JP6219741B2 - 多極子レンズの製造方法、多極子レンズ、および荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、多極子レンズの製造方法、多極子レンズ、および荷電粒子線装置に関する。

透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置において、レンズの収差（球面収差、色収差）を補正するための収差補正装置が組み込まれたものが知られている。球面収差補正装置では、多極子レンズを用いて、荷電粒子線（電子線）の通路に磁場または電場を印加することにより、収差の補正を行っている。このような多極子レンズでは、複数の極子を有しており、各極子が高い位置精度で配置される必要がある。

多極子レンズの位置精度を向上させるためには、個々の極子を一度の加工工程で製作することが望ましい。例えば、特許文献１には、極子先端と多極子の組立基準を一つの工程で加工することにより、多極子先端と組立基準の位置ずれを最小とし、多極子によって与えられる場の位置精度を向上させる技術が記載されている。

特開２００７−２８７３６５号公報

ここで、荷電粒子線装置において、このような多極子レンズを狭いスペースのなかに組み込むためには、例えば、多極子レンズの部品点数の削減や、部品の縮小化が必要となる。部品の縮小化の際は、精度を出すために部品の形状を簡易にする必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、極子は必要とされる数（例えば１２極子であれば１２個）に分割されるため、その固定に使用される部品等により部品点数が多くなる。このように部品点数が多くなると、小型化が困難である。また、極子を分割して形成した場合、精度を出して極子を配置することは難しい。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、小型化を図りつつ、高い精度で極子を形成することができる多極子レンズの製造方法、および多極子レンズを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記多極子レンズを含む荷電粒子線装置を提供することにある。

（１）本発明に係る多極子レンズの製造方法は、
第１極子と第１ヨークとが一体に形成された第１部材を形成する工程と、
第２極子と第２ヨークとが一体に形成された第２部材を形成する工程と、
前記第１ヨークと前記第２ヨークとを重ねて、前記第１部材と前記第２部材を固定する工程と、
を含む。

このような多極子レンズの製造方法では、第１極子と第１ヨークとが一体に形成されるため、例えば極子とヨークが別々に形成される場合と比べて、部品点数を削減することができ、かつ第１極子の位置精度も高めることができる。また、第２極子と第２ヨークとが
一体に形成されるため、同様に、部品点数を削減することができ、かつ第２極子の位置精度も高めることができる。したがって、このような多極子レンズの製造方法では、小型化を図りつつ、高い精度で極子を形成することができる。また、部品点数を削減することができるため、製造も容易である。

さらに、このような多極子レンズの製造方法では、例えばすべての極子を１つのヨークに一体に形成した場合と比べて、第１部材および第２部材において、隣り合う極子間の距離を大きくすることができる。したがって、例えば、多極子レンズを小型化しても、コイルを極子に挿入できない、または挿入が困難になるといった問題を生じさせないことができる。そのため、このような多極子レンズの製造方法では、多極子レンズの小型化を図ることができる。さらに、例えば、極子の先端部の直径を小さくして、強い磁場を印加できる多極子レンズを実現することができる。

（２）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１極子の高さおよび前記第２極子の高さは、前記第１ヨークの高さと前記第２ヨークの高さの和に等しくなるように形成されてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、多極子レンズの両端面を平坦な面とすることができる。

（３）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１極子の上面と前記第２極子の上面とは、同一平面内に位置し、
前記第１極子の下面と前記第２極子の下面とは、同一平面内に位置するように形成されてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、多極子レンズの両端面を平坦な面とすることができる。

（４）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１ヨークは、円筒状に形成され、
前記第１ヨークの内側には前記第１極子が形成され、
前記第２ヨークは、円筒状に形成され、
前記第２ヨークの内側には前記第２極子が形成されてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、例えば、第１ヨークおよび第２ヨークの外周部（円筒外周）を基準に組み立てることにより、極子の位置精度を容易に出すことができる。また、第１ヨークと第２ヨークを重ねた状態では、各極子が回転方向にのみ移動するので、各極子の回転方向の精度だし（位置合わせ）も容易になる。

（５）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１極子は、複数形成され、
前記第２極子は、複数形成されてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、複数の極子が形成されても、製造工程において隣り合う極子間の距離を大きくすることができるため、多極子レンズの小型化を図ることができる。

（６）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１部材と前記第２部材は、同じ形状に形成されてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、例えば、製造の容易化を図ることができる。

（７）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第１極子に第１コイルを設ける工程と、
前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第２極子に第２コイルを設ける工程と、
を含んでいてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、第１極子に第１コイルを設ける場合に、例えばすべての極子を１つのヨークに一体に形成した場合と比べて、隣り合う第１極子間の距離を大きくすることができる。第２極子に第２コイルを設ける工程についても同様である。したがって、多極子レンズを小型化しても、コイルを極子に挿入できない、または挿入が困難になるといった問題を生じさせないことができる。そのため、このような多極子レンズの製造方法では、多極子レンズの小型化を図ることができる。さらに、例えば、極子の先端部の直径を小さくして、強い磁場を印加できる多極子レンズを実現することができる。

（８）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第１ヨークと前記第２ヨークとを重ねて、前記第１極子の高さおよび前記第２極子の高さを揃える工程を含んでいてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、第１極子の高さおよび第２極子の高さを容易に精度よく揃えることができる。

（９）本発明に係る多極子レンズの製造方法において、
前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第１ヨークと前記第２ヨークとを重ねて、前記第１極子および前記第２極子を加工する工程を含んでいてもよい。

このような多極子レンズの製造方法では、第１ヨークと第２ヨークとを重ねて第１部材と第２部材とを一つの部材として極子の加工を行うことにより、極子を高い位置精度で形成することができる。

（１０）本発明に係る多極子レンズは、
第１極子と第１ヨークとが一体に設けられた第１部材と、
第２極子と第２ヨークとが一体に設けられた第２部材と、
を含み、
前記第１ヨークと前記第２ヨークとは、重なっている。

このような多極子レンズでは、小型化を図ることができる。

（１１）本発明に係る多極子レンズにおいて、
前記第１極子の高さおよび前記第２極子の高さは、前記第１ヨークの高さと前記第２ヨークの高さの和に等しくてもよい。

（１２）本発明に係る多極子レンズにおいて、
前記第１極子の上面と前記第２極子の上面とは、同一平面内に位置し、
前記第１極子の下面と前記第２極子の下面とは、同一平面内に位置していてもよい。

（１３）本発明に係る多極子レンズにおいて、
前記第１ヨークは、円筒状であり、
前記第１ヨークの内側には、前記第１極子が設けられ、
前記第２ヨークは円筒状であり、
前記第２ヨークの内側には、前記第２極子が設けられていてもよい。

（１４）本発明に係る多極子レンズにおいて、
前記第１極子は、複数設けられ、
前記第２極子は、複数設けられていてもよい。

（１５）本発明に係る荷電粒子線装置は、
本発明に係る多極子レンズを含む。

本実施形態に係る多極子レンズを模式的に示す平面図。 本実施形態に係る多極子レンズを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る多極子レンズを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る多極子レンズを模式的に示す分解斜視図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程の一例を示すフローチャート。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る多極子レンズの製造工程を模式的に示す図。 本実施形態に係る荷電粒子線装置を説明するための図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 多極子
まず、本実施形態に係る多極子レンズについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る多極子レンズ１００を模式的に示す平面図である。図２は、多極子レンズ１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、多極子レンズ１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、多極子レンズ１００を模式的に示す分解斜視図である。なお、図１、図２、および図４には、互いに直交する軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。

多極子レンズ１００は、図１〜図４に示すように、第１部材１０と、第２部材２０と、コイル３０，４０を含む。なお、図２〜図４では、便宜上、コイル３０，４０の図示を省略している。ここでは、多極子レンズ１００が、１２極子である例について説明する。

第１部材１０は、第１極子１２と、第１ヨーク１４と、を含む。

第１極子１２は、第１ヨーク１４と一体に形成されている。すなわち、第１極子１２と第１ヨーク１４とは、接続部材（ネジや接着剤等）や、溶接等で接続されていない。第１
極子１２は、円筒状の第１ヨーク１４の内側に設けられている。第１極子１２は、平面視において（Ｚ軸方向から見て）、第１ヨーク１４から多極子レンズ１００の中心Ｏに向かって延在している。言い換えると、第１極子１２は、中心Ｏを中心とする円の半径方向に延在している。

第１極子１２は、複数（図示の例では６個）設けられている。第１部材１０では、平面視において、複数の第１極子１２が中心Ｏを中心として放射状に設けられている。第１部材１０において、第１極子１２は等間隔に配置されている。すなわち、隣り合う第１極子１２間の距離（例えば最短距離）は、等しい。隣り合う第１極子１２間において、第１極子１２の先端部（中心Ｏ側の端部）間の距離は、第１極子１２の根本部（第１ヨーク１４側の端部）間の距離よりも小さい。

第１ヨーク１４の形状は、円筒状である。第１ヨーク１４の内面には、第１極子１２が設けられている。第１ヨーク１４の高さ（Ｚ軸方向の大きさ）ｈ１４は、図２に示す例では、第１極子１２の高さｈ１２の半分である。第１ヨーク１４は、コイル３０，４０でつくられた磁束の通路（磁路）となる。

第２部材２０は、第２極子２２と、第２ヨーク２４と、を含む。

第２極子２２は、第２ヨーク２４と一体に形成されている。すなわち、第２極子２２と第２ヨーク２４とは、接続部材（ネジや接着剤等）や、溶接等で接続されていない。第２極子２２は、円筒状の第２ヨーク２４の内側に設けられている。第２極子２２は、平面視において、第２ヨーク２４から中心Ｏに向かって延在している。言い換えると、第２極子２２は、中心Ｏを中心とする円の半径方向に延在している。

第２極子２２は、複数（図示の例では６個）設けられている。第２部材２０では、平面視において、複数の第２極子２２が中心Ｏを中心として放射状に設けられている。第２部材２０において、第２極子２２は等間隔に配置されている。すなわち、隣り合う第２極子２２間の距離（例えば最短距離）は、等しい。隣り合う第２極子２２間において、第２極子２２の先端部（中心Ｏ側の端部）間の距離は、第２極子２２の根本部（第２ヨーク２４側の端部）間の距離よりも小さい。第２部材２０は、例えば、第１部材１０と同じ形状であり、同じ大きさを有している。

第２ヨーク２４の形状は、円筒状である。第２ヨーク２４の内面には、第２極子２２が設けられている。第２ヨーク２４の高さｈ２４は、図２に示す例では、第２極子２２の高さｈ２２の半分である。第２ヨーク２４は、コイル３０，４０でつくられた磁束の通路（磁路）となる。

第１部材１０の材質および第２部材２０の材質は、磁性体であれば特に限定されない。

多極子レンズ１００では、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とがＺ軸方向に重なって構成されている。具体的には、第１ヨーク１４の（−Ｚ軸方向側の面）下面と第２ヨーク２４の（＋Ｚ軸方向側の面）上面とが接している。これにより、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４が極子１２，２２と同じ高さの円筒状の部材を構成し、当該円筒状の部材の内側に、複数の第１極子１２および複数の第２極子２２が配置される。

多極子レンズ１００では、第１部材１０の６個の第１極子１２と、第２部材２０の６個の第２極子２２とによって、１２極子を構成している。第１極子１２と第２極子２２とは、中心Ｏを中心とする仮想円（図示せず）に沿って、交互に配置されている。第１極子１２および第２極子２２は、等間隔に配置されている。すなわち、隣り合う第１極子１２と
第２極子２２との間の距離（最短距離）は、すべて等しい。平面視において、第１極子１２の先端部と中心Ｏとの間の距離と、第２極子２２の先端部と中心Ｏとの間の距離とは、等しい。すなわち、第１極子１２の先端部および第２極子２２の先端部は、中心Ｏを中心とする仮想円（図示せず）上に位置している。

第１極子１２の高さｈ１２と第２極子２２の高さｈ２２とは、等しい。また、第１極子１２の高さｈ１２および第２極子２２の高さｈ２２は、第１ヨーク１４の高さｈ１４と第２ヨーク２４の高さｈ２４との和に等しい。

第１極子１２の上面（＋Ｚ軸方向側の面）１２ａと第２極子２２の上面２２ａと第１ヨーク１４の上面１４ａとは、同一平面（ＸＹ平面に平行な面）内に位置している。第１極子１２の上面１２ａ、第２極子２２の上面２２ａ、および第１ヨーク１４の上面１４ａによって、多極子レンズ１００の＋Ｚ軸方向側の端面が構成されている。

また、第１極子１２の下面（−Ｚ軸方向側の面）１２ｂと第２極子２２の下面２２ｂと第２ヨーク２４の下面２４ａは、同一平面（ＸＹ平面に平行な面）内に位置している。第１極子１２の下面１２ｂ、第２極子２２の下面２２ｂ、および第２ヨーク２４の下面２４ａによって、多極子レンズ１００の−Ｚ軸方向側の端面が構成されている。

第１部材１０と第２部材２０とは、図示はしないが、例えば、第１ヨーク１４に設けられた貫通孔（図示せず）と第２ヨーク２４に設けられた貫通孔（図示せず）を通るピンによって回転方向に対して固定される。また、図示はしないが、第１部材１０と第２部材２０とはケースに収容され、このケース内にモールド剤（樹脂等）を入れ込むことにより第１部材１０と第２部材２０とが固定される。

多極子レンズ１００の直径は、例えば、２０ｍｍ程度である。多極子レンズ１００の高さは、例えば、５ｍｍ程度である。

第１コイル３０は、第１極子１２に設けられている。第１コイル３０は、複数（６個）の第１極子１２に対応して複数（６個）設けられている。第１コイル３０に電流を流すことにより、第１極子１２が励磁される。第１コイル３０と第１極子１２とは、絶縁されている。例えば、第１極子１２の表面を絶縁塗装したり、第１極子１２の表面に絶縁テープを張り付けたりすることにより、第１コイル３０と第１極子１２とを絶縁することができる。

第２コイル４０は、第２極子２２に設けられている。第２コイル４０は、複数（６個）の第２極子２２に対応して複数（６個）設けられている。第２コイル４０に電流を流すことにより、第２極子２２が励磁される。第２コイル４０と第２極子２２とは、絶縁されている。例えば、第２極子２２の表面を絶縁塗装したり、第２極子２２の表面に絶縁テープを張り付けたりすることにより、第２コイル４０と第２極子２２とを絶縁することができる。

多極子レンズ１００では、複数の第１コイル３０および複数の第２コイル４０の各々に対して、所定の電流を流すことによって、極子１２，２２で囲まれた空間に所望の磁場を形成することができる。

２． 多極子の製造方法
次に、本実施形態に係る多極子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る多極子の製造工程の一例を示すフローチャートである。また、図６〜図１３は、多極子レンズ１００の製造工程を模式的に示す図である。

まず、第１極子１２と第１ヨーク１４とが一体に形成された第１部材１０を形成する（ステップＳ１０）。図６は、第１部材１０となる板状部材１１を模式的に示す平面図である。図７は、板状部材１１を模式的に示す断面図であり、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図８は、仕上げ幅を残した第１部材１０を模式的に示す平面図である。

具体的には、まず、図６および図７に示すように、円板状の板状部材１１に中心孔１１ａを形成する。さらに、板状部材１１の側面に段差部１１ｂを形成する。この段差部１１ｂが第１ヨーク１４となる。中心孔１１ａおよび段差部１１ｂは、例えば、旋盤によって形成される。次に、図８に示すように、仕上げ幅を残した第１極子１２、および第１ヨーク１４を形成する。仕上げ幅を残した第１極子１２および第１ヨーク１４は、例えば、板状部材１１の中心孔１１ａにワイヤー（図示せず）を通して、ワイヤー加工（ワイヤー放電加工）により板状部材１１を加工することで形成される。これにより、第１部材１０が形成される。本工程において、第１ヨーク１４は、円筒状に形成され、第１ヨーク１４の内側には、複数（６個）の第１極子１２が形成される。

次に、第２極子２２と第２ヨーク２４とが一体に形成された第２部材２０を形成する（ステップＳ１２）。第２部材２０は、上述した第１部材１０を形成する工程（ステップＳ１０）と同様の工程で形成される。本工程において、第２部材２０は、第１部材１０と同じ形状に形成される。すなわち、第２ヨーク２４は、円筒状に形成され、第２ヨーク２４の内側には、複数（６個）の第２極子２２が形成される。

次に、第１部材１０の第１ヨーク１４と第２部材２０の第２ヨーク２４とを重ねて、第１極子１２の高さと第２極子２２の高さを揃える（ステップＳ１４）。図９は、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねた状態を模式的に示す平面図である。図１０は、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねた状態を模式的に示す断面図であり、図９のＸ−Ｘ線断面図である。

具体的には、図９および図１０に示すように、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ね合わせて第１部材１０と第２部材２０を固定する。次に、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とが重ねられた状態で両端面を同時研磨して、第１極子１２の高さおよび第２極子２２の高さを揃え、かつ、両端面の平面出しを行う。すなわち、第１極子１２の上面１２ａおよび下面１２ｂ、第２極子２２の上面２２ａおよび下面２２ｂ（図３参照）、第１ヨーク１４の上面１４ａ、第２ヨーク２４の下面２４ａが同時研磨される。本工程により、第１極子１２の高さと第２極子２２の高さとは等しくなる。また、本工程により、第１極子１２の高さおよび第２極子２２の高さは、第１ヨーク１４の高さと第２ヨーク２４の高さとの和に等しくなるように形成される。

次に、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねて、第１極子１２および第２極子２２を加工する（ステップＳ１６）。図１１は、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねた状態を模式的に示す平面図である。

具体的には、図１１に示すように、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４を重ねた状態で、再度、ワイヤー加工によって、第１極子１２および第２極子２２に加工（仕上げ加工）を施す。これにより、位置精度を出した複数の第１極子１２および複数の第２極子２２が形成される。本工程により、第１部材１０と第２部材２０とは、同じ形状に形成される。

次に、第１極子１２に第１コイル３０を設ける（ステップＳ１８）。図１２は、第１極子１２に第１コイル３０を設ける工程を模式的に示す平面図である。

具体的には、図１２に示すように、第１部材１０と第２部材２０とを離して、第１部材１０の中央の空間から、第１極子１２に第１コイル３０をはめ込んで固定する。このとき、第１極子１２と第１コイル３０との隙間を、アース落ちのないように、第１極子１２の表面に絶縁塗装、絶縁テープの貼り付け、熱収縮チューブ等を用いて絶縁処理する。

次に、第２極子２２に第２コイル４０を設ける（ステップＳ２０）。第２極子２２に第２コイル４０を設ける工程は、上述の第１極子１２に第１コイル３０を設ける工程（ステップＳ１８）と同様の工程で行われる。

次に、第１部材１０の第１ヨーク１４と第２部材２０の第２ヨーク２４とを重ねて、第１部材１０と第２部材２０を固定する（ステップＳ２２）。図１３は、治具４を使って第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねる工程を、模式的に示す斜視図である。

具体的には、図１３に示すように、円柱状の柱状部２を有する治具４を準備し、柱状部２に第２部材２０を通す。次に、柱状部２に第１部材１０を通して、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねる。このとき、柱状部２に対して、複数の第１極子１２の先端部の位置、および複数の第２極子２２の先端部の位置を合わせることにより、各極子１２，２２の先端部と多極子レンズの中心Ｏとなる位置との間の距離が互いに等しくなるように配置することができる。すなわち、治具４の柱状部２を基準として、複数の第１極子１２の先端位置および複数の第２極子２２の先端位置を合わせることができる。

次に、図示はしないが、例えば、第１ヨーク１４に設けられた貫通孔と第２ヨーク２４に設けられた貫通孔を通るピンによって、第１部材１０および第２部材２０を回転方向に対して固定する。

次に、図示はしないが、第１部材１０と第２部材２０とをケースに収容し、このケース内にモールド剤（樹脂等）を入れ込むことにより第１部材１０と第２部材２０を固定してもよい。

以上の工程により、多極子レンズ１００を製造することができる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法は、以下の特徴を有する。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１極子１２と第１ヨーク１４とが一体に形成された第１部材１０を形成する工程と、第２極子２２と第２ヨーク２４とが一体に形成された第２部材２０を形成する工程と、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねて、第１部材１０と第２部材２０を固定する工程とを含む。このように本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１極子１２と第１ヨーク１４とが一体に形成されるため、例えば極子とヨークが別々に形成される場合と比べて、部品点数を削減することができ、かつ第１極子１２の位置精度も高めることができる。また、第２極子２２と第２ヨーク２４とが一体に形成されるため、同様に、部品点数を削減することができ、かつ第２極子２２の位置精度も高めることができる。したがって、本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、小型化を図りつつ、高い精度で極子１２，２２を形成することができる。さらに、部品点数を削減することができるため、製造も容易である。

さらに、本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、例えばすべての極子（例えば、１２個の極子）を１つのヨークに一体に形成した場合と比べて、第１部材１０において、隣り合う第１極子１２間の距離を大きくすることができる。したがって、多極子レンズ１００の小型化を図ることができる。例えば、すべての極子（例えば、１２個の極子）を１つのヨークに一体に形成した多極子レンズでは、多極子レンズを小型化した場合、隣り
合う極子間の距離が小さくなり、コイルを極子に挿入できない、または挿入が困難になる場合がある。これに対して、本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、製造工程において、隣り合う第１極子１２間の距離を大きくすることができるため、小型化してもこのような問題が生じない。したがって、多極子レンズをより小型化することができる。

このように、本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、例えばすべての極子（例えば、１２個の極子）を１つのヨークに一体に形成した場合と比べて、製造工程において、隣り合う極子１２，２２間の距離を大きくすることができる。そのため、本実施形態に係る多極子レンズの製造方法によれば、極子１２，２２の先端部の直径（極子の先端部を結ぶ仮想円の直径）をより小さくして、強い磁場を印加できる多極子レンズを実現することができる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１極子１２の高さｈ１２および第２極子２２の高さｈ２２は、第１ヨーク１４の高さｈ１４と第２ヨーク２４の高さｈ２４の和に等しくなるように形成される。そのため、多極子レンズ１００の両端面を平坦な面とすることができる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１極子１２の上面１２ａと第２極子２２の上面２２ａとは、同一平面内に位置し、第１極子１２の下面１２ｂと第２極子２２の下面２２ｂとは、同一平面内に位置するように形成される。そのため、多極子レンズ１００の両端面を平坦な面とすることができる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１ヨーク１４は、円筒状に形成され、第１ヨーク１４の内側には第１極子１２が形成され、第２ヨーク２４は、円筒状に形成され、第２ヨーク２４の内側には第２極子２２が形成される。そのため、例えば、第１ヨーク１４および第２ヨーク２４の外周部（円筒外周）を基準に組み立てることにより、極子１２，２２の位置精度を容易に出すことができる。また、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４を重ねた状態では、各極子１２，２２が回転方向にのみ移動するので、各極子１２，２２の回転方向の精度だし（位置合わせ）も容易になる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１極子１２は、複数形成され、第２極子２２は、複数形成される。本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、複数の極子が形成されても、製造工程において、隣り合う極子間の距離を大きくすることができるため、小型化を図ることができる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１部材１０と第２部材２０は、同じ形状に形成される。そのため、例えば、製造の容易化を図ることができる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１部材１０と第２部材２０を固定する工程の前に、第１極子１２に第１コイル３０を設ける工程と、第１部材１０と第２部材２０を固定する工程の前に、第２極子２２に第２コイル４０を設ける工程と、を含む。そのため、第１極子１２に第１コイル３０を設ける場合に、例えばすべての極子を１つのヨークに一体に形成した場合と比べて、隣り合う第１極子１２間の距離を大きくすることができる。第２極子２２に第２コイル４０を設ける工程についても同様である。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１部材１０と第２部材２０を固定する工程の前に、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねて、第１極子１２の高さおよび第２極子２２の高さを揃える工程を含む。そのため、第１極子１２の高さおよび第２極子２２の高さを、容易に精度よく揃えることができる。

本実施形態に係る多極子レンズの製造方法では、第１部材１０と第２部材２０を固定する工程の前に、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねて、第１極子１２および第２極子２２を加工する工程を含む。このように、第１ヨーク１４と第２ヨーク２４とを重ねて第１部材１０と第２部材２０とを一つの部材として極子１２，２２の加工を行うことにより、極子１２，２２を高い精度で形成することができる。

３． 荷電粒子線装置
次に、本実施形態に係る荷電粒子線装置について、図面を参照しながら説明する。図１４は、本実施形態に係る荷電粒子線装置１０００の構成を説明するための図である。なお、図１４では、互いに直交する軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を記載している。ここでは、荷電粒子線装置１０００が、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）である例について説明する。

荷電粒子線装置１０００は、図１２に示すように、電子線源１００１と、集束レンズ１００２と、試料ステージ１００３と、対物レンズ１００４と、収差補正装置１１００と、中間レンズ１００５と、投影レンズ１００６と、撮像部１００８と、鏡筒１０１０と、を含んで構成されている。

電子線源（荷電粒子線源）１００１は、電子線ＥＢを発生させる。電子線源１００１は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線ＥＢを放出する。電子線源１００１として、公知の電子銃を用いることができる。電子線源１００１として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。

集束レンズ１００２は、電子線源１００１の後段に配置されている。集束レンズ１００２は、電子線源１００１で発生した電子線ＥＢを集束して、試料Ｓに照射するためのレンズである。

試料室１には、試料ホルダーによって試料Ｓが保持されている。試料室１は、鏡筒１０１０内の空間である。試料室１は、真空状態に維持される。ここで真空状態とは、大気よりも圧力の低い状態をいう。試料室１において、試料Ｓに荷電粒子線（電子線ＥＢ）が照射される。

試料ステージ１００３は、試料Ｓを試料室１に保持し、試料室１における試料Ｓの位置決めを行う。図示の例では、試料ステージ１００３は、対物レンズ１００４の横から試料ホルダー（試料Ｓ）を挿入するサイドエントリーステージを構成している。

対物レンズ１００４は、集束レンズ１００２の後段に配置されている。対物レンズ１００４は、試料Ｓを透過した電子線ＥＢで結像するための初段のレンズである。

対物レンズ１００４は、図示はしないが、上部磁極（ポールピースの上極）、および下部磁極（ポールピースの下極）を有している。対物レンズ１００４では、上部磁極と下部磁極との間に磁場を発生させて電子線ＥＢを集束させる。上部磁極と下部磁極とは、試料Ｓを挟んで配置されている。試料室１は、上部磁極と下部磁極との間の空間を含む。

収差補正装置１１００は、対物レンズ１００４の後段に配置されている。収差補正装置１１００は、本発明に係る多極子レンズ（多極子レンズ１００）を含んで構成されている。収差補正装置１１００では、多極子レンズ１００の中心Ｏ（図１参照）が、荷電粒子線装置１０００の光軸の位置に配置される。荷電粒子線装置１０００の光軸は、Ｚ軸に平行である。収差補正装置１１００は、所定の磁場を発生させることにより、対物レンズ１００４の収差（例えば球面収差）を補正する。これにより、例えば、高分解能の電子顕微鏡
像を得ることができる。

収差補正装置１１００は、小型化を図ることができる多極子レンズ１００を含むため、省スペース化を図ることができ、荷電粒子線装置１０００への組み込みが容易である。

中間レンズ１００５は、対物レンズ１００４の後段に配置されている。投影レンズ１００６は、中間レンズ１００５の後段に配置されている。中間レンズ１００５および投影レンズ１００６は、対物レンズ１００４によって結像された像をさらに拡大し、撮像部１００８上に結像させる。

撮像部１００８は、投影レンズ１００６によって結像された像（電子顕微鏡像または電子回折図形）を撮影する。撮像部１００８は、例えば、デジタルカメラである。撮像部１００８は、撮影した電子顕微鏡像や電子回折図形の情報を出力する。撮像部１００８が出力した電子顕微鏡像や電子回折図形の情報は、画像処理部（図示せず）で処理されて表示部（図示せず）に表示される。表示部は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイなどである。

荷電粒子線装置１０００は、図示の例では、除振機１０１１を介して架台１０１２上に設置されている。

なお、ここでは、本発明に係る多極子レンズが対物レンズ１００４の収差を補正する収差補正装置に搭載されている例について説明したが、本発明に係る多極子レンズは、その他のレンズ（例えば、集束レンズ１００２）の収差を補正する収差補正装置に搭載されていてもよい。

また、ここでは、本発明に係る多極子レンズを透過電子顕微鏡に適用した場合について説明したが、これに限定されず、その他の荷電粒子線装置に適用してもよい。このような荷電粒子線装置としては、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）、電子ビーム露光装置等が挙げられる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述の実施形態では多極子レンズが１２極子である例について説明したが、本発明に係る多極子レンズの極子の数は、複数であれば特に限定されない。例えば、本発明に係る多極子レンズは、６極子であってもよいし、８極子であってもよい。

また、上述の実施形態では、多極子レンズ１００が２つの部材（第１部材１０、第２部材２０）を有する場合について説明したが、本発明に係る多極子レンズでは３つ以上の部材（極子とヨークが一体に形成された部材）を有していてもよい。

例えば、上述の実施形態では、２つの部材１０，２０がそれぞれ極子１２，２２を６個備えることで、１２極子を形成する場合について説明したが、例えば３つの部材がそれぞれ極子を４個備えてもよいし、４つの部材がそれぞれ極子を３個備えてもよいし、６つの部材がそれぞれ極子を２個備えてもよいし、１２個の部材がそれぞれ極子を１個備えてもよい。このように部材の数を増やすことにより、製造工程において、各部材の極子の間隔をより広げることができる。このとき、例えば、多極子レンズがｎ個（ｎは２以上の整数）の部材を有する場合、ｎ個のヨークが重ねられるため、各極子の高さはｎ個のヨークの高さの和に等しい。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…試料室、２…柱状部、４…治具、１０…第１部材、１１…板状部材、１１ａ…中心孔、１１ｂ…段差部、１２…第１極子、１２ａ…上面、１２ｂ…下面、１４…第１ヨーク、１４ａ…上面、２０…第２部材、２２…第２極子、２２ａ…上面、２２ｂ…下面、２４…第２ヨーク、２４ａ…下面、３０…第１コイル、４０…第２コイル、１００…多極子レンズ、１０００…荷電粒子線装置、１００１…電子線源、１００２…集束レンズ、１００３…試料ステージ、１００４…対物レンズ、１００５…中間レンズ、１００６…投影レンズ、１００８…撮像部、１０１０…鏡筒、１０１１…除振機、１０１２…架台、１１００…収差補正装置

Claims (15)

1. 第１極子と第１ヨークとが一体に形成された第１部材を形成する工程と、
   第２極子と第２ヨークとが一体に形成された第２部材を形成する工程と、
   前記第１ヨークと前記第２ヨークとを重ねて、前記第１部材と前記第２部材を固定する工程と、
   を含む、多極子レンズの製造方法。
2. 請求項１において、
   前記第１極子の高さおよび前記第２極子の高さは、前記第１ヨークの高さと前記第２ヨークの高さの和に等しくなるように形成される、多極子レンズの製造方法。
3. 請求項１または２において、
   前記第１極子の上面と前記第２極子の上面とは、同一平面内に位置し、
   前記第１極子の下面と前記第２極子の下面とは、同一平面内に位置するように形成される、多極子レンズの製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第１ヨークは、円筒状に形成され、
   前記第１ヨークの内側には前記第１極子が形成され、
   前記第２ヨークは、円筒状に形成され、
   前記第２ヨークの内側には前記第２極子が形成される、多極子レンズの製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記第１極子は、複数形成され、
   前記第２極子は、複数形成される、多極子レンズの製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記第１部材と前記第２部材は、同じ形状に形成される、多極子レンズの製造方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第１極子に第１コイルを設ける工程と、
   前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第２極子に第２コイルを設ける工程と、
   を含む、多極子レンズの製造方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項において、
   前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第１ヨークと前記第２ヨークとを重ねて、前記第１極子の高さおよび前記第２極子の高さを揃える工程を含む、多極子レンズの製造方法。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項において、
   前記第１部材と前記第２部材を固定する工程の前に、前記第１ヨークと前記第２ヨークとを重ねて、前記第１極子および前記第２極子を加工する工程を含む、多極子レンズの製造方法。
10. 第１極子と第１ヨークとが一体に設けられた第１部材と、
    第２極子と第２ヨークとが一体に設けられた第２部材と、
    を含み、
    前記第１ヨークと前記第２ヨークとは、重なっている、多極子レンズ。
11. 請求項１０において、
    前記第１極子の高さおよび前記第２極子の高さは、前記第１ヨークの高さと前記第２ヨークの高さの和に等しい、多極子レンズ。
12. 請求項１０または１１において、
    前記第１極子の上面と前記第２極子の上面とは、同一平面内に位置し、
    前記第１極子の下面と前記第２極子の下面とは、同一平面内に位置している、多極子レンズ。
13. 請求項１０ないし１２のいずれか１項において、
    前記第１ヨークは、円筒状であり、
    前記第１ヨークの内側には、前記第１極子が設けられ、
    前記第２ヨークは円筒状であり、
    前記第２ヨークの内側には、前記第２極子が設けられている、多極子レンズ。
14. 請求項１０ないし１３のいずれか１項において、
    前記第１極子は、複数設けられ、
    前記第２極子は、複数設けられている、多極子レンズ。
15. 請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の多極子レンズを含む、荷電粒子線装置。

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