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公開番号2025064687
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2023174623
出願日2023-10-06
発明の名称撮像装置、及び、画像生成方法
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類G01N 23/04 20180101AFI20250410BHJP(測定;試験)
要約【課題】高精度に再構成像を取得することができる、撮像装置、及び、画像生成方法を提供する。
【解決手段】撮像装置は、1次元検出器14と制御解析部31を備える。1次元検出器14は、第1および第2画素層140、150を備え、第1画素層140には第1の方向に延在する複数のライン状画素142が第1の方向に垂直な方向に等間隔に配置され、第2画素層150には第2の方向に延在する複数のライン状画素151が第2の方向に垂直な方向に等間隔に配置される。ライン状画素142とライン状画素151の第1の方向における幅はお互いに異なっている。制御解析部31は、被検体41を第1の方向に走査しながらサンプリング間隔毎に画素142から取得する第1検出強度分布を、像強度分布と窓関数によるコンボリューションであるとし、デコンボリューションによって画素142ごとに第1像強度分布を算出する。画素151から取得する第2検出強度分布を用いて第1像強度分布を補正する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被検体を保持するステージと、
第１画素層と絶縁層と第２画素層とを順に積層してなる検出器と、
前記被検体を透過する撮像光を前記検出器の検出体に結像させる結像光学部材と、
前記検出器で検出された前記撮像光の強度である検出強度から前記被検体の像を再構成する画像処理部と、を備え、
前記第１画素層は、第１方向に延在するライン状の受光面を有する複数の第１ライン状画素を備え、前記複数の第１ライン状画素は、前記第１方向と直交する方向に等間隔に並べて配置されており、
前記第２画素層は、第２方向に延在するライン状の受光面を有する複数の第２ライン状画素を備え、前記複数の第２ライン状画素は、前記第２方向と直交する方向に等間隔に並べて配置されており、
前記第１ライン状画素と前記第２ライン状画素の前記第１方向における幅がお互いに異なる形状であり、
前記ステージは、前記第１方向と平行な方向に走査可能であり、
前記検出器は、サンプリング間隔毎に、前記第１画素層にて検出された前記検出強度である第１検出強度と、前記第２画素層にて検出された前記検出強度である第２検出強度を出力し、
前記サンプリング間隔に前記ステージが走査する距離は、前記第１ライン状画素のライン長さより短く、
前記画像処理部は、
前記ステージの位置座標に対する前記第１検出強度を示す第１検出強度分布を、前記第１ライン状画素のライン延長線上における第１像強度分布と、前記第１ライン状画素のライン長さに相当する前記ステージの位置座標の範囲にて１を示し、その他の範囲では０を示す第１窓関数によるコンボリューションであるとして、前記第１検出強度分布からデコンボリューションによって、前記複数の第１ライン状画素ごとに前記第１像強度分布を算出し、
また、前記ステージの位置座標に対する前記第２検出強度を示す第２検出強度分布を用いて前記第１像強度分布を補正し、
全ての前記第１ライン状画素において補正された前記第１像強度分布を、前記第１ライン状画素の配列方向に配置して、前記第１ライン状画素のライン長さより小さい前記第１方向の分解能を有した前記被検体の像を生成する、撮像装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第２方向は前記第１方向と直交する方向であり、
前記画像処理部は、前記第１方向における前記第１像強度分布の総和である第１積算強度分布と、前記第２検出強度分布から算出された第２積算強度分布との差分が予め定められた値以下になるように、前記第１像強度分布を補正する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第２積算強度分布は、ＴＤＩ手法により算出される、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、前記差分の分布をフーリエ変換して、フーリエ成分の絶対値が最大となる空間周波数を特定し、特定された前記空間周波数において前記差分が少なくなるように前記第１像強度分布のフーリエ変換を調整する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、前記第２積算強度分布を用いて前記第１検出強度分布を補正し、補正後の前記第１検出強度分布を用いて前記デコンボリューションを行う、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第２方向は前記第１方向と平行であり、
前記画像処理部は、
前記ステージの位置座標に対する前記第２検出強度を示す第２検出強度分布を、前記第２ライン状画素のライン延長線上における第２像強度分布と、前記第２ライン状画素のライン長さに相当する前記ステージの位置座標の範囲にて１を示し、その他の範囲では０を示す第２窓関数によるコンボリューションであるとして、前記第２検出強度分布からデコンボリューションによって、前記ライン状画素ごとに前記第２像強度分布を算出し、
前記デコンボリューションを行う際に、任意の空間周波数における前記第１窓関数もしくは前記第２窓関数のいずれか一方のフーリエ成分が予め定められたゼロ近傍の範囲内の場合は、前記任意空間周波数における一方の前記検出強度分布のフーリエ成分を、他方の前記検出強度分布のフーリエ成分にて補間し、
前記デコンボリューションによって得られた前記第１像強度分布に前記第２像強度分布を合算して前記第１像強度分布を補正する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
ステージに保持された被検体に撮像光を照射し、
前記ステージを第１方向に所定の速度で走査しながら、第１画素層と絶縁層と第２画素層とが順に積層され、前記第１画素層には、第１方向に延在するライン状の受光面を有する複数の第１ライン状画素を、前記第１方向と直交する方向に等間隔に並べて配置し、前記第２画素層には、第２方向に延在するライン状の受光面を有する複数の第２ライン状画素を、前記第２方向と直交する方向に等間隔に並べて配置してなる検出器によって、所定のサンプリング間隔ごとに、前記第１画素層にて検出された前記被検体を透過する撮像光の強度である第１検出強度と、前記第２画素層にて検出された前記被検体を透過する撮像光の強度である第２検出強度とを出力し、前記所定のサンプリング間隔に前記ステージが走査する距離は前記第１ライン状画素のライン長さより短く、
前記ステージの位置座標に対する前記第１検出強度を示す第１検出強度分布を、前記第１ライン状画素のライン延長線上における第１像強度分布と、前記第１ライン状画素のライン長さに相当する前記ステージの位置座標の範囲にて１を示し、その他の範囲では０を示す第１窓関数によるコンボリューションであるとして、前記第１検出強度分布からデコンボリューションによって、前記複数の第１ライン状画素ごとに前記第１像強度分布を算出し、
前記ステージの位置座標に対する前記第２検出強度を示す第２検出強度分布を用いて前記第１像強度分布を補正し、
全ての前記第１ライン状画素において補正された前記第１像強度分布を、前記第１ライン状画素の配列方向に配置して、前記第１ライン状画素のライン長さより小さい前記第１方向の分解能を有した前記被検体の像を生成する、画像生成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、撮像装置、及び、画像生成方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
被検体の構造を高分解能かつ非破壊で観察する装置として、透過Ｘ線顕微鏡が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５８４６５７４号公報
特許第７０６２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態は、高精度に再構成像を取得することができる、撮像装置、及び、画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態の撮像装置は、被検体を保持するステージと、第１画素層と絶縁層と第２画素層とを順に積層してなる検出器と、前記被検体を透過する撮像光を前記検出器の検出体に結像させる結像光学部材と、前記検出器で検出された前記撮像光の強度である検出強度から前記被検体の像を再構成する画像処理部と、を備える。
前記第１画素層は、第１方向に延在するライン状の受光面を有する複数の第１ライン状画素を備え、前記複数の第１ライン状画素は、前記第１方向と直交する方向に等間隔に並べて配置されている。前記第２画素層は、第２方向に延在するライン状の受光面を有する複数の第２ライン状画素を備え、前記複数の第２ライン状画素は、前記第２方向と直交する方向に等間隔に並べて配置されている。また、前記第１ライン状画素と前記第２ライン状画素の前記第１方向における幅はお互いに異なっている。
【０００６】
前記ステージは、前記第１方向と平行な方向に走査可能であり、前記検出器は、サンプリング間隔毎に、前記第１画素層にて検出された前記検出強度である第１検出強度と、前記第２画素層にて検出された前記検出強度である第２検出強度を出力する。前記サンプリング間隔に前記ステージが走査する距離は、前記第１ライン状画素のライン長さより短い。
前記画像処理部は、前記ステージの位置座標に対する前記第１検出強度を示す第１検出強度分布を、前記第１ライン状画素のライン延長線上における第１像強度分布と、前記第１ライン状画素のライン長さに相当する前記ステージの位置座標の範囲にて１を示し、その他の範囲では０を示す第１窓関数によるコンボリューションであるとして、前記第１検出強度分布からデコンボリューションによって、前記複数の第１ライン状画素ごとに前記第１像強度分布を算出する。また、前記画像処理部は、前記ステージの位置座標に対する前記第２検出強度を示す第２検出強度分布を用いて前記第１像強度分布を補正する。更に、前記画像処理部は、全ての前記第１ライン状画素において補正された前記第１像強度分布を、前記第１ライン状画素の配列方向に配置して、前記第１ライン状画素のライン長さより小さい前記第１方向の分解能を有した前記被検体の像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態における撮像装置の構成の一例を説明する概略図。
被検体の一例を説明する概略図。
被検体に設定される走査領域と観察領域を説明する概略図。
第１実施形態における１次元検出器の構成を説明する概略図。
第１実施形態における１次元検出器をＤ３方向上方からみた平面図。
図３Ｂに示す１次元検出器のＡ－Ａ'線に沿った断面図。
１次元検出器の原理回路構成図。
超電導ストリップにおけるＸ線光子の検出原理を説明する図。
第１実施形態における画像生成方法の一例を説明するフローチャート。
図６のＳ３における詳細な手順の一例を説明するフローチャート。
第１ライン状画素の検出強度分布の一例を示す図。
図８Ａの領域Ａを拡大した図。
ＴＤＩ手法により積算強度分布を算出する方法を説明するための概略図。
Ｘ方向における観察領域の範囲を説明する図。
積算強度プロファイルを用いた検出強度分布の光量補正を説明する概略図。
窓関数の一例を説明する図。
第１ライン状画素の積算強度分布の一例を説明する図。
２つの積算強度分布の一例を説明する図。
差分の分布の一例を説明する図である。
差分の分布の一例を説明する図である。
差分ｄ（ｘ）のフーリエ変換Ｄ（ｕ）の一例を説明する図。
微調整前のＡ
１
（ｕ）の一例を説明する図。
図１７Ａの領域Ｂを拡大した図。
微調整後のＡ
１
（ｕ）における領域Ｂを拡大した図。
窓関数ｗ（ｘ）のフーリエ変換Ｗ（ｕ）を示す図。
再構成された被検体の２次元像の一例を説明する図。
第２実施形態における１次元検出器の構成を説明する概略図。
図２０Ａに示す１次元検出器のＢ－Ｂ'線に沿った断面図。
図２０Ａに示す１次元検出器のＢ－Ｂ'線に沿った別の断面図。
第２実施形態における画像生成方法の一例を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（第１実施形態）
【０００９】
実施形態の撮像装置は、例えば、透過Ｘ線顕微鏡である。透過Ｘ線顕微鏡は、波長が短い電磁波を用いた結像光学系であり、数十ｎｍ程度の高い分解能を有する。また、Ｘ線は透過率が高いため、表面に半導体デバイスなどが形成されたシリコンウェーハなど、比較的厚い被検体の表面構造や内部構造を観察可能である。
【００１０】
図１は、第１実施形態における撮像装置の構成の一例を説明する概略図である。撮像装置は、光源１１と、照明ミラー１２と、結像ミラー１３と、１次元検出器１４とを備えている。また、撮像装置は、ステージ２２と、ステージ駆動部２３と、制御解析部３１とを備えている。光源１１は、モリブデン等を材料とするターゲットに電子線を照射してＸ線を発生させるＸ線源である。照明ミラー１２は、光源１１より発せられるＸ線を、ステージ２２に載置された被検体４１に向かって集光するために用いられる。照明ミラー１２には、例えばモンテルミラーが用いられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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