特開 2023-108906 スイングアームおよびスイングアーム付顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023108906

(43)【公開日】2023-08-07

(54)【発明の名称】スイングアームおよびスイングアーム付顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/24 20060101AFI20230731BHJP

【ＦＩ】

G02B21/24

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022010210

(22)【出願日】2022-01-26

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】399028078

【氏名又は名称】ハイソル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 正幸

【テーマコード（参考）】

2H052

【Ｆターム（参考）】

2H052AA13

2H052AB18

2H052AD10

2H052AF14

(57)【要約】

【課題】位置決めを容易に行う。
【解決手段】第１アーム１０と、第１アーム１０の一端に回動可能に挿入される第１シャフト１１と、第１アーム１０の他端に固定される第２シャフト２１とを備えるスイングアーム１００であって、第１シャフト１１の周囲において第１アーム１０に固定されるアーム側磁石１４と、第１シャフト１０に挿通される樹脂リング１２と、樹脂リング１２に固定されアーム側磁石１４に吸着可能な樹脂リング側磁石１５と、第１シャフト１１に対する樹脂リング１２の回動を許可する回動状態および該回動を禁止する非回動状態を切り替える固定ネジ１３とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１アームと、
前記第１アームの一端に回動可能に挿入される第１シャフトと、
前記第１アームの他端に固定される第２シャフトとを備えるスイングアームであって、
前記第１シャフトの周囲において前記第１アームに固定される第１磁石と、
前記第１シャフトに挿通される樹脂リングと、
前記樹脂リングに固定され前記第１磁石に吸着可能な第２磁石と、
第１シャフトに対する前記樹脂リングの回動を許可する回動状態および該回動を禁止する非回動状態を切り替える第１回動禁止機構とを備えることを特徴とするスイングアーム。

【請求項2】

請求項１に記載のスイングアームであって、
前記第１アームに対する前記第１シャフトの回動を許可する回動状態および該回動を禁止する非回動状態を切り替える第２回動禁止機構とをさらに備えることを特徴とするスイングアーム。

【請求項3】

請求項２に記載のスイングアームであって、
前記第１磁石と第２磁石とは、互いに近接配置されることを特徴とするスイングアーム。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のスイングアームを備えたことを特徴とするスイングアーム付顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイングアームおよびスイングアーム付顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

顕微鏡を用いて試料を観察するときには、サンプルを移動させたり、鏡筒を移動させたりして、位置合わせを行う必要がある。特許文献１には、試料をスイングアームで移動させる顕微鏡観察システムが開示されている。ところで、半導体チップの表面を観察するときには、電気特性を測定したり加熱したりする場合がある。、この場合には、半導体チップを載置する載置台が大型化するため、スイングアームを用いて鏡筒を移動させることができる顕微鏡が使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１９４９８１号公報（請求項５）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

汎用のスイングアームは、位置決め後にクランクレバー等で固定するように構成されている。このようなスイングアームでは、試料を交換する毎に位置決めを繰り返す必要がある。つまり、クランクレバー等の解除、位置決め、クランクレバー等の固定を繰り返す必要があり、手間や時間が不必要に掛かってしまう。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、位置決めを容易に行うことができるスイングアームおよびスイングアーム付顕微鏡を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するために、本発明は第１アーム（１０）と、前記第１アームの一端に回動可能に挿入される第１シャフト（１１）と、前記第１アームの他端に固定される第２シャフト（２１）とを備えるスイングアーム（１００）であって、前記第１シャフトの周囲において前記第１アーム（１０）に固定される第１磁石（アーム側磁石１４）と、前記第１シャフトに挿通される樹脂リング（１２）と、前記樹脂リング（１２）に固定され前記第１磁石に吸着可能な第２磁石（樹脂リング側磁石１５）と、第１シャフト１１に対する前記樹脂リング（１２）の回動を許可する回動状態および該回動を禁止する非回動状態を切り替える第１回動禁止機構（固定ネジ１３）とを備えることを特徴とする。なお、括弧内の符号や文字は、実施形態において付した符号等であって、本発明を限定するものではない。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、位置決めを容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態に係るスイングアーム付顕微鏡の断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るスイングアーム付顕微鏡の斜視図である。

【図3】支柱に固定されるシャフトとアームの一端との構造を示す斜視図である。

【図4】支柱に固定されるシャフトとアームの一端との構造を示す断面図である。

【図5】固定ネジを緩めた状態において、スイングアームの動作を説明する概略平面図である。

【図6】固定ネジを締めた状態において、スイングアームの動作を説明する概略平面図である。

【図7】本発明の実施形態であるスイングアーム付顕微鏡の位置合わせ方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る顕微鏡の断面図であり、図２は、その斜視図である。
スイングアーム付顕微鏡２００は、台座１１０と、支柱５０と、スイングアーム１００と、鏡筒１５０と、載置台１２０と、補助ステージ１２５とを備える。
台座１１０は、平面視長方形状の板材である。台座１１０の正面視中央の前部には、載置台１２０が固定されており、後部には、支柱５０が固定されている。支柱５０の上端には、スイングアーム１００の一端が取り付けられている。スイングアーム１００の他端には、鏡筒１５０が取り付けられている。載置台１２０は、試料である半導体チップやウェハを載置するものである。補助ステージ１２５は、載置台１２０の左右および後方を取り囲むように配設されており、例えば、電気測定用の治具を載置することができる。

【0011】

スイングアーム１００は、主として、第１アーム１０と、第２アーム２０と、筒体３０と、取付治具４０，４５とを備えている。なお、図２の斜視図では、取付治具４５を省略している。さらに、スイングアーム１００は、支柱５０の上端に固定され、第１アーム１０の一端に回動可能に挿入される第１シャフト１１と、第１アーム１０の他端に固定され、第２アーム１０の一端に回動可能に挿入される第２シャフト２１と、第２アーム２０の他端に固定され、筒体３０に回動可能に挿入される第３シャフト３１とを備えている。なお、第１アーム１０の他端と第２シャフト２１との固定は、ネジ２８によって行われ、第２アーム２０の他端と第３シャフト３１との固定は、ネジ３８によって行われる。
取付冶具４０は、平面視矩形状の板材であり、筒体３０の下端に固定されている。取付治具４５は、取付冶具４０の長尺側４０ａ（図２）に固定されており、顕微鏡の鏡筒１５０が取り付けられる。鏡筒１５０は、例えば、双眼鏡筒であり、対物レンズと２つの接眼レンズとが取り付けられる。なお、鏡筒１５０は、さらに撮像カメラを取り付けることができる３眼鏡筒であっても構わない。

【0012】

第１アーム１０の一端には、第１シャフト１１との回動を禁止するためのクランプレバー１７が取り付けられている。同様に、第２アーム２０の一端には、第２シャフト２１との回動を禁止するためのクランプレバー２７が取り付けられている。筒体３０には、第３シャフト３１との回動を禁止するための回動禁止機構（例えば、クランプレバー３７）が取り付けられている。また、第１シャフト１１の上端には、第１アーム１０の抜け止めとなる固定部材１９が取り付けられている。第３シャフト３１の上端には、第２アーム２０の抜け止めとなる固定部材３９が取り付けられており、下端には筒体３０の抜け止めとなる固定部材４９が取り付けられている。

【0013】

図３は、第１アーム１０の端部と第１シャフト１１との周辺を示す斜視図であり、図４は、その断面図である。
第１アーム１０の一端側には、第１シャフト１１が挿入される筒状の挿入部１０ａが形成されている。支柱５０の上端には、第１シャフト１１が固定されている。第１シャフト１１は、支柱５０の上端に配置されたスラストベアリング１６と樹脂リング１２とに挿通されている。スラストベアリング１６は、支柱５０の上端に載置されており、樹脂リング１２は、スラストベアリング１６の上面に載置されている。挿入部１０ａは、樹脂リング１２の上面に載置されている。樹脂リング１２は、平面視円帯状の板材又は筒体であり、第１シャフト１１に対して回動可能である。

【0014】

挿入部１０ａの側面には、その内周面まで貫通する雌ネジ１０ｃが形成されている。挿入部１０ａの雌ネジ１０ｃには、クランプレバー１７が螺入されており、クランプレバー１７によって、第１アーム１０の挿入部１０ａと第１シャフト１１との回動の禁止や解除が行われる。なお、クランプレバー１７は、挿入部１０ａの雌ネジ１０ｃに螺入されて第１シャフト１１の外周面に当接するクランプネジ１７ａと、クランプネジ１７ａを回動させるレバー１７ｂから構成されている。つまり、クランプレバー１７は、第１シャフト１１に対する第１アーム１０の回動を許可する回動状態および該回動を禁止する非回動状態を切り替える回動禁止機構（第２回動禁止機構）として機能する。

【0015】

樹脂リング１２の側面の一箇所には、その内周面まで貫通する雌ネジ１２ａが形成されている。雌ネジ１２ａには、固定ネジ１３が螺入されている。固定ネジ１３の先端は、第１シャフト１１の外面に圧接可能であり、第１シャフト１１に対する固定ネジ１３の圧接度合いを調整することによって、樹脂リング１２と第１シャフト１１との回動の禁止や許可が行われる。つまり、固定ネジ１３は、第１シャフト１１に対する樹脂リング１２の回動を許可する回動状態および該回動を禁止する非回動状態を切り替える回動禁止機構（第１回動禁止機構）として機能する。

【0016】

挿入部１０ａの下端面の一箇所（例えば、クランプレバー１７の反対側）には、円柱状磁石（アーム側磁石１４）が埋め込まれている。また、樹脂リング１２の上面の一箇所（例えば、固定ネジ１３の反対側）にも円柱状磁石（樹脂リング側磁石１５）が埋め込まれている。アーム側磁石１４および樹脂リング側磁石１５は、第１シャフト１１の周囲つまり、中心軸から等しい距離に配置されており、かつ、異極性が対向するように配設されている。これにより、アーム側磁石１４および樹脂リング側磁石１５は、互いに吸着することができる。

【0017】

また、第１回動禁止機構により回動状態とされた樹脂リング１２は、アーム側磁石１４と樹脂リング側磁石１５とが引き合う磁力により回動可能である。なお、固定部材１９は、固定板１９ａと雄ネジ１９ｂとから構成されている。固定板１９ａは、平面視円帯状の板材であり、挿入部１０ａ及び第１シャフト１１の上端を覆うように配設されている。雄ネジ１９ｂは、固定板１９ａを貫通すると共に、第１シャフト１１の雌ネジ１１ｂ（図４）に螺入されている。

【0018】

以上、図３，４を用いて、支柱５０の上端に取り付けられた第１シャフト１１と第１アーム１０の一端である挿入部１０ａの周辺のみ説明したが、第１アーム１０の他端に固定される第２シャフト２１と第２アーム２０の一端である挿入部２０ａ（図５）との周辺や、第２アーム２０の他端に固定される第３シャフト３１と取付治具４０に固定される筒体３０（図５）との周辺にも同様の機構が備わっている。

【0019】

図５は、固定ネジ１３，２３，３３を緩めた状態（回動状態）において、スイングアーム１００の動作を説明する概略平面図である。この状態では、第１シャフト１１、第２シャフト２１および第３シャフト３１に対する樹脂リング１２，２２，３２の回動が許容されている。

【0020】

図５（ａ）は、第１アーム１０と第２アーム２０とを直線状にした状態であり、図５（ｂ）は、屈曲させた状態であり、図５（ｃ）はさらに屈曲させた状態である。なお、図５では、第２回動禁止機構としてのクランプレバー１７，２７，３７が緩められており、第１シャフト１１に対する第１アーム１０の回動が許容され、第２シャフト２１に対する第２アーム２０の回動が許容され、第３シャフト３１に対する筒体３０の回動が許容されているものとする。

【0021】

クランプレバー１７は、第１アーム１０の中心軸に平行に固定されているが、クランプレバー２７は、第２アーム２０の軸に垂直に固定されている。また、クランプレバー３７は、取付治具４０の短尺側４０ｂに平行に固定されている。つまり、クランプレバー３７は、鏡筒１５０（図２）の前後方向に平行に固定されている。

【0022】

図５（ａ）においては、樹脂リング１２，２２，３２に埋め込まれている樹脂リング側磁石１５，２５，３５と、挿入部１０ａ，２０ａ，３０ａに設けたアーム側磁石１４，２４，３４とが吸引し合う。これにより、樹脂リング１２，２２，３２が回動し、樹脂リング側磁石１５，２５，３５とアーム側磁石１４，２４，３４とが平面視で同一位置になる。なお、固定ネジ１３，２３，３３が回動軸に対して樹脂リング側磁石１５，２５，３５の反対側に取り付けられているので、固定ネジ１３，２３，３３は、第１アーム１０及び第２アーム２０の軸に平行である。

【0023】

図５（ｂ）（ｃ）では、第１アーム１０と第２アーム２０とを屈曲させて、第２アーム２０と取付治具４０の短尺側４０ｂとを屈曲させている。この状態でも、樹脂リング側磁石１５，２５，３５とアーム側磁石１４，２４，３４とは平面視で重なり合っている。そのため、固定ネジ１３は、第１アーム１０の軸に平行であり、固定ネジ２３は、第２アーム２０の軸に平行であり、固定ネジ３３は、取付治具４０の短尺側４０ｂに平行になる。なお、図５（ｃ）において、取付治具４０の短尺側４０ｂの方向（つまり前後方向）と、第１アーム１０の軸とが成す角度をθとする。

【0024】

図６は、固定ネジ１３，２３，３３を締めた状態（非回動状態）において、スイングアーム１００の動作を説明する概略平面図である。図５（ｃ）の屈曲後に、固定ネジ１３，２３，３３をそれぞれ第１シャフト１１、第２シャフト２１および第３シャフト３１に対して締め付けて樹脂リング１２，２２，３２を非回動状態とする。すなわち、樹脂リング１２，２２，３２と第１シャフト１１，第２シャフト２１，第３シャフト３１との回動が禁止されている。すなわち、第１回動禁止機構（固定ネジ１３，２３，３３）を用いて樹脂リング１２，２２，３２をそれぞれ第１シャフト１１、第２シャフト２１、第３シャフト３１に対して非回動状態にすると、樹脂リング１２，２２，３２は、それぞれ第１シャフト１１、第２シャフト２１、第３シャフト３１に固定される。

【0025】

図６（ａ）は、図５（ｃ）の屈曲状態から第１アーム１０と第２アーム２０とを直線状に戻した状態であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から屈曲させた状態であり、図６（ｃ）は、さらに屈曲させた状態である。なお、図６においても、第２回動禁止機構（クランプレバー１７，２７，３７）は、回動状態になっているものとする。

【0026】

図６（ａ）では、図５（ｃ）の屈曲状態から、作業者によって、強制的に、第１アーム１０及び第２アーム２０を直線状態にさせられている。このとき、第１シャフト１１、固定ネジ１３及び樹脂リング側磁石１５は、図５（ｃ）の位置関係と同一になっている。また、取付治具４０、アーム側磁石３４及びクランプレバー３７は、図５（ｃ）と同一方向を保っている。一方、第１アーム１０、クランプレバー１７及びアーム側磁石１４と、第２アーム２０、クランプレバー２７及びアーム側磁石２４の方向が変わっている。これにより、アーム側磁石１４，２４，３４と、樹脂リング側磁石１５，２５，３５とが平面視で重ならない状態になる。例えば、第１アーム１０の向きを図５（ａ）の状態に戻すと、固定ネジ１３及び樹脂リング側磁石１５の方向とクランプレバー１７及びアーム側磁石１４の方向とが成す角度は、図５（ｃ）における角度θと同一になる。

【0027】

図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から、作業者によって第１アーム１０、第２アーム２０および筒体３０が若干、回動させられた状態である。磁石１４，２４，３４が樹脂リング側磁石１５，２５，３５に吸引するので、回動力が少なくて足りる。
図６（ｃ）は、図６（ｂ）の状態からアーム側磁石１４，２４，３４と樹脂リング側磁石１５，２５，３５とが互いに吸引し合うことにより、アーム側磁石１４，２４，３４と樹脂リング側磁石１５，２５，３５とが重なり合う。これにより、第１アーム１０、第２アーム２０及び取付治具４０の位置関係は、図５（ｃ）と同一の状態に戻る。

【0028】

図７は、本発明の実施形態であるスイングアーム付顕微鏡２００の位置合わせ方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、作業者がクランプレバー１７，２７，３７及び固定ネジ１３，２３，３３を緩め、回動状態にする。これにより、第１アーム１０、第２アーム２０、筒体３０と、第１シャフト１１、第２シャフト２１、第３シャフト３１との回動が許容される。また、樹脂リング１２，２２，３２と第１シャフト１１，第２シャフト２１，第３シャフト３１との回動が許容され回動状態になる。ステップＳ２では、作業者によって、顕微鏡（鏡筒１５０）の位置合わせが行われる。

【0029】

ステップＳ３では、位置合わせを行った段階で、固定ネジ１３，２３，３３を締め付けて、固定する。これにより、樹脂リング１２，２２，３２と第１シャフト１１，第２シャフト２１，第３シャフト３１との回動が禁止され非回動状態になる。そして、第１アーム１０や第２アーム２０を回動させたとしても、アーム側磁石１４，２４，３４と樹脂リング側磁石１５，２５，３５との吸引力で、位置合わせを行った元の位置に戻る。なお、固定ネジ１３，２３，３３を固定する前に、クランプレバー１７，２７，３７を固定しても構わない。

【0030】

本実施形態のスイングアーム付顕微鏡２００では、鏡筒１５０が最後に位置決めした位置又はその近傍に戻る。そのため、試料の交換を繰り返すときでも、試料交換時にアームを移動させても位置決めした位置に戻るので、位置決めを１回行えば足りる。また、鏡筒１５０が最後に位置決めした位置の近傍に戻るときでも、試料交換時の位置決めが容易になる。

【符号の説明】

【0031】

１０ 第１アーム
１０ａ 挿入部
１１ 第１シャフト
１２，２２，３２ 樹脂リング
１３，２３，３３ 固定ネジ（第１回動禁止機構）
１４，２４，３４ アーム側磁石（第１磁石）
１５，２５，３５ 樹脂リング側磁石（第２磁石）
１７，２７，３７ クランプレバー（第２回動禁止機構）
２０ 第２アーム
２０ａ 挿入部
２１ 第２シャフト
３０ 筒体（第３アーム）
３１ 第３シャフト
４０，４５ 取付治具
５０ 支柱
１００ スイングアーム
１５０ 鏡筒
２００ スイングアーム付顕微鏡

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】