(57)【要約】【課題】レンズ周辺部における耐圧性が改善された荷電粒子線レンズ及びこの荷電粒子線レンズを安価に製造するための製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも第一電極１１と第二電極１２と、第一電極１１と第二電極１２との間に配置される絶縁体１３とを有し、絶縁体１３と、第一電極１１と、第二電極１２と、が、それぞれ荷電ビームを通過させるためのビーム通過部（２１、２２、２３）を少なくとも一つ有し、第一電極１１の外周縁部が、絶縁体１３の最外縁部及び第二電極１２の外周縁部より内側に配置されており、第一電極１１に接触せずに露出している絶縁体１３の表面の少なくとも一部が、粗面１４又は第一電極１１と絶縁体１３との接触面に対して後退する方向に段差が設けられていることを特徴とする、荷電粒子線レンズ１。【選択図】図１
2014053408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一電極と第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される絶縁体とを有し、
前記絶縁体と、前記第一電極と、前記第二電極と、が、それぞれ荷電ビームを通過させるためのビーム通過部を少なくとも一つ有し、
前記第一電極の外周縁部が、前記絶縁体の最外縁部及び前記第二電極の外周縁部より内側に配置されている荷電粒子線レンズであって、
前記第一電極に接触せずに露出している前記絶縁体の表面の少なくとも一部が、粗面となっていることを特徴とする、荷電粒子線レンズ。
【請求項２】
少なくとも第一電極と第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される絶縁体とを有し、
前記絶縁体と、前記第一電極と、前記第二電極と、が、それぞれ荷電ビームを通過させるためのビーム通過部を少なくとも一つ有し、
前記第一電極の外周縁部が、前記絶縁体の最外縁部及び前記第二電極の外周縁部より内側に配置されている荷電粒子線レンズであって、
前記第一電極に接触せずに露出している前記絶縁体の表面の少なくとも一部が、前記第一電極と前記絶縁体との接触面に対して後退する方向に段差が設けられていることを特徴とする、荷電粒子線レンズ。
【請求項３】
少なくとも第一電極と第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される絶縁体とを有し、
前記絶縁体と、前記第一電極と、前記第二電極と、が、それぞれ荷電ビームを通過させるためのビーム通過部を少なくとも一つ有し、
前記第一電極の外周縁部が、前記絶縁体の最外縁部及び前記第二電極の外周縁部より内側に配置されている荷電粒子線レンズの製造方法であって、
少なくとも前記第一電極と前記絶縁体とを接合する接合工程と、
前記第一電極の外周部を除去して前記絶縁体の前記第一電極との接合面の一部を露出させる第一電極の加工工程と、を含むことを特徴とする、荷電粒子線レンズの製造方法
【請求項４】
前記絶縁体の前記第一電極との接合面が、第一の領域と、前記第一の領域の外周にある第二の領域と、を有し、
前記第二の領域における前記絶縁体と前記第一電極との接合力が、前記第一の領域における前記絶縁体と前記第一電極との接合力よりも小さく、
前記第一電極の加工工程が、前記第二の領域にて前記絶縁体と接合している前記第一電極を除去する工程であることを特徴とする、請求項３記載の荷電粒子線レンズの製造方法。
【請求項５】
前記第二の領域の表面が粗面であることを特徴とする、請求項３又は４に記載の荷電粒子線レンズの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁体が、前記第二の領域において、前記第一電極と前記絶縁体との接触面に対して後退する方向に段差を有していることを特徴とする、請求項３又は４に記載の荷電粒子線レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に用いられる電子光学系を構成する荷電粒子線レンズ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを生産するにあたり、電子ビーム露光技術は、０．１μｍ以下のサイズの微細パターンの作製を可能とする次世代リソグラフィー技術の有力候補である。電子ビーム露光技術で使用される露光装置には、電子線の光学特性を制御するための電子光学素子が備えられている。またこの露光装置には、各電子線のビーム径や収差の制御をするための電子レンズも備えられている。ここで電子線を利用した露光装置に搭載されている電子レンズには、電磁型と静電型がある。静電型の電子レンズは電磁型（磁界型）の電子レンズと比較して、コイルコア等を設ける必要がないので、構成がシンプルであり装置の小型化・高集積化に有利である。ここで静電レンズの小型化・高集積化が可能になると、使用される電子線のビーム数の増加及び高密度化が実現できるので、結果として露光装置に要求されるスループット、解像線幅の高性能化に繋がる。
【０００３】
ところで、静電型の電子レンズは、レンズに設けられている１対の電極間に電圧を印加するため、電極間に設けられている部材には絶縁性（耐圧性）が求められる。ここで電子レンズの耐圧性を向上させるための試みとしては、特許文献１にて提案された手法がある。具体的には、電圧印加部を有する基板において、基板間絶縁体と接する部位と電圧印加部との間に絶縁部を配置し、電圧印加部と絶縁体とを電気的に分離（絶縁）するといった手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５７１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、露光装置のさらなる高スループット化と、露光パターンのさらなる高精細化に伴い、荷電粒子線レンズに含まれる電極間においてはより高い電界を印加することが要求されている。しかし特許文献１の構成を備える荷電流子線レンズにおいて、電極間に高い電界を印加すると、絶縁耐圧の不足によって放電が発生する場合があった。
【０００６】
そのメカニズムは以下の通りである。静電型の荷電粒子線レンズは、電極が絶縁体を介して積層された構造であり、真空領域と絶縁体と電極との境界は三重点となる。その電極間に電界を印加すると、電界集中効果により陰極側の三重点から電子が放出したり、絶縁体表面における二次電子なだれ現象が発生したりする等により、絶縁体の表面において沿面放電が生じやすくなる。
【０００７】
また最近では、荷電粒子線レンズの小型化に伴い、レンズの組み立て時において繊細な位置合わせやハンドリングが求められるようになった。このとき、レンズ周辺部に、組み立て時の位置ずれやキズ、欠け等があると形状的にこれらキズ等に電界が集中することになり、これもまた放電の要因となる。即ち、レンズ周辺部の陰極側の三重点近傍において、特に、耐圧性に関してさらなる改善が望まれていた。
【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、レンズ周辺部における耐圧性が改善された荷電粒子線レンズ及びこの荷電粒子線レンズを安価に製造するため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】
本発明の荷電粒子線レンズの第一の態様は、少なくとも第一電極と第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される絶縁体とを有し、
前記絶縁体と、前記第一電極と、前記第二電極と、が、それぞれ荷電ビームを通過させるためのビーム通過部を少なくとも一つ有し、
前記第一電極の外周縁部が、前記絶縁体の最外縁部及び前記第二電極の外周縁部より内側に配置されている荷電粒子線レンズであって、
前記第一電極に接触せずに露出している前記絶縁体の表面の少なくとも一部が、粗面となっていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の荷電粒子線レンズの第二の態様は、少なくとも第一電極と第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される絶縁体とを有し、
前記絶縁体と、前記第一電極と、前記第二電極と、が、それぞれ荷電ビームを通過させるためのビーム通過部を少なくとも一つ有し、
前記第一電極の外周縁部が、前記絶縁体の最外縁部及び前記第二電極の外周縁部より内側に配置されている荷電粒子線レンズであって、
前記第一電極に接触せずに露出している前記絶縁体の表面の少なくとも一部が、前記第一電極と前記絶縁体との接触面に対して後退する方向に段差が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
レンズ周辺部における耐圧性が改善された荷電粒子線レンズ及びこの荷電粒子線レンズを安価に製造するため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】本発明の荷電粒子線レンズにおける第一の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。
【図２】図１の荷電粒子線レンズの製造プロセスの具体例を示す断面模式図である。
【図３】第一の実施形態において作製される電極の例を示す平面模式図である。
【図４】第一の実施形態において作製される絶縁体の例を示す平面模式図である。
【図５】図１の荷電粒子線レンズの製造プロセスの具体例を示す断面模式図である。
【図６】図１の荷電粒子線レンズの製造プロセスの具体例を示す断面模式図である。
【図７】本発明の荷電粒子線レンズ及び本発明の荷電粒子線レンズがもたらす耐圧性の向上作用を説明する図である。
【図８】本発明の荷電粒子線レンズにおける第二の実施形態を示す模式図である。
【図９】本発明の荷電粒子線レンズにおける第三の実施形態を示す模式図である。
【図１０】実施例３で作製される電極を示す模式図である。
【図１１】実施例３で作製される絶縁体を示す模式図である。
【図１２】実施例３で行われる接合工程を説明する断面模式図である。
【図１３】実施例３で行われる面取り工程を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の荷電粒子線レンズは、少なくとも第一電極と第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に配置される絶縁体とを有している。
【００１４】
本発明において、絶縁体と、第一電極と、第二電極と、は、それぞれ荷電ビームを通過させるためのビーム通過部を少なくとも一つ有している。また本発明において、第一電極の外周縁部は、絶縁体の最外縁部及び第二電極の外周縁部より内側に配置されている。
【００１５】
さらに、本発明において、第一電極に接触せずに露出している絶縁体の表面の少なくとも一部は、粗面となっている、又は第一電極と絶縁体との接触面に対して後退する方向に段差が設けられている。尚、第一電極と絶縁体との接触面に対して後退する方向とは、第一電極と絶縁体との接触面から遠ざかる方向とほぼ同じ意味である。
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
［第一の実施形態］
＜荷電粒子線レンズ＞
図１は、本発明の荷電粒子線レンズにおける第一の実施形態を示す模式図であり、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、断面図である。
【００１８】
図１の荷電粒子線レンズ１は、第一電極１１と第二電極１２と、第一電極１１と第二電極１２との間に配置される絶縁体１３とを有している。図１の荷電粒子線レンズ１において、第一電極１１、第二電極１２及び絶縁体１３には、それぞれ荷電ビーム（電子線）を通すためのビーム通過部（２１、２２、２３）を一つ以上有している。また各ビーム通過部（２１、２２、２３）は、それぞれ連通することにより、図１の荷電粒子線レンズ１は、少なくとも１個の連通孔２０を有している。図１の荷電粒子線レンズ１において、第一電極１１の外周縁部は、第二電極１２の外周縁部及び絶縁体１３の最外縁部よりも内側に配置されている。このため、絶縁体１３は、第一電極１１と接触する面において一部露出している。本発明において、絶縁体１３の露出部は粗面１４である。ただしこれに限定されず、粗面１４の代わりに、後述する第一電極１１と絶縁体１３との接触面に対して後退する方向に設けられる段差であってもよい。
【００１９】
尚、本発明においては、少なくとも第一電極の外周縁部が、絶縁体の最外縁部及び第二電極の外周縁部より内側に配置されている。このため本発明においては、絶縁体の最外縁部と第二電極の外周縁部との相対的な位置関係は、特に限定されるものではない。例えば、図１（ｂ）に示されるように絶縁体の最外縁部と第二電極の外周縁部とが一致するように絶縁体１３と第二電極１２とを配置してもよい。また第二電極１２の外周縁部が絶縁体１３の最外縁部よりも内側に配置されていてもよい。
【００２０】
＜荷電粒子線レンズの製造方法＞
次に、図１の荷電粒子線レンズ１の製造プロセスについて説明する。図２は、図１の荷電粒子線レンズの製造プロセスの具体例を示す断面模式図である。
【００２１】
（第一電極、第二電極、絶縁体）
まずビーム通過部２１となる開口を有する第一電極１１と、ビーム通過部２２となる開口を有する第二電極１２と、ビーム通過部２３となる開口を有する絶縁体１３と、をそれぞれ作製する。
【００２２】
図３は、本実施形態（第一の実施形態）において作製される電極の例を示す平面模式図である。本発明の荷電粒子線レンズを構成する第一電極１１及び第二電極１２を作製する際に使用される電極材料は、導電体であれば特に限定されない。特に、高性能の静電レンズを作製するためには、加工精度の観点からＳｉを有する基板を使用することが好ましくい。Ｓｉを有する基板として、Ｓｉ基板、ＳＯＩ基板等が挙げられる。また各電極（１１、１２）がそれぞれ有するビーム通過部（２１、２２）は、各電極にそれぞれ貫通孔を形成することによって設けられる。電極に貫通孔を形成する際は、精度よく微細な形状加工ができる方法を利用することが必要であり、例えば、リソグラフィーと深堀ドライエッチングとを組み合わせたプロセス等が利用される。尚、各電極（１１、１２）にそれぞれ設けられる貫通孔（ビーム通過部（２１、２２））の位置は、第一電極１１と第二電極１２とで一致させることが望ましい。
【００２３】
図４は、本実施形態（第一の実施形態）において作製される絶縁体の例を示す平面模式図である。本発明の荷電粒子線レンズを構成する絶縁体１３は、第一電極１１と第二電極１２との間の距離を所望の距離で維持するために設けられる。また絶縁層１３は、後述するように、第一電極１１と第二電極１２との間に挟持されるように固定されている。このため、第一電極１１と第二電極１２とがそれぞれ有する貫通孔（ビーム通過部（２１、２２））が一致するように位置決した状態を維持することができる。
【００２４】
絶縁体１３の構成材料としては、電気を通さない絶縁体であれば特に限定されないが、例えば、ホウケイ酸ガラスあるいは無アルカリガラスを使用することができる。また絶縁体１３が有するビーム通過部２３は、絶縁体１３の中央部を除去して絶縁層１３自体をドーナッツ状の部材にすることにより形成される。絶縁体が有するビーム通過部２３を形成する方法としては、エッチングやブラスト加工等が挙げられる。
【００２５】
本発明において、絶縁層１３の少なくとも第一電極１１と接する面は、第一電極１１に覆われる第一の領域（図４中のＡの領域）と、第一電極１１に覆われずに露出する第二の領域（図４中のＢの領域）に分かれる。ここで、本発明においては、上記第二の領域は粗面１４にする、あるいは、第一電極１１と絶縁体１３との接触面に対して後退する方向に段差を設けておく。尚、粗面１４や段差を設ける具体的な方法については、後述する。
【００２６】
（接合工程（図２（ａ）乃至（ｂ）））
次に、第一電極１１と第二電極２との間に絶縁体１３を挟んだ状態で、各部材を接合する。まず図２（ａ）に示されるように、（加工前の）第一電極１１と、第二電極１２と、絶縁体１３と、の位置合わせを行う。尚、位置合わせを行う際に各部材間の距離は特に限定されない。次に、各部材間の距離を縮めて、図２（ｂ）に示されるように、各部材を接合する。
【００２７】
電極（１１、１２）と絶縁体１３との具体的な接合手法としては、陽極接合、フュージョンボンディングによる接合等が挙げられる。また接合部分に金の薄膜を設けておく金−金接合や、より簡易な方法である接着剤による接合も採用できる。但し、荷電粒子線レンズとしてより性能を高くするためには、構成部材の高精度な位置決め状態の実現、維持が重要であることから、絶縁体表面と電極表面とが直接化学結合している状態にすることが好ましい。このため電極（１１、１２）と絶縁体１３との接合手法として、好ましくは、陽極接合やフュージョンボンディングである。
【００２８】
陽極接合を利用した電極（１１、１２）と絶縁体１３との接合として、具体的には、シリコン電極とホウケイ酸ガラス絶縁スペーサとの接合がある。またフュージョンボンディングを利用した電極（１１、１２）と絶縁体１３との接合として、具体的には、シリコン電極とホウケイ酸ガラスもしくは無アルカリガラス絶縁スペーサとの接合がある。中でも、フュージョンボンディングを利用したシリコン電極とホウケイ酸ガラスもしくは無アルカリガラス絶縁スペーサとの接合は、アライメント後の仮接合工程を室温程度の低温で行なうことができ、部材の膨張収縮の影響を受けにくい点で、特に好ましい。
【００２９】
尚、第二電極１２と絶縁体１３とを接合するタイミングは、図２（ａ）乃至（ｂ）に示されるように、第一電極１１と絶縁体１３との接合と同じタイミングで行ってもよいが、これに限定されるものではない。即ち、第一電極１１と絶縁体１３とを接合する前に第二電極１２と絶縁体１３とを接合してもよいし、第一電極１１と絶縁体１３とを接合した後でもよいし、後述する第一電極１１の加工工程を終えた後で行ってもよい。
【００３０】
（第一電極の加工工程（図２（ｂ）乃至（ｃ）））
次に、図２（ｂ）のように電極と絶縁体とが一体化した部材について、第一電極１１の一部を除去して、絶縁体１３の第一電極１１と接する側の面の一部を露出する（図２（ｂ）乃至（ｃ））。
【００３１】
接合工程の後で第一電極１１を加工（切削・除去）する方法としては、例えば、第一電極１１へのダイシング、パターニングとエッチング等の手段の組合せが挙げられる。ここで第一電極１１へのダイシングを行う際には、例えば、図２（ｂ）や図３に示されるように、第一電極１１の任意の位置にスクライブライン１１ａを設けておく。尚、図２（ｂ）は、粗面１４が設けられている領域（図２（ｂ）中のＢの領域）と粗面１４が設けられていない領域（図２（ｂ）中のＡの領域）との境界線上にスクライブライン１１ａが設けられる例を示している。このスクライブライン１１ａに沿って第一電極１１のダイシングを行い、粗面１４が設けられている領域にある第一電極１１を部分的に除去する。ただし、スクライブライン１１ａを設ける位置は、図２（ｂ）中のＢの領域と図２（ｂ）中のＡの領域）との境界線上に限定されるものではなく、粗面１４が設けられている領域（図２（ｂ）中のＢの領域）内であってもよい。
【００３２】
電極と絶縁体とを接合する際には、一般的にはしっかりと強力に接合されていることが好ましい。即ち、電極と絶縁体との接合力は、一般的に強力であることが好ましい。一方で、第一電極１１においては、絶縁体１３と接合した後に不要な部分を除去する必要がある。第一電極１１の部分的除去を確実にかつ簡易に行うためには、第一電極１１のうち除去したい部分について、絶縁体１３と接合していない、もしくは、絶縁体１３と接合していてもその接合力が小さいことが望ましい。絶縁体１３と接合していなかったり、絶縁体１３との接合力が小さかったりすると、第一電極１１のダイシングを行ったときに機械的な手法で容易に電極の除去ができるからである。このため本発明においては、例えば、絶縁体１３の第一電極１１と接合する面（第一電極１１との接合面）を二つの領域、即ち、第一の領域と、第二の領域と、に分割し、第二の領域における第一電極１１との接合力を第一の領域よりも小さくする。尚、ここでいう第二の領域とは、具体的には、図２（ｂ）や図４に示される第一の領域Ａの外周に位置する領域Ｂである。
【００３３】
ただし、本発明においては、絶縁体１３（の第一電極１１と接合する面）を二つの領域に分割する代わりに、第一電極１１を二つの領域（第一の領域、第二の領域）に分割してもよい。
【００３４】
ここで図２（ｂ）や図４に示される絶縁体１３に含まれる二つの領域（第一の領域Ａ、第二の領域Ｂ）において、第二の領域Ｂにおける第一電極１１との接合力を第一の領域Ａよりも小さくする具体的な方法を説明する。
【００３５】
第一の方法は、第一の領域Ａについては、第一電極１１との接合に適した平滑な面とする一方で、第二の領域Ｂについては、粗面１４として第一電極１１との接合力を小さくする方法が挙げられる。陽極接合やフュージョンボンディング等の接合方式においては、接合強度を確保するためには接合面が平滑であることが重要である。これは逆にいえば、接合面を粗面にすることで第一電極１１との接合力を小さくしたり、第一電極１１と接合できない状態にしたりすることが可能であることを意味する。フュージョンボンディングの場合は、絶縁体１３の第一電極１１との接合面の表面粗さＲａを２ｎｍを超えるように設定しておくことにより絶縁体１３は第一電極１１と接合できなくなる。以上のように第二の領域Ｂにおいて、絶縁体１３の第一電極１１との接合面の表面粗さを設定することにより、絶縁体１３を第一電極１１とを接合した後でも当該接合面から第一電極１１を容易に剥離することができる。
【００３６】
ここで絶縁体１３の第一電極１１との接合面を部分的に荒らして粗面１４にする具体的な手法としては、ＢＨＦやＫＯＨ等を用いたウエット法、スパッタリング法、ドライエッチング法、ブラスト法等が挙げられる。
【００３７】
第二の方法は、絶縁体１３の第二の領域Ｂを加工して、第一電極１１と絶縁体１３とが接合される面に対して後退する方向の段差を形成する方法である。図５は、図１の荷電粒子線レンズの製造プロセスの具体例を示す断面模式図である。また図５は、図２に示される製造プロセスの変形例である。
【００３８】
図５の製造プロセスは、図２において粗面１４を設ける代わりに、図５（ａ）に示される第一電極１１側の絶縁体１３の面のうち第二の領域Ｂに設けられる絶縁体１３を切削加工して段差１６を設けたことを除いては、図２で示されるプロセスと共通している。
【００３９】
図５に示されるプロセスを用いると、図５（ｂ）に示されるように、第二の領域Ｂにおいて、第一電極１１と絶縁体１３とは接触しない状態になるので、この領域においては、第一電極１１と絶縁体１３とは接合されていない状態になる。このため、第一電極１１のダイシングを行ったときに第二の領域Ｂに設けられる第一電極１１は容易に剥離される。
【００４０】
図５の製造プロセスに従って荷電粒子線レンズを製造する場合、段差１６を設ける領域は、少なくとも最終的なレンズ形状とした際に第一電極が残る領域の周辺に設けるのが好ましい。第一電極１１を除去したい領域の全体に段差１６が形成されているのがより好ましい。第一電極１１を除去したい領域の全体に段差１６が形成されると第一電極１１と絶縁体１３とを接合した後で行う第一電極１１の加工（第一電極１１の部分的除去）がより容易に行える。図５に示されるプロセスを行う際に、絶縁体１３に設ける段差１６の深さ（図５（ａ）中のｄ）は、接合の方式、段差を設ける領域の広さ、加工のしやすさ等より適宜設定することができる。フュージョンボンディングにて第一電極１１と絶縁体１３とを接合する場合であれば、接合力を確実に奪うことを目的として段差１６の深さを１μｍ以上とするのが好ましい。
【００４１】
接着剤を用いて第一電極１１と絶縁体１３とを接合する場合では、以下に説明する第三の方法を採用することができる。図６は、図１の荷電粒子線レンズの製造プロセスの具体例を示す断面模式図である。また図６は、図２に示される製造プロセスの変形例である。
【００４２】
図６の製造プロセスは、図２において、粗面１４を設ける代わりに、第一電極１１及び第二電極１２に接着剤１７を設けたことを除いては、図２で示されるプロセスと共通している。ただし、第一電極１１において、接着剤１７は、第一の領域Ａのみ塗布している。
【００４３】
図６の製造プロセスに従って荷電粒子線レンズを製造する場合、接着剤１７が塗布されている領域（図６（ａ）中の第一の領域Ａ）と塗布されていない領域（図６（ａ）中の第二の領域Ｂ）とでは、第一電極１１と絶縁体１３との接合力は異なる。このため、第一電極１１のダイシングを行ったときに接着剤１７が塗布されていない領域（図６（ａ）中の第二の領域Ｂ）に設けられる第一電極１１は容易に剥離される。
【００４４】
ところで本発明に係る製造プロセスでは、電極と絶縁体とを接合してから不要な部分を除去することで製品（荷電粒子線レンズ）が得られるため、量産を目的として、１組の電極基板から複数個の荷電粒子線レンズを作製するために多面取りを実施する場合に有利である。これは、多面取りを目的として絶縁体と接合する前に所望の数量・形状に電極を分割してから接合する場合と比較して、接合時の基板保持やアライメントがより簡単に確実にできる。従って、本発明に係る製造プロセス荷電粒子線レンズを安価に製造するのに適した製造方法である。
【００４５】
＜本発明の作用・効果＞
次に、本発明の荷電粒子線レンズの作用、具体的には、耐圧性の向上作用について説明する。図７は、本発明の荷電粒子線レンズ及び本発明の荷電粒子線レンズがもたらす耐圧性の向上作用を説明する図である。
【００４６】
ここで図７（ａ）は、本発明の荷電粒子線レンズの例を示す図であり、その詳細は、図１（ｂ）に示される荷電粒子線レンズ１と同じである。図７（ｂ）は、図７（ａ）のｂ部分の部分拡大図である。一方、図７（ｃ）は、本発明の荷電粒子線レンズの比較対象となる荷電粒子線レンズの例を示す図である。図７（ｃ）の荷電粒子線レンズは、図７（ａ）の荷電粒子線レンズと比較して、絶縁体１３が、第一電極１１と相対する面の全てにおいて第一電極１１と接合している点が相違する。図７（ｄ）は、図７（ｃ）のｄ部分の部分拡大図である。
【００４７】
耐圧性は、絶縁体１３の沿面耐圧距離に依存するが、絶縁体１３の沿面耐圧距離は、電極（１１、１２）と接合していない絶縁体１３の面の幅（断面的距離）で求められる。図７（ａ）の荷電粒子線レンズでは、電極（１１、１２）と接合していない絶縁体１３の面は、粗面１４が設けられている部分と、絶縁体１３の側壁と、が該当する。ここで粗面１４が設けられている部分の幅（断面的距離）をｘ、絶縁体１３の厚さ（絶縁体１３の側壁の断面的距離）をｚとすると、図７（ａ）の荷電粒子線レンズにおける沿面耐圧距離はｘ＋ｚで求められる。一方、図７（ｃ）の荷電粒子線レンズにおける沿面耐圧距離は絶縁体１３の厚さ（絶縁体１３の側壁の断面的距離）ｚで求められる。つまり、図７（ａ）の荷電粒子線レンズは、距離ｘ（粗面１４が設けられている部分の幅（断面的距離））だけ沿面耐圧距離が長くなっている。
【００４８】
また図７（ａ）及び（ｃ）の荷電粒子線レンズにおける絶縁層１３内での等電位線は、それぞれ図７（ｂ）、（ｄ）で示される通りとなる。尚、図７（ｂ）、（ｄ）で示される等電位線は、第一電極１１をアース電位とし、第二電極１２に負電圧を印加した場合の等電位線である。ここで図７（ｂ）より、図７（ａ）における荷電粒子線レンズではレンズ周辺部における陰極側三重点にかかる電界が緩和されていることがわかる。以上より、本発明の荷電粒子線レンズは、沿面耐圧距離を長く確保することができると共に陰極三重点の電界が緩和されているので、著しく耐圧性を向上させることができる。
【００４９】
［第二の実施形態］
以上、第一の実施形態では、二枚の電極（第一電極１１、第二電極１２）と、二枚の電極間に設けられる一枚の絶縁体１３からなる荷電粒子線レンズについて説明した。ただし、本発明において、荷電粒子線レンズを構成する電極及び絶縁体の枚数は特に限定されるものではない。本発明は、理論上、ｎ＋１（ｎ≦１）枚の電極と各電極間に設けられる合計ｎ枚の絶縁体とからなる荷電粒子線レンズについて適用することができる。
【００５０】
図８は、本発明の荷電粒子線レンズにおける第二の実施形態を示す模式図である。図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２は、第一電極１１と第二電極１２と第三電極１５と、第一電極１１と第三電極１５との間及び第三電極１５と第二電極１２との間にそれぞれ配置される絶縁体１３と、を有している。図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２において、第一電極１１、第二電極１２、第三電極１５及び絶縁体１３には、それぞれ荷電ビーム（電子線）を通すためのビーム通過部（２１、２２、２４、２３）を一つ以上有している。図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２において、第一電極１１及び第二電極１２の外周縁部は、絶縁体１３の最外縁部よりも内側に配置されている。このため、図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２が有する二枚の絶縁体１３は、それぞれ第一電極１１と接触する面又は第二電極１２と接触する面において一部露出している。図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２において、絶縁体１３の露出部は粗面１４となっている。
【００５１】
図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２は、第三電極１５について負の電圧を印加し、第一電極１１及び第二電極１２をアース電極とすると、いわゆるアインツェル型の静電レンズとして使用することができる。
【００５２】
また図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２は、図１の荷電粒子線レンズ１と比較して、粗面の面積が広く、絶縁体１３の総厚みが厚い。このため、図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２の沿面耐圧距離は、図１の荷電粒子線レンズ１よりも長くなっている。従って、図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２は、より一層の耐圧性の向上効果が期待できる。また絶縁体１３の第一電極１１又は第二電極１２との接触面の一部の領域を粗面１４としていることで、第一の実施形態で説明した方法により第一電極１１及び第二電極１２の加工（ダイシング等による電極の部分的除去）を容易に行うことができる。
【００５３】
尚、図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２の製造プロセスに含まれる第一電極１１及び第二電極１２の加工を行う際に、第一電極１１及び第二電極１２にそれぞれ設けるスクライブライン１１ａの位置は特に限定されない。図８（ａ）に示される粗面１４を設ける領域と設けない領域との境界線、図８（ｂ）に示される粗面１４を設ける領域内の領域、図８（ｃ）に示される粗面１４を設ける領域よりも内側の領域のいずれでもよい。
【００５４】
［第三の実施形態］
図９は、本発明の荷電粒子線レンズにおける第二の実施形態を示す模式図である。図９（ａ）の荷電粒子線レンズ３は、図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２と比較して、絶縁体１３の露出部が電極（１１、１２）と絶縁体１３との接触面に対して後退する方向に段差１６が設けられている点が相違する。
【００５５】
図９（ａ）の荷電粒子線レンズ３は、図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２と同様に沿面耐圧距離が図１の荷電粒子線レンズ１よりも長くなっている。従って、図８（ａ）の荷電粒子線レンズ２と同様により一層の耐圧性の向上効果が期待できる。また絶縁体１３の第一電極１１又は第二電極１２との接触面の一部の領域を加工して段差１６としていることで、第一の実施形態で説明した方法により第一電極１１及び第二電極１２の加工（ダイシング等による電極の部分的除去）を容易に行うことができる。
【００５６】
尚、図９（ａ）の荷電粒子線レンズ３の製造プロセスに含まれる第一電極１１及び第二電極１２の加工を行う際に、第一電極１１及び第二電極１２にそれぞれ設けるスクライブライン１１ａの位置は特に限定されない。図９（ａ）に示される段差１６を設ける領域と設けない領域との境界線、図９（ｂ）に示される段差１６によって相対的に凹んでいる領域内の領域、図９（ｃ）に示される段差１６を設ける領域よりも内側の領域のいずれでもよい。
【実施例１】
【００５７】
以下、実施例により本発明について説明する。
【００５８】
本実施例（実施例１）では、図２に示される製造プロセスに基づいて荷電粒子線レンズを製造した。
【００５９】
（１−１）電極
第一電極１１及び第二電極１２として、厚さ１００μｍの単結晶シリコンを使用した。尚、各電極（１１、１２）について、フォトリソグラフィと深堀ドライエッチングとを併用して、口径１００μｍの円形状の貫通孔（ビーム通過部２１、２２）を複数形成した。
【００６０】
（１−２）絶縁体
絶縁スペーサ（絶縁体１３）として、厚さ３００μｍの無アルカリガラスを使用した。まず絶縁スペーサの両面を、フュージョンボンディングに適した表面粗さとなるように、Ｒａ＜１ｎｍ以下の粗さに研磨した。次に、ブラスト加工により、一辺８ｍｍの正方形状の貫通孔（ビーム通過部２３）を、絶縁スペーサの中央部に形成した。次に、絶縁スペーサが有する二つの面のうち、第一電極１１と接合する面について、図４に示されるように、第一の領域Ａ及び第二の領域Ｂを設定した後、第二の領域Ｂについて、ブラスト加工を行うことにより第二の領域Ｂを粗面１４にした。尚、粗面１４の表面粗さは、Ｒａ＝５０ｎｍであった。
【００６１】
（２）接合工程
次に、フュージョンボンディングにより、（１−１）にて作製した電極（１１、１２）と、（１−２）にて作製した絶縁スペーサ（絶縁体１３）と、を、絶縁スペーサを第一電極１１と第二電極１２との間に挟みこむようにして接合した。以下に、具体的な方法を説明する。
【００６２】
まず絶縁スペーサの第一電極１１との接合面を洗浄した後、プラズマ処理を実施してこの接合面を活性化した。次に、絶縁スペーサと第一電極１１とのアライメントを行った後、常温にて絶縁スペーサと第一電極１１とを仮接合した。次に、２００℃に加熱してアニールを行い、絶縁スペーサと第一電極１１とを本接合した。次に、絶縁スペーサの第二電極１２との接合面を洗浄した後、プラズマ処理を実施してこの接合面を活性化した。次に、絶縁スペーサと第二電極１２とのアライメントを行った後、常温にて絶縁スペーサと第二電極１２とを仮接合した。次に、２００℃に加熱してアニールを行い、絶縁スペーサと第二電極１２とを本接合した。
【００６３】
（３）第一電極の加工工程
次に、第一電極１１について、図３に示されるようにスクライブライン１１ａを設けた。尚、このスクライブライン１１ａは、図２（ｂ）に示されるように、絶縁スペーサの第一電極１１との接合面に設定した第一の領域Ａと第二の領域Ｂとの境界線とした。次に、このスクライブライン１１ａに従って第一電極１１をダイシング加工した。次に、第二の領域Ｂにて絶縁スペーサ（の粗面１４）と接触している第一電極１１を除去した。このとき、第二の領域Ｂには粗面１４が設けられていたため、この領域において第一電極１１は絶縁スペーサとは実質的に接合されていないので絶縁スペーサから容易に剥離することができた（図２（ｃ））。
【００６４】
以上より、図１に示される荷電粒子線レンズ１を得た。
【実施例２】
【００６５】
本実施例では、図８（ａ）に示される荷電粒子線レンズ２を作製した。
【００６６】
（１−１）電極
実施例１で使用した単結晶シリコンを使用し、実施例１と同様の方法で円形状の貫通孔（ビーム通過部２１、２２、２４）を複数形成した第一電極１１、第二電極１２及び第三電極１５をそれぞれ作製した。
【００６７】
（１−２）絶縁体
実施例１で使用した無アルカリガラスを使用し、実施例１と同様の方法により、貫通孔（ビーム通過部２３）が所定の領域に設けられ、電極との接合面に関して所定の表面処理が施されている絶縁スペーサ（絶縁体１３）を二枚作製した。尚、本実施例で使用される二枚の絶縁スペーサは、第一電極１１又は第二電極１２との接合面であって、図４に示される第二の領域Ｂについては、粗面１４が設けられている。
【００６８】
（２）接合工程
次に、実施例１と同様の方法により、絶縁スペーサと電極とを順次接合した。尚、接合の際には、下記（２−１）乃至（２−４）のプロセスを行うことになるが、各プロセスを行う順番については、特に限定されない。
（２−１）第一電極１１と接合する絶縁スペーサと第三電極１５との接合
（２−２）第二電極１２と接合する絶縁スペーサと第三電極１５との接合
（２−３）第一電極１１と絶縁スペーサとの接合
（２−４）第二電極１２と絶縁スペーサとの接合
【００６９】
（３）第一電極の加工工程
次に、実施例１と同様の方法により、第一電極１１及び第二電極１２にそれぞれ図３に示されるスクライブライン１１ａを設けた。次に、このスクライブライン１１ａに従って第一電極１１及び第二電極１２をそれぞれダイシング加工した。次に、実施例１と同様の方法により、絶縁スペーサ（の粗面１４）と接触している第一電極１１を除去した。
【００７０】
以上より、いわゆるアインツェル型の荷電粒子線レンズ２を得た。
【００７１】
得られた荷電粒子線レンズ２を構成する第三電極１５に−３．７ｋＶの電圧を印加し、上下の電極（１１、１２）をアース電極とした上で、複数のビーム通過部（２１、２２、２３、２４）からなる連通孔に電子ビームを通過させたところ、放電は観測されなかった。従って、所望のレンズ作用を安定に長時間保つことができる、信頼性の高い電子レンズが得られたことが確認された。
【実施例３】
【００７２】
以下に説明する作製プロセスに従って、９面取りにより、１組の電極基板から９個の荷電粒子線レンズを作製した。
【００７３】
（１−１）電極
図１０は、本実施例（実施例３）で作製される電極を示す模式図である。図１０において、（ａ）は、使用される電極の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のｂｂ’断面図であり、（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）中に示される領域Ｘの拡大平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）中のｄｄ’断面図である。
【００７４】
図１０の電極（１１、１２）は、フォトリソグラフィと深堀ドライエッチングとを併用し、厚さ１５０μｍの単結晶シリコンの図１０（ａ）に示される領域Ｘ内に、それぞれφ８０μｍの貫通孔（ビーム通過部２１、２２）を形成することにより作製した。尚、貫通孔（ビーム通過部２１、２２）は、具体的には、図１０（ｃ）に示されるように、合計２５個（行方向５個×列方向５個）形成した。
【００７５】
（１−２）絶縁体
図１１は、本実施例（実施例３）で作製される絶縁体を示す模式図である。図１１において、（ａ）は、使用される絶縁体の平面図であり、（ｂ）は、使用される絶縁体の裏面図であり、（ｃ）は、（ａ）中のｃｃ’断面図である。尚、図１２（ａ）に示される絶縁体１３の平面は第一電極１１と接合する接合面であり、図１２（ｂ）に示される絶縁体１３の裏面は第二電極１２と接合する接合面である。
【００７６】
図１１の絶縁体１３は、以下に説明する方法により作製した。まず厚さ３００μｍの無アルカリガラスの平面及び裏面を研磨して両面（平面、裏面）について高い平滑性を確保した。次に、ウエットエッチングを用いて絶縁体１３を加工するにより、図１０（ａ）の電極（１１、１２）にそれぞれ設けた９箇所の領域Ｘに対応する位置に、矩形（正方形）状の貫通孔（ビーム通過部２３）を形成した。次に、ウエットエッチングを用いて、絶縁体１３、具体的には、図１１（ａ）に示される絶縁体１３の平面内の領域Ｂを選択的に加工することにより、当該領域Ｂに段差１６を形成した。このとき領域Ｂと領域Ａとの相対的な段差（段差１６を設けたことによる領域Ａと領域Ｂとの間の相対的な高さの差）は、５０μｍであった。
【００７７】
（２）接合工程（図１２）
次に、第一電極１１、第二電極１２及び絶縁体１３の相対的な位置あわせを行った（図１２（ａ））後、実施例１と同様の方法で接合し、図１２（ｂ）の状態とした。
【００７８】
（３）面取り工程（図１３）
次に、図１３（ａ１）及び（ａ２）中に示されるスクライブライン１１ｂ（外周部３０と段差１６の境界線）に沿って２枚の電極（１１、１２）及び絶縁体１３を一括でダイシングすることによって、外周部３０を切り離した（図１３（ｂ１）、（ｂ２））。
【００７９】
次に、図１３（ｂ１）及び（ｂ２）中に示されるスクライブライン１１ｃ（段差１６を設けた領域と設けられていない領域との境界線）に沿って第一電極１１をダイシングした後、段差１６を設けた領域にある第一電極１１を除去した（図１３（ｃ１）、（ｃ２））。尚、本実施例では、使用した絶縁体１３が所定の領域（図１１（ａ）中の領域Ｂ）に深さ５０μｍの段差１６を有していたため、この領域において第一電極１１と絶縁体１３とは接合されておらず、第一電極１１の除去を容易に行うことができた。
【００８０】
最後に、図１３（ｃ１）及び（ｃ２）中に示されるスクライブライン１１ｄ（段差１６を設けた領域内に設けられた任意のスクライブライン）に沿って２枚の電極（１１、１２）及び絶縁体１３を一括でダイシングした。以上により、９個の荷電粒子線レンズを得ることができた（図１３（ｄ１）及び（ｄ２））。尚、本実施例においては、先に、２枚の電極（１１、１２）及び絶縁体１３を一括でダイシングする工程を一通り行ってから、図１３（ｂ１）及び（ｂ２）中に示されるスクライブライン１１ｃに沿ったダイシングを行った第一電極１１の不要部分を除去してもよい。
【００８１】
ところで、得られたレンズが荷電粒子線を高精度に制御することのできるレンズであるためには、接合工程において第一電極１１と第二電極１２との位置合わせが高精度に行なわれていることが必須である。本発明においては、各電極が有する貫通孔（ビーム通過部２１、２２）は、領域Ｘ間の位置関係を含めてフォトリソグラフィを用いて高精度で形成されている。そのため、各電極（１１、１２）にそれぞれ設けたアライメント用マーク（不図示）を精度よく合せるだけで、第一電極１１と第二電極１２との位置あわせを、高精度の状態で一括かつ確実に実現することができる。さらに、電極（１１、１２）と絶縁体１３との接合後に第一電極１１の不要部を容易に除去できるように、絶縁体１３の第一電極１１との接合面の所定の領域において段差１６が設けられている。このため、スクライブラインを設定してこのスクライブラインに沿って所定の部材を切断（ダイシング）することで容易に荷電粒子線レンズを複数作製することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１（２、３）：荷電粒子線レンズ、１１：第一電極、１１ａ：スクライブライン、１２：第二電極、１３：絶縁体、１４：粗面、１５：第三電極、１６：段差、１７：接着剤、２０：連通孔、２１（２２、２３、２４）：ビーム通過部（貫通孔）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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