JPH0419019A - 探針の製作方法 - Google Patents
探針の製作方法Info
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- JPH0419019A JPH0419019A JP12469390A JP12469390A JPH0419019A JP H0419019 A JPH0419019 A JP H0419019A JP 12469390 A JP12469390 A JP 12469390A JP 12469390 A JP12469390 A JP 12469390A JP H0419019 A JPH0419019 A JP H0419019A
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Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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、電解研磨による針状態の形成方法に関するも
のであって、走査トンネル電子顕微鏡において検出部に
用いる探針、電界イオン顕微鏡用などの針状エミッタを
形成するのに用いて最適なものである。
のであって、走査トンネル電子顕微鏡において検出部に
用いる探針、電界イオン顕微鏡用などの針状エミッタを
形成するのに用いて最適なものである。
本発明は、リング電極を用いた電解研磨によって探針を
簡単に先端曲率半径が極端に小さくしかも再現性のある
探針形状が製作できる方法を可能にしたものであり産業
上有益な電解研磨方法である。
簡単に先端曲率半径が極端に小さくしかも再現性のある
探針形状が製作できる方法を可能にしたものであり産業
上有益な電解研磨方法である。
試料表面と検出探針先端部間に流れるトンネル電流を検
出し、その電流が一定になるように試料表面と検出探針
先端部間を制御して原子構造を観察する走査トンネル顕
微鏡においては、検出探針は、機械的な研磨により円錐
状に尖らせたものや針状エミッタと同様に電解研磨法に
より形成している。電解研磨法はワイヤー状の試料を陽
極にし、対向電極を陰極として電解液中で研磨を行うこ
とにより溶出させるもの、第２図のようにリング電極１
４中に電解液１２を満たした中にワイヤー状の試料１９
を浸しリング電極と試料に電圧を印加してリング電極中
の電解液で研磨を行う製作方法があった。
出し、その電流が一定になるように試料表面と検出探針
先端部間を制御して原子構造を観察する走査トンネル顕
微鏡においては、検出探針は、機械的な研磨により円錐
状に尖らせたものや針状エミッタと同様に電解研磨法に
より形成している。電解研磨法はワイヤー状の試料を陽
極にし、対向電極を陰極として電解液中で研磨を行うこ
とにより溶出させるもの、第２図のようにリング電極１
４中に電解液１２を満たした中にワイヤー状の試料１９
を浸しリング電極と試料に電圧を印加してリング電極中
の電解液で研磨を行う製作方法があった。
以」二に示した従来の製法による探針において機械的な
研磨では、探針先端が研磨中だれこんだりして思う様に
鋭い先端形状が得られないとか、細い線径では砥石を当
てると逃げか発生する為線径が限定される。
研磨では、探針先端が研磨中だれこんだりして思う様に
鋭い先端形状が得られないとか、細い線径では砥石を当
てると逃げか発生する為線径が限定される。
電解研磨法によると電解中にワイヤー状試料先端に高電
界が作用し、比較的先端が細い針状エミッターを得るこ
とか可能であるが、この方法は選択的にワイヤー試料下
方が研磨され電解液表面近くまで短くなった時に印加電
圧を切り研磨終了とする。この研磨終了の時期により探
針の先端曲率。
界が作用し、比較的先端が細い針状エミッターを得るこ
とか可能であるが、この方法は選択的にワイヤー試料下
方が研磨され電解液表面近くまで短くなった時に印加電
圧を切り研磨終了とする。この研磨終了の時期により探
針の先端曲率。
半径や探針形状か変わる。さらにリング電極を用いた電
解研磨方法では、リング電極中の電解液でワイヤーが研
磨され、ワイヤー状試料が切れた時が研磨終了となるが
、リング電極とワイヤーに電圧が加わったままなので研
磨終了後、瞬間的に印加電圧をＯＦＦにしないかぎり研
磨が続き探針先端曲率半径か太くなるばかりか、探針形
状も再現性か著しく悪いものになる欠点があった。
解研磨方法では、リング電極中の電解液でワイヤーが研
磨され、ワイヤー状試料が切れた時が研磨終了となるが
、リング電極とワイヤーに電圧が加わったままなので研
磨終了後、瞬間的に印加電圧をＯＦＦにしないかぎり研
磨が続き探針先端曲率半径か太くなるばかりか、探針形
状も再現性か著しく悪いものになる欠点があった。
本発明は、上述の問題に鑑み、従来の電解研磨による針
状態の形成方法が有する上述のような欠点を是正した電
解研磨による針状態の形成方法を提供する事を目的とす
る。
状態の形成方法が有する上述のような欠点を是正した電
解研磨による針状態の形成方法を提供する事を目的とす
る。
本発明に係わる電解研磨による方法は、リング状電極と
他の任意の電極からなる研磨装置を用い、電解液を満た
したリング電極内でワイヤー試料が研磨され、ワイヤー
か切れた瞬間に研磨に必要な印加電圧回路が０ＰＥＮに
なるようにしている事を特徴としている。
他の任意の電極からなる研磨装置を用い、電解液を満た
したリング電極内でワイヤー試料が研磨され、ワイヤー
か切れた瞬間に研磨に必要な印加電圧回路が０ＰＥＮに
なるようにしている事を特徴としている。
従来のリング法によると、リング電極中の電解液膜でワ
イヤか切れても研磨に必要な電圧が加わったままで研磨
が続くが、本発明の手段を採用することによって電解液
膜中てワイヤーか切れた瞬間印可電圧が０ＰＥＮとなり
探針先端が一番細い状態で確実に研磨が終了する。結果
として探針先端の曲率半径が極めて小さくかつ先端形状
が良好な針状態を再現性良く形成することが出来る。
イヤか切れても研磨に必要な電圧が加わったままで研磨
が続くが、本発明の手段を採用することによって電解液
膜中てワイヤーか切れた瞬間印可電圧が０ＰＥＮとなり
探針先端が一番細い状態で確実に研磨が終了する。結果
として探針先端の曲率半径が極めて小さくかつ先端形状
が良好な針状態を再現性良く形成することが出来る。
以下、走査トンネル顕微鏡の検出部に関する針状態の形
成方法をタングステン（Ｗ）製の探針の形成に適用した
実施例を図面を参照しながら説明する。第１図は、本発
明に係る電界研磨による針状態の形成方法を実施するだ
めの電解研磨装置である。この第１図に示す電解研磨装
置に於いては、Ｐ Ｙ −Ｌ Ｅ Ｘガラス製電解槽１
内に電解液２（例えば水酸化ナトリウムまたは水酸化カ
リウムと純水の混合液）が入っている。この電解液２中
には炭素棒電極３があり及びＷワイヤー９の一端が浸し
２である。また電解槽１の電解液２とほぼ平行に対向さ
せたプラチナ製リング状電極４があり、この電極内にも
電解液の膜］０がはっており最終研磨及び再研磨時に用
いる。印加電圧は、交流及び直流電源５について両方用
いることが可能である。
成方法をタングステン（Ｗ）製の探針の形成に適用した
実施例を図面を参照しながら説明する。第１図は、本発
明に係る電界研磨による針状態の形成方法を実施するだ
めの電解研磨装置である。この第１図に示す電解研磨装
置に於いては、Ｐ Ｙ −Ｌ Ｅ Ｘガラス製電解槽１
内に電解液２（例えば水酸化ナトリウムまたは水酸化カ
リウムと純水の混合液）が入っている。この電解液２中
には炭素棒電極３があり及びＷワイヤー９の一端が浸し
２である。また電解槽１の電解液２とほぼ平行に対向さ
せたプラチナ製リング状電極４があり、この電極内にも
電解液の膜］０がはっており最終研磨及び再研磨時に用
いる。印加電圧は、交流及び直流電源５について両方用
いることが可能である。
リング電極４、ワイヤ９への電圧印加は、トグルスイッ
チ７で、両者を選択して印加てきるようになっている。
チ７で、両者を選択して印加てきるようになっている。
上述のように構成された電解研磨装置によりＷワイヤー
を電解研磨するには、トグルスイッチ７をワイヤー９側
にして炭素電極とＷワイヤーに約８ｖの交流を印加する
ようにし、またＷワイヤ全体を電解槽内へ浸して約５秒
、いわゆる全体研磨を行う。これは、研磨前に存在する
と思われるワイヤー全体に及ぶ異種物の存在をなくし、
表面状態が良い探針を作る手段である。次にこのように
前準備されたワイヤーを図１で示すように、リング電極
内の電解液膜１０を通して電解槽の電解液に一端を浸し
、トグルスイッチ７をリング電極４側にして電解液２と
リング電極４て通電するようにする。浸す長さはおおよ
そ２關程度であり極端に短いと、リング電極内での研磨
終了前に、電解槽内の電解液中に浸したワイヤ一部分が
研磨されてしまう。最終研磨は、印加電圧を最初は約５
■の交流を用い、終了時には３Ｖまて低める。これは、
表面状態を滑らかにする効果があり、また、研磨時の酸
素還元速度を低下させるものである。
を電解研磨するには、トグルスイッチ７をワイヤー９側
にして炭素電極とＷワイヤーに約８ｖの交流を印加する
ようにし、またＷワイヤ全体を電解槽内へ浸して約５秒
、いわゆる全体研磨を行う。これは、研磨前に存在する
と思われるワイヤー全体に及ぶ異種物の存在をなくし、
表面状態が良い探針を作る手段である。次にこのように
前準備されたワイヤーを図１で示すように、リング電極
内の電解液膜１０を通して電解槽の電解液に一端を浸し
、トグルスイッチ７をリング電極４側にして電解液２と
リング電極４て通電するようにする。浸す長さはおおよ
そ２關程度であり極端に短いと、リング電極内での研磨
終了前に、電解槽内の電解液中に浸したワイヤ一部分が
研磨されてしまう。最終研磨は、印加電圧を最初は約５
■の交流を用い、終了時には３Ｖまて低める。これは、
表面状態を滑らかにする効果があり、また、研磨時の酸
素還元速度を低下させるものである。
なおワイヤーの太さにも依存するが、リング電極中の電
解液が飽和する傾向にあり、数回の電解液交換作業が必
要である。これを省くと先端形状がいびつになったり、
表面が荒れる傾向にあった。
解液が飽和する傾向にあり、数回の電解液交換作業が必
要である。これを省くと先端形状がいびつになったり、
表面が荒れる傾向にあった。
このような研磨ではワイヤー９が切れると同時に通電が
切れるので探針先端が細い状態で研磨を終了することが
できる。またこのような研磨で製作した探針は、マルチ
ＴＩＰ的になる場合があるので、その場合は印加電圧３
Ｖ交流を用いて約０゜５秒の再研磨処理を行う。このよ
うにして得た探針先端は表面が滑らかで極めて細く形状
か良い物が得られた。この状態の探針については、上述
の方法で反復して電解研磨を行い再現性を調べた所、先
端形状や曲率半径は実質的に一定であり、再現性が極め
て良好である事が確認された（先端曲率半径は、走査型
電子顕微鏡で測定したところ］０００Ａ以下てあった）
。
切れるので探針先端が細い状態で研磨を終了することが
できる。またこのような研磨で製作した探針は、マルチ
ＴＩＰ的になる場合があるので、その場合は印加電圧３
Ｖ交流を用いて約０゜５秒の再研磨処理を行う。このよ
うにして得た探針先端は表面が滑らかで極めて細く形状
か良い物が得られた。この状態の探針については、上述
の方法で反復して電解研磨を行い再現性を調べた所、先
端形状や曲率半径は実質的に一定であり、再現性が極め
て良好である事が確認された（先端曲率半径は、走査型
電子顕微鏡で測定したところ］０００Ａ以下てあった）
。
なお上述のように再現性か極めて良好であるのは、リン
グ電極内で研磨終了時電圧が瞬時にＯＦＦになるように
した事で、これにより先端曲率半径が最小で研磨が必ず
終了する事に起因する。また再研磨では、トグルスイッ
チの切り換え用いて探針との間に電圧を印加して大気中
に晒す事なく研磨する事も要因と思われる。
グ電極内で研磨終了時電圧が瞬時にＯＦＦになるように
した事で、これにより先端曲率半径が最小で研磨が必ず
終了する事に起因する。また再研磨では、トグルスイッ
チの切り換え用いて探針との間に電圧を印加して大気中
に晒す事なく研磨する事も要因と思われる。
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本
発明に技術的思想に基づく種々の変更が可能である。例
えば実施例はＷについて行ったものであるが他の金属に
ついて適応でき、それに伴い直流電源や交流電源、パル
ス電源しかも交流に対しては周波数も商用周波数に限ら
ず任意に使用できる可能性がある。
発明に技術的思想に基づく種々の変更が可能である。例
えば実施例はＷについて行ったものであるが他の金属に
ついて適応でき、それに伴い直流電源や交流電源、パル
ス電源しかも交流に対しては周波数も商用周波数に限ら
ず任意に使用できる可能性がある。
本発明に係る電解研磨法によれば、リング電極を用いる
事により、探針先端表面が滑らかで極めて曲率半径が小
さく、探針形状に対してはリング電極中の電解液膜厚を
変更する事により目的とする形状か得られ、また同一電
解液膜厚に対しては再現性が極めて良い。
事により、探針先端表面が滑らかで極めて曲率半径が小
さく、探針形状に対してはリング電極中の電解液膜厚を
変更する事により目的とする形状か得られ、また同一電
解液膜厚に対しては再現性が極めて良い。
第２図は、従来方法の電解研磨装置の概略的な構成図、
第１図は本発明による電解研磨方法の概略図、第３図は
、リング電極部の拡大図である。 １・・・電解槽 ２・・・電解液 ３・・・炭素電極 ４・・・リング電極 ５・・・電源 ６・・・トグルスイッチ ７・・・トグルスイッチ ８・・・トグルスイッチ ９・・・Ｗワイヤ １０・・電解液膜 ７トク゛尾スイ、７−ｊ 第１図 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助第２図 第３図
第１図は本発明による電解研磨方法の概略図、第３図は
、リング電極部の拡大図である。 １・・・電解槽 ２・・・電解液 ３・・・炭素電極 ４・・・リング電極 ５・・・電源 ６・・・トグルスイッチ ７・・・トグルスイッチ ８・・・トグルスイッチ ９・・・Ｗワイヤ １０・・電解液膜 ７トク゛尾スイ、７−ｊ 第１図 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助第２図 第３図
Claims (1)
- リング状の電極と電解液中に非定型の電極部を有した研
磨方法のうちで、リング電極部の第１の電解液と、この
電解液とは別に設けた第２の電解液の両方にワイヤーを
浸し、リング電極部と第２の電解液間に通電し、リング
電極中の電解液で研磨を行う探針の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12469390A JPH0419019A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 探針の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12469390A JPH0419019A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 探針の製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419019A true JPH0419019A (ja) | 1992-01-23 |
Family
ID=14891756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12469390A Pending JPH0419019A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 探針の製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0419019A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109500463A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-22 | 南京航空航天大学 | 竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法及装置 |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP12469390A patent/JPH0419019A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109500463A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-22 | 南京航空航天大学 | 竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法及装置 |
| CN109500463B (zh) * | 2018-12-05 | 2020-04-24 | 南京航空航天大学 | 竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法及装置 |
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