(57)【要約】【課題】  光学顕微鏡や電子顕微鏡に使用される試料ステージを、所定位置にミクロン単位で移動させ或いは秒単位角度の傾斜姿勢となるように、精度高く制御し、且つ装置全体の大きさを極力抑えることができるようにすることにある。【解決手段】  固定ベースプレート１１と、この固定ベースプレート１１上に、Ｘ方向に延出する一対のＸ方向クロスローラガイド１４を介してＸ方向に水平移動可能に組み付けられる中テーブル１２と、この中テーブル１２に、Ｙ方向に延出する一対のＹ方向クロスローラガイド１５を介してＹ方向に水平移動可能に組み付けられ、上面に試料が載置される設置テーブル１３とから構成され、Ｘ方向クロスローラガイド１４とＹ方向クロスローラガイド１５とを同一平面上に配する構成で、Ｘ方向クロスローラガイドをθＸ方向に、Ｙ方向クロスローラガイドをθＹ方向に夫々湾曲延出する形態として、揺動移動可能にすることもできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベースプレート（１１）と、該固定ベースプレート（１１）上に、Ｘ方向に延出する一対のＸ方向クロスローラガイド（１４）を介してＸ方向に水平移動可能に組み付けられる中テーブル（１２）と、該中テーブル（１２）に、Ｙ方向に延出する一対のＹ方向クロスローラガイド（１５）を介してＹ方向に水平移動可能に組み付けられ、上面に試料が載置される設置テーブル（１３）とから構成され、前記Ｘ方向クロスローラガイド（１４）とＹ方向クロスローラガイド（１５）とを同一平面上に配することを特徴とする位置決めステージ。
【請求項２】
固定ベースプレート（１０１）と、該固定ベースプレート（１０１）上に、θＸ方向に湾曲延出する一対のθＸ方向クロスローラガイド（１０４）を介してθＸ方向に揺動移動可能に組み付けられる中テーブル（１０２）と、該中テーブル（１０２）に、θＹ方向に湾曲延出する一対のθＹ方向クロスローラガイド（１０５）を介してθＹ方向に揺動移動可能に組み付けられ、上面に試料が載置される設置テーブル（１０３）とから構成され、前記θＸ方向クロスローラガイド（１０４）とθＹ方向クロスローラガイド（１０５）とを同一平面上に配することを特徴とする位置決めステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析のための或る種の試料や、或る種の加工等を達成するためのワーク等を設置する位置決めステージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学顕微鏡や電子顕微鏡に使用される試料ステージに於いては、光ファイバーの端面を接合する加工工程やプリズムの貼付工程、或る種の試料に例えば放射線を照射して成分を解析するような過程等で、ワークや試料等を任意の方向から観察するため、これ等を所定位置にミクロン単位で移動或いは秒単位角度で傾斜姿勢となるように極めて精度高く設置する必要があり、これを達成するための装置が多く開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１４４３８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１４４５７５号公報
【特許文献３】特開平６−３３１９００号公報
【特許文献４】特開２０００−１３８２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発明「Ｘ・Ｙステージ」は、固定ベースに対しＸ水平方向に移動するＸ軸ベースを組み付け、更にこのＸ軸ベースに対しＹ水平方向に移動するＹ軸ベースを組み付ける構成で、Ｙ軸ベース上面に試料等を載置するものであるが、少なくとも固定ベースとＸ軸ベースとＹ軸ベースとの三段組であるから、それだけ高さ幅が大型となり、バランスが不良となる原因となって精度高い移動が期待できず、また取り付けスペースが嵩む不満があった。
【０００５】
この点を改良したのが特許文献２の考案「２軸平面移動ステージ」である。ここでは、基板上に対向して配設された第１、第２のＹ軸ガイドと、このＹ軸ガイドに沿いＹ−Ｙ’軸方向に移動する対向する第１、第２のＹ軸スライダと、Ｙ軸スライダにそれぞれ固着された対向する第１、第２のＸ軸ガイドと、このＸ軸ガイドに沿いＸ−Ｘ’軸方向に移動するＸ軸スライダと、このＸ軸スライダのＹ−Ｙ’軸方向とＸ−Ｘ’軸方向への移動手段を備えており、互いに直交する方向に移動可能な直進ステージの構成である。この構成では、被検物が取り付けられるＸ軸スライダが同一平面上でＸ−Ｘ’軸及びＹ−Ｙ’軸方向に直進移動できるので、特許文献１の発明に較べて装置全体の高さ幅を低くすることができる。
【０００６】
しかしながら、Ｘ軸スライダが組み付けられる一対のＸ軸ガイドは、一対のＹ軸ガイドに組み付けられているので、Ｘ軸ガイドの長さ幅はＹ軸スライダの長さ幅より極端に短く、剛性の弱い問題がある。剛性はガイドの長さに比例するので、短いとそれだけ弱くなるのである。そしてこの長さが大きく異なる結果、Ｘ方向とＹ方向の剛性に大きな差が形成されるため、安定した精度ある移動が期待できない。また、Ｘ軸スライダとＸ軸ガイド及びＹ軸スライダとＹ軸ガイドとは、所謂アリ摺動の組み付きであるから、静止摩擦係数と動摩擦係数の差が大きく、作動滑りが生じ易い問題も推察される。
【０００７】
次に、特許文献３の発明「試料ステージ」或いは特許文献４の発明「チルトステージ」は、ステージをＸ方向とＹ方向とに夫々揺動移動できるようにしてステージ上面の所望傾斜姿勢を得ようとするものであり、ベースプレートに対し所定曲率湾曲面で面接摺動するＸ方向揺動ステージを組み付け、次いでこのＸ方向揺動ステージに対し他の所定曲率湾曲面で面接摺動するＹ方向揺動ステージを上下に重ねて組み付ける形態である。そのため、これ等の発明は、上述の従来例と同様に大型、バランス不良、精度不良、取り付けスペースの嵩み、等の欠点が存する。
【０００８】
しかも特に特許文献３で触れられているように、上下に位置するＸ方向揺動ステージとＹ方向揺動ステージの、ベースプレートに対する面接摺動湾曲面或いはＸ方向揺動ステージに対する面接摺動湾曲面の夫々の曲率は、ステージ上面の試料等の載置位置を曲率中心としなければならないために、異なる値に設定することになり、各揺動ステージにつき異なる部材を用意する必要がある点、夫々の製造精度に高い水準が要求される点、そして相互の組み付けによる誤差の発生を常に配慮しなければならない点、等に於いて極めて多くの労力が要求されるものである。
【０００９】
よって本発明は、上述した従来技術の欠点、不都合、不満を解消するべく開発された位置決めステージであって、光学顕微鏡や電子顕微鏡に使用される試料ステージを、所定位置にミクロン単位で移動させ或いは秒単位角度の傾斜姿勢となるように、精度高く制御し、且つ装置全体の大きさを極力抑えることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明は、固定ベースプレートと、この固定ベースプレート上に、Ｘ方向に延出する一対のＸ方向クロスローラガイドを介してＸ方向に水平移動可能に組み付けられる中テーブルと、この中テーブルに、Ｙ方向に延出する一対のＹ方向クロスローラガイドを介してＹ方向に水平移動可能に組み付けられ、上面に試料が載置される設置テーブルとから構成され、前記したＸ方向クロスローラガイドとＹ方向クロスローラガイドとを同一平面上に配することを特徴とする構成である。
【００１１】
また、請求項２に記載の本発明は、固定ベースプレートと、この固定ベースプレート上に、θＸ方向に湾曲延出する一対のθＸ方向クロスローラガイドを介してθＸ方向に揺動移動可能に組み付けられる中テーブルと、この中テーブルに、θＹ方向に湾曲延出する一対のθＹ方向クロスローラガイドを介してθＹ方向に揺動移動可能に組み付けられ、上面に試料が載置される設置テーブルとから構成され、前記したθＸ方向クロスローラガイドとθＹ方向クロスローラガイドとを同一平面上に配することを特徴とする構成である。
【発明の効果】
【００１２】
上記した請求項１に記載の本発明にあって、固定ベースプレートに対して中テーブルは、Ｘ方向に延出する一対のＸ方向クロスローラガイドを介してＸ方向に水平直進移動可能となり、中テーブルに対して設置テーブルは、Ｙ方向に延出する一対のＹ方向クロスローラガイドを介してＹ方向に水平直進移動可能となる。即ち上面に試料が載置される設置テーブルは、固定ベースプレートに対して中テーブルを介してＸ方向とＹ方向とに水平直進移動させることができ、上面の試料を所定位置に設置できるのである。
【００１３】
この場合、一対のＸ方向クロスローラガイドと一対のＹ方向クロスローラガイドとは同一平面上に配されているので、位置決めステージ全体の高さ幅を実質的に設置テーブルと固定ベースプレートの高さ幅に抑えることができ、全体的に小型で取り付けスペースを最小限とし、しかもバランスの良い精度高い移動が得られる。更には、Ｘ方向クロスローラガイドとＹ方向クロスローラガイドとは同一の長さストロークで且つ充分の長さを確保できるため、高い剛性を維持でき、安定した精度ある移動が達成できるのである。
【００１４】
また、周知のようにクロスローラガイドは、精密研削加工されたＶ溝転送面を有する一対のローラレースと、この対向するＶ溝空間内に精密円筒コロを交互に直交させて組み込んだローラケージとから構成されており、ローラレース上を複数の円筒コロが転動するため停止時から起動時への摩擦の変化（静止摩擦と動摩擦の差）が小さく、作動滑りが生じにくい利点があり、更には、線接触で荷重を支えるので剛性が高い。
【００１５】
それ故、上記した本発明の如く、固定ベースプレートに対する中テーブルの水平直進移動、及び中テーブルに対する設置テーブルの水平直進移動を夫々クロスローラガイドを介して行えば、微小送りを正確に追随させ、低速から高速までの安定した動作が可能であり、高剛性及び高負荷容量を実現することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の本発明にあっては、固定ベースプレートに対して中テーブルは、θＸ方向に湾曲延出する一対のθＸ方向クロスローラガイドを介してθＸ方向に揺動移動可能となり、中テーブルに対して設置テーブルは、θＹ方向に湾曲延出する一対のθＹ方向クロスローラガイドを介してθＹ方向に揺動移動可能となる。即ち上面に試料が載置される設置テーブルは、固定ベースプレートに対して中テーブルを介してθＸ方向とθＹ方向とに揺動移動させることができ、上面の試料を所定位置に設置できるのである。
【００１７】
この場合、一対のθＸ方向クロスローラガイドと一対のθＹ方向クロスローラガイドとは同一平面上に配されているので、位置決めステージ全体の高さ幅を実質的に設置テーブルと固定ベースプレートの高さ幅に抑えることができ、全体的に小型で取り付けスペースを最小限とし、しかもバランスの良い精度高い移動が得られる。
【００１８】
そしてクロスローラガイドを用いることの利点は前述の通りであり、微小送りを正確に追随させ、低速から高速までの安定した動作が可能であり、高剛性及び高負荷容量を実現することができる。
【００１９】
更には、θＸ方向クロスローラガイドとθＹ方向クロスローラガイドとは同一平面上に配されることになるので、曲率中心となる設置テーブルの上面特定点に対して全て同一曲率の湾曲成形で済むことになり、θＸ方向クロスローラガイドとθＹ方向クロスローラガイドとで異なる曲率の製品を用意する必要がない点で、更なる高度な精密動作が期待できるだけでなく、製造コストを廉価にし、組み立ての手間の軽減が図れる等、多くの優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】水平移動を達成する位置決めステージの透視斜視図である。
【図２】図１にあって、Ｘ方向及びＹ方向に３ｍｍ、夫々水平移動させた状態を示す透視斜視図である。
【図３】図１の分解概略斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図１のクロスローラガイドの配置を示す概略図である。
【図７】揺動移動を達成する位置決めステージの透視斜視図である。
【図８】図７にあって、θＸ方向及びθＹ方向に角度３度、夫々揺動移動させた状態を示す透視斜視図である。
【図９】図７の分解概略斜視図である。
【図１０】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】図７のクロスローラガイドの配置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１乃至図６で示した水平移動を達成する位置決めステージ１０は、固定ベースプレート１１と、この固定ベースプレート１１上に組み付けられる中テーブル１２と、この中テーブル１２に組み付けられ、上面に試料が載置される設置テーブル１３とから構成される。
【００２２】
固定ベースプレート１１と中テーブル１２とは、中テーブル１２を固定ベースプレート１１上に組み付け、Ｘ方向に延出する一対のＸ方向クロスローラガイド１４を介してＸ方向に水平直進移動可能となっており、中テーブル１２と設置テーブル１３とは、設置テーブル１３を中テーブル１２上に組み付け、Ｙ方向に延出する一対のＹ方向クロスローラガイド１５を介してＹ方向に水平直進移動可能になっている。
【００２３】
次に、図７乃至図１２で示した揺動移動を達成する位置決めステージ１００は、固定ベースプレート１０１と、この固定ベースプレート１０１上に組み付けられる中テーブル１０２と、この中テーブル１０２に組み付けられ、上面に試料が載置される設置テーブル１０３とから構成される。
【００２４】
固定ベースプレート１０１と中テーブル１０２とは、中テーブル１０２を固定ベースプレート１０１上に組み付け、θＸ方向に湾曲延出する一対のθＸ方向クロスローラガイド１０４を介してθＸ方向に揺動移動可能となっており、中テーブル１０２と設置テーブル１０３とは、設置テーブル１０３を中テーブル１０２上に組み付け、θＹ方向に湾曲延出する一対のθＹ方向クロスローラガイド１０５を介してθＹ方向に揺動移動可能になっている。
【実施例１】
【００２５】
図１乃至図６で、先ず、方形板形状の中テーブル１２にあって、その下面に於けるＸ方向に沿った両端部には、ローラレース１４ａがＸ方向に水平延出する形態で対向して垂下設され、このローラレース１４ａの外面にＶ溝１４ｂが刻設されてある。一方、中テーブル１２の下面に於けるＹ方向に沿った両端部には、ローラレース１５ａがＹ方向に水平延出する形態で対向して垂下設され、このローラレース１５ａの外面にＶ溝１５ｂが刻設されてある（図３参照）。即ち、中テーブル１２の下面には、対向する一対のローラレース１４ａと対向する一対のローラレース１５ａとが井桁状に垂下形成されているのである。
【００２６】
次に、中テーブル１２が上方より組み付けられる方形板形状の固定ベースプレート１１にあって、その上面に於けるＸ方向に沿った両端部にはＸ方向に延出する一対のブロック１６が対向配置され、このブロック１６の内面には夫々ローラレース１４ａ’がＸ方向に水平延出する形態で配置され、このローラレース１４ａ’の内面にＶ溝１４ｂ’が刻設されてある。
【００２７】
そして、中テーブル１２を固定ベースプレート１１に組み付けた状態で、中テーブル１２のローラレース１４ａの外面側に固定ベースプレート１１のローラレース１４ａ’を位置させ、夫々のＶ溝１４ｂとＶ溝１４ｂ’とにより形成される空間内に精密円筒コロによる交互に直交するローラケージ（図示省略）を同時に組み込むことにより、Ｘ方向に水平延出する一組のＸ方向クロスローラガイド１４を夫々形成するのである（図６参照）。
【００２８】
次いで、中テーブル１２に上方より組み付けられる方形板形状の設置テーブル１３の下面に於けるＹ方向に沿った両端部には、Ｙ方向に延出する一対のブロック１７が対向配置され、このブロック１７の内面には夫々ローラレース１５ａ’がＹ方向に水平延出する形態で配置され、内面にはＶ溝１５ｂ’が刻設されている。
【００２９】
従って、設置テーブル１３を中テーブル１２に上方から組み付け、中テーブル１２のローラレース１５ａの外面側に設置テーブル１３のローラレース１５ａ’を位置させ、夫々のＶ溝１５ｂとＶ溝１５ｂ’とにより形成される空間内に精密円筒コロによる交互に直交するローラケージ（図示省略）を同時に組み込むことにより、Ｙ方向に水平延出する一組のＹ方向クロスローラガイド１５を夫々形成するのである（図６参照）。
【００３０】
従ってこの構成では、前述したように、中テーブル１２の下面である同一平面上に一対のローラレース１４ａと一対のローラレース１５ａとが井桁状に垂下形成されているが故に、固定ベースプレート１１と中テーブル１２と設置テーブル１３とを組み付けた状態では、Ｘ方向に水平延出する二組のＸ方向クロスローラガイド１４とＹ方向に水平延出する二組のＹ方向クロスローラガイド１４とは同一平面上に位置することになり、全体としての高さ幅を低く抑えることが可能となる。
【００３１】
また、固定ベースプレート１１と中テーブル１２との間にはＸ方向制御用のマイクロメーターヘッド１８、設置テーブル１３と中テーブル１２との間にはＹ方向制御用のマイクロメーターヘッド１９が夫々取り付けられてあり（図１の実施例ではマイクロメーターヘッド１８を介して間接的に）、固定ベースプレート１１に対して中テーブル１２をＸ方向に微小ストロークで前進後退移動させ、或いは中テーブル１２に対して設置テーブル１３をＹ方向に微小ストロークで前進後退移動させ、結果として設置テーブル１３上面の試料を所定位置に設置できるのである。
【実施例２】
【００３２】
図７乃至図１２で、方形板形状の中テーブル１０２にあって、その下面に於けるＸ方向に沿った両端部には、ローラレース１０４ａがθＸ方向に湾曲延出する形態で対向して垂下設され、このローラレース１０４ａの外面にＶ溝１０４ｂが刻設されてある。一方、中テーブル１０２の下面に於けるＹ方向に沿った両端部には、ローラレース１０５ａがθＹ方向に湾曲延出する形態で対向して垂下設され、このローラレース１０５ａの外面にＶ溝１０５ｂが刻設されてある（図９参照）。即ち、中テーブル１０２の下面には、対向する一対のローラレース１０４ａと対向する一対のローラレース１０５ａとが井桁状に垂下形成されているのである。
【００３３】
次に、中テーブル１０２が上方より組み付けられる方形板形状の固定ベースプレート１０１にあって、その上面に於けるＸ方向に沿った両端部にはＸ方向に延出する一対のブロック１０６が対向配置され、このブロック１０６の内面には夫々ローラレース１０４ａ’がθＸ方向に湾曲延出する形態で配置され、このローラレース１０４ａ’の内面にＶ溝１０４ｂ’が刻設されてある。
【００３４】
そして、中テーブル１０２を固定ベースプレート１０１に組み付けた状態で、中テーブル１０２のローラレース１０４ａの外面側に固定ベースプレート１０１のローラレース１０４ａ’を位置させ、夫々のＶ溝１０４ｂとＶ溝１０４ｂ’とにより形成される空間内に精密円筒コロによる交互に直交するローラケージ（図示省略）を同時に組み込むことにより、θＸ方向に湾曲延出する一組のθＸ方向クロスローラガイド１０４を夫々形成するのである（図１２参照）。
【００３５】
次いで、中テーブル１０２に上方より組み付けられる方形板形状の設置テーブル１０３の下面に於けるＹ方向に沿った両端部には、Ｙ方向に延出する一対のブロック１０７が対向配置され、このブロック１０７の内面には夫々ローラレース１０５ａ’がθＹ方向に湾曲延出する形態で配置され、内面にはＶ溝１０５ｂ’が刻設されている。
【００３６】
従って、設置テーブル１０３を中テーブル１０２に上方から組み付け、中テーブル１０２のローラレース１０５ａの外面側に設置テーブル１０３のローラレース１０５ａ’を位置させ、夫々のＶ溝１０５ｂとＶ溝１０５ｂ’とにより形成される空間内に精密円筒コロによる交互に直交するローラケージ（図示省略）を同時に組み込むことにより、θＹ方向に湾曲延出する一組のθＹ方向クロスローラガイド１０５を夫々形成するのである（図１２参照）。
【００３７】
従ってこの構成では、前述したように、中テーブル１０２の下面である同一平面上に一対のローラレース１０４ａと一対のローラレース１０５ａとが井桁状に垂下形成されているが故に、固定ベースプレート１０１と中テーブル１０２と設置テーブル１０３とを組み付けた状態で、θＸ方向に湾曲延出する二組のθＸ方向クロスローラガイド１０４とθＹ方向に湾曲延出する二組のθＹ方向クロスローラガイド１０５とは同一平面上に位置することになり、全体としての高さ幅を低く抑えることが可能となる。しかも、この二組のθＸ方向クロスローラガイド１０４と二組のθＹ方向クロスローラガイド１０５とは同一平面上に位置するために、設置テーブル１０３の上面である特定曲率点に対して全て同一曲率の湾曲成形で済むことになる。
【００３８】
また、固定ベースプレート１０１と中テーブル１０２との間にはＸ方向制御用のマイクロメーターヘッド１０８、設置テーブル１０３と中テーブル１０２との間にはＹ方向制御用のマイクロメーターヘッド１０９が夫々取り付けられてあり、固定ベースプレート１０１に対して中テーブル１０２をθＸ方向に微小ストロークで前進後退移動させ、或いは中テーブル１０２に対して設置テーブル１０３をθＹ方向に微小ストロークで前進後退移動させ、結果として設置テーブル１０３上面の試料を所定位置に設置できるのである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  位置決めステージ
１１  固定ベースプレート
１２  中テーブル
１３  設置テーブル
１４  Ｘ方向クロスローラガイド
１４ａ  ローラレース
１４ｂ  Ｖ溝
１５  Ｙ方向クロスローラガイド
１５ａ  ローラレース
１５ｂ  Ｖ溝
１６  ブロック
１７  ブロック
１８  Ｘ方向制御用のマイクロメーターヘッド
１９  Ｙ方向制御用のマイクロメーターヘッド
１００  位置決めステージ
１０１  固定ベースプレート
１０２  中テーブル
１０３  設置テーブル
１０４  Ｘ方向クロスローラガイド
１０４ａ  ローラレース
１０４ｂ  Ｖ溝
１０５  Ｙ方向クロスローラガイド
１０５ａ  ローラレース
１０５ｂ  Ｖ溝
１０６  ブロック
１０７  ブロック
１０８  Ｘ方向制御用のマイクロメーターヘッド
１０９  Ｙ方向制御用のマイクロメーターヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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