の後に、各電極２〜５
を整形するための異方性エッチング工程を行うことによ
って、組合せ工程における位置合わせが不正確でも、均
等な間隔で配置された同じ形状の複数対の電極２〜５を
得ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図１３を参照し
て、２枚のシリコン単結晶基板を用いた本発明の実施の
形態の製造工程を説明する。なお、各図において、
（ｂ）及び（ｂ′）のように同じアルファベットの図の
場合には、「ダッシュ」のつかない図は平面図であり、
「ダッシュ」のついた図は「ダッシュ」のつかない図に
おける一点鎖線に沿った断面から見た図であり、Ａ−
Ａ′の場合には、一点鎖線に沿った断面図で、途中の破
線部は省略したものであり、Ｂ−Ｂ′の場合には、一点
鎖線に沿った断面から見た正面図である。

【００３１】図２（ａ）参照 まず、主面が（１００）面で、比抵抗が、例えば、１Ω
・ｃｍで、厚さが、例えば、３００μｍのｎ型シリコン
基板１１を酸化性雰囲気中で熱処理することによって、
ｎ型シリコン基板１１の両面に各々厚さが、例えば、５
０００ÅのＳｉＯ₂ 膜１２，１３を形成する。

【００３２】図２（ｂ）及び（ｂ′）参照 次いで、フォトリソグラフィー工程によってレジストパ
ターン（図示せず）を形成したのち、レジストパターン
をマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を施
すことによって一方のＳｉＯ₂ 膜、例えば、表面側のＳ
ｉＯ₂ 膜１２をエッチングして、八極電極の内の２対の
電極を形成するためのＳｉＯ₂ 膜パターン１４を形成す
る。

【００３３】図３（ｃ）及び（Ｃ′）参照 次いで、ＳｉＯ₂ 膜パターン１４をマスクとして、エチ
レンジアミン及びカテコールの混合溶液であるＥＰＷを
用いて異方性エッチングを施し、裏面まで貫通しないよ
うに、例えば、厚さ５０μｍ程度残した状態でエッチン
グを停止することによって、２対のメサ構造体１５，１
６を形成する。なお、エチレンジアミン及びカテコール
の混合溶液であるＥＰＷは、カテコールとピテカテコー
ルは同等のものであるので、エチレンジアミン及びピテ
カテコールの混合溶液であるＥＤＰと同等のものであ
る。

【００３４】この場合、ＥＰＷ或いはＥＰＤは、シリコ
ンの｛１１１｝面に対するエッチングレートが、｛１０
０｝面に対するエッチングレートより著しく小さく、
｛１１１｝面を残してエッチングが進行するので、メサ
構造体１５，１６の全ての側面は（１１１）面と結晶学
的に等価な｛１１１｝面で構成されることになる。

【００３５】図３（ｄ）参照 次いで、光学顕微鏡が上下に設けられた両面露光装置を
用いて、ｎ型シリコン基板１１に形成した上下の面のパ
ターンを観察しながら露光することによって、ｎ型シリ
コン基板１１の裏面側にフォトリソグラフィー工程によ
ってレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジ
ストパターンをマスクとしてフッ酸緩衝液を用いてＳｉ
Ｏ₂ 膜１３をエッチングすることによって開口部１７を
形成する。

【００３６】図４（ｅ）参照 次いで、ＳｉＯ₂ 膜パターン１４上に、厚さが、例え
ば、３５０μｍのシリコン基板１８を載置し、加熱雰囲
気中でシリコン基板１８側が正に、ＳｉＯ₂ 膜パターン
１４側が負になるように電圧を印加する陽極接合法によ
って、ｎ型シリコン基板１１とシリコン基板１８とを接
合する。

【００３７】図４（ｆ）参照 次いで、再び、ＥＰＷを用いて開口部１７側からｎ型シ
リコン基板１１の裏面を異方性エッチングすることによ
って、各メサ構造体１５，１６を互いに分離してマイク
ロ電極１９，２０を形成する。なお、この場合もＥＰＷ
を用いているので、マイクロ電極１９，２０の全ての側
面は｛１１１｝面のままであり、また、同時にシリコン
基板１８もエッチングされるが、２００μｍ程度の厚さ
が残るので問題にならない。

【００３８】図４（ｇ）及び（ｇ′）参照 次いで、裏面のＳｉＯ₂ 膜１３を、フッ酸緩衝液を用い
て除去することによって、八極電極を形成するための一
方の電極部品Ａが完成する。

【００３９】図５（ｈ）及び（ｈ′）参照 次いで、再び、主面が（１００）面で、比抵抗が、例え
ば、１Ω・ｃｍで、厚さが、例えば、３００μｍのｎ型
シリコン基板２１を酸化性雰囲気中で熱処理することに
よって、ｎ型シリコン基板１１の両面に各々厚さが、例
えば、５０００ÅのＳｉＯ₂ 膜２２を形成し、次いで、
フォトリソグラフィー工程によってレジストパターン
（図示せず）を形成したのち、レジストパターンをマス
クとしてＲＩＥを施すことによって一方のＳｉＯ₂ 膜、
例えば、表面側のＳｉＯ₂ 膜をエッチングして、八極電
極の内の他の２対の電極を形成するためのＳｉＯ₂ 膜パ
ターン２３を形成する。

【００４０】図５（ｉ）参照 次いで、ＳｉＯ₂ 膜パターン２３をフォトレジストで覆
った状態で、ｎ型シリコン基板２１をフッ酸緩衝液で処
理することによって、ｎ型シリコン基板２１の裏面に設
けたＳｉＯ₂ 膜２２を除去し、次いで、フォトレジスト
も除去する。

【００４１】図６（ｊ）参照 次いで、ｎ型シリコン基板２１の裏面と、厚さが、例え
ば、５００μｍのパイレックスガラスからなるガラス基
板２４を対向させ、上記の場合と同様に陽極接合法を用
いて接合する。

【００４２】図６（ｋ）及び（ｋ′）参照 次いで、ＥＰＷを用いて異方性エッチングを施し、ガラ
ス基板２４に達するまでエッチングすることによって、
側面が全て｛１１１｝面で構成される２対のマイクロ電
極２５，２６を形成することによって、八極電極を形成
するための他方の電極部品Ｂが完成する。

【００４３】図７（ｌ）及び（ｌ′）参照 次いで、両方の電極部品Ａ，Ｂを、互いのマイクロ電極
１９，２０及びマイクロ電極２５，２６が対向するよう
に向かい合わせたのち、一方の電極部品、この場合には
電極部品Ａを他方の電極部品Ｂに対して４５°回転さ
せ、互いのマイクロ電極１９，２０及びマイクロ電極２
５，２６が交互に、且つ、均等な間隔になるように位置
合わせを行う。

【００４４】ここで、図１３を参照して、この場合の位
置合わせ方法を説明する。 図１３（ａ）及び（ｂ）参照 この様な位置合わせを行う場合には、シリコンウェハ３
１内に、２か所以上（図においては２か所）の位置合わ
せ部、即ち、位置合わせチップ３２，３３を設け、この
位置合わせチップ３２，３３に、例えば、夫々マイクロ
電極２５，２６のパターンに相補的に対応する十字状の
位置合わせ用凹凸構造３４を形成しておき、この位置合
わせ用凹凸構造３４とマイクロ電極２５，２６とを嵌め
合わせることによって電極部品Ａと電極部品Ｂとの位置
合わせを行う。この場合、電極部品Ａに設けた位置合わ
せ用凹凸構造３４に対応するマイクロ電極パターン及び
このマイクロ電極パターンの存在するチップが、夫々電
極部品Ｂに設けた位置合わせ用凹凸構造及び位置合わせ
チップとなる。

【００４５】この様な位置合わせにおいて、例えば、シ
リコンウェハ３１の径を４ｉｎｃｈ（≒１０ｃｍ）と
し、このシリコンウェハ３１内に、８ｃｍの間隔をおい
て位置合わせチップ３２，３３を設けると、１か所で最
大５μｍずれた場合、ある方向への平行ずれ量も最大５
μｍ程度となる。

【００４６】その場合の回転ずれ量は、 （５μｍ＋５μｍ）／８ｃｍ＝１０μｍ／（０．８×１０⁵ ）μｍ ＝１．２５×１０^-4（ｒａｄ） ≒０．００７１６° となり、０．０１°以下であるので回転ずれはほぼ無視
できる。

【００４７】図８（ｍ）及び（ｍ′）参照 次いで、電極部品Ａと電極部品Ｂとを重ね合わせたの
ち、再び、陽極接合法を用いて接合する。なお、図にお
いては、一つの八極電極を形成するための１チップ分の
重合わせ構造を説明しているが、実際には図１３で説明
したようにウェハ単位で重合わせを行うものであり、し
たがって、例えば、マイクロ電極，１９，２０はガラス
基板２４の角まで延在した構成となる。

【００４８】図９（ｎ）及び（ｎ′）参照 次いで、再びＥＰＷを用いてエッチングを行うことによ
って、電極部品Ａのシリコン基板１８を除去する。この
場合、マイクロ電極１９，２０、及び、マイクロ電極２
５，２６の露出面は、全て｛１１１｝面であるので殆ど
エッチングされることがなく、したがって、マイクロ電
極１９，２０、及び、マイクロ電極２５，２６の形状は
保持される。

【００４９】図１０（ｏ）参照 次いで、スプレー塗布法を用いて全面にレジストを塗布
してレジスト膜２７を形成する。なお、この場合、全面
にレジスト膜２７を形成する必要はなく、少なくとも上
面側のＳｉＯ₂ 膜パターン１４，２３の表面にレジスト
膜２７が形成されれば良いので、スピンコート法を用い
ても良いものである。

【００５０】図１０（ｐ）及び（ｐ′）参照 次いで、最終的な電極形状を形成するためのマスクパタ
ーンを形成するための露光を行い、レジスト膜２７をパ
ターニングすることによってレジストパターン２８を形
成する。

【００５１】図１１（ｑ）参照 次いで、レジストパターン２８をマスクとしてＲＩＥに
よってＳｉＯ₂ 膜パターン１４及びＳｉＯ₂ 膜パターン
２３をエッチングして、最終的な電極形状に対応するパ
ターンとする。

【００５２】図１１（ｒ）及び（ｒ′）参照 次いで、レジストパターン２８を除去したのち、ＳｉＯ
₂ 膜パターン１４及びＳｉＯ₂ 膜パターン２３をマスク
としてＥＰＷを用いて異方性エッチングを施すことによ
って最終的な電極形状のマイクロ電極１９，２０、及
び、マイクロ電極１９，２０と交互に配置されたマイク
ロ電極２５，２６を形成する。

【００５３】図１２（ｓ）参照 次いで、フッ酸緩衝液を用いて処理することによって、
マイクロ電極１９，２０上のＳｉＯ₂ 膜パターン１４、
及び、マイクロ電極２５，２６上のＳｉＯ₂ 膜パターン
２３を除去する。

【００５４】図１２（ｔ）及び（ｔ′）参照 最後に、ガラス基板２４の裏面に、電子通過孔２９に対
応する開口部を有するレジストパターン（図示せず）を
形成し、このレジストパターンをマスクとしてフッ酸緩
衝液によってガラス基板２４をエッチングすることによ
ってガラス基板２４の中央部に電子通過孔２９を形成す
るとともに、ガラス基板２４の残部を支持枠体３０とす
ることによって八極電極が完成する。

【００５５】この様に、本発明の実施の形態において
は、高価な製造装置を用いることなく、２枚の同じ結晶
方位を有するシリコン基板を用い、通常の湿式異方性エ
ッチングを施すだけで簡単に充分な厚さを有するマイク
ロ電極を精度良く形成することができ、それによって八
極電極の偏向性能を任意に高めることができる。

【００５６】また、この製造工程は、図１３に示したよ
うにウェハ状態で行うため、大量生産が可能になり、且
つ、製造装置のコスト、及び、製造コストを大幅に低減
することができる。

【００５７】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は、実施の形態に記載した構成に限られるも
のではなく、各種の変更が可能であり、例えば、上記の
実施の形態の説明においては、異方性エッチャントとし
てＥＰＷを用いているが、ＥＰＷに限られるものではな
く、水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ）を用いても良い。な
お、ＫＯＨを用いる場合には、ＳｉＯ₂ 膜の代わりにＳ
ｉ₃ Ｎ₄ 膜を用いる必要がある。

【００５８】また、上記の実施の形態の説明において
は、開口部１７を形成する際に、両面露光装置を用いて
いるが、表面側のＳｉＯ₂ 膜パターン１４と、裏面側の
開口部１７の位置合わせ精度は数十μｍあれば充分であ
るので、両面露光装置を用いることなく、ｎ型シリコン
基板１１の外形を利用した位置合わせによるパターニン
グでも可能である。

【００５９】また、上記の実施の形態の説明において
は、基板を接合する際に低温処理が可能な陽極接合法を
用いているが、陽極接合法に限られるものではなく、共
晶接合法を用いても良いものである。特に、陽極接合法
の場合には、ＳｉＯ₂ 膜或いはガラス基板にＮａ（ナト
リウム）が含まれていない場合、接合が困難であるの
で、この様な場合には共晶接合法が好適である。

【００６０】共晶接合法を用いる場合には、ＳｉＯ₂ 膜
或いはガラス基板上にＡｌやＡｕを形成しておき、Ａｌ
やＡｕとシリコンとが共晶を形成する温度まで加熱すれ
ば良く、陽極接合法のような電圧印加装置等を必要とし
ない。

【００６１】また、上記の実施の形態の説明において
は、非導電性の支持体枠を形成するために、パイレック
ガラスからなるガラス基板を用いているが、他のガラス
を用いた基板でも良く、さらには、ガラス以外の絶縁
物、例えば、サファイア基板、高抵抗体、或いは、表面
のみが絶縁化された導電性部材、例えば、表面にＳｉＯ
₂膜を形成したシリコン基板等を用いても良いものであ
り、最終的に電極形状が完成した際に、各電極を電気的
に分離し、且つ、機械的に保持する役割を果たすため、
各電極間の電位差を保持できる材料であれば良い。な
お、ガラス基板２４の代わりに表面にＳｉＯ₂ 膜を形成
したシリコン基板を用いる場合には、上述の図９の工程
において、シリコン基板がエッチングされないように、
その露出面をフォトレジスト等で被覆して保護する必要
がある。

【００６２】また、上記の実施の形態においては、マイ
クロ多極電極を八極電極として説明しているが、八極電
極に限られるものではなく、十二極電極或いは二十極電
極等であっても良い。例えば、十二極電極を形成する場
合には、２対のマイクロ電極パターンを有する電極部品
を３組形成し、まず、２つの電極部品を互いに６０°回
転するように接合して、上述の図９に示す中間構造体を
形成したのち、この中間構造体に対して残りの電極部品
を互いに６０°回転するように接合し、以降は図１０乃
至図１２の工程を行うことにより十二極電極を完成する
ことができる。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、単結晶半導体等の単結
晶部材の有するエッチング異方性を利用することによっ
て、通常の製造装置及び通常の製造方法によって充分な
厚さを有する偏向性能に優れたマイクロ多極電極を低コ
ストで製造することができ、それによって、微小冷陰極
を備えたマイクロ電子銃装置の実用化に寄与するころが
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の実施の形態の途中までの製造工程の説
明図である。

【図３】本発明の実施の形態の図２以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態の図３以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図５】本発明の実施の形態の図４以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図６】本発明の実施の形態の図５以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図７】本発明の実施の形態の図６以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図８】本発明の実施の形態の図７以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図９】本発明の実施の形態の図８以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態の図９以降の途中までの
製造工程の説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態の図１０以降の途中まで
の製造工程の説明図である。

【図１２】本発明の実施の形態の図１１以降の製造工程
の説明図である。

【図１３】本発明の実施の形態における位置合わせの説
明図である。

【図１４】八極電極の偏向角の電極厚依存性の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 非導電性支持体 ２ 電極 ３ 電極 ４ 電極 ５ 電極 ６ 電子通過孔 １１ ｎ型シリコン基板 １２ ＳｉＯ₂ 膜 １３ ＳｉＯ₂ 膜 １４ ＳｉＯ₂ 膜パターン １５ メサ構造体 １６ メサ構造体 １７ 開口部 １８ シリコン基板 １９ マイクロ電極 ２０ マイクロ電極 ２１ ｎ型シリコン基板 ２２ ＳｉＯ₂ 膜 ２３ ＳｉＯ₂ 膜パターン ２４ ガラス基板 ２５ マイクロ電極 ２６ マイクロ電極 ２７ レジスト膜 ２８ レジストパターン ２９ 電子通過孔 ３０ 支持枠体 ３１ シリコンウェハ ３２ 位置合わせチップ ３３ 位置合わせチップ ３４ 位置合わせ用凹凸構造 ４１ 電子銃 ４２ 電子 ４３ 八極電極 ４４ 試料

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非導電性支持体上に複数対の電極を設け
   たマイクロ多極電極において、全ての電極が単結晶部材
   からなり、且つ、前記全ての電極の側面が結晶学的に等
   価な結晶面方位を有することを特徴とするマイクロ多極
   電極。
2. 【請求項２】 上記複数対の電極の内の少なくとも一対
   の電極は、前記複数対の電極の内の少なくとも他の一対
   の電極と異なった単結晶部材から構成されることを特徴
   とする請求項１記載のマイクロ多極電極。
3. 【請求項３】 上記単結晶部材が、単結晶シリコンであ
   り、上記電極の側面が｛１１１｝面であることを特徴と
   する請求項２記載のマイクロ多極電極。
4. 【請求項４】 上記電極が４対からなることを特徴とす
   る請求項３記載のマイクロ多極電極。
5. 【請求項５】 非導電性基板上に複数対の電極を設けた
   マイクロ多極電極の製造方法において、第１の部材の少
   なくとも一部を構成する単結晶部材に異方性エッチャン
   トを用いた異方性エッチングを施すことによって互いに
   対向する少なくとも一対の電極を形成する工程、第２の
   部材の少なくとも一部を構成する単結晶部材に異方性エ
   ッチャントを用いた異方性エッチングを施すことによっ
   て互いに対向する少なくとも一対の電極を形成する工
   程、前記電極を形成した第１の部材、及び、前記電極を
   形成した第２の部材を互いの電極を形成した面を対向さ
   せ、前記互いの電極が同一平面内で交互に配置されるよ
   うに組合せて接合する工程、とを少なくとも含むことを
   特徴とするマイクロ多極電極の製造方法。
6. 【請求項６】 上記異方性エッチャントが、エチレンジ
   アミンとカテコールの混合溶液、または、水酸化カリウ
   ム溶液のいずれかであることを特徴とする請求項５記載
   のマイクロ多極電極の製造方法。
7. 【請求項７】 上記第１の部材及び第２の部材を組み合
   わせる工程において、前記第１の部材及び第２の部材に
   設けた相対的な位置合わせを行う凹凸構造を利用するこ
   とを特徴とする請求項５記載のマイクロ多極電極の製造
   方法。
8. 【請求項８】 上記第１の部材及び第２の部材を接合す
   る工程において、陽極接合法を用いることを特徴とする
   請求項５乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ多極電
   極の製造方法。
9. 【請求項９】 上記第１の部材及び第２の部材を接合す
   る工程において、共晶接合法を用いることを特徴とする
   請求項５乃至７のいずれか１項に記載のマイクロ多極電
   極の製造方法。
10. 【請求項１０】 上記接合工程の後に、上記各電極を整
    形するための異方性エッチング工程を行うことを特徴と
    する請求項５乃至９のいずれか１項に記載のマイクロ多
    極電極の製造方法。