JP6518868B2 - サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置 - Google Patents

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Description

関連出願
本出願は、２０１５年７月２４日に出願された、「サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置及び方法」と題された「米国特許出願番号第１４／８０９，０８８号の出願日の利益を主張する。米国特許出願番号第１４／８０９，０８８号は参照によってここに取り込まれる。本出願は、２０１４年７月２８日に出願された、「サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置」と題された米国特許出願番号第６２／０２９，５６３号の出願日の利益を主張する。米国特許出願番号第６２／０２９，５６３号は参照によってここに取り込まれる。
本開示は、顕微鏡観察又はスペクトル分析のための材料を準備するために、１つ以上のイオンビームの使用に関するものである。顕微鏡観察の技術は、光学的顕微鏡検査法（ＬＭ）、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）、伝達電子顕微鏡検査（ＴＥＭ）、スキャン伝達電子顕微鏡検査（ＳＴＥＭ）、及び、反射電子顕微鏡検査（ＲＥＭ）を含むが、これに限定されるものではない。スペクトル分析技術は、Ｘ線マイクロアナリシス、反射電子エネルギー-損失分光学（ＲＥＥＬＳ）、後方散乱電子回折（ＥＢＳＤ）、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）とオージェ電子分光法（ＡＥＳ）を含むが、これに限定されるものではない。すべての顕微鏡技術の下で観察される材料は、顕微鏡検査にふさわしいサンプルを作成する処理を必要とする。
サンプルのプローブ及びイメージに電子を利用している顕微鏡検査は、多くの材料の詳細な微細構造を研究する重要な技術である。観察のためのこれらのサンプルの準備は、非常に要求が多い。サンプル準備のゴールは：できるだけ多くの顕著なサンプル特徴を保つこと；さらなる情報の可変、喪失、追加となるアーティファクトを避けること；実験のため、ある範囲の温度、真空状況、及び、荷電及び中性粒子フラックスの観察環境下で、サンプルを安定にすること；及び、できるだけ自然な状態でサンプルの観察を可能にすること、である。
材料のイオンビームミリングは、顕微鏡検査によく適しているサンプルを作成することができる。後々の顕微鏡研究のため、サンプルの注目領域を薄くし、なめらかにし、露出させ、エッチングするために、イオンビームミリングは、サンプル準備に、使用される。イオンビーム照射装置は、イオンビームを生成し、加速し、サンプルに向ける。サンプル上のイオンの衝撃は、イオンの衝撃の領域から材料を跳ね飛ばさせる。イオンビームによって、サンプル面は、実質的なスムーズな状態に、つや出しされ、サンプルの特性の観察をさらに促進する。イオンビームを用いることによって、サンプルの注目領域は、露出され、又は、つや出しされる。このように、調査中の材料から適当な観察のサンプルを作成する。さらに、サンプルは１つ以上のイオンビームの動作によってエッチングされ、それによって、その表面がコーティングを受け入れる準備ができる。
サンプルを慎重に選ばれたコーティング材料でコーティングすることは、サンプル材料のみの固有の特性から達成される特徴よりも優れた、観察可能な特徴を有するサンプルを作成することができる。カーボン、金；クロミウム；プラチナ；パラジウム；イリジウム；タングステン；タンタルのような金属及び他の化合物の薄いコーティングは、用意されたサンプルをおおって、それによって以下の変化をもたらすのに、用いることができ、これにより、伝導率；観察における電荷蓄積；観察におけるエッジ解像度；熱ダメージ；第２の電子放出；後方散乱された電子放出；及び、機械の安定性における変化をもたらす。
一般に、顕微鏡分析されるサンプルを破砕するのに用いられるイオンビーム・システムは、界面又は関心のある下層を照射し、又は、電子的に透明な領域を有するサンプルを作成する。これらのシステムの多くは、回動サンプルと固定された光線（ビーム）を有し、そのため、光線は、サンプルを複数の方向から照射する。これは、サンプル面の不均一なトポロジーによって生じる特定の領域のシャドウイングを補償することによって、サンプルのより均一なミリングを提供する。イオンビームミリングのために使われる典型的なシステムにおいて、サンプルの回動軸とイオンビームの中心との交点となるサンプルの領域におけるイオンビームによって、材料はサンプルから最も速く除去される。
イオンビームミリング技術のユーザーへの重要な考慮点は、以下を含む：ユーザーがサンプルを処理する時間及び努力を低減する又は最小にすること；繊細なサンプルが直接取り扱われる、及び、例えば、処理又は分析のためにサンプルホルダーに搭載する際等の損害の危険があるステップの数を低減する又は最小にすること；サンプルを元素分析装置（イメージング又は分光分析）に移動させるユーザーの時間及び努力を低減する又は最小にすること、分析の前に元素分析装置に用意されたサンプル領域のコーディネートを一列に並べること；サンプルの処理及びイメージングにおける成功の高い可能性及び高品質を確実にすること；それぞれのサンプルのために、イオンミリング装置及びサンプル搭載装置が必要とする時間を低減する又は最小にすること；及び、サンプルと対物レンズ又はプローブ形成レンズとの作動距離を減らすことによって、サンプルの搭載及び元素分析におけるサンプルの高品質の顕微鏡観察を確実にすること。
以降の顕微鏡観察において、その特性を促進するコーティング材料でサンプルをコーティングすることに関する重要な考慮点は、以下を含む：コーティングの空間均一性を改善すること；サンプルをコーティングするのに必要な時間を低減すること；コーティングステップの再現性を改善すること；コーティングの厚さをコントロールすること；及び、コーティングステップの効率を改善すること。
前述の点を考慮し、本開示の実施形態が多数の利点を与え、よって、非常に望ましいことは、明白である。
米国特許第７１９８６９９号明細書は、当該専門分野に関連した先行技術の知見を提供する。米国特許第７１９８６９９号明細書は、装置を通過している基板（例えば、ガラス基板）の第１の側の上に第１のコーティング（１層又は多層）、及び、基板の他の第２の側の上に第２のコーティング（１層又は多層）を付着するコーティング装置を開示している。米国特許第７１９８６９９号明細書のある実施例では、第２のコーティングがイオンビーム付着によって付着する間、第１のコーティングはスパッタリングによって付着する。このような方法で、効率的な方法で基板の両側を１つの装置でコーティングすることができる。米国特許第７１９８６９９号明細書の他の実施例では、コーティング装置は、基板がコーティング装置を通過する際、基板の第１の側の上にスパッタリングし、基板の少なくとも１つの面をイオンミリングする。
米国特許第７１９８６９９号明細書
本発明のコンセプトの概要は以下で示され、以下の部分は、本開示を合理化する目的で、様々な特徴が１つの実施形態に集められている。本開示の方法は、本開示の教えを説明することを目的とするものであり、要求された実施形態は、それぞれの請求項に明示されている特徴よりも多くの特徴を有するように、解釈されないものである。発明の主題は、１つのコンセプトにおいて開示された特徴の全てより少なくてもよい。さらに、本出願の請求項と等価である全ての範囲とともに、現在記述されるコンセプトの範囲は、添付の請求項に関して決定されなければならない。
コンセプト１：本開示のコンセプトに係る、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
・第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
・前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
・前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
・前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
・リフティング軸及びリフティングドライブを有し、前記第１のイオンビームの中心軸に対する所定の位置及び方向で前記サンプルを保持するサンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成されたサンプル保持ステージ；
・前記リフティングドライブは、前記リフティング軸に沿ってミリング位置とコーティング位置との間で前記サンプル保持ステージを移動するように動作可能であり；
・・前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
・・前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第１のイオンビームの中心軸と交差しないように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし、さらに、前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように、前記サンプルの少なくとも一部が配置されることを特徴とする、
を備える。
コンセプト２（第２のイオンビームの追加）：コンセプト１は：
・第２のイオンビームの中心軸に沿って第２のイオンビームを向ける前記真空チャンバ内に配置された第２のイオンビーム照射手段；
・前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第２のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第２のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを更に特徴とし；
・前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第２のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを更に特徴とし；
・前記ミリング位置は、前記第２のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを更に特徴とし；
・前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第２のイオンビームの中心軸と交差しないように、前記サンプル保持ステージが配置されることを更に特徴とする、
を更に備える。
コンセプト３（イオンビームチルト）：コンセプト１は、
第１のイオンビームの中心軸が前記サンプル保持ステージの前記リフティング軸に対するチルト角を有し、
前記装置は、前記第１のイオンビーム照射手段と動作可能に連結され、前記第１のイオンビームの中心軸の方向に少なくとも２つの異なるチルト角の間で移動するように構成されたチルトドライブを更に備える、
ことを更に特徴とする。
コンセプト４（コーティングドナーをクリーニングしている間サンプルを保護するための、スパッタリングシールドの追加）：コンセプト１は：
・シールド位置と非シールド位置を有するスパッタリングシールド；
・前記シールド位置は、前記サンプル保持ステージが前記コーティング位置にあるとき、前記サンプルが前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料を受け取ることを前記スパッタリングシールドが実質的に防ぐことを特徴とし；
・前記非シールド位置は、前記サンプル保持ステージが前記コーティング位置にあるとき、前記スパッタリングされたコーティング材料の前記コーティング部分が前記サンプルによって受け取られることを特徴とし；
・前記スパッタリングシールドは、前記サンプル保持ステージが前記コーティング位置にあるとき、前記シールド位置と前記非シールド位置の間で動くように動作可能である、
を更に備える。
コンセプト５（サンプル保持ステージの回動の追加）：本開示のコンセプトに係る、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
・第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
・前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
・前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
・前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
・リフティング軸；及びリフティングドライブ；及び回動軸を有し、前記第１のイオンビームの中心軸に対して所定の位置及び方向で前記サンプルを保持するサンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成された回動サンプル保持ステージ；
・前記リフティングドライブは、前記リフティング軸に沿ってミリング位置とコーティング位置との間で前記回動サンプル保持ステージを動かすように動作可能であり、
・前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、回動サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
・前記コーティング位置は、前記サンプルが第１のイオンビームの中心軸と交差しないことを特徴とし、さらに、前記サンプルの少なくとも一部が、前記真空チャンバ内に存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように配置されることを特徴とし；
・前記回動サンプル保持ステージは、１回転の少なくとも１部だけ前記回動軸に対して前記サンプルを回動させるように動作可能である、
を備える。
コンセプト６（サンプルホルダーが真空チャンバに入る所のロードロックの追加）：本開示のコンセプトに係る、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
・第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
・前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
・前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
・前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
・リフティング軸及びリフティングドライブを有し、前記第１のイオンビームの中心軸に対する所定の位置及び方向で前記サンプルを保持するサンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成されたサンプル保持ステージ；
・前記サンプルホルダーは、所定の位置及び方向に前記サンプルを保持するように構成され；
・ミリング位置とコーティング位置の間に前記リフティング軸に沿って前記サンプル保持ステージを動かすように動作可能なリフティングドライブ
・前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
・前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第１のイオンビームの中心軸と交差しないように、前記サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし、さらに、前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように、前記サンプルの少なくとも一部が配置されることを特徴とし；
・ゲート開位置とゲート閉位置の間で動くように動作可能な第１のゲートバルブ；
・前記ゲート閉位置は、実質的に真空気密なロードチャンバが、閉じている第１のゲートバルブと前記真空チャンバの部分との間で形成されるということを特徴とし、；
・前記ゲート閉位置は、実質的に真空気密なシールが、前記ロードチャンバと前記真空チャンバの前記イオンビーム照射手段が配置される前記部分との間で形成されることを特徴とし；
・前記ゲート開位置は、前記サンプルホルダーが前記第１のゲートバルブを通過することができることを特徴とし；
・第１の真空マニフォールドに連結し、前記ロードチャンバの真空圧を排気して維持するように構成されるとともに、前記第２の真空マニフォールドに連結し、前記真空チャンバの真空圧を排気して維持するように構成される真空ポンプ手段、
を備える。
コンセプト７Ａ（イオンビームサンプル準備装置と真空移動装置とを備えるシステム）：イオンビームサンプル準備装置へ及びイオンビームサンプル準備装置から、サンプルを移動するシステムは、コンセプト６の装置を備え、さらに、以下を備える：
・真空移動装置は：外側の真空ベル、内側の真空ベル、及び、移動手段を備え；
・前記外側の真空ベルは、着脱可能に前記ロードチャンバに搭載されるように構成され、それによって真空気密シールを形成し；
・前記内側の真空ベルは、前記外側の真空ベルの中にフィットするようにサイズが設定され、前記サンプルホルダーに対して真空気密シールを形成するように構成され、それによって環境から前記サンプル及び一部の前記サンプルホルダーの双方を分離するサイズの移動チャンバを形成し；
・前記移動手段は、前記外側の真空ベルが前記ロードチャンバに搭載される間に、ロードシーケンス及びアンロードシーケンスの双方を完了するように動作可能であり；
・前記ロードシーケンスは、以下のステップを備え：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側の真空ベルを移動させること；前記サンプル保持ステージとの前記サンプルホルダーの係合（engagement）を促進すること；前記サンプルホルダーからの内側の真空ベルの脱係合（disengagement）を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側の真空ベルを移動させること；
・前記アンロードシーケンスは、以下のステップを備える：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側の真空ベルを移動させること；前記内側の真空ベルとの前記サンプルホルダーの係合を促進すること；前記サンプル保持ステージから前記サンプルホルダーの脱係合を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側の真空ベルを移動させること。
コンセプト７Ｂ（他のコンセプトに係る、イオンビームサンプル準備装置と真空移動装置とを備えるシステム）：イオンビームサンプル準備装置へ及びイオンビームサンプル準備装置から、サンプルを移動するシステムは、コンセプト６の装置を備え、さらに、以下を備える：
・真空移動装置は：第２のゲートバルブに連結した外側の真空ベル、及び、移動手段に連結した内側グリッパーを備え；
・前記内側グリッパーは、前記外側の真空ベルの中にフィットするサイズに設定され、前記外側の真空ベルの内部に前記サンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成され；
・前記第２のゲートバルブは、前記外側の真空ベルに連結し、第２のゲート閉位置と第２のゲート開位置を有し；
・前記第２のゲート閉位置は、実質的に真空気密な移動チャンバが、閉じている前記第２のゲートバルブと前記外側の真空ベルの内部との間で形成されることを特徴とし；
・前記第２のゲート開位置は、前記内側グリッパーが前記第２のゲートバルブを通過することができることを特徴とし；
・前記外側の真空ベルは、前記ロードチャンバに着脱可能に搭載されるように構成され、それによって真空気密シールを形成し；
・前記移動手段は、前記外側の真空ベルが前記ロードチャンバに搭載される間に、ロードシーケンス及びアンロードシーケンスの双方を完了するように動作可能であり；
・前記ロードシーケンスは、以下のステップを備える：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側グリッパーを移動させること；前記サンプル保持ステージとの前記サンプルホルダーの係合を促進すること；前記サンプルホルダーから内側グリッパーの脱係合を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側グリッパーを移動させること；
・前記アンロードシーケンスは、以下のステップを備える：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側グリッパーを移動させること；前記内側グリッパーとの前記サンプルホルダーの係合を促進すること；前記サンプル保持ステージから前記サンプルホルダーの脱係合を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側グリッパーを移動させること。
コンセプト８（第３の位置、すなわちロード位置、のサンプル保持ステージへの追加）：本開示のコンセプトに係る、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
・第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
・前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
・前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
・前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
・前記サンプルを保持するように構成され、リフティング軸；リフティングドライブを備えるサンプル保持ステージ；
・前記リフティングドライブは、前記リフティング軸に沿って、ロード位置；ミリング位置；及び、コーティング位置の間で、前記サンプル保持ステージを移動させるように動作可能であり；
・前記ロード位置は、実質的な真空気密なロードチャンバが前記サンプル保持ステージと一部の前記真空チャンバとの間で形成されることを特徴とし、さらに、実質的な真空気密シールが前記ロードチャンバと前記真空チャンバの前記イオンビーム照射手段が配置される部分との間で形成されることを特徴とし；
・前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
・前記コーティング位置は、前記サンプルが第１のイオンビームの中心軸と交差しないことを特徴とし、さらに、前記サンプルの少なくとも一部が、前記真空チャンバ内に存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように配置されることを特徴とし；
・第１の真空マニフォールドに連結し、前記ロードチャンバの真空圧を排気して維持するように構成されるとともに、第２の真空マニフォールドに連結し、前記真空チャンバの真空圧を排気して維持するように構成される真空ポンプ手段、
を備える。
コンセプト９Ａ（コーティング位置にいる際における、コーティングドナーの位置又は角度を調整する能力の追加）：コンセプト１は以下をさらに特徴とする：
・コーティングドナー置換ステージが前記スパッタリング位置にあるとき、コーティングドナーホルダーが、前記コーティングドナー材料の位置又は方向を調整するように動作可能な調整コーティングドナーホルダーである。
コンセプト９Ｂ（コーティング位置で持たれているサンプルの位置又は角度を調整する能力を加えること）：コンセプト１は以下をさらに特徴とする：
・調整サンプル保持ステージがコーティング位置にあるとき、サンプル保持ステージが、サンプルホルダーの位置、方向、又は、位置及び方向の双方を調整するように動作可能な調整サンプル保持ステージである。
コンセプト１０（コーティング厚モニターの追加）：コンセプト１は：
・シールド位置とモニタリング位置の双方を備える、前記真空チャンバ内に配置されたコーティング厚モニター；
・前記モニタリング位置は、前記コーティング厚モニターが、前記真空チャンバ内に存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のモニタリング部分を受け取るように配置され、前記モニタリング部分が、前記サンプルによって受け取られるコーティング部分と比例していることを特徴とし；
・前記シールド位置は、前記コーティング厚モニターは、前記真空チャンバ内に存在する前記スパッタリングされたコーティング材料を実質的に受け取らないことを更に特徴とする、
をさらに備える。
コンセプト１１（サンプル準備チャンバから他の機器に直接移動されるのに適した第２のサンプルホルダーの追加）：本開示のコンセプトに係る、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
・第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
・前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
・前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
・前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
・着脱可能に第２のサンプルホルダーを保持するように構成され、リフティング軸とリフティングドライブを備えるサンプル保持ステージ；
・前記第２のサンプルホルダーは、所定の位置及び方向において着脱可能に第１のサンプルホルダーを保持するように構成され；
・前記第１のサンプルホルダーは、所定の位置及び方向において前記サンプルを保持するように構成され；さらに、前記第１のサンプルホルダーは、前記第２のサンプルホルダーが前記サンプル保持ステージから離れることなく、前記第２のサンプルホルダーから離れることができることを特徴とし；
・前記リフティングドライブは、前記リフティング軸に沿ってミリング位置とコーティング位置との間で前記サンプル保持ステージを移動するように動作可能であり；
・前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
・前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第１のイオンビームの中心軸と交差しないように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし、さらに、前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように、前記サンプルの少なくとも一部が配置されることを特徴とする、
を備える。
本発明のこれら及び他の特徴、側面、及び、利益は、以下の説明、添付の請求項、及び、添付の図面に関して、よりよく理解される。
図１Ａは、本開示に係るサンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。当該図は、ミリング位置にあるサンプル保持ステージと静止位置にあるコーティングドナー置換ステージを示す。 図１Ｂは、図１Ａと同じ装置の概略断面図を示す。当該図は、コーティング位置にあるサンプル保持ステージとスパッタリング位置にあるコーティングドナー置換ステージを示す。 図２Ａは、本開示のもう１つの実施形態に係る、イオンビーム照射手段が可変的なチルト角を有する、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。 図２Ｂは、複数のイオンビームチルト角を示す図２Ａの部分拡大図を示す。 図３Ａは、本開示に係る、複数のイオンビーム照射手段を備える、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。当該図は、ミリング位置にあるサンプル保持ステージと静止位置にあるコーティングドナー置換ステージを示す。 図３Ｂは、図３Ａと同じ装置の概略断面図を示す。当該図は、コーティング位置にあるサンプル保持ステージとスパッタリング位置にあるコーティングドナー置換ステージを示す。 図４Ａは本開示に係る、シールド位置でスパッタリングシールドを備える、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。 図４Ｂは、本開示に係る、非シールド位置でスパッタリングシールドを備える、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。 図５Ａは、本開示に係る、回動しているサンプル保持ステージを有する、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。当該図は、ミリング位置にある回動サンプル保持ステージと静止位置にあるコーティングドナー置換ステージを示す。 図５Ｂは、図５Ａと同じ装置の概略断面図を示す。当該図は、コーティング位置にある回動サンプル保持ステージ、スパッタリング位置にあるコーティングドナー置換ステージを示す。 図６Ａは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の概略断面図を示す。 図６Ｂは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の概略断面図を示す。 図６Ｃは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の概略断面図を示す。 図６Ｄは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の概略断面図を示す。 図７Ａは、本開示に係る、ゲートバルブを有し、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図６Ａ−６Ｄの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図７Ｂは、本開示に係る、ゲートバルブを有し、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図６Ａ−６Ｄの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図７Ｃは、本開示に係る、ゲートバルブを有し、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図６Ａ−６Ｄの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図７Ｄは、本開示に係る、ゲートバルブを有し、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図６Ａ−６Ｄの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図８Ａは、図６Ａ−６Ｄ及び図７Ａ−７Ｄのシステムを用いたロードシーケンスに関する処理ステップのフローチャートを示す。 図８Ｂは、図６Ａ−６Ｄ及び図７Ａ−７Ｄのシステムを用いたアンロードシーケンスに関する処理ステップのフローチャートを示す。 図９Ａは、もう１つのサンプル準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。 図９Ｂは、もう１つのサンプル準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。 図９Ｃは、もう１つのサンプル準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。 図９Ｄは、もう１つのサンプル準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。 図１０Ａは、本開示に係る、調整コーティングドナーホルダーを備える、装置の概略断面図を示す。 図１０Ｂは、本開示に係る、調整サンプル保持ステージを備える、装置の概略断面図を示す。 図１１Ａは、コーティング処理の間に、サンプル上に蓄積されるコーティングの厚みをモニターするのに用いられる実施形態の概略断面図を示す。 図１１Ｂは、コーティング処理の間に、サンプル上に蓄積されるコーティングの厚みをモニターするのに用いられる実施形態の概略断面図を示す。 図１２Ａは、本開示に係る、第２のサンプルホルダーがサンプル保持ステージによって着脱可能に保持され、第１のサンプルホルダーが第２のサンプルホルダーに連結している、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。図１２Ａは、ミリング位置にあるサンプル保持ステージを示す。 図１２Ｂは、本開示に係る、第２のサンプルホルダーがサンプル保持ステージによって着脱可能に保持され、第１のサンプルホルダーが第２のサンプルホルダーに連結している、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の概略断面図を示す。図１２Ｂは、コーティング位置にあるサンプル保持ステージを示す。 図１２Ｃは、第２のサンプルホルダーによって着脱可能に保持されている第１のサンプルホルダーを示している図１２Ｂの部分拡大図を示す。 図１２Ｄは、ポート閉位置において真空チャンバ内に配置された移動ポートを示す図１２Ａ、図１２Ｂ、及び、図１２Ｃの装置の上下方向の概略断面図を示す。 図１２Ｅは、第１のサンプルホルダーが第２のサンプルホルダーから離れ、ポート開位置にある移動ポートを通って移動し始めている、図１２Ａ、図１２Ｂ、及び、図１２Ｃの装置の上下方向の概略断面図を示す。 図１３Ａは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の断面略図を示す。 図１３Ｂは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の断面略図を示す。 図１３Ｃは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の断面略図を示す。 図１３Ｄは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の断面略図を示す。 図１３Ｅは、本開示の実施形態に用いられる真空移動装置の断面略図を示す。 図１３Ｆは、図１３Ｅの部分拡大図を示す。 図１４Ａは、本開示に係る、ゲートバルブを備え、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図１３Ａ−図１３Ｆの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図１４Ｂは、本開示に係る、ゲートバルブを備え、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図１３Ａ−図１３Ｆの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図１４Ｃは、本開示に係る、ゲートバルブを備え、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図１３Ａ−図１３Ｆの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図１４Ｄは、本開示に係る、ゲートバルブを備え、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図１３Ａ−図１３Ｆの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図１４Ｅは、本開示に係る、ゲートバルブを備え、サンプルを装置に入れるため、及び、サンプルを装置から出すために図１３Ａ−図１３Ｆの真空移動装置を用いる、装置の概略断面図を示す。 図１５Ａは、図１３Ａ−１３Ｆ及び図１４Ａ−１４Ｅのシステムを用いたロードシーケンスに関する処理ステップのフローチャートを示す。 図１５Ｂは、図１３Ａ−１３Ｆ及び図１４Ａ−１４Ｅのシステムを用いたアンロードシーケンスに関する処理ステップのフローチャートを示す。
本開示の実施形態は、顕微鏡観察のために高品質のサンプルを生成する、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置及び関連する方法を提供する。ブロードイオンビーム源を用いる横断面カット、イオンビームミリング、イオンビーム・エッチング又はブロードイオンビーム源を用いる横断面研磨としても知られる、ブロードイオンビームスロープカッティング（ＢＩＢＳＣ）は、様々な顕微鏡及び分光学による元素分析のための滑らかでアーティファクトのない断面表面を露出させるためにサンプル材料を除去する迅速な方法である。ＢＩＢＳＣ技術の顕著な長所は、しばしば、数十分又は数百分のサンプルミリング時間に、１時間に数十、数百、又は、数千平方ミクロンを超える、表面準備の速さである。イオンビームによって準備されたばかりのサンプルの上をスパッタリングによってコーティングするために、ブロードイオンビームを用いることは、サンプルの多くの観察上の特徴及び耐久性特性を強化することができる。本開示の実施形態は、上記及び他の処理を実行するために、多数の有益な装置及び方法を提示する。
開示された改善は、以下の利益を有する：ユーザーがサンプルを処理する時間及び努力を低減する又は最小にすること；繊細なサンプルが直接取り扱われる、及び、例えば、処理又は分析のためにサンプルホルダーに搭載する際等の損害の危険があるステップの数を低減する又は最小にすること；サンプルを元素分析装置（イメージング又は分光分析）に移動させるユーザーの時間及び努力を低減する又は最小にすること、分析の前に元素分析装置に用意されたサンプル領域のコーディネートを一列に並べること；サンプルの処理及びイメージングにおける成功の高い可能性及び高品質を確実にすること；それぞれのサンプルのために、イオンミリング装置及びサンプル搭載装置が必要とする時間を低減する又は最小にすること；及び、サンプルと対物レンズ又はプローブ形成レンズとの作動距離を減らすことによって、サンプルの搭載及び元素分析におけるサンプルの高品質の顕微鏡観察を確実にすること；コーティングの空間均一性を改善すること；サンプルをコーティングするのに必要な時間を低減すること；コーティングステップの再現性を改善すること；コーティングの厚さをコントロールすること；及び、コーティングステップの効率を改善すること。
図１Ａ及び図１Ｂをここで参照すると、本開示の実施形態に係る、サンプル４の準備及びコーティングのためのイオンビーム装置２の実施形態、及び、コーティング材料６０によるサンプルのコーティングが示され：第１のイオンビームの中心軸２２ａに沿ってイオンビームを向ける真空チャンバ１４内に配置された第１のイオンビーム照射手段２２ａ；スパッタリング位置５１と静止位置５３との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ５０；コーティングドナー置換ステージ５０は、コーティング材料６０を保持するように構成されたコーティングドナーホルダー５４と連結され；スパッタリング位置５１は、コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料６０の一部を配置し、イオンビームとコーティング材料６０との反応が真空チャンバ１４内でスパッタリングされたコーティング材料６２を生成することを特徴とし；静止位置５３は、コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料６０を配置しないことを特徴とし；また、真空チャンバに配置されるのは、第１のイオンビームの中心軸２２ａに関して所定の位置及び方向にサンプル４を保持するサンプルホルダー６を着脱可能に保持するように構成された、サンプル保持ステージ７０である、を備える。当該装置は：リフティングドライブ９０及びリフティング軸９２；ミリング位置７３とコーティング位置７５との間でリフティング軸９２に沿ってサンプル保持ステージ７０を動かすように動作可能なリフティングドライブ９０；第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にサンプル４の少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージ７０が配置されることを特徴とするミリング位置７３、及び、サンプル４が第１のイオンビームの中心軸２２ａと交差しないように、サンプル保持ステージ７０が配置されることを特徴とし、さらに、真空チャンバに存在するスパッタリングされたコーティング材料６２のコーティング部分６４を受け取るように、サンプル４の少なくとも一部が配置されることを特徴とするコーティング位置７５、をさらに備える。チャンバカバー１６は、真空チャンバ上にあるとき真空気密であり、装置にサンプルホルダーをロードし又はアンロードする目的のためのアクセスをサンプル保持ステージ７０に提供するため着脱可能である。図１Ａは、ミリング位置７３にあるサンプル保持ステージ７０と静止位置５３にあるコーティングドナー置換ステージ５０を示す。図１Ｂは、コーティング位置７５にあるサンプル保持ステージ７０とスパッタリング位置５１にあるコーティングドナー置換ステージ５０を示す。
本開示の実施形態において、ブロードイオンビームは、希ガスイオンから成ることが好ましい。非希ガスイオンが、他の実施形態において用いられてもよい。イオンビームのために使われる希ガス要素は、アルゴン、キセノン及びクリプトンを含んでもよいが、これに限定されるものではない。イオンビームは、イオンと中性イオンとの混合から成ってもよい。本開示の他の実施形態において、イオンビームの以下の特性の１つ以上を制御するように、イオンビーム強度制御手段は、イオンビーム照射手段を制御するように動作可能であってもよい：生成されるイオンのエネルギー、単位時間に生成されるイオンの数、出射されたイオンビームの広がり、及び、出射されたイオンビームの形。特定の好ましい実施形態において、イオンビーム照射手段は、約１００ｅＶから１０ＫｅＶの範囲のビームエネルギー、及び、約１０マイクロアンプから１００マイクロアンプの範囲のビーム電流を発生してもよい。
図２Ａ及び図２Ｂで示すように、サンプルへのイオンビームの中心軸の入射角が変わるように、第１のイオンビーム照射手段２０ａの位置及び方向が変えられてもよい。好ましい実施形態において、入射角は水平位置に関しておよそ約０度から約２０度の範囲を有していてもよい。より小さい入射角では、アーティファクトのより少ない、より滑らかな表面を形成する一方、より高い入射角では、サンプルから材料をより速く除去する。図２Ａ及び図２Ｂと併せて図１Ａ及び図１Ｂを参照することにより、当該装置は、さらに、サンプル保持ステージのリフティング軸９２に対して第１のイオンビームの中心軸２２ａがチルト角２４を有していることを、特徴とすることがわかる。当該装置は、第１のイオンビーム照射手段と動作可能に連結され、第１のイオンビームの中心軸の方向に少なくとも２つの異なるチルト角、第１のチルト角２４ａと第２のチルト角２４ｂの間で移動するように構成されたチルトドライブ２８をさらに備えていてもよい。チルト角を変化させることは、ミリング処理及びコーティング処理に有益な影響を及ぼすことができる。好ましい実施形態において、イオンビームのチルト角に関わらずイオンビームの中心軸がサンプルに実質的に同じ場所に当たるように、チルトドライブのチルト作用（tilting action）及び真空チャンバの中のサンプルホルダーの配置が構成されてもよい。
図３Ａ及び図３Ｂをここで参照すると、図１Ａ及び図１Ｂの装置及びさらに以下を備える本開示の実施形態に係る、サンプル４を準備し、当該サンプルをコーティング材料６０でコーティングするための、イオンビーム装置２の実施形態が示されている：第２のイオンビームの中心軸２２ｂに沿って第２のイオンビームを向ける真空チャンバ１４内に配置された第２のイオンビーム照射手段２０ｂ；スパッタリング位置５１は、コーティングドナーホルダー５４が第２のイオンビームの中心軸２２ｂの光路内にコーティング材料６０の一部を配置し、第２のイオンビームとコーティング材料６０との反応は真空チャンバ１４内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを更に特徴とし；静止位置５３は、コーティングドナーホルダー５４が第２のイオンビームの中心軸２２ｂの光路内にコーティング材料６０を配置しないことを更に特徴とし；ミリング位置７３は、第２のイオンビームの中心軸２２ｂの光路内にサンプル４の少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージ７０が配置されることを更に特徴とし；及び、コーティング位置７５は、サンプル４が第２のイオンビームの中心軸２２ｂと交差しないように、サンプル保持ステージ７０が配置されることを更に特徴とする。図３Ａは、ミリング位置７３にあるサンプル保持ステージ７０と静止位置５３にあるコーティングドナー置換ステージ５０を示す。図３Ｂは、コーティング位置７５にあるサンプル保持ステージ７０とスパッタリング位置５１にあるコーティングドナー置換ステージ５０を示す。
図４Ａ及び図４Ｂは、上記で説明された実施形態に、更なる改善を示す。スパッタリングシールド１００は、サンプルが不必要にコーティングされることから保護するために、用いられてもよい。時により、サンプルをコーティングするためにそのコーティング材料を使用する前に、コーティング材料６０の表面をクリーニングすることが望ましい。コーティングドナー置換ステージ５０がスパッタリング位置５１にあってイオンビームがコーティング材料６０に作用している間、シールド位置１０１にあるスパッタリングシールド１００によって、サンプル４はカバーされてもよい。コーティング材料が十分にクリーニングされた場合、スパッタリングシールド１００は非シールド位置１０３の方へ動かされてもよい。その後、サンプル４はスパッタリングされたコーティング材料６２のコーティング部分６４を受け取ってもよい。上述の通り、図４Ａは、シールド位置１０１にあるスパッタリングシールド１００を示し、図４Ｂは、非シールド位置１０３にあるスパッタリングシールド１００を示す。
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、以下を備える本開示の実施形態に係る、サンプル４を準備し、当該サンプルをコーティング材料６０でコーティングするための、イオンビーム装置２の実施形態が示されている：第１のイオンビームの中心軸２２ａに沿ってイオンビームを向ける真空チャンバ１４内に配置された第１のイオンビーム照射手段２２ａ；スパッタリング位置５１と静止位置５３との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ５０。コーティングドナー置換ステージ５０は、コーティング材料６０を保持するように構成されたコーティングドナーホルダー５４と連結されている。スパッタリング位置５１は、コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料６０の一部を配置し、イオンビームとコーティング材料６０との反応が真空チャンバ１４内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とする。静止位置５３は、コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料６０を配置しないことを特徴とする。また、真空チャンバ内に配置され、リフティングドライブ９０；リフティング軸９２；及び回動軸８２を有し、第１のイオンビームの中心軸２２ａに対して所定の位置及び方向でサンプル４を保持するサンプルホルダー６を着脱可能に保持するように構成された回動サンプル保持ステージ８０；リフティング軸９２に沿ってミリング位置７３とコーティング位置７５との間で回動サンプル保持ステージ８０を動かすように動作可能なリフティングドライブ９０；ミリング位置７３は、第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にサンプル４の少なくとも一部を保持するように、回動サンプル保持ステージ８０が配置されることを特徴とし；コーティング位置７５は、サンプル４が第１のイオンビームの中心軸２２ａと交差しないことを特徴とし、さらに、真空チャンバに存在するスパッタリングされたコーティング材料６２のコーティング部分６４を受け取るように、サンプル４の少なくとも一部が配置されることを特徴とし；回動サンプル保持ステージ８０は、１回転の少なくとも１部だけ回動軸８２に対してサンプル４を回動させるように動作可能である。図５Ａは、ミリング位置７３にある回動サンプル保持ステージ８０と静止位置５３にあるコーティングドナー置換ステージ５０を示す。図５Ｂは、コーティング位置７５にある回動サンプル保持ステージ８０とスパッタリング位置５１にあるコーティングドナー置換ステージ５０を示す。
サンプルの準備及びコーティングの間、回動サンプル保持ステージ８０は、回動軸８２周りの回動を制御することができる。回動サンプル保持ステージ８０は、３６０°のフル回転で回動するように構成されてもよく、２つの異なる角度位置の間で前後に回動するように構成されてもよい。さらに、回動サンプル保持ステージ８０は、連続的に又は断続的に回動するように構成されてもよい。回動サンプル保持ステージ８０は、さらに、ステージの回動位置を測定するように構成されてもよく、回動サンプル保持ステージ８０の位置、速度又は加速を制御するのに、測定値又は一連の測定値が用いられてもよい。なお、回動は、サンプル準備、コーティング、準備及びコーティングの双方、において用いられてもよく、又は、全てにおいて用いられなくてもよい。
また、サンプルの準備の間、イオンビーム強度制御装置は、少なくとも２つの異なるビーム強度がサンプル準備、サンプルコーティング、又は、準備及びコーティングのいかなる組み合わせの間において用いられるように、イオンビームの強度を変えてもよい。さらに、サンプルの準備の間、少なくとも２つの異なるチルト角がサンプル準備の間において用いられるように、イオンビームチルトドライブはイオンビームのチルト角を変えてもよい。イオンビームによって、サンプルが準備され、コーティングされた後、チャンバカバーは取り外されてもよく；次いで、サンプルホルダーは取り外され、準備されコーティングされたサンプルは顕微鏡で観察されてもよい。
真空又は不活性雰囲気等の環境的に制御された状況の下でサンプルを準備及びコーティングする装置へ又は当該装置からサンプルを移すことができることは、有利である。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｄを参照すると、サンプルの周囲の環境を維持しつつサンプルを準備及びコーティングする装置へ又は当該装置からサンプルを移動させるための真空移動装置１２０が示されている。図６Ａ−６Ｄの真空移動装置１２０は、以下を備える：外側の真空ベル１２２、内側の真空ベル１２４、サンプルホルダー６、及び、移動手段１３０。外側の真空ベル１２２は、着脱可能にロードチャンバ１８に搭載されるように構成され、それによって真空気密シールを形成し；内側の真空ベル１２４は、外側の真空ベル１２２の中にフィットするようにサイズが設定され、サンプルホルダー６に対して真空気密シールを形成するように構成され、それによって環境からサンプル及び一部のサンプルホルダーの双方を分離するサイズの実質的に真空気密な移動チャンバ１２６を形成する。移動手段１３０は、外側の真空ベル１２２がロードチャンバ１８に対してシールされて真空チャンバとともに真空気密シールを維持している間に、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置とともに、ロードシーケンス２００及びアンロードシーケンス２５０の双方を完了するように動作可能である。サンプル４がサンプルホルダー６によって保持され、着脱可能な実質的に真空気密なシールを形成するためにサンプルホルダー６が内側の真空ベル１２４と係合しているとき、サンプルは真空移動装置１２０内で移動されてもよい。
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ及び図７Ｄは、イオンビームサンプルのために、図６Ａ−６Ｄの前述の説明と一致する真空移動装置と、サンプルを準備及びコーティングするイオンビーム装置と、を備える、イオンビームによってサンプルを準備及びコーティングするシステムを開示している。図７Ａ−７Ｄの実施形態は、図１Ａ−１Ｂ、３Ａ−３Ｂ、及び、５Ａ−５Ｂの実施形態と類似しており、さらに以下を備える：真空チャンバ１４に配置され、ゲート開位置１１１とゲート閉位置１１３との間で動くように動作可能なゲートバルブ１１０；ゲート閉位置１１３は、実質的に真空気密なロードチャンバ１８が、閉じている第１のゲートバルブと真空チャンバ１４の部分との間で形成されるということを特徴とし；ゲート閉位置１１３は、ロードチャンバ１８と真空チャンバの第１のイオンビーム照射手段２２ａが配置される部分との間で実質的な真空気密シールが形成されることを特徴とし；ゲート開位置１１１は、サンプルホルダー６が第１のゲートバルブ１１０を通過することができることを特徴とし；さらに、第１の真空マニフォールド４２ａに連結し、ロードチャンバ１８内の真空圧を排気して維持するように構成されるとともに、第２の真空マニフォールド４２ｂに連結し、真空チャンバ１４の真空圧を排気して維持するように構成される真空ポンプ手段４０。
当該装置内にロードチャンバを有することによって特定の望ましい効率が得られることは好ましい。装置にサンプルを出し入れする際に全ての真空チャンバを給気する（vent）代わりに、リフティングドライブは、ロード位置にサンプル保持ステージを上げるために移動されて、ロードチャンバを形成してもよい。好ましい実施形態において、ロードチャンバの体積は、真空チャンバの体積よりも非常により少ない。サンプル保持ステージがロード位置にあるとき、真空状況は真空チャンバの残り（remainder of the vacuum chamber）で維持される。ロードチャンバの少量の体積を給気及び排気することは、全ての真空チャンバを給気及び排気するより、非常に少ない時間ですむ。ロードチャンバがイオンビームミリングに適切な圧力に排気されたとき、ミリング又はコーティング位置にサンプルを動かすために、リフティングドライブは移動されてもよく、サンプルは再びイオンビームで準備され、又は、コーティング材料の上でイオンビームの作用によってコーティングされてもよい。
図７Ａにおいて、あらかじめサンプルがロードされた真空移動装置１２０は、真空チャンバ１４と係合している。ゲートバルブ１１０は、真空移動装置１２０が真空チャンバ１４の中にある、ゲート閉位置１１３にあり、それによって、実質的に真空気密なロードチャンバ１８を形成する。真空ポンプ手段４０は、適切な真空レベルにロードチャンバ１８を排気するために、第１の真空マニフォールド４２ａ介して動作してもよい。
図７Ｂは、ゲート開位置１１１にあるゲートバルブ１１０を有する図７Ａのシステムを示す。ゲート開位置１１１であるとき、ゲートバルブ１１０は、図６Ｂの移動チャンバ１２６が当該ゲートバルブを通って真空チャンバ１４のイオンビーム照射手段２０ａが配置された部分に入るのを許すように、構成される。
図７Ｃは、移動手段１３０が以下のために用いられる図７Ｂのシステムを示す：内側の真空ベル１２４、サンプルホルダー６、及び、サンプル４をサンプル保持ステージ７０の方へ移動させる；サンプル保持ステージ７０とのサンプルホルダー６の係合の促進；サンプルホルダー６からの内側の真空ベルの脱係合の促進；及び、外側の真空ベル１２２の方への内側の真空ベル１２４の移動。
図７Ｄは、ゲートバルブ１１０がゲート閉位置１１３に移動されて、ゲートバルブ１１０と真空チャンバ１４のイオンビーム照射手段２０ａが配置される部分との間で実質的な真空気密シールを形成する図７Ｃのシステムを示す。ここで、図７Ｄのシステムは、上述の図１Ａ及び図１Ｂの装置に関して記述された方法で、サンプルを準備し、また、サンプルをコーティングするために、操作されてもよい。
図８Ａは、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ及び図７Ｄのシステムに関して、以下のステップを備えるロードシーケンス２００を示す：真空移動装置と真空チャンバとの間で実質的に真空気密なロードチャンバを形成すること（ステップ２０２）；ロードチャンバを少なくとも部分的に排気すること（ステップ２０４）；ロードチャンバと真空チャンバのサンプル保持ステージがある部分との間のゲートバルブを開けること（ステップ２０６）；サンプル保持ステージの方へロードチャンバから内側の真空ベルを移動させること（ステップ２０８）；サンプル保持ステージとサンプルホルダーとを係合させること（ステップ２１０）；サンプルホルダーから内側の真空ベルを脱係合させること（ステップ２１２）；ロードチャンバに向かって内側の真空ベルを移動させること（ステップ２１４）；ロードチャンバと真空チャンバのサンプル保持ステージが配置されている部分との間のゲートバルブを閉じること（ステップ２１６）。
図８Ｂは、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ及び図７Ｄのシステムに関して、以下のステップを備えるアンロードシーケンス２５０を示す：ロードチャンバと真空チャンバのサンプル保持ステージが配置されている部分との間のゲートバルブを開けること（ステップ２５２）；ロードチャンバからサンプル保持ステージに向かって内側の真空ベルを移動させること（ステップ２５４）；内側の真空ベルとサンプルホルダーを係合させること（ステップ２５６）；サンプルホルダーと内側の真空ベルとの間で実質的な真空気密シールを形成すること（ステップ２５８）；サンプル保持ステージからサンプルホルダーを脱係合させること（ステップ２６０）；外側の真空ベルに向かって、内側の真空ベル、サンプルホルダー、及び、サンプルを戻すこと（ステップ２６２）；ゲートバルブを閉じて実質的に真空気密なロードチャンバを形成すること（ステップ２６４）、実質的に周囲の圧力にロードチャンバを戻すこと（ステップ２６６）。
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ及び図９Ｄは、本開示のもう１つの実施形態に係る、サンプル４を準備し、サンプルをコーティング材料６０でコーティングするイオンビーム装置２を示す。図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ及び９Ｄの実施形態は、以下を備える：第１のイオンビームの中心軸２２ａに沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ１４内に配置された第１のイオンビーム照射手段２０ａ；コーティング材料６０を保持するように構成されたコーティングドナーホルダー５４に連結され、スパッタリング位置５１と静止位置５３の間で動くように動作可能なコーティングドナー置換ステージ５０；スパッタリング位置５１は、コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料６０一部を配置し、第１のイオンビームとコーティング材料６０との反応が真空チャンバ１４でスパッタリングされたコーティング材料６２を生成することを特徴とし；静止位置５３は、コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料６０を配置しないことを特徴とし；第１のイオンビームの中心軸２２ａに対して所定の位置及び方向でサンプル４を保持するサンプルホルダー６を着脱可能に保持するように構成されたサンプル保持ステージ７０；当該サンプル保持ステージは：リフティング軸９２；及びリフティングドライブ９０を備え；前記リフティングドライブ９０は、リフティング軸９２に沿って、ロード位置７１；ミリング位置７３；及び、コーティング位置７５の間で、サンプル保持ステージ７０を移動させるように動作可能であり；ロード位置７１は、実質的な真空気密なロードチャンバがサンプル保持ステージ７０と一部の真空チャンバとの間で形成されることを特徴とし、さらに、実質的な真空気密シールがロードチャンバと真空チャンバのイオンビーム照射手段が配置される部分との間で形成されることを特徴とし；ミリング位置７３は、第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にサンプル４の少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージ７０が配置されることを特徴とし；コーティング位置７５は、サンプル４が第１のイオンビームの中心軸２２ａと交差しないことを特徴とし、さらに、サンプルの少なくとも一部が、真空チャンバ内に存在するスパッタリングされたコーティング材料６２のコーティング部分６４を受け取るように配置されることを特徴とする。さらに、真空ポンプ手段４０は、第１の真空マニフォールド４２ａに連結し、ロードチャンバ１８の真空圧を排気して維持するように構成されるとともに、第２の真空マニフォールド４２ｂに連結し、真空チャンバ１４の真空圧を排気して維持するように構成される。
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ及び図９Ｄは、サンプルをロードし、準備し、コーティングし、アンロードする装置２を用いる様々なステップを例示する。図９Ａは、ロード位置７１に上げられ、サンプルホルダーを受けて係合する準備ができているサンプル保持ステージ７０を示す。図９Ｂは以下を示す：サンプル４を保持するサンプルホルダー６を保持しているサンプル保持ステージ７０；実質的に真空気密ロードチャンバを形成する場所にあるチャンバカバー１６；第１の真空マニフォールド４２ａを介して、適当な圧力までロードチャンバ１８をポンプするように動作可能な真空ポンプ手段４０。図９Ｃは、イオンビームによってサンプル４を準備する装置を示す。図９Ｄは、スパッタリングされたコーティング材料６２のコーティング部分６４で、サンプル４をコーティングする装置を示す。
また、コーティング処理によって生産されるコーティングサンプルの改善された均一性を可能にする他の実施形態は、本開示の範囲内である。
そのような改善の１つは、図１Ｂ、図３Ｂ及び図５Ｂに類似する、図１０Ａの実施形態であり、コーティングドナー置換ステージ５０がコーティング位置５１に配置されているとき、コーティングドナーホルダーは、コーティング材料の位置、方向、又は、位置及び方向の双方を調整するように動作可能な調整コーティングドナーホルダー５６であることを特徴とする。もう１つの改善された実施形態は、図１Ｂ、図３Ｂ及び図５Ｂと類似する、図１０Ｂで示され、調整サンプル保持ステージ７２がコーティング位置７５にあるとき、サンプル保持ステージは、サンプルホルダー６の位置、方向、又は、位置及び方向の双方を調整するように動作可能な調整サンプル保持ステージ７２であることを特徴とする。図１０Ｂに係る好ましい実施形態において、調整サンプル保持ステージ７２は、リフティング軸９２と実質的に直交するＸ−Ｙ平面においてサンプルホルダー６の位置を調整するように動作可能であってもよい。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、コーティング処理の間にサンプルの上に蓄積されるコーティングの厚みをモニターするのに、使用可能な実施形態を示す。コーティング厚モニター１５０は真空チャンバ１４内に配置され、シールド位置１５１及びモニタリング位置１５３を有し；モニタリング位置１５３は、当該コーティング厚モニター１５０が、真空チャンバ内に存在するスパッタリングされたコーティング材料６２のモニタリング部分６６を受け取るように配置され、モニタリング部分６６が、サンプル４によって受け取られるコーティング部分６４と比例することを特徴とし；シールド位置１５１は、当該コーティング厚モニター１５０が、真空チャンバに存在するスパッタリングされたコーティング材料を実質的に受け取らないことを特徴とする、を備える実施形態が、示される。
図１１Ａのコーティング厚モニター１５０は、薄膜が成膜された後だけでなく薄膜が成膜されている間も、薄膜の厚さを計測してもよい。いくつかの実施形態において、コーティング厚モニターは、コーティングの最終的な厚み、又は、コーティングが成膜される速さ、又は双方を制御するために、用いられてもよい。サンプルがコーティング部分を受け取る速さと、コーティング厚モニターがモニタリング部分を受け取る速さは、等しくない場合がある。
２つの速さの比率は、計算され、蓄積されるコーティング厚、又は、コーティング厚モニターによって受け取られるモニタリング部分に基づくサンプル上に蓄積される速さを推定、推論、予測、又は、定量化するための計測ファクターとして用いられてもよい。コーティング厚モニターが厚の計測値を提供し、当該計測値は、以下の効果の変更のために当該装置の他の操作可能な構成要素を増加させ、減少させ、調整し、停止し、開始するために用いられてもよいことは、本発明の思想及び範囲内である：１以上のイオンビームのイオンビーム電流；１以上のイオンビームのイオンビームエネルギー；サンプル保持ステージの回動；コーティングドナーホルダーの調整；及び、１以上のイオンビームのチルト角。
図１２Ａ及び図１２Ｂをここで参照すると、本開示の実施形態に係る、以下を備える、サンプル４を準備し、当該サンプルをコーティング材料６０でコーティングするイオンビーム装置２が示される：第１のイオンビームの中心軸２２ａに沿ってイオンビームを向ける真空チャンバ１４内に配置された第１のイオンビーム照射手段２２ａ；コーティング材料６０を保持するように構成されたコーティングドナーホルダー５４と連結され、スパッタリング位置５１と静止位置５３との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ５０；スパッタリング位置５１は、当該コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料の一部を配置し、イオンビームとコーティング材料との反応は真空チャンバ１４内でスパッタリングされたコーティング材料６２を生成することを特徴とし；静止位置５３は、当該コーティングドナーホルダー５４が第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にコーティング材料６０を配置しないことを特徴とし；着脱可能に第２のサンプルホルダー９を保持するように構成され、リフティング軸９２とリフティングドライブ９０を備えるサンプル保持ステージ７０；第２のサンプルホルダー９は、所定の位置及び方向において着脱可能に第１のサンプルホルダー８を保持するように構成され；第１のサンプルホルダー８は、所定の位置及び方向においてサンプル４を保持するように構成され；第１のサンプルホルダー８は、第２のサンプルホルダー９がサンプル保持ステージ７０から離れることなく、第２のサンプルホルダー９から離れることができることを特徴とし；リフティングドライブ９０は、ミリング位置７３とコーティング位置７５との間でリフティング軸９２に沿ってサンプル保持ステージ７０を動かすように動作可能であり；ミリング位置７３は、第１のイオンビームの中心軸２２ａの光路内にサンプル４の少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；コーティング位置７５は、サンプルが第１のイオンビームの中心軸２２ａと交差しないように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし、さらに、真空チャンバに存在するスパッタリングされたコーティング材料６２のコーティング部分６４を受け取るように、サンプル４の少なくとも一部が配置されることを特徴とする。図１２Ｂは、コーティング位置７５にあるサンプル保持ステージを示し、図１２Ａは、ミリング位置７３にあるサンプル保持ステージを示す。
図１２Ａ及び図１２Ｂの装置の処理は、以下のステップで進められてもよい：真空チャンバの外において、サンプルは所定の位置及び方向で第１のサンプルホルダーに入れられ；次いで、第１のサンプルホルダーは、第２のサンプルホルダーに着脱可能に連結し；チャンバカバーを取り外して、サンプル及び第１のサンプルホルダー及び第２のサンプルホルダーの組合せは、サンプル保持ステージに保持され；次いで、チャンバカバーが交換され；次いで、真空ポンプ手段は、ポンプマニフォールドを介して真空チャンバ排気するように操作され、イオンビームミリングに適切な真空レベルを取得し；次いで、イオンビーム照射手段は、サンプルを準備するように操作され；次いで、サンプルはコーティング位置まで降ろされ；コーティングドナー置換ステージは、コーティング位置に当該ステージを移動するために操作され；次いで、サンプルは、スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分でコーティングされ；次いで、サンプル及び第１のサンプルホルダーの組合せが真空チャンバから移動されるように、第１のサンプルホルダーは第２のサンプルホルダーから離される。
図１２Ｃは、第１のサンプルホルダー８が第２のサンプルホルダー９によって着脱可能に保持され、第２のサンプルホルダー９がサンプル保持ステージ７０によって着脱可能に保持される図１２Ｂの装置の部分的拡大図を示す。図１２Ｃの実施形態は、第１のサンプルホルダー８が第２のサンプルホルダー９から離れて、サンプル保持ステージが移動するリフティング軸とは異なる軸に沿って移動する好ましい実施形態を示す。図１２Ａ−図１２Ｂにおいて、リフティング軸は、Ｚ軸に沿う移動として示される。図１２Ｃの拡大図とともに図１２Ｂは、第１のサンプルホルダーが第２のサンプルホルダーから離れてＹ軸に沿って移動してもよいことを示す。このように、サンプルが真空又は制御された雰囲気に維持された中にあるままで、第１のサンプルホルダー及びサンプルの組合せは、他の器材へ移動されてもよい。
図１２Ｄ及び図１２Ｅで示すように、観察又は更なるサンプル処理のために図１２Ａ−図１２Ｃの装置へのサンプル６及び第１のサンプルホルダー８の組合せの出し入れを容易にするため、移動ポート１４０は当該装置に組み入れられてもよい。移動ポート１４０はポート開位置１４３及びポート閉位置１４１の双方を有し、ポート開位置１４３は、装置２へのサンプル６及び第１のサンプルホルダー８の組合せの出し入れを可能にし、ポート閉位置１４１は実質的に真空気密である。移動アームを用いて、ポート開位置にあるとき、サンプル及び第１のサンプルホルダーの組合せは、第２のサンプルホルダー９から離れて、移動ポートを通って移動されてもよい。
本開示の更なる実施形態を考慮すると、真空又は不活性雰囲気等の環境的に制御された状況の下でサンプルを準備及びコーティングする装置へ又は当該装置からサンプルを移すことができることは、有利である。ここで、図１３Ａ−１３Ｆを参照すると、サンプルの周囲の環境を維持しつつサンプルを準備及びコーティングする装置へ又は当該装置からサンプルを移動させるための真空移動装置１２０が示されている。図１３Ａ−１３Ｆの真空移動装置１２０は、以下を備える：ゲートバルブ１１０に連結した外側の真空ベル１２２、及び、移動手段１３０に連結した内側グリッパー１２８。図では、サンプル４及びサンプルホルダー６は、どのようにして真空移動装置が動作するのかについてのより良い理解のために示される。ゲートバルブ１１０は、ゲート閉位置１１３及びゲート開位置１１１の双方を有する。ゲート閉位置は、実質的に真空気密な移動チャンバ１２６が、閉じているゲートバルブ１１０と外側の真空ベル１２２の内部との間で形成されることを特徴とする。ゲート開位置１１１は、サンプルホルダー６が内側グリッパー１２８によって保持されたまま、内側グリッパー１２８がゲートバルブ１１０を通過することができることを特徴とする。内側グリッパー１２８は、外側の真空ベル１２２の中にフィットするサイズに設定され、外側の真空ベル１２２の内部にサンプルホルダー６を着脱可能に保持するように構成される。ゲートバルブ１１０がゲート閉位置１１３にあるとき、移動チャンバ１２６は、サンプルホルダー６及び搭載されたサンプル４を環境から分離するように構成される。移動手段１３０は、外側の真空ベル１２２がロードチャンバ１８に対してシールされて真空チャンバで真空気密シールを維持する間、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置とともに、ロードシーケンス３００及びアンロードシーケンス３５０の双方を完了するように動作可能である。
サンプル４がサンプルホルダー６によって保持され、サンプルホルダー６が内側グリッパー１２８によって保持されているとき、移動手段１３０は、ゲートバルブ１１０によるゲート閉位置１１３の取得を可能にする外側の真空ベル１２２内の位置に向かって内側グリッパー１２８及び保持されたサンプルホルダー６を移動させるように、操作されてもよい。このようにして実質的に真空気密な移動チャンバ１２６が形成され、サンプルが制御された環境の中で輸送されるのを可能にする。
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１４Ｄ及び図１４Ｅは、図１３Ａ−１３Ｆの上述の説明と一致する真空移動装置と、イオンビームによってサンプルを準備及びコーティングする装置とを備える、イオンビームによってサンプルを準備し及びコーティングするシステムを示す。図１４Ａ−１４Ｅの実施形態は図１Ａ−１Ｂ、３Ａ−３Ｂ、及び、５Ａ−５Ｂの実施形態と類似しており、さらに以下を備える：真空チャンバ１４に配置され、第１のゲート開位置１１１ａと第１のゲート閉位置１１３ａとの間で移動するように動作可能な第１のゲートバルブ１１０ａ；ゲート閉位置１１３ａは、実質的に真空気密なロードチャンバ１８が、閉じている第１のゲートバルブ１１０ａと真空チャンバ１４の部分との間で形成されるということを特徴とし；ゲート閉位置１１３ａは、実質的に真空気密なシールが、ロードチャンバ１８と真空チャンバのイオンビーム照射手段２２ａが配置される部分との間で形成されることを更に特徴とし；ゲート開位置１１１ａは、サンプルホルダー６が第１のゲートバルブ１１０ａを通過することができることを特徴とし；さらに、第１の真空マニフォールド４２ａに連結し、ロードチャンバ１８内の真空圧を選択的に排気して維持するように構成されるとともに、第２の真空マニフォールド４２ｂに連結し、真空チャンバ１４の真空圧を選択的に排気して維持するように構成される真空ポンプ手段４０。
図１４Ａにおいて、あらかじめサンプルがロードされた真空移動装置１２０は、真空チャンバ１４と係合している。第１のゲートバルブ１１０ａは、真空移動装置１２０が真空チャンバ１４の中にある、第１のゲート閉位置１１３ａにあり、それによって、実質的に真空気密なロードチャンバ１８を形成する。真空ポンプ手段４０は、適切な真空レベルにロードチャンバ１８を排気するために、第１の真空マニフォールド４２ａ介して動作してもよい。ロードチャンバ１８が適切な真空レベルとなるまでポンプによって排気されている間、第２のゲートバルブ１１０ｂは第２のゲート閉位置１１３ｂにあり、それによって、制御された環境でサンプルを維持する。
図１４Ｂは、第２のゲート開位置１１１ｂにある第２のゲートバルブ１１０ｂを有する図１４Ａのシステムを示す。第２のゲート開位置１１１ｂにあるとき、第２のゲートバルブ１１０ｂは、真空ポンプ手段４０が真空移動装置１２０を排気して圧力を維持するのを可能にするように、構成される。図１４Ｃは、第１のゲート開位置にある第１のゲートバルブ１１０ａを有する図１４Ｂのシステムを示す。
ゲートバルブ１１０ａ及び１１０ｂの双方がゲート開位置にあるとき、内側グリッパー１２８は両方のゲートバルブを通り、真空チャンバ１４のイオンビーム照射手段２０ａが配置される部分に入ることができる。
図１４Ｄは、移動手段１３０が以下のために用いられる図１４Ｃのシステムを示す：サンプル保持ステージ７０への内側グリッパー１２８、サンプルホルダー６、及び、サンプル４の移動；サンプルホルダー６によるサンプル保持ステージ７０との係合の促進；及び、内側グリッパー１２８によるサンプルホルダー６からの脱係合の促進。サンプルホルダーから内側グリッパーをはずした後、移動手段は、外側の真空ベル１２２の方へ空の内側グリッパーを移動させるのに用いられてもよい。
図１４Ｅは、第１のゲート閉位置１１３ａで第１のゲートバルブ１１０ａが操作され、それによって、第１のゲートバルブ１１０ａと真空チャンバ１４のイオンビーム照射手段２０ａが配置される部分との間で実質的な真空気密シールを形成する、図１４Ｄのシステムを示す。ここで、図１４Ｅのシステムは、上述の図１Ａ及び図１Ｂの装置によって記述される方法によって、サンプルを準備し、サンプルをコーティングするために、操作されてもよい。
図１５Ａは、図１４Ａ−１４Ｅのシステムに関して、以下のステップを備えるロードシーケンス３００を示す：真空移動装置と真空チャンバとの間で実質的に真空気密なロードチャンバを形成すること（ステップ３０２）；ロードチャンバを少なくとも部分的に排気すること（ステップ３０４）；ロードチャンバと移動チャンバとの間のゲートバルブを開けること（ステップ３０６）；ロードチャンバと真空チャンバのサンプル保持ステージがある部分との間のゲートバルブを開けること（ステップ３０８）；サンプル保持ステージの方へ真空移動装置から内側グリッパーを移動させること（ステップ３１０）；サンプル保持ステージとサンプルホルダーとを係合させること（ステップ３１２）；サンプルホルダーから内側グリッパーを脱係合させること（ステップ３１４）；ロードチャンバに向かって内側グリッパーを移動させること（ステップ３１６）；ロードチャンバと真空チャンバのサンプル保持ステージが配置されている部分との間のゲートバルブを閉じること（ステップ３１８）。
図１５Ｂは、図１４Ａ−１４Ｅのシステムに関して、以下のステップを備えるアンロードシーケンス３５０を示す：ロードチャンバと真空チャンバのサンプル保持ステージが配置されている部分との間のゲートバルブを開けること（ステップ３５２）；ロードチャンバからサンプル保持ステージに向かって内側グリッパーを移動させること（ステップ３５４）；内側グリッパーとサンプルホルダーを係合させること（ステップ３５６）；サンプル保持ステージからサンプルホルダーを脱係合させること（ステップ３５８）；外側の真空ベルに向かって、内側グリッパー、サンプルホルダー、及び、サンプルを移動させること（ステップ３６０）；ゲートバルブを閉じて実質的に真空気密なロードチャンバを形成すること（ステップ３６２）、ゲートバルブを閉じて実質的に真空気密な移動チャンバを形成すること（ステップ３６４）；実質的に周囲の圧力にロードチャンバを戻すこと（ステップ３６６）。
図１から図１１、及び図１３から図１５に示す装置の使用は、以下のステップで進められてもよい：真空チャンバの外において、サンプルは所定の位置及び方向でサンプルホルダーに入れられ；チャンバカバーを取り外して、サンプル及びサンプルホルダーの組合せは、サンプル保持ステージにセットされ；次いで、チャンバカバーは交換され；次いで、真空ポンプ手段は、ポンプマニフォールドを介して真空チャンバ排気するように操作され、イオンビームミリングに適切な真空レベルを取得し；次いで、イオンビーム照射手段は、サンプルを準備するように操作され；次いで、サンプルはコーティング位置まで降ろされ；コーティングドナー置換ステージは、コーティング位置に当該ステージを移動するために操作され；次いで、サンプルは、スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分でコーティングされる。
本発明は、その特定の好ましいバージョンに関してかなり詳細で記述されたが、他のバージョンも可能である。１つの実施形態に様々な実施形態において示される特徴を組み合わせることは、望ましい場合がある。特徴の異なる数と構成は、本開示の思想及び範囲に完全に含まれる、サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置の実施形態を形成するのに、用いられてもよい。したがって、添付の請求項の思想及び範囲は、ここに記載された好ましいバージョンの説明に限定されるものではない。
本発明の様々な実施形態が開示され、ここに詳細に記載されたが、その思想及び範囲を逸脱しない範囲で、本発明の構成、処理と形状に対する様々な変更がなされてもよいことは当業者にとって明らかである。特に、それぞれの本発明の特徴は、単なる本発明の他の特徴の組み合わせにおいて単に開示されたものでさえ、無意味なものとして、当業者にとって容易に明らかなものを除く如何なる構成にも組み込まれ得る。同様に、単数と複数の用法は単に説明のためにだけあって、制限するものとして解釈されるものではない。反対が明白に述べられている場合を除き、複数は単数と取り替え可能であり、また、逆も同じである。
本開示において、動詞「してもよい（may）」は、選択的な/必須ではないもの（compulsoriness）を示すために用いられる。換言すれば、何か「してもよい（may）」とは、何かをすることができ、しかし、しなければいけないわけではない。本開示において、動詞「備える（comprise）」は、含むという意味で理解され得る。したがって、動詞「備える（comprise）」は、他の要素/動作の存在を除外しない。本開示において、例えば、「第１の（first）」、「第２の（second）」、「上側の（top）」、「下側の（bottom）」等の関係性を示す文言は、１つの実体又は行動と他の１つの実体又は行動とを、必然的に要求することなく、又は、そのような実体又は行動の関係又は順序を暗示することなく、単に区別するため用いられる。
本開示において、「如何なる（any）」との文言は、それぞれの要素の如何なる個数を意味するように解され、例えば、それぞれの要素の１つ、少なくとも１つ、少なくとも２つ、それぞれ、又は、全てを意味する。同様に、「如何なる（any）」との文言は、それぞれの要素の如何なる集まりを意味するように解され、例えば、それぞれの要素の１つ以上、それぞれの要素の１つ、少なくとも１つ、少なくとも２つ、それぞれ、又は、全ての集まりを意味する。それぞれの集まりは、同じ数の要素を備える必要はない。
本開示において、「少なくとも１」との表現は、如何なる数字（整数）、如何なる数字（整数）の範囲（つまり所定の前後関係において技術的に合理的な）を示すのに用いられる。このように、「少なくとも１」との表現は、とりわけ、１、２、３、４、５、１０、１５、２０又は１００として理解されてもよい。同様に、「少なくとも１」との表現は、とりわけ、「１以上」、「２以上」、又は、「５以上」として理解されてもよい。
本開示において、括弧の表現は、選択的なものとして理解されてもよい。本開示にて用いられているように、クオテーションマークは、クオテーションマーク内の表現が比喩的な意味にも理解され得ることを強調し得る。本開示において用いられているように、クオテーションマークは、議論における特定の表現を規定し得る。
本開示において、例えば、動詞「してもよい（may）」又は括弧の使用によって、多くの特徴が選択的なものとして記載される。
簡潔さと読みやすさのために、本開示は、選択的な特徴のセットから選択することによって得られるそれぞれの及びすべての順列（permutation）を明白に列挙しない。しかし、本開示は、すべてのそのような順列を明白に開示しているものとして解釈されるものである。例えば、３つの選択的な特徴を有すると記載されたシステムは、７つの異なる方法で、すなわち、３つの可能性のある特徴のちょうど１つで、３つの可能性のある特徴の如何なる２つで、３つの可能性の特徴の全てで、具体化され得る。
２ サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置
４ サンプル
６ サンプルホルダー
８ 第１のサンプルホルダー
９ 第２のサンプルホルダー
１４ 真空チャンバ
１６ チャンバカバー
１８ ロードチャンバ
２０ イオンビーム照射手段
２０ａ，２０ｂ 第１の、第２のイオンビーム照射手段等
２２ イオンビームの中心軸
２２ａ，２２ｂ 第１の、第２のイオンビームの中心軸等
２４ チルト角
２４ａ，２４ｂ 第１の、第２のチルト角等
２８ チルトドライブ
４０ 真空ポンプ手段
４２ 真空マニフォールド
４２ａ， ４２ｂ 第１の真空マニフォールド、第２の真空マニフォールド等
４４ 真空バルブ
開いているときバルブを介して真空を送るために真空システムの一部として機能し、閉じられているとき真空気密である。
４４ａ，４４ｂ 第１の真空バルブ、第２の真空バルブ等
５０ コーティングドナー置換ステージ
５１ スパッタリング位置
５３ 静止位置
５４ コーティングドナーホルダー
５６ 調整コーティングドナーホルダー
６０ コーティング材料
６２ スパッタリングされたコーティング材料
６４ コーティング部分
６６ モニタリング部分
７０ サンプル保持ステージ
７１ ロード位置
７２ 調整サンプル保持ステージ
７３ ミリング位置
７５ コーティング位置
８０ 回動サンプル保持ステージ
８１ ロード位置
８２ 回動軸
８３ ミリング位置
８５ コーティング位置
９０ リフティングドライブ
９２ リフティング軸
１００ スパッタリングシールド
１０１ シールド位置
１０３ 非シールド位置
１１０ ゲートバルブ
開いているとき開口部を通る物理的な通路を実現し、閉じられているとき真空気密である。
１１０ａ，１１０ｂ 第１のゲートバルブ、第２のゲートバルブ等
１１１ ゲート開位置
１１１ａ 第１のゲートバルブのゲート開位置
１１１ｂ 第２のゲートバルブのゲート開位置
１１３ ゲート閉位置
１１３ａ 第１のゲートバルブのゲート閉位置
１１３ｂ 第２のゲートバルブのゲート閉位置
１２０ 真空移動装置
１２２ 外側の真空ベル
１２４ 内側の真空ベル
内側の真空ベル及びサンプルホルダーの相補的な特徴がかみ合う際に、真空気密シールは内側の真空ベルとサンプルホルダーとの間に形成される。
１２６ 移動チャンバ
１２８ 内側グリッパー
１３０ 移動手段
１４０ 移動ポート
１４１ 移動ポートのポート閉位置
１４３ 移動ポートのポート開位置
１５０ コーティング厚モニター
１５１ シールド位置
１５３ モニター位置
２００ ロードシーケンス
２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１４，２１６等 ロードシーケンス２００の処理ステップ
２５０ アンロードシーケンス
２５２，２５４，２５６，２５８，２６０，２６２，２６４，２６６等 アンロードシーケンス２５０の処理ステップ
３００ ロードシーケンス
３０２，３０４，３０６，３０８，３１０，３１２，３１４，３１６，３１８等 ロードシーケンス３００の処理ステップ
３５０ アンロードシーケンス
３５２，３５４，３５６，３５８，３６０，３６２，３６４，３６６等 アンロードシーケンス３５０の処理ステップ

Claims (12)

  1. サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
    ａ）第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
    ｂ）前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
    ｉ）前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
    ｉｉ）前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
    ｃ）リフティング軸及びリフティングドライブを有し、前記第１のイオンビームの中心軸に対する所定の位置及び方向で前記サンプルを保持するサンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成されたサンプル保持ステージ；
    ｉ）前記リフティングドライブは、前記リフティング軸に沿ってミリング位置とコーティング位置との間で前記サンプル保持ステージを移動するように動作可能であり；
    Ａ）前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
    Ｂ）前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第１のイオンビームの中心軸と交差しないように、前記サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし、さらに、前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように、前記サンプルの少なくとも一部が配置されることを特徴とし、
    ｄ）第２のイオンビームの中心軸に沿って第２のイオンビームを向ける前記真空チャンバ内に配置された第２のイオンビーム照射手段、
    ｉ）前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第２のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第２のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを更に特徴とし；
    ｉｉ）前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第２のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを更に特徴とし；
    ｉｉｉ）前記ミリング位置は、前記第２のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを更に特徴とし；
    ｉｖ）前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第２のイオンビームの中心軸と交差しないように、前記サンプル保持ステージが配置されることを更に特徴とする、
    を備える。
  2. 前記第１のイオンビームの中心軸が前記サンプル保持ステージの前記リフティング軸に対するチルト角を有し、
    前記装置は、前記第１のイオンビーム照射手段と動作可能に連結され、前記第１のイオンビームの中心軸の方向に少なくとも２つの異なるチルト角の間で移動するように構成されたチルトドライブを更に備える、
    ことを更に特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. ａ）シールド位置と非シールド位置を有するスパッタリングシールド；
    ｉ）前記シールド位置は、前記サンプル保持ステージが前記コーティング位置にあるとき、前記サンプルが前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料を受け取ることを前記スパッタリングシールドが実質的に防ぐことを特徴とし；
    ｉｉ）前記非シールド位置は、前記サンプル保持ステージが前記コーティング位置にあるとき、前記スパッタリングされたコーティング材料の前記コーティング部分が前記サンプルによって受け取られることを特徴とし、
    ｂ）前記サンプル保持ステージが前記コーティング位置にあるとき、前記シールド位置と前記非シールド位置との間で移動するように動作可能である前記スパッタリングシールド、
    を更に備える、請求項１に記載の装置。
  4. 調整サンプル保持ステージが前記コーティング位置にあるとき、サンプル保持ステージが、サンプルホルダーの位置、方向、又は、位置及び方向の双方を調整するように動作可能な調整サンプル保持ステージであることを特徴とする、請求項１の装置。
  5. ａ）コーティング厚モニターは、前記真空チャンバ内に存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のモニタリング部分を受け取るように配置され、前記モニタリング部分は、前記サンプルによって受け取られるコーティング部分と比例している、モニタリング位置を有する、前記真空チャンバ内に配置された前記コーティング厚モニターを更に備える、請求項１に記載の装置。
  6. 前記コーティング厚モニターは、前記真空チャンバ内に存在する前記スパッタリングされたコーティング材料を実質的に受け取らない、シールド位置を有し、
    前記コーティング厚モニターは、前記モニタリング位置と前記シールド位置との間で移動するように動作可能であることを更に特徴とすることを更に特徴とする、
    請求項５に記載の装置。
  7. サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
    ａ）第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
    ｂ）前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
    ｉ）前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
    ｉｉ）前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
    ｃ）リフティング軸；及びリフティングドライブ；及び回動軸を有し、前記第１のイオンビームの中心軸に対して所定の位置及び方向で前記サンプルを保持するサンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成された回動サンプル保持ステージ；
    ｉ）前記リフティング軸に沿ってミリング位置とコーティング位置との間で前記回動サンプル保持ステージを動かすように動作可能なリフティングドライブ、
    Ａ）前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、回動サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
    Ｂ）前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第１のイオンビームの中心軸と交差しないことを特徴とし、さらに、前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように、前記サンプルの少なくとも一部が配置されることを特徴とし；
    ｉｉ）前記回動サンプル保持ステージは、１回転の少なくとも１部だけ前記回動軸に対して前記サンプルを回動させるように動作可能であり、
    前記第１のイオンビームの中心軸が前記回動サンプル保持ステージの前記リフティング軸に対するチルト角を有し、
    ｄ）前記第１のイオンビーム照射手段と動作可能に連結され、前記第１のイオンビームの中心軸の方向に少なくとも２つの異なるチルト角の間で移動するように構成されたチルトドライブ、
    を備える。
  8. サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
    ａ）第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
    ｂ）前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
    ｉ）前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
    ｉｉ）前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
    ｃ）リフティング軸；及びリフティングドライブを有し、前記第１のイオンビームの中心軸に対する所定の位置及び方向で前記サンプルを保持するサンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成されたサンプル保持ステージ；
    ｉ）前記サンプルホルダーは、所定の位置及び方向に前記サンプルを保持するように構成され；
    ｄ）ミリング位置とコーティング位置の間に前記リフティング軸に沿って前記サンプル保持ステージを動かすように動作可能なリフティングドライブ
    ｉ）前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
    ｉｉ）前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第１のイオンビームの中心軸と交差しないように、前記サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし、さらに、前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように、前記サンプルの少なくとも一部が配置されることを特徴とし；
    ｅ）ゲート開位置とゲート閉位置との間で動くように動作可能な第１のゲートバルブ；
    ｉ）前記ゲート閉位置は、実質的に真空気密なロードチャンバが、閉じている第１のゲートバルブと前記真空チャンバの部分との間で形成されるということを特徴とし；
    ｉｉ）前記ゲート閉位置は、実質的に真空気密なシールが、前記ロードチャンバと前記真空チャンバの前記第１のイオンビーム照射手段が配置される前記部分との間で形成されることを更に特徴とし；
    ｉｉｉ）前記ゲート開位置は、前記サンプルホルダーが前記第１のゲートバルブを通過することができることを特徴とし；
    ｆ）第１の真空マニフォールドに連結し、前記ロードチャンバ内の真空圧を排気して維持するように構成されるとともに、第２の真空マニフォールドに連結し、前記真空チャンバの真空圧を排気して維持するように構成される真空ポンプ手段；
    ｇ）第２のイオンビームの中心軸に沿って第２のイオンビームを向ける前記真空チャンバ内に配置された第２のイオンビーム照射手段、
    ｉ）前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第２のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第２のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを更に特徴とする；
    を備える。
  9. ａ）真空移動装置は：外側の真空ベル、内側の真空ベル、及び、移動手段を備え；
    ｉ）前記外側の真空ベルは、着脱可能に前記ロードチャンバに搭載されるように構成され、それによって真空気密シールを形成し；
    ｉｉ）前記内側の真空ベルは、前記外側の真空ベルの中にフィットするようにサイズが設定され、前記サンプルホルダーに対して真空気密シールを形成するように構成され、それによって環境から前記サンプル及び一部の前記サンプルホルダーの双方を分離するサイズの移動チャンバを形成し；
    ｉｉｉ）前記移動手段は、前記外側の真空ベルが前記ロードチャンバに搭載される間に、ロードシーケンス及びアンロードシーケンスの双方を完了するように動作可能であり；
    Ａ）前記ロードシーケンスは、以下のステップを備え：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側の真空ベルを移動させること；前記サンプル保持ステージとの前記サンプルホルダーの係合（engagement）を促進すること；前記サンプルホルダーからの内側の真空ベルの脱係合（disengagement）を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側の真空ベルを移動させること；
    Ｂ）前記アンロードシーケンスは、以下のステップを備える：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側の真空ベルを移動させること；前記内側の真空ベルとの前記サンプルホルダーの係合を促進すること；前記サンプル保持ステージから前記サンプルホルダーの脱係合を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側の真空ベルを移動させること、
    を更に備える、請求項８に記載の装置。
  10. ａ）真空移動装置は：第２のゲートバルブに連結した外側の真空ベル、及び、移動手段に連結した内側グリッパーを備え；
    ｂ）前記内側グリッパーは、前記外側の真空ベルの中にフィットするサイズに設定され、前記外側の真空ベルの内部に前記サンプルホルダーを着脱可能に保持するように構成され；
    ｃ）前記第２のゲートバルブは、前記外側の真空ベルに連結し、第２のゲート閉位置と第２のゲート開位置を有し；
    ｄ）前記第２のゲート閉位置は、実質的に真空気密な移動チャンバが、閉じている前記第２のゲートバルブと前記外側の真空ベルの内部との間で形成されることを特徴とし；
    ｅ）前記第２のゲート開位置は、前記内側グリッパーが前記第２のゲートバルブを通過することができることを特徴とし；
    ｆ）前記外側の真空ベルは、前記ロードチャンバに着脱可能に搭載されるように構成され、それによって真空気密シールを形成し；
    ｇ）前記移動手段は、前記外側の真空ベルが前記ロードチャンバに搭載される間に、ロードシーケンス及びアンロードシーケンスの双方を完了するように動作可能であり；
    ｉ）前記ロードシーケンスは、以下のステップを備える：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側グリッパーを移動させること；前記サンプル保持ステージとの前記サンプルホルダーの係合を促進すること；前記サンプルホルダーから内側グリッパーの脱係合を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側グリッパーを移動させること；
    ｉｉ）前記アンロードシーケンスは、以下のステップを備える：前記サンプル保持ステージに向かって前記ロードチャンバから前記内側グリッパーを移動させること；前記内側グリッパーとの前記サンプルホルダーの係合を促進すること；前記サンプル保持ステージから前記サンプルホルダーの脱係合を促進すること；及び、前記ロードチャンバへ前記内側グリッパーを移動させること、
    を更に備える、請求項８に記載の装置。
  11. サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
    ａ）第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
    ｂ）前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
    ｉ）前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
    ｉｉ）前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
    ｃ）前記サンプルを保持するように構成され、リフティング軸；リフティングドライブを備えるサンプル保持ステージ；
    ｉ）前記リフティングドライブは、前記リフティング軸に沿って、ロード位置；ミリング位置；及び、コーティング位置の間で、前記サンプル保持ステージを移動させるように動作可能であり；
    Ａ）前記ロード位置は、実質的な真空気密なロードチャンバが前記サンプル保持ステージと一部の前記真空チャンバとの間で形成されることを特徴とし、さらに、実質的な真空気密シールが前記ロードチャンバと前記真空チャンバの前記第１のイオンビーム照射手段が配置される部分との間で形成されることを特徴とし；
    Ｂ）前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
    Ｃ）前記コーティング位置は、前記サンプルが第１のイオンビームの中心軸と交差しないことを特徴とし、さらに、前記サンプルの少なくとも一部が、前記真空チャンバ内に存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように配置されることを特徴とし；
    ｄ）第１の真空マニフォールドに連結し、前記ロードチャンバの真空圧を排気して維持するように構成されるとともに、第２の真空マニフォールドに連結し、前記真空チャンバの真空圧を排気して維持するように構成される真空ポンプ手段；
    ｅ）前記第１のイオンビーム照射手段と動作可能に連結され、前記第１のイオンビームの中心軸の方向に少なくとも２つの異なるチルト角の間で移動するように構成されたチルトドライブ、
    を備える。
  12. サンプルの準備及びコーティングのためのイオンビーム装置は：
    ａ）第１のイオンビームの中心軸に沿って第１のイオンビームを向ける真空チャンバ内に配置された第１のイオンビーム照射手段；
    ｂ）前記コーティング材料を保持するように構成されたコーティングドナーホルダーと連結され、スパッタリング位置と静止位置との間で移動するように動作可能なコーティングドナー置換ステージ；
    ｉ）前記スパッタリング位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料の一部を配置し、前記第１のイオンビームと前記コーティング材料の反応は前記真空チャンバ内でスパッタリングされたコーティング材料を生成することを特徴とし；
    ｉｉ）前記静止位置は、前記コーティングドナーホルダーが前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記コーティング材料を配置しないことを特徴とし；
    ｃ）着脱可能に第２のサンプルホルダーを保持するように構成され、リフティング軸及びリフティングドライブを備えるサンプル保持ステージ；
    ｉ）前記第２のサンプルホルダーは、所定の位置及び方向において着脱可能に第１のサンプルホルダーを保持するように構成され；
    Ａ）前記第１のサンプルホルダーは、所定の位置及び方向において前記サンプルを保持するように構成され；さらに、前記第１のサンプルホルダーは、前記第２のサンプルホルダーが前記サンプル保持ステージから離れることなく、前記第２のサンプルホルダーから離れることができることを特徴とし；
    ｉｉ）前記リフティングドライブは、前記リフティング軸に沿ってミリング位置とコーティング位置との間で前記サンプル保持ステージを移動するように動作可能であり；
    Ａ）前記ミリング位置は、前記第１のイオンビームの中心軸の光路内に前記サンプルの少なくとも一部を保持するように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし；
    Ｂ）前記コーティング位置は、前記サンプルが前記第１のイオンビームの中心軸と交差しないように、サンプル保持ステージが配置されることを特徴とし、さらに、前記真空チャンバに存在する前記スパッタリングされたコーティング材料のコーティング部分を受け取るように、前記サンプルの少なくとも一部が配置されることを特徴とする、
    ｄ）前記第１のイオンビーム照射手段と動作可能に連結され、前記第１のイオンビームの中心軸の方向に少なくとも２つの異なるチルト角の間で移動するように構成されたチルトドライブ、
    を備える。
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