JP5564689B2 - 電界電離型ガスイオン源のエミッタおよびこれを備えた集束イオンビーム装置ならびに電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法 - Google Patents
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Description
上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第1工程において常時一定に維持されて上記細線の先端部に印加される電圧の大きさが、上記細線の先端部の形状変化が進行するにつれて上記細線の先端部の大きさが所定の大きさよりも小さくなった時点において、当該時点まで上記細線の先端部の全体において生じていた電界誘起エッチングが当該時点後において上記細線の先端部のうちの根元側の部分を除く位置において生じなくなる電界条件を、上記細線の先端部近傍に生じさせる大きさであることをさらに特徴としている。
上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第1工程において常時一定に維持されて上記細線の先端部に印加される電圧の大きさが、上記細線の先端部の大きさが所定の大きさよりも小さくなった上記時点において、上記細線の先端部近傍に14.5V/nmおよび44.0V/nmを含む範囲の電界を生じさせる大きさであることをさらに特徴としている。
上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第2工程において、上記金属材料に対して活性な物質の上記細線の先端部への供給を行なわないことをさらに特徴としている。
上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第1工程および上記第2工程を同一の製造装置を用いて引き続き行なうことをさらに特徴としている。
その場合、上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第1工程および上記第2工程において、上記細線の先端部に希ガスを供給することにより、上記細線の先端部から希ガスイオンが放出されるようにし、これにより上記細線の先端部の形状を電界イオン顕微鏡にて観察可能にすることをさらに特徴としている。
上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第1工程を第1製造装置を用いて行ない、上記第2工程を上記第1製造装置とは異なる第2製造装置を用いて行なうことをさらに特徴としている。
その場合、上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第1工程において、上記細線の先端部に上記金属材料に対して活性な物質に加えて希ガスを供給することにより、上記細線の先端部から希ガスイオンが放出されるようにし、これにより上記細線の先端部の形状を電界イオン顕微鏡にて観察可能にすることをさらに特徴としている。
また、その場合、上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第2製造装置が、集束イオンビーム装置であることをさらに特徴としている。
その場合、上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記第2工程において、上記細線の先端部に希ガスを供給することにより、上記細線の先端部から希ガスイオンが放出されるようにすることをさらに特徴としている。
上記本発明に基づく電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法は、上記電界イオン顕微鏡を用いることにより、上記第1工程において上記細線の先端部の形状変化が進行するにつれて上記細線の先端部に形成されることとなる微小突起部の高さが原子数個分程度の高さとなったことが観察された時点において、上記第1工程を終了することをさらに特徴としている。
Claims (17)
- 供給されたガスを電界電離させてイオンビームを放出する電界電離型ガスイオン源に含まれるエミッタであって、
円柱状または円錐台状の基部と、
前記基部の軸方向における一端に位置する先細り形状の先端部とを備え、
前記先端部は、前記基部の軸方向に沿って外側に向けて突出して位置する微小突起部を含み、
前記基部と前記先端部との境界面の直径をrとし、前記軸方向に沿った前記境界面と前記微小突起部の先端との間の距離をdとした場合に、これらrおよびdが、d/r≦1/10の条件を充足している、電界電離型ガスイオン源のエミッタ。 - 前記先端部の曲率半径が、50nm以上1000nm以下であり、
前記微小突起部の曲率半径が、0.1nm以上2nm以下である、請求項1に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタ。 - 請求項1または2に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタと、
前記エミッタにガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部から供給されたガスを前記エミッタの表面においてイオン化してイオンビームとして引き出すための引出電極と、
前記エミッタと前記引出電極との間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記エミッタから引き出されたイオンビームを試料に集束させるレンズ系とを備えた、集束イオンビーム装置。 - 供給されたガスを電界電離させてイオンビームを放出する電界電離型ガスイオン源に含まれるエミッタを金属材料からなる細線の先端部の形状加工を行なうことで製造する電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法であって、
前記細線の先端部に電圧を印加するとともに前記金属材料に対して活性な物質を前記細線の先端部に供給することにより、前記細線の先端部に電界蒸発を生じさせつつ同時に前記細線の先端部を前記金属材料に対して活性な物質にて電界誘起エッチングし、これにより前記細線の先端部の形状加工を行なう第1工程と、
前記第1工程後において、前記細線の先端部に電圧を印加することにより、前記細線の先端部に電界蒸発のみを生じさせ、これにより前記細線の先端部のさらなる形状加工を行なう第2工程とを備えることを特徴とする、電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。 - 前記第1工程において、前記細線の先端部に印加する電圧および前記細線の先端部に供給する前記金属材料に対して活性な物質の供給量が、いずれも常時一定に維持されることを特徴とする、請求項4に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記第1工程において常時一定に維持されて前記細線の先端部に印加される電圧の大きさが、前記細線の先端部の形状変化が進行するにつれて前記細線の先端部の大きさが所定の大きさよりも小さくなった時点において、当該時点まで前記細線の先端部の全体において生じていた電界誘起エッチングが当該時点後において前記細線の先端部のうちの根元側の部分を除く位置において生じなくなる電界条件を、前記細線の先端部近傍に生じさせる大きさであることを特徴とする、請求項5に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記第1工程において常時一定に維持されて前記細線の先端部に印加される電圧の大きさが、前記細線の先端部の大きさが所定の大きさよりも小さくなった前記時点において、前記細線の先端部近傍に14.5V/nmおよび44.0V/nmを含む範囲の電界を生じさせる大きさであることを特徴とする、請求項6に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記第2工程において、前記金属材料に対して活性な物質の前記細線の先端部への供給を行なわないことを特徴とする、請求項4から7のいずれかに記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 金属ワイヤを電解研磨することで前記細線が製作されることを特徴とする、請求項4から8のいずれかに記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記金属材料が、タングステンまたはモリブデンであり、
前記金属材料に対して活性な物質が、酸素、窒素、水素および水からなる群から選択される少なくとも一の物質を含んでいることを特徴とする、請求項4から9のいずれかに記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。 - 前記第1工程および前記第2工程を同一の製造装置を用いて引き続き行なうことを特徴とする、請求項4から10のいずれかに記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記第1工程および前記第2工程において、前記細線の先端部に希ガスを供給することにより、前記細線の先端部から希ガスイオンが放出されるようにし、これにより前記細線の先端部の形状を電界イオン顕微鏡にて観察可能にすることを特徴とする、請求項11に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記第1工程を第1製造装置を用いて行ない、
前記第2工程を前記第1製造装置とは異なる第2製造装置を用いて行なうことを特徴とする、請求項4から10のいずれかに記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。 - 前記第1工程において、前記細線の先端部に前記金属材料に対して活性な物質に加えて希ガスを供給することにより、前記細線の先端部から希ガスイオンが放出されるようにし、これにより前記細線の先端部の形状を電界イオン顕微鏡にて観察可能にすることを特徴とする、請求項13に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記第2製造装置が、集束イオンビーム装置であることを特徴とする、請求項13または14に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記第2工程において、前記細線の先端部に希ガスを供給することにより、前記細線の先端部から希ガスイオンが放出されるようにすることを特徴とする、請求項13から15のいずれかに記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
- 前記電界イオン顕微鏡を用いることにより、前記第1工程において前記細線の先端部の形状変化が進行するにつれて前記細線の先端部に形成されることとなる微小突起部の高さが原子数個分程度の高さとなったことが観察された時点において、前記第1工程を終了することを特徴とする、請求項12または14に記載の電界電離型ガスイオン源のエミッタの製造方法。
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