(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、試料キャリアと、前記試料キャリアを前記基部と略平行な２つの異なる方向に移動するように構成されるアクチュエータ組立体と、前記試料キャリアを、前記基部と平行な平面において２つの異なる方向にスライドさせることができるように構成される二次元滑り支承であって、前記二次元滑り支承が前記基部と接触し、前記基部と接触する前記二次元滑り支承が前記基部と平行な平面において前記２つの異なる方向に移動する、二次元滑り支承と、を備え、
前記アクチュエータ組立体は、前記基部に対して直交する方向において可撓性を有する連結部を通じて前記試料キャリアに連結され、
前記試料キャリアは、装填扉を有する真空室内に位置決めされ、
前記試料キャリアは、前記装填扉を介しての前記試料キャリアへのアクセスを可能にするために、前記試料キャリアが前記真空室の壁に封止するように押し付けられ得るように位置決めされる封止部材を備え、
前記試料キャリアは、試料を保持するためのキャビティを包囲する底部及び周辺壁を備え、前記封止部材は前記周辺壁上に位置決めされる試料ステージ。
【請求項２】
前記試料キャリアへの前記アクチュエータ組立体の前記連結部が、前記試料キャリアを移動するための方向において実質的に剛性を有する、請求項１に記載の試料ステージ。
【請求項３】
前記試料キャリアへの前記アクチュエータ組立体の前記連結部が、前記試料キャリアを移動するための正の方向及び負の方向の双方において実質的に剛性を有する、請求項２に記載の試料ステージ。
【請求項４】
前記アクチュエータ組立体は、前記基部に対して直交する軸の周りに前記試料キャリアを回転するようにさらに構成され、前記二次元滑り支承は、前記試料キャリアを前記基部に対して直交する前記軸の周りで回転させることができるようにさらに構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の試料ステージ。
【請求項５】
前記アクチュエータ組立体は前記試料キャリアの傍に位置決めされる、請求項１から４のいずれか一項に記載の試料ステージ。
【請求項６】
前記試料キャリアは、試料を保持するための試料ホルダを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の試料ステージ。
【請求項７】
装填扉を有する真空室と、請求項１から６のいずれか一項に記載の試料ステージと、を備え、前記試料キャリアは真空室内に位置決めされる、真空システム。
【請求項８】
前記アクチュエータ組立体は前記真空室の内部に位置決めされる、請求項７に記載の真空システム。
【請求項９】
前記真空室は、前記試料キャリアを前記真空室の壁に封止するように押し付けるための押圧装置を含む、請求項７または８に記載の真空システム。
【請求項１０】
前記押圧装置はベローズを備え、かつ／または前記押圧装置は、真空および／または周囲空気圧力によって動作される、請求項９に記載の真空システム。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の真空システムを備える走査電子顕微鏡。
【請求項１２】
卓上走査電子顕微鏡として設計される、請求項１１に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項１３】
前記真空室に連結される電子光学カラムをさらに備え、前記基部は、前記電子光学カラムの反対の前記真空室の壁である、または、前記電子光学カラムの反対の前記真空室の壁に連結され、または、前記基部は、前記電子光学カラムが連結される前記真空室の壁である、または、前記電子光学カラムが連結される前記真空室の壁に連結される、請求項１１または１２に記載の走査電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は試料ステージに関する。より詳細には、本発明は、電子顕微鏡において使用するための試料ステージに関する。本発明は、例えば電子顕微鏡において使用するための、真空システムにも関する。本発明は、改良されたロードロックにも関する。
【背景技術】
【０００２】
試料ステージは、基準位置に対して試料を移動するために一般的に使用される。基準位置は、例えば、走査電子顕微鏡などの顕微鏡の視界に関係付けられ得る。基準位置は、例えば、光軸またはビーム位置であり得る。試料ステージは、例えば、試料の特定の特徴の検査を可能とするために、または、視界より大きい表面積の検査を可能とするために、基準位置に対する試料の位置決めおよび再位置決めを可能にする。
【０００３】
ロードロックは、電子顕微鏡などの装置の内部雰囲気と、外部雰囲気と、の間にポートを形成する。ロードロックは、試料が、例えば真空においてといった変更された雰囲気の下で検査されるとき、次の試料の装填および回収の間に、変更された雰囲気の乱れを最小限にしつつ複数の試料を連続して検査させるために一般的に使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
概して、例えば、試料ステージを用いて試料キャリアを基部に対して移動することで、試料を基準位置に対して位置決めすることができることが望ましい。基部は、基準位置に対して固定的に位置決めされ得る。試料は、Ｘ方向に位置決めでき、任意選択でＹ方向に位置決めでき、任意選択でＺ方向に位置決めできる。追加的に、直立する軸の周りでの回転方向Ｒなどの回転方向に、および、傾斜方向Ｔ１およびＴ２に、試料を位置決めすることも可能である。ここで、ＸおよびＹは、基部の平面と平行な２つの直交する方向を表し、Ｚは、ＸおよびＹに対して直交する方向である。傾斜方向Ｔ１およびＴ２は、通常、回転Ｒの直立軸に対して直交すると共に相互に対して直交する軸の周りでの回転を表す。
【０００５】
試料を位置決めするとき、位置の正確性と、位置を維持する安定性と、は、非常に重要なことである。例えば、試料の観察の間に視界内で振動するといった、試料が移動することは、しばしば望ましくない。そのうえ、試料ステージの試料キャリア上で位置決めされる試料の位置を維持するための試料ステージの能力は、非常に重要なことである。ここで１つの重要な態様は、試料キャリアから基部への試料ステージの機械的剛性である。例えば案内レールといった変位機構（例えば、Ｘ、Ｙ、および／またはＺ方向に試料キャリアを位置決めするためのもの）、または、回転機構（例えば、Ｒ、Ｔ１、および／またはＴ２方向に試料キャリアを回転するためのもの）が試料ステージの全体の機械的剛性を低下させる可能性のあることが、知られている。過去には、多くの労力が、大きい機械的剛性を伴う変位機構および回転機構を設計することに注がれてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般的な試料ステージ設計は、Ｘステージ、つまり、基部に搭載されたＸ方向における直線変位のための変位機構と、Ｙステージ、つまり、Ｘステージの上部に重ねられたＹ方向における直線変位のための変位機構と、Ｙステージの上部に重ねられた試料キャリアと、を用いている。発明者は、このような重ねた設計が試料ステージの全体の剛性を大幅に低減させる可能性があることを理解した。これは、試料ステージが、例えば重ねた設計におけるＸ、Ｙ、Ｚ、Ｒ、Ｔｌ、およびＴ２といった、より多くの自由度のための移動機構を含むときに悪化させられる。本発明の態様によれば、基部と、試料キャリアと、試料キャリアを基部と略平行な２つの異なる方向に移動するように構成されるアクチュエータ組立体と、を備える試料ステージが提供される。試料ステージは、試料キャリアを、基部と平行な平面において２つの異なる方向にスライドさせることができるように構成される二次元滑り支承(two-dimensional slide bearing)を備える。これは、基部に対する試料キャリアの２つの異なる移動が単一の二次元滑り支承で行われ得るという利点を提供し、これは、試料キャリアから基部への試料ステージの剛性を大幅に増加させる。基部と略平行な２つの異なる方向は、例えば、並進および回転、または、２つの直交する並進とできる。試料キャリアを基部と略平行な２つの直交する方向に移動することが、例えば、Ｘ方向に作用する第１のアクチュエータおよびＹ方向に作用する第２のアクチュエータといった、２つの直交するアクチュエータを用いて行われ得ることは明らかである。試料キャリアを基部と略平行な２つの直交する方向に移動することが、例えば、Ｘ方向に作用する第１のアクチュエータ、および、Ｘ軸に対して４５度にある第２のアクチュエータといった、２つの直交しないアクチュエータを用いて行われることも可能である。試料キャリアを基部と略平行な２つの直交する方向に移動することが、例えば、Ｒ方向に作用する第１のアクチュエータおよび径方向に作用する第２のアクチュエータといった、直線のアクチュエータと回転のアクチュエータとを用いて行われることも可能である。任意選択で、アクチュエータ組立体は、基部に対して直交する軸の周りに試料キャリアを回転するようにさらに構成され、二次元滑り支承は、試料キャリアを基部に対して直交する軸の周りで回転させることができるようにさらに構成される。
【０００７】
本発明の態様によれば、基部と、基部上に位置決めされる試料キャリアと、試料キャリアを基部と略平行な方向に移動するように構成されるアクチュエータ組立体と、を備える試料ステージが提供される。アクチュエータ組立体は、試料キャリアから基部への試料ステージの機械的剛性に寄与しないように位置決めされる。アクチュエータ組立体は、基部に対して直交する方向において可撓性を有する連結部を通じて試料キャリアに連結され得る。ＸステージおよびＹステージなどのアクチュエータ組立体の剛性を増加しようとすることよりも、Ｘステージおよび／またはＹステージなどのアクチュエータ組立体を、基部に対して直交する方向において可撓性を有する連結部を通じて試料キャリアに連結することは有益であることを、発明者は理解した。この可撓性は、試料キャリアを、基部に対して直交する方向に、アクチュエータに対して自由に移動させることができる。これはさらに、例えば、重力によって、または、バネ力、磁力、空気圧力などの別の付勢力によって、試料キャリアを基部に接触させることができる。これは、ＸステージおよびＹステージなどの位置アクチュエータ組立体を、試料キャリアと基部との間に介在させないこともできる。したがって、ＸステージおよびＹステージなどのアクチュエータ組立体の機械的剛性は、試料キャリアから基部への試料ステージの機械的剛性における役割を効果的に果たすことはない。
【０００８】
ここでは、連結部の可撓性は弾性によって達成され得ることは理解されるものであり、連結部は、例えば、基部と略平行に伸びる板バネまたは一体ヒンジを備え得る。ここでは、連結部の可撓性は、代替または追加で、関節式連結部によって達成され得ることは理解されるものであり、連結部は、例えば、ヒンジ式連結部を備え得る。ここでは、連結部の可撓性は、代替または追加で、遊びによって達成され得ることは理解されるものであり、連結部は、例えば、基部に対して直交する方向における遊びを含み得る。
【０００９】
本発明の態様によれば、試料キャリアへのアクチュエータの連結部が、試料キャリアを移動するための方向において実質的に剛性を有する。任意選択で、試料キャリアへのアクチュエータの連結部は、両方の意味で、試料キャリアを移動するための方向（例えば、前方向および後方向、左方向および右方向、正のＸ方向および負のＸ方向、正のＹ方向および負のＹ方向）に、実質的に剛性を有する。したがって、アクチュエータ組立体は、移動方向に試料キャリアを正確に位置決めできる。当業者は、位置決め速度、加速、摩擦などを考慮して、所望の位置決めの正確性を達成するための必要な剛性を簡単に決定できる。代替または追加で、試料ステージは、基部に対する試料キャリアの位置を決定するための位置センサを備えてもよい。位置センサは、例えば、Ｘ方向およびＹ方向における位置を決定できる。試料キャリアの位置が決定されているとき、位置決めの正確性が、決定された位置に基づく閉ループ制御を通じて達成され得るため、試料キャリアを移動するための方向における試料キャリアへのアクチュエータ組立体の連結がより小さい剛性を有することが許容され得ることは、理解されるものである。
【００１０】
任意選択で、アクチュエータ組立体は試料キャリアの傍に位置決めされる。これは、アクチュエータ組立体が試料キャリアと基部との間に介在されないという利点を提供する。さらに、これは、試料ステージの簡単な機械的レイアウトを可能にする。
【００１１】
任意選択で、試料キャリアは基部に接触して位置決めされる。試料キャリアが基部に接触するとき、試料キャリアから基部までの試料ステージの大きな機械的剛性が実現され得る。
【００１２】
任意選択で、試料キャリアは基部に接触してスライド可能に位置決めされる。これは、試料キャリアが、基部と平行な方向に、基部に対して容易に移動され得る一方、試料キャリアから基部までの試料ステージの大きな機械的剛性を維持するという利点を提供する。そのうえ、試料キャリアは、例えばスライド足部といった、少なくとも１つのスライド面を備え得る。また、基部には、滑らかな表面などのスライド面が設けられてもよい。
【００１３】
試料キャリアは、例えば、基部と略平行な第１の方向にスライド可能に移動できる。可能であれば、試料キャリアは、基部と略平行な第２の方向にもスライド可能に移動でき、その第２の方向は、例えば第１の方向に対して直交するといった、第１の方向と異なる。可能であれば、試料キャリアは、基部に対して直交する軸の周りにスライド可能に回転され得る。より一般的には、アクチュエータ組立体は、基部と略平行な第１の方向に、および任意選択で、基部と略平行な第２および／または第３の方向に、試料キャリアを移動するように構成され、第１の方向は第２および／または第３の方向と異なっている。
【００１４】
本発明の態様によれば、試料キャリアは、試料を保持するための試料ホルダを備える。任意選択で、試料ホルダは交換可能な試料ホルダである。これは、試料が準備されて試料ホルダに搭載され得る間に、試料ホルダが試料キャリアの内部または試料キャリア上にないという利点を提供する。したがって、複数の試料ホルダが準備され、意のままに交換され得る。
【００１５】
本発明の態様によれば、試料キャリアは、装填扉を有する真空室内に位置決めされる。これは、試料が装填扉を通じて試料キャリアへと装填され得る、または、装填扉を通じて試料キャリアから回収され得るという利点を提供する。これは、別の試料との試料の素早い交換を可能にする。例えば、装填扉を通じて第１の試料を保持する第１の試料ホルダを回収し、第２の試料を保持する第２の試料ホルダを、装填扉を通じて試料キャリアの内部または試料キャリア上へと装填することが可能である。
【００１６】
本発明は、改良されたロードロックにも関する。そのうえ、本発明によれば、装填扉を有する真空室内に位置決めされるように構成される試料ステージが提供される。試料ステージは、基部と、試料キャリアと、試料キャリアを基部と略平行な位置決め方向に移動するように構成されるアクチュエータ組立体と、を備える。したがって、試料キャリアは、例えば、試料を視界の中および外へと移動するために、ならびに／または、試料を基準位置に対して位置決めするために、基部と略平行に移動され得る。試料キャリアは、さらに、位置決め方向と異なる装填方向に装填扉に向かってさらに移動可能である。装填方向は、基部に対して直交していてもよく、または、基部に対して直交する成分を有してもよい。試料キャリアは、装填扉を介しての試料キャリアへのアクセスを可能にするために、封止係合して、真空室の壁に押し付けられ得る。基部と略平行な方向に試料キャリアを移動するためのアクチュエータ組立体が、例えば基部に対して直交する方向といった装填方向において可撓性を有する連結部を通じて試料キャリアへと連結されることが可能である。
【００１７】
任意選択で、試料キャリアは、装填扉を介しての試料キャリアへのアクセスを可能にするために、試料キャリアが真空室の壁に封止するように押し付けられ得るように位置決めされる封止要素を備える。
【００１８】
任意選択で、試料キャリアは、試料を保持するためのキャビティまたは試料ホルダを包囲する底部及び周辺壁を備え、封止部材は、例えば周辺壁の前縁にといった、周辺壁上に位置決めされる。封止部材は、例えばＯリングであり得る。
【００１９】
装填方向における試料キャリアの移動は、試料キャリアを真空室の壁に封止するように押し付けるための押圧装置を用いて有効とされ得る。押圧装置は、例えば、ベローズを備え得る。押圧装置は、電気で、磁気で、液圧で、または、例えば圧縮空気を用いて、空気圧で、動作され得る。任意選択で、押圧装置は、真空および／または周囲空気圧力によって動作される。
【００２０】
本発明は、装填扉を有する真空室と、上記で説明したような少なくとも１つの試料ステージと、を備え、試料キャリアは真空室内に位置決めされる、真空システムにも関する。任意選択で、アクチュエータ組立体は真空室の内部に位置決めされる。
【００２１】
本発明は、このような真空システムを含む走査電子顕微鏡にも関する。走査電子顕微鏡は、例えば、卓上走査電子顕微鏡として設計され得る。
【００２２】
走査電子顕微鏡は、真空室に連結される電子光学カラムをさらに備え、基部は、電子光学カラムの反対の真空室の壁である、または、電子光学カラムの反対の真空室の壁に連結される。代替または追加で、基部は、電子光学カラムが連結される真空室の壁である、または、電子光学カラムが連結される真空室の壁に連結される。
【００２３】
本発明は、試料キャリアを位置決めするための方法にも関する。方法は、基部を提供するステップと、基部上に位置決めされる試料キャリアを位置決めするステップと、を含む。方法は、基部に対して直交する方向において可撓性を有する連結部を通じて試料キャリアに連結されるアクチュエータ組立体を用いて、基部に略平行な方向に試料キャリアを移動するステップを含む。
【００２４】
本発明は、試料を真空室へと装填するための方法にも関する。方法は、試料ホルダを、真空室の装填扉に隣接する装填前位置に向けて、第１の移動方向に移動するステップを含む。方法は、試料ホルダを、装填扉を包囲する真空室の壁に、第２の方向に封止するように押し付けるステップであって、第２の方向は第１の方向と異なる、ステップを含む。第２の方向は、第１の方向に対して直交していてもよく、または、第１の方向に対して直交する成分を有してもよい。方法は、装填扉を開くステップを含む。
【００２５】
本発明は、走査電子顕微鏡画像など、生の顕微鏡の画像を表示するためのシステムにも関する。システムは、生画像を受信するための第１の入力部を有する処理装置を備える。システムは、生画像を表示装置へと出力するための出力部を備える。出力される生画像は、受信される生画像から若干ラグがある可能性があることは、理解されるものである。タイムラグは、好ましくは、操作者への試料取り扱いの視覚的なフィードバックを可能にするだけの小ささである。好ましくは、タイムラグは、１秒未満であり、より好ましくは０．５秒未満であり、最も好ましくは０．１秒未満である。処理装置は、第１の入力部において受信される第１の数の最近の画像から第１の種類の生画像を生成するように構成される。第１の数は、好ましくは、例えば、２、４、８、１６、２４、３２、または任意の他の数など、１より大きい。処理装置は、第１の種類の生画像を出力部へと出力するようにさらに構成される。
【００２６】
第１の種類の生画像は、例えば平均化された画像とでき、第１の入力部において受信された第１の数の直近の画像から平均化されてもよい。このような平均化された画像は、改良された生画像として出力され得る。
【００２７】
第１の入力部において受信された第１の数の最近の画像から第１の種類の生画像を生成することは、より鮮明な画像、より良好なコントラスト、より少ないノイズなどを提供するという利点を提供する。例えば、所定の数の画像を平均化させるために用いる移動平均が、例えば、試料の異なる部分を観察するために試料が顕微鏡に対して移動されるときといった、興味のある領域が変わるとき、出力される平均化された画像を適合させるために使用され得る。しかしながら、発明者は、移動平均された出力画像のこのような適合は遅い可能性があり、これは、ユーザーエクスペリエンスを乱し、試料表面においてアーチファクトの捜索を妨げる可能性がある。
【００２８】
興味ある領域に対する変更の間に生画像を表示するとき、ユーザーエクスペリエンスを高めるために、および、システムの反応速度を上げるために、発明者は、処理装置が、顕微鏡の条件に対する変更を表す処理情報を受信するための第２の入力部を備えることと、処理装置が、自動的に、顕微鏡の条件に対する変更の指示を第２の入力部において受信することに応答して、第１の入力部において受信される、第１の数より少ない第２の数の最近の画像に基づいて第２の種類の生画像を出力部へと出力するように切り替えるように構成されることと、は有益であることを理解した。第２の種類の生画像が、第１の入力部において受信されたより少ない数の最近の画像に基づくため、モーションアーチファクトなど、顕微鏡の条件に対する変更による第２の種類の生画像への影響は、顕微鏡の条件に対する変更による第１の種類の生画像への影響より小さくなる。反対に、第２の種類の生画像が、第１の入力部において受信されたより少ない数の最近の画像に基づくため、第２の種類の生画像の画像向上は、第１の種類の生画像の画像向上より小さくなる。
【００２９】
特別な実施形態では、第２の数は１である。その場合、第２の種類の生画像の各々の画像は、第１の入力部において受信された単一の画像に基づいている。したがって、その場合、第２の種類の生画像は、第１の入力部において受信された生画像に実質的に対応する。それにも拘らず、処理装置は、例えば、スペックル除去、コントラスト／輝度向上など、画像向上技術を適用できることは、理解されるものである。
【００３０】
第１の種類の生画像が、第１の数の受信された画像に基づく移動平均である場合、第２の種類の生画像は、移動平均をリセットすることによって得ることができる。
【００３１】
第１の種類の生画像は、例えば、カルマンフィルタリングによって得ることができ、その場合、出力部において出力される第１の種類の生画像は、第１の入力部において直近に受信された画像にカルマンゲインＫｋ（０＜Ｋｋ≦１）を掛け、１−Ｋｋだけ掛けられた直前の出力画像を加えることで計算される。したがって、第２の種類の生画像は、例えば１のカルマンゲインといった第１の種類の生画像のためのカルマンゲインＫｋより大きいカルマンゲインＫｋを用いて、カルマンフィルタリングによって得ることができる。
【００３２】
顕微鏡の条件に対する変更は、興味ある領域の変更に関連し得る。興味のある領域に対する変更は、試料位置の変更（例えば、Ｘ、Ｙ、および／またはＺ）、試料配向の変更（例えば、Ｒ、Ｔ１、および／またはＴ２）、焦点深度の変更、および倍率Ｍの変更のうちの１つ以上に関連し得る。顕微鏡の条件に対する変更は、電子加速電圧の変更、電子ビーム電流の変更、ビーム傾斜の変更、ビームシフト、走査回転の変更、電子銃傾斜の変更、電子銃シフト、非点収差補正の変更、真空圧力の変更、および、温度の変更のうちの１つ以上にも関連し得る。
【００３３】
したがって、第１の種類の生画像の出力は、自動的に、顕微鏡の条件に対する変更の間、一時的に無効にされる。第１の種類の生画像の出力は、顕微鏡の条件に対する変更が停止するや否や、自動的に再び始められ得る。
【００３４】
態様によれば、走査電子顕微鏡画像など、生の顕微鏡の画像を表示するための方法が提供される。方法は、生画像の流れを受信するステップと、第１の数の直近の受信された画像から第１の種類の生画像を生成するステップと、第１の種類の生画像を出力するステップと、を含む。方法は、顕微鏡の条件に対する変更の指示を受信することに応答して、第１の入力部において受信される、第１の数より少ない第２の数の最近の画像に基づく第２の種類の生画像を出力するステップを含む。
【００３５】
ここで、本発明の実施形態が、添付の図面を参照しながら詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による態様を有するシステムの概略図である。
【図２】本発明による態様を有するシステムの概略図である。
【図３】本発明による態様を有するシステムの概略図である。
【図４】本発明による態様を有するシステムの概略図である。
【図５】本発明による態様を有するシステムの概略図である。
【図６】本発明の態様による過程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、本発明による態様を有するシステムの概略図を示している。図１は、非限定的な例を用いて、走査電子顕微鏡の概略的な描写を示している。図１は、真空室１４の内部に位置決めされた試料ステージ１を示している。試料ステージ１は試料キャリア４を備えている。この例では、試料キャリア４は、試料または試料ホルダを保持するためのキャビティ１８を包囲する周辺壁４Ａ及び底部４Ｂを備えている。この例ではキャビティ１８は、交換可能な試料ホルダ５を保持している。交換可能な試料ホルダ５は試料５Ａを保持している。
【００３８】
試料ステージ１は基部２をさらに備えている。試料キャリア４は基部２上において位置決めされている。図１では、試料キャリア４は、試料キャリア４を基部２の表面に沿ってスライド可能に移動させるためのスライド足部１２を備えている。試料キャリア４が基部２に直接的に接触し、ここでは重力によって基部に押し付けられるため、試料キャリア４から基部２への試料ステージ１の機械的剛性は非常に大きくされ得る。スライド足部は、適切なヤング係数を有する材料から選択でき、直立方向に大きい剛性を提供するための寸法（表面積および厚さ）を有し得る。この構造は、基部２の表面と平行な方向に、試料キャリア４から基部２までの試料ステージ１の大きな剛性も提供する。
【００３９】
試料ステージ１はアクチュエータ組立体をさらに備えている。図１では、アクチュエータ組立体は、基部２と略平行な方向に試料キャリア４を移動するように構成される第１のアクチュエータ６を備えている。この例では、第１のアクチュエータ６は、以後においてＸ方向とされる図では試料キャリアを左から右へと移動するためのネジ軸を備えている。アクチュエータ組立体は、基部２に対して略平行で、第１のアクチュエータ６の移動方向に対して略直交する方向に試料キャリア４を移動するように構成された第２のアクチュエータ８をさらに備えている。この例では、第２のアクチュエータ８は、以後においてＹ方向とされる図では紙面に向かうと共に紙面から出る方向に試料キャリアを移動するためのネジ軸を備えている。この例では、第２のアクチュエータ８は、第１のアクチュエータ６の作動部品に連結されている。したがって、第２のアクチュエータ８の「不動」部品は、第１のアクチュエータ６によってＸ方向に移動できる。したがって、第２のアクチュエータ８の作動部品は、Ｘ方向およびＹ方向に移動できる。第２のアクチュエータ８の作動部品は、連結部１０を用いて試料キャリアに連結されている。したがって、第１のアクチュエータ６および第２のアクチュエータ８は、Ｘ方向およびＹ方向に試料キャリア４を移動するように構成されている。したがって、事実上、試料ステージ１は、試料キャリア４を、基部２と平行な平面において、この例では直交する２つの異なる方向にスライドさせることができるように構成されている二次元滑り支承を、備えている。アクチュエータ組立体が、以後においてＲ方向における回転として称される、基部２に対して直交する軸の周りに試料キャリアを回転するための第３のアクチュエータを備えることも可能であることは、理解されるものである。滑り支承は、試料キャリア４を、基部２に対して直交する軸の周りに回転させることができるようにも構成されている。
【００４０】
連結部１０は、基部２に対して直交する方向において可撓性を有する。この例では、連結部１０は板バネを備えている。基部２に対して直交する方向の可撓性は、第１のアクチュエータ６および第２のアクチュエータ８が、試料キャリアを、基部に対して直交する方向に押し進ませることができないようにする。第１のアクチュエータ６および第２のアクチュエータ８（および第３のアクチュエータ）によって、基部２に対して直交する方向に発揮されるあらゆる残留力は、可撓性を有する連結部１０によって消散される。したがって、試料キャリア４から基部２への試料ステージ１の機械的剛性、つまり、図１において、鉛直方向における機械的剛性は、第１のアクチュエータ６および第２のアクチュエータ８（および第３のアクチュエータ）のあらゆる機械的剛性と無関係である。この例では、第１および第２のアクチュエータは、試料キャリア４と基部２との間に介在されていないことは、理解されるものである。これは、試料キャリア４から基部２への試料ステージ１の機械的剛性を、第１のアクチュエータ６および第２のアクチュエータ８のあらゆる機械的剛性と無関係にさせることにもなる。この例では、第１のアクチュエータ６および第２のアクチュエータ８は、上方から見たとき、試料キャリア４の外形の外側において試料キャリア４の傍に位置決めされている。第２のアクチュエータ８が、試料キャリア４と基部２との間に介在されることも可能であることは、理解されるものである。このような場合、好ましくは、試料キャリア４は、第２のアクチュエータ８に跨るスライド足部によって基部２になおも接触し、そのため、第２のアクチュエータ８が、試料キャリア４から基部２への試料ステージ１の機械的剛性を定めることを不可能にしている。
【００４１】
連結部１０は、Ｘ方向およびＹ方向に（ならびに、Ｒ方向に）実質的に剛性を有する。連結部１０が正のＸ方向と負のＸ方向との両方において剛性を有することは、理解されるものである。したがって、連結部１０は、両方の意味でＸ方向に実質的に剛性を有する。連結部１０が正のＹ方向と負のＹ方向との両方において剛体であることは、理解されるものである。したがって、連結部１０は、両方の意味でＹ方向に実質的に剛性を有する。板バネがそれ自体の延びる平面において大きい剛性を有することは、理解されるものである。したがって、アクチュエータ６、８は、Ｘ方向およびＹ方向に試料キャリア４を正確に位置決めできる。所望の位置決めの正確性を達成するための剛性が、位置決め速度、加速、摩擦などを考慮して簡単に決定できることは、理解されるものである。代替または追加で、試料ステージ１は、基部２に対する試料キャリア４の位置を決定するための位置センサを備えてもよい。位置センサは、例えば、Ｘ方向およびＹ方向における位置を決定できる。試料キャリア４の位置が決定されているとき、位置決めの正確性が、決定された位置に基づく閉ループ制御を通じて達成され得るため、Ｘ方向およびＹ方向における試料キャリア４へのアクチュエータ６、８の連結がより小さい剛性を有することが許容され得ることは、理解されるものである。
【００４２】
図１に示したシステムは電子光学カラム１６をさらに備えている。電子光学カラム１６は、電子ビームを生成するための電子銃と、それ自体知られている手法で試料５Ａの画像を形成するためのビーム用レンズと、を備えている。図１では、基部２は、電子光学カラム１６と反対の真空室１４の壁によって形成されている。基部２が、電子光学カラム１６が搭載される真空室１４の壁によって形成されること、または、電子光学カラム１６が搭載される真空室１４の壁に位置決めされることも、可能である。この壁が上方の壁である場合、試料キャリア４は、バネ力、磁力、空気圧力などの付勢力によって、基部２に向かって付勢させることができる。
【００４３】
図１に示したシステムは装填扉２０をさらに備えている。装填扉２０は、真空室１４の装填開口を封止するように閉じる。図１では、装填扉２０は、例えばＯリングといった封止部材２２を備えている。真空室は、電子光学カラム１６を動作させるとき、例えば０．３ｍｂａｒの低い圧力において維持される。試料（ホルダ）を装填または回収するために、図１の状態におけるシステムにおいて装填扉２０を開けることは、周囲空気（おおよそ１０００ｍｂａｒ）を真空室１４全体に入らせることになることは、理解されるものである。結果として、長時間のポンピングが、電子光学カラムを再び動作させるための適切な真空を達成するために必要とされる。さらに、電子銃などの電子顕微鏡の重要な部品は、このような大きな圧力にさらされるときに損傷され得る。ポンピング時間を短縮するために、および、需要な部品を保護するために、ロードロックが使用され得る。図１〜図４は、システムがロードロック機能を提供するためにどのように使用され得るかを示している。
【００４４】
図２では、試料キャリア４は、装填扉２０に隣接する装填前位置に向かって、第１のアクチュエータ６および第２のアクチュエータ８によって移動されている。電子光学カラムの下の検査位置（図１）から装填扉２０の下の装填前位置（図２）までの試料キャリア４のこの移動は、基部２と略平行である。
【００４５】
図３では、試料キャリア４は基部２と平行な方向に移動されている。試料キャリア４は、装填扉２０を包囲する真空室１４の壁に封止するように押し付けられる。この例では、試料キャリア４は、試料キャリアのキャビティ１８が装填扉２０を通じてアクセスされ得るように、試料キャリア４と真空室１４の壁との間の封止係合を提供するための、例えばＯリングといった封止部材２８を有している。システムは、試料キャリア４を真空室１４の壁に封止するように押し付けるための押圧装置２４を備えている。
【００４６】
この例では、押圧装置２４はベローズ２６を備えている。図２におけるシステム状態では、ベローズ２６の下の空間は、例えば真空室１４の内部と同じ圧力といった、低い圧力で維持されている。結果として、プッシャ２７が引き込み位置で維持されている。図３におけるシステム状態では、ベローズ２６の下の空間は、例えば周囲圧力または上昇した圧力といった、高い圧力で維持されている。結果として、プッシャ２７は伸長された位置に導かれ、試料キャリア４を真空室１４の壁との封止係合へと押す。
【００４７】
図４では、装填扉２０が開けられている。試料ホルダ５および／または試料５Ａは、試料キャリア４から回収できる。試料ホルダ５および／または試料５Ａを試料キャリア４へと装填することも可能である。装填扉２０が開けられるとき、キャビティの内部の圧力は周囲圧力となる。キャビティ１８の内部の周囲圧力による試料キャリア４への下向きの力が、試料キャリア４と、装填扉２０を包囲する真空室１４の壁と、の間の封止係合を維持するために、ベローズ２６によって発生させられる上向きの力によって打ち消されなければならないことは、理解されるものである。図１〜図４で見られるように、この例では、ベローズの表面積は、試料キャリアの表面積より（平面図において）大きくなるように選択される。ベローズ２６のこのようなより大きい表面積は、試料キャリア４を封止位置に向けて付勢することになる。
【００４８】
図３および図４で見られるように、可撓性を有する連結部１０も、装填扉２０に向けての試料キャリア４の持ち上げを可能にし、一方、試料キャリアはアクチュエータ６、８に連結されたままである。
【００４９】
試料ホルダ５または試料５Ａを装填した後、装填扉２０は再び閉じられる（図３を参照）。次に、キャビティ１８における圧力が低下させられる。そのうえ、システムの真空ポンプまたはプレ真空ポンプは、キャビティ１８への連結部を有している。キャビティの圧力が、例えば４．５ｍｂａｒまで低下させられると、試料キャリア４は再び下げられる（図２を参照）。これは、キャビティ１８において残っている空気を真空室１４全体へと拡げさせる。キャビティ１８の体積が真空室１４の体積に対して小さくなるように選択できるため、これは、真空室１４の内部の圧力に低下の効果を有する。真空室１４における圧力は、例えば、０．５ｍｂａｒまでになる。次に、真空室１４は、例えば０．３ｍｂａｒといった、電子光学カラムの動作のための所望の圧力までふたたびポンピングされる。
【００５０】
先に記載しているような試料キャリア４は、基準位置に対して位置決めされ得る。基準位置は、例えば、電子光学カラム１６の光軸またはビーム位置であり得る。試料キャリア４を基準位置に対して移動することで、試料５Ａの異なる領域を顕微鏡の視界へと持っていくことができる。電子光学カラム１６は、視界内にある試料５Ａの画像を生成する。この画像は、例えば、システムのコンピュータスクリーンに表示され得る。
【００５１】
より一般的には、顕微鏡は画像生成器３０を備えている。画像生成器３０は、図５を見ると、ＣＣＤカメラＣＭＯＳまたは他の種類の画像センサであり得る。画像を表示するために、システムは、生画像などの画像を受信するための第１の入力部３４を有する処理装置３２を備える。画像は、処理装置によって出力部３６へと送り込まれる。出力部は、コンピュータスクリーンなどの表示ユニット４０と通信する。処理装置３２は、出力部３６へと送り込まれる生画像の画像品質を改善するように構成されている。そのうえ、処理装置３２は、第１の入力部において受信される第１の数の最近の画像から第１の種類の生画像を生成するように構成され得る。
【００５２】
第１の種類の生画像は、例えば、平均化された画像であり得る。平均化される入力画像は、例えば、画像バッファ３８に一時的に保存され得る。画像バッファ３８では、画像は、表示される前に処理され得る。より鮮明な画像、より良好なコントラスト、より少ないノイズなどを提供するために、表示装置に向けた画像出力は、画像バッファ３８において第１の数の画像を平均化することで得られ得る。例えば、所定の数の画像の移動平均を計算することが可能であり、したがって、第１の入力部３４において新たに受信されるあらゆる画像が、平均化された画像の計算において、最も古い画像に置き換わる。
【００５３】
代替の実施形態では、第１の種類の生画像は、カルマンフィルタリングに基づいて計算され得る。この場合、出力部３６へと送り込まれる画像は、第１の入力部３４において直近に受信された画像にカルマンゲインＫｋ（０＜Ｋｋ≦１）を掛け、１−Ｋｋが掛けられた直前の出力画像を加えることで計算される。カルマンゲインＫｋは、第１の入力部３４によって直近に受信される画像の、出力部３６における画像出力への比例的な寄与を表している。例では、第１の種類の生画像は、カルマンゲインを１／１６に設定することで計算され得る。カルマンフィルタリングがバッファ３８の使用を必要としないことは、留意される。
【００５４】
第１の種類の生画像を表示することで、一定の条件の下で試料を観察しながら、表示ユニットにおいてより一層の画像品質を提供する。しかしながら、例えば、試料が別の領域を見るために移動されるとき、または、画像倍率が変えられるときといった、条件が変わるとき、第１の種類の生画像は、古い条件（例えば、古い試料位置）に関連する「古い」画像に少なくとも部分的に基づき、新たな条件（例えば、新しい試料位置）に関連する１つ以上の「新しい」画像に部分的に基づく。これは、モーションブラーなどの不鮮明さを、表示される生画像へと導入する。
【００５５】
これを解決するために、処理装置３２は、第２の入力部４２をさらに備えている。第２の入力部４２は、顕微鏡の制御ユニット４４と通信している。制御ユニット４４は、得られた画像に影響を与え得る顕微鏡の条件に対する変更の指示を第２の入力部４２に提供する。条件のこのような変更は、興味ある領域の変更に関連し得る。興味ある領域のこのような変更は、試料位置の変更（例えば、Ｘ、Ｙ、および／またはＺ）、試料配向の変更（例えば、Ｒ、Ｔ１、および／またはＴ２）、焦点深度の変更、および倍率Ｍの変更のうちの１つ以上を含み得る。条件におけるこのような変更は、電子加速電圧の変更、電子ビーム電流の変更、ビーム傾斜の変更、ビームシフト、走査回転の変更、電子銃傾斜の変更、電子銃シフト、非点収差補正の変更、真空圧力の変更、および、温度の変更のうちの１つ以上も含み得る。
【００５６】
処理装置が、第２の入力部４２を介して、顕微鏡の条件の変更を指示する信号を受信するとき、処理装置３２は、第１の種類の生画像を出力することを停止し、第２の種類の生画像を出力することに自動的に切り替わる。第２の種類の生画像は、第１の入力部３４において受信される第２の数の最近の画像に基づき、その第２の数は第１の数より少ない。第２の数は第１の数より少なく、第２の種類の生画像は、モーションブラーなどのアーチファクトをより受けにくい。特別な実施形態では、第２の数は１であり、そのため、第２の種類の生画像は、第１の入力部において受信された生画像に実質的に対応する。
【００５７】
第１の種類の生画像が画像バッファ３８を用いて平均化することで得られるとき、処理装置３２は、顕微鏡の条件の変更を指示する信号を受信することに応答して、画像バッファ３８をリセットできる。したがって、画像の平均化は、条件に対する変更が検出されるとき、自動で一時的に無効とされる。画像バッファのリセットは、第２の種類の生画像の出力に印を付ける。顕微鏡の条件のさらなる変更が生じず、したがって、このような変更を指示するさらなる信号が第２の入力部４２において受信されない場合、リセットされた画像バッファ３８が、再び平均化される複数の画像をすぐに含み始めることができるため、画像の平均化は自動的に再び始まることができる。画像バッファのリセットは、バッファから画像を削除することで、または、平均化された画像の計算を最新の画像から再開することで、達成できることは理解されるものである。
【００５８】
第１の種類の生画像がカルマンフィルタリングによって得られるとき、処理装置３２は、顕微鏡の条件の変更を指示する信号を受信することに応答して、カルマンゲインＫｋを増加させることができる。例えば、カルマンゲインは１に設定され得る。１のカルマンゲインＫｋは、第１の入力部３４において受信される画像が、履歴画像データを加えることなく出力部３６へと送り込まれることを指し示している。カルマンゲインＫｋの増加は、第２の種類の生画像の出力に印を付ける。第２の種類の生画像についてのカルマンゲインＫｋが、例えば０．５≦Ｋｋ＜１といった、１より小さいことも可能である。顕微鏡の条件のさらなる変更が生じず、したがって、このような変更を指示するさらなる信号が第２の入力部４２において受信されない場合、カルマンゲインは、例えば、急激に、段階的に、または徐々に、再び低下され得ることは留意されるものである。カルマンゲインの低下は、顕微鏡の条件の変更を指示するさらなる信号が第２の入力部４２において受信されないことを処理装置３２が決定するとき、自動的に有効とされ得る。
【００５９】
図６は、処理装置３２の可能な動作を記載しているフローチャートの概略的な描写を示している。ステップ１００では、第１の入力部３４において画像生成器３０から画像が受信される。ステップ１０２では、第２の入力部は、顕微鏡の条件の変更を指示する信号またはメッセージを受信する準備が整っている。ステップ１０４では、処理装置３２は、顕微鏡の条件の変更を指示する信号またはメッセージの受信について、第２の入力部４２を確認する。このような信号またはメッセージが第２の入力部４２において受信されている場合、処理装置は、ステップ１０６において画像バッファをリセットする。次にステップ１０８では、第１の入力部３４において受信された画像が、履歴画像をいまだに含んでいる、または、リセットされた画像バッファに、保存される。画像バッファにおいて平均化のために使用される所定の数の画像を超える場合（ステップ１１０における確認）、最も古い画像がステップ１１２においてバッファから廃棄される。平均化するために使用される所定の数の画像が、例えばシステムのユーザーインターフェースにおいて、例えば使用者によって設定され得ることは、留意されるものである。ステップ１１４では、バッファにおける画像が平均化される。ステップ１１６では、平均化された画像が、例えば表示ユニット４０へと出力される。したがって、手順は次の画像のためにステップ１００で再開する。
【００６０】
処理装置３２および関連する過程は、走査電子顕微鏡で使用され得るが、トンネル電子顕微鏡または光学顕微鏡でも使用され得ることは、理解されるものである。代替で、処理装置３２および関連する過程は、望遠鏡、デジタルカメラなど、他の装置で使用されてもよい。
【００６１】
ここで、本発明は、本発明の実施形態の特定の例を参照して記載されている。しかしながら、様々な改良および変更が、本発明の本質から逸脱することなく行われ得ることは、明確である。明確性および正確な記載の目的のために、特徴は、同じまたは別々の実施形態の一部としてここでは記載されているが、これらの別々の実施形態に記載されている特徴の全部または一部の組み合わせを有する代替の実施形態も考えられる。
【００６２】
図１〜図４の例では、押圧装置２４は、真空室１４に対して不動である。押圧装置が、例えば試料キャリア４、第１のアクチュエータ６、および／または第２のアクチュエータ８に搭載されるといった真空室に対して可動であり得ることは、理解されるものである。
【００６３】
例では、押圧装置はガス（例えば、真空、周囲空気、または加圧空気）によって動作させられる。押圧装置を、電気モータ、磁石、圧電性結晶、液圧、手の力（例えば、歯車またはレバーを介して）などを用いて動作させることも可能であることは、理解されるものである。
【００６４】
例では、ロードロックは可撓性を有する連結部１０を利用する。ロードロックは、鉛直方向に移動可能に試料キャリアで動作されてもよいが、アクチュエータに剛結合する中間部品に必ずしも剛性を有して搭載されないことは、理解されるものである。
【００６５】
可撓性を有する連結部１０を伴う試料ステージが、ロードロック機能と無関係に使用されてもよいことは、理解されるものである。
【００６６】
図１〜図４の例では、試料キャリアは基部上にスライド可能に位置決めされる。代替の位置決めおよび移動機構も可能である。例えば、気体支承システムを、例として付勢力（例えば、磁力または真空力）を伴って使用することが、可能である。このような二次元の気体支承システムは、ここでも二次元滑り支承として言及される。図１〜図４の例では、スライド足部は静的である。スライド足部が、ステージの二次元滑りを可能にするローラによって形成されることも、可能である。このような二次元の転がり支承システムは、ここでも二次元滑り支承として言及される。
【００６７】
上記の例では、試料ステージは、走査電子顕微鏡と関連して用いられている。試料ステージは、光学顕微鏡、トンネル電子顕微鏡、原子間力顕微鏡など、他の検査装置で使用されてもよいことは、理解されるものである。試料ステージは、フライス盤、研磨盤、ルーターマシン、エッチング機、（三次元）プリンタ機械、石版機械、部品配置機械など、他の装置で使用されてもよいことは、理解されるものである。このような他の装置での試料は、半導体ウエハ、プリント回路基板など、機械加工される目的物とできることは、理解されるものである。
【００６８】
処理装置、第１の入力ユニット、出力ユニット、画像バッファ、第２の入力ユニット、制御ユニット、およびリセットユニットは、ソフトウェアコード部を可能であれば含む専用の電子回路として具現化されてもよいことは、理解されるものである。処理装置、第１の入力ユニット、出力ユニット、画像バッファ、第２の入力ユニット、制御ユニット、およびリセットユニットは、コンピュータなどのプログラム可能な装置で実行され、例えばコンピュータなどのプログラム可能な装置の記憶装置に保存されるソフトウェアコード部として、具現化されてもよい。
【００６９】
図面を参照して記載されている本発明の実施形態が、コンピュータ装置と、コンピュータ装置で実施される処理と、を含むにも拘わらず、本発明は、コンピュータプログラム、特には、本発明を実行へと移すために適合されたキャリアにおけるコンピュータプログラムにも拡張する。プログラムは、ソースもしくはオブジェクトコードの形態、または、本発明による処理の実施で使用するのに適した他の形態であり得る。キャリアは、プログラムを運ぶことができる何らかの実体または装置であり得る。
【００７０】
例えば、キャリアは、例えばＣＤ  ＲＯＭもしくは半導体ＲＯＭといったＲＯＭ、または、例えばフロッピーディスクもしくはハードディスクといった磁気記録媒体を備え得る。さらに、キャリアは、電気ケーブルもしくは光学ケーブルを介して、無線によって、または、例えばインターネットもしくはクラウドを介した他の手段によって伝えられ得る電気信号または光学信号などを、送信可能なキャリアであり得る。
【００７１】
プログラムが、ケーブル、他の装置、または他の手段によって直接的に送られ得る信号で具現化されるとき、キャリアは、このようなケーブル、他の装置、または他の手段によって構成されてもよい。代替で、キャリアは、プログラムが埋め込まれた集積回路であってもよく、集積回路は、関連する過程を実施するように適合される、または、関連する過程の実施での使用に適合される。
【００７２】
しかしながら、他の改良、変形、および代替が可能でもある。したがって、明細書、図面、および例は、制限する意味というよりも例示の意味で見なされるものである。
【００７３】
明確性および正確な記載の目的のために、特徴は、同じまたは別々の実施形態の一部としてここでは記載されているが、本発明の範囲が、記載した特徴の全部または一部の組み合わせを有する実施形態を含み得ることは、理解されるものである。
【００７４】
請求項において、括弧の間に配置されたあらゆる参照符号は、請求項を限定するとして解釈されるものではない。「備える」という言葉は、請求項で列記されたもの以外の他の特徴またはステップの存在を排除しない。さらに、「１つ（ａおよびａｎ）」という言葉は、「１つだけ」に限定されるとして解釈されず、代わりに、「少なくとも１つ」を意味するように使用され、複数を排除しない。特定の手段が相互に異なる請求項で復唱されているという事実だけが、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを指し示してはいない。
【符号の説明】
【００７５】
１  試料ステージ
２  基部
４  試料キャリア
４Ａ  周辺壁
４Ｂ  底部
５  試料ホルダ
５Ａ  試料
６  第１のアクチュエータ
８  第２のアクチュエータ
１０  連結部
１２  スライド足部
１４  真空室
１６  電子光学カラム
１８  キャビティ
２０  装填扉
２２  封止部材
２４  押圧装置
２６  ベローズ
２７  プッシャ
２８  封止部材
３０  画像生成器
３２  処理装置
３４  第１の入力部
３６  出力部
３８  画像バッファ
４０  表示ユニット
４２  第２の入力部
４４  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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