JP3117687B2 - 絞りプレートおよびその処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は絞りプレートおよび
その処理方法に関し、特に、電子顕微鏡等の電子線応用
装置に好適な高精度な絞りプレートおよびその処理方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子顕微鏡等の電子線応用装置に
おいて、電子線のビーム径を調節するために絞りプレー
トが使用されていた。この絞りプレートは、例えば特開
平０４−２０６２４４号公報に記載されているように、
モリブデン製等の高融点の金属板に微小な通過孔を空け
たものであり、帯電やコンタミネーション防止のため
に、表面に白金や白金パラジウムなどのコーティングが
施されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記したような、従来
の絞りプレートにおいては、絞りプレートの孔を空ける
方法としてエッチングを使用しているが、モリブデン製
の金属板のエッチングに使用するレジストは、通常の半
導体製造等に用いるレジストとは異なり、耐熱性、耐蝕
性、耐酸性に富んだものを使用している。ところが、エ
ッチング時に使用するレジストが完全に除去されずに、
絞りプレートの表面に残留していると、絞りプレートを
電子顕微鏡に装着して使用した場合に、絶縁物である残
留レジストの表面が帯電して電子線に影響を与えたり、
コンタミネーション（不純物源）等の問題が発生し、分
解能が上がらないという問題点があった。

【０００４】また、白金等をコーティングしても、レジ
ストが残留している部分においてコーティングした金属
が電子線の通過による加熱の繰り返しによって蒸発し、
剥離しやすくなるという熱ダメージの問題点があった。
そして、この蒸発によって絶縁物であるレジストが表面
に現れ、前述したような問題点が再現するという問題点
があった。本発明の目的は、前記のような従来技術の問
題点を解決し、高い分解能を達成し、維持することが可
能な絞りプレートおよびその処理方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、絞りプレート
の残留レジストをより完全に除去可能な洗浄工程、ある
いは絞りプレートの表面にオスミウムをコーティングす
るコーティング工程に特徴がある。本発明によれば、エ
ッチングによる孔空け加工後の絞りプレートの残留レジ
ストが従来の方法と比べてより完全に除去されるので、
帯電やコンタミネーション、コーティングの剥離等の問
題が減少し、分解能が向上する。更に、コーティングさ
れたオスミウムは硬い結合被膜層を作り、絞りプレート
表面に分子レベルの均一な導電性非結晶薄膜が形成され
るので分解能の劣化が防止できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は、本発明を適用した絞りプレートの
処理工程の一部を示す説明図である。例えば電子顕微鏡
用の絞りプレートを製造する場合の工程は、大きく３つ
の工程に分けられる。まず第１の工程は、モリブデン製
の金属板にエッチングによって所定の大きさの孔を空け
る工程である。材料であるモリブデン板は、まず真空炉
内において焼成処理され、圧延ローラによって所定の厚
さおよび表面に仕上げられた後、水素炉内において立て
掛けた状態で熱処理される。その後、公知の方法によっ
て所定径の孔がエッチングによって空けられる。

【０００７】この際に使用されるフォトレジストは、例
えばキシレン、エチルベンゼン、環化ポリイソブレン等
の混合物であり、通常半導体製造等に用いるレジストと
は異なり、１０００度以上の耐熱性、耐蝕性、更に硫酸
やフッ酸に対する耐酸性に富んでいる。従って、孔空け
後には例えば周知のＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
装置によってある程度はレジストが除去されるが、絞り
プレートとしては不十分であり、レジスト除去処理され
た絞りプレート１０の表面には依然としてレジストが残
留している。

【０００８】本発明の実施例の方法においてはこのレジ
ストを除去するために洗浄工程を行う。図１はこの洗浄
工程を示している。洗浄工程においては、まず孔空けが
完了した絞り板１０枚（１０）を用意する。そして、
「ＵＧＲ硫酸」（濃度９７％、精密分析用）５０cc（１
１）をビーカーに入れ、これを公知の任意の加熱装置１
２によって、摂氏８０度〜１２０度に加熱する。そし
て、加熱したＵＧＲ硫酸１１中に絞り板１０枚を入れ、
そのまま１０〜２０分間温度を維持する。

【０００９】その後に、ＵＧＲ硫酸１１のみを廃棄し、
絞り板１０が入っているビーカーに摂氏３０度〜７０度
に加熱した「ＥＬ混合液」５０cc（１４）を注入する。
ＥＬ混合液とは、ＥＬ硫酸（濃度９６％、電子工業用）
とＥＬ過酸化水素水（濃度３０％、電子工業用）とを４
対１〜６対１の割合で混合したものである。このビーカ
ーを４０秒から１分程度超音波洗浄装置１５にセットし
て絞り板１３を洗浄する。洗浄後にＥＬ混合液１４は廃
棄する。

【００１０】次に、絞り板１６の入ったビーカーに摂氏
４０度〜５０度に加熱した蒸留水１７を注入して注ぎ洗
浄を行い、これを２回繰り返す。更に、絞り板を網製か
ごに取り、かごごとビーカーに入れて、摂氏４０度〜５
０度に加熱した蒸留水を１５０cc加えて超音波洗浄装置
１５にセットし、１〜２分間超音波洗浄を行う。この超
音波洗浄を数回繰り返す。最後に、絞り板を１枚づつ取
り出してミクロチューブに挿入し、摂氏数百度程度で加
熱乾燥させる。発明者は、洗浄工程処理後の絞り板を電
子顕微鏡でチェックすることにより、上記した洗浄工程
によってエッチング工程後に残留していた乾燥レジスト
はほぼ完全に除去されることを確認した。

【００１１】次にコーティング工程について説明する。
図２は、本発明のコーティング工程を示す説明図であ
る。コーティング工程においては、まず、コーティング
装置２０の真空容器２１内の気体を排気する。市販のコ
ーティング装置２０には排気用に通常ロータリーポンプ
が使用されているが、ロータリーポンプでは１０のマイ
ナス２乗トール(Torr)程度の真空度しか得られない。こ
の程度の低真空度で金属製である絞り板のコーティング
を実施すると、市販のコーティング装置の目的である絶
縁物表面への成膜と違って、絞り板の表面には均一な膜
厚が出来難く、むらになってしまうことが実験により判
明した。むらの出来る理由は明確ではないが、絞り板の
表面に残留している脂肪成分の影響と共に、真空容器内
に残留している酸素や水蒸気等の影響によるものと推定
される。

【００１２】そこで、金属製絞り板表面へのコーティン
グを行う本発明の実施例においては、前処理である洗浄
処理を充分行うと共に、コーティング工程においては、
排気用ポンプとして例えば周知の油拡散（ディフュージ
ョン）ポンプを使用することによって１０のマイナス４
〜５乗トールの真空度を確保する。また、排気後にアル
ゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスを注
入し、再び排気することによって酸素や水蒸気の濃度を
更に低下させることができる。なお、不活性ガスの注入
と排気とを複数回繰り返すようにしてもよい。本発明に
おいては、以上のような方法によって不純物ガスの濃度
を低下させたことにより、コーティング膜厚のむらの発
生がなくなり、均一な成膜を安定して実施可能となっ
た。

【００１３】コーティングする金属としては四酸化オス
ミウムを使用する。絞り板に白金や白金パラジウムをコ
ーティングした場合には金属が結晶化（粒状化）し、コ
ーティング表面が均一で滑らかにならないという問題点
があったが、本発明によるオスミウムの場合には均一で
硬いアモルファス薄膜となり、導電性も従来の金属より
更に良好である。また、オスミウムの融点は摂氏２７０
０度と高く、電子顕微鏡の電子線照射によるダメージが
ないので、高い加速電圧で充分絞った強い電子線を照射
することができ、電子顕微鏡の分解能を限界まで引き出
せる。

【００１４】コーティング処理には、市販されているコ
ーティング装置を応用可能であり、例えば日本レーザ電
子株式会社のプラズマコーティング装置（NL-OPC80N)を
応用してもよい。このプラズマコーティング装置は、陽
極板と陰極板を設置した小容量ガス反応器内に、昇華筒
に入れた少量の四酸化オスミウム結晶を導入し、希薄な
昇華ガス圧にして、選定した直流グロー放電電圧でグロ
ー放電を発生させる。すると、電極間が瞬時にプラズマ
状態となって発光する。この時、陰極板上の負グロー相
領域内に置いた絞り板１８の表面には、イオン化オスミ
ウム分子が瞬時に付着堆積して非結晶オスミウム薄膜が
できる。コーティングする膜厚は数ナノメートルから数
十ナノメートル程度とする。以上のような処理によっ
て、絞り板に残留しているレジストを完全に除去し、更
に硬くて導電性の良好なオスミウムの非結晶薄膜によっ
てコーティングするので、電子顕微鏡に使用した場合に
高い分解能が得られる。

【００１５】以上、本発明の実施例を開示したが、本発
明には下記のような変形例も考えられる。実施例におい
ては、洗浄工程およびコーティング工程の組み合わせに
ついて開示したが、例えば洗浄工程のみ、あるいはコー
ティング工程のみでも従来の絞りプレートと比較して分
解能の向上効果はあるので、各工程のみを単独で実施し
てもよい。例えば、絞りプレートの孔はエッチング以外
に放電加工、機械加工、レーザー加工、電子ビーム加工
等によって開けることも可能であり、このような場合に
おいても、オスミウムのコーティングを施すことによっ
て前記したような効果が期待できる。

【００１６】また、絞りプレートの材質としてモリブデ
ン以外の金属、例えばモリブデンよりも融点の低い金属
を使用することも可能である。このような場合において
も、オスミウムのコーティングを施すことによって、絞
りプレートの表面が高融点の導電性薄膜で覆われるの
で、前記したような効果が期待できる。実施例において
は、絞りプレートを新規に製造する場合を開示したが、
例えば絞りプレートを電子顕微鏡に搭載して使用してい
くと不純物が付着したりコーティングが剥がれたりする
ので、使用した絞りプレートの再生処理として本発明の
洗浄処理およびコーティング処理の両方あるいは一方の
みを実施してもよい。実施例においては、電子顕微鏡に
おける絞りプレートに本発明を適用する例を開示した
が、本発明は、電子顕微鏡の絞りプレートに限らず、任
意の電子線を扱う装置の部品の処理に適用可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
絞りプレートの残留レジストをより完全に除去可能な洗
浄工程、あるいは絞りプレートの表面にオスミウムをコ
ーティングするコーティング工程を実施することによ
り、エッチングによる孔空け加工後の絞りプレートの残
留レジストが従来の方法と比べてより完全に除去される
ので、帯電やコンタミネーション、コーティングの剥離
等の問題が減少し、分解能が向上するという効果があ
る。更に、コーティングされたオスミウムは硬質な非結
晶状態の導電膜となるので、分解能の劣化が防止できる
という効果もある。オスミウムは白金よりも融点が高い
ので、従来の白金をコーティングした絞りプレートに更
にオスミウムをコーティングすることにより更に性能を
向上させることができる。従って、本発明の絞りプレー
トは高い分解能を達成し、また該性能を維持することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した絞りプレートの洗浄工程を示
す説明図である。

【図２】本発明を適用した絞りプレートのコーティング
工程を示す説明図である。

【符号の説明】

、１０、１３、１６、１８、３０…絞りプレート、１１
…濃硫酸、１２…加熱装置、１４…濃硫酸および過酸化
水素水混合液、１５…超音波洗浄装置、１７…蒸留水、
２０…プラズマコーティング装置、２１…真空容器、２
５…油拡散ポンプ、２６…アルゴンガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/09 C23C 30/00 H01J 9/14

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微小な孔を空けた金属板に、数十ナノメー
   トル以下の膜厚でオスミウムのアモルファス薄膜のコー
   ティングを施すコーティング工程を含むことを特徴とす
   る電子線応用装置において電子線のビーム径を調節する
   ための絞りプレートの処理方法。
2. 【請求項２】エッチングによって微小な孔を空けたモリ
   ブデン製の板を加熱した濃硫酸および過酸化水素水によ
   り洗浄することにより、残留レジストを除去する洗浄工
   程と、 洗浄した前記板に、数十ナノメートル以下の膜厚でオス
   ミウムのアモルファス薄膜のコーティングを施すコーテ
   ィング工程とを含むことを特徴とする電子線応用装置に
   おいて電子線のビーム径を調節するための絞りプレート
   の処理方法。
3. 【請求項３】前記洗浄工程は、摂氏８０度から１２０度
   に加熱した濃硫酸により洗浄する第１の洗浄工程と、 濃硫酸および過酸化水素水を３対１から７対１の割合で
   混合し、摂氏３０度から７０度に加熱した混合液により
   超音波洗浄する第２の洗浄工程と、 蒸留水により洗浄する第３の洗浄工程とを含むことを特
   徴とする請求項２に記載の電子線応用装置において電子
   線のビーム径を調節するための絞りプレートの処理方
   法。
4. 【請求項４】前記コーティング工程は、 １０のマイナス４乗トール以上の真空度を達成可能なポ
   ンプおよび不活性ガスを使用してプラズマコーティング
   を行う容器内の不純物気体を排気する第１のコーティン
   グ工程と、 プラズマコーティングによって前記板にオスミウムのア
   モルファス薄膜のコーティングを施す第２のコーティン
   グ工程と、 を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電子
   線応用装置において電子線のビーム径を調節するための
   絞りプレートの処理方法。
5. 【請求項５】前記１乃至４に記載された処理方法によっ
   て処理されたことを特徴とする電子線応用装置において
   電子線のビーム径を調節するための絞りプレート。