CN1267915C - 光学记录还原介质和制造光学记录还原介质的母盘模片 - Google Patents

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Abstract

光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽(2)，并且通过照射具有预定波长λ的光可以对光学记录还原介质进行记录和/或还原。当假定n表示从光入射端面延伸到光学记录还原介质的凹槽(2)的介质的折射系数时，凹槽(2)的相位深度x满足以下不等式：λ/16.14n≤x≤λ/4.99n并且所述凹槽(2)的宽度w和轨道间距p之间的比值w/p满足以下不等式：0.391≤(w/p)≤0.594其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。

Description

光学记录还原介质和制造光学记录还原介质的母盘模片
技术领域
本发明涉及光学记录还原介质，母盘模片(mother stamper)，和光学记录还原装置，其中光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长的光可以记录和/或还原光学记录还原介质。
背景技术
作为光学记录还原介质，现在市场上可以得到能够被光学记录和/或还原的各种盘片式光盘。对于这种光盘，已知有事先在盘片基底上形成对应于数据的压纹凹坑的只读光盘，通过使用磁光效应记录数据的磁光盘，和利用记录薄膜的相变记录数据的相变光盘。
对于这些光盘，在诸如磁光盘和相变光盘的可写光盘中，习惯在盘片基底上形成沿着记录轨道延伸的凹槽。″凹槽″可以被称作导槽，其中沿着记录轨道形成导槽以允许实现主循轨伺服系统。凹槽之间的开端被称作″凸脊″。
在其上形成有凹槽的光盘中，根据循轨误差信号实现循轨伺服，其中循轨误差信号基于由凹槽上反射和衍射的光获得的推挽信号。当2个对称位于轨道中心的光电检测器检测凹槽上反射和衍射的光时，从2个光电检测器获得推挽信号，以便计算2个光电检测器的输出之间的差值。
迄今为止，在这些光盘中，通过增加还原装置上安装的光学读取头的还原分辨率实现高记录密度。根据光学原理，通过缩短用于还原数据的激光的波长λ，或者通过增加用于在光盘上聚焦激光的物镜的数值孔径NA，提高了光学读取头的还原分辨率。
迄今为止，在CD(光盘)的所谓一次性写入CD-R，磁光盘的可重写DVD-R，DVD(数字多功能光盘)的一次性写入DVD-R和DVD的可重写DVD-RW的相应格式中(上述盘片名称全部是光盘的注册商标)，已经提出了用于在凹槽上记录数据的凹槽记录格式。迄今为止，在符合ISO系统的磁光盘的相应格式中，已经提出了用于在凸脊上记录数据的凸脊记录格式。
另一方面，在DVD-RAM(随机访问存储器)等等中，对于实现高密度光盘的方法，迄今为止已经提出了凸脊凹槽记录系统，其中与现有技术相比，通过在凹槽和凸脊上记录数据可以将轨道密度增加两倍。
近年来作为下一代光盘开发出的诸如DVR(数字视频可记录盘)的高密度光盘，以及盘直径被减小的所谓μ(微型)盘片，即小型MD，均使用了凸脊凹槽记录系统。图5示意性地示出了提出的凸脊凹槽记录系统的格式的例子，其中凹槽2与相邻凹槽2同步摇摆(wobble)，即盘绕。附图标记9表示凸脊。这种摇摆信号(wobble signal)产生时钟，并且被用作同步信号等等。数据信息被记录在凸脊9和凹槽2上，因此可以实现两倍于现有技术的记录密度。
然而，当诸如DVD-RAM的光盘使用凸脊凹槽记录系统时，如果在记录和读出时没有在凸脊记录和凹槽记录中适当调节焦点，则不会获得最优光学记录和还原特性。因而存在光学系统的结构变得复杂的缺陷。
正如在进行凸脊记录和凹槽记录时记录光束形状彼此不同的″ISOM 2000 Simulation Of Heat Generation And Conduction On Land/Groove Disc″中所报告的，难以使凸脊记录和还原特性和凹槽记录和还原特性变得统一。结果，出现这样的问题，即相同光学记录还原介质不能避免记录和还原特性彼此不同的区域。
此外，我们得到这样的实验结果，其中虽然诸如DVR的高密度光盘在接近读出表面一侧，即在DVR情况下接近光照射侧的凸脊上具有令人满意的记录和还原特性，然而难以在远离读出表面一侧，即在DVR情况下远离光照射侧的凹槽上保持令人满意的记录和还原特性。
虽然目前诸如DVD-ROM(只读存储器)盘的光盘能够按照凸脊凹槽记录系统格式直接记录信号，然而仍然需要使记录和还原特性在凸脊记录和凹槽记录时变得令人满意并且统一。
然而在诸如DVR的高密度光盘中，由于如上所述凹槽部分远离读出表面，因此难以使记录和还原特性在凹槽部分上变得令人满意。
另一方面，在光学记录还原介质的制造工艺中，可以考虑通过反转盘基片上形成的凹陷和凸起图案来制造光学记录还原介质的制造方法。具体地，在光学记录还原介质的普通制造工艺中，当通过诸如光刻的适当方法在玻璃主片(glass master)的感光层上形成非常小的凹陷和凸起图案之后，通过诸如镀膜的适当手段形成例如由Ni组成的主模片(master stamper)。
接着，通过对设置在模具等等上面的这种主模片进行注塑的注塑方法，或者通过2P(光聚合作用)方法(通过将模片按到在紫外线固化树脂被涂敷在盘基片上之后获得的树脂层上，所述2P方法形成目标凹陷和凸起图案)，可以形成光学记录还原介质基片，其中在基片上形成了预定的非常小的凹陷和凸起图案。
因此如上所述，当在远离读出表面一侧上形成凹槽部分，使得不能保持令人满意的记录和还原特性时，通过诸如电镀的适当方法转移和形成上述主模片的复制模片(duplicate stamper)，即母盘模片(mother stamper)，因此凹陷和凸起图案被反转，并且在盘基片上接近读出侧一侧上形成凹槽图案，以便改进记录和还原特性。
然而当光盘使用凹槽记录格式或凸脊记录格式时，如果实现的高记录密度类似于通过凸脊凹槽记录格式获得的记录密度，则实现的轨道密度应当两倍于通过凸脊凹槽记录格式获得的轨道密度，即轨道间距应当减半，使得诸如推挽信号的循轨伺服信号的幅度值降低。结果，稳定循轨伺服变得困难，并且摇摆信号的还原也变得困难。
例如在凸脊凹槽记录格式中，轨道间距为0.60μm，即凸脊宽度为0.30μm并且凹槽宽度为0.30μm，因此推挽信号的幅度接近90％。
然而当通过凹槽记录格式实现类似的记录密度时，如果轨道间距被选定为0.32μm，则推挽信号的幅度接近18％。
在传统光盘中，当轨道间距被选定为接近两倍到2/3倍于对应于还原装置的光学读取头截止频率的轨道间距时，可以实现稳定循轨伺服和稳定摇摆信号的还原，因此可以获得足够水平的循轨伺服信号幅度。
截止频率是还原信号幅度接近零的频率。当假定λ表示用于还原数据的激光的波长，并且NA表示在光盘上聚焦激光的物镜的数值孔径时，截止频率被表示成2NA/λ。
对于上述DVR的情况，由于数值孔径NA＝0.85并且还原光波长λ＝406nm，截止频率(2NA/λ)被表示成4187/mm，并且获得0.239μm的对应轨道间距。
如果DVR的轨道间距被选定为0.32μm，则所得到的轨道间距变成接近4/3(0.32/0.239几乎等于1.339)，使得不能获得足够的循轨伺服信号幅度，即足够的推挽信号幅度。
当近来的高密度光盘将推挽信号用作循轨误差信号以完成稳定的循轨伺服时，推挽信号幅度比值应当足够地大。例如，应当通过诸如调节聚焦位置以使推挽信号幅度最大的手段将推挽信号幅度比值选定为接近大于0.14。此外，还要求稳定还原摇摆信号。
本发明的目的是提供实际具有高记录密度的光学记录还原介质，用于制造光学记录还原介质的母盘模片，和光学记录还原装置，其中可以解决上述问题，可以防止记录和还原特性的波动，可以获得足够的推挽信号幅度以完成稳定循轨伺服，并且可以稳定还原摇摆信号。
发明内容
根据本发明，提供了一种光学记录还原介质，所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以对光学记录还原介质进行记录和/或还原。这种光学记录还原介质的特征在于，当假定n表示从光入射端面延伸到光学记录还原介质凹槽的介质的折射系数时，凹槽的相位深度x满足以下不等式：
λ/16.14n≤x≤λ/4.99n
并且凹槽宽度w和轨道间距p的比值w/p满足以下不等式：
0.391≤(w/p)≤0.594
或者凹槽的相位深度x满足以下不等式：
λ/2.77n≤x≤λ/2.41n
并且凹槽宽度w和轨道间距p的比值w/p满足以下不等式：
0.422≤(w/p)≤0.578
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
根据本发明，在具有上述布局的光学记录还原介质中，在其中形成凹槽的基片上形成至少记录层和保护层，凹槽包含凸起到接近光入射端面一侧的上表面，并且这种凹槽的上表面充当其中记录和还原信息的信息表面。
此外，根据本发明，在具有上述布局的光学记录还原介质中，凹槽被形成为摇摆凹槽。
此外，根据本发明，当假定NA表示用于记录和/或还原光学记录还原介质的物镜的数值孔径时，NA在0.85±0.05的范围内。
根据本发明，提供了一种制造光学记录还原介质的母盘模片，所述母盘模片用于制造这样的光学记录还原介质，即所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以对光学记录还原介质进行记录和/或还原。这种制造光学记录还原介质的母盘模片的特征在于，当假定n表示从光入射端面延伸到光学记录还原介质凹槽的介质的折射系数时，所述制造光学记录还原介质的母盘模片中对应于凹槽的凹槽图案的相位深度x′满足以下不等式：
λ/16.14n≤x′≤λ/4.99n
并且凹槽图案宽度w′和轨道间距p′之间的比值w′/p′满足以下不等式：
0.391≤(w′/p′)≤0.594
或者凹槽图案的相位深度x′满足以下不等式：
λ/2.77n≤x′≤λ/2.41n
并且凹槽图案宽度w′和轨道间距p′的比值w′/p′满足以下不等式：
0.422≤(w′/p′)≤0.578
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
此外，在根据本发明的光学记录还原介质中，通过制造光学记录还原介质的母盘模片对基片进行转塑(transfer-molded)，在这个基片上形成至少记录层和保护层，上述凹槽具有凸起到接近光入射端面一侧的上表面，并且这种上表面被形成为信息表面，其中可以在信息表面上和从信息表面记录和还原信息。
此外，根据本发明的光学记录还原装置针对光学记录还原介质记录和还原信息，所述光学记录还原介质只在其凹槽的接近光入射端面的上表面上具有上述布局。
如上所述，根据本发明，光学记录还原介质的凹槽被形成为摇摆凹槽，并且设置相位深度以满足以下不等式：
λ/16.14n≤x≤λ/4.99n
并且设置凹槽宽度w和轨道间距p之间比值w/p以满足以下不等式：
0.391≤(w/p)≤0.594
因此可以获得足够的推挽信号幅度。
可选地，设置凹槽的相位深度x满足以下不等式：
λ/2.77n≤x≤λ/2.41n
并且设置凹槽宽度w和轨道间距p的比值w/p以满足以下不等式：
0.422≤(w/p)≤0.578
因此可以稳定获得足够的推挽信号幅度。
此外，根据本发明，在具有上述布局的光学记录还原介质中，由于在其中形成有凹槽的基片上形成至少记录层和保护层，凹槽包含凸起到接近光入射端面一侧的上表面，即在读取信息的一侧的附近形成凹槽，并且这个凹槽的上表面被形成为针对其记录和还原信息的信息表面，因此不同于凸脊凹槽记录系统，可以防止记录和还原特性的波动，并且可以避免光学记录还原装置的还原光学系统的结构变得复杂。此外，当轨道间距被选定为大于300nm并且小于325nm时，可以获得的记录密度与通过上述凸脊凹槽记录系统获得的记录密度基本相等，因此可以提供能够获得稳定记录和还原特性的光学记录还原介质或光学记录还原装置。
附图说明
图1的剖视图部分示出了根据本发明、具有放大比例的光学记录还原介质的例子；
图2A、2B和2C的工艺图分别示出了制造根据本发明的光学记录还原介质的母盘模片制造工艺的例子；
图3的模块图示意性地示出了光学记录装置的例子的结构；
图4的图例示意性地示出了根据本发明的光学记录还原装置的例子的结构；而
图5的顶视图部分示出了根据现有技术、具有放大比例的光学记录还原介质的例子。
具体实施方式
现在参考附图详细描述本发明的实施例。显然本发明不局限于以下实施例，并且在不偏离本发明的方案的前提下可以对本发明进行各种修改。
图1的剖视图示意性地示出了根据本发明、具有放大比例的光学记录还原介质的例子的部分布局。如图1所示，在这个实施例中，在基片1上形成凸起到接近光入射端面一侧，即图解的例子中的上侧的凹槽2。在基片上按顺序层叠反射层3、第一电介质层4、记录层5、第二电介质层6和透射保护层7，从而构成光学记录还原介质。
附图标记8表示诸如物镜的光学读取头。诸如激光的还原光L被照射在凹槽2上，以便从凹槽2的上表面读取信息。
具体地，根据本发明，当假定d表示上述凹槽2的深度(相当于图解例子中的高度)，λ表示如图1的激光L所示的还原光的波长，而n表示图1的例子中的保护层7的折射系数时，被表示成λ/(d·n)的相位深度x应当满足以下不等式：
λ/16.14n≤x≤λ/4.99n
此外，凹槽2的宽度w和轨道间距p的比值w/p应当满足以下不等式：
0.391≤(w/p)≤0.594
可选地，凹槽2的相位深度x应当满足以下不等式：
λ/2.77n≤x≤λ/2.41n
此外，凹槽2的宽度w和轨道间距p的比值w/p应当满足以下不等式：
0.422≤(w/p)≤0.578
下面参照图2A到2C描述根据本发明的光学记录还原介质的制造工艺的例子，图2A到2C的制造工艺图示出了用于制造光学记录还原介质的母盘模片的例子。
在图2A中，附图标记11表示由诸如玻璃的适当材料组成的主基片。由诸如光致抗蚀剂的适当材料组成的感光层12被沉积在这个主基片11的表面上，并且形成对应于摇摆图案的凹槽图案13以暴露主基片11的表面，即将凹槽图案13形成为所谓的凹陷图案，其中已经通过后面会描述的预定图案曝光和显影从凹陷图案中清除了感光层12。
接着，虽然未示出，然而当已经在通过诸如非电解质镀膜的适当方法光刻而成的感光层12的整个表面上，形成由诸如镍涂层的适当材料薄膜组成的导电薄膜之后，在其上沉积有导电薄膜的主基片11连接到电铸系统，随后通过电镀在导电薄膜层上形成薄膜厚度大约为300±5μm的镀镍层。
接着，通过诸如切割器的适当装置从在其上沉积有厚镀镍层的主基片11释放出镀镍层，并且通过诸如丙酮的适当溶液冲洗被形成有凹陷和凸起图案的感光层，从而如图2B所示形成模片14，即所谓的主模片，其中通过反转主盘片11上的摇摆凹槽图案13得到反转摇摆凹槽图案13n。
接着，如图2C所示，当在这个形成有凹陷和凸起图案的模片14的表面上涂敷例如释放剂之后，形成母盘模片15，其中已经通过电镀将模片14的凹陷和凸起图案转移到母盘模片15上。
这个母盘模片15具有在其上形成的预定摇摆凹槽图案16，摇摆凹槽图案16类似于参照图2A描述的、主基片11上的感光层12的图案。
根据本发明，在这个母盘模片15中，当假定λ表示还原光波长，并且n表示通过这个母盘模片15形成的光学记录还原介质基片上形成的保护层的折射系数时，凹槽图案16的相位深度x′应当满足以下不等式：
λ/16.14n≤x′≤λ/4.99n
此外，凹槽图案16的宽度w′和轨道间距p′的比值w′/p′应当满足以下不等式：
0.391≤(w′/p′)≤0.594
可选地，相位深度x′应当满足以下不等式：
λ/2.77n≤x′≤λ/2.41n
此外，凹槽图案16的凹槽w′和轨道间距p′的比值w′/p′应当满足以下不等式：
0.422≤(w′/p′)≤0.578
下面结合光学记录装置的结构的例子，参照图3详细说明前面参照图2A描述的制造光学记录还原介质的主片(master)的具体曝光处理。
首先描述这个光学记录装置的结构。
上述图案曝光处理通常使用这样的方法，其中在激光束被物镜聚焦之后，通过激光束对主基片上的光致抗蚀剂进行曝光。图3的模块图示意性地示出了这种光学记录装置的例子的结构。
在图3中，附图标记20表示诸如气体激光器的光源。虽然光源不局限于具体光源，并且可以选择和使用适当的光源，然而在后面会描述的本发明的例子中使用了发射Kr激光器的记录激光(波长λ＝351nm)的激光源。
从上述激光源发射的激光穿过电光调制器(EOM)21和检偏器(analyzer)22，并且被分光器BS1部分反射。穿过分光器BS1的激光被光电检测器(PD)24检测并且被提供给诸如记录光功率控制电路的控制单元(尽管未示出)，其中将激光与比较电压Ref相比较并且反馈到电光调制器21，从而使激光保持在固定功率电平上。
分光器BS1上反射的激光被引入调制单元25中。在调制单元25中，激光被透镜L1聚焦，并且由AOM(声光调制器：声光调制单元)组成的声光调制器28位于焦平面上。
对应于记录信号的超声波从驱动器27输入到这个声光调制器28，而声光调制器28根据超声波调制激光强度。激光被声光调制器28的衍射栅衍射，并且衍射光中只有一阶衍射光穿过狭缝。
经过强度调制的一阶衍射光被透镜L2聚焦，并且被反射镜M1反射，使得其行进方向被弯折90°，随后它沿着光轴的水平方向被导入移动光学平台40。
对于其中的凹槽被形成为摇摆凹槽的图案，导入移动光学平台40的激光被偏振光学系统OD光学偏振，并且被反射镜M2反射，使得其行进方向被再次弯折90°，随后它被导入偏振分光器PBS。
当制造光学记录还原介质时，如果例如在形成凹槽的所谓记录区的部分区域，或在这个记录区的外部，例如在外围部分内部形成凹坑，则激光不被光学偏振，不被反射镜M2反射，并且不被导入偏振分光器PBS，从而可以通过例如从上述驱动器27输入对应于预定图案的亮/灭信号来形成目标凹坑图案。
其行进方向已经再次被偏振分光器PBS弯折90°的激光被放大透镜13放大成具有预定光束直径，被反射镜M3反射，被导入物镜54，并且被这个物镜54聚焦到主基片11的感光层12上。如箭头a所示，通过旋转驱动装置(未示出)转动主基片11。点划线c表示基片11的中心轴。
移动光学平台40沿着平行方向移动记录激光L，从而在感光层12的整个表面上形成潜象，该潜象对应于响应照射激光轨迹的不均匀图案。
偏转光学系统OD包括楔棱镜47、声光偏转器(AOD：声光偏转器)48和楔棱镜49。通过楔棱镜47将激光L导入声光偏转器48，并且声光偏转器48响应期望曝光图案对激光L进行光学偏转。
由二氧化碲组成的声光单元适合用作这个声光偏转器48中使用的声光单元。经过声光偏转器48的光学偏转的激光L通过楔棱镜49从偏转光学系统OD发射出去。
楔棱镜47、48的功能允许将激光L入射到声光偏转器47的声光单元的网格表面以满足Bragg条件，并且防止水平方向的光束高度被改变，即使在激光L被声光偏转器48光学偏转时也是如此。换言之，通过这样的方式定位楔棱镜47、49和声光偏转器48，其中激光L可以入射到声光偏转器48的声光单元的网格表面以满足Bragg条件，并且在从偏转光学系统OD发射激光时可以防止改变激光高度。
声光偏转器48具有驱动驱动器50，驱动驱动器50用于驱动与之相连的声光偏转器48。来自压控振荡器(VCO：压控振荡器)51的高频信号被正弦波调制，并且被提供给驱动驱动器50。接着，当感光层被进行曝光时，对应于期望曝光图案的信号从压控振荡器51被输入到驱动驱动器50，并且驱动驱动器50响应这个信号驱动声光偏转器48，从而根据期望摇摆频率对激光L进行光学偏转。
具体地，当通过根据956kHz的频率摇摆凹槽将地址信息加到凹槽中时，根据具有956kHz频率的控制信号从压控振荡器51向驱动驱动器50提供正弦波信号，正弦波信号是具有224MHz中心频率的高频信号。
接着，驱动驱动器50根据这个信号驱动这个声光偏转器48，以改变这个声光偏转器48的声光单元的Bragg角度，从而对激光进行光学偏转，以便对应于通过具有956kHz频率的信号摆动的凹槽。结果，激光以这样的方式被光学偏转，其中可以按照956kHz的频率和±10nm的幅度在径向摇摆聚焦在感光层上的激光斑的位置。
偏振分光器PBS反射S偏振光并且通过P偏振光。经过光学偏转的激光是S偏振光，并且被偏振分光器PBS反射。
虽然物镜的数值孔径NA可以在0.85±0.05的范围内，然而在以下描述的本发明的例子中将物镜的数值孔径NA选择为0.85。氧化碲被用作声光调制器28的AOM。从输入端提供到驱动器27的信号是DC(直流)信号，该信号在形成凹槽时保持在固定水平上。在这个例子中，对于包括调制光学系统25的光学透镜，聚光透镜L1的焦距被选择为80mm，准直透镜L2的焦距被选择为100mm，而移动光学平台40中的放大透镜L3的焦距被选择为50mm。
在具有上述结构的光学记录装置的曝光条件下，即在摇摆凹槽的线速度为5.28m/s，激光功率接近0.4mJ/m，并且轨道间距为320nm的曝光条件下，在主基片11的感光层12上完成图案曝光。
接着，这个主基片11被放到显影器转盘上，使得感光层12可以面向上方。在这种情况下，旋转这个主基片，使得主基片11的表面变成水平平面。在这种情况下，显影溶液被滴在感光层12上，并且感光层12被显影，从而根据记录信号形成凹陷和凸起图案，并且形成前面参照图2A描述的，用于制造光学记录还原介质的主片。
此后，通过迄今为止参照图2B到2C描述的制造工艺，形成用于制造光学记录还原介质的母盘模片，其中形成的凹陷和凸起图案类似于通过上述光学记录装置中的图案曝光和显影处理制造的凹陷和凸起图案。此外，通过诸如注塑方法或2P方法的适当方法使用这个母盘模片模塑出由诸如聚碳酸酯的透射型树脂组成的光学记录和还原基片，其中在这个实施例中使用了注塑方法。
在后面会描述的本发明例子中，模塑基片的厚度被选择为1.1mm，并且由Al合金组成的反射层3，由诸如ZnS-SiO2的适当材料组成的第一电介质层4，由诸如GeSbTe合金的相变材料组成的记录层5，和由诸如ZnS-SiO2的适当材料组成的第二电介质层6通过诸如溅射的适当方法按顺序沉积在信号形成表面上。此后，通过旋涂将紫外线固化树脂涂敷在第二电介质层5上，并且通过使用紫外射线固化这个紫外线固化树脂，形成厚度为0.1mm的保护层7。通过上述工艺形成具有DVD类型方案的光学记录还原介质。
通过使用光学记录还原装置评估于是形成的光学记录还原介质的凹陷和凸起图案的还原特性，光学记录还原装置包含光学系统，其中波长λ为406nm，数值孔径NA为0.85。图4示出了这个装置的示意性结构。
在图4中，附图标记61表示诸如波长λ＝406nm的半导体激光器的光源。从这个光源发射的激光束被准直透镜62校准成准直光。光栅63将准直光分离成零阶光束(主光束)和±一阶光束(子光束)3个光束。3个光束(P偏振光)穿过偏振分光器(PBS)64和四分之一波片65以成为圆形偏振光，并且被光学读取头66聚焦在光学记录还原介质的预定记录轨道上，其中光学读取头66由具有数值孔径NA＝0.85的物镜组成。主光束的中心光斑被用来记录和还原记录信息，而子光束的光斑被用来检测循轨误差。在图4中，附图标记68表示旋转装置，旋转装置可以按照箭头b所示的方向旋转光学记录还原介质10，而实线e表示这个光学记录还原介质10的旋转轴。
接着，通过光学读取头66将光学记录还原介质10的反射光提供到四分之一波片65，其中通过四分之一波片65将圆形偏振光转换成S偏振光，并且在偏振分光器64上反射S偏振光，随后S偏振光被导入复合透镜71。
入射到复合透镜71的激光通过使激光束散光的透镜导入光电二极管72，其中激光转换成对应于激光束强度的电信号，并且作为伺服信号(聚焦误差信号和循轨误差信号)被输出到伺服电路(未示出)。光电二极管72包含被分割的检测器73(A到H)。主光束的回反射光被导入位于检测器73的中央部分的象限检测器A到D。子光束的回反射光被导入位于检测器73的两侧部分的检测器E到H。
根据以下方法，通过使用预定电路系统相加和减去从检测器73的检测器A到H输出的信号A到H，从而输出预定信号。在这个例子中，使用上述位于预定照射间隔的3个激光，通过差动推挽(DPP：差动推挽)系统获得循轨伺服信号。具体地，
光学记录还原介质的还原信号＝(A+B+C+D)
凹坑还原信号(例如EFM信号)＝(A+B+C+D)
推挽信号＝(B+C)-(A+D)
差动推挽信号(循轨伺服)信号＝(B+C)-(A+D)-k((E-F)+(G-H))
(k是预定常数)
在下面的例子中，具有上述结构的光学记录还原装置评估具有上述布局的光学记录还原介质。
[发明例子]
在下面的例子中，当通过改变感光层2的材料，即本例子中的光致抗蚀剂材料稀释比值，和涂敷抗蚀剂时需要的旋涂旋转速率，以控制感光层2的厚度时，通过上述工艺制造具有17nm、20nm、23nm、34nm、47nm、55nm的凹槽深度的光学记录还原介质。
此外，在改变制造相应光学记录还原介质的主盘片时所需的记录光功率时，制造凹槽宽度在125nm到220nm的范围内变化的光学记录还原介质，并且测量相应光学记录还原介质的推挽信号。测量结果如表格1所示。如上所述，还原光的波长λ为406nm，保护层7的折射系数为1.48。在表格1上，没有描述信号量的列表示不能还原光学记录还原介质。
[表格1]
                     凹槽宽度[nm](括号中的数值表示凹槽宽度/轨道间距)
  凹槽深度(nm)   相位深度λ(d·n)   125(0.391)   160(0.5)   190(0.594)   220(0.688)
  A   17   16.14   0.14   0.15   0.14   -
  B   20   13.71   0.16   0.165   0.16   -
  C   23   11.93   0.175   0.185   0.18   0.155
  D   34   8.07   0.21   0.22   0.21   0.185
  E   47   5.84   0.2   0.2   0.2   0.18
  F   55   4.99   0.15   0.165   0.15   0.14
如上所述，当精细调节聚焦以便使推挽信号量最大时，推挽信号的幅度应当被选定为接近大于0.14，以便还原稳定循轨伺服信号或摇摆信号。
通过检查表格1上的测量结果，应当理解，除了不能还原的部分之外，光学记录还原介质A到F可以在整个部分上获得稳定循轨伺服信号。
另一方面，在光学记录还原介质A到F中，凹槽宽度在125nm到190nm的范围内的光学记录还原介质具有可以稳定还原摇摆凹槽的地址信息的区域。应当注意，不总能从凹槽宽度为220nm的区域稳定还原地址信息。
当通过1-7调制使信息被记录在可以稳定还原摇摆凹槽的地址信息的区域(凹槽2中接近光学记录还原介质的还原光照射一侧的上表面，其中凹槽宽度为125nm、160nm和190nm)上，并且从该区域还原信息时，可以在抖动小于10％的情况下从光学记录还原介质的整个信息表面还原信息，并且可以实现令人满意的记录和还原特性。
根据这种结果应当理解，在使用320nm窄轨道间距的摇摆凹槽记录格式的光学记录还原介质中，当凹槽深度被选定为大于17nm并且小于55nm，即波长λ＝406nm，折射系数n＝1.48，相位深度被选定为大于λ/16.14n并且小于λ/4.99，凹槽宽度被选定为大于125nm并且小于190nm，并且凹槽宽度和轨道间距之间的比值被相应选定为大于0.391并且小于0.594时，凹槽形状变成无记录和还原特性退化的最优形状，可以增加记录密度，可以增加存储容量，同时保持令人满意的记录和还原特性。
此外，通过改变光致抗蚀剂的厚度，制造出凹槽深度为99nm、103nm、111nm和114nm的光学记录还原介质G到J。同样在这种情况下，通过改变照射在相应光学记录还原介质的主盘片上的记录激光的功率，凹槽宽度被选定为135nm、155nm、175nm和185nm，并且信息被记录。接着，通过上述光学记录还原装置测量推挽信号的量值。测量结果如表格2所示。
[表格2]
                    凹槽宽度[nm](括号中的数值表示凹槽宽度/轨道间距)
  凹槽深度[nm]   相位深度λ/(d·n)   135(0.422)   155(0.484)   175(0.547)   185(0.578)
  G   99   2.77   0.134   0.142   0.138   0.134
  H   103   2.66   0.14   0.148   0.146   0.14
  I   111   2.47   0.14   0.148   0.144   0.14
  J   114   2.41   0.134   0.14   0.138   0.134
可以从这些光学记录还原介质的整个表面获得稳定循轨伺服信号。此外，当还原摇摆凹槽的地址信息时，虽然还原中的差错率在光学记录还原介质G和J的凹槽宽度为135nm和185nm的区域中发生退化，然而可以稳定还原地址信息。具体应当理解，可以稳定还原地址信息的区域是光学记录还原介质G到J的凹槽宽度大于135nm并且小于185nm的区域。
因此应当理解，在使用320nm窄轨道间距的摇摆凹槽记录格式的光学记录还原介质中，当凹槽深度被选定为大于99nm并且小于114nm，即波长λ＝406nm，折射系数n＝1.48，相位深度被选定为大于λ/2.77并且小于λ/2.41，凹槽宽度被选定为大于135并且小于185nm，并且凹槽宽度和轨道间距之间的比值被相应选定为大于0.422并且小于0.578时，凹槽形状变成无记录和还原特性退化的最优形状，可以增加记录密度，可以增加存储容量，同时保持令人满意的记录和还原特性。
当通过1-7调制系统将信息记录在光学记录还原介质G到J的整个表面的摇摆凹槽部分(即接近光入射端一侧的记录区)，并且从该摇摆凹槽部分还原信息时，应当注意，可以在抖动小于12％的情况下从盘片的整个表面还原信息，并且可以实现极好的记录和还原特性。
当在上述例子中凹槽的所有轨道间距均被设置成320nm时，制造出这样的光学记录还原介质，其中轨道间距被选定为300nm、310nm、315nm、325nm，凹槽深度被选定为34nm，相位深度相应被选定为λ/8.07n，并且凹槽宽度和轨道间距之间的比值w/p被选定为0.5，并且还测量了推挽信号的幅度。测量结果如表格3所示，其中包含轨道间距被选定为320nm的光学记录还原介质的测量结果。
[表格3]
  轨道间距[nm]   凹槽深度[nm]   相位深度λ/(d·n)   信号量
  325   34   8.07   0.23
  320   34   8.07   0.22
  315   34   8.07   0.20
  310   34   8.07   0.18
  300   34   8.07   0.14
根据这些测量结果应当注意，在轨道间距被选定为310nm时，凹槽的相位深度接近λ/8n，并且信号量为0.18，而在轨道间距被微缩到300nm时，凹槽的相位深度类似于λ/8n，并且信号量降低到0.14，这是实际应用中摇摆信号还原的下限。因此应当理解，当轨道间距被选定为大于300nm并且小于325nm，并且最好在轨道间距被选定为大于310nm并且小于325nm时，可以稳定还原摇摆信号。
此外，在凹槽深度被选定为103nm，即相位深度被选定为λ/2.66n，并且凹槽宽度和轨道间距之间的比值w/p被选定为0.5的条件下，当轨道间距在300nm到325nm的范围内变化时，制造出光学记录还原介质，并且测量其推挽信号的幅度。测量结果如表格4所示。
[表格4]
  轨道间距[nm]   凹槽深度[nm]   相位深度λ/(d·n)   信号量
  325   103   2.66   0.155
  320   103   2.66   0.15
  315   103   2.66   0.145
  310   103   2.66   0.14
  300   103   2.66   0.137
根据这些测量结果应当注意，在轨道间距被选定为310nm时，凹槽的相位深度接近λ/2.66，并且信号量为0.14，而在轨道间距被选定为300nm时，信号量进一步降低到0.137，这是实际应用中摇摆信号还原的下限。
也就是说，根据上述表格3和4中的测量结果，显然可以理解，当相位深度被选定为接近λ/8n时，并且当相位深度被选定为接近λ/2.66n时，如果轨道间距被选定为大于300nm并且小于325nm，则可以获得实际摇摆信号，并且最好是，如果轨道间距被选定为大于310nm并且小于325nm，可以还原稳定摇摆信号。
如上所述，当光学记录还原介质具有本发明的布局时，可以获得基本与上述凸脊凹槽记录系统相同的轨道密度，使得能够获得大约两倍于现有技术记录密度的记录密度。另外，不同于凸脊凹槽记录系统，在还原时不需要设置多个焦点，并且可以防止记录和还原特性出现波动。
具体地，在使用本发明的光学记录还原介质的光学记录还原装置中，由于这种光学记录还原装置具有这样的结构，其中通过从保护层一侧照射还原光，记录信息可以被记录在凹槽的凸起上表面上，并且可以从该上表面还原记录信息，因此在不使光学系统变得复杂的情况下，可以将记录密度提高为大约两倍于现有技术记录密度，并且保持令人满意的记录和还原特性。
虽然迄今为止已经描述了本发明的实施例和相应的发明例子，然而本发明不局限于上述实施例和发明例子，并且可以改变光学记录还原介质的相应层的材料，例如由相变材料组成的记录层的材料。显然在不偏离本发明的范围的前提下可以通过各种方式修改本发明，例如当磁光盘记录层和染色材料层被用作记录层，并且改变基片的材料和布局时。
此外，信息不局限于记录信息，并且本发明可以适用于光学记录还原介质，制造光学记录还原介质的母盘模片，和能够记录和还原信息，或者能够记录和还原信息和信号的光学记录还原装置。
如上所述，根据本发明，即使在光学记录还原介质具有能够将记录密度提高为大约两倍于现有技术记录密度的窄轨道间距凹槽时，如果使用最优凹槽形状，仍然能够提供具有高记录密度的光学记录还原介质和具有高记录密度的光学记录还原装置，其中在可以保持令人满意的记录和还原特性的同时可以可靠和稳定地记录和还原信息，或信息和信号，并且可以避免光学系统的结构变得复杂。
此外，当光学记录还原介质配有摇摆凹槽时，可以从摇摆凹槽稳定地还原出地址信息。因此，可以提供具有极好记录和还原特性的光学记录还原介质，和使用这种高密度光学记录还原介质的光学记录还原装置，其中可以从所有记录区还原摇摆信号。

Claims (16)

1.一种光学记录还原介质，所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以记录和/或还原所述光学记录还原介质，所述光学记录还原介质的特征在于，当假定n表示从光入射端面延伸到所述光学记录还原介质的所述凹槽的介质的折射系数时，所述凹槽的相位深度x满足以下不等式：
λ/16.14n≤x≤λ/4.99n
并且所述凹槽的宽度w和轨道间距p的比值w/p满足以下不等式：
0.391≤(w/p)≤0.594
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
2.如权利要求1所述的光学记录还原介质，还包括在其中形成凹槽的基片上形成的至少记录层和保护层，其中所述凹槽包含凸起到接近所述光入射端面一侧的上表面，并且所述凹槽的所述上表面充当其中记录和还原信息的信息表面。
3.如权利要求1或2所述的光学记录还原介质，其中所述凹槽被形成为摇摆凹槽。
4.如权利要求1或2所述的光学记录还原介质，其中当假定NA表示用于记录和/或还原所述光学记录还原介质的物镜的数值孔径时，所述NA在0.85±0.05的范围内。
5.一种光学记录还原介质，所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以记录和/或还原所述光学记录还原介质，所述光学记录还原介质的特征在于，当假定n表示从光入射端面延伸到所述光学记录还原介质的所述凹槽的介质的折射系数时，所述凹槽的相位深度x满足以下不等式：
λ/2.77n≤x≤λ/2.41n
并且所述凹槽的宽度w和轨道间距p的比值w/p满足以下不等式：
0.422≤(w/p)≤0.578
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
6.如权利要求5所述的光学记录还原介质，还包括在其中形成凹槽的基片上形成的至少记录层和保护层，其中所述凹槽包含凸起到接近所述光入射端面一侧的上表面，并且所述凹槽的所述上表面充当其中记录和还原信息的信息表面。
7.如权利要求5或6所述的光学记录还原介质，其中所述凹槽被形成为摇摆凹槽。
8.如权利要求5或6所述的光学记录还原介质，其中当假定NA表示用于记录和/或还原所述光学记录还原介质的物镜的数值孔径时，所述NA在0.85±0.05的范围内。
9.一种制造光学记录还原介质的母盘模片，用于制造光学记录还原介质，所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以记录和/或还原所述光学记录还原介质，所述制造光学记录还原介质的母盘模片的特征在于，当假定n表示从光入射端面延伸到所述光学记录还原介质的所述凹槽的介质的折射系数时，所述制造光学记录还原介质的母盘模片中对应于所述凹槽的凹槽图案的相位深度x′满足以下不等式：
λ/16.14n≤x′≤λ/4.99n
并且所述凹槽图案的宽度w′和轨道间距p′的比值w′/p′满足以下不等式：
0.391≤(w′/p′)≤0.594
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
10.如权利要求9所述的制造光学记录还原介质的母盘模片，其中所述凹槽图案被形成为摇摆凹槽图案。
11.一种制造光学记录还原介质的母盘模片，用于制造光学记录还原介质，所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以记录和/或还原所述光学记录还原介质，所述制造光学记录还原介质的母盘模片的特征在于，当假定n表示从光入射端面延伸到所述光学记录还原介质的所述凹槽的介质的折射系数时，所述制造光学记录还原介质的母盘模片中对应于所述凹槽的凹槽图案的相位深度x′满足以下不等式：
λ/2.77n≤x′≤λ/2.41n
并且所述凹槽图案的宽度w′和轨道间距p′的比值w′/p′满足以下不等式：
0.422≤(w′/p′)≤0.578
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
12.如权利要求11所述的制造光学记录还原介质的母盘模片，其中所述凹槽图案被形成为摇摆凹槽图案。
13.一种光学记录还原介质，所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以记录和/或还原所述光学记录还原介质，所述光学记录还原介质的特征在于，光学记录还原介质使用通过母盘模片转塑的基片，其中当假定n表示从光入射端面延伸到所述光学记录还原介质的所述凹槽的介质的折射系数时，对应于所述凹槽的凹槽图案的相位深度x′满足以下不等式：
λ/16.14n≤x′≤λ/4.99n
并且所述凹槽图案的宽度w′和轨道间距p′的比值w′/p′满足以下不等式：
0.391≤(w′/p′)≤0.594
其特征还在于，所述基片具有至少记录层和保护层，所述凹槽具有凸起到接近所述光入射端面一侧的上表面，并且所述上表面是在其中可以记录和还原信息的信息表面，
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
14.如权利要求13所述的光学记录还原介质，其中所述凹槽被形成为摇摆凹槽。
15.一种光学记录还原介质，所述光学记录还原介质具有沿着记录轨道形成的凹槽，并且通过照射具有预定波长λ的光可以记录和/或还原所述光学记录还原介质，所述光学记录还原介质的特征在于，所述光学记录还原介质使用通过母盘模片转塑的基片，其中当假定n表示从光入射端面延伸到所述光学记录还原介质的所述凹槽的介质的折射系数时，对应于所述凹槽的凹槽图案的相位深度x′满足以下不等式：
λ/2.77n≤x′≤λ/2.41n
并且所述凹槽图案的宽度w′和轨道间距p′的比值w′/p′满足以下不等式：
0.422≤(w′/p′)≤0.578
其特征还在于，所述基片具有在其上形成的至少记录层和保护层，所述凹槽具有凸起到接近所述光入射端面一侧的上表面，并且所述上表面是在其中可以记录和还原信息的信息表面，
其中所述轨道间距大于300nm并且小于325nm。
16.如权利要求15所述的光学记录还原介质，其中所述凹槽被形成为摇摆凹槽。
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