CN105651696B - 检测仪器及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种检测仪器及其检测方法，适于检测样本。检测仪器包括真空腔体、电子扫描模块、光学显微镜模块以及传动模块。真空腔体具有容置空间。样本配置于容置空间中。电子扫描模块具有电子扫描轴。光学显微镜模块包括第一物镜。电子扫描模块与光学显微镜模块配置于真空腔体上相对于样本的同一侧。传动模块用于传送样本。于第一光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于第一物镜的光轴上的位置。于电子观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置，并通过承载力使样本位置固定。

Description

检测仪器及其检测方法

技术领域

本发明是有关于一种检测仪器及其检测方法。

背景技术

一般而言，观察样本最常用的工具为光学显微镜(Optical Microscopes, OM)。然而，光学显微镜受限于光波长绕射的限制，解析度只能到10^-6m左右。为了观察样本更细部结构(例如细胞的超显微结构)，近数十年来开始有了电子显微镜(Electron Microscopes,EM)的发展。

由于电子具备的波长比光子的波长小很多，因此它的解析度可以达到10^-10m左右。虽然电子显微镜的解析度远大于光学显微镜，但电子显微镜只能看物理表面信息，而无法呈现样本的彩色影像信息，也无法得到样本化性功能的检测(例如萤光反应)。另外，电子显微镜因其具有较高倍率，经常造成使用者操作时不易寻找样本的观察位置。相较而言，光学显微镜可以呈现出样本的颜色与其结构信息。在生物学的研究方面，光学显微镜更提供许多关于细胞的动态变化方面的重要信息。

目前而言，光学显微镜与电子显微镜分属两个分离的检测平台，其因各自的优缺点，而适于进行不同类型的观察。举例而言，光学显微镜适合低倍预览 (pre-view)以及进行标定样本的萤光观察，而电子显微镜适合以高倍率观察物理表面信息。在样本的实际检测上，必须根据样本的物理化学性质或者不同的检测需求，而将样本置于光学显微镜与电子显微镜两个检测平台上切换地对其进行检测，甚至是多次或重复检测，造成测量效率低落。

发明内容

本发明提供一种检测仪器，其在同一平台上具有低倍率预览以及高倍率解析的功能，具有良好的测量效率。

本发明提供一种检测方法，其可以在同一平台上实现低倍率预览以及高倍率解析，提升测量效率。

本发明的检测仪器适于检测样本。检测仪器包括真空腔体、电子扫描模块、光学显微镜模块以及传动模块。真空腔体具有容置空间。样本配置于容置空间中。电子扫描模块具有电子扫描轴。光学显微镜模块包括第一物镜。电子扫描模块与光学显微镜模块配置于真空腔体上相对于样本的同一侧。传动模块配置于容置空间中，用于传送样本。检测仪器具有第一光学观测模式与电子观测模式。于第一光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于第一物镜的光轴上的位置。于电子观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置，并通过承载力使样本位置固定。

在本发明的一实施例中，上述的传动模块包括第一马达、承载部以及传送轨。承载部用于承载样本。传送轨具有至少一传送轴以及至少一挡块。各挡块配置于一传送轴对应于电子扫描轴的位置上。第一马达以第一定位模式驱动承载部沿着传送轨传送样本。当检测仪器于电子观测模式时，第一马达驱动承载部传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置。当样本位于电子扫描轴上的位置时，第一马达输出承载力使承载部抵靠至少一挡块，使样本位置固定。

在本发明的一实施例中，上述的传动模块还包括载台以及第二马达。载台用于承载样本，而承载部承载载台。当第一马达输出承载力使承载部抵靠至少一挡块，使样本位置固定时，第二马达以第二定位模式驱动载台根据校正值移动，使样本定位于电子扫描轴上的位置。

在本发明的一实施例中，上述的第一马达以第一定位模式驱动以传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置具有第一定位精准度。根据第二马达以第二定位模式驱动以使样本根据校正值定位于电子扫描轴上的位置具有第二定位精准度。第二定位精准度大于第一定位精准度。

在本发明的一实施例中，上述的第二马达为压电(Piezoelectric,PZT) 马达或是音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)。

在本发明的一实施例中，上述的第一马达为伺服马达(Servomotor)。

在本发明的一实施例中，上述的传送轴为多个传送轴，挡块为多个挡块。

在本发明的一实施例中，上述的光学显微镜模块还包括第二物镜。检测仪器更具有第二光学观测模式。于第二光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于第二物镜的光轴上的位置。

在本发明的一实施例中，上述的第二物镜的倍率大于或等于第一物镜的倍率。

在本发明的一实施例中，上述的光学显微镜模块还包括至少一物镜。检测仪器还具有至少一光学观测模式。各光学观测模式对应于物镜。于各光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于物镜的光轴上的位置。

在本发明的一实施例中，上述的样本根据入射光产生样本激发光。光学显微镜模块根据接收样本激发光检测样本。

在本发明的一实施例中，上述的光学显微镜模块还包括滤光模块，用于滤除入射光的波段的一部分或样本激发光的波段的一部分。

在本发明的一实施例中，上述的光学显微镜模块还包括电荷耦合元件 (Charge-coupled Device)或互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)感光元件。

在本发明的一实施例中，上述的电子扫描模块为扫描式电子显微镜 (Scanningelectron microscope,SEM)。

本发明的检测方法适于检测样本。检测方法包括将样本配置于真空腔体的容置空间中。将电子扫描模块以及光学显微镜模块配置于真空腔体上相对于样本的同一侧。于第一光学观测模式时，传送样本，使样本位于光学显微镜模块的第一物镜的光轴上的位置。于电子观测模式时，传送样本，使样本位于电子扫描模块的电子扫描轴上的位置，并通过承载力使样本位置固定。

在本发明的一实施例中，上述的检测方法中，传动模块配置于容置空间中。传动模块用于传送样本。传动模块的承载部用于承载样本，并传送样本。检测方法还包括以第一定位模式驱动承载部沿着传送轨传送样本。传送轨具有至少一传送轴以及至少一挡块。各挡块配置于一传送轴对应于电子扫描轴的位置上。于电子观测模式时，驱动承载部传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置。当样本位于电子扫描轴上的位置时，输出承载力使承载部抵靠至少一挡块，以使样本位置固定。

在本发明的一实施例中，上述的传动模块的第一马达以第一定位模式驱动承载部沿着传送轨传送样本。第一马达为伺服马达。

在本发明的一实施例中，上述输出承载力使承载部抵靠至少一挡块，使样本位置固定的步骤中，还包括根据校正值，以第二定位模式驱动载台移动，使样本定位于电子扫描轴上的位置。载台承载样本，而承载部承载载台。

在本发明的一实施例中，上述以第一定位模式驱动以传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置具有第一定位精准度。根据第二定位模式驱动以使样本根据校正值定位于电子扫描轴上的位置具有第二定位精准度。第二定位精准度大于第一定位精准度。

在本发明的一实施例中，上述的传动模块的第二马达根据校正值，以第二定位模式驱动载台移动，使样本定位于电子扫描轴上的位置。第二马达为压电马达或是音圈马达。

在本发明的一实施例中，上述的检测方法还包括于第二光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于光学显微镜模块的第二物镜的光轴上的位置。

在本发明的一实施例中，上述的检测方法，其中于至少一光学观测模式中，各光学观测模式对应于光学显微镜模块的至少一物镜之中的物镜。检测方法还包括于各光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于光学显微镜模块的物镜的光轴上的位置。

在本发明的一实施例中，上述的检测方法还包括使样本根据入射光产生样本激发光。根据接收样本激发光检测样本。

在本发明的一实施例中，上述的检测方法，其中使样本根据入射光产生样本激发光的步骤中，还包括透过滤光模块滤除入射光的波段的一部分或样本激发光的波段的一部分。

基于上述，本发明实施例的检测仪器于第一光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于第一物镜的光轴上的位置。于电子观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置，并通过承载力使样本位置固定。因此检测仪器在同一平台上具有低倍率预览以及高倍率解析的功能，具有良好的测量效率。另外，本发明实施例的检测方法包括于第一光学观测模式时，传送样本，使样本位于光学显微镜模块的第一物镜的光轴上的位置。于电子观测模式时，传送样本，使样本位于电子扫描模块的电子扫描轴上的位置，并通过承载力使样本位置固定。因此检测方法可以在同一平台上实现低倍率预览以及高倍率解析，提升测量效率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的检测仪器的示意图。

图2A是一般定位系统的闭回路控制架构的概要方块图。

图2B是图2A的定位系统的伺服颤振(servo dither)示意图。

图2C是一比较实施例的传动模块的概要示意图。

图2D是图2C之实施例的传动模块以堆迭式架构来进行定位的概要方块图。

图2E是另一比较实施例的传动模块的概要示意图。

图3A是图1实施例的检测仪器于第一光学观测模式的示意图。

图3B是图1实施例的检测仪器于电子观测模式的示意图。

图3C至图3E是图1实施例的检测仪器计算校正值的示意图。

图4A是本发明另一实施例的检测仪器于第一光学观测模式的示意图。

图4B是图4A实施例的检测仪器于第二光学观测模式的示意图。

图4C是图4A实施例的检测仪器于电子观测模式的示意图。

图5是本发明一实施例的检测方法的步骤流程图。

其中附图标记为：

100、400：检测仪器 110、410：真空腔体

120、420：电子扫描模块 122、422：电磁透镜组

124、424：电子显微镜模块 126、426：接收器

128、428：抽气泵 130、430：光学显微镜模块

132、432：第一物镜 434：第二物镜

135、435：管镜 136、436：聚焦透镜

137、437、439_2：分光镜 138、438：感光元件

439：滤光模块 439_1：滤光片

140、240、240a、440：传动模块 142、242、242a、442：承载部

144、244、244a、444：传送轨 145、445：传送轴

146、446：挡块 148、248、248a、448：载台

A1：光轴 AS：容置空间

Amp：放大电路单元 AP：定位点

AM：对准标记 B(s)：校正信号

C(s)：输出信号 CP：比较器电路单元

E(s)：补偿误差信号 EL、EL’、EL”：样本激发光

ESA：电子扫描轴 F：承载力

FEB：聚焦电子束 G(s)：系统电路单元

H(s)：校正电路单元 IL、IL’：入射光

M：马达电路单元 O：中心点

Pos：位置电路单元 Pos_c：位置指令

R(s)：输入信号 RU、RU1、RU2、RU3：解析度单元

S：样本 SP：设定点

SS：扫描信号 Torque：扭力电路单元

Torque_c：扭力指令 Vel：速度电路单元

Vel_c：速度指令 X：X轴

△X1、△X2：X轴偏移量 Y：Y轴

△Y1、△Y2：Y轴偏移量

S500、S510、S520、S530、S540、S542、S544、S550、S560、S570、S572：检测方法的步骤

具体实施方式

图1是本发明一实施例的检测仪器的示意图，请参考图1。在本实施例中，检测仪器100适于检测样本S。检测仪器100包括真空腔体110、电子扫描模块120、光学显微镜模块130以及传动模块140。真空腔体110具有容置空间 AS，而传动模块140以及样本S皆配置于容置空间AS中。在本实施例中， 电子扫描模块120与光学显微镜模块130配置于真空腔体110上相对于样本S 的同一侧。电子扫描模块120具有电子扫描轴ESA。当样本S位于电子扫描轴ESA上的位置时，电子扫描模块120可对位于电子扫描轴ESA上的样本S进行检测。此外，光学显微镜模块130包括第一物镜132，而第一物镜132具有光轴A1。当样本S位于第一物镜132的光轴A1上的位置时，光学显微镜模块130 可对位于第一物镜132的光轴A1上的样本S进行检测。

于一实施方式中， 电子扫描模块120可以例如是扫描式电子显微镜 (Scanningelectron microscope, SEM)。在其他实施例中， 电子扫描模块 120亦可以是穿透式电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)、能量过滤透过式电子显微镜(EnergyFiltered Transmission Electron Microscopy,EFTEM)或是扫描透射电子显微镜(Scanning Transmission Electron Microscopy,STEM)，本发明并不设限于此。另外在一实施例中，光学显微镜模块130可以例如是光学显微镜(Optical Microscopes,OM)或是其他具有光学检测功能的仪器或装置。检测仪器100可以例如是关联光学与电子显微镜(Correlative Light and Electron Microscope,CLEM)，或是其他结合光学与电子检测功能的仪器或装置，本发明亦不设限于此。

请继续参考图1，在本实施例中，传动模块140包括承载部142以及载台 148。载台148用于承载样本S，而承载部142承载载台148。于一实施方式中，承载部142透过承载载台148而同时承载样本S。在一实施例中，传动模块140 还包括第一马达(未绘示)、第二马达(未绘示)以及传送轨144。第一马达用于驱动承载部142沿着传送轨144移动，并传送样本S，而第二马达用于驱动载台148于承载部142上移动。于一实施方式中，通过第一马达驱动承载部 142沿着传送轨144移动，以及第二马达驱动载台148于承载部142上移动，样本S可被移动至例如是电子扫描轴ESA上的位置或是第一物镜132的光轴 A1上的位置。另外，承载部142亦可被移动至传送轨144上的任意位置，而载台148可移动于承载部142上方的任意位置。对此，样本S也可对应于承载部142于传送轨144上的移动，以及对应于载台148于承载部142上的移动，而移动至其他的位置。

在一实施例中，传送轨144具有传送轴145以及挡块146。挡块146配置于传送轴145对应于电子扫描轴ESA的位置上。于一实施方式中，本实施例的挡块146限制承载部142于传送轨144上的部分区段移动。当承载部142 移动至其与挡块146相接触的传送轨144上的位置时，承载部142所承载的样本S位于电子扫描轴ESA上的位置。在一些实施例中，传送轨144亦可以具有多个传送轴145以及多个挡块146。各挡块146配置于一传送轴145对应于电子扫描轴ESA的位置上。传送轴145的数量可以依据承载部142承载样本S 的稳定性的需求，或者其他的设计需求而调整，本发明并不设限于此。

图2A是一般定位系统的闭回路控制架构的概要方块图，请参考图1以及图2A。在一实施例中，第一马达以第一定位模式驱动承载部142沿着传送轨 144传送样本S，而第二马达以第二定位模式驱动载台148移动。于一实施方式中，第一定位模式可以例如是以闭回路控制架构来控制承载部142于传送轨 144上的位置，而第二定位模式亦可以例如是以闭回路控制架构来控制载台 148的位置。一般而言，闭回路控制为高精度定位控制系统。在闭回路控制架构的概要方块图中，校正电路单元H(s)根据输出信号C(s)产生校正信号B(s)。比较器电路单元CP通过接收输入信号R(s)以及校正信号B(s)而输出补偿误差信号E(s)至系统电路单元G(s)，并由系统电路单元G(s)再输出对应调整的输出信号C(s)。因此，闭回路控制架构具有自我修正误差的功能。在本发明其他实施例中，第一定位模式以及第二定位模式亦可以具备其他类型的控制架构。此外，传动模块亦可以配合第一定位模式以及第二定位模式的控制架构，而具有其他的马达构件，或是其他与控制架构相关的构件，本发明并不设限于此。

图2B是图2A的定位系统的伺服颤振(servo dither)示意图，请参考图 2A以及图2B。一般而言，以闭回路控制的定位控制系统具有预期定位的设定点SP，使预定位物体或预定位物体的部分区域精准地定位在设定点SP上。然而，定位控制系统具有自身存在的非线性因素，例如是定位过程中螺杆、线轨的摩擦，或是其他构件彼此之间的摩擦、震动。此外，定位控制系统亦可能在操作过程中接收到来自其操作环境的干扰，例如是地震，或是其他不预期因素造成的细微位移。因此，在微观下，定位控制系统无法维持预定位物体精准地定位在设定点SP上。一般而言，由于闭回路控制架构具有自我修正误差的功能，因此定位控制系统是一个动态系统。也就是说，定位控制系统在一个解析度单元RU的范围内来回不断修正。平均而言，定位控制系统实际的定位位置是在设定点SP的前后各二分之一个解析度单元RU的范围内来回不断修正，而形成细微的伺服颤振(servo dither)。再者，定位控制系统的解析度单元RU 的大小，可影响检测仪器的成像品质。以图1实施例的检测仪器100为例，其传动模块140所采用的定位控制系统的解析度单元的大小，会影响例如是光学显微镜模块130或是电子扫描模块120的成像品质。

图2C是一比较实施例的传动模块的概要示意图，请参考图2C。在本实施例中，传动模块240类似于图1的本发明的一实施例的传动模块140。传动模块240包括承载部242、传送轨244以及载台248。承载部242承载载台248，而载台2 48用于承载样本(未绘示)。于一实施方式中，传动模块240的第一马达(未绘示)驱动承载部242沿着传送轨244移动，并传送样本，而传动模块240的第二马达(未绘示)驱动载台248于承载部242上移动。在本实施例中，于一般的操作情况下，第一马达驱动承载部242移动而传送样本的距离，大于第二马达驱动载台248于承载部242上移动的距离。另外，于一实施例中，第一马达采用一般精度的马达，例如是伺服马达(Servomotor)，而第二马达采用较高精度的马达，例如是压电(Piezoelectric,PZT)马达或是音圈马达 (Voice Coil Motor,VCM)。除此之外，在其他一些实施例中，第一马达与第二马达亦可以采用其他类型的马达。

图2D是图2C的实施例的传动模块以堆迭式架构来进行定位的概要方块图，请继续参考图2C以及对应参考图2D。在本实施例中，传动模块240透过闭回路控制架构可持续修正误差，并输出例如是对应于误差而调整的输出信号 C(s)至堆迭式架构，来操作第一马达或第二马达进行定位。于一实施方式中，堆迭式架构包括位置电路单元Pos、速度电路单元Vel、扭力电路单元Torque、放大电路单元Amp以及马达电路单元M。在本实施例中，输出信号C(s)包括位置指令Pos_c、速度指令Vel_c以及扭力指令Torque_c的至少其中之一。位置电路单元Pos根据位置指令Pos_c输出信号至速度电路单元Vel。速度电路单元Vel根据速度指令Vel_c或位置电路单元Pos输出的信号而输出信号至扭力电路单元Torque。扭力电路单元Torque根据扭力指令Torque_c或速度电路单元Vel输出的信号而输出信号至放大电路单元Amp。放大电路单元Amp根据扭力电路单元Torque输出的信号而输出信号至马达电路单元M。于一实施方式中，马达电路单元M根据来自放大电路单元Amp输出的信号而操作第一马达或第二马达进行定位。举例而言，扭力指令Torque_c无须输入至位置电路单元Pos或速度电路单元Vel。扭力指令Torque_c直接输入至扭力电路单元 Torque，进而使马达电路单元M操作第一马达或第二马达进行定位。

在本实施例中，传动模块240的第一马达的定位控制系统具有解析度单元 RU1，而传动模块240的第二马达的定位控制系统具有解析度单元RU2。于一实施方式中，第二马达的精度大于第一马达的精度，因此解析度单元RU1大于解析度单元RU2。也就是说，第二马达无法通过持续地修正误差而补偿第一马达运作时产生的误差。再者，第二马达的绝对精度(accuracy)与重复精度 (precision)被第一马达所局限。

图2E是另一比较实施例的传动模块的概要示意图，请参考图2E。在本实施例中传动模块240a类似于图2C的实施例之传动模块240。传动模块240a 的构件与功能可参考传动模块240的相关叙述，在此便不再赘述。传动模块 240a与传动模块240的差异在于，传动模块240a的第一马达(未绘示)与第二马达(未绘示)具有相同的精度。也就是说，传动模块240a的第一马达与第二马达具有共同解析度单元RU3。因此第一马达与第二马达二者的其中之一者的精度(例如是绝对精度与重复精度)不会被另一者的精度所局限。此外，在本实施例中，解析度单元RU3和解析度单元RU2相同，而传动模块240a的第一马达与第二马达例如是共同地采用压电马达、音圈马达或是其他类型的马达。

于一实施方式中，传动模块240a的第一马达与第二马达具有共同解析度单元RU3，而解析度单元RU3小于图2C实施例传动模块240的第一马达的解析度单元RU1。也就是说，传动模块240a的第一马达与第二马达的精度皆大于传动模块240的第一马达的精度。因此，传动模块240a的第一马达与第二马达采用较高精度的马达，而使得传动模块240a的成本较高。

图3A是图1实施例的检测仪器于第一光学观测模式的示意图，请参考图 3A并且继续参考图1。在本实施例中，传动模块140的定位方式类似于图2C 传动模块240的定位方式。传动模块140透过闭回路控制架构可持续修正误差，并输出例如是对应于误差而调整的输出信号至其堆迭式架构，来操作传动模块 140的第一马达或第二马达进行定位。另外，传动模块140的第一马达与第二马达分别类似于图2C传动模块240的第一马达与第二马达。也就是说，传动模块140的第一马达采用一般精度的马达，例如是伺服马达，而第二马达采用较高精度的马达，例如是压电马达或是音圈马达。在其他实施例中，第一马达与第二马达亦可以采用其他类型的马达，本发明并不设限于此。

在本实施例中，光学显微镜模块130还包括管镜135、聚焦透镜136、分光镜137以及感光元件138。于一实施方式中，检测仪器100具有第一光学观测模式与电子观测模式。于第一光学观测模式时，传动模块140通过第一马达的驱动而传送样本S，使样本S位于光学显微镜模块130的第一物镜132的光轴A1上的位置。另外，传动模块140亦可同时通过第一马达以及第二马达的驱动而传送样本S。于一实施方式中，当样本S位于光轴A1的位置时，样本S 上的个定位点AP亦位于光轴A1上的位置。接着，入射光IL射入光学显微镜模块130并由聚焦透镜136所聚焦。之后，入射光IL由分光镜137分光而进入第一物镜132，并与光轴A1重合。再来，样本S接收到通过自第一物镜132 的入射光IL，且样本S根据入射光IL产生样本激发光EL。样本激发光EL沿着和入射光IL相反的方向由第一物镜132射出，并且样本激发光EL从第一物镜132射出的光路径与光轴A1重合。接着，样本激发光EL通过管镜135而进入感光元件138。光学显微镜模块130的感光元件138根据接收样本激发光EL 而检测样本S。值得注意的是，在图3A中为了清楚绘示入射光IL与样本激发光EL的光路径，而将经分光镜137分光后的入射光IL、样本激发光EL以及光轴A1绘示成分离。然而，实质而言，经分光镜137分光后的入射光IL、样本激发光EL以及光轴A1是重合的。

于一实施方式中，光学显微镜模块130具有低倍预览(pre-view)的功能。当样本S上的定位点AP位于光轴A1上的位置时，使用者可以透过光学显微镜模块130的观察窗口(未绘示)观察定位点AP的特征或是定位点AP附近区域的特征。当样本S精准地定位在光轴A1上的位置时，使用者可以透过观察窗口观察定位点AP实质上落在画面的正中央。然而在一些实施例中，光学显微镜模块130亦可以依照不同的设定，而设定当样本S精准地定位在光轴A1上的位置时，定位点AP应落于画面上的位置，本发明并不以此设限。另外，在本实施例中，光学显微镜模块130的感光元件138例如是电荷耦合元件 (Charge-coupled Device)或互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)感光元件。然而在其他一些实施例中，感光元件138亦可以是其他类型的感光元件，本发明并不以此设限。

在本实施例中，传动模块140的第一马达以及第二马达的精度皆大于光学显微镜模块130的检测解析度。也就是说，第一马达以及第二马达的定位控制系统的解析度单元小于光学显微镜模块130的解析度单元。第一马达以及第二马达的定位控制系统，在其一个解析度单元的范围内来回不断修正而形成的伺服颤振落在光学显微镜模块130的一个解析度单元的范围内。因此，光学显微镜模块130不会因为上述的伺服颤振或其他细微的移动因素而影响其成像品质。

图3B是图1实施例的检测仪器于电子观测模式的示意图，请参考图3B。在本实施例中，电子扫描模块120还包括电磁透镜组122、电子显微镜模块124、接收器126以及抽气泵128。至少于电子观测模式的过程中，可持续启动抽气泵128，将电子显微镜模块124内部空间以及真空腔体110的容置空间AS的空气抽除，以保持电子显微镜模块124内部空间以及真空腔体110的容置空间 AS真空或接近于真空。于电子观测模式的过程时，传动模块140传送样本S，使样本S位于电子扫描轴ESA上的位置，并通过承载力F使样本S位置固定。于一实施方式中，传动模块140是通过第一马达驱动承载部142传送样本S，使样本S位于电子扫描轴ESA上的位置。当样本S位于电子扫描轴ESA上的位置时，第一马达可输出承载力F使承载部142抵靠挡块146，使样本S位置固定，譬如持续、陆续或断续输出承载力F。另外，在一些实施例中，传动模块 140亦可同时通过第一马达以及第二马达的驱动而传送样本S，本发明并不以此设限。

在本实施例中，当传动模块140的第一马达输出承载力F使承载部142 抵靠挡块146，使样本S位置固定时，传动模块140的第二马达以第二定位模式驱动载台148根据校正值移动，使样本S定位于电子扫描轴ESA上的位置。于一实施方式中，当样本S位于电子扫描轴ESA的位置时，样本S上的定位点 AP亦位于电子扫描轴ESA上的位置。接着，来自电子显微镜模块124的至少一聚焦电子束FEB经过电磁透镜组122的引导而在电子扫描轴ESA上聚焦于样本S表面。样本S接收到聚焦电子束FEB而产生扫描信号SS。扫描信号SS由样本S表面向外发散，而至少部分的扫描信号SS由接收器126所接收。电子扫描模块120根据接收器126接收扫描信号SS而检测样本S。

于一实施方式中，电子扫描模块120具有以高倍率观察样本S物理表面信息的功能。当样本S上的定位点AP位于电子扫描轴ESA上的位置时，使用者可以透过电子扫描模块120的显示器(未绘示)所显示的画面，观察定位点 AP的特征或是定位点AP附近区域的特征。当样本S精准地定位在电子扫描轴 ESA上的位置时，使用者可以透过电子扫描模块120的上述显示器观察定位点 AP实质上落在画面的正中央。然而，在一些实施例中，电子扫描模块120亦可以依照不同的设定，而设定当样本S精准地定位在电子扫描轴ESA上的位置时，定位点AP应落于画面上的位置，本发明并不以此设限。

在本实施例中，传动模块140第一马达以第一定位模式驱动以传送样本S，使样本S位于电子扫描轴ESA上的位置具有第一定位精准度。另外，根据传动模块140的第二马达以第二定位模式驱动以使样本S根据校正值定位于电子扫描轴ESA上的位置具有第二定位精准度。第一定位精准度即上述第一马达的精度，而第二定位精准度即上述第二马达的精度。于一实施方式中，传动模块 140的第二马达精度大于传动模块140的第一马达精度，且电子扫描模块120 的检测解析度落在传动模块140的第一马达精度以及第二马达精度之间。也就是说，电子扫描模块120的解析度单元落在上述第一马达以及上述第二马达二者的定位控制系统的解析度单元之间。在本实施例中，上述第二马达定位控制系统，在其一个解析度单元的范围内来回不断修正而形成的伺服颤振落在电子扫描模块120的一个解析度单元的范围内。然而，上述第一马达定位控制系统，在其一个解析度单元的范围内来回不断修正而形成的伺服颤振超出电子扫描模块120的一个解析度单元的范围。

请同时参考图2C、2D以及图3B。本实施例的传动模块140例如是采用类似于传动模块240的堆迭式架构，来操作传动模块140的第一马达或传动模块 140的第二马达进行定位。关于堆迭式架构的相关叙述可以参考图2D的相关叙述。在本实施例中，当样本S位于电子扫描轴ESA上的位置时，第一马达可输出承载力F使承载部142抵靠挡块146，使样本S位置固定，譬如持续、陆续或断续输出承载力F。于一实施方式中，传动模块140的第一马达通过输出承载力F而直接接收对应于承载力F的扭力指令Torque_c。由于传动模块140 的第一马达输出承载力F，通过承载力F与挡块146对应于承载力F的反作用力，样本S的位置得以更加固定。也就是说，在本实施例中，样本S的位置不会因为传动模块140的第一马达其自身存在的非线性因素，或是因其操作环境的干扰，而发生变动。在一些实施例中，上述样本S的位置变动范围小于电子扫描模块120的一个解析度单元的范围。在本实施例中，由于第二马达定位控制系统，在其一个解析度单元的范围内来回不断修正而形成的伺服颤振也落在电子扫描模块120的一个解析度单元的范围内，因此电子扫描模块120不会因为上述的伺服颤振或其他细微的移动因素而影响其成像品质。

图3C至图3E是图1实施例的检测仪器计算校正值的示意图。图3C对应于图3A中检测仪器的第一光学观测模式，而图3D以及3E对应于图3B中检测仪器的电子观测模式。请参考图3A、3B以及3C至3E。在本实施例中，样本S 表面上包括对准标记AM，用于校正检测仪器100，而定位点AP位于对准标记 AM的中心。于第一光学观测模式时，传动模块140通过第一马达的驱动而传送样本S至第一物镜132光轴A1上的位置。使用者可以透过光学显微镜模块130的观察窗口观察到对准标记AM。于一实施方式中，在观察窗口的画面中，对准标记AM落在由X轴X与Y轴Y所建构的平面上。X轴X与Y轴Y相互垂直，且二者的交会点中心点O即观察窗口的画面的正中央。在一些实施例中，中心点O亦可以依光学显微镜模块130的不同检测设定而设定于观察窗口的画面的其他位置，本发明并不以此设限。在本实施例中，定位点AP(对准标记 AM的中心)与和中心点O重合。在一些实施例中，当定位点AP和中心点O之间存在一距离时，调整载台148沿着X轴X与Y轴Y方向移动，使载台148 所承载的样本S的定位点AP和中心点O重合，如图3C所示。

接着，于电子观测模式时，传动模块140传送样本S，使样本S位于电子扫描轴ESA上的位置，并通过承载力F使样本S位置固定。并且，调整电子扫描模块120的倍率至与光学显微镜模块130相同。在本实施例中，使用者可以透过电子扫描模块120的显示器(未绘示)所显示的画面，观察到定位点AP (对准标记AM的中心)与和中心点O之间存在一小距离，如图3D所示。于一实施方式中，定位点AP和中心点O之间于X轴X方向上具有X轴偏移量△X1，而定位点AP和中心点O之间于Y轴Y方向上具有Y轴偏移量△Y1。接着，根据上述的X轴偏移量△X1以及Y轴偏移量△Y1调整载台148，使载台148所承载的样本S的定位点AP和中心点O重合。

接着请参考图3E。当经调整的载台148，其样本S的定位点AP和中心点 O重合之后，调高电子扫描模块120的倍率。在本实施例中，使用者可以透过电子扫描模块120的显示器观察到定位点AP与和中心点O之间实质上还是存在一微小距离，如图3E所示。于一实施方式中，上述微小距离无法通过和光学显微镜模块130倍率相当的电子扫描模块120的显示器观察而来。上述微小距离必须经由已调高倍率的电子扫描模块120的显示器观察而来。于一实施方式中，在图3E中的定位点AP和中心点O之间于X轴X方向上具有X轴偏移量△X2，而定位点AP和中心点O之间于Y轴Y方向上具有Y轴偏移量△Y2。接着，根据上述的X轴偏移量△X2以及Y轴偏移量△Y2调整载台148，使载台 148所承载的样本S的定位点AP和中心点O重合。

在本实施例中，由于载台148所承载的样本S经由载台148于X轴X方向以及Y轴Y方向的调整，而使定位点AP和中心点O重合。于一实施方式中，在上述检测仪器100的校正过程中，于X轴X方向上的校正值是根据X轴偏移量△X1以及X轴偏移量△X2计算而来，而Y轴Y方向上的校正值是根据Y轴偏移量△Y1以及Y轴偏移量△Y2计算而来。在本实施例中，检测仪器100经上述校正过程之后对样本S进行检测。当检测仪器100从第一光学观测模式转换成电子观测模式时，传动模块140的第一马达输出承载力F使承载部142 抵靠挡块146，使样本S位置固定。接着，传动模块140的第二马达以第二定位模式驱动载台148根据上述于X轴X方向上的校正值以及于Y轴Y方向上的校正值移动，使样本S定位于电子扫描轴ESA上的位置。于一实施方式中，由于载台148根据上述校正值移动，因此经由已调高倍率的电子扫描模块120 的显示器观察，载台148所承载的样本S的定位点AP和中心点O重合。在一些实施例中，可以依照检测仪器100的设计以及使用需求，于每一次检测样本之前进行一次校正，或者于一次校正之后多次检测样本，本发明并不以此设限。

在本实施例中，样本S的定位点AP在检测仪器100于第一光学观测模式时和中心点O重合，也就是样本S的中心点位在光学显微镜模块130的观察窗口的画面的正中央。因此，样本S适于透过光学显微镜模块130检测。另外，当检测仪器100于电子观测模式时，样本S的定位点AP亦与中心点O重合，也就是样本S的中心点位在已调高倍率的电子扫描模块120的显示器画面的正中央。因此，样本S适于透过电子扫描模块120检测。于一实施方式中，光学显微镜模块130可以例如是对样本S进行低倍率预览，而电子扫描模块120 可以例如是对样本S进行高倍率解析的检测。如此一来，检测仪器100在同一平台上具有低倍率预览以及高倍率解析的功能，而具有良好的测量效率。

图4A是本发明另一实施例的检测仪器于第一光学观测模式的示意图，请参考图4A。在本实施例中，检测仪器400类似于图1实施例的检测仪器100，其相关构件与功能可参考检测仪器100的相关叙述，在此便不再赘述。检测仪器400与检测仪器100的差异在于，检测仪器400的光学显微镜模块430还包括第二物镜434。于一实施方式中，第二物镜434的倍率大于第一物镜432的倍率。而对应于第二物镜434，检测仪器400还具有第二光学观测模式。于第二光学观测模式时，传动模块440传送样本S，使样本S位于第二物镜434的光轴A2上的位置。

在一些实施例中，第二物镜434的倍率亦可以等于第一物镜432的倍率。检测仪器400可以依据仪器的相关设计以及使用者的检测需求，而设置适合倍率的第一物镜432与第二物镜434。另外，在一些实施例中，光学显微镜模块还包括至少一物镜，而检测仪器还具有至少一光学观测模式，且各光学观测模式对应于一物镜。于一实施方式中，于各光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于上述物镜的光轴上的位置。也就是说，本发明并不对物镜的数量以及其对应的光学观测模式加以设限，检测仪器400可以依据仪器的相关设计以及使用者的检测需求，而设置适合的物镜数量。

除此之外，在本实施例中，光学显微镜模块430还包括滤光模块439。于一实施方式中，滤光模块439可以设置在第一物镜432、第二物镜434或其他设置的物镜所对应的检测的光线路径上。滤光模块439包括二滤光片439_1 以及分光镜439_2。二滤光片439_1分别用于滤除入射光IL的波段的一部分以及样本激发光EL的波段的一部分。在一些实施例中，滤光片439_1的数量亦可以是单一个或是三个以上，而分光镜439_2的数量亦可以是多个。或者，滤光模块439亦可以不包括分光镜439_2。滤光片439_1以及分光镜439_2的数量可以依滤光需求以及导引光线的需求，而有对应的调整，本发明并不以此设限。

请继续参考图4A。在本实施例中，于第一光学观测模式时，传动模块440 通过类似于传动模块140的驱动方式，而传送样本S，使样本S位于光学显微镜模块430的第一物镜432的光轴A1上的位置。于一实施方式中，传动模块 440的光学显微镜模块430的检测方式类似于传动模块140的光学显微镜模块 130的检测方式。上述二者检测方式差别在于，光学显微镜模块430透过不同数量的分光镜437导引样本激发光EL。经由分光镜437的导引，样本激发光 EL通过管镜435而进入感光元件438。光学显微镜模块430的感光元件438 根据接收样本激发光EL而检测样本S。

图4B是图4A实施例的检测仪器于第二光学观测模式的示意图，请参考图 4B。在本实施例中，于第二光学观测模式时，传动模块440传送样本S，使样本S位于光学显微镜模块430的第二物镜434的光轴A2上的位置。于一实施方式中，入射光IL射入光学显微镜模块430并由聚焦透镜436所聚焦。聚焦的入射光IL接着通过滤光片439_1，而滤光片439_1滤除入射光IL的波段的一部分，而使具有剩下部分波段的入射光IL’通过。接着，入射光IL’由分光镜439_2分光而进入第二物镜434，并与光轴A2重合。再来，样本S接收到通过自第二物镜434的入射光IL’，且样本S根据入射光IL’产生样本激发光EL’。样本激发光EL’以和入射光IL’相反的方向由第二物镜134射出，并与光轴A2重合。样本激发光EL’接着通过滤光片439_1，而滤光片439_1 滤除样本激发光EL’的波段的一部分，而使具有剩下部分波段的样本激发光EL”通过。接着，样本激发光EL”通过管镜435而进入感光元件438。光学显微镜模块430的感光元件438根据接收样本激发光EL”而检测样本S。

于一实施方式中，由于光学显微镜模块430具有滤光模块439，光学显微镜模块430可以通过滤除入射光的波段的一部分或样本激发光的波段的一部分，而使标定的样本的部分化性特征更加明显。因此，光学显微镜模块430 可以对样本S的化性功能，例如是萤光反应(Fluorescence)，进行检测。

图4C是图4A实施例的检测仪器于电子观测模式的示意图，请参考图4C。在本实施例中，于电子观测模式的过程时，传动模块440通过类似于传动模块 140的驱动方式，而传送样本S，使样本S位于电子扫描轴ESA上的位置，并通过承载力F使样本S位置固定。关于传动模块440的第一马达以及第二马达的驱动方式可参考传动模块140的相关叙述，在此便不再赘述。另外，于一实施方式中，传动模块440的电子扫描模块420的检测方式类似于传动模块140 的电子扫描模块130的检测方式。电子扫描模块420的检测方式可参考电子扫描模块130的检测方式，在此不再赘述。除此之外，在本实施例中，检测仪器 400亦适用于图3C至3E所述的校正方法，而使检测仪器400分别于第一光学观测模式、第二光学观测模式以及电子观测模式时，样本S的定位点AP和中心点O重合。

在本实施例中，检测仪器400于第一光学观测模式时，传动模块440传送样本S，使样本S位于第一物镜432的光轴A1上的位置。检测仪器400于第二光学观测模式时，传动模块440传送样本S，使样本S位于第二物镜434的光轴A2上的位置。而检测仪器400于电子观测模式时，传动模块440传送样本S，使样本S位于电子扫描轴ESA上的位置，并通过承载力F使样本S位置固定。因此，检测仪器100在同一平台上具有低倍率预览、化性功能检测以及高倍率解析的功能，具有良好的测量效率。于一实施方式中，检测仪器100 可以在同一平台上达到微米(micrometer,μm)解析度至纳米(nanometer,nm) 解析度的测量。

图5绘示本发明一实施例的检测方法的步骤流程图，请参考图5。所述检测方法至少例如是应用在图1、图3A以及图3B的检测仪器100以及图4A、4B 以及4C的检测仪器400。所述检测方法如下步骤。在步骤S500中，将样本配置于真空腔体的容置空间中。接着，在步骤S510中，将电子扫描模块以及光学显微镜模块配置于真空腔体上相对于样本的同一侧。之后，在步骤S520中，以第一定位模式驱动承载部沿着传送轨传送样本。

在步骤S530中，于第一光学观测模式时，传送样本，使样本位于光学显微镜模块的第一物镜的光轴上的位置。在步骤S540中，于电子观测模式时，驱动承载部传送样本，使样本位于电子扫描模块的电子扫描轴上的位置。接着，在步骤S542中，当样本位于电子扫描轴上的位置时，输出承载力使承载部抵靠至少一挡块，以使样本位置固定。之后，在步骤S544中，根据校正值，以第二定位模式驱动载台移动，使样本定位于电子扫描轴上的位置。

在步骤S550中，于第二光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于光学显微镜模块的第二物镜的光轴上的位置。在步骤S560中，于各光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于光学显微镜模块的物镜的光轴上的位置。在步骤S570中，使样本根据入射光产生样本激发光，根据接收样本激发光检测样本。接着，在步骤S572中，透过滤光模块滤除入射光的波段的一部分或样本激发光的波段的一部分。

另外，本发明的实施例的检测方法可以由图1至图4C实施例之叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

综上所述，本发明的实施例中，检测仪器于第一光学观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于第一物镜的光轴上的位置。于电子观测模式时，传动模块传送样本，使样本位于电子扫描轴上的位置，并通过承载力使样本位置固定。因此检测仪器在同一平台上具有低倍率预览以及高倍率解析的功能，具有良好的测量效率。另外，本发明实施例的检测方法包括于第一光学观测模式时，传送样本，使样本位于光学显微镜模块的第一物镜的光轴上的位置。于电子观测模式时，传送样本，使样本位于电子扫描模块的电子扫描轴上的位置，并通过承载力使样本位置固定。因此检测方法可以在同一平台上实现低倍率预览以及高倍率解析，提升测量效率。

本发明还可有其他多种实施例，在不脱离本发明的精神和范围内，任何本领域的技术人员，可以在本发明的基础上做一些完善和更改，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (22)

1.一种检测仪器，适于检测样本，其特征在于，该检测仪器包括：

真空腔体，具有容置空间，该样本配置于该容置空间中；

电子扫描模块，具有电子扫描轴；

光学显微镜模块，包括第一物镜，其中该电子扫描模块与该光学显微镜模块配置于该真空腔体上相对于该样本的同一侧；以及

传动模块，配置于该容置空间中，用于传送该样本，其中该传动模块包括具有至少一传送轴以及至少一挡块的传送轨、用于承载该样本的载台、用于承载该载台的承载部、以第一定位模式驱动该承载部沿着该传送轨传送该样本的第一马达以及第二马达，各挡块配置于一该传送轴对应于该电子扫描轴的位置，

其中，该检测仪器具有第一光学观测模式与电子观测模式，其中于该第一光学观测模式时，该传动模块传送该样本，使该样本位于该第一物镜的光轴上的位置，于该电子观测模式时，该传动模块传送该样本，使该样本位于该电子扫描轴上的位置具有第一定位精准度，并输出从该第一物镜的光轴往该电子扫描轴的方向上的承载力使该承载部抵靠至少一该挡块，使该样本位置固定，而该第二马达以第二定位模式驱动该载台根据校正值移动，使该样本定位于该电子扫描轴上的位置具有第二定位精准度，且其中该第二定位精准度大于该第一定位精准度，所述电子扫描模块的检测解析度落在所述传动模块的所述第一定位精准度以及所述第二定位精准度之间。

2.如权利要求1所述的检测仪器，其特征在于，该第二马达为压电马达或是音圈马达。

3.如权利要求1所述的检测仪器，其特征在于，该第一马达为伺服马达。

4.如权利要求1所述的检测仪器，其特征在于，该传送轴为多个传送轴，该挡块为多个挡块。

5.如权利要求1所述的检测仪器，其特征在于，该光学显微镜模块还包括第二物镜，该检测仪器还具有第二光学观测模式，其中于该第二光学观测模式时，该传动模块传送该样本，使该样本位于该第二物镜的光轴上的位置。

6.如权利要求5所述的检测仪器，其特征在于，该第二物镜的倍率大于或等于该第一物镜的倍率。

7.如权利要求5所述的检测仪器，其特征在于，该光学显微镜模块还包括至少一物镜，该检测仪器还具有至少一光学观测模式，各该光学观测模式对应于一该物镜，其中于各该光学观测模式时，该传动模块传送该样本，使该样本位于该物镜的光轴上的位置。

8.如权利要求1所述的检测仪器，其特征在于，该样本根据入射光产生样本激发光，该光学显微镜模块根据接收该样本激发光检测该样本。

9.如权利要求8所述的检测仪器，其特征在于，该光学显微镜模块还包括滤光模块，用于滤除该入射光的波段的一部分或该样本激发光的波段的一部分。

10.如权利要求1所述的检测仪器，其特征在于，该光学显微镜模块还包括电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体感光元件。

11.如权利要求1所述的检测仪器，其特征在于，该电子扫描模块为扫描式电子显微镜。

12.一种检测方法，适于检测样本，其特征在于，该检测方法包括：

将该样本以及传动模块配置于真空腔体的容置空间中，其中该传动模块的承载部用于承载该样本，并传送该样本；

将电子扫描模块以及光学显微镜模块配置于该真空腔体上相对于该样本的同一侧；

于第一光学观测模式时，传送该样本，使该样本位于该光学显微镜模块的第一物镜的光轴上的位置；

以第一定位模式驱动该承载部沿着传送轨传送该样本，使该样本位于该电子扫描轴上的位置具有第一定位精准度，其中该传送轨具有至少一传送轴以及至少一挡块，各挡块配置于一该传送轴对应于该电子扫描轴的位置上；

于电子观测模式时，驱动该承载部传送该样本，使该样本位于该电子扫描模块的电子扫描轴上的位置；以及

当该样本位于该电子扫描轴上的位置时，并输出从该第一物镜的光轴往该电子扫描轴的方向上的承载力使该承载部抵靠该至少一挡块，以使该样本位置固定，

其中，根据校正值，以第二定位模式驱动载台移动，使该样本定位于该电子扫描轴上的位置具有第二定位精准度，其中该载台承载该样本，而该承载部承载该载台，该第二定位精准度大于该第一定位精准度，且所述电子扫描模块的检测解析度落在所述传动模块的所述第一定位精准度以及所述第二定位精准度之间。

13.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，该传动模块的第一马达以该第一定位模式驱动该承载部沿着该传送轨传送该样本，其中该第一马达为伺服马达。

14.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，该传动模块的第二马达根据该校正值，以该第二定位模式驱动该载台移动，使该样本定位于该电子扫描轴上的位置，其中该第二马达为压电马达或是音圈马达。

15.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，该传送轴为多个传送轴，该挡块为多个挡块。

16.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，还包括：

于第二光学观测模式时，该传动模块传送该样本，使该样本位于该光学显微镜模块的第二物镜的光轴上的位置。

17.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该第二物镜的倍率大于或等于该第一物镜的倍率。

18.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，于至少一光学观测模式中，各该光学观测模式对应于该光学显微镜模块的至少一物镜之中的该物镜，该检测方法还包括：

于各该光学观测模式时，该传动模块传送该样本，使该样本位于该光学显微镜模块的该物镜的光轴上的位置。

19.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，还包括：

使该样本根据入射光产生样本激发光；以及

根据接收该样本激发光检测该样本。

20.如权利要求19所述的检测方法，其特征在于，使该样本根据入射光产生样本激发光的步骤中，还包括透过滤光模块滤除该入射光的波段的一部分或该样本激发光的波段的一部分。

21.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，该光学显微镜模块还包括电荷耦合元件或互补式金属氧化物半导体感光元件。

22.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于，该电子扫描模块为扫描式电子显微镜。