KR102462969B1

KR102462969B1 - 액추에이터 지원형 위치 결정 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102462969B1
Application number: KR1020200037516A
Authority: KR
Inventors: 그레이엄 르그로브
Original assignee: 에프이아이 컴파니
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US10825646B2; US20200312605A1; KR20200115350A; CN111755304A; CN111755304B; EP3716311A1

Abstract

위치 결정 시스템은 가이드, 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성된 캐리어 요소, 이동자 요소를 갖는 모터, 캐리어 요소에 결합된 구속 장치, 및 구속 장치와 캐리어 요소 사이에 배치된 액추에이터를 포함할 수 있다. 가이드는 가이드에 결합된 캐리어 요소가 수평 기준면에 대해 경사지도록 수평 기준면에 대해 이동 가능하다. 모터의 적어도 이동자 요소는 캐리어 요소에 결합될 수 있으며 가이드를 따라 캐리어 요소를 이동시키도록 구성될 수 있다. 구속 장치는 가이드와 선택적으로 치합하여, 가이드가 수평 기준면으로부터 경사질 때, 가이드를 따라 적어도 일 방향으로 캐리어 요소의 이동을 구속하도록 구성될 수 있다. 액추에이터는, 구속 장치가 가이드와 치합될 때, 캐리어 요소를 가이드를 따라 구속 장치에 대해 변위시키도록 구성될 수 있다.

Description

액추에이터 지원형 위치 결정 시스템 및 방법{ACTUATOR-ASSISTED POSITIONING SYSTEMS AND METHODS}

본 개시내용은 작업대상물용 위치 결정 시스템을 이동 및 구속하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 하나, 둘, 또는 그 이상의 기구(예를 들어, 주사 전자 현미경(SEM), 이온 칼럼, 레이저, 및/또는 다른 빔 생성 기구)를 포함하는 다중 빔 시스템을 사용한, 작업대상물의 미세한 촬상 및 가공처리(예를 들어, 밀링에 의함)는 이미지를 촬영하거나 원하는 영역을 가공처리하기 위해 다양한 자유도를 따라 작업대상물을 정확하게 위치시킬 것을 필요로 할 수 있다. 게다가, 이러한 기구를 포함하는 공정 챔버에서, 다양한 기구, 도구, 및/또는 감지 요소는 통상적으로 챔버의 공간 제약 내에 적합하도록 비스듬하게 마련되어야 한다.

일반적으로, 위치 결정 시스템은 작업대상물이 장착될 수 있는 캐리어 요소, 및 X축, Y축, 및 Z축에 평행한 방향을 따라 캐리어 요소를 이동시키도록 마련된, 모터와 같은 액추에이터 세트를 포함하고, X, Y, 및 Z축은 상호 직교하고 있다. 통상적인 위치 결정 시스템은, 3개의 직각 병진 및 Z축에 대한 회전을 포함하여, 4개의 자유도로 이동할 수 있다. 그러나, 일부 위치 결정 시스템은, 3개의 직각 병진 및 2개의 축에 대한 회전을 포함하여, 5개의 자유도로 이동할 수 있다. 예를 들어, 일부 위치 결정 시스템의 캐리어 요소는 X-Y 평면으로부터 회전하여 경사진 구성을 취할 수 있다. 이러한 경사진 구성은 SEM에 의해 생성된 전자 빔, 이온 칼럼에 의해 생성된 집속 이온 빔(FIB), 및/또는 레이저에 의해 생성된 레이저 빔과 같은 기구에 대한 작업대상물의 각도에 대한 제어를 가능하게 한다.

기존 위치 결정 시스템의 일부는 압전 모터를 사용하여 작동된다. 그러나, 압전 모터는 반도체 제조와 같은 처리량이 많은 응용 분야에서 빠르게 마모될 수 있다. 다른 위치 결정 시스템은 리니어 모터를 사용하여 이러한 문제를 해결하려고 시도하였다. 리니어 모터는 신속하고 정확하지만; 이들이 기능하기 위해서는 통전(energizing)되어야 하고, 모터가 통전 중에 생성된 자기장은 빔을 편향시킴으로써 촬상 및/또는 가공처리의 품질에 악영향을 줄 수 있다. 이러한 이유로, 위치 결정 시스템은 통상적으로 빔 시스템이 작동하지 않는 동안 작업대상물을 이동시키며, 캐리어 요소가 제 위치에 있을 때 모터는 비통전된다.

그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 일부 위치 결정 시스템은 경사진 구성을 취할 수 있다. 이러한 구성에서, 캐리어 요소의 경사진 위치는 위치 결정 시스템의 비대칭 하중을 초래한다. 리니어 모터가 비통전될 때, 비대칭 하중을 받는 캐리어 요소가 이동하지 않도록 브레이크 기구가 사용될 수 있다. 그러나, 경사진 또는 이와 달리 비대칭 하중을 받는 축에서 작업대상물 처리를 위해 선택된 위치에서 통전 운동 또는 구동 상태에서 비통전 상태로의 천이는 (예를 들어, 축의 방향을 따라 시스템의 하나 이상의 구성요소의 이완 또는 운동으로 인해) 위치의 손실을 초래할 수 있다.

따라서, 공간이 제약된 공정 챔버 내에서 높은 정확도로 작업대상물을 위치시키기 위해 개선된 시스템이 계속해서 요구되고 있다.

본원에는 위치 결정 시스템용 제동 기구 및 이러한 시스템을 사용하기 위한 방법의 실시예가 기술되어 있다.

대표적인 실시예에서, 위치 결정 시스템은 가이드, 가이드에 결합된 캐리어 요소, 이동자 요소를 포함하는 모터, 캐리어 요소에 결합된 구속 장치, 및 구속 장치와 캐리어 요소 사이에 배치된 액추에이터를 포함할 수 있다. 가이드는 수평 기준면에 대해 이동 가능하여 캐리어 요소가 수평 기준면에 대해 경사진다. 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성될 수 있다. 모터의 적어도 이동자 요소는 캐리어 요소에 결합될 수 있으며 가이드를 따라 캐리어 요소를 이동시키도록 구성될 수 있다. 구속 장치는 가이드와 선택적으로 치합하여, 가이드가 수평 기준면으로부터 경사질 때, 가이드를 따라 적어도 일 방향으로 캐리어 요소의 이동을 구속하도록 구성될 수 있다. 액추에이터는, 구속 장치가 가이드와 치합될 때, 캐리어 요소를 가이드를 따라 구속 장치에 대해 변위시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 가이드는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 선형 베어링을 더 포함하는 선형 가이드일 수 있다. 선형 베어링이 수평 기준면으로부터 경사질 때, 제2 단부가 제1 단부보다 높도록, 제2 단부는 수평 기준면에 평행한 제1 축을 따라 제1 단부로부터 이격될 수 있고, 제2 단부는 수평 기준면에 직각인 제2 축을 따라 제1 단부로부터 이격될 수 있다.

일부 실시예에서, 액추에이터와 구속 장치는 선형 베어링의 제1 단부와 캐리어 요소 사이에 위치될 수 있고, 액추에이터는 캐리어 요소를 선형 베어링의 제2 단부를 향해 밀도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 액추에이터 요소는 캐리어 요소와 선형 베어링의 제2 단부 사이에 위치될 수 있으며 캐리어 요소를 선형 베어링의 제2 단부를 향해 당기도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 구속 장치와 캐리어 요소 사이에 배치된 편향 부재를 더 포함한다. 편향 부재는 적어도 구속 장치가 가이드와 치합될 때마다 캐리어 요소를 액추에이터에 대해 편향(biasing)시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 편향 부재는 구속 장치가 가이드로부터 치합 해제될 때 구속 장치를 캐리어 요소를 향해 이동시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 구속 장치는 캐리어 요소의 제1 단부에 결합된 제1 구속 장치일 수 있고, 시스템은 캐리어 요소의 제2 단부에 결합된 제2 구속 장치를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 액추에이터는 위축 구성과 확장 구성 사이에서 이동 가능한 압전 액추에이터를 포함한다.

일부 실시예에서, 위치 결정 시스템은 하나 이상의 굴곡 요소를 더 포함할 수 있다. 굴곡 요소는 구속 장치에 결합될 수 있으며 캐리어 요소와 치합될 수 있다. 굴곡 요소는 가이드의 축을 따른 방향으로 탄성 변형되어 구속 장치에 대해 캐리어 요소의 운동을 가능하게 하도록 구성될 수 있고, 가이드의 축에 직각인 축에 따른 변형에 저항하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 가이드는 회전 가이드일 수 있다.

대표적인 실시예에서, 다중 빔 시스템은 주사 전자 현미경 (SEM), 이온 칼럼, 및 전술한 위치 결정 시스템을 포함할 수 있고, 위치 결정 시스템은 SEM으로 촬상하기 위해 작업대상물을 선택적으로 위치시키거나 또는 이온 칼럼으로부터 이온 빔을 수신하도록 위치될 수 있다.

대표적인 방법은 모터로 가이드를 따라 캐리어 요소를 이동시키는 단계, 가이드를 캐리어 요소에 결합된 구속 장치와 치합시켜 가이드를 따라 적어도 일 방향으로 캐리어 요소의 이동을 구속하는 단계, 및 구속 장치와 캐리어 요소 사이에 배치된 액추에이터를 작동시켜 캐리어 요소를 가이드를 따라 구속 장치에 대해 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 모터의 적어도 이동자 요소는 상기 캐리어 요소에 결합될 수 있고, 캐리어 요소는 수평 기준면에 대해 경사질 수 있고, 가이드는 수평 기준면에 대해 이동 가능할 수 있고, 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 모터는 리니어 모터이고, 가이드를 따라 캐리어 요소를 이동시키는 단계는 리니어 모터를 통전하고 이동자 요소를 이동시키는 단계를 더 포함한다. 방법은, 액추에이터를 작동시키기 전에, 리니어 모터를 비통전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 방법은 캐리어 요소에 결합된 위치 인코더를 사용하여 가이드를 따라 캐리어 요소의 위치를 결정하는 단계, 및 액추에이터를 작동시켜 가이드를 따라 캐리어 요소를 결정된 위치로부터 목표 위치로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 목표 위치는 제1 목표 위치이고, 방법은 가이드로부터 구속 장치를 치합 해제하는 단계, 액추에이터를 작동시켜 캐리어 요소에 대해 구속 장치를 이동시키는 단계, 및 구속 장치와 가이드를 재치합시켜 캐리어 요소를 제2 위치에서 구속하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 액추에이터는 압전 액추에이터를 포함한다.

일부 실시예에서, 압전 액추에이터를 작동시키는 단계는 압전 액추에이터에 양의 전압을 인가하여 압전 액추에이터를 중립 구성으로부터 확장 구성으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 압전 액추에이터를 작동시키는 단계는 압전 액추에이터에 음의 전압을 인가하여 압전 액추에이터를 중립 구성으로부터 위축 구성으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 방법은 주사 전자 현미경(SEM)으로 캐리어 요소에 결합된 작업대상물을 촬상하는 단계, 액추에이터를 작동시켜 SEM에 대해 가이드를 따라 캐리어 요소 및 작업대상물을 재위치시키는 단계, 및 SEM으로 작업대상물을 다시 촬상하는 단계를 더 포함할 수 있다.

대표적인 실시예에서, 시스템은 가이드, 가이드에 결합된 캐리어 요소, 이동자 요소를 포함하는 모터, 캐리어 요소에 결합되며 가이드와 선택적으로 치합하도록 구성된 구속 장치, 구속 장치와 캐리어 요소 사이에 배치된 액추에이터, 및 제어기를 포함할 수 있다. 가이드는 수평 기준면에 대해 이동 가능하여 캐리어 요소가 수평 기준면에 대해 경사진다. 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성될 수 있다. 적어도 이동자 요소는 캐리어 요소에 결합될 수 있다. 제어기는 모터에 제어 신호를 전송하여 가이드를 따라 캐리어 요소를 이동시키고, 가이드와 치합하도록 구속 장치에 제어 신호를 전송하여 가이드를 따라 적어도 일 방향으로 캐리어 요소의 이동을 구속하고, 액추에이터를 작동시키도록 엑추에이터에 제어 신호를 전송하여 캐리어 요소를 가이드를 따라 구속 장치에 대해 이동시키도록 구성될 수 있다.

본 개시내용의 전술한 및 다른 목적, 특징, 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 진행한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

도 1은 이중 빔 시스템의 대표적인 실시예를 도시하고 있다.
도 2는 위치 결정 시스템의 대표적인 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 리니어 모터의 대표적인 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 구속 장치의 대표적인 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 선형 가이드에 장착된 것으로 도시된 도 4의 구속 장치를 나타낸 종단면도이다.
도 6은 다른 위치 결정 시스템의 대표적인 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 7은 선형 가이드에 장착된 위치 설정 조립체의 대표적인 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 8은 압전 액추에이터의 대표적인 실시예의 측단면도이다.
도 9는 제어 시스템의 대표적인 실시예의 개략적인 블록도이다.
도 10은 위치 설정 조립체를 사용하여 캐리어 요소를 위치시키기 위한 대표적인 방법의 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11d는 위치 설정 조립체를 사용하여 캐리어 요소를 위치시키기 위한 예시적인 방법을 도시하고 있다.
도 12a 내지 도 12c는 위치 설정 조립체를 사용하여 캐리어 요소를 위치시키기 위한 다른 예시적인 방법을 도시하고 있다.
도 13은 가이드에 장착된 위치 설정 조립체의 다른 대표적인 실시예를 나타낸 부분 측단면도이다.
도 14는 회전 가이드에 장착된 위치 설정 조립체의 대표적인 실시예의 개략도이다.
도 15는 개시된 방법 및 장치를 구현하는 데 사용하기 위한 대표적인 컴퓨터 제어 시스템을 도시하고 있다.

본 개시내용은, 예를 들어 시스템의 요소가 비대칭 하중을 받는 경사 축 및/또는 회전 축을 따라, 웨이퍼 스테이지 조립체와 같은 캐리어 요소를 이동시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본원에 기술된 시스템은 공간 제약으로 인해 도구가 다양한 각도로 위치될 수 있는 공정 챔버(예를 들어, 진공 챔버)에서 반도체 웨이퍼와 같은 작업대상물이 하나 이상의 도구(예를 들어, 주사 전자 현미경(SEM), 이온 칼럼, 레이저 빔 등)에 대하여 정확하게 위치되게 할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 특정 시스템은, 제동 레일 부재 또는 가이드의 다른 요소(예를 들어, 선형 또는 회전 가이드)와 신속하게 치합하도록 구성된 압전 작동식 구속 장치 또는 브레이크 기구를, 구속 장치에 대해 가이드를 따라 웨이퍼 척과 같은 벌크 스테이지를 밀거나 당기도록 구성된 압전 액추에이터와 함께 포함할 수 있다. 예를 들어, 벌크 스테이지가 수평 기준면으로부터 경사진 경우, 이러한 시스템은 벌크 스테이지(및 그 상의 작업대상물)를 경사 축을 따라 정확하게 위치시키는 것을 용이하게 하여, 시스템이 기존 시스템에서 위치 정확도의 저하를 유발할 수 있는 모터, 브레이크, 등에 대한 비대칭 하중을 보상할 수 있게 한다. 이러한 시스템은 회전 가이드와 함께 사용되어 다중 빔 시스템의 도구에 대해 선택된 각도에서 벌크 스테이지(및 그 상의 작업대상물)를 정확하게 위치시키는 것을 용이하게 할 수도 있다.

도 1을 참조하면, 대표적인 실시예에서, 다중 빔 시스템은 주사 전자 현미경(SEM)(102) 및 이온 빔 칼럼(104)을 포함하는 이중 빔 시스템(100)으로서 구성될 수 있다. SEM(102)은 집광 렌즈(116) 및 대물 렌즈(106)와 같은 하나 이상의 하전 입자 빔(CPB) 렌즈를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 CPB 렌즈는 자기 렌즈일 수 있고, 특히 대물 렌즈(106)는 자기 대물 렌즈일 수 있다. 이온 빔 칼럼은 작업대상물(W)에 집속 이온 빔(FIB)을 제공하도록 마련되고, SEM(102)은 작업대상물(W)의 이미지의 생성을 위해 위치된다.

SEM(102) 및 이온 빔 칼럼(104)은 작업대상물(W)을 유지하기 위해 가동 위치 결정 시스템(110)을 수용하는 진공 챔버(108)에 장착될 수 있다. 진공 챔버(108)는 진공 펌프(미도시)를 사용하여 진공될 수 있다. 아래에서 더 상세히 논의될 바와 같이, 위치 결정 시스템(110)은 좌표 시스템(150)에 대해 도시된 바와 같이 X, Y, 및 Z축을 따라 이동할 수 있고, Y축은 페이지의 평면에 대해 직각을 이룬다.

일부 실시예에서, SEM(102)은 작업대상물(W) 위에서 수직으로 마련될 수 있으며 작업대상물(W)을 촬상하는 데 사용될 수 있고, 이온 빔 칼럼(104)은 비스듬하게 마련될 수 있으며 작업대상물(W)을 기계가공 및/또는 가공처리하는 데 사용될 수 있다. 도 1은 SEM(102) 및 이온 빔 칼럼(104)의 예시적인 방향을 도시하고 있다.

SEM(102)은 전자 공급원(112)을 포함할 수 있고, 전자 공급원(112)으로부터의 "원시(raw)" 방사 빔을 조작하며 이에 대해 집속, 수차 완화, 크로핑(개구를 사용), 여과 등과 같은 작업을 수행하도록 구성될 수 있다. SEM(102)은 입자-광축(115)을 따라 전파되는 입력 하전 입자(예를 들어, 전자 빔)의 빔(114)을 생성할 수 있다. SEM(102)은 일반적으로 빔(114)을 샘플(S)에 집속시키기 위해 집광 렌즈(116) 및 대물 렌즈(106)와 같은 하나 이상의 렌즈(예를 들어, CPB 렌즈)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, SEM(102)에는 빔(115)을 조향하도록 구성될 수 있는 편향 유닛(118)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 빔(114)은 조사 중인 샘플을 가로질러 주사 운동(예를 들어, 래스터 또는 벡터 스캔)으로 조향될 수 있다.

이중 빔 시스템(100)은 무엇보다도 편향 유닛(118), 하전 입자 빔(CPB) 렌즈(106, 116), 및 검출기(미도시)를 제어하기 위해, 그리고 검출기로부터 수집된 정보를 디스플레이 유닛에 디스플레이하기 위해 컴퓨터 처리 장치 및/또는 제어 유닛(128)을 더 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제어 컴퓨터(130)는 다양한 여기를 설정하고, 촬상 데이터를 기록하며, 일반적으로 SEM 및 FIB 양자의 작동을 제어하기 위해 제공된다.

계속해서 도 1을 참조하면, 이온 빔 칼럼(104)은 이온 공급원(예를 들어, 플라즈마 공급원(120)) 및 이온 빔 광학기(122)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 이온 빔 칼럼(104)은 플라즈마 집속 이온 빔(PFIB)이지만, 다른 실시예에서, 이온 빔 칼럼(104)은 액체 금속 이온 공급원(LMIS), 또는 집속 이온 빔 칼럼과 양립 가능한 임의의 다른 이온 공급원을 갖는 표준 집속 이온 빔(FIB)일 수 있다. 이온 빔 칼럼(104)은 이온-광축(125)을 따라 이온 빔(124)을 생성 및/또는 인도할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 이온 칼럼(104)은 인사이징, 밀링, 에칭, 증착 등과 같은 촬상, 가공처리 및/또는 기계가공 작업을 작업대상물에 대해 수행하는 데 사용될 수 있다.

이온 빔이 PFIB인 실시예에서, 이온 공급원(120)은 각 밸브에 의해 이온 공급원(120)에 결합된 가스 공급원을 포함하는 가스 매니폴드(165)를 통해 복수의 가스에 유동적으로 결합될 수 있다. 이온 공급원(120)의 작동 동안, 가스가 유입될 수 있으며, 이 경우 가스는 하전되거나 이온화되어 플라즈마를 형성한다. 그 후, 플라즈마로부터 추출된 이온은 이온 빔 칼럼(104)을 통해 가속화되어 이온 빔이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 (100)은 하나 이상의 레이저, 또는 다른 유형의 밀링 또는 진단 도구를 포함할 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 이러한 다중 빔 시스템은 작업대상물(W)을 유지하고 위치시키도록 구성된 위치 결정 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 위치 결정 시스템은 적어도 3개의 선형 축(예를 들어, 좌표 시스템(150)에 대해 도시된 바와 같이 X, Y, 및 Z축)을 따라 그리고 적어도 하나의 회전 축(예를 들어, 작업대상물을 통해 직각으로 연장되는 축에 대한 회전) 주위에 작업대상물을 위치시키도록 구성된 4축 위치 결정 시스템일 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "완전히 직각"과 같은 절대적인 용어로 언급되지 않는 한, "직각"이란 용어는 "실질적으로 직각"이란 용어를 포함한다. 예를 들어, 물체가 기준 물체 또는 평면에 대하여 110°와 70° 사이의 각도로 배향될 때 그 물체는 기준 물체 또는 평면에 대하여 실질적으로 직각이다. 도 2는 베이스 요소(201), 캐리지 조립체(203), 및 캐리어 요소(206)를 포함하는 예시적인 4축 위치 결정 시스템(200)을 도시하고 있다.

베이스 요소(201)는 제1 가이드(202)를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "가이드"란 용어는 특정 축을 따라 또는 특정 축을 중심으로 물체의 운동을 인도, 제어, 또는 안내하는 구성요소 또는 구성요소의 시스템을 지칭한다. 따라서, "선형 가이드"는 선택된 축을 따라 병진 또는 선형 운동을 인도하거나 안내하는 반면, "회전 가이드" 또는 "회전형 가이드"는 선택된 축에 대한 회전 또는 각운동을 인도한다. 따라서, 제1 가이드(202)는 X축에 평행하게 연장되는 선형 가이드로서 구성될 수 있다. 캐리지 조립체(203)는 제1 선형 가이드(202)를 따라 병진할 수 있도록 베이스 요소(201)에 결합될 수 있다. 캐리지 조립체(203)는 Y축에 평행하게 연장되는 제2 선형 가이드(204)를 포함할 수 있다. 캐리어 요소(206)는 제2 선형 가이드(204)를 따라 병진할 수 있도록 캐리지 조립체(203)에 결합될 수 있다. 2개의 선형(병진) 이동을 중첩함으로써, 작업대상물은 X-Y 평면에서 이동될 수 있다. 캐리어 요소(206)는 Z축에 평행한 축을 따라 (예를 들어, 도 2에 도시된 방향으로 위아래로) 병진하고, 캐리어 요소(206)를 통해 직각으로 연장되는 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.

각 선형 가이드(202, 204)는 레일, 텔레스코핑 부재, 브레이크 가이드 또는 스트립, 선형 가이드웨이 또는 베어링(예를 들어, 롤러, 볼, 또는 니들 선형 가이드웨이), 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 다양한 연장 가능하거나 연장 불가능한 선형 부재 또는 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 선형 가이드(202)는 Y축을 따라 서로 이격된 제1 선형 베어링(230), 제2 선형 베어링(232), 제3 선형 베어링(234), 및 제4 선형 베어링(236)을 포함할 수 있다. 선형 가이드(204)는 X축을 따라 서로 이격된 제1 선형 베어링(238) 및 제2 선형 베어링(240)을 포함할 수 있다.

선형 가이드(202)는 모터(208)를 포함할 수 있고, 선형 가이드(204)는 대응하는 모터(210)를 포함할 수 있다. 모터(208)는 제1 선형 가이드(202)를 따라 캐리지 조립체(203)를 병진시킬 수 있고, 모터(210)는 제2 선형 가이드(204)를 따라 캐리어 요소(206)를 병진시킬 수 있다. 도시된 예에서, 모터(208 및 210)는 리니어 유도 모터와 같은 리니어 모터로서 구성된다. 그러나, 다른 실시예에서, 모터는 예를 들어 압전 모터, 랙 및 피니언 기어를 포함하는 회전식 전기 모터(예를 들어, 브러시리스 직류(BLDC) 모터), 또는 이들의 조합일 수 있다.

일부 실시예에서, 위치 결정 시스템(200)은 서보 모터(예를 들어, 브러시리스 AC 모터, BLDC 모터, 스테퍼 모터 등)와 같은 하나 이상의 추가 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 추가 모터는, 예를 들어 캐리어 요소(206)를 Z축에 평행한 방향으로 병진시키고 및/또는 캐리어 요소(206)를 시스템의 하나 이상의 축, 예를 들어 캐리어 요소(206)를 통해 직각으로 연장되는 축을 중심으로 회전시키도록, 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 선형 가이드(202, 204)는 하나 이상의 가이드 부재 또는 구속 가이드(220)를 더 포함할 수 있다(도 6 및 7 참조). 각 모터(208, 210)는 하나 이상의 대응하는 구속 가이드(220)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 선형 베어링(예를 들어, 베어링(230, 232, 234, 236, 238, 240))은 구속 가이드(220)로서 기능할 수 있다. 다른 실시예에서, 각 구속 가이드는 제1 또는 제2 선형 가이드(202, 204)의 선형 베어링에 평행하게 연장되는 별도의 선형 가이드(예를 들어, 별도의 레일, 텔레스코핑 부재, 브레이크 가이드 또는 스트립, 선형 가이드웨이 또는 베어링(예를 들어, 롤러, 볼, 또는 니들 선형 가이드웨이))일 수 있다. 하나 이상의 구속 장치는 캐리어 요소(206)에 결합될 수 있고, 구속 가이드(220)와 선택적으로 치합하여 구속 가이드(220)를 따라 적어도 일 방향으로 캐리어 요소의 이동을 구속하도록 구성될 수 있다.

도 3은, 예를 들어 본원에 기술된 임의의 위치 결정 시스템과 결합하여 사용될 수 있는, 리니어 모터(300)의 대표적인 실시예를 도시하고 있다. 리니어 모터(300)는 대체로 302로 표시된 고정식 고정자, 및 고정자의 길이에 의해 정의된 축을 따라 고정자에 대해 이동 가능한 구동 기구 또는 이동자("이동자 요소"로도 지칭됨)(304)를 포함할 수 있다. 고정자(302)는 하우징의 내부 상면을 따라 배열된 제1 자석 세트(306), 및 하우징의 내부 하면을 따라 배열된 대향하는 제2 자석 세트(308)를 포함할 수 있어 자석 어레이는 이들 사이에 채널을 형성한다. 특정 실시예에서, 자석 어레이(306 및 308)는 연속 자석의 극성이 고정자(302)의 길이를 따라(예를 들어, 북쪽, 남쪽, 북남쪽 등) 교번하고 제1 자석 세트 (306)의 각 자석이 제2 자석 세트(308)의 반대 극성의 자석에 대응하도록 마련될 수 있다. 특정 실시예에서, 자석(306 및 308)은 전류가 인가될 때("통전"으로도 지칭됨) 자기장을 생성하는 코일을 포함할 수 있다. 이동자(304)는 제3 자석 세트(310)를 포함할 수 있다. 제3 자석 세트(310)는 제1 및 제2 자석 세트(306, 308) 사이에 형성된 채널로 연장될 수 있고, 자석 어레이(306 및 308)와의 상호 작용에 의해 고정자(302)를 따라 추진될 수 있다.

도 4 또는 도 5는 브레이크 조립체로서 구성되고 캐리어 요소(206)에 결합될 수 있는 구속 장치(400)의 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 구속 장치(400)는 구속 장치(400)가 레일 부재(416)(예를 들어, 도 5 참조)에 대한 이동으로부터 구속되는 제1 치합 구성, 및 구속 장치(400)가 레일 부재(416)에 대해(예를 들어, 따라) 이동 가능한 제2 치합 해제 위치를 가질 수 있다. 레일 부재(416)는 하나 이상의 선형 베어링을 포함하는 선형 가이드(202 및 204)와 같은 선형 가이드의 구성요소일 수 있거나, 또는 레일 부재(416)는 도 6에 도시된 바와 같은 회전 가이드(216)와 같은 회전 가이드의 일부일 수 있다.

구속 장치(400)는 제1 단부(404) 및 제2 단부(406)를 갖는 확장 부재 또는 액추에이터 부재(402), 제1 단부(404)에 결합된 제1 클램핑 부재(408), 및 제2 단부(406)에 결합된 제2 클램핑 부재(410)를 포함할 수 있다. 구속 장치(400)는 레일 부재(416)의 양 측에 각각 배치되고 레일 부재와 평행하고 그 위로 연장되는 장착 부재(417)에 장착되도록 구성된 2개의 대향 가요성 요소(412, 414)를 더 포함할 수 있다. 각 클램핑 부재(408, 410)는 각 가요성 요소(412, 414)와 접촉할 수 있다.

확장 부재(402)는 제1 길이(L₁)를 갖는 제1 또는 중립 구성과 제2 길이(L₂)를 갖는 제2 또는 확장 구성 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다. L₂는 L₁보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 확장 부재(402)는, 확장 부재(402)가 (예를 들어, 전압을 인가함으로써) 통전될 때, 중립 구성으로부터 확장 구성 또는 위축 구성으로 이동하도록 구성된 압전 액추에이터(예를 들어, "압전 스택"으로 지칭되는 압전 디스크의 스택으로서 구성됨)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 확장 부재(402)는 양의 전압이 인가될 때 중립 구성으로부터 확장 구성으로 이동할 수 있다. 특정 예에서, 압전 스택은 200V DC가 인가될 때 30 ㎛만큼 확장될 수 있다. 압전 스택은 액추에이터(504)를 참조하여 아래에서 더 상세히 논의된다.

일부 실시예에서, 확장 부재(402)는 구속 장치(400)의 클램핑 힘을 증가시키기 위해 제3 길이를 갖는 제3 또는 위축 구성으로 이동할 수 있다. 제3 길이는 제1 길이(L₁)보다 작을 수 있다. 확장 부재(402)는 음의 전압이 인가될 때 확장 구성 및/또는 중립 구성으로부터 위축 구성으로 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 확장 부재(402)는 보이스 코일 모터, 스크류 액추에이터 등과 같은 다양한 다른 리니어 액추에이터 중 임의의 것을 포함할 수 있다.

도시된 실시예에서, 확장 부재(402)는 단차진 원통 형상을 갖는데, 제1 단부(404)는 제1 직경을 갖고 제2 단부(406)는 제2 직경을 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서, 확장 부재는 그 길이를 따라 균일한 직경을 갖는 실린더일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 확장 부재는 원하는 특정 특성에 따라 직사각형 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 형상을 가질 수 있다.

도시된 실시예에서, 구속 장치(400)는, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 확장 부재(402)가 중립 구성으로 있을 때 구속 장치가 치합 구성으로 되어 구속 장치의 이동이 방지되도록 수동 구속 장치로서 구성된다. 다시 말해서, 구속 장치(400)가 어떠한 전압도 인가되지 않는 디폴트 상태에 있을 때, 클램핑 부재(408, 410)는 레일 부재(416)를 핀칭하거나 클램핑하도록 레일 부재(416)를 향해 내측으로 부재(412, 414)를 편향시킨다. 확장 부재(402)가 확장 구성으로 이동하도록 전압이 인가될 때, 구속 장치는 제1 및 제2 단부(404, 406)가 클램핑 부재(408, 410)에 힘(예를 들어, 미는 힘)을 가하도록 치합 해제 구성이 된다. 이는 클램핑 부재(408, 410)를 가요성 요소(412, 414)로부터 멀어지게 하여 레일 부재(416)로부터 치합 해제시켜, 레일 부재(416)에 대한 구속 장치(400)의 이동을 가능하게 한다.

다른 실시예에서, 구속 장치(400)는 확장 부재(402)의 작동으로 클램핑 부재(408, 410)가 가요성 요소(412, 414)에 핀칭 또는 클램핑 힘을 가하도록 능동 구속 장치로서 구성될 수 있어, 이에 따라 레일 부재(416)에 클램핑 힘을 가할 수 있다.

일부 실시예에서, 구속 장치(400)는 조절 요소(418) 및 조절 요소(418)를 제 위치에 유지시키기 위한 잠금 기구(420)를 더 포함할 수 있다. 조절 기구(418)는, 예를 들어 레일 부재(416)에 대한 구속 장치(400)의 마찰 끼워맞춤을 가변시키기 위해, 제1 및 제2 가요성 요소(412, 414) 간의 거리를 가변시키도록 조정될 수 있다.

(도 2에 도시된 바와 같은) 일부 실시예에서, 캐리어 요소(206)는 Z축에 직각으로 배치될 수 있다. 이에 의해 전자 빔은 작업대상물(W)의 표면에 직각인 각도로 작업대상물(W)에 충돌할 수 있다. 그러나, 다중 빔 시스템에서 (이온 칼럼이 SEM에 비스듬하게 위치된 도 1에 도시된 바와 같이) 기구는 서로에 대해 비스듬하게 위치되기 때문에, 그 기구들 중 하나 이상은 작업대상물에 직각으로 충돌하지 않고 오히려 비스듬하게 충돌하여, 작업대상물(W)의 불균일한 처리를 초래할 수 있다. 예를 들어, 밀링 처리에서, 이온 빔과 대향하는 작업대상물의 측면은 작업대상물의 반대 측면보다 큰 정도로 얇아질 수 있다. 따라서, 특정 응용 분야에서, 작업대상물을 이온 빔 칼럼 또는 다른 기구에 대해 직각으로, 실질적으로 직각으로, 또는 작은 각도로 위치시키는 것이 유리할 수 있다.

다음의 예는 예시를 목적으로 선형 가이드를 참조하여 설명된다. 그러나, 개시된 시스템은 선택된 축에 대해 시스템의 임의의 부분의 회전 운동을 실행하기 위해 만곡 가이드와 같은 회전 가이드 및 관련 모터에도 적용 가능하다.

도 6은 제2 선형 가이드(204), 모터(210)(도 2 참조), 및 캐리어 요소(206)가 수평 기준면(214)으로부터 이동, 회전, 또는 기울어질 수 있는 위치 결정 시스템(200)의 다른 대표적인 실시예를 도시하고 있다. 일부 실시예에서, 수평 기준면(214)은 위치 결정 시스템(예를 들어, X-Y 평면)의 베이스 요소(201)를 통해 연장될 수 있어, 선형 가이드(204)에 의해 정의된 축(212)은 수평 기준면에 대해 경사진다. 전술한 바와 같이, 시스템(200)은 좌표 시스템(150)에 대해 도시된 바와 같이 각각 X, Y, 및 Z축을 따라 이동할 수 있다. 도시된 실시예에서, 선형 가이드(202)는 X축에 평행하게 연장되는 2개의 선형 베어링(230, 232)을 갖고, 선형 가이드(204)는 Y축에 평행하게 연장되는 2개의 선형 베어링(238, 240)을 갖는다.

선형 가이드(204)는 2개의 축, 예를 들어 Y 및 Z축을 따라 제2 단부(207)로부터 변위되거나 이격된 제1 단부(205)를 가질 수 있다. 제1 단부(205)는 Y축을 따라 제2 단부(207)로부터 이격될 수 있고, 제2 단부(207)는 Z축을 따라 제1 단부(205)로부터 이격될 수 있어, 선형 가이드(204)는 경사진다. 캐리어 요소(206)는 선형 가이드(204)의 제1 단부(205)를 향하는 제1 단부(209) 및 선형 가이드(204)의 제2 단부(207)를 향하는 제2 단부(211)를 가질 수 있다.

제2 선형 가이드(204), 모터(210), 및 캐리어 요소(206)는 경사 각(θ)(예를 들어, 도 7 참조)을 조정하기 위해 회전할 수 있는 회전 가이드(216)를 사용하여 회전될 수 있다. 일부 실시예에서, θ는 0도와 대략 90도 사이일 수 있다. 다른 실시예에서, θ는 15도와 80도 사이, 30도와 60도 사이, 45도와 90도 사이일 수 있다. 일부 특정 실시예에서, θ는 15도, 30도, 45도, 또는 60도일 수 있다.

위치 결정 시스템(200)은 가이드, 예를 들어 선형 가이드(204)를 따라 선택된 위치에서 캐리어 요소(206)를 설정 또는 유지하도록 구성된 하나 이상의 위치 설정, 위치 유지, 또는 정치 유지 조립체(500)(예를 들어, 도 7 참조)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 선형 가이드(204)는 전술한 선형 베어링(238, 240)을 포함할 수 있고, 선형 베어링(220)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 선형 베어링(220)은 선형 베어링(238, 240) 중 하나로서 구성될 수 있지만, 다른 실시예에서 선형 베어링(220)은 선형 베어링(238, 240)에 평행하게 연장되는 별도의 선형 베어링으로서 구성될 수 있다.

하나 이상의 위치 설정 조립체는 캐리어 요소(206)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 캐리어 요소(206)는 캐리어 요소(206)의 제1 단부(209) 또는 제2 단부(211)에 결합된 단일의 위치 설정 조립체(500)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 캐리어 요소는 하나 이상의 위치 설정 조립체(500)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 요소(206)는 제1 단부(209)에 위치된 제1 위치 설정 조립체 및 제2 단부(211)에 위치된 제2 위치 설정 조립체를 포함할 수 있다.

도 7은 선형 베어링(220)으로서 구성된 가이드에 슬라이딩 가능하게 결합된 예시적인 위치 설정 조립체(500)를 도시하고 있다. 위치 설정 조립체(500)는 구속 장치(400)와 유사한 구속 장치(502), 액추에이터(504), (예를 들어, 모터(210)의 이동자와 같은) 구동 기구(506), 및 선형 베어링(220)에 결합되거나 이와 일체로 형성된 인코더 스케일(218)에 기초하여 캐리어 요소(206)의 위치를 결정하도록 구성된 위치 인코더(508)를 포함할 수 있다. 구동 기구(506)는 캐리어 요소(206)가 선형 베어링(220)을 따라 병진될 수 있도록 위치 결정 시스템(200)의 캐리어 요소(206)에 결합될 수 있다.

액추에이터(504)는 제1 길이를 갖는 중립 구성, 제2 길이를 갖는 확장 구성, 및 제3 길이를 갖는 위축 구성 사이에서 작동될 수 있다. 제2 길이는 제3 길이보다 클 수 있는 제1 길이보다 클 수 있다. (양 및/또는 음) 전압의 인가는 액추에이터(504)를 중립 구성, 확장 구성, 및 위축 구성 사이에서 이동시키는 데 사용될 수 있다. 액추에이터는, 더 상세히 후술될 바와 같이, 반복적인 보다 작은 동작을 사용하여 캐리어 요소의 위치를 비교적 작은 거리(예를 들어, 1-100 ㎛ 정도)만큼 조정하거나 또는 캐리어 요소의 위치를 더 큰 거리만큼 조정하도록 작동될 수 있다.

일부 실시예에서, 액추에이터(504)는 선택된 위치에서 캐리어 요소(206)를 유지시키기 위해 다중 빔 시스템의 사용 전체에 걸쳐 통전 상태를 유지할 수 있다. 액추에이터(504)에 인가된 전압은 액추에이터가 촬상 및/또는 가공처리 동안 기계적 또는 전기적 노이즈를 거의 또는 전혀 제공하지 않도록 고정될 수 있다(예를 들어, 일정한 DC 전압이 인가될 수 있음).

도시된 실시예에서, 액추에이터(504)는 압전 스택으로서 구성된 압전 액추에이터를 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 예시적인 액추에이터(600)는 서로 인접하고 하우징(604) 내에 적어도 부분적으로 포함된 복수의 압전 요소(602)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각 요소 쌍은 요소에 전압을 인가하도록 그들 사이에 구성된 각각의 전극을 가질 수 있다. 연장부(606)는 복수의 압전 소자의 일단에 결합될 수 있다. 하우징(604)은 연장부 (606)가 연장될 수 있는 개구(608)를 포함할 수 있다. 복수의 압전 소자(602)에 전압이 인가될 때, 이들은 (예를 들어, 양의 전압이 인가될 때) 중립 또는 위축 구성으로부터 확장 구성으로 이동할 수 있고 및/또는 (예를 들어, 음의 전압이 인가될 때) 중립 또는 확장 구성으로부터 위축 구성으로 이동할 수 있다. 압전 요소(602)의 확장 및/또는 위축은 하우징에 대한 연장부(606)의 대응 이동을 야기한다.

액추에이터(504)(및 전술한 구속 장치(400)의 확장 부재(402))는 세라믹(자연 발생 및 합성 세라믹 포함), 결정체(자연 발생 및 합성 결정체 포함), 그룹 III-V 및 II-VI 반도체, 중합체, 유기 나노구조물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 압전 재료를 포함할 수 있다. 압전 재료는 양의 전압이 인가될 때 확장될 수 있고 음의 전압이 인가될 때 위축될 수 있다. 위축 및/또는 확장의 양 및 속도는 인가된 전압의 크기에 따라 좌우될 수 있다.

다시 도 7을 참조하면, 도시된 실시예에서, 위치 설정 조립체(500)는 캐리어 요소(206)의 제2 단부(211)에(예를 들어, 도 7에 도시된 방향으로 캐리어 요소 위에) 결합된다. 그러나, 다른 실시예(예를 들어, 도 13에 도시된 실시예)에서, 위치 설정 조립체는 캐리어 요소(206)의 제1 단부(209)에(예를 들어, 도 7에 도시된 방향으로 캐리어 요소 아래에) 결합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 위치 결정 시스템(200)은, 예를 들어 캐리어 요소(206)의 제1 단부(209) 및 제2 단부(211)에 각각 결합될 수 있는, 둘 이상의 위치 설정 조립체(500)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 위치 결정 시스템(200)은, 하나 이상의 위치 설정 조립체를 비롯해서, 위치 결정 시스템(200)의 하나 이상의 구성요소를 제어하도록 구성된 제어기(700)를 더 포함할 수 있다.

이제 도 9를 참조하면, 예시적인 작동에서, 제어기(700)는 위치 인코더(508)로부터 입력을 수신할 수 있다. 그 입력은 예를 들어 캐리어 요소(206)의 위치를 포함하는 위치 데이터일 수 있다. 제어기(700)는 위치 데이터를 선택된 위치(702)와 비교할 수 있다. 위치 데이터가 선택된 위치와 부합하지 않으면, 제어기는 선형 가이드를 따라 캐리어 요소(206)의 위치를 조정하기 위하여 구속 장치(502), 구동 기구(506), 및/또는 액추에이터(504)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 위치 결정 시스템의 하나 이상의 구성요소를 작동시킬 수 있다. 일부 경우에, 제어기(700)는, 예를 들어 위치 인코더(508)로부터 제1 위치 데이터를 수신해서 제1 위치 데이터를 선택된 위치와 비교함으로써, 반복적으로 기능할 수 있다. 제어기(700)가 제1 위치 데이터가 선택된 위치와 부합하지 않는 것으로 판단하면, 제어기는 캐리어 요소(206)의 위치를 제2 위치로 조정하기 위하여 구속 장치(502), 구동 기구(506), 및/또는 액추에이터(504) 중 적어도 하나를 작동시킬 수 있다. 그 후, 제어기는 위치 인코더(508)로부터 제2 위치 데이터를 수신해서 제2 위치 데이터를 선택된 위치와 비교할 수 있다. 제어기가 제2 위치 데이터가 선택된 위치와 부합하지 않는 것으로 판단하면, 제어기는 캐리어 요소(206)의 위치를 조정하기 위해 구속 장치(502), 구동 기구(506), 및/또는 액추에이터(504) 중 적어도 하나를 작동시킬 수 있다. 이러한 반복적인 동작은 제어기(700)가 캐리어 요소(206)가 선택된 위치(702)에 도달한 것으로 판단할 때까지 계속될 수 있다.

도 10을 참조하면, 캐리어 요소(206)를 위치시키는 대표적인 방법(800)은 모터(예를 들어, 모터(210))로 가이드(예를 들어, 선형 가이드(204))를 따라 캐리어 요소(206)를 이동시키는 단계를 포함하되, 모터의 적어도 이동자 요소는 캐리어 요소에 결합되고, 캐리어 요소는 수평 기준면에 대해 경사지고, 가이드는 수평 기준면에 대해 이동 가능하고, 캐리어 요소(206)는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성된다. 804에서, 가이드는 캐리어 요소(206)에 결합된 구속 장치(504)를 사용하여 치합되어 가이드를 따라 적어도 일 방향으로 캐리어 요소의 이동을 구속할 수 있다. 806에서, 구속 장치와 캐리어 요소 사이에 배치된 액추에이터는 가이드를 따라 구속 장치에 대해 캐리어 요소를 이동시키도록 작동될 수 있다.

도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 위치 설정 조립체(500)는 선형 가이드 및 캐리어 요소가 경사질 때 다음의 예시적인 방식으로 사용되거나 작동될 수 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 구속 장치(502)는 (예를 들어, 도 4의 구속 장치(400)의 확장 부재(402)를 통전함으로써) 선형 베어링(220)으로부터 치합 해제될 수 있고, 구동 기구(506)는 선형 베어링(220)을 따라 선택된 위치로 또는 이를 향해 캐리어 요소(206)를 이동시키도록 활성화될 수 있다. 위치 인코더(508)는 인코더 스케일(218)을 사용하여 위치 설정 조립체(500)의 위치를 판독하여 캐리어 요소(206)가 선택된 위치에 도달한 때를 결정할 수 있다.

캐리어 요소(206)가 선택된 위치에 도달하면, 도 11b에 도시된 바와 같이, 구동 기구(506)는 (예를 들어, 모터로의 전류의 흐름을 중단함으로써) 비통전될 수 있고 구속 장치(502)는 (예를 들어, 인가된 전압을 확장 부재로부터 차단하거나 제거함으로써) 치합될 수 있다. 그러나, 도 11c에 도시된 바와 같이, 구속 장치(502)의 치합과 구동 기구(506)의 비통전 간의 천이는 위치의 미세한 변화(예를 들어, 1-5 ㎛ 정도)를 초래하여, 화살표(222)로 나타낸 바와 같이 캐리어 요소(206)가 선택된 위치로부터 외측으로 또는 멀어져서 제2 위치로 이동한다. 일부 경우에, 위치의 변화는 구동 기구(506)의 비통전과 구속 장치(502)의 치합 간의 시간 지연에 의해 야기된다. 다른 경우에, 구속 조립체(500)는 무한정 강성일 수 없으므로, 시스템의 하나 이상의 구성요소는 이완, 신장 또는 압축될 수 있고, 및/또는 시스템에서의 백래시는 위치 변화를 야기할 수 있다.

도 11d를 참조하면, 액추에이터(504)는 그 후에 (예를 들어, 액추에이터에 전압을 인가함으로써) 작동되어 이러한 위치 변화를 완화할 수 있다. 도시된 예에서, 액추에이터(504)는 액추에이터에 음의 전압을 인가함으로써 위축될 수 있다. 액추에이터(504)의 위축은 구동 기구(506)(및 이에 따른 캐리어 요소(206))에 힘(예를 들어, 당기는 힘)을 가하여, 화살표(224)로 나타낸 바와 같이 캐리어 요소가 오르막 위치에서 선형 베어링(220)을 따라 이동하여 선택된 위치로 복귀한다. 액추에이터(504)는 작업대상물(W)의 촬상 및/또는 가공처리가 완료될 때까지 (예를 들어, 액추에이터에 인가된 전압을 유지함으로써) 위축된 위치에서 유지될 수 있다.

특정 실시예에서, 압전 액추에이터에 인가되는 전압을 가변(예를 들어, 증가 또는 감소)시킴으로써 비교적 작은 위치 조정이 이루어질 수 있다. 이는 예를 들어 액추에이터의 동작 범위 내에 있는 도구 또는 진단 빔 아래의 작업대상물(예를 들어, 웨이퍼)의 특정 특징부의 순차적인 위치 결정을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 요소(206) 및 이에 따른 작업대상물(W)은 작업대상물의 제1 특징부(예를 들어, 트랜지스터 또는 다른 회로 요소)가 주사 전자 현미경(SEM)의 빔에 위치되도록 제1 위치로 이동될 수 있다. 그 후, SEM은 제1 특징부를 촬상할 수 있다. 제1 특징부가 충분히 촬상되면, 액추에이터(504)는, 작업대상물의 제2 특징부가 SEM의 빔에 위치되도록 캐리어 요소(206) 및 작업대상물(W)을 제2 위치로 이동시키기 위해 작동(예를 들어, 확장)될 수 있다. 그 후, SEM은 제2 특징부를 촬상할 수 있다. 이러한 시퀀스는 운동 축을 따라 위치된 임의의 수의 특징부를 촬상하기 위해 반복될 수 있다.

도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 일부 실시예에서, 제동 조립체(500)는 캐리어 요소(206)를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 이동은 "중심 이동"으로 지칭될 수 있다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 구동 기구(506)는 캐리어 요소(206)를 선형 베어링(220)을 따라 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 제1 위치에 있으면, 구속 장치는 치합될 수 있고 구동 기구(506)는 비통전될 수 있다. 캐리어 요소를 제2 위치로 이동시키기 위해, 도 12b에 도시된 바와 같이, 구속 장치(502)는 치합 해제될 수 있고 액추에이터(504)는 캐리어 요소(206)에 대해 선형 베어링(220)을 따라(예를 들어, 도 12b에 도시된 방향으로 선형 가이드를 따라 상향으로) 구속 장치(502)를 이동시키도록 작동(예를 들어, 연장)될 수 있다. 도 12c에 도시된 바와 같이, 구속 장치(502)는 그 후에 선형 베어링(220)과 재치합할 수 있고 액추에이터(504)는 구속 장치(502)에 대해 캐리어 요소(206)를 이동시키도록(예를 들어, 캐리어 요소를 도 12c에 도시된 방향으로 구속 장치(502)를 향해 상향으로 당기도록) 작동(예를 들어, 위축)될 수 있다.

캐리어 요소(206)의 비교적 큰 질량 또는 관성 강성, 및 액추에이터(504)(예를 들어, 압전 액추에이터)와 구속 장치(502)가 작동될 수 있는 비교적 빠른 속도로 인해, 캐리어 요소(206)는 구속 장치가 치합 해제될 때 선형 베어링 아래로 슬라이딩하지 않고 선형 베어링(220)을 따라 증가적으로 상향 이동될 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 일부 실시예에서, 위치 설정 조립체(500)는 액추에이터(504)의 단일 작동으로 가능할 수 있는 것보다 더 큰 거리만큼 캐리어 요소를 이동시키기 위해 반복적인 동작을 사용할 수 있다. 예를 들어, 구동 기구(506)는 캐리어 요소를 선형 가이드(200)를 따라 제1 위치에 위치시킬 수 있다. 구동 기구(506)는 그 후에 비통전될 수 있고 구속 장치(502)는 선형 베어링(220)과 치합하여 캐리어 요소(206)를 제1 위치에 설정할 수 있다. 구속 장치(502)는 그후에 치합 해제될 수 있고 액추에이터(504)는 캐리어 요소(206)에 대해 구속 장치를 이동시키도록 작동된다. 구속 장치(502)는 그후에 치합될 수 있고 액추에이터(504)는 구속 장치(502)에 대해 캐리어 요소(206)를 이동시키도록 작동될 수 있어, 캐리어 요소를 제2 위치에 설정한다. 구속 장치(502)는 그후에 다시 치합 해제될 수 있고 액추에이터(504)는 캐리어 요소(206)에 대해 구속 장치를 이동시키도록 작동된다. 구속 장치(502)는 그후에 치합될 수 있고 액추에이터(504)는 구속 장치(502)에 대해 캐리어 요소(206)를 이동시키도록 작동될 수 있어, 캐리어 요소를 제3 위치에 설정한다. 이러한 일련의 동작은 캐리어 요소가 경사진 선형 가이드를 따라 오르막 또는 내리막의 선택된 위치에 도달할 때까지 반복적으로 반복될 수 있다.

위 방법은 캐리어 요소(206)의 제2 단부(211)(예를 들어, 도 11a-12c에 도시된 방향으로 상단부)에 결합된 위치 설정 조립체(500)를 참조하여 설명된다. 그러나, 이러한 방법은, 더 상세히 후술될 바와 같이, 위치 설정 조립체가 캐리어 요소(206)의 제1 단부(209)에 결합되는 위치 결정 시스템(200)의 실시예와 함께 사용될 수도 있다.

일부 실시예에서, 위치 결정 시스템(200)은 캐리어 요소(206)의 제1 단부(209)에서의 제1 위치 설정 조립체 및 캐리어 요소(206)의 제2 단부(211)에서의 제2 위치 설정 조립체와 같은 조립체(500)와 유사하게 구성된 다수의 위치 설정 조립체를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 시스템은 캐리어 요소(206)의 양 측에 위치 설정 조립체를 포함할 수 있다. 제1 위치 설정 조립체는 제1 구속 장치 및 제1 액추에이터를 가질 수 있고, 제2 위치 설정 조립체는 제2 구속 장치 및 제2 액추에이터를 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 캐리어 요소(206)의 위치는 다음의 예시적인 방식으로 설정될 수 있다.

구동 기구는 캐리어 요소(206)를 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 제1 구속 장치는 선형 베어링(220)과 치합할 수 있다. 제1 액추에이터가 작동되어, 캐리어 요소를 제1 구속 장치에 대해 가이드 레일을 따라 제2 위치로 이동시킬 수 있다. 그 후, 제2 구속 장치는 선형 베어링(220)과 치합되어, 캐리어 요소(206)를 제2 위치에 설정할 수 있다. 제1 구속 장치는 그후에 치합 해제될 수 있고, 제1 액추에이터는 캐리어 요소에 대해 제1 구속 장치를 이동시키도록 위축된다. 제1 구속 장치는 그 후에 선형 가이드와 치합할 수 있고, 일련의 동작은 캐리어 요소가 선택된 위치에 도달할 때까지 반복될 수 있다.

도 13은 위치 설정 조립체(900)의 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 위치 설정 조립체(900)는 구속 장치(400 및 502)와 유사한 구속 장치(902), 전술한 위치 인코더(508)와 같은 위치 인코더(미도시), 하나 이상의 굴곡 요소(904)(예를 들어, 도시된 실시예에서는 2개), 편향 부재(906), 및 액추에이터(504)와 유사하게 구성될 수 있는 액추에이터(908)를 포함할 수 있다. 위치 설정 조립체(900)는 하나 이상의 선형 베어링(예를 들어, 선형 베어링(238, 240))을 포함할 수 있는 선형 가이드(204)(도 6 참조)와 같은 가이드(910)와 슬라이딩 가능하게 치합할 수 있다. 도시된 실시예에서, 가이드(910)는 예시의 목적으로 선형 베어링을 포함한다. 선형 베어링은 전술한 선형 베어링(238, 240) 중 하나일 수 있거나 또는 선형 베어링은 선형 베어링(238, 240)에 평행하게 연장되는 별도의 선형 베어링일 수 있다. 다른 실시예에서, 가이드(910)는 만곡 구성을 갖는 회전 가이드일 수 있다. 위치 설정 조립체(900)는 캐리어 요소(206)를 가이드(910)를 따라 선택된 위치에 위치시키도록 구성될 수 있다.

위치 설정 조립체(900)는 편향 부재(906)를 통해 캐리어 요소(206)에 결합될 수 있다. 굴곡 요소(904)는 구속 장치(902)에 결합될 수 있고 캐리어 요소와 치합할 수 있다. 굴곡 요소(904)는 가이드(910)의 축을 따른 방향으로 탄성 변형되어 가이드(910)를 따라 캐리어 요소(206)의 이동을 가능하게 하고, 가이드(910)의 축에 직각인 축에 따른 변형에 저항하도록 구성될 수 있다. 각 굴곡 요소(904)는 이동 방향으로(예를 들어, 가이드(910)에 평행하게) 연장되는 두께(T) 및 이동 방향에 직각으로(예를 들어, 도 13에 도시된 방향으로 페이지 내로) 연장되는 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 두께(T)는 0.5 mm 이하일 수 있고, 길이(L)는 10 mm보다 클 수 있어서(예를 들어, 15 mm 또는 20 mm), 캐리어 요소가 선형 가이드(910)를 따라 축 방향으로 이동하는 것을 제한한다. 굴곡 요소(904)는 예를 들어 스프링 스틸 블레이드일 수 있다.

편향 부재(906)는 구속 장치(902)에 결합된 제1 단부(912) 및 캐리어 요소(206)에 결합된 제2 단부(914)를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 편향 부재(906)는 캐리어 요소(206)를 액추에이터(908)에 대해 편향시키도록 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 편향 부재는 인장 코일 스프링이지만, 다른 실시예에서, 편향 부재는 캐리어 요소를 액추에이터에 대해 편향시키도록 구성된 임의의 부재일 수 있다.

액추에이터(908)는 제1 단부(916) 및 제2 단부(918)를 가질 수 있다. 제1 단부(916)는 구속 장치(902)에 결합될 수 있고, 제2 단부(918)는 캐리어 요소(206)의 표면에 접하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 단부(916)는 구속 장치(902)에 접할 수 있고, 제2 단부(918)는 캐리어 요소(206)에 결합될 수 있다. (예를 들어, 전압을 인가함으로써) 작동되는 경우, 액추에이터(908)는, 액추에이터(504)와 관련하여 전술한 바와 같이, 중립 구성, 위축 구성, 및/또는 확장 구성 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다.

위치 설정 조립체(900)는 다음의 예시적인 방식으로 캐리어 요소(206)의 위치를 설정하는 데 사용될 수 있다. 모터(예를 들어, 모터(210))는 캐리어 요소(206)를 제1 위치로 이동시키도록 통전될 수 있다. 캐리어 요소(206)가 (예를 들어, 위치 인코더에 의해 결정된 바와 같이) 제1 위치에 있으면, 모터는 비통전될 수 있고 구속 장치(902)는 가이드(910)와 치합할 수 있다. 그 후, 액추에이터(908)는 구속 장치(902)에 대해 캐리어 요소(206)를 가이드(910)를 따라 제2 위치로 이동시키도록 (예를 들어, 전압을 인가함으로써) 작동될 수 있다. 구속 장치(902)는 그 후에 가이드(910)로부터 치합 해제될 수 있고 액추에이터(908)는 (예를 들어, 인가된 전압을 제거함으로써) 비활성화될 수 있다. 편향 부재(906)는 구속 장치(902)(및 이에 따른 액추에이터(908))를 캐리어 요소(206)를 향해 편향 또는 이동시킬 수 있다. 그 후, 구속 장치(902)는 가이드(910)와 재치합되어 캐리어 요소(206)를 제2 위치에 설정할 수 있다. 이러한 시퀀스는 캐리어 요소(206)가 선택된 위치에 도달할 때까지 필요에 따라 반복될 수 있다.

굴곡 요소(904)는 액추에이터(908)가 작동될 때에 굴곡될 수 있어서, 이에 따라 캐리어 요소(206)는 구속 장치(902)를 캐리어 요소(206)로부터 치합 해제하지 않고 구속 장치(902)에 대해 이동할 수 있다. 굴곡 요소(904)는 (예를 들어, 페이지의 평면 내로 또는 밖으로의) 다른 축에서 캐리어 요소(206)의 원치 않는 이동을 감소시키거나 방지할 수도 있다.

이전에 언급한 바와 같이, 전술한 위치 설정 조립체 및 그 사용 방법은 회전 가이드와 함께 사용되어 시스템의 하나 이상의 축에 대해 캐리어 요소(206)의 각도 위치를 설정 또는 조정할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 위치 설정 조립체는 작은 움직임을 일으켜서 위치 결정 시스템의 각도를 조정하도록 전술한 바와 동일한 방식으로 본질적으로 기능할 수 있다.

이제 도 14를 참조하면, 위치 설정 조립체(1000)는, 화살표(1014)로 나타낸 바와 같이, 회전 가이드(1002)를 따라 (예를 들어, 도 6의 수평 기준면(214)에 대해) 캐리어 요소(206)의 둘레 및/또는 각도 위치를 조정하는 데 사용될 수 있다. 위치 설정 조립체(1000)는 구속 장치(1004), 액추에이터(1006), 캐리어 요소(206)에 결합된 구동 기구(1008)(예를 들어, 모터의 이동자 요소 또는 샤프트), 및 회전 가이드(1002)를 따른 위치 설정 조립체(1000)의 위치를 인코더 스케일(1012)에 기초하여 결정하도록 구성된 위치 인코더(1010)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 구속 장치(1004)는 구속 장치(502)와 유사하게 구성될 수 있고, 액추에이터(1006)는 액추에이터(504)와 유사하게 구성될 수 있다.

사용 시에, 위치 설정 조립체는 실질적으로 전술한 바와 같이 기능할 수 있다. 예를 들어, 구동 기구(1008)는 캐리어 요소(206)를 회전 가이드(1002)를 따라 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 제1 위치에 있으면, 구속 장치(1004)는 치합될 수 있고 구동 기구(1008)는 비통전될 수 있다. 캐리어 요소를 제2 위치로 이동시키기 위해, 액추에이터(1006)는 구속 장치(1004)에 대해(예를 들어, 도 14에 도시된 방향으로 회전 가이드를 따라 상향으로) 캐리어 요소(206)를 이동시키도록 작동(예를 들어, 연장)될 수 있다. 구속 장치(1004)는 그 후에 치합 해제될 수 있고, 액추에이터(1006)는 캐리어 요소(206)에 대해 구속 장치(1004)를 이동시키도록(예를 들어, 구속 장치는 도 14에 도시된 방향으로 캐리어 요소를 향해 상향으로 당기도록) 작동(예를 들어, 위축)된다. 그 후, 구속 장치(1004)는 가이드(1002)와 재치합되어 캐리어 요소(206)를 제2 위치에 설정할 수 있다. 이러한 시퀀스는 캐리어 요소(206)가 선택된 위치에 도달할 때까지 필요에 따라 반복될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 13에 도시된 구성은 회전형 가이드와 함께 사용되도록 적용될 수도 있다.

일부 실시예에서, 조립체(1000)와 같은 위치 설정 조립체는 예를 들어 캐리어 요소(206)의 웨이퍼 척(213)(도 6 참조)(또는 그 상에 치합된 웨이퍼)을 회전시킴으로써 작업대상물의 각도 위치를 조정하는 데 사용될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 위치 설정 조립체는 웨이퍼 척(213)과 연관된 회전형 가이드에 결합될 수 있다.

일부 실시예에서, 제어기(700)는 디지털 신호 처리(DSP) 제어 시스템으로서 구성될 수 있다. 일부 특정 실시예에서, DSP는 전용 실시간 DSP 제어 시스템일 수 있다.

도 15 및 이하의 설명은 개시된 기술이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경의 간단하고, 일반적인 설명을 제공하도록 의도된다. 예를 들어, 제어기(700)는 후술할 컴퓨팅 환경과 유사하게 구성될 수 있다. 게다가, 개시된 기술은, 핸드헬드 장치, 디지털 신호 프로세서(DSP), 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능한 가전 제품, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 비롯해서, 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 구현될 수 있다. 개시된 기술은 통신 네트워크를 통해 연계되는 원격 처리 장치에 의해 작업이 수행되는 분산형 컴퓨팅 환경에서 실시될 수도 있다.

도 15를 참조하면, 개시된 기술을 구현하기 위한 예시적인 시스템은 하나 이상의 처리 유닛(1102), 시스템 메모리(1104), 및 시스템 메모리(1104)를 포함하는 다양한 시스템 구성요소를 하나 이상의 처리 유닛(1102)에 결합하는 시스템 버스(1106)를 비롯해서, 예시적인 종래의 PC(1100)의 형태로 이루어진 범용 제어기를 포함한다. 시스템 버스(1106)는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 및 다양한 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용한 로컬 버스를 포함하는 여러 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 예시적인 시스템 메모리(1104)는 읽기 전용 메모리(ROM)(1108) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1110)를 포함한다. PC(1100) 내 요소들 간의 정보의 전달을 돕는 기본 루틴을 포함하는 기본 입력/출력 시스템(BIOS)(1112)이 ROM(1108)에 저장된다. 도 15의 예에서, 위치 결정 시스템의 움직임, 촬상, 가공처리, 및 SEM 및 FIB의 다른 동작 모드를 제어하기 위한 데이터 및 프로세서-실행 가능한 지시는 메모리(1110A)에 저장되며, 빔 성분을 식별하고 정량화하기 위한 데이터 및 프로세서-실행 가능한 지시는 메모리(1110B)에 저장된다.

예시적인 PC(1100)는 하드 디스크로부터 읽고 이에 쓰기 위한 하드 디스크 드라이브, 착탈식 자기 디스크로부터 읽고 이에 쓰기 위한 자기 디스크 드라이브, 및 광학 디스크 드라이브와 같은 하나 이상의 기억 장치(1130)를 더 포함한다. 이러한 기억 장치는 각각, 하드 디스크 드라이브 인터페이스, 자기 디스크 드라이브 인터페이스, 및 광학 드라이브 인터페이스에 의해 시스템 버스(1106)에 연결될 수 있다. 드라이브 및 이와 연관된 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 지시의 비휘발성 기억, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 및 다른 데이터를 PC(1100)에 제공한다. 자기 카세트, 플래시 메모리 카드, 디지털 비디오 디스크와 같은, PC로 액세스 가능한 데이터를 저장할 수 있는 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체.

다수의 프로그램 모듈은, 운영 시스템, 하나 이상의 애플리케이션 프로그램, 다른 프로그램 모듈, 및 프로그램 데이터를 포함하는 기억 장치(1130)에 저장될 수 있다. 사용자는 키보드 및 마우스와 같은 포인팅 장치와 같은 하나 이상의 입력 장치(1140)를 통해 PC(1100)에 명령 및 정보를 입력할 수 있다. 모니터(1146) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치는 비디오 어댑터와 같은 인터페이스를 통해 시스템 버스(1106)에 또한 연결된다.

PC(1100)는 원격 컴퓨터(1160)와 같은 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크 환경에서 동작할 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 네트워크 또는 통신 연결기(1150)가 포함된다. 원격 컴퓨터(1160)는 또 다른 PC, 서버, 라우터, 네트워크 PC, 또는 피어 장치 또는 다른 공통 네트워크 노드일 수 있으며, 통상적으로 PC(1100)에 대해 전술한 요소 중 대부분 또는 모두를 포함하지만, 단지 메모리 기억 장치(1162)만이 도 15에 도시되어 있다. 개인용 컴퓨터(1100) 및/또는 원격 컴퓨터(1160)는 논리적 근거리 통신망(LAN) 및 광역 통신망(WAN)에 연결될 수 있다.

도시된 실시예를 참조하여 본 개시내용의 원리를 설명하고 도시하였지만, 도시된 실시예는 이러한 원리로부터 벗어남이 없이 배열 및 세부사항에서 수정될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 예를 들어, 소프트웨어로 나타낸 도시된 실시예의 요소는 하드웨어로 구현될 수 있으며 그 반대로도 마찬가지이다. 또한, 임의의 예로부터의 기술은 다른 예 중 임의의 하나 이상에서 설명된 기술과 조합될 수 있다.

일반 고려 사항

본 설명의 목적을 위해, 본 개시내용의 실시예의 특정 양태, 이점, 및 신규 특징을 본원에 설명한다. 개시된 방법, 장치, 및 시스템은 어떠한 방식으로도 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다. 대신에, 본 개시내용은, 단독적인 또는 서로의 다양한 조합 및 하위 조합의, 다양한 개시된 실시예의 모든 신규한 그리고 자명하지 않은 특징 및 양태에 관한 것이다. 방법, 장치, 및 시스템은 임의의 특정 양태 또는 특징 또는 그 조합으로 제한되지 않고, 개시된 실시예에서 임의의 하나 이상의 특정 이점이 존재하거나 문제들이 해결될 것을 요구하지 않는다.

개시된 실시예 중 일부의 동작이 제시의 편의를 위해 특정, 순차적인 순서로 기술되지만, 후술되는 특정 문구에 의해 특정 순서가 요구되지 않는 한, 이러한 방식의 기술은 순서 변경을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 순차적으로 기술된 동작은 경우에 따라 순서가 바뀌거나 동시에 실시될 수도 있다. 또한, 간략화를 위해, 첨부된 도면은 개시된 방법이 다른 방법과 함께 사용될 수 있는 다양한 방식을 나타내지 않을 수 있다. 또한, 본 설명에서는 개시된 방법을 기술하기 위해 "제공하다" 및 "달성하다"와 같은 용어를 때때로 사용한다. 이러한 용어는 실행되는 실제 동작의 상위 수준의 추상적 개념이다. 이러한 용어에 상응하는 실제 동작은 특정 구현예에 따라 달라질 수 있고 당업자는 이를 쉽게 인식할 수 있을 것이다.

본원에 기술된 모든 특징은 서로 독립적이며, 구조적으로 불가능한 경우를 제외하고는 본원에 기술된 임의의 다른 특징과 조합하여 사용될 수 있다.

본 출원 및 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "한(a)", "하나의(an)" 및 "상기(the)"는 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한 복수 형태를 포함한다. 또한, "포함하다(include)"라는 용어는 "포함한다(comprise)"를 의미한다. 더 나아가, "결합된" 및 "연관된"이란 용어는 일반적으로 전기적으로, 전자기적으로, 및/또는 물리적으로(예를 들어, 기계적으로 또는 화학적으로) 결합 또는 연계된 것을 의미하고 특정의 상반되는 언어가 없는 경우 결합된 또는 연관된 항목 사이에 중간 요소의 존재를 배제하지 않는다.

이하의 설명에서, "상", "하", "상부", "하부", "수평", "수직", "좌측", "우측" 등과 같은 특정 용어가 사용될 수 있다. 이러한 용어는 적용 가능한 경우에 상대 관계를 처리할 때 일부 명확한 설명을 제공하기 위해 사용된다. 그러나, 이러한 용어는 절대적인 관계, 위치, 및/또는 방향을 나타내도록 의도하지는 않는다. 예를 들어, 물체와 관련하여, "상부" 표면은 단순히 물체를 뒤집음으로써 "하부" 표면이 될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이는 여전히 동일한 물체이다.

달리 지시되지 않는 한, 명세서 또는 청구범위에 사용된 재료의 양, 각도, 압력, 분자량, 백분율, 온도, 시간 등을 나타내는 모든 숫자는 "약"이란 용어에 의해 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 암시적으로 또는 명시적으로 달리 지시되지 않는 한, 제시된 수치 파라미터는 요구되는 특성 및/또는 당업자에게 잘 알려진 시험 조건/방법 하에서 요구되는 특성 및/또는 검출 한계에 좌우될 수 있는 근사치이다. 실시예를 논의된 종래 기술과 직접적이고 명백하게 구별할 때, "약"이란 단어가 언급되지 않으면 실시예 숫자는 근사치가 아니다. 또한, 본원에 인용된 모든 대안이 등가인 것은 아니다.

본 개시내용의 원리가 적용될 수 있는 여러 가능한 실시예를 고려해서, 도시된 실시예는 단지 바람직한 예시이고 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 점을 인식해야 한다. 오히려, 본 개시내용의 범위는 적어도 다음의 청구범위만큼 넓다. 그러므로, 이러한 청구항의 범위와 사상 내의 모든 것을 주장한다.

Claims

수평 기준면에 대해 이동 가능한 가이드로서, 상기 가이드에 결합된 캐리어 요소가 상기 수평 기준면에 대해 경사지도록 상기 가이드가 상기 수평 기준면에 대해 이동 가능하고, 상기 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성되는, 가이드;
이동자 요소(mover element)를 포함하는 모터로서, 적어도 상기 이동자 요소는 상기 캐리어 요소에 결합되며 상기 가이드를 따라 상기 캐리어 요소를 이동시키도록 구성되는, 모터;
상기 캐리어 요소에 결합되는 구속 장치로서, 상기 구속 장치는 제1 액추에이터 및 브레이크 부재를 포함하고, 상기 브레이크 부재는 상기 가이드가 상기 수평 기준면으로부터 경사질 때 상기 가이드를 따르는 적어도 일 방향에서 상기 캐리어 요소의 이동을 구속하도록 상기 가이드와 선택적으로 치합하는, 구속 장치; 및
상기 구속 장치와 상기 캐리어 요소 사이에 배치된 제2 액추에이터로서, 상기 구속 장치가 상기 가이드와 치합될 때 상기 캐리어 요소를 상기 가이드를 따라 상기 구속 장치의 제1 액추에이터 및 브레이크 부재에 대해 변위시키도록 구성되는, 액추에이터;를 포함하는, 위치 결정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가이드는, 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 선형 베어링을 더 포함하고,
상기 선형 베어링이 상기 수평 기준면으로부터 경사질 때, 상기 제2 단부가 상기 제1 단부보다 높게 되도록 상기 제2 단부가 상기 수평 기준면에 평행한 제1 축을 따라 상기 제1 단부로부터 이격되고 상기 제2 단부는 상기 수평 기준면에 직각인 제2 축을 따라 상기 제1 단부로부터 이격되는, 위치 결정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제2 액추에이터 및 상기 구속 장치는 상기 선형 베어링의 제1 단부와 상기 캐리어 요소 사이에 위치되고;
상기 제2 액추에이터는 상기 캐리어 요소를 상기 선형 베어링의 제2 단부를 향해 밀도록 구성되는, 위치 결정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제2 액추에이터는 상기 캐리어 요소와 상기 선형 베어링의 제2 단부 사이에 위치되며, 상기 캐리어 요소를 상기 선형 베어링의 제2 단부를 향해 당기도록 구성되는, 위치 결정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템은 상기 구속 장치와 상기 캐리어 요소 사이에 배치되는 편향 부재(biasing member)를 더 포함하고, 상기 편향 부재는 적어도 상기 구속 장치가 상기 가이드와 치합될 때마다 상기 캐리어 요소를 상기 제2 액추에이터에 대해 편향시키도록 구성되는, 위치 결정 시스템.
제5항에 있어서,
상기 편향 부재는 상기 구속 장치가 상기 가이드로부터 치합 해제(disengage)될 때 상기 구속 장치를 상기 캐리어 요소를 향해 이동시키도록 구성되는, 위치 결정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 구속 장치는 상기 캐리어 요소의 제1 단부에 결합된 제1 구속 장치이고, 상기 시스템은, 상기 캐리어 요소의 제2 단부에 결합되고 또한 상기 가이드의 종축을 따라서 상기 제1 구속 장치로부터 이격된 제2 구속 장치를 더 포함하는, 위치 결정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2 액추에이터는 위축 구성(contracted configuration)과 확장 구성(expanded configuration) 사이에서 이동 가능한 압전 액추에이터를 포함하는, 위치 결정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가이드는 회전 가이드인, 위치 결정 시스템.
주사 전자 현미경(SEM);
이온 칼럼(ion column); 및
제1항에 따른 위치 결정 시스템;을 포함하는 다중 빔 시스템으로서,
상기 위치 결정 시스템은, 상기 SEM으로 촬상하기 위해 작업대상물을 선택적으로 위치시키거나 또는 상기 이온 칼럼으로부터 이온 빔을 수신하도록 배치되는, 다중 빔 시스템.
수평 기준면에 대해 이동 가능한 가이드로서, 상기 가이드에 결합된 캐리어 요소가 상기 수평 기준면에 대해 경사지도록 상기 가이드가 상기 수평 기준면에 대해 이동 가능하고, 상기 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성되는, 가이드;
이동자 요소(mover element)를 포함하는 모터로서, 적어도 상기 이동자 요소는 상기 캐리어 요소에 결합되며 상기 가이드를 따라 상기 캐리어 요소를 이동시키도록 구성되는, 모터;
상기 캐리어 요소에 결합되는 구속 장치로서, 상기 가이드가 상기 수평 기준면으로부터 경사질 때 상기 가이드를 따르는 적어도 일 방향에서 상기 캐리어 요소의 이동을 구속하도록 상기 가이드와 선택적으로 치합하는, 구속 장치;
상기 구속 장치와 상기 캐리어 요소 사이에 배치된 액추에이터로서, 상기 구속 장치가 상기 가이드와 치합될 때 상기 캐리어 요소를 상기 가이드를 따라 상기 구속 장치에 대해 변위시키도록 구성되는, 액추에이터; 및
상기 구속 장치에 결합되는 적어도 하나의 굴곡 요소(flexure element)로서, 상기 굴곡 요소는 상기 캐리어 요소와 치합되고, 또한 상기 가이드의 축을 따르는 방향으로 탄성 변형되어 상기 구속 장치에 대한 상기 캐리어 요소의 운동을 가능하게 하고 상기 가이드의 축에 직각인 축들을 따르는 변형에 저항하도록 구성되는, 굴곡 요소;를 포함하는, 위치 결정 시스템.
모터로 가이드를 따라 캐리어 요소를 이동시키는 단계로서, 상기 모터의 적어도 이동자 요소는 상기 캐리어 요소에 결합되고, 상기 캐리어 요소는 수평 기준면에 대해 경사지고, 상기 가이드는 상기 수평 기준면에 대해 이동 가능하고, 상기 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성되는, 단계;
상기 캐리어 요소에 결합되고 제1 액추에이터 및 브레이크 부재를 포함하는 구속 장치에 상기 가이드를 치합시켜 상기 가이드를 따르는 적어도 일 방향에서 상기 캐리어 요소의 이동을 구속하는 단계; 및
상기 구속 장치가 상기 가이드와 치합된 때에 상기 구속 장치와 상기 캐리어 요소 사이에 배치된 제2 액추에이터를 작동시켜, 상기 가이드를 따라 상기 구속 장치의 제1 액추에이터 및 브레이크 부재에 대해 상기 캐리어 요소를 이동시키는 단계;를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 모터는 리니어 모터이고;
상기 가이드를 따라 상기 캐리어 요소를 이동시키는 단계는 상기 리니어 모터를 통전(energizing)시키고 상기 이동자 요소를 이동시키는 단계를 더 포함하고;
상기 방법은, 상기 제2 액추에이터를 작동시키기 전에, 상기 리니어 모터를 비통전(de-energizing)시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제13항에 있어서,
상기 방법은:
상기 캐리어 요소에 결합된 위치 인코더에 의하여, 상기 가이드를 따르는 상기 캐리어 요소의 위치를 결정하는 단계; 및
상기 제2 액추에이터를 작동시켜 상기 캐리어 요소를 상기 결정된 위치로부터 상기 가이드를 따라 목표 위치로 이동시키는 단계;를 더 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 제2 액추에이터는 압전 액추에이터를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 압전 액추에이터를 작동시키는 단계는, 상기 압전 액추에이터에 양의 전압을 인가하여 상기 압전 액추에이터를 중립 구성으로부터 확장 구성으로 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 압전 액추에이터를 작동시키는 단계는, 상기 압전 액추에이터에 음의 전압을 인가하여 상기 압전 액추에이터를 중립 구성으로부터 위축 구성으로 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 방법은:
주사 전자 현미경(SEM)으로 상기 캐리어 요소에 결합된 작업대상물을 촬상(imaging)하는 단계;
상기 제2 액추에이터를 작동시켜 상기 캐리어 요소 및 상기 작업대상물을 상기 가이드를 따라 상기 SEM에 대해 재위치시키는 단계; 및
상기 SEM으로 상기 작업대상물을 다시 촬상하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
리니어 모터로 가이드를 따라 캐리어 요소를 이동시키는 단계로서, 상기 리니어 모터의 적어도 이동자 요소는 상기 캐리어 요소에 결합되고, 상기 캐리어 요소는 수평 기준면에 대해 경사지고, 상기 가이드는 상기 수평 기준면에 대해 이동 가능하고, 상기 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성되는, 단계;
상기 캐리어 요소에 결합된 구속 장치에 상기 가이드를 치합시켜 상기 가이드를 따르는 적어도 일 방향에서 상기 캐리어 요소의 이동을 구속하는 단계;
상기 리니어 모터를 비통전(de-energizing)시키는 단계;
상기 캐리어 요소에 결합된 위치 인코더에 의하여, 상기 가이드를 따르는 상기 캐리어 요소의 위치를 결정하는 단계;
상기 구속 장치와 상기 캐리어 요소 사이에 위치한 액추에이터를 작동시켜서, 상기 캐리어 요소를 상기 구속 장치에 대하여 상기 가이드를 따라 상기 결정된 위치로부터 제1 목표 위치로 이동시키키는 단계;
상기 가이드로부터 상기 구속 장치를 치합 해제하는 단계;
상기 액추에이터를 작동시켜 상기 캐리어 요소에 대해 상기 구속 장치를 이동시키는 단계; 및
상기 가이드를 상기 구속 장치와 재치합(re-engaging)시켜 상기 캐리어 요소를 제2 목표 위치에서 구속하는 단계;를 포함하는, 방법.
수평 기준면에 대해 이동 가능한 가이드로서, 상기 가이드에 결합된 캐리어 요소가 상기 수평 기준면에 대해 경사지도록 상기 가이드가 상기 수평 기준면에 대해 이동 가능하고, 상기 캐리어 요소는 작업대상물과 치합하여 이를 운반하도록 구성되는, 가이드;
이동자 요소를 포함하는 모터로서, 적어도 상기 이동자 요소는 상기 캐리어 요소에 결합되는, 모터;
상기 캐리어 요소에 결합되며, 상기 가이드와 선택적으로 치합하도록 구성되고, 제1 액추에이터 및 브레이크 부재를 포함하는, 구속 장치;
상기 구속 장치와 상기 캐리어 요소 사이에 배치되는 제2 액추에이터; 및
제어기;를 포함하는 시스템으로서,
상기 제어기는:
상기 가이드를 따라 상기 캐리어 요소를 이동시키기 위하여 상기 모터에 제어 신호를 전송하고;
상기 가이드를 따르는 적어도 일 방향에서 상기 캐리어 요소의 이동을 구속하기 위하여 상기 가이드와 치합하도록 상기 구속 장치에 제어 신호를 전송하고;
상기 구속 장치가 상기 가이드와 치합된 때에 상기 캐리어 요소를 상기 구속 장치의 제1 액추에이터 및 브레이크 부재에 대해 상기 가이드를 따라 이동시키기 위하여 상기 제2 액추에이터를 작동시키도록 상기 제2 액추에이터에 제어 신호를 전송하도록 구성되는, 시스템.