KR101847357B1 - Stage of specimen holder for electron microscope and controlling method thereof - Google Patents

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KR101847357B1
KR101847357B1 KR1020170163953A KR20170163953A KR101847357B1 KR 101847357 B1 KR101847357 B1 KR 101847357B1 KR 1020170163953 A KR1020170163953 A KR 1020170163953A KR 20170163953 A KR20170163953 A KR 20170163953A KR 101847357 B1 KR101847357 B1 KR 101847357B1
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stress
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이상철
정종만
김진규
한철수
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한국기초과학지원연구원
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    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/261Details

Abstract

According to an embodiment, a method for removing stress on a sample holder stage including a sample holder and a plurality of link assemblies connected to the sample holder and performing one degree of freedom movement, respectively, may include: step (a) of receiving the reference position of one link assembly of the plurality of link assemblies; step (b) of applying a current to a motor coupled to the link assembly such that the link assembly is driven towards the reference position; step (c) of determining the magnitude and direction of a load applied to the link assembly based on the applied current value; and step (d) of changing the position of the link assembly toward a correction position obtained by adding a set offset value to the reference position in a direction of reducing a load. It is possible to predict and eliminate the alignment error of the sample holder stage.

Description

전자 현미경용 시료 홀더 스테이지 및 그 제어 방법{STAGE OF SPECIMEN HOLDER FOR ELECTRON MICROSCOPE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a sample holder stage for an electron microscope, and a control method thereof. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지 및 그 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a sample holder stage for an electron microscope and a control method thereof.

전자 현미경은 광자에 비해 파장이 짧은 전자를 시료에 주사 및 투과하여, 시료와 상호작용한 전자를 검출기로 측정 또는 투과된 영상을 통해 시료의 확대된 영상을 만든다. 전자 현미경은 종류에 따라 그 동작 원리가 조금은 다른데, 전자빔이 시료를 투과하거나, 또는 시료 표면의 한점에 초점을 맞추어 주사하게 되고, 이를 검파기로 수집하여 영상을 획득하는 방법이 있다. Electron microscopy scans and transmits electrons with shorter wavelengths compared to photons, and the electrons interacted with the sample are measured with a detector or an enlarged image of the sample is made through the transmitted image. The electron microscope has a slightly different operating principle depending on the type of electron microscope. The electron beam passes through the sample or focuses at one point on the surface of the sample, which is then scanned and collected by a detector to acquire an image.

시료는 이를 지지하는 스테이지에 삽입 및 고정되어 관찰되는데, 전자 현미경용 스테이지는 전자 현미경으로 관찰시에 시료의 여러면 또는 여러곳을 관찰하기 위해서 시료를 틸팅시키거나 병진 이동시킬 필요로 인하여 스테이지내 시료를 지지하는 시료 홀더를 구동하는 구동기를 포함하고 있다. 시료를 지지하는 시료 홀더를 구동하는 구동기는 시료의 틸팅 및 병진 이동을 위해서 다양한 자유도를 구현할 수 있도록 설계되어야 하는데, 이는 시료의 삽입 및 인출시 이를 방해하지 않도록 출입공간의 외부에 구현되는 것이 이상적이다.Since the stage for the electron microscope is required to tilt or translate the sample in order to observe several surfaces or several places of the sample during observation with the electron microscope, the sample in the stage And a driver for driving a sample holder for supporting the sample holder. The actuator that drives the sample holder supporting the sample should be designed to realize various degrees of freedom in order to tilt and translate the sample. Ideally, it should be implemented outside the access space so as not to interfere with the insertion and withdrawal of the sample .

앞서 언급된, 다자유도 움직임을 구현하기 위해 잘 알려진 스튜어트 플랫폼(Stewart Platform)처럼 6-자유도(6-Degree of freedom)를 구현하는 장치를 고려할 수 있으나, 이는 시료를 회전 및 병진 운동 시키기에 유용한 도구이기는 하지만, 그 부피가 전자 현미경 내부에 장착 되기엔 너무나 커 현실적으로 불가능 하며, 시료의 출입을 위한 이동 경로를 점유할 수 있다는 문제가 있기에 사용하기 부적합한 측면이 있다. 또한, 제작원가가 지나치게 소요되는 문제도 존재한다. To implement the aforementioned multi-degrees-of-freedom motion, a device that implements a 6-degree of freedom, such as the well-known Stewart Platform, may be considered, Although it is a useful tool, its volume is too large to be mounted inside an electron microscope, and it is impossible to use it because it has a problem that it can occupy a moving path for entering and exiting the sample. In addition, there is a problem that the manufacturing cost is excessively high.

기존의 시료 홀더들이 갖는 다른 문제를 살펴 보면, 기존의 홀더들은 시료를 병진 운동시키기 위해, 회전하는 모터축에 시료 홀더를 바로 연결하여 이를 원호형태의 경로를 따라 이동시키는 방법을 주로 사용하는데, 이는 직선의 병진 운동이 아니라서 직선과 원호의 간격만큼 위치 오차가 발생하게 된다. 이로 인해 관찰자가 원하는 정확한 위치로 시료를 이동시킬 수 없는 문제가 발생하게 된다.Another problem with existing sample holders is that conventional holders use a method of directly connecting a sample holder to a rotating motor shaft and moving it along a circular path in order to translate the sample, It is not a translational movement of a straight line, and a positional error occurs by a distance between a straight line and an arc. This causes a problem that the sample can not be moved to the precise position desired by the observer.

또 다른 문제로, 구동 메커니즘 설계를 단순화 하기 위해 진공 상태인 전자현미경 경통 내에 복잡도가 높은 구동 메커니즘 파트를 설치하고, 진공 방식(vacuum type) 구동기를 구성하여 시료를 이동시키는 방식으로 제작하는 것도 고려할 수 있으나, 이는 제작원가상 불리한 문제가 있고, 구동의 완전성 혹은 정밀성을 보장하기 어려운 측면이 있다.In order to simplify the design of the driving mechanism, another problem may be considered that a high-complexity drive mechanism part is installed in a vacuum electron-microscope barrel, and a vacuum type actuator is used to move the sample However, there is a problem that it is a virtual disadvantage of the producer and it is difficult to guarantee the completeness or precision of the drive.

따라서, 시료 홀더를 높은 자유도를 가질 수 있도록 구동시키는 보다 간결한 형태의 구동기에 대한 연구가 시급한 실정인데, 이러한 구동기는 그 메카닉 및 센서가 시료의 출입공간을 점유하지 않는 외부 공간, 예를 들어 시료 홀더를 지지하는 컬럼 외부 공간에 구현될 수 있는 시료 홀더의 구동기가 필요하다. 또한, 이러한 구동기는 전자현미경 경통 내부의 좁은 공간상에서 충분한 이동과 회전이 가능해야 하고, 제작원가에 대한 고민도 필요하며, 제작 과정의 지나친 복잡성도 회피해야 한다.Therefore, it is an urgent matter to study a simpler type of actuator that drives the sample holder to have a high degree of freedom. Such a driver is required to have an external space in which the mechanics and sensors do not occupy the space for entry and exit of the sample, A driver for a sample holder that can be implemented in a space outside the column supporting the sample holder is needed. In addition, such a driver must be capable of sufficient movement and rotation in a narrow space inside the electron microscope barrel, worrying about manufacturing costs, and avoiding too much complexity of the manufacturing process.

한편, 특히, 전자 현미경의 경우, 시료 거치 공간을 진공으로 유지하여야 하므로, 외부로부터의 접근이 어려워 정렬 오차 등에 따른 스트레스(응력, stress)를 보상하기 어렵다는 문제가 있었다. In particular, in the case of an electron microscope, it is difficult to compensate for stress due to alignment errors due to difficulty in accessing from the outside, since the sample setting space must be maintained in a vacuum.

일 실시 예에 따른 목적은, (i)시료의 다양한 측면을 원활히 관찰하기 위하여 높은 자유도로 시료를 지지하는 홀더를 구동시킬 수 있고, (ii)시료의 출입을 방해하지 않도록 그 출입공간을 점유하지 않으며 출입공간 외부에 구현되면서도 좁은 공간에서도 효율적으로 시료 홀더를 구동할 수 있고, (iii)제작원가가 저렴하면서도 정확하고 완전한 구동이 가능한 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지의 정렬 오차를 예측하고 해소할 수 있는 제어 방법을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a method of operating a sample holder which can (i) drive a holder for supporting a sample with high freedom in order to observe various aspects of the sample smoothly, (ii) occupy the access space (Iii) it is possible to drive the sample holder efficiently in a narrow space while being outside the access space, and (iii) it is possible to predict and eliminate the alignment error of the sample holder stage for the electron microscope And to provide a control method.

일 실시 예에 따르면, 시료 홀더와, 상기 시료 홀더에 각각 연결되고 1자유도 운동을 하는 복수 개의 링크 어셈블리를 포함하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법에 있어서, (a) 상기 복수 개의 링크 어셈블리 중 어느 하나의 링크 어셈블리의 기준 위치를 입력 받는 단계; (b) 상기 링크 어셈블리가 상기 기준 위치를 향하여 구동하도록 상기 링크 어셈블리에 연결된 모터에 전류를 인가하는 단계; (c) 상기 인가되는 전류 값을 기초로 상기 링크 어셈블리에 인가되는 부하의 크기 및 방향을 결정하는 단계; 및 (d) 상기 부하를 감소시키는 방향으로 상기 기준 위치에 설정 오프셋 값을 합산한 보정 위치를 향하여 상기 링크 어셈블리를 위치를 변경시키는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, there is provided a stress removing method of a sample holder stage including a sample holder and a plurality of link assemblies each connected to the sample holder and performing one degree of freedom movement, the method comprising: (a) Receiving a reference position of one link assembly; (b) applying a current to a motor coupled to the link assembly such that the link assembly is driven towards the reference position; (c) determining a magnitude and direction of a load applied to the link assembly based on the applied current value; And (d) changing the position of the link assembly toward a correction position obtained by adding the set offset value to the reference position in a direction of reducing the load.

상기 단계 (b)에서 모터에 인가되는 전류 값이 설정 정밀도 값 미만으로 유지되면, 상기 링크 어셈블리가 상기 기준 위치에 도달하여, 상기 모터에 가해지는 부하가 없는 것으로 결정하고, 상기 제거 방법을 종료할 수 있다. If the current value applied to the motor in the step (b) is maintained below the set precision value, it is determined that the link assembly reaches the reference position and there is no load applied to the motor, .

상기 단계 (b)에서, 모터에 인가되는 전류는 설정 진폭을 갖는 정현파일 수 있다. In the step (b), the current applied to the motor may be a sinusoidal file having a set amplitude.

상기 모터에 인가되는 전류에 의하여 구동되어야 하는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위의 최대 값이, 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위의 최대 값보다 크고, 상기 모터에 인가되는 전류에 의하여 구동되어야 하는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위의 최소 값이, 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위의 최소 값보다 작은 경우, 상기 설정 진폭을 점진적으로 감소시키면서 상기 단계 (a) 내지 단계 (d)를 수행할 수 있다.Wherein a maximum value of an expected driving range of the link assembly to be driven by a current applied to the motor is greater than a maximum value of an actual driving range of the link assembly, (A) to (d) while gradually decreasing the set amplitude when the minimum value of the estimated drive range of the link assembly is smaller than the minimum value of the actual drive range of the link assembly.

상기 모터에 인가되는 전류에 의하여 구동되어야 하는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위의 최소 값 및 최대 값이, 각각 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위의 최소 값 및 최소 값을 기준으로 미리 설정된 한계 값 미만이 되면, 해당 상태에서의 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위를, 스트레스가 없는 범위로 결정하고 이를 사용자에게 출력시킬 수 있다. When the minimum value and the maximum value of the predicted drive range of the link assembly to be driven by the current applied to the motor are respectively less than a predetermined limit value based on the minimum value and the minimum value of the actual drive range of the link assembly , It is possible to determine the predicted drive range of the link assembly in that state as a range without stress and output it to the user.

상기 단계 (c)는, (c-1) 상기 부하가 작용하지 않는 경우를 가정하여, 상기 입력된 정현파에 따라서 구동되는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위를 계산하는 단계; (c-2) 상기 입력된 정현파에 따라서 구동되는 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위를 측정하는 단계; 및 (c-2) 상기 예상 구동 범위 및 상기 실제 구동 범위의 차이를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 차이에 기초하여 상기 부하의 크기 및 방향을 결정할 수 있다. The step (c) includes the steps of: (c-1) calculating a predicted drive range of the link assembly driven according to the input sinusoidal wave, assuming that the load does not act; (c-2) measuring an actual driving range of the link assembly driven according to the input sinusoidal wave; And (c-2) calculating a difference between the predicted drive range and the actual drive range, and determining a size and a direction of the load based on the difference.

상기 단계 (c-3)은, 상기 예상 구동 범위의 중앙 값 및 상기 실제 구동 범위의 중앙 값의 편차에 기초하여, 상기 부하의 크기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. The step (c-3) may include determining the magnitude of the load based on a deviation of a median value of the predicted drive range and a median value of the actual drive range.

상기 단계 (c-3)은, 상기 예상 구동 범위의 중앙 값에 대한 상기 실제 구동 범위의 중앙 값의 상대적인 위치에 기초하여, 상기 부하의 방향을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. The step (c-3) may include determining a direction of the load based on a relative position of a median value of the actual drive range with respect to a median value of the predicted drive range.

상기 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법, (e) 상기 단계 (d)에서 결정된 보정 위치를 새로운 상기 단계 (a)의 기준 위치로 재설정하고, 상기 단계 (a) 내지 (d)를 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. (E) resetting the correction position determined in step (d) to a new reference position in step (a), and repeating steps (a) to (d) As shown in FIG.

상기 단계 (b)의 설정 진폭은, 상기 단계 (c-1)에서 계산된 예상 구동 범위가 상기 단계 (c-2)에서 측정된 실제 구동 범위에 일치할 때까지 점진적으로 감소하도록 설정될 수 있다. The set amplitude of step (b) may be set to gradually decrease until the expected drive range calculated in step (c-1) matches the actual drive range measured in step (c-2) .

상기 설정 오프셋 값은 상기 예상 구동 범위 및 상기 실제 구동 범위의 차이에 비례할 수 있다. The set offset value may be proportional to the difference between the predicted drive range and the actual drive range.

상기 시료 홀더 스테이지는, 상기 시료 홀더에 방사상으로 연결되고 상기 시료 홀더가 3방향의 병진 자유도와, 적어도 2방향의 회전 자유도를 갖게 하는 제 1 구동 모듈, 제 2 구동 모듈 및 제 3 구동 모듈을 포함하고, 상기 제 1 구동 모듈, 제 2 구동 모듈 및 제 3 구동 모듈은 각각, 상기 시료 홀더의 서로 다른 3개 부분에 각각 볼 조인트 결합되는 연결 바; 및 상기 연결 바의 상측 및 하측에 각각 힌지 결합되고, 상기 연결 바를 상하 방향으로 틸팅시키기 위한 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리를 포함할 수 있다. The sample holder stage includes a first drive module, a second drive module, and a third drive module, which are radially connected to the sample holder and have a translational degree of freedom in three directions and a rotational degree of freedom in at least two directions Wherein the first driving module, the second driving module, and the third driving module each include a connecting bar ball-jointed to three different portions of the sample holder, respectively; And an upper link assembly and a lower link assembly hinged to the upper and lower sides of the connection bar, respectively, for tilting the connection bar in a vertical direction.

상기 단계 (a) 내지 단계 (d)는, 상기 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리 중 어느 하나 이상에 대하여 수행될 수 있다. The steps (a) to (d) may be performed on at least one of the upper link assembly and the lower link assembly.

상기 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리 중 어느 하나의 링크 어셈블리는, 서로 힌지 결합된 2개의 분절 링크로 구성되고, 상기 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리 중 다른 하나의 링크 어셈블리는, 서로 힌지 결합된 3개의 분절 링크로 구성될 수 있다. Wherein one of the link assemblies of the upper link assembly and the lower link assembly is composed of two split links hinged to each other and the other link assembly of the upper link assembly and the lower link assembly includes three hinge- May be configured as segmented links.

상기 5개의 분절 링크는 모두 동일한 2차원 평면상에서 움직일수 있다. The five segmented links can all move on the same two-dimensional plane.

상기 시료 스테이지는, 상기 시료 홀더를 감싸는 챔버를 더 포함하고, 상기 상측 링크 어셈블리는, 상기 챔버에 대하여 슬라이딩 이동 가능한 상측 슬라이딩 링크; 및 일측이 상기 연결 바에 힌지 결합되고, 타측이 상기 상측 슬라이딩 링크에 힌지 결합되는 상측 연결 링크를 포함하고, 상기 하측 링크 어셈블리는, 상기 챔버에 대하여 슬라이딩 이동 가능한 하측 슬라이딩 링크; 일측이 상기 연결 바의 하측에 힌지 결합되는 하측 연결 링크; 및 일측이 상기 하측 연결 링크에 힌지 결합되고, 타측이 상기 하측 슬라이딩 링크에 힌지 결합되는 중간 링크를 포함할 수 있다. Wherein the sample stage further includes a chamber surrounding the sample holder, the upper link assembly including: an upper sliding link slidable relative to the chamber; And a lower link assembly hinged to one side of the connecting bar and hinged to the upper sliding link, the lower link assembly comprising: a lower sliding link slidably movable relative to the chamber; A lower connecting link having one side hinged to the lower side of the connecting bar; And an intermediate link in which one side is hinged to the lower connecting link and the other side is hinged to the lower sliding link.

상기 상측 연결 링크 및 연결 바 간의 회전 축은, 상기 상측 연결 링크 및 상측 슬라이딩 링크 간의 회전 축과 서로 직교할 수 있다. The rotation axis between the upper connection link and the connection bar may be orthogonal to the rotation axis between the upper connection link and the upper slide link.

상기 하측 연결 링크 및 연결 바 간의 회전 축은, 상기 하측 연결 링크 및 중간 링크 간의 회전 축과 서로 직교하고, 상기 중간 링크 및 하측 슬라이딩 링크 간의 회전 축과 서로 직교할 수 있다. The rotation axis between the lower connection link and the connection bar may be orthogonal to the rotation axis between the lower connection link and the intermediate link and may be perpendicular to the rotation axis between the intermediate link and the lower sliding link.

상기 전자 현미경용 시료 홀더의 구동기는, 시료를 지지하는 시료 홀더를 구동하기 위해 상기 시료 홀더에 연결되되, 쌍으로 링크 어셈블리가 복수개 구비되어 상기 쌍으로 구성된 링크 어셈블리의 동기화된 운동 혹은 상기 쌍으로 구성된 링크 어셈블리간의 상대운동을 통해 상기 시료 홀더를 구동할 수 있다. Wherein the driver of the electron microscope sample holder is connected to the sample holder for driving a sample holder for supporting the sample, wherein a plurality of pairs of link assemblies are provided so that the synchronized movement of the pair of link assemblies or the pair And the sample holder can be driven through relative movement between the link assemblies.

상기 복수개의 링크 어셈블리는 상기 시료 홀더에 방사상으로 결합될 수 있다. The plurality of link assemblies may be radially coupled to the sample holder.

상기 링크 어셈블리는 6개로 구성되며, 2개씩 쌍을 이룰 수 있다. The link assembly is composed of six pieces, and two pairs can be formed.

상기 쌍으로 구성된 링크 어셈블리의 동기화된 운동을 통해 상기 시료 홀더의 위치를 조절할 수 있다. The position of the sample holder can be adjusted through the synchronized movement of the link assembly.

상기 시료 홀더의 구동기는, 상기 쌍으로 구성된 링크 어셈블리의 상대운동을 통해 상기 시료 홀더의 자세를 조절할 수 있다. The driver of the sample holder can adjust the posture of the sample holder through the relative movement of the pair of link assemblies.

상기 쌍으로 구성된 링크 어셈블리는 상대적인 회전이 가능하도록 순차적으로 연결된 4절 링크로 구성되고, 상기 시료 홀더의 구동기는, 일단이 상기 4절 링크 중 중간에 연결된 2개의 링크 중 어느 하나의 링크에 회전 가능하게 연결되고, 타단이 상기 시료 홀더에 피봇 운동 가능하게 연결되는 연결 바를 더 포함할 수 있다. Wherein the pair of link assemblies are constituted by four-link links sequentially connected to enable relative rotation, and the driver of the sample holder is rotatable on any one of two links connected in the middle of the four- And a connection bar to which the other end is pivotally connected to the sample holder.

상기 연결 바는 상기 시료 홀더와 볼 조인트로 연결될 수 있다. The connecting bar may be connected to the sample holder by a ball joint.

상기 구동기는 적어도 병진 운동 3자유도 및 회전 운동 2자유도를 구현할 수 있다. The driver may implement at least three degrees of translational motion and two degrees of freedom of rotational motion.

일 실시 예에 따르면, 스튜어트 플랫폼 등과 같이 복수 개의 선형 구동기로 이루어지는 형태의 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지에서, 모터 전류 피드백을 통해 링크들의 정렬 오차로 인해 발생하는 링크 내부의 응력이 존재하는 링크 위치 범위를 예측하며, 예측된 응력을 기반으로 스테이지를 제어하여 이를 해소할 수 있다. According to one embodiment, in a sample holder stage for an electron microscope in the form of a plurality of linear actuators, such as a Stuart platform, a link position range in which stress in the link due to alignment error of links through motor current feedback exists And the stage can be controlled based on the predicted stress to solve it.

일 실시 예에 따르면, 추가적인 힘 센서 없이 제어를 위해 필수적인 모터 전류와 엔코더 신호만으로 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지의 스트레스의 예측 및 해소가 가능하다는 장점이 있다.According to one embodiment, there is an advantage that it is possible to predict and eliminate the stress of the sample holder stage for the electron microscope only by the motor current and the encoder signal which are necessary for the control without the additional force sensor.

일 실시 예에 따르면, 특히, 시료 거치 공간을 진공으로 유지하여야 하는 전자 현미경의 특성상 운용 중 외부로부터의 접근이 어려운데, 전자 현미경의 운용 중에도 장비를 해체하지 않고, 실시간으로 스트레스를 감지하고 이를 보상할 수 있다는 장점을 갖는다. According to one embodiment, in particular, it is difficult to access from the outside during operation of the electron microscope due to the characteristics of an electron microscope, which is required to keep the sample placing space in a vacuum. In the operation of the electron microscope, .

일 실시 예에 따르면, 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지의 실제 구동 상태에서 가공 조립 완성도를 예측할 수 있는 수단으로 활용될 수 있다.According to one embodiment, it can be utilized as a means for predicting the degree of machining assembly in an actual driving state of a sample holder stage for an electron microscope.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지를 도시한 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 구동기의 모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 위치구현 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 자세구현 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 구동 모듈의 모습을 도시한 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지의 제어 방법을 수행하는 구성들을 간략히 표현한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지의 블록도이다.
도 8 및 도 9는 도 7의 일부를 각각 분리하여 도시한 블록도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 스트레스 예측부에서 수행하는 방법의 알고리즘을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 스트레스 제거부에서 수행하는 방법의 알고리즘을 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 도 12의 단계 930에 대한 일 실시 예를 나타내는 순서도이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15 내지 도 18은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 제어 방법에 따른 시뮬레이션을 통한 구현 가능성 및 성능을 확인한 그래프이다.
1 is a perspective view showing a stage for an electron microscope according to an embodiment.
2 is a perspective view illustrating a driver according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram for explaining the principle of position realization according to one embodiment.
4 is a conceptual diagram for explaining the principle of attitude implementation according to an embodiment.
5 is a perspective view showing a driving module according to an embodiment.
6 is a view schematically illustrating configurations for performing a method of controlling a sample holder stage for an electron microscope according to an embodiment.
7 is a block diagram of a sample holder stage for an electron microscope according to an embodiment.
Figs. 8 and 9 are block diagrams separately showing portions of Fig. 7. Fig.
10 is a diagram showing an algorithm of a method performed by a stress predicting unit of a stage for an electron microscope according to an embodiment.
11 is a diagram illustrating an algorithm of a method performed in stress relieving of a stage for an electron microscope according to an embodiment.
12 is a flowchart showing a control method of a stage for an electron microscope according to an embodiment.
13 is a flowchart showing an embodiment of step 930 of FIG.
14 is a flowchart showing a control method of a stage for an electron microscope according to an embodiment.
FIGS. 15 to 18 are graphs showing the feasibility and performance of simulation based on the control method of the stage for an electron microscope according to an embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the best of an understanding clear.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다. The components included in any one embodiment and the components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, the description of any one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description thereof will be omitted in the overlapping scope.

도 1은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a stage for an electron microscope according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스테이지(10)는 챔버(200) 내부에 위치한 시료 홀더(400, 도 2 참조)를 5 자유도(D.O.F)로 구동시키게 되는데, 병진 운동 3자유도 및 회전 운동 2 자유도로 구성되며, 이에 대해서는 자세히 후술하기로 한다. 실시 예에 따른 스테이지(10)에 의하면, 시료의 관측 지점을 중심으로 모든 방향의 틸팅 모션이 가능하고, 상하 높이가 좁은 공간에서도 5자유도를 구현할 수 있다. 예를 들어, 통상 15mm 이내인 2개의 폴피스 사이의 공간에 설치된 상태에서도, 사용자가 원하는 시료상의 관찰지점을 중심으로 모든 방향의 기울임이 가능하므로, 기존의 싱글 틸트 로테이션(single tilt-rotation) 및 더블 틸트 홀더(double-tilt holder)와 비교하여 시료를 기울여 볼 때 관찰지점이 빔축에서 벗어나 버리는 문제를 해소할 수 있다. Referring to FIG. 1, a stage 10 according to the present invention drives a sample holder 400 (see FIG. 2) located within a chamber 200 at a DOF of 5 degrees of freedom, Movement 2 freedom road, which will be described in detail later. According to the stage 10 according to the embodiment, tilting motions can be performed in all directions with respect to the observation point of the sample, and five degrees of freedom can be realized even in a space having a small vertical height. For example, even in a state where the two pole pieces are installed in a space of less than 15 mm, it is possible to tilt in all directions around the observation point on the desired sample. Therefore, the conventional single tilt- Compared with a double-tilt holder, it is possible to eliminate the problem that the observation point deviates from the beam axis when the sample is tilted.

챔버(200)는 그 내부에 시료 홀더(400)를 구비하며, 이에 방사상으로 연결된 3개의 구동 모듈이 시료 홀더(400)를 구동시키게 된다. 3개의 구동 모듈은, 3개의 연결 바(301, 302, 303)와, 6개의 링크 어셈블리(310, 320, 330, 340, 350, 360)를 포함하고, 링크 어셈블리의 한쪽 끝은 챔버(200)를 관통하여 연결 바를 통해 시료 홀더(400)와 연결되어 있으며, 다른 한쪽 끝은 링크를 왕복 운동시키기 위한 모터와 연결된다. The chamber 200 has a sample holder 400 therein, and three driving modules radially connected thereto drive the sample holder 400. The three drive modules include three connection bars 301, 302 and 303 and six link assemblies 310, 320, 330, 340, 350 and 360. One end of the link assembly is connected to the chamber 200, And is connected to the sample holder 400 through a connection bar, and the other end is connected to a motor for reciprocating the link.

링크 어셈블리(310, 320, 330, 340, 350, 360)에는 이들 움직임을 측정할 수 있는 위치센서가 구비될 수 있으며, 센서 및 링크, 모터 등은 챔버 내부의 시료 홀더의 밑부분 등이 아니라 외부에 장착되게 되므로 시료의 출입을 방해하지 않는다.The link assemblies 310, 320, 330, 340, 350, 360 may be provided with position sensors capable of measuring these movements. The sensors, links, motors, etc., So that the sample does not interfere with the entry and exit of the sample.

구동기를 설명하기 위해 도 2를 제시한다. 도 2는 일 실시 예에 따른 구동기의 모습을 도시한 사시도이다. 이를 참조하면, 시료 홀더(sample holder, 400)는 3개의 연결 바(301, 302, 303)와, 여기에 연결된 6개의 링크 어셈블리(310, 320, 330, 340, 350, 360)로 연결될 수 있다. Figure 2 is presented to illustrate the driver. 2 is a perspective view illustrating a driver according to an exemplary embodiment of the present invention. The sample holder 400 may be connected to three connection bars 301, 302 and 303 and six link assemblies 310, 320, 330, 340, 350 and 360 connected thereto .

연결 바(301, 302, 303) 각각의 일단은 시료 홀더(400)에 대하여 피봇(pivot) 운동될 수 있다. 연결 바(301, 302, 303) 각각의 일단은 예를 들어, 시료 홀더(400)에 볼 조인트 방식으로 연결되어, 시료 홀더(400)에 대하여 적어도 2가지 방향으로 틸팅(tilting) 될 수 있다. One end of each of the connecting bars 301, 302, and 303 may be pivotally moved relative to the sample holder 400. One end of each of the connecting bars 301, 302 and 303 may be connected to the sample holder 400 in a ball joint manner and tilted in at least two directions with respect to the sample holder 400, for example.

연결 바(301, 302, 303) 각각의 타단은 해당 연결 바의 상측 및 하측에 각각 연결된 2개의 링크 어셈블리에 대하여 좌우 방향으로 회동 가능하도록 힌지 방식으로 연결될 수 있다. 여기서, 각각의 연결 바의 상측 및 하측에 각각 연결되어 쌍을 이루는 쌍으로 구성된 링크 어셈블리 중 상측에 연결된 링크 어셈블리를 상측 링크 어셈블리(310, 330, 350)라고 하고, 하측에 연결된 링크 어셈블리를 하측 링크 어셈블리(320, 340, 360)라고 할 수도 있다. The other ends of the connecting bars 301, 302, and 303 may be connected in a hinge manner so as to be rotatable in the left-right direction with respect to the two link assemblies connected to the upper side and the lower side of the connecting bar. Here, the link assembly connected to the upper side of the pair of link assemblies connected to the upper side and the lower side of each link bar is referred to as an upper link assembly 310, 330, 350, and the link assembly connected to the lower side is referred to as a lower link Assemblies 320, 340, and 360, respectively.

앞서 설명한대로 6개의 링크 어셈블리(310, 320, 330, 340, 350, 360)는 모터에 연결되어 링크 어셈블리의 병진 운동을 구현할 수 있다. 또한, 상하로 쌍을 이루고, 하나의 연결 바에 연결되는 한 쌍의 링크 어셈블리의 상대적인 움직임에 따라서 그와 연결된 연결 바는 상하 방향으로 회동될 수 있다. As described above, the six link assemblies 310, 320, 330, 340, 350, and 360 may be connected to the motor to implement translational motion of the link assembly. In addition, the connection bars connected to one pair of link assemblies can be pivoted up and down according to the relative movement of the pair of link assemblies, which are paired up and down.

구동기(300)의 6개의 링크 어셈블리(310, 320, 330, 340, 350, 360)는 챔버(200)를 관통하여 시료 홀더(400)를 지지하게 되어 위치 및 자세를 제어하는 5 자유도를 구현하게 되는데, 이를 설명하면 다음과 같다.The six link assemblies 310, 320, 330, 340, 350 and 360 of the actuator 300 support the sample holder 400 through the chamber 200 to realize five degrees of freedom for controlling the position and attitude This is explained as follows.

구동기(300)의 운동에 대해 보다 자세한 설명을 위해 도 3 및 도 4를 제시한다. 도 3은 일 실시 예에 따른 위치구현 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 자세구현 원리를 설명하기 위한 개념도이다.3 and 4 for a more detailed description of the motion of the driver 300. [ FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a principle of positional realization according to an embodiment, and FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a principle of posture implementation according to an embodiment.

먼저, 도 3을 참조하여 위치구현 원리를 설명하면, 6개의 링크 어셈블리(310, 320, 330, 340, 350, 360)가 병진 운동을 하면서 이에 연결된 시료 홀더(400)의 위치를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 쌍으로 구성된 제1 및 2 링크 어셈블리(310, 320), 제3 및 4 링크 어셈블리(330, 340), 제5 및 6링크 어셈블리(350, 360)가 각각 동기화되어 병진 운동을 하게 되면, 이에 따라 시료 홀더(400)가 평면상에서 움직여서 원하는 위치에 포지셔닝할 수 있다. 다시 말하면, 쌍으로 구성된 링크 어셈블리가 동기화되어 움직이면서 이들간의 위치 차로 인한 병진 운동이 발생하여 시료 홀더(400)의 위치를 변화시킬 수 있다. 3, the position of the sample holder 400 connected to the six link assemblies 310, 320, 330, 340, 350, 360 can be changed while performing the translational motion . For example, the first and second link assemblies 310 and 320, the third and fourth link assemblies 330 and 340, the fifth and sixth link assemblies 350 and 360, respectively, The sample holder 400 can be moved in a plane and positioned at a desired position. In other words, as the pair of link assemblies move synchronously, translational movement due to the positional difference therebetween occurs, and the position of the sample holder 400 can be changed.

다음, 도 4를 참조하여 자세구현 원리를 설명하면, 어느 한 쌍의 링크 어셈블리(310-320)가 상대적 위치 차를 발생시키면서 움직이게 되면, 해당 링크 쌍(310-320)에 연결된 연결 바(301)가 올려지거나 내려가는 운동을 발생시킬 수 있다. 마찬가지로 각각의 링크 쌍(330-340, 350-360)에서도 이러한 운동을 발생시키게 되면 시료 홀더(400)에 연결된 연결 바(302, 303)의 운동이 발생하여 시료 홀더(400)의 자세를 결정할 수 있게 된다. 이때, 연결 바(301, 302, 303)는 시료 홀더(400)와 볼 조인트로 연결된다.4, when a pair of link assemblies 310-320 moves while generating a relative position difference, a connection bar 301 connected to the link pair 310-320 is moved to a position May cause a motion to be raised or lowered. Similarly, when this movement is generated in each of the link pairs 330-340 and 350-360, movement of the connection bars 302 and 303 connected to the sample holder 400 occurs to determine the posture of the sample holder 400 . At this time, the connecting bars 301, 302, and 303 are connected to the sample holder 400 through ball joints.

예를 들어, 상측 링크 어셈블리(310) 및 하측 링크 어셈블리(320) 중 어느 하나의 링크 어셈블리(310)는, 2개의 분절 링크(311, 315)로 구성되고, 다른 하나의 링크 어셈블리(320)는, 3개의 분절 링크(321, 323, 325)로 구성될 수 있다. 상기 5개의 분절 링크(311, 315, 321, 323, 325)는 모두 동일한 2차원 평면(도 4에 도시된 평면) 상에서 움직일 수 있다. For example, one of the link assemblies 310 of the upper link assembly 310 and the lower link assembly 320 is composed of two segment links 311 and 315, and the other link assembly 320 is composed of , And three segmented links 321, 323, and 325, respectively. The five segmented links 311, 315, 321, 323, and 325 can all move on the same two-dimensional plane (the plane shown in FIG. 4).

보다 구체적인 예를 들면, 상측 링크 어셈블리(310)는, 챔버(200)에 대하여 슬라이딩 이동 가능한 상측 슬라이딩 링크(315)와, 일측이 연결 바(301)에 힌지 결합되고 타측이 상측 슬라이딩 링크(315)에 힌지 결합되는 상측 연결 링크(311)를 포함할 수 있다. 하측 링크 어셈블리(320)는, 챔버(200)에 대하여 슬라이딩 이동 가능한 하측 슬라이딩 링크(325)와, 일측이 연결 바(301)의 하측에 힌지 결합되는 하측 연결 링크(321)와, 일측이 하측 연결 링크(321)에 힌지 결합되고 타측이 하측 슬라이딩 링크(325)에 힌지 결합되는 중간 링크(323)를 포함할 수 있다. 그리고, 상측 연결 링크(311) 및 연결 바(301) 간의 회전 축은, 상측 연결 링크(311) 및 상측 슬라이딩 링크(315) 간의 회전 축과 서로 직교할 수 있다. 또한, 하측 연결 링크(321) 및 연결 바(301) 간의 회전 축은, 하측 연결 링크(321) 및 중간 링크(323) 간의 회전 축과 서로 직교하고, 중간 링크(323) 및 하측 슬라이딩 링크(325) 간의 회전 축과 서로 직교할 수 있다. 이상과 같은 구조에 의하면, 상기 5개의 분절 링크(311, 315, 321, 323, 325)는 모두 동일한 2차원 평면(도 4에 도시된 평면) 상에서 움직일 수 있으며, 도 5 내지 도 11을 통하여 후술하는 바와 같은 역기구학 해석에 따라 시료 홀더(400)의 위치 및 자세를 조절할 수 있음을 알 수 있다. More specifically, the upper link assembly 310 includes an upper sliding link 315 slidable relative to the chamber 200, and a lower sliding link 315 hinged at one side to the connecting bar 301 and the other at an upper sliding link 315. [ And an upper connecting link 311 hinged to the upper link link 311. The lower link assembly 320 includes a lower sliding link 325 slidable with respect to the chamber 200 and a lower connecting link 321 hinged to the lower side of the connecting bar 301, And an intermediate link 323 hinged to the link 321 and hinged to the lower sliding link 325 on the other side. The rotation axis between the upper connection link 311 and the connection bar 301 may be orthogonal to the rotation axis between the upper connection link 311 and the upper slide link 315. The rotating shaft between the lower connecting link 321 and the connecting bar 301 is orthogonal to the rotating shaft between the lower connecting link 321 and the intermediate link 323 and the rotating shaft between the lower link 321 and the lower sliding link 325, And can be perpendicular to each other. According to the structure as described above, the five segmented links 311, 315, 321, 323, and 325 can all move on the same two-dimensional plane (the plane shown in FIG. 4) The position and orientation of the sample holder 400 can be adjusted according to the inverse kinematic analysis as described above.

한편, 상측 연결 링크(311) 및 하측 연결 링크(321)는 실질적으로 상대적인 움직임이 발생하지 않으므로 하나의 링크인 것으로 이해될 수도 있다. 이와 같은 관점으로 보면, 쌍으로 구성된 링크 어셈블리(310-320)는 상대적인 회전이 가능하도록 순차적으로 연결된 4절 링크(315, 311-321, 323, 325)로 구성되는 것으로 이해될 수도 있다. 이 경우, 연결 바(301)의 일단은, 상기 4절 링크(315, 311-321, 323, 325) 중 중간에 연결된 2개의 링크(311-321, 323) 중 어느 하나의 링크(311-321)에 회전 가능하게 연결되고, 타단은, 시료 홀더(400)에 피봇(pivot) 운동 가능하게 연결되는 것으로 이해될 수도 있다. On the other hand, the upper connecting link 311 and the lower connecting link 321 may be regarded as one link since substantially no relative movement occurs. In view of this, it may be understood that the paired link assemblies 310-320 consist of four-link links 315, 311-321, 323, and 325 that are sequentially connected to allow relative rotation. In this case, one end of the connection bar 301 is connected to one of the two links 311-321 and 323 connected in the middle among the four-link links 315, 311-321, 323 and 325 And the other end may be understood as being pivotally connected to the sample holder 400.

도 5는 다른 실시 예에 따른 구동 모듈의 모습을 도시한 사시도이다. 5 is a perspective view showing a driving module according to another embodiment.

도 5를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 구동 모듈은, 연결 바(301)와, 연결 바(301)의 상측 및 하측에 각각 연결되는 2개의 링크 어셈블리(310, 320)를 포함할 수 있다. 5, the driving module according to another embodiment may include a connection bar 301 and two link assemblies 310 and 320 connected to the upper and lower sides of the connection bar 301, respectively.

상측 링크 어셈블리(310)는, 상측 연결 링크(311) 및 상측 슬라이딩 링크(315)를 포함하고, 하측 링크 어셈블리(320)는, 하측 연결 링크(321), 중간 링크(323) 및 하측 슬라이딩 링크(325)를 포함할 수 있다.The upper link assembly 310 includes an upper connecting link 311 and an upper sliding link 315. The lower link assembly 320 includes a lower connecting link 321, an intermediate link 323, 325).

상측 연결 링크(311)는, 상측 슬라이딩 링크(315)를 중심으로 좌우에서 결합되는 제 1 분리 링크(3111) 및 제 2 분리 링크(3112)를 포함할 수 있다. 또한, 상측 연결 링크(311)는, 제 1 분리 링크(3111)의 적어도 일부 및 제 2 분리 링크(3112)의 적어도 일부 사이에 서로 이격된 공간이 형성되도록, 제 1 분리 링크(3111) 및 제 2 분리 링크(3112) 사이에 배치되는 제 1 지지부(311a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 제 1 지지부(311a)는, 제 1 분리 링크(3111)로부터 제 2 분리 링크(3112)를 향하여 돌출되도록 형성되는 돌출부일 수 있다. 다만, 제 1 지지부(311a)는, 제 2 분리 링크(3112)에 형성되거나, 제 1 분리 링크(3111) 및 제 2 분리 링크(3112)와 별개의 부품으로 구비될 수도 있다. 상측 연결 링크(311)는, 2개의 분리 링크(3111, 3112)를 관통하면서 제 1 지지부(311a)를 관통하지 않는 제 1 홀(311b)과, 2개의 분리 링크(3111, 3112)를 관통하면서 제 1 지지부(311a)를 관통하는 제 2 홀(311c)을 포함할 수 있다. 제 1 홀(311b) 및 제 2 홀(311c)에는 각각 나사가 체결될 수 있다. 제 2 홀(311c)에 체결된 나사는, 2개의 분리 링크(3111, 3112)가 서로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 제 1 홀(311b)에 체결된 나사는, 2개의 분리 링크(3111, 3112) 사이에서 이격된 공간을 조절함으로써, 결과적으로, 상측 연결 링크(311) 및 상측 슬라이딩 링크(315) 사이의 체결력을 조절할 수 있다. The upper connecting link 311 may include a first separating link 3111 and a second separating link 3112 which are coupled to the upper side sliding link 315 on the left and right sides. The upper connecting link 311 is provided with a first separating link 3111 and a second separating link 3112 so that a space separated from each other is formed between at least a part of the first separating link 3111 and at least a part of the second separating link 3112, And a first support portion 311a disposed between the first and second separation links 3112. [ For example, as shown in FIG. 5, the first supporting portion 311a may be a protruding portion protruding from the first separating link 3111 toward the second separating link 3112. The first supporting portion 311a may be formed on the second separating link 3112 or may be provided as a separate component from the first separating link 3111 and the second separating link 3112. [ The upper connection link 311 includes a first hole 311b which penetrates the two separation links 3111 and 3112 and does not penetrate the first support portion 311a and a second hole 311b that penetrates the two separation links 3111 and 3112 And a second hole 311c passing through the first support portion 311a. The first hole 311b and the second hole 311c may be fastened with screws. The screw fastened to the second hole 311c can prevent the two separation links 3111 and 3112 from being separated from each other. The screw fastened to the first hole 311b adjusts the spacing space between the two separation links 3111 and 3112 and consequently the fastening force between the upper connecting link 311 and the upper sliding link 315 Can be adjusted.

중간 링크(323)는, 하측 연결 링크(321) 및 하측 슬라이딩 링크(325)를 중심으로 좌우에서 결합되는 제 3 분리 링크(3231) 및 제 4 분리 링크(3232)를 포함할 수 있다. 또한, 중간 링크(323)는, 제 3 분리 링크(3231)의 적어도 일부 및 제 4 분리 링크(3232)의 적어도 일부 사이에 서로 이격된 공간이 형성되도록, 제 3 분리 링크(3231) 및 제 4 분리 링크(3232) 사이에 배치되는 제 2 지지부(323a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 제 2 지지부(323a)는, 제 3 분리 링크(3231)로부터 제 4 분리 링크(3232)를 향하여 돌출되도록 형성되는 돌출부일 수 있다. 다만, 제 2 지지부(323a)는, 제 4 분리 링크(3232)에 형성되거나, 제 3 분리 링크(3231) 및 제 4 분리 링크(3232)와 별개의 부품으로 구비될 수도 있다. 중간 링크(323)는, 2개의 분리 링크(3231, 3232)를 관통하면서 제 2 지지부(323a)의 후방에 배치되는 제 3 홀(323b)과, 2개의 분리 링크(3231, 3232)를 관통하면서 제 2 지지부(323a)의 전방에 배치되는 제 4 홀(323c)과, 2개의 분리 링크(3231, 3232)를 관통하면서 제 2 지지부(323a)를 관통하는 제 5 홀(323d)을 포함할 수 있다. 제 3 홀(323b), 제 4 홀(323c) 및 제 5 홀(323d)에는 각각 나사가 체결될 수 있다. 제 3 홀(323b)에 체결된 나사는, 지지부(323a)의 후방의 이격된 공간을 조절함으로써, 결과적으로, 중간 링크(323) 및 하측 슬라이딩 링크(315) 사이의 체결력을 조절할 수 있다. 마찬가지로, 제 4 홀(323c)에 체결된 나사는, 지지부(323a)의 전방의 이격된 공간을 조절함으로써, 결과적으로, 중간 링크(323) 및 하측 연결 링크(321) 사이의 체결력을 조절할 수 있다. The intermediate link 323 may include a third detachment link 3231 and a fourth detachment link 3232 which are coupled to the left and right around the lower connecting link 321 and the lower sliding link 325. The intermediate link 323 is connected to the third separating link 3231 and the fourth separating link 3231 so that a spaced space is formed between at least a part of the third separating link 3231 and at least a part of the fourth separating link 3232, And a second support portion 323a disposed between the separation links 3232. For example, as shown in FIG. 5, the second support portion 323a may be a protrusion formed to protrude from the third separation link 3231 toward the fourth separation link 3232. The second supporting portion 323a may be formed on the fourth separating link 3232 or may be provided as a separate component from the third separating link 3231 and the fourth separating link 3232. [ The intermediate link 323 includes a third hole 323b passing through the two separation links 3231 and 3232 and disposed behind the second support portion 323a and a third hole 323b extending through the two separation links 3231 and 3232 A fourth hole 323c disposed in front of the second support portion 323a and a fifth hole 323d passing through the second support portion 323a while passing through the two separation links 3231 and 3232 have. The third hole 323b, the fourth hole 323c, and the fifth hole 323d, respectively. The screw fastened to the third hole 323b can adjust the fastening force between the intermediate link 323 and the lower sliding link 315 by adjusting the spaced space behind the support portion 323a. Similarly, the screw fastened to the fourth hole 323c can adjust the fastening force between the intermediate link 323 and the lower connecting link 321 by adjusting the spaced space in front of the supporting portion 323a .

한편, 도 5와 같이 서로 인접한 링크끼리 길이 방향으로 맞닿는 부분들은 각각 원호(arc) 형상의 볼록부 또는 오목부를 가질 수 있으며, 위와 같은 형상에 의하면, 서로 인접한 링크들이 상대적으로 회전하더라도, 상대 링크에 의해 간섭되지 않고, 부드럽게 회전될 수 있다.As shown in FIG. 5, the portions of the links adjacent to each other in the lengthwise direction may have arc-shaped convex portions or concave portions. According to the above-described shape, even if the adjacent links rotate relatively, It can be smoothly rotated.

이상 설명한 실시 예들에 따른 구동기는, 예를 들면, 한국등록특허 제1742920호에 기재된 역기구학 해석 모델을 통하여 분석한 바와 같이, 시료 홀더의 위치와 자세가 결정되었을 때, 그 자세를 만들어 낼 수 있는 한 쌍의 상측 슬라이딩 링크 및 하측 슬라이딩 링크의 위치를 알려주는 관계식을 얻어낼 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 한국등록특허 제1742920호에 기재된 내용은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The actuator according to the above-described embodiments is capable of generating the posture when the position and posture of the sample holder are determined, for example, as analyzed through an inverse kinematic analysis model described in Korean Patent No. 1742920 It is possible to obtain a relational expression indicating the position of a pair of the upper sliding link and the lower sliding link. A detailed description thereof will be omitted. Korean Patent No. 1742920 should be construed as being included in the present invention.

이상 설명한 구조와 같은 매니퓰레이터(manipulator) 구조의 경우, 링크 및 조인트의 가공 조립 정밀도가 정밀한 제어를 위해 매우 중요하다. 한편, 링크의 길이 및/또는 조인트의 위치 등이 실제 설계 사양과 다를 경우나, 계산된 위치로 링크를 정확하게 위치시키지 못할 경우, 오차를 가지게 된다. 이와 같은 오차들은 최종 시료 홀더(400)를 제어하는 엔드 이펙터(end-effector)의 위치 및 자세 오차뿐만 아니라 내부 스트레스를 증가시키는 요인으로 작용하게 된다. 이와 같은 오차는 시료 홀더(400)의 위치 오차를 발생시키고, 심각하게는 파손을 유발할 수 있다. In the case of a manipulator structure such as the structure described above, the precision of machining assembly of the link and the joint is very important for precise control. On the other hand, if the length of the link and / or the position of the joint is different from the actual design specification, or if the link can not be accurately positioned at the calculated position, there is an error. These errors serve to increase not only the position and attitude error of the end-effector controlling the final sample holder 400 but also the internal stress. Such an error may cause a positional error of the sample holder 400 and seriously cause breakage.

또한, 스테이지(10)를 구성하는 각각의 파트 별 가공 정밀도는 평가가 될 수 있지만, 전체 스테이지(10)가 조립된 상태에서 조립된 전체 스테이지(10)의 동작성에 대한 평가가 어려운 문제점이 있었다. Although the processing accuracy of each part constituting the stage 10 can be evaluated, there is a problem that it is difficult to evaluate the operation of the entire stage 10 assembled in a state where the entire stage 10 is assembled .

또한, 챔버(200)의 내부를 진공 상태를 유지하여야 하는 전자 현미경의 특성상, 스테이지(10)를 전자 현미경에 조립하고 일단 진공 상태를 형성하게 되면, 스테이지(10)를 보수하기 위하여 외부로부터 자유롭게 챔버(200) 내부로 접근하는 것이 매우 어려워 진다.When the stage 10 is assembled into an electron microscope and a vacuum state is formed once, the stage 10 can be freely moved from the outside to the chamber 10 in order to repair the stage 10, because of the characteristics of the electron microscope, It becomes very difficult to access the inside of the portable terminal 200.

이와 같은 문제점들을 고려하여, 이하에서는 스테이지(10)의 내부에 발생되는 스트레스를 예측하고, 제어를 통하여 해소시킬 수 있는 스테이지 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다. 이하의 제어 방법에 따르면, 스테이지(10)의 내부 응력을 예측하여 구동이 얼마나 매끄러운지 평가하고, 응력 해소를 통하여 스테이지(10)의 구동 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 스테이지(10)가 조립되어 구동되고 있는 상태에서 부하를 측정할 수 있다. 나아가 추가적인 힘 센서 없이, 제어를 위한 필수 요소들 만을 기반으로 스트레스를 예측하고 해소시킬 수 있다. In consideration of the above problems, a stage control method capable of predicting the stress generated in the stage 10 and eliminating it through control will be described below. According to the following control method, the internal stress of the stage 10 can be predicted to evaluate how smooth the drive is, and the driving performance of the stage 10 can be improved through stress relief. Further, the load can be measured while the stage 10 is assembled and driven. Furthermore, without additional force sensors, stress can be predicted and solved based solely on the essential elements for control.

도 6은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지의 제어 방법을 수행하는 구성들을 간략히 표현한 도면이다. 도 7은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지의 블록도이고, 도 8 및 도 9는 도 7의 일부를 각각 분리하여 도시한 블록도이다.6 is a view schematically illustrating configurations for performing a method of controlling a sample holder stage for an electron microscope according to an embodiment. FIG. 7 is a block diagram of a sample holder stage for an electron microscope according to an embodiment, and FIG. 8 and FIG. 9 are block diagrams separately showing portions of FIG.

도 10은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 스트레스 예측부에서 수행하는 방법의 알고리즘을 나타내는 도면이고, 도 11은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 스트레스 제거부에서 수행하는 방법의 알고리즘을 나타내는 도면이다.10 is a diagram showing an algorithm of a method performed by a stress predicting unit of a stage for an electron microscope according to an embodiment, and Fig. 11 is a flowchart illustrating an algorithm of a method performed in stress elimination of a stage for an electron microscope according to an embodiment Fig.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 시료 홀더 스테이지(10)는, 시료 홀더(400, 도 2 참조)와, 시료 홀더(400)에 연결되어 시료 홀더(400)의 위치 및 자세를 조절하는 구동기(300)와, 입력부(500) 및 프로세서(600)를 포함할 수 있다.6 to 9, a sample holder stage 10 for an electron microscope according to an embodiment includes a sample holder 400 (see FIG. 2) and a sample holder 400 connected to the sample holder 400, A driver 300 for adjusting a position and an attitude, an input unit 500, and a processor 600.

구동기(300)는, 시료 홀더(400)에 각각 연결되고 1자유도 운동을 하는 복수 개의 링크 어셈블리(310, 320, 330, 340, 350, 360, 도 2 참조)를 포함할 수 있다. 복수 개의 링크 어셈블리에는 각각 모터가 연결되고, 각각의 모터는 각각의 링크 어셈블리를 선형 운동시킬 수 있다. The actuator 300 may include a plurality of link assemblies 310, 320, 330, 340, 350, 360 (see FIG. 2) each connected to the sample holder 400 and performing one degree of freedom motion. A motor is connected to each of the plurality of link assemblies, and each motor can linearly move each link assembly.

입력부(500)는, 사용자로부터 구동 명령을 입력 받거나, 각종 센서들로부터 측정된 값 또는 프로세서(600)를 통해 업데이트된 정보를 입력받아 프로세서(600)로 전달할 수 있다. The input unit 500 may receive a drive command from a user, input a measured value from various sensors or updated information through the processor 600, and transmit the received information to the processor 600.

프로세서(600)는, 입력부(500)로부터 입력받은 정보에 기초하여, 소정의 연산 작업을 수행하여, 구동기(300)에 인가되어야 하는 제어 신호를 조절할 수 있다. 프로세서(600)는, 스트레스 범위 예측부(610), 스트레스 감지부(620), 스트레스 시뮬레이션부(630), 위치 제어부(640) 및 스트레스 제거부(650)를 포함할 수 있다.The processor 600 may perform a predetermined calculation operation based on the information input from the input unit 500 to adjust a control signal to be applied to the driver 300. [ The processor 600 may include a stress range predicting unit 610, a stress sensing unit 620, a stress simulation unit 630, a position control unit 640, and a stress relieving unit 650.

스트레스 범위 예측부(610)는, 스트레스 범위 정밀도(Det_Accuracy), 필터링 된 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt), 가진 웨이브 기본 파형(Swing_Wave), 웨이브 게인(Wave_Gain) 및 게인 변화 스텝(Wave_C_Step)를 기초로, 게인에 의해 증폭된 가진 웨이브 파형(Swing) 및 웨이브 게인(Wave_Gain)을 결정할 수 있다. Based on the stress range accuracy (Det_Accuracy), the filtered motor control signal (Control_Sig_Filt), the wave basic waveform (Swing_Wave), the wave gain (Wave_Gain), and the gain variation step (Wave_C_Step), the stress range predicting unit (610) (Swing) and the wave gain (Wave_Gain) amplified by the first and second amplifiers can be determined.

스트레스 범위 예측부(610)에서 수행되는 알고리즘은 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. 구체적으로, 필터링 된 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)의 크기가 설정된 스트레스 범위 정밀도(Det_Accuracy)를 벗어날 경우, 웨이브 게인(Wave_Gain)을 설정된 게인 변화 스텝(Wave_C_Step) 만큼씩 매회 반복 수행할 때마다 줄여가며, 웨이브 게인(Wave_Gain)을 업데이트하여 저장할 수 있다. 이와 같은 과정을 통하여, 부하가 존재하지 않는 범위 안으로 링크 어셈블리의 스윙 폭을 줄여 갈 수 있다. The algorithm performed in the stress range predicting unit 610 may be performed, for example, as shown in FIG. Specifically, when the magnitude of the filtered motor control signal (Control_Sig_Filt) is out of the set stress range accuracy (Det_Accuracy), the wave gain (Wave_Gain) is reduced every time it is repeated every predetermined gain change step (Wave_C_Step) The gain (Wave_Gain) can be updated and stored. Through this process, the swing width of the link assembly can be reduced to the extent that the load does not exist.

스트레스 제거부(650)는, 기준 위치(Ref_Position), 스트레스가 최소화 되는 방향으로 기준 위치를 이동시킬 스텝의 크기(Sliding_Gain_Constant), 필터링 된 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt) 및 역기구학 해석에 따라 계산된 오프셋 시킬 기준 위치의 량(Ref_offset, 이하 "설정 오프셋 값")을 기초로, 스트레스가 최소화되는 중심으로 이동된 보정 위치(Ref_Mod) 및 역기구학 해석에 따라 계산된 설정 오프셋 값 (Ref_offset)을 결정할 수 있다. The stress remover 650 calculates the stress of the reference position Ref_Position, the size of the step to move the reference position in the direction in which the stress is minimized (Sliding_Gain_Constant), the filtered motor control signal (Control_Sig_Filt) It is possible to determine a correction position (Ref_Mod) shifted to the center where stress is minimized and a setting offset value (Ref_offset) calculated according to an inverse kinematic analysis based on the amount of reference position (Ref_offset, hereinafter referred to as "setting offset value").

스트레스 제거부(650)에서 수행되는 알고리즘은 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 설정 오프셋 값(Ref_offset)을 매회 반복 수행할 때마다 업데이트하여 저장함으로써, 다음 계산에서 저장된 값을 기초로 기준 위치를 보정할 수 있다. The algorithm performed in the stress remover 650 may be performed, for example, as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 11, the reference offset can be corrected on the basis of the stored value in the next calculation by updating and storing the set offset value Ref_offset every time it is repeated.

스트레스 감지부(620)는, 이상적으로 정렬된 상태를 기준으로 스트레스가 발생되지 않아야 하는 범위(S_Free_range), 실제 현재 위치(M_position), 사용자로부터 입력받은 기준 위치(ref_traj)를 기초로, 현재 스트레스가 발생되는지 여부(contact_flag)를 감지할 수 있다.The stress sensing unit 620 determines whether or not the current stress is lower than a predetermined threshold based on a range (S_Free_range), an actual current position (M_position), and a reference position (ref_traj) (Contact_flag) can be detected.

스트레스 감지부(620)에서 측정된 값이 참(true)일 경우, 즉, 스트레스가 발생될 경우에는, 스트레스 시뮬레이션부(630)는, 스트레스 시뮬레이션부(630)는 구동기(300)에 제공되어야 할 힘을 조절할 수 있다. 예를 들어, 스트레스 시뮬레이션부(630)는, 모터의 토크(u)와 동일한 값을 출력 값(y)으로 출력하고, 출력 값(y)을 모터의 토크(u)에서 뺌으로써, 제어 신호를 0으로 만들어 모터를 정지시킬 수 있다.The stress simulation unit 630 may be configured such that the stress simulation unit 630 is to be provided to the driver 300 if the measured value of the stress sensing unit 620 is true, You can control the force. For example, the stress simulation unit 630 outputs the same value as the torque u of the motor as the output value y, and subtracts the output value y from the torque u of the motor, 0 to stop the motor.

반대로, 스트레스 감지부(620)에서 측정된 값이 거짓(false)일 경우, 즉, 스트레스가 발생하지 않을 경우에는, 스트레스 시뮬레이션부(630)의 출력 값(y)이 0이 되어 모터의 토크(u)가 변하지 않고 그대로 모터를 회전시키는데 사용될 수 있다. 한편, 보정 위치(Ref_Mod) 및 게인에 의해 증폭된 가진 웨이브 파형(Swing)이 합산되어 보정된 기준 위치(Reference Position)가 생성될 수 있다. 그리고 보정된 기준 위치(Reference Position)로 링크 어셈블리를 이동시키도록 모터를 제어하는 모터의 토크(u)는, 위치 제어부(640)와, Torque coeff(K)와, Inertia(1/J)에 의해 생성될 수 있다. On the contrary, when the value measured by the stress sensing unit 620 is false, that is, when stress does not occur, the output value y of the stress simulation unit 630 becomes 0, u) can be used to rotate the motor as it is without changing. On the other hand, the corrected position (Ref_Mod) and the excitation wave waveform (Swing) amplified by the gain can be added together to generate a corrected reference position. The torque u of the motor for controlling the motor to move the link assembly to the corrected reference position is calculated by the position controller 640, the torque coeff (K), and the inertia (1 / J) Lt; / RTI >

한편, 위치 제어부(640)의 경우 예를 들면, PID 제어 방식을 통하여 제어를 수행하는 것으로 도시하고 있으나, 이와 달리 다른 제어 방식을 통하여 제어를 수행할 수도 있음을 밝혀둔다.Meanwhile, in the case of the position controller 640, the control is performed through, for example, the PID control method. However, it is noted that the control can be performed through another control method.

이하 도 7에 도시된 블록들(610, 620, 630, 640, 650)에 대한 동작을 설명하기로 한다. 위에서부터 순서대로 진행할 경우에도 시스템 전체 동작 순서와 문제없이 일치한다.Operations of the blocks 610, 620, 630, 640, and 650 shown in FIG. 7 will now be described. Even if proceeding from the top in order, it matches with the whole system operation sequence without any problem.

[스트레스 [stress 제거부Removal (650, Stress (650, Stress cancellercanceller )])]

1. 역기구학(Inverse kinematics)에 의해 원하는 시료의 위치 및 자세를 결정지을 수 있는 링크(6개 각각의)의 위치가 기준 위치(Ref_Position)로 스트레스 제거부(650)에 주어진다. 1. The position of each of the links (each of six) capable of determining the position and attitude of a desired sample by inverse kinematics is given to the stress eliminator 650 as a reference position Ref_Position.

2. 위치 제어부(640)로부터 출력되어 저역 필터(Low Pass Filter)에 의해 로우패스-필터링(low-pass-filtering)된 출력 값이 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)로 스트레스 제거부(650)에 주어진다. 상기 로우패스-필터링된 출력 값이 0으로 수렴하는 방향으로 설정 오프셋 값(Ref_offset)을 수정해 나가게 된다. 한편, 여기서 위치 제어부(640)의 출력값이 0 이라는 것은 모터 제어에 부하가 0이며 동시에 모터가 원하는 기준 위치(Ref_Position)에 도달했다는 것을 의미한다. 따라서 결국 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)는 0 근처로 수렴하게 될 것이며, 이는 곧 부하가 가장 적은 또는 모터 회전의 양방향으로 부하가 존재할 경우 그 중간 값을 향해 가게 될 것이다.2. An output value that is low-pass-filtered by the low pass filter, which is output from the position control unit 640, is given to the stress relieving unit 650 as a motor control signal (Control_Sig_Filt). The set offset value Ref_offset is corrected in the direction in which the low pass-filtered output value converges to zero. Here, the output value of the position control unit 640 is 0, which means that the load on the motor control is 0 and the motor reaches the desired reference position (Ref_Position). Consequently, the motor control signal (Control_Sig_Filt) will converge to near 0, which will go towards the middle if the load is least or there is a load in both directions of motor rotation.

3. 설정 변화 게인(Ref_sliding_Gain)이 스트레스 제거부(650)에 주어진다.3. A setting change gain (Ref_sliding_Gain) is given to the stress eliminator 650.

4. 저장된 설정 오프셋 값(Ref_offset)의 초기 값이 스트레스 제거부(650)에 주어진다. 4. An initial value of the stored setting offset value (Ref_offset) is given to the stress eliminator 650.

5. 스트레스 제거부(650)에서, 입력된 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)의 값이 0보다 큰지 비교하여, 크다면 입력된 설정 오프셋 값(Ref_offset)에서 설정 변화 게인(Ref_sliding_Gain)과 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)의 값을 곱한 만큼을 뺀 후 다시 설정 오프셋 값(Ref_offset)에 업데이트 하여 저장한다.5. If the value of the input motor control signal (Control_Sig_Filt) is greater than 0 in the stress remover 650, the setting change gain (Ref_sliding_Gain) and the motor control signal (Control_Sig_Filt) are subtracted from the input set offset value Ref_offset ) And then updates and stores the updated offset value (Ref_offset).

6. 스트레스 제거부(650)에서, 입력된 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)의 값이 0보다 작은지 비교하여 작다면 입력된 설정 오프셋 값(Ref_offset)에서 설정 변화 게인(Ref_sliding_Gain)과 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)값을 곱한 만큼을 더한 후 다시 설정 오프셋 값(Ref_offset)에 저장한다.6. In the stress remover 650, if the value of the input motor control signal (Control_Sig_Filt) is less than 0, the setting change gain Ref_sliding_Gain and the motor control signal Control_Sig_Filt ), And then stores the sum in the offset value (Ref_offset).

7. 상기 단계 5 및 단계 6을 통해 수정된 설정 오프셋 값(Ref_offset)은 출력을 통하여 메모리에 업데이트하여 저장되고, 다음 계산에서 사용될 수 있다. 또한, 수정된 설정 오프셋 값(Ref_offset)값을, 기준 위치(Ref_Position)에 더하여, 스트레스를 감소하는 방향으로 수정된 보정 위치(Ref_Mod)를 출력한다. 결과적으로 상기 보정 위치(Ref_Mod)의 값은 기준 위치에서 부하가 최소화 되는 지점을 향하여 살짝 이동되어 수정된 위치 값이 된다.7. The modified offset value Ref_offset through steps 5 and 6 is updated and stored in the memory through the output, and can be used in the next calculation. Further, the modified correction offset position Ref_offset value is added to the reference position Ref_Position to output the corrected correction position Ref_Mod in the direction of reducing the stress. As a result, the value of the correction position Ref_Mod is slightly shifted toward the point where the load is minimized at the reference position, resulting in a corrected position value.

[스트레스 범위 [Stress range 예측부Prediction unit (610, Stress range estimator)의 동작 설명](610, Stress range estimator)

8. 스트레스 범위 정밀도(Det_Accuracy)를 입력으로 받는다. 스트레스 범위 정밀도(Det_Accuracy)의 값은 가진을 위한 정현파가 부하가 존재하지 않는 범위 안으로 얼마나 정확하게 수렴해 갈 것인지를 설정한 값이다. 8. Receive the stress range precision (Det_Accuracy) as an input. The value of the stress range accuracy (Det_Accuracy) is a value that sets how accurately the sinusoidal wave for the excitation will converge to the range where the load does not exist.

9. 위치 제어부(640)로부터 출력되어 저역 필터(Low Pass Filter)에 의해 로우패스-필터링(low-pass-filtering)된 출력 값이 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)로 스트레스 범위 예측부(610)에 입력된다. 9. An output value that is low-pass-filtered by the low pass filter and outputted from the position control unit 640 is input to the stress range predicting unit 610 as a motor control signal (Control_Sig_Filt) do.

10. 가진의 기본 형태가 되는 정현파(sine wave)의 파형 정보가 가진 웨이브 기본 파형(Swing_Wave)으로 스트레스 범위 예측부(610)에 입력된다. 10. The waveform is input to the stress range predicting unit 610 as a wave basic waveform (Swing_Wave) having waveform information of a sinusoidal wave as a basic form of the excitation.

11. 가진 웨이브 기본 파형(Swing_Wave)에 곱해짐으로써, 출력 가진 정현파의 진폭을 조절하는데 사용될 웨이브 게인(Wave_Gain)의 초기 값(예를 들면, 1)이 스트레스 범위 예측부(610)의 입력으로 주어진다. 11. An initial value (for example, 1) of a wave gain (Wave_Gain) to be used for adjusting the amplitude of a sinusoidal wave having an output by multiplying the excitation wave basic waveform (Swing_Wave) is given as an input to the stress range predicting unit 610 .

12. 웨이브 게인(Wave_Gain)의 변화 스텝량에 해당하는 게인 변화 스텝(Wave_C_Step)이 스트레스 범위 예측부(610)의 입력으로 주어진다. 12. A gain change step (Wave_C_Step) corresponding to the change amount of the wave gain (Wave_Gain) is given as an input to the stress range predicting unit 610. [

13. 스트레스 범위 예측부(610)에서, 입력으로 주어진 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)를 스트레스 범위 정밀도(Det_Accuracy)와 비교하여 스트레스 범위 정밀도(Det_Accuracy)의 최대 값보다 크거나, 스트레스 범위 정밀도(Det_Accuracy)의 최소 값보다 작은 경우, 매 반복 계산 때마다 웨이브 게인(Wave_Gain)을 게인 변화 스텝(Wave_C_Step) 만큼씩 줄여 나간다. 이와 같이 변경된 웨이브 게인(Wave_Gain)은 웨이브 게인(Wave_Gain) 출력을 통해서 메모리에 업데이트하여 저장되고, 다음 계산 단계에서 사용될 수 있다. 13. In a stress range predicting unit 610, a motor control signal (Control_Sig_Filt) given as an input is compared with a stress range accuracy (Det_Accuracy) to determine whether the maximum value of the stress range accuracy (Det_Accuracy) If it is smaller than the minimum value, the wave gain (Wave_Gain) is reduced by the gain change step (Wave_C_Step) for each iteration. The modified wave gain Wave_Gain is updated and stored in the memory through the Wave_Gain output, and can be used in the next calculation stage.

14. 스트레스 범위 예측부(610)에서, 웨이브 게인(Wave_Gain)이 게인 변화 스텝(Wave_C_Step) 값보다 작아지면 게인 변화 스텝(Wave_C_Step) 값으로 유지해 최소값을 유지하도록 한다.14. In the stress range predicting unit 610, if the wave gain (Wave_Gain) becomes smaller than the gain change step (Wave_C_Step) value, the gain range changing step (Wave_C_Step) is maintained to maintain the minimum value.

15. 스트레스 범위 예측부(610)에서, 게인 변화 스텝(Wave_C_Step)의 크기를 시스템이나 부하 상태에 따라 변경 함으로서 가진에 사용되는 정현파 파형의 크기가 줄어드는 속도 및 부하가 존재하는 영역 예측의 정밀도를 조절할 수 있다.15. In the stress range predicting unit 610, by changing the magnitude of the gain change step (Wave_C_Step) according to the system or the load state, the speed at which the amplitude of the sinusoidal waveform used at the excitation decreases and the accuracy of the region prediction where the load exists .

16. 스트레스 범위 예측부(610)에서, 입력으로 받은 가진 웨이브 기본 파형(Swing_Wave)에 상기 단계 13 및 단계 14에서 반복적으로 업데이트 되어 얻어진 웨이브 게인(Wave_Gain) 값을 곱하여 정현파를 출력한다.16. In the stress range predicting unit 610, a sine wave is output by multiplying the wave basic waveform (Swing_Wave) received as an input by the wave gain (Wave_Gain) obtained repeatedly in steps 13 and 14.

[이후 단계][Later Steps]

17. 부하가 존재하는 상황에서는, (i) 스트레스 제거부(650)에서 출력 보정 위치(Ref_Mod)와, (ii) 스트레스 범위 예측부(610)에서 부하가 존재하는 영역의 범위에 맞게 조절 된 정현파 출력(Swing)을 서로 더한다. 여기서, 정현파 출력(Swing)은 가진 웨이브 기본 파형(Swing_Wave)에 웨이브 게인(Wave_Gain)의 값을 곱함으로써 얻어질 수 있다. 상기 2개의 값 (i) 및 (ii)를 더함으로써 부하가 존재하는 범위를 설정 진폭을 가지면서, 부하 범위의 중심을 0으로 하는 중앙으로 하는 정현파 형태의 보정된 기준 위치(Reference Position)를 얻을 수 있다.17. In a situation where there is a load, the output correction position Ref_Mod in the stress remover 650 and (ii) the sinusoidal wave adjusted in accordance with the range of the region where the load exists in the stress range predicting unit 610 Add swing to each other. Here, the sine wave output (Swing) can be obtained by multiplying the wave basic waveform (Swing_Wave) by the wave gain (Wave_Gain). By adding the two values (i) and (ii), a corrected reference position in the form of a sinusoidal wave having a center in a load range with a set amplitude and a load range as a center is obtained .

18. 상기 단계 17에서 얻은 보정된 기준 위치(Refernce Position)를 목표 위치로 위치 제어부(640)는 실제 시스템 (링크)를 스윙 하게 된다.18. The position control unit 640 swings the actual system (link) to the corrected reference position (Refernce Position) obtained in the step 17 to the target position.

19. 상기 단계 18은 앞선 단계 1 내지 단계 17을 통해 최종적인 부하가 존재하는 범위를 진폭으로, 그리고 부하 범위의 중심을 0으로 하는 중앙으로 하는 정현파 형태의 보정된 기준 위치(Reference Position)을 얻어내는 과정 동안 함께 작동한다.19. Step 18 is a step of obtaining a corrected reference position in the form of a sinusoidal wave centered on the range in which the final load is present as the amplitude and the center of the load range as zero through the preceding steps 1 to 17 It works together during the expiration process.

20. 최종적으로 어느 정도 시간이 지난 후 실제 링크의 위치는 부하가 존재하는 범위를 진폭으로, 그리고 부하 범위의 중심을 0으로 하는 중앙으로 하는 정현파 형태의 보정된 기준 위치(Reference Position)을 따라 스윙하게 되는데, 이때 정현파의 진폭이 부하가 존재하지 않는 범위에 해당하며, 정현파의 중심 위치가 우리가 링크를 정렬시켜야 할 위치가 된다.20. Finally, after a certain period of time, the position of the actual link swings along the corrected reference position in the form of a sine wave centered at the center of the load range with the amplitude at which the load is present, At this time, the amplitude of the sine wave corresponds to the range where the load does not exist, and the center position of the sinusoidal wave is a position where we should align the link.

예를 들어, 모터 제어 신호(Control_Sig_Filt)가 전류 값으로 주어질 때에, 모터에 인가되는 전류 값이 미리 설정된 한계 값 미만으로 유지되면, 링크 어셈블리가 기준 위치에 도달하여, 모터에 가해지는 부하가 없는 것으로 결정하고, 제어를 종료할 수 있다.For example, when the motor control signal (Control_Sig_Filt) is given as a current value, if the current value applied to the motor is kept below a predetermined threshold value, the link assembly reaches the reference position and there is no load applied to the motor And control can be terminated.

도 12는 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 제어 방법을 나타내는 순서도이고, 도 13은 도 12의 단계 930에 대한 일 실시 예를 나타내는 순서도이다.FIG. 12 is a flowchart showing a control method of a stage for an electron microscope according to an embodiment, and FIG. 13 is a flowchart showing an embodiment of step 930 of FIG.

일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 제어 방법은, 사용자로부터 복수 개의 링크 어셈블리 중 어느 하나의 링크 어셈블리의 기준 위치를 입력 받는 단계(910)와, 링크 어셈블리가 기준 위치를 향하여 구동하도록 링크 어셈블리에 연결된 모터에 전류를 인가하는 단계(920)와, 인가되는 전류 값을 기초로 링크 어셈블리에 인가되는 부하의 크기 및 방향을 결정하는 단계(930)와, 부하를 감소시키는 방향으로 기준 위치에 설정 오프셋 값을 합산한 보정 위치를 결정하는 단계(940)와, 기준 위치가 보정 위치와 일치하는지 여부를 결정하는 단계(950)와, 결정된 보정 위치를 기준 위치로 재설정하는 단계(960)와, 재설정된 기준 위치로 링크 어셈블리를 위치를 변경시키는 단계(910, 920)를 포함할 수 있다.A method of controlling a stage for an electron microscope according to an exemplary embodiment includes receiving (910) a reference position of a link assembly of a plurality of link assemblies from a user, and controlling the link assembly Determining a magnitude and direction of a load applied to the link assembly based on the value of the applied current, determining (930) a set offset in a reference position in a direction to reduce the load, A step 940 of determining whether the reference position is equal to the correction position, a step 960 of resetting the determined correction position to the reference position, And relocating the link assembly to a reference position (910, 920).

단계 920에서, 모터에 인가되는 전류는 설정 진폭을 갖는 정현파(sine wave)일 수 있다. In step 920, the current applied to the motor may be a sine wave with a set amplitude.

한편, 스테이지(10)를 구성하는 각 파트들 사이에 작용하는 응력은 링크 내부에서 존재하지만, 링크들을 구동시키는 구동기(300)에도 전달된다. 이러한 구동기(300)로 전달된 응력은, 구동기(300)를 동작시킬 때에 부하로 작용하게 되는데, 이러한 부하는 구동기(300)의 각각의 링크에 연결된 모터의 소요 전력에 영향을 미치게 된다. 따라서, 구동기(300)에 연결된 모터에 인가되는 전류 값을 기초로 구동기(300)에 인가되는 부하의 크기 및 방향을 예측하고, 구동기(300)의 위치 제어를 통해 이를 해소할 수 있다. 따라서, 부하의 크기 및 방향을 결정하는 단계(930)는, 이하와 같은 단계로 수행될 수 있다. On the other hand, the stress acting between the parts constituting the stage 10 exists in the link, but is also transmitted to the driver 300 that drives the links. The stress transmitted to the driver 300 acts as a load when operating the driver 300. This load affects the required power of the motor connected to each link of the driver 300. [ Therefore, the size and direction of the load applied to the driver 300 can be predicted based on the current value applied to the motor connected to the driver 300, and it can be resolved through position control of the driver 300. Thus, step 930 of determining the size and orientation of the load may be performed in the following steps.

예를 들어, 단계 930은, 부하가 작용하지 않는 경우를 가정하여, 입력된 정현파에 따라서 구동되는 링크 어셈블리의 예상 구동 범위를 계산하는 단계(931)와, 입력된 정현파에 따라서 구동되는 링크 어셈블리의 실제 구동 범위를 측정하는 단계(932)와, 예상 구동 범위 및 상기 실제 구동 범위의 차이를 계산하고, 상기 차이에 기초하여 상기 부하의 크기 및 방향을 결정하는 단계(933)를 포함할 수 있다. For example, the step 930 may include calculating (931) a predicted drive range of the link assembly driven according to the input sinusoidal wave, assuming that no load is applied, and calculating a predicted drive range of the link assembly driven by the input sinusoid Measuring an actual drive range 932; calculating 933 the difference between the expected drive range and the actual drive range; and determining 933 the magnitude and direction of the load based on the difference.

여기서, 단계 932는, 예를 들어, 예상 구동 범위의 중앙 값 및 상기 실제 구동 범위의 중앙 값의 편차에 기초하여, 부하의 크기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. Here, step 932 may include determining the magnitude of the load based on, for example, the deviation of the median value of the expected drive range and the median value of the actual drive range.

또한, 단계 933은, 예를 들어, 예상 구동 범위의 중앙 값에 대한 실제 구동 범위의 중앙 값의 상대적인 위치에 기초하여, 부하의 방향을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 한편, 중앙 값의 편차를 이용하여, 부하의 크기 및 방향을 결정하는 것은 일 예시에 불과하며, 다른 예로 최대 값 또는 최소 값의 편차를 이용하여 부하의 크기 및 방향을 결정하는 것도 가능할 것이다.Step 933 may also include determining the direction of the load based, for example, on the relative position of the median value of the actual drive range to the median value of the expected drive range. On the other hand, the determination of the magnitude and direction of the load using the deviation of the median value is merely an example, and it is also possible to determine the magnitude and direction of the load by using the deviation of the maximum value or the minimum value as another example.

한편, 단계 910 내지 단계 960이 반복 수행되는 과정에서, 단계 920에서의 설정 진폭은 단계 931에서 계산된 예상 구동 범위가 단계 932에서 측정된 실제 구동범위에 일치할 때까지 점진적으로 감소하도록 설정될 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 급격하게 전류가 변화하는 것을 방지함으로써 구동기(300)에 무리한 힘이 인가되는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, in the course of repeating steps 910 to 960, the set amplitude at step 920 may be set to gradually decrease until the estimated drive range calculated at step 931 matches the actual drive range measured at step 932 have. According to this method, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the driver 300 by preventing a sudden change in current.

또한, 단계 940에서 설정 오프셋 값은 단계 931에서 결정된 예상 구동 범위 및 단계 932에서 측정된 실제 구동 범위의 차이에 비례하는 값으로 설정될 수 있다. Further, in step 940, the setting offset value may be set to a value proportional to a difference between the predicted driving range determined in step 931 and the actual driving range measured in step 932. [

도 14는 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.14 is a flowchart showing a control method of a stage for an electron microscope according to an embodiment.

도 14를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지는, 기준 위치 추종 명령 단계(910), 모터에 설정 진폭의 정현파 전류를 인가하는 단계(920), 부하의 크기 및 방향을 결정하는 단계(930), 보정 위치를 결정하는 단계(940), 기준 위치가 보정 위치와 동일한지 여부를 결정하는 단계(950), 결정된 보정 위치를 기준 위치로 재설정 하고(960) 단계 910 내지 단계 950을 반복 수행하는 단계, 예상 구동 범위 및 실제 구동 범위가 일치하는지 여부를 결정하는 단계(9710), 설정 진폭을 감소시키는 단계(980), 및 스트레스 범위를 결정하는 단계(990)를 포함할 수 있다.14, a stage for an electron microscope according to an embodiment includes a reference position following command step 910, a step 920 of applying a sinusoidal current of a set amplitude to the motor, a step of determining the size and direction of the load (940), determining whether the reference position is equal to the correction position (950), resetting the determined correction position to the reference position (960), repeating steps 910 to 950 A step 9710 of determining whether the step to perform, the expected drive range and the actual drive range are consistent, the step of decreasing the set amplitude 980, and the step of determining the stress range 990.

앞서 도 12 및 도 13을 통하여 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 초기에 구동기(300)의 예상 구동 범위는 실제 구동 범위를 초과하도록 충분히 넓게 설정될 수 있다. 단계 970에서 예상 구동 범위가 실제 구동 범위를 초과하는 경우, 설정 진폭을 단계적으로 감소시킴으로써(980), 예상 구동 범위가 실제 구동 범위에 일치할 때까지 수행될 수 있다. 그리고 예상 구동 범위가 실제 구동 범위에 일치할 경우, 해당 상태에서 인가되는 모터의 전류 값에 기초하여 스트레스가 발생되지 않는 범위를 결정할 수 있다(990). 그리고 단계 990에서 파악된 정보를 사용자에게 전달함으로써, 현재의 상황에서 시료 홀더(400)를 얼마만큼 자유롭게 조작할 수 있는지 여부에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. The description overlapping with the contents described above with reference to FIG. 12 and FIG. 13 will be omitted. Initially, the predicted drive range of the driver 300 may be set wide enough to exceed the actual drive range. If the predicted drive range exceeds the actual drive range in step 970, it can be performed (step 980) by stepping down the set amplitude until the expected drive range matches the actual drive range. If the predicted drive range coincides with the actual drive range, a range where the stress does not occur can be determined based on the current value of the motor applied in that state (990). Then, by transmitting the information identified in step 990 to the user, it is possible to provide the user with information on how much the sample holder 400 can freely operate in the current situation.

도 15 내지 도 18은 일 실시 예에 따른 전자 현미경용 스테이지의 제어 방법에 따른 시뮬레이션을 통한 구현 가능성 및 성능을 확인한 그래프이다.FIGS. 15 to 18 are graphs showing feasibility and performance of a control method for an electron microscope according to an exemplary embodiment.

도 15는 -1 및 +1에 장애물이 존재하는 경우를 가정하여, 0이 되는 값을 기준으로 -1.5 내지 +1.5만큼 스윙이 가능하도록 정현파를 입력하였을 때에, 출력되는 파형을 나타내는 것이다. 도 15를 통하여 알 수 있는 것처럼, 입력되는 파형에 기초하여 예상되는 이론적이 구동기의 움직임과 비교할 때에, 실제 구동기는 스트레스에 의해 제한된 움직임을 나타내는 것을 알 수 있다.Fig. 15 shows a waveform output when a sinusoidal wave is input so that swing can be performed by -1.5 to +1.5 based on a value of 0, assuming that an obstacle exists in -1 and +1. As can be seen from Fig. 15, it can be seen that, when compared with the theoretical motion of the actuator predicted based on the input waveform, the actual actuator exhibits limited motion due to stress.

도 16은 일 실시 예에 따른 제어 방법 중 스트레스 제거 알고리즘만 적용한 경우를 나타내는 것으로써, 기준 위치가 재설정 됨에 따라서, 전자 현미경용 스테이지의 구동기에서 감지되는 스트레스의 중앙 위치가 이상적인 스윙 위치의 중앙이 되도록 제어되는 과정을 나타내고 있는 것이다. 16 shows a case where only the stress elimination algorithm is applied in the control method according to the embodiment. As the reference position is reset, the central position of the stress sensed by the driver of the stage for the electron microscope becomes the center of the ideal swing position This is a control process.

도 17은 일 실시 예에 따른 제어 방법 중 스트레스 제거 알고리즘 및 스트레스 범위 예측 알고리즘이 동시에 적용되는 경우를 나타내는 것으로써, 기준 위치 및 설정 진폭이 재설정 됨에 따라서, 전자 현미경용 스테이지의 구동기의 기준 위치와 스윙 폭이 동시에 변화되는 것을 확인할 수 있다. 도 17에 도시되는 것처럼, 본 발명의 실시 예에 따르면, 시간이 지날수록 스트레스가 사라지는 범위 내에서 스트레스 범위의 중앙이 되도록 정렬이 이루어질 수 있음을 확인할 수 있다. FIG. 17 shows a case where the stress elimination algorithm and the stress range predicting algorithm are applied at the same time in the control method according to one embodiment. As the reference position and the set amplitude are reset, the reference position of the driver of the stage for the electron microscope and the swing Width can be changed at the same time. As shown in FIG. 17, according to the embodiment of the present invention, it can be confirmed that the alignment can be made to be the center of the stress range within a range where the stress disappears over time.

도 18을 도 17과 같이 일 실시 예에 따른 제어 방법 중 스트레스 제거 알고리즘 및 스트레스 범위 예측 알고리즘이 동시에 적용되는 경우에, 구동기를 구동하는 모터에 인가되는 제어 전류량의 변화를 나타내는 것이다. 도 18과 같이, 전류의 방향은 스트레스의 방향과 동일하며, 전류의 크기는 스트레스의 크기에 비례하여 감소되는 것을 확인할 수 있다. 18 shows the change in the amount of control current applied to the motor for driving the actuator when the stress elimination algorithm and the stress range predicting algorithm are simultaneously applied, as shown in FIG. 17, in the control method according to the embodiment. As shown in FIG. 18, the direction of the current is the same as the direction of the stress, and the magnitude of the current is reduced in proportion to the magnitude of the stress.

실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments, or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. For example, it is contemplated that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described structures, devices, and the like may be combined or combined in other ways than the described methods, Appropriate results can be achieved even if they are replaced or replaced.

Claims (14)

시료 홀더와, 상기 시료 홀더에 각각 연결되고 1자유도 운동을 하는 복수 개의 링크 어셈블리를 포함하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법에 있어서,
(a) 상기 복수 개의 링크 어셈블리 중 어느 하나의 링크 어셈블리의 기준 위치를 입력 받는 단계;
(b) 상기 링크 어셈블리가 상기 기준 위치를 향하여 구동하도록 상기 링크 어셈블리에 연결된 모터에 전류를 인가하는 단계;
(c) 상기 인가되는 전류 값을 기초로 상기 링크 어셈블리에 인가되는 부하의 크기 및 방향을 결정하는 단계; 및
(d) 상기 부하를 감소시키는 방향으로 상기 기준 위치에 설정 오프셋 값을 합산한 보정 위치를 향하여 상기 링크 어셈블리를 위치를 변경시키는 단계를 포함하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
1. A stress removing method of a sample holder stage including a sample holder and a plurality of link assemblies connected to the sample holder and performing one degree of freedom movement,
(a) receiving a reference position of one of the plurality of link assemblies;
(b) applying a current to a motor coupled to the link assembly such that the link assembly is driven towards the reference position;
(c) determining a magnitude and direction of a load applied to the link assembly based on the applied current value; And
(d) changing the position of the link assembly toward a correction position that is a sum of a set offset value at the reference position in a direction to reduce the load.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 모터에 인가되는 전류 값이 미리 설정된 한계 값 미만으로 유지되면, 상기 링크 어셈블리가 상기 기준 위치에 도달하여, 상기 모터에 가해지는 부하가 없는 것으로 결정하고, 상기 제거 방법을 종료하는 것을 특징으로 하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method according to claim 1,
If the current value applied to the motor in the step (b) is maintained below a preset limit value, it is determined that the link assembly reaches the reference position and there is no load applied to the motor, And the stress of the sample holder stage is removed.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 (b)에서, 모터에 인가되는 전류는 설정 진폭을 갖는 정현파인 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method according to claim 1,
Wherein in step (b), the current applied to the motor is a sinusoidal wave having a predetermined amplitude.
제 3 항에 있어서,
상기 모터에 인가되는 전류에 의하여 구동되어야 하는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위의 최대 값이, 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위의 최대 값보다 크고,
상기 모터에 인가되는 전류에 의하여 구동되어야 하는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위의 최소 값이, 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위의 최소 값보다 작은 경우,
상기 설정 진폭을 점진적으로 감소시키면서 상기 단계 (a) 내지 단계 (d)를 수행하는 것을 특징으로 하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method of claim 3,
The maximum value of the predicted drive range of the link assembly to be driven by the current applied to the motor is larger than the maximum value of the actual drive range of the link assembly,
When the minimum value of the predicted drive range of the link assembly to be driven by the current applied to the motor is smaller than the minimum value of the actual drive range of the link assembly,
Wherein the steps (a) to (d) are performed while gradually decreasing the set amplitude.
제 4 항에 있어서,
상기 모터에 인가되는 전류에 의하여 구동되어야 하는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위의 최소 값 및 최대 값이, 각각 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위의 최소 값 및 최소 값을 기준으로 미리 설정된 한계 값 미만이 되면,
해당 상태에서의 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위를, 스트레스가 없는 범위로 결정하고 이를 사용자에게 출력시키는 것을 특징으로 하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
5. The method of claim 4,
When the minimum value and the maximum value of the predicted drive range of the link assembly to be driven by the current applied to the motor are respectively less than a predetermined limit value based on the minimum value and the minimum value of the actual drive range of the link assembly ,
Determining a predicted drive range of the link assembly in a corresponding state to a range without stress and outputting the determined range to a user.
제 3 항에 있어서,
상기 단계 (c)는,
(c-1) 상기 부하가 작용하지 않는 경우를 가정하여, 상기 입력된 정현파에 따라서 구동되는 상기 링크 어셈블리의 예상 구동 범위를 계산하는 단계;
(c-2) 상기 입력된 정현파에 따라서 구동되는 상기 링크 어셈블리의 실제 구동 범위를 측정하는 단계; 및
(c-3) 상기 예상 구동 범위 및 상기 실제 구동 범위의 차이를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 차이에 기초하여 상기 부하의 크기 및 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method of claim 3,
The step (c)
(c-1) calculating a predicted drive range of the link assembly driven according to the input sinusoidal wave, assuming that the load does not act;
(c-2) measuring an actual driving range of the link assembly driven according to the input sinusoidal wave; And
(c-3) calculating a difference between the predicted drive range and the actual drive range,
And the size and direction of the load are determined based on the difference.
제 6 항에 있어서,
상기 단계 (c-3)은,
상기 예상 구동 범위의 중앙 값 및 상기 실제 구동 범위의 중앙 값의 편차에 기초하여, 상기 부하의 크기를 결정하는 단계를 포함하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method according to claim 6,
The step (c-3)
Determining a magnitude of the load based on a deviation of a median of the predicted drive range and a median of the actual drive range.
제 6 항에 있어서,
상기 단계 (c-3)은,
상기 예상 구동 범위의 중앙 값에 대한 상기 실제 구동 범위의 중앙 값의 상대적인 위치에 기초하여, 상기 부하의 방향을 결정하는 단계를 포함하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method according to claim 6,
The step (c-3)
Determining a direction of the load based on a relative position of a median value of the actual drive range to a median value of the predicted drive range.
제 6 항에 있어서,
(e) 상기 단계 (d)에서 결정된 보정 위치를 새로운 상기 단계 (a)의 기준 위치로 재설정하고, 상기 단계 (a) 내지 (d)를 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method according to claim 6,
(e) resetting the correction position determined in step (d) to a new reference position in step (a), and repeatedly performing steps (a) to (d) Removal method.
제 9 항에 있어서,
상기 단계 (b)의 설정 진폭은, 상기 단계 (c-1)에서 계산된 예상 구동 범위가 상기 단계 (c-2)에서 측정된 실제 구동 범위에 일치할 때까지 점진적으로 감소하도록 설정되는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the set amplitude of the step (b) is set so as to gradually decrease until the predicted drive range calculated in the step (c-1) matches the actual drive range measured in the step (c-2) A method for removing stress on a stage.
제 6 항에 있어서,
상기 설정 오프셋 값은 상기 예상 구동 범위 및 상기 실제 구동 범위의 차이에 비례하는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the set offset value is proportional to the difference between the predicted drive range and the actual drive range.
제 1 항에 있어서,
상기 시료 홀더 스테이지는,
상기 시료 홀더에 방사상으로 연결되고 상기 시료 홀더가 3방향의 병진 자유도와, 적어도 2방향의 회전 자유도를 갖게 하는 제 1 구동 모듈, 제 2 구동 모듈 및 제 3 구동 모듈을 포함하고,
상기 제 1 구동 모듈, 제 2 구동 모듈 및 제 3 구동 모듈은 각각,
상기 시료 홀더의 서로 다른 3개 부분에 각각 볼 조인트 결합되는 연결 바; 및
상기 연결 바의 상측 및 하측에 각각 힌지 결합되고, 상기 연결 바를 상하 방향으로 틸팅시키기 위한 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리를 포함하고,
상기 단계 (a) 내지 단계 (d)는, 상기 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리 중 어느 하나 이상에 대하여 수행되는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
The method according to claim 1,
The sample holder stage includes:
A first driving module, a second driving module, and a third driving module radially connected to the sample holder, the sample holder having a translational freedom in three directions and a rotational degree of rotation in at least two directions,
The first drive module, the second drive module, and the third drive module,
A connecting bar ball jointed to three different parts of the sample holder; And
And an upper link assembly and a lower link assembly hinged to the upper and lower sides of the connection bar, respectively, for tilting the connection bar in a vertical direction,
Wherein the steps (a) to (d) are performed on at least one of the upper link assembly and the lower link assembly.
제 12 항에 있어서,
상기 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리 중 어느 하나의 링크 어셈블리는, 서로 힌지 결합된 2개의 분절 링크로 구성되고,
상기 상측 링크 어셈블리 및 하측 링크 어셈블리 중 다른 하나의 링크 어셈블리는, 서로 힌지 결합된 3개의 분절 링크로 구성되는 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein one of the upper link assembly and the lower link assembly is composed of two split links hinged to each other,
Wherein the other link assembly of the upper link assembly and the lower link assembly is composed of three split links hinged to each other.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 시료 홀더 스테이지의 스트레스 제거 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.A computer-readable medium having stored thereon a program for executing a method for removing stress on a sample holder stage according to any one of claims 1 to 13.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102060350B1 (en) 2018-10-31 2019-12-30 한국기계연구원 Parallel goniometer for electromicroscopy
KR20200122872A (en) 2019-04-19 2020-10-28 서울과학기술대학교 산학협력단 Smart automated sample stage
KR20210079058A (en) 2019-12-19 2021-06-29 서울과학기술대학교 산학협력단 Modulized sample stage

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031537A (en) * 2002-06-25 2004-01-29 Hitachi High-Technologies Corp Xy stage and electron microscope apparatus
JP4676551B1 (en) * 2009-12-22 2011-04-27 ファナック株式会社 Motor control device having cogging torque correction amount calculation function
JP4858229B2 (en) * 2007-02-28 2012-01-18 パナソニック株式会社 Calculation method of load mass and center of gravity position attached to robot
JP4998159B2 (en) * 2007-09-05 2012-08-15 パナソニック株式会社 Control method for articulated robot
KR20130120564A (en) * 2012-04-26 2013-11-05 (주)코셈 Scanning electron microscope
KR101742920B1 (en) * 2016-10-24 2017-06-01 한국기초과학지원연구원 Actuator of specimen holder for electron microscope and stage having the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031537A (en) * 2002-06-25 2004-01-29 Hitachi High-Technologies Corp Xy stage and electron microscope apparatus
JP4858229B2 (en) * 2007-02-28 2012-01-18 パナソニック株式会社 Calculation method of load mass and center of gravity position attached to robot
JP4998159B2 (en) * 2007-09-05 2012-08-15 パナソニック株式会社 Control method for articulated robot
JP4676551B1 (en) * 2009-12-22 2011-04-27 ファナック株式会社 Motor control device having cogging torque correction amount calculation function
KR20130120564A (en) * 2012-04-26 2013-11-05 (주)코셈 Scanning electron microscope
KR101742920B1 (en) * 2016-10-24 2017-06-01 한국기초과학지원연구원 Actuator of specimen holder for electron microscope and stage having the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102060350B1 (en) 2018-10-31 2019-12-30 한국기계연구원 Parallel goniometer for electromicroscopy
KR20200122872A (en) 2019-04-19 2020-10-28 서울과학기술대학교 산학협력단 Smart automated sample stage
KR20210079058A (en) 2019-12-19 2021-06-29 서울과학기술대학교 산학협력단 Modulized sample stage

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