(57)【要約】  検査される試料（８）を光学検査装置（２）に対して位置決めするための試料位置決めステージ（４）。ステージは、検査される試料を支持可能な略平坦な第１の本体（１８）と、第１の本体に複数の軸受（４３，４５，４７）を介して直接的に接続された第２の本体（２０）とを備える。複数の軸受は、第１の本体と第２の本体との間に延び、第２の本体に対する第１の本体の移動を、第１の本体の平面と実質的に平行な第１の平面に制限する。第１のモードおよび第２のモードで選択的に動作可能な駆動システムも設けられる。第２のモードにおいて、駆動システムは、第１の本体に加わる外力による第１および第２の本体の前記平面内での相対移動に対して、第１のモードのときより少ない抵抗を与える。駆動システムは第１および第２のモードの両方で係合されている。ステージは、動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう動作可能なセレクタを備える。
2010515942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査される試料を光学検査装置に対して位置決めするための試料位置決めステージであって、
検査される試料を支持可能な略平坦な第１の本体と、
前記第１の本体に複数の軸受を介して直接的に接続された第２の本体であって、前記複数の軸受は、前記第１の本体と前記第２の本体との間に延び、前記第２の本体に対する前記第１の本体の移動を、前記第１の本体の平面と実質的に平行な第１の平面に制限する第２の本体と、
第１のモードおよび第２のモードで選択的に動作可能な駆動システムであって、前記第１のモードは、電子的な位置入力装置から受け取った要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を互いに対して前記第１の平面内で駆動するためのモードであり、前記第２のモードにおいて、前記駆動システムは、前記第１の本体に加わる外力による前記第１および第２の本体の前記第１の平面内での相対移動に対して、前記第１のモードのときより少ない抵抗を与え、前記駆動システムは前記第１および第２のモードの両方で係合されている、駆動システムと、
前記ステージが受けた入力に応答して、動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するよう動作可能なセレクタと、
を備えた試料位置決めステージ。
【請求項２】
前記駆動システムが、前記第２のモードにおいて、少なくとも前記一平面で前記第１および第２の本体の少なくとも一方に作用される外力に起因した前記第１および第２の本体の相対移動により、手動で逆駆動されるように構成される、請求項１に記載の試料位置決めステージ。
【請求項３】
前記セレクタが、少なくとも前記一平面で前記第１および第２の本体の一方に作用される外力の付加の検出時に、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するよう構成される、請求項１または２に記載の試料位置決めステージ。
【請求項４】
前記セレクタが、前記第１および第２の本体の相対移動を検出するよう構成されたセンサを備える、請求項３に記載の試料位置決めステージ。 
【請求項５】
前記セレクタが、前記第１および第２の本体の予想される相対移動を示すデータを、前記第１および第２の本体の実際の相対移動を示す前記センサからのデータと比較し、前記実際の相対移動が前記予想される相対移動と異なるとき、前記逆駆動可能な駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するように構成される、請求項４に記載の試料位置決めステージ。
【請求項６】
前記駆動システムが、前記第２のモードにおける手動の逆駆動に逆らわないように構成される、請求項２〜５のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項７】
前記駆動システムがモータと動力源を備え、前記動力源を介して前記モータによって付与される正味の力が、外力による前記第１および第２の本体の相対移動に対する抵抗を与えるように制御される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項８】
前記第２のモードにおいて、正味の力が前記モータにより付与されない、請求項７に記載の試料位置決めステージ。
【請求項９】
前記第１のモードにおいて、前記第１および第２の本体の前記実際の相対移動が前記予想される相対移動と異なるとき、前記モータによって付与される正味の力を最大の正味の力まで増大するように、前記電源が構成される、請求項７または８に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１０】
前記セレクタが、前記モータによって付与される正味の力をモニターすると共に、前記付与される正味の力が前記最大の正味の力であり且つ前記実際の相対移動が前記予想される相対移動と所定時間の間異なると判断されたとき、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するように構成される、請求項９に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１１】
前記セレクタが、前記外力の除去を検出したとき、前記駆動システムの動作モードを前記第２のモードから前記第１のモードに変更するように構成される、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１２】
前記外力の除去時、前記位置入力装置から第２の要求相対位置を受けたときに限り、前記第１および第２の本体が前記駆動システムによって互いに相対移動されるように、前記駆動システムが構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１３】
前記動作モードが前記第２のモードから前記第１のモードに変更されたとき、前記要求相対位置（ここに向けて前記第１および第２の本体を駆動するように前記駆動システムが構成される）が、前記第１および第２の本体の現在の相対位置であるとしてセットされる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１４】
前記動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更すべく、前記第１および第２の本体に対しユーザーによって移動可能なスイッチを前記セレクタが備える、請求項１に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１５】
前記第１および第２の本体の少なくとも一方が、前記第１および第２の本体の手動操作を容易とするためのハンドルを備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１６】
前記第１の本体がプレートであり、前記第２の本体がキャリッジである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１７】
前記第１および第２の本体が、直線方向に互いに相対移動可能である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の試料位置決めステージ。
【請求項１８】
光学検査装置と、検査される試料を前記光学検査装置に対して位置決めするための請求項１〜１７のいずれか一項に記載の試料位置決めステージとを備えた、光学検査機器。
【請求項１９】
検査される試料を支持可能な略平坦な第１の本体と、前記第１の本体に複数の軸受を介して直接的に接続された第２の本体であって、前記複数の軸受は、前記第１の本体と前記第２の本体との間に延び、前記第２の本体に対する前記第１の本体の移動を、略水平で且つ前記第１の本体の平面と実質的に平行な第１の平面に制限する第２の本体と、位置入力装置から受け取った第１の要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を互いに対して相対的に移動するよう動作可能な駆動システムと、を有する試料位置決めステージを動作させる方法であって、
ｉ．前記駆動システムを第１のモードで動作させるステップであって、前記第１のモードにおいて、前記駆動システムが、電子的な位置入力装置から受け取った要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を前記第１の平面で互いに対して相対的に駆動するよう動作可能であり、前記駆動システムが、前記第１の平面で前記第１および第２の本体の一方に作用された外力による、前記第１および第２の本体の前記第１の平面での相対移動に、第１のレベルの抵抗を与えるステップと、
ｉｉ．前記ステージにて受け取られた入力に応答して、前記駆動システムを第２のモードで動作させるステップであって、前記第２のモードにおいて、前記駆動システムが、前記第１および第２の本体の一方に作用された外力による、前記第１および第２の本体の少なくとも１自由度の相対移動に、第２のレベルの抵抗を与え、前記第２のレベルの抵抗が前記第１のレベルの抵抗より小さいステップと、
を備え、
前記駆動システムが、前記第１および第２のモードの両方で係合される、方法。
【請求項２０】
前記駆動システムが、前記第２のモードにおいて、前記第１および第２の本体の一方に作用される外力に起因した前記第１および第２の本体の相対移動により、手動で逆駆動される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１自由度の、前記第１および第２の本体の一方に作用された外力の付加を検出するステップをさらに備える、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記外力の付加の検出時、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに自動的に変更するステップをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記外力の付加を検出するステップが、前記第１および第２の本体の予想される相対移動を示すデータを、前記第１および第２の本体の実際の相対移動を示す前記センサからのデータと比較することを含む、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記実際の相対移動が前記予想される相対移動と所定時間の間異なるとき、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するステップをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記駆動システムを前記第１のモードで動作させるステップが、前記駆動システムに最大の正味の電圧まで正味の電圧を印加することを含む、請求項１９〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記駆動システムを前記第２のモードで動作させるステップが、前記駆動システムに正味の電圧を印加しないことを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
印加された正味の電圧をモニタするステップと、前記印加された正味の電圧がその最大の正味の電圧であり、前記実際の相対移動が所定時間の間、予定されていた相対移動と異なるとき、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するステップと、をさらに備える、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記外力の除去が検出されたとき、前記駆動システムの動作モードを前記第２のモードから前記第１のモードに変更するステップをさらに備える、請求項１９〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記位置入力装置から第２の要求相対位置を受けたとき、前記駆動システムを連続的に動作させて前記第１および第２の本体を相対的に移動させるステップをさらに備える、請求項１９〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記動作モードが前記第２のモードから前記第１のモードに変更されたとき、前記要求相対位置（ここに向けて前記第１および第２の本体を駆動するように前記駆動システムが構成される）を、前記第１および第２の本体の現在の相対位置であるとしてセットするステップをさらに備える、請求項１９〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
検査される試料を光学検査装置に対して位置決めするための試料位置決めステージであって、
検査される試料を支持可能な略平坦な第１の本体と、
前記第１の本体に複数の軸受を介して直接的に接続された第２の本体であって、前記複数の軸受は、前記第１の本体と前記第２の本体との間に延び、前記第２の本体に対する前記第１の本体の移動を、前記第１の本体の平面と実質的に平行な第１の平面に制限する第２の本体と、
第１のモードで動作可能な駆動システムであって、前記第１のモードは、電子的な位置入力装置から受け取った要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を相対的に移動するためのモードである駆動システムと、
前記第１の平面内で前記第１の本体に作用される外力の付加を検出し、この外力の付加の検出時、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから第２のモードに変更するよう構成されたセレクタであって、前記第２のモードにおいて、前記駆動システムは、前記第１の本体に作用される外力による前記第１および第２の本体の相対移動に対して、前記第１のモードのときより少ない抵抗を与えるセレクタと、
を備えた試料位置決めステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば顕微鏡または分光器といった光学検査装置による検査のための試料を位置決めするのに使われるステージのような、試料位置決めステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
試料位置決めステージは、例えば顕微鏡及び分光器に対して試料を位置決めするために使用され、検査される試料を載置可能な検査プレートを含む。ほぼ平坦な検査プレートは、通常、少なくとも１つのキャリッジに搭載され、プレートは、キャリッジに対し、少なくとも一つの実質的に水平な自由度で移動できる。これは、検査プレート上の試料の位置が、試料を検査している検査装置に対して動かされるのを可能にする。動力付きの試料位置決めステージは、検査プレートをキャリッジに対して動かすよう作動されることが可能な駆動システムを含む。駆動システムは、予めプログラムされたアルゴリズム、および／または、トラックボールやジョイスティックのような入力装置から受け取られた入力信号に従って、検査プレートの相対位置を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願第０２０７１２１号明細書
【特許文献２】国際公開第２００５／１２４２８２号パンフレット
【特許文献３】国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００２／００１６２９明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、動力付き駆動システムの制御下でステージを動かすことができるのに加え、ステージを所望位置に引き摺ることにより、手動でステージを動かすのが望ましい。
【０００５】
本発明は、電子式入力装置の制御下でステージを動かすことができると共に、ステージを身体的に操作することによってもステージを動かすことができる、試料位置決めステージに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、検査される試料を光学検査装置に対して位置決めするための試料位置決めステージであって、検査される試料を支持可能な略平坦な第１の本体と、前記第１の本体に複数の軸受を介して直接的に接続された第２の本体であって、前記複数の軸受は、前記第１の本体と前記第２の本体との間に延び、前記第２の本体に対する前記第１の本体の移動を、前記第１の本体の平面と実質的に平行な第１の平面に制限する第２の本体と、第１のモードおよび第２のモードで選択的に動作可能な駆動システムであって、前記第１のモードは、電子的な位置入力装置から受け取った要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を互いに対して前記第１の平面内で駆動するためのモードであり、前記第２のモードにおいて、前記駆動システムは、前記第１の本体に加わる外力による前記第１および第２の本体の前記第１の平面内での相対移動に対して、前記第１のモードのときより少ない抵抗を与え、前記駆動システムは前記第１および第２のモードの両方で係合されている、駆動システムと、前記ステージが受けた入力に応答して、動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するよう動作可能なセレクタと、を備えた試料位置決めステージが提供される。
【０００７】
セレクタが、ステージで受けた入力に応答して動作モードを変更するとき、ユーザが動作モードの変更中ステージ付近に居られることは、本発明の試料位置決めステージの利点である。
【０００８】
駆動システムが、第１および第２のモードの両方で係合されることは、本発明の更なる利点である。なぜなら、これは、ステージの手動引き摺りを容易にするため駆動システムを非係合とする必要がないことを意味するからである。従って、ステージを手動で動かせるよう、第１又は第２の本体から駆動システムのモータを離脱させるクラッチ機構を設ける必要がない。すなわち、駆動システムはクラッチレスである。むしろ、駆動システムは、本体と常時係合し、本体上で第１および第２のモードの両方で作動すると共に、第１の平面で第１の本体に作用された外力による、第１および第２の本体のいかなる相対移動によっても、第２のモードで（積極的に或いは手動で逆駆動されて）駆動される。これは、ステージ装置の複雑さとコストを低減する。駆動システムにより与えられる抵抗が第１のモードのときより第２のモードのときの方が少ないので、ユーザは、第２のモードで、第１および第２の本体を相対移動させるのが容易である。これは、ユーザーが、駆動システムを用いて本体を動かすよりも早く、本体を要求位置に動かすのを可能にする。またこれは、ユーザーの手が、ジョイスティック等の離れて取り付けられている装置を操作する必要が無く、第１および第２の本体の近くで自由に作業できることを意味する。
【０００９】
第１および第２の本体の一方が物体に衝突したとき、駆動システムが第２のモードで動作するよう切り替えられ、ステージおよび／または物体へのダメージを回避できることも、本発明の利点である。
【００１０】
駆動システムは、それが与える抵抗が変化し得るように構成されることができる。駆動システムによって与えられる抵抗は、外力の大きさに依存するようにされることができる。駆動システムが与えうる好ましい最大抵抗は、第１および第２の本体の寸法および質量、ならびにステージ装置が用いられる環境等の数々の要因に依存する。
【００１１】
後に理解されるように、外力が、駆動システムによって与えられる抵抗と等しいとき、駆動システムと外力は釣り合う。この状態で、第１および第２の本体は、外力の付加があるにも拘わらず相対移動しない。
【００１２】
外力が、駆動システムによって与えられる抵抗より大きいと、第１および第２の本体は相対移動する。
【００１３】
好ましくは、駆動システムによって与えられる抵抗は、第２のモードのときに第１のモードのときの少なくとも５０％未満であり、より好ましくは第２のモードのときに第１のモードのときの少なくとも７５％未満であり、特に好ましくは第２のモードのときに第１のモードのときの少なくとも９０％未満である。好ましくは、駆動システムによって第２のモードのときに与えられる第１および第２の本体の相対移動への抵抗のレベルは、ユーザーによって認識可能とならないほど十分に低い。好ましくは、駆動システムによって第２のモードのときに与えられる第１および第２の本体の相対移動への抵抗のレベルは、５０Ｎを超えず、より好ましくは１０Ｎを超えず、特に好ましくは１Ｎを超えない。最も好ましくは、駆動システムは、第１および第２の本体の相対移動に対し、ユーザーに認識可能な抵抗を与えず、特に、好ましくは、駆動システムは、第２のモードにおいて第１および第２の本体の相対移動に積極的に抵抗しない。
【００１４】
駆動システムは、電動駆動ユニットを制御するためのコントローラを備えてもよい。よってこの場合、電動駆動ユニットは、第１のモードで第１の本体または第２の本体に駆動力を与え、相対移動を生じさせる。コントローラは、第１および第２の本体を相対的に駆動するため、電子的位置入力装置から受けた要求相対位置に応じて、電動駆動ユニットの作動を制御する。
【００１５】
本発明と共に使用されるための適当な駆動ユニットは、ベルトドライブ、ボールねじ、ラックアンドピニオン、直接駆動等の機構を含む。特に好ましい実施形態において、駆動ユニットは、駆動部を制御するためのモータ本体を備え、駆動部は、第１または第２の部品の相対移動を駆動するため、第１または第２の本体と係合している。例えば、駆動部は、モータ本体から延びトラック（軌道、レール；track）に係合するための駆動軸であってもよい。これにより、モータ本体による駆動軸の回転は、トラックの範囲に沿った駆動軸とトラックとの相対移動を生じさせる。好ましくは、電動駆動ユニットは、駆動軸の回転が、駆動軸の回転軸に垂直な方向における駆動軸とトラックとの相対移動を生じさせるように、構成される。好ましくは、駆動軸は、摩擦ロッドに摩擦係合するように構成される。したがって、好ましくは駆動ユニットは摩擦駆動部を備える。
【００１６】
好ましくは、（後に詳述されるような）第１および第２の本体の間の複数の軸受の少なくとも一つがトラックを備える実施形態において、電動駆動システムは軸受のトラック上で作用して相対移動を生じさせる。これは有利である。なぜなら、ステージをよりコンパクト且つ軽量とすることができるからである。それはまた、軸受に関してモータによって本体に作用されるトルクの量を減少する。例えば、電動駆動システムが駆動軸を有するモータを備え、駆動軸が摩擦ロッドに係合する実施形態において、好ましくは、駆動軸は、軸受のトラックに摩擦的に係合する。従って、軸受のトラックは摩擦ロッドであり得る。
【００１７】
数々の適当な電子式位置入力装置が、要求相対位置を入力するために利用可能である。例えば、電子式位置入力装置は、ジョイスティック、トラックボール、またはユーザーが要求相対位置を入力すべく操作できる他の装置であってよい。電子式位置入力装置は、予め格納された要求相対位置を含む記憶装置であってもよい。任意的に、電子式位置入力装置は、プロセッサユニット、例えばコンピュータプログラムから要求相対位置を提供できる汎用コンピュータであってもよい。したがって、ユーザーは、プログラムが実行する一連の位置をプログラムしてステージ装置の位置を制御することができる。これは、検査される試料のモンタージュを得るシンプルな方法を提供する。
【００１８】
好ましくは、セレクタは、第１の平面で第１および第２の本体の少なくとも一方に作用される外力の付加を検出するように構成される。任意的に、装置は、セレクタが第１および第２の本体の少なくとも一方の所定位置に作用される外力の付加を検出できるように、構成される。好ましくは、装置は、セレクタが第１および第２の本体の少なくとも一方のいずれかの位置に作用される外力の付加を検出できるように、構成される。セレクタは、外力の付加の検出を示す信号を出力するように構成されることができる。出力信号は、ユーザーによって認識可能な信号であり得る。例えば、出力信号は可聴信号である。任意的に、出力信号は可視信号である。これは、何かが第１および第２の本体の相対移動を妨げていることをユーザーに示すのに有用である。
【００１９】
好ましくは、セレクタは、第１の平面で第１および第２の本体の一方に作用される外力の付加の検出時に、駆動システムの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するように、構成される。これは有利である。なぜなら、第２の動作モードに変更するためのユーザーの関与を必要としないからである。これは、ユーザーがステージの運転中常に居ない状況、および／またはユーザーが意識的に第２の動作モードに切り替えなくてもいいことが望ましい状況において、有用である。
【００２０】
好ましくは、セレクタは、外力が所定の閾値力を超えたときだけ駆動システムの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成される。 これは有利である。なぜなら、動作モードの第２のモードへの不慮の切り替えを防止するのを助けるからである。所定の閾値力は、第１および第２の本体の寸法および質量、並びにステージ装置が用いられる環境等の数々の要因に依存する。好ましくは、所定の閾値力は、１００Ｎを超えず、より好ましくは５０Ｎを超えず、特に好ましくは１０Ｎを超えず、例えば３Ｎを超えない。好ましくは、所定の閾値力は、０．５Ｎを下回らず、より好ましくは１Ｎを下回らず、特に好ましくは２Ｎを下回らない。
【００２１】
セレクタは、所定時間の間外力の付加を検出したとき、駆動システムの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう構成されてもよい。これは有利である。なぜなら、動作モードの第２のモードへの不慮の切り替えを防止するのを助けるからである。所定時間は、ステージ装置が用いられる環境等の数々の要因に依存する。好ましくは、所定時間は、５ｓを超えず、より好ましくは３ｓを超えず、特に好ましくは１ｓを超えない。好ましくは、所定時間は、１ｍｓを下回らず、より好ましくは１０ｍｓを下回らず、特に好ましくは２５ｍｓを下回らない。
【００２２】
セレクタは、第１および第２の本体の一方への外力の付加を検知するセンサを備えてもよい。センサは力変換器であってもよい。セレクタは、力変換器によって検知された力の大きさが所定の閾値を超えたとき、動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成されてもよい。
【００２３】
好ましくは、セレクタは、第１および第２の本体が予想された方法で動いているかどうかを判断することによって、第１および第２の本体の一方に作用される外力の付加を検出するよう、構成される。第１および第２の本体が予想された方法で動いていないとき、セレクタは、動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成される。
【００２４】
好ましくは、セレクタは、第１および第２の本体の相対移動を検出するように構成されたセンサを備える。例えば、センサは、第１および第２の本体のそれぞれに、これらが互いに対して加速しているかどうかを判断するための加速度計を備える。好ましくは、センサは、第１および第２の本体の相対位置を検出するよう構成される。これは有利である。なぜなら、装置が、第１および第２の本体の相対位置を決定することができるようになるからである。したがって、装置は、たとえ第１および第２の本体が外力の付加によって手動で相対移動されているときであっても、第１および第２の本体の相対位置の軌跡を維持することができる。好ましくは、センサは、第１および第２の本体の一方に読み取りヘッドを備え、読み取りヘッドは、第１および第２の本体の他方のスケールを読み取って、第１および第２の本体の相対位置の変化を検出する。
【００２５】
それらの相対移動を決定すべく、適当なスケールは、読み取りヘッドによって読み取り可能な、パターンを形成するマークを有するものを含む。例えば、スケールは、周期的パターンを形成するスケールマークを有する増加スケールである。これは、スケールと読み取りヘッドの相対移動が起こったとき、読み取りヘッドで周期的な信号を発生する。これら周期的信号は、増加／減少カウントを引き起こし、スケールと読み取りヘッドの間の変位が決定されることを可能にする。例えば、この種の適当なスケールは特許文献１に記載されており、この特許文献の全ての内容は参照により本願の明細書に組み込まれる。スケールは、読み取りヘッドによって検出可能な参照マークを有してもよく、これにより読み取りヘッドのスケールに対する正確な位置を決定することができる。例えば、この種のスケールは特許文献２に記載されており、この特許文献の全ての内容は参照により本願の明細書に組み込まれる。任意的に、スケールは絶対スケールであることができる。絶対スケールは、スケールマーキングを有し、これは読み取りヘッドが、所定位置から漸増的にカウントする必要なしに、スケールに対する正確な絶対位置を決定するのを可能にする。このようなスケールは、一般的に、唯一の位置データを決定するスケールマーキングを有する。データは、例えば、疑似乱数シーケンスまたは離散コードワードの形態を有する。この種のスケールは特許文献３に記載されており、この特許文献の全ての内容は参照により本願の明細書に組み込まれる。
【００２６】
読み取りヘッドからのデータは、第１および第２の本体の相対位置を決定するために用いられることができる。任意的に、位置データは、第１および第２の本体が相対移動している時期を検出する制御アルゴリズムで用いられることができる。さらに、読み取りヘッドからの位置情報は、駆動システムによって用いられる。例えば、駆動システムのコントローラによって、第１および第２の本体を要求位置に相対的に正確に駆動するためのサーボループの一部として、用いられる。
【００２７】
好ましくは、セレクタは、第１および第２の本体の予想される相対移動を示すデータを、第１および第２の本体の実際の相対移動を示すセンサからのデータと比較し、実際の相対移動が予想される相対移動と異なっているとき、駆動システムの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成される。
【００２８】
第１および第２の本体の予想される相対移動を示すデータ（「予想相対移動データ」）は、位置入力装置からセレクタによって受け取られる。セレクタは、位置入力装置から受け取ったデータから、予想相対移動データを決定するよう構成されることができる。例えば、位置入力装置は、第１および第２の本体の要求相対位置をセレクタに供給し、要求相対位置から予想相対移動を決定する。次いでセレクタは、実際の相対移動を決定し、それを予想相対移動と比較する。
【００２９】
予想相対移動データは、第１および第２の本体が相対移動していることが予想されるか否かを示す。予想相対移動データは、第１および第２の本体の相対移動の予想される方向を示す方向成分を有する。予想相対移動データは、第１および第２の本体の予想される相対移動を数量化する。
【００３０】
駆動システムは、手動で逆駆動できないように構成されてもよい。したがって、駆動システムは、単に第１および第２の本体の一方に力を加えただけでは、第１および第２の本体が相対移動しないよう、構成されることができる。例えば、駆動システムはリードねじ駆動機構を備える。この場合、好ましくは駆動システムは、第１および第２の本体の一方に加えられた外力の方向に、第１および第２の本体を積極的に駆動する。したがって、この場合、駆動システムが第２のモードにあるとき、駆動システムは、第１および第２の本体の一方に加えられた外力の方向における第１および第２の本体の移動を助ける。
【００３１】
好ましくは、駆動システムは、手動で逆駆動されることができる。好ましくは、駆動システムは、第１のモードでは手動の逆駆動に抵抗し、第２のモードでは手動の逆駆動に抵抗しないよう、構成される。すなわち、好ましくは、駆動システムは、第２のモードにおいて、駆動システムのあらゆる手動逆駆動に対抗して積極的に駆動することがないよう、構成される。
【００３２】
好ましくは、駆動システムはモータと動力源を備える。 好ましくは、ステージ装置は、モータによって付加される力が動力源を介して制御されるよう、構成される。好ましくは、第１のモードにおいて、モータは、逆駆動に抵抗を与えるよう構成される。好ましくは、第２のモードにおいて、逆駆動への抵抗がモータによって与えられない。
【００３３】
好ましくは、動力源は、モータによって付加される正味の力を変化させ、駆動ユニットが第１および第２の本体の相対移動を実行するよう、作動可能である。好ましくは、動力源は、複数の異なる正味の力をモータによって付加させ、異なるレベルの駆動を実行することができる。
【００３４】
好ましくは、第１のモードにおいて、動力源は、第１および第２の本体の実際の相対移動が予想相対移動と異なるとき、モータによって付加される正味の力を最大の正味の力まで増大するように、構成される。それ故、第１のモードにおいて、外力が第１および第２の本体の一方に加えられたとき、動力源は、好ましくはアウトプット力を増大し、駆動システムの抵抗を増大する。したがって、好ましくはモータは、第１および第２の本体を所望位置に維持するよう、サーボ制御される。
【００３５】
好ましくは、セレクタは、モータによって付加された正味の力をモニターするよう構成される。好ましくは、セレクタは、付加された正味の力が最大の正味の力であり、且つ実際の相対移動が予想相対移動と異なると判断されたとき、駆動システムの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成される。セレクタは、この条件が所定時間の間成立したときのみ、動作モードを変更するように構成されることができる。好ましい所定時間は、ステージ装置が用いられる環境等の数々の要因に応じて変化するであろう。好ましくは、所定時間は、５ｓを超えず、より好ましくは３ｓを超えず、特に好ましくは１ｓを超えない。好ましくは、所定時間は、１ｍｓを下回らず、より好ましくは１０ｍｓを下回らず、特に好ましくは２５ｍｓを下回らない。
【００３６】
好ましくは、モータは電動モータである。したがって、好ましくは、ステージ装置は、第１のモードにおいて正味の電圧が電源を介して付加され、逆駆動に対する抵抗を与えるように、構成される。好ましくは、第２のモードにおいて正味の電圧が電源を介して付加されず、これにより、逆駆動に対する抵抗が電動モータによって与えられない。
【００３７】
駆動システムが少なくとも一つの電気的に駆動される駆動ユニット（電動モータ等）を備えるとき、セレクタは、電気的駆動ユニットの逆起電力をモニタすることによって、外力の付加を判断する。したがって、電気的駆動ユニットの逆起電力の予期しない増大は、第１および第２の本体の要求相対位置に向かう相対移動の抵抗の増加によって、駆動ユニットへの動力出力が増加されていることを示す。
【００３８】
好ましくは、試料位置決めステージは、第２のモードにおいて、第１および第２の本体の相対位置に拘わらず、第１および第２の本体の少なくとも一方に加えられる外力の除去時に、第１および第２の本体が相対移動しないように、構成される。したがって、好ましくは、第１および第２の本体は、いかなる特定の静止相対位置に向かっても付勢されない。
【００３９】
セレクタは、ステージで受けた第２の入力に応答して、動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成されることができる。好ましくは、セレクタは、外力の除去時に、駆動システムの動作モードを第２のモードから第１のモードに変更するよう、構成される。好ましくは、セレクタは、第１および第２の本体が相対的に静止していることを検出したとき、外力が除去されたことを判断するよう、構成される。好ましくは、セレクタは、外力除去の判断後２ｓ以内に、より好ましくは外力除去の判断後１ｓ以内に、駆動システムの動作モードを第２のモードから第１のモードに変更するよう、構成される。好ましくは、セレクタは、外力除去の判断後１００ｍｓ以降に、駆動システムの動作モードを第２のモードから第１のモードに変更するよう、構成される。
【００４０】
駆動システムは、外力の除去時、第１および第２の本体を所定の相対位置に移動するように構成されることができる。好ましくは、第１および第２の本体は、外力の除去時、それらの相対位置に留まる。したがってユーザーは、単に、第１および第２の本体の一方を手動で所望位置に引き摺り、放置することにより、第１および第２の本体の位置を変更することができる。好ましくは、駆動システムは、外力の除去時、位置入力装置から第２の要求相対位置を受けたときのみ、第１および第２の本体が相対移動するように、構成される。
【００４１】
前述したように、駆動システムは、第１および第２の本体が位置入力装置から受け取った要求相対位置に居ないときはいつでも、その要求位置に向かって第１および第２の本体を相対的に駆動するように、構成されることができる。この場合、好ましくは、動作モードが第２のモードから第１のモードに変更されたとき、第１のモードに再び入る時に、要求相対位置が第１および第２の本体の実際の相対位置であるとしてセットされる。
【００４２】
セレクタは、ユーザーによって操作可能なスイッチを備えることができる。スイッチは、第１および第２の本体の相対移動を生じさせる必要無しに、動作モードを第１および第２のモードの間で変更する。スイッチは、電気回路を開くと共に遮断するための装置であってもよい。スイッチは、第１および第２のモードを切り替えるための、ユーザーによって操作可能なボタンを備えてもよい。スイッチは変換器を備えてもよい。スイッチは光検出器を備えてもよい。任意的に、スイッチはマイクロホンを備えてもよい。好ましくは、スイッチは第１の本体または第２の本体に配置される。
【００４３】
好ましくは、第１および第２の本体の少なくとも一方は、第１および第２の本体の手動操作を容易にするためのハンドルを備える。これは、第１および第２の本体の少なくとも一方への外力の付加を助ける。好ましくは、ハンドルは、第１および第２の本体の一方から垂れ下がっている。任意的に、ハンドルはセレクタを備えることができ、これによって、ハンドルがユーザーによって操作されるとき、それは動作モードを第１のモードから第２のモードに切り替える。
【００４４】
ステージ装置はイジェクトセレクタを備えてもよい。駆動システムは、イジェクトセレクタの起動時、第１および第２の本体を所定のイジェクト位置に動かすよう構成される。
【００４５】
好ましくは、第１および第２の本体の相対移動は、軸受を介して、第１の本体の平面に実質的に平行な第１の自由度に限定される。第１の自由度は回転自由度であってもよい。したがって、この場合、第１および第２の本体は軸の回りを相対回転することができる。第１の自由度は直線自由度であってもよい。
【００４６】
好ましくは、ステージ装置は第３の本体を備える。第３の本体は、軸受を介して第２の本体に直接的に接続され、軸受は第２の本体と第３の本体との間を延びる。これにより、第２および第３の本体は、第２の自由度において相対移動可能となる。好ましくは、第１および第２の自由度は直線方向である。好ましくは、第１および第２の自由度は互いに直交する。好ましくは、第２の自由度は、第１の本体の平面に実質的に平行な平面に存する。
【００４７】
この場合、好ましくは、第２の駆動システムが設けられる。第２の駆動システムは、第１のモードで選択的に動作可能であり、このとき電子式位置入力装置から受けた要求相対位置に向けて、第２および第３の本体を第２の自由度内で相対的に駆動する。好ましくは、第２の駆動システムは、第２のモードでも動作可能である。このとき第２の駆動システムは、第２の本体に加えられた外力による、第２および第３の本体の第２の自由度内での相対移動に対し、第１のモードのときより少ない抵抗を与える。好ましくは、第１および第２の本体を駆動する駆動システム（“第１の駆動システム”）と同じように、第２の駆動システムが、第１および第２のモードの両方で係合される。
【００４８】
第２のセレクタが設けられてもよい。第２のセレクタは、ステージで受けた入力に応答して、第２の駆動システムの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう動作可能である。好ましくは、セレクタは、ステージで受けた入力に応答して、第１および第２の駆動システムの動作モードを、それらの第１のモードからそれらの第２のモードに変更するよう動作可能である。セレクタは、第１の駆動システムの動作モードを、第２の駆動システムの動作モードから独立して変更するよう、動作可能であってもよい。したがって、セレクタは、ステージで受けた入力に応答して、第１の駆動システムのみ、第２の駆動システムのみ、または第１および第２の駆動システムの両方の動作モードを、それらの第１の動作モードからそれらの第２の動作モードに変更するよう、構成されることができる。例えば、セレクタは、第１の自由度においてのみ外力が第１の本体に付加されたことを検出したとき、第１の駆動システムのみの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成されることができる。さらに、セレクタは、第２の自由度においてのみ外力が第１の本体に付加されたことを検出したとき、第２の駆動システムのみの動作モードを第１のモードから第２のモードに変更するよう、構成されることができる。好ましくは、セレクタは、第１および第２の自由度の一方又は両方における外力が第１の本体に付加されたことを検出したとき、第１および第２の駆動システムの両方の動作モードを、それらの第１のモードからそれらの第２のモードに変更するよう、構成される。
【００４９】
ステージは、顕微鏡または分光器等の光学検査装置での使用のためのものであってよい。好ましくは、ステージは高分解能システムでの使用のためのものである。例えば、ステージは、第２の本体に対する第１の本体の位置決めの分解能が、第１および第２の本体が相対移動できる範囲よりも少なくとも４オーダー、より好ましくは少なくとも５オーダー、特に好ましくは少なくとも６オーダーだけ高い、高分解能システムでの使用のためのものである。
【００５０】
好ましくは、第１の本体および第２の本体（および、もしあるなら第３の本体）のそれぞれの少なくとも一部は、光の伝達が可能である。後に理解されるように、光は可視光線、赤外線または紫外線であってよい。これは有利である。なぜなら、第１の本体に置かれた試料を照らすことができるからである。前記一部は、本体の透明又は半透明の部分であってもよい。任意的に、前記一部は本体の開口であってもよい。好ましくは、第１の自由度が直線状である実施形態において、好ましくは、第１および第２の本体の少なくとも一方の一部は伸長されている。一部は、第１および第２の本体が相対移動可能な直線状の自由度に垂直な方向に延びていてもよい。第２の本体が第３の本体に直接的に接続されている実施形態において、好ましくは、第２の本体の一部は、第２および第３の本体が相対移動可能な直線状の自由度に平行な方向に延びる。
【００５１】
第１および第２の本体の間に設けられた、少なくとも一つの剛体軸受と少なくとも一つの弾性追従軸受とを介して、第２の本体は第１の本体に直接的に接続されることができる。好ましくは、少なくとも一つの剛体軸受と少なくとも一つの弾性追従軸受とは、互いに反対側に位置されると共に、ほぼ平坦な第１の本体の平面に実質的に平行な方向に第１および第２の本体が軸受を介して互いに予荷重されるように、構成される。好ましくは、ステージは、第２の本体に対する第１の本体の移動が、軸受を介して、第１の本体の平面に実質的に平行な第１の平面に制限されるように、構成される。好ましくは、駆動システムは、その駆動力を、少なくとも一つの弾性追従軸受よりも少なくとも一つの剛体軸受により近い位置で、ステージに与える。ステージはさらに、第１および第２の本体の少なくとも一方に位置検知装置を備えることができる。位置検知装置は、第１および第２の本体の相対位置の測定値を提供する。好ましくは、位置検知装置は、少なくとも一つの弾性追従軸受よりも少なくとも一つの剛体軸受に近い位置に位置される。好ましくは、少なくとも一つの剛体軸受と少なくとも一つの弾性追従軸受とは、少なくとも一つの剛体軸受が受ける正味の付勢力の方向が、少なくとも一つの弾性追従軸受が受ける正味の付勢力の方向と実質的に反対になるよう、互いに対して実質的に反対側に位置される。好ましくは、少なくとも一つの弾性追従軸受が付勢力を与える実施形態において、少なくとも一つの弾性追従軸受のそれぞれが、少なくとも一つの剛体軸受を軸受係合状態に付勢するよう構成されるように、少なくとも一つの剛体軸受と少なくとも一つの弾性追従軸受とが配置される。好ましくは、少なくとも一つの弾性追従軸受によって与えられる正味の力が、剛体軸受のそれぞれを軸受係合状態に付勢するよう、少なくとも一つの剛体軸受と少なくとも一つの弾性追従軸受とが配置される。好ましくは、弾性追従軸受の付勢によって剛体軸受のそれぞれに与えられる力が、実質的に等しくなるよう、少なくとも一つの剛体軸受と少なくとも一つの弾性追従軸受とが構成される。
【００５２】
このような試料位置決め装置の詳細は、試料位置決め装置と題され、本願と共に出願され、代理人整理番号0766/WO/0を有し、英国特許出願第0700519.2号、第0700507.7号および第0700506.9号に基づく優先権を主張する同時係属の国際特許出願に開示されている。この出願に開示された主題は、参照により本願の明細書に組み込まれる。
【００５３】
本発明との使用のために適当な軸受は、滑り軸受および、クロスローラ軸受等のローラ軸受を含む。例えば、少なくとも一つの剛体および弾性追従軸受は、第１および第２の本体のトラックの間に位置されているボール軸受等のローラ軸受を備えることができる。
【００５４】
好ましくは、軸受のそれぞれは、軸受を形成すべく協働する第１の本体上の第１の軸受構造と第２の本体上の第１の軸受構造とを備える。軸受構造は、自由度における本体間の相対移動を容易にする軸受部分を備えることができる。また軸受構造はマウントを備え、マウントを介して軸受部分が第１および第２の本体の一方に取り付けられる。例えば、第１および第２の軸受構造は、第１および第２の本体の一方におけるトラックと、第１および第２の本体の他方においてトラックと協働するランナーとを備えることができる。後に理解されるように、トラックは、第１および第２の本体の一方における任意の適当な要素であり得る。この要素が通路を画成し、第１および第２の本体の他方におけるランナーが通路をたどる。トラックは、例えば歯付き形状とされる。この場合、トラックとランナーがラックアンドピニオン機構のように係合するよう、ランナーは歯形状とされる。好ましくは、トラックは滑らかである。この場合、ランナーは、トラックに沿ってスライドできるようにトラックに係合するよう構成される。任意的に、ランナーは、トラックに沿って転がるよう構成されるローラであってもよい。例えば、ランナーはホイールである。
【００５５】
後に理解されるように、異なるタイプの軸受の組み合わせが用いられてもよい。例えば、少なくとも一つの軸受はすべり軸受であり、少なくとも一つの他の軸受はローラ軸受であってもよい。好ましくは、同じタイプの軸受がそれぞれの軸受のために用いられる。好ましくは、複数の軸受はそれぞれ、トラックと、トラックに沿って転がるローラとを備える。
【００５６】
トラックは、第１または第２の本体の少なくとも一つの凹部によって設けられることができる。トラックは、第１または第２の本体の少なくとも一つの凸部によって設けられることができる。トラックの長手方向に垂直なトラックの形状は、湾曲形状、例えば少なくとも部分的な楕円形状、好ましくは少なくとも部分的な円形、例えば半円形であってもよい。トラックは、第１および第２の本体の一方の一体部分として設けられることができる。例えば、トラックと、これが設けられる本体とは、一部品として形成されることができる。トラックは、第１および第２の本体の一方に取り付けられる別個の部品として設けられてもよい。例えば、第１および第２の本体の一方は、トラックのための取付部を備える。好ましくは、取付部は、トラックをその長手方向に実質的に沿って支持する。
【００５７】
第２の本体に対する第１の本体の移動は、軸受を介して、第１の本体の平面に実質的に平行な第１の平面に制限される。したがって、第１および第２の本体は、軸受を介して、第１の本体の平面と直交する方向に相対移動することが制限される。複数の軸受を形成すべく協働する第１および第２の本体上の軸受構造は、第１および第２の本体が第１の本体の平面と直交する方向に相対移動することを防止する協働構造を有してもよい。例えば、軸受構造は、凸部及び溝装置などの内部係合構造を有してもよく、これは第１および第２の本体が第１の本体の平面と直交する方向に相対移動することを防止する。任意的に、複数の軸受を形成すべく協働する第１および第２の本体上の軸受構造は、予荷重の下で摩擦的に係合するように構成されても良く、これにより第１および第２の本体が、軸受を介して、第１の本体の平面と直交する方向に相対移動することを防止する。
【００５８】
本発明の第２の態様によれば、光学検査部品と、検査される試料を光学検査装置に対して位置決めするための、前記請求項の何れかに記載された試料位置決めステージとを備えた、光学検査装置が提供される。適当な光学検査装置は顕微鏡と分光器を含む。したがって、後に理解されるように、適当な光学検査部品は、試料位置決めステージ上に置かれた試料から光学的情報を収集するための対物レンズであってもよい。
【００５９】
本発明の第３の態様によれば、検査される試料を支持可能な略平坦な第１の本体と、前記第１の本体に複数の軸受を介して直接的に接続された第２の本体であって、前記複数の軸受は、前記第１の本体と前記第２の本体との間に延び、前記第２の本体に対する前記第１の本体の移動を、略水平で且つ前記第１の本体の平面と実質的に平行な第１の平面に制限する第２の本体と、位置入力装置から受け取った第１の要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を互いに対して相対的に移動するよう動作可能な駆動システムと、を有する試料位置決めステージを動作させる方法であって、
ｉ．前記駆動システムを第１のモードで動作させるステップであって、前記第１のモードにおいて、前記駆動システムが、電子的な位置入力装置から受け取った要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を前記第１の平面で互いに対して相対的に駆動するよう動作可能であり、前記駆動システムが、前記第１の平面で前記第１および第２の本体の一方に作用された外力による、前記第１および第２の本体の前記第１の平面での相対移動に、第１のレベルの抵抗を与えるステップと、
ｉｉ．前記ステージにて受け取られた入力に応答して、前記駆動システムを第２のモードで動作させるステップであって、前記第２のモードにおいて、前記駆動システムが、前記第１および第２の本体の一方に作用された外力による、前記第１および第２の本体の少なくとも１自由度の相対移動に、第２のレベルの抵抗を与え、前記第２のレベルの抵抗が前記第１のレベルの抵抗より小さいステップと、
を備え、
前記駆動システムが、前記第１および第２のモードの両方で係合される、方法が提供される。
【００６０】
好ましくは、前記方法は、前記第１および第２の本体の一方に作用された外力の付加を検出するステップをさらに備える。
【００６１】
好ましくは、前記方法は、前記外力の付加の検出時、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに自動的に変更するステップをさらに備える。
【００６２】
好ましくは、前記外力の付加を検出するステップが、前記第１および第２の本体の予想される相対移動を示すデータを、前記第１および第２の本体の実際の相対移動を示す前記センサからのデータと比較することを含む。
【００６３】
好ましくは、前記方法は、前記実際の相対移動が前記予想される相対移動と所定時間の間異なるとき、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するステップをさらに備える。
【００６４】
好ましくは、前記駆動システムを前記第１のモードで動作させるステップが、前記駆動システムに最大の正味の電圧まで正味の電圧を印加することを含む。
【００６５】
好ましくは、前記駆動システムを前記第２のモードで動作させるステップが、前記駆動システムに正味の電圧を印加しないことを含む。
【００６６】
好ましくは、前記方法は、印加された正味の電圧をモニタするステップと、前記印加された正味の電圧がその最大の正味の電圧であり、前記実際の相対移動が所定時間の間、予定されていた相対移動と異なるとき、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから前記第２のモードに変更するステップと、をさらに備える。
【００６７】
好ましくは、前記方法は、前記外力の除去が検出されたとき、前記駆動システムの動作モードを前記第２のモードから前記第１のモードに変更するステップをさらに備える。
【００６８】
本発明の第４の態様によれば、検査される試料を光学検査装置に対して位置決めするための試料位置決めステージであって、検査される試料を支持可能な略平坦な第１の本体と、前記第１の本体に複数の軸受を介して直接的に接続された第２の本体であって、前記複数の軸受は、前記第１の本体と前記第２の本体との間に延び、前記第２の本体に対する前記第１の本体の移動を、前記第１の本体の平面と実質的に平行な第１の平面に制限する第２の本体と、第１のモードで動作可能な駆動システムであって、前記第１のモードは、電子的な位置入力装置から受け取った要求相対位置に向けて、前記第１および第２の本体を相対的に移動するためのモードである駆動システムと、前記第１の平面内で前記第１の本体に作用される外力の付加を検出し、この外力の付加の検出時、前記駆動システムの動作モードを前記第１のモードから第２のモードに変更するよう構成されたセレクタであって、前記第２のモードにおいて、前記駆動システムは、前記第１の本体に作用される外力による前記第１および第２の本体の相対移動に対して、前記第１のモードのときより少ない抵抗を与えるセレクタと、を備えた試料位置決めステージが提供される。
【００６９】
本願は、第１の本体と、トラックを有する第２の本体であって、第１および第２の本体が相対移動できるように第１の本体に接続された第２の本体と、モータ本体と駆動軸を有する駆動ユニットであって、駆動軸の少なくとも一部がトラックとの摩擦係合のために露出され、駆動軸の軸回りの回転が第１および第２の本体の相対移動を生じさせる駆動ユニットと、第１の本体と、トラックとの摩擦係合のために露出された駆動軸の一部との間で作用して、駆動軸をトラックとの摩擦係合へと付勢する付勢機構と、を備えた移動装置も開示する。
【００７０】
本願は、さらに、トラックを有する第１の本体と、第２の本体であって、第１および第２の本体が相対移動できるように第１の本体に接続されるよう構成された第２の本体と、第２の本体に接続されたランナーであって、組み立てられたときにトラックと協働し、第１および第２の本体の相対移動を容易にするランナーと、第２の本体とランナーの間で作用するよう変形可能な弾性変形可能な機構であって、第１および第２の本体が組み立てられたときランナーをトラックに付勢する弾性変形可能な機構と、を備え、第１および第２の本体が組み立てられたとき可塑的に（plastically）変形されるように弾性変形可能な機構が構成される、ステージキットを開示する。したがって、好ましくは、第１および第２の本体が組み立てられたとき、弾性変形可能な機構への力が、機構がその降伏点を越えて変形されるような力となるように、ステージキットは構成される。それ故、第１および第２の本体が分解されたとき、弾性変形可能な機構は幾らかの変形を維持し、その組立前の形状および位置には戻らない。弾性変形可能な機構は、第２の本体に別個の部品として設けられることができる。例えば、弾性変形可能な機構は、第２の本体とランナーの間で作用するコイルばねのようなばね装置であってもよい。この場合、ランナーは、ランナーを支持するようなアームによって第２の本体に接続される。アームとランナーが第２の本体に対し移動するのを許容するよう、アームは第２の本体にヒンジ止めされていてもよい。任意的に、アームは変形可能であり、アームとランナーが第２の本体に対して動くのを許容してもよい。好ましくは、第２の本体と弾性変形可能な機構は一部品として形成される。より好ましくは、第２の本体と弾性変形可能な機構は同一材料から形成される。これはステージキットの複雑さを低減する。なぜならそれは必要な部品の数を減らすからである。これは製造コストを低減でき、ステージの信頼性を向上できる。
添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態が以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に従う試料位置決めステージを有する光学検査装置の斜視図である。
【図２】図１に示された光学検査装置の側面図である。
【図３】図１に示された試料位置決めステージのプレートの斜視図である。
【図４】図１に示された試料位置決めステージの底面斜視図であり、第１のキャリッジとプレートを示す。
【図５ａ】図４に示されたキャリッジの平面図である。
【図５ｂ】図４に示されたキャリッジの斜視図である。
【図６ａ】図１に示された試料位置決めステージの底面斜視図であり、第１および第２のキャリッジとプレートを示す。
【図６ｂ】第２のキャリッジ単独の平面斜視図である。
【図７】図１に示された試料位置決めステージに搭載された駆動機構の詳細図である。
【図８ａ】図７に示された駆動機構の斜視図である。
【図８ｂ】図７に示された駆動機構の斜視図である。
【図９】図７に示された駆動機構の軸受部材の斜視図である。
【図１０】試料位置決めステージのキャリッジのランナー取付部の変形を示す。
【図１１】本発明に従う、試料位置決めステージに接続された制御システムと入力装置の概略図である。
【図１２】図１１に示された制御システムの位置管理モジュールの作動方法を示すフローチャートである。
【図１３】図１１に示された制御システムの衝突／引き摺り検出モジュールの作動方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明に従う試料位置決めステージの第２実施形態の底部斜視図である。
【図１５ａ】図１〜１４に示された第１および第２のキャリッジの第２のガイドロッド、駆動軸及び軸受ホイールの概略底面図である。
【図１５ｂ】図１５ａに示された駆動軸とガイドロッドの概略断面図である。
【図１５ｃ】図１５ａに示された軸受ホイールとガイドロッドの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
ここで図１及び図２を参照すると、光学検査装置２が示される。光学検査装置２は、試料位置決めステージ４（以下、「ステージ」と称される）を備える。光学検査装置は、顕微鏡６の形態を有する。
【００７３】
顕微鏡６は、対物レンズ１０と、第１および第２の接眼レンズ１２，１４と、試料位置決めステージ４を支持するアーム１６とを備える。
【００７４】
後に理解されるように、光学検査装置は必ずしも顕微鏡である必要はなく、ステージ４上に置かれた試料８を調べるのに適したあらゆる装置であってよい。例えば、検査装置は分光器であってもよい。また、光学検査装置である必要が全くないことが理解されるであろう。例えば、ステージ４は、肉眼によって検査されるべき試料８を支持するのに用いられることができる。
【００７５】
特に図２から図５までを参照して、ステージはプレート１８と第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２とを備える。理解されるように、試料位置決めステージ４は、通常、プレート１８が水平に指向されるように構成される。
【００７６】
第２のキャリッジ２２は、顕微鏡６に対して固定されており、特にＸ及びＹ方向において、対物レンズ１０に対して固定されている。
【００７７】
プレート１８は、実質的に平らで且つ実質的に四角形の上面２４を有する。説明される実施形態において、凹部領域２６の形態の構造が、検査される試料８を受け入れるべく設けられる。プレート１８の下に配置された光源（図示せず）が、凹部領域２６に配置された試料８を照らすことができるよう、貫通した穴２７も設けられる。第１のスカート２８と第２のスカート３０が、プレート１８の反対側の側部から垂れ下がる。
【００７８】
実質的に円筒状のハンドル４０が、プレート１８の１つのコーナーから垂れ下がる。ハンドル４０は、アーム１６に対して遠位のプレート１８の側部に配置される。これはハンドル４０の利便性を促進する。ユーザーの親指を受け入れるため、凹部４２がプレート１８の上面２４に設けられる。ハンドル４０と凹部４２は、ユーザーによるプレート１８の把持を容易にする。
【００７９】
第１の位置測定装置が、プレート１８の下面に設けられた第１のスケール３１（その一部が図４に示される）の形態で設けられる。これは、第１のキャリッジ２０に搭載された第１の読み取りヘッド３３（図５ａ及び５ｂに示される）によって読み取られることができる。第１の読み取りヘッド３３は、ケーブル１４６のライン（図示せず）を介して制御システム（図示せず）に電気的に接続され、信号を出力可能である。この信号は、第１のキャリッジ２０に対するプレート１８の位置を決定するため制御システムによって用いられることができる。適当なスケールは、レニショウ（Renishaw plc）から入手可能な製品番号ＲＧＳ４０で販売されるスケールである。適当な読み取りヘッドは、レニショウから入手可能な製品番号ＲＧＨ３４読み取りヘッドで販売される読み取りヘッドである。
【００８０】
図４、５、６ａおよび６ｂを参照して、第１のキャリッジ２０は本体２１を有し、本体２１は、プレート１８の第１のスカート２８及び第２のスカート３０の間にぴったりと嵌まるような形状及びサイズとされる。
【００８１】
第１のキャリッジ２０の本体２１は、長穴６４と、参照符号６５で示されるような減少された深さの複数の部分とを有する。穴６４は、後により詳細に説明されるように本体２１を通じた光の通過を可能とし、減少された深さの部分６５は本体２１の重量を減らす。
【００８２】
第２の位置測定装置が、第１のキャリッジ２０の下面に設けられた第２のスケール３５の形態で設けられる。これは、第２のキャリッジ２２に搭載された第２の読み取りヘッド３７によって読み取られることができる。第２の読み取りヘッド３７は、ケーブル１４６のライン（図示せず）を介して制御システム２００に電気的に接続され、信号を出力可能である。この信号は、第２のキャリッジ２２に対する第１のキャリッジ２０の位置を決定するため制御システム２００によって用いられることができる。適当なスケールは、レニショウから入手可能な製品番号ＲＧＳ４０で販売されるスケールである。適当な読み取りヘッドは、レニショウから入手可能な製品番号ＲＧＨ３４読み取りヘッドで販売される読み取りヘッドである。
【００８３】
第３のスカート６６及び第４のスカート６８が、本体２１から垂れ下がり、第１、第２及び第３のホイール４４，４６，４８が取り付けられている第１及び第２の側部の間に延びる。第３のスカート６６は第３の伸長凹部７０を有し、第３の伸長凹部７０は第３のガイドロッド７２を受け入れるべく第３のスカート６６の長手方向に沿って延びる。第４のスカート６８は第４の伸長凹部７４を有し、第４の伸長凹部７４は第４のガイドロッド７６を受け入れるべく第４のスカート６８の長手方向に沿って延びる。第３及び第４のガイドロッド７４，７８は、第３及び第４の伸長凹部７０，７４内に保持される。
【００８４】
概して４３及び４５によって示される第１及び第２の剛体軸受（rigid bearings）が、ステージ４の一方の側部においてプレート１８と第１のキャリッジ２０の間に設けられる。概して４７で示される第１の弾性追従軸受（resiliently compliant bearing）が、ステージ４の反対側の側部においてプレート１８と第１のキャリッジ２０の間に設けられる。軸受４３，４５，４７は、Ｘ方向におけるプレート１８と第１のキャリッジ２０の相対移動を容易にする。
【００８５】
後により詳細に説明されるように、軸受４３，４５，４７は、プレート１８とキャリッジ２０に設けられた協働軸受構造により提供される。
【００８６】
第１のスカート２８は、その長手方向に沿って延びて第１のガイドロッド３４を受け入れる第１の伸長凹部３２を有する。第１のガイドロッド３４は、第１及び第２の剛体軸受４３，４５に対する、プレート１８の軸受構造用軸受部分を提供する。第２のスカート３０は、その長手方向に沿って延びて第２のガイドロッド３８を受け入れる第２の伸長凹部３６を有する。第２のガイドロッド３８は、第１の弾性追従軸受４７に対する、プレート１８の軸受構造用軸受部分を提供する。
【００８７】
第１のキャリッジ２０は、第１及び第２の剛体ホイール４４，４６を有し、第１及び第２の剛体ホイール４４，４６は、第１のキャリッジ２０の第１の側部に離間して位置される。第１及び第２の剛体ホイール４４，４６は、第１及び第２の剛体軸受４３，４５のための、第１のキャリッジ２０の軸受構造用軸受部分を提供する。第１のキャリッジ２０は第３の剛体ホイール４８をも有し、第３の剛体ホイール４８は、第１のキャリッジ２０の、第１の側部とは反対側の第２の側部に位置される。第３の剛体ホイール４８は、第１の側部の第１及び第２の剛体ホイール４４，４６の中間に位置するよう、第２の側部の長手方向に沿って位置される。第３の剛体ホイール４８は、第１の弾性追従軸受４７のための、第１のキャリッジ２０の軸受構造用軸受部分を提供する。
【００８８】
第１の剛体ホイール４４と第２の剛体ホイール４６は、本体２１の第１の環状凹部５８と第２の環状凹部６０の中に取り付けられる。これにより、それらの一部が本体２１の境界を越えて延在する。これは、試料位置決めステージが図４に示されるように組み立てられたとき、第１のホイール４４と第２のホイール４６が第１のガイドロッド３４に係合し、これにより第１の剛体軸受４３と第２の剛体軸受４５とを提供するようなものである。同様に、第３の剛体ホイール４８は、本体２１の第３の環状凹部６２の中に取り付けられる。これにより、第３のホイール４８の一部が本体２１の境界を越えて延在する。試料位置決めステージが組み立てられたとき、第３の剛体ホイール４８が第２のガイドロッド３８に係合し、これにより第１の弾性追従軸受４７を提供する。
【００８９】
プレート１８と第１のキャリッジ２０は次のように構成されている。すなわち、それらが互いに組み立てられたとき、第１のキャリッジ２０のホイールと検査プレートのそれぞれのガイドロッドとに加わる力は、第１のキャリッジ２０がガイドロッドに沿ってプレート１８内で自由に動くのに十分なほど低く、しかしながらプレート１８と第１のキャリッジ２０の間に全ての他の方向の遊びがなくなるほど十分に高い。
【００９０】
第１、第２及び第３の剛体ホイール４４，４６，４８は、それぞれ円形の穴を有し、ホイールは穴によって取り付けられる。穴は、第１、第２及び第３の円形凹部５８，６０，６２内の第１、第２及び第３の四角ペグ５２，５４，５６と締まり嵌めを形成する。円形穴と四角ペグの使用は、ホイールとペグの間の正確で確実な取り付けを可能にする。第１、第２及び第３のホイール４４，４６，４８は、それらをペグに対して回転可能とする軸受を含む。第１、第２及び第３の剛体ホイール４４，４６，４８の周縁部には溝が設けられ、これにより、ホイールはそれぞれのガイドロッドを部分的に包み込むことができる。これは、Ｚ方向、即ちプレート１８の平面と垂直な方向における、プレートに対するホイールひいてはキャリッジの移動を防止する。
【００９１】
第１及び第２のペグ５２，５４は、それらが本体２１に対して動けぬよう第１のキャリッジ２０に取り付けられる。対照的に、第３のペグ５６は、試料位置決めステージ４が組み立てられたとき、プレート１８の第２のガイドロッド３８の長手方向に垂直な方向に、本体２１に対して弾性的に動けるように、第１のキャリッジ２０に取り付けられる。
【００９２】
特に、第３のペグ５６は平らなベース８２に取り付けられ、ベース８２は、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０によって本体２１に接続される。第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０は、第１、第２及び第３の穴９２，９４，９６を画成する。第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０は、弾性的に変形可能であり、平らなベース８２に矢印Ａによって示された方向の力が付与されたとき、平らなベース８２ひいてはこれに取り付けられたペグ５６及び第３のホイール４８が、矢印Ａによって示された方向に本体２１内へと動くことを可能にする。第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０は、図１０に示されるように、それらの長手方向に沿って変形するよう構成される（図１０は、説明される実施形態においてアームが実際に変形するであろう量を誇張している）。
【００９３】
ステージ４は、プレート１８と第１のキャリッジ２０が互いに組み付けられたとき、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０が変形されるように構成される。したがって、それらの弾性のため、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０は、第３の剛体ホイール４８を第２のガイドロッド３８へと付勢するであろう。これは次いで、第１及び第２の剛体ホイール４４，４６の第１のガイドロッド３４への付勢を生じさせるであろう。
【００９４】
説明される実施形態において、ステージ４は、（第２のガイドロッド３８との係合による力により第３のホイール４８に付加される力によって生じる）平らなベース８２への力が、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０の降伏応力より大きくなるように、構成される。したがって、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０は、プレート１８と第１のキャリッジ２０の組み付け時、可塑的に（plastically）変形される。
【００９５】
図６ａ、６ｂ及び７を参照して、第２のキャリッジ２２は本体２３を有し、本体２３は、第１のキャリッジ２０の第３及び第４のスカート６６，６８の間にぴったりと嵌るような形状及びサイズとされる。第２のキャリッジ２２は、穴６７（これは以下でより詳細に説明されるように第２のキャリッジ２２を通ずる光の通過を許容する）の形が長円形でなく円形であること以外、第１のキャリッジ２０と実質的に同一である。これは可能である。なぜなら、第２のキャリッジ２２が光源に対して固定される一方、第１のキャリッジ２０は第１のキャリッジ２０に対してＹ方向に動くことができるからである。
【００９６】
概して８１及び８３によって示される第３及び第４の剛体軸受は、ステージ４の一側部において、第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２の間に設けられる。概して８５によって示される第２の弾性追従軸受が、第３及び第４の剛体軸受８１，８３が設けられる側部とは反対側のステージ４の側部において、第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２の間に設けられる。軸受８１，８３，８５は、Ｙ方向における第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２の相対移動を容易にする。
【００９７】
軸受８１，８３，８５は、詳しくは後述されるように、第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２に設けられた協働軸受構造によって提供される。
【００９８】
第１のキャリッジ２０に設けられた第４のガイドロッド７８は、第３及び第４の剛体軸受８１，８３に対する、第１のキャリッジの軸受構造用軸受部分を提供する。第１のキャリッジ２０に設けられた第３のガイドロッド７２は、第２の弾性追従軸受８５に対する、第１のキャリッジ２０の軸受構造用軸受部分を提供する。
【００９９】
第１のキャリッジ２０と同様、第２のキャリッジ２２は、第２のキャリッジ２２の第１の側部に離間して位置された第１及び第２の剛体ホイール７７，７９を有する。第１及び第２の剛体ホイール７７，７９は、第３及び第２の剛体軸受８１，８３のための、第２のキャリッジ２２の軸受構造用軸受部分を提供する。第２のキャリッジ２２は、その第１の側部とは反対側の第２の側部に位置された第３の剛体ホイール８０も有する。第３の剛体ホイール８０は、第１の側部の第１及び第２の剛体ホイール７７，７９の間の中間部に位置するよう、第２の側部の長手方向に沿って位置される。第３の剛体ホイール８０は、第３の弾性追従軸受８５のための、第２のキャリッジ２２の軸受構造用軸受部分を提供する。
【０１００】
第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２は次のように構成される。すなわち、それらが互いに組み付けられたとき、第２のキャリッジ２２のホイールと第１のキャリッジ２０のそれぞれのガイドロッドに加わる力が、第２のキャリッジ２２がガイドロッドに沿って第１のキャリッジ２０内で自由に動くのに十分なほど低く、しかしながら他の方向では第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２の間に遊びがないほど十分に高い。
【０１０１】
第１及び第２の剛体ホイール７７，７９は、それらが本体２３に対して移動できぬよう、第２のキャリッジ２２に取り付けられる。対照的に、第３の剛体ホイール８０は、試料位置決めステージ４が組み立てられたとき、第３の剛体ホイール８０が第４のガイドロッド７２の長手方向と垂直な方向に、本体２３に対して移動できるように、第２のキャリッジ２２に取り付けられる。
【０１０２】
特に、第３の剛体ホイール８０はペグ８７を介して取り付けられ、ペグ８７は平らなベース８９に取り付けられ、ベース８９は第１、第２、第３及び第４のアーム９１，９３，９５，９７によって本体２３に接続され、第１、第２、第３及び第４のアーム９１，９３，９５，９７は第１、第２及び第３の穴９９，１０１，１０３を画成する。第１、第２、第３及び第４のアーム９１，９３，９５，９７は、それらの長手方向に沿って弾性的に変形可能であり、平らなベース８９に矢印Ｂによって示された方向の力が付与されたとき、平らなベース８９ひいてはこれに取り付けられたペグ８７及び第３のホイール８０が、矢印Ｂによって示された方向に本体２３内へと動くことを可能にする。
【０１０３】
ステージ４は、第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２が互いに組み付けられたとき、第１、第２、第３及び第４のアーム９１，９３，９５，９７が変形されるように構成される。したがって、それらの弾性のため、第１、第２、第３及び第４のアーム９１，９３，９５，９７は、第３の剛体ホイール８０を第３のガイドロッド７２へと付勢するであろう。これは次いで、第１及び第２の剛体ホイール７７，７９の第４のガイドロッド７８への付勢を生じさせるであろう。
【０１０４】
説明される実施形態において、ステージ４は、（第３のガイドロッド７２との係合による力により第３の剛体ホイール８０に付加される力によって生じる）平らなベース８９への力が、第１、第２、第３及び第４のアーム９１，９３，９５，９７の降伏応力より大きくなるように、構成される。したがって、第１、第２、第３及び第４のアーム９１，９３，９５，９７は、第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２の組み付け時、可塑的に変形される。
【０１０５】
図６ａ、６ｂ及び７を参照して、第１のキャリッジ２０を試料位置決めステージに対してＸ方向に駆動するための第１の駆動ユニット９８が、第１のキャリッジの第３のホイール４８に近接して第１のキャリッジ２０に取り付けられ、第２のガイドロッド３８と摩擦係合する。第２のキャリッジ２２を第１のキャリッジ２０に対してＹ方向に駆動するための第２の駆動ユニット１００が、第２のキャリッジの第１及び第２のホイール７７，７９の間で第２のキャリッジ２２に取り付けられ、第４のガイドロッド７８と摩擦係合する。第１及び第２の駆動ユニット９８，１００は同一である。
【０１０６】
剛体軸受が位置される側部に駆動ユニットと位置測定装置を設けることが、ステージ位置決めの精度と反復性を向上することが見出された。図１４は、図１から図１３に関連して説明されたステージ４と実質的に同一のステージ１００４の実施形態を示す（同様の要素に同様の参照符号を用いる）。しかしながら、第１の駆動ユニット９８は、弾性追従軸受（図示せず）の側でプレート１８と第１のキャリッジとの間の相対移動を与えるというよりもむしろ、固定軸受の側に位置されている（第１の剛体軸受４３だけが見え、第２の剛体軸受は隠されている）。図１から図１３に関連して説明されたステージの場合のように、第１のキャリッジ２０と第２のキャリッジ２２との間の相対移動を与える第２の駆動ユニット１００は、剛体軸受の側に依然設けられている（第１の剛体軸受８３だけが見える）。
【０１０７】
図７〜９を参照して、第２の駆動ユニット１００は、モータ本体１０２と、モータ本体１０２から延びてモータ本体１０２によって回転されることができる駆動軸１０４とを備える。モータ本体１０２は１２ボルトＤＣ直結駆動モータである。モータ本体１０２は電源（図示せず）から電気ケーブル（図示せず）を通じて電力を受け取る。
【０１０８】
駆動軸１０４は、第１の円錐部分１０６及び第２の円錐部分（図示せず）を有し、これら円錐部分はそれぞれ駆動軸の軸心に向かって縮径部分に収束する。試料位置決めステージ４が組み立てられたとき、第１の円錐部分１０６及び第２の円錐部分の両方は、第４のガイドロッド７８と接触する。したがって、駆動軸１０４はガイドロッド７８との二つの接触点を有する。図１５ａ〜１５ｃに示されるように、第１及び第２の接触点１０５，１０７はそれぞれ、破線１０９で示される軸受接触面上に存在する。軸受接触面は、第２のカートリッジ２２の第１及び第２のホイール７７，７９と、第４のガイドロッド７８との間の接触点を含む。特に、駆動軸１０４と、ガイドロッド７８の下側部との間の接触点１０５は、下側軸受接触線上に存在する。下側軸受接触線は、第１のホイール７７とガイドロッドの下側部との間の接触点１１１、および第２のホイール７９とガイドロッド１１３の下側部との間の接触点１１３を含む。さらに、駆動軸１０４とガイドロッド７８の上側部との間の接触点１０７は、上側軸受接触線上に存在する。上側軸受接触線は、第１のホイール７７とガイドロッドの上側部との間の接触点１１５、および第２のホイール７９とガイドロッド１１３の上側部との間の接触点（図示せず）を含む。
【０１０９】
第２の駆動ユニット１００は取付アーム１０８を備える。モータ本体１０２は取付アームに固定され、これらは互いに相対移動することができない。取付アーム１０８はベース部１１０を有し、モータ本体１０２はベース部１１０に第１及び第２のネジ１１２，１１４によって固定される。取付アーム１０８はアーム部１１６を有し、アーム部１１６は、第４のガイドロッド７８の長手方向に沿って、モータ本体１０２から離れるように延びる。モータ本体１０２に対して遠位のアーム部分１１６の端部は、穴１２０を画成する伸長部１１８を有する。
【０１１０】
取付アーム１０８は、ばね１２２を介して第２のキャリッジ２２に取り付けられる。ばね１２２は、ねじ１２４を介して第２のキャリッジ２２に固定され、ばねの端部が穴１２０に引っ掛けられることによって取付アーム１０８に固定される。したがって、このようにして、取付アーム１０８ひいてはモータ本体１０２と駆動軸１０４が、駆動軸１０４の回転軸Ｂによって規定される方向以外の全ての方向に、第２のキャリッジに対して自由に動くように、取付アーム１０８が第２のキャリッジに取り付けられる。取付アーム１０８ひいてはモータ本体１０２と駆動軸１０４の回転が、第１の方向ではばね１２２によって制限され、第１の方向と反対の第２の方向では、第２のキャリッジ２２の本体２３に対する伸長部１１８の接触によって制限される。
【０１１１】
第２の駆動ユニット１００はさらに、駆動軸１０４を第４のガイドロッド７８に付勢するための付勢機構１２６を備える。付勢機構１２６は本体１２８を有し、本体１２８は頭部１３０とアーム１３２を有し、さらにばね１４４を有する。ばね１４４は、試料位置決めステージ４が組み立てられたとき、頭部１３０と、第２のキャリッジ２２の本体２３との間で作用する。
【０１１２】
頭部１３０は、第１、第２、第３及び第４の軸受１３４，１３６，１３８，１４０を有する。試料位置決めステージ４が組み立てられたとき、これら軸受は駆動軸１０４と係合し、頭部１３０に対する駆動軸１０４の回転を容易にする。
【０１１３】
アーム１３２の第１の端部が頭部１３０に固定され、アーム１３２は、頭部１３０に対して遠位の第２の端部に向かう穴１４１を有する。付勢機構１２６は本体２３にボルト１４２を介して連結され、ボルト１４２はアーム１３２の穴１４０を通じて延び、本体２３のねじ穴に係合する。頭部１３０がばね１４４によって第２のガイドロッド７８上に付勢されることができるよう、アーム１３２は可撓である。
【０１１４】
試料位置決めステージ４を組み立てるため、第１のキャリッジ２０はプレート１８内にスライドされ、第１及び第２のホイール４４，４６が第１のガイドロッド３４に係合し、第３のホイール４８と、第１の駆動ユニット９８（これは上述の方法で第１のキャリッジ２０に取り付けられる）の駆動軸１０４とが、第２のガイドロッド３８に係合する。
【０１１５】
プレート１８と第１のキャリッジ２０の寸法は、第１のキャリッジ２０がプレート１８内に受け入れられるよう、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０が変形され、第３のホイール４８が第１のキャリッジ２０の本体２１に押し込まれるような寸法である。さらに、説明された実施形態において、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０は、これらを可塑的に変形させるような程度、変形される。したがって、第１のキャリッジ２０がプレート１８内に受け入れられたとき、第１、第２、第３及び第４のアーム８４，８６，８８，９０は、第３のホイール４８を第２のガイドロッド３８上に付勢する。
【０１１６】
さらに、第１の駆動ユニット９８の駆動軸１０４と、プレート１８の第２のガイドロッド３８との間の相互作用によって、ばね１４４が圧縮され、駆動軸１０４は第２のガイドロッド３８上に付勢される。
【０１１７】
次いで、第１のキャリッジ２０とプレート１８に関して上述したのと同様の方法で、第２のキャリッジ２２が第１のキャリッジ２０内にスライドされる。
【０１１８】
次いで、第２のキャリッジ２２が、対物レンズ１０に対しＸ及びＹ方向に動くことができぬよう、顕微鏡６に固定される。したがってプレート１８の位置は、対物レンズ１０に対して、第１の駆動システム９８の作動によりＸ方向に移動され、第２の駆動システムの作動によりＹ方向に移動される。
【０１１９】
光源（図示せず）は、試料位置決めステージ４の下に位置される。光源からの光が、第２のキャリッジ２２の穴６７、第１のキャリッジの穴６５およびプレート１８の穴２７を通過し、プレート１８上に位置された試料８を照らす。
【０１２０】
図１１に示されるように、試料位置決めステージ４は、（ケーブル１４６における）入力／出力ライン２０２を介して制御システム２００に接続されている。制御システム２０２は、初期化モジュール２０４と、位置管理モジュール（ＰＭＭ）２０６と、衝突／引き摺り検出モジュール２０８とを備える。制御システム２００は、入力／出力ライン２１２を介して入力装置２１０に接続されている。
【０１２１】
制御システム２００の基本的動作が、図１２に関連してここで説明される。制御システム２００が最初にオンされたとき、位置管理モジュール２０６がステップ３００で開始する。起動時、位置管理モジュール２０６はステップ３０２で初期化プロセスを行う。これは、試料位置決めステージ４を較正する初期化モジュール２０４から較正ルーチンを呼び出すことを含む。較正ルーチンの終了時、位置管理モジュール２０６は、第１のキャリッジ２０に対するＸ方向のプレート１８の現在位置と、第２のキャリッジ２２に対するＹ方向の第１のキャリッジ２０（及びプレート１８）の現在位置とを受け、このデータを現在位置変数に入れる。また、初期化プロセスの一部として、位置管理モジュール２０６は、要求位置変数（demanded position variable）を、その初期値が現在位置変数（current position variable）と同じであるとしてセットアップする。
【０１２２】
要求位置変数は、新たな要求位置を入力するユーザーにより、入力装置２１０を介して変更されることができる。特に、ユーザーは、要求Ｘ位置と要求Ｙ位置とを、入力装置２１０を介して、制御システムに入力することができる。説明される実施形態において、ユーザーは、絶対要求位置（すなわち、プレート１８を特定のＸ／Ｙ位置に移動させるための）を入力する。しかしながら、制御システム２００に入力される要求位置が相対位置（すなわち、プレート１８をＸ／Ｙ方向にある量だけ移動させるための）であり得ることが理解されるであろう。
【０１２３】
位置管理モジュールは、第１及び第２の読み取りヘッド３３，３７からの出力を連続的にモニターし、位置の変更の検出時に、現在位置変数を更新する。
【０１２４】
ステップ３０４において、位置管理モジュール２０６は、要求位置と現在位置が同じかどうかを知るべく連続的にチェックする。同じでなければ、ステップ３０６において、位置管理モジュールは、第１及び第２の駆動システム９８，１００のモータ本体１０２の一方または両方に要求されるように、ＤＣ出力電圧（“Ｖ”）を印加し、プレート１８を要求位置に向けて移動させる。出力電圧Ｖは、プレート１８を要求位置に向けて前進させるよう、最大出力電圧まで増加されることができる。プレート１８が移動されるにつれ、現在位置変数は、その現在の実際の位置を反映するように連続的に更新される。このプロセスは、現在位置変数が要求位置変数と同じになるまで継続する。
【０１２５】
ユーザーは、プレート１８にＸおよび／またはＹ方向の力を加えることにより、手動でプレート１８を引き摺ることができる。ユーザーは、ハンドル４０を操作することにより、プレート１８にこのような力を加えることができる。
【０１２６】
衝突／引き摺り検出モジュール２０８が、位置管理モジュール２０６と並行して動作し、プレート１８がユーザーにより手動で引き摺られているかどうか、或いはプレート１８が物体に衝突したかどうかを決定するために用いられる。衝突／引き摺り検出モジュール２０８がこのような状況を検出したとき、それは、第１及び第２の駆動システム９８，１００の一方または両方のモータ本体１０２を非作動とし、外力に対して作用するそれらを停止させる。衝突／引き摺り検出モジュール２０８の動作が、図１３に関連して説明される。
【０１２７】
制御システム２００がオンになっているとき、衝突／引き摺り検出モジュール２０８はステップ５００で開始する。ステップ５０２において、ステップ３０６で位置管理モジュール２０６により印加された出力電圧Ｖが、その最大レベルであるかどうかを知るため連続的にモニターされる。
【０１２８】
図１２から理解されるように、プレート１８が物体に衝突するか、または要求位置から手動で引き離されたとき、位置管理モジュールは、第１及び第２の駆動システム９８，１００の一方または両方のモータ本体１０２に印加される出力電圧（“Ｖ”）を最大電力まで増加することによって、衝突／引き摺りに対抗することを試み、現在位置を要求位置に近づける。したがって、現在位置が要求位置に一致しないときに限り、出力電圧Ｖはその最大レベルとされる。
【０１２９】
出力電圧Ｖがその最大電圧にあるとき、プロセスはステップ５０４に進む。ステップ５０４において、位置誤差が変数PositionError0に記録され、タイマー（“ｔ”）が起動される。位置誤差は、要求位置と現在位置の差である。
【０１３０】
制御はステップ５０６に進み、タイマーが、その最大値（“Ｔ”）の半分に達するまで連続的に加算（インクリメント）される。説明される実施形態において、“Ｔ”は２５ｍｓである。したがって、約１２.５ｍｓ後、出力電圧Ｖがまだその最大レベルにあるかどうかが判断される。出力電圧Ｖがその最大レベルになければ、これはプレート１８への外力が除去されたことを意味し、プロセスは再開する。
【０１３１】
出力Ｖがまだその最大レベルにあれば、制御はステップ５０８に進み、現在の位置誤差が変数PositionError1に記録される。
【０１３２】
５１０において、タイマーｔは、その最大値Ｔに達するまで、連続的に加算される。したがって、タイマーｔの起動から約２５ｍｓ後、出力電圧Ｖがまだその最大レベルにあるかどうかが判断される。出力電圧Ｖがその最大レベルになければ、これはプレート１８への外力が除去されたことを意味し、プロセスは再開する。
【０１３３】
出力電圧Ｖがまだその最大レベルにあれば、制御はステップ５１２に進み、現在の位置誤差が変数PositionError2に記録される。
【０１３４】
５１４において、プレート１８への外力がそれに加えられているかどうかが判断される。試料位置決めステージ４が物体に衝突し停止したならば、タイマーｔの起動時とタイマーｔが最大加算数Ｔに達した時との間のプレート１８の位置がそれほど変化していない。したがって、PositionError0における位置とPositionError2における位置との差が、所定の最大移動閾値Ｘより小さければ、方法はステップ５１８に進む。所定の最大移動閾値Ｘは、たとえプレート１８が記録されたPositionError0とPositionError2との間の短い距離を移動したとしても、衝突が検出されることを可能にする。説明される実施形態において、所定の閾値Ｘは１００μｍである。
【０１３５】
ステップ５１４において、プレート１８が物体に衝突していないと方法が判断したとき、方法はステップ５１６に進み、プレート１８が手動で引き摺られているかどうかが判断される。
【０１３６】
ステップ５１４において、次のいずれかが成立しているか否かが判断される。
【０１３７】
0>PositionError0>PositionError1>PositionError2
0<PositionError0<PositionError1<PositionError2
これらの条件は、プレート１８がその要求位置から引き離されているときに成立する。もしこれらの条件のいずれかが成立していれば、プロセスはステップ５１８に進む。もしこれらの条件のいずれも成立していなければ、プロセスはステップ５０２に戻る。
【０１３８】
ステップ５１８において、モータ本体１０２はオフされる。これは、衝突／引き摺り検出モジュール２０８が位置管理モジュール２０６を中断し、駆動ユニットに印加されるＤＣ出力電圧Ｖをゼロに減らすことによって、なされる。したがって、モータ本体１０２は、もはやプレート１８を要求位置に駆動しようとはせず、駆動ユニット１００は、ユーザーによって容易に逆駆動される（backdriven）ことができる。制御はステップ５２０に進み、タイマーＶｏｆｆが起動される。タイマーＶｏｆｆは１秒の最大値を有する。ステップ５２２において、プレート１８が静止しているかどうかが判断される。検査プレートが静止していない場合、制御はステップ５２０に戻り、Ｖｏｆｆタイマーはゼロにリセットされる。
【０１３９】
プレート１８が静止していると判断された場合、制御はステップ５２６に進み、Ｖｏｆｆがその最大値（すなわち１秒）に達したかどうかが判断される。達してないとき、制御はステップ５２２に戻り、タイマーＶｏｆｆが起動された後ステップ５２４が２００μｓ毎に１回実行するように、処理が形成される。Ｖｏｆｆがその最大値（すなわち１秒）に達したとき、制御はステップ５２８に進み、要求位置変数が現在位置であるとしてセットされ、位置管理モジュール２０６が（ステップ３０４から）再開される。
【０１４０】
図１３に関連して説明されたプロセスは、第１及び第２の駆動ユニット９８，１００のそれぞれに関して独立に実行される。
【０１４１】
理解されるように、上記方法以外の他のメカニズムが、いつモータ１００，１０４をオフにし、プレート１８を外力に逆らって要求位置に駆動しないかを判断するのに用いられることができる。例えば、プレート１８を要求位置に駆動しようとする一のモードと、ユーザーが自由に駆動ユニット９８，１００を逆駆動してプレート１８を手動で位置決めする他のモードとの間で、ユーザーが動作モードを切り替えるのを可能にするため、スイッチがステージ４に設けられる。このようなスイッチは、例えばステージ４上のボタンによって提供されることができる。例えば、ボタンは、プレート１８の凹部４２の位置に配置されることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【国際調査報告】
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