(57)【要約】【課題】  荷電粒子線の制御の安定性を高める要求に応える制御素子およびそれを用いた荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】  本発明の一形態における制御素子６ａ〜６ｃは、荷電粒子線Ｅが通過する貫通孔Ｐを有する筒体７と、筒体７の内周面Ｓ１に被着したメタライズ層８と、メタライズ層８上にろう材９を介して接合した一主面Ｓ２を有する電極１０とを備え、メタライズ層８は、電極１０との接合部に配された接合領域１１と、接合部の近傍に配された近傍領域１２とを有する。その結果、メタライズ層８と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。したがって、筒体７からの電極１０の剥離を抑制し、ひいては荷電粒子線Ｅの制御の安定性を高めることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線が通過する貫通孔を有する筒体と、該筒体の内周面に被着したメタライズ層と、該メタライズ層上にろう材を介して接合した一主面を有する電極とを備え、
前記メタライズ層は、前記電極との接合部に配された接合領域と、前記接合部の近傍に配された近傍領域とを有することを特徴とする制御素子。
【請求項２】
請求項１に記載の制御素子において、
前記ろう材は、前記メタライズ層の前記接合領域および前記近傍領域に被着していることを特徴とする制御素子。
【請求項３】
請求項１に記載の制御素子において、
前記電極の前記一主面は、前記筒体の前記内周面に向かって突出した第１凸部を有し、
該第１凸部は、前記メタライズ層に接合した頂面を有することを特徴とする制御素子。
【請求項４】
請求項１に記載の制御素子において、
前記筒体の前記内周面は、前記電極の前記一主面に向かって突出した第２凸部を有し、
該第２凸部は、前記メタライズ層の前記接合領域が被着した頂面と、前記メタライズ層の前記近傍領域が被着した側面とを有することを特徴とする制御素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の制御素子と、該制御素子の前記貫通孔を通過する荷電粒子線を放出する荷電粒子銃とを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子製造工程やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造工程における荷電粒子線描画装置や走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に用いられる、荷電粒子線を制御するための制御素子およびそれを用いた荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷電粒子線装置として、例えば、半導体ウェハやガラス基板等の対象物に微細な配線パターンを形成するために使用される荷電粒子線描画装置や、荷電粒子線を対象物に照射してそこから発生する二次荷電粒子線を使って像を得る走査型電子顕微鏡等が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、荷電粒子線（電子ビーム）が通過する貫通孔（貫通穴）を有する筒体（リング状の絶縁部材）と、筒体の貫通孔の内周面に接合された電極（電極片）とを備えた制御素子（電子ビーム描画装置用電極）を具備した荷電粒子線装置（電子ビーム描画装置）が記載されている。
【０００４】
ところで、一般的に筒体と電極とは熱膨張率が異なる。例えば筒体がセラミックスからなり、電極が金属からなる場合には、筒体の熱膨張率は電極の熱膨張率よりも小さくなりやすい。それ故、例えば筒体に電極を接合する際に制御素子に熱が加わると、筒体と電極との接合部に熱応力が加わる。
【０００５】
この熱応力によって筒体から電極が剥離すると、電極の形成領域の変化や筒体の露出によるチャージアップ等によって貫通孔内の電界が不安定となるため、荷電粒子線の制御が不安定となる。その結果、荷電粒子線描画装置においては配線パターンに不良が生じやすくなり、また、走査型電子顕微鏡においては得られる像に変形や歪みが生じやすくなる。
【０００６】
したがって、荷電粒子線の制御の安定性を高めた制御素子が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２６０３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、荷電粒子線の制御の安定性を高める要求に応える制御素子およびそれを用いた荷電粒子線装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態における制御素子は、荷電粒子線が通過する貫通孔を有する筒体と、該筒体の内周面に被着したメタライズ層と、該メタライズ層上にろう材を介して接合した一主面を有する電極とを備え、前記メタライズ層は、前記電極との接合部に配された接合領域と、前記接合部の近傍に配された近傍領域とを有する。
【００１０】
本発明の一形態における荷電粒子線装置は、前述した制御素子と、該制御素子の前記貫通孔を通過する荷電粒子線を放出する荷電粒子銃とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一形態における制御素子によれば、筒体の内周面に被着したメタライズ層が、電極との接合部に配された接合領域と、接合部の近傍に配された近傍領域とを有するため、メタライズ層と電極との接合部に加わる熱応力を低減することができる。したがって、筒体からの電極の剥離を抑制し、ひいては荷電粒子線の制御の安定性を高めることができる。
【００１２】
本発明の一形態における荷電粒子線装置によれば、前述した制御素子を備えるため、荷電粒子線の制御の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態における制御素子を用いた荷電粒子線装置の高さ方向（Ｚ方向）に沿った断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示した荷電粒子線装置の電子レンズの斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線における貫通孔の貫通方向（Ｚ方向）に沿った断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＲ１部分の拡大図である。
【図３】（ａ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線における貫通孔の周方向（ＸＹ平面方向）に沿った断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線における貫通孔の周方向に沿った断面図であり、（ｃ）は、図２（ａ）のＤ−Ｄ線における貫通孔の周方向に沿った断面図である。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）のＲ２部分の拡大図であり、（ｂ）は、図３（ｂ）のＲ３部分の拡大図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第２実施形態における制御素子の図２（ｂ）に相当する部分の拡大図であり、（ｂ）は、図５（ａ）に示した制御素子の図４（ｂ）に相当する部分の拡大図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第３実施形態における制御素子の図２（ｂ）に相当する部分の拡大図であり、（ｂ）は、図６（ａ）に示した制御素子の図４（ｂ）に相当する部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態における制御素子を用いた荷電粒子線装置について、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１（ａ）に示した荷電粒子線装置１は、例えば、半導体製造素子工程やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造工程において、半導体ウェハやガラス基板等の対象物２に微細な配線パターンを形成するために使用される荷電粒子線描画装置や、荷電粒子線Ｅを対象物２の表面に照射してそこから発生する二次荷電粒子線を使って観察する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等に用いられる。
【００１６】
この荷電粒子線装置１は、荷電粒子線Ｅを放出する荷電粒子銃３と、この荷電粒子線Ｅが通過する複数の電子レンズ４と、荷電粒子線Ｅが照射される対象物２が載置されたステージ５とを備えている。この荷電粒子線装置１は、ステージ５で対象物２の位置決めを行ない、荷電粒子銃３から荷電粒子線Ｅを放出し、電子レンズ４で荷電粒子線Ｅの引き出し、加速および偏向等の制御を行なった後、荷電粒子線Ｅを対象物２に照射することによって、配線パターンの形成や対象物の観察を行なうものである。
【００１７】
本実施形態の電子レンズ４は、図１（ｂ）に示すように、積層された３つの制御素子６ａ〜６ｃを備えており、最上層に位置する第１制御素子６ａと、中央に位置する第２制御素子６ｂと、最下層に位置する第３制御素子６ｃとを備えている。
【００１８】
第１制御素子６ａは、荷電粒子銃３からの荷電粒子線Ｅの引き出しおよび荷電粒子線Ｅの加速を制御する高圧レンズとして機能するものである。第２制御素子６ｂは、荷電粒子線Ｅの偏向を制御する偏向器として機能するものである。第３制御素子６ｃは、外部の電界から第２制御素子６ｂを遮蔽するシールド電極として機能するものである。
【００１９】
なお、電子レンズ４は、第１制御素子６ａないし第３制御素子６ｃのいずれか１つを少なくとも有していればよく、第１制御素子６ａないし第３制御素子６ｃの位置関係を変更しても構わないし、第１制御素子６ａないし第３制御素子６ｃのいずれかを複数有していても構わない。また、電子レンズ４は、制御素子６ａ〜６ｃそれぞれの間に荷電粒子線Ｅの絞りを制御するアパーチャー等の他の部材を備えていても構わないし、制御素子６ａ〜６ｃを収納して固定する筒状の外筒を備えていても構わない。
【００２０】
制御素子６ａ〜６ｃは、図２（ａ）ないし図４（ｂ）に示すように、それぞれ、荷電粒子線Ｅが通過する貫通孔Ｐを有する筒体７と、筒体７の内周面Ｓ１に被着したメタライズ層８と、メタライズ層８上にろう材９を介して接合した一主面Ｓ２を有する電極１０と、筒体７を貫通して電極１０に電気的に接続した貫通導体（図示しない）と、筒体７の外周面にて貫通導体に電気的に接続した端子（図示しない）とを備えている。
【００２１】
なお、図２（ｂ）は、第２制御素子６ｂの貫通方向（Ｚ方向）に沿った断面の部分拡大図であるが、第１制御素子６ａおよび第３制御素子６ｃも図２（ｂ）と同様の構造を有する。また、図４（ａ）は、第１制御素子６ａの周方向（ＸＹ平面方向）に沿った断面の部分拡大図であるが、第３制御素子６ｃも図４（ａ）と同様の構造を有する。
【００２２】
制御素子６ａ〜６ｃにおいては、外部機器から端子および貫通導体を介して電極１０に電圧が印加される。前述した電子レンズ４は、各制御素子６ａ〜６ｃの電極１０に印加する電圧を制御することによって、貫通孔Ｐ内の電界を制御し、ひいては荷電粒子線Ｅの引き出し、加速および偏向等の制御を行なうことができる。なお、外部機器と電極１０とは、端子および貫通導体以外の部材によって、電気的に接続されていても構わない。
【００２３】
第１制御素子６ａは、図３（ａ）に示すように、単極の電極１０を有しており、電極１０に印加する電圧を制御することによって、荷電粒子線Ｅの引き出しおよび加速を制御することができる。
【００２４】
第２制御素子６ｂは、図３（ｂ）に示すように、４極の電極１０を有しており、それぞれの電極１０に印加する電圧を個別に制御することによって、荷電粒子線Ｅの偏向を制御することができる。この第２制御素子６ｂにおいては、４極の電極１０が、互いに離れつつ筒体７の周方向に沿って並んでおり、電極１０同士の間には貫通孔Ｐの貫通方向に沿った隙間が形成されている。なお、第２制御素子６ｂは、４極以外の複数極の電極１０を有していても構わない。
【００２５】
第３制御素子６ｃは、図３（ｃ）に示すように、単極の電極１０を有しており、荷電粒子線Ｅの制御を直接行なうことはできないが、外部の電界から第２制御素子６ｂを遮蔽することができる。
【００２６】
筒体７は、電極１０の支持部材および絶縁部材として機能するものである。この筒体７は、例えばアルミナ質焼結体または窒化珪素質焼結体等の絶縁性のセラミックスからなり、中でもアルミナ質焼結体からなることが望ましい。なお、アルミナ質焼結体は、チタン等の遷移金属の酸化物を含んでいても構わない。筒体７がアルミナ質焼結体からなる場合には、筒体７の熱膨張率は７ｐｐｍ／℃程度である。筒体７は、例えば円筒状である。なお、筒体７の熱膨張率は、市販のＴＭＡ（Thermo-Mechanical Analysis）装置を用いて測定される。以下、各部材の熱膨張率は、筒体７と同様に測定される。
【００２７】
メタライズ層８は、筒体７の内周面Ｓ１に被着しつつ電極１０と接合することによって、電極１０を筒体７に接合させるものである。したがって、メタライズ層８と電極１０との接合部は、筒体７と電極１０との接合部を構成している。このメタライズ層８は、例えばモリブデン−マンガンを主成分とする。メタライズ層８の筒体７側の一主面とその反対側の他主面との間の厚みは、例えば５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２８】
ろう材９は、筒体７と電極１０との接合剤として機能するものである。このろう材９は、メタライズ層８および電極１０に被着している。このろう材９は、例えば銀ろうを用いることができる。ろう材９の筒体７側の一主面とその反対側の他主面との間の厚みは、例えば５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２９】
電極１０は、外部から電圧が印加されることによって、貫通孔Ｐを通過する荷電粒子線Ｅの引き出し、加速および偏向等を制御するものである。この電極１０は、例えばチタンまたは銅等の導電性の金属からなり、中でもチタンからなることが望ましい。電極１０がチタンからなる場合には、電極１０の熱膨張率は８ｐｐｍ／℃程度である。電極１０は、例えば板状である。
【００３０】
ところで、一般的に筒体７と電極１０とは熱膨張率が異なる。例えば筒体７がセラミックスからなり、電極１０が金属からなる場合には、筒体７の熱膨張率は電極１０の熱膨張率よりも小さくなりやすい。それ故、例えば筒体７に電極１０を接合する際に制御素子６ａ〜６ｃに熱が加わると、筒体７と電極１０との接合部に熱応力が加わり、メタライズ層８と電極１０との接合部に熱応力が加わる。
【００３１】
一方、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃは、図２（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、メタライズ層８は、電極１０との接合部に配された接合領域１１と、この接合部の近傍に配された近傍領域１２とを有する。
【００３２】
その結果、メタライズ層８と電極１０との接合部に加わった熱応力が近傍領域１２に伝わるため、メタライズ層８と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減し、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。したがって、筒体７からの電極１０の剥離を抑制し、ひいては荷電粒子線Ｅの制御の安定性を高めることができる。それ故、荷電粒子線描画装置においては配線パターンの不良の発生を低減し、また、走査型電子顕微鏡においては得られる像の変形や歪みの発生を低減することができる。なお、本実施形態の接合領域１１および近傍領域１２はつながっており、１つのメタライズ層８を構成している。
【００３３】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図２（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、ろう材９は、メタライズ層８の接合領域１１および近傍領域１２に被着している。その結果、メタライズ層８と電極１０との接合部に加わった熱応力がより近傍領域１２に伝わるため、メタライズ層８と電極１０との接合部に加わる熱応力をより低減することができる。
【００３４】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図２（ｂ）に示すように、近傍領域１２は、貫通孔Ｐの貫通方向にて、接合領域１１に隣接している。その結果、貫通孔Ｐの貫通方向にて、メタライズ層８と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。特に、電極１０の貫通孔Ｐの貫通方向に沿った長さが、電極１０の貫通孔Ｐの周方向に沿った幅よりも大きい場合に、効果的に熱応力を低減することができる。
【００３５】
本実施形態の第１制御素子６ａおよび第３制御素子６ｃにおいて、図３（ａ）、図３（ｃ）および図４（ａ）に示すように、筒体７は、単極の電極１０に対応した１つのメタライズ層８を有する。電極１０およびメタライズ層８は、貫通孔Ｐの周方向に沿って環状である。
【００３６】
一方、本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、筒体７は、各電極１０に対応した複数のメタライズ層８を有する。そして、近傍領域１２は、貫通孔Ｐの周方向にて、接合領域１１に隣接している。その結果、貫通孔Ｐの周方向にて、メタライズ層８と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。特に、電極１０の貫通孔Ｐの周方向に沿った幅が、電極１０の貫通孔Ｐの貫通方向に沿った長さよりも大きい場合に、効果的に熱応力を低減することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃの製造方法を説明する。
【００３８】
（１）筒体７を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００３９】
まず、セラミック粉末を種々の成形方法を用いて成形することによって、貫通孔が形成された筒状の成形体を得る。次に、この成形体を例えば１４００℃以上１８００℃以下で焼成して焼結体を得る。次に、研削加工を用いて、この焼結体を所望の形状にすることによって、筒体７を作製することができる。
【００４０】
（２）筒体７に電極１０を接合することによって、制御素子６ａ〜６ｃを作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。
【００４１】
まず、モリブデン−マンガン法を用いて、筒体７の内周面Ｓ１にメタライズ層８を被着させる。この際に、内周面Ｓ１におけるメタライズ層８の面積を、電極１０の一主面Ｓ２の面積よりも大きくする。次に、めっき法を用いて例えば金からなる被膜をメタライズ層８の表面に被着させる。次に、ろう材９を融点以上の温度で加熱して溶融させて、ろう材９をメタライズ層８の一領域（接合領域１１）および電極１０の間に介在させることによって、メタライズ層８の接合領域１１と電極１０とを接合し、ひいては筒体７と電極１０とを接合する。この際に、メタライズ層８の表面に被着した金からなる被膜がろう材９内に拡散し、ろう材９が接合領域１１および近傍領域１２の双方に被着する。
【００４２】
以上のようにして、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃを作製することができる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態による制御素子を、図５を参照しつつ詳細に説明する。前述した第１実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。なお、図５（ａ）は、第２制御素子６ｂの貫通方向に沿った断面の部分拡大図であるが、第１制御素子６ａおよび第３制御素子６ｃも図５（ａ）と同様の構造を有する。
【００４４】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃは、第１実施形態の制御素子６ａ〜６ｃとは電極１０の一主面Ｓ２の形状が異なる。すなわち、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいては、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、電極１０の一主面Ｓ２は、筒体７の内周面Ｓ１に向かって突出した第１凸部１３を有し、第１凸部１３は、メタライズ層８に接合した頂面Ｓ３を有する。
【００４５】
その結果、第１凸部１３の頂面Ｓ３の面積が電極１０の一主面Ｓ２の面積よりも小さくなることから、第１凸部１３の頂面Ｓ３がメタライズ層８に接合することによって、筒体７と電極１０との接合部の面積を容易に小さくすることができる。このように接合部の面
積を小さくすることによって、接合部に加わる熱応力を低減することができる。したがって、筒体７からの電極１０の剥離を抑制することができる。
【００４６】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図５（ａ）に示すように、貫通孔Ｐの貫通方向にて、第１凸部１３の頂面Ｓ３の長さは、電極１０の一主面Ｓ２の長さよりも小さい。その結果、貫通孔Ｐの貫通方向において、筒体７と電極１０との接合部の長さを小さくすることによって、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。
【００４７】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図５（ａ）に示すように、貫通孔Ｐの貫通方向にて、第１凸部１３の長さは、第１凸部１３の底部１４から頂面Ｓ３に向かって小さくなっている。その結果、第１凸部１３の底部１４の強度を高めるとともに第１凸部１３の底部１４への応力集中を緩和できるため、接合部に加わる熱応力に起因した第１凸部１３の底部１４におけるクラックの発生を抑制し、ひいては筒体７と電極１０との剥離を抑制することができる。
【００４８】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、貫通孔Ｐの貫通方向の両側に位置する第１凸部１３の側面Ｓ４は、円錐面状であり、さらには、図５（ａ）に示すように、貫通方向に沿った断面にて直線状である。その結果、第１凸部１３を容易に形成することができる。
【００４９】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図５（ａ）に示すように、ろう材９は、貫通孔Ｐの貫通方向の両側に位置する第１凸部１３の側面Ｓ４に被着している。その結果、貫通孔Ｐの貫通方向において、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。このろう材９の厚みは、第１凸部１３の側面Ｓ４から内周面Ｓ１に向かって小さくなっていることが望ましい。その結果、ろう材９におけるクラックの発生を抑制できる。
【００５０】
一方、本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図５（ｂ）に示すように、貫通孔Ｐの周方向にて、第１凸部１３の頂面Ｓ３の幅は、電極１０の一主面Ｓ２の幅よりも小さい。その結果、貫通孔Ｐの周方向において、筒体７と電極１０との接合部の幅を小さくすることによって、接合部に加わる熱応力を低減することができる。
【００５１】
本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図５（ｂ）に示すように、貫通孔Ｐの周方向にて、第１凸部１３の幅は、第１凸部１３の底部１４から頂面Ｓ３に向かって小さくなっている。その結果、第１凸部１３の底部１４の強度を高めるとともに第１凸部１３の底部１４への応力集中を緩和できる。
【００５２】
本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図５（ｂ）に示すように、貫通孔Ｐの周方向の両側に位置する第１凸部１３の側面Ｓ５は、第１凸部１３の内側に向かって窪んだ曲面状である。その結果、第１凸部１３の側面Ｓ５と内周面Ｓ１との間の角度を１８０°に近付け、第１凸部１３の底部１４への応力集中を緩和できる。
【００５３】
本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図５（ｂ）に示すように、ろう材９は、貫通孔Ｐの周方向の両側に位置する第１凸部１３の側面Ｓ５に被着している。その結果、貫通孔Ｐの周方向において、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。このろう材９の厚みは、第１凸部１３の側面Ｓ５から内周面Ｓ１に向かって小さくなっていることが望ましい。その結果、ろう材９におけるクラックの発生を抑制できる。
【００５４】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、第１凸部１３の突出方向（ＸＹ平面方向）
における高さは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下である。また、貫通孔Ｐの貫通方向における第１凸部１３の頂面Ｓ３の長さは、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、貫通孔Ｐの周方向における第１凸部１３の頂面Ｓ３の幅は、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００５５】
次に、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃの製造方法を説明する。
【００５６】
まず、前述した第１実施形態の工程（１）と同様に筒体７を作製する。次に、前述した第１実施形態の工程（２）にて、電極１０の一主面Ｓ２に例えばマシニングセンタを用いた研削加工によって、所望の形状の第１凸部１３を形成する。そして、筒体７と電極１０とを接合する際に、ろう材９をメタライズ層８の一領域（接合領域１１）および電極１０の第１凸部１３の頂面Ｓ３の間に介在させることによって、メタライズ層８の接合領域１１と電極１０の第１凸部１３の頂面Ｓ３とを接合する。
【００５７】
以上のようにして、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃを作製することができる。
【００５８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態による制御素子を、図６を参照しつつ詳細に説明する。前述した第１実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。なお、図６（ａ）は、第２制御素子６ｂの貫通方向に沿った断面の部分拡大図であるが、第１制御素子６ａおよび第３制御素子６ｃも図と同様の構造を有する。
【００５９】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃは、第１実施形態の制御素子６ａ〜６ｃとは筒体７の内周面Ｓ１の形状が異なる。すなわち、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいては、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、筒体７の内周面Ｓ１は、電極１０の一主面Ｓ２に向かって突出した第２凸部１５を有し、第２凸部１５は、メタライズ層８の接合領域１１が被着した頂面Ｓ６と、メタライズ層８の近傍領域１２が被着した側面Ｓ７、Ｓ８とを有する。
【００６０】
その結果、電極１０の一主面Ｓ２が第２凸部１５の頂面Ｓ６に接合されているため、頂面Ｓ６の面積を一主面Ｓ２の面積よりも小さくすることによって、筒体７と電極１０との接合部の面積を容易に小さくすることができる。このように接合部の面積を小さくすることによって、接合部に加わる熱応力を低減することができる。したがって、筒体７からの電極１０の剥離を抑制することができる。
【００６１】
また、電極１０の一主面Ｓ２が第２凸部１５の頂面Ｓ６に接合されているため、筒体７および電極１０を容易に接合することができる。また、第２凸部１５の頂面Ｓ６にメタライズ層８を容易に被着させることができ、さらに、メタライズ層８上にろう材９を容易に被着させることができる。
【００６２】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図６（ａ）に示すように、メタライズ層８の近傍領域１２は、貫通孔Ｐの貫通方向の両側に位置する第２凸部１５の側面Ｓ７に被着している。その結果、貫通孔Ｐの貫通方向において、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。
【００６３】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図６（ａ）に示すように、貫通孔Ｐの貫通方向にて、第２凸部１５の頂面Ｓ６の長さは、電極１０の一主面Ｓ２の長さはよりも小さい。その結果、貫通孔Ｐの貫通方向において、筒体７と電極１０との接合部の長さを小さくすることによって、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。
【００６４】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図６（ａ）に示すように、貫通孔Ｐの貫通方向にて、第２凸部１５の長さは、第２凸部１５の底部１６から頂面Ｓ６に向かって小さくなっている。その結果、第２凸部１５の底部１６の強度を高めるとともに第２凸部１５の底部１６への応力集中を緩和できるため、接合部に加わる熱応力に起因した第２凸部１５の底部１６におけるクラックの発生を抑制し、ひいては筒体７と電極１０との剥離を抑制することができる。
【００６５】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、貫通孔Ｐの貫通方向の両側に位置する第２凸部１５の側面Ｓ７は、円錐面状であり、さらには、図６（ａ）に示すように、貫通方向に沿った断面にて直線状である。その結果、第２凸部１５を容易に形成することができる。
【００６６】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図６（ａ）に示すように、メタライズ層８の近傍領域１２は、貫通孔Ｐの貫通方向にて第２凸部１５に近接する内周面Ｓ１の一部にさらに被着している。その結果、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力をさらに低減することができる。このメタライズ層８は第２凸部１５の側面Ｓ７から内周面Ｓ１の一部に渡って被着していることが望ましい。これにより、第２凸部１５の底部１６の強度を高めることができる。
【００６７】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、図６（ａ）に示すように、ろう材９は、貫通孔Ｐの貫通方向の両側に位置する第２凸部１５の側面Ｓ７において、メタライズ層８の近傍領域１２に被着している。その結果、貫通孔Ｐの貫通方向において、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。このろう材９の厚みは、第２凸部１５の側面Ｓ７から内周面Ｓ１に向かって小さくなっていることが望ましい。その結果、ろう材９におけるクラックの発生を抑制できる。
【００６８】
一方、本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図６（ｂ）に示すように、メタライズ層８の近傍領域１２は、貫通孔Ｐの周方向の両側に位置する第２凸部１５の側面Ｓ８に被着している。その結果、貫通孔Ｐの周方向において、筒体７と電極１０との接合部に加わる熱応力を低減することができる。
【００６９】
本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図６（ｂ）に示すように、貫通孔Ｐの周方向にて、第２凸部１５の頂面Ｓ６の幅は、電極１０の一主面Ｓ２の幅よりも小さい。その結果、貫通孔Ｐの周方向において、筒体７と電極１０との接合部の長さを小さくすることによって、接合部に加わる熱応力を低減することができる。
【００７０】
本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図６（ｂ）に示すように、貫通孔Ｐの周方向にて、第２凸部１５の幅は、第２凸部１５の底部１６から頂面Ｓ６に向かって小さくなっている。その結果、第２凸部１５の底部１６の強度を高めるとともに第２凸部１５の底部１６への応力集中を緩和できる。
【００７１】
本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図６（ｂ）に示すように、貫通孔Ｐの周方向の両側に位置する第２凸部１５の側面Ｓ８は、第２凸部１５の内側に向かって窪んだ曲面状である。その結果、第２凸部１５の側面Ｓ８と内周面Ｓ１との間の角度を１８０°に近付け、第２凸部１５の底部１６への応力集中を緩和できる。
【００７２】
本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、図６（ｂ）に示すように、メタライズ層８の近傍領域１２は、貫通孔Ｐの周方向にて第２凸部１５に近接する内周面Ｓ１の一部にさらに被着している。その結果、貫通孔Ｐの周方向において、筒体７と電極１０との接合部に
加わる熱応力をさらに低減することができる。このメタライズ層８は第２凸部１５の側面Ｓ８から内周面Ｓ１の一部に渡って被着していることが望ましい。これにより、第２凸部１５の底部１６の強度を高めることができる。
【００７３】
本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃにおいて、第２凸部１５の突出方向（ＸＹ平面方向）における高さは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下である。また、貫通孔Ｐの貫通方向における第２凸部１５の頂面Ｓ６の長さは、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。本実施形態の第２制御素子６ｂにおいて、貫通孔Ｐの周方向における第２凸部１５の頂面Ｓ６の幅は、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００７４】
次に、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃの製造方法を説明する。
【００７５】
まず、前述した第１実施形態の工程（１）にて、研削加工を用いて焼結体を所望の形状にする際に、例えばマシニングセンタを用いた研削加工によって、筒体７の内周面Ｓ１に所望の形状の第２凸部１５を形成する。次に、前述した第１実施形態の工程（２）にて、筒体７の内周面Ｓ１にメタライズ層８を被着させる際に、メタライズ層８を第２凸部１５の頂面Ｓ６および側面Ｓ７、Ｓ８に被着させる。そして、筒体７と電極１０とを接合する際に、ろう材９を、第２凸部１５の頂面Ｓ６に被着したメタライズ層８の一領域（接合領域１１）および電極１０の間に介在させることによって、メタライズ層８の接合領域１１と電極１０とを接合する。
【００７６】
以上のようにして、本実施形態の制御素子６ａ〜６ｃを作製することができる。
【００７７】
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組合せ等が可能である。
【００７８】
例えば、メタライズ層８は、接合領域１１および近傍領域１２を有していればよく、前述した第１ないし第３実施形態で説明したメタライズ層８とは異なる形状であっても構わない。
【００７９】
また、第１凸部１３および第２凸部１５は、前述した第２、第３実施形態で説明した第１凸部１３および第２凸部１５とは異なる形状であっても構わない。
【００８０】
また、前述した第３実施形態においてメタライズ層８の近傍領域１２が第２凸部１５の頂面Ｓ６、側面Ｓ７、Ｓ８および内周面Ｓ１の一部に被着した構成を例に説明したが、メタライズ層８は、第２凸部１５の頂面Ｓ６および側面Ｓ７、Ｓ８のみに被着していても構わない。
【符号の説明】
【００８１】
１              荷電粒子線装置
２              対象物
３              荷電粒子銃
４              電子レンズ
５              ステージ
６ａ            第１制御素子
６ｂ            第２制御素子
６ｃ            第３制御素子
７              筒体
８              メタライズ層
９              ろう材
１０            電極
１１            接合領域
１２            近傍領域
１３            第１凸部
１４            第１凸部の底部
１５            第２凸部
１６            第２凸部の底部
Ｅ              荷電粒子線
Ｐ              貫通孔
Ｓ１            筒体の内周面
Ｓ２            電極の一主面
Ｓ３            第１凸部の頂面
Ｓ４            貫通孔の貫通方向の両側に位置する第１凸部の側面
Ｓ５            貫通孔の周方向の両側に位置する第１凸部の側面
Ｓ６            第２凸部の頂面
Ｓ７            貫通孔の貫通方向の両側に位置する第２凸部の側面
Ｓ８            貫通孔の周方向の両側に位置する第２凸部の側面
【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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