(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転により押動される第１移動ステージと、ばね板を介して一端が第１移動ステージに連結され、他端に球面体と試料台を備えた傾斜軸と、球面体が摺動する球面座と、試料台と第１移動ステージの中間を支持するステージベースと、傾斜軸方向に試料台を移動する試料の上下位置調整機構とを備え、上下位置調整機構によって傾斜ステージの円弧中心と試料表面との位置を調整し、かつ、モータの回転により、第１移動ステージを押動し、傾斜軸を球面座に沿って回転傾斜して、試料台を傾斜させることを特徴とするＸ線装置用の傾斜ステージ。
【請求項２】
第１移動ステージとステージベース間に、モータの回転により第１移動ステージと直交する方向に押動され、傾斜軸を第１移動ステージによる傾斜方向と直交する方向に傾斜させる第２移動ステージを備え、モータの回転により、第２移動ステージを押動し、傾斜軸を第１ステージによる傾斜方向に対して直交する方向に球面座に沿って回転傾斜して、試料台を傾斜させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置用の傾斜ステージ。
【請求項３】
モータ軸に設けた送りねじと、移動ステージに設けたナットで送り機構を形成し、モータの回転により移動ステージを押動することを特徴とする請求項１または２記載のＸ線装置用の傾斜ステージ。
【請求項４】
上下位置調整機構は、ステージベースに設けられ、球面体が摺動する球面座を有する球面軸受と、球面軸受に設けられた貫通孔に装着され、傾斜軸方向に試料台の上下位置を調整するボールブッシュガイドと、上下動モータにより回転し、傾斜軸に連結された受け座と係合する偏心カムとを備え、偏心カムの回転を受け座を介して傾斜軸を上下方向に移動することを特徴とする請求項１記載のＸ線装置用の傾斜ステージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線装置、精密測定装置、光学装置等に用いられる任意方向に傾斜可能な傾斜ステージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線装置、精密測定装置、光学装置等に用いられる傾斜ステージは、直交する方向にクロスして設けたアーク面を備えたステージを重畳し、ウォームによりアーク面を有するステージを一方向または直交する方向に回動することにより、ステージを任意方向に傾斜可能になるように構成されている。
【０００３】
以下、従来の傾斜ステージについて図面を参照して説明する。
図４において、４１はモータ、４２はモータ４１のカップリング、４３はナット、４４はボールベアリング、４５はハウジング、４６はウォーム、４７ａはアーク状のウォームホイールを備えた一層目のステージ、４７ｂはアーク状のウォームホイールを備えた二層目のステージ、４８は円弧状ガイドレール、４９はリテーナ、５０はガイドローラ、５１はスイベル、５２は試料台である。
【０００４】
図に示す通り、一層目のステージ４７ａ上にはスイベル５１が重畳され、スイベル上にはステージ４７ａと直交するアーク面を備えたステージ４７ｂが重畳されるように構成されている。
【０００５】
このように構成された傾斜ステージにおいて、モータ４１を駆動すると、ウォーム４６が回転し、ウォーム４６と噛合するステージ４７ａのウォームホイールが回動し、ステージ４７ａは円弧状ガイドレールに沿って回動し、一層目のステージは傾斜する。図示されていないモータを駆動すると、二層目のステージも一層目のステージと同じ動きで傾斜する。直交する２軸を調整することにより、傾斜ステージは所定の傾斜角度に位置決めされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の傾斜ステージにおいては、図４に示すように、ステージを横置きで設置し、面内回転する時には、ステージ４７ａ、４７ｂの自重及び試料台５２の自重がステージにモーメントＷとして働き、重畳されたステージ４７ａ、４７ｂ間の円弧摺動部には、重力の影響により、ガタや撓みが生じ、傾斜精度を維持する障害となっていた。また、ステージに所定の円弧径のアークを重畳して設けることが必要なため、円弧の中心とステージ下面までに所定の長さが必要となり、そのためステージ全体が大きくなり、さらに、ウォームギヤーとウォームホイールにバックラッシュが生じ、傾斜ステージの精度を維持する障害となっていた。また、円弧状に加工するステージ（ウォームホイール）やガイドレールは施盤加工でリング状に削り、ステージには更に歯切り加工し、これを切断してその１部分を使用するのでどうしても製造コストが高くなるという難点があった。また、切断することにより変形して円弧径が変化してしまうことも問題であった。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決し、従来の傾斜ステージに比して小型で、かつステージを横置きで設置して面内回転する時に、ステージの面振れが限りなく小さく、かつ、部品形状の簡素化により製造コストが従来の半分程度の傾斜ステージを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、傾斜ステージにおいて、モータの回転により押動される移動ステージと、一端が移動ステージに係着され、他端に球面体を固設した傾斜軸と、球面体が摺動する球面座を設けたステージベースと、傾斜軸端部に球面体とともに固設された試料台を備えた構成としたものである。そのため本発明によれば、傾斜ステージの傾斜手段として球面軸受を用いているので、従来の傾斜ステージに比して、ステージの厚みを小さくすることができる。
【０００９】
また、ステージが横置きで設置され、面内回転する場合には、従来の傾斜ステージではステージは片持ち支持構造となっているため、ステージ及び試料台の重量がステージにモーメントとして働き、回転時にガタや撓みが生ずるが、本発明は、試料台と移動ステージの中間がステージベースで支持される構成になっているため、従来装置に比べてステージに加わるモーメント力は小さくなり、ガタや撓みの影響をより小さくすることができ、面内回転の軸心に対して限りなく直角に近い角度に調節することが可能となる。さらに、ステージ全体を小型化し、低コストの傾斜ステージを提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、モータの回転により押動される第１移動ステージと、ばね板を介して一端が第１移動ステージに連結され、他端に球面体と試料台を備えた傾斜軸と、球面体が摺動する球面座と、試料台と第１移動ステージの中間を支持するステージベースと、傾斜軸方向に試料台を移動する試料の上下位置調整機構とを備え、上下位置調整機構によって傾斜ステージの円弧中心と試料表面との位置を調整し、かつ、モータの回転により、第１移動ステージを押動し、傾斜軸を球面座に沿って回転傾斜して、試料台を傾斜させることを特徴とするＸ線装置用の傾斜ステージであり、ウォームとウォームギヤからなる傾斜手段を直交する方向にクロスして設けたアーク面を備えたステージを重畳した従来の傾斜手段に代えて、傾斜手段として球面軸受を用いたので、従来の傾斜ステージに比して、ステージの厚みを小さくすることができ、ステージを横置きで設置し、面内回転する場合であっても、試料台と移動ステージの中間がステージベースで支持される構成になっているため、ステージの重量によるガタや撓みの発生と、ステージが受けるモーメントを大幅に減少することができ、さらに、試料台を軸心に対して限りなく直角に近い角度で面内回転させることが可能となる作用を有する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、第１移動ステージとステージベース間に、モータの回転により第１移動ステージと直交する方向に押動され、傾斜軸を第１移動ステージによる傾斜方向とクロスする方向に傾斜させる第２移動ステージを設け、モータの回転により、第２移動ステージを押動し、傾斜軸を球面座に沿って回転傾斜して、試料台を傾斜させることを特徴とする傾斜ステージであり、請求項１に記載の発明が有する作用に加えて、ステージを任意の方向に傾斜可能とする作用を有する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、モータ軸に設けた送りねじと、移動ステージに設けたナットで送り機構を形成し、モータの回転により移動ステージを押動することを特徴とする傾斜ステージであり、請求項１、２に記載の発明が有する作用に加えて、送りねじとナットによる送り機構を用いたので、ウォームギヤを用いた従来装置に比して、ステージ全体を小型化でき、かつ簡単な手段により移動ステージを押動することができる作用を有する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、上下位置調整機構は、ステージベースに設けられ、球面体が摺動する球面座を有する球面軸受と、球面軸受に設けられた貫通孔に装着され、傾斜軸方向に試料台の上下位置を調整するボールブッシュガイドと、上下動モータにより回転し、傾斜軸に連結された受け座と係合する偏心カムとを備え、偏心カムの回転を受け座を介して傾斜軸を上下方向に移動することを特徴とする傾斜ステージであり、上下動モータを回転することにより、偏心カムを回転し、偏心カムと係合する受け座を偏心カムのカム面に従って上下方向に移動し、試料軸を上下方向に移動するので、試料のＺ（上下）方向の微調整を行うことが可能となる作用を有する。
【００１４】
【実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図において、１は第１移動ステージ用モータ、１ａはモータ１の回転軸、２はモータ１により横動される第１移動ステージ、３はモータと第１移動ステージを連結するモータ取付板、４はモータの取付部に取着されたモータ板、５は一端が第１移動ステージ２に係着され、他端に球面軸受の球面体が固設された傾斜軸、６は傾斜軸５の端面と第１移動ステージ２とを連結するばね板、７はばね板６と傾斜軸５を固着する座金、８は第１移動ステージ２と固定ステージ１４間に設けられた第２移動ステージ、９は第２移動ステージの端部に設けられ、モータ軸１ａの送りねじが噛合するナット、１０はクロスローラガイド、１１は球面軸受、１１ａは球面体、１１ｂは球面座で、球面座１１ｂはステージベース１９の中央部に設けられ、球面体１１ａは球面座１１ｂに摺動可能に係合し、両者で球面軸受１１を形成している。１２は座板、１３は傾斜軸端面と座板１２間で球面軸受の球面体１１ａを固定するボルト、１４は固定ステージ、１５は球面体１１ａと球面座１１ｂをばね力で接合する引っ張りコイルばね、１６はバックラッシュ防止用圧縮ばね、１７は座板１２上に設けられた試料台、１８は試料、１９は球面軸受１１を支持するステージベースである。
【００１５】
また、上記の傾斜ステージにおいて、図１には記載されていないが、固定ステージ１４には、第１移動ステージと直交する方向に第２移動ステージを押動するモータが図示のモータ１に対して９０°の角度で設けられており、第１移動ステージと同様にモータにより、第１移動ステージと直交する方向に第２移動ステージ８を押動し、傾斜軸５を球面座１１ｂに沿って回転傾斜し、試料台１７を傾斜させるように構成されている。なお、モータの取付手段および第２移動ステージ８の押動手段は、第１移動ステージ２の場合と同じであるので説明を省略する。
【００１６】
次に、上記装置による動作について説明する。
モータ１を駆動すると、モータ１の回転軸１ａは、第２移動ステージ８の端部に設けたナット９に噛合しているので、ナット９は前後に移動する。モータ１が移動すると、モータ１とモータ取付板３を介して一体的に固設された第１移動ステージ２が同一方向に移動する。第１移動ステージ２が移動するときには第２移動ステージ８も一体に移動する。第１移動ステージ２が移動すると、ばね板６を介して傾斜軸５の端部もモータ１の移動方向と同方向に移動し、傾斜軸５の他端面に固設された球面体１１ａは球面座１１ｂに沿って回動し、球面体１１ａと一体的に設けられた座板１２、試料台１７を一定角度傾斜させるものである。
【００１７】
また、第１移動ステージ２による傾斜と直交する方向に試料台１７を傾斜させる場合には、固定ステージ１４に、第１移動ステージ２と直交する方向に第２移動ステージ８を押動するモータが設けられているので、該モータを駆動することにより、第１移動ステージ２と同様の動作により、第１移動ステージ２と直交する方向に第２移動ステージ８を押動し、傾斜軸５を球面座１１ｂに沿って回転傾斜し、試料台１７を第１移動ステージ２による傾斜方向に対して交叉する方向に傾斜することができ、上記した構成を備えた試料位置調整機構により、試料表面とＸ線の光軸を一致させることができる。
【００１８】
上記実施の形態においては、試料台１７と移動ステージ２、８間には、球面体１１ａ、球面座１１ｂで形成される球面軸受１１が設けられ、これらはステージベース１９で支持されているため、ステージが横置きで設置され、面内回転する場合には、ステージ２、８、１４や試料台１７の自重によりステージに作用するモーメントＷ（図２参照）は従来装置に比して小さくなり、ステージの回転時に生ずるガタや撓みを少くすることができ、試料台１７を面内回転機構の軸心に対して限りなく直角に近い角度に調節することが可能となる。さらに、ステージ全体を小型化し、低コストの傾斜ステージを提供することができる。
【００１９】
【実施の形態２】
実施の形態２は実施の形態１に示す傾斜ステージに上下方向の位置調整機構を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
以下本発明の実施の形態２について、図面を参照して説明する。
図３において、１９ａはステージベース、２０は試料台、２１ａは球面体、２１ｂは球面座、２２は試料軸、２３は球面軸受の貫通孔周面に設けられたボールブッシュガイド、２４は貫通孔、２５は板ばね、２６は支柱、２７は試料軸２２に固設された円筒状の受け座、２８はＺ上下モータ、２９はカップリング、３０は受け座２７と係合する偏心カムで、回転軸３０ａに偏心軸３０ｂを設けて、これにベアリング３０ｃを装着したものである。３１は継ぎ軸、３２はφ回転モータ、３３はモータ回り止め用板ばね、３４は傾斜ステージ全体を一方に押圧して傾斜するＲｘアークモータである。
【００２１】
試料軸２２は上端を試料台２０に取着され、下端は、継ぎ軸３１を介してφ回転モータ３２に連結されている。ボールブッシュガイド２３は球面軸受の貫通孔２４内面に装着され、試料軸２２を回転可能に、かつ上下方向に移動可能にガイドする。試料軸２２はボールブッシュガイド２３から下方に突出する突出部に円筒状の受け座２７を備え、受け座２７は上下モータ２８の回転軸端部に設けた偏心カム３０と係合し、偏心カム３０により試料軸２２を上下方向にガイドする。
【００２２】
このように、本実施の形態においては、ボールブッシュガイド２３を球面軸受に設けた貫通孔２４に装着し、ボールブッシュガイド２３に試料軸２２を挿入し、ボールブッシュガイド２３からの突出部にＺ上下モータ２８により回転する偏心カム３０と係合する円筒状の受け座２７を取着し、受け座２７をＺ上下モータ２８により回転する偏心カム３０と係合するように構成したので、上下動モータ２８を回転することにより、偏心カム３０を回転し、偏心カム３０と係合する受け座２７を偏心カム３０のカム面に従って上下方向に移動し、試料軸２２を上下方向に移動するので、試料の上下方向の微調整を行うことが可能となる。
【００２３】
このように、本実施の形態によれば、傾斜ステージと試料との間に試料の上下位置調整機構を設けたので、傾斜ステージの円弧中心と試料表面の位置調整が可能となり、薄膜測定など試料の位置精度を必要とする場合であっても、試料位置の誤差を生せず、試料測定を行うことが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明の傾斜ステージは、モータの回転により押動される直動移動ステージと、一端が移動ステージに係着され、他端に球面体を固設した傾斜軸と、球面体が摺動する球面座を設けたステージベースと、傾斜軸端部に球面体とともに固設された試料台を備えた構成としたので、従来の傾斜ステージに比して、ステージの厚みを小さくすることができる。また、ステージを横置きに設置し、面内回転する場合であっては、従来の装置においては、ステージは片持ち支持機構であるため、ステージ及び試料台の重量がステージにモーメントとして働き、回転時にガタや撓みが生ずるが、本発明は従来の傾斜ステージと異なり、試料台と移動ステージの中間がステージベースで支持されているため、ステージに加わるモーメント力は小さくなり、ガタや撓みの影響を少くすることができ、面内回転の軸心に対して限りなく直角に近い角度に調節することが可能となる。
【００２５】
さらに、傾斜ステージと試料との間に試料の上下位置調整機構を設けたので、傾斜ステージの円弧中心と試料表面の位置調整が可能となり、薄膜測定など試料の位置精度を必要とする場合であっても、試料位置の誤差を生ぜず、試料を正確に測定できる傾斜ステージを提供することができる。
【００２６】
これらの作用により、試料の斜斜、面内回転、上下移動が簡単な構造で実現できるので、小型で低コストの傾斜ステージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の傾斜ステージを示す断面図である。
【図２】本発明の傾斜ステージを横置きに設置した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の傾斜ステージを示す断面図である。
【図４】従来の傾斜ステージを示す断面図である。
【図５】従来の傾斜ステージを横置きに設置した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  第１移動ステージ用モータ
１ａ  モータ軸
１ｂ  第２移動ステージ用モータ
２  第１移動ステージ
３  モータ取付板
４  モータ板
５  傾斜軸
６  ばね板
７  座金
８  第２移動ステージ
９  ナット
１０  クロスローラガイド
１１  球面軸受
１１ａ  球面体
１１ｂ  球面座
１２  座板
１３  ボルト
１４  固定ステージ
１５  引っ張りコイルばね
１６  圧縮ばね
１７  試料台
１８  試料
１９  ステージベース
１９ａ  ステージベース
２０  試料台
２１ａ  球面体
２１ｂ  球面座
２２  試料軸
２３  ボールブッシュガイド
２４  貫通孔
２５  板ばね
２６  支柱
２７  受け座
２８  Ｚ上下動モータ
２９  カップリング
３０  偏心カム
３０ａ  回転軸
３０ｂ  偏心軸
３０ｃ  ベアリング
３１  継ぎ軸
３２  φ回転モータ
３３  モータ回り止め用板ばね
３４  Ｒｘアークモータ
【図１】
0004236353.tif 000002
【図２】
0004236353.tif 000003
【図３】
0004236353.tif 000004
【図４】
0004236353.tif 000005
【図５】
0004236353.tif 000006