KR20210009346A - 이온 밀링 장치 - Google Patents

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Abstract

이미드 결합을 갖는 재료를 포함하는 시료에 대해서도, 고속으로 밀링 가공가능한 이온 밀링 장치를 실현한다. 이 때문에, 이온 밀링 장치는, 시료(3)를 진공 분위기로 유지하는 진공 챔버(6)와, 시료에 비집속(非集束)의 이온 빔(2)을 조사하는 이온 건(1)과, 수용성의 이온 액체와 물과의 혼합 용액(13)을 저장하는 기화 용기(17)와, 혼합 용액을 기화시킨 수증기를, 이온 빔에 의한 시료의 가공면의 근방에 공급하는 노즐(11, 12)을 갖는다.

Description

이온 밀링 장치
본 발명은, 이온 빔을 이용하여 시료의 평면 또는 단면(斷面)을 제작하는 이온 밀링 장치에 관한 것이다.
이온 밀링 장치는, 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope) 등의 시료 전처리 장치로서, 관찰 대상으로 하는 폭넓은 분야의 시료의 평면 또는 단면을 제작하기 위해 활용되고 있다. 이온 밀링 장치는, 시료에 이온 빔을 조사해서 시료 표면을 물리 스퍼터링에 의해 가공하는 장치이며, 이온 빔을 집속(集束)·주사시키지 않고 조사하여, 시료 표면을 연마한다. 평면 밀링법과 단면 밀링법이 있으며, 평면 밀링법은, 이온 빔을 직접 시료 표면에 조사시켜 시료를 깎는 방법이며, 광범위한 시료를 고속으로 깎을 수 있다. 단면 밀링법은, 이온원과 시료 사이에 차폐판을 배치하고, 차폐판으로부터 시료를 수㎛∼200㎛ 정도 돌출시켜 설치하고, 차폐판으로부터 돌출한 시료 부분에 이온 빔을 조사함으로써, 차폐판 단부면을 따라 평활한 시료 단면을 형성할 수 있다.
최근에는, 이온 밀링 장치에 대하여, 세라믹스나 초경재 등 스퍼터 수율(收率)이 작은 재료를 광범위하게 또한 단시간에 가공하는 니즈가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1은, 밀링 속도를 높이기 위해, 방출되는 이온량을 증대시키는 것이 가능한 이온 건을 개시하고 있다.
한편, 이온 빔에 대한 내성(耐性)을 가져, 이온 밀링 장치에 의한 가공이 곤란한 재료도 존재한다. 반도체 디바이스의 패시베이션막 등에 사용되는 폴리이미드 수지가 그 예이다. 이미드 결합을 갖는 재료는, 이온 빔에 내성이 있어 가공에 시간이 걸리는데다, 가공 시간의 단축을 위해 이온 빔의 가속 전압을 높이면, 이온 빔의 조사열에 의해, 승화 혹은 융해해 버린다. 이 때문에, 이미드 결합을 갖는 재료를 포함하는 시료를 이온 밀링 장치로 가공하는 것은 곤란했다.
투과 전자 현미경(TEM: Transmission Electron Microscope)의 시료 박편을 작성하기 위해, 집속 이온 빔(FIB: Focused Ion Beam) 장치가 시료 전처리 장치로서 활용되고 있다. FIB 장치도 시료를 가공하는 원리는 이온 밀링 장치와 같으며, 따라서, FIB 장치에 있어서도 이미드 결합을 갖는 재료를 가공할 때에 마찬가지의 문제를 안고 있다. 비특허문헌 1은, 이온 빔에 어시스트 가스로서 수분자(수증기)를 더함으로써, 폴리이미드와 같은 C 함유 재료의 FIB 장치에 의한 가공 시간을 대폭 단축할 수 있는 것을 개시하고 있다.
일본국 특개2016-31870호 공보
T. J. Stark et al. "H2O enhanced focused ion beam micromachining", J. Vac. Sci. Technol. B 13(6), Nov／Dec 1995, p.2565∼2569
수증기를 어시스트 가스로서 이용함으로써, FIB 장치에 의해 이미드 결합을 갖는 재료를 고속으로 가공할 수 있는 것은, 수분자의 존재에 의해 이미드 결합을 갖는 재료가 가수분해되기 때문이라고 생각된다. FIB 장치와 이온 밀링 장치는, 이온 빔에 의한 물리 스퍼터링에 의해 시료를 가공하는 것에서는 공통되고 있으며, 이온 밀링 장치에 있어서도, 이온 빔에 어시스트 가스로서 수분자(수증기)를 더함으로써 폴리이미드의 가공 시간을 대폭 단축할 수 있다고 생각된다.
그러나, FIB 장치의 가공 범위는 수십 ㎛ 직경 정도로 매우 좁은 것에 비해, 이온 밀링 장치는 1㎜ 직경 이상의 가공 범위가 요구된다. 이온 빔이 조사되는 시료는, 고진공으로 유지된 시료실(진공 챔버) 내에 재치(載置)되어 있다. 가공 범위가 좁은 FIB 장치에 비해, 이온 밀링 장치는 가공 범위가 크기 때문에, 수분자를 안정적으로 가공 영역에 공급하는 것이 매우 곤란하다. 진공 분위기에 있어서 수증기(수분자)를 공급해도 수분자는 즉시 비산(飛散)해 버려, 시료 가공면 근방에 머무를 수 없다. 이 때문에 수증기가 과잉으로 시료실에 공급되어 버리면, 그에 따라 시료실의 진공도가 저하해 버려, 이온 빔에 대하여 악영향을 일으키게 된다.
본 발명의 일 실시태양인 이온 밀링 장치는, 시료를 진공 분위기로 유지하는 진공 챔버와, 시료에 비집속의 이온 빔을 조사하는 이온 건과, 수용성의 이온 액체와 물과의 혼합 용액을 저장하는 기화 용기와, 혼합 용액을 기화시킨 수증기를, 이온 빔에 의한 시료의 가공면의 근방에 공급하는 노즐을 갖는다.
이미드 결합을 갖는 재료를 포함하는 시료에 대해서도, 고속으로 밀링 가공가능한 이온 밀링 장치를 제공한다.
그 밖의 과제와 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 실시예 1에 따른 이온 밀링 장치.
도 2는 이온 건에 경사 기구를 마련한 이온 밀링 장치.
도 3은 시료 회전 기구를 마련한 이온 밀링 장치.
도 4는 밀링 레이트의 빔 조사 각도 의존성을 나타내는 도면.
도 5a는 시료 회전 기구의 배치예.
도 5b는 시료 회전 기구의 배치예.
도 6은 실시예 2에 따른 이온 밀링 장치의 시료 용기 근방을 나타내는 도면.
도 7은 냉각 기구를 마련한 이온 밀링 장치.
이하, 발명의 실시형태를, 도면을 이용하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1에 실시예 1에 따른 이온 밀링 장치를 나타낸다. 실시예 1은 평면 밀링에 적합한 구성이다. 시료(3)는 이미드 결합을 갖는 재료를 포함하는 시료이며, 진공 챔버(6)에 있어서 진공 분위기로 유지되고, 이온 건(1)으로부터의 비집속의 이온 빔(2)이 조사됨으로써, 그 표면이 가공된다. 본 장치에 있어서는, 이미드 결합을 갖는 재료를 가공하기 위해, 이온 빔(2)의 조사와 함께 수분자를 어시스트 가스로서 공급하는 수증기 공급 기구를 갖고 있다. 또한, 시료(3)의 시료 가공면 근방으로부터 수분자가 비산해 버리는 것을 가능한 한 억제하기 위해, 진공 챔버(6) 내에 시료 용기(18)가 마련되고, 시료 용기(18)의 시료 유지부(5)에 시료(3)가 재치되어 있다. 시료 용기(18)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 원통 용기로서, 상면에는 적어도 이온 빔(2)을 통과시키기 위한 개구부를 갖고 있다. 혹은, 샬레와 같이 상면 전체가 개방된 형상이어도 된다. 혹은, 통 형상이 아니라 시료 용기(18)의 상측이 좁혀진 형상으로 되어 있어도 된다. 이 예에서는, 수증기 공급 기구는, 제1 노즐(11)과 제2 노즐(12)을 갖고 있으며, 이온 빔(2)에 의한 가공 중, 제1 노즐(11)은 시료 용기(18)의 개구부로부터, 제2 노즐(12)은 시료 용기(18)의 저면(底面)으로부터 수분자를 공급한다. 제1 노즐(11)은 시료 용기(18)의 개구부로부터 시료(3)로 직접 수증기(수분자)를 분사시킴으로써, 시료 가공면(4)의 근방에 도달하는 수분자의 비율을 많게 할 수 있다. 제2 노즐(12)은 시료 용기(18)의 저면으로부터 수증기(수분자)를 분출시켜, 시료 용기(18)의 벽면에서 산란시킴으로써, 시료(3)의 시료 가공면 근방에 도달하는 수분자의 양을 많게 할 수 있다. 이 때문에, 시료 용기(18)의 상면의 개구부는 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하지만, 후술하는 바와 같이 이온 빔(2)을 시료 표면에 대하여 경사시켜 조사시킬 경우도 있으므로, 그것을 위한 여유는 필요하다. 이와 같이, 시료 용기(18) 및 노즐(11, 12)에 의해, 수분자가 가능한 한 시료(3)의 시료 가공면 근방에 머무르도록되어 있다.
또한, 실시예 1의 수증기 공급 기구는 어시스트 가스로서 공급하는 물의 증기압을 제어하고, 노즐(11, 12)로부터 공급되는 수분자의 양을 줄임으로써, 수증기가 과잉으로 진공 챔버(6)에 공급되는 것에 의한 진공도의 저하를 억제한다. 이하, 그 기구에 대해서 설명한다.
기화 용기(17)에는, 이온 액체 저장부(24)에 저장되어 있는 이온 액체와 물 저장부(25)에 저장되어 있는 물과의 혼합 용액(13)이 저장되어 있으며, 혼합 용액(13)을 기화시킴으로써, 물의 증기압을 저하시켜(라울의 법칙), 낮은 증기압의 수증기를 진공 챔버(6)에 도입한다. 도입되는 물의 증기압을 낮게 함으로써, 진공 챔버(6)에 공급되는 수분자의 양을 적게 할 수 있다. 여기에서는 이온 액체로서, 융점이 100℃ 이하이며, 물에 의해 희석 가능한 수용성의 이온 액체를 이용한다.
수증기 공급 기구는 노즐(11, 12) 및 노즐에 연결되는 배관 부분을 제외하고, 진공 챔버(6) 외의 대기압 분위기 중에 배치되어 있다. 기화 용기(17)에는, 이온 액체가 저장되는 이온 액체 저장부(24)가 배관(26)을 통해, 물이 저장되는 물 저장부(25)가 배관(27)을 통해 접속되어 있다. 기화 용기(17)에는, 액위(液位) 센서(19)에 의해 혼합 용액(13)의 양이 감시되고, 농도계(20)에 의해 혼합 용액(13)의 농도가 계측되고 있다. 용액 제어부(21)는, 농도계(20)로 계측되는 혼합 용액(13)의 액위와 농도가 최적값을 유지하도록, 배관(26)에 마련된 유량 조정 밸브(22), 및 배관(27)에 마련된 유량 조정 밸브(23)에 각각 제어 신호를 보냄으로써, 이온 액체 저장부(24) 및 물 저장부(25)로부터 각각의 액체가, 배관(26) 및 배관(27)을 통과하여 기화 용기(17)에 공급된다.
기화 용기(17)에는 노점계(29)가 더 설치되어, 기화 용기(17) 내에 체류하고 있는 수증기의 농도(습도)를 측정하고 있다. 한편, 시료 용기(18)의 시료 가공면(4)의 근방에도 노점계(30)가 설치되어, 시료 가공면(4)의 근방의 수증기의 농도(습도)를 측정하고, 각각의 측정값은 습도 제어부(28)로 감시하고 있다. 습도 제어부(28)는, 노점계(29)와 노점계(30)의 측정값을 바탕으로, 노즐(11, 12)로부터의 수증기의 공급량을 제어한다. (노점계(29)의 측정값)＞(노점계(30)의 측정값)일 경우, 개폐 밸브(7), 유량 조정 밸브(8)에 제어 신호를 보냄으로써 노즐(11)로부터 수증기를 분사시키고, 개폐 밸브(9), 유량 조정 밸브(10)에 제어 신호를 보냄으로써 노즐(12)로부터 수증기를 분출시켜, 시료 가공면(4)의 근방의 수증기의 농도를 상승시킨다. 노점계(30)로 측정되는 시료 가공면(4)의 근방의 수증기의 농도가 원하는 값, 예를 들면 노점계(29)의 측정값과 동등해지도록, 습도 제어부(28)는, 개폐 밸브(7), 유량 조정 밸브(8), 개폐 밸브(9), 유량 조정 밸브(10)를 제어하고, 노즐로부터 공급하는 수증기량을 조정하거나, 혹은 공급을 정지한다. 2개의 노즐의 쌍방을 사용해도 되고, 한쪽만을 사용해도 된다. 또한, 수증기를 연속적으로 공급해도 되고, 개폐 밸브(7, 9)를 펄스 신호에 의해 제어하고, 주기적으로 개폐되도록 하여, 수증기를 단속적으로 공급하도록 해도 된다. 수증기의 공급을 단속적으로 행함으로써, 노즐로부터 진공 챔버(6) 내에 공급되는 수증기량을 더 저감시킬 수 있다.
시료 가공면(4)의 근방에 체류하는 수증기(수분자)는, 이온 건(1)으로부터 조사되는 이온 빔(2)의 어시스트 가스가 되어, 이미드 결합을 갖는 재료를 포함하는 시료(3)의 가공 속도를 가속시킨다. 또한, 진공 챔버(6) 내에 공급된 수증기는, 대기압 분위기로부터 진공 분위기에 도입되고, 단숨에 팽창함으로써, 진공 챔버(6) 내의 시료(3)의 온도를 저하시키는 냉각 효과도 있다. 이에 따라, 이온 빔(2)에 의한 조사열에 의해 시료(3)가 승화 혹은 융해하는 것을 억제하는 효과가 있다.
도 2는, 도 1에 나타낸 이온 밀링 장치에 이온 건(1)의 경사 기구를 마련한 것이다. 경사 각도 θ로 이온 건(1)을 경사시킴으로써, 시료(3)의 표면을 보다 넓은 범위에서 평탄하게 가공하는 것이 가능하다. 경사 기구는, 이온 건(1)의 경사 각도 θ를 0∼90°까지 임의로 조정하는 것이 가능하며, 이온 건(1)의 경사 각도 θ에 의해, 시료 표면의 요철 형성을 제어할 수 있다.
도 3에, 시료(3)를 회전시키는 시료 회전 기구를 마련한 이온 밀링 장치를 나타내고 있다. 웜 기어(32) 상의 시료 유지부(5)에 시료(3)가 재치되고, 원통 웜(32a)을 구동하는 모터(33)가 회전함으로써, 웜 휠(회전반)(32b)이 연직 방향의 중심축(c)을 중심으로 회전한다. 시료 유지부(5)의 중심(34)은 중심축(c)에 맞춰 마련되고, 웜 휠(32b)의 회전과 함께, 시료 유지부(5) 및 시료(3)가 회전한다. 또, 이온 건(1)의 경사 각도 θ가 0°일 경우에는, 이온 건 중심은 시료 유지부(5)의 중심(34) 및 중심축(c)에 일치한다.
또한, 이온 건(1)에는 경사 기구에 더하여, 이온 건(1)을 Z 방향(연직 방향) 또는 Y 방향(수평 방향)으로 이동시키는 이동 기구를 마련한다. 이온 건(1)을 이동 기구에 의해 이동시킴으로써, 시료대 중심(34)과 이온 건 중심(35)을 ε만큼 편심(偏心)하고, 시료 표면의 보다 넓은 범위를 평탄하게 가공하는 것이 가능해진다.
이온 빔에 의한 밀링 가공 속도(스퍼터 수율)는, 이온 빔(2)의 조사 각도에 의존성이 있으며, 또한 가공되는 재료에 따라 다른 의존성을 나타낸다. 도 4에는 Si의 빔 조사 각도 의존성(41)과 Cu의 빔 조사 각도 의존성(42)을 나타내고 있다. 이 성질을 이용하여, 빔 조사 각도를 제어함으로써, 원하는 가공면을 얻을 수 있다.
예를 들면, 이온 건(1)의 이동 기구에 의해 시료 유지부(5)의 중심(34)과 이온 건 중심을 ε만큼 편심시키며, 또한 이온 건(1)의 경사 기구에 의해, 시료 표면에 대한 이온 건 중심(35c)을 30°로 유지하면서, 이온 빔(2)을 조사해서 가공한다. 도 4에 예시하는 바와 같이, 빔 조사 각도가 30° 정도일 경우, 재료에 따른 밀링 레이트의 차이가 크다. 이 때문에, 시료 재료의 조직이나 결정 방위에 따른 밀링 레이트의 차이를 반영한 요철면을 형성할 수 있다. 이러한 가공면은 결정 입계의 관찰이나 다층막 단면의 층 판별 등을 목적으로 할 경우에 적합하다.
이에 대하여, 이온 건(1)의 경사 기구에서, 시료 표면에 대한 이온 건 중심(35c)의 축을 80°로 유지하면서, 이온 빔(2)을 조사해서 가공한다. 도 4에 예시하는 바와 같이, 빔 조사 각도가 80° 정도일 경우, 재료에 따른 밀링 레이트의 차이가 작다. 이 때문에, 시료 재료 조성의 밀링 레이트차에 의한 요철 형성을 억제한, 비교적 평탄한 가공면을 형성할 수 있고, 기계 연마 등으로 피할 수 없는 연마흔의 제거를 목적으로 한 최종 마무리를 목적으로 할 경우에 적합하다.
도 5a는 시료 용기(18) 내에 시료 회전 기구를 구성하는 웜 기어를 내장한 예이다. 이 경우는, 도 1과 같이 시료 용기(18)의 바닥에 제2 노즐(12)을 배치하면 웜 휠(회전반)에 의해 방해되어 수분자가 시료 가공면(4)의 근방에 도달하기 어려워질 우려가 있다. 이 때문에, 이 예에서는, 시료(3)는 웜 휠(회전반) 상에 배치되는 시료 유지부(5) 상에 재치되고, 시료 용기(18)의 측면으로부터 시료(3)에 수증기가 공급되도록 노즐을 배치하고 있다. 노즐(11) 및 노즐(12)은, 시료(3)의 시료 가공면(4)보다 높은 위치가 되도록 배치되어 있다. 또, 여기에서는 2개의 노즐로부터 수증기를 공급하는 예를 나타내고 있지만, 노즐의 수는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 도 5b는 시료 용기(18)를 웜 휠(회전반) 상에 배치하는 예이다. 이 예에서는, 웜 휠의 중심을 관통하도록 제2 노즐(12)을 배치하고 있다.
(실시예 2)
도 6은, 단면 밀링에 적합한 이온 밀링 장치로서, 시료 용기(18)의 근방을 나타내고 있다. 도 6에 도시하지 않은 부분은 도 1과 공통이다. 차폐판(63)을 이용하여 시료(3)의 단면을 제작한다. 시료 유지부(61)는 결합부(64)에서 스윙축(72)에 결합되고, 스윙축(72)은 모터(71)에 결합된다. 모터(71)는, 중심축(D)을 중심으로, 시계 회전 방향, 반시계 회전 방향으로 각도 φ만큼, 스윙축(72)을 스윙시킨다. 중심축(D)은 수평 방향으로 연장되고, 시료 유지부(61)의 중심을 지나, 시료(3)의 상면과 같은 높이가 되는 위치에 배치되어 있다. 시료 유지부(61)에는 개구부(62)가 마련되어 있다. 시료(3)는, 차폐판(63)으로부터 소정의 길이 돌출하도록 시료 유지부(61)에 재치되고, 시료(3)가 돌출된 부분은, 시료 유지부(61)의 개구부(62)에 위치하도록 되어 있다. 시료(3)는 모터(71)에 의해, 중심축(D)을 중심으로 시계 회전 방향, 반시계 회전 방향으로 스윙되면서, 이온 빔(2)이 시료(3)의 바로 위로부터 조사됨으로써, 시료(3)의 단면 밀링이 실행된다. 시료(3)는 시료 유지부(61)의 개구부(62)에 돌출되어 있음으로써, 이온 빔(2)이 시료 유지부(61)에 닿아서 시료 유지부(61)가 스퍼터되고, 시료(3)의 단면이 오염되는 것이 방지된다.
본 실시예에 있어서도, 이미드 결합을 갖는 재료의 가공 시간을 빠르게 하기 위해, 수증기를 공급한다. 도 6의 구성에서는 시료 유지부(61)는 스윙 동작을 행하기 때문에, 안정적으로 시료 가공면 근방에 수증기를 공급하기 위해, 시료 용기(18)의 측면으로부터 시료(3)로 수증기가 분출되도록 배치하고 있다. 도 5a와 마찬가지로, 노즐(11) 및 노즐(12)은, 시료(3)의 상면보다 높은 위치가 되도록 배치되어 있다. 여기에서는 2개의 노즐로부터 수증기를 공급하는 예를 나타내고 있지만, 노즐의 수는 특별히 한정되지 않는다.
도 7에, 냉각 기구를 마련한 이온 밀링 장치를 나타낸다. 차폐판(63)의 상면과 냉각 기구(80)를 편조선(編組線)(81)으로 연결함으로써, 차폐판(63)을 통해 시료(3)를 냉각한다. 제1 노즐(11), 제2 노즐(12)로부터 수증기를 분사하는 것에 의한 냉각 효과에 더하여, 시료(3)를 더 식히면서 단면 밀링을 행하는 것이 가능하다. 특히, 저융점 시료의 단면 제작을 행할 때에는, 이온 빔(2)에 의한 시료(3)의 온도 상승에 의한 시료(3)의 열 대미지를 저감하기 위해, 저에너지의 이온 빔(2)을 시료(3)에 조사하는 것이 일반적이지만, 냉각 기구(80)를 마련함으로써, 이온 빔(2)에 의한 조사열에 의한 영향을 더 억제할 수 있다.
1: 이온 건 2: 이온 빔
3: 시료 4: 시료 가공면
5, 61: 시료 유지부 6: 진공 챔버
7, 9: 개폐 밸브 8, 10: 유량 조정 밸브
11, 12: 노즐 13: 혼합 용액
17: 기화 용기 18: 시료 용기
19: 액위 센서 20: 농도계
21: 용액 제어부 22, 23: 유량 조정 밸브
24: 이온 액체 저장부 25: 물 저장부
26, 27: 배관 28: 습도 제어부
29, 30: 노점계 32: 웜 기어
33: 모터 62: 개구부
63: 차폐판 64: 결합부
71: 모터 72: 스윙축
80: 냉각 기구 81: 편조선

Claims (14)

  1. 시료를 진공 분위기로 유지하는 진공 챔버와,
    상기 시료에 비집속(非集束)의 이온 빔을 조사하는 이온 건과,
    수용성의 이온 액체와 물과의 혼합 용액을 저장하는 기화 용기와,
    상기 혼합 용액을 기화시킨 수증기를, 상기 이온 빔에 의한 상기 시료의 가공면의 근방에 공급하는 노즐을 갖는 이온 밀링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공 챔버 내에 설치되고, 상면에 개구부를 갖는 시료 용기를 갖고,
    상기 시료는 상기 시료 용기 내에 재치(載置)되고, 상기 시료 용기의 상기 개구부로부터 상기 이온 빔이 상기 시료의 가공면에 조사되는 이온 밀링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노즐은, 제1 노즐과 제2 노즐을 포함하고,
    상기 제1 노즐은, 상기 시료 용기의 상기 개구부로부터 상기 시료의 가공면으로 상기 수증기를 분사하도록 배치되고,
    상기 제2 노즐은, 상기 시료 용기의 저부(底部)로부터 상기 시료 용기에 상기 수증기를 공급하도록 배치되는 이온 밀링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    연직 방향의 중심축을 중심으로 회전하는 회전반을 갖는 시료 회전 기구를 갖고,
    상기 시료 용기는 상기 회전반 상에 배치되고,
    상기 제2 노즐은, 상기 회전반의 중심을 지나 상기 시료 용기의 저부로부터 상기 시료 용기에 상기 수증기를 공급하도록 배치되는 이온 밀링 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 시료 용기 내에 배치되며, 또한 연직 방향의 중심축을 중심으로 회전하는 회전반을 갖는 시료 회전 기구와,
    상기 회전반 상에 배치되는 시료 유지부를 갖고,
    상기 시료는, 상기 시료 유지부 상에 재치되고,
    상기 노즐은, 상기 시료 용기의 측면으로부터 상기 시료 용기에 상기 수증기를 공급하도록 배치되는 이온 밀링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기화 용기에 있어서의 상기 혼합 용액의 액위(液位)를 감시하는 액위 센서와,
    상기 기화 용기에 있어서의 상기 혼합 용액의 농도를 측정하는 농도계와,
    상기 혼합 용액의 액위와 농도에 의거하여, 상기 기화 용기에 공급하는 상기 이온 액체의 양과 상기 물의 양을 제어하는 용액 제어부를 갖는 이온 밀링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기화 용기는 대기압 분위기 중에 배치되어 있는 이온 밀링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기화 용기에 있어서의 습도를 측정하는 제1 노점계와,
    상기 이온 빔에 의한 상기 시료의 가공면의 근방에 있어서의 습도를 측정하는 제2 노점계와,
    상기 제1 노점계의 측정값과 상기 제2 노점계의 측정값에 의거하여, 상기 노즐로부터의 상기 수증기의 공급량을 제어하는 습도 제어부를 갖는 이온 밀링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 습도 제어부는, 상기 노즐로부터 상기 수증기를 연속적 또는 단속적으로 공급하는 이온 밀링 장치.
  10. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 이온 건을 경사시키는 경사 기구와, 상기 이온 건을 연직 방향 또는 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구를 갖는 이온 밀링 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 시료 용기 내에 배치되고, 상기 시료를 유지하는 시료 유지부와,
    상기 시료를 상기 이온 빔으로부터 차폐하는 차폐판과,
    상기 시료는, 상기 차폐판으로부터 소정의 길이만큼 돌출하도록 배치되고, 상기 시료의 상기 차폐판으로부터 돌출한 부분은 상기 시료 유지부의 개구부에 위치하도록 재치되는 이온 밀링 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 시료 유지부에 결합되고, 수평 방향으로 중심축을 갖는 스윙축을 갖고,
    상기 스윙축은 상기 중심축을 중심으로 시계 회전 방향, 반시계 회전 방향으로 소정의 각도 스윙하는 이온 밀링 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 시료 용기의 측면으로부터 상기 시료 용기에 상기 수증기를 공급하도록 배치되는 이온 밀링 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    냉각 기구와,
    상기 차폐판과 상기 냉각 기구를 접속하는 편조선(編組線)을 갖고,
    상기 차폐판을 통해 상기 시료가 냉각되는 이온 밀링 장치.
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