KR102665948B1 - 반송파 신호를 변조하는 프로그래밍 방식의 랜덤화 신호를 사용하는 희소 샘플링 - Google Patents
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Abstract
방법 및 시스템은 반송파 신호를 변조하기 위해 프로그램 방식으로 랜덤화 신호를 활용하는 희소 샘플링을 위한 것이다. 시스템(100)은 적어도 하나의 1차 반송파 신호(128) 및 적어도 하나의 2차 신호(130)를 생성하는 복합 희소 샘플링 패턴 생성기(119)를 포함한다. 적어도 하나의 2차 신호(130)는 적어도 하나의 1차 반송파 신호(128)를 랜덤 방식으로 변조한다.
Description
본 발명은 일반적으로 하나 이상의 직렬 스캐닝 시스템 또는 서브 시스템을 활용하는 분석 기기에 적용되는 희소 샘플링 및 하나 이상의 응답 신호 검출기에 의해 수집된 응답 신호와 하나 이상의 분석 프로브와의 상호 작용을 통해 희소하게 감지되는 물체의 융합 표현을 재구성하기 위해 적용되는 계산 방법에 관한 것이다.
직렬 스캐닝 분석 기기의 취득 시간은 희소 샘플링, 서브 샘플링 또는 압축 감지의 적용에 의하여 상당히 감소될 수 있다. 이러한 기기는 예를 들어 주사 전자 현미경, 전자 분광계, 영상 전자 분광계, 이온 현미경, 이온 분광계, 레이저 공초점(confocal) 현미경 및 X선 분광계를 포함한다. 감지되는 물체는 분석 프로브와의 상호 작용으로 인해 가역적 변형(예, 전자 또는 이온 전하 축적) 또는 비가역적 변형(예, 결합, 물리적 변형, 이온 주입, 스퍼터링의 변화)을 경험할 수 있다. 유해한 프로브-물질 상호 작용은 희소 샘플링을 통해 감소된다. 희소 샘플링 및 희소 샘플링 재구성은 전기-기계 스캐닝 시스템과 관련된 아티팩트(artifacts) 및 제한을 완화하는 접근 방식의 이점을 제공한다. 직렬 스캐닝 아티팩트의 원천은 예를 들어 동적 이력현상(hysteresis), 회전(slew) 및 비-선형 응답을 포함한다. 희소 샘플링 및 희소 샘플링 재구성의 품질에 영향을 미칠 수 있는 하나 이상의 아티팩트에 영향을 받는 시스템의 예는 예를 들어 자기 스캔 장치, 전자기 스캔 장치, 정전기 스캔 장치, 전자기 프로브 블랭킹 시스템 및 정전기 프로브 블랭킹 시스템을 포함한다.
본 발명은 적어도 하나의 1차 반송파 신호 및 적어도 하나의 1차 신호를 랜덤 방식으로 변조하는 적어도 하나의 2차 신호를 생성하는 복합 희소 샘플링 패턴 생성기를 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 시스템이 제공된다. 본 발명의 시스템은 적어도 하나의 1차 반송파 신호와 적어도 하나의 2차 신호를 생성하는 복합 희소 샘플링 패턴 생성기를 포함한다. 적어도 하나의 2차 신호는 적어도 하나의 1차 신호를 랜덤 방식으로 변조한다.
다른 실시예에서는 방법이 제공된다. 본 발명의 방법은 복합 희소 샘플링 패턴 생성기에 의해 적어도 하나의 1차 반송파 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복합 희소 샘플링 패턴 생성기에 의해 적어도 하나의 1차 신호를 랜덤 방식으로 변조하는 적어도 하나의 2차 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서는 스캐닝 프로브 기기가 제공된다. 스캐닝 프로브 기기는 적어도 하나의 1차 반송파 신호와 적어도 하나의 1차 신호를 랜덤 방식으로 변조하는 적어도 하나의 2차 신호를 생성하는 복합 희소 샘플링 패턴 생성기를 포함한다. 적어도 하나의 1차 반송파 신호 및 적어도 하나의 2차 신호는 디지털 신호이다. 스캐닝 프로브 기기는 또한 복합 희소 샘플링 패턴 생성기에 통신 가능하게 연결된 제어기를 포함한다. 스캐닝 프로브 기기는 제어기로부터 디지털 신호를 수신하고, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 그리고 아날로그 신호를 적어도 하나의 스캔 입력에 제공하는 적어도 하나의 복합 희소 샘플링 신호 변환기를 더 포함한다. 아날로그 신호는 적어도 하나의 스캔 입력을 포함하는 스캐닝 프로브에 의해 물체가 스캔되는 희소성 수준을 나타낸다. 적어도 하나의 물체 신호 응답 변환기는, 스캐닝 프로브 기기에 의해 물체를 향하는 신호를 스캔하기 위하여 물체의 응답을 검출하는, 적어도 하나의 물체 응답 검출기로부터 아날로그 스캔 응답 신호를 수신한다. 적어도 하나의 물체 응답 변환기는 제어기에 연결되고 아날로그 스캔 응답 신호를 디지털 스캔 응답 신호로 변환하도록 구성된다. 희소 샘플링 재구성 시스템은 제어기에 통신 가능하게 연결된다. 희소 샘플링 재구성 시스템은 제어기로부터 디지털 스캔 응답 신호를 수신하고, 이에 응답하여 스캐닝 프로브 기기에 의해 스캔된 물체의 융합 이미지를 재구성한다.
본 발명의 실시예를 특징짓는 다른 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 관련 도면의 검토를 통해 명백해진다.
본 발명의 직렬 스캐닝 아티팩트를 경감하는 동시에 더 높은 스캐닝 속도를 허용하는 희소 샘플링 접근 방식은 희소 샘플링 및 희소 샘플링 재구성의 품질에 도움이 된다. 이산 변조 교란 신호 스케일에서 통계적 랜덤성을 유발하면서 반송파 신호 스케일에서 평탄하고 우세하게 연속적인 희소 샘플링 스캔 패턴을 구성하면, 전기 기계 스캐닝 시스템에서 일반적인 아티팩트를 경감하고 동적 또는 고속 프로브 블랭킹에 대한 성능 요구 사항을 줄이거나 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 채용될 수 있는 희소 샘플링 스캐닝 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 1차 반송파 신호 경로의 일 실시예의 그래픽 표현이다.
도 3은 참조되는 1차 반송파 신호(점선)를 변조하는 랜덤 2차 신호 패턴(실선)의 그래픽 표현이다.
도 4는 도 2에 나타낸 1차 반송파 신호와 도 3에 나타낸 랜덤 변조 2차 신호 패턴으로부터 유도된 이산 희소 샘플링 좌표(원형 마커)의 일 실시예의 그래픽 표현이다.
도 5는 평탄화되지 않은 힐버트(Hilbert) 스타일 공간 채움 곡선 경로(504) 위에 중첩된 평탄화된 힐버트 스타일 공간 채움 곡선 경로(502)의 그래픽 표현이다.
도 6은 1차 반송파 신호 경로를 둘러싸는 스캔 경계와 1차 반송파 경로에 대해 스케일링된 1차 반송파 신호 경로를 포함하는 관심 영역(ROI)을 포함하는 그래픽 표현이다.
도 7은 스캔 경계, 구불구불한 스타일의 1차 반송파 신호 경로 및 플롯 마커 유형 세트에 의해 정의된 랜덤 희소 샘플 포인트 세트를 포함하는 X-Y 희소 샘플링 실시예로 구성된 그래픽 표현이다.
도 8은 1차 반송파 신호 경로를 생성하는 연속적인 X-Y 매개변수 방정식의 그래픽 표현이다.
도 9는 본 발명의 실시예 중 적어도 일부가 포함될 수 있는 이중 컬럼 스캐닝 프로브 기기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 1차 반송파 신호 경로의 일 실시예의 그래픽 표현이다.
도 3은 참조되는 1차 반송파 신호(점선)를 변조하는 랜덤 2차 신호 패턴(실선)의 그래픽 표현이다.
도 4는 도 2에 나타낸 1차 반송파 신호와 도 3에 나타낸 랜덤 변조 2차 신호 패턴으로부터 유도된 이산 희소 샘플링 좌표(원형 마커)의 일 실시예의 그래픽 표현이다.
도 5는 평탄화되지 않은 힐버트(Hilbert) 스타일 공간 채움 곡선 경로(504) 위에 중첩된 평탄화된 힐버트 스타일 공간 채움 곡선 경로(502)의 그래픽 표현이다.
도 6은 1차 반송파 신호 경로를 둘러싸는 스캔 경계와 1차 반송파 경로에 대해 스케일링된 1차 반송파 신호 경로를 포함하는 관심 영역(ROI)을 포함하는 그래픽 표현이다.
도 7은 스캔 경계, 구불구불한 스타일의 1차 반송파 신호 경로 및 플롯 마커 유형 세트에 의해 정의된 랜덤 희소 샘플 포인트 세트를 포함하는 X-Y 희소 샘플링 실시예로 구성된 그래픽 표현이다.
도 8은 1차 반송파 신호 경로를 생성하는 연속적인 X-Y 매개변수 방정식의 그래픽 표현이다.
도 9는 본 발명의 실시예 중 적어도 일부가 포함될 수 있는 이중 컬럼 스캐닝 프로브 기기의 개략도이다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 하나 이상의 직렬 스캐닝 시스템 또는 서브 시스템을 활용하는 분석 기기에 적용되는 희소 샘플링 및 하나 이상의 응답 신호 검출기에 의해 수집된 응답 신호와 하나 이상의 분석 프로브와의 상호 작용을 통해 희소하게 감지되는 물체의 융합 표현을 재구성하기 위해 적용되는 계산 방법에 관한 것이다.
직렬 스캐닝 분석 기기의 취득 시간은 희소 샘플링, 서브 샘플링 또는 압축 감지의 적용에 의하여 상당히 감소될 수 있다. 이러한 기기는 예를 들어 주사 전자 현미경, 전자 분광계, 영상 전자 분광계, 이온 현미경, 이온 분광계, 레이저 공초점(confocal) 현미경 및 X선 분광계를 포함한다. 감지되는 물체는 분석 프로브와의 상호 작용으로 인해 가역적 변형(예, 전자 또는 이온 전하 축적) 또는 비가역적 변형(예, 결합, 물리적 변형, 이온 주입, 스퍼터링의 변화)을 경험할 수 있다. 유해한 프로브-물질 상호 작용은 희소 샘플링을 통해 감소된다. 희소 샘플링 및 희소 샘플링 재구성은 전기-기계 스캐닝 시스템과 관련된 아티팩트 및 제한을 완화하는 접근 방식의 이점을 제공한다. 직렬 스캐닝 아티팩트의 원천은 예를 들어 동적 이력현상, 회전 및 비-선형 응답을 포함한다. 희소 샘플링 및 희소 샘플링 재구성의 품질에 영향을 미칠 수 있는 하나 이상의 아티팩트에 영향을 받는 시스템의 예는 예를 들어 자기 스캔 장치, 전자기 스캔 장치, 정전기 스캔 장치, 전자기 프로브 블랭킹 시스템 및 정전기 프로브 블랭킹 시스템을 포함한다.
직렬 스캐닝 아티팩트를 경감하는 동시에 더 높은 스캐닝 속도를 허용하는 희소 샘플링 접근 방식은 희소 샘플링 및 희소 샘플링 재구성의 품질에 도움이 된다. 이산 변조 교란 신호 스케일에서 통계적 랜덤성을 유발하면서 반송파 신호 스케일에서 평탄하고 우세하게 연속적인 희소 샘플링 스캔 패턴을 구성하면, 전기 기계 스캐닝 시스템에서 일반적인 아티팩트를 경감하고 동적 또는 고속 프로브 블랭킹에 대한 성능 요구 사항을 줄이거나 제거할 수 있다. 지속적으로 가변적이고 적합한 정도의 희소 샘플링을 허용하는 접근 방식은, 물체를 조사하고 정보를 추출하는 스캔 전략 설계에서 더 높은 자유도를 가능하게 한다. 희소 샘플링 정도와 반송파 신호 패턴의 구조의 자유는, 샘플링되는 물체에 대한 선험적 지식이나 물체를 감지하는 동안 취득된 정보를 기반으로 하는 적응적 스캔 전략을 가능하게 한다. 선험적 지식은 기하학적 정보, 화학적 정보 및 구조적 정보를 포함할 수 있다. 희소 샘플링 중에 취득된 정보는 지배적인 상호 작용 볼륨에 대한 프로브-물체 응답 함수로부터 유도되고, 일부 경우에 적합한 희소 샘플링 스캔 전략을 지원하는 전향적 모델링을 허용할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 희소 샘플링 접근법은 복합 신호 변환기를 사용한다. 일 실시예에서, 복합 신호 변환기의 각 요소는 2차 신호 변환기에 의해 변조되는 1차 반송파 신호 변환기를 포함하고, 2차 신호 변환기의 출력은 1차 반송파 신호 변환기 출력에 참조된다. 2차 변조 신호 변환기는 프로그래밍 방식으로 랜덤화된다. 일 실시예는 프로그래밍 가능한 X-Y 스캔 패턴 생성기로 구성된 한 쌍의 "1차-2차" 복합 신호 변환기를 포함하고, 여기서 하나의 "1차-2차" 복합 신호 변환기는 X 좌표를 생성하고, 제2 "1차-2차" 복합 신호 변환기는 Y 좌표를 생성하고, 모든 출력은 프로그래밍 가능한 로직 제어기에 의해 조정된다. X-Y 패턴 생성기로 구성된 이러한 복합 신호 변환기는 복수의 순차적이고 정렬되고 랜덤화된 X-Y 좌표를 포함하는 X-Y 패턴을 생성하도록 프로그래밍될 수 있고, 각 좌표는 1차 X-Y 반송파 신호 변환기와 2차 X-Y 변조 신호 변환기의 합이고, 여기서 후자는 전자에 부가된 랜덤 화 신호로 작용한다. 이러한 방식으로 구성된 X-Y 스캔 패턴 생성기에서, X-Y 반송파 신호 패턴은 희소 샘플링 좌표를 정의하기 위해 프로그래밍 방식으로 랜덤 변조된 X-Y 신호 패턴에 의해 참조되는 "가이드 센터" 경로로 간주될 수 있다. 위에서 언급한 구성된 X-Y 스캔 패턴 생성기는 변조 신호 X-Y 패턴에 의해 프로그램적으로 랜덤화되고, 융합적으로 랜덤 희소 샘플링 X-Y 신호 패턴을 생성하는 반송파 신호 X-Y 패턴을 포함하는 다양한 평탄하고 연속적인 X-Y 위상 곡선을 프로그래밍할 수 있다.
이 접근 방식을 통해 융합 X-Y 패턴에 의해 생성되는 희소성 정도는 0%에서 99% 이상의 희소성까지 소수%로 원활하고 지속적으로 증가 조절될 수 있다. 통계적 랜덤성은 융합 X-Y 변조 신호 패턴에 프로그래밍된 랜덤성을 통해 부여된다. 이 접근 방식을 통해 지원되는 반송파 신호 X-Y 패턴은 예를 들어 연속적인 공간 채움 곡선, 구불구불한 패턴, 플라이백 패턴, 일반화된 다각형 패턴 및 사용자 정의 경로 좌표를 포함한다. 랜덤화 좌표 패턴을 생성하는 변조 신호의 작용에 의해 교란되는 안내 경로 역할을 하는 다양한 반송파 신호를 전달할 수 있는 패턴 생성기로 구성된 복합 신호 변환기는, 직렬 스캐닝 프로브 기기에 적용할 수 있는 다용도의 일반화된 희소 샘플링 접근 방식을 구성한다. 여기에 정의된 이러한 희소 샘플링 접근법은 직렬 스캐닝 프로브 장비에 내재된 아티팩트 및/또는 해로운 측면을 경감한다. 다양한 실시예에 관한 추가 세부사항을 제공하기 전에, 예시적인 작동 환경에 대한 설명이 아래에 제공된다.
도 1은 본 발명에 개시된 특정 실시예가 삽입될 수 있는 예시적인 작동 환경을 도시한다. 도 1에 도시된 작동 환경은 예시 목적으로만 사용된다. 본 발명의 실시예는 도 1에 도시된 작동 환경과 같은 특정 작동 환경으로 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예는 임의의 수의 다양한 유형의 작동 환경 내에서 예시적으로 실시된다.
동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 서로 다른 도면에서 동일한 참조번호가 사용된다는 점에 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아닌 것으로 이해되어야 한다. 달리 명시하지 않는 한, 서수(예: 제1, 제2, 제3 등)는 구성요소 또는 단계에서 서로 다른 구성요소 또는 단계를 구별하거나 식별하는 데 사용되고, 구성요소 또는 단계에 일련 또는 수치 제한을 제공하지 않는다. 예를 들어, "제1", "제2", "제3" 구성요소 또는 단계는 반드시 그 순서대로 나타날 필요는 없고, 그 실시예는 반드시 3개의 구성요소 또는 단계로 제한될 필요는 없다. 달리 명시하지 않는 한, "왼쪽", "오른쪽", "앞", "뒤", "위", "아래", "앞쪽", "뒤쪽", "시계 방향", "시계 반대 방향", "위쪽", "아래쪽" 또는 "상부", "하부", "후방", "전방", "수직", "수평", "근위", "원위", "중간" 등과 같은 유사한 용어는 편의상 사용된 것이고 예를 들어 특정한 고정된 위치, 방향 또는 방향을 암시하려는 의도는 아니다. 대신 이러한 분류는 예를 들어 상대적 위치, 방향 또는 방향을 반영하는 데 사용된다. 또한, "a", "an" 및 "the"의 단수형은 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 복수형을 포함한다는 점을 이해해야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다", "결합된다" 또는 "부착된다"라고 언급되는 경우, 그것은 다른 구성요소에 직접 연결되거나 결합되거나 부착될 수 있고, 중간 또는 중간 요소가 존재할 수 있는 다른 요소에 간접적으로 연결되거나 부착된다. 이와 대비하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "직접 연결", "직접 결합" 또는 "직접 부착"되어 있다고 할 때에는 중간 요소가 존재하지 않는다. 구성요소 사이의 직접 연결, 결합 또는 부착을 예시하는 도면에는 구성요소가 간접적으로 연결, 결합 또는 부착되는 실시예도 포함된다.
도 1은 본 발명의 적어도 일부 실시예가 포함될 수 있는 물체(102)의 표현을 취득하는 스캐닝 도구(100)의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 물체(102)와 같은 물체를 스캐닝하는 스캔 입력(106)을 포함하는 스캐닝 프로브 기기(104)(예를 들어, 주사 전자 현미경, 전자 분광계, 영상 전자 분광계, 주사 이온 현미경, 영상 이온 분광계, 레이저 공초점 현미경, X-선 분광계 등)를 포함한다.
시스템(100)은 또한 1차 반송파 신호와 2차 변조 신호 모두를 변환할 수 있는 적어도 하나의 복합 신호 변환기(110)를 포함하는 희소 샘플링 시스템(108)을 포함한다. 각각의 복합 신호 변환기(110)는 반송파 신호 변환기(112) 및 2차 신호 변환기(114)를 포함할 수 있다. 2차 신호 변환기(114)는 1차 반송파 신호 변환기(112)를 변조하도록 구성된다. 2차 변조 신호 변환기(114)의 출력은 1차 반송파 신호 변환기(112)의 출력을 참조한다. 복합 신호 변환기(110)의 일 실시예는 스캐닝 프로브 기기 스캔 입력(106)의 작동 가능한(예를 들어, 풀 스케일) 스캔 필드에 대응하는 출력 범위를 갖는 1차 신호 변환기 반송파 신호를 사용하고, 이는 감소된 범위 및 더 높은 비율에 걸쳐 작동하는 2차 변조 신호 변환기에 의해 참조된다. 복합 신호 변환기(110)의 일 실시예는 프로그램 가능한 1차 반송파 신호(128)와 프로그램 가능한 2차 변조 신호(130)를 포함하는 결합 신호를 변환하기 위해 하나의 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 활용하여 반송파 신호 변환기(112)와 변조 신호 변환기(114) 모두의 기능을 수행한다.
복합 신호 변환기(110)의 다른 실시예는 1차 반송파 신호 변환기(112)로서 DAC를 사용하고 변조 신호 변환기(114)로서 별도의 DAC를 사용하고, 여기서 변조 신호 DAC(114)는 반송파 신호 DAC(112)의 반송파 출력을 참조한다. 모든 실시예에서 DAC의 기능은 희소 샘플링 패턴 생성기(119)로부터 제어기(116)를 통해 전달된 디지털 신호를 아날로그 신호(예, 전압)로 변환하는 것이고, 이는 그 다음 적절한 전송 라인(예, 동축 케이블)을 통해 스캐닝 프로브 기기(104)의 스캔 입력(106)으로 전달된다. 희소 샘플링 시스템 복합 신호 변환기(110)의 일 실시예는 변조 신호 변환기(114)를 DAC로서 구성하고, 이는 DAC로서 구성된 반송파 신호 변환기(112) 상의 특정 비트 깊이를 참조한다. 복합 신호 변환기(110)의 일 실시예에서, 변조 신호 DAC(114)는 1차 반송파 신호 DAC(112)의 노이즈 플로어에 대응하는 비트 깊이를 참조한다. 복합 신호 변환기(110)의 특정 실시예에서, 2차 변조 신호 DAC(114)는 1차 반송파 신호 DAC(112)의 최하위 비트를 참조한다. 신호 변환기로서 DAC를 사용하는 복합 신호 변환기(110)의 다른 실시예에서, 2차 변조 신호 변환기 DAC(114) 진폭은 1차 반송파 신호 변환기 DAC(112)의 최대 진폭에 대해 제한된다 (예를 들어, DAC(114)는 DAC(112)보다 전압 범위가 더 작다). DAC를 사용하는 복합 신호 변환기(110)의 일 실시예에서, 2차 변조 신호 변환기 DAC(114)는 1차 반송파 신호 변환기 DAC(112)에 비해 더 높은 주파수 응답을 갖는다(예를 들어, DAC(114)는 DAC(112)보다 빠르다). DAC를 사용하는 복합 신호 변환기(110)의 다른 실시예에서, 1차 반송파 신호 변환기 DAC(112) 출력을 참조하는 2차 변조 신호 변환기 DAC(114)의 이득(gain)은 프로그래밍 가능하다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 복합 신호 변환기(110)는 X-Y 패턴 생성기로서 구성되고, 여기서 X는 적어도 하나의 반송파 신호 변환기(112) 및 적어도 하나의 변조 신호 변환기(114)를 포함하고, Y는 적어도 하나의 1차 반송파 신호 변환기(112) 및 적어도 하나의 2차 변조 신호 변환기(114)를 포함한다.
X-Y 희소 샘플 패턴 생성기로서 구성된 희소 샘플링 시스템(108)의 실시예에서, 반송파 신호 변환기(112) 및 변조 신호 변환기(114) 출력은 하나의 전송 라인을 통해 스캐닝 프로브 기기 스캔 입력(106)으로 전달된다. X-Y 희소 샘플 패턴 생성기로 구성된 희소 샘플링 시스템(108)의 다른 실시예에서, 1차 반송파 신호 변환기(112) 및 2차 변조 신호 변환기(114) 출력은 별도의 전송 라인을 통해 스캐닝 프로브 기기 스캔 입력(106)으로 전달되고, 그 작동은 둘 다 제어기(116)를 통해 동기화된다. 예를 들어, 1차 반송파 신호(112)는 주사 투과 전자 현미경의 상부 편향 코일 세트(미도시)로 전달할 수 있고, 2차 변조 신호 복합 신호 변환기(114)는 하부 편향 코일 세트(도시 생략)로 전달할 수 있다. 희소 샘플링 시스템 복합 신호 변환기(110)는 "N"개의 신호 변환기 소자까지 확장 가능하다. 예를 들어, 복합 신호 변환기(114)는 1차, 2차 및 3차 신호 변환기 소자를 포함한다. 희소 샘플링 시스템(108)은 X-Y-Z 패턴 생성기를 구성하기 위해 복합 신호 변환기의 3원으로(triad) 확장 가능하다. X-Y-Z 패턴 생성기로 구성된 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예는 공초점 주사 레이저 현미경(CSLM)을 포함하는 3차원 주사 프로브 기기에 적합하지만 이에 제한되지 않는다.
시스템(100)은 하나 이상의 물체 응답 검출기(들)(126)로부터의 물체(102)의 "응답" 신호를 변환하는 하나 이상의 물체 응답 신호 변환기(122)를 더 포함한다. 물체 응답 검출기(들)(126)는 다양한 유형일 수 있고, 물체(102)로부터 수집된 응답 신호(예를 들어, 2차 전자, 후방 산란 전자, 오거 전자, 2차 이온, X선)의 유형에 따라 달라질 수 있다. 물체 응답 신호 변환기(122)의 일 실시예는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 신호 변환기 또는 복수의 ADC를 사용하여 물체 응답 검출기(126)로부터 신호를 수집한다. 물체 응답 신호 변환기(122)의 일 실시예는 펄스 처리 변환기(예를 들어, x선 물체 응답 검출기 신호를 변환)를 포함할 수 있다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 희소하게 감지되는 물체로부터 유도된 물체 응답 검출기(들)(126) 신호를 수집하는 데 사용되는 체류 시간에 대한 물체 응답 신호 변환기(122)로부터의 과다 샘플링 정도는 응답 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하기 위해 평균화될 수 있다. 예를 들어, 충분히 높은 대역폭의 물체 응답 검출기(126)를 가정하면; 1 마이크로초(lus)의 체류 시간과 50 MHz(20 나노초)의 희소 샘플링 시스템 클럭 속도는 50의 과다 샘플링 비율에 해당하고, 7 이상의 SNR 대응 개선을 가능하게 한다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 물체 응답 검출기(들)(126)는 연속적으로 또는 스캐닝 프로브 기기(104)의 제어 하에 작동한다. 희소 샘플링 시스템(108)의 다른 실시예에서, 물체 응답 검출기(들)(126)는 입출력 물체 응답 검출기(들)(126) 구성요소(예를 들어, 범용 입출력 또는 GPIO)의 작동을 통해 작동 가능하게 트리거된다. 희소 샘플링 시스템(108)의 대안적인 실시예에서, 물체 응답 검출기(들)(126)는 스캔 또는 스캔 이벤트 동작을 개시 및/또는 증가시키기 위해 제어기(116)에 트리거 신호를 전송한다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일부일 수 있는 제어기(116)는 1차 반송파 신호 변환기(112), 2차 신호 변환기(114) 및 물체 응답 신호 변환기(들)(122)에 작동 가능하게 결합된다. 제어기(116)는 위에서 언급한 바와 같이, 신호 변환기(112, 114, 122)뿐만 아니라 일부 실시예에서 물체 응답 검출기(들)(126) 사이의 작동을 조정한다. 일 실시예에서, 제어기(116)는 프로그래밍 가능한 로직 제어기(PLC)이다. 일 실시예에서, PLC는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구성된다. 특정 실시예에서, FPGA는 고속 데이터 전송 어레이로서 기능한다. 본 발명에 개시된 희소 샘플링 접근법의 일 실시예에서, 희소 샘플링 X-Y 패턴 좌표는 PLC에 의해 응답 신호 변환기 데이터와 동기화되고, 패턴 좌표와 응답 신호를 쌍으로 하는 주소 목록을 통해 액세스된다.
일부 실시예에서, 희소 샘플링 패턴 생성기(119)에 의해 생성된 패턴은 감지되는 물체(102)의 선험적 지식(118)에 기초하여 물체(102)로부터 정보를 추출하거나 감지되는 물체(102)의 기대치를 테스트하도록 적응된다. 선험적 물체 지식(118)은 컴퓨터 보조 설계(Computer Aided Design; CAD) 디지털 컨텐츠 또는 그래픽 디자인 시스템(GDS)(예: GDSII 디지털 파일)과 같은 설계 정보에 기초한 물체(102)의 정보를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 선험적 물체 지식(118)은 또한 계층적 혼잡 및/또는 기하학적 밀도에 대한 지식을 제공하는 더 낮은 해상도 및/또는 더 큰 시야 데이터로부터 파생될 수 있다. 이러한 정보의 예로는 동일하거나 다른 스캐닝 프로브 기기의 광학 데이터 또는 저해상도 데이터가 포함되지만 이에 국한되지 않는다. 일반적으로, 선험적 물체 지식(118)은 물체(102)에 관한 구조 정보, 물체(102)에 관한 화학 정보 또는 임의의 다른 적합한 정보를 포함한다.
일반적인 작동에서 물체(102)는 지지체(101) 위의 스캐닝 프로브 근처에 배치된다. 일부 실시예에서, 지지체(101)는 고정된 플래튼(platen)이고 스캐닝 프로브는 X-Y 또는 X-Y-Z로 이동할 수 있다. 이동 가능한 스캐닝 프로브를 갖는 실시예에서, 스캐닝 프로브는 감지되는 물체(102)가 고정되어 정지된 상태로 유지되는 동안 계단식으로 또는 연속적으로 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 지지체(101)는 X-Y 또는 X-Y-Z로 이동 가능한 스테이지(stage)이다. 스캐닝 프로브가 이동 가능하고 물체가 이동 가능한 스테이지 위에 배치되는 일 실시예에서, 본 발명에 개시된 희소 샘플링 접근법은 희소 샘플링 작동 동안 스테이지 또는 서브 스테이지를 동시에 이동하면서 작동될 수 있고, 이는 1차원, 2차원 또는 3차원 공간에 걸쳐 정렬된 연속적인, 대체로 연속적인, 또는 복수의 연속적인 스트립을 구성하도록 확장될 수 있는 영역 또는 볼륨에 걸쳐 물체를 감지하는 연속적이거나 주로 연속적인 동적 희소 샘플링 패턴을 허용한다. 지지체(101)의 일 실시예에서, 동시에 X-Y 또는 X-Y-Z 이동하는 스테이지는 기계적 압전 스테이지, 레이저 간섭계 스테이지, 피드백 인코딩 스테이지, 또는 감지되는 물체의 모션이 융합 시스템 해결 목표 내에서 제어될 수 있는 정밀 모션 스테이지이다. 지지체(101)의 일 실시예에서, 동시에 이동하는 정밀 스테이지는 각 축을 따라 1 나노미터 이상의 스텝 해상도를 갖는다.
지지체(101)의 일 실시예에서, 동시에 이동하는 정밀 스테이지는 기존의 1차 스테이지에 영구적으로 또는 일시적으로 부착된 서브 스테이지이다. 일부 실시예에서, 물체 및/또는 스캐닝 프로브는 주변 대기에 있다. 다른 실시예에서, 물체(102) 및/또는 스캐닝 프로브 기기(104)의 구성요소는 부분 진공 상태에 있다. 희소 샘플링 패턴 생성기(119)는 제어기(116)로 전달되는 1차 반송파 신호 경로 및 2차 변조 신호 경로를 포함하는 직렬적 패턴 세트를 생성한다. 적용 가능한 경우, 희소 샘플링 패턴 생성기(119)는 패턴의 각각의 희소 샘플링 좌표에 대한 체류 시간을 정의하고, 각각의 좌표에 대한 체류 시간 데이터를 제어기(116)에 전달한다. 일반적으로 체류 시간은 샘플링 좌표 사이의 스캐닝 프로브 기기(104) 프로브 이동 시간을 상당히 초과한다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 체류 시간은 각각의 이산 희소 샘플링 패턴 구성요소에 대해 프로그래밍 가능하다. 예를 들어, 각각의 픽셀 요소는 대응 이미지 패턴의 그레이 스케일 강도에 따라 조정되는 체류 시간을 가질 수 있다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 제어기(116)를 통해 작동되는 바와 같이, 임계 신호 대 잡음 응답 신호 값이 취득되면 샘플 좌표당 프로그래밍 가능한 체류 시간이 절단될 수 있다. 예를 들어, 후방 산란 전자(BSE) 물체 응답 검출기에 대한 프로그래밍 가능한 임계 픽셀 강도 값이 해당 픽셀 요소에 대해 프로그래밍된 체류 시간 이전에 달성된 경우, 체류 시간은 제어기(116)의 작동을 통해 해당 픽셀에 대해 절단되고, 그 과정에서 전체 샘플링 시간이 감소된다.
제어기(116)는 시퀀스 타이밍을 조절하고 조정된 출력 신호를 1차 반송파 신호 변환기(112) 및 2차 변조 신호 변환기(114)를 포함하는 복합 신호 변환기(110)에 분배한다. 스캐닝 프로브 기기가 공칭(nominal) 작동 조건에서 작동하는 동안, 희소 샘플링 시스템(108)은 1차 반송파 신호 변환기(112) 및 2차 변조 신호 변환기(114)로부터의 출력 신호를 스캐닝 프로브 기기(104)의 스캔 입력(106)(예를 들어, 외부 스캔 입력, 스캔 증폭기 회로 또는 주사 전자 현미경의 편향 코일 회로)으로 전달한다. 일 실시예에서, 희소 샘플링 시스템(108)은 분석 기기의 통합 구성 요소이고 스캐닝 프로브 기기(104)에 대한 1차 패턴 생성기로서 기능한다. 다른 실시예에서, 희소 샘플 시스템(108)은 스캐닝 프로브 기기 제조업체에 의해 제공되는 외부 스캔 입력인 스캔 입력(106)과 인터페이스한다. 예를 들어, 외부 스캔 제어 입력이 주사 전자 현미경, 주사 투과 전자현미경 및 제3자 패턴 생성기에 의해 사용되는 다른 주사 프로브 장비의 외부 스캔 제어를 위해 제공되는 것이 일반적이다.
순차적 프로브 위치 좌표는 스캐닝 프로브 기기(104) 프로브를 위치시키기 위해 스캔 입력(106) 신호 인터페이스를 통해 전달되는 희소 샘플링 시스템 출력 신호에 의해 제어된다. 스캐닝 프로브 기기(104) 프로브가 고정형인 경우, 스캔 입력(106)은 X-Y 또는 X-Y-Z 스테이지 드라이버 인터페이스(미도시)를 작동시켜 프로브에 근접하게 물체 스캔 좌표를 위치시킨다. 각각의 스캐닝 프로브 좌표에서 프로브는 체류 시간의 지속 시간에 걸쳐 물체(102)로부터 예를 들어 주사 전자 현미경의 경우 2차 전자, 원자력 현미경의 경우 상호 작용력과 같은 응답을 유도한다. 각각의 스캔 프로브 좌표에서 유도된 물체 응답 신호는 체류 시간의 지속 시간에 걸쳐 물체 반응 검출기(126)에 의해 동시에 감지된다. 각각의 스캔 좌표 위치에서 유도된 신호 스트림은 물체 응답 신호 변환기(122)를 통해 제어기(116)로 동시에 전달되고, 제어기는 체류 시간 동안 스캔 프로브 위치 신호를 물체 응답 신호와 상관시킨다. 일 실시예에서, 물체 응답 신호 변환기(122)의 신호 스트림은 데이터 패킷으로 제어기(116)에 포함된 메모리 버퍼로 전달된다. 제어기(116)는 드물게 샘플링된 물체(102)의 융합 표현을 재구성하기 위해 물체 응답 신호 변환기(122)로부터 이미지 재구성 시스템(120)으로 순서화된 데이터 세트를 전달한다.
이미지 재구성 시스템(120)의 일 실시예에서, 감지되는 희소 샘플링된 물체(102)의 융합 표현은 인페인팅 재구성 방법을 사용하여, 적절한 물체 응답 검출기(126)를 통해 수집된 물체 응답 신호 변환기(122) 패턴으로부터 재구성될 수 있다. 인페인팅 재구성 방법의 특정 실시예는 베타 프로세스 인자 분석(BPFA)일 수 있다. 이미지 재구성 시스템(120)의 일 실시예에서, 감지되는 희소 샘플링된 물체(102)의 융합 표현은 다운 샘플링 방법을 사용하여 적절한 물체 응답 검출기를 통해 수집된 물체 응답 신호 변환기 패턴으로부터 재구성된다. 다운 샘플링 재구성 방법의 일 실시예는 누락된 픽셀 요소에 가장 가까운 픽셀 요소를 찾고, 누락된 픽셀 요소에 가장 가까운 요소의 동일한 값을 할당한다. 물체 응답 신호의 융합 표현을 재구성하기 위한 다운 샘플링 방법의 또 다른 특정 실시예는 N개의 가장 가까운 이웃 픽셀의 블록(즉, N=8인 주변 픽셀의 블록)을 정의하고, 그 블록의 빈 픽셀을 무시하면서 누락된 픽셀의 평균값을 결정한다. 본 발명에 개시된 희소 샘플링 접근법의 또 다른 실시예에서, 감지된 물체의 융합 표현은 푸리에(Fourier) 희소 도메인에 기초한 방법을 사용하여 희소 샘플링 패턴으로부터 재구성된다.
희소 샘플링이 수행되는 방법의 예는 도 2-9와 관련하여 아래에 제공된다. 도 2는 희소 샘플링 패턴 생성기(119)에 의해 생성된 희소 샘플링 1차 반송파 신호 경로의 일 실시예의 그래픽 표현이다. 표현(200)은 시각화 목적으로 크기가 조정되었다. 스캔 경계(202)는 그리드 패턴(204)에 의해 정의된 이산 프로브 위치 요소를 포함한다. 실제로 위치 그리드 패턴은 6,400만 개의 요소를 초과할 수 있다. 스캔 경계(202)는 정사각형 직선 경계를 묘사하지만 스캔 경계(202)는 또한 사변형 또는 비-직선 경계를 포함할 수 있다. 도시된 1차 반송파 신호 경로(206)는 연속적인 힐버트(Hilbet) 스타일의 공간 채움 곡선을 나타낸다. 1차 반송파 신호 경로(206)에 중첩된 원형 마커(208)는 대응 2차 변조 신호 값에 대한 기준 값으로 작용하는 경로(206)를 따라 프로그램적으로 정의된 이산 1차 반송파 신호 값을 나타낸다. 희소 샘플링 시스템(100)에서, 반송파 신호 패턴은 힐버트 곡선, 피노(Peano) 곡선, 무어(Moore) 곡선, 시에르펜스키(Sierpenski) 곡선, 리샤쥬(Lissajous) 곡선 및 그 변형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 위상 공간 채움 곡선으로부터 구성될 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 경로(206)와 동일한 1차 반송파 신호 경로(306)의 그래픽 표현(300)이고, 랜덤화 2차 변조 신호 경로(308)(실선)의 추가 표현으로 점선으로 표시하였다. 도 3에 도시된 각각의 실선 세그먼트(308)의 정점은 그리드(304)에 의해 정의된 바와 같이 샘플링 어레이의 요소 내의 이산 희소 샘플링 요소의 X-Y 좌표를 나타낸다. 반송파 신호 경로(306)와 연관된 점선 및 변조 신호 경로(308)와 연관된 실선 세그먼트는 시각화 목적을 위한 가상 표현이라는 점에 유의해야 한다. 마커 유형(310)에 의해 식별된 좌표 세트는 그리드(304)의 요소 내에 위치한 희소 샘플링 좌표 세트를 정의한다. 그리드(304)에 의해 정의된 그리드 요소의 총 개수는 어레이의 크기(예: 1024 x 1024, 2048 x 2048, 4096 x 4096, 8192 x 8192)와 신호 진폭 또는 해상도 간격으로 표현되는 대응 단계 크기를 결정한다.
도 4는 이산 희소 샘플링 좌표의 일 실시예의 그래픽 표현(400)이고 스캔 경계(402) 및 스캔 그리드 어레이(404)를 갖는 원형 마커(410)로 표현된다. 포인트(410)의 융합은 도 2의 1차 반송파 경로(206) 및 도 3의 랜덤 2차 변조 신호 경로(308)의 총합을 나타낸다. 도 4의 각각의 원형 마커(410)는 프로그래밍 가능한 체류 시간을 갖는 희소 샘플링 요소를 나타낸다. 다른 랜덤 시드를 선택하거나 다른 랜덤화 알고리즘을 선택함으로써, 동일한 1차 반송파 신호 경로(예, 도 2의 힐버트 스타일 공간 채움 경로)는 동일하거나 다른 희소성 정도를 갖는 희소 샘플링 좌표의 다른 세트를 생성할 수 있다. 희소성의 정도는 본 발명의 접근법을 통해 소수 퍼센트 희소성 증가로 0%에서 99%보다 크게 조절될 수 있다. 2차 변조 패턴에 대한 1차 반송파 신호 경로의 작용을 통해 스캐닝 프로브로 전달되는 작업의 분포는, 2차 변조 신호가 허용하는 최대 신호 진폭과 함께 1차 반송파 패턴의 규모를 조정하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 1차 반송파 신호는 +10V의 신호 진폭을 갖는 반면, 2차 변조 신호의 최대 진폭은 ±3mV이다. 이 실시예에서, 2차 변조 신호는 참조되는 1차 반송파 신호의 동시 위치에 대해 최대 ±3mV까지 벗어날 수 있다. 허용되는 최대 2차 변조 신호가 +0.5V인 경우, 2차 변조 신호는 동일한 희소 샘플링 패턴을 구성하기 위하여 작업에서 더 큰 부분에 기여할 수 있다. 신호 진폭 전압은 스캐닝 프로브 기기(104)의 물리적 편향, 스테이지의 움직임 또는 둘 다에 대응한다. 1차 반송파 신호를 기준으로 하는 최대 2차 변조 신호 진폭을 변경하고, 1차 반송파와 2차 변조 신호 모두의 최대 변화율을 조절하면, 희소 샘플링 스캐닝 프로브 시스템(100)의 샘플링 레이트가 변경되어 회전, 왜곡 및 이력현상을 포함하는 스캐닝 아티팩트를 완화할 수 있다.
적절한 1차 반송파 신호 경로 설계는 다양한 변형이 가능하다. 도 5는 평탄화되지 않은 힐버트 스타일 공간 채움 곡선 경로(504)에 겹쳐진 평탄화된 힐버트 스타일 공간 채움 곡선 경로(502)의 그래픽 표현(500)이다. 평탄화된 힐버트 스타일 공간 채움 곡선 경로(502)에 대한 평탄화 작동은 희소 샘플링 시스템(108)의 실시예에서 사용될 수 있는 이전에 설명된 위상 곡선의 한 변형을 나타낸다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 희소 샘플링 패턴 생성기(119)는 X-Y 또는 X-Y-Z 패턴의 결과적인 변화율을 조절하기 위해, 스캐닝 프로브 기기 스캔 입력(106)을 통해 전달되는 1차 반송파 신호의 전부 또는 일부를 구성하는 위상 곡선 및 공간 채움 곡선의 후속적으로 평탄화되거나 또는 수정된 버전인, 1차 반송파 패턴을 구성하도록 프로그래밍 될 수 있다. 1차 반송파 패턴의 변화율을 조절하는 것은 회전, 왜곡 및 이력현상(이에 국한되지 않음)과 같은 스캐닝 아티팩트를 경감하는 한 가지 수단이다.
희소 샘플링 시스템(108)의 실시예는 희소 샘플 패턴 생성기(119)를 활용하여 스캔 경계 내의 희소성 및/또는 스캔 그리드 간격을 변화시키는 관심 영역(ROI)을 포함하는 신호 패턴을 구현한다. 도 6은 1차 반송파 신호 경로(604)를 둘러싸는 스캔 경계(602)와 1차 반송파 경로(604)에 대해 스케일링된 1차 반송파 신호 경로(608)를 포함하는 ROI(606)를 포함하는 그래픽 표현(600)이다. ROI(606)는 서로 다른 샘플 희소성 및/또는 서로 다른 스캔 그리드 간격이 요구되는(예를 들어, ROI(606) 내에서 더 높은 픽셀 밀도) 기하학적 경계와 관련된 영역을 나타낼 수 있다. 하나의 스캔 경계(602) 내에는 복수의 ROIs가 존재할 수 있다. 그래픽 표현(600)은 ROI(606)가 단순화된 시각화로서 1차 반송파 신호 경로(604)의 불균일하게 스케일링된 버전을 사용하여 구성된 1차 반송파 신호 경로(608)를 둘러싸는 것으로 묘사한다. 그러나, 1차 반송파 신호 경로(608)는 임의의 적합한 유형의 반송파 신호 경로로부터 구성될 수 있다.
도 7은 스캔 경계(702), 구불구불한 형태의 1차 반송파 신호 경로(704) 및 플롯 마커 유형 세트(706)에 의해 정의된 랜덤화된 희소 샘플 포인트 세트를 포함하는 X-Y 희소 샘플링 실시예로 구성된 그래픽 표현(700)이다. 그래픽 표현(700)은 희소 샘플링 시스템(108)에 공통적인 기본 특징을 설명하는 데 유용하다. 이 예에서, 1차 반송파 신호 경로(704)는 위치(708)로부터 시작하고, 1차 반송파 신호 경로(704)를 따라 횡단하여 위치(710)에서 완료된다. X-Y 좌표(712)는 1차 반송파 신호 경로(704)를 따른 임의의 좌표를 나타낸다. 원형 경계(716) 내의 영역은 X-Y 2차 변조 신호(미도시)의 최대 진폭을 나타내고 이는 1차 반송파 신호 경로(704)를 따라 원형 경계(716)의 기하학적 중심에 위치한 1차 반송파 X-Y 좌표(712)를 참조한다. 희소 샘플 좌표는 원형 경계(716) 내에 위치한 샘플 그리드(714)의 임의의 요소 내에서 랜덤하게 생성될 수 있다. 현재의 그래픽 표현(700)은 2차원 X-Y 희소 샘플링 실시예로 구성되고, 희소 샘플링 시스템(108)은 원형 영역(714) 내에서 가능한 희소 샘플 위치를 정의하는 데 2개의 자유도를 허용한다. 희소 샘플링 시스템(108)의 3차원 X-Y-Z 실시예가 주어지면, 2차원 원형 영역(714)의 유사한 표현은 3차원 구체(미도시)일 것이다. 희소 샘플링 시스템(108)의 3차원 X-Y-Z 실시예의 경우, 랜덤 희소 샘플링 스캔 좌표 위치를 정의하는 데 3개의 자유도가 있다. 희소 샘플링 시스템(108)이 희소 샘플링 좌표를 정의하기 위해 제공하는 자유도는 다른 제안된 예비 샘플링 시스템과 비교할 때 상당한 차이가 있다.
또한, 그래픽 표현(700)은 희소 샘플링 시스템(108)의 실시예가 마커 유형(706)과 일치하는 좌표 세트에 의해 정의된 랜덤하된 희소 샘플 포인트 세트와 같은 초기 세트 희소 샘플 좌표가 주어지면 작동하는 것을 예시하는 역할을 한다. 희소 샘플링 좌표가 초기에 주어지는 실시예에서, 희소 샘플링 패턴 생성기(119)는 희소 샘플링 좌표의 선험적 세트에 맞도록 1차 반송파 신호 경로(704) 및 2차 변조 패턴을 구성한다.
그래픽 표현(700)에서 플롯 마커 유형(706) 세트와 일치하는 희소 샘플 좌표의 동일한 세트는 다양한 1차 반송파 신호 경로를 사용하여 희소 샘플링 시스템(108)에 의해 생성될 수 있다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 힐버트 스타일의 1차 반송파 신호 경로는 구불구불한 1차 반송파 신호 경로(704)를 사용하여 생성된 그래픽 표현(700)의 플롯 마커 유형(706)의 세트와 일치하는 동일한 세트의 희소 샘플 좌표를 생성하는 데 사용된다. 그래픽 표현(700)에서 플롯 마커 유형(706) 세트와 일치하는 희소 샘플 좌표의 동일한 세트를 생성하는 또 다른 매우 간단한 대안적 1차 반송파 신호 반송파 실시예는 1차 반송파 신호 경로(704)의 시계 방향 또는 반시계 방향 90°회전으로 표현된다.
주어진 희소 샘플링 좌표 세트를 만족하는 특정 1차 반송파 신호 경로를 실시하는 목적은 샘플 충전과 관련된 스캐닝 아티팩트의 경감을 포함하지만 이에 국한되지는 않고, 여기서 물체(102)는 절연성이거나 반도체이다. 1차 반송파 신호 경로와 희소성 정도 모두는 하전 입자 스캐닝 프로브 기기의 샘플 충전에 영향을 미치고 희소 샘플링 시스템(108)을 사용하여 조정될 수 있다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예는 매개변수 방정식에 의해 생성된 X-Y 또는 X-Y-Z 좌표 세트를 포함하는 X-Y 또는 X-Y-Z 좌표의 순차적 세트 목록으로부터 생성된 반송파 신호 경로를 활용한다. 도 8은 1차 반송파 신호 경로(802)를 생성하기 위한 연속적인 X-Y 매개변수 방정식의 그래픽 표현(800)이다. 오버 스캔 경계(804)는 전체 스캔 영역을 포함하고, 물체 스캔 경계(806)(점선)는 1차 반송파 신호 경로(802)의 서브 영역을 나타낸다. 스캐닝 프로브 기기에 사용되는 패턴 생성기는 오버 스캔 경계(804)와 물체 스캔 경계(806) 사이의 영역으로 정의되는 오버 스캔 영역을 통합하는 것이 일반적인 관행이고, 그 목적은 비선형 스캔 거동 및 불균일한 영역 범위를 포함하는 이유로 스캔 패턴이 비-이상적일 수 있는 영역을 제외하는 것이다. 물체 스캔 경계(806) 내의 영역은 오버 스캔 경계(804)와 물체 스캔 경계(806) 사이의 영역에 대해 더 높은 균일성의 영역을 나타낸다. 표현(800)에서의 1차 반송파 신호 경로(802)는 X-Y 좌표(808)에서 시작하고, 연속적인 1차 반송파 신호 경로(802)를 따르고 X-Y 좌표(810)에서 종료된다. 공간 채움 반송파 신호 경로(802)를 생성하기 위한 특정 X-Y 매개변수 방정식 실시예는 매개변수 방정식 1의 평탄화된 형태이다:
방정식 1
여기서, Ax와 Ay는 각각 X 및 Y 차원에 대한 최대 신호 진폭을 정의한다. 수직 괄호는 동봉된 수량의 절대값을 나타낸다. 변수 t는 시간 증가 매개변수이고, a는 1차 반송파 신호의 X 주파수, b는 1차 반송파 신호의 Y 주파수, 플로는floor)sms바 실수 R을 입력으로 사용하고 R보다 작거나 같은 최대 정수를 출력으로 제공하는 수학 함수이다. X-Y 및 X-Y-Z 매개변수 방정식의 대규모 패밀리는 적절한 1차 반송파 신호 경로를 생성하기 위해 희소 샘플링 시스템(108)에 의해 활용될 수 있다. 리사쥬 곡선은 1차 반송파 신호 경로로 탐색할 수 있는 또 다른 특별한 매개변수 곡선의 공통 군을 나타낸다.
연속적인 공간 채움 유형 경로를 사용하는 희소 샘플링 시스템(108)의 실시예에서, 빔 블랭킹은 스캔 경로를 따라 또는 스캔 경로의 일부를 따라 필요하지 않을 수 있다. 빔 블랭킹은 물체와의 프로브 상호 작용을 단절하거나 "말소하기(blank)" 위한 수단을 제공하는 하전 입자 시스템의 일반적인 요소이다. 전형적으로, 하전 입자 기기에서 빔 블랭킹 구성요소는 광학 경로의 교차 위치에 가까운 컬럼의 상단 근처에 정전기 편향 플레이트를 포함할 수 있다. 빔 블랭킹의 작용은 프로브(빔)가 물체와 상호 작용하기 위해 광학 경로를 통해 전송되는 것을 방지하는 위치로 프로브(빔)를 편향시킨다. 고속 빔 블랭킹 요소는 각각의 스캔 좌표에서 체류 시간의 더 높은 해상도 정의에 대응하여 더 빠른 빔 블랭킹을 허용하는, 스캐닝 프로브 기기(104)의 하전 입자 실시예에서 이용 가능한 일반적인 옵션이다. 하나 이상의 이산 또는 연속적 1차 반송파 신호 경로를 사용하는 희소 샘플링 시스템(108)의 다른 실시예에서, 빔 블랭킹은 스캔 아티팩트 및 물체(102)와의 의사(spurious) 프로브 상호 작용을 경감하기 위해 원하는 대로 활용될 수 있다.
매우 다양한 적절한 공간 채움 반송파 신호가 희소 샘플링 시스템(108)에 의해 활용될 수 있다. 반송파 신호 패턴은 연속적이고 비중첩 패턴; 연속적이고 교차하지 않는 패턴; 연속적이고 교차하는 패턴; 또는 연속적이고 겹치는 패턴 중 임의의 조합을 생성하도록 프로그래밍될 수 있다. 희소 샘플링 시스템(108)은 임의의 불연속성을 갖는 이산 세그먼트로 프로그래밍된 반송파 신호 패턴을 활용할 수 있다. 예를 들어, 이 접근 방식은 감지되는 물체의 복수의 별도의 기하학적 영역 또는 공간적 특징을 추적 및/또는 채우는 데 적용될 수 있다. 특정의 예는 생물학적 매트릭스에 뉴런을 삽입하는 경로를 추적하는 희소 샘플링 좌표 세트를 생성하도록 설계된 반송파 신호 경로 및 참조 변조 신호 경로이다. 마찬가지로, 감지되는 물체의 직사각형, 삼각형, 원형 또는 다른 기하학적 패턴은 희소 샘플링된 도메인을 나타낼 수 있다.
희소 샘플링 시스템(108)은 융합 희소 샘플링 패턴 및/또는 패턴 생성기의 성능 및/또는 스캐닝 분석 시스템과의 상호 작용을 조정하기 위해 프로그램적으로 수정된 분석 공간 채움 곡선으로 구성된 반송파 신호 패턴을 활용할 수 있다. 예를 들어, 전송된 반송파 신호 패턴과 참조된 2차 변조 신호 패턴은 아티팩트 스캔을 회피하기 위해, 소프트웨어에 의해 수학적으로 평탄화되거나 또는 스캐닝 프로브 시스템의 성능 제한을 초과하지 않도록 신호의 변화율을 제한하는 하드웨어에 의해 평탄화될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예 중 적어도 일부가 포함될 수 있는 이중 컬럼 스캐닝 프로브 기기의 개략도(900)이다. 주사 전자빔 컬럼(902) 및 집속 이온빔 컬럼(904)은 전자빔(946)과 이온빔(948)의 주사 영역 사이에 일치 영역이 존재하도록 배향된다. 물체(944)의 표면적은 이온 빔(948)에 직교하는 것으로 묘사된다. 일 실시예에서, 물체(944)는 X-Y-Z뿐만 아니라 전자빔(946) 또는 이온빔(948)에 직교하는 물체(944) 표면적을 배향하기에 충분한 범위의 회전 및 경사 스테이지 모션을 허용하는 이동 가능한 스테이지(미도시)에 부착된다. 도시된 주사 전자빔 컬럼(902)은 전자 소스(906), 추출 전극(908), 애노드(910), 전자기 콜리메이팅 렌즈 시스템(912), 스프레이 개구(914), 렌즈 내 물체 응답 신호 검출기(916), 전자기 렌즈 코일 본체(918), 외부 자극편(920), 내부 자극편(922), 정전 대물 렌즈 전극(924 및 928) 및 스캐닝 프로브 코일(926)을 포함한다. 집속 이온빔 컬럼(904)은 이온 소스(930), 추출 전극(932), 콘덴서 렌즈(934), 가변 개구(936), 정전 편향 전극(938, 940) 및 대물 렌즈(942)를 포함한다.
도 1의 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예는 주사 전자 컬럼(902)의 주사 코일(926)과 집속 이온 컬럼(904)의 주사 편향 전극(938, 940)을 동시에 구동하기 위해 적어도 두 쌍의 X-Y 복합 신호 변환기(110)로 구성된다. 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예는 2차 이온 검출기로 구성된 물체 응답 검출기(126) 및 희소 샘플링 시스템(108)과 동시에 작동하는 후방 산란 전자 검출기로 구성된 물체 응답 검출기(126)를 포함한다. 이중 컬럼 스캐닝 프로브 기기(900)의 추가적인 물체 반응 검출기(126)는 렌즈 내 2차 전자 검출기, 챔버 내 2차 전자 검출기, 챔버 내 후방 산란 검출기, 2차 이온 전환 검출기, 형광 검출기, X-선 검출기, 비행 시간형 2차 이온 질량 분석기, 정전기-전자기 질량 분석기 및 4중극자 질량 분석기를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 탐침되는 물체의 복수의 X-Y 이산 층 또는 얇은 부분은 희소하게 샘플링된다. 각각의 층의 희소 샘플링 위치는 프로그래밍 방식으로 랜덤화되어 X-Y-Z 3차원에서 랜덤하게 추출된 희소 샘플링 볼륨을 생성한다. 예를 들어, 희소 샘플링 시스템(108)은 주사 편향 전극(938 및 940)을 구동하여 집속 이온 컬럼(904)에 의해 이온 밀링 프로세스를 생성하여, 새로운 물체(944) 표면층(예를 들어, 프로브와 물체의 상호작용 볼륨에 의해 정의되는 슬라이스 또는 섹션으로 지칭될 수도 있음)을 노출시킨다. 희소 샘플링 시스템(108)은 하나 이상의 물체 반응 검출기(126)를 사용하여 새로운 물체(944) 표면 영역의 희소 샘플링 융합 표현을 취득하기 위해 이온 밀링 공정과 동시에 또는 그 후에 전자 빔 컬럼(902)을 구동하고, 각각의 희소 샘플링 X-Y 스캔은 독특한 랜덤 희소 샘플링 패턴을 갖는다. 이온빔 컬럼(904)을 갖는 새로운 표면을 생성하고 전자빔 컬럼(902)을 갖는 희소 샘플링을 취득하기 위해, 희소 샘플링 시스템(108)을 사용하는 프로세스가 반복되어 이미지 재구성 시스템(120)에 의해 생성된 X-Y 융합 표현의 스택을 생성한다. 이 실시예에서, 희소 샘플링은 2차원에서 3차원으로 확장되고, 성공적인 이미지 재구성 시스템(120)에 허용되는 희소성의 최대 백분율은 대응하는 2차원 개별 계층에 허용되는 최대 희소성보다 훨씬 더 높다. 예를 들어, 90% 희소성이 각각의 개별 X-Y 스캔 층에 대해 이미지 재구성 시스템(120)을 사용하여 허용 가능한 융합 표현을 생성하는 최대 희소성인 경우, 97% 이상의 희소성은 랜덤 3차원 X-Y-Z 스택으로 처리될 때, 동일한 X-Y 스캔 층으로부터 이미지 재구성 시스템(120)을 사용하여 허용 가능한 융합 표현을 생성할 수 있다. 각각의 깊이 계층 신호 패턴은 X-Y-Z 층 스택으로 이미지 재구성 시스템(120)에 의해 처리되는 희소 샘플링을 최적화하기 위해 프로그래밍 방식으로 고유한 랜덤 X-Y 희소 샘플링 패턴을 포함하고, 각각의 층에서 개별적으로 얻을 수 있는 것보다 더 높은 희소성을 갖는 융합 재구성을 생성한다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 희소 샘플링 작동은 각각의 연속 스캔에 대해 희소 샘플링 패턴 생성기(119)로부터 생성된 동일한 희소 샘플링 패턴을 사용하여 또는 각각의 연속 스캔 패턴에 대해 희소 샘플링 패턴 생성기(119)로부터 생성된 고유한 랜덤 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 동일한 영역에 걸쳐 연속적으로 반복될 수 있다. 이 실시예는 예를 들어, 희소 샘플링되는 물체(102)의 연속적인 또는 반-연속적인 감지 동안 연속적인 X-Y 스캔을 획득하는 데 활용된다.
희소 샘플링 시스템(108)의 하나의 특정한 실시예에서, 희소 샘플링 패턴 생성기(119)로부터 이미지 재구성 시스템(120)까지의 전체 희소 샘플링 프로세스는 결합된 시스템이 허용하는 만큼 신속하게 연속적이고 반복적으로 작동한다. 대안적으로, 전체 희소 샘플링 시스템(108)은 이산 시간 지연으로 작동한다. 희소 샘플링 시스템(108)의 가능한 최고 작동 속도 또는 희소 샘플링 시스템(108)의 이산 지연 작동은 희소 샘플링되는 동안 물체(102)를 연속적으로 또는 반연속적으로 관찰하는 데 사용될 수 있다. 희소 샘플링되는 물체(102)의 관찰은 감지되는 물체의 전부 또는 일부의 기계적 움직임(예, 시계 태엽 또는 기어 작동)으로 인한 변화, 별도의 프로브의 작용을 통해 유도되는 수정(예, 마이크로 조작기, 레이저 제거, 집속 이온빔 또는 광역빔 이온 밀링), 에너지원에 의해 유발된 변화(예, 가열, 냉각), 감지되는 물체의 전체 또는 일부와의 화학적 상호작용으로 인한 변화 또는 이들의 조합을 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 그러한 변화 동안 물체(102)의 희소 샘플링 관찰의 이점은 감지되는 물체(102)와의 감지 프로브 상호작용 감소(예를 들어, 전자 도즈 감소, 샘플 충전 감소) 및 근접 실시간 관찰 동안 증가된 물체 반응 검출기(126) 신호 취득률을 포함한다.
물체(102)의 희소 샘플링 관찰 동안 물체 응답 신호 변환기(들)(122)를 통해 전달되는 연속 물체 응답 신호 검출기(126) 패턴은 희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서 관찰 기간 동안의 변화 기록을 제공하기 위해 이미지 재구성 시스템(120)을 통해 융합 표현을 재구성하는데 활용된다. 예를 들어, 물체(102)가 이온 밀링되거나 기계적으로 변형되는 동안, 관찰로부터 발생하는 이미지 재구성은 재구성된 X-Y 융합 표현의 스택으로부터 3차원 볼륨 표현을 형성한다. 대안적으로, 이미지 재구성 시스템(120)은 전체 3차원 희소 데이터 어레이 또는 전체 희소 데이터 어레이의 서브 세트로 구성된 하나 이상의 3차원 어레이 희소 데이터 블록으로부터 단일 X-Y-Z 볼륨 융합 표현을 생성할 수 있다. 예시적인 실시예는 희소 샘플 데이터의 3차원 어레이에 기초한 볼륨의 단층 재구성이고, 여기서 물체 응답 검출기(126)는 직렬 집속 이온빔 밀링으로부터 또는 동시 집속 이온빔 밀링 동안에 획득된 희소 샘플 물체 응답 신호 변환기(122) 데이터를 취득하는 데 사용되는 후방 산란 전자 검출기이다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 희소 샘플링 백분율은 관찰 동안 물체(102)의 기하학적 구조 또는 물질 특성의 변화를 반영하도록 적응된다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예는 희소하게 감지되는 물체(102)로부터 유도된 물체 응답 검출기(126) 신호로부터의 데이터에 기초하여 분석 목적에 적합하도록 반송파 신호 경로, 참조된 변조 신호 좌표 세트 및 희소성 정도를 활용한다. 분석 목적에는 응답 신호 강도(예, 체류 시간 조정) 및/또는 응답 신호 공간 해상도(예, 희소성 조정)가 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 프로그램 가능 논리 제어기를 통해 동기화된 ADC 신호 데이터의 인코딩 및 인덱싱은, 전체 샘플 신호 데이터에 대해 압축되어 데이터를 물체 어레이가 아닌 정렬된 목록에 저장함으로써 상당한 디지털 저장 메모리를 절약할 수 있다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 희소하게 감지되는 물체(102)로부터 유도된 물체 응답 검출기(126) 신호에 의해 전달되는 물체 응답 신호 변환기(122) 신호는 이미지 재구성 시스템(120)으로부터의 융합 표현으로부터 고속 푸리에(Fourier) 변환(FFT)을 계산하는 데 사용된다. 희소 샘플링 시스템(108)의 추가 실시예에서, 융합 표현으로부터 계산된 FFT는 자동화된 초점 및/또는 자동화된 난시 교정 방법에 활용된다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예는, 정적 2차 이온 질량 분광학 한계 이하의 이온 선량에 대응하는 희소성을 갖는 집속 이온빔 컬럼(904)의 주사 편향 전극(938 및 940)을 구동하는 X-Y 스캔 패턴을 생성한다.
희소 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에서, 희소 샘플링 패턴 생성기(119)는 스캐닝 프로브 기기와 희소 샘플링 시스템(108) 모두에 고유한 스캔 왜곡 오류를 정정하기 위해 스캔 왜곡 정정을 통합한다. 스캐닝 프로브 기기와 희소 샘플링 시스템(108) 모두에서 발생하는 스캔 왜곡 오류는 적절한 기하학적 기준 표준을 사용하여 측정된다. 측정된 스캔 왜곡 오류 정정은 최소 스캔 왜곡을 갖는 신호 패턴을 생성하기 위해 희소 샘플링 패턴 생성기(119)에 다시 매핑된다. 특정 스캐닝 프로브 기기(104) 및 희소 샘플링 시스템(119)에 의해 나타나는 스캔 왜곡 오류는 이러한 방식으로 보상되어 보정된 스캔이 샘플링 스캔 패턴 생성기(119)에 의해 출력될 수 있다. 앞에 설명된 선험적 왜곡 보정은 물체(102)의 재구성된 융합 표현의 사후 처리 보정을 방지한다.
희소 샘플링 시스템(108)의 실시예는 희소 샘플링 재구성과 PSFD를 결합하기 위한 이미지 재구성 시스템(120)의 일부로서 점확산 함수 디콘볼류션(PSFD) 연산을 포함한다. 이 실시예에서, 융합 표현의 공간 해상도는 PSFD 연산을 포함함으로써 개선되고, PSF는 스캐닝 프로브 기기(102)에 대응하는 측정된 또는 이론적인 함수이다.
본 발명에 설명된 실시예의 예시는 다양한 실시예의 구조에 대한 일반적인 이해를 제공하기 위한 것이다. 예시는 여기에 설명된 구조 또는 방법을 활용하는 장치 및 시스템의 모든 요소 및 특징에 대한 완전한 설명 역할을 하도록 의도되지 않는다. 본 발명을 검토할 때 당업자에게는 많은 다른 실시예가 명백할 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구조적 및 논리적 대체 및 변경이 이루어질 수 있도록 다른 실시예가 본 발명에서 활용되고 도출될 수 있다. 또한, 도면은 단지 예시일 뿐이고 일정 비율로 그려지지 않을 수도 있다. 도면 내의 특정 비율은 과대될 수 있고 다른 비율은 축소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 내용 및 도면은 제한적이라기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예는 단지 편의를 위해 그리고 본 발명의 범위를 임의의 특정 발명 또는 발명적 개념으로 제한하는 의도 없이 "발명"이라는 용어로 개별적으로 및/또는 집합적으로 언급될 수 있다. 또한, 특정 실시예가 본 발명에 도시되고 설명되었지만, 동일하거나 유사한 목적을 달성하도록 설계된 임의의 후속 배열이 도시된 특정 실시예를 대체할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 내용은 다양한 실시예의 임의의 그리고 모든 후속 적응 또는 변형을 포괄하도록 의도된다. 상기 실시예와 본 발명에 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예의 조합은 설명을 검토할 때 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명의 요약은 미국 37 C.F.R. § 1.72(b)를 준수하도록 제공되고, 청구 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해를 바탕으로 제출된다. 또한, 전술한 상세한 설명에서, 개시 내용을 간소화할 목적으로 다양한 특징들이 함께 그룹화되거나 단일 실시예에서 설명될 수 있다. 본 발명의 내용은 청구된 실시예가 각 청구범위에 명시적으로 인용된 것보다 더 많은 특징을 사용한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 다음의 청구범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 주제는 개시된 실시예 중 임의의 것의 모든 특징보다 적은 것에 관한 것일 수 있다.
앞에 개시된 본 발명의 주제는 제한적이지 않고 예시적인 것으로 간주되고, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에 속하는 그러한 수정, 개선 및 기타 실시예를 모두 포괄하기 위한 것이다. 따라서, 법이 허용하는 최대 범위 내에서, 본 발명의 범위는 다음 청구항 및 그에 준하는 것의 가장 광범위한 허용되는 해석에 의해 결정되어야 하고, 전술한 상세한 설명에 의해 제한되지 않는다.
Claims (20)
- 스캔 경계 내의 적어도 2차원 공간 채움 곡선 경로를 정의하는 적어도 2개의 1차 반송파 신호; 및 스캔 경계 내의 적어도 2차원 공간 채움 곡선 경로의 적어도 2차원에서 적어도 2개의 반송파 1차 신호를 랜덤화 방식으로 변조하는 적어도 2개의 2차 신호를 생성하도록 구성되는 복합 희소 샘플링 패턴 생성기; 및
비-일시적 컴퓨터-가독 매체를 포함하고, 복합 희소 샘플링 패턴 생성기에 결합되고, 적어도 2개의 1차 반송파 신호 및 적어도 2개의 1차 반송파 신호를 변조하는 적어도 2개의 2차 신호를 수신하도록 구성되고, 적어도 2개의 1차 반송파 신호 및 적어도 2개의 1차 반송파 신호를 변조하는 적어도 2개의 2차 신호가 스캐닝 프로브의 적어도 하나의 스캔 입력에 제공되게 하는 적어도 하나의 하드웨어 출력을 더 포함하는 제어기를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서, 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기를 더 포함하고, 그리고 제어기는 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기에 통신 가능하게 결합되고, 적어도 2개의 1차 반송파 신호 및 적어도 2개의 2차 신호를 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기에 전달하도록 구성되는 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 1차 반송파 신호 및 적어도 2개의 2차 신호는 디지털 신호인 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성되는 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기는, 적어도 하나의 스캔 입력을 포함하는 스캐닝 프로브에 의해 물체가 스캔되는 희소성의 레벨을 지시하는 아날로그 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 스캔 입력에 통신 가능하게 결합되는 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스캔 입력을 포함하는 스캐닝 프로브를 더 포함하고, 스캐닝 프로브는 스캔 증폭 회로, 전자기 편향 코일, 정전기 편향 코일, 압전 편향 시스템, 광학 릴레이, 전기 기계 릴레이 또는 전기 기계 작동기 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 스캐닝 프로브에 의해 물체를 향하는 스캔 신호에 대한 물체의 응답을 검출하는 적어도 하나의 물체 응답 검출기로부터 아날로그 스캔 응답 신호를 수신하도록 구성되고, 컨트롤러에 결합되고 아날로그 스캔 응답 신호를 디지털 스캔 응답 신호로 변환하도록 구성되는, 적어도 하나의 물체 신호 응답 변환기를 더 포함하는 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 제어기에 통신 가능하게 결합되고, 제어기로부터 디지털 스캔 응답 신호를 수신하고, 이에 응답하여 스캐닝 프로브 기구에 의해 스캔된 물체의 융합 이미지를 재구성하도록 구성되는 희소 샘플링 재구성 시스템을 더 포함하는 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 희소 샘플링 재구성 시스템은 베타 프로세스 인자 분석(BPFA) 재구성, 일반화된 인페인팅 재구성, 다운 샘플링 재구성, 퓨리에-기반 재구성 또는 가장 가까운 이웃 재구성 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기는 X-Y 패턴 시스템을 형성하도록 구성된 한 쌍의 복합 신호 변환기를 포함하거나, 또는 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기는 X-Y-Z 패턴 시스템을 형성하도록 구성된 3원 복합 신호 변환기를 포함하는 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기는, 적어도 2개의 1차 반송파 신호 변환기 및 적어도 2개의 2차 신호 변환기를 포함하고, 적어도 2개의 2차 신호 변환기의 출력은 적어도 2개의 1차 반송파 신호 변환기의 출력에 참조되는 시스템.
- 제11항에 있어서, 상기 적어도 2개의 1차 반송파 신호 변환기의 각각은 적어도 2개의 1차 반송파 신호의 하나를 아날로그 신호로 변환하도록 구성된 제1 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 포함하고, 그리고 적어도 2개의 2차 신호 변환기의 각각은 적어도 2개의 2차 신호의 하나를 아날로그 신호로 변환하도록 구성된 제2 DAC를 포함하는 시스템.
- 제12항에 있어서, 제2 DAC는 제1 DAC의 비트 깊이에 참조되는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 복합 희소 샘플링 패턴 생성기는, 적어도 2개의 1차 반송파 신호가 비-중첩 패턴, 비-교차 패턴, 교차 패턴 또는 중첩 패턴의 적어도 하나를 제공하도록, 적어도 2개의 1차 반송파 신호를 생성하도록 구성되는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 복합 희소 샘플링 패턴 생성기는 적어도 2개의 1차 반송파 신호를 생성하도록 구성되고, 적어도 2개의 1차 반송파 신호는 2차원 공간-채움 위상 곡선 또는 3차원 공간-채움 위상 곡선 중 적어도 하나를 제공하는 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 복합 희소 샘플링 패턴 생성기는 0% 내지 99%보다 큰 범위를 통해 소수 퍼센트 단위로 프로그램적으로 증가 제어 가능한 서브-샘플링 희소성을 제공하도록 구성되는 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 서브 샘플링 희소성은 스캔 작업 내에서 가변적인 시스템.
- 제11항에 있어서, 상기 적어도 2개의 2차 신호 변환기의 참조된 출력은 서브 샘플링 패턴 및 프로그램적으로 랜덤화된 서브 샘플링 패턴을 포함하는 시스템.
- 프로세서 및 비-일시적 컴퓨터-가독 매체를 갖는 희소 샘플링 시스템에 의해, 스캔 경계 내의 적어도 2차원 공간 채움 곡선 경로를 정의하는 적어도 2개의 1차 반송파 신호를 생성하는 단계; 및
프로세서 및 비-일시적 컴퓨터-가독 매체를 갖는 희소 샘플링 시스템에 의해, 스캔 경계 내의 적어도 2차원 공간 채움 곡선 경로의 적어도 2차원에서 적어도 2개의 1차 반송파 신호를 랜덤 방식으로 변조하는 적어도 2개의 2차 신호를 생성하는 단계를 포함하는 방법. - 스캔 경계 내의 적어도 2차원 공간 채움 곡선 경로를 정의하는 적어도 2개의 1차 반송파 신호 및 스캔 경계 내의 적어도 2차원 공간 채움 곡선 경로의 적어도 2차원에서 적어도 2개의 1차 반송파 신호를 랜덤 방식으로 변조하는 적어도 2개의 2차 신호를 생성하도록 구성되고; 적어도 2개의 1차 반송파 신호 및 적어도 2개의 2차 신호는 디지털 신호인, 복합 희소 샘플링 패턴 생성기;
복합 희소 샘플링 패턴 생성기에 통신 가능하게 연결된 제어기;
제어기로부터 디지털 신호를 수신하고, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 그리고 아날로그 신호를 적어도 하나의 스캔 입력에 제공하도록 구성되고; 아날로그 신호는 적어도 하나의 스캔 입력을 포함하는 스캐닝 프로브에 의해 물체가 스캔되는 희소성 수준을 나타내는, 적어도 2개의 복합 희소 샘플링 신호 변환기;
스캐닝 프로브 기기에 의해 물체를 향하는 신호를 스캔하기 위하여 물체의 응답을 검출하는 적어도 물체 응답 검출기로부터 아날로그 스캔 응답 신호를 수신하고, 제어기에 연결되고 아날로그 스캔 응답 신호를 디지털 스캔 응답 신호로 변환하도록 구성되는, 적어도 하나의 물체 신호 응답 변환기; 및
제어기에 통신 가능하게 연결되고, 제어기로부터 디지털 스캔 응답 신호를 수신하고, 이에 응답하여 스캐닝 프로브 기기에 의해 스캔된 물체의 융합 이미지를 재구성하는 희소 샘플링 재구성 시스템을 포함하는, 스캐닝 프로브 기기.
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