JPH0671519A - 先鋭チップの製造方法 - Google Patents
先鋭チップの製造方法Info
- Publication number
- JPH0671519A JPH0671519A JP27408091A JP27408091A JPH0671519A JP H0671519 A JPH0671519 A JP H0671519A JP 27408091 A JP27408091 A JP 27408091A JP 27408091 A JP27408091 A JP 27408091A JP H0671519 A JPH0671519 A JP H0671519A
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- Japan
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- electropolishing
- voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 先端の曲率半径が小さく、共振周波数の高い
探針を製造する。 【構成】 線材１の電解液３に浸漬される部分の先端部
には浮き１０が取り付けられる。浮き１０の重心は、切
れ落ちた線材部が浮き１０に取り付けられた状態でその
まま真っ直ぐ下に沈降するように、下部に置かれる。電
解研磨回路１１は電解研磨用の電源電圧を供給するもの
であるが、最初は比較的大きな電圧を印加して大きな電
解電流を供給するが、電解電流が所定の値に減少したら
電源電圧をより小さな電圧に切り替え、小さな電解電流
で徐々に電解研磨できるようにする。
探針を製造する。 【構成】 線材１の電解液３に浸漬される部分の先端部
には浮き１０が取り付けられる。浮き１０の重心は、切
れ落ちた線材部が浮き１０に取り付けられた状態でその
まま真っ直ぐ下に沈降するように、下部に置かれる。電
解研磨回路１１は電解研磨用の電源電圧を供給するもの
であるが、最初は比較的大きな電圧を印加して大きな電
解電流を供給するが、電解電流が所定の値に減少したら
電源電圧をより小さな電圧に切り替え、小さな電解電流
で徐々に電解研磨できるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）の探針等のような先鋭チップの製造方法に関
する。
（ＳＴＭ）の探針等のような先鋭チップの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳＴＭの探針は電解研磨により製
造されている。図６は従来の製造方法の例を示す図であ
り、線径 0.1〜 1ｍｍのタングステン等からなる線材１
をステンレス製の環２に通し、この環２が水酸化カリウ
ム１Ｎ〜２Ｎ水溶液３の液面につかるように配置し、電
源４を接続して電解研磨を行う。このとき線材１は環２
の近傍で集中的に研磨され、最終的に先端の尖った針と
なって水溶液中に切れ落ちる。この切れ落ちた針もしく
は残った方の針をＳＴＭの探針として使用している。
造されている。図６は従来の製造方法の例を示す図であ
り、線径 0.1〜 1ｍｍのタングステン等からなる線材１
をステンレス製の環２に通し、この環２が水酸化カリウ
ム１Ｎ〜２Ｎ水溶液３の液面につかるように配置し、電
源４を接続して電解研磨を行う。このとき線材１は環２
の近傍で集中的に研磨され、最終的に先端の尖った針と
なって水溶液中に切れ落ちる。この切れ落ちた針もしく
は残った方の針をＳＴＭの探針として使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、探針の形状
は、図７に示すように主として線材１の切れ落ちる部分
１′に切断時にかかる下向きの荷重ｗと、電解研磨電流
ｉとによって決定され、図８に示すように探針の先端の
曲率半径ｒは下向きの荷重ｗが小さい程小さく、また収
束角θは電解研磨電流ｉが小さい程小さくなる。そし
て、ＳＴＭの探針としては、探針自体の共振周波数を上
げるために、根元では収束角θが大きく先端近くで収束
角θが小さくなっている形状が望ましく、また先端の曲
率半径ｒはなるべく小さくすることが必要である。
は、図７に示すように主として線材１の切れ落ちる部分
１′に切断時にかかる下向きの荷重ｗと、電解研磨電流
ｉとによって決定され、図８に示すように探針の先端の
曲率半径ｒは下向きの荷重ｗが小さい程小さく、また収
束角θは電解研磨電流ｉが小さい程小さくなる。そし
て、ＳＴＭの探針としては、探針自体の共振周波数を上
げるために、根元では収束角θが大きく先端近くで収束
角θが小さくなっている形状が望ましく、また先端の曲
率半径ｒはなるべく小さくすることが必要である。
【０００４】しかしながら、従来の製造方法において
は、切れ落ちる寸前での電解研磨電流の制御を手動で行
っているので、先端部の形状を常に一定にすることが非
常に困難であり、それに加えて線材１の線径はまちまち
であるばかりでなく、線材１の電解液３に浸漬される長
さも必ずしも一定ではないので、切れ落ちる際の下向き
の加重ｗはその都度異なるものであり、従って先端の曲
率半径ｒを小さくすることは非常に困難なものであっ
た。
は、切れ落ちる寸前での電解研磨電流の制御を手動で行
っているので、先端部の形状を常に一定にすることが非
常に困難であり、それに加えて線材１の線径はまちまち
であるばかりでなく、線材１の電解液３に浸漬される長
さも必ずしも一定ではないので、切れ落ちる際の下向き
の加重ｗはその都度異なるものであり、従って先端の曲
率半径ｒを小さくすることは非常に困難なものであっ
た。
【０００５】また、電解研磨においては線材１の研磨さ
れる部分の近傍に泡が発生するが、線材１′が切れ落ち
るときには線材１，１′に泡により横方向の応力が加わ
り、図９に示すように先端部が曲がってしまうという問
題も生じていた。
れる部分の近傍に泡が発生するが、線材１′が切れ落ち
るときには線材１，１′に泡により横方向の応力が加わ
り、図９に示すように先端部が曲がってしまうという問
題も生じていた。
【０００６】これに対して、小さな電解研磨電流を使用
して電解研磨を行えば、線材は非常にゆっくりした速度
で研磨されることになるので、先端の曲率半径ｒが小さ
い探針を製造することはできるが、その場合には探針の
先端部は細長の形状となり、その結果共振周波数が小さ
なものとなるので、望ましい探針を得ることはできない
ものである。
して電解研磨を行えば、線材は非常にゆっくりした速度
で研磨されることになるので、先端の曲率半径ｒが小さ
い探針を製造することはできるが、その場合には探針の
先端部は細長の形状となり、その結果共振周波数が小さ
なものとなるので、望ましい探針を得ることはできない
ものである。
【０００７】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、先端の曲率半径が小さく、且つ共振周波数の高い
探針を製造できる先鋭チップの製造方法を提供すること
を目的とするものである。
って、先端の曲率半径が小さく、且つ共振周波数の高い
探針を製造できる先鋭チップの製造方法を提供すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の先鋭チップの製造方法は、第１には、金
属製線材の電解研磨により先鋭チップを製造する先鋭チ
ップの製造方法において、前記金属製線材の電解液に浸
漬される部分の先端部に浮きを取り付けた状態で当該線
材を電解研磨することを特徴とし、また、第２には、金
属製線材の電解研磨により先鋭チップを製造する先鋭チ
ップの製造方法において、電解研磨の開始後電解研磨電
流が所定の値まで低下したときに電解研磨用電源電圧を
最初に印加する電解研磨用電源電圧より小さい所定の電
圧に変更することを特徴とする。
めに、本発明の先鋭チップの製造方法は、第１には、金
属製線材の電解研磨により先鋭チップを製造する先鋭チ
ップの製造方法において、前記金属製線材の電解液に浸
漬される部分の先端部に浮きを取り付けた状態で当該線
材を電解研磨することを特徴とし、また、第２には、金
属製線材の電解研磨により先鋭チップを製造する先鋭チ
ップの製造方法において、電解研磨の開始後電解研磨電
流が所定の値まで低下したときに電解研磨用電源電圧を
最初に印加する電解研磨用電源電圧より小さい所定の電
圧に変更することを特徴とする。
【０００９】
【作用】電解研磨により探針を製造するに際して、研磨
される線材の電解液に浸漬される部分の先端部には浮き
が取り付けられる。これにより切れ落ちる線材部にかか
る下向きの加重を低下させることができるので、先端の
曲率半径ｒが小さい探針を製造することができる。
される線材の電解液に浸漬される部分の先端部には浮き
が取り付けられる。これにより切れ落ちる線材部にかか
る下向きの加重を低下させることができるので、先端の
曲率半径ｒが小さい探針を製造することができる。
【００１０】また、電解研磨の開始時には電解研磨用電
源として所定の電源電圧が印加されるが、電解研磨電流
が所定の値まで低下したときには電解研磨用電源電圧を
最初に印加する電圧より小さい所定の電圧に変更され
る。これによって線材は、最初は大きな電流で急速に研
磨され、最後は小さな電流で徐々に研磨されることにな
って、収束角θが根元では大きく、先端近くでは小さ
い、共振周波数の高い探針を得ることができる。
源として所定の電源電圧が印加されるが、電解研磨電流
が所定の値まで低下したときには電解研磨用電源電圧を
最初に印加する電圧より小さい所定の電圧に変更され
る。これによって線材は、最初は大きな電流で急速に研
磨され、最後は小さな電流で徐々に研磨されることにな
って、収束角θが根元では大きく、先端近くでは小さ
い、共振周波数の高い探針を得ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
【００１２】図１は本発明に係る先鋭チップの製造方法
の一実施例を示す図であり、図中、９は電極、１０は浮
き、１１は電解研磨回路を示す。なお、図１において図
６に示すものと同じものに対しては同一の符号を付す。
の一実施例を示す図であり、図中、９は電極、１０は浮
き、１１は電解研磨回路を示す。なお、図１において図
６に示すものと同じものに対しては同一の符号を付す。
【００１３】図１において、タングステン等からなる線
材１の電解液３に浸漬される部分の先端部には浮き１０
が取り付けられている。浮き１０は、電解液３中に切れ
落ちる線材部分の下向きの加重ｗを小さくし、以て先端
の曲率半径ｒを小さくするために取り付けられるもので
ある。浮き１０の構成例を図２に示す。図２において
は、タングステン等の適当な材料からなる棒状重り２
０、テフロン（登録商標）からなるチューブ２２、２３
及び浮力を有する部材からなる浮き部２１で構成され、
チューブ２２は浮き部２１の中心を貫通し、棒状重り２
０はチューブ２３の中心を貫通している。そして、チュ
ーブ２２の図２の下端の穴部には棒状重り２０の先端部
が挿入されている。また、図２においてチューブ２２の
上端の穴部には研磨される線材１が挿入され、これによ
って線材１において不所望な部分が研磨されることを防
止している。この構成によれば、棒状重り２０の材料、
長さ、あるいは浮き部２１の体積等を調整することによ
って浮き１０の浮力を調整することができる。なお、当
該浮き１０の重心は、切れ落ちた線材部が浮き１０に取
り付けられた状態でそのまま真っ直ぐ下に沈降するよう
に、下部に置くようにする。
材１の電解液３に浸漬される部分の先端部には浮き１０
が取り付けられている。浮き１０は、電解液３中に切れ
落ちる線材部分の下向きの加重ｗを小さくし、以て先端
の曲率半径ｒを小さくするために取り付けられるもので
ある。浮き１０の構成例を図２に示す。図２において
は、タングステン等の適当な材料からなる棒状重り２
０、テフロン（登録商標）からなるチューブ２２、２３
及び浮力を有する部材からなる浮き部２１で構成され、
チューブ２２は浮き部２１の中心を貫通し、棒状重り２
０はチューブ２３の中心を貫通している。そして、チュ
ーブ２２の図２の下端の穴部には棒状重り２０の先端部
が挿入されている。また、図２においてチューブ２２の
上端の穴部には研磨される線材１が挿入され、これによ
って線材１において不所望な部分が研磨されることを防
止している。この構成によれば、棒状重り２０の材料、
長さ、あるいは浮き部２１の体積等を調整することによ
って浮き１０の浮力を調整することができる。なお、当
該浮き１０の重心は、切れ落ちた線材部が浮き１０に取
り付けられた状態でそのまま真っ直ぐ下に沈降するよう
に、下部に置くようにする。
【００１４】このように、線材１の電解液３に浸漬され
る部分の先端部には浮き１０を取り付けることによって
切れ落ちる線材部にかかる下向きの加重ｗを低下させる
ことができるので、例えば従来は線材１の自重による下
向きの加重ｗがかかることによって図３の破線２５で示
す状態で切れ落ちていたのを、実線２６で示すように、
それより細いところまで研磨を行うことができるので、
先端の曲率半径ｒが小さい探針を製造することができ
る。
る部分の先端部には浮き１０を取り付けることによって
切れ落ちる線材部にかかる下向きの加重ｗを低下させる
ことができるので、例えば従来は線材１の自重による下
向きの加重ｗがかかることによって図３の破線２５で示
す状態で切れ落ちていたのを、実線２６で示すように、
それより細いところまで研磨を行うことができるので、
先端の曲率半径ｒが小さい探針を製造することができ
る。
【００１５】次に、図４を参照して電解研磨回路１１に
ついて説明する。図４において研磨部１５は図１の線材
１、電解液３及び環２で構成される電流路を含む回路で
あり、この研磨部１５を流れる電解研磨電流は電流／電
圧（Ｉ／Ｖ）変換回路１２で電圧に変換され、比較器１
３において基準電圧Ｖref と比較される。そして、研磨
部１５に印加する電解研磨用電源電圧としては最初はス
イッチＳＷ１４は図４に示す状態となされて電圧Ｖ1 が
印加されるが、電解研磨の進行に伴って電解研磨電流が
基準電圧Ｖref に相当する所定の値になると比較器１３
からは所定のレベルの信号が出力され、これによりＳＷ
１４は電圧Ｖ2 （＜Ｖ1 ）側に切り替えられる。なお、
基準電圧Ｖref は電解研磨電流の最大値の80〜85％程度
の電流値に相当する電圧に設定される。
ついて説明する。図４において研磨部１５は図１の線材
１、電解液３及び環２で構成される電流路を含む回路で
あり、この研磨部１５を流れる電解研磨電流は電流／電
圧（Ｉ／Ｖ）変換回路１２で電圧に変換され、比較器１
３において基準電圧Ｖref と比較される。そして、研磨
部１５に印加する電解研磨用電源電圧としては最初はス
イッチＳＷ１４は図４に示す状態となされて電圧Ｖ1 が
印加されるが、電解研磨の進行に伴って電解研磨電流が
基準電圧Ｖref に相当する所定の値になると比較器１３
からは所定のレベルの信号が出力され、これによりＳＷ
１４は電圧Ｖ2 （＜Ｖ1 ）側に切り替えられる。なお、
基準電圧Ｖref は電解研磨電流の最大値の80〜85％程度
の電流値に相当する電圧に設定される。
【００１６】このように電解研磨用電源電圧を２段階に
切り替えるのは次の理由による。電解研磨を行ったとき
の電解研磨電流ｉは図５の３０で示すように時間と共に
減少し、電解研磨電流ｉが最大値の60〜70％程度になっ
たときに切れ落ちることが知られている。そこで、本発
明においては線材１が切れ落ちる以前、例えば電解研磨
電流ｉが最大値の80〜85％程度になったとき、電解研磨
用の電源電圧を最初のＶ1 からそれより低いＶ2 に切り
替え、電源電圧切り替えの後は図５の３１で示すように
小さな電解研磨電流により徐々に電解研磨を行うように
する。これにより線材１は、最初は大きな電流で急速に
研磨され、最後は小さな電流で徐々に研磨されるので、
収束角θが根元では大きく、先端近くでは小さい、共振
周波数の高い探針を得ることができるのである。
切り替えるのは次の理由による。電解研磨を行ったとき
の電解研磨電流ｉは図５の３０で示すように時間と共に
減少し、電解研磨電流ｉが最大値の60〜70％程度になっ
たときに切れ落ちることが知られている。そこで、本発
明においては線材１が切れ落ちる以前、例えば電解研磨
電流ｉが最大値の80〜85％程度になったとき、電解研磨
用の電源電圧を最初のＶ1 からそれより低いＶ2 に切り
替え、電源電圧切り替えの後は図５の３１で示すように
小さな電解研磨電流により徐々に電解研磨を行うように
する。これにより線材１は、最初は大きな電流で急速に
研磨され、最後は小さな電流で徐々に研磨されるので、
収束角θが根元では大きく、先端近くでは小さい、共振
周波数の高い探針を得ることができるのである。
【００１７】なお、電圧Ｖ1,Ｖ2 をどのような値とする
かは線材１の種類、その線径等を考慮して適宜設定する
ことができるものである。
かは線材１の種類、その線径等を考慮して適宜設定する
ことができるものである。
【００１８】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能であることは当業者に明かである。例えば
上記実施例においては、本発明を走査型トンネル顕微鏡
の探針を製造する場合に適用したが、本発明は電子顕微
鏡用電子銃等の電界放出型エミッターチップを製造する
場合にも適用できるものである。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能であることは当業者に明かである。例えば
上記実施例においては、本発明を走査型トンネル顕微鏡
の探針を製造する場合に適用したが、本発明は電子顕微
鏡用電子銃等の電界放出型エミッターチップを製造する
場合にも適用できるものである。
【００１９】また、上記実施例においては、設定した基
準電圧Ｖref との比較で電圧をＶ1からＶ2 に切り替え
るようにしたが、電流／電圧変換回路１２の出力信号の
初期値を保持しておき、この値の85％値を算出し、電流
／電圧変換回路１２の出力信号がこの算出値より小さく
なったときに前記切り替えを行うように制御することに
より、前記初期値の変動に対処できるようにしてもよ
い。
準電圧Ｖref との比較で電圧をＶ1からＶ2 に切り替え
るようにしたが、電流／電圧変換回路１２の出力信号の
初期値を保持しておき、この値の85％値を算出し、電流
／電圧変換回路１２の出力信号がこの算出値より小さく
なったときに前記切り替えを行うように制御することに
より、前記初期値の変動に対処できるようにしてもよ
い。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電解研磨電流の制御を自動的に行うことがで
きるため、常に一定の形状の探針を製造することができ
る。
によれば、電解研磨電流の制御を自動的に行うことがで
きるため、常に一定の形状の探針を製造することができ
る。
【００２１】また、下部に重心のある浮きを使用して探
針が切れ落ちるときの下向きの荷重を低下させることが
できるので、先端の曲率半径ｒの小さい探針を製造する
ことができる。
針が切れ落ちるときの下向きの荷重を低下させることが
できるので、先端の曲率半径ｒの小さい探針を製造する
ことができる。
【図１】 本発明の一実施例を示す図である。
【図２】 浮きの構成例を示す図である。
【図３】 浮きを使用する効果を説明するための図であ
る。
る。
【図４】 電解研磨回路の構成例を示す図である。
【図５】 電解研磨電源電圧の切り替えを説明するため
の図である。
の図である。
【図６】 従来の探針の製造方法を示す図である。
【図７】 電解研磨を説明するための図である。
【図８】 望ましい探針の形状を説明するための図であ
る。
る。
【図９】 従来の製造方法の問題点を説明するための図
である。
である。
９…電極、１０…浮き、１１…電解研磨回路。
Claims (2)
- 【請求項１】 金属製線材の電解研磨により先鋭チップ
を製造する先鋭チップの製造方法において、前記金属製
線材の電解液に浸漬される部分の先端部に浮きを取り付
けた状態で当該線材を電解研磨することを特徴とする先
鋭チップの製造方法。 - 【請求項２】 金属製線材の電解研磨により先鋭チップ
を製造する先鋭チップの製造方法において、電解研磨の
開始後電解研磨電流が所定の値まで低下したときに電解
研磨用電源電圧を最初に印加する電解研磨用電源電圧よ
り小さい所定の電圧に変更することを特徴とする先鋭チ
ップの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27408091A JPH0671519A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 先鋭チップの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27408091A JPH0671519A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 先鋭チップの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671519A true JPH0671519A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=17536703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27408091A Withdrawn JPH0671519A (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 先鋭チップの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671519A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006114892A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-27 | Aeg Svs Power Supply Systems Gmbh | 可変負荷給電のための配置 |
| JP2011073091A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Mitsutoyo Corp | 加工機械 |
| JP2013501227A (ja) * | 2009-08-07 | 2013-01-10 | スペックス サーフェス ナノ アナリシス ゲーエムベーハー | 走査型プローブ用の金属探針およびその製造方法 |
| CN104785871A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-22 | 清华大学深圳研究生院 | 一种探针的制备方法及制备装置 |
-
1991
- 1991-10-22 JP JP27408091A patent/JPH0671519A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006114892A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-27 | Aeg Svs Power Supply Systems Gmbh | 可変負荷給電のための配置 |
| JP2013501227A (ja) * | 2009-08-07 | 2013-01-10 | スペックス サーフェス ナノ アナリシス ゲーエムベーハー | 走査型プローブ用の金属探針およびその製造方法 |
| JP2011073091A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Mitsutoyo Corp | 加工機械 |
| CN104785871A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-22 | 清华大学深圳研究生院 | 一种探针的制备方法及制备装置 |
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