(57)【要約】  電子顕微鏡用の自動グリッドハンドリング装置であって、自動グリッドハンドリング装置は、マルチステージシャトルを有する搬送モジュールであって、マルチステージシャトルが、全体移動のための単一の動作の自由度を有する第１のシャトルステージと、精密移動のための、第１のシャトルステージとは独立した単一の動作の自由度を有する第２のシャトルステージとを含む、搬送モジュールと、第１および第２のシャトルステージのうちの少なくとも１つに接続されたエンドエフェクタであって、エンドエフェクタが、グリッドキャリアを保持し、グリッドを保持するグリッドキャリアを、電子顕微鏡の多軸位置決めステージポートに連通可能に接続された搬送インタフェースを通して、電子顕微鏡へとおよび電子顕微鏡から搬送するように構成され、エンドエフェクタが、第１および第２のシャトルステージの動作の自由度と電子顕微鏡の内部の多軸位置決めステージとの組み合わせによって画定された動作範囲を有する、エンドエフェクタと、フレームに接続され、搬送モジュールに連通可能に接続された自動装填モジュールであって、自動装填モジュールが、装填ポートモジュールを含み、装填ポートモジュールを通ってグリッドが自動装填モジュールおよび搬送モジュールに装填される、自動装填モジュールとを含む。
2020520080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡用の自動グリッドハンドリング装置であって、
前記電子顕微鏡の多軸位置決めステージポートに取り外し可能に連結するように構成されたフレームと、
前記フレームに接続された搬送モジュールであって、前記搬送モジュールが、マルチステージシャトルを含み、前記マルチステージシャトルが、単一の動作の自由度を有する第１のシャトルステージと、前記第１のシャトルステージとは独立した単一の動作の自由度を有する第２のシャトルステージとを有する、搬送モジュールと、
前記第１および第２のシャトルステージのうちの少なくとも１つに接続されたエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタが、グリッドキャリアを保持し、グリッドを保持する前記グリッドキャリアを、前記多軸位置決めステージポートに連通可能に接続された搬送インタフェースを通して、前記電子顕微鏡へとおよび前記電子顕微鏡から搬送するように構成され、前記エンドエフェクタが、前記第１および第２のシャトルステージの動作の自由度と前記電子顕微鏡の内部の前記多軸位置決めステージとの組み合わせによって画定された動作範囲を有し、前記動作範囲は、前記エンドエフェクタが前記電子顕微鏡の検査ステージを部分的に画定するように、前記グリッドを保持する前記グリッドキャリアを検査位置に位置付けるために、前記電子顕微鏡の外部のグリッド保持後退位置から前記電子顕微鏡の内部の検査位置まで伸長する、エンドエフェクタと、
前記フレームに接続され、前記搬送モジュールに連通可能に接続された自動装填モジュールであって、前記自動装填モジュールが、装填ポートモジュールを含み、前記装填ポートモジュールを通ってグリッドが前記自動装填モジュールおよび前記搬送モジュールに装填される、自動装填モジュールと
を備える自動グリッドハンドリング装置。
【請求項２】
前記第１および第２のシャトルステージの各々の単一の移動の自由度が、共通の方向を共有する、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項３】
前記第１のシャトルステージの単一の移動の自由度および前記第２のシャトルステージの単一の移動の自由度がそれぞれ、前記共通の方向に沿った全体移動および精密移動のために構成される、請求項２記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項４】
前記マルチステージシャトルとは分離していて別個であるキャリアマガジンシャトルをさらに備え、前記キャリアマガジンシャトルが、グリッドを保持するグリッドキャリアを前記自動グリッドハンドリング装置の前記装填ポートモジュールと前記マルチステージシャトルとの間で搬送するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項５】
前記キャリアマガジンシャトルが、１つまたは複数のグリッドキャリアを保持するように構成されたグリッドキャリアマガジンを搬送するように構成され、前記グリッドキャリアが、前記グリッドを保持するように構成されている、請求項４記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項６】
前記マルチステージシャトルが、真空環境下で動作するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項７】
前記マルチステージシャトルの一部が、大気環境下で動作するように構成され、前記マルチステージシャトルの他の部分が、真空環境下で動作するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項８】
前記マルチステージシャトルの前記第２のシャトルステージの動作分解能が０．５ミクロンである、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項９】
前記エンドエフェクタが、前記グリッドの有無を判定するように構成された一体型センサを含む、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１０】
前記グリッドが、試料グリッドを備える、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１１】
前記グリッドキャリアが、複数のグリッドタイプを支持するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１２】
前記グリッドキャリアが、前記グリッドを所定の向きに整列させて拘束するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１３】
前記グリッドキャリアマガジンが、グリッドキャリアマガジン棚上で前記グリッドキャリアを整列させて拘束するように構成されている、請求項５記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１４】
前記フレーム、前記搬送モジュールおよび前記自動装填モジュールは、前記多軸位置決めステージによって前記搬送モジュールが駆動されるときに、Ｙ、Ｚおよびθ軸方向に移動するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１５】
前記フレーム、前記搬送モジュールおよび前記自動装填モジュールは、前記多軸位置決めステージによって前記搬送モジュールが駆動されるときに、Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ軸方向に移動するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１６】
前記エンドエフェクタが、前記グリッドを直接保持し、搬送インタフェースを介して前記電子顕微鏡へとおよび前記電子顕微鏡から前記グリッドを搬送するように構成されている、請求項１記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１７】
前記グリッドキャリアマガジンが、１つまたは複数のグリッドを直接保持するように構成されている、請求項５記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１８】
電子顕微鏡用の自動グリッドハンドリング装置であって、
前記電子顕微鏡の多軸位置決めステージポートに取り外し可能に連結するように構成されたフレームと、
前記フレームに接続された搬送モジュールであって、前記搬送モジュールが、前記電子顕微鏡の内部の多軸位置決めステージと組み合わせて、グリッドを保持するグリッドキャリアを搬送するように構成され、前記搬送モジュールが、回転軸受およびシールを有し、前記多軸位置決めステージによって駆動されるとθ軸方向に移動するように構成されている、搬送モジュールと、
前記搬送モジュールに接続されたエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタが、前記グリッドキャリアを保持し、前記多軸位置決めステージポートに連通可能に接続された搬送インタフェースを通して前記電子顕微鏡へとおよび前記電子顕微鏡から前記グリッドキャリアを搬送するように構成され、前記エンドエフェクタが、前記電子顕微鏡の検査または撮像ステージを部分的に画定する、エンドエフェクタと、
前記フレームに接続され、前記搬送モジュールに連通可能に接続された自動装填モジュールであって、前記自動装填モジュールが、装填ポートモジュールを含み、前記装填ポートモジュールを通ってグリッドが前記自動装填モジュールおよび前記搬送モジュールへと装填される、自動装填モジュールと
を備える自動グリッドハンドリング装置。
【請求項１９】
θ軸方向の範囲が、＋／−７５°である、請求項１８記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項２０】
前記フレームが、留め具を用いて前記電子顕微鏡に留められ、前記フレームおよび前記自動装填モジュールは、前記多軸位置決めステージによって前記搬送モジュールが駆動されるときに、θ軸方向に移動しないように構成されている、請求項１８記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項２１】
前記留め具は、前記多軸位置決めステージによって前記搬送モジュールが駆動されるときに、前記フレームおよび前記自動装填モジュールのθ軸方向の移動を防止し、前記フレーム、前記搬送モジュールおよび前記自動装填モジュールのＸ、Ｙ、およびＺ軸方向の移動を可能にするように構成されている、請求項１８記載の自動グリッドハンドリング装置。
【請求項２２】
前記搬送モジュールが、マルチステージシャトルを含み、前記マルチステージシャトルが、単一の動作の自由度を有する第１のシャトルステージと、前記第１のシャトルステージとは独立した単一の動作の自由度を有する第２のシャトルステージとを有し、前記第１のシャトルステージの単一の動作の自由度および前記第２のシャトルステージの単一の動作の自由度がそれぞれ、共通の方向に沿った全体移動および精密移動のために構成されている、請求項１８記載の自動グリッドハンドリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本非仮特許出願は、２０１７年５月１１日に出願の米国仮特許出願第６２／５０４，８３５号の優先権および利益を主張し、本開示は、その全体が引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［技術分野］
例示的な実施形態は、概して、自動グリッドハンドリングシステムに関し、より詳細には、自動検査または撮像システムのための自動グリッドハンドリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、グリッドは、一度に一つずつ検査または撮像するために、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの電子顕微鏡へと装填される。単一のグリッドを装填するプロセスは単調であり、非常に時間がかかる。オペレータは、グリッド上に試料を準備し、注意深くグリッドをグリッドホルダ装置に配置する。オペレータは、その後、ＴＥＭの多軸位置決めポートをベントすることにより、グリッドホルダ装置を受け入れるようにＴＥＭを準備する。次に、オペレータは、ＴＥＭの多軸位置決めポートにグリッドホルダ装置を挿入し、吸引処理を開始する。吸引処理は、ＴＥＭの多軸位置決めポートがＴＥＭカラム内の真空レベルと実質的に同様の真空レベルに達するまで継続される。真空レベルが達成されると、オペレータは、グリッドホルダを動作位置に位置決めする。オペレータは、その後、単一のグリッド上で手動撮像タスクを実行するか、または自動化タスクを実行してもよい。撮像タスクが完了すると、オペレータは、ＴＥＭの多軸位置決めポートをベントして、グリッドホルダを取り出す。最後のステップでは、グリッドをグリッドホルダから取り外し、必要に応じて新しいグリッドを装填する。
【０００４】
最近、ＴＥＭ用のグリッドのハンドリングを自動化する試みがなされてきた。そのような試みの一つは、ＴＥＭの補助ポートに取り付けられたグリッド装填および位置決めシステムを提供することであった。撮像は、グリッドを直接クランプするエンドエフェクタを、補助ポートを介して電子ビームの経路に位置決めすることによって達成された。全ての位置決めは、グリッド装填および位置決めシステムによって制御され、制御システム全体がＴＥＭの外部にあった。グリッドを直接クランプするエンドエフェクタのみが、補助ポートを介してＴＥＭカラム２７５に入った。グリッド装填および位置決めシステムは、空気圧、電気および真空源などのそれ自身の設備を必要とするスタンドアロンシステムである。このアプローチは、非常に複雑且つコストが高く、ＴＥＭの内部の設備およびシステムを活用してしない。
【発明の概要】
【０００５】
一組のグリッドを取り扱い、電子顕微鏡の内部の設備およびシステムを活用する自動グリッドハンドリングシステムを有することに利点がある。
【０００６】
開示された実施形態の上記の態様および他の特徴は、添付の図面と関連して以下の説明で説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】開示された実施形態の態様による自動グリッドハンドリングシステムの概略図である。
【図１Ｂ】開示された実施形態の態様による取り上げ位置の自動グリッドハンドリングシステムの概略図である。
【図１Ｃ】開示された実施形態の態様による検査位置の自動グリッドハンドリングシステムの概略図である。
【図１Ｄ】開示された実施形態の態様による検査位置の自動グリッドハンドリングシステムの斜視図である。
【図２Ａ】開示された実施形態の態様によるグリッドキャリアマガジンの斜視図である。
【図２Ｂ】開示された実施形態の態様による棚上でグリッドキャリアを支持するグリッドキャリアマガジンの斜視図である。
【図２Ｃ】開示された実施形態の態様によるロック位置のグリッドキャリアの概略図である。
【図２Ｄ】開示された実施形態の態様によるアンロック位置のグリッドキャリアの概略図である。
【図２Ｅ】開示された実施形態の態様による、グリッドをロック位置に保持するグリッドキャリアの斜視図である。
【図２Ｆ】開示された実施形態の態様による、グリッドをロック位置に保持するグリッドキャリアの斜視図である。
【図３Ａ】開示された実施形態の態様によるグリッドの概略図である。
【図３Ｂ】開示された実施形態の態様によるグリッドの概略図である。
【図４Ａ】開示された実施形態の態様によるグリッパエンドエフェクタの概略図である。
【図４Ｂ】開示された実施形態の態様による、グリッドキャリアをクランプする（閉じる）グリッパエンドエフェクタの斜視図である。
【図４Ｃ】開示された実施形態の態様による、グリッドキャリアをアンクランプする（開く）グリッパエンドエフェクタの斜視図である。
【図５】開示された実施形態の態様によるフローダイヤグラムである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１Ａ〜図１Ｄは、開示された実施形態の態様による自動グリッドハンドリングシステム１００の概略図および斜視図である。開示された実施形態の態様は、図面を参照して説明されるが、開示された実施形態の態様は、多くの形態で実施することができることを理解すべきである。さらに、任意の適切なサイズ、形状またはタイプの要素または材料を使用することができる。なお、Ｘ、ＹおよびＺ軸が参照されるが、これらの軸を参照することは例示的なものにすぎず、他の態様では、軸は任意の適切な方向性識別子を有してもよい。
【０００９】
開示された実施形態の態様は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に関して本明細書で説明されているが、開示された実施形態の態様は、グリッド（試料を含む）の検査または撮像の間にグリッドキャリア上にグリッドが支持される、任意の適切なグリッド（試料を含む）検査または撮像機器に適用することができることも理解されるべきである。たとえば、開示された実施形態の態様は、検査または撮像中に、開示された実施形態のエンドエフェクタによってグリッドキャリア内にグリッドが保持される任意の適切な機器で採用されてもよい。代替的な実施形態では、グリッドハンドリングシステムのエンドエフェクタは、検査または撮像中にグリッドを直接保持してもよい。
【００１０】
一態様では、ＴＥＭに関連して、自動グリッドハンドリングシステム１００は、単一の交換で約２５のグリッド（試料を含む）を装填および収納することができ（たとえば、試料を含む１組のグリッドの装填）、一方で、ＴＥＭまたは他の適切な検査機器（上述の機器など）に関連する他の態様では、それよりも多いかまたは少ない数のグリッド（試料を含む）が装填および収納され得る。自動グリッドハンドリングシステム１００は、たとえば、検査中にＴＥＭ内のグリッドを位置決めするために実質的に全ての必要な動作の自由度を提供する、ＴＥＭで使用される従来の多軸位置決めステージ１５０に接続されてもよい。ＴＥＭの多軸位置決めステージ１５０の好適な例は、ＦＥＩによって製造されたＣｏｍｐｕＳｔａｇｅ（商標）である。代替的に、他の適切な多軸位置決めステージ１５０は、ＪＥＯＬおよび（株）日立ハイテクノロジーズによって製造されている。他の態様では、自動グリッドハンドリングシステム１００は、たとえば、任意の適切な撮像または検査機器の任意の適切な装填システムに接続されてもよい。従来の多軸位置決めステージと組み合わせた自動グリッドハンドリングシステム１００は、撮像または検査中にグリッドの高分解能、高速、および高安定性の位置制御を提供することができる。後述するように、開示された実施形態の態様によれば、ＴＥＭカラム２７５内のグリッド（試料を含む）の位置決めだけでなくグリッドのハンドリングおよび収納操作は、たとえば、従来の多軸ＴＥＭ位置決めステージ１５０と自動グリッドハンドリングシステム１００との組み合わせによってもたらされ得る。
【００１１】
後述するように、自動グリッドハンドリングシステム１００は、任意の適切なグリッドキャリア２００を実質的に直接取り扱う（ハンドリングする）ように構成されたエンドエフェクタ１０１を有する搬送モジュール１２５を含んでもよく、グリッドキャリア２００は、いくつかの異なる試料グリッド３００／３０１などのいくつかの異なるグリッドタイプ３００／３０１を支持することができる。エンドエフェクタ１０１の一部としてのグリッパ４００は、組み合わされたときにグリッパ４００を開閉してグリッドキャリア２００を把持するように作用する２つ以上の動作軸の調整された移動によって操作され得る。他の態様では、エンドエフェクタのグリッパ４００は、グリッパを開閉位置に駆動させる専用の駆動装置を用いてなどの適切な方法で操作され得る。さらに別の態様では、エンドエフェクタ１０１のグリッパ４００は、ばね付勢された屈曲部と専用の駆動装置とともに操作されてもよく、駆動装置は、グリッパを開放位置に駆動させることができ、ばねは、グリッパを閉位置に駆動させることができる。エンドエフェクタ１０１は、高真空環境、または非真空もしくは低真空の環境などの他の任意の適切な環境下で、グリッドを保持しているグリッドキャリア２００を操作するように構成されてもよい。エンドエフェクタ１０１は、グリッドキャリア棚２３１を有する任意の適切なグリッドキャリアマガジン１０２／２３０からの抽出中に個々のグリッドキャリア２００を把持するように構成されてもよい。エンドエフェクタ１０１（およびエンドエフェクタがその一部であるグリッド位置決めユニット１０４）は、グリッド（試料を含む）を保持するグリッドキャリアを支持するための正確且つ堅固なインタフェースを提供するように構成されてもよく、これによって、検査または撮像の間にグリッドに望ましくない振動モードを実質的に導入することなく、約１００ｍｓ未満での高速位置移動（たとえば、約８〜約２４ミクロンまたは他の任意の適切な距離）および急速な下降（たとえば、５ナノメートル未満）が可能になる。他の態様では、エンドエフェクタ１０１（およびエンドエフェクタがその一部であるグリッド位置決めユニット１０４）は、検査または撮像中にグリッドに望ましくない振動モードを実質的に導入することなく、約２５ｍｓ〜約３５ｍｓ未満で高速位置移動（たとえば、約８〜約２４ミクロンまたは他の任意の適切な距離）および急速な下降（たとえば、４ナノメートル未満）を実行するように構成されてもよい。
【００１２】
一態様では、グリッド３００／３０１は、グリッドキャリア２００内に保持され得る。グリッドキャリアは、いくつかの異なるグリッドタイプ３００／３０１を支持することができ、いくつかの異なるグリッドタイプは、いくつかの異なる試料タイプ（たとえば、ライフサイエンス、材料科学、半導体および他の任意の適切な操作から結果として生じる試料）を支持することができる。グリッドキャリアは、いくつかの異なるグリッドタイプ３００／３０１を支持し、拘束するポケット２１０を有してもよい。一態様では、いくつかの異なるグリッドタイプ３００／３０１の各々に対して異なるポケット２１０があってもよく、または他の態様では、いくつかの異なるグリッドタイプ３００／３０１の２つ以上を支持し、拘束する単一のポケット２１０があってもよい。グリッドキャリア２００は、上部２０１および底部２０２を有してもよく、上部は、底部上に閉じている。上部および底部は、ヒンジ２０５によって接続されてもよい。ヒンジ２０５は、上部を底部に接続し、上部を底部上に閉じさせることが可能であり得る。他の態様では、任意の適切な接続機構を使用して、上部２０１と底部２０２とを接続することができる。グリッドキャリアは、グリッドキャリアが閉じられている間に上部を底部にロックするロック装置２０６を有する。ロック装置２０６は、ロックを解除することでグリッドキャリアを開くことが可能である。いくつかの異なるグリッドタイプ３００／３０１のうちの１つは、開放時にグリッドキャリアに装填されてもよく、グリッドキャリアが閉じられ、ロックされている間に、グリッドは、拘束されて支持されてもよい。上部２０１および底部２０２は、撮像または検査中にグリッド上の試料がＴＥＭビーム２５０に曝され得るように構成されている。グリッドキャリアは、把持領域２０４Ｌおよび２０４Ｒを有してもよく、エンドエフェクタ１０１の一部としてのグリッパ４００は、グリッドキャリアを搬送するためにグリッドキャリアを把持または拘束することができる。把持領域２０４Ｌおよび２０４Ｒは、グリッドキャリア２００上の任意の適切な位置に配置することができる。グリッドキャリア２００は、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０のグリッドキャリア棚２３１のアラインメント特徴部２３２と位置合わせし得るアラインメント特徴部２０３を有していてもよい。アラインメント特徴部２０３は、グリッドキャリア２００上の任意の適切な位置に配置することができ、アラインメント特徴部２３２は、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０のグリッドキャリア棚２３１上の任意の適切な位置に配置することができる。グリッドは、撮像または検査の間に必要とされ、アラインメント特徴部２０３をアラインメント特徴部２３２と位置合わせさせる特定の向きで、グリッドキャリア内に装填され得る。他の態様では、グリッドキャリア２００は、底部２０２と、いくつかの異なるグリッドタイプ３００／３０１を支持して拘束するポケット２１０と、グリッドをポケット２１０に拘束する押下フィンガ２１２とを有していてもよい。
【００１３】
一態様では、グリッドキャリアは、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０内に保持されてもよく、以下に説明されるように、自動グリッドハンドリングシステム１００への挿入のために構成されている。グリッドキャリアマガジン１０２／２３０およびその中のグリッドキャリア２００は、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０内に支持されたグリッドの自動または手動の装填、検査および取り出しを提供するように構成され得る。たとえば、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０は、自動グリッドハンドリングシステム１００の内部および外部のマガジンハンドリングシステムによってグリッドキャリアマガジン１０２／２３０の実質的に直接の取り扱いを可能にする運動学的特徴部２３３を含んでいてもよい。運動学的特徴部２３３は、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０上の任意の適切な位置に配置することができる。一態様では、グリッドキャリア２００を支持するグリッドキャリアマガジン１０２／２３０は、真空環境下での使用のために構成され得るが、他の態様では、グリッドキャリア２００を支持するグリッドキャリアマガジン１０２／２３０は、非真空環境下での使用のために構成され得る。別の態様では、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０は、人間または他の任意の適切な装填機器によって、グリッドハンドリングシステム１００の外部のグリッドキャリアの装填および取り外しができる。
【００１４】
図１Ａ〜図１Ｄをさらに参照すると、自動グリッドハンドリングシステム１００は、フレーム１４０Ｆと、フレーム１４０Ｆに接続される搬送モジュール１２５と、フレーム１４０Ｆに接続される装填モジュール１４０と、グリッドキャリアマガジン装填ロック１２０と、（フレームに接続されてもよく）装填モジュール１４０および搬送モジュール１２５に連通可能に連結される空気圧モジュール１３０と、（フレームに接続されてもよく）装填モジュール１４０および搬送モジュール１２５に連通可能に連結される真空モジュール１７２と、適切なプロセッサおよびメモリを有する他の任意の適切なコンピュータ制御システムならびに電力分配システムなどの他の任意の設備とを含む。空気圧モジュール１３０は、空気源１３０Ｓと、操作のための任意の適切なバルブ、たとえば、本明細書に記載される装填モジュール１４０および／または真空モジュール１７２のバルブおよび閉鎖部とを含んでいてもよい。真空モジュール１７２は、たとえばＴＥＭと界面結合するための任意の適切な真空圧で装填モジュール１４０および搬送モジュール１２５の内部チャンバを吸引し、維持するための任意の適切な真空ポンプを含んでいてもよい。真空モジュール１７２はまた、たとえば、真空ポンプを互いにおよび／または装填モジュール１４０のチャンバから選択的に隔離するための任意の適切なバルブを含んでいてもよい。一態様では、真空モジュール１７２は、たとえばＴＥＭと界面結合するための任意の適切な真空圧でグリッドキャリアマガジン装填ロック１２０を吸引し、維持するための任意の適切な真空ポンプを含んでいてもよい。一態様では、装填モジュール１４０および搬送モジュール１２５の内部チャンバの真空圧力は、ＴＥＭとともに含まれる真空ポンプによって維持および制御され、キャリアマガジン装填ロック１２０の真空圧力は、真空モジュール１７２によって維持および制御され得る。
【００１５】
一態様では、フレーム１４０Ｆは、装填モジュール１４０の少なくとも一部を形成するか、または装填モジュール１４０の少なくとも一部と一体化され得る（たとえば、１部品の単体構造）。他の態様では、装填モジュール１４０は、任意の適切な方法でフレーム１４０Ｆに接続されてもよい。一態様では、装填モジュール１４０は、密封可能なグリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０を含んでいてもよい。グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０は、閉鎖可能な開口部またはポート１２０Ｐを介して搬送モジュール１２５に選択的に連通可能に接続され得る。装填モジュール１４０は、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０の雰囲気を、搬送モジュール１２５およびＴＥＭカラム２７５の雰囲気から密封するかまたは隔離するために、ポート１２０Ｐを選択的に密封するように構成される任意の適切な隔離装置を含んでいてもよい。グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０は、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０の装填／取り外しの開口部を密封するように構成される任意の適切なドア１２０Ｄを含んでいてもよい。一態様では、ドアは、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０にヒンジ接続されてもよく、他の態様では、ドア１２０Ｄは、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０へのアクセスを可能にするために、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０から取り外し可能であってもよい。一態様では、ドア１２０Ｄは、手動閉鎖部を有してもよく、他の態様では、ドア１２０Ｄは、自動化閉鎖部を有してもよい。装填開口部は、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０へのおよびグリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０からのグリッドキャリアマガジン１０２／２３０の出入りを可能にするように構成され得る。一態様では、以下にさらに説明するように、グリッドは、順にグリッドキャリアマガジン１０２／２３０内に保持されるグリッドキャリア２００によって保持されるＴＥＭグリッドであってもよい。一態様では、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０およびグリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０は、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０へのおよびグリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０からのグリッドキャリアマガジン１０２／２３０の手動での挿入および取り出しのために構成されてもよく、他の態様では、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０およびグリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０は、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０へのおよびグリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０からのグリッドキャリアマガジン１０２／２３０の自動での挿入および取り出しのために構成されてもよい。一態様では、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０は、ドア１２０Ｄが開かれるときに警告する圧力インジケータを有していてもよい。別の態様では、ドアは、圧力インジケータに基づいてドア１２０Ｄをロックおよびアンロックするロック機構を有していてもよい。ドア１２０Ｄは、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０の圧力と外部雰囲気との間に圧力差があるときにロックされ得る。ドア１２０Ｄは、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０の圧力が外部雰囲気と実質的に同じであるときにアンロックされ得る。
【００１６】
搬送モジュール１２５は、搬送モジュールインタフェース１２５Ｉを含んでいてもよく、搬送モジュールインタフェース１２５Ｉは、グリッドハンドリングシステム１００がユニットとしてＴＥＭに設置され、またはＴＥＭから取り外され得るように、グリッドハンドリングシステム１００をＴＥＭのインタフェースまたはポート１８０Ｐなどの対応するインタフェースに連結および非連結させるように構成される。搬送モジュールインタフェース１２５Ｉは、ポート１８０Ｐを介して搬送モジュール１２５および装填モジュール１４０をＴＥＭの内部と連通可能に接続する。搬送モジュールインタフェース１２５Ｉは、たとえば、検査中にグリッドキャリア２００またはグリッド３００／３０１をＴＥＭ内に位置付ける、ＴＥＭで使用される従来の多軸位置決めステージ１５０にグリッドハンドリングシステム１００を接続することができる。一態様では、グリッドハンドリングシステム１００は、グリッドを保持するグリッドキャリア２００を装填し、高分解能、高速、および高安定性の位置制御を用いてグリッドキャリアをＸ方向に位置付けることができ、従来の多軸位置決めステージ１５０は、撮像または検査中に従来の手段を使用して、グリッドキャリア２００をＹ、Ｚおよびθ方向に位置付けることができる。別の態様では、グリッドハンドリングシステム１００は、グリッドキャリアを装填することができ、従来の多軸位置決めステージ１５０は、撮像または検査中に従来の手段を用いて、グリッドキャリアをＸ、Ｙ、Ｚおよびθ方向に位置付けることができる。一態様では、従来の多軸位置決めステージ１５０によって駆動されるグリッドハンドリングシステム１００は、Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ方向に移動することができる。他の態様では、従来の多軸位置決めステージ１５０によって駆動されるグリッドハンドリングシステム１００は、ＹおよびＺ方向にのみ移動することができる。ここで図１Ｄを参照すると、グリッドハンドリングシステム１００は、搬送モジュールインタフェース軸受１２５Ｂ１と、搬送モジュールインタフェースシール１２５Ｓと、搬送モジュール後部軸受１２５Ｂ２と、グリッドハンドリングシステム留め具１２５Ｆとを含んでいてもよい。一態様では、従来の多軸位置決めステージ１５０は、グリッドキャリア２００を矢印７０２（θまたはロール）の方向に移動させることができる。フレーム１４０Ｆは、フレームが矢印７０２（θまたはロール）の方向に移動することを防止する１つまたは複数のグリッドハンドリングシステム留め具１２５Ｆを使用してＴＥＭに直接留められてもよい。一態様では、１つまたは複数のグリッドハンドリングシステム留め具１２５Ｆは、フレーム１４０ＦがＸ、ＹおよびＺ軸で移動することを可能にしてもよい。搬送モジュール１２５は、搬送モジュールインタフェース軸受１２５Ｂ１、搬送モジュールインタフェースシール１２５Ｓおよび搬送モジュール後方軸受１２１Ｂ２を含んでいてもよく、搬送インタフェース１２５Ｉを含む搬送モジュール１２５、エンドエフェクタ１０１およびマルチステージ１０４が、矢印７０２（θまたはロール）の方向に移動することを可能にする。再び図１Ｄを参照すると、搬送モジュール１２５およびマガジンシャトルチャンバ１２６は、ＴＥＭカラム２７５と実質的に同じ圧力であってもよく、ＴＥＭとともに含まれる真空ポンプによって維持され、制御されてもよい。一態様では、従来の多軸位置決めステージ１５０は、矢印７０２（θまたはロール）の方向に＋／−７５°移動することができる。一態様では、グリッドハンドリングシステム１００は、矢印７０２（θまたはロール）の方向に＋／−７５°移動することができ、他の態様では、搬送モジュールの一部が矢印７０２（θまたはロール）の方向に＋／−７５°移動する間、フレーム１４０Ｆおよび装填モジュール１４０は固定されたままである。一態様では、シールは、強磁性流体シールであってもよく、他の態様では、シールは、搬送モジュールの一部が矢印７０２（θまたはロール）の方向に移動する間、密封（搬送モジュールと大気との間の隔離バリア）を維持するように構成される任意の適切なシールであってもよい。
【００１７】
装填モジュール１４０は、搬送モジュール１２５と連通可能に接続されるグリッドキャリアマガジンシャトルチャンバ１２６を含んでいてもよい。グリッドキャリアマガジンシャトルチャンバ１２６は、グリッドキャリアマガジンシャトルポジショナ１２６Ｐによって任意の適切な軸に沿って駆動され得るグリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓを含んでいてもよい。グリッドキャリアマガジンシャトルポジショナ１２６Ｐは、少なくともＺ軸に沿ったグリッドキャリアマガジンシャトルの移動を可能にする任意の適切な駆動部もしくはモータ１２６Ｄおよび／またはガイドを含んでいてもよい。一態様では、モータ１２６Ｄは、超音波圧電モータ、ステッパモータ、ブラシレスモータ、ブラシモータなどの任意の適切な位置分解能を有する任意の適切なモータであってもよい。グリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓは、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０を、グリッドキャリアマガジン装填ロック１２０から取り上げる／取り出す、およびグリッドキャリアマガジン装填ロック１２０へと配置する／挿入するための位置へと（たとえば、ポート１２０Ｐを通って）（グリッドシャトルポジショナ１２６Ｐを介して）移動するように構成される線形ステージであってもよい。一態様では、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０は、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０をドア１２０Ｄを通ってグリッドキャリアマガジンシャトル装填ロック１２０へと手動で、および自動的に装填できるようにする運動学的特徴部２３３を含む。グリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓはまた、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０を、少なくともＺ軸に沿って、所定の取り上げ／配置位置１２６ＰＰまたはグリッドキャリアマガジン後退位置１２６Ｒに移動させるように構成されてもよい。グリッドキャリアマガジン１０２／２３０が取り上げ／配置位置１２６ＰＰにある状態で、グリッド位置決めユニット１０４のエンドエフェクタ１０１は、グリッドキャリアを、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０から取り出し、および／またはグリッドキャリアマガジン１０２／２３０へと挿入することが可能になる。グリッドシャトル１２６Ｓはまた、グリッドキャリアをＴＥＭに搬送するためにグリッド位置決めユニット１０４がＸ軸に沿って移動することを可能にするために、（後述するように）グリッドキャリアマガジン１０２／２３０を所定の後退位置に移動させるように構成され得る。一態様では、位置決めユニット１０４は、検査または撮像のために、グリッドキャリアを、搬送モジュールインタフェース１２５Ｉを介してＴＥＭカラム２７５内に移動させる。
【００１８】
さらに図１Ａ〜図１Ｄを参照すると、搬送モジュール１２５は、グリッドキャリア位置決めユニット（マルチステージシャトル）を含んでいてもよく、グリッドキャリア位置決めユニットは、グリッドキャリアをグリッドキャリアマガジン１０２／２３０から／へと取り上げ／配置し、（グリッドおよび試料を保持する）グリッドキャリアを、搬送モジュールインタフェース１２５Ｉを通してＴＥＭカラム２７５に搬送し、ＴＥＭカラム２７５内での検査または撮像中にグリッドキャリアを支持するように構成され得る。グリッド位置決めユニット１０４（マルチステージシャトル）は、単一の移動の自由度を有し、エンドエフェクタ１０１をＸ軸に沿って移動させるように構成される第１のシャトルステージ１０４Ｓ１（全体の位置決めステージ）を含んでいてもよい。グリッド位置決めユニット１０４はまた、第１のステージによって運搬されるが、その動作時に第１のステージとは分離していて別個である第２のシャトルステージ１０４Ｓ２（精密位置決めステージ）を含んでいてもよい。第２のシャトルステージ１０４Ｓ２は、単一の移動の自由度を有し、第１のシャトルステージ１０４Ｓ１から独立しており、エンドエフェクタ１０１をＸ軸に沿って移動させるように構成されている。第１のシャトルステージ１０４Ｓ１および第２のシャトルステージ１０４Ｓ２の組み合わされた移動は、エンドエフェクタ１０１がＴＥＭの検査または撮像ステージの少なくとも一部を画定するように、検査または撮像位置１７７にグリッドキャリアを位置付けるためにＴＥＭの外側のグリッド位置決めユニット１０４の後退位置１０１ＲからＴＥＭの内側の検査または撮像位置１７７に伸長する運動範囲をエンドエフェクタ１０１に提供し得る。
【００１９】
第１のシャトルステージ１０４Ｓ１および第２のシャトルステージ１０４Ｓ２は、それぞれ、Ｘ軸駆動部またはモータＡ１ＬおよびＡ２Ｌを含んでいてもよい。なお、駆動部Ａ１ＬおよびＡ２Ｌは（本明細書で説明される他の駆動部と同様に）、たとえば、光学エンコーダ、レーザ干渉エンコーダ、容量式もしくは誘導式のエンコーダ、または他の任意の適切なエンコーダもしくはそれらの組み合わせであり得る任意の適切なエンコーダ２４８および２４９をそれぞれ含んでいてもよい。一態様では、本明細書に記載のエンコーダは、ピコメートルの位置分解能を有していてもよく、他の態様では、エンコーダは、それぞれの駆動モータの軸の位置決め分解能と整合し得る適切な位置分解能を有していてもよく、その軸に沿ってエンコーダは位置データを提供する。さらに他の態様では、本明細書に記載のエンコーダは、それぞれの駆動モータの位置分解能よりも大きいかまたは小さい位置決め分解能を有していてもよい。他の態様では、本明細書に記載の駆動部は、駆動部の任意の適切な一体型位置感知能力を採用することができる。なお、駆動部Ａ１ＬおよびＡ２Ｌの任意の適切な部分が、モータなどの構成部品を隔離するために搬送モジュール１２５および装填モジュール１４０の雰囲気から密封されてもよく、それによって真空環境におけるステージの動作が可能になる。一態様では、第１のシャトルステージ１０４Ｓ１および第２のシャトルステージ１０４Ｓ２のそれぞれに真空ベローズ１６０および１６１を使用することによって、密封または隔離を達成することができる。他の態様では、駆動部Ａ１ＬおよびＡ２Ｌは、任意の適切な方法で真空環境において動作するように構成することができ、さらに他の態様では、駆動部は、大気環境下で動作するように構成することができる。Ｘ軸駆動部Ａ１ＬおよびＡ２Ｌは、任意の適切なモータと、エンドエフェクタ１０１をＸ軸に沿って並進させるための任意の適切な機械式および／または固体状態の電磁的な（および／または永久磁石の）ガイド２９０および２９１を有する線形ステージとを含んでいてもよい。一態様では、モータは、約１μｍ未満の位置決め分解能の超音波圧電モータであってもよく、他の態様では、モータは、ステッパモータ、ブラシレスモータ、ブラシモータなどの任意の適切な位置決め分解能を有する任意の適切なモータであってもよい。駆動部Ａ１ＬおよびＡ２Ｌは、グリッドキャリアをグリッドキャリアマガジン１０２／２３０から取り上げ、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０に配置し、グリッドキャリアをＸ軸に沿って適切な所望の距離だけ搬送するために、エンドエフェクタ１０１をグリッドキャリアマガジン１０２／２３０に向けて、およびグリッドキャリアマガジン１０２／２３０から離れて移動させるように構成されてもよい。駆動部Ａ１ＬおよびＡ２Ｌはまた、エンドエフェクタ１０１によってグリッドキャリア内に保持されるグリッドの検査または撮像のために、エンドエフェクタ１０１を、搬送インタフェース１２５Ｉを通してＴＥＭに移動させるように構成されてもよい。
【００２０】
Ｙ、Ｚおよびθ（ロール）軸の動作は、ＴＥＭにおける従来の多軸位置決めステージ１５０によって監視および制御されてもよい。一態様では、従来の多軸位置決めステージは、任意の数の追加の動作軸を含んでいてもよい。グリッドハンドリングシステム１００は、第１のシャトルステージ１０４Ｓ１および第２のシャトルステージ１０４Ｓ２を使用して、Ｘ軸のみに沿った動作（全体の位置決め１０４Ｓ１）および（精密位置決め１０４Ｓ２）を提供することができる。ステージ動作の他の全ての軸は、ＴＥＭにおける従来の多軸位置決めステージ１５０によって監視および制御されてもよい。一態様では、グリッド位置決めユニット１０４は、第１のシャトルステージ１０４Ｓ１のみを含んでいてもよい。第２のシャトルステージ１０４Ｓ２は、固定され（監視または位置制御なし）、ＴＥＭ内の従来の多軸位置決めステージ１５０は、撮像または検査中にエンドエフェクタ１０１のＸ、Ｙ、Ｚおよびθ（ロール）軸を監視し、制御してもよい。
【００２１】
図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、一態様では、エンドエフェクタ１０１は、任意の適切な方法でハウジング１０４Ｈ内に支持された接続または被駆動部材２６０によってなど、任意の適切な方法で駆動部Ａ３Ｌに連結され得る。別の態様では、接続または被駆動部材２６０は、任意の適切な方法でハウジング１０４Ｈの外側に支持され得る。一態様では、接続または被駆動部材２６０は、グリッパ屈曲部１０１ＧＦおよびグリッパグリッド支持面１０１ＧＳを有するグリッパ１０１ｇに接続されてもよい。一態様では、グリッパグリッド支持面１０１ＧＳは、グリッパグリッド支持面１０１ＧＳに隣接して配置された１つまたは複数のアラインメント特徴部２１１を含んでいてもよい。アラインメント特徴部２１１は、たとえば、グリッドキャリア２００の側縁部と界面結合し、（たとえば、グリッドキャリアの側縁部とアラインメント特徴部２１１との間の実質的な接触を介して）グリッドキャリアをグリッド支持面１０１ＧＳに相対して位置付けるための任意の適切な形状を有していてもよい。別の態様では、アラインメント特徴部２１１は、グリッドキャリア２００の上部２０１もしくは底部２０２、またはグリッドキャリア２００の他の任意の適切な把持面と界面結合され得る。さらに別の態様では、アラインメント特徴部２１１は、グリッドキャリア２００の底部２０２、またはグリッドキャリア２００の他の任意の適切な把持面と界面結合してもよい。
【００２２】
駆動部Ａ３Ｌおよび駆動部Ａ１Ｌは、以下に説明するように、Ｘ軸に沿って動作して、エンドエフェクタ１０１のグリッパ１０１Ｇを作動させるように構成されてもよい。駆動部Ａ３ＬおよびＡ１Ｌの移動は、グリッパ屈曲部１０１ＧＦおよびグリッパ支持面１０１ＧＳが開閉するように、（たとえば、エンドエフェクタ１０１を所定の位置に維持しながら）エンドエフェクタ１０１と第１のシャトルステージ１０４Ｓ１のハウジング１０４Ｈとの間の相対的な移動を生じさせ得る。一態様では、グリッパ１０１Ｇが開くことで、グリッパ屈曲部１０１ＧＦおよびグリッパ支持面１０ＧＳが把持領域２０４Ｌおよび２０４Ｒに隣接した位置に移動することが可能になり、別の態様では、グリッパ１０１Ｇが閉じることで、グリッパ屈曲部１０１ＧＦおよびグリッパ支持面１０１ＧＳが、グリッドキャリア２００の搬送および位置決めのためにグリッドキャリア２００を把持領域２０４Ｌおよび２０４Ｒで拘束することが可能になる。別の態様では、グリッパ１０１Ｇは、搬送および位置決めの間にグリッドキャリア２００を任意の適切な位置に拘束するように構成された任意の適切な駆動機構によって開閉され得る。
【００２３】
グリッドの取り扱いの前、後、および／または間にグリッドキャリア２００を検出するために、グリッドグリッパ１０１Ｇに隣接したエンドエフェクタ１０１にグリッドキャリア検出センサ２８０が機械的に取り付けられてもよい。一態様では、グリッドキャリア検出センサ２８０は、グリッドキャリアの有無を検出することができる任意の適切なセンサを含んでいてもよい。他の態様では、エンドエフェクタ１０１は、センサ２８０を有していなくてもよい。さらに他の態様では、１０１ＧＳに相対する１０１ＧＦの位置は、グリッドキャリア２００の有無を判定することが可能であってもよい。
【００２４】
ここで図１Ａ〜図１Ｄおよび図５を参照して、自動グリッドハンドリングシステム１００の例示的な動作を、開示された実施形態の態様に従って説明する。搬送モジュール１２５および装填モジュール１４０は、ＴＥＭ真空システムを使用して（または別の態様では、真空モジュール１７２を使用して）、ＴＥＭカラム２７５の圧力に実質的に等しい圧力まで吸引され得る。１つまたは複数のグリッドキャリア２００を保持するグリッドキャリアマガジン１０２／２３０は、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０内に挿入され得る（図５、ブロック５００）。たとえば、ドア１２０Ｄは開放されて、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０は、グリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓ上に運動学的に配置され、ドア１２０Ｄは閉じられて、グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０を密封または隔離し得る。グリッドキャリアマガジン装填ロックチャンバ１２０は、搬送モジュール１２５、装填モジュール１４０およびＴＥＭカラム２７５内の圧力と互換性のある、または実質的に等しい圧力に吸引され得る。グリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓは、矢印７０１の方向に移動して、ポート１２０Ｐを開き、所定のグリッドキャリアが取り上げ前位置に位置付けられ、グリッド位置決めユニット１０４の動作範囲内にあるように、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０を移動させ得る（図５、ブロック５１０）。グリッド位置決めユニット１０４は、エンドエフェクタを取り上げ位置１０１ＰＰに位置付けるためにＸ方向に移動し（図５、ブロック５２０）、グリッドキャリアマガジンシャトルは、矢印７０１の方向に取り上げ位置１２６ＰＰに移動し、エンドエフェクタグリッパ４００は、グリッドキャリアを拘束し、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０から（グリッドを保持する）グリッドキャリアを取り上げる（図５、ブロック５３０）。グリッド位置決めユニット１０４は、後退位置１０１Ｒに後退し、グリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓは、矢印７０１の方向にさらに移動して、グリッドキャリアマガジンを後退位置１２６Ｒに移動させる（図５、ブロック５４０）。グリッド位置決めユニット１０４は、（グリッドを保持する）グリッドキャリアを搬送インタフェース１２５Ｉを介してＴＥＭカラム２７５に位置付けるために、および従来の多軸位置決めステージ１５０と組み合わせて、エンドエフェクタ１０１に保持されている間に検査または撮像するために、Ｘ方向に移動し得る（図５、ブロック５５０）。グリッド位置決めユニット１０４は、ＴＥＭから後退位置１０１Ｒに後退し得る。グリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓは、矢印７００の方向に配置前位置まで移動し、グリッド位置決めユニット１０４は、配置位置１０１ＰＰに移動し、グリッドキャリアマガジンシャトル１２６Ｓは、矢印７０１の方向に配置位置１２６ＰＰに移動し、グリッパは、グリッドホルダを解放してグリッドキャリアマガジン１０２／２３０上にグリッドホルダを配置し、グリッド位置決めユニット１０４は、後退位置１０１Ｒに後退し、グリッド位置決めユニット１０４は、グリッドキャリア２００を、グリッドが取り出されたグリッドキャリアマガジン１０２／２３０内の位置に戻し得る（図５、ブロック５６０）。理解され得るように、一態様では、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０によって保持された（グリッドを保持する）追加のグリッドキャリアが、グリッドキャリアマガジン１０２／２３０が取り出しのために装填ロック１２０に戻される前に交換されてもよい（図５、ブロック５７０）。
【００２５】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、電子顕微鏡用の自動グリッドハンドリング装置が提供される。自動グリッドハンドリング装置は、電子顕微鏡の多軸位置決めステージポートに取り外し可能に連結するように構成されたフレームと、フレームに接続された搬送モジュールであって、搬送モジュールが、マルチステージシャトルを含み、マルチステージシャトルが、単一の動作の自由度を有する第１のシャトルステージと、第１のシャトルステージとは独立した単一の動作の自由度を有する第２のシャトルステージとを有する、搬送モジュールと、第１のシャトルステージおよび第２のシャトルステージのうちの少なくとも１つに接続されたエンドエフェクタであって、エンドエフェクタが、グリッドキャリアを保持し、グリッドを保持するグリッドキャリアを、搬送インタフェースおよび多軸位置決めステージポートを通して、電子顕微鏡へとおよび電子顕微鏡から搬送するように構成され、エンドエフェクタが、第１および第２のシャトルステージの動作の自由度と電子顕微鏡の内部の多軸位置決めステージとの組み合わせによって画定された動作範囲を有し、動作範囲は、エンドエフェクタが電子顕微鏡の検査ステージを部分的に画定するように、グリッドを保持するグリッドキャリアを検査位置に位置付けるために、電子顕微鏡の外部のグリッド保持位置から電子顕微鏡の内部の検査位置まで伸長する、エンドエフェクタと、フレームに接続され、搬送モジュールに連通可能に接続された自動装填モジュールであって、自動装填モジュールが、装填ポートモジュールを含み、装填ポートモジュールを通ってグリッドが自動装填モジュールおよび搬送モジュールに装填される、自動装填モジュールとを含む。
【００２６】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、第１および第２のシャトルステージの各々の単一の移動の自由度が、共通の方向を共有する。
【００２７】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、第１のシャトルステージの単一の移動の自由度および第２のシャトルステージの単一の移動の自由度が、共通の方向に沿った全体移動および精密移動のために構成される。
【００２８】
開示された実施形態の一つまたは複数の態様によると、自動グリッドハンドリング装置は、マルチステージシャトルとは分離していて別個であるキャリアマガジンシャトルを含み、キャリアマガジンシャトルが、グリッドを保持するグリッドキャリアを自動グリッドハンドリング装置の装填モジュールとマルチステージシャトルとの間で搬送するように構成されている。
【００２９】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、キャリアマガジンシャトルが、１つまたは複数のグリッドキャリアを保持するように構成されたグリッドキャリアマガジンを搬送するように構成され、グリッドキャリアが、グリッドを保持するように構成されている。
【００３０】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、マルチステージシャトルが、真空環境下で動作するように構成されている。
【００３１】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、マルチステージシャトルの一部が、大気環境下で動作するように構成されている。
【００３２】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、マルチステージシャトルの動作分解能が０．５ミクロンである。
【００３３】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、エンドエフェクタが、グリッドの有無を判定するように構成された一体型センサを含む。
【００３４】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、グリッドが、試料グリッドを備える。
【００３５】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、グリッドキャリアが、複数のグリッドタイプを支持するように構成されている。
【００３６】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、グリッドキャリアが、複数のグリッドタイプを支持するように構成されている。
【００３７】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、グリッドキャリアが、グリッドを所定の向きに整列させて拘束するように構成されている。
【００３８】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、グリッドキャリアマガジンが、グリッドキャリアマガジン棚上でグリッドキャリアを整列させて拘束するように構成されている。
【００３９】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、フレーム、搬送モジュールおよび自動装填モジュールは、多軸位置決めステージによって搬送モジュールが駆動されるときに、Ｙ、Ｚおよびθ軸方向に移動するように構成されている。
【００４０】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、フレーム、搬送モジュールおよび自動装填モジュールは、多軸位置決めステージによって搬送モジュールが駆動されるときに、Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ軸方向に移動するように構成されている。
【００４１】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、エンドエフェクタが、グリッドを直接保持し、搬送インタフェースを介して電子顕微鏡へとおよび電子顕微鏡からグリッドを搬送するように構成されている。
【００４２】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、グリッドキャリアマガジンが、１つまたは複数のグリッドを直接保持するように構成されている。
【００４３】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、電子顕微鏡用の自動グリッドハンドリング装置が提供される。自動グリッドハンドリング装置は、電子顕微鏡の多軸位置決めステージポートに取り外し可能に連結するように構成されたフレームと、フレームに接続された搬送モジュールであって、搬送モジュールが、電子顕微鏡の内部の多軸位置決めステージと組み合わせて、グリッドを保持するグリッドキャリアを搬送するように構成され、搬送モジュールが、回転軸受およびシールを有し、多軸位置決めステージによって駆動されるとθ軸方向に移動するように構成されている、搬送モジュールと、搬送モジュールに接続されたエンドエフェクタであって、エンドエフェクタが、グリッドキャリアを保持し、多軸位置決めステージポートに連通可能に接続された搬送インタフェースを通して電子顕微鏡へとおよび電子顕微鏡からグリッドキャリアを搬送するように構成され、エンドエフェクタが、電子顕微鏡の検査または撮像ステージを部分的に画定する、エンドエフェクタと、フレームに接続され、搬送モジュールに連通可能に接続された自動装填モジュールであって、自動装填モジュールが、装填ポートモジュールを含み、装填ポートモジュールを通ってグリッドが自動装填モジュールおよび搬送モジュールへと装填される、自動装填モジュールとを含む。
【００４４】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、θ軸方向の範囲が、＋／−７５°である。
【００４５】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、フレームが、留め具を用いて電子顕微鏡に留められ、フレームおよび自動装填モジュールは、多軸位置決めステージによって搬送モジュールが駆動されるときに、θ軸方向に移動しないように構成されている。
【００４６】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、留め具は、多軸位置決めステージによって搬送モジュールが駆動されるときに、フレームおよび自動装填モジュールのθ軸方向の移動を防止し、フレーム、搬送モジュールおよび自動装填モジュールのＸ、Ｙ、およびＺ軸方向の移動を可能にするように構成されている。
【００４７】
開示された実施形態の１つまたは複数の態様によると、搬送モジュールが、マルチステージシャトルを含み、マルチステージシャトルが、単一の動作の自由度を有する第１のシャトルステージと、第１のシャトルステージとは独立した単一の動作の自由度を有する第２のシャトルステージとを有し、第１のシャトルステージの単一の動作の自由度および第２のシャトルステージの単一の動作の自由度がそれぞれ、共通の方向に沿った全体移動および精密移動のために構成されている。
【００４８】
以上の説明は、開示された実施形態の態様を例示するに過ぎないことが理解されるべきである。開示された実施形態の態様から逸脱することなく、当業者によって様々な代替および修正が考案され得る。したがって、開示された実施形態の態様は、添付の特許請求の範囲内にあるそのような代替、修正および変形のすべてを包含することが意図される。さらに、異なる特徴が、互いに異なる従属請求項または独立請求項に記載されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではなく、そのような組合せは、本発明の態様の範囲内にある。
【図１Ａ】
2020520080.tif 000003
【図１Ｂ】
2020520080.tif 000004
【図１Ｃ】
2020520080.tif 000005
【図１Ｄ】
2020520080.tif 000006
【図２Ａ】
2020520080.tif 000007
【図２Ｂ】
2020520080.tif 000008
【図２Ｃ−Ｄ】
2020520080.tif 000009
【図２Ｅ−Ｆ】
2020520080.tif 000010
【図３Ａ】
2020520080.tif 000011
【図３Ｂ】
2020520080.tif 000012
【図４Ａ】
2020520080.tif 000013
【図４Ｂ−Ｃ】
2020520080.tif 000014
【図５】
2020520080.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月9日(2020.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2020520080.tif 000016
【図１Ｂ】
2020520080.tif 000017
【図１Ｃ】
2020520080.tif 000018
【図１Ｄ】
2020520080.tif 000019
【図２Ａ】
2020520080.tif 000020
【図２Ｂ】
2020520080.tif 000021
【図２Ｃ】
2020520080.tif 000022
【図２Ｄ】
2020520080.tif 000023
【図２Ｅ】
2020520080.tif 000024
【図２Ｆ】
2020520080.tif 000025
【図３Ａ】
2020520080.tif 000026
【図３Ｂ】
2020520080.tif 000027
【図４Ａ】
2020520080.tif 000028
【図４Ｂ】
2020520080.tif 000029
【図４Ｃ】
2020520080.tif 000030
【図５】
2020520080.tif 000031
【国際調査報告】
2020520080.tif 000032