样品夹具的制作方法

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种样品夹具。

背景技术：

在半导体制造领域中，金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一，采用定量金相学原理，由二维金相样品磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

金相分析包括样品切割、镶嵌样品(镶样)、机械制样、检验样品以及金相分析，每项操作都必须细心谨慎，严格按操作要求实施，因为任何操作失误都可能影响后续步骤。其中，镶样是指在试样尺寸较小或者形状不规则时，因掩模抛光困难而进行的样品镶嵌或使用样品夹具夹持样品的方法，镶样使得研磨抛光方便，并提高了工作效率及实验的准确性。然而，对于样品来说，现有的镶样方法属于不可逆的操作方式，若要对样品进行进一步的测试，需要样品进行破坏才能将样品取出。

现有的镶样工艺容易对样品造成破坏，极大地限制了样品的质量、制样的成功率和制样效率。期望进一步改进样品夹具，以提高样品的质量、制样的成功率和制样效率。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种样品夹具，其中，通过第一臂和第二臂固定样品台座，以固定样品，从而提高样品的质量、制样的成功率和制样效率。

根据本发明的一方面，提供一种样品夹具，用于固定样品进行研磨或抛光，所述样品夹具包括：第一梁，所述第一梁的一端开口以形成第一臂和第二臂，并且还包括与所述开口连通的空腔；紧固件，所述紧固件连接所述第一臂和所述第二臂；以及样品台座，所述样品台座容纳于所述空腔中并且夹持样品，其中，当所述紧固件将所述第一臂和所述第二臂靠近时，所述第一臂和所述第二臂夹紧所述样品台座，并且所述样品台座夹紧所述样品，当所述紧固件将所述第一臂和所述第二臂分离时，所述第一臂和所述第二臂松开所述样品台座，并且所述样品台座松开所述样品。

优选地，所述第一臂和所述第二臂彼此相对的凹进部分形成所述空腔，所述样品台座的侧面与所述第一臂和所述第二臂的凹进部分形成面接触或线接触。

优选地，所述空腔的截面形状为椭圆形，且沿着所述椭圆的短轴方向与所述开口连通，所述样品台座的截面形状为圆形或跑道形，并且在所述椭圆的短轴位置与所述第一臂和所述第二臂的凹进部分形成线接触。

优选地，所述样品台座包括：至少两个柱体，所述柱体具有至少一个平面，至少两个柱体的所述平面相对设置并形成容纳空间以夹持所述样品；以及连接片，连接至所述至少两个柱体，用于将所述样品台座连接至所述空腔。

优选地，所述样品台座还包括：垫片，位于至少两个所述柱体的所述平面之间，所述样品台座的所述容纳空间位于所述垫片内。

优选地，还包括：第一调节件，位于所述第一梁的螺孔中，所述螺孔与所述空腔连通，其中，所述样品台座经由所述连接片连接至所述第一调节件。

优选地，所述柱体的截面形状为弓形或半圆形。

优选地，所述开口为贯穿所述第一梁的条形缝隙或t形缝隙。

优选地，所述空腔位于所述第一梁的第一表面，所述样品夹具还包括：第二梁，连接至所述第一梁，并与所述第一梁交叉设置；至少两个基座，位于所述第二梁的第二表面，各个所述基座具有支撑点或支撑面，各个所述支撑点或支撑面位于同一水平面，所述第二表面和所述第一表面的朝向相同；以及至少一个第二调节件，位于所述第二梁的第三表面，用于调节所述第二梁的高度，所述第二表面和所述第三表面彼此相对，其中，所述第二调节件位于所述第一梁的一侧或两侧。

优选地，所述样品基座在所述第一表面的高度小于所述基座在所述第二表面的高度。

本发明提供的样品夹具，样品台座具有可以容纳样品的容纳空间，将样品台座连接至第一梁的空腔中后，紧固件通过使第一臂和第二臂使得空腔的尺寸缩小或增大，第一臂和第二臂对样品台座的作用力使得容纳空间也随之缩小或增大，从而样品的安装和拆卸可以通过紧固件来完成，避免了安装和拆卸过程中对样品的损伤，提高了样品的质量、制样的成功率和制样效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1a至1c分别示出了传统的样品夹具的主视图、俯视图和右视图；

图2a至2d分别示出了根据本发明实施例的样品夹具的立体图、右视图、俯视图和底视图；

图3a至3c分别示出了根据本发明实施例的样品台座的主视图、俯视图和右视图；

图4示出了根据本发明实施例的样品夹具的使用示意图；

图5示出了根据本发明实施例的样品夹具的受力分析图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

应当理解，在描述夹具的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将夹具翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如夹具的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1a至1c分别示出了传统的样品夹具的主视图、俯视图和右视图。传统的样品夹具100的主体结构包括第一梁110、第二梁120和样品台座130，用于固定样品140。

第一梁110上具有空腔，用于容纳样品台座130，第一梁110上还具有紧固旋钮111，紧固旋钮111用于卡紧样品台座130。

第二梁120与第一梁110垂直连接，用于支撑第一梁110，并且第二梁120上具有调节旋钮121和基座122，两个调节旋钮121和两个基座122相对应，分别位于第一梁110的两侧，两个调节旋钮121用于调节第二梁120的两侧高度，以调节样品台座130与x-y平面之间的夹角。

样品台座130经由调节螺柱131可拆卸地连接至第一梁110的空腔中，调节螺柱131用于调节样品台座130的在z轴方向的整体高度，并且样品台座130在x-z平面的表面暴露以连接样品140，样品140采用热熔胶或其他可拆卸的粘接剂固定在样品台座130的暴露表面。

样品140的研磨抛光面位于x-y平面，通过调节螺柱131和调节旋钮121，可以使得样品140的研磨抛光面与两个基座122位于同一水平面上，采用磨抛机或手动磨抛样品140，可以制备出具有平整表面的样品140。

当制备出具有平整表面的样品140之后，在取下样品140的过程中，需要加热融化热熔胶，用棉签沾丙酮去除热熔胶，然后再对样品140进行其他操作。由于样品140机械强度差，而普通的热熔胶具有一定的黏附性，需要用沾有丙酮的棉签采用一定的力度进行多次擦拭，极容易污染样品140，甚至破坏样品140；进一步地，取出样品的操作较为繁琐，需要富有经验的制样者花费较长时间才能将样品取出；进一步地，该样品夹具不适用于部分不能被加热的样品140。

本申请的发明人注意到上述影响样品的质量、制样的成功率和制样效率的问题，因而提出进一步改进的样品夹具。

图2a至2d分别示出了根据本发明实施例的样品夹具的立体图、右视图、俯视图和底视图；图3a至3c分别示出了根据本发明实施例的样品台座的主视图、俯视图和右视图。为清楚起见，在图2b的虚线框中示出了该样品夹具的部分截面图。

在该实施例中，样品夹具200包括第一梁210、第二梁220、台座230，以及位于第一梁210上的紧固件214、位于第一梁210的螺孔内的第一调节件231、位于第二梁上220的至少一个第二调节件221。

第一梁210的第一表面具有空腔213(参见图2d)，样品台座230可以经由该空腔213连接至第一梁210。优选地，从z轴方向观察，空腔213的截面形状为椭圆形，样品台座230的截面形状为圆形或跑道形，样品台座230的直径与空腔213的短轴大致相等。

在第一梁210上具有在z轴方向贯穿第一梁的开口，从而形成第一臂211和第二臂212，第一臂211和第二臂212彼此相对的凹进部分形成空腔213。开口与空腔213相连通，开口至少为一条形缝隙。紧固件214穿过第一梁210的至少一部分并连接第一臂211和第二臂212，通过转动紧固件214可以调节第一臂211和第二臂212之间的距离，从而可以调节空腔213尺寸大小，便于样品台座230的安装和拆卸。优选地，开口为t形开口，包括相互垂直的第一条形缝隙和第二条形缝隙，第二条形缝隙可以加大第一臂211和第二臂212的可形变量，从而加大空腔213尺寸大小的调节范围。紧固件214例如为紧固旋钮。

第二梁220用于支撑第一梁210，第一梁210与第二梁220的交叉设置，第一梁210与第二梁220连接处的形状相适配，并例如采用胶水或螺钉相互连接，在替代的实施例中，第一梁210和第二梁220可以一体形成。

第二梁220的第二表面具有至少两个基座222，第二梁220的第二表面与第一梁210的第一表面朝向相同方向。基座222具有支撑点或支撑面，基座222例如为圆柱体或长方体，至少两个基座222的支撑点或支撑面位于同一水平面上。

第二梁220的第三表面具有至少一个第二调节件221，第二梁220的第三表面与第二表面彼此相对。每个第二调节件221与每个基座222相对应，第二调节件221位于第一梁210的一侧或两侧，通过转动各个第二调节件221可以调节第二梁220在第一梁210的一侧或两侧的高度，从而调节第一梁210、样品台座230和样品240与x-y平面之间的夹角。第二调节件111例如为调节旋钮或调节螺柱。

样品台座230经由第一调节件231可拆卸地容纳于第一梁210的空腔213中，并具有用于夹持样品的容纳空间，样品台座230的侧面与第一臂211和第二臂212的凹进部分形成面接触或线接触。第一调节件231位于第一梁210的螺孔中，螺孔与空腔213连通，第一调节件231用于调节样品台座230的在z轴方向的整体高度。第一调节件231例如为调节螺柱或调节旋钮。

优选地，第一梁210的空腔213截面形状为椭圆形，且沿着椭圆的短轴方向与开口连通，样品台座230的截面形状为圆形或跑道形，并且在椭圆的短轴位置与第一臂211和第二臂212的凹进部分形成线接触。

在该实施例中，紧固件214将第一臂211和第二臂212靠近时，第一臂211和第二臂212夹紧样品台座230，并且样品台座230夹紧样品240，当紧固件214将第一臂211和第二臂212分离时，第一臂211和第二臂212松开样品台座230，并且样品台座230松开样品240。

样品240的研磨抛光面位于x-y平面，通过第一调节件231和第二调节件221，可以使得样品240的研磨抛光面与两个基座222位于同一水平面上，采用磨抛机或手动磨抛样品240，可以制备出具有平整表面的样品240。

请参见图3a至3c，在该实施例中，样品台座230包括至少两个柱体232，每个柱体232具有至少一个平面，两个相对设置的柱体232之间形成夹持空间，该夹持空间在第一梁210的作用下可以收缩并夹紧样品240至少一部分。在样品台座230为松开状态时，可以根据样品的厚度设置夹持空间的厚度。

优选地，在两个柱体232之间具有垫片233，用于保护样品240在加持过程中不被损坏。样品台座230的夹持空间位于垫片233内，垫片233用于连接至少两个柱体232，并保护样品240。垫片233可以是多个片状垫片组合形成的垫片233，也可以是一体形成的具有夹持空间的垫片233，垫片233的材料优选为橡胶或聚四氟乙烯。

优选地，样品台座230包括两个柱体232，两个柱体的截面形状为弓形或半圆形，垫片233和柱体232相连接并形成圆柱体或近似圆柱体。

在该实施例中，第一梁210的空腔213截面形状为椭圆形，样品台座230的截面形状大致为圆形，样品台座230的直径与空腔213的短轴大致相等。样品台座230包括两个相对设置的柱体232，柱体232的截面形状为弓形或半圆形，柱体232彼此靠近的表面连接有垫片233，两个柱体232经由三个垫片233相互连接，三个垫片233形成具有夹持空间的结构。

在该实施例中，样品台座230还包括位于两个柱体232之上的连接片234，连接片234例如为金属垫片，用于将样品台座230连接至第一梁210的第一调节件231。在一个或多个实施例中，省去了垫片233，连接片234还用于连接至少两个柱体232。

图4示出了根据本发明实施例的样品夹具的使用示意图。

如图4所示，样品夹具200与图2a至2d所示的样品夹具200相同，在此不再赘述。

在步骤a中，将样品240放入样品台座230的夹持空间中。

在步骤b中，将样品台座230连同样品240放入第一梁210的空腔213中。

在步骤c中，转动紧固件214，使第一梁210夹紧样品台座230，样品台座230夹紧样品240。

在后续的步骤中，可以通过调节第一调节件231来调节样品240的研磨抛光面的高度，通过调节位于第二梁220的第二调节件221来调节样品240的两侧梯度，以使得第二梁220上的至少两个基座222的支撑点/支撑面与样品240的研磨抛光面位于同一水平面上。

图5示出了根据本发明实施例的样品夹具的受力分析图。

如图5所示，在该实施例中，第一梁210的空腔213截面形状为椭圆形，且沿着椭圆的短轴方向与开口连通，样品台座230的截面形状为圆形或跑道形，并且在椭圆的短轴位置与第一臂211和第二臂212的凹进部分形成线接触。样品台座230包括两个相对设置的柱体232，柱体232的截面形状为弓形或半圆形，柱体232彼此靠近的表面连接有垫片233，两个柱体232经由三个垫片233相互连接，三个垫片233形成具有夹持空间的结构。

转动样品夹具的紧固件214(参见图2a至2d)，紧固件214使得位于条形缝隙两侧的第一梁210相互靠近，第一梁210内的空腔213收缩，挤压两个彼此相对的柱体232，柱体232挤压垫片233，从而将样品240牢固地夹持在夹持空间中，并且垫片233可以保护样品240在夹持过程中不被损坏。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。