(57)【要約】標的を照射するための多重光源アレイにおいて、空間的に離間した開口部アレイを有する反射マスクと、マスクを基準に配置されマスクと光共振器を形成する少なくとも１つの光学部品と、光共振器に電磁放射を供給して光共振器がサポートするモードを共振励起する光源であって、動作中、共振器中に形成された電磁放射の一部が、マスク開口部を介して標的側へ漏れる前述の光源と、が含まれる多重光源アレイ。
2004505256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的を照射するための多重光源アレイであって、
空間的に離間した開口部アレイを有する反射マスクと、
前記マスクを基準に配置され前記マスクと光共振器を形成する少なくとも１つの光学部品と、
前記光共振器に電磁放射を供給して前記光共振器がサポートするモードを共振励起する光源であって、動作中、前記共振器中に形成された前記電磁放射の一部が、前記マスク開口部を介して前記標的側へ漏れる前記光源と、が含まれる多重光源アレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
前記励起モードは、前記反射マスクにおいて、各開口部の垂直横方向の大きさより実質的に大きい垂直横方向の大きさを有する多重光源アレイ。
【請求項３】
請求項２に記載の多重光源アレイであって、
前記前記反射マスクにおける前記励起モードの前記垂直横方向の大きさは、各開口部の前記垂直横方向の大きさの５０倍を超える多重光源アレイ。
【請求項４】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
各開口部の垂直横方向の大きさは、前記光源が供給する前記電磁放射線の真空中での波長より小さい多重光源アレイ。
【請求項５】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
各開口部の垂直横方向の大きさは、前記光源が供給する前記電磁放射線の真空中での波長と同等である多重光源アレイ。
【請求項６】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
前記開口部は、前記反射マスクにおける孔によって形成される多重光源アレイ。
【請求項７】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
前記開口部は、前記反射マスクにおける誘電体領域によって形成される多重光源アレイ。
【請求項８】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
各開口部には、前記電磁放射の伝播モードをサポートするのに充分な垂直横方向の大きさの導波路を画成する誘電体領域が含まれ、動作中、前記導波路は、前記共振器中に形成された電磁エネルギを前記マスクの両端間において結合する多重光源アレイ。
【請求項９】
請求項８に記載の多重光源アレイであって、
更に、前記反射マスクは、標的に隣接する縁端マスク部を含むことができ、更に、各開口部には、前記縁端マスク部に形成された、また、前記対応する導波路に調心された２次開口部が含まれ、各２次開口部の垂直横方向の大きさは、前記対応する導波路の前記垂直横方向の大きさより小さい多重光源アレイ。
【請求項１０】
請求項９に記載の多重光源アレイであって、
各２次開口部の前記垂直横方向の大きさは、前記光源が供給する前記電磁放射の真空中での波長より小さい多重光源アレイ。
【請求項１１】
請求項９に記載の多重光源アレイであって、
前記反射マスクには、前記導波路を囲む多層反射誘電体が含まれ、また、前記縁端マスク部には、金属層が含まれる多重光源アレイ。
【請求項１２】
請求項８に記載の多重光源アレイであって、
各導波路は、前記マスクの両端間において、第２光共振器を画成し、また、各導波路の長さは、前記電磁放射の前記対応する伝播モードと共振するように選択される多重光源アレイ。
【請求項１３】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
前記反射マスクには、多層反射誘電体が含まれる多重光源アレイ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の多重光源アレイであって、
前記多層反射誘電体は、前記光共振器に隣接しており、更に、前記反射マスクには、前記標的に隣接して反射防止膜が含まれる多重光源アレイ。
【請求項１５】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、更に、
前記共振器において前記マスクに接する誘電材料が含まれる多重光源アレイ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の多重光源アレイであって、
前記誘電材料は、アミシレンズである多重光源アレイ。
【請求項１７】
請求項１５に記載の多重光源アレイであって、
前記光共振器は、線形光共振器である多重光源アレイ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の多重光源アレイであって、
前記少なくとも１つの光学部品は、１つの光学部品を含み、前記線形光共振器は、２つの面によって形成され、第１の面は、前記光学部品によって画成され、第２の面は、前記反射マスクと前記誘電材料との間の界面によって画成される多重光源アレイ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の多重光源アレイであって、
前記誘電材料は、前記２つの面間の隙間を満たし、また、第１面は、前記光学部品と前記誘電材料との間の界面によって画成される多重光源アレイ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の多重光源アレイであって、
前記光学部品は、レンズである多重光源アレイ。
【請求項２１】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
前記少なくとも１つの光学部品は、２つの光学部品を含み、また、前記共振器は、３つの面によって形成した折り返し式の共振器であり、第１面は、第１光学部品で画成され、第２面は、第２光学部品で画成され、第３面は、前記反射マスクと誘電材料との間の界面によって画成される多重光源アレイ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の多重光源アレイであって、
第１及び第２面は、前記折り返し式光共振器の端面を画成する。
【請求項２３】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
前記光共振器は、環状共振器である多重光源アレイ。
【請求項２４】
請求項２３に記載の多重光源アレイであって、
前記少なくとも１つの光学部品には、２つの光学部品が含まれ、また、前記環状共振器は、３つの面によって形成され、第１面は、第１光学部品で画成され、第２面は、第２光学部品で画成され、第３面は、前記反射マスクと誘電材料との間の界面によって画成される多重光源アレイ。
【請求項２５】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、更に、
前記光共振器と前記光源によって供給される前記電磁放射との間の前記共振を維持するための能動フィードバックシステムが含まれる多重光源アレイ。
【請求項２６】
請求項２５に記載の多重光源アレイであって、
前記能動フィードバックシステムは、前記光共振器で反射された前記電磁放射線の一部から生じたサーボ信号に応じて、前記光源が前記電磁放射線の波長を変えることができる電子制御装置を含む多重光源アレイ。
【請求項２７】
請求項２５に記載の多重光源アレイであって、更に、
少なくとも部分的に前記光共振器を満たす誘電材料が含まれ、また、前記能動フィードバックシステムには、前記誘電材料と、電子制御装置とに接続された温度制御装置が含まれ、前記電子制御装置によって、前記温度制御装置は、前記光共振器で反射された前記電磁放射線の一部から生じたサーボ信号に応じて、前記誘電材料の温度を変える多重光源アレイ。
【請求項２８】
請求項２５に記載の多重光源アレイであって、
前記能動フィードバックシステムは、前記光共振器を形成する光学部品の１つと、電子制御装置とに接続されたトランスデューサを含み、前記電子制御装置によって、前記トランスデューサは、前記光共振器で反射された前記電磁放射線の一部から生じたサーボ信号に応じて、前記接続された光学部品にディザをかける多重光源アレイ。
【請求項２９】
請求項１に記載の多重光源アレイであって、
前記マスクを基準にして配置された前記少なくとも１つの光学部品は、前記マスクと安定した光共振器を形成する多重光源アレイ。
【請求項３０】
標的の像形成のための顕微鏡法システムであって、
請求項１の前記多重光源アレイと、
多重要素光検出器と、
戻り光を前記多重要素検出器に誘導するように配置された像形成システムであって、前記戻り光には、前記標的に漏れ出した又開口部を介して散乱／反射された電磁放射線が含まれる前記像形成システムと、が備えられている顕微鏡法システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載の顕微鏡法システムであって、更に、
前記光検出器に隣接して配置されたピンホールアレイが含まれており、各ピンホールは、離間した組の１つ以上の検出器要素と調心されており、また、前記像形成システムは、前記ピンホールアレイの対応するピンホール上で各開口部の共役像を生成する顕微鏡法システム。
【請求項３２】
請求項３０に記載の顕微鏡法システムであって、更に、
前記光源からの前記電磁放射線を、前記光共振器に導かれる測定光と、基準光経路に沿って導かれ又前記戻り光と合成されて前記多重要素光検出器において干渉する基準光と、に分離する干渉計が含まれる顕微鏡法システム。
【請求項３３】
標的の像形成のための顕微鏡法システムであって、
請求項１の前記多重光源アレイと、
空間的に離間した開口部アレイを含む多重検出器アレイと、
多重要素光検出器と、
信号光を前記多重要素検出器に誘導するように配置された像形成システムであって、前記信号光には、前記標的に漏れ出した又前記検出器アレイの開口部を介して前記標的によって透過された電磁放射線が含まれる前記像形成システムと、が備えられている顕微鏡法システム。
【請求項３４】
請求項３３に記載の顕微鏡法システムであって、
前記光源アレイの開口部は、前記検出器アレイの開口部と調心される顕微鏡法システム。
【請求項３５】
請求項３３に記載の顕微鏡法システムであって、更に、
前記光検出器に隣接して配置されたピンホールアレイが含まれており、各ピンホールは、離間した組の１つ以上の検出器要素と調心されており、また、前記像形成システムは、前記ピンホールアレイの対応するピンホール上で前記検出器アレイの各開口部の共役像を生成する顕微鏡法システム。
【請求項３６】
請求項３３に記載の顕微鏡法システムであって、更に、
前記光源からの前記電磁放射線を、前記光共振器に導かれる測定光と、基準光経路に沿って導かれ又前記信号光と合成されて前記多重要素光検出器において干渉する基準光と、に分離する干渉計が含まれる顕微鏡法システム。
【請求項３７】
標的を照射するための光源であって、
少なくとも１つの開口部を有する反射マスクと、
前記マスクを基準にして配置され前記マスクと共に安定した光共振器を形成する少なくとも１つの光学部品と、が含まれ、動作中、前記共振器中に形成された電磁エネルギの一部は、前記マスク開口部を介して前記標的側へ結合される光源。
【請求項３８】
多重光源で標的を照射するための方法であって、
安定した光共振器のモードを共振励起する段階と、
前記光共振器を画成する光学部品の１つにおける開口部アレイを介して、前記光共振器からの電磁放射線を前記標的側に結合する段階と、が含まれ、前記励起モードの垂直横方向の大きさは、各開口部の垂直横方向の大きさより実質的に大きい方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０００年７月２７日、ヘンリー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ．Ａ．Ｈｉｌｌ）によって出願された仮出願番号第６０／２２１，０９１、表題“共振器により強化された光透過機能を有する多重光源アレイ”の優先権を主張するものであり、その内容は、本明細書中で引用参照する。
【０００２】
発明の背景
通常ならば不透明な材料に設けた開口部を介して、光エネルギを効率的に制御して伝達することは、数多くの光学測定装置において重要な面である。特に、この知見は、近視野顕微鏡法に適用可能であるが、この近視野顕微鏡法は、近視野顕微鏡法で用いる光線の自由空間波長より短い開口部（以下、サブ波長開口部と称す）を用いて、高空間分解能の像形成を実現する。近視野走査プローブとして用いるサブ波長プローブの光学的な効率が低い（通常１０−４以下）場合、信号対雑音比及び測定帯域幅に悪影響が生じることがある。
【０００３】
発明の概要
本発明は、開口部又は開口部アレイに隣接して光共振器が形成され、開口部又は開口部アレイを介した近視野プローブ光等のプローブ光の透過を強化した近視野干渉顕微鏡法及び干渉共焦点顕微鏡法のためのシステムと方法とを特徴とする。更に、開口部又は開口部アレイを用いる顕微鏡法システムは、サンプルのプロファイルを調べ、サンプルからの光学データを読取り、及び／又は光学データをサンプルに書込むように設計し得る。
【０００４】
一般的に、１つの側面において、本発明は、標的を照射するための多重光源アレイを特徴とする。多重光源アレイには、以下のものが含まれる。すなわち、空間的に離間した開口部アレイを有する反射マスクと、マスクを基準に配置されマスクと光共振器を形成する少なくとも１つの光学部品と、光共振器に電磁放射を供給して光共振器がサポートするモードを共振励起する光源とが含まれる。動作中、共振器中に形成された電磁放射の一部が、マスク開口部を介して標的側へ漏れる。通常、光共振器は、共振励起モードに対して安定であるように設計されている。
【０００５】
多重光源アレイの実施形態には、次の特徴のいずれかを含み得る。
励起モードは、反射マスクにおいて、各開口部の垂直横方向の大きさよりかなり大きい垂直横方向の大きさを有し得る。例えば、反射マスクにおける励起モードの垂直横方向の大きさは、各開口部の垂直横方向の大きさより、５０倍以上、又は、更に５００倍以上大きくてよい。
【０００６】
各開口部の垂直横方向の大きさは、光源が供給する電磁放射線の真空中での波長より小さい。
各開口部の垂直横方向の大きさは、光源が供給する電磁放射線の真空中での波長と同等である。
【０００７】
開口部は、反射マスクにおける孔によって形成し得る。
開口部は、反射マスクにおける誘電体領域によって形成し得る。
各開口部には、電磁放射の伝播モードをサポートするのに充分な垂直横方向の大きさを有する導波路が画成される誘電体領域を含み得る。動作中、導波路は、共振器中に形成された電磁エネルギをマスクの両端間において結合する。更に、反射マスクは、標的に隣接する縁端マスク部を含むことができ、この構成において、更に、各開口部には、縁端マスク部に形成された、また、対応する導波路に調心された２次開口部が含まれる。このような場合、各２次開口部の垂直横方向の大きさは、対応する導波路の垂直横方向の大きさより小さい。例えば、各２次開口部の垂直横方向の大きさは、光源が供給する電磁放射の真空中での波長より小さくてよい。更に、反射マスクには、導波路を囲む多層反射誘電体が含まれていてよく、また、縁端マスク部には、２次開口部を提供する金属層が含まれていてよい。更に、場合によっては、各導波路は、マスクの両端間において、第２光共振器を画成し、また、各導波路の長さは、電磁放射の対応する伝播モードと共振するように選択される。
【０００８】
反射マスクには、多層反射誘電体を含み得る。更に、多層反射誘電体は、光共振器に隣接していてよく、更に、反射マスクには、標的に隣接して反射防止膜を含み得る。
【０００９】
更に、多重光源アレイには、共振器においてマスクに接する誘電材料を含み得る。例えば、誘電材料は、アミシレンズを含み得る。光共振器は、線形光共振器でよい。例えば、少なくとも１つの光学部品は、１つの光学部品（例えば、ミラー又はレンズ）でよく、線形光共振器は、２つの面によって形成され、第１の面は、その光学部品によって画成され、第２の面は、反射マスクと誘電材料との間の界面によって画成される。更に、誘電材料は、２つの面間の隙間を満たしてよく、また、第１面は、光学部品と誘電材料との間の界面によって画成される。
【００１０】
他の実施形態において、少なくとも１つの光学部品は、２つの光学部品でよく、また、共振器は、３つの面によって形成した折り返し式の共振器でよく、第１面は、第１光学部品で画成し、第２面は、第２光学部品で画成し、第３面は、反射マスクと、共振器におけるマスクと接する誘電材料との間の界面によって画成してよい。例えば、第１及び第２面は、折り返し式光共振器の端面を画成し得る。
【００１１】
光共振器は、環状共振器でもよい。例えば、少なくとも１つの光学部品には、２つの光学部品を含んでよく、また、環状共振器は、３つの面によって形成してよく、第１面は、第１光学部品で画成し、第２面は、第２光学部品で画成し、第３面は、反射マスクと誘電材料との間の界面によって画成してよい。
【００１２】
更に、多重光源アレイには、光共振器と光源によって供給される電磁放射との間の共振を維持するための能動フィードバックシステムを含み得る。例えば、能動フィードバックシステムは、光共振器で反射された電磁放射線の一部から生じたサーボ信号に応じて、光源が電磁放射線の波長を変えることができる電子制御装置を含み得る。また、このシステムには、少なくとも部分的に光共振器を満たす誘電材料を含むことができ、また、能動フィードバックシステムには、誘電材料と、電子制御装置とに接続された温度制御装置を含むことができるが、この電子制御装置によって、温度制御装置は、光共振器で反射された電磁放射線の一部から生じたサーボ信号に応じて、誘電材料の温度を変え得る。更に、能動フィードバックシステムは、光共振器を形成する光学部品の１つと、電子制御装置とに接続されたトランスデューサを含むことができ、この電子制御装置によって、トランスデューサは、光共振器で反射された電磁放射線の一部から生じたサーボ信号に応じて、接続された光学部品にディザをかけることができる。
【００１３】
他の側面において、本発明は、標的の像形成のための顕微鏡法システムを特徴とする。顕微鏡法システムには、上述した多重光源アレイと、多重要素光検出器と、戻り光を多重要素検出器に誘導するように配置された像形成システムと、が含まれ、この構成において、戻り光には、標的に漏れ出した又開口部を介して散乱／反射された電磁放射線が含まれる。更に、顕微鏡法システムには、光検出器に隣接して配置されたピンホールアレイが含まれ、この構成において、各ピンホールは、離間した組の１つ以上の検出器要素と調心されており、また、像形成システムは、ピンホールアレイの対応するピンホール上で各開口部の共役像を生成する。更にまた、顕微鏡法システムには、光源からの電磁放射線を、光共振器に導かれる測定光と、基準光経路に沿って導かれ又戻り光と合成されて多重要素光検出器において干渉する基準光と、に分離する干渉計が含まれる。
【００１４】
他の側面において、本発明は、標的の像形成を行なうための顕微鏡法システムを特徴とする。顕微鏡法システムには、次のものが含まれる。すなわち、上述した多重光源アレイと、空間的に離間した開口部アレイを含む多重検出器アレイと、多重要素光検出器と、信号光を多重要素検出器に誘導するように配置された像形成システムと、が含まれ、この構成において、信号光には、標的に漏れ出した又検出器アレイの開口部を介して標的によって透過された電磁放射線が含まれる。光源アレイの開口部は、検出器アレイの開口部と調心し得る。更に、顕微鏡法システムには、光検出器に隣接して配置されたピンホールアレイが含まれ、この構成において、各ピンホールは、離間した組の１つ以上の検出器要素と調心されており、また、像形成システムは、ピンホールアレイの対応するピンホール上で検出器アレイの各開口部の共役像を生成する。更にまた、顕微鏡法システムには、光源からの電磁放射線を、光共振器に導かれる測定光と、基準光経路に沿って導かれ又信号光と合成されて多重要素光検出器において干渉する基準光と、に分離する干渉計が含まれる。
【００１５】
一般的に、他の側面において、本発明は、標的を照射するための光源を特徴とする。光源には、少なくとも１つの開口部を有する反射マスクと、マスクを基準にして配置されマスクと共に安定した光共振器を形成する少なくとも１つの光学部品と、が含まれ、この構成において、動作中、共振器中に形成された電磁エネルギの一部は、マスク開口部を介して標的側へ結合される。更に、光源には、多重光源アレイに対して上述した特徴のいずれかが含まれる。
【００１６】
一般的に、他の側面において、本発明は、多重光源で標的を照射するための方法を特徴とする。この方法には、安定した光共振器のモードを共振励起する段階と、光共振器を画成する光学部品の１つにおける開口部アレイを介して、光共振器からの電磁放射線を標的側に結合する段階と、が含まれ、この構成において、励起モードの垂直横方向の大きさは、各開口部の垂直横方向の大きさよりかなり大きい。更に、この方法には、多重光源アレイに対して上述した特徴のいずれかに対応する特徴が含まれる。
【００１７】
また、共焦点及び近視野共焦点顕微鏡法システムは、次の共有出願にも記載されている。すなわち、２０００年８月２日、ヘンリー・ヒルによって出願された第０９／６３１，３２０号、表題“走査干渉近視野共焦点顕微鏡法”及び２００１年２月８日に発行された対応するＰＣＴ公報ＷＯ０１／０９６６２Ａ２と、２０００年７月２７日、ヘンリー・ヒルとキール・フェリオ（Ｋｙｌｅ．Ｂ．Ｆｅｒｒｉｏ）によって出願された仮出願第６０／２２１，０１９号、表題“共焦点及び近視野顕微鏡法のための多重光源アレイ”及び２００１年７月２７日に出願された同一の表題を有し対応する通常出願第０９／９１７，４０２号と、２０００年７月２７日、ヘンリー・ヒルによって出願された仮出願第６０，２２１，０８６号、表題“バックグラウンド振幅の低減機能及び補償機能を有する走査干渉近視野共焦点顕微鏡法”及び２００１年７月２７日に発行された同一の表題を有し対応する通常出願第０９／９１７，３９９号と、２０００年７月２７日、ヘンリー・ヒルによって出願された仮出願第６０／２２１，２８７号、表題“近視野走査顕微鏡法におけるサブ波長開口部アレイの位置と方位の制御”及び２００１年７月２７日に出願された同一の表題を有し対応する通常出願第０９／９１７，４０１号と、２０００年７月２７日、ヘンリー・ヒルによって出願された仮出願第６０／２２１，２９５号、表題“差動干渉共焦点近視野顕微鏡法”及び２００１年７月２７日に出願された同一の表題を有し対応する通常出願第０９／９１７，２７６号と、が含まれ、前述した各出願の内容は、本明細書中で引用参照する。前述した仮出願に開示された側面と特徴は、本出願に記述された実施形態に採り込み得る。
【００１８】
本発明の実施形態には、次の利点のいずれかを含み得る。
１つの利点は、波長及びサブ波長開口部アレイを介した光線の強化透過機能である。
他の利点は、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した光線の強化透過機能の位相制御である。
【００１９】
他の利点は、電子機械式トランスデューサ、電気光学位相変調器、及び熱膨張効果の内の１つ以上を用いて、光線用の光共振器の共振周波数を調整することによって、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した光線の強化透過機能を制御することである。
【００２０】
他の利点は、光導波路が備えられた波長及び／又はサブ波長開口部アレイの開口部を介した光透過モードの励起である。
他の利点は、基準光と、透過機能が強化された波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介して透過した光線との間において、高い周波数での相対的な位相シフトの生成である。
【００２１】
他の利点は、近視野プローブ光の光源波長が、紫外線、可視光、及び赤外線の範囲内でよいことである。更に、光源は、２つ以上の異なる波長を備え得る。
他の利点は、近視野光の干渉測定に基づく干渉プロファイルである。
他の利点は、近視野信号光の干渉解析が、サンプルによって散乱／反射された近視野光の複素振幅等、近視野情報の信号対雑音を改善し得ることである。
【００２２】
他の利点は、干渉解析が、位相又は近視野信号光の複素振幅における変化をサンプル位置の関数として明らかにし得ることである。
他の利点は、本システム及び方法の共焦点の特徴によって、対象とする信号からバックグラウンドの影響を除去し得ることである。
【００２３】
他の利点は、本システムと方法が、連続走査モードにおいて、パルス入力光線で動作し得ることである。
他の利点は、反射モードで動作する実施形態において、各マスク開口部は、近視野プローブ光をサンプルに結合し、また、近視野信号光を検出器側に結合することである。従って、各マスク開口部は、対応する近視野光に対して送受信器の双方であり、これによって、水平横方向の分解能が改善される。他の結果として、サンプルにおける任意の体積域において、対応する近視野信号光を生成する各近視野プローブ光の成分の伝播方向は、ほぼ同じであり、これによって、干渉信号からの近視野信号光の複素振幅を用いたサンプル特性を求めるための逆算が簡素化される。
【００２４】
他の利点は、電気双極子、及び２つの異なる直交方位の磁気双極子を含む近視野プローブ光光源等、実質的に低次の電磁多極近視野光源を用いて、サンプルのプロファイルが描けることである。
【００２５】
他の利点は、マスク開口部から散乱及び／又は反射されたバックグラウンド光に起因する干渉項の影響が補償し得ることである。干渉項には、バックグラウンド光と基準光との間、並びにバックグラウンド光と近視野信号光との間の干渉を含み得る。
【００２６】
他の利点は、近視野信号光の測定した振幅と位相の統計的誤差が、反射又は散乱された近視野プローブ光のポアソン統計に基づく統計的誤差とほぼ同じであり得ることである。言い換えると、測定された振幅及び位相は、バックグラウンド信号が存在することによって大幅に劣化することがない。
【００２７】
他の利点は、複数の波長を用いて、サンプルの特性解析ができることである。
他の利点は、近視野信号光の振幅及び位相の半径方向の依存度を測定するために、マスクとサンプルとの間の離間距離の変更ができることである。
【００２８】
他の利点は、近視野信号光の振幅及び位相の角度方向の依存度を測定するために、マスクとサンプルとの相対的な水平横方向の位置の変更ができることである。
【００２９】
他の利点は、本システムの空間分解能が、基本的に、マスク開口部の大きさと、サンプルからのそれらの距離によって決定され、また、マスク開口部から検出器アレイに出現する近視野信号光の像形成を行なう光学システムへの依存度が極めて弱いことである。
【００３０】
他の利点は、サンプル走査が、“逐次移動”モード又は連続走査モードにおいて、実現し得ることである。
他の利点は、近視野プローブ光の光源が、パルス光源でよく、このパルス光源は、サンプル走査と同期化し得ることである。
【００３１】
他の利点は、開口部アレイを有するマスクを用いることによって、サンプル上の一次元又は二次元アレイの位置に対して、ほぼ同時に複数の干渉項を測定し得ることである。更に、複数の干渉項におけるバックグラウンドノイズは、互いに相関関係がある。
【００３２】
他の利点は、近視野プローブ光によって照射されたサンプルの領域において、近視野信号光の回転偏光に基づき、磁化の任意の状態を測定し得ることである。
他の利点は、本システムを用いて、光磁気材料等の光学データ記憶媒体に書込み得ることである。
【００３３】
他の利点は、本システムは、標的に接触することなく、表面と、プロファイル化／像形成が行なわれる標的面付近の内部層とのプロファイルが描けることである。
【００３４】
他の利点は、基準光と近視野信号光との間の干渉項の振幅及び位相を測定するために、ヘテロダイン又はホモダイン手法のいずれかを用い得ることである。
他の利点は、近視野信号光に対応する測定されたアレイの干渉データから、近視野プローブ光で照射される位置に在るサンプルの複素屈折率を求めることができ、この構成において、アレイの次元は、一次元及び二次元の空間に対応する一次元又は二次元と、マスクとサンプルの空間的な離間距離用の次元と、近視野プローブ光光源成分の各波長用の次元と、近視野プローブ光の多重極特徴付け用の次元と、を備え得ることである。
【００３５】
他の利点は、光記憶媒体上及び／又は光記憶媒体内に記憶された多層の光学データが、マスクとサンプルとの間の複数の離間距離に対する干渉データを測定することによって読取り得ることである。
【００３６】
他の利点は、光記憶媒体上及び／又は光記憶媒体内に記憶された多層の光学データが、近視野プローブ光における複数の波長及び／又は近視野プローブ光の異なる偏光状態に対する干渉データを測定することによって、ほぼ同時に読取り得ることである。
【００３７】
他の利点は、マスクには、サブ波長厚の導体層内のサブ波長開口部、波長及びサブ波長フレスネル帯板、マイクロレンズ、及び／又は近視野プローブ光の特性を変えるための回折格子を含み得ることである。
【００３８】
他の利点は、サンプル内又はサンプル上の部位における温度変化を、屈折率の複素数値の対応する変化として検出し得ることである。
他の特徴、側面、及び利点は、以下の通りである。
図面において、同様な参照文字は、幾つかの図全体において同様な要素を示す。
【００３９】
発明の詳細な説明
本発明の実施形態には、開口部又は開口部アレイを介した光線の強化透過機能が備えられている。近視野用途の場合、１つ以上の開口部は、例えば、サブ波長開口部であって、その大きさ又は複数の大きさが、自由空間入射光の波長より小さい。他の用途においては、１つ以上の開口部は、例えば、波長開口部であって、その大きさ又は複数の大きさが、自由空間入射光の波長より小さいか、同等か、又は大きい。強化透過機能は、光共振器を用いることによって実現される。更に、実施形態には、反射又は透過モードのいずれかで動作する走査干渉近視野共焦点顕微鏡が備えられている。
【００４０】
本発明の装置の用途は、広範な放射光源に及ぶが、以下、一例として、入射光が、光線等の電磁放射光である光学測定システムに関して説明を行なう。他の実施形態において、例えば、開口部又は開口部アレイに入射するビームには、音響放射ビーム、電子ビーム、及び原子ビームを挙げることができる。
【００４１】
本発明の実施形態によって用いられる光線の光源には、単一及び複数波長光源との様々な組み合わせのＣＷ及びパルス光源を挙げることができる。光共振器は、近視野プローブ光及び基準光の双方に対して、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した強化透過機能の生成に用いられる。
【００４２】
また、本発明の装置の用途は、広範な像形成システムに及ぶが、以下、一例として、干渉共焦点近視野顕微鏡法測定システムに関しての説明を行なう。本明細書中において用いる光共振器は、これに限定されないが、走査及び逐次移動式干渉近視野共焦点顕微鏡法システム並びに走査及び逐次移動式共焦点及び干渉共焦点顕微鏡法システムにおける用途を有する。
【００４３】
詳細に図面を参照すると、図１は、本発明の第１実施形態を示す概略図である。図１に示すように、第１実施形態には、干渉計、光源１０、標的材１１２、標的材チャック１６０、チャックステージ１６２、変換機構１６４、検出器１１６、要素番号１３０で全体的に示す光共振器、及び基準標的１３０Ｒが備えられている。干渉計の構成は、当技術分野においては、マイケルソン干渉計として知られており、簡単に図示されている。偏光マイケルソン干渉計等、また、Ｃ．ザノニ（Ｚａｎｏｎｉ）による文献、表題“距離及び角度測定用差動干渉計の構成：原理、利点、及び用途”（１９８９年、ＶＤＩ・ＢｅｒｉｃｈｔｅＮＲ．７４９、９９乃至１０６頁）に記載された当技術分野で知られている他の形態の干渉計は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、図１の装置に搭載し得る。本明細書中で引用参照する前述した共有仮出願に記載されたもの等、他の形態の走査干渉近視野共焦点顕微鏡は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、図１の装置に搭載し得る。
【００４４】
レーザ等の光源１０は、様々なレーザの内のどのようなものでもよい。例えば、このレーザは、当業者に知られている従来の様々な技術のいずれかで安定化し得るＨｅＮｅレーザ等のガスレーザでよい。この例として、Ｔ．ベール（Ｂａｅｒ）らによる“０．６３３μｍＨｅ−Ｎｅ縦ゼーマンレーザの周波数安定化”、Ａｐｐｌｉｅｄ・Ｏｐｔｉｃｓ、１９、３１７３乃至３１７７（１９８０年）と、バーグワルド（Ｂｕｒｇｗａｌｄ）らによる１９７５年６月１０日発行の米国特許第３，８８９，２０７号と、サンドストローム（Ｓａｎｄｓｔｒｏｍ）らによる１９７２年５月９日発行の米国特許第３，６６２，２７９号と、を参照されたい。他の選択肢として、このレーザは、当業者に知られている従来の様々な技術のいずれかで周波数を安定化したダイオードレーザでよい。この例として、Ｔ．オーコシ及びＫ．キクチによる“ヘテロダイン型光通信システム用半導体レーザの周波数安定化”、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ・Ｌｅｔｔｅｒｓ、１６、１７９乃至１８１頁（１９８０年）と、Ｓ．ヤマグチ及びＭ．スズキによる“クリプトンの光ガルヴァニ効果を用いることによるＡｌＧａＡｓ半導体レーザの周波数と出力の同時安定化”、ＩＥＥＥＪ、Ｑｕａｎｔｕｍ・Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＱＥ−１９、１５１４乃至１５１９頁（１９８３年）と、を参照されたい。
【００４５】
本明細書中に開示された幾つかの実施形態の場合、光源１０に対応する光源は、パルス光源でもよい。パルス光源を生成するための手順には、幾つかの異なる手順がある（１９９５年、ニューヨーク、ＭｃＧｒｗ−Ｈｉｌｌ社、Ｗ．シルフバスト（Ｓｉｌｆｖａｓｔ）によるＨａｎｄｂｏｏｋ・ｏｆ・Ｏｐｔｉｃｓ、１、第１１章、表題“レーザ”を参照）。パルス幅には、制約が伴うことがある。例えば、パルス幅は、走査最終利用用途及び／又は後述するような第１実施形態の特性強化に要求される空間分解能の検討に基づくことがある。
【００４６】
第１実施形態の場合、好適には、光源１０は、単色点光源又は光源面全体において空間的にインコヒーレント放射光源であり、好適には、レーザもしくはコヒーレント又は部分的にコヒーレントな同様の放射光源であって、偏光状態にあることが好ましい。光源１０は、入力光線１２を放出する。図１に示すように、入力光線１２は、コリメータレンズ１４に入射して入力光線１６になる。入力光線１６は、入力光線２０として、位相遅延板１８によって透過される。入力光線２０の偏光面は、位相遅延板１８によって回転を受けて、図１の面に平行又は垂直になる。しかしながら、入力光線２０の他方向の偏光面を何らかの最終利用用途に用いても、利点が得られる場合がある。位相遅延板１８の機能は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００からの信号１２８によって制御される。
【００４７】
光線１２の光源に用いられる専用装置は、光線１２の直径と発散を決定する。ダイオードレーザ等、幾つかの光源の場合、例えば、従来の顕微鏡対物レンズ及び／又はアナモルフィックプリズム等、従来の光線成形光学部品を用いて、後続の要素のために適切な直径と発散とを光線１２に提供しなければならない場合がある。光源がＨｅＮｅレーザの場合、例えば、光線成形光学部品は不要である。
【００４８】
光線１６は、平行光線として図１に示が、最終利用用途の要求に応じて、発散又は収束光線であってよい。
入力光線２０は、非偏光ビームスプリッタ１０２に入射し、その第１部分は、測定光２２として反射される。ビームスプリッタ１０２に入射する入力光線２０の第２部分は、基準光５０として透過される。測定光２２の一部は、非偏光ビームスプリッタ１０４によって反射されて、ミラー１１２Ａによって反射された後、測定光２４になる。光線２４は、光共振器１３０に入射する。非偏光ビームスプリッタ１０４の反射係数は、光線２４の強度が大幅に低下しないように、約９５％以上が好ましい。
【００４９】
光共振器１３０を介した測定光２４の伝播が、図２ａにおいて、拡大して、概略的に示されている。本実施形態において、要素１３２は、アミシ型の対物レンズである。測定光２４は、レンズ１２２及び１３２によって合焦されて、開口部アレイ要素１４２における少なくとも１つの波長又はサブ波長開口部アレイ及び開口部アレイ要素１４２における少なくとも１つの波長又はサブ波長散乱部位を網羅する光点になる。図２ｂに拡大して概略的に示す開口部アレイ要素１４２は、アミシ型レンズ１３２の面１４３上の導体層（例えば、反射層）である。
【００５０】
波長又はサブ波長開口部と、波長又はサブ波長散乱部位とは、図２ｂに示すように、それぞれ要素３０及び３２である。波長及び／又はサブ波長散乱部位３２は、好適には、開口部アレイ要素１４２の導体材料の複素屈折率とは異なる複素屈折率を有する非透過導体要素である。要素３２が波長又はサブ波長散乱部位として効果的に機能するように、これらの複素屈折率は異なる。要素３０及び３２の直径は、ａであり、λ１を測定光２４の波長とすると、ａ＜λ１、好適には、ａ＜＜λ１である。要素３０及び３２の離間距離は、ｂであり、ｂ＞ａ、好適には、ｂ＞＞ａである。開口部アレイ要素１４２の導体材料の厚さは、２０ｎｍ程度であり、波長又はサブ波長３０を含まない開口部アレイ要素１４２の部位によって透過される光の一部＜＜１であるように選択される。
【００５１】
更に、開口部アレイ要素１４２における要素３０の相対的な間隙は、第２波長又はサブ波長開口部の透過特性に対する１つの波長又はサブ波長開口部の影響を最小限に抑えるように選択される。
【００５２】
波長又はサブ波長開口部３０の直径は、図２ｂに概略的に示すように、単一の直径に制約する必要はないが、最終利用用途に対して、２つの以上の直径を備えると利点が得られる場合がある。更に、波長又はサブ波長開口部３０の形状は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、例えば、正方形又は矩形等、円形以外の形状を備え得る。
【００５３】
波長又はサブ波長開口部３０の間隙は、図２ｂに概略的に示すように、単一の値に制約する必要はないが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、最終利用用途に対して、２つの以上の間隙を備えると利点が得られる場合がある。
【００５４】
更に、波長又はサブ波長開口部３０の構成は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な幾何的なパターン又はランダムなパターンに配置し得る。
要素１４２の開口部３０は、マスク中の孔として、又は、これ以外の場合反射性である要素における透過ビアホール等、これ以外の場合非透過なマスクにおける透過誘電体領域として形成し得る。更に、開口部３０を画成する要素１４２における誘電材料は、サンプルへの近視野プローブ光の透過を強化する導波路又は光共振器を形成し得る。例えば、前述の出願“共焦点及び近視野顕微鏡法のための多重光源アレイ”を参照されたい。更に、本実施形態において、要素１４２のマスク部は、それが反射性であることを示すために、伝導性として記述されている。他の実施形態において、要素１４２は、必ずしも伝導性である必要はないが、一般的に、透過性ではなく、サンプルへの近視野プローブ光の結合は、要素１４２の開口部３０によって実現されている。
【００５５】
例えば、幾つかの実施形態において、各開口部３０における要素１４２の構造は、図９に示す要素９１０の形態を取り得る。
特に、要素９１０には、多層反射誘電体９２０と、２次開口部９３２のアレイを有する縁端マスク部９３０と、が含まれる。各開口部３０には、多層誘電体９２０を介して延在する誘電材料９２４によって形成された導波路９２２と、２次開口部９３２と、が含まれる。更に、幾つかの実施形態において、縁端マスク部は、各導波路に対して、２つ以上の２次開口部を提供し得る。当分野において知られているように、多層誘電体９２０は、屈折率ｎ１及びｎ２を有する交互に積層した誘電材料によって形成し得る。更に、導波路９２２を形成する誘電材料９２４の屈折率は、ｎ３であり、ｎ３＞ｎ１、また、ｎ３＞ｎ２である。縁端マスク部９３０は、金属層によって形成でき、また、２次開口部９３２は、サブ波長開口部であるように選択し得る。言い換えると、２次開口部の垂直横方向の大きさは、誘電材料９２４における伝播モードをサポートするのに必要な大きさより小さくてよい。
【００５６】
その結果得られる構造には、光共振器の面１４３に反射性の高い（多層反射誘電体によって形成された）界面を提供するという利点があり、これによって、共振器１３０に形成される放射が強化される。導波路９２２は、光共振器１３０からの放射を多層誘電体９２０の反対側に結合するが、ここで、縁端マスク部９３０に入射し、サブ波長２次開口部９３２を介して標的に放射する。
【００５７】
更に、標的と、標的に最も近い要素９１０の面との間の多重反射を抑制するために、要素９１０は、更に、標的に最も近い要素９１０の面上に形成される反射防止層９４０を含み得る。例えば、反射防止層９４０は、図９に示すように、縁端マスク部９３０と導波路９２２とを取り囲むことができる。反射防止層９４０は、誘電層及び／又は金属層の何らかの組み合わせによって形成し得る。また更に、要素９１０は、多層誘電体９２０と反射防止層９４０との間に挟み込まれる金属層９５０を含み、その間の相互作用を最小限に抑え得る。
【００５８】
反射防止膜用の適切な一連の層における１つの例は、次の通りである。すなわち、二酸化シリコンの５１ｎｍの第１層、ベリリウムの６ｎｍの第２層、二酸化シリコンの５１ｎｍの第３層、それに続く二酸化シリコン基板上にあるアルミニウムの５１ｎｍの第４層であり、この構成において、反射防止膜は、第１層と空気との間の界面からの反射を防止するようになっている。
【００５９】
また、導波路９２２は、これ以外では２次開口部９３２によって散乱される放射線の少なくともある部分を再循環させる第２共振器を形成するようにできる。このような場合、導波路９２２の長さは、放射線の波長で、第２共振器が共振するように、又は、少なくとも実質的に共振するように選択される。
【００６０】
本発明の他の実施形態には、要素９１０に関連して説明した１つ以上の特徴を有する要素１４２が含まれる。更に、波長又はサブ波長開口部には、フレスネル帯板又はマイクロレンズが備えられ、何らかの最終利用用途では、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、波長又はサブ波長開口部アレイを介した透過を変更するという利点がある。他の何らかの最終利用用途では、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、反射／散乱又は透過される近視野プローブ光の空間フィルタとして動作する波長及び／又はサブ波長開口部アレイに回折格子を追加して、反射／散乱又は透過された近視野プローブ光の特性を変更し得る。
【００６１】
光線２４は、レンズ１２２の面１２３に入射し、面１２３によって透過された後、光共振器１３０に入射する。光共振器１３０には、レンズ１２２とアミシ型レンズ１３２との間の反射率が高い界面と、アミシ型レンズ１３２と、要素１４２とアミシ型レンズ１３２との間の反射界面と、が備えられている。レンズ１２２、アミシ型レンズ１３２、及び開口部アレイ要素１４２は、好適には、光学的な屈折率変化に合致する接着剤で共に結合されている。アミシ型レンズ１３２の面１３３は、レンズ１２２の面１２４と同じ面形状を有し、また、アミシ型レンズ１３２の面１３４は、開口部アレイ要素１４２の面１４３と同じ面形状を有するが、以下、それぞれ界面１２４及び１４３（要素番号１３３及び１３４は図２ａには示さず）と称する。レンズ１２２には、好適には、光線２４の波長に対して反射防止膜がコーティングされた面１２３と１２４が備えられている。
【００６２】
アミシ型レンズ１３２の屈折率は、好適には、そこでの波長が実質的に小さくなるように、また、制約的な光学分解能を改善するように、大きい値が選択される。
【００６３】
光共振器１３０は、界面１２４に入射する測定光によって励起され、対応する光線１０７が光共振器１３０内部に形成される。光線１０７の強度は、光線２４の強度より大幅に大きく、こうして、開口部３０を介した透過の強化が可能である。光線１０７の形成に関連する光共振器１３０の特性制御については、第１実施形態の説明において後述する。
【００６４】
波長又はサブ波長開口部３０に入射する光線１０７の第１部分は、近視野プローブ光として透過される。近視野プローブ光の一部は、標的材１１２に入射し、その一部は、反射及び／又は散乱されて、波長又はサブ波長開口部３０に戻り、また、その一部は、近視野戻りプローブ光として透過される。
【００６５】
標的材１１２と開口部アレイ要素１４２の隣接面の空間的な離間距離は、図２ｂに示すように、ｈである。ｈの値は、好適には、２ａ程度であり、水平横方向の分解能は、ほぼｈに等しい。波長又はサブ波長開口部３０に入射する光線１０７の第２部分は、第１バックグラウンド戻り光として、反射及び／又は散乱される。波長又はサブ波長散乱部位３２に入射する光線１０７の一部は、第２バックグラウンド戻り光として、反射及び／又は散乱される。近視野戻りプローブ光、第１バックグラウンド戻り光、及び第２バックグラウンド戻り光は、図１において光線３４Ａ及び３４Ｂとして示す戻り光３４としてアミシ型レンズ１３２から透過され、ここで、戻り光３４には、光線３４Ａと３４Ｂとの間の光線が含まれる。戻り光３４は、レンズ６０によって、戻り光３６として平行光になる。戻り光３６は、図１において光線３６Ａ及び３６Ｂとして示し、光線３６には、光線３６Ａと３６Ｂとの間の光線が含まれる。
【００６６】
ミラー１１２Ｂによって反射され、また、非偏光ビームスプリッタ１０６に入射する基準光５０の一部は、基準光５２として反射される。基準光５２は、基準標的１３０Ｒに入射し、その一部は、透過基準光５４として透過される。光線５４は、図１において光線５４Ａ及び５４Ｂとして示し、光線５４には、光線５４Ａと５４Ｂとの間の光線が含まれる。光線５４は、レンズ６６によって平行光となり、透過基準光８６として位相シフタ６４によって透過される。光線５６は、図１において光線８６Ａ及び８６Ｂとして示し、光線５６には、光線５６Ａと５６Ｂとの間の光線が含まれる。位相シフタ６４によって、透過基準光５６に相対的な位相シフトχが生じる。位相シフトχの大きさは、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００からの制御信号１５８によって制御される。
【００６７】
基準標的１３０Ｒを介した基準光５２の伝播は、図２ｃに拡大して概略的に示す。基準標的１３０Ｒには、レンズ１２２Ｒ、誘電材料１３２Ｒ、開口部アレイ要素１４２Ｒ、及びアミシ型レンズ１３４が備えられている。基準光５２は、基準標的１３０Ｒによって合焦され、開口部アレイ要素１４２Ｒにおいて、波長又はサブ波長開口部アレイを網羅する光点になる。開口部アレイ要素１４２Ｒは、アミシ型レンズ１３４Ｒの面上の波長又はサブ波長開口部アレイ３０Ｒ及び３２Ｒとして、図２ｂに拡大して概略的に示す。波長又はサブ波長開口部３０Ｒ及び３２Ｒは、光線５４の透過基準光成分を生成し、これら透過基準光成分は、要素１４２の波長又はサブ波長要素３０及び３２にそれぞれ対応する。波長又はサブ波長開口部３０Ｒ及び３２Ｒの間隙ｂ”並びにアミシ型レンズ１３４Ｒ及びレンズ６６の像形成特性は、検出器上への後続の像形成によって分かるように、波長又はサブ波長開口部３０Ｒ及び３２Ｒ及び波長又はサブ波長要素３０及び３２が、それぞれ共役であるように選択される。波長又はサブ波長開口部３０Ｒ及び３２Ｒの直径ａ”は、透過基準光５６の生成において効率的なように選択され、直径は、戻り光３６の直径とほぼ同じである。波長又はサブ波長開口部３０Ｒ及び３２Ｒの相対的透過は、最終利用用途によって、同じか又は有益ならば異なってよい。
【００６８】
基準標的１３０Ｒには、以下、基準光共振器と呼ぶ光共振器が備えられている。基準光共振器は、図２ｃに概略的に示すように、界面１２４Ｒ及び１４３Ｒによって画成され、波長又はサブ波長開口部アレイ１４２Ｒを介して、基準光５２の透過を強化する。波長又はサブ波長開口部３０Ｒ及び３２Ｒの残りの説明は、波長又はサブ波長開口部３０に対して行なった説明の対応する部分と同じである。基準光共振器の特性の説明は、光共振器１３０の特性に対して行なった説明の対応する部分とほぼ同じである。
【００６９】
戻り光３６は、ビームスプリッタ１００に入射し、その一部は、光線３８の戻り光成分として反射される。光線３８は、図１において光線３８Ａ及び３８Ｂとして示し、光線３８には、光線３８Ａ及び３８Ｂとの間の光線が含まれる。反射された基準光５６は、ビームスプリッタ１００に入射し、その一部は、光線３８の透過基準光成分として透過される。光線３８は、レンズ６２に入射し、合成光線４０として合焦される。光線４０は、図１において光線４０Ａ及び４０Ｂとして示す。像面１１４のピンホールが波長又はサブ波長開口部３０又は波長又はサブ波長散乱部位３２のいずれか１つの共役像となるように、光線４０は、ピンホール面１１４に合焦される。
【００７０】
ピンホール面１１４は、図２ｅに概略的に示す。ピンホールの直径は、ｃであり、ピンホール間の間隙は、ｄである。間隙ｄは、波長又はサブ波長開口部３０と波長又はサブ波長散乱部位３２との離間距離ｂに、ピンホール面１１４の対応するピンホール上に波長又はサブ波長開口部３０と波長又はサブ波長散乱部位３２との像形成を行なう像形成システムの倍率を乗じたものに等しい。直径ｃは、像形成システムによる点標的の回折限界像寸法のほぼ２倍になるように選択され、また、間隙ｄは、ｃより大きくなるように、好適には、像形成システムによる点標的の回折限界像寸法のほぼ４倍以上になるように選択される。波長又はサブ波長開口部３０及び波長又はサブ波長散乱部位３２における回折限界像の通常の振幅関数は、それぞれ点線及び実線プロファイルとして図２ｅに示す。
【００７１】
光線４０の一部は、ピンホール面１１４のピンホールによって透過され、検出器１１６によって検出されるが、好適には、光量子検出器によって検出される（１９９５年、ニューヨーク、ＭｃＧｒｗ−Ｈｉｌｌ社、Ｐ．Ｒ．ノートン（Ｎｏｒｔｏｎ）によるＨａｎｄｂｏｏｋ・ｏｆ・Ｏｐｔｉｃｓ、１、第１５章、第１５．３節、表題“量子検出器”を参照）。検出器１１６には、画素アレイが備えられている。画素アレイには、最終利用用途の要件に基づき、一対の画素、一次元の画素アレイ、又は二次元の画素アレイのいずれかが備えられており、ピンホール面１１４のピンホールと検出器１１６の画素との一対一のマッピングがなされている。
【００７２】
検出器１１６は、画素アレイに対応する信号値アレイ［Ｓｎ］が備えられている電気干渉信号を生成する。添え字ｎは、信号値アレイ［Ｓｎ］の要素を示す添数である。信号値アレイ［Ｓｎ］は、最終利用用途によって、一対の要素、少なくとも３つの要素を備える一次元のアレイ、又は二次元のアレイを備え得る。また、他の実施形態において、光線３８の測定及び基準光成分の偏光は、異なる偏光、例えば、直交偏光であってよく、この場合、偏光子を追加して、光線３８の測定及び基準光成分の偏光方向を合成して検出器１１６において、干渉信号を生成し得る。
【００７３】
信号値アレイ［Ｓｎ］の精度の高い近似式は、以下の通り表現し得る。
【００７４】
【数１】
2004505256.tif 000003
ここで、項（ＳＤ）ｎは、波長又はサブ波長開口部３０と関連する項又は波長又はサブ波長部位３２と関連する項を表し、項（ＳＩ）ｎは、波長又はサブ波長開口部３０と関連する又は波長又はサブ波長部位３２と関連する干渉積項を表す。
【００７５】
波長又はサブ波長開口部３０と関連する（ＳＤ）ｎ項は、近視野戻りプローブ光における対応する部分の振幅値の平方と、第１バックグラウンド戻り光の振幅値の平方と、並びに近視野戻りプローブ光の複素振幅と第１バックグラウンド戻り光の複素振幅との間の反射基準光及び干渉積項の振幅値の平方との和に比例する。波長又はサブ波長部位３２と関連する（ＳＤ）ｎ項は、第２バックグラウンド戻り光における対応する部分の振幅値の平方と、反射基準光の振幅値の平方との和に比例する。波長又はサブ波長開口部３０と関連する（ＳＩ）ｎ項は、近視野戻りプローブ光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の干渉積項と、並びに第１バックグラウンド戻り光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の干渉積項との和に比例する。波長又はサブ波長部位３２と関連する（ＳＩ）ｎ項は、第２バックグラウンド戻り光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の干渉積項に比例する。
【００７６】
項（ＳＤ）ｎは、位相シフトχに対して独立である。項（ＳＤ）ｎは、位相シフトχの正弦関数であり、以下のように記述できる。
【００７７】
【数２】
2004505256.tif 000004
ここで、（｜ＳＩ｜）ｎ及びφは、それぞれ、（ＳＩ）ｎに寄与する複素振幅に関係する振幅と位相である。
【００７８】
図１、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、及び２ｅに示す本発明による第１実施形態の装置の動作は、信号値アレイにおける４つの測定値のシーケンスを得ることに基づく。χ０を位相シフトχの或る固定値とすると、４つの信号値アレイ［Ｓｎ］１、［Ｓｎ］２、［Ｓｎ］３、及び［Ｓｎ］４のシーケンスは、検出器１１６によって得られ、位相シフタ６４が、位相シフトχ０、χ０＋π、χ０＋π／２、χ０＋３π／２ラジアンのシーケンスをそれぞれ導入する。４つの信号値アレイ［Ｓｎ］１、［Ｓｎ］２、［Ｓｎ］３、及び［Ｓｎ］４は、信号１３１として、デジタル又はアナログのいずれかの形式で、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００に送出され、その後処理される。
【００７９】
従来の変換回路すなわちアナログ対デジタル変換器は、検出器１１６又は電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００のいずれかに含まれ、４つのアレイ［Ｓｎ］１、［Ｓｎ］２、［Ｓｎ］３、及び［Ｓｎ］４をデジタル形式に変換する。位相シフタ６４によって導入される位相シフトχは、信号１５８によって制御され、ここで、信号１５８は、生成された後、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって送出される。位相シフタ６４は、電気光学型のものでよい。
【００８０】
次に、２つの信号値アレイの差［Ｓｎ］１―［Ｓｎ］２＝［（ＳＩ）ｎ］１―［（ＳＩ）ｎ］２及び［Ｓｎ］３―［Ｓｎ］４＝［（ＳＩ）ｎ］３―［（ＳＩ）ｎ］４は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって算出される。波長又はサブ波長開口部３０に関連する画素に対応する信号値アレイの差の要素は、比較的高い効率で、実質的に２つの干渉積項のみを含むが、この２つの干渉積項は、近視野戻りプローブ光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の第１干渉積項と、第１バックグラウンド戻り光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の第２干渉積項と、である。波長又はサブ波長部位３２に関連する画素に対応する信号値アレイの差の要素は、比較的高い効率で、実質的に第２バックグラウンド戻り光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の干渉積項のみを含む。
【００８１】
測定信号値において、波長又はサブ波長開口部３０及び波長又はサブ波長部位３２に関連する光線振幅の影響を分離するための比較的高い効率は、パラメータｃ及びｄを選択することによって制御される。
【００８２】
近視野戻りプローブ光の複素振幅は、近視野戻りプローブ光の複素振幅と反射基準光の振幅との間の第１干渉項の振幅から、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって算出される。この計算には、サブ波長開口部３０に関連する信号値差要素の測定値に対して、第１バックグラウンド戻り光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の第２干渉積項の寄与分を補償するために、第２バックグラウンド戻り光の複素振幅と反射基準光の複素振幅との間の干渉積項の測定値を用いる段階が含まれる。この計算には、更に、ピンホール面１１４のピンホールによって透過され又検出器１１６によって検出される反射基準光部分の振幅の二乗値に対して測定値を用いる段階が含まれる。
【００８３】
次に、入力光線２０の偏光面は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００からの信号１２８に応じて、位相遅延板１８によって９０度回転される。測定信号値アレイ［Ｓｎ］１、［Ｓｎ］２、［Ｓｎ］３、及び［Ｓｎ］４に対応する４つの信号値アレイの第２組［Ｓｎ］５、［Ｓｎ］６、［Ｓｎ］７、及び［Ｓｎ］８は、検出器１１６によって得られる。信号値アレイの差［Ｓｎ］１―［Ｓｎ］２＝［（ＳＩ）ｎ］１―［（ＳＩ）ｎ］２及び［Ｓｎ］３―［Ｓｎ］４＝［（ＳＩ）ｎ］３―［（ＳＩ）ｎ］４は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって算出される。直交偏光された入力光線２０に対する近視野戻りプローブ光の複素振幅は、非回転偏光状態の入力光線２０に対する近視野戻りプローブ光の複素振幅を算出するために用いられるものと同じアルゴリズムで、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって算出される。
【００８４】
標的材１１２は、標的材チャック１６０に搭載される。標的材チャック１６０の角度方向及び高さは、チャックステージ１６２に取り付けられる３つのトランスデューサによって制御されるが、それらの内の２つを１６１Ａ及び１６１Ｂとして示す。伝導要素２８の面を基準にした標的材チャック１６０の角度方位及び高さは、誤差信号を生成するために、検出して用いる。誤差信号の検出と生成は、キャップゲージ、波数領域反射測定法を含む精密距離測定用干渉測定法、及び走査干渉近視野顕微鏡法等、当分野の既知の手法によって行なってよい。尚、波数領域反射測定法を含む精密距離測定干渉計に関しては、ヘンリー・Ａ．ヒルによる共有米国特許出願第０９／０８９，１０５号、表題“波数領域反射測定法及びバックグラウンド振幅低減及び補償を用いた共焦点干渉顕微鏡法のための方法と装置”（その内容は、本明細書中で引用参照する）を参照されたい。また、走査干渉近視野顕微鏡法に関しては、前述したヘンリー・ヒルによる仮出願、表題“近視野走査顕微鏡法におけるサブ波長開口部アレイの位置と方位の制御”を参照されたい。
【００８５】
誤差信号は、信号１６６の成分として、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００に送出される。サーボ制御信号は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって誤差信号から生成され、信号１６６のサーボ制御信号成分として、チャックステージ１６２へ送出される。トランスデューサ１６１Ａ、１６１Ｂ、及び第３トランスデューサ（図示せず）は、信号１６６のサーボ制御信号成分に基づき、標的材１１２の方向及び／又は高さを変更する。
【００８６】
伝導要素２８の面にほぼ平行な面におけるチャックステージ１６２の位置は、変換機構１６４によって制御される。チャックステージ１６２の位置は、精密距離測定用干渉測定法及等、当分野の既知の手法によって検出され、誤差信号が、信号１６８の誤差信号成分として、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００へ送出される（ピーター・デ・グルート（Ｐｅｔｅｒ・ｄｅ・Ｇｒｏｏｔ）、ヘンリー・Ａ．ヒル、及びフランク．Ｃ．デマレスト（Ｆｒａｎｋ．Ｃ．Ｄｅｍａｒｅｓｔ）により、１９９９年２月１８日出願された米国特許出願第０９／２５２，２６６号、表題“屈折率及び光路長の影響を測定するための干渉計と方法”と、ヘンリー・Ａ．ヒル、ピーター・デ・グルート、及びフランク．Ｃ．デマレストにより、１９９９年２月１８日出願された米国特許出願第０９／２５２，２６６号、表題“多段階干渉測定法を用いた空気の屈折率及び光路長の影響を測定するための装置と方法”と、（両出願の内容は、本明細書中で引用参照する）を参照されたい）。
【００８７】
サーボ制御信号は、信号１６８の誤差信号成分から、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって生成され、信号１６８のサーボ制御信号成分として、変換機構１６４へ送出される。変換機構１６４は、信号１６８のサーボ信号成分に応じて、最終利用用途の要件に従って、１つ又は２つの直交方向及び１つ又は２つの直交方位面において、チャックステージ１６２の位置と方位を制御する。
【００８８】
次に、最終利用用途の要件に基づき、標的材１１２は、標的材１１２の面にほぼ平行な１つ又は２つの直交方向の組み合わせにおいて、また、伝導要素２８と標的材１１２の隣接面との空間的な離間距離において、走査される。測定信号値アレイ［Ｓｎ］１、［Ｓｎ］２、［Ｓｎ］３、及び［Ｓｎ］４、並びに最終利用用途により必要な場合、測定信号値アレイ［Ｓｎ］５、［Ｓｎ］６、［Ｓｎ］７、及び［Ｓｎ］８が、走査パラメータの関数として、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００によって算出され、それぞれの近視野戻りプローブ光の複素振幅と反射基準光のそれぞれの複素振幅との間におけるそれぞれの干渉積項の振幅及び位相の関数として、得られる。
【００８９】
標的材１１２に関する第１実施形態の装置の情報は、大幅に低減されたバックグラウンド信号が存在する状態で取り込まれる。バックグラウンド信号への寄与分の源には、第１バックグラウンド戻り光と、戻り測定光と、第１実施形態による装置における測定光に関連する他の光線の反射及び／又は散乱により生成されたバックグラウンドと、反射基準光に関連した対応する光線と、が含まれる。バックグラウンド信号は、大幅に低減されるが、これは、第１に、第１実施形態による装置が、共焦点光学像形成／検出システムを備えているためであり、第２に、第２バックグラウンド戻り光の測定に基づくバックグラウンド補償手順のためである。
【００９０】
第２バックグラウンド戻り光の測定に基づくバックグラウンド補償手順は、第１実施形態による装置の共焦点像形成／検出特性によって識別されない第１バックグラウンド戻り光を補償する。第２バックグラウンド戻り光の測定に基づくバックグラウンド補償手順は、更に、第１実施形態による装置の共焦点像形成／検出特性によって識別されず像形成される面部位から変位した面部位において生成される散乱／反射光線を補償することに留意されたい。
【００９１】
標的材１１２の面にほぼ平行な１つ又は２つの直交方向の組み合わせにおける、また、伝導要素２８と標的材１１２の隣接面との空間的な離間距離における標的材１１２の走査は、第１実施形態の場合、“逐次移動”モードとして実現される。連続走査動作モード用に変更した第１実施形態については、本発明の第３実施形態として後述する。
【００９２】
標的材１１２の面にほぼ平行な１つ又は２つの直交方向の組み合わせにおける、また、標的材１１２の隣接面からの開口部アレイ要素１４２の空間的な離間距離における標的材１１２の走査は、第１実施形態の場合、“逐次移動”モードとして実現される。連続走査動作モード用に変更した第１実施形態については、本発明の第３実施形態として後述する。
【００９３】
一般的に、第１実施形態及びその変形例の場合、波長又はサブ波長開口部３０に配置されたいずれかの多極光源により生成され近視野プローブ光に関連する電界の方向は、標的材１１２の或る特定の位置では、制約された範囲内にある。一般的に、この本発明の特徴によって、測定信号値アレイ［Ｓｎ］１、［Ｓｎ］２、［Ｓｎ］３、及び［Ｓｎ］４、並びに最終利用用途により必要な場合、測定信号値アレイ［Ｓｎ］５、［Ｓｎ］６、［Ｓｎ］７、及び［Ｓｎ］８からの標的材１１２の特性に対する逆算が、干渉測定法の有無に関わらず、従来の光学システムを用いた像形成によって決定される空間分解能に依拠するプロファイラーで遭遇する逆算と比較して、より簡単になる。
【００９４】
本発明において、逆算は、より簡単である。その理由は、プロファイル化／像形成が行なわれる標的の与えられた体積域における近視野プローブ光成分の伝播方向は、その体積域からの反射／散乱された近視野プローブ光の任意の測定された振幅及び位相に対するものとほぼ同じであることにより、ここで、体積域の大きさは、近視野プローブ光光源の大きさよりはるかに小さい。この逆算型の計算は、本発明において、更に簡略化されている。その理由は、プロファイル化／像形成が行なわれる標的の与えられた体積域からの反射／散乱された近視野プローブ光成分の伝播方向は、その体積域からの反射／散乱された近視野プローブ光の任意の測定された振幅及び位相に対するものとほぼ同じであることによる。また、この逆算型の計算は、本発明において、更に簡略化されている。その理由は、プロファイル化／像形成が行なわれる標的の与えられた体積域における近視野プローブ光成分の伝播方向、及びプロファイル化／像形成が行なわれる標的の体積域からのその結果生じる反射／散乱された近視野プローブ光成分の伝播方向は、その体積域からの反射／散乱された近視野プローブ光の任意の測定された振幅及び位相に対する方向とはほぼ反対であることによる。
【００９５】
或る条件下の光共振器１３０は、光共振器１３０に入射する光線によって励起される安定した共振器である。第１実施形態に関する特に重要な或る特性は、次の通りである。すなわち、（１）光線１０７が光共振器１３０に入射して、これに対応して光共振器１３０内に光線１０７が蓄積されることにより、光共振器１３０を励起する共振条件と、（２）任意の垂直横モードに対する共振器安定化条件、（３）安定垂直横モードを励起するための条件、及び（４）光共振器１３０に対する安定垂直横モード波面の外乱の補償率に関する条件である。光線１０７を光共振器１３０内部で形成して光共振器１３０を励起すると、以下の時、最大値に達する。
【００９６】
【数３】
2004505256.tif 000005
ここで、η１は、波長λ１に対するアミシ型レンズ１３２の屈折率、ｄ１は、界面１２４及び１４３間の間隙、ｐ１は、整数である。光線１０７は、光共振器１３０中の定在波を含む。光線１０７の強度は、式（３）で表した共振条件が満たされた時、一般的に、光共振器１３０に入射する光線の強度より大きく、また、それぞれ界面１２４及び１４３の実効反射率Ｒ１及びＲ２によって、部分的に求められる。
【００９７】
光共振器１３０に用い得る様々な共振器構成がある。わずかに湾曲した面を界面１２４及び１４３に用いると、界面１２４及び１４３が、双方共、平面である場合と比較して、垂直横モードの回折損がかなり小さくなり、また、わずかに湾曲した面構成の調心許容範囲の厳しさは、大幅に減少する。
【００９８】
界面１４３の形状は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、最終利用用途に基づき湾曲し得るが、界面１４３の好適な形状は、平面である。従って、界面１２４の好適な面形状は、半径ｒ１で湾曲される。しかしながら、界面１２４は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、平面でよい。界面１４３の曲率半径がｒ２として、安定垂直横モードに対する条件は、以下の式で与えられる。
【００９９】
【数４】
2004505256.tif 000006
従って、全ての共振器形状が、例えば、平面構成ｒ１＝ｒ２＝∞において、安定ではなく、また、半球形状ｒ１＝ｄ１及びｒ２＝∞において、安定と不安定の境目にある。
【０１００】
安定モードには、光線が共振器内で前後に横切る際、それが発散して共振器から漏れるようにするよりもむしろ通常のパターンでそれを共振器軸側へ集中させる共振器構成から生じる光共振器１３０内の光線が含まれる。従って、共振条件が満たされた場合、光共振器１３０は、波長又はサブ波長開口部３０及び波長又はサブ波長部位３２側並びにその近傍において伝播する光線１０７の強度成分を、光共振器１３０が無い場合得られるであろうその強度全体において大きくする。共振条件が満たされた場合、界面１２４から離れる方向に伝播する界面１２４における光線１０７の成分強度の増加は、非吸収共振器の場合、次の式によって、極めて精度の高い近似値が与えられる。
【０１０１】
【数５】
2004505256.tif 000007
ここで、非吸収界面の場合、Ｔ１＝（１−Ｒ１）であるが、これは、（１）面１２２における光線１０７の波面の曲率半径が曲率半径ｒ１に等しく、（２）光共振器１３０に入射する光線の幅と界面１２４における光線１０７の幅とが等しく、（３）界面１２４において光共振器１３０に入射する光線の振幅分布が、界面１２４における光共振器１３０の安定垂直横モードの振幅分布と一致する時である。
【０１０２】
界面１２４において光共振器１３０に入射する光線の幅が、光共振器１３０の安定垂直横モードの幅と一致する時、また、界面１２４において光共振器１３０に入射する光線の振幅分布が、界面１２４における光共振器１３０の安定垂直横モードの振幅分布と一致する時、光共振器１３０に入射する光線の幅と光線１０７の幅は、界面１２４において等しい。光共振器１３０に対する好適な安定垂直横モードは、ＴＥＭ００モード、すなわち、ガウシアンモードである。
【０１０３】
励起ガウシアンモードの重要な特性として、式（３）の共振条件が満たされた時、界面１４３における関連する波面は、単一位相である。更に、界面１４３における関連する波面は、平面である。
【０１０４】
式（３）の共振条件は満たされるが、曲率半径ｒ１が、界面１２４における光線１０７の波面の曲率半径に等しくない時、界面１２４において、その結果光共振器１３０に生じる蓄積光線の振幅分布は、安定モードの振幅分布及び光共振器１３０に入射する光線の振幅分布とは異なる。
【０１０５】
共振条件と、光共振器１３０に入射する光線によって励起される垂直横モードの条件とを満たすように構成された光共振器１３０の結果、式（５）で与えられる比に、界面１２４における共振器内光強度の直径とそれに対応する界面１４３における直径との比の二乗を乗じることによって、光共振器１３０が存在しない場合に得られる透過機能全体において、波長又はサブ波長開口部３０を介した光透過機能が強化される。波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した光線の第１実施形態において、このようなサポートによって、透過機能の強化が実現される。
【０１０６】
最大の強化は、式（５）により与えられる項が最大の時、得られる。式（５）により与えられる項は、反射率Ｒ１が、任意のＲ２の値に対して、以下の式が成り立つように選択される時、最大である。
【０１０７】
【数６】
2004505256.tif 000008
また、反射率Ｒ２が値１側に大きくなるにつれて、強化状態は増加する。式（６）の導出にあたりＴ１＋Ｒ１＝１と仮定した。
【０１０８】
光線１０７は、界面１４３において、半径ｗ１のくびれ部を形成する。寸法２ｗ１は、開口部アレイ要素１４２の所定の部分を網羅するのに充分大きいように選択される。当分野で知られているように、値ｗ１は、値ｄ１とｒ１に関係している。
【０１０９】
システムに関する他の条件を考慮して、波長又はサブ波長開口部３０を介した光線の透過機能を強化し得る。この条件は、界面１４３において、後ろ側へ散乱又は後方へ回折される光線の角度幅を考慮して、以下の式の通り、導出し得る。
【０１１０】
【数７】
2004505256.tif 000009
ここで、ａ及びｂは、それぞれ波長又はサブ波長開口部３０の寸法と間隙に固有の長さである。この条件は、以下、再分配条件と呼ぶ。
【０１１１】
こうして、式（７）で表した再分配条件が、光共振器１３０及び波長又はサブ波長開口部３０によって満たされる時、また、光線１０７が、波長又はサブ波長開口部３０及び波長又はサブ波長部位３２が無い場合の安定垂直横モードの特性を有する時、波長又はサブ波長開口部３０が存在し、光線１０７の空間特性が、ほぼ同じである場合に対して、光共振器１３０における光パワーの有用な再分配が実現される。更に、光線１０７の空間的な特性が安定垂直横モードの空間特性とほぼ同じであることの結果として、反射率Ｒ２の値は、精度の高い近似値として、波長又はサブ波長開口部３０及び波長又はサブ波長部位３２によって占有されない界面１４３の一部の反射率の加重平均であり、また、光線を反射して光共振器１３０において励起される安定垂直横モードにするための波長又はサブ波長開口部３０及び波長又はサブ波長部位３２の反射率の加重平均である。
【０１１２】
波長λ１及び／又は光共振器１３０の光路長η１ｄ１は、式（３）で表される共振条件を満足するように、第１実施形態において調整される。例えば、光源１０の波長λ１は、ダイオードレーザを含む光源の注入電流を変更するによって、又は、レーザを含む光源１０の共振器長を変更することによって、調整し得る。光共振器１３０の光路長η１ｄ１は、要素１３２の温度を変更することによって調整し得る。
【０１１３】
光共振器１３０の測定反射率を用いて、基準光共振器の反射特性から導出されるサーボ制御信号１８６Ｒによって制御されないならばλ１、及び／又は共振器１３０の温度制御を介して光共振器１３０の光路長η１ｄ１、のいずれかを制御するためのサーボ制御信号１５４を生成して、式（３）で表される共振条件を満たす。光源１０の波長制御用のサーボ制御信号１５４は、図１に示す。光共振器１３０に入射する光線の一部は、ミラー１１２Ａによる反射の後、非偏光ビームスプリッタ１０４に反射して戻され、ここで、その一部が、光線１０９として、非偏光ビームスプリッタ１０４によって透過される。
【０１１４】
光線１０９は、電気信号１５２として、検出器１５０によって検出されるが、好適には、光量子検出器によって検出される。（１９９５年、ニューヨーク、ＭｃＧｒｗ−Ｈｉｌｌ社、Ｐ．Ｒ．ノートンによるＨａｎｄｂｏｏｋ・ｏｆ・Ｏｐｔｉｃｓ、１、第１５章、第１５．３節、表題“量子検出器”を参照）。信号１５２は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００に送出され、サーボ制御信号１５４が生成される。界面１２４における光共振器１３０の反射率ＲＣ１は、以下の式で与えられる。
【０１１５】
【数８】
2004505256.tif 000010
ここで、
【０１１６】
【数９】
2004505256.tif 000011
非吸収界面の場合、Ｔ２＝（１−Ｒ２）であり、波数ｋ１＝２π／λ１である。
【０１１７】
制御信号１５４を生成する場合、波数ｋ１は、振幅Δδ１で位相δ１を振幅変調するように、わずかな角周波数ω１で変調される。制御信号１５４が基づく誤差信号には、信号１５２の角周波数ω１における一次高調波の振幅と位相が含まれる。一次高調波の振幅と位相は、当業者には良く知られているヘテロダイン手法を用いて得られる。一次高調波の振幅は、式（３）により表される共振条件を満たす場合、ゼロである。
【０１１８】
値２πｐ１からの位相δ１のずれにより、光線２４の位相を基準にして開口部アレイ要素１４２によって透過される光線１４６の位相との間において、対応する位相シフトΦ１が生じる。或る最終利用用途においては、位相シフトΦ１が分かっている必要はない。開口部アレイを介した透過機能が強化され、干渉顕微鏡法装置等、１つ以上の位置において波長又はサブ波長光源アレイが含まれる光源を生成する他の最終利用用途においては、位相シフトΦ１が分かっていることが必要な場合がある。
【０１１９】
光線１４６に対応する光線の一部が、例えば、第１実施形態の光線１４６で遭遇するような空間的な制約のためにビームスプリッタによって分割できない用途の場合、又は信号値アレイ［Ｓｎ］の特性が位相シフトΦ１を求めるために利用不可能な用途の場合、位相シフトΦ１は、光共振器１３０によって反射される光線の特性を測定し又監視することによって、測定して監視し得る。光共振器１３０の反射率ＲＣ１の測定から、光路長δ１は、式（８）を用いて、Ｒ１及びＲ２を独立に決定して、求め得る。好適には、Ｒ１及びＲ２の独立した決定は、δ１の変化に伴う共振器１３０の反射率ＲＣ１の振舞いを測定することに基づく。位相シフトΦ１は、精度の良い近似値として以下の式で示すように、光路長δ１に関係している。
【０１２０】
【数１０】
2004505256.tif 000012
従って、開口部アレイ要素１４２からの透過が強化された結果生じた光線１４６の位相シフトΦ１は、反射率ＲＣ１を測定し又監視することによって、また、対応するΦ１を計算するための式（１０）を用いることによって、求め得る。
【０１２１】
光共振器１３０の重要な特性は、垂直横モードの蓄積及び／又は崩壊の時間が比較的短いことである。光共振器１３０における強度の蓄積又は崩壊時間に対する１／ｅ時定数τ１は、以下の式で与えられる。
【０１２２】
【数１１】
2004505256.tif 000013
ここで、ｃは、自由空間における光の速度である。制限するものではないが、一例として、λ１＝６３０ｎｍ、η１＝３．３、Ｒ１＝Ｒ２＝０．９９のリン化ガリウムが含まれる光共振器１３０で、ｄ１＝２．５ｍｍの場合、
【０１２３】
【数１２】
2004505256.tif 000014
他の重要な論点は、例えば、光源１０に対応する光源が、走査近視野顕微鏡のパルス光源である実施形態におけるパルス幅τｐ１である。開口部アレイ要素１４２を介した透過機能が強化され、走査モードでパルス光源を用いる時とほぼ同じである場合、また、非走査モードにおいて非パルス光源で動作する時とほぼ同じである場合、パルス幅τｐ１には、制約が存在する。パルス幅τｐ１への制約は、パルス光線を含む光線２４の周波数幅と、開口部アレイ要素１４２を介した強化された透過光の周波数の半値全幅と、を考慮することによって求められる。
【０１２４】
光線２４の周波数Δν１／２における半値全幅は、以下の式で示す通りである。
【０１２５】
【数１３】
2004505256.tif 000015
開口部アレイ要素１４２を介した強化透過光の周波数Δν１／２における半値全幅は、自由スペクトル範囲ｃ／（２η１ｄ１）と、光共振器１３０のフィネスＦ１とから得られる。フィネスＦ１は、以下の式で与えられる。
【０１２６】
【数１４】
2004505256.tif 000016
ここで、
【０１２７】
【数１５】
2004505256.tif 000017
ここでは、以下の通り。
【０１２８】
【数１６】
2004505256.tif 000018
パルス幅τｐ１への制約は、以下の要件に基づく。
【０１２９】
【数１７】
2004505256.tif 000019
又は、式（１３）、（１６）、（１７）を組み合わせて、
【０１３０】
【数１８】
2004505256.tif 000020
従って、式（１１）と（１８）を組み合わせて、
【０１３１】
【数１９】
2004505256.tif 000021
制限するものではないが、一例として、λ１＝６３０ｎｍ、η１＝３．３、Ｒ１＝Ｒ２＝０．９９のリン化ガリウムが含まれる光共振器１３０で、ｄ１＝２．５ｍｍの場合、式（１９）で表される制約パルス幅τｐ１は、以下の通りである。
【０１３２】
【数２０】
2004505256.tif 000022
式（１８）で表される不等式の結果として、パルス幅τｐ１は、部分的に走査方向での空間分解能の限界値を以下の値に制御するパラメータである。
【０１３３】
【数２１】
2004505256.tif 000023
ここで、ｖは、走査速度である。例えば、値τｐ１＝５０ｎｓｅｃ、走査速度ｖ＝０．２０ｍ／ｓｅｃで、走査方向でのτｐ１に関連する限界空間分解能は、以下の通りとなる。
【０１３４】
【数２２】
2004505256.tif 000024
従って、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した強化透過機能を生成するために第１実施形態に光共振器を用いることは、走査近視野顕微鏡の波長及びサブ波長空間分解能要件と、比較的短期間にサンプル面における高空間分解能プロファイルを得るための要件との両者に適合する。
【０１３５】
本発明の精神又は範囲のいずれからも逸脱することなく、ＴＥＭ００以外の垂直横モードを用い得ることは、当業者には明らかであろう。他の垂直横モードは、光共振器１３０において適切な入射角の光線２４によって、また、光共振器１３０において適切な空間特性を有する光線２４の波面によって励起し得る。光共振器１３０においてＴＥＭ００以外の垂直横モードを用いると、開口部３０を介した透過機能が、異なる振幅及び位相で、開口部アレイ要素１４２全体において、所定のパターンに応じて、強化された動作が可能になる。
【０１３６】
更にまた、本発明の精神又は範囲のいずれからも逸脱することなく、光共振器１３０に入射する光線による安定した共振器の垂直横モード励起のために挙げられた１つ以上の条件を様々に緩和することで、本明細書中で述べた最大値以下である波長／サブ波長開口部３０を介した透過機能を強化し得ることは、当業者には明らかであろう。
【０１３７】
基準光共振器の測定された反射率を用いて、サーボ制御信号１８６Ｒが生成され、光共振器１３０の反射特性から導出されるサーボ制御信号１５４により制御されない場合λ１及び／又は基準光共振器の光路長η１Ｒｄ１Ｒ（図２ｃ参照）のいずれかが制御されて、式（３）で表される共振条件が満たされる。光路長η１Ｒｄ１Ｒは、基準標的１３０Ｒの温度を制御することにより制御される。サーボ制御信号１８６Ｒ生成の説明は、基準共振器から検出器１５０Ｒへの反射光の検出によるサーボ制御信号１５４の生成についての説明における対応する部分と同じである。
【０１３８】
他の選択肢として、サーボ制御信号１８６Ｒは、基準光共振器の強化透過の測定値から生成し得る。透過基準光５６の一部は、非偏光ビームスプリッタによって分割され、好適には光量子検出器により検出され、１５２Ｒ（非偏光ビームスプリッタ、検出器、及び１５２Ｒに対応する信号は図示せず）に対応する電子信号を生成する。１５２Ｒに対応する信号は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ２００に送出され、１８６Ｒに対応するサーボ制御信号を生成する。
【０１３９】
１５２Ｒに対応する信号の大きさで表されるように、基準光共振器の透過ＴＣ１は、以下の式によって与えられる。
【０１４０】
【数２３】
2004505256.tif 000025
１８６Ｒに対応する制御信号の生成には、ＴＣ１を変調するためにサーボ制御信号１５４の生成用に導入された波数ｋ１の変調が用いられる。１８６Ｒに対応する制御信号が基づく誤差信号には、１５２Ｒに対応する信号の角周波数ω１での一次高調波の振幅と位相が含まれる。一次高調波の振幅と位相は、当業者には良く知られているヘテロダイン手法を用いて得られる。式（３）で表される共振条件が満たされる場合、一次高調波の振幅は、ゼロである。
【０１４１】
透過基準光５６に対する位相シフトΦ１は、透過基準光５６の特性を測定して監視することによって測定し監視し得る。ＴＣ１の測定値から、対応する光路長δ１は、対応するＲ１及びＲ２を独立して求めて、式（２３）を用いて求め得る。好適には、対応するＲ１及びＲ２を独立して求めることは、対応するδ１の変化に伴う反射率ＴＣ１の振舞いを測定することに基づく。そして、透過基準光５６に対する位相シフトΦ１は、式（１０）に対応する式を用いて、対応するδ１に対する測定値から求められる。
【０１４２】
サーボ制御信号制御信号１８６Ｒ生成用の他の選択可能な手順の利点は、既述した基準光共振器の反射特性から情報を取り込む代わりに、光共振器１３０の反射特性から導出されるサーボ制御信号１５４により制御されない場合λ１及び／又は基準光共振器のいずれかを制御するために、開口部アレイ要素１４２Ｒにより強化透過機能の特性から直接情報を取り込むことである。
【０１４３】
光共振器の光路長の制御が、それぞれの光共振器の物理的な長さを変更することによって行なわれる第１実施形態の第１変形例を開示する。第１実施形態の第１変形例の説明は、第１実施形態の第１変形例における光共振器の光路長制御に関する以外、第１実施形態の対応する部分と同じである。第１実施形態の第１変形例における光共振器１３０は、図２ｆに概略的に示し、レンズ１２２の面１２４と面１４３とによって画成されている。面１２４は、反射率Ｒ１の高反射膜を有し、面１２３は、波長λ１に対して反射防止コーティングがなされている。レンズ１２２の軸方向の位置は、トランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂによって制御される。
【０１４４】
共振器１３０には、屈折率η１の要素１３２と、要素１３２とレンズ１２２との間の間隙と、が含まれている。面１３３は、波長λ１に対して反射防止コーティングがなされている。好適には、要素１３２とレンズ１２２との間の間隙は、気体又は真空で占有される。しかしながら、或る最終利用用途の場合、間隙は、例えば、光共振器１３０の光路における色収差補正の目的のために、部分的に光学媒体で充填してもよい。
【０１４５】
面１２４と１３３の曲率半径は、第１実施形態の式（４）に対応して、第１実施形態の第１変形例に対して安定垂直横モードが存在するための条件を満たすように選択する。
【０１４６】
第１実施形態における共振器１３０の光路長η１ｄ１に対応する第１実施形態の第１変形例における光共振器１３０の光路長は、以下の式で表される。
【０１４７】
【数２４】
2004505256.tif 000026
第１実施形態の第１変形例における共振器１３０の測定反射率を用いて、光路長η１ｄ１＋ｄ２の制御のためのサーボ制御信号１８６が生成され、式（３）で表される式に対応する共振条件が満たされる。第１実施形態の第１変形例におけるサーボ制御信号１８６の生成の説明は、第１実施形態におけるサーボ制御信号１５４の生成に対して行なった説明の対応する部分と同じである。光路長η１ｄ１＋ｄ２は、サーボ制御信号１８６により制御されるトランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂによって、ｄ２を変化させて制御する。
【０１４８】
第１実施形態の第１変形例における基準光共振器は、図２ｇに概略的に示し、レンズ１２２Ｒの面１２４Ｒ及び界面１４３Ｒによって画成されている。面１２４Ｒは、反射率Ｒ１の高反射膜を有し、面１２３Ｒ及び１３３Ｒは、波長λ１に対して反射防止コーティングがなされている。レンズ１２２Ｒの軸方向の位置は、トランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂによって制御される。第１実施形態の第１変形例における基準光共振器の制御に関する残りの説明は、第１実施形態における基準光共振器と、第１実施形態の第１変形例における光共振器１３０との制御に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０１４９】
第１実施形態の第１変形例における利点は、第１実施形態でのように波数ｋ１及び／又は光路長を変更する代わりに、式（３）で表される共振条件に対応するそれぞれの共振条件を満たすように、それぞれの光共振器の物理的な長さを変化させて、関連する光共振器の特性が、制御されることである。
【０１５０】
第１実施形態の第１変形例に関する残りの説明は、第１実施形態に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
間隙ｄ２及びｄ２Ｒは、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、波数ｋ１を変調して角周波数ω１でそれぞれの位相δ１を振幅変調する代わりに、それぞれトランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂ並びにトランスデューサ１６２ＲＡ及び１６２ＲＢによって変調し得ることは、当業者には明らかである。間隙ｄ２及びｄ２Ｒの変調には、光線１４６及び１４６Ｒにおける波数ｋ１が変調されないないという利点があるが、ここで、この光線は、それぞれ開口部アレイ要素１４２及び１４２Ｒを介した強化透過機能によりもたらされたものである。
【０１５１】
図面を参照すると、図３は、本発明による第２実施形態を概略的に示す。第２実施形態には、反射モードにおいて、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した光線の強化透過機能により動作する走査干渉近視野共焦点顕微鏡が含まれている。更に、第２実施形態には、光共振器の特性を測定し監視するために干渉測定手法が取り込まれているが、一方、第１実施形態及びその変形例では、非干渉測定手法が用いられている。干渉測定手法によって、信号対雑音比が大きくなるという利点、光線間の相対的な位相を直接測定し得る利点、及び光線の周波数及び／又は光共振器特性のいずれかを変更せずに光共振器の特性を測定し得る利点、が提供される。
【０１５２】
第２実施形態には、第１実施形態の要素のような機能を行なう数多くの要素が含まれている。図１ａの要素番号と同じ要素番号の図３の要素は、対応する要素であり、第１実施形態の対応する要素とほぼ同じ機能を果たす。
【０１５３】
第２実施形態の説明は、光共振器１３０と基準光共振器との光路長を制御するためのサーボ制御信号を生成することに関する以外、第１実施形態の対応する部分と同じである。光共振器１３０の特性からサーボ制御信号を生成する場合、光共振器１３０に入射する光線の一部は、ミラー１１２Ａによる反射の後、非偏光ビームスプリッタ１０４に反射して戻され、ここで、その一部が、光線１０９の測定光成分として、非偏光ビームスプリッタ１０４によって透過される。
【０１５４】
光線２２の第２部分は、光共振器１３０基準光として、非偏光ビームスプリッタ１０４によって透過される。光共振器１３０基準光は、反射光共振器１３０基準光として、ミラー７４によって反射され、ビームスプリッタ１０４に戻り、ここで、その一部は、光線１０９の基準光成分として反射される。光線１０９の測定及び基準光成分の偏光面は、図３の面に平行である。
【０１５５】
光線１０９の基準光成分は、位相シフタ７２を２回通過し、ここで、２重通過位相シフトχ２が生じる。位相シフトχ２は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ４００からの電子信号１６６によって制御される。
【０１５６】
光共振器１３０に対する複素反射係数ＲＣ２は、非吸収共振器の場合、精度の高い近似値として、以下の式で与えられる。
【０１５７】
【数２５】
2004505256.tif 000027
ここで、
【０１５８】
【数２６】
2004505256.tif 000028
ｉ＝√（−１）であり、第２実施形態における反射係数Ｒ３及びＲ４並びに透過係数Ｔ３及びＴ４は、それぞれ第１実施形態における反射係数Ｒ１及びＲ２並びに透過係数Ｔ１及びＴ２に対応する。位相δ２は、波数ｋ１を第２実施形態のｋ２に置き換えた式（９）に対応する式で与えられる。
【０１５９】
光線１０９は、好適には光量子検出器によるが、検出器１５０によって検出され、電気干渉信号１５２すなわち信号ｓ２を生成する。信号ｓ２は、精度の高い近似値として、以下のように表される。
【０１６０】
【数２７】
2004505256.tif 000029
ここで、ζ２は、Φ１又はχ２のいずれの関数でもない位相であり、Ａ２は、光線１０９における基準光成分の振幅値に依存する比例定数である。
【０１６１】
電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ４００は、一組のχ２の値に対するｓ２を測定することによって、信号ｓ２の位相（Φ２＋ζ２）を決定する。この組のχ２の値は、例えば、０、π／２、（３／２）π、及びπであるが、信号１６６を介して、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ４００によって制御される。好適には、その組のχ２の値からの任意の値のχ２に対するｓ２の測定値は、光源１０における１つ以上のパルスに対応する。Φ２の値は、独立して求められたζ２の値を減算することによって、測定した位相（Φ２＋ζ２）から求められる。
【０１６２】
波数ｋ２の関数としてｓ２の（Φ２＋ζ２）及び振幅Ａ２｜ＲＣ２｜１／２の双方を測定することによって、ζ２は、独立に求められる。振幅Ａ２｜ＲＣ２｜１／２は、Φ２＝０の時、最小値を示す［式（２５）参照］。従って、Ａ２｜ＲＣ２｜１／２の最小値における（Φ２＋ζ２）の測定値は、ζ２を独立して求めることに対応する。
【０１６３】
電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ４００は、誤差信号として測定値Φ２を用いて、サーボ制御信号１５４を生成する。位相Φ２は、Φ２＝０に関して、位相δ２の反対称関数である［式（２６）参照］。サーボ制御信号１５４は、光源１０に送出され、制御信号１８６Ｒに対応する信号により制御されない場合、光線１６の波長、又は１８６による光共振器温度の制御によって光共振器１３０の光路長を制御され、条件Φ２＝０が維持され、従って、共振器１３０に対する共振条件が満たされる。
【０１６４】
条件Φ２＝０は、光線１６の波長又は光共振器１３０の光路長をサーボ制御することによって、或る確度のみで満たされる。この或る確度のダウンストリーム用途における影響は、第２実施形態では、位相シフトΦ２の測定値を用いて補償される。
【０１６５】
第２実施形態による基準光共振器に対するサーボ制御信号１８６Ｒの生成の説明は、第２実施形態によるサーボ制御信号１８６の生成に対して行なわれた説明の対応する部分と同じである。
【０１６６】
第２実施形態の残りの説明は、本発明による第１実施形態とその変形例に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
第２実施形態の利点は、干渉測定手法によって、第２実施形態による光共振器用のサーボ制御信号を生成して、その結果、信号対雑音比が大きくなること、光線間の相対的な位相を直接測定し得ること、及び光線の周波数及び／又は光共振器特性のいずれかを変更せずに光共振器の特性を測定し得ることである。
【０１６７】
サーボ制御信号１５４及び／又は１８６及び１８６Ｒを生成するために第２実施形態で用いられる手順に対する他の選択可能な手順は、χ２及びχ２Ｒの変調に基づく。位相（Φ２＋ζ２）は、既知のヘテロダイン検出手法、又は、デジタルヒルバート変換位相検出器［１９９３年、ニューヨーク、ＭｃＧｒｗ−Ｈｉｌｌ社、Ｒ．Ｅ．ベスト（Ｂｅｓｔ）による“位相ロックループ：理論、設計、及び応用“、第２版参照］、位相ロックループ（Ｒ．Ｅ．ベストによる同書参照）、基準位相として位相χを用いるスライディング窓ＴＦＴ［１９９５年、Ｊ．ツイ（Ｔｓｕｉ）による”広帯域受信機用デジタル技術“（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ・ｆｏｒ・Ｗｉｄｅｂａｎｄ・Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ）（ボストン、Ａｒｔｅｃｈ・Ｈｏｕｓｅ）参照］等の非パルス信号用の位相感度が良好な検出手法を用いて求められる。
【０１６８】
時間的に均等にサンプリングされる関数の場合、その関数に関する情報を取り込むためのデジタル信号処理に基づき位相感度が良好な検出手法を実施すると、その関数のチェビシェフ多項式表現に基づく結果が得られることが知られている［Ｈ．Ａ．ヒル及びＲ．Ｔ．ステビンス（Ｓｔｅｂｂｉｎｓ）による“宇宙物理学、Ｊ”２００、４８４頁（１９７５年）参照］。次の式が成立するように、オフセットχ２，Ｏを中心にして走査される位相χ２の例について考察する。
【０１６９】
【数２８】
2004505256.tif 000030
ここで、Δχ２は、時間ｔの或る関数である。
χ２を走査すると、式（２７）及び（２８）に基づき、以下の式で表される成分が生成される。
【０１７０】
【数２９】
2004505256.tif 000031
次に、振幅Ａ２｜ＲＣ２｜１／２及び位相（Φ２＋ζ２）が、ｃｏｓΔχ及びｓｉｎΔχの係数の位相感度が良好な検出方法によって得られる。位相感度が良好な検出方法には、ｓ２にｃｏｓΔχを乗ずる段階と、ｓ２ｃｏｓΔχを時間に関して積分する段階と、ｓ２にｓｉｎΔχを乗ずる段階と、ｓ２ｓｉｎΔχを時間に関して積分する段階と、が含まれている。振幅１、角周波数ω１で正弦関数であるΔχ、すなわち、
【０１７１】
【数３０】
2004505256.tif 000032
であり、また、ｓ２が時間に関して均等にサンプリングされる場合、ｃｏｓΔχ及びｓｉｎΔχの係数は、ｓ２の或るチェビシェフ多項式係数として、効率的に表現し得る。
【０１７２】
この或るチェビシェフ多項式係数は、チェビシェフ多項式の既知の特性を用いて、以下のように表現し得る。
【０１７３】
【数３１】
2004505256.tif 000033
【０１７４】
【数３２】
2004505256.tif 000034
ここで、Ｔ＝２π／ω１、Ｔ１及びＶ１は、それぞれタイプＩ及びＩＩの次数１チェビシェフ多項式であり、また、Ｊ０は、次数０の第１種ベッセル関数である（１９６８年、（ニューヨーク、Ａｃａｄｅｍｉｃ・Ｐｒｅｓｓ社）、Ｇ．アーフカン（Ａｒｆｋｅｎ）による“物理学のための数学的な方法（Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ・Ｍｅｔｈｏｄｓ・ｆｏｒ・Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔｓ）“の１３．３節参照）。
【０１７５】
例えば、位相オフセットχ２，Ｏは、例えば、面が要求精度に合わせて平坦な溶解したシリカ等の等方性媒体を含む標的材１１２用のアレイ［Ｓｎ］の振幅アレイ［（｜ＳＩ｜）ｎ］及び位相［（φ）ｎ］をχ２の関数として取り込み、χ２及びχ２、ｍａｘのその値（この場合、［（｜ＳＩ｜）ｎ］は最大値）を求めることによって求め得る。位相オフセットχ２，Ｏは、―χ２、ｍａｘに対応する。
【０１７６】
他の選択可能な手順用のサーボ制御信号１８６Ｒの生成に関する説明は、他の選択可能な手順用のサーボ制御信号１５４又は１８６の決定に対して行なわれた説明と同じである。
【０１７７】
第１実施形態の第１変形例に対応する第２実施形態には、変形例が存在することは、当業者には明らかであろう。
図面を参照すると、図４は、本発明による第３実施形態を概略的に示す。第３実施形態は、パルス光源を含み、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した光線の強化透過機能を生成し、光共振器の特性を測定し監視するために干渉測定手法を取り込んでいる。パルス光源によって、連続走査モードでの近視野共焦点顕微鏡の動作が可能である。干渉測定手法によって、信号対雑音比が大きくなるという利点、光線間の相対的な位相を直接測定し得る利点、及び光線の周波数及び／又は光共振器特性のいずれかを変更せずに光共振器の特性を測定し得る利点、が提供される。
【０１７８】
第３実施形態には、第２実施形態の要素のような機能を行なう数多くの要素が含まれている。図３の或る要素の要素番号と同じ要素番号の図４の要素は、対応する要素であり、第２実施形態の対応する要素と同じ機能を果たす。
【０１７９】
光源１０１０は、パルス光源を作製するための数多くの様々な方法の１つによって生成されたパルス光源である（シルフバストによる前掲引用書）。光源１０１０は、図３の面で平面偏光された光線１０１６を生成する。光線１０１６は、変調器７６に入射し、光線１０１８として変調器７６から出てくる。変調器７６は、ドライバ７８によって励起される。例えば、変調器７６は、音響光学装置、又は光線１０１６の一部を変調するための追加光学部品と音響光学装置との組み合わせである。変調器７６は、音響光学的相互作用によって、光線１０１８の回折光成分として、光線１０１６の一部を回折する。光線１０１８の回折光成分の振動周波数は、光線１０１８の非回折非周波数シフト成分を基準にして、ｆ３の量だけ周波数シフトされ、図４の面に垂直な方向において、線形偏光される。光線１０１８における非周波数シフト成分の偏光面は、図４の面に平行である。光線１０１８の回折成分は、偏光ビームスプリッタ３０２によって反射された後、測定光１０２２として、位相遅延板１８によって透過される。光線１０１８の非回折成分は、偏光ビームスプリッタ３０２によって透過された後、測定光１０５２として、位相遅延板１８Ｒによって透過される。パルス化された残りの光線の説明は、これ以外の場合、第２実施形態の対応する部分に対して行なった説明と同じである。
【０１８０】
光線４０は、好適には光量子検出器によるが、検出器１１６によって検出され、信号値アレイ［Ｓｎ］が含まれる電気干渉信号１０３１を生成する。信号値アレイ［Ｓｎ］は、式（１）と同様に、精度の高い近似値として、以下のように表される。
【０１８１】
【数３３】
2004505256.tif 000035
ここで、ω３＝２πｆ３、ζ３は、φ、χ、ｔのいずれの関数でもない位相である。
【０１８２】
電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ６００は、デジタル又はアナログ処理のいずれかによって、好適には、デジタル処理によって、時間ベースの位相検出法及び信号７７によって電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ６００に送出されるドライバ７８の位相を用いて、（ＳＩ）ｎの位相（φ＋χ＋ζ３）を求める。［（φ）ｎ］のアレイの値は、最終利用用途において要求された場合独立して求められる位相アレイ［（χ＋ζ３）ｎ］を減ずることによって、測定位相アレイ［（φ＋χ＋ζ３）ｎ］から求められる。
【０１８３】
一般的に、位相アレイ［（χ＋ζ３）ｎ］は、標的材１１２を走査する期間中不変であるという条件を満足する以外には、求める必要はない。異なる時間に得られた結果を比較するために、２つの異なる測定期間の間における時間中に起こり得る位相アレイ［（χ＋ζ３）ｎ］のあらゆる変動を求めることが必要な場合がある。例えば、［（χ＋ζ３）ｎ］の相対的な変化は、例えば、面が要求精度に合わせて平坦な溶解したシリカ等の等方性媒体を含む標的材１１２用の信号値アレイ［Ｓｎ］を取り込むことによって求め得る。
【０１８４】
パルス光線１０１６に対する可干渉時間τｃは、パルス幅τｐ３にほぼ等しい。時間間隔Δｔ、Δｔ＝τｃ、及びτｃ＝１／ｆ３に渡って、信号値アレイ［Ｓｎ］が検出器１１６によって積分値として測定される条件の場合、信号値［Ｓｎ］の説明は、第１実施形態による信号値アレイ［Ｓｎ］に対して行なった説明の対応する部分とほぼ同じであり、第１実施形態によるχは、次式で与えられる。
【０１８５】
【数３４】
2004505256.tif 000036
従って、光源１０１０がパルス可干渉時間τｃのパルス光源である場合、第３実施形態の説明は、第２実施形態のχをω３ｔ・ｍｏｄｕｌｏ・２πで置換した第２実施形態の説明と等価である。光源１０１０のパルス時間は、ω３ｔが、一組の値を含むように選択し得るが、ここで、この組の各値は、２πの整数倍に有限の組の値（例えば、０、π／２、及び（３／２）π）を加算した値である。光源１０１０のパルスのタイミングは、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ６００により生成された信号２５４によって制御される。
【０１８６】
第２実施形態に対する第３実施形態の利点は、その周波数において、第２実施形態のχに対応する位相が変化し得る周波数である。第２実施形態におけるχと等価な位相である第３実施形態における位相ｍｏｄｕｌｏ・２πの変化に対する周波数は、５Ｍｈｚ程度と高くすることができ、また、τｃ＝１／ｆ３という条件と一致する。
【０１８７】
光源１０１０からのパルスのタイミングは、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ６００によって調整されて、走査速度ｖ並びに要素１４２の要素３０及び３２の間隙に対して、第２実施形態の信号値アレイ［Ｓｎ］１、［Ｓｎ］２、［Ｓｎ］３、及び［Ｓｎ］４に等価な情報が、第３実施形態の場合、取り込まれる。正規化が、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ６００によって行なわれ、近視野戻りプローブ光の複素振幅又は第２バックグラウンド戻り光の振幅と信号値アレイの１つの要素から次の要素への反射基準光との間の干渉積項の生成と検出の効率における変動が補償される。例えば、正規化に必要な情報は、面が要求精度に合わせて平坦な溶解したシリカ等の等方性媒体を含む標的材１１２用の信号値アレイ［Ｓｎ］を取り込むことによって求め得る。
【０１８８】
第３実施形態において、位相シフタ６４を用いて、光源１０１０及び変調器７６からのパルスのタイミングを組み合わせることによって生成される位相シフト値が所望の組の位相シフトと等価であることを確認し得る。
【０１８９】
第１実施形態の第３変形例による光源１０１０は、ＣＷ光源で置き換えもよいこと、また、信号値アレイ［Ｓｎ］の位相が、既知のヘテロダイン検出手法、又は、デジタルヒルバート変換位相検出器［１９９３年、ニューヨーク、ＭｃＧｒｗ−Ｈｉｌｌ社、Ｒ．Ｅ．ベストによる“位相ロックループ：理論、設計、及び応用“、第２版参照］、位相ロックループ（Ｒ．Ｅ．ベストによる同書参照）、スライディング窓ＴＦＴ［１９９５年、Ｊ．ツイによる”広帯域受信機用デジタル技術“（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ・ｆｏｒ・Ｗｉｄｅｂａｎｄ・Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ）（ボストン、Ａｒｔｅｃｈ・Ｈｏｕｓｅ）参照］等の非パルス信号用の位相感度が良好な検出手法を用いて求められることが、当業者には明らかであろう。
【０１９０】
また、第３実施形態は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、２０００年７月２７日に出願された、前述のヘンリー・ヒルによる米国仮出願、表題“走査干渉近視野共焦点顕微鏡法”の第１実施形態の第２変形例による教示内容に基づき、信号値アレイ［Ｓｎ］の２つ以上の同時測定値を得るように変形し得ることが、当業者には明らかであろう。
【０１９１】
標的材１１２の或る追加的な反射及び／又は散乱特性が、本発明の第４及び第５実施形態によって得られるが、ここでは、第１、第２、及び第３実施形態並びにその変形例において用いられた近視野プローブ光とは異なる近視野プローブ光が用いられる。第４及び第５実施形態と第１、第２、及び第３実施形態並びにその変形例との間の主な相違点は、開口部アレイ要素１４２の面における測定光の入射角度である。第１、第２、及び第３実施形態並びにその変形例の場合、入射角度は、開口部アレイ要素１４２の面に対してほぼ垂直である。第４及び第５実施形態の場合、対応する入射角度は、それぞれ、図５及び７に示すように、１ラジアンのオーダである。
【０１９２】
図面を参照すると、図５は、本発明による第４実施形態を概略的に示す。第４実施形態は、パルス光源を用いて、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した光線の強化透過機能を生成する。更に、第４実施形態は、光共振器の特性を測定し監視するために干渉測定手法を取り込んでいる。干渉測定手法によって、信号対雑音比が大きくなるという利点、光線間の相対的な位相を直接測定し得る利点、及び光線の周波数及び／又は光共振器特性のいずれかを変更せずに光共振器の特性を測定し得る利点、が提供される。
【０１９３】
第４実施形態には、第３実施形態の要素のような機能を行なう数多くの要素が含まれている。図４の或る要素の要素番号と同じ要素番号の図５の要素は、対応する要素であり、第３実施形態の対応する要素と同じ機能を果たす。
【０１９４】
図５において全体的に要素番号２３０で示す第４実施形態の光共振器は、図６ａに拡大して概略的に示す。光共振器２３０は、ミラー２２６Ａ及び２２６Ｂ、アミシ型レンズ２３２、及びレンズ２２２Ａ及び２２２Ｂが含まれる環状共振器である。面２２７Ａ、２２７Ｂ、２２３Ｂ、２２５Ｂ、２３３Ｂ、２３３Ａ、２２４Ａ、及び２２３Ａは、光線１０２２の波長に対して反射防止膜がコーティングされている。面２２８Ａ及び２２８Ｂの塗膜は、高い反射率を有する。好適には、界面２４３は、高反射率を有する。開口部アレイ要素２４２の説明は、第１実施形態の開口部アレイ要素１４２に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０１９５】
光共振器２３０の共振器は、面２２８Ａ及び２２８Ｂと界面２４３とによって画成される。光共振器２３０の特性に関する一般的な説明は、第１実施形態の光共振器１３０に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０１９６】
図５に示すように、光線１０２２は、非偏光ビームスプリッタ１０４に入射し、その一部は、光線２４として、ミラー１１２Ａによって、透過され又反射される。光線２４は、面２２７Ａによって透過され、面２２８Ａに入射する（図６ａ参照）。面２２８Ａに入射する光線は、第１実施形態の式（３）に対応する共振条件が満たされた場合、光共振器２３０を励起し、光２０７が蓄積される。
【０１９７】
レンズ２２２Ａ及び２２２Ｂの焦点距離は、光共振器２３０のモードが安定であるように選択される。要素２２６Ａの焦点距離は、光共振器３３０の安定垂直横モードが、面２２８Ａに入射する光線によって励起されるように選択される。ミラー２２６Ａの位置及び角度方向は、３つのトランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂ（第３のトランスデューサは図６ａに示さず）によって制御され、ミラー２２６Ｂの位置及び角度方向は、３つのトランスデューサ１６２Ｃ及び１６２Ｄ（第３のトランスデューサは図６ａに示さず）によって制御される。トランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂによって表されるトランスデューサは、サーボ制御信号２８６Ａによって制御され、トランスデューサ１６２Ｃ及び１６２Ｄによって表されるトランスデューサは、サーボ制御信号２８６Ｂによって制御される。
【０１９８】
面２２８Ａにおいて光共振器２３０に入射する光線２４の一部は、光線２５として反射される（図６ａ参照）。図５に示すように、光線２５は、非偏光ビームスプリッタ１０８に入射し、ミラー１１２Ｃ及び１１２Ｄによる反射の後、光線１０９の測定光成分として、透過される。光線１０２２の第２部分は、非偏光ビームスプリッタ１０４によって反射され、その一部は、ミラー１１２Ｅによる反射の後、非偏光ビームスプリッタ１０８によって反射され、光線１０９の基準光成分として、位相遅延板７２によって透過される。光線１０９は、合成光線であり、光線１０９の測定及び基準光成分の偏光面は、平行である。
【０１９９】
光線１０９は、好適には光量子検出器によるが、検出器１５０によって検出され、信号１５２を生成する。信号１５２は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ６００に送出され、サーボ制御信号２８６Ａ及び２８６Ｂが生成される。サーボ制御信号２８６Ａ及び２８６Ｂの生成に関する説明は、第３実施形態によるサーボ制御信号１８６の生成に対して行なった説明の対応する部分の説明と同じである。第４実施形態の場合、振幅が小さく、或る周波数で、１つの要素の一面における位置又は方向を変調するような、また、位相感度が良好な検出方法により、その周波数で位置の誤差を検出するような既知の手法によって、ミラー２２６Ａ及び２２６Ｂのそれぞれの位置及び方向を制御するために、情報が得られる。この手順は、順次又は同時に各異なる自由度に対して異なる周波数を用いて、ミラー２２６Ａ及び２２６Ｂの全自由度に対して繰返される。
【０２００】
第４実施形態による基準標的１３０Ｒの基準共振器の生成に関する説明は、第３実施形態による基準標的１３０Ｒの基準共振器に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０２０１】
界面２４３における光２０７Ａの入射角度は、図６ａ及び６ｂに示すようにθ４である。入射角度が垂直でない結果、隣接する波長又はサブ波長開口部３０によって透過された近視野プローブ光間に位相シフトが生じる。この位相シフトφ４は、要素２３２の屈折率をη４とすると、以下の式で与えられる。
【０２０２】
【数３５】
2004505256.tif 000037
この発生した位相シフトφ４を、差動干渉共焦点近視野顕微鏡法等の或る最終利用用途で用いると利点が得られる［例えば、ヘンリー・ヒルによる、前述の米国仮出願、表題“差動干渉共焦点近視野顕微鏡法”参照］。
【０２０３】
第４実施形態の利点は、光共振器２３０の設計によって、バックグラウンドが低減されることである。
第４実施形態の残りの説明は、第３実施形態に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０２０４】
本発明の精神と範囲から逸脱することなく、光共振器２３０に対する共振条件が、２つの異なる波長に対して、同時に満足されるように、他の光学要素を、或る屈折率で光線２０７の光路に導入し得ることは、当業者には明らかであろう。その結果生じる色収差が補正された光共振器は、２つの異なる波長で光線パルスを生成するように構成された光源１０１０に用い得る。例えば、再構成された光源１０１０には、２つの光線がダイクロイックビームスプリッタによって合成される２つの独立したパルス光源が備えられている。
【０２０５】
図面を参照すると、図７は、本発明による第５実施形態を概略的に示す。第５実施形態は、パルス光源を用いて、波長及び／又はサブ波長開口部アレイを介した光線の強化透過機能を生成する。更に、第５実施形態は、光共振器の特性を測定し監視するために干渉測定手法を取り込んでいる。干渉測定手法によって、信号対雑音比が大きくなるという利点、光線間の相対的な位相を直接測定し得る利点、及び光線の周波数及び／又は光共振器特性のいずれかを変更せずに光共振器の特性を測定し得る利点、が提供される。
【０２０６】
第５実施形態には、第４実施形態の要素のような機能を行なう数多くの要素が含まれている。図５の或る要素の要素番号と同じ要素番号の図７の要素は、対応する要素であり、第３実施形態の対応する要素と同じ機能を果たす。
【０２０７】
図５において全体的に要素番号３３０で示す第５実施形態の光共振器は、図８ａに拡大して概略的に示す。光共振器３３０は、ミラー３２６Ａ及び３２６Ｂ並びにアミシ型レンズ３３２が含まれる折り返し式の共振器である。面３２７Ａ、３２７Ｂ、３３３Ｂ、３３３Ａは、光線１０２２の波長に対して反射防止膜がコーティングされている。面３２８Ａ及び３２８Ｂの塗膜は、高い反射率を有する。好適には、界面３４３は、高反射率を有する。開口部アレイ要素３４２の説明は、第１実施形態の開口部アレイ要素１４２に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０２０８】
光共振器３３０の共振器は、面３２８Ａ及び３２８Ｂと界面３４３とによって画成される。光共振器３３０の特性に関する一般的な説明は、第１実施形態の光共振器１３０に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０２０９】
図７に示すように、光線１０２２は、非偏光ビームスプリッタ１０４に入射し、その一部は、光線２４として、ミラー１１２Ｅによって反射される。光線２４は、面３２７Ａによって透過され、面３２８Ａに入射する（図８ａ参照）。面３２８Ａに入射する光線は、第１実施形態の式（３）に対応する共振条件が満たされた場合、光共振器３３０を励起し、要素３０７Ａ及び３０８Ｂとして示す光線が蓄積される。
【０２１０】
レンズ３２８Ａ及び３２８Ｂの焦点距離は、光共振器３３０のモードが安定であるように選択される。要素３２６Ａの焦点距離は、光共振器３３０の安定垂直横モードが、面３２８Ａに入射する光線によって励起されるように選択される。要素３２６Ａの位置及び角度方向は、３つのトランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂ（第３のトランスデューサは図８ａに示さず）によって制御され、要素３２６Ｂの位置及び角度方向は、３つのトランスデューサ１６２Ｃ及び１６２Ｄ（第３のトランスデューサは図８ａに示さず）によって制御される。トランスデューサ１６２Ａ及び１６２Ｂによって表されるトランスデューサは、サーボ制御信号２８６Ａによって制御され、トランスデューサ１６２Ｃ及び１６２Ｄによって表されるトランスデューサは、サーボ制御信号２８６Ｂによって制御される。
【０２１１】
面３２８Ａにおいて光共振器３３０に入射する光線２４の一部は、反射される（図６ａ参照）。図５に示すように、光線２４の反射成分は、非偏光ビームスプリッタ１０８に入射し、ミラー１１２Ｆによる反射の後、光線１０９の測定光成分として反射される。光線１０２２の第２部分は、非偏光ビームスプリッタ１０４によって透過され、その一部は、まず位相遅延板７２によって透過され、そして、ミラー１１２Ｆによる反射の後、非偏光ビームスプリッタ１０８によって、光線１０９の基準光成分として、透過される。光線１０９は、合成光線であり、光線１０９の測定及び基準光成分の偏光面は、平行である。
【０２１２】
光線１０９は、好適には光量子検出器によるが、検出器１５０によって検出され、信号１５２を生成する。信号１５２は、電子制御装置、信号プロセッサ、及びコンピュータ６００に送出され、サーボ制御信号２８６Ａ及び２８６Ｂが生成される。サーボ制御信号２８６Ａ及び２８６Ｂの生成に関する説明は、第３実施形態によるサーボ制御信号１８６の生成に対して行なった説明の対応する部分の説明と同じである。第５実施形態の場合、振幅が小さく、或る周波数で、１つの要素の一面における位置又は方向を変調するような、また、位相感度が良好な検出方法により、その周波数で位置の誤差を検出するような既知の手法によって、ミラー３２６Ａ及び３２６Ｂのそれぞれの位置及び方向を制御するために、情報が得られる。この手順は、順次又は同時に各異なる自由度に対して異なる周波数を用いて、要素３２６Ａ及び３２６Ｂの全自由度に対して繰返される。
【０２１３】
第５実施形態による基準標的１３０Ｒの基準共振器の生成に関する説明は、第３実施形態による基準標的１３０Ｒの基準共振器に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０２１４】
界面２４３における光２０７Ａの入射角度は、図８ａに示すようにθ５である。入射角度が垂直でない結果、界面３４３に生成され生じた定在波パターンが存在する。定在波パターンの振幅の例を図８ｂに示す。定在波パターンの腹は、θ５の値と、光線３０７Ａ及び３０７Ｂが認識する光共振器３３０の光路長とを選択することによって、波長又はサブ波長開口部３０及び／又は３２に一致するように構成し得る。従って、定在波パターンの振幅のΛ５は、要素３３２の屈折率をη５とし、また、ゼロではない整数をｐとすると、以下の通りである。
【０２１５】
【数３６】
2004505256.tif 000038
波長又はサブ波長開口部３０及び／又は３２との腹の位置合わせは、サーボ制御信号２８６Ａ及び２８６Ｂによる。更に、サーボ制御信号２８６Ａ及び２８６Ｂの生成に対して述べた手順には、光線３０７Ａ及び３０７Ｂが認識する光共振器３３０の光路長を変調する段階と、測定信号値［Ｓｎ］の選択された要素の変化を位相感度が良好な検出方法によって検出する段階と、が含まれる。選択された要素は、要素３０及び／又は３２の要素に対応し、これに対しては、腹との位置合わせが望まれる。
【０２１６】
第５実施形態の利点は、光共振器３３０の設計によって、バックグラウンドが低減されることである。
第５実施形態の他の利点は、光線１０２２を近視野プローブ光に結合する効率を改善し得る潜在的な可能性である。
【０２１７】
第５実施形態の残りの説明は、第４実施形態に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
本発明の精神と範囲から逸脱することなく、光共振器２３０に対する共振条件が、２つの異なる波長に対して、同時に満足されるように、他の光学要素を、或る屈折率で光線３０７Ａ及び３０７Ｂの光路に導入し得ることは、当業者には明らかであろう。その結果生じる色収差が補正された光共振器は、２つの異なる波長で光線パルスを生成するように構成された光源１０１０に用い得る。例えば、再構成された光源１０１０には、２つの光線がダイクロイックビームスプリッタによって合成される２つの独立したパルス光源が備えられている。
【０２１８】
本発明の他の実施形態には、透過モードで動作するように上述したシステムを適合する段階が含まれる。一度、このような実施形態を図１０に示す。
図１０示す実施形態の数多くの要素は、前述の実施形態の要素と同様な機能を果たし、また、同じ要素番号が図１ａ示す第１実施形態の要素に対応する状態で図１０示す。
【０２１９】
光線２０は、非偏光ビームスプリッタ１０２に入射し、その第１部分は、測定光２２Ｔとして透過される。次に、測定光２２Ｔは、ミラー９２によって反射され、次に、ミラー９２によって反射された後、基板１１２Ｔにおいて点に合焦される。基板１１２Ｔには、光線２０の波長で透過する基板と、光共振器及び波長及び／又はサブ波長開口部アレイを含む要素２４Ｔと、が含まれる。要素２４Ｔは、その要素は、散乱部位３２を含まないこと以外では、第１実施形態の光共振器１３０に対応する。その点に合焦された測定光２２Ｔの一部は、近視野プローブ光アレイとして、要素２４Ｔの開口部によって透過される。開口部の説明は、第１実施形態の開口部アレイ３０に対して行なった説明の対応する部分と同じである。点の直径は、開口部アレイを跨るのに充分な大きさである。
【０２２０】
近視野光アレイによって検査されるサンプル２５は、アミシ型レンズ２６Ｔの平坦面に配置される。近視野プローブ光アレイは、第５実施形態の装置による後続の処理に関して第１実施形態の光線３４に対応する透過光線３４として、サンプル２５によって透過される。
【０２２１】
図１０に示すように、光線２０の第２部分は、基準光５０Ｔとして、ミラー１０２によって反射される。基準光５０Ｔは、ミラー９４Ａ、９４Ｂ、及び９４Ｃによって反射された後、基準光５２として、レンズ６０の開口部を介して透過される。次に、基準光５０Ｔは、図２ｄに示すように、アミシレンズと、透過性基準要素３０Ｒに対応する反射基準要素アレイとを含む基準標的２０Ｒと接触する。反射要素は、図１ａの実施形態においての通り、反射基準光５４を生成する。残りの説明は、第１実施形態に対して行なった説明の対応する部分と同じである。
【０２２２】
特筆すべき事として、他の実施形態において、図１０を参照して述べた反射性基準要素は、前述の実施形態によるいずれかの透過性基準要素と置き換え得る。更に、他の実施形態は、基準共振器を含む必要はない。更にまた、他の実施形態において、このような実施形態は、前述の実施形態よりも、近視野信号光と干渉する基準光を結合することは少ないかも知れないが、基準標的は、平坦又は湾曲したミラー等の均一な反射性標的であってよい。
【０２２３】
他の側面、利点、及び修正は、前述の請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略図。
【図２ａ】第１実施形態に用いる光共振器を示す概略図。
【図２ｂ】第１実施形態に用いる波長又はサブ波長開口部アレイを示す概略図。
【図２ｃ】第１実施形態に用いる基準標的を示す概略図。
【図２ｄ】第１実施形態に用いる基準標的波長又はサブ波長開口部アレイを示す概略図。
【図２ｅ】第１実施形態に用いる検出器開口部アレイを示す概略図。
【図２ｆ】第１実施形態の第１変形例に用いる光共振器を示す概略図。
【図２ｇ】第１実施形態の第１変形例に用いる基準標的を示す概略図。
【図３】本発明の第２実施形態を示す概略図。
【図４】本発明の第３実施形態を示す概略図。
【図５】本発明の第４実施形態を示す概略図。
【図６ａ】第４実施形態に用いる光共振器を示す概略図。
【図６ｂ】第４実施形態に用いる波長又はサブ波長開口部アレイを示す概略図。
【図７】本発明の第５実施形態を示す概略図。
【図８ａ】第５実施形態に用いる光共振器を示す概略図。
【図８ｂ】第５実施形態に用いる定在波パターンと波長又はサブ波長開口部アレイとの間の関係を示す概略図。
【図９】多層反射誘電体における導波要素によって形成されたマスクアレイを示す概略図。
【図１０】透過モードで動作する本発明の実施形態を示す概略図。
【図２ｂ】
2004505256.tif 000039
【図２ｅ】
2004505256.tif 000040
【図８ｂ】
2004505256.tif 000041
【国際公開パンフレット】
2004505256.tif 000042
2004505256.tif 000043
2004505256.tif 000044
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2004505256.tif 000115
2004505256.tif 000116
2004505256.tif 000117
2004505256.tif 000118
2004505256.tif 000119
2004505256.tif 000120
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004505256.tif 000121
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004505256.tif 000122
2004505256.tif 000123
【国際調査報告】
2004505256.tif 000124
2004505256.tif 000125
2004505256.tif 000126