DE2036904A1

DE2036904A1 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Punkthologrammen

Info

Publication number: DE2036904A1
Application number: DE19702036904
Authority: DE
Inventors: Erhard 2000 Hamburg Klotz
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1972-02-03
Also published as: FR2099593A1; NL7109910A; US3752555A

Description

Or. lli-rln-Γί Scholz

Akte Mo. PHD- I392

Armwldunr:. vom: 23.JUÜ 1970

Philips Patentverwaltung GmbH., 2 Hamburg 1, Mönckebergstr.

ⁿVerfahren und Anordnung zur Herstellung von Punkthologrammen"

Die vorliegende Erfindung-betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Punkthologrammen mittels einer Lochblenden-Matrix.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Punkthologramme liegt in der Halbleitertechnologie, wo solche Hologramme zur Abbildung und zur Bildvervielfachung von IC-Masken ausgenutzt werden können. Derartige holographische Verfahren sind bekannt. Andere Anwendungen liegen auf den Gebieten der optischen Datenverarbeitung, der optischen Datenspeicherung und der Herstellung synthetischer Hologramme.

Es sind zwei grundsätzliche Verfahren bekannt:

a) Aufnahme eines Punkthologramms von einem Miniatur-Linsenraster (Fliegenaugenlinse). Die Anforderungen der Halbleitertechnologie, großes Auflösungsvermögen und gute Abbildungsqualität, können diese bekannten Linsenraster nicht erfüllen. Eine Verbesserung dieser Eigenschaften könnte man mit einer Lochblenden-Matrix mit Bohrungen von ca. 1 /um 0 erreichen, die man in die Brennpunkte dieses Linsenrasters stellt.

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Wegen der großen Fertigungstoleranz der Linsenraster ist die Her-steliiing einer solchen Lochblenden-Matrix kaum möglich. Die Herstellung von Linsenrastern besserer optischer Eigenschaften oder mit kleineren Fertigungstoleranzen ist sehr schwierig und kostspielig. Zur Zeit sind nur Linsenraster in wenigen Abmessungen erhältlich«,

b) Bei einer anderen bekannten Aufnahmetechnik wird durch schrittweises Verschieben einer Punktlichtquelle und wiederholtes Belichten das Punkthologramm aufgenommen. Die Punktlichtquelle besteht aus einem ^ kurzbrennweitigen Mikroskopobjektiv, in dessen

™ Brennpunkt sich eine Lochblende befindet» Die Ver

schiebung der Punktlichtquelle wird mit einem Kreuzsupport durchgeführt» Das Rastermaß ist beliebig einstellbar. Bei dieser Aufnahmetechnik ist nur eine Punktlichtquelle erforderlich, deren Herstellung keine Schwierigkeiten bereitet. Diese schrittweise Herstellung des Hologramms hat aber grundsätzlich den großen Nachteil, daß die wiederholte Belichtung einen schlechten Hologrammwirkungsgrad zur Folge hat. Bedingt durch das schrittweise Aufnehmen 1st der zeitliche Aufwand verhältnismäßig groß.,

t Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Punkthologrammen ist in der Patentanmeldung P 19 65 448.9 vorgeschlagen worden. Bei diesem Verfahren bedient man sich der einfachen Aufnahme und der guten Abbildungseigenschaften der schrittweisen Aufnahmetechnik und beseitigt den schlechten Hologrammwirkungsgrad durch einen nachfolgenden holographischen Kopierprozeß.

Aufgabe der Erfindung ist es, die schrittweise Aufnahme-

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technik wegen des schlechteren Wirkungsgrades und die Linsen-Matrix wegen der schlechten optischen Eigenschaften und der großen Fertigungstoleranz zu eliminieren» Das wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Beleuchtung der Lochblenden-Matrix eine als binäre Plhasen struktur ausgebildete Zonenplatten-Matrix mit dem gleichen Rastermaß benutzt und die aus diesen Punktlichtquellen austretenden Wellenfronten dann mit einer Referenzwelle zur Interferenz gebracht und das Interferenzmuster auf einer Photoplatte bzw. auf Photolack aufgezeichnet werden.

Unter Anwendung der Methoden der Halbleitertechnologie ist es möglich, Löcher von ca. 1 yum 0 und Zonenplatten mi\. ausreichendem öffnungsverhältnis herzustellen, um die Lichtverluste klein zu halten.

Mit einer "Step- and Repeat"-Kamera werden die Löcher und die Zonenplatten abgebildet und vervielfacht. Zur Verbesserung der optischen Dichte und des Wirkungsgrades werden die Photomasken in folgender Weise weiter verarbeitet. Die Lochblenden-Matrix wird auf eine metallbedampfte Glasplatte umkopiert, da die optische Dichte von Metallschichten besser ist als die von photographischen Emulsionen. Für diese Arbeit benutzt man bekannte photographisch-chemische Verfahren, die auch bei der Herstellung integrierter Schaltungen angewendet werden. Die zunächst als Amplitudenstruktur ausgebildeten Zonenplatten sind wegen ihres schlechten Wirkungsgrades als Beleuchtungselemente wenig geeignet. Daher wird die Zonenplatten-Matrix z. B. auf eine Photolackschicht umkopiert. Als Schichtträger wird eine Glasunterlage verwendet. Die auf diese Weise als binäre Phasenstrukturen ausgebildeten Zonenplatten haben einen wesentlich höheren Wirkungsgrad. Die optimale Modula-

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lationstiefe ( λ/2) kann durch die Wahl der Lackdicke vorgegeben werden»

Durch die Verwendung einer "Step- und Repeat"-Kamera kann das Rastermaß der Punktlichquellen beliebig gewählt werden» Der kleinste erreichbare Abstand wird jedoch durch die geometrischen Abmessungen der Zonenplatten bestimmt. Da die Zonenplatten sich jedoch überlappen dürfen, kann der Abstand noch verkleinert werden.

Durch die gute Reproduzierbarkeit der "Step- und Repeat"» Kamera kann man die Lochblenden-Matrix und die Zonenplatten-Matrix mit gleichen Rasterabständen herstellen^ W was zur gleichmäßigen Ausleuchtung der Löcher mit den Zonenplatten notwendig ist. Gleichzeitig garantiert diese Herstellungsart eine gleichbleibende Geometrie der Löcher und Zonenplatten»

Periodische Anordnungen haben die nachteilige Eigenschaft, daß in bestimmten Abständen Selbstabbildungsebenen auftreten^ die eine sehr ungleichmäßige Intensität sverteilung in der Hologrammebene zur Folge haben«. Das kann bei der photographischen Aufzeichnung dazu führen^, daß man möglicherweise den Linearitätsbereich der Schwärzungskurve verläßt» Diese störenden Selbstab= bildungsebenen kann man in bekannter Weise unterdrücken!, " indem man die Phase der die periodische Struktur beleuch= tenden Wellenfront statistisch moduliert.

Bei der hier verwendeten Zonenplatten-Lochblenden-Anordttuag lza.wa man gleichzeitig die Vorderseite der Lochblenden-Matrix durch Aufdampfen dielektrischer Materialien als Phasenplatt© mit statistischer Verteilung der Phasen-Sprünge ausbilden Die Größe der Phasensprünge wird durch div Ssliiehtdicke vsäst durch, den Brechungsindex des Materials bestimmte

<\ (pi CTt iS) (S) (S J ä"4 (O iiTl (TS

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Aufnahme von Punkthologrammen, bei der die Punktlichtquellen aus der beschriebenen Kombination von Zonenplatten-Lochblenden bestehen. Der von einem Laser kommende Strahl 1 durchläuft ein optisches Abbildungssystem 2, das zur Beleuchtung der Zonenplatten-Matrix 3 dient. Die Zonenplatten fokussieren die Strahlen auf die Lochblenden-Matrix 5. Für eine gute Ausleuchtung der Löcher sind verschiedene Justierungen nötig, die in Fig. 2 durch die Pfeile a....h angedeutet werden. Zuvor laufen die Strahlen durch eine Phasenplatte 4, die sich auf der Vorderseite der Lochblenden-Matrix 5 befindet. Durch die Phasenplatte werden in den einzelnen Strahlengängen statistische Phasensprünge eingeführt, die eine Selbstabbildung, wie.sie bei periodischen Anordnungen auftritt, verhindert. Die aus der Lochblenden-Matrix 5 austretenden Kugelwellen 6 interferieren mit der Referenzwelle 7, nachdem diese eine Optik 8 und eine Lochblende 9 durchlaufen hat. Das entstehende Interferenzmuster wird z. B. auf einer Photoplatte 10 in an sich bekannter Weise als Amplituden- oder Phasenhologramm aufgezeichnet. Das optische Abbildungssystem 2 ist auf die Photoplatte 10 fokussiert, wodurch eine optimale Überschneidung der aus der Lochblenden-Matrix 5 austretenden Kugelwellen erreicht wird. Dadurch wird die Information auf der Photoplatte 10 gleichmäßig verteilt.

Patenian sprüche;

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Claims

Patentansprüche ι

(i) Verfahret und Anordnung zur Herstellung von Punkthologrammen mittels einer Lochblenden-Matrix, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der Lochblenden-Matrix eine als binäre Phasenstruktur ausgebildete Zonenplatten-Matrix mit dem gleichen Rastermaß benutzt und die aus diesen Punktlichtquellen austretenden Wellenfronten dann mit einer Referenzwelle zur Interferenz gebracht und das Interferenzmuster auf einer Photoplatte bzw. auf Photolack aufgezeichnet werden.

W 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblenden-Matrix auf eine metallbedampfte Glasplatte und die Zonenplatten-Matrix auf eine Photolackschicht umkopiert werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor dem Zonenplatten-Lochblenden-Matrix-System ein optisches Abbildungssystem befindet, das die aus der Lochblenden-Matrix austretenden Kugelwellen zur optimalen Überschneidung im Sinne einer gleichmäßigen Informationsverteilung auf der Aufnahmeplatte bringt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lochblenden-Matrix und Zonenplatten-Matrix eine Phasenplatte vorgesehen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite der Lochblenden-Matrix mit dielektrischen Materialien aufgedampft ist und als Phasenplatte dient.

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