(57)【要約】【課題】加工精度が高い開口を有する静電レンズを少ない工程で作製するための、静電レンズ部材及び静電レンズの製造方法を提供する。【解決手段】一層又は二層の電極層１１と、一層のスペーサ基板１２と、を有する静電レンズ部材の製造方法において、スペーサ基板１２の一方又は両方の面に、開口２１を有する電極層１１を形成する工程と、スペーサ基板１２に、電極層１１が有する開口２１よりも小さい径の貫通孔２２ａを形成する工程と、貫通孔２２ａの周縁にあるスペーサ基板１２を選択的にエッチングすることで貫通孔２２ａを拡充してスペーサ基板１２が有する開口２２を形成する工程と、を含むことを特徴とする、静電レンズ部材の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一層又は二層の電極層と、一層のスペーサ基板と、を有する静電レンズ部材の製造方法において、
前記スペーサ基板の一方又は両方の面に、開口を有する電極層を形成する工程と、
前記スペーサ基板に、前記電極層が有する開口よりも小さい径の貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の周縁にあるスペーサ基板を選択的にエッチングすることで前記貫通孔を拡充して前記スペーサ基板が有する開口を形成する工程と、を含むことを特徴とする、静電レンズ部材の製造方法。
【請求項２】
一層又は二層の電極層と、一層のスペーサ基板と、を有する静電レンズ部材の製造方法において、
前記スペーサ基板に貫通孔を形成する工程と、
前記スペーサ基板の一方又は両方の面に、前記貫通孔を設ける位置に対応するように設けられ、かつ前記貫通孔よりも径が大きい開口を有する電極層を形成する工程と、
前記貫通孔の周縁にあるスペーサ基板を選択的にエッチングすることで前記貫通孔を拡充して前記スペーサ基板が有する開口を形成する工程と、を含むことを特徴とする、静電レンズ部材の製造方法。
【請求項３】
前記電極層のうち少なくとも一層の電極層が有する開口の口径が、前記スペーサ基板が有する開口の口径よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の静電レンズ部材の製造方法。
【請求項４】
前記電極層が有する開口の真円度が１００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静電レンズ部材の製造方法。
【請求項５】
静電レンズ部材を作製する工程と、
前記静電レンズ部材を貼り合わせる工程と、を有し、
前記静電レンズ部材を作製する工程が、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静電レンズ部材の製造方法に従って静電レンズ部材を製造する工程であり、
前記静電レンズ部材を作製する工程にて作製される静電レンズ部材が、それぞれ開口を有する二層の電極層と、前記二層の電極層の間に設けられ、かつ開口を有するスペーサ基板と、を有する第一静電レンズ部材、及び開口を有する一層の電極層と、開口を有するスペーサ基板と、を有する第二静電レンズ部材であり、
前記静電レンズ部材を貼り合わせる工程が、前記第一静電レンズ部材が有する電極層と前記第二静電レンズ部材が有するスペーサ基板と貼り合わせる工程であることを特徴とする、静電レンズの製造方法。
【請求項６】
前記第一静電レンズ部材が有する二層の電極層及び前記第二静電レンズ部材が有する電極層がそれぞれ有する開口のうちのいずれかの口径が、前記第一静電レンズ部材に含まれるスペーサ基板及び前記第二静電レンズ部材に含まれるスペーサ基板がそれぞれ有する開口のいずれよりも大きいことを特徴とする、請求項５に記載の静電レンズ部品の製造方法。
【請求項７】
静電レンズ部材を作製する工程と、
前記静電レンズ部材を貼り合わせる工程と、を有し、
前記静電レンズ部材を作製する工程が、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静電レンズ部材の製造方法に従って静電レンズ部材を製造する工程であり、
前記静電レンズ部材を作製する工程にて作製される静電レンズ部材が、それぞれ開口を有する二層の電極層と、前記二層の電極層の間に設けられ、かつ開口を有するスペーサ基板と、を有する静電レンズ部材であり、
前記静電レンズ部材を貼り合わせる工程が、前記静電レンズ部材を二枚用意して、各前記静電レンズ部材が有する電極層同士を貼り合わせる工程であることを特徴とする、静電レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光機等に用いられる荷電粒子線静電レンズ（以下、静電レンズ）を構成する静電レンズ部材及び静電レンズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線レンズ、特に、電子線レンズには大きく分けて電磁レンズと静電レンズとがある。その中でも静電レンズは、磁界レンズに比べて構成がシンプルであるため小型化や高集積化を行う際に有利である。
【０００３】
ところで電子ビーム露光装置に用いられている静電レンズは、例えば、いわゆるアインツェルレンズが一般的に用いられている。アインツェルレンズは３枚の電極及び電極と電極との間に設けられるスペーサ部材で構成されているが、スペーサ部材は、電極と電極との間を電気的に絶縁するための部材である。また３枚の板状の電極のうち、上下両端の２枚の電極には通常アース電位が付与されており、中間の電極には負又は正の電位が印加されている。また各電極には円形の開口があいており、その開口を通過する電子ビームに対してアインツェルレンズは収束効果を発生する。
【０００４】
このように、静電レンズは、電磁レンズと比較して構成がシンプルであるため一般的に製作は容易である。しかし静電レンズは、レンズに含まれる電極に設けた開口の製造誤差に対する光学収差の敏感度が高いことも知られている。つまり静電レンズは、電極に設けた開口の形状が設計値からずれが生じるとそのずれが光学収差にもろに影響する。特に、開口端面の真円度は非点収差の敏感度が高い。つまり開口端面の真円度が悪くなると静電レンズによって収束された電子ビームは、非点収差やその他高次項の収差を持ってしまう。一方、スペーサ部材にも開口が設けられているが、電極が有する開口の口径よりも大きいのが一般的であり、その開口の真円度の良否は電極に設けられている開口ほど厳密に要求されていない。従って、良質の静電レンズを作製する際には、電極が有する開口を精密に形成する技術が要求されることとなる。
【０００５】
特許文献１には、静電レンズ電極の開口を高精度で形成する方法として、ＳＯＩ基板のボックス層をエッチングストップ層として利用しつつＳＯＩ基板のデバイス層を加工して静電レンズ電極が有する開口を精度よく形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５４１７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法では、ＳＯＩ基板を使用しているため、静電レンズ電極が有する開口を高精度で加工することができる。しかし、ＳＯＩ基板は高価であるため、主に材料費に因むコストが増大する。また三層の電極層と電極層間に設けられる合計二個のスペーサ部材を作製してそれらを組み立てて静電レンズを作製しようとすると組み立て工数が増大し、これが製造誤差の増大とコストの増大につながる。従って、静電レンズ電極が有する開口を高精度に加工することとコストダウンを両立させなければいけないことになる。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、加工精度が高い開口を有する静電レンズを少ない工程で作製するための、静電レンズ部材及び静電レンズの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の静電レンズ部材の製造方法の第一の態様は、一層又は二層の電極層と、一層のスペーサ基板と、を有する静電レンズ部材の製造方法において、
前記スペーサ基板の一方又は両方の面に、開口を有する電極層を形成する工程と、
前記スペーサ基板に、前記電極層が有する開口よりも小さい径の貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の周縁にあるスペーサ基板を選択的にエッチングすることで前記貫通孔を拡充して前記スペーサ基板が有する開口を形成する工程と、を含むことを特徴とする、静電レンズ部材の製造方法。
【００１０】
本発明の静電レンズ部材の製造方法の第二の態様は、一層又は二層の電極層と、一層のスペーサ基板と、を有する静電レンズ部材の製造方法において、
前記スペーサ基板に貫通孔を形成する工程と、
前記スペーサ基板の一方又は両方の面に、前記貫通孔を設ける位置に対応するように設けられ、かつ前記貫通孔よりも径が大きい開口を有する電極層を形成する工程と、
前記貫通孔の周縁にあるスペーサ基板を選択的にエッチングすることで前記貫通孔を拡充して前記スペーサ基板が有する開口を形成する工程と、を含むことを特徴とする、静電レンズ部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加工精度が高い開口を有する静電レンズを少ない工程で作製するための、静電レンズ部材及び静電レンズの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の製造方法によって製造される静電レンズ部材の例を示す模式図であり、（ａ）は、平面図、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）中のＡＡ’断面を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法によって製造される静電レンズの例を示す断面模式図である。
【図３】本発明の静電レンズ部材の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。
【図４】本発明の静電レンズ部材の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。
【図５】真円度の定義を示す図である。
【図６】本発明の静電レンズの製造方法における実施形態の例を示す断面模式図である。
【図７】実施例２における電極層が有する開口の形成プロセスの例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の製造方法は、荷電粒子線レンズである静電レンズ及びこの静電レンズの前駆体である静電レンズ部材の製造方法である。ここで静電レンズ部材は、一層又は二層の電極層と、一層のスペーサ基板と、を有する部材である。
【００１４】
本発明に係る静電レンズ部材の製造方法は、下記工程（Ａ）乃至（Ｃ）の工程を含んでいる。
（Ａ）スペーサ基板の一方又は両方の面に、開口を有する電極層を形成する工程（電極層形成工程）
（Ｂ）スペーサ基板に、電極層が有する開口よりも小さい径の貫通孔を形成する工程（貫通孔形成工程）
（Ｃ）貫通孔の周縁にあるスペーサ基板を選択的にエッチングすることでスペーサ基板が有する貫通孔を拡充してスペーサ基板が有する開口を形成する工程（貫通孔拡充工程）
【００１５】
ただし、貫通孔形成工程を行うタイミングは、必ずしも電極層形成工程と貫通孔拡充工程との間に限られない。下記工程（Ａ’）乃至（Ｃ’）に示されるように、貫通孔形成工程を電極層形成工程よりも先に行ってもよい。
（Ａ’）スペーサ基板に貫通孔を形成する工程（貫通孔形成工程）
（Ｂ’）スペーサ基板の一方又は両方の面に、貫通孔を設ける位置に対応するように設けられ、かつ貫通孔よりも径が大きい開口を有する電極層を形成する工程（電極層形成工程）
（Ｃ’）貫通孔の周縁にあるスペーサ基板を選択的にエッチングすることで貫通孔を拡充してスペーサ基板が有する開口を形成する工程（貫通孔拡充工程）
【００１６】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明について説明する。
【００１７】
［静電レンズ部材］
図１は、本発明の製造方法によって製造される静電レンズ部材の例を示す模式図であり、（ａ）は、平面図、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）中のＡＡ’断面を示す断面図である。
本発明の製造方法によって製造される静電レンズ部材１は、例えば、図１（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、一層又は二層の電極層１１とスペーサ基板１２とからなる円盤状の部材である。尚、静電レンズ部材１が二層の電極層１１を有している場合、スペーサ基板１２は、図１（ｃ）に示されるように、二層の電極層１１の間に配置される。
【００１８】
また静電レンズ部材１は、電極層１１が有する平面円形状の開口２１と、スペーサ基板１２が有する平面円形状の開口２２と、が連通してなる連通孔２０を有している。本発明において、開口２１の半径は特に限定されない。また図１（ｃ）のように電極層１１が複数ある場合、各電極層（１１ａ、１１ｂ）が有する各開口（２１ａ、２１ｂ）の口径は、それぞれ異なっていても、同じであっても構わない。ただし、各開口（２１ａ、２１ｂ）のうちいずれかの口径は、スペーサ基板１２が有する開口２２の口径よりも小さくするのが好ましい。さらにレンズの収差の観点から、荷電粒子線の進行方向と平行である開口２１及び貫通孔２２の中心軸は重なっていることが望ましい。
【００１９】
［静電レンズ］
図２は、本発明の製造方法によって製造される静電レンズの例を示す断面模式図である。本発明において、静電レンズ２は、二枚の静電レンズ部材を貼り合わせることによって作製される。具体的には、下記（２ａ）及び（２ｂ）の態様がある。
（２ａ）図１（ｃ）の静電レンズ部材１ｃを２枚用意してこれらを貼り合わせることによって形成される静電レンズ２ａ（図２（ａ））
（２ｂ）図１（ｂ）の静電レンズ部材１ｂと、図１（ｃ）の静電レンズ部材１ｃと、を１枚ずつ用意してこれらを貼り合わせることによって形成される静電レンズ２ｂ（図２（ｂ））
【００２０】
尚、静電レンズ部材を貼り合わせる際に、レンズの収差の観点から、荷電粒子線の進行方向と平行である開口２１及び貫通孔２２の中心軸は重なっていることが望ましい。また静電レンズ２を構成する電極層のうち、静電レンズ２の内部に位置する電極層は、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、一層であってもよいし、二層であってもよい。
【００２１】
［静電レンズ部材の製造方法］
次に、本発明の静電レンズ部材の製造方法の好適な実施形態について説明する。
【００２２】
＜第一の実施形態＞
図３は、本発明の静電レンズ部材の製造方法における第一の実施形態を示す断面模式図である。以下、図３に基づいて本発明の静電レンズ部材の製造プロセスについて説明する。
【００２３】
（１−１）電極層形成工程（図３（ａ）乃至図３（ｃ））
電極層１１を形成するのに必要なスペーサ基板１２（図３（ａ））は、静電レンズの上下面に設けられている二層一組の電極層間に印加する高電圧を絶縁する機能を備えることを要する。スペーサ基板１２の材質として、具体的には、ガラスやセラミックス等の絶縁体が挙げられる。またこの絶縁体に加えて、帯電を防止する目的で電極に対して十分に大きな抵抗値を有する高抵抗膜を絶縁体表面に形成してもよい。さらにスペーサ基板１２として、十分に大きな抵抗値を有する高抵抗体を用いてもよい。
【００２４】
本実施形態においては、スペーサ基板１２の一方又は両方の面に電極層１１を成膜する（図３（ｂ））。スペーサ基板１２の面上に成膜される電極層１２は、静電レンズの上下面に設けられている一組の電極の間で印加された高電圧を安定に規定する目的で設けられる。電極層１１の構成材料としては、スペーサ基板１２に対して抵抗値が十分に低いことが求められる。電極層１１の構成材料として、具体的には、金属材料、金属材料を複数種組み合わせてなる合金、各種半導体等からが挙げられる。本発明においては、後述するようにガラスからなるスペーサ基板１２をフッ酸でエッチングするため、電極層１１としては、耐フッ酸性のある材料からなる層であることが好ましい。耐フッ酸性のある材料として、Ｓｉが挙げられるが、スペーサ基板１２と電極層１１とのエッチング選択比がとれる組み合わせであれば、特に限定されるものではなく他の組み合わせでもよい。ここで電極層１１としてＳｉ膜を形成した場合、Ｓｉ膜の抵抗値を低くするためにｐ型もしくはｎ型の不純物ドープを行うことが好ましいが、ドープ方法に関しては限定されない。
【００２５】
スペーサ基板１２の一方又は両方の面に電極層１１を成膜した後、成膜した電極層１１を加工して、電子ビームを通過させるための開口２１を電極層１１に形成する（図３（ｃ））。本発明において、電極層１１が有する開口２１の形状は、静電レンズの収差に直接影響するため、開口２１の形状は真円度が小さい円形状にすることが好ましい。尚、本発明において、電極層１１が有する開口２１の好ましい真円度については、後述する。
【００２６】
（１−２）貫通孔形成工程（図３（ｄ））
以上のプロセスで開口２１を有する電極層１１を形成した後、スペーサ基板１２を加工して、スペーサ基板１２に貫通孔２２ａを形成する（図３（ｄ））。このとき、貫通孔２２ａの口径は、電極層１１が有する開口２１の口径より小さくする。本工程において貫通孔２２ａを形成する際には、スペーサ基板１２の材質を考慮したエッチング等によるスペーサ基板１２の加工方法を用いて貫通孔２２ａを形成する。
【００２７】
尚、本工程において貫通孔２２ａの形状は開口２１と同様に円形状ではあるが、円形の精密度を示す真円度については、電極層１１が有する開口２１程には要求されない。
【００２８】
（１−３）貫通孔拡充工程（図３（ｅ））
次に、貫通孔形成工程（図３（ｄ））においてスペーサ基板１２に設けられた貫通孔２２ａの口径を大きくして、スペーサ基板１２が有する開口２２を形成する。具体的には、スペーサ基板１２に設けられた貫通孔２２ａの周縁を選択的にエッチングして加工する。これにより貫通孔２２ａよりも径が大きい開口２２がスペーサ基板１２に形成されることになる（図３（ｅ））。
【００２９】
図３（ｅ）に示されるように、本工程において形成される貫通孔２２の径は、電極層１１が有する開口２１の径よりも大きくなり、開口２１の端部は貫通孔２２の端部から突出する。このように、開口２１の端部を貫通孔２２の端部から突出させるのは、開口２１や貫通孔２２を電子線が通過する際に貫通孔２２の側壁に電子線が衝突する確率を小さくするためである。つまり貫通孔２２を通過する電子線から見て、貫通孔２２の側壁を電極層１１に設けられる開口２１で隠すことになり、スペーサ基板１２が絶縁性であっても貫通孔２２の側壁に電子線が衝突することによって生じる帯電をおおよそ防止することができるためである。
【００３０】
さらにスペーサ基板１２における帯電防止効果を高めるために、貫通孔２２の側壁に十分に大きな抵抗値を有する材料からなる高抵抗膜を設ける工程を、本工程（貫通孔拡充工程）の後に追加して行ってもよい。又はスペーサ基板１２の材料を、電極に対して十分に大きな抵抗値を有する高抵抗体としても、同様にスペーサ基板１２における帯電防止効果が得られる。
【００３１】
ただし本発明の製造方法にて製造された静電レンズ部品は、図１（ｅ）に示されるように、スペーサ基板１２に設けた貫通孔２２の径よりも電極層１１に設けた開口２１の径が小さい。このため、貫通孔２２の側壁のうち電極層１１の近傍部分について高抵抗膜（帯電防止膜）を成膜するのは難しい。しかしながら貫通孔２２の側壁に設けるべき高抵抗膜の厚みは非常に薄くてもよい。また成膜の指向性が少ないＬＰＣＶＤ法を用いると開口２１の裏面にも膜の構成材料が回りこむという利点がある。このためＬＰＣＶＤ法を用いることで貫通孔２２の側壁のうち電極層１１の近傍部分についても高抵抗膜（帯電防止膜）を少なくとも薄い薄膜として成膜することが可能である。
【００３２】
＜第二の実施形態＞
図４は、本発明の静電レンズ部材の製造方法における第二の実施形態を示す断面模式図である。以下、図４に基づいて本発明の静電レンズ部材の製造プロセスについて、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３３】
（２−１）貫通孔形成工程（図４（ａ）乃至図４（ｂ））
本工程において、貫通孔を形成するスペーサ基板１２（図４（ａ））として、第一の実施形態にて説明した絶縁体を使用することができる。
【００３４】
また本工程にてスペーサ基板１２に貫通孔２２ａを設ける（図４（ｂ））方法としては、第一の実施形態での貫通孔形成工程にて説明した方法を利用することができる。
【００３５】
（２−２）電極層形成工程（図４（ｃ）乃至図４（ｄ））
貫通孔２２ａを形成した後、スペーサ基板１２の一方又は両方の面に電極層１１を成膜する（図４（ｃ））。尚、成膜された電極層１１は、図４（ｃ）に示されるように、貫通孔２２ａが形成されている領域において層の不連続部分１１ａが部分的に生じたとしても本発明においては問題ない。成膜された電極層１１を加工して、電極層１１が有する開口２１を形成する際（図４（ｄ））にこの不連続部分１１ａが開口２１の一部となるからである。
【００３６】
本工程において、電極層１１の形成方法及び開口２１の形成方法（電極層１１の加工方法）としては、第一の実施形態にて説明した方法と同様の方法を利用することができる。尚、例えば、フォトリソプロセスにより開口２１を形成する際には、プロセスにおいて使用される材料・溶媒によって貫通孔２２ａの形状が変形しないようにこの貫通孔２２ａを一旦保護することが好ましい。
【００３７】
（２−３）貫通孔拡充工程（図４（ｅ））
開口２１を有する電極層１１を形成した後、貫通孔２２ａ周縁にあるスペーサ基板１２を加工して、スペーサ基板１２が有する開口２２を、貫通孔２２ａよりも口径が大きい開口として形成する（図４（ｅ））。本工程において、スペーサ基板１２が有する開口２２の口径は、第一の実施形態と同様に電極層１１が有する開口２１の口径よりも大きくする。
【００３８】
本実施形態においても、第一の実施形態と同様に、スペーサ基板１２が有する開口２２を形成した後、この開口２２の側壁に高抵抗膜（帯電防止膜）を成膜する工程を行ってもよい。
【００３９】
＜開口の真円度＞
本発明において、静電レンズ部材１に含まれる電極層１１が有する開口２１の形状は、静電レンズの収差に直接影響するため、特に重要である。本発明において、開口２１の形状は、真円度の小さい円形状である。
【００４０】
図５は、真円度の定義を示す図である。図５（ａ）のように開口２１の形状が楕円である場合、真円度は楕円の内接円と外接円とを用いて定義される。即ち、楕円が接する外接円の半径と楕円が接する内接円の半径との差が真円度となる。図５（ｂ）のような任意図形の場合では、当該図形全体を内側に含む円と当該図形の内部に含まれる円と、を一組の同心円として決定され、それぞれの円の半径の差が最小となるように同心円の中心を決めた時の半径の差が真円度となる。
【００４１】
静電レンズを構成する電極層１１の開口は、真円度が小さいほど好ましい。最先端の半導体製造に用いられる電子ビーム露光装置に要求されるウエハ上でのパターン解像度は１０ｎｍ乃至３０ｎｍである。これを実現するために荷電粒子線装置に備えられる静電レンズを構成する電極層１１が有する開口２１の真円度は、好ましくは、１００ｎｍ以下である。
【００４２】
［静電レンズの製造方法］
図６は、本発明の静電レンズの製造方法における実施形態の例を示す断面模式図である。
【００４３】
本発明の静電レンズの製造方法は、静電レンズ部材を作製する工程と、静電レンズ部材を貼り合わせる工程と、を有している。
【００４４】
ここで静電レンズ部材を作製する工程は、本発明の静電レンズ部材の製造方法に従って二枚の静電レンズ部材を製造する工程である。尚、二枚の静電レンズ部材の詳細は、後述する実施形態にて説明する。
【００４５】
＜第一の実施形態＞
図２（ａ）に示される静電レンズ２ａを作製する際には、図１（ｃ）の静電レンズ部材１ｃを２枚用意してこれらを貼り合わせる（図６（ａ−１）、（ａ−２））。静電レンズ部材１ｃ同士を貼り合わせる方法としては、一般的な接着剤を用いて静電レンズ部材１ｃ同士を貼り合わせる方法、接合法を用いて静電レンズ部材１ｃ同士を貼り合わせる方法等が挙げられる。ここで本実施形態における静電レンズ部材の貼り合わせ工程は、図６（ａ−２）に示されるように、静電レンズ部材１ｃを二枚用意して貼り合わせる工程である。具体的には、各静電レンズ部材１ｃが有する電極層同士（電極層１１と電極層１１）を貼り合わせる工程である。
【００４６】
尚、静電レンズ２ａを作製する際には、静電レンズ部材１ｃが有する電極層１１同士の接触を考慮して電極層１１が有する開口２１の大きさを適宜設計するのが好ましい。具体的には、図６（ａ）に示されるように、静電レンズの中央に位置する電極層１１が有する開口２１の形状を保存させる目的で、接触させる側の面に設けられる電極層１１の開口の大きさを互いに異なるように設計するのが好ましい。より好ましくは、用意する二枚の静電レンズ部材１ｃのうち一枚は、静電レンズの中央に位置する面側に設けられる電極層１１が有する開口２１の径を貫通孔２２よりも大きくして、もう一枚は該当する開口２１の径を貫通孔２２よりも小さくする。静電レンズ部材１ｃ同士を貼り合わせる際に部材間の位置ずれを全くなくすことはできないが、貼り合わせる部材二枚のうち一枚において静電レンズの中央に位置する電極層が有する開口を他の部材に接触させないようにしておく。これにより、静電レンズの中央に位置する電極層に設けた開口の精度が悪くなるのを防ぐことができる。
【００４７】
一方、静電レンズ２ａの最表層として設けられている電極層１１が有する開口２１は、その径の大きさを揃えるのが好ましい。
【００４８】
以上の方法により電極層１１に設けた開口２１の精度がよい静電レンズ２ａを製造することができる。
【００４９】
＜第二の実施形態＞
図２（ｂ）に示される静電レンズ２ｂを作製する際には、図１（ｃ）の静電レンズ部材１ｃ（第一静電レンズ部材）と、図１（ｂ）の静電レンズ部材１ｂ（第二静電レンズ部材）と、を１枚ずつ用意してこれらを貼り合わせる（図６（ｂ−１）、（ｂ−２））。ここで本実施形態における静電レンズ部材の貼り合わせ工程は、図６（ｂ−２）に示されるように、静電レンズ部材１ｂ一枚と静電レンズ部材１ｃ一枚とを用意して貼り合わせる工程である。具体的には、静電レンズ部材１ｂが有するスペーサ基板１２と静電レンズ部材１ｃが有する電極層１１とを貼り合わせる工程である。
【００５０】
尚、静電レンズ２ｂにおいて、静電レンズ部材１ｃに備える電極層１１が有する開口２１は、スペーサ基板１２が有する開口２２よりも口径が小さくなるように作製する。こうすればスペーサ基板１２と接触することはないため静電レンズ２ｂの中央に位置する電極層１１に設けた開口２１の精度が悪くなることはない。一方、静電レンズ２ｂの最表層として設けられている電極層１１が有する開口２１は、その径の大きさを揃えるのが好ましい。
【実施例１】
【００５１】
図３に示される製造プロセスに基づいて、ホウケイ酸ガラス基板からなるスペーサ基板１２とＳｉ膜からなる電極層１１を有する静電レンズ部材を作製した。
【００５２】
（１−１）電極層形成工程（図３（ａ）乃至図３（ｃ））
本実施例（実施例１）では、直径４インチ厚み２００μｍのホウケイ酸ガラスウエハ（以下、ガラスウエハと表記することがある。）を、スペーサ基板１２（図３（ａ））として用いた。
【００５３】
次に、ＬＰＣＶＤ法を用いて、ガラスウエハの両面にＳｉを成膜してＳｉ膜（ＰｏｌｙＳｉ膜）を形成した。このときＳｉ膜の厚みは５μｍであった。
【００５４】
次に、Ｓｉ膜の上にフォトリソグラフィを用いてレジストパターンを形成した後、ＲＩＥ等のドライエッチングによってＳｉ膜をエッチングした。次に、レジストを剥離することで所望の領域に開口２１を有するＳｉ膜（電極層１１）を得た。このとき開口２１の口径は１２０μｍであった。尚、本実施例では、ガラスウエハの両面にそれぞれ設けられているＳｉ膜をそれぞれ加工する必要があるが、Ｓｉ膜の加工については片面ずつ行った。また開口２１を形成する際に各電極層１１に設ける開口２１の位置を合わせるために、パターンの一部にアライメントマークを設けた。さらに、レジスト層を露光する際には、一般的な両面露光装置を使用した。
【００５５】
（１−２）貫通孔形成工程（図３（ｄ））
次に、サンドブラスト法により、開口２１を設けたことによって露出したガラスウエハの一部を加工して貫通孔２２ａを形成した。このとき貫通孔２２ａの径は１００μｍであり、この貫通孔２２ａは、平面から見て電極層１１に含まれる開口２１の内側に含まれていた。
【００５６】
尚、サンドブラスト法を用いる際には、フォトリソプロセスを用いて、サンドプラストに耐えるマスク（ドライフィルムレジスト）を、貫通孔２２ａを設ける領域以外の領域に前もって形成した。また本工程において、貫通孔２２ａの口径は開口２１の口径よりも小さいため、上記マスク（ドライフィルムレジスト）によって開口２１の端部は保護される。次に、マスクとして使用したレジストを剥離した。
【００５７】
（１−３）貫通孔拡充工程（図３（ｅ））
次に、緩衝フッ酸を用いたエッチングにより、ガラスウエハを選択的に加工し、貫通孔２２ａを拡充することでスペーサ基板１２であるガラスウェハが有する開口２２を形成した。このときガラスウェハ（スペーサ基板１２）が有する開口２２の口径は１３０μｍであった。ここで本工程で使用した緩衝フッ酸は、ガラスウェハのエッチングレートが電極層１１を構成するＳｉよりも大きいためＳｉ膜（電極層１１）に損傷を与えることなく、貫通孔２２ａの周縁にあるガラスウエハを選択的にエッチングすることができる。またこのエッチングは等方的に進み、貫通孔２２ａの径は均一に大きくなった。
【００５８】
以上により、図１（ｃ）に示される静電レンズ部材を得た。
【実施例２】
【００５９】
図４に示される製造プロセスに基づいて、ホウケイ酸ガラス基板からなるスペーサ基板１２とＳｉ膜からなる電極層１１を有する静電レンズ部材を作製した。
【００６０】
（２−１）貫通孔形成工程（図４（ａ）乃至図４（ｂ））
実施例１と同様のガラスウエハ（ホウケイ酸ガラスウェハ）を、スペーサ基板１２（図４（ａ））として用いて、サンドプラスト法を用いて所定の領域に貫通孔２２ａを形成した。このとき貫通孔２２ａの口径は、１００μｍであった。
【００６１】
（２−２）電極層形成工程（図４（ｃ）乃至図４（ｄ））
次に、実施例１と同様の方法により、抵抗値が低いＳｉ膜を形成した。尚、本実施例（実施例２）では、ガラスウエハの一部に貫通孔２２ａが設けられているため、貫通孔２２ａの内側にＳｉ膜の一部が回り込んでいた。
【００６２】
次に、フォトリソプロセスを利用して、Ｓｉ膜の所定の領域に開口２１を、図７に基づいて形成した。
【００６３】
まずガラスウエハの両面にそれぞれ成膜されているＳｉ膜上に、ドライフィルム３１を貼り付けた（図７（ａ））。尚、このドライフィルム３０は、貫通孔２２ａの内部にレジストが侵入することを防ぐ役割を果たす。次に、フォトリソプロセスを利用してドライフィルム３１を加工して貫通孔２２ａを連通させた（図７（ｂ））。次に、ＣＤＥ等の等方性ドライエッチングにより、貫通孔２２ａの内側に付着したＳｉ膜を除去した（図７（ｃ））。次に、ドライフィルム３１を剥離した後、別のドライフィルム３２を貼り付け、フォトリソプロセスを利用してドライフィルム３２を加工して貫通孔２２ａを連通させた（図７（ｄ））。次に、ドライエッチングにより、Ｓｉ膜（電極層１１）を加工し、開口２１を形成した後、レジストとして使用したドライフィルム３２を剥離した。以上に説明した工程によって形成された開口２１の口径は１２０μｍであった。
【００６４】
（２−３）貫通孔拡充工程（図４（ｅ））
実施例１と同様の方法により、貫通孔２２ａの周縁にあるガラスウエハを選択的にエッチングして貫通孔の径を大きくすることで、ガラスウェハ（スペーサ基板１２）が有する開口２２を口径１３０μｍで形成した。
【００６５】
以上により、図１（ｃ）に示される静電レンズ部材を得た。
【実施例３】
【００６６】
実施例１又は２で作製した静電レンズ部材について、絶縁性のスペーサ基板１２に設けられている貫通孔２２の側壁に電子線が衝突することによって生じる帯電を防止するために、貫通孔２２の側壁に高抵抗膜を成膜した。
【００６７】
ＬＰＣＶＤ法を用いて、実施例１又は２で作製した静電レンズ部材を構成するスペーサ基板１２が有する開口２２の側壁にＳｉを成膜して帯電防止膜を形成した。このとき帯電防止膜の膜厚は２０ｎｍ〜５０ｎｍであった。
【００６８】
尚、帯電防止膜として形成されるＳｉ膜は、ドーピングなしの真性半導体でもよいし、電極層よりも十分抵抗値が高くなる範囲で不純物をドーピングしてｐ型又はｎ型の半導体でもよい。ここで帯電防止膜として不純物がドーピングされた半導体を形成する場合、例えば、ＬＰＣＶＤ法においてＳｉ膜を成膜するために必要なＳｉＨ4ガスに加えてＰＨ3等の不純物ガスを適宜導入することにより得られる。
【符号の説明】
【００６９】
１（１ｂ、１ｃ）：静電レンズ部材、２（２ａ、２ｂ）：静電レンズ、１１：電極層、１２：スペーサ基板、２０：連通孔、２１（２１ａ、２１ｂ）：（電極層が有する）開口、２２：（スペーサ基板が有する）開口、２２ａ：貫通孔、３１（３２）：ドライフィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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