EA011004B1 - Способ получения данных изображения и используемые в нем средства - Google Patents

Abstract

В изобретении предлагается способ и устройство для получения данных изображения, которые могут быть использованы для конструирования с высоким разрешением изображения области целевого объекта. Способ включает в себя следующие операции: использование падающего излучения, поступающего от источника излучения на заданный объект; при помощи по меньшей мере одного устройство обнаружения обнаружение интенсивности излучения, рассеянного указанным целевым объектом; и получение указанных данных изображения, несущих информацию относительно обнаруженной интенсивности, без установки в заданное положение с высоким разрешением падающего излучения или расположенной позади целевого объекта апертуры относительно целевого объекта.

Description

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию способа и устройства для получения данных изображения, из которых может быть создано изображение целевого (заданного) объекта. Данные изображения дают информацию с высоким разрешением относительно структуры целевого объекта и позволяют получать изображение с высоким разрешением. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение имеет отношение к созданию способа и устройства для создания изображений с разрешающей способностью, ограниченной длиной волны, без необходимости установки в заданное положение с высокой точностью относительно мишени (объекта) падающего излучения, которое используют для зондирования этой мишени.

Известно множество типов техники формирования изображений, позволяющих получать пространственную информацию относительно целевого объекта (или образца). При формировании изображений при помощи обычной передачи объект облучают (освещают), как это показано на фиг. 1А, при помощи облучения 10 с плоской волной. Волны, рассеянные объектом, повторно интерферируют в линзе 12 и образуют изображение. В случае формирования изображений с очень короткой длиной волны (рентгеновские лучи или электроны) при использовании этой техники возникает множество известных трудностей, связанных с аберрациями и нестабильностями за счет линзы, что ограничивает разрешающую способность и интерпретируемость полученного изображения. Типично достижимая разрешающая способность во много раз превышает теоретическую предельную длину волны. Формирование изображений при помощи обычной сканирующей передачи представляет собой другой пример техники формирования изображений, в которой линзу используют для фокусирования пятна излучения, проходящего через целевой объект. Одно или несколько устройств обнаружения размещают позади заданного объекта для обнаружения рассеянного излучения. Известны различные типы устройств обнаружения, такие как кольцевые устройства обнаружения, секторные устройства обнаружения и/или не имеющие доступа устройства обнаружения. Однако эти методы основаны на сканировании при помощи сфокусированного, точечного излучения всех точек, для которых требуется изображение заданного объекта. Существует множество проблем, связанных с этой техникой, принимая во внимание тот факт, что требуется очень точное управление пятном; например, если желают получить изображение, содержащее 1000x1000 элементов изображения, то необходимо использовать миллион точек для положений зонда. Другой проблемой является необходимость использования линзы очень высокого качества. Это связано не только с тем, что разрешающая способность полученного изображения прямо связана с резкостью и точной локализацией пятна, но и с тем, что при использовании различных видов излучения, таких как электроны или рентгеновские лучи, возникает много проблем, таких как аберрации, хроматическое распространение и текущая нестабильность линз, которые могут влиять на формирование изображения и ухудшать разрешающую способность. Это схематично показано на фиг. 1В, где падающее излучение 15, такое как пучок электронов или рентгеновский пучок, поступает на образец 16, который представляет собой целевой объект. Излучение, рассеянное объектом, выходит из целевого объекта и распространяется на плоскость 17 устройства обнаружения.

Известной проблемой, связанной с формированием изображений при помощи обычной сканирующей передачи, является то, что требуется много времени для завершения формирования изображения, принимая во внимание множество точек, которые должны быть зондированы (освещены) при помощи падающего пятна излучения. Если целевой объект движется во время сбора данных, то это может приводить к погрешностям и, в конечном счете, к получению неточных изображений.

Кроме того, методы формирования изображений при помощи обычной сканирующей передачи не позволяют измерять информацию, связанную с фазой излучения, покидающего целевой объект. Может быть измерена только полная интенсивность рассеяния на устройствах обнаружения. Сама по себе фазовая информация, связанная с выходной волной, распространяющейся позади целевого объекта, не может быть получена.

Модификацией формирования изображений при помощи обычной сканирующей передачи является четырехмерное формирование изображений с использованием обращенной свертки изображений. Для этого используют устройство, аналогичное показанному на фиг. 1В, но регистрируют всю дифракционную картину для каждого положения зонда. Это позволяет определять структуру заданного объекта с более высокой разрешающей способностью, чем размер пятна или функция отклика использованной линзы, однако при этом возникает ряд важных проблем. Наиболее существенной проблемой является то, что необходимо регистрировать гигантский объем данных, для сбора которых требуется несколько часов при умеренном поле зрения. Это делает эксперимент практически трудно осуществимым, так как требуется очень точно управлять зондирующим освещением и очень точно перемещать пятно, чтобы произвести сканирование каждого из миллиона элементов изображения для реконструкции окончательного изображения. Кроме того, могут возникать серьезные повреждения целевого объекта, так как на него в течение длительного времен поступают большие дозы падающего излучения.

Другой хорошо известной техникой формирования изображений является чисто дифракционное формирование изображений. В этой альтернативной стратегии, линза может быть исключена, а целевой объект освещается простой плоской волной зондирующего излучения. Диаграмма рассеяния, измеренная в поле в дальней зоне, образует плоскую дифракционную картину Фурье, интенсивность которой может

- 1 011004 быть зарегистрирована. Затем используют итеративный процесс за счет применения информации, извлеченной из измеренной интенсивности, чтобы рассчитать оценочное выходное волновое поле объекта. Для того, чтобы определить реальную информацию относительно целевого объекта из оценочного волнового поля, следует предусмотреть в реальном пространстве область, относительно которой известно, что объект в ней отсутствует или маскирован неким определенным образом. Только знание этого факта позволяет итеративно изменять текущую оценку волнового поля, отображающего объект. Однако существует множество проблем, связанных с чисто дифракционным формированием изображений. Наиболее существенной из них является то, что целевой объект должен быть подвешен или изолирован в некотором фиксированном местоположении, что практически очень трудно осуществить. Кроме того, невозможно распространить найденное решение на новые или другие части объекта, или получить большое изображение с хорошей разрешающей способностью. Только одна изолированная область объекта может быть освещена и для нее получено решение. Кроме того, целевой объект должен быть однозначным, то есть он должен быть представлен единственным действительным числом. Это число может отображать поглощение или изменение фазы, но не может отображать то и другое. На самом деле, наиболее реальными являются волны целевого объекта (то есть волновая функция, выходящая из целевого объекта), которые представляют собой комплексные числа, имеющие как фазовые, так и амплитудные компоненты.

Другой существенной проблемой, связанной с чисто дифракционным формированием изображений, является то, что кромка целевого объекта должна быть четко определена, то есть должна быть резкой. Кроме того, должна быть четко определена область, относительно которой известно, что в ней объект отсутствует или некоторым образом маскирован. На практике, трудно создать объект или апертуру, имеющие такую резкую кромку (границу).

Дополнительные проблемы создают слабо рассеивающие объекты, которые являются обычными целевыми объектами при рентгеновском рассеянии и рассеянии электронов, при этом большая часть излучения, проходящего через объект, заканчивается в центре дифракционной картины. Информация в этой зоне является бесполезной, так как она не используется в процессе формирования изображения, однако следует иметь в виду, что излучение, проходящее через объект, может его повредить. Поэтому требуется параллельное освещение, однако это означает, что для источника заданной яркости относительно мало отсчетов имеется в плоскости объекта. В сочетании с тем фактом, что большая часть излучения, проходящего через слабо рассеивающие объекты, заканчивается в центральной зоне, как уже было упомянуто здесь выше, это означает, что весь эксперимент займет много времени, чтобы получить достаточное число отсчетов. Если во время сбора данных предметный столик объекта или некоторое другое устройство формирования изображений сдвигается или перемещается при экспонировании, то данные будут ложными.

Способ, позволяющий найти такое решение, которое представляет большой интерес при использовании итеративного процесса, впервые был предложен в публикации КXV. ОетсйЬетд апб XV.О. 8ах1оп. Орйк, 35(2): 237-246, 1972. Такие итеративные процессы недавно были применены к геометрии, показанной на фиг. 2, как для электронов, так и для рентгеновских лучей. В этой схеме расположения, падающее излучение 20 направлено на образец 21, который образует целевой объект. Целевой объект рассеивает падающее излучение в широком угловом диапазоне, образующем дифракционную картину в дифракционной плоскости 22. Дифракционная картина в дифракционной плоскости 22 может быть зарегистрирована при помощи любого подходящего способа, например, с использованием фотографической пленки или ПЗС устройства обнаружения. Экспериментальное преимущество дифракции заключается в том, что условие интерференции определяется только рассеянием внутри собственно целевого объекта, так что можно избежать тяжелых проблем, связанных с использованием коротковолновых линз.

Задачей различных вариантов осуществления настоящего изобретения является, по меньшей мере, частичное смягчение указанных здесь выше проблем.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагаются способ и устройство для получения данных изображения, которые могут быть использованы для построения изображения целевого объекта с высоким разрешением и которые используют преимущества итеративных технологий, но без недостатков известных ранее итеративных методов.

Задачей различных вариантов осуществления настоящего изобретения является создание способа и устройства получения данных изображения, которые могут быть использованы для построения изображения целевого объекта с высоким разрешением, без необходимости использования технологий установки в заданное положение с высоким разрешением падающего излучения относительно целевого объекта или точной установки в заданное положение опоры мишени.

Задачей различных вариантов осуществления настоящего изобретения является создание способа микроскопии в проходящем свете, который годится для всех видов излучения и имеет разрешающую способность, которая не зависит от используемых линз и/или от голографической опорной волны и/или от любого вида интерферометрии в поле в дальней зоне.

Задачей различных вариантов осуществления настоящего изобретения является создание способа и устройства для получения данных изображения, которые могут быть использованы для создания изо

- 2 011004 бражения с разрешающей способностью, ограниченной длиной волны. Изображение может быть частью целевого объекта или, если структура мишени хорошо определена, излучения в выбранном местоположении в экспериментальной канале.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения данных изображения для конструирования с высоким разрешением изображения области целевого объекта, который включает в себя следующие операции:

использование падающего излучения, поступающего от источника излучения на заданный объект;

при помощи по меньшей мере одного устройства обнаружения обнаружение (измерение) интенсивности излучения, рассеянного при помощи указанного целевого объекта; и получение указанных данных изображения, несущих информацию об обнаруженной интенсивности, без установки падающего излучения в заданное положение с высоким разрешением, или без установки в заданное положение с высокой точностью апертуры, расположенной после целевого объекта, относительно целевого объекта.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ использования данных изображения для конструирования изображения области целевого объекта с высоким разрешением, который включает в себя следующие операции:

использование падающего излучения, поступающего от источника излучения на заданный объект;

при помощи по меньшей мере одного устройства обнаружения обнаружение интенсивности излучения, рассеянного при помощи указанного целевого объекта; и получение указанных данных изображения, несущих информацию об обнаруженной интенсивности, при помощи итеративного процесса, с использованием подвижных мягко изменяющихся функции пропускания или функции освещения.

Предложенные способы преимущественно позволяют получать данные изображения, имеющие разрешающую способность, главным образом ограниченную длиной волны.

Обычно данные изображения для области целевого объекта получают главным образом в реальном масштабе времени.

Падающее излучение преимущественно содержит главным образом локализованное волновое поле.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагается компьютерный программный продукт, имеющий кодовое средство компьютерной программы, побуждающее, когда указанная программа загружена, компьютер осуществлять процедуру индикации изображения области целевого объекта на дисплее пользователя, причем данные изображения для генерирования указанного изображения определяются компьютером в соответствии с измерениями обнаруженной интенсивности и вычислениями при помощи итеративного процесса, с использованием подвижных мягко изменяющихся функции передачи или функции освещения.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предлагается устройство для получения данных изображения, предназначенных для генерирование изображения с высокой разрешающей способностью области целевого объекта, которое содержит:

средство определения местонахождения целевого объекта в заданном местоположении;

источник излучения для создания падающего излучения на заданный объект, локализованный при помощи указанного средства определения местонахождения;

по меньшей мере одно устройство обнаружения, предназначенное для обнаружения интенсивности излучения, рассеянного при помощи указанного целевого объекта;

средство установки падающего излучения или апертуры, расположенной позади целевого объекта, в одно или несколько заданных местоположений относительно указанного целевого объекта; и средство обработки, предназначенное для получения указанных данных изображения, несущих информацию об обнаруженной интенсивности рассеянного излучения.

В различных вариантах настоящего изобретения используют итеративный процесс для получения данных изображения, которые могут быть использованы для построения, с разрешающей способностью, ограниченной длиной волны, изображения области целевого объекта. Мягко сфокусированный пучок падает на заданный объект, или подвижную апертуру устанавливают ниже по ходу лучей от объекта. Собирают данные относительно одной, двух или больше дифракционных картин, создаваемых путем перемещения целевого объекта или путем перемещения апертуры, так чтобы можно было обнаруживать выходную волновую функцию различных областей объекта. Апертуру преимущественно перемещают на относительно большое расстояние (равное половине ширины апертуры или больше), ранее регистрации диаграмм рассеяния в заданных положениях. Это означает, что способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет сканировать широкие поля зрения и получать изображения с очень высоким разрешением в истинном масштабе времени. Альтернативно, вместо перемещения мишени или апертуры, могут быть изменены предварительно выбранные характеристики зонда или объекта.

Теперь будут описаны варианты настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, причем эти варианты приведены только в качестве примера.

На фиг. 1А и 1В показано соответственно формирование изображений с использованием обычной передачи и с использованием обычной сканирующей передачи.

- 3 011004

На фиг. 2 показано, почему дифракция не ограничивает угловой диапазон.

На фиг. 3 показано, как компоновка с подвижной апертурой позволяет измерять широкое поле зрения.

На фиг. 4 показано перемещение апертуры, расположенной после целевого объекта.

На фиг. 5 показано, как подвижный сфокусированный зонд позволяет измерять широкое поле зрения.

На фиг. 6 показано зондирующее излучение, падающее на целевой объект.

На фиг. 7 показан алгоритм поиска фазы.

На фиг. 8 показаны данные относительно интенсивности и фазы.

На фиг. 9 показаны данные относительно интенсивности и фазы при воздействии шума.

На фиг. 10А, 10В и 10С показаны альтернативные возможности подачи излучения на целевой объект.

На фиг. 11А и 11В показано, как варианты настоящего изобретения могут быть использованы в профилометре поверхности.

На фиг. 12 показано устройство для получения данных изображения.

На всех чертежах аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.

На фиг. 3 показано, как диаграмма рассеяния может быть построена и использована для получения (определения) информации с высоким разрешением относительно структуры целевого объекта. Следует иметь в виду, что термин «целевой объект» относится к любому образцу или изделию, помещенному в тракт падающего излучения, который вызывает рассеяние этого излучения. Следует иметь в виду, что целевой объект должен быть, по меньшей мере, частично прозрачным для падающего излучения. Целевой объект может иметь или может не иметь одну и ту же повторяющуюся структуру.

Падающее излучение 30 падает на целевой объект 31. Следует иметь в виду, что термин «излучение» понимают в широком смысле как энергию от источника излучения. Этот термин включает в себя электромагнитное излучение, в том числе рентгеновские лучи, испускаемые частицы, такие как электроны, и/или звуковые волны. Такое излучение может быть представлено волновой функцией Ψ(τ). Эта волновая функция содержит действительную часть и мнимую часть, что хорошо известно специалистам в данной области. Это может быть выражено соответственно как модуль и фаза волновой функции.

Ψ (г)* представляет собой комплексно сопряженную матрицу Ψ(τ) и Ψ(τ), так что Ψ(τ)* = |Ψ(τ)|², где = |Ψ(γ)|² представляет собой интенсивность, которая может быть измерена для волновой функции.

Падающее излучение 30 подвергается рассеянию, когда оно проходит через образец 31 и вокруг него. Сама по себе волновая функция падающего излучения на выходе из образца будет иметь изменения как по амплитуде, так и по фазе относительно волновой функции падающего излучения на передней стороне образца. Может происходить рассеяние, которое включает в себя дифракцию Фурье, преломление и/или дифракцию Френеля и любые другие виды рассеяния, в которых характеристики падающего излучения изменяются в результате прохождения через образец. Если матрица 32 устройств обнаружения, такая как матрица ПЗС устройств обнаружения, расположена на большом расстоянии от образца, то тогда образуется дифракционная картина в дифракционной плоскости 33. Будет образована дифракционная картина Фурье, если устройства 32 обнаружения расположены на расстоянии Ό от образца, причем Ό является достаточно большим для эффективного образования дифракционной картины от точечного источника. Если дифракционная плоскость образована ближе к образцу, за счет более близкого расположения устройств обнаружения, то тогда будет образована дифракционная картина Френеля. Апертура 34 расположена позади целевого объекта, чтобы выбирать область мишени для исследования. Апертура образована в маске, так что апертура образует опору. Опора представляет собой область функции, в которой функция не равна нулю. Другими словами, снаружи от опоры функция равна нулю. Снаружи от опоры маска блокирует прохождение излучения. В отличие от известного уровня техники, апертуры для использования в соответствии с настоящим изобретением не должны быть конечными и четко определенными. Они могут быть подвижными и могут иметь медленное изменение у своих кромок. За счет этого, имеющая мягкое изменение функция освещения или пропускания не будет содержать высоких пространственных частот. Другими словами, это будет функция с ограниченной шириной полосы пропускания. Так как линзу не используют, то широкое поле зрения может быть измерено при помощи устройств 32 обнаружения. Термин «апертура» может быть описан локализованной функцией пропускания излучения. Эта функция может быть представлена при помощи комплексной переменной в двух измерениях, имеющей значение модуля от 0 до 1. Примером является маска, имеющая физическую область апертуры с переменным коэффициентом пропускания.

На фиг. 4 схематично показано распространение волн через показанное на фиг. 3 устройство. Падающее излучение 30 поступает на расположенную выше по ходу сторону образца 31 и подвергается рассеянию при помощи образца при его прохождении. Волна О(г) образца представляет собой выходную волновую функцию излучения после взаимодействия с объектом 31. При этом О(г) представляет собой двумерную комплексную функцию, причем каждая точка в О(г), где г представляет собой двумерную координату, связана с комплексным числом, при этом О(г) физически отображает выходную волну, ис

- 4 011004 пускаемую объектом, который освещен плоской волной. Например, в случае рассеяния электронов О(г) будет отражать изменение фазы и амплитуды, введенное в падающую волну в результате прохождения через представляющий интерес объект. Апертура 34 создает зондирующую функцию Р(г) (или фильтрующую функцию), которая отбирает часть выходной волновой функции объекта для анализа. Следует иметь в виду, что, вместо апертуры, просветная дифракционная решетка или другая такая фильтрующая функция может быть расположена ниже по ходу от функции объекта. Зондирующая функция Р(г-К) представляет собой функцию пропускания апертуры, причем апертура находится в положении К. Зондирующая функция может быть представлена как комплексная функция, причем ее комплексное значение выражено модулем и фазой, которые отображают изменения модуля и фазы, введенные зондом в падающую на нее идеальную плоскую волну.

Выходная волновая функция Ψ(γ, К) 43 представляет собой выходную волновую функцию излучения на выходе из апертуры. Эта выходная волна Ψ(γ, К) 43 образует дифракционную картину Ψ(1<. К) 44 в дифракционной плоскости 33. Здесь г представляет собой векторную координату в вещественном пространстве, а к представляет собой векторную координату в дифракционном пространстве.

На фиг. 5 показан другой вариант в соответствии с настоящим изобретением, в котором не требуется апертура. В этом варианте, падающее излучение 50 поступает на первую поверхность целевого объекта 51. Падающее излучение подвергается рассеянию в образце, причем прошедшее через образец излучение распространяется к дифракционной плоскости 52, где образуется дифракционная картина.

На фиг. 6 этот процесс показан более подробно. Излучение 50 слабо сфокусировано, например, при помощи слабой линзы, так что освещена область первой поверхности целевого объекта. Слабой линзой может быть любое подходящее фокусирующее устройство, такое как набор (отклоняющих) пластин и источник (отклоняющего) напряжения для пучка электронов, или отражающая поверхность для рентгеновских лучей. Слабое фокусирование достаточно для того, чтобы существенно ограничить пучок зондирующего излучения. Поэтому нет необходимости в том, чтобы резко фокусировать излучение, хотя, само собой разумеется, может быть использовано и сильно сфокусированное излучение. Здесь целевой объект образует объектную функцию О(г), которая отображает изменения модуля и фазы, введенные в падающую волну в результате прохождения через представляющий интерес объект. Освещающее излучение, падающее на целевой объект, образует зондирующую функцию Р(г), которая представляет собой функцию освещения, например, генерируемую каустикой, или профиль освещения, образованный линзой или другим оптическим компонентом. Р(г) имеет комплексное стационарное значение этого волнового поля, вычисленное в плоскости объекта. Выходная волновая функция Ψ(γ, К) 63 описывает рассеянное излучение ниже по ходу от задней поверхности целевого объекта. Когда эта выходная волна распространяется в пространстве, она образует дифракционную картину Ψ(Γ К) 64 в дифракционной плоскости 33. Следует иметь в виду, что как в варианте с использованием апертуры, показанном на фиг. 4, так и в варианте без апертуры, показанном на фиг. 6, если дифракционная плоскость, в которой измеряют рассеянное излучение, движется ближе к образцу, то тогда будут появляться скорее дифракционные картины Френеля, а не дифракционные картины Фурье. В таком случае, функция распространения от выходной волны Ψ(γ, К) к дифракционной картине Ψ(Γ К) будет представлять собой скорее преобразование Френеля, а не преобразование Фурье.

На фиг. 7 показан алгоритм получения волновой функция объекта и, следовательно, получения данных изображения, которые затем могут быть использованы для создания изображения объекта с высоким разрешением. На фиг. 7 показан один возможный способ использования первого варианта настоящего изобретения, показанного на фиг. 3 и 4, при перемещении апертуры из первого положения, после измерения дифракционной картины, во второе положение, где может быть проведено соответствующее измерение второй дифракционной картины. Следует иметь в виду, что варианты настоящего изобретения могут использовать одно или несколько положений для апертуры. Кроме того, могут быть использованы варианты в соответствии с фиг. 5 и 6, и тогда вместо перемещения апертуры можно выбирать местоположение, в котором слабо сфокусированное излучение падает на образец.

Как уже было упомянуто здесь выше, О(г) и Р(г) представляют собой двумерные комплексные функции, где г представляет собой двумерную координату, при этом каждая точка в О(г) или Р(г) связана с комплексным числом. В дальнейшем, О(г) будет физически отображать выходную волну, излучаемую объектной функцией, которая освещена плоской волной. Например, в случае рассеяния электронов, О(г) будет отображать изменения фазы и амплитуды падающей волны в результате прохождения через представляющий интерес объект.

В дальнейшем, Р(г) будет отображать функцию освещения, например, образованную каустикой, или профиль освещения, образованный линзой или другим оптическим компонентом (например, как это показано на фиг 5 и 6, причем следует иметь в виду, что Р(г) представляет комплексное стационарное значение этого волнового поля, вычисленное в плоскости объектной функции), или же фильтрующую функцию, такую как апертура или просветная дифракционная решетка, установленная ниже по ходу от объектной функции (как это показано на фиг. 3 и 4).

В дальнейшем полагают, что О(г) или Р(г) можно перемещать друг от друга на различные расстоя

- 5 011004 ния К. Принятая терминология записана в терминах перемещения Р(г), однако равнозначно можно перемещать О(г) относительно Р(г). В той и другой ситуации, комплексное значение О(г) изменяется за счет образования произведения О(г) с Р(г-К), что позволяет получить полную выходную волновую функцию Ψ(γ) , то есть

Ψ(γ,Κ) = О(г) Р(г-К) 1

Это уравнение обычно выполняется. Важно, что имеется очень мало практических ограничений относительно как объектной функции, так и зондирующей или апертурной функции. Ни одна из функций не может быть плоской волной или периодической функцией с дистанцией повтора, которая является кратной разности между различными значениями для К. Это вызвано тем, что алгоритм требует проведения нескольких измерений, которые имеют различный порядок, чтобы работать. В экспериментальной практике эти критерии легко удовлетворяются.

Алгоритм находит фазу и интенсивность комплексной функции Ψ(γ, К). В качестве входных данных необходимо знать функцию Р(г-К) и данные одного или нескольких (преимущественно, нескольких) измерений интенсивности волновой функции в плоскости, которая отличаются от плоскости, содержащей образец. Обычно используют дифракционную плоскость, которая связана с плоскостью образца при помощи преобразования Фурье. В этом случае, измеренные входные данные представляют собой интенсивности дифракционных картин в одном или нескольких положениях зонда или апертуры. Использование дифракционных данных создает различные преимущества, в том числе облегчает сбор данных, исключает требования фокусирования выходной волновой функции на изображении и повышает разрешающую способность, что достигается за счет измерения данных под большими углами.

Однако можно также использовать алгоритм, основанный на наборе расфокусированных изображений, измеренных на некотором расстоянии от выходной поверхности образца/апертуры. В этой ситуации функцию распространения в свободном пространстве заменяют преобразованием Фурье.

Алгоритм не ограничивается использованием этих двух преобразований. Могут быть использованы и другие эффективные преобразования для перемещения от одной плоскости информации к другой. В дальнейшем, общим преобразованием Т называют преобразование волновой функции от первой плоскости, называемой плоскостью 1, ко второй плоскости, называемой плоскостью 2.

Со ссылкой на фиг. 7, алгоритм работает следующим образом:

1. Начинаем с операции 8700, которая представляет собой прикидку (начальную оценку) объектной функции О_д,_п(г), в которой подстрочный знак д, η представляет собой гипотетическую волну при п-ной итерации алгоритма. Эти функции находится в плоскости 1 (которая представляет собой плоскость вещественного пространства, если используют преобразование Фурье). Преимущественно, первая оценка О_д,_п(г) равна единице во всех точках г. Это соответствует отсутствию образца.

2. Известную апертуру в терминах положения и характеристик выбирают в операции 8701. Это позволяет получить зондирующую функцию Р(г-К). В операции 8702 текущую оценку объектной функции умножают на функцию апертуры или зондирующую функцию в текущем положении К, Р(г-К). В результате получают оценку выходной волновой функции (все еще в плоскости 1) для положения К:

Ψ _Й!п (г, К.) = О α,η (г) Р(г-К) ...2

3. Затем в операции 8703 проводят преобразование, чтобы получить соответствующую волновую функцию в плоскости 2 (которая будет плоскостью дифракционного пространства, если используют преобразование Фурье), для этого положения К. Здесь используют Т, чтобы отобразить некое общее преобразование, которое часто представляет собой преобразование Фурье, но может быть также френелевой функцией распространения в свободном пространстве, или некоторым другим преобразованием, подходящим для конкретного применения алгоритма.

Ψд,η(к,К) = Т ^д,п(Г,К)] 3 где к представляет собой координату в плоскости 2. (Для преобразования Фурье, к будет обычной обратной пространственной координатой. Для функции распространения, к будет ху координатой в расфокусированной плоскости.) Важно отметить, что Ψ_д,_η(к, К) представляет собой гипотетическую версию действительной волновой функции в плоскости 2, так как эта функция получена при помощи оценочной (гипотетической) объектной функции О_д,_п(г). Последовательные итерации алгоритма позволяют получать версии Ψ_д,_η(к, К) с повышающейся точностью.

Следует иметь в виду, что функция Т„,_п(к, К) может быть записана в следующем виде:

Ψ _е>11 (к, К) = |Ψ σ,_η (к, К)| е'θ^§,η(κ,Κ) ...4 в котором |Т_д,_п(к, К)| представляет собой (оценочную) амплитуду волновой функции, а θ д, п (к, К) представляет собой скорректированную волновую функцию, |Ψ(1<, К)| представляет собой (оценочную) фазу в плоскости 2, при итерации п, для положения К.

За счет измерения интенсивности дифракционной картины при помощи известной техники, такой как решетка 32 устройств обнаружения, получают информацию относительно действительной преобразованной выходной волновой функции. Измеренная интенсивность дифракционной картины, когда апер

- 6 011004 тура находится в первом положении, образует базу для оценки комплексной волновой функции дифракционной картины. Однако измеренная интенсивность не дает информацию относительно фазы волновой функции. Измеренную интенсивность скорее можно сравнить с квадратом модуля Ψ(τ), то есть с |Ψ(τ)|². После определения интенсивности излучения в дифракционной картине в плоскости 2 в операции 8704 можно проводить следующую операцию.

4. В операции 8705 корректируют оценочные интенсивности волновой функции в плоскости 2 в соответствии с известными значениями:

Ψ _С1П (к, К) = |Ψ (к, К)| е‘^θ8’^η(κ’^Κ) ...5 где Ψ(Κ К) представляет собой модуль известной плоскости 2. Это квадратный корень измеренной интенсивности в плоскости изображения.

5. В операции 8706 проводят обратное преобразование, назад в вещественное пространство, чтобы получить новую и улучшенную оценку выходной волновой функции (в плоскости 1) (Т^-1 отображает инверсию ранее использованного преобразования Т),

Т,„(г. Κι-V¹ <к.К1] --6

5. В операции 8707 проводят обновление оценочной волновой функции объекта в области, перекрываемой апертурой или зондом, с использованием функции обновления

...7 Од,п₊1(г)=Од,_п(г)+ |Р(г - К) И Р* (г-К) β (^с,п(г,К)-^д_/П(г,Н)) |Р_тах(г-К)|^ (|Р (г-К) |²+δ) в которой соответствующим образом выбраны параметры β, δ и 1, а |Р_тах(г-К)| представляет собой максимальное значение амплитуды Р(г). В результате получают новую оценку для функция объекта (операция 8708).

Обновленная функция помогает провести эффективную обращенную свертка изображения, которая становится возможной, и ввести весовой коэффициент, который позволяет наиболее сильно (значительно) обновлять функцию объекта, когда зондирующая функция имеет самую большую амплитуду. Выбранная постоянная 1 может быть установлена равной 1. Вообще говоря, эта постоянная может иметь любое значение в диапазоне от 0 до 3 и не обязательно должна быть целым числом. Полезно устанавливать 1 > 1, когда имеются сильные шумы; однако можно выбрать 1 < 1, когда, по причине геометрии рассеяния, измеренная интенсивность имеет форму голограммы Габора или другую аналогичную форму. Значение δ используют для того, чтобы исключить деление на нуль, если |Р(г-К)| = 0. Постоянная δ представляет собой небольшое действительное число, которое обычно применяют в фильтрах Винера, и которое обычно (но не обязательно) меньше чем Р_тах, и которое может быть существенно меньшим, если мал шум, присутствующий в зарегистрированных данных. Постоянная β контролирует степень обратной связи в алгоритме и преимущественно может изменяться в диапазоне ориентировочно от 0,1 до 1. Когда β меньше чем 0,5, тогда предыдущую оценку объекта считают более важной, чем новую оценку. Промежуточные значения (от 0,5 до 1) определяют относительную важность двух оценок. Следует иметь в виду, что β определяет, как быстро может быть найдено решение.

Параметр δ представляет собой параметр, который может иметь постоянное значение или который может изменяться. Этот параметр указывает, насколько зашумленными являются зарегистрированные данные, и его используют для ослабления (влияния шума), когда обновление проводят в таких обстоятельствах. Если существуют хорошие условия для сбора данных, то есть когда имеется большой ток пучка (высокая плотность потока), что предполагает наличие низкого дробового шума, то тогда можно более безопасно использовать собранные данные для обновления прогнозируемой оценки. Следовательно, значение δ может быть небольшой фракцией Р_тах (например, составлять меньше одной десятой Р_тах).

Выражение:

Ж-..Ю1^ζ ...8 |Р тах (г - К)| ¹ максимизирует эффект обновления областей, в которых |Р(г-К)| является большим. Это полезно, так как именно эти области принимают наибольшее количество падающего излучения, и поэтому они содержат информацию с относительно высоким отношением сигнал - шум. Совершенно ясно, что эта информация является более ценной, чем информация для областей, на которые падает мало излучения и которые сильно поражены шумом (зашумлены).

Для ситуации, в которой β = 1, 1 = 0 и δ = 0, причем функция Р(г-К) представляет собой маску, которая может быть отображена областью, в которой ее значение равно единице, в то время как она равна нулю в других местах, или представляет собой опорную функцию, алгоритм имеет сходные элементы с хорошо известным алгоритмом Финапа (Е1епир). Если в этой ситуации используют только одно положение К, то тогда алгоритм сводится к алгоритму, математически идентичному алгоритму Финапа. Если используют несколько положений К, то алгоритм будет иметь существенные преимущества по сравне

- 7 011004 нию с известными методами, в том числе не будет страдать проблемами единственность, при этом может быть образовано более широкое поле зрения.

После обновления текущей оценки прогнозируемого алгоритма, показанного на фиг. 7, переходим к выбору нового положения К, которое, по меньшей мере, частично перекрывает предыдущее положение. Перекрытие обычно должно составлять более 20%, а преимущественно должно составлять 50% или больше. Это может быть обеспечено либо за счет перемещения апертуры в направлении стрелки А, показанной на фиг. 3, на заданную величину, либо за счет падения освещающего излучения, показанного на фиг. 5, на другую область мишени. Следует иметь в виду, что различные варианты настоящего изобретения позволяют успешно получать данные изображения для одного местоположения целевого объекта, безо всякого проведения изменения местоположения апертуры или падающего излучения. В таких вариантах, после операции 8708 алгоритм возвращается к операция 8702. Вместо загрузки первоначальной оценки объектной функции О(г), производят загрузку новой прикидки для О(г) в операции 8708. При каждой итерации новая прикидка объектной функции будет аппроксимировать точнее и точнее действительную функцию объекта, так как при каждой итерации добавляется информация относительно известной интенсивности и, следовательно, относительно известного амплитудного компонента падающего излучения, что повышает точность оценки.

Тем не менее, более предпочтительным способом является перемещение в новое положение К, которое частично перекрывает предыдущее положение, как это показано на фиг. 7.

Известную зондирующую функцию Р(г-К₂) во втором положении идентифицируют в операции 8709 и затем повторяют указанную выше операцию, так чтобы полученную в операции 8708 новую гипотезу (прикидку) умножить на новую известную зондирующую функцию, идентифицированную в операции 8709. Это показано как операция 8710. Это позволяет эффективно генерировать выходную волновую функцию, после образца или после апертуры, в зависимости от конкретного варианта. Результирующая выходная волновая функция распространяется в операции 8711 и позволяет получить оценку диаграммы рассеяния, которая должна быть обнаружена в этом положении. В операции 8712 измеряют дифракционную картину, которая дает информацию относительно интенсивности и, следовательно, дает амплитудную информацию относительно трансформированной волновой функции. Информацию относительно интенсивности используют для корректировки амплитуды трансформированной волновой функции, в то время как фазовую информацию получают в операции 8713. Полученная скорректированная волновая функция инверсно распространяется за счет преобразования Фурье (когда изображение образовано в поле в дальней зоне), за счет преобразования Френеля (когда изображение образовано в местоположении, в котором дифракция Френеля является преобладающей) или за счет любого другого подходящего преобразования. Это показано в операции 8714. Затем в операции 8715 корректируют текущую оценку О(г) в соответствии с указанной выше обновленной функцией и в операции 8716 получают новую прикидку для объектной функции.

На этом этапе может быть произведено новое перемещение освещения или апертуры в третье или другое положение. И здесь предпочтительным является местоположение, которое частично перекрывает ранее показанные местоположения. За счет этого при необходимости может быть отображен весь целевой объект. Альтернативно, новая прикидка, полученная в операции 8716, может быть повторена без дополнительного позиционирования, если известны результаты дифракционной картины. На фиг. 7 показан итеративный процесс, который повторяют за счет возврата к операции 8702, причем в ступень умножения скорее вводят новую прикидку, полученную в операции 8716, чем начальную оценку объектной функции, вводимую в операции 8700.

Итеративный процесс может повторяться до тех пор, пока не происходит заранее предопределенное событие. Например, итерацию можно повторять заданное число раз, например 1000 раз, или до тех пор, пока сумма квадратичной ошибки (88Е) не станет достаточно малой. 88Е измеряют в плоскости 2 в соответствии с выражением

88Е= (|щ_я,_п (к,К) |²-|ψ (к, К) |²)² ₉

N в котором N представляет собой число элементов изображения в решетке, отображающих волновую функцию.

Во время процесса итерации новейшая прикидка объектной функции дает текущую оценку этой объектной функции. Когда процесс итерации завершают, что определяется появлением заранее предопределенного события, тогда текущая оценка объектной функции дает данные изображения в местоположениях, которые освещены падающим излучением или которые выбраны за счет местоположения апертуры после целевого объекта. Эти данные изображения включают в себя амплитудную и фазовую информацию, которая затем может быть использована для создания изображения, с высоким разрешением, выбранной области целевого объекта.

Перемещение алгоритма зонда используют для восстановления фазы волновой функции, созданной тогда, когда 8ТЕМ зонд (луч растрового просвечивающего электронного микроскопа) падает на объект с

- 8 011004 функцией пропускания, показанной в первом ряду (на фиг. 8). Это пропускание было создано при помощи изображения, полученного с использованием ПЗС камеры, частиц золота на подложке из аморфного углерода, за счет обработки этого изображения только как амплитудного объекта, и распространения результата на 1000А, чтобы получить показанные интенсивность и фазу.

8ТЕМ зонд имеет размер апертуры 0.25А^-1, расфокусировку 3000А и полное число отсчетов 1.0 х 10⁶. Это позволяет получить интенсивность и фазу, показанные на фиг. 8. Этот зонд (зондирующую функцию. - Прим. переводчика) умножают на функцию пропускания объекта, в различных положениях зонда в решетке 128 х 128 элементов изображения. Производят преобразование Фурье для полученных волновых функций, чтобы получить дифракционные картины, такие как показанная в третьем ряду на фиг. 8, которая представляет собой дифракционную картину для положения зонда (60,40).

Осуществляют прогон алгоритма, с параметрами уравнения 7β = 1, 1=1 и δ= 0,0001, для 2000 итераций, и в этой точке получают 88Е в дифракционном пространстве, равную 1,444 х 10^-7, которая все еще быстро уменьшается. Восстановленная волновая функция на этой ступени процесса показана в четвертом ряду на фиг. 8. Совершенно ясно, что алгоритм хорошо работает. Этот же самый эксперимент был повторен еще два раза с включением добавленного пуассоновского шума, со средним значением сначала 1.0, а затем 5.0. Значение β было изменено до β=0.6, что приводит к улучшенной сходимости. Результаты для этих двух случаев моделирования показаны на фиг. 9. Совершено ясно, что добавление шума оказывает влияние на алгоритм. Особенно понятно, что функция пропускания объекта может быть эффективно восстановлена только в непосредственной близости от набора положений зонда, использованного для этой выборки. Этого можно было ожидать, так как очень мало, что известно относительно объекта в областях, где зонд исчезающе мал. Полученные результаты были масштабированы на ту же самую шкалу серого, что и исходная функция пропускания объекта. Ясно, что можно восстановить структуру и некоторые детали объекта, даже в случае относительно высокого уровня шума.

Таким образом, варианты настоящего изобретения позволяют получить новый способ поиска фазы, который может быть применен в различных ситуациях в микроскопии, а в особенности в растровой просвечивающей электронной микроскопии. Способ требует ввода в качестве информации относительно входной интенсивности только результатов измерения небольшого числа (одного или больше) различных положений зонда или апертуры и устраняет необходимость использования линз, установленных после образца, что позволяет исключить проблемы, связанные с аберрациями таких линз. Использованный алгоритм имеет быструю сходимость при поиске фазы функции пропускания объекта.

Это позволяет получать в истинном масштабе времени изображения с высоким разрешением, отображающие структуру целевых объектов. Этот алгоритм является эффективным при наличии шума и хорошо работает с самыми различными объектными и зондирующими функциями. Различные варианты настоящего изобретения также позволяют рассчитывать зондирующие функции, когда используют целевые объекты, имеющие заданную структуру.

На фиг. 10А, 10В и 10 С показаны альтернативные варианты настоящего изобретения, а в частности, показано, как может быть создано падающее на мишень излучение и получены данные, идентифицирующие параметры излучения, рассеянного мишенью (целевым объектом). На фиг. 10А показано, как источник 1000 излучения, который может быть расположен близко от мишени 1001, может быть использован для формирования диаграммы рассеяния на решетке 1002 устройств обнаружения. Указанный источник должен находиться достаточно близко к целевому объекту, чтобы освещенная область целевого объекта была достаточно мала, так чтобы удовлетворялся критерий дискретизации Найквиста в плоскости устройства обнаружения. В этом варианте не требуются линзы или апертуры, чтобы получить данные изображения, из которых можно создать изображения с высокой разрешающей способностью мишени 1001. Однако важно в этих конкретных условиях установить источник 1000 достаточно близко к передней поверхности мишени 1001, чтобы получить эту высокую разрешающую способность. Для того, чтобы иметь несколько положений в процессе обновления, можно перемещать образец или источник.

На фиг. 10В показан еще один вариант настоящего изобретения, в котором излучение 1003 в виде плоской волны падает на фокусировочную лупу 1004. Лупа 1004 выбирает область излучения 1003, которая может проходить через нее, и становится излучением, падающим на мишень 1001. В соответствии с этим специфическим вариантом не требуются линзы или установленные после мишени апертуры.

На фиг. 10С показан еще один вариант настоящего изобретения, в котором точечный источник 1000 излучения испускает излучение, которое падает на малоугловое зеркало 1005 или на некоторую другую отражающую поверхность. Такая отражающая поверхность находит особое применение тогда, когда точечный источник 1000 представляет собой источник рентгеновских лучей. Излучение отражается зеркалом 1005 под углами, близкими к углам скольжения, и падает на мишень 1001. И в этом случае рассеянное излучение измеряют при помощи решетки 1002 устройств обнаружения.

На фиг. 11А и 11В показаны другие дополнительные варианты настоящего изобретения. В частности, показано, как варианты настоящего изобретения могут быть использованы для создания профилометра поверхности. Точечный источник 1100 создает излучение, которое падает на поверхность целевого образца 1101. Этот образец не является пропускающим, как описанные выше образцы, а является полно

- 9 011004 стью или частично отражающим. Выступы и другие детали поверхности будут вызывать изменение фазы падающего излучения, причем излучение, отраженное от мишени, за счет рассеяния будет поступать на решетку 1102 устройств обнаружения, где образуется диаграмма рассеяния, аналогично описанному здесь выше. На фиг. 11В показан альтернативный вариант профилометра поверхности, в котором излучение от источника 1100 сначала фокусируется линзой 1103 и затем взаимодействует с целевым объектом 1101. Следует иметь в виду, что описанный здесь выше алгоритм применим как к описанному здесь ранее режиму пропускания, так и к режиму отражения, описанному со ссылкой на фиг. 11. В каждом из различных вариантов, показанных на фиг. 10 и 11, может быть использовано перемещение источника 1000, 1100, мишени 1001, лупы 1004 и/или отражающего зеркала 1005, чтобы изменять положение функции освещения или зондирующей функции, для использования в следующей итерации описанного здесь выше алгоритма.

На фиг. 12 показано устройство для получения данных изображения, которые могут быть использованы для конструирования, с высокой разрешающей способностью изображения области целевого объекта в соответствии с описанным здесь выше вариантом, показанным на фиг. 5 и 6. Источник 1200 излучения подает освещение на линзу 1201, которая слабо фокусирует излучение на выбранную область мишени 51. Падающее излучение имеет падающую волновую функцию 1202 и выходную волновую функцию 1203. Эта выходная волновая функция распространяется на расстояние Ό и поступает на решетку 1204 устройств обнаружения, где образуется дифракционная картина. Расстояние Ό преимущественно является достаточно большим, так что выходная волновая функция 1203 при распространении образует дифракционную картину Фурье в поле в дальней зоне. Решетка устройств обнаружения (детекторная решетка) содержит по меньшей мере одно устройство обнаружения, которое может измерять интенсивность излучения, рассеянного целевым объектом 51. Имеется устройство 1205 установки в заданное положение, которым может быть исполнительный микромеханизм, позволяющий устанавливать целевой объект (мишень) в одно или несколько желательных местоположений относительно целевого объекта. За счет этого излучение от источника 1200 может падать на различные области передней поверхности мишени 51. Блок 1206 управления подает сигналы управления на исполнительный микромеханизм, а также получает результаты изменения интенсивности от каждого устройства обнаружения в решетке 1204 устройств обнаружения. Блок 1206 управления содержит микропроцессор 1207 и средство хранения данных 1208, а также интерфейс пользователя 1209, который может содержать дисплей пользователя и клавиатуру пользователя. Блок управления может быть подключен к дополнительному устройству обработки информации, такому как портативный компьютер 1210 или персональный компьютер, для дистанционного управления. Следует иметь в виду, что, альтернативно, блок 1206 управления может быть снабжен портативным компьютером или персональным компьютером. Блок 1206 управления может автоматически управлять формированием данных изображения в истинном масштабе времени. Альтернативно, пользователь может использовать интерфейс 1209 пользователя, чтобы выбирать области целевого объекта для формирования изображений или чтобы производить дополнительный ввод данных.

При использовании показанного на фиг. 12 устройства источник 1200 излучения подает излучение на линзу 1201. Исполнительный механизм 1205 избирательно устанавливает целевой объект 1200 (вероятно, должно быть 51 - Прим. переводчика) под контролем блока 1206 управления. Излучение образует дифракционную картину, которую анализирует в соответствующих местоположениях каждое из устройств обнаружения в решетке 1204 устройств обнаружения. Выходные сигналы от этих устройств обнаружения поступают на блок управления и могут быть направлены на хранение в средство 1208 хранения данных (в запоминающее устройство). Если используют только одно положение для получения данных изображения, то микропроцессор использует эту полученную информацию совместно с программными инструкциями, которые содержат информацию относительно описанного здесь выше алгоритма, чтобы получить данные изображения. Однако, если требуется перемещение в одно или несколько дополнительных положений, ранее окончательного получения данных изображения, то блок управления подает сигналы управления на исполнительный механизм 1205, который перемещает образец в другое выбранное местоположение. Следует иметь в виду, что исполнительный механизм 1205 позволяет устанавливать образец в одно из нескольких различных положений. После изменения положения образца образуется дополнительная дифракционная картина на решетке устройств обнаружения, результаты измерения которой поступают на запоминание в блок управления. В качестве примера можно указать, что решетка 1204 может быть ПЗС решеткой, содержащей 1200 х 1200 элементов изображения. Если не требуются дополнительные измерения интенсивности, то на этой стадии данные изображения могут формироваться в блоке управления в соответствии с двумя новыми запомненными наборами результатов, с использованием описанного здесь выше алгоритма. Можно вывести необработанные данные изображения или изображение с высокой разрешающей способностью, сформированное из данных изображения, на индикацию как на интерфейсе 1209 пользователя, так и на удаленном дисплее персонального компьютера или другого аналогичного устройства.

Таким образом, различные варианты настоящего изобретения позволяют получить итеративный способ формирования данных изображения целевого объекта. Итеративный способ применяют изобретательно, так что он может быть использован с обобщенными системами освещения. При этом функция

- 10 011004 пропускания апертуры слабо определена или пучок излучения слабо сфокусирован. В соответствии с альтернативными вариантами, вместо получения информации относительно объекта, если объект хорошо известен, может быть получена информация относительно собственно излучения или относительно самой апертуры.

Различные варианты настоящего изобретения позволяют создать способ получения данных изображения, который подходит для последующего генерирования с высоким разрешением изображения части образца, при ограниченной длиной волны разрешающей способности. За счет этого получают способ и устройство, которые позволяют формировать данные изображения, имеющие намного более высокую разрешающую способность, чем разрешающая способность, которая требуется для точного выбора положения устройства, используемого для получения этой информации. В случае очень короткой (субатомной) длины волны излучения, разрешающая способность может в 40 и более раз превышать разрешающую способность известных ранее устройств. Однако в некоторых случаях может происходить ухудшение разрешающей способности за счет движения самих атомов.

Несмотря на то, что в качестве примера здесь выше были описаны различные варианты настоящего изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки далее формулы изобретения.

Claims (44)

1. Способ получения данных изображения для конструирования изображения области целевого объекта, который включает в себя следующие операции:

использование падающего излучения, поступающего от источника излучения на заданный объект;

обнаружение при помощи по меньшей мере одного устройства обнаружения интенсивности излучения, рассеянного указанным целевым объектом, при нахождении расположенной позади целевого объекта апертуры или падающего излучения в первом положении относительно целевого объекта;

изменение положения апертуры или падающего излучения относительно целевого объекта;

последующее обнаружение интенсивности излучения, рассеянного указанным целевым объектом, при нахождении апертуры или падающего излучения во втором положении относительно целевого объекта и получение данных изображения, несущих информацию об обнаруженной интенсивности, в указанных первом и втором положениях при помощи итеративного процесса и использования мягко изменяющихся функции пропускания или функции освещения, подвижных относительно целевого объекта.

2. Способ по п.1, в котором операция получения указанных данных изображения включает в себя следующие операции:

оценку объектной функции, при которой определяют по меньшей мере одну характеристику указанной области целевого объекта; и итеративную повторную оценку указанной объектной функции, за счет чего точность текущей оценки объектной функции улучшается с каждой итерацией.

3. Способ по п.2, который дополнительно включает в себя следующие операции:

умножение оценочной объектной функции на зондирующую функцию, содержащую по меньшей мере одну характеристику излучения, падающего на указанный целевой объект;

получение выходной волновой функции, несущей информацию о результате указанного умножения/распространения выходной волновой функции, чтобы получить оценку ожидаемой диаграммы рассеяния; и корректировку по меньшей мере одной характеристики указанной ожидаемой диаграммы рассеяния в соответствии с обнаруженной интенсивностью.

4. Способ по п.1, в котором операция получения указанных данных изображения включает в себя следующие операции:

оценку объектной функции, несущей информацию по меньшей мере об одной характеристике волновой функции после целевого объекта непосредственно перед апертурой, установленной после целевого объекта; и итеративную повторную оценку указанной объектной функции, за счет чего точность текущей оценки объектной функции улучшается с каждой итерацией.

5. Способ по п.4, который дополнительно включает в себя следующие операции:

умножение оценочной объектной функции на зондирующую функцию, содержащую по меньшей мере одну характеристику апертуры, установленной после целевого объекта;

получение выходной волновой функции, несущей информацию относительно результата указанного умножения;

распространение выходной волновой функции, чтобы получить оценку ожидаемой диаграммы рассеяния; и корректировку по меньшей мере одной характеристики указанной ожидаемой диаграммы рассеяния в соответствии с обнаруженной интенсивностью.

- 11 011004

6. Способ по п.3 или 5, который дополнительно включает в себя следующие операции: инверсное распространение скорректированной ожидаемой диаграммы рассеяния, чтобы получить обновленную выходную волновую функцию; и обновление текущей оценки объектной функции, несущей информацию относительно указанной обновленной выходной волновой функции, в соответствии с выражением

О_е>п+1(г) = О_е,_п (г) + и(г) [Ψ _с,_п (г, К.) - Ψ _8>п (г, К)] в котором О_д,_п+1(г) представляет собой текущую оценку функции объекта, О₈,.,(г) представляет собой предыдущую оценку функции объекта или единицу, если отсутствует предыдущая оценка, и(г) представляет собой обновленную функцию, Ψ₀,_η(τ, К) представляет собой скорректированную прикидку для выходной волновой функции и Ψ _§>п(г, К) представляет собой текущую ожидаемую выходную волновую функцию для итерации.

7. Способ по п.6, в котором указанная обновленная функция и(г) соответствует выражению игг> β 1р(г-к)|^ р*(г-к) |Р_тах(г-К)|^ (|р (Г-К) |²+δ) в котором β представляет собой постоянную обратной связи, Р(г-К) представляет собой функцию зондирования в положении К, Р*(г-К) представляет собой конъюгат функции зондирования Р(г-К), Р_тах(г-К) представляет собой максимальное значение амплитуды Р(г), δ представляет собой выбираемый параметр, и 1 также представляет собой выбираемый параметр.

8. Способ по одному из пп.3 или 5, в котором операция распространения включает в себя преобразование Фурье, когда интенсивность обнаружена в поле в дальней зоне.

9. Способ по одному из пп.3 или 5, в котором операция распространения представляет собой распространение Френеля, когда по меньшей мере одно устройство обнаружения находится на таком расстоянии от указанного целевого объекта, где дифракция Френеля является преобладающей.

10. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию:

выбор указанного второго положения так, чтобы область, определенная в указанном первом положении, перекрывалась добавочной областью, определенной во втором положении.

11. Способ по п.10, в котором указанная добавочная область перекрывает по меньшей мере 20% указанной области.

12. Способ по п.10, в котором указанная добавочная область перекрывает свыше 50% указанной области.

13. Способ по одному из пп.3 или 5, в котором указанную скорректированную ожидаемую диаграмму рассеяния корректируют в соответствии с выражением

Ψ₀,_η(κ,Κ) = |Ψ (к,К)|е‘^е§’^п(к’^Ю в котором Ψ_0>η(κ, К) представляет собой скорректированную волновую функцию, |Ψ(κ, К)| представляет собой известную амплитуду во второй плоскости, а 0_§;П(к, К) представляет собой предполагаемую фазу во второй плоскости.

14. Способ по одному из пп.3 или 5, в котором распространение определяют в соответствии с выражением в котором Т.,„(к, К) представляет собой предполагаемую волновую функцию во второй плоскости, Т отображает преобразование, а Ψ_§>η(τ, К) представляет собой предполагаемую волновую функцию в первой плоскости.

15. Способ по п.6, в котором указанное инверсное распространение определяют в соответствии с выражением в котором Ψ_0>η(κ, К) представляет собой предполагаемую волновую функцию в первой плоскости, Т^-1 отображает процедуру обратного преобразования, а Ψ₀,_η(κ, К) представляет собой скорректированную волновую функцию во второй плоскости.

16. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию: завершение процесса итерации, когда происходит заранее установленное событие.

17. Способ по п.16, в котором заранее установленное событие представляет собой число итераций, удовлетворяющих заранее установленному условию.

18. Способ по п.16, в котором заранее установленное событие представляет собой сумму квадратичных ошибок, удовлетворяющих заранее установленному условию.

19. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию: установку падающего излучения в заданное местоположение относительно целевого объекта за счет выбора местопо

- 12 011004 ложения, в котором падающее излучение падает на целевой объект.

20. Способ по п.19, который дополнительно включает в себя следующую операцию: выбор местоположения, в котором падающее излучение падает на целевой объект, за счет формирования профиля освещения при помощи линзы или другого оптического компонента.

21. Способ по п.1, в котором падающее излучение содержит главным образом локализованное волновое поле.

22. Способ по п.1, в котором данные изображения имеют разрешающую способность, главным образом ограниченную длиной волны.

23. Способ по п.1, в котором используют два или больше устройств обнаружения.

24. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию: получение данных изображения для области целевого объекта в истинном масштабе времени.

25. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию: генерирование изображения указанной области на дисплее пользователя на основании данных изображения.

26. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию: получение излучения, падающего на целевой объект, при помощи слабой линзы или каустики от отражающей поверхности.

27. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию: локализацию каждого устройства обнаружения в поле в дальней зоне относительно целевого объекта.

28. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующую операцию: локализацию каждого устройства обнаружения на таком расстоянии от целевого объекта, где дифракция Френеля является преобладающей.

29. Способ по п.1, в котором излучение рассеяно за счет дифракции Фурье и/или за счет дифракции Френеля.

30. Способ по любому из пп.2-5, в котором указанная по меньшей мере одна характеристика представляет собой амплитуду и/или фазу.

31. Компьютерная программа, которая содержит программные команды, по которым компьютер осуществляет способ по одному из пп.1-30.

32. Компьютерный программный продукт, содержащий компьютерное программное кодовое средство, когда указанная программа загружена, побуждающее компьютер выполнять процедуру индикации изображения области целевого объекта на дисплее пользователя, причем данные изображения для генерирования указанного изображения определяются компьютером в соответствии со способом по одному из пп.1-30.

33. Устройство для получения данных изображения для генерирования изображения области целевого объекта, которое содержит средство установки в заданное местонахождение, которое размещает целевой объект в заданном местоположении;

источник излучения, предназначенный для подачи падающего излучения на целевой объект, размещенный в заданном местоположении при помощи указанного средства определения местонахождения;

по меньшей мере одно устройство обнаружения, предназначенное для обнаружения интенсивности излучения, рассеянного целевым объектом;

средство установки в заданное местонахождение, которое размещает падающее излучение или апертуру, расположенную позади целевого объекта, в двух или больше заданных местоположениях относительно целевого объекта; и средство обработки, которое создает данные изображения, несущие информацию об обнаруженной интенсивности рассеянного излучения в двух или больше местоположениях, при помощи итеративного способа и использования мягко изменяющихся функции пропускания или функции освещения.

34. Устройство по п.33, в котором падающее излучение или апертура могут находиться в двух или больше местоположениях.

35. Устройство по п.33, в котором апертура обеспечивает мягкое изменение функции пропускания.

36. Устройство по п.33, в котором падающее излучение обеспечивает мягкое изменение функции освещения.

37. Устройство по п.36, которое дополнительно содержит линзу или оптический компонент, которые формируют профиль освещения, определяющий указанную функцию освещения.

38. Устройство по п.33, в котором указанное средство обработки содержит микропроцессор; средство хранения данных, которое содержит данные и команды для указанного микропроцессора; и средство выдачи команд на перемещение падающего излучения, апертуры или локализованного целевого объекта.

39. Устройство по п.33, в котором средство обработки дополнительно содержит интерфейс пользователя, который содержит устройство ввода данных пользователем, позволяющее пользователю вводить данные, и дисплей пользователя, позволяющий индицировать данные изображения или изображение с высоким разрешением, полученное из указанных данных изображения.

40. Устройство по п.33, в котором источник излучения представляет собой источник когерентного

- 13 011004 излучения.

41. Устройство по п.33, в котором источник излучения представляет собой источник некогерентного излучения.

42. Устройство по п.33, в котором источник излучения представляет собой генератор электронного пучка.

43. Устройство по п.33, в котором источник излучения представляет собой генератор рентгеновского пучка.

44. Устройство по п.33, в котором средство установки в заданное местонахождение представляет собой пьезоэлектрический исполнительный микромеханизм.