(57)【要約】【課題】蛍光Ｘ線分析装置が備える回転テーブルの回転ステージを回転支持する軸受け機構を小型化し、蛍光Ｘ線分析装置を小型化する。【解決手段】蛍光Ｘ線分析装置において、回転ステージの外周に所定間隔を開けて複数の軸受け機構を設けた構成とし、これにより各軸受け機構を小型なものとし、回転ステージを回転支持するす軸受けのための構成を小型化する。また、各軸受け機構を構成する回転軸受けを小型なものを用いることにより、回転軸受け自体の回転トルクを小さくして、小さなトルクで回転ステージを駆動する。蛍光Ｘ線分析装置の回転テーブル１は、内側に少なくとも照射Ｘ線と試料から放出されるＸ線を通す開口部２ｃを有する回転ステージ２と、この回転ステージ２の外周部２ａに沿って間隔を開けて配置した複数の軸受け機構３０（３１，３２，３３）とを備える。【選択図】  図１
2004150919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光Ｘ線分析装置において、
内側に少なくとも照射Ｘ線と試料から放出されるＸ線を通す開口部を有する回転ステージと、
前記回転ステージの外周部に沿って間隔を開けて配置した複数の軸受け機構を備え、
前記複数の軸受け機構は前記回転ステージを外周部において回転支持する回転テーブルを備えたことを特徴とする、蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項２】
前記軸受け機構は、中間に支点を持つアームの両端に２個の回転軸受けを配置することを特徴とする、請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項３】
３個の前記軸受け機構を前記回転ステージの外周部に間隔を開けて配置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項４】
前記３個の軸受け機構の内の１つの軸受け機構は、支点を偏芯軸とすることを特徴とする、請求項３に記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【請求項５】
前記回転軸受けは、２個のミニチュアベアリング又は２個の小径ベアリングのフランジ部をスペーサを介して貼り合わせ、
当該フランジ部を回転ステージの外周部に形成した案内溝内で滑動させることを特徴とする、請求項１乃至４の何れかに記載の蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光Ｘ線分析装置に関し、特に蛍光Ｘ線分析装置が備える回転テーブルに適用される大型の回転ステージの軸受け機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料にＸ線を照射し、試料から励起される蛍光Ｘ線を検出することにより、物質中に含まれる原子の種類や量を解析する蛍光Ｘ線分析装置が知られている。この蛍光Ｘ線分析装置では、試料に対して下面からＸ線を入射し、励起される蛍光Ｘ線を同じく試料に対して下面において検出する、いわゆる下面照射方式が知られている。
【０００３】
このような下面照射方式において、多数の試料を分析したり、あるいは試料表面の元素の分布測定を行うために回転テーブルが用いられている。回転テーブルは、回転ステージ上に載置した複数の試料を回転させることによりＸ線照射を順に行って複数試料を分析したり、あるいは、１つの試料においてＸ線の照射位置を走査することにより試料表面の元素分布を分析する。励起Ｘ線の照射位置に対して、複数の試料を順に移動させたり、１つの試料における位置を移動される機構として回転ステージを用いた機構がある。下面照射方式による回転ステージ機構では、Ｘ線照射及び蛍光Ｘ線の検出を試料に対して下面側で行うため、貫通型の回転ステージが必要である。
【０００４】
大型の試料について下面照射方式により蛍光Ｘ線分析を行うには、貫通型の回転ステージも大型である必要がある。また、ステージを回転させるためにはステージを回転軸受けで支持する必要があるが、貫通型の回転ステージでは貫通部分に試料を載置するため、試料の下側に回転軸受けを設けることができない構造である。そのため、回転ステージの貫通孔部分を避けて、その外周部分に回転軸受けを設ける必要があり、搭載する試料よりも大きなものとなる。
【０００５】
この回転軸受けを、一般的に使用される玉軸受けを用いて構成した場合には、軸受け部分が大型化し、また、重量もかさむことになる。また、回転ステージを駆動するためのモータも、回転ステージに加えて軸受け部分の重量が増すため、よりトルク出力が高い大型のものが必要となる。そのため、軸受け機構が大型化すると共に、蛍光Ｘ線分析装置自体も大型化する。
【０００６】
したがって、通常使用される玉軸受けでは、蛍光Ｘ線分析装置などの分析装置に適した軸受けを選択することは困難である。
【０００７】
一般的には、内径が比較的大きく、外径や厚さが小さな軸受けとして、クロスローラベアリングが知られている。位置決め装置のテーブルにクロスローラリングを用いた例として、例えば、特許文献１がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１９１２９３号公報（第３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、大型試料を蛍光Ｘ線分析するためには、蛍光Ｘ線分析装置は小型，軽量で駆動に要するトルクが小さくてすむ回転ステージの軸受け機構が必要である。前記したクロスローラベアリングを用いて軸受け機構を構成した場合には、玉軸受けを用いた場合よりは小型となるが、小型化の程度は依然として十分とは言えない。例えば、大径の半導体ウエハの分析に用いる蛍光Ｘ線分析装置では、内径が３５０ｍｍとなる回転ステージが求められる。この大きさの内径を持つ回転ステージに対してクロスローラベアリングを用いて軸受け機構を構成すると、ベアリングの外径が４００ｍｍ、厚さが２０ｍｍとなり、ベアリングの自重だけで４ｋｇ程度の重さとなる。さらに、ベアリングを保持する部品も大型化することになる。また、回転トルクも大きくなるため、回転ステージを駆動する動力源も大きなものが必要となる。
【００１０】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、蛍光Ｘ線分析装置において回転ステージの軸受け機構を小型化し、蛍光Ｘ線分析装置を小型化することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、蛍光Ｘ線分析装置において、回転ステージの外周に所定間隔を開けて複数の軸受け機構を設けた構成とし、これにより各軸受け機構を小型なものとし、回転ステージを回転支持する軸受けのための構成を小型化し、蛍光Ｘ線分析装置を小型化する。また、各軸受け機構を構成する回転軸受けを小型なものを用いることにより、回転軸受け自体の回転トルクを小さくして、小さなトルクで回転ステージを駆動する。
【００１２】
本発明の蛍光Ｘ線分析装置は、内側に少なくとも照射Ｘ線と試料から放出されるＸ線を通す開口部を有する回転ステージと、この回転ステージの外周部に沿って間隔を開けて配置した複数の軸受け機構とを具備する回転テーブルを備える。そして、この複数の軸受け機構は、回転ステージを外周部において回転支持する。
【００１３】
複数の軸受け機構は、回転ステージを外周部の全周にわたってベアリング部材を設ける構成ではなく、間隔を開けて間引いて配置する構成とすることにより小型とすることができる。
【００１４】
軸受け機構は、２個の回転軸受けを有し、この２個の回転軸受けを中間に支点を持つアームの両端に配置する。アームは支点を中心にして回動することにより、２個の回転軸受けを回転ステージの外周部に当接させる。この軸受け機構を３個用意し、回転ステージの外周部に間隔を開けて配置する。これにより、合計６個の回転軸受けが回転ステージの外周部に間隔を開けて配置される。回転ステージは、６個の回転軸受けにより回転支持される。各回転軸受けの回転トルクは小さいため、回転ステージ全体の回転トルクも小さくすることができる。
【００１５】
また、３個の軸受け機構の１つはアームの支点を偏芯軸とし、残りの２個の軸受け機構はアームの支点を中心に合わせるようにとしてもよい。３個の軸受け機構の中の１つの軸受け機構について支点を偏芯軸とすることにより、軸受けと回転ステージとの間ののクリアランスを調整することができる。
【００１６】
また、各軸受け機構が備える２つの回転軸受けは、それぞれ２個のミニチュアベアリング又は２個の小径ベアリング等の２個の小形のベアリングのフランジ部をスペーサを介して貼り合わせた構成とし、この貼り合わせた２個のベアリングのフランジ部を、回転ステージの外周部に形成した案内溝内で滑動させる。このフランジ部と案内溝との組合せにより、回転ステージは回転支持される。
【００１７】
ミニチュアベアリングや個の小径ベアリングの回転トルクは小さいため、回転ステージを駆動する回転トルクは小さくてすみ、そのためのモータも小型でよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の蛍光Ｘ線分析装置の回転テーブルを説明するための概略図であり、図２は回転テーブルの平面図であり、図３は回転テーブルの断面図である。
【００２０】
図１に示す斜視図において、回転テーブル１は、試料Ｓを支持すると共に回転する回転ステージ２を備える。回転ステージ２は、内側において試料Ｓを試料ホルダ１０と共に収納する凹状の収納部２ｂと、外側に設けられた外周部２ａを備える。収納部２ｂの底部２ｄの中央部分には貫通した開口部２ｃが形成され、回転ステージ２の下面にはＸ線源８と検出器９が配置される。収納部２ｂ内に試料ホルダ１０と共に試料Ｓがセットされると、底部２ｄに形成された開口部２ｃを通して、試料Ｓの一部が回転ステージ２の下側に露出する。この露出面に対して、Ｘ線源８から励起Ｘ線を照射し、試料Ｓから放出された蛍光Ｘ線を検出器９により検出する。
【００２１】
回転ステージ２は図示しない駆動機構により一直線方向に移動可能であり、この直線動作と回転ステージの回転動作との組合せによるｒ−θ走査により、試料Ｓの表面を走査することができる。
【００２２】
本発明の回転ステージ２の外周部２ａの周囲には軸受け部３が設けられ、この軸受け部３によって回転支持される。軸受け部３は３個の軸受け機構３０からなり、外周部２ａの周囲に間隔を開けて配置される。図１に示す例では、第１軸受け機構３１，第２軸受け機構３２，第３軸受け機構３３の３個の軸受け機構を設ける構成例について示しているが、軸受け機構３０の個数は任意の複数個とすることができる。なお、軸受け機構３０の個数は任意ではあるが、回転ステージ２を回転支持すると共に軸受け部３を小型化するには、３個の軸受け機構３０をほぼ１２０度の間隔で配置する構成が適当である。
【００２３】
各軸受け機構３１，３２，３３は、ベース５上において回転ステージ２の外周部２ａの外側位置に、外周部２ａに沿ってそれぞれ間隔を開けて固定され、回転ステージ２を回転支持する。
【００２４】
また、回転ステージ２の外周部２ａの円周上には、各軸受け機構３１，３２，３３の回転軸受け４を案内するための案内溝２ｆ、及び回転ステージ２を回転駆動するための歯付きプーリ２ｅが設けられる。案内溝２ｆ内には回転軸受け４の回転部分の突出部分がはめ込まれるように挿入され、回転ステージ２は各軸受け機構３１，３２，３３により、外周側から回転支持される。また、歯付きプーリ２ｅにはタイミングベルト用の歯が設けられ、回転ステージ２の外周部２ａの一周に沿ってタイミングベルト７が巻かれて取り付けられ、このタイミングベルト７の一部は、ベース５上に設けられたパルスモータ６を通るように取り付けられる。パルスモータ６によりタイミングベルト７を駆動すると、タイミングベルト７は歯付きプーリ２ｅを介して回転ステージ２を回転させる。回転ステージ２の回転位置は、タイミングモータ６を制御することにより定めることができる。なお、回転ステージ２の基準位置は、図示しない位置センサにより検出することができる。
【００２５】
次に、図４，５，６を用いて本発明の軸受け部３の軸受け機構３０（第１軸受け機構３１，第２軸受け機構３２，第３軸受け機構３３）について説明する。
【００２６】
図４は軸受け機構３０の構成を説明するための斜視図であり、図５は軸受け機構３０の平面図及び正面図である。
【００２７】
軸受け機構３０は、中間の支点３ｂに設けられた軸３Ｄにより軸支されるアーム３ａを備え、このアーム３ａの両端位置には軸４Ｄにより２個の回転軸受け４（４Ａ，４Ｂ）が回転自在に取り付けられる。軸受け機構３０は、回転ステージ２の外周部２ａの外周部分に配置され、支点３ｂ，３ｃによる揺動によって２個の回転軸受け４は外周部２ａの外周面に接触する。
【００２８】
アーム３ａは、２個の回転軸受け４は外周部２ａが外周面に接触するように、回転ステージ２の外周部２ａの外径曲率に合わせた湾曲させて形成する。支点３ｂ，３ｃは、この軸孔内に軸３Ｄを通して形成される。アーム３ａは、軸３Ｄをベース５側に取り付けることにより回転ステージ２の外周部２ａの外周部分に対して揺動自在とする。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、支点３ｂ，３ｃの内、支点３ｂにおいてはアーム３ａに設けた軸孔に対して軸３Ｄを軸芯を合わせて設置し、支点３ｃにおいてはアーム３ａに設けた軸孔に対して軸３Ｄを軸芯をずらせて設置する。これにより、支点３ｃの軸３Ｄは偏芯軸と取り付けられる。３個の軸受け機構３０の内、第１軸受け機構３１と第２軸受け機構３２は軸芯を合わせて取り付けた支点３ｂとし、第３軸受け機構３３は軸芯をずらせて偏芯軸とした支点３ｃとする。
【００３０】
複数の軸受け機構３０の内の一つの軸受け機構について、その支持軸を偏芯軸とすることにより、回転ステージ２と軸受け機構３０との間のクリアランス調整を行う。
【００３１】
各受け機構３０が備える回転軸受け４は、その外周部部分にそれぞれ環状の突出部４Ａを備え、この環状突出部４Ａは回転ステージ２の外周部２ａの外周面に形成された案内溝２ｆ内に嵌入して滑動自在とする。
【００３２】
回転軸受け４について図６の断面図を用いて説明する。回転軸受け４は、ミニチュアベアリングあるいは小径ベアリング等の小形のベアリング４ａ，４ｂを２個組み合わせて構成される。なお、一般に、ミニチュアベアリングは外径９ｍｍ以下の回転軸受けを称し、小径ベアリングは外径９ｍｍ以上、内径１０ｍｍ以下の回転軸受けを称しているが、本発明に使用する回転軸受けは、この外径に限られるものではなく、これらミニチュアベアリングや小径ベアリングを含む、一般的に小形ベアリングと称し得るベアリングを指すものとする。
【００３３】
回転軸受け４は、同径の２個の小形のベアリング４ａ，４ｂを用いる。小形のベアリング４ａ，４ｂは、それぞれ、複数のベアリングボール４ａ１，４ｂ１と、これらのベアリングボール４ａ１，４ｂ１を収納する環状のケース４ａ２，４ｂ２を備える。環状ケース４ａ２，４ｂ２は、その中央部分に軸を通す軸孔４ａ４，４ｂ４を備え、また、外周部分の一方の端部側にはフランジ部４ａ３，４ｂ３を備える。回転軸受け４は、各ケース４ａ２，４ｂ２のフランジ部４ａ３，４ｂ３をスペーサ４ｃを挟んで背中合わせに貼り合わせて形成する。このとき、両ケース４ａ２，４ｂ２のフランジ部４ａ３，４ｂ３を有していない端部側から加圧した状態で互いを貼り合わせる。
【００３４】
フランジ部４ａ３，４ｂ３を互いに背中合わせの状態で貼り合わせることにより、環状突出部４Ａを構成することができる。また、フランジ部４ａ３，４ｂ３の間にスペーサ４ｃを挟んで加圧状態で貼り合わせることにより、アキシャル方向のベアリングボールの遊びをなくすことができる。
【００３５】
本発明の蛍光Ｘ線分析装置が備える回転テーブルによれば、回転ステージを回転支持する軸受け部が複数の軸受け機構で構成され、各軸受け機構を軽量とすることができるため、軸受け部の重量を軽くすることができ、蛍光Ｘ線分析装置を小型化することができる。
【００３６】
また、本発明の蛍光Ｘ線分析装置が備える回転テーブルによれば、回転ステージの外径に合わせて複数の軸受け機構の配置することにより、大きな回転ステージの軸受け機構を容易に構成することができる。
【００３７】
また、軸受け部を構成する各軸受け機構は、回転軸受けを構成する小形のベアリングの外径は、回転ステージの外径に対してはるかに小さく、それ自身の回転トルクは小さいため、大型の回転ステージを小さなトルクで駆動させることができ、駆動源を小さくすることができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蛍光Ｘ線分析装置の回転ステージの軸受け機構を小型化し、蛍光Ｘ線分析装置を小型化することができる。
【００３８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の回転テーブルを説明するための概略図である。
【図２】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の回転テーブルの平面図である。
【図３】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の回転テーブルの断面図である。
【図４】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の軸受け機構の構成を説明するための斜視図である。
【図５】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の軸受け機構の平面図及び正面図である。
【図６】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の回転軸受けの断面図である。
【符号の説明】
１…回転テーブル、２…回転ステージ、２ａ…外周部、２ｂ…収納部、２ｃ…開口部、２ｄ…底部、２ｅ…歯付きプーリ、２ｆ…案内溝、３…軸受け部、３ａ…アーム、３ｂ，３ｃ…支点、４…回転軸受け、５…ベース、６…パルスモータ、７…タイミングベルト、８…Ｘ線源、９…検出器、１０…試料ホルダ、３０…軸受け機構、３１…第１軸受け機構、３２…第２軸受け機構、３３…第３軸受け機構。
【図１】
2004150919.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004150919.tif 000005
【図４】
2004150919.tif 000006
【図５】
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【図６】
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