(57)【要約】  本発明は、結像機器用の空間座標系を定義する微小位置標定装置（１００）に関する。本発明によれば、微小位置標定装置（１００）は、互いに隣接する、少なくとも１つの第１ゾーン（１）および第２ゾーン（２）を含み、各ゾーン（１，２）は、巨視的なサイズの面積にわたり空間的に延在し、各ゾーン（１，２）は、基本セル（１１）または前記ゾーン（１，２）の各面積にわたり延在する複数の基本セル（２１，２２，２３，２４）のタイリングを含み、第１ゾーンまたは第２ゾーン（１，２）の各基本セル（１１，２１，２２，２３，２４）は、方位パターン（１１１１，２１１１）、位置調整パターン（１１１２，２１１２，２２１２，２３１２，２４１２）、および周期的空間パターン（１１２，１１３，２１２，２１３，２２２，２２３，２３２，２３３，２４２，２４３）を含み、結像機器により結像され、微小位置標定装置の空間座標系における結像機器の位置および／または方位を決定すべく構成されている。
2019520589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像機器（６０，６１）用の微小位置標定装置（１００）であって、空間座標系（
Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）を画定すると共に、試料または試料台への固定に適している微
小位置標定装置（１００）において、
前記微小位置標定装置（１００）が、互いに隣接する、少なくとも１つの第１ゾー
ン（１）および１つの第２ゾーン（２）を含み、前記第１または第２ゾーン（１，２
）が、巨視的な寸法の第１または第２の面積にわたり空間的に延在し、前記第１また
は第２ゾーン（１，２）が、前記微小位置標定装置の前記空間座標系（Ｏ，１１Ｘ，
１１Ｙ）内で所定の位置および所定の方位を有し、前記第１または第２ゾーン（１，
２）が、基本セル（１１）または、前記第１または第２ゾーン（１，２）の第１また
は第２の面積にわたり延在する複数の基本セル（２１，２２，２３，２４）のタイリ
ングを含み、前記第１ゾーン（１）の各基本セル（１１）が第１の基本面積にわたり
延在し、前記第２ゾーン（２）の各基本セル（２１，２２，２３，２４）が、前記第
１の基本面積とは異なる第２の基本面積にわたり延在し、前記第１または第２の基本
面積が、サブマイクロメートルから巨視的までのサイズ範囲に延在し、前記第１ゾー
ン（１）の各基本セル（１１）が、前記第１の基本面積の第１の空間周期関数に関連
付けられた第１の周期的空間パターン（１１０）を含み、および／または、前記第２
ゾーン（２）の各基本セル（２１，２２，２３，２４）が、前記第１の空間周期とは
異なる第２の空間周期に関連付けられた第２の周期的空間パターン（２１０）を含み
、前記第２の基本面積の関数、前記第１ゾーン（１）および／または第２ゾーン（２
）の各基本セル（１１，２１，２２，２３，２４）が更に、前記微小位置標定装置の
前記空間座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）における方位パターン（１１１１，２１１１
）および位置調整パターン（１１１２，２１１２，２２１２，２３１２，２４１２）
を含み、前記第１または第２の基本セルの少なくとも一方が、前記結像機器（６０，
６１）がその画像を形成するのに適し、当該画像から微小位置標定装置（１００）の
空間座標系における前記画像の位置または方位を導くことを特徴とする微小位置標定
装置（１００）。
【請求項２】
前記第１の空間周期が、前記第２の空間周期の２倍以上である、請求項１に記載の
微小位置標定装置（１００）。
【請求項３】
前記第１の周期的空間パターン（１１０）が前記第１ゾーン（１）の各基本セル（
１１）の面積の少なくとも５０パーセントを覆い、および／または、前記第２の周期
的空間パターン（２１０）が前記第２ゾーン（２）の各基本セル（２１，２２，２３
，２４）の面積の少なくとも５０パーセントを覆う、請求項１または２のいずれか１
項に記載の微小位置標定装置（１００）。
【請求項４】
前記第１の周期的空間パターン（１１０）が同一の第１の空間周期で２つの横方向
に沿って周期的であり、および／または前記第２の周期的空間パターン（２１０）が
同一の第２の空間周期で前記２つの横方向に沿って周期的である、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の微小位置標定装置（１００）。
【請求項５】
前記方位パターン、前記位置調整パターン、および前記周期的空間パターンが、薄
い金属層の堆積および／または食刻により形成される、請求項１〜４のいずれか１項
に記載の微小位置標定装置（１００）。
【請求項６】
各基本セルが、多角形状であって、各辺の長さが、前記基本セルの周期的空間パタ
ーンの空間周期の１単位〜数十の間の整数倍に等しい、請求項１〜５のいずれか１項
に記載の微小位置標定装置（１００）。
【請求項７】
前記第１ゾーン（１）から分離された少なくとも１つのゾーン（１０）を更に含み
、前記分離されたゾーン（１０）の各基本セル（１１）が前記同一の第１の空間周期
に関連付けられた前記同一の第１の周期的空間パターン（１１０）を含む、請求項１
〜６のいずれか１項に記載の微小位置標定装置（１００）。
【請求項８】
巨視的スケールで非対称な形状の微小位置標定装置（１００）を形成すべく配置さ
れた複数のゾーン（１，２，３，４，５，６，７，８）を含む、請求項１〜７のいず
れか１項に記載の微小位置標定装置（１００）。
【請求項９】
複数のゾーン（１，２，３，４）を含み、前記複数のゾーン（１，２，３，４）の
各ゾーン（１，２，３，４）が巨視的サイズの面積にわたり空間的に延在し、前記複
数のゾーン（１，２，３，４）の各ゾーン（１，２，３，４）が１つの基本セル（１
１）または前記ゾーン（１，２，３，４）の各面積にわたり延在する複数の基本セル
（２１，２２，２３，２４）のタイリングを含み、前記複数のゾーン（１，２，３，
４）の各ゾーン（１，２，３，４）が、各々の前記ゾーン（１，２，３，４）の基本
セル（１１，２１）に共通の接合点（９９）の周囲に配置されていて、前記接合点（
９９）の周囲の各々の前記ゾーン（１，２，３，４）の各基本セルが、一方では基本
面積と、他方では前記ゾーン（１，２，３，４）の基本面積の周期的空間パターン（
１１０，２１０）関数と１対１に関連付けられている、請求項１〜８のいずれか１項
に記載の微小位置標定装置（１００）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の少なくとも１つの微小位置標定装置を含む、
顕微鏡検査装置用の試料台。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の結像機器（６０，６１）、試料台（８８，９
００）、制御装置（７０）、および少なくとも１つの微小位置標定装置（１００，７
００）を含む測定装置であって、前記微小位置標定装置（１００，７００）が、試料
または前記試料台（８８，９００）に固定され、前記結像機器（６０，６１）が画像
を取得すべく構成され、前記制御装置（７０）が前記微小位置標定装置（１００，７
００）の座標系内で前記画像の座標を提供すべく構成される測定装置。
【請求項１２】
前記移動システムの座標系内における前記試料台の移動を測定する装置と一体化さ
れた前記試料台を移動させるシステムを更に含み、前記制御装置（７０）が、前記微
小位置標定装置（１１０）の座標系内での前記試料台の移動を制御すべく構成される
、請求項１１に記載の測定装置。
【請求項１３】
前記測定装置が、試料に対して入射ビームを走査する装置を含み、前記制御装置（
７０）が、前記入射ビームを走査することにより移動を制御すべく構成され、前記制
御装置（７０）が、前記微小位置標定装置（１１０）の座標系内でのビームの走査に
応じて、画像を一点ずつ再構築するのに適した信号を処理するシステムを含む、請求
項１１に記載の測定装置。
【請求項１４】
前記測定装置が、先端を有する走査プローブ顕微鏡検査装置、および前記先端を分
析対象の試料に相対的に移動させるシステムを含み、前記制御装置（７０）が、前記
微小位置標定装置（１１０）の座標系内での前記走査プローブの走査移動に応じて画
像を一点ずつ再構築するのに適した信号を処理するシステムを含む、請求項１１に記
載の測定装置。
【請求項１５】
−請求項１〜９のいずれか１項に記載の微小位置標定装置（１００）を試料台また
は分析対象の試料に固定して前記試料に関連付けられた空間座標系を定義するステッ
プと、
−前記微小位置標定装置（１００）の少なくとも１つの基本セル（１１，２１，２
２，２３，２４）の画像を形成すべく結像機器を配置するステップと、
−少なくとも１つの基本セル（１１，２１，２２，２３，２４）の前記画像を処理
して、当該画像から前記微小位置標定装置（１００）の空間座標系内における前記画
像の方位および位置を導くステップと
を含む、試料の微小位置標定（１００）方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の特性評価システム用の空間マーキング装置および方法に関する。
【０００２】
本発明はより具体的には、顕微鏡または計測機器における位置および方位をマーキ
ングして、試料上でサブマイクロメートルまたはナノメートルレベルの位置調整精度
および再現性が得られるようにする装置に関する。
【０００３】
最後に、本発明は、計測または分析機器における位置および方位をマーキングする
方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
ナノテクノロジー時代の到来により、異なる要素のナノメートルスケールでの製造
、動作、および経年変化を制御すべく極めて精密な測定を行う能力が必須となってい
る。従って繰り返し問題となるのは、異なる時点および／または異なる測定機器を用
いて取得された測定値の再位置標定および共位置標定である。例えば、異なる種類の
測定として、光学顕微鏡検査、ラマン顕微鏡検査、マイクロメートルまたはサブマイ
クロメートルレベルの空間分解能で試料の画像を形成する電子顕微鏡検査測定がある
。
【０００５】
本明細書において、位置および／または方位の精度は、絶対精度および再現性の両
方の概念を意味する。
【０００６】
ここで測定値の再位置標定は、試料の同一箇所の測定値を異なる時点で取得する可
能性を意味し、当該試料は複数の測定の間に特定の物理的、化学的、または他の処理
を受けた可能性がある。現在求められる再位置標定の精度は、試料の構造および各種
測定の空間分解能に依存するが、一般にマイクロメートル、サブマイクロメートル、
またはナノメートルのスケールである。
【０００７】
ここで測定値の共位置標定は、試料の同一箇所で異なる測定値を取得する可能性を
意味し、各測定値は他の測定値に対する補完的な情報を与える。例えば、異なる測定
値は、物理的または化学対照および／または異なる空間分解能に基づいていてよい。
【０００８】
位置標定された測定値を取得するには試料に対して入射ビームおよび／または検出
システムの位置調整の精度が重要であるため、測定値の再位置標定および共位置標定
は第１に、高い空間精度を要する。測定値の再位置標定および共位置標定は第２に、
測定値の高い再現性を必要とする。実際、安定した試料上に対して同一条件下で測定
を繰り返して同一の結果が得られることが重要である。精度および再現性のこれらの
条件は、異なる技術により分析すべく試料を転送可能にすることが重要である。
【０００９】
測定値の再位置標定および共位置標定の課題は、測定機器の基準座標系の座標系へ
の変換に帰着される。昨今、当分野において複数の解決策がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特性評価装置は、例えば文献ＵＳ７６３０６２８号明細書により知られており、試
料の位置標定された１つの測定点において、特性評価したい試料に対する測定機器の
位置調整を可能にする位置調整システムを含む。文献ＵＳ７６３０６２８号明細書の
位置調整システムは特に、試料を載せる試料台を含み、制御手段が当該台を精密且つ
再現可能な仕方で移動可能にする。これにより、試料が試料台に固定されていて、且
つ実行中の２つの測定の間を試料が往来しなければ、実質的に同一の２つの測定点で
２つの測定値を取得することが可能になる。しかし、文献ＵＳ７６３０６２８号明細
書の位置調整システムでは、試料に対する測定機器の位置を知ること、すなわち試料
に対して測定機器を絶対的に位置調整することができない。
【００１１】
特許文献米国特許出願公開２０１３／００７７１６０Ａ１号明細書に、結像顕微鏡
の試料台の整列マーキング装置が記載されている。整列マーキング装置は、異なるサ
イズの、例えばＬ字状の１つ以上の幾何学的または英数字パターンを含む。当該パタ
ーンは有利な特徴として、座標の基準系の方位を画定する回転非対称且つ鉛直軸を有
している。座標の基準系を定義すべく、オペレータは手動または自動的に、結像系に
応じて適切なスケールでパターンの位置調整を行わなければならない。当該装置は、
精密且つ往々にして面倒な事前位置調整を必要とする。位置標定精度は、ピクセルサ
イズと結像系および画像処理システムの分解能により制約される。また、角度方位の
精度Δαは約１０-2ラジアンに制約される。この角度精度の制約は、整列マークと試
料との距離に応じて位置調整誤差をもたらす。約５ｍｍの距離ｄで、位置調整誤差ｄ
Δαは約５０ミクロンに比例し、これは微視的スケールの用途には不充分である。
【００１２】
特許文献米国特許出願公開２０１２／０１３３７５７Ａ１号明細書に、光学顕微鏡
および電子顕微鏡の並進台に適合可能な試料台装置が記載されている。試料台は、肉
眼で視認可能且つ間隔が空けられた幾何学的形状の３つの整列マークを含む。３つの
整列マークは、試料台に接続された基準マーカーを画定する。結像系および画像処理
システムにより、整列マークの位置と方位を認識して基準座標系を決定することが可
能になる。試料の注目ゾーンは、当該基準座標系内で示すことができ、試料が整列マ
ークを支持する試料台に固定されたまま、後で同一機器または別の機器で見つけるこ
とができる。しかし、当該システムは、各整列マークを結像系の視野に収めるために
精密な手動事前位置調整を必要とする。試料のサイズに比べて整列マークが小さいほ
ど、事前位置調整は面倒になる。また、当該システムは、限定された拡大範囲に限ら
れる。整列マークが特定の機器の視野に適合されている場合、拡大率が過度に小さい
測定機器はそれを区別できず、拡大率が過度に大きい測定機器は画像全体を形成する
ことができない。更に、当該システムの位置標定精度は概ね結像系のピクセルサイズ
のレベルである。実際、手動マーキングを行う間、精度はオペレータの動作により調
整され、ピクセルのサイズを上回らない。自動マーキングの場合、使用するパターン
により、約１ピクセルの精度で位置のマーキングが可能になる。更に、当該システム
は、空間的に分離された少なくとも３つの整列マークの使用を必要とし、整列マーク
間の距離が座標系の各方向における角度精度を決定する。３つの整列マークが試料か
ら離れて配置されている結果、当該装置は嵩張る。最後に、当該装置は、支持部の熱
膨張効果に影響され易く、位置調整誤差を誘発して当該装置の精度が制約される。
【００１３】
最後に、特許文献ＦＲ２９９３９８８号明細書により、試料の背面に固定された整
列照準が知られている。光学的結像系は、整列照準の画像を形成する。画像処理シス
テムは、整列照準の画像から、結像系に関する測定機器の較正を受けた、測定機器に
対する試料の位置および方位を与える。しかし、当該整列照準は、拡大率が大幅に異
なる場合に適していない。特許文献ＦＲ２９９３９８８号明細書はまた、ガラススラ
イドへの金属堆積により形成された、回転対称性を有しない自己相似構造のパターン
を含むマルチモードおよびマルチスケールマーカーを開示している。当該マーカーは
一方で、異なる拡大率で光学顕微鏡検査により観察可能にする光学的コントラストを
有しているため、マルチスケールマーカーである。当該マーカーは他方、電子顕微鏡
検査で観察可能にする凹凸構造を備えているため、マルチモードである。しかし、当
該マルチモードおよびマルチスケールマーカーの位置調整および方位の精度は基本的
にピクセルのサイズにより制約される。
【００１４】
文献米国特許出願公開２０１６／１２４４３１Ａ１号明細書に、組込マーカーを含
むマルチスケールマーキング装置が記載されている。文献米国特許出願公開２０１４
／０４９８１８Ａ１号明細書は、所定の場所に配置される基準点を含む顕微鏡スライ
ドを記載する。
【００１５】
本発明の目的の一つは、試料のマルチモーダルな特性評価を行う、すなわち異なる
技術により当該試料をナノメートルスケールで分析すべく、極めて広範な測定機器に
おいてナノメートルスケールでの共位置標定可能な測定を実行可能にする装置および
方法を提案することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、異なる時点での測定を実行すべく、または例えば異なる拡大
率で顕微鏡を介した、試料の同一箇所を中心とするマルチスケール特性評価を実行す
べく、試料の同一箇所の再位置標定可能な測定をサブマイクロメートルまたはナノメ
ートル精度で可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
現行技術の上述の短所を克服すべく、本発明は、結像機器用の微小位置標定装置を
提案するものであり、当該微小位置標定装置は、空間座標系を定義すると共に、試料
または試料台への固定に適している。
【００１８】
より具体的には、本発明による微小位置標定装置を提案するものであり、当該微小
位置標定装置は、互いに隣接する、少なくとも１つの第１ゾーンおよび１つの第２ゾ
ーンを含み、前記第１または第２ゾーンが、巨視的なサイズの第１または第２の面積
にわたり空間的に延在し、前記第１または第２ゾーンが、微小位置標定装置の空間座
標系内で所定の位置および所定の方位を有し、前記第１または第２ゾーンが、基本セ
ルまたは、前記第１または第２ゾーンの第１または第２の面積にわたり延在する複数
の基本セルのタイリングを含み、第１ゾーンの各基本セルが第１の基本面積にわたり
延在し、第２ゾーンの各基本セルが、第１の基本面積とは異なる第２の基本面積にわ
たり延在し、第１または第２の基本面積が、サブマイクロメートルから巨視的までの
サイズ範囲に延在し、第１ゾーンの各基本セルが、第１の基本面積の第１の空間周期
関数に関連付けられた第１の周期的空間パターンを含み、および／または、第２ゾー
ンの各基本セルが、第１の空間周期とは異なる第２の空間周期に関連付けられた第２
の周期的空間パターンを含み、第２の基本面積の関数、前記第１ゾーンおよび／また
は第２ゾーンの各基本セルが更に、微小位置標定装置の空間座標系における方位パタ
ーンおよび位置調整パターンを含み、前記第１または第２の基本セルの少なくとも一
方が、前記結像機器がその画像を形成するのに適し、当該画像から微小位置標定装置
の空間座標系における前記画像の位置または方位を導く。
【００１９】
当該微小位置標定装置により、第１ゾーンおよび／または第２ゾーンの少なくとも
１つの基本セルの画像を提供しながら、巨視的サイズである第１ゾーンおよび／また
は第２ゾーンの上で結像機器を容易に位置調整できるようになる。画像処理システム
により、このように形成された画像を解析し、その結果から、一方で関連付けられた
空間周期を、他方で、微小位置標定装置のマーカー内で結像されたセルの位置および
方位を導くことができる。このために必要とされるのは、１セルの面積が、結像機器
の実視野以下であること、および結像されたセルのゾーンに関連付けられた周期的パ
ターンの空間周期が結像機器の空間分解能よりも大きいことだけである。結像機器に
対する試料の相対移動を可能にする並進台は次いで、微小位置標定装置に固定された
試料の測定位置を極めて正確に決定可能にすべく較正することができる。当該微小位
置標定装置により、微小位置標定装置のマーカー内の結像機器の座標を容易に決定す
ること、従ってマイクロメートル、サブマイクロメートル、またはナノメートルレベ
ルの精度および再現性で試料上の測定位置を位置標定することが可能になる。
【００２０】
本発明に準拠する微小位置標定装置の他の非限定的且つ有利な特性は、個々に、ま
たは全ての技術的に可能な組み合わせに応じて、以下の通りである。
−第１ゾーンの面積は第２ゾーンの面積に等しく、
−第１の空間周期は第２の空間周期の２倍、または第２の空間周期の２倍数以上で
あり、
−第１の周期的空間パターンは第１ゾーンの各基本セルの面積の少なくとも５０パ
ーセントを覆い、および／または、第２の周期的空間パターンは第２ゾーンの各基本
セルの面積の少なくとも５０パーセントを覆い、
−各基本セルは更に識別パターンを含み、
−第１の周期的空間パターンは同一の第１の空間周期で２つの横方向に沿って周期
的であり、および／または第２の周期的空間パターンは同一の第２の空間周期で前記
２つの横方向に沿って周期的であり、
−微小位置標定装置は更に、自身の全面積を覆う少なくとも１つの他の空間的に均
一なゾーンを含み、
−方位パターン、位置調整パターン、および周期的空間パターンは、薄い金属層の
堆積および／または食刻により形成され、
−各基本セルは、多角形状、好適には正方形であって、各辺の長さが、前記基本セ
ルの周期的空間パターンの空間周期の１単位〜数十の間の整数倍に等しく、
−微小位置標定装置は、第１ゾーンから分離された少なくとも１つのゾーンを含み
、分離されたゾーンの各基本セルは同一の第１の空間周期に関連付けられた同一の第
１の周期的空間パターンを含み、分離されたゾーンの各基本セルは第１の空間周期の
基本面積関数にわたり延在し、
−微小位置標定装置は、巨視的スケールで非対称な形状の微小位置標定装置を形成
すべく配置された複数のゾーンを含み、
−微小位置標定装置は、複数のゾーンを含み、当該複数のゾーンの各ゾーンは巨視
的サイズの面積にわたり空間的に延在し、当該複数のゾーンの各ゾーンは１つの基本
セルまたは前記ゾーンの各面積にわたり延在する複数の基本セルのタイリングを含み
、前記複数のゾーンは、各々の前記ゾーンの基本セルに共通の接合点の周囲に配置さ
れていて、接合点の周囲の各々の前記ゾーンの各基本セルが、一方では基本面積と、
他方では前記ゾーンの基本面積の周期的空間パターン関数と１対１に関連付けられて
いる。
【００２１】
本発明はまた、上述の実施形態の１つによる少なくとも１つの微小位置標定装置を
含む顕微鏡検査装置用の試料台を提案する。
【００２２】
本発明はまた、結像機器、試料台、制御装置、および少なくとも１つの微小位置標
定装置を含む測定装置を提案するものであり、微小位置標定装置は試料または試料台
に固定され、結像機器は画像、例えば試料の顕微鏡検査画像を取得すべく構成され、
制御装置は微小位置標定装置の座標系内で前記画像の座標を提供すべく構成されてい
る。
【００２３】
特定の実施形態において、測定装置は更に、当該移動システムの座標系内における
試料台の移動を測定する装置と一体化された試料台を移動させるシステムを含み、制
御装置は、微小位置標定装置の座標系内での試料台の移動を制御すべく構成されてい
る。好適には、顕微鏡検査装置は、１、２、または３つの横方向に沿って、並進移動
する台を含み、当該移動台は少なくとも１つの微小位置標定装置を含む。
【００２４】
別の特定の実施形態において、測定装置は、試料に対して入射ビームを走査する装
置を含み、制御装置は入射ビームを走査することにより移動を制御すべく構成され、
制御装置は、微小位置標定装置の座標系内でのビームの走査に応じて、画像を一点ず
つ再構築するのに適した信号を処理するシステムを含む。例えば、ビーム走査システ
ムは、試料に対する１または２つの横方向に沿って光子ビームまたは粒子ビームを走
査するのに適している。
【００２５】
別の特定の実施形態において、測定装置は、先端を有する走査プローブ顕微鏡検査
装置、および前記先端を分析対象の試料に相対的に移動させるシステムを含み、制御
装置は、微小位置標定装置の座標系内での走査プローブの走査移動に応じて画像を一
点ずつ再構築するのに適した信号を処理するシステムを含む。
【００２６】
本発明はまた、以下のステップ、すなわち
−微小位置標定装置を試料台または分析対象の試料に固定して前記試料に関連付け
られた空間座標系を定義するステップと、
−微小位置標定装置の少なくとも１つの基本セルの画像を形成すべく結像機器を配
置するステップと、
−ゾーンの少なくとも１つの基本セルの前記画像を処理して、一方では微小位置標
定装置のマーカーの基本セルの方位および位置を、他方では微小位置標定装置のゾー
ンに関連付けられた空間周期を抽出して、当該空間周期から微小位置標定装置の空間
座標系内における前記画像の方位および位置を導くステップと
を含む、試料の微小位置標定方法に関する。
【００２７】
非限定的な例として与える添付図面に関する以下の記述により、本発明の構成要素
および実現方法が理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術による位置標定照準の一部の画像を示す。
【図２】識別、方位、および位置パターンの符号化を示す位置標定照準基本セルの模式図を示す。
【図３】一実施形態による複数のゾーンを含む微小位置標定装置の巨視的ビューを模式的に示す。
【図４Ａ】微小位置標定装置の第１ゾーンであって１つの単一基本セルを含む第１ゾーンの一例の模式図を示す。
【図４Ｂ】微小位置標定装置の第２ゾーンであって４つの基本セルのタイリングを含む第２ゾーンの一例の模式図を示す。
【図５】４つの微小位置標定ゾーンおよび１つの巨視的なマークを含む別の微小位置標定装置の巨視的ビューを模式的に示す。
【図６】微小位置標定装置（図６Ａ）に対向する、および／または試料（図６Ｂ）に対向する測定位置にある結像機器を側面図として模式的に示す。
【図７】一実施形態による微小位置標定装置を備えた顕微鏡検査装置を上面図として模式的に示す。
【図８】微小位置標定装置の４つの異なるゾーン間の接合の画像の拡大図を模式的に示す。
【図９】結像機器の視野の微小位置標定装置上で位置調整を示す巨視的ビューを示す。
【図１０】微小位置標定装置の座標系に関して試料台を移動させる、および／または測定ビームを走査するシステムの較正に用いる異なる軌道点を示す。
【図１１】微小位置標定装置の座標系に関して試料台を移動させる、および／または測定ビームを走査するシステムの較正に用いる他の軌道点の位置を示す。
【図１２】同一空間周期に割り当てられた分離ゾーン、および試料台を移動させる、および／または測定ビームを走査するシステムの較正に用いる異なる軌道点を含む微小位置標定装置の別の例の巨視的ビューを示す。
【図１３】微小位置標定装置を用いることにより、試料上で較正および位置調整を行う方法を示す。
【図１４】微小位置標定装置を用いることにより、試料上で較正および位置調整を行う別の方法を示す。
【図１５】複数の微小位置標定装置を含む試料台のビューを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
装置
本明細書において、基準点、マーカー、または座標系の各用語は同義に用いられて
いる。このようなマーカーは、少なくとも１つの空間基準位置と少なくとも１つの空
間サイズ、および好適には２つの空間サイズ更には３つの空間サイズを含んでいる。
マーカーは好適には正規直交である。
【００３０】
図１において、従来技術による位置標定照準３１の一部の画像と、当該位置標定照
準３１の画像を形成すべく配置された結像機器の視野の中心部を重ね合わせて示す。
【００３１】
当該位置標定照準３１は、支持部と、微細構造パターンを含む少なくとも１つの層
を含んでいる。当該位置標定照準３１は、試料の平坦面に固定されるべく構成されて
いる。有利な特徴として、パターンを含む層は、光学的結像系により適切な拡大率で
結像される適切な光学的コントラストと、微細構造パターンの画像を形成するのに適
した分解能とを有している。特に有利な特徴として、較正照準３１は、ガラススライ
ドへの金属堆積により生成され、一方では光学顕微鏡検査により異なる拡大率で観察
するのに充分な光学的コントラストを、他方では電子顕微鏡検査法により原子間力顕
微鏡により観察可能な凹凸構造を与える。
【００３２】
図１に、点Ｏおよび直交軸線１１Ｘ、１１Ｙからなるマーカーを示す。当該正規直
交マーカー（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）は、位置標定照準３１に接続された座標系を形成
する。図１において、点１６０と直交軸線１６１、１６２に中心を合わされた十字形
からなる別のマーカーを示す。当該マーカー（１６０，１６１，１６２）は、結像機
器に接続された座標系を形成する。例示的な一実施形態において、結像機器は、検出
器のマトリクス、ピクセルのマトリクス、および位置標定照準を検出器のマトリクス
に光学的に結合する画像形成光学系を含んでいる。円１６６は、結像機器の視野を模
式的に表し、点１６０は画像形成光学系の軸上にある。照準の一部の画像の検出に基
づく較正により、位置標定照準３１に接続された座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）と、
結像機器に接続された座標系（１６０，１６１，１６２）との間での座標変換式を決
定することが可能になる。
【００３３】
より具体的には、較正照準３１は、規則的な２次元タイリングを形成する複数の基
本セルを含んでいる。
【００３４】
各基本セル３１０は、位置標定照準３１のマーカー（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）の前記
基本セルの位置を示す位置調整パターン、および位置標定照準３１のマーカー（Ｏ，
１１Ｘ，１１Ｙ）の前記基本セルの方位を示す方位パターンを含んでいる。また、各
基本セル３１０は、図１に白黒チェックパターンの形式で示す少なくとも１つの周期
的パターンを含んでいるため、マーカー（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）に対する結像機器の
位置調整の精度を向上させることが可能になる。特に有利な特徴として、各基本セル
３１０は、位置標定照準および／または分析対象の試料に関する情報の符号化識別パ
ターンを含んでいる。
【００３５】
図２に、基本セル３１０の構造の一例を模式的に示す。ここで基本セル３１０は、
４つの別々のサブセル３１０Ａ（基本セル３１０の左上のサブセル）、３１０Ｂ（右
上）、３１０Ｃ（左下）、および３１０Ｄ（右下）を含んでいる。ここで各サブセル
、３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄは正方形であって約１００ミクロンの辺
を有している。サブセル３１０Ａは、方位パターン３１０Ａ１を含み、当該方位は位
置標定照準３１の軸１１Ｘ、１１Ｙに対して予め決定されている。ここで、方位パタ
ーン３１０Ａ１はＬ字形であり、Ｌの各分岐は軸１１Ｘまたは１１Ｙに平行である。
更に、図１に見られるように、ここで各基本セルは、各基本セル内でマーカー（Ｏ，
１１Ｘ，１１Ｙ）に対して同様に配置および方向付けられた、同一形状且つ同一サイ
ズの同一方位パターンを含んでいる。ここで残りのサブセル３１０Ａは、各基本セル
に固有な位置調整を符号化すると共に、位置標定照準３１のマーカー（Ｏ，１１Ｘ，
１１Ｙ）内で当該基本セルの位置を決定する２次元パターンを形成する。
【００３６】
各基本セル３１０は、少なくとも１つの周期的パターンを含んでいる。図２に示す
例において、全ての基本セルは各々、同一の周期的パターンを有する２つのサブセル
３１０Ｂ、３１０Ｃを含んでいる。当該周期的パターンは、少なくとも２行と２列を
含む白黒正方形のチェックパターンからなる。図示する例において、各チェックパタ
ーンは、交互に黒および白色の１０個の正方形の１０行および１０列、すなわち合計
１００個の正方形を含んでいる。全ての正方形は、位置標定照準の面積全体にわたり
同一サイズである。本例では、チェックパターンの各正方形の一辺の長さは約１０ミ
クロンに等しい。
【００３７】
当該周期的パターンにより、位置標定照準３１に対する結像系の位置調整の精度を
向上させることが可能になる。
【００３８】
各基本セル３１０は、セル３１０の識別を符号化する２次元パターンであるサブセ
ル３１０Ｄを含んでいる。有利な特徴として、サブセル３１０Ｄの識別パターンは、
位置標定照準３１の各基本セル３１０について同一であるため、試料および／または
位置標定照準３１に関する同一情報に対して、毎回、例えば試料の参照およびサブセ
ル３１０Ｂまたは３１０Ｃの周期的パターンの正方形のサイズを符号化する。一変型
例において、識別パターンは、例えば、位置標定照準の参照、基本セルのスケールを
符号化することができ、符号により位置標定照準の位置標定情報を正しく解釈できる
ようになる。またある変型例において、識別パターンは位置標定照準の各基本セル毎
に異なっていてもよい。
【００３９】
結像機器は、画像を取得して処理する手段を含んでいる。結像機器は、位置標定照
準３１の一部の画像を取得すべく配置および構成されている。より具体的には、結像
機器は、位置標定照準３１の１つ以上の基本セル３１０の画像３１０Ｐを形成すべく
構成されている。
【００４０】
特に図１において、結像機器は有利な特徴として、位置標定照準３１の一部の画像
が中心基本セル３１０Ｆの完全な画像を含むように配置されていて、当該画像は、
−当該基本セル３１０Ｆの方位パターンおよび位置調整パターンの画像と、
−当該基本セル３１０Ｆの周期的パターンの画像と、
−当該基本セル３１０Ｆの識別パターンの画像と
を含んでいる。
【００４１】
結像機器は、位置標定照準３１の少なくとも１つの一部の画像を取得し、当該画像
は有利な特徴として検出器のマトリクスの平面内に形成されている。ここで光学的結
像機器の実視野が位置標定照準３１の全体をカバーしていないため、光学的結像機器
３２２により結像される位置標定照準３１の一部は例えば黒丸により区切られている
（図１参照）。
【００４２】
位置標定照準に対する結像機器の位置および方位を決定するために、画像処理シス
テムは、光学的結像機器により取得された位置標定照準の一部の画像を解析する。画
像処理システムは、取得された画像を用いて基本セルを識別し、当該基本セルから位
置標定照準３１の基本セル３１０の異なるサブセル内に符号化された特定の情報を抽
出する。
【００４３】
より具体的には、位置標定照準３１の一部の画像は、画像内に存在する少なくとも
１つの、好適にはより多くの方位パターンを識別すべく、形状認識の従来技術により
解析される。画像処理システムは、当該画像から結像機器の２軸１６１、１６２に対
する方位パターンの方位を導く。照準の軸１１Ｘ、１１Ｙに対する方位パターンの方
位が既知のため、画像解析手段は従って、位置標定照準３１の２軸１１Ｘ、１１Ｙに
対する結像機器の２軸１６１、１６２の方位を決定する。図１に示すケースにおいて
、当該相対方位は例えば、軸１６１と軸１１Ｘがなす角度を測定することにより簡単
に定量化できる。
【００４４】
同様に、画像処理システムは、位置標定照準３１のマーカー（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ
）に対する光学的結像機器の点１６０の位置を決定する。このために、画像処理シス
テムは特に、画像中心１６０を含む中心基本セル３１０Ｆを識別する。画像処理シス
テムは、位置標定照準３１に対する画像中心１６０の第１の位置調整を決定すべく、
中心基本セル３１０Ｆの位置調整パターンを復号化する。例えば、画像処理システム
は、形状認識により、中心基本セル３１０Ｆの位置調整パターンを識別し、当該位置
調整パターンから軸１１Ｘに沿った中心基本セル３１０Ｆの位置を符号化する第１の
バイナリ値と、軸１１Ｙに沿って中心基本セル３１０Ｆの位置を符号化する第２のバ
イナリ値を導く。
【００４５】
画像解析手段は従って、位置標定照準３１に対する画像中心３２２の第２の位置調
整を決定する。より精密な当該第２の位置調整は、中心基本セル３１０Ｆの周期的チ
ェックパターンを含むサブセルに実現される。
【００４６】
実際、従来の画像処理技術により、画像処理システムは、周期的パターンを有する
サブセルのサブピクセル位置調整を決定可能にするものであり、すなわち、例えば当
該サブセルの各々の位置が１ピクセルの１００分の３よりも高い精度で決定される。
このために、結像機器の拡大率は、チェックパターンの各正方形が約６〜１２ピクセ
ルの面積を覆うように選択される。
【００４７】
従って、サブセル３１０Ｂ、３１０Ｃの周期的パターンにより、位置標定照準３１
のマーカー（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）内で画像中心１６０の位置調整の精度を向上させ
ることが可能になる。その結果、当該周期的パターンにより、試料１１に対する結像
機器の位置調整の精度を向上させることが可能になる。
【００４８】
従って、画像処理システムは画像から位置標定照準３１の一部、すなわち
−検出された画像内に存在する基本セルの少なくとも１つの方位パターンの識別を
利用して、位置標定照準３１が位置標定のマーカーの軸（１１Ｘ，１１Ｙ）に対する
結像機器の軸（１６１，１６２）の方位と、
−中心基本セル３１０Ｆ位置調整パターンの読み取り、および周期的パターンを含
む中心基本セル３１０Ｆのサブセルのサブピクセル位置調整を利用して、位置標定照
準３１のマーカー（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）内で結像機器の点１６０の位置と
を決定する。
【００４９】
図１に示す照準は、図２に模式的に示すような基本セルのタイリングを含み、従っ
て結像機器の基準点に対する試料の任意の点の位置および方位を決定することが可能
になる。測定機器が結像系とは別個である場合、測定機器と結像系との間の座標変換
を較正して測定機器により測定された点の位置を決定するだけで済む。
【００５０】
しかし、本開示から、図１に画像を示す位置標定照準は極めて異なる拡大率には適
していないという問題が生じる。実際、基本セルのサイズが結像機器の拡大率に適し
ていない場合、当該結像系は照準の位置と方位を導くための画像解析が行えない。そ
の理由は、パターンが大き過ぎて完全な基本セルの画像が形成できないか、または逆
に小さ過ぎて検出システム内のピクセル数が基本セルの画像を解析するには不充分な
ためである。
【００５１】
本開示は、任意の結像系を備えた測定機器を試料に対して極めて正確に位置調整す
ることを可能にする結像系の微小位置標定装置を提案する。
【００５２】
図３は、第１実施形態による微小位置標定装置１００を巨視的スケールで示す。そ
のような微小位置標定装置は、試料、試料台、または移動台に固定されるべく構成さ
れている。微小位置標定装置１００は、透明または反射基板を含む自己接着シート、
および微細構造またはナノ構造パターンを含む少なくとも１つの層の形式で示すこと
ができる。
【００５３】
当該微小位置標定装置は、結像系の拡大率の複数のスケールと互換性を有している
。特に有利な特徴として、当該微小位置標定装置は例えば、マルチモード微小位置標
定装置を構成すべく、異なる光学的または粒子ビームあるいは走査プローブ結像系に
より結像できる金属微細構造からなる。
【００５４】
図３において、微小位置標定装置１００の一例が表されている。当該微小位置標定
装置１００は、略平坦な物体の形式で示されている。当該微小位置標定装置１００の
寸法は、例えば４ｍｍ×２ｍｍである。微小位置標定装置１００は８つのゾーンを含
んでいる。本例では、１〜８まで番号を付けられたゾーンが全て、１ｍｍの辺および
１ｍｍ2の同一表面積を有する同一の正方形の形状をなしている。ここでゾーン１〜
８は互いに隣接する行および列に配置されている。より具体的には、ほぼ周期的パタ
ーンで塗りつぶされた各ゾーン１、または２、３、５、６、７は異なる結像系に適し
ている。従って、基本セルの空間周期は、結像系および観察対象視野の拡大率に応じ
て選択される。一方で、基本セルのサイズは、少なくとも１つの完全な基本セルが結
像系の観察視野に含まれるように設定されている。他方で、当該基本セルのパターン
は、結像機器および画像処理システムが当該基本パターンから画像を形成して解析で
きるように程度に充分大きい。
【００５５】
最後に、各ゾーン１〜８の面積は、選択されたゾーン上での、または２つのゾーン
間の界面あるいは複数のゾーン間の接合点での観察および結像系の事前位置調整を容
易にすべく充分に大きい。
【００５６】
特に有利な特徴として、パターンは異なる結像系に対してコントラストを有してい
る。従って、光学顕微鏡を介して結像されるべく構成されたゾーンは有利な特徴とし
て、光学放射場内で反射および非反射パターンからなる。更に、原子顕微鏡を介して
結像されるべく構成された別のゾーンは有利な特徴として、凹凸段を有するパターン
からなる。最後に、走査型電子顕微鏡を介して結像されるべく構成されたゾーンは、
電荷が流れるのを可能にしながら、電子に対する顕著なコントラストを有するパター
ンを含んでいる。
【００５７】
特定の実施形態によれば、微小位置標定装置は更に、大視野および低拡大率の結像
系を介した事前位置調整を、例えば形状認識により画像を処理するシステムにより完
結させることを可能にする１つ以上の巨視的マークを含んでいる。
【００５８】
微小位置標定装置１００は、固体試料に接着により固定、または試料台に固定、あ
るいは試料台または顕微鏡スライドまたはストリップに一体化、あるいはまた試料台
の並進台に固定するのに適している。重要なのは、微小位置標定装置１００が、使用
期間全体にわたり観察対象試料に堅牢に固定されたままであることである。
【００５９】
例えば、ゾーン１、２、３、５、６、７は、上述のような基本セルにより満たされ
ている一方、ゾーン４、８は空間的に均一である。各ゾーン１、２、３、５、６、７
は、基本セル、または複数の基本セルのタイリングからなる。同一ゾーン内で、全て
の基本セルが同一の表面積および同一の基本パターンサイズを有しているが、２つの
隣接するゾーンの基本セルは、表面積および基本パターンサイズの点で異なる寸法を
有している。
【００６０】
従って、一実施形態において、各ゾーン１、２、３、５、６、７は例えば以下のよ
うに異なるサイズの基本セルを含んでいる。
【００６１】
【表１】
2019520589.tif 000003
【００６２】
図３において、肉眼または低拡大率光学結像装置により全体を見た微小位置標定装
置１００をＦ字形状として示しており、従って非対称な構造となっている。ゾーン１
の左上隅は、当該微小位置標定装置１００の座標系（０，１１Ｘ，１１Ｙ）の原点と
同じである。
【００６３】
より具体的には、ゾーン１は、表Ｉの例によれば、１００の×１００個の基本セル
１１のタイリングを含んでいる（表Ｉ参照）。各基本セル１１は、基本面積が１００
ミクロン2の１０ミクロン×１０ミクロンの正方形である。ゾーン１の基本セル１１
は、好適には１００行および１００列のコンパクトなタイリングを形成すべく配置さ
れている。図４Ａに、４つのサブセル、すなわちサブセル１１１（左上）、サブセル
１１２（右上）、サブセル１１３（左下）、およびサブセル１１４（右下）を含む基
本セル１１を示す。図３、４Ａに示す例において、ゾーン１は正方形であり、各基本
セル１１および各サブセルもまた正方形をなしている。サブセル１１１は、例えば幾
何学的または英数字形状、ここでは逆Ｌ字形の位置符号化パターン１１１２および方
位パターン１１１１を含んでいる。サブセル１１４は識別パターンを含んでいる。サ
ブセル１１２、１１３は、黒ボックス１１０１および白ボックス１１０２のチェック
パターンからなる同一の周期的パターン１１０を含んでいる。ここで、同一寸法の白
黒基本ボックスは、チェックパターンに配置されていて、各基本ボックス１１０１、
１１０２は軸１１Ｘ、１１Ｙの各々に沿った一辺が０．５マイクロメートル（または
ミクロン）の正方形である。１０×１０個の基本セル１１のタイリングは従って、ゾ
ーン１の面積全体、すなわち面積１ｍｍ×１ｍｍ全体を覆う。表Ｉに示すように、当
該ゾーン１は特に、例えば原子間力顕微鏡またはＡＦＭ型の走査プローブ顕微鏡によ
る、あるいは最小サイズが０．５ミクロンの周期的パターン１１０を空間的に分解し
ながら、１０ミクロンの辺を有する基本セルの画像の形成に適した走査型電子顕微鏡
またはＳＥＭによる解析に適している。
【００６４】
上述のように、ゾーン１により、原子間力顕微鏡または走査型電子顕微鏡の位置調
整および方位調整が、座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）における約１ナノメートルの位
置調整精度で可能になる。
【００６５】
ゾーン２はゾーン１に隣接し、ゾーン１と同一の座標系内に位置している。ゾーン
２は、表Ｉの例によれば、５０×５０個の基本セルのタイリングを含んでいる（表Ｉ
参照）。ゾーン２の各基本セルは、サイズが２０ミクロン×２０ミクロンの正方形で
あり、基本面積は４００ミクロン2である。ゾーン２の基本セル２１、２２、２３、
２４は、好適には２０行および２０列の、コンパクトなタイリングを形成すべく配置
される。図４Ｂに、４つの基本セル２１、２２、２３、２４のタイリングの一例を示
す。図４Ａのセル１１と同様に、各基本セル２１、２２、２３、２４は４つのサブセ
ルを含んでいる。図示する本例において、ゾーン２は正方形であって各セルおよびサ
ブセルもまた正方形をなしている。基本セル２１、または２２、２３、２４は、位置
符号化パターン２１１２、または２２１２、２３１２、２４１２を含んでいる。各基
本セル２１、２２、２３、２４は、ここではＬ字状である同一の方向パターン２１１
１を含んでいる。各基本セル２１、２２、２３、２４は識別パターン２１４、２２４
、２３４および２４４を含んでいる。有利な特徴として、識別パターン２１４、２２
４、２３４および２４４は、同一ゾーン２の全ての基本セル２１、２２、２３、２４
に対して同一である。好適には、識別パターンは、同一装置１００の各ゾーン毎に異
なる。代替的に、識別パターンは、同一の微小位置標定装置１００の全てのゾーンに
対して同一であってよい。各ゾーンの識別は、このケースでは、各基本セルの位置パ
ターンに符号化することができる。
【００６６】
各基本セル２１、２２、２３、２４はまた、黒ボックスおよび白ボックスのチェッ
クパターンからなる第２の周期的パターン２１０を含んでいる。ここで、各周期的パ
ターン２１０は同一サイズの白黒ボックスを含み、各々の黒または白ボックスは一辺
が１ミクロンの正方形である。周期的パターン２１０はまた、各々の軸１１Ｘ、１１
Ｙに沿った、空間周期が２ミクロンの周期的パターンである。このように形成された
５０×５０個の基本セルのタイリングがゾーン２の全面積、すなわち１ｍｍ×１ｍｍ
の総面積を覆う。当該ゾーン２は特に、表Ｉに示すように、最小サイズが１ミクロン
の周期的パターン１１０を空間的に分解しながら、一辺が２０ミクロンの基本セルの
画像を形成するのに適した拡大率１００倍の光学顕微鏡による分析に適している。
【００６７】
従って、ゾーン２により、座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）内でサブマイクロメート
ルレベルの位置調整精度で拡大率１００倍の光学顕微鏡の位置調整および方位調整が
可能になる。
【００６８】
同様に、ゾーン３、またはゾーン５およびゾーン６は、２５×２５、または５×５
および２×２つの基本セルのタイリングからなる。ゾーン３、またはゾーン５および
ゾーン６の各基本セルのサイズは、４０ミクロン×４０ミクロン、または２００ミク
ロン×２００ミクロン、および５００ミクロン×５００ミクロンである。ゾーン３、
またはゾーン５およびゾーン６の各基本セルの面積は、１６００ミクロン2、または
４００００ミクロン2、および２５００００ミクロン2である。基本セルのタイリング
は、ゾーン３、またはゾーン５およびゾーン６の全面積、すなわち１ｍｍ×１ｍｍの
総面積を覆う。ゾーン３、ゾーン５およびゾーン６の基本セルは、上述のゾーン１ま
たはゾーン２の基本セルと同様に形成される。ゾーン３、ゾーン５およびゾーン６の
全てのセルは、位置パターン、方位パターン、識別パターン、および周期的パターン
を含んでいる。ゾーン３、ゾーン５およびゾーン６の基本セルの周期的パターンはこ
こでまた、各々の軸１１Ｘ、１１Ｙに沿った周期的パターンである。ゾーン３の周期
的パターンの空間周期は４ミクロンであり、各々の黒または白ボックスは一辺が２マ
イクロメートルの正方形である。ゾーン５の周期的パターンは２０ミクロンの空間周
期を有し、各々の黒または白ボックスは一辺が１０マイクロメートルの正方形である
。ゾーン６の基本セルの周期的パターンは５０ミクロンであり、各々の黒または白ボ
ックスの空間周期は一辺が２５マイクロメートルの正方形である。
【００６９】
ゾーン３は特に、表Ｉに示すように、ボックスのサイズが２ミクロンの周期的パタ
ーンを空間的に分解しながら、一辺が４０ミクロンの基本セルの画像を形成するのに
適した拡大率５０倍の光学顕微鏡による分析に適している。従って、ゾーン３により
、座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）内でマイクロメートルまたはサブマイクロメートル
レベルの位置調整精度で拡大率５０倍の光学顕微鏡の位置調整および方位調整が可能
になる。
【００７０】
ゾーン５は特に、ボックスのサイズが１０ミクロンの周期的パターンを空間的分解
しながら、一辺が２００ミクロンの基本セルの画像を形成するのに適した拡大率１０
倍の光学顕微鏡による分析に適している。従って、ゾーン５により、座標系（Ｏ，１
１Ｘ，１１Ｙ）内でマイクロメートルまたはサブマイクロメートルレベルの位置調整
精度で拡大率１０倍の光学顕微鏡の位置調整および方位調整が可能になる。
【００７１】
ゾーン６は特に、ボックスのサイズが２５ミクロンの周期的パターンを空間的に分
解しながら、一辺が５００ミクロンの基本セルを分析するのに適した赤外微小分光測
定装置、すなわちマイクロＦＴＩＲによる分析に適している。従って、ゾーン６によ
り、座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）内でマイクロメートルレベルの位置調整精度で赤
外微小分光計の位置調整および方位調整が可能になる。
【００７２】
ゾーン７は、例えば、サイズが１０００ミクロン×１０００ミクロンで面積が１ｍ
ｍ2の単一基本セルを含んでいる。ゾーン７の基本セルは、位置パターン、方位パタ
ーン、識別パターン、および周期的パターンを含んでいる。ゾーン７の基本セルの周
期的パターンはまた、各々の軸１１Ｘ、１１Ｙに沿った、空間周期が１００ミクロン
で、各々の黒または白ボックスが一辺５０マイクロメートルの正方形の周期的パター
ンである。ゾーン７は特に、ボックスのサイズが５０ミクロンの周期的パターンを空
間的に分解しながら、一辺が１ｍｍの基本セルを分析するのに適した巨視的装置によ
る分析に適している。従って、ゾーン７により、座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）内で
約１０ミクロンの位置調整精度で赤外微小分光計の位置調整および方位調整が可能に
なる。
【００７３】
ゾーン１、２、３、５、６、７からなる微小位置標定装置１００は従って、極めて
コンパクトでありながら、座標（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ）の同一システムに関するマル
チスケール位置標定装置を形成する。微小位置標定装置１００は、位置調整のスケー
ルを極めて動的に設定可能であり、サブミリメートルレベルからナノメートルレベル
の精度にわたる範囲の位置調整精度を可能にする。微小位置標定装置１００により、
複数オーダーの規模で変動し得る拡大率で結像系による位置調整が可能になる。
【００７４】
図５に、微小位置標定装置１００の別の例を示す。図５において、微小位置標定装
置１００は、４つの微細構造ゾーン１、２、３、４、および別の均一なゾーン９を含
んでいる。ゾーン９は好適には、光学反射率が１００％に近い金属ゾーンである。
【００７５】
ゾーン１、２および３が正方形であって同一面積（２ｍｍ×２ｍｍ）を有している
ことが分かる。ゾーン４は、１ｍｍ×１ｍｍの３つのサブセルからなり、３ｍｍ2の
面積に延在するＬ字形である。ゾーン４はまた、位置パターン、方位パターン、およ
び周期的パターンを含んでいる。微小位置標定装置１００は、幅４ｍｍ、長さ５ｍｍ
の矩形面積を占有している。４つのゾーンは、接合点９９の周辺で隣接している。
【００７６】
表ＩＩに各ゾーン１、２、３、４の主な特徴を要約している。
【００７７】
【表２】
2019520589.tif 000004
【００７８】
ユーザーは、例えば分析対象である注目ゾーンの外側を試料に接着または成形する
ことにより、当該微小位置標定装置１００を試料または試料台に配置することができ
る。ユーザーが結像機器を用いて微小位置標定装置１００のゾーンを探索する際に、
機器の拡大率により、微小位置標定装置１００のパターンの、特に当該装置の位置お
よび方位からの自動読み取りが可能になる。
【００７９】
図６Ａは、結像機器６０、試料台８０、移動台５５、および制御装置７０を含む測
定装置の側面図を模式的に示す。試料８８は試料台８０の上に配置される。ここで微
小位置標定装置１００は、試料８８の外部で試料台８０に取り付けられ、結像機器６
０は、例えば顕微鏡レンズ６１を含んでいる。図６Ａにおいて、試料台は、結像機器
６０が微小位置標定装置１００の画像を形成すべく配置されている。制御装置７０に
より、当該画像から、微小位置標定装置１００の空間座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ，
１１Ｚ）と結像機器６０の正規直交マーカー（１６０，１６１，１６２，１６３）と
の間の伝達関数を導くことが可能になる。好適には、制御装置７０は並進台５５にお
いて、微小位置標定装置１００を結像機器６０の視野内に維持しながら、試料台の１
回以上のわずかな移動を制御する。試料台のこの／これらの移動に続いて微小位置標
定装置から１つ以上の画像が取得される。実行された移動の方向および距離が既知の
ため、処理システムにより、並進台５５の並進軸（５４，５１，５２，５３）に接続
された座標系と、微小位置標定装置１００の空間座標系（Ｏ，１１Ｘ，１１Ｙ，１１
Ｚ）との間の伝達関数を導くことが可能になる。
【００８０】
図６Ｂにおいて、制御装置７０は並進台５５で測定対象の試料８８が結像機器６０
の視野内に位置するように試料台の移動を制御する。試料の１つ以上の画像が取得さ
れる。結像機器、試料台、および微小位置標定装置の各座標系の間の伝達関数が既知
のため、処理システムにより、微小位置標定装置１００の空間座標系（Ｏ，１１Ｘ，
１１Ｙ，１１Ｚ）に対する試料上の結像機器の位置を極めて正確に決定することが可
能になる。
【００８１】
図７は図６Ａの装置を上面図として模式的に表しており、更に、結像機器６０の観
察用スクリーン６６を描いている。移動台５５は、結像機器６０に固定された移動キ
ャリッジ５７およびスタンド５６を含んでいる。キャリッジ５７により、試料台８０
を結像機器６０に対して移動させることが可能になる。キャリッジは、例えば、正規
直交マーカー（５４，５１，５２，５３）の軸に沿って並進移動可能なように載置さ
れている。キャリッジは好適にはモーター駆動され、正規直交マーカー（５４，５１
，５２，５３）に位置センサを含んでいる。モーター駆動キャリッジ５７は、自身も
位置センサから情報を受信する制御装置７０により制御される。
【００８２】
試料８８は、キャリッジ５７の上に配置されている。ここで微小位置標定装置は試
料に固定されている。結像機器６０は視野１６８の画像を形成する。当該画像は観察
スクリーン６６に現れる。
【００８３】
キャリッジ５７の移動は、３本の交軸５１、５２、５３に沿って台の座標系内でマ
ーキングされる。しかし、マーキングされた値は、センサの精度に起因する、および
は移動システムの機械設計に起因する誤差を含んでいる可能性がある。上述のように
、微小位置標定装置１００は、自身の座標系（０，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚ）を含ん
でいる。最後に、制御装置７０は結像機器６０により取得された測定値を受信する。
制御装置７０はまた、微小位置標定装置１００からの画像を処理する画像処理システ
ムを含んでいる。
【００８４】
第１の位置測定値が微小位置標定装置の第１の点について取得され、次いでキャリ
ッジを所定量だけ移動させ、第２の位置測定値が微小位置標定装置の第２の点につい
て取得される。
【００８５】
これらの測定値から、制御装置７０は第１に、結像機器の正規直交マーカー（１６
０，１６１，１６２，１６３）と、微小位置標定装置１００の座標系（０，１１Ｘ，
１１Ｙ，１１Ｚ）との間の伝達行列を較正可能にする。第２に、制御装置７０は、台
５５の正規直交マーカー（５４，５１，５２，５３）と、微小位置標定装置１００の
座標系（０，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚ）との間の伝達行列が較正可能にする。制御装
置７０は従って、試料８８を支持するキャリッジ５７と結像機器６０との間の相対移
動に応じて、例えば顕微鏡検査または微小分光測定から測定値を取得可能にし、これ
らの測定値は、試料８８に接続された微小位置標定装置１００のマーカー内で絶対的
且つ極めて正確にマーキングされている。
【００８６】
図６Ａ〜６Ｂに示すシステムにより、微小位置標定装置の座標系（０，１１Ｘ，１
１Ｙ，１１Ｚ）内で極めて正確にマーキングされた顕微鏡検査または微小分光測定か
ら測定値を取得することが可能になる。当業者であれば、試料に接続された微小位置
標定装置の座標系内でマーキングされた画像を取得すべく、試料に対するビーム走査
顕微鏡検査または微小分光測定機器に微小位置標定装置を適合させることは特に困難
ではないだろう。
【００８７】
図８に、図６Ａ、６Ｂに示すような結像系または測定機器を介して見た、図５に関
して記述した微小位置標定装置の画像の拡大図を示す。ユーザーは、結像機器の中心
１６０を微小位置標定装置１００の４つのゾーン１、２、３、４の接合点９９の近く
で予め位置調整する。結像機器は、ここでは矩形である視野１６８を有している。事
前位置調整の精度は、視野内で接合点９９の画像を形成可能にする約０．１ｍｍ〜１
ｍｍである。画像は従って４つのゾーン１〜４の各々の少なくとも一部を取得する。
しかし、結像機器の視野がゾーン４の基本セルの一部しか取得しないことが分かる。
画像処理システムでは、基本セルが大き過ぎるゾーン４の画像が解析可能にならない
。他方、ゾーン１、２の基本セルの画像は小さ過ぎるため、解像度が劣悪であり、基
本セルのパターンの区別が不可能なためゾーン１、２内における基本セルの位置およ
び方位を決定することができない。しかし、接合点９９に隣接するゾーン３の基本セ
ルの画像は結像系の視野に完全に収まり、画像処理システムはゾーン３の基本セルの
周期的パターンを完全に解像する。画像処理システムは有利な特徴として、例えば形
状認識により、ゾーン３の基本セルを自動的に検出し、当該基本セルから微小位置標
定装置１００の座標系（０，１１Ｘ，１１Ｙ）に対する結像機器の座標系（１６０，
１６１，１６２）の位置および方位を抽出すべく構成されている。
【００８８】
結像系のマーカー内の接合点９９の位置をマーキングした後で、ユーザーは次いで
移動台のマーカー内のキャリッジを僅かに移動させる。画像処理システムにより、画
像に生じた移動を正確に測定し、当該移動から台の座標系と微小位置標定装置１００
の座標系との間の伝達行列を導くことができる。
【００８９】
微小位置標定装置１００は特に、従来技術の装置に比べて以下の利点を有している
。微小位置標定装置１００内での適切なゾーンの検索は、結像機器の拡大率に適した
基本セルのサイズに制約されないゾーンの程度により容易になる。所望のゾーンに狙
いを定めるには、サブミリメートルレベルの精度の事前位置調整で充分である。微小
位置標定装置１００は、従来技術のシステムにおける正確だが面倒な事前位置調整ス
テップを省略する。微小位置標定装置１００は、光学顕微鏡または電子顕微鏡等、極
めて多様な測定システムに適合すべくマルチモーダルである。微小位置標定装置１０
０はマルチスケールである。これは、極めて多様な範囲の拡大率に適している。また
、当該微小位置標定装置により、一意な座標系内における全ての位置がマーキング可
能になるが、これは自身も符号として構成された異なるパターンの配置の定義により
可能なためである。周期的パターンを利用して、微小位置標定装置１００は極めて広
範なサブピクセルレベルの位置標定精度を提供する。実際、周期的パターンが画像の
約５０％を塗りつぶす場合、サブピクセルレベルの位置標定技術が使用可能であり、
１ピクセルの１００分の１よりも良好な位置標定精度でパターンの中心がマーキング
可能になり、従って結像機器または結像系の分解能を上回ることができる。更に、周
期的パターンを利用して、微小位置標定装置１００は、１０-4ラジアンよりも良好な
精度で試料の方位を決定可能にする。微小位置標定装置１００は、あまり嵩張らず、
注目ゾーンの邪魔にならずに試料の注目ゾーンのより近くに配置できる。微小位置標
定装置１００はコンピュータによる自動読み取りを可能にする。
【００９０】
本開示の微小位置標定装置１００は、一意且つ同一の微小位置標定装置１００の全
てのゾーンに共通の座標系を含んでいる。異なるゾーンは単に並置されず、各ゾーン
および各基本セルは公知の方法で極めて正確に配置されている。当該構成は、微小位
置標定装置１００の基準点の座標の決定が、使用する結像機器および拡大率から独立
していることを保証にするために必須である。実際、座標変換動作は、微小位置標定
装置１００内のゾーン１、２、３、４の配置に関する初期知識を必要とする。
【００９１】
微小位置標定装置１００の観察により、座標系内での測定に用いる結像機器の位置
および方位を決定することが可能になる。また、周期的パターンの正確なサイズが知
られていることで、微小位置標定装置１００はまた、結像機器の視野および拡大率を
測定することも可能にする。
【００９２】
ユーザーは、試料台および／または測定機器の並進台の軸を構成すること、すなわ
ち微小位置標定装置１００の座標系に対する並進軸の方位を測定することが容易に行
える。ユーザーは従って、並進台と試料の間の座標変換を行い、試料上を所定の方法
で移動を可能にする。この目的のため、ユーザーは、例えば既知の方向（例：台の軸
Ｘ）に沿って並進台を移動させることにより、微小位置標定装置１００の２つの連続
的な画像を記録する。これらの画像の解析により得られる微小位置標定装置の位置か
ら、ユーザーおよび／または適切な一つのソフトウェアは、軸Ｘの求める方位を導く
。
【００９３】
図９に、本開示による微小位置標定装置の使用例を示す。
【００９４】
図９において、例えば図７、８に関して記述したような、微細構造パターンおよび
その接合点９９を有する４つのゾーン１、２、３、４を含む微小位置標定装置を示し
ている。各ゾーンが占有する面積は巨視的スケールに延在し、接合点は概ね肉眼で視
認できる。接合点９９は有利な特徴として微小位置標定装置１００の中心に位置して
いる。結像機器は、寸法がＨ×Ｗの視野１６８の画像を形成しており、ここにＨおよ
びＷは結像機器の拡大率により定義される。結像機器は、例えば、２次元ＣＣＤカメ
ラの検出器または２次元ビーム走査および一点毎の画像再構築システムを含んでいる
。この場合必要とされるのは、面積が（Ｌ／２）×（Ｌ／２）の視野１６８の中心１
６０が適切なパターンサイズのゾーン上に予め位置調整することだけであり、ここに
長さである。実際、このケースにおいて、視野１６８内に微小位置標定装置の適切な
サイズの基本セルが常に存在する。
【００９５】
逆に、異なる整列マークを含む従来技術による装置では、Ｈ×Ｗの面積内で各整列
マーク予め位置調整して当該整列マークが結像機器の視野内にあるようにする必要が
ある。しかし、結像機器の拡大率が増大するほど、視野が小さくなり、（Ｌ／２）×
（Ｌ／２）とＨ×Ｗの差が広がる。従来技術の整列マーク装置は従って、結像機器の
拡大率が高いほど、事前位置調整を実現すべく一般に持続期間を延ばす必要がある。
【００９６】
方法
図１０に、上述のようなモーター駆動の移動台を備えた結像機器およびマルチスケ
ール微小位置標定装置１００から試料の観察位置を決定する方法を示す。
【００９７】
本方法は、以下のステップ、すなわち、
ａ）少なくとも１つのマルチスケール微小位置標定装置１００で観察すべく試料を
固定するステップと、
ｂ）結像機器が微小位置標定装置１００の少なくとも１つのゾーンであって、当該
機器の拡大率に適したゾーンの画像を生成すべく、特性評価対象の試料を結像機器内
で第１の位置Ｐ１に配置し、移動台のマーカー内の点Ｐ１の空間座標（Ｘｐ１，Ｙｐ
１）を記録して、結像機器により第１の画像を取得するステップと、
ｃ）微小位置標定装置１００の前記部分の第１の画像の解析から、マルチスケール
微小位置標定装置１００の座標系内における前記測定機器の位置および方位を、当該
位置が、微小位置標定装置１００の座標系内で表された空間座標（Ｘｍ１，Ｙｍ１）
および微小位置標定装置１００の座標系と結像機器の軸との角度ＡＬＰＨＡ１により
マーキングされるように決定して、画像解析および観察されたパターンのサイズに関
する知識から、結像機器の拡大率を決定するステップと、
ｄ）試料と、自身も固定された微小位置標定装置とを、モーター駆動且つコンピュ
ータ制御の移動台により、台のマーカー内の座標（Ｘｐ２，Ｙｐ２）の点Ｐ２まで移
動させ、当該位置において、結像機器が常に、コントラストおよび拡大率が位置の自
動読み取りに適した照準のゾーン内にあることを確認し、さもなければ適切な点Ｐ２
へ移動させ、画像解析から、微小位置標定装置１００の座標系内でマーキングされた
座標（Ｘｍ２，Ｙｍ２）を決定し、ステップｃ）およびｄ）で取得された測定値から
、台の座標系と微小位置標定装置１００の座標系との間で座標を変換する式を決定す
るステップと、
ｅ）試料と、自身も固定された微小位置標定装置とを、モーター駆動且つコンピュ
ータ制御の移動台により、移動台の座標系の座標（Ｘｐ３，Ｙｐ３）によりマーキン
グされた試料上で位置標定された測定点Ｐ３まで移動させるステップと、
ｆ）ｄ）で定義された座標変換式から、前記測定機器により前記位置標定された測
定点における試料の物理または化学特性を決定すべく、前記試料に接続された微小位
置標定装置１００の座標系内で位置標定された測定点Ｐ３の絶対位置（Ｘｍ３，Ｙｍ
３）を導くステップと
を含んでいる。
【００９８】
ステップｃ）は結像機器を較正するステップである。当該ステップｃ）において、
ユーザーは微小位置標定照準の適切なゾーンを、結像機器が当該ゾーンの画像を形成
すべく配置し、次いで当該画像から照準の基準点における結像機器の方位および結像
機器の拡大率を導くステップである。
【００９９】
ステップｄ）は移動台を較正するステップである。ユーザーは、試料全体および視
野を、結像機器の視野内に照準を維持しながら、ここではモーター駆動且つコンピュ
ータ制御された移動台を用いて既知量だけ移動させて照準の第２の画像を形成する。
当該画像から照準の基準点と移動台の基準点との変換関数が導かれる。
【０１００】
ステップｄ）は試料上の注目点を測定するステップである。ユーザーは、結像機器
が試料上で測定値を取得すべく、移動台を用いて試料全体および照準を移動させて試
料の位置調整を行う。コンピュータ制御された移動台は当該台の基準点内における試
料上の注目点の座標を提供し、ユーザーは当該画像から基準点を変更すべく照準の基
準点内の注目点の絶対座標を導く。
【０１０１】
図１０はまた、試料上の観察位置を決定する方法の一変型例を示す。
【０１０２】
実験を通じて、台の移動に関する知識の不正確さが、動作精度を制約する要因とな
り得ることが分かっている。また、図１０に関して記述した方法を適用した後で、結
像機器を微小位置標定装置１００の異なる点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の方へ向けさせ
るべく台を移動させて更なる位置の測定値を取得することにより精度を向上させるこ
とを提案する。
【０１０３】
図１０に、初期軌道Ｐ１、Ｐ２、次いで点Ｐ３とＰ４の距離を増大させるべくゾー
ン１の対角線で辿る最適化された軌道Ｐ３〜Ｐ４を示す。実験を通じて、当該方法に
より台の軸と照準の軸がなす角度を決定する際の誤差を減少させることが可能になる
ことが分かっている。有利な特徴として、軌道Ｐ３〜Ｐ４は、台のヒステリシスの影
響を避け、且つ測定値のノイズを減少させるべく複数回辿られる。
【０１０４】
図１１に、初期軌道Ｐ１、Ｐ２、次いでゾーン１内に含まれる正方形の形状をなし
、一方でなるべく面積が大きい最適化された軌道Ｐ３〜Ｐ４〜Ｐ５〜Ｐ６を示す。実
験を通じて、そのような経路は台に固有の誤差を減少させる傾向があることが分かっ
ている。
【０１０５】
図１２に、同一の第１の空間周期に割り当てられた２つの分離されたゾーン１、１
０を有する微小位置標定装置１００を示す。微小位置標定装置１００は更に、同一の
第２の空間周期に割り当てられた他の２つの分離されたゾーン２、２０、および第３
の空間周期に割り当てられたゾーン３を含んでいる。点Ｐ３の位置はゾーン１内で画
定され、ゾーン１０内の点Ｐ４の位置は、点Ｐ３とＰ４の距離がなるべく大きくなる
ように画定される。そのような微小位置標定装置１００により、距離が微小位置標定
装置１００の最大サイズに近い軌道Ｐ３〜Ｐ４を実現することが可能になり、これは
角度に関する精度に有利である。
【０１０６】
絶対再位置調整方法
図１３に、再位置調整方法の一例を示す。
【０１０７】
初期点Ｐ３を、上述の方法に従い、微小位置標定装置１００のゾーン１内で決定す
る。次いで、試料の異なる位置で測定値を取得すべく、例えば図１３の矢印で示す一
連の移動が行われる。微小位置標定装置１００のマーカーに試料台の移動が正確にマ
ーキングされるものの、例えば移動台のキャリッジの移動の不正確さや機械的遊びに
起因して位置誤差が生じて蓄積し得る。試料上の点Ｐ０の位置を確認または修正する
ために必要とされるのは、初期点Ｐ３の方向への移動だけである。別の正確な位置測
定値がゾーン１で取得され、必要ならば、試料に対して固定されたままである微小位
置標定装置のマーカーにおいて位置修正が適用される。
【０１０８】
当該調整装置および方法には特にラマン顕微鏡検査での用途がある。微小位置標定
装置は有利な特徴として試料台に永久に取り付けられている。
【０１０９】
結像機器の拡大率が変化する間におけるマルチスケールな方法
光学顕微鏡のまたはラマン顕微鏡では、顕微鏡レンズを交換することにより拡大率
を変更することは一般的である。レンズの中心が僅かに、典型的には数十ミクロン程
度異なり、またレンズ交換の機械的システムが一般に１ミクロンを超えない精度およ
び再現性を有しているため、観察の中心は一般に維持されない。
【０１１０】
また、観察中心１６０で有用と思われる点Ｐ０の周囲に観察ゾーンを位置調整する
ユーザーは、拡大率を高めるべくレンズを交換した場合に必ずしも当該同一ゾーンを
見るとは限らない。
【０１１１】
この短所を克服すべく、上述の手順を用いて第１の観察セッションにおける点Ｐ０
のマーキングを初期化したならば直ちに、ユーザーは、ゾーン１の初期点に対して、
レンズおよび拡大率を変更して以下の自動手順を開始することができる（図１４参照
）。
・試料を移動させてマルチスケール微小位置標定装置１００のゾーン６、すなわち
新たな拡大率に適したゾーン６を観察ゾーン内に収める命令を台に与える。注目する
ゾーン６は、新たなレンズによりもたらされた位置が不確実な数十または数百ミクロ
ンよりもサイズが顕著に大きいため、結像器が所望のゾーンを観察できるように、縁
から充分に離れたゾーンに常に照準を合わせることが可能である。
・取得された画像から微小位置標定装置のマーカーのゾーン６の点Ｐ３の位置を決
定する。
・当該位置から、２つの顕微鏡レンズの位置の差異を導き、次いで台の座標系と微
小位置標定装置の座標系との間の変換式を適合させる。可能性として、照準の同一ゾ
ーンにおける追加的な移動および測定値を用いて差異に関する知識を改良することが
できる。
・先の顕微鏡レンズにより結像されたゾーンの中心との差異を前提に、点Ｐ０を結
像機器の視野の中心に収めるべく試料を移動させる命令を台に与える。
【０１１２】
本実施形態において、本開示の微小位置標定装置のいくつの特性が重要であるかが
分かる。実際、観察方法に適したゾーンは極めて大きく、且つ測定機器の視野よりも
一般に大きいため、ユーザーは、新たな顕微鏡レンズによる位置に関する知識の不正
確さにもかかわらず、当該位置が読み取り可能なゾーンを確実に視認できる。また、
異なる観察方法および異なる拡大率に対応するゾーンは、事前に公知の仕方で相互に
配置されており、微小位置標定装置の一意な基準点に正確に位置標定されている。
【０１１３】
顕微鏡検査装置に永久に固定された微小位置標定装置により、異なる拡大率を有す
る顕微鏡レンズの調整を制御することが可能になる。実際、同一装置の２つのレンズ
間の初期偏心が微小位置標定装置により測定可能であるため、微小位置標定装置のマ
ーカーにおける時間経過に伴う偏心の変動を極めて正確に測定することが可能である
。
【０１１４】
試料が微小位置標定装置に対して顕著なサイズを有している、例えば５ｃｍよりも
大きい試料の場合、照準が試料の長辺を５ｍｍ測定している際に、受容可能な誤差よ
りも大きい位置調整誤差に起因して、照準と台の軸がなす角度を決定する際に最小誤
差が生じる恐れがある。方位および位置誤差を減少させるべく、測定点に最も近い微
小位置標定装置のマーカー内で測定値を取得すべく試料に配置する複数の照準を選択
することができる。
【０１１５】
図１５に、複数の、例えばここでは２つの微小位置標定装置１００、７００が固定
された試料台９００を示す。当該試料台９００は例えば、各々が微小位置標定装置１
００、７００を搭載したラベルが接着された顕微鏡スライドを含んでいる。当該試料
台には、例えば、ラマン顕微鏡用の研磨済みステンレス鋼製、またはガラスあるいは
石英製の挿入部材５００、または別の種類の光学または粒子ビームあるいは走査プロ
ーブ顕微鏡用のフィルタが配置される。挿入部材５００は、接着剤、周囲温度で固体
のワックス、および熱い液体、または他の一時的固定手段により試料台９００に一時
的に固定することができる。
【０１１６】
従来技術の装置とは異なり、マーカーを形成するために、互いに逆向きに広がり、
且つ位置が正確に知られている少なくとも３つの位置調整マークを配置する必要がな
い。各々の微小位置標定装置１００、７００はここでは自身のマーカーを搭載してい
る。
【０１１７】
較正は、観察方法に適したゾーンにおいて、微小位置標定装置１００のうち１つに
、次いで上方に位置調整された別の微小位置標定装置７００に対して上述の方法の動
作を実行して、当該微小位置標定装置から、画像取得を用いて、台の基準点における
他方の照準７００の点の位置、およびその方位を導くものであり、可能性として、測
定の不確実さを減少させるべく当該動作を繰り返す。次いで、複数の微小位置標定装
置上に連続的に位置調整することにより上述の再設定動作を適用することができる。
【０１１８】
微小位置標定装置はまた、いくつかの測定機器を用いる共位置標定観察に適してい
る。複数の測定機器により観察を共位置標定すべく、各機器に上述の手順を用いる。
微小位置標定装置１００の異なるゾーンは、測定値が取得されたゾーンから独立して
、微小位置標定装置１００アセンブリの一意で全体的な基準点の既知の座標を有して
いるため、微小位置標定装置１００の平面内で決定された座標は、初期位置の決定に
用いるゾーンから独立している。
【０１１９】
例えば、原子間力顕微鏡と光学顕微鏡の適合をこのように実現することができる。
有利な特徴として上述のような微小位置標定装置１００を用いて、２種類の顕微鏡の
整列を実現することができる。
【０１２０】
台の移動を正確に把握するために、位置センサの情報の項目を有していることが有
用である。多くの台が位置センサを有している。代替的に、当該情報項目は、光学観
察顕微鏡と結合された微小位置標定装置により取得することができる。この目的のた
め、考慮する光学顕微鏡の拡大率での光学的読み取りに適していて、且つ移動台の経
路に対応する面積にわたり延在しているゾーンが台または試料のいずれかに固定され
、光学観察顕微鏡が測定機器に固定されている。
【０１２１】
特定の機器が、一体化された複数の観察方法を含んでいる。本開示の微小位置標定
装置は、結像系による複数の拡大率および／または方法の適合を可能にする。
【０１２２】
例えば、ラマン顕微鏡は、一方で拡大率が異なるカメラおよびレンズを用いた全視
野観察、および他方で試料の面積にわたるレーザスポットの走査により取得された共
焦モードでの観察を可能にすべく構成されていてよい。異なる動作方法で取得された
画像を重ね合わせるために、装置の異なる動作方法（センタリング、方位、スケール
に関する）に取得される測定値を、画像解析を損なう可能性がある位置および／また
は方位の差異を生じさせることなく、極めて正確に適合できることが重要である。空
間分解能が２００ｎｍ程度と良好なラマン顕微鏡検査において、２００ｎｍよりも良
好な異なる動作方法の適合が求められる。しかし、そのような精度で観察の適合を決
定することは困難である。
【０１２３】
これを行うべく、本方法は、異なる動作方法および拡大率に適したゾーンを有する
上述のような微小位置標定装置１００に基づいている。微小位置標定装置１００の特
定のゾーンを複数の動作方法に適合させることができる。
【０１２４】
このために、適合方法のステップは以下の通りである。
・ラマン顕微鏡の動作方法と拡大率に対応する結像系を介して適切なゾーンを観察
すべく微小位置標定装置を第１の位置Ｐ１に位置調整するステップと、
・当該動作方法で画像を取得し、当該画像から、微小位置標定装置の基準点の座標
（Ｘｍ１，Ｙｍ１）、微小位置標定装置に対する当該動作方法の方位、および画像の
サイズの画定に用いる基本セルのサイズを例えばピクセル単位で導くステップと、
・動作方法変更、すなわち微小位置標定装置の同一ゾーンが新たな動作方法に適し
ている場合、画像を取得し、当該画像から、微小位置標定装置の基準点の座標（Ｘｍ
２，Ｙｍ２）、微小位置標定装置に対する当該新規な動作方法の方位、および画像の
サイズの画定に用いる基本パターンのサイズを画像のサイズの画定に用いて単位で導
くステップと、
・結像機器の二つの動作方法の差異は、微小位置標定装置の基準点の座標（Ｘｍ２
−Ｘｍ１，Ｙｍ２−Ｙｍ１）を用いてベクトルＰ１Ｐ２により与えられる。二つの動
作方法間の方位の差異もまた、各方法における基本のパターンのサイズと同様に（例
えば、広視野光学顕微鏡検査用のカメラのピクセルのサイズ、または走査式ラマン微
小分光計における走査ステップにより）決定される。
【０１２５】
動作方法が変更された場合、微小位置標定装置のゾーンを変更して、初期位置に関
する知識を前提として、微小位置標定装置の適切なゾーンを観察視野に収める、既知
量の移動を行う必要がある。当該移動ベクトルをＶと表記する。微小位置標定装置の
別のゾーンから新たな画像が取得され、当該画像から微小位置標定装置の新たな位置
Ｐ２、従って結像機器に対する方位および基本セルのサイズが画像のサイズの画定に
用いた単位で導かれる。二つの動作方法の差異は従って、ベクトルＰ１Ｐ２−Ｖによ
り与えられる。拡大率は、画像のサイズを画定する単位の基本セルのサイズの比率を
、基本セルの実際のサイズの比率で除算したものに等しい。
【０１２６】
必要ならば、移動台の基準点のベクトルＶの座標（Ｖｘｐ，Ｖｙｐ）と、微小位置
標定装置の基準点の座標（Ｖｘｍ，Ｖｙｍ）との間の対応を、例えば位置Ｐ１から、
観察視野を微小位置標定装置の同一ゾーンに維持するように移動台を既知量（Ｘｐ０
，Ｙｐ０）だけ移動させて、微小位置標定装置の基準点の新たな位置Ｐ３の座標（Ｘ
ｍ３，Ｙｍ３）を決定することにより決定することができる。座標変換式は、Ｘｍ１
，Ｙｍ１、Ｘｍ３，Ｙｍ３、Ｘｐ０，Ｙｐ０から得られる。
【０１２７】
複数の動作方法および／または拡大率との間の再設定を定期的且つ自動的に実現す
べく、本明細書では微小位置標定装置を顕微鏡の試料台の、好適には台が観察ゾーン
に収めることを可能にするゾーンの縁または角に固定することを考える。本開示によ
る微小位置標定装置の、巨視的整列マーキング装置と比較した利点は、結像系が不正
確な事前位置調整を解決した点である。
【０１２８】
一例として、シリコン基板上に生成され、例えば周期的パターンの空間半周期が２
ミクロンで基本セルの一辺が４０ミクロンで厚さが２０ｎｍ〜１５０ｎｍの金または
クロム製の金属パターンを有する一辺が２ｍｍのゾーンを含む微小位置標定装置が、
１００倍のレンズを有する結像系およびラマン観察の両方の較正に適している。同一
種類のパターンを有する、周期的パターンの空間半周期が１０ミクロンで基本セルの
一辺が２００ミクロンである一辺が２ｍｍの別のゾーンにより、同一顕微鏡の１０倍
レンズを１００倍の動作方法に適合させることが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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