(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡本体と、
前記顕微鏡本体に可動に結合した対物タレットと、
光学顕微鏡による観察のために構成した光学機器であって、前記対物タレットの第１ソケットと結合した光学機器と、
前記対物タレットの第２ソケットと結合した対物検査モジュールであって、前記対物タレットの前記第２ソケットと結合するモジュールベースと、前記モジュールベースに結合した機械検査アセンブリであって、前記モジュールベースに対して可動で前記モジュールベースから検査用のサンプルへ向かう方向に可動なプローブを有し、マクロスケールまたはそれ未満で前記サンプルを機械的に検査し、前記モジュールベースに対する前記プローブ自体の変位量についての情報を用いて前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定するよう構成した機械検査アセンブリと、を含む対物検査モジュールと、
を含み、
前記機械検査アセンブリは、前記プローブに結合した１つまたは複数の変換器を含み、前記１つまたは複数の変換器が、前記プローブによって前記サンプルに加えられた力及び、前記サンプル内の前記プローブの変位量を測定することを特徴とする顕微鏡アセンブリ。
【請求項２】
少なくとも前記プローブが、上昇位置と、前記プローブが媒体中に部分的に浸り、前記媒体中に浸ったサンプルと係合する少なくとも部分的に浸水した位置とを含む２つ以上の位置で可動であることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡アセンブリ。
【請求項３】
特性評価モジュールを有するコントローラを含み、前記コントローラが、前記機械検査アセンブリと通信し、前記特性評価モジュールが、前記機械検査アセンブリによる機械検査に基づいて前記サンプルの１つまたは複数の機械特性を評価することを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡アセンブリ。
【請求項４】
前記顕微鏡本体と前記対物タレットとの間で結合したモータを含み、前記モータが、前記対物タレット、前記対物検査モジュール、及び前記光学機器を動かすように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡アセンブリ。
【請求項５】
前記モジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合した第１アクチュエータを含み、前記第１アクチュエータが、前記モジュールベースに対して前記機械検査アセンブリを動かすように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡アセンブリ。
【請求項６】
前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合した第２アクチュエータを含み、前記第２アクチュエータが、前記対物タレットに対して前記機械検査アセンブリと前記第１アクチュエータとを動かすように構成されることを特徴とする、請求項５に記載の顕微鏡アセンブリ。
【請求項７】
前記光学機器が少なくとも１つの対物レンズを含むことを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡アセンブリ。
【請求項８】
光学機器の対物タレット内で設置するために構成した対物検査モジュールであって、
光学機器の対物タレットの対物ソケットと結合するよう構成したモジュールベースと、
前記モジュールベースに結合しプローブと結合した１つまたは複数の変換器を含む機械検査アセンブリであって、前記モジュールベースに対して前記モジュールベースからサンプルへ向かう方向に可動な前記プローブを用いて前記サンプルを検査し、前記モジュールベースに対する前記プローブの変位量についての情報を用いて前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定するよう構成した機械検査アセンブリを含み、
前記１つまたは複数の変換器が、検査中に前記プローブによって前記サンプルに加えられた力を測定し、前記サンプル内の前記プローブの変位量を測定することを特徴とする対物検査モジュール。
【請求項９】
前記前記１つまたは複数の変換器が、１つまたは複数の容量型変換器を含み、前記１つまたは複数の容量型変換器の各々が２つ以上のプレートを含むことを特徴とする、請求項８に記載の対物検査モジュール。
【請求項１０】
前記変換器が、少なくとも第１容量型変換器と第２容量型変換器とを含み、前記第１容量型変換器がｚ軸に沿って前記プローブの並進運動を提供し、前記第２容量型変換器が前記ｚ軸を横切る第２軸に沿って前記プローブに運動を提供することを特徴とする、請求項８に記載の対物検査モジュール。
【請求項１１】
少なくとも前記プローブが、上昇位置と、前記プローブが媒体中に部分的に浸り、前記媒体中に浸ったサンプルと係合する少なくとも部分的に浸水した位置とを含む２つ以上の位置で可動であることを特徴とする、請求項８に記載の対物検査モジュール。
【請求項１２】
特性評価モジュールを有するコントローラを含み、前記コントローラが、前記機械検査アセンブリと通信し、前記特性評価モジュールが、前記機械検査アセンブリによる機械検査に基づいて前記サンプルの前記１つまたは複数の機械特性を評価することを特徴とする、請求項８に記載の対物検査モジュール。
【請求項１３】
前記モジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合した第１アクチュエータを含み、前記第１アクチュエータが、前記モジュールベースに対して前記機械検査アセンブリを動かすように構成されることを特徴とする、請求項８に記載の対物検査モジュール。
【請求項１４】
前記第１アクチュエータが、１つまたは複数の軸において前記機械検査アセンブリを動かし、前記１つまたは複数の軸に沿って前記第１アクチュエータにより提供される前記動きの範囲が１００ミクロン以下であることを特徴とする、請求項１３に記載の対物検査モジュール。
【請求項１５】
前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合した第２アクチュエータを含み、前記第２アクチュエータが、前記機械検査アセンブリと前記第１アクチュエータとを動かすように構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の対物検査モジュール。
【請求項１６】
前記第２アクチュエータが、１つまたは複数の軸に沿って前記機械検査アセンブリを動かし、前記１つまたは複数の軸に沿って前記第２アクチュエータにより提供される前記動きの範囲が１ミリメートル以下であることを特徴とする、請求項１５に記載の対物検査モジュール。
【請求項１７】
光学顕微鏡による観察のために構成した光学機器の可動な対物タレットの光学対物レンズを用いてサンプルの検査位置を決めることと、
モジュールベースに結合した機械検査アセンブリであって、前記モジュールベースから前記サンプルへ向かう方向に可動なプローブを有する機械検査アセンブリを含み、機械式検査アセンブリが、調査に結合する１つまたは複数の変換器を含み、前記１つまたは複数の変換器は、前記プローブによって前記サンプルに加えられた力及び、前記プローブの変位量を測定するよう構成され、前記光学機器の前記可動な対物タレットの対物ソケットと結合する対物検査モジュールによって、前記プローブによって前記サンプルに加えられた力の測定による及びマクロスケールまたはそれ未満で前記対物検査モジュールの前記モジュールベースに対する前記プローブ自体の変位量の測定による機械的な前記サンプルの検査を含んだ、前記検査位置で前記サンプルの機械応答を検査することと、
前記サンプルの前記機械応答を用いて前記機械検査アセンブリによって前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定することを含むことを特徴とするサンプルを検査する方法。
【請求項１８】
前記対物タレット、前記光学機器、及び前記対物タレットと結合した前記対物検査モジュールを動かすことを含み、前記対物検査モジュールが、前記対物タレットの動きを通して前記検査位置と一列に並ぶことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記対物タレットを動かすことは、顕微鏡本体に対して前記対物タレット、前記対物検査モジュール、及び前記光学機器を回転させることを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記検査位置で検査することは、変換器により、前記検査位置における前記サンプルの方にプローブを動かすことを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記プローブを前記サンプルの方へ動かすことは、上昇位置から、媒体中に浸った前記サンプルと係合する少なくとも部分的に前記媒体内に浸水した位置へ前記プローブを動かすことを含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記検査位置を、前記対物検査モジュールのモジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合した第１アクチュエータに接近させることを含み、前記第１アクチュエータが前記機械検査アセンブリを１つまたは複数の軸に沿って動かすことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記検査位置を接近させることは、前記機械検査アセンブリのプローブのｚ軸に沿った動きと、ｘ軸またはｙ軸に沿った１つまたは複数の動きを含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記検査位置を前記第１アクチュエータに接近させることは、前記第１アクチュエータが、前記機械検査アセンブリを、１００ミクロン以下の動きの範囲で動かすことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記検査位置を接近させることは、前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合した第２アクチュエータによって前記検査位置を接近させることを含み、前記第２アクチュエータが、前記機械検査アセンブリを１つまたは複数の軸に沿って動かすことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記検査位置を前記第２アクチュエータに接近させることは、前記第２アクチュエータが、前記機械検査アセンブリを、１ミリメートル以下の動きの範囲で動かすことを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記サンプルの前記１つまたは複数の特性を定量的に決定することは、前記検査位置での前記検査に基づいて、特性評価モジュールによって前記サンプルの前記１つまたは複数の特性を評価することを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
前記対物タレットの光学対物ソケット内で前記対物検査モジュールを設置することを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】
前記検査位置で前記対物検査モジュールによる検査中に、前記検査位置のその場観察を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】
前記検査位置で検査することは、前記検査位置で前記対物検査モジュールにより第１方向において検査することを含み、前記検査位置のその場観察は、前記第１方向とは異なる第２方向において前記検査位置を観察することを含むことを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記検査位置で検査することは、電気特性検査を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項３２】
前記検査位置で検査することは、生体物質または導光体の機械変形ベースの検査を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項３３】
前記検査位置で検査することは、動的機械検査を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項３４】
前記機械検査アセンブリが、前記プローブを用いて、押し込み検査、引っかき検査、圧縮検査、動的機械検査、電気特性検査、走査プローブ顕微鏡検査（ＳＰＭマッピング）、表面力特性評価、粘着力検査、または機械変形ベースの検査の１つまたは複数を、引っかき深さ１ｍｍ以下で行うよう構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の対物検査モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連する出願］
本出願は、２０１２年３月２７日に申請された「顕微鏡対物レンズ機械検査機器」と題する米国特許仮出願番号第６１／６１６，２５９号（代理人ドケット番号３１１０．０１５ＰＲＶ）によって主張される優先権を享受する利益を主張し、その開示は参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本文献は、一般的にマクロスケールまたはそれ未満で（例えば１ミリメートル未満）物質を検査する器具に関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
光学顕微鏡などの光学機器は、様々な検査目的のために対象物（例えば、組織サンプル、材料など）を見るために構成された対物レンズを含む。いくつかの例において、複数の対物レンズは、様々な倍率や様々な観察技術で対象物を見やすくするために、顕微鏡の対物タレット内に収納されている。
【０００４】
（定性的比較に対する）定量的測定を提供するために構成された、機械ベースの検査機器は、対象物を押し込み(indent)、ひっかき、曲げ、圧迫し、または張力付与する機器を含む。ミクロンスケールまたはそれ未満で行われる押し込み、ひっかき、曲げ、引っ張り、及び圧迫検査は、物質の弾性係数や硬度などの機械特性の定量的測定のための変形ベースの方法である。例えば、１つまたは複数の機械特性を正確に測定できるように、プローブが対象物に係合し、対象物を機械的に変形させる。プローブによって測定されたデータは、サンプルの機械特性や、サンプルの１つまたは複数の弾性的特徴やプラスチック特徴(plastic characteristics)、また、関連する物質のサンプル相の変化を正確に測定するために使用される。
【０００５】
非変形ベースの検査のシステムの１つの例は、原子間力顕微鏡システムを含む。１つの例において、光学顕微鏡は、対象物の予備検査のために使用され、光学顕微鏡と一体化した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、対象物上を通過し、対象物の表面がＡＦＭカンチレバーの測定される撓みに基づいて走査される。レーザは、カンチレバーに向けられ、反射したレーザ光が光ダイオードに入射し、これにより光ダイオードがカンチレバーの撓みを検出する。ＡＦＭカンチレバーは、ファン・デル・ワールス力、毛細管力、化学結合、静電気力、磁気力（磁気顕微鏡、ＭＦＭ参照）、カシミール力、溶媒和力などの機械接触力の１つに基づいて撓む。
【０００６】
顕微鏡を含む硬度計の１つの例は、押し込み機器(indentation instrument)による対象物の押し込みの後、光学顕微鏡により、押し込み跡を検査することによって、硬度を評価する。光学顕微鏡による第２の検査ステップと押し込み跡の測定は、対象物を評価するために使用される。
【発明の概要】
【０００７】
本発明者は、解決すべき問題は、とりわけ、光学顕微鏡内のサンプル（例えば、顕微鏡対物レンズによって観察される生体サンプルを含む材料サンプル）の検査位置を定量的に（そして任意で定性的に）検査し、かつ観察する必要性を含むことを認識した。１つの実施例において、本発明の主題は、顕微鏡本体と可動に結合した対物タレットと、ともに対物タレットと結合した光学機器および対物検査モジュールと、を含む顕微鏡アセンブリなどにより、この問題に対する解決法を提供することができる。光学機器は、対象となる検査位置を明らかにし、任意で観察（例えば光学的測定）を通じて材料の特徴を決定づけるために使用される。対物検査モジュールに含まれる機械検査アセンブリは、マクロスケールまたはそれ未満で望ましい位置でサンプルを機械的に検査し、検査位置でのサンプルの１つまたは複数の特性を定量的に測定するように構成される。
【０００８】
原子間力顕微鏡法などの定性的検査方法（精密測定と対照的な観察）とは対照的に、顕微鏡アセンブリ（または顕微鏡による使用のために構成された対物検査モジュール）は、サンプルの変形に基づく技術によってサンプルの正確な定量的測定とサンプルの機械特性の決定づけを提供する。
【０００９】
また、本発明者は、解決すべき問題は、第１機器を用いて検査をし、顕微鏡の対物レンズのように、第２のその後の時間において第２器具を用いて検査位置について試験を行う（後の位置）のとは対照的に、単一機器によって元位置でサンプルを定量的に検査し、サンプルの特性を決定づけるという必要性を含むことを認識した。検査手順後の試験の場合、サンプルが（例えば弾性的に）弛緩してしまい、サンプルの特性を正確に測定することが妨げられてしまう。１つの実施例において、本発明の主題は、顕微鏡アセンブリ及び、光学機器による検査位置を決める（例えば特定する）アセンブリを使用する方法によって、この問題に解決法を与える。こうして顕微鏡アセンブリの対物検査モジュール（機械検査アセンブリを含む）は、顕微鏡光学機器の助けをさらに必要とすることなく、検査位置でサンプルを検査し、サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に測定するために使用される。
【００１０】
加えて、本開示は、顕微鏡のプローブを使用することにより、マクロスケールまたはそれ未満の（例えば、１ｍｍまたはそれ未満の１つまたは複数のスケール、数ミクロンまたはそれ未満のスケール、数ナノメートルまたはそれ未満のスケール）サンプルの機械検査を可能にし、様々な任意の技術を用いてサンプルの機械検査の前、中、後のサンプルを特徴づけることができる。操作者は、様々な光学技術を１回または複数回使って、光学顕微鏡の対物機械検査モジュールにより、機械検査の前、中、後のサンプルを分析することができる。この対物機械検査モジュールは、任意で、微分干渉コントラスト法、円偏光イメージング法、蛍光、明視野、共焦点、ラマンなどを含むがこれらに限定されない種々の光学的検査技術を有する様々な光学顕微鏡に取り付けられる。
【００１１】
この概要は、本開示の主題を概観することを意図している。この概要は、本発明の排他的または網羅的な説明を提供することを意図していない。本開示についてさらなる情報を提供するために、発明の詳細な説明が含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】対物検査モジュールを含む顕微鏡アセンブリの１つの実施例の斜視図である。
【図２Ａ】サンプルと共に配列された光学機器を伴う観察構成における、図１の顕微鏡アセンブリの概略図である。
【図２Ｂ】サンプルと共に配列された対物検査モジュールの機械検査アセンブリを伴う検査及び評価構成における、図１の顕微鏡アセンブリの概略図である。
【図３Ａ】対物タレットと結合した対物検査モジュールの１つの実施例の斜視図である。
【図３Ｂ】第１及び第２アクチュエータの１つの実施例を示す図３Ａの対物検査モジュールの斜視図である。
【図４】対物検査モジュールの機械検査アセンブリの１つの実施例の概略図である。
【図５】プローブ用の横方向並進軸を含む機械検査アセンブリの別の実施例の概略図である。
【図６】第１アクチュエータの１つの実施例を示す図３Ａ、図３Ｂの対物検査モジュールの断面図である。
【図７】第１方向における光学機器と第２方向における対物検査モジュールを含む顕微鏡アセンブリの別の実施例を示す概略図である。
【図８】サンプルを検査する方法の１つの実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、可動式対物タレット１０４など対物タレット１０４内で結合した対物検査モジュール１０８を含む顕微鏡アセンブリ１００の１つの実施例を示す。図１に示す実施例において、顕微鏡アセンブリ１００は、光学顕微鏡を含む。別の実施例において、顕微鏡アセンブリ１００は、走査トンネル顕微鏡またはトンネル分光計を含むが、これに限定されない。顕微鏡アセンブリ１００は、可動式対物タレット１０４と結合した顕微鏡本体１０２を含む。可動式対物タレット１０４は回転することによって、例えばサンプルステージ１１６に配置されたサンプルに対する１つまたは複数の光学機器１０６及び対物検査モジュール１０８の位置を決める。光学機器１０６は、様々な倍率でサンプルステージ１１６上のサンプルを見、光学的に特徴づけることを可能とするために、異なる倍率と光学機能を有する様々なレンズを提供する（光学顕微鏡の場合）。別の実施例において、顕微鏡アセンブリ１００が、走査トンネル顕微鏡またはトンネル分光計などの非光学顕微鏡といった、先に記載した顕微鏡のうち任意のものを含む場合、対物タレット１０４は、１つまたは複数の走査トンネル顕微鏡検査またはトンネル分光検査を行うよう構成された１つまたは複数の機器を含む。
【００１４】
さらに図１に示すように、対物検査モジュール１０８は、対物タレット１０４と結合する。対物検査モジュール１０８は、対物タレット１０４の対応するソケットにフィットするような大きさと形状を有するモジュールベース１１０を含む。すなわち、１つの実施例において、モジュールベース１１０は、対物タレット１０４のソケットの対応するフィット機構と係合する大きさと形状を有する近位端を含む。別の実施例において、アダプタの構成によって１つまたは複数の対物タレット１０４と対物検査モジュール１０８との結合を容易にする介在アダプタが、モジュールベース１１０に設けられる。
【００１５】
再び図１について言及すると、対物検査モジュール１０８は、モジュールベース１１０と結合した機械検査アセンブリ１１２を含む。図示した実施例において、機械検査アセンブリ１１２は、サンプルステージ１１６に配置されたサンプルと係合するような大きさと形状を有するプローブ１１４を含む。この上で、機械検査アセンブリ１１２は、サンプルを検査する。機械検査アセンブリ１１２は、押し込み検査、引っかき検査、圧縮検査、動的機械検査、電気特性検査、走査プローブ顕微鏡検査（ＳＰＭマッピング）、表面力特性評価、粘着力検査などを含むがこれらに限定されない１つまたは複数の検査手続きを行うよう構成される。さらに、機械検査アセンブリ１１２は、例えばマクロスケールまたはそれ未満の１つまたは複数のスケール（例えば１ｍｍまたはそれ未満の押し込みまたは引っかき深さを有する）で機械変形ベースの検査を行うよう、構成される。別の実施例において、機械検査アセンブリ１１２は、ミクロンスケール（例えば０．５ｍｍまたはそれ未満）またはナノスケール（例えば５００ナノメートルまたはそれ未満）など、１つまたは複数のスケールで機械変形ベースの検査を行うよう構成される。本明細書に記載するように、機械検査アセンブリは、（定性的結果を提供すること、または、特徴を決定するために光学機器を用いてこれに続く観察を要することとは対照的に）対象であるサンプルの機械特性に関する検査手続きと定量的評価ならびに決定を一元化する。
【００１６】
プローブ１１４とサンプルステージ１１６のいずれか、または両方は、任意で、加熱（または冷却）され、これによってサンプルをより高い（または低い）温度で検査することができる。例えば、プローブ１１４とサンプルステージ１１６のいずれか、または両方は、プローブチップに隣接し、または、サンプル内に埋め込まれた（抵抗加熱素子などの）加熱素子を含む。加熱素子は、プローブ１１４、サンプルステージ１１６及びステージの上のサンプルを加熱する。別の実施例において、プローブ１１４とサンプルステージ１１６のいずれか、または両方は、例えば、流体ベースの冷却システムによって冷却される。したがって、１つの実施例において、プローブ１１４、サンプルステージ１１６及びステージの上のサンプルのそれぞれが、より低い温度で検査を受けるために使用される。さらに別の実施例において、プローブ１１４とサンプルステージ１１６に結合した加熱（または冷却）システムは、本明細書に記載するコントローラ２０２などのコントローラによって操作される。コントローラは、検査手続きのために、プローブ１１４とサンプルステージ１１６（及びその上のサンプル）が望ましい温度に維持されることを確実にする。さらに別の実施例において、サンプルは、加熱または冷却した液体に浸されて、この加熱または冷却した液体がサンプルを加熱または冷却する。プローブ１１４は、任意で、検査前に溶液中につるされ、これによって実質的に同温に加熱または冷却される。
【００１７】
１つの実施例において、また、本明細書に後に記載するように、対物タレット１０４とも結合した光学機器１０６は、サンプル上の検査位置（及び任意で１つまたは複数の光学的に決定づけられた特性）を確定するために使用され、対物タレット１０４は、その後回転して、検査位置で機械検査アセンブリ１１２のプローブ１１４とサンプルとを実質的に一列に並べる。別の実施例において、対物検査モジュール１０８に設けられた１つまたは複数のアクチュエータが、さらに、光学機器１０６によって決定づけられた望ましい検査位置にプローブ１１４を並べるように使用される。その後、プローブ１１４とサンプルとを係合させ、サンプルの機械検査（例えば、押し込み、引っかき、ＳＰＭなど）を行うために、機械検査アセンブリ１１２が操作される。さらに別の実施例において、機械検査アセンブリ１１２は、光学機器１０６（１つまたは複数の光学機器１０６）に対して指標づけされる。言い換えれば、光学機器１０６によって適切な検査位置を決定後、対物タレット１０４が回転して、これにより、対物検査モジュール１０８がサンプル上で移動すると、例えばプローブ１１４などの機械検査アセンブリは、自動的に、光学機器１０６とプローブ１１４との間の指標づけにより、その下にあるサンプルと一列に並ぶ。したがって、プローブ１１４は光学機器１０６によって決定された検査位置と並び、プローブ１１４の真下の検査位置で、サンプルの機械検査を直ちに開始するよう、構成される。
【００１８】
１つの実施例において、プローブ１１４を含む機械検査アセンブリ１１２は、サンプルとプローブ１１４を係合させ、サンプルを変形し、サンプル内でプローブの１つまたは複数の力または変位量を測定するように構成された、変形ベースの機械検査アセンブリである。測定された力、変位量、及び対応する機械検査手続きの領域は、弾性係数、硬度などを含むがこれらに限定されないサンプルの様々な特性を評価し、かつ決定するために機械検査アセンブリ１１２とともに使用される。対物検査モジュール１０８を含む顕微鏡アセンブリ１００は、１つまたは複数の光学機器１０６（または、別の種類の顕微鏡もしくは分光計の別の機器）によるサンプルの検査位置を直ちに決めることを容易にするシステムを提供する。対物検査モジュール１０８と一体化した機械検査アセンブリ１１２は、その後、光学機器１０６によって見出された検査位置を検査し、これによってサンプルの１つまたは複数の特性を決定するように構成された統合アセンブリを提供する。すなわち、機械検査アセンブリ１１２は、検査手続きに応じて、機械検査とサンプル評価の両方を統合する。機械検査アセンブリ１１２（例えば、機械検査アセンブリと結合したコントローラ）は、機械検査アセンブリ１１２によって得られた測定値を、対象であるサンプルの１つまたは複数の機械特性または特性と解する１つまたは複数のアルゴリズム、数式などを含む。その後、光学機器１０６によってサンプルを見ることは、任意ではあるが、サンプルの１つまたは複数の機械特性を決定するために必要とはならない。その代わりに、機械検査アセンブリ１１２は、検査機能と検査手続き中に機械検査アセンブリ１１２によって得られた測定値に基づく決定づける機能の両方を提供する。加えて、変形を光学的に見ることによって、１つまたは複数の定量的または定性的な光学的に決定される特徴が確認できる。
【００１９】
図２Ａと図２Ｂは、図１で先に示した顕微鏡アセンブリ１００の２つの別個の図を示す。さらに図示するように、コントローラ２０２は、対物検査モジュール１０８と結合している。１つの実施例において、コントローラ２０２は、その中に特性評価モジュールを備える。コントローラ２０２の特性評価モジュールは、機械検査アセンブリ１１２によって得られた測定データを、検査アセンブリがサンプル上で１つまたは複数の検査手続きを行うものと解するように構成される。コントローラ２０２は、保存された１つまたは複数の方程式、アルゴリズム、測定解釈スキームなどの適用を通じて測定データを解釈する。したがって、対物検査モジュール１０８と合体したコントローラ２０２は、測定データを評価し、サンプル２００の１つまたは複数の特性（例えば、機械特性）を生成する。
【００２０】
図２Ａを参照すると、サンプルステージ１１６に配置されたサンプル２００と実質的に一列に並んだ光学機器１０６の１つが図示されている。この方向において、光学機器１０６は、サンプル２００を観察し、任意で、サンプル２００上の検査位置を決める。加えて、光学機器は、光学機器１０６による観察を通じて決定することができる１つまたは複数の特徴を任意で決定する。コントローラ２０２と協働して、光学機器は、検査位置を任意で指標づけする。或いは、検査位置の画像（ならびにその他任意の光学的に決定される特性）は、最終的に検査位置の検査後の画像と比較するために、光学機器によって取得され、保存される。別の実施例においては、本明細書において先に記載したように、光学機器１０６は、対物検査モジュール１０８に対して指標づけされる。したがって、対物タレット１０４が回転して対物検査モジュール１０８とサンプル２００（サンプルの上の検査位置を含む）を一列に並べると、対物検査モジュール１０８は、光学機器１０６によって見出された検査位置と自動的に並ぶ。
【００２１】
図２Ｂを参照すると、図２Ａの顕微鏡アセンブリ１００は、対物タレット１０４が回転する第２方向において図示されている。この回転位置において示すように、対物検査モジュール１０８はサンプル２００と並ぶ。すなわち、プローブ１１４は、光学機器１０６によって決定される検査位置などの検査位置の上方に配置される。この構成において、機械検査アセンブリ１１２を含む対物検査モジュール１０８は、検査位置にてサンプル上で機械検査手続き（複数の手続きも）を行う準備ができている。コントローラ２０２は、１つの実施例において、プローブ１１４と結合している１つまたは複数の変換器を操作する機械検査アセンブリ１１２に対して指示を与える。プローブ１１４は、前進して、例えば検査位置でサンプル２００と係合し、適用された１つまたは複数の力、変位量、サンプル２００との接触面積などを測定するために、検査位置においてサンプルを変形する。
【００２２】
先に記載したように、対物検査モジュール１０８の一部分としての（例えば、機械検査アセンブリ１１２と通信している）コントローラ２０２は、機械検査アセンブリ１１２によって生成された測定値を解釈し、これにしたがってサンプル２００の１つまたは複数の機械特性または特徴を決定するように構成される。例えば、先に記載したように、１つの実施例においてプローブ１１４を含む機械検査アセンブリ１１２は、変形ベースの機器である。プローブ１１４のサンプルとの係合により、サンプル２００において押し込み、引っかきなど（例えば変形）が行われる。機械検査アセンブリ１１２は、サンプルに対する係合力とともに、サンプル２００と係合しているプローブ１１４の変位量（ならびに、任意で、１つまたは複数のモデルまたは方程式を通して、プローブとサンプルとの間の接触面積）を測定する。例えば特性評価モジュールを含むコントローラ２０２は、機械検査アセンブリ１１２と通信し、対物検査モジュール１０８の一部分を形成する。したがって、コントローラ２０２は、機械検査アセンブリ１１２によって得られた測定値を解釈し、対象であるサンプル２００の１つまたは複数の機械特性または特徴（例えば、対象であるサンプルの検査位置の特性）を決定するよう、構成される。
【００２３】
したがって、図２Ａ及び図２Ｂにおいて示したシステムによって、２つの構成間の各々で、顕微鏡アセンブリ１００は、（例えば、図２Ａに示す）検査位置を決定し、任意で光学的にこれを特徴づけ、その後第２方向（図２Ｂ）において、サンプルと並んだ対物検査モジュール１０８によってサンプル２００の１つまたは複数の機械特性を測定し、決定することができる。言い換えれば、機械検査アセンブリ１１２は、光学機器１０６のさらなる観察を要することなく、サンプル２００の１つまたは複数の機械特性を測定し、決定するように構成される。別の実施例において、対物タレット１０４は、再び回転して、例えば前回光学機器１０６によって決定づけられた、図２Ａに示すような検査位置に１つまたは複数の光学機器１０６をサンプル２００と並ぶようにする。この第３の構成において、光学機器１０６は、検査位置における変形などを含む検査位置を観察するために使用される。したがって、コントローラ２０２が、硬度、弾性係数などのサンプル２００の１つまたは複数の定量的特徴を決定づけるように構成される一方で、当業者は、検査手続き（前及び）後の検査位置を観察し、検査位置に関する任意の定性的なデータを評価することができる。
【００２４】
本明細書で先に記載したように、対物検査モジュール１０８は、機械検査アセンブリ１１２を含む。対物検査モジュール１０８の機械検査アセンブリ１１２は、対象であるサンプル２００の１つまたは複数の特徴について定量的検査と分析を行うよう構成される。例えば、検査手続きに基づいてサンプル２００と係合し、変形させるプローブ１１４により、機械検査アセンブリ１１２を含む対物検査モジュール１０８は、対象となるサンプルの１つまたは複数の（定性的特性とは対照的な）定量的特性を決定する。言い換えれば、対物検査モジュール１０８を含む顕微鏡アセンブリ１００は、機械検査アセンブリ１１２を含む対物検査モジュール１０８の統合アセンブリにおいて、サンプルの１つまたは複数の特徴（例えば機械特性）について定量的に測定し、サンプル２００の特性を決定することができる。
【００２５】
図３Ａと図３Ｂは、対物検査モジュール３０１の別の実施例による２つの斜視図である。図３Ａと図３Ｂに示す実施例において、対物検査モジュール３０１は、機械検査アセンブリ１１２を、例えば、図１に示すステージ１１６などのサンプルステージ上にサンプルの一部分と並ぶように移動させるように構成された１つまたは複数のアクチュエータを含む。別の実施例において、対物検査モジュール３０１に設けた１つまたは複数のアクチュエータは、サンプル上の検査位置に接近するようにプローブ１１４を移動させるように構成される。すなわち、アクチュエータは、検査の前に、サンプルに接近させるようにプローブ１１４を配置するために１つまたは複数の大きなまたは細かい動きを提供する。任意で、アクチュエータは、サンプルへの押し込み、ひっかき、圧迫、張力付与などの検査手続きのために、サンプルに対するプローブ１１４の移動（例えば、係合及び変形ベースの接触）という形で作動する。
【００２６】
まず、図３Ａを参照すると、対物検査モジュール３０１が、対物タレット１０４の対物ソケット内に収まる大きさと形状をしたモジュールベース３００を有する対物タレット１０４に対して図示される。図３Ａにおいて、さらに示すように、任意で、機械検査アセンブリ１１２は、１つまたは複数の変換器とプローブ１１４とを保持する大きさと形状の機器ハウジング３１２内に保持される。本明細書において後述する変換器は、プローブ１１４と結合し、プローブ１１４を移動させその動きを測定することや、プローブ１１４がサンプルに加える力を通して１つまたは複数の検査手続きを行うように構成される。任意で、機器ハウジング３１２は、プローブ１１４と直接的または間接的に結合した複数の変換器を保持する大きさと形状を有する。例えば、１つの実施例において、第１変換器は、プローブ１１４に対して１つまたは複数の並進運動または側方運動をするように動作可能で、一方、第２変換器は、例えばサンプルと係合中にプローブ１１４の対応する動き（及び加えられる力）を測定するように動作可能である。別の実施例において、複数の変換器が供給され、変換器の各々は、例えばｚ軸、ｘ軸、ｙ軸などに沿って１つまたは複数の方向にプローブ１１４を動かすように構成される。さらに別の実施例において、プローブ１１４と結合した変換器は、サンプルステージ（図１に示すサンプルステージ１１６参照）上に提供されたサンプルに対して、並進運動、及び、１つまたは複数の動きとプローブ１１４によって加えられる力との測定、の両方を行うように構成される。
【００２７】
図３Ｂを参照すると、複数のアクチュエータが、対物検査モジュール３０１の実施例において提供されている。例えば、図３Ｂにおいて、第１アクチュエータ３０２は、機器ハウジング３１２とモジュールベース３００との間で結合される。第１アクチュエータ３０２は、機械検査アセンブリ１１２の機器ハウジング３１２と光学的第２アクチュエータ３０４との間で結合される。１つの実施例において、第１アクチュエータ３０２は、対物タレット１０４とモジュールベース３００に対する機器ハウジング３１２（及びプローブ１１４）の上昇などの単一軸での運動を提供する。第１アクチュエータは、ｚ軸に沿った約１００ミクロン以下の範囲の動きをする１つまたは複数の圧電アクチュエータを含むが、これらに限定されない。別の実施例において、第１アクチュエータ３０２は、複数のアクチュエータを含む（例えば、第１アクチュエータ３０２は、アクチュエータのアセンブリである）。複数のアクチュエータは筒のように入れ子になるか、１つのアクチュエータが別のアクチュエータの上に積み重なる。任意で、第１アクチュエータ３０２の第２アクチュエータは、機器ハウジング３１２に、したがってプローブ１１４に対して（１つまたは複数のｘ軸またはｙ軸に沿った）動きをするよう構成された、例えば補足的圧電アクチュエータなどの横方向アクチュエータである。任意の横方向アクチュエータは、例えば、約８０ミクロン以下の範囲の動きをする。
【００２８】
図３Ａを参照すると、エンクロージャ３１０を通って延びる第１アクチュエータインターフェース３０６が図示されている。１つの実施例において、エンクロージャ３１０はモジュールベース３００と結合する。別の実施例において、エンクロージャ３１０は、第２アクチュエータ３０４の運搬台(carriage)と合体または結合する。エンクロージャ３１０は、第１アクチュエータインターフェース３０６を含み、第１アクチュエータインターフェース３０６は、モジュールベース３００と機器ハウジング３１２との間で結合する第１アクチュエータ３０２に対して配線アクセスを提供する。例えば、図３Ａに示すように、第１アクチュエータインターフェース３０６は、対応するケーブルと結合するよう構成されたプラグ型のインターフェースを提供し、ケーブルは、図２Ａ及び図２Ｂに示すコントローラ２０２などのコントロールアセンブリと結合する。別の実施例において、第１アクチュエータインターフェース３０６は、機械検査アセンブリ１１２との通信を行う。すなわち、第１アクチュエータインターフェース３０６は、コントローラと機械検査アセンブリ１１２との間で制御と通信を行う。さらに別の実施例において、機械検査アセンブリ１１２は、例えばプローブ１１４と結合した１つまたは複数の変換器から延びる専用の配線バンドルなどでコントローラ２０２と別個に接続される。
【００２９】
図３Ａを参照すると、モジュールベース３００と機械検査アセンブリ１１２との間で結合した第２アクチュエータ３０４が示されている。図３Ｂにおいてさらに示すように、第２アクチュエータ３０４は、モジュールベース３００と第１アクチュエータ３０２のアクチュエータフランジ３１６との間で結合する。すなわち、第２アクチュエータ３０４は、任意で対物検査モジュール３０１のモジュールベース３００とアクチュエータ３０２との間で結合する。したがって、アクチュエータの繋がり、つまり、一連のアクチュエータが、モジュールベース３００と機械検査アセンブリ１１２との間で任意に提供され、例えば１つまたは複数の単軸または複数軸の動きや、大きなまたは細かい動き（各アクチュエータ間に備えられた異なる分解能に応じて）など、様々な範囲の並進運動を提供する。
【００３０】
図３Ａがさらに示すように、第２アクチュエータ３０４は、モジュールベース３００と可動に結合したアクチュエータカートリッジ３１４を含む。アクチュエータカートリッジ３１４は、ｚ軸に沿って、例えば、プローブ１１４と並んだ軸に沿って可動である。すなわち、アクチュエータカートリッジ３１４は、モジュールベース３００とアクチュエータカートリッジ３１４との間に備えられた圧電素子、音声コイル素子など介在するアクチュエータ素子を介して可動である。１つの実施例において、第２アクチュエータ３０４は、例えば、１ミリメートル以下の範囲の大きな範囲の動きをするように構成される。すなわち、１つの実施例において、第２アクチュエータ３０４は、第１アクチュエータ３０２より大きな範囲の動きを提供する（任意で１００ミクロンまたはそれ未満のオーダーの範囲の動き）。対物検査モジュール３０１の機械検査アセンブリ１１２と結合した変換器は、例えば、プローブ１１４と平行なｚ軸や、ｘ軸若しくはｙ軸の横軸などの１つまたは複数の軸において、１００ミクロン以下の範囲での動きをする。さらに別の実施例において、第２アクチュエータ３０４は、１つまたは複数の並進軸を提供するように構成され、例えば、第２アクチュエータ３０４は、ｚ軸のみならず１つまたは複数のｘ軸またはｙ軸の横軸に沿って移動する。
【００３１】
別の実施例において、モジュールベース３００は、第２アクチュエータ３０４の一部分である。例えば、モジュールベース３００は、第２アクチュエータ３０４の底部であり、アクチュエータカートリッジ３１４は、その間にある圧電アクチュエータなど介在するアクチュエート機構を介してモジュールベースと可動に結合する。したがって、図３Ａ、図３Ｂに示す対物検査モジュール３０１は、本明細書に記載するように、直列に接続した一連のアクチュエータ（例えば、第１、第２アクチュエータ３０２、３０４）を含む。１つの実施例において、第１、第２アクチュエータ３０２、３０４は、例えば検査位置に対してプローブ１１４を望ましく配置するために、機械検査アセンブリ１１２に対する動きを提供するよう、協働して使用される。別の実施例において、１つまたは複数のアクチュエータ３０２、３０４が、サンプルとの係合と対応する検査を容易にするため、プローブ１１４に対するアクチュエータ運動（例えば、押し込み、引っかきまたはその他の力）を提供するよう、使用される。さらに別の実施例において、１つまたは複数のアクチュエータ３０２、３０４の組合せと、機械検査アセンブリ１１２に結合した変換器とが、検査期間中、プローブ１１４に対する作動力を提供するように使用される。
【００３２】
図４を参照すると、図１に先に示した対物検査モジュール１０８の断面図が示されている。この実施例において、第２アクチュエータ３０４は除去され、第１アクチュエータ３０２が、モジュールベース１１０と機械検査アセンブリ１１２との間で結合する。図４に示すように、この実施例における第１アクチュエータ３０２は、第１、第２構成要素アクチュエータ４０６、４０８（例えば、１つまたは複数の圧電アクチュエータ）を含む。図示した例示的な配置において、第１構成要素アクチュエータ４０６は、機器ハウジング３１２と結合し、第２構成要素アクチュエータ４０８は、第１構成要素アクチュエータ４０６と第１アクチュエータフランジ３１６と結合する。任意で、第１、第２構成要素アクチュエータはこの構成と逆の構成をとり、または第１構成要素アクチュエータ４０６が第２構成要素アクチュエータ４０８の入れ子になっているなど、別の構成にて提供される。
【００３３】
図４に示す実施例において、第１構成要素アクチュエータ４０６は、ｚ軸に沿って、対物検査モジュール（例えば、機械検査アセンブリ１１２）に動きを与える。先に記載したように、１つの実施例において、第１アクチュエータ（例えば、第１構成要素アクチュエータ４０６）の動きは、プローブ１１４のサンプル２００の検査場所（例えば図２Ａ、図２Ｂ）への接近を容易にする。別の実施例において、第１構成要素アクチュエータ４０６は、検査手続きにおけるプローブ１１４を作動させ、サンプルがプローブ１１４と係合して変形するようにする。これによって、機器ハウジング３１２と結合した１つまたは複数の変換器は、機器ハウジング３１２内に備えられた１つまたは複数の変換器に対してプローブ１１４の動きに対応する１つまたは複数の力や変位量を測定する。
【００３４】
別の実施例において、第１アクチュエータ３０２は、第２構成要素アクチュエータ４０８を含む。第２構成要素アクチュエータ４０８は、例えば、第１構成要素アクチュエータ４０６によって提供される運動の方向を横切る方向に、任意で機械検査アセンブリ１１２に対して側方運動を行わせる。１つの実施例において、第２構成要素アクチュエータ４０８は、ｘ軸またはｙ軸に沿って機械検査アセンブリ１１２の１つまたは複数の動きを行わせる。
【００３５】
再び、図４を参照して、１つの実施例において、対物ソケット４００内にアダプタ４０２が備えられる。対物ソケット４００は、例えば光学対物レンズ（や本明細書に記載する対物検査モジュール）のような光学機器を受容する大きさと形状を有する対物タレット１０４のオリフィス(orifice)である。１つの実施例において、対物検査モジュール１０８は、対物ソケット４００を含む様々な対物ソケット内で使用できる大きさと形状を有している。このような実施例において、アダプタ４０２が、任意で備えられる。アダプタ４０２（または複数のアダプタ）は、対物ソケット４００などを含む複数の対物ソケット間の対物検査モジュール１０８の結合を容易にするように構成される。１つの実施例において、モジュールベース１１０は、アダプタ４０２の１つの部分と係合し、アダプタのもう一方の部分が対物ソケット４００内での収容とその中での固定に適した大きさと形状を有する接続金具またはその他の機械的機構を含む。例えば、１つの実施例において、モジュールベース１１０は、斜角を付けた表面を持つクランプ機構と、アダプタ４０２の対応する斜角のモジュールベース１１０（例えば斜角）のトング面とグルーブ面がしっかり係合するような大きさと形状を有する位置決めねじのような１つまたは複数の位置決め機構を含む。
【００３６】
図４にさらに示すように、１つの実施例において、機械検査アセンブリ１１２の機械ハウジング３１２は、その内部に複数の変換器を含む。例えば、図４に示す実施例において、第１変換器４１２は、第２変換器４１４と隣接して備えられる。先に記載したように、１つの実施例において、第１、第２変換器４１２、４１４は、協働して使用される。すなわち、第１、第２変換器４１２、４１４の１つは、プローブ１１４を移動させて係合し、サンプル２００などのサンプルに対して１つまたは複数の機械検査を行うよう、作動させる。第１、第２変換器４１２、４１４の他方は、プローブ１１４がサンプルと係合しているときにプローブ１１４によって加えられる力と、プローブ１１４の１つまたは複数の対応する変位量を測定するために使用される。さらに別の実施例において、第１、第２変換器４１２、４１４の一方または両方は、プローブ１１４がサンプルと係合するときに対応する変位量とプローブ１１４の力を測定するために感知機能と作動力を与える。図４に示すように、プローブ１１４は、第１、第２変換器４１２、４１４と結合する大きさと形状を有する結合シャフト４１０を含む。例えば、結合シャフト４１０は、第１、第２変換器４１２、４１４の中心プレートのオリフィスを通過して延び、介在する１つまたは複数の付属品や機械接着剤などによって中心プレートと結合する。
【００３７】
図５を参照して、変換器アセンブリ５００の１つの概略例を示す（本明細書に記載する変換器４１２、４１４の１つとしての使用）。図５に示す変換器アセンブリ５００は、中心プレート５０６周囲に配置された対向プレート５０４を有するキャパシタアセンブリ５０２を含む。１つの実施例において、キャパシタアセンブリ４０２は、静電気的に動作して、対向プレート５０４に対して中心プレート５０６を動かす。例えば、対向プレート５０４は、図２Ａ、図２Ｂに示すサンプル２００など、サンプルに対するプローブ１１４の１つまたは複数の押し込みや引っかきの動き（そして他の実施例では圧縮または引っ張りの力）を与える静電気力を中心プレート５０６に与える。
【００３８】
図に示すように、中心プレート５０６は、対向プレート５０４に対して可動である。例えば、中心プレート５０６は、１つまたは複数のばねサポート５０８によって、キャパシタアセンブリ５０２の残りの部分と結合する。対向プレート５０４全体に加えた電圧によって、中心プレート５０６が作動し、押し込み（例えばｚ軸に沿う）または並進（例えばｘ軸、ｙ軸に沿う）のため、プローブ１１４を動かす。同様に、対向プレート５０４に対する中心プレート５０６の動きは、電気容量の変化や対向プレート５０４の電圧の変化などによって測定可能である。電気容量の変化や電圧の変化は、プローブ１１４の位置やプローブによって加えられる力の１つまたは複数の変化と直に関連する。これらの測定値から、プローブ１１４に加えられる力のみならずプローブ１１４の動きが正確に、直ちに決定される。
【００３９】
任意で、機械検査アセンブリ１１２が、例えば第１変換器４１２、第２変換器４１４などの複数の変換器を含む場合、プローブ１１４は、変換器の中心プレートのそれぞれと結合する。例えば、結合シャフト４１０（図４に示す）は、先細りの直径またはジグザグ状の直径を有し、結合シャフト４１０の部分は、対応する直径を有する中心プレートのオリフィスに固定される。
【００４０】
いくつかの実施例において既に記載したように、第１アクチュエータ３０２、第２アクチュエータ３０４の１つまたは両方など、アクチュエータは、プローブ１１４とともに、サンプルに対して引っかき運動、押し込み運動などを行わせる。変換器５００は、対向プレート５０４に対して、プローブ１１４の動き（例えば、中心プレート５０６の動きによる）を測定するために、受動モードまたはやや受動モードにて使用される。例えば、受動モードにおいて、中心プレート５０６は、ばねサポート５０８によって、対向プレート５０４の間に保持される。例えば、サンプルに対してプローブ７０２の押し込みをしたりプローブ７０２を引っかいたりして、アクチュエータ３０２またはアクチュエータ３０４がプローブ１１４を動かすと、対向プレート５０４に対する中心プレート５０６のずれが測定され、これにより、プローブ１１４に入る（例えばプローブによって加えられる）力のみならずその動きも決定される。
【００４１】
別の実施例において、中心プレート５０６は、静電気力によって、対向プレート５０４に対して、ほぼ静止位置に保持される。この実施例において、１つまたは複数のアクチュエータ３０２、３０４が動作して、サンプル２００に対してプローブ１１４の押し込みをしたり、引っかいたりして、プローブ１１４を動かし、対向プレート５０４に対して中心プレート５０６を適切な位置に維持するために必要な電圧が、サンプルに加えられる力に対応するプローブ１１４に入る力を決定するために測定される。アクチュエータ３０２、３０４の動きは、プローブ１１４のアクチュエータに基づく動きに対応して測定するために使用される。
【００４２】
任意で、変換器５００（例えば、変換器４１２、４１４の１つまたは複数に対応する）は、動的な機械検査を行うように構成される。例えば、プローブ１１４は、図２Ａ及び図２Ｂに示したサンプル２００などのサンプルに対して２つの分力を加える。１つの力の成分は、対向プレート５０４全体に加えられる定電圧などに対応する準静的な力である。アクチュエータによるもう１つの力の成分は、準静的な力と組み合わせて対向プレート５０４全体に加えられる振動電圧(oscillating voltage)による振動力(oscillatory force)に対応する。振動力は、プローブ１１４を振動させ、結果生じた力と変位量が測定される。１つの実施例において、低い弾性係数を有する物質（例えば、静的力が加えられたり、変位が起きたりするとすぐに変形するような物質）に対して動的機械検査が使用される。中心プレート５０６によって与えられる、結果生成する電気信号は、対応する変位とプローブ１１４によって（及び対物検査モジュールのコントローラ２０２により）加えられる力を測定し、サンプルの１つまたは複数の特徴を決定するものと解される。
【００４３】
図６は、本明細書に記載する対物検査モジュール１０８、３０１の機械検査アセンブリ１１２のいずれかを使用するための複数軸の変換器アセンブリ６００の１つの実施例を示す。先に記載したように、１つの実施例において、機械検査アセンブリ１１２は、複数の変換器を含む。図６に示す実施例において、複数軸の変換器アセンブリ６００は、複数の変換器６０２、６０４、６０６を使用して、例えば成分ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に沿うなど、１つまたは複数の方向において、作動し、プローブ１１４の動きを感知する。プローブ１１４と結合した成分ｚの変換器６０２が図示されている。１つの実施例において、成分ｚの変換器６０２は、図５や図４の断面図で先に示した変換器アセンブリ５００とほぼ類似の構成を有する。すなわち、１つの実施例において、成分ｚの変換器６０２は、プローブ１１４を垂直に動かす（例えばｚ軸に沿う）大きさと形状を有する中心プレート５０６を含むキャパシタアセンブリ５０２を含む。
【００４４】
さらに図６に示すように、ｘ軸及びｙ軸に対応する光学成分変換器６０４、６０６が提供される。例えば、複数軸の変換器アセンブリ６００が成分ｚの変換器６０２のハウジングと結合した成分ｘの変換器６０４を含む場合、プローブ１１４は、成分変換器の動作により、ページの向きに対して左または右に動く。同様に、任意で、左から右といったプローブ１１４の側方運動は、成分ｘの変換器６０４によって測定される。別の実施例において、成分ｙの変換器６０６は、複数軸の変換器アセンブリ６００を備える。成分ｙの変換器６０６は、機器プローブ１１４を、例えば、図６にて方向づけたようなページの内、外の方向に作動させるように構成される。すなわち、１つの実施例において、成分ｙの変換器６０６は、プローブ１１４に対して、成分ｘの変換器６０４によって提供されるのをほぼ横切る方向に側方運動を提供する。同様に、成分ｘの変換器６０４と成分ｙの変換器６０６は、例えば（先に記載した）キャパシタアセンブリ５０２のように、キャパシタアセンブリの対向プレートに対して動く中心プレートとともに、プローブ１１４の側方運動を測定するように構成される。
【００４５】
したがって、機械検査アセンブリ１１２の機器ハウジング３１２内に配置された複数軸の変換器アセンブリ６００によって、対物検査モジュール１０８（または３０１）は、１つまたは複数の軸に沿ってプローブ１１４を動かし、成分変換器６０２、６０４、６０６の１つまたは複数によって提供される感知に基づき、１つまたは複数の軸に沿ってプローブ１１４（とプローブによって加えられる力）の動きを感知するように構成される。複数軸の変換器アセンブリ６００は、１つの実施例において、押し込み運動、引っかき運動、圧縮運動、引っ張り運動などを行うように構成される。
【００４６】
図７は、別の顕微鏡アセンブリ７００の概略図である。図７に示す構成は、例えば、光学機器７１０で観察を行いつつ、サンプル７０４のその場観察(in-situ observation)を可能にする。サンプル７０４は、光学機器７１０で見ることを容易にするサンプルステージ７０２の上に配置される。プローブ７０８を含む対物検査モジュール７０６は、サンプル７０４の上に配置され、プローブ７０８と検査位置との係合を容易にするよう一列に並べられる。図７に示すように、対物検査モジュール７０６と光学機器７１０のそれぞれは、サンプル７０４と異なる向きにて向かい合う。向きが異なることによって、サンプル７０４の観察と検査を同時に行うことが容易になる。例えば、１つの実施例において、サンプル７０４は、サンプルステージ７０２によって透明な面、カンチレバービームなどにつるされる。別の実施例において、サンプル７０４は、水、栄養液、ゲル、液体、液体‐気体の混合物、半固体、コロイド、エマルション、生体物質（例えば生体サンプル用）などの溶液槽を含む槽に浸される。第１方向（例えば上向き）に光学機器７１０を提供し、第２方向（例えば下向き）に対物検査モジュール７０６を提供することによって、光学機器７１０と対物検査モジュール７０６の両方が、検査手続き中にサンプル７０４にアクセスし、またはこれを見ることができる。例えば、サンプル７０４が１つまたは複数の検査手続きにおいて対物検査モジュール７０６によって検査されるとき（例えば、押し込み、引っかき、圧縮、引っ張り検査など）、光学機器７１０は、サンプル７０４を見て、検査７０４手続きの中でサンプルを観察する。
【００４７】
したがって、第１方向の光学機器７１０と第２方向の対物検査モジュール７０６を両方ともサンプル７０４に向けて、機械検査手続きにおけるサンプル７０４のその場観察が実現される。すなわち、光学機器７１０が提供する第１角度から観察され対物検査モジュール７０６に第２角度で検査されることによって、サンプル７０４は、サンプル７０４の瞬時の変形を見るために機械的に検査され、観察される。
【００４８】
さらに別の実施例において、対物検査モジュール７０６と光学機器７１０は、本明細書で（モジュール１０８、３０１について）先に記載した対物タレット１０４と同様の方法で対物タレットと結合する。例えば、対物検査モジュール７０６は、対物タレット１０４において角度を持って取り付けられ、プローブ７０８の軸は、光学機器７１０の観察軸と一致する。したがって、対物検査モジュール７０６と光学機器７１０の両方が対物タレット上に提供されることで、対物検査モジュール７０６と光学機器７１０のそれぞれが、サンプルを検査し、観察することができる。
【００４９】
図８は、図１に示す顕微鏡アセンブリ１００などの顕微鏡アセンブリ内で対物検査モジュール（１０８、３０１）と結合するサンプルを検査する方法８００の１つの例を示す。方法８００を記載するに際して、本明細書に記載した１つまたは複数の成分、機構(feature)などを参照する。必要に応じて適宜、参照番号を参照する。記載した参照番号は、例示であり、排他的なものではなく、例えば、方法８００に記載した機構、成分などは、対応する番号が付いたエレメントに限定されるのではなく、本明細書に記載したその他の機構（番号の付いたものも付いていないものも）のみならずその均等物も含む。
【００５０】
８０２で、方法８００は、サンプル２００などのサンプル上で、光学顕微鏡による観察用に構成した光学機器１０６によって検査位置を位置決めすることを含む。別の実施例において、検査位置を位置決めすることは、検査位置を１つまたは複数の走査トンネル顕微鏡機器、トンネル分光機器などによって位置決めすることを含む。任意で、サンプル２００上に検査位置を位置決めすることは、光学機器をサンプル２００上の望ましい検査位置に並べることを含む。例えば、１つの実施例において、図１に示すサンプルステージ１１６などのサンプルステージは、光学機器１０６を含む対物タレット１０４に対して可動である。したがって、サンプルステージ１１６とその上に配置したサンプル２００の動きによって、本明細書に記載するように対物検査モジュール１０８との並びを容易にするために光学機器１０６が使用され、検査位置と光学機器とが一列に並ぶ。
【００５１】
別の実施例において、光学機器１０６は、サンプル上に検査位置を見つけ、その後検査位置を指標化するために使用される。対物タレット１０４は、回転し、本明細書に記載するように、対物検査モジュール１０８は、１つまたは複数のアクチュエータ（例えば、本明細書に記載するアクチュエータ３０２、３０４）を通して移動し、対物検査モジュール１０８（例えば、プローブ１１４を含む機械検査アセンブリ１１２）と指標化された検査位置に並ぶようにする。任意で、光学機器１０６と対物検査モジュール１０８（または３０１）は、互いに対して静的に並ぶ。したがって、対物タレット１０４の回転により、機械検査アセンブリ１１２と観察検査位置とが自動的に並ぶ。
【００５２】
８０４において、方法８００は、図１に示す対物検査モジュール１０８や、図３Ａ、図３Ｂに示すモジュール３０１などの対物検査モジュールを用いて検査位置にて検査することを含む。１つの実施例において、機械検査アセンブリ１１２は、マクロスケールまたはそれ未満で（例えば、約１ミリメートルまたはそれ未満の押し込み深さまたは変形深さ）、サンプル２００を機械的に検査するように構成される。別の実施例において、対物検査モジュール１０８は、ミクロンスケール検査手続きに対応して、約０．５ミリメートルまたはそれ未満の押し込み深さまたは変形深さを提供するように構成される。さらに別の実施例において、対物検査モジュール１０８は、ナノスケール検査手続きに対応して、約５００ナノメートルまたはそれ未満の押し込み深さまたは変形深さを提供するように構成される。したがって、対物検査モジュール１０８は、サンプル２００などのサンプルの機械検査をマクロスケールまたはそれ未満で行うように構成される。すなわち、機械検査アセンブリ１１２と結合する変換器と、任意で、アクチュエータ３０２、３０４などの１つまたは複数のアクチュエータは、協働し、これによって本明細書に先に記載したように、マクロスケール、ミクロスケール、及びナノスケールに対応して作動変位を提供する。同様に、機械検査アセンブリ１１２の機器ハウジング３１２内に備えられた変換器などの変換器は、マクロスケールからナノスケールにまで対応して押し込み深さまたは変形深さを測定するように構成される。
【００５３】
８０６において、サンプル２００の１つまたは複数の特性は、機械検査アセンブリ１１２によって定量的に決定される。本明細書に先に記載したように、１つの実施例において、機械検査アセンブリ１１２は、特性評価モジュールを含むコントローラ２０２を含む。コントローラ２０２は、変換器やプローブ１１４などの機械検査アセンブリ１１２の機器と通信し、その中にあるプローブ１１４や変換器によって得られた測定データを解釈し、硬度、弾性係数などを含むがこれらに限定されない、対象となるサンプル２００の１つまたは複数の特徴を決定する。
【００５４】
方法８００には、他にもいくつかの任意の選択肢がある。１つの実施例において、方法８００は、対物タレット１０４を動かすことを含み、光学機器１０６と、対物タレットに結合した対物検査モジュール１０８とは、回転または並進運動などによって対物タレットが動くことにより、運動する。任意で、対物検査モジュール１０８は、対物タレットの動きを介して光学機器により決定された検査位置と並ぶ。例えば、対物タレットは、光学機器１０６（図２Ａ、図２Ｂを参照）によって決定された検査位置と一列かほぼ一列に並ぶよう、正確に対物検査モジュール１０８を動かすように構成される。
【００５５】
別の実施例において、その中に機械検査アセンブリ１１２を有する対物検査モジュール１０８などによって検査位置で検査することは、プローブ１１４を、例えば図４に示す変換器４１２、４１４などの１つまたは複数の変換器によって、検査位置にあるサンプル２００まで動かすことを含む。加えて、検査位置で検査することは、プローブ１１４によって検査位置で加えられる１つまたは複数の力や検査位置におけるプローブの変位量を測定することを含む。すなわち、変換器４１２、４１４などの変換器は、サンプルの変形中にプローブの１つまたは複数の変位量または力を測定するよう構成される。任意で、プローブ１１４をサンプル２００にまで動かすことは、媒体内に浸水させたサンプル２００と係合させるために、プローブを上昇位置から少なくとも媒体内で部分的に浸水した位置に動かすことを含む。１つの実施例において、媒体は、液体、ゲル、コロイド、生体材料、及びサンプルがプローブと係合する前にプローブ１１４とサンプルとの間にあるその他の物質などの流体を含むが、これに限定されない。プローブ１１４は、１つまたは複数のアクチュエータ３０２、３０４或いは任意で機械検査アセンブリ１１２と結合する変換器より前進しているため、プローブは、サンプルと近接位置にあるか、サンプルと係合している。したがって、プローブ１１４は、（検査位置とプローブとの間に）介在する物質の間を反復して通過することがなく、サンプル周辺の媒体によって生じる影響は実質的に最小限になる。したがって、変換器４１２、４１４などの変換器は、プローブ１１４からサンプルへの変位を直ちに通信でき、サンプルの変形によってプローブ１１４によって加えられる対応する変位量及び力を正確に測定することができる。
【００５６】
１つの実施例において、方法８００は、図３Ｂに示す第１アクチュエータ３０２などの第１アクチュエータによって検査位置を接近させることを含む。１つの実施例において、第１アクチュエータ３０２は、対物検査モジュール３０１のモジュールベース３００と機械検査アセンブリ１１２との間で結合する。第１アクチュエータ３０２は、１つまたは複数のｚ、ｘまたはｙ軸などの１つまたは複数の軸に沿って機械検査アセンブリ１１２を動かす。ここで図４に示す実施例を参照すると、モジュールベース１１０と機械アセンブリ１１２との間で結合した第１アクチュエータ３０２が示されている。図に示すように、第１アクチュエータ３０２は、ｚ軸に沿って機械検査アセンブリ１１２の並進運動を提供する第１成分アクチュエータ４０６と、（例えば１つまたは複数のｘ軸、ｙ軸に沿って）機械検査アセンブリ１１２の側方運動を提供する任意の第２成分アクチュエータ４０８を含む。図４の実施例に示すように、第１成分アクチュエータ４０６は、機械検査アセンブリ１１２と結合する。別の実施例において、第２成分アクチュエータ４０８が、機械検査アセンブリ１１２と結合し、第１成分アクチュエータ４０６はモジュールベース１１０（例えば、第１アクチュエータフランジ３１６）と結合する。さらに別の実施例において、第１成分アクチュエータ４０６は、第２成分アクチュエータ４０８の中に入れ子になっている。任意で、第１成分アクチュエータ４０６は、約１００ミクロンまたはそれ未満の機械検査アセンブリ１１２に対する運動範囲を提供するための大きさと形状を有する。
【００５７】
別の実施例において、検査位置を接近させることは、図３Ａ、図３Ｂに示す第２アクチュエータ３０４によって検査位置を近づけることを含む。第２アクチュエータ３０４は、１つの実施例において、図３Ａ、図３Ｂに示す対物検査モジュール３０１の対物モジュールベース３００と第１アクチュエータ３０２との間で結合する。したがって、１つの実施例において、第１及び第２アクチュエータ３０２、３０４は、機械検査アセンブリ３１２を動かすように構成された一連のアクチュエータを形成する（任意で、分解能または動きの範囲が異なる）。第２アクチュエータ３０４は、ｚ軸及び任意でｘ軸またはｙ軸を含む１つまたは複数の軸に沿って機械検査アセンブリ３１２を動かす。１つの実施例において、第２アクチュエータ３０４は、例えば、約１ミリメートルまたはそれ未満の動きの範囲といった、より大きな範囲の動きを提供することによって、第１アクチュエータと対比させる。したがって、第２アクチュエータは、１つの実施例において、任意で、第１アクチュエータ３０２による、より繊細な動きに対して、機械検査アセンブリ１１２の大きな動きを提供するよう構成される。
【００５８】
別の実施例において、方法８００は、検査中に、対物検査モジュールで、検査位置のその場観察を行うことを含む。例えば図７に示すように、１つの実施例において、対物検査モジュール７０６は、（例えば、サンプルに向かって下向きの）サンプルステージ７０２に配置されたサンプル７０４に対して第１方向に向けられる。光学機器７１０もサンプル７０４に対して向けられ、下方からサンプル７０４を見るために第２方向に備えられる。対物検査モジュール７０６と光学機器７１０の各々がサンプル７０４に向けられているため、光学機器７１０は、（例えばプローブ７０８により）対物検査モジュール７０６が行う機械検査手続きの間、サンプル７０４を観察する。さらに別の実施例において、検査位置で検査することは、電気特性検査を行うことを含む。例えば図１などに示す対物検査モジュール１０８とサンプルステージ１１６の各々は、対応する電気接触を含む。プローブがステージ上のサンプルと係合した状態で、電位がプローブ１１４とサンプル１１６全体に付加される。このように、サンプルの電気特性は、電位またはその他の電気特性を測定することによって測定される。さらに別の実施例において、検査位置で検査することは、生体物質または導光体に対して機械変形ベースの検査を行うことを含む。
【００５９】
別の実施例において、検査位置で検査することは、動的機械検査を行うことを含む。例えば、プローブ１１４は、図２Ａ及び図２Ｂに示したサンプル２００などのサンプルに対して２つの分力を加える。１つの力の成分は、例えば図５に示す変換器アセンブリ５００などの変換器の対向プレート５０４全体に加えられる定電圧などに対応する準静的な力である。アクチュエータによるもう１つの力の成分は、準静的な力と組み合わせて対向プレート５０４全体に加えられる振動電圧(oscillating voltage)による振動力(oscillatory force)に対応する。振動力は、中心プレート５０６を、したがって、プローブ１１４を振動させる。プローブ１１４は動的にサンプル２００と動的に係合し、結果生じた力と変位量が測定される。１つの実施例において、動的機械検査は、低い弾性係数を有する物質（例えば、静的力が加えられたり、変位が起きたりするとすぐに変形するような物質）に対して使用される。本明細書に記載する検査方法と同様にして、プローブ１１４の振動運動と対応するサンプル２００の機械的応答（例えば変位や力）は、変換器によって測定される（例えば図５に示す変換器５００）。すなわち、中央プレート５０６によって提供される結果生じた電気信号は、プローブ１１４（及び対物検査モジュールのコントローラ）によって加えられる対応する変位量や力を測定し、サンプルの１つまたは複数の特徴を決定するものと解される。
＜様々な注釈と実施例＞
【００６０】
実施例１は、顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に可動に結合した対物タレットと、光学顕微鏡による観察用に構成された光学機器であって、前記対物タレットと結合した光学機器と、前記対物タレットに結合した対物検査モジュールであって、前記対物タレットの対物ソケットに結合したモジュールベース及び前記モジュールベースに結合した機械検査アセンブリを含む対物検査モジュールと、を含み、前記機械検査アセンブリは、マクロスケールまたはそれ未満でサンプルを機械的に検査し、前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定するように構成される、顕微鏡アセンブリを含む。
【００６１】
実施例２は、実施例１の主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記機械検査アセンブリは、プローブと、前記プローブに結合した１つまたは複数の変換器と、を含み、前記プローブは、前記モジュールベースに対して可動であり、前記変換器は、前記プローブによってサンプルに加えられた１つまたは複数の力や、前記サンプル内で前記プローブの変位量を測定する。
【００６２】
実施例３は、実施例１または実施例２のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、少なくとも前記プローブは、上昇した位置及び少なくとも部分的に浸水した位置を含む２つ以上の位置の間で可動であり、前記プローブは、媒体の中に部分的に浸り、前記媒体の中に浸っているサンプルと係合する。
【００６３】
実施例４は、実施例１から実施例３のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で特性評価モジュールを有するコントローラを備えることができ、前記コントローラは、前記機械検査アセンブリと通信し、前記特性評価モジュールは、前記機械検査アセンブリによる機械検査に基づいて、前記サンプルの１つまたは複数の特性を評価する。
【００６４】
実施例５は、実施例１から実施例４のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で前記顕微鏡本体と前記対物タレットとの間で結合するモータを備えることができ、前記モータは、前記対物タレット、前記対物検査モジュール、及び前記光学機器を動かすように構成される。
【００６５】
実施例６は、実施例１から実施例５のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で前記モジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合する第１アクチュエータを備えることができ、前記第１アクチュエータは、前記モジュールベースに対して前記機械検査アセンブリを動かすように構成される。
【００６６】
実施例７は、実施例１から実施例６のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合する第２アクチュエータを備えることができ、前記第２アクチュエータは、前記対物タレットに対して前記機械検査アセンブリと前記第１アクチュエータを動かすように構成される。
【００６７】
実施例８は、実施例１から実施例７のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記光学機器は、少なくとも１つの対物レンズを含む。
【００６８】
実施例９は、実施例１から実施例８のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で機器の対物タレット内に設置するよう構成した対物検査モジュールを備えることができ、前記対物検査モジュールは、機器の対物タレットの対物ソケットと結合するよう構成したモジュールベースと、前記モジュールベースと結合した機械検査アセンブリと、を含み、前記機械検査アセンブリは、マクロスケールまたはそれ未満でサンプルを機械的に検査し、前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定するよう構成される。
【００６９】
実施例１０は、実施例１から実施例９のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記機械検査アセンブリは、プローブと、前記プローブと結合した１つまたは複数の変換器と、を含み、前記プローブは、前記モジュールベースに対して可動であり、前記変換器は、前記プローブによってサンプルに加えられた１つまたは複数の力や、前記サンプル内で前記プローブの変位量を測定する。
【００７０】
実施例１１は、実施例１から実施例１０のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記変換器は、１つまたは複数の容量型変換器を含み、前記１つまたは複数の容量型変換器の各々は、２つ以上のプレートを含む。
【００７１】
実施例１２は、実施例１から実施例１１のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記変換器は、少なくとも第１容量型変換器と第２容量型変換器とを含み、前記第１容量型変換器は、前記プローブに対してｚ軸に沿った並進運動をさせ、前記第２容量型変換器は、前記プローブに対して前記ｚ軸を横切る第２軸に沿った運動をさせる。
【００７２】
実施例１３は、実施例１から実施例１２のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、少なくとも前記プローブは、上昇した位置及び少なくとも部分的に浸水した位置を含む２つ以上の位置の間で可動であり、前記プローブは、媒体の中に部分的に浸り、前記媒体の中に浸っているサンプルと係合する。
【００７３】
実施例１４は、実施例１から実施例１３のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で特性評価モジュールを有するコントローラを備えることができ、前記コントローラは、前記機械検査アセンブリと通信し、前記特性評価モジュールは、前記機械検査アセンブリによる機械検査に基づいて、前記サンプルの１つまたは複数の特性を評価する。
【００７４】
実施例１５は、実施例１から実施例１４のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で前記モジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合する第１アクチュエータを備えることができ、前記第１アクチュエータは、前記モジュールベースに対して前記機械検査アセンブリを動かすように構成される。
【００７５】
実施例１６は、実施例１から実施例１５のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記第１アクチュエータは、１つまたは複数の軸において、前記機械検査アセンブリを動かすことができ、前記第１アクチュエータによって提供される前記１つまたは複数の軸に沿った前記動きの範囲は、１００ミクロンまたはそれ未満である。
【００７６】
実施例１７は、実施例１から実施例１６のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合する第２アクチュエータを備えることができ、前記第２アクチュエータは、前記機械検査アセンブリと前記第１アクチュエータを動かすように構成される。
【００７７】
実施例１８は、実施例１から実施例１７のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記第２アクチュエータは、１つまたは複数の軸において、前記機械検査アセンブリを動かすことができ、前記第２アクチュエータによって提供される前記１つまたは複数の軸に沿った前記動きの範囲は、１ミリメートルまたはそれ未満である。
【００７８】
実施例１９は、光学顕微鏡による観察のために構成した光学機器により、サンプルの検査位置を決めることと、前記検査位置で対物検査モジュールを検査することを含むサンプルを検査する方法であって、前記対物検査モジュールは、マクロスケールまたはそれ未満で機械的に検査し、前記機械検査アセンブリによって前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定するよう構成した機械検査アセンブリを含む方法を含み、または任意で組み合わせることができる。
【００７９】
実施例２０は、実施例１から実施例１９のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で前記対物タレット、前記光学機器、及び前記対物タレットと結合した前記対物検査モジュールを動かすことを含むことができ、前記対物検査モジュールは、前記対物タレットの動きを通して前記検査位置に一列に並ぶ。
【００８０】
実施例２１は、実施例１から実施例２０のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記対物タレットを動かすことは、顕微鏡本体に対して前記対物タレット、前記対物検査モジュール、及び前記光学機器を回転させることを含む。
【００８１】
実施例２２は、実施例１から実施例２１のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置で検査することは、変換器によりプローブを前記検査位置の前記サンプルの方へ動かし、前記プローブにより前記検査位置に加えられた１つまたは複数の力や、前記検査位置における前記プローブの変位量を測定することを含む。
【００８２】
実施例２３は、実施例１から実施例２２のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記プローブを前記サンプルの方へ動かすことは、前記プローブを上昇した位置から媒体内で少なくとも部分的に浸水した位置に動かし、前記媒体内に浸った前記サンプルと係合させることを含む。
【００８３】
実施例２４は、実施例１から実施例２３のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、任意で前記検査位置を前記対物検査モジュールのモジュールベースと前記機械アセンブリとの間で結合する第１アクチュエータと接近させることを含むことができ、前記第１アクチュエータは、１つまたは複数の軸に沿って前記機械検査アセンブリを動かす。
【００８４】
実施例２５は、実施例１から実施例２４のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置を接近させることは、前記機械アセンブリのプローブのｚ軸に沿った動きと、ｘ軸またはｙ軸に沿った１つまたは複数の動きを含む。
【００８５】
実施例２６は、実施例１から実施例２５のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置を前記第１アクチュエータに接近させることは、前記第１アクチュエータが前記機械検査アセンブリを１００ミクロンまたはそれ未満の動きの範囲で動かすことを含む。
【００８６】
実施例２７は、実施例１から実施例２６のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置を接近させることは、前記検査位置を前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で係合する前記第２アクチュエータに接近させることを含み、前記第２アクチュエータは、前記機械検査アセンブリを１つまたは複数の軸に沿って動かす。
【００８７】
実施例２８は、実施例１から実施例２７のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置を前記第２アクチュエータに接近させることは、前記第２アクチュエータが前記機械検査アセンブリを１ミリメートルまたはそれ未満の動きの範囲で動かすことを含む。
【００８８】
実施例２９は、実施例１から実施例２８のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定することは、前記サンプルの前記１つまたは複数の特性を前記検査位置における前記検査に基づいて特性評価モジュールにより評価することを含む。
【００８９】
実施例３０は、実施例１から実施例２９のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記対物検査モジュールを対物タレットの対物ソケット内に設置することを含むことができる。
【００９０】
実施例３１は、実施例１から実施例３０のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置において前記対物検査モジュールにより検査中に前記検査位置のその場観察を含むことができる。
【００９１】
実施例３２は、実施例１から実施例３１のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置で検査することは、前記検査位置で前記対物検査モジュールにより第１方向において検査することを含み、前記検査位置のその場観察は、前記第１方向とは異なる第２方向において前記検査位置を観察することを含む。
【００９２】
実施例３３は、実施例１から実施例３２のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置で検査することは、電気特性検査を含む。
【００９３】
実施例３４は、実施例１から実施例３３のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置で検査することは、生体物質または導体物質の機械変形ベースの検査を含む。
【００９４】
実施例３５は、実施例１から実施例３４のいずれか１つまたは任意に組み合わせた主題を含むことができ、任意でこれと組み合わせることができ、前記検査位置で検査することは、動的機械検査を含む。
【００９５】
これらの非制限的な実施例のそれぞれはそれぞれ独立することができ、またはその他の１つまたは複数の任意の実施例と置き換えたり、組み合わせたりすることができる。
【００９６】
上記の詳細な説明は、添付した図面に対する参照を含み、この図面も詳細な説明の一部を形成する。図面は、例示として、本発明が実施できる具体的な実施形態を示している。これらの実施形態は、本明細書において「実施例」としても記載される。こうした実施例は、実際に示し、記載したもの以外の要素も含むことができる。しかしながら、本発明者らは、実際に示し記載した要素のみが提供されている実施例も考察している。さらに、本発明者らは、本明細書に示し、記載した特定の実施例（その１つまたは複数の態様）またはそれ以外の実施例（その１つまたは複数の態様）のいずれかについて、実際に示し記載した要素（その１つまたは複数の態様）の任意の組合せまたは置き換えを用いた実施例についても考察している。
【００９７】
本文献と参照により組み込まれた任意の文献との使用法において齟齬があった場合には、本文献における使用法が適用される。
【００９８】
本文献において、特許文献によくあるように、１つまたは１つを超えたものも含めて、用語「ａ」、「ａｎ」が使用されており、これはその他任意の使用例や使用法である「ａｔｌｅａｓｔ ｏｎｅ」や「ｏｎｅ ｏｒｍｏｒｅ」とは独立である。本文献において、用語「ｏｒ」は、特に記載がない限り、「Ａ ｏｒ Ｂ」が「ＡであるがＢではない」、「ＢであるがＡではない」、及び「Ａ及びＢ」を含むなど、非排他的なものを示すのに使用されている。本文献において、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」や「ｉｎｗｈｉｃｈ」の用語は、それぞれ用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」や「ｗｈｅｒｅｉｎ」に対応する平易な英語の同義語として使用されている。また、以下の請求の範囲において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」や「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、非制限的に使用されており、言い換えれば、列挙した要素以外の要素も含むシステム、装置、物、組成物、製剤、または方法であって、請求の範囲に記載した用語以外のものも請求の範囲内にあると考えられるべきものである。さらに、以下の請求の範囲において、用語「ｆｉｒｓｔ」、「ｓｅｃｏｎｄ」、及び「ｔｈｉｒｄ」などは、単に符号として使用され、その対象物に対して数値的な要件を課すものではない。
【００９９】
本明細書に記載の方法の実施例は、少なくとも部分的に機械またはコンピュータにより実装することができる。いくつかの実施例は、上記実施例に記載された方法を実施するための電子装置を構成するうえで操作可能な命令によってエンコードされたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含むことができる。このような方法の実装には、マイクロコード、アセンブリ言語、高水準言語などのコードを含むことができる。このようなコードは、様々な方法を実施するためのコンピュータ可読命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の部分を形成することができる。さらに、１つの実施例において、例えば実行時またはその他のタイミングにおいて、コードは有形の形式にて１つまたは複数の揮発性の、持続的な、または不揮発性のコンピュータ可読媒体に記憶される。これらの有形のコンピュータ可読媒体は、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光ディスク（例えば、コンパクトディスクやデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカード若しくはメモリスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などを含むが、これらに限定されない。
【０１００】
上記の記載は、例示を目的としたものであって、制限的なものではない。例えば上記の実施例（またはその１つまたは複数の態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。その他の実施形態も、例えば、当業者が上記の記載を読み、これを検討して使用する形態にて使用することができる。要約は、この開示内容の技術的性質が、読者にすぐに理解されるように、米国特許法施行細則１．７２（ｂ）にしたがって提供されている。この要約は、請求の範囲の意味するところを解釈するために、または限定するために使用されてはならない旨、理解されるべきである。また、上記の記載において、様々な機構が、開示内容を効率化するためにグループ分けされている。このことは、請求項に記載されていない開示機構が、請求項において必須であることを意図するものと解釈すべきでない。そうではなく、発明の主題は、具体的に開示された実施形態の全ての機構よりも小さいものであってよい。したがって、以下の請求の範囲が実施例または実施形態として発明の詳細な説明に組み込まれるが、請求の範囲は、それぞれが別個の実施形態として独立しており、また、このような実施形態は、様々な組合せや置き換えにおいて互いに組み合わせることができる。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参照して、また、このような請求項が有する権利の均等物全範囲において、決定されるべきである。
＜付記１＞
顕微鏡本体と、
前記顕微鏡本体に可動に結合した対物タレットと、
光学顕微鏡による観察のために構成した光学機器であって、前記対物タレットと結合した光学機器と、
前記対物タレットと結合した対物検査モジュールであって、前記対物タレットの対物ソケットと結合するモジュールベースと、前記モジュールベースに結合した機械検査アセンブリであって、マクロスケールまたはそれ未満でサンプルを機械的に検査し、前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定するよう構成した機械検査アセンブリと、を含む対物検査モジュールと、
を含むことを特徴とする顕微鏡アセンブリ。
＜付記２＞
前記機械検査アセンブリは、プローブと、前記プローブに結合した１つまたは複数の変換器を含み、前記プローブが、前記モジュールベースに対して可動であり、前記変換器が、前記プローブによってサンプルに加えられた１つまたは複数の力または、前記サンプル内の前記プローブの変位量を測定することを特徴とする、付記１に記載の顕微鏡アセンブリ。
＜付記３＞
少なくとも前記プローブが、上昇位置と、前記プローブが媒体中に部分的に浸り、前記媒体中に浸ったサンプルと係合する少なくとも部分的に浸水した位置とを含む２つ以上の位置で可動であることを特徴とする、付記２に記載の前記対物モジュールを含む対物タレット。
＜付記４＞
特性評価モジュールを有するコントローラを含み、前記コントローラが、前記機械検査アセンブリと通信 し、前記特性評価モジュールが、前記機械検査アセンブリによる機械検査に基づいて前記サンプルの前記１つまたは複数の特性を評価することを特徴とする、付記１に記載の顕微鏡アセンブリ。
＜付記５＞
前記顕微鏡本体と前記対物タレットとの間で結合したモータを含み、前記モータが、前記対物タレット、前記対物検査モジュール、及び前記光学機器を動かすように構成されることを特徴とする、付記１に記載の顕微鏡アセンブリ。
＜付記６＞
前記モジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合した第１アクチュエータを含み、前記第１アクチュエータが、前記モジュールベースに対して前記機械検査アセンブリを動かすように構成されることを特徴とする、付記１に記載の顕微鏡アセンブリ。
＜付記７＞
前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合した第２アクチュエータを含み、前記第２アクチュエータが、前記対物タレットに対して前記機械検査アセンブリと前記第１アクチュエータとを動かすように構成されることを特徴とする、付記６に記載の顕微鏡アセンブリ。
＜付記８＞
前記光学機器が少なくとも１つの対物レンズを含むことを特徴とする、付記１に記載の顕微鏡アセンブリ。
＜付記９＞
機器の対物タレット内で設置するために構成した対物検査モジュールであって、
機器の対物タレットの対物ソケットと結合するよう構成したモジュールベースと、
前記モジュールベースに結合した機械検査アセンブリであって、マクロスケールまたはそれ未満でサンプルを機械的に検査し、前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定するよう構成した機械検査アセンブリを含むことを特徴とする対物検査モジュール。
＜付記１０＞
前記機械検査アセンブリは、プローブと、前記プローブに結合した１つまたは複数の変換器を含み、前記プローブが、前記モジュールベースに対して可動であり、前記変換器が、前記プローブによってサンプルに加えられた１つまたは複数の力や、前記サンプル内の前記プローブの変位量を測定することを特徴とする、付記９に記載の対物検査モジュール。
＜付記１１＞
前記変換器が、１つまたは複数の容量型変換器を含み、前記１つまたは複数の容量型変換器の各々が２つ以上のプレートを含むことを特徴とする、付記１０に記載の対物検査モジュール。
＜付記１２＞
前記変換器が、少なくとも第１容量型変換器と第２容量型変換器とを含み、前記第１容量型変換器がｚ軸に沿って前記プローブの並進運動を提供し、前記第２容量型変換器が前記ｚ軸を横切る第２軸に沿って前記プローブに運動を提供することを特徴とする、付記１０に記載の対物検査モジュール。
＜付記１３＞
少なくとも前記プローブが、上昇位置と、前記プローブが媒体中に部分的に浸り、前記媒体中に浸ったサンプルと係合する少なくとも部分的に浸水した位置とを含む２つ以上の位置で可動であることを特徴とする、付記１０に記載の対物検査モジュール。
＜付記１４＞
特性評価モジュールを有するコントローラを含み、前記コントローラが、前記機械検査アセンブリと通信し、前記特性評価モジュールが、前記機械検査アセンブリによる機械検査に基づいて前記サンプルの前記１つまたは複数の特性を評価することを特徴とする、付記９に記載の対物検査モジュール。
＜付記１５＞
前記モジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合した第１アクチュエータを含み、前記第１アクチュエータが、前記モジュールベースに対して前記機械検査アセンブリを動かすように構成されることを特徴とする、付記９に記載の対物検査モジュール。
＜付記１６＞
前記第１アクチュエータが、１つまたは複数の軸において前記機械検査アセンブリを動かし、前記１つまたは複数の軸に沿って前記第１アクチュエータにより提供される前記動きの範囲が１００ミクロン以下であることを特徴とする、付記１５に記載の対物検査モジュール。
＜付記１７＞
前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合した第２アクチュエータを含み、前記第２アクチュエータが、前記機械検査アセンブリと前記第１アクチュエータとを動かすように構成されることを特徴とする、付記１５に記載の対物検査モジュール。
＜付記１８＞
前記第２アクチュエータが、１つまたは複数の軸に沿って前記機械検査アセンブリを動かし、前記１つまたは複数の軸に沿って前記第２アクチュエータにより提供される前記動きの範囲が１ミリメートル以下であることを特徴とする、付記１７に記載の対物検査モジュール。
＜付記１９＞
光学顕微鏡による観察のために構成した光学機器でサンプルの検査位置を決めることと、
前記検査位置で、マクロスケールまたはそれ未満で機械的に検査するよう構成した機械検査アセンブリを含む対物検査モジュールにより検査することと、
前記機械検査アセンブリによって前記サンプルの１つまたは複数の特性を定量的に決定することを含むことを特徴とするサンプルを検査する方法。
＜付記２０＞
前記対物タレット、前記光学機器、及び前記対物タレットと結合した前記対物検査モジュールを動かすことを含み、前記対物検査モジュールが、前記対物タレットの動きを通して前記検査位置と一列に並ぶことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記２１＞
前記対物タレットを動かすことは、顕微鏡本体に対して前記対物タレット、前記対物検査モジュール、及び前記光学機器を回転させることを含むことを特徴とする、付記２０に記載の方法。
＜付記２２＞
前記検査位置で検査することは、変換器により、前記検査位置における前記サンプルの方にプローブを動かすことと、前記プローブにより前記検査位置にて加えられた１つまたは複数の力または前記検査位置における前記プローブの変位量を測定することとを含むことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記２３＞
前記プローブを前記サンプルの方へ動かすことは、上昇位置から、前記媒体中に浸ったサンプルと係合する少なくとも部分的に前記媒体内に浸水した位置へ前記プローブを動かす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＞
前記検査位置を、前記対物検査モジュールのモジュールベースと前記機械検査アセンブリとの間で結合した第１アクチュエータに接近させることを含み、前記第１アクチュエータが前記機械検査アセンブリを１つまたは複数の軸に沿って動かすことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記２５＞
前記検査位置を接近させることは、前記機械検査アセンブリのプローブのｚ軸に沿った動きと、ｘ軸またはｙ軸に沿った１つまたは複数の動きを含むことを特徴とする、付記２４に記載の方法。
＜付記２６＞
前記検査位置を前記第１アクチュエータに接近させることは、前記第１アクチュエータが、前記機械検査アセンブリを、１００ミクロン以下の動きの範囲で動かすことを特徴とする、付記２４に記載の方法。
＜付記２７＞
前記検査位置を接近させることは、前記モジュールベースと前記第１アクチュエータとの間で結合した第２アクチュエータによって前記検査位置を接近させることを含み、前記第２アクチュエータが、前記機械検査アセンブリを１つまたは複数の軸に沿って動かすことを特徴とする、付記２４に記載の方法。
＜付記２８＞
前記検査位置を前記第２アクチュエータに接近させることは、前記第２アクチュエータが、前記機械検査アセンブリを、１ミリメートル以下の動きの範囲で動かすことを特徴とする、付記２７に記載の方法。
＜付記２９＞
前記サンプルの前記１つまたは複数の特性を定量的に決定することは、前記検査位置での前記検査に基づいて、特性評価モジュールによって前記サンプルの前記１つまたは複数の特性を評価することを含むことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記３０＞
対物タレットの対物ソケット内で前記対物検査モジュールを設置することを含むことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記３１＞
前記検査位置で前記対物検査モジュールによる検査中に、前記検査位置のその場観察を含むことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記３２＞
前記検査位置で検査することは、前記検査位置で前記対物検査モジュールにより第１方向において検査することを含み、前記検査位置のその場観察は、前記第１方向とは異なる第２方向において前記検査位置を観察することを含むことを特徴とする、付記３１に記載の方法。
＜付記３３＞
前記検査位置で検査することは、電気特性検査を含むことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記３４＞
前記検査位置で検査することは、生体物質または導光体の機械変形ベースの検査を含むことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
＜付記３５＞
前記検査位置で検査することは、動的機械検査を含むことを特徴とする、付記１９に記載の方法。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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