JP2008529031A - マイクロ分析のためのサンプル調製 - Google Patents

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Abstract

（ａ）サンプル前駆体を支持しかつ保持するサンプル前駆体保持ユニットと、（ｂ）サンプル前駆体保持ユニットを運搬しかつ位置決めする運搬・位置決めユニットと、（ｃ）サンプル前駆体上のターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製を監視する光イメージングユニットと、（ｄ）サンプル前駆体及びシステムコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするピックアンドプレイスユニットと、（ｅ）表面の各マイクロ溝の形成を制御するコンポーネントを含み、サンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するマイクロ溝生成ユニットと、（ｆ）調製されたサンプルを形成するため、サンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する極低温セクション化ユニットとを備える、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム及び方法。所望により、マイクロマスク接着ユニット及びマイクロマスク接着方法をさらに含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に、半導体製造、マイクロ分析試験、及び材料科学の分野で使用され、サンプル、特に半導体ウェハのサンプルをマイクロ分析の対象とする前に用いられるサンプル調製技術及び手順に関係する。より詳しくは、本発明は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム及び対応する方法に関係する。
本発明は、サンプル前駆体のサイズの少なくとも１つの寸法（長さ、幅、及び／又は、厚さ、深さ若しくは高さ）を減少し、これにより、別のプロセスの対象とする準備ができた調製済みのサンプルを生成する、サンプル前駆体等の材料の少なくとも一部を「セクション化（ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ）」又は「セグメント化（ｓｅｇｍｅｎｔｉｎｇ）」することに基づくマイクロ分析サンプル調製技術の一種である。本文書中、「セクション化」及び「セグメント化」は、一般的かつ等価的に「セクション化」と呼ばれ、一般的に、切断、劈開、スライス、及び／又は研磨の手順と、関連した設備とのうちの１種以上を使用することにより、サンプル前駆体等の材料のサイズの少なくとも１つの寸法（長さ、幅、及び／又は、厚さ、深さ若しくは高さ）を減少させることを意味する。
よく知られた、一般に用いられているマイクロ分析技術は、たとえば、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡法（ＳＴＥＭ）、高分解能透過電子顕微鏡法（ＨＲ−ＴＥＭ）、及びエネルギー分散型分光分析法（ＥＤＳ）等の電子顕微鏡技術と、原子力間顕微鏡法（ＡＦＭ）技術と、たとえば、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）及びグロー放電分光分析法（ＧＤＳ）等のイオン分光分析技術である。これらのタイプのマイクロ分析技術の各々は、何らかのセクション化（セグメント化）タイプのマイクロ分析サンプル調製技術を使用してサンプルを調製することを常に必要とする。本文書中、セクション化（セグメント化）タイプのマイクロ分析的なサンプル調製技術は、一般に、切断、劈開、スライス、及び／又は研磨の手順のうちの１つ以上の手順を使用してサンプル前駆体のサイズの少なくとも１つの寸法（長さ、幅、及び／又は、厚さ、深さ若しくは高さ）を減少させることによって、サンプル前駆体の少なくとも一部をセクション化又はセグメント化することに基づき、これにより、別のプロセス、たとえば、マイクロ分析サンプル「最終」調製技術の対象とするための準備ができた調製済みのサンプルを生成するマイクロ分析サンプル調製技術を指す。
セクション化タイプのマイクロ分析調製技術は、サンプルを分析するため最終的に適用される特有のタイプのマイクロ分析技術に応じて、（１）薄片化、（２）断面化、及び、（３）平面観察セクション化の３つの大きなカテゴリーに分類される。「薄片化」カテゴリーというセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術は、最終的にＴＥＭタイプのマイクロ分析の対象となる平面（二次元）観察サンプル又は側面観察サンプルを調製するために用いられる。「断面化」カテゴリーというセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術は、最終的にＳＥＭ又はＡＦＭタイプのマイクロ分析の対象となる断面（側面観察）サンプルを調製するために用いられる。「平面観察セクション化」カテゴリーというセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術は、最終的にＳＥＭ、ＡＦＭ、又はイオン分光分析タイプのマイクロ分析の対象となる平面観察サンプルを調製するために用いられる。
特に半導体製造に関係するような、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の殆どは、通常、マイクロ分析サンプル「最終」調製技術を適用する「前」に用いられ、このマイクロ分析サンプル「最終」調製技術は、次に、特に製造欠陥及び／又はアーティファクトの存在に関してサンプルを検査又は調査することを主たる目的として、マイクロ分析の対象とするための準備ができている最終的な形でサンプルを調製するために用いられる。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の適用に続いて、このようにして調製されたサンプルは、通常、さらにマイクロ分析サンプル最終調製技術の対象とされる。一般に用いられているマイクロ分析サンプル最終調製技術は、たとえば、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工及びブロードイオンビーム（ＢＩＢ）加工のようなイオンビーム加工技術、機械研磨、化学エッチング技術、プラズマエッチング技術、並びにこれらの種々の組み合わせ技術、たとえば、プラズマエッチングが後に続けられるＦＩＢ加工、化学エッチングが後に続けられるＢＩＢ加工、及び、ＢＩＢ加工が後に続けられるＦＩＢ加工である。
上記の主要な薄片化、断面化、及び、平面観察セクション化のカテゴリーに属するセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術を実施するため通常使用される多種多様な手順が存在する。このような手順の中で、最も広く用いられている手順は、イオンビーム加工、機械研磨（研削）、劈開、水冷式ソーイング（湿式ソーイング）、極低温ソーイング（乾式ソーイング）、劈開と極低温ソーイングとの組み合わせ、又はその他の組み合わせに基づく手順である。これらの手順は、半導体材料（特に、ウェハ、ウェハセグメント、及びウェハダイ）、セラミック材料、純粋金属材料、金属合金材料、ポリマー材料、及びこれらの複合材料等の様々なタイプの材料のサンプルを調製するため一般に用いられ、所与の材料は、単結晶、多結晶、又はアモルファスである。セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される一般に用いられている手順は、最終的にマイクロ分析の対象となる全体的なエリア又は特定サイト（ターゲット）サンプルを調製するため適用可能である。列挙された各セクション化手順は、よく知られ、従来技術において教示されている。各手順のうちの選択された主要部分が簡単に後述されている。
イオンビーム加工
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術で使用されている集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工及びブロードイオンビーム（ＢＩＢ）加工等のイオンビーム加工手順は、集中イオンビームによってサンプルを非常に正確に攻撃し、これにより、イオンビームと攻撃されたサンプルの部分との相互作用によって材料を除去することに基づいている。イオンビーム加工手順は、上記の３つの主要なカテゴリーに属する何れかのマイクロ分析サンプルセクション化技術を実行する特定のセクション化手順として、又はマイクロ分析サンプル最終調製技術を実行する特定のセクション化手順として適用され得る。
機械研磨（研削）
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術で使用される機械研磨（研削）手順は、サンプルの１つ以上の表面をサブミクロンの範囲内の公差まで非常に正確に研磨又は研削することに基づいている。研磨（研削）手順の適用の後、このようにして調製された研磨又は研削サンプルは、直接マイクロ分析の対象とされるか、又はさらに、たとえばイオンビーム加工のような最終サンプル調製技術の対象とされ、その後にマイクロ分析の対象とされる。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される特定の研磨手順であるウェッジ研磨（トライポッド研磨としても知られている）は、研磨されたサンプルがその後に直接ＴＥＭマイクロ分析の対象となり得るように、サンプルが対象領域内で電子透過性になるまでサンプルを研磨することに基づいている。この手順はさらに、小さな角度が試料面の間に形成され、楔形をしている最終サンプルが得られるまで、試料面を研磨することに基づいている。サンプルの極先端（頂点）はこのようにしてＴＥＭ機器の電子ビームを透過させる。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される研磨手順の典型的な教示は、イスラエル国ラマトガン所在のＳａｇｉｔａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｌｔｓ．に譲渡された米国特許第５７４１１７１号に開示されている。この中には、研磨されたサンプルが直接マイクロ分析の対象とされ得るように、サブミクロンの範囲内の精度までサンプル前駆体を研磨する能力がある精密研磨システムが開示されている。サンプルは、固定レールに摺動可能に接続されている研磨アームに装着されたグリッパアセンブリによって所定の位置に保持される。研磨アームは、適当な研磨剤で覆われた研磨ホイールを使用してサンプルを研磨するために昇降させられる。研磨システムは、研磨手順のリアルタイム制御を可能にさせるため処理される画像を提供するビデオ顕微鏡のリアルタイム動作を含む。開示された研磨システムは、試験及び品質管理検査中にシリコンウェハを研磨するのに用いるため半導体分野に特に適用可能である。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される研磨と関連した手順についてのさらなる典型的な教示は、それぞれがＳｔｒｕｅｒｓ Ａ／Ｓ（デンマーク国）に譲渡されている米国特許第６６０７４２９号、第６４３５９５８号、第６１１６９９８号、第６０１９６７２号、第４８５８４７９号、第４７７１５７８号、及び第４０７２５９８号に開示されている。
たとえば、米国特許第４７７１５７８号には、ワークピース、特に、鋼質サンプルの研削又は研磨用の装置が開示されており、研削又は研磨圧が後で固定化される活性化部材からなる歪みゲージによって歪められる変形可能な伝達リンクを介してワークピースへ伝達される。この装置は、プロセスの進行中に伝達リンクの弾性変形及びこの変形の変化を検知する手段を備え、それによって、研削又は研磨圧と研削又は研磨によって除去される材料の層の深さとの同時測定が達成される。このような装置が（ホーニングを含む）研削又は研磨のため使用されるとき、摩耗が発生し、すなわち、材料が研削又は研磨ディスクと接触しているサンプルの表面から除去される。
たとえば、米国特許第４０７２５９８号には、研磨サンプルが、中心底開口部を有し外側ボウル内に設置されている容器のカバー内の開口部に押し当てられ、電解液が撹拌磁石を用いて回転させられる、電解研磨装置が開示されている。このような研磨装置において、磁気攪拌器は、電解液を急速回転運動させるために役立ち、それによって、研磨サンプルの表面に沿って電解液の強い流れを実現することが可能であり、研磨効果（いわゆる研磨膜）のために必要な条件は妨げられないが、一方で電気分解によって遊離させられた気泡が除去される。金属は、均一かつ光沢のある表面が得られるように、サンプルの表面から溶解し、金属の構造は、機械研磨又は研削の場合に避けることができない変形による歪を生じることなく、たとえば、マイクロ分析技術によって観察される。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される別の特定の研磨手順であるディンプル加工（研磨、研削）は、研磨又は研削によるサンプルの球面（ディンプル）形状表面層の除去に基づいている。典型的に、サンプルを保持するサンプルホルダーは、直交配置され作動している研磨又は研削装置が全体エリアのマイクロ分析に適したサンプルを形成するため球面（ディンプル）形状表面層を除去する間に回転させられる。ディンプル加工手順の適用の後、このように調製された、ディンプル研磨又は研削されたサンプルは、さらに、最終サンプル調製技術、たとえば、イオンビーム加工の対象とされ、その後に、マイクロ分析の対象とされる。
劈開
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される劈開手順は、サンプル前駆体又はサンプル上の１個以上のターゲット（又はターゲットの形状特徴）を含む対象領域（ＲＯＩ）の直ぐ近くでサンプル前駆体又はサンプルの表面に予め作られている押し込み部又は溝と一致する劈開（結晶）面に沿ってサンプル前駆体又はサンプルを非常に正確に劈開又は分割することに基づいている。劈開手順は、典型的に、サンプルのサイズより大きなサイズを有するサンプル前駆体上で実行される粗い劈開ステップと、その後に続く、粗く劈開されたサンプル上で実行される細かい劈開ステップとを含む。劈開手順の適用に続いて、かくして調製された劈開されたサンプルは、最終サンプル調製技術、たとえば、イオンビーム加工の対象とされ、その後にマイクロ分析の対象とされる。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される劈開手順の典型的な教示は、Ｓｅｌａ Ｌｔｄ．［Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、（イスラエル国）］に譲渡された米国特許第５７４０９５３号及び第６２２３９６１号に開示されている。
Ｓｍｉｔｈらの米国特許第５７４０９５３号には、ターゲット形状特徴と位置合わせされた押し込み部を、ターゲット形状特徴の一方側のワーク面の側面に沿って、半導体ウェハの第１側面に生成し、ターゲット形状特徴及び押し込み部と本質的に一致する劈開面に沿って半導体ウェハを分割するため、第１側面上のターゲット形状特徴及び押し込み部と実質的に位置合わせされた衝撃波を、ターゲット形状特徴の反対側のワーク面の側面に沿って、半導体ウェハの第２側面に衝突によって誘発することにより、半導体ウェハのワーク面上のターゲット形状特徴を検査するため半導体ウェハを劈開する方法及び装置が開示されている。開示された劈開技術は、ウェハ製造品質管理目的に適したターゲット形状特徴のミクロン範囲（通常、３ミクロン未満であり、平均的に１−２ミクロン）の精度で、４０−１００ｍｍの長さ、１０−１５ｍｍの幅、及び、何分の１ｍｍ（たとえば、０．５ｍｍ）の厚さを有するウェハを劈開する能力がある。劈開作業は、（匹敵する人手による方法が数時間であるのに対して）およそ数分の間に、しかも、人手による方法によって必要とされるより熟練度の低い作業者を使って実行され得る。開示された発明は、特にＳＥＭを用いて、ターゲット形状特徴又はウェハのワーク面上の形状特徴によって示されている特定の場所でウェハの断面を検査するために、半導体ウェハを劈開するのに特に有用である。
米国特許第５７４０９５３号に開示されている発明は、特に、ＳＥＭサンプル調製のため開発されたが、ＴＥＭサンプル調製にも適用できることに注意すべきである。その中に開示されている発明の顕著な制限は、約１３ｍｍ×４０ｍｍ（長さ×幅）の最小サイズに制限されている入力サンプル又はサンプル前駆体のセグメントサイズと、このようにして調製された出力サンプルのサイズとに関係する。この比較的重大な実用面の制限を克服するため、並びに、劈開精度を改善するため、本願譲受人／出願人（Ｓｅｌａ Ｌｔｄ．）は、Ｂｏｇｕｓｌａｖｓｋｙらの米国特許第６２２３９６１号に開示された、従来技術の装置及び技術で容易かつ正確に劈開されない半導体ウェハセグメント又はダイス等のより小さな結晶セグメントを劈開する発明を開発した。
米国特許第６２２３９６１号には、半導体ウェハセグメント又はダイ等の、約１３ｍｍ×４０ｍｍ（長さ×幅）以下のサイズを有する結晶セグメントを劈開する装置が開示されている。開示された発明は、対向する劈開面の間で、対向する劈開面とほぼ垂直に延在する劈開線を有する結晶セグメントの第１側面に形成された第１劈開面と向かい合うナイフと、第１側面の反対側にある結晶セグメントの第２側面に形成された第２劈開面と向かい合う衝撃ピンとを備え、衝撃ピン及びナイフが劈開線の両側に並べられ、そして、ナイフが第１劈開面に当接し、衝撃ピンが第２劈開面に当接し、ナイフがほぼ劈開線に沿って結晶セグメントを劈開するように、ナイフ及び衝撃ピンに接続され、ナイフ及び衝撃ピンに互いの方へ向かう相対運動を引き起こすアクチュエータを備える。
水冷式ソーイング（湿式ソーイング）
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される水冷式ソーイング（湿式ソーイング）手順は、冷却媒体としての水があり、ソーイングプロセス中に鋸ブレード及びサンプル前駆体を「湿式」冷却する冷却装置又は機構と共に作動し、所定の形状又は成形されたサンプルまで非常に正確にサンプル前駆体を鋸引きするダイヤモンドブレード鋸を使用することに基づいている。水冷式ソーイング手順の適用に続いて、このように調製された鋸切断サンプルは、さらに、最終サンプル調製技術、たとえば、イオンビーム加工の対象とされ、その後に、マイクロ分析の対象とされる。
水冷式ソーイング（湿式ソーイング）タイプのセクション化手順と関連した潜在的に重大な制限は、ソーイングプロセス中に鋸ブレード及びサンプル前駆体を冷却するため使用される水中の潜在的に望ましくない汚染物又はアーティファクトの存在に関係し、水に由来する汚染物又はアーティファクトを含むサンプルを生じる可能性がある。その上、水は（その純度とは無関係に）サンプル形状特徴の歪みに変形するサンプルの膨張を引き起こすことが知られている。これらの発生は、サンプルの最終的なマイクロ分析中に得られる結果に誤りを生じさせる可能性が非常に高い。
極低温ソーイング（乾式ソーイング）
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される極低温ソーイング（乾式ソーイング）手順は、蒸発（乾式）冷却媒体（たとえば、液体及び気体の二相窒素）があり、ソーイングプロセス中に鋸ブレード及びサンプル前駆体を「乾式」冷却する冷却装置又は機構部と共に作動し、所定の形状又は成形されたサンプルまで非常に正確にサンプル前駆体を鋸引きするダイヤモンドブレード鋸を使用することに基づいている。水が存在しない極低温ソーイング（乾式ソーイング）手順は、水汚染物に関係し、水冷式ソーイング（湿式ソーイング）手順に付随する上述の潜在的な重大な制限を克服する。極低温ソーイング手順の適用に続いて、このように調製された鋸切断サンプルは、さらに、最終サンプル調製技術、たとえば、イオンビーム加工の対象とされ、その後に、マイクロ分析の対象とされる。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される極低温ソーイング（乾式ソーイング）手順の典型的な教示は、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される劈開手順とソーイング手順との組み合わせの典型的な教示との関連で直後に要約されている、本願譲受人／出願人のＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ０２／０５４０４２号に開示されている。
劈開とソーイングとの組み合わせ
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される劈開手順とソーイング手順との組み合わせは、最初に非常に正確にサンプル前駆体を劈開し、その後、所定の形態又は形状のサンプルになるまでサンプル前駆体を鋸引きする、上記の劈開手順とソーイング（好ましくは、極低温（乾式）ソーイング）手順とを順次実行することに基づいている。劈開手順とソーイング手順との組み合わせの適用に続いて、このように調製されたセクション化サンプルは、さらに、最終サンプル調製技術、たとえば、イオンビーム加工の対象とされ、その後に、マイクロ分析の対象とされる。
上述されているように、米国特許第５７４０９５３号及び第６２２３９６１号に開示されているセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される劈開手順は、最終的に最終調製サンプルをＳＥＭタイプのマイクロ分析の対象とするため通常利用される。これらの劈開手順をＴＥＭタイプのマイクロ分析まで拡張する主たる目的のため、本願の譲受人／出願人は、ある種のマイクロ分析サンプル調製技術として、劈開とソーイング（好ましくは、極低温（乾式）ソーイング）との組み合わせ手順を開発した。技術的な戦略は、セクション化されたサンプルがその後に、ＦＩＢ加工及び／又はＢＩＢ加工のような最終サンプル調製技術の対象とされ、後続のＴＥＭマイクロ分析のため準備が整えられるように、ＴＥＭサンプル前駆体の第１面が劈開によって切断され、劈開されたサンプル前駆体のさらなる面はソーイングによって切断される、という仮定に基づいていた。この戦略の結果として得られる重大な利点は、研磨又は研削手順が、たとえば、ＴＥＭマイクロ分析に適した約０．１ミクロン厚の最終セクション化サンプルを生成するために必要とされないことである。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用され得るこのような劈開手順と極低温ソーイング手順との組み合わせの典型的な教示は、本願譲受人／出願人のＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ０２／０５４０４２号に開示されている。その中で開示されているのは、製造欠陥及び／又はアーティファクトの存在に関してサンプルを検査又は調査することを目的として、マイクロ分析技術、特に、ＴＥＭの対象とするため、特に半導体ウェハセグメント又はダイのサンプルを調製する手順である。
開示されているセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術は、ターゲット（又はその形状特徴）が好ましくはサンプル前駆体のエッジの近くにあるか、又は、代替的に中心の近くにあるように、たとえば、本願譲受人／出願人の米国特許第５７４０９５３号に開示されている劈開手順を使用して、最初にサンプル前駆体（ウェハ）を操作し切断する。次に、劈開されたサンプル前駆体は、その後に最終薄片化又はトリミング手順、好ましくは、ＦＩＢ加工の対象となるより薄いサンプルを生成するため、一連の非常に正確な鋸切断の対象とされる。開示された鋸切断手順は、水冷式ソーイング（湿式ソーイング）タイプの手順を使用することによって実行可能である。代替的に、そして、好ましくは、鋸切断手順は、極低温ソーイング（乾式ソーイング）タイプの手順を使用することによって実行され、ブレード鋸装置は、ソーイングプロセス中に鋸ブレード及びサンプル前駆体を「乾式」冷却する蒸発冷却媒体として、液体及び気体の二相窒素を噴射するニードル及びノズルを含む冷却装置と共に作動する。
開示された発明の好ましい実施形態では、一連の鋸切断を行うステップは、エッジから１０−５０ミクロンの範囲で、幅が２０−１００ミクロンの範囲であり、深さが２０−１００ミクロンの範囲である第１鋸切断を行い、エッジから５０−１００ミクロンの範囲で、幅が１００−５００ミクロンの範囲であり、深さが１００−５００ミクロンの範囲である第２鋸切断を行い、第２鋸切断の付近で、サンプル前駆体の残りからサンプルをきれいに切断する第３鋸切断を行う。切断サンプルは、その後、特に、ＴＥＭを用いる後続のマイクロ分析に適した、ターゲットが位置している棒形態又は棒形状の最終サンプルを生成するため、最終薄片化又はトリミング手順、好ましくはＦＩＢ加工の対象とされる。
要約され例示された上記の従来技術のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順のそれぞれは、特に使用された初期サンプル前駆体及び引き続き調製されたセクション化サンプルの特定のタイプ（物理化学的な属性、特性、及び、挙動と寸法）に関係し、及び所与のサンプルを分析するために最終的に使用されるマイクロ分析技術の特定の準備要件に関係するような特定の利点及び不利点、又は制限がある。
セクション化されたサンプルを調製するために使用されるサンプル前駆体のタイプに関して、３つの重大な制限が現行の手法に存在する。第１に、単結晶タイプのサンプル前駆体材料における結晶境界又はエッジに沿った特定の方向でのセクション化（切断、劈開、スライス、及び／又は研磨）に特に適している所与の従来技術のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順は、通常、多結晶又はアモルファスタイプのサンプル前駆体材料をセクション化するのに適していない。第２に、従来技術のサンプル調製セクション化手順は、通常、互いに弱く接着する隣接層を有するサンプル前駆体を処理するため十分には適していない。第３に、従来技術のサンプル調製セクション化手順は、通常、比較的大きなサンプル前駆体、たとえば、約３００ｍｍの直径を有する半導体ウェハ全体の「インライン」初期ハンドリング及び処理に十分には適していない。
後で調製されるセクション化されたサンプルのタイプに関して、２つの重大な制限が現行の手法に存在する。第１に、所与の従来技術のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順は、通常、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工又はブロードイオンビーム（ＢＩＢ）加工等の単一のタイプの最終調製技術だけによって後でさらに調製され得るセクション化されたサンプルを調製するのに適しているが、両方のタイプの最終調製技術によって後で調製され得るセクション化されたサンプルを調製するのに適していない。この制限は、セクション化されたサンプルの最終調製に関して存在する後の処理の選択肢を削減する。第２に、後でイオンビーム加工タイプの最終調製技術の対象とされるサンプルを調製するため使用される従来技術のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順は、一般に、比例する大量のイオンビーム加工時間を要する比較的大きなサイズの寸法を有するセクション化されたサンプルを生成する。イオンビーム加工手順を実行するための所要時間が増加するのに連れて、汚染物及びアーティファクトが、イオンビーム加工プロセス中の再堆積の結果として、サンプルに取り込まれる可能性が高くなる。このような汚染物及びアーティファクトのサンプルへの取り込みは、典型的なマイクロ分析技術の間に必要とされる質量分析法及びその分析を妨げる傾向がある。
所与のサンプルを分析するために最終的に使用されるマイクロ分析技術の特定の準備要件に関して、重大な制限は、所与の従来技術のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順の適用の一般性の欠如である。たとえば、本願譲受人／出願人によって開示され、上に要約され、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ、ＥＤＳ、ＡＦＭ、ＳＩＭＳ又はＧＤＳ等の種々のタイプのマイクロ分析技術に適したサンプルを最終的に調製するため適用される、劈開手順及びソーイング手順を含む従来技術のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順が存在する。しかし、典型的に、所与のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順は、好ましくは、あるタイプのマイクロ分析技術、すなわち、ＳＥＭ又はＴＥＭ又はＳＴＥＭ又はＥＤＳ又はＡＦＭ又はＳＩＭＳ又はＧＤＳのそれぞれの最終目的のため用いられ、２タイプ以上のマイクロ分析技術には同じように一般的に適用できないという傾向がある。この制限の結果は、異なる方法論及び関連する機器を伴う異なったマイクロ分析サンプル調製セクション化手順が特有のタイプのマイクロ分析サンプルのそれぞれの最終調製のため用いられるべきである、ということである。さらに、所与のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順は、あるタイプのＳＥＭ又はＴＥＭサンプル、たとえば側面観察（断面）ＳＥＭ又はＴＥＭサンプルを最終的に調製するために十分に適用されるが、別のタイプのＳＥＭ又はＴＥＭサンプル、たとえば平面観察ＳＥＭ又はＴＥＭサンプルを最終的に調製するのに適用できない。従って、同じ制限が実際には再度現れる。
セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される従来技術のディンプル加工（研磨、研削）を特に特徴付ける別の特定の制限は、そのような手順が特定のサイト（ターゲット）サンプルを調製するのに適用できないということである。
たとえば、本願譲受人／出願人によって開示され、先に要約されている極低温ソーイング（乾式ソーイング）手順といった、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術において使用される従来技術のソーイング手順の適用中に広がる別の特定の制限は、ソーイングプロセスの間にサンプル内に望ましくないマイクロサイズのクラック及び／又はアーティファクトが特に不可避的に形成されることに基づいている。
従来技術のマイクロ分析サンプル調製セクション化手順に関連した上記の制限及び不利点にかなりの程度まで基づいて、少なくとも半導体製造、マイクロ分析試験、及び材料科学の分野では、特に、上記の制限及び不利点が存在しない、改良された、新しいマイクロ分析サンプル調製セクション化手順が必要とされ続けている。
したがって、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム及び対応する方法の必要性があり、このシステム及び方法があることは非常に有利であろう。特に、半導体製造、マイクロ分析試験、及び材料科学に関連して、特に、製造欠陥及び／又はアーティファクトの存在について主にサンプルを検査又は調査する目的で、たとえば、電子顕微鏡技術、原子間力顕微鏡技術、及び／又はイオン分光分析技術などによるマイクロ分析の対象とするための準備ができている最終的な形でサンプルを調製するため使用されるマイクロ分析サンプル最終調製技術を適用する前に実施可能である発明が必要とされている。
さらに、所与の材料が単結晶、多結晶、又はアモルファスであり、半導体材料（特に、ウェハ、ウェハセグメント、及びウェハダイ）、セラミック材料、純粋金属材料、金属合金材料、及びこれらの複合材料等の様々なタイプの材料のマイクロ分析サンプルを調製するため適用可能である発明が必要とされている。さらに、多種多様なタイプのサンプル最終調製技術の何れかの対象となるのに適し、かつ、最終的に多種多様なタイプのマイクロ分析技術の何れかの対象となるのに適している全体的なエリア又は特定のサイト（ターゲット）サンプルを調製するため適用可能である発明が必要とされている。
本発明は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム及び対応する方法に関する。本発明は、特に、半導体製造、マイクロ分析試験及び材料科学に関連して、主に、特に製造欠陥及び／又はアーティファクトの存在についてサンプルを検査又は調査する目的で、たとえば、電子顕微鏡技術、原子間力顕微鏡技術、及び／又はイオン分光分析技術などによるマイクロ分析の対象となる準備ができている最終形式でサンプルを調製するため使用されるマイクロ分析サンプル最終調製技術を適用する前に実施可能である。
本発明は、サンプル前駆体のサイズの少なくとも１つの寸法（長さ、幅、及び／又は、厚さ、深さ又は高さ）を減少させることによる、サンプル前駆体等の材料の少なくとも一部をセクション化又はセグメント化することに基づくマイクロ分析サンプル調製技術の一種である。
本発明は、サンプルを分析するため最終的に適用されるマイクロ分析技術の特定のタイプに応じて、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の主要なカテゴリーである（１）薄片化、（２）断面化、又は／及び（３）平面観察セクション化の実施中に含まれる多種多様な手順を実行するため適用可能である。本発明は、所与の材料が単結晶、多結晶、又はアモルファスであり、半導体材料（特に、ウェハ、ウェハセグメント、及びウェハダイ）、セラミック材料、純粋金属材料、金属合金材料、及びこれらの複合材料等の様々なタイプの材料のマイクロ分析サンプルを調製するため適用可能である。本発明は、多種多様なタイプのサンプル最終調製技術の何れかの対象となるのに適し、かつ、最終的に多種多様なタイプのマイクロ分析技術の何れかの対象となるのに適している全体的なエリア又は特定のサイト（ターゲット）サンプルを調製するため適用可能である。
よって、本発明によれば、（ａ）サンプル前駆体を支持し保持するサンプル前駆体保持ユニットと、（ｂ）サンプル前駆体保持ユニットの少なくとも一部を運搬し位置決めする運搬・位置決めユニットと、（ｃ）サンプル前駆体上に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製のステップを監視する光イメージングユニットと、（ｄ）サンプル前駆体及びシステムの選択されたコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするピックアンドプレイスユニットと、（ｅ）サンプル前駆体の表面の各マイクロ溝の深さ及び品質を制御するコンポーネントを含み、サンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するマイクロ溝生成ユニットと、（ｆ）調製されたサンプルを形成するため、サンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する極低温セクション化ユニットとを備える、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムが提供される。
後述される発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によれば、サンプル調製システムは、上記のサンプル調製システムの各主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）にエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）のプロセス制御を可能にするため、上記の各主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）に動作的（構造的及び／又は機能的）に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティをさらに含む。
後述される発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によれば、サンプル調製システムは、所望により、（ｇ）サンプル調製システム内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるため、（ｂ）運搬・位置決めユニットを（ｄ）ピックアンドプレイスユニットと接合できるようにする接着インターフェイスアセンブリと、（ｈ）サンプル調製システムの選択された主要コンポーネント［（ａ）サンプル前駆体保持ユニット、（ｂ）運搬・位置決めユニット、（ｄ）ピックアンドプレイスユニット、及び（ｆ）極低温セクション化ユニット］の空気圧を制御する空気圧制御ユニットと、（ｉ）サンプル前駆体のサイズ（表面積寸法）を所定のサンプル前駆体サイズまで減少させるサンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニットと、（ｊ）サンプル前駆体の表面にスクライブ線を生成し、スクライブ線に沿ってサンプル前駆体を劈開するスクライブ・クリーブユニットと、（ｋ）マイクロマスクをサンプル前駆体の表面に接着させるマイクロマスク接着ユニットと、（ｌ）システムの動作中に振動の発生を阻止するか又は最小限に抑える振動防止ユニットとからなる群から選択された少なくとも１個の付加的な主要コンポーネントをさらに含む。
後述される発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によれば、サンプル調製システムが上記の（任意の）付加的な主要コンポーネント（ｇ）−（ｌ）のうちの少なくとも１つを含むとき、前述のサンプル調製システムの主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）と動作的（構造的及び／又は機能的）に統合されるように、付加的に含まれている各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、付加的に含まれている各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするため、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティもまた付加的に含まれているサンプル調製システムの各主要コンポーネントに動作的（構造的及び／又は機能的）に接続されている。したがって、本発明は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するために、サンプル調製システムの種々の代替的な典型的な好ましい実施形態を提供する。
本発明の別の態様によれば、（ａ）マイクロ溝生成エレメント及びマイクロ溝生成エレメントホルダーアセンブリを含むマイクロ溝生成エレメントアセンブリと、（ｂ）マイクロ溝生成エレメントを垂直移動させ、材料の表面に侵入させる垂直移動アセンブリと、（ｃ）垂直移動アセンブリの動作によって、制御可能な力をマイクロ溝生成エレメントに印加する力印加アセンブリとを備える、材料の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成する装置が提供される。
本発明の別の態様によれば、（ａ）材料のターゲット形状特徴に隣接している材料に沿った場所にある位置で材料をセクション化する細かいセクション化ブレードと、（ｂ）セクション化によって、ターゲット形状特徴に隣接していない材料に沿った位置で材料を減少させる粗いセクション化ブレードと、（ｃ）細かいセクション化ブレード及び粗いセクション化ブレードの両方を駆動するセクション化ブレードドライブシャフトと、（ｄ）ブレードドライブシャフトを回転させるセクション化ブレードドライブシャフトモーターと、（ｅ）極低温セクション化プロセス中に、細かいセクション化ブレード及び粗いセクション化ブレードのうちの少なくとも一方と材料とを冷却するクーラント又は冷却剤としての極低温流体を供給し、その使用を制御し、（ｉ）極低温流体、（ｉｉ）極低温流体リザーバ、（ｉｉｉ）極低温流体リザーバ内に存在する極低温流体の体積の変化又は変動とは無関係に極低温流体リザーバの圧力を一定値に維持する圧力制御機構を含む極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリ、及び（ｉｖ）極低温流体出口ノズルサブアセンブリを含む極低温流体供給・制御アセンブリとを備える、材料を極低温セクション化する装置が提供される。
本発明の別の態様によれば、（ａ）円筒形、長方形、及び台形からなる群から選択された幾何学的な構造、形態、又は、形状を有し、円筒形構造の直径が約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲であり、長方形構造の断面又は側面が約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲であるマイクロサイズマスキングエレメントと、（ｂ）マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリと、（ｃ）電気接点アセンブリと、（ｄ）ハウジングアセンブリと、（ｅ）ｙ軸移動サブアセンブリと、（ｆ）ｚ軸移動サブアセンブリと、（ｇ）光ビーム遮断センサアセンブリとを備える、マイクロマスクを材料の表面に接着させる装置が提供される。
本発明の別の態様によれば、（ａ）サンプル前駆体をサンプル前駆体保持ユニットに載せるステップと、（ｂ）運搬・位置決めユニットを用いて、サンプル前駆体保持ユニットを運搬し位置決めするステップと、（ｃ）光イメージングユニットを用いて、サンプル前駆体に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製のステップを監視するステップと、（ｄ）ピックアンドプレイスユニットを用いて、サンプル前駆体及びシステムの選択されたコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするステップと、（ｅ）マイクロ溝生成ユニットに含まれるコンポーネントによってサンプル前駆体の表面の各マイクロ溝の深さ及び品質が制御され、マイクロ溝生成ユニットを用いて、サンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップと、（ｆ）極低温セクション化ユニットを用いて、調製されたサンプルを形成するために、サンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップとを備える、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法が提供される。
後述される発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によれば、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、上記の各主要コンポーネントに動作的に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティを用いて、上記のサンプル調製方法の各主要ステップ（ａ）−（ｆ）の各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするステップをさらに含む。
後述される発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によれば、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、所望により、（ｇ）運搬・位置決めユニットをピックアンドプレイスユニットと接合できるようにする接着インターフェイスアセンブリを用いて、サンプル調製システム内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるステップと、（ｈ）空気圧制御ユニットを用いて、サンプル調製システムの選択された主要コンポーネント（サンプル前駆体保持ユニット、運搬・位置決めユニット、ピックアンドプレイスユニット、及び極低温セクション化ユニット）の空気圧を制御するステップと、（ｉ）サンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニットを用いて、サンプル前駆体のサイズ（表面積寸法）を所定のサンプル前駆体サイズまで減少させるステップと、（ｊ）スクライブ・クリーブユニットを用いて、サンプル前駆体の表面にスクライブ線を生成し、スクライブ線に沿ってサンプル前駆体を劈開するステップと、（ｋ）マーキング装置を用いて、サンプル前駆体の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）をマークするステップと、（ｌ）選択されたサンプル調製システムの主要コンポーネントを用いて、マクロマスクをサンプル前駆体の表面に接着させるステップと、（ｍ）マイクロマスク接着ユニットを用いて、マイクロマスクをサンプル前駆体の表面に接着させるステップと、（ｎ）振動防止ユニットを用いて、サンプル調製システムの動作中に振動の発生を阻止するか又は最小限に抑えるステップとからなる群から選択された少なくとも１つの付加的な主要ステップ（及びこのコンポーネント）をさらに含む。
後述される発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によれば、サンプル調製方法が上記の（任意の）付加的な主要ステップ（ｇ）−（ｎ）のうちの少なくとも１つを含むとき、前述のサンプル調製方法の主要ステップ（ａ）−（ｆ）と動作的（構造的及び／又は機能的）に統合されるように、付加的な各主要ステップを実行するため、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティがエレクトロニクスを提供し、プロセス制御を可能にする。
本発明の別の態様によれば、（ａ）マイクロ溝生成エレメント及びマイクロ溝生成エレメントホルダーアセンブリを含むマイクロ溝生成エレメントアセンブリを準備するステップと、（ｂ）アライニングアセンブリを用いて、マイクロ溝生成エレメントによって、材料の表面へ向かって接近する角度及び材料の表面への侵入を制御するステップと、（ｃ）垂直移動アセンブリを用いて、マイクロ溝生成エレメントの垂直移動が回転移動に変換されるように、アライニングアセンブリへ運動を伝達するステップと、（ｄ）力印加アセンブリを用いて、制御可能な力をマイクロ溝生成エレメントに印加するステップとを備える、材料の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成する方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、（ａ）細かいセクション化ブレードを用いて、材料のターゲット形状特徴に隣接している材料に沿った場所にある位置で材料をセクション化するステップと、（ｂ）粗いセクション化ブレードを用いて、セクション化によって、ターゲット形状特徴に隣接していない材料に沿った位置で材料を減少させるステップと、（ｃ）セクション化ブレードドライブシャフトを用いて、細かいセクション化ブレード及び粗いセクション化ブレードの両方を駆動するステップと、（ｄ）セクション化ブレードドライブシャフトモーターを用いて、ブレードドライブシャフトを回転させるステップと、（ｅ）（ｉ）極低温流体と、（ｉｉ）極低温流体リザーバと、（ｉｉｉ）極低温流体リザーバ内に存在する極低温流体の体積の変化又は変動とは無関係に極低温流体リザーバの圧力を一定値に維持する圧力制御機構を含む極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリと、（ｉｖ）極低温流体出口ノズルサブアセンブリとを含む極低温流体供給・制御アセンブリを用いて、極低温セクション化プロセス中に、細かいセクション化ブレード及び粗いセクション化ブレードのうちの少なくとも一方と材料とを冷却するクーラント又は冷却剤としての極低温流体を供給し、その使用を制御するステップとを備える、材料を極低温セクション化する方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、（ａ）マイクロ溝生成ユニットを用いて、材料の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップと、（ｂ）生成された各マイクロ溝がマークとしての機能を果たすためにマクロマスクに関して延長され、それによって、後でセクション化手順の対象とされる間に、光イメージング装置によって視認されるように、接着インターフェイスアセンブリを用いて、所定の場所にあり、所定の構造（姿勢）に従うマクロマスクを材料の表面に接着させるステップとを備える、マクロマスクを材料の表面に接着させる方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、（ａ）ピックアンドプレイスユニットを用いて、材料の表面の専用エリア上に接着剤を塗布するステップと、（ｂ）運搬・位置決めユニットを用いて、接着剤が塗布された専用エリアをマイクロサイズマスキングエレメント下に置くステップと、（ｃ）運搬・位置決めユニットのｚ軸移動サブアセンブリを用いて、マイクロサイズマスキングエレメントを接着剤へ制御可能に浸漬させるステップと、（ｄ）ｚ軸移動サブアセンブリを用いて、マイクロサイズマスキングエレメントに焦点を合わせるステップと、（ｅ）ｚ軸移動サブアセンブリを用いて、マイクロサイズマスキングエレメントを光イメージングユニットの焦点から垂直方向へ移動させるステップと、（ｆ）運搬・位置決めユニットを用いて、焦点から外される前に、マイクロサイズマスキングエレメントによって前に占領されていた位置と一致するように、材料のターゲット形状特徴を位置決めするステップと、（ｇ）ｚ軸移動サブアセンブリを用いて、材料の表面と接触するまで下へマイクロサイズマスキングエレメントを垂直方向に移動させるステップと、（ｈ）マイクロサイズマスキングエレメントを加熱し硬化させるために、マイクロサイズマスキングエレメントに電流を印加するステップと、（ｉ）マイクロサイズマスキングエレメントのエッジをトリミングするために、マイクロサイズマスキングエレメントのエッジに印加された電流を増加させるステップとを備える、マイクロマスクを材料の表面に接着させる方法が提供される。
本発明は、手動、半自動、全自動、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された方式による、システムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、及びエレメントと、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料との使用並びに動作を伴って、手動、半自動、全自動、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された方式で、手順、ステップ、及びサブステップを実行することにより実施される。さらに、開示された発明の特定の実施形態を実施するため使用される実際の手順、ステップ、サブステップ、システムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、及びエレメントと、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料とによれば、手順、ステップ、及びサブステップは、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はこれらの統合された組み合わせによって実行され、システムユニット、サブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、及びエレメントと、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料とは、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はこれらの統合された組み合わせを用いて動作する。
特に、本発明を実施するため使用されるソフトウェアは、ソフトウェアプログラム、ソフトウェアルーチン、ソフトウェアサブルーチン、ソフトウェア記号言語、ソフトウェアコード、ソフトウェア命令又はソフトウェアプロトコル、ソフトウェアアルゴリズム、及び／又はこれらの組み合わせの形式である、動作的に接続され、機能する書き込みデータ又は印刷データを含む。特に、本発明を実施するため使用されるハードウェアは、デジタル演算及び／又はアナログ演算を伴う１個以上のコンピュータチップ、集積回路、電子回路、電子サブ回路、ハードワイヤード電気回路、及び／又はこれらの組み合わせを含む、動作的に接続され、機能する電気的、電子的、及び／又は電磁気的なシステムユニット、サブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント及びエレメントと、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ及び材料とを含む。したがって、本発明は、直前に記載されたソフトウェアとハードウェアとの統合された組み合わせを使用することにより実施される。
図面の簡単な記述
本明細書では本発明を単に例示し図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の好ましい実施態様を例示考察することだけを目的としており、本発明の原理や概念の側面の最も有用でかつ容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示していることを強調するものである。この点について、本発明を基本的に理解するのに必要である以上に詳細に本発明の構造の詳細は示さないが、図面について行う説明によって本発明のいくつもの形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。
図１は、主要コンポーネント：（ａ）サンプル前駆態保持ユニット１００、（ｂ）運搬・位置決めユニット２００、（ｃ）光イメージングユニット３００、（ｄ）ピックアンドプレイスユニット４００、（ｅ）マイクロ溝生成ユニット５００、及び（ｆ）極低温セクション化ユニット６００を、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００と共に、かつ、本発明による（ｇ）接着インターフェイスアセンブリ７００、（ｈ）空気圧制御ユニット８００、（ｉ）サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、（ｊ）スクライブ・クリーブユニット１０００、（ｋ）マクロマスク接着ユニット１１００、及び（ｌ）振動防止ユニット１２００からなる群から選択された少なくとも１個の付加的な主要コンポーネントをさらに含むことにより、これらの種々の可能な特定の典型的な好ましい実施形態と共に含む、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム、すなわちサンプル調製システム１０の典型的な好ましい実施形態を示すブロック図である。
図２は、図１に示された、本発明によるマイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０及びこの主要コンポーネント１００−１２００の典型的な好ましい実施形態の斜視図を示す概略図である。
図３は、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、サンプル前駆体保持ユニット１００及びこのコンポーネントの部分分解拡大斜視図を示す概略図である。
図４は、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）及びこのコンポーネントの部分分解拡大斜視図を示す概略図である。
図５Ａ−５Ｃは、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視正面図（図５Ａ）、拡大斜視下面図（図５Ｂ）、及び拡大斜視部分分解図（図５Ｃ）を示す概略図である。
図５Ｄ−５Ｆは、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントの代替的な実施例としてのマイクロ溝生成ユニット５００’及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視正面図（図５Ｄ）、拡大斜視側面図（図５Ｅ）、及び拡大斜視部分断面下面図（図５Ｆ）を示す概略図である。
図６Ａ−６Ｄは、本発明に従って、一方向性の運動（サンプル前駆体２０のセクション化中の（図６Ａ−６Ｂ）：垂直運動及び（図６Ｃ−６Ｄ）：水平運動）と共に、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、極低温セクション化ユニット６００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。
図７Ａ−７Ｂは、本発明に従って、サンプル前駆体２０を典型的な側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に接着する最終段階を表現する（図７Ａ）及び（図７Ｂ）と共に、サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００及びピックアンドプレイスユニット４００に関連して、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、接着インターフェイスアセンブリ７００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。
図８は、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、空気圧制御ユニット８００、振動防止ユニット１２００、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００、及びこれらのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。
図９Ａ−９Ｂは、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、スクライブ・クリーブユニット１０００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。
図９Ｃは、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、図９Ａに示されたスクライブ・クリーブユニット１０００及びこのコンポーネントの拡大斜視断面図を示す概略図である。
図１０Ａ−１０Ｂは、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロマスク接着ユニット１１００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。
図１０Ｃは、本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、図１０Ａに示されたマスク接着ユニット１１００及びこのコンポーネントの拡大斜視断面図を示す概略図である。
図１１Ａ−１１Ｂは、本発明に従って、材料（たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１２０の一部１２１に接着された処理済みの（切断され、搭載された）形態のサンプル前駆体２０）を初期位置から別の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするために、ピックアンドプレイスユニット４００を使用するステップ（ｄ）の実行を含む平面観察サンプル調製プロセスの拡大斜視図を示す概略図である。
図１２Ａ−１２Ｂは、本発明に従って、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を用いて、材料（たとえば、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０）の表面に少なくとも１個のマイクロ溝（たとえば、１対のマイクロ溝５９０）を生成するステップ（ｅ）の（図１２Ｂは図１２Ａの拡大図である）斜視図を示す概略図である。
図１３Ａ−１３Ｂは、本発明に従って、スクライブ・クリーブユニット１０００のスクライブアセンブリ１００２を使用して（図１３Ａ）、材料（たとえば、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０）の表面にスクライブ線（たとえば、スクライブ線１０５０）を生成する（任意の）ステップ（ｊ）及びスクライブ・クリーブユニット１０００のクリーブアセンブリ１００４を使用して（図１３Ｂ）、スクライブ線（スクライブ線１０５０）に沿って材料（サンプル前駆体２０）を劈開する（任意の）ステップ（ｊ）の拡大斜視図を示す概略図である。
図１４Ａ−１４Ｄは、本発明に従って、マーキング装置が光イメージングユニット３００に対応する第１実施形態において（図１４Ａ及び１４Ｂ）；マーキング装置がマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’に対応する第２実施形態において（図１４Ａ及び１４Ｃ）、マーキング装置がスクライブ・クリーブユニット１０００のスクライブアセンブリ１００２に対応する第３実施形態において（図１４Ａ及び１４Ｄ）、マーキング装置を用いて、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）（たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔ）をマークする（任意の）ステップ（ｋ）を実行する本発明の３つの特定の代替的な好ましい実施形態の拡大斜視図を示す概略図である。
図１５Ａ、及び１５Ｂ−１５Ｃは、本発明に従って、サンプル前駆体２０がステップ（ｆ）の極低温セクション化手順に応じて前に極低温セクション化されている第１の特定の実施形態において（図１５Ａ）、サンプル前駆体２０が極低温セクション化手順の対象にされず、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含む第２の特定の実施形態において（図１５Ｂ−１５Ｃ）、マイクロマスク、たとえば、（円筒形状のマイクロサイズ化されたワイヤを有する（図１５Ａ）又は長方形状の側面を有する（図１５Ｂ−１５Ｃ））マイクロマスキングエレメント１１１０をサンプル前駆体２０の表面上に接着させる（任意の）ステップ（ｍ）を実行する２つの主要な特定の実施形態の拡大斜視図を示す概略図である。
図１６Ａ−１６Ｍは、本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である。
図１７Ａ−１７Ｒは、本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。
図１８Ａ−１８Ｋは、本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＳＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。
図１９Ａ−１９Ｐは、本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。
本発明は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム及び対応する方法に関係する。本発明は、特に、半導体製造、マイクロ分析試験及び材料科学に関係して、主に、特に製造欠陥及び／又はアーティファクトの存在についてサンプルを検査又は調査する目的で、たとえば、電子顕微鏡技術、原子間力顕微鏡技術、及び／又はイオン分光分析技術などによるマイクロ分析の対象となる準備ができている最終形式でサンプルを調製するために使用されるマイクロ分析サンプル最終調製技術を適用する前に実施可能である。
本発明は、サンプル前駆体のサイズの少なくとも１つの寸法（長さ、幅、及び／又は、厚さ、深さ又は高さ）を減少させることによる、サンプル前駆体等の材料の少なくとも一部をセクション化又はセグメント化することに基づくマイクロ分析サンプル調製技術の一種である。本書における用語「セクション化」及び「セグメント化」のそれぞれは、等価的に「セクション化」と呼ばれ、一般的に、切断、劈開、スライス、及び／又は研磨の手順のうちの１種以上を使用することにより、サンプル前駆体のサイズ等の材料のサイズの少なくとも１つの寸法（長さ、幅、及び／又は、厚さ、深さ若しくは高さ）を減少させることを意味する。
本発明は、サンプルを分析するため最終的に適用されるマイクロ分析技術の特定のタイプに応じて、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の主要なカテゴリーである（１）薄片化、（２）断面化、又は／及び（３）平面観察セクション化の実施中に含まれる多種多様な手順を実行するため適用可能である。本発明は、所与の材料が単結晶、多結晶、又は、アモルファスであり、半導体材料（特に、ウェハ、ウェハセグメント、及びウェハダイ）、セラミック材料、純粋金属材料、金属合金材料、及びこれらの複合材料等の様々なタイプの材料のマイクロ分析サンプルを調製するため適用可能である。本発明は、多種多様なタイプのサンプル最終調製技術の何れかの対象となるのに適し、かつ、最終的に多種多様なタイプのマイクロ分析技術の何れかの対象となるのに適している全体的なエリア又は特定のサイト（ターゲット）サンプルを調製するため適用可能である。
本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムは、以下の主要コンポーネント、すなわち、（ａ）サンプル前駆体を保持するサンプル前駆体保持ユニットと、（ｂ）サンプル前駆体保持ユニットの少なくとも一部を運搬し位置決めする運搬・位置決めユニットと、（ｃ）サンプル前駆体上に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製のステップを監視する光イメージングユニットと、（ｄ）サンプル前駆体及びサンプル調製システムの選択されたコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするピックアンドプレイスユニットと、（ｅ）表面の各マイクロ溝の深さ及び品質を制御するコンポーネントを含み、サンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するマイクロ溝生成ユニットと、（ｆ）調製されたサンプルを形成するために、サンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する極低温セクション化ユニットとを含み、かつ、これらの機能を含む。
サンプル調製システムは、上記のサンプル調製システムの各主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）にエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）のプロセス制御を可能にするため、サンプル調製システムの上記の各主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）に動作的（構造的及び／又は機能的）に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティをさらに含む。
本発明のサンプル調製システムは、所望により、（ｇ）サンプル調製システム内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるため、（ｂ）運搬・位置決めユニットを（ｄ）ピックアンドプレイスユニットと接合できるようにする接着インターフェイスアセンブリと、（ｈ）サンプル調製システムの選択された主要コンポーネント［（ａ）サンプル前駆体保持ユニット、（ｂ）運搬・位置決めユニット、（ｄ）ピックアンドプレイスユニット、及び、（ｆ）極低温セクション化ユニット］の空気圧を制御する空気圧制御ユニットと、（ｉ）サンプル前駆体のサイズ（表面積寸法）を所定のサンプル前駆体サイズまで減少させるサンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニットと、（ｊ）サンプル前駆体の表面にスクライブ線を生成し、スクライブ線に沿ってサンプル前駆体を劈開するスクライブ・クリーブユニットと、（ｋ）マイクロマスクをサンプル前駆体の表面上に接着させるマイクロマスク接着ユニットと、（ｌ）システムの動作中に振動の発生を阻止するか又は最小限に抑える振動防止ユニットとからなる群から選択された少なくとも１個の付加的な主要コンポーネントをさらに含む。
サンプル調製システムが上記の（任意の）付加的な主要コンポーネント（ｇ）−（ｌ）のうちの少なくとも１つを含むとき、前述のサンプル調製システムの主要コンポーネント（ａ）−（ｆ）と動作的（構造的及び／又は機能的）に統合されるように、付加的に含まれている各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、付加的に含まれている各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするため、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティもまた付加的に含まれているサンプル調製システムの各主要コンポーネントに動作的（構造的及び／又は機能的）に接続されている。したがって、本発明は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システムの種々の代替的な典型的な好ましい実施形態を提供する。
本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、（ａ）サンプル前駆体をサンプル前駆体保持ユニットに載せるステップと、（ｂ）運搬・位置決めユニットを用いて、サンプル前駆体保持ユニットを運搬し位置決めするステップと、（ｃ）光イメージングユニットを用いて、サンプル前駆体上に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製のステップを監視するステップと、（ｄ）ピックアンドプレイスユニットを用いて、サンプル前駆体及びサンプル調製システムの選択されたコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするステップと、（ｅ）マイクロ溝生成ユニットに含まれるコンポーネントによって表面の各マイクロ溝の深さ及び品質が制御され、マイクロ溝生成ユニットを用いて、サンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップと、（ｆ）極低温セクション化ユニットを用いて、調製されたサンプルを形成するために、サンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップとを備える。
好ましくは、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、上記の各主要コンポーネントに動作的に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティを用いて、上記のサンプル調製方法の各主要ステップ（ａ）−（ｆ）の各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするステップをさらに含む。
本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、所望により、（ｇ）運搬・位置決めユニットをピックアンドプレイスユニットと接合できるようにする接着インターフェイスアセンブリを用いて、サンプル調製システム内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるステップと、（ｈ）空気圧制御ユニットを用いて、サンプル調製システムの選択された主要コンポーネント（サンプル前駆体保持ユニット、運搬・位置決めユニット、ピックアンドプレイスユニット、及び極低温セクション化ユニット）の空気圧を制御するステップと、（ｉ）サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニットを用いて、サンプル前駆体のサイズ（表面積寸法）を所定のサンプル前駆体サイズまで減少させるステップと、（ｊ）スクライブ・クリーブユニットを用いて、サンプル前駆体の表面にスクライブ線を生成し、スクライブ線に沿ってサンプル前駆体を劈開するステップと、（ｋ）マーキング装置を用いて、サンプル前駆体の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）をマークするステップと、（ｌ）選択されたサンプル調製システムの主要コンポーネントを用いて、マクロマスクをサンプル前駆体の表面上に接着させるステップと、（ｍ）マイクロマスク接着ユニットを用いて、マイクロマスクをサンプル前駆体の表面上に接着させるステップと、（ｎ）振動防止ユニットを用いて、サンプル調製システムの動作中に振動の発生を阻止するか又は最小限に抑えるステップとからなる群から選択された少なくとも１つの付加的な主要ステップ（及びこのコンポーネント）をさらに含む。
好ましくは、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、前述のサンプル調製方法の主要ステップ（ａ）−（ｆ）と動作的（構造的及び／又は機能的）に統合されるように、前述の少なくとも１つの付加的な主要ステップ（ｇ）−（ｎ）のそれぞれの各主要コンポーネントと動作的に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティを用いて、前述の少なくとも１つの付加的な主要ステップ（ｇ）−（ｎ）のそれぞれの各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするステップをさらに含む。したがって、本発明は、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法の種々の代替的な典型的な好ましい実施形態を提供する。
本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム及び対応する方法は、従来のマイクロ分析サンプル調製の技術に対し、複数の新規性及び進歩性の態様を含む。本発明の主な新規性及び進歩性の態様は以下の通りである。
本発明の新規性及び進歩性の主な態様は、マイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なサンプル調製システムの提供である。本発明の全体的なサンプル調製システムは、また、各々が分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製システムと統合可能でもある複数の統合ユニット又は装置を含む。
本発明の別の主な態様は、典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成し、表面内の各マイクロ溝の深さ（侵入）、深さ（侵入）の増分最小単位、及び、品質を制御するコンポーネントを含む、マイクロ溝生成ユニット又は装置の２つの代替的な好ましい実施形態の提供である。マイクロ溝生成ユニットは、本発明の、マイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なシステムの統合したユニット又は装置に対応し、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製システムと統合可能でもある。
本発明の別の主な態様は、セクション化されたサンプル前駆体を形成するために、典型的な材料としてのサンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する極低温セクション化ユニット又は装置の提供である。極低温セクション化ユニットは、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なシステムの別の統合したユニット又は装置に対応し、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製システムと統合可能でもある。
本発明の別の主な態様は、典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面上にマイクロマスクを接着させるマイクロマスク接着ユニット又は装置の提供である。マイクロマスク接着ユニットは、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なシステムの別の統合したユニット又は装置に対応し、さらに分離可能でもあり、他のサンプル調製システムと統合可能でもある。
本発明の新規性及び進歩性の別の主な態様は、マイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なサンプル調製方法の提供である。本発明の全体的なサンプル調製方法は、それぞれがさらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある、複数の統合したステップ又は手順を含む。
本発明の別の主な態様は、表面の各マイクロ溝の深さ（侵入）、深さ（侵入）の増分最小単位、及び、品質がマイクロ溝生成ユニットに含まれているコンポーネントによって制御され、マイクロ溝生成ユニットを用いて、典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップ又は手順の提供である。マイクロ溝生成ステップ又は手順は、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的な方法の統合したステップ又は手順に対応し、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
本発明の別の主な態様は、極低温セクション化ユニットを用いて、セクション化されたサンプル前駆体を形成するため、典型的な材料としてのサンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップ又は手順の提供である。極低温セクション化ステップ又は手順は、本発明の、マイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なサンプル調製方法の別の統合したステップ又は手順に対応し、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
本発明の別の主な態様は、サンプル調製システムの選択されたシステムユニットを用いて、典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面上にマクロマスクを接着させるステップ又は手順の提供である。マクロマスク接着ステップ又は手順は、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なサンプル調製方法の別の統合したステップ又は手順に対応し、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
本発明の別の主な態様は、マイクロマスク接着ユニットを用いて、典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面上にマイクロマスクを接着させるステップ又は手順の提供である。マクロマスク接着ステップ又は手順は、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する全体的なサンプル調製方法の別の統合したステップ又は手順に対応し、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するマイクロ溝生成ユニット又は装置、及び、対応するステップ又は手順に関して、マイクロ溝生成ユニットは、特別に設計され、構築され、作動されるコンポーネントを含み、このコンポーネントは、材料の表面における各マイクロ溝の形成及び生成中に、深さ（侵入）、深さ（侵入）の増分最小単位、及び、品質の非常に正確な制御を可能にする。
より詳細には、本発明のサンプル調製システムのマイクロ溝生成ユニットの動作を特徴付ける第１臨界パラメータは、材料の表面へのマイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）に関係する。たとえば、材料の表面へのマイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）は、好ましくは約１０ナノメートルから約１００００ナノメートルまでの範囲であり、より好ましくは約１００ナノメートルから約２０００ナノメートルまでの範囲であり、最も好ましくは約３００ナノメートルから約１５００ナノメートルの範囲である。
本発明のサンプル調製システムのマイクロ溝生成ユニットの動作を特徴付ける第２臨界パラメータは、材料の表面へのマイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）の増分最小単位に関係し、材料の表面へのマイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）の増分最小単位は、マイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ及びマイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリによって達成可能な深さ（侵入）の最小増分ステップを指す。たとえば、材料の表面へのマイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）の増分最小単位は、好ましくは、約３ナノメートルから約７ナノメートルの範囲である。
本発明のサンプル調製システムのマイクロ溝生成ユニットの動作を特徴付ける第３臨界パラメータは、材料の表面に生成された各マイクロ溝の品質に関係し、材料の表面に生成された各マイクロ溝の品質は生成されたマイクロ溝の完全性を示唆する形状特徴の組を指す。このような形状特徴は、たとえば、生成されたマイクロ溝の壁に沿ったマイクロサイズ化されたクラックの欠如、生成されたマイクロ溝の壁に沿った、滑らかさに関する均一性、直線性及び一貫性である。
材料の極低温セクション化中に誘導される望ましくないアーティファクトの生成を回避するために、材料の表面のターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）内の形状特徴に隣接した所定の層数の材料の層を切り離す主要な機能の達成をもたらす本発明のサンプル調製システムのマイクロ溝生成ユニットの複数の特徴が存在する。
このような特徴は、（１）マイクロ溝生成エレメントの材料のタイプ、（２）マイクロ溝生成エレメントの構造、形態又は形状、（３）マイクロ溝生成エレメントの構造の先端の鋭さ又は半径、（４）材料の表面へ向かうマイクロ溝生成エレメントの接近の角度、及び（５）マイクロ溝生成エレメントを用いて力が材料の表面へ向かって印加される方式である。
セクション化されたサンプル前駆体を形成するために、典型的な材料としてのサンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温サクション化する極低温セクション化ユニット又は装置、及び、対応するステップ又は手順に関して、極低温セクション化ユニットは、圧力制御機構を含む極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリに動作的に接続されている極低温流体リザーバを含む。圧力制御機構は、極低温流体リザーバに存在する極低温流体（たとえば、液体及び気体の二相窒素）の体積の変化又は変動とは無関係に、極低温流体リザーバの圧力を一定値に維持するため機能する。圧力制御機構の動作は、極低温流体が、極低温セクション化プロセス中に、極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリ及び極低温流体出力ノズルサブアセンブリを通って、セクション化ブレード（細かいセクション化ブレード又は粗いセクション化ブレード）、並びに、材料へ制御可能に供給されることを保証する。
材料の極低温セクション化の制御性及び再現性を改善するための、圧力制御機構の極低温流体リザーバへの動作的接続及びこの使用は、本願譲受人／出願人のＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ０２／０５４０４２号に開示されている極低温セクション化タイプのマイクロ分析サンプルセクション化手順を超える重大な改良を表している。
典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面上にマイクロマスクを接着させるマイクロマスク接着ユニット、及び、対応するステップ又は手順に関して、マイクロマスク接着ユニットは、可変性幾何構造、形態又は形状を有する電気的かつ熱的に伝導性のある材料により構成されたマイクロサイズマスキングエレメントを含む。マイクロサイズマスキングエレメントは、本発明により調製されたサンプルを、一般にイオンビーム加工タイプのマイクロ分析サンプル最終調製技術、特に、ブロードイオンビーム加工タイプのマイクロ分析サンプル最終調製技術の対象とすることができる。したがって、マイクロサイズマスキングエレメントは、好ましくは、後のサンプル最終調製手順において実行される最終薄片化プロセス中に、マイクロサイズマスキングエレメントのイオン加工（材料除去）レートが、マイクロサイズマスキングエレメントが置かれている材料のイオン加工レートと適合するような材料及び幾何学的構造、形態、又は形状からなる。
マイクロサイズマスキングエレメントを構成する典型的な材料は、カーボン材料、セラミック材料、金属（純粋金属又は金属合金）材料、及びこれらの複合材料である。このような材料の典型的な幾何学的構造、形態又は形状は、円筒形、長方形、及び台形である。円筒形に構成された材料の典型的な直径は、約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲である。長方形に構成された材料の典型的な断面又は側面は、約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲である。本発明のマイクロマスク接着ユニット、及び、対応する方法は、マイクロサイズマスキングエレメントが、従来技術のマイクロマスク接着技術とは著しく異なる形でマイクロサイズマスキングエレメントを使用して、ＴＥＭタイプのセクション化手順によって調製されたサンプルの表面に塗布されることによって実施される。
たとえば、サンプル前駆体である材料の表面にマイクロマスクを接着させるため、任意の手順に従って、マイクロマスク接着ユニットが使用される、本発明の２つの主な特定の実施形態が存在する。第１の特定の実施形態では、マイクロマスク接着ユニットは、本発明の極低温セクション化方法に従って極低温セクション化されている、予め極低温セクション化されたサンプル前駆体の表面に、所定の位置で、かつ、約５０ナノメートルから約１５０ナノメートルの範囲、典型的には約１００ナノメートルの位置決め精度でマイクロマスクを接着させるため使用される。代替的に、第２の特定の実施形態では、マイクロマスク接着ユニットは、たとえば、極低温セクション化手順の対象とされていないサンプル前駆体である材料の表面に、所定の位置で、かつ、約５０ナノメートルから約１５０ナノメートルの範囲、典型的には約１００ナノメートルの位置決め精度でマイクロマスクを接着させるため使用される。
典型的な材料としてのサンプル前駆体の表面にマクロマスクを接着させるステップ又は手順に関して、これらの実施は、調製されたサンプルを、イオンビーム加工を含む等の後続のマイクロ分析サンプル最終調製技術の対象とすることを容易にする。このようなサンプル最終調製技術は、本発明を実施する異なる典型的な特定の好ましい実施形態の少なくとも４つの異なる主要カテゴリー、すなわち（Ａ）ＴＥＭ側面観察（断面）、（Ｂ）ＴＥＭ平面（二次元）観察、（Ｃ）ＳＥＭ側面観察（断面）、及び（Ｄ）裏面露出に関連する。
したがって、本発明は、使用された初期サンプル前駆体及び後で調製されるセクション化されたサンプルの特定のタイプ（物理化学的な特性、特徴、及び、挙動と寸法）に関連して、並びに、所与のサンプルを分析するため最終的に使用されるマイクロ分析技術の特定の準備要件に関連して、背景欄に既に記載されている従来技術のセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の現状の実施に付随する種々の重大な制限及び不利点を克服する。
特に、セクション化（切断、スライス）されたサンプルを調製するため使用されるサンプル前駆体のタイプに関して、本発明は、結晶境界又はエッジとは無関係に、単結晶、多結晶、又はアモルファスタイプのサンプル前駆体材料における特定の方向のセクション化（切断、スライス）に特に適している。本発明は、互いに弱く接着している隣接層を有するサンプル前駆体を処理するのに適している。本発明は、比較的大きなサンプル前駆体、たとえば、約３００ｍｍの直径を有する半導体ウェハ全体の「インライン」初期ハンドリング及び処理に適している。
特に、後で調製されるセクション化されたサンプルのタイプに関して、本発明は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工、ブロードイオンビーム（ＢＩＢ）加工、又は、両方等の基本的にあらゆるタイプのサンプル最終調製技術を用いて後でさらにセクション化（切断、劈開、スライス、又は／及び研磨）され得るセクション化されたサンプルを調製するのに適している。後でイオンビーム加工タイプのサンプル最終調製技術の対象とされるセクション化されたサンプルの調製のため、本発明は、比例して短いイオンビーム加工時間を必要とする比較的小さなサイズの寸法を有するセクション化されたサンプルを生成することができる。このことは、イオンビーム加工プロセス中の再堆積の結果として、汚染物及びアーティファクトをサンプルに取り込む可能性を低下させることになるので、このような汚染物及びアーティファクトが、典型的なマイクロ分析技術中に必要とされる質量分析、及びその分析を妨害する可能性を低下させる。
特に、所与のサンプルを分析するため最終的に使用されるマイクロ分析技術の特定の準備要件に関して、本発明は、一般に、ＳＥＭサンプル、ＴＥＭサンプル、ＳＴＥＭサンプル、ＥＤＳサンプル、ＡＦＭサンプル、ＳＩＭＳサンプル、又はＧＤＳサンプルの最終的な調製に適用される。本発明は、従って、一般に、不必要な数の多種多様なシステム、機器、及び、方法を必要とすることなく、基本的に任意のタイプのマイクロ分析技術、たとえば、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ、ＥＤＳ、ＡＦＭ、ＳＩＭＳ、又はＧＤＳの究極的な目的に適用可能である。さらに、本発明は、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の主要な各カテゴリー、すなわち（１）薄片化、（２）断面化、（３）平面観察セクション化に応じた様々なタイプのセクション化されたサンプルを最終的に調製するため完全に適用可能である。
さらに、本発明は、セクション化（切断、スライス）ソーイングプロセス中にサンプル内での望ましくないマイクロサイズのクラック及び／又はアーティファクトの形成をかなり抑える形で実施される。
本書に特に明記しない限り、本発明はその適用を、以下の例示的説明及び添付の図面及び実施例に記載する、システムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料の種類、構成、構造、配列、順序又は個数の詳細又はシステムの操作又は方法の、手順、ステップ、及びサブステップの順序又はシーケンス及び回数の詳細に限定されないことを理解されたい。例えば、以下の説明は、本発明の実施を例示するために、マイクロ分析技術に最終的に供されるために調製される例示的材料としてサンプル前駆体を示す。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。本書に例示的に記載するものと同等又は同様のシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料、及び手順、ステップ、サブステップを、本発明の実施又は試験に使用することができるが、適切なシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料、及び手順、ステップ、サブステップを本書で例示的に記載及び例証する。
また、本書で特に定義又は明記しない限り、本開示全体を通して本書で使用される全ての科学技術用語、専門用語、又は／及び語句は全て、本発明が属する技術分野の通常の熟練者が一般的に理解するのと同一又は同様の意味を持つと理解されたい。本開示全体を通して使用される言葉使い、用語法、及び表記法は説明を目的とするものであって、限定とみなすべきではない。
特に明記しない限り、語句「作動的に接続される（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」は一般的に本書で使用され、対応する類句「作動的に接合される（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ｊｏｉｎｅｄ）」及び「作動的に取り付けられる（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ａｔｔａｃｈｅｄ）」と同等の意味であり、作動的接続、作動的結合、又は作動的取付は、物理的又は／及び電気的又は／及び電子的又は／及び機械的又は／及び電子機械的な方法又は性質に応じて、様々なタイプ及び種類のハードウェア又は／及びソフトウェア機器及びコンポーネントを含むことを充分に理解されたい。さらに、特に明記しない限り、語句「接続できる」、「接続された」、及び「接続している」は一般的に本書で使用され、対応する類句「接合できる」、「接合された」、及び「接合している」、ならびに「取り付けられる」、「取り付けられた」、及び「取り付けている」と同等の意味であることを充分に理解されたい。
さらに、全ての科学技術用語、専門語、及び／又は語句を含む。さらに、上記背景技術の部分で紹介し、定義し、説明し、又は／及び例示した全ての科学技術用語、専門用語、又は／及び語句は、本発明の好適な実施形態、実施例、及び添付の特許請求の範囲の例示的説明にも同等又は同様に適用可能である。さらに、本書で使用される語句「約」は関連する値の±１０％を指す。
本発明による、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料と、手順、ステップ、サブステップ及び動作と、典型的な好ましい実施形態、代替的な好ましい実施形態、特定の構造、並びに、付加的な態様及び任意の態様の実施と、それらの特徴又は特長は、以下の実例となる説明及び添付図面を参照してより良く理解される。以下の実例となる説明及び添付図面を通じて、同じ参照番号は、同じシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料とを指す。添付図面中、基準ＸＹＺ座標系は、図面に描かれているコンポーネントと相対的なｘ、ｙ及びｚの方向を指示するため示されている。
本発明の以下の例示的説明に含まれるのは、開示する発明の適切な利用及び実現を「可能にする（ｅｎａｂｌｉｎｇ）」ことを充分に理解するために必要である、主要又は重要なシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料、及びそれらの機能、及び主要又は重要な手順、ステップ、サブステップである。したがって、当業熟練者には容易に理解され、又は／及び本発明に関連する先行技術又は／及び技術文献から入手できる、本発明の実現を可能にすることに関して二次的に重要な、様々な可能な予備的、中間的、軽微、又は／及び任意選択的なシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料、及び／又はそれらの機能、及び／又は手順、ステップ、及び／又はサブステップの説明は、本書ではせいぜい簡単に触れるのみである。
全体的なサンプル調製システム
よって、本発明の主な態様によれば、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムが提供される。ここで図面を参照すると、図１は、本文書中、全体的にサンプル調製システム１０と呼ばれている、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムと、その主要コンポーネントの典型的な好ましい実施形態を示すブロック図である。図２は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム、すなわち図１に示されているサンプル調製システム１０及びその主要コンポーネントの典型的な好ましい実施形態の斜視図を示す概略図である。
図１及び２に示されているように、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０は、以下の所要コンポーネント、すなわち（ａ）サンプル前駆体保持ユニット１００、（ｂ）運搬・位置決めユニット２００、（ｃ）光イメージングユニット３００、（ｄ）ピックアンドプレイスユニット４００、（ｅ）マイクロ溝生成ユニット５００、及び（ｆ）極低温セクション化ユニット６００を含む。図１及び２に示されているように、サンプル調製システム１０は、サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、及び極低温セクション化ユニット６００のそれぞれに動作的（構造的及び／又は機能的）に接続され、サンプル調製システム１０のそれぞれの主要コンポーネント１００、２００、３００、４００、５００及び６００にエレクトロニクスを提供し、これらのプロセス制御を可能にするエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００をさらに含む。
図１では、サンプル前駆体２０と、サンプル調製システム１０の主要コンポーネント、すなわちサンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、及び極低温セクション化ユニット６００とは、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００と共に、太線の枠（長方形又は楕円）、文字、及び参照番号を用いて強調して示されている。付加的に、図１では、サンプル調製システムの各主要コンポーネント、すなわちサンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、及び極低温セクション化ユニット６００へのエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００の動作的（構造的及び／又は機能的）接続は、サンプル調製システムの各主要コンポーネントからサンプル前駆体保持ユニット１００へ延びる動作的接続線と交差する大きな（中央に置かれた）楕円によって示されている。
サンプル調製システム１０は、所望により、（ｇ）接着インターフェイスアセンブル７００、（ｈ）空気圧制御ユニット８００、（ｉ）サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、（ｊ）スクライブ・クリーブユニット１０００、（ｋ）マイクロマスク接着ユニット１１００、及び（ｌ）振動防止ユニット１２００からなる群から選択された少なくとも１個の付加的なコンポーネントをさらに含む。
サンプル調製システム１０が、上記の（任意の）付加的な主要コンポーネント７００、及び／又は８００、及び／又は９００、及び／又は１０００、及び／又は１１００、及び／又は１２００のうちの少なくとも１つを含むとき、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、付加的に含まれるサンプル調製システムの主要コンポーネントのそれぞれにも動作的（構造的及び／又は機能的）に接続され、上記のサンプル調製システムの主要コンポーネント１００、２００、３００、４００、５００及び６００と動作的（構造的及び／又は機能的）に統合されるように、付加的に含まれている各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、これらのプロセス制御を可能にする。図１において、任意のサンプル調製システムの少なくとも１個の付加的な主要コンポーネント、すなわち、接着インターフェイスアセンブル７００、空気圧制御ユニット８００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、マイクロマスク接着ユニット１１００、及び振動防止ユニット１２００のそれぞれへのエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００の動作的（構造的及び／又は機能的）接続は、任意のサンプル調製システムの少なくとも１個の付加的な各主要コンポーネントからサンプル前駆体保持ユニット１００まで延びる動作的接続線と交差するより大きな（中央に置かれた）楕円によって示されている。
したがって、本発明は、サンプル調製システム、すなわちマイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０の種々の代替的な典型的な好ましい実施形態を提供する。
非限定的な形で、図２に示されているように、サンプル調製システム１０の複数のユニット又はそのコンポーネントは、固定式又は移動可能（可動）式のテーブル、スタンド、又はフレームタイプのシステムサポートアセンブリ７５に直接的に搭載されるか、又は動作的に接続されている。システムサポートアセンブリ７５は、適切に構成されたサポートエレメント、脚、ブラケット、及びホイール等の移動可能（可動）式エレメントを含む。サンプル調製システム１０のその他のユニット又はこのコンポーネントは、システムサポートアセンブリ７５に直接的に搭載されているこれらのシステムユニット又はそのコンポーネントに搭載されている。
サンプル前駆体保持ユニット
サンプル調製システム１０において、サンプル前駆体保持ユニット１００はサンプル前駆体２０を保持する。
図３は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、サンプル前駆体保持ユニット１００及びこのコンポーネントの部分分解拡大斜視図を示す概要図である。図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、サンプル前駆体保持ユニット１００及びこのコンポーネントの部分分解拡大斜視図を示す概略図である。
サンプル前駆体保持ユニット１００及びその選択されたコンポーネントは、サンプル前駆体２０を典型的な側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に接着する最終段階を表現する（図７Ａ）及び（図７Ｂ）と共に、サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、及びピックアンドプレイスユニット４００に関連して、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、接着インターフェイスアセンブリ７００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である図７Ａ−７Ｂにも示されている。サンプル前駆体保持ユニット１００及びその選択されたコンポーネントは、材料（たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１２０の一部に接着させられた処理（切断、搭載）された形式のサンプル前駆体２０）を初期位置から別の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするため、ピックアンドプレイスユニット４００を使用するステップ（ｄ）の実行を含む平面観察サンプル調製プロセスの拡大斜視図を示す概略図である図１１Ａ−Ｂにも示されている。
サンプル前駆体２０は、最終構成及びサイズ合わせが行われ、本発明のサンプル調製方法の終了によって調製されるサンプルの予め処理された前駆体に対応する。初期サイズ又は減少サイズのサンプル前駆体２０は、極低温セクション化ユニット６００を用いて、調製されたサンプルを形成するため、最終的に所定の構造及びサイズまで極低温ソーイングされる。
サンプル前駆体２０は外部ソースによって供給される。一般に、サンプル前駆体２０は、任意の数の多種多様なタイプの材料を含むか、又は、これらの材料で構成されている。たとえば、サンプル前駆体２０は、半導体材料、セラミック材料、純粋金属材料、金属合金材料、ポリマー材料、複合材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１種の材料を含むか、この材料で構成されている。たとえば、半導体タイプの材料を含むか、又は半導体タイプの材料であるサンプル前駆体２０の場合、サンプル前駆体２０は、（ウェハの）単一ダイ、ウェハセグメント、又はウェハ全体を含むか、又は、（ウェハの）単一ダイ、ウェハセグメント、又はウェハ全体である。
サンプル前駆体２０は、本文書中、サンプル前駆体初期サイズと呼ばれ、最初に供給されたサンプル前駆体の長さ及び幅の２つの表面積寸法と、厚さ又は深さの第３寸法によって規定される初期サイズを有する。サンプル前駆体２０は、（サンプル前駆体２０の長さ及び幅は任意に割り当てられるので、長さ×幅、又は、幅×長さに関して）典型的な「動作又は処理」範囲、すなわち、（ａ）約１ｍｍ×１ｍｍから大きな単一ダイの表面積寸法（たとえば、約２５ｍｍ×２５ｍｍ）まで、（ｂ）ウェハセグメント（たとえば、約４０ｍｍ×４０ｍｍ）、又は（ｃ）ウェハ全体（たとえば、約３００ｍｍ径の円形状）に入る表面積寸法を有する。サンプル前駆体２０は、約０．１ｍｍから約１．５ｍｍまでの厚さ又は深さという典型的な第３寸法を有する。たとえば、サンプル前駆体が半導体タイプの材料（すなわち、（ウェハの）単一ダイ、ウェハセグメント、又はウェハ全体）である場合、典型的に、ウェハ厚は、ウェハ製造段階中にウェハ全体に裏面研磨プロセスが実行される前では、約０．７５ｍｍである。
本発明の方法を完了することによって、かくして調製され、出力されたサンプルは、本文書中、サンプルの長さ及び幅の２つの表面積寸法と、厚さ又は深さの第３寸法とによって規定されるサンプルサイズと呼ばれるサイズを有する。好ましくは、サンプルは、本文書中、サンプル最適サイズと呼ばれる最適サイズを有し、サンプルサイズの寸法の値は、本発明によって調製されたサンプルをさらに処理するのに最も適している最適範囲内である。たとえば、サンプルの長さ及び幅のそれぞれの値は、１ｍｍ以上、かつ、３ｍｍ以下の最適範囲内である。したがって、サンプル最適サイズの場合、サンプルの表面積サイズは、（サンプルの長さ及び幅は任意に割り当てられるので、長さ×幅又は幅×長さ）１ｍｍ×１ｍｍ以上であり、（長さ×幅、又は、幅×長さ）３ｍｍ×３ｍｍ以下である最適範囲内である。
本発明によれば、サンプル前駆体初期サイズとサンプル最適サイズとの比較に基づいて、初めに供給されたサンプル前駆体は、サンプル調製方法を継続するため「そのままで」使用されるか、又は、サンプル調製方法を継続するため使用される所定のサイズを有するサンプル前駆体を形成するため、少なくとも１つのサイズ（表面積寸法）減少手順を用いて最初に処理される。
図３を参照すると、サンプル前駆体保持ユニット１００は、主要コンポーネント、すなわち、（ｉ）側面観察サンプル前駆体サポート構造体又は平面観察サンプル前駆体サポート構造体にそれぞれ対応するサンプル前駆体サポート構造体１１０又は１２０、又は、代替的に、２つのサンプルサポート構造体１２５ａ及び１２５ｂの組と、（ｉｉ）サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０と、（ｉｉｉ）チャックベースアセンブリ１４０とを含む。サンプル前駆体保持ユニット１００は、所望により、サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０をも含む。
サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）は、それぞれ、（側面観察サンプル調製プロセス中に）サンプル前駆体２０を堅固に支持する側面観察サンプル前駆体サポート構造体、又は（平面観察サンプル調製プロセス中に）サンプル前駆体２０の処理（切断及び搭載）された形式を堅固に支持する平面観察サンプル前駆体サポート構造体に対応する。付加的な任意のサンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）の機能は、本発明の方法によって調製されたサンプルの再加工を可能にすることである。典型的なタイプの再加工は、サンプルの微細なマイクロ分析を可能にする目的で、本発明によって調製されたサンプルの付加的なセクション化を含む。
単一サンプル前駆体サポート構造体１１０又は１２０の代案として（すなわち、代わりとして）、サンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂは、側面観察又は平面観察サンプル調製プロセス中にサンプル前駆体２０を堅固に支持するか、又は（平面観察サンプル調製プロセス中に）処理（切断、搭載）された形式のサンプル前駆体２０を堅固に支持する。
２個のサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂの組を含むサンプル前駆体保持ユニット１００の実施形態では、サンプル前駆体保持ユニット１００は、（ｉｖ）調製されたサンプルサポートエレメント１５５及び（ｖ）調製されたサンプルサポートエレメントホルダー１５７をさらに含む。
調製されたサンプルサポートエレメント１５５は、側面観察又は平面観察調製されたサンプルを堅固に支持する側面観察調製されたサンプルサポートエレメント又は平面観察調製されたサンプルサポートエレメントの何れかとしての機能を果たす。付加的な任意の、調製されたサンプルサポートエレメント１５５の機能は、本発明の方法による調製されたサンプルの再加工を可能にすることである。典型的なタイプの再加工は、サンプルの微細なマイクロ分析を可能にする目的で、本発明による調製されたサンプルの付加的なセクション化を含む。
調製されたサンプルサポートエレメントホルダー１５７は調製されたサポートエレメント１５５を保持又は固定する。好ましくは、調製されたサンプルサポートエレメントホルダー１５７は、調製されたサンプルサポートエレメント１５５が最終的な調製されたサンプルの側面をサポートし、この側面に固定されるように、サンプル前駆体２０を支持する２つのサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂのうちの一方と相対的に適切に方向が合わされ、それに関して位置が合わされ、それに取り付けられるか、又はそれに接続されている。
サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０は、サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）を保持又は固定するか、或いは、代替的に、２個のサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂの組を保持又は固定する。サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０は、（１）サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０の反対側に沿って構成され、サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０をチャックベースアセンブリ１４０の凹型搭載領域１４２に摺動させて搭載するガイド１３２と、（２）サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）、或いは、代替的に、２個のサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂの組を保持又は固定する保持又は固定機構１３４と、（３）サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）若しくは１２０（平面観察）、又は、代替的に、２個のサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂのうちの少なくとも一方の上端又は上側に塗布された接着剤を加熱する加熱機構１３６を含む。
サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）を含むサンプル前駆体保持ユニット１００の実施形態の場合、サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０は、（４）サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）とサンプル前駆体サポート構造体１３０との間を接合するインターフェイスアセンブリ［サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）と関連付けられた１３７ａ及び１３７ｂ、又は、サンプル前駆体サポート構造体１２０（平面観察）と関連付けられた１３７ｃ及び１３７ｄ］をさらに含む。
保持又は固定機構１３４は、サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）を係止しクランプするか、又は、代替的に、２個のサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂを係止しクランプするクランプ機構１３８を含む。
チャックベースアセンブリ１４０は、サンプル前駆体２０の初期的な取り付けと、サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０のその後の取り付けのためのベースとしての機能を果たす。チャックベースアセンブリ１４０は、ガイド１３２を用いて、サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０を取り付ける凹型搭載領域１４２を含む。所定の初期サイズのサンプル前駆体２０の場合、チャックベースアセンブリ１４０は、所望により、サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０の下に構成されたガイド１５２を用いて、サンプル前駆体マクロサイズ保持チャックの取り付けのためのベースとしての機能を果たす。
サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０は、所定の値より大きな表面積寸法を有するサンプル前駆体２０を支持し保持する（並びに、ナビゲーションを可能にする）。たとえば、サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０は、第２又は第３の典型的な動作又は処理範囲、すなわち（ｂ）ウェハセグメント（たとえば、約４０ｍｍ×４０ｍｍ）、又は（ｃ）ウェハ全体（たとえば、約３００ｍｍ径の円）に入る上記の表面積寸法を有するサンプル前駆体２０を支持し保持する（並びに、ナビゲーションを可能にする）。サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０の下側に沿って構成されたガイド１５２は、サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０をチャックベースアセンブリ１４０の凹型搭載領域１４２へ摺動させ、取り付ける。
サンプル前駆体２０に実行される、例示的に上述されているようなサンプル前駆体保持ユニット１００及びそのコンポーネントの機能は、代替的に、又は、付加的に、マスキングエレメントに対して同様に実行される。ここで、マスキングエレメントは、必ずしも本発明によって実施されるとは限らない別のサンプル調製手順中にサンプル前駆体の少なくとも一部を保護する目的で、サンプル前駆体２０等のサンプル前駆体の少なくとも一部をマスクするエレメントを指す。このようなマスキングエレメントは、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００又はこの一部と動作的に関連付けられている（特に、たとえば、図３に示されている）「マクロサイズ」マスキングエレメント３０の形でもよく（図１、２、４、７Ａ、７Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂ）、或いは、代替的に、たとえば、マイクロマスク接着ユニット１１００又はこの一部に関連付けられている（特に、たとえば、図１０Ａ、１０Ｂ、及び、１０Ｃに示されている）「マイクロサイズ」マスキングエレメント１１１０の形でもよい（図１、２、４、１０Ａ、１０Ｂ、及び、１０Ｃ）。
運搬・位置決めユニット
運搬・位置決めユニット２００は、サンプル前駆体保持ユニット１００の少なくとも一部を運搬し位置決めする。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット１０００、スクライブ・クリーブユニット１１００、及びマイクロマスク接着ユニット１２００）に関連して、運搬・位置決めユニット２００、及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。運搬・位置決めユニット２００及びこの選択されたコンポーネントは、図７Ａ−７Ｂ及び図１１Ａ−１１Ｂにも示されている。
図４を参照すると、運搬・位置決めユニット２００は、（ｉ）ｘ軸移動サブアセンブリ２１０、（ｉｉ）ｙ軸移動サブアセンブリ２２０、（ｉｉｉ）ｚ軸移動サブアセンブリ２３０、及び（ｉｖ）回転可能ステージサブアセンブリ２４０という主要コンポーネントを含む。
ｘ軸移動サブアセンブリ２１０、ｙ軸移動サブアセンブリ２２０、ｚ軸移動サブアセンブリ２３０、及び回転可能ステージサブアセンブリ２４０のそれぞれは、個々の軸移動サブアセンブリの制御可能な運動を可能にするモーターを含む。また、ｘ軸移動サブアセンブリ２１０、ｙ軸移動サブアセンブリ２２０、ｚ軸移動サブアセンブリ２３０、及び任意の回転可能ステージサブアセンブリ２４０のそれぞれは、個々の軸移動サブアセンブリの運動の制御を可能にするエンコーダを含む。回転可能ステージサブアセンブリ２４０は、サンプル前駆体保持ユニット１００のチャックベースアセンブリ１４０のための回転可能ステージとしての役割を果たす。
光イメージングユニット
光イメージングユニット３００は、サンプル前駆体２０に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、サンプル調製方法全体のステップ及び手順を監視する。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、光イメージングユニット３００、及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。
光イメージングユニット３００は、（ｉ）顕微鏡アセンブリ３１０、（ｉｉ）カメラ３２０、及び（ｉｉｉ）フレームグラバという主要コンポーネントを含む。光イメージングユニット３００好ましい構造的かつ機能的な特長及び特徴は以下の通りである。
顕微鏡アセンブリ３１０は複数の対物レンズを含む。カメラ３２０は、たとえば、ＣＣＤカメラである。フレームグラバは、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００（図１、２、８）に組み込まれているコンピュータ化された制御ユニット１３０２の一部としてのソフトウェア及び／又はハードウェアとして組み込まれている。光イメージングユニット３００は、処理された画像を生成するため、画像処理及び分析ソフトウェアアルゴリズムを使用して処理される未加工画像を生成する。
一例として、サンプル前駆体２０が半導体タイプの材料（すなわち、（ウェハの）単一ダイ、ウェハセグメント、又はウェハ全体）であると、光イメージングユニット３００を用いて、光学的にイメージ化され、認識され、特定される、サンプル前駆体２０上に位置している典型的な例示となるターゲット形状特徴は、ウェハ製造中のリソグラフィックプロセスに関係するような欠陥、アーティファクト、及び／又は特定の特徴である。
サンプル前駆体２０に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージ化し、認識し、特定し、サンプル調製方法全体のステップ及び手順を監視する光イメージングユニット３００の主要機能に加えて、光イメージングユニット３００は、マーキング装置を使用して、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）をマーキングする（任意の）ステップ（ｋ）を実行するために使用され得る。本発明の第１の特定の代替的な好ましい実施形態では、サンプル調製システム１０において、（任意の）ステップ（ｋ）を実行するため、マーキング装置は光イメージングユニット３００に対応している。本実施形態によれば、顕微鏡アセンブル３１０のレンズヘッドのうちの１つは、対物レンズを収容せずに、代わりに、図１４Ａ及び１４Ｂに概略的に示されているように、たとえば、円３９０を用いて、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔをサンプル前駆体２０の表面にマーキングするため後で使用されるばね式インク印刷ヘッドが上に着座させられている。
ピックアンドプレイスユニット
ピックアンドプレイスユニット４００は、初期位置からその他の機能的に依存した位置へサンプル前駆体２０及びサンプル調製システム１０の種々の選択されたコンポーネントをピックアンドプレイスする。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、ピックアンドプレイスユニット４００、及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。ピックアンドプレイスユニット４００及びこの選択されたコンポーネントは、図７Ａ−７Ｂ及び図１１Ａ−１１Ｂにも示されている。
ピックアンドプレイスユニット４００は、（ｉ）サンプル前駆体保持開口部（図４に示されていない）、（ｉｉ）接着剤塗布ニードル開口部（図４に示されていない）という主要コンポーネントを含む。開口部の空気圧及び電子制御は、接着剤が塗布されたコンポーネントへの力の印加の制御も可能であるように、それぞれ空気圧制御ユニット８００、及びエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００によって実行される。
ピックアンドプレイスユニット４００は、サンプル前駆体２０、又はサンプル調製システム１０のうちの１個以上のコンポーネント、すなわち接着剤塗布ニードル、マスキングエレメント、又は／及び処理（切断、搭載）された形式のサンプル前駆体を、初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスする。
より詳細には、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００は、サンプル前駆体保持ユニット１００（図３）の初期場所又は位置（たとえば、チャックベースアセンブリ１４０上）から少なくとも１個のその他の場所又は位置（たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）上）までサンプル試料２０をピックアンドプレイスする。
より詳細には、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００は、（サンプル前駆体２０を典型的な側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に接着させる最終段階を描く図７Ａ及び７Ｂに示されているように）接着インターフェイスアセンブリ７００の接着剤塗布ニードル、たとえば、接着剤塗布サブアセンブリ７０２の接着剤塗布ニードル７０６をピックアンドプレイスする。
より詳細には、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００は、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００又はその一部に動作的に関連付けられているマスキングエレメント、たとえば、（特に、たとえば、図３に示されている）マクロサイズマスキングエレメント３０の形をしているマスキングエレメントをピックアンドプレイスする（図１、２、４、７Ａ、７Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂ）。
ピックアンドプレイスユニット４００は、本発明のサンプル調製方法の実施中の如何なる段階でも、サンプル前駆体２０の厚さの測定を支援する第１の付加的な機能を有する。ピックアンドプレイスユニット４００は、接着インターフェイス組立体７００を用いて、サンプル前駆体２０をサンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）に接着させることを伴うステップ（ｇ）の接着プロセスの実行中に、制御可能な接着力をサンプル前駆体２０に印加する第２の付加的な機能を有する。
本発明のサンプル調製システム１０のピックアンドプレイスユニット４００を使用する実例となる例は、サンプル前駆体サポート構造体１２０の一部１２１に接着させられた材料、たとえば、処理（切断及び搭載）された形式のサンプル前駆体２０を、初期位置から別の機能的に従属した位置へ、ピックアンドプレイスする実例として後述されているステップ（ｄ）の実行を伴う平面観察サンプル調製プロセスの拡大斜視図を示している概略図である図１１Ａ−１１Ｂに示されている。
マイクロ溝生成ユニット
マイクロ溝生成ユニット５００は、サンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成し、マイクロ溝生成ユニット５００は、サンプル前駆体２０の表面の各マイクロ溝の深さ及び品質を制御するコンポーネントを含む。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、マイクロ溝生成ユニット５００、及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。
図５Ａ−５Ｃは、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントの拡大斜視正面図（図５Ａ）、拡大斜視下面図（図５Ｂ）、及び部分分解拡大斜視図（図５Ｃ）を示す概略図である。
マイクロ溝生成ユニット５００は、（ｉ）マイクロ溝生成エレメントアセンブリ５１０、（ｉｉ）垂直移動アセンブリ５２０、たとえば、空気軸受アセンブリ、又は、代替的に、低摩擦直動玉軸受アセンブリ、及び（ｉｉｉ）力印加アセンブリ５３０という主要コンポーネントを含む。
マイクロ溝生成エレメントアセンブリ５１０は、主要コンポーネント、すなわち（１）マイクロ溝生成エレメント５１２、及び（２）マイクロ溝生成エレメントホルダーアセンブリ５１３を含む。
マイクロ溝生成エレメント５１２は、好ましくは、マイクロ溝生成チップが付いているブレード又はナイフである。ブレード又はナイフのマイクロ溝生成チップは、好ましくは約１００ナノメートル未満、より好ましくは約３０ナノメートル未満、最も好ましくは約２０ナノメートル未満の半径を持つ。ブレード又はナイフのマイクロ溝生成チップは、好ましくは、天然若しくは人工ダイヤモンド、又は、ダイヤモンド様材料で作られている。マイクロ溝生成エレメント５１２はシステム消耗品である。マイクロ溝生成エレメントアセンブリ５１０は、マイクロ溝生成エレメント５１２の交換を容易にできるようにするため、垂直移動アセンブリ５２０へ容易に着脱可能である。
垂直移動アセンブリ５２０は、主要コンポーネント、すなわち（１）軸受サブアセンブリ５２２、たとえば、空気軸受サブアセンブリ、又は、代替的に、低摩擦直動玉軸受サブアセンブリ、及び（２）マイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ５２４を含む。垂直移動アセンブリ（空気タイプ又は低摩擦直動玉タイプ）５２０はマイクロ溝生成エレメント５１２を垂直移動させ、サンプル前駆体２０の表面に侵入させるためのものである。
垂直移動アセンブリ５２０は、ｘ軸に関して、したがって、サンプル前駆体２０の表面に関連して、マイクロ溝生成エレメント５１２の回転自由度を許可するように、特に、マイクロ溝生成ユニット５００のハウジングに搭載可能である。これは、サンプル前駆体２０の表面へ向かうマイクロ溝生成エレメント５１２の接近角度の可変制御を可能にする。このような回転、したがって、サンプル前駆体２０の表面へ向かうマイクロ溝生成エレメント５１２の接近角度は、垂直移動アセンブリ５２０に作用し、マイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ５２４によって制御可能であるアライニングアセンブリ（たとえば、空気圧制御ユニット８００へ動作的に接続され、空気圧制御ユニット８００によって制御可能な２個の空気圧ピストン）を用いて有効にされる。
力印加アセンブリ５３０は、主要コンポーネント、すなわち（１）力発生モーター５３２、たとえば、直流（ＤＣ）モーター、及び（２）力印加アーム５３４を含む。力印加アセンブリ５３０は、制御可能な力をマイクロ溝生成エレメント５１２へ印加する。垂直移動アセンブリ５２０のマイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ５２４の動作によって、サンプル試料２０の表面へのマイクロ溝生成エレメント５１２の移動が制御される。
マイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントの代替的な実施形態は、図１及び２に示されているサンプル調製システム１０の一部として、本文書において、例示的に示されている。図１及び２に示されているサンプル調製システム１０の一部として、マイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントの代替的な実施形態としての、マイクロ溝生成ユニット５００’及びこのコンポーネントの拡大斜視正面図（図５Ｄ）、拡大斜視側面図（図５Ｅ）、及び拡大斜視部分断面下面図（図５Ｆ）を示す概略図である図５Ｄ−５Ｆを参照する。
図５Ｄ−５Ｆに示されているように、マイクロ溝生成ユニット５００’は、主要コンポーネント、すなわち（ｉ）マイクロ溝生成エレメントアセンブリ５５０、（ｉｉ）アライニングアセンブリ５６０、（ｉｉｉ）垂直移動アセンブリ５７０、及び（ｉｖ）力印加アセンブリ５８０を含む。
マイクロ溝生成エレメントアセンブリ５５０は、主要コンポーネント、すなわち（１）マイクロ溝生成エレメント５５２、及び（２）マイクロ溝生成エレメントホルダーアセンブリ５５３を含む。
マイクロ溝生成エレメント５５２は、好ましくは、マイクロ溝生成チップが付いているブレード又はナイフである。ブレード又はナイフのマイクロ溝生成チップは、好ましくは約１００ナノメートル未満、より好ましくは約３０ナノメートル未満、最も好ましくは約２０ナノメートル未満の半径を持つ。ブレード又はナイフのマイクロ溝生成チップは、好ましくは、天然若しくは人工ダイヤモンド、又は、ダイヤモンド様材料で作られている。マイクロ溝生成エレメント５５２はシステム消耗品である。マイクロ溝生成エレメントアセンブリ５５０は、マイクロ溝生成エレメント５５２の交換を容易にできるようにするため、垂直移動アセンブリ５７０へ容易に着脱可能である。
アライニングアセンブリ５６０は、主要コンポーネント、すなわち（１）回転ステージサブアセンブリ５６２、及び（２）マイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ５６４を含む。アライニングアセンブリ５６０は、マイクロ溝生成エレメント５５２によるサンプル前駆体２０の表面へ向かう接近角度及び表面への侵入を制御する。
垂直移動アセンブリ５７０は、主要コンポーネント、すなわち（１）電動式直動アクチュエータ５７２、及び（２）直動軸受サブアセンブリ５７４を含む。垂直移動アセンブリ５７０は、マイクロ溝生成エレメント５５２の垂直移動が、回転ステージサブアセンブリ５６２を介して、回転移動へ変換されるように運動をアライニングアセンブリ５６０へ伝達し、そのために、マイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ５６４は、マイクロ溝生成エレメント５５２によるサンプル前駆体２０の表面へ向かう接近角度、及び、表面への侵入を制御する。
力印加アセンブリ５８０は、力印加部材、たとえば、ばねの組という主要コンポーネントを含む。力印加アセンブリ５８０は、制御可能な力をマイクロ溝生成エレメント５５２へ印加する。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットは、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００とマイクロ溝生成ユニット５００’の何れであっても、サンプル前駆体２０の極低温セクション化中に生じるかもしれない望ましくないアーティファクトの生成を回避するために、サンプル前駆体２０のターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）内の形状特徴に隣接したサンプル前駆体２０の所定の数の層を引き離すという主な機能がある。この機能は、後述され、図６Ａ−６Ｄに示されているように、ターゲットエリアに隣接する側壁の最高品質が得られる約３ミクロンから約３０ミクロンまでの典型的な範囲を有する必要な「臨界」厚さ（臨界幅（ＣＷ））寸法を実現するために、極低温セクション化ユニット６００の細かいセクション化ブレード、たとえば、細かいセクション化ブレード６０２を使用するという主要な目的を達成することを可能にする。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットは、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’の何れであっても、例示的に説明されている、特別に設計され、構築され、作動され、サンプル前駆体２０の材料の表面における各マイクロ溝の形成及び生成中に、深さ（侵入）、深さ（侵入）の増分最小単位、及び品質の非常に正確な制御を可能にするコンポーネントを含む。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットの動作を特徴付ける第１臨界パラメータは、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’の何れであっても、マイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）、すなわち、サンプル前駆体２０の表面内のマイクロ溝生成エレメント５１２又はマイクロ溝生成エレメント５５２のそれぞれの深さ（侵入）に関係する。たとえば、サンプル前駆体２０の表面へのマイクロ溝生成エレメント５１２又はマイクロ溝生成エレメント５５２の深さ（侵入）は、好ましくは約１０ナノメートルから約１００００ナノメートルまでの範囲であり、より好ましくは約１００ナノメートルから約２０００ナノメートルまでの範囲であり、最も好ましくは約３００ナノメートルから約１５００ナノメートルの範囲である。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットの動作を特徴付ける第２臨界パラメータは、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’の何れであっても、サンプル前駆体２０の表面へのマイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２の深さ（侵入）の増分最小単位に関係する。本文書中、サンプル前駆体２０の表面へのマイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２の深さ（侵入）の増分最小単位は、マイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ、すなわちマイクロ溝深さ（侵入）制御サブセンブリ５２４及びマイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリ５６４によってそれぞれに達成可能である深さ（侵入）の最小増分ステップを指す。たとえば、サンプル前駆体２０の表面へのマイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２の深さ（侵入）の増分最小単位は、好ましくは、約３ナノメートルから約７ナノメートルの範囲である。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットの動作を特徴付ける第３臨界パラメータは、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’の何れであっても、サンプル前駆体２０の表面に生成された各マイクロ溝の品質に関係する。本文書中、サンプル前駆体２０の表面に生成された各マイクロ溝の品質は生成されたマイクロ溝の完全性を示唆する形状特徴の組を指す。このような形状特徴は、たとえば、生成されたマイクロ溝の壁に沿ったマイクロサイズ化されたクラックの欠如、生成されたマイクロ溝の壁に沿った滑らかさに関する均一性、直線性及び一貫性である。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットの複数の特徴は、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’の何れであっても、サンプル前駆体２０の極低温セクション化中に生じさせられる望ましくないアーティファクトの生成を回避するために、サンプル前駆体２０の表面のターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）内の形状特徴に隣接した所定の数のサンプル前駆体２０の層を切り離す上記の主要な機能の達成をもたらす。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットの好ましい実施形態、すなわちマイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’のそれぞれに関して、このような特徴は、（１）マイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２のそれぞれの材料のタイプ、（２）マイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２のそれぞれの構造、形態又は形状、（３）マイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２のそれぞれの先端の鋭さ又は半径、（４）サンプル前駆体２０の表面へ向かうマイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２のそれぞれの接近角度、及び（５）マイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２のそれぞれを用いて力がサンプル前駆体２０の表面へ向かって印加される方式である。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を使用する例示的な実施例は、少なくとも１個のマイクロ溝、たとえば、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０の表面に１対のマイクロ溝５９０を生成する、後述されている、ステップ（ｅ）の斜視図（図１２Ｂは図１２Ａの拡大である）を示す概略図である図１２Ａ−１２Ｂに示されている。
サンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’の主要な機能に加えて、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’は、マーキング装置を用いて、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）をマーキングする（任意の）ステップ（ｋ）を実行するため使用される。本発明の第２の特定の代替的な好ましい実施形態では、（任意の）ステップ（ｋ）を実行するため、サンプル調製システム１０において、マーキング装置は、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’の何れであるとしても、マイクロ溝生成ユニットに対応している。本実施形態によれば、マイクロ溝生成ユニット５００又５００’は、図１４Ａ及び１４Ｃに概略的に示されているように、たとえば、マイクロ溝５９０を介して、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔをサンプル前駆体２０の表面にマーキングするため使用される。
典型的な材料としてのサンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するマイクロ溝生成ユニット又は装置の例示的に説明された２つの代替的な好ましい実施形態５００又は５００’は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムの本発明の別の主な態様による全体的なサンプル調製システム１０の統合されたユニット又は装置の２つの代替的な好ましい実施形態に対応している。本発明のマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’は、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製システムと統合可能でもある。
極低温セクション化ユニット
極低温セクション化ユニット６００は、セクション化されたサンプル前駆体２０を形成するため、サンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する。極低温セクション化ユニット６００は、本発明を実施することにより後で調製されることが予定されているサンプルを形成するという特定の目的で、一連の細かいセクション化手順と粗いセクション化手順との組み合わせを用いることにより実行される。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、極低温セクション化ユニット６００及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。
図６Ａ−６Ｄは、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、方向性のある運動と共に［サンプル前駆体２０のセクション化中の垂直運動（図６Ａ−６Ｂ）、水平運動（図６Ｃ−６Ｄ）］極低温セクション化ユニット６００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示している概略図である。
極低温セクション化ユニット６００は、主要コンポーネント、すなわち（１）細かいセクション化ブレード６０２、（ｉｉ）粗いセクション化ブレード６０４、（ｉｉｉ）セクション化ブレードドライブシャフト６０６、（ｉｖ）セクション化ブレードドライブシャフトモーター６０８、及び（ｖ）極低温流体供給・制御アセンブリを含む（６１０［図４］＋６１２［図４］＋６１３［図４］＋６１４［図４、図６Ａ−６Ｄ］）。
細かいセクション化ブレード６０２は、サンプル前駆体２０のターゲット形状特徴に隣接しているサンプル前駆体２０に沿って位置している位置でサンプル前駆体２０をセクション化するする。細かいセクション化ブレード６０２を用いる主な目的は、ターゲットエリアに隣接する側壁の最高品質が得られる約３ミクロンから約３０ミクロンまでの典型的な範囲を有する必要な「臨界」厚さ（臨界幅（ＣＷ））寸法を実現することである。そのような細かい切断の深さは、約１０ミクロンから約３００ミクロンまでの範囲である値を有する。好ましくは、細かいセクション化ブレード６０２は、微細なダイヤモンド又はダイヤモンドのような粒子が注入されている樹脂又はその他の材料で作られている。
粗いセクション化ブレード６０４は、ターゲット形状特徴に隣接していないサンプル前駆体２０に沿った位置で、セクション化によって、サンプル前駆体２０を減少させる。常に、粗いセクション化ブレード６０４は、サンプル前駆体２０がサンプル前駆体サポート構造体１１０又は１２０に載せられている間に、サンプル前駆体２０及びサンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）を完全に通ってセクション化（切断、スライス）するため使用される。このような粗い切断から得られるサンプルの幅は、約５０ミクロンから約３００ミクロンまでの範囲である値を有する。このような粗い切断の典型的な幅は約１５０ミクロンの値を有する。
セクション化ブレードドライブシャフト６０６は、細かいセクション化ブレード６０２と粗いセクション化ブレード６０４との両方を駆動するシャフトとしての役目を果たす。一般に、細かいセクション化ブレード６０２及び粗いセクション化ブレード６０４のそれぞれは、その指定されたセクション化ブレードドライブシャフトを有する。セクション化ブレードドライブシャフトモーター６０８は、細かいセクション化手順及び粗いセクション化手順を可能にするためブレードドライブシャフト６０６を回転させる。セクション化ブレードドライブシャフトモーター６０８は、約４００００ｒｐｍの典型的なレートでセクション化ブレードドライブシャフト６０６を回転させる。
極低温流体供給・制御アセンブリ（６１０［図４］＋６１２［図４］＋６１３［図４］＋６１４［図４、図６Ａ−６Ｄ］）は、極低温セクション化プロセス中に、セクション化ブレード、すなわち、細かいセクション化ブレード６０２又は粗いセクション化ブレード６０４と、サンプル前駆体２０とを冷却するクーラント又は冷却剤として、極低温流体を供給し、極低温流体の使用を制御する。さらに、極低温流体は、極低温セクション化プロセス中に、セクション化ブレード、すなわち、細かいセクション化ブレード６０２又は粗いセクション化ブレード６０４と、サンプル前駆体２０とを清浄するクリーナー又は清浄剤としての機能を果たす。
極低温流体供給・制御アセンブリは、主要コンポーネント、すなわち（１）極低温流体、（２）極低温流体リザーバ６１０（図４）、（３）圧力制御機構６１３を含む極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリ６１２（図４）、及び（４）極低温流体出口ノズルサブアセンブリ６１４（図４、図６Ａ−６Ｄ）を含む。
一般に、極低温流体は、熱を吸収する容量を有する物理化学特性を示す十分に低温の一相又は二相流体の蒸発性冷却媒体であるので、クーラント又は冷却剤としての機能を果たす。好ましくは、極低温流体は、所定の形態又は形状のサンプルまで非常に正確にサンプル前駆体２０をセクション化するため、セクション化プロセス中に鋸ブレード及びサンプル前駆体２０を「乾式」冷却する二相蒸発性冷却媒体（たとえば、液体と気体の二相窒素）である。
極低温流体リザーバ６１０は、空気圧制御機構６１３を含む極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリ６１２に動作的に接続されている。圧力制御機構６１３は、極低温流体リザーバ６１０に存在する極低温流体（たとえば、液体と気体の二相窒素）の体積の変化又は変動とは無関係に、極低温流体リザーバ６１０の圧力を一定値に維持するため機能する。圧力制御機構６１３の動作は、極低温セクション化プロセス中に、極低温流体が、極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリ６１２及び極低温流体出口ノズルサブアセンブリ６１４を介して、セクション化ブレード（細かいセクション化ブレード６０２又粗いセクション化ブレード６０４）と、サンプル前駆体２０とに制御可能かつ再現可能な形で供給されることを保証する。
サンプル前駆体２０の極低温セクション化の制御性及び再現性を改善する圧力制御機構６１３の存在と、極低温流体リザーバ６１０への動作的接続と、この使用は、本願譲受人／出願人のＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ０２／０５４０４２号に開示されている極低温セクション化タイプのマイクロ分析サンプルセクション化手順に対する重大な改良を表す。特に、ＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ０２／０５４０４２号に開示されている極低温ソーイング方法は、極低温流体リザーバの圧力を一定値に維持する手順及び圧力制御機構が存在しない。したがって、この極低温ソーイング方法を使用すると、サンプル前駆体を極低温セクション化する制御性及び再現性が本質的に欠如する。
極低温セクション化ユニット６００は、所望により、廃棄物（ダスト）吸引導管の形をしたセクション化廃棄物除去アセンブリ６１６をさらに含む。セクション化廃棄物除去アセンブリ６１６は、セクション化プロセス中に生成された廃棄物材料を除去する。
極低温セクション化ユニット６００は、所望により、極低温セクション化ブレードのセクション化深さを較正するために、極低温セクション化ブレード（細かいセクション化ブレード６０２又は粗いセクション化ブレード６０４）の特徴的な寸法（典型的には直径）を測定するため使用される測定ピンアセンブリ６１８（図６Ａ−６Ｂ）をさらに含む。
セクション化されたサンプル前駆体２０を形成するため、所定の構造及びサイズまで典型的な材料としてのサンプル前駆体２０を極低温セクション化する上記の例示的に説明されている極低温セクション化ユニット６００は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムの本発明の別の主な態様による全体的なサンプル調製システム１０の統合されたユニット又は装置に対応している。本発明の極低温セクション化ユニット６００は、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製システムと統合可能でもある。
図１及び２を参照して、上述されているように、サンプル調製システム１０は、所望により、（ｇ）接着インターフェイスアセンブリ７００、（ｈ）空気圧制御ユニット８００、（ｉ）サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、（ｊ）スクライブ／クリーブユニット１０００、（ｋ）マイクロマスク接着ユニット１１００、（ｌ）振動防止ユニット１２００からなる群から選択された少なくとも１個の付加的な主要コンポーネントをさらに含む。好ましくは、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、上記の例示的に説明されているサンプル調製システムの主要コンポーネント１００、２００、３００、４００、５００及び６００と動作的に統合される形で、任意の少なくとも１個の付加的な主要コンポーネント７００及び／又は８００及び／又は９００及び／又は１０００及び／又は１１００及び／又は１２００のそれぞれにエレクトロニクスを提供し、プロセス制御を可能にするため、任意の少なくとも１個の付加的な主要コンポーネント７００及び／又は８００及び／又は９００及び／又は１０００及び／又は１１００及び／又は１２００のそれぞれにも動作的に接続されている。
（任意の）接着インターフェイスアセンブリ
（任意の）接着インターフェイスアセンブリ７００は、サンプル調製システム１０に含まれているとき、運搬・位置決めユニット２００をピックアンドプレイスユニット４００と接合できるようにする。このようなインターフェイス化は、サンプル調製システム１０内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるため必要である。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、接着インターフェイスアセンブリ７００及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。
図７Ａ−７Ｂは、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、及びピックアンドプレイスユニット４００に関連して、サンプル前駆体２０を典型的な側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に接着させる最終段階と共に（図７Ａ及び７Ｂ）、接着インターフェイスアセンブリ７００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示している概略図である。
サンプル調製システム１０のコンポーネント、たとえば、サンプル前駆体２０、マスキングエレメント、及び／又は、処理（切断及び搭載）された形式のサンプル前駆体２０を、初期位置から別の機能的に依存した位置へピックアンドプレイするピックアンドプレイスユニット４００に続いて、接着インターフェイスアセンブリ７００は、サンプル調製システム１０内のそのピックアンドプレイスされた（第１）コンポーネントを第２コンポーネントへ接着させることができる。
より詳細には、たとえば、接着インターフェイスアセンブリ７００は、たとえば、サンプル前駆体保持ユニット１００（図３）のサンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）へのサンプル前駆体２０の接着を可能にする。
より詳細には、たとえば、接着インターフェイスアセンブリ７００は、たとえば、サンプル前駆体２０、又は、処理（切断及び搭載）された形式のサンプル前駆体２０の表面へのマクロサイズマスキングエレメント３０の接着を可能にする。
接着インターフェイスアセンブリ７００は、主要なコンポーネント、すなわち（ｉ）接着剤塗布サブアセンブリ７０２、及び（ｉｉ）接着剤容器７０４を含む。
接着剤塗布サブアセンブリ７０２は、（ｉ）接着剤塗布ニードル７０６、及び（ｉｉ）接着剤塗布ニードルホルダー７０８を含む。接着剤容器７０４は、最終的に接着剤塗布ニードル７０６によってサンプル調製システム１０の任意の数の多種多様なコンポーネントへ塗布される接着剤材料を収容する。典型的な接着剤材料は、好ましくは、エポキシ又はエポキシ様材料である。接着剤がエポキシ又はエポキシ様材料である場合、好ましくは、接着剤用域７０４は、エポキシ又はエポキシ様材料の２つの成分を収容する２個の別個の容器を含む。
（任意の）空気圧制御ユニット
（任意の）空気圧制御ユニット８００は、サンプル調製システム１０に組み込まれているとき、サンプル調製システムの選択されたユニットの空気圧を制御する。
ここで、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、空気圧制御ユニット８００、振動防止ユニット１２００及びエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００と、これらのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示している概略図である図８を参照する。
空気圧制御ユニット８００は、サンプル調製システム１０の選択された主要コンポーネント、すなわちサンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、ピックアンドプレイスユニット４００、及び極低温セクション化ユニット６００の空気圧を制御する。
サンプル調製システム１０の代替的な好ましい実施形態では、サンプル調製システム１０は、所望により、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及び、振動防止ユニット１２００からなる群から選択された少なくとも１個の付加的な主要コンポーネントをさらに含み、空気圧制御ユニット８００は、このような任意の付加的な主要コンポーネントの空気圧を制御する。
空気圧制御ユニット８００は、ソレノイド、弁、ディストリビュータ、配線、真空認識アセンブリ、及び集中空気圧制御ボードといった主要コンポーネントを含む。空気圧制御ユニット８００は、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００によって電子制御される。
（任意の）サンプル前駆体サイズ減少ユニット
（任意の）サンプル前駆体サイズ減少ユニット９００は、サンプル調製システム１０に組み込まれているとき、サンプル前駆体２０のサイズ（表面積寸法）を所定のサンプル前駆体サイズまで減少させる。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、サンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニット９００及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。
サンプル前駆体サイズ減少ユニット９００を使用することは、サンプル前駆体初期サイズがサンプル最適サイズより大きいという比較に基づいて決定され、初めに供給されたサンプル前駆体が「そのままで」使用されず、所定のサイズを有するサンプル前駆体を形成するため、少なくとも１つのサイズ（表面積寸法）減少手順を用いて最初に処理される。このような所定のサイズは、使用された初期サンプル前駆体及び後で調製されるセクション化されたサンプルの特定のタイプによって、かつ、所与のサンプルを分析するため最終的に使用されるマイクロ分析技術の特定の準備要件に関係するように定められる。
サンプル前駆体サイズ減少ユニット９００は、主要コンポーネント、すなわち（ｉ）セクション化ブレード９０２、及び（ｉｉ）セクション化ブレードドライブシャフト・モーターアセンブリ９０４を含む。サンプル前駆体サイズ減少ユニット９００は、所望により、たとえば、極低温セクション化ユニット６００に含まれている極低温流体供給・制御アセンブリ（６１０［図４］＋６１２［図４］＋６１３［図４］＋６１４［図４、図６Ａ−６Ｄ］）と類似しているか又は同じである極低温流体供給・制御アセンブリをさらに含む。
サンプル前駆体サイズ減少ユニット９００は、典型的に約１００００ｒｐｍで回転するコンポーネントを有するように設計、構築、作動され、極低温セクション化ユニット６００の適切な動作のため所要の比較的高いレベルの安定性及び精度を必要としない。
（任意の）スクライブ・クリーブユニット
（任意の）スクライブ・クリーブユニット１０００は、サンプル調製システム１０に組み込まれているとき、サンプル前駆体２０の表面にスクライブ線を生成し、スクライブ線に沿ってサンプル前駆体２０を劈開する。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）に関連して、スクライブ・クリーブユニット１０００及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。
図９Ａ−９Ｂは、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、スクライブ・クリーブユニット１０００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。図９Ｃは、図９Ａに示されたスクライブ・クリーブユニット１０００の拡大斜視断面図を示している概略図である。
スクライブ・クリーブユニット１０００は、主要コンポーネント、すなわち（ｉ）スクライブアセンブリ１００２、（ｉｉ）クリーブアセンブリ１００４、及び（ｉｉｉ）表面接触感知機構１００６を含む。
スクライブアセンブリ１００２は、主要コンポーネント、すなわち（１）スクライブエレメント１００８、（２）スクライブエレメントホルダー１０１０、及び（３）スクライブエレメント力・方向制御機構１０１２を含む。スクライブエレメント１００８は、サンプル前駆体２０の表面に沿って十分に鋭いジグザグ形のスクライブ線を効率的に形成するため鋭い先端を有し、スクライブ・クリーブユニット１０００によってもさらに実行される後の劈開を容易化する。スクライブエレメント力・方向制御機構１０１２は、たとえば、ばねで負荷が加えられている。好ましくは、スクライブアセンブリ１００２は、固定した機軸を用いてベースエレメントに取り付けられ、従って、サンプル前駆体２０のスクライブされた表面に対してスクライブアセンブリ１００２を回転させることができる。
クリーブアセンブリ１００４は、主要コンポーネントとして、（１）劈開プランジャー１０１４、及び（２）劈開プランジャーハウジング・ガイドサブアセンブリ１０１６を含む。劈開プランジャー１０１４は、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００によって電子的に作動され制御される。好ましくは、クリーブアセンブリ１００４は、固定した機軸を用いてベースエレメントに取り付けられるので、サンプル前駆体２０の劈開面に対してクリーブアセンブリ１００４を回転させ、自動位置合わせさせることが可能である。
表面接触感知機構１００６は、サンプル前駆体２０の表面とスクライブアセンブリ１００２のスクライブエレメント１００８との間の接触の状態を感知する。
本発明のサンプル調製システム１０のスクライブ・クリーブユニット１０００を使用する例示的な実施例が、スクライブアセンブリ１００２を用いて、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔの表面にスクライブ線、たとえばスクライブ線１０５０を生成し（図１３Ａ）、クリーブアセンブリ１００４を用いて、スクライブ線１０５０に沿ってサンプル前駆体２０を劈開する（図１３Ｂ）、（任意の）ステップ（ｊ）の拡大斜視図を示している概略図である図１３Ａ−１３Ｂに示されている。図１３Ｂに示されているように、クリーブアセンブリ１００４によるスクライブ線１０５０に沿うサンプル前駆体２０の劈開の後、劈開されたサンプル前駆体２０の第１部分１７ａはターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含み、第２部分１７ｂはターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含まない。
サンプル前駆体２０の表面にスクライブ線を生成するスクライブ・クリーブユニット１０００のスクライブアセンブリ１００２の主要な機能に加えて、スクライブアセンブリ１００２は、マーキング装置を用いて、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔをマーキングする（任意の）ステップ（ｋ）を実行するため使用される。本発明の第３の特定の代替的な好ましい実施形態では、（任意の）ステップ（ｋ）を実行するため、サンプル調製システム１０において、マーキング装置はスクライブ・クリーブユニット１０００のスクライブアセンブリ１００２に対応している。本実施形態によれば、図１４Ａ及び１４Ｄに概略的に示されているように、スクライブアセンブリ１００２は、たとえば、スクライブ線１０９０によって、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔをマーキングするため使用される。
（任意の）マイクロマスク接着ユニット
（任意の）マイクロマスク接着ユニット１１００は、サンプル調製システム１０に組み込まれているとき、マイクロマスクをサンプル前駆体２０の表面に接着させる。
図１、２及び４を再び参照すると、図４は、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の、その他の選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、及びスクライブ・クリーブユニット１０００）に関連して、マイクロマスク接着ユニット１１００及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示している。
図１０Ａ−１０Ｂは、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロマスク接着ユニット１１００及びこのコンポーネントの拡大斜視図を示す概略図である。図１０Ｃは、図１０Ａに示されたマイクロマスク接着ユニット１１００の拡大斜視断面図を示している概略図である。
マイクロマスク接着ユニット１１００は、主要コンポーネント、すなわち（ｉ）マイクロサイズマスキングエレメント１１１０、（ｉｉ）マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリ１１２０、（ｉｉｉ）電気接点アセンブリ１１３０、（ｉｖ）ハウジングアセンブリ１１４０、（ｖ）ｙ軸移動サブアセンブリ１１５０、（ｖ）ｚ軸移動サブアセンブリ１１６０、及び（ｖｉ）光ビーム遮断センサアセンブリ１１７０を含む。
マイクロサイズマスキングエレメント１１１０は、可変性幾何構造、形態又は形状を有する電気的かつ熱的に伝導性のある材料により構成されている。マイクロサイズマスキングエレメント１１１０は、一般に、本発明により調製されたサンプルを、イオンビーム加工タイプのマイクロ分析サンプル最終調製技術、特に、ブロードイオンビーム加工タイプのマイクロ分析サンプル最終調製技術の対象とすることができる。したがって、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０は、好ましくは、後のサンプル最終調製手順において実行される最終薄片化プロセス中に、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０のイオン加工（材料除去）レートが、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０が置かれている材料のイオン加工レートと適合するような材料と、幾何学的構造、形態又は形状とからなる。
マイクロサイズマスキングエレメント１１１０を構成する典型的な材料は、カーボン材料、セラミック材料、金属（純粋金属又は金属合金）材料、及びこれらの複合材料である。このような材料の典型的な幾何学的構造、形態又は形状は、円筒形、長方形、及び台形である。円筒形に構成された材料の典型的な直径は、約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲である。長方形に構成された材料の典型的な断面又は側面は、約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲である。
マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリ１１２０は、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０を保持し、電流をマイクロサイズマスキングエレメント１１１０へ伝達する導電性ワイヤを格納する。
電気接点アセンブリ１１３０（図１０Ｃ）は、たとえば、導電性ワイヤ等の電気導体を介して、マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリ１１２０へ電流を伝達する。
ハウジングアセンブリ１１４０は、マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリ１１２０及び電気接点アセンブリ１１３０を収容する。ハウジングアセンブリ１１４０は、ｙ軸移動サブアセンブリ１１５０に対してｙ軸の周りに回転可能であることによって自動位置合わせを行う能力がある。
Ｙ軸移動サブアセンブリ１１５０は、ばね式ピストン１１５２を含み、ｙ軸に沿って初期位置から動作位置までのマイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリ１１２０の移動を可能にする。
Ｚ軸移動サブアセンブリ１１６０は、電動式ドライブシャフト１１６４を含み、ｚ軸に沿って初期位置から動作位置までのマイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリ１１２０の移動を可能にする。
光ビーム遮断センサアセンブリ１１７０（図１０Ａ）は、マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリ１１２０のある特定の位置を感知する。典型的なタイプの光ビーム遮断センサアセンブリ１１７０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）又はペア化されたＬＥＤ及び光検出器アセンブリである。
例示的に後述されている、マイクロマスクをサンプル前駆体２０の表面に接着させる（任意の）ステップ（ｍ）に従って、マイクロマスク接着ユニット１１００が使用される本発明の２つの主な特定の実施形態がある。第１の特定の実施形態では、（任意の）ステップ（ｍ）は、予め極低温セクション化されたサンプル前駆体２０の表面に、所定の位置で、かつ、約５０ナノメートルから約１５０ナノメートルの範囲であり、典型的に約１００ナノメートルである位置決め精度で、マイクロマスクを接着させるマイクロマスク接着ユニット１１００を使用することにより実行され、サンプル前駆体は上記の例示的に説明されているステップ（ｆ）によって極低温セクション化されている。代替的に、第２の特定の実施形態では、（任意の）ステップ（ｍ）は、サンプル前駆体２０の表面に、所定の位置で、かつ、約５０ナノメートルから約１５０ナノメートルの範囲であり、典型的に約１００ナノメートルである位置決め精度で、マイクロマスクを接着させるマイクロマスク接着ユニット１１００を使用して実行され、サンプル前駆体２０は極低温セクション化手順の対象とされていない。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロマスク接着ユニット１１００を使用する上記の２つの主な特定の実施形態は、図１５Ａ（第１の主な特定の実施形態）、及び、図１５Ｂ−１５Ｃ（第２の主な特定の実施形態）に図解的に例示されている。図１５Ａ及び図１５Ｂ−１５Ｃは、マイクロマスク、たとえば、（円筒形状のマイクロサイズ化されたワイヤ（図１５Ａ）又は長方形状の外形（図１５Ｂ−１５Ｃ）を有する）マイクロマスキングエレメント１１１０をサンプル前駆体２０の表面に接着させる（任意の）ステップ（ｍ）を実行する２つの主な特定の実施形態のそれぞれの拡大斜視図を示している概略図である。マイクロマスク接着ユニット１１００を使用する第１の特定の実施形態は図１５Ａに示され、サンプル前駆体２０は、ステップ（ｆ）の極低温セクション化手順によって予め極低温セクション化されている。図１５Ａでは、極低温セクション化されたサンプル前駆体２０が側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１１０に接着されていることがわかる。マイクロマスク接着ユニット１１００を使用する第２の特定の実施形態は、図１５Ｂ−１５Ｃに示され、サンプル前駆体２０は極低温セクション化手順の対象とされていない。図１５Ｂ及び１５Ｃにおいて、サンプル前駆体２０は、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含むことがわかる。
典型的な材料としてのサンプル前駆体２０の表面にマイクロマスクを接着させる上記の例示的に説明されているマイクロマスク接着ユニット１１００は、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステムの本発明の別の主な態様による全体的なサンプル調製システム１０の統合したユニット又は装置に対応している。本発明のマイクロマスク接着ユニット１１００は、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製システムと統合可能でもある。
（任意の）振動防止ユニット
（任意の）振動防止ユニット１２００は、サンプル調製システム１０に組み込まれているとき、サンプル調製システム１０の動作中に、振動の発生を防止するか、又は、最小限に抑える。
ここで、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、振動防止ユニット１２００及びこのコンポーネントの拡大斜視図を表す図８（上側部）を参照する。
振動防止ユニット１２００及びこのコンポーネントは、システムサポートアセンブリ７５に直接的に搭載されるか、又は動作的に接続されている（図２及び８）。振動防止ユニット１２００は、複数の電子空気圧式及び／又は電子機械式の能動的制動アセンブリ、たとえば、図８に１２１０によってそれぞれが全体的に示されている４個の電子空気圧式能動的制動アセンブリの主要コンポーネントを含む。振動防止ユニット１２００は、振動防止ユニット１２００にエレクトロニクスを提供し、振動防止ユニット１２００のプロセス制御を可能にするエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００に動作的に接続されている。
エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ
エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、サンプル調製システム１０の主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、主要コンポーネントのプロセス制御を可能にする。
エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、サンプル調製システムの各主要コンポーネント、すなわちサンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００に動作的（構造的及び／又は機能的）に接続され、サンプル調製システム１０の個々の主要コンポーネント１００、２００、３００、４００、５００及び６００にエレクトロニクスを提供し、主要コンポーネントのプロセス制御を可能にする。図１に示されているように、サンプル調製システムの各主要コンポーネント、すなわちサンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００へのエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００の動作的（構造的及び／又は機能的）な接続は、サンプル調製システムの各主要コンポーネントからサンプル前駆体保持ユニット１００へ延びる動作的な接続線と交差する、より大きな（中央に置かれた）楕円によって示されている。
サンプル調製システム１０が、上記の例示的に説明されている（任意の）付加的な主要コンポーネント７００及び／又は８００及び／又は９００及び／又は１０００及び／又は１１００及び／又は１２００のうちの少なくとも１つを含むとき、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、付加的に含まれているサンプル調製システムの主要コンポーネントのそれぞれにも動作的（構造的及び／又は機能的）に接続され、上述のサンプル調製システムの主要コンポーネント１００、２００、３００、４００、５００及び６００と動作的（構造的及び／又は機能的）に統合される形で、個々の付加的に含まれている主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、主要コンポーネントのプロセス制御を可能にする。図１に示されているように、少なくとも１個のサンプル調製システムの付加的な各主要コンポーネント、すなわち接着インターフェイスアセンブリ７００、空気圧制御ユニット８００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００へのエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００の動作的（構造的及び／又は機能的）な接続は、任意の付加的なサンプル調製システムの各主要コンポーネントからサンプル前駆体保持ユニット１００へ延びる動作的な接続線と交差する、より大きな（中央に置かれた）楕円によって示されている。
一般に、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、任意の個数及びタイプ又は種類の以下の主要コンポーネント、すなわち集中制御パネル又はボード、少なくとも１台のコンピュータ、マイクロプロセッサ、又は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）を、関連するコンピュータソフトウェア、電源、電力変換器、コントローラ、コントローラボード、たとえば、入力／出力（Ｉ／Ｏ）及びＤ／Ａ（デジタル・アナログ）及びＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）機能といった種々の印刷回路板（ＰＣＢ）、ケーブル、ワイヤ、コネクタ、シールド、グラウンド、種々の電子インターフェイス、及びネットワークコネクタと共に含む。たとえば、図８（下側部）を再び参照すると、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、主要コンポーネント、すなわち（ｉ）コンピュータ化された制御ユニット１３０２、（ｉｉ）エレクトロニクスボード１３０４、及び（ｉｉｉ）電源モジュール１３０６を含む。コンピュータ化された制御ユニット１３０２は、たとえば、モーションコントロール及び信号インターフェイスタイプのエレクトロニクスボードと共に動くＰＣコンピュータ等のコンピュータを含む。コンピュータ化された制御ユニット１３０２は、ソフトウェア及び／又はハードウェアからなる、光イメージングユニット３００のフレームグラバをさらに含む（図１、２、３）。
非限定的な形で、図２に示されているように、サンプル調製システム１０の複数のユニット又はそのコンポーネントは、固定式又は移動可能（可動）式のテーブル、スタンド、又はフレームタイプのシステムサポートアセンブリ７５に直接的に搭載されるか、又は動作的に接続されている。システムサポートアセンブリ７５は、適切に構成されたサポートエレメント、脚、ブラケット、及びホイール等の移動可能（可動）式エレメントを含む。サンプル調製システム１０のその他のユニット又はこのコンポーネントは、システムサポートアセンブリ７５に直接的に搭載されているこれらのシステムユニット又はそのコンポーネントに搭載されている。
全体的なサンプル調製方法
本発明の別の主な態様によれば、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法が提供される。
本発明による、図１−１５に例示的に説明されているようなサンプル調製システム１０を利用するマイクロ分析のためのサンプルを調製する対応した方法は、以下の通り例示的に説明されている。本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する方法を一般的に説明する目的のため、本文書中、システムプロセスは、本発明の方法の個別のステップの少なくとも一部分、個別のステップの２個以上の部分の組み合わせ、個別のステップ全体、又は２個以上の個別のステップ全体の組み合わせを指すことが十分に理解されるべきである。
既に上述されているように、本発明は、そのアプリケーションにおいて、本文書中で特に断らない限り、以下の例示的な説明、添付図面、及び実施例に記載されているシステムのシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、及び構造と、周辺機器、ユーティリティ、アクセサリ、及び材料のタイプ、組成、構成、配置、順番、及び、個数の詳細、又はシステムの動作又は方法の手順、ステップ、及びサブステップの順番、系列、個数の詳細に限定されないことが理解されるべきである。
図１−１５を再び参照すると、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、以下の主要ステップ及びそのコンポーネント、すなわち（ａ）サンプル前駆体２０をサンプル前駆体保持ユニット１００に載せるステップと、（ｂ）運搬・位置決めユニット２００を用いて、サンプル前駆体保持ユニット１００の少なくとも一部を運搬し位置決めするステップと、（ｃ）光イメージングユニット３００を用いて、サンプル前駆体２０に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製のステップを監視するステップと、（ｄ）ピックアンドプレイスユニット４００を用いて、サンプル前駆体２０及びサンプル調製システムの選択されたコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするステップと、（ｅ）サンプル前駆体２０の表面の各マイクロ溝の深さ及び品質がマイクロ溝生成ユニット５００に含まれるコンポーネントによって制御され、マイクロ溝生成ユニット５００を用いて、サンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップと、（ｆ）極低温セクション化ユニット６００を用いて、調製されたサンプルを形成するために、サンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップとを備える。
マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、上記の各主要コンポーネントに動作的に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００を用いて、上記の主要ステップ（ａ）−（ｆ）の各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするステップをさらに含む。
サンプル前駆体の搭載
本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する方法のステップ（ａ）では、サンプル前駆体２０がサンプル前駆体保持ユニット１００に載せられる。
サンプル調製システム１０のサンプル前駆体保持ユニット１００及びそのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び３を再び参照する。さらに、サンプル前駆体２０を典型的な側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に接着する最終段階を表現する（図７Ａ）及び（図７Ｂ）と共に、サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、及びピックアンドプレイスユニット４００に関連して、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、接着インターフェイスアセンブリ７００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である図７Ａ−７Ｂが参照される。さらに、材料（たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１２０の一部に接着させられた処理（切断及び搭載）された形式のサンプル前駆体２０）を初期位置から別の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするため、ピックアンドプレイスユニット４００を使用するステップ（ｄ）の実行を含む平面観察サンプル調製プロセスの拡大斜視図を示す概略図である図１１Ａ−Ｂが参照される。
サンプル前駆体２０は、本発明のサンプル調製システム１０を例示的に説明するセクションにおいて、上述のように十分に記載され、特徴付けられ、例示されている。そこに記載されているように、すべてが本発明に従って、サンプル前駆体初期サイズとサンプル最適サイズとの比較に基づいて、初めに供給されたサンプル前駆体は、サンプル調製方法を継続するため「そのままで」使用されるか、又は、後でサンプル調製方法を継続するため使用される所定のサイズを有するサンプル前駆体を形成するため、少なくとも１つのサイズ（表面積寸法）減少手順を用いて最初に前処理される。
非限定的な形で、以下の３つの典型的なケースは、サンプルがサンプル調製方法を継続するため「そのままで」使用されるか、又は、少なくとも１つのサイズ（表面積寸法）減少手順によって、最初に前処理されるかを決定するため適用される。
＞ケース１：初めに供給されたサンプル前駆体２０の表面積寸法である、長さ及び幅のそれぞれの値が第１の所定の範囲であるならば、たとえば、第１の所定値（たとえば、約３ｍｍ）未満であり、第２の所定値（たとえば、約１ｍｍ）より大きいならば、初めに供給されたサンプル前駆体２０はこのまま方法の継続の対象とされる。
＞ケース２：初めに供給されたサンプル前駆体２０の表面積寸法である、長さ及び／又は幅の一方又は両方の値が、第２の所定の範囲であるならば、たとえば、第３の所定値（たとえば、約１８ｍｍ）未満であり、第１の所定値（たとえば、約３ｍｍ）より大きいならば、初めに供給されたサンプル前駆体２０は、所定のサイズを有するサンプル前駆体２０を形成するため、対応する一方又は両方の表面積寸法を（ケース（１）の）第１の所定値の範囲内になるように減少させる（好ましくは、自動）サンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニット９００を用いてサンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少手順の対象とされる。その後、サンプル前駆体２０は方法の継続の対象とされる。
＞ケース３：初めに供給されたサンプル前駆体２０の表面積寸法、すなわち、長さ及び／又は幅の一方又は両方の値が（ケース（２）の）第３の所定値（たとえば、約１８ｍｍ）以上であるとき、初めに供給されたサンプル前駆体２０は、最初にマクロサイズ光学検査及びマーキングの対象とされ、次に、サンプル前駆体保持ユニット１００の任意のサンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０を使用して、（手動）マクロサイズ（表面積寸法）減少手順の対象とされる。その後、ケース１又はケース２の何れかが実行される。
サンプル前駆体２０が適切なサイズを有するのに続いて、好ましくは、サンプル前駆体２０が、図３に示されているように、空気圧制御ユニット８００（図２及び９Ａ）を用いて、手動でチャックベースアセンブリ１４０に搭載される。
ステップ（ａ）は、消耗品及び／又は使い捨て品、たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）、或いは、代替的に、サンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂの組と、接着インターフェイスアセンブリ７００（図７Ａ及び７Ｂ）の接着剤容器７０４及び接着剤塗布ニードル７０６との搭載を含む。したがって、所望により、本発明の実施形態が、後述されている（任意の）ステップ（ｍ）による前駆体２０から調製されたサンプルへのマイクロマスクの塗布を含むとき、ステップ（ａ）は、マイクロサイズマスキングエレメント、たとえば、マイクロマスク接着ユニット１１００（図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）のマイクロサイズマスキングエレメント１１１０の搭載をさらに含む。
ステップ（ａ）は、空気圧制御ユニット８００の一部としての真空認識アセンブリを用いて、チャックベースアセンブリ１４０に搭載されたサンプル前駆体２０の存在を認識し、搭載された消耗品の存在を認識する。
図２及び３を参照すると、サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）を含むサンプル前駆体保持ユニット１００の実施形態の場合、ステップ（ａ）は、インターフェイスアセンブリ［サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）と関連付けられた１３７ａ及び１３７ｂ、又は、サンプル前駆体サポート構造体１２０（平面観察）と関連付けられた１３７ｃ及び１３７ｄ］を用いて、サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０にサンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）を（好ましくは、手動で）取り付けるステップをさらに含む。代替的に、サンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂの組を含むサンプル前駆体保持ユニット１００の実施形態の場合、ステップ（ａ）は、サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０にサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂを（好ましくは、手動で）取り付けるステップをさらに含む。
その後、サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）、或いは、代替的に、サンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂの組が、クランプ機構１３８を含む保持又は固定機構１３４によって係止されクランプされる。その後、サンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０がチャックベースアセンブリ１４０の凹型搭載領域１４２への摺動及び取り付けが行われ、それに続いて、空気圧制御ユニット８００の一部としての真空認識アセンブリを用いて、取り付けられたサンプル前駆体サポート構造体ホルダー１３０の存在が認識される。
サンプル前駆体２０の初期サイズが十分に大きい場合、たとえば、サンプル前駆体２０がウェハセグメント（たとえば、約４０ｍｍ×４０ｍｍ）であるか、又はウェハ全体（たとえば、約３００ｍｍ径の円形状）であるとき、ステップ（ａ）は、所望により、空気圧制御ユニット８００（図２及び９Ａ）を用いて、サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０の下に構成されたガイド１５２による、サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０へのサンプル前駆体２０の手動取り付けを含む。サンプル前駆体マクロサイズ保持チャック１５０に取り付けられたサンプル前駆体２０の存在は、空気圧制御ユニット８００の一部としての真空認識アセンブリによって認識される。
例示的に説明されているように、サンプル前駆体２０上で実行されるステップ（ａ）は、代替的又は付加的に、別のサンプル調製手順中にサンプル前駆体２０の少なくとも一部を保護する目的のため、マスキングエレメント上で同様に実行される。このようなマスキングエレメントは、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００、又は、その一部と動作的に関連付けられている（特に、たとえば、図３に示されている）「マクロサイズ」マスキングエレメント３０の形式でもよく（図１、２、４、７Ａ、７Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂ）、或いは、代替的に、たとえば、マイクロマスク接着ユニット１１００又はその一部と関連付けられている（特に、たとえば、図１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃに示されている）「マイクロサイズ」マスキングエレメント１１１０の形式でもよい（図１、２、４、１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ）。
サンプル前駆体の運搬・位置決め
ステップ（ｂ）では、運搬・位置決めユニット２００を用いて、サンプル前駆体保持ユニット１００の少なくとも一部の運搬及び位置決めが行われる。
サンプル調製システム１０の運搬・位置決めユニット２００及びそのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４を再び参照する。さらに、図７Ａ−７Ｂ及び図１１Ａ−１１Ｂが参照される。
ステップ（ｂ）は、運搬・位置決めユニット２００の選択されたコンポーネントを作動し、上に定義された各システムプロセスのスタート時の初期位置へ移動する。運搬・位置決めユニット２００は、その後、サンプル前駆体２０及びシステム消耗品を載せる／降ろすのに適した位置にあるように作動される。上述されているように、消耗品は、たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１１０（側面観察）又は１２０（平面観察）と、接着インターフェイスアセンブリ７００の接着剤容器７０４及び接着剤塗布ニードル７０６である。所望により、後述されている（任意の）ステップ（ｌ）に従って、前駆体２０から調製されたサンプルにマスクを塗布することを含む本発明の実施形態の場合、運搬・位置決めユニットによって運搬され位置決めされた別のシステム消耗品は、マイクロサイズエレメント、たとえば、マイクロマスク接着ユニット１１００のマイクロサイズマスキングエレメント１１１０である（図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）。
ステップ（ｂ）は、光イメージングユニット３００がサンプル前駆体２０に位置しているターゲット形状特徴を光学的に映像化し、認識し、特定できるようにさせ、サンプル調製方法全体のステップ、手順、及び、システムプロセスを監視する目的のため、サンプル前駆体２０を運搬し、位置決めを行い、位置合わせを行うステップをさらに含む。
ステップ（ｂ）は、運搬・位置決めユニット２００が、関連するシステムユニットの間で、サンプル前駆体２０を搭載する前に、及び、サンプル前駆体２０を搭載した後に、サンプル前駆体保持ユニット１００を運搬し、位置決めするステップをさらに含む。
ステップ（ｂ）において、運搬・位置決めユニット２００は、多種多様な所要のプロセスステップを実行するため、たとえば、極低温セクション化ユニット６００を用いて、サンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する間に、ｘ運動を往復させるためさらに利用される。
光イメージング
ステップ（ｃ）において、光イメージングユニット３００を用いて、サンプル前駆体２０に位置するターゲット形状特徴が光学的に映像化され、認識され、特定され、サンプル調製のステップが監視される。
サンプル調製システム１０の光イメージングユニット３００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４が再び参照される。
ステップ（ｃ）は、以下の主要なサブステップを含む。
（ｉ）種々のシステムプロセスの実行中に最良焦点を実現する合焦アルゴリズムを実行することにより、光イメージングユニット３００を作動し動作させる。
（ｉｉ）種々のシステムプロセスの実行中に、サンプル前駆体２０の最良エッジ認識及びアライメントを実現する材料（サンプル前駆体２０）エッジ認識アルゴリズムを実行することにより、光イメージングユニット３００を作動し動作させる。
（ｉｉｉ）特定のシステムプロセスの機能に応じて、光イメージングユニット３００の所定の倍率を選択する。
（ｉｖ）オペレータ及び／又は機械入力に基づいて距離（寸法）を計算する距離（寸法）測定アルゴリズムを実行することにより光イメージングユニット３００を動作させる。
（ｖ）システムプロセスステップを光学的に監視し、監視情報及びデータを出力する。
（ｖｉ）画像情報及びデータを取得し保持する。
合焦アルゴリズム、材料（サンプル前駆体２０）エッジ認識アルゴリズム、及び、距離（寸法）測定アルゴリズムのそれぞれは、画像取得及び処理の分野で容易に入手可能なソフトウェアアルゴリズムに基づくカスタム化バージョンである。上記の各主要サブステップの間に取得された全画像は、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００に含まれるコンピュータ化された制御ユニット１３０２の一部としてソフトウェア及び／又はハードウェアとして組み込まれているフレームグラバを用いてデジタル化される（図１、２、８）。
サンプル前駆体及びシステムコンポーネントのピックアンドプレイス
ステップ（ｄ）において、ピックアンドプレイスユニット４００を用いて、サンプル前駆体２０及びシステム１０の選択されたコンポーネントが初期位置から他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスされる。
サンプル調製システム１０のピックアンドプレイスユニット４００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４が再び参照される。さらに、図７Ａ−７Ｂ及び図１１Ａ−１１Ｂが参照される。
ピックアンドプレイスユニット４００がサンプル前駆体２０をピックアンドプレイスする本発明の特定の実施形態の場合、ステップ（ｄ）は、以下の主要サブステップを含む。
（ｉ）空気圧制御ユニット８００に接続された真空開口部を用いて、真空によって生じた力をサンプル前駆体２０の表面に印加することにより、サンプル前駆体２０を持ち上げる。次に、専用のセンサアセンブリを用いて、サンプル前駆体２０の取り出しを検証する。
（ｉｉ）以下の手順を用いて、運搬・位置決めユニット２００をピックアンドプレイスユニット４００と接合する接着インターフェイスアセンブリ７００の動作によって接着を可能にする。
（１）接着剤塗布ニードル７０６で調べることにより、接着剤容器７０４の内部の接着剤材料のレベルを測定する。
（２）正確な量の接着剤材料を取り出すように、接着剤塗布ニードル７０６を所定のレベルまで接着剤容器７０４に浸ける。
（３）正確な量の接着剤材料を第１コンポーネント（たとえば、サンプル前駆体２０又はユニットコンポーネント）の表面に塗布（施与）する。
（４）システムの第２コンポーネント（ユニットコンポーネント）を第１コンポーネント（サンプル前駆体２０）の表面にピックアンドプレイスする。より詳細には、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００は、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００又はその一部と動作的に関連付けられている（典型的な第２コンポーネントとしての）マスキングエレメント、たとえば、（特に、図３に示されている）マクロサイズマスキングエレメント３０の形をしているマスキングエレメントをピックアンドプレイスする（図１、２、４、７Ａ、７Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂ）。
（５）所定の硬化時間に亘って、２つのコンポーネントの表面の間の境界面に印加された力を印加し制御する。
本発明のサンプル調製システム１０のピックアンドプレイスユニット４００を使用して、ステップ（ｄ）を実行する例示的な実施例は、材料、たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１２０の一部１２１に接着させられた処理（切断及び搭載）された形式のサンプル前駆体２０を初期位置から別の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするステップ（ｄ）の実行を伴う平面観察サンプル調製プロセスの拡大斜視図を示す概略図である図１１Ａ−１１Ｂに示されている。
サンプル前駆体内のマイクロ溝の生成
ステップ（ｅ）では、マイクロ溝生成ユニット５００（又は５００’）を用いて、サンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝が生成され、表面内の各マイクロ溝の深さ及び品質は、マイクロ溝生成ユニット５００（又はユニット５００’）に含まれているコンポーネントによって制御される。
サンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントと、代替的なマイクロ溝生成ユニット５００’及びこのコンポーネントとの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４と、図５Ａ−５Ｃと、図５Ｄ−５Ｆとを再び参照する。
ステップ（ｅ）は、一般に、マイクロ溝生成エレメント５１２が移動及び力を制御された状態でサンプル前駆体２０の表面に侵入するように、マイクロ溝生成ユニット５００（又は５００’）を作動することにより実行される。直ぐ後に、サンプル前駆体２０の表面に侵入するマイクロ溝生成エレメント５１２の様々な特定のモードが記載されている。
侵入の第１の特定のモードによれば、マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）は、サンプル前駆体２０の表面の垂直傾斜を測定するため利用される。この手順は、運搬・位置決めユニット２００のｚ軸移動サブアセンブリ２３０を作動し、マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の先端を表面の第１の所定の位置と接触させることにより実行される。サンプル前駆体２０の表面は、その後、ｘ軸に沿って所定の距離を運搬され、マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の垂直移動が測定され記録される。この結果、サンプル前駆体２０の表面の勾配の計算が行われる。マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の接近角度は、その後、測定された勾配の値に応じて揃えられる。マイクロ溝形成手順の作動は、ｚ軸移動サブアセンブリ２３０を用いて、サンプル前駆体２０をｚ軸に沿って所定の位置まで上昇させ、その後に、マイクロ溝生成エレメント５１２の侵入の深さ及び力を制御したまま、力印加アセンブリ５３０（又は５８０）を作動することにより継続される。
侵入の第２の特定のモードによれば、マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）は、サンプル前駆体２０の表面の垂直傾斜を測定するため利用される。この手順は、運搬・位置決めユニット２００のｚ軸移動サブアセンブリ２３０を作動し、マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の先端を表面の第１の所定の位置と接触させることにより実行される。サンプル前駆体２０の表面は、その後、ｘ軸に沿って所定の距離を運搬され、マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の垂直移動が測定され記録される。この結果、サンプル前駆体２０の表面の勾配の計算が行われる。マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の接近角度は、その後、（測定された勾配の値に応じて揃えられるのではなく）測定された勾配の値から意図的にオフセットされる。マイクロ溝形成手順の作動は、ｚ軸移動サブアセンブリ２３０を用いて、サンプル前駆体２０をｚ軸に沿って所定の位置まで上昇させ、その後に、マイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の侵入の深さ及び力を制御したまま、力印加アセンブリ５３０（又は５８０）を作動することにより継続される。本実施形態のこの段階で、サンプル前駆体２０は、次に、ｘ軸に沿って所定の距離だけ運搬されるので、サンプル前駆体２０に対するマイクロ溝生成エレメント５１２（又は５５２）の相対的な摺動運動を引き起こす。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットには、マイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’の何れの好ましい実施形態であるとしても、サンプル前駆体２０の極低温セクション化中に生じる望ましくないアーティファクトの生成を回避するために、サンプル前駆体２０の表面上のターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）内の形状特徴に隣接している所定の数のサンプル前駆体２０の層を切り離す上記の主要な機能を達成する複数の特徴が存在する。
本発明のサンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニットのマイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’という好ましい実施形態毎に、このような特徴は、（１）マイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２のそれぞれの材料のタイプ、（２）マイクロ溝生成エレメント５１２又は５５２のそれぞれの構成、形態、又は、形状、（３）マイクロ溝生成エレメント５１２又５５２のそれぞれの先端の鋭さ又は半径、（４）サンプル前駆体２０の表面へ向かう、マイクロ溝生成エレメント５１２又５５２のそれぞれの接近角度、及び（５）マイクロ溝生成エレメント５１２又５５２のそれぞれを用いて、力がサンプル前駆体２０の表面へ向かって印加される方式である。
本発明の、サンプル調製システム１０のマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を使用することにより、ステップ（ｅ）を実行する例示的な実施例は、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０の表面に、少なくとも１個のマイクロ溝、たとえば、１対のマイクロ溝５９０を生成する斜視図（図１２Ｂは図１２Ａの拡大図である）を示している概略図である図１２Ａ−１２Ｂに示されている。
マイクロ溝生成ユニット５００（又は５００’）を用いて、典型的な材料としてのサンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成する上記の例示的に説明されたステップ（ｅ）は、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法の本発明の別の主な態様によるサンプル調製方法全体の統合されたステップ又は手順に対応している。本発明のマイクロ溝生成ステップ又は手順は、さらに分離可能でもあり、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
サンプル前駆体の極低温セクション化
ステップ（ｆ）では、セクション化されたサンプル前駆体２０を形成するため、極低温セクション化ユニット６００を用いて、所定の構造及びサイズまでサンプル前駆体２０が極低温セクション化される。
サンプル調製システム１０の極低温セクション化ユニット６００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４と、図６Ａ−６Ｄとを再び参照する。
通常、サンプル前駆体２０の極低温セクション化は、マイクロ溝生成ユニット５００（又は５００’）によるサンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップ（ｅ）の完了後に実行される。極低温セクション化は、サンプル前駆体２０を極低温セクション化するステップ（ｆ）を実行するサブステップの様々な特定の系列に応じて、運搬・位置決めユニット２００の動作を用いて、所定の場所及び配置（姿勢）にサンプル前駆体２０を位置決めすることにより開始される。極低温セクション化プロセスの各サブステップは、細かいセクション化ブレード６０２又は粗いセクション化ブレード６０４を所定の侵入レベルまで垂直方向へ移動させることにより実行される。さらに、極低温セクション化プロセスの所与のサブステップは、運搬・位置決めユニット２００によるサンプル前駆体２０の垂直運動だけに応じて、又は、後続の水平運動に応じて実行される。極低温セクション化プロセスの最適な結果は、サンプル前駆体２０の垂直運動及び水平運動と関連付けられているパラメータを最適化することにより達成される。
細かいセクション化ブレード６０２を使用する主な目的は、側壁がターゲットエリアに隣接している最良品質の場合に、約３ミクロンから約３０ミクロンまでの典型的な範囲を有する所要の「臨界」厚さ（臨界幅（ＣＷ））寸法を達成することである。
極低温セクション化プロセスの完了の後に続いて、セクション化されたサンプル前駆体２０の露出表面は、細かいセクション化ブレード６０２又は粗いセクション化ブレード６０４の何れかを用いて平滑化又は研磨され得る。この「極低温セクション化後」の平滑化又は研磨手順は、運搬・位置決めユニット２００のｘ軸移動サブアセンブリ２１０及びｙ軸移動サブアセンブリ２２０の協調した動作及び微細な運動と、極低温流体供給・制御アセンブリの最適動作とによって実現される。平滑化又は研磨手順は、所望により、手順を強化する電流を所望により印加する他に、研磨スラリーを追加することによって実行される。
上述されているように、サンプル前駆体２０の極低温セクション化の制御性及び再現性を改善する圧力制御機構６１３の存在と、極低温流体リザーバ６１０への動作的接続と、この使用は、本願譲受人／出願人のＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ０２／０５４０４２号に開示されている極低温セクション化タイプのマイクロ分析サンプルセクション化手順に対する重大な改良を表す。特に、ＰＣＴ国際特許出願公開第ＷＯ０２／０５４０４２号に開示されている極低温ソーイング方法は、極低温流体リザーバの圧力を一定値に維持する手順及び圧力制御機構が存在しない。したがって、この極低温ソーイング方法を使用すると、サンプル前駆体を極低温セクション化する制御性及び再現性が本質的に欠如する。
極低温セクション化ユニット６００を用いて、セクション化されたサンプル前駆体２０を形成するために、典型的な材料としてのサンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する上記の例示的に説明されているステップ（ｆ）は、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法の本発明の別の主な態様によるサンプル調製方法全体の統合されたステップ又は手順に対応している。本発明の極低温セクション化ステップ又は手順は、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
上述されているように、本発明のマイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、所望により、（ｇ）運搬・位置決めユニット２００をピックアンドプレイスユニット４００と接合できるようにする接着インターフェイスアセンブリ７００を用いて、サンプル調製システム１０内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるステップと、（ｈ）空気圧制御ユニット８００を用いて、サンプル調製システム１０の選択された主要コンポーネント（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、ピックアンドプレイスユニット４００、及び極低温セクション化ユニット６００）の空気圧を制御するステップと、（ｉ）サンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニット９００を用いて、サンプル前駆体２０のサイズ（表面積寸法）を所定のサンプル前駆体サイズまで減少させるステップと、（ｊ）スクライブ・クリーブユニット１０００を用いて、サンプル前駆体２０の表面にスクライブ線を生成し、スクライブ線に沿ってサンプル前駆体２０を劈開するステップと、（ｋ）マーキング装置を用いて、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）をマークするステップと、（ｌ）選択されたサンプル調製システムの主要コンポーネントを用いて、マクロマスクをサンプル前駆体２０の表面に接着させるステップと、（ｍ）マイクロマスク接着ユニット１１００を用いて、マイクロマスクをサンプル前駆体２０の表面に接着させるステップと、（ｎ）振動防止ユニット１２００を用いて、サンプル調製システム１０の動作中に振動の発生を防止するか又は最小限に抑えるステップとからなる群から選択された少なくとも１つの付加的な主要ステップ（及びこのコンポーネント）をさらに含む。
マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、前述のサンプル調製方法の主要ステップ（ａ）−（ｆ）のそれぞれと動作的に統合されるように、前述の少なくとも１つの付加的な主要ステップ（ｇ）−（ｎ）のそれぞれの各主要コンポーネントと動作的に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００を用いて、前述の少なくとも１つの付加的な主要ステップ（ｇ）−（ｎ）のそれぞれの各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするステップをさらに含む。
（任意の）第１コンポーネントの第２コンポーネントへの接着
（任意の）ステップ（ｇ）では、運搬・位置決めユニット２００をピックアンドプレイスユニット４００と接合できるようにする接着インターフェイスアセンブリ７００を用いて、サンプル調製システム１０内の第１コンポーネントが第２コンポーネントに接着される。
サンプル調製システム１０の接着インターフェイスアセンブリ７００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４と、図７Ａ−７Ｂとを再び参照する。
接着インターフェイスアセンブリ７００を用いて、サンプル調製システム１０内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させることは、ステップ（ｄ）の実行に関連して、完全に上述されている。特に、ステップ（ｇ）の接着は、以下の手順により、運搬・位置決めユニット２００とピックアンドプレイスユニット４００とのインターフェイスをとる接着インターフェイスアセンブリ７００の動作によって実行される。
（１）接着剤塗布ニードル７０６で調べることにより、接着剤容器７０４の内部の接着剤材料のレベルを測定する。
（２）正確な量の接着剤材料を取り出すように、接着剤塗布ニードル７０６を所定のレベルまで接着剤容器７０４に浸ける。
（３）正確な量の接着剤材料を第１コンポーネント（たとえば、サンプル前駆体２０又はユニットコンポーネント）の表面に塗布（施与）する。
（任意の）システムコンポーネントの空気圧の制御
（任意の）ステップ（ｈ）では、空気圧制御ユニット８００を用いて、サンプル調製システム１０の選択された主要コンポーネントの空気圧が制御される。
サンプル調製システム１０の空気圧制御ユニット８００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４と、図８Ａとを再び参照する。
サンプル調製システム１０の選択された各主要コンポーネント、すなわちサンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、ピックアンドプレイスユニット４００、及び極低温セクション化ユニット６００、並びに、任意の付加的な各主要コンポーネント、すなわち接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及び振動防止ユニット１２００の空気圧は、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００を介して電子制御される空気圧制御ユニット８００のソレノイド、弁、ディストリビュータ、配線、真空認識アセンブリ、及び集中空気圧制御ボードといった主要コンポーネントの動作によって制御される。
（任意の）サンプル前駆体のサイズ減少
（任意の）ステップ（ｉ）では、サンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニット９００を用いて、サンプル前駆体２０のサイズ（表面積寸法）が所定のサンプル前駆体サイズに減少される。
サンプル調製システム１０のサンプル前駆体サイズ減少ユニット９００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４を再び参照する。
（任意の）ステップ（ｉ）において、サンプル前駆体サイズ（表面積寸法）減少ユニット９００のセクション化ブレード９０２、及び、セクション化ブレードドライブシャフト・モーターアセンブリ９０４である主要コンポーネントを用いて、サンプル前駆体２０のサイズ（表面積寸法）が所定のサンプル前駆体サイズに減少される。
マイクロ減少手順は、サンプル前駆体２０のサイズ（表面積寸法）を減少させるステップ（ｉ）を実行するサブステップの様々な特定の系列に応じて、運搬・位置決めユニット２００の動作によって、サンプル前駆体２０を所定の場所及び構造（姿勢）に位置決めすることによって開始される。サイズ減少プロセスの各サブステップは、セクション化ブレード９０２を所定の侵入のレベルまで垂直方向に移動させることによって実行される。ステップ（ｉ）は、所望により、極低温セクション化ユニット６００を用いて、サンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化することに関連して、ステップ（ｆ）について記載されているのと同様に、極低温冷却と共に実行される。このような実施形態によれば、サンプル前駆体サイズ減少ユニット９００は、所望により、極低温セクション化ユニット６００に含まれているものと類似した極低温流体供給・制御アセンブリをさらに含む。
ステップ（ｉ）は、典型的に約１００００ｒｐｍで回転するコンポーネントを有するように設計、構築、作動されたサンプル前駆体サイズ減少ユニット９００によって実行され、極低温セクション化ユニット６００の適切な動作のため所要の比較的高いレベルの安定性及び精度を必要としない。
好ましくは、ステップ（ｉ）は、（所望により、たとえば、極低温セクション化ユニット６００に含まれている極低温流体供給・制御アセンブリ（６１０［図４］＋６１２［図４］＋６１３［図４］＋６１４［図４、図６Ａ−６Ｄ］）と類似しているか、又は、同じである極低温流体供給・制御アセンブリを含む）サンプル前駆体サイズ減少ユニット９００を使用することによって実行される。代替的な好ましい実施形態では、ステップ（ｉ）はスクライブ・クリーブユニット１０００を用いて実行される。
（任意の）サンプル前駆体上のスクライブ線の生成
（任意の）ステップ（ｊ）では、スクライブ・クリーブユニット１０００を用いて、サンプル前駆体２０の表面にスクライブ線を生成し、スクライブ線に沿ってサンプル前駆体２０を劈開する。
サンプル調製システム１０のスクライブ・クリーブユニット１０００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４と、図９Ａ−９Ｂとを再び参照する。
任意のステップ（ｊ）は以下の主要サブステップを含む。
（ｉ）サンプル前駆体２０の表面にスクライブ線を生成する。
（ｉｉ）スクライブ線に沿ってサンプル前駆体２０を劈開する。
ステップ（ｊ）のサブステップ（ｉ）を実行するため、主要コンポーネント、すなわち（１）スクライブエレメント１００８、（２）スクライブエレメントホルダー１０１０、及び（３）スクライブエレメント力・方向制御機構１０１２を含むスクライブアセンブリ１００２を使用する。スクライブアセンブリ１００２は、固定した機軸を用いてベースエレメントに取り付けられ、従って、サンプル前駆体２０のスクライブされた表面に対してスクライブアセンブリ１００２を回転させることができる。鋭い先端を有し、スクライブエレメントホルダー１０１０によって保持されているスクライブエレメント１００８は、サンプル前駆体２０の表面に沿って十分に鋭くジグザグ形にされたスクライブ線を効率的に形成するため使用され、後続のサブステップ（２）の劈開を容易化する。スクライブエレメント力・方向制御機構１０１２は、たとえばばねで負荷が加えられている。スクライブ・クリーブユニット１０００の一部である表面接触感知機構１００６は、サンプル前駆体２０の表面とスクライブアセンブリ１００２のスクライブエレメント１００８との間の接触の状態を感知するため使用される。
ステップ（ｊ）のサブステップ（ｉｉ）を実行するため、主要コンポーネント、すなわち（１）劈開プランジャー１０１４、及び（２）劈開プランジャーハウジング・ガイドサブアセンブリ１０１６を含むクリーブアセンブリ１００４を使用する。クリーブアセンブリ１００４は、固定した機軸を用いてベースエレメントに取り付けられるので、サンプル前駆体２０の劈開面に対してクリーブアセンブリ１００４を回転させ、自動位置合わせさせることが可能である。劈開プランジャーハウジング・ガイドサブアセンブリ１０１６に収容されている劈開プランジャー１０１４は、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００によって電子的に作動され制御され、サブステップ（ｉ）の完了によって生成されたスクライブ線に沿ってサンプル前駆体２０を効率的に劈開する。
本発明の、サンプル調製システム１０のスクライブ・クリーブユニット１０００を用いて（任意の）ステップ（ｊ）を実行する例示的な実施例は、スクライブアセンブリ１００２を用いて、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔの表面にスクライブ線、たとえば、スクライブ線１０５０を生成し（図１３Ａ）、クリーブアセンブリ１００４を用いて、スクライブ線１０５０に沿ってサンプル前駆体２０を劈開する（図１３Ｂ）、拡大斜視図を示している概略図である図１３Ａ−１３Ｂに示されている。図１３Ｂに示されているように、クリーブアセンブリ１００４によるスクライブ線１０５０に沿うサンプル前駆体２０の劈開の後、劈開されたサンプル前駆体２０の第１部分１７ａはターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含み、第２部分１７ｂはターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含まない。
（任意の）サンプル前駆体上のターゲットエリア（ＲＯＩ）のマーキング
（任意の）ステップ（ｋ）では、マーキング装置を用いて、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）をマーキングする。
サンプル前駆体２０に対象領域（ＲＯＩ）をマーキングするため、光イメージングユニット３００、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’、又はスクライブ・クリーブユニット１０００と、これらのコンポーネントを使用する上記の例示的な説明と共に、図１、２、及び、４と、図５Ａ−５Ｃと、図５Ｄ−５Ｆと、図９Ａ−９Ｂとが参照される。
（任意の）ステップ（ｋ）は本発明の以下の特定の好ましい実施形態の何れか１つに従って実行される。
図１４Ａ及び１４Ｂに概略的に示されているように、サンプル調製システム１０において（任意の）ステップ（ｋ）を実行する本発明の第１の特定の代替的な好ましい実施形態では、マーキング装置は光イメージングユニット３００に対応している。本実施形態によれば、顕微鏡アセンブリ３１０のレンズヘッドのうちの１つは対物レンズを収容せずに、代わりに、たとえば、円３９０を用いて、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔをサンプル前駆体２０の表面にマーキングするため後で使用されるばね式インク印刷ヘッドが上に着座させられている。
図１４Ａ及び１４Ｃに概略的に示されているように、サンプル調製システム１０において（任意の）ステップ（ｋ）を実行する本発明の第２の特定の代替的な好ましい実施形態では、マーキング装置は、好ましい実施形態であるマイクロ溝生成ユニット５００又はマイクロ溝生成ユニット５００’の何れかであるマイクロ溝生成ユニットに対応している。本実施形態によれば、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’は、たとえば、マイクロ溝５９０を用いて、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔをサンプル前駆体２０の表面にマーキングするため使用される。
図１４Ａ及び１４Ｄに概略的に示されているように、サンプル調製システム１０において（任意の）ステップ（ｋ）を実行する本発明の第３の特定の代替的な好ましい実施形態では、マーキング装置は、スクライブ・クリーブユニット１０００のスクライブアセンブリ１００２に対応している。本実施形態によれば、スクライブアセンブリ１００２は、たとえば、スクライブ線１０９０によって、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔをマーキングするため使用される。
（任意の）サンプル前駆体へのマクロマスクの接着
（任意の）ステップ（ｌ）では、選択されたシステムユニットを用いて、サンプル前駆体２０の表面にマクロマスクを接着させる。
サンプル調製システム１０のサンプル前駆体保持ユニット１００、ピックアンドプレイスユニット４００、及び、接着インターフェイスアセンブリ７００と、これらのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２、３及び４と、図７Ａ−７Ｂとを再び参照する。
上述されているように、サンプル前駆体２０上で実行される上記の例示的に説明されているサンプル前駆体保持ユニット１００及びこのコンポーネントの機能は、代替的又は付加的に、マスキングエレメント上で同様に実行され、ここで、マスキングエレメントは、必ずしも本発明によって実施されるとは限らない別のサンプル調製手順中にサンプル前駆体の少なくとも一部を保護する目的のため、サンプル前駆体２０等のサンプル前駆体の少なくとも一部をマスクするエレメントを指す。このようなマスキングエレメントは、たとえば、ピックアンドプレイスユニット４００又はその一部と動作的に関連付けられている（特に、たとえば、図３に示された）「マクロサイズ」マスキングエレメント３０の形式でもよい（図１、２、４、７Ａ、７Ｂ、１１Ａ及び１１Ｂ）。
任意のステップ（ｌ）は以下の主要サブステップを含む。
（ｉ）マイクロ溝生成ユニット５００（又は５００’）を使用することにより、上記のステップ（ｅ）に従って、サンプル前駆体２０の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成する。
（ｉｉ）生成された各マイクロ溝がマクロマスク３０に関して拡張され、したがって、極低温セクション化ユニット６００によるその後の極低温セクション化の対象とするため光イメージングユニット３００によって見えるように、ステップ（ｇ）の接着手順によって、所定の場所で所定の構造（姿勢）に応じてマクロマスク３０をサンプル前駆体２０の表面に接着させる。したがって、マイクロ溝は、上述されているように、ステップ（ｆ）の極低温セクション化手順を実行するマークとしての役目を果たす。
任意のステップ（ｌ）のマクロマスク接着手順の主な目的は、調製されたサンプルを容易に、イオンビーム加工を含むような後続のマイクロ分析サンプル最終調製技術の対象とできるようにすることである。このようなサンプル最終調製技術は、本発明を実施する様々な典型的な特定の好ましい実施形態の少なくとも４種類の主要なカテゴリー、すなわち（Ａ）ＴＥＭ側面観察（断面）、（Ｂ）ＴＥＭ平面（二次元）観察、（Ｃ）ＳＥＭ側面観察（断面）、及び（Ｄ）裏面露出に関連している。
選択されたシステムユニットを用いて、典型的な材料としてのサンプル前駆体２０の表面にマクロマスクを接着させる上記の例示的に説明されているステップ（ｌ）は、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法の本発明の別の主な態様によるサンプル調製方法全体の統合されたステップ又は手順に対応している。本発明のマクロマスク接着ステップ又は手順は、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
（任意の）サンプル前駆体へのマイクロマスクの接着
（任意の）ステップ（ｍ）では、マイクロマスク接着ユニット１１００を用いて、サンプル前駆体２０の表面にマイクロマスクを接着させる。
サンプル調製システム１０のマイクロマスク接着ユニット１１００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４と、図１０Ａ−１０Ｂと、図１０Ｃとを再び参照する。
（任意の）ステップ（ｍ）が、マイクロマスクをサンプル前駆体２０の表面に接着させるマイクロマスク接着ユニット１１００を使用することにより実行される本発明の２つの主な特定の実施形態がある。第１の特定の実施形態では、（任意の）ステップ（ｍ）は、予め極低温セクション化されたサンプル前駆体２０の表面にマイクロマスクを接着させるため実行され、サンプル前駆体は上記の例示的に説明されているステップ（ｆ）によって極低温セクション化されている。代替的に、第２の特定の実施形態では、（任意の）ステップ（ｍ）は、サンプル前駆体２０の表面にマイクロマスクを接着させるため実行され、サンプル前駆体２０は極低温セクション化手順の対象とされていない。
（任意の）ステップ（ｍ）が、極低温セクション化されたサンプル前駆体２０の表面にマイクロマスクを接着させるマイクロマスク接着ユニット１１００を使用することにより実行される本発明の第１の特定の実施形態では、任意のステップ（ｍ）は、以下の主要サブステップを含む。
（ｉ）空気圧制御ユニット８００の一部として真空認識アセンブリを使用することにより、サンプル前駆体保持ユニット１００のチャックベースアセンブリ１４０に搭載されたマイクロサイズマスキングエレメント１１１０の存在を認識する。
（ｉｉ）光イメージングユニット３００の動作と共に、運搬・位置決めユニット２００を使用することにより、チャックベースアセンブリ１４０に搭載されたマイクロサイズマスキングエレメント１１１０を運搬し位置決めする。
（ｉｉｉ）Ｙ軸移動サブアセンブリ１１５０を（光イメージングユニット３００の下にある）動作位置まで移動させる。
（ｉｖ）図１０Ａ−１０Ｂ及び図１０Ｃに示されているように、ハウジングアセンブリ１１４０を用いて、チャックベースアセンブリ１４０からマイクロサイズマスキングエレメント１１１０を取り出す。
（ｖ）空気圧制御ユニット８００の真空認識アセンブリを用いて、ハウジングアセンブリ１１４０によって取り出されているマイクロサイズマスキングエレメント１１１０の存在を認識する。
（ｖｉ）ピックアンドプレイスユニット４００を用いて、サンプル前駆体の表面の専用エリアに接着剤を塗布する。
（ｖｉｉ）運搬・位置決めユニット２００を使用することにより、接着剤が塗布された専用エリアをマイクロサイズマスキングエレメント１１１０の下に位置決めする。
（ｖｉｉｉ）運搬・位置決めユニット２００のｚ軸移動サブアセンブリ２３０を使用することにより、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０を接着剤の中に制御可能な形で浸ける。
（ｉｘ）ｚ軸移動サブアセンブリ１１６０を使用することにより、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０に焦点を合わせる。
（ｘ）光イメージングユニット３００を使用することにより、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０のｘｙ位置を記録する。
（ｘｉ）ｚ軸移動サブアセンブリ１１６０を使用することにより、光イメージングユニット３００の焦点から外へマイクロサイズマスキングエレメント１１１０を垂直移動させる。
（ｘｉｉ）運搬・位置決めユニット２００の全コンポーネントを使用することにより、焦点から外される前にマイクロサイズマスキングエレメント１１１０によって先に占領されていた位置と一致するように、サンプル前駆体２０の表面にターゲット形状を位置決めする。
（ｘｉｉｉ）ｚ軸移動サブアセンブリ１１６０を使用することにより、サンプル前駆体２０の表面と接触するまで、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０を下方へ垂直移動させる。
（ｘｉｖ）マイクロサイズマスキングエレメント１１１０を加熱し、それによって、硬化させる目的のため、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０に電流を印加する。
（ｘｖ）溶融によって、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０のエッジを切り取るために、マイクロサイズマスキングエレメント１１１０のエッジに印加される電流を増加させる。
（ｘｖｉ）マイクロマスク接着プロセスの品質管理の形式として、サブステップ（ｉ）から（ｘｖ）の光学的照合を実行する。
（任意の）ステップ（ｍ）を実行するため、上記の主要サブステップ（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）及び（ｖ）を包含することは好ましいが、マイクロマスクが極低温セクション化されたサンプル前駆体２０の表面に接着させられるように、マイクロマスク接着プロセスを完了するため必要とされない。
本発明の、サンプル調製システム１０のマイクロマスク接着ユニット１１００を使用することにより（任意の）ステップ（ｍ）を実行する上記の２つの主な特定の実施形態は、図１５Ａ、及び、図１５Ｂ−１５Ｃにそれぞれ図解的に例示されている。図１５Ａ及び図１５Ｂ−１５Ｃは、マイクロマスク、たとえば、（円筒形状のマイクロサイズ化されたワイヤ（図１５Ａ）又は長方形状の外形（図１５Ｂ−１５Ｃ）を有する）マイクロマスキングエレメント１１１０をサンプル前駆体２０の表面に接着させる。マイクロマスク接着ユニット１１００を使用する第１の特定の実施形態は図１５Ａに示され、サンプル前駆体２０は、ステップ（ｆ）の極低温セクション化手順によって予め極低温セクション化されている。図１５Ａでは、極低温セクション化されたサンプル前駆体２０が側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に接着されていることがわかる。マイクロマスク接着ユニット１１００を使用する第２の特定の実施形態は、図１５Ｂ−１５Ｃに示され、サンプル前駆体２０は極低温セクション化手順の対象とされていない。図１５Ｂ及び１５Ｃにおいて、サンプル前駆体２０は、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含むことがわかる。
（任意の）ステップ（ｍ）のマイクロマスク接着手順の主な目的は、イオンビーム加工などを含む後のマイクロ分析サンプル最終調製技術を容易化することである。これは、多種多様な典型的な特定の好ましい実施形態の以下の４種類の主要なカテゴリー、すなわち、（Ａ）ＴＥＭ側面観察（断面）、（Ｂ）ＴＥＭ平面（二次元）観察、（Ｃ）ＳＥＭ側面観察（断面）、及び（Ｄ）裏面露出による本発明のシステム及び対応した方法を実施することにより達成される。
マイクロマスク接着ユニット１１００を用いて、典型的な材料としてのサンプル前駆体２０の表面にマイクロマスクを接着させる上記の例示的に説明されているステップ（ｍ）は、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法の本発明の別の主な態様によるサンプル調製方法全体の統合されたステップ又は手順に対応している。本発明のマイクロマスク接着ステップ又は手順は、さらに分離可能でもあり、かつ、他のサンプル調製方法と統合可能でもある。
（任意の）振動の阻止／最小化
（任意の）ステップ（ｎ）では、振動防止ユニット１２００を用いて、サンプル調製システム１０の動作中に、振動の発生を阻止し又は最小限に抑える。
サンプル調製システム１０の振動防止ユニット１２００及びこのコンポーネントの上記の例示的な説明と共に、図１、２及び４と、図８とを再び参照する。
サンプル調製システム１０の動作中に振動の発生を阻止又は最小限に抑える（任意の）ステップ（ｎ）は、複数の電子空気圧式及び／又は電子機械式の能動的制動アセンブリ、たとえば、図８に１２１０によってそれぞれが全体的に示されている４個の電子空気圧式能動的制動アセンブリである振動防止ユニット１２００の主要コンポーネントの動作によって実行される。（任意の）ステップ（ｎ）を実行するため、振動防止ユニット１２００は、振動防止ユニット１２００にエレクトロニクスを提供し、振動防止ユニット１２００のプロセス制御を可能にするエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００に動作的に接続されている。
システムコンポーネントへのエレクトロニクス及びプロセス制御の提供
マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、上記の各主要コンポーネントに動作的に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００を用いて、上記の各主要ステップ（ａ）−（ｆ）の各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするステップをさらに含む。また、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法は、上記のサンプル調製方法の各主要ステップ（ａ）−ステップ（ｆ）と動作的に統合されるように、上記の少なくとも１つの付加的な各主要ステップ（ｇ）−ステップ（ｎ）の各主要コンポーネントに動作的に接続されているエレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティを用いて、上記の少なくとも１つの付加的な各主要ステップ（ｇ）−ステップ（ｎ）の各主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、各主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするステップをさらに含む。
一般に、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００の任意の個数、及び、タイプ又は種類の以下の主要コンポーネント、すなわち、集中制御パネル又はボード、少なくとも１台のコンピュータ、マイクロプロセッサ、又は中央処理ユニット（ＣＰＵ）は、関連するコンピュータソフトウェア、電源、電力変換器、コントローラ、コントローラボード、たとえば、入力／出力（Ｉ／Ｏ）及びＤ／Ａ（デジタル・アナログ）及びＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）機能といった種々の印刷回路板（ＰＣＢ）、ケーブル、ワイヤ、コネクタ、シールド、グラウンド、種々の電子インターフェイス、及びネットワークコネクタと共に、上述されているサンプル調製方法の各主要ステップと動作的に統合されるように、サンプル調製システムの主要コンポーネントにエレクトロニクスを提供し、主要コンポーネントのプロセス制御を可能にするため使用される。
たとえば、図８（下側部）を再び参照すると、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００は、主要コンポーネント、すなわち（ｉ）コンピュータ化された制御ユニット１３０２、（ｉｉ）エレクトロニクスボード１３０４、及び（ｉｉｉ）電源モジュール１３０６を含む。コンピュータ化された制御ユニット１３０２は、たとえば、モーションコントロール及び信号インターフェイスタイプのエレクトロニクスボードと共に動くＰＣコンピュータ等のコンピュータを含む。
本発明によるマイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム及び対応する方法は、例示的に上述されているように、複数の異なる特定の実施形態に従って実施される。本発明を実施する異なる特定の実施形態は、調製されたサンプルに後で適用される（背景の欄に簡単に要約されているように）異なる特定のマイクロ分析技術に基づき、ここで、サンプルは、対応する特定の幾何学的構造、形態又は形状と寸法とに応じて調製される。本発明のシステム及び対応する方法を実施する多種多様な典型的な特定の好ましい実施形態の４種類の主要なカテゴリーは、（Ａ）ＴＥＭ側面観察（断面）、（Ｂ）ＴＥＭ平面（二次元）観察、（Ｃ）ＳＥＭ側面観察（断面）、及び（Ｄ）裏面露出である。
ここで、図１−１５に示されているように、本発明によりマイクロ分析のためのサンプルを調製する上記のサンプル調製システム１０及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、カテゴリー（Ａ）、（Ｂ）、又は（Ｃ）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である図１６Ａ−１６Ｍ、図１７Ａ−１７Ｒ、図１８Ａ−１８Ｋ、及び図１９Ａ−１９Ｐを参照する。以下の例示的な説明及び図１６−１９の添付図面を通じて、同じ参照番号は、図１６−１９に示されている同じシステムユニット、システムサブユニット、装置、アセンブリ、サブアセンブリ、機構、構造体、コンポーネント、エレメント、構造、及び材料、並びに、図１−１５に示されている同じものを指す。
ＴＥＭ側面観察（断面）
図１６Ａ−１６Ｍは、マイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、カテゴリー（Ａ）のＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である。
図１６Ａは、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含み、本発明の実施の対象とされるべき典型的なサンプル前駆体２０を示している。
図１６Ｂ−１６Ｃは、サンプル前駆体２０をサンプル前駆体保持ユニット１００の側面観察（断面）タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に載せるステップ（ａ）、及び、ピックアンドプレイスユニット４００を用いて、初期位置からサンプル前駆体サポート構造体１１０上の位置へサンプル前駆体２０をピックアンドプレイスするステップ（ｄ）の実行を示している。
図１６Ｄは、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を用いて、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０の表面に１対のマイクロ溝５９０を生成するステップ（ｅ）の実行を示している。
図１６Ｅ−１６Ｍは、極低温セクション化ユニット６００を用いて、調製されたサンプル２５を形成するため、サンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップ（ｆ）の実行を示している。その中で、図１６Ｆは、特に、サンプル前駆体２０の表面の初期侵入又は破壊の目的のため、細かいセクション化ブレード６０２を所定の侵入レベル、たとえば、深さｄ１まで垂直移動させることによるサンプル前駆体２０の微細な切断を示している。細かいセクション化ブレード６０２は、図１６にＣＷとして示されている所要の「臨界」厚さ又は幅を実現するために主として使用される。図１６Ｇは、特に、サンプル前駆体２０の中に所定の深さｄ２まで侵入した状態でのサンプル前駆体２０の微細な切断の最終段階を表している。図１６Ｈ−１６Ｋは、特に、サンプル前駆体２０及びサンプル前駆体サポート構造体１１０を完全に切断するサンプル前駆体２０の粗い切断の段階を表している。図１６Ｍは、特に、（原料が図１６Ｉに示されているように１１１’によって指示されている）調製されたサンプルサポートエレメント１１１によって堅固に支持されているＴＥＭ側面観察（断面）で調製されたサンプル２５を表している。
ＴＥＭ平面（二次元）観察
図１７Ａ−１７Ｒは、マイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、カテゴリー（Ｂ）のＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。
ＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順は、２段階プロセスとして特徴付けられる。第１段階は、中間タイプの処理されたサンプル前駆体を調製するために有効であり、第２段階は、図１６Ｂ−１６Ｍに既に示されているＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順に含まれている類似した一連のステップ（ステップ（ｅ）を除く）に従って、最終調製されたサンプル、特に調製済みのサンプル２５を調製するのに有効である。
図１７Ａは、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含み、本発明の実施の対象とされるべき典型的なサンプル前駆体２０を示している。
図１７Ｂ−１７Ｃは、サンプル前駆体２０をサンプル前駆体保持ユニット１００の平面（二次元）観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１２０に載せるステップ（ａ）、及びピックアンドプレイスユニット４００を用いて、初期位置からサンプル前駆体サポート構造体１２０上の位置へサンプル前駆体２０をピックアンドプレイスするステップ（ｄ）の実行を示している。
図１７Ｄは、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を用いて、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０の表面に単一のマイクロ溝５９０を生成するステップ（ｅ）の実行を示している。
図１７Ｅ−１７Ｊは、中間タイプの処理済みのサンプル前駆体を調製するため、所定の構造及びサイズまでサンプル前駆体２０を極低温セクション化するステップ（ｆ）の実行を示している。その中で、図１７Ｆ−１７Ｇは、深さｄ１及びｄ２の２つの微細な切断を形成する段階を表し、図１７Ｈ−１７Ｉは、サンプル前駆体２０及びサンプル前駆体サポート構造体１２０を完全に切断するサンプル前駆体２０の粗い切断の段階を表している。
図１７Ｋ−１７Ｒは、特に、最終的な調製済みのサンプル、特に、調製済みのサンプル２７を調製するため、先に形成された中間タイプの処理されたサンプル前駆体の処理を継続するＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順の第２段階を表している。その中で、図１７Ｍ−１７Ｎは、深さｄ３の粗い切断を形成する段階を表し、図１７Ｏは、深さｄ４の微細な切断を形成するサンプル前駆体２０の微細な切断の段階を表している。
ＳＥＭ側面観察（断面）
図１８Ａ−１８Ｋは、マイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、カテゴリー（Ｃ）のＳＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である。
図１８Ａは、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含み、本発明の実施の対象とされるべき典型的なサンプル前駆体２０を示している。
図１８Ｂ−１８Ｃは、サンプル前駆体２０をサンプル前駆体保持ユニット１００の側面観察（断面）タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に載せるステップ（ａ）、及び、ピックアンドプレイスユニット４００を用いて、初期位置からサンプル前駆体サポート構造体１１０上の位置へサンプル前駆体２０をピックアンドプレイスするステップ（ｄ）の実行を示している。
図１８Ｄは、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を用いて、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０の表面に単一のマイクロ溝５９０を生成するステップ（ｅ）の実行を示している。
図１８Ｅ−１８Ｋは、極低温セクション化ユニット６００を用いて、調製されたサンプル２９を形成するため、サンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップ（ｆ）の実行を示している。その中で、図１８Ｅ−１８Ｇは、深さｄ１及び深さｄ２の２つの微細な切断を形成する段階を表し、図１８Ｈ−１８Ｋは、サンプル前駆体２０及びサンプル前駆体サポート構造体１１０を完全に切断するサンプル前駆体２０の粗い切断の段階を表している。その中で、サンプル前駆体２０の粗い切断はサンプル前駆体２０上だけで実行され、その後に、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプ及びＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順（それぞれに１６Ｅ−１６Ｍ、及び、図１７Ｅ−１７Ｊ）においてステップ（ｆ）を実行するのとは違って、サンプル前駆体サポート構造体１１０から最終的な調製済みのサンプル２９がリフトオフされることに特に注意すべきである。
ＴＥＭ側面観察（断面）
図１９Ａ−１９Ｐは、マイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、最終的な調製されたサンプルが調製済みのサンプルサポートエレメントによって支持される、カテゴリー（Ａ）のＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である。
図１９Ａは、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）、たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含み、本発明の実施の対象とされるべき典型的なサンプル前駆体２０を示している。
図１９Ｂ−１９Ｃは、サンプル前駆体２０をサンプル前駆体保持ユニット１００の側面観察（断面）タイプのサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂに載せるステップ（ａ）、及び、ピックアンドプレイスユニット４００を用いて、初期位置からサンプル前駆体サポート構造体１２５ａ及び１２５ｂ上の位置へサンプル前駆体２０をピックアンドプレイスするステップ（ｄ）の実行を示している。
図１９Ｄは、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を用いて、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０の表面に１対のマイクロ溝５９０を生成するステップ（ｅ）の実行を示している。
図１９Ｅ−１９Ｐは、極低温セクション化ユニット６００を用いて、調製されたサンプル２５を形成するため、サンプル前駆体２０を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップ（ｆ）の実行を示している。その中で、図１９Ｆは、特に、サンプル前駆体２０の表面の初期侵入又は破壊の目的のため、細かいセクション化ブレード６０２を所定の侵入レベル、たとえば、深さｄ１まで垂直移動させることによるサンプル前駆体２０の微細な切断を示している。細かいセクション化ブレード６０２は、図１９にＣＷとして示されている所要の「臨界」厚さ又は幅を実現するために主として使用される。図１９Ｇは、特に、サンプル前駆体２０の中に所定の深さｄ２まで侵入した状態でのサンプル前駆体２０の微細な切断の最終段階を表している。図１９Ｈ−１９Ｉは、特に、サンプル前駆体サポート構造体１２５ｂの除去を示し、それによって、サンプル前駆体２０を支持するサンプル前駆体サポート構造体１２５ａを所定の位置に残す。図１９Ｊは、特に、調製済みのサポートエレメントホルダー１５７によって保持又は固定されている調製されたサンプルサポートエレメント１５５を表している。図１９Ｋは、特に、サンプル前駆体２０を支持するサンプル前駆体サポート構造体１２５ａに対して適切に方向が合わされ、位置決めされ、その後に、そこに装着されるか、又は、接続される調製済みのサンプルサポートエレメントホルダー１５７を表している。図１９Ｌ−１９Ｐは、特に、粗いセクション化ブレード６０４を使用するステップ（ｆ）の実行の完了を表している。図１９Ｐは、特に、調製されたサンプル２５の側面を支持し、調製済みのサンプル２５の側面に固定されている調製されたサンプルサポートエレメント１５５を表している。
非限定的な形で、マイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、最終的な調製されたサンプルが、図１９Ａ−１９Ｐに示されているように、調製されたサンプルサポートエレメントによって支持され、カテゴリー（Ａ）のＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの上記の実施形態が、カテゴリー（Ｂ）のＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順の間に典型的な一連のステップを実行する一部として適用可能であり、最終的な調製されたサンプルが調製されたサンプルサポートエレメントによって支持されることは十分に理解されるべきである。
よって、上記の新規性及び進歩性の態様に基づいて、追加して、又は、結果として、例示的に説明され、実証されているような本発明は、複数の有益かつ有利な態様、特徴、又は、特長を有する。
本発明は、特に、半導体製造、マイクロ分析試験及び材料科学に関係して、主に、製造欠陥及び／又はアーティファクトの有無についてサンプルを検査又は調査する目的で、たとえば、電子顕微鏡技術、原子間力顕微鏡技術、及び／又は、イオン分光分析技術などによるマイクロ分析の対象となる準備ができている最終形式でサンプルを調製するため使用されるマイクロ分析サンプル最終調製技術を適用する前に実施可能である。
本発明は、サンプル前駆体のサイズの少なくとも１次元（長さ、幅、及び／又は、厚さ、深さ又は高さ）を減少させることによる、サンプル前駆体等の材料の少なくとも一部をセクション化又はセグメント化することに基づくマイクロ分析サンプル調製技術の一種である。
本発明は、サンプルを分析するため最終的に適用されるマイクロ分析技術の特定のタイプに応じて、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の主要なカテゴリーである（１）薄片化、（２）断面化、及び／又は（３）平面観察セクション化の実施中に含まれる多種多様な手順を実行するため適用可能である。本発明は、半導体材料（特に、ウェハ、ウェハセグメント、及びウェハダイ）、セラミック材料、純粋金属材料、金属合金材料、及びこれらの複合材料等の様々なタイプの材料のマイクロ分析サンプルを調製するため適用可能であり、所与の材料は単結晶、多結晶、又はアモルファスである。本発明は、多種多様なタイプのサンプル最終調製技術の何れかの対象となるのに適し、かつ、最終的に多種多様なタイプのマイクロ分析技術の何れかの対象となるのに適している全体的なエリア又は特定のサイト（ターゲット）サンプルを調製するのに適用可能である。
上記の新規性及び進歩性の態様と、有益かつ有利な態様、特徴又は特長とに基づいて、本発明は、複数の重大な制限を成功裏に克服し、これまでに知られているマイクロ分析のためのサンプルを調製する技術の範囲を拡大する。
本発明は、使用された初期サンプル前駆体及び後で調製されたセクション化されたサンプルの特定のタイプ（物理化学的な特性、特徴、及び、挙動と、寸法）に関連して、並びに、所与のサンプルを分析するため最終的に使用されるマイクロ分析技術の特定の準備要件に関連して、背景欄に既に記載されている従来技術のセクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の現状の実施に付随する種々の重大な制限及び不利点を克服する。
特に、セクション化（切断、スライス）されたサンプルを調製するため使用されるサンプル前駆体のタイプに関して、本発明は、結晶境界又はエッジとは無関係に、単結晶、多結晶、又はアモルファスタイプのサンプル前駆体材料における特定の方向のセクション化（切断、スライス）に特に適している。本発明は、互いに弱く接着している隣接層を有するサンプル前駆体を処理するのに適している。本発明は、比較的大きなサンプル前駆体、たとえば、約３００ｍｍの直径を有する半導体ウェハ全体の「インライン」初期ハンドリング及び処理に適している。
特に、後で調製されたセクション化されたサンプルのタイプに関して、本発明は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工、ブロードイオンビーム（ＢＩＢ）加工、又は、両方等の基本的にあらゆるタイプのサンプル最終調製技術を用いて後でさらにセクション化（切断、劈開、スライス、及び／又は研磨）され得るセクション化されたサンプルを調製するのに適している。後でイオンビーム加工タイプのサンプル最終調製技術の対象とされるセクション化されたサンプルの調製のため、本発明は、比例する短いイオンビーム加工時間を必要とする比較的小さなサイズの寸法を有するセクション化されたサンプルを生成可能である。このことは、イオンビーム加工プロセス中の再堆積の結果として、汚染物及びアーティファクトをサンプルに取り込む可能性を低下させることになるので、このような汚染物及びアーティファクトが、典型的なマイクロ分析技術中に必要とされる質量分析、及び、その分析を妨害する可能性を低下させる。
特に、所与のサンプルを分析するため最終的に使用されるマイクロ分析技術の特定の準備要件に関して、本発明は、一般に、ＳＥＭサンプル、ＴＥＭサンプル、ＳＴＥＭサンプル、ＥＤＳサンプル、ＡＦＭサンプル、ＳＩＭＳサンプル、又はＧＤＳサンプルの最終的な調製に適用される。本発明は、従って、一般に、不必要な数の多種多様なシステム、機器、及び、方法を必要とすることなく、基本的に任意のタイプのマイクロ分析技術、たとえば、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＳＴＥＭ、ＥＤＳ、ＡＦＭ、ＳＩＭＳ、又はＧＤＳの究極的な目的に適用可能である。さらに、本発明は、セクション化タイプのマイクロ分析サンプル調製技術の主要な各カテゴリー、すなわち、（１）薄片化、（２）断面化、及び（３）平面観察セクション化に応じた様々なタイプのセクション化されたサンプルを最終的に調製するため完全に適用可能である。
さらに、本発明は、セクション化（切断、スライス）ソーイングプロセス中にサンプル内での望ましくないマイクロサイズ化されたクラック及び／又はアーティファクトの形成をできるだけ最小限に抑えるように実施される。
明確にするため別個の実施態様で説明されている本発明の特定の特徴は単一の実施態様に組み合わせて提供することもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施態様で説明されている本発明の各種の特徴は別個に又は適切なサブコンビネーションで提供することもできる。
本願で挙げた刊行物、特許及び特許願はすべて、個々の刊行物、特許及び特許願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用又は確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。
本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更及び変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更及び変形すべてを包含するものである。
サンプル調製システム１０の典型的な好ましい実施形態を示すブロック図である。 図１に示された、本発明によるマイクロ分析のためのサンプルを調製するサンプル調製システム１０及びこの主要コンポーネント１００−１２００の典型的な好ましい実施形態の斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、サンプル前駆体保持ユニット１００及びこのコンポーネントの部分分解拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、選択されたユニット（サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、光イメージングユニット３００、ピックアンドプレイスユニット４００、マイクロ溝生成ユニット５００、極低温セクション化ユニット６００、接着インターフェイスアセンブリ７００、サンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニット９００、スクライブ・クリーブユニット１０００、及びマイクロマスク接着ユニット１１００）及びこのコンポーネントの部分分解拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視正面図（図５Ａ）、拡大斜視下面図（図５Ｂ）、及び拡大斜視部分分解図（図５Ｃ）を示す概略図である。 本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロ溝生成ユニット５００及びこのコンポーネントの代替的な実施例としてのマイクロ溝生成ユニット５００’及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視正面図（図５Ｄ）、拡大斜視側面図（図５Ｅ）、及び拡大斜視部分断面下面図（図５Ｆ）を示す概略図である。 本発明に従って、一方向性の運動（サンプル前駆体２０のセクション化中の垂直運動）と共に、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、極低温セクション化ユニット６００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、一方向性の運動（サンプル前駆体２０のセクション化中の水平運動）と共に、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、極低温セクション化ユニット６００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、サンプル前駆体２０を典型的な側面観察タイプのサンプル前駆体サポート構造体１１０に接着する最終段階を表現する（図７Ａ）及び（図７Ｂ）と共に、サンプル前駆体保持ユニット１００、運搬・位置決めユニット２００、及びピックアンドプレイスユニット４００に関連して、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、接着インターフェイスアセンブリ７００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、空気圧制御ユニット８００、振動防止ユニット１２００、エレクトロニクス・プロセス制御ユーティリティ１３００、及びこれらのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、スクライブ・クリーブユニット１０００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図（図９Ａ−Ｂ）、及び本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、図９Ａに示されたスクライブ・クリーブユニット１０００及びこのコンポーネントの拡大斜視断面図を示す概略図（図９Ｃ）である。 本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、マイクロマスク接着ユニット１１００及びこのコンポーネントの付加的な拡大斜視図を示す概略図（図１０Ａ−Ｂ）及び本発明に従って、図１及び２に示されたサンプル調製システム１０の一部として、図１０Ａに示されたマスク接着ユニット１１００及びこのコンポーネントの拡大斜視断面図を示す概略図（図１０Ｃ）である。 本発明に従って、材料（たとえば、サンプル前駆体サポート構造体１２０の一部１２１に接着された処理済みの（切断され、搭載された）形態のサンプル前駆体２０）を初期位置から別の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするために、ピックアンドプレイスユニット４００を使用するステップ（ｄ）の実行を含む平面観察サンプル調製プロセスの拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、マイクロ溝生成ユニット５００又は５００’を用いて、材料（たとえば、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０）の表面に少なくとも１個のマイクロ溝（たとえば、１対のマイクロ溝５９０）を生成するステップ（ｅ）の（図１２Ｂは図１２Ａの拡大図である）斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、スクライブ・クリーブユニット１０００のスクライブアセンブリ１００２を使用して（図１３Ａ）、材料（たとえば、指定されたターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを有するサンプル前駆体２０）の表面にスクライブ線（たとえば、スクライブ線１０５０）を生成する（任意の）ステップ（ｊ）及びスクライブ・クリーブユニット１０００のクリーブアセンブリ１００４を使用して（図１３Ｂ）、スクライブ線（スクライブ線１０５０）に沿って材料（サンプル前駆体２０）を劈開する（任意の）ステップ（ｊ）の拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、マーキング装置が光イメージングユニット３００に対応する第１実施形態において（図１４Ａ及び１４Ｂ）；マーキング装置がマイクロ溝生成ユニット５００又は５００’に対応する第２実施形態において（図１４Ａ及び１４Ｃ）、マーキング装置がスクライブ・クリーブユニット１０００のスクライブアセンブリ１００２に対応する第３実施形態において（図１４Ａ及び１４Ｄ）、マーキング装置を用いて、サンプル前駆体２０の表面にターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）（たとえば、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔ）をマークする（任意の）ステップ（ｋ）を実行する本発明の３つの特定の代替的な好ましい実施形態の拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、サンプル前駆体２０がステップ（ｆ）の極低温セクション化手順に応じて前に極低温セクション化されている第１の特定の実施形態において（図１５Ａ）、サンプル前駆体２０が極低温セクション化手順の対象にされず、ターゲットエリア又は対象領域（ＲＯＩ）Ｔを含む第２の特定の実施形態において（図１５Ｂ−１５Ｃ）、マイクロマスク、たとえば、（円筒形状のマイクロサイズ化されたワイヤを有する（図１５Ａ）又は長方形状の側面を有する（図１５Ｂ−１５Ｃ））マイクロマスキングエレメント１１１０をサンプル前駆体２０の表面上に接着させる（任意の）ステップ（ｍ）を実行する２つの主要な特定の実施形態の拡大斜視図を示す概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を示す概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ平面（二次元）観察タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＳＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＳＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。 本発明に従って、マイクロ分析のサンプルを調製するサンプル調製システム及び対応するサンプル調製方法を実施することにより、ＴＥＭ側面観察（断面）タイプのサンプル調製手順の間に実行される典型的な一連の選択されたステップの典型的な特定の好ましい実施形態を説明する概略図である。

Claims (74)

  1. （ａ）サンプル前駆体を支持しかつ保持するサンプル前駆体保持ユニットと、
    （ｂ）前記サンプル前駆体保持ユニットの少なくとも一部を運搬しかつ位置決めする運搬・位置決めユニットと、
    （ｃ）前記サンプル前駆体上に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製のステップを監視する光イメージングユニットと、
    （ｄ）前記サンプル前駆体及びシステムの選択されたコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするピックアンドプレイスユニットと、
    （ｅ）前記サンプル前駆体の表面の各マイクロ溝の深さ及び品質を制御するコンポーネントを含み、前記サンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するマイクロ溝生成ユニットと、
    （ｆ）調製されたサンプルを形成するため、前記サンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化する極低温セクション化ユニットと
    を備える、マイクロ分析のためのサンプルを調製するシステム。
  2. 前記サンプル前駆体保持ユニットは側面観察又は平面観察サンプル調製プロセス中にサンプル前駆体を支持するための少なくとも一つのサンプル前駆体サポート構造体を含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記少なくとも一つのサンプル前駆体サポート構造体は平面観察サンプル調製プロセス中に切断及び搭載された処理形式のサンプル前駆体を支持する、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記少なくとも一つのサンプル前駆体サポート構造体は調製されたサンプルの再加工のために使用される、請求項２に記載のシステム。
  5. 前記サンプル前駆体保持ユニットは二つの前記サンプル前駆体サポート構造体を含み、調製されたサンプルサポートエレメント及び調製されたサンプルサポートエレメントホルダーをさらに含む、請求項２に記載のシステム。
  6. 前記調製されたサンプルサポートエレメントホルダーはサンプル前駆体を支持する前記二つのサンプル前駆体サポート構造体のうちの一方と方向が合わされ、それに関して位置が合わされ、それに取り付けられる、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記調製されたサンプルサポートエレメントは調製されたサンプルを支持し、調製されたサンプルに固定される、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記サンプル前駆体保持ユニットは側面観察又は平面観察サンプル調製プロセス中にマスキングエレメントを支持するための又はマスキングエレメント及びサンプル前駆体を支持するための少なくとも一つのサンプル前駆体サポート構造体を含む、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記マイクロ溝生成ユニットはマイクロ溝生成エレメントを含み、前記マイクロ溝生成エレメントはマイクロ溝生成チップが付いているブレード又はナイフである、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記マイクロ溝生成チップは約１００ナノメートル未満の半径を持つ、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記マイクロ溝生成チップは約２０ナノメートル未満の半径を持つ、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記マイクロ溝生成チップはダイヤモンド又はダイヤモンド様材料から構成される、請求項９に記載のシステム。
  13. 前記マイクロ溝生成ユニットは、前記マイクロ溝生成エレメントを垂直移動し、サンプル前駆体の前記表面に侵入させるための垂直移動アセンブリをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
  14. 前記垂直移動アセンブリはサンプル前駆体の前記表面に関して前記マイクロ溝生成エレメントの回転自由度を許可するように前記マイクロ溝生成ユニット上に搭載可能である、請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記回転自由度はサンプル前駆体の前記表面へ向かう前記マイクロ溝生成エレメントの接近角度の可変制御を可能にする、請求項１４に記載のシステム。
  16. 前記接近角度は前記垂直移動アセンブリに作用するアライニングアセンブリによって実現される、請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記垂直移動アセンブリは軸受サブアセンブリ、及びマイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリを含む、請求項１３に記載のシステム。
  18. 前記マイクロ溝生成ユニットは、制御可能な力を前記マイクロ溝生成エレメントへ印加し、それによってサンプル前駆体の前記表面への前記マイクロ溝生成エレメントの制御可能な移動を与えるための力印加アセンブリをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
  19. 前記力印加アセンブリは力発生モーター及び力印加アームを含む、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記マイクロ溝生成ユニットはサンプル前駆体の前記表面へ向かう前記マイクロ溝生成エレメントの接近角度及び前記表面への侵入を制御するためのアライニングアセンブリをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
  21. 前記マイクロ溝生成ユニットは垂直移動アセンブリをさらに含み、前記垂直移動アセンブリは、前記マイクロ溝生成エレメントの垂直移動が前記アライニングアセンブリを介して回転移動に変換されるように運動を前記アライニングアセンブリに伝達し、それによって前記マイクロ溝生成エレメントによるサンプル前駆体の表面へ向かう接近角度及び前記表面への侵入を制御する、請求項２０に記載のシステム。
  22. 前記マイクロ溝生成ユニットは、制御可能な力を前記マイクロ溝生成エレメントへ印加し、それによってサンプル前駆体の前記表面への前記マイクロ溝生成エレメントの制御可能な移動を与えるための力印加アセンブリをさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
  23. 前記力印加アセンブリは１組の力印加部材を含む、請求項２２に記載のシステム。
  24. 前記表面への前記マイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）は約１０ナノメートルから約１００００ナノメートルまでの範囲である、請求項９に記載のシステム。
  25. 前記表面への前記マイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）の増分（ステップ）最小単位は約３ナノメートルから約７ナノメートルまでの範囲である、請求項９に記載のシステム。
  26. 前記マイクロ溝生成エレメントはサンプル前駆体の前記表面の垂直傾斜を測定するために使用される、請求項９に記載のシステム。
  27. 前記マイクロ溝生成ユニットはサンプル前駆体のターゲットエリア又は対象領域内の形状特徴に隣接したサンプル前駆体の所定の数の層を引き離すために使用される、請求項１に記載のシステム。
  28. 前記マイクロ溝生成ユニットはサンプル前駆体の前記表面のターゲットエリア又は対象領域を前記少なくとも一つのマイクロ溝を介してマーキングするために使用される、請求項１に記載のシステム。
  29. 前記極低温セクション化ユニットは極低温流体リザーバに存在する極低温流体の体積の変化又は変動とは無関係に極低温流体リザーバの極低温流体の圧力を一定値に維持するための圧力制御機構を含む、請求項１に記載のシステム。
  30. 前記極低温セクション化ユニットは極低温セクション化ブレードのセクション化深さを較正するために極低温セクション化ブレードの直径を測定するための測定ピンアセンブリをさらに含む、請求項２９に記載のシステム。
  31. システム内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるために前記運搬・位置決めユニットを前記ピックアンドプレイスユニットと接合できるようにするための接着インターフェイスアセンブリをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  32. 前記接着インターフェイスアセンブリはサンプル前駆体の前記表面又は切断及び搭載された処理形態のサンプル前駆体の前記表面へマスキングエレメントを接着するための接着剤塗布サブアセンブリを含む、請求項３１に記載のシステム。
  33. 前記接着剤塗布サブアセンブリは接着剤塗布ニードル及び接着剤容器を含み、前記接着剤容器はシステムの一つ以上のコンポーネントへ前記接着剤塗布ニードルによって塗布される接着剤材料を含有する、請求項３２に記載のシステム。
  34. 前記接着剤塗布ニードルは前記接着剤容器の内部の前記接着剤材料のレベルを測定するための前記接着剤容器の内部を調査するために使用される、請求項３３に記載のシステム。
  35. 前記接着剤塗布ニードルは正確な量の前記接着剤材料を取り出すように前記接着剤容器中に所定のレベルまで浸漬される、請求項３３に記載のシステム。
  36. サンプル前駆体の前記表面へマイクロマスクを接着するためのマイクロマスク接着ユニットをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  37. 前記マイクロマスク接着ユニットはマイクロサイズマスキングエレメント及びマイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリを含み、前記マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリは前記マイクロサイズマスキングエレメントを保持し、前記マイクロサイズマスキングエレメントへ電流を伝達する導電性ワイヤを含む、請求項３６に記載のシステム。
  38. 前記マイクロマスク接着ユニットは予め極低温セクション化されたサンプル前駆体の前記表面に前記マイクロマスクを接着するために使用される、請求項３６に記載のシステム。
  39. 前記マイクロマスクは約５０ナノメートル〜約１５０ナノメートルの範囲の位置決め精度で前記表面の所定の位置に接着される、請求項３８に記載のシステム。
  40. （ｇ）システム内で第１コンポーネントを第２コンポーネントに接着させるため、前記運搬・位置決めユニットを前記ピックアンドプレイスユニットと接合できるようにする接着インターフェイスアセンブリと、（ｈ）システムのコンポーネントの空気圧を制御する空気圧制御ユニットと、（ｉ）サンプル前駆体のサイズ（表面積寸法）を所定のサンプル前駆体サイズまで減少させるサンプル前駆体マイクロサイズ（表面積寸法）減少ユニットと、（ｊ）サンプル前駆体の前記表面にスクライブ線を生成し、前記スクライブ線に沿ってサンプル前駆体を劈開するスクライブ・クリーブユニットと、（ｋ）マイクロマスクをサンプル前駆体の前記表面に接着させるマイクロマスク接着ユニットと、（ｌ）システムの動作中に振動の発生を阻止するか又は最小限に抑える振動防止ユニットとからなる群から選択された少なくとも１個の付加的なコンポーネントをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  41. サンプル前駆体は半導体材料、セラミック材料、純粋金属材料、金属合金材料、ポリマー材料、複合材料、及びそれらの組合せからなる群から選択された少なくとも一つのタイプの材料を含むか又はそれから構成される、請求項１に記載のシステム。
  42. サンプル前駆体は半導体タイプの材料を含むか又はそれから構成される、請求項１に記載のシステム。
  43. 前記材料はウェハの単一ダイ、ウェハセグメント、もしくはウェハ全体であるか、又はそれを含む、請求項４２に記載のシステム。
  44. （ａ）マイクロ溝生成エレメント及びマイクロ溝生成エレメントホルダーアセンブリを含むマイクロ溝生成エレメントアセンブリと、
    （ｂ）前記マイクロ溝生成エレメントを垂直移動させ、材料の表面に侵入させる垂直移動アセンブリと、
    （ｃ）前記垂直移動アセンブリの動作によって、制御可能な力を前記マイクロ溝生成エレメントに印加する力印加アセンブリと
    を備える、材料の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成する装置。
  45. 前記マイクロ溝生成エレメントはマイクロ溝生成チップが付いているブレード又はナイフである、請求項４４に記載の装置。
  46. 前記マイクロ溝生成チップは約１００ナノメートル未満の半径を持つ、請求項４５に記載の装置。
  47. 前記マイクロ溝生成チップは約２０ナノメートル未満の半径を持つ、請求項４５に記載の装置。
  48. 前記マイクロ溝生成チップはダイヤモンド又はダイヤモンド様材料から構成される、請求項４５に記載の装置。
  49. 前記垂直移動アセンブリは材料の表面に関して前記マイクロ溝生成エレメントの回転自由度を許可するようにマイクロ溝生成装置のハウジング上に搭載可能である、請求項４４に記載の装置。
  50. 前記回転自由度は材料の表面へ向かう前記マイクロ溝生成エレメントの接近角度の可変制御を可能にする、請求項４９に記載の装置。
  51. 前記接近角度は前記垂直移動アセンブリに作用するアライニングアセンブリによって実現される、請求項５０に記載の装置。
  52. 前記垂直移動アセンブリは軸受サブアセンブリ、及びマイクロ溝深さ（侵入）制御サブアセンブリを含む、請求項４４に記載の装置。
  53. 前記力印加アセンブリは力発生モーター及び力印加アームを含む、請求項４４に記載の装置。
  54. 前記力発生モーターは直流（ＤＣ）モーターである、請求項５３に記載の装置。
  55. 前記マイクロ溝生成装置は材料の表面へ向かう前記マイクロ溝生成エレメントの接近角度及び前記表面への侵入を制御するためのアライニングアセンブリをさらに含む、請求項４４に記載の装置。
  56. 前記垂直移動アセンブリは、前記マイクロ溝生成エレメントの垂直移動が前記アライニングアセンブリを介して回転移動に変換されるように運動を前記アライニングアセンブリに伝達し、それによって前記マイクロ溝生成エレメントによって材料の表面へ向かう接近角度及び前記表面への侵入を制御する、請求項５５に記載の装置。
  57. 前記力印加アセンブリは１組の力印加部材を含む、請求項４４に記載の装置。
  58. 前記力印加アセンブリがばねである、請求項５７に記載の装置。
  59. 前記表面への前記マイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）は約１０ナノメートルから約１００００ナノメートルまでの範囲である、請求項４４に記載の装置。
  60. 前記表面への前記マイクロ溝生成エレメントの深さ（侵入）の増分（ステップ）最小単位は約３ナノメートルから約７ナノメートルまでの範囲である、請求項４４に記載の装置。
  61. 前記マイクロ溝生成エレメントは材料の表面の垂直傾斜を測定するために使用される、請求項４４に記載の装置。
  62. 材料上のターゲットエリア又は対象領域内の形状特徴に隣接した材料の所定の数の層を引き離すために使用される、請求項４４に記載の装置。
  63. 材料の表面上のターゲットエリア又は対象領域を少なくとも１つのマイクロ溝を介してマーキングするために使用される、請求項４４に記載の装置。
  64. （ａ）材料のターゲット形状特徴に隣接している材料に沿った場所にある位置で材料をセクション化する細かいセクション化ブレードと、
    （ｂ）セクション化によって、前記ターゲット形状特徴に隣接していない材料に沿った位置で材料を減少させる粗いセクション化ブレードと、
    （ｃ）前記細かいセクション化ブレード及び前記粗いセクション化ブレードの両方を駆動するセクション化ブレードドライブシャフトと、
    （ｄ）前記ブレードドライブシャフトを回転させるセクション化ブレードドライブシャフトモーターと、
    （ｅ）極低温セクション化プロセス中に、前記細かいセクション化ブレード及び前記粗いセクション化ブレードのうちの少なくとも一方と材料とを冷却するクーラント又は冷却剤としての極低温流体を供給し、その使用を制御し、（ｉ）極低温流体、（ｉｉ）極低温流体リザーバ、（ｉｉｉ）前記極低温流体リザーバ内に存在する前記極低温流体の体積の変化又は変動とは無関係に前記極低温流体リザーバの圧力を一定値に維持する圧力制御機構を含む極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリ、及び、（ｉｖ）極低温流体出口ノズルサブアセンブリを含む極低温流体供給・制御アセンブリと
    を備える、材料を極低温セクション化する装置。
  65. 前記セクション化ブレードのセクション化深さを較正するために前記細かいセクション化ブレード及び前記粗いセクション化ブレードの少なくとも一方の直径を測定するための測定ピンアセンブリをさらに含む、請求項６４に記載の装置。
  66. （ａ）円筒形、長方形、及び台形からなる群から選択された幾何学的な構造、形態、又は形状を有し、前記円筒形構造の直径が約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲であり、前記長方形構造の断面又は側面が約６ミクロンから約２５ミクロンまでの範囲であるマイクロサイズマスキングエレメントと、
    （ｂ）マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリと、
    （ｃ）電気接点アセンブリと、
    （ｄ）ハウジングアセンブリと、
    （ｅ）ｙ軸移動サブアセンブリと、
    （ｆ）ｚ軸移動サブアセンブリと、
    （ｇ）光ビーム遮断センサアセンブリと
    を備える、マイクロマスクを材料の表面に接着させる装置。
  67. 前記マイクロサイズマスキングエレメントホルダーアセンブリは前記マイクロサイズマスキングエレメントを保持し、前記マイクロサイズマスキングエレメントに電流を伝達する導電性ワイヤを含む、請求項６６に記載の装置。
  68. 予め極低温セクション化された材料の表面へ前記マイクロマスクを接着するために使用される、請求項６６に記載の装置。
  69. 前記マイクロマスクは約５０ナノメートル〜約１５０ナノメートルの範囲の位置決め精度で表面の所定の位置に接着される、請求項６６に記載の装置。
  70. （ａ）サンプル前駆体をサンプル前駆体保持ユニットに載せるステップと、
    （ｂ）運搬・位置決めユニットを用いて、前記サンプル前駆体保持ユニットを運搬しかつ位置決めするステップと、
    （ｃ）光イメージングユニットを用いて、前記サンプル前駆体に位置しているターゲット形状特徴を光学的にイメージングし、認識し、特定し、かつ、サンプル調製のステップを監視するステップと、
    （ｄ）ピックアンドプレイスユニットを用いて、前記サンプル前駆体及びシステムの選択されたコンポーネントを初期位置からその他の機能的に依存した位置へピックアンドプレイスするステップと、
    （ｅ）前記マイクロ溝生成ユニットに含まれるコンポーネントによって前記サンプル前駆体の表面の各前記マイクロ溝の深さが制御され、マイクロ溝生成ユニットを用いて、前記サンプル前駆体の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップと、
    （ｆ）極低温セクション化ユニットを用いて、調製されたサンプルを形成するために、前記サンプル前駆体を所定の構造及びサイズまで極低温セクション化するステップと
    を備える、マイクロ分析のためのサンプルを調製する方法。
  71. （ａ）マイクロ溝生成エレメント及びマイクロ溝生成エレメントホルダーアセンブリを含むマイクロ溝生成エレメントアセンブリを準備するステップと、
    （ｂ）アライニングアセンブリを用いて、前記マイクロ溝生成エレメントによって、材料の表面へ向かって接近する角度及び材料の表面への侵入を制御するステップと、
    （ｃ）垂直移動アセンブリを用いて、前記マイクロ溝生成エレメントの垂直移動が回転移動に変換されるように、前記アライニングアセンブリへ運動を伝達するステップと、
    （ｄ）力印加アセンブリを用いて、制御可能な力を前記マイクロ溝生成エレメントに印加するステップと
    を備える、材料の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成する方法。
  72. （ａ）細かいセクション化ブレードを用いて、材料のターゲット形状特徴に隣接している材料に沿った場所にある位置で材料をセクション化するステップと、
    （ｂ）粗いセクション化ブレードを用いて、セクション化によって、前記ターゲット形状特徴に隣接していない材料に沿った位置で材料を減少させるステップと、
    （ｃ）セクション化ブレードドライブシャフトを用いて、前記細かいセクション化ブレード及び前記粗いセクション化ブレードの両方を駆動するステップと、
    （ｄ）セクション化ブレードドライブシャフトモーターを用いて、前記ブレードドライブシャフトを回転させるステップと、
    （ｅ）（ｉ）極低温流体と、（ｉｉ）極低温流体リザーバと、（ｉｉｉ）前記極低温流体リザーバ内に存在する前記極低温流体の体積の変化又は変動とは無関係に前記極低温流体リザーバの圧力を一定値に維持する圧力制御機構を含む極低温流体供給弁調節・分配サブアセンブリと、（ｉｖ）極低温流体出口ノズルサブアセンブリとを含む極低温流体供給・制御アセンブリを用いて、極低温セクション化プロセス中に、前記細かいセクション化ブレード及び前記粗いセクション化ブレードのうちの少なくとも一方と材料とを冷却するクーラント又は冷却剤としての極低温流体を供給し、その使用を制御するステップと
    を備える、材料を極低温セクション化する方法。
  73. （ａ）マイクロ溝生成ユニットを用いて、材料の表面に少なくとも１個のマイクロ溝を生成するステップと、
    （ｂ）前記生成された各マイクロ溝がマークとしての機能を果たすためにマクロマスクに関して延長され、それによって、後でセクション化手順の対象とされる間に、光イメージング装置によって視認されるように、接着インターフェイスアセンブリを用いて、所定の場所にあり、所定の構造（姿勢）に従うマクロマスクを材料の表面に接着させるステップと
    を備える、マクロマスクを材料の表面に接着させる方法。
  74. （ａ）ピックアンドプレイスユニットを用いて、材料の表面の専用エリア上に接着剤を塗布するステップと、
    （ｂ）運搬・位置決めユニットを用いて、前記接着剤が塗布された前記専用エリアをマイクロサイズマスキングエレメント下に置くステップと、
    （ｃ）前記運搬・位置決めユニットのｚ軸移動サブアセンブリを用いて、前記マイクロサイズマスキングエレメントを前記接着剤へ制御可能に浸漬させるステップと、
    （ｄ）前記ｚ軸移動サブアセンブリを用いて、前記マイクロサイズマスキングエレメントに焦点を合わせるステップと、
    （ｅ）前記ｚ軸移動サブアセンブリを用いて、前記マイクロサイズマスキングエレメントを光イメージングユニットの焦点から垂直方向へ移動させるステップと、
    （ｆ）前記運搬・位置決めユニットを用いて、焦点から外される前に、前記マイクロサイズマスキングエレメントによって前に占領されていた位置と一致するように、材料のターゲット形状特徴を位置決めするステップと、
    （ｇ）前記ｚ軸移動サブアセンブリを用いて、材料の表面と接触するまで下へ前記マイクロサイズマスキングエレメントを垂直方向に移動させるステップと、
    （ｈ）前記マイクロサイズマスキングエレメントを加熱しかつ硬化させるために、前記マイクロサイズマスキングエレメントに電流を印加するステップと、
    （ｉ）前記マイクロサイズマスキングエレメントのエッジをトリミングするために、前記マイクロサイズマスキングエレメントのエッジに印加された前記電流を増加させるステップと
    を備える、マイクロマスクを材料の表面に接着させる方法。

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