JP6141918B2 - 複数自由度ステージを含むテストアセンブリ - Google Patents

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Description

<関連出願>
この特許出願は、2011年9月28日出願の米国仮特許出願シリアル番号61/540、317号に対して優先権を主張するものであり、その全体は、参照文献として、ここに組み込まれる。
<技術分野>
この文書は、ミクロンあるいは、より小さいスケールで、サンプルを機械的にテストするアセンブリ、及び、方法に、一般的に、しかし限定的ではなく、関する。
装置収容チャンバ、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)、光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡、あるいは、他の複数装置アセンブリのチャンバは、複数の装置と、サンプルステージに近い、中央位置の周囲、及び、に向かって、密にクラスタ化されている複数の検出器とを含んでいる。中央位置は小さく、例えば、チャンバ内に実装された機械的テスト装置によるサンプルへのアクセスが限定されている。
一例では、機械的テスト装置は、装置収容チャンバのアクセス穴内に実装される。機械的テスト装置は、装置収容壁に肯定的に結合され、限定された、あるいは、単一の方向(例えば、サンプルステージに対して、静的な実装角度)で、中央位置に向かって壁から伸びている。中央位置へと壁から伸びる機械的テスト装置は、装置収容チャンバの貴重な空間を占める。装置収容チャンバ内のサンプルは、機械的テストを容易にするために、装置に向かって向けられていなくてはならない。例えば、サンプルステージは、実装角度と相補的な角度でサンプルに向けられていなくてはならない。サンプルステージに対する実装角度が鋭角、鈍角などであるので、時間の消費と、やっかいな方向へのサンプルステージの困難な作動なしには、機械的テストのためのサンプルを正確に配置することは困難である。更に、サンプルの方向は、理想的な角度より小さく(例えば、直交しない)、インデンテーションあるいは引っかきの際の機械的テストの正確性を損なわせるだろう。更に、機械的テスト装置の壁からの伸延は、装置収容チャンバ内の装置、電子機器などに使うことが出来るはずの貴重な空間を占めてしまう(consumes)。更に、機械的テスト装置からサンプルを取り外すことは、装置収容壁を通って伸びる大きな機械的ループを生成し、定量的機械的テストの間に、不確実性と誤差を与えるだろう。
他の例では、機械的テスト装置とステージを含む、テストアセンブリは、装置収容チャンバのサンプルステージに結合する。これらのテストアセンブリのステージは、機械的テスト装置及び、装置と装置チャンバハウジングの検出器のクラスタに対し、サンプルの限定された(例えば、線形)方向を提供する。サンプルの方向の柔軟性は、装置ハウジングサンプルステージの中央位置の周りにクラスタ化された装置及び検出器と共に、装置ハウジングの小型のチャンバよって限定される。更に、機械的テストが実行され、次に、サンプルは、装置及び装置チャンバハウジングの検出器による検査あるいは更なる処理のために再方向付けされねばならない。
更に、線形ステージを設けることは、サンプルを載せるステージの許容量を大きくし、対応して、装置に対して、対象のミクロン以下のテスト位置を含むサンプルの正確な配置を失敗させる。許容量は、ステージの部分間の動きを容易にするために必要であり、各自由度で、ステージの許容量が構成される。更に、機械的テストを介して、サンプルとステージは、許容量のために、サンプルを不必要(undesirably)に動かすことが出来る力、モーメントなどを経験し、更に、対象のミクロン以下のテスト位置の測定と観察(observation)の精度を損なう。
発明者らは、他のことの中でも、解決すべき問題は、観察と機械的相互作用及び、走査型電子顕微鏡(SEM)のような、装置ハウジングの小型チャンバ内のテストのためのサンプルの配置を含むことを認識していた。装置ハウジングなどのチャンバは、装置ハウジング壁の物理的境界と共に、一連の、装置と、中央テスト位置の周りにクラスタ化された検出器(例えば、FIB装置、1以上の電子後方散乱検出器(EBSD)、SEMなどのための電子銃)を含む。装置と装置ハウジング内の検出器の全てあるいは、部分集合を十分使用するためには、サンプルは、装置と検出器(例えば、電子銃及びEBSDなどの2以上の装置の焦点、作業距離、及び、協同的な配置ニーズ)のテストパラメータに従って、小型のチャンバ内で、方向付けされ、配置されなくてはならない。各装置及び検出器のためのサンプルの向きと配置は、中央位置内でなくてはならず、中央テスト位置(例えば、1以上の装置の複数の作業領域を含む局在した一致領域)の周りのクラスタ化された装置あるいは検出器のいずれもが、サンプルあるいはステージとぶつかるあるいは衝突することがないようにしなければならない。
一例では、本主題は、複数自由度サンプルステージを組み込むテストアセンブリを用意することなどにより、この問題の解を提供することができる。一例では、テストアセンブリは、装置ハウジングの既存のサンプルステージ(例えば、SEMのサンプルステージ)と結合する。テストアセンブリは、連続して、あるいは、同時に用いられる装置のそれぞれのテストパラメータ(例えば、焦点、装置範囲などの作業領域)に従って、チャンバ内にサンプルを、正確に、信頼度高く、高速に、配置し、再配置するために、線形、回転、傾きステージを含む複数自由度サンプルステージを用いる。更に、サンプルの配置と方向付けは、クラスタ化された装置と検出器によって囲まれる小型のチャンバの中央位置(局在化した一致領域)内で生じる。回転、傾き、及び線形配置の組み合わせは、1以上の装置の作業領域に従った中央位置におけるサンプルの方向付けと配置を容易にする。更に、サンプルの配置と再配置は、チャンバの開口及び手動での再配置なしに行なわれる。
他の例では、テストアセンブリは、少なくとも1つの更なる自由度をテストアセンブリに提供する、機械的テスト装置(例えば、インデンテーションあるいは引っかきプローブ、テンシルグリップなどを含むトランスデューサ)と結合する1以上のステージを含む。例えば、サンプルを第1の装置に向けるために傾けられ、回転されたサンプルは、これらの物理ハウジングと共に、1以上の装置及び検出器の焦点あるいは作業距離(例えば、作業領域)によって規定される小型のチャンバの中央位置の極近傍に保持される。機械的テスト装置は、機械的にサンプルをテストするために、サンプルに対し、同様に配置可能である。テストアセンブリは、したがって、装置ハウジングの小型のチャンバ内に元から存在する装置のそれぞれのパラメータに従って、サンプルを配置し、方向付けし、一方、同時に、機械的テスト装置をサンプルと相互作用するように配置する。機械的テスト装置を動かすことで、装置と検出器にとって好ましい方向にサンプルを維持して、それらを使えるようにし、また、サンプルの同時機械的テストを可能とする。
ここに説明するように、複数自由度サンプルステージ(及び、ある例では、機械的テスト装置)によって、小型のチャンバの中央位置(例えば、局所的な一致領域)内でサンプルの配置と方向付けを可能にし、複数自由度サンプルステージが、中央位置の周りに密にクラスタ化された装置と検出器とにぶつかる、あるいは衝突することを実質的に防ぐ。
解決すべき他の問題は、装置ハウジングの中央位置内にサンプルを配置し、方向付けするために用いられるさまざまなステージの許容量を含んでもよい。装置、検出器、機械的テスト装置は、サンプルのミクロン以下の位置でテストするので、ステージのわずかな許容量でも、対象のサンプル位置を、テストあるいは観察のための配列外に動かしてしまう。複数自由度を提供する複数ステージで構成されると、ステージのそれぞれの許容量は、サンプル位置の配置と方向付けの不正確さを更に増強することとなる。更に、サンプルの、インデント、引っかきなどによる機械的テストは、ステージの許容量、あるいは、機械的テストの前に、1以上のステージを肯定的にロックすることの失敗のために、サンプルを1以上の装置あるいは検出器との配列が外れるまで、受け入れられないほど動かしてしまう。ステージを過剰に適合させると、機械的測定の不確実性が増し、更に、テストから定量的な機械的データを抽出する能力を損なってしまう。
他の例では、開示の主題は、各ステージとステージ基盤間に固体構成インタフェースを提供する1以上の線形ステージのためのクロスローラベアリングアセンブリを提供することになどによって、この問題の解を提供することが出来る。円筒ベアリング面と対向するインタフェース面間の面対面結合は、実質的に、それぞれのステージの線形軸に一致しない軸に沿った、各線形ステージのコンポーネントの相対的移動を消去する。更に、1以上の、回転と傾きステージは、それぞれのステージ基盤に対し静的に、それぞれのアクチュエータのステージを肯定的に保持するクランプアセンブリを含む。クランプアセンブリは、ステージを好ましい配置にきつく保持するために、接触用の複数のピンで、ステージ基盤と結合するようにステージをバイアスする。サンプルの機械的テスト装置(例えば、インデント、引っかきなど)による結合と、対応する、複数自由度サンプルステージへの力の伝達によっても、サンプルは、テストと観察のための好ましい配置と、方向に信頼性高く保持される。複数自由度ステージは、したがって、他の複数自由度アセンブリに提供される合成許容量なしに、線形、傾き、回転配置の柔軟性を提供することができる。
この概要は、本開示の主題の概要を提供することを意図している。これは、本開示の、排他的な、あるいは、網羅的な説明を提供することを意図していない。詳細な説明は、本開示の更なる情報を提供するために含められている。
スケールが正しくは記載されていない図面においては、同様な符号は、異なる図において、同様な構成要素を記述するだろう。図面は、一般に、例示の目的で、限定的ではなく、本開示のさまざまな実施形態を図示する。
複数自由度サンプルステージを含む複数装置アセンブリの一例の等角切開図である。 サンプルステージ面が第1の方向を向いた、図1に示される複数自由度サンプルステージを含むテストアセンブリの等角図である。 図1に示される複数自由度サンプルステージの詳細な等角図である。 テストアセンブリに結合する機械的テスト装置の一例の等角図である。 アセンブリマウントの一例を含む図2のテストアセンブリの底面等角図である。 複数線形ステージ、回転ステージ、及び傾きステージを含む図2のテストアセンブリの模式図である。 ステージとステージ基盤との間に介在するクロスローラベアリングアセンブリの一例の断面図である。 回転及び傾きステージを含むアセンブリの一例の等角図である。 図8Aに示される回転及び傾きステージのアセンブリの断面図である。 図8Aに示される回転ステージのピエゾモータとクランプアセンブリの等角図である。 図8Aに示される傾きステージのピエゾモータとクランプアセンブリの等角図である。 ステージ基盤と傾きステージのステージとの間の2以上の接触ピンを提供する複数のアクチュエータシューを示す図8Aの傾きステージの断面図である。 機械的テスト装置と結合するステージを含むテストアセンブリの他の例の等角図である。 図11に示されるステージの等角図である。 サンプルステージ面を第2の方向にした、図2のテストアセンブリの等角図である。 第2の方向の、図13Aのテストアセンブリの模式図である。 サンプルステージを介して印加され、伝達される力ベクトルを含む複数自由度サンプルステージの例の模式図である。 複数自由度サンプルステージアセンブリを用いた、複数装置アセンブリのチャンバ内のサンプルを方向付ける方法の一例を示すブロック図である。 サンプルステージアセンブリのステージを一方向にロックする方法の一例を示すブロック図である。 複数の線形ステージを含む複数自由度サンプルステージの使用方法の一例を示すブロック図である。
図1は、複数装置アセンブリ100の部分的切開図を示す。示されるように、複数装置アセンブリ100は、テストアセンブリ112を取り巻く顕微鏡チャンバ102と、第1、第2、第3、及び第4の装置104、106、108、110を含む複数の装置を含む。示されるように、第1〜第4の装置104−110のそれぞれは、テストアセンブリ112に隣接する領域の周りに密にクラスタ化されている。例えば、第1〜第4の装置104−110が配置され、例えば、複数自由度サンプルステージ116に隣接するテストアセンブリ112の近傍の局所的な一致領域を規定する、あるいは、その内部の、装置軸及び、焦点あるいは作業距離(例えば、作業領域)を含む。以下に更に詳しく説明するように、テストアセンブリ112の部品である、複数自由度サンプルステージ116は、第1〜第4の装置104−110の2以上の装置に対して、複数の方向に、サンプルステージ面上のサンプルを方向付けるように構成されている。
図1に示されるように、テストアセンブリ112は、前述したように、顕微鏡チャンバ102内に配置されている。示されるように、テストアセンブリ112は、インデンタ、引っかき(横移動)機械的テスト装置、テンシルテスト装置などの機械的テスト装置114を含む。機械的テスト装置114は、複数自由度サンプルステージ116のサンプル面ステージ上に存在するサンプルと相互作用するように構成される。テストアセンブリ112と結合されている複数自由度サンプルステージ116は、1以上の第1〜第4の装置104−110と機械的テスト装置114に対して、サンプル面ステージ上のサンプルを配置し、方向付ける複数自由度を提供する。例えば、複数自由度サンプルステージ116は、機械的テスト装置114と相互作用できるようにサンプルを配置するように構成され、同時に、1以上の第1〜第4の装置104−110による観察と更なる取り扱いを可能にする。別の言い方をすると、複数自由度サンプルステージは、サンプルステージ面上のサンプルの機械的テストを容易にし、同時に(あるいは、同じ期間の間)サンプルは、1以上の第1〜第4の装置104−110によって観察され、あるいは、取り扱われる。同様に、複数自由度サンプルステージ116によって、第1〜第4の装置104−110のそれぞれによって形成される局所的な一致領域という小さなボリューム内で、サンプルを配置し、方向付けることができる。更に詳細に説明するように、複数自由度サンプルステージ116によって、第1〜第4の装置104−110のいずれかと相互作用しないで、あるいは、衝突しないで、顕微鏡チャンバ102内に密にクラスタ化された領域内でサンプルを配置し、方向付けることができる。言い換えれば、複数自由度サンプルステージ116は、2以上の複数の線形、回転、及び、傾きステージの動きの組み合わせにより、局所的な一致領域における作業領域のそれぞれに、サンプルステージ面(例えば、1以上の、サンプル、サンプルステージ面、あるいは、サンプルステージ面の部分)を方向付けるように構成されている。
一例では、複数装置アセンブリ100は、例えば、電子銃などのような第1の装置104と電子後方散乱検出器などの第2の装置108を含む、走査型電子顕微鏡などのような顕微鏡装置を含んでいる。他のオプションにおいては、複数装置アセンブリ100は、予備電子検出器などの第3の装置110と、収束イオンビーム銃などの第4の装置106を含む。一例では、第4の装置106は、サンプルステージ面上に配置されたサンプルを更に処理するように構成された道具である。例えば、第4の装置106は、一例では、収束イオンビーム銃であるが、サンプルの一部を除去し、更に調べ、機械的テスト装置114と1以上の第1〜第3の装置104−108と相互作用させるために、サンプルの前には得られなかった部分を露出する。
<テストアセンブリの概要>
図2は、以前に図1で示されていたテストアセンブリ112の一例を示す。前述したように、テストアセンブリ112は、一例では、機械的テスト装置114を含む。テストアセンブリ112は、更に、複数自由度サンプルステージ116を含む。図2を今参照すると、テストアセンブリ112は、機械的テスト装置114と複数自由度サンプルステージ116のそれぞれを受け、マウントするようなサイズと形状をした、テストアセンブリプラットフォーム200を含んでいる。テストアセンブリプラットフォーム200は、更に、アセンブリマウント202を含んでいる。アセンブリマウント202は、一例では、複数装置アセンブリ100(図1参照)のマウントステージ101と配置され、結合されるように構成されている。アセンブリマウント202によれば、複数装置アセンブリ100の装置104−110に対し、テストアセンブリの作動を行なうことが出来る。更に、複数自由度サンプルステージ116は、複数自由度サンプルステージ116のサンプルステージ面上に配置されたサンプルに更なる方向付けと配置能力を提供する。
図2を再度参照すると、複数自由度サンプルステージ116は、図示の例では、線形ステージアセンブリ204を含む。一例では、線形ステージアセンブリは、1以上の線形軸に沿ったサンプルステージ面208を配置するように構成されている、X、Y及びZ線形ステージを含む。更に、複数自由度サンプルステージ116は、線形ステージアセンブリ204に結合されている、回転及び傾きステージアセンブリ206を含んでいる。一例では、回転及び傾きステージアセンブリ206は、線形ステージアセンブリ204と直列に結合している。他の例では、1以上の回転及び傾きステージは、1以上の、線形ステージアセンブリ204の線形ステージ間に介在している。
更に他の例では、機械的テスト装置114は、機械的テスト装置線形ステージ210(例えば、相対的にX軸に沿って装置を移動させるように構成されたステージ)を介在させて、テストアセンブリプラットフォーム200と結合している。一例では、機械的テスト装置線形ステージ210は、1以上の第1〜第4の装置104−110と共に、サンプルステージ面208に対し、機械的テスト装置114を移動するように構成された、1以上の線形ステージ(1以上の、X、YあるいはZ線形ステージ)を含んでいる。
図2に更に示されるように、作動及び検出ケーブル212が、1以上のテストアセンブリ112の部分に伸び、例えば、回転及び傾きステージアセンブリ206の回転及び傾きステージのそれぞれと共に線形ステージアセンブリ204の線形ステージのそれぞれに向けて伸びている。更に、他の例では、作動及び検出ケーブル212は、機械的テスト装置線形ステージ210と共に、機械的テスト装置114に対して設けられている。作動及び検出ケーブル212は、線形、回転及び傾きステージ、機械的テスト装置などのそれぞれの作動を容易にする。他の例では、作動及び検出ケーブル212は、ここに説明するように、装置とサンプルステージ面208の正確な作動と、配置及び向きの測定を容易にするために、線形ステージアセンブリ204、回転及び傾きステージアセンブリ206、及び、機械的テスト装置線形ステージ210のステージのそれぞれと共に設けられるエンコーダと結合されている。
図2を再び参照すると、装置104、110のそれぞれが、それぞれ、第1の装置及び第2の装置の軸214、216と共に図示されている。一例では、装置のそれぞれは、それぞれ、第1及び第2の焦点218、220を含んでいる。一例では、焦点は、作業距離、例えば、第1及び第2の装置104、110からの距離の範囲を含んでいる。ここに説明される装置軸と焦点214−220は、例示的なものである。更に、図1で説明され、図示された装置、例えば、第2の装置106及び第3の装置108は、対応する装置軸及び焦点を含んでいる。一例では、装置軸と焦点は、作業領域の集合あるいは合成に従って、装置104−110のそれぞれ間の密にクラスタ化された配置において、局所的な一致領域222を対応して形成する作業領域を規定する。一致領域222は、機械的テスト装置114と共に装置104−110のそれぞれに対するアクセスと利便性を提供するために、サンプルが載せられたサンプルステージ面208が内部に配置されなければならない、顕微鏡チャンバ102内部のボリュームを提供する。言い換えると、複数自由度サンプルステージ116は、観察のためのアクセスと、1以上の装置104−110と機械的テスト装置114の相互作用を提供するために、サンプルステージ面208を、一致領域222内の実質任意の好みの方向に配置するための、回転、傾き及び線形自由度を含む。
更に、複数自由度サンプルステージ116は、装置104−110と機械的テスト装置114のいずれとも望まれない衝突なしに、一致領域222内でサンプルステージ面208を配置するように構成されている。任意に、機械的テスト装置線形ステージ210上の機械的テスト装置114は、サンプルと1以上の装置104−110をアラインメントもするさまざまな方向で、サンプルステージ面208との機械的テスト相互作用が可能であることを保障するために、複数自由度サンプルステージ116の動きと協働するように構成されている。例えば、サンプルは、機械的テスト装置114とアラインメントされ、同時に、サンプルは、また、1以上の装置104−110に対しても方向付けられる。
<線形ステージアセンブリの線形ステージ>
図3は、線形ステージアセンブリ204の透視図を示す。図3に示された例においては、線形ステージアセンブリ204は、X軸線形ステージ300、Y軸線形ステージ302、及び、Z軸線形ステージ304を含む。ここで説明するように、線形ステージのそれぞれは、ステージ基盤とステージプラットフォームを含む。一例では、ステージ基盤は、線形ステージのそれぞれの基底部分と考えられ、ステージプラットフォームは、ステージ基盤に対して移動された部分である。例えば、Y軸線形ステージ302については、Y軸線形ステージは、ステージ基盤308Aと、ステージ基盤308Aと結合されている可動ステージプラットフォーム308Bを含む。他の例では、X軸線形ステージ300は、ステージ基盤310Aと、ステージ基盤310Aに対して可動な可動ステージプラットフォーム310Bを含む。同様に、Z軸線形ステージ304は、ステージ基盤312Aに対して可動なステージプラットフォーム312Bを含む。図3に示されるように、1以上のステージ基盤308A、310B及び312Bは、ある例では、他の線形ステージ300−304の1つのステージプラットフォーム308B、310B、312Bの一部である。言い換えると、線形ステージの1つのステージプラットフォームあるいはステージ基盤は、少なくとも、ある例では、他の線形ステージ300−304の他のステージ基盤あるいはステージプラットフォームの一部、例えば、一体あるいは結合された部分である。線形ステージ300−304は、従って、サンプルステージ面208のX、Y及びZ可動性を提供するために、直列されて提供される。
図3の例に示されるように、線形ステージアセンブリ204は、回転及び傾きステージアセンブリ206と結合されている。一例では、X、Y、及びZ軸線形ステージ300、302、304は、回転及び傾きアセンブリ206を含む、サンプルステージ面208を方向付け、及び、配置するように構成されている。他の例では、X、Y及びZ軸線形ステージ300、302、304(及び210)は、これに限定されるものではないが、ドイツのPhysik Instrumente GmbH & CO.、テネシー州フランクリンのDynamic Structures and Materials, LLC、ドイツのAttocube Systems AG 、ドイツのSmarAct GmbH 及び、ドイツのPiezoSystem Jena GmbH によって製造され、販売されている1以上の線形ステージを含んでいる。線形ステージ300、302、304は、それぞれのステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを移動させるアクチュエータ301(重複する、あるいは、同様のアクチュエータ301を含むステージ300及びステージ302、304と共に図3に示されている)を含み、これに限定されるものではないが、ステッピングモータ、ピエゾモータ、ボイスコイルアクチュエータ、スティックスリップアクチュエータなどを有する線形ドライブステージを含んでいる。1以上の線形ステージ300、302、304と共に使用できるモータの一例は、モデル番号I−30を有する、Dynamic Structures and Materials, LLCによって提供される線形モータである。
任意に、線形ステージ300、302、304は、好ましい軸(例えば、X、YあるいはZ軸)に沿って、微細な線形動作を提供するように構成され、ここに説明するように、その他の場合は、それぞれのステージ基盤308A,310A、312A及び対応する線形軸に対し、ステージプラットフォーム308B、310B、312Bの横の動きを含む。例えば、ここで説明するように、クロスローラベアリングアセンブリ(図7に示される)は、クロスローラベアリングによる面対面接触を提供する。面対面接触は、基盤に対するプラットフォームの横方向の動きを制限する(例えば、線形動作を可能にするが、横方向の動きを実質防ぐ最小の許容量を提供する)。言い換えれば、クロスローラベアリングアセンブリは、ステージプラットフォームとステージ基盤のそれぞれ間での面対面接触によって、堅固な構成の支持を提供する。クロスローラベアリングアセンブリは、ステージ300、302、304の線形軸に沿ったもの以外の任意の軸での、ステージ基盤に対するステージプラットフォームの動きを実質的に防止するために、ステージプラットフォームとステージ基盤間の堅固な支持構成を提供する。他の例では、線形ステージは、ボールベアリング、スライドベアリングなどを含むが、これらには限定されない、他のベアリングアセンブリを含む。
他の例では、線形ステージ300、302、304は、作動していない構成において、それぞれのステージ基盤308A、310A,312Aに対して、ステージプラットフォーム308B、310B、312Bをロックする(例えば、固定する、つかむ、保持するなど)、1以上のクランプあるいはロッキングフィーチャを含む。つまり、1以上の線形ステージ300、302、304は、ステージのアクチュエータが作動していない場合、それぞれのステージ基盤308A、310Aあるいは312Aに対し、それぞれのステージプラットフォーム308B、310Bあるいは312Bを固定する。クランプあるいはロッキングフィーチャは、静止しているとき、各軸(X、Y及びZ)に沿って構造的に安定で、横方向に移動することを制限する(例えば、実質的に、横移動を防ぐ)ステージプラットフォーム308B,310B、312Bで精密な線形動作を行うことが出来る、個別のステージを提供する、ベアリングアセンブリ(例えば、クロスローラベアリングアセンブリ)と協働する。組み合わせた線形ステージ300、302、304は、従って、線形軸のそれぞれ(X、Y、及びZ軸)に沿った動きを可能とし、ステージプラットフォームと基盤間の許容量を最小化もする線形ステージアセンブリ204を提供する。例えば、1以上の線形ステージ300、302、304のクランプあるいはロッキングフィーチャと組み合わせた、クロスローラベアリングアセンブリによって線形ステージのそれぞれに与えられる横方向の制限は、従って、線形ステージアセンブリ204が、機械的テストのための任意の好ましい静的方向において、サンプルステージ面208を安定させ、支持することを保証する。
<機械的テスト装置>
図4は、図1で以前に図示した機械的テスト装置114を図示する。図示されるように、機械的テスト装置114は、装置シャフト406と装置シャフト406の端における装置先端408の動作と動きを検出するように構成された、トランスデューサ、センサなどを内部に含む、装置ハウジング400を含む。ここに説明するように、機械的テスト装置114は、複数自由度サンプルステージ116と結合されているサンプルステージ面206上にあるサンプルをつかみ、テストする(例えば、インデント、引っかき、グリップフィーチャなどを通して、テンシル力を提供するなど)ように構成されている。他の例では、機械的テスト装置114は、サンプルステージ面208上にあるサンプルに対して、装置先端408の1以上の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、3次元トランスデューサを含む。
一例では、機械的テスト装置114は、モジュラーデザイン(modular design)を含む。例えば、機械的テスト装置114は、相補的な電気機械的インタフェース404と対応して結合するようなサイズと形状をしている装置インタフェース402を含む。一例では、電気機械的インタフェース404は、機械的テスト装置線形ステージ210の一部に結合されている。電気機械的インタフェース404は、機械的テスト装置114の構造コンポーネントのための機械的インタフェースを提供し、同時に、機械的テスト装置114のトランスデューサや任意の他の装置、センサ、あるいは検出器のための電気的インタフェースを提供する。他の例では、電気機械的インタフェース404は、例えば、それぞれの装置の装置インタフェース402において、電気機械的インタフェース404とモジュール結合するように構成された、任意の数の装置との機械的及び電気的接続を提供する。例えば、機械的テスト装置114は、これらに限定されるものではないが、インデンタ、スキャナ、検出器などの別々の装置のアレイ(array)を含んでいる。装置のそれぞれは、サンプルステージ面208上に存在するサンプルとの、1以上の機械的結合及びテスト、及び/あるいは、サンプルステージ面208上に存在するサンプルの特徴や特性の観察及びスキャン、あるいは、検出のために構成されている。
図4を再び参照すると、機械的テスト装置線形ステージ210(例えば、線形Xステージ)が、機械的テスト装置114(例えば、電気機械的インタフェース404を含む)とテストアセンブリプラットフォーム200とを結合しているのが示されている。ここに説明するように、機械的テスト装置線形ステージ210は、例えば、サンプルステージ面208上にあるサンプルを含む、複数自由度サンプルステージ116に対する、機械的テスト装置114の少なくとも線形動作を提供する。
<テストアセンブリマウント>
図5は、テストアセンブリプラットフォーム200を含むテストアセンブリ112の他の側面の図を示す。図5に示される図においては、テストアセンブリ112の底面部分が提供されている。前述したように、一例では、テストアセンブリ112は、テストアセンブリプラットフォーム200の一部上に設けられたアセンブリマウント202を含む。図5に示されるように、アセンブリマウント202は、テストアセンブリプラットフォーム200から伸び、複数装置アセンブリ100のマウントステージ101と協働的に結合するように構成されている。一例では、アセンブリマウント202は、マウント外縁部(mount perimeter)500を含んでいる。マウント外縁部500は、複数装置顕微鏡100のマウントステージ101の対応する穴内に相補的に結合できるような(例えば、受ける)サイズと形状をしている。例えば、マウント外縁部500は、非円形で、複数装置アセンブリ100のマウントステージ穴に相補的である。非円形外縁部は、テストアセンブリプラットフォーム200が、複数装置アセンブリ100のマウントステージ101に、回転しないように結合することを可能とする。更に、アセンブリマウント202の非円形な外縁部500は、例えば、複数装置アセンブリ100のマウントステージ101によって提供されるテストアセンブリ112の動きが(例えば、円形穴と円形マウント間の相対的回転を避けることにより)、テストアセンブリプラットフォーム200に正確に、かつ、信頼性高く伝達されることを保証する。したがって、マウントステージ101を作動するように構成された複数装置アセンブリ100は、従って、ここに説明するように、テストアセンブリ112によって提供される複数自由度に加え、方向(例えば、1以上の、線形、回転、傾き)の更なる柔軟性を提供できる。
他の例においては、アセンブリマウント202は、アセンブリマウント202の面の少なくとも1つに沿って伸びる、あり継ぎ(dovetail)などのプラットフォーム結合フィーチャ502を含む。一例では、プラットフォーム結合フィーチャ502は、複数装置アセンブリ100のマウントステージ101の対応するフィーチャと相補的に結合できるようなサイズと形状をしている。プラットフォーム結合フィーチャ502は、テストアセンブリ112を、アセンブリ100と固く結合する固体構成支持を提供する複数装置アセンブリ100(例えば、搭載するとき)と肯定的に結合する。
<テストアセンブリのための、複数自由度の模式的表現>
図6は、例えば、機械的テスト装置114と複数自由度サンプルステージ116を含む、テストアセンブリ112の模式的表現を示す。前述したように、複数自由度サンプルステージ116と光学的な機械的テスト装置114のそれぞれは、テストアセンブリプラットフォーム200と結合されており、従って、図1に示したアセンブリ100のような、複数装置アセンブリのマウントステージ101と結合するように構成された一体デザインを形成する。
図6の模式的表示は、機械的テスト装置114(装置シャフト406と装置先端408を含む)と共に、サンプルステージ面208のための自由度を含む、テストアセンブリ112の動きの自由度のそれぞれを示す。ここに説明するように、サンプルステージ116の複数自由度とステージと組み合わせる機械的テスト装置114の両方のための複数自由度は、装置104−110と図1に示される機械的テスト装置114などの1以上の装置に対する、サンプルステージ面208上のサンプルの配置と方向付けのための、拡大された柔軟性を提供する。言い換えると、テストアセンブリ112の小型のフォームファクタで、サンプルは、複数の方向の内の、1以上の装置に対する配置と方向付けをされることができ、装置104−110が密にクラスタ化されていても、望まれている装置に対してサンプルを手動で再配置する必要なく、機械的テスト装置114のその場でのテストと共に、装置にアクセスし、相互作用することができる。
図6を再び参照すると、回転ステージ600が、線形ステージアセンブリ204と結合されているのが図示されている。一例では、回転ステージ600は、線形ステージアセンブリ204と直列に結合されている。他の例では、回転ステージ600は、1以上のX,YあるいはZ軸線形ステージ300−304間に結合されている。同様にして、傾きステージ602は、回転ステージ600と結合されている。傾きステージ602は、回転ステージ600と直列に結合されているところが図示されている。他の例では、傾きステージ602は、回転ステージ600と同様に、1以上の回転ステージ600と、X、Y、あるいはZ軸線形ステージ300−304などの線形ステージ間に介在されてもよい。任意に、傾きステージ602は、線形ステージ300−304の任意の間に配置可能である。更に他の例では、回転及び傾きステージ600、602の任意の1つは、テストアセンブリプラットフォーム200と1以上の線形ステージ300−304との間に配置可能である。
回転ステージ600を最初に参照すると、回転ステージ600は、Z軸線形ステージ304のステージ312Bに結合されているステージ基盤604Aを含んでいる。更に、回転ステージ600は、ステージ基盤604Aに可動なように結合されているステージプラットフォーム604Bを含んでいる。ステージプラットフォーム604Bは、後述する1以上のアクチュエータの作動に従って、ステージ604Aに対し回転可能である。
図6を再び参照すると、傾きステージ602が、対応するステージ基盤606Aとステージプラットフォーム606Bと共に図示されている。一例では、ステージプラットフォーム606Bは、サンプルステージ面208と結合されている。ステージプラットフォーム606Bは、ステージ基盤606Aに対し傾けることが出来、一例では、結合されているサンプルステージ面208を含むステージプラットフォーム606Bは、例えば、図6に示される位置から、180度の円弧にわたって、移動するように構成されている。言い換えると、サンプルステージ面208とステージプラットフォーム606Bは、図6に図示された向きと反対の向きに配置可能である。他の例では、回転ステージ600は、略180度の円弧にわたって回転可能で、これにより、回転ステージ600の360度の路に沿って、実質的に任意の向きにサンプルステージ面208を配置することが出来る。回転ステージ600と傾きステージ602は、組み合わせて動作されると、回転ステージ600の中心軸の周りに全360度の路に沿って、サンプルステージ面208を配置することが出来る。
任意に、複数自由度サンプルステージは、サンプルステージ面208と傾きステージ602の間に介在されているサンプル回転ステージ610を含んでいる。一例では、サンプル回転ステージ610は、ステージ基盤612Aとステージプラットフォーム612Bを含んでいる。ステージ基盤612Aは、一例では、傾きステージ602のステージプラットフォーム606Bと結合され、ステージプラットフォーム612Bは、サンプルステージ面208と結合されている。サンプル回転ステージ610は、サンプル面回転軸614(図6参照)の周りに、サンプルステージ面208とその上のサンプルを回転するよう動作可能である。サンプル回転ステージ610によって提供される回転は、ここに説明するように、1以上の装置に対しサンプル(例えば、不均一サンプル、複数のテスト位置を有するサンプルなど)の配置とアラインメントを容易にする。サンプル回転ステージ610は、テストアセンブリ112に、例えば、回転及び傾きステージ600、602及び線形ステージ300、302、304と組み合わせて、6番目の自由度という、更なる自由度を提供できる。
他の例におけるサンプル回転ステージ610は、ここに詳細に説明するように、回転あるいは傾きステージ600、602と同様に構成されている。例えば、サンプル回転ステージ610は、ステージプラットフォーム612Bとサンプルステージ面208を回転するように動作する、ピエゾモータなどの、1以上のモータを含む。他の例において、及び、回転あるいは傾きステージ600、602と同様に、サンプル回転ステージ610が停止される(例えば、モータが動作していない)間、ステージ610は、サンプルとの機械的結合を用いて、機械的テストのためのサンプルを安定して、信頼性高く配置するために、ステージプラットフォーム612Bを適切な位置にクランプするよう動作する。
図6に更に示されるように、機械的テスト装置114は、機械的テスト装置線形ステージ210で、テストアセンブリプラットフォーム200と結合されている。一例では、機械的テスト装置線形ステージ210は、1以上の動きの線形軸を機械的テスト装置114に提供する。一例では、機械的テスト装置線形ステージ210は、X軸に沿った、例えば、線形ステージアセンブリ204のX軸線形ステージ300のX軸に平行な軸に沿った動きを提供する。
一例では、機械的テスト装置114のそれぞれの上に、そして、複数自由度サンプルステージ116のために、二重線形ステージを設けることは、テストアセンブリプラットフォーム200によって実質的に規定されるフォームファクタにおいて、サンプルステージ面208と機械的テスト装置114の配置を可能とする。例えば、テストアセンブリ112を平面図で見ると、例えば、図6に示されるX軸線形ステージ300に対応するX軸に沿った、サンプルステージ面208の動きは、テストプラットフォーム200に対して、サンプルステージ面208を垂直に移動し、ある状況では、テストアセンブリプラットフォーム200の周囲を実質的に外れて、1以上の線形ステージ300−304及び/あるいは回転及び傾きステージ600、602を動かす。機械的テスト装置線形ステージ210と一緒に用いると、機械的テスト装置線形ステージは、機械的テスト装置線形ステージ210の線形軸に沿って、複数自由度サンプルステージ116の動きに対して、対向する方向に移動させられるだろう。このように、機械的テスト装置114と複数自由度サンプルステージ116の、テストプラットフォーム200の境界外への突出は、実質最小化される。言い換えると、サンプルステージ面208は、例えば、機械的テスト装置114と共に、装置に対して、サンプルを方向付けるために、テストプラットフォーム200の境界の実質外部へ、複数自由度サンプルステージ116を押す構成に方向付けることが必要である。機械的テスト装置114は、そうではなく、テストアセンブリプラットフォーム200の周囲を越えて、機械的テスト装置114と複数自由度サンプルステージ116の両方の突出を最小化するように、対向する方向に協働的に移動させられるだろう。
図6を再び参照すると、線形ステージアセンブリ204は、再び、模式表現で図示されている。例えば、Y軸線形ステージ302は、ステージ基盤308Aとステージプラットフォーム308Bを含んでいる。同様に、X軸線形ステージ300は、ステージ基盤310Aとステージプラットフォーム310Bを含んでいる。Z軸線形ステージ304は、ステージ基盤312Aとステージプラットフォーム312Bを含んでいる。図6に示されるように、回転及び傾きステージ600、602を含む、ステージのそれぞれのステージプラットフォームとステージ基盤は、ある例では、対応するステージ基盤と他のアクチュエータのステージと一体化されるだろう。例えば、Y軸線形ステージ302のステージプラットフォーム308Bは、X軸線形ステージ300のステージ基盤310Aと結合されているか、あるいは、一体化されている。同様に、回転ステージ600のステージ基盤604Aは、Z軸線形ステージ304のステージプラットフォーム312Bと一体化されているか、あるいは、結合されている。
回転及び傾きステージ600、602と共に、X、Y、及びZ軸線形ステージ300−304を含む、線形ステージアセンブリ204を有する複数自由度サンプルステージ116は、サンプルステージ面208に少なくとも5つの自由度を提供する。上記したように、機械的装置線形ステージ210は、機械的テスト装置114と共に、サンプルステージ面208の協働的配置に、増強された自由度と柔軟性を提供する。複数自由度サンプルステージ116の場合には、X軸線形ステージ300は、図6に図示される面(page)から出たり、入ったりする、少なくともサンプルステージ面208の動きを提供するように構成されている。同様に、Y軸線形ステージ302は、図6に図示されているように、左から右あるいは右から左への、サンプルステージ面208の動きを提供するように構成されている。Z軸線形ステージ308は、対応して、図6に図示されている面の上及び下向きのサンプルステージ面208の動きを提供する。回転ステージ600は、サンプルステージ面208の回転を提供し、傾きステージ602は、サンプルステージ面208の傾きを提供する。少なくとも複数自由度サンプルステージ116によって提供される複数自由度(例えば、5以上の自由度)は、従って、機械的テスト装置114と共に、図1に示されるように、任意の装置104−110に対し、サンプルステージ面208の方向付けと配置に柔軟性を提供する。サンプルステージ面208の配置は、一例では、装置104−110によって提供される、密にクラスタ化された領域内で行なわれる。言い換えると、複数自由度サンプルステージ116によって、1以上の装置104−110の作業領域によって規定される一致領域222の内部あるいは外部へ向けたさまざまな方向の任意のものにサンプルステージ面208の配置を可能とし、装置104−110のそれぞれの作業パラメータにしたがって、サンプルステージ面208上のサンプルの配置を信頼性が高く、正確にすることを可能とし、同時に、例えば、1以上の装置104−110の任意の1つによる観察と同時に、機械的テスト装置114との相互作用を可能にする十分な柔軟性を提供する。
<クロスローラベアリングアセンブリ>
ここに説明するように、一例では、クロスローラベアリングアセンブリ706(図7参照)は、ステージプラットフォームと、線形ステージアセンブリ204と機械的テスト装置線形ステージ210のX、Y、及びZ軸線形ステージ300−304などの1以上の線形ステージのステージ基盤との間に含まれている。一例では、クロスローラベアリングアセンブリ706は、図7に示されるように、ステージ基盤310Aと、X軸線形ステージ300のステージプラットフォーム310Bとの間に介在されている。図7に示される例においては、二重クロスローラベアリングアセンブリ706が、ステージプラットフォームと基盤310B、Aの間に介在されている。示されているように、ステージプラットフォーム310Bは、X軸線形ステージ300の線形軸に実質的に平行な面へ入る方向と出る方向に伸びる第1のレールチャネル900を含んでいる。第2のレールチャネル902は、対応して、アクチュエータハウジング801(例えば、一例では、ステージ基盤310Aに関連して)の一部に沿って、面へ入る及び出る方向へ伸びている。第1及び第2のレールチャネル900、902は、複数のローラベアリング908を受けるためのサイズと形状をしている溝を形成するよう協働する。
例えば、図7に示されるように、第1及び第2のレールチャネル900、902は、インタフェース面の対向するペアを含んでいる。一例では、第1のレールチャネル900は、第1のインタフェース面904Aを含み、第2のレールチャネル902は、第1のインタフェース面904Aと対向する第2のインタフェース面904Bを含む。対応して、第2のレールチャネル902は、第1のインタフェース面906Aを含み、第1のレールチャネル900は、第1のインタフェース面906Aと対向する第2のインタフェース面906Bを含む。同様な符号がつけられたインタフェース面904A,B及び906A、Bは、それぞれの線形ステージの線形軸とアラインメントされ、平行に伸びるインタフェース面の対向するペアを形成している。
ローラベアリング908は、第1及び第2のレールチャネル900、902内に配置され、ステージプラットフォーム310Bとステージ基盤310Aとの間の可動なインタフェースを提供する。例えば、クロスローラベアリングアセンブリ706のそれぞれの第1及び第2のレールチャネル900、902のそれぞれにおいて、複数のローラベアリング908が、内部に配置されている。一例では、図7の左に示されるクロスローラベアリングアセンブリ706の第1及び第2のレールチャネル900、902は、内部に5つ以上のローラベアリング908を含んでいる。ローラベアリング908は、円筒ベアリング面910(例えば、ベアリングの端面と対向するような、ローラベアリング908の円筒面)が、第1及び第2のレールチャネル900、902内のそれぞれの連続するローラベアリングに対して、90度の角度で配置される、交互にクロスされる構成で設けられる。図7に示されるX軸線形ステージ300の右側のクロスローラベアリングアセンブリ706の第1及び第2のレールチャネル900、902内のローラベアリング908は、同様に、交互にクロスされる構成において、第1及び第2のレールチャネル900、902内に配置される。円筒ベアリング面901は、対向するインタフェース面904A、904B及び906A,906Bと協働し、ステージ基盤310Aとステージプラットフォーム310B間の堅固な構成結合を対応して提供するインタフェース面間の対向する面対面結合を提供する。
例えば、図7に示される構成では、例えば、横方向の力を、1以上のステージプラットフォーム310あるいは、ステージ基盤310A(例えば、X軸線形ステージ300の線形軸に直交した、あるいは、軸ずれした)に加えることにより、ステージ基盤310Aに対するステージプラットフォーム310Bの動きは、実質的に最小化される。ローラベアリング908とインタフェース面904A,B及び906A,B間の面対面結合は、ステージプラットフォームとステージ基盤310B,310Aの相対的な傾きあるいは横方向の動きを最小化する。言い換えれば、ローラベアリング908と、第1及び第2のレールチャネル900、902内のクロスされた、それらの構成は、対抗するインタフェース面904A,B及び906A,B間の交互の面対面インタフェースを提供し、X軸線形ステージ300の線形軸に垂直な、相対的な動きを実質的に防止する。つまり、他の場合に、他のベアリングシステム(及び直列に結合された複数ステージに渡って、多重化された)に提供される許容量は、線形ステージアセンブリ204の多重ステージと、機械的テスト装置114に用いられる線形ステージ210の間で最小化される。
円筒ベアリング面910は、一例では、ローラベアリング908のそれぞれの平面端面912の直径に対して、より短い長さとなっている。平面端面912は、円筒ベアリング面910の長さより大きい直径を有しているので、第1及び第2のレールチャネル900、902における対向するインタフェース面904A、904B及び906A,906Bとの、ローラベアリング908の動きとの結合は、円筒ベアリング面910に集中される。言い換えれば、円筒ベアリング面901は、対向するインタフェース面904A、904B及び906A、906B間の距離よりも短い。円筒ベアリング面910の長さより大きい直径を有する平面端面912では、平面端面912と、インタフェース904A,904B及び906A、906Bの対向するペアとの間の肯定的結合が最小化される。そうではなく、可動な結合が、円筒ベアリング面910と対向するインタフェース面との間に設けられる。ローラベアリング908の平面端面912と、対向するインタフェース904A,904、及び、906A,906Bとの間は、最初に結合が起こるだけである。ステージプラットフォーム310Bは、したがって、アクチュエータ301の動作に従って、ステージの線形軸に沿った、ステージ基盤310Aに対してスムースに動き、一方、ここに説明するように、平行でない軸に沿った動きに対し制限されている。すなわち、クロスローラベアリングアセンブリ706は、ステージの線形軸(並進の方向)に沿って、ステージプラットフォーム310Bの動きをガイドし、一方、同時に、ステージ基盤310A及びステージの線形軸に対するステージプラットフォーム310Bの横の動き、傾き、などを制限する(例えば、最小化する、あるいは、消去する)。
重要な事に、アクチュエータ301は、クロスローラベアリングアセンブリ706の最小化された許容量に従って、ステージ基盤310Aに対し、ステージプラットフォーム310Bを正確に、かつ、信頼性高く動かすことが出来る。つまり、ステージプラットフォーム310Bは、X軸線形ステージ300の線形軸に沿ってのみ動くように制限される。直交動作、例えば、ステージプラットフォームとステージ基盤との間の、球状ベアリングなどの間の許容量による動きは、クロスローラベアリングアセンブリ706(あるいは、一例では、複数のアセンブリ)によって、実質的に防止される。交互にクロスされるローラベアリング908との組み合わせのインタフェース面904A,904B及び906A、906Bは、実質的に、ステージ基盤310Aに対するステージプラットフォーム310Bの傾きと横方向の動きを防止する。
一例では、ここで説明するローラベアリング908は、これに限定されるものではないが、窒化ケイ素などのセラミック材料で構成されている。ローラベアリング908を、窒化ケイ素などのセラミック材料で構成することにより、ローラベアリング908は、第1及び第2のレールチャネル900、902内に隣りあわせて封入されるだろう。例えば、第1及び第2のレールチャネル900、902のそれぞれにおける複数のローラベアリング908は、互いに結合する(例えば、ここで説明されるように、交互にクロスされるように)、ローラベアリング908と連続して、チャネル内に配置されるだろう。ローラベアリング908は、例えば、円筒ベアリング面910に沿って、ローラベアリング908と結合する最小の摩擦率を有する。最小化された摩擦は、ステージ基盤310Aに対する、ステージプラットフォーム310Bの動きやすさに対して最小の影響しか有しない。他の例では、例えば、アクチュエータハウジング801とステージ310Bの第1及び第2のレールチャネル900、902は、例えば、チタン、スチールなどのステージ基盤とプラットフォーム310A,Bと同様、あるいは、同一の材料で構成される。
<回転及び傾きステージアセンブリ>
図8Aは、以前に図2に示した、回転及び傾きアセンブリ206の等角図を図示する。ここに説明するように、回転傾きアセンブリ206は、線形ステージアセンブリ204と直列に結合するように構成されている。他の例では、回転及び傾きステージアセンブリ206は、ここで説明されるように、1以上の線形ステージ300−304間の結合を介在するように構成されている。更に他の例では、回転及び傾きステージアセンブリ206は、テストアセンブリプラットフォーム200と、線形ステージアセンブリ204の1以上の線形ステージとの間に配置するように構成されている。
図8Aを再度参照すると、回転及び傾きステージアセンブリ206は、回転ステージ600と、回転ステージと結合されている傾きステージ602を含む。示されるように、回転ステージハウジング1000は、回転ステージ600の回りに伸びている。同様に、傾きステージハウジング1002は、傾きステージ602の少なくとも一部に渡って伸びている。サンプルステージ面208は、傾きステージ602と結合されているように示されている。一例では、回転ステージハウジング1000は、例えば、回転と傾きステージ600、602の配置を作動し、検出するためのエンコーダ測定と命令のための、作動及び検出ケーブル212と結合するための、回転及び傾きソケット1006を提供する電気インタフェース1004を含む。
図8Bを参照すると、以前図8Aに図示したように、回転及び傾きステージアセンブリ206が、断面図で示されている。回転ステージ600は、回転ステージプラットフォーム1008Bと回転ステージ基盤1008Aを含む。同様に、傾きステージ602は、傾きステージ基盤1010Aと傾きステージプラットフォーム1010Bを含む。一例では、回転ステージプラットフォーム1008Bと傾きステージ基盤1010Aは、回転スピンドルアセンブリ1018に組み込まれる。図8Bに示されるように、回転スピンドルアセンブリ1018は、回転ステージハウジング1000内の回転動作のために構成されている。
一例では、複数の回転ベアリング1012、1014は、回転スピンドルアセンブリ1018と回転ステージハウジング1000との間に設けられている。回転ベアリング1012、1014は、ハウジング1000に対する回転スピンドルアセンブリ1018の回転を容易にする。一例では、回転ベアリング1012、1014は、それぞれの回転ステージハウジング1000と回転スピンドルアセンブリ1018との間に介在する複数のボールベアリングを含む。回転スピンドルアセンブリ1018と同様にして、傾きステージ602は、一例では、傾きステージプラットフォーム1010Bを組み込む傾きスピンドルアセンブリ1020を含む。傾きスピンドルアセンブリ1020は、例えば、傾きスピンドルアセンブリ1020のいずれかの端において、傾きベアリング1016で、回転スピンドルアセンブリ1018と可動なように結合されている。一例では、傾きベアリングは、傾きスピンドルアセンブリ1020と回転スピンドルアセンブリ1018との間に介在したボールベアリングを含む。任意に、回転及び傾きステージ600、602の内の一方、あるいは、両方は、それぞれの回転エンコーダ1022と傾きエンコーダ1024を含み、回転ステージハウジング1000に対する、それぞれの回転スピンドルアセンブリ1018の位置及び、回転スピンドルアセンブリ1018に対する、傾きスピンドルアセンブリ1020の位置を正確に測定する。
<回転ステージ>
図9は、回転及び傾きステージアセンブリ206を示す。図示された例では、回転ステージハウジング1000は、回転ステージ600内のコンポーネントを露出するために取り除かれている。前述したように、回転及び傾きアセンブリ206は、傾きステージ602と結合されている回転ステージ600を含んでいる。図9を参照すると、示された回転ステージ600は、回転ステージ基盤1008Aと回転可能なように結合されている回転ステージプラットフォーム1008Bを含む。前述したように、一例では、回転ステージプラットフォーム1008Bは、例えば、傾きステージ基盤1010A(図8B参照)の一部を含む、回転スピンドルアセンブリ1018を含む。任意に、図6に示されるサンプル回転ステージ610は、回転ステージ600(例えば、同様なモータアセンブリ及び同様なクランプアセンブリ)と同様に構成されている。
図9に示されるように、回転ステージ600は、回転ステージ600の周りに配置された複数のピエゾモータアセンブリ1102A−C(例えば、モータ)を含む。ピエゾモータアセンブリ1102A−Cのそれぞれは、第1及び第2の対向するピエゾモータ1104A、B(例えば、モータ素子)を含む。第1及び第2の対向するモータ1104A、Bの間に介在されているのは、ステージプラットフォーム1008Bに結合したドライブシュー(drive shoe)1106である。一例では、ステージプラットフォーム1008Bは、ステージプラットフォーム1008Bの残りの部分と結合されている回転フランジ1100を含む。図9に示されるように、回転フランジ1100は、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cのドライブシュー1106の周りに伸び、ドライブシュー1106と結合されている。一例では、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cは、回転スピンドルアセンブリ1018の回転を実施するために、回転フランジ1100を動かすように並行に動作する。例えば、各ピエゾモータアセンブリ1102A−Cの第1の対向するモータ1104Aは、一方向に回転を実施するために、並行に作動され(例えば、ドライブシュー1106を動かす、のこぎり歯ドライブ信号に続いて、同時に膨張され、停止される)、一方、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cの第2の対向するモータ1104Bは、反対の方向(例えば、時計回り対反時計回り)に、回転スピンドルアセンブリ1018の回転を実施するために、並行に作動される。任意に、アセンブリ1102A−Cのそれぞれの対向するモータ1104Aは、第1の方向に回転スピンドルアセンブリ1018を回転させるために、一連の流れで作動される(他のモータ1104Aに先立つ、あるいは、続いて、それぞれ膨張され、停止される)。同様に、アセンブリ1102A−Cのそれぞれの対向するモータ1104Bは、第2の対向する方向に回転スピンドルアセンブリ1018を回転するために、一連の流れで作動される。更に他のオプションでは、回転ステージ600は、1以上のモータアセンブリ(例えば、1以上のモータアセンブリ1102A−C)を含み、1以上のモータアセンブリは、回転ステージ600を動作させるために、作動される。
図9を再び参照すると、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cは、回転フランジ1100の下であって、周りに伸びるモータ支持リング1108と結合されているところが示されている。モータ支持リング1108は、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cのそれぞれを支持する堅固な構造を提供する。更に、モータ支持リング1108は、複数のばね素子1114A,Bに結合されている支持コラム1112(例えば、同じばねのばね素子と仮想ばね素子を分離する)によって、回転ステージ基盤1008A内で支持される。図9に示されるように、複数の支持コラム1112とばね素子1114A、Bは、モータ支持リング1108の周りに配置され、したがって、回転ステージ基盤1008Aの残り部分と、堅固な、しかし、曲げることが出来るような結合を提供する。他の例におけるモータ支持リング1108は、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cの側面(例えば、アセンブリを入れ込む、あるいは、それらの間にアセンブリを介在させる)に隣接して配置された、ばね接触点1116を含む。任意に、モータ支持リング1108は、1以上の接触点1116(1、2、3以上の接触点)を含む。一例では、単一の接触点1116は、1以上のモータアセンブリ1102A−Cのそれぞれに関連している。
図9に示される例では、支持コラム1112のいずれかの側面上に配置されたばね素子1114A、B(個別のばね、あるいは、支持コラム1112から伸びる個別の接触点1116に伸びている複数の素子を有する単一のばねの素子)は、ばね接触点1116及び支持コラム1112の間に結合されている。以下に更に詳細を説明するように、ばね素子1114A,Bは、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cを介して、回転可能なスピンドルアセンブリ1018にクランプ機能を提供するために、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cのそれぞれへ、対向するバイアス支持を提供する。言い換えると、ばね素子1114A、Bは、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cがスピンドルアセンブリを回転していないとき、ステージ基盤1008Aに対し、静的に、スピンドルアセンブリ1018をクランプする。
図9を再び参照すると、クランプアセンブリ1110が、回転スピンドルアセンブリ1018のいずれかの端において図示されている。一例では、クランプアセンブリ1110は、例えば、ばね素子1114A、Bと共に、回転ステージ基盤1008Aに結合されている回転ベアリング1014を含んでいる。前述したように、ばね素子1114A,Bは、支持コラム1112とばね接触点1116の間に結合されている。ばね素子1114A,Bは、回転フランジに向かう上方向に、ピエゾモータアセンブリ1102A−Cと共に、モータ支持リング1108をバイアスする。ピエゾモータアセンブリ1102A−Cが停止状態(例えば、回転スピンドルアセンブリ1018の回転を実施するために作動されていない)にある間、ばね素子1114A、Bは、モータ支持リング1108を上方へバイアスし、したがって、回転スピンドルアセンブリ1018の好ましくない回転を実質防止するために、回転フランジ1100の第1の面に対し、ドライブシュー1106を肯定的に結合する。言い換えると、回転スピンドルアセンブリ1018は、所定の場所にロックされ、例えば、傾きスピンドルアセンブリ1020と回転スピンドルアセンブリ1018への外力による作用があるときでも(例えば、サンプルの機械的テストを介して)、静的である。ピエゾモータアセンブリ1102A−Cのドライブシュー1106は、モータ支持リング1108の周りに配置されたばねのそれぞれのばね素子1114A、Bによって印加される垂直力を介して、摩擦が与えられることにより、回転スピンドルアセンブリ1018を所定の位置に静的に保持する。
図9に示されるように、一例では、ばね素子1114A,Bは、支持コラム1112とばね接触点1116の間に伸びる複数のばね素子を含む。任意に、ばね素子1114A,Bは、支持コラム1112とばね接触点1116の間に伸びる少なくとも1つのスイッチバックを有するばね素子を含む。他の例では、ばね素子1114A、Bのそれぞれは、支持コラム1112とばね接触点1116のそれぞれの間に伸びる単一のばね素子を含む。ばね素子1114A、B(単一のばね、あるいは、複数のばね)は、これに限定されるものではないが、一例では、蛇のように、1回以上層形成される実質的に平坦な周囲を有するたわみばねを含む。
図9に示されるように、ドライブシュー1106のそれぞれは、モータ支持リング1108の周りに配置されている。回転フランジ1100と結合すると、3つのピエゾモータアセンブリ1102A−Cのそれぞれのドライブシュー1106は、回転フランジ1100に堅固な上方にバイアスされた支持を提供し、これに限定されるものではないが、回転ベアリング1014(回転フランジの第2の面に沿って結合される)と、ドライブシュー1106(回転フランジの第1の面に沿って結合される)とを含むクランプ面間に回転フランジ1100をクランプし、回転フランジ1100と、フランジ1100に結合されている回転スピンドルアセンブリ1118の静的に固定された配置を実施する。言い換えると、クランプアセンブリ1110は、ステージプラットフォーム1008Bを所定の位置に固定するために、ばね素子1114A,B(及び一例では、モータアセンブリ1102A−C)と、ステージ基盤1008Aの対向する一部(例えば、クランプ面)の間に、ステージプラットフォーム1008Bをクランプする。ここに説明したように、一例では、クランプアセンブリ1110は、ばねバイアスモータアセンブリ1104A−Cと、ステージ基盤1008Aに関連した回転ベアリング1014によって、回転フランジ1100などのような、ステージプラットフォーム1008Bの一部である第1及び第2の面の周りをクランプする。
<傾きステージ>
図10A及び10Bは,それぞれ、以前に図2に図示した、回転及び傾きアセンブリ206の傾きステージ602の透視図と断面図を示す。図10Aを最初に参照すると、傾きステージ602が、傾きステージプラットフォーム1010Bと傾きステージ基盤1010Aを含むことが図示されている。前述したように、一例では、傾きステージ基盤1010Aは、以前に図8A及び8Bで説明し、図示した回転スピンドルアセンブリ1018に組み込まれる。傾きステージプラットフォーム1010Bは、回転スピンドルアセンブリ1018に回転可能なように結合されている、傾きスピンドルアセンブリ1020に組み込まれる。図12に示されるように、傾きスピンドルアセンブリ1020は、一例では、傾きスピンドルアセンブリ1020の回転動作を容易にする傾きベアリング1016によって支持されている。一例では、軸1200は、傾きスピンドルアセンブリ1020を介して伸び、傾きベアリング1016と共に、その間の傾きスピンドルアセンブリ1020の両方を支持する。任意に、図6に示されるサンプル回転ステージ610は、傾きステージ602(例えば、同様のモータアセンブリと同様のクランプアセンブリ)と同様に構成されている。
前述したように、傾きステージ602は、サンプルステージ面208への傾き動作を提供するように構成されている。例えば、傾きステージ602は、傾きスピンドルアセンブリ1020と駆動するように結合するために配置されたモータアセンブリ1202A,B(例えば、ピエゾモータアセンブリあるいはモータ)を含む。図10Aに示されているように、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bは、2つのピエゾモータアセンブリを含んでいる。他の例では、2以上のピエゾモータアセンブリが設けられている。ピエゾモータアセンブリ1202A、Bは、傾きステージ基盤1010A(例えば、回転スピンドルアセンブリ1018)に結合されているモータ支持サドル1206内に配置されている。ピエゾモータアセンブリ1202Aは、それぞれ、第1及び第2の対向するモータ1204A,B(例えば、モータ素子)を含む。一例では、第1及び第2の対向するモータ1204A,Bは、ピエゾ素子を含む。図10Bを参照すると、ピエゾモータ1204Aは、傾きスピンドルアセンブリ1020を時計回りに回転するために、並列して動作する(同時に膨張し、収縮する(停止する))ように構成され、一方で、ピエゾモータ1204Bは、傾きスピンドルアセンブリ1020を逆時計回りに回転するために、並列して動作するように構成されている。図示されるように、第1及び第2の対向するモータ1204A,Bのそれぞれは、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのそれぞれに関連した、それぞれのドライブシュー1205と結合する。言い換えると、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのそれぞれの第1及び第2の対向するモータ1204A,Bのそれぞれは、単一のドライブシュー1205に結合する。各ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのドライブシュー1205は、したがって、ピエゾモータアセンブリのそれぞれの第1及び第2の対向するモータ1204A、Bの一方、あるいは、両方から、駆動力(ピエゾモータの膨張から)を受ける。任意に、個別のドライブシューは、第1及び第2の対向するモータ1204A,Bのそれぞれに設けられる。更に別のオプションでは、アセンブリ1202A,Bのそれぞれの第1の対向するモータ1204Aは、傾きスピンドルアセンブリ1020を第1の方向に回転するために、一連の流れで作用し(互いに先行あるいは後発で)、第2の対向するモータ1204Bは、第2の対向する方向に、傾きスピンドルアセンブリ1020を回転するために、一連の流れで作用する。
傾きステージ602は、更に、ピエゾモータアセンブリ1202A、Bによる動きの結果、静的な方向に傾きスピンドルアセンブリ1020を固定するように構成されたクランプアセンブリ1208を含む。一例では、クランプアセンブリ1208は、1以上の軸1200と、例えば、ドライブシュー1205を含むピエゾモータアセンブリ1202−Bによって提供される対抗するクランプ面を含む。例えば、図10Bに示されるように、傾きスピンドルアセンブリ1020は、軸1200と、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのそれぞれのドライブシュー1205との間に介在するように図示されている。一例では、軸1200は、傾きステージ基盤1010Aに結合されている傾きベアリング1016によって支持される。1以上の傾きベアリング1016あるいは、軸1200の傾きステージ基盤1010Aとの直接の結合を介して、軸は、傾きステージ基盤1010Aによって支持され、クランプアセンブリ1208に構造的支持を提供し、サンプルステージ面208が望むように配置された後、アセンブリの静的な配置のために、傾きスピンドルアセンブリ1020と肯定的に結合するドライブシュー1205をアシストする。
図10Bを再び参照すると、クランプアセンブリ1208は、一例では、回転スピンドルアセンブリ1018の一部を形成する支持基盤1210を含む。支持基盤1210は、複数の軸ばね素子1212A,Bを受けるようなサイズと形状をしている。軸ばね素子1212A,Bは、支持基盤1210とモータ支持サドル1206との間に伸びている。一例では、軸ばね素子1212A,Bは、モータ支持サドル1206をバイアスし、したがって、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bを、ドライブシュー1205と共に、傾きスピンドルアセンブリ1020と肯定的に結合するようにバイアスする。ドライブシュー1205の傾きスピンドルアセンブリ1020との肯定的な結合は、ドライブシュー1205を傾きスピンドルアセンブリ1020と摩擦で結合させることを保証し、ピエゾモータアセンブリ1202A、Bの駆動が、傾きスピンドルアセンブリ1020を正確に傾かせることを保証する。更に、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bは、停止し(例えば、動作していない)、それにより、傾きスピンドルアセンブリ1020を、軸1200(たとえば、傾きベアリング1016)と共にピエゾモータアセンブリ1202A間でクランプする間、軸ばね素子1212A,Bによって提供されるバイアスは、傾きスピンドルアセンブリ1020との静的な摩擦結合を提供するドライブシュー1205によって提供される肯定的結合を保証する。
一例では、軸ばね素子1212A,Bは、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのそれぞれの側面にそれぞれ関連した軸ばね素子1212A、Bを含む。例えば、軸ばね素子1212Aは、ピエゾモータ1204Bに関連し、軸ばね素子1212Bは、ピエゾモータ1204Aと関連している。軸ばね素子1212A、Bは、したがって、ピエゾモータ1204A、Bのそれぞれに対向するバイアスを提供し、ドライブシュー1205を含むピエゾモータが、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bが動作していない間、傾きスピンドルアセンブリの静的クランプを保証するように、傾きスピンドルアセンブリ1020と結合するよう、肯定的にバイアスすることを保証する。言い換えると、バイアス力は、対向する第1及び第2のピエゾモータ1204A,Bのぞれぞれに提供され、ピエゾモータそれぞれにより、対応する力ベクトルがドライブシュー1205に提供され、したがって、ドライブシュー1205が、傾きスピンドルアセンブリ1020から外れて傾いたり、スライドすることを実質的に防止する。ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのそれぞれに関連する軸ばね素子1212A,Bは、したがって、傾きスピンドルアセンブリ1020の周りに、少なくとも2つの点で肯定的な結合を提供する。軸1200は、したがって、軸における接触点で、そして、ドライブシュー1205と傾きスピンドルアセンブリ1020によって形成される2つの接触点との間で、傾きスピンドルアセンブリ1020をクランプする。傾きスピンドルアセンブリ1020は、したがって、モータアセンブリ1202A、Bの第1及び第2の対向するモータ1204A、Bが動作していないとき、傾きスピンドルアセンブリが静的に、所望の場所に保持されることを保証するために、傾きスピンドルアセンブリの対向する面上の3点でクランプされる。任意に、軸ばね素子1212A、Bは、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのそれぞれを支持する(例えば、アセンブリ1202A,Bなどそれぞれの直下の、モータ支持サドル1206の左側と右側に)、一体ばねに統合される。
<傾きステージの横ばね素子>
図10Aを再び参照すると、他の例では、傾きステージ602は、例えば、クランプアセンブリ1208は、更に、支持サドル1206と軸ばね素子1212A,Bに対し横支持を提供するために、横ばね素子を含む。横ばね素子1214A,Bは、ピエゾモータアセンブリ1202A、Bのそれぞれのドライブシュー1205を、傾きスピンドルアセンブリ1020に結合するようにバイアスするので、モータ支持サドル1206と軸ばね素子1212A、Bを支持する。例えば、横ばね素子1214A,Bは、傾きスピンドルアセンブリ1020との結合から外れる、あるいは、アラインメントから外れるような、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bの横の動きを実質的に防止する。むしろ、横ばね素子1214A、Bは、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bの動作中、ドライブシュー1205が、傾きスピンドルアセンブリ1020と面対面で結合すると共に、傾きスピンドルアセンブリ1020を静的に配置することを保証するために、モータ支持サドル1206の押圧と上昇(軸ばね素子1212A,Bの屈曲(deflection)による)を、実質、軸方向の押圧と上昇に制限する。
図10Aに示されるように、横ばね素子1214A,Bは,回転スピンドルアセンブリ1018(支持基盤1210)などのような、傾きステージ基盤1010Bとモータ支持サドル1206の間に結合されている。ギャップ1300は、モータ支持サドル1206と支持基盤1210の間に形成され、モータ支持サドル1206と第1及び第2のピエゾモータアセンブリ1202A,Bの対応する動きと共に、軸ばね素子1212A、Bの軸方向の屈曲を容易にする。示されるように、横ばね素子1214A,Bは、それぞれのギャップ1300(サドル1206の両側の)への橋架け(bridge)をし、したがって、モータ支持サドル1206の両側に屈曲可能な横支持を提供する。横ばね素子1214A、Bは、したがって、軸ばね素子1212A,Bによって提供されるバイアスと共に、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bのそれぞれの第1及び第2の対向するモータ1204A、Bの動きによる屈曲に従って、上方及び下方に、モータ支持サドル1206が移動出来るように保障する。
横ばね素子1214A、Bは、支持サドル1206、軸ばね素子1212A,Bと共に、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bの動きを、軸方向の動きに制限し、一方、関連するコンポーネントの横方向の動きを実質的に防止する。モータ支持サドル1206、軸ばね素子1212A,B及びピエゾモータアセンブリ1202A、Bを、軸方向の動きに制限することによって、したがって、例えば、図10A及び10Bに示される傾きスピンドルアセンブリ1020との、ドライブシュー1205の横方向の位置ずれを実質防止する。ドライブシュー1205は、したがって、ドライブシュー1205を傾きスピンドルアセンブリ1020と摩擦で結合させ、傾きステージ基盤1010A(例えば、回転スピンドルアセンブリ1018の支持基盤1210)に対し、傾きスピンドルアセンブリ1020(例えば、傾きステージプラットフォーム1010B)の好ましくない傾く動きを実質防止する静的保持構成を維持すると共に、ピエゾモータアセンブリ1202A,Bの動作中、傾きスピンドルアセンブリ1020と肯定的な面対面の結合を維持する。
<機械的テスト装置と共に用いるステージを含むテストアセンブリ>
図11は、例えば、図1に示される複数装置アセンブリ100と共に用いるように構成されているテストアセンブリ1400の他の例を図示する。テストアセンブリ1400の特徴の少なくともいくつかは、以前にここで説明した特徴と同様あるいは同一であり、テストアセンブリ1400に関して組み込まれている(incorporated)。図11に示されるように、テストアセンブリ1400は、線形ステージアセンブリ204と、線形ステージアセンブリ204と結合した回転及び傾きステージアセンブリ206と、を含んでいる複数自由度サンプルステージ116を含む。回転及び傾きステージアセンブリ206は、サンプルステージ面208を含む。前述したような複数自由度サンプルステージ116は、サンプルステージ面208をさまざまな方向と位置に移動し、例えば、機械的テスト装置1402と共に、図1に示された第1〜第4の装置104−110の任意のものが、サンプルステージ面208上のサンプルを観察し、これと相互作用するのを容易にするように構成されている。
一例では、複数自由度サンプルステージ116は、サンプルステージ面208上のサンプルの1以上の観察と相互作用を同時に行なうのを容易にするこれらの構成に、サンプルステージ面208を動かすように構成されている。例えば、2以上の装置は、サンプルステージ面208の1以上の回転、傾き、線形配置と共にサンプルステージ面208の配置(例えば、複数自由度サンプルステージ116によって)にしたがって、同時に、サンプルステージ面上のサンプルを観察、あるいは、これと相互作用する。他の例では、機械的テスト装置線形ステージ210は、複数自由度サンプルステージ116と協働して、図1に示される顕微鏡チャンバ内のサンプルステージ面208に対しての、機械的テスト装置1402の配置を容易にする。
図11示されるように、テストアセンブリ1400は、インデンタ、引っかき装置、テンシル装置、センサ、観察道具などの機械的テスト装置1402を含んでいる。一例では、機械的テスト装置1402は、ステージ1408と選択的に結合するように構成されているモジュール装置を含んでいる。例えば、機械的テスト装置1402は、これらには限定されるものではないが、高負荷及び低負荷インデンタを含み、高負荷の機械的テスト装置1402は、低負荷の機械的テスト装置に比べ、サンプルに対しずっと大きいインデンテーション力を提供するように構成されている。図11示されるように、機械的テスト装置1402のそれぞれは、機械的テスト装置内に配置されているトランスデューサあるいはセンサに結合している装置シャフト1404を含む。機械的テスト装置1402のそれぞれは、更に、サンプルステージ面208上のサンプルと結合し、相互作用するように構成されている装置先端1406を含む。
一例では、機械的テスト装置1402は、装置先端1406に、さまざまな力や移動範囲を提供するように構成されている取替え可能なトランスデューサの複数のモジュールを含んでいる。例えば、一例では、機械的テスト装置1402は、力の10ミリニュートンと双方向静電作動の正あるいは負の15ミクロンの作動のために構成された低負荷トランスデューサを含む。他の例では、機械的テスト装置1402は、例えば、作動ステージ1408によって提供されるサンプルステージ面208の方向への少なくとも80ミクロンの移動と共に、少なくとも30ミリニュートンの最大力のために構成された(上述の)高負荷トランスデューサなどの、他のトランスデューサを含む。任意に、選択的負荷セルのさまざまなものが、さまざまな力範囲と感度(sensitivity)を提供する、高あるいは低負荷トランスデューサの1以上のために可能である。
機械的テスト装置線形ステージ210(X軸に沿っての線形動作を提供する)上の、ここに説明されたステージ1408(例えば、Y軸に沿った線形動作を提供するステージ)は、サンプルステージ面208上のサンプルに装置先端1406を結合させ、あるいは、装置先端1406をインデントする追加的な手段あるいは他の手段を提供する。言い換えると、ステージ1408は、例えば、装置先端1406を、サンプルステージ面208上のサンプルにインデントする力などの、作動力を提供するように構成されている。ステージ1408は、一例では、テスト装置の移動を提供するように構成され、一方、内部のトランスデューサを含む機械的テスト装置1402は、サンプルステージ面208に印加される力と共に、ステージ1408の動作にしたがって、サンプルと結合する際の装置先端1406の移動を検出するように構成されている。
図12を参照すると、ステージ1408の一例が、機械的テスト装置1402が取り除かれて、詳細に図示されている。図12に図示されているように、ステージ1408は、ステージ基盤1500Aと、ステージ基盤1500Bと移動可能なように結合されているステージプラットフォーム1500Bと、を含んでいる。示されているように、ステージプラットフォーム1500Bは、ステージ基盤1500Aに対して可動なように、例えば、たわみばね1512と結合されている。ピエゾアクチュエータ1502などのアクチュエータは、ステージ基盤1500A及びステージプラットフォーム1500Bの間に結合されている。ピエゾアクチュエータ1502は、たわみばね1512と協働して、ステージプラットフォーム1500Bを線形軸(例えば、ステージ1408の方向に依存してX、Y、あるいはZ軸)に沿ってガイドする。図12に示される例では、ステージ1408は、線形Y軸(例えば、サンプルステージ面208に向かって)に沿って、ステージプラットフォーム1500Bの動きをガイドする。機械的テスト装置1402を配置し、作動させるためのステージ1408は、これらには限定されるものではないが、ステッピングモータ、ピエゾアクチュエータあるいはモータ、ボイスコイルアクチュエータ、スティックスリップアクチュエータなどを有する線形ドライブステージを含む。ステージ1408は、これらには限定されるものではないが、ドイツのPhysik Instrumente GmbH & CO.、テネシー州フランクリンのDynamic Structures and Materials, LLC、ドイツのAttocube Systems AG、ドイツのSmarAct GmbH、ドイツのPiezoSystem Jena GmbHで製造され、販売されている、1以上の線形ステージを含む。ステージ1408の一例は、Dynamic Structures and Materials, LLC.によって供給されるたわみステージである。ステージ1408、例えば、上述の1以上のステージの動作は、機械的テスト装置1402の動作(図11参照)が線形方向であって、好ましい動きの線形軸に対し、傾いたり、片方が持ち上がったりなどしないことを実質保証するようにガイドされ、制御されて、ステージ基盤1500Aに対し、ステージプラットフォーム1500Bを動かす。
他の例では、ステージ1408は、ステージプラットフォーム1500Bのずれを測定するように構成された、ずれセンサ1514を含む。ずれセンサ1514は、したがって、機械的テスト装置1402のトランスデューサと協働して、ステージプラットフォーム1500Bのずれと、テストアセンブリ1400の動作中、装置先端1406と共に、機械的テスト装置1402の対応するずれを測定することができる。一例では、装置先端1406が、サンプルステージ面208上のサンプルに結合するとき、機械的テスト装置1402内のトランスデューサを用いての力の測定値が上り始める。ずれセンサ1514のずれ測定値と結合したとき、機械的テスト装置1402とずれセンサ1514のそれぞれのトランスデューサの力測定値とずれ測定値は、共に、サンプルステージ面208上のサンプルの1以上の機械的特性を決定するのに用いられる。他の例では、ステージ1408は、アクチュエータ1502を作動すると共に、ずれセンサ1514から測定値を受け取り、プロセッサにそれらの測定値をインタフェースするように構成されている電気ソケット1516と、そのような情報を表示するように構成されたユーザインタフェースとを含む。
<テストアセンブリの動作>
図2を再び参照すると、テストアセンブリ112が、複数自由度サンプルステージ116とテストアセンブリプラットフォーム200に配置されている機械的テスト装置114と共に図示されている。前述したように、一例では、複数自由度サンプルステージ116は、線形ステージアセンブリ204と、回転及び傾きステージアセンブリ206の両方を含んでいる。線形ステージアセンブリ204と、回転及び傾きステージアセンブリ206は、例えば、顕微鏡アセンブリ内の領域、例えば、図2に示される領域222などの局所的な一致領域内のサンプルを含む、サンプルステージ面208を動かすように構成されている。
一例では、局所的な一致領域222は、図2に示されるような、装置104、106、108、110などのような装置の作業領域によって規定される。テストアセンブリ112の動作は、示されているように、サンプルステージ面208から始まる。例えば、サンプルステージ面208が、例えば、以前に図4に図示したように、装置シャフト406と装置先端408とを含む機械的テスト装置114に実質直交する角度で示されている。この方向においては、機械的テスト装置114は、サンプルステージ面208上にあるサンプルをインデントし、あるいは、引っかくように構成されている。この特定の構成においては、機械的テスト装置114が、サンプルへの1以上の機械的テストを行なう間、装置104−110の1つは、同時に、サンプルステージ面208上のサンプルを観察、あるいは、相互作用するように、同様に構成されている。
他の例では、サンプルステージ面208を、例えば、複数装置アセンブリ100内の他の装置に対して、サンプルを方向付けるために、移動することが好ましいならば、複数自由度サンプルステージ116は、望ましい装置に対して、サンプルステージ面208とその上のサンプルを方向付けるように作動される。テストアセンブリ112、例えば、機械的テスト装置114の線形ステージアセンブリ210は、サンプルが1以上の装置104−110によって観察され、相互作用されている間に、サンプルのその場での同時の機械的テストを可能とするため、サンプルの少なくとも一部とアラインメントさせて機械的テスト装置114を配置するように、同様に作動される。
図13Aを参照すると、サンプルステージ面208が、図2に示されている第1の構成に対する第2の構成に方向付けられて示されている。示されているように、サンプルステージ面208は、図2に示される位置に対し、実質直交する位置に配置される。例えば、回転ステージ600を含む、回転及び傾きステージアセンブリ206は、一例では、サンプルステージ面208を、示されている、実質直交する方向に移動させるように作動させる。図13Aに同様に示されるように、他の例では、傾きステージ602(図6に示される)は、サンプルステージ面208を、図2に示されている実質垂直な方向にわずかに持ち上げられた方向に、傾け、あるいは、方向付けるように作動される。言い換えると、サンプルステージ面208の平面は、図2に示されている方向に対し、傾けられた角度に方向付けられる。一例では、図13Aに示されるように、サンプルステージ面208と共に、その上のサンプルを方向付けることは、例えば、第2の電子後方散乱検出器(EBSD)を含む、第3の装置108などの装置の1つに向けられた方向に、サンプルを配置するために行なわれる。
他の例では、例えば、X、Y及びZ線形ステージ300、302、304を含む、線形ステージアセンブリ204は、1以上の装置104−110に対し、回転及び傾きステージアセンブリ206によって、線形ステージアセンブリ204と結合されているサンプルステージ面208を線形的に配置するために、アクチュエータによって作動される。言い換えると、線形ステージアセンブリ204は、図2に示される第1の位置に対し、サンプルステージ面208を上昇させ、並進(translate)させるように構成されている。つまり、線形ステージアセンブリ204は、図13Aに示されるように、サンプルステージ面208を、ページから出入りし、ページの左右に行き、ページに対して垂直に(上方あるいは下方に)移動するように構成されている。
図13Bを参照すると、以前に図2及び13Aに示されたように、テストアセンブリ112の模式的表現は、図13Aに示される方向にサンプルステージ面208を示すように提供されている。言い換えると、サンプルステージ面208は、図2に示される方向から回転され、例えば、回転ステージ600と傾きステージ602を含む、回転及び傾きステージアセンブリ206の動作に従って、傾けられる。図13Bの例に示されるように、サンプルステージ面208は、例えば、サンプルステージ面208上のサンプルを装置108と共に方向付けるために、図13Aに示されている、新しい方向へ方向付けられる。前述したように、X,Y、及びZステージ300−304を含む、線形ステージアセンブリ204と、回転及び傾きステージ600、602を含む、回転及び傾きステージアセンブリ206の組み合わせは、前述したように、サンプルステージ面208を、任意の1つの装置104−110に向け使用できるように、つまり、実質的に任意の方向に方向付けるために望まれる柔軟性を提供する。更に、少なくとも、ある例では、サンプルステージ面208の方向によって、サンプルが、任意の1つの装置104−110によって、観察され、あるいは、相互作用されている間、機械的テスト装置114による、サンプルステージ面208上のサンプルの同時使用を可能とする。
図13Bに示される例においては、装置のコンポジットフットプリント1600が、サンプルステージ面208の少なくとも一部の周りに伸びている点線で示されている。前述したように、一例では、装置104−110のような装置は、例えば、以前に図1で示したように、複数の装置アセンブリ100内の空間的制限によって、サンプルステージ面208の周りに密にクラスタ化されている。空間的制限のため、線形ステージアセンブリ204と、回転及び傾きステージアセンブリ206は、複数の位置の任意のものに、サンプルステージ面208を柔軟に配置し、方向付けし、したがって、1以上の装置104−110の任意のものに関し、サンプルステージ面上のサンプルを方向付けるために、調和して動作する。つまり、線形ステージアセンブリ204と、回転及び傾きステージアセンブリ206は、装置のコンポジットフットプリント1600によって、少なくとも部分的には、任意に規定される局所的な一致領域内で、協働して、サンプルステージ面208を配置し、方向付ける。
ある例では、サンプルステージ面208を1以上の装置104−110に方向付けるのみならず、サンプルステージ面208上のサンプルの一部を、例えば、機械的テスト装置114にアラインメントすることも望まれることである。サンプルステージ面208上のサンプルを機械的テスト装置114と共に、1以上の装置104−110とアラインメントすることによって、装置114での同時的な機械的テストと、1以上の装置104−110によるサンプルの観察あるいは相互作用を可能にする。図13Bに示されるように、例えば、図2に示される元の方向からの、サンプルステージ面208の回転により、サンプルステージ面208は、装置108に対して回転されるのみではなく、点線で示される、図13Bの元の位置に示される機械的テスト装置114に対しても回転される。一例では、テストアセンブリ112は、図13Bのファントム線で示される方向に配置されているサイズと形状の固定されている機械的テスト装置114を含む。示されるように、サンプルステージ面208が、配置された際に機械的テスト装置114とアラインメントされるために、線形ステージアセンブリ204は、サンプルステージ面208から離れて配置させ(recess)、サンプルステージ面208を機械的テスト装置114にアラインメントし、一方で、同時に、1以上の観察あるいは解析のために、装置108に対し、サンプルを配置するように作動されねばならない。サンプルステージ面208を、図13Bに示される方向に配置する(つまり、離れて配置されていない)ことは、少なくとも2つの理由で望ましい。一例では、例えば、サンプルステージ面208を固定されている機械的テスト装置114にアラインメントするために、サンプルステージ面208を装置108から離れて配置させることにより、サンプルステージ面208上のサンプルは、装置108の作業領域の外部あるいはエッジ部に配置され、したがって、同時の機械的テストも望まれる場合、装置108での観察が停止される。したがって、同時に、機械的テスト装置114を、機械的テストのために、サンプルステージ面208上のサンプルにアラインメントする間、局所的な一致領域222内の、装置108の作業領域と一致するように、サンプルステージ面208とその上のサンプルを移動させることが望ましい。図13Aに示される線形ステージアセンブリ210のような、線形ステージアセンブリを提供することは、機械的テスト装置114を図13Bに示される方向に配置することを容易にする。つまり、機械的テスト装置114は、サンプルステージ面208とアラインメントされ、一方、同時に、サンプルステージ面208は、装置108の作業領域内に配置される。
更に、機械的テスト装置114を示されたように動かして、例えば、装置のフットプリント1600の外部の、回転及び傾きステージアセンブリ206を含むサンプルステージ面208の継続的な配置を容易にすることは、有利なことである。図13Bに示されるように、装置のフットプリント1600は、一例では、局所的な一致領域222の少なくとも一部の周りに伸びる。前述したように、装置104−110のような装置は、サンプルステージ面208と複数自由度サンプルステージ116のコンポーネントの周りに一連のクラスタ化された装置を提供し、したがって、その領域を混雑化させ、したがって、例えば、線形ステージアセンブリ204と回転及び傾きステージアセンブリ206の組み合わせにより、サンプルステージ面208の柔軟な配置を要求する。サンプルステージ面208を機械的テスト装置114とアラインメントとすることが、装置104−110による相互作用と観察とともに望まれる場合、機械的テスト装置114をサンプルステージ面208とアラインメントすることを容易にするために、更なる自由度を提供することが重要になってくる。例えば、図13Bに示されるように、機械的テスト装置114(固定された場合、点線で示されている機械的テスト装置)の動きなしで、サンプルステージ面208を離れて配置させることは、装置のフットプリント1600に割り込む構成に、少なくとも回転及び傾きステージアセンブリ206を配置する。言い換えると、少なくとも回転及び傾きステージアセンブリ206は、サンプルステージ面208が機械的テスト装置114とアラインメントされ、装置による観察のために、装置108に対して配置される場合、装置のフットプリント1600内の装置と衝突する。
図13Aに示される線形ステージアクチュエータ210(例えば、X軸アクチュエータ)を設けることにより、1以上の線形ステージアセンブリ204と、機械的テスト装置114の線形ステージアセンブリ210は、単独で、あるいは、一緒に作動され、装置108に対して、サンプルステージ面208を方向付けるのみではなく、同時に、サンプルステージ面208を機械的テスト装置114とアラインメントもさせるために、サンプルステージ面208と機械的テスト装置114を配置する。この追加的な柔軟性(ステージ1408によって提供されるY軸線形動作に加え)によって、例えば、サンプルステージ面208が、上昇方向と下降方向から略180度回転されている間、サンプルステージ面208が、任意の装置104−110に対して方向付けられる、実質任意の方向に、機械的テスト装置114をサンプルステージ面208とアラインメントさせることができる。なお、下降方向は、図13Bに示されており、上昇方向は、図13Bに示される方向から180度反対である。
図13Bを再び参照すると、サンプルステージ面208の方向を局所的な一致領域222内に維持し、したがって、装置のフットプリント1600によって形成される装置との衝突を避けるために、回転及び傾きステージアセンブリ206は、線形ステージアセンブリ204、例えば、1以上のステージアクチュエータ300−304によって、移動させられ、一方、同時に、機械的テスト装置114は、図13Bに示されるように移動させられる。言い換えると、機械的テスト装置114は、例えば、図13Bに示されるページに沿って下側になど、第1の線形方向に移動させられ、回転及び傾きステージアセンブリ206は、装置108に対し上方に移動させられ、サンプルステージ面208が、機械的テスト装置114とアラインメントされ、一方、同時に、サンプルステージ面208を、装置108の作業領域内に方向付ける。例えば、線形ステージアセンブリ204と、機械的テスト装置の線形ステージアセンブリ210とによる、サンプルステージ面208の線形並進を組み合わせることにより、機械的テスト装置114及びサンプルステージ面208などのようなコンポーネントのそれぞれの全体の並進は、実質的に最小化され、したがって、回転及び傾きステージアセンブリ206と面208を、安全に、装置のフットプリント1600内に維持する。機械的テスト装置114と共に、複数自由度サンプルステージ116は、組み合わせることで(あるいは、複数自由度サンプルステージ116自身が作動されている場合には、個別に)、以前に図2に示した装置104−110によって形成される装置のフットプリント1600によって示される任意の装置と、サンプルステージ面208(あるいは、ここに説明した任意のステージ)が衝突することなく、局所的な一致領域222内で、1以上の方向に、サンプルステージ面208を柔軟に配置することができる。
機械的テスト装置114の線形ステージアセンブリ210の追加は、柔軟性を増強し、装置104−110に対し、サンプルステージ面208の実質的に任意の方向に、機械的テスト装置114をサンプルステージ面208とアラインメントすることが出来るようになる。更に、機械的テスト装置114に、線形ステージアセンブリ210を設けることは、回転及び傾きステージアセンブリ206に必要な全体の並進を最小化し、システム全体の柔軟性を増強し、一方、同時に、サンプルステージ上のサンプルが、1以上の装置104−110の作業領域内で方向付けられるので、機械的テスト装置114のサンプルステージ208とのアラインメントが可能となる。
更に、ここに示されるように、線形ステージアセンブリ204の回転及び傾きステージアセンブリ206との組み合わせは、サンプルステージ面208を機械的テスト装置114の周りに移動させるように構成されているシステムを提供する。言い換えると、静的な(あるいは動的な)装置114によって、回転及び傾きステージアセンブリ206は、アセンブリ204の線形ステージとの組み合わせで、サンプルステージ面208が、これらには限定されるものではないが、先端のいずれかの側(左、右、下、および、上)、先端の正面(例えば、面208に直行する先端点の端)の配置及び、それらの間の無数のバラエティの配置を含む、装置の少なくとも先端の周りを動くことが出来ることを保証する。逆に、機械的テスト装置114は、1以上の回転及び傾きステージアセンブリ206と、線形ステージアセンブリ204(及び任意に、機械的テスト装置114と関連したステージ)の制御された動作にしたがって、さまざまな角度から、サンプルステージ面208にアクセスし、結合することができる。
<複数自由度サンプルステージによるサンプル位置の配置及び固定>
前述したように、複数自由度サンプルステージ116は、1以上の装置104−110に対するサンプルステージ面208とその上のサンプルの配置にかなりの柔軟性を提供し、一方、同時に、機械的テスト装置114によるアクセスを可能とする。線形ステージアセンブリ204と、回転及び傾きアセンブリ206のそれぞれのステージ基盤との、ステージプラットフォームのそれぞれの可動な結合は、複数自由度サンプルステージ116の全体に対し、望ましくない許容量の導入の機会を与える。そのような許容量は、1以上の装置104−110と、機械的テスト装置114に対して、サンプルステージ面208とその上のサンプルをずれさせる配置の後あるいは間、サンプルステージ面208の動きを可能とする横方向のずれ及び傾きの許容量を含む。許容量は、サンプルの望ましいテスト位置における、正確で、信頼性の高いテストを失敗させる。
前述したように、1以上のクロスローラベアリングアセンブリ706は、回転ステージ600のためのクランプアセンブリ1100、傾きステージ600のためのクランプアセンブリ1208と共に、線形ステージ210、300、302、304を介して提供されるクランプなどの、ここに説明するクランプアセンブリと共に、許容量によって引き起こされる不正確さを実質最小化し、サンプルステージ面208上の任意のサンプルの正確で、信頼性の高い配置を可能にする。言い換えると、複数自由度サンプルステージ116より提供される柔軟性を有しても、堅固な支持面、クランプ及びロック結合などが複数自由度サンプルステージ116を通し提供され、望ましい位置に配置されたとき、サンプルステージ面208上のサンプルが、望ましい位置に、正確に、かつ、信頼性高く配置され、その後、機械的テスト装置114などの装置の作動あるいは相互作用にもかかわらず、その場所に保持され、あるいはロックされることを保証する。つまり、例えば、サンプルステージ面208と結合する機械的テスト装置114からの、サンプルステージ面208上にかかる力は、複数自由度サンプルステージ116のステージ上にかかる重力などの環境の力と共に、望ましい位置に対しての、サンプルステージ面208とその上のサンプルの配置と保持に対し、最小の影響しか持たない。
図14を参照すると、複数自由度サンプルステージ116の模式的な例が提供されている。示されるように、複数自由度サンプルステージ116は、線形ステージアセンブリ204と、回転及び傾きステージアセンブリ206を含む。前述したように、一例では、線形ステージアセンブリ204は、X、Y、及び、Zステージ300−304などの複数の線形ステージを含む。線形ステージ300−304によって、前述したような、1以上の並進方向に、サンプルステージ面208(例えば、回転及び傾きステージアセンブリ206を含む)の線形配置が可能になる。図14に示されるように、一例では、X、Y及びZステージ300−304のそれぞれは、対応するクロスローラベアリングアセンブリ706を含んでいる。図14に示されるように、1つのクロスローラベアリングアセンブリが、ステージプラットフォームのそれぞれと、X、Y及びZステージ300−304のそれぞれのステージ基盤との間に設けられている。ここに示されるように、他の例では、2以上のクロスローラベアリングアセンブリ706が、X、Y及びZステージ300−304のそれぞれに設けられており、増強された支持を提供し、許容量を最小化する(例えば、ステージ基盤に対するステージプラットフォームの屈曲、傾きなど)。
示されるように、クロスローラベアリングアセンブリ706のそれぞれは、第1及び第2のレールチャネル900、902内に配置される複数のローラベアリング908を含む。前述したように、ローラベアリング908は、X、Y及びZステージ300−304のそれぞれの、ステージ基盤とステージプラットフォームとの間に、面対面インタフェースを提供する。ローラベアリング908は、第1と第2のレールチャネル900、902内に交互にクロスされた構成で提供される。例えば、図7において、示されるように、インタフェース面、例えば、906A、906B及び904A、904Bの対向するペアによって、ステージプラットフォームとステージ基盤が、それらの間のローラベアリングとの面対面接触のインタフェースをすることが出来る。例えば、ローラベアリング902のローリングインタフェースは、インタフェース面904A、B及び906A、Bのそれぞれに沿った平面接触で受けられ、ローラベアリング908と対向するステージプラットフォームとステージ基盤間の面接触を介して、力、トルクなどを支持し、伝達する。仲介するローラベアリングを有する、ステージプラットフォームとステージ基盤との間の、この面対面結合は、ステージ基盤に対するステージプラットフォームの屈曲あるいは傾きを実質的に防止し、したがって、X、Y、及びZステージ300−304のそれぞれの、ステージプラットフォームとステージ基盤間の堅固な支持インタフェースを提供する。堅固な支持は、同時に、1以上のステージの並進(例えば、サンプルステージ面208を方向付ける)ことが望まれるなら、クロスローラベアリングアセンブリ706によって提供されるガイドによって、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームの整った(ready)動作を可能にする。
図14に示される模式的な例においては、装置力1700及び重力1704などの1以上の力が、複数自由度サンプルステージ116に印加され、動作中、サンプルステージ116の堅固な支持特性を示す。図14に示されるように、ステージ300−304及び600、602は、機械的テスト装置114の装置シャフト406と装置先端408に対して実質的に直交した方向に、サンプルステージ面208を配置するように方向付けられる。機械的テスト装置114のサンプルステージ面208との結合は、複数自由度サンプルステージ116のコンポーネントに対応するモーメントを含む装置力1700を印加する。サンプルステージ面208と、その上のサンプルを望ましい位置に維持することを保証する(例えば、望ましいテスト位置に、装置先端408を正確に配置することを保証する)ために、サンプルステージ面208からYステージ302のステージ基盤308までの、複数自由度サンプルステージ116のコンポーネントの全つながりは、配置が完了した時点から、少なくとも装置テスト処理の間、実質的に静的にとどまっていなくてはならない。以下に説明するように、複数自由度サンプルステージ116のコンポーネントは、配置の間、正確にかつ精密にサンプルが移動され、機械的テスト装置114との相互作用の間、静的な特定の位置と方向に、信頼性高く保持される(例えば、ロックされ、クランプされ、所望の位置に保持され、など)ことを保証する。ステージ及び/あるいはプラットフォームアセンブリのコンプライアンスのため、サンプル及び/あるいは機械的テスト装置114の屈曲を最小化することは、機械的テスト処理における誤差と不確実性を低減する。更に、複数自由度サンプルステージは、例えば、1以上の装置104−110による、サンプルの相互作用後の観察のための、望ましい位置及び方向におけるサンプルを信頼性高く保持する。
図14に示されるように、装置力1700は、サンプルステージ面208に印加される。任意に、装置力1700は、例えば、テンシルテストの間、対向するように印加される。それぞれの回転及び傾きステージ600、602のためのクランプアセンブリ1110及び1208は、図14に示される方向に、回転及び傾きステージアセンブリ206のコンポーネントをクランプする。例えば、上述したように、複数の接触点は、回転及び傾きステージ600、602のそれぞれのスピンドルアセンブリと結合し、それぞれのステージ基盤に対するスピンドル(例えば、ステージプラットフォーム)の動きを実質的に防止する。装置力1700は、したがって、回転傾きステージ600、602のコンポーネントを、それぞれの静的方向から動かすことなく、回転及び傾きステージアセンブリ206から隣接するZステージ304に伝達される。
図14に示されたように、装置力1702は、ここに説明するように、線形ステージアセンブリ204を介して伝達される。装置力1702は、第1のレールチャネル900のローラベアリング908との面対面結合によって、ステージプラットフォーム312Bからローラベアリング908に印加される。ローラベアリング908は、装置力1702を第2のレールチャネル902に(図7に示される対抗するインタフェース面に)伝達する。装置力1702は、その後、Xステージ300のステージプラットフォーム310Bに伝達され、第1のレールチャネル900のインタフェースを介して、Xステージ300のクロスローラベアリングアセンブリ706のローラベアリング908に伝達される。クロスローラベアリングアセンブリ706のローラベアリング908は、Xステージ300のステージ基盤310Aの対向するレールチャネル902に、装置力1702を伝達する。図14に示されるように、Xステージ300のステージ基盤310Aが、Yステージ302のステージプラットフォーム308Bと結合される。図14に示されるように、クロスローラベアリングアセンブリ706は、伝達された装置力1702と共に、装置力1700のベクトルとアラインメントされるので、クロスローラベアリングアセンブリ706は、動きに対して、Yステージ302に最小の支持を提供する。むしろ、以前に図3に示された、線形ステージ302(例えば、アクチュエータ301と共に)によって提供される、クランプあるいはロック結合は、ステージ基盤308Aに対し、ステージプラットフォーム308Bを静的に固定する。したがって、伝達された装置力1702を含む装置力1700は、複数自由度サンプルステージ116と、関連のコンポーネントの動きを実質的に防止する1以上のクランプ及びロックアセンブリと、X、Y、及びZステージ300−304のそれぞれのステージプラットフォームとステージ基盤との間の面対面結合によって伝達され、互いに対し、コンポーネントの動きを実質的に防止する、それぞれのコンポーネントの間の堅固な支持結合を提供する。
他の例では、他の力(例えば、異なる方向のベクトル成分)が、複数自由度サンプルステージ116にかかる。一例では、重力1704と、重力によって生成される関連するモーメントなどの力は、複数自由度サンプルステージ116の1以上のコンポーネントに印加される。装置114の機械的テスト(例えば、インデンテーション、引っかき、あるいは、テンシル力)によって提供される相互作用力と組み合わされることで、重力は、許容量を提供する他のステージのコンポーネントを屈曲する。複数自由度サンプルステージ116のコンポーネントのそれぞれの堅固な支持フィーチャは、複数自由度が与えられているにもかかわらず、サンプルステージ面208の傾き、あるいは、屈曲を実質的に防止する。例えば、図14に示されているように、重力1704は、回転ステージ600を介して印加される矢印で示されている。装置力1700によるように、重力1704は、サンプルステージ116の複数度のコンポーネントのそれぞれ、例えば、それぞれのステージ300−304及び600,602のステージプラットフォームとステージ基盤のそれぞれに、同様に印加される。例えば、コンポーネントのそれぞれにおける重力は、隣接するコンポーネントから1以上のコンポーネントに伝達(例えば、伝達された重力1706)される。明らかに、コンポーネントのそれぞれは、同様に、個別に重力の影響を受ける。図示のために、重力1704は、ステージ116の一端から他端へ伝達される力として測定されるのみである。
例えば、図14に示されるように、重力1704は、回転ステージ600にかかる。重力1704は、Zステージ304のステージプラットフォーム312Bにかかる重力に関連した力と共に、複数自由度サンプルステージ116に対応するモーメントを生成する。線形Zステージ304のクランプあるいはロック結合(例えば、アクチュエータ301を介して)は、ステージ基盤312Aに対して、ステージプラットフォーム312Bの動きを実質的に防止する。言い換えると、例えば、重力1704による、関連するZステージ304の任意のコンポーネントの傾き、屈曲などは、ステージプラットフォームをステージ基盤に対しクランプし、信頼性高くロックすることにより実質的に防止される。図14に示されるようなコンポーネントのつながりをたどっていくと、伝達された重力1706は、例えば、第1及び第2のレールチャネル900、902及び介在するローラベアリング908の間の面対面接触により、Xステージ300に関連したクロスローラベアリングアセンブリ706を介して伝達される。例えば、伝達された重力1706は、第1のレールチャネル900を横切って、Xステージ300に関連したクロスローラベアリングアセンブリ706の交互にクロスされているローラベアリング908に印加される。ステージプラットフォーム310Bから伝達された重力1706は、第2のレールチャネル902のインタフェース面に沿って結合されている交互にクロスされているローラベアリング908の結合によって、ステージ基盤310に伝達される。図14に示される、伝達される重力1706は、したがって、第2のレールチャネル902に印加される。
重力1706は、その後、例えば、ステージプラットフォーム308Bの、Yステージ302に印加される。伝達された重力1706は、第1のレールチャネル900から、交互にクロスされているローラベアリング908に印加される。伝達された重力1706は、ローラベアリング908を横切って、第2のレールチャネル902のインタフェース面に伝達される。図14に示されるように、重力から発生するモーメントと共に、重力1704が、複数自由度サンプルステージ116のコンポーネントの屈曲を発生させることを実質的に防止する。言い換えると、線形ステージ300−304のそれぞれに関連したクランプあるいはロックフィーチャ(例えば、アクチュエータ301)は、クロスローラベアリングアセンブリ706と共に、線形ステージアセンブリ204のコンポーネントの屈曲を実質的に防止する。つまり、サンプルステージ面208と、その上のサンプルを望ましい方向と位置に配置することにより、機械的テスト装置114からなどの力と、重力などの環境の力の印加(しかし、振動、装置移動などを含む)は、複数自由度サンプルステージ116の任意のコンポーネントの屈曲、傾きなどを実質発生させない。言い換えると、望ましく配置されたとき、サンプルステージ面208と、その上のサンプルは、実質、その方向にロックされ、複数自由度サンプルステージ116のコンポーネントによって堅固に支持され、望ましいサンプルのテスト位置が、例えば、機械的テスト装置114と1以上の装置104−110との相互作用のために、望ましい位置に保持されることを保証する。
<複数装置アセンブリのチャンバ内のサンプルの配置方法>
図15は、ここで説明した複数自由度サンプルステージ116を用いて、複数装置アセンブリ(複数装置顕微鏡アセンブリなど)のチャンバ内のサンプルを方向付ける方法1800の一例を示す。1800の方法を説明する際、前述した、1以上のコンポーネント、フィーチャ、機能などを参照する。コンポーネントとフィーチャに参照符号を付して、簡便に参照する。設けられた参照符号は、例示的なもので、排他的なものではない。例えば、方法1800で説明されるフィーチャ、コンポーネント、機能などは、対応する番号付けられた素子、ここで説明する、他の対応するフィーチャ(番号付けられている、及び、番号つけられていない両方)を、これらの均等物と共に含む。
1802において、サンプルは、図2に示される、サンプルステージ面208のような、サンプルステージ面上に配置される。1804においては、サンプルステージ面208上のサンプルは、図1に示されるような、複数装置アセンブリ100のチャンバ102などのチャンバ内に、第1の方向に方向付けられる。第1の方向において、サンプルステージ面208上のサンプルは、チャンバ102内の装置104−110などの、1以上の装置の1以上の作業領域に方向付けられる。ここで説明するように、作業領域は、図2に示される、装置軸と焦点214−220によって、少なくとも部分的に形成され、順次まとめられると、合成の局所的な一致領域222を形成する。サンプルステージ面208上のサンプルを、1以上の装置104−110の1以上の作業領域と一致する、チャンバ102内の第1の方向に方向付けることは、作業領域によって形成される局所的な一致領域222内のサンプルを配置し、方向付けることを含む。第1の方向のサンプルステージ面208のサンプルは、局所的な一致領域222内にある。例えば、局所的な一致領域222内の1以上の方向の、サンプルステージ面208上のサンプルは、例えば、図1及び図2に示される1以上の装置104−110の間のクラスタ化された空間にある。
サンプルを方向付けることは、例えば、ステップ1806において、サンプルステージ面608と結合している傾きステージ602を傾けること、あるいは、ステップ1808において、サンプルステージ面208と結合している回転ステージ600を回転することの1以上を含む。一例では、方向付けることは、対応する傾きステージ602及び回転ステージ600の1以上の傾けと回転を含む。
1810では、方法1800は、サンプルステージ面208上のサンプルを、1以上の装置104−110の1以上の作業領域に一致するチャンバ102内の第2の方向に、再方向付けすることを含む。第2の方向は、サンプルの第1の方向とは異なる(例えば、同じ装置に対する第2の方向、あるいは、第2の装置に向かう第2の方向)。第2の方向は、局所的な一致領域222内にある。再方向付けすることは、前述したように、傾きステージ602を傾けること、あるいは、回転ステージ600を回転することの1以上を含む。他の例では、方法1800は、サンプルステージ面208、回転及び傾きステージ600、602を支持する、図2に示されるプラットフォーム200などの、テストアセンブリプラットフォームを、複数装置アセンブリ100のマウントステージ101に結合すること、を含む。マウントされたテストアセンブリ112は、図1に示されるように、複数装置アセンブリ100の壁から離れて配置されている。言い換えると、テストアセンブリ112は、中心に配置され、あるいは、他の例では、複数装置アセンブリの壁から遠ざかって配置され、サンプルステージ面208の周りに密にクラスタ化されている、1以上の装置104−110について、複数自由度サンプルステージ116の配置の柔軟性を増強する。
方法1800のいくつかのオプションを述べる。一例では、サンプルステージ面208上のサンプルを第1の方向に方向付け、サンプルを第2の方向に再方向付けすることは、サンプルステージ面上のサンプルを、1以上の作業領域を有する1以上の装置の内の第1の装置(装置104−110の1つなど)の第1の作業領域に一致する第1の方向へ方向付けることを含む。サンプルステージ面208上のサンプルを再方向づけることは、サンプルステージ面208上のサンプルを、第1の装置上の第1の作業領域に一致する第2の方向に方向付けることを含む。言い換えると、一例では、方向付け、再方向付けすることは、単一の装置の同じ作業領域内の、サンプルステージ面208上のサンプル位置の配置とアラインメント(サンプルステージ面208のアラインメントと共に)を調整することを含む。例えば、サンプルステージ面とその上のサンプルは、一例では、第1の装置の軸に直交するように配置される。他の例では、サンプルステージ面208とその上のサンプルは、軸と一致するアラインメントに配置される。つまり、装置の軸は、サンプルステージ面208の面に沿って向けられている。
他の例では、サンプルステージ面上のサンプルを、第1の方向に方向付けることは、サンプルステージ面208のサンプルを、1以上の作業領域を有する1以上の装置104−110の内の第1の装置の第1の作業領域に一致する第1の方向へ方向付けることを含む。サンプルステージ面208上のサンプルを再方向づけることは、サンプルステージ面208とその上のサンプルを、第1の装置の作業領域とは異なる1以上の作業領域を有する1以上の装置104−110の装置106などの、第2の装置の第2の作業領域と一致する第2の方向に方向付けることを含む。
更に他の例では、サンプルステージ面208の方向付けと再方向付けの少なくとも1つは、回転及び傾きステージと結合している1以上の線形ステージ300−304で、サンプルステージ面を線形的に動かすことを含む。ここで説明するように、一例では、1以上の線形ステージ300−304は、例えば、図2に示されるように、線形ステージアセンブリ204に含まれる。任意に、サンプルステージ面208の方向付けと再方向付けを含む方法1800は、サンプルステージ面、1以上の傾き及び回転ステージ602、600の、1以上の線形ステージ300−304の線形並進による、チャンバ102内の1以上の装置104−110に向けた動きを制限することを含む。例えば、線形ステージ300−304は、局所的な一致領域内にサンプルステージ面208を維持し、一方で、1以上の装置104−110との衝突も排除するように作動される。つまり、線形ステージ300−304は、装置のコンポジットフットプリント1600から遠ざかる、実質的に中心化された位置に、サンプルステージ面208を維持する。サンプルステージ面208と、1以上の傾きと回転ステージ602、600の動きを制限することは、例えば、1以上のステージ(図13Bに示される)の線形並進と対向する方向に線形ステージアクチュエータ210で、機械的テスト装置114を動かすことを含む。機械的テスト装置114は、1以上の第1及び第2の方向に、サンプルステージ面のサンプルと機械的に相互作用するように構成されている。
更に他の例では、サンプルステージ面208を線形的に移動することは、アクチュエータ301で、ステージ基盤(308A,310A,312Aの1以上)に対し、ステージプラットフォーム(308B、310B、312Bの1以上)を移動することを含む。アクチュエータ301は、これらには限定されるものではないが、ピエゾモータ、ステッピングモータ、ボイスコイルモータ、スティックスリップアクチュエータなどを含む。任意に、方法1800は、アクチュエータ301によって作動されるクランプあるいはロックフィーチャで、それぞれのステージ基盤(例えば、1以上のステージ300、302、304の)に対し、1以上のステージプラットフォームをクランプすることを含む。
更に他の例では、例えば、サンプルステージ面208の方向付けと再方向付けを含む方法1800は、少なくとも第1及び第2の方向で、サンプルステージ面208上のサンプルとアラインメントするように、機械的テスト装置114を移動させることを含む。例えば、機械的テスト装置114を移動することは、機械的テスト装置114に結合している線形ステージアクチュエータ(例えば、1以上のX,Y、あるいは、Z軸線形ステージアクチュエータ210)を作動することを含む。ここに説明したように、機械的テスト装置114を移動させることは、サンプルステージ面208の方向(例えば、サンプルステージ面208の線形並進、回転、及び、傾きにより、1以上の異なった方向にサンプルステージ面を方向付ける)と組み合わせることで、装置104−110に対し、実質的に任意の方向で、機械的テスト装置をサンプルステージ面とアラインメントし、一方、同時に、サンプルステージ面208の全体の動きを最小化することができる。サンプルステージ面208の全体の動き(特に、並進)を最小化することは、同様にして、複数自由度サンプルステージ116が、ステージ116の周りに密にクラスタ化された1以上の装置104−110と衝突するあらゆる機会を最小化する。
任意に、傾きステージ602を傾けること、あるいは、回転ステージ600を回転することの1以上は、第1の方向にモータ(例えば、モータ1102A−Cの)の第1のモータ素子1104Aを作動することを含み、モータは、第1のモータ素子1104Aと第2のモータ素子1104Bを含む。モータ1102A、1102B(任意に、1102C)の第1のモータ素子1104Aを作動することは、第1のモータ1102Aの第1のモータ素子1104Aと、第2のモータ1102Bの第1のモータ素子1104Aとを同時に作動させ、回転ステージ基板に対する第1の方向(例えば、1108Aに対する1108B)に、回転ステージプラットフォームを回転することを含む。同様に、第1及び第2のモータ1202A、1202Bの第1のモータ素子1204Aの動作によって、傾きステージプラットフォーム1010Bは、図10Aに示されるように、傾きステージ基盤1010Aに対して回転される。
同様に、傾きステージを傾かせること、あるいは、回転ステージ600、602を回転することの1以上は、第2のモータ素子、例えば、モータ1202A、1202Bの第2のモータ素子1204Bを、第1の方向とは対向する第2の方向に作動させることを含む。モータ1202A、1202Bの第2のモータ素子1204B,1204Bを作動させることは、第1のモータ1202Aの第2のモータ素子と、第2のモータ1202Bの第2のモータ素子を同時に作動させ、傾きステージプラットフォーム1010Bを、傾きステージ基盤1010Aに対する第2の方向に回転させることを含む。図9を参照すると、例えば、第2のモータ素子1104Bを同時に作動させることによって、モータ1102A−Cの少なくとも2つの第2のモータ素子1104Bを作動させることは、回転ステージ基盤1008Aに対して、回転ステージプラットフォーム1010Bを移動させる。
<ステージアセンブリのステージをロックする方法>
図16は、サンプルステージアセンブリのステージを、ある方向(例えば、前述したような方向あるいは位置)にロックするための方法1900の一例を示す。方法1900を説明するにおいて、前述した1以上のコンポーネント、フィーチャ、機能などを参照する。便利のよいときは、コンポーネントおよびフィーチャを参照符号によって参照する。設けられている参照符号は例示的なもので、排他的なものではない。例えば、方法1900で説明されるフィーチャ、コンポーネント、機能などは、対応する番号つけられた素子、ここに説明される、他の対応するフィーチャを、それらの均等物と共に含む。
1902において、ステージプラットフォームは、少なくとも1つのモータで、ステージ基盤に対し、移動させられる。例えば、ここに説明するように、複数の線形、回転及び傾きステージ300−304、600、602が説明される。ステージのそれぞれは、それぞれのステージプラットフォームとステージ基盤を含む。ここに説明するように、1以上のモータは、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを移動させるように作動する。1904において、方法1900は、ステージプラットフォームの動きを、そのそれぞれのステージ基盤に対し、固定することを含む。任意に、方法1900は、例えば、複数装置アセンブリ100に関連したアクチュエータの動作によって、テストアセンブリ112を動かすことを含む。例えば、マウントステージ101のインタフェースを介して、テストアセンブリマウント202で移動される、アセンブリ100よる作動は、ステージプラットフォーム(例えば、サンプルステージ面208)の動きに対し、更なる柔軟性を提供する。
1906において、方法1900は、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを静的にクランプすることを含む。例えば、アセンブリをクランプする例が、クランプアセンブリ1110及び1208を含む、図9及び10Aに示されている。それぞれのステージプラットフォーム1008B及び1010Bが、図9及び図10Aが示されており、対応するステージ基盤1008A及び1010Aも、図9及び10Aに示されている。静的なクランプは、以下のものの内の1以上を含む。1908において、クランプ面と少なくとも1つのモータは、共に、例えば、ここに説明する1以上のアクチュエータ、ばねなどの動作によって、バイアスされる。1910において、ステージプラットフォームは、クランプ面と少なくとも1つのモータとの間に結合される。一例では、クランプ面が、回転ベアリング1014の少なくとも一部によって、図9に示されている。クランプ面の他の例が、軸1200(それを通って伸びる軸1200を含む傾きスピンドルアセンブリ1020の断面の図10Bも参照)によって、図10Aに示されている。モータの例が、それぞれフィーチャ1102A−1102C及び1202A,1202Bに対応する図9及び10Aに同様に提供されている。
一例では、方法1900に説明される少なくとも1つのモータは、ステージ基盤に対する、ステージプラットフォームの少なくとも1方向の動きを提供するように構成されているピエゾモータを含む。例えば、図9に示されるように、モータ1102A−Cのそれぞれは、対向する第1及び第2の方向に回転動作を提供するように構成されている、個別のモータ素子1104A,1104B(第1及び第2のモータ素子)を含む。一例では、ステージ基盤1008Aに対するステージプラットフォーム1008Bなどのステージプラットフォームの動きを固定することは、少なくとも1つのモータ、例えば、モータ素子1104A,1104Bのそれぞれ、の作動を緩和(停止)させる(relax)ことを含む。他の例では、方法1900は、ステージ基盤1008Aに対し、例えば、ステージプラットフォーム1008Bをクランプすることで、少なくとも1つのモータの作動を緩和させることにより、ステージプラットフォームの動きを固定することを組み込む。任意に、前述したように、モータ1102A,1102C(あるいは、傾きステージ602のそれらに対応するもの)のそれぞれの、1以上のモータ素子1104A,1104Bの作動を緩和することは、ステージ基盤1008Aに対する、ステージプラットフォーム1008Bの静的なクランプを自動的に起動する。
方法1900のいくつかのオプションを以下に示す。一例では、クランプ面と、少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、1以上のモータ1102A、1102Cなどの少なくとも1つのモータを、少なくとも1つのモータと結合している少なくとも1つのバイアス素子1114A、1114Bでバイアスすることを含む。少なくとも1つのモータ1102A−Cは、回転ベアリング1014の一部のような、クランプ面に向かってバイアスされる。他の例では、図10Aに示されるように、バイアス素子1212A、1212B(図10Bに示される)は、モータ1202A、1202Bを、軸1200などのようなクランプ面に向かってバイアスする。他の例では、少なくとも1つのモータをバイアスすることは、少なくとも1つのモータ1102Aの、図9に示される、モータ素子1104Aなどの、第1のモータ素子に、少なくとも1つのバイアス素子の第1のばね素子1114Aで、第1のバイアスを印加することを含む。第2のバイアスが、少なくとも1つのバイアス素子の第2のばね素子1114Bによって、少なくとも1つのモータ1102Aのモータ素子1104Bなどの第2のモータ素子に印加され、第1のモータ素子1104Aは、ステージプラットフォームを、第1の方向に動かすよう構成され、第2のモータ素子1104Bは、例えば、第1の方向と対向する第2の方向に、ステージプラットフォームを動かすように構成される。任意に、それぞれのステージ基盤に対し、ステージプラットフォーム1008Bあるいは1010Bなどのようなステージプラットフォームを動かすことは、図9に示されるドライブシュー1106、1206などのような、1以上のドライブシューを、前述した第1及び第2のモータ素子の1以上で動かすことを含む。図に示されるように、ドライブシュー1106、1206は、それぞれ、モータのそれぞれの第1及び第2のモータ素子の間に結合される。
更に他の例では、方法1900は、更に、図10A,10Bで示されるバイアス素子1212A、1212Bのような、少なくとも1つのバイアス素子の横方向の屈曲を、少なくとも1つの横方向支持バイアス素子1214A、1214Bで制限することを含む。少なくとも1つの横方向支持バイアス素子1214A,1214Bは、少なくとも1つのバイアス素子1212A、1212Bと結合する。任意に、横方向支持バイアス素子は、図10Aに示される、モータ支持サドル1206などの介在構造によってバイアス素子と結合する。
図9を参照すると、一例では、クランプ面と少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、ステージプラットフォーム1008Bの周りに配置された少なくとも1つのモータ(例えば、3つのモータ1102A−1102C)を、ステージプラットフォームの第1の面、例えば、図9に示されるように、1以上のドライブシュー1106と結合しているステージプラットフォームの面に向かってバイアスすることを含む。ステージプラットフォーム1008Bを結合することは、1以上のモータ1102A−Cを、第1の面に結合し、クランプ面(例えば、図10Aに示される回転ベアリング1014の一部)を、第1の面と対向するステージプラットフォームの第2の面と結合することを含む。一例では、ステージプラットフォーム1008Bは、ステージプラットフォーム1008Bに関連した回転フランジ1100を含み、回転フランジ1100は、図9に示される第1及び第2の対向する面を含む。例えば、示されるように、回転フランジ1100の第1及び第2の面は、ドライブシュー1106と回転ベアリング1014の一部とそれぞれ結合されていることが示されている。
更に別の例では、クランプ面と少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、ステージプラットフォーム1010Bの周りに間隔をあけられて配置された少なくとも2つのモータ1202A,1202Bを、図10A及び10Bに示される傾きスピンドル1020の外周のようなステージプラットフォームの第1の面に向かってバイアスすることを含む。同様に、ステージプラットフォーム1010Bを結合することは、少なくとも2つのモータ1202Aを、傾きスピンドル1020の外周面などの第1の面と結合し、軸1200などのようなクランプ面を、第1の面とは対向するステージプラットフォームの第2の面と結合することを含む。例えば、図10Bに示されるように、軸1200は、傾きスピンドル1020の内周面に結合される。図10Bに示されるように、傾きスピンドル1020は、傾きステージプラットフォーム1010Bの一部であり、傾きスピンドルの外周に沿って伸びる第1の面と、傾きスピンドルの内周に沿って伸びる第2の面を含んでいる。
<クロスローラベアリングアセンブリの動作>
図17は、図1及び2に示されるサンプルステージ116などの複数自由度サンプルステージを用いるための方法2000の一例を示す。方法2000を説明するにおいて、前述した1以上のコンポーネント、フィーチャ、機能を参照する。便利な場合には、コンポーネント及びフィーチャへの参照は参照符号によって行なわれる。設けられた参照符号は、例示的なもので、排他的なものではない。例えば、方法2000で説明するフィーチャ、コンポーネント、機能などは、対応する番号つけられた素子、ここに説明される、他の対応するフィーチャ(番号付けられている、及び、番号つけられていない両方)を、これらの均等物と共に含む。
2002において、方法2000は、サンプルステージ面208に結合している複数の線形ステージの1以上の線形ステージ300−304を作動することを含んでいる。1以上の線形ステージ300−304のそれぞれは、それぞれの線形軸(例えば、x、y及びz軸)に沿って、ステージ基盤に可動なように結合しているステージプラットフォームを含む。作動することは、1以上の線形ステージ300−304のためのそれぞれの線形軸に沿って、少なくとも1つのステージ基盤に対し、少なくとも1つのステージプラットフォームを移動することを含む。例えば、図3において示されるように、線形ステージ300−304のそれぞれは、それぞれ、対応するステージ基盤308A,310A、312A及びステージプラットフォーム308B、310B,312Bを含む。ステージプラットフォームのそれぞれは、例えば、各ステージに関連したアクチュエータ301によって、関連した線形ステージ300−304の対応するステージ基盤に対して可動である。任意に、1以上の線形ステージ300−304を作動することは、サンプルステージ面208を、機械的テスト装置114を含む1以上の装置にアラインメントすることを含む。
2004において、方法2000は、更に、1以上のステージプラットフォームとステージ基盤の間に介在するクロスローラベアリングアセンブリ706で、複数の線形ステージ300−304のそれぞれのステージ基盤に対し、及び、ステージのそれぞれの線形軸に対し、ステージプラットフォームの横方向の並進と傾きを制限することを含む。ここに説明するように、クロスローラベアリングアセンブリ706は、複数の円筒ベアリングを、交互にクロスされる構成で含む。例えば、クロスローラベアリングアセンブリ706内のそれぞれの隣接するローラベアリング908は、そのベアリングのいずれかの側において、隣接するローラベアリングに対し直角となっている。
図7を参照すると、一例では、ステージプラットフォームの横方向の並進と傾きを制限することは、904A,906Bのそれの(レールチャネル900の)プラットフォーム平面インタフェース面を、複数の円筒ベアリング908の円筒ベアリング面(例えば、図7に示される円筒ベアリング面910)と結合させることを含む。更に、横方向の並進と傾きを制限することは、(レールチャネル902の)906A、904Bなどのステージ基盤の基盤平面インタフェース面を、複数の円筒ベアリング908の円筒ベアリング面910と結合させることを含む。他の例では、横方向の並進と傾きを制限することは、プラットフォーム及び基盤平面インタフェース面の対向するペアを、複数の円筒ベアリング908の円筒ベアリング面と結合させることを含む。例えば、円筒ベアリング面910の第1のアレイ、例えば、第1の方向に向けられた円筒ベアリング(図7に示される左のベアリング908を参照)は、プラットフォームと基盤平面インタフェース面904A−904Bの対向するペアの第1のペアと結合する。同様に、円筒ベアリング面910の第2のアレイは、図7の右のベアリング908で示されるような面904A、904Bなどの、プラットフォームと基盤平面インタフェース面の対向するペアの第2のペアと結合する。
前述したように、内部に複数のローラベアリング908を含むレールチャネル900、902のそれぞれは、ローラベアリングを交互にクロスされる関係で含んでいる。例えば、前述したように、図7に示されるローラベアリング908は、対向するインタフェース面904A、904Bのペアのそれぞれと結合している円筒ベアリング面を含んでいる。レールチャネル900、902内の先行する、あるいは、後続のローラベアリング908は、インタフェース面906A、906Bなどの、プラットフォームと基盤平面インタフェース面の対向するペアの第2のペアと結合する円筒ベアリング面910の第2のアレイを含む。図7に示されるように、インタフェース面904A、904Bの第1のペアは、円筒ベアリングの交互にクロスされる構成に対応するインタフェース面906A、906Bの第2のペアと角度を持っている。言い換えると、ステージプラットフォームとステージ基盤のそれぞれのレールチャネル900、902は、複数のローラベアリング908のそれぞれの対応する円筒ベアリング面910と面対面で接触するように結合するようなサイズと形状をした、対向するインタフェース面904A、904B及び906A、906Bを含む。
方法2000のいくつかのオプションを以下に述べる。一例では、横方向の並進と傾きを制限することは、更に、1つのクロスローラベアラアセンブリ706で、複数の線形ステージ300−304の1以上の線形ステージのそれぞれの線形軸に沿って、少なくともそれぞれのステージ基盤310Aに対し、図7に示されたステージプラットフォーム310Bなどの、少なくとも1つのステージプラットフォームの動きをガイドすることを含む。ここに説明したように、クロスローラベアリングアセンブリ706は、並進と傾きがステージ線形軸と一致しないステージ基盤それぞれに対するステージプラットフォームの横方向の並進と傾きを、実質的に、防止あるいは制限する。クロスローラベアリングアセンブリ706は、したがって、サンプルステージ面208から、複数自由度サンプルステージ116に渡って、面対面結合の堅固な連続的一続きを提供する。更に、ステージプラットフォームはそれぞれのステージ基盤308A,310A、312Aと可動なように結合しているので、ステージプラットフォーム308B、310B、312Bなどのステージプラットフォームの並進が、アセンブリ706内のローラベアリングのインタフェース関係に従って、それぞれの線形ステージ300−304のそれぞれの線形軸に沿った動きに制限されることを、クロスローラベアリングアセンブリ706は保証する。クロスローラベアリングアセンブリ706は、したがって、線形ステージ300−304の屈曲と傾きを実質防止し、一方、同時に、クロスローラベアリングアセンブリ706は、望ましい線形軸に沿ってのそれぞれのステージ基盤に対する複数のステージプラットフォームの並進を、正確に、かつ、信頼性高くガイドする。
更に他の例では、1以上の線形ステージ300−304を作動させることは、例えば、それぞれのステージ300−304に関連したアクチュエータ301によって、それぞれのステージ基盤に対して、1以上のステージプラットフォーム308B、310B、312Bを移動させることを含む。一例では、アクチュエータ301は、これらには限定されるものではないが、ピエゾモータ、ステッピングモータ、ボイスコイルアクチュエータ、スティックスリップアクチュエータなどを含む。
更に別の例では、方法2000は、図2及び3で以前に示した、線形ステージアセンブリ204の線形ステージ300−304の1以上の作動によって、機械的テスト装置114のような1以上の装置に、サンプルステージ面208をアラインメントすることを含む。任意に、サンプルステージ面を1以上の装置114にアラインメントすることは、複数の線形ステージ300−304と結合されている1以上の回転あるいは傾きステージ600、602で、サンプルステージ面208を回転し、あるいは、傾けることの1以上を含む。例えば、回転あるいは傾きステージ600、602は、複数の線形ステージ及び線形ステージアセンブリ204と直列に結合している回転及び傾きステージアセンブリ206に組み込まれる。
<結論>
ここに説明した装置と方法は、装置ハウジングの小型のチャンバ内での観察、機械的相互作用及びテストのためのサンプルの配置のために構成されているシステムを提供する。そのような装置ハウジングのチャンバは、装置ハウジング壁の物理的境界と共に、中心化されたテスト位置の回りに密にクラスタ化された一連の装置及び検出器(例えば、FIB装置、1以上の電子後方散乱検出器(EBSD)、走査型電子顕微鏡用の電子銃など)を含む。
ここに説明されたテストアセンブリ装置及び方法によって、複数自由度サンプルステージを使って、装置の密なクラスタの中で、サンプルを柔軟に移動することが出来る。テストアセンブリは、連続して、あるいは、同時に用いられる装置のそれぞれのテストパラメータ(例えば、焦点、装置範囲などの作業領域)にしたがって、チャンバ内で、サンプルを正確に、信頼性高く、素早く配置し、再配置するために、線形、回転及び傾きステージを含む複数自由度サンプルステージを用いる。更に、サンプルの配置及び方向付けは、クラスタ化された装置及び検出器によって囲まれる小型のチャンバの中心位置(局所的な一致領域)内で起こる。回転、傾き及び線形配置の組み合わせは、1以上の装置の作業領域に従った、中心位置におけるサンプルの方向付けと配置を容易にする。更に、サンプルの配置と再配置は、チャンバの開放と手動再配置を行なわずに行なわれる。
他の例では、テストアセンブリは、少なくとも1つの追加的自由度をテストアセンブリに提供するために、機械的テスト装置(例えば、インデンテーション、引っかき先端、テンシルグリップなどを含むトランスデューサ)と結合している1以上のステージを含む。例えば、サンプルを第1の装置に向けるために傾かされ、回転されるサンプルは、1以上の装置と検出器の焦点あるいは作業距離と共に、それらの物理的ハウジングによって規定される小型のチャンバの中央位置の非常に近くに保持される。機械的テスト装置は、サンプルを機械的にテストするために、サンプルに対し、同様に配置可能である。テストアセンブリは、したがって、装置ハウジングの小型チャンバ内にもともと存在する装置のそれぞれのパラメータに従って、サンプルを配置し、方向付け、一方、同時に、機械的テスト装置をサンプルと相互作用するように配置する。機械的テスト装置を動かすことは、サンプルを、装置及び検出器の望ましい方向に維持し、それらを使うことが出来るようにし、サンプルの同時機械的テストを可能にもする。
ここに説明したように、複数自由度サンプルステージ(及び、ある例では、機械的テスト装置)によれば、小型のチャンバの中心位置(例えば、局所的な一致領域)内で、サンプルを配置し、方向付けることができ、複数自由度サンプルステージが、中心位置の周りに密にクラスタ化された装置及び検出器とぶつかったり、衝突したりすることを実質的に防止できる。
更に、テスト装置、例えば、1以上のX、Y及びZステージを含む線形ステージアセンブリは、かなり堅固な横方向の支持と線形ガイド機構を有する、1以上のベアリングアセンブリを含む。一例では、1以上のベアリングアセンブリは、これには限定されるものではないが、各ステージプラットフォームとステージ基盤との間で堅固な構造的インタフェースを提供する、1以上の線形ステージのためのクロスローラベアリングアセンブリを含む。円筒ベアリング面と対向するインタフェース面との間の面対面結合は、それぞれのステージの線形軸に一致しない軸に沿っての、それぞれの線形ステージのコンポーネントの相対的な動きを実質的に消去する。更に、1以上の回転及び傾きステージは、それぞれのステージ基盤に対し、静的に、各アクチュエータのステージプラットフォームを肯定的に保持するクランプアセンブリを含む。クランプアセンブリは、ステージプラットフォームを望ましい位置に固く保持するために複数の接触点でステージ基盤と結合するように、ステージプラットフォームをバイアスする。機械的テスト装置のサンプルとの結合(例えば、インデント、引っかき、テンシルローディングなど)と、対応する複数自由度サンプルステージへの力の伝達によっても、サンプルは、テストと観察のための望ましい配置と方向に、信頼性高く保持される。複数自由度ステージは、したがって、他の複数自由度アセンブリによって与えられる複合的な許容量なしに、線形、傾き、及び、回転配置の柔軟性を提供することができる。
<さまざまな注意と例>
例1は、複数装置アセンブリのチャンバ内の動作のために構成されるテストアセンブリを含むことが出来るような、装置のような主題を含むことが出来、複数装置アセンブリの各装置は、局所的な一致領域を規定する作業領域を含み、テストアセンブリは、複数装置アセンブリのマウントステージと結合するよう構成されているテストアセンブリプラットフォームと、テストアセンブリプラットフォームと結合されており、サンプルステージ面上のサンプルと結合し、これをテストするように構成されている機械的テスト装置と、テストアセンブリプラットフォームと結合されている複数自由度サンプルステージアセンブリと、を含み、複数自由度サンプルステージは、サンプルステージ面と、テストアセンブリプラットフォームと直列に結合されている複数の線形ステージと、回転ステージと、傾きステージと、を含み、回転と傾きステージは、直列に結合され、サンプルステージ面と複数の線形アクチュエータとの間に結合され、複数自由度サンプルステージは、複数の線形、回転及び傾きステージの2以上の動きの組み合わせにより、局所的な一致領域内の作業領域のそれぞれへサンプルステージ面を方向付けるように構成されている。
例2は、例1の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1の主題と組み合わせることができ、回転ステージは、回転ステージ基盤と可動なように結合されている回転ステージプラットフォームを含み、傾きステージは、傾きステージ基盤と可動なように結合されている傾きステージプラットフォームを含むことを任意に含む。
例3は、例1または2の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1または2の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、回転及び傾きステージを含む回転及び傾きアセンブリを含み、回転及び傾きアセンブリは、複数の線形ステージと結合されている回転ステージ基盤と、回転ステージ基盤と可動なように結合され、回転ステージプラットフォームと傾きステージ基盤とを含む回転スピンドルと、回転スピンドルと可動なように結合されている傾きスピンドルと、を含むことを任意に含む。
例4は、例1から3の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から3の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、回転ステージ基盤は、傾きステージ基盤を囲んでいることを任意に含む。
例5は、例1から4の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から4の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、回転ステージは、回転ステージプラットフォームと回転ステージ基盤の間に介在した1以上のモータを含み、1以上のモータは、1以上の回転ステージプラットフォームあるいは基盤と直接、あるいは、間接に結合するようにバイアスされることを任意に含む。
例6は、例1から6の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から6の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、傾きステージは、傾きステージプラットフォームと傾きステージ基盤の間に介在する1以上のモータを含み、1以上のモータは、1以上の傾きステージプラットフォームあるいは基盤と直接あるいは間接に結合するようにバイアスされることを任意に含む。
例7は、例1から6の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から6の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つの回転ステージと傾きステージは、1以上のモータを含み、1以上のモータのそれぞれは、それぞれの回転ステージ基盤あるいは傾きステージ基盤に対し、第1の方向に、回転ステージプラットフォームあるいは傾きステージプラットフォームの1つを動かすように構成されている第1のモータ素子と、それぞれの回転ステージ基盤あるいは傾きステージ基盤に対し、第1の方向と対向している第2の方向に、回転ステージプラットフォームあるいは傾きステージプラットフォームの1つを動かすように構成された第2のモータ素子と、第1と第2のモータ素子の間に結合されているドライブシューと、を含み、ドライブシューは、回転あるいは傾きステージプラットフォームあるいは、回転あるいは傾きステージ基盤の1つと可動なように結合していることを任意に含む。
例8は、例1から7の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から7の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、回転及び傾きステージは、テストアセンブリプラットフォームと複数の線形ステージの間の結合の位置から離れた複数の線形ステージの端に配置されており、サンプルステージ面の回転及び傾きは、複数の線形ステージの端近くに局在していることを任意に含む。
例9は、例1から8の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から8の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、複数自由度サンプルステージアセンブリは、複数装置アセンブリのチャンバの壁から隔離されていることを任意に含む。
例10は、例1から9の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から9の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、傾きステージは、傾きの動き範囲を含み、回転ステージは、回転の動き範囲を含み、傾きと回転ステージは、サンプルステージ面が、局所的な一致領域内で、作業領域のそれぞれに方向付けられている間、それぞれの傾きと回転の動き範囲にわたって動作可能であることを任意に含む。
例11は、例1から10の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から10の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、傾きの動き範囲は、約180度で、回転の動き範囲は約180度であることを任意に含む。
例12は、例1から11の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から11の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、複数の線形ステージの少なくとも1つの線形ステージは、ステージ基盤に可動なように結合されているステージプラットフォームを含むことを任意に含む。
例13は、例1から12の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から12の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、複数の線形ステージの第1のステージのステージプラットフォームは、線形ステージの第2のステージのステージ基盤に含まれることを任意に含む。
例14は、例1から13の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から13の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、複数の線形ステージの1以上のステージプラットフォームとステージ基盤の間に結合されていることを任意に含む。
例15は、例1から14の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から14の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面上のサンプルを配置し、サンプルステージ面上のサンプルを、機械的テスト装置を含むチャンバ内の1以上の装置の1以上の作業領域と一致するチャンバ内の第1の方向に方向付け、1以上の作業領域は、チャンバ内の局所的な一致領域を規定し、第1の方向のサンプルは、局所的な一致領域内にあり、方向付けることは、サンプルステージ面に結合されている傾きステージを傾けること、あるいは、サンプルステージ面に結合されている回転ステージを回転することの1以上を含み、サンプルステージ面上のサンプルを、1以上の装置の1以上の作業領域に一致する、チャンバ内の第2の方向に再方向付け、第2の方向は第1の方向と異なり、第2の方向のサンプルは、局所的な一致領域内にあり、再方向付けは、傾きステージを傾ける、あるいは、回転ステージを回転することの1以上を含む、ことを含むことが出来るなどのような、方法のような主題を含む。
例16は、例1から15の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から15の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面上のサンプルを、第1の方向に方向付け、サンプルステージ面上のサンプルを第2の方向に再方向づけることは、それぞれ、サンプルステージ面上のサンプルを、1以上の作業領域を有する1以上の装置の第1の装置の第1の作業領域に一致する第1の方向に方向付け、サンプルステージ面上のサンプルを、第1の装置の第1の作業領域に一致する第2の方向に再方向付けることを含むことを任意に含む。
例17は、例1から16の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から16の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面上のサンプルを第1の方向に方向付け、サンプルステージ面上のサンプルを第2の方向に再方向付けることは、それぞれ、サンプルステージ面上のサンプルを、1以上の作業領域を有する1以上の装置の第1の装置の第1の作業領域に一致する第1の方向に方向付け、サンプルステージ面上のサンプルを、1以上の作業領域を有する1以上の装置の第2の装置を第2の作業領域に一致する第2の方向に再方向付けることを含むことを任意に含む。
例18は、例1から17の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から17の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、方向付け、再方向づけることの少なくとも1つは、回転及び傾きステージの1以上と結合している1以上の線形ステージにより、サンプルステージ面を線形に移動させることを含むことを任意に含む。
例19は、例1から18の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から18の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、方向付け、再方向付けることは、1以上の線形ステージの線形並進によって、チャンバ内の1以上の装置に向けたサンプルステージ面と、1以上の傾き及び回転ステージの動きを制限することを含むことを任意に含む。
例20は、例1から19の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から19の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面と、1以上の傾き及び回転ステージの動きを制限することは、1以上の線形ステージの線形並進とは対向する方向へと、サンプルステージ面のサンプルと機械的な相互作用するように構成されている機械的テスト装置を動かすことを含むことを任意に含む。
例21は、例1から20の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から20の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面上のサンプルを第1の方向に方向付けることは、サンプルステージ面と結合する傾きステージを傾かせ、あるいは、サンプルステージ面に結合する回転ステージを回転し、サンプルステージ面を、サンプルステージ面を通って伸びるサンプル面回転軸の周りに回転することの、1以上を含み、サンプルステージ面上のサンプルを第2の方向に再方向づけることは、1以上の、傾きステージを傾け、あるいは、回転ステージを回転し、サンプルステージ面に結合している回転ステージを回転することの、1以上を含むことを任意に含む。
例22は、例1から21の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から21の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、方向付け、再方向づけることの少なくとも1つは、少なくとも第1及び第2の方向に、サンプルステージ面上のサンプルとアラインメントするように、機械的テスト装置を動かすことを含むことを任意に含む。
例23は、例1から22の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から22の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、機械的テスト装置を動かすことは、機械的テスト装置に結合している線形ステージアクチュエータを作動することを含むことを任意に含む。
例24は、例1から23の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から23の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面と回転及び傾きステージを含むテストアセンブリプラットフォームを複数装置アセンブリのマウントステージに結合し、マウントされたテストアセンブリプラットフォームは、複数装置アセンブリの壁から離れて配置されていることを任意に含む。
例25は、例1から24の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から24の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、傾きステージを傾けること、あるいは、回転ステージを回転することの1以上は、第1の方向に、第1のモータの第1のモータ素子を作動し、第1の方向に、第2のモータの第1のモータ素子を作動する、ことを含み、第1のモータは、第1のモータ素子と第2のモータ素子を含み、第2のモータは、第1のモータ素子と第2のモータ素子を含み、第1のモータの第1のモータ素子の作動と、第2のモータの第1のモータ素子の作動は同時であり、傾きステージ基盤に対し、1以上の傾きステージプラットフォームを、あるいは、回転ステージ基盤に対し、回転ステージプラットフォームを、第1の方向に回転させることを含むことを任意に含む。
例26は、例1から25の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から25の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、傾きステージを傾かせる、あるいは、回転ステージを回転させることの1以上は、第1のモータの第2のモータ素子を第2の方向に作動し、第2のモータの第2のモータ素子を第2の方向に作動する、ことを含み、第2の方向は第1の方向と対向しており、第1のモータの第2のモータ素子の作動と、第2のモータの第2のモータ素子の作動は同時であり、傾きステージ基盤に対し、1以上の傾きステージプラットフォームを、あるいは、回転ステージ基盤に対し、回転ステージプラットフォームを、第2の方向に回転させることを含むことを任意に含む。
例27は、例1から26の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1から26の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、方向付け、再方向づけることの少なくとも1つは、1以上の回転及び傾きステージに結合している1以上の線形ステージで、サンプルステージ面を線形に並進することを含むことを任意に含む。
例28は、例1−27の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−27の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、回転ステージと、回転ステージと結合している傾きステージと、回転ステージあるいは傾きステージの1つと結合しているサンプルステージ面と、を含み、回転及び傾きステージの1つあるいは両方は、ステージ基盤と、ステージ基盤と結合しているステージプラットフォームと、ステージ基盤あるいはステージプラットフォームの1つと可動なように結合している少なくとも1つのモータとを含み、少なくとも1つのモータは、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを動かすように構成されており、回転及び傾きステージの1つあるいは両方は、クランプアセンブリを含み、クランプアセンブリは、ステージプラットフォームに沿って伸びるクランプ面と、モータとクランプ面の少なくとも1つに結合している少なくとも1つのバイアス素子とを含み、少なくとも1つのバイアス素子は、モータとクランプ面の1以上を一緒にバイアスし、クランプ面とモータは、その間にステージプラットフォームをクランプする、ことが出来るような、装置のような主題を含む。
例29は、例1−28の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−28の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのモータは、少なくとも1つのピエゾモータを含むことを任意に含む。
例30は、例1−29の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−29の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのバイアス素子は、第1のばねと第2のばねを含み、少なくとも1つのモータは、第1と第2のばねの間に配置されていることを任意に含む。
例31は、例1−30の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−30の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのモータは、ステージ基盤に対し、第1の方向へステージプラットフォームを動かすように構成されている第1のモータ素子と、ステージ基盤に対し、第2の方向へステージプラットフォームを動かすように構成されている第2のモータ素子と、第1及び第2のモータ素子の間に結合されているドライブシューと、を含み、第2の方向は第1の方向とは対向しており、ドライブシューは、ステージプラットフォームあるいはステージ基盤の1つに可動なように結合されていることを任意に含む。
例32は、例1−31の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−31の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのバイアス素子は、1以上のばねを含み、第1及び第2のモータ素子は、第1及び第2のばね接触点の間に介在されていることを任意に含む。
例33は、例1−32の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−32の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのモータは、ステージプラットフォームとステージ基盤との間に介在されている少なくとも2つのモータを含むことを任意に含む。
例34は、例1−33の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−33の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、回転ステージは、ステージプラットフォームの回りに間隔をあけて配置され、ステージプラットフォームの第1の面と可動なように結合している少なくとも3つのモータを含み、クランプ面は、ステージプラットフォームの第2の面に可動なように結合され、第2の面は、第1の面と対向しており、クランプ構成においては、少なくとも3つのモータは、第1の面に沿って結合され、クランプ面は、第2の面に沿って結合されることを含むことを任意に含む。
例35は、例1−34の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−34の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージプラットフォームは、ステージプラットフォームの周囲の回りに伸びる回転フランジを含み、回転フランジは、第1と第2の対向する面を含み、回転フランジは、クランプ面と少なくとも3つのモータの間に介在されていることを任意に含む。
例36は、例1−35の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−35の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、傾きステージは、ステージプラットフォームの周りに間隔をあけて配置され、ステージプラットフォームの第1の面に可動なように結合されている少なくとも2つのモータを含み、クランプ面は、ステージプラットフォームの第2の面に沿って可動なように結合され、第2の面は第1の面と対向していることを任意に含む。
例37は、例1−36の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−36の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージプラットフォームは、第1の面と第2の面を含む傾きスピンドルを含み、第1の面は、傾きスピンドルの外周に沿って伸び、第2の面は、傾きスピンドルの内周に沿って伸び、クランプ構成においては、クランプ面は、第2の面に沿って結合し、少なくとも2つのモータは、第1の面に沿って結合することを任意に含む。
例38は、例1−37の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−37の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、クランプ面は、傾きスピンドルを介して伸びる軸を含むことを任意に含む。
例39は、例1−38の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−38の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのバイアス素子と結合している1以上の横方向支持バイアス素子を含み、1以上の横方向支持バイアス素子は、少なくとも1つのバイアス素子の横方向の屈曲を制限することを任意に含む。
例40は、例1−39の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−39の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのバイアス素子は、モータに結合され、少なくとも1つのバイアス素子は、モータを、その間のステージプラットフォームで、クランプ面に向かってバイアスすることを任意に含む。
例41は、例1−40の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−40の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つの回転及び傾きステージに結合している1以上の線形ステージを任意に含む。
例42は、例1−41の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−41の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、1以上の線形ステージは、互いに直列に接続されている複数の線形ステージを含むことを任意に含む。
例43は、例1−42の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−42の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、1以上の線形ステージに結合しているテストアセンブリ基盤を任意に含む。
例44は、例1−43の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−43の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、傾きステージは、直接、回転ステージに結合され、回転ステージは、直接、1以上の線形ステージに結合されていることを任意に含む。
例45は、例1−44の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−44の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのモータで、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを動かし、ステージプラットフォームの動きを固定し、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを静的にクランプすることを含み、静的にクランプすることは、クランプ面と少なくとも1つのモータを一緒にバイアスし、ステージプラットフォームを、クランプ面と少なくとも1つのモータとの間に結合する、ことが出来るような、方法のような主題を含む。
例46は、例1−45の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−45の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージプラットフォームの動きを固定することは、少なくとも1つのモータを停止することを含むことを任意に含む。
例47は、例1−46の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−46の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージプラットフォームの動きを固定することは、ステージプラットフォームの静的クランプを自動的に起動することを任意に含む。
例48は、例1−47の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−47の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、クランプ面と少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、少なくとも1つのモータに結合している少なくとも1つのバイアス素子で、少なくとも1つのモータをバイアスすることを含み、少なくとも1つのモータは、クランプ面に向かってバイアスされることを任意に含む。
例49は、例1−48の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−48の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのモータをバイアスすることは、少なくとも1つのバイアス素子の第1のばね素子で、少なくとも1つのモータの第1のモータ素子に、第1のバイアスを印加し、少なくとも1つのバイアス素子の第2のばね素子で、少なくとも1つのモータの第2のモータに第2のバイアスを印加することを含み、第1のモータ素子は、第1の方向にステージプラットフォームを動かすように構成され、第2のモータ素子は、第2の方向にステージプラットフォームを動かすように構成されていることを任意に含む。
例50は、例1−49の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−49の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージプラットフォームを動かすことは、少なくとも1つのモータの第1及び第2のモータ素子の1以上でドライブシューを動かすことを含み、ドライブシューは、第1及び第2のモータ素子の間に結合されていることを任意に含む。
例51は、例1−50の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−50の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つの横方向支持バイアス素子によって、少なくとも1つのバイアス素子の横方向の屈曲を制限し、少なくとも1つの横方向支持バイアス素子は、少なくとも1つのバイアス素子に結合していることを任意に含む。
例52は、例1−51の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−51の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、クランプ面と少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、ステージプラットフォームの周りに配置された少なくとも1つのモータを、ステージプラットフォームの第1の面に向かってバイアスすることを含み、ステージプラットフォームを結合することは、第1の面で、少なくとも1つのモータを結合し、第1の面に対向するステージプラットフォームの第2の面で、クランプ面を結合することを任意に含む。
例53は、例1−52の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−52の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージプラットフォームを結合することは、ステージプラットフォームの回転フランジを結合することを含み、回転フランジは、第1及び第2の対向する面を含むことを任意に含む。
例54は、例1−53の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−53の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、クランプ面と少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、ステージプラットフォームの周りに間隔をあけて配置された少なくとも2つのモータを、ステージプラットフォームの第1の面に向かってバイアスし、ステージプラットフォームに結合することは、第1の面で、少なくとも2つのモータを結合し、第1の面に対向するステージプラットフォームの第2の面で、クランプ面を結合することを含むことを任意に含む。
例55は、例1−54の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−54の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージプラットフォームを結合することは、ステージプラットフォームの傾きスピンドルを結合することを含み、傾きスピンドルは、傾きスピンドルの外周に沿って伸びる第1の面と、傾きスピンドルの内周に沿って伸びる第2の面を含むことを任意に含む。
例56は、例1−55の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−55の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、クランプ面をステージプラットフォームの第2の面に結合することは、軸を、傾きスピンドルの第2の面に結合することを含むことを任意に含む。
例57は、例1−56の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−56の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面と、直列に結合しサンプルステージ面に結合している複数の線形ステージと、複数の線形ステージの少なくとも1つのステージ基盤とステージプラットフォームの間に介在している少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリと、を含み、複数の線形ステージのそれぞれは、ステージ基盤と、ステージ基盤に可動なように結合しているステージプラットフォームと、ステージ基盤あるいはステージプラットフォームの少なくとも1つに結合しているアクチュエータとを含み、アクチュエータは、線形軸に沿って、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを動かすように構成されており、少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、複数の円筒ベアリングを交互にクロスされる構成で含み、複数の円筒ベアリングのそれぞれは、ステージプラットフォームとステージ基盤上の、対向する平面インタフェース面の間に結合している円筒ベアリング面を含む、ことが出来るような、装置のような主題を含む。
例58は、例1−57の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−57の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、複数の線形ステージは、3つの線形ステージを含み、ステージのそれぞれの線形軸は、非平行で、複数の線形ステージに印加される第1の力ベクトルによって、3つの線形ステージの少なくとも2つの線形ステージのクロスローラベアリングアセンブリは、間に介在する円筒ベアリング面に結合している、それぞれのステージプラットフォームとステージ基盤上の対向する平面インタフェース面の第1のアレイを提供し、複数の線形ステージに印加される第2の力ベクトルによって、3つの線形ステージの少なくとも2つの線形ステージのクロスローラベアリングアセンブリは、間に介在する円筒ベアリング面に結合している、それぞれのステージプラットフォームとステージ基盤上の対向する平面インタフェース面の第2のアレイを提供し、第2の力ベクトルは、第1の力ベクトルとは非平行であることを任意に含む。
例59は、例1−58の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−58の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、ステージ基盤内の第1のレールチャネルと、ステージプラットフォーム内の第2のレールチャネルとを含み、第2のレールチャネルは、第1のレールチャネルと対向して、アラインメントされており、第1及び第2のレールチャネルは、対向するインタフェース面の第1のペアを含み、第1及び第2のレールチャネルは、対向するインタフェース面の第2のペアを含み、対向するインタフェース面の第2のペアは、対向するインタフェース面の第1のペアと角度をなしており、複数の円筒ベアリングは、第1及び第2のレールチャネル内で、円筒ベアリング面と交互にクロスされる構成で配置されており、対向するインタフェース面の第1及び第2のペアの間に結合されていることを任意に含む。
例60は、例1−59の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−59の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、対向するインタフェース面の第1及び第2のペアは、線形軸とアラインメントされ、平行に伸びていることを任意に含む。
例61は、例1−60の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−60の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、対向するインタフェース面の第1及び第2のペアは、複数の円筒ベアリングの周りに伸びていることを任意に含む。
例62は、例1−61の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−61の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、第1及び第2のクロスローラベアリングアセンブリを含み、アクチュエータは、第1及び第2のクロスローラベアリングアセンブリの間に配置されていることを任意に含む。
例63は、例1−62の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−62の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、テストアセンブリプラットフォームに結合している機械的テスト装置と、複数の線形ステージの少なくとも1つに結合しているテストアセンブリプラットフォームとを含み、テストアセンブリプラットフォームは、複数装置アセンブリのマウントステージと結合するように構成されていることを任意に含む。
例64は、例1−63の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−63の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、交互にクロスされる構成にある複数の円筒ベアリングの2以上は、隣接する円筒ベアリング面に沿って互いに結合されており、隣接する円筒ベアリング面は、互いに直交していることを任意に含む。
例65は、例1−64の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−64の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、複数の円筒ベアリングのそれぞれは、平面端面を含み、円筒ベアリング面は、平面端面間に介在し、平面端面の直径は、円筒ベアリング面の長さより大きいことを任意に含む。
例66は、例1−65の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−65の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、複数の線形ステージの1つの線形ステージのステージプラットフォームは、複数の線形ステージの他の線形ステージのステージ基盤を含むことを任意に含む。
例67は、例1−66の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−66の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、アクチュエータは、ステージプラットフォームあるいはステージ基盤の1つに固定され、アクチュエータは、アクチュエータが固定されているステージプラットフォームあるいはステージ基盤と共に動くことを任意に含む。
例68は、例1−67の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−67の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面に結合している複数の線形ステージの1以上の線形ステージを作動し、1以上の線形ステージのそれぞれが、それぞれ線形軸に沿ってステージ基盤に可動なように結合しているステージプラットフォームを含み、作動することは、それぞれの線形軸に沿って、少なくとも1つのステージ基盤に対し、少なくとも1つのステージプラットフォームを移動することを含み、1以上の線形ステージを作動することは、機械的テスト装置を含む1以上の装置で、サンプルステージ面をアラインメントし、複数の線形ステージのステージ基盤に対して、及び、線形軸に対して、1以上のステージプラットフォームとステージ基盤の間に介在されているクロスローラベアリングアセンブリで、ステージプラットフォームの横方向の並進と傾きを制限することを含み、クロスローラベアリングアセンブリは、交互にクロスされる構成の複数の円筒ベアリングを含む、ことが出来るような、方法のような主題を含む。
例69は、例1−68の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−68の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、横方向の並進と傾きを制限することは、ステージプラットフォームのプラットフォーム平面インタフェース面を、複数の円筒ベアリングの円筒ベアリング面と結合し、ステージ基盤の基盤平面インタフェース面を、複数の円筒ベアリングの円筒ベアリング面と結合することを任意に含む。
例70は、例1−69の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−69の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、横方向の並進と傾きを制限することは、プラットフォームと基盤平面インタフェース面の対向するペアを、プラットフォームと基盤平面インタフェース面の対向するペアの第1のペアと結合している円筒ベアリング面の第1のアレイと、プラットフォームと基盤平面インタフェース面の対向するペアの第2のペアと結合している円筒ベアリング面の第2のアレイとで、複数の円筒ベアリングの円筒ベアリング面と結合することを含み、インタフェース面の第1のペアは、円筒ベアリングの交互にクロスされる構成に対応するインタフェース面の第2のペアと角度を持っていることを任意に含む。
例71は、例1−70の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−70の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、横方向の並進と傾きを制限することは、クロスローラベアリングアセンブリの1つで、複数の線形ステージの線形ステージの1つのそれぞれの線形軸に沿って、それぞれのステージ基盤の少なくとも1つに対し、ステージプラットフォームの少なくとも1つの動きをガイドすることを含むことを任意に含む。
例72は、例1−71の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−71の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、サンプルステージ面を1以上の装置でアラインメントすることは、複数の線形ステージと結合している1以上の回転あるいは傾きステージで、サンプルステージ面を回転する、あるいは傾けることの1以上を含むことを任意に含む。
例73は、例1−72の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−72の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、モジュール装置アセンブリは、ステージ基盤と、ステージ基盤と可動なように結合しているステージマウントと、ステージマウントと結合している1以上のアクチュエータと、を含むステージと、ステージと結合するように構成されている少なくとも1つの機械的テストアセンブリと、を備え、ステージマウントは、1以上の機械的テスト装置に結合するように構成されているステージインタフェースプロファイルを含み、1以上のアクチュエータは、ステージ基盤に対し、ステージマウントを動かすように構成され、少なくとも1つの機械的テストアセンブリは、機械的テスト装置と装置ハウジングとを含み、装置ハウジングは、ステージインタフェースプロファイルと相補的な装置インタフェースプロファイルを含み、装置インタフェースプロファイルが、ステージインタフェースプロファイルと結合されるとき、少なくとも1つの機械的テストアセンブリは、ステージマウントに着脱可動なように結合する、ことが出来るような、方法のような主題を含む。
例74は、例1−73の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−73の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、ステージ基盤とステージマウントとの間に結合されている1以上のずれセンサを含み、1以上のずれセンサは、ステージマウントのずれを測定するように構成されていることを任意に含む。
例75は、例1−74の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−74の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、少なくとも1つの機械的テストアセンブリは、第1及び第2の機械的テストアセンブリを含み、第1の機械的テストアセンブリは、第1の機械的テスト装置と、ステージインタフェースプロファイルと相補的な第1の装置インタフェースプロファイルとを含み、第2の機械的テストアセンブリは、第2の機械的テスト装置と、ステージインタフェースプロファイルと相補的な第2の装置インタフェースプロファイルとを含むことを任意に含む。
例76は、例1−75の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−75の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、たわみステージと結合している線形ステージを任意に含み、線形ステージは、たわみステージと少なくとも1つの機械的テストアセンブリを動かすように構成されている。
例77は、例1−76の主題を含むことができ、あるいは、任意に例1−76の1つ、あるいは、任意の組み合わせの主題と組み合わせることができ、たわみステージは、ステージ基盤とステージマウントとの間に結合されている1以上のばねを含み、1以上のばねは、単一軸方向にステージマウントの動きを制限することを任意に含む。
これらの非限定的な例のそれぞれは、それ自体で使用可能であり、あるいは、任意の1以上の他の例との任意の置換、あるいは、組み合わせによって、組み合わせることも可能である。
上記詳細な説明は、詳細な説明の一部を構成する添付図面の参照を含んでいる。図面は、図示により、本発明が実装できる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、また、「例」として、ここで参照する。そのような例は、図示され、あるいは、説明されたものに加えて構成要素を含むことが出来る。しかし、本発明者は、また、それらの、示され、あるいは、説明された構成要素のみが設けられた例も考えた。更に、本発明者は、また、ここに図示され、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)について、あるいは、他の例(あるいは、1以上のそれらの側面)について、図示され、あるいは、説明された、それらの構成要素(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、置換を用いた例も考えた。
本文書と、参照文献として組み込まれた任意の文書との間で、使用の不整合がある場合には、本文書の使用が優先される。
本文書においては、特許文書においてよくあるように、語句「a」あるいは「an」を、任意の他の場合や「少なくとも1つ」あるいは「1以上」の使用に独立して、1以上を含むように用いている。本文書では、語句「あるいは」は、非排他的であることを指し、あるいは、他に示されない限り、「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」及び「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」および「において」は、それぞれ語句「を備える」および「において」の平易な英語の等価物として用いている。また、以下の請求項では、語句「含む」および「備える」は、開放的な意味で、つまり、請求項の中でそのような語句の後にリストされるものに加えた構成要素を含むシステム、装置、製品、合成物、製剤、あるいは、処理は、依然、その請求項の範囲内であると考えられる。更に、以下の請求項では、語句「第1の」、「第2の」および「第3の」などは、ラベル付けのためだけに用いられており、それらの物体に数字的要求を課すことは意図していない。
ここに説明した方法の例は、少なくとも部分的には、マシンあるいはコンピュータ関連とすることができる。ある例は、上記の例で説明された方法を実行する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み取り可能な媒体あるいはマシン読み取り可能な媒体を含むことが出来る。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ことが出来る。そのようなコードは、さまざまな方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能な命令を含むことが出来る。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を構成するだろう。更に、ある例では、コードは、実行や他のときの間、1以上の揮発性、非一過性あるいは、不揮発性実体的コンピュータ読み取り可能な媒体に実体的に格納されることが出来る。これらの実体的コンピュータ読み取り可能な媒体の例は、ハードディスク、離脱可能な磁気ディスク、離脱可能な光ディスク(例えば、コンパクトディスク、および、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)などを含むことが出来るが、これらには限定されない。
上記説明は、例示的なもので、限定的なことを意図していない。例えば、上記例(あるいは、1以上のそれらの側面)は、互いに組み合わせて用いられるだろう。他の実施形態は、上記説明を読む当業者によるなどして用いることが出来る。要約書は、読者が迅速に、技術的開示の性質を調べることができるように、37 C.F.R. §1.72(b)に従って用意された。これは請求項の範囲や意味を解釈したり限定したりするために用いられないであろうという理解を申し上げる。また、上記詳細な説明においては、さまざまな特徴が開示をスムースにするためにグループにまとめられるだろう。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して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。したがって、以下の請求項は、ここで、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、それ自体で別個の実施形態であり、そのような実施形態は、さまざまな組み合わせ、あるいは、置換により、互いに組み合わせることが可能であると考えられる。本発明の範囲は、請求項が許される均等物の全範囲と共に、添付の請求項を参照して決定されるべきである。
(付記1)
複数装置アセンブリのチャンバ内での作動のために構成され、前記複数装置アセンブリの各装置が、作業領域を含み、前記作業領域は、局所的な一致領域を規定する、テストアセンブリであって、
前記複数装置アセンブリのマウントステージと結合するよう構成されているテストアセンブリプラットフォームと、
前記テストアセンブリプラットフォームと結合し、サンプルステージ面上のサンプルと結合し、テストするように構成されている機械的テスト装置と、
前記テストアセンブリプラットフォームと結合している複数自由度サンプルステージアセンブリと、を備え、
前記複数自由度サンプルステージは、
前記サンプルステージ面と、
前記テストアセンブリプラットフォームと直列に結合している複数の線形ステージと、
回転ステージと、
傾きステージと、を含み、
前記回転及び傾きステージは、前記サンプルステージ面と、複数の線形アクチュエータとの間に直列に結合され、
前記複数自由度サンプルステージは、前記複数の線形、回転及び傾きステージの2以上の動きの組み合わせにより、前記サンプルステージ面を、前記局所的な一致領域内の前記作業領域のそれぞれに方向付けるように構成されていることを特徴とするテストアセンブリ。
(付記2)
前記回転ステージは、回転ステージ基盤と可動なように結合している回転ステージプラットフォームを含み、前記傾きステージは、傾きステージ基盤と可動なように結合している傾きステージプラットフォームを含む、ことを特徴とする付記1に記載のテストアセンブリ。
(付記3)
前記回転及び傾きステージを含む回転及び傾きアセンブリを備え、前記回転及び傾きアセンブリは、前記複数の線形ステージと結合し、前記回転及び傾きアセンブリは、
前記複数の線形ステージに結合している前記回転ステージ基盤と、
前記回転ステージ基盤と可動なように結合し、前記回転ステージプラットフォームと前記傾きステージ基盤とを含む回転スピンドルと、
前記回転スピンドルと可動なように結合している傾きスピンドルと、を含む、ことを特徴とする付記2に記載のテストアセンブリ。
(付記4)
前記回転ステージ基盤は、前記傾きステージ基盤を囲むことを特徴とする付記2に記載のテストアセンブリ。
(付記5)
前記回転ステージは、前記回転ステージプラットフォームと前記回転ステージ基盤との間に介在している1以上のモータを含み、前記1以上のモータは、前記回転ステージプラットフォームあるいは基盤の1以上と、直接に、あるいは、間接に結合するようにバイアスされる、ことを特徴とする付記2に記載のテストアセンブリ。
(付記6)
前記傾きステージは、前記傾きステージプラットフォームと前記傾きステージ基盤との間に介在している1以上のモータを含み、前記1以上のモータは、前記傾きステージプラットフォームあるいは基盤の1以上に、直接に、あるいは、間接に結合するようにバイアスされる、ことを特徴とする付記2に記載のテストアセンブリ。
(付記7)
前記回転ステージと前記傾きステージの少なくとも1つは、1以上のモータを含み、前記1以上のモータのそれぞれは、
前記回転ステージプラットフォームあるいは前記傾きステージプラットフォームの1つを、前記それぞれの回転ステージ基盤あるいは、前記傾きステージ基盤に対し、第1の方向に動かすように構成されている第1のモータ素子と、
前記回転ステージプラットフォームあるいは前記傾きステージプラットフォームの1つを、前記それぞれの回転ステージ基盤あるいは前記傾きステージ基盤に対し、第2の方向に動かすように構成され、前記第2の方向は前記第1の方向と対向する第2のモータ素子と、
前記第1及び第2のモータ素子の間に結合され、前記回転、あるいは、傾きステージプラットフォーム、あるいは、前記回転、あるいは、傾きステージ基盤の1つに可動なように結合されているドライブシューと、を含むことを特徴とする付記2に記載のテストアセンブリ。
(付記8)
前記回転及び傾きステージは、前記テストアセンブリプラットフォームと前記複数の線形ステージとの間の結合の位置から離れた、前記複数の線形ステージの端に配置されており、前記サンプルステージ面の回転と傾きは、前記複数の線形ステージの前記端の近くに局在していることを特徴とする付記1に記載のテストアセンブリ。
(付記9)
前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、複数装置アセンブリのチャンバの壁から隔離されていることを特徴とする付記1に記載のテストアセンブリ。
(付記10)
前記傾きステージは、傾きの動き範囲を含み、前記回転ステージは、回転の動き範囲を含み、前記傾き及び回転ステージは、前記サンプルステージ面が、前記局所的な一致領域内の前記作業領域のそれぞれに方向付けられている間、前記それぞれの傾き及び回転の動き範囲にわたって動作可能であることを特徴とする付記1に記載のテストアセンブリ。
(付記11)
前記傾きの動き範囲は、約180度であり、前記回転の動き範囲は、約180度であることを特徴とする付記10に記載のテストアセンブリ。
(付記12)
前記複数の線形ステージの少なくとも1つの線形ステージは、ステージ基盤と可動なように結合しているステージプラットフォームを含むことを特徴とする付記1に記載のテストアセンブリ。
(付記13)
前記複数の線形ステージの第1のステージの前記ステージプラットフォームは、前記線形ステージの第2のステージの前記ステージ基盤内に含まれていることを特徴とする付記12に記載のテストアセンブリ。
(付記14)
少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、前記複数の線形ステージの1以上の前記ステージプラットフォームと前記ステージ基盤との間に結合されていることを特徴とする付記12に記載のテストアセンブリ。
(付記15)
複数自由度サンプルステージアセンブリを用い、複数装置アセンブリのチャンバ内でサンプルを方向付ける方法であって、
サンプルステージ面上のサンプルを配置し、
機械的テスト装置を含む前記チャンバ内の1以上の装置の1以上の作業領域に一致する前記チャンバ内の第1の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを方向付け、
前記1以上の装置の1以上の作業領域に一致する前記チャンバ内の第2の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを再方向付けする、ことを含み、
前記1以上の作業領域は、前記チャンバ内の局所的な一致領域を規定し、前記第1の方向の前記サンプルは、前記局所的な一致領域内にあり、
方向付けることは、
前記サンプルステージ面に結合している傾きステージを傾け、あるいは、
前記サンプルステージ面に結合している回転ステージを回転することの、1以上を含み、
前記第2の方向は、前記第1の方向と異なり、前記第2の方向の前記サンプルは、前記局所的な一致領域内にあり、再方向付けすることは、前記傾きステージを傾けること、あるいは、前記回転ステージを回転することの1以上を含む、ことを特徴とする方法。
(付記16)
前記第1の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを方向付け、前記第2の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを再方向付けることのそれぞれは、
前記1以上の作業領域を有する前記1以上の装置の第1の装置の第1の作業領域に一致する前記第1の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを方向付け、
前記第1の装置の前記第1の作業領域に一致する前記第2の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを再方向付ける、ことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記17)
前記第1の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを方向付け、前記第2の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを再方向付けることのそれぞれは、
1以上の作業領域を有する前記1以上の装置の第1の装置の第1の作業領域と一致する前記第1の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを方向付け、
1以上の作業領域を有する前記1以上の装置の第2の装置の第2の作業領域に一致する前記第2の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを再方向付ける、ことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記18)
方向付けることと再方向付けることの少なくとも1つは、1以上の前記回転及び傾きステージに結合している1以上の線形ステージで、前記サンプルステージ面を線形的に動かすことを含む、ことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記19)
方向付け、再方向付けることは、前記サンプルステージ面と、1以上の前記傾き及び回転ステージの、前記1以上の線形ステージの線形並進で、前記チャンバ内の1以上の前記装置に向かう動きを制限することを含む、ことを特徴とする付記18に記載の方法。
(付記20)
前記サンプルステージ面と、1以上の前記傾き及び回転ステージの動きを制限することは、前記1以上の線形ステージの前記線形並進と対向する方向へ、前記機械的テスト装置を動かすことを含み、前記機械的テスト装置は、前記サンプルステージ面上のサンプルと機械的に相互作用するように構成されている、ことを特徴とする付記19に記載の方法。
(付記21)
前記第1の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを方向付けることは、
前記サンプルステージ面と結合している傾きステージを傾け、あるいは、
前記サンプルステージ面に結合している回転ステージを回転し、
及び、
前記サンプルステージ面を介して伸びるサンプル面回転軸の周りに前記サンプルステージ面を回転させることの、1以上を含み、
前記第2の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルを再方向付けることは、前記傾きステージを傾ける、あるいは、前記回転ステージを回転する、及び、前記サンプルステージ面に結合している前記回転ステージを回転することの、1以上を含む、ことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記22)
方向付け、再方向付けることの少なくとも1つは、前記機械的テスト装置を、少なくとも前記第1及び第2の方向に、前記サンプルステージ面上の前記サンプルとアラインメントするように動かすことを含む、ことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記23)
前記機械的テスト装置を動かすことは、前記機械的テスト装置と結合している線形ステージアクチュエータを作動することを含む、ことを特徴とする付記22に記載の方法。
(付記24)
前記サンプルステージ面と、前記回転及び傾きステージを含む、テストアセンブリプラットフォームを、前記複数装置アセンブリのマウントステージに結合することを含み、マウントされている前記テストアセンブリプラットフォームは、前記複数装置アセンブリの壁から奥まっていることを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記25)
前記傾きステージを傾けること、あるいは、前記回転ステージを回転することの1以上は、
第1の方向に、第1のモータの第1のモータ素子を作動し、
前記第1の方向に、第2のモータの第1のモータ素子を作動する、ことを含み、
前記第1のモータは、前記第1のモータ素子と第2のモータ素子を含み、
前記第2のモータは、前記第1のモータ素子と第2のモータ素子を含み、
前記第1のモータの前記第1のモータ素子の作動は、前記第2のモータの前記第1のモータ素子の作動と同時であり、前記第1の方向に、前記傾きステージ基盤に対して、1以上の前記傾きステージプラットフォームを、あるいは、前記回転ステージ基盤に対して、前記回転ステージプラットフォームを、回転する、ことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記26)
前記傾きステージを傾けること、あるいは、前記回転ステージを回転することの1以上は、
第2の方向に、前記第1のモータの前記第2のモータ素子を作動し、
前記第2の方向に、前記第2のモータの前記第2のモータ素子を作動する、ことを含み、
前記第2の方向は、前記第1の方向と対向し、
前記第1のモータの前記第2のモータ素子の作動は、前記第2のモータの前記第2のモータ素子の作動と同時であり、前記第2の方向へ、前記傾きステージ基盤に対して、1以上の前記傾きステージプラットフォームを、あるいは、前記回転ステージ基盤に対して、前記回転ステージプラットフォームを、回転する、ことを特徴とする付記25に記載の方法。
(付記27)
方向付け、再方向付けることの少なくとも1つは、1以上の前記回転及び傾きステージに結合している1以上の線形ステージで、前記サンプルステージ面を線形に並進することを含むことを特徴とする付記15に記載の方法。
(付記28)
テストアセンブリのサンプルステージアセンブリであって、
回転ステージと、
前記回転ステージと結合している傾きステージと、
前記回転ステージ、あるいは、前記傾きステージの1つと結合しているサンプルステージ面と、を備え、
前記回転と傾きステージの一方あるいは両方は、
ステージ基盤と、
前記ステージ基盤と結合しているステージプラットフォームと、
前記ステージ基盤あるいは前記ステージプラットフォームの1つと可動なように結合している少なくとも1つのモータと、を備え、
前記少なくとも1つのモータは、前記ステージ基盤に対し、前記ステージプラットフォームを動かすように構成されており、
前記回転と傾きステージの一方あるいは両方は、クランプアセンブリを含み、
前記クランプアセンブリは、
前記ステージプラットフォームに沿って伸びるクランプ面と、
前記モータと前記クランプ面の少なくとも1つに結合されている少なくとも1つのバイアス素子と、を備え、
前記少なくとも1つのバイアス素子は、前記モータと前記クランプ面の1以上を一緒にバイアスし、前記クランプ面と前記モータは、それらの間に前記ステージプラットフォームをクランプする、ことを特徴とするサンプルステージアセンブリ。
(付記29)
前記少なくとも1つのモータは、少なくとも1つのピエゾモータを含むことを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記30)
前記少なくとも1つのバイアス素子は、第1のばねと第2のばねを含み、前記少なくとも1つのモータは、前記第1及び第2のばねの間に配置されていることを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記31)
前記少なくとも1つのモータは、
前記ステージ基盤に対して、第1の方向に前記ステージプラットフォームを動かすように構成されている第1のモータ素子と、
前記ステージ基盤に対して、第2の方向に前記ステージプラットフォームを動かすように構成されている第2のモータ素子と、
前記第1及び第2のモータ素子の間に結合され、前記ステージプラットフォームあるいは前記ステージ基盤の1つと可動なように結合されているドライブシューと、を含み、
前記第2の方向は、前記第1の方向と対向していることを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記32)
前記少なくとも1つのバイアス素子は、1以上のばねを含み、前記第1及び第2のモータ素子は、第1及び第2のばね接触点の間に介在されていることを特徴とする付記31に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記33)
前記少なくとも1つのモータは、前記ステージプラットフォームと前記ステージ基盤との間に介在されている少なくとも2つのモータを含むことを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記34)
前記回転ステージは、
前記ステージプラットフォームの周りに間隔をあけて配置され、前記ステージプラットフォームの第1の面に可動なように結合されている少なくとも3つのモータを含み、
前記クランプ面は、前記ステージプラットフォームの第2の面に沿って可動なように結合されており、前記第2の面は、前記第1の面に対向しており、クランプ構成においては、前記少なくとも3つのモータは、前記第1の面に沿って結合されており、前記クランプ面は、前記第2の面に沿って結合されている、ことを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記35)
前記ステージプラットフォームは、前記ステージプラットフォームの周囲に渡って伸びる回転フランジを含み、前記回転フランジは、前記第1及び第2の対向する面を含み、前記回転フランジは、前記クランプ面と前記少なくとも3つのモータとの間に介在している、ことを特徴とする付記34に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記36)
前記傾きステージは、
前記ステージプラットフォームの周りに間隔をあけて配置されており、前記ステージプラットフォームの第1の面に可動なように結合している少なくとも2つのモータを含み、
前記クランプ面は、前記ステージプラットフォームの第2の面に沿って可動なように結合されており、前記第2の面は、前記第1の面に対向している、ことを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記37)
前記ステージプラットフォームは、前記第1の面と前記第2の面を含む傾きスピンドルを含み、前記第1の面は、前記傾きスピンドルの外周に沿って伸び、前記第2の面は、前記傾きスピンドルの内周に沿って伸び、クランプ構成においては、前記クランプ面は、前記第2の面に沿って結合され、前記少なくとも2つのモータは、前記第1の面に沿って結合されている、ことを特徴とする付記36に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記38)
前記クランプ面は、前記傾きスピンドルを通って伸びる軸を含むことを特徴とする付記37に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記39)
前記少なくとも1つのバイアス素子に結合している1以上の横方向支持バイアス素子を備え、前記1以上の横方向支持バイアス素子は、前記少なくとも1つのバイアス素子の横方向の屈曲を制限する、ことを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記40)
前記少なくとも1つのバイアス素子は、前記モータに結合しており、前記少なくとも1つのバイアス素子は、前記クランプ面に向かって、その間の前記ステージプラットフォームで、前記モータをバイアスする、ことを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記41)
少なくとも1つの前記回転及び傾きステージと結合している1以上の線形ステージを備えることを特徴とする付記28に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記42)
前記1以上の線形ステージは、互いに直列に結合している複数の線形ステージを含むことを特徴とする付記41に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記43)
前記1以上の線形ステージに結合しているテストアセンブリ基盤を備えることを特徴とする付記41に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記44)
前記傾きステージは、直接に、前記回転ステージに結合し、前記回転ステージは、直接に、前記1以上の線形ステージに結合していることを特徴とする付記41に記載のサンプルステージアセンブリ。
(付記45)
ある方向に、サンプルステージアセンブリのステージをロックする方法であって、
少なくとも1つのモータで、ステージ基盤に対し、ステージプラットフォームを移動し、
前記ステージプラットフォームの動きを固定し、
前記ステージ基盤に対し、前記ステージプラットフォームを静的にクランプし、
静的にクランプすることは、
クランプ面と前記少なくとも1つのモータを一緒にバイアスし、
前記クランプ面と少なくとも1つのモータの間に、前記ステージプラットフォームを結合する、ことを含む、ことを特徴とする方法。
(付記46)
前記ステージプラットフォームの動きを固定することは、前記少なくとも1つのモータを停止することを特徴とする付記45に記載の方法。
(付記47)
前記ステージプラットフォームの動きを固定することは、前記ステージプラットフォームの静的なクランプを自動的に始動することを特徴とする付記45に記載の方法。
(付記48)
前記クランプ面と、前記少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、前記少なくとも1つのモータと結合しているる少なくとも1つのバイアス素子で、前記少なくとも1つのモータをバイアスすることを含み、前記少なくとも1つのモータは、前記クランプ面に向かってバイアスされることを特徴とする付記45に記載の方法。
(付記49)
前記少なくとも1つのモータをバイアスすることは、
前記少なくとも1つのバイアス素子の第1のばね素子で、前記少なくとも1つのモータの第1のモータ素子への第1のバイアスを印加し、
前記少なくとも1つのバイアス素子の第2のばね素子で、前記少なくとも1つのモータの第2のモータ素子への第2のバイアスを印加することを含み、
前記第1のモータ素子は、第1の方向に、前記ステージプラットフォームを動かすように構成されており、前記第2のモータ素子は、第2の方向に、前記ステージプラットフォームを動かすように構成されている、ことを特徴とする付記48に記載の方法。
(付記50)
前記ステージプラットフォームを動かすことは、前記少なくとも1つのモータの第1及び第2のモータ素子の1以上で、ドライブシューを動かすことを含み、前記ドライブシューは、前記第1及び第2のモータ素子の間に結合されていることを特徴とする付記49に記載の方法。
(付記51)
少なくとも1つの横方向支持バイアス素子で、前記少なくとも1つのバイアス素子の横方向の屈曲を制限し、前記少なくとも1つの横方向支持バイアス素子は、前記少なくとも1つのバイアス素子に結合されている、ことを特徴とする付記48に記載の方法。
(付記52)
前記クランプ面と前記少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、前記ステージプラットフォームの第1の面に向かって、前記ステージプラットフォームの周りに配置されている少なくとも1つのモータをバイアスすることを含み、
前記ステージプラットフォームを結合することは、
前記第1の面と前記少なくとも1つのモータを結合し、
前記第1の面と対向する前記ステージプラットフォームの第2の面と、前記クランプ面を結合する、ことを含む、
ことを特徴とする付記45に記載の方法。
(付記53)
前記ステージプラットフォームを結合することは、前記ステージプラットフォームの回転フランジを結合することを含み、前記回転フランジは、前記第1及び第2の対向する面を含む、ことを特徴とする付記52に記載の方法。
(付記54)
前記クランプ面と前記少なくとも1つのモータを一緒にバイアスすることは、前記ステージプラットフォームの第1の面に向かって、前記ステージプラットフォームの周りに間隔をあけて配置されている少なくとも2つのモータをバイアスすることを含み、
前記ステージプラットフォームを結合することは、
前記第1の面と前記少なくとも2つのモータを結合し、
前記第1の面と対向する前記ステージプラットフォームの第2の面と、前記クランプ面を結合する、ことを含む、
ことを特徴とする付記45に記載の方法。
(付記55)
前記ステージプラットフォームを結合することは、前記ステージプラットフォームの傾きスピンドルを結合することを含み、前記傾きスピンドルは、
前記傾きスピンドルの外周に沿って伸びる前記第1の面と、
前記傾きスピンドルの内周に沿って伸びる前記第2の面と、
を含む、ことを特徴する付記54に記載の方法。
(付記56)
前記クランプ面を、前記ステージプラットフォームの前記第2の面と結合することは、前記傾きスピンドルの前記第2の面と軸を結合することを含む、ことを特徴とする付記55に記載の方法。
(付記57)
複数装置アセンブリのチャンバ内での動作のために構成されている複数自由度サンプルステージアセンブリであって、
サンプルステージ面と、
直列に結合し、前記サンプルステージ面と結合している複数の線形ステージであって、前記複数の線形ステージのそれぞれが、ステージ基盤と、前記ステージ基盤と可動なように結合しているステージプラットフォームと、前記ステージ基盤あるいはステージプラットフォームの少なくとも1つに結合しているアクチュエータと、を含む複数の線形ステージと、
前記複数の線形ステージの少なくとも1つの前記ステージ基盤と前記ステージプラットフォームの間に介在している少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリと、を備え、
前記アクチュエータは、線形軸に沿って、前記ステージ基盤に対し、前記ステージプラットフォームを動かすよう構成されており、
前記少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、複数の円筒ベアリングを、交互にクロスされる構成で含み、前記複数の円筒ベアリングのそれぞれは、前記ステージプラットフォームと前記ステージ基盤上の対向する平面インタフェース面の間に結合されている円筒ベアリング面を含む、
ことを特徴とする複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記58)
前記複数の線形ステージは、3つの線形ステージを含み、前記ステージのそれぞれの線形軸は、非平行であり、
前記複数の線形ステージに印加される第1の力のベクトルで、前記3つの線形ステージの少なくとも2つの線形ステージの前記クロスローラベアリングアセンブリは、間に介在している前記円筒ベアリング面に結合している、それぞれの前記ステージプラットフォームと前記ステージ基盤との上の前記対向する平面インタフェース面の第1のアレイを提供し、
前記複数の線形ステージに印加される第2の力のベクトルで、前記3つの線形ステージの少なくとも2つの線形ステージの前記クロスローラベアリングアセンブリは、間に介在している前記円筒ベアリング面に結合している、それぞれの前記ステージプラットフォームと前記ステージ基盤との上の前記対向する平面インタフェース面の第2のアレイを提供し、
前記第2の力のベクトルは、前記第1の力のベクトルとは非平行である、ことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記59)
前記少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、
前記ステージ基盤内の第1のレールチャネルと、
前記ステージプラットフォーム内の第2のレールチャネルと、を含み、
前記第2のレールチャネルは、前記第1のレールチャネルと対向し、かつ、アラインメントされ、
前記第1及び第2のレールチャネルは、対向するインタフェース面の第1のペアを含み、前記第1及び第2のレールチャネルは、対向するインタフェース面の第2のペアを含み、対向するインタフェース面の前記第2のペアは、対向するインタフェース面の前記第1のペアと角度をなしており、
前記複数の円筒ベアリングは、前記円筒ベアリング面で、交互にクロスされる構成で、前記第1及び第2のレールチャネル内に配置されており、対向するインタフェース面の前記第1及び第2のペアの間に結合されている、ことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記60)
対向するインタフェース面の前記第1及び第2のペアは、前記線形軸とアラインメントされ、平行に伸びていることを特徴とする付記59に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記61)
対向するインタフェース面の前記第1及び第2のペアは、前記複数の円筒ベアリングの周りに伸びていることを特徴とする付記59に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記62)
前記少なくとも1つのクロスローラベアリングアセンブリは、第1及び第2のクロスローラベアリングアセンブリを含み、前記アクチュエータは、前記第1及び第2のクロスローラベアリングアセンブリの間に配置されている、ことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記63)
テストアセンブリプラットフォームと結合している機械的テスト装置を備え、前記テストアセンブリプラットフォームは、前記複数の線形ステージの少なくとも1つと結合され、前記テストアセンブリプラットフォームは、前記複数装置アセンブリのマウントステージと結合するように構成されている、ことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記64)
交互にクロスされる構成にある前記複数の円筒ベアリングの2以上は、隣接する円筒ベアリング面に沿って互いに結合し、前記隣接する円筒ベアリング面は互いに直交している、ことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記65)
前記複数の円筒ベアリングのそれぞれは、平面端面を含み、前記円筒ベアリング面は、前記平面端面の間に介在し、前記平面端面の直径は、前記円筒ベアリング面の長さより大きいことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記66)
前記複数の線形ステージの1つの線形ステージの前記ステージプラットフォームは、前記複数の線形ステージの他の前記線形ステージの前記ステージ基盤を含む、ことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記67)
前記アクチュエータは、前記ステージプラットフォームあるいは前記ステージ基盤の1つと固定されており、前記アクチュエータは、前記アクチュエータが固定されている前記ステージプラットフォームあるいは前記ステージ基盤と共に動く、ことを特徴とする付記57に記載の複数自由度サンプルステージアセンブリ。
(付記68)
複数自由度サンプルステージを用いるための方法であって、
サンプルステージ面と結合している複数の線形ステージの1以上の線形ステージを作動し、
前記1以上の線形ステージのそれぞれは、それぞれの線形軸に沿ったステージ基盤に可動なように結合されているステージプラットフォームを含み、作動することは、前記それぞれの線形軸に沿って、少なくとも1つのステージ基盤に対して、少なくとも1つのステージプラットフォームを動かすことを含み、
前記1以上の線形ステージを作動することは、機械的テスト装置を含む1以上の装置と、前記サンプルステージ面をアラインメントすることを含み、
1以上の前記ステージプラットフォームと前記ステージ基盤との間に介在されているクロスローラベアリングアセンブリで、前記複数の線形ステージの前記ステージ基盤に対して、及び、前記線形軸に対して、前記ステージプラットフォームの横方向の並進と傾きを制限し、
前記クロスローラベアリングアセンブリは、交互にクロスされた構成にある複数の円筒ベアリングを含む、ことを特徴とする方法。
(付記69)
横方向の並進と傾きを制限することは、
前記ステージプラットフォームのプラットフォーム平面インタフェース面を、前記複数の円筒ベアリングの円筒ベアリング面と結合し、
前記ステージ基盤の基盤平面インタフェース面を、前記複数の円筒ベアリングの前記円筒ベアリング面と結合することを含む、ことを特徴とする付記68に記載の方法。
(付記70)
横方向の並進と傾きを制限することは、
プラットフォーム及び基盤平面インタフェース面の対向するペアの第1のペアと結合している円筒ベアリング面の第1のアレイと、
プラットフォーム及び基盤平面インタフェース面の前記対向するペアの第2のペアと結合している円筒ベアリング面の第2のアレイであって、インタフェース面の前記第1のペアが、前記円筒ベアリングの前記交互にクロスされる構成に対応するインタフェース面の前記第2のペアと角度をなしている第2のアレイと、によって、プラットフォーム及び基盤平面インタフェース面の対向するペアを、前記複数の円筒ベアリングの円筒ベアリング面に結合することを含む、ことを特徴とする付記68に記載の方法。
(付記71)
横方向の並進と傾きを制限することは、前記クロスローラベアリングアセンブリの1つで、前記複数の線形ステージの前記線形ステージの1つの前記それぞれの線形軸に沿って、前記それぞれのステージ基盤の少なくとも1つに対する、少なくとも1つの前記ステージプラットフォームの動きをガイドすることを含む、ことを特徴とする付記68に記載の方法。
(付記72)
前記サンプルステージ面を1以上の装置とアラインメントすることは、前記複数の線形ステージと結合している1以上の回転あるいは傾きステージで、前記サンプルステージ面を回転し、あるいは、傾けることの1以上を含む、ことを特徴とする付記68に記載の方法。
(付記73)
ステージ基盤と、前記ステージ基盤と可動なように結合しているステージマウントと、前記ステージマウントと結合している1以上のアクチュエータと、を含むステージと、
前記ステージと結合するように構成されている少なくとも1つの機械的テストアセンブリと、
を備え、
前記ステージマウントは、1以上の機械的テスト装置と結合するように構成されているステージインタフェースプロファイルを含み、
前記1以上のアクチュエータは、前記ステージ基盤に対して、前記ステージマウントを動かすように構成されており、
前記少なくとも1つの機械的テストアセンブリは、
機械的テスト装置と、
装置ハウジングを含み、
前記装置ハウジングは、前記ステージインタフェースプロファイルに相補的な装置インタフェースプロファイルを含み、前記少なくとも1つの機械的テストアセンブリは、前記装置インタフェースプロファイルが、前記ステージインタフェースプロファイルと結合されるとき、前記ステージマウントと着脱可能なように結合する、ことを特徴とするモジュール装置アセンブリ。
(付記74)
前記ステージ基盤と前記ステージマウントの間に結合されている1以上のずれセンサを備え、前記1以上のずれセンサは、前記ステージマウントのずれを測定するように構成されている、ことを特徴とする付記73に記載のモジュール装置アセンブリ。
(付記75)
前記少なくとも1つの機械的テストアセンブリは、第1及び第2の機械的テストアセンブリを含み、
前記第1の機械的テストアセンブリは、第1の機械的テスト装置と、前記ステージインタフェースプロファイルに相補的な第1の装置インタフェースプロファイルとを含み、
前記第2の機械的テストアセンブリは、第2の機械的テスト装置と、前記ステージインタフェースプロファイルに相補的な第2の装置インタフェースプロファイルを含む、ことを特徴とする付記73に記載のモジュール装置アセンブリ。
(付記76)
たわみステージに結合している線形ステージを備え、前記線形ステージは、前記たわみステージと、前記少なくとも1つの機械的テストアセンブリを動かすように構成されている、ことを特徴とする付記73に記載のモジュール装置アセンブリ。
(付記77)
前記たわみステージは、前記ステージ基盤と前記ステージマウントの間に結合されている1以上のばねを含み、前記1以上のばねは、単一軸方向に、前記ステージマウントの動きを制限する、ことを特徴とする付記73に記載のモジュール装置アセンブリ。

Claims (13)

  1. 複数装置アセンブリのチャンバ内での作動のために構成され、前記複数装置アセンブリの各装置が、作業領域を有し、前記作業領域は、前記複数装置アセンブリがアクセス可能な局所一致領域を規定する、テストアセンブリであって、
    前記複数装置アセンブリのマウントステージと結合するよう構成されているテストアセンブリプラットフォームと、
    前記テストアセンブリプラットフォームと結合し、サンプルと結合し、テストするように構成されている機械的テスト装置と、
    前記テストアセンブリプラットフォームと結合している複数自由度サンプルステージアセンブリと、を備え、
    前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、
    サンプルステージ面と、
    前記テストアセンブリプラットフォームと直列に結合している複数の線形ステージと、
    回転ステージと、あるいは、
    傾きステージとの1以上を含み、
    前記サンプルは前記サンプルステージ面上にあり、
    前記回転及び傾きステージの1以上は、前記サンプルステージ面と、前記テストアセンブリプラットフォームとの間に結合され、
    前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、前記複数の線形ステージと、回転及び傾きステージの1以上との動きの組み合わせにより、前記局所一致領域内の前記サンプルステージ面を、前記局所一致領域内の前記作業領域のそれぞれの方向に向けるように構成されており、
    前記テストアセンブリプラットフォームが、前記複数装置アセンブリの前記マウントステージに結合されている実装された構成においては、前記機械的テスト装置と前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、前記複数装置アセンブリのチャンバの壁から離れて配置されていることを特徴とするテストアセンブリ。
  2. 前記回転ステージは、回転ステージ基盤と可動なように結合している回転ステージプラットフォームを含み、前記傾きステージは、傾きステージ基盤と可動なように結合している傾きステージプラットフォームを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のテストアセンブリ。
  3. 前記回転及び傾きステージを含む回転及び傾きアセンブリを備え、前記回転及び傾きアセンブリは、前記複数の線形ステージと結合し、前記回転及び傾きアセンブリは、
    前記複数の線形ステージに結合している前記回転ステージ基盤と、
    前記回転ステージ基盤と可動なように結合し、前記回転ステージプラットフォームと前記傾きステージ基盤とを含む回転スピンドルと、
    前記回転スピンドルと可動なように結合している傾きスピンドルと、を含む、ことを特徴とする請求項2に記載のテストアセンブリ。
  4. 前記回転ステージと前記傾きステージの少なくとも1つは、1以上のモータを含み、前記1以上のモータのそれぞれは、
    前記回転ステージプラットフォームあるいは前記傾きステージプラットフォームの1つを、それぞれの前記回転ステージ基盤あるいは前記傾きステージ基盤に対し、第1の方向に動かすように構成されている第1のモータ素子と、
    前記回転ステージプラットフォームあるいは前記傾きステージプラットフォームの1つを、それぞれの前記回転ステージ基盤あるいは前記傾きステージ基盤に対し、第2の方向に動かすように構成され、前記第2の方向は前記第1の方向と対向する第2のモータ素子と、
    前記第1及び第2のモータ素子の間に結合され、前記回転、あるいは、傾きステージプラットフォーム、あるいは、前記回転、あるいは、傾きステージ基盤の1つに可動なように結合されている、前記第1及び第2のモータ素子の動きを前記回転、あるいは、傾きステージプラットフォームに伝達する結合面であるドライブシューと、を含むことを特徴とする請求項2に記載のテストアセンブリ。
  5. 前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、複数装置アセンブリのチャンバの壁から隔離されていることを特徴とする請求項1に記載のテストアセンブリ。
  6. 前記傾きステージは、傾きの動き範囲を含み、前記回転ステージは、回転の動き範囲を含み、前記傾き及び回転ステージは、前記サンプルステージ面が、前記局所一致領域内の前記作業領域のそれぞれの方向に向けられている間、それぞれの前記傾き及び回転の動き範囲にわたって動作可能であることを特徴とする請求項1に記載のテストアセンブリ。
  7. 複数の装置を有する複数装置アセンブリのチャンバ内での作動のために構成されたテストアセンブリであって、
    前記複数装置アセンブリのマウントステージと結合するよう構成されており、前記マウントステージに対して移動可能なテストアセンブリプラットフォームと、
    前記テストアセンブリプラットフォームと結合し、サンプルと結合し、テストするように構成されている機械的テスト装置と、
    前記テストアセンブリプラットフォームと結合している複数自由度サンプルステージアセンブリと、を備え、
    前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、
    サンプルステージ面と、
    前記テストアセンブリプラットフォームと直列に結合している複数の線形ステージと、
    回転ステージと、あるいは、
    傾きステージとの1以上を含み、
    前記サンプルは前記サンプルステージ面上にあり、
    前記回転及び傾きステージの1以上は、前記サンプルステージ面と、前記テストアセンブリプラットフォームとの間に結合され、
    前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、前記複数の線形ステージと、回転及び傾きステージの1以上との動きの組み合わせにより、前記サンプルステージ面を、前記複数装置アセンブリの前記複数の装置に対してそれぞれの方向に向けるように構成されており、
    前記テストアセンブリプラットフォームは、前記複数装置アセンブリの前記複数の装置に対して、前記サンプルステージ面と前記機械的テスト装置との両方をそれぞれの方向に向けるように構成されており、
    前記テストアセンブリプラットフォームが、前記複数装置アセンブリの前記マウントステージに結合されている実装された構成においては、前記機械的テスト装置と前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、前記複数装置アセンブリのチャンバの壁から離れて配置されていることを特徴とするテストアセンブリ。
  8. 前記回転ステージは、回転ステージ基盤と可動なように結合している回転ステージプラットフォームを含み、前記傾きステージは、傾きステージ基盤と可動なように結合している傾きステージプラットフォームを含む、ことを特徴とする請求項7に記載のテストアセンブリ。
  9. 前記回転及び傾きステージを含む回転及び傾きアセンブリを備え、前記回転及び傾きアセンブリは、前記複数の線形ステージと結合し、前記回転及び傾きアセンブリは、
    前記複数の線形ステージに結合している前記回転ステージ基盤と、
    前記回転ステージ基盤と可動なように結合し、前記回転ステージプラットフォームと前記傾きステージ基盤とを含む回転スピンドルと、
    前記回転スピンドルと可動なように結合している傾きスピンドルと、を含む、ことを特徴とする請求項8に記載のテストアセンブリ。
  10. 前記回転ステージと前記傾きステージの少なくとも1つは、1以上のモータを含み、前記1以上のモータのそれぞれは、
    前記回転ステージプラットフォームあるいは前記傾きステージプラットフォームの1つを、それぞれの前記回転ステージ基盤あるいは前記傾きステージ基盤に対し、第1の方向に動かすように構成されている第1のモータ素子と、
    前記回転ステージプラットフォームあるいは前記傾きステージプラットフォームの1つを、それぞれの前記回転ステージ基盤あるいは前記傾きステージ基盤に対し、第2の方向に動かすように構成され、前記第2の方向は前記第1の方向と対向する第2のモータ素子と、
    前記第1及び第2のモータ素子の間に結合され、前記回転、あるいは、傾きステージプラットフォーム、あるいは、前記回転、あるいは、傾きステージ基盤の1つに可動なように結合されている、前記第1及び第2のモータ素子の動きを前記回転、あるいは、傾きステージプラットフォームに伝達する結合面であるドライブシューと、を含むことを特徴とする請求項8に記載のテストアセンブリ。
  11. 前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、複数装置アセンブリのチャンバの壁から隔離されていることを特徴とする請求項7に記載のテストアセンブリ。
  12. 前記複数自由度サンプルステージアセンブリは、前記線形ステージと1以上の回転あるいは傾きステージとの組み合わせによって、局所一致領域内で、前記サンプルステージ面をそれぞれの方向に向けるように構成されており、前記局所一致領域は、前記複数装置アセンブリの前記複数の装置の複数の作業領域を含む、ことを特徴とする請求項7に記載のテストアセンブリ。
  13. 前記傾きステージは、傾きの動き範囲を含み、前記回転ステージは、回転の動き範囲を含み、前記傾き及び回転ステージは、前記サンプルステージ面が、前記局所一致領域内の前記作業領域のそれぞれの方向に向けられている間、それぞれの前記傾き及び回転の動き範囲にわたって動作可能であることを特徴とする請求項12に記載のテストアセンブリ。
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