JP4906038B2 - Ｘ線分析装置の試料支持装置及びｘ線分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線分析に供される試料を支持する試料支持装置に関する。また、本発明は、試料支持装置によって支持された試料に対してＸ線を用いた測定を行うＸ線分析装置に関する。

一般に、Ｘ線分析装置においては、試料を試料支持装置によって支持し、その試料にＸ線を照射し、その試料から出るＸ線（例えば、回折線、散乱線、反射線、分光線）をＸ線検出器によって検出する。試料支持装置は、試料をＸ線光路上の所定位置に置くこと、試料をＸ線ビームに対して適宜に動かすこと、試料の周りを所定の雰囲気を設定すること、等といった機能を有する。

試料をＸ線ビームに対して適宜に動かすこととしては、例えば、試料へのＸ線の入射角度を調整するω軸移動、試料を面内回転させるφ軸移動、試料をＸ線ビームに対して進退移動させるＺ軸移動、試料を面内スライド移動させることにより試料表面上のＸ線照射位置を変化させるＸＹ軸移動、Ｘ線ビームに対する試料の姿勢を調整するＲｘ−Ｒｙ軸移動等が考えられる（例えば、特許文献１）。また、試料を動かす形態として、サンプルチェンジャによって試料それ自体をＸ線ビームに出し入れすることも考えられる。また、試料の周りの雰囲気を設定することとしては、例えば、試料の温度を制御すること等が考えられる。

上記の各軸移動を実現するため、従来から、回転台、スライド台、昇降台等といった移動ステージを互いに重ねて設置することが行われている（例えば、特許文献１）。また、各移動ステージは、各軸移動を実現するためにモータ、ソレノイド、センサ等といった電気要素を搭載することが多い。

特開２００４−２９４１３６（第６〜７頁、図３）

回転台、スライド台等といった各種の移動ステージを重ねて設置する場合、それらの移動ステージ間で電気的な接続をとることが必要である。従来は、各移動ステージから電線を外部へ引き出し、引き出した電線を各移動ステージの外部においてコネクタを用いて接続していた。

例えば、図１１に示すように、モータ等といった電気要素１０５ａを備えたＺ軸移動ステージ１０１上に、電気要素１０５ｂを備えたφ軸移動ステージ１０２を設置し、その上に、電気要素１０５ｃを備えたＹ軸移動ステージ１０３と、電気要素１０５ｄを備えたＸ軸移動ステージ１０４とを設置する場合を考えれば、φ軸移動ステージ１０２とＺ軸移動ステージ１０１との間にスリップリングコネクタ１０６を設け、Ｘ軸移動ステージ１０４の電気要素１０５ｄから延びる電線１０７ｄとスリップリングコネクタ１０６から延びるケーブル束１０９内の電線とをコネクタ１０８によって各移動ステージの外部で接続し、さらに、Ｙ軸移動ステージ１０３の電気要素１０５ｃから延びる電線１０７ｃと、スリップリングコネクタ１０６から延びるケーブル束１０９内の電線とをコネクタ１０８によって各移動ステージの外部で接続していた。

しかしながら、図１１に例示する従来の試料支持装置においては、Ｚ軸移動ステージ１０１とφ軸移動ステージ１０２とから成るベースステージ上に、Ｙ軸移動ステージ１０３とＸ軸移動ステージ１０４とから成る搭載ステージを設置する際、搭載ステージをベースステージ上に機械的に取り付ける作業と、電線をコネクタ１０８によって接続する作業とを別々に行わなければならず、面倒であった。

また、Ｘ線分析測定を行っている最中又はその準備作業の最中に、φ軸移動ステージ１０２をＺ軸移動ステージ１０１に対して回転させるとき、配線１０７ｃ，１０７ｄやコネクタ１０８が各軸移動ステージやその周りの周辺機器にぶつかって、電気接続状態に異常が発生したり、各種部品が損傷したりするおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、電線を備えた複数の移動ステージ同士の組立て作業を容易に行うことができ、しかも移動ステージの移動の際に電線及びそれ同士を接続するためのコネクタに起因して不都合が生じることを防止できる試料支持装置及びＸ線分析装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線分析装置の試料支持装置は、試料を支持する試料支持装置と、前記試料へ照射されるＸ線を発生するＸ線源と、前記試料から出たＸ線を検出するＸ線検出手段とを有するＸ線分析装置の前記試料支持装置であって、ベースステージと、該ベースステージに重ねて配置される搭載ステージとを有し、該搭載ステージによって試料を支持する試料支持装置において、前記ベースステージと前記搭載ステージはそれぞれの結合面を相対移動しないように対向させた状態で互いに重ね合わされ、前記搭載ステージに設けられた電気要素と、前記搭載ステージの結合面内に設けられていて電線を介して前記電気要素と導通する搭載側端子と、前記ベースステージの結合面内に設けられていて前記搭載側端子と導電接続可能なベース側端子とを有し、前記搭載ステージを前記ベースステージ上に重ねて配置した状態で、前記搭載側端子と前記ベース側端子とが導電接続し、前記搭載ステージは前記結合面に対して相対移動する複数の部分を有しており、前記搭載ステージは前記結合面において前記ベースステージに対して取外し可能に装着されており、前記電線は該搭載ステージの内部に設けられており、前記搭載ステージは互いに積み重ねて設置された複数の移動ステージを有しており、前記電気要素は前記搭載ステージに対して複数、設けられており、前記搭載側端子及び前記ベース側端子はそれぞれ、前記結合面内に複数、設けられており、前記複数の搭載側端子と前記複数のベース側端子は、個別に導電接続することを特徴とする。

上記構成において、「搭載ステージ」は試料を支持するステージであるが、試料を直接に支持する場合もあるし、何等かの部材を介して試料を間接的に支持する場合もある。要は、搭載ステージはベースステージに比べて試料に近い側にあるステージのことである。

また、「ベースステージ」及び「搭載ステージ」は、ω軸移動ステージ、φ軸移動ステージ、Ｚ軸移動ステージ、ＸＹ軸移動ステージ、Ｒｘ−Ｒｙ軸移動ステージ、サンプルチェンジャステージ、試料温度制御ステージ等といった各処理ステージの単独又はそれらの少なくとも２つの組み合わせとすることができる。例えば、Ｚ軸移動ステージとφ軸移動ステージとの組み合わせによってベースステージを構成し、Ｙ軸移動ステージとＸ軸移動ステージとの組み合わせによって搭載ステージを構成することができる。

また、「電気要素」は、例えば、電動モータ、電磁ソレノイド等といった動力源や、温度センサ、位置センサ、角度センサ等といったセンサ類等が考えられる。

上記構成の本発明に係る試料支持装置によれば、搭載側端子とベース側端子がいずれも各ステージの結合面内に設けられているので、ベースステージ上のベース側端子と搭載ステージ上の搭載側端子とを、搭載ステージをベースステージ上に搭載する際に自動的に接続させることができる。これにより、搭載ステージをベースステージ上へ設置する作業と、搭載ステージ側の電線とベースステージ側の電線とをコネクタによって導電接続させる作業とを別々に行っていた従来の装置に比べて、ベースステージ上へ搭載ステージを載せる作業を格段に簡単に行うことができる。

また、本発明に係る試料支持装置においては、ベースステージと搭載ステージとの間の電気的な接続を、両ステージのそれぞれの結合面内に設けた搭載側端子とベース側端子との接続によって達成している。このように、従来はコネクタとして移動ステージの外部にあった電線接続部分を移動ステージの内部に収めるようにしたので、移動ステージが回転その他の移動を行ったときに、その電線接続部分が搭載ステージ、ベースステージ、及びそれらの周辺にある周辺機器にぶつかることがなくなった。また、搭載側端子とベース側端子とを各ステージの内部に収めたことにより、それらの端子から延びる電線を各ステージの内部に収めることができ、こうすれば、その配線が各ステージや周辺機器にぶつかることを防止できる。

次に、本発明に係る試料支持装置は、前記搭載側端子が設けられた搭載側配線基板と、前記ベース側端子が設けられたベース側配線基板とをさらに有することができ、さらに、前記搭載側配線基板は前記搭載ステージの結合面内に固定され、前記ベース側配線基板は前記ベースステージ内に固定されることができる。この構成は、配線基板上に端子を設け、その配線基板をベースステージや搭載ステージに取り付けることにより、ベースステージや搭載ステージ上にベース側端子や搭載側端子を設ける構成である。

「配線基板」は、比較的硬質の合成樹脂基板上に配線パターンをフォトエッチング処理等によって形成し、さらにその基板上に金属箔状の端子を形成したり、端子部品を実装して成る電子部品要素である。本発明では搭載側端子及びベース側端子を搭載ステージ及びベースステージへ直接に実装することもできる。しかしながら、本発明態様のように、配線基板を介して端子を各ステージ上に設けるようにすれば、複数の端子を各ステージの面上に設けるための作業の作業性が格段に向上する。また、配線基板の各ステージへの取付け位置を微調整することにより、各ステージに対する端子の取付け位置を微調整できるので、搭載側端子とベース側端子との導電接続作業を簡単且つ正確に行うことができる。

次に、配線基板を用いるようにした本発明に係る試料支持装置において、前記搭載側配線基板は外部接続端子を有し、該外部接続端子は前記搭載側配線基板上に形成された配線パターンを介して前記搭載側端子に導通することが望ましい。また、前記ベース側配線基板は外部接続端子を有し、該外部接続端子は前記ベース側配線基板上に形成された配線パターンを介して前記ベース側端子に導通することが望ましい。この構成によれば、搭載側端子と電気要素とを電線によって導通させる際、及びベース側端子と電気要素とを電線によって導通させる際、電線は配線基板上の外部接続端子に接続、例えば半田付けすれば良いので、接続作業が非常に簡単になる。

次に、本発明に係る試料支持装置は、前記ベースステージと前記搭載ステージとの間に設けられていて嵌合部と被嵌合部とを有する嵌合構造をさらに有することが望ましい。そして、その場合には、前記ベースステージと前記搭載ステージは前記嵌合部と前記被嵌合部とが互いに嵌合した状態で互いに重ね合わされることが望ましい。この構成によれば、上記の嵌合構造の働きにより、ベースステージとそれに積み重ねられた搭載ステージとを相対移動することなく安定状態に保持できる。

次に、嵌合構造を有する上記の試料支持装置において、前記嵌合構造は、前記搭載ステージが前記ベースステージに対して横方向へ平行移動するのを規制し、さらに前記ベースステージに対して回転移動するのを規制することが望ましい。こうすれば、ベースステージと搭載ステージとが相対的に位置ずれすることを確実に防止できる。

次に、本発明に係る試料支持装置において、前記搭載ステージに設けられた電気要素と前記搭載側端子とを導通する前記電線は、前記搭載ステージの内部を通ることが望ましい。こうすれば、電線が搭載ステージ及びベースステージの外部へ露出することがなくなるので、各ステージが回転、直進移動、平行移動等といった各種の移動をする場合でも、電線が周辺機器に触れて断線したり、周辺機器を損傷したりすることを確実に防止できる。

次に、本発明に係る試料支持装置において、前記ベースステージは、前記試料をＸ線ビームに対して進退移動させるＺ軸移動ステージと、前記試料を面内回転させるφ軸移動ステージとを有し、前記搭載ステージは、前記試料を面内スライド移動させることにより試料表面上のＸ線照射位置を変化させるＸ−Ｙ軸移動ステージか、試料を円弧面内で揺動させてＸ線ビームに対する試料の姿勢を調整するＲｘ−Ｒｙ軸移動ステージか、のどちらかであることが望ましい。上記の各移動ステージはそれ自身よりも上にある移動ステージを大きく移動させる移動ステージである。従って、これらの移動ステージに対して本発明を適用して導電接続用の端子を各移動ステージの中に収めることにすれば、その端子自身及びその端子から延びる電線が周辺機器に触れて断線したり、周辺機器を損傷したりすることを確実に防止できる。

次に、本発明に係る試料支持装置において、前記搭載側端子及び前記ベース側端子の一方は、弾性及び導電性を有する材料を変形可能に湾曲させて成る変形可能端子であり、前記搭載側端子及び前記ベース側端子の他方は、導電性を有する材料によって平面的に形成された平面端子であり、前記搭載側端子と前記ベース側端子とが導電接続する際には、前記変形可能端子が前記平面端子によって押されて変形することが望ましい。この構成によれば、変形可能端子と平面端子とが当接して変形可能端子が変形する際には、その変形可能端子は平面端子の表面を擦りながら移動する。この擦り移動により、変形可能端子と平面端子との表面同士の接続状態を安定化させることができる。

次に、変形可能端子を有する本発明に係る試料支持装置において、前記変形可能端子は、変形可能な湾曲形状に形成された板状の端子か、可動端子をスプリングによって支持して成るスプリングコネクタか、であることが望ましい。板状の弾性材料を湾曲形状に曲げることによって変形可能とする場合は、変形可能な端子を安価に形成できる。また、変形可能な端子としてスプリングコネクタを用いれば、スプリングによってもたらされる弾性力により、搭載側端子とベース側端子とを確実に導電接続させることができる。

次に、本発明に係るＸ線分析装置は、試料を支持する試料支持手段と、前記試料へ照射されるＸ線を発生するＸ線源と、前記試料から出たＸ線を検出するＸ線検出手段とを有するＸ線分析装置において、前記試料支持手段は、以上に記載した試料支持装置であることを特徴とする。本発明に係る試料支持装置によれば、ベースステージ上へ搭載ステージを載せる作業を格段に簡単に行うことができる。従って、この試料支持装置を用いたＸ線分析装置においても、試料支持装置を組み付ける作業を簡単に行うことができる。

また、本発明に係る試料支持装置によれば、従来はコネクタとしてステージの外部にあった電線接続部をベースステージ及び搭載ステージの内部に収めるようにしたので、それらのステージが回転その他の移動を行ったときに、その電線接続部及びそれから延びる電線が周辺機器にぶつかることがなくなった。従って、この試料支持装置を用いたＸ線分析装置においても、試料の周囲で配線やコネクタの張り出しに起因して不都合が発生することを防止できる。

（Ｘ線分析装置及び試料支持装置の第１実施形態）
以下、本発明に係るＸ線分析装置及び試料支持装置を実施形態に基づいて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、これ以降の説明では図面を参照するが、その図面では特徴的な部分を分かり易く示すために実際のものとは異なった比率で構成要素を示す場合がある。

図１は、本発明に係るＸ線分析装置及び試料支持装置の一実施形態を示している。また、図２は、図１のＸ線光学系の移動形態を模式的に示している。図１において、Ｘ線分析装置１は、Ｘ線源Ｆと、試料Ｓを支持する試料支持装置２と、Ｘ線検出器３とを有する。本実施形態では、Ｓｉ（シリコン）ウエハを試料Ｓとして、その試料Ｓの構造をＸ線を用いて分析するものとする。

Ｘ線源Ｆは、例えば、フィラメントと、それに対向するターゲットとによって構成できる。この場合には、フィラメントが通電によって発熱して熱電子を発生し、その熱電子がターゲットの表面に高速で衝突したときにそのターゲットの表面からＸ線が発生する。熱電子がターゲット表面に衝突する領域がＸ線を発生する領域であり、この領域はＸ線焦点と呼ばれる。Ｘ線検出器３は、例えば、Ｘ線を点状領域で受光する構造の０次元Ｘ線検出器であるＳＣ（Scintillation Counter／シンチレーションカウンタ）によって構成できる。

Ｘ線源Ｆと試料Ｓとの間には入射側Ｘ線光学系が設けられるが、その図示は省略されている。また、試料ＳとＸ線検出器３との間には受光側光学系が設けられるが、その図示は省略されている。これらの入射側光学系及び受光側光学系は、例えば、１つのスリット、ダブルスリット、モノクロメータ、コリメータ、ソーラスリット、平行スリット等といったＸ線光学要素を測定の種類に応じて適宜に組み合わせて構成される。

試料支持装置２は、円形リングの一部分の形状を有するχ（カイ）サークル４と、χ駆動装置９によって駆動されてχサークル４に沿って旋回平行移動するχ軸移動ステージ５と、χ軸移動ステージ５上に設置された試料台６とを有する。試料台６は、ベースステージ７と、そのベースステージ７上に設置された搭載ステージ８とを有する。ベースステージ７は、Ｚ軸移動ステージ１１と、その上に設置されたφ軸移動ステージ１２とを有する。搭載ステージ８はφ軸移動ステージ１２上に設置されたＹ軸移動ステージ１３と、その上に設置されたＸ軸移動ステージ１４とを有する。

一般に、Ｘ線分析装置においては、Ｘ線に対する試料Ｓの姿勢を変化させるために試料ＳがＸ線に対して種々に動かされる。そして、その動きの際の基準軸は測定の種類に応じて種々に設定される。ここで、試料Ｓの表面を通る水平軸線を横基準軸線Ｘｈ１とする。また、試料Ｓを通り横基準軸線Ｘｈ１に直交する鉛直軸線を縦基準軸線Ｘｖとする。これらの軸線Ｘｈ１及びＸｖは位置不動の軸線である。

χ軸移動ステージ５は、試料Ｓを図２の矢印χで示すようにχ軸線Ｘ（χ）を中心として回転移動させる。図２及び図１ではχ軸線Ｘ（χ）が横基準軸線Ｘｈ１と一致している状態を示しているが、χ軸線Ｘ（χ）はそれ自体が横基準軸線Ｘｈ１を含む水平面内で縦基準軸線Ｘｖを中心として所定の角度範囲内で回転移動できる。

図１のベースステージ７内のＺ軸移動ステージ１１は、駆動装置１６によって駆動されて試料Ｓを、図２の矢印Ｚで示すように横基準軸線Ｘｈ１に対して進退移動させる。また、図１のベースステージ７内のφ軸移動ステージ１２は、駆動装置１７によって駆動されて試料Ｓを、図２の矢印φで示すように軸線Ｘ（φ）を中心として適宜の角度範囲内で回転移動させる。中心軸線Ｘ（φ）は矢印χ方向のχ軸移動に従って変位する軸線である。

また、図１の搭載ステージ８内のＹ軸移動ステージ１３は、駆動装置１８によって駆動されて試料Ｓを、図２の矢印Ｙで示すようにχ軸線Ｘ（χ）に対して平行に移動させる。また、図１の搭載ステージ８内のＸ軸移動ステージ１４は、駆動装置１９によって駆動されて試料Ｓを、図２の矢印Ｘで示すようにχ軸線Ｘ（χ）に対して平行に且つＹ軸移動方向に対して直角方向に平行移動させる。

また、次のような移動系を必要に応じて追加して設けることもできる。第１は、図２のχ軸線Ｘ（χ）それ自体を鉛直軸線Ｘｖを中心として回転移動させる移動系である。第２は、図１のＸ線検出器３を鉛直軸線Ｘｖを中心として矢印２θで示す方向へ回転移動させる移動系である。第３は、Ｘ線検出器３と試料Ｓとを結ぶ直線及び鉛直軸線Ｘｖの両方に直交する軸線Ｘｈ２を中心としてＸ線検出器３を矢印２θ’で示す方向（すなわち、２θ回転方向と直角の方向）へ回転移動させる移動系である。

なお、以上に記載した複数の移動系はＸ線分析装置１内に設定することができる各種の移動系のうちの一例であり、必要がある場合には、それらの移動系のいずれかを取り除くこともできるし、あるいは、Ｘ線分析装置１内にその他の移動系を追加して設けることもできる。

（着脱可能構造）
本実施形態の試料台６に関しては、図３に矢印Ａ及びＢで示すように、搭載ステージ８がベースステージ７に対して着脱可能、すなわち容易に取付け及び取外しできるようになっている。つまり、ベースステージ７の上面及び搭載ステージ８の底面のそれぞれを結合面として、搭載ステージ８がベースステージ７に対して着脱可能となっている。このような着脱構造を採用するのは、ベースステージ７への搭載ステージ８の取付け作業を簡単化するため、及び搭載ステージ８を構成する移動ステージを別の種類の移動ステージと交換することを可能とするためである。以下、この着脱構造について説明する。

ベースステージ７の上面、すなわちφ軸移動ステージ１２の上面には、図４に示すように、円形状の嵌合凸部２１が設けられている。一方、図３の搭載ステージ８の底面、すなわちＹ軸移動ステージ１３の底面には、図５に示すように（図５では底面が上面として描かれている）、円形状の嵌合凹部２２が設けられている。搭載ステージ８を図４のベースステージ７へ取り付ける際には、図５の嵌合凹部２２を図４の嵌合凸部２１の周囲にはめ込みながら搭載ステージ８がベースステージ７に載せられる。嵌合凸部２１と嵌合凹部２２との嵌合により、搭載ステージ８はベースステージ７に対して横方向へ移動しないように保持される。

また、図５において、搭載ステージ８の底面、すなわちＹ軸移動ステージ１３の底面であって嵌合凹部２２によって囲まれる領域内の適所に嵌合ピン２３が設けられている。一方、図４において、ベースステージ７の上面、すなわちφ軸移動ステージ１２の上面の適所に嵌合穴２４が設けられている。この嵌合穴２４は図５の嵌合ピン２３を挿入でき、且つ挿入した嵌合ピン２３が位置ずれしない程度の直径を有している。搭載ステージ８をベースステージ７へ取り付ける際には、嵌合ピン２３を嵌合穴２４の中に挿入しながら搭載ステージ８がベースステージ７に載せられる。嵌合ピン２３と嵌合穴２４との嵌合により、搭載ステージ８はベースステージ７に対して回転移動しないように保持される。

以上のような嵌合凸部２１と嵌合凹部２２との嵌合、及び嵌合ピン２３と嵌合穴２４との嵌合により、搭載ステージ８はベースステージ７に対して横方向及び回転方向の両方に対して位置ずれしないように保持される。なお、搭載ステージ８はベースステージ７に装着された後に適宜の固定手法によって固定される。この固定手法としては、例えば、図５の嵌合凹部２２を形成するリング状の突起の側面からネジをねじ込んで図４の嵌合凸部２１の側面を押し付ける方法等を採用できる。

図１において、搭載ステージ８内に駆動装置１８及び１９が設けられることは既述した。これらの駆動装置１８，１９内には動力源としてパルスモータ、サーボモータ等といった電動モータが設けられる。また、駆動装置１８，１９の内部や、Ｙ軸移動ステージ１３の内部や、Ｘ軸移動ステージ１４の内部には、それらの中に設置される各種の動作部品の位置を検知するためのセンサが設けられる。電動モータ、センサ等といった電気要素は電線を通じて電力の供給や、信号の送受信を行うものである。以下、この電線の取り扱いについて説明する。

図４において、ベースステージ７の上面、すなわちφ軸移動ステージ１２の上面に正方形状又は長方形状の凹部２６が設けられている。そして、その凹部２６の中にベース側配線基板２７が配置され固定されている。この固定方法は、例えば、部分図（ｂ）に示すように配線基板２７の四隅に貫通穴２９を開け、それらの貫通穴２９にネジ２８を通し、それらのネジ２８をφ軸移動ステージ１２に締め付けることによって実現できる。

配線基板２７の上面には複数のベース側端子３１ｂが設けられている。本実施形態では６個で直線状１列のベース側端子３１ｂが２列にわたって、合計で１２個設けられている。しかしながら、ベース側端子３１ｂの数は必要に応じた数に設定される。また、それら複数のベース側端子３１ｂの配列も、直線状の２列に限られず、直線状の複数列、曲線状の複数列、複数の同心のリング状配列、その他種々の配列を採用できる。

個々のベース側端子３１ｂは、部分図（ｃ）に示すように、導電性で板状の材料を加工することにより形成されている。このベース側端子３１ｂは板状材料を加工によって湾曲させることによって形成されており、その頂部を矢印Ｃのように押圧したとき、その頂部が矢印Ｃ方向へ弾性変形する。部分図（ｃ）に示すベース側端子３１ｂは単純な曲げ構造によって変形可能部分を構成しているが、これに代えて、図６に示すように、板状材料を複数の個所で曲げることによって変形可能部分を構成することもできる。図６に示すベース側端子３１ｂは「Ｓ」字状に湾曲する変形可能部分を有している。

図４及び図６のベース側端子３１ｂは、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のベリリウム銅にＮｉ（ニッケル）メッキを下地メッキとした上で、さらに金メッキを施すことによって形成されている。圧縮荷重は、高さが４ｍｍから２．２ｍｍまで変形したときに３Ｎ以下であることが望ましい。また、接触抵抗値は５０ｍΩ以下であることが望ましい。

図４の配線基板２７は、比較的硬質の合成樹脂によって形成された基板３３と、その基板３３上に形成されたパッド（すなわち、端子）３４と、基板３３の適所に形成された外部接続端子３２とを有する。また、配線基板２７の表面にはフォトエッチング処理により適宜のパターンの配線パターンが形成される。パッド３４及び外部接続端子３２はその配線パターンによってつながれて導通する。上記のベース側端子３１ｂは所定の導電接合処理、例えば半田付けによりパッド３４上に固着されている。結局、配線基板２７上のベース側端子３１ｂは、配線基板２７上の配線パターンを介して外部接続端子３２に導通している。

複数の外部接続端子３２のそれぞれには、図７に示すように、ベースステージ７の上部において電線４５の一端が導電接合、例えば半田付けされている。これらの電線４５の他端は、ベースステージ７の内部に設けたスリップリングコネクタ４７の上端子４９に接続されている。スリップリングコネクタ４７の下端子５０には他の電線４８が接続されている。搭載ステージ８に属する駆動装置１８，１９へ供給する電力や信号は、この電線４８を通して伝送される。

スリップリングコネクタ４７は周知のコネクタであり、その内部には、上端子４９に導通する第１摺接子と下端子５０に接続する第２摺接子とが設けられ、第１摺接子と第２摺接子とを電気的に接続状態に保持しながらそれらの摺接子を相対的に回転させることができるコネクタである。本実施形態では、例えば、第１摺接子をφ軸移動ステージ１２に固定し、第２摺接子をＺ軸移動ステージ１１に固定し、φ軸移動ステージ１２がＺ軸移動ステージ１１上で回転する場合でも、ベース側配線基板２７側の電線４５と、外部電線４８との間で電気的な導通を確保している。

次に、図５において、搭載ステージ８の底面（図の上面）、すなわちＹ軸移動ステージ１３の底面に、正方形状又は長方形状の凹部３６が設けられている。そして、その凹部３６の中に搭載側配線基板３７が配置され固定されている。この固定方法は、例えば、部分図（ｂ）に示すように配線基板３７の四隅に貫通穴３９を開け、それらの貫通穴３９にネジ３８を通し、それらのネジ３８をＹ軸移動ステージ１３に締め付けることによって実現できる。

搭載側配線基板３７の上面には複数の搭載側端子３１ａが図４のベース側端子３１ｂと同じ数及び同じ配列で設けられている。本実施形態では１２個の搭載側端子３１ａが設けられている。個々の搭載側端子３１ａは、図４のベース側端子３１ｂと同じ材料によってランド、すなわち平面端子として形成されている。

搭載側配線基板３７は、図４のベース側配線基板２７と同じく、比較的硬質の合成樹脂によって形成された基板４３と、基板４３の適所に形成された外部接続端子４２とを有する。また、配線基板３７の表面にはフォトエッチング処理により適宜のパターンの配線パターンが形成される。搭載側端子３１ａと外部接続端子３２はその配線パターンによって導通する。

Ｙ軸移動ステージ１３に属する駆動装置１８及びＸ軸移動ステージ１４に属する駆動装置１９は、いずれも、モータ等といった動力源や、センサ等といった電子部品等を含んでいる。動力源、電子部品等といった電気要素には電線が接続され、この電線を介して電力や信号が伝送される。この電線は、図７の搭載ステージ８内に符号４４で示すように駆動装置１８及び駆動装置１９のそれぞれから出てＹ軸移動ステージ１３及びＸ軸移動ステージ１４の内部を通って搭載側配線基板３７の外部接続端子４２（図５参照）につながれている。電線４４は図７では１本のように描かれているが、実際には、各駆動装置内に設けられている電気要素の数に応じた本数である。結局、駆動装置１８，１９内の個々の電気要素は、電線４４、配線基板３７上の外部接続端子４２、配線基板３７上の配線パターンを順次に介して、配線基板３７上の個々の搭載側端子（すなわち、ランド）３１ａに導通する。

図５の搭載ステージ８を図４のベースステージ７へ図３に矢印Ａで示すように装着すると、図５の嵌合凹部２２が図４の嵌合凹部２１に嵌合し、さらに図５の嵌合ピン２３が図４の嵌合穴２４に嵌合して、搭載ステージ８がベースステージ７に装着される。こうしてステージの取付けが行われると、図５の搭載側端子（ランド）３１ａと図４のベース側端子（変形可能端子）３１ｂとが図７の部分図（ｂ）に示すように自動的に互いに導電接続する。部分図（ｂ）では、鎖線で示す自然状態のベース側端子３１ｂが搭載側端子３１ａに押されて実線で示す状態へ変形している。端子３１ａと端子３１ｂとが導電接続すると、搭載ステージ８側の駆動装置１８，１９から延び出る電線４４が、搭載側配線基板３７上の搭載側端子３１ａ、ベース側配線基板２７上のベース側端子３１ｂ、ベース側配線基板２７側の電線４５、そしてスリップリングコネクタ４７を順次に介して外部電線４８に導電接続される。

ベースステージ７内の駆動装置１６が作動すると試料Ｓは図２のＺ軸移動（すなわち、試料Ｓに対する進退平行移動）を行い、ベースステージ７内の駆動装置１７が作動すると試料Ｓは図２のφ軸移動（すなわち、面内回転移動）を行い、搭載ステージ８内の駆動装置１８が作動すると試料Ｓは図２のＹ軸方向へ平行移動し、さらに、搭載ステージ８内の駆動装置１９が作動すると試料Ｓは図２のＸ軸方向へ平行移動する。

このように試料Ｓに種々の動きを付与することにより、図１において、Ｘ線Ｒ０に対する試料Ｓの姿勢を種々の状態に設定することができる。そして、Ｘ線源ＦからＸ線を放射してそのＸ線を試料Ｓへ照射し、そのときに試料Ｓから回折線、散乱線等が出射する場合には、その回折線等をＸ線検出器３によって検出する。そして、検出したＸ線の強度、そのときの試料Ｓの入射Ｘ線に対する姿勢、及びそのときのＸ線検出器３の入射Ｘ線に対する角度位置の各データに基づいて、試料Ｓの内部の構造を分析する。

本実施形態によれば、図７に示すように、搭載側端子３１ａとベース側端子３１ｂとがいずれもベースステージ７及び搭載ステージ８の結合面内に設けられているので、ベースステージ７上のベース側端子３１ｂと搭載ステージ８上の搭載側端子３１ａとを、搭載ステージ８をベースステージ７上に搭載する際に自動的に接続させることができる。このため、搭載ステージ８をベースステージ７上へ設置する作業と、搭載ステージ側の電線４４とベースステージ側の電線４５とをコネクタによって導電接続させる作業とを別々に行っていた従来の装置に比べて、ベースステージ７上へ搭載ステージ８を載せる作業を格段に簡単に行うことができる。

また、本実施形態においては、ベースステージ７と搭載ステージ８との間の電気的な接続を、両ステージのそれぞれの結合面内に設けた搭載側端子３１ａとベース側端子３１ｂとの接続によって行っている。この構成により、搭載ステージ８内の電線４４は、その搭載ステージ８の外部に露出することなく、搭載ステージ８の内部を通して搭載側端子３１ａに接続させることができる。このように電線４４を搭載ステージ８の内部に収めるようにしたので、搭載ステージ８が回転その他の移動を行ったときに、電線４４が、搭載ステージ８やベースステージ７やそれらの周りにある周辺機器にぶつかることがなくなった。また、搭載ステージ８の外部に電線接続部品、すなわちコネクタを設ける必要がないので、コネクタが周辺機器等にぶつかるということもなくなった。

ところで、図４のベース側端子３１ｂをベースステージ７の上面に設置する場合や、図５の搭載側端子３１ａを搭載ステージ８の底面に設置する場合には、それらの端子３１ａ，３１ｂを各ステージの面に直接に設置することができる。しかしながら、この場合には、その設置作業が非常に面倒である。これに対し、本実施形態では、ベース側配線基板２７上にベース側端子３１ｂを設け、搭載側配線基板３７上に搭載側端子３１ａを設け、それらの配線基板２７，３７をベースステージ７や搭載ステージ８に取り付けることにより、ベースステージ７や搭載ステージ８上に端子３１ｂや端子３１ａを設けている。このように、配線基板２７，３７を介して端子３１ｂ，３１ａを各ステージへ設けるようにすれば、作業性が格段に向上する。また、配線基板２７，３７の各ステージ７，８への取付け位置を微調整することにより、各ステージ７，８に対する端子３１ｂ，３１ａの取付け位置を微調整できるので、搭載側端子３１ａとベース側端子３１ｂとの導電接続作業を簡単且つ正確に行うことができる。

また、本実施形態では、図４のベース側配線基板２７に設けたベース側端子３１ｂに関しては外部接続端子３２を介して電線４５（図７参照）に接続する。また、図５の搭載側配線基板３７に設けた搭載側端子３１ａに関しては外部接続端子４２を介して電線４４（図７参照）に接続する。この構成により、搭載側端子３１ａ及びベース側端子３１ｂに電線を接続する作業が非常に簡単になった。

また、本実施形態では、ベースステージ７と搭載ステージ８との間に嵌合構造を設けた。具体的には、図４のベースステージ７の上面に設けた嵌合凸部２１と図５の搭載ステージ８の底面に設けた嵌合凹部２２との組み合わせから成る嵌合構造を設けたことと、図４のベースステージ７の上面に設けた嵌合穴２４と図５の搭載ステージ８の底面に設けた嵌合ピン２３との組み合わせから成る嵌合構造を設けたこと、である。このような嵌合構造を設けることにより、ベースステージ７とそれに積み重ねられた搭載ステージ８とを相対移動することなく安定状態に保持できる。

特に、本実施形態では嵌合凸部２１と嵌合凹部２２との嵌合構造によって横方向への位置ずれを規制すると共に、嵌合穴２４と嵌合ピン２３との嵌合構造によって回転方向への位置ずれを規制するという、二重の嵌合構造を採用したので、両ステージ７，８の相対的な位置関係を常に一定に維持できるようになった。

また、本実施形態において、図７の搭載ステージ８に属する駆動装置１８，１９と搭載側端子３１ａとを導通する電線４４は、搭載ステージ８の内部を通るので、電線４４が搭載ステージ８やベースステージ７の外部へ露出することがなくなった。このため、各ステージが回転、直進移動、平行移動等といった各種の移動をする場合でも、電線４４が周辺機器に触れて断線したり、周辺機器を損傷したりすることがなくなった。

また、本実施形態では、図７の部分図（ｂ）に示すように、ベースステージ７側に設けられたベース側端子３１ｂが、一端がベース側配線基板２７に固定され他端が自由端である変形可能端子となっているので、平面端子（すなわち、ランド）である搭載側端子３１ａとベース側端子３１ｂとが導電接続する際には、ベース側端子３１ｂが搭載側端子３１ａによって押されて変形すると共に、ベース側端子３１ｂは搭載側端子３１ａの表面を擦りながら移動する。この擦り移動により、ベース側端子３１ｂと搭載側端子３１ａとの表面同士の接続状態を安定化させることができる。

（Ｘ線分析装置及び試料支持装置の第２実施形態）
図８は、本発明に係るＸ線分析装置及び試料支持装置の他の実施形態を示している。ここに示す実施形態が図１に示した先の実施形態と異なる点は、図１の試料台６を構成する搭載ステージ８に改変を加えたことである。本実施形態において図１に示した部材と同じ部材は同じ符号を付してその説明は省略することにする。

図８において、χ軸移動ステージ５及びそれに付随する要素は図１の実施形態で用いたものと同じである。χ軸移動ステージ５に載置された試料台５６は、ベースステージ７と搭載ステージ５８とを有する。ベースステージ７は図１の実施形態で用いたものと同じである。搭載ステージ５８は、ベースステージ７のφ軸移動ステージ１２上に載置されたＲｙ軸移動ステージ６３とその上に載置されたＲｘ軸移動ステージ６４とを有する。

Ｒｙ軸移動ステージ６３は、駆動装置６８によって駆動されて試料Ｓを、図９の矢印Ｒｙで示すようにχ軸線Ｘ（χ）を中心として円弧軌跡を描くように揺動移動させる。また、図８の搭載ステージ５８内のＲｘ軸移動ステージ６４は、駆動装置６９によって駆動されて試料Ｓを、図９の矢印Ｒｘで示すようにχ軸線Ｘ（χ）を中心として円弧軌跡を描くように揺動移動させる。以上のような揺動移動Ｒｘ，Ｒｙは、例えば、試料Ｓへ入射するＸ線に対する試料Ｓの姿勢を微調整する際に行われる。

本実施形態におけるベースステージ７の上面（すなわち、結合面）には、先の実施形態の場合と同様に、図４に示す嵌合凸部２１、嵌合穴２４、ベース側配線基板２７、及びベース側端子３１ｂが設けられている。また、搭載ステージ５８の底面（すなわち、結合面）には、先の実施形態の場合と同様に、図５に示す嵌合凹部２２、嵌合ピン２３、搭載側配線基板３７、及び搭載側端子３１ａ設けられている。従って、搭載ステージ５８をベースステージ７に装着した際には、両ステージを嵌合させたときに両者間での電気的な接続が自動的に達成されることになり、作業が非常に簡単である。また、両ステージの間に設けられた嵌合構造の働きにより、搭載ステージ５８がベースステージ７に対して位置ずれすることを防止できる。また、搭載ステージ５８内の配線が搭載ステージ５８やベースステージ７の外部に露出しないので、配線や周辺機器の損傷を防止できる。

なお、図１に示した搭載ステージ８の底面の構造と、図８に示した搭載ステージ５８の底面の構造とを同じに形成しておけば、例えば、両ステージの底面構造を図５に示す構造に統一しておけば、図１のＸ線分析装置１においてベースステージ７から搭載ステージ８を取外し、図８に示す搭載ステージ５８をそれに代えてベースステージ７に装着することを容易に行うことができる。つまり、ＸＹ軸平行移動ステージとＲｘ，Ｒｙ軸揺動移動ステージとを交換してベースステージ７へ取り付けることができる。このような交換は、ＸＹ軸平行移動ステージとＲｘ，Ｒｙ軸揺動移動ステージとの間の交換に限られず、ベースステージの結合面と搭載ステージの結合面との構成を共通にしておきさえすれば、他の任意の種類の移動ステージに関しても実現できる。

（Ｘ線分析装置及び試料支持装置の第３実施形態）
図１０は、本発明に係るＸ線分析装置及び試料支持装置のさらに他の実施形態の要部を示している。本実施形態の全体的な外観形状は図１の実施形態と同じである。本実施形態は、先の実施形態で用いたところの図４に示したベースステージ７の上面の構造に関して改変を加えたものである。以下、主に改変を加えた部分について説明し、共通する構成の説明は省略するものとする。

図４に示した先の実施形態では、導電性で板状の材料に曲げ加工を加えることによりベース側端子３１ｂを弾性変形可能に形成したのであるが、本実施形態ではそのような端子構造に代えて、図１０の部分図（ｂ）に示すように、スプリングコネクタ６１ｂによってベース側端子を形成している。スプリングコネクタ６１ｂは、部分図（ｃ）に示すように、矢印Ｄ−Ｄ’のように上下方向へ移動可能な可動端子６２をスプリング６５によって支持するという構造を有するコネクタである。

本実施形態においては、図５の搭載ステージ８を図１０のベースステージ７へ図３の矢印Ａに示すように装着すると、図５の嵌合凹部２２が図１０の嵌合凸部２１に嵌合し、さらに図５の嵌合ピン２３が図１０の嵌合穴２４に嵌合して、搭載ステージ８がベースステージ７に装着される。こうしてステージの取付けが行われると、図５の搭載側端子（ランド）３１ａと図１０のスプリングコネクタ６１ｂの可動端子６２とが自動的に互いに導電接続する。これにより、図７において搭載ステージ８側の駆動装置１８，１９から延び出る電線４４が、搭載側配線基板３７上の搭載側端子３１ａ、ベース側配線基板２７上のスプリングコネクタ６１ｂ、ベース側配線基板２７側の電線４５、そしてスリップリングコネクタ４７を順次に介して外部電線４８に導電接続される。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

例えば、図１に示した実施形態では、χ軸移動ステージ５の上に試料台６を設けたが、χ軸移動ステージ以外の移動ステージ上に試料台６を設けることもできる。また、移動ステージではなくて固定ステージ上に試料台６を設けることもできる。また、ベースステージ７に内蔵する移動ステージは図７に示したＺ軸移動ステージ１１やφ軸移動ステージ１２に限られず、他の任意の移動ステージとすることができる。

また、搭載ステージ８に内蔵する移動ステージも、図７のＹ軸移動ステージ１３及びＸ軸移動ステージ１４や、図８のＲｙ軸移動ステージ６３及びＲｘ軸移動ステージ６４等に限られず、他の任意の移動ステージとすることができる。また、図４及び図５に示した実施形態では、ベースステージ７に設けたベース側端子３１ｂを変形可能端子とし、搭載ステージ８に設けた搭載側端子３１ａを平面端子としたが、これらを逆に設定すること、すなわち、ベースステージ７に平面端子を設け、搭載ステージ８に変改可能端子を設けても良い。

本発明に係るＸ線分析装置及び試料支持装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１の試料支持装置によって行われる試料の動きを示す図である。 図１の試料支持装置の使用形態を示す斜視図である。 図３の要部を示す斜視図である。 図３の他の要部を示す斜視図である。 変形可能端子の変形例を示す斜視図である。 図１に示す試料台を一部破断して示す側面図である。 本発明に係るＸ線分析装置及び試料支持装置の他の実施形態を示す斜視図である。 図８の試料支持装置によって行われる試料の動きを示す図である。 本発明に係る試料支持装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。 従来の試料支持装置の一例を示す図である。

符号の説明

１．Ｘ線分析装置、 ２．試料支持装置、 ３．Ｘ線検出器、 ４．χサークル、
５．χ軸移動ステージ、 ６．試料台、 ７．ベースステージ、 ８．搭載ステージ、
９．χ駆動装置、 １１．Ｚ軸移動ステージ、 １２．φ軸移動ステージ、
１３．Ｙ軸移動ステージ、 １４．Ｘ軸移動ステージ、
１６，１７，１８，１９．駆動装置、 ２１．嵌合凸部、 ２２．嵌合凹部、
２３．嵌合ピン、 ２４．嵌合穴、 ２６．凹部、 ２７．ベース側配線基板、
２８．ネジ、 ２９．貫通穴、 ３１ａ．搭載側端子、 ３１ｂ．ベース側端子、
３２．外部接続端子、 ３３．基板、 ３４．パッド、 ３６．凹部、
３７．搭載側配線基板、 ３９．貫通穴、 ４２．外部接続端子、 ４３．基板、
４４，４５，４８．電線、 ４７．スリップリングコネクタ、 ４９．上端子、
５０．下端子、 ５６．試料台、 ６１ｂ．スプリングコネクタ、 ６２．可動端子、
６３．Ｒｙ軸移動ステージ、 ６４．Ｒｘ軸移動ステージ、 ６５．スプリング、
６８，６９．駆動装置、 Ｆ．Ｘ線源、 Ｒ０．入射Ｘ線、 Ｓ．試料、
Ｘｈ１．横基準軸線、 Ｘｈ２．軸線、 Ｘｖ．縦基準軸線

Claims (9)

1. 試料を支持する試料支持装置と、前記試料へ照射されるＸ線を発生するＸ線源と、前記試料から出たＸ線を検出するＸ線検出手段とを有するＸ線分析装置の前記試料支持装置であって、
   ベースステージと、該ベースステージに重ねて配置される搭載ステージとを有し、該搭載ステージによって試料を支持する試料支持装置において、
   前記ベースステージと前記搭載ステージはそれぞれの結合面を相対移動しないように対向させた状態で互いに重ね合わされ、
   前記搭載ステージに設けられた電気要素と、
   前記搭載ステージの結合面内に設けられていて電線を介して前記電気要素と導通する搭載側端子と、
   前記ベースステージの結合面内に設けられていて前記搭載側端子と導電接続可能なベース側端子と、を有し、
   前記搭載ステージを前記ベースステージ上に重ねて配置した状態で、前記搭載側端子と前記ベース側端子とが導電接続し、
   前記搭載ステージは前記結合面に対して相対移動する複数の部分を有しており、
   前記搭載ステージは前記結合面において前記ベースステージに対して取外し可能に装着されており、
   前記電線は該搭載ステージの内部に設けられており、
   前記搭載ステージは互いに積み重ねて設置された複数の移動ステージを有しており、
   前記電気要素は前記搭載ステージに対して複数、設けられており、
   前記搭載側端子及び前記ベース側端子はそれぞれ、前記結合面内に複数、設けられており、
   前記複数の搭載側端子と前記複数のベース側端子は、個別に導電接続する
   ことを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
2. 請求項１記載のＸ線分析装置の試料支持装置において、
   前記搭載側端子が設けられた搭載側配線基板と、前記ベース側端子が設けられたベース側配線基板とをさらに有し、
   前記搭載側配線基板は前記搭載ステージの結合面内に固定され、前記ベース側配線基板は前記ベースステージ内に固定される
   ことを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
3. 請求項２記載のＸ線分析装置の試料支持装置において、
   前記搭載側配線基板は外部接続端子を有し、該外部接続端子は前記搭載側配線基板上に形成された配線パターンを介して前記搭載側端子に導通し、
   前記ベース側配線基板は外部接続端子を有し、該外部接続端子は前記ベース側配線基板上に形成された配線パターンを介して前記ベース側端子に導通する
   ことを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＸ線分析装置の試料支持装置において、
   前記ベースステージと前記搭載ステージとの間に設けられていて嵌合部と被嵌合部とを有する嵌合構造をさらに有し、
   前記ベースステージと前記搭載ステージは前記嵌合部と前記被嵌合部とが互いに嵌合した状態で互いに重ね合わされる
   ことを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
5. 請求項４記載のＸ線分析装置の試料支持装置において、前記嵌合構造は、前記搭載ステージが前記ベースステージに対して横方向へ平行移動するのを規制し、さらに前記ベースステージに対して回転移動するのを規制することを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のＸ線分析装置の試料支持装置において、
   前記ベースステージは、前記試料をＸ線ビームに対して進退移動させるＺ軸移動ステージと、前記試料を面内回転させるφ軸移動ステージとを有し、
   前記搭載ステージは、前記試料を面内スライド移動させることにより試料表面上のＸ線照射位置を変化させるＸ−Ｙ軸移動ステージか、Ｘ線ビームに対する試料の姿勢を調整するＲｘ−Ｒｙ軸移動ステージか、のどちらかである
   ことを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のＸ線分析装置の試料支持装置において、
   前記搭載側端子及び前記ベース側端子の一方は、弾性及び導電性を有する材料を変形可能に湾曲させて成る変形可能端子であり、
   前記搭載側端子及び前記ベース側端子の他方は、導電性を有する材料によって平面的に形成された平面端子であり、
   前記搭載側端子と前記ベース側端子とが導電接続する際には、前記変形可能端子が前記平面端子によって押されて変形する
   ことを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
8. 請求項７記載のＸ線分析装置の試料支持装置において、
   前記変形可能端子は、変形可能な湾曲形状に形成された板状の端子か、可動端子をスプリングによって支持して成るスプリングコネクタか、であることを特徴とするＸ線分析装置の試料支持装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の試料支持装置を有することを特徴とするＸ線分析装置。

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