JP6744475B2

JP6744475B2 - 画像化を行う装置および方法

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Publication number: JP6744475B2
Application number: JP2019500584A
Authority: JP
Inventors: ラルフウィリアム・カーター; コンノリーケビン
Original assignee: サザン・リサーチ・インスティテュート
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2037-07-10
Also published as: EP3482411A4; US10379333B2; EP3482411B1; WO2018009937A1; US20180011304A1; EP3482411A1; JP2019523401A

Description

本発明は、特徴部について複数の画像を時間の経過を伴って(over time、異なる時刻に、順次）異なる温度のもとに取得することを容易にする装置および方法に関する。

多くのデバイスが、互いに接続された複数の部品を有しており、それら部品は、互いに異なる複数の熱膨張係数を有する。この種の複数の部品が温度変化を受けると、前記複数の異なる部品が互いに異なる率で膨張または収縮する結果、ストレス(stress、応力、熱応力）が発生する。このことが原因となり、いくつかの部品に、亀裂、破断、または、他の種類の変形であってそれら部品が予定通りに機能する能力に悪影響を与えるように行われるものが発生する程度までに過大な歪み（excessively strained)が発生することがあり得る。

一例として、図１Ａには、フリップ・チップ１が示されており、そのフリップ・チップ１は、破壊抑制チップ接続部（controlled collapse chip connection）またはそれの頭字語であるＣ４としても知られており、そのフリップ・チップ１により、ＩＣダイ２（integrated circuit die、集積回路ダイ、集積回路用の半導体チップ）が、複数のはんだバンプ（solder bumps、はんだ隆起部）４により配線基板(interconnecting substrate)３に電気的に接続される。それらはんだバンプ４は、ＩＣダイ２を配線基板３に複数の金属パッド５および６を通過するように電気的に接続する。複数のはんだバンプ４は、さらに、ＩＣダイ２を配線基板３に機械的に接合することを支援する。シリコン製のＩＣダイ２と配線基板３との間での過大な熱膨張率差のために、大きな熱ストレスが、当該パッケージ（the package）内に、特に、複数の小さいはんだバンプ４内に誘起されることになる。アンダーフィル(underfill、封止樹脂）７が、典型的に、前記複数の部品を互いに機械的に接合することを支援するという目的と、複数のはんだパンプ４内の熱ストレスを軽減するという目的とのために、ＩＣダイ２と配線基板３との間の隙間を充填するために提供される。そのアンダーフィル７は、典型的には、ポリマー材料（例えば、充填エポキシ）である。

電気デバイスおよび機械デバイスの開発中、それらデバイスの電気的および／または機械的な完全性(integrity)が多くの想定された作動環境に亘って維持されることを確保するためにそれらデバイスについて試験を行うことが習慣化されている。例えば、フリップ・チップの開発中、複数のはんだバンプ４が、電気的相互接続をダイ２と配線基板３との間に信頼して提供できるほどに十分に当該バンプ４の構造を維持するか否かを判断することを目的として、当該デバイス（the device）の想定作動範囲に亘って当該デバイスが周期的な温度変化を受けるかもしれない。そのような試験は、広い技術の範囲に亘り、複数のデバイスにとって不可欠である。

一実施態様によれば、標本(specimen、試験片、被検体など）を画像化する(imaging、視覚化する、可視化する、撮像する）装置であって複数の要素を含むものが提供され、それら要素は：上面と、下面と、それら上面および下面の間を貫通するように延びる穴部とを含むサブストレートであって、前記上面は、少なくとも部分的に前記穴部の外周に位置するゾーンを有し、そのゾーンは、前記標本を支持するように構成されるものと；前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置されるヒータであって、前記標本が前記サブストレート上に支持される状態で、前記標本を加熱するように構成されるものと；レンズを含む光学顕微鏡であって、前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に配置され、前記レンズは、前記サブストレート内の穴部に至り、かつ、その穴部を貫通する非遮蔽視線を有するものと；上面と、下面と、それら上面および下面を貫通するように延びる貫通開口部とを含む断熱プラットフォームであって、前記サブストレートの下面は、当該断熱プラットフォームと前記サブストレートとの間にエアが流れることが許容されるように当該断熱プラットフォーム上に支持され、前記貫通開口部は、前記光学顕微鏡のレンズに前記非遮蔽視線を提供するものとである。

いくつかの実施態様によれば、当該装置が、前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置されるハウジングを含み、前記ヒータは、前記ハウジングが前記サブストレートの上面の前記ゾーンを包囲する状態で前記ハウジングの内側に配置される。

いくつかの実施態様によれば、当該チャンバ(the chamber、前記ハウジング）がカバーを含み、そのカバーは、当該チャンバの上端部上に配置され、そのカバーは、前記チャンバの上端部を包囲する。前記カバーは、エアが前記チャンバから、当該装置の回りに位置する周辺環境に流出することを許容するエア・ベントを含んでもよい。一実施態様によれば、前記エア・ベントは、前記チャンバから流出するエアの流れを変更するように調整可能である。

いくつかの実施態様によれば、前記ゾーンが、前記サブストレートの上面内の凹部によって少なくとも部分的に包囲される。

いくつかの実施態様によれば、前記サブストレートの下面が、前記ヒータの発熱時に前記レンズと前記サブストレートの下面との間の平均エア温度が実質的に一定に維持されるように、エアが前記断熱プラットフォームと前記サブストレートとの間を自然に流れることが許容されるように、前記断熱プラットフォーム上に支持される。

いくつかの実施態様によれば、当該装置が、前記断熱プラットフォームの下面の下方において垂直方向に配置されたファンを含み、そのファンは、前記レンズと前記サブストレートの下面との間のエリア内に強制エア流を生起するように構成される。

いくつかの実施態様によれば、前記サブストレートが、低熱膨張係数を有する材料より成る。いくつかの実施態様によれば、前記材料が、２×１０^−６／℃以下の熱膨張係数を有する。

一実施態様によれば、標本内に位置する特徴部を画像化する方法であって複数の工程を含むものが提供され、それら工程は：前記標本をサブストレートの上面に載置する載置工程であって、前記サブストレートは、下面と、当該サブストレートの上面と下面との間を貫通するように延びる穴部とを有し、前記標本は、前記特徴部が前記穴部の上方を覆うように留置される(reside、載置される）ように、前記サブストレート上に位置決めされるものと：レンズを有する光学顕微鏡を前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に、前記レンズと前記特徴部との間に非遮蔽視線が存在するように位置決めする位置決め工程と：前記標本を複数の異なる温度に加熱し、前記光学顕微鏡を用いて前記標本の画像を前記複数の異なる温度のもとに取得する加熱・取得工程とである。

一実施態様によれば、前記標本が、サイド・エッジ（a side edge、サイド部、側部、側面）を有し、その標本が前記サブストレートの上面上に配置されるときに、前記サイド・エッジ（the side edge、サイド部、側部、側面）が、前記サブストレートの上面内の凹部の上方を覆うように保持される。

一実施態様によれば、前記標本の加熱中に、前記光学顕微鏡のレンズと前記サブストレートの下面との間の平均エア温度が実質的に一定に維持される。

それら実施態様および他のいくつかの実施態様は、発明の詳細な説明の欄および複数枚の添付図面においてより完全に説明される。

図１Ａは、フリップ・チップ・デバイスの側面断面図である。

図１Ｂは、図１Ａに示すフリップ・チップ・デバイスの断面図であって図１ＡにおけるＡ−Ａ線に沿って取られたものである。

図２は、標本を画像化する装置であって一実施態様に従うものを斜めから見た場合の側面断面図である。

図３Ａは、一実施態様に従う低熱膨張サブストレートである。

図３Ｂは、図２Ａの低熱膨張サブストレート上に位置決めされたフリップ・チップ・デバイスを示す。

図４Ａは、別の実施態様に従う低熱膨張サブストレートである。

図４Ｂは、図４Ａの低熱膨張サブストレート上に位置決めされたフリップ・チップ・デバイスを示す。

図５は、一実施態様に従い、断熱プラットフォーム上に支持された低熱膨張サブストレートを示す。

図６Ａは、一実施態様に従う断熱プラットフォームを示す。

図６Ｂは、別の実施態様に従う断熱プラットフォームを示す。

図７は、特徴部を画像化する方法であって一実施態様に従うもののフローチャートである。

図２は、一実施態様に従い、標本（specimen、試験片、被検体）を画像化するための装置１０を斜めから見た場合の側面断面図である。この装置１０は、上面１２ａと下面１２ｂとを有する低熱膨張型のサブストレート(substrate、基板）１２を有する。そのサブストレート１２は、上面１２ａと下面１２ｂとの間を貫通して延びる貫通穴としての穴部１３を有する。その穴部１３を包囲するゾーン１４が、画像化されるべき標本を支持することに適合するように構成される。イメージング・デバイス(imaging device、画像化デバイス、撮像デバイス）１６が、サブストレート１２内の穴部１３に至り、かつ、その穴部１３を貫通する非遮蔽(unobstructed、他のものによって遮られない)視線を有するように、サブストレート１２の下面１２ｂの下方において垂直方向に配置される。いくつかの実施態様によれば、イメージング・デバイス１６は、レンズ１７を有する光学顕微鏡であり、そのレンズ１７は、サブストレート１２内の穴部１３に至り、かつ、その穴部１３を貫通する非遮蔽(unobstructed、他のものによって遮られない)視線を当該レンズ１７が有するように、サブストレート１２の下面１２ｂの下方において垂直方向に配置される。

ヒータ１８が、サブストレート１２の上面１２ａの上方において垂直方向に配置される。このヒータ１８は、当該装置１０の使用中、ゾーン１４上に支持された標本を加熱するように、サブストレート１２のゾーン１４に熱を与えるように構成される。このヒータ１８は、例えば、抵抗加熱ヒータまたは赤外線ヒータであってもよい。後に詳述するように、使用中、標本内に位置する注目特徴部（feature of interest、関心の対象となる特徴部）が穴部１３の上方を覆うように位置決めされ、それにより、非遮蔽視線がレンズ１７と前記特徴部との間に提供されるように、前記標本がサブストレート１２の上面１２ａ上に支持される。

一実施態様によれば、低熱膨張型のサブストレート１２が、図２および図５に示すように、断熱(heat insulating)プラットフォーム(platform、基台）２０上に支持される。その断熱プラットフォーム２０は、ヒータ１８から、レンズ１７とサブストレート１２の下面１２ｂとの間の領域（region）への熱の移動を最小限にするために断熱材料から構成される。この断熱プラットフォーム２０は、中央の貫通開口部２１を有し、その貫通開口部２１は、レンズ１７に、サブストレート１２内の穴部１３に至り、かつ、その穴部１３を貫通する前記非遮蔽視線を提供する。サブストレート１２は、断熱プラットフォーム２０とサブストレート１２との間をエアが流れることが許容されるように、断熱プラットフォーム２０上に支持される。図２，図５，図６Ａおよび図６Ｂの実施態様においては、複数本の放射状(radially oriented、半径方向に延びる）貫通路２２が、断熱プラットフォーム２０の境界面に沿って(about the perimeter of the heat insulating platform 20、断熱プラットフォーム２０の内部に）提供され、それにより、エアが貫通開口部２１を上昇し、複数本の貫通路２２に沿って外向きに流れるように循環することが可能となる。図６Ａの実施態様においては、低熱膨張型のサブストレート１２が、７本の放射状(radially oriented、半径方向に延びる）貫通路２２が存在する状態で、断熱プラットフォーム２０のうちの７個の支持部２３上に載置される。図６Ｂの実施態様においては、低熱膨張型のサブストレート１２が、３本の放射状貫通路２２が存在する状態で、断熱プラットフォーム２０のうちの３個の支持部２３上に載置される。

いくつかの実施態様によれば、サブストレート１２の下面１２ｂが、サブストレート１２の上面１２ａ上に位置する標本を加熱するためにヒータ１８が作動させられているときに、レンズ１７とサブストレート１２の下面１２ｂとの間の平均エア温度が実質的に一定に維持されるように、エアが断熱プラットフォーム２０とサブストレート１２との間を自然に流れる自然エア流が許容されるように断熱プラットフォーム２０上に支持される。別のいくつかの実施態様によれば、ヒータ１８が前記標本を加熱するように作動させられている期間中、前記自然エア流が原因となり、レンズ１７と下面１２ｂとの間の平均エア温度が、前記周辺環境の平均エア温度に対して、最高で華氏１０度の温度で上下にずれる範囲内の温度、望ましくは、最高で華氏５度の温度で上下にずれる範囲内の温度に維持される。

別のいくつかの実施態様によれば、当該装置１０が、さらに、少なくとも１つのファン（図示しない）を有しており、そのファンは、断熱プラットフォーム２０の下面２０ｂの下方において垂直方向に配置される。作動においては、ヒータ１８が前記標本を加熱するように作動させられるとき、レンズ１７とサブストレート１２の下面１２ｂとの間のエリア内のエア温度を実質的に一定に維持することを支援するために、前記ファンが、レンズ１７とサブストレート１２の下面１２ｂとの間の前記エリア内に強制的に流入させられる強制エア流を生起する。いくつかの実施態様によれば、前記周辺環境が部屋(a room)のような包囲体（an enclosure）であってその内部に当該装置１０が配置される状態で、ヒータ１８が前記標本を加熱するように作動させられる間、前記強制エア流が原因となり、レンズ１７と下面１２ｂとの間の平均エア温度が、前記周辺環境の平均エア温度に対して、最高で華氏１０度の温度で上下にずれる範囲内の温度、望ましくは、最高で華氏５度の温度で上下にずれる範囲内の温度に維持される。このような事例においては、前記周囲環境が、そのような包囲体の内部の、容積を有する空間である。

一実施態様によれば、低熱膨張型のサブストレート１２が、約６×１０^−７／°Ｃの熱膨張係数を有する石英(quartz)を含有する。このサブストレート１２は、他の材料を含有してもよく、その材料は、例えば、セラミック（例えば、ZERODUR（登録商標））、ファイバーグラス化合物、溶融石英(fused silica、石英ガラス）および合金(metal alloy)であって所定の温度で低熱膨張係数を有するように調製されたものなどである。本書類において使用される「低熱膨張係数」という用語は、２×１０^−６／°Ｃ以下の熱膨張係数を意味する。

一実施態様によれば、低熱膨張型のサブストレート１２が、約４．０インチの直径と、約０．５インチの厚さとを有し、穴部１３は、約０．２５インチの直径を有する。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、いくつかの実施態様によれば、標本を支持するゾーン(specimen support zone、標本支持ゾーン、標本のための支持ゾーン、標本支持領域）１４が、サブストレート１２の上面１２ａ内に形成された凹部(recess、リセス、凹み、溝）１１により少なくとも部分的に(at least partially、１周分の周長または１周分より短い周長で）包囲される。図３Ａおよび図３Ｂに示す実施態様においては、凹部１１が、円形状を成して穴部１３の外周を全周的に(completely、１周分の周長で)包囲している。図３Ｂに示すように、標本３０の下側エッジ(bottom edge、ボトム部、下部、底部、下面、底面）３４のうちの少なくとも一部分が穴部１３の上方を覆うように留置される(reside、配置される、保持される）状態で、標本３０が支持ゾーン１４上に配置されている。後に詳述するように、画像化されるべき特徴部は、穴部１３を覆うように配置された標本３０の下側エッジ３４の前記一部分の上に露出する状態で配置される。図３Ｂに示すように、サブストレート１２は、標本３０の下側エッジ３４のうちの複数の部分(portion、外側部分）３４ａおよび３４ｂが凹部１１を覆うように配置されるように構成される。

標本３０の加熱中、いくつかの事例においては、下側エッジ３４の外側部分３４ａおよび外側部分３４ｂが下向きの歪み部や曲がり部を有するかもしれない。サブストレート１２の上面１２ａ内に凹部１１が存在しないと、前記曲がり部が存在する結果、下側エッジ３４のうちの中央部が穴部１３から上方に離れる向きに隆起することになる。このことは、画像化されるべき特徴部と光学顕微鏡１８のレンズ１７との間の距離が標本３０の温度が変化するにつれて変化するという理由で、高品質の画像を取得するという光学顕微鏡１８の能力に悪影響を及ぼすことになる。凹部１１により、標本３０の下側エッジ３４の下方に空間が、標本３０が加熱される際に外側部分３４ａおよび３４ｂを収容するために提供される。このことは、有利なことに、加熱工程中、外側部分３４ａおよび３４ｂがサブストレート１２の上面１２ａに接触することが防止される。図３Ａおよび図３Ｂの実施態様においては、支持ゾーン１４を完全に包囲する凹部の使用により、標本３０をサブストレート１２上に配置する作業の自由度が向上する。

理解されることは、前記凹部は、種々の形状のうちの任意のものを採用してもよいということである。さらに理解されることは、２以上の凹部が提供されてもよいということである。例えば、図４Ａおよび図４Ｂの実施態様においては、各々、半径方向に延びる２つの長手状の凹部３２ａおよび３２ｂがサブストレート１２の上面１２ａ内に形成される。この種の実施態様においては、図４Ｂに示すように、標本３０の下側エッジ３４の外側部分３４ａおよび３４ｂが、それぞれ、凹部３２ａおよび３２ｂを覆うように留置される。

支持ゾーン１４および上述の１または２以上の凹部(the one or more recesses、凹部１１または凹部３２ａおよび３２ｂ)であって少なくとも部分的に支持ゾーン１４を包囲するもののそれぞれの相対的な(relative、標本に対して相対的な）サイズおよび形状は、サブストレート１２上に支持されるべき標本のサイズおよび形状に応じて異なってもよい。いくつかの実施態様によれば、穴部１３の外周と前記凹部の内側エッジ(inner edge、内側縁）との間の半径方向距離（radial distance）ｄ１が、０．１インチから０．５インチまでの範囲内にある。さらに、いくつかの実施態様によれば、前記１または２以上の凹部が、それぞれ、約０．１インチから約０．２インチまでの範囲内の深さを有してもよい。

再び図２を参照するに、いくつかの実施態様によれば、当該装置１０が、さらに、サブストレート１２の上面１２ａの上方において垂直方向に配置されるハウジング４０を有する。そのハウジング４０は、サブストレート１２の上面１２ａのうちの一部分であって、画像化されるべき標本３０を支持するように設定される(designated、指定される、割り当てられる）ものを部分的にまたは完全に包囲してもよい。いくつかの実施態様によれば、ヒータ１８が、ハウジング４０によって形成されたチェンバ４１内に配置される。図２の実施態様においては、ヒータ１８が、抵抗加熱ヒータであって、ハウジング４０の内壁により埋め込まれているか、または他の方法でハウジング４０の内壁により支持されているものである。いくつかの実施態様によれば、ハウジング４０の下側部４３が、図２に示すように、サブストレート１２の上面１２ａ上に直かに支持されている。

いくつかの実施態様によれば、ハウジング４０が、カバー５０を有しており、そのカバー５０は、ハウジング４０のうち、チェンバ４１を包囲する(enclose、閉塞する）上端部４４上に配置されている。カバー５０は、エア・ベント(air vent、エア抜き穴、換気口）５２を有しており、そのエア・ベント５２により、標本３０の加熱中、高温エアがハウジング４０から前記周辺環境へ流出することが許容される。いくつかの実施態様によれば、エア・ベント５２が、ハウジング４０から流出する高温エアの流れの変更を可能にするために調整可能である。

チャンバ４１内の温度は、温度制御装置１９の使用により制御される。チャンバ４１内の温度は、チェンバ４１内に配置される１または複数の温度センサ６０であって温度コントローラ１９と通信するものの使用により、目標温度に維持されるか、または、異なる複数の温度の間を周期的に変更されてもよい。

いくつかの実施態様によれば、光学顕微鏡１６のうちの側方(lateral、半径方向）位置および軸方向位置のいずれかまたは両方が固定される。すなわち、光学顕微鏡１６は、サブストレート１２に対して左右に移動しないか、および／または、サブストレート１２に対して軸方向に接近することも離間することもないのである。この理由のため、いくつかの実施態様によれば、サブストレート１２、またはそのサブストレート１２を支持する断熱プラットフォーム２０が、ｘ，ｙおよびｚ座標軸のうちの１つの軸または複数軸において調整可能のうちの１軸または複数軸において調整可能な調整台（adjustment stage、調整ステージ）７０上に載置されるかまたは他の方法で調整台７０に固定されてもよい。一実施態様によれば、図２に示すように、調整台７０は、その調整台７０の位置を高精度で正確に変化させることが可能なｘｙｚ軸マイクロメータ・システム７２を備えている。

いくつかの実施態様によれば、光学顕微鏡１６のうちの側方(lateral、半径方向）位置および軸方向位置のいずれか一方または両方が調整可能である(adjustable、移動可能である）。この種の実施態様においては、調整台７０を省略してもよし、または、調整台７０を、移動可能な(movable、調整台７０に対して移動可能な）光学顕微鏡１６と組み合わせて(in conjunction with、調整台７０とは別物として)用い、それにより、光学顕微鏡１６のレンズ１７を、画像化されるべき特徴部がサブストレート１２内の穴部１３を覆うように配置されるように、その特徴部に対して適切に整列し(alignment、位置合わせし）てもよい。

標本内に位置する特徴部を画像化する方法が、前記特徴部が穴部１３を覆うように留置されるように、その標本３０を低熱膨張型のサブストレート１２の上面１２ａ上に載置することによって達成されてもよい（図７中、ステップ１００）。上述のように、標本３０は、図１Ａに示されているものの如きフリップ・チップ・デバイス１を含んでもよく、このとき、画像化されるべき特徴部は、複数のはんだバンプ４のうちの１つまたは２以上のものである。実際には、前記フリップ・チップの切断後に複数のはんだバンプ４のうちの１つまたは２以上のもののそれぞれのうちの少なくとも一部分が標本３０の下側エッジ３４に留置されるように、前記フリップ・チップは、例えば、そのフリップ・チップの幅方向に沿って切断される。図１Ｂの例においては、前記特徴部が、２つのはんだバンプ４であって互いに隣接して留置されるものを含んでいる。前記フリップ・チップの切断後、下側エッジ３４は、典型的には、平滑で平坦な表面(a smooth and flat surface、平滑で平坦な一表面）を取得するために研磨される。その後、標本３０は、図１Ｂに示すように、前記複数のはんだバンプであって画像化の対象となるもの（the solder bumps of interest）がサブストレート１２内の穴部１３を覆うように留置されるように、サブストレート１２の上面１２ａ上に載置される。

標本３０がサブストレート１２に適切に位置決めされた状態で、当該装置１０は、非遮蔽視線がレンズ１７と複数のはんだバンプ４との間に存在するようにレンズ１７をサブストレート１２の下面１２ｂの下方において垂直方向に配置するために、調整される(adjusted、較正される）（図７中、ステップ１０１）。上述のように、異なる複数の実施態様によれば、これ(this、このステップ、この調整工程）は、動き（movement、変位）をサブストレート１２に付与すること（例えば、上述の如き調整台を使用することにより）、動き（movement、変位）を光学顕微鏡１６に付与すること、または、動き（movement、変位）をサブストレート１２と光学顕微鏡１６との両方に付与することにより、達成可能である。光学顕微鏡１６のレンズ１７と複数のはんだバンプ４とが適切に整列されると、フリップ・チップ１が、ヒータ１８を用いて、複数の異なる温度に加熱され、それと並行して、複数のはんだバンプ４の複数の画像が、光学顕微鏡１６を用いて、複数の異なる温度のもとに取得される（図７中、ステップ１０２）。その後、デジタル画像相関法(digital image correlation、デジタル画像間の比較から画像化対象の各部位の変位を求めてその画像化対象の変形や歪みの分布を解析する方法)を実施するソフトウェアを用いることにより、複数のはんだバンプ４の歪み応答(strain response、温度変化に対する画像化対象の各部位の歪み応答）が、光学顕微鏡１６により取得された複数の画像を用いて検出されてもよい（図７中、ステップ１０３）。

上述のように、いくつかの実施態様によれば、前記標本３０の加熱中、光学顕微鏡１６のレンズ１７とサブストレート１２の下面１２ｂとの間の平均エア温度が実質的に一定に維持される。このことは、前述のように、エアの自然流または強制流により達成してもよい。

上述の種々の実施態様においては、サブストレート１２の下面１２ｂの下方に光学顕微鏡１８を配置することにより、その光学顕微鏡１８が、歪みなしで複数の画像を取得することが可能となり、そのような歪みは、仮に、光学顕微鏡１８が、サブストレート１２の上面１２ａの上方において、画像化されるべき特徴部を下方に見るように配置されていたら、レンズ１７と画像化されるべき特徴部との間に存在するエア温度勾配が原因で発生することになるものである。

以上、本発明を複数の具体的な実施態様に関連して図面および文章で説明したが、本発明は、説明された複数の詳細事項に限定されることを意図されておらず、なぜなら、種々の変更を、本発明の主旨からいかなる点でも逸脱することなく行ってもよいからである。説明された複数の実施態様は、発明のいくつかの原理を最良に説明することを目的として選択されており、本発明の範囲を限定する意図は一切有しない。
本発明によれば、下記の複数の態様が得られる。
（態様１）
標本を画像化するために用いられる装置であって、
サブストレートを含み、そのサブストレートは、上面と、下面と、それら上面および下面の間を貫通するように延びる穴部とを含み、前記上面は、少なくとも部分的に前記穴部の外周に位置するゾーンを有し、そのゾーンは、前記穴部の上方を覆うように前記標本を支持するように構成され、そのゾーンは、当該サブストレートの上面内の凹部によって少なくとも部分的に包囲される装置。
（態様２）
さらに、断熱プラットフォームを含み、その断熱プラットフォームは、上面と、下面と、それら上面および下面を貫通するように延びる貫通開口部とを含み、前記サブストレートの下面のうちの少なくとも一部は、前記断熱プラットフォームと前記サブストレートとの間にエアが流れることが許容されるように前記断熱プラットフォーム上に支持され、前記貫通開口部は、前記サブストレート内の穴部に至り、かつ、その穴部を貫通する非遮蔽視線を提供する態様１に記載の装置。
（態様３）
さらに、ヒータを含み、そのヒータは、前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置され、そのヒータは、前記標本が前記サブストレート上に支持される状態で、前記標本を加熱するように構成される態様１に記載の装置。
（態様４）
さらに、ヒータを含み、そのヒータは、前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置され、そのヒータは、前記標本が前記サブストレート上に支持される状態で、前記標本を加熱するように構成される態様２に記載の装置。
（態様５）
さらに、イメージング・デバイスを含み、そのイメージング・デバイスは、前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に配置され、前記イメージング・デバイスは、前記サブストレート内の穴部に至り、かつ、その穴部を貫通する非遮蔽視線を有する態様１に記載の装置。
（態様６）
さらに、イメージング・デバイスを含み、そのイメージング・デバイスは、前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に配置され、前記イメージング・デバイスは、前記サブストレート内の穴部に至り、かつ、その穴部を貫通する非遮蔽視線を有する態様４に記載の装置。
（態様７）
さらに、ハウジングを含み、そのハウジングは、前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置され、前記ヒータは、前記ハウジングが前記サブストレートの上面の前記ゾーンを包囲する状態で前記ハウジング内に配置される態様３に記載の装置。
（態様８）
前記ハウジングは、カバーを含み、そのカバーは、前記ハウジングの上端部上に配置され、そのカバーは、前記ハウジングの上端部を包囲する態様７に記載の装置。
（態様９）
前記カバーは、エアが前記ハウジングから周辺環境に流出することを許容するエア・ベントを含む態様８に記載の装置。
（態様１０）
前記エア・ベントは、前記ハウジングから流出するエアの流れを変更するように調整可能である態様９に記載の装置。
（態様１１）
前記ハウジングは、前記サブストレートの上面上に支持される下端部を有する態様７に記載の装置。
（態様１２）
前記ゾーンは、実質的に平面状を成している態様１に記載の装置。
（態様１３）
前記凹部は、前記ゾーンから半径方向外向きに延び出す長手状凹部である態様１に記載の装置。
（態様１４）
前記サブストレートの下面は、前記ヒータの発熱時に、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間の平均エア温度が実質的に一定に維持されるように、エアが前記断熱プラットフォームと前記サブストレートとの間を自然に流れることが許容されるように、前記断熱プラットフォーム上に支持される態様６に記載の装置。
（態様１５）
前記サブストレートは、低熱膨張係数を有する材料より成る態様１に記載の装置。
（態様１６）
前記材料は、２×１０ ^−６／℃以下の熱膨張係数を有する態様１５に記載の装置。
（態様１７）
前記サブストレートは、石英を含有する態様１に記載の装置。
（態様１８）
さらに、前記断熱プラットフォームの下面の下方において垂直方向に配置されるファンを含み、そのファンは、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間のエリア内に強制エア流を生起するように構成される態様５に記載の装置。
（態様１９）
前記穴部の外周と前記凹部の内側エッジとの間の半径方向距離は、０．１インチと０．５インチとの間の範囲内にある態様１に記載の装置。
（態様２０）
前記凹部は、０．１インチと０．２インチとの間の範囲内にある深さを有する態様１に記載の装置。
（態様２１）
標本内に位置する特徴部を画像化する方法であって、
前記標本をサブストレートの上面上に載置する載置工程であって、前記サブストレートは、前記上面と、下面と、当該サブストレートの上面と下面との間を貫通するように延びる穴部とを有し、前記標本は、前記特徴部が前記穴部の上方を覆うように留置されるように、前記サブストレート上に位置決めされるものと、
イメージング・デバイスを、当該イメージング・デバイスと前記特徴部との間に非遮蔽視線が存在するように、前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に位置決めする位置決め工程と、
前記標本を複数の異なる温度に加熱し、前記イメージング・デバイスを用いて前記標本の複数の画像を前記複数の異なる温度のもとに取得する加熱・取得工程と
を含む方法。
（態様２２）
前記標本は、下側エッジ(bottom edge、ボトム部、下部、底部、下面、底面）を有し、その標本が前記サブストレートの上面上に配置されるときに、前記下側エッジのうちの少なくとも一部が、前記サブストレートの上面内の凹部の上方を覆うように浮遊状態で留置される態様２１に記載の方法。
（態様２３）
前記標本は、下側エッジ(bottom edge、ボトム部、下部、底部、下面、底面）を有し、その下側エッジは、中央部と、第１端部と、その第１端部とは反対側の第２端部とを有し、前記中央部は、前記第１端部と前記第２端部との間に位置し、前記標本が前記サブストレートの上面上に配置されるときに、前記下側エッジのうちの前記第１端部および前記第２端部の各々が、前記サブストレートの上面内の凹部の上方を覆うように留置される態様２１に記載の方法。
（態様２４）
さらに、前記標本の加熱中に、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間の平均エア温度を実質的に一定に維持する保温工程を含む態様２１に記載の方法。
（態様２５）
前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間の前記平均エア温度は、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間のエリア内にエア流を強制的に生起することにより、実質的に一定に維持される態様２４に記載の方法。
（態様２６）
さらに、前記特徴部の複数の画像であって前記イメージング・デバイスを前記複数の異なる温度のもとに用いることによって取得されるものを用いることにより、前記特徴部のストレス応答を計算する計算工程を含む態様２１に記載の方法。

Claims

標本を画像化するために用いられる装置であって、
サブストレートを含み、そのサブストレートは、上面と、下面と、それら上面および下面の間を貫通するように延びる穴部とを含み、前記上面は、少なくとも部分的に前記穴部の外周に位置するゾーンを有し、そのゾーンは、前記穴部の上方を覆うように前記標本を支持するように構成され、そのゾーンは、当該サブストレートの上面内の凹部によって少なくとも部分的に包囲され、
当該装置は、さらに、断熱プラットフォームを含み、その断熱プラットフォームは、上面と、下面と、それら上面および下面を貫通するように延びる貫通開口部とを含み、前記サブストレートの下面のうちの少なくとも一部は、前記断熱プラットフォームと前記サブストレートとの間にエアが流れることが許容されるように前記断熱プラットフォーム上に支持され、前記貫通開口部は、前記サブストレート内の穴部に至り、かつ、その穴部を貫通する非遮蔽視線を提供する装置。
前記断熱プラットフォームは、複数本の放射状の貫通路であって、当該断熱プラットフォームの表面に沿って延びるものを有する請求項１に記載の装置。
さらに、ヒータを含み、そのヒータは、前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置され、そのヒータは、前記標本が前記サブストレート上に支持される状態で、前記標本を加熱するように構成される請求項１に記載の装置。
さらに、ヒータを含み、そのヒータは、前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置され、そのヒータは、前記標本が前記サブストレート上に支持される状態で、前記標本を加熱するように構成される請求項１に記載の装置。
さらに、イメージング・デバイスを含み、そのイメージング・デバイスは、前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に配置され、前記イメージング・デバイスは、前記サブストレート内の穴部に至り、かつ、その穴部を貫通する非遮蔽視線を有する請求項１に記載の装置。
さらに、イメージング・デバイスを含み、そのイメージング・デバイスは、前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に配置され、前記イメージング・デバイスは、前記サブストレート内の穴部に至り、かつ、その穴部を貫通する非遮蔽視線を有する請求項４に記載の装置。
さらに、ハウジングを含み、そのハウジングは、前記サブストレートの上面の上方において垂直方向に配置され、前記ヒータは、前記ハウジングが前記サブストレートの上面の前記ゾーンを包囲する状態で前記ハウジング内に配置される請求項３に記載の装置。
前記ハウジングは、カバーを含み、そのカバーは、前記ハウジングの上端部上に配置され、そのカバーは、前記ハウジングの上端部を包囲する請求項７に記載の装置。
前記カバーは、エアが前記ハウジングから周辺環境に流出することを許容するエア・ベントを含む請求項８に記載の装置。
前記エア・ベントは、前記ハウジングから流出するエアの流れを変更するように調整可能である請求項９に記載の装置。
前記ハウジングは、前記サブストレートの上面上に支持される下端部を有する請求項７に記載の装置。
前記ゾーンは、実質的に平面状を成している請求項１に記載の装置。
前記凹部は、前記ゾーンから半径方向外向きに延び出す長手状凹部である請求項１に記載の装置。
前記サブストレートの下面は、前記ヒータの発熱時に、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間の平均エア温度が実質的に一定に維持されるように、エアが前記断熱プラットフォームと前記サブストレートとの間を自然に流れることが許容されるように、前記断熱プラットフォーム上に支持される請求項６に記載の装置。
前記サブストレートは、低熱膨張係数を有する材料より成る請求項１に記載の装置。
前記材料は、２×１０^−６／℃以下の熱膨張係数を有する請求項１５に記載の装置。
前記サブストレートは、石英を含有する請求項１に記載の装置。
さらに、前記断熱プラットフォームの下面の下方において垂直方向に配置されるファンを含み、そのファンは、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間のエリア内に強制エア流を生起するように構成される請求項５に記載の装置。
前記穴部の外周と前記凹部の内側エッジとの間の半径方向距離は、０．１インチと０．５インチとの間の範囲内にある請求項１に記載の装置。
前記凹部は、０．１インチと０．２インチとの間の範囲内にある深さを有する請求項１に記載の装置。
請求項５に記載の装置を用いることにより、標本内に位置する特徴部を画像化する方法であって、
前記標本を前記サブストレートの上面上に前記特徴部が前記穴部の上方を覆うように載置する載置工程と、
前記イメージング・デバイスを、当該イメージング・デバイスと前記特徴部との間に非遮蔽視線が存在するように、前記サブストレートの下面の下方において垂直方向に位置決めする位置決め工程と、
前記標本を複数の異なる温度に加熱し、前記イメージング・デバイスを用いて前記標本の複数の画像を前記複数の異なる温度のもとに取得する加熱・取得工程と
を含む方法。
前記標本は、下側エッジ(bottom edge、ボトム部、下部、底部、下面、底面）を有し、その標本が前記サブストレートの上面上に配置されるときに、前記下側エッジのうちの少なくとも一部が、前記サブストレートの上面内の凹部の上方を覆うように浮遊状態で留置される請求項２１に記載の方法。
前記標本は、下側エッジ(bottom edge、ボトム部、下部、底部、下面、底面）を有し、その下側エッジは、中央部と、第１端部と、その第１端部とは反対側の第２端部とを有し、前記中央部は、前記第１端部と前記第２端部との間に位置し、前記標本が前記サブストレートの上面上に配置されるときに、前記下側エッジのうちの前記第１端部および前記第２端部の各々が、前記サブストレートの上面内の凹部の上方を覆うように留置される請求項２１に記載の方法。
さらに、前記標本の加熱中に、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間の平均エア温度を実質的に一定に維持する保温工程を含む請求項２１に記載の方法。
前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間の前記平均エア温度は、前記イメージング・デバイスと前記サブストレートの下面との間のエリア内にエア流を強制的に生起することにより、実質的に一定に維持される請求項２４に記載の方法。
さらに、前記特徴部の複数の画像であって前記イメージング・デバイスを前記複数の異なる温度のもとに用いることによって取得されるものを用いることにより、前記特徴部のストレス応答を計算する計算工程を含む請求項２１に記載の方法。