JP6818891B2 - Sample holder - Google Patents
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Description
本開示は、試料保持具に関するものである。 The present disclosure relates to a sample holder.
試料保持具として、例えば、特開2005−235672号公報(以下、特許文献1という)に記載のヒータユニットが知られている。特許文献1に開示されたヒータユニットは、ヒータ基板と、ヒータ基板の熱を反射する容器と、ヒータ基板と容器とを装置架台に固定する支持体とを備えている。
As a sample holder, for example, a heater unit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-235672 (hereinafter referred to as Patent Document 1) is known. The heater unit disclosed in
本開示の試料保持具は、上面および下面を有する板状の絶縁基体と、該絶縁基体の内部または下面に位置する発熱抵抗体と、前記絶縁基体より下方向において前記絶縁基体とは間隔をあけて位置する支持体と、前記絶縁基体と前記支持体との間において前記絶縁基体および前記支持体から離れて位置しており、前記絶縁基体の下面に対して上面が向かい合うように、下面が、棒状で金具を有する固定部材によって前記支持体に固定された金属板とを備えており、該金属板は、前記金具によって前記支持体に固定するための貫通孔が設けられており、前記金属板の上面の光沢度は、前記金属板の下面の光沢度よりも大きく、前記金属板の下面のうち前記貫通孔の周りの部分の光沢度がより小さくなっている。 In the sample holder of the present disclosure, a plate-shaped insulating substrate having an upper surface and a lower surface, a heat generating resistor located inside or on the lower surface of the insulating substrate, and the insulating substrate are spaced below the insulating substrate. The lower surface is located between the insulating base and the support and is located away from the insulating base and the support, and the lower surface faces the lower surface of the insulating base . The metal plate is provided with a metal plate fixed to the support by a rod-shaped fixing member having a metal fitting , and the metal plate is provided with a through hole for being fixed to the support by the metal fitting. gloss of the top surface of the much larger than the gloss of the lower surface of the metal plate, gloss of the portion around the through hole of the lower surface of the metal plate becomes smaller.
試料保持具10について詳細に説明する。
The
図1は、試料保持具10の一例を示す断面図である。図1に示すように、この試料保持具10は、絶縁基体1と、絶縁基体1の内部または下面に設けられた発熱抵抗体2と、絶縁基体1とは間隔をおいて配置された支持体3と、固定部材5によって支持体3に固定された金属板4とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the
絶縁基体1は、試料を保持する部材である。絶縁基体1の形状は、例えば主面が円形状の円板状である。絶縁基体1は、一方の主面が試料保持面11であってもよい。絶縁基体1は、例えば窒化アルミニウムまたはアルミナ等のセラミック材料を有する。絶縁基体1は、例えば複数のグリーンシートを積層して、これを窒素雰囲気中で焼成することによって得ることができる。絶縁基体1の内部には、必要に応じて、静電吸着用電極が設けられていてもよい。絶縁基体1の寸法は、例えば形状が円板状のときは、主面の直径を200〜500mmに、厚みを5〜25mmにすることができる。
The
発熱抵抗体2は、電気が流れることによって発熱する部材である。発熱抵抗体2は、試料保持面11に保持された試料を加熱するために設けられている。発熱抵抗体2は、絶縁基体1の内部または下面に設けられている。発熱抵抗体2は、例えば複数の折返し部を有する線状のパターンを有する。発熱抵抗体2は、絶縁基体1の内部または下面のほぼ全面に設けられている。これにより、発熱抵抗体2は試料保持面11の全面を均等に加熱することができる。発熱抵抗体2は、例えば金、銀、パラジウムまたは白金等の金属材料を有する。発熱抵抗体2は、例えば二酸化珪素等の酸化物等のガラス成分を含んでいてもよい。発熱抵抗体2の寸法は、例えば幅を1〜5mmに、厚みを0.01〜0.1mmに、長さを1〜10mにすることができる。
The
支持体3は、絶縁基体1および金属板4を支持する部材である。支持体3は、絶縁基体1よりも下方向に位置している。また、支持体3は、絶縁基体1とは間隔をおいて設けられている。支持体3は、例えば円板状または角板状の部材である。支持体3は、配線を通すための引出孔を有していてもよい。
The
支持体3は、熱伝導率が比較的大きい金属を有していてもよい。ここでいう「金属」とは、セラミックスと金属との複合材料および繊維強化金属等の、金属を含む複合材料も含むものとする。支持体3は、ハロゲン系の腐食性ガス等に曝される環境下において試料保持具10を用いる場合には、アルミニウム、銅、ステンレス鋼またはニッケルあるいはこれらの金属の合金からなっていてもよい。支持体3の寸法は、例えば支持体3が円板状のとき、直径を200〜500mmに、厚みを1〜10mmにすることができる。支持体3と絶縁基体1との間隔は、例えば15〜50mmにすることができる。
The
金属板4は、発熱抵抗体2の輻射熱を反射する部材である。金属板4は、絶縁基体1と支持体3との間において絶縁基体1および支持体3から離れて位置している。金属板4は、例えば円板状または角板状の部材である。また、金属板4は、絶縁基体1の下面に対して上面が向かい合うように位置しており、下面が固定部材5によって支持体3に固定されている。金属板4は、例えばアルミニウムまたは鉄等の金属を有する。金属板4の寸法は、例えば絶縁基体1が円板状のときは、直径を200〜600mmに、厚みを0.5〜3mmにすることができる。金属板4と絶縁基体1との間隔は、例えば3〜20mmにすることができる。また、金属板4と支持体3との間隔は、例えば10〜47mmにすることができる。
The
固定部材5は、金属板4の下面を固定する部材である。固定部材5は、例えば棒状の部材である。固定部材5は、例えば支持体3と金属板4との間に複数設けられている。固定部材5は、例えば支持体3の上面に対して垂直に設けられている。固定部材5は、例えばネジまたはナット等の金具51を有しており、金具51によって金属板4を固定していてもよい。すなわち、金属板4の下面が固定部材5によって支持体3に固定されるとは、金属板4の下面が金具51によって固定されることも含んでいる。また、固定部材5と金属板4の下面との間に、樹脂等の接着剤が設けられていてもよい。これにより、固定部材5と金属板4との接合強度を高めることができる。
The
また、例えば金属板4が貫通孔を有しており、固定部材5は、金属板4の貫通孔に挿入されていてもよい。図1に示す試料保持具10においては、固定部材5が金属板4の貫通孔に挿入されており、金具51によって金属板4を固定している。このときに、金属板4の下面と金具51とは互いに接触しており、金具51が動くときに、接触面に摩擦力が働く状態にある。
Further, for example, the
固定部材5は、金属板4を固定すると同時に、絶縁基体1も固定していてもよい。また、固定部材5は、金属板4のみを固定していてもよい。このときに、絶縁基体1は、別の部材によって支持体3に固定されていてもよい。
The
固定部材5は、例えばステンレススチール等の金属材料を用いることができる。固定部材5は、支持体3との間に加わる熱応力を抑制するために、熱膨張係数が支持体3と同じ材質であってもよい。固定部材5の寸法は、例えば長さを15〜50mmにすることができる。
As the
固定部材5は、金属板4の下面のうち外周部を固定していてもよい。ここでいう外周部とは、金属板4の形状が円板状の場合は、金属板4のうち金属板4と中心が同じであって、直径が4分の3の円の外側の領域を意味している。固定部材5は、例えば金属板4の外周から10mm離れた位置であって、金属板4の中心を軸としてそれぞれ回転対称になる位置に8本設けられていてもよい。
The fixing
本開示の一例の試料保持具10によると、金属板4の上面の光沢度は、金属板4の下面の光沢度よりも大きい。これにより、金属板4の上面において、発熱抵抗体2で生じた熱放射を効率的に反射することができる。そのため、発熱抵抗体2で生じた熱が熱放射によって金属板4よりも下方に伝わるおそれを低減することができる。これにより、支持体3に耐熱性の低い部品を設ける場合において、その部品が熱によって破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の長期信頼性を高めることができる。
According to the
また、金属板4の下面の光沢度を、金属板4の上面の光沢度よりも小さくすることによって、固定部材5によって金属板4の下面を支持体3に固定する際に、固定部材5と金属板4の下面との間に摩擦が生じやすくすることができる。これにより、金属板4と固定部材5との間で生じる位置ずれを低減することができる。その結果、金属板4の実装の信頼性を高めることができる。
Further, by making the glossiness of the lower surface of the
さらに、金属板4に固定のための貫通孔が設けられている場合は、金属板4の下面のうち貫通孔の周りの部分の光沢度がより小さくなっていてもよい。これにより、金属板4をネジまたはナット等の金具51によって固定する際に、ネジまたはナット等の金具51と金属板4の下面との間に摩擦が生じやすくすることができる。
Further, when the
金属板4の光沢度は、金属板4の上面および下面を、それぞれ砥粒の種類が異なるダイヤモンドスラリーを用いてラップ研磨することにより、調整することができる。具体的には、粒度が小さいダイヤモンドスラリーを用いて上面を研磨し、粒度が大きいダイヤモンドスラリーを用いて下面を研磨することによって、金属板4の光沢度を調整する事ができる。
The glossiness of the
金属板4の光沢度は、タスコ社製のグロスメーター(型番:TA415GD)を用いることによって測定できる。具体的には、金属板4から約20mm離した状態で、金属板4から60度の角度で光を入射することによって得られる鏡面反射光束と、同一条件における屈折率n=1.567のガラス表面の鏡面反射光束との比から、光沢度を求めることができる。
The glossiness of the
金属板4の上面または下面の光沢度は、例えば金属板4が円板状の場合は、金属板4と中心が同じであって直径が半分の円の円周に沿って等間隔に5点測定したときの平均値を上面または下面の光沢度とすることができる。また、上記の方法で測定できない場合は、金属板4と中心が同じであって直径が三分の一の円の円周に沿って等間隔に5点測定したときの平均値を上面または下面の光沢度とすることができる。具体的には、金属板4の上面を粒度が1μmのダイヤモンドスラリーを用いて研磨し、金属板4の下面を粒度が15μmのダイヤモンドスラリーを用いて研磨する場合においては、金属板4の上面の光沢度を80%に、下面の光沢度を40%にすることができる。
For example, when the
また、図2に示すように、金属板4の上面の面積は、絶縁基体1の下面の面積よりも大きくてもよい。これにより、金属板4が発熱抵抗体2からの熱放射をより広範囲で反射することができる。そのため、発熱抵抗体2で生じた熱が金属板4よりも下方に伝わるおそれを低減することができる。これにより、支持体3に耐熱性の低い部品を設ける場合において、その部品が熱によって破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の長期信頼性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 2, the area of the upper surface of the
また、金属板4は、支持体3よりも熱伝導率が低くてもよい。これにより、発熱抵抗体2で生じた熱が、熱伝導によって支持体3に伝わりにくくすることができる。そのため、試料温度を上げ下げする過程において、発熱抵抗体2で生じた熱が金属板4の下方に伝わるおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の長期信頼性を高めることができる。
Further, the
さらに、支持体3の熱伝導率が金属板4の熱伝導率よりも大きいことによって、発熱抵抗体2で生じた熱が支持体3に伝わった場合において、支持体3に伝わった熱を、支持体3を通じて外部に逃がすことができる。これにより、支持体3に耐熱性の低い部品を設ける場合において、その部品が熱によって破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の長期信頼性を高めることができる。金属板4の熱伝導率を支持体3の熱伝導率よりも低くするためには、例えば支持体3の材質をアルミニウムに、金属板4の材質をステンレススチールにすることができる。
Further, since the thermal conductivity of the
また、図3に示すように、上下方向に間隔をあけて並んで設けられた複数の金属板4を有していてもよい。これにより、複数の金属板4のそれぞれが発熱抵抗体2で生じた熱放射を反射することができる。そのため、発熱抵抗体2で生じた熱が支持体3に伝わるおそれを低減することができる。これにより、支持体3に耐熱性の低い部品を設ける場合において、その部品が熱によって破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の長期信頼性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 3, a plurality of
例えば2つの金属板4を上下方向に並んで設ける場合においては、支持体3と下方向の金属板4との間の距離を10〜20mmに、2つの金属板4の距離を1〜5mmに、上方向に設けられた金属板4と絶縁基体1との距離を3〜10mmにすることができる。
For example, when two
なお、ここでいう「上下方向」という言葉は、説明のわかりやすさを優先して用いられているのであって、試料保持具10を使用する環境を限定するものではない。例えば、2つの金属板4が左右に並ぶように試料保持具10が用いられてもよいものとする。
The term "vertical direction" used here gives priority to easy-to-understand explanations, and does not limit the environment in which the
なお、複数の金属板4は、支持体3の最も近くに位置する金属板4が固定部材5によって支持体3に直接的に固定されており、その他の金属板4は、固定部材5によって支持体3に直接的に固定されている金属板4に固定されることによって、支持体3に間接的に固定されていてもよい。
In the plurality of
また、図4に示すように、金属板4は下面の外周部において固定部材5によって支持体3に固定されており、支持体3に設けられて支持体3と金属板4の下面の中央部とを繋ぐ支持部材6をさらに備えていてもよい。これにより、金属板4が熱膨張し、金属板4の中央部が上向きに凸に反るような応力が加わった場合において、金属板4の下面の中央部に設けられた支持部材6が金属板4を下から引っ張ることによって、金属板4の中央部の反りを低減することができる。そのため、絶縁基体1の下面に発熱抵抗体2を設ける場合は、金属板4の中央部が上向きに凸に反ることによって金属板4と発熱抵抗体2との距離が近づき、金属板4と発熱抵抗体2とが短絡してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の長期信頼性を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、絶縁基体1の内部に発熱抵抗体2を設ける場合は、金属板4の中央部が上向きに凸に反ることによって金属板4と絶縁基体1の下面とが接触するおそれを低減することができる。そのため、金属板4との接触点から熱引きが生じてしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の均熱性を高めることができる。
Further, when the
支持部材6の材質は、例えば、ステンレススチールまたはアルミニウム等の金属またはゴム等の樹脂を用いることができる。支持部材6は、例えば長さが10〜30mmの棒状の部材である。なお、ここでいう中央部とは、金属板4の形状が円板状の場合は、金属板4のうち金属板4と中心が同じであって、直径が4分の1の円の内側の領域を意味している。
As the material of the
また、支持部材6は、弾性を有する部材であってもよい。これにより、支持部材6が金属板4の中央部を下から引っ張るときに、支持部材6が変形することができる。そのため、支持部材6と金属板4との接合部および支持部材6と支持体3との接合部に加わる応力を低減することができる。これにより、支持部材6と金属板4との接合部および支持部材6と支持体3との接合部が破損してしまうおそれを低減する事ができる。その結果、試料保持具10の長期信頼性を向上させることができる。支持部材6は、例えばバネを有しており、バネによって金属板4の中央部を引っ張っていてもよい。
Further, the
1:絶縁基体
11:試料保持面
2:発熱抵抗体
3:支持体
4:金属板
5:固定部材
51:金具
6:支持部材
10:試料保持具1: Insulation substrate 11: Sample holding surface 2: Heat generation resistor 3: Support 4: Metal plate 5: Fixing member 51: Metal fitting 6: Support member 10: Sample holder
Claims (6)
該絶縁基体の内部または下面に位置する発熱抵抗体と、
前記絶縁基体より下方向において前記絶縁基体とは間隔をあけて位置する支持体と、
前記絶縁基体と前記支持体との間において前記絶縁基体および前記支持体から離れて位置しており、前記絶縁基体の下面に対して上面が向かい合うように、下面が、棒状で金具を有する固定部材によって前記支持体に固定された金属板とを備えており、
該金属板は、前記金具によって前記支持体に固定するための貫通孔が設けられており、
前記金属板の上面の光沢度は、前記金属板の下面の光沢度よりも大きく、
前記金属板の下面のうち前記貫通孔の周りの部分の光沢度がより小さくなっている試料保持具。 A plate-shaped insulating substrate having an upper surface and a lower surface,
A heat-generating resistor located inside or on the lower surface of the insulating substrate,
A support located below the insulating substrate at a distance from the insulating substrate, and
A fixing member that is located between the insulating substrate and the support and is separated from the insulating substrate and the support, and the lower surface is rod-shaped and has metal fittings so that the upper surface faces the lower surface of the insulating substrate. It is equipped with a metal plate fixed to the support by
The metal plate is provided with a through hole for fixing to the support by the metal fitting.
The gloss of the top surface of the metal plate is much larger than the gloss of the lower surface of the metal plate,
A sample holder having a lower glossiness of a portion of the lower surface of the metal plate around the through hole .
複数の前記金属板は、上下方向に間隔をあけて並んで位置する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の試料保持具。 It has a plurality of the metal plates and
The sample holder according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of metal plates are arranged side by side at intervals in the vertical direction.
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