(57)【要約】【課題】沿面放電やレンズ−荷電粒子線被照射物間での放電の発生を抑制して耐圧性を向上させた荷電粒子線レンズを提供することである。【解決手段】荷電粒子線レンズは、板状の陽極１１と、板状の陰極１２と、陽極と陰極の間に配置される絶縁体１３と、絶縁体の少なくとも最外側面に形成され陰極とは電気的に接続し陽極とは離間して配置される導電膜１５を有する。導電膜１５のうち、少なくとも荷電粒子線被照射物１７側の端面が誘電体膜１６で覆われる。或いは、導電膜を設けず、陰極と絶縁体の外周接続部の少なくとも荷電粒子線被照射物側を誘電体膜で覆ってもよい。 【選択図】  図１−１
2013149752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの板状の陽極と、少なくとも一つの板状の陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置される少なくとも一つの絶縁体と、前記絶縁体の少なくとも最外側面に形成され前記陰極とは電気的に接続し前記陽極とは離間して配置されている導電膜と、を有し、前記絶縁体と前記陽極と前記陰極が荷電ビームを通す一つ以上のビーム通過部を持つ荷電粒子線レンズであって、 
前記導電膜のうち、少なくとも荷電粒子線被照射物側の端面が誘電体膜で覆われていることを特徴とする荷電粒子線レンズ
。
【請求項２】
少なくとも一つの板状の陽極と、少なくとも一つの板状の陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置される少なくとも一つの絶縁体と、を有し、前記絶縁体と前記陽極と前記陰極が荷電ビームを通す一つ以上のビーム通過部を持つ荷電粒子線レンズであって、 
前記陰極と前記絶縁体の外周接続部の少なくとも荷電粒子線被照射物側が誘電体膜で覆われていることを特徴とする荷電粒子線レンズ。 
【請求項３】
前記ビーム通過部の周りにおいて、前記陽極の外周側面は、前記絶縁体の最外側面及び前記陰極の外周側面それぞれより、前記ビーム通過部に近い内側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線レンズ。
【請求項４】
前記導電膜が、前記絶縁体の前記陽極のある面と同一平面まで延伸していることを特徴とする請求項１または３に記載の荷電粒子線レンズ。
【請求項５】
前記誘電体膜が、当該荷電粒子線レンズの最外側面まで延伸していることを特徴とする請求項１または３または４に記載の荷電粒子線レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子線を用いた装置に使用される荷電粒子線光学系の技術分野に属し、特に露光装置などに用いられる荷電粒子線光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの生産において、電子ビーム露光技術は、０．１μｍ以下の微細パターン露光を可能とするリソグラフィの有力候補である。これらの装置では、電子ビームの光学特性を制御するための電子光学素子が用いられる。特に、電子レンズには、電磁型と静電型があり、静電型は、電磁型に比べ、コイルコアを設ける必要がなく構成が容易であり小型化に有利となる。また、電子ビーム露光技術のうち、マスクを用いずに複数本の電子ビームで同時にパターンを描画するマルチビームシステムの提案がなされている。ビーム数は、マルチビーム型露光装置の内部に配置できる電子レンズのアレイ数により決まり、スループットを決定する大きな要因となる。そのため、近年、より高い配列密度が求められている。
【０００３】
静電型荷電粒子レンズは、電極間に電圧を印加するため、絶縁性（耐圧性）が求められる。荷電粒子線レンズの耐圧を向上させるための提案としては、電圧印加部を有する基板の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）するといった手法がある(特許文献１参照)。また、陽極と陰極のギャップ(陰極側三重点を含む)を非導電性接着剤で埋めることで陰極側三重点の電界を緩和し、荷電粒子線レンズ内の放電を防いでいる例も開示されている(特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-５７１１０号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１１０４３６６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の如き技術状況において、露光装置の更なる高スループット化と、露光パターンの更なる高精細化に伴い、露光装置には、より高精細な（より細い径の）電子ビームを、より多数集積することが望まれてきた。高精細な電子ビームを形成するためには、ビームを強く絞らなければならず、電子レンズには更なる高電界を必要とする。また、焦点距離が短くなるため、被照射物との距離も必然的に短くなる。更には、小型化・高集積化されたレンズを組み立てるために、より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。上記特許文献１の構成をこのような露光装置に適用した場合、レンズ周辺部の絶縁耐圧が不足し、放電する可能性があり得る。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した際、三重点からは電界集中によって電子が放出され、電子が絶縁体表面を叩いて二次電子を放出させる。その結果、絶縁体表面は正に帯電し、三重点近傍の電界をさらに強め、電界放出電子を増大させる。このような正帰還により、ついには絶縁体表面で二次電子雪崩現象が発生し、放電に至る。
【０００６】
更には上述のように、レンズ組み立て時に、より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。電子ビームが通過する近傍のスペーサは、電子ビーム軌道に影響しないよう、特に詳細に位置合わせされるため、製造上の公差は主に周辺部で吸収しなければならない。この周辺部は、電子ビーム軌道には影響しないものの、電子ビーム近傍と同様の電界がかかるため、位置ずれがあると形状的に電界が集中しやすく、放電の原因となることがあった。また周辺部は、組み立てや位置調整などハンドリングに伴って、キズ、欠けなどを発生することがあり、これらも形状的な電界集中による放電を助長することがあった。すなわち、電子ビームの通過する近辺よりも、むしろ周辺部の電子レンズ内での放電が問題となる場合があった。
【０００７】
加えて、上記特許文献２で開示されている構成に比べ、電子レンズ周辺部の陰極側三重点が、電子線被照射物とより近接する構成になる場合があった。従って、このように電子レンズと被照射物との距離が短くなると、電子レンズ内だけではなく、電子レンズ周辺部の陰極側三重点と電子線被照射物の間で放電に至る場合があった。すなわち、レンズ周辺部の陰極側三重点近傍の耐圧性に関し、更なる改善が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明の荷電粒子線レンズは、少なくとも一つの板状の陽極と、少なくとも一つの板状の陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置される少なくとも一つの絶縁体と、前記絶縁体の少なくとも最外側面に形成され前記陰極とは電気的に接続し前記陽極とは離間して配置されている導電膜と、を有し、前記絶縁体と前記陽極と前記陰極が荷電ビームを通す一つ以上のビーム通過部を持つ。そして、前記導電膜のうち、少なくとも荷電粒子線被照射物側の端面が誘電体膜で覆われている。または、本発明の荷電粒子線レンズは、少なくとも一つの板状の陽極と、少なくとも一つの板状の陰極と、前記陽極と前記陰極の間に配置される少なくとも一つの絶縁体と、を有し、前記絶縁体と前記陽極と前記陰極が荷電ビームを通す一つ以上のビーム通過部を持つ。そして、前記陰極と前記絶縁体の外周接続部の少なくとも荷電粒子線被照射物側が誘電体膜で覆われている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の荷電粒子線レンズによれば、上記の如き誘電体膜を設けるので、陰極側三重点の電界強度は緩和され、かつ電子放出は遮蔽される。また、誘電体膜を設けることで新たに形成される陰極側三重点は、陽極及び荷電粒子線被照射物から隠れた位置にあり、電界強度も誘電体が無い場合の陰極側三重点より低い。こうして、レンズ−荷電粒子線被照射物間での放電や沿面放電が抑制され、耐圧性が向上する。また、上記の如き導電膜を有する構成の荷電粒子線レンズにおいては、レンズ周辺部においてキズや欠け、組立ズレなどの耐圧性低下の要因が存在しても、こうした部位が導電膜により略同電位となるため、殆ど電界がかからない。これにより、レンズ周辺部における沿面放電の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１−１】第１の実施形態における荷電粒子線レンズの構成概略断面、拡大部、及びアインツェル型レンズの構成概略断面を示す図。
【図１−２】第１の実施形態におけるアインツェル型レンズの他の構成概略断面を示す図。
【図２】第２の実施形態における荷電粒子線レンズの構成概略断面、及びアインツェル型レンズの２つの構成概略断面を示す図。
【図３】第３の実施形態における荷電粒子線レンズの構成概略断面、及びアインツェル型レンズの２つの構成概略断面を示す図。
【図４】第４の実施形態における荷電粒子線レンズの構成概略断面、及びアインツェル型レンズの構成概略断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の荷電粒子線レンズの特徴は、陰極とは接続し陽極とは離間して配置される導電膜のうち少なくとも荷電粒子線被照射物側の端面が誘電体膜で覆われること、或いは、陰極と絶縁体の外周接続部の少なくとも荷電粒子線被照射物側が誘電体膜で覆われることである。この考え方に基づいて、本発明の荷電粒子線レンズは、上記課題を解決するための手段のところで述べた様な２つの基本的な構成を有する。こうした基本構成において、更に、ビーム通過部の周りにおいて、陽極の外周側面が、絶縁体の最外側面及び陰極の外周側面それぞれより、ビーム通過部に近い内側に配置される構成にしてもよい。この場合、レンズ周辺部における陰極側三重点での電界集中がさらに緩和される。また、絶縁体の陽極側の面上も絶縁体沿面となり、絶縁体沿面距離をさらに延ばすことが可能となり、組み立て時における位置ずれやキズ、欠けなど電界が集中する構造が生じやすいレンズ周辺部での沿面放電の発生をさらに抑制することができる
【００１２】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。図１−１〜図４を用いて、本発明の第１〜第４の実施形態を説明する。ただし、これらの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、本発明において陰極とは、低電位側の電極と略同電位の導電体を含むものである。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１−１（ａ）は第１の実施形態の荷電粒子線レンズの構成概略断面図であり、図１−１（ｂ）は図１−１（ａ）の点線で囲むエリアAの拡大図である。図１−１（ａ）において、１１は板状の陽極、１２は板状の陰極であり、それぞれ金属または各種合金、各種半導体などから構成される。１３は板状の絶縁体であり、各種ガラスまたは各種セラミックから構成される。絶縁体１３の一方の面には少なくとも陽極１１が配置され、これと対向する面に少なくとも陰極１２が配置される。陽極１１と陰極１２は絶縁体１３を介して電気的に絶縁されている。陰極１２、陽極１１、絶縁体１３はそれぞれ不図示の光源から放出された荷電ビームが通過する少なくとも一つの貫通孔（ビーム通過部）１４を有する。陽極１１の外周側面aは、陰極１２の外周側面b、及び絶縁体１３の最外側面cそれぞれより内側（貫通孔１４に近い側）に配置されている。
【００１４】
また、絶縁体１３の最外側面に導電膜１５が形成されている。導電膜１５は、陰極１２と電気的に接続し、陽極１１と離間して配置されている。導電膜は、金属または各種合金、各種半導体などから構成される。さらに、導電膜１５の少なくとも電子線被照射物１７側の端面を覆うように誘電体膜１６が配置されている。誘電体膜１６は各種絶縁被膜、各種セラミック、または各種非導電性接着剤などから構成される。
【００１５】
前述した様に、荷電粒子線レンズの小型化、高精細化に伴い、レンズの組み立てには、より繊細な位置合わせ、ハンドリングが要求される。すなわち、各材料は小さく、薄くなるため、ハンドリングの際に欠損しやすくなる。レンズ周辺部においてキズや欠け、組立ズレが存在すると、電界の集中、電界強度の変化により、耐圧性が低下する場合がある。また、焦点距離が短くなるため、被照射物との距離も必然的に近くなる。レンズと電子線被照射物の距離が近くなると、レンズ−電子線被照射物間で放電が起きる場合がある。加えて、電子線被照射物１７に形成されているフォトレジスト（不図示）などからの脱ガスが、放電を助長する場合もあった。
【００１６】
本実施形態によれば、陽極の外周側面aが陰極の外周側面b及び絶縁体の最外側面cより内側にあるため、レンズ周辺部における陰極側三重点での電界集中が緩和される。図１−１（ｂ）で示す破線はこの構成における等電位線であり、誘電体膜１６が無い場合の、レンズ周辺部における陰極側三重点１８にかかる電界が緩和されているのが分かる。また、絶縁体沿面距離dは絶縁体１３の厚さ以上に設定できる。さらに、レンズ周辺部において陰極側三重点近傍のキズe、欠けf、組立ズレg等が存在しても、これらの部位が略同電位なため電界が殆どかからず、沿面放電の原因となることが抑制される。加えて、誘電体膜１６により、当初の陰極側三重点１８の電界強度をさらに緩和し、かつそこからの電子放出を遮蔽することで、レンズ−電子線被照射物間での放電や沿面放電が抑制される。誘電体膜１６を設けることで新たに形成された陰極側三重点１９は陽極１１、電子線被照射物１７から隠れており、電界強度もさらに緩和される。以上の効果により、本実施形態の構成にすることで著しく耐圧性を向上させることができる。
【００１７】
図１−１（ｃ）は、第１の実施形態におけるアインツェル型レンズの構成を表す図である。同図において、１１は陽極、１２は陰極、１３は絶縁体、１４は光源から放出された荷電粒子が通過する貫通孔、１５は導電膜、１６は誘電体膜、１７は電子線被照射物である。陽極１１は、厚さ１００μm、直径９０mmの両面研磨の円板状単結晶シリコン基板である。陰極１２は、厚さ１００μm、直径１０１.６mmの両面研磨の円板状単結晶シリコン基板である。絶縁体１３は、厚さ４００μm、直径１０１.６mmの円板状硼珪酸ガラスである。貫通孔１４の開口径は、陽極１１、陰極１２においてはそれぞれ３０μmで、絶縁体１３においては４mmである。ここで、陽極１１、陰極１２は絶縁体１３を挟み、貫通孔１４の中心軸を揃えて配置されている。導電膜１５は白金で、膜厚は５００nm、膜幅W１５は５００μmで、陰極１２と絶縁体１３の外周接続部の全てを覆っている。誘電体膜１６は酸化シリコンである。膜厚は３００nm、膜幅W１６は３００μmで、導電膜１５の電子線被照射物１７側の端面の全てを覆っており、導電膜１５上に１５０μm延伸している。電子線被照射物１７は、厚さ７７５μm、直径３００mmの単結晶シリコンウエハで、フォトレジストとしてPMMAを５０nm成膜している。また、荷電粒子線レンズアレイと電子線被照射物１７の間の距離は１００μmである。
【００１８】
次に、図１−１（ｃ）に示すアインツェル型レンズの第１の実施形態の製造方法を説明する。陽極１１及び陰極１２においては、シリコンウエハに、高精度のフォトリソグラフィとドライエッチングにより貫通孔１４を形成する。絶縁体１３においては、サンドブラスト加工により貫通孔１４を形成し、ウェットエッチングと表面研磨により加工面のマイクロクラックやバリを処理する。図示例では１つの貫通孔を示すが、複数の貫通孔が形成されてもよい。次に、これらの加工をした２枚の陽極１１、１枚の陰極１２、２枚の絶縁体１３を、陽極１１、絶縁体１３、陰極１２、絶縁体１３、陽極１１の順番で中心軸を合わせて接合する。こうして、図１−１（ｃ）に示す構成となる。接合は、耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使って張り合わせた。その後、白金スパッタ膜のリフトオフプロセスにより導電膜１５を形成する。さらに、酸化シリコンスパッタ膜のリフトオフプロセスにより誘電体膜１６を形成すると、図１−１（ｃ）に示す構成となる。
【００１９】
この構成にすることで、図１−１（ｂ）で示したのと同様に、レンズ周辺部における陰極側三重点の電界が緩和し、絶縁体沿面距離が長くなるため、耐圧性が向上する。さらに、導電膜１５によりレンズ周辺部の陰極側三重点近傍のキズ、欠け、組立ズレ等に電位差を与えないため、沿面放電の発生を抑制することができる。加えて、誘電体膜１６により陰極側三重点１８の電界を緩和、かつ電子放出を遮蔽し、電子線被照射物１７との間の放電も抑制する。新たに形成された陰極側三重点１９は陽極１１、電子線被照射物１７から隠れた位置にあり、電界強度も、誘電体１６が無い場合の陰極側三重点１８より低く、耐圧性が向上する。実際に、陰極１２に−３.７kVを印加し、２枚の陽極１１をアース電位として、貫通孔１４に電子ビームを通過させたところ、レンズアレイ内、及びレンズ−電子線被照射物間共に放電は観測されず、所望のレンズ作用を安定に長時間保つことが出来た。この様に、本実施形態により、信頼性の高い電子レンズが構成できることが確認された。また、図１−２（ｄ）に示すように、導電膜１５の誘電体膜１６で覆われていない端面にも誘電体膜１６bを形成しても良い。この構成にすることで荷電粒子線レンズアレイ内での放電可能性をより減じることができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
次に、図２を用いて第２の実施形態を説明する。図２（ａ）は本発明の第２の実施形態の荷電粒子線レンズの構成概略断面図である。図２（ａ）に示すように第２の実施形態は、第１の実施形態で説明した導電膜１５が、絶縁体１３の陽極１１のある面と同一平面まで延伸した導電膜２５となっている。さらに、導電膜２５の少なくとも電子線被照射物１７側の端面を覆うように誘電体膜２６が配置されている。第２の実施形態の構成にすることで、絶縁体沿面dを、平坦性が優れ、三重点のカバレッジ性を担保しやすい、すなわち、特異点を持ちにくい絶縁体１３の平面上のみでとることが可能となり、耐圧性能はより向上する。第１の実施形態より絶縁体沿面距離が若干短くなるにも関わらず絶縁耐圧がより向上しているのは、電界のかかる沿面を平面性に優れる面で構成している効果が大きいためと考えられる。
【００２１】
本実施形態は、以下で説明する箇所以外は、第１の実施形態と同様の材料・寸法および製造方法で作製され得る。図２（ｂ）は第２の実施形態におけるアインツェル型レンズを表す図面であり、同図において、２５は導電膜、２６は誘電体膜である。導電膜２５は白金で、膜厚は５００nm、膜幅W２５は１.３mmである。陰極１２及び２枚の絶縁体１３の最外側面の全てと、２枚の絶縁体１３の陽極１１のある面上の最外側面から２００μm内側までを覆っている。誘電体膜２６は酸化シリコンで、膜厚は３００nm、膜幅W２６は３００μmで、導電膜２５の電子線被照射物１７側の端面の全てを覆っており、導電膜２５上に１５０μm延伸している。
【００２２】
次に、第２の実施形態の製造方法を説明する。第１の実施形態と同様に貫通孔の形成と接合を行う。その後、白金スパッタ膜のリフトオフプロセスにより導電膜２５を形成する。さらに、酸化シリコンスパッタ膜のリフトオフプロセスにより誘電体膜２６を形成すると、図２（ｂ）に示す構成となる。この構成にすることで、第１の実施形態と同様に、陰極側三重点の電界緩和、絶縁体沿面距離の増加、キズや欠け等に電位差を与えないことの効果が得られる。さらに、レンズ周辺部で電界がかかる面は、図２（ｂ）の絶縁体沿面dに示す通り、板状の陽極１１の主平面のみとなる。この面は一般的に平坦性に優れ、ハンドリング時のキズや欠け等も発生しにくい場所である。すなわち、絶縁体沿面d上に、形状的に電界が集中する特異点を持つ可能性が低くなり、沿面放電の発生を抑制することができる。また、誘電体膜２６により陰極側三重点２８の電界を緩和、かつ電子放出を遮蔽し、電子線被照射物１７との間の放電も抑制する。新たに形成された陰極側三重点２９は、誘電体２６が無い場合の陰極側三重点２８より電界強度が低く、耐圧性が向上する。実際に、陰極１２に−３.７kVを印加し、２枚の陽極１１をアース電位として、貫通孔１４に電子ビームを通過させたところ、レンズアレイ内、及びレンズ−電子線被照射物間共に放電は観測されず、所望のレンズ作用を安定により長時間保つことが出来た。こうして、信頼性の高い電子レンズを構成できることが確認された。本実施形態でも、図２（ｃ）に示すように、導電膜２５の誘電体膜２６で覆われていない端面にも誘電体膜２６bを形成しても良い。この構成にすることで荷電粒子線レンズアレイ内での放電可能性をより減じることができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
次に、図３を用いて第３の実施形態を説明する。図３（ａ）は本発明の第３の実施形態の荷電粒子線レンズの構成概略断面図である。図３（ａ）に示すように第３の実施形態では、第２の実施形態における誘電体膜２６が、レンズの側面まで延伸した誘電体膜３６となっている。第３の実施形態の構成にすることで、第２の実施形態と同様に、絶縁体沿面dを、平坦性が優れ、特異点を持ちにくい絶縁体１３の平面上のみでとることが可能となり、耐圧性能がより向上する。その上、延伸した誘電体膜３６を設けることで新たに形成された陰極側三重点３９は、陽極及び電子線被照射物からより遠くなって、これから隠れており、電界強度も低い。従って、耐圧性能はより向上する。
【００２４】
本実施形態は、以下で説明する箇所以外は、第２の実施形態と同様の材料・寸法および製造方法で作製され得る。図３（ｂ）は第３の実施形態におけるアインツェル型レンズを表す図面であり、同図において、３６は誘電体膜である。誘電体膜３６は酸化シリコンで、膜厚は３００nm、膜幅W３６は８００μmで、導電膜２５の電子線被照射物１７側の端面の全てを覆っており、導電膜２５上に６５０μm延伸している。すなわち、誘電体膜３６は、導電膜２５の電子線被照射物１７側の端面より貫通孔１４の側へ１５０μm近い位置から、レンズ外側面の略中間位置までを覆っている。
【００２５】
次に、第３の実施形態の製造方法を説明する。第２の実施形態と同様に貫通孔の形成と接合及び導電膜２５の形成を行った後、酸化シリコンスパッタ膜のリフトオフプロセスにより誘電体膜３６を形成すると、図３（ｂ）に示す構成となる。この構成にすることで、第２の実施形態と同様に、陰極側三重点の電界緩和、絶縁体沿面距離の増加、キズや欠け等に電位差を与えない、レンズ周辺部で電界がかかるのが板状の陽極１１の主平面のみであるといった効果がある。また、誘電体膜３６により、陰極側三重点３８の電界を緩和、かつ電子放出を遮蔽し、電子線被照射物１７との間の放電も抑制することができる。新たに形成された陰極側三重点３９は、陽極１１と電子線被照射物１７から隠れた位置にあり、電界強度も誘電体３６が無い場合の陰極側三重点３８より低く、耐圧性が向上する。実際に、陰極１２に−３.７kVを印加し、２枚の陽極１１をアース電位として、貫通孔１４に電子ビームを通過させたところ、レンズアレイ内、及びレンズ−電子線被照射物間共に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より長時間保つことが出来る。こうして、より信頼性の高い電子レンズが構成できることが確認された。本実施形態でも、図３（ｃ）に示すように、導電膜３５の誘電体膜３６で覆われていない端面にも誘電体膜３６bを形成しても良い。この場合、誘電体膜３６、３６bはそれぞれ膜幅W３６bが６００μmで、導電膜３５上に４５０μm延伸している。この構成にすることで荷電粒子線レンズアレイ内での放電可能性をより減じることができる。
【００２６】
（第４の実施形態）
次に、図４を用いて第４の実施形態を説明する。図４（ａ）は本発明の第４の実施形態の荷電粒子線レンズの構成概略断面図である。図４（ａ）に示すように、板状の陽極１１と板状の陰極１２と板状の絶縁体１３の構成については、第４の実施形態は第１の実施形態と同様である。第４の実施形態では、レンズ側面における、陰極１２と絶縁体１３の接続部の少なくとも一部を覆うよう、誘電体膜４６が配置されている。誘電体膜４６は各種酸化膜、各種セラミック、または各種非導電性接着剤などから構成される。図４の構成では、陰極の径と絶縁体の径がほぼ同じであるので、陰極の外周側面（絶縁体との外周接続部でもある）の少なくとも荷電粒子線被照射物側の端面が誘電体膜で覆われている。絶縁体の径のほうが陰極の径より大きい場合にも、誘電体膜をこの様に覆えばよい。絶縁体の径のほうが陰極の径より小さい場合には、陰極と絶縁体の外周接続部（必ずしも陰極の外周側面ではない）の少なくとも荷電粒子線被照射物側が誘電体膜で覆われることになる。総括的に言えば、陰極と絶縁体の外周接続部の少なくとも荷電粒子線被照射物側が誘電体膜で覆われることになる。
【００２７】
以上の構成において、絶縁体沿面距離dは絶縁体１３の厚さ以上に設定できる。さらに、陽極の外周側面aが陰極の外周側面b及び絶縁体の最外側面cより内側にあるため、レンズ周辺部における陰極側三重点での電界集中が緩和される。加えて、誘電体膜４６により、陰極側三重点４８の電界強度は緩和され、かつ電子放出は遮蔽される。誘電体膜４６を設けることで新たに形成された陰極側三重点４９は、陽極１１及び電子線被照射物１７から隠れた位置にあり、電界強度も誘電体４６が無い場合の陰極側三重点４８より低く、耐圧性が向上する。以上の効果により、本実施形態の構成にすることで耐圧性を向上させることができる。
【００２８】
本実施形態は、以下で説明する箇所以外は、第１の実施形態と同様の材料・寸法および製造方法で作製され得る。図４（ｂ）は第４の実施形態におけるアインツェル型レンズを表す図面であり、同図において、１１は陽極、１２は陰極、hは給電用貫通孔、１３は絶縁体、４３は給電用貫通孔hを有する絶縁体である。また、１４は光源から放出された荷電粒子が通過する貫通孔、４６は誘電体膜、１７は電子線被照射物である。陽極１１は、厚さ１００μm、直径８０mmの両面研磨の円板状単結晶シリコン基板であり、絶縁体１３、４３は厚さ４００μm、直径１０１.６mmの円板状硼珪酸ガラスである。ここで、陽極１１と陰極１２は絶縁体１３、４３を挟み、貫通孔１４の中心軸を揃えて配置されている。誘電体膜４６は酸化シリコンで、膜厚は３００nm、膜幅W４６は３００μmであり、陰極１２と絶縁体１３の外周接続部の全てを覆っている。給電用貫通孔hは、電子線被照射物１７と反対側の絶縁体４３に、レンズアレイの中心を軸として対向する２箇所に形成される。形成位置は外周側面より４mm内側で、開口径は２mmである。
【００２９】
次に、第４の実施形態の製造方法を説明する。陽極１１と陰極１２においては、シリコンウエハに高精度のフォトリソグラフィとドライエッチングにより貫通孔１４を形成する。絶縁体１３、４３においては、サンドブラスト加工により貫通孔１４を形成し、ウェットエッチングと表面研磨により加工面のマイクロクラックやバリを処理する。さらに、絶縁体４３にはフォトリソグラフィとウェットエッチングにより給電用貫通孔hを形成する。次に、こうして加工した２枚の陽極１１、陰極１２、絶縁体１３、絶縁体４３を、陽極１１、絶縁体４３、陰極１２、絶縁体１３、陽極１１の順番で中心軸を合わせて接合する。接合には耐熱性のあるシリコーン系の接着剤を使って張り合わせる。その後、酸化シリコンスパッタ膜のリフトオフプロセスにより誘電体膜４６を形成する。次に、給電用貫通孔hを介して配線(不図示)と陰極１２をワイヤーボンディングにより接続し、最後に貫通孔hを絶縁性接着剤(不図示)で充填する。こうして、図４（ｂ）に示す構成を作製できる。
【００３０】
以上の構成にすることで、レンズ周辺部における陰極側三重点４８の電界が緩和し、絶縁体沿面距離が長くなるため耐圧性が向上する。さらに、誘電体膜４６により陰極側三重点４８の電界をより緩和し、かつ電子放出を遮蔽する。レンズ周辺部の陰極側三重点近傍のキズ、欠け、組立ズレ等も誘電体膜で覆われているため、沿面放電の発生を抑制することができる。この構成にて陰極１２に−３.７kVを印加し、２枚の陽極１１をアース電位として、貫通孔１４に電子ビームを通過させたところ、レンズアレイ内及びレンズ−電子線被照射物間共に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信頼性の高い電子レンズを構成できることが確認された。
【符号の説明】
【００３１】
１１・・陽極、１２・・陰極、１３・・絶縁体、１４・・貫通孔、１５・・導電膜、１６、４６・・誘電体膜、a・・陽極外周側面、b・・陰極外周側面、c・・絶縁体最外側面
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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