JP5678155B2 - ナノメカニカルテストシステム - Google Patents
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[関連出願]
本出願は、２０１１年２月１０日に出願された米国仮出願番号６１／４４１，５１１号及び、２０１１年１０月２５日に出願された米国仮出願番号６１／５５１，３９４号の優先権主張を主張する国際出願であり、これらの仮出願の全体を、ここに参照文献として併合する。
本出願は、２０１１年２月１０日に出願された米国仮出願番号６１／４４１，５１１号及び、２０１１年１０月２５日に出願された米国仮出願番号６１／５５１，３９４号の優先権主張を主張する国際出願であり、これらの仮出願の全体を、ここに参照文献として併合する。
[連邦のスポンサーによる研究あるいは開発についての言及]
本発明は、米国エネルギー省によって認可された、認可番号ＤＥ−ＳＣ０００２７２２の下に、政府によって支援されてなされた。政府は、この発明について、ある権利を有する。
本発明は、米国エネルギー省によって認可された、認可番号ＤＥ−ＳＣ０００２７２２の下に、政府によって支援されてなされた。政府は、この発明について、ある権利を有する。
[技術分野]
ナノ及びミクロンスケールの物質テスト
ナノ及びミクロンスケールの物質テスト
[著作権について]
本特許文書の開示の部分は、著作権の保護の下にある内容を含んでいる。著作権の保有者は、米国特許商標庁のファイルあるいは記録にある通りに、特許文書あるいは特許開示が任意の人によってファクシミリ複写されることに異議はないが、その他の場合においては、著作権の権利を主張する。以下の注意書きは、本文書の部分を構成する、以下に記述され、及び図面において示されるとおり、ソフトウェア及びデータに適用される。著作権 Ｈｙｓｉｔｒｏｎ，Ｉｎｃ．Ａｌｌ Ｒｉｇｈｔｓ Ｒｅｓｅｒｖｅｄ．
本特許文書の開示の部分は、著作権の保護の下にある内容を含んでいる。著作権の保有者は、米国特許商標庁のファイルあるいは記録にある通りに、特許文書あるいは特許開示が任意の人によってファクシミリ複写されることに異議はないが、その他の場合においては、著作権の権利を主張する。以下の注意書きは、本文書の部分を構成する、以下に記述され、及び図面において示されるとおり、ソフトウェア及びデータに適用される。著作権 Ｈｙｓｉｔｒｏｎ，Ｉｎｃ．Ａｌｌ Ｒｉｇｈｔｓ Ｒｅｓｅｒｖｅｄ．
ナノメカニカルテスト装置は、定量的メカニカル及びトリボロジカルな計測のために、世界中のＲ＆Ｄファシリティにおいて使用されている。ナノインデンテーションは、例えば、小さな力と高い解像度のずれセンサを用いて、弾性係数及び硬さなどの、サンプルの機械的な特性を定量的に測定するための方法である。典型的には、ナノインデンテーションにおいて使用される力は、１０ｍＮより小さく、典型的なずれの範囲は、１０μｍより小さく、ノイズレベルは、典型的には、１ｎｍ ｒｍｓより良好である。力とずれのデータは、サンプルの機械的特性を決定し、特定の商品あるいは応用形態について、特性が、許容可能な性能限界内にあるかどうかを決定するために用いられる。
ある例では、既知の形状のプローブが、所定の方法で材料に押圧され、取り除かれ、その間、連続的に、プローブの位置と、印加されたプローブ／サンプル接触力を計測する。ナノメカニカルな特性測定は、プローブが材料に印加する力と、テスト中のプローブの相対ずれを制御し、測定するなどの１以上を行うために、１以上のアクチュエータとセンサを用いる。センサとアクチュエータは、標準装置深さセンシングインデンテーションあるいは、トリボロジカル測定における２あるいは３次元空間におけるように、一例では、単一の軸に沿って適用される。プローブを使ったナノメカニカルテスト技術は、硬さ、弾性係数、破壊靱性などの機械的特性や、引っかき／磨耗抵抗、摩擦係数測定及び界面接着評価などのトリボロジカルな特性の決定のために使われる。
ナノメカニカル的テスト装置の重要な技術的進歩は、処理や構造をナノメータ長スケールに制御する能力によって指定され、高いセンシティビティの力とずれのアクチュエータ／センサの開発が要求されていた。アクチュエータ／センサと制御電子技術の進歩を組み合わせることにより、ナノメカニカルテストシステムは、力を数ナノニュートン（ｎＮ）の範囲で制御・測定し、ずれを数オングストローム（Ａ）の範囲で制御・測定することができる。 これらの進歩により、以下のものを含む非常に小さい体積の材料の定量的ナノメカニカル特性測定を可能とした。これらは、半導体およびデータ記憶製造業における薄膜、ナノ合成ポリマー、セラミックス、金属、ナノ粒子、ナノワイヤ、ナノピラー、ナノチューブを含むナノ構造体を含む。
図においては、スケールは必ずしも示しておらず、同様な符号は、異なる図の同様な部品を示す。異なる下添え字を有する同様な符号は、同様な部品の異なる例を示す。図は、一般に例示であり、限定ではなく、本文書で説明するさまざまな実施形態を示す。
以下の詳細な説明においては、本説明の一部をなし、本開示の特定の実施形態がどのように実施されるかを例示によって示す添付の図を参照する。この点に関し、「上」、「下」、「前」、「後ろ」、「先頭」、「末尾」などの方向を示す語句は、記述される図の方向を参照して使われる。本装置の実施形態の部品は、いろいろな異なる方向に配置することができるので、方向を示す語句は、図示のために用いられ、限定するものではない。これらの実施形態は、この開示の側面を当業者が実施することができるように十分詳細に記載し、他の実施形態を利用でき、本開示の範囲から離れることなく、構造的変更をすることができることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捉えられるべきではなく、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲とその均等物によって規定される。
[概要]
ここで説明するシステムは、以前の装置の能力を超えた一連の能力を提供する。この概要の中で、その部品を含む、ここで説明する自動テストアセンブリ１００を参照する。複数のサンプルの複数の計測が、単一の測定に対する時間、作業を要する載せ変え、サンプルの対応する再配置をすることなく行なわれる。１以上のサンプルの高速な測定と共に、サンプルの高スループットが、以下に説明するシステムによって達成される。１以上のサンプル２０２（例えば、１０、１００、１０００あるいはそれ以上のサンプル）のサンプルハンドリング、ポジショニング、テスト、観察がシステムによって行なわれるが、システムは、適用的に、１以上のサンプルを用意し、テストルーチンを行い、装置を構成・キャリブレートし、必要に応じて装置を選択的に駆動し（テストし、データを確認し、装置をキャリブレートするなどのために）、装置を構成し、テストの位置を特定し、測定を行い、データを解析することができる。システム１００は、多数のサンプルのテストと測定を行なうよう構成されるので、例えば、（装置及びサンプルの）個々の扱い、個々のサンプルのポジショニングとテストの技術者誤差を実質的に避ける事ができる。
ここで説明するシステムは、以前の装置の能力を超えた一連の能力を提供する。この概要の中で、その部品を含む、ここで説明する自動テストアセンブリ１００を参照する。複数のサンプルの複数の計測が、単一の測定に対する時間、作業を要する載せ変え、サンプルの対応する再配置をすることなく行なわれる。１以上のサンプルの高速な測定と共に、サンプルの高スループットが、以下に説明するシステムによって達成される。１以上のサンプル２０２（例えば、１０、１００、１０００あるいはそれ以上のサンプル）のサンプルハンドリング、ポジショニング、テスト、観察がシステムによって行なわれるが、システムは、適用的に、１以上のサンプルを用意し、テストルーチンを行い、装置を構成・キャリブレートし、必要に応じて装置を選択的に駆動し（テストし、データを確認し、装置をキャリブレートするなどのために）、装置を構成し、テストの位置を特定し、測定を行い、データを解析することができる。システム１００は、多数のサンプルのテストと測定を行なうよう構成されるので、例えば、（装置及びサンプルの）個々の扱い、個々のサンプルのポジショニングとテストの技術者誤差を実質的に避ける事ができる。
これとは逆に、他のシステムは、個々のサンプルを適切に用意し、システムをキャリブレートし、適切なテストルーチンをセットアップし、測定を実行する、かなり技術的素質を有する技術者の、作業上の時間のかかる努力を要求する。
更に、ここに説明するシステムは、サブミクロンスケール（すなわち、ミクロンスケール、ナノスケールなどの１以上のミクロンか、それ以下）での測定に歪みと不正確性を引き起こす環境条件内における、複数のサンプルの、高速で、正確で、整合性のあるテストを確保する。システムは、自動テストシステム６００をアイソレートし、対応して、音波的、空気流、温度変化、振動擾乱などを含むが、これらには限定されない、擾乱の影響を最小化する。システムを用いたテストと測定は、これらの外的環境（例えば、製造）に存在する、内在的で制御不能な擾乱下で行われ、インライン及びニアラインでのナノメカニカルなテストを可能とする。別の言い方をすると、ここで説明するシステム１００は、製造環境での使用のために構成され、ミクロン、サブミクロン、ナノスケールでの機械的特性を高速かつ正確にテストし、測定することができる。したがって、製造環境に対するサンプルの遠隔での個別のテストを避けることができる。
更に、ここで説明するシステムは、製造環境下で、大量のサンプルのテストと測定を促進し、同時に、材料の汚染、材料の破壊、システムの無稼動時間を最小化する。
装置は、ミクロ及びナノメカニカルテスト装置６１２を利用した、一連の材料サンプル２０２、３１０（例えば、数１０、数１００、数１０００あるいは、これら以上）のテストのためのシステムと方法を提供する。この装置と、方法は、
自動テストシステムのミクロ及び／あるいはナノメカニカルテスト装置６１２へ、複数の材料サンプル２０２を配布し、
実質的に既知の先端形状を有する少なくとも１つのプローブに対し、実質的に予め決定された位置に、複数の材料サンプル２０２の内の少なくとも１つを配置し、一例では、システム１００は、サンプルをそのまま予め決められた位置に配置するのではなく、サンプル２０２をサンプルステージ６１４上に配置し、自動プロセスによって、サンプル２０２を載せるステージ６１４を、テストするための、メカニカルテスト装置６１２のプローブ７０２へと運び、
配置されたサンプル２０２の面に対し、プローブ７０２で、１以上の垂直方向（例えば、サンプル面に実質的に垂直なＺ軸／方向）及び／あるいは横方向（例えば、サンプル面の実質的に面内、あるいは、一般に、ｘ及びｙ軸／方向として知られる）に力を加え、
プローブ７０２と配置されたサンプル間の相互作用に対するデータ（力−ずれデータ）を収集し、
プローブ７０２をサンプル２０２から離し、次に装置から（例えば、ロボットハンドリングシステム２００で）、次のサンプルを搭載し、テストする前に、テストした材料サンプル７０２を降ろす、
ことを含む。
自動テストシステムのミクロ及び／あるいはナノメカニカルテスト装置６１２へ、複数の材料サンプル２０２を配布し、
実質的に既知の先端形状を有する少なくとも１つのプローブに対し、実質的に予め決定された位置に、複数の材料サンプル２０２の内の少なくとも１つを配置し、一例では、システム１００は、サンプルをそのまま予め決められた位置に配置するのではなく、サンプル２０２をサンプルステージ６１４上に配置し、自動プロセスによって、サンプル２０２を載せるステージ６１４を、テストするための、メカニカルテスト装置６１２のプローブ７０２へと運び、
配置されたサンプル２０２の面に対し、プローブ７０２で、１以上の垂直方向（例えば、サンプル面に実質的に垂直なＺ軸／方向）及び／あるいは横方向（例えば、サンプル面の実質的に面内、あるいは、一般に、ｘ及びｙ軸／方向として知られる）に力を加え、
プローブ７０２と配置されたサンプル間の相互作用に対するデータ（力−ずれデータ）を収集し、
プローブ７０２をサンプル２０２から離し、次に装置から（例えば、ロボットハンドリングシステム２００で）、次のサンプルを搭載し、テストする前に、テストした材料サンプル７０２を降ろす、
ことを含む。
[これらのシステム及び方法の１以上の例によってテストできる材料]
以下の説明においては、ナノメカニカルテストを受けるさまざまな材料を「材料」あるいは「サンプル」と呼ぶ。詳述するように、語句「材料」あるいは「サンプル」は、ナノメカニカルテストできる物質の広範な範囲をカバーする。これらの材料は、仮想的にあらゆる合成物であり、セラミック、金属、ポリマー、木、生物学的材料（赤血球、軟骨、骨など）、液体、粘性物質、ＭＥＭＳ装置などの物質を含むが、これらには限られない。テストされる材料は、仮想的に際限が無いが、当業者は、実際のテストされる材料に関わらず、自動ナノメカニカルテストシステムの重要で必要な側面は、比較的均一であることを理解するだろう。例示的目的のために、以下のシステム１００と方法は、テストされる材料が、ウエーハに形成された半導体物質であるようなシステムの例を記述する。この開示は、半導体ウエーハと材料を越えた、他のサンプルとサンプル材料のテストを広くカバーする意図である。本明細書においては、１つの半導体ウエーハ（あるいは１つの他の材料）を、「材料」と集合的に呼ばれる大きなサンプルの集合内の１つのサンプルであることを示す「サンプル」と呼ぶ。例えば、広く言えば、ナノメカニカルテスト装置６１２は、材料（例えば、半導体）のテストを行なうが、これらの材料の個々の「サンプル」が装置に搭載され、テストされる。
以下の説明においては、ナノメカニカルテストを受けるさまざまな材料を「材料」あるいは「サンプル」と呼ぶ。詳述するように、語句「材料」あるいは「サンプル」は、ナノメカニカルテストできる物質の広範な範囲をカバーする。これらの材料は、仮想的にあらゆる合成物であり、セラミック、金属、ポリマー、木、生物学的材料（赤血球、軟骨、骨など）、液体、粘性物質、ＭＥＭＳ装置などの物質を含むが、これらには限られない。テストされる材料は、仮想的に際限が無いが、当業者は、実際のテストされる材料に関わらず、自動ナノメカニカルテストシステムの重要で必要な側面は、比較的均一であることを理解するだろう。例示的目的のために、以下のシステム１００と方法は、テストされる材料が、ウエーハに形成された半導体物質であるようなシステムの例を記述する。この開示は、半導体ウエーハと材料を越えた、他のサンプルとサンプル材料のテストを広くカバーする意図である。本明細書においては、１つの半導体ウエーハ（あるいは１つの他の材料）を、「材料」と集合的に呼ばれる大きなサンプルの集合内の１つのサンプルであることを示す「サンプル」と呼ぶ。例えば、広く言えば、ナノメカニカルテスト装置６１２は、材料（例えば、半導体）のテストを行なうが、これらの材料の個々の「サンプル」が装置に搭載され、テストされる。
[テストする材料を格納するのに適した格納モジュール]
材料は、ナノメカニカルテスト装置に配布され、取り除かれる（例えば、自動テストシステム６００）。１以上の複数の装置は、材料を配布し、取り除くように構成される。一例では、以下により詳しく説明するが、テストの前に、材料を適切なコンテナあるいは格納モジュール１０４に格納する。格納モジュールの種類は、テストされる材料の性質に依存する。テスト前の、材料ハンドリング装置の他の例は、コンベヤベルト型装置や、ロボットアセンブリなどの自動手段を用いて、サンプルをナノインデンテーション装置へ一つ一つ配布する。他のオプションも同様に考えられる。
材料は、ナノメカニカルテスト装置に配布され、取り除かれる（例えば、自動テストシステム６００）。１以上の複数の装置は、材料を配布し、取り除くように構成される。一例では、以下により詳しく説明するが、テストの前に、材料を適切なコンテナあるいは格納モジュール１０４に格納する。格納モジュールの種類は、テストされる材料の性質に依存する。テスト前の、材料ハンドリング装置の他の例は、コンベヤベルト型装置や、ロボットアセンブリなどの自動手段を用いて、サンプルをナノインデンテーション装置へ一つ一つ配布する。他のオプションも同様に考えられる。
[格納モジュール]
格納モジュールの１オプションは、材料格納モジュール（「ＳＭ」）であり、いくつかの同様な材料が配列され、当該材料のナノメカニカルテストの前に格納される。格納モジュールの特定の種類は、サンプルのサイズ、テストシーケンスでテストされるサンプルの数などのいくつかのファクタに依存する。
格納モジュールの１オプションは、材料格納モジュール（「ＳＭ」）であり、いくつかの同様な材料が配列され、当該材料のナノメカニカルテストの前に格納される。格納モジュールの特定の種類は、サンプルのサイズ、テストシーケンスでテストされるサンプルの数などのいくつかのファクタに依存する。
小さいサンプル：例えば、あるＭＥＭＳ装置（例えば、マイクロエレクトロメカニカルシステム）や、さまざまな液体サンプルの場合のように、テストされるサンプルが比較的小さい場合、材料格納モジュールは、任意に比較的小さく、テストサンプルを一つ一つ配置し、取り除くために、テストチャンバを開けることを必要としないテスト容器内に全体として収容される。そのような格納モジュールの例は、図３Ｂに示されるサンプルモジュール３０８のように、１連のサンプル壁（２：３長方マトリックスに配置された６、１２、２４、９６、３８４、あるいは、１５３６個のサンプル壁）を有するマイクロプレートを含む。格納モジュールの他のそのような例は、パレットを含み、例えば、ＭＥＭＳ装置や他の小さなサンプルの配列がパレット上に配置あるいは固定されているものである。
大きなサンプル：複数のサンプルが、テスト容器１０８内に容易に収容できない場合には、ナノメカニカルテストシステム１００は、一例では、容器外でテストサンプルを収容する格納モジュール１０４を用いる。ある実施形態では、当該外部材料格納モジュール１０４は、マガジンとして機能し、テストのために容器に一つ一つ搭載するための複数のより小さい材料格納モジュール（例えば、パレット状のＭＥＭＳ装置、前述のパレットなど）を含む。他の実施形態では、半導体産業では、格納モジュールは、複数のサンプル３０２など、１３、２５、あるいは他の数の個々のウエーハを格納し、運搬する、ＦＯＵＰあるいはＦｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄである（図３Ａ参照）。当業者なら分かるが、ＦＯＵＰは、格納モジュールの例である。多くの他のＦＯＵＰでない格納モジュールが存在するが、関連の産業と格納される特定の材料に依存して、他の名前や略称で呼ばれる。
[配布機構]
他の実施形態では、テストされるサンプルは、テストの前に材料格納システムに格納され、運搬されるのではなくて、テスト領域へ、あるいは、そこから、コンベヤベルトなどのメカニカルな装置によって、一つ一つ配布される。当業者は、そのような配布装置は、多くの形を取ることができる（コンベヤベルトは、そのような形の一つである）ことを理解するだろうが、配布装置を集合的に「配布機構」と呼ぶ。
他の実施形態では、テストされるサンプルは、テストの前に材料格納システムに格納され、運搬されるのではなくて、テスト領域へ、あるいは、そこから、コンベヤベルトなどのメカニカルな装置によって、一つ一つ配布される。当業者は、そのような配布装置は、多くの形を取ることができる（コンベヤベルトは、そのような形の一つである）ことを理解するだろうが、配布装置を集合的に「配布機構」と呼ぶ。
配布機構の１実施形態では、配布機構あるいは格納モジュールに対する個々の材料の物理的位置は、既知あるいは予め決められている。ハンドリングシステム（以下に扱う）は、ナノメカニカルテストのためにサンプルをポジショニングする前に、サンプルを扱うために、テストする、運搬される材料の位置を確認する事ができる。格納モジュール１０４のような、格納モジュールは、材料を、均等で、予め決められた配置で収容するだろう（ＦＯＵＰ内のように）。あるいは、ハンドリングシステムは、格納モジュール内あるいは配布機構内の材料と、ハンドリングシステムとが、テスト前に、個々のサンプルを、信頼性高く位置確認し、扱う事ができるように、相互作用することができる。
一例では、個々のサンプル間に均一な空間があり、例えば、複数のサンプル３０２あるいは３１０が、均一に配置されている。ある実施形態では、センシング装置が、各材料の間隔が実質的に均一でない場合、ハンドリングシステムが材料と相互作用する前に、材料の位置を信頼性高く特定するのに使われる。そのようなセンシング装置は、パターン及び形状認識センサ、音波センサ、サーモグラフィックセンサ、触覚センサ、ＲＦセンサ、電気接触などを含むが、これらには限定されない。
実際に使用する手段に関わらず、一例では、ハンドリングシステム（図２に示されるようなロボットハンドリングシステム２００のような）は、ナノメカニカルテスト装置にサンプルを配布するために、当該サンプル２０２を離したり、選択的に結合できるように（例えば、ピックアップし、再配置し、移動するなど）、材料は、格納され、及び／あるいは、ナノメカニカルテスト装置（自動テストシステム６００の装置６１２のような）へ、あるいは、それの近傍へ配布される。他の例では、材料は、自動的に、ハンドリングシステムが介在することなく、ナノメカニカルテストシステム６００へ配布される。ハンドリングシステムの側面は、以下により詳しく扱う。
[ハンドリングシステム]
さまざまな形を取ることができるハンドリングシステムは、一つ一つ複数のサンプル２０２を扱い、当該材料を、格納モジュール１０４から、あるいは、配布機構（例えば、シュート、ビン、ベルトコンベヤなど）から、移動する任にある。一実施形態では、図２に示されるロボットハンドリングシステム２００のような、ハンドリングシステムは、材料と結合し、機械的にその材料を、ナノメカニカルテスト装置内に配置された、図６Ａ、Ｂに示されるようなメカニカルテストステージ６１４（例えば、ウエーハチャック）のような、支持構造上にポジショニングする。ハンドリングシステムは、テストされる材料に適した多くの形を取る。装置を説明するために、ハンドリングシステムの一例（この例では、ＥＦＥＭ）が、一実施形態で使用される。
さまざまな形を取ることができるハンドリングシステムは、一つ一つ複数のサンプル２０２を扱い、当該材料を、格納モジュール１０４から、あるいは、配布機構（例えば、シュート、ビン、ベルトコンベヤなど）から、移動する任にある。一実施形態では、図２に示されるロボットハンドリングシステム２００のような、ハンドリングシステムは、材料と結合し、機械的にその材料を、ナノメカニカルテスト装置内に配置された、図６Ａ、Ｂに示されるようなメカニカルテストステージ６１４（例えば、ウエーハチャック）のような、支持構造上にポジショニングする。ハンドリングシステムは、テストされる材料に適した多くの形を取る。装置を説明するために、ハンドリングシステムの一例（この例では、ＥＦＥＭ）が、一実施形態で使用される。
ＥＦＥＭは、格納キャリア（例えば、ＦＯＵＰのようなモジュール１０４）とシステム６００（後述）のナノメカニカルテスト装置６１２との間を、材料（この場合、シリコンウエーハ、あるいは、クオーツフォトマスク）を運搬するために使用される。実施形態においては、ＥＦＥＭは、３００ｍｍウエーハサンプル２０２などの材料をおろし、テストや、映像化、あるいは、他の解析のために、ナノメカニカルテスト装置（例えば、自動テストシステム６００の装置６１２）へ、そのウエーハを配布し、それから、当該処理やテストが完了したら、格納モジュール１０４などの、キャリアへ材料を戻すように構成されている。ＥＦＥＭは、材料を扱うシステム及び装置の例であり、材料を扱う任意のシステムをハンドリングシステムと呼ぶ。他の業界の非ＥＦＥＭハンドリングシステムの例は、２以上のシステム／プロセス間の「ギャップを埋める」中間的な機構として機能する、専用のロボットシステムを含む。さまざまな構成のそのようなハンドリングシステムは、薬学と生体技術、半導体、ナノテクノロジー、光電池のソーラセル、燃料セル、データ記憶、光電子工学、液晶ディスプレイ／発光ダイオード産業を含む（例示であって、これらに限定されない）、さまざまな産業において用いられる。
[オープナ]
材料サンプルが材料格納モジュール１０４に収容される場合、一例では、ハンドリングシステムは、モジュール内に格納されるサンプルあるいは材料を扱うことができるようにするオープナを備えて構成される。半導体産業では、ＦＯＵＰ（ＦＯＵＰは、材料格納モジュールの一例である）に格納されたウエーハは、ある例では、ウエーハのリアライメント装置（以下参照）と共に、ウエーハを扱うロボット手段を用いる、Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ（ＥＦＥＭ）（図１のサンプルハンドリングモジュール１０６）に取り付けられていた、ＦＯＵＰオープナ（一種のオープナ）へ配布される。
材料サンプルが材料格納モジュール１０４に収容される場合、一例では、ハンドリングシステムは、モジュール内に格納されるサンプルあるいは材料を扱うことができるようにするオープナを備えて構成される。半導体産業では、ＦＯＵＰ（ＦＯＵＰは、材料格納モジュールの一例である）に格納されたウエーハは、ある例では、ウエーハのリアライメント装置（以下参照）と共に、ウエーハを扱うロボット手段を用いる、Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ（ＥＦＥＭ）（図１のサンプルハンドリングモジュール１０６）に取り付けられていた、ＦＯＵＰオープナ（一種のオープナ）へ配布される。
例示的システムにおいては、ＥＦＥＭは、ナノメカニカルテスト装置から、２００と３００ｍｍウエーハを挿入したり、引き出したりするように構成される。より詳細には、ＥＦＥＭの前面は、１３と２５ウエーハＦＯＵＰ（カセット）に対する１以上のＦｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ（ＦＯＵＰ）を含んでいるだろう。例えば、図１のサンプルハンドリングモジュールは、格納モジュール１０４の開口を受け、開口を容易にするように構成された１以上の格納モジュール搭載ラック２０４を含んでいる（図２参照）。他の実施形態では、ロボットアームは、カセット、プレアライナ、ナノメカニカルテスト装置間の運搬機能を提供する。例えば、図２に示されるロボットハンドリングシステム２００は、一例では、図４Ａに示されるように、接続アーム４０２と、１以上のハンドリングフォーク４０４を含む。ロボットアーム以外のサンプル運搬の手段を、この開示（例えば、メカニカルリンケージアセンブリ、真空アセンブリ、静電アクチュエータ、磁気アクチュエータ、高圧ガスジェットなど）の範囲から離れることなく用いることもできる。
[プレアライナ]
一システムにおいては、ハンドリングシステム（例えば、ＥＦＥＭ）は、ウエーハ（あるいは、任意の他の材料）などのサンプル２０２を、ナノメカニカルテスト装置内（図６Ａに示されるサンプルステージ６１４上など）の配置の前に、所望の方向に配置するための略±０．０５°の精度を有するプレアライナ４１２（図４Ａ，Ｂ）を内蔵する。他の実施形態では、サンプルアラインメントとリアライメントは、例えば、１以上の回転と並進移動が可能なステージあるいはウエーハチャック６１４によって、ナノメカニカルテスト装置内で扱われる。
一システムにおいては、ハンドリングシステム（例えば、ＥＦＥＭ）は、ウエーハ（あるいは、任意の他の材料）などのサンプル２０２を、ナノメカニカルテスト装置内（図６Ａに示されるサンプルステージ６１４上など）の配置の前に、所望の方向に配置するための略±０．０５°の精度を有するプレアライナ４１２（図４Ａ，Ｂ）を内蔵する。他の実施形態では、サンプルアラインメントとリアライメントは、例えば、１以上の回転と並進移動が可能なステージあるいはウエーハチャック６１４によって、ナノメカニカルテスト装置内で扱われる。
[イオン化器]
実施形態では、ＥＦＥＭユニットは、また、イオン化器と、＋１Ｐａ環境モジュール（ＦＦＵ）を含む。
実施形態では、ＥＦＥＭユニットは、また、イオン化器と、＋１Ｐａ環境モジュール（ＦＦＵ）を含む。
[ナノメカニカルテスト装置（ＮＴＩ）]
システム１００と、これを使用する方法は、ナノメカニカルテスト装置を含む。一ナノメカニカルテスト装置は、Ｈｙｓｉｔｒｏｎ ＴＩ９５０ ＴｒｉｂｏＩｎｄｅｎｔｅｒを含むが、これに限定されない。ＴＩ９５０などの、ナノメカニカルテスト装置は、自動ナノメカニカルテストを行なうための、コンピュータ、ソフトウェア、制御手段を備えて構成される。他の実施形態では、そして、以下に更に説明するように、ＮＴＩは、さまざまなナノメカニカル特性測定技術をサポートすることができ、図１に示される制御ステーション１１０などの制御モジュールに結合され、多数のサンプルの精密な、フィードバック制御されたナノメカニカルテストを可能にする、自動で高スループットな装置（例えば、自動テストシステム６００）である。複数のさまざまなＮＴＩは、テストされるサンプルの性質に応じて、自動テストアセンブリ１００と共に使用されるだろう。そのような一例が、以下に概説される。
システム１００と、これを使用する方法は、ナノメカニカルテスト装置を含む。一ナノメカニカルテスト装置は、Ｈｙｓｉｔｒｏｎ ＴＩ９５０ ＴｒｉｂｏＩｎｄｅｎｔｅｒを含むが、これに限定されない。ＴＩ９５０などの、ナノメカニカルテスト装置は、自動ナノメカニカルテストを行なうための、コンピュータ、ソフトウェア、制御手段を備えて構成される。他の実施形態では、そして、以下に更に説明するように、ＮＴＩは、さまざまなナノメカニカル特性測定技術をサポートすることができ、図１に示される制御ステーション１１０などの制御モジュールに結合され、多数のサンプルの精密な、フィードバック制御されたナノメカニカルテストを可能にする、自動で高スループットな装置（例えば、自動テストシステム６００）である。複数のさまざまなＮＴＩは、テストされるサンプルの性質に応じて、自動テストアセンブリ１００と共に使用されるだろう。そのような一例が、以下に概説される。
[ミクロン及びナノスケールテストのための自動メカニカルテスト装置]
自動テストシステム６００は、テストプローブ７０２を有するメカニカルテスト装置６１２を含む（図６Ａ，Ｂ，７Ａ−Ｃ参照）。自動テストシステム６００は、表面張力、圧縮、破壊、トリボロジカルテストなどを含むが、これらに限定されない、１以上のインデンテーション、引っかき、及び他のテスト動作のために構成される。
自動テストシステム６００は、テストプローブ７０２を有するメカニカルテスト装置６１２を含む（図６Ａ，Ｂ，７Ａ−Ｃ参照）。自動テストシステム６００は、表面張力、圧縮、破壊、トリボロジカルテストなどを含むが、これらに限定されない、１以上のインデンテーション、引っかき、及び他のテスト動作のために構成される。
トランスデューサアセンブリ７００などの、アクチュエータ／センサは、垂直、水平、アーチ状の移動方向などの任意の組み合わせに対するように構成された１以上のテストヘッド（たとえば、プローブや先端７０２）と共に、１以上の、垂直、水平、アーチ状の方向に、力やずれを提供するように構成されている。
ステージアクチュエータアセンブリ６１８あるいは装置ステージ６０８を含む、１以上のサンプルステージ６１４を含む、並進ステージは、一例では、材料のＸＹＺ並進移動及び／あるいは、テストヘッドの並進移動の任意の組み合わせのために構成される。他の例では、サンプルステージ６１４は、プローブ７０２などのテストヘッドに対する、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、回転ポジショニング（例えば、シータポジショニング）のサンプル２０２の材料ポジショニングのために構成される。
自動テストシステム６００は、図１に示されるような、サンプルハンドリングモジュール１０６などの、自動材料ハンドリングシステムからサンプルを受け取るために構成される。自動テストシステム６００は、更に、ステージに、サンプル２０２を固定あるいは貼り付けするための固定機構を含む。一例では、真空ポート６３２が、サンプル２０２をステージに貼り付けする。
自動テストシステム１００は、一例では、テスト装置のさまざまなハードウェア部品を機械的に結合する支持フレームを含む。例えば、支持フレームは、自動テスト容器１０８を含む。他の例では、支持フレームは、図６Ａに示されるように、花崗岩の基盤６０２とシステム支持テーブル６０４を含む。ある例では、支持フレームは、図１に示されるように、テスト装置（自動テストシステム６００）を、サンプルハンドリングモジュール１０６などの自動材料ハンドリングシステムに機械的に結合する。
他の例では、自動テストシステム６００は、サンプルの観察のための、１以上の光学的、赤外、及び他の観察技術を用いる、観察コラムなどの、光学コラムを含む。光学コラムは、図６Ａに示されるような、光学装置６１０などの、光学装置を含む。光学装置６１０は、テスト配置位置を見るように構成される。他の例では、光学装置６１０は、テスト領域、サンプルなどの回転と並進逆スキューの自動認識のためのマシンビジョンを提供する。
更に他の例では、自動テストアセンブリ１００は、制震システムを含む。
自動テストアセンブリ１００は、更に、１以上の、テスト領域、力−ずれデータの取得、データ解析、自動システムキャリブレーションルーチン、及び、自動先端形状確認ルーチンの選択のために構成された、制御ソフトウェア、メモリ、ハードワイヤード制御、ユーザインタフェースなどを含む、図１に示される、制御ステーション１１０を含む。
自動テストアセンブリ１００は、更に、１以上の、テスト領域、力−ずれデータの取得、データ解析、自動システムキャリブレーションルーチン、及び、自動先端形状確認ルーチンの選択のために構成された、制御ソフトウェア、メモリ、ハードワイヤード制御、ユーザインタフェースなどを含む、図１に示される、制御ステーション１１０を含む。
制御ステーション１１０などの制御システムは、自動テストアセンブリ１００の部品間、アセンブリからの製造装置の上りあるいは下りなど、アセンブリ１００と関係を持つ、周辺マシンとシステムとの間の通信を調整する。
上記概要は、システムと共に用いるオプションを含む、１つのそのようなシステムの例である。多くの他の構成は、ここで説明したシステムから離れることなく可能である。ある構成は、上記特徴の全て、記載した特徴の一部を含み、ある例では、これらの他に、他の特徴を含む。
以下は、システムの実施形態を実装する一連のステップであり、材料ハンドリングシステム（例えば、サンプルハンドリングモジュール１０６）とＮＴＩ（例えば、自動テストシステム６００を含む自動テスト容器１０８）間の相互作用が概説され、ウエーハは、テストする材料からなる。システムは、ステージシステムと、テスト前にウエーハを固定するウエーハチャック（例えば、ステージ６１４）を備えて構成される。実装の例示的ステップは、１以上の以下を含む：
ｉ）サンプル２０２は、ハンドリングシステム（例えば、ロボットハンドリングシステム２００）によって扱われる、
ｉｉ）上昇ピン６３４（図１０Ａ、Ｂ参照）は、まだ上げられていないならば、上げられる、
ｉｉｉ）容器へのドアは、（まだ開けられていないならば）開けられ、ＮＴＩ（自動テスト容器１０８）内部へアクセスできるようにする、
ｉｖ）ハンドリングシステム２００は、ウエーハ２０２を、ドアを通って、ＮＴＩの内部チャンバへ運する、
ｖ）ウエーハ２０２は、上昇されたピン６３４の上におかれ、離される、
ｖｉ）ハンドリングシステム２００は、チャンバから引き出され、容器へのドアが閉められる、
ｖｉｉ）真空（例えば、真空ポート６３２において）が生成され、ピン６３４が下げられ、真空がウエーハ２０２を固定する、
ｖｉｉｉ）ナノメカニカルテスト及び／あるいはイメージシーケンス及び／あるいはデータ取得が、自動テストシステム６００によってなされる、
ｉｘ）真空が、真空ポート６３２において解除される、
ｘ）ピン６３４が上げられる、
ｘｉ）容器１０８へのドアが開けられる、
ｘｉｉ）材料ハンドリングシステム２００が、ＮＴＩからサンプルを取り出し、例えば、サンプル格納モジュール１０４内などの、予め決められた位置に置く、
ｘｉｉｉ）ステップｉ）に戻り、サンプルをハンドリングシステムで扱い、材料を取り替えてステップを繰り返し実行する。
ｉ）サンプル２０２は、ハンドリングシステム（例えば、ロボットハンドリングシステム２００）によって扱われる、
ｉｉ）上昇ピン６３４（図１０Ａ、Ｂ参照）は、まだ上げられていないならば、上げられる、
ｉｉｉ）容器へのドアは、（まだ開けられていないならば）開けられ、ＮＴＩ（自動テスト容器１０８）内部へアクセスできるようにする、
ｉｖ）ハンドリングシステム２００は、ウエーハ２０２を、ドアを通って、ＮＴＩの内部チャンバへ運する、
ｖ）ウエーハ２０２は、上昇されたピン６３４の上におかれ、離される、
ｖｉ）ハンドリングシステム２００は、チャンバから引き出され、容器へのドアが閉められる、
ｖｉｉ）真空（例えば、真空ポート６３２において）が生成され、ピン６３４が下げられ、真空がウエーハ２０２を固定する、
ｖｉｉｉ）ナノメカニカルテスト及び／あるいはイメージシーケンス及び／あるいはデータ取得が、自動テストシステム６００によってなされる、
ｉｘ）真空が、真空ポート６３２において解除される、
ｘ）ピン６３４が上げられる、
ｘｉ）容器１０８へのドアが開けられる、
ｘｉｉ）材料ハンドリングシステム２００が、ＮＴＩからサンプルを取り出し、例えば、サンプル格納モジュール１０４内などの、予め決められた位置に置く、
ｘｉｉｉ）ステップｉ）に戻り、サンプルをハンドリングシステムで扱い、材料を取り替えてステップを繰り返し実行する。
すぐに分かるように、これらのいくつかのステップは、一例では、ここに説明した例示的装置と方法から離れることなく、同時に、あるいは、上記の特定のシーケンスとは違えて、実行される。例えば、ステップｉ、ｉｉ、ｉｉｉは、異なる順序、あるいは、一オプションでは、同時に実行される。更に、これらのいくつかのステップは、サブステップを含む。例えば、システムが、ナノメカニカルテスト及び／あるいはイメージング及び／あるいはデータ取得を実行するステップＶｉｉｉは、さまざまな例における装置の特定の構成に依存して多く（一例では、ほぼ無限の取替え）を含む。
以下に更に詳述するように、システムは、オプションとして、ステージングと減衰技術を内蔵する。システムは、また、１以上の以下の機能をも内蔵する。
[ステージングシステム]
ＮＴＩの特定の性質に関わらず、システムは、ナノインデンテーションテスト、引っかき、磨耗試験等のテスト前、あるいは最中、サンプルを配置し、固定する、サンプルステージ６１４あるいはウエーハチャックなどの支持構造を備えて構成される。広いバラエティのステージが、システムによって用いられるが、いくつかは、テスト対象の材料に特有のものである。
ＮＴＩの特定の性質に関わらず、システムは、ナノインデンテーションテスト、引っかき、磨耗試験等のテスト前、あるいは最中、サンプルを配置し、固定する、サンプルステージ６１４あるいはウエーハチャックなどの支持構造を備えて構成される。広いバラエティのステージが、システムによって用いられるが、いくつかは、テスト対象の材料に特有のものである。
実施形態においては、一度、材料／サンプルが、ハンドリングシステム（例えば、ロボットハンドリングシステム２００）によってつかまれると、材料は、ナノメカニカルテスト（ナノメカニカルテストシステム、ここでは、マイクロスケールのテストも行うように構成されたシステムをも含む）の前に、サンプルステージあるいはウエーハチャックなどの支持構造（「ＳＳ」）上に自動的に配置される。一例では、サンプルステージ６１４などの支持構造は、ＮＴＩ容器内に配置され、ナノメカニカルテスト中、材料を一時的に固定するのに使われる。
例えば、装置が半導体産業で使用される場合には、ナノメカニカルテスト装置は、ＥＦＥＭからウエーハを受け取る、十分長い移動と共に、Ｘ−Ｙステージングシステム、Ｘ−Ｙ−シータステージングシステムなどを内蔵する。ウエーハが、例えば、Ｘ−Ｙ方向に実質的に動くことができない固定されたプローブを用いるナノインデンテーションテストを受ける場合には、ウエーハが置かれるサンプルステージは、移動するように構成され、したがって、人間の介在なしに、プローブが３００ｍｍウエーハの全ての領域をテストすることができるように、インデンテーションプローブに対し、ウエーハを動かす。実施形態は、小エンコーダ解像度を持つ、高速Ｘ−Ｙステージあるいは、Ｘ−Ｙ−シータステージを含む。
[振動緩和]
ナノメカニカルテストは、非常に小さなスケールで行なわれるので、音波ノイズ、機械振動、電気及び磁気干渉、空気流は、測定される量より大きい、不要な擾乱を導入して、テスト結果に影響を与える。そのような擾乱は、しばしば、集合的に「ノイズ」と呼ぶ。そのようなノイズの源は、さまざまである。源に関わらず、任意のノイズは、テストデータにかなりの影響を与え、最小化されるべきである。ここで説明する装置及び方法は、複数のサンプルの大規模なテストを促進するための、製造環境においてもノイズを最小化する。
ナノメカニカルテストは、非常に小さなスケールで行なわれるので、音波ノイズ、機械振動、電気及び磁気干渉、空気流は、測定される量より大きい、不要な擾乱を導入して、テスト結果に影響を与える。そのような擾乱は、しばしば、集合的に「ノイズ」と呼ぶ。そのようなノイズの源は、さまざまである。源に関わらず、任意のノイズは、テストデータにかなりの影響を与え、最小化されるべきである。ここで説明する装置及び方法は、複数のサンプルの大規模なテストを促進するための、製造環境においてもノイズを最小化する。
[装置容器]
一実施形態では、ＮＴＩ（例えば、自動テストシステム６００）は、装置容器や自動テスト容器１０８など、外部擾乱からの物理的にパッシブなバリアによって囲まれる。実施形態の変形例では、容器構成は、アクティブなテストの間、装置（例えば、メカニカルテスト装置６１２）、ステージングシステム、テストサンプルを囲むが、材料ハンドリングシステム、サンプル配布機構、あらゆる開口部あるいは、サンプルプリアラインメント装置は囲まない。他の例では、格納モジュール、ハンドリングシステム、配布機構、及び他の装置は、装置容器内に囲まれ、実質的な減衰を達成する。これらの装置は、あるレベルのノイズを自身から発するので、他の例では、起動していない場合にも、そのような装置は、物理的装置容器の外に置かれる。
一実施形態では、ＮＴＩ（例えば、自動テストシステム６００）は、装置容器や自動テスト容器１０８など、外部擾乱からの物理的にパッシブなバリアによって囲まれる。実施形態の変形例では、容器構成は、アクティブなテストの間、装置（例えば、メカニカルテスト装置６１２）、ステージングシステム、テストサンプルを囲むが、材料ハンドリングシステム、サンプル配布機構、あらゆる開口部あるいは、サンプルプリアラインメント装置は囲まない。他の例では、格納モジュール、ハンドリングシステム、配布機構、及び他の装置は、装置容器内に囲まれ、実質的な減衰を達成する。これらの装置は、あるレベルのノイズを自身から発するので、他の例では、起動していない場合にも、そのような装置は、物理的装置容器の外に置かれる。
容器自身は、ファイバグラス容器と音波減衰層を持つ容器と、熱遮蔽材料を含むが限定するものではない、さまざまな材料で構成することができる。他の例では、容器の物理的形状自身は、ノイズ減衰、空気力学的性質を有する。ある例では、減衰容器は、減衰コアを内蔵するファイバグラスで作られた容器を含む。装置は、内部に配置される。ある実施形態では、容器は、ステンレススチールなどの金属で作られ、更に、例えば、図１に示されるような、音波減衰材料と自動テスト容器１０８を組み合わせたものとなる。
[対振動]
実施形態においては、システムは、更なる、対振動対策を内蔵する。これは、アクティブとパッシブな対策を含む。そのようなパッシブな減衰は、ばね、維持された空気圧、ショック吸収装置あるいは、ゴム、他のエラストマー、サスペンション機構などの高減衰特性の材料などの、「フローティング」機構を含む。これらの全ては、単独で、あるいは、他の機構と組み合わせて使用される、パッシブな対振動技術である。他の減衰対策は、大きな石、例えば、花崗岩などのブロック状の材料に、容器内部の装置を貼り付ける。一実施形態においては、材料は、重量のある花崗岩のアーチ状の構造体の形状や、その質量のために、振動を減衰し、そうで無ければ、装置６１２（例えば、ナノインデンテータ、ＡＦＭ（atomic force microscope）、ＳＰＭ（scanning probe microscope）、光学顕微鏡など）に結合する、カンチレバー装置コラム６０６及び基盤６０２（図６Ａ参照）の形を取る。
実施形態においては、システムは、更なる、対振動対策を内蔵する。これは、アクティブとパッシブな対策を含む。そのようなパッシブな減衰は、ばね、維持された空気圧、ショック吸収装置あるいは、ゴム、他のエラストマー、サスペンション機構などの高減衰特性の材料などの、「フローティング」機構を含む。これらの全ては、単独で、あるいは、他の機構と組み合わせて使用される、パッシブな対振動技術である。他の減衰対策は、大きな石、例えば、花崗岩などのブロック状の材料に、容器内部の装置を貼り付ける。一実施形態においては、材料は、重量のある花崗岩のアーチ状の構造体の形状や、その質量のために、振動を減衰し、そうで無ければ、装置６１２（例えば、ナノインデンテータ、ＡＦＭ（atomic force microscope）、ＳＰＭ（scanning probe microscope）、光学顕微鏡など）に結合する、カンチレバー装置コラム６０６及び基盤６０２（図６Ａ参照）の形を取る。
振動及びノイズの抑制は、自動環境におけるナノメカニカルテストにとって重要なので、システムは、また、他の例では、１以上のアクティブな対振動機構をも含む。１つのアクティブ方法は、振動を検知し、反対に位相がずれた減衰力（例えば、反対周波数の振動）を生成することにより、振動をアクティブにキャンセルするピエゾアクティブ素子の内臓によって達成される。ある例では、そのようなピエゾアクティブ素子は、敏感な装置、サンプルステージ、及び、サンプルを、工場環境の床から伝わる振動から部分的に隔離するために、ＮＴＩの下（例えば、図６Ａに示された、システム支持テーブル６０４、あるいは、花崗岩基盤６０２の下）に配置される。他の例では、ピエゾアクティブ素子は、例えば、上記した、花崗岩構造体の下の、装置容器内部に用いられる。更に他の例では、ボイスコイルに基づいた減衰システムが、自動テストシステム１００内に内蔵される。
[ウエーハチャック]
ウエーハテストに関連した一構成においては、ステンレススチールの固体片からなる変形された２００ｍｍと３００ｍｍウエーハチャック（例えば、サンプルステージ６１４）が内蔵される。ある変形例のチャックは、また、既知の物理的特性を有し、先端領域機能キャリブレーションに利用される、クオーツサンプル（例えば、診断サンプル１１０６）を含む延伸部を含み、ナノインデンテーション先端は、１以上のインデントをクオーツに行い、例えば、力とずれデータが解析される。他の実施形態では、アルミニウムあるいは他の適切な材料のサンプルは、同様に、先端−光学オフセットのキャリブレーションに利用される。
ウエーハテストに関連した一構成においては、ステンレススチールの固体片からなる変形された２００ｍｍと３００ｍｍウエーハチャック（例えば、サンプルステージ６１４）が内蔵される。ある変形例のチャックは、また、既知の物理的特性を有し、先端領域機能キャリブレーションに利用される、クオーツサンプル（例えば、診断サンプル１１０６）を含む延伸部を含み、ナノインデンテーション先端は、１以上のインデントをクオーツに行い、例えば、力とずれデータが解析される。他の実施形態では、アルミニウムあるいは他の適切な材料のサンプルは、同様に、先端−光学オフセットのキャリブレーションに利用される。
一例では、ウエーハチャックは、回転でき、装置の信頼性の問題を発生する。任意に、そのような回転能力は、ここで説明するウエーハチャックには含まれない。他の例では、サンプルステージは、並進と回転ステージを含んでいる。更に、実施形態のチャックは、ワンドスロットを内蔵しない。
他の実施形態においては、自動装置は、真空ポンプからの吸引と、ウエーハを真空チャックから上げたり、へ下げたりするのに使用される自動「上昇ピン」（典型的には３以上）を制御するための、コンピュータによって制御されたオン／オフスイッチを内蔵する。
[Ｚ軸]
ＮＴＩは、例えば、Ｚ軸内のサンプルに対し、インデンテーションプローブの動きを収容する。例示のシステムでは、装置のＺ軸は、２つの離れたテストヘッドまで含む。これは、いくつかの理由により望まれる。それらは、Ａ）引っかきとインデンテーションの両方が重要な適用−２つの先端が必要、Ｂ）引っかきあるいはインデンテーションのみの適用において、（すなわち、２つのインデンテーションヘッドが使われる）１つの先端が故障した場合、テストを続けられる、Ｃ）データ取得を２倍以上増加するために、２つのトランスデューサを同時に動作させる可能性、を含む。ある構成においては、２つのコントローラ（例えば、Hysitron Performech コントローラ）を切り換える、制御コンピュータ（例えば、制御ステーション１１０）が必要である事に注意されたい。一例では、１つあるいは両方のコントローラは、制御ステーション１１０からの命令と協力し、動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む。コントローラは、１以上のメカニカルテスト装置（例えば、１以上のメカニカルとトリボロジカルトランスデューサを含む６１０）と通信する。
ＮＴＩは、例えば、Ｚ軸内のサンプルに対し、インデンテーションプローブの動きを収容する。例示のシステムでは、装置のＺ軸は、２つの離れたテストヘッドまで含む。これは、いくつかの理由により望まれる。それらは、Ａ）引っかきとインデンテーションの両方が重要な適用−２つの先端が必要、Ｂ）引っかきあるいはインデンテーションのみの適用において、（すなわち、２つのインデンテーションヘッドが使われる）１つの先端が故障した場合、テストを続けられる、Ｃ）データ取得を２倍以上増加するために、２つのトランスデューサを同時に動作させる可能性、を含む。ある構成においては、２つのコントローラ（例えば、Hysitron Performech コントローラ）を切り換える、制御コンピュータ（例えば、制御ステーション１１０）が必要である事に注意されたい。一例では、１つあるいは両方のコントローラは、制御ステーション１１０からの命令と協力し、動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む。コントローラは、１以上のメカニカルテスト装置（例えば、１以上のメカニカルとトリボロジカルトランスデューサを含む６１０）と通信する。
[特定の材料のための部品]
システムのある実施形態は、正（あるいは負）の圧力のマイクロ環境を生成するように構成されることが理解される。更に、一例では、装置は、イオン化器及び／あるいは、フィルタリングシステム、防ＥＳＤ容器、開口部／閉鎖部搭載ドア（上述）を内蔵する。
システムのある実施形態は、正（あるいは負）の圧力のマイクロ環境を生成するように構成されることが理解される。更に、一例では、装置は、イオン化器及び／あるいは、フィルタリングシステム、防ＥＳＤ容器、開口部／閉鎖部搭載ドア（上述）を内蔵する。
[自動先端変更機構]
一実施形態においては、ＮＴＩは、自動的に先端を変更するプローブ変更アセンブリ１１００などの機構を内蔵し、そのような場合は、Ａ）インデンテーションと引っかきテスト間を移るとき、（ｚ軸が単一のテストヘッドのみしか収容できない場合）、Ｂ）テスト結果が、予め決められた許容レベルの範囲外となり、「自動先端確認」ソフトウェアルーチンが、先端を故障と特定する場合、である。
一実施形態においては、ＮＴＩは、自動的に先端を変更するプローブ変更アセンブリ１１００などの機構を内蔵し、そのような場合は、Ａ）インデンテーションと引っかきテスト間を移るとき、（ｚ軸が単一のテストヘッドのみしか収容できない場合）、Ｂ）テスト結果が、予め決められた許容レベルの範囲外となり、「自動先端確認」ソフトウェアルーチンが、先端を故障と特定する場合、である。
一機構は、複数の先端を保持するギアのプラネタリーセットを利用する。先端がもはや許容可能なパラメータ範囲内で動作していないと判断された場合には、システムは、ある実施形態では、トランスデューサに貼り付けられた、ねじの切られたポストに取り付けられた、先端を取り外し、代わりの先端、あるいは、異なる所望の形状の先端を選択し、その先端をねじの切られたポストに取り付けるだろう。トランスデューサの敏感さと、代わりの先端を取り付けるときに余分なトルクを加えることの危険性から、実施形態は、先端を安全に実装し、取り除くための既知の回転数を提供し、先端変更機構は、許可されたトルクの量を限定するように構成されている。任意に、取り替え用の先端は、スナップフィット、干渉フィット、摩擦フィットなどの回転なしに装置に先端を取り付ける、機械的なインターフィッティングによって保持される。
[速度増大−サンプル面を早く見つける]
ほとんどのナノインデンテーションシステムにおいて、テストは、テスト時間の大きな割合が、プローブをサンプルにゆっくり近づけることを含むので、ゆっくり行なわれる。テストは、マイクロ及びナノスケールレベルで行なわれ、プローブが取り付けられるトランスデューサのセンシティビティが決まっているので、先端が、テストされるサンプルにぶつからないことが非常に重要である。先端をサンプルにぶつけることにより、トランスデューサか、先端（例えば、トランスデューサアセンブリ７００あるいはプローブ７０２）を破壊し、装置を動作できなくしてしまう。
ほとんどのナノインデンテーションシステムにおいて、テストは、テスト時間の大きな割合が、プローブをサンプルにゆっくり近づけることを含むので、ゆっくり行なわれる。テストは、マイクロ及びナノスケールレベルで行なわれ、プローブが取り付けられるトランスデューサのセンシティビティが決まっているので、先端が、テストされるサンプルにぶつからないことが非常に重要である。先端をサンプルにぶつけることにより、トランスデューサか、先端（例えば、トランスデューサアセンブリ７００あるいはプローブ７０２）を破壊し、装置を動作できなくしてしまう。
ここで説明するシステムの実施形態においては、先端のサンプルへのマクロな接近は、人間のオペレータによって促進されるわけではない。サイクル時間を減少するために、一実施形態は、プローブの下にある距離だけ延伸するセンサを内蔵し、「クイック接近」モードにおいては、センサは、インデンテーション先端が、サンプルにぶつかる前に、サンプルに接触する。センサがサンプルに接触することは、システムに、センサを引き込ませ、残りの距離をゆっくり進ませ、先端（例えば、プローブ７０２）を、サンプルを損傷させることなく、サンプルに、あるいは、トランスデューサ（例えば、キャパシタアセンブリ７１０を含むトランスデューサセンブリ７００）に接触させる。
他の例では、ここで説明するシステムは、先端が隙間の大半にすぐに近づけるように、レーザトリアンギュレーションセンサ、キャパシタンスセンサ、光ファイバに基づいた干渉計などの１以上のセンサを備える。一実施形態では、先端は、迅速に、サンプル面の１ミクロン以下に進ませられ、テストは、空中から始まり、ずれオフセットは、自動的に修正される。
[支持部品]
ＮＴＩ（例えば、自動テストアセンブリ１００）の部品は、一例として、制御ステーション１１０に見られる、さまざまな電子機器、コンピュータ、ＳＰＭ型コントローラ（例えば、スキャニングトンネリングマイクロスコピー型コントローラを含むが、これに限定されないスキャンニングプローブマイクロスコピー型コントローラ）などのコントローラ、ビデオディスプレイモニタなど、を使う。
ＮＴＩ（例えば、自動テストアセンブリ１００）の部品は、一例として、制御ステーション１１０に見られる、さまざまな電子機器、コンピュータ、ＳＰＭ型コントローラ（例えば、スキャニングトンネリングマイクロスコピー型コントローラを含むが、これに限定されないスキャンニングプローブマイクロスコピー型コントローラ）などのコントローラ、ビデオディスプレイモニタなど、を使う。
[ソフトウェア]
[マルチユーザレベルソフトウェア]
一構成においては、システムを駆動するソフトウェア（例えば、Hysitron’s TriboScanプロフェッショナルソフトウェア）は、管理者（全機能）、エンジニア（限定的機能）、オペレータ（より限定された機能）などの２以上のユーザレベルを有して構成される。一実施形態においては、これらのように規定されたユーザレベルは、管理者あるいはエンジニアレベルによってテストプロトコルがセットアップされると、グラフィックユーザインタフェース上の押しボタン式テスト機能を提供する。実施形態は、オペレータが、行なうべきテストの種類（例えば、インデンテーション／引っかき）、予め決められた負荷／引っかき機能、テスト位置を特定する、ナビゲートが簡単なユーザインタフェースを含むように構成される。各設定は、理想的には、例えば、制御ステーション１１０におけるタッチスクリーンを用いて、単一のスクリーン(タブ)上で選択する。
[マルチユーザレベルソフトウェア]
一構成においては、システムを駆動するソフトウェア（例えば、Hysitron’s TriboScanプロフェッショナルソフトウェア）は、管理者（全機能）、エンジニア（限定的機能）、オペレータ（より限定された機能）などの２以上のユーザレベルを有して構成される。一実施形態においては、これらのように規定されたユーザレベルは、管理者あるいはエンジニアレベルによってテストプロトコルがセットアップされると、グラフィックユーザインタフェース上の押しボタン式テスト機能を提供する。実施形態は、オペレータが、行なうべきテストの種類（例えば、インデンテーション／引っかき）、予め決められた負荷／引っかき機能、テスト位置を特定する、ナビゲートが簡単なユーザインタフェースを含むように構成される。各設定は、理想的には、例えば、制御ステーション１１０におけるタッチスクリーンを用いて、単一のスクリーン(タブ)上で選択する。
[マシンビジョン／パターン認識]
たとえ、プレアライナがハンドリングシステムによって使用される場合でも、テストの前に、サンプル（ウエーハのような）をより正確に方向付けることは有益である。したがって、一実施形態においては、ウエーハの方向を正確にチューニングするために、マシンビジョンが、更に、ウエーハラインメントを脱スキューするために内蔵される。これは、パターン付けられた基板の小さな離散的領域をテストし、あるいは、ウエーハの特定の領域に欠陥作ってしまうのを限定することにアシストする。一例では、脱スキュー機能アルゴリズムは、オペレーティングソフトウェアに実装する。実施形態では、このマシンビジョン機能は、自動的に、サンプルの特定の領域を特定し、また、個々のサンプル／テスト片を特定し、カタログし（ｘ−ｙ座標を記録し）、これらのサイズを測定するように構成される。
たとえ、プレアライナがハンドリングシステムによって使用される場合でも、テストの前に、サンプル（ウエーハのような）をより正確に方向付けることは有益である。したがって、一実施形態においては、ウエーハの方向を正確にチューニングするために、マシンビジョンが、更に、ウエーハラインメントを脱スキューするために内蔵される。これは、パターン付けられた基板の小さな離散的領域をテストし、あるいは、ウエーハの特定の領域に欠陥作ってしまうのを限定することにアシストする。一例では、脱スキュー機能アルゴリズムは、オペレーティングソフトウェアに実装する。実施形態では、このマシンビジョン機能は、自動的に、サンプルの特定の領域を特定し、また、個々のサンプル／テスト片を特定し、カタログし（ｘ−ｙ座標を記録し）、これらのサイズを測定するように構成される。
不規則な表面の特徴を有する材料あるいはサンプルをテストする他の実施形態においては、ＮＴＩソフトウェアは、サンプル面の一部をイメージ化し（例えば、ＳＰＭ、ＡＦＭ、光学顕微鏡、光学装置６１０などを使って）、そして、あるパラメータ内になるパターンを有する構造を自動的に特定するのを装置が可能とするそのイメージにパターン認識ソフトウェアを適用する。例えば、ユーザが、ＭＥＭＳ装置からなるサンプル上に、インデンテーションテストを行ないたいとする場合で、ユーザがそのＭＥＭＳ装置の特定の特徴をテストしたいと思う場合、これらの特徴は、パターン認識ソフトウェアによって特定され、可能なテスト領域の位置が、それから計算され、その特徴が、それから、自動的に、プローブの下に移動され、所望のテストプロトコルが適用される。
[自動先端領域機能−キャリブレーション]
上記のオプション的なウエーハチャックの説明でなされたように、実施形態は、溶融されたクオーツサンプルの使用されていない部分（インデントされていない）あるいは、他の適切な先端キャリブレーション材料（例えば、診断サンプル１１０６）上に、インデンテーション先端をポジショニングし、インデントを実行し、及び／あるいは、自動的に、領域機能を計算するように、ユーザが定義した数のインデントを行い、上述したように、先端が取り替えられ、あるいは、再キャリブレーションが必要になるまで、この先端領域機能（ＴＡＦあるいはプローブ領域機能ＰＡＦ）を使用する、自動ソフトウェア機能を含む。
上記のオプション的なウエーハチャックの説明でなされたように、実施形態は、溶融されたクオーツサンプルの使用されていない部分（インデントされていない）あるいは、他の適切な先端キャリブレーション材料（例えば、診断サンプル１１０６）上に、インデンテーション先端をポジショニングし、インデントを実行し、及び／あるいは、自動的に、領域機能を計算するように、ユーザが定義した数のインデントを行い、上述したように、先端が取り替えられ、あるいは、再キャリブレーションが必要になるまで、この先端領域機能（ＴＡＦあるいはプローブ領域機能ＰＡＦ）を使用する、自動ソフトウェア機能を含む。
[自動先端領域機能−インデンテーション]
上記した、オプション的なウエーハチャックの説明にあるように、実施形態は、例えば、周期的に、ＴＡＦがまだ正確か、ユーザが定義した間隔（予め選択された日数あるいはテスト動作回数（例えばインデント））でチェックする制御ステーション１１０あるいはトランスデューサアセンブリ７００の電子機器に内蔵された自動ソフトウェア機能を含む。
上記した、オプション的なウエーハチャックの説明にあるように、実施形態は、例えば、周期的に、ＴＡＦがまだ正確か、ユーザが定義した間隔（予め選択された日数あるいはテスト動作回数（例えばインデント））でチェックする制御ステーション１１０あるいはトランスデューサアセンブリ７００の電子機器に内蔵された自動ソフトウェア機能を含む。
他の実施形態では、特定の場合（例えば、力やずれデータなどの典型的でない、あるいは、予期しないテストデータの存在）は、先端が、特定の許容可能なパラメータ内で動作し続けるかどうかを決定する、自動ＴＡＦを起動する。例えば、インデンテーション先端は、典型的には、インデントするサンプルよりもずっと硬い。にもかかわらず、先端（ダイヤモンドの先端でも）は磨耗する。一連のサンプルがテストされ、これらのテスト結果が、あるパラメータの範囲内になるデータを得ると予測され、これらのパラメータから離れるデータが得られた場合、そのデータは、異常な材料の生成に繋がる、あるいは、半導体産業の場合、損傷したウエーハになる、製造ラインの問題の結果であろう。しかし、ウエーハ自体が正常で、異常なデータは、先端の磨耗のしすぎである場合、先端を取り替える必要がある。ＴＡＦを確認すること（例えば、診断を行なうとか）は、異常なデータの原因として、先端の問題であることを潜在的に排除することができる。したがって、サンプルの材料特性が、ユーザが規定した特定の範囲外となる場合には、ＴＡＦが、プロセスが許容できないコーティング（ウエーハ、材料など）を製造していることを警告し、製造ラインをシャットダウンすることを促す前に、すぐにチェックされる。このように製造ラインをシャットダウンすること（ＴＡＦをチェック後）は、いつそのラインが標準以下の製品を製造しているか、迅速に特定することにより、実質的なコストを抑えることができる。
[自動先端形状確認−引っかき]
ＴＡＦキャリブレーション及びＴＡＦインデンテーションと同様に、システムは、引っかきプローブの曲率半径を計算するために、自動ソフトウェア機能を内蔵するだろう。既知の特性の材料を用いることにより、Hertzフィットによる曲率半径の計算と共に、低負荷インデントを実行することができる。一実施形態では、システムは、顧客に、許容可能な半径の範囲を入力可能とするように構成されている。更に、測定が、許容可能なレベルの範囲外の引っかき結果を示すならば、装置は、ラインのシャットダウンを警告する前に、曲率半径のチェックをするだろう。
ＴＡＦキャリブレーション及びＴＡＦインデンテーションと同様に、システムは、引っかきプローブの曲率半径を計算するために、自動ソフトウェア機能を内蔵するだろう。既知の特性の材料を用いることにより、Hertzフィットによる曲率半径の計算と共に、低負荷インデントを実行することができる。一実施形態では、システムは、顧客に、許容可能な半径の範囲を入力可能とするように構成されている。更に、測定が、許容可能なレベルの範囲外の引っかき結果を示すならば、装置は、ラインのシャットダウンを警告する前に、曲率半径のチェックをするだろう。
[自動システムキャリブレーション]
一例では、ソフトウェアは、１以上の、周期的ｚ軸空気キャリブレーション（例えば、空間キャリブレーション）あるいは、先端−光学オフセットキャリブレーション（例えば、ここで説明する、Ｈ−パターンキャリブレーション）を自動的に実行する能力を提供する。
一例では、ソフトウェアは、１以上の、周期的ｚ軸空気キャリブレーション（例えば、空間キャリブレーション）あるいは、先端−光学オフセットキャリブレーション（例えば、ここで説明する、Ｈ−パターンキャリブレーション）を自動的に実行する能力を提供する。
[自動データ解析]
各インデンテーションテストの間あるいはすぐ後、ソフトウェア（例えば、１以上のトランスデューサ電子機器７０８、制御ステーション１１０などに組み込まれる）は、メカニカルテスト装置６１０によって測定された、力−ずれデータを解析し、硬さと弾性係数（標準オリバー・ファール解析）を出力する。
各インデンテーションテストの間あるいはすぐ後、ソフトウェア（例えば、１以上のトランスデューサ電子機器７０８、制御ステーション１１０などに組み込まれる）は、メカニカルテスト装置６１０によって測定された、力−ずれデータを解析し、硬さと弾性係数（標準オリバー・ファール解析）を出力する。
オプション的な実施形態においては、データ（硬さと弾性係数のデータなど）は、特定のサンプルあるいは特定のサンプルの集合に関連付けられている。例として、半導体産業システムを用いると、システムは、テストデータを特定のウエーハ数と関連付け、一連のウエーハがテストされると、ウエーハを、例えば、後の検査あるいは更なる処理のために、後に配置することが可能であるようにする。一実施形態においては、サンプル自身は、バーコードあるいは番号などの固有の番号が与えられる。他の実施形態においては、サンプル自身はマークされておらず、むしろ、材料格納モジュールの既知の位置に格納され、ＦＯＵＰ内の特定の位置が、更なる調査のために指定されたサンプルに対応付けられるようにする。
一例では、システムが引っかきテストを行なうよう構成されている場合、ソフトウェアは、引っかき解析が、自動的に行なわれ、自動的に重要な負荷イベントを特定するように命令する。これは、測定されたパラメータの微分（垂直ずれ、水平力、摩擦）を見て、突然の変化を特定することにより達成される。実施形態において、広範囲の臨界負荷「シグネチャー」により、ユーザは、臨界負荷読取り値をトリガかけするセンシティビティパラメータを定義するだろう。他の実施形態では、ｎ番目のイベントのみが記録される、いくつかのイベント（あるマルチレイヤフィルムの場合のように）があるだろう。
[集積データ記憶及び解析]
あるオプション的な実施形態においては、スプレッドシートのようなプログラムが、１以上のテストの結果と共に用いられ、両者が、制御ステーション１１０などのＮＴＩコンピュータと共に、遠隔のサーバロケーションにセーブされる。多くの他の電子記憶オプションが可能である。
あるオプション的な実施形態においては、スプレッドシートのようなプログラムが、１以上のテストの結果と共に用いられ、両者が、制御ステーション１１０などのＮＴＩコンピュータと共に、遠隔のサーバロケーションにセーブされる。多くの他の電子記憶オプションが可能である。
他のオプション的な実施形態においては、テストデータの集合は集積され、当該データ集積は、その後、他のデータの集積と、あるいは、特定のサンプルの特定のテストからのデータと比較される。例示であり、限定ではないが、２０１２年１月にテストした１００枚のウエーハの集合に対する硬さと弾性係数のデータは、２０１２年２月にテストされた１００枚のウエーハの硬さと弾性係数のデータと比較され、それらは、Ａ）実質的に同じか、あるいは、Ｂ）任意の比較で得られたデータは、予期せぬ偏差があるか、が判断されるだろう。履歴データを格納し、その日付を集積し、時間の経過とともに相対的にどう違っているかを調べるのに利用するようにすることにより、システム１００は、ユーザが、標準以下の材料、製造プロセスでの潜在的ミス、人的ミス、標準以下の仕上げの素材、製造方法あるいは装置の好ましい、あるいは、好ましくない変更、作業者シフトの相対的パフォーマンスと精度など、によるエラーをより容易に特定できるようにする。したがって、特定のサンプルに関連したデータが、プロセスに重要である場合に、集積され、管理されたデータは、パワフルなツールとなる。特に、現在のシステムによって収集された他の集積データと比較する場合のみならず、システム外で収集され、システム１００で収集されたデータと組み合わせてレビューされたデータである場合もである。
[材料ハンドリングシステムハンドシェイク]
材料ハンドリングシステムを用いる実施形態を含むある実施形態においては、システムは、例えば、装置容器が開かれ、装置の内部にアクセスでき、ウエーハのようなサンプルをＮＴＩに搭載し、テストが終わったら、サンプル（１以上のウエーハ）をおろすときなどを達成するために、材料ハンドリングシステム（ＥＦＥＭロボットハンドリングシステム２００）とＮＴＩ間の通信を可能とするソフトウェアで構成される。他の実施形態では、制御ステーション１１０は、どのウエーハがテストされているか、どこから得られたか、テスト後どこに置かれるかを記録する、ソフトウェア命令などを含む。
材料ハンドリングシステムを用いる実施形態を含むある実施形態においては、システムは、例えば、装置容器が開かれ、装置の内部にアクセスでき、ウエーハのようなサンプルをＮＴＩに搭載し、テストが終わったら、サンプル（１以上のウエーハ）をおろすときなどを達成するために、材料ハンドリングシステム（ＥＦＥＭロボットハンドリングシステム２００）とＮＴＩ間の通信を可能とするソフトウェアで構成される。他の実施形態では、制御ステーション１１０は、どのウエーハがテストされているか、どこから得られたか、テスト後どこに置かれるかを記録する、ソフトウェア命令などを含む。
[最小減衰要求を満たすシステムに基づいたダイナミックなテスト]
異なる種類のテストは、異なる擾乱の許容範囲を有している。例えば、高負荷インデンテーションテストは、低負荷インデンテーションテストよりも高いレベルの振動や他の擾乱を許容する。したがって、ナノメカニカルテストの間、全てのかなりのレベルの振動が望ましくなく、作成（例えば、製造）設定においても、許容範囲のパラメータ内に、擾乱レベルが維持されるならば、テストは進められ、許容できるほど正確な結果を得るだろう。
異なる種類のテストは、異なる擾乱の許容範囲を有している。例えば、高負荷インデンテーションテストは、低負荷インデンテーションテストよりも高いレベルの振動や他の擾乱を許容する。したがって、ナノメカニカルテストの間、全てのかなりのレベルの振動が望ましくなく、作成（例えば、製造）設定においても、許容範囲のパラメータ内に、擾乱レベルが維持されるならば、テストは進められ、許容できるほど正確な結果を得るだろう。
一実施形態においては、システムは、装置の動作にネガティブに影響を与える擾乱を検出する１以上のセンサを備えている。擾乱が最大閾値（行なわれるテストのシナリオ、例えば、各テストに自動的に適用される異なる閾値にしたがって、ユーザによって、オプション的に指定される）を超える場合、自動テストアセンブリ１００は、自動的に、テストをシャットダウンし、ポーズ及び／あるいはサスペンドするように適用されている。システム１００は、それから、当該擾乱あるいは、他の条件が、許容限度内であるならば、テストを再開する。センサは、トランスデューサ、加速度計などを含むが、これらには限定されない。同様に、専門の環境がテストに要求される場合、広範なセンサが、例えば、温度制御環境、真空レベル、環境問題（例えば、特定の物質、振動、湿気、などの存在あるいは非存在）の状態をモニタするために使用される。条件が許容パラメータ範囲外になる場合には、システムは、テストのサスペンション、テストの中止、光タワーのオン、エラーレポートの作成などのアクションを行なう。
[ダイナミックテスト]
ある実施形態では、ＮＴＩ（例えば、自動テストアセンブリ１００）は、複数のテストヘッド、インデンタ先端、イメージング装置、テストモジュールから構成される。多くの実施形態では、ユーザは、複数のサンプルに渡って、テストを行なう一方、本システムは、さまざまなテストを行い、これらのテストから得られるデータに依存して、更なるデータを生成するだろう。
ある実施形態では、ＮＴＩ（例えば、自動テストアセンブリ１００）は、複数のテストヘッド、インデンタ先端、イメージング装置、テストモジュールから構成される。多くの実施形態では、ユーザは、複数のサンプルに渡って、テストを行なう一方、本システムは、さまざまなテストを行い、これらのテストから得られるデータに依存して、更なるデータを生成するだろう。
例えば、ユーザが、例えば、ＭＥＭＳ装置や光電池装置について一連のテストを行い、ナノインデンテーションテストあるいは引っかきテストから得られるデータは、あるパラメータを有するデータである一方、システムは、標準のテストルーチンに戻る前に、そのサンプルについてのさらなるテストを、自動で、適応的に行なうように構成されているだろう。一例として、ＭＥＭＳ装置の硬さの測定が予期せぬ結果を得たと考えられる場合、システムは、Ｘ−ＹステージあるいはＸ−Ｙ−シータステージを用いて、サンプルを自動的に再配置し、そのサンプル、及び／あるいは、そのサンプルのテスト領域を移動し、後の解析のために、領域（例えば）のＡＦＭイメージ、あるいは、光学イメージを得る。他の例では、システム１００は、更なるインデンテーションテスト、引っかきテスト、磨耗テスト、弾性係数マッピングあるいは、直交テスト技術などの、そのサンプルへの追加的一連のテストを実行する。あるいは、異常なテスト結果、あるいは、一連の異常なテスト結果までも存在する場合には、継続するサンプルについてのテストを再開する前に、（診断サンプル１１０６などのアルミニウムあるいはクオーツブロックについて）先端診断、先端取替え、あるいは、他の形状を有する先端のテストにトリガをかけることができるだろう。
[弾性係数マッピング]
弾性係数マッピングは、ナノスケールダイナミックメカニカル解析によって提供される粘弾性特性の定量的測定を、テスト装置のin-situなイメージングとともに内蔵し、ナノメカニカルテストにおける以前にはない能力を得る。このツールは、単一のＳＰＭスキャンからの面の弾性係数のマップを提供し、領域の特徴測定に何千ものインデントをする必要をなくす。酸化金属フィルムは、電子、磨耗、及び、腐食の分野での必要性から、精力的に調べられてきた。金属／酸化物の界面は、マイクロエレクトロニクス、金属／セラミック化合物、光電池装置、電気化学セル、及び、ガスセンサにおける接触を含む、さまざまな、技術的に重要な応用において重要である。これらのフィルムの機械的特性の決定は、現実的な環境下で、レイヤが維持される能力を予測するために必要である。
弾性係数マッピングは、ナノスケールダイナミックメカニカル解析によって提供される粘弾性特性の定量的測定を、テスト装置のin-situなイメージングとともに内蔵し、ナノメカニカルテストにおける以前にはない能力を得る。このツールは、単一のＳＰＭスキャンからの面の弾性係数のマップを提供し、領域の特徴測定に何千ものインデントをする必要をなくす。酸化金属フィルムは、電子、磨耗、及び、腐食の分野での必要性から、精力的に調べられてきた。金属／酸化物の界面は、マイクロエレクトロニクス、金属／セラミック化合物、光電池装置、電気化学セル、及び、ガスセンサにおける接触を含む、さまざまな、技術的に重要な応用において重要である。これらのフィルムの機械的特性の決定は、現実的な環境下で、レイヤが維持される能力を予測するために必要である。
これらのフィルムの厚さは、数ナノメータから数ミクロンの範囲であり、機械的な特性の領域に特化した特性測定は非常に難しい。弾性係数マッピングは、ナノスケールマップを生成するために、ナノＤＭＡとＳＰＭイメージングの両方の側面を用い、金属／酸化物界面の形状及び機械的データの両方の視覚化を可能とする。
サンプルの断面の最初の形状データは、（例えば、）金属と酸化物のフィルム間の界面の視覚化を可能とする。
フィルムの増加された複素弾性係数は、レイヤが、金属を高い磨耗環境における応用に重要な、金属面上の保護境界として機能するのに適しているだろうことを示す。ここで説明するシステムと方法は、一例では、上記したように、サンプルのポジショニングとアラインメント、サンプルの表面のメカニカル特性のナノメカニカルテストを介して、１以上のサンプルの弾性係数のマップをするように構成されている。
[自動テストアセンブリ]
図１は、自動テストアセンブリの一例を示す。示されるように、自動テストアセンブリ１００は、例えば、サンプルステージとハンドリングアセンブリ１０２を含む。図１に示されるように、サンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２は、自動テスト容器１０８に結合された、１以上の格納モジュール１０４とサンプルハンドリングモジュール１０６を含んでいる。図１に更に示されているように、制御ステーション１１０は、自動テスト容器１０８に結合されている。更に他の例では、自動テストアセンブリ１００は、例えば、遠隔地の制御室内などの、自動テストアセンブリ１００の他の部品に対し、遠隔で、ポジショニングされる制御ステーション１１０を含んでいる。
図１は、自動テストアセンブリの一例を示す。示されるように、自動テストアセンブリ１００は、例えば、サンプルステージとハンドリングアセンブリ１０２を含む。図１に示されるように、サンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２は、自動テスト容器１０８に結合された、１以上の格納モジュール１０４とサンプルハンドリングモジュール１０６を含んでいる。図１に更に示されているように、制御ステーション１１０は、自動テスト容器１０８に結合されている。更に他の例では、自動テストアセンブリ１００は、例えば、遠隔地の制御室内などの、自動テストアセンブリ１００の他の部品に対し、遠隔で、ポジショニングされる制御ステーション１１０を含んでいる。
再び図１を参照すると、サンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２は、格納モジュール１０４を含んでいるように示されている。図１に示される例では、サンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２は、サンプルハンドリングモジュール１０６に結合された、複数の格納モジュール１０４を含んでいる。一例では、格納モジュール１０４は、複数の半導体ウエーハを含むサイズと形状のfront open unit pod（ＦＯＵＰ）を含むが、これには限定されない。サンプルハンドリングモジュール１０６に搭載するとき、複数の格納モジュール１０４は、半導体ウエーハなどの複数のサンプルを、ハンドリングモジュール１０６がアクセスでき、ここで説明するメカニカルテストのために自動テスト容器１０８内にサンプルを搭載できるように提供する。
他の例では、サンプルハンドリングモジュール１０６は、格納モジュール１０４内のサンプルを扱い、サンプルを、メカニカルテストのために、自動テスト容器１０８内に配置するように構成されたＥＦＥＭ（equipment front end module）を含むが、これには限定されない。
前述したような制御ステーション１１０は、一例では、自動テストアセンブリ１００の自動テスト容器１０８に結合される。任意に、前述したように、制御ステーション１１０は、自動テストアセンブリ１００の他の部品に対して、離れている。一例では、制御ステーション１１０は、ユーザが、モニタしたり、制御したり、自動テストアセンブリ１００についてのテストパラメータ、診断特性とテストシナリオを見たりするのをアシストするように構成された、一連の制御装置、ユーザインタフェース、モニタ、プリンタなどの出力装置を含む。更に他の例では、制御ステーション１１０は、サンプル格納モジュール１０４に含まれるサンプルについて、さまざまなテストシナリオを作り、実装することにおいて、ユーザをアシストするように構成されている。
図２を参照すると、サンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２が、分解立体図に示されている。示されているように、複数の格納モジュール１０４は、サンプルハンドリングモジュール１０６から離れて配置されている。サンプルハンドリングモジュール１０６は、格納モジュール１０４（例えば、ＦＯＵＰ）を受けるようなサイズと形状の、格納モジュール搭載ラック２０４を含んでいる。サンプルハンドリングモジュール１０６は、更に、サンプルハンドリングモジュール１０６の外部に少なくとも部分的に示されているロボットハンドリングシステム２００と共に示されている。図２に示されているように、ロボットハンドリングシステム２００は、ここで説明するようなメカニカルテストのための自動テスト容器１０８内に配置するために、示された半導体ウエーハのようなサンプル２０２を含んでいる。
図３Ａ及び３Ｂは、図１に示されるようなアセンブリ１００などのような、自動テストアセンブリでテストするための複数のサンプルを含むサイズと形状の格納モジュールの異なる例を示している。最初に図３Ａを参照すると、以前に図１と２で示された格納モジュール１０４は、格納モジュールケース３００の外部に配置された複数のサンプル３０２と共に、開いた構成で提供されている。一例では、半導体ウエーハなどのサンプル２０２は、複数のサンプル３０２から離れて配置されているのが示されている。図３Ａに示されるように、他の例では、複数のサンプル３０２は、スタック構造に配列されており、その後、格納、そして最後には、図２に示されるロボットハンドリングシステム２００によって取り出されるための格納モジュールケース３００内に配置されている。更に他の例では、格納モジュールケース３００は、特に、図２に示される格納モジュール搭載ラック２０４上あるいは内にフィットするように設計される。一例では、格納モジュールケース３００は、ロボットハンドリングシステム２００によって内部の複数のサンプル３０２にアクセスできるように、サンプルハンドリングモジュール１０６を開けることが出きるように構成されたポートを含んでいる。
図３Ｂは、サンプルモジュール３０８の他の例を示す。図示されているように、サンプルモジュール３０８は、その中に複数のサンプル３１０を含むようなサイズと形状のサンプルモジュールトレイ３１２を含んでいる。一例では、複数のサンプル３１０は、生体サンプル、材料サンプルなどを含むが、これらには限定されない。サンプル３１０のそれぞれは、サンプルモジュール３１２上に特定の方向で、配置される。例えば、サンプルモジュールトレイ３１２は、その中にサンプル３１０を受け入れ、図２に示されるようなロボットハンドリングシステム２００などのハンドリングシステムによって容易にアクセスできるように、サンプルをサンプルモジュールトレイ３１２に整列するサイズと形状の、複数の溝、隆起、カップ、パーティションなどを含む。一例では、サンプル３１０は、サンプルの２：３比で配列され、例えば、図３Ｂに示される例では、サンプル３１０は、８：１２の構成で配列される。
図４Ａは、サンプルハンドリングモジュール１０６の一例の上面図を示す。サンプルハンドリングモジュール１０６は、図２に示され、説明された、ロボットハンドリングシステム２００を含んでいる。ロボットハンドリングシステム２００は、２つの異なる方向で示されている。第１の格納位置方向４０８が、例えば、格納モジュール１０４と対応する格納モジュール搭載ラック２０４において、サンプル２０２に結合したロボットハンドリングシステム２００と共に、図４Ａに示されている。ロボットハンドリングシステム２００は、更に、例えば、説明したような、自動テストシステムのステージなどの、ステージ上に配置された構成で、サンプル２０２と共に、搭載位置４１０で示されている。
図４Ａに示されるように、ロボットハンドリングシステム２００は、ロボット基盤４００と、ロボット基盤４００から延伸する結合アーム４０２を含む。更に、示した例では、結合アーム４０２は、図４Ａに示されるように、１以上のサンプル２０２をつかみ、持ち上げ、扱うためのサイズと形状で、１以上のハンドリングフォーク４０４を含んでいる。結合アーム４０２は、結合アーム４０２をアクセス窓４０６を通して動かすことにより、サンプル２０２を搭載位置４１０に容易に配置できるように、サンプルハンドリングモジュール１０６内を移動するサイズと形状をしている。同様に、ロボットハンドリングシステム２００の結合アーム４０２は、自動テストシステムからサンプル２０２を取り出し、例えば、格納モジュール１１０４（例えば、ＦＯＵＰ）などの格納位置にサンプル２０２を保管するように構成されている。
ここに説明したように、図１に示されるように、自動テスト容器１０８内の自動テストシステムと共に、格納モジュール１０４とサンプルハンドリングモジュール１０６を含むサンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２は、格納モジュール１０４内に含まれる複数のサンプルの複数のサンプル位置を効率的にかつ高速にテストするために設けられている。自動テストアセンブリ１００は、サンプル２０２で、複数のテストシナリオを実行し、したがって、サンプル２０２の材料の機械的パラメータについての測定と対応するデータを機械的に生成するために、自動的にかつ、最小の使用あるいは、相互作用で、構成される。
図４Ａを再び参照すると、一例では、サンプルハンドリングモジュール１０６は、図４Ａに示される、プレアライナ４１２を含む。一例では、プレアライナ４１２は、例えば、ここで説明した、自動テストシステムなどの、自動テストアセンブリ１００内に結果的に配置するために、サンプル２０２（例えば、半導体ウエーハ）などの、サンプルを前置整列する。すなわち、プレアライナ４１２は、図４Ａに示されるように、格納位置４０８と搭載位置４１０間の中間的な位置に配置される。例えば、プレアライナ４１２は、個別のベイあるいは、サンプルハンドリングモジュール１０６の容器内にに、配置される。プレアライナ４１２は、自動テスト容器１０８内の搭載位置４１０に、サンプル２０２の配列された、あるいは、実質的に配列された位置のために、サンプル２０２を実質前置整列するための、ハンドリングフォーク４０４を引き込めた後、サンプル２０２をつかむ。
図４Ｂを参照すると、一例では、プレアライナ４１２が示されている。図示の例では、プレアライナ４１２は、例えば、プレアライナステージ４１４の中央部分から離れて延伸する複数の足４１６を含む、プレアライナ４１４を含む。一例では、プレアライナステージ４１４は、サンプル２０２のようなサンプルを、足４１６で結合し、つかむように動作する。プレアライナステージ４１４は、その後、アラインメントセンサ２０２に対して、プレアライナステージ４１４上の（例えば、１以上の）サンプル２０２を回転し、並進するように構成される。一例では、アラインメントセンサ４１８は、例えば、サンプル２０２のくぼみのような、サンプル２０２上の１以上のインデックスするような特徴を検出するように構成される。くぼみ２０２のインデキシングは、自動テスト容器１０８内に含まれる自動テストシステムに対する、サンプル２０２の前置整列を可能とする。別の言い方をすると、プレアライナ４１２は、例えば、自動テスト容器１０８内に含まれる自動テストシステムのサンプルステージ上の所望の方向の、くぼみのようなインデックスをするような特徴で、サンプル２０２を正確にポジショニングするために、サンプル２０２を前置整列する。
前置整列の後、ハンドリングフォーク４０４を含む結合アーム４０２は、プレアライナ４１２からサンプル２０２を取り出し、図４Ａに示されるように、前置整列されたサンプルを搭載位置４１０に配置する。この方向では、結合アームは、テストシステムステージとサンプル２０２間のちょっとしたミスアラインメントで、プレアライナで所望の配置にある、くぼみのようなインデックスを付けるような特徴を有する、前置整列されたウエーハをステージ上に離す。ここに説明したように、自動テストアセンブリ１００は、その後、インデックス付けされた特徴に対し、メカニカルテスト装置によるテストのために、テスト位置に正確にポジショニングするために、１以上の並進と回転脱スキューを行なう。自動テストアセンブリ１００のテストシステムは、その後、サンプルを配置するために、サンプルステージ６１４を用い、所望のテスト位置が、自動テストシステムのメカニカルテスト装置６１２（あるいは、光学装置６１０）の下に配置されるようにする。
[自動テストアセンブリを用いた自動テスト方法の概要]
図５は、方法５００の一例を示す。方法５００は、１以上の複数のサンプルあるいは、サンプルの１以上のテスト位置を機械的にテストするために、図１に以前に示した、自動テストアセンブリ１００を使って実行される。方法５００を説明するに当たり、必要な場合には番号を付けて、ここに以前説明した特徴とエレメントを参照する。方法５００の説明内に設けられた、番号を付けられたエレメントは、限定的な意味では用いていない。そうではなくて、番号を付けられた参照が、利便のためになされ、ここに説明した、任意の同様な特徴が、その均等物と共に、更に含まれる。５０２において、方法５００は、図１に提供される構成において、実質的に示されている、自動テストアセンブリ１００から始める。別の言い方をすると、サンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２は、内部に１以上のサンプル２０２を含む、１以上の格納モジュール１０４と結合している。サンプル格納ハンドリングシステム１０２のサンプルハンドリングモジュール１０６は、内部に自動テストシステムを含む、自動テスト容器１０８に結合されている。制御ステーション１１０は、更に、自動テスト容器１０８に結合されている。以前に説明したように、制御ステーション１１０は、一例では、例えば、遠隔の作業領域などの制御室内の、自動テスト容器１０８から離れて配置され、結合されている。
図５は、方法５００の一例を示す。方法５００は、１以上の複数のサンプルあるいは、サンプルの１以上のテスト位置を機械的にテストするために、図１に以前に示した、自動テストアセンブリ１００を使って実行される。方法５００を説明するに当たり、必要な場合には番号を付けて、ここに以前説明した特徴とエレメントを参照する。方法５００の説明内に設けられた、番号を付けられたエレメントは、限定的な意味では用いていない。そうではなくて、番号を付けられた参照が、利便のためになされ、ここに説明した、任意の同様な特徴が、その均等物と共に、更に含まれる。５０２において、方法５００は、図１に提供される構成において、実質的に示されている、自動テストアセンブリ１００から始める。別の言い方をすると、サンプル格納ハンドリングアセンブリ１０２は、内部に１以上のサンプル２０２を含む、１以上の格納モジュール１０４と結合している。サンプル格納ハンドリングシステム１０２のサンプルハンドリングモジュール１０６は、内部に自動テストシステムを含む、自動テスト容器１０８に結合されている。制御ステーション１１０は、更に、自動テスト容器１０８に結合されている。以前に説明したように、制御ステーション１１０は、一例では、例えば、遠隔の作業領域などの制御室内の、自動テスト容器１０８から離れて配置され、結合されている。
５０４において、ロボットアームは、自動的に、格納モジュール１０４の一つからサンプルを取り出す。例えば、図４Ａに示したハンドリングフォーク４０４を含む結合アーム４０２は、格納モジュール１０４からサンプルを取り出す。５０６において、ロボットハンドリングシステ２００の結合アーム４０２は、図４Ａに示される、オプションのプレアライナモジュール４１２上にサンプルを置く。５０８において、ロボットハンドリングシステム２００、例えば、結合アーム４０２とハンドリングフォーク４０４は、自動テストアセンブリ１００のステージ（例えば、図６Ａ，６Ｂに示され、説明するサンプルステージ６１４）上にサンプル２０２を置く。
他の例では、方法５００は、更に、５１０において、１以上のサンプルステージと自動テストシステムに対して、サンプル２０２の方向を脱スキューする、パターン認識アルゴリズムを行なうことを含む。例えば、サンプル２０２は、一例では、図１に示される、サンプルステージ、自動テスト容器１０８のメカニカルテスト装置と、実質的に整列された構成に配置される。あるミスアラインメントが、サンプル２０２と、装置あるいはサンプルステージ間に起こる。パターン認識アルゴリズムは、メカニカルテスト装置に対し、サンプル２０２のテスト位置の正確なポジショニングを確保するために、１以上のサンプルステージとメカニカルテスト装置に対するサンプルの方向を脱スキューする。選択的に、５１２において、例えば、メカニカルテスト装置に隣接する自動テストシステムに結合する、スキャニングプローブ顕微鏡（あるいは、光学顕微鏡６１０）などの追加的な装置は、サンプル２０２の表面領域に渡って、テスト位置を特定するために、サンプルの画像を撮る。
５１４において、メカニカルテスト装置、例えば、プローブは、例えば、半導体ウエーハ上の、１以上の所望のテスト位置に渡って、位置取りをし、メカニカルテスト装置のプローブは、パターン認識脱スキュー動作を通じて、サンプル２０２のインデックス付けされた特徴（くぼみ）の位置に対して、位置のインデキシングにしたがって、４以上の個別のサンプルの位置に渡って、位置取りをする。５１６において、メカニカルテスト装置は、例えば、１以上のテスト位置におけるメカニカルテストによって、サンプル２０２の１以上のメカニカルパラメータ測定を生成するために、サンプル２０２のメカニカル測定を取得するように動作する。
５１８において、１以上の測定と、測定によって生成されたパラメータが、例えば、図１に示される制御ステーション１１０において、表示される。他の例では、５１８において、測定と生成されたメカニカルパラメータを含む結果は、制御ステーション１１０によって格納され、あるいは、制御ステーション１１０によって、例えば、領域外のネットワークメモリ位置への格納の命令が発生される。５２０において、メカニカルテスト装置は、自動テスト容器１０８からサンプル２０２を引き出せ、格納モジュール１０４に配置できるように、サンプル２０２を離す。５２２において、ロボットハンドリングシステム２００は、サンプル２０２をつかみ、図４Ａに示される搭載位置４１０から、格納モジュール１０４の１つ内の、図４Ａに示される格納位置４０８へ、サンプルを保管する。
[自動テストシステム]
図６Ａ及び６Ｂを参照すると、例えば、図１に示される自動テストアセンブリ１００内のポジショニングのための、自動テストシステム６００の一例が提供される。図示されるように、自動テストシステム６００は、システム支持テーブル６０４に配置された花崗岩基盤６０２を含む。一例では、システム支持テーブル６０４は、花崗岩基盤６０２の下でフレームワークを提供する。例えば、システム支持テーブル６０４は、例えば、自動テストアセンブリ１００内で、全体の自動テストシステム６００のためのコンパクトなフットプリントを提供するための花崗岩基盤６０２を横たえる。カンチレバー装置コラム６０６は、サンプルステージ面６１６に部分的にかぶさっている花崗岩基盤６０２から延伸している。カンチレバー装置コラム６０６は、コラム基盤６０５とカンチレバーアーム６０７を含む。一例では、カンチレバー装置コラム６０６は、サンプルステージ面６１６に対し、複数の装置を受け、ポジショニングするサイズと形状の１以上の装置ステージ６０８を含む。例えば、図６Ａに示されるように、カンチレバー装置コラム６０６は、２つの装置ステージ６０８を含む。図示したように、装置ステージ６０８の１つは、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２を含む。説明した他の例では、１以上の装置ステージ６０８は、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２を含む、複数の装置を含む。他の例では、ここに説明するように、１以上の装置ステージ６０８は、光学装置６１０、メカニカルテスト装置６１２、及び、メカニカルテスト装置６１２に対する高力負荷における、インデンテーション、引っかきなどを提供するように構成された、高負荷メカニカルテスト装置などの他のメカニカルテスト装置を含む複数の装置を含む。説明したように、メカニカルテスト装置６１２は、サンプルステージ面６１６上に配置されたサンプルの、ミクロン（例えば、１以上のミクロン）あるいはナノスケールでのメカニカルテストを行なうように構成されている。例えば、メカニカルテスト装置６１２は、サンプルステージ面６１６に配置されたサンプル上の、１以上のインデンテーション、引っかき等を提供するように構成されている。任意に、１つあるいは両方のメカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０は、プローブ、Berkovich形状の先端を持つプローブ、顕微鏡、電子銃、イメージャ、原子力顕微鏡、マニピュレータ、あるいは、サンプルの物理的あるいは機械的特性を確認するように構成された他の装置を含むが、これらには限定されない。
図６Ａ及び６Ｂを参照すると、例えば、図１に示される自動テストアセンブリ１００内のポジショニングのための、自動テストシステム６００の一例が提供される。図示されるように、自動テストシステム６００は、システム支持テーブル６０４に配置された花崗岩基盤６０２を含む。一例では、システム支持テーブル６０４は、花崗岩基盤６０２の下でフレームワークを提供する。例えば、システム支持テーブル６０４は、例えば、自動テストアセンブリ１００内で、全体の自動テストシステム６００のためのコンパクトなフットプリントを提供するための花崗岩基盤６０２を横たえる。カンチレバー装置コラム６０６は、サンプルステージ面６１６に部分的にかぶさっている花崗岩基盤６０２から延伸している。カンチレバー装置コラム６０６は、コラム基盤６０５とカンチレバーアーム６０７を含む。一例では、カンチレバー装置コラム６０６は、サンプルステージ面６１６に対し、複数の装置を受け、ポジショニングするサイズと形状の１以上の装置ステージ６０８を含む。例えば、図６Ａに示されるように、カンチレバー装置コラム６０６は、２つの装置ステージ６０８を含む。図示したように、装置ステージ６０８の１つは、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２を含む。説明した他の例では、１以上の装置ステージ６０８は、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２を含む、複数の装置を含む。他の例では、ここに説明するように、１以上の装置ステージ６０８は、光学装置６１０、メカニカルテスト装置６１２、及び、メカニカルテスト装置６１２に対する高力負荷における、インデンテーション、引っかきなどを提供するように構成された、高負荷メカニカルテスト装置などの他のメカニカルテスト装置を含む複数の装置を含む。説明したように、メカニカルテスト装置６１２は、サンプルステージ面６１６上に配置されたサンプルの、ミクロン（例えば、１以上のミクロン）あるいはナノスケールでのメカニカルテストを行なうように構成されている。例えば、メカニカルテスト装置６１２は、サンプルステージ面６１６に配置されたサンプル上の、１以上のインデンテーション、引っかき等を提供するように構成されている。任意に、１つあるいは両方のメカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０は、プローブ、Berkovich形状の先端を持つプローブ、顕微鏡、電子銃、イメージャ、原子力顕微鏡、マニピュレータ、あるいは、サンプルの物理的あるいは機械的特性を確認するように構成された他の装置を含むが、これらには限定されない。
図６Ａを再び参照すると、サンプルステージ６１４は、サンプルステージ面６１６を含むように示されている。サンプルステージ６１４の下に示されているように、ステージアクチュエータアセンブリ６１８が設けられている。一例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、サンプルステージ６１４を、複数の軸に沿って、あるいは、その周りに、移動させるように構成されている。ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、１以上のｘとｙ軸において、サンプルステージ面６１６を移動するように構成されている。更に他の例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、例えば、ｚ軸の周りに回転するように、サンプルステージ面６１６を移動させる（例えば、ステージアクチュエータアセンブリは、回転あるいはシータ移動を提供するように構成されている）、ように構成されている。例えば、図６Ａに示されているように、一例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、装置ステージ６０８と結合した、メカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０の下での、サンプルステージ面６１６上の実質的に任意のテスト位置のポジショニングを促進するために、サンプルステージ面６１６をさまざまな方向に起動するように構成された、個別のアクチュエータからなる、複数のステージを含む。例えば、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、一例では、ｘステージ６２０を含む。ｘステージ６２０は、図６Ａに示される、自動テストシステム６００の正面に対し、左から右方向において、サンプルステージ面６１６の動きを促進する。他の例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、ｘステージ６２０と結合したｙステージ６２２を含む。ｘステージに対し、ｙステージは、ｘステージ６２０のｘ軸と実質的に直交する方向に、サンプルステージ面６１６を動かすように構成されている。例えば、ｙステージ６２２は、図６Ａに示される面のページへ入る方向と出る方向に、サンプルステージ面６１６を動かすように構成されている。更に他の例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、１以上のｘステージとｙステージ６２０、６２２と結合する回転ステージ６２４のような、回転アクチュエータを含む。一例では、回転ステージ６２４は、例えば、全３６０°に渡る回転など、サンプルステージ面６１６の全回転動作を提供する。他の例では、回転ステージ６２４は、０から２７０°あるいは、０から１８０°あるいは、０から９０°などの範囲の動きなどの回転動作の小さな角度を提供する。以下により詳しく説明するように、複数のアクチュエータを設けること、例えば、ｘ、ｙ、回転ステージ６２０、６２２、６２４は、装置ステージ６０８に結合された複数の装置（例えば、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２）の下の、サンプルステージ面６１６（例えば、サンプルステージ６１４）と、サンプルステージ面６１６に載るサンプルの、実質的に任意の位置のポジショニングを促進する。
自動テストシステム６００を含む自動テストアセンブリの部品のそれぞれは、システムに適切なテスト方法に従って、さまざまな材料によって構成される。例えば、セラミック、スチール（ツールとステンレススチール）、アルミニウム、他の金属、化合物、ポリマー、などを含むが、これらに限定されない、材料は、１以上のメカニカルと光学装置６１２、６１０、サンプルステージ６１４などによって使用される。１以上の装置、ステージなどの部品（例えば、プローブ先端、シャフト、容器など）は、アンバー、クオーツ、ダイヤモンド、サファイヤ、１以上の高い硬さ、低い熱膨張係数、低い熱導電性を含む、予測可能なメカニカル特性を有する他の同様な材料などの、合金を含むだろう。
装置ステージ６０８、光学装置６１０、メカニカルテスト装置６１２は、自動テストシステム６００に対し、限定されたフットプリントを有している。例えば、カンチレバー装置コラム６０６は、サンプルステージ面６１６の実質的に限定された部分に渡って、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２をポジショニングする。一例では、光学とメカニカルテスト装置６１０のフットプリントは、サンプルステージ面６１６の全フットプリントに対し、実質的に、最小である。ｘ、ｙ、回転ステージ６２０、６２２、６２４を含むステージアクチュエータアセンブリ６１８は、サンプルステージ面６１６、例えば、サンプルステージ面６１６の任意の位置の、メカニカルと光学テスト装置６１２、６１０それぞれの下の位置への動きを促進する。言い換えれば、メカニカルと光学装置６１０、６１２は、カンチレバー装置コラム６０６の限定されたカンチレバーに従った、実質的に小さなフットプリントに維持され、サンプルステージ面６１６上のサンプル（例えば、半導体ウエーハ、他のサンプル等）が回転され、並進されるなどで、装置６１０、６１２下のサンプル上の実質的に任意の位置にポジショニングする。カンチレバー装置コラム６０６は、したがって、メカニカルと光学テスト装置６１２、６１０によってテストされる、サンプルのメカニカルパラメータの、信頼性のある、正確な測定を提供するために、メカニカルと光学テスト装置６１０、６１２に、硬くてしっかりした支持を提供する事ができる。言い換えれば、カンチレバー装置コラム６０６に対して、大きな、アーチ型支持部は、サンプルステージ６１４の部品として、サンプルステージ面６１６の使用によって実質的に避ける事ができ、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、テストのための、メカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０の下の任意のテスト位置に、実質的に移動させるように構成されている。自動テストシステム６００は、したがって、例えば、半導体製造ファシリティにおいて、他の部品間で工場の床に、最小のフットプリントを有し、簡単にフィットできる。
図６Ｂは、図６Ａで前に示した自動テストシステム６００の詳細図である。示されているように、装置ステージ６０８は、カンチレバー装置コラム６０６上に設けられている。一例では、装置ステージ６０８は、対応する装置アクチュエータ６２６と共に設けられている。一例では、装置アクチュエータ６２６は、光学装置６１０やメカニカルテスト装置６１２のような装置の、サンプルステージ面６１６と、その上に配置されたサンプルに対してのｚ軸などの軸に沿った動きを提供するように構成される。一例では、装置アクチュエータ６２６は、一例では、カンチレバー装置コラム６０６に対する装置ステージ６０８の一部を動かすように構成された１以上のスクリュードライブを含むが、これには限定されない。一例では、装置アクチュエータ６２６は、サンプルステージ面６１６上のサンプルに対し、メカニカルと光学装置６１２、６１０の大まかなポジショニングを提供する。任意に、装置アクチュエータ６２６は、装置６１０、６１２の動きとポジショニング（例えば、直交する、ステージ６１４に並行など）のＸ、Ｙ、Ｚ軸の１以上を提供するように構成された１以上のアクチュエータを含む。
更に他の例では、装置アクチュエータ６２６は、例えば、メカニカルテスト装置６１２内で、トランスデューサと共に動作する。例えば、装置アクチュエータ６２６は、メカニカルテスト装置６１２の装置プローブに対するインデンテーションあるいは引っかき力を提供する。メカニカルテスト装置６１２内のトランスデューサは、サンプルステージ６１６上のサンプルに対するプローブの、測定力、インデンテーション深さなどだけに依存している。選択的に、装置アクチュエータ６２６は、結合した装置の、並進動作（例えばｘ、ｙ、ｚ軸に沿っての動き）の複数の度合いを提供する。
図６Ｂに更に示されるように、サンプルステージ６１４は、サンプルステージ面６１６と共に、ステージ受けフランジ６３０を含む。任意に、ステージ受けフランジ６３０は、サンプルステージ面６１６（一例においては、サンプルステージ面６１６を参照する場合には、面の装置とのアラインメントは、フランジ６３０と装置とのアラインメントを含む）と一体である。図６Ｂに示される例では、ステージ受けフランジ６３０は、サンプルステージ面６１６の周辺部に沿って伸びている。ステージ受けフランジ６３０は、少なくとも１つのステージ受け６２８を含んでいる。更に詳しく説明するように、一例では、ステージ受けフランジ６３０は、複数のステージ受け６２８を含んでいる。ステージ受け６２８は、プローブの診断とキャリブレーション、メカニカルテスト装置６１２内の装置プローブの取替えと実装を自動的にするように構成された、１以上の診断サンプル、プローブ変更ユニット、などを受けるサイズと形状をしている。
図６Ｂに更に示されるように、サンプルステージ面６１６は、複数の真空ポート６３２を含んでいる。真空ポート６３２は、サンプルステージ面６１６上のサンプル位置下の真空を提供するように構成されている。図６Ｂに示された例では、真空ポート６３２は、サンプルステージ面６１６内に同心円を形成している。真空ポート６３２は、従って、サンプルステージ面６１６上の異なるサイズを有する複数のサンプルを保持できるようになっている。更に他の例は、真空ポート６３２は、サンプルステージ面６１６内の例えば、ピンホールなどの複数の穴によって形成されている。そのような例では、真空ポート６３２は、サンプルステージ面６１６上に、不規則な形状（例えば、非円形、横長など）を有しているサンプルを、容易に吸引し、保持することができる。更に他の例では、サンプルステージ６１４は、サンプルステージ面６１６の周りに配置された複数の上昇ピン６３４を含む。上昇ピン６３４は、サンプルステージ面６１６上に配置された半導体ウエーハなどのサンプルに、上昇した支持基盤を提供するように動作する。例えば、半導体ウエーハが、サンプルステージ６１４上に配置されている場合には、長い部品は、サンプルを配置された位置に保持するために、サンプルの下に配置されるだろう。複数の上昇ピン６３４は、サンプルステージ面６１６上のサンプルの配置を可能とし、一方、サンプルステージ面６１６とサンプル間に、ロボットアームなどのエレメントを介在させることができる。サンプルをサンプルステージ面６１６上に配置した後、例えば、上昇された上昇ピン６３４上で、ロボットアームが取り除かれ、上昇ピン６３４は、サンプルステージ面６１６上のサンプルの設定を可能とするために、押圧される。したがって、真空ポート６３２は、サンプルをサンプルステージ面６１６上に保持するように動作し、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、例えば、サンプル上の複数の指定されたテスト位置上に装置を配置するために、メカニカルテスト装置６１２に対し、サンプルを所望の位置にポジショニングするように動作する。
[メカニカルテスト装置]
図７Ａ及び７Ｂは、装置ステージ６０８と結合したメカニカルテスト装置６１２の一例を示す。一例において前記したように、メカニカルテスト装置６１２は、同じ装置ステージ６０８に結合した、光学装置６１０に隣接して配置されている。他の例では、メカニカルテスト装置６１２に対する光学装置６１０のポジショニングは、固定されている。例えば、テストをする位置が、光学テスト装置６１０によって特定される場合、光学装置６１０と装置プローブ７０２間の固定された特定の距離（例えば、装置オフセット）によって、メカニカルテスト装置の下の、サンプルステージ面６１６とテスト位置を簡単にポジショニングすることが出きる。
図７Ａ及び７Ｂは、装置ステージ６０８と結合したメカニカルテスト装置６１２の一例を示す。一例において前記したように、メカニカルテスト装置６１２は、同じ装置ステージ６０８に結合した、光学装置６１０に隣接して配置されている。他の例では、メカニカルテスト装置６１２に対する光学装置６１０のポジショニングは、固定されている。例えば、テストをする位置が、光学テスト装置６１０によって特定される場合、光学装置６１０と装置プローブ７０２間の固定された特定の距離（例えば、装置オフセット）によって、メカニカルテスト装置の下の、サンプルステージ面６１６とテスト位置を簡単にポジショニングすることが出きる。
図７Ａ及び７Ｂを再び参照すると、一例では、メカニカルテスト装置６１２は、装置プローブ７０２に隣接して配置されたトランスデューサアセンブリ７００を含んでいる。他の例では、メカニカルテスト装置は、アクチュエータ７０４を含んでいる。例えば、アクチュエータ７０４は、装置プローブ７０２を、ｘ、ｙあるいはｚ軸などの１以上の軸に沿って移動するよう構成されているピエゾアクチュエータを含むが、これには限定されない。アクチュエータ７０４は、サンプルステージ面６１６上のサンプルの上側で、必要に応じて、メカニカルテスト装置６１２を配置するために、１以上の装置ステージ６０８とステージアクチュエータアセンブリ６１８と協働する。一例では、アクチュエータ７０４は、サンプルステージ面６１６上のサンプルに対し、装置プローブ７０２の大まかなポジショニングを提供する。他の例のトランスデューサアセンブリ７００は、装置プローブ７０２が、サンプルステージ面６１６上のサンプルをつかむときに、引っかきとインデンテーションを含むテスト方法で、装置プローブ７０２を動作させるのに必要な動きと力を提供する。任意に、アクチュエータ７０４は、装置プローブ７０２とトランスデューサアセンブリ７００と協働して動作する。例えば、アクチュエータ７０４は、装置プローブ７０２のための、インデンテーションあるいは引っかき力を提供し、トランスデューサアセンブリ７００は、装置プローブ７０２の動きとプローブ上に加えられる力の測定と検出を提供する。装置プローブ７０２とトランスデューサアセンブリ７００は、したがって、アクチュエータ７０４が、動作力、ずれ、などを提供する一方、パッシブあるいは実質的にパッシブな構成で動作する。任意に、装置プローブ７０２は、テスト方法及びテストされるサンプルに従い特定の形状を持つ先端、及び、材料（例えば、Berkovich形状の先端、円錐状の先端、ダイヤモンドの先端、クオーツの先端、化合物の先端、合金の先端、添加物が添加された先端など）を含むが、これらには限定されない、１以上の装置の特徴を含んでいる。
図７Ａを再び参照すると、一例では、アクチュエータ電子機器７０６が、アクチュエータ７０４の一端に設けられる。一例では、アクチュエータ電子機器７０６は、アクチュエータ７０４を動作させるよう構成された、制御装置、回路ボード、メモリ、配線などを含む。他の例では、トランスデューサ電子機器７０８は、トランスデューサセンブリ７００に隣接して、あるいは、から離れて配置されている。図７Ａに示されるように、トランスデューサ電子機器７０８は、トランスデューサセンブリ７００の外部に配置されるが、トランスデューサセンブリと電気的に通信できるようになっている。図７Ｂを参照すると、複数のトランスデューサ電気ユニット７０８は、トランスデューサアセンブリ７００のいずれかの横に配置される。一例では、トランスデューサ電子機器７０８は、トランスデューサアセンブリ７００に、制御モジュール、測定モジュール及び動作モジュールを提供する。他の例では、配線等は、図１に示される制御ステーション１１０などの制御と共に、メカニカルテスト装置６１２との電気的結合を提供する、アクチュエータ７０４と、アクチュエータ電子機器領域７０６を介して、供給される。同様にして、光学装置６１０の電子機器は、同様に、制御ステーション１１０と電気的に結合される。更に別の例では、光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２のそれぞれは、１以上の、ＩＲ、無線、ブルートゥース、関連した無配線のシステムを介して、制御ステーションと結合される。
図７Ｃを参照すると、図７Ａ及び７Ｂに示されるトランスデューサアセンブリ７００の一模式的例が与えられる。図７Ｃに示されるトランスデューサアセンブリ７００は、中心プレート７１２の周囲に配置される、対向するプレート７１４を含む、キャパシタアセンブリ７１０を含んでいる。図に示されるように、中心プレート７１２は、対向するプレート７１４に対して動くことができる。例えば、中心プレート７１２は、１以上のばね支持７１５と共に、キャパシタアセンブリ７１０の残りと結合する。対向するプレート７１４間に電圧を印加することは、装置プローブ７０２を、インデンテーション（例えば、ｚ軸に沿って）あるいは、並進（例えば、ｘ、ｙ軸に沿って）させるように、中心プレート７１２を動作させる。同様に、対向するプレート７１４に対する中心プレート７１２の動きは、キャパシタンスの変化、対向するプレート７１４間の電圧の変化などにしたがって測定することができる。キャパシタンスの変化と電圧の変化の測定は、簡単に、装置プローブの位置の変化に関連付けられる。これらの測定から、装置プローブ７０２にかかる力と、装置プローブ７０２の動きは、簡単に、精度良く決定される。
装置プローブ７０２を参照すると、装置プローブ７０２は、プローブ基盤７１８と結合した、プローブ面７１６を含んでいる。一例では、プローブ基盤７１８は、ねじのきられた穴などの、プローブ結合フィーチャ７２０を含んでいる。一例では、中心プレート７１２は、プローブ基盤７１８を受けるサイズと形状のプローブ受け７２２を含んでいる。一例では、プローブ受け７２２は、プローブ基盤７２８のプローブ結合フィーチャ７２０と結合するサイズと形状の、ねじを切られた突出部を含んでいる。例えば、プローブ基盤７１８を回転すると、プローブ結合フィーチャ７２０は、装置プローブ７０２をキャパシタアセンブリ７１０の中央プレート７１２に硬く固定する、プローブ受け７２２の長尺の突出部を受け、つかむ。
一例では、キャパシタアセンブリ７１０は、対向するプレート７１４に対し、中央プレート７１２を動かすように、静電的に動作する。例えば、対向するプレート７１４は、例えば、図６Ａ及び６Ｂに示されるように、サンプルステージ面６１６に結合した、サンプルに対し、装置プローブ７０２の、１以上のインデンテーションあるいは引っかき動作を提供する、中央プレート７１２に、静電力を与える。
ある例で前述したように、アクチュエータ７０４あるいは装置アクチュエータ６０８などのアクチュエータは、サンプルに対する装置プローブ７０２の引っかき動作、インデンテーション動作等を含む動作を提供する。キャパシタアセンブリ７１０は、対向するプレート７１４に対する装置プローブ７０２の動きを（例えば、中央プレート７１２の動きで）測定するように、このようにパッシブに、あるいは、実質的にパッシブに使用される。例えば、パッシブモードでは、中央プレート７１２は、対向するプレート７１４間にばね支持７１５で保持される。アクチュエータ６２６あるいは７０４が、サンプルに渡って、あるいは、サンプル内へ、装置プローブ７０２をインデントし、あるいは、装置プローブ７０２を引っかく装置プローブ７０２を移動するに従い、例えば、対向するプレート７１４に対する中央プレート７１２の偏向は、装置プローブ７０２への力を、その動きと共に、決定するために測定される。
更に他の例では、中央プレート７１２は、静電力により、対向するプレート７１４に対し、実質的に静的な位置に保持される。この例では、１以上のアクチュエータ７０４、６２６は、例えば、サンプル内へ、あるいは、サンプルに沿って、装置プローブ７０２をインデントする、あるいは、引っかく装置プローブ７０２を動かすように動作し、中央プレート７１２を対向プレート７１４に対し、所定の位置に維持するために要求される電圧は、サンプルに与えられる力に対応する、装置プローブ７０２に与えられる力を決定するために測定される。アクチュエータ７０４あるいは６２６の動きは、装置プローブ７０２の動きを、対応して、測定するために使用され、装置プローブ７０２は、さもなければ、対向プレート７０４に対し、静的に維持される（例えば、装置プローブ７０２は、中央プレート７１２に結合する場合）。
図８は、装置ステージ８００の他の例を示す。示された例によれば、装置ステージ８００は、以前に図６Ａ及び６Ｂに示された、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２を含む、複数の装置を含む。図８に示された例においては、装置ステージ８００は、更に、高負荷メカニカルテスト装置８０２を含む。高負荷メカニカルテスト装置８０２は、高負荷メカニカルテスト装置８０２と可動的に結合する高負荷装置プローブ８０４を含んでいる。ある例では、高負荷メカニカルテスト装置８０２は、サンプルステージ面６１６上に配置されたサンプルへより大きい力を与えることを促進するために、より強力なキャパシタアセンブリ７１０と高負荷装置プローブ８０４を含んでいる。メカニカルテスト装置６１２と組み合わせた高負荷メカニカルテスト装置８０２は、装置ステージ８００の装置を取り替えることなく、サンプルステージ面６１６に存在するサンプルに、あらゆる動作力などを提供することが可能である。例えば、高負荷メカニカルテスト装置８０２は、弱力メカニカルテスト装置６１２によって供給される力（例えば、約１０マイクロＮまで）に対し、より強い力（例えば、約１０Ｎ以上まで）を提供するように構成されている。光学装置６１０に対し、メカニカルテスト装置６１２について前述したように、一例では、高負荷メカニカルテスト装置８０２は、例えば、その高負荷装置プローブ８０４は、光学装置６１０に対して、設定された特定の位置を有している。高負荷装置プローブ８０４と光学装置６１０間の設定距離（例えば、装置オフセット）を提供することにより、高負荷メカニカルテスト装置８０２は、光学装置６１０によって観察されるテスト領域位置に、正確に精密にポジショニングされる。
[カンチレバー装置コラムと、共に用いる並進及び回転ステージ]
図９は、以前に図６Ａ及び６Ｂに示し、説明した、自動テストシステム６００の側面俯瞰図を示す。図９の絵は、サンプルステージ面６１６を含むサンプルステージ６１４に対する、カンチレバー装置コラム６０６に結合したときの光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２の相対位置を示す。図示されたように、カンチレバー装置コラムは、サンプルステージ面６１６の表面上で、装置−コラム長９０２において、装置６１０、６１２をポジショニングする。サンプルステージ面６１６は、装置−コラム長９０２より実質的に長い、ステージ面長９００を有している。サンプルステージ面６１６を含むサンプルステージ６１４は、前述したステージアクチュエータアセンブリ６１８を用いて、サンプルステージ面６１６上の各位置にアクセスを提供するように動かされる。前述したように、一例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、実質的に、サンプルステージ面６１６上の任意の位置を、ステージ受けフランジ６３０上の任意のステージ受け６２８と共に、光学装置６１０及びメカニカルテスト装置６１２のような１以上の装置の下に配置できるように、サンプルステージ面６１６をポジショニングするように構成された、複数のステージ、例えば、ｘステージ、ｙステージ、及び、回転ステージ６２０、６２２、６２４を含む。
図９は、以前に図６Ａ及び６Ｂに示し、説明した、自動テストシステム６００の側面俯瞰図を示す。図９の絵は、サンプルステージ面６１６を含むサンプルステージ６１４に対する、カンチレバー装置コラム６０６に結合したときの光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２の相対位置を示す。図示されたように、カンチレバー装置コラムは、サンプルステージ面６１６の表面上で、装置−コラム長９０２において、装置６１０、６１２をポジショニングする。サンプルステージ面６１６は、装置−コラム長９０２より実質的に長い、ステージ面長９００を有している。サンプルステージ面６１６を含むサンプルステージ６１４は、前述したステージアクチュエータアセンブリ６１８を用いて、サンプルステージ面６１６上の各位置にアクセスを提供するように動かされる。前述したように、一例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、実質的に、サンプルステージ面６１６上の任意の位置を、ステージ受けフランジ６３０上の任意のステージ受け６２８と共に、光学装置６１０及びメカニカルテスト装置６１２のような１以上の装置の下に配置できるように、サンプルステージ面６１６をポジショニングするように構成された、複数のステージ、例えば、ｘステージ、ｙステージ、及び、回転ステージ６２０、６２２、６２４を含む。
一例において、装置６１０、６１２は、図９に点線で示される装置のフットプリント９０６のような、限定されたフットプリントを有している。例えば、光学及びメカニカル装置などの装置６１０、６１２は、カンチレバー装置コラム６０６によって与えられるカンチレバー位置にしたがって、サンプルステージ面６１６の領域（例えば、装置フットプリント）に覆いかぶさるように構成されている。言い換えれば、図９に示される限定された装置−コラム長９０２は、対応して、光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２の位置を、図９に示される装置フットプリント９０６に制限する。カンチレバー装置コラム６０６にしたがって制限された、光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２の配置は、メカニカルテスト装置６１２による、インデンテーション、引っかきを含む動作、引っかき及びインデンテーション力、インデンテーション深さの測定の間、メカニカルテスト装置６１２内の機械的ノイズを実質的に最小化する、メカニカルテスト装置６１２のための、強固な構造的に支持された基盤を提供する。図示されるように、カンチレバー装置コラム６０６は、サンプルステージ面６１６を超えて延伸するカンチレバー装置コラムのあらゆる偏向を最小化する、制限された装置−コラム長９０２を提供する。
サンプルステージ面６１６を有するサンプルステージ６１４と組み合わされたステージアクチュエータアセンブリ６１８は、光学あるいはメカニカルテスト装置６１０、６１２の任意の一つの下、サンプルステージ面６１６上の実質的に任意の位置をポジショニングするのに必要な、サンプルステージ面６１６の柔軟性を提供する。更に、ステージアクチュエータアセンブリ６１８（例えば、ｚ軸の周りの回転あるいはシータ回転と共に、ｘ及びｙ軸に沿った並進のために構成された）は、メカニカルテスト装置６１２の下で、複数のステージ受け６２８及びステージ受けフランジ６３０をポジショニングするように構成されている。つまり、サンプルステージ面６１６の回転と共に、１以上のＸ及びＹ並進の組み合わせ、例えば、ｘステージ、ｙステージ及び回転ステージ６２０、６２２、６２４により、サンプルステージ面６１６上の実質的に任意の位置は、図９に示された、制限された装置フットプリント９０６内でのポジショニングのために構成される。この構成によれば、カンチレバー装置コラム６０６は、そうでなければ、図９に示されるカンチレバー装置コラム６０６の反対面上のアーチ状のポジショニングなど、対応する二重のコラムを必要とすることなく、サンプルステージ面６１６の上面上の装置のための比較的短いカンチレバーの延伸を提供する。アーチを設けるために、図９に示される、コラム６０６などの、第２のコラムを用意することは、自動テストシステム６００の全体のフットプリントを大きく増大し、結果として、図１に示される自動テストアセンブリ１００の対応するフットプリントを大きく増大するだろう。これとは違って、図９に示される自動テストシステム６００は、説明したように、１以上のＸ，Ｙ及び回転動作のために構成されたステージアクチュエータアセンブリ６１８と組み合わせて使われる、コンパクトなカンチレバー装置コラム６０６によって提供されるコンパクトなフットプリントを有する。
一例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８のｘステージ６２０は、ｙステージ６２２の動きの範囲に比較して、より大きな動作範囲を有するよう構成されている。言い換えると、サンプルステージ６１４は、例えば、図９に示される、ページの左右への、サンプルステージ６１４の横方向の動き（例えば、ｙ軸に沿って）に対し、図９に示されるように、ページへの出入りの方向に大きく動くように構成されている。サンプルステージ面６１６の動きを大きく、ｘステージ６２０のｘ軸方向に制限することにより、ｘ軸に対し横方向の（例えば、ｙステージ６２２のｙ軸に沿って）フットプリントは、かなり最小化される。自動テストシステム６００の対応するフットプリントは、したがって、サンプルステージ面６１６の並進を図９に示されるページの左あるいは右に実質的に限定するために、更に最小化される。自動テストシステムは、ｙステージ６２２によってｙ軸に沿ってかなり移動する（例えば、並進のｘステージの範囲と同様の度合いに）ように構成されたサンプルステージ６１４と共に、さもなければ必要とされる、大きな容器を必要としないで、図１に示される自動テストアセンブリ１００内に完全に含まれる。
一例では、回転ステージ（シータステージ）６２４は、より大きい動き範囲を有するｙステージによって直交する方向にポジショニングされる、サンプルステージ面６１６上の実質的に任意の位置に移動するのに必要な追加的な柔軟性を提供する。つまり、回転ステージ６２４は、ｙステージ６２２の大きな並進範囲の必要を最小化するステージアクチュエータアセンブリ６１８に、追加的な自由度を提供する。
[サンプルステージ面]
図１０Ａ及び１０Ｂは、前述し、図６Ａ及び６Ｂに示されたサンプルステージ面６１６の一例を示す。例えば、サンプルステージ面６１６は、図１０Ａ及び１０Ｂに同心円で示された、複数の真空ポート６３２を含む。前述したように、サンプルステージ６１４は、更に、例えば、真空ポート６３２によって保持する前に、サンプルステージ面６１６上に配置されたサンプルの支持面を提供するようなサイズと形状の、複数の上昇ピン６３４を含む。つまり、上昇ピン６３４は、サンプルをサンプルステージ面６１６にそって固定する前に、サンプルステージ面６１６とサンプル間にある、ロボットアームのような、ハンドリング体の介在を可能とする、サンプルへの上昇された保持面を提供する。図１０Ａに示される上昇されたピンは、ロボットアームなどのハンドリングフィーチャにサンプルをポジショニングさせ、その後、サンプルの位置あるいは、サンプルステージ面６１６を妨げることなく、サンプルステージ面６１６とサンプル間から移動させることを可能とする。ロボットアームなどのハンドリングフィーチャを離し、取り除いた後、上昇ピン６３４は、図１０Ｂのように押し下げられ、複数の真空ポート６３２は、ステージ６１４とサンプル間の相対的移動なしに、図６Ａ及び６Ｂに示される、光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２などの装置に対する１以上のテスト位置のポジショニングを可能とするために、サンプルをサンプルステージ６１４に固定するように動作する。
図１０Ａ及び１０Ｂは、前述し、図６Ａ及び６Ｂに示されたサンプルステージ面６１６の一例を示す。例えば、サンプルステージ面６１６は、図１０Ａ及び１０Ｂに同心円で示された、複数の真空ポート６３２を含む。前述したように、サンプルステージ６１４は、更に、例えば、真空ポート６３２によって保持する前に、サンプルステージ面６１６上に配置されたサンプルの支持面を提供するようなサイズと形状の、複数の上昇ピン６３４を含む。つまり、上昇ピン６３４は、サンプルをサンプルステージ面６１６にそって固定する前に、サンプルステージ面６１６とサンプル間にある、ロボットアームのような、ハンドリング体の介在を可能とする、サンプルへの上昇された保持面を提供する。図１０Ａに示される上昇されたピンは、ロボットアームなどのハンドリングフィーチャにサンプルをポジショニングさせ、その後、サンプルの位置あるいは、サンプルステージ面６１６を妨げることなく、サンプルステージ面６１６とサンプル間から移動させることを可能とする。ロボットアームなどのハンドリングフィーチャを離し、取り除いた後、上昇ピン６３４は、図１０Ｂのように押し下げられ、複数の真空ポート６３２は、ステージ６１４とサンプル間の相対的移動なしに、図６Ａ及び６Ｂに示される、光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２などの装置に対する１以上のテスト位置のポジショニングを可能とするために、サンプルをサンプルステージ６１４に固定するように動作する。
[プローブ変更アセンブリ]
図１１Ａ及び１１Ｂは、前に図６Ａ及び６Ｂに示した、自動テスト６００の部分を示す。図１１Ａ及び１１Ｂにおいては、プローブ変更アセンブリ１１００の部品が示されている。プローブ変更アセンブリ１１００は、一例において、サンプルステージ６１４のステージ受けフランジ６３０に沿ったステージ受け６２８内に配置された、複数のプローブ変更ユニット１１０２を含んでいる。示されているように、プローブ変更ユニット１１０２のそれぞれは、一例において、プローブ７０２に結合されたプローブ変更ツール１１０４を含んでいる。プローブ７０２のそれぞれは（例えば、特定の形状、材料などを有する装置先端）、カンチレバー装置コラム６０６と結合する、メカニカルテスト装置６１２と簡単に結合するために表に出ているプローブ基盤７１８を備えたプローブ変更ツール１１０４内に配置されている。
図１１Ａ及び１１Ｂは、前に図６Ａ及び６Ｂに示した、自動テスト６００の部分を示す。図１１Ａ及び１１Ｂにおいては、プローブ変更アセンブリ１１００の部品が示されている。プローブ変更アセンブリ１１００は、一例において、サンプルステージ６１４のステージ受けフランジ６３０に沿ったステージ受け６２８内に配置された、複数のプローブ変更ユニット１１０２を含んでいる。示されているように、プローブ変更ユニット１１０２のそれぞれは、一例において、プローブ７０２に結合されたプローブ変更ツール１１０４を含んでいる。プローブ７０２のそれぞれは（例えば、特定の形状、材料などを有する装置先端）、カンチレバー装置コラム６０６と結合する、メカニカルテスト装置６１２と簡単に結合するために表に出ているプローブ基盤７１８を備えたプローブ変更ツール１１０４内に配置されている。
他の例においては、プローブ変更アセンブリ１１００は、更に、自動テストシステム６００の部分に結合するプローブマガジン１１０８を含んでいる。一例では、プローブマガジン１１０８は、図１１Ａ及び１１Ｂに示されるように、カンチレバー装置コラム６０６と結合している。他の例においては、図１１Ａ、Ｂに示されているように、プローブマガジンは、装置ステージ６０８に結合しており、少なくともｚ軸にそって（例えば、垂直に）、移動可能である。他の例におけるプローブマガジン１１０８は、図１１Ａ及び１１Ｂに示される複数のプローブ変更ツール１１０４によって複数のプローブ７０２にアクセスできる、自動テストシステム６００内、あるいは、上のいずれにおいて配置される。例えば、プローブマガジン１１０８は、メカニカルテスト装置６１２と共に変更の際に必要となるプローブマガジンからプローブ７０２を簡単に結合したり、はずしたりするために、複数のプローブ変更ツール１１０４がプローブマガジン１１０８に届く、カンチレバー装置コラムの横への位置において、カンチレバー装置コラム６０６から離れて配置されている。
図１１Ａに示されているように、複数のプローブ変更ユニット１１０２は、ステージ受けフランジ６３０に沿って設けられている。一例では、プローブ変更ツール１１０４は、実質的に同じで、したがって、プローブマガジン１１０８内に配置された、どのプローブ７０２とも結合することができる。他の例では、プローブ変更ユニット１１０２は、例えば、異なる直径、断面形状などを有している、異なるプローブ変更ツール１１０４を含んでいる。そのような例においては、プローブ変更ツール１１０４は、自動テストシステム６００の動作の前に、プローブマガジン１１０８内に格納されている、あるいは、プローブ変更ツール１１０４内に配置されている異なるプローブ７０２をつかむサイズと形状をしている。例えば、一例において、１以上のプローブ変更ユニット１１０２は、重負荷プローブと結合するサイズと形状のプローブ変更ツール１１０４を含んでいる。他の例では、１以上のプローブ変更ユニット１１０２は、重負荷ツールとは異なって、他のプローブ変更ユニット１１０２に使用される重負荷プローブに対し、より少ない力で動作するように構成された標準プローブに結合するようなサイズと形状をしている。
他の例では、ステージ受けフランジ６３０のステージ受け６２８のそれぞれは、ステージアクチュエータアセンブリ６１８を動作するように構成されたソフトウェア制御システムにインデックス付けされている。ステージ受け６２８のインデキシングによって、メカニカルテスト装置６１２とプローブマガジン１１０８に対して、ステージ受け６２８内に結合されたプローブ変更ユニット１１０２の正確で信頼性のあるポジショニングを可能とする。言い換えれば、ステージアクチュエータアセンブリ６１８のための制御システムは、マシンテスト装置６１２、あるいは、プローブ変更ユニット１１０２とのプローブ７０２の選択的な結合及び離脱のためのプローブマガジン１１０８のさまざまなポートとの整列が望まれる場合、１以上のプローブ変更ユニット１１０２の移動のために、ステージ受け６２８のインデックス付けされた位置と共に構成されている。例えば、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、プローブマガジン１１０８内に格納された１以上のプローブ７０２と整列するように、プローブ変更ユニット１１０２を移動し、１つのプローブ７０２と結合し、プローブマガジン１１０８からプローブ７０２を離脱するように構成されている。ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、その後、プローブ変更ユニット１１０２と、搭載されたプローブ７０２をメカニカルテスト装置６１２と整列するために、サンプルステージ６１４の１以上の並進と回転の組み合わせを介して移動するように構成されている。プローブ変更ユニット１１０２は、例えば、１以上のメカニカルテスト装置６１２（例えば、マガジン１１０８を含む装置ステージ６０８）あるいは、サンプルステージ６１４の上昇と、その後のプローブ変更ユニット１１０２によるプローブ７０２の回転を介して、メカニカルテスト装置７１２とプローブ７０２を結合させるように構成されている。
任意に、プローブ変更ユニット１１０２は、メカニカルテスト装置６１２から使用済みのプローブを取り外し、その後、メカニカルテスト装置６１２内のプローブ７０２の実装を行う。そのような例においては、プローブ変更ユニット１１０２は、メカニカルテスト装置６１２と整列し、プローブ変更ツール１１０４は、メカニカルテスト装置６１２と結合したプローブ７０２をつかみ、その後、メカニカルテスト装置６１２との結合をはずして、プローブ７０２を回転させる。一例では、プローブ変更ツール１１０４は、その後、例えば、ステージアクチュエータアセンブリ６１８(１以上の並進と回転を介して)によって移動され、プローブ変更ユニット１１０２と、プローブマガジン１１０８の１以上の穴とを整列する。プローブ変更ユニット１１０２は、上昇されるか、プローブマガジン１１０８は、下げられ、使用済みプローブ７０２を有するプローブ変更ユニット１１０２と結合される（例えば、プローブマガジン１１０８が、装置ステージ６０８と結合する）。プローブ変更ユニット１１０２は、使用済みプローブ７０２をプローブマガジン１１０８の穴に配置し、プローブ変更ユニット１１０２からプローブ７０２を離脱する。プローブ変更ユニット１１０２は、それから、メカニカルテスト装置６１２内への実装のために、プローブマガジン１１０８から新しいプローブ７０２を受けるようにフリーにされる。
他の例では、ステージ受けフランジ６３０は、１以上のステージ受け６２８に配置された、１以上の診断サンプル１１０６を含む。一例では、診断サンプル１１０６は、弾性係数、硬さなどの既知で、予測可能なメカニカル特性を有するクオーツとアルミニウムサンプルを含むが、これらには限定されない。プローブ変更ユニット１１０２のように、ステージ受け６２８内の診断サンプル１１０６を有することにより、ステージアクチュエータアセンブリ６１８によるサンプルの正確なポジショニングに対する診断サンプル１１０６のインデキシングが可能となる。例えば、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、制御ソフトウェアを介して、サンプルステージ６１４の１以上の並進と回転を介して、診断サンプルを動かし、簡単に、メカニカルテスト装置６１２と整列させることが出きる。メカニカルテスト装置６１２は、メカニカルテスト装置６１２と結合したプローブ７０２の機能をチェック（例えば、プローブの摩耗のチェック、プローブ領域関数の再評価など）をするように動作される。
更に他の例では、プローブマガジン１１０８は、プローブ変更ユニット１１０２に対してプローブマガジン１１０８を上下し、プローブ変更ユニット１１０２のプローブ変更ツール１１０４に結合する１以上のプローブ７０２を動かし、プローブ変更ユニット１１０２にプローブ７０２を着脱するなどのために構成されているプローブアクチュエータを含む。
[回転クラッチ]
図１２Ａ及び１２Ｂは、図１１Ａ及び１１Ｂにおいて以前に示し、説明したプローブ変更ユニット１１０２の一例の図を示す。例えば、図１１Ａに示されるように、プローブ変更ユニット１１０２は、ステッピングモータなどのモータ１２０２を保持するようなサイズと形状のプローブ変更ユニット容器１２００を含んでいる。示された例では、モータ１２０２は、例えば、プローブ変更ツールに、１以上の時計回りと反時計回りの回転を提供するように構成されている。プローブ変更ユニット容器１２００は、更に、プローブ変更ユニット容器を通って延伸し、モータ１２０２と電気的に結合する配線インタフェース１２０４を含んでいる。図１２Ａを参照すると、ドライブキャップ１２０６は、プローブ変更ツール１１０４と結合するように示されている。以下に更に詳述するように、ドライブキャップ１２０６は、一例では、プローブ変更ツール１１０４内に配置されたプローブ７０２の対応する回転のために、プローブ変更ツール１１０４に回転力を提供するように構成された伝送手段である。
図１２Ａ及び１２Ｂは、図１１Ａ及び１１Ｂにおいて以前に示し、説明したプローブ変更ユニット１１０２の一例の図を示す。例えば、図１１Ａに示されるように、プローブ変更ユニット１１０２は、ステッピングモータなどのモータ１２０２を保持するようなサイズと形状のプローブ変更ユニット容器１２００を含んでいる。示された例では、モータ１２０２は、例えば、プローブ変更ツールに、１以上の時計回りと反時計回りの回転を提供するように構成されている。プローブ変更ユニット容器１２００は、更に、プローブ変更ユニット容器を通って延伸し、モータ１２０２と電気的に結合する配線インタフェース１２０４を含んでいる。図１２Ａを参照すると、ドライブキャップ１２０６は、プローブ変更ツール１１０４と結合するように示されている。以下に更に詳述するように、ドライブキャップ１２０６は、一例では、プローブ変更ツール１１０４内に配置されたプローブ７０２の対応する回転のために、プローブ変更ツール１１０４に回転力を提供するように構成された伝送手段である。
図１２Ａに示される他の例では、プローブ変更ユニット１１０２は、プローブ変更ツール１１０４を介して延伸するアクセスポート１２１２に向かっているミラー１２０８を含んでいる。一例では、アクセスポート１２１２は、プローブ７０２に設けられたプローブデータ１２１４へのアクセス（例えば、ダイレクトビジブル線)を提供する。他の例では、プローブデータは、１以上のＲＦＩＤ、テキスト、バーコードなどを含む。例えば、プローブデータ１２１４は、プローブ７０２などのプローブ領域機能などの１以上のプローブ識別データ、キャリブレーションデータを含む。更に、図１２Ａに示される例では、ミラー１２０８は、プローブ変更ユニット容器１２００に対してカンチレバーされたミラーアーム１２１０によって配置されている。図１２Ａに示されるように、ミラーアーム１２１０は、例えば、メカニカルテスト装置６１２とプローブ７０２を実装し、離脱する１以上の動作の間、ドライブキャップの回転の間、ミラー１２０８あるいはミラーアーム１２１０とドライブキャップ１２０６との結合を実質的に妨げるために、ドライブキャップ１２０６の上に、また、その周りに、伸びるように配置されている。ミラーアーム１２１０は、上方から見られたとき、ミラーが、図６Ａ及び６Ｂにおいて前に示され説明されたように、光学装置６１０によって、プローブデータ１２１４を見ることができるようにするように、ミラー１２０８を向ける。他の例では、図１１Ａ，Ｂ及び１２Ａに示され説明されたように、１以上の光学装置６１０あるいはプローブ変更アセンブリ１１００に結合する、ＲＦＩＤセンサ、バーコードリーダ、テキストリーダなどの他のセンシング装置に加え、ミラーとミラーアーム１２０８、１２１０が置き代えられ、含まれる。
図１２Ｂを参照すると、前述したように、プローブ変更ユニット１１０２は、図１１Ａ及び１１Ｂに示される、プローブ変更アセンブリ１１００の一部である。例えば、プローブ変更ユニット１１０２は、プローブマガジン１１０８とメカニカルテスト装置６１２と、１以上のプローブ７０２を回転し、あるいは、結合するように構成されている。図１２Ｂを参照すると、プローブ変更ユニット１１０２は、断面で示されており、前述したように、プローブ変更ユニット容器１２００内に配置されたモータ１２０２を含んでいる。ドライブシャフト１２１６は、モータからドライブキャップ１２０６に伸びる。図１２Ｂに示されるように、ドライブシャフト１２１６は、スピンドル１２１８と結合し、スピンドルは、今度は、ドライブキャップ１２０６と回転可能に結合する。
以下に、更に詳細に説明するように、一例では、回転クラッチあるいはスリップインタフェースは、スピンドル１２１８とドライブキャップ１２０６の間に設けられ、プローブ７０２とメカニカルテスト装置６１２に対して、離脱方向などの一方向に回転させて固定する結合を確実にし、例えば、回転実装方向において、プローブ７０２とメカニカルテスト装置６１２のスリピッリング回転結合を可能にする。
図１２Ｂを再び参照すると、断面図で示されているように、プローブ変更ユニット１１１０２は、更に、一例では、ドライブキャップ１２０６とスピンドル１２１８の一部間に介在するベアリング１２２０を含んでいる。一例では、ベアリング１２２０は、内部ベアリングリング１２１９と外部ベアリングリング１２２１と、その間に介在するボールベアリングを含む、回転ベアリングである。以下に更に詳細に説明されるように、ベアリング１２２０は、例えば、ドライブキャップ１２０６に対し、スピンドル１２１８の回転を促進し、スピンドルとドライブキャップ間のスリッピング結合が、メカニカルテスト装置６１２内でのプローブ７０２のオーバトルクを避けるために望まれる。そうではなくて、ベアリング１２２０は、回転力が、スピンドル１２１８からドライブキャップ１２０６へ、以下に説明する回転クラッチを介して伝えられるようにする。
他の例では、プローブ変更ユニット１２０２は、１以上の、ドライブキャップ１２０６とベアリング１２２０の部分間に結合するスリッピングインタフェースフィーチャ１２２２を含んでいる。一例では、スリッピングインタフェースフィーチャ１２２２は、ドライブキャップ１２０６とベアリング１２２０間のトルクの伝達を選択的に可能にするウェーブウォッシャを含む。図１２Ｂに更に示されるように、ツールインタフェース１２２６は、ドライブキャップ１２０６とプローブ変更ツール１１０４間に設けられる。一例では、ツールインタフェース１２２６は、ドライブキャップ１２０６とプローブ変更ツール１１０４間、あるいは、それらの間のインタフェースフィットで、対応する１以上の非円形外形を含んでいる。ツールインタフェース１２２６における非円形インタフェースフィットは、ドライブキャップ１２０６からプローブ変更ツール１１０４へドライブキャップ１２０６の回転を介して、回転力を確実に伝達するようにする。他の例では、プローブインタフェース１２２４は、プローブ７０２がプローブ変更ツールと結合する際には、プローブ変更ツール１１０４とプローブ７０２間に設けられる。例えば、ツールインタフェース１２２６によるように、プローブインタフェース１２２４は、プローブ７０２を実装し、メカニカルテスト装置６１２あるいはプローブマガジン１１０８から離脱する間、プローブ変更ツール１１０４の回転動作が、プローブ７０２に確実に伝達されるようにするよう構成された、非円形インタフェースを含んでいる。
図１３は、点線でドライブキャップ１２０６を示したプローブ変更ユニット１１０２を示す。ドライブキャップ１２０６は、点線で示され、例えば、ドライブキャップ１２０６とスピンドル１２１８に沿った、回転クラッチ１３００の部品を示している。一例では、回転クラッチ１３００は、スピンドル１２１８と回転可能なように結合された１以上のつめ１３０２を含んでいる。他の例では、回転クラッチ１３００は、更に、ドライブキャップ１２０６の内面に沿って配置された１以上のつめ受け１３０６を含んでいる。以下に更に詳細に示されるように、回転クラッチ１３００は、プローブの実装回転方向などの第１の方向へのスリッピング結合を提供し、プローブの離脱回転方向への、スピンドル１２１８とドライブキャップ１２０６間のロッキング非スリッピング結合を提供する。
図１３を再び参照すると、つめ１３０２は、スピンドル１２１８内に形成された、つめ容器１３０４内に保持される。例えば、図１３に示されるように、つめ容器１３０４は、実質的に、つめ１３０２と対応する形状を持っており、つめ１３０２を受けられるようにし、ドライブキャップ１２０６に対し、回転実装方向への、少なくとも、つめ１３０２がつめ受け１３０６内に受けられるまで、少なくとも、離脱回転方向の一部に渡って、スピンドル１２１８の回転を可能とする。更に、図１３に示されるように、バイアスエレメント１３０８が、スピンドル１２１８の周りに配置されている。以下に、更に詳細に説明されるように、一例では、バイアスエレメント１３０８は、つめ１３０２の一部（例えば、１以上のつめ１３０２を含む）と結合し、スピンドル１２１８に対し、つめ１３０２の一部に外側にバイアスをかける。スピンドル１２１８から外側に、つめ１３０２の一部をバイアスすることにより、つめのその部分を、つめ受け１３０６と結合するようにバイアスをかける。離脱回転方向においては、外側に向かってつめ１３０２にバイアスをかけることは、つめをつめ受け１３０６内にバイアスをかけることであり、スピンドル１２１８が、離脱方向に回転させる間、ドライブキャップ１２０６に対し、スピンドル１２１８のスリッピングを実質的に防ぎ、つめを、ドライブキャップ１２０６とロッキング回転結合させるものである。
図１４に示されるように、プローブ変更ユニット１１０２は、スピンドル１２１８とドライブキャップ１２０６間に配置されたつめ１３０２を含む、回転クラッチ１３００を示すために、横方向の断面で示されている。図１４に示される構成では、つめ１３０２は、スピンドル１２１８が、ドライブキャップ１２０６と選択的にスリッピング結合するように構成されている一方、つめ容器１３０４内に実質受けられるようになっている。例えば、スピンドル１２１８が、例えば、モータ１２０２に結合されるドライブシャフト１２１６によって得られる回転によって、反時計回り（例えば、下から見ると時計回り）の方向に回転され、つめ１３０２は、ドライブキャップ１２０６の内面に結合するように、外側向きにバイアスがかけられる。スピンドル１２１８が、つめ１３０２を反時計回り方向に移動し、スピンドル１２１８の他の面は、ドライブキャップ１２０６の内面と結合し、ドライブキャップ１２０６に回転動作を与え、図１１Ａ及び１１Ｂに示されるプローブ変更ツール１１０４に対応する回転動作を与える。プローブ変更ツール１１０４に結合したプローブ７０２は、したがって、選択的に回転される。プローブ変更ツール１１０４が、例えば、プローブ変更ツール１１０４と結合するプローブ７０２と共に、反時計回り方向に回転される一例では、トルクが、プローブ７０２が、メカニカルテスト装置６１２に、完全に、あるいは、少なくとも部分的に、受けられ、結合されるときまで、プローブ７０２に与えられる。プローブ７０２がメカニカルテスト装置６１２と結合する一方、メカニカルテスト装置６１２のインタフェースフィーチャとプローブ７０２のプローブ基盤１７１８間に、反トルクが与えられる。反トルクは、対応して、ドライブキャップ１２０８に伝えられる。つめ１３０２は、反トルクを受ける際に、図４で示される反時計回りの回転によって、ドライブキャップ１２０６に選択的に結合し、さもなくば、ロッキング結合はしないので、ドライブキャップ１２０６は、スピンドル１２１８に対し、スライドし、実質的に、メカニカルテスト装置６１２へのプローブ７０２のオーバトルクを防止する。メカニカルテスト装置６１２内のトランスデューサは、したがって、実質的に保持され、モータ１２０２からのプローブ７０２の過回転によって損傷されない。
一方、プローブ７０２の離脱は、メカニカルテスト装置６１２から望ましいが、スピンドルは、図１４に示されるように、時計回りなど、反対の方向の回転をする。時計方向（例えば、下から見ると反時計方向）に回転され、つめ１３０２は、例えば、バイアスエレメント１３０８によって外側にバイアスされ続ける。スピンドル１２１８が回転すると、メカニカルテスト装置６１２と結合したプローブ７０２の反トルクは、対応して、プローブ変更ツール１１０４とドライブキャップ１２０６を介して、伝達される。反トルクは、つめ１３０２が、１以上のつめ受け１３０６に届くまで、スピンドル１２１８に対し、ドライブキャップ１２０６をスリップさせる。つめ３０２が、外向きにバイアスされるので、つめ１３０２は、１以上のつめ受け１３０６に受けられ、ドライブキャップ１１２０６とスピンドル１２１８間に、ロッキング回転結合を提供する。モータ１２０２は、したがって、ドライブシャフト１２１６、スピンドル１２１８、ドライブキャップ１２０６を介して、離脱トルクをプローブ変更ツール１１０４に提供できる。プローブ７０２に伝達されるトルクは、プローブ７０２を、メカニカルテスト装置６１２から容易に離脱できる。プローブ７０２がメカニカルテスト装置６１２から離脱されるので、スピンドル１２１８とドライブキャップ１２０６間のロッキング結合は、トランスデューサを損傷せず、むしろ、プローブは、トランスデューサに対して回転し、メカニカルテスト装置６１２から離脱される。
説明したように、回転クラッチ１３００は、したがって、プローブ変更ツール１１０４とスピンドル１２１８間に、プローブ離脱回転方向に、ロッキング回転結合を提供でき、プローブ変更ツール１１０４とスピンドル１２１８間に、プローブ実装回転方向に、選択されたスリッピング結合を提供できる。例えば、１以上のつめ１３０２をドライブキャップ１２０６の内面と選択的に結合することにより、スピンドル１２１８とドライブキャップ１２０６間の、選択されたスリッピング結合と、トルクの伝達を実現することができる。一方、１以上のつめ１３０２と１以上のつめ受け１３０６間のロッキング回転結合は、スピンドル１２１８とドライブキャップ１２０６間に、スリップすることなく、ロッキング回転結合を提供し、例えば、メカニカルテスト装置６１２（あるいは、プローブマガジン１１１０８）から、プローブ７０２を確実に離脱することができる。
図１５は、図１１Ａに示し、説明した、プローブ変更ユニット１１０２のスピンドル１２１８の詳細な俯瞰図を示す。示されているように、ドライブキャップ１２０６が、つめ１３０２とつめ容器１３０４を更に示すように、取り除かれている。図１５に示されるように、複数のつめ１３０２が、それらの間に延伸している、介在するつめボス１５００を有している。一例では、つめボス１５００は、バイアスエレメント溝１５０２に渡って延伸している。前述したように、プローブ変更ユニット１１０２は、スピンドル１２１８の周りに延伸するバイアスエレメント１３０８を含んでいる。図１５に示されるように、バイアスエレメント１３０８は、バイアスエレメント溝１５０２内に受け入れられ、つめボス１５００の上に載っている。バイアスエレメント１３０８は、一例では、つめボス１５００に対して、内側向きの突出バイアス力を提供するサイズと形状のエラストマーのバンドを含む。他の例では、バイアスエレメント１３０８は、内向きのバイアス力を提供するサイズと形状の、ばねワイヤ、弾性部材などを含むが、これらには限定されない。バイアスエレメント１３０８とつめボス１５００の結合により、つめ１３０２のヘッド１５０４を内側に、比較的大きなヘッド溝１５０８へとバイアスする。ヘッド１５０４の内向きの動き（例えば、ヘッド溝１５０８内にぴったり合う）により、各つめ１３０２のテイル１５０６を外側に向かって、つめとピボット点１５０１の結合によりバイアスする（例えば、回転する）。テイル１５０６は、したがって、スピンドル１２１８（例えば、内部スピンドル面に沿って、あるいは、１つのつめ受け１３０６内部で）、と結合するようにバイアスする。
図１５に示されるように、つめ１３０２は、更に、スピンドル１２１８に形成されたつめ容器１３０４の一部として形成された、より大きいヘッド溝１５０８に受け入れられるヘッド１５０４を含んでいる。他の例では、テイル溝１５１０は、更に、テイル１５０６を受けるために、つめ容器１３０４内に設けられる。前述したように、つめ容器１３０４によって、スピンドル１２１８がドライブキャップ１２０６と、例えば、ドライブキャップ１２０６とスピンドル１２１８間の、プローブ実装回転方向に、選択的なスリッピング結合をするように、回転し、つめ１３０２を受けることができる。一方、バイアスエレメント１３０８は、少なくともテイル１５０６をスピンドル１２１８から外向きに（例えば、つめボス１５００とヘッド１５０４を内向きにバイアスすることによって、ピボット点１５０１に止めるように）、バイアスし、つめ受け１３０６内にテイル１５０６を受け、スピンドル１２１８は、プローブ離脱回転方向に回転し、つめ１３０２に，前述したように、スピンドル１２１８とドライブキャップ２１０６間のロッキング結合を提供する。
[プローブから、プローブ識別あるいはキャリブレーションデータを読む]
図１６は、アクセスポート１２１２に向かったミラー１２０８とプローブ７０２に設けられたプローブデータ１２１４を有するプローブ変更ユニット１１０２の一例を示す図である。前述したように、一例では、ミラー１２０８は、例えば、光学装置６１０を介して、自動テストシステム６００によってプローブデータ１２１４にアクセスする一手段である。図１６に示されるように、イメージライン１６００は、プローブデータ１２１４からミラー１２０８に延伸する。例えば、図１６に示されるプローブデータ１２１４の逆像と共に、反射されたイメージライン１６０２は、光学装置６１０がミラー１２０８と整列されている光学装置６１０に向かうように、上方へ延伸している。
図１６は、アクセスポート１２１２に向かったミラー１２０８とプローブ７０２に設けられたプローブデータ１２１４を有するプローブ変更ユニット１１０２の一例を示す図である。前述したように、一例では、ミラー１２０８は、例えば、光学装置６１０を介して、自動テストシステム６００によってプローブデータ１２１４にアクセスする一手段である。図１６に示されるように、イメージライン１６００は、プローブデータ１２１４からミラー１２０８に延伸する。例えば、図１６に示されるプローブデータ１２１４の逆像と共に、反射されたイメージライン１６０２は、光学装置６１０がミラー１２０８と整列されている光学装置６１０に向かうように、上方へ延伸している。
前述したように、他の例では、ステージ受け６２８は、ステージアクチュエータアセンブリ６１８によって、簡単にポジショニングできるように、インデックス付けされている。更に他の例では、ミラー１２０８は、また、ステージアクチュエータアセンブリ６１８（例えば、ステージ受け６２８に対して）用にインデックス付けされる。ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、したがって、１以上のプローブ変更ユニット１１０２のための１以上のミラー１２０８を含むサンプルステージ６１４を光学装置６１０にアラインメントするようにポジショニングするよう制御される。ミラー１２０８を光学装置６１０にアラインメントすることにより、光学装置６１０は、アクセスポート１２１２を介して見ることのできるプローブ７０２に沿って提供されるプローブデータ１１４を観察することができる。他の例では、光学装置６１０、ＲＦＩＤリーダ、バーコードリーダなどの他の装置は、例えば、プローブ７０２に直交する他の角度で方向付けられ、ミラーを必要なくするために、プローブ７０２上の他の位置に配置されたプローブデータ１２１４に向けられる。例えば、光学装置６１０あるいは、ＲＦＩＤリーダ、バーコードリーダなどは、プローブ７０２に対し直角に配置しされ、プローブデータ１２１４に直接アクセスできるようにする。ＲＦＩＤリーダとの他の例は、ＲＦＩＤリーダとミラー１２０８とのアラインメントは必要ない。そうではなく、ＲＦＩＤリーダは、プローブ７０２の近くに持ってこられ、ＲＦＩＤチップをオンし、それから情報を読む。
[メカニカルテスト装置に対するトランスデューサの応答を自動的に調べる方法]
図１７は、ミクロンスケールあるいはそれ以下（例えば、ミクロン以下）でメカニカルテストを行うように構成されたメカニカルテスト装置におけるトランスデューサの応答を自動的に調べる方法１７００の一例を示す。方法１７００を説明するにおいて、前述した特徴とここに説明する機能を参照する。参照符号を付けた場所では、参照符号は例示的なもので、限定的ではない。例えば、方法１７００で引用した構造と特徴は、ここに説明する他の方法と共に、参照された特徴、ここに説明された他の同様な特徴と、それらの均等物を含む。１７０２においては、方法１７００は、トランスデューサ動作閾値が達成されたか否かを判断することを含む。トランスデューサ７００は、一例では、図７Ａに示されるトランスデューサアセンブリ７００と、図７Ｃに示される対応するキャパシタアセンブリ１７１０を含んでいる。一例では、トランスデューサアセンブリは、図７Ｃに示されるプローブ７０２のような装置プローブと結合されている。キャパシタアセンブリ７１０のような、トランスデューサは、プローブ７０２を動かし、装置プローブの動きを計測し、例えば、キャパシタアセンブリ７１０の対向プレート７１４に対する中央プレート７１２の動きを介して、装置プローブ７０２に印加される力を測定する。
図１７は、ミクロンスケールあるいはそれ以下（例えば、ミクロン以下）でメカニカルテストを行うように構成されたメカニカルテスト装置におけるトランスデューサの応答を自動的に調べる方法１７００の一例を示す。方法１７００を説明するにおいて、前述した特徴とここに説明する機能を参照する。参照符号を付けた場所では、参照符号は例示的なもので、限定的ではない。例えば、方法１７００で引用した構造と特徴は、ここに説明する他の方法と共に、参照された特徴、ここに説明された他の同様な特徴と、それらの均等物を含む。１７０２においては、方法１７００は、トランスデューサ動作閾値が達成されたか否かを判断することを含む。トランスデューサ７００は、一例では、図７Ａに示されるトランスデューサアセンブリ７００と、図７Ｃに示される対応するキャパシタアセンブリ１７１０を含んでいる。一例では、トランスデューサアセンブリは、図７Ｃに示されるプローブ７０２のような装置プローブと結合されている。キャパシタアセンブリ７１０のような、トランスデューサは、プローブ７０２を動かし、装置プローブの動きを計測し、例えば、キャパシタアセンブリ７１０の対向プレート７１４に対する中央プレート７１２の動きを介して、装置プローブ７０２に印加される力を測定する。
１７０４において、空間インデンテーション動作は、一旦トランスデューサ動作閾値が達成されたならば、トランスデューサアセンブリ７００のようなトランスデューサによって実行される。一例では、空間インデンテーション動作は、１７０６では、空間インデンテーションの間、装置プローブ７０２が面と接触しない位置に装置プローブ７０２を動かすことを含む。例えば、装置ステージ６０８は、メカニカルテスト装置をサンプルステージ面６１６から離すように持ち上げるために、サンプルステージ６１４に対して、メカニカルテスト装置６１２を移動するように動作させる。他の例では、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、サンプルステージ面６１６を、メカニカルテスト装置とのアラインメントをはずすように実質的に動かすために、メカニカルテスト装置６１２に対して、横方向に、サンプルステージ面６１６を動かすように動作させる。
１７０８において、特定の電圧が、例えば、対向プレート７１４に渡って、トランスデューサに印加される。前述したように、特定の電圧を対向プレート７０４に印加することは、対向プレート７１４と中央プレート７１２間に静電力を発生し、対向プレート７１４に対して、中央プレート７１２を偏向あるいは移動させる。１７１０において、装置プローブ７０２（例えば、中央プレート７１２）の動きが測定される。１７１２において、トランスデューサアセンブリ７００が、測定された動きが、特定の電圧に対し、特定の動きの閾値外であった場合、１以上のキャリブレーションあるいはサービスが必要かどうか、が判断される。例えば、特定の電圧は、プローブ７０２（例えば、キャパシタアセンブリ７１０の中央プレート７１２）の予測された動きとペアとされ、計測された、プローブ７０２の動きが、プローブ７０２の動きの、特定された、あるいは、予測された閾値の範囲外である場合、１以上のキャリブレーションあるいはサービスが、トランスデューサアセンブリ７００の性能として示される。
方法１７００のいくつかのオプションを述べる。一例では、トランスデューサ動作閾値が達成されたか否かの判断は、トランスデューサの動作（例えば、インデント、引っかきなど）の回数を数え、トランスデューサ動作の数が、トランスデューサ動作の数の閾値より大きいか判断することを含む。一例では、トランスデューサ動作の回数の閾値は、部分的に経験に加え、問題のサンプルとプローブの機械的特性の知識から生成された、経験的に決められた閾値数値に対応する。例えば、一例では、トランスデューサ動作数閾値は、１以上の１００回のインデンテーションインデンテーション、１０００回のインデンテーションなどである。上述したように、トランスデューサ動作数閾値は、例えば、１以上の設けられた数値は、テストされる材料、プローブの材料、印加される力、インデンテーション深さ、引っかき、長さなどに応じて、上下に調整される。他の例では、トランスデューサ動作閾値が達成されたか判断することは、特定の精度範囲に従って、トランスデューサ動作数閾値を調整することを含む。例えば、サンプルのメカニカルパラメータの測定が、特定の範囲外であるので、予測された範囲内の精度で行なわれる事が好ましい場合、トランスデューサ動作数閾値あるいはトランスデューサ動作閾値は、達成されたと考えられ、空間インデンテーション動作が再び実行される。
更に他の例では、トランスデューサ動作閾値が達成されたか否かを判断することは、トランスデューサが、通常の動作力範囲外の力を測定したならば、トランスデューサ動作閾値は達成されたことを判断することを含む。例えば、一例では、トランスデューサアセンブリ７００は、ミリニュートンのオーダーで、プローブ７０２に力を加えるように構成されている。キャパシタアセンブリ７１０に印加される力が、この範囲を超える場合、例えば、１以上ニュートンがトランスデューサ７０２に印加される場合（例えば、１ポンド以上に略対応する）、トランスデューサ動作閾値は達成され、ユーザあるいは、機械の一部によって、プローブ７０２がぶつけられた可能性があり、オペレータによる、プローブ７０２と中央プレート７１２の意図しない相互作用のために、キャパシタアセンブリ７１０が損傷しないように、空間インデンテーション動作を行うことを要求する。ここに説明した閾値決定ステップと機能のそれぞれによると、制御ステーション１１０あるいは、他の同様な制御システムは、関連する測定値（例えば、パラメータ、回数など）を、それぞれの閾値と比較し、閾値が達成されたと言う決定を行なうように構成された比較器、プロセッサ、回路など、を含むが、しかし、これらには限定されない。
[自動テストシステムに使用するためのメカニカルテスト装置のプローブの試験]
図１８は、図６Ａ及び６Ｂに示されるようなテスト装置６１２などのメカニカルテスト装置と結合した装置プローブ７０２を自動的に試験するための方法１８００の一例を示す。一例では、メカニカルテスト装置６１２は、ミクロンスケールあるいはそれ以下（例えば、ナノスケール）でのメカニカルテストを行なうように構成されている。方法１７００で説明したように、方法１８００の説明では、同様の参照符号を含む、以前に説明した特徴とエレメントを参照する。参照符号は、例示的で限定的ではない。例えば、方法１８００で説明した特徴とエレメントは、参照エレメント、他の同様な特徴、それらの均等物を含む。１８０２では、方法１８００は、装置プローブ使用閾値が達成されたか否かの判定を含む。装置プローブ７０２は、図７Ｃに示された、キャパシタアセンブリ７１２などのトランスデューサと結合されている。トランスデューサアセンブリ７００は、装置プローブ７０２を動かし、装置プローブインデンテーション深さを計測し、トランスデューサ７００を介して、装置プローブに印加される力を測定するように構成されている。１８０４において、プローブチェック動作は、一旦装置プローブ使用閾値が達成されたなら、実行される。
図１８は、図６Ａ及び６Ｂに示されるようなテスト装置６１２などのメカニカルテスト装置と結合した装置プローブ７０２を自動的に試験するための方法１８００の一例を示す。一例では、メカニカルテスト装置６１２は、ミクロンスケールあるいはそれ以下（例えば、ナノスケール）でのメカニカルテストを行なうように構成されている。方法１７００で説明したように、方法１８００の説明では、同様の参照符号を含む、以前に説明した特徴とエレメントを参照する。参照符号は、例示的で限定的ではない。例えば、方法１８００で説明した特徴とエレメントは、参照エレメント、他の同様な特徴、それらの均等物を含む。１８０２では、方法１８００は、装置プローブ使用閾値が達成されたか否かの判定を含む。装置プローブ７０２は、図７Ｃに示された、キャパシタアセンブリ７１２などのトランスデューサと結合されている。トランスデューサアセンブリ７００は、装置プローブ７０２を動かし、装置プローブインデンテーション深さを計測し、トランスデューサ７００を介して、装置プローブに印加される力を測定するように構成されている。１８０４において、プローブチェック動作は、一旦装置プローブ使用閾値が達成されたなら、実行される。
一例では、プローブチェック動作は、１８０６において、装置プローブ７０２を、図１１Ａに示される、１以上の診断サンプル１１０６などの診断サンプルとアラインメントすることを含むが、これには限定されない。１８０８において、装置プローブ７０２は、診断サンプル１１０６にインデントされる。１８１０において、１以上のインデンテーション深さ、インデンテーション力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータを、トランスデューサ７００で測定する。
１８１２では、方法１８００は、１以上の測定インデンテーション深さ、測定インデンテーション力、あるいは、測定されたサンプルメカニカルパラメータは、それぞれ、インデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、診断サンプルのサンプルメカニカルパラメータ閾値範囲の範囲外にあるなら、装置プローブ７０２は、１以上のキャリブレーション、あるいは、取替えが必要かを判定することを含む。例えば、自動テストシステム、オペレータなどは、ここに説明した、１以上の閾値範囲を特定する。測定されたインデンテーション深さ、トランスデューサで測定されたインデンテーション力あるいはサンプルメカニカルパラメータがこの閾値範囲外の場合、１以上のプローブ７０２のキャリブレーションあるいは取替えを示している。
１８１２では、方法１８００は、１以上の測定インデンテーション深さ、測定インデンテーション力、あるいは、測定されたサンプルメカニカルパラメータは、それぞれ、インデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、診断サンプルのサンプルメカニカルパラメータ閾値範囲の範囲外にあるなら、装置プローブ７０２は、１以上のキャリブレーション、あるいは、取替えが必要かを判定することを含む。例えば、自動テストシステム、オペレータなどは、ここに説明した、１以上の閾値範囲を特定する。測定されたインデンテーション深さ、トランスデューサで測定されたインデンテーション力あるいはサンプルメカニカルパラメータがこの閾値範囲外の場合、１以上のプローブ７０２のキャリブレーションあるいは取替えを示している。
方法１８００のいくつかのオプションについて説明する。一例では、装置プローブ使用閾値が達成されたかを判定する事は、トランスデューサ７００などのトランスデューサ動作の回数を計数する事を含む。方法１８００は、更に、トランスデューサ動作の回数は、トランスデューサ動作数閾値より大きいか否かを判断することを含む。方法１７００と同様にして、トランスデューサ動作数閾値は、一例では、テストされる材料、プローブ材料、印加される力、インデンテーション深さは同じかなどにしたがって、決定される。一例では、経験的あるいは経験された基本基準は、自動テストシステムの所望の信頼性にしたがって、オペレータによって、トランスデューサ動作数閾値を上下に調整するために使用される。一例で説明されるように、トランスデューサ動作数閾値は、ここで説明するプローブチェック動作が要求される前に、１０、１００、１０００あるいは、それ以上の回数のトランスデューサ動作を含む。
他の例では、トランスデューサ動作数閾値が達成されたか否かを判断することは、１以上のテストされる材料、装置プローブ、及び、トランスデューサによってプローブに加えられる力にしたがって、トランスデューサ動作数閾値を調整することを含む。更に他の例では、トランスデューサ動作数閾値が達成されたか否かを判断することは、特定の精度範囲に従って、トランスデューサ動作数閾値を上下に調整することを含む。例えば、サンプルの、測定されたメカニカルパラメータは、特定の範囲内にあることが望まれるが、範囲外となるパラメータの測定値は、ここで説明するプローブチェック動作の性能のトリガとなる。
他の例では、装置プローブ使用閾値が達成されたかを判断する事は、１以上の、装置プローブインデンテーション深さ、トランスデューサによる装置プローブに印加される力、あるいは、サンプルのサンプルメカニカルパラメータを測定する事を含み、１以上の装置プローブインデンテーション深さ、装置に印加される力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータが、１以上の特定のインデンテーション深さ閾値範囲、特定の力閾値範囲、あるいは、サンプルの特定のサンプルメカニカルパラメータ閾値範囲（診断サンプル１１０６のものと違い）の外にある場合に、装置プローブ使用閾値が満たされたかを判断することを含む。例えば、プローブチェック動作は、１以上のインデンテーション深さ、インデンテーション力、あるいは、測定されたサンプルメカニカルパラメータが１以上の閾値範囲外である場合、トリガとなるだろう。例えば、トランスデューサ動作数閾値が満たされなかった場合には、しかし、１以上のインデンテーション力、インデンテーション深さ、あるいは、測定されたサンプルメカニカルパラメータが、特定のサンプルについて予測された閾値範囲外にあるならば、プローブチェック動作が、トランスデューサ動作数閾値がまだ満たされなくても、実行される。
一例では、装置プローブ、例えば、メカニカルテスト装置６１０に結合したプローブ７０２を、診断サンプル１１０６にアラインメントすることは、診断サンプル１１０６を装置プローブ７０２の下に移動することを含む。例えば、診断サンプル１１０６を装置プローブの下に移動することは、１以上の、サンプルステージ面６１６（例えば、サンプルステージ）の並進と回転を含み、サンプルステージ面は、１以上の診断サンプル１１０６を収容するステージ受けフランジ６３０を含む。一例では、診断サンプル１１０６を動かすことは、サンプルステージ面６１６を、ｘ軸とｙ軸にそって、並進させることを含む。一例では、Ｘ軸並進範囲は、ＸステージとＹステージ６２０、６２２のようなステージアクチュエータアセンブリ６１８で得られる、Ｙ軸並進範囲よりも大きい。更に他の例では、診断サンプルを移動させることは、図６Ａに示されるような、例えば、回転ステージ６２４で、Ｚ軸の周りにサンプルステージ６１４を回転させることを含む。更に他の例では、診断サンプル１１０６を装置プローブの下に移動させる（例えば、装置プローブ７０２にアラインメントさせる）ことは、サンプルステージ６１４を、第１のサンプル位置から並進し、回転させることの組み合わせを含み、装置プローブ７０２は、第１のサンプル位置(例えば、フランジ６３０と反対側のサンプルステージ面上)を第２の診断位置にアラインメントし、装置プローブ７０２は、ステージ受けフランジ６３０などの診断サンプル１１０６とアラインメントされる。ここで説明した、閾値判断ステップと機能のそれぞれによれば、制御ステーション１１０あるいは、他の同様な制御システムは、問題の測定値（例えば、パラメータ、回数など）を、それぞれの閾値と比較し、閾値が満たされたことを判断するように構成された、比較器、プロセッサ、回路などを含むが、これらには限定されない。
[プローブキャリブレーションの方法]
更に他の例では、プローブキャリブレーションは、１以上の測定されたインデンテーション深さ、測定されたインデンテーション力、あるいは、測定されたサンプルメカニカルパラメータが、インデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、サンプルメカニカルパラメータ閾値範囲のそれぞれの範囲外になるならば、実行される。一例では、プローブキャリブレーション方法は、図１９に示された方法１９００を含む。１９０２において、複数のインデンテーションは、診断サンプル１１０６に対して、装置プローブ７０２で実行される。複数のインデンテーションのそれぞれは、インデンテーション深さあるいは、インデンテーション力の一つの特定の配列（例えば、予測された値）にしたがって実行され、インデンテーション深さ、インデンテーション力のそれぞれは、異なっている。１９０４において、インデンテーション深さあるいは、インデンテーション力の特定の配列に従った、１以上の、各インデンテーションのインデンテーション力、あるいは、インデンテーション深さが測定される。１９０６において、それぞれの、測定されたインデンテーション力あるいは、測定されたインデンテーション深さは、対応する、特定の配列の、予測されたインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力に関連付けられる。
更に他の例では、プローブキャリブレーションは、１以上の測定されたインデンテーション深さ、測定されたインデンテーション力、あるいは、測定されたサンプルメカニカルパラメータが、インデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、サンプルメカニカルパラメータ閾値範囲のそれぞれの範囲外になるならば、実行される。一例では、プローブキャリブレーション方法は、図１９に示された方法１９００を含む。１９０２において、複数のインデンテーションは、診断サンプル１１０６に対して、装置プローブ７０２で実行される。複数のインデンテーションのそれぞれは、インデンテーション深さあるいは、インデンテーション力の一つの特定の配列（例えば、予測された値）にしたがって実行され、インデンテーション深さ、インデンテーション力のそれぞれは、異なっている。１９０４において、インデンテーション深さあるいは、インデンテーション力の特定の配列に従った、１以上の、各インデンテーションのインデンテーション力、あるいは、インデンテーション深さが測定される。１９０６において、それぞれの、測定されたインデンテーション力あるいは、測定されたインデンテーション深さは、対応する、特定の配列の、予測されたインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力に関連付けられる。
１９０８において、プローブ領域関数は、特定の配列のインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力に関連付けられた、インデンテーション力、あるいは、インデンテーション深さ間の関係に従って、装置プローブ７０２に対して計算される。言い換えれば、特定の配列において、対応する予測されたインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力に関連付けられた、測定されたインデンテーション力、あるいは、測定されたインデンテーション深さは、プローブ７０２のプローブ領域関数を生成する（例えば、使用済みのプローブが、自動テストシステム６００において使用されたとき、正確で信頼性のある結果を提供する事を確保するため、使用済みプローブ７０２に使われる再キャリブレーション関数を提供する）ために利用される。
１９１０の一例では、制御ステーション１１０内で使用される機能は、自動テストアセンブリ１００を操作するように構成される。自動テストシステム６００の制御機能は、一例では、メカニカルテスト装置６１０で得られた測定値に基づいて、サンプルの１以上の弾性係数と硬さの正確な決定を確保するために、例えば、方法１９００を用いて生成された、プローブ７０２のプローブ領域関数７０２によってキャリブレーションされる。例えば、新しいプローブ７０２あるいは、使用済みプローブ７０２により、図１９に示された方法１９００は、問題のサンプルの硬さと弾性係数を、信頼性高く、かつ、正確に測定するために、ソフトウェアと制御システムのためのプローブ領域関数に対応した、キャリブレーション関数を提供するように実行されるだろう。
更に他の例では、プローブチェック動作１８００は、装置のプローブ領域関数の計算の後、再び実行される。方法１８００は、１以上の測定されたインデンテーション深さ、測定されたインデンテーション力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータが、対応するインデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、診断サンプル１１０６のサンプルメカニカルパラメータ閾値範囲をまだ超えている場合に、装置プローブ７０２が取替えを必要とするか判断することを含んでいる。すなわち、プローブ領域関数を生成するために、プローブキャリブレーション動作を実施した後、方法１８００において説明され、示されたプローブチェック動作が、再び実行される。診断サンプル１１０６に対して、テストされるプローブ７０２で測定された値が、閾値範囲外である場合には、プローブ７０２は、一例では、使用できないと考えられ、したがって、取り替え用に指定され、プローブ７０２は、ここに説明する実装方法による取替えまで、使用されない。
[装置プローブを実装する方法]
図２０は、装置プローブ７０２などの装置プローブを、図７Ａ及び７Ｂに示したトランスデューサアセンブリ７００などのトランスデューサに実装する方法２０００の一例を示す。一例では、プローブ７０２は、ミクロンスケールあるいはそれ以下、例えば、１以上のミクロンからナノスケールにおけるメカニカルテストを実行するように構成されたメカニカルテスト装置６１０に結合されている。前述の方法のように、方法２０００は、前述した特徴とエレメントとそれらの参照符号について参照する。参照符号は、例示的で限定的ではない。例えば、参照符号を設けられた特徴あるいはエレメントは、引用されたエレメントと、同様のエレメントと、それらの均等物を含む。２００２において、方法２０００は、プローブ変更ユニット１１０２と結合した装置プローブ７０２と、メカニカルテスト装置６１０のプローブ受け７２２をアラインメントすることを含む。２００４において、１以上の装置プローブ７０２あるいはプローブ受け７２２は、プローブ受け、あるいは、装置プローブの他のものと結合すべく移動される。例えば、１以上の、装置プローブ７０２、あるいは、プローブ受け７２２は、ｚ軸に沿って移動され、他のプローブ受け、あるいは、装置プローブと結合する。２００６において、装置プローブ７０２は、例えば、メカニカル結合フィーチャなどと相対的回転結合によって、プローブ受け７２２と結合する。２００８において、プローブ変更ユニット１１０２は、装置プローブ７０２から離脱され、プローブ７０２をメカニカルテスト装置６１２と結合したままにしておく。
図２０は、装置プローブ７０２などの装置プローブを、図７Ａ及び７Ｂに示したトランスデューサアセンブリ７００などのトランスデューサに実装する方法２０００の一例を示す。一例では、プローブ７０２は、ミクロンスケールあるいはそれ以下、例えば、１以上のミクロンからナノスケールにおけるメカニカルテストを実行するように構成されたメカニカルテスト装置６１０に結合されている。前述の方法のように、方法２０００は、前述した特徴とエレメントとそれらの参照符号について参照する。参照符号は、例示的で限定的ではない。例えば、参照符号を設けられた特徴あるいはエレメントは、引用されたエレメントと、同様のエレメントと、それらの均等物を含む。２００２において、方法２０００は、プローブ変更ユニット１１０２と結合した装置プローブ７０２と、メカニカルテスト装置６１０のプローブ受け７２２をアラインメントすることを含む。２００４において、１以上の装置プローブ７０２あるいはプローブ受け７２２は、プローブ受け、あるいは、装置プローブの他のものと結合すべく移動される。例えば、１以上の、装置プローブ７０２、あるいは、プローブ受け７２２は、ｚ軸に沿って移動され、他のプローブ受け、あるいは、装置プローブと結合する。２００６において、装置プローブ７０２は、例えば、メカニカル結合フィーチャなどと相対的回転結合によって、プローブ受け７２２と結合する。２００８において、プローブ変更ユニット１１０２は、装置プローブ７０２から離脱され、プローブ７０２をメカニカルテスト装置６１２と結合したままにしておく。
方法２０００のいくつかのオプションを説明する。一例では、装置プローブ７０２をプローブ受け７２２とアラインメントすることは、プローブ変更ユニット１１０２の１以上のＸ軸とＹ軸並進を含む。他の例では、装置プローブ７０２をプローブ受け７２２とアラインメントすることは、例えば、プローブ変更ユニット１１０２と、プローブ変更ユニット１１０２と結合したプローブ変更ツール１１０４の中心軸と一致するＺ軸の周りにプローブ変更ユニット１１０２を回転することを含む。更に他の例においては、装置プローブ７０２をプローブ受け７２２２とアラインメントすることは、ＸとＹ軸に並進し、Ｚ軸の周りに回転する（例えば、ステージ６１４の回転中心）ように構成された複数自由度ステージ６１４を起動することを含む。複数自由度ステージ６１４は、サンプルステージ面６１６、サンプル面６１６と結合したステージ受けフランジ６３０、及び、１以上のステージ受け６２８を含む。ステージ受けフランジ６３０と１以上のステージ受け６２８のそれぞれは、プローブ変更ユニット１１０２を収容するサイズと形状である。他の例では、１以上のステージ受け６２８を含むステージ受けフランジ６３０は、複数のプローブ変更ユニット１１０２と結合するサイズと形状である。任意に、１以上の装置プローブ７０２あるいはプローブ受け７２２を、他のプローブ受けあるいは、装置プローブと結合するように移動することは、装置ステージ６０８のようなメカニカルテスト装置と結合した装置ステージと共に、Ｚ軸に沿って、プローブ受けを並進させることを含む。他の例では、サンプルステージ６１４は、メカニカルテスト装置６１２に対し、プローブ変更ユニット１１０２と共に、サンプルステージを上昇させるように構成されたＺアクチュエータを含む。
他の例においては、方法２０００は、装置プローブ７０２をメカニカルテスト装置６１２に結合するための他の特徴とステップを含む。一例では、装置プローブ７０２をプローブ受け７２２と結合することは、装置プローブ７０２をプローブ変更ユニット１１０２と回転させることを含む。例えば、プローブ７０２は、プローブ結合フィーチャ７２０など（図７Ｃ参照）の、プローブ受け７２２の対応するフィーチャと結合するように構成されたねじきりなど１以上のメカニカルインタフェースフィーチャを有するプローブ基盤７１８を含む。他の例では、装置プローブ７０２とプローブ変更ユニット１１０２を回転させることは、プローブ実装回転方向に、プローブ変更ツール１１０４を回転させることを含む。プローブ変更ツール１１０４は、回転クラッチ１３００を有するスピンドル１２１８と結合し、プローブ変更ツール１１０４とスピンドル１２１８との選択的なスリッピング結合を提供する。
更に他の例では、プローブ７０２をプローブ受け７２２と結合することは、最初、プローブ離脱回転方向に、プローブ７０２とプローブ変更装置１１０２を回転させ、メカニカルテスト装置６１２のトランスデューサに印加される力を測定することを含む。プローブ７０２のプローブ離脱回転方向の回転は、トランスデューサ７００に印加される、測定された力が、ねじインタフェース力閾値より下に減少する場所にとどめられる。例えば、装置プローブ７０２は、プローブ離脱回転方向（例えば、ねじと逆に）に回転され、プローブ７０２のねじ山が、対応する、１以上のプローブ受け７２２、あるいは、プローブ結合フィーチャ７２０のねじ山とかみ合うので、プローブ受けとプローブ結合フィーチャの一つのねじ山は、上方に動き、したがって、対応して、中心プレート７１２を偏向し、対向プレート７０４に対し、中心プレート７１２の測定可能な偏向を生成する。プローブ７０２のねじ山の端が、プローブ受け７２２２あるいは、プローブ結合フィーチャ７２０のねじ山の端（例えば、ねじの先）を通り過ぎると、プローブのねじがはずれ、中心プレート７１２は下に動き、例えば、プローブ７０２のねじは、問題受け７２２あるいは、プローブ結合フィーチャ７２０のねじの間のギャップに入り込む。中心プレートの下方向の偏向は、ねじインタフェース力閾値（力の測定された減少に対応した閾値)を満たし、したがって、プローブのねじが下に移動し、プローブ受けのねじ間に信頼性高くポジショニングされることをシステムに対しアラートを上げる。１以上のプローブ受け７２２、あるいは、プローブ結合フィーチャ７２０のねじ間に仲介されたプローブ７０２のねじによると、クロススレッディングの危険が最小化され、プローブの離脱回転方向の回転が、その後とどめられる。
ねじインタフェースによると、装置プローブ７０２は、プローブ実装回転方向に、プローブ変更ユニット１１０２と共に回転し、プローブ７０２とプローブ受け７２２を結合させ、プローブ７０２をメカニカルテスト装置６１２に結合させる。更に他の例においては、装置プローブ７０２をプローブ受け７２２と結合することは、図１２Ａと１２Ｂに示されたようなモータ１２０２などのステッピングモータのステップを計数し、例えば、経験的に、プローブ７０２をメカニカルテスト装置６１２と適切に結合すると考えられるプローブ７０２の回転回数に対応する、ステップの回数閾値が達成されたら、ステッピングモータの動作を停止することを含む。
他の例では、方法２０００は、装置プローブ７０２のプローブ受け７２２への結合をチェックすることを含む。一例では、装置プローブとプローブ受けとの結合をチェックすることは、装置プローブ７０２をメカニカルテスト装置に結合した後、メカニカルテスト装置６１２の、トランスデューサアセンブリ７００などのトランスデューサへの力を測定することを含む。装置プローブ７０２は、例えば、トランスデューサが、プローブ変更ユニット１１０２をはずした後、プローブ７０２の特定の重さにしたがって偏向される場合、トランスデューサが、装置プローブの重さに対応する力を測定するなら、プローブ受けと結合していると考えられる。装置プローブの重さの測定は、プローブ７０２が適切に、プローブ受け７２２に結合していることの自信を計るものさしを提供する。
他の例では、方法２０００は、図１１Ａ及び１１Ｂで示したように、プローブ変更アセンブリ１１００の装置プローブ７０２とプローブ変更ユニット１１０２を搭載することを含む。例えば、一例では、装置プローブ７０２をプローブ変更ユニット１１０２に搭載することは、プローブ変更ユニット１１０２を、プローブマガジン１１０８の装置プローブ７０２とアラインメントすることを含む。プローブ変更ユニット１１０２は、装置プローブと結合するように移動される。例えば、一例では、プローブマガジン１１０８は、ｚアクチュエータを含むか、装置プローブ７０２を押し込んで、例えば、プローブ変更ツール１１０４などのプローブ変更ユニット１１０２と結合させるために、カンチレバー装置コラム６０６の装置ステージ６０８と結合する。更に他の例では、ｚアクチュエータは、サンプルステージ６１４を上昇させ、プローブ変更ユニット１１０２のプローブ変更ツール１１０４と、プローブマガジン１１０８によって提供される装置プローブ７０２とを結合させるために、 ステージアクチュエータアセンブリ６１８が設けられる。
他の例では、方法２０００は、装置プローブ７０２をプローブ受けに結合する前に、前に実装されていたプローブ７０２をプローブ受け７２２から離脱することを含む。別の言い方をすると、一例では、メカニカルテスト装置６１２と結合した、存在するあるいは使用済みのプローブは、新しいプローブをメカニカルテスト装置６１２に実装する前に、プローブ変更アセンブリ１１００のプローブ変更ユニット１１０２によって、メカニカルテスト装置６１２から離脱される。一例では、プローブ受け７２２の、前に実装されたプローブを離脱することは、プローブ変更ユニット１１０２を、以前に実装されたプローブ７０２とアラインメントさせることを含む。以前に実装されたプローブ７０２を離脱することは、更に、以前に実装されたプローブ７０２をプローブ変更ユニット１１０２と結合させることを含む。以前に実装されたプローブ７０２は、その後、プローブ変更ユニット１１０２によって、メカニカルテスト装置６１２のプローブ受けから離脱される。一例では、以前に実装されたプローブは、メカニカルテスト装置６１２のプローブ７２２から離脱された後、プローブマガジン内に装填される。
更に他の例では、以前に実装されたプローブ７０２を、プローブ受け７２２から離脱することは、プローブ変更ユニット１１０２によって、以前に実装されたプローブを回転させることを含む。例えば、プローブ変更ユニット１１０２で、以前に実装されたプローブを回転させることは、プローブを離脱する回転方向に、プローブ変更ツール１１０４を回転させることを含む。プローブ変更ツール１１０４は、プローブ変更ツールとスピンドルとを回転しながら結合してロックする回転クラッチ１３００で、スピンドル１２１８と結合する。
他の例では、方法２０００は、装置プローブ７０２から、１以上の識別データ１２１４あるいはキャリブレーションデータ１２１４を読むことを含む。例えば、一例では、ミラー１２０８のようなミラーは、光学装置６１０とアラインメントされる。ミラー１２０８は、例えば、プローブ変更ツール１１０４のアクセスポート１２１４から見ることができる、装置プローブ上の１以上の識別あるいはキャリブレーションデータ１２１４に向けられている。本方法は、更に、光学装置６１０へのミラー１２０８の反射によって、１以上の識別あるいはキャリブレーションデータ１２１４を読むことを含む。他の例では、方法２０００は、１以上の、メカニカルテスト装置６１２をキャリブレートし、あるいは、制御することを含み、あるいは、プローブから読まれたキャリブレーションデータに従い、例えば、制御ステーション１１０（メカニカルテスト装置６１２を動かす）の制御あるいは測定機能を含む。
[自動テスト装置の最小フットプリントとカンチレバーアーム]
図２１Ａは、Ｘ、Ｙ，回転ステージ６２０、６２２、６２４を有する、図６Ａと９に示した、ステージアクチュエータアセンブリ６１８に結合したサンプルステージ６１８の全体のフットプリントを示す。示されるように、４つのテスト位置Ｔ１−４が、対向する周辺エッジで、サンプルステージ面６１６の中心付近に設けられている。サンプルステージ６１４の概略が、Ｔ１−４のそれぞれが、選択的に、メカニカルテスト装置６１２の下に配置される、ステージの位置に対応して、示されている。示されているように、サンプルステージ６１４のＸ並進と回転の組み合わせにより、テスト位置Ｔ１−４のそれぞれは、簡単に、第1のフットプリント２１００（例えば、サンプルステージのフットプリント）内に配置される。一例では、第１のフットプリント２１００は、サンプルステージ長９００（図９参照）と実質的に同様な第１の大きさ２１０１を有しており、サンプルステージ６１４は、ｙ軸に沿って、動かないか、最小限しか動かないようになっている（例えば、装置６１０、６１２間のミスアラインメントのため）。つまり、第1の大きさ２１０１は、選択的に、サンプルステージ長９００よりわずかに大きい。選択的に、ｙ軸は、実質的に、カンチレバー装置コラム６０６のカンチレバーアーム６０７と並行である。他の例では、第1のフットプリント２１００は、ｘ軸（例えば、カンチレバーアーム６０７と選択的に直交した軸）に沿った、サンプルステージ６１４の並進の範囲と実質的に同様な第２の大きさ２１０３を有している。言い換えると、Ｘ並進と回転（例えば、ステージ６２０と６２４による）の組み合わせにより、第1のフットプリント２１００は最小化される（減少されたＹ並進、あるいは、Ｙ並進なしに）。自動テストシステム６００のフットプリントは、第1のフットプリント２１００と、例えば、コラム基盤６０５の周囲長などの、コラムフットプリントを含んでいる。
図２１Ａは、Ｘ、Ｙ，回転ステージ６２０、６２２、６２４を有する、図６Ａと９に示した、ステージアクチュエータアセンブリ６１８に結合したサンプルステージ６１８の全体のフットプリントを示す。示されるように、４つのテスト位置Ｔ１−４が、対向する周辺エッジで、サンプルステージ面６１６の中心付近に設けられている。サンプルステージ６１４の概略が、Ｔ１−４のそれぞれが、選択的に、メカニカルテスト装置６１２の下に配置される、ステージの位置に対応して、示されている。示されているように、サンプルステージ６１４のＸ並進と回転の組み合わせにより、テスト位置Ｔ１−４のそれぞれは、簡単に、第1のフットプリント２１００（例えば、サンプルステージのフットプリント）内に配置される。一例では、第１のフットプリント２１００は、サンプルステージ長９００（図９参照）と実質的に同様な第１の大きさ２１０１を有しており、サンプルステージ６１４は、ｙ軸に沿って、動かないか、最小限しか動かないようになっている（例えば、装置６１０、６１２間のミスアラインメントのため）。つまり、第1の大きさ２１０１は、選択的に、サンプルステージ長９００よりわずかに大きい。選択的に、ｙ軸は、実質的に、カンチレバー装置コラム６０６のカンチレバーアーム６０７と並行である。他の例では、第1のフットプリント２１００は、ｘ軸（例えば、カンチレバーアーム６０７と選択的に直交した軸）に沿った、サンプルステージ６１４の並進の範囲と実質的に同様な第２の大きさ２１０３を有している。言い換えると、Ｘ並進と回転（例えば、ステージ６２０と６２４による）の組み合わせにより、第1のフットプリント２１００は最小化される（減少されたＹ並進、あるいは、Ｙ並進なしに）。自動テストシステム６００のフットプリントは、第1のフットプリント２１００と、例えば、コラム基盤６０５の周囲長などの、コラムフットプリントを含んでいる。
更に図２１に示されるように、カンチレバー装置コラム長９０２は、ステージ６１４にポジショニングの増強された柔軟性を与えるための回転ステージ６２４の追加により、Ｙ軸に沿った、サンプルステージ６１４の限定された並進（選択的に、並進なしに）、にしたがって、最小化される。例えば、より大きなカンチレバーにおけるカンチレバー装置コラムの偏向、ノイズなど、は、メカニカルテスト装置６１０による、信頼性があり、正確なテストのために最小化される。
これに対し、図２１Ｂは、横ステージを含む、サンプルステージ２１０２の全体のフットプリント２１０４を示す。サンプルステージ６１４（並進と共に回転ステージを含む）のフットプリント２１００に対し、フットプリント２１０４は、より大きい。サンプルステージ２１０２を含むテストシステムの全体のフットプリントは、したがって、メカニカルテスト装置２１０６で、ステージ上のサンプルの全ての位置をテストできるように、より大きくなっている。より大きなフットプリントとシステムは、対応して、工場のフロアにより大きなスペースを必要とし、そのようなシステムのための空き場所を作るために、既存の生産ラインに対する追加的な作業や再仕事が必要になるだろう。あるいは、サンプルステージ２１０２は、メカニカルテスト装置２１０６が、サンプルステージ２１０２と結合したサンプルをテストするだろう限定された位置の、限定された並進範囲を有するステージを含む。
更に、サンプルステージ２１０２のフットプリント２１０４は、カンチレバー装置アーム２１０８が、装置コラム６０６のカンチレバー装置コラム長９０２（図２１Ａと図９に示される）に対し、対応して、より長いカンチレバー装置コラム長２１１０を有することを要求する。長くなったカンチレバー装置コラム長２１１０により、メカニカルテスト装置２１０６の偏向とノイズに対するもろさが増大する。あるいは、カンチレバー装置アーム２１０８は、メカニカルテスト装置２１０６をよりよく構造的に支持するために、より大きくされる。アーム２１０８のサイズを大きくすることは、システムのフットプリント２１０４を増大し、システムは、対応して、工場のフロアにより大きな空き場所を必要とする。
図２２Ａ−Ｃは、ＸとＹ並進により移動をするように構成されたステージを含む、システム２２００、２２０２、２２０４の３つの個別の例を示す。図２２Ａを参照すると、サンプルステージ２２０６を含むシステム２２００は、サンプルステージ２２０６に渡って配置されたサンプルの少なくとも３分の１が、図２２Ａに示されるメカニカルテスト装置２２０７などのメカニカルテスト装置によってアクセスできるように、サンプルステージ２２０６を動かすように構成されたＸとＹステージを含む。示されるように、サンプルステージ２２０６の周囲長は、略３００ミリメータの直径を有する半導体ウエーハなどのサンプル周囲長に近くなるように対応している。システム２２００のフットプリントは、Ｘの大きさ２２０８とＹの大きさ２２１０によって、略示されている。一例では、Ｘの大きさ２２０８は、略２７インチであり、Ｙの大きさは略２１インチとなっている。
図２２Ｂを参照すると、システム２２０２の他の例が示されている。図２２Ｂに示されるように、システム２２０２は、メカニカルテスト装置２２１３に対し、３００ミリメータの直径を有する半導体ウエーハなどのサンプルに対応するサンプルステージ２２１２の実質的に任意の位置に、サンプルステージ２２１２をポジショニングできるように構成された拡大フットプリントを含んでいる。この例では、拡大フットプリントにより、システム２２０２のＸの大きさ２２１４とＹの大きさ２２１６は、メカニカルテスト装置２２１３とアラインメントされたサンプルステージ２２１２上の全ての位置に完全にポジショニングできるために必要な追加的なスペースを考えに入れるために、システム２２００のそれよりも大きくなっている。例に示されるように、Ｘの大きさ２２１４は、略４５インチで、Ｙの大きさ２２１６は、略３１インチである。ＸとＹの大きさ２２１４、２２１６のそれぞれは、図２２Ａに示されるシステム２２００のＸとＹの大きさ２２０８、２２１０より対応して大きい。花崗岩基盤の幅は、ブリッジの長さ（例えば、メカニカルテスト装置２２１３に隣接した、下にある長方形と、上にある長方形の物体）を、メカニカルテスト装置とアラインメントされている全てのサンプルの位置のポジショニングを可能としつつ、正確なテストのための、十分に高い自然周波数と硬さを有するように、ブリッジは、厚くて硬くなければならない（例えば、実質的にアーチ型の支持脚を持って）という極端な要求に合わせるようにする。
テストシステム２２０４の他の例が図２２Ｃに示されている。前述の例のように、サンプルステージ２２１８は、１以上のサンプルステージ２２１８のテスト位置を、メカニカルテスト装置２２２４、２２２６の両方にアラインメントするようポジショニングするために、ＸとＹ並進に従った動きのために構成されている。この構成においては、例えば、３００ミリメータの直径を有する半導体ウエーハなどのサンプルのサンプルステージ２２１８が、メカニカルテスト装置２２２４、２２２６に対し、メカニカルテスト装置によるテストにおいて、サンプル上の全ての位置が使えるようにするために配置可能であるようにするため、システム２２０４のフットプリントは、前述のシステム２２００、２２０２のフットプリントのいずれよりも大きい。例えば、システム２２０４は、略４１インチのＸの大きさ２２２０と略４８インチのＹの大きさ２２２２を有している。システム２２０４の全体のフットプリントは、したがって、システム２２００、２２０２の全体のフットプリントよりも大きい。システム２２０２によると、花崗岩基盤の幅は、システム２２２０４のブリッジの長さ（例えば、メカニカルテスト装置２２１３に隣接した、下にある長方形と、上にある長方形の物体）を、同時に装置に実質的に全てのサンプルの位置にアクセス可能としつつ、正確なテストのための、十分に高い自然周波数と硬さを有するように、ブリッジは、厚くて硬くなければならないという極端な要求に合わせるようにする。
図２３を参照すると、前述し、例えば、図６Ａと９に示されているような自動テスト装置６００が、上面図で示されている。示されているように、自動テストシステム６００は、花崗岩基盤６０２と、サンプルステージ６１４上に延伸しているカンチレバー装置コラム６０６とを含んでいる。示されているように、カンチレバー装置コラム６０６は、サンプルステージ６１４の一部の上に延伸している。前述したように、ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、光学及びメカニカルテスト装置６１０、６１２の下の、サンプルステージ６１４上の実質任意の位置にポジショニングするように、サンプルステージ６１４の並進と回転動作を組み合わせる。前述し、図２３で示したように、回転と並進ステージアクチュエータアセンブリ６１８は、自動テストシステム６００の全体のフットプリントを最小化する。例えば、図２３に示されるように、サンプルステージ６１４は、メカニカルと光学テスト装置６１２、６１０によって完全にアクセス可能である。言い換えれば、サンプルステージ面６１６上の実質的に全ての位置は、装置６１０、６１２とアラインメントできる。サンプルステージ６１４は、図２２Ａ−Ｃに示されたシステム２２０２、２２０４のいずれに対しても最小のフットプリントを示す一方、装置から完全にアクセス可能である。図２３に示されているように、一例では、自動テストシステム６００は、Ｘの大きさ２３００とＹの大きさ２３０２によって少なくとも部分的には規定されるフットプリントを有している。一例では、Ｘの大きさ２３００は、略３２インチで、Ｙの大きさは、略２５インチである。示されるように、説明したように、ステージアクチュエータアセンブリ６１８を有する自動テストシステム６００は、図２２Ｂ及び２２Ｃに示されるテストシステム２２０２、２２０４のいずれよりも小さなフットプリントを有している。図２３に示された自動テストシステムい６００の全体のフットプリントは、図２２Ａに示されたテストシステム２２００よりもわずかに大きい。しかし、図２３に示された自動テストシステム６００は、メカニカルと光学テスト装置６１２、６１０により、サンプルステージ６１４上の実質的に全ての位置（前述した診断サンプル、プローブ変更ユニットなどを含む）への完全なアクセスを提供する。一方、より小さなフットプリントを有するシステム２２００は、ステージ２２０６の全体の表面領域の略３分の１へのアクセスが可能となるだけである。サンプルステージ６１４とステージアクチュエータアセンブリ６１８を含む自動テストシステム６００は、多くの他のテストシステムより小さい全フットプリントを示すが、同時に、例えば、サンプルステージ上に配置された、３００ミリメータの直径を有する半導体ウエーハのような大きなサンプルを含むサンプルステージ６１４の実質全ての位置への完全なアクセスを提供する。
更に、前述したように、並進と回転の能力を組み合わせた能力を持つステージアクチュエータアセンブリ６１８を設けることは、メカニカルテスト装置６１２のポジショニングと動作に対し、支持された強固なアセンブリを提供するために、装置コラム６０６の全カンチレバー長を最小化する。メカニカルテスト装置６１２に加わる偏向とノイズは、カンチレバー装置コラム６０６の最小のカンチレバー長に従って、最小化される。例えば、Ｘステージ６２０並進の範囲は、ウエーハの半分（例えば、１５０ｍｍ）に加え最も遠い光学装置とインデンテーション位置間の距離に届くのに十分長ければよいだけである。Ｙステージ６２２並進の範囲は、設計や部品偏差（例えば、約５、１０あるいは２０ｍｍなど）などによる、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２間のＹ軸ミスアラインメントをカバーするのに十分な長さが必要なだけである。言い換えれば、Ｙステージ６２２並進の範囲、最大のステージの最北のエッジは、ｙ軸に沿って上側に動け、最大のステージの最南のエッジは、ｙ軸に沿って下に動ける、は、第１のフットプリント２１００（例えば、サンプルステージフットプリント）の第１の大きさ２１０１と同一の広がりを持つ。同様に、Ｘステージ６２０並進の範囲、最大のステージの最東のエッジは、ｘ軸に沿って右側に動け、最大のステージの最西のエッジは、ｘ軸に沿って左側に動くことが出きる、は、第１のフットプリント２１００の第２の大きさ２１０３と同一の広がりを持つ。Ｘステージ６２０並進の範囲は、この例では、Ｙステージ６２２並進の範囲より大きい。
Ｘステージ６２０は、サンプルステージ６１４を、装置６１０、６１２がステージの中心（例えば、サンプル中心の近く）の近くにアラインメントされる位置から装置が、ステージのエッジ（例えば、サンプルのエッジの近く）にアラインメントされる位置に並進させることができ、回転ステージ６２４（例えば、シータステージ）の回転は、Ｘステージ６２０並進では得られない、サンプルの全部分への装置のアクセスと完全カバーを提供する。Ｘステージ６２０と組み合わせた回転ステージ６２４により、自動テストシステム６００は、サンプル上の全ての位置へのアクセスを促進する、動きの全範囲を有する、２つの並進アクチュエータに要求されるマシンフットプリントへ追加することなく、全表面（例えば、フットプリント２１００で）に達することができる。例えば、２つの並進アクチュエータを備えるが、回転アクチュエータを備えないシステムにおけるように、ウエーハの全体を跨ぐ、大きな花崗岩のブリッジを用いるのではなく、カンチレバー装置コラム６０６（並進（主にＸ軸に制限された）と回転ステージの組み合わせ）は、最小のアーム長９０２を有し、サンプル２０２の半分のみしか達することができない。
[Ｘ，Ｙ、回転（シータ）脱スキュー／ポジショニング]
[並進、回転ステージ]
図２４は、並進ステージ２４００の一例を示す。一例では、並進ステージ２４００は、図６Ａと６Ｂに示された、１以上のＸとＹステージ６２０、６２２として使用される。図２４に示されるように、並進ステージ２４００は、ステージ基盤２４０２と、ステージ基盤２４０２に可動なように結合された、ステージキャリッジ２４０４を含んでいる。回転動作を与えるように構成された、ステッピングモータのようなモータ２４０６は、１以上のステージ基盤あるいは、ステージキャリッジ２４０４と結合している。モータ２４０６は、ステージ基盤２４０２とステージキャリッジ２４０４の一方あるいは双方に沿って延伸する親ねじ２４０８によって結合される。親ねじ２４００８は、順番に、ステージ基盤２４０２とステージキャリッジ２４０４の一つに結合したナットアセンブリ２４１０と結合する。図２４に示される例では、ナットアセンブリ２４１０は、ステージキャリッジ２４０４に関連しており、モータ２４０６と親ねじ２４０８は、ステージ基盤２４０２と結合している。モータ２４０６の回転は、親ねじ２４０８を回転させ、順番に、ナットアセンブリ２４１０を親ねじ２４０８に沿って動かす。親ねじ２４０８に沿ってのナットアセンブリ２４１０の動きは、対応して、ステージ基盤２４０２に対して、ステージキャリッジ２４０４を動かす。
[並進、回転ステージ]
図２４は、並進ステージ２４００の一例を示す。一例では、並進ステージ２４００は、図６Ａと６Ｂに示された、１以上のＸとＹステージ６２０、６２２として使用される。図２４に示されるように、並進ステージ２４００は、ステージ基盤２４０２と、ステージ基盤２４０２に可動なように結合された、ステージキャリッジ２４０４を含んでいる。回転動作を与えるように構成された、ステッピングモータのようなモータ２４０６は、１以上のステージ基盤あるいは、ステージキャリッジ２４０４と結合している。モータ２４０６は、ステージ基盤２４０２とステージキャリッジ２４０４の一方あるいは双方に沿って延伸する親ねじ２４０８によって結合される。親ねじ２４００８は、順番に、ステージ基盤２４０２とステージキャリッジ２４０４の一つに結合したナットアセンブリ２４１０と結合する。図２４に示される例では、ナットアセンブリ２４１０は、ステージキャリッジ２４０４に関連しており、モータ２４０６と親ねじ２４０８は、ステージ基盤２４０２と結合している。モータ２４０６の回転は、親ねじ２４０８を回転させ、順番に、ナットアセンブリ２４１０を親ねじ２４０８に沿って動かす。親ねじ２４０８に沿ってのナットアセンブリ２４１０の動きは、対応して、ステージ基盤２４０２に対して、ステージキャリッジ２４０４を動かす。
一例では、ベアリング２４１４は、ステージ基盤２４０２とステージキャリッジ２４０４間に結合している。他の例では、ベアリング２４１４は、１以上のローラ、ボール、ニードル、ベアリングなどを含む。図２４に示される例では、ベアリング２４１４は、クロスローラベアリングを含んでいる。一例では、クロスローラベアリング２４１４は、ベアリングの回転する面と対応する、ステージ基盤２４０２とステージキャリッジ２４０４のそれぞれにおける正方形あるいは長方形形状のチャネル間の面対面の接触を提供するために、各ローラが互いに横切る（例えば、クロスするローラ）対向するローラを含む。
他の例においては、並進ステージ２４００は、ステージ基盤２４０２に対するステージキャリッジ２４０４の動きを計測し、モニタするように構成された、光エンコーダ２４１２などのエンコーダを含んでいる。一例では、エンコーダ２４１２は、並進ステージ２４００(例えば、ステージ基盤２４０２あるいはステージキャリッジ２４０４)の動きを、略０．１ミクロンの刻み幅で、測定するように構成された、符号化解像度を有する線形エンコーダを含むが、これには限定されない。
ＸとＹステージ６２０、６２２を説明するとき、それぞれのステージ６２０、６２２に関連したステージ基盤２４０２に対して、１以上のステージキャリッジ２４０４を動かすことを参照する。並進ステージ２４００を、ＸとＹステージと呼ぶとき、関連したステージの１以上のステージ基盤あるいはステージキャリッジ２４０２は、ＸとＹ軸の一つに沿って動くように構成されている。例えば、図６Ｂに示されるように、Ｘステージ６２０は、ページに対して左と右に動くように構成された、図２４に示されるステージキャリッジ２４０４を含んでいる。他の例では、Ｙステージ６２２は、例えば、カンチレバー装置コラム６０６に向かったり、去ったりするように、ページに向かって、あるいは、ページから出てくる方向に動くように構成された、ステージキャリッジ２４０４(また、図２４に示されるように、)を含んでいる。
前述した様に、一例では、Ｙ軸（例えば、Ｙステージ６２２）に関連した並進ステージ２４００は、Ｘステージ６２０に対し、より小さい動きの並進範囲を有するように構成されている。例えば、サンプルステージ６１４の有力な並進動作は、図６Ｂに示されるように、左から右に動くＸステージ６２０によって実行される。サンプルステージ６１４のＹ並進は、例えば、親ねじ２４０８とナットアセンブリ２４１０間に与えられる最小の動きの範囲に従って、最小化される。前述したように、一例では、Ｙステージ６２２は、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２間のＹ次元のミスアラインメントを含むが、これには限定されない、特定のテストシステムのテストをする必要性にしたがって、並進範囲は、最小、あるいは、まったくなしとする。例えば、Ｙステージ６２２は、図６Ｂに示される、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２間のＹ方向の予測されるミスアラインメントに対応して、例えば、５、１０、２０ミリメータなどの、限定された動きの範囲だけ動くように構成されている。言い換えると、Ｙステージ６２２は、サンプルステージ６１４の全体のフットプリントを最小限しか増加しない。つまり、サンプルステージ６１４は、サンプルステージ６１４のサンプルステージ長と実質同じか、同一の、Ｙ軸に沿ったフットプリントを有する（例えば、長さ＋装置のミスアラインメントを補償するための最小の並進範囲）。例えば、一例では、テストシステムが、Ｙステージ６２２を含まない場合、サンプルステージ６１４のフットプリントとＹの大きさは、実質、サンプルステージ６１４の長さ（例えば、その直径、幅、長さなど）と同等である。
図２５は、ステージの他の例を示す。図２５に示される例では、ステージ２５００は、図６Ａと６Ｂで示したような回転ステージ６２４のような回転ステージである。一例では、回転ステージ２５００は、テストシステムの残りの部分に対して、サンプルステージ６１４に結合した（図６Ａ、Ｂ）サンプルに対し、シータ動作などの（例えば、ステージの中心から延びるＺ軸の周りの回転動作）動作を提供する。例えば、回転ステージ２５００は、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２に対するサンプルの回転を提供する。示されたような回転ステージ２５００は、ステージ基盤２５０２と、ステージ基盤２５０２に回転可能に結合されたステージキャリッジ２５０２を含んでいる。一例では、静圧ベアリング、ボールベアリングなどの回転ベアリング２５０６は、ステージ基盤２５０２とステージキャリッジ２５０４間に配置される。ステッピングモータ２５０８などのモータは、１以上のステージ基盤２５０２とステージキャリッジ２５０４に結合している。図２５に示される例では、モータ２５０８は、ステージ基盤２５０２に結合される。モータ２５０８は、ステージキャリッジ２５０４に隣接して延伸するウォームギア２５１０を回転するように構成されている。図２５に示されるように、ステージキャリッジ２５０４は、ステージキャリッジ２５０４に結合したリングギア２５１２を含んでいる。モータ２５０８の動作によるウォームギア２５１０の回転は、対応して、リングギア２５１２を回転させ、したがって、ステージ基盤２５０２に対し、ステージキャリッジ２５０４を回転させる。
一例では、回転ステージ２５００は、ステージキャリッジ２５０４に隣接した光エンコーダのような、回転エンコーダ２５１４を含んでいる。回転エンコーダ２５１４は、ステージ基盤２５０２に対するステージキャリッジ２５０４の回転を計測し、モニタするように構成されている。他の例では、回転エンコーダは、略0.000028582°の解像度を持っている。
更に他の例では、回転ステージ２５００は、ユーティリティ溝２５１６を含んでいる。一例では、ユーティリティ溝２５１６は、実質的に、ステージキャリッジ２５０４の中心と一致している。ユーティリティ溝２５１６は、内部の上昇ピンアクチュエータなどのアクチュエータを受けるサイズと形状をしている。一例では、上昇ピンアクチュエータは、図１０Ａと１０Ｂに示される、１以上の上昇ピン６３４を駆動するように構成されている。
前述したように、一例では、回転ステージ２５００は、サンプルステージ６１４と、それに結合したサンプルに回転を与え、実質的に、サンプルステージ６１４と対応するテストシステムの全体のフットプリントを更に最小化するように、１以上の軸の並進を最小化する。例えば、回転ステージ２５００は、並進ステージ２４００（例えば、Ｙステージの小さな、あるいは、最小の並進範囲に対して、より大きな並進範囲を有するＸステージ）と協働し、実質的に、Ｘステージ６２０の並進と回転ステージ６２４の回転にしたがって、サンプルステージ６１４の全体のフットプリントを制限する。言い換えると、回転ステージ６２４の回転とＸステージ６２０の並進により、サンプルステージ６１４の全て、あるいは、ほぼ全ての位置は、例えば、Ｙステージ６２２による、Ｙ軸に沿った、最小の並進、あるいは、並進無しによって、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２から完全にアクセスできる。例えば、Ｙ軸に沿ってなど、少なくとも１つの軸について並進を最小化することによって、１以上の光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２の下、サンプルステージ６１４の位置の実質的に全てに配置するように動作するとき、サンプルステージ６１４の全体のフットプリントを最小化する。
[座標系と、サンプルとステージ間のミスアラインメントの調整]
図２６Ａ−Ｃは、サンプルステージ６１４と、サンプルステージ６１４と結合するように構成されたサンプル２６１０を示す。最初に図２６Ａを参照すると、サンプルステージ６１４は、サンプルステージ面６１６を含むように示されている。一例では、サンプルステージ６１４は、ステージ６１４の回転中心などの、ステージ中心２６０６を中心とするステージ座標系２６００を含んでいる。示されるように、ステージ座標系２６００は、ステージＸ軸２６０２とステージＹ軸２６０４を含んでいる。ステージ座標系２６００は、ステージ６１４に対し固定されている。言い換えると、ステージ６１４の回転により、例えば、図２５に示される回転ステージ２５００を通じて、ステージ座標系２６００は、サンプルステージ６１４と共に動く。更に、ステージ６２０、６２２、６２４のそれぞれは、それぞれ自身のＸ、Ｙ，Ｚ軸に沿って移動する（回転ステージアクチュエータの場合、アクチュエータは、Ｚ軸の周りに回転する）。ステージのそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸は、ステージのそれぞれと繋がった座標系の他の例である（例えば、これらの軸は、ステージに対し静的である）。
図２６Ａ−Ｃは、サンプルステージ６１４と、サンプルステージ６１４と結合するように構成されたサンプル２６１０を示す。最初に図２６Ａを参照すると、サンプルステージ６１４は、サンプルステージ面６１６を含むように示されている。一例では、サンプルステージ６１４は、ステージ６１４の回転中心などの、ステージ中心２６０６を中心とするステージ座標系２６００を含んでいる。示されるように、ステージ座標系２６００は、ステージＸ軸２６０２とステージＹ軸２６０４を含んでいる。ステージ座標系２６００は、ステージ６１４に対し固定されている。言い換えると、ステージ６１４の回転により、例えば、図２５に示される回転ステージ２５００を通じて、ステージ座標系２６００は、サンプルステージ６１４と共に動く。更に、ステージ６２０、６２２、６２４のそれぞれは、それぞれ自身のＸ、Ｙ，Ｚ軸に沿って移動する（回転ステージアクチュエータの場合、アクチュエータは、Ｚ軸の周りに回転する）。ステージのそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸は、ステージのそれぞれと繋がった座標系の他の例である（例えば、これらの軸は、ステージに対し静的である）。
図２６Ｂを参照すると、サンプル２６１０の一例は、サンプル６１４に対してミスアラインメントされた構成で示されている。つまり、対応するサンプルＸ軸とサンプルＹ軸２６１４、２６１６を含むサンプル座標系２６１２は、図２６Ａに示されるステージ座標系２６００に対し回転される。サンプル２６１０は、サンプル２６１０に対して固定されたサンプル座標系２６１２を含んでいる。つまり、ＸとＹ軸２６１４、２６１６を含む、サンプル座標系２６１２は、例えば、サンプル中心２６２２の周りに回転するように、サンプル２６１６の動きと共に動く。
サンプルステージ６１４の中心、サンプル２６１０とサンプルの他の方向的特徴あるいは、サンプルステージを説明する場合、１以上の基準点を参照する。基準点を説明する場合、点は、ここに説明する特徴に必ずしも限定されず、例えば、図２６Ａと２６Ｂに示される基準点は、ステージ中心２６０６とサンプル中心２６２２、及び、以下に説明するサンプル方向的特徴２６１８を含むが、これらには限定されない。むしろ、基準点は、１以上のサンプルステージ６１４、サンプル２６１０、に沿った任意の位置と広く考えられ、基準点に基づいた計算を含む、ここに説明する方法は、対応して、サンプルステージ６１４に対する、サンプル上の一場所を方向付ける必要に応じて、調整される。例えば、サンプル２６１０あるいは、サンプルステージ６１４は、１以上の非円形形状を含み、あるいは、サンプルあるいはサンプルステージ中心を含む、あるいは、含まない、１以上の基準点の集合を有する。
図２６Ｂを再び参照すると、サンプル２６１０（例えば、半導体ウエーハ）は、テスト位置を１以上のメカニカルテストと光学装置６１２、６１０に一致するようにポジショニングするテスト位置の位置決めとインデキシングを促進するサンプル中心２６２２に対する方向マーカを提供するサンプル方向的特徴（第１の基準点に対する第２の基準点あるいはサンプル中心２６２２）を含んでいる。図２６Ｂに示されるように、一例では、サンプル方向的特徴２６１８は、サンプル２６１０の周囲に形成されたくぼみを含む。一便宜では、サンプル方向的特徴２６１８は、サンプルＸ軸２６１４に沿って、一致、あるいは、アラインメントされている。示されるように、サンプルＸ軸２６１４は、サンプル方向的特徴２６１８とサンプル中心２６２２の両方を通って伸びている（例えば、それぞれ、第２と第１の基準点）。以下に更に詳細に説明されるように、サンプル方向的特徴２６１８は、サンプル中心２６２２と共に（あるいは、対応する第１と第２の基準点）、サンプルステージ６１４に対するサンプル２６１０のアラインメントあるいはミスアラインメントを決定するために用いられ、したがって、サンプル２６１０の周りに示されている、テスト位置（例えば、Ｔ１−４）などのテスト位置の正確で精密な位置決めを促進する。
図２７Ｃは、サンプルステージ６１４の上で、上に設けられた座標系２６００、２６１２と結合したサンプル２６１０の一例を示す。示されるように、サンプル２６１０は、ミスアラインメントされており（図示するために強調してある）、各座標系２６００、２６１２と、中心２６０６、２６２２などの基準点と、サンプル方向的特徴２６１８間の関係を示している。検出によって、各テスト位置２６２０を正確に位置決めする、これらの基準点のそれぞれの距離と方向のインデキシングと測定は、サンプル２６１０が、ステージ６１４とミスアラインメントされていても、サンプルステージ６１４の動きを通して、確保される。
[装置オフセット判定]
図２７Ａは、図６Ａと６Ｂに示されるように、例えば、メカニカルテスト装置６１２の、光学装置６１０のような他の装置に対する、オフセット、あるいは、横ずれなどの装置オフセットを決定する方法２７００の一例を示す。２７０２においては、図２６Ｂと２６Ｃに示されるようなサンプル２６１０のようなサンプルは、サンプル２６１０の第１のオフセットマーキング位置において、図２７Ｂに示されるマーキング２７１０などのマークを付けられる。例えば、マーキング２７１０は、メカニカルテスト装置６１２に設けられる。図２７Ｂに示されるように、メカニカルテスト装置６１２は、マーキング２７１０とアラインメントされる（なぜなら、メカニカルテスト装置６１０が、サンプル２６１０上にマーキング２７１０を形成したから）。任意に、装置オフセットを判定するために使用されるサンプル２６１０は、テストシステム６００の初期化のためのサンプルステージと結合した初期化サンプル（例えば、アルミニウムなど）である（例えば、１以上の装置オフセット、あるいは、回転中心判定）。
図２７Ａは、図６Ａと６Ｂに示されるように、例えば、メカニカルテスト装置６１２の、光学装置６１０のような他の装置に対する、オフセット、あるいは、横ずれなどの装置オフセットを決定する方法２７００の一例を示す。２７０２においては、図２６Ｂと２６Ｃに示されるようなサンプル２６１０のようなサンプルは、サンプル２６１０の第１のオフセットマーキング位置において、図２７Ｂに示されるマーキング２７１０などのマークを付けられる。例えば、マーキング２７１０は、メカニカルテスト装置６１２に設けられる。図２７Ｂに示されるように、メカニカルテスト装置６１２は、マーキング２７１０とアラインメントされる（なぜなら、メカニカルテスト装置６１０が、サンプル２６１０上にマーキング２７１０を形成したから）。任意に、装置オフセットを判定するために使用されるサンプル２６１０は、テストシステム６００の初期化のためのサンプルステージと結合した初期化サンプル（例えば、アルミニウムなど）である（例えば、１以上の装置オフセット、あるいは、回転中心判定）。
２７０４において、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０は並進され、サンプル上の第１のオフセットマーキング位置におけるマーキング２７１０は、サンプルステージ６１４と共に、光学装置６１００とアラインメントするように移動される。例えば、サンプル２６１０を含む、マーキング２７１０とサンプルステージ６１４は、図６Ａと６Ｂに示された、ＸとＹステージ６２０、６２２によって、１以上のＸとＹ並進を通じて、並進される。
２７０６において、サンプルステージ６１４の並進は、メカニカルテスト装置６１２にマーキング２７１０をアラインメントした以前の位置から、マーキング２７１０を光学装置６１０にアラインメントする位置へと測定される。結果の装置オフセットは、測定された並進に等しい。一例では、サンプルステージの並進は、図２４に示される並進ステージ２４００のステージキャリッジ２４０４の１以上の位置の変化にしたがって、測定される。前述したように、並進ステージ２４００は、一例において、ＸとＹステージ６２０、６２２のそれぞれに対して使用される。ステージキャリッジ２４０４の動きは、ＸとＹステージ６２０、６２２のそれぞれに関連した１以上のエンコーダ２４１２によって測定される。エンコーダ２４１２の高解像度のゆえに、方法２７００で測定される装置オフセットは、０．１ミクロンかそれ以上に近づく解像度で、正確な装置オフセットを提供するように構成されている。
図２７Ｂは、方法２７００と関連して説明した、装置オフセット２７２２を判定するために構成された自動テストシステム６００の一模式的例を示す。図２７Ｂに示される例においては、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２は、図６Ａと６Ｂに示された、装置ステージ６０８に結合されている。メカニカルテスト装置６１２のプローブ７０２は、例えば、マーキング２７１０によって、サンプル２６１０にマークを付けた。一例では、マーキング２７１０は、サンプル２６１０に与えられる、追加的なインデンテーション、マーキングなど、識別通知２７１２を含む。中心、あるいは、マーキング２７１０の容易に認識可能な位置において、位置フォーカスが与えられる。例えば、図２７Ｂに示される例においては、位置フォーカス２７１４は、識別通知２７１２の「Ｈ」パターンの中心における単一のインデンテーションである。他の例では、位置フォーカス２７１４は、例えば、通知の外側の部分、識別通知２７１２の点など、マーキング２７１０の異なる部分に設けられる。前述したように、マーキング２７１０をサンプル２６１０に設けた後、サンプル２６１０を含むサンプルステージ６１４は、例えば、光学装置２６１０の光学作業領域２７１６など、光学テスト装置６１０とマーキング２７１０がアラインメントされるように、並進される。光学作業領域２７１６の一例は、光学装置６１０の焦点を含むが、これには限定されない。
図２７Ｂに示されるように、一例では、装置オフセット２７２２は、Ｘ装置オフセット２７１８とＹ装置オフセット２７２０の複合物である。図２７Ｂに示されるように、装置オフセット複合物２７２２の例によれば、測定は、方法２７００に関連して説明したように、ステージアクチュエータ６２０、６２２のそれぞれに行なわれる。例えば、ＸとＹステージ６２０、６２２に関連した並進ステージ２４００のそれぞれは、それぞれのステージの並進を測定し、それぞれＸ装置とＹ装置オフセット２７１８、２７２０を決定することができるエンコーダ２４１２を含む。他の例では、メカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０は、実質的に、例えば、ＸあるいはＹ軸などの１つの軸に沿ってアラインメントされている。そのような状況では、装置オフセット２７２２は、Ｘ装置オフセット２７１８とＹ装置オフセット２７２０の一つと同等である。
動作においては、マーキングを設けた後、サンプルステージ６１４は、前述したように起動される。一例では、光学装置６１０は、マーキング２７１０を確認して特定し、装置オフセット複合物２７２２を正確に、かつ、精度良く決定するために、位置フォーカス２７１４上の光学作業領域２７１６に焦点を当てるよう、手動で動作させられる。他の例では、自動テストシステム６００は、マーキング２７１０を探して認識し、位置フォーカス２７１４の位置を見つけるためにマーキング２７１０を更に解析する（例えば、パターン認識ソフトウェアで）ために、光学装置６１０と共に動作するように構成されたパターン認識ソフトウェアを含んでいる。この自動動作によれば、メカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０を含む、装置ステージ６０８が、オペレータの入力なしに、方法２７００のような自動装置オフセット決定を実行するだろう。
[回転ステージの中心決定]
図２８Ａに示される方法２８００は、図６Ａと６Ｂで示したサンプルステージ６１４などのステージの回転中心を決定する方法の一例である。以下に詳細に説明するように、ステージの中心の決定は、サンプルがサンプルステージに結合する場合において、サンプル上のテスト位置２６２０の位置決めを正確に行なうことのアシストとなる。言い換えれば、図２６に示されるようなステージ中心２６０６などのステージ中心は、サンプルステージ６１４に対し、テスト位置のそれぞれの測定のための基準点を提供し、サンプル２６１０上の１以上のサンプル上のテスト位置２６２０に対する、１以上のメカニカルと光学テスト装置６１２、６１０の正確なポジショニングを可能とする。２８０２において、図２６Ｂ及び２６Ｃに示されるサンプル２６１０などのようなサンプルは、例えば、マーキング２７１０によって、複数の位置でマーク付けされる（たとえば、サンプル、インデンテーション、摩滅、引っかき、見る事のできるマークなどの変形）。図２７Ｂで述べたように、マーキング２７１０は、一例においては、識別通知２７１２と位置焦点２７１４を含む。
図２８Ａに示される方法２８００は、図６Ａと６Ｂで示したサンプルステージ６１４などのステージの回転中心を決定する方法の一例である。以下に詳細に説明するように、ステージの中心の決定は、サンプルがサンプルステージに結合する場合において、サンプル上のテスト位置２６２０の位置決めを正確に行なうことのアシストとなる。言い換えれば、図２６に示されるようなステージ中心２６０６などのステージ中心は、サンプルステージ６１４に対し、テスト位置のそれぞれの測定のための基準点を提供し、サンプル２６１０上の１以上のサンプル上のテスト位置２６２０に対する、１以上のメカニカルと光学テスト装置６１２、６１０の正確なポジショニングを可能とする。２８０２において、図２６Ｂ及び２６Ｃに示されるサンプル２６１０などのようなサンプルは、例えば、マーキング２７１０によって、複数の位置でマーク付けされる（たとえば、サンプル、インデンテーション、摩滅、引っかき、見る事のできるマークなどの変形）。図２７Ｂで述べたように、マーキング２７１０は、一例においては、識別通知２７１２と位置焦点２７１４を含む。
サンプルを複数の位置にマーキングすることは（ステップ２８０２）、一例では、メカニカルテスト装置６１２で、サンプル２６１０に、複数の位置の第１の位置にマーキングすることを含む。図６Ａと６Ｂに示したように、メカニカルテスト装置６１２は、サンプル２６１０にマークをつけるようなサイズと形状のプローブ先端７０２を含んでいる。一例では、サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４上にポジショニングするためのサイズと形状をしているが、さもなくば、サンプルの機械的特性を測定するのに不要な初期化サンプルである。言い換えれば、この例のサンプル２６１０は、主に、自動テストシステム６００を初期化するのに用いられる。例えば、初期化サンプルは、ステージ中心２６０６と、サンプルステージ６１４を正確に並進、回転されるのに必要な基準点などの他の基準点及び、装置６１０、６１２とアラインメントされる１以上のテスト位置２６２０を見つけるのに用いられる。
図２８Ｂに更に示されるように、複数の位置で、サンプルにマーキングをすることは、２８０６で、サンプルステージとサンプル２６１０を、特定の角度で回転させることを含み、サンプルステージとサンプルは、自動テストシステムの基盤など、基盤に対して並進的に静的である（例えば、花崗岩基盤、あるいは、１以上のテストシステム、容器など）。一例では、図２８Ｂに示されるように、サンプルステージ６１４は、各マーキング２７１０間を略１２０°回転される。更に他の例では、サンプルステージ６１４は、０と３６０°の間の略任意の角度で回転される。前述したように、サンプルステージ６１４は、ステージ中心円２８２０などの円が、図２８Ｂに示されるように、円周囲２８２２を形成するように、例えば、位置フォーカス中心２７１４において、各マーキング２７１０の上に置かれるので、これらの特定の量だけ回転されるように構成されている。３以上のマーキングを設けることは、ステージ中心円２８２０が、ステージ中心２６０６の周りに伸び、ステージ中心２６０６を決定するのに用いられることができることを確実にする。言い換えると、１以上の、ステージ中心円２８２０の観察と数学的解析によって、ステージ中心２６０６は、サンプルステージ６１４の回転中心に、正確に、信頼高くポジショニングされる。選択的に、回転の特定の角度は、１以上の可変あるいは任意の角度を含んでいる。例えば、ステージ６１４が、並進的に静的にとどまるなら、ステージ６１４の回転によって、異なる角度で、３つのマーキング２７１０を設けることは、ステージ中心円２８２０を上に置く十分な点を提供するだろう。
図２８Ａにおける２８１０に更に示されるように、サンプル２６１０をマーキングすることは、サンプルステージとサンプルの繰り返しの回転にしたがって、複数の位置の、少なくとも第２と第３の位置で繰り返される（前述のステップ２８０６を参照）。言い換えると、サンプルステージ６１４とそこに設けられる初期化サンプル２６１０の回転により、複数のマーキング２７１０は、ステージ中心円２８２０を上に配置するために、サンプル２６１０に与えられる。２８１２において、サンプルステージ６１４の回転中心は、マーキング２７１０などの複数の位置と一致する周囲２８２２を有するステージ中心円２８２０のような円から決定される。サンプルステージ６１４の回転中心は、ステージ中心円２８２０の中心と一致する。つまり、サンプルステージ６１４を、メカニカルテスト装置６１２を含む装置ステージ６０８に対して回転のみに制限し、サンプル２６１０へ複数のマーキング２７１０を設けることで、ステージ中心円２８２０を上に配置するとき、複数のマーキングがステージ中心２６０６を決定することを確実にする。
図２８Ｂによると、図２８Ａに示されたステージ６１４の回転中心を決めるための、初期化方法２８００の模式的例が提供される。例えば、初期化サンプル２６１０などのサンプル２６１０は、サンプルステージ６１４と結合している。一例に示されるように、初期化サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４の周囲に対してミスアラインメントされている。示されるように、例えば、サンプル２６１０は、第１と第２のサンプルオフセット２８２４、２８２６にしたがって、ステージ中心２６０６に対して、オフセットされる（図示のため強調している）。図２８Ｂに、例えば、示されるように、第１のサンプルオフセット２８２４は、第２のサンプルオフセット２８２６よりも大きく、サンプルステージ６１４上のサンプル２６１０の初期位置において、サンプルステージ６１４に対し、サンプル２６１０が並進（オフセット）されていることを示している。ここに説明される方法２８００は、サンプルステージ６１４に対し、サンプル２６１０がミスアラインメントされている場合にも、サンプルステージ６１４の回転中心に対応したステージ中心２６０６を決定するように構成されている。
メカニカルテスト装置６１２を、移動するサンプルステージ６１４に対し、静的な方向に維持することにより、移動するサンプルステージ６１４の回転は、サンプル２６１０のマーキング２７１０のそれぞれが、図２８Ｂに示されるような円内のステージ中心２６０６の周囲に配置されることを確実にする。前述したように、円周２８２２を含むステージ中心円２８２０を上に配置することは、ステージ中心２６０６を容易に決定することを可能にする。
初期化サンプル２６１０を用いることにより、サンプルは、メカニカルテスト装置６１２によるマーキングのための面を提供し（ブランクとする方法で）、サンプルステージ６１４の表面を傷つけることなく、サンプル２６１０のマーキングを可能とする。サンプル２６１０を、マーキング２７１０でマーキングした後、一例では、光学装置６１０は、例えば、位置フォーカス２７１４などの、マーキング２７１０のそれぞれを特定し、他のマーキング２７１０についての位置に対し、それぞれの焦点をインデキシングするために用いられる。マーキング２７１０のインデキシングは、ステージ中心円２８２０を容易に上に配置することを可能とする。
一例では、図２８Ｂに模式的に示された方法２８００は、例えば、図２８Ｂに示されたマーキング２７１０など、複数の位置間で、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０（初期化サンプルのような）を並進させることを含む。マーキング２７１０のそれぞれは、光学装置６１０のような光学装置で、複数の位置において、観察される。任意に、マーキング２７１０は、メカニカルテスト装置６１２によって生成されたインデントである。他の例では、マーキング２７１０は、サンプル２６１０に形成された、引っかき、摩滅、スカラップを含むが、これらには限定されない。
マーキング２７１０のそれぞれは、光学装置６１０で観察できるので、マーキング２７１０は、複数の位置でインデキシングされる。例えば、複数のマーキング２７１０とサンプル２６１０上のそれらの位置（ステージ６１４に対する）は、インデキシングされ、自動テストアセンブリ１００の図１に示される制御ステーション１１０内に記録される（例えば、メモリ装置、読み込み可能な媒体、ディスクなど）。方法２８００は、更に、他の例では、サンプル２６１０の周りの、複数の位置におけるインデキシングされたマーキング２７１０のぞれぞれと一致する周囲２８２２を有する、ステージ中心円２８２０を形成することによって、サンプルステージの回転中心（例えば、中心２６０６）を決定することを含む。サンプルステージ６１４の回転中心は、ステージ中心円２８２０の中心と一致する。一例では、自動テストアセンブリ１００の制御ステーション１１０に含まれるソフトウェアなどのソフトウェアは、マーキング２７１０にしたがって、ステージ中心円２８２０（例えば、仮想円）を上に配置し、上に配置されたステージ中心円２８２０から、ステージ中心円２８２０の数学的解析によって、ステージ中心２６０６を決定するように構成されている。
[サンプルの並進脱スキュー]
図２９Ａは、図２６Ｃに示されるように、サンプルステージ６１４上に配置されたサンプル２６１０などのサンプルの並進脱スキューのための方法２９００の一例を示している。前述したように、ある例では、サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４上に、実質的にアラインメントされているが、完全にはアラインメントされていない方向で配置される。例えば、サンプル６１４あるいはサンプル２６１０の中心の一つは、他の中心に対しオフセットされている。同様に、サンプル座標系２６１２の方向を含むサンプル２６１０上のテスト位置の方向は、図２６Ａに示されるようなステージ座標系２６００などのステージ座標系に対し、傾かされ、あるいは、並進され、回転されている。並進脱スキューと回転脱スキューを含む、以下の脱スキュー方法は、サンプルステージ６１４のサンプル座標系２６１２に対し、サンプル２６１０の相対的方向を決定し、例えば、図２６Ｂに示されるようなテスト位置２６２０のようなテスト位置を含む、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２などの自動テストシステム６００の装置の１以上の作業領域と一致するようなサンプル２６１０の信頼性のある、正確なポジショニングを可能とする。
図２９Ａは、図２６Ｃに示されるように、サンプルステージ６１４上に配置されたサンプル２６１０などのサンプルの並進脱スキューのための方法２９００の一例を示している。前述したように、ある例では、サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４上に、実質的にアラインメントされているが、完全にはアラインメントされていない方向で配置される。例えば、サンプル６１４あるいはサンプル２６１０の中心の一つは、他の中心に対しオフセットされている。同様に、サンプル座標系２６１２の方向を含むサンプル２６１０上のテスト位置の方向は、図２６Ａに示されるようなステージ座標系２６００などのステージ座標系に対し、傾かされ、あるいは、並進され、回転されている。並進脱スキューと回転脱スキューを含む、以下の脱スキュー方法は、サンプルステージ６１４のサンプル座標系２６１２に対し、サンプル２６１０の相対的方向を決定し、例えば、図２６Ｂに示されるようなテスト位置２６２０のようなテスト位置を含む、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２などの自動テストシステム６００の装置の１以上の作業領域と一致するようなサンプル２６１０の信頼性のある、正確なポジショニングを可能とする。
２９０２において、光学装置６１０は、例えば、ステージＸ軸あるいはステージＹ軸２６０２、２６０４など、少なくとも第１の並進軸にそって、ステージ中心２６０６などのサンプルステージ基準点とアラインメントされる。方法２９００について、ステップ２９０２は任意である。ステージ中心２６０６は、サンプルステージ基準点として使用してきたが、他の例では、サンプルステージ６１４の所定の部分など、異なるサンプルステージ基準点を使うこともできる。つまり、他の例では、例えば、円、長方形、正方形などの異なる形状を有するサンプルステージ６１４では、数学的目的のためには、ステージ中心２６０６より、異なるサンプルステージ基準点を用いることのほうがより便利であるだろう。少しの変形（例えば、ここで述べたステップへの、対応する数学的解析など）によれば、ここで説明した方法は、サンプルステージ基準点、サンプルの第１と第２の基準点に完全に適用可能で、自動テストシステム６００の装置に対して、サンプル２６１０のテスト位置を、正確に配置することを確実にできる。
２９０４においては、複数の円形エッジ位置の円形エッジ位置は、図２９Ｂに示されたサンプル２６１０のサンプルエッジ２９２２などのサンプルエッジに沿って検出される。
一例では、円形エッジ位置を検出することは、光学装置６１０に向かう、並進ステージ６１４とサンプルエッジ２９２２を含む。前述したように、一例では、サンプルステージ６１４は、例えば、光学装置６１０とメカニカルテスト装置６１２に対する並進と回転によって、自動テストシステム６００内で動くことが出きる。
２９０８において、図２９Ｂに示されるようなサンプルエッジ位置２９２４などの円形エッジ位置は、光学装置６１０がサンプルエッジ２９２２を横切るとき、光学装置６１０によって検出される。例えば、自動テストアセンブリ１００の制御ステーション１１０は、光学装置６１０を動かし、サンプルのエッジが光学装置６１０の下を通過するとき、サンプル６９１０のエッジを検出するように構成された、パターン認識、あるいは、エッジ認識ソフトウェアを含む。２９１０において、円形エッジ位置は、図２８Ｂに示したように、ステージ中心２６０６（あるいは、他の基準点）などのサンプルステージ基準点に対しインデキシングされ、ここで説明したように、方法２８００によって任意に決定される。２９１２において、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０は、例えば、特定の角度で回転され、図２９Ｂに示されたサンプルエッジ位置２９２４の他のものを観察し、検出することを促進する。
２９１４において、サンプルエッジ２９２２に沿ったサンプルエッジ位置２９２４など、円形エッジ位置の検出は、ステップ２９１２に示される回転のそれぞれの後繰り返される。サンプルエッジ位置２９２４の検出は、サンプルエッジ２９２２に沿った異なる位置から、少なくとも３以上の円形エッジ位置２９２４がインデキシングされるまで、繰り返される。説明したように、サンプルステージ６１４は、特定の角度で回転される。一例では、特定の角度は、１２０°、９０°、３０°など、１以上の設定された、あるいは、可変される角度測定を含む。他の例では、特定の角度は、設定された角度でわない。むしろ、サンプル２６１０のサンプルエッジ２９２２に沿った、３以上のサンプルエッジ位置２９２４が検出され、以下に説明するように、３以上の円形エッジ位置のそれぞれに一致する周囲を有する円を上に配置することは、対応して、図２９Ｂに示されるような、例えば、サンプル中心２６２２などのサンプル２６１０の第１の基準点を決定する、インデキシングされたサンプルエッジ位置２９２４を有する円を構成するだろう。言い換えると、サンプルステージ６１４が、並進的に静的な方向（エッジ検出の並進は別にして）に保持され、回転だけするならば、サンプルエッジ２９２２に沿った３以上のエッジ位置２９２４を検出し、インデキシングすることは、サンプルエッジ位置２９２４上に、仮想円を配置するのに十分な数の点を生成し、例えば、サンプルエッジ位置２９２４の上に配置され、サンプルエッジ２９２２と一致する円の数学的解析にしたがって、サンプル中心２６２２を容易に決定することが出きる。
２９１６において、サンプル２６１０の中心は、サンプル２６１０の周囲の一部のまわり、あるいは、全周囲の周りに、間隔をあけて配置されている３以上の円形エッジ位置２９２４と一致する周囲を有する仮想円などの円から決定される。例えば、サンプル２６２２の中心は、仮想円（あるいは、３以上のエッジ位置２９２４）の数学的解析によって決定される。
一例では、方法２９００は、いくつかのオプションを含んでいる。一例では、サンプルステージ６１４とサンプルエッジ２９２２を光学装置６１０へ並進させることは、例えば、サンプルステージ６１４とサンプルエッジ２９２２を第１の並進軸とは異なる第２の並進軸にそって、光学装置に向かって、並進させることを含む。例えば、２９０２で説明されるように、光学装置は、例えば、図２６Ａに示されるステージ中心２６０６を通って伸びる、Ｙ軸２６０４など、少なくとも第１の並進軸とアラインメントされている。ここで説明する例では、サンプルステージ６１４とサンプルエッジ２９２２は、図２６Ａにやはり示されるように、ステージＸ軸２６０２などの第２の並進軸に沿って、並進される。サンプルステージ６１４の第１の位置からの、ステージＹ軸２６０４などの第１の並進軸に沿った、及び、ステージＸ軸２６０２に沿った、並進は、単一の軸の沿ったサンプルステージ６１４の並進によって、１以上のサンプルエッジ位置２９２４の検出と、インデキシングを容易に可能とする。言い換えると、ＸとＹ軸などの２以上の軸に沿った、第１の位置からの並進は要求されない。というのも、サンプルエッジ２９２２に向かう並進は、単一の並進軸に沿って起こり、例えば、ステージ座標系２６００の原点（ステージＹ軸２６０４のゼロ値における）と一致する、所定の点に対する、単一軸に沿った並進の容易な決定を可能にする。
図２９Ｂに示されるように、サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４に対し、オフセット、あるいは、ミスアラインメントされている。実際には、サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４とより密接にアラインメントされるだろう。例えば、サンプル２６１０の周囲は、実質的に、サンプルステージ６１４の周囲と一緒に伸びるか、あるいは、アラインメントされるだろう。つまり、それぞれのサンプル２６１０とサンプルステージ６１４の中心は、密接にアラインメントされ、それらの間に最小のオフセットのみある、あるいは、オフセットなしとなる。サンプルステージ６１４上で、サンプル２６１０を精度良くポジショニングしても、ここに説明する処理、例えば、サンプル６１４に対するサンプルステージ２６１０の並進の脱スキューを詳細に示す方法２９００は、自動テストシステム６００のステージ座標系２６００（とＸとＹステージ６２０、６２２の軸）にしたがって、サンプル２６１０の複数のテスト位置２６２０の正確なポジショニングを確保するために必要とされるだろう。
更に、図２９Ｂに示す模式図は、例えば、説明した複数のサンプルエッジ位置２９２４と一致する、サンプルステージ６１４の周りのさまざまな位置における複数の光学装置６１０を示す。複数の光学装置６１０が読者の利便のために設けられている。しかし、実際には、サンプルステージ６１４は、図２９Ｂに示されるように動かされ、光学装置６１０は、図２９Ｂの実線で示されるように、実質動かないだろう。点線で示される光学装置６１０は、サンプルエッジ位置２９２４と、検出されたエッジ位置に対する光学装置６１０の相対位置を示すために設けられている。言い換えると、サンプル２６１０の周囲のサンプルエッジ位置２９２４は、事実、動作と、ここに説明した並進脱スキューのための方法２９００の実施の間、実線で示される、光学装置６１０の下に配置される。
前述したように、図２９Ａに示され、図２９Ｂに模式図で示された、方法２９００は、サンプル２６１０のサンプル中心２６２２のような、第１の基準点を決定するために用いられる。以下で更に詳しく説明するように、サンプル中心２６２２は、ステージ中心２６０６と組み合わせて用いられ、ステージ中心２６０６などのサンプルステージ６１４に対するサンプル２６１０の並進位置を決定する。図２６Ｃを参照すると、サンプル２６１０の位置は、例えば、ステージ中心２６０６に対するサンプル中心２６２２の位置は、図２６Ｃに示される、「ｒ」である。例えば、サンプル中心２６２２は、半径と、図２６Ｃに示される、φに対応する角度方向（例えば、第１の基準角度オフセット）を有している。言い換えると、サンプル中心２６２２は、サンプルステージ２６１０の第１の基準点であり、ステージ中心２６０６を含む、ステージ座標系２６００に対し、角度と動径位置を持っている。以下に更に説明するように、ステージ中心２６０６に対する、この第１の基準点位置は、図２６Ｂに示されるテスト位置２６２０の位置を、サンプルステージ６１４の対応する回転と並進の動きに変換し、サンプル２６１０がサンプルステージ６１４に対してミスアラインメントされているとしても、複数のテスト位置２６２０を、１以上のメカニカルと光学テスト装置６１２、６１０にアラインメントすることを確実にする。
[サンプルの回転脱スキュー]
図３０Ａは、サンプル２６１０などのサンプルを、サンプルステージ６１４に対して、回転脱スキューするための方法３０００の一例を示す。少なくともある例で前述したように、サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４上に配置され、サンプル２６１０をサンプルステージ６１４に完全にアラインメントしようとする努力にもかかわらず、サンプルとサンプルステージ間に、いくらかのミスアラインメントが起こるだろう。ここに提供される回転脱スキュー方法３０００は、前述した並進脱スキュー方法２９００と協働し、サンプルステージ６１４に対し、サンプル２６１０をインデキシングし、方向付け、例えば、Ｘステージ６２０、Ｙステージ６２２及び回転ステージ６２４の動作によるように、自動テストシステムの動作により、テスト位置を１以上の光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２とアラインメントさせるように正確に配置するための、サンプルステージ６１４の座標系に対し、図２６Ｂに示される、複数のテスト位置２６２０の正確なポジショニングをする。
図３０Ａは、サンプル２６１０などのサンプルを、サンプルステージ６１４に対して、回転脱スキューするための方法３０００の一例を示す。少なくともある例で前述したように、サンプル２６１０は、サンプルステージ６１４上に配置され、サンプル２６１０をサンプルステージ６１４に完全にアラインメントしようとする努力にもかかわらず、サンプルとサンプルステージ間に、いくらかのミスアラインメントが起こるだろう。ここに提供される回転脱スキュー方法３０００は、前述した並進脱スキュー方法２９００と協働し、サンプルステージ６１４に対し、サンプル２６１０をインデキシングし、方向付け、例えば、Ｘステージ６２０、Ｙステージ６２２及び回転ステージ６２４の動作によるように、自動テストシステムの動作により、テスト位置を１以上の光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２とアラインメントさせるように正確に配置するための、サンプルステージ６１４の座標系に対し、図２６Ｂに示される、複数のテスト位置２６２０の正確なポジショニングをする。
３００２において、光学装置６１０は、第１の基準点に一致する第１の並進軸とアラインメントされる。例えば、光学装置６１０は、サンプル中心２６２２を通って伸び、図２６Ａに示されるステージＹ軸２６０４に実質平行なＹ軸のような並進軸とアラインメントされる。方法ステップ３００２は、方法３０００について任意である。例えば、光学装置６１０は、方法３０００の始まりにおいて、１以上のＹ軸あるいはＸ軸とアラインメントされていない。３００４において、サンプルステージとサンプル６１４、２６１０は、光学装置６１０に対して、第２の並進軸に沿って、例えば、サンプルエッジ２９２２２などのサンプルのエッジ近くの位置まで並進される。更に、サンプルステージとサンプル６１４、２６１０は、サンプル方向的特徴２６１８（例えば、第２の基準点）が、実質、光学装置６１０の作業領域の近くに配置されるように、並進される。つまり、光学装置６１０は、例えば、サンプル方向的特徴２６１８の近くのサンプル２６１０の部分など、サンプルの部分にアラインメントされる。光学装置６１０は、サンプル方向的特徴２６１８のさまざまな部分を簡単に検出できるような方向に配置される。
３００６において、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０は、例えば、回転中心２６０６の周りに回転される（例えば、ステージ中心２６０６）。光学装置６１０がサンプル方向的特徴２６１８の近くに配置されている場合、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０の回転は、サンプル方向的特徴２６１８のさまざまな部分を簡単に調べることを可能とする。例えば、サンプル方向的特徴２６１８は、第１の特徴部分３０２０と第２の特徴部分３０２２を含んでいる。一例では、サンプル方向的特徴２６１８は、第１と第２の特徴部分３０２０、３０２２を含んでおり、各部分３０２０、３０２２は、互いに、分別と同定のために簡単に構成される。３００８においては、サンプル方向的特徴２６１８（サンプルの第２の基準点）は、光学装置で検出される。サンプル方向的特徴は、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０の回転にしたがって、第１の基準点（例えば、ステージＸ軸２６０２に平行なサンプル中心２６２２と、Ｘ軸）に対し、第２の基準角度オフセットを有している。
任意に、サンプル基準点２６１８は、第１と第２の特徴部分３０２０と３０２２を含んでいる。第１と第２の特徴部分３０２０と３０２２は、光学装置６１０によって検出される。第１の特徴部分３０２０は、第１の角度測定３０２４を、第２の特徴部分３０２２は、第１の角度測定３０２４とは異なる第２の角度測定３０２６を有している。例えば、図３０Ｂに示されるように、第１と第２の特徴部分３０２０、３０２２のそれぞれは、サンプル中心２６２２と、サンプル中心２６２２を介して延伸する横向きステージＸ軸３０２８（そして、図２６ＡのステージＸ軸２６０２に対して平行な）に対して、対応する第１と第２の角度測定３０２４、３０２６を有している。一例では、第１と第２の角度測定３０２４、３０２６は、サンプルステージ６１４の座標系にしたがって、サンプル中心２６２２に対し、サンプル方向的特徴２６１８の角度測定を提供する。
任意に、第１と第２の角度測定３０２４、３０２６は、平均され、第１と第２の角度測定の平均は、第２の基準角度オフセットである。一例では、第２の基準角度オフセットは、サンプル中心２６２２、対応してサンプルステージ６１４に対する、サンプル２６１０の方向を示す。図２６Ｂに示されるように、テスト位置２６２０のそれぞれは、ステージ中心２６０６とサンプル座標系２６１２にたいして、方向付けられている。サンプル中心２６２２に対するサンプル方向的特徴２６１８の方向を決定することにより、サンプル２６１０の方向は、サンプルステージ６１４に対するサンプル２６１０のミスアラインメントにもかかわらず、光学とメカニカルテスト装置６１０に、１以上のテスト位置２６２０をアラインメントするために、サンプル２６１０をサンプルステージ６１４に簡単に配置できるようにする。
以下に更に詳しく説明するように、ステージ中心２６０６、サンプル中心２６２２（サンプルの第１の基準点）、及び、第２の方向的特徴２６１８（サンプルステージ６１４に対する、サンプル２６１０の第２の基準角度オフセットを示す第２の基準点）の決定は、ここで説明する、１以上の光学とメカニカルテスト装置６１０に、数学的解析を介して、テスト位置２６２０を簡単に配置し、アラインメントすることを可能とする。言い換えれば、図２６Ｃの特徴の組み合わせによれば、例えば、サンプル中心２６２２に対するステージ中心２６０６の位置と方向、及び、サンプル中心２６２２に対するサンプル方向的特徴２６１８の方向に対応するｒ、φ、及びαの値の組み合わせにより、実質的に、サンプル２６１０の任意の位置（テスト位置２６２０など）は、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２に対して、正確かつ精度良く、簡単に配置できる。
前述した様に、方法３０００は、任意に、例えば、光学装置６１０と共に、サンプル方向的特徴２６１８など、第２の基準点の第１と第２の特徴部分３０２０、３０２２を検出することを含む。第２の特徴部分３０２２は、他の例では、特定の角度で、第１の特徴部分３０２０から離れている。例えば、第２の特徴部分３０２２は、第１の特徴部分３０２０と隣接しており、既知の値で、第１の特徴部分３０２０から角度方向にオフセットされている。第２の特徴部分３０２２は、特定の量オフセットされているので、一例では、第１と第２の角度測定を平均することは、例えば、光学装置６１０での検出による、第１の特徴部分６１０の決定の測定を、第１の特徴部分３０２０に対する、第２の特徴部分３０２２の特定の角度位置を組み合わせて用い、サンプル方向的特徴２６１８の第２の基準角度オフセット（例えば、第１の特徴部分３０２０の角度測定と、第２の特徴部分３０２２の既知の同じ角度だけ調整された量の平均）を決定する。
図３０Ｂに示された例では、第２の基準角度オフセット３０３０は、第１と第２の角度測定３０２４、３０２６間に伸びる二等分線（例えば、第２の基準角度オフセット３０３０は、第１と第２の角度測定３０２４、３０２６の平均である）として示されている。更に他の例では、図３０Ｂに示されたサンプル方向的特徴２６１８は、例えば、マーキング点であり、光学装置６１０によって容易に認識できる。例えば、第２の方向的特徴２６１８は、一例においては、図２７Ｂに示されるマーキング２７１０に似ている。例えば、マーキング２７１０は、識別通知２７１２を含み、マーキングを簡単に識別可能とし、更に、位置フォーカス２７１４を含み、サンプル中心２６２２に関連するように、サンプル方向的特徴２６１８の正確なポジショニングを提供する。そのような例においては、単一の角度測定は、サンプル中心２６２２に対する位置フォーカス２７１４から、サンプル中心２６２２に対するサンプル方向的特徴２６１８の方向を決定するために、必要とされる。そのような例では、図３０Ａに示された方法３０００は、サンプル方向的特徴２６１８が光学装置６１０にアラインメントされるように、サンプルステージ６１４を回転させることを含む。この例では、単一角度は、一例で説明するように、複数の角度を測定する変わりに測定される。
[装置を１以上のテスト位置にアラインメントする]
図３１Ａを参照すると、１以上のテスト位置を装置にアラインメントする方法３１００の一例が提供される。３１０２においては、サンプル２６１０のようなサンプルは、テストシステム６００のサンプルステージ６１４のような、サンプルステージに結合する。サンプル２６１０は、サンプル２６１０上で離れて配置された、１以上のテスト位置２６２０を含む。一例では、テストシステム６００は、サンプルステージ６１４上のサンプル２６１０の、１以上のテスト、あるいは、観察のために構成された、光学あるいはメカニカルテスト装置６１０、６１２のような、装置を含む。他の例では、テストシステム６００は、図６Ａと６Ｂに示されるような、テストシステム６００を示す特徴を含んでいる。
図３１Ａを参照すると、１以上のテスト位置を装置にアラインメントする方法３１００の一例が提供される。３１０２においては、サンプル２６１０のようなサンプルは、テストシステム６００のサンプルステージ６１４のような、サンプルステージに結合する。サンプル２６１０は、サンプル２６１０上で離れて配置された、１以上のテスト位置２６２０を含む。一例では、テストシステム６００は、サンプルステージ６１４上のサンプル２６１０の、１以上のテスト、あるいは、観察のために構成された、光学あるいはメカニカルテスト装置６１０、６１２のような、装置を含む。他の例では、テストシステム６００は、図６Ａと６Ｂに示されるような、テストシステム６００を示す特徴を含んでいる。
３１０４においては、図２６Ｂ，Ｃに示される、１以上のテスト位置２６２０のようなテスト位置は、メカニカルテストあるいは、光学装置６１２、６１０のような装置とアラインメントされる。一例では、テスト位置２６２０をアラインメントすることは、３１０６において、サンプルステージ６１４と、サンプル２６１０上のテスト位置２６２０を、光学装置６１０のプローブ先端７０２あるいは、光学作業領域２７１６などの装置の作業領域とアラインメントさせるように回転することを含む。他の例では、１以上のテスト位置の２６２０のテスト位置を装置にアラインメントさせることは、３１０８において、サンプルステージ６１４とテスト位置２６２０を、テスト装置の作業領域（再び、例えば、光学作業領域２７１６あるいは、プローブ先端７０２）とアラインメントするように並進させることを含む。
３１１０において、テスト位置２６２０は、１以上の装置６１０、６１２でテストされる。例えば、メカニカルテスト装置６１２の例においては、メカニカルテスト装置６１２は、インデント、引っかき、磨り減り、層間剥離あるいは、テスト位置２６２０における、任意の１つの複数のメカニカルテスト動作を提供するように構成されている。他の例では、光学装置６１０は、テスト位置２６２０におけるサンプル２６１０のさまざまな特徴を観察し、検出するように構成された（可視光検出、電子スキャニング、あるいは、電子伝送、他の光の波長による観察など）１以上の、光学装置、顕微鏡、スキャナなどを含むが、これらには限定されない。
方法３１００のいくつかのオプションを以下に説明する。一例では、テストは、１以上のメカニカルと光学テスト装置６１２、６１０などの装置によるミクロンあるいは、それ以下のスケールでの、１以上のメカニカルテストあるいは観察を含む。例えば、メカニカルテスト装置６１２は、ミクロン（例えば、数ミクロンスケールまで）における、サンプル２６１０へのインデンテーション、変形、あるいは、他のマーキングを提供するように構成されている。他の例では、メカニカルテスト装置６１２は、例えば、ナノスケールなど、ミクロンスケール以下のインデンテーションを提供するように構成されている。更に他の例では、光学テスト装置６１０は、同様に、ミクロン（例えば、数ミクロンスケールまで）とナノスケールでの、サンプル２６１０の機械的特性と特徴を観察するように構成されている。
更に他の例では、方法３１００は、前述したように、サンプルステージを並進させることを含む。一オプションでは、サンプルステージを並進させることは、Ｘステージ６２０によって提供される、Ｘ軸など、Ｘ軸に沿って、サンプルステージ６１４を並進させることを含む。他の例では、サンプルステージを並進させることは、例えば、図６Ａと６Ｂに示したように、Ｙステージ６２２の動き方向とアラインメントされている軸であるＹ軸など、他の軸に沿って、サンプルステージ６１４の並進を制限する（例えば、限定する）ことを含む。一例では、Ｙステージ６２２のＹ軸は、前述したように、カンチレバー装置アーム６０７と実質平行である。
他の例では、Ｙ軸に沿ったサンプルステージ６１４の制限された並進は、例えば、前述し、例えば、図２７Ｂに示され、図２７Ａに示される方法２７００によって決定された装置オフセットにしたがって、装置と他の装置間でＹ軸に沿ってサンプルステージを並進させることを含む。つまり、Ｙステージ６２２は、図２７Ｂに示された装置オフセット複合物２７２２（例えば、Ｙ装置オフセット２７２０）にしたがって、実質的に制限された、あるいは、限定された方法で、サンプルステージ６１４を動かすように構成されている。サンプルステージ６１４は、したがって、Ｙ軸に沿った、サンプルステージ６１４の長さ、あるいは、幅と実質同様なサンプルステージフットプリントを提供する。言い換えると、Ｙ軸に沿ったサンプルステージフットプリントは、装置オフセットにしたがって、長さなど、サンプルステージの大きさよりも、わずかに大きいだけである。
更に他の例では、１以上のテスト位置のテスト位置２６２０を、装置にアラインメントすることは、サンプルステージ６１４を回転し、テスト位置２６２０を、Ｘ軸、例えば、Ｘステージ６２０のＸ軸と一致させるようにし、テスト位置は、Ｙ軸に対し、もともとゼロではない、Ｙ位置を持っている。例えば、図２６Ａを参照すると、ステージＸ軸２６０２は、図６Ａと６Ｂに示されたように、Ｘステージ６２０の動き軸と実質アラインメントされている。１つのテスト位置２６２０などのテスト位置が、その最初の位置において、ステージＸ軸２６０２とアラインメントとされていない一例では、ステージ６１４は、テスト位置２６２０が、Ｘステージ６２０のＸ軸（線形動作軸）と一致して配置されるように、回転される。
テスト位置２６２０を、ステージ６２０のＸ軸（Ｘステージ６２０の線形動作軸）と一致させるように動かすことにより、例えば、Ｙステージ６２２のＹ軸（Ｙステージ６２２の線形動作軸）に沿ったＹ並進は、実質的に、最小化されるか、あるいは、完全に消去されてしまう。むしろ、例えば、Ｘステージ６２０による並進は、メカニカルと光学テスト装置６１２、６１０など、１以上の装置と、テスト位置６２０を一致、あるいは、アラインメントさせるように、テスト位置を動かすために使用される。
更に他の例では、テスト位置を装置にアラインメントさせることは、装置を実質サンプルステージの全表面領域に選択的にアラインメントさせるように構成された、複数の向きの装置（例えば、６１０、６１２）に対し、サンプルステージの最外延の面によって境界付けられたサンプルステージフットプリント２１００（図２１Ａ参照）内で、サンプルステージ２６１０とサンプル６１４を並進し、回転することを含む。例えば、図２１Ａに示されるように、光学装置６１０は第１のフットプリント２１００（例えば、サンプルステージフットプリント２１００）の中心に設けられる。示されるように、サンプルステージフットプリント、あるいは、第１のフットプリント２１００は、Ｘ軸に沿ったサンプルステージ６１４の並進（Ｘステージ６２０の線形動作軸）と回転ステージ６２４によるサンプルステージの回転にしたがって、最外延面とサンプルステージ６１４によって境界付けされている。示されるように、第１のフットプリント２１００のＹ成分２１０１は、実質、サンプルステージ６１４のＸ並進と回転の組み合わせによって最小化される。言い換えると、図２１Ａに示される、目標位置のそれぞれ（例えば、ステージの最外と最内部分において）は、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２を、図２１Ａに示される第１のフットプリント２１００内の１以上の方向に動かされたステージ６１４とアラインメントするように、配置可能である。任意に、サンプルステージフットプリント２１００は、サンプルステージフットプリント２１００と、コラム基盤６０５（図９に図示）によって境界付けされているコラムフットプリントを含むテストシステムフットプリント内に含まれる。図９に示されるように、コラム基盤６０５は、装置６１０、６１２と結合した、カンチレバー装置コラム６０６の部分である。
[サンプルに基づいたテスト位置座標の変換]
前述したように、サンプル２６１０の第１と第２の基準点、例えば、サンプル中心２６２２、位置、及び、サンプル方向的特徴２６１８の方向は、ステージ基準特徴（ステージ中心などのサンプルステージ基準点）２６０６と組み合わせて使われ、１以上の複数のテスト位置２６２０を、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２などの１以上の装置に一致させる、あるいは、アラインメントさせるように、正確に配置する。例えば、図２６Ｃに示されるように、互いに対するこれらの特徴のそれぞれの向きは、例えば、変数ｒ、φ、αで示される位置的座標を提供し、ｒは、ステージ中心２６０６からのサンプル中心２６２２の半径であり、φは、ステージＸ軸２６０２と、ステージ中心２６０６に対する、サンプル中心２６２２の角度測定であり、αは、例えば、図３０Ｂに示される、第２の基準角度オフセット３０３０などのサンプル方向的特徴２６１８の角度測定である。これらの値のそれぞれは、一例では、自動テスト装置６００のＸ、Ｙ、回転ステージ６２０、６２２、６２４によってポジショニングするための、ステージ座標系２６００に従った、テスト位置２６２０の位置を数学的に決定するために用いられる。言い換えると、これらの値は、サンプル２６１０とサンプルステージ６１４間のミスアラインメントにもかかわらず、１以上の光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２に対する、テスト位置２６２０のそれぞれの正確な配置を促進する。
前述したように、サンプル２６１０の第１と第２の基準点、例えば、サンプル中心２６２２、位置、及び、サンプル方向的特徴２６１８の方向は、ステージ基準特徴（ステージ中心などのサンプルステージ基準点）２６０６と組み合わせて使われ、１以上の複数のテスト位置２６２０を、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２などの１以上の装置に一致させる、あるいは、アラインメントさせるように、正確に配置する。例えば、図２６Ｃに示されるように、互いに対するこれらの特徴のそれぞれの向きは、例えば、変数ｒ、φ、αで示される位置的座標を提供し、ｒは、ステージ中心２６０６からのサンプル中心２６２２の半径であり、φは、ステージＸ軸２６０２と、ステージ中心２６０６に対する、サンプル中心２６２２の角度測定であり、αは、例えば、図３０Ｂに示される、第２の基準角度オフセット３０３０などのサンプル方向的特徴２６１８の角度測定である。これらの値のそれぞれは、一例では、自動テスト装置６００のＸ、Ｙ、回転ステージ６２０、６２２、６２４によってポジショニングするための、ステージ座標系２６００に従った、テスト位置２６２０の位置を数学的に決定するために用いられる。言い換えると、これらの値は、サンプル２６１０とサンプルステージ６１４間のミスアラインメントにもかかわらず、１以上の光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２に対する、テスト位置２６２０のそれぞれの正確な配置を促進する。
例えば、図３１Ｂを参照すると、１以上のテスト位置のテスト位置２６２０を装置（例えば、１以上の装置６１０、６１２）とアラインメントする方法３１２０の一例は、サンプル２６１０のサンプル中心２６２２などの原点に対し、テスト位置２６２０の第１のＸとＹ座標を決定することを含む。前述したように、サンプル座標系２６１２は、一例では、図２６Ｂに示されるように、サンプル中心２６２２に中心取りされ、原点を持つ。３１２４において、テスト位置２６２０（例えば、Ｔ１）の第１のＸとＹ座標は、サンプルステージ６１４とそれぞれ結合した、回転ステージの角度値ΘＴ１と並進値ＲＴ１と、図２６Ｃに、Ｔ１の座標で示されるように、少なくとも１つの並進ステージ（例えば、ステージ６２４、６２０）に変換される。
３１２６で決定された回転と並進値によれば、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０上のテスト位置２６２０は回転される。一例では、テスト位置２６２０は、角度値ΘＴ１に従って、Ｘステージ６２０のＸ軸などの並進軸（例えば、テスト位置は、ステージの線形動作軸に平行な線上にある）と一致するように回転される。３１２８において、サンプルステージ６１４とテスト位置２６２０は、説明した並進軸に平行な並進値ＲＴ１に従って並進される。つまり、テスト位置は、Ｘステージ６２０などのステージの並進軸に平行な線に沿って、並進値ＲＴ１だけ並進される。
他の例では、方法３１２０は、最初、Ｘステージ６２０などの並進ステージの動き軸に平行な並進軸に沿って、サンプルステージ６１４を並進することを含む。その後、サンプルステージ６１４は、テスト位置２６２０をＸステージ並進軸に一致するように回転される。
他の例では、方法３１２０は、サンプルステージ６１４と１以上のテスト位置２６２０（例えば、Ｔ１−Ｔ４）のそれぞれを、Ｘステージなどの並進ステージの並進軸にそれぞれ一致させるように、回転することを含む。言い換えれば、複数のテスト位置は、それぞれ別箇に、Ｘステージ６２０の線形動作軸に平行な線に沿って配置されている。更に他の例においては、サンプルステージ６１４と、１以上のテスト位置のそれぞれをそれぞれの角度値（例えば、ΘＴ１―Ｔ４）だけ回転させ、それぞれ、並進ステージの並進軸と一致させることは、テスト位置２６２０を移動し、装置６１０、６１２の作業領域（焦点あるいはプローブ先端）とアラインメントされ、あるいは、一致され、並進ステージ６２０、６２２の一つの動き軸と平行な並進軸と一致させることを含む。テスト位置を、作業領域を通って伸びる単一の並進軸とアラインメントさせるように回転することにより、例えば、Ｘステージ６２０による並進動作は、テスト位置２６２０を、装置６１０、６１２と一致させるように動かすことができる。
並進軸（例えば、並進軸と平行な線上）に一致させられたテスト位置２６２０は、ＲＴ１−４のような、Ｒ値だけ並進され、テスト位置２６２０を、光学とメカニカルテスト装置６１２、６１０の作業領域（例えば、図２７Ｂに示される領域２７１６あるいはプローブ先端７０２）とアラインメントさせる、あるいは、一致させるようにテスト位置２６２０を動かす。サンプルステージ６１４と、テスト処理の対象のテスト位置２６２０を回転して、並進軸と一致させることは、実質的に、第１の並進軸とは異なる第２の並進軸（Ｙステージ６２２のＹ軸など）に沿って並進することを消去する。例えば、ステージと、サンプルＸとＹ軸２６０２、２６０４及び２６１４、２６１６から離れて配置されるテスト位置２６２０は、Ｘステージ６２０の並進軸（例えば、動きの線形軸）に沿って配置され、実質的に、例えば、Ｙステージ６２２の軸などの他の並進軸に沿った、サンプルステージ６１４とサンプル２６１０のテスト位置２６２０の並進を消去する。任意に、ステージ６１４は、テスト位置２６２０のそれぞれのＲＴ１−４に従って、最初、並進され、その後、位置のそれぞれのΘＴ１−４に従って回転される。
予言的な例が、以下に提供され、これは、サンプル２６１０の第１と第２の基準点２６２２と２６１８と共に、サンプルステージ基準点２６０６（一例では、ステージ６１４の中心）の座標と相対位置を決定し、１以上のテスト位置２６２０の並進と角度座標を決定するために、対応する値（ｒ、φ、αなど）を用いる。予言的例は、ここに説明し、図に示した方法に従って実行される。予言的例は、一連のステップとして提供される。予言的例のステップの多くは、並び替えられ、あるいは、変更され、説明した、方法と装置の範囲内に入り続けるだろう。サンプルステージ形状、特定の基準点（非中心点）などの変更は、ステップと対応する、ここで用いられた数学的解析を変更し、そのような変更は、完全に、開示の範囲である。
[マシンステップ／初期化]
１．Ｘステージ６２０、Ｙステージ６２２、Ｚ１−第１装置ステージ６０８、Ｚ２−第２装置ステージ６０８、シータステージ６２４をホームポジションにする。
２．先端から光学素子キャリブレーションを行なう。この処理は、マシンに、サンプル上にマークを付けさせ、オペレータが見られるように、光学素子の下に精密にマークを移動させる。
ａ． ポリカーボネートなどのサンプル（例えば、初期化サンプル）をステージ６１４に取り付ける。任意に、ステージ受けフランジ６３０上のステージ受け６２８において、診断サンプル１１０６の一つを使うだろう。
ｂ． サンプルが光学装置６１０の下に配置され、光学素子がサンプルにフォーカスするように、Ｘ、Ｙ、シータ、Ｚ１ステージを手動で、動かすために、ＧＵＩ（例えば、制御ステーション１１０）を使用する。
ｃ． 先端から光学素子キャリブレーションのために、Ｈパターンマーキング２７１０（あるいは、キャリブレーションを助けるための、他の同様なパターン）を行い、キャリブレーションは以下を含む。:
ｉ， 自動テストシステム６００は、ＸとＹステージ６２０、６２２を先端と光学素子間の公称オフセットだけ動かし（メカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０）、先端７０２は、光学素子で見る事ができる、略同じサンプル位置上にある。シータステージ６２４は、止まっている。
ｉｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、オペレータに、先端７０２が、サンプル高の約１ｍｍ以内に来るまで、Ｚ１ステージ６０８を手動で下ろすよう指示する。
ｉｉｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、サンプルと接触するまで、Ｚ１ステージ６０８をゆっくり下ろし続ける（例えば、初期接近よりゆっくりなペースで）。
ｉｖ． メカニカルテスト装置６１２は、一連の７つのインデントを、Ｈの形状で、マーキング２７１０を形成するように行なう。
ｖ． 自動テストシステム６００は、Ｘ、Ｙ、Ｚ１ステージ６２０、６２２、６０８を元の光学位置に戻す。
ｖｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、オペレータに、Ｈパターンマーキング２７１０の中心が（例えば、位置フォーカス２７１４）、カメラのレチクルとアラインメントされるまで、ＸとＹステージ６２０、６２２を動かすよう指示する。選択的に、パターン認識ソフトウェアは、位置フォーカス２７１４を見つけるために、同様に、光学装置６１０に指示し、制御する。
ｖｉｉ． 自動テストシステム６００は、先端と光学位置間の正確なＸ，Ｙ、Ｚ１ずれを計算し、記録する（例えば、メカニカルテストと光学装置６１２、６１０間の装置オフセット複合物２７２２）。
１．Ｘステージ６２０、Ｙステージ６２２、Ｚ１−第１装置ステージ６０８、Ｚ２−第２装置ステージ６０８、シータステージ６２４をホームポジションにする。
２．先端から光学素子キャリブレーションを行なう。この処理は、マシンに、サンプル上にマークを付けさせ、オペレータが見られるように、光学素子の下に精密にマークを移動させる。
ａ． ポリカーボネートなどのサンプル（例えば、初期化サンプル）をステージ６１４に取り付ける。任意に、ステージ受けフランジ６３０上のステージ受け６２８において、診断サンプル１１０６の一つを使うだろう。
ｂ． サンプルが光学装置６１０の下に配置され、光学素子がサンプルにフォーカスするように、Ｘ、Ｙ、シータ、Ｚ１ステージを手動で、動かすために、ＧＵＩ（例えば、制御ステーション１１０）を使用する。
ｃ． 先端から光学素子キャリブレーションのために、Ｈパターンマーキング２７１０（あるいは、キャリブレーションを助けるための、他の同様なパターン）を行い、キャリブレーションは以下を含む。:
ｉ， 自動テストシステム６００は、ＸとＹステージ６２０、６２２を先端と光学素子間の公称オフセットだけ動かし（メカニカルテスト装置６１２と光学装置６１０）、先端７０２は、光学素子で見る事ができる、略同じサンプル位置上にある。シータステージ６２４は、止まっている。
ｉｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、オペレータに、先端７０２が、サンプル高の約１ｍｍ以内に来るまで、Ｚ１ステージ６０８を手動で下ろすよう指示する。
ｉｉｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、サンプルと接触するまで、Ｚ１ステージ６０８をゆっくり下ろし続ける（例えば、初期接近よりゆっくりなペースで）。
ｉｖ． メカニカルテスト装置６１２は、一連の７つのインデントを、Ｈの形状で、マーキング２７１０を形成するように行なう。
ｖ． 自動テストシステム６００は、Ｘ、Ｙ、Ｚ１ステージ６２０、６２２、６０８を元の光学位置に戻す。
ｖｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、オペレータに、Ｈパターンマーキング２７１０の中心が（例えば、位置フォーカス２７１４）、カメラのレチクルとアラインメントされるまで、ＸとＹステージ６２０、６２２を動かすよう指示する。選択的に、パターン認識ソフトウェアは、位置フォーカス２７１４を見つけるために、同様に、光学装置６１０に指示し、制御する。
ｖｉｉ． 自動テストシステム６００は、先端と光学位置間の正確なＸ，Ｙ、Ｚ１ずれを計算し、記録する（例えば、メカニカルテストと光学装置６１２、６１０間の装置オフセット複合物２７２２）。
３． 回転中心キャリブレーションの実行−この処理は、１以上の装置で、サンプル２６１０上のテスト位置２６２０の正確なアラインメントを達成することをアシストする。この処理は、ステージ６１４の回転中心を、約１ミクロン以内の精度で位置決めする。
ａ． ポリカーボネート初期化サンプルあるいは、他の材料のようなサンプルを、ステージ６１４上に載せ、ステージ６１４の回転中心を覆うようにする（例えば、回転ステージ６２４によって提供される回転軸）。
ｂ． ＧＵＩ制御ステーション１１０を使って、手動で、Ｘ，Ｙ，Ｚ１ステージ６２０、６２２、６０８を動かし、ステージ６１４の回転中心を、サンプルに光学装置をフォーカスさせて、光学装置６１０の略下に配置する。
ｃ． 制御ステーション１１０で、回転中心配置キャリブレーションを実装する。
ｉ． 自動テストシステム６００は、Ｘ、Ｙ、Ｚ１ステージ６２０、６２２、６０８を、上で決定した先端から光学素子オフセットだけ移動し、メカニカルテスト装置６１２を、光学装置６１０でフォーカスした位置の上に、移動する。
ｉｉ． 自動テストシステム６００は、マーキング２７１０で、サンプルをマーキングする（例えば、７つのインデントのＨパターン）。
ｉｉｉ． 回転ステージ６２４は、サンプルステージ６１４を１２０°回転し、メカニカルテスト装置６１２は、他のマーキング２７１０（例えば、他のＨパターン）を提供する。ＸとＹステージ６２０、６２２は止まっている。
ｉｖ． 回転ステージ６２４は、サンプルステージ６１４を、１２０°以上回転し（合計２４０°）、第３のマーキング２７１０を提供する。
ｖｖ． Ｘ、Ｙ、シータ、Ｚ１装置ステージ６２０、６２２、６２４、６０８は、元の位置に戻し、第１のマーキング２７１０を光学装置６１０の下に配置させ、フォーカスする。第１のマーキング２７１０は、光学装置６１０のレチクルの下に中心取りされる。
ｖｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、ユーザに、手動で、ＸとＹステージ６２０、６２２を動かし、他の２つのマーキング２７１０（例えば、インデントのＨパターン）の位置を特定するよう促す。回転ステージ６２４は、止まっている。任意に、制御ステーション１１０は、マーキングを検出し、インデキシングするためにパターン認識ソフトウェアを含み、各マーキング２１７０は、サンプル上にマーキングする際にインデックス付けされる。
ｖｉｉ． ユーザ（あるいは、ソフトウェア制御アルゴリズム）は、各マーキング２７１０の位置フォーカス２７１４が、光学装置６１０のカメラレチクルにアラインメントされるまで、ステージ６２０、６２２を動かす。自動テストシステム６００は、各Ｈパターンの中心のＸとＹステージ座標を記録する（例えば、インデックスする）：X0, Y0; X120, Y120; X240, Y240。任意に、制御ステーション１１０は、マーキング２７１０を検出し、インデキシングするパターン認識ソフトウェアを含み、あるいは、マーキング２１７０のそれぞれは、サンプル上にマーキングされるとき、インデキシングされる。
ｖｉｉｉ． 自動テストシステム６００は、円（例えば、ステージ中心円２８２０）を、マーキング２７１０に対応するＸとＹ座標の３つの集合にフィッティングする。フィッティングされた円の中心は、サンプルステージ６１４の回転中心２６０６のＸ−Ｙステージ座標である。回転中心座標は、(Xcenter, Ycenter)。以下の解析は、マーキング２７１０の座標から回転中心２６０６を決定する数学的方程式の一例を提供する。「ｒ」は、ステージ中心円２８２０の半径である。
ａ． ポリカーボネート初期化サンプルあるいは、他の材料のようなサンプルを、ステージ６１４上に載せ、ステージ６１４の回転中心を覆うようにする（例えば、回転ステージ６２４によって提供される回転軸）。
ｂ． ＧＵＩ制御ステーション１１０を使って、手動で、Ｘ，Ｙ，Ｚ１ステージ６２０、６２２、６０８を動かし、ステージ６１４の回転中心を、サンプルに光学装置をフォーカスさせて、光学装置６１０の略下に配置する。
ｃ． 制御ステーション１１０で、回転中心配置キャリブレーションを実装する。
ｉ． 自動テストシステム６００は、Ｘ、Ｙ、Ｚ１ステージ６２０、６２２、６０８を、上で決定した先端から光学素子オフセットだけ移動し、メカニカルテスト装置６１２を、光学装置６１０でフォーカスした位置の上に、移動する。
ｉｉ． 自動テストシステム６００は、マーキング２７１０で、サンプルをマーキングする（例えば、７つのインデントのＨパターン）。
ｉｉｉ． 回転ステージ６２４は、サンプルステージ６１４を１２０°回転し、メカニカルテスト装置６１２は、他のマーキング２７１０（例えば、他のＨパターン）を提供する。ＸとＹステージ６２０、６２２は止まっている。
ｉｖ． 回転ステージ６２４は、サンプルステージ６１４を、１２０°以上回転し（合計２４０°）、第３のマーキング２７１０を提供する。
ｖｖ． Ｘ、Ｙ、シータ、Ｚ１装置ステージ６２０、６２２、６２４、６０８は、元の位置に戻し、第１のマーキング２７１０を光学装置６１０の下に配置させ、フォーカスする。第１のマーキング２７１０は、光学装置６１０のレチクルの下に中心取りされる。
ｖｉ． ＧＵＩ制御ステーション１１０は、ユーザに、手動で、ＸとＹステージ６２０、６２２を動かし、他の２つのマーキング２７１０（例えば、インデントのＨパターン）の位置を特定するよう促す。回転ステージ６２４は、止まっている。任意に、制御ステーション１１０は、マーキングを検出し、インデキシングするためにパターン認識ソフトウェアを含み、各マーキング２１７０は、サンプル上にマーキングする際にインデックス付けされる。
ｖｉｉ． ユーザ（あるいは、ソフトウェア制御アルゴリズム）は、各マーキング２７１０の位置フォーカス２７１４が、光学装置６１０のカメラレチクルにアラインメントされるまで、ステージ６２０、６２２を動かす。自動テストシステム６００は、各Ｈパターンの中心のＸとＹステージ座標を記録する（例えば、インデックスする）：X0, Y0; X120, Y120; X240, Y240。任意に、制御ステーション１１０は、マーキング２７１０を検出し、インデキシングするパターン認識ソフトウェアを含み、あるいは、マーキング２１７０のそれぞれは、サンプル上にマーキングされるとき、インデキシングされる。
ｖｉｉｉ． 自動テストシステム６００は、円（例えば、ステージ中心円２８２０）を、マーキング２７１０に対応するＸとＹ座標の３つの集合にフィッティングする。フィッティングされた円の中心は、サンプルステージ６１４の回転中心２６０６のＸ−Ｙステージ座標である。回転中心座標は、(Xcenter, Ycenter)。以下の解析は、マーキング２７１０の座標から回転中心２６０６を決定する数学的方程式の一例を提供する。「ｒ」は、ステージ中心円２８２０の半径である。
[脱スキュー]
1. ロボットハンドリングシステム２００は、格納モジュール１０４からサンプル２６１０を引き出す。
a. サンプル２６１０は、ハンドリングフォーク４０４に略中心取りされる。
b. サンプル２６１０は、サンプル方向的特徴２６１８（例えば、くぼみ）を既知の方向に略方向付ける。
2. ロボットハンドリングシステム２００は、サンプル２６１０をサンプルステージ６１４に搭載する。上昇ピン６３４は、サンプルステージ面６１６上にサンプル２６１０を下降する。任意に、真空ポート６３２は、サンプル２６１０をサンプルステージ６１４に真空結合する。
3. サンプルの第１の基準点を決定する処理を実装する（並進脱スキュー）−この処理は、自動テストシステム６００のサンプル２６１０を、約１ミクロンの線形精度で位置決めする。中心２６２２などのサンプル２６１０の第１の基準点を見つけることは、自動テスト領域位置の精度を改善する。
a. Ｙステージ６２２は、ステージ６１４の回転中心のＹ座標が、光学装置６１０のレチクルのＹ位置（例えば、光学作業領域２７１６）にアラインメントするように動く。
b. 選択的に、Ｚ１ステージ６０８は、光学装置６１０をサンプル２６１０にフォーカスするように動く。
c. 回転ステージ６２４は、ウエーハ方向的特徴２６１８（例えば、くぼみ、あるいは、フラット）を光学装置作業領域２７１６内に配置しないようなサンプル２６１０上の位置を含む、略１２０°離れた３つの異なる位置に移動する。
d. 各３つの異なる回転位置（例えば、０、１２０、２４０°）において、光学装置６１０がサンプル２６１０にフォーカスする位置から始めて、Ｘステージ６２０は、サンプル２６１０を光学作業領域２７１６から外に出す方向に動く。
e. ３つの回転位置のそれぞれにおいて、エッジ検出ビジョンアルゴリズム（例えば、制御ステーション１１０に設けられた）は、Ｘステージ６２０の正確な並進値を記録し、サンプル２６１０のエッジ２９２２は、サンプルエッジ位置２９２４に対応する光学装置６１０と整列する。
f. サンプルエッジのこれらの３つの並進と回転の座標（Ｘ及びシータ測定、例えば、０、１２０、２４０°）は、ステージ６１４の回転中心２６０６に対し、サンプル２６１０の中心２６２２のｒ、φ位置を計算するために用いられる。図２６Ｃと２９Ｂ参照。φ値は、回転２６０６のステージ中心に対し、サンプル中心の第１の角度オフセットである。
1. ロボットハンドリングシステム２００は、格納モジュール１０４からサンプル２６１０を引き出す。
a. サンプル２６１０は、ハンドリングフォーク４０４に略中心取りされる。
b. サンプル２６１０は、サンプル方向的特徴２６１８（例えば、くぼみ）を既知の方向に略方向付ける。
2. ロボットハンドリングシステム２００は、サンプル２６１０をサンプルステージ６１４に搭載する。上昇ピン６３４は、サンプルステージ面６１６上にサンプル２６１０を下降する。任意に、真空ポート６３２は、サンプル２６１０をサンプルステージ６１４に真空結合する。
3. サンプルの第１の基準点を決定する処理を実装する（並進脱スキュー）−この処理は、自動テストシステム６００のサンプル２６１０を、約１ミクロンの線形精度で位置決めする。中心２６２２などのサンプル２６１０の第１の基準点を見つけることは、自動テスト領域位置の精度を改善する。
a. Ｙステージ６２２は、ステージ６１４の回転中心のＹ座標が、光学装置６１０のレチクルのＹ位置（例えば、光学作業領域２７１６）にアラインメントするように動く。
b. 選択的に、Ｚ１ステージ６０８は、光学装置６１０をサンプル２６１０にフォーカスするように動く。
c. 回転ステージ６２４は、ウエーハ方向的特徴２６１８（例えば、くぼみ、あるいは、フラット）を光学装置作業領域２７１６内に配置しないようなサンプル２６１０上の位置を含む、略１２０°離れた３つの異なる位置に移動する。
d. 各３つの異なる回転位置（例えば、０、１２０、２４０°）において、光学装置６１０がサンプル２６１０にフォーカスする位置から始めて、Ｘステージ６２０は、サンプル２６１０を光学作業領域２７１６から外に出す方向に動く。
e. ３つの回転位置のそれぞれにおいて、エッジ検出ビジョンアルゴリズム（例えば、制御ステーション１１０に設けられた）は、Ｘステージ６２０の正確な並進値を記録し、サンプル２６１０のエッジ２９２２は、サンプルエッジ位置２９２４に対応する光学装置６１０と整列する。
f. サンプルエッジのこれらの３つの並進と回転の座標（Ｘ及びシータ測定、例えば、０、１２０、２４０°）は、ステージ６１４の回転中心２６０６に対し、サンプル２６１０の中心２６２２のｒ、φ位置を計算するために用いられる。図２６Ｃと２９Ｂ参照。φ値は、回転２６０６のステージ中心に対し、サンプル中心の第１の角度オフセットである。
4. サンプルの第２の基準点を決定する処理を実装する（回転脱スキュー）−この処理は、サンプルステージ６１４に対するサンプル方向的特徴２６１８の方向（サンプル中心２６２２により）を決定する。この処理は、サンプル２６１０の方向を、約０．００１°の以内の精度で決定する。
a. Ｘ、Ｙ、回転ステージ６２０、６２２、６２４は、光学装置作業領域２７１６を、サンプル２６１０のサンプルエッジ２９２２の近くであって、サンプル方向的特徴２６１８（例えば、シータ角）の一般的近傍の位置にフォーカスするように動く。
b. Ｙステージ６２２は、サンプル２６１０の中心２６２２を、光学装置６１０にアラインメントするように配置するよう動作される。
Ysample center = Ycenter + r * sin(φ + シータ)
c. Ｘステージ６２０は、サンプル２６１０の中心２６２２をサンプルのサンプルエッジ２９２２のちょうど内部に配置するように動作される。一例では、サンプル２６１０は、１５０ｍｍ半径の半導体ウエーハである。
Xsample edge = Xcenter + 149 + r * cos(φ + シータ)
d. 回転ステージ６２４は、サンプル２６１０を回転させるように動作される。エッジ検出ビジョンアルゴリズムは、光学装置６１０で用いられ、サンプル方向的特徴２６１８の両特徴部分３０２０、３０２２（例えば、くぼみ、あるいは、フラットのエッジ）の角度測量を検出する。
e. 例えば、シータ１とシータ２の２つの角度測量の平均は、ウエーハの実際の方向のα値（例えば、第２の基準角度オフセット）である。
a. Ｘ、Ｙ、回転ステージ６２０、６２２、６２４は、光学装置作業領域２７１６を、サンプル２６１０のサンプルエッジ２９２２の近くであって、サンプル方向的特徴２６１８（例えば、シータ角）の一般的近傍の位置にフォーカスするように動く。
b. Ｙステージ６２２は、サンプル２６１０の中心２６２２を、光学装置６１０にアラインメントするように配置するよう動作される。
Ysample center = Ycenter + r * sin(φ + シータ)
c. Ｘステージ６２０は、サンプル２６１０の中心２６２２をサンプルのサンプルエッジ２９２２のちょうど内部に配置するように動作される。一例では、サンプル２６１０は、１５０ｍｍ半径の半導体ウエーハである。
Xsample edge = Xcenter + 149 + r * cos(φ + シータ)
d. 回転ステージ６２４は、サンプル２６１０を回転させるように動作される。エッジ検出ビジョンアルゴリズムは、光学装置６１０で用いられ、サンプル方向的特徴２６１８の両特徴部分３０２０、３０２２（例えば、くぼみ、あるいは、フラットのエッジ）の角度測量を検出する。
e. 例えば、シータ１とシータ２の２つの角度測量の平均は、ウエーハの実際の方向のα値（例えば、第２の基準角度オフセット）である。
[自動テスト領域位置決め]
1. １以上のテスト位置２６２０の座標は、サンプル座標系２６１２（例えば、図２６Ｂに示される、Ｔ１−４のＸとＹ座標を含む、xw,yw）に従って、入力（例えば、命令から読み取られ、手でキーボードを打ちなど）される。選択的に、座標は、制御ステーション１１０で入力される。他の例では、このタイプのサンプルの全てのテスト位置（例えば、３００ｍｍの直径の半導体ウエーハ）は、制御ステーション１１０内の測定レシピに格納される。
2. １以上の制御ステーション１１０あるいは、自動テストシステム６００は、光学装置６１０、あるいは、メカニカルテスト装置６１２をテスト位置２６２０のそれぞれの上に配置するのに必要なサンプル座標系２６１２に基づいて、サンプル座標からステージ座標(X,Y, Θ)を、以前に決定された、ｒ、φ、αの値を含む以下の式で、計算する。
Θ = ATAN2(yw,xw) + α
Θ値は、回転ステージ６２４で、サンプル２６１０を回転するのに用いられ、所望のテスト位置２６２０が、光学素子の中心のＹ位置に整列するようにする。言い換えると、テスト位置は、サンプルの中心を通り、Θ回転後、Ｙステージ６２２のＹ並進軸に平行な線上にある。
X = Xcenter + r * cos(Θ + φ) + xw * cos(α + Θ) - yw * sin(α + Θ)
Ｘ値は、サンプル２６１０をＸステージ６２０で並進するのに用いられ、所望のテスト位置２６２０を、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２の一つとアラインメントさせる。
Y = Ycenter + r * sin(Θ + φ)
Ｙ値は、任意に、サンプル２６１０をＹステージ６２２で並進するのに用いられ、所望のテスト位置２６２０を、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２の一つにアラインメントさせる。Ｙ値による並進は、一例では、任意である。例えば、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２間に、ＹステージのＹ軸に沿って、ミスアラインメントがある場合、Ｙ値は、このミスアラインメントを修正し、テスト位置をいずれかの装置にアラインメントさせるよう配置する。
1. １以上のテスト位置２６２０の座標は、サンプル座標系２６１２（例えば、図２６Ｂに示される、Ｔ１−４のＸとＹ座標を含む、xw,yw）に従って、入力（例えば、命令から読み取られ、手でキーボードを打ちなど）される。選択的に、座標は、制御ステーション１１０で入力される。他の例では、このタイプのサンプルの全てのテスト位置（例えば、３００ｍｍの直径の半導体ウエーハ）は、制御ステーション１１０内の測定レシピに格納される。
2. １以上の制御ステーション１１０あるいは、自動テストシステム６００は、光学装置６１０、あるいは、メカニカルテスト装置６１２をテスト位置２６２０のそれぞれの上に配置するのに必要なサンプル座標系２６１２に基づいて、サンプル座標からステージ座標(X,Y, Θ)を、以前に決定された、ｒ、φ、αの値を含む以下の式で、計算する。
Θ = ATAN2(yw,xw) + α
Θ値は、回転ステージ６２４で、サンプル２６１０を回転するのに用いられ、所望のテスト位置２６２０が、光学素子の中心のＹ位置に整列するようにする。言い換えると、テスト位置は、サンプルの中心を通り、Θ回転後、Ｙステージ６２２のＹ並進軸に平行な線上にある。
X = Xcenter + r * cos(Θ + φ) + xw * cos(α + Θ) - yw * sin(α + Θ)
Ｘ値は、サンプル２６１０をＸステージ６２０で並進するのに用いられ、所望のテスト位置２６２０を、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２の一つとアラインメントさせる。
Y = Ycenter + r * sin(Θ + φ)
Ｙ値は、任意に、サンプル２６１０をＹステージ６２２で並進するのに用いられ、所望のテスト位置２６２０を、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２の一つにアラインメントさせる。Ｙ値による並進は、一例では、任意である。例えば、光学とメカニカルテスト装置６１０、６１２間に、ＹステージのＹ軸に沿って、ミスアラインメントがある場合、Ｙ値は、このミスアラインメントを修正し、テスト位置をいずれかの装置にアラインメントさせるよう配置する。
3. Ｘ、ＹとΘ座標が、所望のテスト位置２６２０を光学装置にアラインメントさせるよう配置するのに用いられ、ＸとＹステージ６２０、６２２は、所望のテスト位置２６２０を、先端から光学素子キャリブレーションオフセット（例えば、１以上のＹとＹ装置オフセット２７１８、２７２０を含む、装置オフセット複合物２７２２）に従って、メカニカルテスト装置６１０（例えば、プローブ７０２の位置）とアラインメントさせるように動かすために動作される。
前述した例で説明したような、ｘ−ｙ−シータ（回転）配置（ｘ、ｙ配置のみとは違って）の組み合わせは、カンチレバー装置コラムに対する装置の最小のカンチレバー作用を可能とする。言い換えると、回転と共に、ｘ、ｙ配置の組み合わせによれば、３００ｍｍウエーハの全ての部分は、ウエーハの半径（例えば、１５０ｍｍ）にわたって、装置を配置するように構成されたアームを有するメカニカルテスト装置の下に配置可能である。Ｘ―Ｙだけのシステムは、大きな質量とフットプリントを持つ、少なくとも３００ｍｍのカンチレバー、あるいは、ブリッジ構成を必要とし、ある場合には、自動テストシステム１００の周波数と協働しないが、ブリッジの質量によって指定される自然周波数を必要とする。
更に、ｘ−ｙ−シータステージは、Ｙステージよりも大きな並進範囲のＸステージを含んでいる。これにより、Ｘステージは、光学素子と２つのトランスデューサヘッド（追加的に１５０ｍｍ）の下で、少なくともウエーハの１半径（１５０ｍｍ）を動くのに十分な移動を得る事ができる。Ｙの移動は、光学とトランスデューサヘッド間のＹ位置の小さな差（数ミリメータ）を収容するのに十分な長さである。
サンプルステージ６１４のｘ−ｙ−シータ配置は、対応して、装置コラム６０６のカンチレバーアームの長さを最短にする。短いカンチレバーアームを有したシステム（例えば、図６Ａのカンチレバー装置コラム６０６）は、機械的ノイズに対し、より耐性がある（曲がりやすい長いアームを持たず、高い硬さを有している）。カンチレバーの偏向は、カンチレバーの長さの３乗で増加し、カンチレバーの長さをファクタ２で短くすると、同じ腕の断面で、同じ負荷で、ファクタ８で、偏向が少なくなる。
短いアームのシステム６００のフットプリント（図６Ａ参照）と、コンパクトに動くステージは最小である。言い換えると、コンパクトなｘ−ｙ−シータステージシステム６１４と組み合わされたコンパクトなカンチレバーアーム６０６は、より小さな容器に入り（例えば、自動テスト容器１０８）、工場のフロアにおいて、より少ないスペースでよい。対応する支持脚とｘ−ｙステージアセンブリ（と、対応する拡大したフットプリント）を有するサンプルステージのいずれかの側に延びるブリッジあるいはアーチアセンブリなどの従来の支持構造が必要でわない。
[結論]
ここに説明したシステムと方法は、製造から直接に、あるいは、ほぼ直接に、複数のテスト位置で、複数のサンプルをテストする、高速で、正確な方法を提供する。システムと方法のそれぞれは、更に、ここに示した、１以上の機能と利点を提供する。例えば、システムは、サンプルテスト間のシステムがダウンする時間を最小にしつつ、一連のサンプルに、マイクロ及びナノメカニカルテストを行なう、秩序良く、効率的なプロセスを提供する。更に、システムと方法は、テストされる材料について、より多くの、より正確な統計的サンプリングデータを得る、高スループットなテストを促進する。
ここに説明したシステムと方法は、製造から直接に、あるいは、ほぼ直接に、複数のテスト位置で、複数のサンプルをテストする、高速で、正確な方法を提供する。システムと方法のそれぞれは、更に、ここに示した、１以上の機能と利点を提供する。例えば、システムは、サンプルテスト間のシステムがダウンする時間を最小にしつつ、一連のサンプルに、マイクロ及びナノメカニカルテストを行なう、秩序良く、効率的なプロセスを提供する。更に、システムと方法は、テストされる材料について、より多くの、より正確な統計的サンプリングデータを得る、高スループットなテストを促進する。
更に、ここに説明した、システムと方法は、サンプルが、製造からすぐ持って来られたり、製造ラインであったとしても、正確なテストデータを達成するために、マイクロとナノメカニカルテストを行なう前、あるいは、その間、材料サンプルの表面の汚染を最小限にするシステムを提供する。
更に、ここに説明するシステムと方法は、ナノメカニカルテストシステム部品と材料サンプルの損傷や破損を最小限にするために、ナノメカニカルテスト装置に出し入れするように、材料サンプルを精密に動かし、制御する。
更に、システムと方法は、材料サンプルの比較的多い量をテストする際の平均の、テストごとのコストをかなり減らし、歩留まり損失を減らす。更に、システムと方法は、例えば、操作のやり取りで、測定エラーを削減する。操作のやり取りを減らすことで、作業コストが減り、ファシリティは効率的に使用され、より小さなクリーンルーム環境を維持するコストと作業もなくす事ができる。例えば、座標系と、自動テストシステムの装置に対する、サンプルステージに配置された各サンプルの解析を通じたサンプルのインデキシングは、装置に対する、1以上のテスト位置（例えば、均一なサンプルの特定のテスト位置）の正確で、精密な配置を可能とする。更に、プローブ変更アセンブリ（あるいは、複数のアセンブリ）、診断サンプル、プローブを解析する方法、プローブの特性に従って、自動テストシステムをキャリブレートすることなど、を設けることは、操作のやり取りを更に最小化し、システムがダウンする時間を減らす。
ここに説明したシステムと方法は、テストされるサンプルに対し、品質制御データを収集し、管理し、モニタし、材料サンプルデータの長期にわたるトラッキングを可能とし、リアルタイムで、製造ラインの問題を特定し、長期にわたる材料及び／あるいは装置性能をこのデータと関連付ける材料サンプルデータを利用できる。
更に、他の例では、システムと方法は、問題の領域について正確なテストデータを達成するマイクロ及びナノメカニカルテストを実行する前に、材料表面上のテスト位置を自動的に特定する。
図と説明に示された限定しない例は、任意の置換、あるいは、組み合わせで組み合わせることができる。つまり、任意の一例に示される（図、説明など）特徴は、ここで説明される他の例と、単一で、あるいは、他の特徴と共に、組み合わせることができる。更に、従属あるいは独立請求項か、さまざまな請求項に見られる特徴は、他の例、請求項などと、それ自身、あるいは、他の請求された、及び請求されていない、説明された特徴と組み合わせて組み合わせる事ができるだろう。更に、方法の説明における符号が付けられたエレメントへの参照は、説明された符号が付けられたエレメントへ限定するものではない。むしろ、符号が付けられたエレメントは、例示的目的のためだけに設けられている。符号が付けられたエレメントは、説明された、全ての同様なエレメントと共に、それらの均等物も含む事を意図している。
[さまざまな注意書きと例]
例１は、ミクロンあるいはそれ以下のスケールで、メカニカルテストを行なうように構成された装置とサンプルをアラインメントする複数自由度ステージを含むテストシステムを含むことができ、テストシステムは、コラムベースと、コラムベースから延伸する装置アームとを含む装置コラムと、装置アームと結合した装置と、サンプルステージと、少なくとも１つの並進アクチュエータと回転アクチュエータを含むステージアクチュエータと、を含む、複数自由度サンプルステージアセンブリと、を含み、ステージアクチュエータアセンブリは、選択的に、装置とサンプルステージ間の実質全位置を、少なくとも１つの並進アクチュエータと回転アクチュエータの起動によって、装置とアラインメントさせるように構成されている。
例１は、ミクロンあるいはそれ以下のスケールで、メカニカルテストを行なうように構成された装置とサンプルをアラインメントする複数自由度ステージを含むテストシステムを含むことができ、テストシステムは、コラムベースと、コラムベースから延伸する装置アームとを含む装置コラムと、装置アームと結合した装置と、サンプルステージと、少なくとも１つの並進アクチュエータと回転アクチュエータを含むステージアクチュエータと、を含む、複数自由度サンプルステージアセンブリと、を含み、ステージアクチュエータアセンブリは、選択的に、装置とサンプルステージ間の実質全位置を、少なくとも１つの並進アクチュエータと回転アクチュエータの起動によって、装置とアラインメントさせるように構成されている。
例２は、例１の内容を含む、あるいは、任意に組み合わせることができ、装置アームが、カンチレバー機能を有し、コラム基盤からサンプルステージのサンプルステージ長より短く延伸することを任意に含むことが出きる。
例３は、例１あるいは例２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージが、少なくとも１つの並進アクチュエータと回転アクチュエータによって提供される並進と回転の範囲に基づく、サンプルステージフットプリントを含み、少なくとも、サンプルステージフットプリントの第1の大きさは、サンプルステージ長に実質同様であることを任意に含むことができる。
例４は、例１から例３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、テストシステムのテストシステムフットプリントが、サンプルステージフットプリントと、コラム基盤によって境界付けられている装置コラムのコラムフットプリントを含むことを任意に含むことができる。
例５は、例１から例４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、少なくとも１つの並進アクチュエータは、XステージアクチュエータとYステージアクチュエータを含み、XとYステージアクチュエータは、それぞれ、XとY軸に沿って、サンプルステージを並進するように構成され、サンプルステージのY軸並進範囲は、サンプルステージフットプリントの第1の次元と共に延伸していることを任意に含むことができる。
例６は、例１から例５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージのX軸並進範囲は、サンプルステージフットプリントの第2の次元と共に延伸し、X軸並進範囲は、Y軸並進範囲よりも大きいことを任意に含むことができる。
例７は、例１から例６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置が、サンプルステージフットプリントより小さな装置フットプリントを含み、ステージアクチュエータアセンブリが、選択的に、実質、サンプルステージの全ての位置を装置フットプリントにアラインメントするように構成されていることを任意に含むことができる。
例８は、例１から例７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージに対し、直交方向に装置を動かすように構成されている装置アクチュエータを任意に含むことができる。
例９は、例１から例８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、少なくとも１つの並進アクチュエータは、XステージアクチュエータとYステージアクチュエータを含み、XとYステージアクチュエータは、それぞれ、XとY軸に沿って、サンプルステージを並進するように構成されていることを任意に含むことができる。
例１０は、例１から例９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置の1以上のテスト位置を選択的にアラインメントし、テストする方法を含み、その方法は、テストシステムのサンプルステージのサンプルと結合することを含み、サンプルは、サンプル上で、離れて配置された1以上のテスト位置を含み、テストシステムは、サンプルの、1以上のテストあるいは観察のために構成された装置と、サンプルステージとを含み、装置の1以上のテスト位置のテスト位置をアラインメントし、テスト位置をアラインメントすることは、サンプルステージとテスト位置を装置の作業領域とアラインメントするように回転され、サンプルステージとテスト位置とを並進して装置の作業領域とアラインメントし、装置の1以上のテスト位置のテスト位置をテストすることを任意に含むことができる。
例１１は、例１から例１０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、テストは、装置での、ミクロン以下のスケールでの、1以上のメカニカルテストあるいは観察を含むことを任意に含むことができる。
例１２は、例１から例１１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージを並進することは、サンプルステージをX軸に沿って並進し、装置に結合するカンチレバー装置アームに実質平行なY軸に沿ったサンプルステージの並進を制限することを任意に含むことができる。
例１３は、例１から例１２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、Y軸に沿ったサンプルステージの並進を制限することは、装置と他の装置の間で、サンプルステージをY軸に沿って並進することを含むことを含むことができる。
例１４は、例１から例１３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、1以上のテスト位置のテスト位置を装置にアラインメントすることは、サンプルステージを回転することと、X軸に一致するテスト位置を回転することと、テスト位置は、Y軸に対し、もともとゼロでないY位置を有していることを任意に含むことができる。
例１５は、例１から例１４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、テスト位置を装置にアラインメントすることは、装置を選択的に、実質サンプルステージの全表面領域にアラインメントするように構成された、装置の複数の方向に対し、サンプルステージの外延周面によって境界付けられるサンプルステージフットプリント内で、サンプルとサンプルステージを並進し、回転させることを任意に含むことができる。
例１６は、例１から例１５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、テスト位置を装置にアラインメントすることは、サンプルステージフットプリント内で、サンプルとサンプルステージを並進し、回転させ、サンプルステージフットプリントは、サンプルステージフットプリントと、装置と結合するカンチレバー装置コラムのコラム基盤によって境界付けられるコラムフットプリントを含むテストシステムフットプリント内であることを任意に含むことができる。
例１７は、例１から例１６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、1以上のテスト位置のテスト位置を装置とアラインメントすることは、サンプルのサンプル座標系の原点に対しテスト位置の第1のXとY座標を決定し、それぞれ、第1のXとY座標を、サンプルステージと結合した、回転ステージと少なくとも１つの並進ステージの角度値と並進値に変換することを含み、サンプルステージとテスト位置を回転することは、テスト位置を角度値だけ回転し、並進ステージの並進軸と一致させ、サンプルステージとテスト位置を並進することは、テスト位置を並進値だけ、並進軸に平行に並進することを含むことを任意に含むことができる。
例１８は、例１から例１７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、1以上のテスト位置のテスト位置をアラインメントすることは、サンプル座標系のXとY軸の少なくとも１つを装置とアラインメントすることを含むことを任意に含むことができる。
例１９は、例１から例１８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージと1以上のテスト位置のそれぞれを、それぞれの角度値で回転し、並進ステージの並進軸とそれぞれ一致させ、サンプルステージを回転させることは、1以上のテスト位置が複数のテスト位置を含む場合、複数のテスト位置のY座標が異なるため、並進軸と異なる第2の並進軸に沿った並進を消去することを任意に含むことができる。
例２０は、例１から例１９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、1以上のテスト位置のサンプルをインデキシングし、脱スキューし、インデキシングと脱スキューすることは、サンプルステージに対し、サンプルの位置と方向をインデキシングすることを含み、サンプルは、第1と第2の基準点を含み、サンプルステージは、サンプルステージ基準点を含み、インデキシングは、サンプルステージ基準点に対し、第1の基準点の第1の基準位置を決定し、第1の基準点に対し、第2の基準点の第2の基準角度オフセットを決定することを含む、ことを任意に含むことができる。
例２１は、例１から例２０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、第1の基準点の第1の基準位置を決定することは、サンプルステージ基準点からの第1の基準点の半径を決定し、サンプルステージ基準点に対し、第1の基準点の第1の基準角度オフセットを決定することを含むことを任意に含むことができる。
例２２は、例１から例２１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルの第1の基準点を決定し、第1の基準点は、サンプルの中心で、サンプルは円形で、第1の基準点を決定することは、サンプルエッジの複数の円形エッジ位置の円形エッジ位置を検出することを含み、検出することは、サンプルステージとサンプルエッジを光学装置に向かって並進し、光学装置がサンプルエッジを横切る際に、光学装置で円形エッジ位置を検出し、サンプルステージ基準点に対し、円形エッジ位置をインデキシングし、サンプルステージとサンプルを、特定の角度だけ回転し、3以上の円形エッジ位置がインデキシングされるまで、各回転後、円形エッジ位置の検出を繰り返し、3以上の円形エッジ位置と一致する外周を持つ円からサンプルの中心を決定することを含む、ことを任意に含むことができる。
例２３は、例１から例２２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、光学装置を、少なくとも第1の並進軸に沿ったサンプルステージ基準点とアラインメントすることを任意に含むことができる。
例２４は、例１から例２３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージとサンプルエッジを光学装置に向かって並進することは、サンプルステージを、第1の並進軸とは異なる第2の並進軸に沿って並進することを含む、ことを任意に含むことができる。
例２５は、例１から例２４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、第2の基準点の第2の角度オフセットを決定することは、光学装置に対して、サンプルステージとサンプルを第1の並進軸に沿って、サンプルのエッジと第2の基準点に近い位置まで並進し、光学装置は、サンプルとアラインメントされ、サンプルステージを回転し、光学装置で第2の基準点を検出し、第2の基準点は、サンプルステージとサンプルの回転に従って、第1の基準点に対し、第2の基準角度オフセットを有することを含む、ことを任意に含むことができる。
例２６は、例１から例２５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、光学装置を、第1の基準点と一致する第2の並進軸にアラインメントし、第2の並進軸は、第1の並進軸と直交していることを任意に含むことができる。
例２７は、例１から例２６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、第2の基準点を検出することは、第2の基準点の第1と第2の部分を検出し、第1と第2の部分のそれぞれは、それぞれ第1と第2の角度測定を含むことを任意に含むことができる。
例２８は、例１から例２７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、第2の基準点を検出することは、第1と第2の角度測定を平均し、第1と第2の角度測定の平均は、第2の基準角度オフセットであることを含むことを任意に含むことができる。
例２９は、例１から例２８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、光学装置と装置間の装置オフセットを決定し、装置オフセットを決定することは、装置でサンプル上の第1のオフセットマーキング位置に、マークでサンプルにマーキングし、装置は、マークとアラインメントされ、サンプルステージと、サンプルの第1のオフセットマーキング位置のマーク光学装置とアラインメントするように並進し、サンプルステージの並進を、装置のマークとのアラインメントから光学装置とのマークのアラインメントまで測定し、装置オフセットは、測定された並進に等しいことを含む、ことを任意に含むことができる。
例３０は、例１から例２９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージの回転中心を決定することは、複数の位置でサンプルをマークし、これは、装置の複数の位置の第1の位置でサンプルにマークし、サンプルステージとサンプルを特定の角度測定で回転し、サンプルステージとサンプルは、基盤に対し並進的に止まっており、サンプルステージとサンプルの繰り返しの回転に従い、複数の位置の第2と第3の位置において、サンプルのマーキングを繰り返し、複数の位置に一致する周囲を持つ円から、サンプルステージの回転中心を決定し、回転中心は、円の中心と一致することを含む、ことを任意に含むことができる。
例３１は、例１から例３０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージと複数の位置の間のサンプルを並進し、複数の位置のマークのそれぞれを光学装置で観察し、マークはインデントであり、複数の位置のマークをインデキシングし、サンプルステージの回転中心を決定することは、複数の位置で、インデキシングされたマークのそれぞれと一致する周囲を持つ円を形成し、回転中心は、円の中心であることを含む、ことを任意に含むことができる。
例３２は、例１から例３１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、ミクロンスケール以下でのメカニカルテストを行なうように構成されたメカニカルテスト装置と結合された装置プローブを自動的に試験する方法を含み、この方法は、装置プローブ使用閾値が達成されたか判断し、装置プローブは、トランスデューサと結合し、トランスデューサは、装置プローブを動かし、装置プローブインデンテーション深さを計測し、トランスデューサにより装置プローブにかかる力を計測し、装置プローブ使用閾値は達成されたならば、プローブチェック動作を実行し、プローブチェック動作は、診断サンプルと装置プローブをアラインメントし、装置プローブを診断サンプルにインデントし、1以上のインデンテーション深さ、インデンテーション力、サンプルメカニカルパラメータをトランスデューサでを計測し、1以上の測定されたインデンテーション深さ、測定されたインデンテーション力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータが、それぞれ、診断サンプルの、インデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、サンプルメカニカルパラメータ閾値範囲から外れているなら、装置プローブのキャリブレーションあるいは、取替えが必要か判断することを含む、ことを任意に含むことができる。
例３３は、例１から例３２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブ使用閾値が達成されたか判断することは、トランスデューサの動作数を計数し、トランスデューサの動作数がトランスデューサ動作数閾値を超えるかを判断することを含む、ことを任意に含むことができる。
例３４は、例１から例３３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、トランスデューサ動作数閾値が達成されたか判断することは、装置プローブでテストされる1以上の材料と、トランスデューサによって、プローブから加えられる力に従って、トランスデューサ動作数閾値を調整することを含む、ことを任意に含むことができる。
例３５は、例１から例３４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、トランスデューサ動作数閾値が達成されたか否かを判断することは、特定の精度範囲にしたがって、トランスデューサ動作数閾値を調整することを含む、ことを任意に含むことができる。
例３６は、例１から例３５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブ使用閾値が達成されたか否かを判断することは、1以上の、装置プローブインデンテーション深さ、トランスデューサによって装置プローブに与えられる力、あるいは、サンプルのサンプルメカニカルパラメータを測定し、1以上の装置プローブインデンテーション深さ、装置によって与えられる力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータが、1以上の特定のインデンテーション深さ閾値範囲、特定の力閾値範囲、あるいは、サンプルの特定のメカニカルパラメータ閾値範囲外である場合に、装置プローブ使用閾値が満たされたかを判定することを含む、ことを任意に含むことができる。
例３７は、例１から例３６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブを診断サンプルにアラインメントすることは、装置プローブの下に診断サンプルを移動することを含む、ことを任意に含むことができる。
例３８は、例１から例３７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブの下に診断サンプルを移動することは、1以上の、サンプルステージ面の並進と回転を含み、サンプルステージ面は、1以上の診断サンプルを収容するステージ受けフランジを含むことを任意に含むことができる。
例３９は、例１から例３８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、診断サンプルを移動することは、X軸及びY軸に沿って、サンプルステージ面を並進させることを含むことを任意に含むことができる。
例４０は、例１から例３９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、診断サンプルを移動することは、Z軸の周りにサンプルステージ面を回転することを含むことを任意に含むことができる。
例４１は、例１から例４０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブの下に診断サンプルを移動することは、第1のサンプル位置からサンプルステージ面を並進することと回転することの組み合わせを含み、装置プローブは、第1のサンプル位置から、装置プローブが診断サンプルにアラインメントされている第2の診断位置へアラインメントされることを含むことを任意に含むことができる。
例４２は、例１から例４１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、1以上の測定されたインデンテーション深さ、測定されたインデンテーション力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータが、それぞれ、インデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、サンプルメカニカルパラメータ閾値範囲の外にある場合、プローブキャリブレーションを行い、プローブキャリブレーションは、診断サンプルについて、装置プローブの1以上のインデンテーションを行ない、1以上のインデンテーションのそれぞれは、インデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力、の一つの特定の配列に従って、実行され、インデンテーション深さとインデンテーション力のそれぞれは、異なっており、インデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力、の特定の配列に従って、1以上のインデンテーションのそれぞれのインデンテーション力、あるいは、インデンテーション深さの一つを計測し、測定されたインデンテーション力、あるいは、測定されたインデンテーション深さのそれぞれは、特定の配列の対応するインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力に関連付けられ、特定の配列のインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力と関連付けられたインデンテーション力、あるいは、インデンテーション深さ間の関係に従って、装置プローブのプローブ領域関数を計算し、プローブ領域関数に従って、サンプルの1以上の弾性係数と硬さ値を生成する関数をキャリブレーションする、ことを含むことを任意に含むことができる。
例４３は、例１から例４２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、プローブ領域関数の計算後、プローブチェック動作を行い、1以上の測定されたインデンテーション深さ、測定されたインデンテーション力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータが、それぞれ、診断サンプルの、インデンテーション閾値範囲、インデンテーション力閾値範囲、あるいは、サンプルメカニカルパラメータ閾値範囲外である場合、装置プローブは取替えが必要か判断する、ことを含むことを任意に含むことができる。
例４４は、例１から例４２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、ミクロンスケール以下でメカニカルテストを行なうように構成されたメカニカルテスト装置のトランスデューサ応答を自動的に調べる方法を含み、当該方法は、トランスデューサ動作閾値が達成されたか判定し、トランスデューサは、装置プローブに結合され、トランスデューサは、装置プローブを動かし、装置プローブ動作を計測することを含み、トランスデューサによって装置プローブに加えられる力を測定し、トランスデューサ動作閾値が達成されると、トランスデューサで、空間インデンテーション動作を実行し、空間インデンテーション動作は、装置プローブが空間インデンテーションの間、面に接しない位置に、装置プローブを動かし、トランスデューサに特定の電圧を印加し、特定の電圧の印加により、装置プローブの動きを測定し、動きが特定の電圧に対する特定の動作閾値外ならば、トランスデューサが1以上のキャリブレーションあるいはサービスを必要とするかを判定する、ことを含むことを任意に含むことができる。
例４５は、例１から例４４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、トランスデューサ動作閾値が達成されたかを判定することは、トランスデューサ動作の回数を計数し、トランスデューサ動作の回数が、トランスデューサ動作数閾値より大きいか判断することを含むことを任意に含むことができる。
例４６は、例１から例４５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、トランスデューサ動作閾値が達成されたかを判定することは、装置プローブによってテストされた1以上の材料と、トランスデューサによってプローブに加えられた力にしたがって、トランスデューサ動作数閾値を調整することを含むことを任意に含むことができる。
例４７は、例１から例４６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、トランスデューサ動作閾値が達成されたかを判定することは、特定の精度範囲に従って、トランスデューサ動作数閾値を調整することを含むことを任意に含むことができる。
例４８は、例１から例４７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、トランスデューサ動作閾値が達成されたかを判定することは、トランスデューサが、通常動作力範囲外の力を計測した場合に、トランスデューサ動作閾値が達成されたことを判断することを含むことを任意に含むことができる。
例４９は、例１から例４８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、テストシステムは、ミクロン以下でのメカニカルテスト用に構成されたメカニカルテスト装置のプローブを着脱するプローブ変更アセンブリを含み、プローブ変更アセンブリは、複数のプローブを収容するプローブマガジンを含み、プローブは、ミクロンスケール以下で、メカニカルテストするように構成され、少なくとも１つのプローブ変更ユニットは、プローブマガジンに収容された複数のプローブの一つをつかみ、複数のプローブの一つと、メカニカルテスト装置のプローブ受けを結合し、複数のプローブの一つを、メカニカルテスト装置のプローブ受けから離脱し、少なくとも１つのプローブ変更ユニットと結合するアクチュエータを含み、アクチュエータは、少なくとも１つのプローブ変更ユニットを、プローブマガジンと、メカニカルテスト装置のプローブ受けに、動かしてアラインメントするように構成されていることを含むことを任意に含むことができる。
例５０は、例１から例４９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、メカニカルテスト装置は、トランスデューサと、トランスデューサと結合したプローブ受けと、を含み、プローブ受けは、少なくとも１つの複数のプローブと結合するように構成されていることを任意に含むことができる。
例５１は、例１から例５０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、アクチュエータは、複数自由度ステージを含み、複数自由度ステージは、X軸に沿って、少なくとも１つのプローブ変更ユニットを線形に動かすように構成されたXステージと、Y軸に沿って少なくとも１つのプローブ変更ユニットを線形に動かすように構成されたYステージとを含むことを任意に含むことができる。
例５２は、例１から例５１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、アクチュエータは、少なくとも１つのXとYステージと結合したシータステージを含み、シータステージは、Ｚ軸の周りに、少なくとも１つのプローブ変更ユニットを回転するように構成されていることを含むことを任意に含むことができる。
例５３は、例１から例５２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、アクチュエータは、複数自由度ステージを含み、複数自由度ステージは、サンプルステージ面と、サンプルステージ面と結合するステージ受けフランジと、1以上のステージ受けを含み、1以上のステージ受けのそれぞれは、少なくとも１つのプローブ変更ユニットの一つを収容するようなサイズと形状であることを含むことを任意に含むことができる。
例５４は、例１から例５３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、少なくとも１つの診断サンプルを含み、診断サンプルは、アクチュエータに結合され、アクチュエータは、少なくとも１つの診断ユニットをメカニカルテスト装置のプローブ受けに、動かしてアラインメントさせるように構成されていることを含むことを任意に含むことができる。
例５５は、例１から例５４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、少なくとも１つのプローブ変更ユニットは、ミラーアームと、ミラーアームに結合されたミラーとを含み、ミラーは、複数のプローブの１つ上の、1以上の識別とキャリブレーション情報に向けられており、プローブは、少なくとも１つのプローブ変更ユニットをつかむことを任意に含むことができる。
例５６は、例１から例５５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、基盤と結合した光学装置を含み、アクチュエータは、ミラーを光学装置に動かしアラインメントさせるように構成されていることを任意に含むことができる。
例５７は、例１から例５６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、基盤は、アクチュエータを超えて伸びているカンチレバー装置コラムを含んでいることを任意に含むことができる。
例５８は、例１から例５７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、少なくとも１つのプローブ変更ユニットは、複数のプローブの離脱された１つを、プローブマガジンに結合するように構成されている（すなわち、プローブマガジン内で取り替える）ことを任意に含むことができる。
例５９は、例１から例５８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、ミクロンスケール以下でメカニカルテストに用いられる装置プローブを変更するためのプローブ変更ユニットを含み、プローブ変更ユニットは、モータと、モータと結合したドライブシャフトと、ドライブシャフトと結合したスピンドルと、スピンドルと結合した回転クラッチアセンブリと、スピンドルと結合したプローブ変更ツールとを含み、回転クラッチは、プローブ変更ツールとスピンドル間に、プローブ離脱回転方向に、ロッキング回転結合を提供し、プローブ変更ツールとスピンドル間に、プローブ実装回転方向に、選択的なスリッピング結合を提供するように構成されており、プローブ変更ツールは、ミクロンスケール以下において、メカニカルテストのために構成された装置プローブと非回転で結合するようなサイズと形状をしている、ことを任意に含むことができる。
例６０は、例１から例５９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、プローブ変更ツールとスピンドル間に介在したドライブキャップを含み、ドライブキャップは、プローブ変更ツールと結合し、スピンドルと回転して結合することを任意に含むことができる。
例６１は、例１から例６０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、回転クラッチは、少なくとも１つのつめを含み、少なくとも１つのつめは、つめヘッドとつめテイルを含み、ヘッドは、スピンドルと溶接で結合されており、スピンドルから離れるように、テイルにバイアスをかけるように構成されたバイアスエレメントを含むことを任意に含むことができる。
例６２は、例１から例６１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、ドライブキャップは、つめテイルを受けるようなサイズと形状の少なくとも１つのつめ受けを含み、スピンドルは、プローブ離脱回転方向に回転され、ドライブキャップに沿って伸びるスリッピング結合面と、プローブ実装回転方向にスリップ結合面とを含み、ドライブキャップとプローブ変更ツールをスピンドルに、トルク閾値以下で静的に固定し、トルク閾値より上でスピンドルに対し、ドライブキャップとプローブ変更ツールを回転可能に結合するように協働する少なくとも１つのつめを含むことを任意に含むことができる。
例６３は、例１から例６２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、バイアスエレメントは、スピンドルのバイアスエレメント容器内に受けられるエラストマーのバンドであることを任意に含むことができる。
例６４は、例１から例６３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、少なくとも１つのつめは、第1のつめと第1のつめを含み、つめボスは、第1と第2のつめの間に伸び、つめボスは、バイアスエレメントに結合することを任意に含むことができる。
例６５は、例１から例６４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、ドライブキャップとスピンドルに結合した回転ベアリング間のスリッピングインタフェースを任意に含むことができる。
例６６は、例１から例６５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、スリッピングインタフェースは、ウェーブウォッシャを含むことを任意に含むことができる。
例６７は、例１から例６６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、ミラーアームと、装置プローブ上の、1位上の識別とキャリブレーション情報に向けられているミラーとを含み、装置プローブは、プローブ変更ツールと結合されていることを任意に含むことができる。
例６８は、例１から例６７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、プローブ変更ツールは、アクセスポートを含み、1以上の識別とキャリブレーション情報は、アクセスポートから見る事ができ、装置プローブは、プローブ変更ツールと結合されていることを任意に含むことができる。
例６９は、例１から例６８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、基盤と結合された光学装置を含み、アクチュエータは、ミラーを動かし、光学装置とアラインメントされるように構成されていることを任意に含むことができる。
例７０は、例１から例６９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、ミクロンスケール以下において、メカニカルテストを行なうために構成されたメカニカルテスト装置と共に装置プローブを実装する方法を含み、当該方法は、プローブ変更ユニットと結合した装置プローブをメカニカルテスト装置のプローブ受けとアラインメントし、1以上の装置プローブあるいはプローブ受けを、他のプローブ受け、あるいは、装置プローブと結合させるように移動し、装置プローブを、プローブ受けに結合させ、装置プローブをプローブ変更ユニットから離脱することを含む、ことを任意に含むことができる。
例７１は、例１から例７０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ受けとアラインメントすることは、プローブ変更ユニットの1以上のX軸とY軸並進を含むことを任意に含むことができる。
例７２は、例１から例７１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ受けとアラインメントすることは、Z軸の周りに、プローブ変更ユニットを回転することを任意に含むことができる。
例７３は、例１から例７２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ受けとアラインメントすることは、XとY軸に並進し、Z軸の周りに回転するように構成された複数自由度ステージを起動し、複数自由度ステージは、サンプルステージ面と、サンプルステージ面に結合したステージ受けフランジと、ステージ受けフランジの1以上のステージ受けとを含み、１以上のステージ受けのそれぞれは、プローブ変更ユニットを収容するようなサイズと形状であることを任意に含むことができる。
例７４は、例１から例７３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、１以上の装置プローブあるいはプローブ受けを、他のプローブ受け、あるいは、装置プローブと結合させるように動かすことは、メカニカルテスト装置と結合した装置ステージと共に、Z軸に沿ってプローブ受けを並進することを任意に含むことができる。
例７５は、例１から例７４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ受けに結合することは、装置プローブをプローブ変更ユニットと共に回転させることを含むことを任意に含むことができる。
例７６は、例１から例７５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ変更ユニットと共に回転することは、プローブ変更ツールをプローブ実装回転方向に回転することを含み、プローブ変更ツールは、スピンドルと回転クラッチで結合し、選択的に、プローブ変更ツールとスピンドルをスリッピング結合させることを提供することを含むことを任意に含むことができる。
例７７は、例１から例７６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ受けと結合させることは、最初、装置プローブをプローブ変更ユニットと、プローブ離脱回転方向に回転させ、メカニカルテスト装置のトランスデューサにかかる力を測定し、プローブ離脱回転方向のプローブの回転を止め、トランスデューサにかかる測定された力を、ねじインタフェース力閾値より下に減らし、プローブ離脱回転方向へのプローブの回転を止めた後、装置プローブをプローブ変更ユニットと共に、プローブ実装回転方向に回転させることを含むことを任意に含むことができる。
例７８は、例１から例７７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ受けと結合することは、プローブ変更ユニットのステッピングモータのステップを計数し、ステップ数閾値を達成したとき、ステッピングモータの動作を止めることを任意に含むことができる。
例７９は、例１から例７８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブとプローブ受けとの結合をチェックすることは、装置プローブと結合した後、メカニカルテスト装置のトランスデューサへの力を測定し、トランスデューサが、装置プローブの重さに対応する力を測定した場合、装置プローブをプローブ受けと結合することを判定することを含む、ことを任意に含むことができる。
例８０は、例１から例７９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ変更ユニットに搭載することを任意に含むことができる。
例８１は、例１から例８０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ変更ユニットに搭載することは、プローブ変更ユニットをプローブマガジン内の装置プローブとアラインメントし、１以上の装置プローブあるいは、プローブ変更ユニットを他のプローブ変更ユニット、あるいは、装置プローブに結合するように動かし、装置プローブをプローブ変更ユニットに結合することを任意に含むことができる。
例８２は、例１から例８１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブをプローブ受けに結合する前に、前に実装してあったプローブをプローブ受けから離脱することを任意に含むことができる。
例８３は、例１から例８２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、以前に実装されたプローブをプローブ受けから離脱することは、プローブ変更ユニットを以前に実装されたプローブとアラインメントし、以前に実施されたプローブをプローブ変更ユニットと結合し、以前に実装されたプローブをメカニカルテスト装置のプローブ受けから離脱することを任意に含むことができる。
例８４は、例１から例８３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、以前に実装されたプローブをプローブマガジン内に実装することを任意に含むことができる。
例８５は、例１から例８４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、以前に実装されたプローブをプローブ受けから離脱することは、以前に実装されたプローブをプローブ変更ユニットと共に回転することを任意に含むことができる。
例８６は、例１から例８５の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、以前に実装されたプローブのプローブ変更ユニットと共に回転することは、プローブ変更ツールを、プローブ離脱回転方向に回転し、プローブ変更ツールは、スピンドルを、回転クラッチで結合し、プローブ変更ツールとスピンドル間のロッキング回転結合を提供することを任意に含むことができる。
例８７は、例１から例８６の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブから１以上の識別データあるいはキャリブレーションデータを読むことを任意に含むことができる。
例８８は、例１から例８７の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、装置プローブから１以上の識別データあるいはキャリブレーションデータを読むことは、光学装置をミラーとアラインメントし、ミラーは、装置プローブ上の１以上の識別あるいはキャリブレーションデータに向けられ、光学装置に向かってのミラーの反射により、１以上の識別あるいはキャリブレーション
データを読むことを任意に含むことができる。
データを読むことを任意に含むことができる。
例８９は、例１から例８８の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、１以上のメカニカルテスト装置あるいは、読み取られたキャリブレーションデータに従った、メカニカルテスト装置の制御あるいは測定機能をキャリブレーションすることを任意に含むことができる。
例９０は、例１から例８９の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、テストシステムを初期化する方法を含み、サンプルステージと結合したサンプルを装置とアラインメントするよう配置し、サンプルステージは、基盤に対し、並進と回転動作をするように構成されており、装置で、少なくとも第１、第２及び第３のマーキング位置において、サンプルに、変形可能なようにマーキングし、第１、第２及び第３のマーキング位置において、サンプルの各マーキング間で特定の角度でサンプルを回転し、サンプルステージとサンプルは、基盤に対し並進的に静的で、第１、第２及び第３のマーキング位置での少なくともマーキングと一致する周囲を有する円からサンプルステージの回転中心を判定し、回転中心は、円の中心と一致する、ことを任意に含むことができる。
例９１は、例１から例９０の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージとサンプルを、少なくとも第１、第２及び第３のマーキング位置間で並進し、サンプルステージとサンプルは、回転的に静的で、光学装置の第１、第２、及び第３のマーキング位置でそれぞれのマークを観察し、第１、第２、第３のマーキング位置で、マークをインデキシングし、サンプルステージの回転中心を判定することは、インデックスされたマークと一致する周囲を有する円から、回転中心を判定することを含む、ことを任意に含むことができる。
例９２は、例１から例９１の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージの中心座標を回転中心に設定することを任意に含むことができる。
例９３は、例１から例９２の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、サンプルステージと結合したサンプルを装置とアラインメントするように配置することは、第１のマーキング位置で、サンプルとサンプルステージを光学装置とアラインメントするように配置し、装置オフセットに従って、サンプルとサンプルステージを並進し、第１のマーキング位置をメカニカルテスト装置とアラインメントし、サンプルとサンプルステージを基盤に対して回転的に静的である、ことを任意に含むことができる。
例９４は、例１から例９３の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、光学装置と装置間の装置オフセットを決定し、装置オフセットを決定することは、装置で、サンプルの第１のオフセットマーキング位置に、オフセットマーキングで、サンプルに変形可能なようにマーキングをし、装置は、第１のオフセットマーキング位置において、オフセットマーキングに対しアラインメントされており、サンプルステージとサンプルの第１のオフセットマーキング位置におけるマーキングを並進し、光学装置とアラインメントし、装置のマーキングとのアラインメントから光学装置のマーキングのアラインメントまでのサンプルステージの並進を測定し、装置オフセットは、測定された並進に等しい、ことを含むことを任意に含むことができる。
例９５は、例１から例９４の１つあるいは任意の組み合わせの内容を含む、あるいは、任意に組み合わせる事ができ、少なくとも第１、第２、及び第３のマーキング位置においてサンプルに変形可能なようにマーキングすることは、少なくとも第１、第２、第３のインデント位置の一つにおいて、サンプルに特定のパターンをマーキングすることを含み、特定のパターンは、識別通知を含み、位置フォーカスは、マーキングを含み、識別通知は、位置フォーカスより大きい、ことを任意に含むことができる。
これらの限定的でない例のそれぞれは、それ自体で用いる事ができ、あるいは、任意の１以上の他の例と置換して、あるいは、組み合わせて、組み合わせる事が出きる。
上記詳細な説明は、詳細な説明の一部をなす添付の図面への参照を含んでいる。図面は、図示によって、開示が実現できる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、また、ここでは、「例」として参照される。そのような例は、図示され、説明されたものに加えたエレメントを含むことができる。しかし、本発明者は、これらのエレメントのみが示され、説明された例も考案したものである。更に、本発明者は、示され、あるいは、説明された、特定の例（あるいは、１以上のそれらの側面）あるいは、他の例（あるいは、１以上のそれらの側面）に対し、示され、あるいは、説明されたこれらのエレメント（あるいは、１以上のそれらの側面）の任意の組み合わせ、あるいは、置換を用いる例も考案した。
文書と、参照文献として併合された任意の文書間の使用に不整合がある場合には、本文書の使用が優先される。
本文書では、語句「ａ」あるいは「ａｎ」が、一般の特許文書のように使用されたが、「少なくとも１つ」や「１以上の」の任意の他の例あるいは使用とは別に１以上を含むために用いられた。本文書では、語句「あるいは」は他に示されない限り、非排他的あるいは、「ＡあるいはＢ」は、「Ａであるが、Ｂでない」、「ＢであるがＡでない」と「Ａ及びＢ」を含むように用いられている。本文書では、語句「含む」と「その内」は、それぞれ、「備える」と「において、」の一般的英語の同義語として用いられた。また、以下の請求項では、語句「含む」と「備える」は、開かれた内容を示し、請求項の中でこれらの語句の後にリストされるエレメントに加え、エレメントを含むシステム、デバイス、物品、化合物、形成、あるいは処理、は、その請求項の範囲に入るとみなされる。更に、以下の請求項では、語句「第１の」、「第２の」及び「第３の」などは、単にラベルとして用いられ、これらの対象に数字的条件を課すものではない。
説明した方法の例は、少なくとも部分的に、マシンあるいはコンピュータによって実装されることができる。ある例は、上記例で説明した方法を実行するための電子装置を構成するように動作する命令が符号化された、コンピュータ読取り可能な媒体あるいはマシン読取り可能な媒体を含む。そのような方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高レベル言語コードなどのコードを含む。そのようなコードは、さまざまな方法を実行する、コンピュータ読取り可能な命令を含む。コードは、コンピュータプログラム製品の一部をなすだろう。更に、一例では、コードは、実行時や他のときに、１以上の、揮発性、非一過性（non-transitory）、あるいは、非揮発性、具体的な(tangible)、コンピュータ読取り可能な媒体に具体的に(tangibly)格納されることが出きる。これらの具体的なコンピュータ読取り可能な媒体の例は、ハードディスク、取り外し可能な磁気ディスク、取り外し可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスクとデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードあるいはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などを含むことができるが、これらには限定されない。
上記説明は、例示的なものであり、限定的なものとは意図されていない。例えば、上述の例（あるいは、１以上のそれらの側面）は、互いに組み合わせて使うことができる。上記説明を読んだ当業者によるなどすれば、他の実施形態が利用可能であろう。要約書は、37 C.F.R. §1.72(b)に従い、読者が、技術的開示の特徴をすばやく特定することができるように設けた。それは、請求項の範囲や意味を解釈、あるいは、限定するのに用いられないと理解される事を主張する。また、上記詳細な説明においては、さまざまな特徴が、説明の流れを良くするために、まとめられている。これは、請求項に記載されていない、開示の特徴が、任意の請求項に本質的であると意図していると解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示の実施形態の全ての特徴よりも少ないものの中に存在しているだろう。従って、以下の請求項は、例あるいは実施形態として、詳細な説明に併合され、各請求項は、それだけで別個の実施形態であり、そのような実施形態は、互いにさまざまな組み合わせと置換で組み合わせられる事が出きる。開示の範囲は、請求項が与えられる均等物の全範囲と共に、添付の請求項を参照して決められるべきである。
Claims (1)
- ミクロンスケールあるいはそれ以下で、メカニカルテストを行なうように構成されたメカニカルテスト装置と結合する装置プローブを自動的に試験する方法であって、
装置プローブ使用閾値が達成されたかを判断することを含み、前記装置プローブはトランスデューサと結合されており、トランスデューサは、前記装置プローブを動かし、装置プローブインデンテーション深さを測定し、前記トランスデューサを通じて前記装置プローブに加えられる力を測定するように構成されており、前記装置プローブ使用閾値が達成されたか判断することは、１以上の、トランスデューサ動作の回数を計数し、トランスデューサ動作の前記回数が、トランスデューサ動作数閾値より大きいか判断することを含み、
あるいは、
前記装置プローブインデンテーション深さ、前記トランスデューサによって前記装置プローブに加えられる力、あるいは、サンプルのサンプルメカニカルパラメータの１以上を測定し、前記装置プローブインデンテーション深さ、前記装置に加えられる力、あるいは、前記サンプルメカニカルパラメータの１以上が、特定のインデンテーション深さ閾値範囲、特定の力閾値範囲、あるいは、前記サンプルの特定のサンプルメカニカルパラメータ閾値範囲の１以上の外である場合に、前記装置プローブ使用閾値が満たされたか判断することを含み、
前記装置プローブ使用閾値が達成されたら、プローブチェック動作を行い、前記プローブチェック動作は、
前記装置プローブを診断サンプルとアラインメントし、
前記装置プローブを前記診断サンプルにインデントし、
前記インデンテーション深さ、インデンテーション力、あるいは、サンプルメカニカルパラメータの１以上を前記トランスデューサで測定し、
前記測定されたインデンテーション深さ、前記測定されたインデンテーション力、あるいは、前記サンプルメカニカルパラメータの１以上が、それぞれ、前記インデンテーション深さ閾値範囲、前記インデンテーション力閾値範囲、あるいは、前記サンプルメカニカルパラメータ閾値範囲の１以上の外である場合に、プローブキャリブレーションを行なうことを含み、前記プローブキャリブレーションは、
１以上のインデンテーションを、前記装置プローブで前記診断サンプルに対し行なうことを含み、前記１以上のインデンテーションのそれぞれは、特定の配列によって決められた位置におけるインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力の一つに従って実行され、前記インデンテーション深さと、インデンテーション力のそれぞれは異なり、
前記特定の配列によって決められた位置におけるインデンテーション深さあるいはインデンテーション力に従って、前記１以上のインデンテーションのそれぞれの、前記インデンテーション力、あるいは、前記インデンテーション深さの一つを測定し、
前記それぞれの測定されたインデンテーション力あるいは、前記測定されたインデンテーション深さを、前記特定の配列によって決められた位置における前記対応するインデンテーション深さ、あるいは、インデンテーション力に関連付け、
前記関連付けられたインデンテーション力あるいは、インデンテーション深さと、前記特定の配列の前記インデンテーション深さあるいはインデンテーション力間の関係に従い、前記装置プローブのプローブ領域関数を計算し、
前記プローブ領域関数に従い、サンプルの弾性係数と硬さ値の１以上を生成するための機能をキャリブレーションし、
前記プローブ領域関数の計算の後に、前記プローブチェック動作を行い、前記測定されたインデンテーション深さ、前記測定されたインデンテーション力、あるいは、前記サンプルメカニカルパラメータの１以上が、それぞれ、前記インデンテーション深さ閾値範囲、前記インデンテーション力閾値範囲、あるいは、前記診断サンプルの前記サンプルメカニカルパラメータ閾値範囲の１以上の外である場合に、前記装置プローブが取替えが必要か判断し、
前記装置プローブの取替えが必要と判断された場合には、プローブ変更ユニットが自動的に前記装置プローブを取り替えるまで、取替えが必要とされた前記装置プローブを使用不可とする、ことを含む、
ことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US201161441511P | 2011-02-10 | 2011-02-10 | |
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