JP5963955B2 - ミクロンまたはナノスケールでの機械的試験用環境コンディショニングアセンブリ - Google Patents
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Description
Z変位=ΔT×長さ×熱膨張係数
ジャケット支持部(材料:アンバー)=1/2ΔT×25mm×1.2ppm/℃=15nm/℃
インターフェース部材(材料:銅)=ΔT×-1mm×17ppm/℃=-17nm/℃
ステージ支持部(材料:石英)=1/2ΔT×9.4mm×0.5ppm/℃=2.4nm/℃
を含み、前記膨張・縮小リンケージの前記第二の部分は、前記ステージインターフェースにて前記ボトムジャケットと結合される一つ以上のステージ支持部であって、前記一つ以上のステージ支持部は前記試料ステージと結合される、ステージ支持部と、前記支持インターフェースにて前記ボトムジャケットと結合される、一つ以上のジャケット支持部、とを含む、ことを含むことができ、または、これを任意で含むものとして、任意で実施形態1乃至18の一つまたは任意の組み合わせの内容と組み合わせることができる。
加熱または冷却の間、前記包囲筐体と前記試料ステージと組み合わされた膨張・縮小リンケージの膨張および縮小により、前記温度変化に際し試料高さおよびステージ面高さが実質的に変わらないように維持し、試験機器アクセスポートを通し、プローブを用いて前記試料に接触し、前記試験機器アクセスポートは前記包囲筐体を通って前記環境キャビティ内へと延伸しており、前記試験機器アクセスポートのアクセスポート周囲は、前記試験機器アクセスポート内に配置された試験機器の周辺に延伸し、その間に動作用の溝がある、ことを含むことを特徴とする、方法を含むことができ、または、これを任意で含むものとして、任意で実施形態1乃至25の一つまたは任意の組み合わせの内容と組み合わせることができる。
測定された電気的特徴に従って、前記機器アクセスポートを通る前記プローブを用い、前記環境キャビティ内の加熱または冷却された試料に対し電気的に試験を行うこと含む、ことを含むことができ、または、これを任意で含むものとして、任意で実施形態1乃至43の一つまたは任意の組み合わせの内容と組み合わせることができる。
Claims (17)
- 機械的試験に使用する環境コンディショニングアセンブリであって、
環境キャビティを含む包囲筐体であって、前記包囲筐体は、前記包囲筐体を通り前記環境キャビティ内へと延在する試験機器アクセスポートを含み、前記試験機器アクセスポートの内面が、前記試験機器アクセスポート内に配置可能な試験機器を包囲するように延在し、前記試験機器アクセスポートの前記内面と前記試験機器との間には隙間があり、該隙間は、前記試験機器を前記試験機器アクセスポートの前記内面から離間させると共に、前記試験機器アクセスポート内を前記試験機器が通過するように構成されている、包囲筐体と、
前記環境キャビティ内の試料ステージであって、試料をその上に支持するよう構成されたステージ面を含み、前記包囲筐体の前記環境キャビティが前記試料ステージを取り囲んでおり、前記試験機器アクセスポートは、前記試験機器が前記試験機器アクセスポートの前記内面から離間されながら前記試料に到達するのを可能にするよう構成されている、試料ステージと、
前記包囲筐体内の前記ステージ面上の前記試料を加熱または冷却するよう構成された、試料加熱または冷却システムと、
膨張・縮小リンケージであって、
支持インターフェースと、前記支持インターフェースから窪んでいるステージインターフェースとを有するインターフェース部材と、
前記ステージインターフェースにて前記インターフェース部材と結合された一つ以上のステージ支持部であって、前記一つ以上のステージ支持部が前記試料ステージと結合されている、一つ以上のステージ支持部と、
前記支持インターフェースにて前記インターフェース部材と結合された一つ以上のインターフェース支持部と、
を含む膨張・縮小リンケージと、
を含み、
試料が定常状態温度で加熱または冷却される構成において、前記膨張・縮小リンケージは、定常状態温度の上下への温度変動に応じて膨張または縮小し、前記膨張・縮小リンケージの膨張および縮小により、前記ステージ面のステージ面高さが、実質的に変わらないよう維持される、ことを特徴とする環境コンディショニングアセンブリ。 - 前記包囲筐体は、機器アセンブリの機器チャンバ内に配置されるように構成されており、前記機器チャンバの容積は、前記環境キャビティの容積よりも大きい、ことを特徴とする請求項1に記載の環境コンディショニングアセンブリ。
- 前記包囲筐体は、ボトムジャケットと結合されたトップジャケットを含み、前記試料加熱または冷却システムは、前記トップジャケット内のトップヒーターと、前記試料ステージ内の試料ヒーターとを含み、前記試料ステージは、前記トップジャケットと前記ボトムジャケットとの間に配置され、前記トップジャケットおよび前記ボトムジャケットは、前記試料ヒーターと前記トップヒーターとの間に試料を挟持するよう構成される、ことを特徴とする請求項1に記載の環境コンディショニングアセンブリ。
- 前記一つ以上のステージ支持部および前記一つ以上のインターフェース支持部は、前記温度変動の際に第一の方向に膨張または縮小し、
前記支持インターフェースと前記ステージインターフェースの間の前記インターフェース部材は、前記温度変動の際に、前記第一の方向とは反対の第二の方向に膨張および縮小し、前記インターフェース部材の前記第二の方向への前記膨張または縮小は、前記一つ以上のステージ支持部および前記一つ以上のインターフェース支持部の前記第一の方向への前記膨張または縮小と一致する、ことを特徴とする請求項1に記載の環境コンディショニングアセンブリ。 - 前記試料ステージは、
前記ステージ面とその反対側のステージ面との間の第一の厚みと、
前記反対側のステージ面から前記ステージ面へと延在する複数のピン凹部であって、凹谷部が前記複数のピン凹部のそれぞれの中に配置され、前記凹谷部は前記ステージ面に直接隣接している、複数のピン凹部と、
を含み、
前記一つ以上のステージ支持部は、複数の支持ピンであって、支持ピン端が前記複数のピン凹部に受容され、前記ステージ面に隣接する前記凹谷部と係合する複数の支持ピンを含み、前記ステージ面と前記凹谷部との間の第二の厚みは、前記第一の厚みより小さい、ことを特徴とする請求項1に記載の環境コンディショニングアセンブリ。 - 前記試料加熱または冷却システムは、前記試料ステージ内に試料ヒーターを含む、ことを特徴とする請求項1に記載の環境コンディショニングアセンブリ。
- 環境コンディショニングアセンブリを使用する方法であって、
包囲筐体の環境キャビティ内の試料ステージの試料表面上に試料を配置することであって、前記包囲筐体の前記環境キャビティが前記試料ステージおよび前記試料を取り囲む、ことと、
試料加熱または冷却システムを用い、前記環境キャビティ内において前記試料を定常状態温度で加熱または冷却することであって、前記定常状態温度での加熱または冷却は、前記定常状態温度の上下への温度変化を含む、ことと、
前記加熱または冷却の間、前記包囲筐体と前記試料ステージとの間に結合された膨張・縮小リンケージの膨張および縮小により、前記温度変化に際し試料高さおよびステージ面高さが実質的に変わらないように維持することと、
試験機器アクセスポートを通し、プローブを用いて前記試料に接触することであって、前記試験機器アクセスポートは前記包囲筐体を通って前記環境キャビティ内へと延在し、前記試験機器アクセスポートの内面が、前記試験機器アクセスポート内に配置される試験機器を包囲するように延在し、前記試験機器アクセスポートの前記内面と前記試験機器との間には隙間が設けられ、該隙間は、前記試験機器を前記試験機器アクセスポートの前記内面から離間させると共に、前記試験機器アクセスポート内を前記試験機器が通過するのを可能にする、ことと、
を含み、
前記膨張・縮小リンケージは、
支持インターフェースと、前記支持インターフェースから窪んでいるステージインターフェースとを有するインターフェース部材と、
前記ステージインターフェースにて前記インターフェース部材と結合された一つ以上のステージ支持部であって、前記一つ以上のステージ支持部が前記試料ステージと結合されている、一つ以上のステージ支持部と、
前記支持インターフェースにて前記インターフェース部材と結合された一つ以上のインターフェース支持部と、
を含む、ことを特徴とする方法。 - 前記包囲筐体のトップジャケットおよびボトムジャケットの間に前記試料を挟持することを含む、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記試料を挟持することは、前記試料の第一の表面に対し前記試料ステージを係合させ、前記試料の第二の表面に、前記トップジャケットと結合されたトップヒーターを係合させることを含み、
前記試料を加熱することは、前記試料ステージ内に設けられた試料ヒーターと、前記トップヒーターとを用いて、前記試料の前記第一の表面および前記第二の表面の両方において、加熱することを含む、ことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記試料の加熱の間、前記試料高さおよび前記ステージ面高さが実質的に変わらないように維持することは、前記膨張・縮小リンケージの前記一つ以上のステージ支持部および前記一つ以上のインターフェース支持部を第一の方向に膨張させ、前記膨張・縮小リンケージの、前記支持インターフェースと前記ステージインターフェースとの間の前記インターフェース部材を、前記第一の方向とは反対の第二の方向に膨張させることを含む、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記試料の冷却の間、前記試料高さおよび前記ステージ面高さが実質的に変わらないように維持することは、前記膨張・縮小リンケージの前記一つ以上のステージ支持部および前記一つ以上のインターフェース支持部を第一の方向に縮小させ、前記膨張・縮小リンケージの、前記支持インターフェースと前記ステージインターフェースとの間の前記インターフェース部材を、前記第一の方向とは反対の第二の方向に縮小させることを含む、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記試験機器アクセスポート内を通る前記プローブを加熱または冷却することを含み、前記プローブを加熱または冷却することは、前記環境キャビティ内での前記加熱または冷却により、プローブシャフトの一端および前記一端と結合されたプローブ先端のうち一つ以上を、前記試料の前記定常状態温度と実質的に同じ温度に加熱又は冷却することを含み、
前記プローブ先端と前記プローブシャフトの反対側の一端との間の熱伝達を制限することをさらに含む、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記環境キャビティ内の前記試料の周辺および前記試料に局所化された環境を調節することを含み、前記環境キャビティは第一の容積を有し、第二の容積を有する機器キャビティがその内部に前記包囲筐体を収容し、前記第二の容積は前記第一の容積よりも大きい、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記試験機器アクセスポートに隣接する環境コンディショニング排出口にて、前記環境キャビティから、加熱または冷却された流体を抜き取ることと、
前記環境コンディショニング排出口により前記加熱または冷却された流体を抜き取ることにより、プローブトランスデューサを前記加熱または冷却された流体から分離することと、
を含む、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。 - プローブ先端および前記試料ステージに電気的バイアスを印加することと、
測定された電気的特性に従って、前記機器アクセスポートを通る前記プローブを用い、前記環境キャビティ内の前記加熱または冷却された試料に対し電気的に試験を行うことと、
を含む、ことを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記包囲筐体は、前記環境キャビティ内へと延在する環境コンディショニング用流体導入口を含み、また前記包囲筐体は、前記環境キャビティから外部へと延在する環境コンディショニング用流体排出口を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の環境コンディショニングアセンブリ。
- 前記環境コンディショニング用流体排出口は、前記試験機器アクセスポートの近辺に真空ポートを含み、前記真空ポートは、加熱された環境コンディショニング用流体が前記試験機器アクセスポートから退出する際、又はその前に、前記環境コンディショニング用流体を抜き取る、ことを特徴とする請求項16に記載の環境コンディショニングアセンブリ。
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