静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法および偏向器・レンズ
【目的】本発明は、粒子線ビームを偏向あるいは集束・発散する静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法および静電多極子型の偏向器・レンズに関し、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得ることを目的とする。
【構成】静電多極子を構成する各電極子について、軸方向の位置および軸方向と直角方向である半径方向の位置を所望の位置に固定する治具と、静電多極子を構成する各電極子を固定すると共に固定した各電極子に電圧を印加するためのパターンを設けたプリント基板とを備え、静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して静電多極子の軸方向および半径方向の位置を所望の位置に保持した状態で、各電極子をプリント基板のパターンに固定した後、治具を解放して静電多極子をプリント基板上に形成する。
【構成】静電多極子を構成する各電極子について、軸方向の位置および軸方向と直角方向である半径方向の位置を所望の位置に固定する治具と、静電多極子を構成する各電極子を固定すると共に固定した各電極子に電圧を印加するためのパターンを設けたプリント基板とを備え、静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して静電多極子の軸方向および半径方向の位置を所望の位置に保持した状態で、各電極子をプリント基板のパターンに固定した後、治具を解放して静電多極子をプリント基板上に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法および偏向器・レンズに関するものであって、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）等の荷電粒子線の偏向や集束などを行う電子光学系に用いる静電多極子型の偏向器やレンズの製造方法および偏向器・レンズである。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏向器は図９に示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の鏡筒（ＥＯＣ）のアライナーやスキャナーに用いられている。
【０００３】
この際、アライナーやスキャナーを構成する各電極子を樹脂や碍子等の絶縁体で絶縁し、この絶縁体を座に固定してアライナーやスキャナーを構成しているが、その構造については極めて多様である。
【０００４】
例えば、大まかに、電極子の固定には２通りがある。各電極子を精度よく作成した偏向器と絶縁体のアセンブリ（アライナーやスキャナー）をネジで固定する方法（図９の（ａ））または接着する方法（図９の（ｂ））がある。各図では対向する軸対称な２つの電極子を、ここでは、説明を簡単にするために表現する（通常は例えば８つの電極子である）。
【０００５】
図９は、従来の偏向器の組立例を示す。
【０００６】
図９の（ａ）において、電極子８１と一体の電極取り出し板８３を絶縁体８２に載せ、ネジ穴ａに絶縁体８２を嵌め込み、これらを座８４にネジ穴ａでネジ固定する。この時、衝Ｓｌと衝Ｓ２によって軸ｚと電極子８１間は所定の距離ｒを保つ。省略するが、紙面垂直方向の精度及びｚ軸と平行方向の位置精度についても上記同様の衝を持つ構造を持たなければならないのは言うまでもない。座８４はネジ穴ｂで外筒８５にネジ固定して完成する。自明なので高さ方向の衝については省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９の（ａ）において、衝Ｓｌ、衝Ｓ２が電極子８１の軸ｚに対する主な精度を決める。しかしネジａを締め付けるとその精度は変わる弱点を持つ。即ち、精度の良いパーツを作成する必要があり、且つ組み上げ精度が良好な設計をする必要がある。
【０００８】
しかしながら、パーツの製造精度の問題も含めると、その誤差を組み上げ時に吸収することになるので、ネジ止めで出来た偏向器の精度を計測しながらネジ絞めの再調整を余儀なくされることがもっぱらである。組み上げ時に電極位置を微調整できるようにしたものもあるが、その構造は複雑で非常に高価なものである。
【０００９】
図９の（ｂ）において、電極子８１’と一体の電極棒８３’を絶縁体（円筒柱）８２’の内穴に通し、これを座８４’の穴に通して、衝Ｓｌ’を保持したまま、電極棒８３’と絶縁体８２’の間および絶縁体８２’と座８４’との間を接着８７する。この時、Ｓ１’面が衝となって軸ｚと電極８１’間距離ｒを保つ。ここでは電極子８１’および絶縁体８２’および座８４’が持つ衝Ｓ１’が電極子８１’の軸に対する主な精度を決める。
【００１０】
上記衝を持たずに、軸と同芯の位置合わせ治具を用いて電極８１’を同芯に固定して接
着する例もある。
【００１１】
電極子の配線の持つ電位は、軸ｚ付近に不要な偏向電場を与え、軸ｚを通過する荷電粒子に不要な偏向をする。実際には電極座が電極子を覆うような静電シールド構造にするのが一般的であるが、用途によっては省略する場合もある。
【００１２】
以上はいずれも組み立てに精巧な製造方法を用いなければならず、熟練と時間を要すという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、これらの問題を解決するため、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造し、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得るようにしている。
【００１４】
そのため、本発明は、粒子線ビームを偏向あるいは集束・発散する静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法において、静電多極子を構成する各電極子について、軸方向の位置および軸方向と直角方向である半径方向の位置を所望の位置に固定する治具と、静電多極子を構成する各電極子を固定すると共に固定した各電極子に電圧を印加するためのパターンを設けたプリント基板とを備え、静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して静電多極子の軸方向および半径方向の位置を所望の位置に保持した状態で、各電極子をプリント基板のパターンに固定した後、治具を解放して静電多極子をプリント基板上に形成するようにしている。
【００１５】
この際、各電極子について軸方向と直角方向である半径方向の位置に加えて、各電極子間の回転角度に対応する所望の位置に固定する治具を備え、静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して静電多極子の軸方向および半径方向の位置と各電極子間の回転角度に対応する所望の位置とに保持した状態で、各電極子を前記プリント基板のパターンに固定した後、治具を解放して静電多極子をプリント基板上に形成するようにしている。
【００１６】
また、プリント基板を治具に位置あわせした後に、各電極子をプリント基板のパターンに固定するようにしている。
【００１７】
また、固定として、半田付けあるいはロー付けで固定するようにしている。
【００１８】
また、プリント基板を、金属製の取り付け板にプリント基板を固定した取り付け板とするようにしている。
【００１９】
また、静電多極子を構成する各電極子を、治具の軸方向および半径方向に一括して押圧して固定する際に、各電極子の押圧する部分あるいは近傍に切込みを入れて切込みによる変形応力で各電極子を一定の押圧力で一括して、あるいは治具の各電極子を押圧する部分にバネを設けてバネを介して各電極子を一定の押圧力で一括して、治具にそれぞれ固定するようにしている。
【００２０】
また、プリント基板あるいはプリント基板を固定した取り付け板を、電子光学系を形成する鏡筒に位置合わせして固定し、電子光学系の偏向器あるいはレンズを形成するようにしている。
【００２１】
また、プリント基板の表側および裏側のいずれか一方あるいは両者に各電極子を固定するようにしている。
【００２２】
また、電極子の数を、２の倍数とするようにしている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造することにより、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造し、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得ることを実現した。
【実施例１】
【００２５】
まず、図１を用いて本発明が用いられる鏡筒（電子光学系）の概略について説明する。ここでは、鏡筒の例として、静電レンズ（発散、集束）、静電偏向系（アライナー、スキャナー）などを用いた走査型電子顕微鏡の鏡筒（電子光学系）の例を以下に説明する。他に、透過型電子顕微鏡、収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）等の鏡筒（電子光学系）がある。
【００２６】
図１は、本発明の鏡筒例を示す。
【００２７】
図１において、鏡筒１は、ここでは、走査型電子顕微鏡の電子光学系を模式的に表した要部の断面図であって、１１〜１９から構成されるものである。
【００２８】
電子銃（イオン銃）１１は、陰極から電子（あるいはイオン銃１１の陽極からイオン（陽子））を引き出して、図示の下方に放射するものであって、熱電子銃、フィールドエミッション型電子銃、イオン銃などの電子、イオン（陽子）を放出する公知のものである。以下、電子銃１１から放出された電子について、詳細に説明する。
【００２９】
偏向器（アライナー）１２は、偏向器であって、電子銃１１から放出された電子を偏向して軸合わせ（アライナー）するものである。当該偏向器（アライナー）１２により、電子銃１１から放出された電子のビーム（電子ビーム）の軸と、後段のレンズ１３などの軸（中心軸）に軸合わせし、電子ビームをレンズ１３の軸上に走行させることが可能となる。
【００３０】
レンズ１３は、静電型のレンズ１３であって、電子銃１１から放出された電子ビームを集束するものである。
【００３１】
電子ビーム１４は、レンズ１３で集束された後の電子ビームを示す。
【００３２】
絞り１５は、レンズ１３で集束された後の電子ビームから、軸上の所定開き角度内のもののみを通過させる公知のものである。
【００３３】
偏向器（スキャナー）１６は、静電型の偏向器（スキャナー）であって、電子ビーム１４を２段偏向し、試料１９上に照射される電子ビームを走査（Ｘ方向およびＹ方向に面走査）するものである。
【００３４】
レンズ１７は、静電型の対物レンズであって、レンズ１３で集束された電子ビームを試料１９上に細く絞って照射するためのものである。
【００３５】
検出器１８は、細く絞った電子ビームを試料１９に照射しつつ平面走査したときに放出される２次電子、反射電子などを捕集・増幅する公知のものである。
【００３６】
試料１９は、細く絞った電子ビームを照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子を検出器１８で捕集・増幅してビデオ増幅器２６によって増幅し、図示外の表示装置の画面上に拡大した画像（２次電子画像など）を表示する対象の試料（観察試料）である。
【００３７】
軸（中心軸）２０は、レンズ１７などから構成される電子光学系（鏡筒１）の光軸を表す。
【００３８】
ドライバ２は、鏡筒（電子光学系）１を動作させるための電源を供給したり、検出器１８で検出した信号を増幅したりなどするドライバであって、２１から２６などから構成されるものである。
【００３９】
電子銃電源２１は、電子銃１１に電源を供給し、当該電子銃１１から電子を放出させるものであって、電子銃１１が熱陰極型の場合にはフィラメントの加熱用の電流、フィラメントとグリッドとの間の負バイアス電圧、更に、電子を加速する正の加速電圧などを、電子銃１１に供給する公知の電源である。
【００４０】
アライナー電源２２は、静電型の偏向器（アライナー）１２に電圧を供給するものである。
【００４１】
レンズ電源２３は、静電型のレンズ１３に電圧を供給するものである。
【００４２】
スキャナー電源２４は、偏向器（スキャナー）１６に、電子ビームを２段偏向する電圧（指定された倍率に相当して電子ビームを２段変更する走査電圧）を供給するものである。
【００４３】
レンズ電源２５は、レンズ１７に電圧を供給し、電子ビームを細く絞って試料１９に照射するものである。
【００４４】
ビデオ増幅器２６は、検出器１８により試料１９から放出された２次電子あるいは反射した反射電子などの検出した信号を増幅し、図示外の表示装置の画面上に画像（２次電子画像、反射電子画像など）を表示するものである。
【００４５】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の鏡筒例中の偏向器１２，１６に用いられる本発明の偏向器についてその製造方法を詳細に説明する
【００４６】
図２は、本発明の製造フローチャートを示す。
【００４７】
図２において、Ｓ１は、電極の製造を行う。これは、偏向器、レンズを構成する各電極子の製造として、例えば後述する図３の２段８極子の各電極子（極子）をそれぞれ製造（例えば板金のプレス加工又は切削で製造）を行う。
【００４８】
Ｓ２は、プリント基板の製造を行う。これは、偏向器、レンズの各電極子を半田付けなどで固定するためのパターンを有するプリント基板の製造として、例えば後述する図４の８極子（８極の電極子）を半田付けなどで固定するためのパターンを有するプリント基板を製造する。
【００４９】
Ｓ３は、治具の製造を行う。これは、Ｓ１で製造した各電極子を、軸方向および半径方向の所定位置（更に各電極子間の回転角度（位相）に対応する所定位置）に配置して、Ｓ２で製造したプリント基板のパターン上に半田付けなどで固定するための治具の製造を行う。例えば後述する図６、図７の治具の製造（例えば切削で製造）を行う。
【００５０】
以上のＳ１からＳ３によって、偏向器、レンズを製造するために必要な各電極子、プリント基板、および治具を製造し、偏向器、レンズを製造する（組み立てる）準備が完了したこととなる。以下のＳ４以降で偏向器、レンズを製造する手順を詳細に説明する。
【００５１】
Ｓ４は、ベース治具へのＰ板の装着である。これは、Ｓ２で製造したプリント基板を、Ｓ３で製造した治具のベースに嵌め込み固定し、治具に対してプリント基板の位置合わせを行う（軸方向および半径方向の治具に対するプリント基板の位置合わせを行う、図４から図７を用いて後述する）。
【００５２】
Ｓ５は、中心合わせ治具の装着をする。これは、Ｓ４で治具のベースに固定したプリント基板について、更に、当該治具の中心合わせ用の治具を挿入して位置を合わせる（図３から図７を用いて後述する）。
【００５３】
Ｓ６は、電極子の装着をする。これは、Ｓ４、Ｓ５で治具にプリント基板の位置を合わせした後、偏向器、レンズを構成する各電極子を装着し、その位置をそれぞれ合わせる（図３から図７を用いて後述する）。詳細には、電極子のピン部をＰ板（プリント基板）のＴＨ（スルーホール）に入れ、次に、電極子を中心治具に嵌め込む。
【００５４】
Ｓ７は、押させ治具の装着をする。これは、Ｓ４からＳ６でプリント基板を治具に装着し、更に、偏向器、レンズを構成する各電極子をプリント基板の該当スルーホールに入れると共に治具の該当箇所に装着した状態で、治具の押さえ具の装着を行う、例えば後述する図６の押させ治具を上から下方向にネジで各電極子を押圧し、軸方向および半径方向、更に各電極子間の回転角度（位相）の当該電極子の軸合わせを行う。具体的には、図６のＣ部で押させ、Ａ，Ｂ部の衝を取る（Ａ，Ｂ部の位置合わせを行う）。ここで、Ａ部の衝は、電極子の高さを等位に固定する（各電極子の高さ方向（軸方向）の位置を同じ位置に固定して各電極子の軸方向の位置合わせを行った状態に固定する）。Ｂ部の衝は、電極子を中心軸対称かつ等位相に固定する（各電極子について、半径方向の位置合わせ（半径方向と回転方向（電極子と電極子との間の回転角度（位相））の両者の位置合わせ、以下同様）を行った状態に固定する）。
【００５５】
Ｓ８は、電極子と基板間の半田付けする。これは、Ｓ６で各電極子のピン部をプリント基板のスルーホールに入れ、かつＳ７で各電極子を治具により軸方向および半径方向（各電極子間の角度（位相）を含む）に位置合わせを精度良好に行った状態で、各電極子とプリント基板のパターンとを半田付けで強固に固定する。尚、半田付けの他に、電極子をプリント基板のパターン（スルーホール）に強固に導電性を持たせて固定できるものであれば、ロー付け、導電性接着材などでも良い。
【００５６】
Ｓ９は、シールドを基板に固定する。これは、各電極子を外部の外乱からシールドするためのシールド（覆い板）をプリント基板の該当パターンにネジ止めまたはスルーホールにピン部を挿入して捻り止める（シールを要する場合のみ）（図５参照）。そして、治具を取り外す。
【００５７】
Ｓ１０は、配線する。各電極子などを必要に応じて電気配線し、偏向器、レンズとして動作するように、配線を行う（尚、プリント基板上で予めパターンで配線されている部分は、不要である）。
【００５８】
Ｓ１１は、電極子アセンブリの固定する。これは、Ｓ１からＳ１０で製造された複数の電極子をプリント基板に固定した偏向器、レンズ（電極子アセンブリ）を鏡筒（電子光学系）にネジ止めなどで固定する。
【００５９】
以上によって、各電極子、プリント基板、治具を製造した後、プリント基板を治具に装着、各電極子をプリント基板および治具に装着した後、治具の押さえ部を押圧して精度良好に治具に各電極子を一定圧力で位置付けた状態で、プリント基板のパターンにそれぞれ半田付けして固定した後、治具を取り去ることにより、各電極子の軸方向および半径方向（回転方向（位相）も含む）の位置合わせを極めて精度良好かつ簡易な製造手順により実現した偏向器、レンズを製造することが可能となった。以下順次詳細に説明する。
【００６０】
図３は、本発明の１例として２段８電極子の外観図を示す。図３の（ａ）は斜め上方向から見た図を示し、図３の（ｂ）は更に上方から見た図を示す。一般的には、多電極子１段の電極数は２ｎ電極子（ｎは１以上の整数）であるが、ここでは一例として、仕上がり外観としては８電極子２段の偏向器の外観を図３の（ａ），（ｂ）に示し、その他では図および説明を簡単にするために、対向する２電極子で以下説明する。
【００６１】
図４は、プリント基板の外観図を示す。
【００６２】
図５は、電極子および要部の拡大図を示す。
【００６３】
図６および図７は、治具を示す。
【００６４】
ここで、図３は、Ｐ板３２（プリント基板、以下同様）（図４）と１段目の８極の電極子３１と２段目の８極の電極子３１’（図５参照）を治具（図６の（ａ），（ｂ）、図７の（ｃ）、（ｄ））で組み立てて８電極子２段の偏向器（レンズ）アセンブリとした完成図の例（図３）である。図３の３３は半田付け部または銀ロウ付け部である。
【００６５】
治具については、プリント基板の軸中心を得るベース治具６１，６１’（図６の（ａ），（ｂ）参照）、電極子３１，３１’を軸対称に並べる中心合わせ治具６２，６２’（図６のの（ａ），（ｂ）参照）と押え治具６３，６３’（図６の（ａ），（ｂ）参照）である。以下、Ｐ板、電極子、治具の順に、図３から図７を用いて順次詳細に説明する。
【００６６】
（１）Ｐ板３２（図４参照）の例について：Ｐ板３２はエポキシ樹脂製等の樹脂製絶縁基板や碍子（セラミックス）絶縁基板が一般的である。一般的な真空装置では、エポキシ基板を用い、超高真空を要する装置では、ベークアオウト可能な碍子基板を用いる。一般的にはエポキシ樹脂製絶縁基板にＣｕ（銅）製パターン、碍子製絶縁基板にＷ／Ｃｕ合金製パターンがあり、電極子を接続・固定するとき、前者では半田付け、後者では銀ロウ付けを用いる（公知の技術であるので、省略する）。以上の金属は当然に非磁性体である。
【００６７】
Ｐ板３２の表裏には基板中心面に関する面対称の、且つ軸ｚに関する軸対称の、且つ軸ｚに関して等位相の導体パターンを持つ。Ｐ板３２の内円孔４２および外円周４３は同芯で、同芯点（軸ｚ）は紙面に垂直な軸である。表面にアース電位となる導体パターン４４（図４参照）を有し、内円孔４２も導体パターン４４の一部である。パターン面上に、軸対称に放射状同位相に８筋のパターンがあり、この−筋に内側からアース電位
と絶縁４５した４個のパターンがそれぞれ並ぶ。即ち内側から、
・２段目電極子用パターンｐｌ
・ｌ段目電極子用パターンｐ２
・２段目電極子用及びＦＴ用パターンｐ３
・１段目電極子用及びＦＴ用パターンｐ４
の順に並ぶ（図４）。
【００６８】
各パターンには電極子３１のピン５２等を嵌め込むスルーホール（ＴＨ）ｔｌ〜ｔ４を成し、表裏同パターンを接続している。両脇のＴＨｔ５，６はフィードスルー用配線を刺
す部分である。最終的に上記パターンｐｌとｐ３間、Ｐ２とｐ４間は電極子を介して電位接続される。
【００６９】
Ｐ板上のｔ７は、電極子３１を静電シールドするシールド筒５４又は蓋を半田付け又はロウ付けするピンの受け口である（図５の（ｅ））。
【００７０】
Ｐ板については、裏表パターンに加えて内部に配線を有する多層基板も一般的であり、これを用いれば、より多様な電極本数に対応できる。
【００７１】
（２）電極子（図５）について：一定の板厚を持つ電極子を板に垂直な方向から見た１段目及び２段目の電極子３１，３１’を各々図５の（ａ），（ｄ）に示す。１段目の電極子３１は、Ｐ板３２のＴＨ（スルーホール）ｔ２，ｔ４に差し込んで半田付け又は銀ロウ付けすべきピン部５２を有し、且つＰ板３２、中心合わせ治具６２（図６の（ａ））との衝をとる各々Ａ部とＢ部と、押さえ治具６３（図６の（ａ））との当たりとるＣ部を各々有する。
【００７２】
１段目の８極の電極子について、同時に衝Ａ，Ｂをとるため、当て面Ｃ付近に切り込み５３（点線）を採用して、押し込み治具で各衝Ｃを押したときに、Ｃ部を少し変形させて多極子すべてのＣ部に圧力がかかるようにする場合もある（拡大図５の（ｂ）、（ｃ））。２段目電極子３１’については、Ｃ部が変形し易いよう切れ込み方は異なる（切り欠き５３’）。
【００７３】
尚、Ｃ部の切り欠き５３，５３’を用いずに、図７の（ｄ）の押え治具６７を用いると、全ての電極子３１のＣ面に治具６７の当てバネ６８を押して同様の効果を得られる。
【００７４】
図５の（ａ），（ｄ）の電極子で斜めになっている形状について、当て面Ｃ、Ｃ’以外の部分については斜めである必要はない。
【００７５】
（３）治具について：治具の材料は金属製又は碍子製である。
【００７６】
図６の（ａ）は治具でＰ板３２及び一段目電極子３１を組み立てて固定した図である（対向する２極のみ表示）。
【００７７】
ベース治具６１にＰ板３２を装着してネジｎｌ固定すると、衝Ｄｌ，Ｄ２により、Ｐ
板３２はベース治具６１に並行に且つ同芯に固定される。
【００７８】
規則的な歯車状を断面とする中心合わせ治具６２をワッシャ６４を介してネジｎ２で固定すると、衝Ｄ３，Ｄ４によって本治具はベース治具６１と同軸で垂直になる。
【００７９】
電極子３１を中心合わせ治具６２の歯車凹部に嵌め込みつつＰ板３２のピン部ｐをＰ板３２のＴＨｔ２，ｔ４に差し込む。
【００８０】
押さえ治具６３を中心合わせ治具６２の外周部（衝Ｄ５）に嵌め込んでネジｎ３を締めると、これが電極子３１のＣ部に当たり、電極子３１はＰ板３２の方向及び中心合わせ治具６２の方向に押し、各々Ａ部とＢ部で衝をとるにいたる。この状態で、電極子３１のピン部５２とＰ板３２のパターンを半田付けする又はロウ付けする。治具を分解するとＰ板と１段目の８電極子のアセンブリが出来上がる。
【００８１】
図６に示す様に１段目の電極子／Ｐ板アセンブリを天地に回転させて、ベース治具を６
１から６１’に、中心合わせ治具を６２から６２’に、押し込み治具６３から６３’に変更して、２段目の８極子３１’を組み立てる。ここで１段目と２段目の電極子３１，３１’は、治具６２’によって同位相を保証される。
【００８２】
かくして治具に固定された多電極子は半田付け又はロウ付けされて１段の又は２段の
偏向器もしくはレンズとなる。この基板・電極子アセンブリは基板の固定ネジ穴と介して外筒（図２）にまたはホルダーに固定され、鏡筒（電子光学系）のパーツとなる。
【００８３】
図８は、本発明の外枠例を示す。これは、図２から図７で説明した製造したＰ板３２の外円周部４３を金属外枠にする例を示す。
【００８４】
図８において、Ｐ板３２を外枠７１に取り付け、ネジｎ７１を緩く締める。これをベース治具７２に嵌め込み、ネジｎ７２でを固定するとｚ軸動径方向の衝Ｄ２とｚ軸方向の衝Ｄ１を得る。芯出し治具７３を、Ｐ板３２及びベース治具７２に嵌め込んでワッシャ６４を介してネジｎ２を締めると、Ｐ板３２の内円孔の衝Ｄ７２、衝Ｄ７３及び衝Ｄ７４を得る。ここでネジｎ７１を締めると、Ｐ板３２と外枠７１は一体となったアセンブリの衝Ｄ２、衝Ｄｌが有効となる。このＰ板３２と外枠７１のアセンブリを枠付きＰ板として、図２から図７と全く同じ方法で偏向器アセンブリを作成する。
【００８５】
以上のように、Ｐ板３２を金属製の外枠７１に事前に軸合わせして固定し、固定した外枠付のＰ板３２を、既述した図２から図７で説明したＰ板３２とすることにより、複数の電極子を組立たて固定した偏向器、レンズのアセンブリ（外枠が金属性）を精度良好かつ簡易な手順により製造し、図１の鏡筒（電子光学系）のパーツとして精度良好に組み込むことが可能となる。
【００８６】
尚、以上説明した多極子静電偏向器と、更に多極子静電レンズとはその機能は異なるが同じ構造を有するので、全く同様の製造方法で作成できる。ここで、その機能の違いを以下簡単に説明する（公知である）。
【００８７】
多極子静電偏向器および多極子静電レンズの極数は、それぞれ２ｎ（ｎ＝１，２，３，４、５・・・）および２ｎ（ｎ＝２，３，４，５・・・）である。一般的に前者は１段または２段で偏向器を構成し、後者は１段以上の段数でレンズを構成する。
【００８８】
ここで、説明を簡単にするために、軸ｚに垂直な、相互に直交するｘ、ｙ軸に置かれた４極子で説明する。前者は軸ｚを中心として相対する電極にはそれぞれ正負の電庄を印加して偏向電場を作って荷電粒子を曲げる（偏向する）。後者は相対する軸ｚに垂直なｘ軸方向の電極に正（又は負）の電圧およびｙ軸方向の電極に負（又は正）の電圧をそれぞれ印加し、軸ｚに垂直な方向のｘ方向発散（集束）電場とｙ方向集束（発散）電場を作り、荷電粒子はｘ方向で発散（集束）、ｙ方向で集束（発散）する。
【００８９】
例えば２段の４極子レンズ（２重４極子）の場合には、上記の１段目に加え、更に、２段目には逆のｘ方向集束（発散）電場とｙ方向発散（収束）電場を用い、結果（１段目と２段目とを合わせた結果）として、ｘ、ｙ方向とも集束させることができる。この場合、ｘ方向とｙ方向では発散（集束）および集束（発散）する位置が異なるためにレンズの倍率（焦点距離）が異なる。３段（３重４極子）の場合は３段目を用いてｘ、ｙ方向の倍率を同じとする集束レンズを構成できる。４段以上は集束・発散を繰り返しながら遠方まで荷電粒子を閉じ込めたまま移送する場合に用いられている（公知技術である）。
【００９０】
また、４極子を含め多極子レンズの多段の組み合わせは、入射から集束までの荷電粒子
の光学的軌道長を加減出来るので、軸対称レンズの収差補正用レンズとしても用いられて
いる（公知技術である）。
【００９１】
以上のように、多極子静電偏向器と、多極子静電レンズとは構造が同一であり（電極子の数が２の倍数であり）、各電極子に印加する電圧は両者で異なる（プリント基板上の各電極子への配線パターンが異なる）が、製造方法については、上述した偏向器の製造方法がそのまま静電レンズの製造方法に適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント基板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造し、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得ることが可能となる静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法および偏向器・レンズに関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の鏡筒例である。
【図２】本発明の製造フローチャートである。
【図３】本発明の２段８電極子の外観図例である。
【図４】本発明のプリント基板例である。
【図５】本発明の電極子例である。
【図６】本発明の治具例（その１）である。
【図７】本発明の治具例（その２）である。
【図８】本発明の外枠例である。
【図９】従来の偏向器の組立例である。
【符号の説明】
【００９４】
１：鏡筒（電子光学系）
１２：偏向器（アライナー）
１３、２７：レンズ
１６：偏向器（スキャナー）
３１、３１’：電極子
３２：Ｐ板（プリント基板）
３３：半田付け又は銀ロウ付け部
５２：ピン
５３、５３’：切り欠き部
６１、６１’、７２：ベース治具
６２、６２’：中心合わせ治具
６３、６３’：押さえ治具
７１：外枠
７３：芯出し治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法および偏向器・レンズに関するものであって、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）等の荷電粒子線の偏向や集束などを行う電子光学系に用いる静電多極子型の偏向器やレンズの製造方法および偏向器・レンズである。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏向器は図９に示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の鏡筒（ＥＯＣ）のアライナーやスキャナーに用いられている。
【０００３】
この際、アライナーやスキャナーを構成する各電極子を樹脂や碍子等の絶縁体で絶縁し、この絶縁体を座に固定してアライナーやスキャナーを構成しているが、その構造については極めて多様である。
【０００４】
例えば、大まかに、電極子の固定には２通りがある。各電極子を精度よく作成した偏向器と絶縁体のアセンブリ（アライナーやスキャナー）をネジで固定する方法（図９の（ａ））または接着する方法（図９の（ｂ））がある。各図では対向する軸対称な２つの電極子を、ここでは、説明を簡単にするために表現する（通常は例えば８つの電極子である）。
【０００５】
図９は、従来の偏向器の組立例を示す。
【０００６】
図９の（ａ）において、電極子８１と一体の電極取り出し板８３を絶縁体８２に載せ、ネジ穴ａに絶縁体８２を嵌め込み、これらを座８４にネジ穴ａでネジ固定する。この時、衝Ｓｌと衝Ｓ２によって軸ｚと電極子８１間は所定の距離ｒを保つ。省略するが、紙面垂直方向の精度及びｚ軸と平行方向の位置精度についても上記同様の衝を持つ構造を持たなければならないのは言うまでもない。座８４はネジ穴ｂで外筒８５にネジ固定して完成する。自明なので高さ方向の衝については省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９の（ａ）において、衝Ｓｌ、衝Ｓ２が電極子８１の軸ｚに対する主な精度を決める。しかしネジａを締め付けるとその精度は変わる弱点を持つ。即ち、精度の良いパーツを作成する必要があり、且つ組み上げ精度が良好な設計をする必要がある。
【０００８】
しかしながら、パーツの製造精度の問題も含めると、その誤差を組み上げ時に吸収することになるので、ネジ止めで出来た偏向器の精度を計測しながらネジ絞めの再調整を余儀なくされることがもっぱらである。組み上げ時に電極位置を微調整できるようにしたものもあるが、その構造は複雑で非常に高価なものである。
【０００９】
図９の（ｂ）において、電極子８１’と一体の電極棒８３’を絶縁体（円筒柱）８２’の内穴に通し、これを座８４’の穴に通して、衝Ｓｌ’を保持したまま、電極棒８３’と絶縁体８２’の間および絶縁体８２’と座８４’との間を接着８７する。この時、Ｓ１’面が衝となって軸ｚと電極８１’間距離ｒを保つ。ここでは電極子８１’および絶縁体８２’および座８４’が持つ衝Ｓ１’が電極子８１’の軸に対する主な精度を決める。
【００１０】
上記衝を持たずに、軸と同芯の位置合わせ治具を用いて電極８１’を同芯に固定して接
着する例もある。
【００１１】
電極子の配線の持つ電位は、軸ｚ付近に不要な偏向電場を与え、軸ｚを通過する荷電粒子に不要な偏向をする。実際には電極座が電極子を覆うような静電シールド構造にするのが一般的であるが、用途によっては省略する場合もある。
【００１２】
以上はいずれも組み立てに精巧な製造方法を用いなければならず、熟練と時間を要すという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、これらの問題を解決するため、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造し、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得るようにしている。
【００１４】
そのため、本発明は、粒子線ビームを偏向あるいは集束・発散する静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法において、静電多極子を構成する各電極子について、軸方向の位置および軸方向と直角方向である半径方向の位置を所望の位置に固定する治具と、静電多極子を構成する各電極子を固定すると共に固定した各電極子に電圧を印加するためのパターンを設けたプリント基板とを備え、静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して静電多極子の軸方向および半径方向の位置を所望の位置に保持した状態で、各電極子をプリント基板のパターンに固定した後、治具を解放して静電多極子をプリント基板上に形成するようにしている。
【００１５】
この際、各電極子について軸方向と直角方向である半径方向の位置に加えて、各電極子間の回転角度に対応する所望の位置に固定する治具を備え、静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して静電多極子の軸方向および半径方向の位置と各電極子間の回転角度に対応する所望の位置とに保持した状態で、各電極子を前記プリント基板のパターンに固定した後、治具を解放して静電多極子をプリント基板上に形成するようにしている。
【００１６】
また、プリント基板を治具に位置あわせした後に、各電極子をプリント基板のパターンに固定するようにしている。
【００１７】
また、固定として、半田付けあるいはロー付けで固定するようにしている。
【００１８】
また、プリント基板を、金属製の取り付け板にプリント基板を固定した取り付け板とするようにしている。
【００１９】
また、静電多極子を構成する各電極子を、治具の軸方向および半径方向に一括して押圧して固定する際に、各電極子の押圧する部分あるいは近傍に切込みを入れて切込みによる変形応力で各電極子を一定の押圧力で一括して、あるいは治具の各電極子を押圧する部分にバネを設けてバネを介して各電極子を一定の押圧力で一括して、治具にそれぞれ固定するようにしている。
【００２０】
また、プリント基板あるいはプリント基板を固定した取り付け板を、電子光学系を形成する鏡筒に位置合わせして固定し、電子光学系の偏向器あるいはレンズを形成するようにしている。
【００２１】
また、プリント基板の表側および裏側のいずれか一方あるいは両者に各電極子を固定するようにしている。
【００２２】
また、電極子の数を、２の倍数とするようにしている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造することにより、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造し、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得ることを実現した。
【実施例１】
【００２５】
まず、図１を用いて本発明が用いられる鏡筒（電子光学系）の概略について説明する。ここでは、鏡筒の例として、静電レンズ（発散、集束）、静電偏向系（アライナー、スキャナー）などを用いた走査型電子顕微鏡の鏡筒（電子光学系）の例を以下に説明する。他に、透過型電子顕微鏡、収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）等の鏡筒（電子光学系）がある。
【００２６】
図１は、本発明の鏡筒例を示す。
【００２７】
図１において、鏡筒１は、ここでは、走査型電子顕微鏡の電子光学系を模式的に表した要部の断面図であって、１１〜１９から構成されるものである。
【００２８】
電子銃（イオン銃）１１は、陰極から電子（あるいはイオン銃１１の陽極からイオン（陽子））を引き出して、図示の下方に放射するものであって、熱電子銃、フィールドエミッション型電子銃、イオン銃などの電子、イオン（陽子）を放出する公知のものである。以下、電子銃１１から放出された電子について、詳細に説明する。
【００２９】
偏向器（アライナー）１２は、偏向器であって、電子銃１１から放出された電子を偏向して軸合わせ（アライナー）するものである。当該偏向器（アライナー）１２により、電子銃１１から放出された電子のビーム（電子ビーム）の軸と、後段のレンズ１３などの軸（中心軸）に軸合わせし、電子ビームをレンズ１３の軸上に走行させることが可能となる。
【００３０】
レンズ１３は、静電型のレンズ１３であって、電子銃１１から放出された電子ビームを集束するものである。
【００３１】
電子ビーム１４は、レンズ１３で集束された後の電子ビームを示す。
【００３２】
絞り１５は、レンズ１３で集束された後の電子ビームから、軸上の所定開き角度内のもののみを通過させる公知のものである。
【００３３】
偏向器（スキャナー）１６は、静電型の偏向器（スキャナー）であって、電子ビーム１４を２段偏向し、試料１９上に照射される電子ビームを走査（Ｘ方向およびＹ方向に面走査）するものである。
【００３４】
レンズ１７は、静電型の対物レンズであって、レンズ１３で集束された電子ビームを試料１９上に細く絞って照射するためのものである。
【００３５】
検出器１８は、細く絞った電子ビームを試料１９に照射しつつ平面走査したときに放出される２次電子、反射電子などを捕集・増幅する公知のものである。
【００３６】
試料１９は、細く絞った電子ビームを照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子を検出器１８で捕集・増幅してビデオ増幅器２６によって増幅し、図示外の表示装置の画面上に拡大した画像（２次電子画像など）を表示する対象の試料（観察試料）である。
【００３７】
軸（中心軸）２０は、レンズ１７などから構成される電子光学系（鏡筒１）の光軸を表す。
【００３８】
ドライバ２は、鏡筒（電子光学系）１を動作させるための電源を供給したり、検出器１８で検出した信号を増幅したりなどするドライバであって、２１から２６などから構成されるものである。
【００３９】
電子銃電源２１は、電子銃１１に電源を供給し、当該電子銃１１から電子を放出させるものであって、電子銃１１が熱陰極型の場合にはフィラメントの加熱用の電流、フィラメントとグリッドとの間の負バイアス電圧、更に、電子を加速する正の加速電圧などを、電子銃１１に供給する公知の電源である。
【００４０】
アライナー電源２２は、静電型の偏向器（アライナー）１２に電圧を供給するものである。
【００４１】
レンズ電源２３は、静電型のレンズ１３に電圧を供給するものである。
【００４２】
スキャナー電源２４は、偏向器（スキャナー）１６に、電子ビームを２段偏向する電圧（指定された倍率に相当して電子ビームを２段変更する走査電圧）を供給するものである。
【００４３】
レンズ電源２５は、レンズ１７に電圧を供給し、電子ビームを細く絞って試料１９に照射するものである。
【００４４】
ビデオ増幅器２６は、検出器１８により試料１９から放出された２次電子あるいは反射した反射電子などの検出した信号を増幅し、図示外の表示装置の画面上に画像（２次電子画像、反射電子画像など）を表示するものである。
【００４５】
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の鏡筒例中の偏向器１２，１６に用いられる本発明の偏向器についてその製造方法を詳細に説明する
【００４６】
図２は、本発明の製造フローチャートを示す。
【００４７】
図２において、Ｓ１は、電極の製造を行う。これは、偏向器、レンズを構成する各電極子の製造として、例えば後述する図３の２段８極子の各電極子（極子）をそれぞれ製造（例えば板金のプレス加工又は切削で製造）を行う。
【００４８】
Ｓ２は、プリント基板の製造を行う。これは、偏向器、レンズの各電極子を半田付けなどで固定するためのパターンを有するプリント基板の製造として、例えば後述する図４の８極子（８極の電極子）を半田付けなどで固定するためのパターンを有するプリント基板を製造する。
【００４９】
Ｓ３は、治具の製造を行う。これは、Ｓ１で製造した各電極子を、軸方向および半径方向の所定位置（更に各電極子間の回転角度（位相）に対応する所定位置）に配置して、Ｓ２で製造したプリント基板のパターン上に半田付けなどで固定するための治具の製造を行う。例えば後述する図６、図７の治具の製造（例えば切削で製造）を行う。
【００５０】
以上のＳ１からＳ３によって、偏向器、レンズを製造するために必要な各電極子、プリント基板、および治具を製造し、偏向器、レンズを製造する（組み立てる）準備が完了したこととなる。以下のＳ４以降で偏向器、レンズを製造する手順を詳細に説明する。
【００５１】
Ｓ４は、ベース治具へのＰ板の装着である。これは、Ｓ２で製造したプリント基板を、Ｓ３で製造した治具のベースに嵌め込み固定し、治具に対してプリント基板の位置合わせを行う（軸方向および半径方向の治具に対するプリント基板の位置合わせを行う、図４から図７を用いて後述する）。
【００５２】
Ｓ５は、中心合わせ治具の装着をする。これは、Ｓ４で治具のベースに固定したプリント基板について、更に、当該治具の中心合わせ用の治具を挿入して位置を合わせる（図３から図７を用いて後述する）。
【００５３】
Ｓ６は、電極子の装着をする。これは、Ｓ４、Ｓ５で治具にプリント基板の位置を合わせした後、偏向器、レンズを構成する各電極子を装着し、その位置をそれぞれ合わせる（図３から図７を用いて後述する）。詳細には、電極子のピン部をＰ板（プリント基板）のＴＨ（スルーホール）に入れ、次に、電極子を中心治具に嵌め込む。
【００５４】
Ｓ７は、押させ治具の装着をする。これは、Ｓ４からＳ６でプリント基板を治具に装着し、更に、偏向器、レンズを構成する各電極子をプリント基板の該当スルーホールに入れると共に治具の該当箇所に装着した状態で、治具の押さえ具の装着を行う、例えば後述する図６の押させ治具を上から下方向にネジで各電極子を押圧し、軸方向および半径方向、更に各電極子間の回転角度（位相）の当該電極子の軸合わせを行う。具体的には、図６のＣ部で押させ、Ａ，Ｂ部の衝を取る（Ａ，Ｂ部の位置合わせを行う）。ここで、Ａ部の衝は、電極子の高さを等位に固定する（各電極子の高さ方向（軸方向）の位置を同じ位置に固定して各電極子の軸方向の位置合わせを行った状態に固定する）。Ｂ部の衝は、電極子を中心軸対称かつ等位相に固定する（各電極子について、半径方向の位置合わせ（半径方向と回転方向（電極子と電極子との間の回転角度（位相））の両者の位置合わせ、以下同様）を行った状態に固定する）。
【００５５】
Ｓ８は、電極子と基板間の半田付けする。これは、Ｓ６で各電極子のピン部をプリント基板のスルーホールに入れ、かつＳ７で各電極子を治具により軸方向および半径方向（各電極子間の角度（位相）を含む）に位置合わせを精度良好に行った状態で、各電極子とプリント基板のパターンとを半田付けで強固に固定する。尚、半田付けの他に、電極子をプリント基板のパターン（スルーホール）に強固に導電性を持たせて固定できるものであれば、ロー付け、導電性接着材などでも良い。
【００５６】
Ｓ９は、シールドを基板に固定する。これは、各電極子を外部の外乱からシールドするためのシールド（覆い板）をプリント基板の該当パターンにネジ止めまたはスルーホールにピン部を挿入して捻り止める（シールを要する場合のみ）（図５参照）。そして、治具を取り外す。
【００５７】
Ｓ１０は、配線する。各電極子などを必要に応じて電気配線し、偏向器、レンズとして動作するように、配線を行う（尚、プリント基板上で予めパターンで配線されている部分は、不要である）。
【００５８】
Ｓ１１は、電極子アセンブリの固定する。これは、Ｓ１からＳ１０で製造された複数の電極子をプリント基板に固定した偏向器、レンズ（電極子アセンブリ）を鏡筒（電子光学系）にネジ止めなどで固定する。
【００５９】
以上によって、各電極子、プリント基板、治具を製造した後、プリント基板を治具に装着、各電極子をプリント基板および治具に装着した後、治具の押さえ部を押圧して精度良好に治具に各電極子を一定圧力で位置付けた状態で、プリント基板のパターンにそれぞれ半田付けして固定した後、治具を取り去ることにより、各電極子の軸方向および半径方向（回転方向（位相）も含む）の位置合わせを極めて精度良好かつ簡易な製造手順により実現した偏向器、レンズを製造することが可能となった。以下順次詳細に説明する。
【００６０】
図３は、本発明の１例として２段８電極子の外観図を示す。図３の（ａ）は斜め上方向から見た図を示し、図３の（ｂ）は更に上方から見た図を示す。一般的には、多電極子１段の電極数は２ｎ電極子（ｎは１以上の整数）であるが、ここでは一例として、仕上がり外観としては８電極子２段の偏向器の外観を図３の（ａ），（ｂ）に示し、その他では図および説明を簡単にするために、対向する２電極子で以下説明する。
【００６１】
図４は、プリント基板の外観図を示す。
【００６２】
図５は、電極子および要部の拡大図を示す。
【００６３】
図６および図７は、治具を示す。
【００６４】
ここで、図３は、Ｐ板３２（プリント基板、以下同様）（図４）と１段目の８極の電極子３１と２段目の８極の電極子３１’（図５参照）を治具（図６の（ａ），（ｂ）、図７の（ｃ）、（ｄ））で組み立てて８電極子２段の偏向器（レンズ）アセンブリとした完成図の例（図３）である。図３の３３は半田付け部または銀ロウ付け部である。
【００６５】
治具については、プリント基板の軸中心を得るベース治具６１，６１’（図６の（ａ），（ｂ）参照）、電極子３１，３１’を軸対称に並べる中心合わせ治具６２，６２’（図６のの（ａ），（ｂ）参照）と押え治具６３，６３’（図６の（ａ），（ｂ）参照）である。以下、Ｐ板、電極子、治具の順に、図３から図７を用いて順次詳細に説明する。
【００６６】
（１）Ｐ板３２（図４参照）の例について：Ｐ板３２はエポキシ樹脂製等の樹脂製絶縁基板や碍子（セラミックス）絶縁基板が一般的である。一般的な真空装置では、エポキシ基板を用い、超高真空を要する装置では、ベークアオウト可能な碍子基板を用いる。一般的にはエポキシ樹脂製絶縁基板にＣｕ（銅）製パターン、碍子製絶縁基板にＷ／Ｃｕ合金製パターンがあり、電極子を接続・固定するとき、前者では半田付け、後者では銀ロウ付けを用いる（公知の技術であるので、省略する）。以上の金属は当然に非磁性体である。
【００６７】
Ｐ板３２の表裏には基板中心面に関する面対称の、且つ軸ｚに関する軸対称の、且つ軸ｚに関して等位相の導体パターンを持つ。Ｐ板３２の内円孔４２および外円周４３は同芯で、同芯点（軸ｚ）は紙面に垂直な軸である。表面にアース電位となる導体パターン４４（図４参照）を有し、内円孔４２も導体パターン４４の一部である。パターン面上に、軸対称に放射状同位相に８筋のパターンがあり、この−筋に内側からアース電位
と絶縁４５した４個のパターンがそれぞれ並ぶ。即ち内側から、
・２段目電極子用パターンｐｌ
・ｌ段目電極子用パターンｐ２
・２段目電極子用及びＦＴ用パターンｐ３
・１段目電極子用及びＦＴ用パターンｐ４
の順に並ぶ（図４）。
【００６８】
各パターンには電極子３１のピン５２等を嵌め込むスルーホール（ＴＨ）ｔｌ〜ｔ４を成し、表裏同パターンを接続している。両脇のＴＨｔ５，６はフィードスルー用配線を刺
す部分である。最終的に上記パターンｐｌとｐ３間、Ｐ２とｐ４間は電極子を介して電位接続される。
【００６９】
Ｐ板上のｔ７は、電極子３１を静電シールドするシールド筒５４又は蓋を半田付け又はロウ付けするピンの受け口である（図５の（ｅ））。
【００７０】
Ｐ板については、裏表パターンに加えて内部に配線を有する多層基板も一般的であり、これを用いれば、より多様な電極本数に対応できる。
【００７１】
（２）電極子（図５）について：一定の板厚を持つ電極子を板に垂直な方向から見た１段目及び２段目の電極子３１，３１’を各々図５の（ａ），（ｄ）に示す。１段目の電極子３１は、Ｐ板３２のＴＨ（スルーホール）ｔ２，ｔ４に差し込んで半田付け又は銀ロウ付けすべきピン部５２を有し、且つＰ板３２、中心合わせ治具６２（図６の（ａ））との衝をとる各々Ａ部とＢ部と、押さえ治具６３（図６の（ａ））との当たりとるＣ部を各々有する。
【００７２】
１段目の８極の電極子について、同時に衝Ａ，Ｂをとるため、当て面Ｃ付近に切り込み５３（点線）を採用して、押し込み治具で各衝Ｃを押したときに、Ｃ部を少し変形させて多極子すべてのＣ部に圧力がかかるようにする場合もある（拡大図５の（ｂ）、（ｃ））。２段目電極子３１’については、Ｃ部が変形し易いよう切れ込み方は異なる（切り欠き５３’）。
【００７３】
尚、Ｃ部の切り欠き５３，５３’を用いずに、図７の（ｄ）の押え治具６７を用いると、全ての電極子３１のＣ面に治具６７の当てバネ６８を押して同様の効果を得られる。
【００７４】
図５の（ａ），（ｄ）の電極子で斜めになっている形状について、当て面Ｃ、Ｃ’以外の部分については斜めである必要はない。
【００７５】
（３）治具について：治具の材料は金属製又は碍子製である。
【００７６】
図６の（ａ）は治具でＰ板３２及び一段目電極子３１を組み立てて固定した図である（対向する２極のみ表示）。
【００７７】
ベース治具６１にＰ板３２を装着してネジｎｌ固定すると、衝Ｄｌ，Ｄ２により、Ｐ
板３２はベース治具６１に並行に且つ同芯に固定される。
【００７８】
規則的な歯車状を断面とする中心合わせ治具６２をワッシャ６４を介してネジｎ２で固定すると、衝Ｄ３，Ｄ４によって本治具はベース治具６１と同軸で垂直になる。
【００７９】
電極子３１を中心合わせ治具６２の歯車凹部に嵌め込みつつＰ板３２のピン部ｐをＰ板３２のＴＨｔ２，ｔ４に差し込む。
【００８０】
押さえ治具６３を中心合わせ治具６２の外周部（衝Ｄ５）に嵌め込んでネジｎ３を締めると、これが電極子３１のＣ部に当たり、電極子３１はＰ板３２の方向及び中心合わせ治具６２の方向に押し、各々Ａ部とＢ部で衝をとるにいたる。この状態で、電極子３１のピン部５２とＰ板３２のパターンを半田付けする又はロウ付けする。治具を分解するとＰ板と１段目の８電極子のアセンブリが出来上がる。
【００８１】
図６に示す様に１段目の電極子／Ｐ板アセンブリを天地に回転させて、ベース治具を６
１から６１’に、中心合わせ治具を６２から６２’に、押し込み治具６３から６３’に変更して、２段目の８極子３１’を組み立てる。ここで１段目と２段目の電極子３１，３１’は、治具６２’によって同位相を保証される。
【００８２】
かくして治具に固定された多電極子は半田付け又はロウ付けされて１段の又は２段の
偏向器もしくはレンズとなる。この基板・電極子アセンブリは基板の固定ネジ穴と介して外筒（図２）にまたはホルダーに固定され、鏡筒（電子光学系）のパーツとなる。
【００８３】
図８は、本発明の外枠例を示す。これは、図２から図７で説明した製造したＰ板３２の外円周部４３を金属外枠にする例を示す。
【００８４】
図８において、Ｐ板３２を外枠７１に取り付け、ネジｎ７１を緩く締める。これをベース治具７２に嵌め込み、ネジｎ７２でを固定するとｚ軸動径方向の衝Ｄ２とｚ軸方向の衝Ｄ１を得る。芯出し治具７３を、Ｐ板３２及びベース治具７２に嵌め込んでワッシャ６４を介してネジｎ２を締めると、Ｐ板３２の内円孔の衝Ｄ７２、衝Ｄ７３及び衝Ｄ７４を得る。ここでネジｎ７１を締めると、Ｐ板３２と外枠７１は一体となったアセンブリの衝Ｄ２、衝Ｄｌが有効となる。このＰ板３２と外枠７１のアセンブリを枠付きＰ板として、図２から図７と全く同じ方法で偏向器アセンブリを作成する。
【００８５】
以上のように、Ｐ板３２を金属製の外枠７１に事前に軸合わせして固定し、固定した外枠付のＰ板３２を、既述した図２から図７で説明したＰ板３２とすることにより、複数の電極子を組立たて固定した偏向器、レンズのアセンブリ（外枠が金属性）を精度良好かつ簡易な手順により製造し、図１の鏡筒（電子光学系）のパーツとして精度良好に組み込むことが可能となる。
【００８６】
尚、以上説明した多極子静電偏向器と、更に多極子静電レンズとはその機能は異なるが同じ構造を有するので、全く同様の製造方法で作成できる。ここで、その機能の違いを以下簡単に説明する（公知である）。
【００８７】
多極子静電偏向器および多極子静電レンズの極数は、それぞれ２ｎ（ｎ＝１，２，３，４、５・・・）および２ｎ（ｎ＝２，３，４，５・・・）である。一般的に前者は１段または２段で偏向器を構成し、後者は１段以上の段数でレンズを構成する。
【００８８】
ここで、説明を簡単にするために、軸ｚに垂直な、相互に直交するｘ、ｙ軸に置かれた４極子で説明する。前者は軸ｚを中心として相対する電極にはそれぞれ正負の電庄を印加して偏向電場を作って荷電粒子を曲げる（偏向する）。後者は相対する軸ｚに垂直なｘ軸方向の電極に正（又は負）の電圧およびｙ軸方向の電極に負（又は正）の電圧をそれぞれ印加し、軸ｚに垂直な方向のｘ方向発散（集束）電場とｙ方向集束（発散）電場を作り、荷電粒子はｘ方向で発散（集束）、ｙ方向で集束（発散）する。
【００８９】
例えば２段の４極子レンズ（２重４極子）の場合には、上記の１段目に加え、更に、２段目には逆のｘ方向集束（発散）電場とｙ方向発散（収束）電場を用い、結果（１段目と２段目とを合わせた結果）として、ｘ、ｙ方向とも集束させることができる。この場合、ｘ方向とｙ方向では発散（集束）および集束（発散）する位置が異なるためにレンズの倍率（焦点距離）が異なる。３段（３重４極子）の場合は３段目を用いてｘ、ｙ方向の倍率を同じとする集束レンズを構成できる。４段以上は集束・発散を繰り返しながら遠方まで荷電粒子を閉じ込めたまま移送する場合に用いられている（公知技術である）。
【００９０】
また、４極子を含め多極子レンズの多段の組み合わせは、入射から集束までの荷電粒子
の光学的軌道長を加減出来るので、軸対称レンズの収差補正用レンズとしても用いられて
いる（公知技術である）。
【００９１】
以上のように、多極子静電偏向器と、多極子静電レンズとは構造が同一であり（電極子の数が２の倍数であり）、各電極子に印加する電圧は両者で異なる（プリント基板上の各電極子への配線パターンが異なる）が、製造方法については、上述した偏向器の製造方法がそのまま静電レンズの製造方法に適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、複数の電極子を所定の位置に一括して固定する治具を用いて、複数の電極子をプリント基板上の該当パターンの位置にそれぞれ展開してそれぞれ半田付けあるいはロウ付けして１段の偏向器あるいは更に、２段の偏向器、あるいはレンズを製造し、作成が容易で失敗がなく熟練を要しなく、製造費用が極めて安く、治具と多電極子の精度により高精度を得ることが可能となる静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法および偏向器・レンズに関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の鏡筒例である。
【図２】本発明の製造フローチャートである。
【図３】本発明の２段８電極子の外観図例である。
【図４】本発明のプリント基板例である。
【図５】本発明の電極子例である。
【図６】本発明の治具例（その１）である。
【図７】本発明の治具例（その２）である。
【図８】本発明の外枠例である。
【図９】従来の偏向器の組立例である。
【符号の説明】
【００９４】
１：鏡筒（電子光学系）
１２：偏向器（アライナー）
１３、２７：レンズ
１６：偏向器（スキャナー）
３１、３１’：電極子
３２：Ｐ板（プリント基板）
３３：半田付け又は銀ロウ付け部
５２：ピン
５３、５３’：切り欠き部
６１、６１’、７２：ベース治具
６２、６２’：中心合わせ治具
６３、６３’：押さえ治具
７１：外枠
７３：芯出し治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子線ビームを偏向あるいは集束・発散する静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法において、
前記静電多極子を構成する各電極子について、軸方向の位置および当該軸方向と直角方向である半径方向の位置を所望の位置に固定する治具と、
前記静電多極子を構成する各電極子を固定すると共に当該固定した各電極子に電圧を印加するためのパターンを設けたプリント基板とを備え、
前記静電多極子を構成する各電極子を前記治具に固定して当該静電多極子の軸方向および半径方向の位置を所望の位置に保持した状態で、当該各電極子を前記プリント基板の該当パターンに固定した後、治具を解放して当該静電多極子をプリント基板上に形成することを特徴とする静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項２】
前記各電極子について軸方向と直角方向である半径方向の位置に加えて、各電極子間の回転角度に対応する所望の位置に固定する治具を備え、
前記静電多極子を構成する各電極子を前記治具に固定して当該静電多極子の軸方向および半径方向の位置と各電極子間の回転角度に対応する所望の位置とに保持した状態で、当該各電極子を前記プリント基板の該当パターンに固定した後、治具を解放して当該静電多極子をプリント基板上に形成することを特徴とする請求項１記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項３】
前記プリント基板を治具に位置あわせした後に、前記各電極子を前記プリント基板の該当パターンに固定したことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項４】
前記固定として、半田付けあるいはロー付けで固定したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項５】
前記プリント基板を、金属製の取り付け板にプリント基板を固定した当該取り付け板としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項６】
前記静電多極子を構成する各電極子を、治具の軸方向および半径方向に一括して押圧して固定する際に、当該各電極子の押圧する部分あるいは近傍に切込みを入れて当該切込みによる変形応力で各電極子を一定の押圧力で一括して、あるいは治具の各電極子を押圧する部分にバネを設けて当該バネを介して各電極子を一定の押圧力で一括して、治具にそれぞれ固定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項７】
プリント基板あるいは当該プリント基板を固定した取り付け板を、電子光学系を形成する鏡筒に位置合わせして固定し、当該電子光学系の偏向器あるいはレンズを形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項８】
前記プリント基板の表側および裏側のいずれか一方あるいは両者に前記各電極子を固定したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項９】
前記電極子の数を２の倍数としたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項１０】
静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して当該静電多極子の軸方向および半径方向の位置に保持した状態で、当該各電極子をプリント基板の該当パターンに固定した後、治具を解放してプリント基板上に形成した静電多極子型の偏向器・レンズ。
【請求項１】
粒子線ビームを偏向あるいは集束・発散する静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法において、
前記静電多極子を構成する各電極子について、軸方向の位置および当該軸方向と直角方向である半径方向の位置を所望の位置に固定する治具と、
前記静電多極子を構成する各電極子を固定すると共に当該固定した各電極子に電圧を印加するためのパターンを設けたプリント基板とを備え、
前記静電多極子を構成する各電極子を前記治具に固定して当該静電多極子の軸方向および半径方向の位置を所望の位置に保持した状態で、当該各電極子を前記プリント基板の該当パターンに固定した後、治具を解放して当該静電多極子をプリント基板上に形成することを特徴とする静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項２】
前記各電極子について軸方向と直角方向である半径方向の位置に加えて、各電極子間の回転角度に対応する所望の位置に固定する治具を備え、
前記静電多極子を構成する各電極子を前記治具に固定して当該静電多極子の軸方向および半径方向の位置と各電極子間の回転角度に対応する所望の位置とに保持した状態で、当該各電極子を前記プリント基板の該当パターンに固定した後、治具を解放して当該静電多極子をプリント基板上に形成することを特徴とする請求項１記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項３】
前記プリント基板を治具に位置あわせした後に、前記各電極子を前記プリント基板の該当パターンに固定したことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項４】
前記固定として、半田付けあるいはロー付けで固定したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項５】
前記プリント基板を、金属製の取り付け板にプリント基板を固定した当該取り付け板としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項６】
前記静電多極子を構成する各電極子を、治具の軸方向および半径方向に一括して押圧して固定する際に、当該各電極子の押圧する部分あるいは近傍に切込みを入れて当該切込みによる変形応力で各電極子を一定の押圧力で一括して、あるいは治具の各電極子を押圧する部分にバネを設けて当該バネを介して各電極子を一定の押圧力で一括して、治具にそれぞれ固定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項７】
プリント基板あるいは当該プリント基板を固定した取り付け板を、電子光学系を形成する鏡筒に位置合わせして固定し、当該電子光学系の偏向器あるいはレンズを形成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項８】
前記プリント基板の表側および裏側のいずれか一方あるいは両者に前記各電極子を固定したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項９】
前記電極子の数を２の倍数としたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の静電多極子型の偏向器・レンズの製造方法。
【請求項１０】
静電多極子を構成する各電極子を治具に固定して当該静電多極子の軸方向および半径方向の位置に保持した状態で、当該各電極子をプリント基板の該当パターンに固定した後、治具を解放してプリント基板上に形成した静電多極子型の偏向器・レンズ。
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図３】
【図９】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図３】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１９１０１（Ｐ２０１１−１１９１０１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４４９８（Ｐ２００９−２７４４９８）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５９０００２６６６）新日本電工株式会社 (7)
【出願人】（５９２１９１１９５）株式会社アプコ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５９０００２６６６）新日本電工株式会社 (7)
【出願人】（５９２１９１１９５）株式会社アプコ (9)
【Ｆターム（参考）】
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