JP7464794B2 - サンプル位置決めシステム及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、一般に特徴付けシステムに関し、特に、特徴付けシステムのためのサンプル位置決めシステム及び方法に関する。
益々、縮小化が進んでいる半導体デバイスの需要が高まるにつれて、正確で効率的な特徴付けツールの需要も高まっている。特徴付けツールは、通常、サンプルに関連付けられた特徴付けデータを、サンプル全体に分散された専用のターゲットを測定すること、又はそうでなければ検査することによって生成する。一部のツールは、ターゲットが視野内に静止している間にターゲットを検査するように設計され得る。したがって、このようなツールは、移動－取得－測定（ＭＡＭ）モード動作を使用して、サンプル全体で複数のターゲットを検査し得る。移動ステップ中、サンプルは並進移動されて、対象のターゲットを測定視野内に配置する。取得ステップ中、ターゲットの焦点位置に関する情報が取得され、補正動作が行われてターゲットに合焦する。測定ステップ中、計測は、サンプルが静止している間に行われ、次にサンプルが並進移動されて、対象の追加ターゲットを計測視野内に配置する。他の特徴付けツールは、サンプルが動いている（例えば、動作の走査モード）間にターゲットを検査するように設計され得る。しかし、これらの特徴付けツールは、サンプル全体に分散されたターゲットの非効率的な特徴付けを提供する場合がある。
米国特許出願公開第２０１９／０３１００８０号
したがって、上記で特定された従来のアプローチの欠点を解消するシステム及び方法を提供することが望ましい。
サンプル位置決めシステムは、本開示の１つ以上の実施形態により開示される。１つの実施形態では、システムはイメージング検出器を含む。別の実施形態では、システムは、イメージング検出器及びサンプルステージに通信可能に結合されたコントローラを含み、コントローラは、プログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含み、プログラム命令は１つ以上のプロセッサに、サンプルステージに取り付けられたサンプル上のイメージング検出器の視野の現在位置を受信させ、イメージング検出器で画像化するためのサンプルのターゲット位置を受信させ、１つ以上の参照フィーチャの位置を現在位置とターゲット位置との間の経路に沿って受信させ、サンプルステージに、サンプルを経路に沿って並進移動させるように指示させ、イメージング検出器に、経路に沿った１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像をキャプチャするように指示させ、経路に沿ったサンプルステージの位置決め誤差を、１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像に基づき決定させ、サンプルステージの速度又はターゲット位置への経路の少なくとも１つを、位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整させ、ここでターゲット位置におけるサンプルステージの位置決め精度は、イメージング検出器の解像度に基づく。
特徴付けシステムは、本開示の１つ以上の実施形態により開示される。１つの実施形態では、システムはイメージング検出器を含む。別の実施形態では、システムは、サンプルを固定するためのサンプルステージを含む。別の実施形態では、システムは、イメージング検出器及びサンプルステージに通信可能に結合されたコントローラを含み、コントローラは、プログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含み、プログラム命令は１つ以上のプロセッサに、サンプルステージに取り付けられたサンプル上のイメージング検出器の視野の現在位置を受信させ、イメージング検出器で画像化するためのサンプルのターゲット位置を受信させ、１つ以上の参照フィーチャの位置を現在位置とターゲット位置との間の経路に沿って受信させ、サンプルステージに、サンプルを経路に沿って並進移動させるように指示させ、イメージング検出器に、経路に沿った１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像をキャプチャするように指示させ、経路に沿ったサンプルステージの位置決め誤差を、１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像に基づき決定させ、サンプルステージの速度又はターゲット位置への経路の少なくとも１つを、位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整させ、ここでターゲット位置におけるサンプルステージの位置決め精度は、イメージング検出器の解像度に基づく。
サンプル位置決め方法は、本開示の１つ以上の実施形態により開示される。１つの実施形態では、この方法は、サンプルステージに取り付けられたサンプル上のイメージング検出器の視野の現在位置を受信することを含む。別の実施形態では、方法は、イメージング検出器を用いた画像化のためにサンプルのターゲット位置を受信することを含む。別の実施形態では、方法は、１つ以上の参照フィーチャの位置を現在位置とターゲット位置との間の経路に沿って受信することを含む。別の実施形態では、方法は、サンプルステージに、サンプルを経路に沿って並進移動させるように指示することを含む。別の実施形態では、方法は、イメージング検出器に、経路に沿った１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像をキャプチャするように指示することを含む。別の実施形態では、方法は、経路に沿ったサンプルステージの位置決め誤差を、１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像に基づき決定することを含む。別の実施形態では、方法は、サンプルステージの速度又はターゲット位置への経路の少なくとも１つを、位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整することを含み、ここでターゲット位置におけるサンプルステージの位置決め精度は、イメージング検出器の解像度に基づく。
前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方は、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求される本発明を必ずしも限定するものではないことを理解されたい。明細書に援用され、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、一般的な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
本開示の多くの利点は、添付の図面を参照することにより、当業者によってよりよく理解されるであろう。
本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決めシステムの簡略化されたブロック図を示す。 本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決めシステムの簡略化されたブロック図を示す。 本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決めシステムの簡略化されたブロック図を示す。 本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決め方法の簡略化された概略流れ図を示す。 本開示の１つ以上の実施形態による、スミアリング振幅(smearing amplitude)とステージ移動との間の関係を示す。 本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決めシステムを含む特徴付けシステムの簡略化された概略図を示す。 本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決め方法を示すフローチャートを示す。
本開示は、特定の実施形態及びその特定の特徴に関して特に示され、説明されてきた。本明細書に記載の実施形態は、例示的であり、限定するものではないと解釈される。形態及び詳細における様々な変更と修正が、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく成され得ることは、当業者には容易に明らかである。ここで、開示された主題を詳細に参照し、それは添付の図面に示される。
一部の特徴付けツールは、ターゲットが視野内に静止している間にターゲットを検査するように設計され得る。静止モードは、ターゲットが計測視野内に配置されるまでサンプルを並進移動させること、サンプルの位置が安定するのを待つこと、計測を実行すること（例えば、画像を生成することなど）、サンプルを並進移動させて新たなターゲットを計測視野内に置くこと、そしてこれらのプロセスを繰り返すことからなり得る。これには時間がかかり、それは位置補正が、ステージ設定、画像取得、画像処理、及びステージ位置補正に時間がかかるためである。更に、最終位置は、ナビゲーション補正のために取得された単一の画像に基づいており、これは、統計の計算ミスによる相当な誤差の影響を受ける。
一般に図１Ａ～図４を参照すると、サンプル位置決めシステム及び方法は、本開示の１つ以上の実施形態により記載される。
本開示の実施形態は、サンプル位置決めシステム及び方法に関し、サンプルを大規模エンコーダとして使用してシステムにターゲットへのルートを示している。例えば、サンプルの１つ以上の画像を閉ループフィードバックとして使用し、サンプル位置決めシステムの１つ以上の補正可能要素を、サンプルステージの位置決め誤差に基づいて調整し得る。例えば、サンプルステージの速度及び/又はターゲット位置への経路は、サンプルステージの位置決め誤差に基づき、サンプルステージがルート上にある間（例えば、サンプルステージが移動している間）に調整され得る。ここで、エンコーダをステージからサンプルにシフトすることで、ナビゲーション精度は、サンプル位置決めシステムのイメージング検出器の解像度に基づき可能になり、ステージの外部較正に依存しない。これにより、位置決めの最終精度が向上する。サンプル位置決めシステムにより、より高速なナビゲーション処理が可能になり、画像取得又はステージ移動補正に対するリアルタイムのオーバヘッドが不要になる。
本開示全体で用いられる、用語「サンプル」は、一般に、半導体又は非半導体材料から形成される基板（例えば、ウェハなど）を指す。例えば、半導体又は非半導体材料は、限定するものではないが、単結晶シリコン、砒化ガリウム、及びリン化インジウムを含み得る。サンプルは、１つ以上の層を含み得る。例えば、そのような層は、限定するものではないが、レジスト（フォトレジストを含む）、誘電材料、導電材料、及び半導電性材料を含み得る。そのような層の多くの異なる種類は、当技術分野において周知であり、本明細書で用いられるサンプルという用語は、そのような層の全ての種類が形成され得るサンプルを包含するように意図されている。サンプル上に形成された１つ以上の層は、パターン化されてもよく、又はパターン化されていなくてもよい。例えば、サンプルは、複数のダイを含み得て、各々のダイが反復可能なパターン化されたフィーチャを有している。材料のそのような層の形成及び処理は、最終的に完成されたデバイスをもたらし得る。多くの異なる種類のデバイスが、サンプル上に形成され得て、本明細書で用いられるサンプルという用語は、当技術分野において周知の任意の種類のデバイスが製造されているサンプルを包含するように意図される。更に、本開示の目的において、サンプル及びウェハという用語は、交換可能と解釈される必要がある。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決めシステム１００の簡略化されたブロック図を示す。
１つの実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプルの１つ以上の画像をキャプチャするように構成されたイメージング検出器１０２を含む。例えば、イメージング検出器１０２は、サンプルの１つ以上の画像を、サンプルが静止しているときにターゲット位置でキャプチャするように構成され得る。別の例として、イメージング検出器１０２は、サンプルの１つ以上の画像を、サンプルが動いているとき（例えば、サンプルがルート上にある間）にターゲット位置でキャプチャするように構成され得る。
別の実施形態では、イメージング検出器１０２は、サンプルの１つ以上の画像をキャプチャするように構成された高速カメラを含む。例えば、イメージング検出器１０２は、高速フレームレートカメラ１０２を含み得る。別の例として、イメージング検出器１０２は、高速差分カメラ１０２を含み得る。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は照明サブシステムを含む。照明サブシステムは、照明源及び照明光学系を含み得る。照明サブシステムの照明源は、サンプル１１２と相互作用する照明ビームを生成するのに適した、当技術分野で周知の任意の照明源を含み得る。例えば、照明サブシステムは、画像取得のために選択された光量を可能にするように構成され得る。１つの例では、イメージング検出器１０２の露光時間は、２ミリ秒（ｍｓ）未満であり得る。別の例では、イメージング検出器１０２の露光時間は１ｍｓ未満であり得る。更なる例では、イメージング検出器１０２の露光時間は、０．０５ｍｓ未満であり得る。この点に関して、選択された光量（例えば、イメージング検出器１０２の露光時間）は、高品質の画像をもたらし、定量的画像処理を可能にすることができる。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２をｘ方向及び／又はｙ方向に並進移動させるように構成されたサンプルステージ１０４を含む。ここで、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を、選択された速度でｘ方向及び／又はｙ方向に並進移動させるように構成され得ることに留意されたい。例えば、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を毎秒５００マイクロメートル（μｍ／ｓ）を超える速度で並進移動させるように構成され得る。別の例として、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を９００μｍ／ｓを超える速度で並進移動させるように構成され得る。
いくつかの実施形態では、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を第１の方向（例えば、ｘ方向又はｙ方向）に並進移動させた後に、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を第２の方向（例えば、ｘ方向又はｙ方向）に並進移動させるように構成され、ここで、第２の方向は第１の方向とは異なる。例えば、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２をｘ方向に選択された量だけ並進移動させた後に、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２をｙ方向に並進移動させ得る。別の例として、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２をｙ方向に選択された量だけ並進移動させた後に、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２をｘ方向に並進移動させてもよい。ｘ方向への移動は、ｙ方向への移動よりも短い距離であってもよく、その逆も同様であり、その結果、サンプル位置決めシステムは、より短い移動を最初に終了するように構成される。
別の実施形態では、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２は、１つ以上の参照フィーチャを含み得る。例えば、１つ以上の参照フィーチャは、サンプル１１２の経路に沿った周期性で配向された周期的フィーチャの１つ以上のセットを含み得る。
１つの実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、１つ以上のプロセッサ１０８及びメモリ１１０を含む１つ以上のコントローラ１０６を含む。例えば、１つ以上のプロセッサ１０８は、メモリデバイス１１０（メモリ１１０）に保持されたプログラム命令のセットを実行するように構成され得る。１つ以上のコントローラ１０６の１つ以上のプロセッサ１０８は、当技術分野で周知の任意の処理要素を含み得る。この意味で、１つ以上のプロセッサ１０８は、アルゴリズム及び／又は命令を実行するように構成された任意のマイクロプロセッサタイプのデバイスを含み得る。更に、メモリデバイス１１０は、関連する１つ以上のプロセッサ１０８によって実行可能なプログラム命令を保存するのに適した、当技術分野で周知の任意の記憶媒体を含み得る。例えば、メモリデバイス１１０は、非一時的メモリ媒体を含み得る。追加の例として、メモリデバイス１１０は、限定するものではないが、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光学メモリデバイス（例えば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得る。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルの１つ以上の処理された画像を生成するように構成される。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルの１つ以上の処理された画像を生成するように構成された画像処理コントローラ１０６ａを含み得る。
別の実施形態では、イメージング検出器１０２は、画像処理コントローラ１０６ａに通信可能に結合するように構成される。例えば、図１Ｂに示されるように、イメージング検出器１０２は、オンボード画像処理コントローラ１０６ａに結合するように構成され得る。例えば、オンボード画像処理コントローラ１０６ａは、イメージング検出器１０２に統合され得る。別の例として、図１Ｃに示されるように、イメージング検出器１０２は、オフボード画像処理コントローラ１０６ａに結合するように構成され得る。例えば、オフボード画像処理コントローラ１０６ａは、イメージング検出器１０２の外部にあってもよい。この点に関して、イメージング検出器１０２は、低遅延でオフボード画像処理コントローラ１０６ａに結合するように構成され得ることで、オフボード画像処理コントローラ１０６ａが大量の画像を処理するように構成され得る。ここで、オフボード画像処理コントローラ１０６ａは、画像処理を超えた様々な機能を実行するように構成され得ることに留意されたい。
１つの実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４の位置を補正するように構成される。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４の位置を補正するように構成されたサンプル位置決めコントローラ１０６ｂを含み得る。
別の実施形態では、サンプルステージ１０４は、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂに通信可能に結合するように構成される。例えば、図１Ｂに示すように、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４のオンボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに結合するように構成され得る。例えば、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、サンプルステージ１０４に統合されてもよい。別の例として、図１Ｃに示すように、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４のオフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに通信可能に結合するように構成され得る。例えば、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、サンプルステージ１０４の外部にあってもよい。この点に関して、オフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、サンプル位置決め補正目的のためのみに指定され得る。別の点では、オフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、少なくともサンプル位置決め補正目的と、サンプル位置決めシステムの別の目的に使用され得る。
１つの実施形態では、画像処理コントローラ１０６ａは、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂに通信可能に結合するように構成される。別の実施形態では、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、画像処理コントローラ１０６ａに通信可能に結合するように構成される。例えば、画像処理コントローラ１０６ａとサンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、同期されてもよい。例えば、画像処理コントローラ１０６ａは、１つ以上の入力を同時に受信するように構成され得る。これに関して、画像処理コントローラ１０６ａは、イメージング検出器１０２によってキャプチャされたサンプル１１２の画像と、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂからのサンプルステージ位置（ｘ０、ｙ０）とを受信するように構成され得る。次に、画像処理コントローラ１０６ａは、サンプルステージの実際の位置（ｘａｃｔｕａｌ、ｙａｃｔｕａｌ）を決定し、１つ以上のベクトル補正信号（ｄｘ、ｄｙ）を生成して、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂに送信し、サンプルステージ１０４の位置を移動中に調整するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、画像処理コントローラ１０６ａ及びサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに結合するように構成されたマスタコントローラ１０６ｃを含む。例えば、マスタコントローラ１０６ｃは、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂからの１つ以上の受信信号に応答して、画像処理コントローラ１０６ａに画像処理を実行させる（又は画像をキャプチャさせる）ように構成された、１つ以上の制御信号を生成するように構成され得る。別の例として、マスタコントローラ１０６ｃは、画像処理コントローラ１０６ａからの受信信号に応答して、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂにステージ位置補正を実行させるように構成された、１つ以上の制御信号を生成するように構成され得る。この点に関して、マスタコントローラ１０６ｃは、画像処理コントローラ１０６ａからイメージング検出器１０２によってキャプチャされたサンプル１１２の画像と、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂからサンプルステージ位置（ｘ０、ｙ０）を受信するように構成され得る。次に、画像処理コントローラ１０６ａは、サンプルステージの実際の位置（ｘａｃｔｕａｌ、ｙａｃｔｕａｌ）を決定し、１つ以上のベクトル補正信号（ｄｘ、ｄｙ）を生成してマスタコントローラ１０６ｃに送信するように構成され得る。次に、マスタコントローラ１０６ｃは、生成された制御信号をサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに送信して、サンプルステージ１０４の位置を移動中に調整し得る。
１つの実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル上のイメージング検出器１０２の視野の現在位置を受信するように構成される。例えば、画像処理コントローラ１０６ａは、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル上のイメージング検出器１０２の視野の現在位置を受信するように構成され得る。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプルのターゲット位置を受信するように構成される。例えば、ターゲット位置は、計測前（例えば、ランタイム前）に決定され得て、その結果、システム１００は、ルート上のターゲットがどのように見えるかを（トレーニングプロセス中に）学習した後に、実際の計測を実行するように構成され得る。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、１つ以上の参照フィーチャの位置を現在位置とターゲット位置との間の経路に沿って受信するように構成される。例えば、サンプル１１２は、サンプル１１２の表面上に１つ以上の参照フィーチャ（例えば、マーキング）を含み得る。例えば、サンプル１１２の１つ以上の参照フィーチャは、物理的エンコーダとして使用されて、処理中にサンプルステージ１０４の位置を決定し得る。本明細書では、１つ以上の参照フィーチャは、特徴付けレシピトレイン中に設定され得ることに留意されたい。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、イメージング検出器１０２に指示をして、経路に沿って１つ以上の参照フィーチャの画像をキャプチャするように構成される。例えば、画像処理コントローラ１０６ａは、イメージング検出器１０２に指示をして、１つ以上の参照フィーチャの画像を経路に沿ってキャプチャするように構成される。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４に指示をして、サンプル１１２を経路に沿って並進移動させるように構成される。例えば、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、サンプルステージ１０４に指示をして、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を経路に沿って並進移動させるように構成される。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、経路に沿ったサンプルステージ１０４の１つ以上の位置決め誤差を、経路に沿った１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像に基づいて決定するように構成される。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４のターゲット位置とサンプルステージ１０４の実際の位置との間の差を計算して、サンプルステージ１０４の１つ以上の位置決め誤差を決定するように構成され得る。１つの例では、画像処理コントローラ１０６ａは、経路に沿ってキャプチャされた１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像を比較して、サンプルステージ１０４のターゲット位置と実際の位置との間の差を計算するように構成され得る。別の例では、マスタコントローラ１０６ｃは、画像処理コントローラ１０６ａから１つ以上の処理された画像を受信するように構成され得て、その結果、マスタコントローラ１０６ｃは、経路に沿ってキャプチャされた１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像を比較して、サンプルステージ１０４のターゲット位置と実際の位置との間の差を計算するように構成され得る。ここで、サンプル位置決めシステム１００の１つ以上のコントローラ１０６は、差を計算した後に、サンプルステージ１０４が最終ターゲットステージ位置に到達するように構成され得ることに留意されたい。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプル位置決めシステム１００の１つ以上の補正可能要素を調整するように構成される。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４の位置決め誤差を受信するように構成され得る。１つの例では、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、画像処理コントローラ１０６ａ又はマスタコントローラ１０６ｃのうちの少なくとも１つから位置決め誤差を受信し、受信した位置決め誤差に基づいてサンプルステージ１０４の速度を調整するように構成され得る。別の例では、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂは、画像処理コントローラ１０６ａ又はマスタコントローラ１０６ｃのうちの少なくとも１つから位置決め誤差を受信し、受信した位置決め誤差に基づいてターゲット位置への経路を調整するように構成され得る。
図１Ａ～図１Ｃは、特定のコントローラ構成を描写するが、本明細書において、図１Ａ～図１Ｃは、単に例示を目的として提供されており、サンプル位置決めシステム１００は、本開示の範囲から逸脱することなく、様々なコントローラ構成を含み得ることに留意されたい。例えば、サンプル位置決めシステム１００は、内部画像処理コントローラ１０６ａを有するイメージング検出器１０２と、オフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂを有するサンプルステージ１０４とを含み得る。この点に関して、内部画像処理コントローラ１０６ａは、オフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに直接通信可能に結合するように構成され得る。別の点では、内部画像処理コントローラ１０６ａは、マスタコントローラ１０６ｃに結合され得て、それはオフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに結合するように構成される。
別の例として、サンプル位置決めシステム１００は、内部画像処理コントローラ１０６ａを有するイメージング検出器１０２と、内部サンプル位置決めコントローラ１０６ｂを有するサンプルステージ１０４とを含み得る。この点に関して、内部画像処理コントローラ１０６ａは、内部サンプル位置決めコントローラ１０６ｂに直接通信可能に結合するように構成され得る。別の点では、内部画像処理コントローラ１０６ａは、マスタコントローラ１０６ｃに結合され得て、それは内部サンプル位置決めコントローラ１０６ｂに結合するように構成される。
別の例として、サンプル位置決めシステム１００は、オフボードの画像処理コントローラ１０６ａを有するイメージング検出器１０２と、オフボードのサンプル位置決めコントローラを有するサンプルステージ１０４とを含み得る。この点に関して、オフボードの画像処理コントローラ１０６ａは、オフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに直接通信可能に結合するように構成され得る。別の点では、オフボードの画像処理コントローラ１０６ａは、マスタコントローラ１０６ｃに結合され得て、それはオフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに結合するように構成される。
別の例として、サンプル位置決めシステム１００は、オフボードの画像処理コントローラ１０６ａを有するイメージング検出器１０２と、オフボードのサンプル位置決めコントローラを有するサンプルステージ１０４とを含み得る。この点に関して、オフボードの画像処理コントローラ１０６ａは、オフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに直接通信可能に結合するように構成され得る。別の点では、オフボードの画像処理コントローラ１０６ａは、マスタコントローラ１０６ｃに結合され得て、それはオフボードのサンプル位置決めコントローラ１０６ｂに結合するように構成される。別の例として、サンプル位置決めシステム１００は、画像処理及びサンプル位置決め補正を実行するように構成されたコントローラ１０６を含み得る。
図２は、本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決め方法２００の簡略化された概略流れ図を示す。
１つの実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、スミアリングカーネルを決定するように構成される（ステップ２０２）。例えば、システム１００は、スミアリングカーネルを、ｘ方向及びｙ方向と光学構成における移動パラメータ（例えば、速度、加速度、ジャークなど）の関数として決定するように構成され得る。別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、スミアリングカーネルとイメージング検出器１０２によってキャプチャされた１つ以上の画像との間でコンボリューションを実行するように構成される（ステップ２１０）。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、一意的中間ターゲットを見つけるように構成される（ステップ２０４）。例えば、一意的中間ターゲット（参照フィーチャなど）は、トレーニングプロセス中（例えば、ランタイム前など）に、１つ以上の一意性メトリックを用いて見つけられ得る。ここでは、１つ以上の一意的ターゲット（参照フィーチャ）は、いくつのフィーチャが画像内にあるかを決定するのに適した当技術分野で周知の一意性メトリックを使用して見つけられ得て、限定するものではないが、ハイパスフィルタ、ブロブ検出が挙げられることに留意されたい。
ここで、ステップ２０２及び２０４は、オフラインでトレーニング中に（例えば、ランタイム前に）実行され得ることに留意されたい。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、ステップ２０２で決定されたスミアリングカーネルをイメージング検出器のシステムオンチップ（ＳｏＣ）にロードするように構成される（ステップ２０６）。別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、ステップ２０４で決定された一意的中間ターゲットをイメージング検出器のＳｏＣにロードするように構成される（ステップ２０８）。スミアリングカーネル及び／又は一意的中間ターゲット（参照フィーチャ）は、ソフトウェアの一部として、又はハードウェア（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）のいずれかでＳｏＣにロードされ得る。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、イメージング検出器１０２に指示をして、１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像をキャプチャするように構成される（ステップ２１０）。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、１つ以上の制御信号を生成して、イメージング検出器１０２に指示をして、１つ以上の画像をキャプチャするように構成され得る。
いくつかの実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、ステップ２１０でキャプチャされた画像の１つ以上の処理された画像を生成するように構成される（ステップ２１２）。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、画像強調及び画像登録を実行するように構成され得る。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、アンチスミアリングフィルタを１つ以上の画像に適用して、１つ以上の処理された画像を生成するように構成され得る。
図３は、本開示の１つ以上の実施形態による、スミアリング振幅とステージ移動との間の関係を示す。特に、図３は、ステージの速度の増加がスミアリング振幅の増加につながることを示す。ここで、選択された閾値を超えるスミアリング振幅は、画像処理に悪影響を与える可能性があり、またサンプル位置決めシステムがサンプルステージの位置決め誤差を正確に決定することを困難にする可能性があることに留意されたい。したがって、サンプル位置決めシステム１００は、システム１００の１つ以上の補正可能要素を調整して、選択された閾値未満のスミアリング長を提供するように構成され得る。スミアリング長は、式１を用いて決定され得て、それは次のように示され、説明される。

ここで、ｔはイメージング検出器の積算時間（ミリ秒）、ｖはサンプルステージの一方向への速度（μ／ｓ）、ｓはピクセルサイズ（μ）、及びｄはサンプルステージが積算時間ｔの間に進む距離（μ）である。
１つの実施形態では、システム１００の１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージの速度（ｖ）又はイメージング検出器の積算時間（ｔ）のうちの少なくとも１つを調整して、スミアリング長を選択された閾値未満にするように構成され得る。例えば、サンプルステージの速度又はイメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つは、スミアリング長が１０ピクセルになるように調整され得る。別の例として、サンプルステージの速度又はイメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つは、スミアリング長が９ピクセルになるように調整され得る。更なる例として、サンプルステージの速度又はイメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つは、スミアリング長が５ピクセルになるように調整され得る。更なる例として、サンプルステージの速度又はイメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つは、スミアリング長が１５ピクセルになるように調整され得る。更なる例として、サンプルステージの速度又はイメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つは、スミアリング長が１００ピクセルになるように調整され得る。
いくつかの実施形態では、選択された閾値は、経路に沿った１つ以上のセットの周期的フィーチャの周期の選択された部分であってもよい。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、サンプルステージ１０４の位置決め誤差を決定するように構成される（ステップ２１４）。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４の１つ以上の位置決め誤差を決定するように構成され得る。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４のターゲット位置とサンプルステージ１０４の実際の位置との間の差を計算して、サンプルステージ１０４の１つ以上の位置決め誤差を決定するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、サンプルステージ１０４の１つ以上の位置決め誤差を、ステップ２１２で生成された１つ以上の処理された画像に基づいて決定するように構成される。例えば、アンチスミアリングフィルタが１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像に適用された後、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４のターゲット位置と実際の位置との間の差を、処理された画像に基づいて計算するように構成され得る。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、システム１００の１つ以上の補正可能要素（例えば、ｄｘ、ｄｙ）を、１つ以上の位置決め誤差に基づいて調整するように構成される（ステップ２１６）。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４の速度を位置決め誤差に基づいて調整するように構成され得る。別の例として、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４の経路を位置決め誤差に基づいて調整するように構成され得る。
別の実施形態では、サンプル位置決めシステム１００は、ターゲット位置を位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整するように構成される（ステップ２１８）。非限定的な例では、初期ターゲットがｘ０、ｙ０に設定され、システム１００（例えば、画像処理コントローラ１０６ａ）が補正ベクトル（例えば、ｄｘ１、ｄｙ１）を受信する場合、ステージターゲットは、｛ｘ０＋ｄｘ１，ｙ０＋ｄｙ１｝に調整される。非限定的な例を続けると、次の画像計算が決定された後（例えば、ｄｘ２、ｄｙ２）、ターゲットは｛ｘ０＋ｄｘ１＋ｄｘ２，ｙ０＋ｄｙ１＋ｄｙ２｝などに調整される。
別の実施形態では、ターゲット位置決めにおけるサンプルステージの位置決め精度は、イメージング検出器の解像度に基づく。
本明細書では、ステップ２１０、２１２、及び２１４が閉ループフィードバック２２０を形成し得ることに留意されたい。この点に関して、閉ループフィードバックを使用して、サンプルステージ１０４の位置決め誤差を、サンプルが動いている間及び移動が終了する前に計算してもよい。現在位置とターゲット位置との間の差が計算された後に、移動が終了してもよい。更に、ここで、ステップ２０６～２１６は、リアルタイム計測中（例えば、ランタイム時）に実行され得ることに留意されたい。
図４は、本開示の１つ以上の実施形態による、特徴付けシステム４００の簡略化された概略図を示す。本明細書では、特徴付けシステム４００は、限定するものではないが、検査システム又は計測システムを含み得ることに留意されたい。本開示の目的のために、本明細書では特徴付けシステム４００は特徴付けツールと呼ぶことができることに留意されたい。同様に、計測システムは計測ツールと呼ばれてもよく、検査システムは検査ツールと呼ばれてもよい。特徴付けシステム４００は、当技術分野で周知の任意の検査システムを含み得て、限定するものではないが、光学ベースの検査ツール、荷電粒子ベースの検査ツール、レビューツールなどが挙げられる。特徴付けシステム４００は、当技術分野で周知の任意の計測システムを含み得て、限定するものではないが、イメージングベースの計測システム、スキャトロメトリベースの計測システムなどが挙げられる。
１つの実施形態では、特徴付けシステム４００は、サンプル位置決めシステム１００を含む。サンプル位置決めシステム１００は、限定するものではないが、イメージング検出器１０２と、サンプル１１２を取り付けるように構成されたサンプルステージ１０４と、イメージング検出器１０２及びサンプルステージ１０４に通信可能に結合された１つ以上のコントローラ１０６を含み得る。例えば、特徴付けシステム４００のサンプル位置決めシステム１００は、サンプル１１２を、イメージング検出器１０２からキャプチャされた画像を使用する特徴付けシステムのサンプルステージ１０４の閉ループフィードバックのための大規模エンコーダとして使用するように構成され得る。
別の実施形態では、イメージング検出器１０２は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２の１つ以上の画像をキャプチャするように構成される。例えば、イメージング検出器１０２は、サンプルの１つ以上の画像を、サンプルが静止しているときにターゲット位置でキャプチャするように構成され得る。別の例として、イメージング検出器１０２は、サンプルの１つ以上の画像を、サンプルが動いているとき（例えば、サンプルが経路上にある間）にターゲット位置でキャプチャするように構成され得る。
別の実施形態では、イメージング検出器１０２は、サンプルの１つ以上の画像をキャプチャするように構成された高速カメラを含む。例えば、イメージング検出器１０２は、高速フレームレートカメラ１０２を含み得る。別の例として、イメージング検出器１０２は、高速差分カメラ１０２を含み得る。
別の実施形態では、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２をｘ方向及び／又はｙ方向に並進移動させるように構成される。本明細書において、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を、選択された速度でｘ方向及び／又はｙ方向に並進移動させるように構成され得ることに留意されたい。例えば、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を毎秒５００マイクロメートル（μｍ／ｓ）を超える速度で並進移動させるように構成され得る。別の例として、サンプルステージ１０４は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２を９００μｍ／ｓを超える速度で並進移動させるように構成され得る。
１つの実施形態では、特徴付けシステム４００は、照明ビーム４０１を生成するように構成された照明源４０２を含む。照明源４０２は、照明ビーム４０１を生成するのに適した当技術分野で周知の任意の照明源を含み得る。例えば、照明源４０２は、近赤外（ＮＩＲ）放射、可視放射、紫外（ＵＶ）放射、近ＵＶ（ＮＵＶ）、深ＵＶ（ＤＵＶ）放射、真空ＵＶ（ＶＵＶ）放射などを放出し得る。例えば、照明源４０２は、１つ以上のレーザを含み得る。別の例では、照明源４０２は広帯域照明源を含み得る。いくつかの実施形態では、照明源４０２は、サンプル位置決めシステム１００の照明サブシステムの同じ照明源を含む。
いくつかの実施形態では、特徴付けシステム４００は、画像取得のための照明サブシステムを含む。例えば、照明サブシステムは、画像取得のために選択された光量を可能にするように構成され得る。１つの例では、イメージング検出器１０２の露光時間は、２ミリ秒（ｍｓ）未満であり得る。別の例では、イメージング検出器１０２の露光時間は１ｍｓ未満であり得る。更なる例では、イメージング検出器１０２の露出時間は、０．０５ｍｓ未満であり得る。更なる例では、イメージング検出器１０２の露光時間は、１０．０ｍｓ未満であり得る。更なる例では、イメージング検出器１０２の露光時間は、５．０ｍｓ未満であり得る。この点に関して、選択された光量（例えば、イメージング検出器１０２の露光時間）は、高品質画像をもたらし、定量的画像処理を可能にし得る。
別の実施形態では、特徴付けシステム４００は、照明源４０２からの照明をサンプル１１２に向けるように構成された照明アーム４０７を含む。照明アーム４０７は、当技術分野で周知の任意の数及びタイプの光学部品を含み得る。１つの実施形態では、照明アーム４０７は、１つ以上の光学素子４０３を含む。これに関して、照明アーム４０７は、照明源４０２からの照明をサンプル１１２の表面上に合焦させるように構成し得る。本明細書では、１つ以上の光学素子４０３は、当技術分野で周知の任意の光学素子を含み得て、限定するものではないが、対物レンズ４０５、１つ以上のミラー、１つ以上のレンズ、１つ以上の偏光子、１つ以上のビームスプリッタなどを含むことに留意されたい。
別の実施形態では、集光アーム４０９は、サンプル１１２から反射、散乱、回折、及び／又は放射された照明４２０を集めるように構成される。別の実施形態では、集光アーム４０９は、サンプル１１２からの照明を検出器アセンブリ４０４に配向、及び／又は合焦させ得る。本明細書では、検出器アセンブリ４０４は、当技術分野で周知の検出器アセンブリ４０４を含み得ることに留意されたい。センサは、限定するものではないが、電荷結合素子（ＣＣＤ検出器）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器、時間遅延積分（ＴＤＩ）検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、ラインセンサ、電子衝撃ラインセンサなどを含み得る。
いくつかの実施形態では、検出器４０４は、サンプル位置決めシステム１００のイメージング検出器１０２を含む。
別の実施形態では、集光アーム４０９は更に、任意の数の収集光学部品４２６を含み、対物レンズ４１６によって集められた照明を方向付け及び／又は修正し得て、これには、限定するものではないが、１つ以上の集光経路レンズ４２４、１つ以上のフィルタ、１つ以上の偏光子、又は１つ以上のビームブロックが含まれる。加えて、集光アーム４０９は、視野絞りを含んで、検出器４０４上に結像されるサンプルの空間範囲を制御し、又は開口絞りを含んで、検出器４０４上で画像を生成するために使用されるサンプルからの照明の角度範囲を制御し得る。別の実施形態では、集光アーム４０９は、対物レンズ４１６の光学素子の後焦点面と共役な面に配置された開口絞りを含み、サンプルのテレセントリック結像を提供する。
別の実施形態では、特徴付けシステム４００は、対物レンズ４１６が照明ビーム４０１をサンプル１１２に向けるのと同時に、サンプル１１２から発せられる放射を集めるように配向されたビームスプリッタ４２８を含む。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、１つ以上のプロセッサ１０８及びメモリ１１０を含む。例えば、１つ以上のプロセッサ１０８は、メモリデバイス１１０（メモリ１１０）に保持されたプログラム命令のセットを実行するように構成され得る。１つ以上のコントローラ１０６の１つ以上のプロセッサ１０８は、当技術分野で周知の任意の処理要素を含み得る。この意味で、１つ以上のプロセッサ１０８は、アルゴリズム及び／又は命令を実行するように構成された任意のマイクロプロセッサタイプのデバイスを含み得る。更に、メモリデバイス１１０は、関連する１つ以上のプロセッサ１０８によって実行可能なプログラム命令を格納するのに適した、当技術分野で周知の任意の記憶媒体を含み得る。例えば、メモリデバイス１１０は、非一時的メモリ媒体を含んでもよい。追加の例として、メモリデバイス１１０は、限定するものではないが、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光学メモリデバイス（例えば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得る。
１つの実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル上のイメージング検出器１０２の視野の現在位置を受信するように構成される。別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、現在位置とターゲット位置との間の経路に沿って１つ以上の参照フィーチャの位置を受信するように構成される。別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、イメージング検出器１０２に指示をして、経路に沿って１つ以上の参照フィーチャの画像をキャプチャさせるように構成される。別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージ１０４に指示をして、サンプル１１２を経路に沿って並進移動させるように構成される。別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、経路に沿ったサンプルステージ１０４の１つ以上の位置決め誤差を、経路に沿った１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像に基づいて決定するように構成される。別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプル位置決めシステム１００の１つ以上の補正可能要素を調整するように構成される。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、限定するものではないが、検出器４０４からサンプル１１２に関連する特徴付けデータを含むデータを受信するように構成される。
１つ以上のコントローラ１０６の１つ以上のプロセッサ１０８は、当技術分野で周知の任意のプロセッサ又は処理要素を含み得る。本開示の目的のために、「プロセッサ」又は「処理要素」という用語は、１つ以上の処理又は論理要素を有する任意のデバイス（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサデバイス、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）デバイス、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ））を包含するように広く定義され得る。この意味で、１つ以上のプロセッサ１３２は、アルゴリズム及び／又は命令（例えば、メモリに格納されたプログラム命令）を実行するように構成された任意のデバイスを含み得る。１つの実施形態では、１つ以上のプロセッサ１３２は、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、ネットワーク化されたコンピュータ、又は任意の他のコンピュータシステムとして具体化され得て、それらは本開示を通して説明されるように、システム１００又はシステム４００を用いて動作される、又は連携して動作されるように構成されたプログラムを実行するように構成される。
更に、システム１００、４００の異なるサブシステムは、本開示で説明されるステップの少なくとも一部分を実行するのに適したプロセッサ又は論理要素を含み得る。したがって、上記の説明は、本開示の実施形態に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。更に、本開示を通じて説明されるステップは、単一のコントローラ１０６によって、又は代替として、複数のコントローラによって実行され得る。加えて、コントローラ１０６は、共通の筐体又は複数の筐体内に収容された１つ以上のコントローラを含み得る。このようにして、任意のコントローラ又はコントローラの組み合わせは、計測システム１００への統合に適したモジュールとして個別にパッケージ化され得る。更に、コントローラ１０６は、検出器１０２、４０４から受信したデータを分析し、システム１００、４００内又はシステム１００、４００の外部の追加の構成要素にデータを送給し得る。
メモリ１１０は、関連付けられた１つ以上のプロセッサ１０８によって実行可能なプログラム命令を格納するのに適した当技術分野で周知の任意の記憶媒体を含み得る。例えば、メモリ媒体１１０は、非一時的なメモリ媒体を含んでもよい。別の例として、メモリ媒体１１０は、限定されるものではないが、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気又は光学メモリ装置（例えば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得る。メモリ媒体１１０は、１つ以上のプロセッサ１０８を有する共通のコントローラ筐体に収容されてもよいことが更に留意される。１つの実施形態では、メモリ媒体１１０は、１つ以上のプロセッサ１０８及びコントローラ１０６の物理的位置に対して離れて配置され得る。例えば、コントローラ１０６の１つ以上のプロセッサ１０８は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネットなど）を通じてアクセス可能な遠隔メモリ（例えば、サーバ）にアクセスされ得る。
別の実施形態では、１つ以上のコントローラ１０６は、システム１００、４００の１つ以上の要素に通信可能に結合される。これに関して、１つ以上のコントローラ１０６は、システム１００、４００の任意の構成要素からデータを送信及び／又は受信し得る。更に、１つ以上のコントローラ１０６は、関連する構成要素に対して１つ以上の駆動信号を生成することによって、システム１００、４００の任意の構成要素を指示又は制御し得る。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、検出器１０２、４０４に通信可能に結合されて、検出器１０２、４０４から１つ以上の画像を受信し得る。
図５は、本開示の１つ以上の実施形態による、サンプル位置決めのための方法５００を示すフローチャートを示す。本明細書では、方法５００のステップは、システム１００によってすべて又は部分的に実施され得ることに留意されたい。しかしながら、方法５００は、追加又は代替のシステムレベルの実施形態が方法５００のステップのすべて又は一部を実行し得るという点で、システム１００に限定されないことが更に認識される。
１つの実施形態では、サンプル位置決め方法５００は、サンプルステージに取り付けられたサンプル上のイメージング検出器の視野の現在位置を受信するステップ５０２を含む。例えば、１つ以上のコントローラ１０６（例えば、画像処理コントローラ１０６ａ）は、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル上のイメージング検出器１０２の視野の現在位置を受信するように構成され得る。本明細書で前述したように、システム１００は、当技術分野で周知の任意の高速カメラを含み得る。例えば、システム１００は、高速フレームレートカメラを含み得る。別の例として、システム１００は高速差分カメラを含み得る。
別の実施形態では、サンプル位置決め方法５００は、イメージング検出器を用いた画像化のためにサンプルのターゲット位置を受信するステップ５０４を含む。
別の実施形態では、サンプル位置決め方法５００は、現在位置とターゲット位置との間の経路に沿って１つ以上の参照フィーチャの位置を受信するステップ５０６を含む。例えば、サンプル１１２は、サンプル１１２の表面に１つ以上の参照フィーチャ（例えば、マーキング）を含み得る。例えば、サンプル１１２の１つ以上の参照フィーチャを物理的エンコーダとして使用して、処理中にステージの位置を決定し得る。
別の実施形態では、サンプル位置決め方法５００は、サンプルステージに、サンプルを経路に沿って並進移動させるよう指示するステップ５０８を含む。例えば、サンプルステージ１０４に通信可能に結合された１つ以上のコントローラ１０６（例えば、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂ）は、１つ以上の制御信号を生成するように構成され得て、制御信号はサンプルステージ１０４に、サンプルステージ１０４に取り付けられたサンプル１１２をｘ方向及び／又はｙ方向へ選択量で並進移動させるように構成される。例えば、１つ以上のコントローラ１０６（例えば、サンプル位置決めコントローラ１０６ｂ）は、１つ以上の制御信号を生成するように構成され得て、制御信号はサンプルステージに、イメージング検出器１０２（例えば、画像処理コントローラ１０６ａ）から受信した１つ以上の制御信号に応答してサンプル１１２を並進移動させるように構成される。
別の実施形態では、サンプル位置決め方法５００は、イメージング検出器１０２に、経路に沿って１つ以上の参照フィーチャの画像をキャプチャするように指示するステップ５１０を含む。例えば、イメージング検出器１０２に通信可能に結合された１つ以上のコントローラ１０６は、１つ以上の制御信号を生成して、イメージング検出器１０２に１つ以上の画像をキャプチャするよう指示するように構成され得る。一例では、画像処理コントローラ１０６ａは、１つ以上の制御信号を生成して、イメージング検出器１０２に１つ以上の画像をキャプチャするように指示するように構成され得る。別の例では、マスタコントローラ１０６ｃは、１つ以上の制御信号を生成して、イメージング検出器１０２に１つ以上の画像をキャプチャするように指示するように構成され得る。
別の実施形態では、サンプル位置決め方法５００は、経路に沿ったサンプルステージの位置決め誤差を、１つ以上の参照フィーチャの画像に基づいて決定するステップ５１２を含む。例えば、イメージング検出器１０２に結合された画像処理コントローラ１０６ａは、アンチスミアリングフィルタを１つ以上のフィーチャの画像に適用して、１つ以上の処理された画像を生成するように構成され得る。これに関して、画像処理コントローラ１０６ａは、経路に沿ったサンプルステージの位置決め誤差を、画像処理コントローラ１０６ａによって生成された１つ以上の処理された画像に基づいて決定するように構成され得る。
１つの実施形態では、アンチスミアリングフィルタは、ランタイム前の１つ以上のステージ速度での１つ以上のテストフィーチャの画像に基づいて生成される。
別の実施形態では、サンプル位置決め方法５００は、サンプル位置決めシステム１００の１つ以上の補正可能要素を調整するステップ５１４を含む。例えば、１つ以上のコントローラ１０６は、サンプルステージの速度又はターゲット位置への経路のうちの少なくとも１つを、決定された位置決め誤差に基づいてステップ５１２の並進移動中に調整するように構成され得る。
本明細書に記載のすべての方法は、方法の実施形態の１つ以上のステップの結果をメモリに格納することを含み得る。結果は、本明細書に記載の任意の結果を含み得て、当技術分野で周知の任意の方法に格納し得る。メモリは、本明細書に記載の任意のメモリ、又は当技術分野で周知の任意の他の適切な格納媒体を含み得る。結果を格納した後、結果は、メモリ内でアクセスされ、本明細書に記載の方法又はシステムの実施形態のいずれかによって使用され、ユーザに表示するためにフォーマット化され、別のソフトウェアモジュール、方法、又はシステムなどによって使用され得る。更に、結果は、「永久的に」、「半永久的に」、「一時的に」、又はある期間、格納されてもよい。例えば、メモリはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってもよく、結果は必ずしもメモリ内で無期限に保持されるとは限らない。
上述された方法の実施形態のそれぞれは、本明細書に記載される任意の別の方法（複数可）の任意の別のステップ（複数可）を含み得ることが更に企図される。追加的に、上記の方法の実施形態のそれぞれは、本明細書に記載されるシステムのいずれかによって実行され得る。
当業者は、本明細書に記載の構成要素、動作、デバイス、物体、及びそれらに付随する議論が、概念を明確にするための例として使用され、様々な構成の修正が企図されることを認識するであろう。したがって、本明細書で使用されるように、記載された特定の実施例及び付随する議論は、それらのより一般的な分類を代表することを意図する。一般に、特定の実施例の使用は、その分類を表すことを意図しており、特定の構成要素、動作、デバイス、及び物体を含まないことを、制限するものと見なすべきではない。
本明細書で使用される場合、「上部(top)」、「下部(bottom)」、「上に(over)」、「下に(under)」、「上方(upper)」、「上向き(upward)」、「下方(lower)」、「下へ(down)」、及び「下向き(downward)」などの方向用語は、説明の目的で相対位置を提供することを意図しており、絶対的な基準フレームを指定することを意図するものではない。説明された実施形態に対する様々な修正は、当業者には明らかであり、本明細書で定義された一般原理は、別の実施形態に適用され得る。
本明細書における実質的に任意の複数形及び／又は単数形の用語の使用に関して、当業者は、複数形から単数形へ、及び／又は単数形から複数形へ、文脈及び／又は用途に適切なように理解し得る。様々な単数形／複数形の順列は、明確にするために、本明細書では明示的に記載されていない。
本明細書に記載の主題は、他の構成要素内に含有される、又は他の構成要素と接続される異なる構成要素を示す場合がある。そのような描写されたアーキテクチャは単なる例示であり、実際に、同じ機能を実現する他の多くのアーキテクチャが実装され得ることが理解されるべきである。概念的な意味では、同じ機能を実現するための構成要素の任意の配置は、効果的に「関連付け」られて、所望の機能が実現される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わせられた本明細書の任意の２つの構成要素は、互いに「関連付けられている」と見なすことができ、その結果、所望の機能はアーキテクチャ又は中間構成要素に関係なく実現される。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素はまた、互いに「接続」又は「結合」されて所望の機能を実現すると見なし得て、かつそのように関連付けられている可能性がある任意の２つの構成要素は、所望の機能を実現するために互いに「結合可能」であると見なし得る。結合可能な特定の例には、限定するものではないが、物理的に相互作用可能及び／又は物理的に相互作用する構成要素、及び／又は無線的に相互作用可能及び／又は無線的に相互作用する構成要素、及び／又は論理的に相互作用する及び／又は論理的に相互作用可能な構成要素を含む。
更に、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されることが理解されるべきである。一般に、本明細書で、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、一般的に「開放(open)」用語として意図されていることが当業者によって理解されるであろう（例えば、「含んでいる(including)」という用語は「含んでいるがこれに限定されない」と解釈されるべきであり、「有している(having)」という用語は「少なくとも有している」と解釈されるべきであり、「含む(includes)」という用語は「含むが、それに限定されない」と解釈されるべきであるなど）。特定数の導入された請求項の記載（claim recitation）が意図されている場合、そのような意図は請求の範囲に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが当業者によって更に理解されるであろう。例えば、理解を助けるために、以下の添付の請求項には、請求項の記載を導入するために、導入句「少なくとも１つ」及び「１つ以上」の使用を含んでもよい。しかしながら、そのような句の使用は、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入された請求項の記載を含む任意の特定の請求の範囲を、そのような記載を１つのみ含む発明に限定することを意味すると解釈されるべきではなく、たとえ同じ請求項が導入句「１つ以上」又は「少なくとも１つ」と不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は通常、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである）を含む場合であっても同様であり、同じことが請求項の記載を導入するために用いられる定冠詞の使用に対しても当てはまる。加えて、導入された請求項の記載の特定数が明示的に記載されている場合でも、当業者は、そのような記載は通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることを認識するであろう（例えば、他の修飾語がない「２つの記載」のみの記載は、通常、少なくとも２つの記載、又は２つ以上の記載を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ、など」に類似した慣用語が用いられる例において、一般に、そのような構成は、当業者がその慣用語を理解するであろう意味に意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢを一緒に、ＡとＣを一緒に、ＢとＣを一緒に、及び／又は、Ａ、Ｂ及びＣを一緒に有するシステムを含む、など）。「Ａ、Ｂ又はＣの少なくとも１つ、など」に類似した慣用語が用いられる例において、一般に、そのような構成は、当業者がその慣用語を理解するであろう意味に意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ又はＣの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢを一緒に、ＡとＣを一緒に、ＢとＣを一緒に、及び／又は、Ａ、Ｂ及びＣを一緒に有するシステムを含む、など）。２つ以上の代替用語を表す実質的に任意の離接語及び／又は句は、説明、特許請求の範囲又は図面においても、用語の１つ、用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を考慮するように理解すべきであることは、当業者によって更に理解されるであろう。例えば句「Ａ又はＢ」は、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むと理解されるであろう。
本開示及びその付随する利点の多くは、前述の説明によって理解されると考えられ、開示された主題から逸脱することなく、又はその重要な利点のすべてを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、及び配置に様々な変更を加え得ることは明らかであろう。説明される形式は単なる説明であり、以下の特許請求の範囲の意図はそのような変更を包含及び含むことである。更に、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されることが理解されるべきである。

Claims (40)

  1. イメージング検出器と、
    前記イメージング検出器及びサンプルステージに通信可能に結合されたコントローラであって、プログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含み、前記プログラム命令は前記１つ以上のプロセッサに、
    前記サンプルステージに取り付けられたサンプル上の前記イメージング検出器の視野の現在位置を受信させ、
    前記イメージング検出器で画像化するための前記サンプルのターゲット位置を受信させ、
    １つ以上の参照フィーチャの位置を、前記現在位置と前記ターゲット位置との間の経路に沿って受信させ、前記参照フィーチャは、ランタイム前のトレーニングプロセス中に前記サンプルから検出されたフィーチャであり、
    前記サンプルステージに、前記サンプルを前記経路に沿って並進移動させるように指示させ、
    前記イメージング検出器に、前記経路に沿った前記１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像をキャプチャするように指示させ、
    前記経路に沿った前記サンプルステージの位置決め誤差を、前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に基づき決定させ、
    前記サンプルステージの速度又は前記ターゲット位置への前記経路の少なくとも１つを前記位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整させ、ここで前記ターゲット位置における前記サンプルステージの位置決め精度は、前記イメージング検出器の解像度に基づく、コントローラと、
    を備える、サンプル位置決めシステム。
  2. 前記イメージング検出器は高速フレームレートカメラを含む、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  3. 前記イメージング検出器は高速差分カメラを含む、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  4. 前記イメージング検出器は、前記サンプルの前記１つ以上の画像を、前記サンプルが静止しているときに前記ターゲット位置でキャプチャする、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  5. 前記イメージング検出器は、前記サンプルの前記１つ以上の画像を、前記サンプルが動いているときに前記ターゲット位置でキャプチャする、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  6. 前記１つ以上のコントローラの１つのコントローラは、前記イメージング検出器に統合される、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  7. 前記１つ以上のコントローラの１つのコントローラは、前記イメージング検出器の外部にある、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  8. 前記サンプルステージの前記経路に沿った位置決め誤差を前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に基づき決定することは、
    アンチスミアリングフィルタを前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に適用して１つ以上の処理された画像を生成し、そして、
    前記サンプルステージの前記経路に沿った位置決め誤差を前記１つ以上の処理された画像に基づき決定する、
    ことを含む、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  9. 前記アンチスミアリングフィルタは、ランタイム前の１つ以上のステージ速度で１つ以上のテストフィーチャの１つ以上の画像に基づき生成される、請求項８に記載のサンプル位置決めシステム。
  10. ランタイムの間、前記サンプルステージの速度又は前記イメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つは、スミアリング長が選択された閾値未満となるように調整される、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  11. 前記選択された閾値は、
    １０ピクセル、
    を含む、請求項１０に記載のサンプル位置決めシステム。
  12. 前記選択された閾値は、
    ９ピクセル、
    を含む、請求項１０に記載のサンプル位置決めシステム。
  13. 前記１つ以上の参照フィーチャは、
    前記経路に沿った周期性で配向された１つ以上のセットの周期的フィーチャを含み、ここで前記選択された閾値は、
    前記経路に沿った前記１つ以上のセットの周期的フィーチャの周期の選択された部分
    を含む、
    請求項１０に記載のサンプル位置決めシステム。
  14. 前記サンプルステージの速度又は前記ターゲット位置への前記経路の少なくとも１つを前記位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整することは、
    前記ターゲット位置を前記位置決め誤差に基づき並進移動中に調整すること、
    を含む、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  15. 前記イメージング検出器の露光時間は２ミリ秒未満である、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  16. 前記イメージング検出器の露光時間は１ミリ秒未満である、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  17. 前記イメージング検出器の露光時間は０．０５ミリ秒未満である、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  18. 前記サンプルステージの速度は毎秒５００マイクロメートルを超える、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  19. 前記サンプルステージの速度は毎秒９００マイクロメートルを超える、請求項１に記載のサンプル位置決めシステム。
  20. イメージング検出器と、
    サンプルを固定するためのサンプルステージと、
    前記イメージング検出器及び前記サンプルステージに通信可能に結合されたコントローラであって、プログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含み、前記プログラム命令は前記１つ以上のプロセッサに、
    前記サンプルステージに取り付けられた前記サンプル上の前記イメージング検出器の視野の現在位置を受信させ、
    前記イメージング検出器で画像化するための前記サンプルのターゲット位置を受信させ、
    １つ以上の参照フィーチャの位置を、前記現在位置と前記ターゲット位置との間の経路に沿って受信させ、前記参照フィーチャは、ランタイム前のトレーニングプロセス中に前記サンプルから検出されたフィーチャであり、
    前記サンプルステージに、前記サンプルを前記経路に沿って並進移動させるよう指示させ、
    前記イメージング検出器に、前記経路に沿った前記１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像をキャプチャするように指示させ、
    前記経路に沿った前記サンプルステージの位置決め誤差を、前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に基づき決定させ、
    前記サンプルステージの速度又は前記ターゲット位置への前記経路の少なくとも１つを前記位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整させ、ここで前記ターゲット位置における前記サンプルステージの位置決め精度は、前記イメージング検出器の解像度に基づいており、前記イメージング検出器は前記サンプルの画像を前記ターゲット位置でキャプチャする、コントローラと、
    を備える、特徴付けシステム。
  21. 前記イメージング検出器は、前記サンプルの前記画像を、前記サンプルが静止しているときに前記ターゲット位置でキャプチャする、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  22. 前記イメージング検出器は、前記サンプルの前記画像を、前記サンプルが動いているときに前記ターゲット位置でキャプチャする、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  23. 前記イメージング検出器は高速フレームレートカメラを含む、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  24. 前記イメージング検出器は高速差分カメラを含む、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  25. 前記１つ以上のコントローラの１つのコントローラは、前記イメージング検出器に統合される、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  26. 前記１つ以上のコントローラの１つのコントローラは、前記イメージング検出器の外部にある、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  27. 前記サンプルステージの前記経路に沿った位置決め誤差を前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に基づき決定することは、
    アンチスミアリングフィルタを前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に適用して、１つ以上の処理された画像を生成し、そして、
    前記サンプルステージの前記経路に沿った位置決め誤差を前記１つ以上の処理された画像に基づき決定する、
    ことを含む、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  28. 前記アンチスミアリングフィルタは、ランタイム前の１つ以上のステージ速度で１つ以上のテストフィーチャの１つ以上の画像に基づき生成される、請求項２７に記載の特徴付けシステム。
  29. ランタイムの間、前記サンプルステージの速度又は前記イメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つは、スミアリング長が選択された閾値未満となるように調整される、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  30. 前記選択された閾値は、
    １０ピクセル、
    を含む、請求項２９に記載の特徴付けシステム。
  31. 前記選択された閾値は、
    ９ピクセル、
    を含む、請求項２９に記載の特徴付けシステム。
  32. 前記１つ以上の参照フィーチャは、
    前記経路に沿った周期性で配向された１つ以上のセットの周期的フィーチャを含み、ここで前記選択された閾値は、
    前記経路に沿った前記１つ以上のセットの周期的フィーチャの周期の選択された部分を含む、
    請求項２９に記載の特徴付けシステム。
  33. 前記サンプルステージの速度又は前記ターゲット位置への前記経路の少なくとも１つを前記位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整することは、
    前記ターゲット位置を前記位置決め誤差に基づき並進移動中に調整すること、
    を含む、請求項２０に記載の特徴付けシステム。
  34. サンプルステージに取り付けられたサンプル上のイメージング検出器の視野の現在位置を受信することと、
    前記イメージング検出器を用いた画像化のために前記サンプルのターゲット位置を受信することと、
    １つ以上の参照フィーチャの位置を、前記現在位置と前記ターゲット位置との間の経路に沿って受信することであり、前記参照フィーチャは、ランタイム前のトレーニングプロセス中に前記サンプルから検出されたフィーチャであり、
    前記サンプルステージに、前記サンプルを前記経路に沿って並進移動させるように指示することと、
    前記イメージング検出器に、前記経路に沿った前記１つ以上の参照フィーチャの１つ以上の画像をキャプチャするように指示することと、
    前記経路に沿った前記サンプルステージの位置決め誤差を、前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に基づき決定することと、
    前記サンプルステージの速度又は前記ターゲット位置への前記経路の少なくとも１つを前記位置決め誤差に基づいて並進移動中に調整することであって、ここで前記ターゲット位置における前記サンプルステージの位置決め精度は、前記イメージング検出器の解像度に基づくことと、
    を含む、サンプル位置決め方法。
  35. 前記経路に沿った前記サンプルステージの位置決め誤差を、前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に基づき決定することは、
    アンチスミアリングフィルタを前記１つ以上の参照フィーチャの前記１つ以上の画像に適用して、１つ以上の処理された画像を生成することと、
    前記経路に沿った前記サンプルステージの位置決め誤差を前記１つ以上の処理された画像に基づき決定することと、
    を含む、請求項３４に記載のサンプル位置決め方法。
  36. 前記アンチスミアリングフィルタを、ランタイム前の１つ以上のステージ速度で１つ以上のテストフィーチャの１つ以上の画像に基づき生成すること、
    を更に含む、請求項３５に記載のサンプル位置決め方法。
  37. ランタイムの間、前記サンプルステージの速度又は前記イメージング検出器の積算時間のうちの少なくとも１つを調整して、スミアリング長を選択された閾値未満とすること、
    を更に含む、請求項３４に記載のサンプル位置決め方法。
  38. 前記選択された閾値は、
    ９ピクセル、
    を含む、請求項３７に記載のサンプル位置決め方法。
  39. 前記イメージング検出器は高速フレームレートカメラを含む、請求項３４に記載のサンプル位置決め方法。
  40. 前記イメージング検出器は高速差分カメラを含む、請求項３４に記載のサンプル位置決め方法。
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