特許 6499498 高アスペクト比Ｘ線ターゲットおよびその使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6499498

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】高アスペクト比Ｘ線ターゲットおよびその使用

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/08 20060101AFI20190401BHJP

   H05G 1/00 20060101ALI20190401BHJP

   H05G 1/70 20060101ALI20190401BHJP

【ＦＩ】

   H01J35/08 C

   H05G1/00 E

   H05G1/70 A

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2015-85117(P2015-85117)

(22)【出願日】2015年4月17日

(65)【公開番号】特開2015-207559(P2015-207559A)

(43)【公開日】2015年11月19日

【審査請求日】2018年4月17日

(31)【優先権主張番号】61/981,330

(32)【優先日】2014年4月18日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/645,689

(32)【優先日】2015年3月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501419107

【氏名又は名称】エフ・イ−・アイ・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(72)【発明者】

【氏名】エヌ・ウィリアム・パーカー

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ダブリュー・ウトロート

(72)【発明者】

【氏名】ローレンス・フランツ・タームス・クワクマン

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・ジー・ミラー

【審査官】 南川 泰裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０３８７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２２３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４７０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３４６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１１７０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３５／０４−３５／１２

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７６

Ｈ０５Ｇ １／００−１／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軟Ｘ線生成材料から作られた基板と、
硬Ｘ線生成材料から作られ、１つまたは複数のグリッドまたはアレイとして配列された複数の高アスペクト比構造体と
を備え、
前記１つまたは複数のグリッドまたはアレイのうちの１つのグリッドまたはアレイ内の前記高アスペクト比構造体が、アダマール行列構造体の異なる要素として配列された
Ｘ線ターゲット。

【請求項2】

前記高アスペクト比構造体のうちの１つが、前記基板の縁から外へ片持ち梁式に突き出た、請求項１に記載のＸ線ターゲット。

【請求項3】

前記複数の高アスペクト比構造体が、複数の直交アダマール行列構造体において直交アダマール行列構造体の異なる要素として配列される、請求項１または２に記載のＸ線ターゲット。

【請求項4】

前記アダマール行列構造体のそれぞれの中の前記少なくとも２つの高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られており、前記異なる硬Ｘ線生成材料から作られた前記少なくとも２つの高アスペクト比構造体の空間分布が、前記アダマール行列構造体のそれぞれの中で同じである、請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線ターゲット。

【請求項5】

前記複数の高アスペクト比構造体が、複数組の直交アダマール行列構造体を形成するように配列されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線ターゲット。

【請求項6】

前記直交アダマール行列構造体の組の少なくとも２つが、異なる硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体を含む、請求項５に記載のＸ線ターゲット。

【請求項7】

前記直交アダマール行列構造体の組の少なくとも２つが、異なる断面積を有する高アスペクト比構造体を含む、請求項５または６に記載のＸ線ターゲット。

【請求項8】

前記直交アダマール行列構造体の組の少なくとも１つの中で、それぞれの直交アダマール行列構造体の少なくとも２つの前記高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られており、前記異なる硬Ｘ線生成材料から作られた前記少なくとも２つの高アスペクト比構造体の空間分布が、前記直交アダマール行列構造体のそれぞれの中で同じである、請求項５から７のいずれか一項に記載のＸ線ターゲット。

【請求項9】

前記直交アダマール行列構造体の組の少なくとも１つの中のそれぞれの直交アダマール行列構造体が、異なる断面積を有する少なくとも２つの高アスペクト比構造体を含む、請求項５から８のいずれか一項に記載のＸ線ターゲット。

【請求項10】

前記複数の高アスペクト比構造体が、前記基板の薄くされた部分に埋め込まれており、または前記基板の薄くされた部分上に形成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のＸ線ターゲット。

【請求項11】

試料のＸ線画像を生成する方法であって、
複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、直交アダマール行列構造体がそれぞれ、画素化されたグリッドのパターン内の異なる画素位置に配列された複数の高アスペクト比構造体から作られており、高アスペクト比構造体がそれぞれ、硬Ｘ線生成材料から作られていることと、
前記直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に前記電子ビームを逐次的に集束させることによって生成されたＸ線を前記試料に照射することと、
前記試料を透過した前記Ｘ線を逐次的に検出することと、検出された前記Ｘ線を、アダマール変換された複数のＸ線画像として記録することと、
１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、前記アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、前記１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、前記直交アダマール行列構造体を構成する高アスペクト比構造体の前記画素化されたグリッド内の異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
前記試料のＸ線画像を生成するために、前記１つまたは複数のＸ線画像を結合することと
を含む方法。

【請求項12】

前記直交アダマール行列構造体が、同じ前記Ｘ線ターゲット上の異なる位置に配置される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に前記電子ビームを逐次的に集束させる前に、前記Ｘ線ターゲット上におけるそれぞれの前記直交アダマール行列構造体の位置を決定することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することが、前記Ｘ線ターゲット上の異なる位置に配置されている前記直交アダマール行列構造体に起因するそれぞれの前記アダマール変換されたＸ線画像内の相対視差を補正することを含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記Ｘ線画像を結合することが、それぞれの前記直交アダマール行列構造体内の異なる画素位置に配置されている前記高アスペクト比構造体に起因するそれぞれの前記Ｘ線画像内の相対視差を補正することを含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

それぞれの直交アダマール行列の中の少なくとも２つの高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料を含み、前記異なる硬Ｘ線生成材料を含む前記少なくとも２つの高アスペクト比構造体の空間分布が、前記直交アダマール行列構造体のそれぞれの中で同じである、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記１つまたは複数のＸ線画像を結合することが、同じ前記硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体を有する前記直交アダマール行列構造体内の画素に対応するＸ線画像を結合することを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、前記アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することが、前記アダマール変換された複数のＸ線画像を、アダマール符号に基づいて加算または減算することを含む、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記複数の直交アダマール行列構造体が、第１の硬Ｘ線生成材料から作られた複数の高アスペクト比構造体から作られており、前記方法が、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に前記電子ビームを逐次的に集束させることであって、前記第２の複数の直交アダマール行列構造体がそれぞれ、第２の硬Ｘ線生成材料から作られた複数の高アスペクト比構造体から作られていることと、
前記第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に前記電子ビームを逐次的に集束させることによって生成されたＸ線を前記試料に照射することと、
前記試料を透過した前記Ｘ線を逐次的に検出することと、検出された前記Ｘ線を、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像として記録することと、
前記第２の硬Ｘ線生成材料に対する１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、前記アダマール変換された第２の複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、前記第２の硬Ｘ線生成材料に対する前記１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
前記第２の硬Ｘ線生成材料に対する前記試料のＸ線画像を生成するために、前記第２の硬Ｘ線生成材料に対する前記１つまたは複数のＸ線画像を結合することと
をさらに含む、請求項１１から１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記複数の直交アダマール行列構造体が、第１の断面積を有する複数の高アスペクト比構造体から作られており、前記方法が、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に前記電子ビームを逐次的に集束させることであり、前記第２の複数の直交アダマール行列構造体がそれぞれ、第２の断面積を有する複数の高アスペクト比構造体から作られていることと、
前記第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に前記電子ビームを逐次的に集束させることによって生成された前記Ｘ線を前記試料に照射することと、
前記試料を透過した前記Ｘ線を逐次的に検出することと、検出された前記Ｘ線を、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像として記録することと、
１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像を生成するために、前記アダマール変換された第２の複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、前記１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像がそれぞれ、異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
前記試料のより高分解能のＸ線画像を生成するために、前記１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像を結合することと
をさらに含む、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１４年４月１８日に出願された、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許仮出願第６１／９８１，３３０号の優先権を主張するものである。

【0002】

本発明は、Ｘ線トモグラフィ・システム（ｘ−ｒａｙ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ）などのＸ線ターゲット（ｘ−ｒａｙ ｔａｒｇｅｔ）を含む画像化システムの分解能とスループットの両方を増大させるように設計されたＸ線ターゲットであって、低分解能走査と高分解能走査を交互に実施するための厚薄両方のＸ線ターゲット、アダマール（Ｈａｄａｍａｒｄ）パターンが形成された、画像多重化および分解能向上のためのターゲット、ならびに異なる硬Ｘ線（ｈａｒｄ ｘ−ｒａｙ）生成材料でできた、エネルギー依存画像化のためのターゲットを含むＸ線ターゲットに関する。

【背景技術】

【0003】

Ｘ線トモグラフィ・システムは、試料を破壊したりまたは切断したりする必要なしに試料の内部構造の画像を提供することができる。このシステムによって生成されたＸ線を試料に通し、そのＸ線をＸ線検出器によって検出して、試料の断面からの吸収画像を得る。このＸ線検出器は２次元検出器とすることができ、その場合には複数の断面画像を同時に得ることができる。試料ならびに／またはＸ線源および検出器を一定量ずつ回転させ、異なる角度から追加の横断画像を得る。そのようにして得た複数の断面画像を数学的に操作して、試料の内部の画像を再構成するための試料情報を得る。

【0004】

Ｘ線トモグラフィ・システムの２つの重要なパラメータは、システムの分解能およびシステムのスループットである。分解能は、そのシステムがどのくらい小さな特徴部分（ｆｅａｔｕｒｅ）を画像化することができるのかを表し、スループットは、そのシステムがどのくらい速く画像を取得することができるのかを表す。スループットは、試料を透過するＸ線の流速（ｆｌｕｘ）を増大させることによって増大させることができるが、これをすると通常は分解能が低下する。したがって、Ｘ線トモグラフィ・システムの設計はしばしばスループットと分解能の間の妥協の産物である。いくつかの高分解能システムが学術文献に記載されているが、それらのシステムは通常、望ましくないほどに長い画像取得時間を必要とする。

【0005】

市販のＸ線トモグラフィ・システムでは通常、ターゲットに向かって電子の高エネルギー・ビームを導くことによってＸ線を発生させる。それらの電子が停止すると、電子は、制動放射（ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）として知られているＸ線を生成する。このＸ線は、連続した周波数スペクトルに沿った周波数を有する。加えて、一部の電子は、ターゲット原子の内殻の電子に衝突し、それらの電子を追い出す。追い出されたこれらの電子によって生み出された空孔は続いて、ターゲット原子の外殻の電子によって満たされ、それらの外殻電子は、特性Ｘ線を自発的に放出することによってエネルギー準位を低下させる。この特性Ｘ線のエネルギーは、内殻電子と外殻電子のエネルギー準位の差によって決まる。これらの両方のタイプのＸ線がＸ線画像化に寄与しうるが、通常は特性Ｘ線の流速の方が制動放射の流速よりもはるかに大きく、そのため、Ｘ線吸収画像に対する寄与は通常、特性Ｘ線すなわち硬Ｘ線の方が大きい。

【0006】

Ｘ線集束光学部品を持たないＸ線トモグラフィ・システムの分解能は、その大部分が、そのシステムのＸ線源の有効サイズによって決まる。電子ビームを使用してＸ線を発生させるシステムでは、Ｘ線源の有効サイズが、その中でビーム電子がターゲットと相互作用し、ターゲット内で停止する体積によって決まる。この相互作用体積は、その大部分が、ターゲット材料の密度および原子番号ならびに電子ビームの直径およびエネルギーによって決まり、通常は涙滴形である。

【0007】

典型的なＸ線トモグラフィ・システム用のＸ線源１００を図１に示す。この源は、電子ビーム１０５およびターゲット１２０からなる。このターゲットは通常、原子番号の小さい低密度の基板１４０（例えばケイ素）上に原子番号の大きい高密度の薄い金属膜１３０（例えばタングステン）を付着させることによって作られる。このターゲットは通常、電子ビーム１０５に対して約４５度の角度１５０に傾けられる。電子ビーム１０５のエネルギーを増大させると、Ｘ線ターゲット１２０内の相互作用体積が（例えば小さな相互作用体積１６０からより大きな相互作用体積１７０に）増大し、それによってターゲット内で生成されるＸ線の流速およびＸ線トモグラフィ・システムのスループットが増大する。しかしながら、電子ビーム・エネルギーを増大させると、Ｘ線ターゲットの有効源サイズも（例えば小さな有効源サイズ１６５からより大きな有効源サイズ１７５に）増大し、それによってＸ線トモグラフィ・システムの分解能が低下する。

【0008】

いくつかのＸ線トモグラフィ・システムでは、ターゲット内で生成されたＸ線をＸ線光学部品を使用して集束させ、それによって有効源サイズを低減させる。しかしながら、Ｘ線光学部品は入来Ｘ線の流速の一部を吸収し、また、通常は限られた焦点深度を有する。その結果、Ｘ線ビームの焦点面内にはないが試料の画像には寄与する試料の部分が分解能を低下させる傾向があり、それによって、Ｘ線ビームを集束させることによって得られた分解能の利得を少なくとも部分的に打ち消す。さらに、Ｘ線光学部品は、追加のシステム費用およびシステムの複雑さを追加する。追加される複雑さには、光学システムを適正に整列させる必要性が含まれる。

【0009】

独立型のＸ線トモグラフィ・システムは比較的に高価であり、価格は百万ドルを超える。それよりもはるかに安価な選択肢は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に金属ターゲット、回転試料ステージおよびＸ線検出器を追加するものである。ＳＥＭの電子ビームを金属ターゲット上に集束させてＸ線を発生させることができ、このＸ線は続いて、試料ステージ上に装着された試料を透過して、吸収画像を得るためのＸ線検出器に到達する。この吸収画像は通常、Ｘ線源（ターゲット）とＸ線検出器の間に試料が配置される投影モードで取得される。電子ビームによって生成されるＸ線流速は、ビーム・エネルギーおよびビーム電流に依存する。大部分のＳＥＭの集束カラムは主として２次電子画像を形成することを目的として設計されているため、電子ビーム電流は通常７５ｎＡ未満に制限されており、ビーム・エネルギーは通常３０ｋｅＶに制限されている。したがって、典型的なＳＥＭの電子ビームによって結果的に生成されるＸ線流速は比較的に小さく、これらのシステムは、比較的に長い画像取得時間を必要とし、限られた分解能を有する。

【0010】

Ｓａｓｏｖ他、「Ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｘ−ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｌｅｎｓ−ｌｅｓｓ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｎａｎｏ−ＣＴ ｗｉｔｈ ５０ｎｍ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ」、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｘ−ｒａｙ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ＶＩＩ、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ、第７８０４巻は、相互作用体積を低減させ、したがってＸ線ターゲットの有効源サイズを低減させる１つの方法を記載している。Ｓａｓｏｖは、金属線の毛髪状の先端をターゲットとして使用する。この先端の軸は検出器の方向を指し、これによってＸ線が発生する深さは増大するが、幅はあまり増大せず、それにより有効源サイズが増大することなくＸ線流速が増大する。しかしながら、小径の棒形のターゲットから発生するＸ線流速はこれまで通り比較的に小さく、そのため、画像取得時間も長いままであろう。Ｓａｓｏｖ他は画像取得時間について言及していない。ＳａｓｏｖのＸ線源には、ヒート・シンクがないという欠点もある。Ｘ線を発生させるのに使用する電子のエネルギーおよび／または流速が増大したときに、Ｓａｓｏｖの源は、それによって発生する余分の熱を放散させる機構を欠く。

【0011】

Ｃａｚａｕｘ他、「Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｘ−ｒａｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｘ−ｒａｙ ｍｉｃｒｏｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ＩＶ、Ｃｏｌｌｏｑｕｅ Ｃ７、ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ａｕ Ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ １１１、第３巻、１９９３年１１月、２０９９〜２１０４ページは、電子ビームがターゲットに衝突し、生成されたＸ線がターゲットを透過し、真空室を出、試料および検出器に向かって進むシステムを記載している。Ｃａｚａｕｘのシステムはさらに、この入来Ｘ線ビームを発生させるターゲットを数秒のうちに変更することを可能にし、それによって同じ試験体の異なる画像を異なる特性Ｘ線で得ることを可能にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】米国特許仮出願第６１／９８１，３３０号

【非特許文献】

【0013】

【非特許文献1】Ｓａｓｏｖ他、「Ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｘ−ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｌｅｎｓ−ｌｅｓｓ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｎａｎｏ−ＣＴ ｗｉｔｈ ５０ｎｍ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ」、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｘ−ｒａｙ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ＶＩＩ、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ、第７８０４巻

【非特許文献2】Ｃａｚａｕｘ他、「Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｘ−ｒａｙ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｘ−ｒａｙ ｍｉｃｒｏｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ＩＶ、Ｃｏｌｌｏｑｕｅ Ｃ７、ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ａｕ Ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ １１１、第３巻、１９９３年１１月、２０９９〜２１０４ページ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明の目的は、画像化システムの分解能とスループットの両方を増大させることができるＸ線ターゲットおよびその使用方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本明細書では、軟Ｘ線（ｓｏｆｔ ｘ−ｒａｙ）生成材料から作られた基板と、硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体であり、基板に埋め込まれまたは基板上に形成された高アスペクト比構造体とを含むＸ線ターゲットが開示される。この高アスペクト比構造体は、１つまたは複数のグリッド（ｇｒｉｄ）またはアレイ（ａｒｒａｙ）として配列された複数の高アスペクト比構造体を含み、１つまたは複数のグリッドまたはアレイのうちの１つのグリッドまたはアレイ内の高アスペクト比構造体は、アダマール行列構造体を形成するように配列されている。

【0016】

本明細書ではさらに、試料のＸ線画像を生成する方法であって、複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、直交アダマール行列構造体がそれぞれ、画素化されたグリッドのパターン内の異なる画素位置に配列された複数の高アスペクト比構造体から作られており、高アスペクト比構造体がそれぞれ、硬Ｘ線生成材料から作られていることと、複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることによって生成されたＸ線を試料に照射することと、試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された複数のＸ線画像として記録することと、１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、直交アダマール行列構造体を構成する高アスペクト比構造体の画素化されたグリッド内の異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、試料のＸ線画像を生成するために、１つまたは複数のＸ線画像を結合することとを含む方法が開示される。

【0017】

本明細書ではさらに、非一時的媒体上に組み込まれたコンピュータ・プログラム製品が開示される。このコンピュータ・プログラム製品は、複数の直交アダマール行列構造体のうちのそれぞれの直交アダマール行列構造体上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、直交アダマール行列構造体がそれぞれ、画素化されたグリッドのパターン内の異なる画素位置に配列された複数の高アスペクト比構造体から作られており、高アスペクト比構造体がそれぞれ、硬Ｘ線生成材料から作られていることと、複数の直交アダマール行列構造体によって生成され、試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された複数のＸ線画像として記録することと、１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、直交アダマール行列構造体を構成する高アスペクト比構造体の画素化されたグリッド内の異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、試料のＸ線画像を生成するために、１つまたは複数のＸ線画像を結合することとを、プログラム可能な処理装置に実行させるように機能可能な命令を含む。

【0018】

本明細書ではさらに、試料のＸ線画像を生成する方法であって、試料を画像化するために、集束電子ビームで試料をラスタ走査することと、Ｘ線ターゲットを画像化し、Ｘ線ターゲット上に位置しまたはＸ線ターゲットに埋め込まれた複数の硬Ｘ線生成構造体の位置を決定するために、集束電子ビームでＸ線ターゲットをラスタ走査することと、Ｘ線の流速を発生させるために、１つまたは複数の硬Ｘ線生成構造体に電子ビームを照射することと、試料を透過したＸ線をＸ線検出器のところで検出することと、検出されたＸ線による試料のＸ線画像を記録することとを含む方法が開示される。

【0019】

本明細書ではさらに、平面Ｘ線ターゲットと、試料ホルダと、平面Ｘ線検出器とを含むＸ線投影システムが開示される。平面Ｘ線検出器の平面は、平面Ｘ線ターゲットの平面に対して実質的に平行である。平面Ｘ線ターゲット、試料ホルダおよび平面Ｘ線検出器は、Ｘ線ターゲットの平面に対して実質的に垂直な軸に沿って実質的に整列している。

【0020】

以上では、以下の本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなり大まかに概説した。以下では、本発明の追加の特徴および利点を説明する。開示される着想および特定の実施形態を、本発明の目的と同じ目的を達成するために他の構造体を変更しまたは設計するためのベースとして容易に利用することができることを当業者は理解すべきである。さらに、このような等価の構造体は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱しないことを当業者は理解すべきである。

【0021】

次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】典型的なＸ線トモグラフィ・システム用のＸ線源を示す図である。

【図2】本開示の一実施形態に基づくＸ線トモグラフィ・システムを示す図である。

【図3A】電子ビーム・ターゲット内の本開示の実施形態に基づく高アスペクト比Ｘ線生成構造体を示す図である。

【図3B】電子ビーム・ターゲット内の本開示の実施形態に基づく高アスペクト比Ｘ線生成構造体を示す図である。

【図4】電子ビーム・ターゲット上に構築された、高アスペクト比Ｘ線生成構造体の複数のグリッドからの、本開示の一実施形態に基づく複数のアダマール行列を示す図である。

【図5】電子ビーム・ターゲット上に構築された、高アスペクト比Ｘ線生成構造体の１つのグリッドからの、本開示の一実施形態に基づく特定のアダマール行列を示す図である。

【図6】試料のアダマール変換された画像に逆アダマール変換を適用することによって試料の正規画像（ｎｏｒｍａｌ ｉｍａｇｅ）を得る、本開示の一実施形態に基づく方法を示す図である。

【図7】模擬試料と、さまざまな仮想Ｘ線ターゲットを用いて撮影した模擬試料の画像とを示す図である。

【図8】Ｘ線トモグラフィ・システムで使用する、本開示の一実施形態に基づく例示的な電子ビーム・ターゲットを示す図である。

【図9】異なる材料によって生成された特性Ｘ線に対して異なる感度を有する構造体から作られた模擬試料と、パターンが形成された、異なる材料から作られたＸ線ターゲットを用いて撮影した模擬試料の画像とを示す、本開示の一実施形態に基づく図である。

【図10】試料のＸ線トモグラフィ・データを集める本開示の一実施形態に基づく方法を示す流れ図である。

【図11】本開示の一実施形態に基づくＳＥＭミニカラムの等角断面図である。

【図12】図１１のＳＥＭミニカラムの主レンズの拡大断面図である。

【図13】本開示の一実施形態に基づく電子ビーム・ターゲット内のＸ線生成構造体を示す図である。

【図14】本開示の一実施形態に基づく電子ビーム・ターゲット内のＸ線生成構造体を示す図である。

【図15】本開示の一実施形態に基づく電子ビーム・ターゲット内のＸ線生成構造体を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明のさまざまな実施形態は、Ｘ線トモグラフィ・システムなどのＸ線ターゲットを含む画像化システムの分解能とスループットの両方を増大させるように設計されたＸ線ターゲットであって、低分解能走査と高分解能走査を交互に実施するための厚薄両方のＸ線ターゲット、アダマール・パターンが形成された、画像多重化および分解能向上のためのターゲット、ならびに異なる硬Ｘ線生成材料でできた、エネルギー依存画像化のためのターゲットを含むＸ線ターゲットを提供する。

【0024】

図２は、平面ターゲット２１０、試料２２０および平面検出器２３０を含むＸ線トモグラフィ・システム２００の一実施形態を開示する。この実施形態では、ターゲット２１０の平面と検出器２３０の平面が概ね平行であり、ターゲット２１０、試料２２０および検出器２３０の中心が概ね、ターゲット２１０および検出器２３０の平面に対して垂直な軸２５０の上にある。Ｘ線トモグラフィ・システム２００は、光学カラム２６０を有するＳＥＭすなわち走査電子顕微鏡を含み、光学カラム２６０の軸２７０は、ターゲット２１０、試料２２０および検出器２３０の軸２５０に対して、集束電子ビーム２８０を用いた試料２２０およびターゲット２１０の選択的画像化、ならびにより幅の広い電子ビーム２９０を用いたターゲット２１０またはターゲット２１０の一部への照射を可能にする向きに向けられる。

【0025】

Ｘ線生成ターゲット２１０は、あるパターンに配列されたいくつかの独立したＸ線生成構造体２１２を有するように設計することができ、このパターンは、Ｎ×Ｍのグリッドまたは行列とすることができる。ＮおよびＭは整数である。ターゲット２１０が、Ｘ線生成構造体２１２を有する複数のグリッドを含んでもよい。これについては後にさらに説明する。ターゲット２１０は、半導体製造において使用されている、付着、リソグラフィおよびエッチングを含むさまざまな技法を使用して製造することができ、その最も単純な形態（すなわち単一のＸ線生成構造体２１２）では、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）用薄片の標準調製技法を使用して製造することもできる。ＳＥＭカラム２６０は、集束電子ビーム２８０を使用してターゲット２１０を画像化して、ターゲット２１０の向き、およびターゲット２１０が含むＸ線生成構造体２１２またはＸ線生成構造体２１２のグリッドの位置を決定することができる。続いて、単一の構造体２１２だけに集束電子ビーム２８０が照射されるような態様で、それぞれのＸ線生成構造体２１２に集束電子ビーム２８０を別々に照射することができる。あるいは、所与のグリッド内の全てのＸ線生成構造体２１２に電子ビームが照射されるような態様で、Ｘ線生成構造体２１２のそれぞれのグリッドに、幅の広い電子ビーム２９０を別々に照射することもできる。

【0026】

ターゲット２１０内のＸ線生成構造体２１２またはＸ線生成構造体２１２のグリッドへの照射は、ターゲット２１０の真後ろにある第２のＳＥＭカラム（図示せず）から照射することを含め、任意の角度から実施することができるが、構造体２１２内で生成され試料２２０に照射されるＸ線は、ターゲット−試料−検出器軸２５０に対して概ね平行な方向にターゲット２１０を出る。したがって、ターゲット２１０は、Ｘ線流速を増大させ、同時に、軸２５０の方向の断面を小さく維持するために、軸２５０の方向に細長い。

【0027】

具体的には、Ｘ線生成構造体２１２は、ターゲット基板上に置かれまたはターゲット基板内に埋め込まれた高アスペクト比（＞２）のピラー（ｐｉｌｌａｒ）またはポスト（ｐｏｓｔ）として作られる。Ｘ線生成構造体２１２は、５０ｎｍ未満の直径および１００ｎｍ超の長さを有するように構築することができる。試料２２０に照射する目的には、概ね縦方向に（すなわちターゲット−試料−検出器軸２５０に沿って）放出されたＸ線だけが使用されるため、高アスペクト比構造体２１２のこの小さな直径が、ターゲット２１０の有効源サイズを決定する。高アスペクト比構造体２１２に電子ビームが照射されたときのＸ線生成には構造体２１２の全長が寄与するため、構造体２１２の長さは、Ｘ線流速を部分的に決定する。

【0028】

図２に示した１つの実施形態では、試料２２０および検出器２３０とは反対の方向を向くような態様で、Ｘ線生成構造体２１２が、ターゲット２１０上またはターゲット２１０内に位置する。この実施形態では、Ｘ線生成構造体２１２と試料２２０の間にあるターゲット基板の部分２１４をエッチングによって除去することによって、ターゲット２１０からのＸ線流速を増大させることができる。代替実施形態（図示せず）では、試料２２０および検出器２３０にじかに面するような態様で、Ｘ線生成構造体２１２を、ターゲット２１０上またはターゲット２１０内に配置することができる。この実施形態では、部分２１４をエッチングによって除去しても利点はなく、この余分の基板材料は、Ｘ線生成構造体２１２に電子ビームが照射されたときにＸ線生成構造体２１２によって生成される熱を放散させるのに役立ちうる。

【0029】

図３Ａおよび３Ｂに示されているように、異なる方法を使用して、ターゲット２１０にＸ線生成構造体２１２を形成することができる。図３Ａに示されたターゲット構造体２１２Ａを製作するのに使用する第１の方法によれば、Ｓｉなどの原子番号の小さい材料の基板上に、原子番号の大きい金属（例えばＷ）の薄膜を付着させる。この金属表面にフォトレジスト層をスピン・コーティングし、従来の光リソグラフィまたは従来の電子ビーム・リソグラフィを使用してフォトレジスト層をパターニングし、現像する。ディープ（ｄｅｅｐ）反応性イオン・エッチングなどの異方性エッチングによって金属層をエッチングすることによりそのパターンをその下の金属層に転写し、それによって、基板上に、高アスペクト比金属ポストまたはカラム（ｃｏｌｕｍｎ）のパターンを形成する。金属ポストまたはピラーの上に残っている現像されたフォトレジストを剥離し、ターゲット２１０を、一段高くなったＸ線生成構造体２１２Ａのパターンとして残す。任意選択で、（例えばＣＶＤまたは他の適当なプロセスを使用して）酸化膜を付着させて金属ピラーまたはポスト間の空間を埋めることができ、また、化学機械研磨によってターゲットの表面を滑らかにすることもできる。

【0030】

図３Ｂに示されたターゲット構造体２１２Ｂを製作するのに使用する第２の方法によれば、原子番号の小さい基板（例えばＳｉ）上にフォトレジスト層をスピン・コーティングし、上と同じようにしてパターニングし、現像する。異方性エッチングによって基板をエッチングすることによりそのパターンを基板に転写して、高アスペクト比のウェル（ｗｅｌｌ）またはボア（ｂｏｒｅ）のパターンを基板内に形成する。続いて、ＣＶＤ、ＰＶＤ、電気化学めっきなどの従来の付着技法を使用して、それらのボアを、原子番号の大きい硬Ｘ線生成材料（例えばＷ）で埋める。任意選択で、Ｘ線生成材料の付着の前に、ボアの壁を、バリア層または金属でコーティングして、基板内へのＸ線生成材料の拡散を防ぐことができる。最後に、現像されたフォトレジストを剥離し、化学機械研磨によって構造体全体を滑らかにすることができる。ターゲット２１０の最終的な構造は、原子番号の小さい基板（例えばＳｉ）に、原子番号の大きい材料（例えばＷ）の高アスペクト比ポストまたはカラムからなるＸ線生成構造体２１２Ｂのパターンが埋め込まれたものになる。

【0031】

ターゲット２１０内に異なるいくつかのパターンを形成することができる。そのような１つのパターンは、グリッドまたはＮ×Ｍ行列の形態のパターンとすることができ、グリッド内の異なる画素またはセルは異なるＸ線生成特性を有することができる。例えば、異なる画素が、異なるＸ線生成材料（例えば、Ｗ、Ａｕ、ＰｂまたはＶ）を含むことができ、それによって、異なる特性周波数を有するＸ線を生成することができる。異なる画素が、異なるサイズのＸ線生成構造体２１２を含むこともできる。例えば、一部の構造体２１２が、他の構造体よりも大きな直径または断面積を有することができる。長さが固定されたＸ線生成構造体２１２について言えば、より大きな断面積を有するＸ線生成構造体２１２はより大きなＸ線流速を生成し、したがって、Ｘ線トモグラフィ・システム２００のスループットを増大させる。このようなより大きな断面積を有する構造体２１２またはそのような構造体のグリッドを使用して、試料２２０の低分解能画像をすばやく生成することができる。続いて、より小さな断面積の構造体２１２またはそのような構造体のグリッド上に幅の広い電子ビーム１９０を集束させることによって、試料２２０または試料２２０の一部のより高分解能の画像を生成することができる。

【0032】

ターゲット２１０内に形成することができる別のパターンが、全く同じＸ線生成構造体２１２のグリッドまたはアレイである。このようなパターンは、Ｘ線生成構造体２１２に電子ビームが照射されたときにＸ線生成構造体内で発生した熱を分散させるのに役立つことがある。例えば、所与の手順が、Ｘ線生成構造体２１２にｔ秒間照射することを要求し、それによってＸ線生成構造体２１２にＱジュールのエネルギーが蓄積される場合、全く同じＮ個の複数のＸ線生成構造体２１２にそれぞれｔ／Ｎ秒間照射することによってこの同じ手順を実施することができ、それによってそれぞれのＸ線生成構造体２１２にはＱ／Ｎジュールのエネルギーだけが蓄積する。これらの全く同じ複数のＸ線生成構造体２１２に電子ビームを逐次的に照射する間に、それぞれのＸ線生成構造体はその最大熱負荷を伝達し、放散させることができるため、このようにして全く同じ複数のＸ線生成構造体２１２に逐次的に照射することにより、系全体の熱流束を増大させることができる。

【0033】

いくつかの実施形態では、ターゲット２１０内のＸ線生成構造体２１２を、アダマール行列構造体または複数の直交アダマール行列構造体を形成するように配列することができる。２×２、４×４、８×８または同様の寸法の行列として配列することができるこのようなターゲットでは、ターゲット画素のおよそ半分が、硬Ｘ線生成材料（例えばＷ）のポストまたはピラーとして形成される。残りの画素は、硬Ｘ線生成材料が基板内に埋め込まれるときには軟Ｘ線（ｓｏｆｔ ｘ−ｒａｙ）生成基板（例えばＳｉ）のポストもしくはピラーとして形成することができ、または、硬Ｘ線生成材料が基板上に置かれるときには真空そのものから形成することができる。本明細書で使用されるとき、硬Ｘ線生成材料は、５〜１０ｋｅＶよりも大きなエネルギーを有する特性Ｘ線を生成する材料を意味し、軟Ｘ線生成材料は、５〜１０ｋｅＶよりも小さなエネルギーを有する特性Ｘ線を生成する材料を意味する。

【0034】

リソグラフィによってパターニングされた図３Ａおよび３Ｂに示されたＸ線ターゲットには、Ｓａｓｏｖに記載された針ターゲットにはないいくつかの潜在的な利点がある。１つの利点は、大きなターゲット面積にターゲットがリソグラフィによってパターニングされるため、ターゲット構造体全体に、図８に示されているようなさまざまなサイズおよびさまざまなターゲット材料の非常に多くのターゲットを構成することができることである。これは、Ｓａｓｏｖの文献の図７に示された（単一の材料からなる）単一の針状ターゲットとは異なる。加えて、Ｓａｓｏｖの針状ターゲットは、ＳＥＭの真空中に延出する自立型の構造体であるため、ヒート・シンク能力は最小限である。さらに、Ｓａｓｏｖの針の正確な寸法は予測できない可能性が高く、針に対するアブレーション効果または汚染効果のため、Ｘ線源の寿命の間におそらくは変化する。

【0035】

図４に示されているように、それぞれが硬Ｘ線生成構造体２１２（黒）または軟Ｘ線生成構造体２１２（白）の４×４アレイからなる１６個の直交アダマール行列４０１〜４１６を、ターゲット２１０上の別々にターゲットとすることが可能（ｔａｒｇｅｔａｂｌｅ）なグリッド４２１〜４３６として構築することができる。いくつかの実施形態では、それぞれがＮ×Ｎの寸法を有する（すなわちそれぞれがＸ線生成構造体２１２のＮ×Ｎグリッドからなる）合計Ｎ²個の別々にターゲットとすることが可能なアダマール行列構造体を、ターゲット２１０上に構築することができる。これらのアダマール行列は、Ｎ²個のそれぞれのアダマール行列からの対応する画素が長さＮ²のアダマール符号を生成するように、ターゲット２１０上に構築することができる。したがって、ターゲット２１０上に構築されたＮ²個の直交アダマール行列の組は、合計Ｎ²個（１画素につき１つ）の直交アダマール符号を生成することができる。それぞれの符号の長さはＮ²である。本明細書で使用されるとき、用語アダマール行列およびアダマール符号は、長さがそれぞれＮ²であるＮ²個の直交符号からなる一組の直交符号に対応するＮ²個の行列からなる一組の行列を指すために使用され、ｍ番目の行列の画素値は、これらのＮ²個の直交符号のｍ番目の値から得られ、それらの行列および符号が、アダマール行列およびアダマール符号の数学的に厳密な定義に合致するかどうかは問わない。

【0036】

下の表１および２に、４つの２×２アダマール行列構造体のグリッドまたは１６個の４×４アダマール行列構造体のグリッドをターゲット２１０上に構築するのに使用することができるアダマール符号のリストを開示する。

【0037】

【表1】

【0038】

【表2】

【0039】

図５は、電子ビーム・ターゲット上に構築された、高アスペクト比Ｘ線生成構造体のグリッドからの特定のアダマール行列を示す図である。示されたこの特定のアダマール行列は、図４に示したグリッド４３６のアダマール行列４１６である。これは、表２の１６番目の列の記載から構築することができる。示されているとおり、アダマール行列構造体４１６の最初の行（Ｒ１）は、列Ｃ１〜Ｃ４の対応するそれぞれの記載１、−１、−１および１を含む。ここで、アダマール行列構造体４１６の１つの画素に対する記載１は、その画素に対応するターゲット２１０上の位置に構築されたＸ線生成構造体２１２が、硬Ｘ線生成材料（例えばＷ）から作られていることを示す。同様に、アダマール行列構造体４１６の１つの画素に対する記載−１は、硬Ｘ線生成材料が基板に埋め込まれているときには、その画素に対応するターゲット２１０上の位置に構築されたＸ線生成構造体２１２が軟Ｘ線生成材料（例えばＳｉ）から作られていることを示し、または、硬Ｘ線生成材料が基板上に置かれているときには、その画素に対応するターゲット２１０上の位置に構築されたＸ線生成構造体２１２が真空であることを示す。表２を再び参照すると、アダマール行列構造体４１６の２番目の行（Ｒ２）は、列Ｃ１〜Ｃ４の対応するそれぞれの記載−１、１、１および−１を含み、アダマール行列構造体４１６の３番目の列（Ｒ３）は、列Ｃ１〜Ｃ４の対応するそれぞれの記載−１、１、１および−１を含み、アダマール行列構造体４１６の４番目の列（Ｒ４）は、列Ｃ１〜Ｃ４の対応するそれぞれの記載１、−１、−１および１を含む。

【0040】

前述のとおり、Ｘ線トモグラフィ・システム２００は、集束電子ビーム２８０を使用してターゲット２１０を画像化して、ターゲット２１０の向き、および、アダマール行列４０１〜４１６の形態で構築されたＸ線生成構造体２１２のグリッド４２１〜４３６を含む、ターゲット２１０が含むＸ線生成構造体２１２の位置を決定することができる。続いて、Ｘ線トモグラフィ・システム２００は、図４に示されているように、幅の広い電子ビーム２９０を使用して、アダマール行列構造体４０１〜４１６のうちの任意の１つのアダマール行列構造体の中の全てのＸ線生成構造体２１２に別々に照射することができる。したがって、Ｘ線トモグラフィ・システム２００は、ターゲット２１０上に構築された１６個のそれぞれのアダマール行列構造体４０１〜４１６に逐次的に照射して、試料２２０のアダマール変換された１６個の画像を集めることができる。

【0041】

アダマール変換された１６個の全ての画像を得た後、表２に示したアダマール符号Ｈ１からＨ１６を使用してそれらの画像に逆アダマール変換を適用し、それによって試料の１６個の正規画像を得ることができる。アダマール符号Ｈ１からＨ１６はそれぞれ、アダマール行列４０１〜４１６内の異なる画素に対応するため、試料の１６個の正規画像はそれぞれ、異なる画素位置からとられた画像に対応する。１６個の正規画像を得た後、それらの正規画像を結合して試料の全体画像を得ることができる。このようにすると、所与のサイズのターゲット構造体（例えば２００ｎｍのアダマール行列構造体）に幅の広い電子ビーム２９０を照射し、その間に、その所与のサイズの数分の１（例えば４×４アダマール行列構造体に関しては５０ｎｍ）の有効サイズを有するターゲット構造体に対応する分解能を有する試料画像を得ることができる。これによって、Ｘ線トモグラフィ・システム２００のスループットを低減させることなく、より高分解能の試料画像を得ることができる。

【0042】

図６は、試料のアダマール変換された画像に逆アダマール変換を適用することによって試料の正規画像を得る方法を示す図である。具体的には、図６は、アダマール行列構造体４０１〜４１６によって生成されたＸ線を試料に照射することにより逐次的に得た画像に逆アダマール変換を適用することによって、アダマール行列４０１の最初の行の３番目の列の画素の位置から見た試料２１０の正規画像を得る方法を示している。

【0043】

所与の画素に対する逆アダマール変換は本質的に、その画素に対するアダマール符号を使用して、試料のアダマール変換された画像を加算または減算することに等しい。表２に示されているように、最初の行の３番目の列の画素に対するアダマール符号はＨ３である。したがって、この画素から見た試料の正規画像は、それぞれのアダマール行列構造体４０１〜４１６からその試料に対して得られた画像に、アダマール符号Ｈ３を適用することによって得ることができる。これは、アダマール行列構造体４１０〜４１６から得られた画像を、Ｈ３シーケンス、すなわち＋１（４０１）＋１（４０２）−１（４０３）−１（４０４）＋１（４０５）＋１（４０６）−１（４０７）−１（４０８）＋１（４０９）＋１（４１０）−１（４１１）−１（４１２）＋１（４１３）＋１（４１４）−１（４１５）−１（４１６）に従って加算することに等しい。すなわち、最初の行の３番目の列の画素に対する正規画像は、アダマール行列構造体４０１、４０２、４０５、４０６、４０９、４１０、４１３および４１４から得られた画像を加算し、アダマール行列構造体４０３、４０４、４０７、４０８、４１１、４１２、４１５および４１６から得られた画像を減算することによって得られる。関連するアダマール符号に従って画像を加算する前に、それぞれのアダマール行列構造体４０１〜４１６がターゲット２１０内の異なる位置に構築されているために導入される相対視差（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｐａｒａｌｌａｘ）を補正するため、画像を調整することができる。次いで、同じ手順を適用して、残りの１５個の画素から見た試料の正規画像を得ることができる。すなわち、画素ごとに、アダマール行列構造体４０１〜４１に照射することによって得た試料の画像を、その画素に対する適切なアダマール符号を使用して加算する。

【0044】

図７は、模擬試料と、さまざまな仮想Ｘ線ターゲットを用いて撮影した模擬試料の画像とを示す図である。模擬試料７１０は、１００×１００グリッドとして配列された１０，０００個の画素を含み、固体を表すために、それぞれの画素には均一な５％のＸ線吸収を割り当てた。サイズが５０ｎｍから数百ｎｍの範囲にある特徴部分７０１〜７０５などさまざまな特徴部分を模擬試料７１０に追加し、５％から１００％の間の範囲のＸ線吸収を与えた。模擬試料７１０ではＸ線吸収が大きい特徴部分ほど暗く見える。続いて、パターンが形成されていない２００ｎｍターゲット（画像７２０）、パターンが形成されていない５０ｎｍターゲット（画像７３０）、および画素サイズがそれぞれ５０ｎｍである１６個の２００ｎｍの４×４アダマール行列のパターンが形成されたターゲット（逆アダマール変換を適用し、得られた画像を結合した後の画像７４０）を使用して、模擬試料７１０を画像化した。画像７２０から７３０では、模擬試料７１０内の全ての特徴部分７０１〜７０５を見ることができる。画像７２０（パターンが形成されていない２００ｎｍターゲット）の分解能は、画像７３０（パターンが形成されていない５０ｎｍターゲット）の分解能に比べて明らかに低い。対照的に、画像７４０（２００ｎｍのアダマール行列のパターンが形成されたターゲット）の分解能は、画像７３０（パターンが形成されていない５０ｎｍターゲット）の分解能とほぼ同じである。２００ｎｍのアダマール行列のパターンが形成されたターゲットからのＸ線流速は、パターンが形成されていない５０ｎｍターゲットからのＸ線流速の約８倍であった。これは、アダマール行列ターゲット構造体内の１６個の画素のうちのおよそ半分に照射されるためである。したがって、画像７３０（パターンが形成されていない５０ｎｍターゲット）の取得時間は、画像７４０（２００ｎｍのアダマール行列のパターンが形成されたターゲット）の取得時間の約８倍である。

【0045】

図８は、Ｘ線トモグラフィ・システムで使用する例示的な電子ビーム・ターゲットを示す図である。図２に示したターゲット２１０として使用することができるターゲット８００は、いくつかの属性を有する複数の構造体を含む。Ｘ線トモグラフィ・システム２００は、集束電子ビーム２８０を使用して、それらのそれぞれの構造体を別々に画像化し、それぞれの構造体の位置を決定することができ、集束電子ビーム２８０または幅の広い電子ビーム２９０をそれぞれの構造体に別々に照射して、試料２２０を画像化するためのＸ線を生成することができる。

【0046】

ターゲット８００内に示された構造体の１つの属性は、構造体を構成する硬Ｘ線生成材料である。適当な材料には特に、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）および鉛（Ｐｂ）を含めることができる。異なる材料から作られた構造体を使用して、それらの異なる材料によって生成される異なる特性Ｘ線に対して感度を有する、試料２２０中の異なる構成要素または構造体を画像化することができる。

【0047】

ターゲット８００内に示された構造体の第２の属性は、構造体が、図２に示された高アスペクト比硬Ｘ線生成構造体２１２を含むパターンを形成しているか否かである。ある構造体８２０はパターンを形成していない。構造体８２０は単純に、軟Ｘ線生成基板（例えばＳｉ）上に付着させた薄い金属層から作られている。図１に示されているように、パターンが形成されていない構造体８２０の有効源サイズは、構造体８２０が生成するＸ線流速に関係している。対照的に、構造体８３０および８４０のようなターゲット８００内の別の構造体には、高アスペクト比硬Ｘ線生成構造体２１２を含むパターンが形成されている。パターンが形成された構造体８３０および８４０の有効源サイズは構造体の断面積だけに依存し、構造体が生成するＸ線流速とは無関係である。

【0048】

ターゲット８００内に示された構造体の第３の属性は、構造体が含む、パターンが形成されたＸ線生成構造体２１２の特性サイズまたは有効断面積である。例えば、構造体８３０は、断面積の小さいＸ線生成構造体２１２、例えば５０ｎｍよりも小さい特性サイズを有するＸ線生成構造体２１２を含むことができる。このような構造体８３０を使用して、試料２２０の高分解能画像を形成することができる。対照的に、構造体８４０は、断面積の大きいＸ線生成構造体２１２、例えば１００ｎｍよりも大きい特性幅を有するＸ線生成構造体２１２を含むことができる。例えば、構造体８４１は、３００ｎｍの特性幅を有する１つまたは複数のＸ線生成構造体２１２を含み、構造体８４２は、２００ｎｍの特性幅を有する１つまたは複数のＸ線生成構造体２１２を含み、構造体８４３は、１００ｎｍの特性幅を有する１つまたは複数のＸ線生成構造体２１２を含む。このような構造体８４０を使用して、試料２２０の低分解能画像を迅速に取得することができる。

【0049】

ターゲット８００内に示された構造体の第４の属性は、構造体が含むＸ線生成構造体２１２によってパターンが形成されている場合のパターンの性質である。例えば、パターンが形成された低分解能構造体８４５、８４６および８４８は、アダマール行列のグリッドを形成するようにパターンが形成されたＸ線生成構造体２１２を含むことができる。したがって、構造体８４５内のＸ線生成構造体２１２は例えば、図４に示したアダマール行列４０１〜４１６などの１６個の４×４アダマール行列のグリッドを形成するようにパターンが形成されており、構造体８４６内のＸ線生成構造体２１２は例えば、６４個の８×８アダマール行列のグリッド（図示せず）を形成するようにパターンが形成されており、構造体８４８内のＸ線生成構造体２１２は例えば、４つの２×２アダマール行列のグリッド（図示せず）を形成するようにパターンが形成されている。

【0050】

ターゲット８００上のターゲット構造体の多くは、１種類の硬Ｘ線生成材料（例えばＷ）から作ることができる。しかしながら、それらの構造体のうちの一部の構造体を２種類以上の材料から作ることもできる。このことは特に、アダマール行列を形成するために構造体がパターン形成されるときに有用なことがある。例えば、アダマール行列の画素を形成するためにＸ線生成構造体２１２をパターン形成する場合には、異なる画素（すなわちＸ線生成構造体２１２）を異なる材料から作ることができる。一組のアダマール行列内の対応する画素が、同じ材料（例えば最初の列はＡｕ、２番目の列はＰｂ、３番目の列はＷ、４番目の列はＶ）を使用して作られている場合には、試料の別々の画像を得ることができ、それらの画像は、異なる材料によって生成された異なる特性Ｘ線に対する試料または試料内の構造体の感度を示す。これは、上で説明したように、アダマール行列を用いて撮影された試料の画像の逆アダマール変換が本質的に、それらの画像を、１画素ごとに非多重化するためである。したがって、Ａｕ、Ｐｂ、ＷおよびＶから作られた画素に対応する逆アダマール変換された画像を別々に得、それらの画像を結合することができる。

【0051】

図９は、異なる材料によって生成された特性Ｘ線に対して異なる感度を有する構造体から作られた模擬試料と、パターンが形成された、異なる材料から作られたＸ線ターゲットを用いて撮影した模擬試料の画像とを示す図である。模擬試料９１０は、１００×１００グリッドとして配列された１０，０００個の画素を含み、固体を表すために、それぞれの画素には均一な５％のＸ線吸収を割り当てた。特徴部分９１２などのさまざまな特徴部分を模擬試料９１０に追加し、Ｗ、Ａｕ、ＶおよびＰｂによって生成された特性Ｘ線に対する異なるＸ線吸収ならびに感度を与える。続いて、１６個の２００ｎｍの４×４アダマール行列を含むようにパターン形成された模擬ターゲットからのＸ線を用いて、模擬試料９１０を画像化した。所与のアダマール行列内の１６個の画素のうちの４つの画素は、Ｗの特性Ｘ線の放出をシミュレートし、４つの画素はＡｕの特性Ｘ線の放出をシミュレートし、４つの画素はＶの特性Ｘ線の放出をシミュレートし、４つの画素はＰｂの特性Ｘ線の放出をシミュレートした。残りのアダマール行列内の対応する画素も同じＷ、Ａｕ、ＶおよびＰｂの特性Ｘ線の放出をシミュレートした。得られたＸ線吸収画像を逆アダマール変換して、それらのアダマール行列内の１６個のそれぞれの画素に対する別々の画像を得た。Ｗ、Ａｕ、ＶおよびＰｂ特性Ｘ線の放出をシミュレートする画素に対応する逆アダマール変換された画像を別々に結合して、模擬Ｗターゲットから得られた画像９２０、模擬Ａｕターゲットから作られた画像９３０、模擬Ｖターゲットから作られた画像９４０、および模擬Ｐｂターゲットから作られた画像９５０を得た。

【0052】

画像９２０〜９５０に示されているように、これらの異なる画像では、Ｗ、Ａｕ、ＶおよびＰｂの特性Ｘ線に対する異なる特徴部分の感度に応じて、異なる特徴部分を見ることができる。模擬試料９１０中の特徴部分９１２は、Ｘ線生成材料の異なる特性Ｘ線に対して特徴部分９１２の異なる部分が感度を有するように形成したものである。その結果、画像９２０は、Ｗの特性Ｘ線に対して感度を有する特徴部分９１２の一部９１２Ａを示し、画像９３０は、Ａｕの特性Ｘ線に対して感度を有する特徴部分９１２の一部９１２Ｂを示し、画像９４０は、Ｖの特性Ｘ線に対して感度を有する特徴部分９１２の一部９１２Ｃを示し、画像９５０は、Ｐｂの特性Ｘ線に対して感度を有する特徴部分９１２の一部９１２Ｄを示す。

【0053】

特徴部分９１３などの模擬試料９１０内のいくつかの特徴部分は、全ての材料の特性Ｘ線に対して等しい感度を有しており、したがって、それらの特徴部分は、全ての画像９２０〜９５０内において全く同じように現れる。対照的に、別の特徴部分には、特定の材料の特性Ｘ線に対する感度だけが与えられており、したがって、それらの特徴部分は、その特定の材料に対応する画像にしか現れない。したがって、Ｗの特性Ｘ線に対してのみ感度を有する特徴部分９２１は、Ｗに対応する画像９２０だけに現れ、Ａｕの特性Ｘ線に対してのみ感度を有する特徴部分９３１は、Ａｕに対応する画像９３０だけに現れ、Ｖの特性Ｘ線に対してのみ感度を有する特徴部分９４１は、Ｖに対応する画像９４０だけに現れ、Ｐｂの特性Ｘ線に対してのみ感度を有する特徴部分９５１は、Ｐｂに対応する画像９５０だけに現れる。

【0054】

図１０は、試料のＸ線トモグラフィ・データを集める方法を示す流れ図である。この方法は、図２に示したＸ線トモグラフィ・システム２００によって実行することができる。走査を開始する前に、集束電子ビーム２８０によってターゲット２１０および試料２２０を画像化して、ターゲット２１０内のターゲット構造体２１２またはターゲット構造体２１２のグリッドを識別し、それらの位置を決定することができる。次いで、走査タイプを選択することによって走査を開始する１００１。可能な走査タイプは、従来の走査１０１０、分解能が向上する走査１０２０またはスループットが向上する走査１０３０である。

【0055】

従来の走査では、その最初の試料角度まで試料２２０を回転させる１０１１。次に、パターンが形成されていない従来のターゲット上に幅の広い電子ビーム２９０を所定の時間集束させてＸ線の流速を発生させ、試料に照射する１０１２。例えば、幅の広い電子ビーム２９０は、図８に示したパターンが形成されていないターゲット構造体８２０のうちの任意の１つの上に集束させることができ、選択する特定のターゲット構造体８２０は、そのターゲット構造体８２０を構成する材料（例えばＶ）が生成する特性Ｘ線に対する試料の感度に応じて決定することができる。試料を透過したＸ線をＸ線検出器２３０によって集め、Ｘ線吸収画像を記録する１０１３。次の試料角度まで試料２２０を回転させ１０１４、所望の全ての試料角度に対するＸ線吸収画像が記録されるまでこのプロセスを繰り返し、所望の全ての試料角度に対するＸ線吸収画像が記録された時点で、トモグラフィ変換を実行して、記録した吸収画像から試料２２０の断面画像を生み出すことができる。

【0056】

分解能が向上する走査１０２０でもやはり、その最初の試料角度まで試料を回転させる１０２１。次に、複数の直交アダマール行列構造体のうちの第１の直交アダマール行列構造体を構成するＸ線生成構造体２１２のパターンが形成されたターゲット上に幅の広い電子ビーム２９０を所定の時間集束させて、パターンが形成されたＸ線流速を発生させ、試料に照射する１０２２。このアダマール行列構造体は任意の寸法Ｎ×Ｎを有することができ、所定の時間は、従来の走査１０１０で使用する時間の１／Ｎ²とすることができる。例えば、幅の広い電子ビーム２９０は、アダマール行列としてパターンが形成された図８に示した構造体８３０のうちの任意の１つの上に集束させることができる。選択する特定のアダマール行列構造体は、その構造体を作るのに使用した材料が生成する特性Ｘ線に対する試料の感度、および所望の分解能に応じて決定することができる。より良好な分解能を達成する目的には、寸法の小さなアダマール行列構造体（例えば２×２）よりも、寸法の大きなアダマール行列構造体（例えば４×４）を選択することができる。加えて、アダマール行列を形成するのに使用する構造体２１２の断面積または特性幅をより小さくすることができる。

【0057】

試料を透過したＸ線をＸ線検出器２３０によって集め、試料のアダマール変換された吸収画像を記録する１０２３。次いで、照射している電子ビーム２９０を、残りのアダマール行列構造体に（例えば図４に示されているように）順次移動させ、それぞれの上に、所定の時間集束させ、これによって生成されたＸ線パターンを使用して試料２２０に照射する。このビームは幅の広いビームとすることができる。試料を透過したＸ線をＸ線検出器２３０によって集め、それによって、アダマール変換された複数の吸収画像を記録する１０２４。これらのアダマール変換された複数の吸収画像を複数の逆アダマール変換を使用して逆変換し、逆変換されたそれらの画像を結合して、この最初の角度における試料の吸収画像を得る１０２５。次いで、次の試料角度まで試料２２０を回転させ１０２６、所望の全ての試料角度に対する吸収画像が得られるまでこのプロセスを繰り返し、所望の全ての試料角度に対する吸収画像が得られた時点で、トモグラフィ変換を実行して、それらの吸収画像から試料２２０の断面画像を生み出すことができる。

【0058】

スループットが向上する走査１０３０でもやはり、その最初の試料角度まで試料を回転させ１０３１、複数の直交アダマール行列構造体のうちの第１の直交アダマール行列構造体を構成するＸ線生成構造体２１２のパターンが形成されたターゲット上に幅の広い電子ビーム２９０を所定の時間集束させる１０３２。上記の走査と同様に、このアダマール行列構造体は任意の寸法Ｎ×Ｎを有することができるが、スループットが向上する走査では、所定の時間を、従来の走査１０１０で使用する時間の１／Ｎ²よりも短くすることができる。例えば、幅の広い電子ビーム２９０は、アダマール行列としてパターンが形成された図８に示した構造体８４０のうちの任意の１つの上に集束させることができる。上記の走査と同様に、選択する特定のアダマール行列構造体は、その構造体を作るのに使用した材料が生成する特性Ｘ線に対する試料の感度、および所望の分解能に応じて決定することができる。スループットをより高くする目的には、寸法の大きなアダマール行列（例えば４×４）よりも、寸法の小さなアダマール行列（例えば２×２）を選択することができる。加えて、アダマール行列を形成するのに使用する構造体２１２の断面積または特性幅をより大きくすることができる。

【0059】

試料を透過したＸ線をＸ線検出器２３０によって集め、試料のアダマール変換された吸収画像を記録する１０３３。次いで、幅の広い電子ビーム２９０を、残りのアダマール行列ターゲット構造体に（例えば図４に示されているように）順次移動させ、それぞれの上に、所定の時間集束させ、これによって生成されたＸ線パターンを使用して試料２２０に照射する。試料を透過したＸ線をＸ線検出器２３０によって集め、それによって、アダマール変換された複数の吸収画像を記録する１０３４。これらのアダマール変換された複数の吸収画像を複数の逆アダマール変換を使用して逆変換し、逆変換されたそれらの画像を結合して、この最初の角度における試料の吸収画像を得る１０３５。次の試料角度まで試料２２０を回転させ１０３６、所望の全ての試料角度に対する吸収スペクトルが得られるまで、このプロセスを、この試料角度および後続の試料角度で繰り返し、その時点で、トモグラフィ変換を実行して、それらの吸収画像から試料２２０の断面画像を生み出すことができる。

【0060】

最大６０ｋｅＶのエネルギー、少なくとも３０ｎＡの電流、１０ｎｍよりも小さい直径および１．０ｍｍよりも大きい視野（ｆｉｅｌｄ−ｏｆ−ｖｉｅｗ）（ＦｏＶ）を有するビームを生成するＳＥＭミニカラム（図１１）が開発された。この特定のビーム直径およびビーム電流は、ＳＥＭミニカラムのビーム画定絞り（ｂｅａｍ−ｄｅｆｉｎｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ）（ＢＤＡ）によって決定される。より大きなＢＤＡまたはより小さなＢＤＡを使用することによって分解能と電流の間のさまざまなトレードオフを達成することができる。単一の固定されたＢＤＡを有するようにこのＳＥＭミニカラムを構成することができ、あるいは、選択可能な複数の分解能／電流設定をＳＥＭミニカラムが有することを可能にする可動式のＢＤＡアセンブリを有するようにこのＳＥＭミニカラムを構成することもできる。図１１に示したＳＥＭミニカラムを、図２に示したＳＥＭカラム２６０として使用することができるが、別のＳＥＭカラムまたはミニカラムをＳＥＭカラム２６０として使用することもできる。そのため、例えば、異なる材料から作られた１つもしくは複数の高アスペクト比構造体に照射するプロセス、または異なる断面積を有する１つもしくは複数の高アスペクト比構造体に照射するプロセス、または複数のアダマール行列などの異なるパターンもしくはシーケンスで配列された１つもしくは複数の高アスペクト比構造体に照射するプロセスなど、上で論じたプロセスの多くを、１つまたは複数の標準ＳＥＭカラムまたはミニカラムを使用することによって実行することができ、上で論じたプロセスの多くは、図１１に示されたＳＥＭミニカラムの使用を必要としない。

【0061】

図２に示したＳＥＭカラム２６０として使用するときには、図１１に示したＳＥＭミニカラムを、集束電子ビーム２８０（幅＜１０ｎｍ）を発生させるＳＥＭモードで動作させて、試料２２０とＸ線ターゲット２１０の両方の高分解能画像を、後方散乱電子（ｂａｃｋ−ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）（ＢＳＥ）画像化によって得ることができる。このＳＥＭミニカラムを、視野全体わたって照射することができる幅の広い電子ビーム２９０（幅＞２００ｎｍ）を発生させるＮａｎｏＣＴモードで動作させて、複数のＸ線生成ターゲット構造体２１２のうちの任意の１つに別々に照射することもできる。ＳＥＭモードでターゲット２１０または試料２２０を画像化するため、１次ビーム（約６０ｋｅＶ）からのかなりのエネルギー損失（約４７ｋｅＶ）までの後方散乱電子（ＢＳＥ）を効率的に集めるようにＢＳＥ検出器が構成される。ＢＳＥ検出器を半径によって区分して、後方散乱電子のエネルギー分布を測定することができ、方位（ａｚｉｍｕｔｈ）によって区分して、ターゲット２１０または試料２２０に関する形状情報を捕捉することができる。

【0062】

図１１は、ＳＥＭミニカラムの等角断面図を示す。ＳＥＭミニカラム１１００は、標準ショットキー（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）電子源１１１０からなる。放出された電子は、ガン・レンズ１１２０によって高エネルギー（例えば６０ｋｅＶ）に加速され、ほぼ平行なビームになる。この高エネルギー・ビームは、軸を外れる（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）ようにビームを偏向させるビーム・ブランカ（ｂｅａｍ ｂｌａｎｋｅｒ）１１２５に入る。ビーム・ブランカ１１２５は、平行平板電極または四重極電極からなることができる。続いて、通常は一対の静電八重極からなる一対のビーム偏向器１１３０、１１３５がビームを主レンズ１１４０に導く。主レンズ１１４０は、３つの電極、すなわち負の高電圧（例えば−５２ｋＶ）にある中心集束電極１１４６と、接地された２つの外側電極１１４２、１１４８とを含み、試料１１５０上にビームを集束させる。電子−電子相互作用に起因する試料位置におけるビームの広幅化を最小限に抑えるため、ＳＥＭミニカラム１１００はできるだけ短くしておく。加えて、ビームの交差は通常使用されない。一実施形態では、ショットキー放出器１１１０から試料１１５０までのＳＥＭミニカラム１１００の長さが１５０ｍｍである。安定した高電圧動作のため、レンズと偏向電極の間の全ての電場が１０ｋＶ／ｍｍ未満に保たれる。

【0063】

ＳＥＭミニカラム１１００は、軸上の（ｏｎ−ａｘｉｓ）ビーム直径が５．９ｎｍ（ＦＷＨＭ）である６０ｋｅＶのビームを生成することができる。ビームがその視野を走査するときには、軸外れの（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）ビーム直径を最小化するために、いくつかの軸外れビーム収差が動的に補正される。上偏向器１１３０と下偏向器１１３５の強度の比を調整して、ビームが主レンズ１１４０に入るときのビームの角度および半径方向の位置を制御することによって、ビームの半径方向のぼやけ（ブラーリング（ｂｌｕｒｒｉｎｇ））につながるコマ収差（ｃｏｍａ）が補正される。主レンズ１１４０の集束電極１１４６上の電圧を変化させることによって、ビームの円形のぼやけにつながる場の湾曲が補正される。ビームを偏向させるのに使用する垂直二重極励起に加えて四重極静電励起を八重極偏向電極１１３０、１１３５に追加することによって、試料平面の上方および下方の２つのビーム「焦点」の形成につながる非点収差が補正される。偏向電極１１３０、１１３５に印加する通常は直線的に変化する電圧に、３次関数的に変化する小さな成分を追加することによって、試料上の誤った場所にビームが着地することにつながる歪みが補正される。

【0064】

これらの動的補正は、軸上のビーム輪郭を、２００μｍを超えて軸から外れるまで維持することができる。５００μｍの軸外れで、ビーム輪郭は、偏向軸に対して平行な方向にいくぶん細長くなり、６００μｍの軸外れで、ビーム輪郭はいくぶん洋ナシ形になる。しかしながら、６００μｍの軸外れであっても、取得される画像に対するビーム輪郭の影響は最小限であり、したがって、ＳＥＭミニカラム１１００は、使用可能なかなり大きな視野を有する。

【0065】

図１２は、ＳＥＭミニカラムの主レンズの拡大断面図を示す。図１２に示されているように、主レンズ１１５０の第３の電極１１４８にＢＳＥ検出器１１５５が組み込まれている。１次ビームによる衝撃によって試料１１５０から放出された後方散乱電子（ＢＳＥ）は、試料表面から上方へ、２πステラジアンの立体角全体にわたって出現する。試料表面に対して小さな角度（例えば＜約５５°）で試料を出たＢＳＥは、接地された第３の電極１１４８の底面に当たり、検出されない。試料表面に対して大きな角度（例えば＞約８０°）で試料を出たＢＳＥは、第３の電極１１４８および集束電極１１４６の穴を通り抜け、接地された第１の電極１１４２の底面に当たり、やはり検出されない。約５５°から約８０°の範囲内の角度で試料を出たＢＳＥは、示されているように、第３の電極１１４８の穴を通り抜け、集束電極１１４６と第３の電極１１４８の間の電場によって半径方向に偏向する。

【0066】

試料内でかなりの量のエネルギーを失ったＢＳＥはより大きく偏向し、ＢＳＥ検出器１１５５の主レンズ１１４０の光軸により近い位置に当たる。試料中で最小限のエネルギーしか失われなかったＢＳＥはより小さく偏向し、示されているように、ＢＳＥ検出器の光軸からより遠い位置に当たる。半径によって区分されたＢＳＥ検出器１１５５を使用することによって、ＢＳＥの着地位置のこれらの差は、ＢＳＥエネルギー分布の測定および分析、ならびに試料の組成を与える元素分析を可能にする。さらに、方位によって区分されたＢＳＥ検出器は、ＢＳＥ散乱角の方位成分の分布の測定および分析を可能にするであろう。ＢＳＥ散乱角の方位成分は、主レンズ１１４０の方位対称性のため、試料１１５０とＢＳＥ検出器１１５５の間のＢＳＥ軌道全体にわたって一定であり続ける。このような分布の分析は、ＢＳＥ散乱角の分布に影響を及ぼす、試料に関する形状情報を提供することができる。

【0067】

図１３は、本開示の一実施形態に基づく電子ビーム・ターゲット１３００内のＸ線生成構造体１３０６を示す。構造体１３０６は、基板１３０２の表面１３０４に作られている。Ｘ線を発生させるためには、示されているように、電子ビーム１３０８を構造体１３０６上に導く。その結果、Ｘ線は、４πステラジアンの全体に（すなわち全方向へ）放出される。Ｘ線１３１０は、全体のＸ線放出のうち試料（図示せず）に向かって導かれる部分を表す。構造体１３０６の寸法１３１４および１３１６は、構造体１３０６の右下に位置する試料から見た、Ｘ線１３１０の方向に沿った有効源サイズを決定する。構造体１３０６の寸法１３１２は、構造体１３０６に向かってｅビーム１３０８が導かれたときに発生する全Ｘ線流速１３１０を決定する。ｅビーム１３０８の面積は、ｅビーム１３０８の源（図示せず）から見たときの構造体１３０６の面積（寸法１３１４×寸法１３１２）よりも大きいが、源サイズはｅビームの面積によっては決定されず、試料から「見た」ときの構造体１３０６の面積（寸法１３１４×寸法１３１６）だけによって決定される。

【0068】

図１４は、本開示の一実施形態に基づく電子ビーム・ターゲット１４００内のＸ線生成構造体１４０６を示す。構造体１４０６は、基板１４０２の表面１４０４よりも下に作られている。構造体１４０６のこのパターン形成は、半導体産業で使用されているよく知られた「ダマシン（Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）」法を使用して達成することができる。Ｘ線を発生させるためには、示されているように、電子ビーム１４０８を構造体１４０６上に導く。その結果、Ｘ線は、４πステラジアンの全体に（すなわち全方向へ）放出される。Ｘ線１４１０は、全体のＸ線放出のうち試料（図示せず）に向かって導かれる部分を表す。構造体１４０６の寸法１４１４および１４１６は、構造体１４０６の右下に位置する試料から見た、Ｘ線１４１０の方向に沿った有効源サイズを決定する。構造体１４０６の寸法１４１２は、構造体１４０６に向かってｅビーム１４０８が導かれたときに発生する全Ｘ線流速１４１０を決定する。ｅビーム１４０８の面積は、ｅビーム１４０８の源（図示せず）から見たときの構造体１４０６の面積（寸法１４１４×寸法１４１２）よりも大きいが、源サイズはｅビームの面積によっては決定されず、試料から「見た」ときの構造体１４０６の面積（寸法１４１４×寸法１４１６）だけによって決定される。

【0069】

図１５は、本開示の一実施形態に基づく電子ビーム・ターゲット１５００内のＸ線生成構造体１５０６を示す。構造体１５０６は、表面１５０４に対して平行に基板１５０２から外へ向かって片持ち梁式に突き出た構造体として作られている。構造体１５０６のこのパターン形成は、集束イオン・ビーム・ミリング法または他の３次元パターニング法を使用して達成することができる。Ｘ線を発生させるためには、示されているように、電子ビーム１５０８を構造体１５０６上に導く。その結果、Ｘ線は、４πステラジアンの全体に（すなわち全方向へ）放出される。Ｘ線１５１０は、全体のＸ線放出のうち試料（図示せず）に向かって導かれる部分を表す。構造体１５０６の寸法１５１４および１５１６は、構造体１５０６の右下に位置する試料から見た、Ｘ線１５１０の方向に沿った有効源サイズを決定する。構造体１５０６の寸法１５１２は、構造体１５０６に向かってｅビーム１５０８が導かれたときに発生する全Ｘ線流速１５１０を決定する。ｅビーム１５０８の面積は、ｅビーム１５０８の源（図示せず）から見たときの構造体１５０６の面積（寸法１５１４×寸法１５１２）よりも大きいが、源サイズはｅビームの面積によっては決定されず、試料から「見た」ときの構造体１５０６の面積（寸法１５１４×寸法１５１６）だけによって決定される。

【0070】

以下に、本開示に基づく追加の実施形態を列挙する。

【0071】

軟Ｘ線生成材料から作られた基板と、硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体とを含むＸ線ターゲットである、第１の実施形態。硬Ｘ線生成材料は、基板に埋め込まれており、または基板上に形成されており、または基板の縁から外へ片持ち梁式に突き出ており、またはこれらの任意の組合せである。高アスペクト比構造体は、１つまたは複数のグリッドまたはアレイとして配列された複数の高アスペクト比構造体を含み、１つまたは複数のグリッドまたはアレイのうちの１つの中の高アスペクト比構造体は、アダマール行列構造体を形成するように配列されている。

【0072】

高アスペクト比構造体が、異なる断面積を有する少なくとも２つの高アスペクト比構造体を含む第１の実施形態のＸ線ターゲットである、第２の実施形態。

【0073】

高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られた少なくとも２つの高アスペクト比構造体を含む第１から第２のいずれかの実施形態のＸ線ターゲットである、第３の実施形態。

【0074】

高アスペクト比構造体が、１つまたは複数のグリッドまたはアレイとして配列された複数の高アスペクト比構造体を含む第１から第３のいずれかの実施形態のＸ線ターゲットである、第４の実施形態。

【0075】

１つまたは複数のグリッドまたはアレイが、１つまたは複数の不規則なグリッドまたはアレイを含む第４の実施形態のＸ線ターゲットである、第５の実施形態。

【0076】

１つまたは複数のグリッドまたはアレイ内の高アスペクト比構造体が、アダマール行列構造体を形成するように配列された第４の実施形態のＸ線ターゲットである、第６の実施形態。

【0077】

１つまたは複数のグリッドまたはアレイ内の複数の高アスペクト比構造体が、複数のアダマール行列構造体を形成するように配列されており、複数のアダマール行列構造体がそれぞれ、一組の直交アダマール行列構造体の構成要素である第４の実施形態のＸ線ターゲットである、第７の実施形態。

【0078】

複数のアダマール行列構造体のそれぞれの中の少なくとも２つの高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られており、異なる硬Ｘ線生成材料から作られた少なくとも２つの高アスペクト比構造体の空間分布が、複数のアダマール行列構造体のそれぞれの中で同じである第７の実施形態のＸ線ターゲットである、第８の実施形態。

【0079】

１つまたは複数のグリッドまたはアレイ内の複数の高アスペクト比構造体が、複数組の直交アダマール行列構造体を形成するように配列されており、直交アダマール行列構造体の複数の組のうちのそれぞれの組が、複数の直交アダマール行列構造体を含む第４の実施形態のＸ線ターゲットである、第９の実施形態。

【0080】

直交アダマール行列構造体の複数の組のうちの少なくとも２つの組の中の複数の直交アダマール行列構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体から作られた第９の実施形態のＸ線ターゲットである、第１０の実施形態。

【0081】

直交アダマール行列構造体の複数の組のうちの少なくとも２つの組の中の複数の直交アダマール行列構造体が、異なる断面積を有する高アスペクト比構造体から作られた第９の実施形態のＸ線ターゲットである、第１１の実施形態。

【0082】

直交アダマール行列構造体の複数の組のうちの少なくとも１つの組の中の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの中の少なくとも２つの高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られており、異なる硬Ｘ線生成材料から作られた少なくとも２つの高アスペクト比構造体の空間分布が、直交アダマール行列構造体の複数の組のうちの少なくとも１つの組の中の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの中で同じである第９の実施形態のＸ線ターゲットである、第１２の実施形態。

【0083】

直交アダマール行列構造体の複数の組のうちの少なくとも１つの組の中の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの中の少なくとも２つの高アスペクト比構造体が、異なる断面積を有する高アスペクト比構造体から作られた第９の実施形態のＸ線ターゲットである、第１３の実施形態。

【0084】

高アスペクト比構造体が、基板の薄くされた部分に埋め込まれており、または基板の薄くされた部分上に形成されている第１から第１３のいずれかの実施形態のＸ線ターゲットである、第１４の実施形態。

【0085】

試料のＸ線画像を生成する方法であって、
複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、直交アダマール行列構造体がそれぞれ、画素化されたグリッドのパターン内の異なる画素位置に配列された複数の高アスペクト比構造体から作られており、高アスペクト比構造体がそれぞれ、硬Ｘ線生成材料から作られていることと、
複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることによって生成されたＸ線を試料に照射することと、
試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された複数のＸ線画像として記録することと、
１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、直交アダマール行列構造体を構成する高アスペクト比構造体の画素化されたグリッド内の異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
試料のＸ線画像を生成するために、１つまたは複数のＸ線画像を結合することと
を含む方法である、第１５の実施形態。

【0086】

直交アダマール行列構造体がそれぞれ、同じＸ線ターゲット上の異なる位置に位置する第１５の実施形態の方法である、第１６の実施形態。

【0087】

複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させる前に、Ｘ線ターゲット上における複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの位置を決定することをさらに含む第１６の実施形態の方法である、第１７の実施形態。

【0088】

１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することが、直交アダマール行列構造体のＸ線ターゲット上での異なる位置に起因するそれぞれのアダマール変換されたＸ線画像内の相対視差を補正することを含む第１６の実施形態の方法である、第１８の実施形態。

【0089】

Ｘ線画像を結合することが、それぞれの直交アダマール行列構造体内の高アスペクト比構造体の異なる画素位置に起因するそれぞれのＸ線画像内の相対視差を補正することを含む第１８の実施形態の方法である、第１９の実施形態。

【0090】

複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの中の少なくとも２つの高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られており、異なる硬Ｘ線生成材料から作られた少なくとも２つの高アスペクト比構造体の空間分布が、複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの中で同じである第１５から第１９のいずれかの実施形態の方法である、第２０の実施形態。

【0091】

１つまたは複数のＸ線画像を結合することが、同じ硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体を有する直交アダマール行列構造体内の画素に対応するＸ線画像を結合することを含む第２０の実施形態の方法である、第２１の実施形態。

【0092】

１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することが、アダマール変換された複数のＸ線画像を、アダマール符号に基づいて加算または減算することを含む第１５から第２１のいずれかの実施形態の方法である、第２２の実施形態。

【0093】

複数の直交アダマール行列構造体が、第１の硬Ｘ線生成材料から作られた複数の高アスペクト比構造体から作られており、方法が、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、第２の複数の直交アダマール行列構造体がそれぞれ、第２の硬Ｘ線生成材料から作られた複数の高アスペクト比構造体から作られていることと、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることによって生成されたＸ線を試料に照射することと、
試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像として記録することと、
第２の硬Ｘ線生成材料に対する１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、第２の硬Ｘ線生成材料に対する１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
第２の材料に対する試料のＸ線画像を生成するために、第２の硬Ｘ線生成材料に対する１つまたは複数のＸ線画像を結合することと
をさらに含む第１５から第２２のいずれかの実施形態の方法である、第２３の実施形態。

【0094】

複数の直交アダマール行列構造体が、第１の断面積を有する複数の高アスペクト比構造体から作られており、方法が、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを集束させることであって、第２の複数の直交アダマール行列構造体がそれぞれ、第２の断面積を有する複数の高アスペクト比構造体から作られていることと、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることによって生成されたＸ線を試料に照射することと、
試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像として記録することと、
１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像がそれぞれ、異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
試料のより高分解能のＸ線画像を生成するために、１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像を結合することと
をさらに含む第１５から第２３のいずれかの実施形態の方法である、第２４の実施形態。

【0095】

非一時的媒体上に組み込まれたコンピュータ・プログラム製品であって、
複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、直交アダマール行列構造体がそれぞれ、画素化されたグリッドのパターン内の異なる画素位置に配列された複数の高アスペクト比構造体から作られており、高アスペクト比構造体がそれぞれ、硬Ｘ線生成材料から作られていることと、
複数の直交アダマール行列構造体によって生成され、試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された複数のＸ線画像として記録することと、
１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、直交アダマール行列構造体を構成する高アスペクト比構造体の画素化されたグリッド内の異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
試料のＸ線画像を生成するために、１つまたは複数のＸ線画像を結合することと
を、プログラム可能な処理装置に実行させるように機能可能な命令を含むコンピュータ・プログラム製品である、第２５の実施形態。

【0096】

直交アダマール行列構造体がそれぞれ、同じＸ線ターゲット上の異なる位置に位置する、第２５の実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第２６の実施形態。

【0097】

複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させる前に、Ｘ線ターゲット上における複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの位置を決定することを、プログラム可能な処理装置に実行させるように機能可能な命令をさらに含む第２６の実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第２７の実施形態。

【0098】

１つまたは複数の逆アダマール変換を適用する命令が、直交アダマール行列構造体のＸ線ターゲット上での異なる位置に起因するそれぞれのアダマール変換されたＸ線画像内の相対視差を補正する命令を含む第２６の実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第２８の実施形態。

【0099】

Ｘ線画像を結合する命令が、それぞれの直交アダマール行列構造体内の高アスペクト比構造体の異なる画素位置に起因するそれぞれのＸ線画像内の相対視差を補正する命令を含む第２８の実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第２９の実施形態。

【0100】

複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの中の少なくとも２つの高アスペクト比構造体が、異なる硬Ｘ線生成材料から作られており、異なる硬Ｘ線生成材料から作られた少なくとも２つの高アスペクト比構造体の空間分布が、複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの中で同じである第２５から第２９のいずれかの実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第３０の実施形態。

【0101】

１つまたは複数のＸ線画像を結合する命令が、同じ硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体を有する直交アダマール行列構造体内の画素に対応するＸ線画像を結合する命令を含む第３０の実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第３１の実施形態。

【0102】

１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用する命令が、アダマール変換された複数のＸ線画像を、アダマール符号に基づいて加算または減算する命令を含む第２５から第３１のいずれかの実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第３２の実施形態。

【0103】

複数の直交アダマール行列構造体が、第１の硬Ｘ線生成材料から作られた複数の高アスペクト比構造体から作られており、コンピュータ・プログラム製品が、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、第２の複数の直交アダマール行列構造体がそれぞれ、第２の硬Ｘ線生成材料から作られた複数の高アスペクト比構造体から作られていることと、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれによって生成され、試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された複数のＸ線画像として記録することと、
第２の硬Ｘ線生成材料に対する１つまたは複数のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、第２の硬Ｘ線生成材料に対する１つまたは複数のＸ線画像がそれぞれ、異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
第２の硬Ｘ線生成材料に対する試料のＸ線画像を生成するために、第２の硬Ｘ線生成材料に対する１つまたは複数のＸ線画像を結合することと
を、プログラム可能な処理装置に実行させるように機能可能な命令をさらに含む第２５から第３２のいずれかの実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第３３の実施形態。

【0104】

複数の直交アダマール行列構造体が、第１の断面積を有する複数の高アスペクト比構造体から作られており、コンピュータ・プログラム製品が、
第２の複数の直交アダマール行列構造体のそれぞれの上に電子ビームを逐次的に集束させることであって、第２の複数の直交アダマール行列構造体がそれぞれ、第２の断面積を有する複数の高アスペクト比構造体から作られていることと、
第２の複数の直交アダマール行列構造体によって生成され、試料を透過したＸ線を逐次的に検出することと、検出されたＸ線を、アダマール変換された複数のＸ線画像として記録することと、
１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像を生成するために、アダマール変換された第２の複数のＸ線画像に１つまたは複数の逆アダマール変換を適用することであって、１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像がそれぞれ、異なる画素に対応する逆アダマール変換から生成されることと、
試料のより高分解能のＸ線画像を生成するために、１つまたは複数のより高分解能のＸ線画像を結合することと
を、プログラム可能な処理装置に実行させるように機能可能な命令をさらに含む第２５から第３３のいずれかの実施形態のコンピュータ・プログラム製品である、第３４の実施形態。

【0105】

試料のＸ線画像を生成する方法であって、
試料を画像化するために、集束電子ビームで試料をラスタ走査することと、
Ｘ線ターゲットを画像化し、Ｘ線ターゲット上に位置しまたはＸ線ターゲットに埋め込まれた複数の硬Ｘ線生成構造体の位置を決定するために、集束電子ビームでＸ線ターゲットをラスタ走査することと、
Ｘ線の流速を発生させるために、複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの１つまたは複数に電子ビームを照射することと、
試料を透過したＸ線をＸ線検出器のところで検出することと、
検出されたＸ線による試料のＸ線画像を記録することと
を含む方法である、第３５の実施形態。

【0106】

複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの１つまたは複数に電子ビームを照射することが、複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの１つに集束電子ビームを照射することを含む第３５の実施形態の方法である、第３６の実施形態。

【0107】

複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの１つまたは複数に電子ビームを照射することが、全く同じ複数の硬Ｘ線生成構造体に集束電子ビームを逐次的に照射することを含む第３５から第３６のいずれかの実施形態の方法である、第３７の実施形態。

【0108】

複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの１つまたは複数に電子ビームを照射することが、複数の硬Ｘ線生成構造体に幅の広い電子ビームを同時に照射することを含む第３５から第３７のいずれかの実施形態の方法である、第３８の実施形態。

【0109】

複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの少なくとも２つが異なる面積を有し、複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの１つに集束電子ビームを照射することが、第１の面積を有する硬Ｘ線生成構造体に照射することを含む第３６の実施形態の方法である、第３９の実施形態。

【0110】

第２の面積を有する硬Ｘ線生成構造体に照射することと、試料を透過したＸ線をＸ線検出器のところで検出することと、検出されたＸ線による試料の第２のＸ線画像を記録することとをさらに含む第３９の実施形態の方法である、第４０の実施形態。

【0111】

第２の面積が第１の面積よりも小さく、第２のＸ線吸収画像がより大きな分解能を有する第４０の実施形態の方法である、第４１の実施形態。

【0112】

複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの少なくとも２つが異なる材料から作られており、複数の硬Ｘ線生成構造体のうちの１つに集束電子ビームを照射することが、第１の材料から作られた硬Ｘ線生成構造体に照射することを含む第３６の実施形態の方法である、第４２の実施形態。

【0113】

第２の材料から作られた硬Ｘ線生成構造体に照射することと、試料を透過したＸ線をＸ線検出器のところで検出することと、試料の第２のＸ線画像を記録することとをさらに含む第４２の実施形態の方法である、第４３の実施形態。

【0114】

第１の複数の硬Ｘ線生成構造体が第１の面積を有し、第２の複数の硬Ｘ線生成構造体が第２の面積を有し、複数の硬Ｘ線生成構造体に幅の広い電子ビームを照射することが、第１の面積を有する第１の複数の硬Ｘ線生成構造体に照射することを含む第３８の実施形態の方法である、第４４の実施形態。

【0115】

第２の面積を有する第２の複数の硬Ｘ線生成構造体に照射することと、試料を透過したＸ線をＸ線検出器のところで検出することと、試料の第２のＸ線画像を記録することとをさらに含む第４４の実施形態の方法である、第４５の実施形態。

【0116】

第２の面積が第１の面積より小さく、第２のＸ線吸収画像がより大きな分解能を有する第４５の実施形態の方法である、第４６の実施形態。

【0117】

第１の複数の硬Ｘ線生成構造体が第１の材料から作られており、第２の複数の硬Ｘ線生成構造体が第２の材料から作られており、複数の硬Ｘ線生成構造体に幅の広い電子ビームを照射することが、第１の材料から作られた第１の複数の硬Ｘ線生成構造体に照射することを含む第３８の実施形態の方法である、第４７の実施形態。

【0118】

第２の材料から作られた第２の複数の硬Ｘ線生成構造体に照射することと、試料を透過したＸ線をＸ線検出器のところで検出することと、試料の第２のＸ線画像を記録することとをさらに含む第４７の実施形態の方法である、第４８の実施形態。

【0119】

第１の複数の硬Ｘ線生成構造体および第２の複数の硬Ｘ線生成構造体がそれぞれ、アダマール行列構造体を形成するようにパターン化された第４４の実施形態の方法である、第４９の実施形態。

【0120】

第１の複数の硬Ｘ線生成構造体および第２の複数の硬Ｘ線生成構造体がそれぞれ、アダマール行列構造体を形成するようにパターン化された第４７の実施形態の方法である、第５０の実施形態。

【0121】

平面Ｘ線ターゲットと、試料ホルダと、平面Ｘ線検出器とを含み、平面Ｘ線検出器の平面が、平面Ｘ線ターゲットの平面に対して実質的に平行であり、平面Ｘ線ターゲット、試料ホルダおよび平面Ｘ線検出器が、Ｘ線ターゲットの平面に対して実質的に垂直な軸に沿って実質的に整列したＸ線投影システムである、第５１の実施形態。

【0122】

平面Ｘ線ターゲットと平面Ｘ線検出器の間にあって、軟Ｘ線を除去するフィルタをさらに含む第５１の実施形態のＸ線投影システムである、第５２の実施形態。

【0123】

平面Ｘ線検出器が、軟Ｘ線よりも硬Ｘ線に対してより高い感度を有する第５１から第５２のいずれかの実施形態のＸ線投影システムである、第５３の実施形態。

【0124】

平面Ｘ線ターゲット、試料ホルダおよび平面Ｘ線検出器の軸に対して傾いた光軸を有する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）カラムをさらに含む第５１から第５３のいずれかの実施形態のＸ線投影システムである、第５４の実施形態。

【0125】

ＳＥＭカラムが、試料およびＸ線ターゲットの少なくとも一部分に集束電子ビームを照射するように構成された第５４の実施形態のＸ線投影システムである、第５５の実施形態。

【0126】

ＳＥＭカラムが、Ｘ線ターゲットの少なくとも一部分に幅の広い電子ビームを照射するように構成された第５４の実施形態のＸ線投影システムである、第５６の実施形態。

【0127】

ＳＥＭカラムが、電子ビームの通過を許すように穴があけられた第１、第２および第３の電極を含む主レンズを含み、第１および第３の電極が実質的に接地されており、第２の電極が、グランド電位に対して負の大きな電位を有する第５４の実施形態のＸ線投影システムである、第５７の実施形態。

【0128】

第２の電極と第３の電極の間に設置された穴のあいた後方散乱電子（ＢＳＥ）検出器をさらに含み、後方散乱電子（ＢＳＥ）検出器が実質的に接地されている第５７の実施形態のＸ線投影システムである、第５８の実施形態。

【0129】

ＢＳＥ検出器が半径によって区分された第５８の実施形態のＸ線投影システムである、第５９の実施形態。

【0130】

ＢＳＥ検出器が方位によって区分された第５８の実施形態のＸ線投影システムである、第６０の実施形態。

【0131】

電子ビームが偏向して軸外れになるときに、第２の電極の電位を変化させて、場の湾曲による収差を補正する第５７の実施形態のＸ線投影システムである、第６１の実施形態。

【0132】

ＳＥＭカラムが、電子ビームを偏向させて主レンズ内へ導く一対の八重極電極を含む第５７の実施形態のＸ線投影システムである、第６２の実施形態。

【0133】

一対の八重極電極の相対強度が、コマ収差を補正するように設定された第６２の実施形態のＸ線投影システムである、第６３の実施形態。

【0134】

非点収差を補正するために、一対の八重極電極に四重極静電励起が追加された第６２の実施形態のＸ線投影システムである、第６４の実施形態。

【0135】

歪みを補正するために、一対の八重極電極に、３次関数的に変化する静電励起が追加された第６２の実施形態のＸ線投影システムである、第６５の実施形態。

【0136】

平面Ｘ線ターゲット、試料ホルダおよび平面Ｘ線検出器の軸と実質的に整列した光軸を有する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）カラムをさらに含む第５１から第６５のいずれかの実施形態のＸ線投影システムである、第６６の実施形態。

【0137】

平面Ｘ線ターゲットが、硬Ｘ線生成材料から作られた高アスペクト比構造体を備える第５１から第６６のいずれかの実施形態のＸ線投影システムである、第６７の実施形態。

【0138】

高アスペクト比構造体が、基板の薄くされた部分に埋め込まれており、または基板の薄くされた部分上に形成されている第５１から第６７のいずれかの実施形態のＸ線投影システムである、第６８の実施形態。

【0139】

本発明の好ましい方法または装置は多くの新規の態様を有する。本発明は、異なる目的を有する異なる方法または装置として実施することができるため、全ての実施形態に全ての態様が存在する必要はない。さらに、記載された実施形態の態様の多くは別々に特許を受けることができる。本発明は幅広い適用可能性を有し、上記の例において説明し示した多くの利点を提供することができる。本発明の実施形態は、具体的な用途によって大きく異なる。全ての実施形態が、これらの全ての利点を提供するわけではなく、全ての実施形態が、本発明によって達成可能な全ての目的を達成するわけでもない。

【0140】

本発明の実施形態は、コンピュータ・ハードウェアもしくはハードウェアとソフトウェアの組合せによって、またはコンピュータ可読の非一時的記憶装置に記憶されたコンピュータ命令によって実現することができることを認識すべきである。本発明の方法は、標準プログラミング技法を使用した、本明細書に記載された方法および図に基づくコンピュータ・プログラムとして実現することができる。ここで言うコンピュータ・プログラムには、コンピュータ・プログラムを含むように構成されたコンピュータ可読の非一時的記憶媒体が含まれ、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータを、事前に決定された特定の方式で動作させる。コンピュータ・システムと通信するため、それぞれのプログラムは、高水準手続き型プログラミング言語またはオブジェクト指向プログラミング言語で実現することができる。しかしながら、所望ならば、それらのプログラムを、アセンブラ言語または機械語で実現することもできる。いずれにせよ、その言語は、コンパイルまたは解釈される言語とすることができる。さらに、そのプログラムは、そのプログラムを実行するようにプログラムされた専用集積回路上で実行することができる。

【0141】

さらに、方法論は、限定はされないが、荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置とは別個の、荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置と一体の、または荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置と通信するパーソナル・コンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレーム、ワークステーション、ネットワーク化されたコンピューティング環境または分散コンピューティング環境、コンピュータ・プラットホームなどを含む、任意のタイプのコンピューティング・プラットホームで実現することができる。本発明の諸態様は、取外し可能であるか、またはコンピューティング・プラットホームと一体であるかを問わない、ハード・ディスク、光学式読取りおよび／もしくは書込み記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの非一時的記憶媒体上または非一時的記憶装置上に記憶された機械可読コードであって、プログラム可能なコンピュータが、本明細書に記載された手順を実行するために、その記憶媒体または記憶装置を読んだときに、そのコンピュータを構成し、動作させるために、そのコンピュータが読むことができるように記憶された機械可読コードとして実現することができる。さらに、機械可読コードまたは機械可読コードの一部を、有線または無線ネットワークを介して伝送することができる。本明細書に記載された発明は、マイクロプロセッサまたは他のデータ処理装置と連携して上述の諸ステップを実現する命令またはプログラムを含む、これらのさまざまなタイプのコンピュータ可読の非一時的記憶媒体、およびその他のさまざまなタイプのコンピュータ可読の非一時的記憶媒体を含む。本発明はさらに、本明細書に記載された方法および技法に従ってプログラムされたコンピュータを含む。

【0142】

入力データに対してコンピュータ・プログラムを適用して、本明細書に記載された機能を実行し、それによって入力データを変換して出力データを生成することができる。この出力情報は、表示モニタなどの１つまたは複数の出力装置に出力される。本発明の好ましい実施形態では、変換されたデータが物理的な実在する物体を表し、これには、その物理的な実在する物体の特定の視覚的描写を表示画面上に生成することが含まれる。

【0143】

以上の議論および特許請求の範囲では、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、オープン・エンド（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）型の用語として使用されており、したがって、これらの用語は、「．．．を含むが、それらだけに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ．．．）」ことを意味すると解釈すべきである。ある用語が本明細書で特に定義されていない場合、その用語は、その通常の一般的な意味で使用されることが意図されている。添付図面は、本発明の理解を助けることが意図されており、特記しない限り、一定の比率では描かれていない。本発明を実施するのに適した粒子ビーム・システムは例えば、本出願の譲受人であるＦＥＩ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。

【0144】

本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。

【0145】

例えば、本明細書に開示された方法および装置は、Ｘ線トモグラフィ・システム内で使用するものとして記載されているが、それらの方法および装置は一般に、任意のタイプのＸ線投影画像化システムで使用することができる。さらに、Ｘ線吸収画像を得ることに加えて、開示された方法および装置を使用して、位相コントラスト画像、回折コントラスト画像など、他のタイプの試料コントラスト画像を得ることもできる。小さな構造体を含む試料を画像化するときには、位相コントラスト画像および回折コントラスト画像の方が有用であることがある。ＳＥＭミニカラム１１００（図１１）をＳＥＭカラム２６０（図２）として使用することができるが、ＳＥＭカラム２６０は、従来の任意のＳＥＭカラムまたはミニカラムとすることができる。さらに、単一のＳＥＭカラム２６０を使用してターゲット２１０および試料２２０を画像化する代わりに、別々のＳＥＭカラムを使用してそれぞれを画像化することもできる。複数の高アスペクト比構造体はＮ×Ｍグリッドを形成することが好ましいと記載したが、このグリッドは、１次元または２次元のグリッドとすることができる。さらに、グリッドの要素は、規則的な繰返しパターンとして現れることが好ましいことがあるが、グリッドの要素は、不規則なパターンとしてまたは非繰返しパターンとして現れてもよい。図２に示したＸ線検出器２３０は、高アスペクト比構造体２１２によって生成された硬Ｘ線に対しては高い感度を有し、構造体２１２によって生成された軟Ｘ線および／またはその表面もしくはその内部に構造体２１２が作られた基板によって生成された軟Ｘ線に対しては低い感度を有するように構築することができる。あるいは、Ｘ線ターゲット２１０とＸ線検出器２３０の間に、軟Ｘ線を除去するフィルタ（図示せず）を置くこともできる。

【0146】

当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。

【符号の説明】

【0147】

２００ Ｘ線トモグラフィ・システム
２１０ 平面ターゲット
２１２ Ｘ線生成構造体
２２０ 試料
２３０ 平面検出器
２６０ 光学カラム

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】