(57)【要約】      （修正有）【課題】微細構造および個々の回折光学素子（ＤＯＥ）、特に高速および高い書き込みエネルギーを有する計算機合成ホログラムの書き込みによって生じる技術上の問題を解決する。【解決手段】電磁波から少なくとも部分的にコヒーレントビームを生成するための線源（４）、複数の個々に切り替え可能な変調器素子を備えた変調器（６）、変調器（６）を照らすためのビームを形成する光学素子（８）、変調器（６）によって発されたビームを縮小させるための縮小光学素子（１０）、および縮小光学素子に対してストレージ媒体（２）を動かすための移動テーブル（１２）を含む微細構造化ストレージ媒体（２）のためのデバイスであって、縮小光学素子（１０）が限定された回折で設定され、そして該素子（１０）が、個々の変調器素子の表面から少なくとも２５の表面縮小を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの光源（６０,７６）を含み、
該光源（６０,６２；７６,７８）によって生成された光線を、イメージング光学ユニット（３６）上に向けるための少なくとも１つのビームスプリッター（６４）を含み、
ストレージ媒体（２）によって反射された該光線を解析するために、少なくとも２台の検出器（６８；８０）を含み、
該ストレージ媒体（２）によって反射され、そして該イメージング光学ユニット（３６）を通って、少なくとも２台の検出器（６８；８０）の上へ通過する該光を向けるための少なくとも１つのビームスプリッター（６６；７０）を含み、そして
該少なくとも２台の検出器（６８；８０）の上で、該反射光の焦点を合わせるためのレンズ（７０）を含み、
該ストレージ媒体（２）に対して、該イメージング光学ユニット（３６）の距離および／または傾きが調節される、
ストレージ媒体（２）を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニット（３６）をオートフォーカスするためのデバイス。
【請求項２】
検出器（６８；８０）が、各光源（６０,６２；７６,７８）に割り当てられていることを特徴とする、請求項１に記載されたデバイス。
【請求項３】
該検出器（６８；８０）が、４象限検出器として形成され、そして非点収差を形成する少なくとも１つの光学素子が、それぞれの検出器に割り当てられていることを特徴とする、請求項１または２に記載されたデバイス。
【請求項４】
該光源（６０,６２；７６,７８）および該検出器が、交互の該空間位置に、アクチュエーター備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載されたデバイス。
【請求項５】
光線が、少なくとも２つの光源によって生成され、そしてイメージング光学ユニットの上に向けられ、
該光線が、スキャン点においてストレージ媒体の表面の上に焦点を合わされ、そしてそこで反射され、
該ストレージ媒体によって反射される該光線を解析するために、少なくとも２台の検出器によって焦点誤差信号が、生成され、
該ストレージ媒体によって反射され、そして該イメージング光学ユニットを通る該光が、少なくとも１つのビームスプリッターによって、該少なくとも２台の検出器上に向けられ、
該反射光が、該少なくとも２台の検出器上で焦点を合わされ、そして、
該ストレージ媒体に対する該イメージング光学ユニットの距離の調節が、該検出器の少なくとも１台の該焦点誤差信号による方式で行われ、
該ストレージ媒体に対する、該イメージング光学ユニットの該距離が、調節され、
ストレージ媒体を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニットをオートフォーカスするための方法。
【請求項６】
それぞれの反射されたビームが、割り当てられた検出器によって解析される、請求項５に記載された方法。
【請求項７】
空間的におよび／または一時的に相互に独立した該少なくとも２つの光線によって、調節が行われる、請求項５または６に記載された方法。
【請求項８】
該書き込みデバイスを用いて、書き込みビームが、微細構造を形成するために、該ストレージ媒体の表面上に焦点を合わされ、
範囲的な微細構造が、該イメージング光学ユニットと該ストレージ媒体との間の相対的な動作によって形成され、そして
それぞれの場合、動作の方向にある該書き込みビームが、該ストレージ媒体の表面上に生成される位置より前に位置する少なくとも一つのスキャン点の動作の方向に依存する、
請求項５〜７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項９】
露光線が、焦点を合わされた書き込みビームとして生成される、請求項５または６に記載された方法。
【請求項１０】
光線が、少なくとも１つの光源によって生成され、そしてイメージング光学ユニットの上に向けられ、
該光線が、ストレージ媒体の表面上に向けられ、そしてそこで反射され、
該イメージング光学ユニットと該ストレージ媒体の表面との間の距離が、該表面の少なくとも２点で決定され、そして、
測定された距離が、該距離および傾きを決定し、そして調節するために使用され、
該ストレージ媒体に対する該イメージング光学ユニットの該距離および該傾きが、調節される、
ストレージ媒体を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニットをオートフォーカスするための方法。
【請求項１１】
該書き込みデバイスを用いて、書き込みビームが、微細構造を形成するために、該ストレージ媒体の表面上で焦点を合わされ、
範囲的な微細構造が、該イメージング光学ユニットと該ストレージ媒体との間の相対的な動きによって形成され、そして、
該光線によって照らされる該領域が、動作の方向において、該書き込みビームの前に位置する、
請求項１０に記載された方法。
【請求項１２】
少なくとも２つの光線が、スキャン点において該ストレージ媒体の表面上で焦点を合わされ、
該ストレージ媒体によって反射される該光源の光線を解析するために、焦点誤差信号が少なくとも２台の検出器によって生成され、
スキャン点では、イメージング光学ユニットと該ストレージ媒体の表面との間の該距離が、該焦点誤差信号から決定され、そして
該イメージング光学ユニットに対する該ストレージ媒体の該傾きの修正が、該スキャン点のための該焦点誤差信号によって行われる、
請求項１０または１１に記載された方法。
【請求項１３】
該光線が、スキャン点において、該ストレージ媒体の表面の上で焦点を合わされ、そしてそこで反射され、
焦点誤差信号が、該ストレージ媒体によって反射された該光線を解析するために、検出器によって生成され、
該スキャン点が、該ストレージ媒体の表面の一部にかけてスキャンされ、そして、
距離プロファイルが、該測定された焦点誤差信号から生成される、
請求項１０または１１に記載された方法。
【請求項１４】
該スキャン方向が、イメージング光学ユニットとストレージ媒体との間の該相対的な動作の方向に対して、横方向に方向付けされる、請求項１３に記載された方法。
【請求項１５】
該光線が、該ストレージ媒体の表面上に向けられ、そしてそこで反射され、
該イメージング光学ユニットと該ストレージ媒体との間の距離が、複数の点において、該ストレージ媒体によって反射された該光線を解析するための波面検出器によって決定される、請求項１０または１１に記載された方法。
【請求項１６】
ストレージ媒体の表面の所定の領域が、所定のパターンで構造化され、
１軸に沿って強度、および他の軸に沿って露光高さが、連続的に変えられ、
後で露光された領域が顕微鏡的に解析され、そして動作点が規定され、
ストレージ媒体に対するイメージング光学ユニットの距離および／または傾きが、調節される、
ストレージ媒体を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニットをオートフォーカスするためのデバイスの動作点を決定するための方法。
【請求項１７】
１６の異なるモノクロ階調の値範囲が、該強度のために使用され、そして、
該露光高さが、所定のＳ曲線の領域にかけて変化する、請求項１６に記載された方法。
【請求項１８】
極度に低強度の該書き込みビームによって、構造化が依然達成される最適な露光高さが、該設定のために定められる、請求項１６または１７に記載された方法。
【請求項１９】
該焦点誤差信号が、該露光高さのために参照として使用される、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項２０】
該焦点誤差信号が、該動作点のために参照として使用される、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストレージ媒体を微細構造化するためのデバイスおよび方法、ならびに微細構造領域を含むストレージ媒体に関する。本発明は、同様にストレージ媒体を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニットをオートフォーカスするためのデバイスおよび方法に関する。
さらに、本発明は、ストレージ媒体上に微細構造を形成するための新規な書き込みストラテジーに関する。
【背景技術】
【０００２】
導入部に記載したタイプの微細構造化は、従来技術から知られており、そしてストレージ媒体の表面または１種もしくは２種以上の層の光学特性を変えるために使用される複数のドットおよび／または線を含む。この場合、反射率の変化、透過、吸収、散乱挙動、反射光の相の変化、または全ての効果の組み合わせを利用できる。この場合、空間分解能は、１μｍ未満のドットまたは線寸法まで小さい１０μｍ未満であることができる。このタイプの微細構造化は、情報を蓄積するために使用され；特に、計算機合成ホログラム、マイクロイメージまたはマイクロスクリプトは、微細構造化によって生産できる。
【０００３】
計算機合成ホログラムは、好ましくはコヒーレント光線を有する照明の場合には、ホログラムにコード化された情報の項目の再生（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）となる１種または２種以上の層のドットマトリックスまたはドット分布を含む。この場合、ドット分布は、振幅ホログラムとして、位相ホログラムまたはキノフォーム（ｋｉｎｏｆｏｒｍ）フレネルまたはフーリエホログラムとして、計算できる。計算機合成ホログラムを作り出すために、後者は最初に計算され、そしてその後にエネルギーのドット的導入によって、好適な書き込みデバイスによりストレージ媒体に書き込まれる。この場合に生じるドットマトリックスの分解能は、既に記載したように、１μｍ未満までの範囲内にある。したがって、高分解能を有するホログラムは、狭い場所に書き込むことができ、ホログラムは、その情報を光線での照明および回折パターンの再生によってのみ読み出すことができる。この場合、ホログラムのサイズは、数ｍｍ２〜数ｃｍ２であることができる。
【０００４】
計算機合成ホログラムの主な利点は、それぞれのホログラムが高額な費用をかけずに、独立して計算できることである。したがって、例えば連続番号または生産パラメーターを含むホログラムを連続して生成できる。
したがって、このタイプのホログラムは、セキュリティー機能として、または包装上の製品追跡のための物流管理、クレジットカード、入場券またはその同類のものにおいて特に使用できる。好適な読み出しデバイスによって、ホログラムのセキュリティー機能を読み出すことができ、そしてセキュリティー機能の真正性および個体性を簡素な方式で調べることができる。
【０００５】
上記の計算機合成ホログラムは、情報（マイクロスクリプト、マイクロイメージ）の直接に見ることができる項目と組み合わせることができる。さらに、導入部に記載した微細構造化を用いると、上記のマイクロイメージおよびマイクロスクリプトそれ自身もまた、計算機合成ホログラムと独立に書き込むことができる。ドット分布はまた、ドットマトリックスホログラムとして生成でき、それぞれの場合では、個々の小さい範囲の部分は、ドットマトリックスホログラムの異なる回折構造として生成できる。さらに、回折光学素子（ＤＯＥ）それ自体を微細構造化で形成することも可能である。
【０００６】
光線による書き込みまたは読み出しを以下に示す場合は、可視波長範囲のレーザービームを一般的に意味する。とは言っても、本発明は、可視光の適用に限定されない。原理上は、本発明は広範な波長範囲の電磁波により適用できる。
【０００７】
従来技術は、平面ストレージ媒体中にホログラムの光学構造を書き込む、計算機合成ホログラムを書き込むための複数の書き込みデバイスを、さらに開示する。一例として、この点で国際公開第０２/０７９８８１号明細書、国際公開第０２/０７９８８３号明細書、国際公開第０２/０８４４０４号明細書、国際公開第０２/０８４４０５号明細書および国際公開第０３/０１２５４９号明細書の文献を参照する。これらの書き込みデバイスは、ドットマトリックスのそれぞれの個々のドットを連続的にスキャンし、そしてストレージ媒体に光エネルギーを導入するかまたは導入しない、いずれかのレーザービームを使用する。
【０００８】
複数の読み出しデバイスは、光線および適した光学ユニットによってホログラム範囲を照明することによって、記録手段により見えるように再生し、または電子的に表すことができ、そして評価できることに適しており、同様に公知である。一例として、これに関連して、独国特許第１０１３７８３２号明細書、国際公開第０２/０８４５８８号明細書および国際公開第２００５/１１１９１３号明細書の文献を参照する。
【０００９】
対照的に、欧州特許出願公開第１０９４３５２Ａ２号明細書は、連続配置される複数のレーザーダイオードを含む光源を有する画像生成のための光学書き込みデバイスを開示する。該光源によって発された光は、Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｌｉｃｈｔ  Ｍａｃｈｉｎｅｓの回折格子ライトバルブ（ＧＬＶ）上で、回折がＧＬＶのそれぞれの点で生じることにより、光学ユニットによって方向を変えられる。ＧＬＶは、線光変調器と呼ぶことができる。プログレッシブ露光の結果として線ごとに画像が生じる。書き込みデバイスによって、生成された書き込み画像の分解能は、約１０μｍのドットサイズに対応する２４００ｄｐｉと規定される。
【００１０】
独国特許出願公開第１９８０２７１２Ａ１号明細書は、ストレージ媒体上の計算機合成ホログラムの露光用デバイスを開示する。調整されたレーザービームは、２Ｄ光照射野がストレージ媒体上に屈折されることによって、デジタルライトプロセッサー（ＤＬＰ）上に衝突する。構造が、小範囲のＤＬＰの個々のミラーによって、ストレージ媒体中に生成される。したがって、ホログラムサイズは、使用されるＤＬＰおよび画像のスケールによって決定される。
【００１１】
欧州特許出願公開第１２０２５５０Ａ１号明細書は、線光変調器（ＧＬＶ）およびイメージング光学ユニットを含む書き込みデバイスを示す。偏光子がレーザービームのビーム経路中に配置され、この偏光子がビームの直線偏光を生成する。より高い強度が書き込み媒体上で達成されるように、線光変調器の好ましい方向が、結果として利用される。感光性および感熱性材料の書き込みが、このように加速される。
【００１２】
欧州特許出願公開第１４８０４４１Ａ１号明細書は、単一モードのレーザービームから個々のビームを生成するビーム倍増器を含む書き込みデバイスの構造を示す。この多数の個々のビームは、次にマルチチャネルの空間光変調器にぶつかり、そしてそこで個々に変調される。ＳＬＭによって反射される個々のビームは、それぞれの本質的に単一モードのビームであり、そして下流の光学ユニットは、感光性の加工対象物の表面の上でこの複数の個々のビームを画像化する。記載された方法は、例えば回路を形成するのに役立つ。
【００１３】
国際公開第０１７７９９３５号明細書は、半導体素子およびディスプレイデバイス用のフォトマスクを製造するために使用できるデバイスを開示する。半導体素子、ディスプレイ、統合された光学素子および電気的接続構造を、同様に直接書き込むことができる。個々のドットを形成させるために、空間光変調器（ＳＬＭ）は、レーザービームのビーム経路中にある。下流のイメージング光学ユニットは、次に構造を書き込むためにストレージ媒体上に光変調器を画像化する。個々の書き込みパルス間のエネルギー変動を制御するために、そしてこのように構造を一様に書き込めるようにするために、光エネルギーがレーザーパルスの間、実際にスイッチオフを可能にする非常に速い切り替え制御を使用することが推奨される。この場合、国際公開第０１/７９９３５号明細書は、基本として１０〜１００ｍＷの平均書き込み出力を採用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のそれぞれのシステムは、以下の問題の少なくとも１つを有する。このように、システムは、書き込まれた構造の過度に低い空間分解能および正確性、過度に低いスループットまたは書き込み速度、個別製造可能でない構造、またはあまり感光性もしくは感熱性でない材料の構造化を許容するには過度に低い書き込みエネルギー、のいずれかを有する。
【００１５】
上記のタイプのシステムは、イメージング光学ユニットとストレージ媒体との間の相対偏差を補正するために、能動的なオートフォーカス動作を進行させることを必要とする。この場合、オートフォーカス系の非常に正確且つ迅速な動作のための一つの問題は、能動的な高さ調節を必要とする波長の領域内のまたは開口数（ＮＡ）に対応した分解能を有するストレージ材料の構造化である。これは、次のようにＮＡに関連する、限定された被写界深度の結果である：
【００１６】
【数１】
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【００１７】
ここで、より小さい構造を意味するＮＡが増加するにつれて、被写界深度ΔＺは、平方の逆数で縮小することが理解できる。可視波長範囲および約１μｍの所与の構造サイズにおける構造では、一桁マイクロメートル範囲にある被写界深度が、このように計算される。ストレージ媒体の製造上の公差によるかまたはストレージ媒体の実装の結果としての不正確性により、２桁マイクロメートル範囲でストレージ材料の高さ変動を予想することが好ましい。これは能動的な高さ調節を必要とする。
【００１８】
高さ調節への要求は、その全領域にかけて書き込みビームを被写界深度内に保つことにある。従来技術から公知のシステムの場合、高さは、露光幅または領域内でわずかにだけ変化する可能性があり：そして１点での高さ調節が、従って充分である。しかし、特に露光の端で、製造中の不正確性により、およびサンプルまたはストレージ材料の実装のズレの結果として、構造化されていない場所が発生することを、実験が繰り返し示す。これは、いっそう急で、より大きい露光領域となる全露光領域にわたる高さ調節への要求となる。
【００１９】
したがって、本発明は、微細構造、および個々の回折光学素子（ＤＯＥ）、特に計算機合成ホログラムを、高速、高い正確性および高い書き込みエネルギーで、書き込むことができる技術上の問題に基づく。
【００２０】
さらなる技術上の問題は、マイクロメートル範囲（５０μｍ〜１μｍ）またはサブミクロン範囲（１.０μｍ〜０.０１μｍ）の構造サイズを有するドットまたは線構造を書き込むために使用できるシステムを特定することにある。
【００２１】
さらなる技術上の問題は、ドットまたは線構造を高速（典型的には１００Ｍドット/秒以上）で書き込むために使用できるシステムを特定することにある。
【００２２】
さらなる技術上の問題は、１ｍｍ２〜１ｍ２、典型的には１ｃｍ２の範囲の大面積の微細構造を書き込むために使用できるシステムを特定することにある。
【００２３】
さらなる技術上の問題は、光学的にあまり感度が高くない（例えば薄アルミニウム層、金属、ポリマー、希土類）への微細構造の書き込みに使用できるシステムを特定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の技術上の問題の少なくとも１つ、好ましくは複数が、請求項１の特徴を含むデバイスによって、解決される。このデバイスは：
電磁波の少なくとも部分的なコヒーレントビームを生成するための線源、
複数の個々に切り替え可能な変調器素子を有する変調器、
変調器を照らすためのビーム形成光学ユニット、
変調器によって発されたビームを縮小させるための縮小光学ユニット、
例えば空間周波数フィルターによって相変調を強度変調に変換するための装置、および
縮小光学ユニットに対してストレージ媒体を動かすための移動デバイス、特に移動テーブルまたは移動ベルト、
を有する。
【００２５】
デバイスは、移動テーブルに基づいて主に下記に記載されるが、しかしこれは、本発明をこの具体的な実施形態に限定することを目的としない。いずれにしても、移動ベルトまたは任意の他の好適な移動デバイスがまた、適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明によって、縮小光学ユニットは、回折限界方式で形成され、そして光学ユニットは個々の変調器素子の面積から少なくとも２５の面積縮小を生じる。
【００２７】
ビーム形成光学ユニットにより、最適な結果、つまり個々の縮小したドットの非常に小さい直径が、回折限界的縮小光学ユニットによって達成されるように、個々の変調器素子は、それぞれの場合、平面波またはほぼ平面波で照射される。波の平面性のない限界のために、各変調器素子に渡って平面波からの偏差が、λ/４以下（式中、λは光の波長である）であることを記載する、レイリーの基準を用いることができる。
【００２８】
並行して運転される変調器、例えば線光変調器の使用により、多数の個々の構造の個々のドットまたは線は、１つの露光ステップでストレージ媒体に書き込むことができる。この場合、回折限界的縮小光学ユニット、およびそれに関連する大きな縮小は、高い書き込みエネルギーで、非常に小さい構造を書き込むことができる可能性を与える。これは、従来書き込まれることができなかった、迅速かつ大量の並行した微細構造の書き込みを可能にする。典型的には２５０または少なくとも２５の縮小、および回折限界的ビームガイドにより、さもなければ変調器それ自身を破壊する高エネルギー密度を変調器で制御できる。
【００２９】
下流の開発ステップなしで、ＤＯＥ、特に計算機合成ホログラムを、従って迅速かつ費用効率高く生成でき、そしてさらにそれらは個々にかつマイクロメートルまたはサブミクロン範囲で生成できる。書き込み速度は、例えば１００Ｍドット/秒までもに達することができる。さらなる利点は、回折露光点の高い位置決め精度を達成できることである。最終的に、微細構造はまた、変調器の好適な駆動によって、異なる強度で、つまり例えば異なるモノクロ階調で書き込むことができる。
【００３０】
「回折監視」の用語は、以下のようにＤＩＮ ＩＳＯ１０１１０−５に記載される。システムの画像品質の測定は、"シュトレール定義輝度（Ｓｔｒｅｈｌ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）"または"シュトレール強度比"、つまり収差のない光学系で規定されるその強度に対する、点イメージの中心における強度比である。これは、理論的に可能な光と比較して、光がどれだけエアリー円盤とも呼ばれる回折円盤中で組み合わせられているか、および光がどれだけ外に位置しているかを記述する。１００％に対応する１のシュトレール値は、光が回折円盤中に存在し、理論的に最大の値に達することを意味する。そうしたシステムは、イメージング収差がないであろう。０．８より良好なシュトレール値を有する光学ユニットは、この基準により回折限界とみなされる。
【００３１】
シュトレールによる考察の様式は、回折円盤に対して焦点の合った強度分布を測定することを対象にする。しかし、さらに回折円盤の形状または寸法に関連する、回折限界を決定する可能性がある。この点において、以下の式がある
ｄ＝λ/ＮＡ
（式中、ｄ：回折円盤の両側上で、最小の回折間の距離として測定された回折円盤の直径、λ：集光された光の波長、およびＮＡ：縮小光学ユニットの開口数）。
【００３２】
回折円盤の寸法が、上記の式によるこの値ｄから２０％未満でより大きい値へ逸脱する場合、使用される光学ユニットは、回折限界である。
【００３３】
さらに縮小光学ユニットの面積縮小は、２５〜１０００、好ましくは５０〜１０００の間、特に２５０であることがさらに好ましい。この値の範囲では、特に小さくそして強度の高い光の構造または線ごとのまたは範囲的な光スポットを生成可能であり、さらに変更されたより感光性でない材料が、微細構造を形成するために充分であることを可能にする。そうした材料の例は、薄アルミニウム層、金属、ポリマー、希土類であり、再生、置き換え工程、凝縮工程、アブレーション工程または蒸発工程は、エネルギーのスポット的な導入によって開始される。
【００３４】
さらに好ましい方式では、縮小光学ユニットは、１０μｍ直径未満、特に１μｍ直径未満のサイズまで、各変調器素子によって回折された放射強度を縮小させる。結果として、より感光性でない材料の場合、従来特に達成できなかった分解能で微細構造を生成できる。
【００３５】
線源は、レーザーとして有利に形成できる。しかし、光源のこの機器構成は、本発明の限界を表さない。しかし、レーザーが、電磁波の少なくとも部分的なコヒーレントビームを生成するための好ましい手段であることは既に従来技術から明らかである。パルスレーザーが好ましくは使用され、そのパルスは、連続波レーザーのレーザービームより高いエネルギー密度を有する。
【００３６】
パルス期間がナノ秒の範囲にあり、そしてパルスのエネルギーが１００マイクロジュールの領域にあるように、パルスレーザーの典型的な例を特性化できる。これは、所与の１０２４点の線光変調器、約０.１マイクロジュールのパルスおよび変調器素子当たりのエネルギーを意味する。これは、材料の熱伝導度に少しだけ左右される材料構造にとって充分なエネルギー密度となる。
【００３７】
したがって、可視または隣接した波長範囲にある高エネルギーのレーザーパルスが、ストレージ媒体の微細構造化に使用される場合、微細構造を形成する方法が、最適に実現される。これは、より広い範囲の材料の使用を生じる。この場合ｃｗレーザーの使用が、原理上可能であるが、しかしより低いエネルギー密度のため、あまり好都合でない。
【００３８】
さらに、一方では、光線のコヒーレント特性が最適であり、そして他方では、伝搬方向に対して横方向にレーザービームの通常の強度分布が存在するように、レーザーが単一モードのレーザービームを生成することは好ましい。
【００３９】
対照的に、部分的なコヒーレント性を有する多重モードのレーザービームを生成することはレーザーとして充分であることができる。生成されたレーザービームの強度分布が最適でなく、そしておそらく補正されることが好ましい場合でも、変調器に向けられたビームが、少なくともいくつかの変調器素子を横切って伸びる空間コヒーレンスを有する場合、充分である。したがって、すべての変調器素子が相互にコヒーレント光で照射されることは重要でない。
【００４０】
可視スペクトル範囲における半導体レーザー励起固体レーザーを、パルスレーザーシステムの例として挙げる。
【００４１】
強度変調されたビームを生成するための重要な素子は、既に述べた変調器である。個々の変調器素子は、それぞれの場合において、２つの可能な設定の内の１つを少なくとも適用するために、電子的に制御できる。一般的に、変調器は、連続可変方式で切り替え可能であり、そして空間相変調器としての機能を果たす。この場合、単一線または２次元変調器を使用できる。しかし、後者は、１次元の照明よりさらに難しい変調器の面積の２次元の照明が必要であるという不利益を有する、さらなる不利益は、ストレージ媒体の具体的な構築の場合に、２次元露光の場合、干渉効果がより大幅に明らかであることである。したがって、単一線の構築が選択され、そしてビーム強度の均質化が１次元のみにおいて必要な場合、それは、システムの簡素化となる。
【００４２】
別々に切り替え可能な変調器素子を含む単一線の線光変調器は、したがって変調器の特に好ましい例示的な態様を有することが証明された。異なる強度分布が、それぞれの場合において、それぞれの新しい設定後に生成されるように、この線光変調器が段階的な方式で連続的に駆動される場合、異なる微細構造の線が、ストレージ媒体に連続的に書き込み可能である。これは、個々に設定可能な微細構造を有する範囲または領域を生じる。これは、光変調器はそれぞれの書き込み作業のためにあらためて駆動されることが好ましいからであり、したがって光変調器はそれぞれの書き込み作業のために異なる駆動ができる。
【００４３】
面光変調器の線構造は、最大幅の書き込みストリップを達成するために、好ましくはスキャン動作に対して垂直のストレージ媒体上に画像形成される。改変された態様は、直交しない方向付けを提供する。これは、縮小した書き込み幅であるが、より微細な分解能を得ることを可能にする。
【００４４】
単一線光変調器の一例は、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ、ＣＡ、  ＵＳＡからの回折格子ライトバルブ（ＧＬＶ）である。この線光変調器は、別々に切り替え可能な回折格子を有する。それぞれの変調器素子は、相互に平行に走る複数のリボンを有し、そして１つの平面内に配置され、そして例えば変換器素子のそれぞれの第２のリボンは、平面の外で静電的に調整可能である。したがって、変調器素子は、ミラーとしてまたは小さい回折格子としての機能を果たす、反射方向から逸脱方向の光強度を回折する。結果として、駆動によってそれぞれの変調器素子は、反射または回折方向に異なる程度で衝突光を屈折できる。
【００４５】
既に記載したビーム形成光学ユニットは、単一線または２次元の光変調器を照明する機能を果たす。この場合、目的は、ストレージ媒体上で同一の書き込み強度となる、同種の強度分布、個々の変調器素子の所与の同一の駆動が達成されるために、変調器の照明が可能な限り均一であることである。したがって、一般的な語句で表現すれば、ビーム形成光学ユニットは、線源によって生成されたビームプロファイルから、変調器の範囲に適合したビームプロファイルを生成することを目的とする。
【００４６】
この場合、線光変調器が使用される場合、ビーム形成光学ユニットがパウエルレンズを有することが好ましい。パウエルレンズは、米国特許第４,８２６,２９９号明細書から公知であり、そして、ガウシアン強度分布から、例えば、長方形に実質的に近似された強度分布を生成する。
【００４７】
したがって、線光変調器の形状に適合された光源のビームプロファイルまたはレーザービームプロファイルから生じる機能を有するビーム形成光学ユニットが使用される。
【００４８】
デバイスのさらに好ましい機器構成は、顕微鏡の対物レンズである縮小光学ユニットにある。したがって、従来の技術は、変調器によってストレージ媒体の上に形成された強度分布の焦点を合わせ、そしてそれを縮小させるために使用することができる。
【００４９】
好ましくは、縮小光学ユニットは、異なる焦点距離および／または開口数を有する少なくとも２つの対物レンズを有する。この目的のために、例えば、光学顕微鏡内で使用する対物レンズが特別な開発の高いコストの出費なしで使用できるように、取り替え可能な顕微鏡の対物レンズを使用できる。焦点距離または開口数を変更することで、個々の構造のサイズまたはドットを簡素な方式で変更できる。取り替え可能な光学ユニットが用いられる場合、異なった構造サイズとピッチとの間の容易な切り替えが、次に可能である。ピッチ迅速な変更を参考にしてもよい。この場合、開口数の変更がドットサイズを変える一方で、光学ユニットの焦点距離を変更することによって、ピッチ、すなわち個々のドット間の距離が変更される。したがって、対物レンズが変更される場合、ピッチおよびドットサイズは、同じように変化しない。
【００５０】
さらに、縮小光学ユニットが空間周波数フィルターを有することがさらに好ましい。空間周波数フィルターの機能は、相変調を強度変調へ変換することである。この場合、空間周波数フィルターは、好ましくは縮小光学ユニットと組み合わせられ、必要な開口絞りが縮小光学ユニット内に配置される。
【００５１】
したがって、組み合わせた空間周波数フィルターを有する縮小光学ユニットは、変調器の相変調、特に線光変調器の相変調を、書き込みビームの強度変調に変換するために、フーリエ平面内に開口絞りの形で、フィルターを配置するのみの構成である。
【００５２】
縮小光学ユニットに対してストレージ媒体を移動させるために、上記のような移動デバイスが提供される。この場合、移動デバイスが移動テーブルとして形成され、そして好ましくは１軸で、特に２軸で調節できることが好ましい。従ってストレージ媒体は、焦点を合わされた光線の伝搬方向に対して横方向の任意の方向に動かすことができる。移動デバイスは、同様に移動ベルトとして形成可能である。
【００５３】
書き込みヘッドに対するストレージ媒体の２方向での動作は、相互に並んだ微細構造の複数のトラックを書き込む、従ってより大きい範囲を処理することを可能にする。
【００５４】
この場合、移動テーブルは、好ましくは動作順序それ自身ではなく位置決定において高精度を有する。ストレージ媒体が動く場合、光束は重要ではないので、大規模平行露光を通して、動作速度を相応に低下させられる。回転装置、特に位置フィードバックシステムを有する移動テーブルが、好ましくは使用される。
【００５５】
下記でさらに詳細に説明するように、書き込み工程それ自身を作動させるために、正確な位置検出が使用され；つまり移動テーブルが、その動作およびその正確な位置決定によって、書き込み作業の同期を制御することを意味する。したがって、このシステムでは、材料の動きがレーザーシステムを作動させ、そして制御器に変調器へ次の露光情報を供給させる。特に、大面積露光における精度が、主として同期によって向上した。
【００５６】
対照的に、移動テーブルの空走駆動を使用し、そしてデバイスが所定の時間で作動し、線ごとまたは部分ごとに、微細構造化を行うことができる。
【００５７】
さらに好ましい特徴は、その可動光学素子において、特にビームスプリッターまたはミラーが、ストレージ媒体上の縮小した強度パターンをシフトさせる目的で、縮小光学ユニットのビーム経路の上流に提供されるという事実にある。例えばビームスプリッターまたはミラーを動かすために、アクチュエーターを導入することによって、変調器によって生成された露光線または露光部分は、ストレージ媒体に対して動くことができる。
【００５８】
材料の移動方向に沿った動作が実現される場合、とりわけ、移動テーブルの速度の変動によって生じる変動が、結果として有利に補正される。
【００５９】
材料の移動方向に対して横方向の動作が実現される場合、この自由度は、材料の誘導における欠点または不正確性の補正を可能にする。とりわけ、複数の露光線または露光ストリップからなる範囲露光の場合、露光線が、制御された方式で相互に対して置かれることが必要である。ストレージ媒体の先の露光の位置を確認することによって、例えば下記のカメラシステムによって、スキャンデバイスは、トラックまたはストリップを相互に対して正確に置くことが可能である。一般的に、任意の所望の検出デバイスを使用できる。
【００６０】
したがって、端またはマークの検出は、カメラによって検出可能である。しかし、カメラの制限された繰り返し率により、例えば光検出器の配置により、移動動作の間の端の検出が好都合であり、そして従って好ましいことができる。
【００６１】
同様に、ストレージ媒体の動作方向に対して横方向の露光線または露光部分の動作によって、露光は、ストレージ媒体の材料において予め規定された位置で行うことができる。これは言い換えると、既に記載したカメラシステムまたは光検出器の配置を再び有利に使用できる目的のために、予め規定された位置、例えばエンボスマークまたはトラックの検出を前提とする。
【００６２】
したがって、デバイスは、好ましくは微細構造を監視するためのカメラシステムを有し、カメラシステムが別の照明によって、ストレージ媒体の表面を検出し、そしてストレージ媒体の構造またはマークを観察し、そして評価するように、このカメラシステムは、ビーム経路に一体化されている。この目的で、一方では、変調器によって屈折されたビームを、そして他方では、カメラシステムの光学分岐からまたは光学分岐への光を、方向付けるビームスプリッターが好ましくは用意される。さらなる説明のために、具体的な説明を参照する。
【００６３】
同様に所定のまたは既に書き込まれた微細構造またはマークに対して、所定の方向付けまたはアライメントを監視するために、カメラシステムを提供できる。カメラシステムは、複数の書き込み作業の露光ストリップを、共に一列に並べる上での改善に特に利用できる。
【００６４】
さらに、レーザー、変調器および移動テーブルを同期させる制御器が提供されることが好ましい。移動テーブルの動作による同期化の方式を既に上記に記載したが、正確な位置決定をされた移動テーブルが、制御器によって吸い上げられそしてさらに処理される動作信号を生成する。移動テーブルの自由な動作が、同様に可能であり、制御器は、移動テーブルの速度に応じた好適な時間間隔で、レーザーの駆動および変調器の駆動のための制御信号を生成し、そこへ発信する。同様に、制御システムはまた、迅速なデータ処理および変調器または光変調器へのデータの伝達に使用できる。
【００６５】
この場合、制御器は、好ましくは２つの連結されたコンピューター（制御コンピューターおよびデータコンピューター）に基づく。制御コンピューターは、ユーザーインターフェースを提供し、そして全ての非時間制約型シーケンスを監督する。これらは、全ての開始タスク、較正ルーチン、診断ツール等を含む。データコンピューターは、データ処理の提供に関与する。２台のコンピューターは、連結を介して相互に連絡する。レーザーの作動および変調器の駆動等の時間制約型機能は、好適なプロセッサーカードによって行われる。好ましくは移動テーブルの、特にＸ−Ｙリニアーテーブルの位置信号は、全リソグラフシステムの中央クロック発生器として使用される。露光の間にシーケンスが位置信号によって制御される。
【００６６】
上記に示された技術上の問題は、ストレージ媒体を微細構造化するための上記のデバイスの制御方法によって、本発明により少なくとも部分的に解決される。
移動テーブルの動作の間で、ストレージ媒体中の書き込まれる新しい構造の位置に到達するより所定の時間ΔＴ前に、マスタートリガーＴ０が生成される、
Ｔ０＋ΔＴの時点に、放射パルスを生成するために、線源が駆動される、
Ｔ０＋ΔＴの時点に到達する前に、書き込まれる情報に従って変調器が設定される、そして
線源は、Ｔ０＋ΔＴの時点に、強度分布が変調器の設定に従って変化する放射パルスを生成する。
【００６７】
上記の方式では、それぞれの微細構造は、変調器または光変調器によって連続的に生成できる。特にリニアー単一線光変調器の場合、構造のドットは、線ごとにストレージ媒体に、所定の距離で書き込まれる。この場合、所定のグリッドにおいて、ドットまたは線の均一なアライメントを達成するために、個々の線間の均一な距離が主として重要である。
【００６８】
好ましくは、移動テーブルは、連続的に動かされ、およびマスタートリガーＴ０が、それぞれの場合の所定の距離で、移動テーブルの動作によって生成される。このように、移動テーブルは、連続的に動き、そして個々の動作ステップのためには駆動されない。
【００６９】
上記に示した技術上の問題は、ストレージ媒体を微細構造化するための上記のデバイスを制御する方法によって、本発明により少なくとも部分的に解決され、
第１の構造化トラックが書き込み方向でストレージ媒体に書き込まれ、
少なくとも第２の構造化トラックが、先の構造化トラックに平行な方式で、ストレージ媒体に書き込まれ、そして、
少なくとも第２の構造化トラックが、先の構造化トラックの書き込み方向と反対方向に書き込まれる。
【００７０】
この方法の場合に、与えられる主な利点は、より大きい面積のストレージ媒体が、連続的に書き込まれた個々の構造化トラックを有すること、デバイスがスタート位置まで戻る必要なく、交互の書き込み方向で、書き込みが可能であることである。
【００７１】
この場合、既に上記のカメラシステムは、好ましくは第１の構造化トラックの位置を測定するため、つまり第１の構造化トラックの端を検出するために使用することができる。したがって、デバイスの連続的なトラッキングは、第２の構造化トラックの書き込みの間に有効であることができる。上記のように同様に、光検出器の配置も使用できる。
【００７２】
好ましくは、移動テーブルは、第２の構造化トラックが第１の構造化トラックの端に直接隣接する方式で書き込まれるように、書き込み方向に対して横方向へ動くことができる。この場合、カメラシステムはまた、アライメントを可能にするため、つまり既に前もって構造化された材料、特に印刷、エンボス加工、部分的な金属化によって形成される従来の構造および既に存在するホログラムの指定のために利用できる。
【００７３】
露光線または露光部分の位置のトラッキングのために、例えばビームスプリッターまたはミラーの形態の上記の調節できる光学素子をまた、例えば使用可能である。この光学素子の動作で、縮小光学ユニットに対して、移動テーブルの動作の方向に対する横方向の動作を達成することが特に可能である。さらにまたはあるいは、変調器はまた、ピエゾ駆動によってシフトまたは調整できる。
【００７４】
上記に示した技術上の問題は、光学的に変化できる層を含む上記のデバイスによって、特に微細構造化されたストレージ媒体によって、本発明により少なくとも部分的に解決され、ここで層は所定の領域で微細構造化され、微細構造領域の寸法は、少なくとも１方向で少なくとも１０ｍｍである。好ましくは、寸法が少なくとも５０ｍｍである。この場合、微細構造の分解能は、マイクロメートル範囲およびまたサブミクロン範囲にあることができる。
【００７５】
上記デバイスの適用を通して初めて、適用が従来生じなかったような分解能で、そうした大きい範囲に書き込むことができる。
【００７６】
一例として、微細構造領域は、ストリップの幅の倍数に相当する長さを有するストリップの形で書き込むことができる。したがって、読み出しでき、そして真正性の確認を目的として監視できる、微細構造化された情報の複数の項目を有するストリップを、例えばセキュリティー文書上に蓄積できるように、微細構造領域の側端の長さ比率が変化する。この場合、長さは、好ましくは少なくとも３倍幅、好ましくは５倍幅、特に１０倍幅に相当することができる。
【００７７】
同様に、特定サイズの微細構造では、微細構造領域は、少なくとも２つの異なる情報内容を有することができ、好ましくは少なくとも１つの情報内容は、計算機合成ホログラムである。情報内容は、同様にドットマトリックスホログラム、マイクロイメージまたはマイクロスクリプトまたはマイクロコーディングであることができる。
【００７８】
少なくとも１つの、好ましくは複数の上記の技術上の問題は、請求項３１の特徴を含むデバイスによって、解決される。このデバイスは、
少なくとも２つの光源、
光源によって生成された光線を、イメージング光学ユニットの上に向けるための少なくとも１つのビームスプリッター、
ストレージ媒体によって反射された光線を解析するための少なくとも２台の検出器、
ストレージ媒体によって反射され、そしてイメージング光学ユニットを通って少なくとも２台の検出器の上に光を向けるための少なくとも１つのビームスプリッター、および
少なくとも２台の検出器の上に反射光の焦点を合わせるレンズ、
を有する。
【００７９】
少なくとも２つのスキャン点を提供することによって、特に微細構造の書き込みの間に露光線により、書き込み作業の動作の両方向で、少なくとも１つのスキャン点を用いてまだ書き込まれていないストレージ媒体の表面のその部分を検出することが可能である。さらに、またはその代わりとして、イメージング光学ユニットに対するストレージ媒体の距離だけでなく傾きも定めるために少なくとも２つのスキャン点を使用できる。
【００８０】
本発明によるデバイスのさらなる機器構成および利点は、例示的な態様の具体的な説明に示される。
【００８１】
上記の少なくとも１つの、好ましくは複数の技術上の問題は、請求項３５の特徴を含むストレージ媒体に対するイメージング光学ユニットの距離が調節される、ストレージ媒体を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニットをオートフォーカスする方法によって解決され、
光線が、少なくとも２つの光源によって生成され、そしてイメージング光学ユニットの上に向けられ、
光線が、スキャン点においてストレージ媒体の表面の上に焦点を合わされ、そして表面で反射され、
ストレージ媒体によって反射される光線を解析するために、少なくとも２台の検出器によって焦点誤差信号が生成され、
ストレージ媒体によって反射され、そしてイメージング光学ユニットを通る光が、少なくとも１つのビームスプリッターによって、少なくとも２台の検出器の上に向けられ、
反射光が、少なくとも２台の検出器の上で焦点を合わされ、そして、
ストレージ媒体に対するイメージング光学ユニットの距離の調節が、検出器の少なくとも１つの焦点誤差信号による方式で行われる。
【００８２】
上記の方法は、少なくとも２つのスキャン点を有する上記で説明した可能性を利用する。本発明による方法のさらなる機器構成および利点は、例示的な態様の具体的な説明に示される。
【００８３】
上記の少なくとも１つの、好ましくは複数の技術上の問題は、請求項４０の特徴を含むストレージ媒体に対するイメージング光学ユニットの距離および傾きが調節される、ストレージ媒体を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニットをオートフォーカスする方法によって、解決され、
光線は、少なくとも１つの光源によって生成され、そしてイメージング光学ユニットの上に向けられ、
光線は、ストレージ媒体の表面上に向けられ、そして表面上で反射され、
イメージング光学ユニットとストレージ媒体の表面との間の距離は、表面の少なくとも２点で決定され、そして
測定された距離は、距離および傾きを決定し、そして調節するために使用される。
【００８４】
上記の方法は、能動的な調節を実施できるために書き込み作業の間に、距離だけでなく、ストレージ媒体の表面とイメージング光学ユニットとの間の可能な傾きも決定可能にする。本発明による方法のさらなる機器構成および利点は、例示的な態様の具体的な説明中にある。
【００８５】
上記の少なくとも１つの、好ましくは複数の技術上の問題は、ストレージ媒体に対するイメージング光学ユニットの距離および／または傾きが、請求項４６の特徴を含んで、調節される、ストレージ媒体を微細構造化するために、書き込みデバイスのイメージング光学ユニットをオートフォーカスするためのデバイスの動作点を決定する方法によって解決され、
所定のパターンでストレージ媒体の表面の所定の領域が、構造化され、
１つ軸に沿って強度、および他の軸に沿って露光高さが、連続的に変えられ、
後で露光された領域が顕微鏡的に解析され、そして動作点が規定される。
【００８６】
上記の方法は、書き込み強度および距離調節の非常に正確かつ効果的な較正を実現することを可能にする。本発明による方法のさらなる機器構成および利点は、例示的な態様の特定の記載中にある。
【００８７】
上記のオートフォーカスシステムおよびイメージング光学ユニットからのストレージ媒体の距離を適合させるための方法は、激しいフォーカシング、および伝搬方向に沿った関連する焦点の非常に短い長さ、の理由から必要であり、ストレージ媒体とイメージング光学ユニットとの間の距離の充分なトラッキングを可能にする。
【００８８】
上記の少なくとも１つの、好ましくは複数の技術上の問題は、請求項５１の特徴を含む方法によって解決される。この方法は、以下のステップ、
構造化トラックは、書き込み方向に線ごとにストレージ媒体に書き込まれること、
個々の画素は、所定の最大の強度で形成されること、そして
隣接した方式で書き込まれる少なくとも２つの画素は、最大の強度より低い強度で形成されること、
を有する。
【００８９】
従属請求項は、さらなる機器構成に関する。
しかし、露光ストラテジーは、上記の様なデバイスの正確な機器構成によらないが、しかしむしろ微細構造が線ごとまたは範囲的にストレージ媒体に導入される全ての露光作業に関わる。
【００９０】
したがって、本発明による方法は、書き込み作業の間に生じるいわゆる近接効果を補正するために役立つ。
【００９１】
好ましくは、この目的のために、部分的成分および差成分に、線プロファイルを分けることを含むアルゴリズムと共に、実行時間の間に近接効果を補正する制御システムで使用される。修正深さは、とりわけ、変数方式で選択でき、そして材料特定的であることができるパラメーターによって設定できる。
【００９２】
この場合、特定的なパルスストラテジーは、好ましくは、特に露光線が動作の方向に対して直交して、または斜めに方向付けされているかどうかによる方式で電子的に設定できる材料構造化における自由度として使用される。
【００９３】
この場合、スキャンされたパターンにおける個々の露光点の構造化の度合い、つまり例えば露光によって行われるストレージ媒体の材料の光学特性の変換の強度は、周囲の構造化または露光と独立していることが意図される。
【００９４】
この要求を満たすために、画素の駆動において、そして従って露光強度の選択においていわゆる近接効果を考慮できる。上記のリソグラフデバイスにおいて、本明細書中で２つの異なる効果を前提とすることが好ましい。第１は、個々の置かれた点に比較して、相互に並んで置かれた点の場合では、露光線内に強度の増加が生じる；第２に、点がわずかに前もって（マイクロ秒）近隣に置かれたかどうかによって、熱伝搬により、異なる材料特性が生じる。言い換えれば、近接効果は、露光線の方向だけでなく、書き込み方向においても考慮されることが好ましい。この最後の一時的な近接効果は、低い書き込み速度においてより支配的でなく、そして一般的に軽視される。
【００９５】
ストレージ点の異なる態様の効果は、書き込まれるデータを予め処理することによって、補正できる。
【００９６】
上記の少なくとも１つの、好ましくは複数の技術上の問題は、請求項５７の特徴を含む方法によって解決される。この方法は以下のステップ、
構造化トラックは、書き込み方向で線ごとにストレージ媒体に書き込まれ、そして、
それぞれの場合においてのみ、相互から隔てて配置される個々の画素が、所定の最大の強度で、それぞれの露光トラック中に形成される、
を有する。
【００９７】
従属請求項は、さらなる機器構成に関する。
同様に本発明によるこの露光ストラテジーは、したがって近隣に画素を有さない別個の画素の書き込みにある。
【００９８】
図１は、ストレージ媒体２を微細構造化するためのデバイスの光学構成部分の構造を示す。
レーザー４は、少なくとも部分的なコヒーレント光線１４を生成する線源としての機能を果たす。
【００９９】
光変調器６は、ビーム経路中に、線光変調器の形で、配置され、該変調器は、複数の個々に切り替え可能な変調器素子を有する。
参照記号８によって全体的に示されるビーム形成光学ユニットは、変調器６を照らす機能を果たす。
【０１００】
参照記号１０によって全体的に特定される縮小光学ユニットは、変調器６によって発された強度分布を縮小させる機能を果たす。
移動テーブル１２は、縮小光学ユニット１０に対してストレージ媒体２を動かすために配置される。
【０１０１】
本発明により、縮小光学ユニット１０は、回折限界の方式で形成され、そして縮小光学ユニット１０は、個々の変調器素子の面積から少なくとも２５、好ましくは少なくとも５０の面積縮小を生み出す。既に上記のように、好ましい縮小因子の範囲は、５０〜１０００の範囲にあり、そして特に２５０である。
【０１０２】
縮小光学ユニット１０は、従ってそれぞれの変調器素子によって回折された放射強度を、１０μｍ直径未満、特に、１μｍ直径未満のサイズまで縮小させる。それによってストレージ媒体の表面上に得ることができる構造サイズは、したがってサブミクロン範囲までのマイクロメートル範囲に分類できる。本発明によるデバイスによって書き込み可能である１ｍ２までの面積サイズにおけるそうした小さい構造化は、新しい用途の多様性となる。
この場合、レーザー４は、可視スペクトル範囲のパルス半導体レーザー励起固体レーザーとして形成され、そして単一モードのレーザービーム１４を生成する。
【０１０３】
変調器６は、別々に切り替え可能な変調器素子を含む単一線光変調器であり、該変調器はまた回折格子ライトバルブ（ＧＬＶ）として知られている。個々の変調器素子それぞれは、電子駆動によってそれらの平面配列から交互に調整できる複数の個々のストリップを含む。駆動に対応することによって、ミラー表面が起きる方法で、調整可能なストリップを、調整可能でないストリップの平面内に配置できる。ストリップが調整される場合、対照的に、ミラー表面から逸脱する放射特徴を有する変調器が生じる。結果として、個々の変調器素子の放射特徴は、ターゲット化方式で変更でき、そして特徴的な線パターンは、従って多数の変調器素子にわたって設定できる。回折格子ライトバルブは、典型的には１０００以上の変調器素子を有する。そうした線光変調器の寸法は、典型的には３０ｍｍ×２５μｍであることができ、個々の変調器素子は、約２５μｍの長さの寸法を有する。
【０１０４】
ビーム形成光学ユニット８は、ガウシアン投射線強度分布を有するレーザービーム１４の丸いビームプロファイルから、単一線光変調器の面積に適合されたビームプロファイルを生成する。
【０１０５】
この目的のために、ビーム形成光学ユニット８は、第１に２つのレンズ１６および１８を有し、レーザービーム１４を拡げ、そして相互からの両焦点距離の合計の距離で配置される。この場合、レンズ１６の焦点距離は、レンズ１８の焦点距離より短い。したがってレーザービームは、ビーム経路の部分１４ａ中でレーザー４の出力より大きい直径を有する。
【０１０６】
そこで、ビーム経路は、レーザービーム１４の拡がった回転対称強度分布から、ビーム経路の部分１４ｂ中で楕円形の強度分布を生成する、２つの円柱レンズ２０および２２を有する。
【０１０７】
そこで、ビーム形成光学ユニット８は、楕円形の強度分布からフラットトップとも呼ばれるほぼ長方形の強度分布を生成する、パウエルレンズ２４を有し、パウエルレンズは、既に一般的な記載中に示されたように、それ自体従来技術から公知である。したがって、ビーム経路の部分１４ｃ中では、レーザービームは、図１中で具体的に説明された垂直の方向に沿った実質的に均一の強度分布を有する。
【０１０８】
コリメーションレンズ２６は、パウエルレンズ２４を出る発散ビームから平行なビーム束を生成する、該ビーム束は、下流の円柱収束レンズ２８によって焦点を合わされ.ミラー３０は、線光変調器６の上へ焦点を合わせたビームを向ける。この場合、線光変調器６の変調器素子は、凸レンズ２８の焦点面中に本質的に配置される。
【０１０９】
上記で既に説明したように、光学系での１つの要求は、それぞれの変調器素子が平面波によって照明されることであり、平面波からの逸脱は、λ/４の最大値を超えない。この場合、平面波特性が相互にλ／４より多く逸脱しないで、隣接した画素を照射することが好ましい。しかし、投影された光のすべてが変調器素子上に投影される場合、平面波として特徴付けできることが望ましい。
【０１１０】
したがって、ビーム形成光学ユニット８は、好ましくは全体的に回折限界的な方式で形成される。
【０１１１】
縮小光学ユニット１０は、線光変調器６の下流のビーム経路中に配置される。この目的で、第１に２つのレンズ３２および３４を含むコリメーション光学ユニットが提供され、実質的には部分１４ｄ中でポイントタイプ（ｐｏｉｎｔ−ｔｙｐｅ）の変調器素子によって発される個々の単一のビームから部分１４ｅにおいて平行なビームを生成する。第２に、これらの平行なビームは、ストレージ媒体２の表面上へ、対物レンズ３６によって焦点を合わされる。焦点を合わされたビームは、ストレージ媒体２の中に微細構造化に必要な書き込みエネルギーを導入するので、書き込みビームとも呼ぶことができる。
【０１１２】
ただ１つの対物レンズが図１中に具体的に示されるが、縮小光学ユニット１０は、微細構造の製造の間に、異なる大きさのドットサイズの間での迅速な切り替えを得るために、異なる焦点距離および／または開口数を有する少なくとも２つの異なる対物レンズを有することができる。対物レンズ３６は、好ましくは、顕微鏡の対物レンズとして形成される。
【０１１３】
開口絞り３７は、対物レンズ３６の上流のビーム経路中に、さらにビーム形成素子として配置される。開口絞り３７は、空間周波数フィルターを実現する。レンズ３２および３４からなるコリメーション光学ユニットによって、変調器６の変調器素子の画像は、開口絞り３７の領域中でフーリエ平面内へフーリエ変換される。実質的に０次の回折次数の光のみが対物レンズ３６によって焦点を合わされるように、フーリエ平面内に生じるより高い回折次元は、開口絞り３４によって遮られる。
【０１１４】
１次元の代わりに、遮られる０次元により、そして伝送される第１次元の１つにより、代替構造が実現できる。書き込みビームの強度を犠牲にするが結果として、より高いコントラストが実現できる。
【０１１５】
線光変調器６によって生成されたビームが特にフーリエ平面において実質的に長方形の形をとるので、開口絞り３７は、好ましくは長方形の開口を有する。対照的に、楕円形のまたは円形の開口形状を利用することも可能である。
【０１１６】
ストレージ媒体２の下に具体的に示された移動テーブル１２は、２軸で調節でき、そしてしたがって顕微鏡の対物レンズ３６より下で焦点を合わせたビームのビーム伝搬に対して、横方向の平面内を動くことができる。
【０１１７】
さらに、移動テーブル１２は、高さの適応を可能にするために、縮小光学ユニット１０の方向にストレージ媒体２を動かすことができる。
この自由度は、縮小光学ユニット１０の焦点でできるだけ正確にストレージ媒体を保つために、下記でさらに示すオートフォーカスを実行する上では好都合である。
【０１１８】
ダイクロイックビームスプリッター３８は、コリメーション光学ユニットのレンズ３２および３４と対物レンズ３６との間のビーム経路中に配置され、そしてアクチュエーター（図に示されていない）によって、ビーム１４ｅの伝搬方向に沿って動くことができる。ビームスプリッター３８の動作によって、露光点の焦点を合わされた線は、ストレージ媒体２の動作に対して、矢印Ａによって表される横方向に調整できそして位置合わせできる。
【０１１９】
図２は、書き込み作業を監視しそして制御するための、特に構造のアライメントが、既存の構造と関連して、ストレージ媒体２上で露光されるための光学的な構造を示す。第１に、とりわけ微細構造の監視ためのカメラシステム４０、および第２にオートフォーカスシステム４２が、この目的で提供される。
【０１２０】
両システム４０および４２は、上記のダイクロイックビームスプリッター３８から始まる。第１に、ダイクロイックビームスプリッター３８の上には、一方では、カメラシステム４０のために２つのビーム経路をスプリットする好ましくは同様にダイクロイックビームスプリッター４４、および他方では、オートフォーカスシステム４２が、さらに提供される。
【０１２１】
カメラシステムは、第１に、ダイオードランプ（ＬＥＤ）またはハロゲンランプとしてとして形成できる光源４６の形で、照明デバイスを有する。調節可能な絞り４８は、ストレージ媒体２の表面上に放射される、光の量の強さを調節する。ビームスプリッター４４を介して、光線が対物レンズ３６によって焦点を合わされ、光線はストレージ媒体２の方向の下流に向けられる。この点において、基本的にカメラシステム４０の方向およびオートフォーカスシステム４２の方向に走るビームを３９に示す図１中の具体的な説明を参照する。
【０１２２】
ストレージ媒体２の表面から反射された光は、対物レンズ３６、ビームスプリッター３８および４４を通して再度であるが、しかし反対の方向に通過し、そして、好ましくは５０：５０で作用するビームスプリッター５０に衝突する。ビームスプリッター５０から進んで、（図２中にオフセットして示される）光線は、対物レンズ５２および偏光子５４を通過し、そしてカメラ５６にぶつかる。
【０１２３】
矢印Ｂは、カメラ５６がビームの伝搬方向に対して横方向に動くことができることを示す。この動作の自由度は、ストレージ媒体２の表面の充分に大きい領域を、充分に高い分解能で観察可能であるのに役立つ。一例として、線光変調器６が約１０００変調器素子を有し、そして、それぞれの場合において、ストレージ媒体の表面上の画像点または書き込まれた微細構造が４画素の分解能で観察されることを目的とする場合、特別な製品としてのみ入手可能である一方向で４０００画素の量を有するチップが必要である。対照的に、従来のチップが使用される場合、それらの画素の量は、不充分であり、分解能の不足が光の伝搬に対して横方向の記載された動作によって補正できる様に使用される。したがって、観察されるストレージ媒体２の領域は、カメラ５６の動作によって、スキャンされる。
【０１２４】
上記のカメラ分岐４０は３つの仕事をすることができる。カメラ分岐４０は、露光されるストレージ媒体２の予備検査のために使用でき、ストレージ媒体２の構造化領域の顕微鏡的な検査のために使用でき、または例えば、変調器６、すなわち線光変調器の較正に使用できる。
【０１２５】
変調器６の較正を下記にさらに詳細に記載する。いずれにしてもカメラ５６の上流に配置される偏光子５４は、線光変調器の較正の間に、連続的に可変できる強度の減衰に役立つことができる。
【０１２６】
カメラ分岐４０は、さらに全体的なシステムの、迅速であるがまた正確なアライメントに有利に使用できる。主として書き込みレーザーまたは露光線に対する高さ調節のために、下記に記載したレーザーダイオードまたはレーザーダイオードの位置決めを使用することができる。
【０１２７】
図２に従って、ビームスプリッター４４より上に配置される光学的構造の分岐は、縮小光学ユニット１０からのストレージ媒体２の距離を適合させるためのオートフォーカスシステム４２を表す。
【０１２８】
この目的のために、第１に、第１のレーザーダイオード６０が提供され、ダイオードからの光がレンズ６２によって平行にされ、そして２つの好ましくは５０：５０ビームスプリッター６４および６６を通して、そしてまたダイクロイックビームスプリッター３８を通して、そして対物レンズ３６を通して、ストレージ媒体２の上に向けられる。次に、反射光は、反対方向に通過し、そして反射光の一部は、４象限検出器６８の方向にビームスプリッター６６を通して向けられ、集束レンズ７０、そしてさらに好ましくは５０：５０ビームスプリッター７２がさらにビーム経路中に提供される。４象限検出器によって生成された信号が、ストレージ媒体の表面上の光線の焦点ぼけに関する方向情報の項目を有するように、非点収差が同一平面内にある板７４によって生成される。
【０１２９】
焦点ぼけ情報によって、縮小光学ユニットからの、つまり対物レンズ３６からのストレージ媒体２の距離の逸脱は、決定でき、そして対応する信号は、距離を調節するため、つまりオートフォーカスのために使用できる。
【０１３０】
さらにレンズ７８、そしてまたさらに４象限検出器８０を有する第２のレーザーダイオード７６は、第１のレーザーダイオード６０および４象限検出器６８に並列に提供される。第２のレーザーダイオード７６からの光は、第１のレーザーダイオード６０からの光と同じように、ビームスプリッター６４を介してストレージ媒体２の表面に向けられ、そして該表面から反射される。反射光は、次に同一平面内の板として機能しそして非点収差を備えたビームスプリッター７２を通して、対物レンズ３６からのストレージ媒体２の距離の逸脱が、焦点ぼけの方向の情報に基づいて同様に定められる４象限検出器８０上へ向けられる。
【０１３１】
２つのレーザーダイオードおよび２つの４象限検出器の適用は、オートフォーカスが一時的におよび空間的に相互から独立して実行できることを意味する。この場合、記載された構造は、最大数の光学構成部分が両ビーム経路のために接続して使用され、そして小さいスペースへの要求が生じる効果を有する。
【０１３２】
図２はまた、底端部で、ミラーがまたダイクロイックビームスプリッター３８の代わりに使用でき、ミラーが次に線光変調器６によって変調された光をカメラシステム４０の上に向け、そして従って線光変調器の機能の直接観察を可能にすることを具体的に示す。ビームスプリッター３８およびミラー８２は、２つの操作モード間の切り替えが容易に可能であるように、矢印Ｃによって表される方向に沿って連携して調節できる。
【０１３３】
図３は、例えば連続的な計算機合成ホログラムを形成することを目的として、ストレージ媒体２に、微細構造を有する２つの隣接したストリップ９０および９２の書き込みの図による具体的な説明を示す。
【０１３４】
図３で明確に理解されるように、ストリップ９０の端は、図に点線で示された直線から逸脱し、逸脱のサイズは、図中では誇張されている。新たに書き込まれるストリップ９２は、第１のストリップに、可能な限り近接して書き込まれることを目的とする。この目的のために、図２と関連して、記載されたカメラシステム４０を用いた本例示的態様では、ストリップ９０の右端が観察された、そして例えば現在書き込まれる線９４がカメラシステム４０の評価によって決定される距離で、矢印Ｄに従って左に向かって調整されるように、ビームスプリッター３８が調整される。２つのストリップ９０および９２が実質的には相互に隣接する方式で書き込まれることができる。
【０１３５】
最終的には、それによって複数のストリップが比較的大きい範囲の上に書き込まれることができる。
上記で図２を参照して説明したオートフォーカスシステム４２の機能および適用をさらに詳細に下記に記載する。
高さ調節システムは、好ましくは複数のスキャン点、特に２つのスキャン点で作動する。
【０１３６】
微細構造のための上記で説明したデバイスの１つの適用において、デバイスの特定された目的は、２または３平方センチメートル以上の露光であり、範囲的な高さ調節が特に好都合である。とは言っても下記のオートフォーカスは、上記で説明したデバイスの用途によって制限されず、そしてまた、同程度のデバイスに適用可能である。
【０１３７】
既に記載したように、ダイクロイックビームスプリッター３８は、光学的な構造のカメラシステム４０から、およびオートフォーカスシステム４２から露光分岐を分離する。この点に関しては、図２を再度参照のこと。
【０１３８】
方向に依存する測定点での高さ調節が好ましい。この目的のために、ストレージ媒体２のストレージ層の領域中に書き込みビームの焦点を見いだし、そして保つためのオートフォーカスは、非点収差法に基づく自動システムを含む。この場合、光の伝搬方向に対して横方向の２つの方向で異なる焦点距離を有し、通常相互に直角である光学ユニットが使用される。従って、光学ユニットに対して異なる距離にある２つの方向では、それぞれ別の方向でビーム直径のゆがみを引き起こす焦点面が得られる。ビームの断面図は、２つの焦点面の間の経路の半分の領域中のみにおいては円である。次に、４象限検出器は、ビーム断面図が円形から逸脱する程度および方向を定めることができる。次に、リセット信号は、４象限検出器に均一の照明を設定するために、逸脱から生成できる。
【０１３９】
図２中で具体的に説明された２つのレーザーダイオード６０および７６は、光源としての機能を果たす、該レーザーダイオードは、相互に独立して作用し、そしてそれらは、２つの４象限検出器６８および８０によって反射光を捕捉される。
【０１４０】
書き込みビームに対するストレージ媒体２の動作の方向による検出点は、露光領域の左手側または右手側のいずれかに位置することが好ましいので、２つの高さ調節システムが必要である。これは、焦点誤差信号の意味のある評価が非構造化、つまりストレージ媒体２の露光されていない領域においてのみ可能だからである。さらに、オートフォーカス点は、その後にストレージ媒体２の表面の高さ位置における変動を修正できるために、書き込み作業につながる方式で決定されることを目的とする。
【０１４１】
２つのレーザーダイオード６０および７６の照明点を設定するために、それぞれの場合において、２つの照明点がストレージ媒体２の表面上に焦点を合わされた書き込みビームの焦点線の左および右に配置されるように、後者は配置される。この目的のために、２つのレーザーダイオード６０および７６の位置は、機械的におよび／または電気的に設定可能である。
【０１４２】
さらに、２つの独立したオートフォーカスシステムは、相互に空間を節約する方式で、交互に配置する方式で配置され、そして共通の複数の光学構成部分を利用する。４象限検出器６８および８０を有する分岐は、主として焦点レンズ７０を共有する。
【０１４３】
上記の２つのレーザーダイオード６０および７６の代わりに、さらにオートフォーカスシステムのための照明点をさらに可能にするための光源をさらに提供できる。この目的で、個々の光源のために、そこでまたそれぞれの場合において、所定の位置から照明点の逸脱を測定するための４象限検出器がある。一例として、それぞれの場合、ストレージ媒体２の表面上に焦点を合わされた書き込みビームのそれぞれの側上に２つまたは３つの照明点が配置できる。本明細書中に記載された原理は、したがって２つの光源に制限されない。
【０１４４】
１超の照明点が焦点を合わされた書き込みビームの片側に提供される場合、それによって高さ位置の逸脱だけでなく、材料位置、例えば高さおよび傾きの検出もはっきりさせられる。
【０１４５】
複数のスキャン点または照明点を有する上記のシステムは、多点非点収差高さ調節システムとも呼ぶことができる。
移動テーブル１２の動作の方向により、次に異なる高さの調節信号が評価され、またはシステムは、ビーム経路に配置されるビームスプリッターまたはミラー等の光源または光学手段の位置の調整によってスキャンビームの位置を変える。
【０１４６】
動作点は、対物レンズ３６とストレージ媒体２との間の距離の正確な位置決めのために決定される。動作点の決定は特に連続的な露光の場合は、好ましくは、動作点の設定を変更することで光検出器またはカメラによって、一時的なおよび空間的近接において解析される書き込みテスト構造の回折効率によって、自動化できる。最適であるが、必ずしも最も高くない回折効率が達成される動作点の設定は、次に場所または時間によって演繹できる。より高い回折次数を評価することによって、追加の情報をまた得ることができる。さらに、動作点は、露光構造のコントラスト機能を評価することによって、好ましくは自動的に行うことができる。
【０１４７】
傾きが、少なくとも２つの照明点、つまり例えば２点のオートフォーカス調節を有するオートフォーカスシステムによって検出される場合、ストレージ媒体の傾き修正は、回折格子６を対応する方向に傾けるアクチュエーターによって、実行時間の間に行うことができる。
【０１４８】
書き込み工程の間に、工程による遅れの結果としての空間のオフセットは、主として双方向の書き込みの間に有効である。露光構造を損なうことを避けるために、電子オフセット修正を提供できる。原理上は、オフセット修正は、調節可能なさらなる遅延時間および／またはレーザーの空間的プレトリガーにある。これは、高さ位置または傾きの測定と即時書き込みとの間で経過する時間を補正し、ストレージ媒体が測定位置と書き込み位置との間で調整される。
しかし、さらに、オフセット補正の場合は修正されるが、傾きがここで直線的に立ち上がるさらに調節可能な遅延によって同様に実現する。
【０１４９】
高さ調節は、ＣＤまたはＤＶＤドライブでも使用される等の非点収差原理に基づく。焦点ぼけの程度および方向は、非点収差によって変形する反射して戻ったビームの方向に基づいて検出でき、そして４象限検出器の上で画像形成する。この情報は、トラックストレージ材料の高さプロファイルに従って、サンプルまたは光学系をトラックするアクチュエーターの駆動に役立つ。
【０１５０】
動作点の決定方法は、露光ウェッジを形成することに基づく。この点について、図４を参照する。この場合、材料の領域は、１軸に沿って強度および他の軸に沿って露光高さが連続的に変わる構造である。１６の異なるモノクロ階調の値の範囲は、好ましくは強度のために使用される。高さは、Ｓ曲線の調整によって予め規定されたそのＳ曲線（約２０μｍ）の領域上で変化する。露光領域の顕微鏡的な解析は、ウェッジとなり、図４を参照のこと。最適な露光高さは、構造化が非常な低強度と関連して起こるところで起こると推定される。露光高さは、ヒステリシスにより、アクチュエーターの駆動電圧と固定された関係を有さないので、焦点誤差信号（ＦＥＳ）は、好ましくは最適な露光の参照として使用される。ＦＥＳ電圧は、したがって高さ調節の動作点である。
【０１５１】
露光ウェッジを焦点誤差信号と関連付けることが可能であるために、露光タイミングと同調したＳ曲線を迅速に生成し、そして蓄積することが必要である。ウェッジの露光は、後の大面積露光の意味を高めるために、通常の露光速度で行われることが好ましい。グレイスケール値のウェッジの露光および動作点の決定は次のような結果である：
【０１５２】
第１に、グレイスケール値のウェッジのための領域は、デバイスのカメラ分岐中で顕微鏡機能によって選択される。これは、ドライブエレクトロニクス中で位置カウンターをゼロにすることによってなされる。
グレイスケール値のウェッジ（１６グレイスケール値）の露光パターンがロードされる。
移動テーブルは、露光作業に準備するために、規定の位置まで戻される。
【０１５３】
高さ調節モジュールは、"グレイスケール値のウェッジ"モードに入れられる。これはＳ曲線の値が、レーザーパルスによって動作される方式で、メモリー中に格納される効果を有する。この場合、メモリーは、好ましくは高さ調節モジュール中、またはあるいはドライブエレクトロニクス中のいずれかに位置することができる。
【０１５４】
グレイスケール値のウェッジの露光は、好ましくは１６のグレイスケール値または強度および１２８の高さ段階によって行われ、挙げられた数値は、一例として理解されることが望ましく、そして好ましいのみである。この場合、顕微鏡の対物レンズの高さ調整のピエゾアクチュエーターの駆動電圧は、予め規定された範囲内で変化する。範囲の制限は、ユーザーの介在によりＳ曲線の高さの調整の間に行われる。露光およびピエゾ電圧の変更と同時に、Ｓ曲線の値が決定され、そして格納される。
【０１５５】
デバイスの顕微鏡モードは、露光後に始動される。このモードでは、露光ウェッジの先端は、カメラ画像の中心、またはリニアーテーブルの動作によってマークされたターゲットに動かされる。ここで、移動テーブルの現在位置は、ドライブエレクトロニクスから読み出される。
【０１５６】
格納されたＳ曲線データは、同様に読み出される。最適な露光が生じる場所でのそのＳ曲線の値は、読み出しＳ曲線データ中の現在位置に基づいて読み出すことができる。この値は、高さ調節の動作点である。
【０１５７】
検出は、効率的にかつ非構造化ストレージ媒体中のみにおける障害のない方式で機能するので、１点の高さ調節または双方向の書き込みは、それぞれの場合において露光線、つまり焦点を合わせた書き込みビームの両側上に、照明または検出点を必要とする。
この状態は、ボックスパターンとしての露光線が図に示めされ、そして２つの照明点が円で図に示めされる図５中で具体的に説明される。
【０１５８】
動作の方向に従って、２つの照明点の一つのみおよび４象限検出器に割り当てられたそれぞれが評価に使用される。露光線と検出点との間の距離を通して、システムは先を見るか、またはシステムは電子のおよびアクチュエーターの反応時間を補正できる。好ましくは、検出点は、露光線の中心に位置する、好都合である場合には、任意の他の位置を選択することもできる。
【０１５９】
しかし、それぞれの場合で、動作の方向にある、照明線のそれぞれの側上に１つの検出点を有する図５に示された配置によって、露光線に沿ったストレージ材料の傾きは、検出できず、そして従って補正されない。このシステムは、ストレージ材料および平行な露光ビームの焦点領域（被写界深度）に依存する。高さ調節は、露光線の方向に対して横方向にのみ行うことができる。
【０１６０】
２点高さ調節の構造が図６中に具体的に説明され、そして上記の１点高さ調節に類似する。露光線と露光線に沿ったストレージ媒体との間の傾きを検出できるために、１つの検出点またはスキャン点の代わりに、２つの検出点またはスキャン点が動作のそれぞれの方向で使用される。検出点が図６のように配置される場合、次に傾きを検出できる。このシステムの利点、さらに、独立した高さ調節がそれぞれの検出点に使用できることである。一つの検出点、例えば図６中でそれぞれの上部検出点は、顕微鏡の対物レンズにあるピエゾアクチュエーターの閉じた高さ調節ループの中に取り込まれることができ、他の検出点、例えば図６のそれぞれの下部検出点は、例えば線光変調器に固定された傾きメカニズムを有する調節ループにおいて機能できる。
【０１６１】
それによって、伝統的リニアー基準の調節、例えばＰＩＤ調節器を使用できる。
傾き成分は、座標変換によって、Ｚ成分から電気的に分離でき、そして次にそれぞれのアクチュエーターの制御ループに渡すことができる。
【０１６２】
１つまたは２つの固定された検出点を有するストレージ層の位置を検出するための以前のシステムおよび方法へのさらに好ましい代替物は、スキャン検出点で動作し、そして従ってスキャン高さ調節を実現するシステムである。スキャン高さ調節の原理を図７に具体的に説明する。
【０１６３】
露光線から特定の距離で、検出点は、例えば、実質的に正弦関数の波形が生成される露光線に沿って、または動作の方向に垂直にスキャンされる。露光線の動作およびストレージ材料に対する検出点の動作と組み合わせて、それによって材料は、範囲的に露光され、そして同時にスキャンされる。
【０１６４】
上記の非点収差法により、検出点は、露光線の前のストレージ材料の高さプロファイルについての情報を得る。この情報は、顕微鏡の対物レンズのピエゾアクチュエーターの電圧を含む誤差信号からなる。情報の２つの項目が検出点の駆動または現在位置と組み合わされる場合、高さプロファイルが得られる。
次に調節の目的は、第１に顕微鏡の対物レンズのピエゾアクチュエーターに適用された調節によって、および第２にストレージ材料に対する露光線の傾きに合わせてアクチュエーターを調整することによって焦点誤差の積分を最小化することである。
【０１６５】
この解決法の利点は、高さプロファイルを全書き込み領域または書き込み領域の少なくとも一部にかけて記録できることである。高さおよび傾きの理想的な設定が結果として可能である。検出点での汚染粒子による誤差はそのように検出でき、そして範囲を定められる。さらに、２点検出の場合に検出されないストレージ材料の曲率を、考慮できる。さらに、品質保証タスクのために、ストレージ媒体の高さプロファイルを作り出すことができる。
【０１６６】
しかし、高さプロファイルの評価およびアクチュエーターの駆動はさらに複雑であり、そしてしたがってより複雑な計算必要とする。
高さ調節のさらなる好ましい設定は、ストレージ表面の高さ調節または検出の目的のための波面高さ調節にあり、図８中に具体的に説明される波面センサーと同様に作動するシステムを使用することができる。
【０１６７】
平行なレーザービーム１００は、ストレージ媒体１０２にぶつかる。反射して戻った波は、レンズ対１０４,１０６によって形成される中間フォーカスを介して、好ましくは円柱レンズ１１０を有する、１つの寸法のレンズ配列１０８の上に向けられる。レンズ１１０のフーリエ変換特性により、焦点の位置は、入射ビーム１１２の角度に依存し、そして従ってストレージ媒体１０２の表面の傾きに依存する。
【０１６８】
個々のレンズ１１０のそれぞれの焦点のシフトは、ストレージ媒体１０２の位置および表面の方向の検出のために使用できる。
さらに、この方法は、ストレージ媒体１０２の表面についての範囲情報を得ることの可能性を与える。
【０１６９】
１つの寸法のレンズ配列１０８の代わりに、２次元の検出器を有する２次元のレンズ配列、好ましくはカメラチップが用いられる場合、対物レンズ、例えば図１中の対物レンズ３６に対するストレージ媒体の高さおよび傾きを予想する方式でアクチュエーターを駆動することが可能である。
【０１７０】
しかし、上記のシステムは、絶対値よりむしろ高さの勾配を得るので、このタイプの高さ測定は、さらに少なくとも１点で絶対高さ測定を必要とする。
【０１７１】
さらに好ましい代替では、図９に示される構造を有する簡単な波面センサーを実現することができる。この場合、複数のサンプルビーム１２０が、異なる角度で、例えば図１中の対物レンズ３６に対応できる図式的に具体的に説明された顕微鏡の対物レンズ１２２およびストレージ媒体１０２に向けられる。
【０１７２】
ストレージ媒体１０２の傾きまたは変形の結果として、それぞれのサンプルビーム１２０は、それぞれの場合において。図９の上部に小さい矢印で具体的に説明されたそれ自身のオフセットを受ける。範囲センサー（カメラチップ）は、オフセットが今度はストレージ媒体１０２の表面の勾配を推測できる測定された強度分布の中心軌跡計算によって、参照位置に対してオフセットを決定できる。１点での絶対高さの決定は、ここでも再び必要である。
【０１７３】
さらに好ましい例示的な態様では、位置に依存する位相シフトによって、高さ情報を得る。このシステムは図１０に図式的に具体的に説明され、そして従来と同様に複数のサンプルビーム１２０で動作する。反射平面、つまりストレージ媒体１０２の表面の変形は、フーリエ平面内での変換を生み出す。この場合、フーリエ変換は、２つの集束レンズ１３０および１３２によって生成される。位置によって位相を変える光学素子１３４、例えば球状またはあるいは非球状レンズまたは円柱レンズが、２つのレンズの間のフーリエ平面に導入される、これは、第２のレンズ１３２の焦点面中の焦点のシフトとなる。焦点のシフトによって、ストレージ媒体１０２の表面の変形を今度は縮小できる。上記のシステムにおけるように、１点での高さの絶対測定がここでも必要である。
【０１７４】
光学、機械的なおよび電気的構造における可能なおよび不可避な不充分さの多数は、変調器６の較正によって補正できる。好ましい線光変調器６は、２次元の変調器を除外すること無く、常に下記に示される。
【０１７５】
この場合、それぞれの個々の画素が測定される。測定結果は、コンピューターのテーブル中に別々にそれぞれの画素で格納される。このテーブルは、線光変調器６のドライブエレクトロニクス中に格納される参照テーブルとして使用される。中心的な要素は、局所的な強度測定に使用されるＣＭＯＳカメラまたはいくつかの他の好適なカメラシステムである。上流への画像処理によって、線光変調器の映像化された画素の焦点の周りの領域が同定され、その後に強度決定のために使用される。これは、光反射等の人工物が測定において考慮されないことを確かにする。さらに、そうした測定のために通常使用されるフォトダイオードの微調整を防ぐ。
【０１７６】
さらに、ＣＭＯＳカメラの使用は、現在の焦点の位置検出を可能にする。焦点が中心領域から移る場合、指図に従う再位置決めを移動テーブルによって行うことができる。
【０１７７】
線光変調器の個々の画素の強度を決定するためのさらなる方法は、好ましくは約１０μｍの直径を有し、その下に光検出器が位置する小さい開口、およびＸ−Ｙ位置決めデバイスの使用に基づく。書き込み平面（ストレージ材料の平面）中のＸ−Ｙ位置決めデバイスによって、ピンホール、つまり小さい開口は、調べられる書き込み点に対し中心に位置する。衝突する書き込みビームの強度がフォトダイオードおよび好ましくは対数的に作動する評価電子ユニットによって、測定される。
【０１７８】
上記で特定される較正は、比較的複雑な方式で行われ、そしておよび線光変調器６の照明中の不正確性および一時的な変動を補正する。
【０１７９】
以下の機能が較正において提供される：
書き込み焦点のサブミクロン測定、
線光変調器の画素との相関、
移動機能の測定、
全画素にかけての均一な強度ステップの偏差、
参照テーブル内のストレージ、
実行時間の間の線光変調器の駆動の修正、
線光変調器または照明光学ユニットの修正のオンライン監視および較正、
露光品質（ホログラフおよびパターンに基づいた品質）のフィードバックおよび露光のオンライン較正。
【０１８０】
スキャン作業の間、図１に記載された構造およびそれによって達成される書き込み経路と関連して、露光線は、対物レンズまたはデバイス、特に対物レンズ３６に対して固定されると考えられる。例えばビームスプリッター３８”ダイクロイックビームスプリッター”を動かすためにアクチュエーターを導入することによって、対物レンズ３６に対して、露光線を動かすことができる。
【０１８１】
材料の移動の方向での露光線の動作が実現される場合、それによって、とりわけ、移動テーブル１２の速度変動によって引き起こされるジッターを補正することが可能である。
【０１８２】
材料の移動に対して横方向の動作が実現される場合、この自由度は、とりわけ、複数の露光線からなる範囲露光の場合において、材料の誘導における欠点または不正確性の補正を可能にし、露光線が相互に制御された方式で置かれることが必要であり、この点においては、上に示された図３の記載を参照のこと。先の露光の検出により、スキャンデバイスによって、トラックが相互に対して正確に置かれることができる。
【０１８３】
同様にストレージ媒体２の動作の方向に対して横方向の露光線の動作によって、露光は、ストレージ媒体２の材料中の予め規定された位置で行うことができる。これは、次にエンボストラックによって、例えば予め規定された位置の検出を予め予測する。
【０１８４】
書き込み作業の間の強度の制御に関する微細構造へのデバイスの適用における好ましい書き込みストラテジーまたは露光ストラテジーの詳細な説明を下記に示す。しかし、露光ストラテジーは、上記の様なデバイスの正確な機器構成に依存しないが、しかし微細構造がストレージ媒体に線ごとにまたは範囲的に導入されるすべての露光作業に関係する。
【０１８５】
好ましくは、この目的のために、線プロファイルを部分的成分および差成分に分離することを含むアルゴリズムと共に、実行時間の間に近接効果を修正するための制御システムが使用される。修正深さは、変数方式で選択でき、そしてとりわけ材料特定的であることができるパラメーターによって、設定可能である。
【０１８６】
この場合、特定のパルスストラテジーが、材料構造化における自由度として使用され、好ましくは電子的に、特に動作の方向に対して露光線が直交してまたは斜めに方向付けされるか否かによる方式で設定できる。
【０１８７】
この場合、スキャンされたパターン中で個々の露光点の構造化の度合い、つまり例えば露光によって行われる、ストレージ媒体の材料の光学特性の変換の強度は、周囲の構造化または露光から独立していることを意図する。
【０１８８】
この要求を満たすために、いわゆる近接効果は、画素の制御において、従って露光強度の選択において考慮できる。２つの異なる効果が、上記のリソグラフデバイスにおいて想定されることが好ましい。
第１に、露光線内において、個々の置かれた点と比較して、相互に沿って置かれた点の場合、強度の増加が起こる；第２に、熱伝搬により、点が（マイクロ秒で）わずかに前に近傍に置かれたか否かによって、異なる材料特性が生じる。言い換えれば、近接効果は、露光線の方向だけでなく書き込み方向においても考慮されることが好ましい。この一時的な後者の近接の効果は、低書き込み速度においては、より支配的ではなく、そして一般的に無視できる。
【０１８９】
ストレージ点の異なる態様の効果は、書き込まれるデータの前処理によって補正できる。
【０１９０】
図１１は、基礎として前処理を行う露光ストラテジーの例を具体的に示す。個々の画素は、形成のために、最大エネルギーをとるものとみなす。駆動のグレイスケール値のオプションによって、２重画素の場合、２つの隣接した画素の強度は、低下する。３つの隣接した画素の場合、強度は中心画素の場合で、さらに低下した。さらに隣接した露光点の場合、中心画素は、同一強度で露光される。
【０１９１】
結果として、露光点は、概して同一に作られる。ある状況下では、第３の強度の縮小を省くことができる。記載された書き込みストラテジーは、露光線内および露光線から露光線への両者において用いることができる。
この場合、露光線の中で個々の画素が同時に書き込まれ、そして異なる露光線から隣接した画素は一時的なオフセット方式で書き込まれることをさらに考慮できる。しかし、線から線への露光ストラテジーは、材料特性によって、避けることができる。
【０１９２】
さらに好ましい露光ストラテジーは、直接近隣の画素を有さない分離した画素の書き込みにある。この目的のために、他の画素が空白のまま一対の可能な露光点の１つの画素が、それぞれの場合において、所望の露光の間に作動され孤立した露光点を有する露光パターンが好ましくは書き込まれる。これは、それぞれの画素が非露出領域によって囲まれることを確かにする。
【０１９３】
結果として増加するピッチ間隔を補正するために、対物レンズを交換することによって、倍の縮小を達成可能である。この方法によって露出される計算機合成ホログラムは、再生においてより小さい端のロールオフを示す。これは、全構造と関係する書き込まれたドットがより小さい程、ホログラムの再生において充分に高い強度を有する領域がより大きいことによる。端に向かって強度で低下する領域は、さらに外側にあり、そして従ってホログラムの品質の改善となる。
【０１９４】
動作の方向に対して、線光変調器の方向が傾いている場合、√２倍だけ広いピッチ間隔が、得られる。線から線への対をなす活性の画素を変化させることによって達成される；この点については、図１２を参照のこと。
（追加の態様）
（１）構造化トラックが、書き込み方向で、線ごとにストレージ媒体に書き込まれ、
個々の画素が、所定の最大の強度で形成され、そして
隣接した方式で書き込まれる少なくとも２つの画素が、最大の強度より小さい強度で形成される、
ストレージ媒体を微細構造化するためのデバイスを制御するための方法。
（２）相互に隣接して書き込まれる少なくとも３つの画素の場合、該少なくとも１つの中心の画素が、該２つの外側の画素を形成するために使用される強度より小さい強度で形成される、（１）に記載された方法。
（３）該２つの外側の画素を形成するために使用される強度が、最大の強度より小さい、（２）に記載された方法。
（４）露光線中に配置される該画素が、該強度を決定するために考慮される、（１）〜（３）のいずれか一項に記載された方法。
（５）露光線中に書き込まれる該画素、およびあらかじめ書き込まれた該露光線中に書き込まれた該画素が、該強度を決定するために考慮される、（１）〜（３）のいずれか一項に記載された方法。
（６）一連の露光線中で隣接して配置された画素よりも、露光線中で隣接した方式で書き込まれる画素において、該強度が、該最大の強度に対して大幅に低下している、（５）に記載された方法。
（７）構造化トラックが、書き込み方向で線ごとに該ストレージ媒体に書き込まれ、そして
それぞれの場合においてのみ、相互から離れて配置される個々の画素が、それぞれの露光トラック中で所定の最大の強度で形成される、
ストレージ媒体を微細構造化するためにデバイスを制御するための方法。
（８）相互に隣接して形成された露光線の該個々の画素が、相互から離れて形成される、（７）に記載された方法。
（９）該露光線の該方向付けが、該書き込みデバイスに対する該ストレージ媒体の該書き込み方向に対して傾いている、（７）または（８）に記載された方法。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
本発明は、目的の参照が添付図面でなされる例示的な態様に基づいて、下記でさらに詳細に説明される：
【図１】図１は、微細構造書き込みビームを生成する光学素子を有するストレージ素子を微細構造化するための本発明によるデバイスを示す。
【図２】図２は、書き込み作業を監視し、そして制御するための光学素子を有するストレージ媒体を微細構造化するための本発明によるデバイスを示す。
【図３】図３は、相互に沿って並ぶ２つの構造化トラックの書き込みの図式的な具体的説明を示す。
【図４】図４は、焦点誤差を決定するため、および動作点を決定するための露光ウェッジの図式的な具体的説明を示す。
【図５】図５は、１点高さ調節を明らかにするための図式的な具体的説明を示す。
【図６】図６は、２点高さ調節を明らかにするための図式的な具体的説明を示す。
【図７】図７は、スキャン高さ調節を明らかにするための図式的な具体的説明を示す。
【図８】図８は、波面センサーに基づく、高さ調節を明らかにするための図式的な具体的説明を示す。
【図９】図９は、簡単な波面センサーに基づく、高さ調節を明らかにするための、図式的な具体的説明を示す。
【図１０】図１０は、位置による位相シフトに基づく、高さ調節を明らかにするための、図式的な具体的説明を示す。
【図１１】図１１は、第１の書き込みストラテジーを明らかにするための図式的な具体的説明を示す、そして、
【図１２】図１２は、第２の書き込みストラテジーを明らかにするための図式的な具体的説明を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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