JPH0663943B2 - 試料台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主として半導体ディスクのような極薄試料板
乃至その分断試料片の表面評価に用いる硬度計用の試料
台に関するものである。

［従来の技術］ Siウエハー等の表面評価に利用される超微小硬度計で
は、ピンセットで取扱われる非常に小さな細片からある
程度の径寸を有する円盤状のものまで、多種多様な形
状、サイズの試料を試料台に載せて硬度測定を行なうよ
うにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、単一の定形試料台を形態の異なる様々な試料の
硬度測定に兼用するようにした現状の設備では、試料の
種別によってはその取扱作業が非常に煩雑となり能率低
下を来たす。つまり、試料台のステージ面積に見合う大
きさの試料であれば支障ないけれども、例えば非常に小
さな細片試料を試験する場合では、試料台が相対的に広
いステージ面積を有することが却って試料をセッティン
グすることの妨げとなり、試料の載せ降ろし作業に難渋
する結果を招いている。

本発明は、かかる現状の問題点に鑑み、上記硬度計等に
供する試料台として、その上に載置する試料の大きさに
応じてステージ面の面積を自在に可変できるものを提供
することを第１の目的とし、加えて試料を安定に保持す
る吸着孔をステージ面に備えて更に便利化されるものを
提供することを第２の目的としてなされたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明が、その第１の目的を現実するために採用する手
段は、試料台を、中芯ステージと、この中芯ステージの
外周に配設されてそれぞれ内側のステージに隣接する一
又は二以上の環状の昇降ステージと、各昇降ステージの
高さを前記中芯ステージと面一な上昇位置と内側のステ
ージに段差をなす下降位置とに選択切換する切換機構と
を具備せしめることである。

また、その第２の目的の実現には、上記の手段に加えて
次のような手段を採る。すなわち、中芯ステージとその
外周の環状の昇降ステージとにそのステージ面でそれぞ
れ吸着孔を適当に分布して開口させておくとともに、そ
の中芯ステージの吸着孔と、これと面一な上昇位置にあ
る昇降ステージの吸着孔のみを真空排気系に連通させる
吸引機構を具備せしめるようにする。

［作用］ このようにしてなる試料台であれば、まず前者の手段に
より、そのステージ面積を試料の大きさに応じて自在に
可変し調節することができる。つまり小さな試料であれ
ば、周りの昇降ステージを下げてその中芯ステージのみ
を利用すればよく、また試料が大きければ外周の昇降ス
テージを中芯ステージと面一となる上昇位置に順次切換
えて、試料の大きさに見合ったステージ面積を確保する
ようにすればよいからである。

そして又、これに加えて後者の手段を付加すれば、ステ
ージ面に載置した試料をその裏面の吸着孔から吸着し
て、これを密着状態で安定に保持することができる。し
かも、この際には載置面として使用されない下降位置に
ある昇降ステージの吸着孔は真空排気系との連通が断た
れて真空漏れを来たすことがない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

＜実施例Ｉ＞ まず、第１の発明に係るステージ面積を試料の大きさに
合せて調節できるようにした試料台の実施例を第１図乃
至第４図を参照して説明する。

試料台は、その台盤１の中心から基端を固定した丸軸状
の中芯ステージ２を立設しその外周に各円環状をなす第
１および第２昇降ステージ３、４を配置し、さらに第２
昇降ステージ４の外周にこれら昇降ステージ３、４の下
方部を格納する円筒状のケーシング５を配設してなる。
そして、この外枠をなすケーシング５は、前記台盤１か
ら一体に突設形成したものである。

中芯ステージ２はその上に小径の円形ステージ面2aを有
し、またその外周の第１昇降ステージ３はその上に中径
輪状のステージ面3aを有し、さらにその外周の第２昇降
ステージ４はその上に大径輪状のステージ面4aを有す
る。各ステージの寸法は、この場合具体的には、ステー
ジ面2aが外径φ50mm、ステージ面3aが内径φ50mm、外径
φ100mm、ステージ面4aが内径φ100mm、外径φ150mmに
形成されている。すなわち、中芯ステージ２の外周面と
第１昇降ステージ３の内周面とが摺接して隣接し、また
第１ステージ３の外周面と第２昇降ステージ４の内周面
とが摺接して隣接している。そして、さらに第２昇降ス
テージ４の外周面が前記ケーシング５の内周面に摺接し
て嵌合している。

そして、これら第１、第２昇降ステージ３、４は、中芯
ステージ２の外周でそれぞれ上下方向に昇降可能に配設
されているとともに、そのステージ高さを、前記中芯ス
テージ２と面一な上昇位置と、内側のステージ（中芯ス
テージ２又は第１昇降ステージ３）と適当な段差をなす
下降位置とに選択切換するための切換機構６を備えてい
る。

この切換機構６の構成を説明すると、まず前記ケーシン
グ５内の台盤１上に、その上方に位置する昇降ステージ
３、４を支持する環状の円形カム７を装着している。こ
の円形カム７は、ケーシング５内でその中央に直立して
いる中芯ステージ２のまわりに回転自在に嵌装されてい
るとともに、その上面（カム面）に各昇降ステージ３、
４からそれぞれ下方に突設した３本の脚3A、4Aを受け
て、これら昇降ステージ３、４の高さを調節する役目を
果す。そして、昇降ステージ３、４を各々脚3A、4Aを介
しカム面に密着して追従させるべく、両者の間の高さ位
置にその周縁部をケーシング５に挟持させた円板状のガ
イド板８を介設し、このガイド孔に各脚3A、4Aを貫通さ
せているとともに、各脚3A、4Aの先端近傍に突設したワ
ッシャ９、10とガイド板８の下面の間の脚まわりに圧縮
バネ11、12を介装して、昇降ステージ３、４の各々脚3
A、4Aを円形カム７のカム面に弾接させるようにしてい
る。このようにして昇降ステージ３、４の各３本の脚3
A、4Aを受ける円形カム７は、この上面に第４図に展開
して図示するようなカム面を形成しているとともに、そ
の一側に固設してある回動切換レバー13をケーシング５
の周壁に60゜の狭角で開口した窓穴溝14から外方に延出
している。そして、この切換レバー13が、第１図の「15
0」の位置にあるときは、脚3A、4A共に第４図における
高さ位置のカム面に当接し、また「100」の位置にあ
るときは、脚3Aが同じく高さ位置のカム面に当接され
る一方、脚4Aはこれよりも一段と低い高さ位置のカム
面に当接され、さらに「50」の位置にあるときは脚3Aが
高さ位置のカム面に当接される一方、脚4Aはこれより
も更に一段低い高さ位置のカム面に当接されるように
なっている。なお、高さ位置のカム面に相当する昇降
ステージ３、４の位置は、そのステージ面3a、4aが中芯
ステージ２のそれと丁度面一となるように調整されてい
る。

このように構成してなる試料台であれば、切換レバー13
の簡便なるワンタッチ操作により、試料の大きさに応じ
たステージ面積を選ぶことができる。つまり切換レバー
を「150」の位置にセットすれば、第１図並びに第３図
の右半部のように第１、第２昇降ステージ３、４が中芯
ステージと面一となる上昇位置に保持されて大面積（φ
150mm）のステージ面2a,3a、4aが利用でき、また「10
0」の位置に切換えると、第２昇降ステージ４のみが第
１昇降ステージ３に段差をなす下降位置におかれて中面
積（φ100mm）のステージ面2a、3aが利用でき、さらに
「50」の位置に切換えると、第１、第２昇降ステージ
３、４が各内側のステージ３、２に段差をなす下降位置
に降下されて小面積（φ50mm）のステージ面2aのみが利
用できるものとなる。そして、かかる具合に試料の大き
さに合せてそのステージ面積を選べることは、ステージ
面の上部空間の隙間が狭いなどの制約がある硬度計等の
試料台において、ステージ面への試料の載せ降ろし作業
を簡便ならしめる上で非常に好都合なものとなるのであ
る。

なお、このような作業性の利便に加えて、この分割ステ
ージ形のものでは、隣接するステージの境界が同心環を
形成するから、それらを面一にして使用するときはその
同心環を標線として試料のセッティングに利用できる便
宜も得られる。

次いで、上述した実施例の変形例について述べる。ま
ず、上記の例で中芯ステージ２のまわりに二重に昇降ス
テージ３、４を配設するものを示しているが、外周昇降
ステージの個数は一重でもよいし、あるいは必要に応じ
三重以上に配設するようにしてもよい。また、実施例で
は各ステージに丸形のものを使用する場合を例示した
が、これは第５図に示すように角形のものに形成するよ
うにしてもよい。なお、この場合には各昇降ステージ
３、４の脚3A、4Aは、等感覚に４本設けるようにした方
が安定性がよい。また、この場合円形カム７のカム面は
脚の本数に対応した４周期に形成し、切換レバー13を45
゜の狭角で回動させるようにする。

＜実施例II＞ 次に、上記第１の発明に係るものに所要の吸引機構と共
に吸着孔を有してなる第２の発明に係る試料台の実施例
を、第６図、第７図を参照して説明する。

この試料台の主要部の構成は、第１図〜第４図に示した
ものと共通している。しかして、このものでは中芯ステ
ージ２、第１昇降ステージ３および第２昇降ステージ４
の各ステージ面2a、3aおよび4aの外周近傍位置に、それ
ぞれ吸着孔15、16および17を環状に分布して開口させて
いる。これらの吸着孔15、16、17は、中芯ステージ２に
開口するものと、該中芯ステージ２に面一な上昇市にあ
る昇降ステージ３（および４）に開口するもののみが、
これらを中芯ステージ２等の内部に穿設した吸引孔18に
選択的に接続させる吸引機構19を介して図外の真空排気
系に連通される。

詳述すると、台盤１の肉厚内部とこれと一体に形成され
た中芯ステージ２の軸心とには、台盤１の一側に螺着し
た吸引プラグ20を介して真空排気系から吸引される吸引
孔18を穿設している。そして、まず中芯ステージ２にあ
る吸着孔（縦孔）15は、そのステージ面2aから適宜の高
さだけ低い外周位置に設けた環状の吸引溝21に開通して
おり、この吸引溝21から軸心に向けて穿孔した横孔22を
介して常時吸引孔18の上端に連通されるようになってい
る。また第１、第２昇降ステージ３、４についてもその
ステージ面3a、4aから中芯ステージ２のそれと同様の距
離をおいた高さ位置で、その外周にそれぞれ吸着孔（縦
孔）16、17が開通される環状の吸引溝23、24を設けてい
る。そして、これら環状溝23、24からその内周に開口す
る横孔25、26を穿孔している。なお、中芯ステージ２と
第１昇降ステージ３との摺動面並びに第１昇降ステージ
３と第２昇降ステージ４との摺動面とには、各々その吸
引溝21、23からの真空漏れを防止すべくその上下近傍に
Ｏリングのようなシール27、28を介入している。また第
２昇降ステージ３の吸引溝24のその外方端に輪状の栓部
材29を詰めている。しかして、かかる構成よりなる吸引
機構19を備えたものであると、その中芯ステージ２に開
口する吸着孔15は何時でも吸引孔18に連通される一方、
昇降ステージ３、４に開口する吸着孔16、17はそれが中
芯ステージ２と面一な上昇位置にあるとき吸引孔18と連
通し、それ以外の下降位置にあるときは自動的に吸引孔
18との連通が遮断され、しかも真空漏れを生じることが
ない。

このようにステージ面2a、3a、4aに吸着孔15、16、17を
設けたものであれば、その上に載せる試料をその裏面か
ら吸着して、これをステージ面に密着して安定確実に保
持することができることになるから、試料台への試料の
セッティング作業がより一層便利なものとなる。そして
特に実施例のような吸引機構19を備えたものでは、その
昇降ステージ２、３の昇降切換に連動して、試料を載せ
るステージ面に存在する吸着が吸引作動されるようにな
っているからとりわけ作業の便宜を資すものとなり、余
分な吸着孔から真空漏れを来たすおそれもない。

なお、この実施例IIについても前記実施例Ｉと同様に種
々の変形例を採用できる。

［発明の効果］ 以上に詳述した通り、第１の発明に係る試料台である
と、そのステージ面に載置する試料の大きさ合せて中芯
ステージ外周の昇降ステージの昇降位置を切換えること
でそのステージ面積を選ぶことができて、これにより試
料台への試料の取付、取外し作業を簡便化できる。ま
た、第２の発明に係る試料台であると、上記効果に加え
て試料をステージ面に吸着保持できるから、試料のセッ
ティング等が一層便利化されるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は第１の発明に係る実施例を示す。第１
図は試料台の全体斜視図、第２図はその平面図、第３図
はその合成縦断面図である。第４図はその円形カムのカ
ム面の展開図である。第５図はこの第１の発明に係る実
施例の変形例を示す試料台の平面図である。第６図と第
７図は第２の発明に係る実施例を示し、第６図は試料台
の平面図、第７図はその合成縦断面図である。 １……台盤、２……中芯ステージ ３……第１昇降ステージ、４……第２昇降ステージ 2a、3a、4a……ステージ面 3A、4A……脚、５……ケーシング ６……切換機構、７……円形カム ８……ガイド板、９、10……ワッシャ 11、12……圧縮バネ、13……切換レバー 14……窓穴溝 15、16、17……吸着孔 18……吸引孔、19……吸引機構 20……吸引プラグ 21、23、24……吸引溝 22、25、26……横孔 27、28……シール部材、29……詰栓

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中芯ステージと、この中芯ステージの外周
   に配設されてそれぞれ内側のステージに隣接する一又は
   二以上の環状の昇降ステージと、各昇降ステージの高さ
   を前記中芯ステージと面一な上昇位置と内側のステージ
   に段差をなす下降位置とに選択切換する切換機構とを具
   備してなることを特徴とする試料台。
2. 【請求項２】ステージ面に吸着孔を有する中芯ステージ
   と、この中芯ステージの外周に配設されてそれぞれステ
   ージ面に吸着孔を有するとともに内側のステージに隣接
   する一又は二以上の環状の昇降ステージと、各昇降ステ
   ージの高さを前記中芯ステージと面一な上昇位置と内側
   のステージに段差をなす下降位置とに選択切換する切換
   機構と、前記中芯ステージの吸着孔と該中芯ステージに
   面一な上昇位置にある前記昇降ステージの吸着孔とを真
   空排気系に連通させる吸引機構とを具備してなることを
   特徴とする試料台。