JPS6261237A - イオンビ−ム発生装置における針状電極の電解研磨方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオンビーム発生装置の針状電極をエツチン
グ液るこ漫して尖鋭化させる電解研磨方法に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、イオンビーム発生装置の針状電極をエツチ
ング液に浸して当該針状電極の尖鋭化を図る電解研磨方
法において、エツチング液に界面活性剤を添加すること
により、所望の形状の針状電極を形成するものである。

〔従来の技術〕

イオンビームによるレジストの露光を行う装置としてイ
オンビーム発生装置が知られている。

このイオンビーム発生装置は、例えば、第４図に示すよ
うな構造をしており、イオンビーム発生装置１１の内部
には、エミソク電極である針状電極１０が配設されてい
る。針状電極１０は、例えばＷ等の高融点金属キ４料で
形成されており、その先端部１０ａは、最先端の部分が
先細りの形状になっている。そして、この針状電極１０
と引き出し電極との間で所定の高電圧を印加して、所定
のガスを上記先端部１０ａの部分でイオン化さ・せてイ
オンビームを発生させる。このとき１−記ｉ１状電極１
０ば、効率よくイオン化を行うために低温に維持される
。例えばＨｅガス等の場合は、４に程度の超低温に保た
れる。尚、このようなイオンビーム発生装ｆｆ１ｌには
、レンス系１３、走査系１４等が加わり、ウェハー１６
に対してイオンビーム１５が射出されろような機構にな
っている。

ところで、」−記針状電極ｌＯは、上述のように先端部
１０ａが尖鋭化された先細り形状になっているが、この
上記針状電極１０を尖鋭化された先細り形状とするため
、電解研磨処理を施している。

即ち、エツチング液に針状電極１０の材料を浸清し、電
圧を該材料に印加して電気化学反応に。Ｉ、って先端部
ＩＯ，□ｌが尖鋭化された先細り形状を得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この。Ｌうな電解研磨方法では、針状電極１０（７）形
状の制御性が悪く、ツノ（−ング液の流度や、印ｊｌ［
Ｉ電圧、該印ｊＪｌ＋電圧のパルスのテ１−ティ等の差
異に依存して、熱抵抗値の大きい先端部１０ａや、第６
図に示すような段差部２４を有する先端形状、或いは第
７図に示すような節部２５を有する先端形状になっ−で
しまうという問題点が牛し、ている。

上述のように針状電極１０は、超低温下で使用されるが
、長さに比例し断面積に反比例する熱抵抗が大きい形状
の針状電極１０は、冷却効率を低下させ結果とし２てイ
オンビーＪ、の効率を低下させる。また、段差部２４や
節部２５等を有する先端形状の針状電極１０は、熱抵抗
が大きくなるのツノならず、該針状電極ｌＯによって形
成される電場も不均一となり、最適なイオンビームを発
？［さ・ｌることが国難Ｑこなる。

そこで、本発明は上述の問題点に＆ＪＪ、イオンビーム
発生装置の針状電極の先端形状を制御性、再現性良く、
所望の形状に形成するイオンビーＪ、発生装置における
針状電極の電解研磨方法の（に供を目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、電極先端をエツチング液に浸すことにより尖
鋭化するイオンビーム、発生装置心こおりろ針状電極の
電解研磨方法において、 上記エツチング液中乙こ界面活性剤を添加したことを特
徴とするイオンビーＪ、発生装置における針状電極の電
解研磨方法により）１本の問題点を解決する。

〔作用〕

本発明のイオンビーム発生装置におりる針状電極の電解
研磨方法は、エツチングを行うエツチング液に界面活性
剤を添加することによって針状電極を形成する材料と当
該エツチング液の濡れを改善し、所望の形状の針状電極
を得るものである。

即ち、従来の電解研磨方法による針状電極の尖鋭化は、
第８図に示すように、上記針状電極を形成する材料２２
とエツチング液２１との両者界面２３での接触角が小さ
く、そのためエツチング液に浸漬する上記＋４料の領域
が拡がり、それだけ電解研磨の不確実１ソ１が増大して
いた。例えば、第８図に示すように、エツチングの開始
時においてＪｌ−ノチング液２１の液面をｔｏとし、１
１゛状電極の４，４　Ｆ）２２の表面をａ（１とした場
合、従来の電解研磨方法では、一定時間経過後で釘状電
極のｌ４ｔ８１２２の表面ばａｌ　（第８図中、破線で
示す。）まで細くなり、またエツチング液２１の液面（
第８図においてｔｘ）も下降する。この場合にエツチン
グ液２１の下降は断続的に生じ、かつ液面の下降用も大
きい。したがって上述したような例えば段差部や節部が
形成されていた。

以りのような事実関係を本発明者らは、鋭意研究の末、
認識する乙こ至り、本発明のイオンビーム発生装置にお
ける針状電極の研磨方法を案出したものである。

上記従来の電解研磨方法に対して、本発明のイオンビー
ム発生装置における針状電極の電解研磨方法は、エツチ
ングを行うエツチング液に界面活性剤を添加することに
より、当該エツチング液の表面張力を減少させて、エツ
チング液の濡れを改善し、段差部や節部の生じない再現
性の優れた電解研磨を行うものである。

ここで比較のため第２図を参照しながら、本発明の詳細
な説明すると、先ず、針状電極を形成する材料２をエツ
チング液１に浸漬し、直流電圧を印加して電解研磨を行
う場合において、当初の液面をｓｏ　　（第２図中、上
記材料２の表面において接触点５としている。）とし、
上記材料の表面をｄｏとしたとき、上記接触点５のエツ
チング液１からの高さは、当該エツチング液１に界面活
性剤か添加されているため、通常の界面活１ψ１剤を添
加しない場合より低くなる（第２図中、高さｈｏで示す
。）。エツチングが進行するにつれて、上記材料の表面
が後退して、一定時間経過後では液面はｓｌになり、該
材料の表面はｄｌになる。この場合、本発明の電解研磨
方法は、界面活性剤がエツチング液１に添加されている
ため、液面の高さの下降も小さく抑えることができ、エ
ツチングによる接触点の下降が断続的に進行するのを防
止する。したがって、電解研磨の不確実性は減少し、イ
オンビーＪ、発生装置の針状電極の先端形状を制御性、
再現性良く、所望の形状に形成することが可能となる。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

本実施例のイオンビーム発生装置にお＆ｊる針状電極の
電解研磨方法は、エツチングを行うエツチング液（電解
液）に界面活性剤を添加して、当該エツチング液の表面
張力を減少させて、最適な針状電極形成材料とエツチン
グ液の濡れを実現するものである。そして、この最適な
濡れにょゲて、所望の針状電極の形状を得ることができ
、本実施例の電解研磨方法によって形成された針状電極
を用いることによりイオンビーム、の効率良い発生を可
能とする。

先ず、本実施例の電解研摩方法を当該電解研磨方法に用
いる装置の一例と共に、第１図を参照しながら説明する
。

本実施例の電解研磨方法に用いる装置は、例えば第１図
に示すように、負電極４が設げられてなる水槽３に、界
面活性剤を添加してなるエツチング液（電解液）ｌが所
定の液面ｌａを維持するように満たされている。この工
・ノチング液１には、イオンビーム発生装置における例
えばタングステン線等の針状電極を形成する＋Ａ材料が
浸され、この針状電極形成材料２には、正電極となるよ
うに電源の正極と接続している。

界面活性剤を添加してなるエツチング液１は、通常のエ
ツチングに用いるもので良く、添加する界面活性剤は、
エツチング液の界面を活性化させて表面張力を減少させ
るようなものであればよい。

また、添加する界面活性剤の量は、ＣＭＣ（臨界ミセル
濃度）以上であれば良く、添加後、良く攪拌することに
より、好適な結果を得ることができる。具体的な一例と
して、タングステンｙＡ（直径１２７μｍ）をエツチン
グする場合、エツチング液（ＮａＯＨ水溶液）をおよそ
７００ｍ１とした場合、界面活性剤としてＮＣＷ６０１
Ａ（和光純薬製；商晶名）を２〜３滴程度添加して、程
良く撹拌すれば良い。

上記負電極４と上記針状電極形成材料２との間に印加さ
れる直流電圧は、例えば１〜１６Ｖ程度の電圧で良く、
制御性を高めるなどのためパルス電圧を印加しても良い
。また、直流電圧を印加する時間は、例えば数十程度で
良い。

以上のような界面活性剤を添加したエツチング液１を用
い、上記電圧を印加することにより、所望の電解研磨が
行われる。この電解研磨は、上述したように、界面活性
剤がエツチング液１に添加されているため、エツチング
液１の液面１ａの上記針状電極形成材料２と接触する部
分での高さが小さくなり、液面１ａの高さの下降も小さ
く抑えられる。また、エツチングも断続的でなく連続的
に進行し、このような過程によって、段差部や節部のな
い最適の尖鋭化の針状電極形状を形成するものである。

尚、エツチングが進行するにつれて液面１ａが下降する
が、上記針状電極形成材料２の先端部が十分に尖鋭化さ
れたところで、電解研磨を停止し、所望の尖鋭化された
針状電極の先端形状を得る。

ここて、第３図及び第５図を参照して、本発明のイオン
ビーｌ、発生装置おりる旧状電極の電解研磨方法によっ
て得られるｔＩ状電極の先端形状について説明する。

本実施例によって得られる旧状電極の先端形状は、例え
ば第３図に示すように、段差部や節部のない形状であり
、また、熱抵抗においても優れた特性を示すものである
。先端部６は、使用に際して容易に損失なく電場を集中
さ一已る形状になり、例えば半径が数百Å以下の尖鋭化
された形状になっている。また、第５図Ｂに示すよ・う
に、従来のｔ１状電極の先端形状Ｂは、電流方向で形状
的に長くかつ断面積も大きい。、二のため熱抵抗が大き
くなり、効率の良いイオンビー１、の発生が困髄であっ
たが、本実施例の電解研磨方法では、第５図Ａ１； に示ずよう千針状電極の先端形状Ａば、長さも比較的短
くかつ断面積も大きくなる。このため本実施例のイオン
ビーム発生装置におげろ針状電極の電解研磨方法を用い
ることにより、熱抵抗値の小さい冷却効率の優ねた針状
電極を得ることが可能である。

〔発明の効果〕

本発明のイオンビーム発生装置における８１状電極の電
解研摩方法は、エノチンダ液に界面活性剤を添加してい
るため、段差部や節部の生しないエツチングを施すこと
ができ、制御性、再現性の高い電解研磨方法となってい
る。従って、得られる針状電極の先端部の形状は、尖鋭
化された熱抵抗値の小さいものとなり、このため容易に
電場を針状電極の先端部で集中させることができ、上記
針状電掘の冷却効率が向上してイオンビームを効率良く
発生させることが可能となる。また、確実に特性の優れ
た先端形状の旧状電極を掃供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオンビーム発生装置における針状電
極の電解研磨方法に用いる装置の一例を示す模式図であ
り、第２Ｍは本発明に係る界面活性剤を添加した場合の
針状電極形成材料とエソチンダ液との界面部分の要部拡
大側面図であり、第３図は本発明のイオンビーム発生装
置におけろｊ１状電極の電解研磨方法により形成した針
状電極の要部拡大側面図であり、第４図はイオンビーム
発生装置の概要を示す模式図であり、第５図Ａは本発明
により形成される針状電極の先端部の形状の例の側断面
図であり、第５図Ｂは従来の方法により形成される先端
部の形状の例の側断面図であり、第６図及び第７図は従
来の電解研磨方法を用いた場合のそれぞれ形成例を示す
要部拡大側面図であり、第８図は従来の電解研磨方法に
係るｉ１状電極形成祠料とエソチンダ液との界面部分の
要部拡大側面図である。 ■・・・エソチンダ液（電解液） ２・・・針状電極形成材料 １０・・・針状電極 １０ａ・・・先端部 ！発明の電解？摩左欠１１いゐ散１例 第１図 艷面玲寸主聾ｊ尼ｑト加し斤鳴介 第２図 事呈８日岡の中角♀研摩方沫ｊ諮、７什列へした麿ｒ状
電右にの例第３図 Ｏ Ｏａ ！！ 甲　８ ＝：＝コ １、−７４ ０＝コ ィ、シ！シＹミ、、、１１トらへイ列 第６図 〒ｉ−３，）相多バ笈イグリ 第７図 田面う舎ｌト宅市り１シ腎カロしＱ、、　琶ト鋒−Ｎ　
　　／−、−、−−、−−ｔ＝　　エ、イオンビ′−４
涜５生髪」１０例 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極先端をエッチング液に浸すことにより尖鋭化するイ
   オンビーム発生装置における針状電極の電解研磨方法に
   おいて、 上記エッチング液中に界面活性剤を添加したことを特徴
   とするイオンビーム発生装置における針状電極の電解研
   磨方法。