KR101576088B1 - 이온 밀링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온 빔을 시료에 조사해서 시료를 가공하는 이온 밀링 장치에 관한 것으로, 특히 시료 가공을 위해 시료 고정용 클램프가 수용되는 공간이 마련된 챔버와; 상기 챔버에 고정되어 상기 클램프에 고정된 시료를 가공하기 위해 이온 빔을 조사하는 이온건과; 상기 클램프를 상기 챔버 내에 수용함과 동시에 챔버를 밀폐시키거나, 챔버를 개방함과 동시에 클램프를 챔버의 외부로 노출시키는 이송기와; 상기 클램프와 연결되어 클램프를 전,후,상,하,좌,우로의 이동과, 틸팅과 회전을 가능하게 하는 시료 위치 조정기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치에 관한 것이다.

Description

이온 밀링 장치{Ion milling device}

본 발명은 이온 밀링 장치(Ion milling device)에 관한 것이다.

최근, 전자 기기에 있어서의 실장 기술의 급속한 진보에 수반하여, 전자 부품의 구성 부품도 소형화, 고밀도화되고, 그 내부 구조의 SEM(scanning electron microscope) 관찰·분석 요구가 급속하게 높아지고 있다.

시료의 내부 구조 관찰을 목적으로 기계 연마법에 의해 제작된 시료면에는, 연마시에 가해지는 응력에 의한 변형이나 연마 흠집, 처짐에 의해 미세 구조를 관찰·분석할 수 없는 경우가 있다. 이에 대한 대처법으로서, 기계연마의 마무리에 이온 밀링법이 적용된다.

이온 밀링법은 가속한 이온을 시료에 조사하고, 조사한 이온이 시료 표면의 원자나 분자를 튕겨 날리는 스퍼터링 현상을 이용하고, 시료를 무응력에서 가공하는 방법이며, SEM을 사용한 시료 표면 및 내부 구조에 있어서의 적층 형상, 막두께 평가, 결정 상태, 고장이나 이물질 단면의 해석을 위한 시료 전처리법으로서 이용되고 있다.

이온 밀링 장치의 종래 예로서, 특허문헌 1 내지 3의 기술이 존재한다.

특허문헌 1에 따르면, 시료를 회전체에 놓고, 그 회전 중심 축선과 이온 빔 중심의 시료 표면 조사 위치를 소정의 거리만큼 어긋나게 해서 이온 밀링함으로써, 직경 5㎜ 정도의 가공면을 얻을 수 있다고 기재되어 있다.

특허문헌 2에는, 이온 밀링 장치 내에 비디오 카메라를 내장한 프로브를 배치하고, 가공 상태를 확인하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 3에는, 이온 빔이 조사되어 있는 개소와, 가공 목적 위치를 일치하기 위한 바람직한 이온 밀링법 및 이온 밀링 장치에 대해서 기재되어 있다.

일본 특허 출원 공개 평3-36285호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-140348호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-83262호 공보

본 발명은 이온빔의 조사 방향은 유지한 채 시료를 관찰하면서 가공 각도를 다양하게 조절하여 가공할 수 있는 이온 밀링 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이온 밀링 장치는 이온 빔을 시료에 조사해서 시료를 가공하는 이온 밀링 장치에 있어서, 시료 가공을 위해 시료 고정용 클램프가 수용되는 공간이 마련된 챔버와; 상기 챔버에 고정되어 상기 클램프에 고정된 시료를 가공하기 위해 이온 빔을 조사하는 이온건과; 상기 클램프를 상기 챔버 내에 수용함과 동시에 챔버를 밀폐시키거나, 챔버를 개방함과 동시에 클램프를 챔버의 외부로 노출시키는 이송기와; 상기 클램프와 연결되어 클램프를 전,후,상,하,좌,우로의 이동과, 틸팅과 회전을 가능하게 하는 시료 위치 조정기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 이온빔의 조사 방향은 유지한 채 시료를 관찰하면서 가공 각도를 다양하게 조절하여 가공할 수 있어, 가공이 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 이온 밀링 장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이온 밀링 장치의 단면도,
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 이온 밀링 장치의 부분 단면도로서, 시료를 고정하는 클램프의 상,하,좌,우,전,후,틸팅,회전에 대한 동작관계를 나타낸 도면.

본 발명은 이온 빔을 시료에 조사해서 시료를 가공하는 이온 밀링 장치(100)에 관한 것으로,

시료 가공을 위해 시료 고정용 클램프(20)가 수용되는 공간이 마련된 챔버(1)와;

상기 챔버(1)에 고정되어 상기 클램프(20)에 고정된 시료를 가공하기 위해 이온 빔을 조사하는 이온건(10)과;

상기 클램프(20)를 상기 챔버(1) 내에 수용함과 동시에 챔버(1)를 밀폐시키거나, 챔버(1)를 개방함과 동시에 클램프(20)를 챔버(1)의 외부로 노출시키는 이송기와;

상기 클램프(20)와 연결되어 클램프(20)를 전,후,상,하,좌,우로의 이동과, 틸팅과 회전을 가능하게 하는 시료 위치 조정기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 이온 밀링 장치(100)에 있어서, 이송기는 상기 챔버(1)에 형성된 이송홈(3)에 가이드되어 출입되는 이송봉(4)과; 상기 이송봉(4)의 일측과 연결되어 이송봉(4)의 이동과 연동됨으로써 상기 챔버(1)의 개방 부위를 밀폐시키거나 개방하는 밀폐판(5);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 클램프(20)의 하부에는 클램프(20)의 회전을 위한 수평회전기어(21)가 구비되고, 상기 수평회전기어(21)의 하부에는 수평회전기어(21)가 회전되게 하면서 위치는 고정시키며 회전축 지지대(25)를 갖는 고정블럭(22)이 구비되며, 상기 고정블럭(22)의 하부에는 고정블럭(22)을 지지하며 X이송축 지지대(24)를 갖는 메인고정블럭(23)이 구비된다.

그리고 상기 시료 위치 조정기는

상기 밀폐판(5)의 상부에 고정된 고정편(34)에 지지되며 Y축 조절봉(31a)이 구비된 Y축 조절부(31)와;

상기 Y축 조절부(31)의 조절로 상,하 이동되는 Y축 조절봉(31a)의 일측과 연결되어 밀폐판(5)의 일면을 따라 상,하 이동이 연동되는 Y축 이송판(32)과;

상기 Y축 이송판(32)에 관통되어 결합됨으로써 Y축 이송판(32)의 상,하 이동과 연동되고, 일면에는 X축 가이드바(81)가 형성된 중공형 가이드판(80)과;

상기 가이드판(80)의 X축 가이드바(81)에 안내되어 좌,우 이송 가능하며, 일측으로 연장되고 내부에 단턱이 형성된 중공형 지지축(44a)은 상기 X이송축 지지대(24)에 지지된 X축 이송판(44)과;

일측은 X축 이송판(44)에 고정되고 타측은 X축 고정블럭(42)에 고정된 스프링(43)과;

상기 X축 고정블럭(42)에 고정되며 X축 조절봉(41a)이 구비된 X축 조절부(41)와;

상기 지지축(44a)에 관통되는 회전축(64)과;

상기 지지축(44a)의 단턱으로 인해 회전축(64)의 외주면과 지지축(44a)의 내주면 사이에 구비되는 스프링(55)과;

상기 X축 이송판(44)과 결합되어 고정되고, Z축 이송홀(52a)이 형성되며, 일측엔 Z축 조절봉(51a)이 구비된 Z축 조절부(51)를 지지하는 Z축 고정블럭(52)과;

상기 회전축(64)의 일측에 연결되어 상기 스프링(55)의 일측과 접촉되고, 상기 Z축 이송홀(52a)에 안내되어 전,후 이동되는 Z축 이송핀(53a)이 결합된 Z축 이송블럭(53)과;

상기 Z축 이송블럭(53)에 지지되고, 일측은 제1 회전기어(62)와 연결되는 회전 조절부(61)와;

상기 제1 회전기어(62)와 맞물려 회전 조절부(61)의 회전과 연동되는 회전력을 상기 회전축(64)에 전달하는 제2 회전기어(63)와;

상기 중공형 가이드판(80)의 외주면과 고정되고, 상기 X축 고정블럭(42)을 고정하는 틸팅커버(71);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 이온 빔을 시료에 조사해서 시료를 가공하는 이온 밀링 장치(100)를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 이온 밀링 장치의 단면도이며, 도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 이온 밀링 장치의 부분 단면도로서 시료를 고정하는 클램프의 상,하,좌,우,전,후,틸팅,회전에 대한 동작관계를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 이온 밀링 장치(100)는 챔버(1)와, 이온건(10)과, 이송기와, 시료 위치 조정기로 이루어진다.

챔버(1)는 시료 가공을 위해 시료 고정용 클램프(20)가 수용되는 공간이 마련되어 있고, 상부에는 시료 가공 상태를 현미경(미도시)이 관찰할 수 있도록 투명한 재질의 투명판(2)이 구비되어 있으며, 측면에는 클램프(20)에 고정된 시료를 가공하기 위해 이온 빔을 조사하는 이온건(10)이 장착되어 있다.

클램프(20)는 시료 가공을 위해 시료를 고정하는 구성이다.

클램프(20)의 하부에는 클램프(20)의 회전을 위한 수평회전기어(21)가 구비된다. 그리고 수평회전기어(21)의 하부에는 수평회전기어(21)가 회전되게 하면서 위치는 고정시키며 회전축 지지대(25)를 갖는 고정블럭(22)이 구비된다. 또한 고정블럭(22)의 하부에는 고정블럭(22)을 지지하며 X이송축 지지대(24)를 갖는 메인고정블럭(23)이 구비된다.

이송기는 클램프(20)를 챔버(1) 내에 수용함과 동시에 챔버(1)를 밀폐시키거나, 챔버(1)를 개방함과 동시에 클램프(20)를 챔버(1)의 외부로 노출시키는 구성으로서, 챔버(1)에 형성된 이송홈(3)에 가이드되어 출입되는 이송봉(4)과, 이송봉(4)의 일측과 연결되어 이송봉(4)의 이동과 연동됨으로써 챔버(1)의 개방 부위를 밀폐시키거나 개방하는 밀폐판(5)으로 구성된다.

시료 위치 조정기는 클램프(20)와 연결되어 클램프(20)를 전,후,상,하,좌,우로의 이동과, 틸팅과 회전을 가능하게 하는 구성이다.

구체적으로 시료 위치 조정기는 상기 밀폐판(5)의 상부에 고정된 고정편(34)에 지지되며 Y축 조절봉(31a)이 구비된 Y축 조절부(31)와, 상기 Y축 조절부(31)의 조절로 상,하 이동되는 Y축 조절봉(31a)의 일측과 연결되어 밀폐판(5)의 일면을 따라 상,하 이동이 연동되는 Y축 이송판(32)과, 상기 Y축 이송판(32)에 관통되어 결합됨으로써 Y축 이송판(32)의 상,하 이동과 연동되고, 일면에는 X축 가이드바(81)가 형성된 중공형 가이드판(80)과, 상기 가이드판(80)의 X축 가이드바(81)에 안내되어 좌,우 이송 가능하며 일측으로 연장되고 내부에 단턱이 형성된 중공형 지지축(44a)은 상기 X이송축 지지대(24)에 지지된 X축 이송판(44)과, 일측은 X축 이송판(44)에 고정되고 타측은 X축 고정블럭(42)에 고정된 스프링(43)과, 상기 X축 고정블럭(42)에 고정되며 X축 조절봉(41a)이 구비된 X축 조절부(41)와, 상기 지지축(44a)에 관통되고 상기 수평회전기어(21)에 회전력을 전달하는 회전축(64)과, 상기 지지축(44a)의 단턱으로 인해 회전축(64)의 외주면과 지지축(44a)의 내주면 사이에 구비되는 스프링(55)과, 상기 X축 이송판(44)과 결합되어 고정되고 Z축 이송홀(52a)이 형성되며 일측엔 Z축 조절봉(51a)이 구비된 Z축 조절부(51)를 지지하는 Z축 고정블럭(52)과, 상기 회전축(64)의 일측에 연결되어 상기 스프링(55)의 일측과 접촉되고 상기 Z축 이송홀(52a)에 안내되어 전,후 이동되는 Z축 이송핀(53a)이 결합된 Z축 이송블럭(53)과, 상기 Z축 이송블럭(53)에 지지되고 일측은 제1 회전기어(62)와 연결되는 회전 조절부(61)와, 상기 제1 회전기어(62)와 맞물려 회전 조절부(61)의 회전과 연동되는 회전력을 상기 회전축(64)에 전달하는 제2 회전기어(63)와, 상기 중공형 가이드판(80)의 외주면과 고정되고 상기 X축 고정블럭(42)을 고정하는 틸팅커버(71)로 이루어진다.

이와 같이 구성된 시료 위치 조정기에 있어서, 클램프(20)를 회전시키는 주요 구성은 도 2 및 3에 도시한 바와 같이 회전 조절부(61)와, 제1 회전기어(62)와, 제2 회전기어(63)와, 회전축(64)과, 수평회전기어(21)와, 고정블럭(22), 회전축 지지대(25)를 포함한다.

클램프(20)의 회전은 회전 조절부(61)를 회전시키면 제1 회전기어(62), 제2 회전기어(63)가 회전축(64)에 회전력을 전달하고, 전달된 회전력은 수평회전기어(21)와 베벨기어 형식으로 맞물린 회전축(64)의 일측에 의해 수평회전기어(21)가 회전됨으로써 이루어진다.

클램프(20)를 전,후 이동시키는 주요 구성은 도 2 내지 4에 도시한 바와 같이 Z축 조절부(51), Z축 조절봉(51a), Z축 고정블럭(52), Z축 이송블럭(53), 스프링(55), 회전축(64), X축 이송판(44), 지지축(44a), Z축 이송핀(53a), Z축 이송홀(52a), X이송축 지지대(24), 메인고정블럭(23), 고정블럭(22), 회전축 지지대(25)를 포함한다.

클램프(20)의 전,후 이동은 Z축 조절부(51)를 회전시키면 Z축 조절봉(51a)이 이동되고, Z축 이송블럭(53)의 Z축 이송핀(53a)이 Z축 이송홀(52a)을 따라 이동되며, 이에 연동되는 회전축(64)이 이동됨에 따라 고정블럭(22)이 메인고정블럭(23)을 따라 슬라이딩 이동되어 이루어진다. 클램프(20)의 복귀(후진 이동)는 스프링(55)의 탄성력에 의해 이루어진다.

클램프(20)를 상,하 이동시키는 주요 구성은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이 Y축 조절부(31), Y축 조절봉(31a), 고정편(34), Y축 이송판(32), 베어링(33), 중공형 가이드판(80), X축 이송판(44), 지지축(44a), 메인고정블럭(23), X이송축 지지대(24)를 포함한다.

클램프(20)의 상,하 이동은 Y축 조절부(31)를 회전시키면 Y축 조절봉(31a)이 이동되고, 베어링(33)의 내주면은 Y축 조절봉(31a)의 외주면과 억지끼움되고 베어링(33)의 외주면은 Y축 이송판(32)의 홈의 내주면에 억지끼움됨으로써 Y축 이송판(32)이 이동되며, Y축 이송판(32)의 내부홀과 밀착된 중공형 가이드판(80)에 장착된 X축 이송판(44)이 연동됨에 따라 X축 이송판(44)의 지지축(44a)이 이동되고 이와 연결된 X이송축 지지대(24) 및 메인고정블럭(23)이 이동됨에 따라 이루어진다.

클램프(20)를 좌,우 이동시키는 주요 구성은 도 2 내지 도 7에 도시한 바와 같이 X축 조절부(41), X축 조절봉(41a), X축 고정블럭(42), 스프링(43), X축 이송판(44), 중공형 지지축(44a), 가이드판(80), X축 가이드바(81), X이송축 지지대(24), 메인고정블럭(23)을 포함한다.

클램프(20)의 좌,우 이동은 X축 조절부(41)를 회전시키면 X축 조절봉(41a)이 이동되어 X축 조절봉(41a)이 X축 이송판(44)의 일측을 밀어주고, X축 이송판(44)은 X축 가이드바(81)에 가이드 되어 이동되며 이에 따라 X축 이송판(44)의 지지축(44a)과 연결된 X이송축 지지대(24)가 이동됨에 따라 메인고정블럭(23)에 지지된 클램프(20)가 이동된다. 클램프(20)의 복귀(우측 이동)는 스프링(43)의 탄성으로 이루어진다.

클램프(20)를 틸팅시키는 주요 구성은 도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이 틸팅커버(71)와, X축 조절부(41), 가이드판(80), X축 이송판(44), X이송축 지지대(24), 메인고정블럭(23)을 포함한다.

클램프(20)의 틸팅은 X축 조절부(41)와 틸팅커버(71)를 잡고 틸팅커버(71)의 회전 중심을 기준으로 회전시키면, 가이드판(80)의 외주면이 틸팅커버(71)의 내주면과 고정되어 있고 가이드판(80)의 X축 가이드바(81)에 의해 X축 이송판(44)이 회전 연동됨에 따라 X이송축 지지대(24)와 메인고정블럭(23)이 틸팅되어 이루어진다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 챔버 2: 투명판
3: 이송홈 4: 이송봉
5: 밀폐판 10: 이온건
20: 클램프 21: 수평회전기어
22: 고정블럭 23: 메인고정블럭
24: 지지대 25: 회전축 지지대
31: Y축 조절부 31a: Y축 조절봉
32: Y축 이송판 34: 고정편
41: X축 조절부 41a: X축 조절봉
42: X축 고정블럭 43: 스프링
44: X축 이송판 44a :지지축
51: Z축 조절부 51a: Z축 조절봉
52: Z축 고정블럭 52a: Z축 이송홀
53: Z축 이송블럭 53a: Z축 이송핀
55: 스프링 61: 회전 조절부
62: 제1 회전기어 63: 제2 회전기어
64: 회전축 71: 틸팅커버
80: 가이드판 81: X축 가이드바

Claims (3)

1. 이온 빔을 시료에 조사해서 시료를 가공하는 이온 밀링 장치에 있어서,
   시료 가공을 위해 시료 고정용 클램프(20)가 수용되는 공간이 마련된 챔버(1)와;
   상기 챔버(1)에 고정되어 상기 클램프(20)에 고정된 시료를 가공하기 위해 이온 빔을 조사하는 이온건(10)과;
   상기 클램프(20)를 상기 챔버(1) 내에 수용함과 동시에 챔버(1)를 밀폐시키거나, 챔버(1)를 개방함과 동시에 클램프(20)를 챔버(1)의 외부로 노출시키는 이송기와;
   상기 클램프(20)와 연결되어 클램프(20)를 전,후,상,하,좌,우로의 이동과, 틸팅과 회전을 가능하게 하는 시료 위치 조정기;를 포함하며,
   상기 이송기는,
   상기 챔버(1)에 형성된 이송홈(3)에 가이드되어 출입되는 이송봉(4)과;
   상기 이송봉(4)의 일측과 연결되어 이송봉(4)의 이동과 연동됨으로써 상기 챔버(1)의 개방 부위를 밀폐시키거나 개방하는 밀폐판(5);으로 구성되고,
   상기 클램프(20)의 하부에는 클램프(20)의 회전을 위한 수평회전기어(21)가 구비되고,
   상기 수평회전기어(21)의 하부에는 수평회전기어(21)가 회전되게 하면서 위치는 고정시키며 회전축 지지대(25)를 갖는 고정블럭(22)이 구비되며,
   상기 고정블럭(22)의 하부에는 고정블럭(22)을 지지하며 지지대(24)를 갖는 메인고정블럭(23)이 구비되고,
   상기 시료 위치 조정기는,
   상기 밀폐판(5)의 상부에 고정된 고정편(34)에 지지되며 Y축 조절봉(31a)이 구비된 Y축 조절부(31)와;
   상기 Y축 조절부(31)의 조절로 상,하 이동되는 Y축 조절봉(31a)의 일측과 연결되어 밀폐판(5)의 일면을 따라 상,하 이동이 연동되는 Y축 이송판(32)과;
   상기 Y축 이송판(32)에 관통되어 결합됨으로써 Y축 이송판(32)의 상,하 이동과 연동되고, 일면에는 X축 가이드바(81)가 형성된 중공형 가이드판(80)과;
   상기 가이드판(80)의 X축 가이드바(81)에 안내되어 좌,우 이송 가능하며, 일측으로 연장되고 내부에 단턱이 형성된 중공형 지지축(44a)은 상기 지지대(24)에 지지된 X축 이송판(44)과;
   일측은 X축 이송판(44)에 고정되고 타측은 X축 고정블럭(42)에 고정된 스프링(43)과;
   상기 X축 고정블럭(42)에 고정되며 X축 조절봉(41a)이 구비된 X축 조절부(41)와;
   상기 지지축(44a)에 관통되고 상기 수평회전기어(21)에 회전력을 전달하는 회전축(64)과;
   상기 지지축(44a)의 단턱으로 인해 회전축(64)의 외주면과 지지축(44a)의 내주면 사이에 구비되는 스프링(55)과;
   상기 X축 이송판(44)과 결합되어 고정되고, Z축 이송홀(52a)이 형성되며, 일측엔 Z축 조절봉(51a)이 구비된 (51)를 지지하는 Z축 고정블럭(52)과;
   상기 회전축(64)의 일측에 연결되어 상기 스프링(55)의 일측과 접촉되고, 상기 Z축 이송홀(52a)에 안내되어 전,후 이동되는 Z축 이송핀(53a)이 결합된 Z축 이송블럭(53)과;
   상기 Z축 이송블럭(53)에 지지되고, 일측은 제1 회전기어(62)와 연결되는 회전 조절부(61)와;
   상기 제1 회전기어(62)와 맞물려 회전 조절부(61)의 회전과 연동되는 회전력을 상기 회전축(64)에 전달하는 제2 회전기어(63)와;
   상기 중공형 가이드판(80)의 외주면과 고정되고, 상기 X축 고정블럭(42)을 고정하는 틸팅커버(71);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
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