JP2967282B2 - 集束イオンビーム装置の液体金属イオン源用ニードルの製造方法 - Google Patents
集束イオンビーム装置の液体金属イオン源用ニードルの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集束イオンビームの液体金属イオン源用ニー
ドルの製造方法に関するものである。
ドルの製造方法に関するものである。
本発明は液体金属イオン源用ニードルの製造におい
て、ニードル表面に液体金属をなじませる工程で、液体
金属とニードルとの濡れ性が悪く、そのためにニードル
表面に液体金属の皮膜を形成するのが困難であるという
問題点を解決するために、ニードル表面に皮膜を形成し
ようとする液体金属と同じ液体金属を使用している液体
金属イオン源を有した集束イオンビーム装置によりニー
ドルを加工することによって、ニードル表面に皮膜を形
成しようとする液体金属と同種のイオンをニードル表面
に打ち込み、ニードル表面と液体金属との濡れ性を良く
し、皮膜の形成を容易にするようにしたものである。
て、ニードル表面に液体金属をなじませる工程で、液体
金属とニードルとの濡れ性が悪く、そのためにニードル
表面に液体金属の皮膜を形成するのが困難であるという
問題点を解決するために、ニードル表面に皮膜を形成し
ようとする液体金属と同じ液体金属を使用している液体
金属イオン源を有した集束イオンビーム装置によりニー
ドルを加工することによって、ニードル表面に皮膜を形
成しようとする液体金属と同種のイオンをニードル表面
に打ち込み、ニードル表面と液体金属との濡れ性を良く
し、皮膜の形成を容易にするようにしたものである。
従来の液体金属イオン源（例えばGa,Al,Ag,In,Auなど
の単体のイオン源や、Au−Si,Au−Si−Beなどの合金イ
オン源）に使用される、Ｗなどの高融点金属のニードル
の製造方法は、前記高融点金属の細棒（〜φ0.2mm）を
電解研磨などのウエットエッチングを行い、ニードル状
に成形し、次に前記液体金属となじませるために、高真
空中で加熱した前記液体金属中にニードルをディプさ
せ、ニードル表面に前記液体金属の皮膜をつけるという
ものであった。また、そのためにエッチング後のニード
ルの表面を荒らしたり、溝をつけたりする工夫がなされ
ていた。
の単体のイオン源や、Au−Si,Au−Si−Beなどの合金イ
オン源）に使用される、Ｗなどの高融点金属のニードル
の製造方法は、前記高融点金属の細棒（〜φ0.2mm）を
電解研磨などのウエットエッチングを行い、ニードル状
に成形し、次に前記液体金属となじませるために、高真
空中で加熱した前記液体金属中にニードルをディプさ
せ、ニードル表面に前記液体金属の皮膜をつけるという
ものであった。また、そのためにエッチング後のニード
ルの表面を荒らしたり、溝をつけたりする工夫がなされ
ていた。
従来のニードルの製造方法では、ニードル表面と液体
金属との漏れ性が悪く、ニードル表面に液体金属の皮膜
を形成するのは、非常に困難であった。また、ニードル
と液体金属との濡れ性は、イオン源としての動作を大き
く左右し、漏れ性が良くない場合は、イオン源から全く
エミッションしないということも起こり問題となってい
た。
金属との漏れ性が悪く、ニードル表面に液体金属の皮膜
を形成するのは、非常に困難であった。また、ニードル
と液体金属との濡れ性は、イオン源としての動作を大き
く左右し、漏れ性が良くない場合は、イオン源から全く
エミッションしないということも起こり問題となってい
た。
本発明は、これらの問題点を解決するためにニードル
表面に皮膜を形成しようとする液体金属と同じ液体金属
を使用したイオン源を有する集束イオンビーム装置を用
いて、加工するべきニードル材料を試料とし、集束イオ
ンビームによるスパッタリングを利用してニードルの加
工を行い、しかるのちニードル表面に上記液体金属の皮
膜を形成することを特徴とする。
表面に皮膜を形成しようとする液体金属と同じ液体金属
を使用したイオン源を有する集束イオンビーム装置を用
いて、加工するべきニードル材料を試料とし、集束イオ
ンビームによるスパッタリングを利用してニードルの加
工を行い、しかるのちニードル表面に上記液体金属の皮
膜を形成することを特徴とする。
上記方法の作用は、ニードル表面に皮膜を形成しよう
とする液体金属と同じ液体金属を使用している集束イオ
ンビーム装置によりニードルの加工を行うために、ニー
ドル表面に皮膜を形成しようとする液体金属のイオン
が、ニードル表面に打ち込まれることになる。そのため
に、ニードル表面と液体金属の濡れ性が良くなり、高真
空中で加熱した液体金属中にニードルをディプする際
に、ニードル表面に前記液体金属の皮膜をつけることが
容易になる。
とする液体金属と同じ液体金属を使用している集束イオ
ンビーム装置によりニードルの加工を行うために、ニー
ドル表面に皮膜を形成しようとする液体金属のイオン
が、ニードル表面に打ち込まれることになる。そのため
に、ニードル表面と液体金属の濡れ性が良くなり、高真
空中で加熱した液体金属中にニードルをディプする際
に、ニードル表面に前記液体金属の皮膜をつけることが
容易になる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は、液体金属イオン源用ニードルの形状加工方法に
関する装置の全体図である。
１図は、液体金属イオン源用ニードルの形状加工方法に
関する装置の全体図である。
液体金属イオン源１から発生したイオンビームは、静
電レンズ，偏向電極などから成る光学系２により集束さ
れて集束イオンビーム３となり、ニードル４に照射され
る。XYステージ９はXY水平面上を移動し、ニードル４の
先端付近を集束イオンビーム直下にする。集束イオンビ
ーム３の照射によりニードル４表面より発生した２次イ
オン（または２次電子）５は２次イオン検出器（または
２次電子検出器）により検出され、演算部11により２次
イオン（または２次電子）の強度に応じたニードル先端
付近の画像がCRT12上に表示される。
電レンズ，偏向電極などから成る光学系２により集束さ
れて集束イオンビーム３となり、ニードル４に照射され
る。XYステージ９はXY水平面上を移動し、ニードル４の
先端付近を集束イオンビーム直下にする。集束イオンビ
ーム３の照射によりニードル４表面より発生した２次イ
オン（または２次電子）５は２次イオン検出器（または
２次電子検出器）により検出され、演算部11により２次
イオン（または２次電子）の強度に応じたニードル先端
付近の画像がCRT12上に表示される。
ニードル４はニードル４の軸を中心に２方向に回転可
能なニードルホルダー10に固定され、ニードルホルダー
10は、演算部11の信号により回転速度と方向を変えるこ
とができる。
能なニードルホルダー10に固定され、ニードルホルダー
10は、演算部11の信号により回転速度と方向を変えるこ
とができる。
フォーカス用パターン８は集束イオンビーム３のフォ
ーカスを調整するためのものであり、ニードル４の軸と
同じ高さに設置されている。また、外部入力装置13はキ
ーボードまたはマウスなどであり、集束イオンビーム３
の走査範囲の設定などを行う。
ーカスを調整するためのものであり、ニードル４の軸と
同じ高さに設置されている。また、外部入力装置13はキ
ーボードまたはマウスなどであり、集束イオンビーム３
の走査範囲の設定などを行う。
次に、液体金属イオン源用ニードルの形状加工方法を
第２図に基づいて説明する。まず図２−（１）のように
従来方法と同じウェットエッチングである程度成形した
後のニードルをイオンビーム直下になるようにXYステー
ジ９を移動させ、CRT12上でニードル像14を表示させ
る。そして、図２−（２）のように走査範囲15を設定す
る。設定した走査範囲15は更に第1,2,……i,……ｎ加工
エリアに分割される。図２−（３）は第１加工エリア16
を示す。第１加工エリア16のみに集束イオンビームを走
査し、第１加工エリアからの２次イオン（２次電子）像
が見えなくなるまで続ける。第１加工エリア16の加工が
終了すると、次に図２−（４）に示す第２加工エリア17
の加工に移り、そこからの２次イオン（２次電子）像が
見えなくなるまで続ける。このようにして第ｎ加工エリ
アまで加工が終了すると、図２−（５）のように所望の
形状をしたニードルが得られるようになる。なお、すべ
ての加工エリアの加工は、ニードルホルダー10を回転し
ながら行い、軸対称のきれいなニードルが得られる。ま
た、ニードルの中心軸を含むXY平面の上にある部分のニ
ードル像はぼけてしまうが、ニードル像14の輪郭は常に
ニードルの軸を含むXY平面上にあり、フォーカスが正確
に合っているので、このような加工でも精度の良い加工
面が得られ、加工によるバラツキはほとんどない。
第２図に基づいて説明する。まず図２−（１）のように
従来方法と同じウェットエッチングである程度成形した
後のニードルをイオンビーム直下になるようにXYステー
ジ９を移動させ、CRT12上でニードル像14を表示させ
る。そして、図２−（２）のように走査範囲15を設定す
る。設定した走査範囲15は更に第1,2,……i,……ｎ加工
エリアに分割される。図２−（３）は第１加工エリア16
を示す。第１加工エリア16のみに集束イオンビームを走
査し、第１加工エリアからの２次イオン（２次電子）像
が見えなくなるまで続ける。第１加工エリア16の加工が
終了すると、次に図２−（４）に示す第２加工エリア17
の加工に移り、そこからの２次イオン（２次電子）像が
見えなくなるまで続ける。このようにして第ｎ加工エリ
アまで加工が終了すると、図２−（５）のように所望の
形状をしたニードルが得られるようになる。なお、すべ
ての加工エリアの加工は、ニードルホルダー10を回転し
ながら行い、軸対称のきれいなニードルが得られる。ま
た、ニードルの中心軸を含むXY平面の上にある部分のニ
ードル像はぼけてしまうが、ニードル像14の輪郭は常に
ニードルの軸を含むXY平面上にあり、フォーカスが正確
に合っているので、このような加工でも精度の良い加工
面が得られ、加工によるバラツキはほとんどない。
この後、液体金属イオン源１で用いられている液体金
属と同じ金属の皮膜をニードル表面に形成する。この実
施例による製造の最大の利点は、ニードル表面に皮膜を
形成しようとする液体金属と同じ液体金属を使用してい
る集束イオンビーム装置によりニードルの加工を行って
いるために、イオンビームによるエッチングと同時にイ
オンの打ち込みが起こっており、このニードル表面に打
ち込まれたイオンは、ニードル表面に皮膜を形成しよう
とする液体金属と同種であるため、ニードル表面と液体
金属の漏れ性が良くなり、皮膜の形成が非常に容易にな
るということである。
属と同じ金属の皮膜をニードル表面に形成する。この実
施例による製造の最大の利点は、ニードル表面に皮膜を
形成しようとする液体金属と同じ液体金属を使用してい
る集束イオンビーム装置によりニードルの加工を行って
いるために、イオンビームによるエッチングと同時にイ
オンの打ち込みが起こっており、このニードル表面に打
ち込まれたイオンは、ニードル表面に皮膜を形成しよう
とする液体金属と同種であるため、ニードル表面と液体
金属の漏れ性が良くなり、皮膜の形成が非常に容易にな
るということである。
この実施例による製造方法の他の利点は、ニードルの
形状加工速度が速いことである。この理由を第３図に基
づいて説明する。図３−（Ａ）は、ニードルの中心軸か
ら加工中のニードルを見た図である。この図の右側から
集束イオンビーム３が照射された場合、ニードルの右側
の面はスパッタ効果によって削られニードル材の結晶は
19のような方向に向くが、ニードル４が矢印のように回
転し、同じ場所が今度は左側からの集束イオンビーム３
によって照射されるために、結晶19は簡単にとれてしま
う。
形状加工速度が速いことである。この理由を第３図に基
づいて説明する。図３−（Ａ）は、ニードルの中心軸か
ら加工中のニードルを見た図である。この図の右側から
集束イオンビーム３が照射された場合、ニードルの右側
の面はスパッタ効果によって削られニードル材の結晶は
19のような方向に向くが、ニードル４が矢印のように回
転し、同じ場所が今度は左側からの集束イオンビーム３
によって照射されるために、結晶19は簡単にとれてしま
う。
同様に図３−（Ｂ）では、ニードルの左側に生じた結
晶19が、右側のスパッタで簡単にとれてしまうことを示
している。
晶19が、右側のスパッタで簡単にとれてしまうことを示
している。
次に、本発明の他の実施例を第４図で説明する。この
例では、ニードルの形状加工において、イオンビームの
走査範囲15は図２−（２）の場合と違って、ニードルの
片側のみにある。また、ニードルの回転方向を時々変化
させることによって第３図に示したのと同じ効果を得ら
れる。
例では、ニードルの形状加工において、イオンビームの
走査範囲15は図２−（２）の場合と違って、ニードルの
片側のみにある。また、ニードルの回転方向を時々変化
させることによって第３図に示したのと同じ効果を得ら
れる。
更に本発明の他の実施例として、液体金属の皮膜を形
成する前に、従来方法によるウェットエッチングでニー
ドルを所望の形状にまで加工した後に集束イオンビーム
のフォーカスをぼかして回転するニードル表面に走査
し、特にイオンの打ち込みの効果のみを引き出すことも
できる。なお、従来方法にあるとおり、ニードルを所望
の形状までウェットエッチングで加工した後、ニードル
表面を荒らす、あるいは溝をつけるなどの加工まで施し
た後に、イオンの打ち込みを行うとより効果的である。
成する前に、従来方法によるウェットエッチングでニー
ドルを所望の形状にまで加工した後に集束イオンビーム
のフォーカスをぼかして回転するニードル表面に走査
し、特にイオンの打ち込みの効果のみを引き出すことも
できる。なお、従来方法にあるとおり、ニードルを所望
の形状までウェットエッチングで加工した後、ニードル
表面を荒らす、あるいは溝をつけるなどの加工まで施し
た後に、イオンの打ち込みを行うとより効果的である。
ニードル表面に皮膜を形成しようとする液体金属と同
種のイオンがニードル表面に打ち込まれることによっ
て、ニードル表面と液体金属との漏れ性は良くなり、皮
膜の形成を容易にすることができた。
種のイオンがニードル表面に打ち込まれることによっ
て、ニードル表面と液体金属との漏れ性は良くなり、皮
膜の形成を容易にすることができた。
また集束イオンビーム加工は加工形状を任意にコント
ロール可能であり、加工後のニードルの寸法はほぼ均一
となり、濡れ性の向上と合わせてイオン源の動作性能も
安定した。
ロール可能であり、加工後のニードルの寸法はほぼ均一
となり、濡れ性の向上と合わせてイオン源の動作性能も
安定した。
第１図は本発明の実施例による液体金属イオン源用ニー
ドルの形状加工方法に関する装置の全体図、第２図,3図
は具体的なニードルの形状加工方法を説明する図、第４
図は本発明の他の実施例のニードルの形状加工方法を説
明する図である。 １……液体金属イオン源 ２……光学系 ３……集束イオンビーム ４……ニードル ５……２次イオン（又は２次電子） ６……２次イオン検出器（又は２次電子検出器） ８……フォーカス用パターン ９……XYステージ 10……ニードルホルダー 11……演算部 12……CRT 13……外部入力装置 14……ニードル像 15……走査範囲 16……第１加工エリア 17……第２加工エリア 19……ニードル材の結晶
ドルの形状加工方法に関する装置の全体図、第２図,3図
は具体的なニードルの形状加工方法を説明する図、第４
図は本発明の他の実施例のニードルの形状加工方法を説
明する図である。 １……液体金属イオン源 ２……光学系 ３……集束イオンビーム ４……ニードル ５……２次イオン（又は２次電子） ６……２次イオン検出器（又は２次電子検出器） ８……フォーカス用パターン ９……XYステージ 10……ニードルホルダー 11……演算部 12……CRT 13……外部入力装置 14……ニードル像 15……走査範囲 16……第１加工エリア 17……第２加工エリア 19……ニードル材の結晶
Claims (1)
- 【請求項１】液体金属イオン源から発生した集束イオン
ビームを照射しスパッタリングにより所望の形状にニー
ドルを加工し、しかるのち該ニードル表面に前記液体金
属イオン源に用いられる液体金属と同じ液体金属の皮膜
を形成することを特徴とする集束イオンビーム装置の液
体金属イオン源用ニードルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320095A JP2967282B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 集束イオンビーム装置の液体金属イオン源用ニードルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1320095A JP2967282B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 集束イオンビーム装置の液体金属イオン源用ニードルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03182038A JPH03182038A (ja) | 1991-08-08 |
| JP2967282B2 true JP2967282B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=18117662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1320095A Expired - Fee Related JP2967282B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | 集束イオンビーム装置の液体金属イオン源用ニードルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967282B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP1320095A patent/JP2967282B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH03182038A (ja) | 1991-08-08 |
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