KR20230169280A - 이온 밀링 장치 - Google Patents

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KR20230169280A
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쇼타 아이다
히사유키 다카스
겐토 호리노우치
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주식회사 히타치하이테크
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Abstract

이온 밀링 장치는, 셔터(102)에 의해 이온원(101)으로부터의 이온빔이 차폐 되는 상태에서, 이온원에 대해, 애노드(203)와 캐소드(201, 202) 사이에 방전 전압(Vd) 및 애노드와 가속 전극(205) 사이에 가속 전압(Va)을 인가하고, 방전에 의해 애노드와 캐소드 사이에 흐르는 방전 전류 또는 셔터에 이온빔이 조사됨으로써 흐르는 이온빔 전류 중 어느 하나가 소정의 기준값을 하회한 후에, 셔터 구동원(103)에 의해 셔터를 이온빔이 차폐되지 않는 위치로 퇴피 가능하게 한다.

Description

이온 밀링 장치
본 발명은 이온 밀링 장치에 관한 것이다.
이온 밀링 장치는 전자 현미경 관찰 대상인 시료(예를 들어, 금속, 반도체, 유리, 세라믹 등)에 대해 비집속(非集束) 이온빔을 조사(照射)하고, 스퍼터링 현상에 의해 시료 표면의 원자를 튕겨내, 무응력으로 시료 표면의 연마나 시료의 내부 구조를 노출할 수 있는 장치이다. 이온빔의 조사에 의해 시료 표면이나, 노출된 시료 내부 구조는, 주사 전자 현미경이나 투과 전자 현미경의 관찰면이 된다.
이온 밀링 장치로 전자 현미경 관찰 대상 시료의 표면 연마나 내부 구조를 노출시키는 가공을 행할 경우에, 양산 공정의 관리를 목적으로 하는 경우 등, 시료의 가공 형상을 균일하게 유지하는 것이 요구되는 경우가 있다. 비집속 이온빔으로 시료를 가공하는 이온 밀링 장치에 있어서, 가공 형상의 균일성을 높이기 위해서는, 이온빔 전류나 이온 분포를 일정하게 유지할 필요가 있다.
이와 같은 이온 밀링 장치에 사용되는 페닝형 이온 건에 있어서, 이온화실에서 발생한 이온이, 이온 건 내부의 캐소드나 가속 전극 등에 대해서도 조사되어 버림으로써, 이들 표면이 스퍼터되어, 애노드 등, 이온 건의 구성 부품에 부착하는 현상이 발생하는 것이 알려져 있다. 이와 같은 퇴적물은 이상(異常) 방전이나 단락이라고 하는 결함의 원인이 된다. 특허문헌 1은, 캐소드의 이온화실에 면(面)하는 표면에 요철을 설치함으로써, 캐소드의 스퍼터 수율을 저감시키고, 스퍼터 입자의 발생량을 저감시키는 것을 개시한다. 특허문헌 2는, 이온 건을 향하여 가스를 분사하는 수단을 마련하여, 이온 건 내부에 부착된 부착물을 이동시키는 것을 개시하고 있다.
일본 특개2014-235948호 공보 국제공개 제2016/189614호
이온 밀링 장치에 의한 가공 형상의 균일성을 높이기 위하여, 밀링 처리중에 있어서의 이온빔의 에너지나 분포를 일정 범위로 유지하도록, 이온원에 도입하는 아르곤 가스량, 이온원에 인가하는 방전 전압 등의 제어 파라미터를 설정할 필요가 있다. 그러나, 제어 파라미터로 제어할 수 없는 외란의 영향이 크다는 것을 알게 되었다.
외란 중 하나가 방전 전류값, 이온빔 전류값에 대한 대기 유래의 흡착 가스의 영향이다. 페닝 방식의 이온원에서는, 후술하는 바와 같이 전자를 발생시키기 위한 전극 부품을 내장하고 있다. 이와 같은 전극 부품 중 하나인 캐소드는 방전 시에 발생하는 아르곤 이온에 의해 스퍼터링되며, 이것에 의해 캐소드 유래의 퇴적막이 이온원 내부에 형성된다. 퇴적막은 성장을 계속하여, 최종적으로는 바늘 모양으로 박리된다. 전극 부품 중 하나인 애노드 내벽면에 형성된 퇴적막은, 애노드-캐소드 사이를 단락시킬 우려가 있다. 애노드-캐소드 사이가 단락되면, 방전 전압의 인가를 할 수 없게 된다. 이 때문에, 애노드 내벽면과 퇴적막의 접촉 면적을 늘려 퇴적막이 박리되기 어려워지도록, 의도적으로 애노드 내벽면을 조면화(粗面化)하고 있다. 구체적으로는, 이때의 애노드 내벽면의 표면 조도(Ra)가 캐소드 내벽면의 표면 조도보다도 커지도록, 샌드 블라스트 처리에 의한 연삭을 실시하고 있다.
시료를 교환하기 위한 벤트(대기 개방) 시에, 대기 유래의 가스가 애노드 내벽면 및 캐소드 내벽면의 퇴적막에 흡착하고, 흡착한 가스가 이온빔의 에너지나 분포에 영향을 주는 것이 확인되어 있다. 특히 애노드 내벽면은 조면화되어, 요철이 증대되어 있는 것에 의해 흡착되는 가스의 양도 커서, 무시할 수 없는 영향을 미친다.
이상적으로는 방전 전류값은 도입한 아르곤 가스량에 의존하지만, 실제로는, 이온빔의 방출 개시 시에는 상술한 대기 유래의 가스의 이온화분이 방전 전류값에 가산되는 한편, 시간 경과와 함께, 대기 유래의 가스는 이온빔의 방출에 따라, 가산분의 방전 전류가 감소해 간다. 이것에 의해, 이온 밀링 장치에 의한 가공 형상의 균일화가 곤란하게 되어 있다.
본 발명의 일 실시형태인 이온 밀링 장치는, 시료실과, 시료실 내에 배치되어, 시료를 재치(載置)하는 시료 스테이지와, 애노드와 캐소드 사이의 방전에 의해 발생한 전자에 의해 생성된 이온을 가속 전극에 의해 가속함으로써, 시료를 향하는 비집속의 이온빔으로서 방출하는 이온원과, 이온원과 시료 스테이지 사이에 배치되어, 이온빔을 차폐하는 도전성(導電性)의 셔터와, 셔터를 구동하는 셔터 구동원과, 셔터에 의해 이온빔이 차폐되는 상태에서, 애노드와 캐소드 사이에 방전 전압 및 애노드와 가속 전극 사이에 가속 전압을 인가하고, 방전에 의해 애노드와 캐소드 사이에 흐르는 방전 전류 또는 셔터에 이온빔이 조사됨으로써 흐르는 이온빔 전류 중 어느 하나가 소정의 기준값을 하회한 후에, 셔터 구동원에 의해 셔터를 이온빔이 차폐되지 않는 위치로 퇴피(退避) 가능하게 하는 제어부를 갖는다.
이온 밀링 장치에 있어서, 시료 가공 전에 이온원에 흡착된 가스를 방출시킴으로써, 이온 밀링 장치에 의한 가공 재현성을 높일 수 있다. 그 밖의 과제와 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 실시예 1의 이온 밀링 장치의 구성예(모식도).
도 2는 이온원과 이온원에 제어 전압을 인가하는 전원 회로를 나타내는 모식도.
도 3a는 이온원으로부터 흡착 가스를 방출하는 프로세스를 설명하기 위한 도면.
도 3b는 이온원으로부터 흡착 가스를 방출하는 프로세스를 설명하기 위한 도면.
도 4는 시간 경과에 따른 방전 전류값의 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 실시예 1의 시료 가공의 플로우차트.
도 6은 실시예 2의 이온 밀링 장치의 구성예(모식도).
도 7은 실시예 1의 시료 가공의 플로우차트.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1은 실시예 1의 이온 밀링 장치(100)의 주요부를 측면에서 나타낸 모식도이다. 도 1에서는, 연직 방향을 Z방향으로 하여 표시하고 있다. 이온 밀링 장치(100)는, 그 주요한 구성으로서 이온원(101), 셔터(102), 셔터 구동원(103), 전원 유닛(104), 공급 가스 제어부(105), 시료 스테이지(106), 시료 스테이지 구동원(107), 제어부(108), 표시부(109), 시료실(110), 전류계(115)를 갖는다.
이온 밀링 장치(100)는, 주사 전자 현미경이나 투과 전자 현미경에 의해 시료의 표면 또는 단면(斷面)을 관찰하기 위한 전처리 장치로서 사용된다. 이와 같은 전처리 장치용 이온원은, 구조를 소형화하기 위해 유효한 페닝 방식을 채용하는 경우가 많다. 본 실시예에서도 이온원(101)은 페닝 방식을 채용하고 있으며, 이온원(101)으로부터 시료 스테이지(106)에 고정된 시료를 향하여, 비집속의 이온빔이 조사된다. 제어부(108)는, 전원 유닛(104)으로부터 이온원(101) 내부의 전극에 인가되는 전압, 공급 가스 제어부(105)로부터 공급되는 가스 유량(流量)을 제어함으로써, 이온빔의 출력을 제어한다. 이온원(101)과 시료 스테이지(106) 사이에는 도전성의 셔터(102)가 설치되어 있다. 셔터(102)는 이온원(101)으로부터의 이온빔이 시료에 조사되는 것을 차폐함과 함께, 이온빔이 셔터(102)에 조사됨으로써 흐르는 이온빔 전류를 측정하기 위한 측정자의 역할도 갖는다. 셔터(102)에 조사된 이온빔 전류는 전류계(115)에 의해 측정되고, 이온빔 전류값은 전류계(115)로부터 제어부(108)로 출력된다. 제어부(108)는 이온빔 전류값을 이온빔의 출력 상태를 모니터링하기 위해 사용한다. 이온빔 전류값을 표시부(109)에 표시해도 된다.
상술한 바와 같이, 시료실(110)의 벤트 시에 이온원(101)의 전극 부품에 대기 중의 가스가 흡착되고, 이온원(101) 내부의 흡착 가스가 이온화되어 방출됨으로써, 이온원(101)으로부터 방출되는 이온빔은 설정한 이온빔 전류값을 상회한다. 이 때문에, 우선은, 셔터(102)로 이온빔을 차폐함과 함께, 이온빔 전류값을 계측한다. 계측된 이온빔 전류값이 설정한 값을 하회하면, 이온원(101) 내부의 흡착 가스가 충분히 방출된 것으로 간주하여, 제어부(108)에 의해 셔터 구동원(103)을 구동시켜 셔터(102)를 퇴피시키고, 시료 스테이지(106)에 재치된 시료에 대해, 공급 가스 제어부(105)로부터 공급되는 아르곤 유래의 이온빔을 조사하도록 한다.
시료가 재치되는 시료 스테이지(106)는, 시료 스테이지 구동원(107)을 개재하여 시료실(110)에 부착되어 있다. 시료 스테이지 구동원(107)은 회전축(R0)을 중심으로 시료 스테이지(106)를 회전시킨다. 또한, 시료 스테이지 구동원(107)은, 시료 스테이지(106)의 위치를 X방향, Y방향, Z방향의 각각으로, 또한, 이온빔 중심축(B0)에 대한 시료 스테이지(106)의 방향을 XZ 평면의 각도 방향(T1축을 중심으로 하는 회전 방향), YZ 평면의 각도 방향(T2축을 중심으로 하는 회전 방향)의 각각으로 조정 가능하도록, 시료실(110)에 부착되어 있다.
도 2는, 페닝 방식을 채용한 이온원(101)과, 이온원(101)의 전극 부품에 제어 전압을 인가하는 전원 회로를 나타내는 모식도이다. 전원 회로는 전원 유닛(104)의 일부이다.
이온원(101)은, 제1 캐소드(201), 제2 캐소드(202), 애노드(203), 영구 자석(204), 가속 전극(205), 가스 배관(206), 이온화실(207), 이온빔 조사구(208)를 갖는다. 상술한 바와 같이 애노드-캐소드 사이의 퇴적막에 의한 단락을 방지하기 위하여, 이온화실(207)에 면하는 애노드 내벽면의 표면 조도(Ra)는, 이온화실(207)에 면하는 캐소드 내벽면의 표면 조도보다도 크게 되어 있다. 이온빔을 발생시키기 위하여, 가스 배관(206)을 통하여 이온화실(207)에 아르곤 가스가 주입된다. 이온원(101) 내부에는, 동(同)전위로 되는 제1 캐소드(201) 및 제2 캐소드(202)가 대향하여 배치되어 있고, 제1 캐소드(201)와 제2 캐소드(202) 사이에는 애노드(203)가 배치되어 있다. 캐소드(201, 202)와 애노드(203) 사이에 전원 유닛(104)으로부터 방전 전압(Vd)이 인가됨으로써 전자가 발생한다. 전자는 이온원(101) 내에 배치한 영구 자석(204)에 의해 체류하고, 이온화실(207) 내에서 가스 배관(206)으로부터 주입된 아르곤 가스와 충돌하여 아르곤 이온을 생성한다. 애노드(203)와 가속 전극(205) 사이에는 전원 유닛(104)으로부터 가속 전압(Va)이 인가되어 있고, 생성된 아르곤 이온은 가속 전극(205)에 유인되어, 이온빔 조사구(208)를 통하여 이온빔으로서 방출된다. 전원 회로에는 애노드(203)와 제1 캐소드(201) 및 제2 캐소드(202) 사이에 전류계(210)가 구비되어 있고, 전류계(210)에 의해 방전에 의해 캐소드와 애노드 사이에 흐르는 방전 전류가 측정된다. 전류계(210)에 의해 측정되는 방전 전류값도 제어부(108)에 출력된다. 제어부(108)는 방전 전류값을 이온빔의 출력 상태를 모니터링하기 위해 사용한다. 방전 전류값을 표시부(109)에 표시해도 된다.
이온원(101)으로부터 방출되는 이온빔의 출력은, 이온원(101) 내부의 방전의 상황에 의존한다. 페닝 방식을 채용한 이온원(101)에서는, 이온빔의 조사를 반복하는 동안에, 조사 대상의 시료로부터 발생한 미소(微小) 입자 등이, 제1 캐소드(201), 제2 캐소드(202), 애노드(203)에 오염으로서 부착된다. 시료실(110)의 벤트 시에, 대기중의 가스가 이들 전극 부품의 오염으로 흡착되어, 가스 배관(206)으로부터 공급되는 아르곤 가스와 함께 이온화됨으로써, 가공 개시 시의 방전 전류값과 이온빔 전류값은 상정보다도 높아진다. 재현성이 높은 시료 가공을 행하기 위해서는, 방전 전류값과 이온빔 전류값을 일정하게 유지할 필요가 있기 때문에, 시료의 밀링 전에 흡착 가스를 방출할 필요가 있다.
도 3a∼b를 이용하여, 이온원(101)으로부터 흡착 가스를 방출하는 프로세스를 나타낸다. 시료실(110)의 벤트 시에, 이온원(101)의 제1 캐소드(201), 제2 캐소드(202), 애노드(203)에, 대기중의 가스가 흡착된다. 도 3a에 나타내는 바와 같이, 우선, 셔터 구동원(103)에 의해, 셔터(102)는 이온원(101)으로부터의 이온빔을 차폐하는 위치로 이동시켜 둔다. 이 상태에서, 제어부(108)는, 전원 유닛(104)에, 제1 캐소드(201), 제2 캐소드(202), 애노드(203), 가속 전극(205)에 소정의 전압을 인가한다. 이온원(101) 내부의 전극 부품에 전압이 인가됨으로써, 이온원(101) 내부의 온도가 상승하여, 흡착 가스의 방출이 촉진된다. 또한, 흡착 가스는, 전압 인가에 의해 이온원(101) 내에 발생하는 전자와 충돌하여 이온화하고, 가속 전극(205)에 의해 인출되어, 이온빔으로서 셔터(102)에 조사된다. 셔터(102)에 조사되는 이온빔 전류값은 제어부(108)에서 상시 모니터링되며, 일정값을 하회했을 때에, 흡착 가스가 방출된 것으로 간주된다. 그 후, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 셔터(102)가 셔터 구동원(103)에 의해 이온원(101)의 전방으로부터 퇴피되고, 이온빔은 시료에 조사된다.
도 4는, 본 실시예에 따른 시간 경과에 따른 방전 전류값의 변화를 나타낸 그래프이다. 방전 개시 직후의 방전 전류값은, 아르곤 이온에 더하여 흡착 가스 이온이 포함되기 때문에, 높은 값을 나타낸다. 흡착 가스는, 이온원(101) 내부의 온도 상승에 따라 서서히 방출되어 가기 때문에, 이온원(101) 내부의 방전 전류값은 점차 저하되어, 최종적으로는 아르곤 이온만의 값(정상값)이 된다. 본 실시예에서는, 시료의 가공 전에 이온원(101) 내부의 흡착 가스를 방출시키는 기간을 마련한다. 흡착 가스 방출 기간의 종기(終期)는, 방전 전류값 또는 이온빔 전류값을 모니터링하고, 방전 전류값 또는 이온빔 전류값이, 흡착 가스 방출 완료를 판정하는 기준값을 하회했을 때로 하고, 그 후 시료 가공으로 이행한다. 이것에 의해, 시료에 대해 이온원(101) 내부의 방전 전류값 및 이온빔 전류값의 변화량이 적은, 안정된 이온빔을 조사할 수 있으며, 이 결과, 이온빔에 의한 가공 형상의 균일성이 향상된다.
도 5는 실시예 1의 이온 밀링 장치(100)에 있어서의 시료 가공의 플로우차트이다. 본 플로우차트는, 시료의 세트(S301) 이후에는, 제어부(108)에 의해 실행된다.
S301: 시료 스테이지(106)에 시료를 세트하고, 시료 스테이지의 위치를 시료 스테이지 구동원(107)에 의해 조정한다. 시료가 세트된 후, 도시하지 않은 진공 배기계에 의해, 시료실(110) 내를 배기하여 감압한다.
S302: 제어부(108)는, 애노드(203)와 동전위인 제1 캐소드(201) 및 제2 캐소드(202) 사이에 방전 전압(Vd)을 인가하여, 이온원(101) 내부의 온도를 상승시키고, 전극 부품의 흡착 가스를 방출시킨다. 또한, 애노드(203)와 가속 전극(205) 사이에 가속 전압(Va)을 인가하고, 이온화한 흡착 가스를 이온빔으로서 이온원 전방의 셔터(102)에 조사한다.
S303: 제어부(108)는, 셔터(102)에 조사된 이온빔의 이온빔 전류값 또는 전류계(210)로 계측되는 방전 전류값이, 미리 설정한 이온빔 전류값 또는 방전 전류값의 기준값과 비교한다. 기준값을 하회하고 있지 않은 경우는 계속 이온원(101) 내부의 방전을 행하여, 흡착 가스의 방출을 촉진한다.
S304: 이온빔 전류값 또는 방전 전류값이 기준값을 하회했을 경우에는, 제어부(108)는, 이온빔 전류값 또는 방전 전류값이 안정되어 있는지 여부를 판정한다. 판정 방법으로서는, 이온빔 전류값 또는 방전 전류값의 기준 범위를 마련하고, 이온빔 전류값 또는 방전 전류값의 변동폭이, 소정의 기간, 기준 범위 이하로 된 것을 확인한다. 이온빔 전류값 또는 방전 전류값이 안정되지 않은 경우는, 계속 이온원(101) 내부의 방전을 행하여, 흡착 가스의 방출을 촉진한다.
S305: 이온빔 전류값 또는 방전 전류값이 기준값을 하회하여 안정된 것으로 판정되었을 경우에는, 제어부(108)는, 셔터 구동원(103)에 의해, 셔터(102)를 이온빔이 차폐되지 않는 위치로 퇴피시키고, 이온빔을 시료에 조사하여 가공을 개시한다.
S306: 제어부(108)는, 셔터 구동원(103)을 통하여, 이온원(101) 전방으로 셔터(102)를 이동시키고, 시료 가공을 종료한다.
아르곤 가스 공급 개시의 타이밍은, 한정되지 않는다. 이온원으로의 전압 인가 개시 전, 또는 동시에, 아르곤 가스의 공급을 개시해도 되고, 이온원으로의 전압 인가 개시 후, 또는 흡착 가스의 방출 처리 중에는 아르곤 가스의 공급을 행하지 않고, 흡착 가스의 방출 완료 판정 후에 아르곤 가스의 공급을 개시해도 된다. 아르곤 가스의 공급 개시를 지연시킴으로써, 이온원(101)의 가열을 촉진하고, 흡착 가스의 방출 처리에 요하는 기간을 단축할 수 있다. 또, 아르곤 가스의 유무에 따라 스텝 S303의 기준값은 변화되기 때문에, 아르곤 가스 공급의 타이밍에 따른 기준값을 결정해 둘 필요가 있다.
[실시예 2]
도 6은 실시예 2의 이온 밀링 장치(200)의 주요부를 측면에서 나타낸 모식도이다. 이온 밀링 장치(200)는 이온원(101)을 가열하는 가열 기구를 구비하고 있다. 실시예 1과 공통되는 구성에 대해서는, 동일한 부호를 사용하여 나타내고, 중복되는 설명은 생략한다. 이온원(101) 근방에 배치되는 가열 기구는, 히터(111), 히터 구동원(112), 열전대(113)를 구비하고 있다. 실시예 2에서는, 히터(111)로 이온원을 40∼130℃의 범위에서 설정한 값이 되도록 가열함으로써, 흡착 가스 방출 완료까지의 시간을 단축한다. 히터가 가열하는 온도 상한을 40∼130℃의 범위로 한 것은, 이온원(101) 내부의 자장에 영향을 주지 않기 때문이다. 이 범위에서 이온원의 흡착 가스의 양에 따라 히터(111)의 가열 온도를 조정해도 된다.
히터(111)는 히터 구동원(112)에 의해 움직이게 하는 것으로 하고, 이온원(101) 내의 가속 전극(205)에 접촉시킴으로써, 이온원(101)을 가열한다. 또한, 히터 구동원(112)은 히터(111)와 함께 열전대(113)도 가속 전극(205)에 접촉시켜, 이온원(101)의 온도를 모니터링한다. 가속 전극(205)의 온도가, 설정한 상한값을 상회하면, 제어부(108)는 히터(111)를 퇴피시키도록, 히터 구동원(112)을 제어한다.
도 7은 실시예 2의 이온 밀링 장치(200)에 있어서의 시료 가공의 플로우차트이다. 본 플로우차트도, 시료의 세트(S301) 이후는, 제어부(108)에 의해 실행된다.
기본적으로는 실시예 1의 플로우차트(도 5)와 동일하기 때문에, 실시예 1의 플로우차트에 추가된 스텝을 중심으로 설명한다. 시료의 세트 및 시료 스테이지의 위치 조정(S301) 후에, 제어부(108)는, 히터 구동원(112)에 의해 히터(111) 및 열전대(113)를 가속 전극(205)에 접촉시킨다(S401). 그 후, 제어부(108)는, 이온원 내부에서 방전시킴과 함께, 히터 온도를 상승시킨다(S402). 히터 가열 시에는 열전대(113)로 이온원(101)의 온도의 모니터링을 행하고, 이온원(101)의 온도가 소정값을 상회했을 때에, 제어부(108)는, 이온원(101)으로부터 히터(111)를 퇴피시켜 이온원(101)의 가열을 정지하도록, 히터 구동원(112)을 동작시킨다.
실시예 2에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 아르곤 가스 공급 개시의 타이밍은, 한정되지 않는다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 기술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다. 예를 들어, 제어부(108)는, 이온빔에 의한 가공을 개시하는 기준을 만족한 상태에서, 자동적으로 셔터 구동원(103)에 셔터(102)를 퇴피하도록 제어하도록 해도 되고, 표시부(109)에 의해, 이온빔에 의한 가공을 개시하는 기준을 만족했음을 유저에게 통지하고, 유저가 셔터(102)의 퇴피를 셔터 구동원(103)에 지시하도록 해도 된다. 또한, 흡착 가스의 방출을 위해 시료 가공 전에 이온원에 대해 인가하는 방전 전압은, 흡착 가스의 양에 따라, 시료 가공 시의 방전 전압보다도 높은 전압을 인가하도록 해도 된다.
100, 200: 이온 밀링 장치 101: 이온원
102: 셔터 103: 셔터 구동원
104: 전원 유닛 105: 공급 가스 제어부
106: 시료 스테이지 107: 시료 스테이지 구동원
108: 제어부 109: 표시부
110: 시료실 111: 히터
112: 히터 구동원 113: 열전대
115: 전류계 201: 제1 캐소드
202: 제2 캐소드 203: 애노드
204: 영구 자석 205: 가속 전극
206: 가스 배관 207: 이온화실
208: 이온빔 조사구 210: 전류계

Claims (8)

  1. 시료실과,
    상기 시료실 내에 배치되어, 시료를 재치하는 시료 스테이지와,
    애노드와 캐소드 사이의 방전에 의해 발생한 전자에 의해 생성된 이온을 가속 전극에 의해 가속함으로써, 상기 시료를 향하는 비집속(非集束)의 이온빔으로서 방출하는 이온원과,
    상기 이온원과 상기 시료 스테이지 사이에 배치되어, 상기 이온빔을 차폐하는 도전성의 셔터와,
    상기 셔터를 구동하는 셔터 구동원과,
    상기 셔터에 의해 상기 이온빔이 차폐되는 상태에서, 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 방전 전압 및 상기 애노드와 상기 가속 전극 사이에 가속 전압을 인가하고, 상기 방전에 의해 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 흐르는 방전 전류 또는 상기 셔터에 상기 이온빔이 조사됨으로써 흐르는 이온빔 전류 중 어느 하나가 소정의 기준값을 하회한 후에, 상기 셔터 구동원에 의해 상기 셔터를 상기 이온빔이 차폐되지 않는 위치로 퇴피(退避) 가능하게 하는 제어부를 갖는 이온 밀링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 방전에 의해 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 흐르는 방전 전류 또는 상기 셔터에 상기 이온빔이 조사됨으로써 흐르는 이온빔 전류 중 어느 하나가 소정의 기준값을 하회하며, 또한 소정의 기간, 소정의 기준 범위 이하의 변동폭으로 된 후에, 상기 셔터 구동원에 의해 상기 셔터를 상기 이온빔이 차폐되지 않는 위치로 퇴피 가능하게 하는 이온 밀링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방전 전류 또는 상기 이온빔 전류의 값을 표시하는 표시부를 갖는 이온 밀링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 표시부에, 상기 방전 전류 또는 상기 이온빔 전류 중 어느 하나가 상기 소정의 기준값을 하회한 것이 표시되는 이온 밀링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    히터와
    열전대와
    상기 히터와 상기 열전대를 구동하는 히터 구동원을 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 히터 구동원에 의해, 상기 히터 및 상기 열전대를 상기 가속 전극에 접촉시켜, 상기 히터에 의해 상기 이온원을 가열하는 이온 밀링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 열전대에 의해 상기 이온원의 온도를 모니터링하고, 상기 이온원의 온도가 소정의 온도를 상회했을 때에는, 상기 히터 구동원에 의해, 상기 히터를 상기 이온원으로부터 퇴피시켜 상기 히터에 의한 상기 이온원의 가열을 정지하는 이온 밀링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이온원에 아르곤 가스를 공급하는 공급 가스 제어부를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 방전 전압 및 상기 애노드와 상기 가속 전극 사이에 가속 전압을 인가한 후에, 상기 공급 가스 제어부로부터의 상기 이온원으로의 아르곤 가스의 공급을 개시하는 이온 밀링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 애노드의 내벽면은 상기 캐소드의 내벽면보다도 조면화(粗面化)되어 있는 이온 밀링 장치.
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