KR102493518B1 - 샘플 스테이지 - Google Patents

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덴 보스 폴 코르넬리스 마리아 반
톤 안토니우스 코르넬리스 헨리쿠스 클루이트만스
샌더 리차드 마리 스톡스
아드리아누스 프란시스쿠스 요하네스 함멘
데르 마스트 카렐 디에데릭 반
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Abstract

본 발명은 예를 들어, 주사 전자 현미경에 사용하기 위한 샘플 스테이지에 관한 것이다. 샘플 스테이지는 기저부, 샘플 캐리어, 및 기저부에 실질적으로 평행한 적어도 일 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키도록 배열되는 작동기 조립체를 포함한다. 작동기 조립체는 샘플 캐리어로부터 기저부까지의 샘플 스테이지의 기계 강도에 기여하지 않도록 배열된다.

Description

샘플 스테이지{SAMPLE STAGE}
본 발명은 샘플 스테이지에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 전자 현미경에 사용하기 위한 샘플 스테이지에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 예컨대 전자 현미경에 사용하기 위한 진공 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 개선된 로드 록(load lock)에 관한 것이다.
샘플 스테이지는 일반적으로, 기준 위치에 대해 샘플을 이동시키는데 사용된다. 기준 위치는 예를 들어, 주사 전자 현미경과 같은 현미경의 시야와 관련될 수 있다. 기준 위치는 예를 들어, 광축 또는 빔 위치일 수 있다. 샘플 스테이지는 예를 들어, 샘플의 특정 특징의 검사를 허용, 또는 시야보다 큰 표면적의 검사를 허용하도록 기준 위치에 대한 샘플의 위치설정 및 재설정을 허용한다.
로드 록은 전자 현미경과 같은 장치의 내부 환경과 외부 환경 사이에 포트(port)를 형성한다. 로드 록은 후속 샘플의 로딩과 언로딩(unloading) 중 수정된 환경의 업셋팅(upsetting)을 최소화하면서 다중 샘플을 연속적으로 검사할 수 있게 하기 위해서 샘플이 수정된 환경하에서, 예를 들어 진공에서 검사될 때 일반적으로 사용된다.
일반적으로, 예를 들어 샘플 스테이지에 의해 샘플 캐리어를 기저부에 대해 이동시킴으로써 샘플을 기준 위치에 대해 위치시킬 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 기저부는 기준 위치에 대해 고정되게 위치될 수 있다. 샘플은 X 방향으로, 그리고 선택적으로 Y 방향으로, 그리고 선택적으로 Z 방향으로 위치될 수 있다. 추가로, 수직축 주위의 회전 방향(R)과 같은 회전 방향 및 경사 방향(T1 및 T2)으로 샘플을 위치시키는 것이 또한 가능하다. 여기서, X 및 Y는 기저부의 평면에 평행한 두 개의 직각 방향을 나타내며, Z는 X 및 Y에 직각인 방향이다. 경사 방향(T1 및 T2)은 보통, 회전(R)의 수직축에 직각이고 서로 직각인 축 주위로의 회전을 나타낸다.
샘플을 위치시킬 때 위치의 정확도 및 그 위치를 유지하는 안정성이 매우 중요하다. 샘플의 관찰 중에 샘플이 시야 내에서 이동, 예를 들어 진동하는 것은 종종 바람직하지 않다. 게다가, 샘플 스테이지의 샘플 캐리어에 위치된 샘플의 위치를 유지시키기 위한 샘플 스테이지의 능력이 매우 중요하다. 여기서 하나의 중요한 측면은 샘플 캐리어로부터 기저부까지의 샘플 스테이지에 대한 기계 강도이다. (예를 들어, 샘플 캐리어를 X, Y 및/또는 Z 방향으로 위치시키기 위한)변위 기구, 예를 들어 가이드 레일(guide rail), 또는 (샘플 캐리어를 R, T1 및/또는 T2 방향으로 회전시키기 위한)회전 기구가 샘플 스테이지의 전체 기계 강도를 감소시킬 수 있다는 것이 공지되어 있다. 과거에, 높은 기계 강도를 갖춘 변위 기구와 회전 기구를 설계하는데 많은 노력을 기울여 왔다.
일반적인 샘플 스테이지 설계는 X-스테이지, 즉 기저부에 장착되는, X 방향으로의 선형 변위를 위한 변위 기구, Y-스테이지, 즉 X-스테이지의 상부에 적층되는 Y 방향으로의 선형 변위를 위한 변위 기구, 및 Y-스테이지의 상부에 적층되는 샘플 캐리어를 사용한다. 본 발명자들은 그러한 적층 설계가 샘플 스테이지의 전체 강도를 상당히 감소시킬 수 있다는 것을 깨닫았다. 이는 샘플 스테이지가 더 많은 자유도(예를 들어, X, Y, Z, R, T1 및 T2)를 위한 적층 설계의 이동 기구를 포함할 때 악화된다. 본 발명의 양태에 따라서, 기저부, 샘플 캐리어, 및 기저부에 실질적으로 평행한 두 개의 상이한 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키도록 배열되는 작동기 조립체를 포함하는 샘플 스테이지가 제공된다. 샘플 스테이지는 기저부에 평행한 평면에서 두 개의 상이한 방향으로 샘플 캐리어를 미끄러지게 할 수 있도록 배열되는 2차원 미끄럼 베어링을 포함한다. 이는 기저부에 대한 샘플 캐리어의 두 개의 상이한 이동이 단일의 2차원 미끄럼 베어링에 의해 가능해지며, 이는 샘플 캐리어로부터 기저부까지의 샘플 캐리어에 대한 강도를 상당히 증가시키는 장점을 제공한다. 기저부에 실질적으로 평행한 두 개의 상이한 방향은 예를 들어, 병진운동과 회전, 또는 두 개의 직각 병진운동일 수 있다. 기저부에 실질적으로 평행한 두 개의 직각 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키는 것은 두 개의 직각 작동기, 예를 들어 X 방향으로 작용하는 제 1 작동기 및 Y 방향으로 작용하는 제 2 작동기를 사용하여 수행될 수 있다는 것은 자명할 것이다. 기저부에 실질적으로 평행한 두 개의 직각 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키는 것은 두 개의 비-직각 작동기, 예를 들어 X 방향으로 작용하는 제 1 작동기 및 X-축에 45도인 제 2 작동기를 사용하여 수행되는 것이 또한 가능하다. 기저부에 실질적으로 평행한 두 개의 직각 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키는 것은 선형 및 회전 작동기, 예를 들어 R-방향으로 작용하는 제 1 작동기 및 반경 방향으로 작용하는 제 2 작동기를 사용하여 수행되는 것이 또한 가능하다. 선택적으로, 작동기 조립체는 기저부에 직각인 축 주위로 샘플 캐리어를 회전시키도록 추가로 배열되며, 2차원 미끄럼 베어링은 샘플 캐리어가 기저부에 직각인 축 주위로 회전할 수 있도록 추가로 배열된다.
본 발명의 양태에 따라서, 기저부, 기저부에 위치되는 샘플 캐리어, 및 기저부에 실질적으로 평행한 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키도록 배열되는 작동기 조립체를 포함하는 샘플 스테이지가 제공된다. 작동기 조립체는 작동기 조립체가 샘플 캐리어로부터 기저부까지의 샘플 스테이지의 기계 강도에 기여하지 않도록 위치된다. 작동기 조립체는 기저부에 직각인 방향으로 가요성을 가지는 연결부를 통해서 샘플 캐리어에 연결될 수 있다. 본 발명자들은 X-스테이지 및 Y-스테이지와 같은 작동기 조립체의 강도를 증가시키려고 하기보다는 오히려, X- 스테이지 및/또는 Y-스테이지와 같은 작동기 조립체를 기저부에 직각인 방향으로 가요성을 가지는 연결부를 통해서 샘플 캐리어에 연결하는 것이 유리하다는 것을 깨닫았다. 이러한 가요성은 기저부에 직각인 방향으로 작동기에 대해서 샘플 캐리어가 자유롭게 이동할 수 있게 한다. 이는 차례로, 예를 들어 중력 또는 다른 편향력, 예컨대 스프링력, 자력, 공압력 등에 의해서 샘플 캐리어가 기저부에 대해 인접할 수 있게 한다. 이는 또한, X-스테이지 및 Y-스테이지와 같은 작동기 조립체의 위치가 샘플 캐리어와 기저부 사이에 끼이지 않게 한다. 따라서, X-스테이지 및 Y-스테이지와 같은 작동기 조립체의 기계 강도가 샘플 캐리어로부터 기저부까지의 샘플 스테이지의 기계 강도에 효과적인 역할을 하지 못하게 한다.
여기서 연결부의 가요성이 탄력적으로 달성될 수 있음이, 즉 연결부가 예를 들어, 기저부 또는 작동 힌지(living hinge)에 실질적으로 평행하게 연장하는 판 스프링을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 여기서 연결부의 가요성이 대안으로 또는 추가로, 관절식 연결부에 의해 달성될 수 있음이, 즉 연결부가 예를 들어, 힌지 연결부를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 여기서 연결부의 가요성이 대안으로 또는 추가로, 플레이(play)에 의해 달성될 수 있음이, 즉 연결부가 예를 들어, 기저부에 직각인 방향으로 플레이를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 양태에 따라서, 샘플 캐리어에 대한 작동기의 연결부는 샘플 캐리어를 이동시키기 위한 방향으로 실질적으로 강성이다. 선택적으로, 샘플 캐리어에 대한 작동기의 연결부는 양 방향(예를 들어, 전방 및 후방, 좌측 및 우측, 포지티브 X 방향 및 네거티브 X 방향, 포지티브 Y 방향 및 네거티브 Y 방향)으로 샘플 캐리어를 이동시키기 위한 방향으로 실질적으로 강성이다. 따라서, 작동기 조립체는 샘플 캐리어를 이동 방향으로 정확히 위치시킬 수 있다. 당업자는 위치설정 속도, 가속도, 마찰 등을 고려하여 원하는 위치설정 정확도를 달성하는데 요구되는 강성을 쉽게 결정할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 샘플 스테이지는 기저부에 대한 샘플 캐리어의 위치를 결정하는 위치 센서를 포함할 수 있다. 위치 센서는 예를 들어, X 방향 및 Y 방향으로 위치를 결정할 수 있다. 샘플 캐리어의 위치가 결정될 때, 위치설정 정확도가 결정된 위치에 기초하여 폐 루프 제어를 통해 달성될 수 있기 때문에 샘플 캐리어를 이동시키기 위한 방향으로 샘플 캐리어에 대한 작동기 조립체의 연결부가 더 작은 강성을 갖는 것이 가능해질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
선택적으로, 작동기 조립체는 샘플 캐리어 옆에 위치된다. 이는 작동기 조립체가 샘플 캐리어와 기저부 사이에 끼이지 않는 장점을 제공한다. 게다가, 이는 샘플 스테이지의 간단한 기계적 배치(mechanical layout)를 허용한다.
선택적으로, 샘플 캐리어는 기저부에 대해 위치된다. 샘플 캐리어가 기저부에 인접할 때, 샘플 캐리어로부터 기저부까지의 샘플 스테이지의 높은 기계 강도가 실현될 수 있다.
선택적으로, 샘플 캐리어는 기저부에 대해 미끄럼 가능하게 위치된다. 이는 샘플 캐리어로부터 기저부까지의 샘플 스테이지의 높은 기계 강도를 유지하면서 샘플 캐리어가 기저부에 평행한 방향으로 기저부에 대해 쉽게 이동될 수 있다는 장점을 제공한다. 게다가, 샘플 캐리어는 적어도 하나의 미끄럼 표면, 예를 들어 슬라이딩 피트(sliding feet)를 포함할 수 있다. 또한, 기저부에는 부드러운 표면과 같은 미끄럼 표면이 제공될 수 있다.
샘플 캐리어는 예를 들어, 기저부에 실질적으로 평행한 제 1 방향으로 미끄럼 가능하게 이동될 수 있다. 아마도, 샘플 캐리어는 또한, 기저부에 실질적으로 평행한 제 2 방향으로 미끄럼 가능하게 이동될 수 있으며, 여기서 제 2 방향은 제 1 방향과 상이한 방향, 예를 들어 제 1 방향과 직각인 방향이다. 아마도, 샘플 캐리어는 기저부에 직각인 축 주위로 미끄럼 가능하게 회전될 수 있다. 더 일반적으로, 작동기 조립체는 기저부에 실질적으로 평행한 제 1 방향으로 그리고 선택적으로, 기저부에 실질적으로 평행한 제 2 및/또는 제 3 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키도록 배열되며, 여기서 제 1 방향은 제 2 및/또는 제 3 방향과 상이하다.
본 발명의 양태에 따라서, 샘플 캐리어는 샘플을 보유하기 위한 샘플 홀더(holder)를 포함한다. 선택적으로, 샘플 홀더는 대체 가능한 샘플 홀더이다. 이는 샘플 홀더가 샘플 캐리어 내에 또는 샘플 캐리어 상에 있지 않은 동안에 샘플이 샘플 홀더에 준비되고 그에 장착될 수 있는 장점을 제공한다. 따라서, 복수의 샘플 홀더는 의지대로 준비되고 교환될 수 있다.
본 발명의 양태에 따라서, 샘플 캐리어는 로딩 도어(loading door)를 갖는 진공 챔버 내부에 위치된다. 이는 샘플이 로딩 도어를 통해서 샘플 캐리어에 로딩 또는 언로딩될 수 있는 장점을 제공한다. 이는 다른 샘플에 의한 샘플의 신속한 교체를 허용한다. 예를 들어, 로딩 도어를 통해서 제 1 샘플을 보유하는 제 1 샘플 홀더를 언로딩하고 로딩 도어를 통해 샘플 캐리어 내에 또는 샘플 캐리어 상에 제 2 샘플을 보유하는 제 2 샘플 홀더를 로딩하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 또한, 개선된 로드 록에 관한 것이다. 게다가, 본 발명에 따라서 로딩 도어를 갖는 진공 챔버 내부에 위치되도록 배열되는 샘플 스테이지가 제공된다. 샘플 스테이지는 기저부, 샘플 캐리어, 및 기저부에 실질적으로 평행한 위치설정 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키도록 배열되는 작동기 조립체를 포함한다. 따라서, 샘플 캐리어는 예를 들어, 시야 내로 그리고 시야 밖으로 샘플을 이동시키고/이동시키거나 기준 위치에 대해 샘플을 위치시키도록 기저부에 실질적으로 평행하게 이동될 수 있다. 샘플 캐리어는 위치설정 방향과 상이한 로딩 방향으로 로딩 도어 쪽으로 추가로 이동될 수 있다. 로딩 방향은 기저부에 직각일 수 있거나 기저부에 직각인 구성요소를 가진다. 샘플 캐리어는 로딩 도어를 통한 샘플 캐리어로 접근을 허용하기 위해서 밀봉 결합으로 진공 챔버의 벽에 대해 가압될 수 있다. 기저부에 실질적으로 평행한 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키기 위한 작동기 조립체가 로딩 방향으로, 예를 들어 기저부에 직각인 방향으로 가요성을 가지는 연결부를 통해서 샘플 캐리어에 연결되는 것이 가능하다.
선택적으로, 샘플 캐리어는 로딩 도어를 통한 샘플 캐리어로 접근을 허용하기 위해서 샘플 캐리어가 진공 챔버의 벽에 대해 밀봉 가능하게 가압될 수 있도록 위치되는 밀봉 요소를 포함한다.
선택적으로, 샘플 캐리어는 샘플 또는 샘플 홀더를 보유하기 위한 공동을 둘러싸고 있는 바닥 및 주변 벽을 포함하며, 여기서 밀봉 부재는 주변 벽, 예를 들어 주변 벽의 선단 에지에 위치된다. 밀봉 부재는 예를 들어, O-링일 수 있다.
로딩 방향으로 샘플 캐리어의 이동은 진공 챔버의 벽에 대해 샘플 캐리어를 밀봉 가능하게 가압하기 위한 푸시 장치에 의해서 실시될 수 있다. 푸시 장치는 예를 들어, 벨로우즈(bellows)를 포함할 수 있다. 푸시 장치는 예를 들어, 압축 공기를 사용하여 전기적으로, 자기적으로, 유압식으로 또는 공압식으로 작동될 수 있다. 선택적으로, 푸시 장치는 진공 및/또는 주위 공기 압력에 의해 작동된다.
본 발명은 또한, 로딩 도어 및 전술한 바와 같은 적어도 하나의 샘플 스테이지를 갖는 진공 챔버를 포함하는 진공 시스템에 관한 것이며, 여기서 샘플 캐리어는 진공 챔버 내부에 위치된다. 선택적으로, 작동기 조립체는 진공 챔버의 내부에 위치된다.
본 발명은 또한, 그런 진공 시스템을 포함하는 주사 전자 현미경에 관한 것이다. 주사 전자 현미경은 예를 들어, 탁상용 주사 전자 현미경으로서 설계될 수 있다.
주사 전자 현미경은 진공 챔버에 연결되는 전자 광학 칼럼(electron optical column)을 더 포함하며, 여기서 기저부는 전자 광학 칼럼과 대향하는 진공 챔버의 벽이거나 그 벽에 연결된다. 대안으로 또는 추가로, 기저부는 전자 광학 칼럼이 연결되는 진공 챔버의 벽이거나 그 벽에 연결된다.
본 발명은 또한, 샘플 캐리어를 위치시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 기저부를 제공하고 기저부에 위치되는 샘플 캐리어를 위치시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 기저부에 직각인 방향으로 가요성을 가지는 연결부를 통해서 샘플 캐리어에 연결되는 작동기 조립체를 사용하여 기저부에 실질적으로 평행한 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, 진공 챔버 내에 샘플을 로딩시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제 1 이동 방향으로 진공 챔버의 로딩 도어에 인접한 프리로딩 위치(preloading position) 쪽으로 샘플 홀더를 이동시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 제 2 방향으로 로딩 도어를 둘러싸는 진공 챔버의 벽에 대해 샘플 홀더를 밀봉 가능하게 가압하는 것을 포함하며, 여기서 제 2 방향은 제 1 방향과 상이하다. 제 2 방향은 제 1 방향에 직각일 수 있거나 제 1 방향에 직각인 구성요소를 가진다. 상기 방법은 로딩 도어를 개방하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한, 주사 전자 현미경 이미지와 같은 실시간 현미경 이미지를 표시하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 실시간 이미지를 수신하기 위한 제 1 입력부를 갖는 프로세서를 포함한다. 상기 시스템은 디스플레이 장치에 실시간 이미지를 출력하기 위한 출력부를 포함한다. 출력부 실시간 이미지는 수신된 실시간 이미지의 약간 뒤로 지연(lagging)될 수 있음이 이해될 것이다. 시간 지연은 바람직하게, 작동자에게 샘플 조작에 대한 시각적 피드백을 허용하기에 충분히 작다. 바람직하게, 시간 지연은 1 초 미만, 더 바람직하게 0.5 초 미만, 가장 바람직하게 0.1 초 미만이다. 프로세서는 제 1 입력부에서 수신된 제 1 개수의 최근 이미지로부터 제 1 형태의 실시간 이미지를 생성하도록 배열된다. 제 1 개수는 바람직하게, 1보다 큰, 예를 들어 2, 4, 8, 16, 24, 32, 또는 임의의 다른 수이다. 프로세서는 제 1 형태의 실시간 이미지를 출력부로 출력하도록 추가로 배열된다.
제 1 형태의 실시간 이미지는 예를 들어, 제 1 입력부에서 수신되는 제 1 개수의 가장 최근 이미지로부터 평균화되는 평균 이미지일 수 있다. 그런 평균 이미지는 개선된 실시간 이미지로서 출력될 수 있다.
제 1 입력부에서 수신되는 제 1 개수의 최근 이미지로부터 제 1 형태의 실시간 이미지를 생성하는 것은 더 선명한 이미지, 더 양호한 컨트라스트, 더 작은 노이즈 등을 제공하는 장점을 제공한다. 예를 들어, 평균화될 미리 결정된 수의 이미지를 사용하는 이동 평균(moving average)이 사용될 수 있어서, 관심 영역이 변경될 때, 예를 들어 샘플이 샘플의 상이한 부분을 관찰하기 위해 현미경에 대해 이동될 때 출력된 평균 이미지가 적응되게 하는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 이동 평균 출력 이미지의 그러한 적응이 늦어질 수 있으며, 이는 사용자 경험을 업셋하고 샘플 표면에 대한 인공물에 대한 조사를 방해할 수 있다는 것을 발견했다.
사용자 경혐을 향상시키고 관심 영역에 대한 변경 중 실시간 이미지를 표시할 때 시스템의 반응 속도를 증가시키기 위해서, 본 발명자들은 프로세서가 현미경의 조건의 변경을 나타내는 프로세스 정보를 수신하기 위한 제 2 입력부를 포함하며, 프로세서가 현미경의 조건의 변경의 표시를 제 2 입력부에서 수신하는 것에 반응하여, 제 1 입력부에서 수신된, 제 1 개수보다 작은 제 2 개수의 최근 이미지에 기초하여 제 2 형태의 실시간 이미지의 출력으로 자동으로 전환하도록 추가로 배열되는 것이 유리하다는 것을 깨닫았다. 제 2 형태의 실기간 이미지가 제 1 입력부에서 수신되는 더 작은 수의 최근 이미지를 기초로 하기 때문에, 제 2 형태의 실시간 이미지에 대한 모션 아티팩트(motion artefact)와 같은 현미경의 조건의 변경의 효과는 제 1 형태의 실시간 이미지에 대한 것보다 작을 것이다. 반대로, 제 2 형태의 실시간 이미지가 제 1 입력부에서 수신되는 더 작은 수의 최근 이미지를 기초로 하기 때문에, 제 2 형태의 실시간 이미지에 대한 이미지 개선은 제 1 형태의 실시간 이미지에 대한 이미지 개선보다 작을 것이다.
특정 실시예에서, 제 2 개수는 1이다. 그런 경우에, 제 2 형태의 실시간 이미지의 각각의 이미지는 제 1 입력부에서 수신되는 단일 이미지를 기초로 한다. 따라서, 그 경우에 제 2 형태의 실시간 이미지는 제 1 입력부에서 수신되는 실시간 이미지에 실질적으로 대응한다. 그럼에도 불구하고, 프로세서는 예를 들어, 반점 제거, 컨트라스트/밝기 향상 등과 같은 이미지 개선 기술을 적용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
제 1 형태의 실시간 이미지가 제 1 개수의 수신된 이미지를 기초로 하는 이동 평균이라면, 제 2 형태의 실시간 이미지는 이동 평균을 리셋함으로써 얻어질 수 있다.
제 1 형태의 실시간 이미지는 예를 들어, 칼만 필터링(Kalman filtering)에 의해서 얻어질 수 있으며, 여기서 출력부에서 출력될 제 1 형태의 실시간 이미지는 제 1 입력부에서 가장 최근에 수신된 이미지에 칼만 이득(Kk, (0 < Kk ≤ 1))을 곱하고 1 - Kk에 의해 곱해진 바로 앞의 출력 이미지를 가산함으로써 계산된다. 제 2 형태의 실시간 이미지는 그 후에, 제 1 형태의 실시간 이미지에 대한 것보다 큰 칼만 이득(Kk)(예를 들어, 1의 칼만 이득)을 사용하는 칼만 필터링에 의해 얻어질 수 있다.
현미경의 조건의 변경은 관심 영역의 변경과 관련될 수 있다. 관심 영역에 대한 변경은 샘플 위치(예를 들어, X, Y 및/또는 Z)의 변경, 샘플 방위(예를 들어, R, T1 및/또는 T2)의 변경, 초점 깊이의 변경 및 배율(M)의 변경 중의 하나 이상과 관련될 수 있다. 현미경의 조건의 변경은 또한, 전자 가속 전압, 전자 빔 전류의 변경, 빔 경사의 변경, 빔 시프트(shift), 스캔 회전의 변경, 전자 총 경사의 변경, 전자 총 시프트, 비점수차 보정의 변경, 진공 압력의 변경, 및 온도의 변경 중의 하나 이상과 관련될 수 있다.
따라서, 제 1 형태의 실시간 이미지의 출력은 현미경의 조건의 변경 중에 자동으로 일시적으로 장애가 있을 수 있다. 제 1 형태의 실시간 이미지의 출력은 현미경의 조건의 변경이 정지되는 대로 곧 자동으로 재개될 수 있다.
양태에 따라서, 주사 전자 현미경 이미지와 같은 실시간 현미경 이미지를 표시하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 실시간 이미지의 스트림을 수신하고, 제 1 개수의 가장 최근에 수신된 이미지로부터 제 1 형태의 실기간 이미지를 생성하고, 제 1 형태의 실시간 이미지를 출력하는 것을 포함한다. 상기 방법은 현미경의 조건의 변경에 대한 표시를 수신하는 것에 반응하여, 제 1 개수보다 작은, 제 1 출력에서 수신된 제 2 개수의 최근 이미지에 기초하여 제 2 형태의 실시간 이미지를 출력하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시예는 이제, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 양태를 갖는 시스템의 개략도이며,
도 2는 본 발명에 따른 양태를 갖는 시스템의 개략도이며,
도 3은 본 발명에 따른 양태를 갖는 시스템의 개략도이며,
도 4는 본 발명에 따른 양태를 갖는 시스템의 개략도이며,
도 5는 본 발명에 따른 양태를 갖는 시스템의 개략도이며,
도 6은 본 발명의 양태에 따른 공정의 흐름도이다.
도 1은 본 발명에 따른 양태를 갖는 시스템의 개략도를 도시한다. 도 1은 주사 전자 현미경의 개략도를 비-제한적인 예로서 도시한다. 도 1은 진공 챔버(14)의 내부에 위치되는 샘플 스테이지(1)를 도시한다. 샘플 스테이지(1)는 샘플 캐리어(4)를 포함한다. 본 예에서, 샘플 캐리어(4)는 샘플 또는 샘플 홀더를 보유하기 위한 공동을 둘러싸는 바닥(4A) 및 주변 벽(4B)을 포함한다. 본 예에서, 공동(18)은 교환 가능한 샘플 홀더(5)를 보유한다. 교환 가능한 샘플 홀더(5)는 샘플(5A)를 보유한다.
샘플 스테이지(1)는 기저부(2)를 더 포함한다. 샘플 캐리어(4)는 기저부(2)에 위치된다. 도 1에서, 샘플 캐리어(4)는 샘플 캐리어(4)가 기저부(2)의 표면을 따라서 밀봉 가능하게 이동할 수 있게 하는 슬라이딩 피트(12)를 포함한다. 샘플 캐리어(4)가 기저부(2)에 바로 인접하고 여기서, 중력에 의해 기저부에 대해 가압되기 때문에, 샘플 캐리어(4)로부터 기저부(2)까지의 샘플 스테이지(1)의 기계 강도는 매우 높게 만들어질 수 있다. 슬라이딩 피트는 적합한 영률을 갖는 재료로 선택될 수 있고 수직 방향으로 높은 강도를 제공하는 치수(표면적 및 두께)를 가질 수 있다. 이런 구성은 또한, 기저부(2)의 표면에 평행한 방향으로 샘플 캐리어(4)로부터 기저부(2)까지의 샘플 스테이지(1)에 높은 강도를 제공한다.
샘플 스테이지(1)는 작동기 조립체를 더 포함한다. 도 1에서, 작동기 조립체는 기저부(2)에 실질적으로 평행한 방향으로 샘플 캐리어(4)를 이동시키도록 배열되는 제 1 작동기(6)를 포함한다. 본 예에서, 제 1 작동기(6)는 도면에서 좌측으로부터 우측(이후, X 방향)으로 샘플 캐리어를 이동시키기 위한 스크류 스핀들(screw spindle)을 포함한다. 작동기 조립체는 기저부에 실질적으로 평행하고 제 1 작동기(6)의 이동 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 샘플 캐리어(4)를 이동시키도록 배열되는 제 2 작동기(8)를 더 포함한다. 본 예에서, 제 2 작동기(8)는 도면의 지면의 내외측 방향(이후, Y 방향)으로 샘플 캐리어를 이동시키기 위한 스크류 스핀들을 포함한다. 본 예에서, 제 2 작동기(8)는 제 1 작동기(6)의 작동 부분에 연결된다. 따라서, 제 2 작동기(8)의 "일정한(steady)" 부분이 제 1 작동기(6)에 의해 X 방향으로 이동될 수 있다. 그러므로, 제 2 작동기(8)의 작동 부분은 X 및 Y 방향으로 이동될 수 있다. 제 2 작동기(8)의 작동 부분은 연결부(10)에 의해서 샘플 캐리어에 연결된다. 따라서, 제 1 및 제 2 작동기(6, 8)는 함께, X 및 Y 방향으로 샘플 캐리어(4)를 이동시키도록 배열된다. 따라서, 실제로 샘플 스테이지(1)는 기저부(2)에 평행한 평면에서 두 개의 상이한, 본 예에서 직각인 방향으로 샘플 캐리어(4)가 미끄러지게 할 수 있게 하도록 배열되는 2차원 미끄럼 베어링을 포함한다. 작동기 조립체가 기저부(2)에 직각인 축 주위로 샘플 캐리어를 회전(이후, R 방향으로의 회전으로 지칭됨)시키기 위한 제 3 작동기를 포함하는 것이 또한 가능하다는 것을 이해할 것이다. 미끄럼 베어링은 또한, 기저부(2)에 직각인 축 주위로 샘플 캐리어(4)가 회전할 수 있게 하도록 배열된다.
연결부(10)는 기저부(2)에 직각인 방향으로 가요성을 가진다. 본 예에서, 연결부(10)는 판 스프링을 포함한다. 기저부(2)에 직각인 방향으로의 가요성은 제 1 및 제 2 작동기(6, 8)가 기저부에 직각인 방향으로 샘플 캐리어를 압박할 수 없도록 관리한다. 기저부(2)에 직각인 방향으로 제 1 및 제 2(그리고 제 3) 작동기(6, 8)에 의해 가해지는 임의의 잔여 힘은 가요성 연결부(10)에 의해 분산된다. 따라서, 샘플 캐리어(4)로부터 기저부(2)까지의 샘플 스테이지(1)의 기계 강도, 즉 도 1에서 수직 방향으로의 기계 강도는 제 1 및 제 2(그리고 제 3) 작동기(6, 8)의 임의의 기계 강도와 무관하다. 본 예에서, 제 1 및 제 2 작동기는 샘플 캐리어(4)와 기저부(2) 사이에 끼이지 않는다는 것이 이해될 것이다. 이는 또한, 제 1 및 제 2 작동기(6, 8)의 임의의 기계 강도와 무관한 샘플 캐리어(4)로부터 기저부(2)까지의 샘플 스테이지(1)의 기계 강도를 제공한다. 본 예에서, 제 1 및 제 2 작동기(6, 8)는 위에서 보았을 때 샘플 캐리어(4)의 윤곽 외측의, 샘플 캐리어(4) 옆에 위치된다. 제 2 작동기(8)가 샘플 캐리어(4)와 기저부(2) 사이에 개재되는 것도 또한 가능하다는 것이 이해될 것이다. 그런 경우에, 바람직하게 샘플 캐리어(4)는 샘플 캐리어(4)로부터 기저부(2)까지의 샘플 스테이지(1)의 기계 강도를 결정하는데 제 2 작동기(8)를 배제하기 위해서 제 2 작동기(8)에 걸쳐져 있는 슬라이딩 피트에 의해서 기저부(2)에 여전히 인접해 있다.
연결부(10)는 X 및 Y 방향(그리고 R 방향)으로 실질적으로 강성이다. 연결부(10)가 포지티브 X 방향 및 네거티브 Y 방향 모두로 강성이라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 연결부(10)는 X 방향 양 방향으로 실질적으로 강성이다. 연결부(10)가 포지티브 Y 방향 및 네거티브 X 방향 모두로 강성이라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 연결부(10)는 Y 방향 양 방향으로 실질적으로 강성이다. 판 스프링이 연장하는 평면에서 판 스프링이 높은 강도를 가진다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 작동기(6, 8)는 샘플 캐리어(4)를 X 및 Y 방향으로 정확히 위치시킬 수 있다. 원하는 위치설정 정확도를 달성하기 위한 강성은 위치설정 속도, 가속도, 마찰 등을 고려하여 쉽게 결정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대안으로 또는 추가로, 샘플 스페이지(1)는 기저부(2)에 대한 샘플 캐리어(4)의 위치를 결정하기 위한 위치 센서를 포함할 수 있다. 위치 센서는 예를 들어, X 방향 및 Y 방향으로 위치를 결정할 수 있다. 샘플 캐리어(4)의 위치가 결정될 때, X 방향 및 Y 방향으로 샘플 캐리어(4)에 대한 작동기(6, 8)의 연결부가 더 작은 강성을 갖는데, 이는 위치설정 정확도가 결정된 위치를 기초로 하는 폐 루프 제어를 통해서 달성될 수 있기 때문에 허용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1에 도시된 시스템은 전자 광학 칼럼(16)을 더 포함한다. 전자 광학 칼럼(16)은 전자 빔을 발생하기 위한 전자 총, 및 그 자체로 공지된 방식으로 샘플(5A)의 이미지를 형성하기 위한 전자 빔용 렌즈를 포함한다. 도 1에서, 기저부(2)는 전자 광학 칼럼(16)과 대향하는 진공 챔버(14)의 벽에 의해 형성된다. 기저부(2)는 전자 광학 칼럼(16)이 장착되는 진공 챔버(14)의 벽에 의해 형성되거나 그 벽에 위치되는 것이 또한 가능하다. 이런 벽이 상부 벽이라면, 샘플 캐리어(4)는 스프링력, 자기력, 공압력 등과 같은 편향력에 의해서 기저부(2) 쪽으로 편향될 수 있다.
도 1에 도시된 시스템은 로딩 도어(20)를 더 포함한다. 로딩 도어(20)는 진공 챔버(14)의 로딩 구멍을 밀봉 가능하게 폐쇄한다. 도 1에서 로딩 도어(20)는 밀봉 부재(22), 예를 들어 O-링을 포함한다. 진공 챔버는 전자 광학 칼럼(16)을 작동시킬 때 예를 들어, 0.3 밀리바(mbar)의 저압으로 유지된다. 샘플(홀더)을 로딩 또는 언로딩하기 위해서 도 1의 상태로 시스템 내의 로딩 도어(20)를 개방하는 것은 주위 공기(대략 1000 밀리바)가 전체 진공 챔버(14)로 진입할 수 있게 한다는 것이 이해될 것이다. 결과적으로, 전자 광학 칼럼을 다시 작동시키기 위한 적합한 진공을 달성하기 위해서 긴 펌핑 시간이 요구될 것이다. 게다가, 전자 총과 같은 전자 현미경의 중요 부분이 그런 고압에 노출될 때 손상될 수 있다. 펌핑 시간을 감소시키고 중요 부분을 보호하기 위해서, 로드 록이 사용될 수 있다. 도 1 내지 도 4는 로드 록 기능을 제공하기 위해서 시스템이 어떻게 사용될 수 있는가를 예시한다.
도 2에서, 샘플 캐리어(4)는 제 1 및 제 2 작동기(6, 8)에 의해서 로딩 도어(20)에 인접한 프리로딩 위치 쪽으로 이동된다. 전자 광학 칼럼 아래의 검사 위치(도 1)로부터 로딩 도어(20) 아래의 프리로딩 위치(도 2)로 샘플 캐리어(4)의 이러한 이동은 기저부(2)에 실질적으로 평행하다.
도 3에서, 샘플 캐리어(4)는 기저부(2)에 평행한 방향으로 이동된다. 샘플 캐리어(4)는 로딩 도어(20)를 둘러싸는 진공 챔버(14)의 벽에 대해 밀봉 가능하게 가압된다. 본 예에서, 샘플 캐리어(4)는 샘플 캐리어의 공동(18)이 로딩 도어(20)를 통해 접근될 수 있도록 샘플 캐리어(4)와 진공 챔버(14)의 벽 사이에 밀봉 결합을 제공하기 위한 밀봉 부재, 예를 들어 O-링을 가진다. 시스템은 진공 챔버(14)의 벽에 대해 샘플 캐리어(24)를 밀봉 가능하게 가압하기 위한 푸시 장치(24)를 포함한다.
본 예에서, 푸시 장치(24)는 벨로우즈(26)를 포함한다. 도 2의 시스템 상태에서, 벨로우즈(26) 아래의 공간은 저압, 예를 들어 진공 챔버(14)의 내부와 동일한 압력으로 유지된다. 결과적으로 푸셔(27)가 수축 위치에 유지된다. 도 3의 시스템 상태에서, 벨로우즈(26) 아래의 공간은 고압, 예를 들어 주위 압력 또는 승압(elevated pressure)에서 유지된다. 결과적으로, 푸셔(27)는 연장 위치에 있고 진공 챔버(14)의 벽과 밀봉 결합으로 샘플 캐리어(4)를 푸시한다.
도 4에서, 로딩 도어(20)가 개방된다. 샘플 홀더(5) 및/또는 샘플(5A)은 샘플 캐리어(4)로부터 언로딩될 수 있다. 샘플 홀더(5) 및/또는 샘플(5A)을 샘플 캐리어(4)에 로딩하는 것도 또한 가능하다. 로딩 도어(20)가 개방되는 동안에 공동 내측의 압력은 주위 압력이 될 것이다. 공동(18) 내측의 주위 압력으로 인한 샘플 캐리어(4) 상의 하방력은 샘플 캐리어(4)와 로딩 도어(20)를 둘러싸는 진공 챔버(14)의 벽 사이에 밀봉 결합을 유지하기 위해서 벨로우즈(26)에 의해 발생되는 상방력에 의해 상쇄되어야 하는 것이 이해될 것이다. 도 1 내지 도 4에서 볼 수 있듯이, 본 예에서 벨로우즈의 표면적은 샘플 캐리어의 표면보다 크게 되도록(평면도에서) 선택된다. 벨로우즈(26)의 그러한 커다란 표면은 샘플 캐리어(4)를 밀봉 위치 쪽으로 편향시킬 것이다.
도 3 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 가요성 연결부(10)는 또한, 샘플 캐리어가 작동기(6, 8)에 연결된 상태를 유지하는 동안에 로딩 도어(20) 쪽으로 샘플 캐리어(4)의 리프팅을 허용한다.
샘플 홀더(5) 또는 샘플(5A)의 로딩 이후에, 로딩 도어(20)는 다시 폐쇄된다(도 3 참조). 다음에, 공동(18) 내의 압력은 감소된다. 게다가, 시스템의 진공 펌프 또는 예비 진공 펌프는 공동(18)에 대한 연결부를 가진다. 일단 공동 내의 압력이 예를 들어, 4.5 밀리바로 감소되면, 샘플 캐리어(4)는 다시 하강된다(도 2 참조). 이는 공동(18) 내의 잔류 공기가 진공 챔버(14) 전반으로 확산되게 한다. 공동(18)의 체적이 진공 챔버(14)의 체적에 대해 작게 되도록 선택될 수 있기 때문에, 이는 진공 챔버(14) 내측의 압력에 대해 감소된 효과를 가진다. 진공 챔버(14) 내의 압력은 예를 들어, 0.5 밀리바로 상승할 수 있다. 다음에, 진공 챔버(14)는 전자 광학 칼럼의 작동을 위해 예를 들어, 0.3 밀리바의 원하는 압력으로 다시 펌핑된다.
전술한 바와 같은 샘플 캐리어(4)는 기준 위치에 대해 위치될 수 있다. 기준 위치는 예를 들어, 전자 광학 칼럼(16)의 광축 또는 빔 위치일 수 있다. 기준 위치에 대한 샘플 캐리어(4)의 이동은 샘플(5A)의 상이한 구역이 현미경의 시야로 운반될 수 있게 한다. 전자 광학 칼럼(16)은 시야 내에 샘플(5A)의 이미지를 생성한다. 이런 이미지는 예를 들어, 시스템의 펌퓨터 스크린에 표시될 수 있다.
더 일반적으로, 현미경은 이미지 생성기(30)를 포함한다. 이미지 생성기(30)는 CCD 카메라, CMOS, 또는 다른 종류의 이미지 센서일 수 있다(도 5 참조). 이미지를 표시하기 위해서, 시스템은 실시간 이미지와 같은 이미지를 수신하기 위한 제 1 입력부(34)를 갖는 프로세서(32)를 포함한다. 이미지는 프로세서에 의해서 출력부(36)로 공급된다. 출력부는 컴퓨터 스크린과 같은 디스플레이 유닛(40)과 통신한다. 프로세서(32)는 출력부(36)로 공급되는 실시간 이미지의 이미지 품질을 개선하도록 배열된다. 게다가, 프로세서(32)는 제 1 입력부에 수신되는 제 1 개수의 최근 이미지로부터 제 1 형태의 실시간 이미지를 생성하도록 배열될 수 있다.
제 1 형태의 실시간 이미지는 예를 들어, 평균 이미지일 수 있다. 평균화될 입력 이미지는 예를 들어, 이미지 버퍼(38)에 일시적으로 저장될 수 있다. 이미지 버퍼(38)에서, 이미지는 표시되기 이전에 처리될 수 있다. 더 선명한 이미지, 더 양호한 컨트라스트, 더 작은 노이즈 등을 제공하기 위해서, 디스플레이 장치 쪽으로의 이미지 출력은 이미지 버퍼(38) 내의 제 1 개수의 이미지를 평균화함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 수의 이미지의 이동 평균을 계산하는 것이 가능하며, 제 1 입력부(34)에서 새롭게 수신된 모든 이미지는 그 후에 평균 이미지의 계산에서 가장 오래된 이미지를 대체한다.
대체 실시예에서, 제 1 형태의 실시간 이미지는 칼만 필터링에 기초하여 계산될 수 있다. 이런 경우에 출력부(36)로 공급될 이미지는 제 1 입력부(34)에서 가장 최근에 수신된 이미지에 칼만 이득(Kk, (0 < Kk ≤ 1))을 곱하고 1-Kk를 곱한 방금 진행된 출력 이미지를 가산함으로써 계산된다. 칼만 이득(Kk)은 출력부(36)에서 출력된 이미지에 대한 제 1 입력부(34)에서 가장 최근에 수신된 이미지의 비례 기여(proportional contribution)를 나타낸다. 예에서, 제 1 형태의 실시간 이미지는 칼만 이득을 1/16로 설정함으로써 계산될 수 있다. 칼만 필터링은 버퍼(38)의 사용을 필요로 하지 않음에 주목된다.
제 1 형태의 실시간 이미지를 표시하는 것은 일정한 조건하에서 샘플을 관찰하는 동시에 디스플레이 유닛에 증가된 이미지 품질을 제공한다. 그러나, 조건이 변경될 때, 예를 들어 샘플이 다른 영역을 보기 위해서 이동될 때, 또는 이미지 배율이 변경될 때, 제 1 형태의 실시간 이미지는 적어도 부분적으로 오래된 조건(예를 들어, 오래된 샘플 위치)과 관련된 "오래된" 이미지를, 그리고 부분적으로는 새로운 조건(예를 들어, 새로운 샘플 위치)과 관련된 하나 이상의 "새로운" 이미지를 기초로 할 것이다. 이는 표시된 실시간 이미지에 모션 블러(motion blur)와 같은 불선명도(unsharpness)를 도입할 것이다.
이를 해결하기 위해서, 프로세서(32)는 제 2 입력부(42)를 더 포함한다. 제 2 입력부(42)는 현미경의 제어 유닛(44)과 통신한다. 제어 유닛(44)은 얻어진 이미지에 영향을 줄 수 있는 현미경의 조건에 대한 변경의 표시를 제 2 입력부(42)에 제공한다. 그런 조건의 변경은 관심 영역의 변경과 관련될 수 있다. 그런 관심 영역의 변경은 샘플 위치(예를 들어, X, Y 및/또는 Z)의 변경, 샘플 방위(예를 들어, R, T1 및/또는 T2)의 변경, 초점 깊이의 변경, 및 배율(M)의 변경 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그런 조건의 변경은 또한, 전자 가속 전압의 변경, 전자 빔 전류의 변경, 빔 경사의 변경, 빔 시프트, 스캔 회전의 변경, 전자 총 경사의 변경, 전자 총 시프트, 비점수차 보정의 변경, 진공 압력의 변경, 및 온도의 변경 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세서가 제 2 입력부(42)를 통해서 현미경의 조건의 변경을 표시하는 신호를 수신할 때, 프로세서(32)는 제 1 형태의 실시간 이미지의 출력을 정지하고 제 2 형태의 실시간 이미지의 출력으로 자동으로 전환한다. 제 2 형태의 실시간 이미지는 제 1 입력부(34)에서 수신되는 제 2 개수의 최근 이미지를 기초로 하며, 제 2 개수는 제 1 개수보다 작다. 제 2 개수는 제 1 개수보다 작으며, 제 2 형태의 실시간 이미지는 모션 블러와 같은 인공물에 덜 민감하다. 특정 실시예에서, 제 2 개수는 1이며, 따라서 제 2 형태의 실시간 이미지는 제 1 입력부에서 수신되는 실시간 이미지에 실질적으로 대응하게 된다.
제 1 형태의 실시간 이미지가 이미지 버퍼(38)를 사용하여 평균화함으로써 얻어질 때, 현미경의 조건의 변경을 나타내는 신호의 수신에 반응하여 프로세서(32)는 이미지 버퍼(38)를 리셋할 수 있다. 따라서, 이미지의 평균화는 조건에 대한 변경이 검출될 때 자동으로 일시적으로 장애를 겪는다. 이미지 버퍼의 리셋은 제 2 형태의 실시간 이미지의 출력을 표시한다. 현미경의 조건의 추가 변경이 발생하지 않으며, 따라서 그런 변경을 나타내는 추가의 신호가 제 2 입력부(42)에서 수신되지 않으면, 이미지의 평균화는 리셋 이미지 버퍼(38)가 다시 평균화되는 다중 이미지를 포함하도록 즉각 시작될 수 있기 때문에 자동으로 재개할 수 있음이 주목된다. 이미지 버퍼의 리셋은 버퍼로부터 이미지를 삭제하거나 최근 이미지로부터 평균화된 이미지의 계산을 재개함으로써 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
제 1 형태의 실시간 이미지가 칼만 필터링에 의해 얻어질 때, 현미경의 조건의 변경을 나타내는 신호의 수신에 반응하여 프로세서(32)는 칼만 이득(Kk)을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 칼만 이득은 1로 설정될 수 있다. 1의 만 이득(Kk)은 과거 이미지 데이터를 가산함이 없이 제 1 입력부(34)에서 수신되는 이미지가 출력부(36)로 공급되는 것을 나타낸다. 칼만 이득(Kk)의 증가는 제 2 형태의 실시간 이미지의 출력을 표시한다. 제 2 형태의 실시간 이미지를 위한 칼만 이득(Kk)이 1보다 작은, 예를 들어 0.5 ≤ Kk < 1인 것이 또한 가능하다. 현미경의 조건의 추가 변경이 발생하지 않으며, 따라서 그런 변경을 나타내는 추가의 신호가 제 2 입력부(42)에서 수신되지 않으면, 칼만 이득은 예를 들어, 급격하게, 단계적으로 또는 점진적으로 다시 감소될 수 있음에 주목된다. 칼만 이득의 감소는 현미경의 조건의 변경을 나타내는 추가의 신호가 제 2 입력부(42)에서 수신되지 않음을 프로세서(32)가 결정할 때 자동으로 실시될 수 있다.
도 6은 프로세서(32)의 가능한 작동을 설명하는 흐름도의 개략도를 도시한다. 단계(100)에서, 이미지는 제 1 입력부(34)에서 이미지 생성기(30)로부터 수신된다. 단계(102)에서, 제 2 입력부는 현미경의 조건의 변경을 나타내는 신호 또는 메시지의 수신을 준비한다. 단계(104)에서, 프로세서(32)는 현미경의 조건의 변경을 나타내는 신호 또는 메시지의 수신에 대해 제 2 입력부(42)를 체크한다. 그런 신호 또는 메시지가 제 2 입력부(42)에서 수신되면, 프로세서는 단계(106)에서 이미지 버퍼를 리셋한다. 다음에, 단계(108)에서 제 1 입력부(34)에서 수신된 이미지가 과거 이미지를 여전히 포함하거나 리셋된 이미지 버퍼에 저장된다. 이미지 버퍼에서 평균화하는데 사용될 미리 결정된 수의 이미지가 초과되면(단계(110)에서 체크), 가장 오래된 이미지는 단계(112)에서 버퍼로부터 폐기된다. 예를 들어, 평균화하는데 사용될 미리 결정된 수의 이미지는 사용자에 의해, 예를 들어 시스템의 사용자 인터페이스에서 리셋될 수 있음에 주목된다. 단계(114)에서 버퍼 내의 이미지가 평균화된다. 단계(116)에서, 평균화된 이미지가 예를 들어, 디스플레이 유닛(40)으로 출력된다. 이어서, 다음 이미지를 위해서 단계(100)에서 절차가 재개된다.
프로세서(32) 및 관련 공정이 주사 전자 현미경에, 또한 터널링 전자 현미경(tunneling electron microscope)에 또는 광학 현미경에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대안으로, 프로세서(32) 및 관련 공정이 망원경, 디지털 카메라 등과 같은 다른 장치에 또한 사용될 수 있다.
여기서, 본 발명은 본 발명의 실시예의 특정 예를 참조하여 설명된다. 그러나, 다수의 수정 및 변경이 본 발명의 본질로부터 이탈함이 없이 특정 예에 이루어질 수 있음은 자명할 것이다. 명확하고 간결한 설명의 목적으로, 특징들이 동일하거나 별개인 실시예의 일부로서 여기서 설명되지만, 이들 별개의 실시예에서 설명되는 특징들의 모두 또는 일부의 조합을 갖는 대체 실시예들이 또한 예상된다.
도 1 내지 도 4의 예에서, 푸시 장치(24)는 진공 챔버(14)에 대해 고정된다. 푸시 장치는 진공 챔버에 대해 또한 이동, 예를 들어 샘플 캐리어(4), 제 1 작동기(6), 및/또는 제 2 작동기(8)에 장착될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
예에서, 푸시 장치는 가스(예를 들어, 진공, 주위 공기 또는 가압 공기)에 의해 작동된다. 전기 모터, 자석(들), 압전 결정(piezo-electric crystal), 유압, (예를 들어, 기어 또는 레버를 통한)수동력, 등에 의해서 푸시 장치를 작동시키는 것이 또한 가능하다는 것이 이해될 것이다.
예에서, 로드 록은 가요성 연결부(10)를 이용한다. 로드 록은 작동기(들)에 단단히 커플링되는 중간 부분에 수직으로 이동 가능하나, 반드시 가요성 있게 장착될 필요는 없는 샘플 캐리어에 의해 또한 작동될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
가요성 연결부(10)를 갖춘 샘플 스테이지가 로드 록 기능과 무관하게 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1 내지 도 4의 예에서, 샘플 캐리어는 기저부에 미끄럼 가능하게 위치된다. 대체 위치설정 및 이동 기구가 또한 가능하다. 예를 들어, 편향력(예를 들어, 자력 또는 진공력)을 갖춘 가스 베어링 시스템을 사용하는 것도 예컨대, 가능하다. 그런 2차원 가스 베어링 시스템은 여기서 2차원 미끄럼 베어링으로도 또한 지칭된다. 도 1 내지 도 4의 예에서, 슬라이딩 피트는 고정된다. 슬라이딩 피트가 스테이지의 2차원 미끄럼을 허용하는 롤러에 의해 형성되는 것이 또한 가능하다. 그런 2차원 롤링 베어링 시스템은 여기서 2차원 미끄럼 베어링으로도 또한 지칭된다.
위의 예에서, 샘플 스테이지는 주사 전자 현미경의 맥락에서 사용된다. 샘플 스테이지가 광학 현미경, 터널링 전자 현미경, 원자력 현미경 등과 같은 다른 검사 장치에 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 샘플 스테이지가 밀링 머신, 연삭기, 라우팅 머신(routing machine), 에칭 머신, (3D) 프린팅 머신, 리소그래픽 머신(lithographic machine), 부품 배치 머신(component placement machine) 등과 같은 다른 장치에 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그런 다른 장치 내의 샘플은 가공될 물체, 반도체 웨이퍼, 인쇄 회로 판 등일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
프로세서, 제 1 입력 유닛, 출력 유닛, 이미지 버퍼, 제 2 입력 유닛, 제어 유닛 및 리셋 유닛은 아마도 소프트웨어 코드 부분을 포함한, 전용 전자 회로로서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 프로세서, 제 1 입력 유닛, 출력 유닛, 이미지 버퍼, 제 2 입력 유닛, 제어 유닛 및 리셋 유닛은 컴퓨터와 같은 프로그램 가능한 장치에서 실행되고 예를 들어, 그 장치의 메모리에 저장되는 소프트웨어 코드 부분으로서 또한 구현될 수 있다.
도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예가 컴퓨터 장치 및 컴퓨터 장치 내에서 수행되는 공정을 포함하지만, 본 발명은 본 발명을 실행하도록 적응되는 컴퓨터 프로그램, 특히 캐리어 상에 또는 캐리어 내의 컴퓨터 프로그램으로 또한 확장된다. 프로그램은 본 발명에 따른 공정의 실시에 사용하는데 적합한 소스 또는 목적 코드(object code)의 형태 또는 임의의 다른 형태일 수 있다. 캐리어는 프로그램을 내장할 수 있는 임의의 실체(entity) 또는 장치일 수 있다.
예를 들어, 캐리어는 ROM, 예를 들어 CD ROM 또는 반도체 ROM과 같은 저장 매체, 또는 자기 기록 매체, 예를 들어 플로피 디스크 또는 하드 디스크를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어는 전기 또는 광학 케이블을 통해 또는 무선 또는 다른 수단, 예를 들어 인터넷 또는 클라우드(cloud)를 통해 운반될 수 있는 전기 또는 광학 신호와 같은 전달 가능한 캐리어일 수 있다.
프로그램이 케이블 또는 다른 장치 또는 수단에 의해 직접적으로 운반될 수 있는 신호로 구현될 때, 캐리어는 그러한 케이블 또는 다른 장치 또는 수단에 의해 구성될 수 있다. 대안으로, 캐리어는 프로그램이 구현되는 집적 회로일 수 있으며, 그 집적 회로는 관련 공정을 수행하도록, 또는 관련 공정의 수행에 사용하도록 적응된다.
그러나, 다른 수정, 변형, 및 대안이 또한 가능하다. 따라서, 명세서, 도면 및 예는 제한적인 의미보다는 오히려 예시적인 의미로 간주될 것이다.
명확하고 간결한 설명의 목적으로 동일한 또는 별개의 실시예의 일부분으로서 특징들이 여기서 설명되었지만, 발명의 범주는 설명된 특징의 모두 또는 일부의 조합을 갖는 실시예를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
청구범위에서, 괄호들 사이에 놓인 임의의 참조 부호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 단어 '포함하는(comprising)'은 청구범위에 기재된 것과 다른 특징 또는 단계의 존재를 배제하는 것이 아니다. 게다가, 단어 'a'와 'an'은 '단지 하나'로 제한되는 것으로 해석되어선 안 되며, 대신에 '적어도 하나'를 의미하는 것으로 사용되고 복수를 배제하지 않는다. 특정 방안들이 서로 상이한 청구항들에서 인용되었다는 사실만으로 이들 방안의 조합이 장점으로 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

Claims (35)

  1. 샘플 스테이지에 있어서,
    기저부, 샘플 캐리어, 및 상기 기저부에 실질적으로 평행한 상이한 두 방향으로 샘플 캐리어를 이동시키도록 배열되는 작동기 조립체, 및 상기 기저부에 평행한 평면에서 두 개의 상이한 방향으로 샘플 캐리어가 미끄러지게 할 수 있도록 배열되는 2차원 미끄럼 베어링을 포함하고,
    상기 2차원 미끄럼 베어링은 상기 기저부에 접촉하고 상기 기저부에 평행한 평면 내에서 두 개의 상이한 방향으로 이동하고,
    상기 작동기 조립체는 상기 기저부에 직각인 방향으로 가요성을 가지는 연결부를 통해서 샘플 캐리어에 연결되고,
    상기 샘플 캐리어는 로딩 도어를 갖는 진공 챔버 내부에 위치되고,
    상기 샘플 캐리어는 로딩 도어를 통한 샘플 캐리어로의 접근을 허용하도록 샘플 캐리어가 진공 챔버의 벽에 대해 밀봉 가능하게 가압될 수 있도록 위치되는 밀봉 요소를 포함하고,
    상기 샘플 캐리어는 샘플을 보유하기 위한 공동을 둘러싸는 바닥 및 주변 벽을 포함하며, 상기 밀봉 요소는 주변 벽에 위치되는
    샘플 스테이지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어에 대한 작동기 조립체의 연결부는 샘플 캐리어를 이동시키는 방향으로 실질적으로 강성인
    샘플 스테이지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어에 대한 작동기 조립체의 연결부는 샘플 캐리어를 이동시키는 포지티브 방향 및 네가티브 방향 모두에서 실질적으로 강성인
    샘플 스테이지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동기 조립체는 기저부에 직각인 축 주위로 샘플 캐리어를 회전시키도록 추가로 배열되며, 미끄럼 베어링은 기저부에 직각인 축 주위로 샘플 캐리어가 회전할 수 있게 하도록 추가로 배열되는
    샘플 스테이지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동기 조립체는 샘플 캐리어 옆에 위치되는
    샘플 스테이지.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어는 샘플을 보유하기 위한 샘플 홀더를 포함하는
    샘플 스테이지.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 진공 시스템에 있어서,
    로딩 도어, 및 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 샘플 스테이지를 가지는 진공 챔버를 포함하며, 상기 샘플 캐리어는 진공 챔버의 내부에 위치되는
    진공 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 작동기 조립체는 상기 진공 챔버의 내부에 위치되는
    진공 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 진공 챔버의 벽에 대해 샘플 캐리어를 밀봉 가능하게 가압하기 위한 푸시 장치를 포함하는
    진공 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 푸시 장치는 벨로우즈를 포함하고, 상기 푸시 장치는 진공 및/또는 주위 공기 압력에 의해 작동되는
    진공 시스템.
  23. 삭제
  24. 주사 전자 현미경에 있어서,
    제 19 항에 따른 진공 시스템을 포함하는
    주사 전자 현미경.
  25. 제 24 항에 있어서,
    탁상용 주사 전자 현미경으로서 설계되는
    주사 전자 현미경.
  26. 삭제
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 진공 챔버에 연결되는 전자 광학 칼럼을 더 포함하며,
    상기 기저부는 상기 전자 광학 칼럼에 대향하는 진공 챔버의 벽이거나 진공 챔버의 벽에 연결되거나,
    상기 기저부는 상기 광학 칼럼이 연결되어 있는 진공 챔버의 벽이거나 진공 챔버의 벽에 연결된
    주사 전자 현미경.
  28. 삭제
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