JP6562230B2 - 情報記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、耐久性をもった情報記録媒体に情報を書き込んで保存するとともに、書き込みが行われた情報記録媒体から情報を読み出す技術に関する。

紙は、様々な情報を記録する媒体として古くから利用されてきており、現在でも、多くの情報が紙面上に記録されている。一方、産業の発達とともに、画像情報を記録するためのフィルムや、音の情報を記録するためのレコード盤などが利用されるようになり、近年では、コンピュータの普及とともに、デジタルデータを記録する媒体として、磁気記録媒体、光学式記録媒体、半導体記録媒体などが利用されるに至っている。

上述した情報記録媒体は、その用途に応じて、それぞれ利用に支障が生じない程度の耐久性を備えている。たとえば、紙の印刷物、フィルム、レコード盤などの情報記録媒体は、数年といった時間尺度においては、十分な耐久性を有する媒体と言える。しかしながら、数十年といった時間尺度でみると、経年変化による劣化は避けられず、記録した情報が滅失する可能性が出てくる。また、経年変化だけでなく、水の作用や熱の作用によって損傷を受ける可能性がある。

また、コンピュータ用の磁気記録媒体、光学式記録媒体、半導体記録媒体などは、一般的な電子機器の利用にあたって支障が生じない程度の耐久性を備えているが、そもそも数十年といった時間尺度での耐久性を考慮した設計はなされていないため、恒久的な情報保存の用途には適していない。

一方、下記の特許文献１には、記録容量を高めつつ、石英ガラスのような耐久性ある媒体に情報を記録する方法として、円柱状の媒体内の微小セルに光透過率の違いとして三次元的にデータを記録しておき、この媒体を回転させながらコンピュータトモグラフィの技術を利用して情報の読み出しを行う方法が開示されている。また、特許文献２には、同様の目的を達成するために、円柱状の記録媒体に対して照射角度を変えながら電磁波を照射して透過率の違いを測定し、やはりコンピュータトモグラフィの技術を利用して情報の読み出しを行う方法が開示されている。

特許第４９９１４８７号公報 特許第５２８６２４６号公報

上述したように、現在一般に利用されている情報記録媒体は、数年〜数十年程度の耐久性を考慮して設計されたものであるため、数百年〜数千年といった長い時間尺度で情報を後世に残すためには不適切である。たとえば、紙、フィルム、レコード盤といった物理的もしくは化学的に脆弱な情報記録媒体には、数百年〜数千年といった長い期間の耐久性を期待することはできない。もちろん、磁気記録媒体、光学式記録媒体、半導体記録媒体といったコンピュータ用の情報記録媒体も、そのような用途には不適切である。

人類史上では、数百年〜数千年の時間尺度を経た情報記録媒体として、石碑が現存しているが、石盤に高集積度をもって情報を記録することは非常に困難であり、コンピュータ用のデジタルデータなど、大容量の情報を記録する媒体として石盤は不適当である。

一方、前掲の特許文献１および２に開示されている技術のように、円柱上の石英ガラスを媒体として、その内部に三次元的に情報を記録する方法を採用すれば、かなり長期的な耐久性を維持しつつ、高集積化を図ることが可能な情報記録方法が実現できる。しかしながら、読み出し時には、媒体内に三次元的に分散したセルから情報を抽出する必要があるため、コンピュータトモグラフィの技術を利用し、フーリエ変換処理などを行う必要がある。別言すれば、数百年〜数千年といった長い時間尺度を経た後にも、記録時と同じコンピュータトモグラフィの技術が継承されていなければ、情報を読み出すことができないことになる。

そこで本発明は、長期的な耐久性を維持しつつ、高い集積度をもって情報を記録することができ、しかも普遍的な方法で情報を読み出すことが可能な情報保存の方法および装置を提供することを目的とし、更に、そのような方法で情報が保存された情報記録媒体を提供し、この情報記録媒体から、元の情報を読み出すための方法および装置を提供することを目的とする。

(1) 本発明の第１の態様は、デジタルデータを情報記録媒体に書き込んで保存する情報保存装置において、
保存対象となるデジタルデータを入力するデータ入力部と、
デジタルデータを、所定のビット長単位で分割することにより、複数の単位データを生成する単位データ生成部と、
個々の単位データを構成するデータビットを二次元行列状に配置することにより、単位ビット行列を生成する単位ビット行列生成部と、
単位ビット行列を、所定のビット記録領域内に配置された幾何学的なパターンに変換することにより単位ビット図形パターンを生成する単位ビット図形パターン生成部と、
単位ビット図形パターンに位置合わせマークを付加することにより、単位記録用図形パターンを生成する単位記録用図形パターン生成部と、
単位記録用図形パターンを描画するための描画データを生成する描画データ生成部と、
描画データに基づいて、情報記録媒体となる基板上に、電子線またはレーザ光を用いたビーム露光を行うビーム露光装置と、
露光を受けた基板に対してパターニング処理を行うことにより、描画データに応じた物理的構造パターンが形成された情報記録媒体を生成するパターニング装置と、
を設けるようにしたものである。

(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係る情報保存装置において、
ビーム露光装置が、被成形層とこれを覆うレジスト層とを有する基板に対して、レジスト層の表面にビーム露光を行う機能を有し、
パターニング装置が、レジスト層の露光部または非露光部を溶解する性質をもった現像液に基板を含浸させてその一部を残存部とする加工を行う現像処理部と、レジスト層の残存部をマスクとして被成形層に対するエッチングを行うエッチング処理部と、を有するようにしたものである。

(3) 本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係る情報保存装置において、
単位ビット図形パターン生成部が、単位ビット行列を構成する個々のビット”１”および個々のビット”０”のうちのいずれか一方を、閉領域からなる個々のビット図形に変換し、
描画データ生成部が、個々のビット図形の輪郭線を示す描画データを生成し、
ビーム露光装置が、個々のビット図形の輪郭線の内側部分に対してビーム露光を行うようにしたものである。

(4) 本発明の第４の態様は、上述した第１〜第３の態様に係る情報保存装置において、
パターニング装置が、ビット”１”およびビット”０”のいずれか一方を示す凹部と他方を示す凸部とからなる凹凸構造を有する物理的構造パターンを形成するようにしたものである。

(5) 本発明の第５の態様は、上述した第４の態様に係る情報保存装置において、
パターニング装置が、凹部と凸部のいずれか一方もしくは双方の表面に、光反射性もしくは光吸収性の材料からなる付加層を有する物理的構造パターンを形成するようにしたものである。

(6) 本発明の第６の態様は、上述した第１〜第３の態様に係る情報保存装置において、
パターニング装置が、ビット”１”およびビット”０”のいずれか一方を示す貫通孔と他方を示す非孔部とからなる網状構造を有する物理的構造パターンを形成するようにしたものである。

(7) 本発明の第７の態様は、上述した第１〜第６の態様に係る情報保存装置において、
単位データ生成部が、デジタルデータを（ｍ×ｎ）ビットからなる単位データに分割し、
単位ビット行列生成部が、ｍ行ｎ列からなる単位ビット行列を生成し、
単位ビット図形パターン生成部が、単位ビット行列を構成する個々のビットをｍ行ｎ列の行列状に配置された格子点に対応づけ、ビット”１”またはビット”０”に対応する格子点上に所定形状のビット図形を配置することにより単位ビット図形パターンを生成するようにしたものである。

(8) 本発明の第８の態様は、上述した第７の態様に係る情報保存装置において、
単位ビット図形パターン生成部が、矩形状のビット記録領域内に配置された単位ビット図形パターンを生成し、
単位記録用図形パターン生成部が、矩形状のビット記録領域の外部に位置合わせマークを付加することにより、ビット記録領域および位置合わせマークを包含する矩形状の単位記録領域内に配置された単位記録用図形パターンを生成し、
描画データ生成部が、矩形状の単位記録領域を二次元行列状に配置することにより、複数の単位記録用図形パターンを含んだ描画用パターンを生成し、当該描画用パターンを描画するための描画データを生成するようにしたものである。

(9) 本発明の第９の態様は、上述した第８の態様に係る情報保存装置において、
単位記録用図形パターン生成部が、矩形状のビット記録領域の４隅のうちの対角にない２隅の外側近傍に配置された合計２組の位置合わせマークを付加することにより、単位記録用図形パターンを生成するようにしたものである。

(10) 本発明の第１０の態様は、上述した第８の態様に係る情報保存装置において、
単位記録用図形パターン生成部が、矩形状のビット記録領域の４隅のうちの３隅の外側近傍に配置された合計３組の位置合わせマークを付加することにより、単位記録用図形パターンを生成し、かつ、相互に隣接する単位記録用図形パターンについて、３組の位置合わせマークの配置態様を異ならせるようにしたものである。

(11) 本発明の第１１の態様は、上述した第９または第１０の態様に係る情報保存装置において、
単位記録用図形パターン生成部が、特定の単位記録領域を基準単位記録領域に設定し、当該基準単位記録領域については、他の単位記録領域とは異なる基準位置合わせマークを用いた単位記録用図形パターンを生成するようにしたものである。

(12) 本発明の第１２の態様は、上述した第１〜第１１の態様に係る情報保存装置において、
データ入力部と、単位データ生成部と、単位ビット行列生成部と、単位ビット図形パターン生成部と、単位記録用図形パターン生成部と、描画データ生成部とを、コンピュータにプログラムを組み込むことにより構成したものである。

(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第１〜第１１の態様に係る情報保存装置におけるデータ入力部、単位データ生成部、単位ビット行列生成部、単位ビット図形パターン生成部、単位記録用図形パターン生成部および描画データ生成部としてコンピュータを機能させるプログラムを用意するようにしたものである。

(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第１の態様に係る情報保存装置を用いて情報記録媒体に保存されたデジタルデータを読み出す情報読出装置において、
情報記録媒体の記録面の一部をなす撮影対象領域を拡大して撮影し、得られた撮影画像を画像データとして取り込む画像撮影装置と、
撮影画像を格納する撮影画像格納部と、
撮影画像格納部に格納されている撮影画像から位置合わせマークを検出することにより、個々のビット記録領域を認識するビット記録領域認識部と、
ビット記録領域内のパターンに基づいて単位ビット行列を認識する単位ビット行列認識部と、
読出対象となるすべてのビット記録領域についての撮影画像が得られるように、画像撮影装置による撮影対象領域を変更する制御を行う走査制御部と、
単位ビット行列認識部が認識した個々の単位ビット行列から単位データを生成し、個々の単位データを合成することにより、保存対象となったデジタルデータを復元するデータ復元部と、
を設けるようにしたものである。

(15) 本発明の第１５の態様は、上述した第１１の態様に係る情報保存装置を用いて情報記録媒体に保存されたデジタルデータを読み出す情報読出装置において、
情報記録媒体の記録面の一部をなす撮影対象領域を拡大して撮影し、得られた撮影画像を画像データとして取り込む画像撮影装置と、
撮影画像を格納する撮影画像格納部と、
撮影画像格納部に格納されている撮影画像から位置合わせマークを検出することにより、個々のビット記録領域を認識するビット記録領域認識部と、
ビット記録領域内のパターンに基づいて単位ビット行列を認識する単位ビット行列認識部と、
読出対象となるすべてのビット記録領域についての撮影画像が得られるように、画像撮影装置による撮影対象領域を変更する制御を行う走査制御部と、
単位ビット行列認識部が認識した個々の単位ビット行列から単位データを生成し、個々の単位データを合成することにより、保存対象となったデジタルデータを復元するデータ復元部と、
を設け、
画像撮影装置が、少なくとも１つの単位記録領域を包含可能なサイズの撮影対象領域を撮影する機能を有し、
走査制御部が、基準位置合わせマークに基づいて基準単位記録領域を包含する領域の撮影画像が得られるように、画像撮影装置に対して撮影対象領域を調整させる制御を行い、その後、単位記録領域の配置ピッチに応じて撮影対象領域を順次移動させる制御を行うようにしたものである。

(16) 本発明の第１６の態様は、上述した第１４または第１５の態様に係る情報読出装置において、
撮影画像格納部と、ビット記録領域認識部と、単位ビット行列認識部と、走査制御部と、データ復元部とを、コンピュータにプログラムを組み込むことにより構成したものである。

(17) 本発明の第１７の態様は、上述した第１４または第１５の態様に係る情報読出装置における撮影画像格納部、ビット記録領域認識部、単位ビット行列認識部、走査制御部およびデータ復元部としてコンピュータを機能させるプログラムを用意するようにしたものである。

(18) 本発明の第１８の態様は、デジタルデータを情報記録媒体に書き込んで保存する情報保存方法において、
コンピュータが、保存対象となるデジタルデータを入力するデータ入力段階と、
コンピュータが、デジタルデータを、所定のビット長単位で分割することにより、複数の単位データを生成する単位データ生成段階と、
コンピュータが、個々の単位データを構成するデータビットを二次元行列状に配置することにより、単位ビット行列を生成する単位ビット行列生成段階と、
コンピュータが、単位ビット行列を、所定のビット記録領域内に配置された幾何学的なパターンに変換することにより単位ビット図形パターンを生成する単位ビット図形パターン生成段階と、
コンピュータが、単位ビット図形パターンに位置合わせマークを付加することにより、単位記録用図形パターンを生成する単位記録用図形パターン生成段階と、
コンピュータが、単位記録用図形パターンを描画するための描画データを生成する描画データ生成段階と、
描画データに基づいて、情報記録媒体となる基板上に、電子線またはレーザ光を用いたビーム露光を行うビーム露光段階と、
露光を受けた基板に対してパターニング処理を行うことにより、描画データに応じた物理的構造パターンが形成された情報記録媒体を生成するパターニング段階と、
を行うようにしたものである。

(19) 本発明の第１９の態様は、上述した第１８の態様に係る情報保存方法を用いて情報記録媒体に保存されたデジタルデータを読み出す情報読出方法において、
画像撮影装置を用いて、情報記録媒体の記録面の一部をなす撮影対象領域を拡大して撮影し、得られた撮影画像を画像データとして取り込む画像撮影段階と、
コンピュータが、撮影画像を格納する撮影画像格納段階と、
コンピュータが、撮影画像格納段階で格納された撮影画像から位置合わせマークを検出することにより、個々のビット記録領域を認識するビット記録領域認識段階と、
コンピュータが、ビット記録領域内のパターンに基づいて単位ビット行列を認識する単位ビット行列認識段階と、
コンピュータが、単位ビット行列認識段階で認識した個々の単位ビット行列から単位データを生成し、個々の単位データを合成することにより、保存対象となったデジタルデータを復元するデータ復元段階と、
を行い、
画像撮影段階において、コンピュータが、読出対象となるすべてのビット記録領域についての撮影画像が得られるように、画像撮影装置による撮影対象領域を変更する制御を行うようにしたものである。

本発明によれば、保存対象となるデジタルデータは複数の単位データに分割され、単位ビット行列の形態に変更された後、幾何学的な図形パターンに変換される。この図形パターンは、電子線またはレーザ光を用いたビーム露光によって基板上に転写され、パターニング処理を行うことにより、微細な物理的構造パターンとして記録される。このため、長期的な耐久性を維持しつつ、高い集積度をもって情報が記録された情報記録媒体を提供することができる。しかも基板上に転写された図形パターンそれ自身は二次元パターンであるため、普遍的な方法で情報を読み出すことが可能になる。

本発明に係る情報保存装置の基本的実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に示す情報保存装置による具体的な情報保存プロセスの一例を示す模式図である。 図２に示す単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）の拡大図である。 図１に示すビーム露光装置２００による露光工程およびパターニング装置３００によるパターニング工程の具体例を示す側断面図である（切断面のみを示し、奥の構造の図示は省略する）。 本発明によって情報の書き込みが行われた情報記録媒体のバリエーションを示す側断面図である（切断面のみを示し、奥の構造の図示は省略する）。 本発明に係る情報読出装置の基本的実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明に用いる位置合わせマークのバリエーションを示す平面図である。 本発明おける位置合わせマークの配置形態のバリエーションを示す平面図である。 本発明に用いる位置合わせマークの別なバリエーションを示す平面図である。 本発明おける位置合わせマークの配置形態の別なバリエーションを示す平面図である。 本発明に係る情報保存方法の基本処理手順を示す流れ図である。 本発明に係る情報読出方法の基本処理手順を示す流れ図である。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。

＜＜＜ §１． 本発明に係る情報保存装置の基本的実施形態 ＞＞＞
図１は、本発明に係る情報保存装置の基本的実施形態の構成を示すブロック図である。この実施形態に係る情報保存装置は、デジタルデータを情報記録媒体に書き込んで保存する機能を果たす装置であり、図示のとおり、保存処理用コンピュータ１００、ビーム露光装置２００、パターニング装置３００によって構成される。

ここで、保存処理用コンピュータ１００は、保存対象となるデジタルデータＤに基づいて、描画データＥを作成する処理を実行する。ビーム露光装置２００は、この描画データＥに基づいて、情報記録媒体となる基板Ｓ上に、電子線またはレーザ光を用いたビーム露光を行う装置であり、このビーム露光によって、基板Ｓ上には描画用パターンが形成される。パターニング装置３００は、露光を受けた基板Ｓに対してパターニング処理を行うことにより、描画データＥに応じた物理的構造パターンを形成し、情報記録媒体Ｍを作成する。結局、情報記録媒体Ｍには、デジタルデータＤに応じた情報が物理的構造パターンとして記録される。

保存処理用コンピュータ１００は、図示のとおり、データ入力部１１０、単位データ生成部１２０、単位ビット行列生成部１３０、単位ビット図形パターン生成部１４０、単位記録用図形パターン生成部１５０、描画データ生成部１６０を有している。以下、これら各部の機能について順に説明を行う。もっとも、これら各部は、実際には、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことにより実現される構成要素であり、保存処理用コンピュータ１００は、汎用のコンピュータに専用のプログラムをインストールすることにより構成することができる。

まず、データ入力部１１０は、保存対象となるデジタルデータＤを入力する機能をもった構成要素であり、入力したデジタルデータＤを一時的に格納する機能も備えている。保存対象となるデジタルデータＤは、文書データ、画像データ、音声データなど、どのような形態のものであってもかまわない。

単位データ生成部１２０は、データ入力部１１０が入力したデジタルデータＤを、所定のビット長単位で分割することにより、複数の単位データを生成する構成要素である。ここでは、説明の便宜上、図２の上段に示すように、デジタルデータＤをビット長ｕの単位で分割することにより、４組の単位データが生成された場合を例にとって以下の説明を行うことにし、第ｉ番目の単位データを符号Ｕｉで示す（この例では、ｉ＝１〜４）。以下、本願において用いられる「単位」なる語句を冠した用語は、いずれも「１つの単位データ」について作成されたものであることを示す。

個々の単位データＵｉのビット長は、必ずしも等しくする必要はなく、互いに異なるビット長をもった複数の単位データを生成してもかまわない。ただ、実用上は、後述するビット記録領域Ａｂを同一形状同一面積の領域とするのが好ましく、そのためには、予め共通のビット長ｕを定めておき、すべての単位データＵｉが同じビット長ｕをもつデータになるようにするのが好ましい。

共通のビット長ｕは、任意の値に設定することができるが、実用上は、ｍ行ｎ列の単位ビット行列を構成することができるように、ｕ＝ｍ×ｎに設定し、単位データ生成部１２０が、デジタルデータを（ｍ×ｎ）ビットからなる単位データに分割するようにすればよい。ここでは説明の便宜上、ｍ＝ｎ＝５に設定して、５行５列の単位ビット行列を構成することができるように、ｕ＝２５ビットに設定した例を示す（実用上は、ｕの値はより大きな値に設定するのが好ましい。）。図２に示す第１番目の単位データＵ１は、このような設定に基づいて生成された単位データであり、２５ビットのデータから構成されている。

単位データ生成部１２０は、たとえば、入力したデジタルデータＤを先頭からｕビットずつに区切って分割してゆき、それぞれを単位データＵ１，Ｕ２，Ｕ３，... とすればよい。この場合、デジタルデータＤ全体の長さがビット長ｕの整数倍になっていないと、最後の単位データの長さがビット長ｕに満たなくなる。そこで、すべての単位データの長さを共通のビット長ｕに揃えたい場合には、デジタルデータＤの末尾にダミービットを追加して、全体の長さがビット長ｕの整数倍になるように調整すればよい。

なお、デジタルデータＤの分割方法は、必ずしも先頭から所定のビット長ｕごとに区切ってゆく方法に限定されるものではなく、たとえば、４分割する場合、第１，５，９，... 番目のビットを抽出したものを第１の単位データＵ１とし、第２，６，１０，... 番目のビットを抽出したものを第２の単位データＵ２とし、第３，７，１１，... 番目のビットを抽出したものを第３の単位データＵ３とし、第４，８，１２，... 番目のビットを抽出したものを第４の単位データＵ４とする、というような分割方法を採ることも可能である。

単位データ生成部１２０によって生成された個々の単位データＵｉは、単位ビット行列生成部１３０に与えられる。単位ビット行列生成部１３０は、個々の単位データＵｉを構成するデータビットをｍ行ｎ列の二次元行列状に配置することにより、単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）を生成する処理を行う。

図２には、第１番目の単位データＵ１を構成する２５ビットのデータを先頭から５ビットずつに区切って、「１１１０１」，「１０１１０」，「０１００１」，「１１００１」，「１０１１０」なる５グループを形成し、個々のグループを１行に配置した５行５列の行列からなる単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）を生成した例が示されている。もちろん、単位データＵ２，Ｕ３，Ｕ４についても同様の方法により、単位ビット行列Ｂ（Ｕ２），Ｂ（Ｕ３），Ｂ（Ｕ４）が生成されることになる。

こうして単位ビット行列生成部１３０で生成された個々の単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）は、単位ビット図形パターン生成部１４０に与えられる。単位ビット図形パターン生成部１４０は、個々の単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）を、二次元平面上の所定のビット記録領域内に配置された幾何学的なパターンに変換することにより、単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）を生成する処理を行う。

図２の中段には、５行５列の行列からなる単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）に基づいて作成された単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）の実例が示されている。この実例の場合、二次元平面上に正方形のビット記録領域Ａｂ（図に破線で示す領域）が定義され、その中に黒く塗りつぶした小さな正方形状のドット（以下、ビット図形と呼ぶ）を配置することにより、単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）が形成されている。

ここで、個々のビット図形は、単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）を構成するビット”１”に対応している。別言すれば、ビット記録領域Ａｂ内には、単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）に対応して５行５列の行列が定義され、単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）内のビット”１”に対応する位置にのみビット図形が配置され、ビット”０”に対応する位置には何も配されていない。したがって、この単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）は、５行５列の行列を構成する各位置におけるビット図形の有無によって、単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）を構成する２５ビットの情報を表現していることになる。

もちろん、個々のビット図形を、単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）を構成するビット”０”に対応させて配置するようにしてもかまわない。この場合は、単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）内のビット”０”に対応する位置にのみビット図形が配置され、ビット”１”に対応する位置には何も配置されないことになる。要するに、単位ビット図形パターン生成部１４０は、単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）を構成する個々のビット”１”および個々のビット”０”のうちのいずれか一方を、閉領域からなる個々のビット図形に変換する処理を行えばよい。なお、個々のビット図形を示すデータの形式は、任意の形式でかまわない。たとえば、１つのビット図形を矩形によって構成する場合であれば、単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）を示すデータとして、個々のビット図形の４頂点の座標値（対角２頂点の座標値でもよい）を示すデータを用いることもできるし、個々のビット図形の中心点（左下隅点等でもよい）の座標値を示すデータと共通の矩形形状を有するビット図形の縦横の辺の長さを示すデータとを用いることもできる。あるいは、円形のビット図形を採用する場合であれば、個々のビット図形の中心点の座標値を示すデータと共通の半径値を示すデータとを用いることもできる。

もちろん、単位データＵ２，Ｕ３，Ｕ４について生成された単位ビット行列Ｂ（Ｕ２），Ｂ（Ｕ３），Ｂ（Ｕ４）も、同様の方法で幾何学的なパターンに変換され、単位ビット図形パターンＰ（Ｕ２），Ｐ（Ｕ３），Ｐ（Ｕ４）が生成される。こうして生成された各単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）〜Ｐ（Ｕ４）を何らかの方法で媒体上に形成すれば、デジタルデータＤの情報を媒体に記録することができる。ただ、本発明では、後に行われる読出処理の便宜を考慮して、各単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）〜Ｐ（Ｕ４）にそれぞれ位置合わせマークを付加することにする。

単位記録用図形パターン生成部１５０は、この位置合わせマークの付加を行う構成要素であり、本願では、この位置合わせマークが付加された状態の単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）を、単位記録用図形パターンＲ（Ｕｉ）と呼んでいる。結局、単位記録用図形パターン生成部１５０は、単位ビット図形パターン生成部１４０が生成した単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）に位置合わせマークを付加し、単位記録用図形パターンＲ（Ｕｉ）を生成する処理を行うことになる。

図２の中段には、単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）の外側４隅に十字状の位置合わせマークＱを付加し、単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）を生成した例が示されている。ここでは、単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）が形成されたビット記録領域Ａｂ（破線の正方形）と、その外側４隅に配置された位置合わせマークＱとを包含する領域を、単位記録領域Ａｕ（一点鎖線の正方形）と呼ぶことにする。単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）は、この単位記録領域Ａｕ内に形成された図形パターンということになる。

位置合わせマークＱは、§３で述べる読出処理において、個々のビット記録領域Ａｂを認識するために利用される。そのため、位置合わせマークＱは、ビット記録領域Ａｂに対して特定の位置（図示の例では、ビット記録領域Ａｂの外側４隅の位置）に配置される。図示の例では、十文字状の位置合わせマークＱを用いた例が示されているが、個々のビットを表すビット図形（図示の例の場合、黒く塗りつぶした小さな正方形）と区別することができる図形であれば、どのような形状の図形を用いてもかまわない。

また、図示の例では、ビット記録領域Ａｂの外側に位置合わせマークＱを配置しているが、ビット記録領域Ａｂの内側に位置合わせマークＱを配置することも可能である。ただ、ビット記録領域Ａｂの内側に配置する場合は、個々のビットを表すビット図形と干渉するおそれがあるため、実用上は、図示の例のように、ビット記録領域Ａｂの外側に位置合わせマークＱを配置するのが好ましい。この位置合わせマークＱの形状や配置のバリエーションについては、§４で改めて述べることにする。

こうして、単位記録用図形パターン生成部１５０が、４組の単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）〜Ｒ（Ｕ４）を生成したら、描画データ生成部１６０が、これらを描画するための描画データＥを生成する処理を行う。具体的には、描画データ生成部１６０は、図２の下段に示されているように、４組の単位記録領域Ｒ（Ｕ１）〜Ｒ（Ｕ４）を二次元行列状に配置することにより（この例の場合は２行２列）、４組の単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）〜Ｒ（Ｕ４）をすべて含んだ描画用パターンＰ（Ｅ）を生成し、当該描画用パターンＰ（Ｅ）を描画するための描画データＥを生成する処理を行う。

以上、図１に示す保存処理用コンピュータ１００の個々の構成要素の処理機能を述べた。こうして生成された描画データＥは、ビーム露光装置２００に与えられる。ビーム露光装置２００は、描画データＥに基づいて、露光対象基板Ｓ上にビーム露光を行う装置であり、種々の電子デバイスの製造プロセスに利用される半導体フォトリソグラフィ用の電子線描画装置やレーザ描画装置を利用して構成することができる。ビーム露光装置２００として電子線描画装置を用いた場合は、露光対象基板Ｓの表面上に電子線によって描画用パターンＰ（Ｅ）が描かれ、ビーム露光装置２００としてレーザ描画装置を用いた場合は、露光対象基板Ｓの表面上にレーザビームによって描画用パターンＰ（Ｅ）が描かれる。

なお、図２には、説明の便宜上、ビット記録領域Ａｂの輪郭線を破線で示し、単位記録領域Ａｕの輪郭線を一点鎖線で示してあるが、これらの線は、描画用パターンＰ（Ｅ）の構成要素ではない。実際に露光対象基板Ｓ上に描かれる図形パターンは、個々のビットを表すビット図形（図示の例の場合、黒く塗りつぶした小さな正方形）と十文字状の位置合わせマークＱである。

このように、描画データＥは、ビーム露光装置２００に与えて、露光対象基板Ｓ上に描画用パターンＰ（Ｅ）を描画させるために用いられるデータであるため、そのデータフォーマットは、用いるビーム露光装置２００に依存したものにする必要がある。現在、一般的なＬＳＩ設計に用いられている電子線描画装置やレーザ描画装置を用いて任意の図形パターンを描画させる場合、当該図形パターンの輪郭線を示すベクトル形式の描画データが用いられている。したがって、実用上、描画データ生成部１６０は、個々のビット図形や位置合わせマークの輪郭線を示す描画データＥを生成すればよい。

図３は、図２に示す単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）の拡大図である。図２では、ビット”１”を示すビット図形として、黒く塗りつぶした小さな正方形の例を示したが、図３に示す例では、個々のビット図形Ｆは、正方形の輪郭線を示すベクトルデータとして表現される。同様に、４隅に配置された位置合わせマークＱ１〜Ｑ４は、十文字状の輪郭線を示すベクトルデータとして表現される。ビーム露光装置２００は、個々のビット図形Ｆや位置合わせマークＱ１〜Ｑ４の輪郭線を示す描画データＥに基づいて、当該輪郭線の内側部分に対してビーム露光を行う処理を行う。したがって、露光対象基板Ｓ上には、図２に示すように、黒く塗りつぶされた正方形や十文字状の図形パターンが形成されることになる。

図３には、等間隔で配置された横方向格子線Ｘ１〜Ｘ７と、等間隔で配置された縦方向格子線Ｙ１〜Ｙ７とが描かれている。これらの各格子線は、個々のビット図形Ｆや位置合わせマークＱ１〜Ｑ４の配置位置を決定する役割を果たす。すなわち、横方向格子線Ｘ１〜Ｘ７と縦方向格子線Ｙ１〜Ｙ７との各交点を格子点Ｌと呼ぶことにすると、個々のビット図形Ｆや位置合わせマークＱ１〜Ｑ４は、その中心がいずれかの格子点Ｌの位置にくるように配置されている。

たとえば、位置合わせマークＱ１は、格子線Ｘ１，Ｙ１が交わる格子点上に配置され、位置合わせマークＱ２は、格子線Ｘ１，Ｙ７が交わる格子点上に配置され、位置合わせマークＱ３は、格子線Ｘ７，Ｙ１が交わる格子点上に配置され、位置合わせマークＱ４は、格子線Ｘ７，Ｙ７が交わる格子点上に配置されている。

また、５本の横方向格子線Ｘ２〜Ｘ６と５本の縦方向格子線Ｙ２〜Ｙ６とがそれぞれ交わる２５個の格子点は、図２の中段に示す５行５列の単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）に対応し、この単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）におけるビット”１”に対応する格子点位置に、ビット図形Ｆが配置されている（前述したとおり、ビット”０”に対応する格子点位置に、ビット図形Ｆを配置してもかまわない）。

一般論として説明すれば、単位ビット図形パターン生成部１４０は、ｍ行ｎ列からなる単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）を構成する個々のビットを、ｍ行ｎ列の行列状に配置された格子点Ｌに対応づけ、ビット”１”またはビット”０”に対応する格子点Ｌ上に所定形状のビット図形Ｆを配置することにより単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）を生成する処理を行えばよい。

もちろん、実際の描画データＥに含まれる図形、すなわち、描画用パターンＰ（Ｅ）に含まれる図形は、個々のビット図形Ｆと個々の位置合わせマークＱ１〜Ｑ４のみであり、図示されている各格子線Ｘ１〜Ｘ７，Ｙ１〜Ｙ７、ビット記録領域Ａｂの輪郭線（破線）、単位記録領域Ａｕの輪郭線（一点鎖線）は、実際には描画されない。

なお、描画データＥには、露光対象基板Ｓ上に描画される描画用パターンＰ（Ｅ）の実寸を示す情報も含まれることになるが、この実寸は、用いるビーム露光装置２００の描画精度を考慮して設定すればよい。

現在、一般的なＬＳＩ設計に用いられている高精度の電子線描画装置を用いたパターニング処理では、基板Ｓ上に４０ｎｍ程度のサイズをもった図形を安定的に形成することができる。したがって、このような電子線描画装置をビーム露光装置２００として用いれば、図示の格子線間隔（格子点Ｌのピッチ）を１００ｎｍ程度に設定することが可能になり、一辺が５０ｎｍ程度のビット図形Ｆを形成することが十分に可能である。このように微細な図形パターンを描画する場合、実際には、ビット図形Ｆは正確な正方形にはならず、位置合わせマークＱ１〜Ｑ４は正確な十文字にはならないが、実用上の支障は生じない。

そもそもビット図形Ｆは、格子点Ｌの位置に図形が有るか無いかの二値状態を判定する役割を果たせば足りるので、その形状は矩形でも、円でも、任意形状でもかまわない。また、位置合わせマークＱ１〜Ｑ４は、ビット記録領域Ａｂの位置を示す役割を果たせば足りるので、その形状は、ビット図形Ｆと区別可能であれば、どのような形状であってもかまわない。したがって、４０ｎｍ程度のサイズをもった図形を安定的に形成可能な性能をもった電子線描画装置を利用すれば、上述したように、縦横１００ｎｍ程度のピッチでビット図形Ｆを配置することが可能であり、高い集積度をもった情報記録が可能になる。

一方、レーザ描画装置をビーム露光装置２００として用いる場合、レーザビームのスポット径は使用するレーザ光の波長に依存し、その最小値は波長と同程度になる。たとえば、ＡｒＦエキシマレーザを用いた場合、スポット径は２００ｎｍ程度であるため、電子線描画装置を利用した場合に比べれば、情報記録の集積度は若干低下するが、それでも、一般的な光学的記録媒体と同程度の集積度をもった情報記録が可能である。

図３に示す例の場合、単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）は、矩形状（正方形状）のビット記録領域Ａｂ内に配置されたパターンになっており、これに位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を付加することにより構成される単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）も、矩形状（正方形状）の単位記録領域Ａｕ内に配置されたパターンになっている。本発明を実施するにあたって、ビット記録領域Ａｂや単位記録領域Ａｕは、必ずしも矩形状の領域にする必要はないが、図２の下段に示すように、複数の単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）〜Ｒ（Ｕ４）を並べて描画用パターンＰ（Ｅ）を生成することを考慮すると、ビット記録領域Ａｂおよび単位記録領域Ａｕを、いずれも矩形状の領域にしておくのが効率的である。

したがって、実用上は、単位ビット図形パターン生成部１４０が、矩形状のビット記録領域Ａｂ内に配置された単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）を生成し、単位記録用図形パターン生成部１５０が、この矩形状のビット記録領域Ａｂの外部に位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を付加することにより、ビット記録領域Ａｂおよび位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を包含する矩形状の単位記録領域Ａｕ内に配置された単位記録用図形パターンＲ（Ｕｉ）を生成するようにするのが好ましい。そうすれば、描画データ生成部１６０は、これら矩形状の単位記録領域Ａｕを二次元行列状に配置することにより、複数の単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）〜Ｒ（Ｕ４）を含んだ描画用パターンＰ（Ｅ）を生成し、当該描画用パターンＰ（Ｅ）を描画するための描画データＥを生成することができる。

単位記録領域Ａｕのサイズは、任意に設定してかまわない。たとえば、図３に示す例の場合、一辺が５０μｍの正方形からなる単位記録領域Ａｕを定義し、縦横１００ｎｍ程度のピッチでビット図形Ｆを配置するようにすれば、１つの単位記録領域Ａｕ内に約３０ＫＢの情報を記録することができる。そこで、たとえば、一辺が１５０ｍｍ程度の正方形状の基板を情報記録媒体として用い、この基板上に、一辺が５０μｍの正方形からなる単位記録領域Ａｕを二次元行列上に配置すれば、当該情報記録媒体１枚に２７０ＧＢものデータを記録することができる。

＜＜＜ §２． 媒体上における物理的構造パターンの形成 ＞＞＞
ここでは、図１に示すビーム露光装置２００による露光プロセスと、パターニング装置３００によるパターニングプロセスとを、より詳細に説明する。§１で述べたとおり、ビーム露光装置２００は、描画データＥに基づいて、情報記録媒体となる基板Ｓ上に、電子線またはレーザ光を用いたビーム露光を行う装置であり、パターニング装置３００は、露光を受けた基板Ｓに対してパターニング処理を行うことにより、描画データＥに応じた物理的構造パターン（描画用パターンＰ（Ｅ））が形成された情報記録媒体を生成する装置である。

これらの装置は、実際には、ＬＳＩの製造プロセスで利用されている半導体リソグラフィ用の装置をそのまま転用することができる。別言すれば、ビーム露光装置２００によるビーム露光プロセスや、パターニング装置３００によるパターニングプロセスは、従来の一般的なＬＳＩの製造プロセスをそのまま利用して実施することが可能である。ただ、ＬＳＩを製造する場合に用いる描画データは、たとえば、チャネル領域、ゲート領域、ソース領域、ドレイン領域、配線領域など、半導体素子の各領域を構成するための図形パターンを示すデータであるのに対して、本発明で用いられる描画データＥは、データビット”１”もしくは”０”を示すビット図形Ｆと、読み出し時に用いる位置合わせマークＱを構成するための図形パターンを示すデータということになる。

図４は、図１に示すビーム露光装置２００による露光工程およびパターニング装置３００によるパターニング工程の具体例を示す側断面図である（切断面のみを示し、奥の構造の図示は省略する）。まず、図４(a) に示すような露光対象基板Ｓを用意する。この例の場合、露光対象基板Ｓは、被成形層１０とレジスト層２０によって構成されている。なお、ここでは一層からなるレジスト層２０を用いた例を示すが、後述するパターニング工程において必要となる場合には、二層以上からなるレジスト層を用いるようにしてもかまわない。また、レジストのような有機膜だけでなく、金属膜のような無機膜（エッチングストッパとして機能するいわゆるハードマスク）を併せて用いるようにしてもよい。

ここで、被成形層１０は、パターニング工程において成形対象となる層であり、最終的には、デジタルデータが記録された情報記録媒体Ｍとなる部分である。既に述べたとおり、本発明の目的は、長期的な耐久性を維持する情報記録を可能とする点にあるので、被成形層１０には、このような目的達成に適した材料からなる基板を利用すればよい。具体的には、透明な材料としては、ガラス基板、特に石英ガラス基板を被成形層１０として用いるのが最適である。もちろん、シリコン基板のような不透明な材料を被成形層１０として用いることも可能である。石英ガラス基板やシリコン基板といった無機材料は、物理的な損傷を受けにくく、化学的な汚染も受けにくい材質であり、本発明における情報記録媒体に利用するのに最適な材料である。

一方、レジスト層２０としては、被成形層１０に対するパターニングを行うのに適した材料を用いればよい。すなわち、電子線もしくはレーザビームの露光によって組成が変化し、かつ、被成形層１０に対するエッチング工程において保護膜として機能する性質を有する材料を用いればよい。もちろん、現像時に露光部が溶解する性質をもったポジ型レジストを用いてもよいし、現像時に非露光部が溶解する性質をもったネガ型レジストを用いてもよい。

なお、露光対象基板Ｓの形状や大きさは任意でかまわない。現在、フォトマスクとして一般に用いられている石英ガラス基板は、１５２×１５２×６．３５ｍｍといった標準規格の矩形状の基板が用いられることが多い。また、シリコン基板としては、直径６インチ，８インチ，１２インチなどの規格に応じた厚み１ｍｍ程度の円盤状ウエハが用いられることが多い。露光対象基板Ｓとしては、これらの標準的な基板を被成形層１０として、その上面にレジスト層２０を形成したものを用いればよい。

以下、説明の便宜上、被成形層１０として石英ガラス基板を用い、レジスト層２０としてポジ型レジストを用いた実施例を述べることにする。したがって、図４(a) に示す露光対象基板Ｓは、石英ガラス基板１０上にポジ型レジスト層２０を形成した基板ということになる。もちろん、本発明はこのような実施例に限定されるものではない。

結局、図１に示すビーム露光装置２００は、被成形層１０とこれを覆うレジスト層２０とを有する露光対象基板Ｓに対して、レジスト層２０の表面にビーム露光を行うことになる。図４(b) は、ビーム露光装置２００による露光プロセスを示している。§１で述べたとおり、ビーム露光装置２００による露光は、ビット図形Ｆの内部および位置合わせマークＱの内部に対してのみ行われる。したがって、レジスト層２０は、露光プロセスを経ることにより、露光部２１と非露光部２２とに分けられる。ここで、非露光部２２の化学的組成は元のままであるが、露光部２１の化学的組成は変化する。

パターニング装置３００は、このような露光プロセスが完了した後の基板Ｓに対してパターニングを行う装置であり、図１に示すとおり、現像処理部３１０とエッチング処理部３２０とを有している。

現像処理部３１０は、レジスト層の露光部２１（ポジ型レジストを用いた場合）または非露光部２２（ネガ型レジストを用いた場合）を溶解する性質をもった現像液に、露光後の基板Ｓを含浸させてその一部を残存部とする現像処理を行う。図４(c) は、図４(b) に示す基板Ｓに対して、このような現像処理を施した状態を示している。ここに示す実施例では、ポジ型レジストが用いられているため、現像処理によって露光部２１が現像液に溶解し、非露光部２２が残存部２３として残ることになる。

一方、エッチング処理部３２０は、現像後の基板Ｓに対してエッチング処理を行う。図４(c) に示す実施例の場合、残存部２３をマスクとして被成形層１０に対するエッチング処理が行われることになる。具体的には、図４(c) に示す基板Ｓを、被成形層１０に対する腐食性が、レジスト層の残存部２３に対する腐食性よりも強いエッチング液に含浸させればよい（もちろん、ドライエッチングなど、エッチング液に含浸させない方法を採用してもかまわない）。

図４(d) は、エッチング処理部３２０によるエッチング処理が行われた状態を示している。被成形層１０の上面のうち、マスクとなる残存部２３に覆われている部分は腐食を受けないが、露出している部分は腐食を受け、凹部が形成される。こうして、被成形層１０は、上面に凹凸構造が形成された被成形層１１に加工されることになる。エッチング処理部３２０は、この後、レジスト層の残存部２３を剥離除去し、被成形層１１を洗浄乾燥する処理機能を有している。

このようなプロセスを経て、最終的に図４(e) に示すような加工後の被成形層１１が得られる。こうして得られた被成形層１１が、本発明に係る情報保存装置によってデジタルデータが書き込まれた情報記録媒体Ｍに他ならない。図示のとおり、この情報記録媒体Ｍの上面には物理的な凹凸構造が形成されており、凹部Ｃと凸部Ｖとによって、ビット”１”およびビット”０”が表現されている。したがって、図に太い一点鎖線で示す位置（図３に示す格子点Ｌに対応する位置）について、媒体表面が凹部Ｃを構成しているか、凸部Ｖを構成しているかを検出することにより、ビット”１”およびビット”０”の読み出しが可能になる。

もちろん、図示の例とは逆に、凹部Ｃをビット”０”とし、凸部Ｖをビット”１”とする記録方式を採ることも可能である。いずれをビット”０”とし、いずれをビット”１”とするかは、これまで述べてきたプロセスに応じて定まる事項である。たとえば、§１で述べた例の場合、単位ビット図形パターン生成部１４０において、単位ビット行列のビット”１”に対応する格子点Ｌの位置にビット図形Ｆを配置しているが、逆に、ビット”０”に対応する格子点Ｌの位置にビット図形Ｆを配置するようにすれば、凹部と凸部のビット情報は逆転することになる。また、レジスト層２０として、ポジ型レジストではなくネガ型レジストを用いた場合も、凹部と凸部の関係は逆転する。

こうして作成された情報記録媒体Ｍは、長期的な耐久性をもち、高い集積度をもって情報記録が行われており、しかも普遍的な方法で情報を読み出せる、という特徴を有している。

すなわち、被成形層１０として、石英ガラス基板やシリコン基板のような材料を用いれば、従来の紙、フィルム、レコード盤などの情報記録媒体に比べて、経年変化による劣化や、水や熱の作用による損傷を受けにくく、古代の石盤などと同様に数百年といった半永久的な時間的尺度での耐久性が得られる。もちろん、コンピュータ用のデータ記録媒体として一般に利用されている磁気記録媒体、光学式記録媒体、半導体記録媒体などと比較しても、格段に長い期間にわたって耐久性が得られる。したがって、本発明は、たとえば、半永久的に情報を記録しておくことが望ましい公文書などの情報保存に利用するのに最適である。

また、§１で述べたとおり、ビーム露光装置２００は、電子線またはレーザ光によって、微細な露光を行うことが可能なため、きわめて高い集積度をもって情報記録を行うことが可能である。たとえば、高精細な電子線描画装置を用いれば、ビット図形Ｆを１００ｎｍ程度のピッチで書き込むことが可能であり、上述した標準的なサイズのフォトマスクやシリコン基板に、１００ＧＢ〜１ＴＢ程度の容量をもった情報を保存することが可能になる。

更に、本発明に係る情報記録媒体では、ビットの二値情報が、凹凸等の物理的構造として直接記録されるため、普遍的な方法で情報を読み出せるという特徴をもっている。すなわち、前掲の特許文献１および２には、円柱上の石英ガラスを媒体として、その内部に三次元的に情報を記録する技術が開示されているが、媒体内に三次元的に記録された情報を読み出すためには、コンピュータトモグラフィ等を利用した専用の読出装置が必要になり、フーリエ変換処理などの特殊な演算処理が必要になる。したがって、たとえば、数百年後に円柱状の記録媒体が無傷のまま残っていたとしても、専用の読出装置の技術が継承されていなければ、情報を読み出すことはできない。

これに対して、本発明に係る情報保存装置で作成された情報記録媒体には、ビットの二値情報が物理的構造として直接記録されているので、記録面を何らかの方法で拡大して画像として認識することができれば、少なくともビットの情報自体は読み出すことが可能である。別言すれば、本発明に係る情報記録媒体それ自体は三次元の構造体であるが、ビット情報の記録はあくまでも二次元的に行われているため、本発明に係る情報記録媒体が、仮に、数百年後あるいは数千年後に発掘された場合でも、普遍的な方法によってビット情報を読み出すことが可能になる。

以上、本発明に係る情報保存装置によって、石英ガラス基板やシリコン基板の表面に、ビット”１”およびビット”０”のいずれか一方を示す凹部と他方を示す凸部とからなる凹凸構造を有する物理的構造パターンを形成する例を述べた。ただ、本発明を実施するにあたって、ビット情報を示す物理的構造は、必ずしも凹凸構造に限定されるものではない。そこで、図５の側断面図（切断面のみを示し、奥の構造の図示は省略する）を参照しながら、媒体上に物理的構造を形成する手法のバリエーションをいくつか述べておく、

図５(a) は、パターニング装置３００によって、ビット”１”およびビット”０”のいずれか一方を示す貫通孔Ｈと他方を示す非孔部Ｎとからなる網状構造を有する物理的構造パターンを形成した例を示す側断面図である。図示の網状構造体１２では、太い一点鎖線で示す位置が図３に示す格子点Ｌに対応する位置であり、当該位置が貫通孔Ｈになっているか、非孔部Ｎ（貫通孔が形成されていない部分）になっているか、によって、図示のとおりビット”１”およびビット”０”が表現されている。

このように、図５(a) に示す情報記録媒体の場合、凹凸構造ではなく、貫通孔の有無によってビットが表現されているため、媒体自体は網状構造体を構成することになるが、格子点Ｌの位置にビット情報を記録するという根本原理は、図４(e) に示す基本的な実施例と全く同様である。もちろん、貫通孔Ｈによりビット”０”を表現し、非孔部Ｎによりビット”１”を表現してもかまわない。図５(a) に示す網状構造体１２を情報記録媒体Ｍとする場合は、エッチング処理部３２０によるエッチング工程（図４(d) ）において、被成形層１０の下面に達するまでエッチング処理を続けて貫通孔Ｈを形成すればよい。

一方、図５(b) 〜(d) は、図４(e) に示す情報記録媒体Ｍの凹部Ｃもしくは凸部Ｖまたはその双方の表面に付加層を形成した変形例を示す側断面図である。図５(b) に示す変形例の場合、凹部Ｃと凸部Ｖの双方の表面に付加層３１が形成されており、図５(c) に示す変形例の場合、凸部Ｖの表面にのみ付加層３２が形成されており、図５(d) に示す変形例の場合、凹部Ｃの表面にのみ付加層３３が形成されている。

付加層３１，３２，３３としては、光反射性の材料（たとえば、アルミニウム、ニッケル、チタン、銀、クロム、シリコン、モリブデン、白金などの金属、これらの金属の合金、酸化物、窒化物など）もしくは光吸収性の材料（たとえば、金属の酸化物や窒化物といった化合物からなる材料、クロムを例にとれば、酸化クロムや窒化クロムなど）を用いることができる。光反射性の材料からなる付加層を形成しておけば、読み出し時に反射光の振る舞いの相違に基づいて凹部Ｃと凸部Ｖとを区別することができ、光吸収性の材料からなる付加層を形成しておけば、読み出し時に光の吸収態様の相違に基づいて凹部Ｃと凸部Ｖとを区別することができる。したがって、このような付加層を形成すれば、情報の読み出しをより容易にする効果が得られる。

また、付加層のように明快な境界面を有する別層を形成する代わりに、凹部Ｃや凸部Ｖの表面に不純物をドープすることにより同様の効果を得ることもできる。たとえば、凹凸構造を有する情報記録媒体を石英によって構成し、その表面に、硼素、燐、ルビジウム、セレン、銅などをドーピングし、表面部分の不純物濃度を異ならせれば、付加層を設けた場合と同様に、表面部分に光反射性もしくは光吸収性をもたせることができ、情報の読み出しをより容易にする効果が得られる。具体的には、上例の不純物の場合、濃度が約１００ｐｐｍ以上になると紫外線に対する吸収効果が得られ、約１０００ｐｐｍ以上になると反射率が上昇する効果が得られる。

特に、図５(c) に示す例のように、凸部Ｖにのみ光反射性もしくは光吸収性の材料からなる付加層３２を形成するようにすれば、読み出し時には、凹部Ｃから得られる反射光もしくは散乱光と、凸部Ｖから得られる反射光もしくは散乱光との差が顕著になるため、ビット”１”とビット”０”とを容易に識別可能になる。同様に、図５(d) に示す例のように、凹部Ｃにのみ光反射性もしくは光吸収性の材料からなる付加層３３を形成するようにしても、読み出し時には、凹部Ｃから得られる反射光もしくは散乱光と、凸部Ｖから得られる反射光もしくは散乱光との差が顕著になるため、ビットの識別が容易になる。

図５(b) に示す例のように、凹部Ｃと凸部Ｖの双方の表面に付加層３１を形成するには、エッチング処理により図４(e) に示す情報記録媒体Ｍを得た後、更に、記録媒体の上面全面に付加層３１を堆積させる処理を行えばよい。また、図５(c) に示す例のように、凸部Ｖの表面のみに付加層３２が形成された構造を得るには、図４(a) に示す露光対象基板Ｓの代わりに、被成形層１０とレジスト層２０との間に付加層が挟まれた構造を有する基板を用いればよい。そして、図５(d) に示す例のように、凹部Ｃの表面のみに付加層３３が形成された構造を得るには、図４(d) に示すエッチングプロセスが完了した時点で、レジスト層の残存部２３をそのまま残した状態にして、上面全面に付加層を堆積させる処理を行い、その後、残存部２３を剥離除去すればよい。

一方、図５(e) に示す変形例は、支持層４０の上面に形成された被成形層５１自身を、光反射性もしくは光吸収性の材料によって構成したものである。たとえば、支持層４０を石英ガラス基板によって構成し、その上面にアルミニウムからなる付加層を形成し、更にその上面にレジスト層を形成して、図４に例示したプロセスに準じたプロセスを行えば、図５(e) に示すような構造体を得ることができる。この場合、エッチングプロセスは、アルミニウムに対して腐食性を有する腐食液を用いればよい。この構造体では、凹部Ｃの表面は石英ガラス、凸部Ｖの表面はアルミニウムによって形成されているため、やはり読み出し時にビットの識別が容易になるという効果が得られる。

なお、実用上、図５(a) に示す変形例を採用する場合は、網状構造体１２を不透明な材料によって構成するのが好ましい。そうすれば、貫通孔Ｈの部分は光を透過する部分となり、非孔部Ｎの部分は光を透過させない部分となるので、後述する読み出し時に顕著な差を認識することができ、ビットの識別が容易になる。

一方、図５(c) 〜(e) に示す変形例を採用する場合は、被成形層１１もしくは支持層４０を透明な材料によって構成し、付加層３２，３３，５１を不透明な材料によって構成するのが好ましい。そうすれば、付加層が形成されていない部分は光を透過する部分となり、付加層が形成されている部分は光を透過させない部分となるので、後述する読み出し時に、光の透過率に関して顕著な差を認識することができ、ビットの識別が容易になる。

＜＜＜ §３． 本発明に係る情報読出装置の基本的実施形態 ＞＞＞
§１および§２では、情報記録媒体へ情報を保存するための情報保存装置の構成と動作を説明した。ここでは、こうして記録された情報を読み出すために用いられる情報読出装置の構成と動作を説明する。

図６は、本発明に係る情報読出装置の基本的実施形態の構成を示すブロック図である。この実施形態に係る情報読出装置は、図１に示す情報保存装置を用いて情報記録媒体Ｍに保存されたデジタルデータを読み出す機能を果たす装置であり、図示のとおり、画像撮影装置４００と読出処理用コンピュータ５００によって構成される。

ここで、画像撮影装置４００は、情報記録媒体Ｍの記録面の一部をなす撮影対象領域を拡大して撮影し、得られた撮影画像を画像データとして取り込む構成要素であり、図示のとおり、撮像素子４１０、拡大光学系４２０、走査機構４３０を有している。

撮像素子４１０は、たとえば、ＣＣＤカメラによって構成することができ、所定の撮影対象領域内の画像をデジタル画像データとして取り込む機能を有している。拡大光学系４２０は、レンズなどの光学素子から構成され、情報記録媒体Ｍの記録面の一部分を構成する所定の撮影対象領域を拡大し、撮像素子４１０の撮像面に当該拡大画像を形成する役割を果たす。そして、走査機構４３０は、撮影対象領域が、情報記録媒体Ｍの記録面上を順次移動するように、撮像素子４１０や拡大光学系４２０に対して走査処理（位置や角度の変更）を行う役割を果たす。

図５には、情報記録媒体Ｍのバリエーションを示したが、図５(a) に示す網状構造体１２からなる情報記録媒体Ｍであれば、材料の透明／不透明を問わず、上下いずれの面についても情報の読み出しが可能であり、上下いずれの面も記録面を構成することになる。これに対して、図４(e) および図５(b) 〜(e) に示すように、上面に凹凸構造が形成された情報記録媒体Ｍの場合、上面が記録面ということになる。したがって、被成形層１１もしくは支持層４０が透明な材料によって構成されている場合は、上方および下方のいずれの側から撮影しても情報の読み出しが可能であるが、これらが不透明な材料によって構成されている場合は、必ず上方から撮影する必要がある。

読出処理用コンピュータ５００は、図示のとおり、撮影画像格納部５１０、ビット記録領域認識部５２０、単位ビット行列認識部５３０、走査制御部５４０、データ復元部５５０を有している。以下、これら各部の機能について順に説明を行う。もっとも、これら各部は、実際には、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことにより実現される構成要素であり、読出処理用コンピュータ５００は、汎用のコンピュータに専用のプログラムをインストールすることにより構成することができる。

まず、撮影画像格納部５１０は、画像撮影装置４００によって撮影された撮影画像を格納する構成要素である。すなわち、撮像素子４１０によって撮影された所定の撮影対象領域内の画像をデジタル画像データとして格納する機能を有する。上述したとおり、画像撮影装置４００には、走査機構４３０が設けられており、撮影対象領域は、情報記録媒体Ｍの記録面上を順次移動することになり、その都度、撮像素子４１０によって新たな撮影画像が取得される。撮影画像格納部５１０は、こうして撮像素子４１０から順次与えられる画像データをそれぞれ格納する機能を果たす。

一方、ビット記録領域認識部５２０は、撮影画像格納部５１０に格納されている撮影画像から、個々のビット記録領域Ａｂを認識する処理を行う。本発明では、図２を参照して説明したとおり、保存対象となるデジタルデータＤは複数の単位データＵ１，Ｕ２，Ｕ３，... に分割され、それぞれ単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１），Ｐ（Ｕ２），Ｐ（Ｕ３），... として個々のビット記録領域Ａｂ内に記録される。したがって、読出処理時にも、まず、個々のビット記録領域Ａｂを認識した上で、その中に記録されている個々の単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）に基づいて、単位データＵｉを構成する各ビットを読み出すことになる。

§２で述べたとおり、情報記録媒体Ｍの記録面上には、凹凸構造や貫通孔の有無などの物理的構造パターンとして、位置合わせマークＱやビット図形Ｆが記録されている。このため、撮影画像上には、明暗分布として、これら位置合わせマークＱやビット図形Ｆもしくはその輪郭が表現されていることになり、既存のパターン認識技術を利用することにより、撮影画像上で位置合わせマークＱやビット図形Ｆを認識することが可能である。

まず、個々のビット記録領域Ａｂの認識は、位置合わせマークＱを検出することにより行われる。位置合わせマークＱには、ビット図形Ｆとは異なる図形が用いられているため、ビット記録領域認識部５２０は、撮影画像格納部５１０に格納されている撮影画像内を検索することにより、位置合わせマークＱを検出できる。たとえば、図２の下段に示す例の場合、ビット図形Ｆが正方形であるのに対して、位置合わせマークＱは十文字状であるので、既存のパターン認識技術を利用することにより、撮影画像上で位置合わせマークＱを認識し、その位置を決定することができる。

位置合わせマークＱは、ビット記録領域Ａｂに対して特定の位置に配置されているので、撮影画像上で位置合わせマークＱを認識することができれば、ビット記録領域Ａｂの位置を特定することができる。たとえば、撮影画像内に、図３に示すような単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）が含まれていた場合、４組の位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を認識することができれば、これら４組の位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を４隅近傍にもつ正方形状のビット記録領域Ａｂを認識することができる。

画像撮影装置４００が、少なくとも１つの単位記録領域Ａｕを包含可能なサイズの撮影対象領域を撮影する機能を有していれば、撮影画像内を検索することにより、図３に示すような４組の位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を認識することができ、更に、ビット記録領域Ａｂを認識することができる。

もちろん、撮影対象領域が、互いに隣接する単位記録領域Ａｕに股がった位置に設定されていると、同一のビット記録領域Ａｂの位置を示す４組の位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を正しく認識できない。この場合、ビット記録領域認識部５２０は、認識された位置合わせマークの相互関係に基づいて、撮影対象領域の位置ずれを把握することができるので、走査制御部５４０に対して当該位置ずれを報告する処理を行う。

走査制御部５４０は、このような位置ずれの報告を受けた場合、画像撮影装置４００に対して当該位置ずれを調整する制御を行う。具体的には、撮影対象領域を所定の補正方向に所定の補正量だけ移動させるよう、走査機構４３０に対して指示を与える。このような調整を行えば、図３に示すように、４隅の適切な場所に、位置合わせマークＱ１〜Ｑ４が配置された正しい撮影画像を得ることができ、ビット記録領域Ａｂに対して正しい読出処理を行うことができるようになる。このように、走査制御部５４０の第１の役割は、撮影対象領域が単位記録領域Ａｕに対して位置ずれを生じていた場合に、この位置ずれを補正するための調整処理である。

走査制御部５４０の第２の役割は、１つの単位記録領域Ａｕを撮影対象領域とする撮影が終了した後、次の単位記録領域Ａｕを新たな撮影対象領域として設定する走査処理である。たとえば、図２の下段に示す例の場合、単位記録用図形パターンＲ（Ｕ１）が記録されている単位記録領域Ａｕ（Ｕ１）についての撮影が完了したら、続いて、単位記録用図形パターンＲ（Ｕ２）が記録されている単位記録領域Ａｕ（Ｕ２）についての撮影を行う必要があり、その後、更に、単位記録用図形パターンＲ（Ｕ３）が記録されている単位記録領域Ａｕ（Ｕ３）、単位記録用図形パターンＲ（Ｕ４）が記録されている単位記録領域Ａｕ（Ｕ４）と、順次、撮影対象領域を移動させてゆく必要がある。

結局、走査制御部５４０は、読出対象となるすべてのビット記録領域についての撮影画像が得られるように、画像撮影装置４００による撮影対象領域を変更する制御を行う構成要素ということができる。当該制御は、ビット記録領域認識部５２０による位置合わせマークＱの検出結果に基づくフィードバック制御によって行うことができ、位置ずれが生じた場合にも、上述したような微調整が可能である。

さて、ビット記録領域認識部５２０が、撮影画像から第ｉ番目のビット記録領域Ａｂ（ｉ）を認識したら、この第ｉ番目のビット記録領域Ａｂ（ｉ）の情報は単位ビット行列認識部５３０へ与えられる。単位ビット行列認識部５３０は、このビット記録領域Ａｂ（ｉ）内のパターンに基づいて、単位ビット行列を認識する処理を行う。たとえば、図３に示す例の場合、ビット記録領域Ａｂ内に記録されている単位ビット図形パターンＰ（Ｕ１）に基づいて、図２の中段に示すような５行５列からなる単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）を認識することができる。

図３に示す例の場合、§１で述べたとおり、等間隔で配置された横方向格子線Ｘ１〜Ｘ７と、等間隔で配置された縦方向格子線Ｙ１〜Ｙ７とが定義され、これらの各交点として格子点Ｌが定義され、個々のビット図形Ｆや位置合わせマークＱ１〜Ｑ４は、その中心がいずれかの格子点Ｌの位置にくるように配置されている。したがって、単位ビット行列認識部５３０による単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）の認識処理は、次のような手順によって行うことが可能である。

まず、ビット記録領域認識部５２０によって認識された４組の位置合わせマークＱ１〜Ｑ４の中心点位置に基づいて、横方向格子線Ｘ１，Ｘ７と縦方向格子線Ｙ１，Ｙ７とを認識する。続いて、横方向格子線Ｘ１，Ｘ７の間を等分するように、横方向格子線Ｘ２〜Ｘ６を定義し、縦方向格子線Ｙ１，Ｙ７の間を等分するように、縦方向格子線Ｙ２〜Ｙ６を定義する。そして、横方向格子線Ｘ２〜Ｘ６と縦方向格子線Ｙ２〜Ｙ６とがそれぞれ交わる２５個の格子点位置を決定し、これら各格子点位置に、ビット図形Ｆが存在するか否かを判定する処理を行えばよい。上述したように、ビット図形Ｆは、撮影画像上の明暗分布に基づいて認識することができるので、ビット図形Ｆが存在する格子点位置にはビット”１”を対応づけ、存在しない格子点位置にはビット”０”を対応づければ、図２の中段に示す５行５列の単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）を得ることができる。

単位ビット行列認識部５３０は、こうして第ｉ番目のビット記録領域Ａｂ（ｉ）内に記録されている第ｉ番目の単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）に基づいて、第ｉ番目の単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）を認識する処理を行い、その結果を、データ復元部５５０に与える。単位ビット行列認識部５３０は、ビット記録領域認識部５２０によって認識されたすべてのビット記録領域について、同様の方法で単位ビット行列の認識処理を繰り返し実行することになる。

データ復元部５５０は、こうして単位ビット行列認識部５３０が認識した個々の単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）から単位データＵｉを生成し、個々の単位データＵｉを合成することにより、保存対象となったデジタルデータＤを復元する処理を実行する。たとえば、図２に示す例の場合、４組の単位ビット行列Ｂ（Ｕ１）〜Ｂ（Ｕ４）から４組の単位データＵ１〜Ｕ４を生成し、これらを連結することにより、元のデジタルデータＤが復元されることになる。

以上、図６のブロック図を参照しながら、本発明に係る情報読出装置の基本的実施形態を説明したが、本発明に係る情報保存装置によって作成された情報記録媒体Ｍからの情報の読み出しは、必ずしもこのような情報読出装置を用いて行う必要はない。たとえば、光学式測定器、走査型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡などを用いて情報を読み出すことも可能である。

本発明に係る情報保存装置で作成された情報記録媒体Ｍは、前述したとおり、ビットの二値情報が物理的構造として直接記録されているという普遍性を有しているため、記録面を何らかの方法で拡大してビット図形Ｆの有無を示す画像を取得することができれば、ビット情報を読み出すことができる。したがって、当該情報記録媒体Ｍが、数百年後あるいは数千年後に発掘された場合でも、その時代に、何らかの物理的構造認識手段が存在すれば、ビット情報を読み出すことが可能である。もちろん、地中に埋もれた状態で保管されていた場合には、記録面に異物が付着して汚染されている可能性があるが、これらの異物は洗浄により容易に除去することが可能であり、情報の読み出しに支障は生じない。

いずれの読出方法を採用しても、情報記録面に対して非接触状態で読み出しが可能になるため（原子間力顕微鏡を用いた場合でも、ノンコンタクトモードを用いれば、非接触状態での読み出しが可能である）、読出処理時に記録面が物理的損傷を受けることがなく、読出処理を繰り返し実行したとしても、情報記録面が摩耗するおそれはない。

また、図６に示す情報読出装置を図１に示す情報保存装置と組み合わせれば、情報記録媒体Ｍの一部の記録済領域から情報を読み出しつつ、当該記録済領域に隣接した未記録領域に新たな情報保存を行うことも可能になる。したがって、１枚の情報記録媒体に、順次、新たな情報記録を行う追記式の情報保存装置を実現することも可能になる。もちろん、情報保存装置と情報読出装置とを組み合わせた装置を用いれば、情報保存装置を用いて媒体上に情報を書き込む保存処理を行った後、情報読出装置を用いて保存された情報の検証を行うこともでき、必要に応じて、修正を施すこともできる。

＜＜＜ §４． 位置合わせマークのバリエーション ＞＞＞
§３では、情報読出装置の基本的実施形態を説明した。そこで、ここでは、この情報読出時の便宜を考慮して、情報保存時に記録する位置合わせマークのバリエーションを述べておく。ビット図形Ｆが保存対象となる本来の情報を示す役割を果たすのに対して、位置合わせマークＱは、情報読出時の位置決めに利用されるメタ情報ということになる。

これまで述べてきた実施形態では、単位記録用図形パターン生成部１５０が、たとえば図３に例示するように、矩形状のビット記録領域Ａｂの４隅の外側に、それぞれ十文字状の位置合わせマークＱ１〜Ｑ４を付加することにより、単位記録用図形パターンを生成する処理を行っている。これらの位置合わせマークＱ１〜Ｑ４は、図６に示す情報読出装置におけるビット記録領域認識部５２０が、ビット記録領域Ａｂを認識するための位置合わせに利用される。

しかしながら、これら位置合わせマークＱの形状、配置位置、数は、上述した実施形態に限定されるものではない。すなわち、位置合わせマークＱの形状は、ビット図形Ｆと区別可能な形状であれば任意の形状でかまわない。また、配置する位置は、必ずしもビット記録領域Ａｂの４隅の外側に配置する必要はなく、たとえば、ビット記録領域Ａｂの４辺の中央位置に配置してもかまわない。更に、位置合わせマークＱの数も、必ずしも４組である必要はない。

図７は、本発明に用いる位置合わせマークＱのバリエーションを示す平面図である。いずれも、破線の正方形はビット記録領域Ａｂ（便宜上、内側には、ビット図形を描く代わりに斜線を施してある）を示し、一点鎖線の正方形は単位記録領域Ａｕを示しており、両者の間に配置されている円形のマークが位置合わせマークＱである。

図７(a) は、矩形状のビット記録領域Ａｂの左上隅近傍および右上隅近傍に、位置合わせマークＱ１１およびＱ１２を配置した例である。この２組の位置合わせマークＱ１１，Ｑ１２の中心点を結ぶ方向を横方向座標軸Ｘと定義すれば、ビット記録領域Ａｂの配置に関する一座標軸方向を示すことができる。読み出し時には、２組の位置合わせマークＱ１１，Ｑ１２に基づいて横方向座標軸Ｘを認識することができ、更に、この横方向座標軸Ｘに直交する軸として縦方向座標軸Ｙを定義することができるので、ビット記録領域Ａｂが正しい矩形をしていれば、各ビットの読出処理に支障は生じない。このような観点からは、１つのビット記録領域Ａｂについて、２組の位置合わせマークを付加しておけば、実用上、読出処理に支障は生じないことになる。

もちろん、ビット記録領域Ａｂの左上隅近傍と左下隅近傍に、それぞれ位置合わせマークを配置して、縦方向座標軸Ｙを定義するようにしてもよい。要するに、単位記録用図形パターン生成部１５０は、矩形状のビット記録領域Ａｂの４隅のうちの対角にない２隅の外側近傍に配置された合計２組の位置合わせマークを付加することにより、単位記録用図形パターンを生成すればよい。

一方、図７(b) は、矩形状のビット記録領域Ａｂの４隅のうちの３隅の外側近傍に配置された合計３組の位置合わせマークＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３を付加することにより、単位記録用図形パターンを生成した例である。このように３組の位置合わせマークＱ２１，Ｑ２２，Ｑ２３を用いれば、図示のように横方向座標軸Ｘと縦方向座標軸Ｙとの双方を定義することができ、各ビットの読出処理の精度を更に高めることが可能である。

このように３組の位置合わせマークを用いる場合は、図８に示す例のように、相互に隣接する単位記録用図形パターンについて、３組の位置合わせマークの配置態様を異ならせるようにするのが好ましい。図８には、複数の単位記録領域Ａｕを二次元行列状に配置した状態が示されている。ここで、単位記録領域Ａｕ（１１），Ａｕ（１３），Ａｕ（２２），Ａｕ（３１），Ａｕ（３３）については、図７(b) に示す配置態様（すなわち、右下隅だけ欠けている配置態様）で３組の位置合わせマークが配置されているが、単位記録領域Ａｕ（１２），Ａｕ（２１），Ａｕ（２３），Ａｕ（３２）については、図７(b) に示す配置態様とは左右逆転させた配置態様（すなわち、左下隅だけ欠けている配置態様）で３組の位置合わせマークが配置されている。

要するに、単位記録領域Ａｕの配列について、行番号ｉ（ｉ＝１，２，３，... ）と列番号ｊ（ｊ＝１，２，３，... ）を定義して、個々の単位記録領域を、図示のとおりＡｕ（ｉｊ）と表現した場合に、（ｉ＋ｊ）が偶数になる第１のグループについては、図７(b) に示すように、右下隅だけ位置合わせマークが欠けている配置態様を採用し、（ｉ＋ｊ）が奇数になる第２のグループについては、図７(b) を左右逆転させたように、左下隅だけ位置合わせマークが欠けている配置態様を採用している。

このように、３組の位置合わせマークの配置態様として２通りの態様を定義し、上下もしくは左右に隣接する単位記録用図形パターンについて、互いに異なる配置態様を採用するようにすれば、走査制御部５４０が撮影対象領域の走査を行う際に、隣接する単位記録領域についての撮影をスキップさせてしまう誤りを防ぐことができる。

たとえば、図８に示す例において、走査制御部５４０が、まず、単位記録領域Ａｕ（１１）を撮影対象領域として撮影し、続いて、撮影対象領域を図の右方向に移動させ、右に隣接する単位記録領域Ａｕ（１２）を撮影対象領域とする制御を行ったとしよう。通常、単位記録領域Ａｕのピッチに相当する距離だけ移動させる制御を行えば、次の撮影対象領域を単位記録領域Ａｕ（１２）の位置へもってゆくことが可能である。ところが、何らかの事情により移動距離に誤差が生じ、撮影対象領域が単位記録領域Ａｕ（１３）の位置まで移動してしまった場合、単位記録領域Ａｕ（１２）に対する読出処理はスキップされてしまうことになる。

図８に示すような配置態様を採用しておけば、このような事態が生じても、誤りであることを検出できる。すなわち、単位記録領域Ａｕ（１１）を撮影した後、単位記録領域Ａｕ（１２）の撮影をスキップして単位記録領域Ａｕ（１３）の撮影が行われたとすると、位置合わせマークの配置態様が同じになるため、単位記録領域Ａｕ（１２）がスキップされてしまったことを認識できる。そこで、撮影対象領域を図の左方向へと戻す処理を行い、単位記録領域Ａｕ（１２）の撮影が行われるような修正を行うことができる。縦方向に関するスキップが生じた場合も同様の修正が可能である。

このようなスキップが生じたことを認識させるための方法としては、２通りの配置態様を用意しておく方法の他、位置合わせマークの形状を変える方法を採ることも可能である。たとえば、図９(a) ，(b) には、位置合わせマークの形状を変えたバリエーションの一例が示されている。図９(a) に示す例の場合、十文字状のマークＱ３１、三角形のマークＱ３２、四角形のマークＱ３３が、図示の位置に配置されているのに対して、図９(b) に示す例の場合、円形のマークＱ４１、菱形のマークＱ４２、×印のマークＱ４３が、図示の位置に配置されている。このような２通りの位置合わせマークを縦横交互に用いるようにすれば、図８に示す例と同様に、スキップが生じたことを認識することができる。

図１０は、本発明おける位置合わせマークの配置形態の更に別なバリエーションを示す平面図である。このバリエーションは、図８に示す例における単位記録領域Ａｕ（１１）についての位置合わせマークを、図９(a) に示す位置合わせマークに変更したものである。すなわち、二次元行列状に配置された複数の単位記録領域Ａｕのうち、第１行第１列目に配置されている単位記録領域Ａｕ（１１）のみ、用いる位置合わせマークの形状が異なっている。これは、第１行第１列目に配置されている単位記録領域Ａｕ（１１）を、最初に読み出すべき基準単位記録領域として設定しておき、読出処理時には、この基準単位記録領域を容易に識別できるようにするための配慮である。

この図１０に示すバリエーションを採用する場合、単位記録用図形パターン生成部１５０は、特定の単位記録領域を基準単位記録領域に設定し、当該基準単位記録領域については、他の単位記録領域とは異なる基準位置合わせマークを用いた単位記録用図形パターンを生成するようにすればよい。図示の例の場合、基準単位記録領域Ａｕ（１１）については、図９(a) に示す基準位置合わせマークが用いられ、その他の単位記録領域については、図８に示す通常の位置合わせマークが用いられているため、読出処理時には、まず、図９(a) に示す基準位置合わせマークを探索する処理を行うことにより、最初に読み出すべき基準単位記録領域Ａｕ（１１）を特定することができる。

すなわち、図６に示す情報読出装置における画像撮影装置４００が、少なくとも１つの単位記録領域Ａｕを包含可能なサイズの撮影対象領域を撮影する機能を有していれば、図９(a) に示す基準位置合わせマークを探索することが可能になるので、走査制御部５４０は、まず、図９(a) に示す基準位置合わせマークに基づいて基準単位記録領域Ａｕ（１１）を包含する領域の撮影画像が得られるように、画像撮影装置４００に対して撮影対象領域を調整させる制御を行えばよい。こうして、基準単位記録領域Ａｕ（１１）内のビット記録領域Ａｂ（１１）から正しいビット情報の読み出しが完了したら、走査制御部５４０によって、単位記録領域Ａｕの配置ピッチに応じて、撮影対象領域を順次移動させる制御を行うようにすればよい。

もちろん、この場合も、図８を参照して説明したように、何らかの事情により単位記録領域Ａｕ（１３）がスキップされる誤りが生じても、当該誤りを認識して修正することができる。また、微細な位置ずれが生じていた場合にも、微調整することができる。

また、基準単位記録領域Ａｕ（１１）を示す方法として、他の単位記録領域とは異なる基準位置合わせマークを用いる方法を採る代わりに、基準単位記録領域Ａｕ（１１）内のビット記録領域Ａｂ（１１）に、ビット図形Ｆを配置せずに特有の識別マークを配置する方法を採ることも可能である。ビット記録領域Ａｂは、本来はビット図形Ｆを配置して保存対象となるデータを記録するために用いられる領域であるが、基準単位記録領域についてのみ、特有の識別マークを配置するようにすれば、当該特有の識別マークを確認することにより、基準単位記録領域を容易に認識することができる。

たとえば、図８に示す領域Ａｕ（１１）内に、大きな星印を描画しておけば、当該領域Ａｕ（１１）が基準単位記録領域であることを容易に認識することができる。この場合、領域Ａｕ（１１）内には、本来の情報は記録されていないが、まず、基準単位記録領域Ａｕ（１１）を最初の撮影対象領域とする位置調整を行った後、撮影対象領域を順次移動させる走査を行うようにすればよい。基準単位記録領域Ａｕのサイズが目視しうるサイズであれば、上例の場合、星印を目視確認することも可能であり、基準単位記録領域Ａｕ（１１）を最初の撮影対象領域とする位置合わせを、オペレータの目視による手動操作で行うことも可能になる。

＜＜＜ §５． 本発明に係る情報保存方法および情報読出方法 ＞＞＞
最後に、本発明を情報保存方法および情報読出方法という方法発明として把握した場合の基本的な処理手順を説明しておく。

図１１は、本発明に係る情報保存方法の基本処理手順を示す流れ図である。この手順は、デジタルデータを情報記録媒体に書き込んで保存する情報保存方法の実行手順であり、ステップＳ１１〜Ｓ１６は、図１に示す保存処理用コンピュータ１００によって実行される手順であり、ステップＳ１７は、図１に示すビーム露光装置２００によって実行される手順であり、ステップＳ１８は、図１に示すパターニング装置３００によって実行される手順である。

まず、ステップＳ１１では、保存処理用コンピュータ１００が、保存対象となるデジタルデータＤを入力するデータ入力段階が実行される。続くステップＳ１２では、保存処理用コンピュータ１００が、当該デジタルデータＤを、所定のビット長単位で分割することにより、複数の単位データＵｉを生成する単位データ生成段階が実行される。そして、ステップＳ１３では、保存処理用コンピュータ１００が、個々の単位データＵｉを構成するデータビットを二次元行列状に配置することにより、単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）を生成する単位ビット行列生成段階が実行され、ステップＳ１４では、保存処理用コンピュータ１００が、単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）を、所定のビット記録領域Ａｂ内に配置された幾何学的なパターンに変換することにより単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）を生成する単位ビット図形パターン生成段階が実行される。

続いて、ステップＳ１５では、保存処理用コンピュータ１００が、単位ビット図形パターンＰ（Ｕｉ）に位置合わせマークＱを付加することにより、単位記録用図形パターンＲ（Ｕｉ）を生成する単位記録用図形パターン生成段階が実行される。そして、ステップＳ１６では、保存処理用コンピュータ１００が、単位記録用図形パターンＲ（Ｕｉ）を描画するための描画データＥを生成する描画データ生成段階が実行される。

そして最後に、ステップＳ１７において、描画データＥに基づいて、情報記録媒体となる基板Ｓ上に、電子線またはレーザ光を用いたビーム露光を行うビーム露光段階が実行され、ステップＳ１８において、露光を受けた基板に対してパターニング処理を行うことにより、描画データＥに応じた物理的構造パターンが形成された情報記録媒体Ｍを生成するパターニング段階が実行される。

これに対して、図１２は、本発明に係る情報読出方法の基本処理手順を示す流れ図である。この手順は、図１１に示す手順により情報記録媒体Ｍに保存されたデジタルデータを読み出す情報読出方法の実行手順であり、ステップＳ２１は、図６に示す画像撮影装置４００によって実行される手順であり、ステップＳ２２〜Ｓ２７は、図６に示す読出処理用コンピュータ５００によって実行される手順である。

まず、ステップＳ２１では、画像撮影装置４００を用いて、情報記録媒体Ｍの記録面の一部をなす撮影対象領域を拡大して撮影し、得られた撮影画像を画像データとして取り込む画像撮影段階が実行される。そして、ステップＳ２２では、読出処理用コンピュータ５００が、撮影画像を格納する撮影画像格納段階が実行され、ステップＳ２３では、読出処理用コンピュータ５００が、撮影画像格納段階で格納された撮影画像から位置合わせマークを検出することにより、個々のビット記録領域Ａｂを認識するビット記録領域認識段階が実行される。

このビット記録領域認識段階において、ビット記録領域Ａｂの認識に成功した場合には、ステップＳ２４を経てステップＳ２５へ進むことになるが、ビット記録領域Ａｂの認識に失敗した場合、すなわち、撮影時に位置ずれが生じており、撮影画像内に完全なビット記録領域Ａｂが含まれていない場合には、ステップＳ２１へ戻り、再び画像撮影段階が実行される。このとき、正しい撮影画像が得られるように、画像撮影装置による撮影対象領域を変更する処理が行われることになる。

ステップＳ２５では、読出処理用コンピュータ５００が、ビット記録領域Ａｂ内のパターンに基づいて単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）を認識する単位ビット行列認識段階が実行される。このような処理が、ステップＳ２６を介して、全必要領域についての認識が完了するまで繰り返し実行される。すなわち、読出処理用コンピュータ５００によって、読出対象となるすべてのビット記録領域Ａｂについての撮影画像が得られるように、画像撮影装置による撮影対象領域を変更する制御を行いつつ、ステップＳ２１の画像撮影段階からの一連の処理が繰り返されることになる。

最後に、ステップＳ２７において、読出処理用コンピュータ５００が、ステップＳ２５の単位ビット行列認識段階で認識した個々の単位ビット行列Ｂ（Ｕｉ）から単位データＵｉを生成し、個々の単位データＵｉを合成することにより、保存対象となったデジタルデータＤを復元するデータ復元段階が実行される。

１０：被成形層（加工前）
１１：被成形層（加工後）
１２：網状構造体
２０：レジスト層
２１：露光部
２２：非露光部
２３：残存部
３１：付加層（全面に形成）
３２：付加層（凸部に形成）
３３：付加層（凹部に形成）
４０：支持層
５１：被成形層
１００：保存処理用コンピュータ
１１０：データ入力部
１２０：単位データ生成部
１３０：単位ビット行列生成部
１４０：単位ビット図形パターン生成微雨
１５０：単位記録用図形パターン生成部
１６０：描画データ生成部
２００：ビーム露光装置
３００：パターニング装置
３１０：現像処理部
３２０：エッチング処理部
４００：画像撮影装置
４１０：撮像素子
４２０：拡大光学系
４３０：走査機構
５００：読出処理用コンピュータ
５１０：撮影画像格納部
５２０：ビット記録領域認識部
５３０：単位ビット行列認識部
５４０：走査制御部
５５０：データ復元部
Ａｂ，Ａｂ（ｉ）：ビット記録領域
Ａｕ，Ａｕ（１１）〜Ａｕ（３３）：単位記録領域
Ｂ（Ｕ１），Ｂ（Ｕｉ）：単位ビット行列
Ｃ：凹部
Ｄ：保存対象となるデジタルデータ
Ｅ：描画データ
Ｆ：ビット図形
Ｈ：貫通孔
Ｌ：格子点
Ｍ：情報記録媒体
Ｎ：非孔部
Ｐ（Ｅ）：描画用パターン
Ｐ（Ｕ１），Ｐ（Ｕｉ）：単位ビット図形パターン
Ｑ，Ｑ１〜Ｑ４３：位置合わせマーク
Ｒ（Ｕ１）〜Ｒ（Ｕ４），Ｒ（Ｕｉ）：単位記録用図形パターン
Ｓ：露光対象基板
Ｓ１１〜Ｓ２７：流れ図の各ステップ
Ｕ１〜Ｕ４，Ｕｉ：単位データ
ｕ：所定ビット長
Ｖ：凸部
Ｘ：横方向座標軸
Ｘ１〜Ｘ７：横方向格子線
Ｙ：縦方向座標軸
Ｙ１〜Ｙ７：縦方向格子線

Claims (8)

1. デジタルデータが記録された情報記録媒体であって、
   石英ガラスもしくはシリコンによって構成される基板を有し、
   前記基板には、デジタルデータを構成するビット”１”およびビット”０”のうちのいずれか一方を示すビット図形が、凹部もしくは凸部、または貫通孔として記録されており、
   前記基板の記録面に、等間隔で配置された横方向格子線および等間隔で配置された縦方向格子線が定義されており、前記横方向格子線と前記縦方向格子線との各交点を格子点と呼んだときに、個々のビット図形が、いずれかの格子点の位置に配置されており、
   前記基板の前記記録面に、複数の単位記録領域が設けられており、
   個々の単位記録領域は、それぞれビット記録領域を包含しており、
   個々のビット図形は、いずれかのビット記録領域内に配置されており、
   個々の単位記録領域について、単位記録領域の内側、かつ、ビット記録領域の外側に、ビット図形と区別可能な図形からなる位置合わせマークが記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
2. 請求項１に記載の情報記録媒体において、
   基板の記録面に、矩形状の単位記録領域が二次元行列状に配置されており、
   個々の単位記録領域は、それぞれ矩形状のビット記録領域を包含していることを特徴とする情報記録媒体。
3. 請求項２に記載の情報記録媒体において、
   個々の位置合わせマークが、いずれかの格子点の位置に配置されていることを特徴とする情報記録媒体。
4. 請求項２または３に記載の情報記録媒体において、
   矩形状のビット記録領域の４隅のうちの対角にない２隅の外側近傍に、それぞれ位置合わせマークが配置されていることを特徴とする情報記録媒体。
5. 請求項２または３に記載の情報記録媒体において、
   矩形状のビット記録領域の４隅のうちの３隅の外側近傍に、それぞれ位置合わせマークが配置されており、かつ、相互に隣接する単位記録領域について、３組の位置合わせマークの配置態様が異なっていることを特徴とする情報記録媒体。
6. 請求項４または５に記載の情報記録媒体において、
   複数の単位記録領域のうち、特定の単位記録領域が基準単位記録領域として設定されており、当該基準単位記録領域については、他の単位記録領域とは異なる基準位置合わせマークが記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の情報記録媒体において、
   ビット図形が、凹部もしくは凸部として記録されており、基板の記録面が凹凸構造面を形成し、この凹凸構造面の一部分もしくは全面に、光反射性もしくは光吸収性の材料からなる付加層が形成されていることを特徴とする情報記録媒体。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の情報記録媒体において、
   ビット図形が、凹部もしくは凸部として記録されており、基板の記録面が凹凸構造面を形成し、この凹凸構造面の一部分もしくは全面の表面近傍に、光反射性もしくは光吸収性の不純物ドープ層が形成されていることを特徴とする情報記録媒体。

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