(57)【要約】本発明の実施形態によれば、目標物体の少なくともある領域の画像を構築するための画像データを提供する方法であって、目標物体が散乱する放射の各部分によって形成される複数の分離可能な回折パターンを、検出器において同時に記録する工程と、検出された放射の強度に応じて繰り返しプロセスを介して画像データを提供する工程とを備える方法が提供される。【選択図】図３
2015521281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物体の少なくともある領域の画像を構築するための画像データを提供する方法であって、
前記目標物体が散乱する放射の各部分によって形成される複数の分離可能な回折パターンを、検出器において同時に記録する工程と、
検出された放射の強度に応じて繰り返しプロセスを介して前記画像データを提供する工程と、を備える方法。
【請求項２】
前記放射の各部分が前記目標物体に入射する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の部分は、開口アレイに入射する前記放射によって形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数の位置の間で前記開口アレイを移動させる工程を備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記開口アレイは、各回折パターンのゼロ次領域が前記検出器の平面において空間的に分離されるように設けられる、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記開口アレイは、前記目標物体の上流に設けられる、請求項３、４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記目標物体から発する出射波が、開口アレイに入射して、前記出射波の複数の領域を選択し、それぞれが前記検出器における前記回折パターンのうちの一つを形成する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記開口アレイが、幾何パターンに設けられた複数の開口を備える、請求項３から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記幾何パターンは、格子である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記開口アレイは、４、６、８、１０、１２又は１６個の開口のうちの一つを備える、請求項３から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記開口アレイは、複数の概ね円形の開口を備える、請求項３から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
レンズを設けることにより、前記放射の複数の部分をそれぞれ発散させる工程を備える、請求項２から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記レンズの焦点面は、前記物体の上流にある、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記放射が前記物体に衝突する前に、前記放射の周辺をマスキングする工程を備える、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記回折パターンはそれぞれ、プローブ関数に対応する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記検出器の応答を複数のセグメントに分割する工程を備える、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
各セグメントは、それぞれの回折パターンを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記繰り返しプロセスは、前記検出器のそれぞれのセグメントに記録された各回折パターンに基づいて、前記画像データを決定するように構成される、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記入射する放射の部分が少なくとも部分的に重なるよう、前記複数の部分が設けられる、請求項４又はそれに従属する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
目標物体のある領域の画像を構築するための画像データを決定する装置であって、
検出器に当たる放射の複数の部分によって形成される、複数の分離可能な回折パターンの強度を記録する前記検出器と、
前記検出器から受けるデータに基づいて、前記画像データを決定する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、繰り返しプロセスによって前記検出器が同時に記録した前記複数の回折パターンに基づいて、前記画像データを決定するよう構成されている
装置。
【請求項２１】
前記検出器に当たる放射が前記複数の回折パターンを形成するように設けられた開口アレイを備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記開口アレイが、幾何パターンに設けられた複数の開口を備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記幾何パターンは、格子である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記開口アレイは、前記目標物体の上流に設けられる、請求項２１から２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記開口アレイは、第一及び第二レンズの間に設けられる、請求項２１から２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
前記第一レンズが入射した放射を平行にする、及び、前記第二レンズが前記開口アレイから入射した放射を集束する、のいずれか又は両方である、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第二レンズの焦点面は、前記目標物体の上流にある、請求項２５又は２６に記載の装置。
【請求項２８】
概ね前記第二レンズの焦点面において設けられる開口マスクを備える、請求項２５、２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記処理装置は、前記検出器の出力を複数のセグメントに分割するよう設けられ、各セグメントは、前記複数の回折パターンのうちの一つに対応するデータを備える、請求項２０から２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
前記分割が、隣接するセグメント間からクロストークを除去する工程を備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
コンピュータによって実行されると、請求項１から１９のいずれかに記載の方法を行うように構成された、コンピュータソフトウエア。
【請求項３２】
コンピュータ読み取り可能媒体に格納された、請求項３１に記載のコンピュータソフトウエア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標物体の少なくとも一部の画像を生成可能な画像データを提供する方法及び装置に関する。特に、本発明の実施形態は、画像データを作成するためのデータを記録するのにかかる時間を減少させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開公報第２００５／１０６５３１号には、目標物体のある領域の画像を構築するための画像データを提供する方法及び装置が開示されており、その内容を参照することにより本明細書に援用する。放射源から目標物体に放射線が入射する。目標物体が散乱する放射の強度は、少なくとも一つの検出器により検出される。検出された放射に応じて画像データが提供される。透過率関数や照明関数等の緩やかに変化する又は帯域が限定された可動プローブ関数を用いた反復プロセスにより、このような画像データを提供する方法も開示されている。国際公開公報第２００５／１０６５３１号に開示される方法および技術は、タイコグラフィカル反復エンジン（Ｐｔｙｃｈｏｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅ）（ＰＩＥ）と呼ばれている。
【０００３】
ＰＩＥは、回折パターン測定値の集合から、目標物体の少なくともあるエリアに関する画像データを回復するための技術である。ＣＣＤ等の一つ以上の検出器を用いて、測定平面に幾つかの回折パターンを記録する。目標物体後方の開口と関連する透過率関数又は照明関数等のプローブ関数が既知であるか推定されねばならない。
【０００４】
国際公開公報第２０１０／０６４０５１号には、プローブ関数が既知である又は推定する必要がない、強化されたＰＩＥ（ｅＰＩＥ）法が開示されており、その内容を参照することにより本明細書に援用する。その代りとして、プローブ関数の動的推定値（ｒｕｎｎｉｎｇ  ｅｓｔｉｍａｔｅ）を利用しながら、ステップごとにプローブ関数を繰り返し計算し、目標物体と関連する物体関数の動的推定値を決定するプロセスが開示される。
【０００５】
散乱放射の測定に基づいて画像データを提供するその他の方法も知られている。
【０００６】
図１は、上述のＰＩＥ及びｅＰＩＥ法及び、その他のコヒーレント回折イメージング技術に適した装置１００を示す図である。装置１００は、目標物体の少なくともある領域の画像を作成するために使用され得る物体の画像データを提供するのに好適であるが、これに限定されない。
【０００７】
図１には示していない放射源は、一つ以上のレンズ等の集束装置２０に当たって目標物体３０の領域を照らす放射（放射線）１０の源である。放射という用語は、広く解釈すべきであることを理解されたい。放射という用語は、各種の波面を含む。放射には、放射源からのエネルギーが含まれる。これには、Ｘ線、電子などの放射粒子を含む電磁放射が含まれる。他の種類の放射として、音波等の音響放射が含まれる。このような放射は、波動関数Ψ（ｒ）によって表してもよい。この波動関数は、当業者には明らかなように、実部と虚部を含む。これらは、波動関数の絶対値（ｍｏｄｕｌｕｓ）と位相とによって表すことができる。Ψ（ｒ）＊は、Ψ（ｒ）の複素共役であって、Ψ（ｒ）Ψ（ｒ）＊＝｜Ψ（ｒ）｜２であり、｜Ψ（ｒ）｜２が波動関数に関して測定される強度である。
【０００８】
レンズ２０は、調査する目標物体３０の領域を選択するように設けられるプローブ関数Ｐ（ｒ）を形成する。このプローブ関数により、分析する物体の出射波の一部を選択する。Ｐ（ｒ）は、物体３０の平面で計算されるこのような波動場の複素定常値（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｖａｌｕｅ）である。
【０００９】
当然のことながら、目標物体３０上で弱集束（又は実際には強集束）の照明ではなく、非集束の放射を、目標後方の開口と共に使用可能である。開口は目標物体の後方に設けられているため、これにより調査する目標３０のある領域が選択される。開口は、「サポート」を画定するようマスク内に形成される。サポートとは、ある関数がゼロではないエリアのことである。言い換えれば、サポートの外部では、関数はゼロとなる。サポートの外側では、マスクによって放射の透過が遮られる。開口という用語は、放射の局所的な透過関数を説明している。このことは、０と１との間の絶対値を有する二次元の複素変数によって表される。一例として、透過率が変化する物理的な開口領域を有するマスクが挙げられる。従って、入射放射１０は、目標物体３０の上流側に当たり、伝達されるにつれて目標物体３０によって散乱する。目標物体３０は、入射放射に対して少なくとも部分的に透明でなくてはならない。目標物体３０は、何らかの繰り返し構造を有していても有していなくてもよい。或いは、散乱パターンが反射による放射に基づいて測定される場合には、目標物体３０は、全体的又は部分的に反射性のものであってもよい。
【００１０】
従って、物体３０との相互作用の後の放射の出射波動関数として試料波Ｏ（ｒ）が形成される。このように、Ｏ（ｒ）は、二次元の複素関数を表しており、Ｏ（ｒ）内の各点が複素数と関連しており、ｒは二次元座標を示す。Ｏ（ｒ）は、平面波が照射された物体から発する出射波を物理的に表す。例えば電子散乱の場合、Ｏ（ｒ）は、対象となる物体３０を通過した結果として、入射波に導入される位相及び振幅の変化を表すことになる。プローブ関数Ｐ（ｒ）（又は透過関数）は、分析する物体の出射波動関数の一部を選択する。当然のことながら、開口を選択するのではなく、透過回折格子やその他のこのようなフィルタ関数を物体関数の下流に配置してもよい。プローブ関数Ｐ（ｒ−Ｒ）は、開口が位置Ｒにある場合の開口透過関数である。プローブ関数は、プローブによってそれに入射する完全平面波に導入された絶対値及び位相の変化を表す絶対値及び位相によって与えられる複素数を備えた複素関数として表せる。
【００１１】
出射波動関数ψ（ｒ，Ｒ）は、物体３０を出射する際の放射３５の出射波動関数である。この出射波ψ（ｒ，Ｒ）は、回折面において回折パターンΨ（ｕ）を形成する。ここで、ｒは、実空間でのベクトル座標であり、ｕは、回折空間でのベクトル座標である。
【００１２】
光を照射する又は調査する対象の目標物体３０の領域を選択するため、物体３０に対するプローブ関数の動きを可能にするｘｙ並進ステージ上に、レンズ２０又は開口を搭載してもよい。但し当然のことながら、レンズ又は開口に対して物体３０を移動させてもよい。
【００１３】
検出器４０は、ＣＣＤカメラ等の好適な記録装置であり、これにより、回折パターンの記録が可能となる。検出器４０により、回折面内の回折パターンの検出が可能となる。検出器４０は、ＣＣＤにおけるようなアレイ状の検出素子を備えてもよい。
【００１４】
当然のことながら、物体関数Ｏ（ｒ）等の目標物体に対応する画像データを作成するには、対応し、部分的に重複するプローブ位置において、複数の回折パターンを記録する。
【００１５】
本発明の実施形態の目的は、少なくともこのような従来技術の問題の一つ以上を軽減することにある。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の一実施態様によれば、目標物体の少なくともある領域の画像を構築するための画像データを提供する方法であって、目標物体が散乱する放射の各部分によって形成される複数の分離可能な回折パターンを、検出器において同時に記録する工程と、検出された放射の強度に応じて繰り返しプロセスを介して画像データを提供する工程と、を備える方法が提供される。
【００１７】
目標物体に入射する放射は、実質的にコヒーレントであってよい。幾つかの実施形態において、目標物体に入射する放射の複数のビームは、実質的に互いにコヒーレントである。本発明の実施形態において、繰り返し法は、この複数の回折パターンに基づいており、各回折パターンがそれぞれのプローブ位置に対応する。この方法は、コヒーレント回折イメージング法であってよい。幾つかの実施形態において、画像データは、一以上の複数の回折パターンに基づいており、全ての回折パターンからなるグループは、部分的に重なる隣接回折パターンを含む。即ち、グループ内の隣接する回折パターンは部分的に重なる。重なりは５０〜９０％の範囲であってよい。この重なりは、放射の重なりであってもよく、物体上のそれぞれの回折パターンに関与する。同時に記録される回折パターンは、重なっていなくてもよく、実質的に離れていてもよい。ただし、開口アレイの複数の異なる位置を用いて記録した全ての記録された回折パターン全体が、重なり合った回折パターンを備えていてもよい。
【００１８】
当然のことながら、画像データを必ずしも画像を生成するのに使用する必要はない。画像データは、単に目標物体を表すものであって、画像を生成する以外の別の目的に使用してもよく、例えば、プロセス制御入力として、又は画像データの一部又は全部から派生する一以上の値を出力するために使用してもよい。
【００１９】
本発明の一実施態様によれば、目標物体のある領域の画像を構築するための画像データを提供する方法であって、目標物体が散乱する放射によって形成される複数の回折パターンを、検出器において同時に記録する工程と、検出された放射の強度に応じてプロセスを介して画像データを提供する工程とを備える方法が提供される。
幾つかの実施形態において、目標物体に入射する放射は、複数の部分を備え、各々の部分が検出器における回折パターンをそれぞれ形成する。複数の部分を備える波面は、開口アレイに入射することによって形成してもよい。レンズを設けてもよく、これによって、複数の部分をそれぞれ発散させる。
幾つかの実施形態において、目標物体から発する出射波が、開口アレイに入射して、出射波の複数の領域を選択し、それぞれが検出器における回折パターンの一つを形成してもよい。幾つかの実施形態において、前記方法は、複数の位置の間で開口アレイを移動させる工程を備えてもよい。
開口アレイは、各回折パターンのゼロ次領域が検出器の平面において空間的に分離されるように構成されていてもよい。
回折パターンはそれぞれ、プローブ関数に対応する。
本発明の一実施態様によれば、目標物体のある領域の画像を構築するための画像データを決定する装置であって、検出器に当たる放射の強度を記録する検出器と、検出器から受けるデータに基づいて、画像データを決定する処理装置とを備え、処理装置は、検出器が同時に記録した複数の回折パターンに基づいて、画像データを決定するように構成された装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しながら、実施例を基に本発明の実施形態を例示する。
【図１】ＰＩＥ及びｅＰＩＥ法に使用するのに好適な装置１００を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る配列を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る装置を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る装置を示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る装置を示す図である。
【図６】本発明の更に別の実施形態に係る装置を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る方法を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る複数の回折パターンを示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る分離された回折パターンを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る画像データから作成された画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態において、複数の回折パターンを検出器によって同時に記録する。画像データは、少なくとも部分的に、この複数の回折パターンに基づいて決定される。これによって、画像データを決定するのに十分なデータを記録するのに必要な時間を減少させることができる。
【００２２】
図２において、本発明の一実施形態に係る、試料平面での波面を図２（ａ）で示し、検出器平面を図２（ｂ）でそれぞれ示す。
【００２３】
図２（ａ）を参照すると、試料平面（物体の平面）での波面は、それぞれ異なる位置で複数のプローブ関数を同時に形成するように構成される。図２（ａ）に示す例では、波面は、４つのプローブ関数を形成するように構成されるが、当然ながら、この数は、単なる例であり、他の数のプローブ関数を選択してもよい。図２（ａ）に示す波面は、第一２１０、第二２２０、第三２３０、第四２４０プローブ関数を形成するように構成され、目標物体の対応する領域が選択される。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した波面に対応して、検出器が記録した回折パターンを示す図である。本発明の幾つかの実施形態において、目標物体の平面において、各プローブ関数に対応する波面部分は、部分的に重なるように且つ互いに発散するように構成される。波面部分の発散特性によって、検出器の平面での回折パターンが、物体平面よりも一層の分離度を有するよう形成される。特に、各回折パターンのゼロ次（図２（ｂ）に示す輝点）が空間的に分離されるように、波面部分を十分に発散させる。当然のことながら、本発明の実施形態において、複数のプローブ関数に対応する波面部分が物体平面において発散しない場合も想定可能である。
【００２５】
検出器は、一度の露光で複数の回折パターンを記録可能である。幾つかの実施形態において、一回の露光で測定された放射強度に基づいて画像データを決定可能である。即ち、全ての回折パターンをその一度の露光で記録する。一方、別の実施体形態において、一度の露光で記録した複数の回折パターンを、一度以上のそれ以降の露光で記録された更なる複数の回折パターンと組み合わせてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態に係る装置３００を示す図である。この装置は、開口アレイ３１０、レンズ、及び検出器３５０を備える。図３には、焦点面３３０と物体３４０も示されている。
【００２７】
開口アレイ３１０は、複数の開口が形成されたマスクである。このマスクは、入射放射を実質的に遮ることのできる材質で形成される。マスクに入射する放射が複数の開口を通過して、対応するプローブ関数部分を有する波面を形成するように、複数の開口が設けられる。開口アレイ３１０から発する波面は、レンズ３２０に向かい、物体３４０へと放射を集束させる。図３に示すように、レンズ３２０の焦点面３３０は、物体３４０の上流（手前）に設けられる。これによって、各プローブ関数に対応する波面部分は、焦点面３３０の下流で発散する。この波面が物体３４０と干渉して、少なくとも部分的に物体３４０を介して伝達される。別の実施態様において、物体は反射性であってもよく、波面はこの物体３４０によって少なくとも部分的に反射されてもよい。検出器３５０は、複数のプローブ関数に対応する部分を含む、物体からの出射波を同時に記録するように構成される。これらの部分に基づいて、ＰＩＥ及びｅＰＩＥ参考文献に記載のように及び当業者には公知のその他のプロセスのように、プロセスが行われ、回折パターンの測定強度に応じて画像データが提供される。
【００２８】
本発明の実施形態は、目標後方開口アレイ３１０の使用も想定している。このような実施形態において、目標物体３４０に当たる放射により出射波が形成され、開口アレイ３１０は、各開口に対応する出射波の部分がそれぞれのプローブ関数を形成するように目標物体３４０の下流に設けられる。目標物体３４０に入射する放射が発散しないので、開口アレイ３１０内の開口は重ならない。位相回復アルゴリズム（ｐｈａｓｅ  ｒｅｔｒｉｅｖａｌ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に必要なプローブ関数の重なり度合とするには、複数の位置間で開口アレイを移動させて、プローブ位置間の重なりを実現する。開口アレイ３１０は、例えば、ｘ、ｙ並進ステージによって移動させてもよい。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態に係る、プローブ位置を示す図である。第一の複数のプローブ位置４１０は、アレイ３１０が単一の場所にある開口アレイ３１０におけるプローブ位置に対応する。開口アレイ３１０は、検出器３５０が一以上の場所でプローブ関数が重なるように回折パターンを記録するよう、ｘ及びｙ方向のうちの一方向又は両方向に移動させてもよい。更なるプローブ位置４２０の一部を図４に示す。当然ながら、開口アレイの場所の数やアレイ３１０に存在する開口の数は、例示に過ぎない。
【００３０】
ＰＩＥ及びｅＰＩＥ参考文献に記載のように及び当業者には公知のその他のプロセスのようにプロセスを行い、複数の場所のそれぞれにおいて開口アレイ３１０により形成された、複数の回折パターンの測定強度に応じて画像データを提供する。
【００３１】
図５及び６は、本発明の更なる実施形態に係る装置を示す図である。
【００３２】
図５は、光ファイバーケーブルからの光という形で放射を受けるように設けられた光ファイバーコネクタ５１０を備える装置５００を示す図である。このコネクタ５１０は、光ファイバーケーブルの終端にあり、ケーブルとレーザ出力とを連結する。当然ながら、光ファイバーから受ける光以外の他の種類の放射と共に装置５００を使用してもよい。第一レンズ５２０は、コネクタ５１０から距離Ｌ１のところに配置され、入射光を平行にする。距離Ｌ１は、例えば１０ｍｍ半値幅（ＦＷＨＭ）等の好適な放射ビーム幅となるように選択してもよい。このビーム幅は、開口アレイ５３０の開口の間隔と等しくして、各開口が略同一の放射強度を受けるようにしてもよい。開口アレイ５３０は、第一レンズ５２０から距離Ｌ２のところに配置する。幾つかの実施形態において、Ｌ２はＬ１に等しい。図示した実施形態では、開口アレイ５３０は、２×２アレイであり、４つの放射部分が設けられるが、当然ながら、別の数の開口が縦横に存在してもよい。例示した実施形態の各開口の直径は、１５０μｍであるが、当然のことながら他の直径を用いてもよい。第二レンズ５４０は、開口アレイ５３０及びマスク開口５５０と２ｆ構造を構成してもよい。第二レンズ５４０は、開口アレイ５３０から焦点距離Ｌ３のところに配置され、幾つかの実施形態において、マスク開口５５０から更なる焦点距離Ｌ４のところに配置される。実施形態の一例において焦点距離は５０ｍｍであるが、当然ながら、他の焦点距離を用いてもよい。マスク開口は、開口を備え、この開口はマスクの中央にあってもよい。この開口は、マスク開口の平面で開口アレイ内の開口によって形成されるエアリーディスク（ａｉｒｙ  ｄｉｓｃ）より小さい大きさを有する。マスク開口は、６００μｍであってもよく、当然のことながら、これは単なる例示にすぎない。目標物体５６０は、マスク開口５５０の下流に設けらされ、幾つかの実施形態において、プラスチック材料でできた拡散器がその前に設けられる。拡散器５７０を設けるかどうか及びその材料は、適宜選択可能である。拡散器５７０は、検出器５９０における信号のダイナミックレンジを減じるよう作用する。装置は更に、反射マスク５８０を備える。反射マスク５８０は、物体を支持するスライドガラスとＣＣＤとの間等での多重反射を防止又は減じるために設けられる。反射マスクは、試料から距離Ｌ６のところに配置される。この距離Ｌ６は、反射マスク５８０の直径に応じて選択される。直径がより大きいマスク５８０であれば、距離Ｌ６を大きくできるが、反射を除去する効果が減少する。一実施形態において、反射マスク５８０は、直径が１ｍｍであり、Ｌ６は、マスクの直径の２倍、即ち、２ｍｍである。実施形態の一例において、検出器５９０は、試料５６０から距離Ｌ７、例えば、３３ｍｍ離れたところに配置する。この距離により、各プローブからの散乱光が、検出器５９０のところで空間的に確実に分離されるようになる。目標５６０は、第二レンズ５４０の焦点面から距離Ｌ５だけ離れたところに位置する。この距離Ｌ５により、目標平面において複数のプローブが確実に十分重なり合うようになる。第二レンズ５４０の焦点面は、マスク開口５５０の平面と一致してもよい���
【００３３】
図６は、本発明の一実施形態に係る装置６００を示す図である。装置６００は、図５を参照して説明した要素と同じ要素を備えており、必要でない限り、説明の繰り返しは省略する。
【００３４】
この装置は、４×４（１６）個の開口を有する開口アレイを備える。開口の数がより多いので、図５を参照して説明した実施形態よりも対角の最も外側の開口間の間隔が大きくなる。従って、放射の球面収差が、放射の集束にとって重要となるかもしれない。第二レンズ６４０は、より大きな焦点距離、例えば１００ｍｍを有するよう選択する。マスク開口６５０は、絞り（ｉｒｉｓ）で形成してもよい。絞りは、閉じた際の最小直径を約８００μｍとしてもよく、その他の径を用いてもよい。第三レンズ６５１は、マスク開口６５０と目標物体６６０との中間で、目標物体６６０の上流に設けられた、顕微鏡対物レンズ６５２を備える。第三レンズ６５１は、例えば３５ｍｍの焦点距離を有し、開口アレイ５３０の縮小画像を形成するように構成される。第三レンズ６５１が第二レンズの焦点面からその焦点距離、例えば３５ｍｍだけ離れたところに配置されると、平行画像（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ  ｉｍａｇｅ）が形成される。幾つかの実施形態において、第三レンズ６５１を第二レンズ６４０の焦点面に対して焦点距離より近いところに配置してもよく、結果として空間の制限等により顕微鏡対物レンズ６５２の開口数が減少する。顕微鏡対物レンズ６５２は、複数の放射ビームを集束するよう配置される。顕微鏡対物レンズは、倍率１０倍又は２０倍であってもよく、その他の倍率を使用してもよい。目標物体６６０は、対物レンズ６５２の焦点面から距離Ｌ６のところに配置する。この距離Ｌ６により、プローブ位置間の重なり度合が決まる。Ｌ６＝０であれば、プローブ位置が１００％の重なりとなる。望ましい重なり度合は、７０％程度であるが、８０〜６０％又は９０〜５０％であってもよい。従ってＬ６は、プローブ位置が所望の重なりとなるように選択する。この距離は、例えば４００μｍであってもよく、その他の距離を使用してもよい。検出器６９０は、目標物体から距離Ｌ７のところに位置し、２０〜３０ｍｍの距離であれば、１６個の回折パターンのそれぞれの空間分解能を十分なものとすることができる。当然ながらその他の距離を用いてもよい。
【００３５】
本発明の幾つかの実施形態は、検出器５９０、６９０を分割する（ｓｅｇｍｅｎｔｉｎｇ）工程を備える。同時に記録された回折パターンを別々に処理して画像データ．＊を決定するように各回折パターンを分離するよう検出器を分割する。図７を参照して、本発明の一実施形態に係る方法を以下に説明する。
【００３６】
ステップ７１０において、検出器を複数の領域即ちセグメントに分割する。当然ながら、検出器の分割は、ソフトウェア的に行われてもよく、即ち、検出器を物理的に分離するのではない。そうではなくて、衝突する放射に対する検出器の応答を、例えば、別々のデータ構造内のメモリに独立して記憶すること等により、複数の「仮想的な」検出器に割り当てる。セグメントはそれぞれ同じ大きさとしてもよい。実施形態の一例において、４×４配置の１６個の回折パターンを同時に受けるよう検出器を配置する際には、１０２４×１０２４画素を有する検出器を、２５６画素×２５６画素のセグメントに分割する。
【００３７】
ステップ７２０において、それぞれのセグメント内の各回折パターンの中心を決定する。回折パターンの中心は、閾値化、境界検出、測定したパターンの円へのフィッティング（ｆｉｔｔｉｎｇ）により求められる。この意味で、閾値化は、ある閾値より下の検出器応答を持つ画素を所定の値、例えば０に設定するという意味と理解する。
【００３８】
ステップ７３０において、セグメント内の各回折パターンの平均中心位置を、ステップ７２０で決定した複数の中心に基づいて決定する。平均位置は、ステップ７２０の複数の中心から決定した平均位置（ｍｅａｎ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）としてもよい。
【００３９】
ステップ７４０において、必要があれば各回折パターンをシフトさせて、ステップ７３０で決定した平均中心位置の中央にパターンを置く。回折パターンは、測定データの移動を見越して、０等の所定の値でパディングしてもよい。
【００４０】
ステップ７５０において、必要があれば各セグメントをトリミングして（ｃｒｏｐｐｅｄ）元の大きさにする。ステップ７６０において、隣接するセグメント間でクロストークがあれば、除去してもよい。クロストークの除去は、ハミング窓又はガウス窓を各セグメントに掛けることによって行ってもよい。
【００４１】
図８は、同時に１６個の測定回折パターンを作成する４×４開口アレイを用いた測定回折パターン８１０（うち二つだけを示す）を表す検出器によって出力されるデータ８００を示す図である。
【００４２】
図９は、図７を参照して説明した方法７００の実施形態を適用した後に、図８に示したデータ８００の一部に基づく回折パターン９１０を示す図である。図８及び９の比較からわかるように、図８の検出器の応答は、１０２４×１０２４画素であるのに対して、図９に示す一つの回折パターン用の回折パターンは、２５６×２５６画素である。回折パターン９２０の右及び下側に境界が存在する。この境界は、回折パターンを中央に配置した後に、ガウス窓を掛けた結果である。この場合、ガウス窓は、２１０画素等の所定の直径の「１ｓ」の開口をまず形成し、その後、２０画素等の所定の幅でガウスドロップオフ（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｄｒｏｐ  ｏｆｆ）により開口端部を平滑化することにより発生させる。他の実施形態では、ステップ７４０での回折パターンのシフトの前に窓を掛けるが、窓の中心が回折パターンの中心と対応するようにしておく。
【００４３】
従来の方法では、測定回折パターンに対応するそれぞれのプローブ関数の位置を、例えば開口、集束装置、又は物体の移動により求めていた。本発明の実施形態は、回折パターンに対応するプローブ位置の場所を決定する方法を備える。第一ステップにおいて、複数の回折パターン間の距離を決定する。この距離は、図７のステップ７３０において決定した各回折パターンの平均中心位置を基に決定してもよい。検出器の平面において、回折パターン間の距離は、回折パターンの平均中心場所に基づいて決定される。当然ながら、検出器画素の寸法に基づいて、この距離を画素からメートルへと変換してもよい。検出器平面での距離を、カメラ長に対する焦点距離（物体と焦点との距離）の比を用いて調整してもよい。焦点は、例えばｅＰＩＥを用いた事前再構成（ｐｒｉｏｒ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）によりプローブのバックプロパゲーションを用いて決定してもよい。
【００４４】
図１０は、複数の同時測定回折パターンを用いて決定された、本発明の実施形態に係る画像データを表した図である。本実施形態の場合、画像データは、２×２開口アレイ、即ち４個の同時記録回折パターンの使用に基づく。本発明の実施形態により、物体を放射に一度露光することにより、その画像データが決定され、即ち、複数の回折パターンを用いて画像データを決定する方法である、いわゆる「単一撮影」（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｈｏｔ）法が可能となる。
【００４５】
当然のことながら、本願発明の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせの形態において実現され得る。かかるソフトウェアのいずれもが、消去可能であるか若しくは書き換え可能であるかにかかわらず、例えば、ＲＯＭ等の記憶装置等の揮発性記憶装置又は不揮発性記憶装置の形態で記憶されるか、例えば、ＲＡＭ、メモリチップ、デバイス又は集積回路等のメモリの形態で記憶されるか又は、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、磁気ディスク若しくは磁気テープ等の光学可読媒体又は磁気可読媒体において記憶される。当然のことながら、記憶装置及び記憶媒体は、プログラム又は複数のプログラムを記憶するのに適した機械可読記憶装置の実施形態であり、当該プログラムが実行されると、本発明の実施形態が実現される。従って、実施形態は、先のいずれかの請求項に記載されたシステム又は方法を実現するコードを含むプログラムを提供し、かかるプログラムを記憶する機械読込可能な記憶装置を提供する。更に、本発明の実施形態は、有線接続若しくは無線接続において伝達される通信信号等の任意の媒体を介して電子的に伝達され、実施形態はこれを適切に包含し得る。
【００４６】
（添付した特許請求の範囲、要約、及び図面のすべてを含む）本明細書において開示された特徴のすべて、及び／又は、開示された任意の方法又は処理のステップのすべてが、かかる特徴及び／又はステップのうち少なくともいくつかが互いに排他的である組み合わせを除く、任意の組み合わせで組み合わされ得る。
【００４７】
（添付した特許請求の範囲、要約、及び図面のすべてを含む）本明細書において開示された各々の特徴が、特に明記しない限り、同一であり同等の目的又は類似の目的に有益である代替的特徴によって置換され得る。従って、特に明記しない限り、開示された各特徴は、包括的な一連の均等な又は類似の特徴の一例である。
【００４８】
本発明は、前述のいかなる実施形態の詳細にも限定されない。本発明は、（添付した特許請求の範囲、要約、及び図面のすべてを含む）本明細書において開示された特徴の任意の新規なもの又は任意の新規な組合せに、又は、開示された任意の方法及び処理のステップの任意の新規なもの又は任意の新規な組合せに及ぶ。特許請求の範囲は、上記の実施形態のみに及ぶだけでなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内の任意の実施形態にも及ぶものと、解釈されるべきである。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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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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【図７】
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【図１０】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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