JP2015060229A5

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Publication number: JP2015060229A5
Application number: JP2014190340A
Authority: JP
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2034-09-18

Claims

試料（２）の高分解能走査顕微鏡検査のための顕微鏡であって、
− 該試料（２）を照射するための照射装置（３）と、
− 該試料（２）上に少なくとも１つの点スポットもしくは線スポット（１４）を走査させるための、および、該点スポットもしくは線スポット（１４）を、撮像倍率のもとで検出平面（１８）内に回折限界の静止単一画像（１７）に撮像するための撮像装置（４）と、
− 該撮像倍率を考慮して該回折限界の単一画像（１７）の半値幅の少なくとも２倍の大きさである空間分解能で、様々な走査位置について該検出平面（１８）内の該単一画像（１７）を捕捉するための検出装置（１９）と、
− 該検出装置（１９）のデータから、該走査位置の該単一画像の回折構造を評価するための、および、回折限界を超えて高められた分解能を有する該試料（２）の画像を生成するための評価装置（Ｃ）とを備えた顕微鏡において、
− 該検出装置（１９）が、
− ピクセル（２５）を備えており該単一画像（１７）より大きい検出器アレイ（２４）と、
− 該検出器アレイ（２４）の上流に配置され、該検出平面（１８）からの放射線を非撮像的に該検出器アレイ（２４）の該ピクセル（２５）上に分配する非撮像の再分配素子（２０〜２１；３０〜３４；３０〜３５）であって、前記再分配素子が、光ファイバー（２１）好適には多モード光ファイバーからなる束（２０）を含んでおり、該束が、前記検出平面（１８）に配置された入口（２２）と、該光ファイバー（２１）が該入口（２２）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置で前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）にて終端する出口（２３）とを備える、前記再分配素子とを含み、
光方向において前記光ファイバーからなる束（２０）の上流に配置されて光方向に影響を与える素子が設けられており、該素子が、単一光ファイバーの光入射口に検出光を割り当てることを特徴とする顕微鏡。
前記光ファイバー（２１）が、隣接して位置する前記ピクセル（２５）の放射強度に応じたクロストークを最小化するために、前記出口（２３）に隣接する前記光ファイバー（２１）が前記入口（２２）にも隣接するように、前記入口（２２）から前記出口（２３）まで延びていることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡。
前記再分配素子が、様々に傾けられたミラー素子（３１）を備えたミラー（３０）、特に、ファセット・ミラー、ＤＭＤ、または適応ミラーを含んでおり、該ミラーが、前記検出平面（１８）からの放射線を前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）上に偏向させ、前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）が、該ミラー素子（３１）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置を有していることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡。
前記撮像装置（４）が、前記単一画像（１７）のサイズを前記検出装置（１９）のサイズに適合させるための、撮像方向において前記検出平面（１８）の上流に配置されたズーム光学系（２７）を備えていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
前記照射装置（３）と前記撮像装置（４）とが走査装置（１０）を共有しており、前記照射装置（３）が、前記撮像装置によって撮像された前記スポット（１４）と一致する回折限界の点スポットもしくは線スポットで前記試料を照射し、前記ズーム光学系（２７）もまた前記照射装置（３）の構成要素となるように前記ズーム光学系（２７）が配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の顕微鏡。
前記検出器アレイ（２４）が、検出器行、好ましくはＡＰＤ行もしくはＰＭＴ行であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の顕微鏡。
試料（２）の高分解能走査顕微鏡検査のための方法であって、
− 該試料（２）を照射し、
− 該試料（２）上を走査するように導かれる少なくとも１つの点スポットもしくは線スポット（１４）を単一画像（１７）に撮像し、その際、該スポット（１４）を撮像倍率のもとで、回折限界で該単一画像（１７）に撮像し、該単一画像（１７）が検出平面（１８）内に静止しており、
− 様々な走査位置について、該撮像倍率を考慮して該回折限界の単一画像（１７）の半値幅の少なくとも２倍の大きさの空間分解能で該単一画像（１７）を捕捉することにより、該単一画像（１７）の回折構造を捕捉し、
− 各該走査位置について該単一画像（１７）の該回折構造を評価し、回折限界を超えて高められた分解能を有する該試料（２）の画像を生成する方法において、
− ピクセル（２５）を備えており該単一画像（１７）よりも大きい検出器アレイ（２４）を設け、
− 前記検出平面（１８）からの該単一画像の放射線を、光ファイバー（２１）好適には多モード光ファイバーからなる束（２０）を用いて非撮像的に該検出器アレイ（２４）の該ピクセル（２５）上に再分配し、該束が、前記検出平面（１８）に配置された入口（２２）と、該光ファイバー（２１）が該入口（２２）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置で前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）にて終端する出口（２３）を備え、光方向において前記光ファイバーからなる束（２０）の上流に配置されて光方向に影響を与える素子が設けられており、該素子が、単一光ファイバーの光入射口に検出光を割り当てることを特徴とする方法。
前記光ファイバー（２１）を、隣接して位置する前記ピクセル（２５）の放射強度に応じたクロストークを最小化するために、前記出口（２３）に隣接する前記光ファイバー（２１）が前記入口（２２）にも隣接するように、前記入口（２２）から前記出口（２３）まで導くことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
各前記光ファイバー（２１）に個別に放射線を当てることによって前記光ファイバー（２１）からなる前記束（２０）および前記検出器アレイ（２４）の較正を行い、隣接する前記光ファイバー（２１）の前記出口（２３）に割り当てられた前記ピクセル（２５）における干渉信号を捕捉し、前記試料（２）の顕微鏡検査の際に隣接して位置する前記ピクセル（２５）の放射強度に依存したクロストークを補正するために用いる較正マトリクスを作成することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記単一画像（１７）の放射線を、様々に傾けられたミラー素子（３１）を備えたミラー（３０）、特に、ファセット・ミラー、ＤＭＤ、または適応ミラーを用いて再分配し、その際、該ミラー（３０）によって前記検出平面（１８）からの放射線が前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）上に導かれ、前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）が、該ミラー素子（３１）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置を有していることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
前記検出器アレイ（２４）として、検出器行、好ましくはＡＰＤ行もしくはＰＭＴ行を使用することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
前記検出器アレイ（２４）の個々の前記ピクセル（２５）の信号を、相互相関関数を用いて評価することによって、前記点スポットもしくは線スポット（１４）の走査の移動方向を特定することを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
前記試料（２）において前記点スポットもしくは線スポット（１４）が静止している際に前記回折限界の単一画像（１７）の時間的変化を特定および評価することによって、前記試料（２）における変化を捕捉することを特徴とする、請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
前記単一光ファイバーに割り当てられたミラー化素子が上流に配置されている、請求項１に記載の顕微鏡。
各前記単一光ファイバーが、前記光を前記検出器アレイの方向に伝達し、素子が上流に配置されている、請求項１に記載の顕微鏡。
前記素子の断面が光方向に縮小している、請求項１、１４及び１５のいずれか１項に記載の顕微鏡。
前記素子が、管状、特に漏斗状に形成されている、請求項１及び１４乃至１６のいずれか１項に記載の顕微鏡。
前記素子の下方の断面が、光学的に有効な前記単一光ファイバーのファイバー芯の直径よりも小さい、請求項１及び１４乃至１７のいずれか１項に記載の顕微鏡。
光を分割する素子が前記単一光ファイバーに割り当てられている、請求項１及び１４乃至１８のいずれか１項に記載の顕微鏡。
前記光を分割する素子が、前記光を前記光入射口の方向に集束する少なくとも１つの湾曲部を備えている、請求項１及び１４乃至１９のいずれか１項に記載の顕微鏡。
光を集束するための凸レンズおよび／もしくは平凸レンズを備えている、請求項１及び１４乃至２０のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
前記光を分割する素子がプリズム構造体であり、該プリズム構造体が前記単一光ファイバーに光学的に割り当てられている、請求項１及び１４乃至２１のいずれか１項に記載の顕微鏡。
プリズム構造体が、前記光方向に対して直交する中心領域と、前記光方向に影響を与えるための、前記光方向に対して９０度以外の角度を有する縁部領域とを備えている、請求項１及び１４乃至２２のいずれか１項に記載の顕微鏡。
単一ファイバーの少なくとも一部に、レンズ・アレイのレンズが光学的に割り当てられている、請求項１及び１４乃至２３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
レンズ・アレイが、試料平面に光学的に共役である中間像平面における光入射面の撮像のために、該中間像平面と前記光入射面の平面との間に配置されている、請求項１及び１４乃至２４のいずれか１項に記載の顕微鏡。
前記光を分割する素子もしくはミラー化素子によって、前記光の集束が、その直径が単一ファイバーの前記光入射口もしくはファイバー芯の光学的に有効な直径よりも小さい領域において行われる、請求項１及び１４乃至２５のいずれか１項に記載の顕微鏡。
前記光方向に影響を与えるために、前記素子の配置が様々な幾何学的分布で行われる、請求項１及び１４乃至２６のいずれか１項に記載の顕微鏡。
少なくとも１つの素子が、ファイバー束の少なくとも１つの入口に作用する、請求項１及び１４乃至２７のいずれか１項に記載の顕微鏡。
ファイバー束の上流に光透過性の構成要素が配置されており、該構成要素が、素子の複数の異なる幾何学的分布を備えている、請求項１及び１４乃至２８のいずれか１項に記載の顕微鏡。
異なる数のファイバー入口に作用するための単一素子のサイズが互いに異なっている、請求項１及び１４乃至２９のいずれか１項に記載の顕微鏡。
素子からなる少なくとも１つの幾何学的円形構造体が設けられている、請求項１及び１４乃至３０のいずれか１項に記載の顕微鏡。
試料（２）の高分解能走査顕微鏡検査のための顕微鏡であって、
− 該試料（２）を照射するための照射装置（３）と、
− 該試料（２）上に少なくとも１つの点スポットもしくは線スポット（１４）を走査させるための、および、該点スポットもしくは線スポット（１４）を、撮像倍率のもとで検出平面（１８）内に回折限界の静止単一画像（１７）に撮像するための撮像装置（４）と、
− 様々な走査位置について該検出平面（１８）内の該単一画像（１７）を捕捉するための検出装置（１９）とを備えた顕微鏡において、
− 該検出装置（１９）が、
− ピクセル（２５）を備えており該単一画像（１７）より大きい検出器アレイ（２４）と、
− 該検出器アレイ（２４）の上流に配置され、該検出平面（１８）からの放射線を非撮像的に該検出器アレイ（２４）の該ピクセル（２５）上に分配する非撮像の再分配素子（２０〜２１；３０〜３４；３０〜３５）であって、前記再分配素子が、光ファイバー（２１）からなる束（２０）を含んでおり、該束が、前記検出平面（１８）に配置された入口（２２）と、該光ファイバー（２１）が該入口（２２）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置で前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）にて終端する出口（２３）とを備える、前記再分配素子とを含み、
光方向において前記光ファイバーからなる束（２０）の上流に配置されて光方向に影響を与える素子が設けられており、該素子が、単一光ファイバーの光入射口に検出光を割り当てることを特徴とする顕微鏡。