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Dokumentenidentifikation DE112006000517T5 10.01.2008
Titel Arbeitsstufe, Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung und Fokusstrahl-Arbeitsverfahren
Anmelder SII NanoTechnology Inc., Chiba, JP
Erfinder Adachi, Tatsuya, Chiba, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 112006000517
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, KE, KG, KM, KN, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, LY, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 21.02.2006
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2006/302989
WO-Veröffentlichungsnummer 2006092975
WO-Veröffentlichungsdatum 08.09.2006
Date of publication of WO application in German translation 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse G01N 1/28(2006.01)A, F, I, 20060221, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01J 37/317(2006.01)A, L, I, 20060221, B, H, DE   G01N 1/32(2006.01)A, L, I, 20060221, B, H, DE   H01J 37/20(2006.01)A, L, I, 20060221, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung ist eine, welche eine Arbeitsstufe, eine Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung, welche eine Arbeitsstufe aufweist, und auf eine Fokusstrahl-Arbeitsverfahren betrifft, welche beim Bearbeiten eines Arbeitsstückes (Werkstückes) verwendet werden, wobei ein fokussierter Strahl (Fokusstrahl) eingestrahlt wird, während das Arbeitsstück in einer Beobachtungsregion eines vorher bestimmten Bereichs beobachtet wird.

Hintergrund

In den letzten Jahren, auf eine hohe Integration von Halbleitern folgend, werden technische Entwicklungen in der Nanometer(nm)-Region nachgefragt. Eine davon ist ein Verfahren, in welchem für eine Probefertigung oder für eine Analyse eines Halbleiters, eines Bio-Chips, einer Mikromechanischen Maschine (MEMS) eine Probe eines Wafers oder eine ähnliche Probe als Teilschnitt angefertigt wird, wobei eine sehr dünne Schnittprobe (Arbeitsstück oder auch Werkstück) angefertigt wird, und die Schnittprobe unter dem Transmissionselektronenmikrosop (TEM), dessen Auflösungsvermögen hoch ist, beobachtet wird.

Obwohl es mehrere Verfahren gibt, diese Schnittproben herzustellen, welche mittels des TEMs beobachtet werden können, findet jedoch seit Kurzem ein Verfahren mittels einer FIB-Vorrichtung (FIB = focused beam, Fokusstrahl) unter Verwendung von Fokusstrahlen (FIB) zu deren Herstellung allgemeine Anwendung. Die Schnittproben, welche mit einer FIB-Vorrichtung hergestellt wurden, werden typischerweise, nachdem sie auf eine Arbeitsstufe einer TEM-Vorrichtung umgelagert worden sind, mit hohem Auflösungsvermögen beobachtet.

Wie oben erwähnt, ist es jedoch notwendig, die mittels der FIB-Vorrichtung angefertigte Schnittprobe auf die Arbeitsplattform der TEM-Vorrichtung umzulagern, um die Schnittprobe beobachten zu können. Deshalb erwies sich dieses Verfahren als beschwerlich und benötigte viel Zeit, bis die TEM-Beobachtung nach der Herstellung der Schnittprobe vorgenommen werden konnte. Insbesondere, falls es nach der Beobachtung zusätzlich noch erwünscht wurde, die Schnittprobe zu umzuarbeiten, wurde die Umlagerung erneut nötig, so dass sich dies als ein sehr zeitraubendes und mühsames Verfahren herausstellte. Fernerhin stellte es sich als ein nervenaufreibendes Verfahren dar, da es galt, den Verlust der Schnittprobe oder ein ähnliches Vorkommnis beim Ausführen der Umlagerung der Schnittprobe zu vermeiden.

Um Probleme wie diese zu beheben, wurde eine Probenherstellungsvorrichtung vorgeschlagen, deren Verwendung von der Herstellung der Schnittprobe bis zur Beobachtung einfach ist, wobei die Herstellung der Schnittprobe in einer einzigen Vorrichtung ausgeführt werden kann und die hergestellte Schnittprobe ohne weiteres auf eine Analysevorrichtung transferiert (umgelagert) werden kann (siehe auch Patentdokument 1 und 2).

Diese Probenherstellungsvorrichtung weist Feinbewegungsmittel einer Probenstufe auf, welche an einer Probenkammer angebracht sind, deren inneres Volumen bis auf ein Vakuum abgepumpt werden kann, eine erste Stufe, die mittels der Feinbewegungsmittel der Probenstufe in die Probenkammer eingeführt werden kann und welche ein Probenstück befestigen kann, eine zweite Stufe, die einen Probeauszug (Schnittprobe) befestigen kann, welcher von einem Teil des Probenstückes hergestellt wurde, ein Transfermittel, welches den Probeauszug von der ersten Stufe in der Probenkammer auf die zweite Stufe umlagert, und zahlreiche andere Bestandteile, welche den Probenschnitt von dem Probenstück herstellen, oder welche einen Ablagerungsfilm (Abscheidungsfilm) in der Probenkammer erzeugen.

Weiterhin ist die zweite Stufe derart ausgeführt, dass während der Probeauszug befestigt wird, er in eine Eingabeöffnung einer anderen Analysevorrichtung eingeführt werden kann, beispielsweise in das Transmissionselektronenmikroskop (TEM), ein Rasterelektronenmikroskop (REM), ein Sekundärionenmassenspektrometer (SIMS), oder in ähnliche Vorrichtungen.

In dieser Probenherstellungsvorrichtung wird zunächst die erste Stufe in die Probenkammer durch die Feinbewegungsmittel der Probenstufe eingeführt und der Probenauszug wird aus dem Probenstück hergestellt. Nach dem Festhalten des Probenauszuges durch das Transfermittel, wird die erste Stufe aus dem Inneren der Probenkammer herausgezogen und die zweite Stufe wird eingeführt. Dies wird zunächst so ausgeführt, dass während dieser Gelegenheit ein Vakuum in der Probenkammer beibehalten wird. Nach der Einführung der zweiten Stufe, befestigt das Transfermittel die Probenauszughalterung des festgehaltenen Probenauszuges auf der zweiten Stufe. Zunächst wird das Festhalten und das Befestigen des Probeauszuges auf der zweiten Stufe ausgeführt, indem ein Ablagerungsfilm verwendet wird. Nachdem der Probenauszug auf der zweiten Stufe befestigt wurde, kann der Probenauszug ohne weiteres umgelagert werden, indem die zweite Stufe herausgezogen wird und in eine Eingabeöffnung einer anderen Analysevorrichtung eingeführt wird, beispielsweise die einer TEM-Vorrichtung, so dass es ermöglicht wird, sowohl eine Arbeitseinsparung als auch eine Zeiteinsparung des Arbeitsablaufes zu erreichen. Da es unnötig ist, das Probestück direkt mit der Hand zu berühren, nachdem das Probestück an der ersten Stufe befestigt wurde, ist es möglich, den Verlust des Probenstücks oder ein ähnlich schädliches Vorkommnis unmöglich werden zu lassen.

  • Patentdokument 1: JP-A-2004-301853 Gazette
  • Patentdokument 2: JP-A-2004-309499 Gazette
  • Dokument (kein Patent) 1: „Saishin Doukou of MEMS, MEMS Technique", Tore Research Center, 2004, veröffentlicht im Mai 2005

Offenbarung der Erfindung Probleme, wonach die Erfindung zu lösen ist

In der obigen konventionellen Methode verbleiben jedoch die folgenden Probleme weiterhin.

Obwohl die Umlagerung des Probenauszuges oder des Werkstückes in kurzer Zeit vorgenommen werden kann, ist es gemäß den Probenherstellungsvorrichtungen, die in Patentdokumenten 1 und 2 beschreiben werden, immer noch notwendig, die erste und die zweite Stufe auszutauschen. Folglich ist der Austausch der Stufen jedes Mal notwendig wenn der Probenauszug hergestellt wird, und die Zeitspanne zur kontinuierlichen Bearbeitung mehrerer Proben ist durch den Austausch der Stufen derart groß, dass es unmöglich ist, eine gute Arbeitseffizienz zu erreichen.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Nachteile gemacht, und ihr Ziel besteht darin, eine Arbeitsstufe, eine Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung und ein Fokusstrahl Arbeitsverfahren bereit zu stellen, wobei die Arbeit effizient verrichtet werden kann, indem das Werkstück leicht umgelagert werden kann, ohne in Kontakt mit der Außenseite zu gelangen.

Mittel zur Lösung des Problems:

Um die obigen Probleme zu lösen, weist die Erfindung die folgenden Mittel auf.

Insbesondere wird eine Arbeitsstufe gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, welche zum Bearbeiten eines Werkstückes verwendet wird, indem ein Fokusstrahl eingestrahlt wird während das Werkstück in einer Beobachtungsregion eines vorher bestimmten Bereichs beobachtet wird, welche Arbeitsstufe sich dadurch auszeichnet, dass ein Tisch mehrere Befestigungsunterlagen hat, auf deren oberen Flächen das Werkstück entsprechend befestigt werden kann, und dass es ein Rotationsneigungsmittel aufweist, welches entsprechend die Befestigungsunterlage um eine Z-Achse senkrecht zu der oberen Fläche drehen kann und die obere Fläche um einen beliebigen Winkel neigen kann, und dass der Tisch derart bewegt werden kann, um die mehreren Befestigungsunterlagen entsprechend im Inneren der Beobachtungsregion anzuordnen.

Das Werkstück kann auf der Arbeitsstufe gemäß dieser Erfindung, an der oberen Fläche jeder Befestigungsunterlage schnell in der Beobachtungsregion entsprechend positioniert werden, da der Tisch beweglich ausgeführt ist. Dadurch kann das Werkstück, welches auf einer Befestigungsunterlage befestigt ist, während es beobachtet wird effizient bearbeitet werden, so dass es möglich ist, die Effizienz des gesamten Verfahrens zu steigern.

Weiterhin ist es möglich, das Werkstück leicht auf eine andere Befestigungsunterlage umzulagern. Beispielsweise nachdem das Werkstück auf einer Befestigungsunterlage befestigt wurde und in der Beobachtungsregion bearbeitet wurde, wird es von der Befestigungsunterlage entfernt, indem es von einem Manipulator oder einer ähnlichen Vorrichtung angehoben wird. Während eine andere Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion durch das Bewegen des Tisches angeordnet wird, ist es leicht möglich, das Werkstück auf die andere Befestigungsunterlage umzulagern.

Nachdem es möglich ist, jede Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion nur durch die Bewegung des Tisches entsprechend anzuordnen, ist es ebenso möglich, eine kontinuierliche Bearbeitung des Werkstückes auszuführen, welches bisher eine lange Zeit benötigte, so dass es nun möglich wird, eine Verkürzung der Arbeitszeit und eine Reduktion der Herstellungskosten in den Arbeitsabläufen zu erreichen.

Da ein Rotationsneigungsmittel vorgesehen ist, kann weiterhin jede Befestigungsunterlage um die zu der oberen Fläche senkrechten Z-Achse gedreht und um einen beliebigen Neigungswinkel geneigt werden. Weiterhin kann die Bearbeitung, wenn das Werkstück in der Beobachtungsregion bearbeitet wird, durch Bestrahlen mit dem Fokusstrahl aus jeder Richtung ausgeführt werden, wodurch die Arbeitssicherheit gesteigert, die Verwendung der Vorrichtung erleichtert und wodurch deren Benutzerfreundlichkeit gesteigert wird.

Die Arbeitsstufe in der vorliegenden Erfindung zeichnet sich fernerhin dadurch aus, dass in der Arbeitsstufe der vorliegenden Erfindung der Tisch in einer rechteckigen Form ausgeführt ist, welche sich in eine Richtung erstreckt, wenn von oben betrachtet, und die mehreren Befestigungsunterlagen derart angeordnet sind, dass sie nebeneinander in einer Reihe in der einen Richtung angeordnet sind.

Bei der Arbeitsstufe dieser Erfindung kann jede der Befestigungsunterlagen, nachdem die mehreren Befestigungsunterlagen in einer Reihe auf dem Tisch angeordnet sind, in der Beobachtungsregion lediglich dadurch angeordnet werden, dass der Tisch in eine Richtung bewegt wird. Aus diesem Grund wird eine Vereinfachung der Anordnung und eine Erleichterungen in der Verwendung erreicht.

Weiterhin kann sich eine Arbeitsstufe entsprechend der vorliegenden Erfindung dadurch auszeichnen, dass sie ein Rückhaltemittel aufweist, welches das Werkstück in der Beobachtungsregion zurückhält und es wenigstens von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage trennt.

Es ist möglich auf der Arbeitsstufe, da sie ein Rückhaltemittel aufweist, das Werkstück leicht von einer Befestigungsunterlage zu einer anderen Befestigungsunterlage umzulagern. Dadurch kann das Werkstück, dessen Bearbeitung in der Beobachtungsregion beendet ist, zurückgehalten und von der oberen Fläche getrennt werden. Darauf folgend wird eine andere Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion positioniert, indem der Tisch bewegt wird. Durch das Befestigen des zurückgehaltenen Werkstückes auf der oberen Fläche der anderen Befestigungsunterlage, ist es möglich, die Umlagerung leicht auszuführen.

Dadurch ist es möglich, den Arbeitsgang auszuführen, indem das Werkstück, welches auf einer Befestigungsunterlage befestigt ist, mit dem Werkstück zu verbinden, welches auf der einer anderen Befestigungsunterlage befestigt ist. Somit kann die Vielseitigkeit der Arbeitsanwendungen erweitert und die Benutzerfreundlichkeit erhöht werden.

Weiterhin kann sich eine Arbeitsstufe gemäß der vorliegenden Erfindung auch dadurch auszeichnen, dass die Arbeitsstufe der vorliegenden Erfindung ein Neigungsmittel aufweist, welches erlaubt, den Tisch um einen beliebigen Winkel zu neigen, und dadurch, dass das Rückhaltemittel derart ausgeführt ist, dass es zusammen mit dem Tisch geneigt werden kann.

Bei der Arbeitsstufe der vorliegenden Erfindung werden der Tisch und das Rückhaltemittel zusammen durch das Neigungsmittel geneigt, wobei die gegenseitige relative Position beibehalten wird. Deshalb ist es möglich, den Fokusstrahl von jeder Richtung einzustrahlen, wenn das Werkstück durch das Rückhaltemittel umgelagert wird und mit dem Werkstück, welches auf der anderen Befestigungsunterlage befestigt ist, in Kontakt gebracht wird, um dadurch zeitweise die Kontaktstellen zu verbinden, indem der Fokusstrahl verwendet wird. Deshalb ist es möglich, eine zeitweise Verbindung akkurat auszuführen, wobei die Arbeitsgenauigkeit im Vergleich zu anderen Verfahren gesteigert werden kann.

Weiterhin kann eine Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sich dadurch auszeichnen, dass sie eine erfindungsgemäße Arbeitsstufe aufweist, sowie ein Beobachtungsmittel, welches das Werkstück beobachtet, welches in der Beobachtungsregion angeordnet ist, und ein Bestrahlungsmittel (Einstrahlmittel), welches den Fokusstrahl auf das Werkstück strahlt, welches in der Beobachtungsregion angeordnet ist.

Bei der Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es fernerhin möglich, die Bearbeitung des Werkstückes dadurch auszuführen, dass der Fokusstrahl auf das Werkstück durch das Bestrahlungsmittel eingestrahlt wird, während das Werkstück in der Beobachtungsregion durch das Beobachtungsmittel beobachtet wird. Speziell ist es möglich, ohne weiteres die Bearbeitung des Werkstücks kontinuierlich auszuführen, da die Arbeitsstufe, welche einen beweglichen Tisch aufweist, erlaubt, jede Befestigungsunterlage leicht entsprechend in der Beobachtungsregion anzuordnen. Dementsprechend ist es möglich, eine Einsparung in Arbeitszeit und eine Reduzierung der Bearbeitungskosten herbeizuführen. Weiterhin kann das Werkstück durch das Bestrahlen mit dem Fokusstrahl aus jedem Winkel bearbeitet werden, nachdem die Befestigungsunterlage um die Z-Achse durch das Rotationsneigemittel gedreht und geneigt werden kann. Folglich kann die Bestrahlung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, wobei die Genauigkeit des gesamten Arbeitsablaufes gesteigert wird. Weiterhin ist es leicht zu benutzen und weist eine große Benutzerfreundlichkeit auf.

Ein Fokusstrahl-Arbeitsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, welches ein Werkstück bearbeitet, indem dieses mit einem Fokusstrahl bestrahlt wird, wobei eine von mehreren Befestigungsunterlagen, auf deren obere Fläche das Werkstück befestigt ist, in einer Beobachtungsregion eines vorher bestimmten Bereichs angeordnet ist, und es zeichnet sich dadurch aus, dass es ein Anordnungsverfahren aufweist, welches eine der Befestigungsunterlagen in der Beobachtungsregion anordnet, indem ein Tisch, welcher mehrere Befestigungsunterlagen aufweist, bewegt wird, welches ein Grobbearbeitungsverfahren nach dem Anordnungsverfahren aufweist, in welchem das Werkstück durch Bestrahlen mit dem Fokusstrahl während das Werkstück beobachtet wird grob bearbeitet wird, welches ferner ein Trennverfahren nach dem Grobbearbeitungsverfahren aufweist, welches das grob bearbeitete Werkstück von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage trennt, indem es von einem Rückhaltemittel zurückgehalten wird, welches ferner ein Bewegungsverfahren nach dem Trennverfahren aufweist, in welchem eine andere Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion angeordnet wird, indem der Tisch bewegt wird, welches ferner ein Kontaktverfahren nach dem Bewegungsverfahren aufweist, in welchem das getrennte Werkstück an die andere Befestigungsunterlage angenähert wird und mit dem anderen Werkstück in Kontakt gebracht wird, welches ferner ein Feinbearbeitungsverfahren nach dem Kontaktverfahren aufweist, in welchem der Fokusstrahl die Kontaktbereiche des einen Werkstückes und das anderen Werkstücks bestrahlt, um somit beide aneinander zu binden und in welchem das grob bearbeitete Werkstück feinbearbeitet wird, und in welchem Arbeitsverfahren gelegentlich in dem Grobbearbeitungsverfahren und dem Feinbearbeitungsverfahren die Befestigungsunterlage um eine Z-Achse senkrecht zu der oberen Fläche gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt wird.

Bei dem Fokusstrahl-Arbeitsverfahren gemäß dieser Erfindung kann beispielsweise ein einfaches Umlagern des Werkstückes erfolgen, wie etwa eines auf der Befestigungsunterlage befestigten Diamantabtragungskorns (Diamantkorn, zu schleifendes Diamantkorn) auf ein anderes Werkstück, beispielsweise der Seite eines Trägerarms, welcher auf einer anderen Befestigungsunterlage befestigt ist, wobei es auf einem Ende des Trägerarms befestigt werden kann, indem beispielsweise ein Ablagerungsfilm verwendet wird.

Zunächst wird in dem Anordnungsverfahren die Befestigungsunterlage, auf welcher das Diamantabtragungskorn befestigt ist, in der Beobachtungsregion durch Bewegen des Tisches angeordnet. Anschließend wird durch das Grobbearbeitungsverfahren ein geeignetes Korn (entsprechend der Größe, der äußeren Form oder weiterer Eigenschaften) für eine Nadelspitze ausgewählt, indem eine Beobachtung des Diamantabtragungskorns ausgeführt wird, und durch Bestrahlen des Diamantabtragungskorns mit dem Fokusstrahl wird es derart in seiner Form grob bearbeitet, dass es für eine Nadelspitze geeignet ist. Bei dieser Gelegenheit kann der Fokusstrahl von jeder Richtung eingestrahlt werden, und es ist möglich, das Grobbearbeitungsverfahren sicher auszuführen.

Anschließend im Trennungsverfahren wird das grob bearbeitete Diamantabtragungskorn durch ein Rückhaltemittel wie einen Manipulator zurückgehalten und von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage getrennt, indem es angehoben wird. Nach der Trennung wird in dem Bewegungsverfahren der Tisch bewegt, wodurch die andere Befestigungsunterlage, auf welcher der Trägerarm befestigt ist, in der Beobachtungsregion angeordnet wird. Nach der Bewegung des Tisches wird das Kontaktverfahren ausgeführt, in welchem das Diamantabtragungskorn während es beobachtet wird an den Trägerarm angenähert wird, und es wird mit einem zuvor bestimmten Bereich des Endes des Trägerarms in Kontakt gebracht.

Anschließend wird in dem Feinbearbeitungsverfahren der Trägerarm und das Diamantabtragungskorn durch den Ablagerungsfilm verbunden, indem beispielsweise der Fokusstrahl eingestrahlt wird, und das Diamantabtragungskorn wird feinbearbeitet, um die Nadelspitze zu formen. In diesem Verfahren kann, vergleichbar zu dem oben angeführten Grobbearbeitungsverfahren, der Fokusstrahl von jedem Winkel eingestrahlt werden, nachdem die Drehung und die Neigung der Befestigungsunterlage möglich ist, und eine Verbindung kann sicher ausgebildet werden, indem der Ablagerungsfilm um das Diamantabtragungskorn herum ausgebildet wird.

Auf diese Art und Weise kann das Werkstück bearbeitet werden während es leicht, nur durch die Bewegung des Tisches umgelagert wird, so dass dies ermöglicht, das Arbeitsverfahren mit Effizienz auszuführen. Insbesondere ist es auch möglich, lediglich durch die Bewegung des Tisches leicht die Bearbeitung des Werkstückes kontinuierlich auszuführen, was bisher eine lange Zeit erforderte, da jede Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion angeordnet werden kann, so dass es nun auch möglich ist, eine Verkürzung der Arbeitszeit und eine Reduzierung der Arbeitskosten zu erreichen.

Weiterhin zeichnet sich das Fokusstrahl-Arbeitsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, welches das Bearbeiten eines Werkstück durch Bestrahlen mit einem Fokusstrahl beinhaltet, wobei das Werkstück auf der oberen Fläche einer von mehreren Befestigungsunterlagen befestigt ist, welche in einer Beobachtungsregion eines vorher bestimmten Bereiches angeordnet wird, dadurch aus, dass es ein Anordnungsverfahren aufweist, welches eine der Befestigungsunterlagen in der Beobachtungsregion durch Bewegen des Tisches, welcher die mehreren Befestigungsunterlagen aufweist, anordnet, dass es ein Herstellungsverfahren nach dem Anordnungsverfahren aufweist, welches ein kleines Werkstückteil aus dem Werkstück herstellt, indem es den Fokusstrahl einstrahlt während das Werkstück beobachtet wird, dass es ein Trennverfahren nach dem Herstellungsverfahren aufweist, welches das kleine Werkstückteil von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage trennt, indem es von dem Rückhaltemittel zurückgehalten wird, dass es ein Bewegungsverfahren nach dem Trennverfahren aufweist, welches eine andere Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion durch Bewegen des Tisches anordnet, dass es ein Kontaktverfahren nach dem Bewegungsverfahren aufweist, welches das getrennte kleine Werkstückteil an die andere Befestigungsunterlage annähert und es dadurch mit dem anderen auf der oberen Fläche befestigten Werkstück in Kontakt bringt, und dass es ein Bindeverfahren nach dem Kontaktverfahren aufweist, welches den Fokusstrahl auf die sich berührende Bereiche des kleinen Werkstückteils und des anderen Werkstückes strahlt und so beide miteinander verbindet, und dass gelegentlich während des Herstellungsverfahrens und des Bindeverfahrens, die Befestigungsunterlage um eine zu der oberen Fläche senkrechten Z-Achse gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt wird.

In dem Fokusstrahl-Arbeitsverfahren gemäß dieser Erfindung, ist es möglich, eine TEM-Beobachtungsprobe herzustellen, indem ein Probestück (das kleine Werkstückteil des Werkstücke), welches auf der Befestigungsunterlage befestigt ist, leicht zu dem anderen Werkstück umgelagert werden kann, etwa einem Probehalter, der auf der anderen Befestigungsunterlage befestigt ist, und indem das Selbe durch die Benutzung eines Ablagerungsfilmes befestigt wird.

Zunächst wird durch das Anordnungsverfahren die Befestigungsunterlage, auf welcher die Probe befestigt ist, in der Beobachtungsregion angeordnet, indem der Tisch bewegt wird. Anschließend wird in dem Herstellungsverfahren die Probe geschnitten (hergestellt), indem der Fokusstrahl auf eine vorbestimmte Position eingestrahlt wird, während diese beobachtet wird. Nachdem die Befestigungsunterlage gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt werden kann, kann der Fokusstrahl von jeder Richtung eingestrahlt werden, und es ist möglich, ein Probestück einer beliebigen Form herzustellen.

Anschließend wird in dem Trennverfahren das hergestellte Probestück von dem Rückhaltemittel, etwa einem Manipulator, zurückgehalten und wird von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage getrennt, indem es angehoben wird. Nach der Trennung wird der Tisch in dem Bewegungsverfahren bewegt, wodurch die andere Befestigungsunterlage, auf welcher der Probenhalter befestigt ist, in der Beobachtungsregion angeordnet wird. Nach der Bewegung des Tisches wird das Kontaktverfahren ausgeführt, in welchem das Probestück an den Probenhalter angenähert wird, während es beobachtet wird, wobei es mit einer vorher bestimmten Position des Probenhalters in Kontakt gebracht wird.

Anschließend wird es in dem Bindeverfahren ermöglicht, eine TEM-Beobachtungsprobe herzustellen, indem die Probe, das Probestück und der Probehalter mittels des Ablagerungsfilmes beispielsweise nach Einstrahlen des Fokusstrahls aneinander gebunden werden. Nachdem die Drehung und die Neigung der Befestigungsunterlage genauso wie in dem oben erwähnten Herstellungsverfahren möglich sind, kann der Fokusstrahl aus jedem Winkel eingestrahlt werden, und ein sichere Verbindung kann erreicht werden, indem der Ablagerungsfilm um das Probenstück ausgebildet (abgeschieden) wird.

Das Werkstück kann bearbeitet werden, während es lediglich durch die Bewegung des Tisches ohne weiteres umgelagert wird, so dass es möglich ist, die Bearbeitung mit Effizienz auszuführen. Insbesondere ist es auch möglich, die kontinuierliche Bearbeitung des Werkstückes auszuführen, welche bisher lange Zeit in Anspruch nahm, indem nur der Tisch bewegt wird, und indem jede Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion angeordnet ist, so dass es nun möglich ist, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Arbeitskosten zu reduzieren.

Vorteile der Erfindung

Entsprechend der Arbeitsstufe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, leicht die kontinuierliche Bearbeitung des Werkstückes auszuführen, welches bisher lange Zeit in Anspruch nahm, nachdem jede Befestigungsunterlage entsprechend in der Beobachtungsregion einfach durch die Bewegung des Tisches positioniert werden kann, so dass es nun möglich ist, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Herstellungskosten für die Bearbeitung zu reduzieren.

Weiterhin ist es möglich gemäß der Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die Bearbeitung des Werkstückes durch Einstrahlung des Fokusstrahles von dem Bestrahlungsmittel auf das Werkstück auszuführen, während das Werkstück in der Beobachtungsregion durch das Beobachtungsmittel beobachtet wird. Speziell wird es durch die Arbeitsstufe, welche den beweglichen Tisch aufweist, ermöglicht, leicht die kontinuierliche Bearbeitung des Werkstückes vorzunehmen, nachdem jede Befestigungsunterlage leicht in der Beobachtungsregion positioniert werden kann, so dass es möglich ist, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Arbeitskosten zu reduzieren.

Weiterhin kann das Werkstück entsprechend des Fokusstrahl-Arbeitsverfahrens der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden, während es nur durch die Bewegung des Tisches leicht umgelagert wird, so dass es möglich ist, ein Bearbeiten effizient auszuführen. Insbesondere ist es auch möglich, leicht die kontinuierliche Bearbeitung des Werkstückes auszuführen, was bisher lange Zeit in Anspruch nahm, indem nur der Tisch bewegt wird, da jede Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion angeordnet werden kann, so dass es nun möglich ist, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Arbeitskosten zu reduzieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[1] ist eine Ansicht von oben, welche eine Ausführung einer Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung darstellt, welche eine erfindungsgemäße Arbeitsstufe aufweist, wobei ein Zustand dargestellt ist, in welchem die obere Fläche einer ersten Probenunterlage in der Beobachtungsregion positioniert ist.

[2] ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Zustandes.

[3] ist eine Ansicht von oben, welche einen Zustand zeigt, in welchem der Tisch der Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung, welche in 1 gezeigt ist, bewegt wurde und die obere Fläche der zweiten Probenunterlage in der Beobachtungsregion positioniert ist.

[4] ist eine Seitenansicht des in 3 gezeigten Zustandes.

B
Fokusstrahl (fokussierter Strahl)
D
Diamantabtragungskorn (Werkstück)
L
Trägerarm (anderes Werkstück)
S
Eine Richtung
W
Beobachtungsregion
1
Fokus strahl-Arbeitsvorrichtung
2
erste Probenunterlage (Befestigungsunterlage)
2a
obere Fläche der ersten Probenunterlage
3
zweite Probenunterlage (andere Befestigungsunterlage)
3a
obere Fläche der zweiten Probenunterlage
4
Arbeitsstufe
6
Bestrahlungsteil (Bestrahlungsmittel)
10
Tisch
11
Rotationsneigungsmittel
12
Rückhaltemittel
13
Neigungsmechanismus (Neigungsmittel, Kippmittel, Kippmechanismus)

Bevorzugte Art und Weise wie die Erfindung auszuführen ist

Nachfolgend wird eine erklärende Ausführung einer Arbeitsstufe, einer Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung und eines Fokusstrahl-Arbeitsverfahrens, alle gemäß der vorliegenden Erfindung, unter Hinweis auf die 1 bis 4 gegeben.

Anfänglich sei die erfindungsgemäße Ausführung an dem Beispiel eines Falles erklärt, in welchem das Werkstück ein zu schleifendes Diamantkorn (Diamantabtragungskorn) und ein Trägerarm sind, wobei das zu schleifende Diamantkorn am Ende des Trägerarms angebracht ist.

Wie in 1 und 2 gezeigt, weist eine Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung 1 entsprechend der vorliegenden Ausführung eine Arbeitsstufe 4 auf, die eine erste Probenunterlage 2 (Befestigungsunterlage) aufweist, auf deren obere Fläche 2a ein zu schleifendes Diamantkorn D befestigt ist, und eine zweite Probenunterlage (Befestigungsunterlage) 3, auf deren oberen Fläche 3a ein Trägerarm L befestigt ist, ein Beobachtungsmittel, welches in der Zeichnung nicht dargestellt ist, wobei das zu schleifende Diamantkorn D oder der Trägerarm L, die in der Beobachtungsregion W angeordnet sind, beobachtet werden, ein Bestrahlungsteil (Bestrahlungsmittel) 6, welcher einen Fokusstrahl B (fokussierter Strahl), etwa einen FIB-Strahl, auf das zu schleifende Diamantkorn D oder den Trägerarm L strahlt, welche in der Beobachtungsregion W angeordnet sind, und eine Gasversorgungsquelle 7, welche ein gasförmiges Rohmaterial G liefert, um den Ablagerungsfilm in der Beobachtungsregion W auszubilden (abzulagern).

Die Arbeitsstufe 4 wird beim Bearbeiten mittels Einstrahlen des Fokusstrahls B benutzt, während das zu schleifende Diamantkorn D oder der Trägerarm L in der Beobachtungsregion W eines vorher bestimmten Bereichs beobachtet werden, und sie weist einen Tisch 10 auf, welcher die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 aufweist, ein Rotationsneigungsmittel 11, welches entsprechend die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 um eine zu den oberen Flächen 2a und 3a senkrechte Z-Achse dreht und die oberen Flächen 2a und 3a um einen beliebigen Winkel neigt, ein Rückhaltemittel 12, welches das zu schleifende Diamantkorn D oder den Trägerarm L in der Beobachtungsregion W zurückhält und es wenigstens von der oberen Fläche 2a der ersten Probenunterlage 2 oder der oberen Fläche 3a der zweiten Probenunterlage 3 trennt, und einen Kippmechanismus (Neigungsmittel) 13, welcher den Tisch 10 um einen beliebigen Winkel neigt.

Die erste und die zweite Probenunterlage sind entsprechend einem Zylinder (Kreisquerschnitt) ausgebildet, beispielsweise mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 10 mm. Weiterhin sind die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 entsprechend an einer ersten Rotationsunterlage 15 und einer zweiten Rotationsunterlage 16 angebracht, welche scheibenförmig ausgebildet sind, so dass sie geneigt werden können, wenn ihre Mittelpunkte ausgerichtet sind. Sie sind so ausgeführt, dass die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 um einen beliebigen Winkel geneigt (gekippt) werden können, beispielsweise über einen Bereich von 0° bis 90°, wobei ihre unteren Flächen von Kippmechanismen mit sphärischen Flächen abgestützt werden, welche in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, und welche innerhalb der ersten Rotationsunterlage 15 und der zweiten Rotationsunterlage 16 bereitgestellt sind.

Der Tisch 10 ist annähernd von rechteckiger Form, welche sich in eine Richtung S erstreckt, wenn von oben betrachtet. Die erste Rotationsunterlage 15 und die zweite Rotationsunterlage 16 sind drehend auf dem Tisch 10 angebracht, wobei sie durch ein vorbestimmtes Längenintervall voneinander in der einen Richtung S beabstandet sind. Die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 sind also nebeneinander liegend in einer Reihe entlang der einen Richtung S angeordnet.

Weiterhin ist an dem Tisch 10 eine Motorwelle 17 angeordnet, welche von einem in der Zeichnung nicht gezeigten Motor drehend angetrieben wird. Diese Motorwelle 17 ist in der Nähe der zweiten Rotationsunterlage 16 derart angebracht, dass ihr Drehmittelpunkt mit der Achse A zusammenfällt, welche die Drehmittelpunkte der ersten Rotationsunterlage 15 und der zweiten Rotationsunterlage 16 verbindet. Ein Antriebsriemen 18 ist so angeordnet, dass er entsprechend an den äußeren Flächen der Motorwelle 17, der ersten Rotationsunterlage 15 und der zweiten Rotationsunterlage 16 anliegt. Dadurch werden die erste Rotationsunterlage 15 und die zweite Rotationsunterlage 16 zusammen, wenn die Motorwelle 17 gedreht wird, um die Z-Achse in die selbe Richtung gedreht. Den Drehungen der ersten Rotationsunterlage 15 und der zweiten Rotationsunterlage 16 folgend, werden auch die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 gleichfalls gedreht.

Der Kippmechanismus, die Motorwelle 17, der Antriebsriemen 18, die erste Rotationsunterlage 15 und die zweite Rotationsunterlage 16 bilden das obige Rotationsneigungsmittel 11.

Der Tisch 10 ist weiterhin beweglich an dem Sockel 20 angebracht, welcher wie ein Quader geformt ist. Als Bewegungsrichtung wird die Richtung entlang der Achse A vorgesehen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Tisch 10 entsprechend die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 in der obigen Beobachtungsregion W anordnen kann.

An dem Befestigungssockel 20 ist ferner eine Probe 22 angebracht, welche in ihrer Spitze eine Nadelprobe 21 zur Transplantation aufweist. Die Probe 22 ist dreidimensional beweglich in den Richtungen der Z-Achse und einer XY-Richtung senkrecht zur Z-Achse, und sie ist derart ausgeführt, dass sie einjustiert werden kann und die Spitze der Nadelprobe 21 für die Transplantation in die Beobachtungsregion W eintritt. Sie ist so ausgeführt, dass das zu schleifende Diamantkorn und der Trägerarm L an der Spitze der Nadelprobe 21 fixiert werden können und von dieser zur Transplantation mittels des Ablagerungsfilmes zurückgehalten werden. Ferner stellen die Nadelprobe 21 zur Transplantation und die Probe 22 das obige Rückhaltemittel 22 dar.

Weiterhin ist der Befestigungssockel 20 an das Ende eines Armes 25 befestigt, welcher in die Richtung der XY-Achse aus- oder eintreten kann, so dass er sich um die Achsenlinie A drehen kann. Konkret ist er am Ende des Armes 25 über den obigen Kippmechanismus 13 befestigt, so dass er über einen Bereich von ± 60° gekippt (geneigt) werden kann.

Durch diesen Kippmechanismus 13 werden der Tisch 10 und das Rückhaltemittel 12 zusammen geneigt, so dass beide ihr relatives Verhältnis zueinander beibehalten.

Weiterhin ist die Unterlagenendseite des Armes 25 an einer Unterlage 27 angebracht, welche an einem Frontflächenflansch 26 in der Z-Achsenrichtung beweglich angebracht ist. In anderen Worten ist der Befestigungssockel 20 mittels des Armes 25 in den drei Richtungen der XYZ-Achsen beweglich.

Es wird ein Fokusstrahl-Arbeitsverfahren erläutert, in welchem die obige Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung 1 benutzt wird, um ein zu schleifendes Diamantkorn D, welches auf der ersten Probenunterlage 2 befestigt ist, zu der Seite der zweiten Probenunterlage 3 umgelagert wird und an dem Ende des Trägerarms L befestigt wird.

Das Fokusstrahl-Arbeitsverfahren der vorliegenden Ausführung weist ein Anordnungsverfahren auf, welches die erste Probenunterlage 2, auf welcher das zu schleifende Diamantkorn D befestigt ist, in der Beobachtungsregion W durch Bewegen des Tisches 10 anordnet, ein Grobbearbeitungsverfahren nach dem Anordnungsverfahren, welches das zu schleifende Diamantkorn D durch Bestrahlen mit dem Fokusstrahl B grob bearbeitet während das zu schleifende Diamantkorn D beobachtet wird, ein Trennverfahren nach dem Grobbearbeitungsverfahren, welches das bearbeitete zu schleifende Diamantkorn D von der oberen Fläche 2a der ersten Probenunterlage 2 trennt, indem es von dem Rückhaltemittel 12 zurückgehalten wird, ein Bewegungsverfahren nach dem Trennverfahren, welches die zweite Probenunterlage 3 in der Beobachtungsregion W durch Bewegen des Tisches anordnet, ein Kontaktverfahren nach dem Bewegungsverfahren, welches das getrennte zu schleifende Diamantkorn an die zweite Probenunterlage (andere Befestigungsunterlage) annähert und es dadurch mit dem auf der oberen Fläche 3a befestigten Trägerarm L (anderes Werkstück) in Kontakt bringt, und ein Feinbearbeitungsverfahren nach dem Kontaktverfahren, welches den Fokusstrahl einstrahlt, um Teile des zu schleifenden Diamantkorns D und des Trägerarms L in Kontakt zu bringen und aneinander zu binden, sowie Feinbearbeiten des grobbearbeiteten zu schleifenden Diamantkorns D, und wobei gelegentlich während des Grobbearbeitungsverfahrens und des Feinbearbeitungsverfahrens die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 um die Z-Achse gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt werden.

Jedes dieser Verfahren wird nun im Detail erläutert.

Zunächst werden mehrere zu schleifende Diamantkörner D an der oberen Fläche 2a der ersten Probenunterlage 2 befestigt, sowie mehrere Trägerarme L werden auf der oberen Fläche 3a der zweiten Probenunterlage 3 befestigt. Anschließend, nachdem der Befestigungssockel grob in alle drei Richtungen mittels des Armes 25 bewegt wurde, wird das obige Anordnungsverfahren ausgeführt, in welchem die erste Probenunterlage 2, auf welcher das zu schleifende Diamantkorn D befestigt ist, in der Beobachtungsregion W durch Bewegen des Tisches 10 angeordnet wird. Dadurch kann mittels der Beobachtungsmittel eine Beobachtung der mehreren zu schleifenden Diamantkörner D vorgenommen werden, welche auf der oberen Fläche 2a der ersten Probenunterlage 2 befestigt sind. In der Beobachtung wird ein zu schleifendes Diamantkorn D aus den mehreren zu schleifenden Diamantkörnern D ausgewählt (beispielsweise aufgrund optimaler Größe, optimaler Form oder ähnlicher Faktoren), welches für eine Nadelspitze geeignet ist.

Durch Einstrahlen des Fokusstahls B aus dem Einstahlteil 6 auf das ausgewählte zu schleifende Diamantkorn D, wird das zu schleifende Diamantkorn grob bearbeitet, so dass seine Form eine gewünschte Form erhält. Während dieses Grobbearbeitungsverfahrens ist es möglich, das zu schleifende Diamantkorn D in eine gewünschte Form zu überführen, da mittels des Rotationsneigungsmittels 11 die erste Probenunterlage 2 um eine Z-Achse gedreht werden kann, und die obere Fläche 2a kann um einen beliebigen Winkel geneigt werden. Dadurch dass die Arbeitsumgebung des zu schleifenden Diamantkorns D mittels des Beobachtungsmittels beobachtet werden kann, kann die Grobbearbeitung des zu schleifenden Diamantkorns D sicher ausgeführt werden.

Nach dem Grobbearbeiten wird die Spitze der Nadelprobe 21 zur Transplantation mit dem zu schleifenden Diamantkorn D in Kontakt gebracht, indem die Nadelprobe 21 zur Transplantation über die Probe 22 in drei Dimensionen bewegt wird. Der Ablagerungsfilm (Abscheidungsfilm) wird dadurch ausgebildet, indem das gasförmige Rohmaterial G von der Gasversorgungsquelle 7 geliefert wird, der Fokusstrahl B wird eingestrahlt, und die Spitze der Nadelprobe 21 zur Transplantation und das zu schleifende Diamantkorn D werden fixiert (zurückgehalten, verbunden). Nach der Fixierung wird das obige Trennverfahren ausgeführt, indem die Probe 22 bewegt wird, welches das zu schleifende Diamantkorn D von der oberen Fläche 2a der ersten Probenunterlage 2 trennt.

Wie in 3 und 4 gezeigt, wird das obige Bewegungsverfahren nach der Trennung ausgeführt, welches die zweite Probenunterlage 3, auf welcher der Trägerarm L befestigt ist, in der Beobachtungsregion W anordnet, indem der Tisch 10 in die ein Richtung S, d.h. die Richtung der Achsenlinie A, bewegt wird. Das obige Kontaktverfahren wird ausgeführt, indem die Probe 22 während der Beobachtung mit dem Beobachtungsmittel, das zu schleifend Diamantkorn D, welches an der Spitze der Probe 22 zur Transplantation fixiert ist, mit dem Ende des Trägerarms L in Kontakt bringt.

Indem nun der Ablagerungsfilm ausgebildet wird, wird der Trägerarm L und das zu schleifende Diamantkorn D zeitweise miteinander verbunden (fixiert). Insbesondere da der Tisch 10 und das Rückhaltemittel 12 um die Achsenlinie A mittels des Kippmechanismus 13 geneigt werden können, wobei ihre gegenseitiges Anordnungsverhältis beibehalten wird, ist es leicht möglich, den Ablagerungsfilm auf einer gewünschten Position abzulagern, ohne dass der Vorgang von der Nadelprobe 21 zur Transplantation gestört würde.

Nachdem die obige zeitweise Fixierung beendet ist, wird eine Rückhaltung mittels des Rückhaltemittels 12 ausgebildet, indem der Ablagerungsfilm mittels der Einstrahlung des Fokusstrahls B die Nadelprobe 21 zur Transplantation und das zu schleifende Diamantkorn D miteinander verbindet. Nach Ausbildung der Rückhaltung durch Lieferung des gasförmigen Rohmaterials G und durch die Einstrahlung des Fokusstrahls B ist das zu schleifende Diamantkorn D vollständig am Ende des Trägerarms L befestigt, wobei beide aneinander gebunden sind, wird das Feinbearbeitungsverfahren ausgeführt, so dass das grobbearbeitete zu schleifende Diamantkorn D in die Nadelspitze überführt wird.

Insbesondere während der Dauer des Feinbearbeitungsverfahrens, welche vergleichbar mit der Dauer des obigen Grobbearbeitungsverfahrens ist, kann eine vollständige Verbindung erreicht werden, indem der Ablagerungsfilm vollständig um das zu schleifende Diamantkorn D abgelagert wird, und indem die Drehung und die Neigung der zweiten Probenunterlage 3 durch das Rotationsneigemittel ermöglicht wird, und das Feinbearbeitungsverfahren kann sicher ausgeführt werden.

Durch das Ausführen dieser Verfahren ist es möglich, einen Trägerarm L herzustellen, der an seinem Ende das zu schleifende Diamantkorn D aufweist, welches zur Nadelspitze werden wird.

Entsprechend der Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung 1 und des Fokusstrahl-Arbeitsverfahrens der vorliegenden Ausführung, ist es möglich, den Fokusstrahl B von dem Einstrahlteil 6 einzustrahlen, während das zu schleifende Diamantkorn D oder der Trägerarm L, die in der Beobachtungsregion W angeordnet sind, durch das Beobachtungsmittel beobachtet wird. Insbesondere durch die Arbeitsstufe 4, die den beweglichen Tisch 10 aufweist, ist es möglich, leicht die Umlagerung des zu schleifenden Diamantkornes D nur durch die Bewegung des Tisches 10, wobei die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 entsprechend in der Beobachtungsregion W angeordnet sind, ohne dass das zu schleifende Diamantkorn D und der Trägerarm L nicht einmal an die Außenseite gelangt, so dass die der Arbeitsablauf mit hoher Effizient ausgeführt werden kann. Weiterhin kann auch das kontinuierliche Arbeiten, welches bisher viel Zeit benötigte, leicht ausgeführt werden, so dass eine Verkürzung der Arbeitszeit und eine Reduzierung der Arbeitskosten erzielt werden kann.

Weiterhin kann die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 können in der Beobachtungsregion W nur durch das Bewegen des Tisches 10 in die eine Richtung S angeordnet werden, nachdem die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 auf dem Tisch 10 nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind. Folglich ist es möglich eine Vereinfachung der Vorrichtung zu erreichen, welche leicht benutzt werden kann.

Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht lediglich auf die obigen Ausführungsbeispiele begrenzt und es ist möglich, zahlreiche Veränderungen vorzunehmen, welche nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.

Beispielsweise, obwohl die obige Vorrichtung zwei Befestigungsunterlagen, d.h. die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3, auf dem Tisch 10 vorsieht, ist die Ausführung nicht darauf beschränkt, und es können drei oder noch mehr Befestigungsunterlagen vorgesehen werden.

Weiterhin ist der Umfang nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, in welchem das zu schleifende Diamantkorn D und der Trägerarm L als Werkstücke eingesetzt werden, wobei das zu schleifende Diamantkorn D an dem Trägerarm L angebracht ist. Beispielsweise kann eine Beobachtungsprobe für ein TEM hergestellt werden, indem eine Probe und ein Probenhalter als Werkstücke eingesetzt werden, welche ein Probenstück der Probe durch den Fokusstrahl B herstellen, und das Probestück zu dem Probenhalter umgelagert wird.

Ein Fokusstrahl-Arbeitsverfahren weist in diesem Fall ein Anordnungsverfahren auf, welches die erste Probenunterlage 2, auf deren oberen Fläche 2a die Probe befestigt ist, in der Beobachtungsregion W durch Bewegen des Tisches 10 angeordnet wird, ein Herstellungsverfahren nach dem Anordnungsverfahren, welches das Probenstück (kleines Werkstückteil) der Probe durch Bestrahlen mit dem Fokusstahl B herstellt, während die Probe beobachtet wird, ein Trennverfahren nach dem Herstellungsverfahren, welches das Probenstück von der oberen Fläche 2a der ersten Probenunterlage 2 trennt, indem es von dem Rückhaltemittel 12 zurückgehalten wird, ein Bewegungsverfahren nach dem Trennverfahren, welches die zweite Probenunterlage 3 in die Beobachtungsregion durch Bewegen des Tisches 10 anordnet, ein Kontaktverfahren nach dem Bewegungsverfahren, welches das getrennte Probenstück an die zweite Probenunterlage 3 annähert, um es dadurch mit dem auf der oberen Fläche 3a befestigten Probenhalter in Kontakt zu bringen, ein Bindeverfahren nach dem Kontaktverfahren, welches den Fokusstrahl B auf die Kontaktstellen des Probenstücks und des Probenhalters strahlt, um beide aneinander zu binden, und während des Herstellungsverfahrens und des Bindeverfahrens werden gelegentlich die erste Probenunterlage 2 und die zweite Probenunterlage 3 um die Z-Achse gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt.

Es wird, falls detaillierter erklärt, zunächst die erste Probenunterlage 2, auf welcher die Probe befestigt ist, in der Beobachtungsregion W durch Bewegen des Tisches 10 in dem Anordnungsverfahren angeordnet. Anschließend wird eine Schnittbearbeitung in dem Herstellungsverfahren ausgeführt, indem der Fokusstrahl B auf eine vorbestimmte Position gestrahlt wird, während die Probe beobachtet wird, wodurch das Probenstück hergestellt wird. Nachdem die erste Probenunterlage gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt werden kann, kann der Fokusstrahl dann von jedem Winkel eingestrahlt werden, so dass es möglich ist, das Probenstück in einer beliebigen Form sicher herzustellen.

Anschließend wird in dem Trennverfahren die hergestellte Probe mittels des Rückhaltemittels 12 zurückgehalten und von der oberen Fläche 2a der ersten Probenunterlage 2 getrennt, indem sie angehoben wird. Nach der Trennung wird die zweite Probenunterlage 3, auf welcher der Probenhalter befestigt ist, durch Bewegen des Tisches 10 in dem Bewegungsverfahren in der Beobachtungsregion W angeordnet. Nach der Bewegung des Tisches 10 wird das Probenstück an den Probenhalter angenähert, während beobachtet wird, wodurch das Kontaktverfahren ausgeführt wird und das Probenstück mit einer vorbestimmten Position des Probenhalters in Kontakt gebracht wird.

Anschließend ist es möglich, die Beobachtungsprobe für das TEM herzustellen, indem in dem Bindeverfahren das Probenstück und der Probenhalter durch den Ablagerungsfilm beispielsweise mittels Einstrahlen des Fokusstrahls B gebunden werden.

Wie in dem obigen Herstellungsverfahren kann der Fokusstrahl B auch zu dieser Gelegenheit von jedem Winkel eingestrahlt werden, nachdem die Drehung und die Neigung der zweiten Probenunterlage 3 möglich sind, und eine sichere Verbindung kann ausgeführt werden, indem der Ablagerungsfilm um das Probenstück abgelagert wird.

Ebenso in diesem Falle und vergleichbar zu der Bearbeitungszeit des zu schleifenden Diamantkorns D ist es möglich, den Arbeitsablauf mit einer hohen Effizienz auszuführen, nachdem das Probenstück leicht bearbeitet werden kann, während es nur durch die Bewegung des Tisches 10 umgelagert wird. Außerdem kann auch das kontinuierliche Bearbeiten ohne weiteres ausgeführt werden, welches bisher sehr viel Zeit beanspruchte, so dass es nun möglich ist, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Arbeitskosten zu reduzieren.

Industrielle Anwendungen

Bei der Verwendung der Fokusstahl-Arbeitsvorrichtung kann auch die kontinuierliche Bearbeitung, welche bisher sehr viel Zeit in Anspruch nahm, ohne weiteres ausgeführt werden, nachdem jede Befestigungsunterlage entsprechend in der Beobachtungsregion nur durch Bewegung des Tisches 10 positioniert werden kann, so dass es nun möglich ist, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Herstellungskosten zu reduzieren.

Zusammenfassung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Arbeitsablauf effizient auszuführen, bei dem ein Werkstück ohne weiteres umgelagert wird, ohne dass es an eine Außenseite gelangt.

Eine Arbeitsstufe 4 wird bereit gestellt, die zur Bearbeitung eines Werkstückes D, L eingesetzt wird, indem ein Fokusstrahl B eingestrahlt wird, während das Werkstück D, L in einer Beobachtungsregion W eines vorher bestimmten Bereichs beobachtet wird, welche Arbeitsstufe einen Tisch 10 aufweist, der mehrere Befestigungsunterlagen 2, 3 aufweist, wobei auf den oberen Flächen 2a, 3a das Werkstück D, L entsprechend befestigt werden kann, und ein Rotationsneigungsmittel 11, welches die Befestigungsunterlage 2, 3 entsprechend um eine zu den oberen Flächen senkrechte Z-Achse dreht und die oberen Flächen 2a, 3a um einen beliebigen Winkel dreht, wobei der Tisch 10 bewegt werden kann, um die mehreren Befestigungsunterlagen 2, 3 entsprechend in dem Inneren einer Beobachtungsregion W anzuordnen.


Anspruch[de]
Eine Arbeitsstufe, die zur Bearbeitung eines Werkstückes benutzt wird, indem ein Fokusstahl eingestrahlt wird während das Werkstück in einer Beobachtungsregion eines vorher bestimmten Bereiches beobachtet wird, dadurch gekennzeichnet dass sie aufweist:

einen Tisch, der mehrere Befestigungsunterlagen aufweist, auf deren oberen Flächen entsprechend das Werkstück befestigt werden kann, und

ein Rotationsneigungsmittel, welches entsprechend die Befestigungsunterlage um eine Z-Achse senkrecht zu der oberen Fläche dreht und die obere Fläche um einen beliebigen Winkel neigt, und dass

der Tisch bewegt werden kann, um die mehreren Befestigungsunterlagen im Inneren der Beobachtungsregion entsprechend anzuordnen.
Eine Arbeitsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

der Tisch in einer rechteckigen Form ausgeführt ist, die sich in eine Richtung erstreckt, wenn von oben betrachtet, und

die mehreren Befestigungsunterlagen derart angeordnet sind, dass sie nebeneinander in einer Reihe in der einen Richtung angeordnet sind.
Eine Arbeitsstufe nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Rückhaltemittel aufweist, welches das Werkstück in der Beobachtungsregion zurückhält und es wenigstens von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage trennt. Eine Arbeitsstufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Neigungsmittel aufweist, welches den Tisch um einen beliebigen Winkel neigt, und dass das Rückhaltemittel derart ausgeführt ist, dass es zusammen mit dem Tisch geneigt werden kann. Eine Fokusstrahl-Arbeitsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:

eine Arbeitsstufe nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4,

ein Beobachtungsmittel, welches das in der Beobachtungsregion angeordnetes Werkstück beobachtet, und

ein Bestrahlungsmittel, welches den Fokusstrahl auf das in der Beobachtungsregion angeordnete Werkstück strahlt.
Ein Fokusstrahl-Arbeitsverfahren, welches ein Werkstück bearbeitet, indem ein Fokusstrahl auf das Werkstück gestrahlt wird, wobei eine von mehreren Befestigungsunterlagen, auf deren oberen Fläche das Werkstücks befestigt ist, in einer Beobachtungsregion eines vorher bestimmten Bereichs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet dass es aufweist:

ein Anordnungsverfahren, in welchem eine der Befestigungsunterlagen in der Beobachtungsregion angeordnet wird, indem ein Tisch bewegt wird, welcher die mehreren Befestigungsunterlagen aufweist,

ein Grobbearbeitungsverfahren, welches nach dem Anordnungsverfahren das Werkstück grob bearbeitet, indem der Fokusstrahl eingestrahlt wird während das Werkstück beobachtet wird,

ein Trennverfahren, welcher nach dem Grobbearbeitungsverfahren, das grob bearbeitete Werkstück von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage trennt, indem es von einem Rückhaltemittel zurück gehalten wird,

ein Bewegungsverfahren, welches nach dem Trennverfahren eine andere Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion durch das Bewegen des Tisches anordnet,

ein Kontaktverfahren, welches nach dem Bewegungsverfahren das getrennte Werkstück an die andere Befestigungsunterlage annähert, um es dadurch mit dem anderen Werkstück in Kontakt zu bringen, welches auf der oberen Fläche angeordnet ist, und

ein Feinbearbeitungsverfahren, welches nach dem Kontaktverfahren, den Fokusstrahl auf die Kontaktbereiche des Werkstückes und des anderen Werkstückes stahlt, um damit beide aneinander zu binden und welches das grob bearbeitete Werkstück feinbearbeitet, und dass

gelegentlich in dem Grobbearbeitungsverfahren und in dem Feinbearbeitungsverfahren die Befestigungsunterlage um eine Z-Achse senkrecht zu der oberen Fläche gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt wird.
Eine Fokusstrahl-Arbeitsverfahren, welches ein Werkstück bearbeitet, indem ein Fokusstrahl auf das Werkstück gestrahlt wird, wobei eine mehrerer Befestigungsunterlagen, auf deren oberen Fläche das Werkstücks befestigt ist, in einer Beobachtungsregion eines vorher bestimmten Bereichs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet dass es aufweist:

ein Anordnungsverfahren, welches eine der Befestigungsunterlagen in der Beobachtungsregion durch Bewegen des Tisches, welcher die mehreren Befestigungsunterlagen aufweist, anordnet,

ein Herstellungsverfahren, welches nach dem Anordnungsverfahren ein kleines Werkstückteil aus dem Werkstückes herstellt, indem der Fokusstrahl eingestrahlt wird, während das Werkstück beobachtet wird,

ein Trennverfahren, welches nach dem Herstellungsverfahren das kleine Werkstückteil von der oberen Fläche der Befestigungsunterlage trennt, indem es durch das Rückhaltemittel zurück gehalten wird,

ein Bewegungsverfahren, welches nach dem Trennverfahren, eine andere Befestigungsunterlage in der Beobachtungsregion durch Bewegen des Tisches anordnet,

ein Kontaktverfahren, welches nach dem Bewegungsverfahren das getrennte kleine Werkstückteil an die andere Befestigungsunterlage annähert und dabei es mit dem anderen auf der oberen Fläche befestigten Werkstück in Kontakt bringt, und

ein Bindeverfahren, welches nach dem Kontaktverfahren den Fokusstrahl auf die sich berührenden Bereiche des kleinen Werkstückteils und des anderen Werkstückes strahlt und so beide miteinander verbindet, und dass

gelegentlich in dem Herstellungsverfahren und in dem Bindeverfahren, die Befestigungsunterlage um eine Z-Achse senkrecht zu der oberen Fläche gedreht und um einen beliebigen Winkel geneigt wird.






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