(57)【要約】本発明は記憶媒体にデジタルホログラムを生成するリソグラフに関し、これは、書込みビーム(10)を生成する光源(8)と、記憶媒体(4)に対して書込みビーム(10)の２次元移動を行う駆動手段と、書き込みビーム(10)を書き込まれる記憶媒体(4)上に集束する第１のレンズ(16)とを有する。本発明の目的は、光リソグラフィによるコンピュータ生成ホログラムの書込みにおいて、できるだけ高速に、且つ書込みビームの位置決めの正確な制御の両方を簡単に行えるという技術的な問題を解決することである。この目的は、２次元のトリガマトリクス(18)が設けられ、走査ビーム(22)を生成する手段(20)が設けられ、走査ビーム(22)をトリガマトリクス(18)上に集束する第２のレンズ(24)が設けられ、駆動手段(12,14)はトリガマトリクス(18)の表面に対して走査ビーム(22)を２次元で移動し、走査ビーム(22)の移動は書込みビーム(10)の移動に関連しており、そして書き込みビーム(10)の強度を制御するためのトリガ信号を発生する制御手段(26)がトリガマトリクス(18)に接続されていることにより達成される。本発明は、記憶媒体にデジタルホログラムを生成する方法にも関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体にデジタルホログラムを生成する方法であって、
書込みビームは前記記憶媒体上に集束され、そして前記記憶媒体に対して２次元で移動され、
走査ビームは複数の画素を有するトリガマトリクス上に収束され、そして前記トリガマトリクスに対して２次元で移動され、前記走査ビームの移動は前記書込みビームの移動と関連付けられており、
前記走査ビームが前記トリガマトリクスに属した画素に入射する時、位置トリガ信号は発生され、
前記位置トリガラインにより前記書き込みビームが活性化され、前記トリガマトリクスに属する前記画素に関係する位置で、前記デジタルホログラムの点が前記記憶媒体上に生成され、そして
前記ホログラムは放射エネルギを点毎に当てることによりライン毎に書き込まれ、前記書き込みビームの強度は前記記憶媒体上の前記書き込みビームの位置の関数として制御される方法。
【請求項２】
前記走査ビームは、前記書き込みビームに対して所定の移動関係で移動される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記走査ビームは、最大で前記トリガマトリクスの画素の大きさに対応する大きさに集束される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記トリガ信号は、関係する画素により示される前記走査ビームの強度が隣接する画素によりそれぞれ示される強度の所定の倍数より大きい時に発生される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
各画素毎に前記書き込みビームの強度値が前記トリガマトリクスに割り当てられ、画素に割り当てられる前記位置トリガ信号の発生中に前記書き込みビームの強度が関係する強度値で制御されるは請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記トリガマトリクスの各画素に関係するデジタルホログラムの書き込み動作内で、位置トリガ信号が最大でも１回だけ発生される請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ホログラム領域及び前記トリガマトリクスは、前記書き込みビーム及び前記走査ビームにより所定の倍率レートで自由に走査される請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記対物レンズ又は書き込みレンズと前記記憶媒体との間の距離は、前記記憶媒体内の異なる深さでの書き込みのために調整される請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
記憶媒体（４）にデジタルホログラムを生成するリソグラフであって、特に請求項１から７のいずれか１項に記載の方法を行い、
書込みビーム（１０）を生成する光源（８）を有し、
前記記憶媒体（４）に対して前記書込みビーム（１０）の２次元移動を行う駆動手段（１２，１４；４８，５６）を有し、
書込みビーム（１０）を書き込まれる前記記憶媒体（４）上に集束する第１の対物レンズ（１６；４０）を有するリソグラフであって、
２次元のトリガマトリクス（１８）が設けられ、
走査ビーム（２２，２２’）を生成する手段（３２，３４，２０；４７）が設けられ、
前記走査ビーム（２２、２２’）を前記トリガマトリクス（１８）上に集束する第２の対物レンズ（２４；４２）が設けられ、
前記駆動手段（１２，１４；４８，５６）は前記トリガマトリクス（１８）の表面に対して前記走査ビーム（２２，２２’）を２次元で移動し、前記走査ビーム（２２、２２’）の移動は前記書込みビーム（１０）の移動に関連しており、そして
前記書き込みビーム（１０）の強度を制御するためのトリガ信号を発生する制御手段（２６）が前記トリガマトリクス（１８）に接続されていることを特徴とするリソグラフ。
【請求項１０】
前記トリガマトリクス（１８）上の前記走査ビーム（２２，２２’）と前記記憶媒体（４）上の前記書き込みビーム（１０）の移動の間の長さベースのセットアップ比率があらかじめ決められていることを特徴とする請求項９に記載のリソグラフ。
【請求項１１】
前記駆動手段（１２，１４）は、前記書込みビーム（１０）を移動させるためのｘ／ｙ走査ミラー配置として形成され、
前記走査ビーム（２２，２２’）を生成する前記手段は、前記書込みビーム（１０）の前記ビーム経路内の前記駆動手段（１２，１４）の後に走査ビーム（２２，２２’）として前記書込みビーム（１０）の一部を分離する手段（２０）を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のリソグラフ。
【請求項１２】
前記走査ビーム（２２’）を生成する前記手段は、
前記書込みビーム（１０）と異なる波長又は偏光を有する走査ビーム（２２’）を生成する第２の光源（３２）と、
前記書込みビーム（１０）の前記ビーム経路中の前記駆動手段（１２，１４）の前に、前記走査ビーム（２２’）を結合する入力結合手段（３４）とを備え、
前記出力分離手段（２０）は前記走査ビーム（２２’）を分離することを特徴とする請求項１１に記載のリソグラフ。
【請求項１３】
前記第２の対物レンズ（２４）の焦点距離は、前記第１の対物レンズ（１６）の焦点距離より、所定の係数だけ大きいことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のリソグラフ。
【請求項１４】
前記第１の対物レンズ（４０）と前記第２の対物レンズ（４２）は、回転可能に取り付けられた保持アーム（４４）に固定され、
前記保持アーム（４４）の振動する回転移動を生成する第１の駆動装置（４８）が設けられ、
前記トリガマトリクス（１８）及び前記記憶媒体（４）に対する前記保持アーム（４４）の前記回転軸受け（４６）のリニアな移動を行う第２の駆動装置（５６）が設けられ、
前記書き込みビーム（１０）は前記第１の対物レンズ（４０）をその移動範囲内にある時には完全に照明することを特徴とする請求項９又は１０に記載のリソグラフ。
【請求項１５】
前記走査ビーム（２２）を供給するために、前記第２の対物レンズ（４２）にファイバ（４７）が接続されている請求項１４に記載のリソグラフ。
【請求項１６】
前記第２の対物レンズ（４２）は、前記広げられた走査ビーム（２２）の一部を前記トリガマトリクス（１８）の表面上に集束することを特徴とする請求項１４に記載のリソグラフ。
【請求項１７】
前記第１の対物レンズ（４０）は、前記保持アーム（４４）の回転軸（４６）から第１の距離に配置され、前記第２の対物レンズ（４２）は、前記回転軸（４６）から第２の距離に配置され、前記第２の距離は前記第１の距離より大きいことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載のリソグラフ。
【請求項１８】
前記第１の対物レンズ（４０）と前記第２の対物レンズ（４２）は、前記保持アーム（４４）上の前記回転軸（４６）の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載のリソグラフ。
【請求項１９】
前記第２の駆動手段（５６）は、前記トリガマトリクス（１８）と前記記憶媒体（４）に対する前記保持アーム（４４）の回転軸受け（４６）の間に、移動比率を生じる機械的なセットアップを有することを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載のリソグラフ。
【請求項２０】
前記トリガマトリクス（１８）は、複数の画素を有することを特徴とする請求項９から１９のいずれか１項に記載のリソグラフ。
【請求項２１】
前記画素は、パターンで、特に直交パターンで配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のリソグラフ。
【請求項２２】
前記トリガマトリクス（１８）は、光電子変換器、特にＣＣＤチップ又はＣＭＯＳチップとして形成されることを特徴とする請求項２０又は２１に記載のリソグラフ。
【請求項２３】
トリガ信号を発生する前記制御手段（２６）は、前記トリガマトリクス（１８）の前記画素に接続される記憶手段を有することを特徴とする請求項９から２２のいずれか１項に記載のリソグラフ。
【請求項２４】
前記記憶媒体（４）と前記対物レンズ（１６）又は前記書き込みレンズ（４０）との間の距離を調整する手段が設けられていることを特徴とする請求項９から２３のいずれか１項に記載のリソグラフ。
【請求項２５】
物体（４）を走査する顕微鏡であって、
観察ビーム（１０）を生成する光源（８）を有し、
前記物体（４）に対して前記観察ビーム（１０）の２次元移動を行う駆動手段（１２，１４；４８，５６）を有し、
前記観察ビーム（１０）を前記物体（４）上に集束する第１の対物レンズ（１６）を有する顕微鏡において、
２次元トリガマトリクス（１８）が設けられ、
走査ビーム（２２，２２’）を生成する手段（３２，３４，２０）が設けられ、
前記走査ビーム（２２、２２’）を前記トリガマトリクス（１８）上に集束する第２の対物レンズ（２４）が設けられ、
前記駆動手段（１２，１４；４８，５６）は前記トリガマトリクス（１８）の表面に対して前記走査ビーム（２２，２２’）を２次元で移動し、前記走査ビーム（２２、２２’）の移動は前記観察ビーム（１０）の移動に関連していることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２６】
請求項９から２４のいずれか１項に記載の１つ以上の特徴を有する請求項２５に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記憶媒体にデジタルホログラムを生成するリソグラフに関する。特に、このリソグラフは、書き込みビームを生成する光源と、書き込みビームを記憶媒体に対して２次元的に移動する駆動手段と、書き込まれる記憶媒体上に書き込みビームを収束する書き込みレンズとを有する。更に、本発明は、記憶媒体にデジタルホログラムを生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルホログラムは異なる光特性を有する個別の点（ポイント）で構成される２次元ホログラムであり、コヒーレントな電磁波、特に光波で照明した時に、透過又は反射における回折によりそこから画像及び／又はデータが再生される。個別の点の異なる光特性は、例えば表面形状の結果として、記憶媒体の材料における光路長（回折指数）又はカラー値が変化する反射材料特性である。
【０００３】
個別の点の異なる光特性は、コンピュータにより演算され、それにはコンピュータ生成ホログラム（ＣＧＨ）として知られていることも含まれる。ホログラムの書込み中には、集束された書込みビームを使用して、ホログラムの個別の点が材料に書き込まれ、焦点は記憶媒体の表面の領域又は材料内に位置する。焦点の領域において、焦点合わせは記憶媒体の材料上の作用範囲を小さくする効果を有し、小さな範囲にホログラムの多数の点を書くことができる。このようにしてそれぞれ書き込まれた点の光特性は、書込みビームの強度に依存している。このため、書込みビームは強度を変化させながら記憶媒体の表面上を２次元に走査される。書込みビームの強度の変調は、この場合、例えばレーザダイオードのような光源の内部変調、又は例えば光電要素を利用して光源の外での書込みビームの外部変調により実行される。更に、光源はパルス長が制御可能なパルスレーザで形成することができ、書込みビームの強度の制御はパルス長により実行される。
【０００４】
強度変調された書込みビームの走査の結果、不規則な点配置を有する領域がデジタルホログラムに生成される。これは、所望の目標を確認して区別するのに使用できる。
【０００５】
走査型リソグラフィシステムは本当に普及している。例えば、走査光システムは、従来のレーザプリンタに組み込まれている。しかし、これらのシステムは、ホログラムの製造には使用できない。それは、この目的の応用における要求は、レーザプリンタにおけるそれと異なるからである。良好な印刷システムの場合には、解像度は約２５００ｄｐｉ程度であるが、ホログラムの製造においては、約２５０００ｄｐｉの解像度が要求される。更に、デジタルホログラフィでは、相対的に小さな領域だけに書き込まれる。他の大きさも可能であるが、例えば、それらは１から５mm2である。例えば１×１mm2の領域に１０００×１０００の点（ポイント）のデジタルホログラムの製造のためのリソグラフの場合の書込みパターンの精度は、直角な両方向において約±０．１μｍでなければならない。更に、ホログラムを約１秒以内に書くには、書込み速度は約１Ｍ画素／秒（ｓ）でなければならない。
【０００６】
デジタルホログラムは、入射ビームの角度が固定光学系により変化される従来の走査方法により製造できる。例えば、ガルバノミラー及び／又はポリゴンミラーを有する走査ミラーリソグラフがこの原理で動作する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これまでに知られているすべての走査方法において、１つの欠点は、達成される書込み速度でのデジタルホログラムの所定の点パターンを維持することができる書込みビームの正確な位置決め制御が可能でないことである。
【０００８】
従って、本発明は、光リソグラフィによるコンピュータ生成ホログラムの書込みにおいて、できるだけ高速に、且つ書込みビームの位置決めの正確な制御の両方を簡単に行えるという技術的な問題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、上記の技術的な問題は、請求項１の特徴を有する方法により解決される。この方法では、書き込みビームが記憶媒体上に集束されて記憶媒体に対して２次元的に移動され、走査ビームは複数の画素を有するトリガマトリクス上に集束されてトリガマトリクスに対して２次元的に移動され、走査ビームの移動は書き込みビームの移動に関連しており、走査ビームがトリガマトリクスに属する画素に入射する時、位置トリガ信号が発生され、位置トリガ信号により書き込みビームが活性化され、トリガマトリクスに属する画素に関係する位置でデジタルホログラムの点が記憶媒体上に生成され、ホログラムは点毎に放射エネルギを導入することにより書き込まれ、書き込みビームの強度は記憶媒体上の書き込みビームの位置の関数として制御される。
【００１０】
本発明によれば、もし書き込みビームが所定の位置にいる時に正確にトリガされるならば、書き込みビームの正確な位置決めが実行できると認識される。書き込みビームの位置を監視するための記憶媒体の直接の観察は除外されるから、本発明によれば、書き込みビームの移動に関連した走査ビームによりトリガマトリクスが走査され、それを使用して書き込みビームの強度を制御するために位置トリガマトリクス信号が発生される。
【００１１】
言い換えれば、実際に書き込まれる記憶媒体の領域の外で、２次元の移動は書き込みビームの位置制御のために記録されて評価される。したがって、位置制御信号は、書き込みビームをその連続した走査移動の間強度制御できる時間制御を構成する。
【００１２】
走査ビームは、書き込みビームに対して所定の移動関係で移動されることが望ましい。これにより、走査ビームは書き込まれる記憶媒体の領域より大きな面積のトリガマトリクスを走査できる。もしトリガマトリクスが、例えば生成されるホログラムより１０倍大きければ、走査ビームの移動は書き込みビームの移動に比例して１０：１の比率で拡大される。したがって、たとえば１×１mm2の面積のホログラムが書かれるならば、走査ビームは１０×１０mm2の面積のトリガマトリクスを走査する。
【００１３】
したがって、画素分解能が１０μｍの領域にある光電子アレイ検出器は、１μｍの分解能でホログラムの点パターンを書き込むためのトリガマトリクスとして有効に使用できる。
【００１４】
このため、走査ビームは、最大でトリガマトリクスの画素の大きさに対応する大きさに集束されることが望ましい。トリガは、関係する画素により示された走査ビームの強度が隣接する画素により示された強度の所定の倍率より大きいという条件下だけで発生する。これは、走査ビームが所定の不正確さ内でトリガマトリクスの画素に入射することを保証する。これにより、例えば、書き込まれるホログラムの点パターンを、所定の点パターンから最大で１０％の変位の精度に維持することが可能になる。
【００１５】
本発明の更に正確なものでは、各画素毎に、書き込みビームの強度値がトリガマトリクスに割り当てられ、書き込みビームの強度が、画素に割り当てられた位置トリガ信号の発生の間関係する強度値で制御される。これにより、位置トリガ信号の発生は、書き込みビームの強度を設定するために、強度値に同時に関係付けられる。
【００１６】
例えば、トリガマトリクスがＣＭＯＳ技術を使用して形成されるならば、各画素はＣＭＯＳチップ内に配列された記憶要素に接続できる。トリガ信号の発生中、関係する記憶要素は自動的に読み出され、書き込みビームの強度制御のために一緒に送られる。これにより、高速の「インテリジェント」トリガマトリクスが実現され、その高速反応速度は１Ｍ画素／秒での書き込みビームのトリガを可能にする。
【００１７】
更に、ＣＭＯＳ検出器又はＣＣＤアレイは高速記憶要素に関連付けられ、ＣＭＯＳ又はＣＣＤアレイによるトリガ信号の発生に続いて、記憶要素を介して関係する強度値を決定して、それを所定の送信時間内に書き込みビームの強度制御に送る。
【００１８】
更に好ましい実施例では、トリガマトリクスの各画素でのデジタルホログラムの書き込み動作内に、位置トリガ信号は最大でも１回だけ発生される。これは、書き込みビームが書き込み動作中にデジタルホログラムの同一点に繰り返し書き込まないことを保証する。その結果、もし１点が繰り返し走査されても、２重又は３重の露光が効果的に回避される。特に、これは分解能にかかわらずに、ホログラムが荒れた周囲環境下でも高い信頼性で書き込めるという利点を有する。例えば、振動の影響が低減される。
【００１９】
特に、ホログラム領域とトリガマトリクスは書き込みビームと走査ビームにより所定の倍率で自由に走査されること、オーバーサンプリングとも呼ばれることが推奨される。したがって、書き込みビームの２次元走査移動は、いかなる所定の案内を意図するものでもない。この場合の書き込み動作中の多重走査は、ホログラムの点の大部分又は実質的に全てが走査されることを保証する。
【００２０】
ホログラムの機能性は、書き込まれるすべての点で必要ではない。しかし、もちろんホログラムの品質は書き込まれたデジタルパターンの点が多ければ良好である。更に、書き込み及び走査ビームの自由な操作は、書き込み動作のより一層の丈夫さを保証する。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、上記の技術的な問題は、請求項９の特徴を有するリソグラフにより解決される。
【００２２】
本発明の上記の機能及びその好適な構成は、走査型顕微鏡、特にコンフォーカル走査型顕微鏡でも有効に使用できる。この形式の顕微鏡では、検査する表面が光ビームで走査されるか又は観察され、反射光の強度が測定される。表面の走査の間、反射光の測定した強度から画像が組み立てられる。従ってこれまで説明したように、表面はパターンで走査される。
【００２３】
この場合、この目的のために、反射光を光センサへ導くように、ビームスプリッタが反射ビームのビーム経路中の対物レンズの前又は好ましくは後に配置される。センサが反射強度を測定する。
【００２４】
この形式の顕微鏡には、表面の観察又は走査を簡単にできるだけ速くしたいという技術的な問題があったが、それが解決される。これは、前述のリソグラフの技術的な問題にも一致している。リソグラフについての前述の利点は、この形式の顕微鏡でも同様に達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明について例示の実施例と付属の図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、キャリア６上に配置された記憶媒体４にデジタルホログラムを作るための本発明によるリソグラフ２の第１の例示の実施例を示す。書込みビーム１０を生成する光源８は、レーザ又はレーザダイオードを有し、書込みビーム１０はレーザビームとして形成されることが望ましい。
【００２７】
リソグラフ２は、記憶媒体４に対する書込みビーム１０の２次元の移動のための駆動手段も有し、それはガルバノメータのように駆動される走査ミラー１２と１４として形成され、書込みビームを互いに実質的に垂直に配置されたｘとｙの２つの方向に偏向する。ｘ方向は、例えば、図１の平面上を走り、ｙ方向は図の平面に対して垂直な平面上を走る。従って、ミラー１２及び１４はｘ／ｙ走査ミラー配置を構成する。２個のうちの１つ又は両方のガルバノメータのような走査ミラーの替わりに、回転するポリゴンミラーを使用することも可能である。
【００２８】
また、かならず必要ではないが、広げた書込みビーム１０を生成するために、ビーム経路の走査ミラー１２及び１４の後にビーム拡張器又はコリメータ１５を配置するようにしてもよい。
【００２９】
第１の対物レンズ１６は、書込みビーム１０を書込みが行われる記憶媒体４上に集束し、焦点１７では、書込みビーム１０の集束強度に応じて、記憶媒体４の光特性が変化されるか又は変化せずに維持される。
【００３０】
本発明によれば、２次元トリガマトリクス１８が設けられており、その上に、ビームスプリッタ２０により書込みビーム１０と分離される走査ビーム２２が、第２対物レンズ２４により焦点２５に集束される。
【００３１】
それぞれの場合における２個の対物レンズ１６と２４は、３個のレンズの集束レンズシステムを有する。しかし、対物レンズ１６と２４の正確な構成は重要でない。しかし、対物レンズ１６と２４は、ｘ／ｙ方向におけるその角度的な偏向が互いに線形であることを保証しなければならず、そうでないと焦点１７と２５の移動の間の線形な組合せができない。
【００３２】
図１のリソグラフ２の構造から、駆動手段、すなわち走査ミラー１２と１４は書込みビーム１０だけでなく走査ビーム２２も移動する。これは、ビームスプリッタ２０が書き込みビーム１０のビーム経路内の走査ミラー１２と１４の後に配置されているからである。これにより、走査ビーム２２は書込みビーム１０と同じように２次元に移動され、走査ビーム２２はトリガマトリクス１８の表面に対して移動される。これにより、走査ビーム２２の移動は書込みビーム１０の移動に関連付けられる。
【００３３】
更に、制御手段２６が、ライン２８を介してトリガマトリクス１８に接続される。これは、書き込みビーム１０の強度を制御するために、トリガ信号をライン３０を介して光源８に送るためである。この場合、制御手段２６は、高速記憶チップ又はコンピュータで形成される。ライン３０を介して送られた信号により、書込みビーム１０はトリガマトリクス１８上の走査ビーム２２の焦点２５の位置の関数として変調され、それは記憶媒体４上の書込みビーム１０の焦点１７の位置に対応する。
【００３４】
言い換えれば、書込みビーム１０は２つ以上の異なる強度値を有するホログラム点を書き込むように設定される。２値書き込みの場合には、強度は点が書かれるか書かれないかに応じて、２つの異なる値の間で交互に切り替えられる。同様に、グレイ値の階調を有するホログラム点を書くのも可能で実際に行える。しかし、トリガマトリクス１８上に焦点２５を合わせるためには、書き込みビーム１０の低い方の又は最低の強度値がゼロでないことが必要であり、これは走査ビーム２２が書き込みビーム１０の一部であるためである。
【００３５】
更に、図１に示したリソグラフ２の構造の場合には、記憶媒体４上の書込みビーム１０とトリガマトリクス１８上の走査ビーム２２の移動の間の長さ関係の送り比率はあらかじめ決められている。これは、２個の対物レンズ１６と２６の異なる焦点距離により決められる。例えば、もし第１の対物レンズ１６の焦点距離が第２の対物レンズ２４の焦点距離より計数１０だけ短ければ、走査ビーム２２の焦点２５のトリガマトリクス１８上の移動は、記憶媒体４の表面上の焦点１７の移動より同じ計数の１０倍だけ大きい。図１においては空間的な理由で、約２の焦点距離比率だけが示されている。しかし、これは本発明のこの構成においては特定の比率は重要でないことを示している。
【００３６】
図２において、本発明のリソグラフ２’の第２の例示の実施例が示されており、そこでは多くの構成要素が図１に示した例示の実施例と一致する。したがって、同一の構成部品には同一の参照符号が使用される。
【００３７】
第１の例示の実施例から異なるのは、走査ビーム２２’が書き込みビーム１０の一部として関連していないことである。その替わりに、第２の光源３２が走査ビーム２２’を生成し、それはビームスプリッタ３４により第１の走査ミラー１２の前で書き込みビーム１０のビーム経路に組み合わされる。走査ビーム２２’は書き込みビーム１０と異なる波長又は偏光を有し、ビームスプリッタ３４はダイクロイック又は偏光ビームスプリッタで形成される。それに応じて、ビームスプリッタ２０は、共通ビーム経路から走査ビーム２２’を分離するために、ダイクロイック又は偏光であるように形成される。
【００３８】
したがって、走査ビーム２２’は、書き込みビーム１０の強度変調から独立であり、書き込みビーム１０はオフになるように切り替える、すなわち強度をゼロに等しくすることもできる。
【００３９】
また、図２に示した例示の実施例の機能は第１の例示の実施例と同一であるから、上記の説明を参照できる。
【００４０】
本発明の第３の例示の実施例のリソグラフ２’’が図３及び図４に示される。リソグラフ２’’の構造は、図１及び図２に示した構造とは基本的に異なっている。これは、リソグラフ２’’においては、書き込みビームと走査ビームは静止して対物レンズと一緒に移動しないが、焦点の２次元移動は対物レンズを変位させることにより実行され、書き込みビームと走査ビームは対物レンズの前で実質的に３次元的に一定に走る。
【００４１】
図３及び図４に示すように、第１の対物レンズは書き込みレンズ４０として形成され、第２の対物レンズは走査レンズ４２として形成され、それらは共通の保持アーム４４に固定される。保持アーム４４は、回転軸４６の回りを回転可能に取り付けられる。
【００４２】
破線で示す書き込みビーム１０は、図３及び図４では詳細を示していない光源により前述のように生成される。書き込みビーム１０は、書き込みレンズ４０のアパーチャより大きな直径を有している。したがって、書き込みレンズ４０は走査ビーム１０の一部だけを集束する。したがって、書き込みビーム４０は書き込みレンズ４０の照明を異ならせること無しに、書き込みビームにより占められる領域内を移動する。その結果、書き込みビーム１０のプロフィール内で強度分布が一様であると仮定すると、焦点１７における同一の強度が保証される。
【００４３】
走査ビーム２２は、ファイバ４７により走査レンズ４２に供給され、走査ビーム２２を生成する光源は図３及び図４には示されていない。走査レンズ４２は、ファイバ４７からの走査ビーム２２をトリガマトリクス１８の表面上の焦点２５に集束する。
【００４４】
準リニアなリニアモータ４８の形の第１の駆動装置は、保持アーム４４の振動する回転移動を生じる。このため、リニアモータ４８は、保持アームに接続されたステータ５０と、ステータの上及び／又は下に配置された磁気コイル配置５２及び５４とを有する。この配置は、コンピュータのハードディスクのための読み取りヘッドドライブの従来技術から知られている。いずれにしろ、リニアモータ４８のような手段により、低質量及び強力駆動により、保持アーム４４の５−１０ｋＨｚの範囲の振動的な移動が生成できる。
【００４５】
リニアモータ４８により、書き込みレンズ４０及び走査レンズ４２の側方への正確移動が生成され、この移動は、それに対して実質的に横切るように伸びる別の移動に重ね合わされて、２次元的な走査移動を形成する。その結果、焦点１７及び２５による書き込まれる記憶媒体４及びトリガマトリクス１８の領域の走査が可能になる。
【００４６】
更に、図３及び図４は、書き込みレンズ４０が保持アーム４４の回転軸４６から第１の距離に配置され、走査レンズ４２が回転軸４６から第２の距離に配置され、第２の距離は第１の距離より大きいことを示している。したがって、２個のレンズ４０と４２の側方への正確な移動の間、レンズ４０と４２が回転軸４４から離れている距離の比率で移動するように設定される。この場合、走査レンズ４２の距離は、回転軸４６からの書き込みレンズ４０の距離より係数１０だけ大きくすることが望ましい。これは上記で規定した数値例に対応している。２つの側方への正確な移動は、図３で２重矢印Ａ１とＡ２で示される。
【００４７】
書き込みレンズ４０と走査レンズ４２は、保持アーム４４上の回転軸４６の反対側に配置される。これは、保持アーム４４と駆動４８の全体構造を、以下に説明するレバー機構５６と同様に、ハウジング５８内に配置することを可能にするが、書き込みレンズ４０はハウジング５８の外に配置される。その結果、書き込みレンズ４０の直下への機構媒体４の供給を簡単化する。更に、トリガマトリクス１８の走査は、囲いからシールドされ、外部からの相対的に大きな影響無しに正確な相対移動が行えるようになる。
【００４８】
側方への正確な移動に対する横方向の移動は、第２の駆動装置により、トリガマトリクス１８及び記憶媒体４に対する保持アーム４４の回転軸受け４６のリニアな移動を生成するように生成される。駆動自体は示されていないが、図示されるレバー配置５６を介して示され、トリガマトリクス１８と保持アーム４４及びリニア駆動４８の配置を囲むハウジング５８との両方は、ベース６０に対してリニアに変位可能である。トリガマトリクス１８及びハウジング５８へのレバー５６の取り付け点は、ベース６０に接続されるピボットから異なる距離に配置されるから、異なる距離の結果としてあらかじめ決められた保持アーム４４とトリガマトリクス１８の、すなわち焦点１７と２５の移動のセットアップが、起きる。この異なる大きなリニアな移動は、図４で２重矢印Ｂ１とＢ２により示される。図示したレバー機構の替わりに、公知のスリップの無いギアトランスミッション又は液気圧トランスミッションが使用できる。
【００４９】
この状況は、第２の駆動手段が機械的なセトアップを作り、それがトリガマトリクス１８の移動と記憶媒体４に対する保持アーム４４の回転軸受け４６の移動の間の移動比率の効果を有する。
【００５０】
図５及び図６は、本発明の第４の例示の実施例のリソグラフ２’’’を示し、それは原理的に図３及び図４に示した例示の実施例に対応する。したがって、ここでも同一の参照符号は同じ構成部品を示す。第３の例示の実施例と異なる特徴だけを、以下に説明する。
【００５１】
第２の対物レンズ、すなわち走査レンズ４２は、広げられた走査ビーム２２の一部をトリガマトリクス１８の表面上に集束する。したがって、走査ビーム２２はファイバを介して導かれずに、トリガマトリクス１８の領域上に自由に向かう。したがって、走査レンズ４２は、走査ビーム２２の一部をトリガマトリクス１８の表面上に集束する。焦点の強度は集束されない走査ビーム２２より非常に大きいため、トリガマトリクス１８はシールドされる必要はない。これは、保持アーム４４の移動される質量が走査レンズ４２の領域内に配置される付加的なシールドにより増加しないという利点を有する。
【００５２】
更に、図５及び図６に示した例示の実施例では、２個のレンズ４０と４２は保持アーム４４上の回転軸４６の同じ側に固定される。
【００５３】
本発明のリソグラフのすべての例示の実施例では、特性が一般的に以下のようであるトリガマトリクス１８が設けられる。トリガマトリクス１８は、例えばＣＭＯＳチップ又はＣＣＤチップとして形成される商業的に利用可能な電子部品であり、複数の画素を有する。これらは、パターン内に、特に直交パターン内に配置される。
【００５４】
もし画素が十分な強度で照明されるならば、この画素は位置トリガ信号を発生し、それは図１及び図２でのみ示したライン２８を介して制御手段２６に送られる。そこでは、位置データに応じたトリガ信号の評価が実行され、書き込みビーム１０の強度を変調するために対応する制御信号が光源８に送られる。
【００５５】
ＣＭＯＳチップは、その光検出表面に個別の画素の間が１０μｍで隔てられたマトリクスパターンを有し、画素は「ブラインド」ランド又はギャップにより互いに分離されている。ランドは、閾値と走査ビーム２２の焦点２５のビームプロフィールを組み合わせて、トリガ配置における精度要求に合致するように形成されている。
【００５６】
更に、トリガ信号を発生する制御手段２６は、トリガマトリクスの画素に接続される記憶手段を有することができる。記憶手段内では、すべてのｘ／ｙ位置に関係する強度値が記憶されており、トリガマトリクス１８からの適当な位置トリガ信号に応じて読み出され、同時に光源８の制御のために送られる。ＣＭＯＳチップの場合には、記憶手段は画素を有するチップ内に直接集積するように配置できる。これらは「インテリジェント」画素に対応する。
【００５７】
これまで説明したリソグラフの構成の更なる特徴は、記憶媒体４と図１及び図２に示した対物レンズ１６及び図４及び図６に示した書き込みレンズ４０との間の距離が変化するように調整できることである。これは”Ｚ”で示される二重矢で示される。ｚ方向の距離の調整のため、図示していない手段が設けられている。これらは、モータ又は手動で駆動できるどのようなリニアな調整手段でもよい。距離を調整する手段により、記憶媒体４における焦点の位置は各種の深さに調整でき、同様に異なる厚さの記憶媒体４における焦点の調整も可能である。最後に、多層ホログラムとして知られているものを作るために、少なくとも２つのホログラムが記憶媒体４内の異なるレベルに書き込まれる。
【００５８】
図７は、本発明による顕微鏡を示し、この顕微鏡はその構造において図１に示したリソグラフに対応する。従って、厳密にいえば書込みと観察の間の違いを明確にするために他の参照符号が使われているが、同一の参照符号は図１を参照して説明した要素と同一の要素を示す。
【００５９】
図１に示した構造に加えて、偏向平面７０が、表面から反射された光のビーム経路内の対物レンズ１６の後、すなわち上に配置されている。これは半透明ミラー又はビームスプリッタにより実現でき、観察ビームには影響を及ぼさないか又は小さな影響しか及ぼさない。
【００６０】
偏向平面７０は、反射されたビームを図７における左側である側方に反射し、反射光の強度を測定する光センサ７２を入射する。
【００６１】
対物レンズ４に対して顕微鏡の下で観察される観察ビーム１０を変化させることにより、表面が走査され、反射は点毎に測定される。走査される表面の画像はこうして組み立てられる。
【００６２】
もし顕微鏡での観察ビームを示すことができる光源８により出射された光ビームが実質的に同じ強度で生成されるならば、反射されたビームの測定された強度は走査される表面の反射の測定である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明によるリソグラフの第１の例示の実施例を示す。
【図２】図２は、本発明によるリソグラフの第２の例示の実施例を示す。
【図３】図３は、本発明によるリソグラフの第３の例示の実施例を平面図で示す。
【図４】図４は、図３に示したリソグラフを側面図で示す。
【図５】図５は、本発明によるリソグラフの第４の例示の実施例を平面図で示す。
【図６】図６は、図５に示したリソグラフを側面図で示す。
【図７】図７は、図１に示したリソグラフの構造に実質的に対応する構造を有する本発明の顕微鏡を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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