(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ィシステムに関し、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)を２次元で移動する駆動手段(12,14)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、光リソグラフィを使用してコンピュータ生成ホログラムを、できるだけ高速に且つ簡単に、そして同時に書き込みビームの位置を正確に制御して書き込むことである。このため、２次元のビーム案内マスク (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(22,22')をビーム案内マスク(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)はビーム案内マスク(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(22,22')の移動は書込みビーム(10)の移動に関連しており、トラック(44)の光特性に応じて強度が変化する走査ビームを検出する検出器(30',30'')が設けられ、書き込みビーム(10)と走査ビーム(22)をトラッキングする手段(32,34)が設けられ、そして位置制御信号を発生する手段(26)が設けられている。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トラックを有するビーム案内マスク上に収束され、そして前記ビーム案内マスクに対して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、
前記ビーム案内マスク上の走査される前記トラックに沿った移動の間、前記走査ビームの位置が前記走査されるトラックから所定値だけ変位した時に、位置制御信号が発生され、
前記記憶媒体上の前記書き込みビームの位置は、前記位置制御信号により制御され、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、最大でも前記ビーム案内マスクの前記トラック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】
前記ビーム案内マスクの前記トラックは、前記トラックの回りの側方を囲む表面とは異なった反射率を有し、前記ビーム案内マスクの表面から反射された前記ビームが検出され、前記位置制御信号は前記反射されたビームの強度分布から導出される請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ビーム案内マスクの前記トラックは、前記トラックの回りの側方を囲む表面とは異なった透過特性を有し、前記ビーム案内マスクを通過したビームが検出され、前記位置制御信号は前記通過ビームの強度から導出される請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ビーム案内マスクの前記トラックは表面構造を有し、前記ビーム案内マスクの表面で反射されたビームが検出され、前記位置制御信号は前記反射されたビームの強度分布から導出される請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記走査ビームは互いに近接して走る３つの部分ビームを有し、位置制御信号は、中央のビームに加えて、２つの境界ビームの強度から導出される請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ビーム案内マスクの前記トラックに沿った前記走査ビームの走査中に、方向信号が発生される請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
異なる光特性を有する２つの周期構造が前記トラックに沿って形成され、前記２つの周期構造は、所定の位相だけ、望ましくは９０°だけオフセットされ、前記方向信号は前記周期構造により前記検出されたビーム内に生成された信号成分から導出される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
各トラックの端の少なくとも一方にマークが設けられ、スタート信号又はストップ信号が前記マークから導出される請求項１から１０いずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記マークはアドレス情報を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のトラック内のトラックの位置は、前記アドレス情報から導出される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記トラックは異なる光特性を有する周期的なセクションの列を有し、それから前記書き込みビームの強度を制御するトリガ信号が導出される請求項１０から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記トラックの１つに沿った走査の間、前記スタート信号で始まる周期的なトリガ信号が発生され、それで前記書き込みビームの強度が時間的に制御される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記トリガ信号は強度制御信号と関連しており、前記書き込みビームの強度は前記強度制御信号で制御される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記強度制御信号は、前記走査ビームの強度から導出される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記強度制御信号は、外部の記憶手段に記憶され、関係する強度値が前記トラックの位置及び走査内の時間により決定される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記対物レンズと前記記憶媒体の間の距離は、前記記憶媒体内の異なる深さに書き込まれるように調整される請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
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１５のいずれか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）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）を有するリソグラフであって、
２次元ビーム案内マスク（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、
前記走査ビーム（２２、２２’）を前記ビーム案内マスク（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）は前記ビーム案内マスク（１８）の表面に対して前記走査ビーム（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、
前記トラック（４４）の光特性により強度が変化する前記走査ビームを検出するために検出器（３０’、３０’’）が設けられており、
前記書き込みビーム（１０）及び前記走査ビーム（２２）をトラッキングする手段（３２，３４）が設けられ、
位置制御信号を生成する手段（２６）が設けられていることを特徴とするリソグラフ。
【請求項２０】
前記ビーム案内マスク（１８）で前記書き込みビーム（１０）の強度を制御する信号を生成する前記手段（２６）が設けられていることを特徴とする請求項１９に記載のリソグラフ。
【請求項２１】
前記書き込みビーム（１０）及び前記走査ビーム（２２）をトラッキングする前記手段は、ｘ／ｙアクチュエータ（３２，３４）として形成されていることを特徴とする請求項１９又は２０に記載のリソグラフ。
【請求項２２】
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）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）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１９から２１のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項２３】
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（２６）と、
前記走査ビーム（２２）を、の前記駆動手段（１２，１４）の前で、前記書込みビーム（１０）の前記ビーム経路に結合する入力結合手段（２８）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２２に記載のリソグラフ。
【請求項２４】
前記ビーム案内マスク（１８）上の前記走査ビーム（２２）の移動と前記記憶媒体（４）上の前記書き込みビーム（１０）の移動との間の長さベースのセットアップ比率があらかじめ決定されていることを特徴とする請求項１９から２３のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項２５】
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、所定の計数だけ大きいことを特徴とする請求項２４に記載のリソグラフ。
【請求項２６】
前記ビーム案内マスク（１８）は、複数のトラック（４４）を有することを特徴とする請求項１９から２５のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項２７】
前記トラック（４４）は、あるパターンで配置されており、特に直角パターンで配置されていることを特徴とする請求項２６に記載のリソグラフ。
【請求項２８】
前記ビーム案内マスク（１８）は、異なる反射特性の表面を有することを特徴とする請求項２６又は２７に記載のリソグラフ。
【請求項２９】
前記ビーム案内マスク（１８）は、空間光変調器として形成されることを特徴とする請求項２８に記載のリソグラフ。
【請求項３０】
前記ビーム案内マスク（１８）は地形的な表面構造である表面を有し、そこで前記走査ビームが反射されることを特徴とする請求項２６又は２７に記載のリソグラフ。
【請求項３１】
前記反射された走査ビームを前記検出器（３０’、３０’’）に導くビーム出力カプラ（１８）が、前記走査ビーム（２２）のビーム経路内の、ビーム方向に対して、前記ビーム（１０，２２）をトラッキングする手段（３２，３４）の前に配置されている特徴とする請求項２８から３０のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項３２】
前記ビーム案内マスク（１８）は、異なる透過特性の表面を有することを特徴とする請求項２６又は２７に記載のリソグラフ。
【請求項３３】
前記ビーム案内マスク（１８）は、空間光変調器として形成されることを特徴とする請求項３２に記載のリソグラフ。
【請求項３４】
前記透過した放射を前記検出器（３０’，３０’’）上に集束する集束光学系（４８）が設けられていることを特徴とする請求項３２又は３３に記載のリソグラフ。
【請求項３５】
前記ビーム案内マスク（１８）の前記トラック（４４）は、トラック位置情報の搬送体としてのマークを有することを特徴とする請求項２６から３４のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項３６】
前記ビーム案内マスク（１８）の前記トラック（４４）は、スタート信号及び可能であればストップ信号の搬送体としてのマークを有することを特徴とする請求項２６から３５のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項３７】
位置制御信号を生成する前記制御手段（３６）は、コンピュータ手段及び／又は記憶手段を有し、それらは前記検出器（３０’、３０’’）に接続されていることを特徴とする請求項１９から３６のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項３８】
強度制御信号を生成する前記制御手段（３６）は、コンピュータ手段及び／又は記憶手段を有し、それらは前記検出器（３０’、３０’’）に接続されていることを特徴とする請求項１９から３７のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項３９】
前記記憶媒体（４）と前記対物レンズ（１６）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１９から３８のいずれかに記載のリソグラフ。
【請求項４０】
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）を有し、
前記走査ビーム（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次元のビーム案内マスク（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、
前記走査ビーム（２２、２２’）を前記ビーム案内マスク（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）は前記ビーム案内マスク（１８）の表面に対して前記走査ビーム（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）の移動に関連しており、
前記トラック（４４）の光特性により強度が変化する前記走査ビームを検出するために検出器（３０’、３０’’）が設けられ、
前記書き込みビーム（１０）及び前記走査ビーム（２２）をトラッキングする手段（３２，３４）が設けられ、そして
位置制御信号を生成する手段（２６）が設けられていることを特徴とする顕微鏡。
【請求項４１】
請求項１９から３９のいずれかに記載の１つ以上の特徴を有する請求項４０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第１の対物レンズとを有する。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】
本発明によれば、上記の技術的な問題は、記憶媒体にデジタルホログラムを生成する方法により解決され、そこでは、書込みビームが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トラックを有するビーム案内マスク上に収束され、そして前記ビーム案内マスクに対して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、前記ビーム案内マスク上で走査される前記トラックに沿った移動の間、前記走査ビームの位置が前記走査されるトラックから所定値だけ変位した時に、位置制御信号が発生され、前記記憶媒体上の前記書き込みビームの位置は、前記位置制御信号により制御され、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。
【００１０】
本発明によれば、書込みビームの動きに関連付けられる走査ビームを使用して、位置制御信号が発生され、それにより所定のトラックに沿った走査ビーム及び書き込みビームの物理的な位置が制御できる。この場合、トラックは平行に、すなわち直角パターンで配置されることが望ましいが、これは絶対に必要なことではない。時間的なトリガ情報及び原理的にビーム案内マスクとは独立に発生できる強度情報の付加的な項により、デジタルホログラムは連続して点毎にラインに書き込まれる。
【００１１】
書き込みビームと走査ビームの走査移動は、ビームをトラックする制御移動の走査移動の速度より低い速度で走る。これは低速走査と高速トラッキングということができる。
【００１２】
上記のように、位置制御信号は、走査ビームが走査するトラックから所定値だけ変位した時に発生される。この値は、測定精度内に設定され、制御は必要な速度で実行できる。この場合、この値はゼロに等しくてもよく、どのような変位も位置制御信号になる。
【００１３】
走査ビームは書き込みビームと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ビーム案内マスクを走査できる。もしビーム案内マスクが、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、比率１０：１で書込みビームの移動に比例して拡大される。従って、もし１×１mm2の面積のホログラムを書くならば、走査ビームは１０×１０mm2の面積のビーム案内マスクを走査する。上記の大きさは例であり、発明のいかなる限定も構成しない。
【００１４】
更に、走査ビームは、最大でもビーム案内マスクのトラック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。これは、対象となるトラックのみが走査され、十分な精度の位置制御信号が発生できることを保証する。
【００１５】
トラックの他の特性は異なる方法で形成され、それぞれの場合に従来技術、特にコンパクトディスク（ＣＤ）又はデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）のような光記憶媒体から良く知られた技術が利用される。
【００１６】
第１の実施例においては、ビーム案内マスクのトラックは、トラックの回りの側方を囲む表面とは異なった反射率を有し、ビーム案内マスクの表面から反射されるビームは、少なくとも２個の検出表面を有する検出器により検出できる。位置制御信号は、検出器表面に集束された反射された走査ビームの強度分布から導出される。この場合、さらにはすべての更なる実施例の場合において、検出器は少なくとも２つの検出表面を有し、そこからトラックに沿った走査移動に関係する側方の走査ビームの変位の方向が導出できる。同様に、２つ以上の検出表面も使用でき、それにより変位がより正確に導出でき、更にフォーカシングエラー、トラッキングエラー、移動のトリガ又は方向などの画像特性が導出できる。
【００１７】
第２の実施例においては、ビーム案内マスクのトラックは、トラックの回りの側方を囲む表面とは異なった透過率を有し、ビーム案内マスクにより透過されたビームは少なくとも２つの検出表面を有する検出器により検出できる。位置制御信号はこのようにして測定された透過ビームの強度分布から導出される。
【００１８】
反射及び透過特性のセクション（部分）は互いにトラックに組み合わせることもできる。この場合、例えば、反射ビーム成分は位置制御信号を発生するのに使用でき、透過ビーム成分はトリガ信号を発生するのに使用できる。
【００１９】
第３の実施例では、ビーム案内マスク上のトラックは、例えば溝の形状の表面構造を有し、ビーム案内マスクの表面で反射された回折ビームが検出できる。位置制御信号は反射されたビームの強度分布から導出され、実質的にゼロ次と２つの１次の回折の重ね合わせになる。発生された位置制御信号は、プッシュプル信号としても示される。
【００２０】
更に、走査ビームは互いに隣接して走る３つの部分ビームを有することが望ましく、中央ビームの強度に加えて、位置制御信号は２つの境界ビームの強度から導出できる。この場合、例えば、もし２つの境界ビームの正確に半分がトラックの反対側のエッジ上をそれぞれ走るならば、その反射強度は別々に評価可能で、例えば、境界ビームの分離した記録手段により、非常に正確な位置制御信号が、検出された走査ビーム内で発生できる。３ビームトラッキングシステムの平行に走る３つのビームを生成するため、少しオフセットした仮想の光源点を生成する回折グレーティングが、走査ビーム用の光源内に従来の方法で集積される。
【００２１】
上記で例として言及した本発明の実施例はすべて、走査ビームはビーム案内マスクの光特性により影響され、所定のトラックから起きる変位は検出でき、走査ビーム及び書込みビームの位置決めのための制御信号に変換できるという事実に基づいている。
【００２２】
更なる改良は、ビーム案内マスクの表面上の走査ビームの偶然の逆走査を検出できるようにするために、トラックの走査の間、方向情報の項が生成されるようにする。その結果、ホログラムの書き込みは、振動の存在する条件下でも高い信頼性で実行可能である。方向情報は、特にトラックに沿って形成される異なる光特性を有する２つの周期構造により生成され、この場合は９０°オフセットしており、方向信号は、周期構造により検出ビーム内に生成された信号成分から導出できる。
【００２３】
更に望ましい方法では、各トラックの端の少なくとも一方に、アドレス情報を含むマークが設けられ、そこから複数のトラック内のトラックの位置が導出される。このように、走査動作中も、次に走査されるトラックの位置の監視も実行でき、これによりホログラムの生成の精度が改善される。
【００２４】
すでに上記で言及したように、デジタルホログラムを書くには、時間的トリガ信号及び強度信号が必要である。強度信号はビーム案内マスクでも生成できる。
【００２５】
このため、トラックは異なる光特性を有する周期的なセクッションの列を有することが望ましく、そこから書き込みビームの強度を制御するトリガ信号が導出される。強度変動が検出された走査ビーム内に含まれ、そこから書き込みビームをトリガするための時間情報が導出できる。
【００２６】
他の実施例では、各トラックの端の少なくとも一方にマークが設けられ、そこからスタート信号又はストップ信号が導出される。これにより、トラックの走査の開始には時間信号が発生でき、それにより所定の周波数での外部トリガが起こされる。したがって、トラックの１つに沿った走査の間、スタート信号で始まる周期的なトリガ信号が発生され、それにより書き込みビームの強度が時間的に制御される。
【００２７】
更に、強度制御信号に関連付けられるトリガ信号を提供することが望ましく、それにより書き込みビームの強度が制御される。この強度制御信号は、走査ビームの強度から導出されるか、外部で発生される。後者の場合、強度制御信号は記憶手段の外部に記憶され、関係する強度値がトラックの位置及びトラックの走査内の時間により決定される。
【００２８】
走査ビーム自体の強度からの強度制御信号の変位の間、光情報はビーム案内マスクのトラック内に含まれ、その情報はトラックの操作の間走査ビームの強度を変化させる。これは、異なる強度のトラックの各種のセクションの反射特性又は表面構造に含まれる地形的な高所又はくぼみにより実現できる。例えば、高所の列は、溝として形成されたトラック内に配置される。
【００２９】
使用されるビーム案内マスクは、空間光変調器（ＳＬＭ）であることが望ましく、それにより時間変化の調整可能なビーム案内マスクが実現できる。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、上記の技術低名問題は請求項１９の特徴を有するリソグラフにより解決される。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
本発明によれば、２次元ビーム案内マスク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。
【００４０】
走査ビーム２２は第２光源２６により生成され、ビームスプリッタ２８により第１の走査ミラー１２の前の書込みビーム１０のビーム経路に組み合わされる。走査ビーム２２は書込みビーム１０とは異なる波長又は偏光を有し、ビームスプリッタ２８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。走査ビーム２２を共通のビーム経路から分離するために、ビームスプリッタ２０は対応するダイクロイック又は偏光であるように形成される。
【００４１】
従って、走査ビーム２２は書込みビーム１０の強度変調とは独立であり、書込みビームは消灯（オフ）するように、すなわち強度がゼロに等しくなるように切り換えることが可能である。
【００４２】
一方、別の光源により走査ビーム２２を生成すること無しに、走査ビーム２２を書込みビームから部分ビームとして分離することも可能である。この場合、ビームスプリッタ２０と２８は、部分的に透明なビームスプリッタとして形成される。
【００４３】
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。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ように形成されることが望ましく、それにより焦点１７と２５の移動の間のリニア（線形な）組合せになる。
【００４４】
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はビーム案内マスク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。
【００４５】
更に、検出器３０’又は検出器３０’’のいずれか又は両方が設けられており、ビーム案内マスク１８のそれぞれのトラックの光特性により強度が変化する走査ビーム２２を検出する。図１では２つの異なる位置が示されている。この２つの位置における機能は、類似しており、以下詳細に説明される。
【００４６】
図１にも示すように、書き込みビーム１０と走査ビーム２２をトラッキングするための偏向ミラー３４を有するアクチュエータ３２が、ビーム経路に配置されている。この場合、その位置は、ビームスプリッタ２８とビームスプリッタ２０の間のビーム経路中のいかなる所望の位置にも配置できる。
【００４７】
更に、位置制御信号を生成する制御手段３６が設けられ、その信号でアクチュエータ３２が制御される。このために、制御ライン３８が設けられている。アクチュエータ３２は、ライン４０を介して検出器３０’から、ライン４２を介して検出器３０’’から入力信号を受け（図１の点Ａで切断されて示されている）、その実際の信号でビーム案内が実行される。
【００４８】
更に、制御手段３６は強度制御信号を発生し、それは書込みビーム１０の強度を制御するために、図示はしていないラインを介して光源８に送られる。制御手段３６は、コンピュータで形成される。送られた強度制御信号により、書込みビーム１０はビーム案内マスク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。
【００４９】
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。
【００５０】
しかし上記のように、もしビーム案内マスク１８上の焦点２５を識別するために走査ビーム２２が必要な別の光源無しに、部分ビームとして書込みビーム１０から分離されるならば、書込みビーム１０の強度を低くするか又は最小にしてもゼロにならないようにすることが必要である。これにより、走査ビーム２２はトリガ信号の発生のための最小強度を常時有することが保証される。
【００５１】
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とビーム案内マスク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のビーム案内マスク１８上の移動は、記憶媒体４上の表面上の焦点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。
【００５２】
図２及び図３に示すように、ビーム案内マスク１８は複数のトラック４４を有する。これらは直角パターンに配置され、互いに実質的に同一の間隔を有する。しかし、非常に一般化した場合には、トラック４４は曲線であったり互いの間隔が変化する任意の形で走る形状を有する所定の配置であってもよい。これは、トラック４４の配置が書き込まれるデジタルホログラムの点パターンを再生するからである。
【００５３】
更に、上記で説明したように、ビーム案内マスク１８のトラック４４は、トラック位置情報の搬送体としてのマークを有することも可能である。更に、ビーム案内マスク１８のトラック４４は、スタート信号及び可能であればストップ信号の搬送体としてのマークを有することも可能である。
【００５４】
ビーム案内マスク１８は、異なる反射特性を有することができる。このため、ビーム案内マスク１８にはある程度まで反射層が設けられている。同様に、異なる反射特性をビーム案内マスクの材料の異なるカラー化で形成することも可能である。同様に、材料の異なる回折特性も、異なる反射特性を生み出せる。最後に、ビーム案内マスクは空間光変調器（ＳＬＭ）でも形成できる。その結果、時間で変化可能なビーム案内マスクを組み込むことが効果的ある。
【００５５】
更に、ビーム案内マスク１８は、地形的な表面構造を有する表面を有することも可能であり、そこでは走査ビーム２２は回折的に反射される。
【００５６】
走査ビームを光源２６に戻す方向に反射するビームガイドマスクの両方の構成で、ビーム経路中のビーム方向の、ビーム１０と２２をトラックするアクチュエータ３２の走査ミラー１２の前に、出力ビームカプラ４６が設けられている。このカプラは反射された走査ビーム２２を検出器３０’に導く。そこでは、検出信号が制御手段３６の制御信号として発生される。
【００５７】
更に、ビーム案内マスク１８は、異なる透過特性を有する表面を持つことも可能である。従って、走査ビーム２２は異なる強度で通過するようにされる。通過する走査ビーム２２のある部分は光学系４８により検出器３０’の表面に集束される。そこでは、制御手段３６の制御信号が発生されてライン４２を介して送られる。
【００５８】
この場合も、ビーム案内マスク１８の材料は異なる方法で形成できる。異なる透過特性は、真に半透明な材料の異なるカラー化により作られる。しかしこの場合も、ビーム案内マスク１８は空間光変調器（ＳＬＭ）でも形成できる。その結果、時間で変化可能な透過ビーム案内マスクを組み込むことが効果的ある。
【００５９】
時間的なトリガ信号を発生させる制御手段３６は、検出器３０’及び／又は３０’’に接続されるコンピュータ手段を有する。これらは、検出器により検出された信号を所望の値と比較し、アクチュエータ３２の制御信号が制御信号の機能として生成される。
【００６０】
制御手段３６は、同様に時間トリガ信号を発生するのに使用できる。このため、トラック４４の端の対応するマークからの開始信号が、所定のクロックレートでトリガ信号を発生するのに使用され、それで光源８の強度が制御される。
【００６１】
更に、図３に示すように、トラック自体がトリガ信号を有することも可能である。このため、各トラック４４は異なる光特性を有する一連のセクション５０に更に分割され、トリガ信号が検出器３０’又は３０’’により検出された走査ビーム２２の強度から導出できる。
【００６２】
制御手段３６は、同様に強度制御信号を発生するために使用できる。このため、制御手段３６は、トラック４４に沿った所定の位置に関係する強度値が記憶された記憶手段を有し、それぞれの場合に読み出されて光源８の強度の制御に使用される。
【００６３】
しかし、異なる強度は図３に示した個別のセクション５０に含ませることも可能であり、それは検出器３０’又は３０’’により検出された信号から導出される。
【００６４】
リソグラフの前述の構成の更なる特徴は、図１において記憶媒体４と対物レンズ１６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。距離を調整することにより、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に対す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内の異なる平面に書き込むことも可能である。
【００６５】
図４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。
【００６６】
図１に示した構造に加えて、偏向平面５０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。
【００６７】
偏向平面５０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５２に入射させる。
【００６８】
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。
【００６９】
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】
【００７０】
【図１】図１は、本発明によるリソグラフの例示の実施例を示す。
【図２】図２は、本発明によるビーム案内マスクの第１の例示の実施例を示す。
【図３】図３は、本発明によるビーム案内マスクの第２の例示の実施例を示す。
【図４】図４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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2004523805.tif 000004
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【国際調査報告】
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2004523805.tif 000040
2004523805.tif 000041
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