CN107430973B - 样品台 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种样品台，例如用于在扫描电子显微镜中使用。该样品台包括基底、样品载体和致动器组件，该致动器组件布置成用于沿大体上平行于基底的至少一个方向移动样品载体。致动器组件布置成对样品台从样品载体到基底的机械刚度不起作用。

Description

样品台

技术领域

本发明涉及一种样品台。更具体地，本发明涉及一种用于电子显微镜中的样品台。本发明还涉及一种诸如用于电子显微镜中的真空系统。本发明还涉及一种改进的负载锁。

背景技术

样品台通常用于相对于参考位置移动样品。参考位置可以例如与诸如扫描电子显微镜的显微镜视场相关。参考位置可以例如是光轴或光束位置。样品台允许相对于参考位置来定位和重新定位样品，例如以允许检查样品的某些特征，或者允许检查大于视场的表面积。

负载锁在诸如电子显微镜的装置的内部大气与外部大气之间形成端口。当在改性大气下(例如在真空中)检查样品时，通常使用负载锁，以允许顺序地检查多个样品，同时最小化在后续样品的装载和卸载期间对改性大气的扰乱。

发明内容

一般来说，期望能够相对于参考位置定位样品，例如通过借助于样品台来相对于基底移动样品载体。基底可以相对于参考位置固定地定位。样品可以定位在X方向上，以及可选地Y方向上，以及可选地Z方向上。此外，还可以将样品定位在旋转方向上，诸如围绕竖直轴线的旋转方向R以及倾斜方向T1和T2。在本文中，X和Y表示平行于基底平面的两个正交方向，并且Z是与X、Y正交的方向。倾斜方向T1和T2通常表示围绕与旋转R的竖直轴线正交且相互正交的轴线的旋转。

当定位样品时，位置的精度和维持位置的稳定性是非常重要的。通常不期望样品移动，例如在观察样品期间在视场内振动。此外，样品台保持定位在样品台的样品载体上的样品的位置的能力是非常重要的。本文中的一个重要方面是样品台从样品载体到基底的机械刚度。已知的是，位移机构，例如导轨(例如用于在X、Y和/或Z方向上定位样品载体)，或旋转机构(例如用于使样品载体在R、T1和/或T2方向上旋转)可以降低样品台的总体机械刚度。过去，已经投入了很大的努力来设计具有高机械刚度的位移机构和旋转机构。

公共样品台设计使用：安装到基底的X台，即用于在X方向上的线性位移的位移机构；堆叠在X台顶部的Y台，即用于在Y方向上的线性位移的位移机构；以及堆叠在Y台顶部的样品载体。发明人认识到，这种堆叠设计可以显著降低样品台的总体刚度。当样品台包括用于更多自由度(例如呈堆叠设计的X、Y、Z、R、T1和T2)的移动机构时，这种情况会加剧。根据本发明的方面，提供了一种样品台，其包括：基底；样品载体；致动器组件，致动器组件被布置成用于沿大体上平行于基底的两个不同方向移动样品载体。样品台包括二维滑动轴承，其被布置成用于允许样品载体在平行于基底的平面中沿两个不同方向滑动。这提供了以下优点：使得利用单个二维滑动轴承来使样品载体相对于基底的两种不同运动成为可能，这显著地增加了样品台从样品载体到基底的刚度。大体上平行于基底的两个不同方向可以是例如平移和旋转，或两个正交的平移。应当清楚的是，可以通过使用两个正交的致动器，例如沿X方向起作用的第一致动器和沿Y方向起作用的第二致动器，来实现沿大体上平行于基底的两个正交方向移动样品载体。还可能的是，通过使用两个非正交的致动器，例如沿X方向起作用的第一致动器和与X轴成45度的第二致动器，来实现沿基本上平行于基底的两个正交方向移动样品载体。还可能的是，通过使用线性致动器和旋转致动器，例如沿R方向起作用的第一致动器和沿径向方向起作用的第二致动器，来实现沿基本上平行于基底的两个正交方向移动样品载体。可选地，致动器组件还被布置成用于围绕与基底正交的轴线旋转样品载体，并且二维滑动轴承还被布置成用于允许样品载体围绕与基底正交的轴线旋转。

根据本发明的方面，提供了一种样品台，其包括：基底；样品载体，所述样品载体定位在基底上；以及致动器组件，所述致动器组件布置成用于沿大体上平行于基底的方向移动样品载体。致动器组件定位成使得其对样品台从样品载体到基底的机械刚度不做贡献。致动器组件可以通过在与基底正交的方向上呈柔性的连接件连接到样品载体。发明人认识到，与其试图增加致动器组件(诸如X台和Y台)的刚度，倒不如通过在与基底正交的方向上呈柔性的连接件将致动器组件(诸如X台和/或Y台)连接至样品载体更有益。这种柔性允许样品载体在与基底正交的方向上相对于致动器自由移动。这转而又允许样品载体与基底抵接，例如通过重力或另一个偏置力(诸如弹簧力、磁力、气动力等)。这也允许将致动器组件(诸如X台和Y台)定位成不插入在样品载体与基底之间。因此，致动器组件(诸如X台和Y台)的机械刚度在样品台从样品载体到基底的机械刚度方面有效地不起作用。

应当理解，在本文中，连接件的柔性可以通过弹性来实现：连接件可以例如包括大体上平行于基底延伸的板簧或活动铰链。应当理解，在本文中，连接件的柔性可以可替代地或附加地通过铰接连接件来实现：连接件可以例如包括铰链连接件。应当理解，在本文中，连接件的柔性可以替代地或附加地通过间隙来实现：连接件可以例如在与基底正交的方向上包括间隙。

根据本发明的方面，致动器与样品载体的连接在用于移动样品载体的方向上是大体上刚性的。可选地，致动器与样品载体的连接在两种情况下(例如向前和向后、左和右、正X方向和负X方向、正Y方向和负Y方向)在用于移动样品的方向上是大体上刚性的。因此，致动器组件可以沿移动方向精确地定位样品载体。考虑到定位速度、加速度、摩擦等，本领域技术人员可以容易地确定用于实现期望的定位精度所需的刚性。可替代地或另外，样品台可以包括用于确定样品载体相对于基底的位置的位置传感器。位置传感器可以例如确定在X方向和Y方向上的位置。应当理解，当确定样品载体的位置时，可以允许致动器组件与样品载体在用于移动样品载体的方向上的连接的刚性较差，因为定位精度可以通过基于所确定的位置进行闭环控制来实现。

可选地，致动器组件被定位在样品载体旁边。这提供了致动器组件不插入在样品载体与基底之间的优点。此外，这允许样品台的简单机械布局。

可选地，样品载体抵靠基底定位。当样品载体与基底抵接时，可以实现样品台从样品载体到基底的高机械刚度。

可选地，样品载体抵靠基底滑动地定位。这提供了以下优点：样品载体可以相对于基底在平行于基底的方向上容易地移动，同时维持样品台从样品载体到基底的高机械刚度。另外，样品载体可以包括至少一个滑动表面，例如滑动脚座。此外，基底可以设置有滑动表面，诸如光滑表面。

样品载体可以例如在大体上平行于基底的第一方向上滑动地移动。可能的是，样品载体也可以在大体上平行于基底的第二方向上滑动地移动，其中第二方向不同于第一方向，例如与第一方向正交。可能的是，样品载体可以围绕与基底正交的轴线滑动地旋转。更一般地，致动器组件被布置成用于沿大体上平行于基底的第一方向并且可选地沿基本上平行于基底的第二和/或第三方向移动样品载体，其中第一方向不同于第二方向和/或第三方向。

根据本发明的方面，样品载体包括用于保持样品的样品保持器。可选地，样品保持器是可替换的样品保持器。这提供了以下优点：可以在样品保持器不在样品载体中或其上时制备样品并将样品安装到样品保持器。因此，可以随意制备和更换多个样品保持器。

根据本发明的方面，样品载体定位在具有装载门的真空室内。这提供了可以通过装载门将样品装载到样品载体上或从样品载体卸载样品的优点。这允许用另一个样品快速地更换样品。例如，可能的是，通过装载门卸载保持第一样品的第一样品保持器，并且通过装载门将保持第二样品的第二样品保持器装载到样品载体中或其上。

本发明还涉及一种改进的负载锁。另外，根据本发明，提供了一种被布置成定位在具有装载门的真空室内的样品台。所述样品台包括基底、样品载体和致动器组件，致动器组件布置成用于在大体上平行于基底的定位方向上移动样品载体。因此，可以大体上平行于基底移动样品载体，例如用于将样品移入和移出视场，和/或用于相对于参考位置定位样品。样品载体还可以在不同于定位方向的装载方向上朝向装载门移动。装载方向可以与基底正交或者具有与基底正交的分量。样品载体可以以密封接合的方式压靠在真空室的壁上，以允许通过装载门接近样品载体。可能的是，用于沿大体上平行于基底的方向移动样品载体的致动器组件通过在装载方向上(例如在与基底正交的方向上)呈柔性的连接件连接到样品载体。

可选地，样品载体包括密封元件，密封元件定位成使得样品载体可以密封地压靠在真空室的壁上，以允许通过装载门接近样品载体。

可选地，样品载体包括底部和围绕用于保持样品或样品保持器的空腔的周壁，其中密封构件定位在周壁上，例如在周壁的前缘上。密封构件可以是例如O形环。

样品载体在装载方向上的移动可以通过用于将样品载体密封地压靠在真空室的壁上的推动设备来实现。推动设备可以例如包括波纹管。推动设备可以电动地、磁力地、液压地或气动地(例如使用压缩空气)操作。可选地，推动设备通过真空和/或环境空气压力操作。

本发明还涉及一种真空系统，其包括具有装载门的真空室和如上所述的至少一个样品台，其中样品载体定位在真空室内。可选地，致动器组件定位在真空室内。

本发明还涉及包括这种真空系统的扫描电子显微镜。扫描电子显微镜可以例如被设计成桌上型扫描电子显微镜。

扫描电子显微镜还包括连接到真空室的电子光学柱，其中基底是真空室的与电子光学柱相对的壁或连接到真空室的与电子光学柱相对的壁。可替代地或另外，基底是与电子光学柱连接的真空室的壁或连接到与电子光学柱连接的真空室的壁。

本发明还涉及用于定位样品载体的方法。该方法包括提供基底以及定位位于基底上的样品载体。该方法包括使用致动器组件在大体上平行于基底的方向上移动样品载体，所述致动器组件通过在与基底正交的方向上呈柔性的连接件连接到样品载体。

本发明还涉及用于将样品装载到真空室中的方法。该方法包括在第一移动方向上朝向与真空室的装载门相邻的预装载位置移动样品保持器。该方法包括在第二方向上将样品保持器密封地压靠在环绕装载门的真空室的壁上，其中第二方向不同于第一方向。第二方向可以与第一方向正交，或者具有与第一方向正交的分量。所述方法包括打开装载门。

本发明还涉及一种用于显示实时显微镜图像、诸如扫描电子显微镜图像的系统。该系统包括处理器，该处理器具有用于接收实时图像的第一输入端。该系统包括用于将实时图像输出到显示设备的输出端。应当理解，输出的实时图像可能稍微滞后于所接收的实时图像。时滞优选地足够小以允许对操作者的样品操纵的视觉反馈。优选地，时滞小于1秒，更优选地小于0.5秒，最优选地小于0.1秒。处理器布置成用于从在第一输入端处接收的第一数目的最近图像生成第一类型的实时图像。第一数目优选地大于一，例如为二、四、八、十六、二十四、三十二或任何其他数目。处理器还布置成用于将第一类型的实时图像输出到输出端。

第一类型的实时图像可以是例如从第一输入端处接收的第一数目的最近图像进行平均所得的平均图像。这种平均图像可以作为改进的实时图像输出。

从在第一输入端处接收的第一数目的最近图像生成第一类型的实时图像提供了提供更清晰的图像、更好的对比度、更少的噪声等的优点。例如，使用预定数目的图像进行平均的移动平均可以用于允许输出的平均图像在感兴趣区域改变时，例如当样品相对于显微镜移动以观察样品的不同部分时进行适应。然而，发明人发现，移动平均输出图像的这种适应可能很慢，这扰乱了用户体验并且可能阻止在样品表面上搜索伪影。

为了增强用户体验，并且为了在感兴趣的区域改变期间显示实时图像时增加系统的反应速度，发明人认识到，有益的是：处理器包括用于接收代表显微镜的条件改变的处理信息的第二输入端，并且处理器还布置成用于响应于在第二输入端上接收到对改变显微镜的条件的指示，自动地切换到基于在第一输入端处接收的第二数目的最近图像而向输出端输出第二类型的实时图像，第二数目小于第一数目。由于第二类型的实时图像是基于在第一输入端处接收的较少数目的最近图像，因此改变显微镜的条件对第二类型的实时图像的影响(例如运动伪影)将小于对第一种类型的实时图像的影响。相反，由于第二类型的实时图像是基于在第一输入端处接收的较小数目的最近图像，所以第二类型的实时图像的图像改进将小于第一类型的实时图像的图像改进。

在具体的实施方式中，第二数目是一。在这种情况下，第二类型的实时图像中的每个图像是基于在第一输入端处接收的单个图像。因此，在这种情况下，第二类型的实时图像大体上对应于在第一输入端处接收的实时图像。然而，应当理解，处理器可以应用图像改进技术，例如斑点去除、对比度/亮度增强等。

如果第一类型的实时图像是基于第一数目的接收图像的移动平均值，则可以通过重置移动平均值来获得第二类型的实时图像。

第一类型的实时图像可以例如通过卡尔曼滤波获得，其中通过使在第一输入端处最近接收的图像乘以卡尔曼增益K_k(0<K_k≤1)并且与紧邻的前一个输出图像乘以1-K_k相加来计算待在输出端处输出的第一类型的实时图像。然后，可以通过使用比用于第一类型的实时图像的增益更大的卡尔曼增益K_k(例如卡尔曼增益为1)进行卡尔曼滤波来获得第二类型的实时图像。

显微镜条件的改变可以与感兴趣区域的改变相关。感兴趣区域的改变可以与以下中的一个或多个相关：样品位置(例如X、Y和/或Z)的改变、样品定向(例如R、T1和/或T2)的改变、焦点深度的改变和放大率M的改变。显微镜条件的改变也可以与以下中的一个或多个相关：电子加速电压的改变、电子束电流的改变、光束倾斜的改变、光束偏移、扫描旋转的改变、电子枪倾斜的改变、电子枪偏移、象散校正的改变、真空压力的改变和温度的改变。

因此，在显微镜的条件改变期间，第一类型的实时图像的输出被自动地暂时禁用。一旦显微镜的条件改变停止，就可以自动恢复第一种类型的实时图像的输出。

根据一方面，提供了用于显示实时显微镜图像、诸如扫描电子显微镜图像的方法。该方法包括：接收实时图像流；从最近接收的第一数目的图像生成第一类型的实时图像；以及输出第一类型的实时图像。该方法包括：响应于接收到对改变显微镜的条件的指示，基于在第一输入端处接收的第二数目的最近图像而输出第二类型的实时图像，第二数目小于第一数目。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是具有根据本发明的各方面的系统的示意图；

图2是具有根据本发明的各方面的系统的示意图；

图3是具有根据本发明的各方面的系统的示意图；

图4是具有根据本发明的各方面的系统的示意图；

图5是具有根据本发明的各方面的系统的示意图；

图6是根据本发明的方面的过程的流程图。

具体实施方式

图1示出具有根据本发明的各方面的系统的示意图。图1以非限制性示例的方式示出扫描电子显微镜的示意图。图1示出定位在真空室14内的样品台1。样品台1包括样品载体4。在这个示例中，样品载体4包括底部4A和周壁4B，周壁4B包围用于容纳样品或样品保持器的空腔18。在这个示例中，空腔18容纳可替换的样品保持器5。可替换的样品保持器5保持样品5A。

样品台1还包括基底2。样品载体4定位在基底2上。在图1中，样品载体4包括用于允许样品载体4沿基底2的表面滑动地移动的滑动脚座12。由于样品载体4与基底2直接抵接，并且此处由于重力而压靠在基底上，因此可以使样品台1从样品载体4到基底2的机械刚度非常高。滑动脚座可以选择为具有合适杨氏(Young’s)模量的材料，并且可以具有用于在竖直方向上提供高刚度的尺寸(表面积和厚度)。这种构造还提供样品台1从样品载体4到基底2在平行于基底2的表面的方向上的高刚度。

样品台1还包括致动器组件。在图1中，致动器组件包括第一致动器6，第一致动器6布置成用于沿大体上平行于基底2的方向移动样品载体4。在这个示例中，第一致动器6包括用于在图中从左向右(以下称为X方向)移动样品载体的螺杆。致动器组件还包括第二致动器8，第二致动器8布置成用于沿与基底2大体上平行且与第一致动器6的移动方向大体上正交的方向移动样品载体4。在这个示例中，第二致动器8包括用于沿图中进入和离开纸张的方向(以下称为Y方向)移动样品载体的螺杆。在这个示例中，第二致动器8连接到第一致动器6的致动部分。因此，第二致动器8的“稳定”部分可以通过第一致动器6沿X方向移动。因此，第二致动器8的致动部分可以沿X和Y方向移动。第二致动器8的致动部分借助于连接件10连接到样品载体。因此，第一致动器6和第二致动器8一起布置成用于沿X和Y方向移动样品载体4。因此，实际上，样品台1包括二维滑动轴承，其被布置成用于允许样品载体4在平行于基底2的平面中沿两个不同的方向(在这个示例中为正交的方向)滑动。应当理解，致动器组件还可能包括第三致动器，用于使样品载体围绕与基底2正交的轴线旋转(以下称为沿R方向的旋转)。滑动轴承还布置成用于允许样品载体4围绕与基底2正交的轴线旋转。

连接件10在与基底2正交的方向上是柔性的。在这个示例中，连接件10包括板簧。在与基底2正交的方向上的柔性负责第一致动器6和第二致动器8不能在与基底正交的方向上推动样品载体。由第一致动器6和第二致动器8(以及第三致动器)在与基底2正交的方向上施加的任何残余力都由柔性连接件10消散。因此，样品台1从样品载体4到基底2的机械刚度(即在图1中沿垂直方向的机械刚度)独立于第一致动器6和第二致动器8(以及第三致动器)的任何机械刚度。应当理解，在这个示例中，第一致动器和第二致动器未插入在样品载体4与基底2之间。这也使得样品台1从样品载体4到基底2的机械刚度独立于第一致动器6和第二致动器8的任何机械刚度。在这个示例中，当从上方观察时，第一致动器6和第二致动器8在样品载体4的轮廓之外定位在样品载体4的旁边。应当理解，第二致动器8插入在样品载体4与基底2之间也是可能的。在这种情况下，优选地，样品载体4仍然通过跨越第二致动器8的滑动脚座与基底2抵接，以不容许第二致动器8决定样品台1从样品载体4到基底2的机械刚度。

连接件10在X和Y方向上(以及R方向上)是大体上刚性的。应当理解，连接件10在正X方向和负X方向两者上都是刚性的。因此，在两种情况下，连接件10在X方向上是大体上刚性的。应当理解，连接10在正Y方向和负Y方向两者上都是刚性的。因此，在两种情况下，连接件10在Y方向上是大体上刚性的。应当理解，板簧在其延伸的平面中具有高刚度。因此，致动器6、8可以沿X和Y方向精确地定位样品载体4。应当理解，考虑到定位速度、加速度、摩擦等，可以容易地确定用于实现期望的定位精度的刚度。可替代地或另外，样品台1可以包括用于确定样品载体4相对于基底2的位置的位置传感器。位置传感器可以例如确定在X方向和Y方向上的位置。应当理解，当确定样品载体4的位置时，可以允许致动器6、8在X和Y方向上与样品载体4的连接的刚性较差，因为定位精度可以基于所确定的位置通过闭环控制来实现。

图1所示的系统还包括电子光学柱16。电子光学柱16包括用于产生电子束的电子枪和用于光束的透镜，以用于以本身已知的方式形成样品5A的图像。在图1中，基底2由真空室14的与电子光学柱16相对的壁形成。还可能的是，基底2由安装有电子光学柱16的真空室14的壁形成或定位在所述壁上。如果这个壁是上壁，则样品载体4可以通过偏置力(诸如弹簧力、磁力、气动力等)朝向基底2偏置。

图1所示的系统还包括装载门20。装载门20密封地封闭真空室14的装载孔。在图1中，装载门20包括密封构件22，例如O形环。当操作电子光学柱16时，真空室维持在例如0.3毫巴的低压下。应当理解，在图1的状态下打开系统中的装载门20用于装载或卸载样品(保持器)将允许环境空气(大约1000毫巴)进入整个真空室14。因此，将需要长的抽吸时间来实现用于再次操作电子光学柱的合适真空。此外，电子显微镜的关键部分，诸如电子枪，在经受如此高的压力时可能会被损坏。为了减少抽吸时间，并且保护关键部分，可以使用负载锁。图1至图4示出系统可以如何用于提供负载锁功能。

在图2中，样品载体4通过第一致动器6和第二致动器8朝向与装载门20相邻的预装载位置移动。样品载体4从电子光学柱(图1)下方的检查位置到装载门20(图2)下方的预装载位置的这种移动基本上平行于基底2。

在图3中，样品载体4沿平行于基底2的方向移动。样品载体4密封地压靠在环绕装载门20的真空室14的壁上。在这个示例中，样品载体4具有密封构件28，例如O形环，用于在样品载体4与真空室14的壁之间提供密封接合，使得可以通过装载门20进入样品载体的空腔18。系统包括用于将样品载体24密封地压靠在真空室14的壁上的推动设备24。

在这个示例中，推动设备24包括波纹管26。在图2的系统状态下，波纹管26下方的空间被维持在低压下，例如，与真空室14内的压力相同。因此，推动器27保持在缩回位置。在图3的系统状态下，波纹管26下方的空间被维持在高压下，例如，在环境压力或升高的压力下。因此，推动器27被带到伸展位置并且推动样品载体4与真空室14的壁密封接合。

在图4中，装载门20打开。可以从样品载体4卸载样品保持器5和/或样品5A。还可以将样品保持器5和/或样品5A装载到样品载体4中。当装载门20打开时，空腔内的压力将是环境压力。应当理解，由于空腔18内的环境压力，样品载体4上的向下的力必须由波纹管26产生的向上的力抵消，以维持样品载体4与环绕装载门20的真空室14的壁之间的密封接合。如从图1至图4中可以看出，在这个示例中，波纹管的表面积被选择为大于样品载体的表面积(在俯视图中)。波纹管26的这种更大的表面积将使样品载体4朝向密封位置偏置。

如从图3和图4中可以看出，柔性连接件10还允许在样品载体保持连接到致动器6、8时，朝向装载门20提升样品载体4。

在装载样品保持器5或样品5A之后，装载门20再次关闭(参见图3)。接下来，空腔18中的压力减小。另外，系统的真空泵或预真空泵具有到空腔18的连接件。一旦空腔中的压力降低到例如4.5毫巴，样品载体4再次下降(参见图2)。这致使空腔18中的剩余空气扩散到整个真空室14中。由于空腔18的容积被选择为相对于真空室14的体积较小，所以这对真空室14内的压力的影响减小。真空室14中的压力可以例如升高至0.5毫巴。接下来，将真空室14抽吸到用于再次操作电子光学柱的期望压力，例如0.3毫巴。

如上所述的样品载体4可以相对于参考位置定位。参考位置可以例如是电子光学柱16的光轴或光束位置。相对于参考位置移动样品载体4允许将样品5A的不同区域带到显微镜的视场中。电子光学柱16在视场内产生样品5A的图像。这个图像可以例如显示在系统的计算机屏幕上。

更一般地，显微镜包括图像生成器30。图像生成器30可以是CCD摄像机CMOS或其他类型的图像传感器，参见图5。为了显示图像，系统包括处理器32，所述处理器32具有用于接收图像(诸如实时图像)的第一输入端34。图像由处理器馈送到输出端36。输出端与显示单元40(诸如计算机屏幕)通信。处理器32被布置成用于提高馈送到输出端36的实时图像的图像质量。另外，处理器32可以被布置成用于从在第一输入端处接收的第一数目的最近图像生成第一类型的实时图像。

第一类型的实时图像可以是例如平均图像。待平均的输入图像可以例如暂时存储在图像缓冲器38中。在图像缓冲器38中，可以在显示之前处理图像。为了提供更清晰的图像、更好的对比度、较少的噪声等，可以通过对图像缓冲器38中的第一数目的图像进行平均来获得朝向显示设备输出的图像。例如，可以计算预定数目的图像的移动平均值：在第一输入端34处新接收的每个图像然后在平均图像的计算中替换最旧的图像。

在替代实施方式中，可以基于卡尔曼滤波来计算第一类型的实时图像。在这种情况下，通过使在第一输入端34处最近接收的图像乘以卡尔曼增益K_k(0<K_k≤1)并且与紧邻的前一个输出图像乘以1-K_k相加来计算待馈送到输出端36的图像。卡尔曼增益K_k表示在第一输入端34处最近接收的图像对在输出端36处输出的图像的比例贡献。在示例中，可以通过将卡尔曼增益设置为1/16来计算第一类型的实时图像。应当注意，卡尔曼滤波不必使用缓冲器38。

当在恒定条件下观察样品时，显示第一种类型的实时图像在显示单元处提供增加的图像质量。然而，当条件改变时，例如当将样品移动以观看另一个区域时，或者当图像放大率改变时，第一类型的实时图像将至少部分地基于与旧条件(例如，旧样品位置)相关的“旧”图像，并且部分地基于与新条件(例如，新样品位置)相关的一个或多个“新”图像。这将使得所显示的实时图像不清晰，诸如运动模糊。

为了解决这个问题，处理器32还包括第二输入端42。第二输入端42与显微镜的控制单元44通信。控制单元44向第二输入端42提供可影响所获图像的改变显微镜条件的指示。这种条件改变可以与感兴趣区域的改变相关。感兴趣区域的这种改变可以包括样品位置(例如X、Y和/或Z)的改变、样品定向(例如R、T1和/或T2)的改变、焦点深度的改变以及放大率M的改变中的一种或多种。这种条件改变还可以包括以下中的一种或多种：电子加速电压的改变、电子束电流的改变、光束倾斜的改变、光束偏移、扫描旋转的改变、电子枪倾斜的改变、电子枪偏移、象散校正的改变、真空压力的改变和温度的改变。

当处理器通过第二输入端42接收到指示显微镜条件改变的信号时，处理器32停止输出第一类型的实时图像，并且自动切换到输出第二类型的实时图像。第二类型的实时图像是基于在第一输入端34处接收的第二数目的最近图像，第二数目小于第一数目。由于第二数目小于第一数目，第二种类型的实时图像不太容易受伪影(诸如运动模糊)的影响。在具体的实施方式中，第二数目是一，使得第二类型的实时图像基本上对应于在第一输入端处接收的实时图像。

当通过使用图像缓冲器38进行平均来获得第一类型的实时图像时，处理器32响应于接收到指示显微镜条件改变的信号可以重置图像缓冲器38。因此，当检测到条件改变时，图像的平均被自动地暂时禁用。图像缓冲器的重置标志着第二类型的实时图像的输出。应当注意，如果显微镜的条件没有发生进一步改变，并且因此在第二输入端42处没有进一步接收到指示这种改变的信号，则当重置的图像缓冲器38可以立即开始以包括再次进行平均的多个图像时，图像的平均可以自动地恢复。应当理解，图像缓冲器的重置可以通过从缓冲器中删除图像或者从最新图像重新开始计算平均的图像来实现。

当通过卡尔曼滤波获得第一类型的实时图像时，处理器32响应于接收到指示显微镜条件改变的信号可以增加卡尔曼增益K_k。例如，卡尔曼增益可以设置为1。卡尔曼增益K_k为1指示在第一输入端34处接收的图像在不添加历史图像数据的情况下被馈送到输出端36。卡尔曼增益K_k的增加标志着第二类型的实时图像的输出。用于第二类型的实时图像的卡尔曼增益K_k小于1也是可能的，例如，0.5≤K_k<1。应当注意，如果显微镜的条件没有发生进一步改变，并且因此在第二输入端42处没有进一步接收到指示这种改变的信号，则可以再次降低卡尔曼增益，例如突然地、逐步地或逐渐地。当处理器32确定在第二输入端42处没有进一步接收到指示显微镜条件改变的信号时，可以自动地实现卡尔曼增益的减小。

图6示出描述处理器32的可能操作的流程图的示意图。在步骤100中，在第一输入端34处从图像生成器30接收图像。在步骤102中，第二输入端准备好接收指示显微镜条件改变的信号或消息。在步骤104中，处理器32检查第二输入端42以接收指示显微镜条件改变的信号或消息。如果在第二输入端42处已经接收到这种信号或消息，则在步骤106中处理器重置图像缓冲器。接下来在步骤108中，将在第一输入端34处接收到的图像存储在仍然包含历史图像或已被重置的图像缓冲器中。如果已经超过了用于在图像缓冲器中进行平均的预定数目的图像(在步骤110中检查)，则在步骤112中从缓冲器中丢弃最旧的图像。应当注意，用于进行平均的预定数目的图像可以例如由用户例如在系统的用户接口中设置。在步骤114中，对缓冲器中的图像进行平均。在步骤116中，将平均的图像输出到例如显示单元40。然后，在步骤100处重新开始用于下一个图像的过程。

应当理解，处理器32和相关联的处理可以用在扫描电子显微镜中，而且还可以用在隧道电子显微镜或光学显微镜中。可替代地，处理器32和相关联的处理也可以用在其他设备中，诸如望远镜、数字摄像机等。

在本文中，参考本发明的实施方式的具体示例描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的实质的情况下，可以对其进行各种修改和改变。为了清楚和简洁描述的目的，特征在本文中被描述为相同或单独实施方式的一部分，然而，还设想了具有在这些单独实施方式中描述的全部或一些特征的组合的替代实施方式。

在图1至图4的示例中，推动设备24相对于真空室14是静止的。应当理解，推动设备也可以是相对于真空室移动的，例如，安装到样品载体4、第一致动器6和/或第二致动器8。

在示例中，推动设备由气体(例如真空、环境空气或加压空气)操作。应当理解，还可以借助于电动机、磁体、压电晶体、液压装置、手动力(例如通过齿轮或杠杆)等来操作推动设备。

在所述示例中，负载锁利用柔性连接件10。应当理解，负载锁还可以与样品载体一起可垂直移动地操作，但不一定柔性地安装到刚性地联接到致动器的中间部分。

应当理解，具有柔性连接件10的样品台也可以独立于负载锁功能而投入使用。

在图1至图4的示例中，样品载体滑动地定位在基底上。替代的定位和移动机构也是可能的。例如，可以使用例如具有偏置力(例如磁力或真空力)的气体轴承系统。这种二维气体轴承系统在本文中也被称为二维滑动轴承。在图1至图4的示例中，滑动脚座是静态的。还可能的是，滑动脚座由允许样品台进行二维滑动的辊形成。这种二维滚动轴承系统在本文中也被称为二维滑动轴承。

在以上示例中，样品台是在扫描电子显微镜的环境中使用。应当理解，样品台也可以用于其他检查装置中，例如光学显微镜、隧道电子显微镜、原子力显微镜等。应当理解，样品台还可以用于其他装置中，诸如铣床、磨床、镂铣机、蚀刻机、(3D)印刷机、平版印刷机、部件放置机等。应当理解，此类其他装置中的样品可以是被加工的物体、半导体晶片、印刷电路板等。

应当理解，处理器、第一输入单元、输出单元、图像缓冲器、第二输入单元、控制单元和重置单元可以被具体化为可能包括软件代码部分的专用电子电路。处理器、第一输入单元、输出单元、图像缓冲器、第二输入单元、控制单元和重置单元也可以被具体化为在可编程装置(诸如计算机)上执行并且例如存储上所述可编程装置的存储器中的软件代码部分。

尽管参考附图描述的本发明的实施方式包括计算机装置以及在计算机装置中执行的过程，但是本发明还扩展到计算机程序，特别是载体上或其中的适于将本发明付诸实践的计算机程序。所述程序可以是源代码或目标代码的形式，或者适于用于实现根据本发明的过程的任何其他形式。载体可以是能够携带所述程序的任何实体或设备。

例如，载体可以包括存储介质，诸如ROM(例如CD ROM或半导体ROM)或磁记录介质(例如软盘或硬盘)。此外，载体可以是可传输的载体，诸如电信号或光信号，其可以通过电缆或光缆或者通过无线电或其他手段(例如通过互联网或云)传送。

当程序体现在可以由电缆或其他设备或装置直接传送的信号中时，载体可以由这种电缆或其他设备或装置构成。可替代地，载体可以是其中嵌入有程序的集成电路，所述集成电路适于执行相关过程或适于在执行相关过程中使用。

然而，其他修改、变化和替代方案也是可能的。因此，说明书、附图和示例应当被视为说明性的而不是限制性的。

为了清楚和简洁描述的目的，特征在本文中被描述为相同或单独实施方式的一部分，然而，应当理解，本发明的范围可以包括具有所描述的全部或一些特征的组合的实施方式。

在权利要求书中，放置在圆括号之间的任何参考标号不应被解释为限制权利要求。词语“包括”并不排除除了权利要求中列出特征或步骤之外的其他特征或步骤的存在。此外，词语“一个(a或an)”不应被解释为限于“只有一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。仅有的事实是在相互不同的权利要求中引证的某些措施并不表明这些措施的组合不能用来产生优点。

Claims (25)

1.样品台，包括：

基底；

样品载体，定位在所述基底上；以及

致动器组件，布置成用于沿平行于所述基底的至少一个方向移动所述样品载体，

其中所述致动器组件通过在与所述基底正交的方向上呈柔性的连接件连接至所述样品载体。

2.根据权利要求1所述的样品台，其中所述样品载体抵靠所述基底进行定位。

3.根据权利要求2所述的样品台，其中所述样品载体抵靠所述基底滑动地进行定位。

4.根据权利要求3所述的样品台，其中所述样品载体包括至少一个滑动表面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的样品台，还包括：

二维滑动轴承，布置成用于允许所述样品载体在平行于所述基底的平面中沿两个不同方向滑动，

其中所述致动器组件还布置成用于使所述样品载体围绕与所述基底正交的轴线旋转，以及

其中所述滑动轴承还布置成用于允许所述样品载体围绕与所述基底正交的所述轴线旋转。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的样品台，其中所述致动器组件与所述样品载体的所述连接件在用于移动所述样品载体的方向上大体呈刚性。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的样品台，其中所述致动器组件定位在所述样品载体旁边。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的样品台，其中所述样品载体包括用于保持样品的样品保持器。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的样品台，其中所述样品载体定位在具有装载门的真空室内。

10.根据权利要求9所述的样品台，其中所述样品载体包括密封元件，所述密封元件定位成使得所述样品载体能够密封地压靠在所述真空室的壁，以允许通过所述装载门接近所述样品载体。

11.根据权利要求10所述的样品台，其中所述样品载体包括底部和围绕用于保持样品的空腔的圆周壁，其中所述密封元件定位在所述圆周壁上。

12.样品台，布置成定位在具有装载门的真空室内，所述样品台包括：

基底；

样品载体；以及

致动器组件，布置成用于沿平行于所述基底的定位方向移动所述样品载体，其中所述致动器组件通过在与所述基底正交的方向上呈柔性的连接件连接至所述样品载体，

其中所述样品载体还能够沿着与所述定位方向不同的装载方向朝向所述装载门移动。

13.根据权利要求12所述的样品台，其中所述装载方向与所述基底正交，或者具有与所述基底正交的分量。

14.根据权利要求13所述的样品台，其中所述样品载体包括密封元件，所述密封元件定位成使得所述样品载体能够密封地压靠所述真空室的壁，以允许通过所述装载门接近所述样品载体。

15.根据权利要求14所述的样品台，其中所述样品载体包括底部和围绕用于保持样品的空腔的圆周壁，其中所述密封元件定位在所述圆周壁上。

16.真空系统，包括具有装载门和根据权利要求1至15中任一项所述的样品台的真空室，其中所述样品载体定位在真空室内。

17.根据权利要求16所述的真空系统，其中所述致动器组件定位在所述真空室内。

18.根据权利要求16或17所述的真空系统，其中所述真空室包括推动设备，所述推动设备用于使所述样品载体密封地压靠所述真空室的壁。

19.根据权利要求18所述的真空系统，其中所述推动设备包括波纹管。

20.根据权利要求18所述的真空系统，其中所述推动设备通过真空和/或环境空气压力来操作。

21.扫描电子显微镜，包括根据权利要求16至20中任一项所述的真空系统。

22.根据权利要求21所述的扫描电子显微镜，设计成桌上型扫描电子显微镜。

23.根据权利要求21或22所述的扫描电子显微镜，还包括电子光学柱，所述电子光学柱连接到所述真空室，其中所述基底是所述真空室的、与所述电子光学柱相对的壁，或连接到所述真空室的、与所述电子光学柱相对的壁。

24.根据权利要求21或22所述的扫描电子显微镜，还包括电子光学柱，所述电子光学柱连接到所述真空室，其中所述基底是所述真空室的、与所述电子光学柱连接的壁，或连接到所述真空室的、与所述电子光学柱连接的壁。

25.用于定位样品载体的方法，包括以下步骤：

-提供基底；

-定位位于所述基底上的样品载体；以及

-使用致动器来在平行于所述基底的方向上移动所述样品载体，所述致动器通过在与所述基底正交的方向上呈柔性的连接件连接到所述样品载体，或者

-使用致动器和使用二维滑动轴承来在平行于所述基底的方向上移动所述样品载体，所述致动器通过在与所述基底正交的方向上呈柔性的连接件连接到所述样品载体，所述二维滑动轴承布置成用于允许所述样品载体在与所述基底平行的平面中沿两个不同方向滑动。

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