KR102465468B1

KR102465468B1 - 착탈 가능한 계단형 지그와, 이를 이용하여 시료의 높이를 조절하는 홀더, 및 이 홀더를 포함하는 시료대

Info

Publication number: KR102465468B1
Application number: KR1020200180335A
Authority: KR
Inventors: 김득현; 이영노; 김용주
Original assignee: (주)코셈
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-11-09
Also published as: KR20220089574A

Abstract

본 발명에 따른 홀더는 착탈 가능하게 마스크에 결합되는 계단형 지그를 이용하여 시료의 돌출 높이를 정밀하면서도 용이하게 조절할 수 있고 다양한 두께의 시료를 고정할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 시료대에는 상기 홀더가 자석에 의해 착탈 가능하게 결합된다. 상기 시료대는 나사 탭과 가이드부를 이용하여 홀더의 높이를 조절할 수 있고 나선형 스프링으로 백래쉬를 보정할 수 있다.

Description

착탈 가능한 계단형 지그와, 이를 이용하여 시료의 높이를 조절하는 홀더, 및 이 홀더를 포함하는 시료대 {Detachable stepped jig, holder which adjusts the height of the sample by the jig, and sample stage including the holder}

본 발명은 이온 밀링 가공시 샘플을 고정하기 위한 홀더에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는 착탈 가능하게 마스크에 결합되는 계단형 지그를 이용하여 시료의 돌출 높이를 정밀하면서도 용이하게 조절할 수 있고 다양한 두께의 시료를 고정할 수 있는 홀더에 대한 것이다.

아울러, 본 발명은 상기 계단형 지그와 시료대를 포함한다.

이온빔 연마(ion milling)는 본래 화학적 연마가 어려운 세라믹이나 반도체 시료를 연마하기 위해 시작되었으나, 현재는 이들 소재는 물론이고 금속 등 여러 재료들의 연마에 이용되는 가장 일반적인 방법이다. 특히, 이차전지, 커넥터, MLCC 등과 같이 다양한 소재의 연구개발에서 단면 관찰은 필수적인 것으로서, 이를 분석하기 위해 이온빔 연마가 더욱 증가하고 있다.

이온빔 연마(ion milling)는 이온 건(ion gun)에서 발생된 이온빔(ion beam)을 시료(specimen)에 조사하여 이루어진다. 시료는 홀더에 고정된 상태에서 시료대에 설치된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 홀더의 뒷면에는 마스크가 설치되고, 시료는 마스크의 뒷면에 설치되되 마스크의 상단 보다 위로 돌출되도록 설치된다. 마스크는 이온빔을 차단하므로, 시료 중에서 마스크 보다 위로 돌출된 부분만 밀링 가공이 이루어진다. 따라서, 원하는 위치의 단면을 얻기 위해서는 시료 높이를 조절하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해, 시료대는 도브 테일 베드면과, 도브 테일 베드면을 상하(y축 방향)로 이동시키기 위한 나사탭 구조를 구비한다. 즉, 시료대를 도 2와 같은 시료대 조절지그에 설치한 후, y축 위치조절기구를 이용하여 도브 테일 베드면을 상하(y축 방향)로 이동시켜서 시료의 돌출높이를 조절한다. 그리고, x축 위치조절기구를 이용하여 x축 방향의 위치를 조절한다.

그러나, 이러한 구조는 복잡할 뿐만 아니라, 상기 돌출 높이를 30μm, 50μm, 80μm 등으로 정확하게 맞추기가 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 상기 구조는 시료를 x축 베드에 고정하기 위해 카본 테이프를 이용하는데, 카본 테이프는 그 자체의 고정력이 약하고 진공 상태에서 수축하므로 시료를 원하는 위치에 고정하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 착탈 가능하게 마스크에 결합되는 계단형 지그와, 이를 이용하여 시료의 돌출 높이를 정밀하면서도 용이하게 조절할 수 있는 홀더, 및 이 홀더를 구비하는 시료대를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 두께의 시료를 고정할 수 있는 홀더, 및 이를 구비하는 시료대를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 홀더가 자석에 의해 시료대에 부착되므로 홀더의 위치 조절이 가능하고, 나사탭과 가이드부(리니어 가이드 등)를 이용하여 홀더의 높이 조절이 가능하되 나선형 스프링을 이용하여 백래쉬 보정이 가능한 시료대를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀더(100)는, 홀더 몸체(110); 홀더 몸체(110)에 설치되어 이온빔을 차단하는 마스크(130); 마스크(130)의 후방에 설치되어 시료(s)를 마스크(130)의 뒷면에 밀착되도록 하는 고정수단(140); 및, 계단턱(153)을 중심으로 제1 면(151)과 제2 면(152)을 갖는 지그(150);를 포함한다.

제1 면(151)은 제2 면(152) 보다 높은 곳에 위치하며, 이에 따라 제1 면(151)이 시료(s)와 밀착되고 제2 면(152)이 마스크(130)와 밀착되도록 지그(150)가 위치되면 시료(s)의 상단이 마스크(130)의 상단 보다 계단턱(153)의 높이(g)만큼 위로 돌출된다.

지그(150)는 마스크(130)에 착탈 가능하며, 마스크(130)와 시료(s)의 높이를 조절한 후 제거된다. 바람직하게, 지그(150)는 자석(156)을 포함하고, 마스크(130)는 자석(156)과 결합되는 물질로 이루어지며, 지그(150)는 마스크(130)에 착탈 가능하게 부착될 수 있다.

마스크(130)의 상단면 중 앞쪽 부분(133)은 제2 면(152)과 평행하고 상기 앞쪽 부분(133)의 뒷부분(134)은 아래를 향한 경사면으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 뒷부분(134)이 제2 면(152)과 간섭하는 것이 방지될 수 있다.

상기 고정수단(140)은, 시료(s)의 뒷면에 설치된 누름판(141); 그 선단이 홀더 몸체(110)에 체결되고 후단이 누름판(141)을 관통한 후 누름판(141)의 뒷면으로 돌출되는 고정 축(143); 고정 축(143)에 설치된 나선 스프링(145); 및, 고정 축(143)의 후단에 나사 결합된 누름 부재(146);를 포함할 수 있다.

나선 스프링(145)의 탄성 복원력에 의해 누름판(141)이 누름 부재(146)에 밀착될 수 있다. 그리고, 누름 부재(146)를 회전시키는 것에 의해 누름 부재(146)가 누름판(141)을 가압하여 시료(s)가 마스크(130)의 뒷면에 밀착 고정될 수 있다.

누름판(141)은 그 길이 방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 상기 길이 방향의 양쪽 단부에는 고정 축(143)이 관통하는 관통공(141a)이 각각 형성되고, 상기 길이 방향의 중앙 부분(141b)은 상기 양쪽 단부 보다 전방(前方) 또는 후방(後方)에 위치하고, 중앙 부분(141b)은 시료(s)를 마스크(130)에 대해 밀착, 가압한다.

바람직하게, 홀더 몸체(110)의 뒷면에는 마스크(130)와 형합하는 홈(111)이 형성된다. 마스크(130)는 홈(111)에 안착되도록 설치되고, 홀더 몸체(110)를 관통하도록 설치된 고정 나사(113)가 홈(111)에 안착된 마스크(130)와 체결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면인 시료대(300)는, 상기 홀더(100); 및, 홀더(100)가 안착되어 고정되는 시료대 몸체(200);를 포함할 수 있다.

시료대 몸체(200)는, 베이스부(210); 베이스부(210)에 승하강 가능하도록 설치된 안착부(230); 및, 베이스부(210)에 수직으로 설치되어 안착부(230)를 승하강 시키는 승하강부(250);를 포함할 수 있다.

상기 안착부(230)는, 홀더 몸체(110)의 하단을 지지하도록 수평으로 형성된 지지면(231); 지지면(231)과 수직을 이루도록 형성되고, 마스크(130)의 뒷면과 밀착되며 마스크(130)와 결합되기 위한 자석(233)을 갖는 수직면(232); 및, 수직면(232)의 하단과 지지면(231) 사이에 수평 방향으로 형성된 수평홈(235);을 포함할 수 있다.

홀더 몸체(110)의 뒷면 하단에는 돌기(115)가 형성되고, 돌기(115)가 수평홈(235)에 삽입되도록 홀더 몸체(110)가 지지면(231)에 설치되면 자석(233)이 마스크(130)의 뒷면에 밀착 결합될 수 있다.

승하강부(250)는 안착부(230)를 승하강시킨다. 승하강부(250)는, 베이스부(210)의 일측에 설치되되 베이스부(210)를 수직 방향으로 관통하도록 설치되고 그 외부면 중의 적어도 일부에는 나사산이 형성된 수직 스크류(251); 베이스부(210)의 타측에 설치된 나선형 스프링(253); 안착부(230)의 일측에 구비되고, 수직 스크류(251)의 나사산과 나사 결합되는 나사산이 형성된 너트부(236); 상기 나선형 스프링(253)을 지지하도록 안착부(230)의 타측에 구비된 스프링 받침부(237);를 포함할 수 있다.

수직 스크류(251)가 회전되면 상기 나사 결합에 의해 안착부(230)가 승하강되고 나선형 스프링(253)은 스프링 받침부(237)와 베이스부(210)를 서로 밀어내는 탄성력을 제공하므로 백래쉬 문제를 해결할 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 착탈 가능하게 마스크에 결합되는 계단형 지그를 이용하여 시료의 돌출 높이를 정밀하면서도 용이하게 조절할 수 있다.

둘째, 다양한 두께의 시료를 고정할 수 있다.

셋째, 홀더가 자석에 의해 시료대에 부착되므로 홀더의 위치 조절이 가능하고, 나사탭과 가이드부(리니어 가이드)를 이용하여 홀더의 높이 조절이 가능하되 나선형 스프링을 이용하여 백래쉬 보정이 가능하다.

도 1은 종래기술에 따른 시료대를 보여주는 분해 사시도.
도 2는 도 1의 시료대가 시료대 조절지그에 설치된 것을 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시료대를 보여주는 결합 사시도.
도 4는 도 3의 시료대를 보여주는 정방향 분해 사시도.
도 5는 도 3의 시료대를 보여주는 역방향 분해 사시도.
도 6은 홀더와 마스크 및 시료를 보여주는 분해 사시도.
도 7은 지그가 마스크와 시료의 높이를 조절하는 것을 보여주는 측면도.
도 8은 홀더와 마스크를 보여주는 평면도.
도 9는 도 8의 홀더에 구비된 누름판을 보여주는 사시도.
도 10은 누름판의 방향이 반대로 설치된 홀더를 보여주는 평면도.
도 11은 변형된 누름판을 구비하는 홀더를 보여주는 평면도.
도 12는 도 11의 누름판을 보여주는 사시도.
도 13은 안착부의 승하강을 위한 수직 스크류가 설치된 구조를 보여주는 단면도.
도 14는 나선형 스프링이 설치된 구조를 보여주는 단면도.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

한편, 아래 도면에서 동일한 도면 참조부호는 동일하거나 실질적으로 동일한 구성요소를 나타낸다. 그리고, 도면에서 x, y, z축은 도면의 이해와 설명의 편의를 위해 기재된 카르테시안 좌표축으로서, x, y, z축은 서로에 대해 수직을 이룬다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시료대를 보여주는 결합 사시도이고, 도 4는 상기 시료대를 보여주는 정방향 분해 사시도이며, 도 5는 상기 시료대를 보여주는 역방향 분해 사시도이다.

도면에 나타난 바와 같이, 시료대(300)는 홀더(100)와 시료대 몸체(200)를 포함한다.

홀더(100)는 시료를 고정하는 것으로서, 시료대 몸체(200)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

홀더(100)는 홀더 몸체(110)와, 홀더 몸체(110)에 고정되어 이온빔을 차단하는 마스크(130)와, 시료(s)를 마스크(130)의 뒷면에 고정하는 고정수단(140) 및, 계단턱(153)을 갖는 지그(150)를 포함할 수 있다.

홀더 몸체(110)는 대략적인 직육면체 형상으로 갖되, 그 상단의 양측에는 볼트공(119)이 위로 돌출되어 형성된다. 양측의 볼트공(119)에는 고정 축(143)이 삽입되어 체결되는데 이에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다.

양측의 볼트공(119) 사이에는 볼트공(119) 보다 낮도록 홀더 몸체(110)의 윗면이 형성된다. 상기 윗면은 평평하게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 도 6에 나타난 바와 같이, 홀더 몸체(110)의 뒷면에는 마스크(130)가 안착되는 홈(111)이 형성된다. 홈(111)은 마스크(130)와 형합되는 형상인 것이 바람직하다.

아울러, 홀더 몸체(110)의 상부 또는 중앙에는 관통공(112)이 형성될 수 있다. 관통공(112)은 마스크(130)가 홈(111)에 안착되었을 때 나사공(131)과 대응되는 곳에 형성되는데, 고정 나사(113)가 관통공(112)을 관통하여 나사공(도 6의 131)에 나사 결합되는 것에 의해 마스크(130)가 고정될 수 있다.

홀더 몸체(110)의 뒷면 하단에는 돌기(115)가 형성될 수 있다. 돌기(115)가 수평홈(235)에 삽입되도록 홀더 몸체(110)가 지지면(231)에 설치되면 자석(233)이 마스크(130)의 뒷면에 밀착 결합될 수 있다. 따라서, 돌기(115)와 수평홈(235)은 홀더 몸체(110)를 설치할 때 가이드 역할을 한다.

마스크(130)는 이온 빔을 차단하기 위한 것으로서 시료(s)의 앞쪽에 설치된다. 따라서, 시료(s) 중 마스크(130)에 의해 가려지는 부분은 가공(밀링)되지 않고 마스크(130) 보다 위로 돌출된 부분만 가공된다.

마스크(130)는 자석과 결합되는 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 이에 따라, 마스크(130)의 앞면 상부는 자석(156)이 설치된 제3 면(154)과 밀착 결합되고 마스크(130)의 뒷면은 수직면(232)의 자석(233)과 밀착 결합될 수 있다.

본 발명에서는 마스크(130)와 시료(s)의 높이 차이를 조절하기 위해서 지그(150)를 사용하는데, 도 7에 나타난 바와 같이, 마스크(130) 상단면의 앞쪽 부분(133)은 지그(150)의 제2 면(152)과 평행하고, 앞쪽 부분(133)의 뒷부분(134)은 아래로 경사진 것이 바람직하다. 이것은 지그(150)를 이용한 높이 조절시, 뒷부분(134)이 제2 면(152)과 간섭하는 것을 방지하기 위해서이다.

고정수단(140)은 볼트공(119)과 누름판(141)을 연결하도록 설치되어 시료(s)를 마스크(130)의 뒷면에 밀착시킨다. 고정수단(140)은 시료(s)의 뒷면에 설치된 누름판(141)과, 누름판(141)을 관통하도록 설치된 고정 축(143)과, 고정 축(143)에 설치된 나선 스프링(145) 및, 고정 축(143)의 후단에 나사 결합된 누름 부재(146)를 포함할 수 있다.

누름판(141)은 그 길이 방향을 따라 길게 형성된 판 형상의 부재로서, 그 양쪽 단부의 관통공(141a)과 중앙 부분(141b)을 포함한다.

관통공(141a)에는 고정 축(143)이 관통하도록 설치된다. 그리고, 중앙 부분(141b)은 마스크(130)의 뒷면에 대해 시료(s)를 가압하는 부분으로서, 시료(s)의 뒷면과 평행하도록 형성된 것이 바람직하다.

중앙 부분(141b)은 양쪽 단부 보다 전방(前方)에 위치한다. 중앙 부분(141b)과 양쪽 단부 사이에는 턱이 형성될 수 있다. 따라서, 도 8~9에 나타난 바와 같이, 중앙 부분(141b)이 상기 양쪽 단부 보다 전방(前方)에 위치하고, 누름부재(146)가 회전되어 상기 양쪽 단부를 가압하면 중앙 부분(141b)이 시료(s, 도 8~9에 미도시)를 마스크(130)의 뒷면에 밀착 가압한다.

시료의 두께가 두꺼운 경우에는 누름판(143)을 뒤집어서 사용할 수 있다. 도 10에 나타난 바와 같이, 중앙 부분(141b)이 상기 양쪽 단부 보다 후방(後方)에 위치하도록 설치하고 중앙 부분(141b)과 마스크(130) 사이에 시료(s)를 설치하면 두꺼운 시료(s, 도 10에 미도시)를 가압할 수 있다.

한편, 상기 누름판(143)에 대한 대안으로서, 도 11~12에 나타난 바와 같이, 누름판(143)이 일자형으로 이루어질 수도 있다.

예를 들어, 시료(s)의 두께가 대략 0~3mm인 경우에는 중앙 부분(141b)이 양쪽 단부 보다 전방(前方)에 위치한 누름판이 적합하고, 시료(s)의 두께가 대략 2.5~6mm인 경우에는 일자형의 누름판이 적합하며, 시료의 두께가 대략 5.5~9mm인 경우에는 중앙 부분(141b)이 양쪽 단부 보다 후방(後方)에 위치한 누름판이 적합하다.

고정 축(143)은 관통공(141a)과 나선 스프링(145)을 관통하도록 설치되되, 그 선단이 너트공(119)에 나사결합되고 그 후단이 누름부재(146)와 나사 결합된다.

고정 축(143) 중에서 누름판(141)과 너트공(119) 사이의 부분에는 나선 스프링(145)이 설치될 수 있다. 상기 나선 스프링(145)은 탄성 복원력에 의해 누름판(141)을 후방(누름부재 쪽)으로 밀어내는 작용을 하므로 누름판(141)이 시료(s)의 뒷면에 항상 밀착 및 가압하도록 한다.

누름 부재(146)는 고정 축(143)의 후단에 나사 결합된 누름 나사(도 6의 146a)와, 누름 나사(146a)를 회전시켜 전,후진시키는 육각 볼트(도 6의 146b)를 포함할 수 있다. 누름 나사(146a)가 고정 축(143)의 후단에 나사 결합된 상태에서 사용자가 육각 볼트(146b)를 회전시키면 누름 나사(146a)가 전,후진될 수 있다.

지그(150)는 계단턱(153)과, 계단턱(153)의 일측에 형성된 제1 면(151)과, 계단턱(153)의 타측에 형성된 제2 면(152)과, 제1,2 면(151)(152)과 수직을 이루는 제3 면(154), 및 자석(156)을 포함한다. 제1 면(151)과 제2 면(152)은 서로 평행하고 계단턱(153)은 제1,2 면(151)(152)과 수직을 이룬다. 그리고, 제3 면(154)의 상단은 제2 면(152)에서부터 아래로 연장된다. 제3 면(154)은 자석(156)에 의해서 마스크(130)의 상단에 밀착되도록 결합된다.

제1 면(151)은 제2 면(152) 보다 높은 곳에 위치한다. 자석(156)에 의해서 지그(150)가 마스크(130)에 결합되면 제1 면(151)이 시료(s)의 상단면과 밀착되고 제2 면(152)이 마스크(130)의 상단면에 밀착되는데, 제1 면(151)이 제2 면(152) 보다 높으므로 시료(s)가 마스크(130) 보다 계단턱(153)의 높이(g) 만큼 위로 돌출된다. 상기 높이(g)는 필요에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 높이(g)는 30μm, 50μm, 80μm일 수 있다.

자석(156)은 제3 면(154)에 설치될 수 있는데, 자석(156)은 마스크(130)에 착탈 가능하게 결합된다. 제3 면(154)이 마스크(130)의 앞면 상단에 결합되도록 설치되면 지그(150)는 자력에 의해 마스크(130)에 결합된 상태를 계속 유지하고, 사용자가 지그(150)를 인위적으로 잡아당기면 마스크(130)와 분리되어 제거될 수 있다. 즉, 지그(150)는 상기 높이 조절이 완료되면 마스크(130)로부터 제거된다.

바람직하게, 지그(150)는 손잡이(155)를 구비할 수 있다. 그리고, 지그(150)의 윗면에는 계단턱(153)의 높이(g)를 나타내는 숫자가 표시될 수도 있다. 따라서, 사용자는 여러 개의 지그(150) 중에서 적합한 계단턱(153) 높이(g)를 갖는 지그(150)를 선택하여 사용할 수 있다.

적합한 높이(g)를 갖는 지그(150)를 마스크(130)에 결합시킨 후 시료(s)의 상단이 제1 면(151)에 밀착되고 마스크(130)의 상단면이 제2 면(152)에 밀착되도록 한 후, 누름부재(146)를 회전시켜서 누름판(141)이 시료(s)를 가압하여 마스크(130) 뒷면에 밀착되도록 하면 시편(s)의 돌출 높이 조절이 완성된다.

기존에는, [발명의 배경이 되는 기술]에서 설명한 바와 같이, 시료(s)의 돌출 높이 조절 작업이 매우 어렵고 복잡하였음에 비해, 본 발명은 이 작업을 매우 단순하면서도 정확하게 할 수 있다.

시료대 몸체(200)는 베이스부(210)와, 승하강 가능하도록 베이스부(210)에 설치된 안착부(230)와, 안착부(230)를 승하강 시키는 승하강부(250)와, 베이스부(210)의 아래에 설치된 레일부(201)를 포함할 수 있다.

베이스부(210)는 레일부(201)의 위에 수직으로 설치되되 안착부(230)의 후방에 설치된다. 베이스부(210)의 일측에는 제1 측부(211)와 제2 측부(212)가 형성되고, 베이스부(210)의 타측에는 제3 측부(213)가 형성된다.

도 13에 나타난 바와 같이, 제1,2 측부(211)(212)는 수직 방향으로 소정 간격으로 이격되고, 이 이격된 부분에 너트부(236)가 삽입된다.

제1 측부(211)에는 제1 수직공(211a)이 수직 방향으로 형성되고 제2 측부(212)에는 제2 수직공(212a)이 수직 방향으로 형성된다. 그리고, 너트부(236)에는 너트공(236a)이 수직 방향으로 형성된다. 너트부(236)가 제1,2 측부(211)(212) 사이에 삽입되면, 제1,2 수직공(211a)(212a)과 너트공(236a)은 서로 대응되도록 위치되고, 이에 따라 수직 스크류(251)가 제1,2 수직공(211a)(212a)과 너트공(236a)을 관통하여 삽입될 수 있다.

상기 너트공(236a)의 내부면에는 나사산이 형성되어 있고 수직 스크류(251)의 외부면에는 너트공(236a)과 대응되는 부분에 나사산이 형성되어 있다. 따라서, 상기 나사산들이 나사 결합된 상태에서 수직 스크류(251)가 회전되면 안착부(230)가 승하강될 수 있다.

도 14에 나타난 바와 같이, 제3 측부(213)에는 제3 수직공(213a)이 수직 방향으로 형성되고, 제3 수직공(213a)을 덮도록 스프링 덮개(214)가 설치된다. 그리고, 제3 측부(213)의 아래쪽으로 소정 간격으로 이격된 부분에 스프링 받침부(237)가 삽입된다. 참고로, 스프링 받침부(237)는 안착부(230)와 결합된 상태이므로 스프링 받침부(237)와 안착부(230)는 함께 승하강된다.

스프링 받침부(237)에는 소정 깊이의 홈(237a)이 형성된다. 제3 측부(213)의 아래에 스프링 받침부(237)가 위치되면 제3 수직공(213a)과 홈(237a)이 서로 대응되고, 이 상태에서 제3 수직공(213a)과 홈(237a)에는 나선형 스프링(253)이 설치되며, 제3 수직공(213a)을 덮는 스프링 덮개(214)가 설치된다. 이 상태에서, 수직 스크류(251)가 회전되어 스프링 받침부(237)가 승하강될 때 나선형 스프링(253)은 제3 측부(213)와 스프링 받침부(237)가 서로 밀어지도록 탄성력을 인가하므로 수직 스크류(251)의 백래쉬를 없애주고, 이에 따라 승하강시 오차를 줄이거나 없앨 수 있다.

안착부(230)는 홀더(100)가 안착되는 부분으로서, 레일부(201)의 위에서 승하강이 가능하도록 설치된다. 안착부(230)는 지지면(231)과, 수직면(232), 및 수평홈(235)을 포함할 수 있다.

지지면(231)은 홀더 몸체(110)의 하단을 지지하도록 수평으로 형성된다. 수직면(232)은 지지면(231)과 수직을 이룬다. 수직면(232)에는 자석(233)이 설치되어 있으므로, 수직면(232)은 마스크(130)의 뒷면과 착탈 가능하게 밀착 결합된다.

수평홈(235)은 수직면(232)의 하단과 지지면(231) 사이에 수평 방향으로 형성된다.

홀더 몸체(110)의 뒷면 하단에는 돌기(115)가 형성되어 있는데, 이 돌기(115)가 수평홈(235)에 삽입되도록 홀더 몸체(110)가 지지면(231)에 설치되면 자석(233)이 마스크(130)의 뒷면에 밀착 결합된다.

안착부(230)의 후단에는 너트부(236)와 스프링 받침부(237) 및 가이드부(238)가 형성된다. 너트부(236)와 스프링 받침부(237)에 대해서는 상술한 바 있으므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

가이드부(238)는 너트부(236)와 스프링 받침부(237) 사이에서 수직으로 구비된다. 가이드부(238)는 안착부(230)의 승하강을 가이드한다. 가이드부(238)는 베이스부(210)에 수직으로 설치된 제1 가이드부와, 제1 가이드부와 마주보도록 안착부(230)에 수직으로 설치된 제2 가이드부를 포함할 수 있다. 제1 가이드부가 고정된 상태에서, 제2 가이드부는 제1 가이드부에 의해 가이드되면서 안착부(230)와 함께 수직으로 승하강된다. 가이드부(238)는 크로스 롤러 가이드 또는 LM 가이드일 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

승하강부(250)는 수직 스크류(251)와 나선형 스프링(253)을 포함한다. 수직 스크류(251)와 나선형 스프링(253)에 대해서는 상술한 바 있으므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

레일부(201)는 안착부(230) 및 베이스부(210)의 아래에 설치된 것으로서, 하부의 스테이지(도면에 미도시)와 체결되기 위한 부분이다. 상기 체결은 시료대(300)를 슬라이딩 시키면서 이루어질 수 있다.

한편, 위에서는 본 발명을 설명하기 위해서 단면 밀링(cross-section milling)을 예로 들었으나 본 발명은 플랫 밀링(flat milling)에도 적용될 수 있는데, 이러한 점은 본 명세서를 참조한 당업자가 자명하게 또는 쉽게 알 수 있을 것이다.

100 : 홀더 110 : 홀더 몸체
111 : 홈 112 : 관통공
113 : 고정 나사 115 : 돌기
119 : 너트공
130 : 마스크 131 : 나사공
133 : 마스크의 앞쪽 부분 134 : 마스크의 뒷부분
140 : 고정 수단 141 : 누름판
141a : 관통공 141b : 중앙부분
143 : 고정 축 145 : 나선 스프링
146 : 누름 부재 146a : 누름 나사
146b : 육각 볼트 150 : 지그
151 : 제1 면 152 : 제2 면
153 : 계단턱 154 : 제3 면
155 : 손잡이 156 : 자석
200 : 시료대 몸체 201 : 레일부
210 : 베이스부 211 : 제1 측부
211a : 제1 수직공 212 : 제2 측부
212a : 제2 수직공 213 : 제3 측부
213a : 제3 수직공 214 : 스프링 덮개
230 : 안착부 231 : 지지면
232 : 수직면 233 : 자석
236 : 너트부 236a : 너트공
237 : 스프링 받침부 237a : 홈
238 : 가이드부 250 : 승하강부
251 : 수직 스크류 253 : 나선형 스프링
300 : 시료대 s : 시료
g : 계단턱의 높이

Claims

이온빔을 이용하여 밀링(milling) 작업을 할 때 시료를 고정하는 홀더에 있어서,
홀더 몸체(110);
홀더 몸체(110)에 설치되어 이온빔을 차단하는 마스크(130);
마스크(130)의 후방에 설치되어 시료(s)를 마스크(130)의 뒷면에 밀착되도록 하는 고정수단(140); 및,
계단턱(153)을 중심으로 제1 면(151)과 제2 면(152)을 갖는 지그(150);를 포함하고,
제1 면(151)은 제2 면(152) 보다 높은 곳에 위치하며, 이에 따라 제1 면(151)이 시료(s)와 밀착되고 제2 면(152)이 마스크(130)와 밀착되도록 지그(150)가 위치되면 시료(s)의 상단이 마스크(130)의 상단 보다 계단턱(153)의 높이(g)만큼 위로 돌출되고,
마스크(130)의 상단면 중 앞쪽 부분(133)은 제2 면(152)과 평행하게 형성되고 상기 앞쪽 부분(133)의 뒷부분(134)은 아래를 향한 경사면으로 이루어지고, 이에 따라 뒷부분(134)이 제2 면(152)과 간섭하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 홀더.
제1항에 있어서,
지그(150)는 마스크(130)에 착탈 가능하며 마스크(130)와 시료(s)의 높이를 조절한 후 제거되는 것을 특징으로 하는 홀더.
제2항에 있어서,
지그(150)는 자석(156)을 포함하고, 마스크(130)는 자석(156)과 결합되는 물질로 이루어지며,
지그(150)는 마스크(130)에 착탈 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 홀더.
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이온빔을 이용하여 밀링(milling) 작업을 할 때 시료를 고정하는 홀더에 있어서,
홀더 몸체(110);
홀더 몸체(110)에 설치되어 이온빔을 차단하는 마스크(130);
마스크(130)의 후방에 설치되어 시료(s)를 마스크(130)의 뒷면에 밀착되도록 하는 고정수단(140); 및,
계단턱(153)을 중심으로 제1 면(151)과 제2 면(152)을 갖는 지그(150);를 포함하고,
제1 면(151)은 제2 면(152) 보다 높은 곳에 위치하며, 이에 따라 제1 면(151)이 시료(s)와 밀착되고 제2 면(152)이 마스크(130)와 밀착되도록 지그(150)가 위치되면 시료(s)의 상단이 마스크(130)의 상단 보다 계단턱(153)의 높이(g)만큼 위로 돌출되고,
고정수단(140)은,
시료(s)의 뒷면에 설치된 누름판(141);
그 선단이 홀더 몸체(110)에 체결되고 후단이 누름판(141)을 관통한 후 누름판(141)의 뒷면으로 돌출되는 고정 축(143);
고정 축(143)에 설치된 나선 스프링(145); 및,
고정 축(143)의 후단에 나사 결합된 누름 부재(146);를 포함하고,
나선 스프링(145)의 탄성 복원력에 의해 누름판(141)이 누름 부재(146)에 밀착되며, 누름 부재(146)를 회전시키는 것에 의해 누름 부재(146)가 누름판(141)을 가압하여 시료(s)가 마스크(130)의 뒷면에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 홀더.
제5항에 있어서,
누름판(141)은 그 길이 방향을 따라 길게 형성되고 상기 길이 방향의 양쪽 단부에는 고정 축(143)이 관통하는 관통공(141a)이 각각 형성되며, 상기 길이 방향의 중앙 부분(141b)은 상기 양쪽 단부 보다 전방(前方) 또는 후방(後方)에 위치하고, 중앙 부분(141b)은 시료(s)를 마스크(130)에 대해 밀착, 가압하는 것을 특징으로 하는 홀더.
제2항에 있어서,
홀더 몸체(110)의 뒷면에는 마스크(130)와 형합하는 홈(111)이 형성되고, 마스크(130)는 홈(111)에 안착되도록 설치되며,
홀더 몸체(110)를 관통하도록 설치된 고정 나사(113)가 홈(111)에 안착된 마스크(130)와 체결되는 것을 특징으로 하는 홀더.
이온빔을 이용하여 밀링(milling) 작업을 할 때 시료의 높이를 조절하기 위해서 사용되는 지그(150)와 마스크(130)의 설치구조이고,
상기 지그(150)는,
계단턱(153)의 일측에 형성된 제1 면(151);
계단턱(153)의 타측에 형성된 제2 면(152); 및,
제2 면(152)에서 아래로 수직으로 연장되어 형성된 제3 면(154);을 포함하고,
제1 면(151)과 제2 면(152)은 서로 평행하고 제3 면(154)과 수직을 이루며,
제1 면(151)은 제2 면(152) 보다 높은 곳에 위치하며, 이에 따라 제1 면(151)이 시료(s)와 밀착되고 제2 면(152)이 마스크(130)와 밀착되도록 지그(150)가 위치되면 시료(s)의 상단이 마스크(130)의 상단 보다 계단턱(153)의 높이(g)만큼 위로 돌출되고,
마스크(130)의 상단면 중 앞쪽 부분(133)은 제2 면(152)과 평행하게 형성되고 상기 앞쪽 부분(133)의 뒷부분(134)은 아래를 향한 경사면으로 이루어지고, 이에 따라 뒷부분(134)이 제2 면(152)과 간섭하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는, 계단형 지그와 마스크의 설치 구조.
제8항에 있어서,
상기 지그(150)는 자석(156)을 더 포함하고, 자석(156)은 지그(150)를 마스크(130)에 착탈 가능하게 결합시키는 것을 특징으로 하는, 계단형 지그와 마스크의 설치 구조.
홀더(100); 및,
홀더(100)가 안착되어 고정되는 시료대 몸체(200);를 포함하고,
상기 홀더(100)는,
홀더 몸체(110);
홀더 몸체(110)에 설치되어 이온빔을 차단하는 마스크(130);
마스크(130)의 후방에 설치되어 시료(s)를 마스크(130)의 뒷면에 밀착되도록 하는 고정수단(140); 및,
계단턱(153)을 중심으로 제1 면(151)과 제2 면(152)을 갖는 지그(150);를 포함하고,
제1 면(151)은 제2 면(152) 보다 높은 곳에 위치하며, 이에 따라 제1 면(151)이 시료(s)와 밀착되고 제2 면(152)이 마스크(130)와 밀착되도록 지그(150)가 위치되면 시료(s)의 상단이 마스크(130)의 상단 보다 계단턱(153)의 높이(g)만큼 위로 돌출되고,
시료대 몸체(200)는,
베이스부(210);
베이스부(210)에 승하강 가능하도록 설치된 안착부(230); 및,
베이스부(210)에 수직으로 설치되어 안착부(230)를 승하강 시키는 승하강부(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료대.
제10항에 있어서,
안착부(230)는,
홀더 몸체(110)의 하단을 지지하도록 수평으로 형성된 지지면(231);
지지면(231)과 수직을 이루도록 형성되고, 마스크(130)의 뒷면과 밀착되며 마스크(130)와 결합되기 위한 자석(233)을 갖는 수직면(232); 및,
수직면(232)의 하단과 지지면(231) 사이에 수평 방향으로 형성된 수평홈(235);을 포함하고,
홀더 몸체(110)의 뒷면 하단에는 돌기(115)가 형성되고, 돌기(115)가 수평홈(235)에 삽입되도록 홀더 몸체(110)가 지지면(231)에 설치되면 자석(233)이 마스크(130)의 뒷면에 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 시료대.
제10항에 있어서,
승하강부(250)는,
베이스부(210)의 일측에 설치되되, 베이스부(210)를 수직 방향으로 관통하도록 설치되고, 그 외부면 중의 적어도 일부에는 나사산이 형성된 수직 스크류(251);
베이스부(210)의 타측에 설치된 나선형 스프링;
안착부(230)의 일측에 구비되고, 수직 스크류(251)의 나사산과 나사 결합되는 나사산이 형성된 너트부(236);
상기 나선형 스프링을 지지하도록 안착부(230)의 타측에 구비된 스프링 받침부(237);를 포함하고,
수직 스크류(251)가 회전되면 상기 나사 결합에 의해 안착부(230)가 승하강되고 나선형 스프링은 스프링 받침부(237)와 베이스부(210)를 서로 밀어내는 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 시료대.