JP2004523805A - ビーム案内を有するリソグラフ及び記憶媒体にデジタルホログラムを生成する方法 - Google Patents
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Abstract
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
【選択図】図1
Description
【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。
【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。
Claims (41)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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