JP6895299B2 - コイル一体型ヨークおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コイル一体型ヨークおよびその製造方法に関する。
ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）など電子ビームを照射する装置において、電子ビームの軌道上に偏向器を設置し、電子ビームの軌道を偏向することが行われている。偏向器として、ヨークに埋め込まれたコイルに通電することで生じる磁場で電子ビームを偏向する磁場偏向器が知られている。
特開２０１５−２２０２３４号公報 特開昭５８−１６１３１２号公報
本発明の課題は、精度よく電子ビームの軌道を偏向可能な偏向器を実現するためのコイル一体型ヨークおよびその製造方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、ヨークの第１面から第２面に向かう溝にモールド剤、コイルおよびスペーサを順に入れる工程と、前記ヨークの第１面を前記スペーサとともに研磨する工程と、を備えるコイル一体型ヨークの製造方法が提供される。
前記ヨークの第１面と、前記溝の側面とのなす角度が９０度となるよう、前記ヨークの第１面を前記スペーサとともに研磨するのが望ましい。
前記スペーサは、前記ヨークと同程度の剛性を有するのが望ましい。
前記溝の底部には、前記第２面に到達する穴があり、前記モールド剤、前記コイルおよび前記スペーサを前記溝に入れる工程の後に、前記穴を利用して前記モールド剤を押さえた状態で前記モールド剤を硬化させる工程を備えるのが望ましい。
前記スペーサを前記溝に入れる工程では、前記スペーサの一部のみが前記溝内に入るようにし、その後、前記スペーサと前記ヨークの第１面とが面一になるようにした状態で、前記ヨークの第１面を前記スペーサとともに研磨するのが望ましい。
本発明の別の態様によれば、第１面および第２面を有し、前記第１面から前記第２面に向かう溝が設けられたヨークと、前記第２面側から順に前記溝内に配置されたモールド剤、コイルおよびスペーサと、を備え、前記ヨークの第１面と、前記スペーサとは面一であり、前記ヨークの第１面と、前記溝の側面とがなす角度が９０度である、コイル一体型ヨークが提供される。
精度よく電子ビームの軌道を偏向可能な偏向器を実現できる。
ＳＥＭの概略構成図。 コイルを埋め込む前のヨーク１の上面図。 図２ＡのＡ−Ａ断面図。 コイル一体型ヨークの製造工程図。 コイル一体型ヨークの製造工程を説明する断面図。 図４に引き続く、コイル一体型ヨークの製造工程を説明する断面図。 図５に引き続く、コイル一体型ヨークの製造工程を説明する断面図。 図６に引き続く、コイル一体型ヨークの製造工程を説明する断面図。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、ＳＥＭの概略構成図である。ＳＥＭは、真空管（不図示）内に配置された電子銃９１、偏向器９２などを備えている。電子銃９１からの電子ビームは偏向器９２によって偏向されて、試料Ｗに到達する。試料Ｗから反射したミラー電子を捕捉することで、試料Ｗの表面を観察できる。
偏向器９２は平面ヨーク９２ａの溝（凹部）にコイル９２ｂを埋め込んで構成される。コイル９２ｂに通電することで磁場が発生して電子ビームが偏向される。ここで、ヨーク９２ａの溝にコイル９２ｂを埋め込む際に、角（図１の破線で囲んだ部分）が欠けることがある。角が直角でない場合、コイル９２ｂからの磁力線が乱れ、理論通りに電子ビームを偏向できないことがある。そこで、本実施形態では次のようにしてコイル９２ｂを埋め込んだヨーク９２ａ（コイル一体型ヨーク）を製造する。
図２Ａは、コイルを埋め込む前のヨーク１の上面図である。ヨーク１はフェライトなどの磁性材料で形成される。ヨーク１の外郭は一辺が約１５０ｍｍの概略正方形である。ヨーク１には、概略正八角形で、幅約５ｍｍ、深さ約１０ｍｍの２つの溝１１が設けられている。なお、ヨーク１にはコイルを埋め込むための溝１１が形成されていればよく、大きさや形状に特に制限はない。
図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図である。ヨーク１は、互いに平行な上面１２および下面１３を有する。そして、上面１２から下面１３に向かう溝１１が形成されており、上面１２と溝１１の側面１１ａとのなす角度はほぼ９０度である。なお、この時点では厳密に９０度である必要はない。また、溝１１の底面１１ｂには穴１１ｃがあり、下面１３まで到達している。
図３は、コイル一体型ヨークの製造工程図である。まず、溝１１にモールド剤２、コイル３およびスペーサ４を順に入れる（ステップＳ１）。これにより、図４に示す状態となる。
モールド剤２は、例えばシリコン系の材料で形成され、常温では柔軟性を有するが加熱することによって硬化する。モールド剤２の一部が穴１１ｃに押し込まれてもよい。
コイル３は溝１１に嵌まるよう予め成型されている。コイル３を溝１１に入れる際、コイル３がヨーク１に当たって、溝１１の角１１ｄが欠けることがあるが、本実施形態においては問題とならない。
スペーサ４は非磁性材料、例えばアルミニウム、銅、チタン、プラスティックなどで形成された断面が長方形の板状部材である。スペーサ４の幅は溝１１の幅よりわずかに小さい程度であり、スペーサ４の両側面は溝１１の両側面１１ａにそれぞれ当接する。後にコイル３とともにスペーサ４を研磨する都合上、スペーサ４はコイル３と剛性が同程度、例えば両者の差あるいは比が所定値以下であるのが望ましい。また、スペーサ４は、全体ではなく、一部（半分程度）のみが溝１１内に入り、残りの一部は上面からはみ出ているのが望ましい。
続いて、必要に応じてヨーク１を上下反転し、平坦な定盤５とヨーク１の上面１２とを互いに押し当て（図５）、定盤５にヨーク１の上面１２が接するまでスペーサ４を押し込む（図３のステップＳ２）。これにより、モールド剤２が変形して穴１１ｃに押し出されたりコイル３の内部に入り込んだりして、スペーサ４の全体が溝１１内に収まり、図６に示す状態となる。すなわち、ヨーク１の上面１２とスペーサ４の上面４１とが面一となる。
その後、スペーサ４が浮かないよう、穴１１ｃを利用して棒６などの押さえ部材でモールド剤２およびコイル３を押さえつつ、加熱を行ってモールド剤２を硬化させる（図３のステップＳ３）。
そして、角１１ｄが直角となるよう、研磨盤７を用いてヨーク１の上面１２をスペーサ４とともに平坦研磨する（ステップＳ４、図７）。研磨によってヨーク１の上面１２を平坦化でき、溝１１内にスペーサ４が存在するので研磨の際に溝１１の角１１ｄが欠けることもない。ヨーク１の上面１２と溝１１の側面１１ａとが形成する角を５μｍ以下の欠けがない程度に直角とすることで、磁力線の乱れを十分に抑制できる。また、スペーサ４を設けることで、ヨーク１の上面とコイル３との距離を所望の一定値とすることもできる。
以上により製造されるコイル一体型ヨークは、溝１１が設けられたヨーク１と、溝１１の底面１１ｂ側（下面１３側）から順に配置された（硬化した）モールド剤２、コイル３およびスペーサ４を備えている。そして、ヨーク１の上面１２とスペーサ４の上面とは面一であり、ヨーク１の上面１２と溝１１の側面１１ａとのなす角度がほぼ９０度である。
このように、本実施形態では、ヨーク１の溝１１にモールド剤２、コイル３およびスペーサ４を入れて、スペーサ４とともにヨーク１の上面１２を平面研磨する。これにより、ヨーク１の上面１２と溝１１の側面１１ａとが直角となる。このようなコイル一体型ヨークを偏向器９２に適用することで、精度よく電子ビームの軌道を偏向できる。
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
１ ヨーク
１１ 溝
１１ａ 側面
１１ｂ 底面
１１ｃ 穴
１２ 上面
１３ 下面
２ モールド剤
３ コイル
４ スペーサ
５ 定盤
６ 棒
７ 研磨盤

Claims (3)

  1. ヨークの第１面から第２面に向かう溝にモールド剤、コイルおよびスペーサを順に入れる工程と、
    前記ヨークの第１面を前記スペーサとともに研磨する工程と、を備えるコイル一体型ヨークの製造方法。
  2. 前記ヨークの第１面と、前記溝の側面とのなす角度が９０度となるよう、前記ヨークの第１面を前記スペーサとともに研磨する、請求項１に記載のコイル一体型ヨークの製造方法。
  3. 前記スペーサを前記溝に入れる工程では、前記スペーサの一部のみが前記溝内に入るようにし、
    その後、前記スペーサと前記ヨークの第１面とが面一になるようにした状態で、前記ヨークの第１面を前記スペーサとともに研磨する、請求項１または２に記載のコイル一体型ヨークの製造方法。

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