(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミクロン以下のスケールでの機械的テスト用に構成されたプローブ先端アセンブリであって、
機械的テストシステムのトランスデューサとの結合のために構成されたヒータソケットアセンブリであって、ソケットを含む前記ヒータソケットアセンブリと、
前記ソケット内での受け取りのために構成されたヒータ基盤と、加熱素子とを含むプローブ先端ヒータシステムと、
前記プローブ先端ヒータシステムと結合するプローブ先端とを含み、前記プローブ先端ヒータシステム及び前記プローブ先端は、前記ソケット内に中間実装構成と実装構成との間に移動可能であり、
前記中間実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ソケットのヨークに沿ってスライド自在に受け取られ、前記トランスデューサのｚ軸に対する横方向及び回転の移動が抑制され、
前記実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークと前記ソケットのヒータインタフェースと間に保持される、
プローブ先端アセンブリ。
【請求項２】
前記中間実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークの少なくとも３つの個別の傾斜面に沿ってスライド自在に受け取られ、前記少なくとも３つの傾斜面は、前記ヒータ基盤が前記トランスデューサの前記ｚ軸に対して横方向に及び回転して移動することを抑制する、請求項１に記載のプローブ先端アセンブリ。
【請求項３】
前記中間実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークの少なくとも３つの個別の傾斜面に沿ってスライド自在に受け取られ、前記少なくとも３つの個別の傾斜面は、前記ヒータ基盤を前記実装構成に誘導する、請求項２に記載のプローブ先端アセンブリ。
【請求項４】
前記３つの個別の傾斜面は、２以上のガイドのガイド傾斜と、ヨーク基盤のプラグ傾斜とを含み、前記プラグ傾斜は、前記ガイド傾斜から凹まれる、請求項２に記載のプローブ先端アセンブリ。
【請求項５】
前記実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヒータインタフェースと前記ヨークの少なくとも３つの個別のクランプ面との間にクランプされる、請求項１に記載のプローブ先端アセンブリ。
【請求項６】
前記中間実装構成において、前記ヒータインタフェースの１以上の変位可能な接点は、前記加熱素子と結合する前記ヒータ基盤の１以上の対応する接触パッドに向かって付勢され、前記実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークと前記ヒータ基盤の前記１以上の変位可能な接点との間にクランプされる、請求項１に記載のプローブ先端アセンブリ。
【請求項７】
前記加熱素子は、２以上の支持コラムと、前記２以上の支持コラムによって形成された空隙とによって、前記ヒータ基盤から距離をあけて配置され、前記２以上の支持コラムは、前記加熱素子をその中に有する前記プローブ先端ヒータシステムのアセンブリブリッジの断面積よりも小さい断面積を有する、請求項１に記載のプローブ先端アセンブリ。
【請求項８】
ミクロン以下のスケールでの機械的テストのために構成されたプローブ先端アセンブリのための使用方法であって、
トランスデューサに結合するために構成されたヒータソケットアセンブリのヨークに沿ってプローブ先端ヒータシステムのヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせ、前記ヨークと前記ヒータソケットアセンブリのヒータインタフェースとは、ソケットを形成し、前記プローブ先端ヒータシステムは、前記ヒータ基盤及び加熱素子を含み、プローブ先端は、前記プローブ先端ヒータシステムと結合し、
前記ヨークに沿ったスライド自在な噛み合わせを通じて前記プローブ先端ヒータシステムを前記ソケット中に誘導し、前記誘導することは、前記プローブ先端ヒータシステム及び前記プローブ先端が前記トランスデューサのｚ軸に対して横方向に及び回転して移動することを抑制することを含み、
前記プローブ先端ヒータシステムが前記ソケット中に誘導された後、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間に前記ヒータ基盤を保持する、
方法。
【請求項９】
前記ヨークに沿って前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、前記ヨークの少なくとも３つの個別の傾斜面に沿って前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ヒータ基盤を保持することは、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間に前記ヒータ基盤をクランプすることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ヨークに沿って前記プローブ先端ヒータシステムの前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間の前記ヒータ基盤の噛み合わせを通じて前記ヒータインタフェースの１以上の変位可能な接点を変位させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ヒータソケットアセンブリの前記ソケットから前記プローブ先端ヒータシステムを取り外すことであって、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間から前記ヒータ基盤をスライドさせることを含む前記取り外すことを含み、前記ヒータ基盤は、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間のスライド自在な噛み合わせを通じて前記トランスデューサの前記ｚ軸に対する横方向及び回転の移動を抑制される、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連特許文書への言及＞
本出願は、2011年11月14日出願の、発明の名称「PROBE TIP HEATING ASSEMBLY」の、米国特許出願シリアル番号６１／５５９、６９９号に対して、優先権の利益を主張し、この参照文献の全体は、ここに組み込まれる。
【０００２】
＜連邦がスポンサーとなっている研究あるいは開発に関する言及＞
本発明は、エネルギー省によって設定された政府からのサポート(DE-FG02-07ER84812)によってなされた。政府は、本発明について一定の権利を有する。
【０００３】
＜技術分野＞
本文献は、一般に、ミクロンあるいはそれ以下のスケールにおける加熱された機械的テストに関するが、これは、限定的ではない。
【背景技術】
【０００４】
ナノインデンテーションは、深さ検出インデンテーション技術を用いた、ナノメータ長スケールでの材料の弾性率及び硬度などの機械的特性を定量的に測定する方法である。ナノインデンテーションにおいては、荷重力及び変位を判定することができるナノインデンタが用いられる。典型的には、ナノインデンテーションに用いられる力は、１０ｍNより小さく、典型的な変位の範囲は、１０μｍより小さく、典型的には、ノイズレベルは、１ｎｍ２乗平方根平均（ｒｍｓ）より良い。力及び変位のデータは、サンプルの機械的特性を判定するために用いられる。サンプルの特性評価においては、ナノインデンタは、既知の形状と既知の機械的特性を有する特性化されたインデンタ先端と一体化される。
【０００５】
実現されつつあるナノメカニカル特性化技術の１つは、定量的透過型電子顕微鏡（TEM）によるインサイチュ（in-situ）機械的テストである。このテスト方法は、定量的な機械的データを測定しながらリアルタイムでサンプルの変形をモニタすることを可能とする。ナノメカニカルシステムをTEMイメージングと結合することにより、研究者は、材料の機械的応答における、構造的特性の相関及び既に存在する欠陥の影響を研究することができるようになる。イメージングに加え、制限視野回折は、機械的応答における、サンプルの位置及び荷重方向の影響を判定するために用いることができる。更に、インサイチュ機械的テストによって、変形を、「事後分析」ではなくリアルタイムに観察することができる。TEMインサイチュナノメカニカルテストを行うことによって、転位破裂（dislocation burst）、相転移、せん断帯形成（shear banding ）、又は割れの開始などを含むであろう、力又は変位の一過性の多くの考え得る原因間の明確な差別化を提供できる。昇温におけるナノメカニカルテストは、温度上昇と共に相変化又は異変の機械的特性を有する材料に対する材料特性化の重要な一部である。高温ナノメカニカルテストの利用のいくつかは、ポリマー及びゴム材料のガラス転移温度の特定、低温金属及び形状記憶合金の相転移、体温における生体サンプルの研究、模擬的な促進された熱劣化の研究、加速された材料クリープ研究、並びにポリマーの時間−温度−重ね合わせ曲線プロットである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明者は、解決すべき問題には、プローブ先端ヒータの実装及び撤去の間に横方向の移動と過大なトルクとにより損傷を受ける壊れやすいトランスデューサが含まれ得ることをとりわけ認識していた。また、プローブ先端ヒータの電気的接続（例えば、ワイヤなど）は、トランスデューサが自由にプローブを作動させ、プローブ先端に生じる力を測定できるように、比較的柔軟である必要がある。一例では、本主題は、１以上のトランスデューサ移動軸又はアクチュエータ軸と一致して（例えば、１以上のトランスデューサアクチュエータ軸に交差する軸に沿った、実装又は撤去の間にトランスデューサに印加されるかなりの横方向の力又はトルクなしに）実装されるプローブ先端ヒータとの噛み合わせのための電気的接触フィーチャを提供する、機械的に噛み合うヨークを含むモジュラーアセンブリによるなど、この問題の解決を提供できることである。すなわち、プローブ先端ヒータの実装は、（例えば、トランスデューサの）１以上の所望の移動軸に沿って導かれ、１以上の移動軸に交差する１以上の方向への実装中のプローブ先端ヒータの移動は、抑制される。
【０００７】
この発明の概要は、本特許出願の主題の概要を提供することを意図している。本発明の排他的あるいは包括的な説明を提供することは意図していない。本特許出願についての更なる情報を提供するために、詳細な説明が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図面は、必ずしも一定のスケールで描かれておらず、同様の参照符号は、異なる図における同様な構成要素を言い表すだろう。異なる添え字を有する同様の参照符号は、同様の構成要素の異なる例を示すだろう。図面は、本文書において説明されるさまざまな実施形態を、一般に例示として、限定的ではなく示す。
【図１】ナノメカニカルテストシステムの一例を示すブロック図である。
【図２Ａ】サンプルステージ及び加熱システムの一例を示す透視図である。
【図２Ｂ】図２Aに示される、加熱システム及びサンプルステージの詳細図である。
【図３】機械的テストとイメージングのために、サンプルマウント上に配置されたテストサンプルを有するサンプルステージの別の例の模式図である。
【図４】加熱システムを含むサンプルステージを有するテスト対象物ホルダの一例の模式図である。
【図５】加熱された機械的テスト先端アセンブリの一例を示す模式図である。
【図６】プローブ先端アセンブリの一例の透視図である。
【図７】図６のプローブ先端アセンブリの断面図である。
【図８】プローブ先端ヒータシステムの一例の側面図である。
【図９】図７に示されるプローブ先端ヒータシステムを受け取るように構成されたヨークの一例の透視図である。
【図１０】変位可能なピン電気接点の一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、その一部をなし、本開示の特定の実施形態がどのように実施できるかを例示によって示す添付の図面を参照する。その際、「上部」、「下部」、「前」、「後ろ」、「先端の」、「後端の」といった方向を示す語句は、記述される図面の方向を参照するために用いられる。本発明の実施形態の構成要素は、多くの異なる方向に配置可能であるので、方向を示す語句は、説明を目的として用いられ、一切制限されない。これらの実施形態は、当業者が本開示の側面を実施できるように十分に詳細に説明されており、他の実施形態を用いることができ、並びに本開示の範囲を超えることなく構造的変更を加え得ることは、当然である。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捉えられるべきではなく、本開示の範囲は、添付の請求項とそれらの均等物によって規定される。
【００１０】
ここに説明される実施形態によれば、ナノストラクチャー及び薄膜などを含むが、これらに限定されない、ナノ及びマイクロスケール（すなわち、サブミクロンスケール）において、小さなテスト対象物を機械的にテストするためのシステム及び方法が提供される。一例では、そのようなテストは、対象物を構成する材料の機械的特性を判定するために行われる。ナノメカニカルテストの計装のためのTEMホルダの改良は、ホルダの前端部分と、TEM電子ビームのポールギャップ（pole gap）とによって制限される小さな空間を提供する。一体化されたヒータを有するTEMインサイチュナノメカニカルテスト計器を開発することは、したがって、新しい設計及び計装アプローチが要求される大きな挑戦である。一実施形態によれば、ここに詳細に説明するように、ここに説明されるシステムは、１以上のサンプルステージ又はプローブアセンブリに（例えば、プローブ先端に）加熱及び検出素子を含む、マイクロマシン又はマイクロエレクトロ・メカニカル（MEMS）ベースのヒータを含む。ヒータは、高精度の作動力、対応するインデンティング若しくはその他の変形（例えば、インデンティング、引っかき、引っ張り、圧縮など）、及び高分解能の変位検出を少なくともナノメータ又はマイクロメータのスケールで提供する、ナノインデンタ又はその他の計器の使用を可能にする。
【００１１】
ナノメカニカルテストシステム（以下に説明）に用いられるプローブ先端アセンブリがここに説明される。一実施形態では、プローブ先端アセンブリは、プローブ先端と、ヒータソケットへの挿入及びヒータソケットからの撤去のために構成されたプローブ先端ヒータシステムとを含む。実装及び撤去のために、プローブ先端ヒータシステム及びプローブ先端は、中心プレートと結合したプローブシャフトを有するキャパシタなどのテストシステムトランスデューサの１以上の移動（作動）軸に沿って移動される。プローブ先端及びプローブ先端ヒータシステムの移動をこのような方法で制限することは、トランスデューサの移動軸に交差する方向への実装又は撤去に起因するトランスデューサの損傷を相当防ぐ。例えば、プローブ先端ヒータシステム及びプローブ先端は、回転又は横方向の移動なしに、ヒータソケットに実装される。代わりに、一例では、コンポーネントは、ヒータソケットへのスライド移動を用いた垂直な方法で挿入される。
【００１２】
また、ここに説明するプローブ先端加熱システムは、例えば、サンプルステージ上のサンプルの温度にかなり一致する温度まで、プローブ先端を能動的に加熱するように構成される。このようにプローブ先端を能動的に加熱することは、テスト中におけるプローブ先端とサンプルとの間の熱伝達を相当防ぎ、それに応じて、サンプルを所望の温度でテストすることを確保する。言い換えると、サンプルとの噛み合わせを通じたプローブ先端の受動的な加熱（並びに、サンプルの対応する熱伝達及び温度降下）は、相当防止される。
【００１３】
図１は、加熱し、小さなテストサンプル３１の温度を検出するための加熱システム１００を用いたナノメカニカルテストシステム３０の一例を例示する模式的ブロック図である。加熱システム１００に加えて、（例えば、サブミクロンスケールでテストするように構成された）ナノメカニカルテストシステム３０は、変位可能なプローブ３４を有する電気機械（EM）トランスデューサ３２、プローブ３４を変位させるアクチュエータ３６、変位センサ３８、コンピュータ４０、粗配置器４２、精配置器４４、及びコントローラ５０を含む。EMトランスデューサ３２は、インデンテーション、圧縮、引っ張り、疲労、摩擦、破砕の装置などを含むが、これらに限定されない。
【００１４】
ナノメカニカルテストシステム３０は、サンプルステージ５２を含み且つ基盤部分５４（ホルダ基盤）を備える、テスト対象物ホルダ５５を更に含む。加熱システム１００のサンプルステージ部分は、サンプルステージ５２上に（例えば、対象物ホルダ内、又は対象物ホルダに沿って）配置され、ホルダは、ナノメカニカルテストシステム３０に取り外し可能に搭載される。一実施形態、及び、以下の詳細な説明によれば、加熱システム１００は、例えば、定量的透過型電子顕微鏡（TEM）内でのインサイチュナノメカニカルテストへの適用のためといった、小さく制限された空間にフィットするように、マイクロマシン又はMEMSベースである。以下に説明するように、加熱システム１００は、他の例では、サンプルステージ５２上のサンプル位置の機械的テストに用いられるプローブ３４を加熱するように構成されたプローブベースヒータ１０２を更に含む。
【００１５】
一実施形態によれば、コントローラ５０は、入出力モジュール６０と、トランスデューサ制御回路２と、加熱制御回路４と、例えば、マイクロプロセッサ又はデジタル信号プロセッサ（DSP）及び／若しくはフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）といったプロセッサ６２と、メモリシステム６４とを含む。一実施形態によると、メモリシステム６４は、変位モジュール６６、力モジュール６８、温度検出モジュール５６、及び加熱モジュール５８を含む。別の実施形態によると、入出力モジュール６０は、D/Aコンバータ７０及びA/Dコンバータ７２を更に含む。
【００１６】
一例では、コンピュータ４０は、プロセッサ８２と、アプリケーションモジュール８６を格納するメモリシステム８４とを含む。コンピュータ４０は、インタフェース９０（例えば、USBインタフェース）を介して、コントローラ５０にアクセスし、通信してもよい。図１は、コンピュータ４０とコントローラ５０とを別個のものとして示す。他の例においては、コンピュータ４０及びコントローラ５０は、単一の処理及び制御システムの一部として統合される。
【００１７】
一実施形態によると、アプリケーションモジュール８６、変位モジュール６６、及び力モジュール６８のそれぞれは、メモリ６４及び８４にそれぞれ格納された、プロセッサ６２によりアクセス可能で実行可能な命令を含む。メモリ６４及び８４は、RAM、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、CD-ROMドライブ、及びDVDドライブといった、任意の数の揮発性又は不揮発性の記憶装置を含むが、これらに限定されない。他の実施形態においては、変位モジュール６６、力モジュール６８、温度検出モジュール５６、及び加熱モジュール５８は、ここに説明する機能を実行するように構成されたハードウェア及びソフトウェアコンポーネントの任意の組み合わせを含む。変位モジュール６６、力モジュール６８、温度検出モジュール５６、及び加熱モジュール５８のソフトウェアコンポーネントは、一例では、メモリシステム６４に格納される前に、処理システム６２から分離された媒体にそれぞれ格納される。そのような媒体の例としては、例えば、ハードディスク装置、フラッシュメモリ装置、コンパクトディスク（例えば、CD-ROM、CD-R、又はCD-RW）、及びデジタルビデオディスク（例えば、DVD、DVD-R、及びDVD-RW）が挙げられる。
【００１８】
一実施形態によると、粗配置器４２及び精配置器４４は、サブナノメータの分解能で、ミリメータの範囲で、EMトランスデューサ３２及び変位可能なプローブ３４の３次元配置（すなわち、図１のｘ、ｙ、及びｚ軸）を可能にする。一実施形態によると、変位可能なプローブ３４の最終的な配置及び移動は、コンピュータ４０及びコントローラ５０上のアプリケーションモジュール８６を介して、アクチュエータ３６によって実行される。一実施形態によると、コントローラ５０は、変位可能なプローブ３４の移動を制御及びモニタし、（変位センサ３８からの）変位可能なプローブ３４の変位を表すデータをインタフェース９０を介してコンピュータ４０に提供するように構成される。一実施形態によると、コントローラ５０は、変位可能なプローブ３４によってテストサンプル３１に印加される力を判定及び調整するように構成される。
【００１９】
一実施形態によると、コントローラ５０は、（プローブベースヒータ１０２を含む）加熱システム１００及びテスト対象物３１の温度を制御及びモニタし、加熱システム１００及びテスト対象物３１の温度を表すデータをインタフェース９０を介してコンピュータ４０に提供するように構成される。一例では、コントローラ５０は、テスト対象物をテスト及び観察するための所望のテスト対象物温度（及びヒータ温度）を得るために、加熱システム１００及びテスト対象物３１に印加される加熱電力６を判定及び調整するように構成される。一例では、コントローラ５０（例えば、ヒータ制御回路４）は、閉ループフィードバック制御を含む１以上の制御方法を介して所望のテスト対象物温度を得るためのヒータ電力を調整するために、温度信号８を用いる。同様の方法で、プローブベースヒータ１０２用のヒータ電力１０は、プローブベースヒータから提供される温度信号１２に従って、ヒータ制御回路４によって調整される。任意には、ヒータ制御回路４は、変位可能なプローブ３４とサンプルステージ５２とにおいて同じ温度を得るために、ステージヒータとプローブベースヒータ１０２とを含む加熱システム１００が協調して動作することを確保する。すなわち、プローブベースヒータ１０２と共にサンプルステージ５２において、１以上の加熱システム１００は、サンプルとプローブとの間の熱伝達を介したサンプルの受動的な不測の加熱を避けるために、能動的に加熱される。したがって、加熱されたプローブ３４が、加熱されたステージ５２上に配置された加熱されたサンプル３１と接触する際には、（例えば、ステージ５２とプローブ３４との間の）サンプル３１を介した最小限の熱伝達が存在する。プローブ３４及びステージ５２の両方を加熱することによって、加熱システム１００は、サンプル３１と接触する非加熱のコンポーネント（例えば、プローブ又はステージ）に起因する不測の熱伝達を介してサンプルの特性を悪い方向へ変更せずに、テストシステム３０を用いたサンプル３１を常に確実にテストすることができる。代わりに、能動的加熱によってテスト処理の間中ずっと、プローブ３４が、接触しているサンプル３１と相当同じ温度になることを確保するために、（ヒータ制御回路４によって制御される）加熱システム１００の動作によってサンプル３１の温度及びプローブ３４の温度が調整される。
【００２０】
運用中、ユーザは、アプリケーションモジュール８６を介して、コンピュータ４０を用いてコントローラ５０をプログラムすることができる。一実施形態によると、コントローラ５０は、変位可能なプローブ３４によりテストサンプル３１へ印加される所望の力を表すアクチュエータ３６への入力又は力信号９２を力モジュール６８を介して提供する。入力作動力信号９２に応答して、アクチュエータ３６は、サンプルステージ５２に向かって（例えば、図１のｚ軸に沿って）変位可能なプローブ３４を駆動する。変位可能なプローブ３４は、テスト対象物３１に接触し、テスト対象物３１に所望の力を印加する。D/Aコンバータ７０は、力モジュール６８により供給される入力又は力信号をデジタルからアナログの形式に変換し、これは、アクチュエータ３６に供給されるようなトランスデューサ制御回路２による作動力９２を生成するために、順々に増幅される。
【００２１】
変位センサ３８は、少なくともｚ軸に沿った変位可能なプローブ３４の移動を検出するトランスデューサ（例えば、容量性トランスデューサ）を備え、変位可能なプローブ３４の移動の測定値を表すコントローラ５０への変位信号９４を提供する。他の実施形態においては、ｚ軸に沿った移動に加えて、変位センサ３８は、ｘ及び／若しくはｙ軸に沿った変位、又はｘ及び／若しくはｙ軸についての回転移動といった、変位可能なプローブ３４の他の種類の移動の表れを検出及び供給する。トランスデューサ制御回路２は、変位センサ３８からの変位信号９４を調整し、変位信号９４をA/Dコンバータ７２に送る。A/Dコンバータ７２は、変位信号９４を、トランスデューサ制御回路２が受信するようなアナログ形式から、変位モジュール６６による処理用のデジタル形式へ変換する。一実施形態によると、変位モジュール６６は、変位可能なプローブ３４の移動の測定値を、（例えば、力計算のための）力モジュール６８と（インタフェース９０を介して）コンピュータ４０に通信する。
【００２２】
一実施形態によると、コントローラ５０は、EMトランスデューサ３２をサンプルステージ５２に対して移動すること、あるいは、サンプルステージ５２をEMトランスデューサ３２に対して移動することなどにより、サンプルステージ５２に対してｘ及びｙ方向への、変位可能なプローブ３４の移動又は変位を制御するように更に構成される。一実施形態によると、ナノメカニカルテストシステム３０は、イメージング装置９６を更に含み、イメージング装置９６は、インデンテーション、圧縮、疲労、及び破損テストなどの機械的テストの前、間、及び後のテスト対象物の画像及びそのビデオを含む、サンプルステージ５２に搭載されたテストサンプル３１の画像を提供するように構成された電子顕微鏡、光学顕微鏡、又は走査型プローブ顕微鏡（SPM）（例えば、原子力顕微鏡（AFM））などの計器／装置を備える。
【００２３】
例えば、加熱システム１００と構成されるのに好適なテストシステムは、光学顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡（SPM）、電子顕微鏡などを含むが、これらに限定されない。これらの例のそれぞれにおいて、（一例では、プローブベースヒータ１０２を含む）加熱システム１００を用いて、エクスサイチュ（ex-situ）又はインサイチュな加熱が行われる。加熱システム１００と共に構成されるのに好適な別のテストシステムは、米国、ミネソタ州ミネアポリスのHysitron, Incorporatedからの製品名PicoIndenterの下に市場で得られる、電子顕微鏡（例えば、透過型電子（TEM）及び／又は走査型電子（SEM））インサイチュナノメカニカルテスタである。
【００２４】
温度制御された機械的テストの間、以下により詳細に説明するように、加熱システム１００は、所望の温度にテスト対象物を加熱及び維持するように制御される。加熱システム１００は、開ループ制御又は閉ループ制御の少なくとも１つで動作される。変化する熱環境下でのより正確な温度調整のために、温度信号８をフィードバックとして用いる閉ループ制御システムが用いられる。サンプル３１の温度及びプローブ３４の温度が所望の温度に達すると、EMトランスデューサ３２は、変位可能なプローブ３４でテスト対象物３１に力を加えるように動作される。一実施形態では、テスト対象物３１の温度は、加熱システム１００により測定され、印加された力と、テスト対象物３１のインデントされた材料の変位とが、ナノメカニカルテストシステム３０により測定される。ナノメカニカルテストシステム３０は、任意的にイメージング装置９６を介して同期撮影されている間に、EMトランスデューサ３２のアクチュエータ３６及び変位センサ３８を通じてこれらのパラメータを測定する。力及び変位データ、並びに対応するインデンテーションの画像は、アクチュエータ３６、変位センサ３８、及びイメージング装置９６（例えば、電子顕微鏡）の組み合わせによって、相当同時に、リアルタイムで測定され、観察される。言い換えると、上記の測定及びイメージング技術を通じた、特定のテスト温度におけるテスト対象物の検査は、したがって、測定、イメージング、又は加熱の間に何ら大きな停止なしに実行される。インデンテーション力の印加の後、インデンテーションの形状を徐々に変える弾性的又は塑性的な変形などを含む現象は、インデンテーションの測定及びイメージングに最小限の影響を与える。また、弾性的又は塑性的な変形などは、インデンテーションの直後から始まる期間に観測及び測定される。すなわち、加熱システム１００を有するナノメカニカルテストシステム３０は、インデンテーションテストの実行とインデンテーションの周囲の材料の測定及び観察とを相当同時に行うことができるので、ある期間に渡る材料の変化は、インデンテーション時及びインデンテーションの直後に同様に観察することができる。インデンテーション時又はその直後のこれらのパラメータ及び現象の観測は、対応する材料特性の正確な評価及び判定に重要である場合がある。
【００２５】
図２A,Bは、選択された昇温でナノメカニカルテストするために設計された加熱システム１００を示す。加熱システム１００は、例えば、サンプルステージ５２において、上述し以下に更に記述するように、基盤部分５４と結合される。図２Aに示されるように、一例では、サンプルステージ５２は、基盤部分５４（すなわち、以下に更に説明する、ホルダ基盤）と結合してテスト対象物ホルダ５５を形成する、基盤インタフェース５３を含む。サンプルステージ５２は、テスト対象物ステージ１１０を更に含む。昇温でのナノメカニカルテストのために、加熱システム１００は、変位可能なプローブ３４との相互作用のために、テスト対象物ステージ１１０にテスト対象物３１（図１に図示）を搭載する。一例として、薄膜対象物は、ステージ対象物面２０１に沿いナノインデンテーション実験用のZ軸に直交して配置された、加熱システム１００（例えば、テスト対象物ステージ１１０）に取り付けられる。サンプルの搭載のために、ステージ対象物面２０１は、平坦で、Z軸に直交しなければならない。以下に更に詳しく説明するように、ステージ対象物面２０１は、ステージプレート１１２と結合される。ステージプレート１１２は、機械的剛性を与えてステージ対象物面２０１を補強し、サンプルの機械的テストの間、ステージ対象物面のたわみを最小限にする。
【００２６】
加熱素子２０２及び検出素子２０４は、加熱システム１００の基板２０６内の薄膜抵抗器である。図２Bに示されるように、加熱及び検出の素子２０２、２０４は、ステージ対象物面２０１に隣接するテスト対象物ステージ１１０上にある。言い換えると、熱が生成され、温度が、テスト対象物で測定されて、サンプルステージ５２の大半を介してテスト対象物３１に伝達されないことを確保するために、基盤部分５４、１３０２（図１及び４）及び基盤インタフェース５３に対して、加熱素子２０２及び検出素子２０４は、ステージ対象物面２０１に直接隣接する。以下に説明するように、サンプルステージ５２を介してテスト対象物に熱が伝達される距離を最小限にすることは、それに応じて、機械的ドリフト及び熱膨張を最小限にする。同様に、基盤部分５４、１３０２（図１及び４を参照）から離して加熱素子２０２を配置することは、テスト対象物ホルダ５５の残りの部分から、加熱されたテスト対象物ステージ１１０を熱的に隔離し、ドリフト及び膨張を更に最小限にする。図２Bを参照すると、加熱素子２０２を、テスト対象物ステージ１１０上のステージ対象物面２０１に隣接して（図１に示される基盤部分５４に結合するように構成された）基盤インタフェース５３から離して配置することは、加熱素子を、テスト対象物ホルダ５５の残りの部分から離して配置することである。
【００２７】
加熱素子２０２は、電流を用いて加熱電力を生成することによって加熱される。検出素子２０４は、温度変化に対応する抵抗変化によって基板２０６内の温度を検出する。加熱素子２０２及び検出素子２０４の材料としては、金属若しくはセラミックの薄膜が使用される。加熱素子２０２及び検出素子２０４は、薄膜リード２１２、２１４、２１６、及び２１８を用いて、サンプルステージ５２の基盤部分５４に接続される。薄膜電気リード２１２、２１４、２１６、及び２１８は、金属材料、セラミック材料などの１つ以上を含む。加熱素子２０２及び検出素子２０４が主要な抵抗源であるべきであるため、電気リード２１２、２１４、２１６、及び２１８は、相対的に低い電気抵抗を有する。低電気抵抗材料（例えば、金）を用いることによって、薄膜リード２１２、２１４、２１６、及び２１８は、それに応じて低抵抗を有する。ヒータリード２１２及び２１４の低抵抗は、リードの熱発生を防止する。同様に、センサリード２１６及び２１８の低抵抗は、加熱システム１００の温度測定のために、ステージ対象物面２０１及び加熱素子２０２から離れたサンプルステージ上の位置に対応する望ましくない付加的な抵抗を防止する。
【００２８】
ヒータ制御回路４及び検出素子２０４に流れる電流を制御するために、D/Aコンバータ７０によって制御電圧が与えられる。ヒータ制御回路４は、検出素子２０４の抵抗測定のためのDC回路又はAC回路の何れかを用いる。検出素子２０４の温度変化は、抵抗の変化によって検出されるので、抵抗検出のために、一例として、ホイートストーンブリッジが検出回路に用いられる。
【００２９】
昇温におけるナノメカニカルテストは、含まれる材料（テストサンプル３１と共に、サンプルステージ５２）の体積及び長さに比例して、熱膨張及びドリフトを経験する。機械的テストは、測定される力及び変位のデータに依存するので、熱膨張及び機械的ドリフトは、変位測定データ（及び力計算）に望ましくない変化を引き起こし、測定データから計算される機械的特性を歪ませる。熱膨張及び機械的ドリフトを最小限にするためには、低い熱膨張係数とサンプルステージ５２の加熱素子２０２からテスト対象物ホルダ５５の基盤部分５４への大きな熱抵抗とを備えた材料が要求される。加熱システム１００は、コンポーネント内の熱膨張及びドリフトを最小限にするために、加熱素子２０２を介して基盤部分５４（図１参照）への大きな温度降下を生成するように設計される。加熱素子２０２から基盤部分５４への増強された温度降下を有するために、加熱システム１００は、図２A、Bに示されるような例示的な形状と、加熱素子２０２と基盤部分５４との間に大きな熱抵抗を有するここに説明される材料とを含む。また、サンプルステージ５２及び少なくとも支持コラム２０３、２０５の材料は、低い熱膨張係数を有し、加熱に起因する任意の熱ドリフト及び膨張は、それによってサンプルステージ５２内に最小限に抑えられる。
【００３０】
加熱素子２０２から基盤部分５４への加熱システム１００における大きな温度降下によって、加熱される体積は、加熱素子２０２近くの加熱システムの部分に限定される（例えば、図２Aに示される、ステージ対象物面２０１、及び支持コラム２０３、２０５のはるかに小さい範囲に）。加熱される体積は、したがって最小限に抑えられ、関連する熱膨張及びドリフトは、したがってサンプルステージ５２及び基盤部分５４を含むテスト対象物ホルダ５５（図１参照）全体に渡って最小限に抑えられる。加熱システム１００の加熱される体積を最小限にすることは、テストサンプル３１を所望の温度に加熱するのに用いられる電力をも最小限にする。というのも、熱伝導及び熱対流は、より小さい体積に限定されるからである（すなわち、ステージ対象物面２０１及びステージプレート１１２を含むテスト対象物ステージ１１０、並びに支持コラム２０３、２０５及び基盤インタフェース５３のより少ない程度）。ステージ対象物面２０１を含むテスト対象物ステージ１１０に熱の印加を集中させることは、加熱処理にはより少ないエネルギーが含まれるので、より少ない熱膨張及びドリフトをももたらす。すなわち、サンプルステージ５２の形状、それに使用される材料、及び加熱素子２０２の位置は、それらが単独であるいは一緒になって、サンプルステージ内の加熱をテスト対象物ステージ１１０に局所化する。言い換えると、サンプルステージ５２及び加熱システム１００（例えば、支持コラム２０３、２０５）の材料及び形状は、サンプルステージ５２からテスト対象物ホルダ５５（図６A,B参照）及び基盤インタフェース５３のより大きなコンポーネントへの熱伝達を抑制する。さもなければ、テスト対象物ホルダ５５及び基盤インタフェース５３のより大きなコンポーネントは、サンプルステージ５２のテスト対象物ステージ１１０と比較して相対的に大きなそれらの体積及び寸法に起因して、昇温時により大きな膨張及び熱ドリフトを起こし得る。
【００３１】
熱抵抗を増加させ、それに応じてテスト対象物ホルダ５５を介した熱伝達を減少させるために、サンプルステージ５２は、低い熱伝導率と最小限の断面積（図２A,Bに示される例においては、ｚ軸及び熱伝達の方向に直交する面積）とを有する材料を含む。材料の熱抵抗は、材料の熱伝導率と、熱の流れ方向（例えば、ヒータ１００から基盤部分５４へ向かう、支持コラム２０３、２０５に沿った熱伝達の方向）に直交する断面積との両方に逆比例する。ｚ軸に直交する断面積を減少し且つｚ軸に沿った熱抵抗を向上させるために、図２に示される加熱システム１００は、テスト対象物ステージ１１０の面積に対して最小限の断面積を有する支持コラム２０３、２０５と共に、空隙２０８、２１０を用いる。増加された熱抵抗は、加熱システム１００が運用されたときに、サンプルステージ５２を介した加熱素子２０２からの温度降下を増強する。
【００３２】
サンプルステージ５２に対する低熱伝導材料の使用、ステージ（例えば、コラム及び空隙）の形状、及びステージ対象物面２０１に隣接する加熱素子２０２の位置は、テストサンプルの加熱がテストサンプルで起き、熱エネルギーがサンプルステージ５２の残りの部分を通ってホルダ基盤５４などのテスト対象物ホルダへ最小限に伝わることを確保する。熱は、ステージ対象物面２０１上のテストサンプルに隣接するテスト対象物ステージ１１０で生成されるため、熱エネルギーは、より大きな体積を有しそれに応じて大きな機械的ドリフトと熱膨張とをもたらすテスト対象物ホルダ５５の部分に到達するように、テスト対象物ステージ１１０の最小限の熱伝導材料と支持コラム２０３、２０５の最小限の断面積とを通じて伝わらなくてはならない。更に、テスト対象物ステージ１１０からの最小限の放射熱のみが、コラム２０３、２０５を通る伝導熱伝達に対して空隙２０８、２１０を越えることができる。空隙２０８、２１０は、この結果、サンプルステージ５２の他の抵抗熱伝達フィーチャと協働して、テスト対象物ステージ１１０から遠ざかる熱伝達を抑制する。これらのフィーチャは、単独で又は組み合わせて、テスト対象物ステージ１１０を熱的に分離し（例えば、相当又は広く熱的に隔離し）、そこで生成される熱を、ホルダ基盤５４とテスト対象物ホルダ５５の残りの部分とに対して相当収容し、加熱素子２０２の加熱を介した機械的ドリフト及び熱膨張を最小限にする。最小量の熱が、（例示的に以下に説明するように）テスト対象物ホルダ５５の部分に伝達される。一例では、ホルダ基盤５４及び基盤インタフェース５３（図２A）は、テスト対象物ステージ１１０が約４００℃に加熱される間、約５０℃以下（例えば、約２０℃）の温度である。完全な熱的な分離が達成されない一方で、加熱されたテスト対象物ステージ１１０から基盤インタフェース５３、ホルダ基盤５４、及びテスト対象物ホルダ５５の残りの部分へ伝達される熱は、最小限であり、機械的ドリフト及び熱膨張は、それに応じて最小限である。ステージ対象物面２０１上のサンプル（例えば、サンプル３１）は、この結果、加熱の間、機械的テストの間、及び、例えば透過型電子顕微鏡を用いた観察の間、相当静止して保持される。言い換えると、機械的にテストされるテストサンプルのミクロン又はナノメータサイズの個別の部分の観察は、サンプルの残りの部分とは対照的に、この結果、テストの前、間、直後に行われる。なぜなら、テスト対象物ステージ１１０から熱的に分離されたコンポーネントのドリフト及び膨張が最小限に抑えられるからである。
【００３３】
加熱システム１００がナノメカニカルテストに用いられるので、加熱システム１００の機械的コンプライアンスは、一例においては重要である。加熱システム１００を含む、サンプルステージ５２の（機械的な適合性と対照的に）強化された剛性は、サンプルステージのたわみを最小限にし、それに応じて、プローブ３４によって測定される誤った付加的な変位を、テストサンプル３１へのプローブの正確な実際の進入深度全てに渡って最小限にする。サンプルプレート１１２は、ステージ対象物面２０１を強化し、サンプルステージ５２の剛性を向上させる。ステージプレート１１２を含む基板２０６の材料は、そのコンプライアンスをサンプルの機械的データに加えない程度に十分に堅固である。例えば、ステージプレート１１２及び基板２０６は、石英ガラス若しくはゼロデュアといった、高いヤング率、曲げ弾性率などを有する材料を含む。ステージプレート１１２は、例えば、機械的テスト及び観察中の面２０１のたわみを相当最小限にするように、ステージ対象物面２０１を補強する。別の例では、支持コラム２０３、２０５は、ステージ対象物面の剛性を向上させるために、ステージ対象物面２０１の基礎となって補強する。加熱システム１００の剛性（最小限の機械的コンプライアンス）とは対照的に、他のヒータは、膜の機械的なたわみを可能とし且つ正確な機械的テストのためにヒータを使うことを妨げる、向上した機械的コンプライアンスを有する膜構造を使用する。任意には、ステージプレート１１２は、サンプルステージ５２の一体化された一部である。例えば、サンプルステージ１１２及び（ステージ対象物面２０１を含む）テスト対象物ステージ１１０は、それらの上に配置された加熱システム１００と共に、サンプルステージ５２の単一の部分として形成される。別の選択では、ステージプレート１１２は、テスト対象物ステージ１１０及びステージ対象物面２０１の剛性を補完するために、サンプルステージ５２に結合する。
【００３４】
加熱システムの重要な利用の一つは、電子顕微鏡インサイチュナノメカニカルテストである。電子顕微鏡は、真空環境で用いられるので、加熱システムは、真空中にアウトガスしない真空に適した材料で構成される必要がある。
【００３５】
石英ガラスは、高真空中にアウトガスせずに、低熱膨張、低熱伝導率、及び低機械的コンプライアンスを有する材料の一例である。石英ガラスは、4.0 μm/m・K の熱膨張係数、1.38 W/m・K の熱伝導率、及び69 GPa のヤング率を有する。それらの熱的及び機械的な特性は、基板２０６材料として十分な性能を提供できる。
【００３６】
４つの穴２２０、２２２、２２４、及び２２６は、テスト対象物ホルダ５５の基盤部分５４と加熱システム１００を機械的及び電気的に一体化するために設計される。穴２２０、２２２、２２４、及び２２６は、加熱システム１００をテスト対象物ホルダ５５の基盤部分５４に機械的に固定するための導電性固定子（例えば、導電性ねじ）を受け取るようにサイズ化及び形状化される。導電性固定子は、ヒータ及びセンサリード２１２、２１４、２１６、及び２１８と、テスト対象物ホルダ５５の基盤部分５４上のコネクタとを接触させることによって電気的に接続することもできる。上記したような機械的及び電気的な接続は、接続ために最小限の空間を利用できるTEMインサイチュナノメカニカルテストには有用である。
【００３７】
電子顕微鏡は、イメージングに電子ビームを使用するので、テストサンプル３１は、電気的に絶縁されるならば電子を蓄積する。電子が帯電したテストサンプル３１は、プローブ３４とテストサンプル３１との間に静電気力を発生し、プローブ３４がテストサンプル３１に接近すると、飛びついて接触することが起きるかもしれない。蓄積された電子によるこの静電引力は、例えば、インデンテーション負荷／無負荷曲線などの測定データを劣化させるので、インデンテーションなどの利用とっては好ましくない。テストサンプルを電気的に接地することによって、テストサンプル３１内の電子を放電することは、電子顕微鏡インサイチュメカニカルテストにおける機械的測定の定量的精度を向上させる。
【００３８】
テストサンプル３１は、一例では、加熱システム１００のステージ対象物面２０１上に直接搭載される。図４に示されるように、TEMインサイチュナノメカニカルテストに対しては、テストサンプル３１は、電子ビームに曝され、ビームは、テストサンプル３１を貫通する。薄いテストサンプル３１を電子ビーム４０４の方向に沿って設置するために、サンプルは、図４に示されるように、鋭い楔形状のサンプルマウント４０２上に配置又は取り付けられる。サンプルマウント４０２は、サンプル３１を受け取るための、楔形状４１２に沿った鋭いエッジ４１０を含む第１の側面４０８を含む。マイクロ又はナノスケールの鋭いエッジ４１０を作るために、MEMS製造プロセスが用いられる。MEMS製造プロセスは、堆積プロセス、集束イオンビームリソグラフィ、ミリング、レーザ加工、フォトリソグラフィ、及びエッチング（ドライ又はウェット）などを含むが、これらに限定されない。図４に示される構成においては、テストサンプル３１及びサンプルマウント４０２は、加熱システム１００を用いて所望の温度に加熱される。テストサンプルが所望の温度に達した後、EMトランスデューサ（図１参照）は、テストサンプル３１に対して変位可能なプローブ３４を作動させる。一例では、プローブ３４がテストサンプル３１をインデントする間に、変位センサ３８及びイメージング装置９６によって同時にリアルタイムに、メカニカルデータ及びサンプルイメージがそれぞれ記録される。上記し、更にここで説明するように、プローブベースヒータ１０２は、テストサンプル３１と、加熱システム１００を含む下層のサンプルステージとの温度とかなり同じ温度に、プローブ３４の温度を上昇させる。したがって、上昇された所望の温度でのサンプルの信頼性あるテストを確保するために、サンプル３１と加熱されたプローブ３４とを渡る熱伝達は、相当軽減される。
【００３９】
ステージ対象物面２０１は、電子ビームと平行であり、ビーム内のサンプルマウント４０２上にサンプル３１を配置するので、電子透過性は、サンプル３１に渡って維持される。言い換えると、ステージ対象物面２０１及びサンプルマウント４０２は、電子ビームの外側に配置され、ビーム発射器を基礎にしない。電子ビームは、この結果、下層の材料からの歪みなしに、サンプルを通過することができる。更に、サンプルステージ５２は、（上記され、図２A,Bに示された）ステージプレート１１２によって補強される。ステージプレート１１２は、ステージ対象物面２０１を基礎とし、電子ビームの外側にもある。サンプル３１の透過性は、この結果、ステージ対象物面１１０を備える堅固なテスト対象物ステージ１１０をも提供しつつ、維持される。言い換えると、下層のステージ対象物面２０１の無視できるほどの歪みでの機械的テスト（インデンテーション、破砕、引っ張りなど）が同時に可能であると共に、透過型電子顕微鏡法がサンプル３１に効果的に実行される。
【００４０】
図４は、テスト対象物ホルダ１３００の一例の模式図を示す。テスト対象物ホルダ１３００は、テスト対象物の保持手段１３０４と結合されたホルダ基盤１３０２を含む。ここに説明するように、ある例では、テスト対象物の保持手段１３０４は、サンプルステージ及び基盤インタフェースを含むテスト対象物ステージを含む（図２A,B参照）。テスト対象物の保持手段１３０４は、透過型電子顕微鏡の電子ビーム１３１０内にサンプル１３１６を配置するように構成された対象物面１３１２を含む。図４に示されるように、対象物面１３１２は、サンプル１３１６を受け取る、例えば、楔形状の突出部のような、面突出部１３１４を含む。透過型電子顕微鏡に実装される場合には、保持手段１３０４及び対象物面１３１２は、電子ビーム１３１０内にサンプルを配置する。
【００４１】
テスト対象物ホルダ１３００は、加熱手段１３１８を更に含む。一例では、加熱手段１３１８は、保持手段１３０４上の抵抗型MEMS加熱素子を含む。前述したように、加熱手段１３１８は、例えば、４００℃以上の特定の温度に、保持手段１３０４（例えば、テスト対象物ステージ１１０）の一部とサンプル１３１６とを加熱する。加熱手段を備えるテスト対象物ホルダ１３００は、エクスサイチュ及びインサイチュ加熱での使用、並びに光学、走査型プローブ、及び電子顕微鏡での観察用に構成される。
【００４２】
図４は、プローブ１３０８を備えた電子−機械トランスデューサ１３０６をも示す。電子−機械トランスデューサ１３０６は、対象物面１３１２上のサンプル１３１６の機械的テスト及び測定を行う。例えば、トランスデューサ１３０６は、インデンテーション、引っ張り、圧縮、破砕、疲労、トライボロジーのテストなどを行う。任意には、加熱手段１３１８は、プローブ１３０８と結合した加熱手段１３１９を更に含む。加熱手段１３１９は、保持手段１３０４用の加熱手段１３１８により与えられる加熱と同様の方法で、プローブ１３０８を加熱するように構成される。
【００４３】
図４に示されるように、加熱手段１３１８は、対象物面１３１２及びサンプル１３１６に隣接して配置される。サンプル１３１６の加熱は、この結果、サンプル１３１６に行われ、言い換えれば、サンプル及び対象物面１３１２から離れた加熱フィーチャからは伝達されない。例えば、抵抗型加熱素子などの加熱手段１３１８は、約０．５０ミリメータの隣接隙間１３２０にしたがって、サンプル１３１６に隣接して配置される。他の例で前述し、ここで再び説明するように、加熱手段１３１８は、テスト目的物の保持手段１３０４の一部を加熱するように構成される。例えば、加熱手段１３１８は、ホルダ基盤１３０２及びホルダ基盤と結合した保持手段の残りの部分と比較して、テスト対象物の保持手段１３０４の最小限の体積を加熱するように構成される。加熱される体積を限定することにより、加熱手段１３１８は、サンプル１３１６と共に保持手段の一部を素早く加熱でき、より少ない加熱エネルギーを用いることができる。サンプル１３１６及び対象物面１３１２の両方に隣接して加熱手段１３１８を保つことによって、テスト対象物の保持手段１３０４の他の部分を介しての熱エネルギーの伝達は最小限であるので、より少ないエネルギー消費での急速加熱が可能である。上記したように、約０．５０ミリメータの隣接隙間１３２０にしたがって加熱手段１３１８を配置することは、サンプル１３１６及び対象物面１３１２に隣接して（例えば、直接隣接して）加熱手段１３１８を位置付ける。以下に更に説明されるように、加熱手段１３１８によって加熱される体積は、ある例では、テスト対象物の保持手段１３０４の空隙、コラム、及び材料などのフィーチャによって限定される。これらのフィーチャは、加熱手段１３１８により加熱される保持手段１３０４の体積を相当限定するために、単独で又は組み合わせて、対象物面１３１２に隣接する加熱手段の配置と協働する。
【００４４】
ここに、他の例において説明するように、テスト対象物の保持手段１３０４は、いくつかの例では、保持手段１３０４の残りの部分及びホルダ基盤１３０２に対して、テスト対象物の保持手段１３０４のより小さな体積内に熱エネルギーを封じ込めるように構成された、空隙、支持、及び熱抵抗型材料を含む。これらのフィーチャ及び材料は、ここで説明され、保持手段１３０４に適用可能である。図２A及び２Bのサンプルステージ５２を参照すると、例えば、基盤インタフェース５３からテスト対象物ステージ１１０に伸びる支持コラム２０３、２０５は、サンプルステージ５２（例えば、保持手段１３０４）の第1の部分から基盤インタフェース５３への熱伝達を抑制する。支持コラム２０３、２０５は、テスト対象物ステージ１１０によって規定される平面に平行な平面に沿った、より小さな断面積を有する。テスト対象物ステージ１１０に対する、支持コラム２０３、２０５のより小さな断面積は、テスト対象物ステージ１１０から、基盤インタフェース５３及び基盤インタフェース５３と結合し図１に示されたホルダ基盤５４へ向かう熱伝達を抑制する。
【００４５】
また、図２A及び２Bに示される１以上の空隙２０８、２１０は、基盤インタフェース５３と基盤インタフェース５３及びホルダ基盤54間の接合点とから距離を開けて、テスト対象物ステージ１１０を配置する。空隙２０８、２１０を越える熱エネルギーの伝達は、テスト対象物ホルダ５５の材料を介しての熱エネルギーの伝導と比較して難しい。また、（電子顕微鏡ではみられる）真空では、空隙２０８、２１０を越える伝達は、最小限の放射熱伝達によってのみ可能であり、対流を通じた比較的増強された熱伝達によっては不可能である。したがって、空隙２０８、２１０は、テスト対象物ステージ１１０から、基盤インタフェース５３を含むサンプルステージ５２の残りの部分への熱伝達を抑制する。支持コラム２０３、２０５（及び、それらの間の空隙２０８、２１０）は、サンプルステージ５２（テスト対象物の保持手段１３０４）の残りの部分に対して、テスト対象物ステージ１１０（例えば、サンプル１３１６を含む対象物面１３１２）を遠く離して配置する。図２A、Bに示される空隙２０８、２１０及び支持コラム２０３、２０５は、この結果、図４に示される保持手段１３０４の対象物面１３１２（例えば、テスト対象物ステージ）を、保持手段の残りの部分とテスト対象物ホルダ１３００とから熱的に分離する。
【００４６】
テスト対象物ステージ１１０（例えば、対象物面１３１２）は、テスト対象物ホルダ５５（例えば、ホルダ１３００）の残りの部分から完全には熱的に分離されないものの、テスト対象物ステージ１１０からテスト対象物ホルダ５５及び基盤インタフェース５３への熱伝達は、相当に最小限である。例えば、サンプル及びテスト対象物ステージ１１０（例えば、サンプル１３１６及び対象物面１３１２）が約４００℃以上の温度に加熱される一例では、ホルダ基盤５４に隣接するサンプルステージ５２の残りの部分は、約５０℃以下の温度に維持される。
【００４７】
更に、テスト対象物の保持手段１３０４は、対象物面１３１２からホルダ基盤１３０２及び（図２Aに示されるように、例えば、基盤インタフェース５３を含む）保持手段１３０４の残りの部分への伝導性熱伝達に耐えるように構成された熱抵抗材料で構成されている。例えば、テスト対象物の保持手段１３０４は、石英ガラスで構成される。石英ガラスは、約4.0 mm/m・K の熱膨張係数と、約1.38 w/m・K の熱伝導率とを有する。この最小限の熱伝導率により、石英ガラスは、対象物面１３１２からホルダ基盤１３０２への熱の伝達を相当遅らせる。更に、石英ガラスは、その低い熱膨張係数に起因にして、加熱された対象物面１３１２において最小限の熱膨張を経験する。
【００４８】
コラム２０３、２０５、空隙２０８、２１０と共に、テスト対象物の保持手段１３０４の材料を含む、直前に上述し及びここに記述されるこれらのフィーチャは、熱的に隔離し、これによって、対象物面１３１２からテスト対象物の保持手段１３０４の残りの部分及びホルダ基盤１３０２への熱伝達を相当遅延させるように、単独で又は一緒に動作する。これらのフィーチャは、比較的少ない熱エネルギー量でサンプル１３１６を急速加熱するために、サンプル１３１６の加熱手段１３１８による加熱が対象物面１３１２の近傍で相当封じ込められることを、単独で又は組み合わせて確保する。言い換えると、対象物面１３１２とサンプル１３１６との熱的な分離によって、加熱手段１３１８は、対象物面から（例えば、図１に示される基盤インタフェース５３及びホルダ基盤５５を含む）保持手段１３０４の残りの部分へ熱を最小限のみ伝達しつつ、実質的には、対象物面１３１２及びサンプル１３１６を加熱する。
【００４９】
対象物面１３１２の加熱は、保持手段１３０４の残りの部分へ伝達される最小限のみの熱と共に、対象物面及びサンプル１３１６に相当局所化されるので、テスト対象物の保持手段１３０４と共にホルダ基盤１３０２の材料の機械的ドリフト及び熱膨張は、相当最小限に抑えられる。ホルダ基盤１３０２及びテスト対象物の保持手段１３０４を含む材料の機械的ドリフト及び熱膨張は、加熱手段１３１８の動作中に加熱されるそれらの素子各々の材料の寸法及び体積に比例する。加熱手段１３１８によって加熱される体積は、対象物面１３１２及びサンプル１３１６に相当限定されるので、機械的ドリフト及び熱膨張は、この結果最小限に抑えられる。例えば、保持手段の熱抵抗材料と共に、支持コラム２０３、２０５を通り空隙２０８、２１０を越える最小限の熱伝達によって、保持手段の残りの部分及びホルダ基盤１３０２は、最小限の加熱を経験し、この結果、最小限の機械的ドリフト及び熱膨張を経験する。別の例では、サンプル面１３１２は、低い熱膨張係数を有する、石英ガラスなどの材料で構成される。サンプル面１３１２の加熱は、この結果、その面の最小限の熱膨張をもたらす。
【００５０】
例えば、透過型電子顕微鏡によって観察されるサンプル１３１６の部分は、したがって、加熱手段１３１８による加熱の間、相当静止して保持される。観察される部分を含むサンプル１３１６は、電子−機械トランスデューサ１３０６による機械的テスト、及び透過型電子顕微鏡の電子ビーム１３１０による観察の両方のために、静止して更に保持される。すなわち、ミクロン以下のスケール（例えば、ナノスケール）におけるサンプル１３１６の一部は、加熱と共にその後の機械的変形及びテストの間、透過型電子顕微鏡で観察される。サンプル１３１６を構成する材料の機械的特性は、この結果、テスト全体を通してサンプルのある個別の部分を観察することによって、加熱前、加熱中、機械的テスト中及びその直後に観察可能である。
【００５１】
また、ここに説明したように、他の例におけるテスト対象物の保持手段１３０４は、図２Aに示されるステージプレート１１２などの支持を含む。支持は、保持手段１３０４の対象物面１３１２を補強する。支持（例えば、ステージプレート１１２）は、対象物面１３１２及びサンプルを補強し、電子−機械トランスデューサ１３０６による機械的テストの間、対象物面のたわみを最小限にする。サンプル１３１６の観察及びサンプル特性の正確な評価は、この結果、対象物面のたわみによって引き起こされる歪みなしに透過型電子顕微鏡によって可能である。
【００５２】
上記したように、支持を有する対象物面１３１２は、サンプル１３１６の配置及び観察のための堅固な面を提供する。対象物面１３１２上にサンプル１３１６が配置されること、及び電子ビーム１３１０の外側にその面が配置されることから、電子透過性は、サンプル１３１６に渡って維持され、これによってサンプル１３１６の歪みのない観察を提供する。言い換えると、対象物面１３１２は、電子−機械トランスデューサ１３０６による機械的テストの間、サンプル１３１６を支持し、サンプル１３１６の電子透過性を維持しつつ、その面及びサンプルのたわみを最小限にする。例えば、図４に示されるように、対象物面１３１２は、サンプル１３１６を提示し電子ビーム１３１０に向かって伸びる面突出部１３１４と共に、電子ビーム１３１０に平行に方向付けられる。サンプル１３１６は、面突出部１３１４のエッジに沿って設けられるので、対象物面１３１２とは対照的に、サンプルそれ自体は、電子透過性を維持するために電子ビーム１３１０内に配置される。
【００５３】
ここで図５を参照すると、先端ヒータアセンブリ１６１８（例えば、図１に示されるプローブベースヒータ１０２）を含む、計器アセンブリ１６００の一例が示される。計器アセンブリ１６００は、先端ヒータアセンブリ１６１８、ダイヤモンド先端などのプローブ先端１６０６、及び、エクステンションシャフト１６０８を有する先端アセンブリ１６０２を含む。一例では、エクステンションシャフト１６０８は、最小限の熱膨張係数と最小限の熱伝導率とを有する水晶先端エクステンションを含むが、これに限定されない。計器アセンブリ１６００は、２以上のキャパシタプレート１６０５を含むトランスデューサアセンブリ１６０４を更に含み、２以上のキャパシタプレート１６０５は、先端アセンブリ１６０２（例えば、プローブ先端１６０６）の移動を測定し、インデンテーション、引っ掻きなどのサブミクロンスケール（例えば、ナノスケール）の機械的テストをも行うように構成される。別の例では、計器アセンブリ１６００は、引っ張り、圧縮、破砕のテストなどを測定するための計器を含む。トランスデューサアセンブリ１６０４は、プローブ先端１６０６の移動を測定し、また、機械的テスト（インデンテーションなど）用のプローブ先端１６０６を移動することができる。先端アセンブリ１６０２は、トランスデューサアセンブリ１６０４と、これらの間を伸びるインターコネクト１６０７によって結合される。一例では、インターコネクト１６０７は、MACOR（登録商標）, ZERODUR（登録商標）などを含む材料で構成されるが、これらに限定されない。エクステンションシャフト１６０８のように、インターコネクト１６０７は、低い熱膨張係数と最小限の熱伝導率とを有する材料で構成される。計器アセンブリ１６００は、走査型顕微鏡、電子顕微鏡、光学顕微鏡などを含むがこれらに限定されない計器と結合するサイズ及び形状を有する、先端基盤１６１０（例えば、ヒートシンク）を更に含む。
【００５４】
図５をいま一度参照すると、熱シールド１６１２の熱シールド穴１６１４を通って伸びるエクステンションシャフト１６０８が示される。図示されるように、エクステンションシャフト１６０８は、インターコネクト１６０７と共に、装置アセンブリ１６００の熱シールド空洞１６１６内に配置される。一例では、熱シールド１６１２は、冷水、グリコール、アンモニアなどを含む冷媒流体の伝達用の入り口及び出口ポートを含む、対流熱シールドである。別の例では、熱シールド１６１２は、低い熱膨張係数と最小限の熱伝導率とを有する材料で構成される。更に別の例では、熱シールド１６１２は、先端基盤１６１０を形成するヒートシンクと結合する。先端基盤は、計器アセンブリ１６００から顕微鏡といった結合された計器への熱伝達を相当防止するために、（低い熱伝導率及び熱膨張係数を有する）同様の材料で構成される。熱シールド１６１２は、前述したように、先端ヒータアセンブリ１６１８及び加熱システム１００からの対流的で放射的な熱伝達を最小限にする。先端ヒータアセンブリ１６１８及び加熱システム１００からトランスデューサアセンブリ１６０４を含む計器アセンブリ１６００への熱伝達を抑制することは、トランスデューサアセンブリ１６０４及びエクステンションシャフト１６０８の熱膨張及びドリフトを相当最小限にする。
【００５５】
図５をいま一度参照し、プローブ先端１６０６に注目すると、先端ヒータアセンブリ１６１８が詳細に示されている。先端ヒータアセンブリ１６１８は、プローブ先端１６０６の直接隣接して配置された加熱素子及びセンサを含む。一例では、加熱素子及びセンサは、抵抗の加熱及び検出素子である。プローブ先端１６０６に直接隣接した加熱素子及びセンサの配置は、先端アセンブリ１６０２の加熱を、先端１６０６に直接隣接した体積に局所化する。プローブ先端１６０６と共に先端ヒータアセンブリ１６１８は、先端ヒータアセンブリ１６１８とエクステンションシャフト１６０８の残り部分との間に介在する空隙１６２０によって、エクステンションシャフト１６０８の残りの部分から離して配置される。図５に示されるように、空隙１６２０は、エクステンションシャフト１６０８に沿って先端ヒータアセンブリ１６１８へ間に伸びる支持コラム１６２１によって境界付けられる。センサリード１６２２及び加熱素子リード１６２４は、一例においては、先端ヒータアセンブリ１６１８と電気的に結合するための支持コラム１６２１を含む、エクステンションシャフト１６０８を通って伸びる。
【００５６】
加熱システム１００と同様の方法で、先端ヒータアセンブリ１６１８（例えば、プローブベースヒータ１０２）を含む計器アセンブリ１６００は、エクステンションシャフト１６０８の残り部分とトランスデューサアセンブリ１６０４とを通る望まない顕著な熱伝達なしに、プローブ先端１６０６を局所的に加熱する。先端ヒータアセンブリ１６１８は、計器アセンブリ１６００の残りの部分に対して離して配置され、プローブ先端１６０６に直接隣接する。更に、先端ヒータアセンブリ１６１８及びプローブ先端１６０６は、空隙１６２０及び支持コラム１６２１によって、エクステンションシャフト１６０８の残りの部分から分離されるので、先端ヒータアセンブリ１６１８からの熱伝達は、エクステンションシャフト１６０８の残り部分に相当抑制される。支持コラム１６２１は、インターコネクト１６０７及びトランスデューサアセンブリ１６０４（図５参照）に結合されたエクステンションシャフト１６０８の一部への最小限の断面積を介しての伝導熱伝達を最小限にする。また、空隙１６１２は、空隙を渡る熱の全ての伝導を阻止し、対流熱伝達（伝導熱伝達に対して熱伝達の最小限の形態）及び放射熱伝達のみを許すことによって、熱伝達を相当遅らせる。一例では、計器アセンブリ１６００が真空内に保持される場合、空隙１６２０は、先端ヒータアセンブリ１６１８からエクステンションシャフト１６０８の残りの部分への全ての対流熱伝達を相当阻止し、空隙を渡る最小限の放射熱伝達のみを許す。また、エクステンションシャフト１６０８は、低い熱膨張係数と最小限の熱伝導率を有する材料で構成されるので、先端ヒータアセンブリ１６１８から計器アセンブリ１６００の残りの部分への熱伝達は、最小限に抑えられ、それらのコンポーネント（トランスデューサアセンブリ１６０４及びエクステンションシャフト１６０８の大部分）の対応する熱膨張及び熱ドリフトもまた、それに応じて最小限に抑えられる。
【００５７】
プローブ先端１６０６の加熱を先端ヒータアセンブリ１６１８に局所化することによって、エクステンションシャフト全体に対してエクステンションシャフト１６０８の小さな体積のみが、最小限の加熱電力で加熱される。言い換えると、エクステンションシャフト１６０８の残りの部分及び計器アセンブリ１６００の大きな体積に対して、先端ヒータアセンブリ１６１８、先端ヒータアセンブリ１６１８に隣接したエクステンションシャフト１６０８の一部、及びプローブ先端１６０６の小さな体積を加熱するために、最小限の電力が必要である。小さな体積及び最小限の加熱電力は、素早い熱的安定を容易にし、機械的テスト及び観察中の熱ドリフトを最小限にする。更に、エクステンションシャフト１６０８は、トランスデューサアセンブリ１６０４と共に装置アセンブリ１６００に対して、プローブ先端１６０６を離して配置するので、トランスデューサアセンブリ１６０４及び先端基盤１６１０の熱ドリフトは、エクステンションシャフトの材料及び先端アセンブリ１６０２の形状の使用と共に、熱シールド１６１２の使用によって相当最小限に抑えられる。更に、支持コラム１６２１を含むシャフトの形状、及び先端ヒータアセンブリ１６１８を含むエクステンションシャフト１６０８の体積は、プローブ先端１６０６を支持し、トランスデューサからの力の正確な伝達とプローブ先端１６０６の移動の測定とを確保する堅固な支持を提供する。
【００５８】
先端ヒータアセンブリ１６１８（例えば、プローブベースヒータ１０２）を含む計器アセンブリ１６００が、ここで説明した加熱システム１００のようなサンプル加熱ステージを有するシステムに組み込まれる例においては、プローブ先端１６０６は、加熱システム及びその上にサンプルを有するサンプルステージの温度と同一（又は、ほぼ同一）の温度に加熱される。加熱されたサンプルからその他の冷たい先端への望ましくない熱伝達は、これによって相当抑制される。言い換えれば、プローブ先端１６０６、サンプル、及びサンプルステージの温度を相当等しくすることによって、先端１６０６とサンプルとの間の熱伝達は、相当抑制される。それに応じて、サンプル及びサンプルの測定された機械的特性の歪みは、相当抑制される。他の装置では、加熱されない先端と加熱されたサンプルとの間の接触は、加熱されたサンプルから先端へ熱を伝達し、１以上のサンプル及び先端に歪み（熱膨張、ドリフトなど）を引き起こし、その結果、それに応じて先端によって収集される特性及び測定値を歪ませる。
【００５９】
一例では、先端ヒータアセンブリ１６１８は、MEMSプロセスを含む製造プロセスを用いて構成される。例えば、計器アセンブリ１６００は、集束イオンビームリソグラフィ及びミリング、レーザ加工、フォトリソグラフィ及びエッチング（ドライあるいはウェット）などを用いて構成されるが、これらに限定されない。別の例では、先端ヒータアセンブリ１６１８を含む計器アセンブリ１６００は、（例えば、ステージ、ステージ上のサンプルと共にプローブ先端を相当同じ温度に加熱するように構成された加熱システムとして）前述した加熱システムの例と共に備えられる。更に別の例では、計器アセンブリ１６００は、ここで説明した、加熱されたテスト対象物ステージとは別個に備えられる。
【００６０】
図６は、図１に示されたプローブベースヒータ１０２として使用可能なプローブ先端加熱アセンブリ１７００の別の例を示す。一例においては、プローブ先端加熱アセンブリ１７００は、ここに説明した先端ヒータアセンブリ１６１８と同様のいくつかのフィーチャを含む。別の例では、プローブ先端加熱アセンブリは、先端ヒータアセンブリ１６１８を構成するのに用いられるそれらの材料及び方法と同様の材料及び方法を用いて構成されるが、これらに限定されない。
【００６１】
図６は、プローブ先端アセンブリ１７００の一例を示す。図示されるように、プローブ先端アセンブリ１７００は、プローブ先端１７０２と、プローブ先端１７０２とトランスデューサ１７１６との間に結合されたプローブ先端ヒータシステム１７０４とを含む。一例では、プローブ先端は、ミクロン以下のスケールでの機械的テストに適した材料を含み、これらは、硬質合金と、ダイヤモンド、炭化カルシウム、サファイヤ、ケイ素、二酸化ケイ素、アルミナ、酸化アルミニウム、酸化金属、窒化物、水晶、タングステン、スチール、及び１以上の金属、アルミニウム、炭素、立方昌、ボロン、バナジウムなどをドープしたこれらの硬質材料の何れかなどの炭素ベースあるいはセラミック材料とを含むが、これらに限定されない。以下に更に詳細に説明するように、プローブ先端加熱アセンブリ１７００は、トランスデューサ１７１６にトルクをかけることなく、線形の軸に沿ってプローブ先端１７０２及びプローブ先端ヒータシステム１７０４の実装及び撤去を可能にするシステムを含む。ここに説明されるように、一例では、プローブ先端１７０２及びプローブ先端ヒータシステム１７０４は、ヒータソケットアセンブリ１７０６内に受け取られる１以上の挿入フィーチャを備える。ヒータソケットアセンブリ１７０６は、プローブ先端１７０２及びプローブ先端ヒータシステム１７０４をその中でクランプする、ヨーク１７０８及び対向プレートを含む。
【００６２】
図６に示されるように、プローブ先端アセンブリ１７００は、ヒータソケットアセンブリ１７０６を含む。一例では、ヒータソケットアセンブリ１７０６は、プローブ先端ヒータシステム１７０４をその中に受け取るためのヒータソケット１７０７を提供する。一例では、ヒータソケットアセンブリ１７０６は、プローブ先端ヒータシステム１７０４に対するクランプ又は保持アセンブリを形成するために、ヨーク１７０８と、対向する電気インタフェースプレート１７１０とを含む。一例では、電気インタフェースプレート１７１０は、プローブ先端ヒータシステム１７０４上の対応する電気的接触フィーチャと噛み合うサイズ及び形状を有する、ポゴピンなどの１以上の変位可能なピン接点１７１２を含む。図６に更に示されるように、プローブ先端ヒータシステム１７０４用の（例えば、ヒータシステムの動作と共に温度をモニタするための）制御システムと結合するサイズ及び形状を有するヒータワイヤ１７１４は、プローブ先端ヒータシステム１７０４から伸び、例えば、トランスデューサ１７１６の動作に従って、プローブ先端１７０２及びプローブ先端ヒータシステム１７０４が移動する間、自由に屈折することができる。一例では、ヒータワイヤ１７１４は、それぞれ、約０．００１２インチ以下である。
【００６３】
以下に更に詳細に説明するように、ヒータソケットアセンブリ１７０６と組み合わされたプローブ先端ヒータシステム１７０４は、例えば、ねじフィーチャの相対的な回転を通じた、トランスデューサ１７１６の横方向の移動又はトランスデューサ１７１６のトルクを相当最小限に又は除去しながら、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２のアセンブリをトランスデューサ１７１６と結合させる機構を提供する。代わりに、ヒータソケットアセンブリ１７０６は、ヒータソケット１７０７内におけるプローブ先端ヒータシステム１７０４の上昇配置（例えば、線形配置）を通じて、プローブ先端ヒータシステム１７０４を受け取る。対向するヨーク１７０８及び電気インタフェースプレート１７１０は、（例えば、トランスデューサ１７１６の動作又は先端１７０２のサンプルとの噛み合わせ、及びトランスデューサ１７１６による先端１７０２上の対応する力の測定を通じて、）プローブ先端１７０２とトランスデューサ１７１６との間の力を正確かつ確実に伝達するために、協働して、プローブ先端ヒータシステム１７０４をその中に機械的に噛み合わせて保持する。
【００６４】
図７を参照すると、実装された構成におけるプローブ先端アセンブリ１７００の断面が再度示される。前述したように、プローブ先端アセンブリ１７００は、プローブ先端ヒータシステム１７０４と結合したプローブ先端１７０２を含む。プローブ先端ヒータシステム１７０４は、ヨーク１７００８及び電気インタフェースプレート１７１０の組み合わせにより与えられるヒータソケットアセンブリ１７０６のヒータソケット１７０７内で受け取られる。
【００６５】
図７に示されるように、トランスデューサ１７１６は、一例では、中央プレート１８００と、第１及び第２の対向プレート１８０２、１８０４とを有する容量性トランスデューサを含む。一例では、中央プレート１８００は、中央プレート支持リング１８０６によって、第１及び第２の対向プレート１８０２、１８０４の間に配置される。１以上のばね又はエラストマーの素子１８１０は、中央プレート１８００と中央プレート支持リング１８０６との間に伸び、例えば、トランスデューサ１７１６の静電的（又は電磁的）動作によって、第１及び第２の対向プレート１８０２、１８０４に対して中央プレート１８００の移動可能な配置を可能にする。
【００６６】
一例では、トランスデューサ１７１６、例えば、中央プレート１８００は、中央プレート１８００内に固定可能に配置されたねじなどの中央プレート結合フィーチャ１８１２を含む。中央プレート結合フィーチャ１８１２は、ヨーク１７０８のヨーク結合フィーチャ１８０８内に形成された結合フィーチャソケット１８１４内で受け取られるサイズ及び形状を有する。一例では、ヨークフィーチャ１８０８は、中央プレート結合フィーチャ１８１２上のねじ切りに対応するねじ切りを含む。例えば、ヨーク１７０８は、中央プレート結合フィーチャ１８１２とかなり固定的に結合して配置される。すなわち、例えば、トランスデューサ１７１６の他の電気インタフェース、又はプローブ先端アセンブリ１７００を含む計器内の他のコンポーネントとのヒータワイヤ１７１４の結合を含むヨーク１７０８の実装後、ヨーク１７０８は、少なくとも半固定的に所定位置に残され、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２との上昇結合に対する固定部を提供するために用いられる。図７に更に示されるように、トランスデューサ１７１６、例えば、トランスデューサハウジング１８１８は、ヨーク１７０８をその中で移動可能に配置させるために、トランスデューサハウジング１８１８を介して伸びるプローブ通路１８１６を含む。プローブ通路１８１６は、第１及び第２の対向プレート１８０２、１８０４に対する、ヒータソケットアセンブリ１７０６、プローブ先端１７０２、及び中央プレート１８００のアセンブリの即時の移動をこれにより可能にする。
【００６７】
更に図７に示されるように、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、電気インタフェースプレート１７１０とヒータソケットアセンブリ１７０６のヨーク１７０８との間に実装された構成である。例えば、プローブ先端ヒータシステム１７０４の実質的平面は、ヨーク１７０８の対応する平面と噛み合わされる。プローブ先端ヒータシステム１７０４の対向する面は、これに応じて、図７に示される変位可能なピン接点１７１２と噛み合う。変位可能なピン接点１７１２とヨーク１７０８の平面との間の噛み合わせは、例えば、（プローブ先端ヒータシステム１７０４及び中央プレート１８００の相当の横方向の又はトルクを加えるような移動なしに）プローブ先端ヒータシステム１７０４をヒータソケット１７０７内に上昇及び配置を通じて実装した後に、プローブ先端ヒータシステム１７０４をその中に確実に噛み合わせて保持する。以下に詳細に説明するように、ヨーク１７０８は、プローブ先端ヒータシステム１７０４との少なくとも３つの接点を提供し、（インタフェースプレート１７１０と協働して）ヒータシステムを支持し、トランスデューサ、プローブ先端ヒータシステム１７０４、及びプローブ先端１７０２の実装時及び動作中に、適切な方向にシステムを維持する。
【００６８】
ここで図８を参照すると、図６に示されるプローブ先端アセンブリ１７００に対して、取り外された方向におけるプローブ先端ヒータシステム１７０４の側面図が示される。図示されるように、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、１以上のヒータフランジ１９０２とインタフェースプラグ１９０４とを含むヒータ基盤１９００を含む。図８に示される例では、インタフェースプラグ１９０４は、ヒータフランジ１９０２と比較して狭い。以下に更に詳細に説明するように、ヒータフランジ１９０２とインタフェースプラグ１９０４との組み合わせは、プローブ先端ヒータシステム１７０４を誘導して変位可能なピン接点１７１２と徐々に噛み合わせるために、ヨーク１７０８の対応する傾斜面と協働する。また、複数のヒータシステムフィーチャ（フランジ及びプラグ面）とヨーク１７０８の傾斜面との組み合わせは、プローブ先端ヒータシステム１７０４の位置合わせされた設置及び保持をその中において与えるヒータソケットアセンブリ１７０６内に、プローブ先端ヒータシステム１７０４が確実かつ正確に配置されることを確保するために、プローブ先端ヒータシステム１７０４が複数の傾斜に乗り上げながら少なくとも３点で同時に噛み合わさることを確保する。例えば、複数のガイド傾斜面を含むヨーク１７０８は、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２を通じた作動力の予測可能で正確な伝達と力及び変位の測定とをもたらすために、それと（プローブ先端ヒータシステム１７０４と）結合したプローブ先端１７０２を有するプローブ先端ヒータシステム１７０４がトランスデューサ１７１６に対して確実に配置されることを確保する。言い換えると、ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２は、（例えば、ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２の交換を伴う）実装の間、以前に実装されたヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２と同様な方法、位置、及び方向で、ヒータソケットアセンブリ１７０６を通じてトランスデューサ１７１６と確実に結合される。
【００６９】
図８を参照すると、プローブ先端ヒータシステム１７０４のインタフェースプラグは、一例では、２以上の加熱素子接触パッド１９０６及び検出素子接触パッド１９０８を含む。加熱及び検出素子接触パッド１９０６、１９０８は、リード１９１０によって、対応する加熱素子１９１４及び温度検出素子１９１２とそれぞれ接続される。図示されるように、加熱及び検出素子接触パッド１９０６、１９０８は、インタフェースプラグ１９０４上に配置され、接触パッドと電気インタフェースプレート１７１０の対応する変位可能なピン接点１７１２（図７参照）との間の確実で整合性のある噛み合わせを確保する。
【００７０】
図８をいま一度参照すると、ヒータフランジ１９０２及びインタフェースプラグ１９０４を含むヒータ基盤１９００に対して、離して配置されたプローブヒータアセンブリ１９１８が示される。例えば、プローブヒータアセンブリ１９１８は、１以上の支持コラム１９２２により離して配置される。図示されるように、支持コラム１９２２は、ヒータフランジ１９０２、並びに加熱及び温度検出素子１９１４、１９１２を含むアセンブリブリッジ１９２０よりも、小さい断面積を有する。例えば、図８に示されているように、支持コラム１９２２の間に空隙１９２４が設けられ、これに応じて、ヒータフランジ１９０２及びインタフェースプラグ１９０４とプローブヒータアセンブリ１９１８との間に空間を与える。空隙１９２４と組み合わされた支持コラム１９２２は、例えば、プローブヒータアセンブリ１９１８からプローブ先端ヒータシステム１７０４の残り部分への熱伝達を抑制する。言い換えると、加熱素子１９１４は、例えば、その（アセンブリブリッジ１９２０の）内に設けられたプローブ先端１７０２を含むアセンブリブリッジ１９２０において、プローブヒータアセンブリ１９１８に熱を供給するように構成される。すなわち、加熱素子１９１４は、プローブ先端アセンブリ１７００のユーザによって与えられる所望の設定温度に従って、プローブ先端１７０２を加熱する。プローブヒータアセンブリ１９１８は、加熱をプローブ先端１７０２及びアセンブリブリッジ１９２０に局所化する。支持コラム１９２２及び空隙１９２４の組み合わせは、例えば、加熱素子１９１４を含むアセンブリブリッジ１９２０からプローブ先端ヒータシステム１７０４の残りの部分への熱伝達を相当抑制する。
【００７１】
別の例では、前述したように、プローブヒータアセンブリ１９１８には、加熱素子１９１４に隣接した温度検出素子１９１２が含まれる。温度検出素子１９１２は、一例では、アセンブリブリッジ１９２０における温度を検出し、これによって、例えば、ヒータフランジ１９０２及びインタフェースプラグ１９０４におけるプローブ先端ヒータシステム１７０４の温度の歪みなしに、プローブヒータアセンブリ１９１８の温度の正確で局所化された読み取りを提供する。言い換えると、温度検出素子１９１２は、プローブヒータアセンブリ１９１８中に加熱素子１９１４に直接隣接して配置され、プローブ先端ヒータシステム１７０４の残りの部分に対して離れている。温度検出素子１９１２は、この結果、プローブヒータアセンブリ１９１８及びプローブ先端１７０２における温度をさもなければ歪める又は低下するであろう、プローブヒータアセンブリ１９１８からプローブ先端ヒータシステム１７０４の残りの部分への顕著な熱伝達なしに、プローブヒータアセンブリ１９１８及びプローブ先端１７０２の温度を容易かつ正確に検出することができる。一例では、１以上の温度検出素子１９１２及び加熱素子１９１４は、プラチナ、ニッケル、クロム、ニッケルとクロムとの合金、金、銅、システム１７０４に対して規定された温度（例えば、プローブ先端１７０２を４００℃以上又は６００℃以上に加熱するのに十分な温度）に耐える任意の導電性材料から構成されるが、これらに限定されない。
【００７２】
一例では、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、相当に低い熱膨張係数と低い熱伝導率とを有する。別の例では、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、低い熱膨張係数と低い熱伝導率とを有する材料、例えば、石英ガラスZERODUR （登録商標）などを含むがこれに限定されない材料によって構成される。他の例では、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、（非導電性にドープされた）水晶、石英ガラス、二酸化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、又は低熱膨張、低熱伝導率、及び絶縁体である任意の材料を含むがこれらに限定されない材料から部分的に又は全体的に構成される。プローブ先端ヒータシステム１７０４の材料、支持コラム１９２２が与える形状、及び空隙１９２４の組み合わせは、プローブ先端ヒータシステム１７０４の残りの部分に対してプローブヒータアセンブリ１９１８を離して配置し、プローブヒータアセンブリ１９１８からヒータフランジ１９０２又はインタフェースプラグ１９０４への熱伝達を相当に抑制する。言い換えると、加熱素子１９１４によって生成される熱は、図８に示されるプローブヒータアセンブリ１９１８の小さな体積に局所化される。プローブ先端ヒータシステム１７０４全体のより大きな体積と比較して小さな体積のみを加熱することによって、加熱素子１９１４は、プローブ先端ヒータシステム１７０４のより大きな体積のコンポーネントを不必要に加熱することなく、例えば、アセンブリブリッジ１９２０とそれに結合するプローブ先端１７０２とを含むプローブヒータアセンブリ１９１８を加熱するように構成される。ヒータ基盤１９００といったこれらのより大きな体積のコンポーネントは、顕著に加熱されないので、膨張及び熱機械的ドリフトは、相当最小限に抑制される。
【００７３】
図９は、図６に前掲したヨーク１７０８の一例を示す。図示されるように、ヨーク１７０８は、ヨーク基盤２０００と、ヨーク基盤２０００から伸びる１以上のガイド２００２とを含む。一例では、１以上のガイド２００２（例えば、突起（prong））は、ガイド２００２の端で傾斜面を与えるガイド傾斜２００４を含む。別の例では、ヨーク基盤２０００は、ガイド傾斜２００４に対応する傾斜を有するプラグ傾斜２００６を含む。図９に更に示されるように、ガイド凹部２００８は、ガイド２００２の間にプラグ傾斜２００６に隣接して設けられる。ガイド傾斜及びプラグ傾斜２００４、２００６は、傾斜面から対応するガイド平面２０１２及び基盤平面２０１４へそれぞれ移行する。以下に更に詳細に説明するように、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、ヒータソケットアセンブリ１７０６のヨーク１７０８及び電気的インタフェースプレート１７１０に対してプローブ先端ヒータシステム１７０４を正確かつ確実に配置するために、ガイド傾斜２００４及びプラグ傾斜２００６にスライド自在に同時に噛み合うように構成される。
【００７４】
図９に更に示されるように、ヨーク１７０８は、一例では、図７に示される１以上の対応するインタフェースプレート結合フィーチャ１８２０を受け取るサイズ及び形状を有する、１以上のインタフェースプレートソケット２０１０を更に含む。例えば、インタフェースプレートソケット２０１０は、一例では、電気的インタフェースプレート１７１０をヨーク１７０８と結合させるサイズ及び形状を有するピンなどを受け取るように構成される。図９に更に示されるように、結合フィーチャソケット１８１４は、中央プレート１８００上の中央プレート結合フィーチャ１８１２を受け取るためのサイズと形状とを有する。一例では、結合フィーチャソケット１８１４は、これに応じて、図７に示されるような中央プレート１８００を通って伸びるねじといった、中央プレート結合フィーチャ１８１２上にあるねじ山に対して、ねじ切りされる。
【００７５】
一例では、ヨーク１７０８は、プローブヒータアセンブリ１９１８により与えられる加熱などの激しい加熱の間にさもなければシステムに存在する、膨張と対応する測定誤差とを相当に防止するために、低い熱膨張係数を有する材料で構成される。前述したように、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、プローブ先端ヒータシステムの残り部分に対して、プローブヒータアセンブリ１９１８を離して配置する。ヨーク１７０８は、一例では、熱伝達を更に抑制し、これによってプローブ先端アセンブリ１７００の任意のコンポーネントの膨張を相当に抑制又は最小限にするために、低い熱膨張係数と低い熱伝導率とを有する材料で構成されている。例えば、一例では、ヨーク１７０８は、INVAR （登録商標）などの材料で構成されるが、これに限定されない。別の例では、前述の電気的インタフェースプレート１７１０は、水晶、石英ガラスなどの材料で構成される。電気的インタフェースプレート１７１０は、それに応じて低い熱膨張係数及び熱伝導率を有し、また、接点間を短絡することなく、複数の変位可能なピン接点１７１２を電気インタフェースプレート１７１０に通すことを可能とするために、電気的に絶縁される。
【００７６】
運用中、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２の以前に実装されたアセンブリは、ヒータソケットアセンブリ１７０６上の電気的インタフェースプレート１７１０とヨーク１７０８との間に配置される。（例えば、プローブ先端１７０２が摩耗し、取替えが必要な場合に）プローブ先端１７０２及びプローブ先端ヒータシステム１７０４の以前に実装されたシステムを撤去するために、ユーザは、プローブ先端ヒータシステム１７０４をつかみ、ｚ軸、例えば、図７に示されるように、結合フィーチャソケット１８１４及び中央プレート結合フィーチャ１８１２の長手方向の軸にほぼ平行な軸に沿って、プローブ先端システムに力を加える。言い換えると、ユーザは、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２に下向きの力を加える。下向きに印加された力は、変位可能なピン接点１７１２とガイド平面サービス２０１２及び基盤平面２０１４との間の噛み合わせから、プローブ先端ヒータシステム１７０４をスライドさせる。プローブ先端ヒータシステム１７０４の下向きの移動は、任意には、トランスデューサ中央プレート１８００を第２の対向プレート１８０４（例えば、中央プレートの更なるたわみを防止する支持コンタクト）と噛み合わせ、トランスデューサへの損傷を相当に防ぐ。すなわち、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、移動軸（例えば、一例では、ｚ軸）を横切る方向へのトランスデューサの移動を防止するために、除去（及び実装）用のトランスデューサの移動軸に沿って移動される。
【００７７】
プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２の以前に実装されたアセンブリを撤去した後、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２の新しいアセンブリが備えられる。例えば、プローブ先端１７０２は、COTRONICS RESBOND 989FS などのセラミック接着剤で、プローブ先端ヒータシステム１７０４と結合される。プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２のアセンブリは、実装前の位置、例えば、（図６及び７に図示される）ヒータソケット１７０７の少し下に配置される。プローブ先端ヒータシステム１７０４は、その後、ヒータソケット１７０７に対して直線的に上昇され、ガイドヨーク基盤２０００及びガイド２００２の、プラグ傾斜２００６及びガイド傾斜２００４とのそれぞれの噛み合わせに、インタフェースプラグ１９０４及びヒータフランジ１９０２を配置する。一例では、ガイド傾斜２００４及びプラグ傾斜２００６は、同一又はほぼ同一の傾斜を有する。インタフェースプラグ１９０４及びヒータフランジ１９０２は、これにより、ガイド傾斜及びプラグ傾斜２００６のそれぞれを同時に噛み合わせ、その後、ガイド傾斜２００４及びプラグ傾斜２００６に渡る広がりでの３点接触を介して、ヒータソケット１７０７に導かれる。ヒータフランジ１９０２がガイド傾斜２００４と噛み合わさる間、インタフェースプラグ１９０４は、ガイド凹部２００８に同様に導かれ、その後、プラグ傾斜２００６まで導かれる。実装の間、３点接触は、インタフェースプラグ１９０４及びヒータフランジ１９０２を誘導及び支持し、プローブ先端ヒータシステム１７０４とトランスデューサ１７１６との間の実装中のずれを防止する。
【００７８】
ガイド傾斜２００４とプラグ傾斜２００６に沿ってプローブ先端ヒータシステム１７０４が更に移動されると、例えば、図７に示されるプローブ先端ヒータシステム１７０４の対向する面は、変位可能なピン接点１７１２と徐々に接触するようになる。プローブ先端ヒータシステム１７０４の継続した上方への実装は、変位可能なピン接点１７１２に徐々に付勢し、接点１７１２とヨーク１７０８との間に、堅い機械的な噛み合わせを作り出す。ヨーク１７０８に対するプローブ先端ヒータシステム１７０４の継続した上方への実装によって、インタフェースプラグ１９０４及びヒータフランジ１９０２は、ガイド傾斜２００４及びプラグ傾斜２００６から、対応するガイド平面２０１２及び基盤平面２０１４へ移行する。
【００７９】
ガイド平面２０１２及び基盤平面２０１４は、変位可能なピン接点１７１２と協働して、プローブ先端ヒータシステム１７０４の対向する側面上に複数の平面及び点接触（例えば、ヨーク２０００からの少なくとも３つの接点）を与える。ガイド傾斜２００４及びプラグ傾斜２００６により導くガイド凹部２００８内での受け取りと、対応する変位可能なピン接点１７１２との噛み合わせとの組み合わせを通じて、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、図６に示される構成などの実装構成に、首尾よく確実に配置される。言い換えると、プローブ先端１７０２を伴ったプローブ先端ヒータシステム１７０４は、以前に実装されたプローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２と相当同一の配置及び方向で、繰り返し実装可能である。一貫した予測可能な実装は、信頼できる機械的測定と、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びプローブ先端１７０２を介したトランスデューサ１７１６に対する力及び変位の伝達とを確保する。更に、ヨーク１７０８は、（インタフェースプレート１７１０と協働して）ヒータシステムを支持し、トランスデューサ、プローブ先端ヒータシステム１７０４、及びプローブ先端１７０２の動作中及び実装時に適切な方向にシステムを維持するために、ヨーク基盤２０００のガイド面２０１２及び基盤面２０１４を介したプローブ先端ヒータシステム１７０４との少なくとも３つの接点を提供する。
【００８０】
更に、プローブ先端ヒータシステム１７０４の上方への移動は、任意には、トランスデューサ中央プレート１８００を第1の対向するプレート１８０２（例えば、中央プレートの更なるたわみを防止する支持接触）と噛み合わせ、トランスデューサ１７１６への損傷を相当に防止する。言い換えると、更なるたわみに逆らって中央プレート１８００を制止するために、中央プレート１８００は、実装処理の間上方へ移動するにつれて、第1の対向プレート１８０２に寄せて底に達する。すなわち、プローブ先端ヒータシステム１７０４は、移動軸（例えば、一例ではｚ軸、及び複数の移動若しくは作動軸を有するトランスデューサのｘ、ｙ、又はｚなどの複数の作動軸）と交差する方向へのトランスデューサの移動を回避するために、撤去（及び実装）用のトランスデューサの１以上の移動（作動）軸に沿って移動される。
【００８１】
図１０は、変位可能なピン接点１７１２の一例を示す。一例では、変位可能なピン接点１７１２は、例えば、ポゴピンを含む。変位可能なピン接点１７１２は、接点基盤２１００と、接点基盤２１００と移動可能に結合した接点ヘッド２１０２を有する。ばねなどの付勢素子２１０４は、接点ヘッド２１０２と接点基盤２１００との間に配置される。付勢素子２１０４は、接点基盤２１００と接点インタフェース２１０６から離れるように、接点ヘッド２１０２に付勢する。一例では、接点インタフェース２１０６は、図６に前掲した１以上のヒータワイヤ１７１４と（例えば、はんだ、機械的接合、導電性接着剤、溶接などにより）結合するサイズ及び形状を有する。接点ヘッド２１０２は、例えば、加熱素子接触パッド及び検出素子接触パッド１９０６、１９０８に沿って、プローブ先端ヒータシステム１７０４及びスライドして結合するように構成される。図８に示されるように、一例では、加熱素子接触パッド及び検出素子接触パッド１９０８は、図６に示される複数の変位可能なピン接点１７１２と同様な方法で配置される。変位可能なピン接点１７１２のそれぞれの付勢素子２１０４は、プローブ先端ヒータシステム１７０４の配置と協働して、前述したように、プローブ先端ヒータシステム１７０４及び取り付けられたプローブ先端１７０２をヒータソケットアセンブリ１７０６のヒータソケット１７０７内にクランプし、確実に噛み合わせる。
【００８２】
＜さまざまな注意と例＞
例１は、ミクロン以下のスケールでの機械的テスト用に構成された加熱アセンブリに対する主題を含むことができ、加熱アセンブリは、機械的テストシステムのトランスデューサとの結合のために構成されたプローブ先端アセンブリを含み、プローブ先端アセンブリは、ヒータ基盤及び加熱素子を含むプローブ先端ヒータシステムと、プローブ先端ヒータシステムと結合するプローブ先端と、ヒータソケットアセンブリ内でソケットを形成するヨーク及びヒータインタフェースを含むヒータソケットアセンブリとを含み、ヒータ基盤は、ソケット内にスライド自在に受け取られ且つ保持される。
【００８３】
ソケットとのヒータ基盤のスライドする受け取りの軸は、機械的テストシステムのトランスデューサの移動軸と平行であることを任意的に含むために、例２は、例１の主題を含み又は任意的に組み合わせることができる。
【００８４】
ヒータ基盤は、１以上のフランジとインタフェースプラグとを含み、ヨークは、１以上のガイドとヨーク基盤とを含み、１以上のフランジとインタフェースプラグとは、実装構成において、ヒータインタフェースと１以上のガイド及びヨーク基盤との間にクランプされることを任意的に含むために、例３は、例１及び２の１つ若しくは任意の組み合わせの主題を含み又は任意的に組み合わせることができる。
【００８５】
１以上のガイドは、ガイド傾斜とガイド面とをそれぞれ含み、ヨーク基盤は、プラグ傾斜と基盤面とを含むことを任意的に含むために、例４は、例１〜３の１つ若しくは任意の組み合わせの主題を含み又は任意的に組み合わせることができる。
【００８６】
ヨークは、プローブ先端ヒータシステムと協働して、中間実装構成から実装構成へプローブ先端ヒータシステムを誘導し、中間実装構成において、ヒータ基盤のインタフェースプラグは、ヨーク基盤のプラグ傾斜に沿ってスライド自在に噛み合わされ、ヒータ基盤の１以上のフランジは、１以上のガイドのガイド傾斜に沿ってスライド自在に噛み合わされ、実装構成において、インタフェースプラグは、ヨーク基盤の基盤面に沿って噛み合わされ、ヒータフランジは、１以上のガイドのガイド面に沿ってかみ合わされることを任意的に含むために、例５には、例１〜４の１つ若しくは任意の組み合わせの主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００８７】
ヒータ基盤は、加熱素子と繋がる１以上の電気的接触パッドを有するインタフェースプラグを含み、ヒータソケットアセンブリのヒータインタフェースは、ソケット内での受け取り及び保持を通じて１以上の電気的接触パッドと電気的に繋がることを任意的に含むために、例６は、例１〜５の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００８８】
ソケット内にスライド自在に受け取られ且つ保持されるヒータ基盤は、ソケット内にクランプされるヒータ基盤を含むことを任意的に含むために、例７は、例１〜６の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００８９】
プローブ先端ヒータシステムの加熱素子は、ヒータ基盤に対して離して配置されることを任意的に含むために、例８は、例１〜７の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９０】
プローブ先端ヒータシステムのアセンブリブリッジは、加熱素子を含み、アセンブリブリッジは、１以上のアセンブリブリッジ及びヒータ基盤よりも小さい断面積を有する１以上の支持コラムを用いてヒータ基盤から距離を開けて配置されることを任意的に含むために、例９は、例１〜８の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９１】
テスト対象物ホルダ及びステージ加熱アセンブリであって、ミクロン以下のスケールで対象物を機械的にテストするように構成されたトランスデューサを有する機械的テスト計器と結合するように構成されたホルダ基盤と、ステージプレートを含みホルダ基盤から熱的に分離されるテスト対象物ステージと、テスト対象物ステージ上にありステージ対象物面に隣接するステージ加熱素子であって、ステージ対象物面において熱を生成するように構成されたステージ加熱素子とを含み、トランスデューサは、プローブ先端ヒータシステムを含むプローブ先端アセンブリと結合するテスト対象物ホルダ及びステージ加熱アセンブリと、ステージ加熱素子及びプローブ先端ヒータシステムを動作するように構成されたコントローラとを含むことを更に含むために、例１０は、例１〜９の主題を含み又は任意的に組み合わせることができる。
【００９２】
ヒータソケットアセンブリは、トランスデューサの中央プレート結合フィーチャとの結合のために構成された結合フィーチャソケットを含むことを更に含むために、例１１は、例１〜１０の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９３】
機械的テストシステムのトランスデューサとの結合のために構成されたヒータソケットアセンブリであって、ソケットを含むヒータソケットアセンブリと、ソケット内での受け取りのために構成されたヒータ基盤と加熱素子とを含むプローブ先端ヒータシステムと、プローブ先端ヒータシステムと結合するプローブ先端とを含み、プローブ先端ヒータシステム及びプローブ先端は、ソケット内に中間実装構成と実装構成との間に移動可能であり、中間実装構成において、ヒータ基盤は、ソケットのヨークに沿ってスライド自在に受け取られ、トランスデューサのｚ軸に対する横方向及び回転の移動が抑制され、実装構成において、ヒータ基盤は、ヨークとソケットのヒータインタフェースとの間に保持されることを更に含むために、例１２は、例１〜１１の１つ以上の任意の部分の何れかの部分若しくは組み合わせを含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９４】
中間実装構成において、ヒータ基盤は、ヨークの少なくとも３つの別個の傾斜面に沿ってスライド自在に受け取られ、少なくとも３つの別個の傾斜面は、ヒータ基盤がトランスデューサのｚ軸に対して横方向に及び回転して移動することを抑制することを任意に含むために、例１３は、例１〜１２の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９５】
中間実装構成において、ヒータ基盤は、ヨークの少なくとも３つの別個の傾斜面に沿ってスライド自在に受け取られ、少なくとも３つの別個の傾斜面は、ヒータ基盤を実装構成に誘導することを任意に含むために、例１４は、例１〜１３の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９６】
３つの別個の傾斜面は、２以上のガイドのガイド傾斜と、ヨーク基盤のプラグ傾斜とを含み、プラグ傾斜は、ガイド傾斜から凹まれることを任意に含むために、例１５は、例１〜１４の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９７】
実装構成において、ヒータ基盤は、ヒータインタフェースとヨークの少なくとも３つの別個のクランプ面との間にクランプされることを任意的に含むために、例１６は、例１〜１５の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９８】
３つの別個のクランプ面は、２以上のガイドのガイド面と、ヨーク基盤の基盤面とを含み、基盤面は、ガイド面から凹まれることを任意に含むために、例１７は、例１〜１６の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【００９９】
中間実装構成において、ヒータインタフェースの１以上の変位可能な接点は、加熱素子と結合するヒータ基盤の１以上の対応する接触パッドに向かって付勢され、実装構成において、ヒータ基盤は、ヨークとヒータ基盤の１以上の変位可能な接点との間にクランプされることを任意的に含むために、例１８は、例１〜１７の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１００】
加熱素子は、２以上の支持コラムと、２以上の支持コラムによって形成された空隙とによって、ヒータ基盤から距離をあけて配置され、２以上の支持コラムは、加熱素子をその中に有するプローブ先端ヒータシステムのアセンブリブリッジの断面積よりも小さな断面積を有することを任意的に含むために、例１９は、例１〜１８の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０１】
トランスデューサとの結合のために構成されたヒータソケットアセンブリのヨークに沿ってプローブ先端ヒータシステムのヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせ、前記ヨークと前記ヒータソケットアセンブリのヒータインタフェースとは、ソケットを形成し、プローブ先端ヒータシステムは、ヒータ基盤及び加熱素子を含み、プローブ先端は、プローブ先端ヒータシステムと結合し、ヨークに沿ったスライド自在な噛み合わせを通じてプローブ先端ヒータシステムをソケット中に誘導し、前記誘導することは、プローブ先端ヒータシステム及びプローブ先端がトランスデューサのｚ軸に対して横方向に及び回転して移動することを抑制することを含み、プローブ先端ヒータシステムがソケット中に誘導された後、ヨークとヒータインタフェースとの間にヒータ基盤を保持することを含む方法を任意に含むために、例２０は、例１〜１９の何れか１つ以上の任意の部分の何れかの部分若しくは組み合わせを含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０２】
ヒータソケットアセンブリをトランスデューサの中央プレート結合フィーチャと結合することを任意的に含むために、例２１は、例１〜２０の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０３】
ヨークに沿ってヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、ヨークの少なくとも３つの別個の傾斜面に沿ってヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることを含むことを任意に含むために、例２２は、例１〜２１の主題を含み、又は任意に組み合わせることができる。
【０１０４】
少なくとも３つの別個の傾斜に沿ってヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、２以上のガイドの２以上のガイド傾斜とヨーク基盤のプラグ傾斜とに沿ってヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることを含み、プラグ傾斜は、２以上のガイド傾斜から凹まれることを任意的に含むために、例２３は、例１〜２２の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０５】
ヒータ基盤を保持することは、ヨークとヒータインタフェースとの間にヒータ基盤をクランプすることを含むことを任意に含むために、例２４は、例１〜２３の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０６】
ヒータ基盤をクランプすることは、ヨークの３つの別個のクランプ面をヒータ基盤と噛み合わせることを含むことを任意に含むために、例２５は、例１〜２４の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０７】
ヨークに沿ってプローブ先端ヒータシステムのヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、ヨークとヒータインタフェースとの間のヒータ基盤の噛み合わせを通じてヒータインタフェースの１以上の変位可能な接点を変位させることを含むことを任意に含むために、例２６は、例１〜２５の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０８】
ヨークとヒータインタフェースとの間にヒータ基盤をクランプすることは、ヨークと１以上の変位可能な接点との間にヒータをクランプすることを含むことを任意に含むために、例２７は、例1〜２６の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１０９】
ヒータソケットアセンブリのソケットからプローブ先端ヒータシステムを取り外すことであって、ヨークとヒータインタフェースとの間からヒータ基盤をスライドさせることを含む取り外すことを含み、ヒータ基盤は、ヨークとヒータインタフェースとの間のスライド自在な噛み合わせを通じてトランスデューサのｚ軸に対する横方向及び回転の移動を抑制されることを任意に含むために、例２８は、例１〜２７の主題を含み又は任意に組み合わせることができる。
【０１１０】
これらの非限定的な例のそれぞれは、それ自体で成り立ち、又は、他の何れか１つ以上の例と任意に置換若しくは組み合わせで組み合わせることができる。
【０１１１】
上記詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付図面への参照を含む。図面は、例示的に、本発明が実施できる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、ここでは「例」とも称される。そのような例としては、それらの図示又は記述されたものに加えて、原理を挙げることができる。しかしながら、本発明者は、図示され又は記述されたそれらの原理のみが与えられた例をも考慮する。更に、本発明者は、ここに図示され又は説明された特定の例（若しくは１以上のその側面）、又は他の例（若しくは１以上のその側面）の何れかに関して、図示され又は説明されたそれらの原理（若しくは１以上のそれらの側面）の任意の組み合わせ若しくは置換を用いる例も考慮する。
【０１１２】
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用法の不整合が発生した場合には、本文書の用法が優先される。
【０１１３】
本文書では、特許文書でよくあるように、語句「ａ」又は「ａｎ」は、任意の他の例又は「at least one（少なくとも１つ）」若しくは「one or more（1つ以上）」の使用とは無関係に、1以上を含むものとして用いられる。本文書においては、語句「or（又は、若しくは）」は、特に示されない限り、非排他的こと、又は「A or B」が「A but not B」、「B but not A」、及び「A and B」であることに言及するために用いられる。本文書においては、語句「including（含む）」及び「in which」は、それぞれ語句「comprising（構成する）」及び「wherein」の平易な英語の同義語として用いられる。また、以下の請求項では、語句「including 」及び「comprising 」は、開かれた語句であり、すなわち、請求項中のそうした語句の後にリストされたものに加えて構成要素を含むシステム、装置、製品、合成物、公式化、あるいは、プロセスは、依然としてその請求項の範囲に入ると考える。更に、以下の請求項では、語句「first（第１）」、「second（第２）」及び「third（第３）」などは、ラベルの為にのみ用いられ、それらの物体に数字的な要求を課すことを目的としない。
【０１１４】
ここに説明される方法の例は、少なくとも一部において、機械又はコンピュータで実装できる。いくつか例は、上記の例に説明されるような方法を実行する電子機器を構成するように機能する命令で符号化されたコンピュータ読み取り可能な媒体又は機械読み取り可能な媒体を含むことができる。そうした方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コードなどのコードを含むことができる。そのようなコードは、さまざまな方法を実行するコンピュータ読み取り可能な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一部を形成してもよい。更に、一例では、コードは、実行中又は他の時期などに、１以上の揮発性、非一時的、又は不揮発性の有形のコンピュータ読み取り可能な媒体に有形に格納できる。これらの有形なコンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードディスク、着脱可能な磁気ディスク、着脱可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスク及び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）などを挙げることができるが、これらに限定されない。
【０１１５】
上記説明は、実例であって制限を目的としない。例えば、上記の例（又は１以上のそれらの側面）は、互いに組み合わされて用いられてもよい。他の実施形態は、上記説明を吟味した上での当業者によるなどして用いられ得る。要約書は、読者が技術開示の特質を素早く確認できるように、37 C.F.R. §1.72(b)に従い提供される。それは、請求項の範囲又は意味を解釈したり、制限したりするために用いられないとの理解で、提出される。また、上記詳細な説明においては、さまざまな特徴は、開示を簡素にするためにグループ化されてもよい。これは、請求されない開示の特徴が任意の請求項にとって不可欠であることを意図すると解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、開示された特定の実施形態の全ての特徴より少ないものに存在してもよい。したがって、以下の請求項は、各々の請求項が個別の実施形態としてそれ自体で成り立ちながら、例又は実施形態としてこれによって詳細な説明に組み込まれ、そのような実施形態がさまざまな組み合わせ又は置換で互いに結合できると考えられる。発明の範囲は、添付の請求項を参照して、そのような請求項が権利を有する均等物の全範囲と共に、決定されるべきである。
（付記１）
ミクロン以下のスケールでの機械的テスト用に構成された加熱アセンブリであって、
前記機械的テストシステムのトランスデューサとの結合のために構成されたプローブ先端アセンブリを含み、前記プローブ先端アセンブリは、
ヒータ基盤及び加熱素子を含むプローブ先端ヒータシステムと、
前記プローブ先端ヒータシステムと結合するプローブ先端と、
前記ヒータソケットアセンブリ内でソケットを形成するヨーク及びヒータインタフェースを含むヒータソケットアセンブリとを含み、
前記ヒータ基盤は、前記ソケット内にスライド自在に受け取られ且つ保持される、
加熱アセンブリ。
（付記２）
前記ソケットとの前記ヒータ基盤のスライドする受け取り軸は、前記機械的テストシステムの前記トランスデューサの移動軸と平行である、付記１に記載の加熱アセンブリ。
（付記３）
前記ヒータ基盤は、
１以上のフランジとインタフェースプラグとを含み、
前記ヨークは、
１以上のガイドと、
ヨーク基盤とを含み、
前記１以上のフランジと前記インタフェースプラグとは、実装構成において、前記ヒータインタフェースと前記１以上のガイド及び前記ヨーク基盤との間にクランプされる、付記１に記載の加熱アセンブリ。
（付記４）
前記１以上のガイドは、ガイド傾斜とガイド面とをそれぞれ含み、前記ヨーク基盤は、プラグ傾斜と基盤面とを含む、付記３に記載の加熱アセンブリ。
（付記５）
前記ヨークは、前記プローブ先端ヒータシステムと協働して、中間実装構成から実装構成へ前記プローブ先端ヒータシステムを誘導し、 
前記中間実装構成において、前記ヒータ基盤の前記インタフェースプラグは、前記ヨーク基盤の前記プラグ傾斜に沿ってスライド自在に噛み合わされ、前記ヒータ基盤の前記１以上のフランジは、前記１以上のガイドの前記ガイド傾斜に沿ってスライド自在に噛み合わされ、
前記実装構成において、前記インタフェースプラグは、前記ヨーク基盤の前記基板面に沿って噛み合わされ、前記ヒータフランジは、前記１以上のガイドの前記ガイド面に沿って噛み合わされる、付記４に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記６）
前記ヒータ基盤は、前記加熱素子と繋がる１以上の電気的接触パッドを有するインタフェースプラグを含み、前記ヒータソケットアセンブリの前記ヒータインタフェースは、前記ソケット内での受け取り及び保持を通じて前記１以上の電気的接触パッドと電気的に繋がる、付記１に記載の加熱アセンブリ。
（付記７）
前記ソケット内にスライド自在に受け取られ且つ保持される前記ヒータ基盤は、前記ソケット内にクランプされる前記ヒータ基盤を含む、付記１に記載の加熱アセンブリ。
（付記８）
前記プローブ先端ヒータシステムの前記加熱素子は、前記ヒータ基盤に対して離して配置される、付記１に記載の加熱アセンブリ。
（付記９）
前記プローブ先端ヒータシステムのアセンブリブリッジは、前記加熱素子を含み、前記アセンブリブリッジは、１以上の前記アセンブリブリッジ及び前記ヒータ基盤よりも小さい断面積を有する１以上の支持コラムを用いて前記ヒータ基盤から距離をあけて配置される、付記８に記載の加熱アセンブリ。
（付記１０）
テスト対象物ホルダ及びステージ加熱アセンブリであって、
ミクロン以下のスケールで対象物を機械的にテストするように構成されたトランスデューサを有する機械的テスト計器と結合するように構成されたホルダ基盤と、
ステージプレートを含み前記ホルダ基盤から熱的に分離されるテスト対象物ステージと、
前記テスト対象物ステージ上にありステージ対象物面に隣接するステージ加熱素子であって、前記ステージ対象物面で熱を生成するように構成された前記ステージ加熱素子とを含み、
前記トランスデューサは、前記プローブ先端ヒータシステムを含む前記プローブ先端アセンブリと結合する、
前記テスト対象物ホルダ及び前記ステージ加熱アセンブリと、
前記ステージ加熱素子及び前記プローブ先端ヒータシステムを動作するように構成されたコントローラと、
を含む、付記１に記載の加熱アセンブリ。
（付記１１）
前記ヒータソケットアセンブリは、トランスデューサの中心プレート結合フィーチャとの結合ために構成された結合フィーチャソケットを含む、付記１に記載の加熱アセンブリ。
（付記１２）
ミクロン以下のスケールでの機械的テスト用に構成されたプローブ先端アセンブリであって、
機械的テストシステムのトランスデューサとの結合のために構成されたヒータソケットアセンブリであって、ソケットを含む前記ヒータソケットアセンブリと、
前記ソケット内での受け取りのために構成されたヒータ基盤と、加熱素子とを含むプローブ先端ヒータシステムと、
前記プローブ先端ヒータシステムと結合するプローブ先端とを含み、前記プローブ先端ヒータシステム及び前記プローブ先端は、前記ソケット内に中間実装構成と実装構成との間に移動可能であり、
前記中間実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ソケットのヨークに沿ってスライド自在に受け取られ、前記トランスデューサのｚ軸に対する横方向及び回転の移動が抑制され、
前記実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークと前記ソケットのヒータインタフェースとの間に保持される、
プローブ先端アセンブリ。
（付記１３）
前記中間実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークの少なくとも３つの個別の傾斜面に沿ってスライド自在に受け取られ、前記少なくとも３つの傾斜面は、前記ヒータ基盤が前記トランスデューサの前記ｚ軸に対して横方向に及び回転して移動することを抑制する、付記１２に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記１４）
前記中間実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークの少なくとも３つの個別の傾斜面に沿ってスライド自在に受け取られ、前記少なくとも３つの個別の傾斜面は、前記ヒータ基盤を前記実装構成に誘導する、付記１３に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記１５）
前記３つの個別の傾斜面は、２以上のガイドのガイド傾斜と、ヨーク基盤のプラグ傾斜とを含み、前記プラグ傾斜は、前記ガイド傾斜から凹まれる、付記１３に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記１６）
前記実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヒータインタフェースと前記ヨークの少なくとも３つの個別のクランプ面との間にクランプされる、付記１２に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記１７）
前記３つの個別のクランプ面は、２以上のガイドのガイド面と、ヨーク基盤の基盤面とを含み、前記基盤面は、ガイド面から凹まれる、付記１６に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記１８）
前記中間実装構成において、前記ヒータインタフェースの１以上の変位可能な接点は、前記加熱素子と結合する前記ヒータ基盤の１以上の対応する接触パッドに向かって付勢され、前記実装構成において、前記ヒータ基盤は、前記ヨークと前記ヒータ基盤の前記１以上の変位可能な接点との間にクランプされる、付記１２に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記１９）
前記加熱素子は、２以上の支持コラムと、前記２以上の支持コラムによって形成された空隙とによって、前記ヒータ基盤から距離をあけて配置され、前記２以上の支持コラムは、前記加熱素子をその中に有する前記プローブ先端ヒータシステムのアセンブリブリッジの断面積よりも小さい断面積を有する、付記１２に記載のプローブ先端アセンブリ。
（付記２０）
ミクロン以下のスケールでの機械的テストのために構成されたプローブ先端アセンブリのための使用方法であって、
トランスデューサに結合するために構成されたヒータソケットアセンブリのヨークに沿ってプローブ先端ヒータシステムのヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせ、前記ヨークと前記ヒータソケットアセンブリのヒータインタフェースとは、ソケットを形成し、前記プローブ先端ヒータシステムは、前記ヒータ基盤及び加熱素子を含み、プローブ先端は、前記プローブ先端ヒータシステムと結合し、
前記ヨークに沿ったスライド自在な噛み合わせを通じて前記プローブ先端ヒータシステムを前記ソケット中に誘導し、前記誘導することは、前記プローブ先端ヒータシステム及び前記プローブ先端が前記トランスデューサのｚ軸に対して横方向に及び回転して移動することを抑制することを含み、
前記プローブ先端ヒータシステムが前記ソケット中に誘導された後、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間に前記ヒータ基盤を保持する
方法。 
（付記２１）
前記ヒータソケットアセンブリをトランスデューサの中央プレート結合フィーチャと結合することを含む、付記２０に記載の方法
（付記２２）
前記ヨークに沿って前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、前記ヨークの少なくとも３つの個別の傾斜面に沿って前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることを含む、付記２０に記載の方法。
（付記２３）
前記少なくとも３つの個別の傾斜面に沿って前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、２以上のガイドの２以上のガイド傾斜とヨーク基盤のプラグ傾斜とに沿って前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることを含み、前記プラグ傾斜は、前記２以上のガイド傾斜から凹まれる、付記２２に記載の方法。
（付記２４）
前記ヒータ基盤を保持することは、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間に前記ヒータ基盤をクランプことを含む、付記２０に記載の方法。
（付記２５）
前記ヒータ基盤をクランプすることは、前記ヨークの３つの個別のクランプ面を前記ヒータ基盤と噛み合わせることを含む、付記２４に記載の方法。
（付記２６）
前記ヨークに沿って前記プローブ先端ヒータシステムの前記ヒータ基盤をスライド自在に噛み合わせることは、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間の前記ヒータ基盤の噛み合わせを通じて前記ヒータインタフェースの１以上の変位可能な接点を変位させることを含む、付記２０に記載の方法。
（付記２７）
前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間に前記ヒータ基盤をクランプすることは、前記ヨークと前記１以上の変位可能な接点との間に前記ヒータをクランプすることを含む、付記２６に記載の方法。
（付記２８）
前記ヒータソケットアセンブリの前記ソケットから前記プローブ先端ヒータシステムを取り外すことであって、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間から前記ヒータ基盤をスライドさせることを含む前記取り外すことを含み、前記ヒータ基盤は、前記ヨークと前記ヒータインタフェースとの間のスライド自在な噛み合わせを通じて前記トランスデューサの前記ｚ軸に対する横方向及び回転の移動を抑制される、付記２０に記載の方法。
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【図３】
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