DE102007036019A1

DE102007036019A1 - Nano-robotics module, particularly for measuring surface properties, comprises drive device and measuring unit with measuring probe, which has closure in nanometer range

Info

Publication number: DE102007036019A1
Application number: DE200710036019
Authority: DE
Inventors: Volker Klocke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-05

Abstract

The nano-robotics module (2) comprises a drive device and a measuring unit with a measuring probe, which has a closure in a nanometer range. The nano-robotics module has a measuring area in the centimeter range, where the measuring probe is sensitive in multiple spatial directions. Independent claims are also included for the following: (1) a system with a vacuum chamber in a nano-robotics module (2) a method for using a nano-robotics module (3) a changeover adapter, particularly for changing a nano-robotics module (4) a system with a changeover adapter.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst die Automatisierung von Nanorobotik in Kammersystemen. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verbindung der Steuerungen von Nanorobotiksystemen und Kammersystemen durch Schaffung einer Schnittstelle zwischen beiden Systemen.The Invention relates first the automation of nanorobotics in chamber systems. The invention further relates to the connection of the controls of nanorobotics systems and chamber systems by creating an interface between the two Systems.

Nanorobotik wird hier definiert als Aktoren mit Positionierauflösung im Nanometerbereich und Hüben bis in den cm-Bereich, wie zum Beispiel Linearantriebe, Drehantriebe, Postioniertische, Drehtische, Schwenkmodule, Greifer mit beweglichen Backen, sowie mehrachsige Antriebe bzw. Manipulatoren und die Kombination aus solchen Modulen zu Systemen mit vielen Freiheitsgraden der Bewegung. Einige dieser Aktoren können mit Wegmessung ausgestattet sein, sodaß sie auch absolut positionieren können. Zu dieser Nanorobotik können auch diverse Sensoren gehören, welche in Aktormodulen integriert sind, von Aktoren bewegt werden oder einfach alleinstehend Bestandteil von Nanorobotik-Systemlösungen sind.Nanorobotics is defined here as actuators with positioning resolution in Nanometer range and strokes up to the cm range, such as linear drives, rotary actuators, Positioning tables, turntables, swivel modules, grippers with moving Baking, as well as multi-axis drives or manipulators and the combination from such modules to systems with many degrees of freedom of movement. Some these actors can be equipped with position measurement, so that they can also position absolutely. To this nanorobotics can also include various sensors, which are integrated in actuator modules, are moved by actuators or simply stand alone component of nanorobotics system solutions.

Der Begriff Vakuumkammersystem wird verstanden als Oberbegriff über Vakuumkammern und Geräte, die diese Kammern zu Applikationen erweitern. Die Vakuumkammern können dabei aus einzelnen oder mehrerer durch Schleusen und/oder Ventile miteinander verbundenen Zellen bestehen, welche jeweils unter Vakuum jeglichen Grades (Niedrigvakuum, Hochvakuum, Ultrahochvakuum) oder unter Schutzgas beliebiger Gasart betrieben werden können. Die Ausstattung dieser Vakuumkammern mit diversen Komponenten und Geräten sowie Steuerungen führt zu applikationsorientierten Systemen wie beispielsweise Aufdampfkammern, Sputterkammern, Laserablationskammern, Rasterelektronen- und/oder Rasterionenmikroskopen, Transmissionselektronenmikroskopen, Wafer Handling Systemen in Vakuum oder Schutzgas, Reinstraumsystemen in Vakuum oder Schutzgas. Diese applikationsorientierten Systeme werden im Folgenden als „Kammersysteme" bezeichnet.Of the Term Vacuum chamber system is understood as a generic term about vacuum chambers and devices, which expand these chambers into applications. The vacuum chambers can thereby from one or more by locks and / or valves with each other connected cells, each under vacuum any Grades (low vacuum, high vacuum, ultrahigh vacuum) or under inert gas any type of gas can be operated. The equipment of this Vacuum chambers with various components and devices as well as controls lead to application-oriented Systems such as vapor deposition chambers, sputter chambers, laser ablation chambers, Scanning Electron and / or Scanning Ion Microscopes, Transmission Electron Microscopes, Wafer handling systems in vacuum or inert gas, clean room systems in vacuum or inert gas. These application-oriented systems are referred to below as "chamber systems".

Die Integration von Nanorobotik in Kammersysteme ermöglicht die Bewegung, Handhabung, Bearbeitung und Vermessung von Objekten im Vakuum oder Schutzgas mit Nanometer-Präzision, welche z. B. durch eine Einkopplung der Bewegung von außen über Wellbälge u. ä. nicht erreichbar ist. Die Bewegung der Aktoren wird von außen über eine Mensch-Maschine Schnittstelle erzeugt, beispielsweise in Form eines Joysticks, Keypads, PC-Tastatur oder Software-Eingaben bzw. Mausklicks. Damit kann der Anwender per „Handsteuerung" in einem Kammersystem arbeiten.The Integration of nanorobotics in chamber systems enables movement, handling and processing and measurement of objects in vacuum or inert gas with nanometer precision, which z. B. by a coupling of the movement from the outside via Wellbälge u. not is reachable. The movement of the actuators is from the outside via a man-machine interface generated, for example in the form of a joystick, keypad, PC keyboard or Software inputs or mouse clicks. This allows the user to "hand control" in a chamber system work.

Allerdings ist die Bedienung über diese Betriebsart immer noch relativ schwierig, da Kammersysteme nur begrenzte Einsicht ermöglichen und die manuelle Bedienung relativ langsam ist.Indeed is the operation over this mode of operation is still relatively difficult because chamber systems only allow limited insight and the manual operation is relatively slow.

Der Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabe zugrunde, die im Kammersystem befindliche Nanorobotik an sich zu automatisieren. Hierzu muß eine Automatisierungssoftware geschaffen werden. Diese Software muß mit einer Schnittstelle zur Ansteuerung der Nanorobotik versehen werden. Außerdem muß jede Kontrolleinheit eines jeden Nanorobotik-Moduls eine Schnittstelle erhalten, über die die Software-Schnittstelle die Module ansprechen kann. Die Konfiguration eines solchen Systems würde enorme Vorteile bieten. An den folgenden 3 exemplarischen Beispielen soll ohne Ausschluß vieler weiterer Applikationen die Tragweite dieser Erfindung verdeutlicht werden:

1. In Kammersystemen, die als Rasterelektronenmikroskop (REM) oder Rasterionenmikroskop (FIB) ausgestattet sind, kann die Automatisierung von Nanorobotik es ermöglichen, empfindliche Objekte automatisch von ihren Parkpositionen in den im REM sichtbaren Arbeitsbereich zu fahren, ohne daß diese im nicht sichtbaren Bereich mit anderen Objekten kollidieren. Auch das Anfahren von Referenzpositionen der Nanorobotik-Aktoren kann automatisiert in einem begrenzten Arbeitsraum erfolgen, der von den Positionen anderer automatisierten Komponenten abhängen kann. Sequenzen von Absolutpositionier-Befehlen erlauben das schnelle automatische agieren im Kammersystem und damit Prozesse, wie sie bisher nur außerhalb des REMs möglich waren. Beispiele hierfür sind die automatische Präparation, Handhabung und Montage kleinster Objekte, das automatische Vermessen über Antasten mit Strommeßnadeln, die automatische Aufnahme von Kraft-Wegmesskurven beispielsweise and Reihen von verschiedenen Objekten oder das automatische Vermessen von Oberflächenstrukturen.
2. In Kammersystemen, die als Reinraumkammern ausgelegt sind, beispielsweise zur Handhabung von Halbleiterwafern oder zur Mikromontage unter Vakuum oder Schutzgas ermöglicht die Automatisierung von Nanorobotik diverse Optionen klassischer Handhabungs- Automatisierungs- und Fertigungstechnik, allerdings um Größenordnungen präziser und an erheblich kleineren Objekten.

The invention is therefore initially based on the task of automating the nanorobotics in the chamber system. For this purpose, an automation software must be created. This software must be provided with an interface for controlling nanorobotics. In addition, each control unit of each nanorobotics module must have an interface through which the software interface can address the modules. The configuration of such a system would offer enormous advantages. The following 3 examples illustrate the scope of this invention without precluding many further applications:

1. In chamber systems equipped with a Scanning Electron Microscope (SEM) or Scanning Ion Microscope (FIB), the automation of nanorobotics can enable sensitive objects to be automatically moved from their parking positions to the work area visible in the SEM without being in the invisible area collide with other objects. The approach of reference positions of nanorobotics actuators can also be automated in a limited work space, which may depend on the positions of other automated components. Sequences of absolute positioning commands allow fast automatic action in the chamber system and therefore processes that were previously only possible outside the SEM. Examples of this are the automatic preparation, handling and assembly of the smallest objects, the automatic measurement via probing with current measuring needles, the automatic recording of force-displacement curves, for example, at rows of different objects or the automatic measurement of surface structures.
2. In chamber systems that are designed as clean room chambers, for example for handling semiconductor wafers or microassembly under vacuum or inert gas, the automation of nanorobotics enables various options of classical handling automation and production technology, but with orders of magnitude more precise and at considerably smaller objects.

Anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen wird im Folgenden die Erfindung näher erläutert:Based of different embodiments the invention is explained in more detail below:

1 schematisch der Aufbau der Nanorobotik mit Handsteuerung 1 schematically the structure of nanorobotics with manual control

2 schematisch der Aufbau der erfindungsgemäßen Nanorobotik mit Automatisierung. 2 schematically the structure of the inventions Nanorobotics according to the invention with automation.

Vorteilhaft ist eine Automatisierung von Nanorobotik in Kammersystemen, bei der die Kontrolleinheiten der jeweiligen Nanorobotik-Sensoren und Aktoren jeweils mit einer Schnittstelle versehen werden und diese Schnittstellen von einer Automatisierung angesprochen werden.Advantageous is an automation of nanorobotics in chamber systems, at the control units of the respective nanorobotics sensors and actuators each be provided with an interface and these interfaces be addressed by an automation.

Um eine Automatisierung von Nanorobotik in Kammersystemen nach Anspruch 1 zu erreichen kann die Automatisierung über Computerprogramme, SPS-Steuerungen, Mikro-Controller, oder Embedded Systems – d. h. in Hardware eingegliederte Computersteuerungen – erfolgen.Around an automation of nanorobotics in chamber systems according to claim 1 can achieve automation via computer programs, PLC controls, Micro-controller, or embedded systems - d. H. hardware-integrated computer controls.

Vorteilhaft ist bei der Automatisierung von Nanorobotik in Kammersystemen nach Anspruch 1 oder 2, dass die Automatisierung von oft benötigten Abläufen, wie das Anfahren von Referenzpunkten, das Fahren in Parkpositionen, das Fahren in Arbeitspunkte, sowie das Finden von bestimmten Punkten durch eine automatisierte Wechselwirkung zwischen Fahrbefehlen und Sensordaten erfolgt.Advantageous is in the automation of nanorobotics in chamber systems after Claim 1 or 2, that the automation of often required operations, such as approaching reference points, driving in parking positions, driving into working points, as well as finding certain points an automated interaction between movement commands and sensor data he follows.

Eine Automatisierung von Nanorobotik in Kammersystemen nach einem der Ansprüche 1–3 erlaubt weiterhin das freie Programmieren von Prozeßabläufen unter Verwendung der zur Automatisierung zur Verfügung stehenden Nanorobotik-Sensoren und Nanorobotik-Aktoren, auch in Kombination mit der Verwendung von Software-Variablen, Formel-Berechnungen, Schleifen, Fallunterscheidungen und simultan ablaufenden Prozessen.A Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the claims 1-3 allowed Furthermore, the free programming of processes using the to Automation available standing nanorobotics sensors and nanorobotics actuators, also in Combination with the use of software variables, formula calculations, Loops, case distinctions and simultaneous processes.

Die bis hier beschriebene Automatisierung von in Kammersystemen befindlicher Nanorobotik bietet bereits eine Menge Vorteile. Allerdings „wissen" die automatisierten Prozesse nichts von den aktuellen Gegebenheiten des Kammersystems an sich und von den aktuellen Gegebenheiten der zum Kammersystem und dessen Steuerung gehörenden Komponenten. In Kammersystemen befinden sich prinzipiell immer Sensoren und oftmals auch Aktoren, die zur Erfüllung der Funktionalität dieser Kammersysteme erforderlich sind. Beispiele hierfür sind Drucksensoren, Probentische, bewegliche Blenden („Shutter"), Bewegliche Gaseinlässe, sowie die gesamte Funktionalität komplexer Kammersysteme wie beispielsweise Aufdampfkammern, Sputterkammern, Laserablationskammern, Rasterelektronen- und/oder Rasterionenmikroskope, Transmissionselektronenmikroskope, Wafer Handling Systeme, Reistraumsysteme in Vakuum oder Schutzgas – sowie Kombinationen dieser Geräteklassen. Diese Kammersysteme werden von Prozeßsteuerungen ihrer Hersteller kontrolliert und bilden damit ein in sich geschlossenes System. Auch die Prozesse des Kammersystems „wissen" nichts von den aktuellen Gegebenheiten der Nanorobotik an sich und von den aktuellen Gegebenheiten der zur Nanorobotik und deren Steuerung gehörenden Komponenten.The until now described automation of in Kammersystemen befindlicher Nanorobotics already offers a lot of advantages. However, the automated "know" Processes nothing of the current conditions of the chamber system in itself and from the current circumstances of the chamber system and its controller belonging Components. In chamber systems, there are always sensors and often also actuators, to fulfill the functionality of this Chamber systems are required. Examples include pressure sensors, sample tables, movable shutters ("shutters"), mobile gas inlets, as well as the entire functionality complex chamber systems such as vapor deposition chambers, sputtering chambers, Laser ablation chambers, scanning electron and / or scanning ion microscopes, transmission electron microscopes, Wafer Handling Systems, Reistraumsysteme in vacuum or inert gas - as well as Combinations of these device classes. These chamber systems are made by process controllers of their manufacturers controlled and thus form a self-contained system. Even the processes of the chamber system "know" nothing of the current conditions Nanorobotics itself and the current conditions of the Nanorobotics and their control components.

Die Kombination der Kammersteuerung mit der Nanorobotik ist keineswegs naheliegend, da diese nicht zum intrinsischen Aufgabengebiet eines Kammersystems gehört. Die Steuerung des Kammersystems ist daher in sich geschlossen und erfüllt die ihr eigenen Aufgaben.The Combination of chamber control with nanorobotics is by no means obvious, since these are not the intrinsic task of a chamber system belongs. The control of the chamber system is therefore self-contained and meets the their own tasks.

Genauso ist die Nanorobotik ein in sich geschlossenes System, welches über die ihr eigene Steuerung vollständig kontrolliert wird.Just like that Nanorobotics is a self - contained system, which over the their own control completely is controlled.

Da beide Systeme in sich ihre Aufgaben erfüllen und die Steuerungen auch in der Regel von unterschiedlichen Herstellern kommen, ist eine Kombination der Funktionalität geradezu abwegig und scheinbar auch unnötig.There both systems fulfill their tasks in themselves and the controllers too usually come from different manufacturers, is one Combination of functionality almost outlandish and seemingly unnecessary.

Zur Realisierung einer solchen Kombination ist eine Schnittstelle erforderlich, die die Steuerungen beider Systeme verbindet. Über diese Schnittstelle können folgende Funktionalitäten einzeln, oder in Kombination erfüllt werden:

1. Nanorobotik-Steuerung fragt Informationen zu Komponenten- oder Systemzuständen des Kammersystems ab.
2. Nanorobotik-Steuerung verändert Komponenten- oder Systemzustände des Kammersystems.
3. Kammersystem-Steuerung fragt Informationen zu Komponenten- oder Systemzuständen der Nanorobotik ab.
4. Kammersystem-Steuerung verändert Komponenten- oder Systemzustände der Nanorobotik.

To realize such a combination, an interface is needed that connects the controllers of both systems. The following functionalities can be fulfilled individually or in combination via this interface:

1. Nanorobotics control queries information about component or system states of the chamber system.
2. Nanorobotics control alters component or system states of the chamber system.
3. Chamber system controller queries information about component or system states of nanorobotics.
4. Chamber system control changes component or system states of nanorobotics.

Die Realisierung eines solchen vereinten Systems würde enorme Vorteile bieten. An den folgenden exemplarischen Beispielen soll ohne Ausschluß vieler weiterer Applikationen die Tragweite dieser Erfindung verdeutlicht werden:

1. Fragt ein System die Zustände der Komponenten des anderen Systems ab, so kann es aus diesen Informationen Schlüsse für das eigene Handeln ziehen. Ein exemplarisches Beispiel hierfür ist: Die Nanorobotik-Steuerung fragt die Positionen von beweglichen Komponenten des Kammersystems ab und weiß daher, wo sich Hindernisse befinden.
2. Steuert ein System Aktoren des anderen Systems, so kann die Funktionalität des eigenen Systems erweitert werden. Ein exemplarisches Beispiel hierfür ist: Die Nanorobotik-Steuerung bewegt die Probenbühne des Kammersystems, um auf der Bühne liegende Proben in den Arbeitsbereich der Nanorobotik-Module zu fahren.
3. Obige Sensor-Aktor Steuerungen können beliebig kombiniert werden und potenzieren damit die Möglichkeiten des gemeinsamen Systems.
4. Wenn eine der beiden Systemsteuerungen (Nanorobotik oder Kammersystem) über eine Automatisierungssoftware verfügt, kann diese auch die Automatisierung des anderen Systems, sowie die Automatisierung aller steuerbaren Sensoren und Aktoren beider Systeme übernehmen. Dies ermöglicht die Automatisierung eines Gesamtsystems, auch wenn dieses aus zwei Einzelsystemen besteht, die zumeist von verschiedenen Herstellern kommen.
5. Wenn eine unabhängige Automatisierungssoftware mit der Schnittstelle zwischen Kammersystem-Steuerung und Nanorobotik-Steuerung verbunden wird, kann diese die Automatisierung aller steuerbaren Sensoren und Aktoren beider Systeme übernehmen. Dies ermöglicht ebenfalls die Automatisierung des Gesamtsystems. Es spielt also prinzipiell keine Rolle, ob die Automatisierung Bestandteil der Steuerung eines der beiden Einzelsysteme ist, oder als eigenständiges Paket über die gemeinsame Schnittstelle agiert.

The realization of such a united system would offer enormous advantages. The following exemplary examples are intended to clarify the scope of this invention without excluding many other applications:

1. If a system queries the states of the components of the other system, it can draw conclusions from this information for its own actions. An example of this is: Nanorobotics control interrogates the positions of moving components of the chamber system and therefore knows where obstacles are.
2. If a system controls actuators of the other system, the functionality of its own system can be extended. An exemplary example of this is: The nanorobotics control moves the sample stage of the chamber system to drive samples on the stage into the working area of the nanorobotics modules.
3. The above sensor-actuator controls can be combined arbitrarily, thereby increasing the possibilities of the common system.
4. If one of the two system controls (Nanorobotics or chamber system) has an automation software, this can also take over the automation of the other system, as well as the automation of all controllable sensors and actuators of both systems. This enables the automation of an entire system, even if it consists of two individual systems, which mostly come from different manufacturers.
5. If an independent automation software is connected to the interface between chamber system control and nanorobotics control, this can take over the automation of all controllable sensors and actuators of both systems. This also enables the automation of the entire system. In principle, it does not matter whether the automation is part of the control of one of the two individual systems, or whether it acts as an independent package via the common interface.

Anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen wird im Folgenden die Erfindung näher erläutert.Based of different embodiments the invention will be explained in more detail below.

3 schematisch der Aufbau von Kammersystem mit seiner eigenen Steuerung und Nanorobotik mit seiner eigenen Steuerung 3 schematically the construction of chamber system with its own control and nanorobotics with its own control

4 schematisch der Aufbau der erfindungsgemäßen Kombination beider Systeme über eine Schnittstelle. 4 schematically the structure of the combination of the invention both systems via an interface.

5 schematisch der Aufbau der erfindungsgemäßen Kombination beider Systeme über eine Schnittstelle und die Automatisierung des Gesamtsystems. Hierbei kann die Automatisierung Bestandteil der Steuerung eines der beiden Einzelsysteme sein (A1 oder A2), oder als eigenständiges Paket über die gemeinsame Schnittstelle agieren (A3). 5 schematically the structure of the inventive combination of both systems via an interface and the automation of the overall system. In this case, the automation can be part of the control of one of the two individual systems (A1 or A2), or act as a separate package via the common interface (A3).

3 zeigt schematisch den Stand der Technik mit einem Kammersystem (1), welches immer über eine eigene manuelle Steuerung (6) verfügt. Selbst eine leere Vakuumkammer verfügt über eine zu steuernde Pumpe und ein zu lesendes Druckmeßgerät. Kammersysteme mit etwas mehr Komponenten verfügen über eine Benutzerschnittstelle zum Auslesen von Sensoren sowie zur manuellen Steuerung des Kammersystems, beispielsweise über Joystick, Gameport, Keypad, Tastatur, graphische Benutzerschnittstelle und Maus bis hin zur Sprachsteuerung. Ob dieses Interface von einem Computer oder einer Elektronik-Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird spielt keine Rolle. In diesen Kammersystemen befindet sich erfindungsgemäß ein Nanorobotiksystem (2), welches über verschiedene Aktoren und Sensoren (2) verfügt. 3 schematically shows the prior art with a chamber system ( 1 ), which always has its own manual control ( 6 ). Even an empty vacuum chamber has a pump to be controlled and a pressure gauge to be read. Chamber systems with slightly more components have a user interface for reading sensors as well as for the manual control of the chamber system, for example via joystick, game port, keypad, keyboard, graphical user interface and mouse up to voice control. Whether this interface is provided by a computer or an electronic interface does not matter. In these chamber systems according to the invention is a nanorobotics system ( 2 ), which is controlled by various actuators and sensors ( 2 ).

Auch dieses Nanorobotiksystem (2) verfügt über eine Benutzerschnittstelle zum Auslesen seiner Sensoren sowie zur manuellen Steuerung, beispielsweise über Joystick, Gameport, Keypad, Tastatur, graphische Benutzerschnittstelle und Maus bis hin zur Sprachsteuerung. Ob dieses Interface von einem Computer oder einer Elektronik-Schnittstelle zur Verfügung gestellt wird spielt ebenfalls keine Rolle. Nach dem Stand der Technik arbeiten beide Systeme getrennt voneinander über verschiedene Benutzerschnittstellen.This nanorobotics system ( 2 ) has a user interface for reading out its sensors as well as for manual control, for example via joystick, game port, keypad, keyboard, graphical user interface and mouse up to voice control. Whether this interface is provided by a computer or an electronic interface also does not matter. According to the prior art, both systems work separately from each other via different user interfaces.

Wird nun wie in 4 schematisch gezeigt eine Schnittstelle (7) zwischen Kammersystem-Steuerung und Nanorobotik-Steuerung geschaffen so kann die Funktionalität dieser beiden bisher getrennten Systeme erfindungsgemäß über diese Schnittstelle vereint werden. Es handelt sich also um die Verbindung der Steuerungen von Nanorobotiksystemen und Kam-mersystemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen beiden Systemen eine Schnittstelle geschaffen wird.Will now be like in 4 schematically shown an interface ( 7 ) between chamber system control and nanorobotics control created so the functionality of these two previously separate systems according to the invention can be combined via this interface. It is therefore the connection of the controllers of nanorobotics systems and camera systems according to claim 5, characterized in that an interface is created between the two systems.

In der Praxis erfordert die Realisierung einer solchen Schnittstelle einen nicht nahe liegenden Schritt bei beiden Systemen: die Schaffung einer Kommunikationsschnittstelle an der Kammersystem-Steuerung und die Schaffung einer Kommunikationsschnittstelle an der Nanorobotik-Steuerung. Da beide Steuerungen im Normalfall autark funktionieren besteht für eine solche Schnittstelle eigentlich kein direkter Bedarf. Es handelt sich bestenfalls um ein Remote Control Interface an einem der beiden Systeme, welches es erlaubt, eine Fernsteuerung des Systems vorzunehmen. Die Fernsteuerung erfolgt dann aber auch nur mit vorgegebenen Befehlen innerhalb der Definitionswelt des einen Systemherstellers. Selbst wenn das zweite System ebenfalls über eine solche Schnittstelle verfügt ist diese bestenfalls Hardware-kompatibel. Die Protokolle des zweiten Systems beschreiben nur die vorgegebenen Befehle innerhalb der Definitionswelt des zweiten Systemherstellers. Eine gemeinsame Steuerung erfordert also die Schaffung folgender Voraussetzungen:

1. Es muß eine Schnittstelle (7) zum Datenaustausch zwischen Kammersystem-Steuerung und Nanorobotik-Steuerung geschaffen werden. Wenn die beiden Steuerungen auf verschiedenen Hardwareplattformen betrieben werden ist diese Schnittstelle auf unterster Ebene eine Hardwareschnittstelle. Dies könnte beispielsweise eine beliebige Kabel-, Lichtleiter-, Infrarot- oder Funk-Schnittstelle zur Datenübertragung sein. Wenn die beiden Steuerungen auf der gleichen Hardwareplattform betrieben werden, beispielsweise in Form von zwei Programmen auf einem Computer, so ist diese Schnittstelle im Wesentlichen eine Softwareschnittstelle. In diesem Fall ist zwischen den beiden verschiedenen Programmen ein Software-Kommunikationsinterface zu schaffen. Dieses könnte im Spezialfall auch einen Umweg über eine lokale Schnittstelle des gemeinsamen Computers enthalten, beispielsweise die Ethernetschnittstelle. Dann wäre es sehr leicht möglich, die Programme später auch auf verschiedenen Computer zu betreiben, zum Erhalt des Software-Kommunikationsinterface zwischen beiden Programmen müßte nur die Schnittstellenadresse geändert werden. In jedem Fall handelt es sich um eine Verbindung der Steuerungen von Nanorobotiksystemen und Kammersystemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen beiden Systemen eine Schnittstelle geschaffen wird.
2. Die Hersteller der Steuerungen vom Kammersystem und von der Nanorobotik müssen sich auf ein Kommunikationsprotokoll für diese Schnittstelle (7) einigen. Dies könnte auch gelingen, indem ein Hersteller bereits einen eigenen Standard definiert hat und der andere sich an diesen anpaßt.
3. Das Kommunikationsprotokoll bestimmt nur die gemeinsame „Sprache", mit der Information ausgetauscht werden kann. Dies ist für die Praxis nicht ausreichend. Die Hersteller der Steuerungen vom Kammersystem und von der Nanorobotik müssen sich außerdem auf einen Satz von Befehlen einigen, mit denen Informationen und Befehle über diese Schnittstelle (7) übertragen werden können: Informationen sind in der Regel Parameter von Systemkomponenten, beispielsweise Sensorwerte oder Aktorpositionen. Befehle sind in der Regel übertragene Werte, die zu Aktionen von Systemkomponenten führen, beispielsweise das Verfahren von Aktoren oder das Einstellen einer Temperatur. Die Einigung auf einen Satz von Befehlen könnte auch gelingen, indem ein Hersteller bereits eigene Befehle definiert hat und der andere diese nutzt.
4. Sind obige Voraussetzungen zur Nutzung der Schnittstelle (7) erfüllt, so muß nur noch in der einen und/oder anderen Benutzerschnittstelle die Funktionalität der Komponenten des anderen Systems abgebildet werden. Hier reicht in der Regel die Abbildung auf einer Seite, da diese dann das Gesamtsystem kontrolliert. Vorteilhaft sind dabei folgende fünf Auslegungsarten: – Die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–6, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Nanorobotik-Steuerung Informationen zu Komponenten- oder Systemzuständen des Kammersystems abfragen kann. – Die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanorobotik-Steuerung Komponenten- oder Systemzustände des Kammersystems verändern kann. – Die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammersystem-Steuerung Informationen zu Komponenten- oder Systemzuständen der Nanorobotik abfragen kann. – Die Verbindung der Steuerungen nach einem Anspruch 5–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammersystem-Steuerung Komponenten- oder Systemzustände der Nanorobotik verändern kann. – Die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–10, dadurch gekennzeichnet, dass beliebige Kombinationen aus den in den vorhergehenden Ansprüchen beschriebenen Abfragen und Veränderungen gebildet werden können.

In practice, the realization of such an interface requires a non-obvious step in both systems: the creation of a communication interface on the chamber system controller and the creation of a communication interface on the nanorobotics controller. Since both controllers normally operate autonomously, there is no direct need for such an interface. It is at best a remote control interface on one of the two systems, which makes it possible to carry out a remote control of the system. The remote control then takes place only with predetermined commands within the definition world of a system manufacturer. Even if the second system also has such an interface, it is at best hardware compatible. The protocols of the second system describe only the given commands within the definition world of the second system manufacturer. Joint control therefore requires the creation of the following conditions:

1. There must be an interface ( 7 ) for data exchange between chamber system control and nanorobotics control. If the two controllers operate on different hardware platforms, this bottom-level interface is a hardware interface. This could be, for example, any cable, optical fiber, infrared or radio interface for data transmission. If the two controllers are operated on the same hardware platform, for example in the form of two programs on one computer, this interface is essentially a software interface. In this case, there is a software communication interface between the two different programs create. In the special case, this could also include a detour via a local interface of the common computer, for example the Ethernet interface. Then it would be very easy to run the programs later on different computers, to obtain the software communication interface between the two programs, only the interface address would have to be changed. In any case, it is a connection of the controls of nanorobotics systems and chamber systems according to claim 5, characterized in that an interface is created between the two systems.
2. Manufacturers of chamber system and nanorobotics controls must rely on a communication protocol for this interface ( 7 ) agree. This could also succeed if one manufacturer has already defined his own standard and the other adapts to it.
3. The communication protocol only determines the common "language" with which information can be exchanged, which is not sufficient in practice.The manufacturers of the chamber system and nanorobotics controls must also agree on a set of instructions to provide information and commands via this interface ( 7 Information can generally be parameters of system components, such as sensor values or actuator positions. Commands are typically transmitted values that result in actions of system components, such as moving actuators or setting a temperature. The agreement on a set of commands could also succeed, in that one manufacturer has already defined his own commands and the other uses them.
4. Are the above requirements for using the interface ( 7 ), the functionality of the components of the other system only has to be mapped in one and / or another user interface. In general, the illustration on one page is sufficient, as this then controls the overall system. The following five design types are advantageous: The connection of the controls according to claims 5-6, characterized marked characterized in that the nanorobotics control can query information on component or system states of the chamber system. - The connection of the controls according to claim 5-7, characterized in that the nanorobotics control can change component or system states of the chamber system. - The connection of the controls according to claim 5-8, characterized in that the chamber system controller can query information to component or system states of nanorobotics. The connection of the controls according to claims 5-9, characterized in that the chamber system controller can change component or system states of nanorobotics. The connection of the controls according to claims 5-10, characterized in that any combinations of the queries and changes described in the preceding claims can be formed.

Bei einem Vorgehen an Hand der bisher erfolgten Beschreibung kann die Benutzerschnittstelle zumindest eines Systems die Komponenten beider Systeme erfassen, kontrollieren und manuell über die Benutzerschnittstelle steuern. Dies alleine bietet schon einen immensen Vorteil.at a procedure on the basis of the description made so far, the User interface of at least one system, the components of both systems capture, control and manually via the user interface Taxes. This alone offers an immense advantage.

Im Folgenden wird beschrieben wie ein so kombiniertes System auch noch effektiv automatisiert werden kann. Es handelt sich dabei um die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Nanorobotiksystems und oder des Kammersystems eine Automatisierung erhält.in the The following describes how such a combined system still works can be effectively automated. These are the Connection of the controls according to claims 5-11, characterized that the control of the nanorobotics system and or the chamber system receives an automation.

5 zeigt schematisch der Aufbau der erfindungsgemäßen Kombination beider Systeme über eine Schnittstelle, wie sie bis hier im Detail beschrieben wurde. Diesem System wird nun eine Automatisierung hinzugefügt. Diese Automatisierung kann über Computerprogramme, SPS-Steuerungen, Mikro-Controller, oder Embedded Systems – d. h. in Hardware eingegliederte Computersteuerungen – oder ähnliche Systeme erfolgen. 5 shows schematically the structure of the inventive combination of both systems via an interface, as has been described in detail here. An automation is now added to this system. This automation can be done via computer programs, PLC controllers, micro-controllers, or embedded systems - ie hardware-integrated computer controls - or similar systems.

Hierbei können prinzipiell mehrere Wege zur Realisierung gewählt werden:

1. Die Automatisierung kann Bestandteil der Steuerung des Kammersystems sein (A1). Die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–13 wird dabei dadurch gekennzeichnet, dass die in Anspruch 11 aufgeführte Automatisierung des Kammersystems auch die Steuerung der Aktoren, Module, Subsysteme und Systeme des Nanorobotiksystems, sowie das Auslesen und Verwerten der Sensorinformationen des Nanorobotiksystems übernimmt.
2. Die Automatisierung kann Bestandteil der Steuerung der Nanorobotik sein (A2). Die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–12 wird dabei dadurch gekennzeichnet, dass die in Anspruch 11 aufgeführte Automatisierung des Nanorobotiksystems auch die Steuerung der Aktoren, Module, Subsysteme und Systeme des Kammersystems, sowie das Auslesen und Verwerten der Sensorinformationen des Kammersystems übernimmt.
3. Die Automatisierung kann ein eigenständiges System sein, welches über die gemeinsame Schnittstelle agiert (A3). Die Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–14 wird dabei dadurch gekennzeichnet, dass eine eigenständig ausgeführte Automatisierung die Automatisierung des Kammersystems und des Nanorobotiksystems übernimmt

In principle, several ways of realization can be chosen here:

1. Automation can be part of the control of the chamber system (A1). The connection of the controls according to claims 5-13 is characterized in that the listed in claim 11 automation of the chamber system and the control of the actuators, modules, subsystems and systems of the nanorobotics system, as well as the reading and exploitation of the sensor information of the nanorobotics system.
2. Automation can be part of the control of nanorobotics (A2). The connection of the controls according to claims 5-12 is characterized in that the automation of the nanorobotics system listed in claim 11 also takes over the control of the actuators, modules, subsystems and systems of the chamber system, as well as the reading and recycling of the sensor information of the chamber system.
3. Automation can be a stand-alone System acting on the common interface (A3). The connection of the controls according to claims 5-14 is characterized in that a self-running automation takes over the automation of the chamber system and the nanorobotics system

Außerdem bietet eine Verbindung der Steuerungen nach Anspruch 5–15 die Möglichkeit, daß die Automatisierung mit den jeweiligen Benutzerschnittstellen kommunizieren kann und bei Veränderungen in einer Benutzerschnittstelle automatisch Anpassungen am anderen Teilsystem vornehmen kann. Ein Beispiel hierfür ist die automatische Veränderung der über eine manuelle Eingabe ausgelösten Schrittweiten eines Nanorobotik-Aktors, wenn der Bildbereich des Elektronenmikroskops über die Benutzerschnittstelle des Kammersystems verändert wurde. Automatische Interaktionen dieser Art schaffen ein Gesamtsystem wie aus einem Guß, bei dem eine bisher einzigartige Funktionalität ermöglicht wird, auch wenn die beiden Teilsysteme von verschiedenen Herstellern stammen.Also offers a connection of the controls according to claim 5-15 the possibility that the automation can communicate with the respective user interfaces and with changes in one user interface automatically makes adjustments to the other subsystem can make. An example of this is the automatic change the over triggered a manual input Step sizes of a nanorobotics actuator, when the image area of the electron microscope via the user interface the chamber system changed has been. Automatic interactions of this kind create an overall system like of a piece, in which a previously unique functionality is enabled, even if the Both subsystems come from different manufacturers.

Claims

Automation of nanorobotics in chamber systems, characterized in that the control units of the respective nanorobotics sensors and actuators are each provided with an interface and these interfaces are addressed by an automation.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to claim 1, characterized in that the automation via computer programs, PLC controllers, micro-controllers, or embedded systems - d. H. hardware-integrated computer controls - can be done.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to claim 1 or 2, characterized in that the automation Often needed processes, like approaching reference points, driving in parking positions, driving into working points, as well as finding certain points through an automated interaction between movement commands and Sensor data takes place.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized that the free programming of process flows using the for Automation available standing nanorobotics sensors and nanorobotics actuators, also in Combination with the use of software variables, formula calculations, Loops, case distinctions and simultaneous processes he follows.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized that a connection of the controls of nanorobotics systems and chamber systems allows is created by creating an interface between both systems becomes.

6. Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized that the nanorobotics control information about component or system states of the Kammersystems can query.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized that the nanorobotics control component or system states of the Change chamber system can.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized the chamber system controller provides information on component or system states of the system Nanorobotics can query.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized that the chamber system controller component or system states of the Changing nanorobotics can.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized any combination of those described in the preceding claims Queries and changes can be formed.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized that the control of the nanorobotics system and or the chamber system receives an automation.

Automation of nanorobotics in chamber systems according to one of the preceding claims, characterized that listed in claim 11 Automation of the nanorobotics system also the control of the actuators, Modules, subsystems and systems of the chamber system, as well as the readout and utilizing the sensor information of the chamber system.

Connection of the controls according to one of the preceding claims, characterized in that listed in claim 11 automation of the chamber system and the control of the actuators, modules, subsystems and systems of the nanorobotics system, as well as the reading and Verwer the sensor information of the nanorobotics system.

Connection of the controls to one of the previous ones Claims, characterized in that a self-running automation automation of the chamber system and the nanorobotics system.

Connection of the controls to one of the previous ones Claims, characterized in that the automation with the respective User interfaces can communicate, and changes in one user interface automatically make adjustments to the other Subsystem can make.