JPS6352425B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子線機器におけるゴニオメータステ
ージに関するものである。

従来、この種のゴニオメータステージとしては
例えば第１図乃至第３図に示すように、走査型電
子顕微鏡等の電子線機器に使用されるものがあ
る。このゴニオメータステージ３は、走査型電子
顕微鏡の鏡筒１の下側に配置された試料室２の内
部にて試料台４を支持すると共に、この試料台４
上の試料５に対して、傾斜、傾斜軸方向（Ｘ方
向）の移動、傾斜試料面に沿つて当該傾斜軸に直
角方向（Ｙ方向）の移動、及び傾斜面に垂直な軸
のまわりの回転の四つの動きを与え、さらに観察
倍率の変化に対応し、又好適な試料５の分析状態
を得るために、対物レンズと試料５との距離即ち
ワーキングデイスタンスを変化させるために試料
５を電子線軸Ｏに沿つた方向（Ｚ方向）へ移動さ
せるように構成されている。そして、具体的に
は、試料室２の基部に設けられた軌道部材６にＸ
移動台７を傾斜軸方向即ちＸ方向へ移動可能に設
置し、このＸ移動台７上にＺ移動台８を配置し、
Ｚ移動台８上には試料５に傾斜を与える傾斜台９
を配置し、傾斜台９にはＹ移動台１０を傾斜軸に
対して直角方向即ちＹ方向へ移動可能に配置し、
更にこのＹ移動台１０上には試料５に対し試料面
に垂直な軸の周りの回転を与える回転台１１を配
置すると共に、当該回転台１１に試料台４を固定
取付けして成る。

Ｘ移動台７は、軌道部材６に載置固定されたＸ
移動ガイド１６にベアリング１７を介してＸ方向
に摺動可能に配置された板状体から成り、その下
面からは雌ねじ１３が形成された作動部１２が突
出して設けられており、上面からは外周に雄ねじ
１８が形成された支持シヤフト１９がＸ移動台７
に対して垂直方向に延びて軸受支持されている。
作動部１２の雌ねじ１３には、試料室２の側壁に
回転可能に取付けられたＸ駆動つまみ１４から試
料室２内に延びたＸ駆動雄ねじ１５が螺合され、
Ｘ駆動つまみ１４を回転させることによるねじ送
り作用によつてＸ移動台７をＸ方向へ移動させる
ようになつている。また支持シヤフト１９は、そ
の雄ねじ１８をＺ移動台８に形成した雌ねじ部２
０に螺合させることにより、当該Ｚ移動台８を昇
降可能に支持している。支持シヤフト１９の下端
部はＸ移動台７の下面側へと突出しており、その
先端にはかさ歯車２１が取付けてある。

他方、試料室２のＸ駆動つまみ１４に隣接した
位置にはＺ駆動つまみ２２及び当該Ｚ駆動つまみ
２２から延びた駆動シヤフト２３が回転可能に取
付けられ、その先端にはかさ歯車２１に噛合する
かさ歯車２４が取付けてある。このため、Ｚ駆動
つまみ２２を回転させると、その回転力はかさ歯
車２４を通してかさ歯車２１に伝えられ、支持シ
ヤフト１９を回転させ、雄ねじ１８と雌ねじ部２
０間のねじ送り作動によつてＺ移動台８を昇降動
させる。Ｚ移動台８は、Ｘ移動台７の上に支持台
２６を取付け、その上に配設される。支持台２６
は、基端側部分両側に垂直方向に延びるガイド支
柱２７，２８を有し、このガイド支柱２７，２８
にはＺ移動ガイド２９，３０が取付けられてい
る。Ｚ移動台８は、Ｙ方向先端側と上側とが開放
したボツクス体から成り、その両側壁は上側から
円弧状に切欠かれて支持面２５を形成している。
そして、このＺ移動台８は、その基端側壁３１の
両側にてベアリング３２を介して支持台２６に上
下移動可能に係合している。

傾斜台９は、Ｘ方向に所定の間隔をおいて互い
に平行に配置された略半円形状の側板３３，３４
と、この両側板部３３，３４を一体的に結合する
連結部３５とから成る。側板部３３，３４は、Ｚ
移動台８の支持面２５に対応するガイド面３６を
持つ半円板体から成り、ガイド面３６を支持面２
５上に対接させることにより回動可能に取付けら
れる。一方の側板部３４の外側には、上記支持面
２５及びガイド面３６とほぼ同じ曲率を有するウ
オームギア３７が取付けられ、このウオームギア
３７にはＺ移動台８に取付け支持されたウオーム
３８が噛合している。ウオーム３８は、第１のユ
ニバーサルジヨイント４０と、軸方向に伸縮可能
な入れ子構造を有し、ウオーム３８の軸方向に対
して略直角の方向に延びる動力伝達棒４１と、第
２のユニバーサルジヨイント４２と、上記動力伝
達棒４１の回転をウオーム３８に入力すべく略
90゜変換する歯車機構４３とを介して、試料室２
側壁に回転可能に支持された傾斜駆動つまみ３９
に作動連結されている。歯車機構４３は、例えば
第２図に示すように、Ｚ移動台８に回転可能に支
持された第２のユニバーサルジヨイント４２の出
力側軸部の先端に取付けられたかさ歯車４３ａ
と、ウオーム３８の入力軸先端に取付けられ且つ
上記かさ歯車４３ａに噛合するかさ歯車４３ｂに
よつて構成される。そして、傾斜駆動つまみ３９
を回転させることによつてウオーム３８及びウオ
ームギア３７を作動させ、傾斜台９をＺ移動台８
の支持面２５に沿つて回転運動させるようになつ
ている。そして、この傾斜台９の回転中心は、電
子線軸Ｏと試料５面との交点になる様設定されて
いる。また、ウオーム３８とウオームギア３７と
は、両部材が噛合することによつて傾斜台９が支
持面２５をＹ方向へ滑落しないよう支持するとい
う、規制部材としての機能をも持つ。なお、傾斜
台９のＸ方向への支持は、Ｚ移動台８の支持面２
５内側に当該支持面から立上つた突起縁４４を支
持面２５に沿つて設け、この突起縁４４をまたぐ
様にして傾斜台９を配設することにより行つてい
る。更に傾斜台９の両側板部３３，３４間には試
料５をＹ移動させるためのＹ移動台１０が配置さ
れる。

Ｙ移動台１０は、傾斜台９の両側板部３３，３
４に取付固定されたＹ移動ガイド４５にベアリン
グ４６を介してＹ方向に摺動可能に配置された板
状体から成り、その中心部には回転台１１を支持
するための貫通孔４７が開設されると共に、Ｙ移
動台１０裏面にはＹ方向に延びるラツク４８が取
付けられている。ラツク４８には回転台９に軸支
された回転シヤフト５０の先端部に取付けられた
ピニオン４９が噛合することによりラツク・アン
ド・ピニオン機構を形成している。このピニオン
４９は第３のユニバーサルジヨイント５２と、入
れ子構造を有し、軸方向に伸縮可能な動力伝達棒
５３と、第４のユニバーサルジヨイント５４とを
介して試料室２側壁に回転可能に支持されたＹ駆
動つまみ５１に作動連結され、このＹ駆動つまみ
５１を回転させることによつてラツク・アンド・
ピニオン機構４８，４９を作動させ、Ｙ移動台１
０をＹ方向へ移動させる。

回転台１１は、本体部５５と、この本体部５５
から下方へ突出したスピンドル部５６とから成
り、スピンドル部５６をＹ移動台１０の貫通孔４
７に挿入し且つ回転軸受５７に嵌着することによ
つてＹ移動台１０に取付けられる。本体部５５の
外周にはＹ移動台１０上に設置固定されたウオー
ム５８に噛合するウオームギア５９が周回して設
けられている。ウオーム５８は、第５のユニバー
サルジヨイント６１と、入れ子構造を有し、軸方
向に伸縮可能な動力伝達棒６２と、第２のユニバ
ーサルジヨイント６３とを介して試料室２側壁に
回転可能に支持された回転駆動つまみ６０に作動
連結され、この回転駆動つまみ６０を回転させる
ことによつてウオーム５８及びウオームギア５９
を作動させ、回転台１１をその中心軸に対して回
転させるようになつている。そして回転台１１の
本体部５５上面には試料５を載置する試料台４が
取付固定される。

このため、試料５及び試料台４はＸ駆動つまみ
１４、Ｙ駆動つまみ５１、Ｚ駆動つまみ２２、傾
斜駆動つまみ３９及び回転駆動つまみ６０の各駆
動部材を回転させることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの方
向へ移動出来また傾斜、回転することが出来る。

ところで、このようなゴニオメータステージ３
にあつては、当該ステージ３への動力伝達のうち
少なくとも傾斜、Ｙ移動、回転の三つの駆動伝達
は、Ｚ移動があるためにユニバーサルジヨイント
４０，４２，５２，５４，６１，６３を使つて行
なわれている。しかし、従来においては試料台４
にこれらの動きを与えるための駆動部材３９，５
１，６０は試料室２の側壁（一般には前側壁）を
駆動基台として用い。当該側壁に個々に取付けら
れているから、この様な機構で試料５に傾斜を与
えるべく傾斜台９を回動させると、Ｙ移動台１０
とＹ駆動つまみ５１との間、及び回転台１１と回
転駆動つまみ６０との間に前記傾斜の量に応じた
ねじれが生じて干渉が起り、試料５にＹ移動及び
回転を起させてしまい、試料５の観察部位が変化
してしまうという問題があつた。このため、従来
のゴニオメータステージ３では、試料５を傾斜さ
せてからＹ移動、回転のための操作を行なつた
り、試料５を傾斜させながら目的とする試料位置
を逃がさぬようＹ移動、回転操作によつて補正し
なければならないという欠点があつた。

また、特許公開公報、昭54−13764号に開示さ
れているように、試料５傾斜の際の干渉をなくす
ために、Ｙ移動又は回転を与える駆動軸にクラツ
チを設け、試料傾斜を行う時にはこのクラツチを
開き、傾斜操作終了後クラツチを閉じてＹ移動及
び回転を与えるようにしたものもあるが、クラツ
チの開閉操作を絶えず行なわなければならないと
いう繁雑さがある上、クラツチを開閉する際に機
構上の問題や振動の発生に起因してわずかながら
試料にズレが生じるといつた欠点があつた。

本考案は、このような従来の問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的は、試料に傾斜を与えても
他の試料移動系には何ら変位を生じさせないよう
なゴニオメータステージを提供することにより、
試料移動操作時における試料の不都合な移動を防
止し、操作性の向上を図る点にある。

本発明は、上記目的を達成するために、試料室
内に傾斜動可能に設置された傾斜台上に、試料を
その面方向に平面移動或は回転させる移動機構を
組込んだゴニオメータにおいて、上記移動機構の
駆動機構を、上記傾斜台の回転作動に連動して同
じ角度だけ回転させる作動機構を設けたことを要
旨とするものである。

以下、本発明の一実施例を添付の図面を参照し
て詳細に説明する。

第４図乃至第７図は本発明の一実施例を示す図
である。このうち、第４図は正面図、第５図は平
面図、第６図は右側面図で、それぞれ従来例にお
ける第１図、第２図、第３図に対応する。また、
第７図は上記実施例の構成を概略的に示す斜視図
である。

この実施例に係るゴニオメータステージ７０に
おいて、試料ステージ、即ち、試料台４と試料移
動機構の部分は上記従来例と基本的に同様で、試
料室２の基部に設けられた軌道部材６にＸ移動台
７をＸ方向へ移動可能に設置し、このＸ移動台７
上にＺ移動台８を配置し、Ｚ移動台８上には試料
５に傾斜を与える傾斜台９を配置し、傾斜台９に
はＹ移動台１０をＹ方向へ移動可能に配置し、更
に、このＹ移動台１０上には試料５に対し当該試
料面に垂直な軸の周りの回転を与える回転台１１
を配置すると共に、当該回転台１１に試料台４を
固定取付けして成る。また、試料５及び試料台４
にＸ移動及びＺ移動させる移動機構についても、
上記従来例と同様で、Ｘ移動台７の作動部１２に
設けた雌ねじ１３に、Ｘ駆動つまみ１４から試料
室２内に延びたＸ駆動雄ねじ１５を螺合させ、ね
じ送り作用によつて試料５をＸ移動させる。ま
た、Ｘ移動台７に垂直方向に延びて取付けられ且
つ外周に雄ねじ１８が形成された支持シヤフト１
９によつてＺ移動台８を昇降可能に支持し、支持
シヤフト１９を、試料室２の側壁に回転可能に取
付けられたＺ駆動つまみ２２に作動連結すること
により、雄ねじ１８と雌ねじ１３との間のねじ送
り作用によつて試料５をＺ移動させている。

しかし、試料５に傾斜、回転及びＹ移動を与え
るための駆動機構は、従来と異なり、試料室２の
側壁に外方へ突出した筒状の軸受部２ａを設け、
この軸受部２ａに軸体１００を回転可能に嵌合さ
せると共に、当該軸体１００にＹ駆動つまみ５１
と第３のユニバーサルジヨイント５２との間に連
結したＹ駆動軸１０１、及び回転駆動つまみ６０
と第５のユニバーサルジヨイント６１との間に連
結した回転駆動軸１０２に取付けている。軸体１
００の先端部にはウオームギア１０３を形成する
一方、軸受部２ａにはウオーム１０４を取付け、
このウオーム１０４をウオームギア１０３に噛合
させている。また、試料室２の側壁には、一端が
第１のユニバーサルジヨイント４０に結合された
回転駆動軸１０５を延設されると共に、他端に傾
斜駆動つまみ３９が固定取付けされて傾斜駆動つ
まみ３９と第１のユニバーサルジヨイント４０と
を作動連結している。傾斜駆動軸１０５にはかさ
歯車１０６が取付けられる一方、ウオーム１０４
の軸部先端にはかさ歯車１０７が取付けられ、双
方のかさ歯車１０６，１０７を噛合させることに
よつて傾斜駆動つまみ３９とウオーム１０４、更
には軸体１００を作動連結し、傾斜台９の回転作
動に連動する作動機構を構成している。このた
め、ウオーム１０４について見ると、当該ウオー
ム１０４は上記の如く傾斜駆動つまみ３９に作動
連結しているのみでなく、から歯車１０６，１０
７、第１、第２のユニバーサルジヨイント４０，
４２、歯車機構４３、ウオーム３８、ウオームギ
ア３７を介して傾斜台９に作動連結している。そ
して、この作動機構においては、Ｙ駆動つまみ５
１の回転に対する傾斜台９の回転角度と軸体１０
０の回転角度とが同じになる様、上記各歯車３
７，３８，４３，１０６，１０７の比及び回転方
向が定められている。

したがつて、傾斜駆動つまみ３９を回転させる
と、この回転によつて傾斜台９が回転するが、そ
れと同時にかさ歯車１０６，１０７及びウオーム
１０４とウオームギア１０３が回転作動して軸体
１００を上記傾斜台９と同じ角度だけ回転させ
る。このため、Ｙ方向への移動及び回転のいずれ
も傾斜台９の作動によつて干渉を受けることはな
く、試料台４上の試料５が位置ずれを起すことも
ない。

なお、本実施例においては、Ｙ駆動軸１０１及
び回転駆動軸１０２を共に軸体１００に組込んだ
一体構造とし、傾斜台９の回転に対し連動して同
じ角度だけ回転させるようにしてあるが、これと
は異なり、Ｙ駆動軸１０１、回転駆動軸１０２を
別々に試料室２に取付け、傾斜台の回転に対し連
動して同じ角度だけ回転させるよう構成しても同
様の作用、効果が得られる。

また、本実施例では試料面を予め傾斜軸に一致
して設置することが前提となつているが、試料面
に凹凸がある場合は、傾斜軸と試料の観察面とが
一致しないことがある。かかる場合には、傾斜台
９上に、更にわずかの上下移動機構（フアイン
Ｚ）を組込んで試料５の高さ微調節を行えばよい
が、この上下移動機構もまた、Ｙ駆動軸、回転駆
動軸と同様、傾斜台９の回転作動に対し連動して
同じ角度だけフアインＺ駆動部を回転するよう構
成することにより、試料傾斜作動による干渉をな
くすことが出来る。

以上説明したように、本発明によれば、試料室
内に試料台をＸ移動、Ｙ移動、Ｚ移動、傾斜、回
転の各運動が可能に取付けたゴニオメータステー
ジにおいて、傾斜台の上に取付けた移動機構の各
駆動軸を、上記傾斜台の回転作動に連動して同じ
角度だけ回転させるようにしたため、試料の傾斜
に伴いＹ移動、回転等の各移動系が影響を受けて
作動し、試料に位置ずれを起させるということは
なくなつた。このため、試料位置の補正といつた
繁雑な操作は不要となり、試料観察時における操
作性を向上させることができるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のゴニオメータステージを示す正
面図、第２図は従来のゴニオメータステージの平
面図、第３図は従来のゴニオメータステージの右
側面図、第４図は本発明の一実施例に係るゴニオ
メータステージの正面図、第５図は上記実施例の
平面図、第６図は上記従来例の右側面図、第７図
は上記実施例の全体構造を概略的に示す斜視図で
ある。 １……鏡筒、２……試料室、３……ゴニオメー
タステージ、４……試料台、５……試料、７……
Ｘ移動台、８……Ｚ移動台、９……傾斜台、１０
……Ｙ移動台、１１……回転台、３９……傾斜駆
動つまみ、５１……Ｙ駆動つまみ（駆動機構）、
６０……回転駆動つまみ（駆動機構）、１００…
…軸体（作動機構）、１０１……Ｙ駆動軸（駆動
機構）、１０２……回転駆動軸（駆動機構）、１０
３……ウオームギア（作動機構）、１０４……ウ
オーム（作動機構）、１０５……傾斜駆動軸、１
０６，１０７……かさ歯車（作動機構）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料室内に傾斜動可能に設置された傾斜台上
   に、試料をその面方向に平面移動、該面に垂直な
   方向への上下動、及び回転動させる移動機構の全
   て又は一部を組込んだゴニオメータステージにお
   いて、上記移動機構の駆動機構を、上記傾斜台の
   回転作動に連動して同じ角度だけ回転させる作動
   機構を設けたことを特徴とする電子線機器のゴニ
   オメータステージ。