JP2010515943A - サンプル位置決め装置 - Google Patents
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Abstract
光学的検査器具(2)に対して検査されるべきサンプル(8)を位置決めするサンプル位置決め用ステージ(4)である。ステージは、検査されるサンプルが支持され得る第1の概ね平らな本体(18)と、第1の本体(18)に直接に連結される第2の本体(20)とを備え、第1の本体及び第2の本体の間に、少なくとも1つの剛性のベアリング(43,45)及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリング(47)が介されている。少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、互いに概ね対向して配列されている。第1の本体及び第2の本体は、ベアリングを介して、第1の概ね平らな本体の平面にほぼ平行な方向で互いに対して予圧されている。ステージはさらに、第1の本体及び第2の本体を互いに対して第1の平面において位置入力装置から受け取られた要求相対位置に向けて駆動すべく作動可能な動力駆動システム(98)を備えている。ステージはまた、第1の本体及び第2の本体の相対位置の測定値をもたらす位置検知装置を備えている。
Description
本発明は、光学的検査装具、例えば顕微鏡又は分光器による検査のために、サンプルを位置決めするのに用いられるステージのような、サンプル位置決め用ステージに関する。
サンプル位置決め用ステージは、例えば、顕微鏡及び分光器に対してサンプルを位置決めするために用いられ、そして、検査されるサンプルが置かれ得るプレートを備えることができる。概ね平らなプレートが少なくとも1つのキャリッジに一般的に取り付けられ、このプレートは少なくとも1つのほぼ水平方向の自由度でキャリッジに対して動くことができる。このプレート及びキャリッジは、一般的に、協働するベアリング部材を有し、結果として、プレート及びキャリッジは、動力化された駆動機構の制御の下に、少なくとも1つの自由度で互いに対して移動され得る。プレート又はキャリッジは、もう1つの自由度での該プレートの移動を容易にするベアリングを介して、さらなるキャリッジに結合されることができる。プレートの位置決めの精度と反復性は、例えば、検査器具に対して、プレート上のサンプルの精確で繰り返し可能な位置決めを可能にするために重要である。
電子的な入力装置から受信した信号に応えて、サンプル位置決め用ステージのプレートとキャリッジとを互いに対し駆動するためのモーターを用いることは知られている。ステージを駆動するモーターを用いることは、多くの理由から有利である。例えば、それらはステージの移動の自動化を可能にする(例えば、検査されるサンプルの、又はサンプルのモンタージュが得られるように、複数の異なる位置に自動的にに置かれる)。モーターの使用はまた、ステージのいっそう精確な位置決めをもたらすことができる。モーターはまた、操作者がステージに近づくのが可能でないとき、ステージの移動を容易にすることができる。
プレート及びキャリッジのベアリングの間にほとんど、あるいは全く遊びがないこと、すなわち、プレート及びキャリッジが動くように意図されている以外の方向でのプレート及びキャリッジのベアリングの間に、ほとんど、あるいは全く運動の自由がないということを確実にすることが重要である。プレート及びキャリッジが、協働するベアリング部材の相互作用によってのみ、共に保持されている場合には特にそうである。協働するベアリング部材の間の力が、プレートとキャリッジを互いに対し移動させることを難しくするようにはあまり大きくならないのを確実にすることもまた重要である。これは、あまりに大きな負荷が駆動機構に掛けられるという結果になるか、あるいはベアリング部材を動かなくすることさえ生じさせるからである。
これらの望ましくない状況は製造の不正確さのために生じ得る。上に言及された状況を避けるために、調節可能なベアリングを設けることが知られており、その位置は、例えば調整ねじの使用を通じて、ステージの作動の前に設定され得る。ステージにおける非均一性を補償し、それによって調節可能なベアリングの必要性を避ける、プレートとキャリッジの間にばね負荷されたベアリングを設けることもまた知られている。
しかしながら、ばね負荷されたベアリングを備えるステージはそれほど正確ではなくて、そしてベアリングの全てが剛性であるステージよりも、より低い反復移動性をもたらすということが判明した。
本発明は、サンプル位置決め用ステージの改良に関し、特に、ステージの可動の本体間に延在し且つ偏倚された剛性のベアリング及び従順なベアリングを有するサンプル位置決め用ステージを提供する。これにおいて、動力駆動システムが剛性のベアリングの近くで本体に作用するように構成され、且つ、本体の相対位置の計測値を提供する位置計測装置が弾性的に従順なベアリングよりも剛性のベアリングに、より近付けて位置されている。
したがって,第1の形態では、本発明は、光学的検査装置に対して検査されるべきサンプルを位置決めするサンプル位置決め用ステージであって、該ステージは、検査されるべきサンプルが支持され得る第1の概ね平坦な本体と、第2の本体であって、第1の本体と第2の本体との間に設けられた少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングを介して、第1の本体に直接的に連結され、該少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは概ね互いに対向して配列され、且つ、該第1の本体及び第2の本体は、該第1の概ね平坦な本体の平面に実質的に平行な方向にベアリングを介して互いに対し予圧され、及び該第2の本体に対する該第1の本体の移動が、ベアリングを介して、該第1の本体の平面に実質的に平行な第1の平面に拘束されるように構成されている第2の本体と、位置入力装置から受け取られる要求された相対位置に向けて、該第1の本体及び第2の本体を互いに該第1の平面内で駆動すべく作動可能な動力駆動システムであって、その駆動力を、該少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも該少なくとも1つの剛性のベアリングの近くで該ステージに付与する動力駆動システムと、該少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも該少なくとも1つの剛性のベアリングの近くの、該第1の本体及び第2の本体の少なくとも1つにおいて、該第1の本体及び第2の本体の相対位置の計測値を提供する位置検知装置と、を備えることを特徴とするサンプル位置決め用ステージを提供する。
動力駆動システムを、従順なベアリングよりも剛性のベアリングの近くで本体に作用するように構成し、位置検知装置を従順なベアリングよりも剛性のベアリングの近くに位置させることは、ステージの移動の精度と反復性を改良するということで利点である。
第1の本体及び第2の本体の相対的な移動は、ベアリングを介して、第1の本体の平面に実質的に平行に横たわる第1の自由度の方向に拘束される。第1の自由度は直線状の自由度であり得る。選択肢として、該自由度は回転方向の自由度であってもよい。
本発明に用いられる適切なベアリング(剛性のベアリング、あるいは弾性的に従順なベアリングのいずれか一方あるいは両方に用いられる)は、すべりベアリングとクロス‐ローラー・ベアリングのようなローラーベアリングとを含む。例えば、剛性の、そして弾性的に従順なベアリングの少なくとも1つは、第1の本体及び第2の本体のトラックの間に配置されたボールベアリングのような、ローラーベアリングを備えてもよい。
好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのそれぞれが、第1の本体の第1のベアリング構成、及びベアリングを形成するために協働する第2の本体の第1のベアリング構成を備える。該ベアリング構成は、第1の平面で本体の間での相対的な運動を容易にするベアリング部を備えることができる。該ベアリング構成はまた、取付け部を備えることができ、これを介して、ベアリング部が第1の本体及び第2の本体の1つに取り付けられる。例えば、第1及び第2のベアリング構成は、第1の本体及び第2の本体の一方のトラック、及び該トラックと協働するための、他方のランナーを備えることができる。理解されるように、トラックは、他方の本体のランナーが追随すべく形成される経路を画成する、本体の一方の如何なる適切な形態であってもよい。トラックは、例えば歯付きで、輪郭が定められてもよい。この場合、ランナーは、トラックとランナーがラック・ピニオン機構と同様に係合するように、歯付き形状となろう。好ましくは、トラックは滑らかである。この場合、ランナーは、それがトラックに沿って滑り得るように、トラックに係合すべく形成されよう。選択肢として、ランナーは、トラックに沿って回動するべく形成されるローラーであってもよい。例えば、ランナーはホイールであることができる。
理解されるように、ベアリングのタイプの異なる組合せが、少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に圧縮可能なベアリングのために用いられ得る。例えば、少なくとも1つの剛性のベアリングはすべりベアリングであり、そして少なくとも1つの弾性的に圧縮可能なベアリングがローラーベアリングであることができる。好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に圧縮可能なベアリングのそれぞれのために同じタイプのベアリングが用いられる。好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に圧縮可能なベアリングのそれぞれが、トラックとトラックに沿って回動するローラーを備えている。好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングのためのトラックと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのためのトラックは、同じ本体、例えば第1の本体に設けられている。したがって、好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングのためのランナーと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのためのランナーは、同じ本体、例えば第2の本体に設けられる。第1の自由度が回転である実施形態では、少なくとも1つの剛性のベアリングのランナーは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのランナーと同じトラックに係合するであろう。
トラックは、第1又は第2の本体での少なくとも1つの凹部によってもたらされ得る。トラックは、第1又は第2の本体での少なくとも1つの突部によってもたらされ得る。トラックの長さに直交してとられたトラックの輪郭は、湾曲され、例えば少なくとも部分的に楕円、好ましくは部分的に円形、例えば半円であってもよい。トラックは、第1及び第2の本体の1つの一体的な部分として与えられてもよい。例えば、トラックとそれが与えられている本体とは、1つの部品として形成されてもよい。トラックは、別部品として与えられてもよく、第1の本体及び第2の本体の1つに取り付けられる。例えば、第1の本体及び第2の本体第1の本体及び第2の本体の1つが、トラックのための取り付け部を備えてもよい。好ましくは、取り付け部は実質的にその長さに沿ってトラックを支持する。
第2の本体に相対的な第1の本体の移動は、ベアリングを介して、第1の本体の平面にほぼ平行な第1の平面に拘束される。 したがって、第1の本体及び第2の本体は、ベアリングを介して、第1の本体の平面と直交する方向への互い対する移動が拘束される。少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングを形成するために協働する、第1の本体及び第2の本体のベアリング構成は、第1の本体及び第2の本体が互いに対して第1の本体の平面と直交する方向に移動するのを妨げている、協働する構成を備えている。例えば、ベアリング構成は、突起と溝の配列のような、相互に係合する構成を有し、それは第1の本体及び第2の本体が第1の本体の平面と直交する方向に互いに対して移動するのを阻止する。選択肢として、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングを形成するために協働する、第1の本体及び第2の本体のベアリング構成は、ベアリングを介して、第1の本体及び第2の本体が第1の本体の平面と直交する方向に互いに対して移動するのを阻止するために、予圧の下に摩擦的に係合すべく形成されてもよい。
理解されるように、少なくとも1つの剛性のベアリングは、第1の自由度での第1の本体及び第2の本体の相対的な移動を可能にするが、全ての他の自由度での相対的な運動を妨げるように十分に剛い。第1の本体及び第2の本体に設けられ、剛性のベアリングを提供しているベアリング構成は、それらの位置が、それらが設けられている本体に対して動くことができないように、十分に剛くすることができる。ベアリング構成がベアリング部と取付け部とを備えている実施形態では、好ましくは、ベアリング部と取付け部はそれらの位置が、それらが設けられている本体に対して動くことができないように、十分に剛い。
例えば、剛性のベアリングが本体の一方のトラックと他方のランナーを備えている実施形態では、好ましくは、それらの位置が、それらが設けられている本体に対して動くことができないように、トラック及びランナーの両方が固定されている。もちろん、理解されるように、ランナーがローラー、例えばホイールである実施形態では、当該ローラーは、そのベアリングの回りをそれが設けられている本体に対して回転することが可能であろう。一部が第1の本体及び第2の本体での構成の間に延在している、例えば、ローラーベアリングが本体のそれぞれのトラックの間に延在している実施形態では、当該一部はまた十分に剛く、且つ第1の本体及び第2の本体の第1の自由度での相対的な移動を可能にするが、他の全ての自由度での相対的な移動を妨げるように、形状及び寸法付けられている。
対照的に、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、第1の自由度での第1の本体及び第2の本体の相対的な移動を可能にし、そしてまた、少なくとも1つの他の自由度で弾性的に従順であることができる。これは、弾性的に従順なベアリングが、それらが互いに対して動くとき、第1の本体及び第2の本体の形状と寸法及び/又は弾性的に従順なベアリングのベアリング構成における非均一性をも補償することを可能にする。好ましくは、弾性的に従順なベアリングは第1の自由度では従順ではない。特に、好ましくは、弾性的に従順なベアリングは、ベアリングにおいて、第1の自由度に実質的に直交して延在する方向にのみ従順なだけである。好ましくは、弾性的に従順なベアリングは、第1の本体の平面に実質的に直交して延在する方向では剛性である。好ましくは、弾性的に従順なベアリングは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングと少なくとも1つの剛性のベアリングとを共に含んでいる平面に沿って延在する方向に弾性的に従順である。
理解されるように、第1の本体及び第2の本体に設けられるベアリング構成のいずれか又は両者は、弾性的な従順性を提供することができる。例えば、ベアリングが本体の一方のトラックと他方のランナーによって与えられている実施形態では、トラック側は弾性的に従順であってもよい。好ましくは、ランナー側が弾性的に従順である。選択肢として、トラック側とランナー側の両方が弾性的に従順であってもよい。いずれにしても、好ましくは、弾性的に従順な構成は、ランナー及びトラックを共に偏倚させるように、トラックの長さ方向に実質的に直交して延在する方向でランナーにおいて弾性的に従順である。好ましくは、弾性的に従順な構成は他の全ての自由度では剛性である。
同じく理解されるように、これらの場合、ベアリング部それ自体は弾性的に従順であることができる。例えば、トラックそれ自体は、弾性的に従順であることができる。例えば、ベアリング部がランナーである実施形態では、ランナーそれ自体は弾性的に従順であることができる。さらにまだ、ベアリング構成がローラーベアリングを備える実施形態では、ローラーベアリングそれ自体は弾性的に従順であることができる。選択肢として、ベアリング構成がベアリング部と取付け部を備える実施形態では、取付け部は弾性的に従順であることができる。好ましくは、ベアリング部それ自体は剛性である。例えば、好ましくは、トラックは本体に取り付けられ、本体にそれが弾性的に従順な取付け部によって設けられている。ベアリング構成がランナーを備える実施形態では、好ましくは、ランナーは本体に取り付けられ、本体にそれが弾性的に従順な取付け部によって設けられている。
弾性的に従順な取付け部は、本体に別個の構成部品として与えられてもよい。例えば、弾性的に従順な取付け部は、ベアリング構成と該ベアリング構成が設けられている本体の間に作用する、コイルばねのような、ばね装置であることができる。この場合、ベアリング構成は、ベアリング構成を支持するように、少なくとも1つのアームによって本体に連結され得る。アームは、アームとベアリング構成が本体に対して動くことを可能にするように、本体にヒンジ付けられてもよい。選択肢として、アームは、アームとベアリング構成が本体に対して動くことを可能にするように、変形可能であってもよい。
好ましくは、弾性的に従順な取付け部と本体は1つの部品として形成される。いっそう好ましくは、弾性的に従順な取付け部と本体は同じ材料から形成される。これは、必要とされる構成部品の数を減らすので、ステージの複雑性を減らすことができる。これは、製造コストを減少させ、またステージの信頼性を改善することができる。
弾性的に従順な取付け部は、第1の本体及び第2の本体が共に組み立てられたときに変形すべく形成されている少なくとも1つの所定の弱点を有するべく形成され得る。これは、弾性的に従順な取付け部の変形が所定の方法で制御され得ることを可能にする。
好ましくは、弾性的に従順な取付け部は、ベアリング部材を本体から懸架するために、本体とベアリング構成の間に延在する少なくとも1つの第1のアームを備える。第1のアームは、第1のアームが本体に連結する点において変形すべく形成されてもよい。したがって、第1のアームは、実質的にその全部の長さに沿ってその形を維持するであろうが、しかし本体とのその連結部において曲がるであろう。
好ましくは、弾性的に従順な取付け部は、さらに、ベアリング構成を本体から懸架するために、本体とベアリング構成の間に延在する少なくとも第2のアームを備える。特に好ましくは、弾性的に従順な取付け部は、ベアリング構成を本体から懸架するために、本体とベアリング構成の間に延在する少なくとも第3のアームをさらに備える。最も好ましくは、弾性的に従順な取付け部は、ベアリング構成を本体から懸架するために、本体とベアリング構成の間に延在する少なくとも第4のアームをさらに備える。
単一の剛性のベアリングと単一の弾性的に従順なベアリングのみが存するときは、好ましくは、それらは互いに直接的に対向して配置される。好ましくは、剛性のベアリングと弾性的に従順なベアリングは、ベアリングを結んでいる直線がベアリングにおける第1の自由度方向に直交して延在するように、配置される。しかしながら、理解されるように、少なくとも1つの剛性のベアリング、及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、必ずしも互いに直接的に対向して配置される必要はない。理解されるように、複数の剛性のベアリング、及び/又は複数の弾性的に従順なベアリングが存するときは、第1の本体及び第2の本体の間で、種々の好ましいベアリングの配置があり得る。
好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、少なくとも1つの剛性のベアリングが影響下にある正味の偏倚力の方向が、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングが影響下にある正味の偏倚力の方向に対向するように、実質的に対向して配置される。
好ましくは、第1の本体及び第2の本体の間で、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの従順なベアリングを、ベアリング係合に偏倚すべく形成された偏倚機構が設けられている。理解されるように、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは概ね互いに対向して配置されているから、偏倚機構は少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングを互いに離れて、あるいは互いに向かって偏倚させる傾向があるであろう。偏倚機構は、弾性的に変形可能な装置、例えばばねを備えることがあり得る。弾性的に変形可能な装置は、第1の本体及び第2の本体の1つあるいは両方によって与えられることもあり得る。例えば、第1の本体及び第2の本体の1つあるいは両方が、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングとに対応している、少なくとも第1の部分と第2の部分を備え、そして偏倚機構がベアリングをベアリング係合へと偏倚させるように、これらの部分を偏倚させるべく形成され得る。
好ましくは、偏倚力は少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングによって与えられる。したがって、好ましくは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングが、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングをベアリング係合へと偏倚させる。この場合、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、それが偏倚されている標準的な形状を有することができる。好ましくは、ステージ装置は、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングがその偏倚に対してその標準的な形状から離れて押圧されるように形成される。好ましくは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、第1の本体及び第2の本体の間での相互作用によって、その偏倚に対してその標準的な形状から離れて押圧されている。
上述のように、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、第1の自由度において本体の間の相対的な移動を容易にするベアリング部を備えることができ、そして該ベアリング部は、取付け部を介して、第1の本体及び第2の本体の1つに取り付けられ得る。少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのベアリング部は弾性的に従順であることができる。選択肢として、ベアリング部と少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングの取付け部との両方が、弾性的に従順であることができる。好ましくは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングの取付け部が弾性的に従順である。ステージ装置は、弾性的に従順な取付け部が偏倚された状態にあり、弾性的に従順な取付け部がその偏倚に抗してその標準的な形状から離れて押圧されるように、形成されてもよい。好ましくは、弾性的に従順な取付け部は、第1の本体及び第2の本体とベアリングとの間の相互作用を通じて、その偏倚に抗してその標準的な形状から離れて押圧される。
理解されるように、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングがベアリング係合状態にあるとき、それらは第1の本体及び第2の本体の間の相対的な移動を容易にする。例えば、剛性のベアリングが、以下により詳細に論じられるように、トラックとランナーとを備える実施形態では、トラックとランナーとが、ランナーがトラックに沿って案内され得るように互いとの係合へと偏倚されているときに、剛性のベアリングはベアリング係合状態にある。好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングとが係合状態であるとき、ベアリングには第1の自由度以外の運動の自由度は実質的にない。
好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングが偏倚力をもたらしている実施形態において、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのそれぞれがベアリング係合で少なくとも1つの剛性のベアリングを偏倚すべく形成されるように、配置される。好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングによって与えられる正味の力が、剛性のベアリングのそれぞれをベアリング係合へと偏倚させるように、配置される。好ましくは、少なくとも1つの弾力性の従順なベアリングと少なくとも1つの剛性のベアリングは、剛性のベアリングのそれぞれへ弾性的に従順なベアリングの偏倚によって与えられる力が実質的に同じであるように、形成される。
理解されるように、少なくとも2つの弾性的に従順なベアリングが設けられ得る。
動力駆動システムは、少なくとも1つの剛性のベアリングに近いステージのいずれもの部分に(第1の自由度方向における第1の本体及び第2の本体間の相対移動を生じさせるための)駆動力を付与することができる。動力駆動システムは少なくとも1つの剛性のベアリングに作用し得る。動力駆動システムは第1の本体に作用し得る。動力駆動システムは第2の本体に作用し得る。この場合、動力駆動システムが作用しない本体は、第1の自由度における移動に抗して保持され得る。選択肢として、動力駆動システムは、相対移動を生じさせるべく第1の本体及び第2の本体に作用し得る。動力駆動システムは、少なくとも第1の自由度において本体の一方に対して固定されてもよく、そして第1の自由度において相対移動を生じさせるために、本体の他方に作用するように形成される。
好ましくは、i)動力駆動システムが第1の本体又は第2の本体にその駆動力を付与する点とそれの少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングの最も近い点、及びii)動力駆動システムが第1の本体又は第2の本体にその駆動力を付与する点とそれの少なくとも1つの剛性のベアリングの最も近い点の間の最小の直線距離の比は、1:1より大きく、より好ましくは、2:1より大きく、特に好ましくは、5:1より大きく、例えば最も好ましくは、10:1より大きい。
第1の自由度が線形である実施形態では、好ましくは、i)動力駆動システムが第1の本体又は第2の本体にその駆動力を付与する点とそれの少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングの最も近い点、及びii)動力駆動システムが第1の本体又は第2の本体にその駆動力を付与する点とそれの少なくとも1つの剛性のベアリングの最も近い点の間の距離の比は、1:1より大きく、より好ましくは、2:1より大きく、特に好ましくは、5:1より大きく、例えば最も好ましくは、10:1より大きい。
第1の自由度が回転方向の自由度である実施形態では、好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、回転軸を完全に包含し、弾性的に従順なベアリングによりもたらされている正味の偏倚に直交して延在している平面の一方の側に弾性的に従順なベアリングのすべてが存し、そしてその結果、少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが平面の他方の側に存するように、配置されている。この場合、好ましくは、動力駆動システムは、少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが位置されている平面の側で本体に作用する。
第1の自由度が線形の自由度である実施形態では、好ましくは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのすべてが、第1の自由度に平行に延在している平面の1方の側に設けられ、そして少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが第1の自由度に平行に延在している平面の他方の側に設けられている。特に、好ましくは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのすべてがステージの一方の側に向けて位置され、そして少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが、第1の自由度に直交する方向におけるステージの対向している側に向けて位置されている。これらの場合、好ましくは、動力駆動システムは少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが位置されている、ステージの側に作用する。
動力駆動システムは、動力駆動ユニットを制御するコントローラーを備えることができる。したがって、この場合、動力駆動ユニットは第1の本体又は第2の本体に駆動力を付与し、そしてコントローラーが位置入力装置から受け取られる要求された相対位置に応じて動力駆動ユニットの作動を制御する。
本発明に用いられる適切な動力駆動ユニットは、ベルト駆動装置、リードスクリュー、ラックアンドピニオン駆動装置、リニアー駆動装置及び直接的駆動装置を含んでいる。特に好ましい実施形態では、動力駆動ユニットはモーター本体を備え、それから、モーター本体による駆動軸の回転が駆動軸とモータートラックとの間で、モータートラックの長さに沿う相対移動を生じさせるように、モータートラックに係合する駆動軸が延在している。好ましくは、動力駆動ユニットは、駆動軸の回転が駆動軸とモータートラックとの間で、駆動軸の回転軸に直交する方向の相対移動を生じさせる。好ましくは、駆動軸は摩擦ロッドに摩擦係合するように形成されている。
好ましくは、ベアリングがトラックを備える実施形態では、動力駆動ユニットは、相対移動を生じさせるためにトラックに作用する。このことは、ステージがより小型且つ軽量に作られるのを可能にするので有利である。それはまた、少なくとも1つの剛性のベアリングの近くで、モーターによって本体に加えられるトルクの量を減らす。例えば、動力駆動システムが、摩擦ロッドに係合する駆動軸を有するモーターを備える実施形態では、好ましくは、駆動軸がトラックに摩擦的に係合する。したがって、トラックは摩擦ロッドであることができる。
好ましくは、動力駆動システムによりトラックに加えられる力は、動力駆動システムがトラックに作用する点において、第1の本体及び第2の本体の相対移動の第1の自由度と実質的に同じ方向である。より好ましくは、動力駆動システムはトラックのベアリング表面に作用する。理解されるように、ベアリング表面は、協働しているランナーが係合する表面であってもよい。好ましくは、動力駆動システムとトラックのベアリング表面との間に少なくとも1つの接触点が存在する。例えば、動力駆動システムとトラックのベアリング表面との間に2つの接触点があってもよい。好ましくは、動力駆動システムによりトラックに加えられる力の方向は、トラックの長さに実質的に平行に延在し、そしてランナーとトラックとの間で接触点を包含しているベアリング接触線に実質的に平行に延在する。より好ましくは、動力駆動システムがトラックのベアリング表面に作用する点がベアリング接触線上に存する。したがって、動力駆動システムによりトラックに加えられる力の方向は、実質的にベアリング接触線に沿って延在することが好ましい。理解されるように、トラックが真直ぐである実施形態では、好ましくは、動力駆動システムによりトラックに加えられる力の方向及びベアリング接触線は実質的に同軸である。さらにまた理解されるように、例えば、ランナーとトラックとの間に少なくとも2つの接触点がある実施形態では、1つ以上のベアリング接触線もあり得る。これらの実施形態では、動力駆動システムが、少なくとも2つのベアリング接触線の少なくとも2つに沿って延在する力を加えるように、トラックに作用する。
第1の本体及び第2の本体の間に設けられる少なくとも2つの剛性のベアリングが設けられ得る。例えば、第1の本体及び第2の本体の一方に、その他方に設けられた剛性のトラックに係合する、少なくとも2つの剛性のランナーが設けられ得る。理解されるように、剛性のランナーはトラックの長さに沿って離間され得る。この場合、好ましくは、動力駆動システムは、少なくとも2つの剛性のランナーの間の点でトラックに作用する。例えば、動力駆動システムが、摩擦ロッドに摩擦係合する駆動軸を備える実施形態では、好ましくは、駆動軸 は剛性のランナーの間の点でトラックに係合する。好ましくは、動力駆動システムは隣接する剛性のランナーの間のほぼ中間点でトラックに作用する。
動力駆動システムは、相対移動を生じさせるべくステージに作用する動力駆動システムの一部が、動力駆動システムが接触点で第1の自由度の方向に直交する方向において固定されている本体に対して移動することができない、ということで剛性であり得る。好ましくは、相対移動を生じさせるべくステージに作用する動力駆動システムの一部は弾性的に従順である。相対移動を生じさせるべくステージに作用する動力駆動システムの一部は、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングが従順である方向をも全体として包含している従順な平面内に全体として包含されている方向において、弾性的に従順である。好ましくは、相対移動を生じさせるためにステージに作用するその一部は、それが作用する本体へ偏倚されている。例えば、動力駆動システムがトラックに係合する駆動軸を備えている実施形態においては、好ましくは、駆動軸をトラックに摩擦係合へと偏倚させる偏倚機構が設けられている。好ましくは、偏倚機構は弾性的に従順である。偏倚機構は、動力駆動機構が第1の自由度に対して固定されている本体と駆動軸との間で作用する。
好ましくは、i)位置検知装置が第1の本体及び第2の本体の相対位置を決定する第1の本体又は第2の本体の点とそれの少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングの最も近い点、及びii) 位置検知装置が第1の本体及び第2の本体の相対位置を決定する第1の本体又は第2の本体の点とそれの少なくとも1つの剛性のベアリングの最も近い点の間の最小の直線距離の比は、1:1より大きく、より好ましくは、2:1より大きく、特に好ましくは、5:1より大きく、例えば最も好ましくは、10:1より大きい。
第1の自由度が線形である実施形態では、好ましくは、i) 位置検知装置が第1の本体及び第2の本体の相対位置を決定する第1の本体又は第2の本体の点とそれの少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングの最も近い点、及びii) 位置検知装置が第1の本体及び第2の本体の相対位置を決定する第1の本体又は第2の本体の点とそれの少なくとも1つの剛性のベアリングの最も近い点の間の距離の比は、1:1より大きく、より好ましくは、2:1より大きく、特に好ましくは、5:1より大きく、例えば最も好ましくは、10:1より大きい。
第1の自由度が回転方向の自由度である実施形態では、好ましくは、少なくとも1つの剛性のベアリングと少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは、回転軸を完全に包含し、弾性的に従順なベアリングによりもたらされている正味の偏倚に直交して延在している平面の一方の側に弾性的に従順なベアリングのすべてが存し、そしてその結果、少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが平面の他方の側に存するように、配置されている。この場合、好ましくは、位置検知装置は、少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが位置されている平面の側の点において第1の本体及び第2の本体の相対的な位置を測る。
第1の自由度が直線状の自由度である実施形態では、好ましくは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのすべてが、第1の自由度に平行に延在している平面の1方の側に設けられ、そして少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが第1の自由度に平行に延在している平面の他方の側に設けられている。特に、好ましくは、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングのすべてがステージの一方の側に向けて位置され、そして少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが、第1の自由度に直交する方向におけるステージの対向している側に向けて位置されている。これらの場合、好ましくは、位置検知装置は、少なくとも1つの剛性のベアリングのすべてが位置されているステージの側の点で、第1の本体及び第2の本体の相対的な位置を測る。
位置検知装置は、第1の本体及び第2の本体の一方のスケールと、そして第1の本体及び第2の本体の他方のスケールリーダーを備えることができる。この場合、好ましくは、スケールとスケールリーダーは少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも剛性のベアリングにより近くに位置される。特に、好ましくは、スケールリーダーは少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも少なくとも1つの剛性のベアリングにより近い点でスケールを読む。
適切なスケールは、それらの間の相対移動を決定するために、読取りヘッドによって読まれるパターンを画成している指標を有しているものを含む。例えば、スケールは、スケールと読取りヘッドの間で相対移動が生じるとき、読取りヘッドにおいて周期的な信号を発生させる周期的なパターンを画成している目盛線(scale mark)を有するインクリメントスケールであってもよい。これらの周期的な信号は、スケールと読取りヘッドの間の変位量が決定されるのを可能にするアップ/ダウンのカウントを生じさせる。例えば、このような適切なスケールは、欧州特許出願第0207121号に説明されており、その全体の内容は、この参照によって本出願の明細書内に取り入れられる。該スケールは読取りヘッドによって検知可能な基準指標を有することができるので、スケールに対しての読取りヘッドの正確な位置を決定することができる。例えば、このようなスケールは国際特許出願公開WO 2005/124282に開示されており、その全体の内容は、この参照によって本出願の明細書内に取り入れられる。選択肢として、スケールは、読取りヘッドが所定の位置から徐々にカウントする必要なしでスケールに対して正確な絶対位置を決定することができるようにする目盛線を有する絶対スケールであることができる。このようなスケールは、典型的に、唯一の位置データを画成する目盛線を有している。データは、例えば、疑似乱数の連鎖あるいは不連続のコードワードの形態であってもよい。このようなスケールは、国際特許出願PCT / GB2002 / 001629に開示されており、その全体の内容は、この参照によって本出願の明細書内に取り入れられる。
位置検知装置からの位置データは、第1の本体及び第2の本体の相対的な位置を決定するために用いられ得る。これは、例えばユーザーインタフェースディスプレイを介して、ユーザーに相対位置の読み出しを与えるために用いられ得る。選択肢として、位置データは、第1の本体及び第2の本体が互いに対して移動しているときを検出するために、制御アルゴリズムにおいて用いられ得る。さらに、位置検知装置からの位置情報は動力駆動システム、例えば、動力駆動システムのコントローラーにより、 第1の本体及び第2の本体を互いに対して要求される相対位置に正確に駆動するために、サーボループの一部として用いられる。
好ましくは、第1の本体及び第2の本体は概ね平らである。好ましくは、第1の本体及び第2の本体の一方が他方の間に延在する。好ましくは、ベアリングは本体の両側に向けて設けられる。好ましくは、本体の1つがベアリングによってもう1つの本体の中に保持される。特に、好ましくは、本体の一方が、本体の両側から垂下している第1及び第2の側壁を有し、そしてその間に、他方の本体がベアリングによって本体の平面と直交する方向の相対移動に抗して保持されている。好ましくは、第1及び第2の側壁は直線状である。好ましくは、第1及び第2の側壁は互いに平行である。好ましくは、第1及び第2の壁のそれぞれがトラックを提供している。したがって、好ましくは、他方の本体の係合側が、対応するトラックに係合する少なくとも1つのランナーを提供する。
好ましくは、第1の本体及び第2の本体(及び、もし存在するなら第3の本体)のそれぞれの少なくとも一部分は光の伝達を許容する。理解されるように、光は、可視の、赤外の、又は紫外の光であることができる。このことは、それが第1の本体の上に置かれたサンプルの照明を可能にするので有利である。その部分は、本体の透明又は半透明の部分であってもよい。選択肢として、その部分は本体での開口であってもよい。好ましくは、第1の自由度が線形である実施形態では、好ましくは、第1の本体及び第2の本体の少なくとも一方のその部分は細長い。その部分は、第1の本体及び第2の本体が互いに対して移動することができる直線状の自由度と直交する方向に細長い。第2の本体が第3の本体に直接に連結されている実施形態では、好ましくは、第2の本体のその部分が、第2の本体及び第3本体が互いに対して移動することができる直線状の自由度に平行な方向に細長い。
ステージ装置は、第3の本体であって、第2の本体と第3の本体との間に設けられた少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングを介して、第2の本体に直接的に連結され、該少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは概ね互いに対向して配列され、且つ、第2の本体に対する第1の本体の移動を、該第1の本体の平面に実質的に平行な平面に存し、第1の自由度の方向に実質的に直交して延在する第2の自由度の方向に拘束するために、該第2の本体及び第3の本体を互いに対し予圧するように構成されている第3の本体をさらに備えることができる。第2の動力駆動システムが設けられてもよく、そして位置入力装置から受け取られる要求された相対位置に向けて、第1の本体及び第2の本体を互いに第2の自由度の方向に沿って駆動すべく構成されている。好ましくは、動力駆動システムは、その駆動力を、第2の自由度の方向における相対移動を生じさせるべく少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも少なくとも1つの剛性のベアリングの近くでステージに付与するべく構成されている。
ステージはさらに、少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも少なくとも1つの剛性のベアリングの近くの、第2の本体及び第3の本体の少なくとも1つにおいて、第2の本体及び第3の本体の相対位置の計測値を提供する第2の位置検知装置をさらに備えることができる。
ステージは、顕微鏡あるいは分光器のような検査装置における使用のためであることができる。好ましくは、ステージは、高い分解能システムでの使用のためである。例えば、ステージは、第1の本体の第2の本体への位置決めの分解能が、第1の本体及び第2の本体が互いに対して移動することができるレンジより少なくとも4桁、より好ましくは少なくとも5桁、特に好ましくは少なくとも6桁高い高分解能システムにおける使用のためであってもよい。
好ましくは、位置入力装置は電子式位置入力装置である。適切な電子式位置入力装置は、ユーザーが要求される相対位置を入力すべく操作可能な、ジョイスティック、トラックボール、又は他の装置を含む。電子式位置入力装置は、予め保存された要求相対位置を包含している記憶装置であってもよい。選択肢として、位置入力装置は、プロセッサユニットであり、例えば、要求相対位置をコンピューター・プログラムから提供できる汎用コンピュータである。したがって、ユーザーが、ステージ装置の位置を制御するために、プログラムが実行する位置のシーケンスをプログラムすることができる。
本発明の第2の形態によれば、光学的検査器具と、該光学的検査器具に対して検査されるべきサンプルを位置決めする、請求項1ないし17に記載のサンプル位置位置決め用ステージと、を備える光学的検査装置が提供される。
本発明の第3の形態によれば、顕微鏡装置のためのサンプル位置決め用ステージであって、該ステージは、実質的に対向し、互いに平行である、第1の直線状トラック及び第2の直線状トラックを有する第1の概ね平坦な本体であって、少なくとも第1の直線状トラックが剛的に固定されている第1の本体と、第2の本体であって、第1の本体に対して自由度方向に移動できるように該第1の本体に直接的に連結され、該自由度方向を定めるように、第1の直線状トラックに沿って離間された点で第1の直線状トラックにベアリング係合する少なくとも第1及び第2の剛的に取付けられたランナーを有し、また、第2の直線状トラックにベアリング係合する少なくとも1つの弾性的に従順なランナーを有し、これらのランナー及びトラックが第2の本体に対する第1の本体の移動を、第1の本体の平面に実質的に平行な第1の平面に拘束している第2の本体と、位置入力装置から受け取られる要求された相対位置に向けて、第1の本体及び第2の本体を互いに自由度方向に沿って駆動するように、自由度方向に第2の本体に対して固定され、第1及び第2の剛的に取付けられたランナーが第1の直線状トラックに係合する間の点で第1の直線状トラックに作用すべく構成された動力駆動システムと、第1の本体及び第2の本体の少なくとも1つにおいて、弾性的に従順なランナーよりも剛的に取付けられたランナーに近い本体の側に設けられ、該第1の本体及び第2の本体の相対位置の計測値を提供する位置検知装置、とを備える顕微鏡装置のためのサンプル位置決め用ステージが提供される。
本発明の実施形態が添付図面を参照して説明される。
本発明によるサンプル位置決め用ステージを有する光学的検査装置の斜視図である。
図1に示された光学的検査装置の立側面図である。
図1に示されたサンプル位置決め用ステージのプレートの斜視図である。
図1に示されたサンプル位置決め用ステージの斜視底面図であり、第1のキャリッジ及びプレートを示している。
図4に示されたキャリッジの平面図である。
図4に示されたキャリッジの斜視図である。
図1に示されたサンプル位置決め用ステージの斜視底面図であり、第1及び第2のキャリッジ及びプレートを示している。
孤立状態の第2のキャリッジの斜視頂面図である。
図1に示されたサンプル位置決め用ステージ内に取り付けられた駆動機構の詳細図である。
図7に示された駆動機構の斜視図である。
図7に示された駆動機構の斜視図である。
図7に示された駆動機構のベアリング部材の斜視図である。
サンプル位置決め用ステージのキャリッジのランナー取付け部の変形を図解している。
本発明によるサンプル位置決め用ステージに連結された制御システム及び入力装置の模式図である。
図11に示された制御システムの位置維持モジュールの動作方法を示すフローチャートである。
図11に示された衝突/ドラッグ検出モジュールの動作方法を示すフローチャートである。
本発明によるサンプル位置決め用ステージの第2の実施形態の斜視底面図である。
図1ないし14に示された第1及び第2のキャリッジの第2の案内ロッド、駆動シャフト及びベアリングホイールの模式的底面図である。
図15aに示された駆動シャフト及び案内ロッドの模式的断面図である。
図15aに示されたベアリングホイール及び案内ロッドの模式的断面図である。
今、図1及び2を参照するに、サンプル位置決め用ステージ4(以後、「ステージ」と称す)及び顕微鏡6の形態の光学的検査器具を備える光学的検査装置2が示されている。
顕微鏡6は、対物レンズ10、第1の接眼レンズ12と第2の接眼レンズ14、及びサンプル位置決め用ステージ4を支持するアーム16を備えている。
理解されるように、光学的検査器具は必ずしも顕微鏡である必要はなく、ステージ4の上に置かれたサンプル8を調べるのにふさわしいどのような器具であってもよい。例えば、検査器具は分光器であることができる。さらに、全く光学的検査器具である必要はないことが理解されるであろう。例えば、ステージ4は肉眼によって検査されるサンプル8を支持するために用いられよう。
特に図2から図5までを参照するに、ステージ4は、プレート18、第1のキャリッジ20、及び第2のキャリッジ22を備えている。理解されるように、サンプル位置決め用ステージ4は、プレート18が水平に配置されるように、典型的には形成されるであろう。
第2のキャリッジ22は、顕微鏡6に対して固定されていて、そして特に、X及びY方向において対物レンズ10に対して固定されている。
プレート18は、ほぼ平らで、且つほぼ長方形の上面24を有している。記載された実施形態では、検査されるべきサンプル8を受け入れるために、くぼみ領域26の形態での構成が与えられている。同じく、プレート18の下に位置された(不図示の)光源が、くぼみ領域26に位置されたサンプル8を照明できるように貫通した開口27が与えられている。プレート18の両側から、第1のスカート28及び第2のスカート30が垂下している。
ほぼ円筒形状のハンドル40がプレート18の1つの角から垂下している。ハンドル40は、アーム16に対しプレート18の末端側に置かれている。これは、ハンドル40へのアクセス可能性を援助する。ユーザーの親指を受け入れるために、凹部42がプレート18の上面24に設けられている。ハンドル40及び凹部42は、ユーザーによるプレート18の把持を容易にする。
第1の位置測定器具が、プレート18の裏側に設けられた第1のスケール31(その一部が図4に示されている)の形態で設けられており、これは第1のキャリッジ20に取り付けられている第1の読取りヘッド33(図5a及び図5bに示されている)によって読まれる。 第1の読取りヘッド33は、ケーブル146内のライン(不図示)を介して制御システム(不図示)に電気的に接続されていて、そして第1のキャリッジ20に対するプレート18の位置を決定するために、該制御システムによって用いられ得る信号を出力することができる。適切なスケールは、Renishaw社から入手可能な製品番号RGS40の下に販売されているスケールである。それの適切な読取りヘッドは、Renishaw社から入手可能な製品番号RGH34下に販売されている読取りヘッドである。
図4、図5及び図6aと図6bとを参照するに、第1のキャリッジ20は、プレート18の第1のスカート28と第2のスカート30の間にぴったりと嵌め合わされるように、形状及び寸法が定められている本体21を有している。
第1のキャリッジ20の本体21は、細長い開口64と参照数字65によって指示されたもののような複数の減少された深さの部分を有している。開口64は、以下により詳細に説明されるように、本体21を通る光の通過を許し、そして減少された深さの部分65は、本体21の重量を減少させる。
第2の位置測定器具が、第1のキャリッジ20の裏側に設けられた第2のスケール35の形態で設けられており、これは第2のキャリッジ22に取り付けられている第2の読取りヘッド37によって読まれる。 第2の読取りヘッド37は、ケーブル146内のライン(不図示)を介して制御システム200に電気的に接続されていて、そして第2のキャリッジ22に対する第1のキャリッジ20の位置を決定するために、該制御システム200によって用いられ得る信号を出力することができる。適切なスケールは、Renishaw社から入手可能な製品番号RGS40の下で販売されているスケールである。それの適切な読取りヘッドは、Renishaw社から入手可能な製品番号RGH34の下に販売されている読取りヘッドである。
第3のスカート66及び第4のスカート68が本体21から垂下し、第1のホイール44、第2のホイール46及び第3のホイール48が取り付けられている第1の側部と第2の側部との間に延在している。第3のスカート66は、第3の案内ロッド72を受け入れるためにその長さ方向に沿って延在する第3の細長い凹部70を有している。第4のスカート68は、第4の案内ロッド76を受け入れるためにその長さ方向に沿って延在する第4の細長い凹部74を有している。第3の案内ロッド72及び第4の案内ロッド76は、第3の細長い凹部70及び第4の細長い凹部74内に保持されている。
全体として43及び45によって指示されている、第1及び第2の剛性のベアリングは、ステージ4の1つの側でプレート18と第1のキャリッジ20の間に設けられている。全体として47によって指示されている、第1の弾性的に従順なベアリングは、ステージ4の反対側でプレート18と第1のキャリッジ20の間に設けられている。ベアリング43、45及び47は、X方向でのプレート18と第1のキャリッジ20の相対的な移動を容易にする。
ベアリング43、45及び47は、以下にさらに詳細に説明されるように、プレート18及びキャリッジ20に与えられた、協働するベアリング構成によって提供されている。
第1のスカート28は、第1の案内ロッド34を受け入れるべく、その長さ方向に沿って延在している第1の細長い凹部32を有している。第1の案内ロッド34は、第1の剛性のベアリング43及び第2の剛性のベアリング45ののための、プレート18におけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。第2のスカート30は、第2の案内ロッド38を受け入れるべく、その長さ方向に沿って延在している第2の細長い凹部36を有している。第2の案内ロッド38は、第1の弾性的に従順なベアリング47のための、プレート18におけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。
第1のキャリッジ20は、第1のキャリッジ20の第1の側に、間隔を空けて位置された第1の剛性のホイール44と第2の剛性のホイール46を有している。第1の剛性のホイール44と第2の剛性のホイール46は、第1の剛性のベアリング43及び第2の剛性のベアリング45のための、第1のキャリッジ20におけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。第1のキャリッジ20はまた、第1の側と反対の、第1のキャリッジ20の第2の側に位置された剛性の第3ホイール48を有している。剛性の第3ホイール48は、第1の側の第1の剛性のホイール44と第2の剛性のホイール48の間の途中に存するように、第2の側の長さ方向に沿って位置されている。剛性の第3ホイール48は、第1の弾性的に従順なベアリング47のための、第1のキャリッジ20におけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。
第1の剛性のホイール44と第2の剛性のホイール46は、それらの一部分が本体21の境界を越えて延在するように、本体21の第1の円形の凹部58と第2の円形の凹部60内に取り付けられている。これは、図4に示されるように、サンプル位置決め用ステージが組み立てられたとき、第1のホイール44と第2のホイール46が第1の案内ロッド34に係合し、それによって、第1の剛性のベアリング43と第2の剛性のベアリング45を提供するためである。同じく、第3の剛性のホイール48は、その一部が本体21の境界を越えて延在するように、本体21の第3の円形の凹部62内に取り付けられている。サンプル位置決め用ステージが組み立てられたとき、第3の剛性のホイール48は第2の案内ロッド38に係合し、それによって、第1の弾性的に従順なベアリング47を提供する。
プレート18と第1のキャリッジ20は、それらが共に組み立てられたとき、第1のキャリッジ20におけるホイールと検査プレートのそれぞれの案内ロッドにおける力が、第1のキャリッジ20が案内ロッドに沿ってプレート18の中で動くことが自由であるべく十分に低いが、プレート18と第1のキャリッジ20の間に全ての他の方向において遊びがなく十分に高いように形成されている。
第1の剛性のホイール44、第2の剛性のホイール46及び第3の剛性のホイール48はそれぞれ円形の開口を有し、そしてホイールは、第1の円形の凹部58、第2の円形の凹部60及び第3の円形の凹部62の中に、第1の正方形ペグ52、第2の正方形ペグ54及び第3の正方形ペグ56と締まり嵌めを形成している開口によって取り付けられる。正方形のペグと共に円形の開口を用いることで、ホイールとペグとの間の正確で安全な取付け部を可能にしている。第1のホイール44、第2のホイール46及び第3のホイール48は、ホイールがペグに対して回転することを可能にするベアリングを包含している。第1の剛性のホイール44、第2の剛性のホイール46及び第3の剛性のホイール48の外周縁には、ホイールがそれらのそれぞれの案内ロッドの周りを部分的に包囲することができるように、溝が形成されている。このことは、ホイール、及びそれ故にキャリッジがプレートに対してZ方向、すなわち、プレート18の平面と直交して動くことを妨げる。
第1のペグ52と第2のペグ54は、それらは本体21に対して移動することができないように、第1のキャリッジ20に取り付けられている。これと対照的に、第3のペグ56は、サンプル位置決め用ステージ4が組み立てられたとき、それがプレート18の第2の案内ロッド38の長さ方向に直交する方向に本体21に対して弾性的に動くことができるように、第1のキャリッジ20に取り付けられている。
特に、第3のペグ56は、第1の開口92、第2の開口94及び第3の開口96を画成している第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90によって、本体21に連結されている平らなベース82に取り付けられている。第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90は弾性的に変形可能であり、そして、平らなベース82に矢印Aで示された方向に力が加えられたとき、平らなベース82、及びそれに取り付けられているペグ56及びホイール48が、本体21の中に矢印Aで示された方向に移動するのを許容する。第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90は、図10(説明された実施形態においてアームが実際に変形するであろう量を誇張して示している)に示すように、それらの長さに従って変形すべく形成されている。
ステージ4は、プレート18と第1のキャリッジ20が共に組み立てられたとき、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90が変形されるように形成されている。したがって、それらの弾性の故に、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90は、第3の剛性のホイール48を第2の案内ロッド38に向けて偏倚させるであろう。このことは、順に、第1の剛性のホイール44と第2の剛性のホイール46を、第1の案内ロッド34に向けて偏倚させるであろう。
説明された実施形態で、ステージ4は、平らなベース82に関する力(第2の案内ロッド38との係合よる第3のホイール48での力によって起こされる)が、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90の降伏応力よりも大きくなるように形成されている。したがって、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90は、プレート18と第1のキャリッジ20の組み付けのときに、柔軟に変形される。
図6a、図6b及び図7を参照するに、第2のキャリッジ22は本体23を有し、この本体23は、第1のキャリッジ20の第3のスカート66と第4のスカート68の間にぴったりと嵌り合うように、形状及び寸法付けられている。第2のキャリッジ22は、(以下により詳細に説明されるように、第2のキャリッジ22を通しての光の通過を許容する)開口67の形状が細長いよりむしろ円形であることを別として、第1のキャリッジ20とほぼ同じである、これは、第1のキャリッジ20はY方向に第1のキャリッジ20に対して動くことができるが、第2のキャリッジ22は光源に対して固定されるであろうから、可能である。
全体として、81及び83によって指示されている第3及び第4の剛性のベアリングは、ステージ4の一側の第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22の間に設けられている。全体として、85によって指示されている第2の弾性的に従順なベアリングは、第3の剛性のベアリング81及び第4の剛性のベアリング83が設けられている側と反対のステージ4の側で、第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22の間に設けられている。ベアリング81、83及び85は第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22のY方向での相対的な運動を容易にする。
ベアリング81、83及び85は、以下にさらに詳細に説明されるように、第1のキャリッジ20及び第2のキャリッジ22に与えられた、協働するベアリング構成によって提供されている。
第1のキャリッジ20に設けられた第4の案内ロッド78は、第3の剛性のベアリング81と第4の剛性のベアリング83のための、第1のキャリッジにおけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。第1のキャリッジ20に設けられた第3の案内ロッド72は、第2の弾性的に従順なベアリング85のための、第1のキャリッジ20におけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。
第1のキャリッジ20と同じように、第2のキャリッジ22は、第2のキャリッジ22の第1の側に間隔を空けて位置された第1の剛性のホイール77と第2の剛性のホイール79を有している。 第1の剛性のホイール77と第2の剛性のホイール79は、第3の剛性のベアリング81と第4の剛性のベアリング83のための、第2のキャリッジ22におけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。第2のキャリッジ22はまた、第2のキャリッジ22の第1の側と反対の第2の側に位置された第3の剛性のホイール80を有している。剛性の第3ホイール80は、第1の側の第1の剛性のホイール77と第2の剛性のホイール79の間の途中に存在するように、第2の側の長さ方向に沿って位置されている。剛性の第3のホイール80は、第3の弾性的に従順なベアリング85のための、第2のキャリッジ22におけるベアリング構成についてのベアリング部を提供している。
第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22は、それらが共に組み立てられたとき、第2のキャリッジ22のホイールと第1のキャリッジ20のそれぞれの案内ロッドにおける力が、第2のキャリッジ22が案内ロッドに沿って第1のキャリッジ20の中で動くことが自由であるべく十分に低いが、第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22の間に他の方向において遊びがなく十分に高いように形成されている。
第1の剛性のホイール77と第2の剛性のホイール79は、それらが本体23に対して動かされ得ないように、第2のキャリッジ22に取り付けられている。それと対照的に、剛性の第3のホイール80は、サンプル位置決め用ステージ4が組み立てられたとき、それが本体23に対してプレート18の第4の案内ロッド72の長さに直交する方向に動くことができるように、第2のキャリッジ22に取り付けられている。
特に、剛性の第3ホイール80はペグ87を介して取り付けられ、該ペグ87は順に、第1の開口99、第2の開口101及び第3の開口103を画成する第1のアーム91、第2のアーム93、第3のアーム95及び第4のアーム97によって本体23に連結されている平らなベース89に取り付けられている。第1のアーム91、第2のアーム93、第3のアーム95及び第4のアーム97はそれらの長さに従って弾性的に変形可能であり、平らなベース89、そしてペグ87及びそれに取り付けられている第3のホイールが、平らなベース89に矢印Bで示された方向に力が加えられたときに、本体23の中に矢印Bで示された方向に移動するのを許容する。
ステージ4は、第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22が共に組み立てられたとき、第1のアーム91、第2のアーム93、第3のアーム95及び第4のアーム97が変形されるように、形成されている。したがって、それらの弾性の故に、第1のアーム91、第2のアーム93、第3のアーム95及び第4のアーム97は、第3の剛性のホイール80を第3の案内ロッド72に向けて偏倚させるであろう。これは、順に、第1の剛性のホイール77と第2の剛性のホイール79を第4の案内ロッド78に向けて偏倚させるであろう。
説明された実施形態で、ステージ4は、平らなベース89に関する力(第3の案内ロッド72との係合よる第3のホイール80での力によって起こされる)が、第1のアーム91、第2のアーム93、第3のアーム95及び第4のアーム97の降伏応力よりも大きくなるように形成されている。したがって、第1のアーム91、第2のアーム93、第3のアーム95及び第4のアーム97は、第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22の組み付けのときに、柔軟に変形される。
図6a、図6b及び図7を参照するに、第1のキャリッジ20をサンプル位置決め用ステージに対してX方向に駆動する第1の駆動ユニット98が、第1のキャリッジ20に第1のキャリッジの第3ホイール48に隣接して取り付けられ、そして第2の案内ロッド38に摩擦係合している。第2のキャリッジ22を第1のキャリッジ20に対してY方向に駆動する第2の駆動ユニット100が、第2のキャリッジの第1のホイール77と第2のホイール79の間で第2のキャリッジ22に取り付けられ、そして第4の案内ロッド78に摩擦係合している。第1の駆動ユニット98と第2の駆動ユニット100は同一である。
駆動ユニットと位置測定装置を剛性のベアリングが位置されている側に設けることは、ステージ位置決めの精度と反復性を改善することが判明した。図14は、図1から図13までに関連して説明されたステージ4と実質的に同一であり、同一項目が同一の参照数字を共有するステージ1004の実施形態を示している。しかしながら、プレート18と第1のキャリッジとの間の相対的な運動のために備える第1の駆動ユニット98が弾性的に従順なベアリング(不図示)の側にあるより、どちらかと言うと、それは剛性のベアリングの側に位置されている(それらの第1の剛性のベアリング43のみが見え、第2の剛性のベアリングは見えない)。図1から13に関連して説明されたステージ4のケースのように、第1のキャリッジ20と第2のキャリッジ22の間の相対的な運動のために備える第2の駆動ユニット100は、今なお剛性のベアリング(それらの第1の剛性のベアリング83のみが見える)の側に設けられている。
図7ないし図9を参照するに、第2の駆動ユニット100は、モーター本体102及びモーター本体102から延在する駆動軸104を備え、駆動軸104はモーター本体102によって回転させられ得る。モーター本体102は、12ボルトDC直接駆動モーターである。モーター本体102は(不図示の)動力源から(不図示の)電気ケーブルを介して電力を受け取る。
駆動軸104は、第1の錐体部106及び 第2の錐体部(不図示) を有し、そのそれぞれは駆動軸104の長さの中心に向かって縮径部に収束している。サンプル位置決め用ステージ4が組み立てられたとき、第1の錐体部106と第2の錐体部は共に第4の案内ロッド78に接触する。したがって、駆動軸104は案内ロッド78とに2つの接触点を有している。図15aないし図15cに図解されるように、第1の接触点105及び第2の接触点107は、第2のキャリッジ22の第1のホイール77及び第2のホイール79と第4の案内ロッド78との間の接触点を包含している、破線109で示されたベアリング接触平面上に存する。特に、駆動軸104と案内ロッド78の下方側との接触点105は、第1のホイール77と案内ロッドの下方側との間の接触点111及び第2のホイール79と案内ロッドの下方側との間の接触点113を包含する下方のベアリング接触ライン上に存している。さらに、駆動軸104と案内ロッド78の上方側との間の接触点107は、第1のホイール77と案内ロッドの上方側との間の接触点115及び第2のホイール79と案内ロッドの上方側との間の接触点(不図示)を包含する上方のベアリング接点ライン上に存している。
第2の駆動ユニット100は取付アーム108を備えている。モーター本体102は取付アームに固定され、それらが互いに対して動くことができないようにされている。取付アーム108は、モーター本体102が第1のねじ112及び第2のねじ114によって固定されるベース部分110と、第4の案内ロッド78の長さ方向に沿ってモーター本体102から離れて延在するアーム部分116を有している。モーター本体102から離れたアーム部分116の端部端部は、開口120を画成している延長部118を有している。
取付アーム108は、ばね122を介して第2のキャリッジ22に取り付けられている。ばね122は、ねじ124を介して第2のキャリッジ22に固定され、そして開口120を通してばねの端部が引っ掛けられて取付アーム108に固定されている。したがって、このように、取付アーム108が第2のキャリッジに取り付けられている結果、取付アーム108、従ってモーター本体102及び駆動軸104は、駆動軸104の回転軸線Bによって規定される方向以外の全ての方向に、第2のキャリッジに対して動くことが自由である。取付アーム108、従ってモーター本体102及び駆動軸104の回転は、第1の方向においてばね122で拘束され、そして第1の方向と反対の第2の方向においては延長部118が第2のキャリッジ22の本体23に対して当接することによって拘束されている。
第2の駆動ユニット100はさらに、駆動軸104を第4の案内ロッド78に偏倚させる偏倚機構126を備えている。偏倚機構126は、ヘッド130及びアーム132を有する本体128と、サンプル位置決め用ステージ4が組み立てられたとき、ヘッド130と第2のキャリッジ22の本体23との間で作用するばね144を備えている。
ヘッド130は、第1のベアリング134、第2のベアリング136、第3のベアリング138及び第4のベアリング140を有している。サンプル位置決め用ステージ4が組み立てられたとき、これらのベアリングは駆動軸104に係合し、そしてヘッド130に対しての駆動軸104の回転を容易にする。
アーム132の第1の端部がヘッド130に固定され、そしてアーム132はヘッド130から遠位の第2の端部に向けて開口141を有している。偏倚機構126は、アーム132の開口141を通って延在し且つ本体23のねじ穴に係合するボルト142を介して、本体23に連結されている。アーム132は、ヘッド130が第2の案内ロッド78に対し偏倚され得るように、柔軟である。
サンプル位置決め用ステージ4を組み立てるために、第1のキャリッジ20がプレート18の中に滑らせられる結果、第1のホイール44と第2のホイール46が第1の案内ロッド34に係合し、且つ第3のホイール48及び第1の駆動ユニット98(上述の方法で第1のキャリッジ20に取り付けられている)の駆動軸104が第2の案内ロッド38に係合する。
プレート18及び第1のキャリッジ20の寸法は、プレート18内に受け入れられるべき第1のキャリッジ20のために、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90が変形される結果、受け入れられる第3のホイール48が第1のキャリッジ20の本体21に押し付けられるようにされている。さらに、説明された実施形態で、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90は、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90をプラスチックのように変形させる程度にまで変形される。したがって、第1のキャリッジ20がプレート18に受け入れられるとき、第1のアーム84、第2のアーム86、第3のアーム88及び第4のアーム90は、第3のホイール48を第2の案内ロッド38に対し偏倚させる。
さらに、ばね144は第1の駆動ユニット98の駆動軸104とプレート18の第2の案内ロッド38との間の相互作用によって圧縮されるので、駆動軸104は第2の案内ロッド38に偏倚される。
第2のキャリッジ22は、その後、第1のキャリッジ20とプレート18との関係で上に説明されたのと同様の方法で、第1のキャリッジ20内に滑らされる。
第2のキャリッジ22は、その後、対物レンズ10に対してX方向及びY方向に動くことができないように、顕微鏡6に固定される。したがって、プレート18の位置は、対物レンズ10に対して、第1の駆動システム98の作動によってX方向に、第2の駆動システムの作動によってY方向に移動され得る。
光源(不図示)はサンプル位置決め用ステージ4の下に位置されてもよい。光源からの光は、プレート18の上に位置されているサンプル8を照明するために、第2のキャリッジ22の開口67、第1のキャリッジの開口65及びプレート18の開口27を通ることができる。
図11に示されるように、サンプル位置決め用ステージ4は、(ケーブル146の)入力/出力ライン202を介して制御システム200に接続されている。制御システム200は、初期化モジュール204、位置維持モジュール(PMM)206、及び衝突/ドラッグ検知モジュール208を備えている。制御システム200は入力/出力ライン212を介して入力装置210に接続されている。
制御システム200の基本的な作動が、今、図12に関連して説明される。制御システム200が最初にオンされたとき、位置維持モジュール206がステップ300において始める。スタート時、位置維持モジュール206はステップ302において初期化プロセスを実行する。これは、サンプル位置決め用ステージ4を較正する較正ルーチンを初期化モジュール204から呼び出すことを含んでいる。較正ルーチンが完了すると、位置維持モジュール206は、第1のキャリッジ20に対してのプレート18のX方向における現在の位置、及び第2のキャリッジ22に対しての第1のキャリッジ20(そして、それ故プレート18)のY方向における現在の位置を受け取り、そして、現在の位置変数値にこのデータを入れる。また、初期化プロセス302の一部として、位置維持モジュール206は、その初期値が現在の位置変数値と同じであるという状態で、要求される位置変数値をセットアップする。
要求される位置変数値は、入力装置210を介して、新しい要求位置を入力するユーザーによって変えられ得る。特に、ユーザーは、入力装置210を介して制御システムに、要求されるX位置及び要求されるY位置を入力することができる。説明された実施形態では、ユーザーは要求される絶対位置(すなわち、プレート18をあるX/Y位置に動かすこと)を入力する。しかしながら、制御システム200へ入力される要求位置は、相対位置(すなわち、プレート18をX/Y方向にある量だけ動かすこと)であってもよいことは理解されよう。
位置維持モジュールは、第1の読取りヘッド33及び第2の読取りヘッド37からの出力を間断なくモニターして、そして位置の変更の検出に基づき現在の位置変数値を最新のものにする。
ステップ304において、位置維持モジュール206は要求された位置と現在の位置が同じであるかどうかを見るべく間断なく調べる。もしそうでなければ、その後、位置維持モジュール206は、プレート18を要求された位置に向かって動かすために必要とされるだけ、第1の駆動システム98及び第2の駆動システム100のモーター本体102のいずれか、又は両方に、DC出力電圧(「V」)を印加する。出力電圧Vは、プレート18を要求された位置に向けて進行させるべく最大出力電圧にまで増大され得る。プレート18が動かされるとき、現在の位置変数値はその現在の実際の位置を反映するように間断なく最新のものにされる。このプロセスは、 現在の位置変数値が要求された位置変数値と同じになるまで継続する。
ユーザーは、プレート18に力を加えることによって、手動でプレート18をX及び/又はY方向にドラッグすることができる。ユーザーはハンドル40を操作することによって、このような力をプレート18に加えることができる。
衝突/ドラッグ検知モジュール208は位置維持モジュール206に並行して動作し、プレート18が手動でユーザーによってドラッグされているか、あるいはプレート18が対象物に衝突しているかを決定するために用いられる。もし衝突/ドラッグ検知モジュール208がこのような状況を検知すると、それは、第1の駆動システム98及び第2の駆動システム100のいずれか、又は両者のモーター本体102を不作動にし、外力に対するそれらの駆動を停止させる。衝突/ドラッグ検知モジュール208の作動が図13に関連して説明される。
制御システム200がオンにされたとき、衝突/ドラッグ検知モジュール208はステップ500において始まる。ステップ502において、ステップ306で位置維持モジュール206により印加された出力電圧Vは、それがその最大レベルにあるかを見るために間断なくモニターされる。
図12から分かるように、プレート18が対象物に衝突するか、又は要求された位置から手動でドラッグ(引き離)されたときには、位置維持モジュールは、現在の位置を要求された位置により近づけるように、第1の駆動ユニット98及び第2の駆動ユニット100のいずれか、又は両方のモーター本体102に印加されている出力電圧(「V」)を最大電力に増大することにより、衝突/引き離しに対抗しようと試みるであろう。したがって、現在の位置が要求された位置と同じではないときには、出力電圧Vはその最大レベルにのみあるであろう。
もし、出力電圧Vが最大電圧にあるのなら、プロセスはステップ504に進む。ステップ504において、位置の誤差が可変の「位置誤差0」に記録され、そしてタイマー(「t」)がスタートされる。位置の誤差とは、要求された位置と現在の位置との間の差である。
制御はステップ506へ進み、ここでは、タイマーがその最大値(「T」)の半分に達するまで間断なくインクリメントされる。説明される実施形態では、「T」は25mSである。したがって、およそ12.5mSの後に、出力電圧Vがまだ最大レベルにあるかが決定される。もし、出力電圧Vがその最大レベルにないなら、これは、プレート18への外力が除去されたことを意味し、そこでプロセスは再スタートする。
もし出力電圧Vがまだその最大レベルにあるなら、制御はステップ508に進み、位置の誤差が可変の「位置誤差1」に記録される。
ステップ510において、タイマーtはその最大値Tまで間断なくインクリメントされる。したがって、タイマーtのスタートからおよそ25mS後に、出力電圧Vがまだ最大レベルにあるかが決定される。もし出力電圧Vがその最大レベルにないなら、これはプレート18への外力が除去されたことを意味し、そこでプロセスは再スタートする。
もし出力電圧Vがまだその最大レベルにあるなら、制御はステップ512に進み、位置の誤差が可変の「位置誤差2」に記録される。
ステップ514において、プレート18への外力が加えられているかが決定される。もし、サンプル位置決め用ステージ4が対象物に衝突して失速しているなら、スタートされているタイマーtと最大数のインクリメント値Tに到達しているタイマーtとの間で、プレート18の位置は著しくは変化していない。したがって、もし「位置誤差0」における位置と「位置誤差2」における位置との間の差が、所定の最大移動閾値Xより小さいなら、それからこの方法はステップ518に進む。当該所定の最大移動閾値Xは、たとえプレート18が「位置誤差0」及び「位置誤差2」の記録の間の小さな距離を移動するとしても、まだ衝突が検知されるのを可能にしている。説明された実施形態では、該所定の閾値Xは、100μmである。
もしステップ514において、該方法がプレート18の対象物との衝突を決定しなければ、該方法はステップ516に進み、ここでプレート18が手動でドラッグされているかが決定される。
ステップ516においては、次のいずれかが真実であるかが決定される:
・0>「位置誤差0」>「位置誤差1」>「位置誤差2」
・0<「位置誤差0」<「位置誤差1」<「位置誤差2」
これらの条件は、プレート18がその要求される位置からドラッグされているときはいつでも真実である。これらの条件のいずれかが真実であるなら、プロセスはステップ518に進む。もしこれらの条件のいずれが真実ではないなら、プロセスはステップ502に戻る。
・0>「位置誤差0」>「位置誤差1」>「位置誤差2」
・0<「位置誤差0」<「位置誤差1」<「位置誤差2」
これらの条件は、プレート18がその要求される位置からドラッグされているときはいつでも真実である。これらの条件のいずれかが真実であるなら、プロセスはステップ518に進む。もしこれらの条件のいずれが真実ではないなら、プロセスはステップ502に戻る。
ステップ518において、モーター本体102はターンオフされる(止められる)。これは、位置維持モジュール206を遮って、駆動ユニットに印加されているDC出力電圧Vをゼロに減らす衝突/ドラッグ検知モジュール208によってなされる。 したがって、モーター本体102は、最早、要求された位置にプレート18を駆動しようとすることはなく、駆動ユニット100はユーザーによって容易に戻し駆動され得る。
制御はその後ステップ520に進み、ここではタイマーVoffがスタートされる。タイマーVoffは1秒の最大値を有している。ステップ522において、プレート18が静止しているかが決定される。もし、検査プレートが静止していないなら、制御はステップ520に戻り、そしてタイマーVoffがゼロにリセットされる。
もし、プレート18が静止していることが決定されると、制御はステップ526へ進み、Voffがその最大値(すなわち1秒)に達したかが決定される。もしそうでなければ、制御はそれからステップ522に戻り、そして、ステップ522が、タイマーVoffがスタートされた後、再度、200μS毎に実行するようにプロセスが構成されている。もし、Voffがその最大値に達していたなら(すなわち1秒)、それから制御はステップ528に進み、その時点において、要求された位置変数値が現在の位置としてセットされ、そして位置維持モジュール206が(ステップ304から)再開される。
図13との関係で説明されたプロセスは、第1の駆動ユニット98及び第2の駆動ユニット100の各々に関連して独立して実行される。
理解されるように、上に説明された方法以外の他の機構が、モーター100及び104を、プレート18を要求される位置に外力に抗して駆動しないよう、いつターンオフするかを決定するために用いられ得る。例えば、プレート18を要求された位置に駆動しようとする1つのモードと、ユーザーが手動でプレート18を位置決めするために駆動ユニット98と100を自由に戻し駆動するのを許容するもう1つのモードとの間で、ユーザーが作動モードを切り替えるために、スイッチがステージ4に設けられてもよい。このようなスイッチは、ステージ4に、例えばボタンによって、設けられ得る。例えば、ボタンはプレート18の凹部42の位置に置かれてもよい。
Claims (19)
- 光学的検査装置に対して検査されるべきサンプルを位置決めするサンプル位置決め用ステージであって、該ステージは、
検査されるべきサンプルが支持され得る第1の概ね平坦な本体、
第2の本体であって、第1の本体と第2の本体との間に設けられた少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングを介して、第1の本体に直接的に連結され、該少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは概ね互いに対向して配列され、且つ、該第1の本体及び第2の本体は、該第1の概ね平坦な本体の平面に実質的に平行な方向にベアリングを介して互いに対し予圧され、及び該第2の本体に対する該第1の本体の移動が、ベアリングを介して、該第1の本体の平面に実質的に平行な第1の平面に拘束されるように構成されている第2の本体、
位置入力装置から受け取られる要求された相対位置に向けて、該第1の本体及び第2の本体を互いに該第1の平面内で駆動すべく作動可能な動力駆動システムであって、その駆動力を、該少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも該少なくとも1つの剛性のベアリングの近くで該ステージに付与する動力駆動システム、及び
該少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも該少なくとも1つの剛性のベアリングの近くの、該第1の本体及び第2の本体の少なくとも1つにおいて、該第1の本体及び第2の本体の相対位置の計測値を提供する位置検知装置、
とを備えることを特徴とするサンプル位置決め用ステージ。 - 該少なくとも1つの剛性のベアリングは、該第1の本体及び第2の本体の1方に少なくとも1つのトラックと、該第1の本体及び第2の本体の他方に該トラックとベアリング係合する少なくとも1つのランナーとを備えることを特徴とする請求項1に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該動力駆動システムは、相対移動を生じさせるためにべく該トラックに作用することを特徴とする請求項2に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該動力駆動システムは、該トラックのベアリング表面に作用することを特徴とする請求項3に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該トラックに該動力駆動システムにより印加される力の方向は、ベアリングの接触ラインに実質的に平行に延在していることを特徴とする請求項4に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該動力駆動システムがトラックのベアリング表面に作用している点は、ベアリングの接触ライン上に実質的に存在していることを特徴とする請求項4又は5に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 第1の本体及び第2の本体の相対的な移動は、ベアリングを介して、該第1の本体の平面に実質的に平行に存する第1の自由度に拘束されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該第1の自由度の方向に沿って互いから離間された少なくとも2つの剛性のベアリングを備え、動力駆動システムが該少なくとも2つの剛性のベアリングの間の点で、第1の本体又は第2の本体に作用することを特徴とする請求項7に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 第1の本体又は第2の本体は、互いに対し直線方向に移動可能であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該第1の本体はプレートであり、該第2の本体はキャリッジであることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該トラックは摩擦ロッドであり、ランナーはホイールであることを特徴とする請求項2ないし10のいずれかに記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 動力駆動システムは、モーター本体、及びモーター本体から延在する駆動軸を備え、該駆動軸は摩擦ロッドに摩擦係合し、該駆動軸の回転が該摩擦ロッドの該駆動軸に対する移動を生じさせることを特徴とする請求項11に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該弾性的に従順なベアリングは、本体間の相対的な移動を容易にするベアリング部と、該ベアリング部の弾性的に従順な移動に備える弾性的に従順な取り付け部とを備えることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該弾性的に従順な取り付け部は、ベアリングをベアリング係合へと偏倚させることを特徴とする請求項13に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 該位置検知装置は、第1の本体及び第2の本体の一方のスケールと、該第1の本体及び第2の本体の他方のスケールリーダーとを備え、該スケール及びスケールリーダーは各々、該少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも該少なくとも1つの剛性のベアリングの近くに存することを特徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 第3の本体であって、第2の本体と第3の本体との間に設けられた少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングを介して、第2の本体に直接的に連結され、該少なくとも1つの剛性のベアリング及び少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングは概ね互いに対向して配列され、且つ、第2の本体に対する第1の本体の移動を、該第1の本体の平面に実質的に平行な平面に存し、第1の自由度の方向に実質的に直交して延在する第2の自由度の方向に拘束するために、該第2の本体及び第3の本体を互いに対し予圧するように構成されている第3の本体、及び
位置入力装置から受け取られる要求された相対位置に向けて、該第1の本体及び第2の本体を互いに該第2の自由度の方向に沿って駆動すべく構成された第2の動力駆動システムであって、その駆動力を、該第2の自由度の方向における相対移動を生じさせるべく該少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも該少なくとも1つの剛性のベアリングの近くで該ステージに付与する第2の動力駆動システム、
をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のサンプル位置決め用ステージ。 - 該少なくとも1つの弾性的に従順なベアリングよりも該少なくとも1つの剛性のベアリングの近くの、該第2の本体及び第3の本体の少なくとも1つにおいて、該第2の本体及び第3の本体の相対位置の計測値を提供する第2の位置検知装置をさらに備えることを特徴とする請求項16に記載のサンプル位置決め用ステージ。
- 光学的検査器具と、
該光学的検査器具に対して検査されるべきサンプルを位置決めする、請求項1ないし17に記載のサンプル位置決め用ステージと、
を備えることを特徴とする光学的検査装置。 - 顕微鏡装置のためのサンプル位置決め用ステージであって、該ステージは、
実質的に対向し、互いに平行である、第1の直線状トラック及び第2の直線状トラックを有する第1の概ね平坦な本体であって、少なくとも第1の直線状トラックが剛的に固定されている第1の本体、
第2の本体であって、第1の本体に対して自由度方向に移動できるように該第1の本体に直接的に連結され、該自由度方向を定めるように、第1の直線状トラックに沿って離間された点で第1の直線状トラックにベアリング係合する少なくとも第1及び第2の剛的に取付けられたランナーを有し、また、第2の直線状トラックにベアリング係合する少なくとも1つの弾性的に従順なランナーを有し、これらのランナー及びトラックが第2の本体に対する第1の本体の移動を、第1の本体の平面に実質的に平行な第1の平面に拘束している第2の本体、
位置入力装置から受け取られる要求された相対位置に向けて、第1の本体及び第2の本体を互いに自由度方向に沿って駆動するように、自由度方向に第2の本体に対して固定され、第1及び第2の剛的に取付けられたランナーが第1の直線状トラックに係合する間の点で第1の直線状トラックに作用すべく構成された動力駆動システム、及び
第1の本体及び第2の本体の少なくとも1つにおいて、弾性的に従順なランナーよりも剛的に取付けられたランナーに近い本体の側に設けられ、該第1の本体及び第2の本体の相対位置の計測値を提供する位置検知装置、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置のためのサンプル位置決め用ステージ。
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