CN1839348A - 用于样本检测和处理的高分辨率动态定位机构 - Google Patents

Abstract

一种样本定位机构(10)包括：可沿多根轴线运动的一可运动平台(12)；与一样品安装夹盘(14)连接以将它支承的一板(35)；多个线性位移机构(36、38)，这些线性位移机构将板与可运动的平台耦合，并且在可运动的平台和板之间的不同位置处互相间隔开，并可对它们进行控制以改变平台和板之间的距离；以及与可运动平台和板工作耦合的一挠性件(22)。该挠性件在三根运动轴线上进行顺从运动。该挠性件响应线性位移机构的线性位移而允许样本安装夹盘沿三根进行顺从运动的轴线进行线性运动和绕这些轴线进行旋转运动。

Description

用于样本检测和处理的高分辨率动态定位机构

技术领域

本发明涉及半导体处理装置领域，更具体来说涉及一种在Z轴、翻转轴、倾斜轴和偏转(θ)轴上相对于一晶片处理装置将一晶片动态对准的系统。

背景技术

有多种已有的在一半导体处理机器中调整一半导体晶片的高度和平行度的Z向—翻转—倾斜(“ZTT”)装置。ZTT装置通常在半导体晶片在一诸如光学检测系统之类的半导体处理机器下沿X-Y方向运动时控制对Z轴位移的定位、绕X轴的旋转以及绕Y轴的旋转。ZTT装置动态补偿晶片的不平整并可有力地提供高带宽的定位。

典型的ZTT装置安装在一X-Y定位平台上且应该足够轻和紧凑，以保持X-Y平台的动态性能。该ZTT定位装置还应精确到数个纳米之内、几何形状稳定并且具有敏感且可重复的驱动系统。另外，ZTT装置应避免晶片和处理系统之间的接触，不应产生会污染晶片的颗粒，并且应该足够可靠以保持晶片的产量。

传统的用于提供ZTT定位的方法结合有两种或更多的技术或产品，比如将Z轴(垂直)定位以及翻转和倾斜定位在机械上分离，这是一种通常会导致外形十分高大、质量很大的机构的方法。当将Z轴和翻转/倾斜定位分离时，最常用的方法是保持晶片的Z轴固定位置，并改为移动晶片检测/处理元件。这种方法使对检测/处理元件(通常为一多元件光学组装件)的设计变得复杂，并且由于垂向平移平台通常位于晶片的正上方而会增加微粒污染的风险。同样，由于Z轴平移平台(及其携带的诸元件)的质量比晶片卡盘的质量大，因此所造成的动态性能对于许多高产量的应用是不适宜的。

另一个常用的方法也将翻转和倾斜定位器安装在晶片的上方。这种方法的一个问题是要保持检测/处理系统的点以及翻转和倾斜定位器轴线的协同定位，以避免检测/处理系统焦点在翻转和倾斜角度变化时的X-Y向平移。当然，质量、复杂程度以及污染风险仍是这种位于晶片上方的结构的问题。

存在几种常用的方法，在晶片夹盘下方提供翻转和倾斜的定位，比如在X-Y平台架上的定位。例如，将两个测角计支架平台堆叠，使它们具有一致的旋转轴线，这可提供绕位于晶片表面的一公共点的翻转和倾斜旋转。这一方法提供相对较大的翻转和倾斜定位角，但是有问题，因为它采用机械轴承和驱动螺杆，具有较高的外形，且无法直接测量翻转和倾斜角。一种替代方案是将该支架再与一也位于X-Y平台架上的Z轴平台耦合。安装在X-Y平台上的最常用的传统Z轴平台采用由机械致动器或线性电动机驱动的水平楔，带有一垂直导向体的单根驱动螺杆，或者采用三根或四根小的垂直驱动螺杆，它们同步转动以提供Z轴方向的运动。所有这些方法的设备都过分地高且重，无法达到适于高产量应用的动态性能。

另一个传统的翻转和倾斜定位器的方法的设备采用由机械或压电致动器驱动的挠曲机构，该致动器连接于限定翻转和倾斜旋转中心的枢转点上的支承板。在这个方法中，两个间隔开90°且离开枢转点的半径相等的相同挠曲件提供绕一根轴线的旋转以及沿另一根轴线的平移。旋转和平移的结合产生翻转和倾斜方向的定位。然而，该挠曲件必须沿旋转轴是顺从的，同时又为机械结构提供刚度。这一折衷会或者限制旋转范围或者限制刚度。

另一种传统的采用挠曲件的方法采用一个平台，该平台通过同时启动两个相对的挠曲件来提供翻转、倾斜和小量(小于1mm)Z向运动。该方法采用四个挠曲件、一块支承板，但没有中心枢转点。四个挠曲件绕支承板的周边以90°间隔开。通过在相反的方向上启动两个相对的挠曲件来提供翻转和倾斜运动。通过在同一方向上启动所有四个挠曲件来提供Z轴方向的运动。这个方向也受旋转范围不大和机械刚度不足的限制。

除了ZTT定位以外，许多晶片处理应用中还需要绕Z轴的旋转角(θ向)定位。θ向定位通常包括在将晶片装载到夹盘上时将其对准的静态“θ向精细”调整以及在移动X-Y轴定位器的过程中保持对准的“θ向动态”调整。该θ向精定位器和动态定位器通常安装在X-Y定位台上。该θ向精定位器应该安装在晶片附近以避免X-Y误差，而该θ向动态定位器应安装在较低的位置以补偿晶片的寄生旋转。

对于ZTT定位器，θ向精定位器和动态定位器应该重量较轻、紧凑并较刚劲以提供适当的动态性能；精确度应在数个纳米之内；稳定、灵敏且可重复；不应产生晶片污染颗粒；并且足够可靠，以保持机器的产量。

一常用的传统θ向定位器采用安装在X-Y定位架上的机械旋转台。这样的旋转台包括由蜗轮驱动径向轴承组支承的旋转架。或者，可用一直接驱动力矩电动机来驱动该平台。然而，轴承台的质量、高度和固有的机械特性会影响X-Y平台的性能。另外，为获得θ平台所需的零颤抖性能需要在平台上添加一制动或锁定机构，这会进一步增加定位器的质量和复杂程度。

提供合适的θ向定位性能的一种解决方案采用一种简单的双板空气轴承结构，将一平坦的参考板安装于X-Y平台架上。将具有压力和真空孔的一上部板安装在参考板的上方，在两块板之间形成一空气轴承间隙。上部板由一线性致动器在一端沿切线驱动，并由一刚性挠曲机构在相对的一端支承，从而形成用于θ向调整的枢转点。在调整之后，阻断空气轴承的压力源，保持剩下的真空，从而将上部和下部板锁定在一起。然而，由于平台被锁定，它就无法提供某些应用场合中所需的θ向动态调整。另外，该方法的移动范围受刚性挠曲机构和发生在致动器接触点之间的侧向移动的限制。本方法的另一个缺点在于旋转中心偏离X-Y支架中心，需要在X-Y中补偿θ向偏移角。

可提供约1度之内的十分精细的θ向调整以及高带宽响应的一种解决方案采用对两个由一个垂直平台连接的平行平台进行差动定位。被称为H桥结构的这种方法在单个垂直平台的每一端采用挠曲件，以产生两个所连接的平行平台之间的小幅度移动。该移动造成单个平台相对于平行轴线的偏移角，从而产生所需的θ向偏移功能。虽然这一解决方案几乎不向X-Y系统添加硬件来提供θ向偏转功能，但它仍限制移动范围，且没有提供锁定θ向位置的方法。有了H桥结构就有可能进行高带宽θ向调整，但由于挠曲件需要适应平行平台的差动运动，因此X-Y平台的动态响应因挠曲件的柔性而减弱。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种在单个结合有X-Y支架机构中提供Z轴、翻转和倾斜定位的晶片定位台，而又不影响X-Y平台或相关系统元件的动态性能。

本发明的一个优点是它还提供θ向精定位和动态定位，它们具有精细调整功能、适中的移动范围、高带宽响应、在任何所需的位置上为零的角颤抖、可忽略的对X-Y平台的产量影响、以及通过X-Y支架旋转中心的角旋转。

本发明的ZTT定位器采用一挠性圆盘，该挠性圆盘允许Z轴方向的位移并容许翻转和倾斜旋转。该圆盘具有最小的质量、在X和Y方向上的刚度以及高阻尼因数以避免振动。一种驱动系统采用三个非接触式音圈电机，每个音圈电机具有一弹簧以补偿运动质量。由耦合到各个音圈电机的非接触式线性编码器来提供位置反馈。这些电机和编码器绕圆盘的周边互相间隔开120°，以提供高灵敏度和精确度。

该ZTT挠性圆盘包括多重层压板。上部板由十分刚劲、质量小的陶瓷材料制成。与X-Y平台的接口取决于实际应用，但可以包括一用于角对准的θ向平台、一起针机构以及一晶片夹盘。ZTT定位器还包括可调整的硬限位以防止晶片和处理系统之间的接触。

本发明的θ向精定位器和动态定位器一起提供精细调整功能、适中的移动范围、高带宽机械响应、在所需的位置上为零的角颤抖、可忽略的对X-Y平台的产量影响、以及通过X-Y支架中心的角旋转。该θ向定位器较佳地与ZTT定位器结合在一起。

该精定位器采用一空气轴承旋转台，它带有一中心枢转点以允许通过几度的旋转。该空气轴承漂浮在一带有真空的预先加载的空气压力上。在θ向精对准之后，切断该压力，因而真空将θ向精定向机构夹持在一参考面上。该夹持件提供具有最小尺寸和质量的十分刚劲的机构。该空气轴承采用带有一集成接口的三个空气垫用于安装晶片夹盘。该θ向精定位驱动系统采用非接触式音圈电机。由一非接触、高分辨度角编码器来提供角反馈。在夹持过程中，电机和编码器为闭环结构，以确保精确的角定位。

该θ向动态定位器采用由三个绕一枢转点间隔开120°的压电致动器驱动的一挠性枢轴。挠性部件的取向使旋转都集中于绕枢转点，从而避免在角旋转的过程中产生寄生的X-Y位移。这三个挠性机构都具有较小的尺寸，但安装在离枢转点的轴向距离较远的位置，从而即使有数公斤负载时也可提供高度的ZXY刚度。该θ向动态定位器基本上没有摩擦力，且干净和可靠。

通过以下结合附图对优选实施例的详细描述，将使本发明的其它方面和优点变得明显。

附图说明

图1是本发明的ZTT-θ定位器的一个优选实施例的侧向正视图；

图2是图1所示ZTT-θ定位器的分解等轴视图，它示出了主要的ZTT定位器元件；

图3是图2所示ZTT-θ定位器的挠性盘形元件的等轴视图；

图4是ZTT定位器的挠性圆盘、陶瓷板、音圈电机以及线性编码器标尺元件的分解等轴视图；

图5A和5B分别是更详细地示出了图4所示ZTT音圈电机的可调节Z向硬限位元件的放大等轴视图和侧向剖切图；

图6是图1所示θ向精定位元件的分解等轴视图；

图7是本发明的θ向动态定位元件的分解等轴视图。

具体实施方式

图1和2分别示出了一ZTT-θ定位器10的优选实施例的侧向正视图和分解图，该定位器组装在X-Y平台12的顶部和晶片安装夹盘14的底部之间。X-Y平台12相对于一诸如花岗石板的平坦表面16沿X和Y轴方向运动。ZTT-θ定位器10安装于X-Y平台12的上表面18，并动作用来沿Z轴方向精确移动夹盘14、绕X轴翻转(滚动)夹盘14、绕Y轴倾斜(俯仰)夹盘14、并绕Z轴旋转(偏转)夹盘14。因此，夹盘14在X、Y、Z、滚动、俯仰和偏转方向上进行六个轴上的受控运动。

ZTT-θ定位器10是低外形的组装件，只占用X-Y平台12、ZTT-θ定位器10和夹盘14的总高度115mm中的约35mm。X-Y平台12由一挠性缆线20与一控制器(未示出)电气连接。通过使质量尽可能地小并限制旋转惯性量，从而较低的外形使角扭矩减少。

图3示出了作为ZTT-θ定位器10导向体的挠性圆盘22，它允许Z轴方向位移以及翻转和倾斜旋转，而在X轴、Y轴和θ方向上具有较高刚度。挠性圆盘22较佳地被分成三个固定扇形部分24，它们包括诸开口25和静态安装点26以及三个具有可移动的安装点30的可移动的扇形部分28。较佳地，安装点26和30离挠性圆盘22的旋转中心的径向距离都一样。开口25较佳地为具有圆角的三角形，以降低挠性圆盘22的刚度并使扇形部分24和28的曲率相等。使曲率相等可提供在附加点处相对于半径的相同的位移量。静态安装点26也在安装接口元件31中形成，该安装接口元件的形式为环形段(图4)，并被适配在固定扇形部分24的静态安装区域26的顶部和底部侧，从而直接或间接地将它们固定在X-Y平台12的上表面18上。从中心径向延伸到挠性圆盘22周边附近的点的狭缝32与安装接口元件31的较短侧边界相交。狭缝32形成毗邻的固定扇形部分24和可移动扇形部分28之间的边界线并使它们可在三个轴线方向(Z、滚动和俯仰方向)上相对运动。从一公共中心径向延伸、形式为环形段(图4)的安装接口元件33包括与可移动安装点30轴向对准的孔34。延伸通过孔24和可移动安装点30的紧固件(未示出)将可移动扇形部分26固定到支承夹盘14的上部板35(图2和4)上。

上部板35较佳地由氧化硅(SiC)陶瓷材料制成，以提供较小的质量、较高的刚度以及较低的热膨胀率。对挠性圆盘22的扇形部分24和28进行尺寸优化以提供较高的X、Y和θ方向上的刚度。挠性圆盘22较佳地为多层结构，该结构由数层用双面带粘结在一起的薄钢盘元件构成，以提供较高的阻尼因数，从而避免振动并提高ZTT的运动带宽。提供Z轴位移所必须的原动力大大低于单个厚圆盘所需要的力。虽然挠性圆盘22具有相对较低的位移范围，但由于在钢板上没有压力且双面带将很大部分的表面粘结住，因此该挠性圆盘22十分可靠。另外，挠性圆盘22十分干净，且运行时不需要润滑剂。

图4示出了一种将上部板35可移动地耦合到X-Y平台12的ZTT驱动系统。该驱动系统采用多重可延伸的机构，较佳地为三个包括固定安装在X-Y平台12上的电动机磁铁36和附加于上部板35的电动机线圈38的音圈电机。电动机磁铁36和电动机线圈38之间没有接触，这导致在移动的上部板和X-Y平台12之间有一直接驱动装置。如图4所示，电动机磁铁36和电动机线圈38通过挠性圆盘22中的三角形切除区域40且不与其接触。通过使电动机磁铁36和电动机线圈38之间的间隙足够大、从而避免在翻转和前斜角最大时的接触来提高可靠性。由围绕挠性圆盘22的切除区域40分布并通过该区域进入电动机线圈38的卷簧42来补偿移动质量，从而提供反作用于X-Y平台12的力。由于挠性圆盘22在其5mm的移动范围内并不产生显著的力，卷簧有效地减少了电动机线圈38所需的电流，因而减小了温升并增加了ZTT安装接口的热稳定性。

ZTT-θ定位器10提供±2mm的Z轴方向移动范围，可重复性为70nm，步幅为5μm，调整时间为40ms。ZTT-θ定位器10还提供±0.5毫度(mdegree)的翻转和倾斜旋转范围，可重复性为2微弧度(μradian)。或者可采用包括短行程线性电动机(音圈电机是其中的一种)和压电机构的可延伸机构。

ZTT的位置传感由三个线性光学编码器提供，其中每个包括一光学传感头44以及一线性标尺46(图5A)，光学传感头44毗邻电动机磁铁36安装在X-Y平台12上，且线性标尺46毗邻卷簧42安装在上部板35上。线性标尺46具有较大范围的角容限，在翻转和倾斜角最大时该角容限使Z向位移测量精确。已知三个Z向位置足够提供20nm的Z轴平移分辨率。

三个电动机线圈38和线性标尺46安装在形成于上部板35的高度减小的凹部中。凹部中的金属插入物提供了高刚度的安装表面。由于形成上部板35的陶瓷材料工艺，该安装表面也十分准确和平整。上部板35还包括用于安装空气轴承旋转台和在夹盘14上对晶片进行调平的起针机构以及将结合图6-8所描述的可选的θ向对准机构所需的接口。上部板35还包括用于安装具体的晶片处理所需的辅助元件的可选接口。最后，在上部板35上可安装参考反射镜以调节干涉型X-Y定位测量。

图5A和5B分别示出了本发明的可调节Z轴方向运动的硬限位机构50的等轴视图和侧向剖切图。ZTT-θ定位器10较佳地采用三个硬限位机构50，每个都与电动机磁铁36和电动机线圈38的支承件结合。静态叉52安装在电动机线圈支承件54上，而移动叉56安装在电动机磁铁支承件58上，电动机磁铁支承件58附加到X-Y平台12的上表面18。移动叉56的导向件为具有钳夹能力的气动起重器60。弹簧62预先加载移动叉56，以提供沿Z轴向下的位移偏置。电动机磁铁36和电动机线圈38提供驱动原动力以调整移动叉56的位置。

在调整过程中，松开对移动叉56的钳夹，并由气动起重器60克服弹簧62的推力将其向上驱动。同时，ZTT控制器移动电动机线圈38，从而将静态叉52移动到预定上部硬限位，在该位置处，移动叉56由气动起重器60夹紧。由于采用了ZTT电动机线圈38及与其相关的线性标尺46，因此对上部硬限位的定位十分精确。因此，Z轴位移可以十分接近上部硬限位。硬限位机构50绕ZTT-θ定位器10的周边等间距地布置，ZTT-θ定位器10的直径与晶片的直径十分接近，以防止在存在翻转和倾斜角时产生Z轴偏移。

ZTT-θ定位器10可选择包括θ向精定位机构和θ向动态定位机构。

图6示出了本发明的θ向精定位器70，它包括形成为多层结构的挠性盘72，该多层结构包括数层由双面带粘结在一起的薄钢片，以提供较高的阻尼因数。挠性盘72提供X、Y和θ方向上的刚度以及在Z轴方向上的有效退耦。

挠性盘72包括三个以120°的角度间隔开的臂73。每个臂的端部包括一空气垫74，该空气垫从其周边排出压缩空气，以形成一空气轴承区，用于空气垫74沿埋在上部板35中的一参考面76的无摩擦运动。参考面76内为提供偏移真空压力偏置的真空口77，该真空压力略小于产生空气轴承的空气压力。当打断空气压力时，真空压力支配空气垫74，并将其夹持到参考面76处，从而锁定在当前所选定的θ精定位角上。空气轴承还可提高可靠性，挠性盘72的较高的阻尼系数也可避免振动，减少作用于空气垫74的寄生阻力，并且提高θ精定位的带宽。

适配进安装于上部板35上的基架中的一滚珠轴承78浮在一中心枢转点80中，该枢转点适配进挠性盘72的中心81中，成为θ旋转的中心。三个空气垫74由挠性盘72粘附于、从而连接于滚珠轴承78。或者，空气垫74包括用于压力空气和真空压力的端口，或者永磁体、电磁体的某种组合，并且弹簧可提供适合的吸引和/或排斥力。

θ精细驱动系统采用音圈电机，该音圈电机包括附加到一个空气垫74的外侧的一电动机线圈82以及附加到X-Y平台12的一电动机磁铁84。电动机线圈82的最大径向位置为较小、质量较小的音圈电机提供足够的转矩。该音圈电机提供空气垫74和X-Y平台12之间的非接触直接驱动。通过使电动机线圈82和电动机磁铁84之间的间隙足够大、从而在θ向精定位角度最大时避免接触来增加可靠性。

θ向精定位位置的反馈由一旋转编码器提供，该编码器包括安装在X-Y平台12上的光学传感器86以及安装在空气垫74之一的外侧的编码器标尺88。该旋转编码器提供θ向精定位角度的直接角度信息。编码器标尺88采用Renishaw编码器，该编码器在±3度的旋转范围内可支持小于5个微弧度的解析率。

θ向精定位器70具有呈角度钳夹的能力。在角度对准的过程中，空气轴承受压，因此没有摩擦力来影响灵敏、精确的角位移。当达到目标角位置之后，切断空气压力，使真空将空气垫74夹持到参考面76上。真空的高度预载确保相对于X-Y平台12的一个刚性的、稳定的θ向角度。在夹持过程中，控制器伺服环路闭合，保证目标对准角准确。夹持后伺服环断开，以消除流经电动机线圈82的电流，从而避免产生热量以确保热稳定性。

每个空气垫74还包括一夹盘安装接口90，该安装接口由减弱来自夹盘14的θ向压力的一锥体和一球体组成。夹盘14通过螺栓刚性附着于空气垫74。

图7示出了本发明的一θ向动态定位器100，该定位器包括以120°的间隔安装在诸如X-Y平台12之类的一参考面上的三个静态基座102。θ向动态定位器100还包括通过挠曲件106连接到静态基座102上的三个可移动基座104。挠曲件106提供静态和可移动基座102和104之间的退耦，静态和可移动基座102和104由压电致动器108连接在一起。可移动基座104与挠性圆盘22的静态点26(图3)连接。当选择安装时，θ向动态定位器100使图4所示的安装接口元件31变得不需要，从而将其取代。

静态和可移动基座102和104之间退耦的取向径向指向一中心枢转点110，该枢转点提供精确的θ向旋转而没有附加的X-Y向位移。对挠曲件106进行优化以确保X-Y方向上的高刚度。三对互相连接的静态和可移动基座102和104的相邻两个之间的间距足够大，以提供Z轴、翻转和倾斜方向的高刚度。该间距还提供用于结合其它功能的空闲区域112，比如用于帮助将晶片装载到夹盘14上的ZTT、θ向精定位以及可选的起针机构114。起针机构114与θ向精定位器70(图6)相结合并包括三个向上延伸穿过夹盘14中的孔118(图2)的管状真空供应管116。起针机构114提供具有约6mm行程的真空供应管116，以用于夹持住晶片，并向着和离开夹盘14移动晶片。所有其它的综合功能安装在θ向动态定位器100之上，以确保适当的θ向动态对准。

压电致动器108预先加载，从而向前和向后位移而没有滞后。压电致动器108包括集成的位置传感器，以提供精确的位移而没有偏移或滞后。

角位置反馈可由在XY位移时测量晶片对准的光学系统来提供，或者由安装在夹盘14或晶片附近的带有参考反射镜的干涉仪来提供。在任意一个替代方案中，θ向动态定位器100在±10微弧度的角位移行程中为晶片提供0.5微弧度的旋转。

再参见图2，图中所示的是本发明的ZTT定位器、θ向精定位器70和θ向动态定位器100的不同元件之间的空间关系。

熟练的工人会认识到可以对本发明的各个部分根据上述优选实施例描述的实施方式进行不同的实施。

对于熟悉本领域技术的人员来说，显然可以对上述实施例的细节进行许多的改变而不会背离本发明所包含的原理。因此，本发明的范围应该只由所附权利要求来决定。

Claims (32)

1.一种高分辨率样本动态定位机构包括：

一可运动的平台，该可运动的平台可操作以沿多根轴线的方向的运动；

一板，该板与一样品安装夹盘工作连接以将它支承；

多个线性位移机构，这些线性位移机构将该板与该可运动的平台耦合，这些线性位移机构在可运动的平台和板之间的空间中的不同位置处互相间隔开，并可对它们进行控制以改变不同位置处可运动的平台和板之间的空间距离；以及

一挠性件，该挠性件与可运动的平台和板工作连接，该挠性件在三根运动轴线上的运动受限制，而在另外三根不同的运动轴线上进行顺从运动，该挠性件响应线性位移机构的线性位移而允许该样本安装夹盘沿三根进行顺从运动的运动轴线进行线性运动和绕这些轴线进行旋转运动。

2.如权利要求1所述的样本定位机构，其特征在于，将挠性件分成作相对运动的有多重部分结构的两组，第一组固定于可运动的平台上，第二组固定于板上。

3.如权利要求2所述的样本定位机构，其特征在于，挠性件的形状通常为圆盘形；以及，两组多重部分包括被布置成两组中的一组中的一个部件位于另一组的诸部件之间。

4.如权利要求3所述的样本定位机构，其特征在于，该挠性件具有一中心和一周边；以及，两组部件中毗邻的各对由从中心径向延伸到挠性件的周边附近的一缝隙分开。

5.如权利要求4所述的样本定位机构，其特征在于，第一组在诸第一附着点处固定于可移动平台，而第二组在诸第二附着点处固定于板，第一和第二附着点离挠性件的中心的距离基本相等。

6.如权利要求1所述的样本定位机构，其特征在于，可操作可运动的平台沿X和Y轴运动；以及，挠性件可顺从一Z轴以及滚动和俯仰轴线运动。

7.如权利要求1所述的样本定位机构，其特征在于，每个线性位移机构包括一以非接触的关系固定在可运动恶平台和板之间的可延伸机构。

8.如权利要求1所述的样本定位机构，其特征在于，至少一个线性位移机构包括一短行程线性电机。

9.如权利要求8所述的样本定位机构，其特征在于，该短行程线性电机包括一音圈电机。

10.如权利要求7所述的样本定位机构，其特征在于，还包括一弹簧，该弹簧在可运动的平台和板之间延伸以补偿其运动质量。

11.如权利要求7所述的样本定位机构，其特征在于，该挠性件包括被切除的部分，可延伸的机构通过该被切除的部分，从而防止与挠性件的物理接触。

12.如权利要求1所述的样本处理机构，其特征在于，进行顺从运动的轴线方向中的一个限定了诸线性位移机构的线性位移方向；以及，还包括一角定位机构，该角定位机构与板和样本安装夹盘工作耦合，以使样本安装夹盘绕线性位移的方向进行角位移。

13.如权利要求12所述的样本定位机构，其特征在于，

该板包括多重参考面；

该角定位机构可旋转地安装在板上，该角定位机构包括多根臂，每根臂上安装有一流体垫；以及

多根臂从一中心部分伸出，并绕该中心部分呈角度地间隔开，多根臂与不同的参考面空间对准以形成诸流体轴承压力表面；

以及，还包括：

一驱动装置，该驱动装置与角定位机构工作耦合以使它相对于板可旋转地运动。

14.如权利要求13所述的样本定位机构，其特征在于，这些流体轴承压力表面包括正流体压力区和负流体压力区。

15.如权利要求13所述的样本定位机构，其特征在于，这些流体轴承压力表面由空气压力、真空压力、磁引力、磁斥力和弹簧拉力中的至少一种偏置分开或在一起。

16.如权利要求12所述的样本定位机构，其特征在于，角定位机构包括由多层材料粘结在一起形成的一挠性盘。

17.如权利要求13所述的样本定位机构，其特征在于，该驱动机构包括一机电装置，该机电装置包括分别固定在角定位机构和可运动的平台之一上的一磁体和一线圈。

18.如权利要求17所述的样本定位机构，其特征在于，机电装置包括一音圈电机。

19.如权利要求12所述的样本定位机构，其特征在于，该角定位机构包括用于样本安装夹盘的一夹盘安装接口，从而从它上面消除角定位压力。

20.如权利要求12所述的样本定位机构，其特征在于，还包括一提供角位置反馈的旋转编码器，该旋转编码器包括分别与角定位机构和可移动平台中不同的一个相关联的一光学传感器和一编码器标尺。

21.如权利要求1所述的样本定位机构，其特征在于，进行顺从运动的运动轴线之一限定线性位移机构的线性位移方向；以及，还包括：

一动态定位机构，该动态定位机构包括第一和第二基座部分，它们分别与可运动的平台和挠性件工作耦合；以及

一驱动机构，该驱动机构与第一和第二基座部分工作耦合以使它们相对运动，由此使样本安装夹盘绕线性位移的方向角位移。

22.如权利要求21所述的样本定位机构，其特征在于，

第一基座部分包括安装于可运动的平台的多个互相呈角度分隔开的静态基座元件，第二基座部分包括由诸挠性件附加到不同的静态基座元件上的诸元件，该挠性件提供相关的静态和可运动基座元件对之间沿可运动平台的多根运动轴线的耦合；以及

驱动机构将每对相关的静态和可运动基座元件连接在一起以使它们之间相对运动。

23.如权利要求21所述的样本定位机构，其特征在于，将挠性件分成多个运动限制部分和多个顺从运动部分；以及，诸可运动基座元件与挠性件的运动限制部分耦合。

24.一种高分辨率样本动态定位机构包括：

一可运动的平台，该可运动的平台可操作以沿多根轴线的方向的运动；

一板，该板与一样品安装夹盘工作连接以将它支承；

多个线性位移机构，这些线性位移机构将该板与该可运动的平台耦合，将这些线性位移机构置于可运动的平台和板之间的空间中，并可对它们进行控制以改变可运动的平台和板之间的空间距离；

一挠性件，该挠性件与可运动的平台和板工作连接，该挠性件在三根运动轴线上进行顺从运动，这三根轴线之一限定线性位移机构的线性位移，且该挠性件响应线性位移机构的线性位移而允许该样本安装夹盘沿三根进行顺从运动的运动轴线进行线性运动和绕这些轴线进行旋转运动；以及

一角定位机构，该角定位机构与板和样本安装夹盘工作耦合，以使样本安装夹盘绕线性位移的方向进行角位移。

25.如权利要求24所述的样本定位机构，其特征在于，将挠性件分成作相对运动的有多重部分结构的两组，第一组固定于可运动的平台上，第二组固定于板上。

26.如权利要求25所述的样本定位机构，其特征在于，挠性件的形状通常为圆盘形；以及，两组多重部分包括被布置成两组中的一组中的一个部件位于另一组的诸部件之间。

27.如权利要求24所述的样本定位机构，其特征在于，可操作可运动的平台沿X和Y轴运动；以及，挠性件可顺从一Z轴以及滚动和俯仰轴线运动。

28.如权利要求24所述的样本定位机构，其特征在于，每个线性位移机构包括一以非接触的关系固定在可运动的平台和板之间的可延伸机构。

29.如权利要求24所述的样本定位机构，其特征在于，

该板包括多重参考面；

该角定位机构可旋转地安装在板上，该角定位机构包括多根臂，每根臂上安装有一流体垫；以及

多根臂从一中心部分伸出，并绕该中心部分呈角度地间隔开，多根臂与不同的参考面空间对准以形成诸流体轴承压力表面；

以及，还包括：

一驱动装置，该驱动装置与角定位机构工作耦合以使它相对于板可旋转地运动。

30.如权利要求24所述的样本定位机构，其特征在于，角定位机构包括由多层材料粘结在一起形成的一挠性盘。

31.如权利要求24所述的样本定位机构，其特征在于，角定位机构包括用于样本安装夹盘的一夹盘安装接口，从而从它上面消除角定位压力。

32.如权利要求24所述的样本定位机构，其特征在于，还包括：

一动态定位机构，该动态定位机构包括第一和第二基座部分，它们分别与可运动的平台和挠性件工作耦合；以及

一驱动机构，该驱动机构与第一和第二基座部分工作耦合以使它们相对运动，由此使样本安装夹盘绕线性位移的方向角位移。

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