JP2000090483A - 開口アレイを有する記録媒体及びその製造方法とそれによる近接場を利用した記録及び再生装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光波長以下の空間で制御された電磁気的相互
作用を媒介する近接場を利用して情報を記録及び再生
し、回折限界を克服し得る超高記録密度の光記録媒体及
びその製造方法と、前記超高記録密度の光記録媒体に情
報を記録及び再生し得る近接場を使用した光記録及び再
生装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 レーザー光源の波長よりも小さく、近接
場の光を生成し得る開口アレイ層と情報記録層とを備
え、それら層間に所定の間隔を維持するように間隔を置
き、該間隔が外部環境から遮断されるように密封形成さ
せて光記録媒体を構成し、マクロサーボ及びマイクロサ
ーボにより制御し、前記光記録媒体の開口アレイ層を用
いて情報を記録及び再生し得るように光記録及び再生装
置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体及びそ
の製造方法と該光記録媒体にデータを記録及び再生する
ための近接場の記録及び再生装置及びその方法に係るも
ので、詳しくは、光波長以下の空間で制御された電磁気
的相互作用を媒介する近接場（エバネッセント；evanes
cent field) を利用して情報を記録及び再生し、回折限
界を克服し得る超記録密度の記録媒体及びその製造方法
と前記超高記録媒体に情報を記録及び再生し得る近接場
の光記録及び再生装置及びその方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近来、オーディオ及びビデオ動画像（mo
tion picture) ファイル、テキストファイルなどのよう
な多様なタイプの情報が組み合わされたマルチメディア
の時代への進展に伴い、大容量の情報を迅速に処理し格
納し得る大容量の情報の記録及び格納媒体が必要になり
つつある。

【０００３】さらに、今後、更に普及されると予想され
る高鮮明（high-definition ）の動画像とＶＯＤ（Vide
o-On-Demand ）のような双方向性画像通信が実現される
と、情報記録媒体及び格納媒体の容量は更に増大される
ことになる。このような要請に従い、現在広く使用され
る記録媒体に対する多様な記録及び再生方式が提案され
ているが、その一例として、磁気記録方式及び光記録方
式が公知されている。

【０００４】このような磁気記録方式としては、ハード
ディスクドライブ（ＨＤＤ）によりハードディスクに情
報を記録及び再生する方法がある。即ち、前記ハードデ
ィスクに一層多い情報を記録するためには、ハードディ
スクの記録密度を向上することが必要であって、そのた
めには、ヘッドと記録媒体間のフライング高さ（flying
height ）を低下させる必要がある。このようにフライ
ングの高さを低めるために、ヘッドの下段を記録媒体に
近接させるが、この場合、前記ヘッドの下段が記録媒体
の表面に近接すると、ヘッドが記録媒体の表面を引っ掻
く“ヘッドクラッシュ（head crash) ”現象が発生し
て、記録媒体に損傷を与えることがあり、その結果、前
記記録媒体の信頼性が低下する。

【０００５】このように、前記ヘッドと記録媒体間のフ
ライング高さを低くして記録密度を向上させる方法の他
に、ＭＲ（magntic-resitive) ヘッドの大きさを縮小す
ることもできる。しかし、前記ＭＲヘッドの大きさを縮
小するには限界があり、例えば、広く使用されている水
平磁化磁気記録媒体の場合、各マグネティックドメイン
（磁区）を構成する粒子の大きさを所定以下に縮小する
と、実際の温度環境下で熱的揺動により記録ビットが自
然に磁化反転を起こし、前記記録媒体は、本来の機能を
実行し難くなる。このような現象を“スーパパラマグネ
ティックリミット（super-paramagnetic limit) ”と称
す。

【０００６】従って、限界を越えた範囲の高記録密度下
で磁気ディスク上に情報を記録して保存することは不可
能であるが、現在の勢いで磁気記録媒体の高記録密度の
研究が進行すると、およそ２００５年には、磁気記録密
度の限界値が４０Gbit／in²に至ると予想される。一
方、光記録方式は、光ピックアップが記録媒体に接触せ
ずに、記録媒体に情報を記録及び再生する方式であっ
て、前記磁気記録方式にて問題視されていたヘッドクラ
ッシュ現象が防止される。従って、光記録方式を適用し
たコンパクトディスク（ＣＤ）のような光記録媒体は、
磁気記録方式を適用した磁気テープ及び音盤のような磁
気記録媒体を代替することができる。

【０００７】さらに、光記録方式を適用した光記録媒体
は、該光記録方式を適用した光記録装置に装着し易く、
携帯が簡便であるため、例えば、揺れる車の中でコンパ
クトディスクドライブを作動させても、前記光記録装置
のヘッドと前記光記録媒体は互いに傷つけることなく、
前記光記録媒体に記録された情報が出力される。又、前
記光記録媒体は、磁気記録媒体に比べて、トラックのピ
ッチが狭く高記録密度を具現することができる。

【０００８】しかし、現在広く用いられているＣＤは記
録容量が６５０メガバイトに過ぎず、動画像のような多
様な情報を処理するには、容量が非常に足りない。又、
最近製品化されたディジタル多機能ディスク（ＤＶＤ）
の場合でも、記録容量は前記ＣＤの約７倍（４．７Ｇ
Ｂ）であるが、映画のような動画像を自在に処理するた
めには、新しい大容量の記録媒体が必要となるため、記
録媒体の高記録密度に向って多様な研究が進展してい
る。

【０００９】以下、再生専用型（ＲＯＭ）、再記録可能
型（ＲＡＭ／ＲＷ：Rewritable) のような光記録媒体を
例示して、高記録密度を説明する。先ず、再生専用型及
び再記録可能型光記録媒体の記録密度を決定する最も重
要な因子は、光記録媒体上に結ぶレーザ光のスポットの
大きさである。即ち、レーザ光のスポットの大きさを小
さくすればするほど、光記録媒体に多くの情報を記録す
ることができ、高記録密度を達成することができるが、
このためには、レーザ光の波長を短くし、光ピックアッ
プの対物レンズの開口数（ＮＡ）を増加させれば良い。

【００１０】しかし、前記したように、レーザ光の波長
を短かくし、対物レンズの開口数を増加させて低減可能
なレーザ光のスポットの大きさは、該レーザ光の波長程
度まである。例えば、レーザ光の波長を短かくするた
め、現在、ＤＶＤの光源として用いられる赤色半導体レ
ーザ（〜６５０nm）に代わって、青色半導体レーザ（〜
４００nm）を前記ＤＶＤの光源に用いると、前記ＤＶＤ
の単位面積当たり記録可能な情報量は、赤色半導体レー
ザを用いた場合の記録媒体の情報量に比べて、約２．５
倍ほど向上させることができる。

【００１１】しかし、このように、短波長のレーザダイ
オードＣＤ又はＤＶＤのような光記録媒体に情報を記録
する光源として利用するとしても、記録可能な限界があ
り、且つ、レーザ光の光の波動性に従う回折の属性によ
り、該回折限界を克服して記録媒体の記録密度を向上す
るには限界がある。従って、前記したような問題点に鑑
みて、テラバイト（TB, terabyte) 級の情報量を処理す
る際の、従来技術とは全く異なる原理に基づく技術とし
て、近接場光学又はボリュームホログラム（Volume Hol
ogram ）、光化学ホールバーニング（phto-chemical ho
le burning) 、３次元光記録などのような超高密度記録
方式が提案されている。

【００１２】しかし、前記ボリュームホログラム及び光
化学ホールバーニングにおいては、記録媒体の使用環境
に大きな制約があり、現在試されている近接場方式に利
用する光記録媒体の場合には実用化し難いという欠点が
あった。ここで、前記近接場方式を案出した背景につい
て以下に説明する。一般に、光の回折理論に基いて、光
集束スポットの大きさ（長径）は、光波長及び開口数に
より決定され、前記光集束スポットの大きさの低減程度
により、記録媒体の記録密度の上限が決定される。且
つ、光の回折現象は、レンズを用いて光のビームの大き
さを小さくするほど、ビームが広くなる性質を有するも
ので、これを数式に示すと、次のようになる。

【００１３】

【数１】 式中、θは回折角を表し、ｄはビームの直径（waist ）
を表し、λは光の波長を表す。即ち、回折理論に基づ
き、レンズを利用してビームの大きさを小さくするほ
ど、回折角は大きくなり、ビームの大きさを所定値以下
に低減することはできない。

【００１４】従って、光記録媒体の記録密度の限界は、
次式のように近似的に表される光の回折理論により決定
される。

【００１５】

【数２】 式中、ｄはビームの直径を表し、λは波長を表し、ＮＡ
は対物レンズの開口数を表す。即ち、レーザ光の波長
（λ）が短いほど、且つ、レンズの開口数（ＮＡ）が大
きくなるほど、集光されるビームの大きさは小さくな
り、記録媒体の記録面密度は、スポットの大きさの自乗
に反比例して増大し、光の波動性による回折現象によ
り、１ビット当たり記録及び再生可能な情報の最小の大
きさはほぼ光の波長程度になる。

【００１６】従って、このような従来の技術において
は、光の波長を短くし、開口数が大きいレンズを用いて
集束光のスポットの大きさを小さくし、記録密度を増大
させる方法が最善であり、該方法により得られる記録密
度は、２０〜３０Gbit／in² が限界になると予想され
る。即ち、従来のシステムでは、光を電磁気波として利
用するため、記録密度を向上させるとき、回折限界に伴
う制約が避けられないという問題点があった。

【００１７】そこで、このような回折限界を克服するた
め、近接場領域（物質の表面から光波長以下の距離）の
近接場に存在する光を記録媒体への光源として用いた。
即ち、光の波長よりも小さい開口から光（開口付近から
のエバネッセント光）は原則的に放射されず、開口付近
に位置した材料と相互作用する近接場の概念を記録媒体
への情報の記録及び再生に応用して、回折限界を克服す
ることができる。

【００１８】このため、従来技術においては、光繊維を
先鋭化させ、アルミニウムのような金属膜（反射膜）を
蒸着させた後、前記光繊維の先端の金属膜を除去して、
光波長よりも小さい開口を形成していた。従って、この
ように形成された探針（probe ）としての光繊維を用い
て、該光繊維の先端に光を入射させると、通常の波長を
有する光は探針から出射されず、エバネッセント光のみ
を得ることができる。

【００１９】即ち、光繊維に形成された開口により、回
折限界が克服され、光記録媒体の記録密度を著しく向上
させることができる。且つ、従来技術においては、光の
回折に従いスポットの大きさが増大する現象を防止し、
光の回折限界以下にスポットの大きさを減らすように、
エバネッセント光を用いていた。

【００２０】ここで、前記エバネッセント光とは、境界
面からの距離に対して指数関数的に減衰しエネルギを持
たなくなる光波であり、光の照射により物質中に生成さ
れた分極間の局所的相互作用を表したものである。そし
て、光繊維の先端を尖らせて試料表面の付近に走査する
と、その分解能は光繊維の探針の先端の鋭さにより決定
されるため、光の回折限界を克服することができる。こ
の場合、前記エバネッセント光の大きさ（長径）は、回
折現象を伴うレンズなどのような光学素子としては絶対
に生成できないほど小さい長径（光繊維の先端との同様
な大きさ）の光である。

【００２１】但し、記録及び再生時には、探針の先端の
次元のような粒子の大きさを有する光記録媒体に、前記
探針の先端部位の次元と同様な程度まで前記探針を近接
させた後、前記探針を走査する必要があるが、このよう
なシステムを具現するためには、nmレベルの高精度の技
術が要請される。以上のように、現在、近接場を利用し
て記録媒体に情報を記録及び再生するシステムで適用さ
れる方法として、光繊維の先端を極めて尖らせて、金属
膜を被覆した後、光の波長よりも小さい開口を形成して
探針として使用している。この場合、探針から出射され
た光は、近接場領域から回折されず、空間的に極めて小
さいスポットを生成することができ、物体の表面観測、
物理現象の観測及び高密度の情報の記録及び再生に用い
ることができる。この際、記録媒体の記録層を近接場領
域内に位置させるためには、連続的なサーボが必要であ
り、記録及び再生過程で外部の衝撃があるか、又は、媒
体の表面が不均一であると、光繊維チップが損傷する場
合もある。

【００２２】一方、光分解能を具現するために使用する
ＳＮＯＭ（Scanning Near-field Optical Microscopy：
以下、ＳＮＯＭと称す）方式は、情報を記録する記録媒
体に応用されるが、このようなＳＮＯＭ方式は、出力信
号が極めて弱いという欠点がある。これは、前記ＳＮＯ
Ｍ方式では、微小開口付近に局部的に存在する近接場を
利用して記録媒体に情報を記録及び再生しているため、
再生信号の量は約１〜１０nWと極めて小さい。よって、
伝送速度を速くすると（例えば、１０MHz ）、信号対雑
音比が極めて小さくなる（ほぼ０になる）。

【００２３】そこで、前記ＳＮＯＭ方式においては、先
端１０nmの光繊維を記録媒体の表面から１０nm以下の間
隔で一定に維持されるように高精密度にトラッキングす
る制御技術、並びに秒当たりＭＢ以上のデータ伝送速度
を達成するためのビーム高速走査法などの開発が要請さ
れている。更に、エバネッセント光を利用して記録媒体
に情報を記録するためには、前記のように、前記微小開
口のエネルギー効率が極めて低いため、小さいエネルギ
ーにも反応できる高感度の光記録媒体を開発することが
最も重要である。

【００２４】以上のように、原理的には、近接場を利用
して記録媒体に高記録密度で情報を記録し、再生するこ
とが可能であるが、従来の技術により光記録媒体を形成
する場合には、多くの問題点があった。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の光記録媒体においては以下のような問題があった。 （ａ）探針と記録媒体の表面間の距離が一定に維持され
るように、高精度（〜数十nm）に制御する必要があるた
め、ディザリング（dithering ）ＰＺＴ、ＬＤ、集光レ
ンズ、光検出器、増幅器、ロックイン増幅器（Lock-In
Amplifier ）及びＰＩ制御器のような複数の部品を備え
た複雑な装置を必要とするという不都合な点があった。

【００２６】（ｂ）レーザ光のスポットの大きさを極め
て小さくする際に必要な光繊維チップを加工する過程が
煩雑で、実験室規模で大きさの均一な少数のチップと開
口を形成することはできるが、大量生産に不適切である
という不都合な点があった。 （ｃ）記録媒体が高速度で移動しているため、探針及び
情報の記録された記録媒体を損傷する恐れがある。即
ち、高記録密度の記録媒体に情報を記録し、再生する記
録装置であるほど、情報の在る位置に迅速に接近する必
要があるが、このためには、記録媒体の表面及び探針の
相対移動速度が迅速でなければならない。

【００２７】しかし、近接場を利用する際、探針と記録
媒体の表面が非常に近接しているため、探針が移動する
間、記録媒体の表面と衝突する可能性が高く、衝突によ
り探針が損傷する場合、情報の記録及び再生に深刻な影
響を及ぼして記録媒体の信頼性が低下するという不都合
な点があった。 （ｄ）近接場光記録方式を再記録媒体に採用する場合に
は、ＣＤ方式とは異なって、近接場の領域内に記録媒体
を位置させようとすると、前記再記録媒体の表面を外部
に露出させる必要がある。よって、前記再記録媒体の表
面が汚染され、傷が生じる恐れがあるという不都合な点
がある。

【００２８】そこで、本発明の第１の目的は、開口アレ
イ層を有する超高記録密度の記録媒体を提供することに
ある。また、本発明の第２の目的は、開口アレイ層を有
する超高記録密度の記録媒体の製造方法を提供すること
にある。また、本発明の第３の目的は、近接場を利用し
て超高記録密度の記録媒体に情報を記録し、再生し得る
光記録及び再生装置を提供することにある。

【００２９】更に、本発明の第４の目的は、近接場を利
用して超高記録密度の記録媒体に情報を記録し、再生し
得る光記録及び再生装置の制御方法を提供することにあ
る。

【００３０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る開口アレイ層を有する超高記録密
度の光記録媒体においては、レーザ光を入射させて近接
場光を生成する開口アレイ層と、該開口アレイ層より所
定の間隔を置いて位置された記録層と、を備えて構成さ
れている。

【００３１】且つ、前記開口アレイ層の１つの開口の大
きさは、前記レーザ光を受けて近接場光を生成し得るほ
ど前記レーザ光の波長よりも小さく形成され、前記開口
アレイ層と前記記録層間の間隔は、前記近接場内に配置
できるほど離れており、このような間隔は、所定の大き
さを有する柔軟なスペーサにより一定に維持され、柔軟
な素材から密封されて前記開口アレイ層及び記録層の内
方側が外部環境から遮断される。

【００３２】又、前記光記録媒体は、更にＰＺＴを包含
し、該ＰＺＴは、マイクロサーボにより駆動されて前記
開口アレイ層と前記記録層とが相対的に水平方向に移動
可能となり、前記記録層は更に反射層を選択的に包含し
て、両側又は一方側に情報を記録し、再生することがで
きる。更に、本発明に係る開口アレイ層を有する超高記
録密度の光記録媒体の製造方法においては、第１基板に
記録層を形成する段階と、第２基板に開口アレイ層を形
成する段階と、前記第１基板と第２基板とを所定間隔を
置いて接合する段階と、を順次行うようになっている。

【００３３】且つ、前記開口アレイ層を形成する段階で
は、前記第２基板上に反射層をスパッタリングして膜を
形成させる段階と、前記反射層にフォトレジストをコー
ティングする段階と、前記フォトレジストコーティング
に電子ビームを用いて開口アレイのパターンを形成する
段階と、前記開口アレイパターンエッチング溶液でエッ
チングする段階と、を順次行う。

【００３４】又、前記第１基板と第２基板間の間隔を外
部の環境から遮断するために、密封する段階を包含して
行う。更に、前記開口アレイ層を形成する段階では、金
型を用いてプラスチック成型法を施す。且つ、本発明に
係る開口アレイ層を有する超高記録密度の光記録媒体の
記録及び再生装置においては、開口アレイ層と記録層と
を備えた光記録媒体において、前記１つの開口にレーザ
ビームを出力して近接場光を生成するピックアップ部
と、該ピックアップ部に具備したＰＺＴと、前記ＰＺＴ
の駆動部と、前記ピックアップ部を介して、前記光記録
媒体に情報を記録し、再生する信号処理部と、を備えて
構成されている。

【００３５】又、前記ＰＺＴ駆動部は、前記ピックアッ
プ部に具備されたＰＺＴを駆動して、前記ピックアップ
部が前記光記録媒体の所定位置に情報を記録及び再生し
得るようにマクロサーボを行う。更に、本発明に係る開
口アレイ層を有する超高記録密度の光記録媒体の記録及
び再生方法においては、光記録媒体の所定位置に記録又
は再生される情報に対するアドレスを検出する段階と、
検出されたアドレスに従いピックアップ部を移動させる
段階と、前記所定位置に移動したピックアップ部より入
力及び検出された信号を前記光記録媒体に記録及び再生
する段階と、を順次行うようになっている。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。先ず、本発明に係る開口アレ
イ層を有する超高記録密度の光記録媒体について説明す
る。図１（Ａ）は、本発明に係る開口アレイ層を有する
超高記録密度の円盤状光記録媒体を示したもので、図示
したように、本発明に係る光記録媒体においては、上板
１０と下板２０とが連結して構成され、前記上板１０に
は、複数の開口４０が形成された開口アレイ層（ＰＡ
Ａ：planar aperture array ）５１が備えられ、前記下
板２０には、情報を記録し得る記録層６０が備えられ、
前記上板１０の開口アレイ層５１と前記下板２０の記録
層６０間には所定間隔（Ｇ）を維持するためのスペーサ
３０が備えられている。

【００３７】図１（Ｂ）は、本発明に係る開口アレイ層
を有する超高記録密度の矩形光記録媒体を示したもの
で、図示したように、本発明に係る円盤状光記録媒体と
同様に構成されている。本実施形態では、このような円
盤状及び矩形の光記録媒体を例示したが、本発明は、こ
れに限定されるものではない。図２（Ａ）は、前記上板
１０を詳細に示した図面で、図示したように、前記開口
アレイ層５１の一側面には、前記上板１０の上部から入
射されるレーザ光を反射するように、アルミニウムの如
き材料からなる金属コーティング層５０が形成されてい
る。

【００３８】図２（Ｂ）は、前記下板２０を詳細に示し
た図面で、図示したように、前記下板２０の上部には記
録層６０が形成されており、前記下板２０はガラス又は
ポリカーボネイトのような材料にて形成されている。図
３（Ａ）は、前記開口アレイ層５１に形成された１つの
円形開口４０を詳細に示した図面で、開口アレイ層５１
の上方側には相対的に直径の大きい大口径部４０−１が
形成され、下方側（記録層の方向）には相対的に直径の
小さい小口径部４０−２が形成され、前記開口アレイ層
５１より入射されるレーザビーム４１は、前記小口径部
４０−２を介して出力され、該小口径部４０−２の他に
入射されるレーザビームは、金属コーティング層５０で
反射される。

【００３９】図３（Ｂ）は、開口アレイ層５１ａに形成
された１つの矩形開口４０ｂを詳細に示した図面で、前
記円形開口４０と同様な機能をする。本実施形態では、
開口を円形又は矩形に形成したが、本発明はこれに限定
されるものでない。図４は、本発明により超高記録密度
の光記録媒体に記録される情報ビットの大きさと、従来
の記録媒体に記録される情報ビットの大きさとを比較し
て示した図面で、図中、符号７０は、従来の技術により
情報ビットが記録されたピッチを表し、符号４０は、本
発明により情報ビットが記録されたピッチを表す。これ
により、同様な面積の記録媒体の場合、本発明に係る記
録媒体が従来の技術の記録媒体よりも一層多い情報量を
記録し得ることが容易に分かる。

【００４０】即ち、従来は、レーザビームスポットの大
きさが、符号７０のピッチ程度の大きさであったが、本
発明に係るレーザビームの大きさは、符号４０のピッチ
程度の大きさである。従って、本発明に係る超高密度の
光記録媒体は、従来の光記録媒体内にさらに１つの光記
録媒体が包含されていると理解される。図５は、本発明
に係る開口アレイ層を有する超高記録密度の光記録媒体
及びこれを備えた記録及び再生装置を示した図面で、図
示したように、光記録媒体を基準にして、一方側には集
束レンズ８１を介して半導体レーザ（図示せず）より出
力されたレーザ光４１が入射され、他方には集束レンズ
８２を介して検出器８３が前記記録媒体を経たレーザ光
４１を検出するように構成されている。

【００４１】以下、このように構成された本発明に係る
光記録媒体の記録及び再生装置の動作について説明す
る。先ず、半導体レーザより出力されたレーザ光が、集
束レンズ８１を経てフォーカシングされたレーザ光４１
として、開口アレイ層５１に照射されると、通常の波長
でない、レーザ光の波長よりも極めて小さい波長を有す
る光が生成される。このように、生成された光は、前記
開口４０の付近に存在する近接場光であって、記録媒体
を近接場の領域内に位置させると、回折限界を克服する
ことができる。

【００４２】従って、光が及ぼす力は弱いが、前記近接
場光は、光記録媒体への情報の記録密度を向上させるこ
とができる。且つ、前記フォーカシングされたレーザ光
は、１つ又はそれ以上の開口を覆うことができるが、こ
れを利用して並列データ伝送速度を向上させることもで
きる。

【００４３】本発明は、再生専用（ＣＤ−ＲＯＭ）、一
度のみ記録可能な記録媒体（ＣＤ−Ｒ）及び反復記録が
可能な記録媒体（ＣＤ−ＲＷ，ＣＤ−ＲＡＭ）のような
多様な光記録媒体にそれぞれ適用することができるし、
特に、反復記録が可能な記録媒体の場合には、光磁気方
式及び相変化方式の全てに適用することができる。本実
施形態では、相変化型光記録媒体を例示して、光記録媒
体の構造及び該光記録媒体に情報を記録及び再生する過
程について説明する。

【００４４】先ず、本発明に係る光記録媒体の構造にお
いては、記録層が開口アレイ層を経たビームの近接場内
に位置されるように、上板の開口アレイ層（図２
（Ａ））と下板の記録層（図２（Ｂ））とを対向して重
畳し連結されている。この場合、前記上板と下板とが水
平方向に局部的に相対運動し得るように、前記上板と下
板間に厚さが数〜数十nm以下のスペーサを挿入し、且
つ、前記上板と下板間が外部環境から遮断されるよう
に、それら上下板間の外周面をシリコンゴムのような柔
軟な接着剤を用いて密封して構成する。

【００４５】従って、図５に示したように、前記上板と
下板とが柔軟に運動し得るように連結して、情報の記録
及び再生時に、対向する両面が相互接触せず、媒体の断
層膜が物理的な接触により損傷される現象を防止するこ
とができる。且つ、上下板間の空間に塵を包含する汚染
物質が浸透せず、システムの信頼性を向上し得る。図６
は、本発明に係る開口アレイ層を有する記録媒体の構造
（上下板の構造及び積層構造）を詳しく示した図面で、
図示したように、基板２１上に、該基板２１の熱の流れ
を光学的に制御するための第１誘電体層６１と、該誘電
体層６１上に情報を記録し得る記録層６０と、第２誘電
体層６２及び保護層６３を順次スパッタリングして、記
録媒体の下板２０を形成する。

【００４６】このように形成された記録媒体の下板２０
にスペーサ３０により維持される所定の間隔（Ｇ）を置
いて、開口アレイ層５１を有する記録媒体の上板１０を
接合して、本発明に係る記録媒体を形成する。この場
合、前記記録媒体の基板は、本実施形態の射出させたポ
リカーボネイト又は、記録媒体の平滑度を向上するた
め、ガラス基板を用いることができる。

【００４７】このように形成された記録媒体の記録層に
情報を記録する際には、該記録層の非晶質状態（as-dep
osited）で情報を記録するか、又は初期化（決定化）さ
せて情報を記録する。即ち、情報を記録するために、パ
ワーの供給されたピックアップ内の半導体レーザは、フ
ォーカシングされて、開口配列を通って近接場内に位置
した媒体の局部的な位置をレーザビームで照射して相変
化を誘導し、非晶質素地（マトリクス状）に結晶質マー
クを、又は結晶質素地に非晶質マークを記録する。

【００４８】且つ、前記非晶質素地に記録された情報を
再生するときには、前記非晶質素地から出力されるレー
ザ光の反射度（又は吸収度）を検出し、該反射度がそれ
ぞれ異なることを利用して２進法の“０”と“１”に対
応して情報を読み出す。従って、本発明に係る光記録媒
体においては、平滑な基板の表面に数十nmの薄い多層膜
を形成し、１０nm以下の間隔（ギャップ）を維持して、
該間隔を経た近接場光が記録層と相互作用することによ
り情報を記録及び除去及び再生するようになる。

【００４９】以下、本発明に係る光記録媒体にMultiple
Aperture Scanning Storage（以下、ＭＡＳＳと称す）
方式により情報を記録及び再生する過程を説明する。先
ず、ピックアップ（図示せず）のレーザダイオード（図
示せず）から出力されフォーカシングされたレーザビー
ム４０−２が開口４０に集光された後、開口アレイを経
て近接場の光を生成する。この場合、前記ピックアップ
は、記録媒体の表面に情報を記録又は再生する位置に移
動するため、マクロサーボ及びマイクロサーボにより制
御される。

【００５０】ここで、前記マクロサーボとは、前記ピッ
クアップにより所望の情報を記録及び再生するため、該
ピックアップが記録媒体の所定位置に近接するように移
動制御することを意味し、前記マイクロサーボとは、前
記ピックアップがマクロサーボされた後、ＰＺＴにより
局部的にスキャーニングされて最終的に前記情報の記録
された記録媒体の目標位置に移動制御されることを意味
する。

【００５１】以下、ピックアップのマイクロサーボ制御
過程をより詳しく説明する。先ず、ＰＺＴは、数十nmほ
ど離れた２つの基板の動きを調節するが、該ＰＺＴによ
り前記各基板が調節されてスキャーニングされると、摩
擦による基板の損傷を防止し、迅速なスキャーニングを
行うことができる。

【００５２】又、このようなスキャーニング動作は、開
口アレイが形成された上板１０及び記録層が包含された
下板２０が密封された状態で行われ、この場合、Ｘ方向
とＹ方向との走査変位は、約〜１μｍ前後（例えば、開
口間の間隔ほど）であり、Ｚ方向の間隔は、数十nm以内
になる。一つの開口領域（ビームスポットに相当する大
きさ）のスキャーニングが終了すると、スキャーニング
ヘッドレーザダイオード及び集光レンズが他の開口に移
動するように、フォーカシングサーボ及びトラッキング
サーボが精密に行われる。即ち、トラッキングサーボ
は、光ヘッドと光検出部を移動させて１つの開口に対す
るスキャーニングを終了した後、他の開口に対するスキ
ャーニングを継続することにより行われる。

【００５３】更に、本発明に係るＭＡＳＳを作動させる
装置としては、ＣＤプレーヤ又はＣＤ−ＲＯＭドライバ
ーのような記録セルドライバーを用いることができる。
又、前記光ヘッドは、ＬＤ、集光レンズ及び焦点サーボ
を備え、該焦点サーボは従来のＣＤ−ＲＯＭと同様に焦
点が常に所望の位置（本実施形態では、開口アレイ面）
で結ばれるように機能する一種のフィードバックメカニ
ズムである。

【００５４】一方、本発明に係る記録媒体の情報の記録
及び再生装置においては、反射モード及び透過モードに
て情報を判読することができ、前記透過モードでは、開
口を通過した近接場光が記録層を経た後、ガラス面の下
方側から遠隔場（far field）状態になって出力される
が、このような信号が検出されることにより、情報が判
読される（この場合、検出部は光ヘッドと連結して一緒
に動かされる）。

【００５５】そして、記録媒体に情報を記録し再生する
ように、ピックアップを所望の位置に移動させるための
本発明に係る記録及び再生装置において、Ｘ，Ｙスキャ
ーニングシステムは、開口が常にレーザビームの中央に
位置されるように、開口アレイ層の備えられた上板を固
定し、記録層の備えられた下板を移動させる。従って、
フォーカシングされたレーザビームの中央に開口が位置
されて、スキャーニングする際、該開口から常に一定な
強度のレーザビームを得ることが可能となって、従来の
探針を用いる近接場システムよりも一層効率を向上させ
ることができる。

【００５６】一方、接合された上板と下板とのＺ間隔
は、ＰＺＴを利用して前記下板の記録層がレーザ光の近
接場の領域内に位置するように予め調節して設定し、前
記上板と下板間にスペーサを挿合して設定された間隔を
維持する。且つ、本発明に係る他の実施形態として、前
述の本発明に係る光記録媒体及びその記録及び再生装置
とは異なって、記録媒体は固定され、光ピックアップが
移動して上記記録媒体に情報を記録及び再生する方式が
ある。この場合、前記光記録媒体は、情報の記録及び再
生に効率的な形態に形成し、ＰＺＴを付着してＸ方向及
びＹ方向に移動するように形成する。又、光記録及び再
生装置は、光ピックアップが前記光記録媒体の全ての位
置に移動して、情報を記録及び再生するようになってい
る。

【００５７】〈記録媒体の製造方法〉本発明に係るＭＡ
ＳＳ方式により情報を記録及び再生するための記録媒体
としては、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷなど
があるが、この内、以下にＣＤ−ＲＯＭ及びＣＤ−ＲＷ
のような記録媒体の製造方法を説明する。先ず、記録媒
体の基板としては、射出して製造されたポリカーボネイ
ト、又は媒体の平滑度を向上するためにガラス基板を用
いる。

【００５８】本発明に係る記録媒体は、記録及び再生方
式により適宜に構成することができるが、反射モードの
場合（光源と光検出器が同様な方向に位置する場合）を
例示して以下に説明する。先ず、基板上に反射層と、該
基板上に熱の流れを光学的で効率的に制御するための誘
電体と、該誘電体上に情報を記録するための記録層と、
第１誘電体層及び保護層と、を順次スパッタリングして
記録媒体を製造する。

【００５９】そして、前記記録層は、非晶質状態で情報
を記録するか、又は初期化させて情報を記録することが
できる。情報の記録時には、ピックアップに供給された
フォーカシングされたパワーが開口アレイを経て、近接
場内に位置した記録媒体の局部を照射し、該記録層の相
変化を誘導して、非晶質素地に結晶質マークを、又は結
晶質素地に非晶質マークに情報を記録し、それら２つの
状態での反射度又は吸収度が異なることを利用して、２
進法の“０”及び“１”に対応させて、情報を記録し再
生する。

【００６０】且つ、上板と下板とのＺ−間隔は、記録媒
体の記録層が、レーザ光の近接場内に安定的に位置する
ように、ＰＺＴを利用して予め調節して設定し、前記上
板と下板間にスペーサを挿合して設定された間隔を維持
する。 〈開口アレイの製造方法〉本発明に係る開口アレイの製
造するためには、先ず、ランド（land）、グルーブ（gr
oove）又は平板（Si-wafer又は射出によりモールディン
グされたポリカーボネイト）状の基板上に反射層をスパ
ッタリングして膜を形成し、フォトレジストのスピンコ
ーティングを施す。

【００６１】このようにコーティングされた基板に、外
部から、帯電された粒子に電気場を印加すると、該帯電
された粒子が加速され、そのときに発生されるサブオン
グストローム（〜０．１Å）波長の電子ビームを利用し
て開口アレイのパターンを形成する。その後、前記開口
アレイパターンをエッチング溶液でエッチングして開口
アレイを形成する。

【００６２】一方、開口アレイを製造する他の方法とし
て、金型を使用するプラスチィック成型法を施すことが
できるが、このような方法を利用すると、大量の開口を
低廉に形成することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る近接
場を利用した記録及び再生装置においては、光波長以下
の空間で制御された電気的相互作用を媒介する近接場
（物質の表面から近い領域）を情報の記録及び再生時に
利用して、回折限界を克服することが可能となり、記録
媒体の記録密度を向上し得るという効果がある。

【００６４】特に、従来技術における記録及び再生時に
発生された探針及び記録媒体の損傷と接近速度の低速化
などを解決できるという効果がある。且つ、従来の技術
による近接場を利用した記録及び再生装置に対比して次
のような効果がある。 （ａ）探針と記録面間の距離調節のための複雑な構造を
必要とせず、スペーシングのためのＰＺＴ電圧調節のみ
が必要で、フィードバックも必要としない。

【００６５】（ｂ）製造が難しい探針の代わりに、電子
ビームリソグラフィ方法により均一な開口を形成するこ
とができ、金型を使用するプラスティック成型法により
大量の開口を低廉に形成することができる。 （ｃ）探針を使用せず、データが内部に存在するように
なっているため、通常のＣＤ−ＲＯＭのように、携帯又
は取り扱い時に、容易に損傷される現象を防止し、表面
に傷が生じた場合にも、データの再生にはあまり影響が
なく、データの記録面及び開口の損傷を防止することが
できる。

【００６６】（ｄ）開口が配列形態になっているため、
並列にリード及びライト可能な構造に具現することがで
き、これにより、データの伝送速度を向上し、接近時間
を短縮することが可能となる。 （ｅ）プレーヤ又はドライバーの構造を簡単化すること
ができる。即ち、近接場を利用したシステムにおいて
は、距離調節のみならず、振動を孤立させることが必須
であるが、本発明によると、振動に敏感でなく、プレー
ヤの構造を簡単化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る開口アレイ層を有する超高記録密
度の光記録媒体を示した斜視図で、（Ａ）は、円形光記
録媒体であり、（Ｂ）は、矩形光記録媒体である。

【図２】本発明に係る開口アレイ層を有する超高記録密
度の光記録媒体の構造を示した斜視図で、（Ａ）は、上
板であり、（Ｂ）は、下板である。

【図３】本発明に係る一つの開口を詳細に示した説明図
で、（Ａ）は円形開口であり、（Ｂ）は矩形開口であ
る。

【図４】本発明により超高記録密度の光記録媒体に記録
される情報ビットの大きさと従来の記録媒体に記録され
る情報ビットの大きさとを比較して示した説明図であ
る。

【図５】本発明に係る超高記録密度の光記録媒体及びそ
の光記録及び再生装置を示した斜視図である。

【図６】本発明に係る超高記録密度の光記録媒体の構造
を示した縦断面図である。

【符号の説明】

１０…上板 ２０…下板 ２１…基板 ３０…スペーサ ４０…開口 ４０−１…大口径部 ４０−２…小口径部 ４１…レーザビーム ５０…金属コーティング層 ５１…開口アレイ層 ６０…記録層 ６１…第１誘電体層 ６２…第２誘電体層 ６３…保護層 ８１，８２…集束レンズ ８３…検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キム キ ヒュン 大韓民国，ソウル，ヤンソン−ク，ポクワ ン−ドン，238−55

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光記録媒体であって、 レーザ光を入射して近接場光を生成する開口アレイ層
   と、 該開口アレイ層から出力される近接場光により情報を記
   録及び再生するための記録層と、を備えて構成されたこ
   とを特徴とする記録媒体。
2. 【請求項２】 前記開口アレイ層に形成された何れか１
   つの開口は、円形又は矩形もしくはその他の所定形状に
   形成されることを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
3. 【請求項３】 前記開口の大きさは、前記レーザ光を入
   射させて近接場光を生成し得るように、前記レーザ光の
   波長よりも小さく形成されることを特徴とする請求項２
   記載の記録媒体。
4. 【請求項４】 前記記録媒体は、円形又は矩形又はその
   他の所定形状に形成されることを特徴とする請求項１記
   載の記録媒体。
5. 【請求項５】 前記開口アレイ層と前記記録層間の間隔
   は、前記レーザ光の近接場内に位置可能な距離だけ離れ
   ており、所定の大きさのスペーサにより一定に維持さ
   れ、外部環境と遮断して密封されることを特徴とする請
   求項１記載の記録媒体。
6. 【請求項６】 前記スペーサは、前記間隔を維持するに
   適当な大きさを有し、水平方向に移動し得る柔軟な材料
   及び形状にて形成されたことを特徴とする請求項５記載
   の記録媒体。
7. 【請求項７】 前記記録媒体は、更にＰＺＴを備え、マ
   イクロサーボにより該ＰＺＴを駆動させて、前記開口ア
   レイ層と前記記録層が相対的に水平方向に移動されるよ
   うに構成されたことを特徴とする請求項１記載の記録媒
   体。
8. 【請求項８】 前記記録層は、反射層を包含せずに、透
   過モードで情報を記録及び再生し得ることを特徴とする
   請求項１記載の記録媒体。
9. 【請求項９】 前記記録層は、反射層を包含して、反射
   モードで情報を記録及び再生し得ることを特徴とする請
   求項１記載の記録媒体。
10. 【請求項１０】 記録媒体を製造する方法であって、 第１基板に記録層を形成する段階と、 第２基板に開口アレイ層を形成する段階と、 前記第１基板と第２基板とを所定間隔を置いて接合する
    段階と、 を順次行うことを特徴とする記録媒体の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記開口アレイ層を形成する段階で
    は、 前記第２基板上に反射層をスパッタリングして膜を形成
    させる段階と、 前記反射層にフォトレジストをコーティングする段階
    と、 前記フォトレジストコーティングに電子ビームを使用し
    て開口アレイのパターンを形成する段階と、 前記開口アレイパターンをエッチング溶液でエッチング
    する段階と、を行うことを特徴とする請求項１０記載の
    記録媒体の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記開口アレイ層を形成する段階で
    は、 金型を使用するプラスティック成型法を施すことを特徴
    とする請求項１０記載の記録媒体の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記光記録媒体の製造方法は、前記第
    １基板と第２基板間の間隔を外部環境から遮断するため
    に密封する段階を包含して行うことを特徴とする請求項
    １０記載の記録媒体の製造方法。
14. 【請求項１４】 開口アレイ層を有する記録媒体に、前
    記何れか１つの開口にレーザビームを出力して近接場光
    を生成し、検出する光ピックアップ部と、 該光ピックアップ部の移動を調節するＰＺＴと、 該ＰＺＴを駆動するＰＺＴ駆動部と、 前記光ピックアップを介して、前記光記録媒体に情報を
    記録し再生する信号処理部と、 装置の全般を制御する制御部と、を備えて構成されたこ
    とを特徴とする記録媒体の記録及び再生装置。
15. 【請求項１５】 前記ＰＺＴ駆動部は、前記光ピックア
    ップ部のＰＺＴを動作させて、前記光ピックアップが前
    記光記録媒体の所定位置に情報を記録及び再生し得るよ
    うに、マクロサーボにより制御されることを特徴とする
    請求項１４記載の記録媒体の記録及び再生装置。
16. 【請求項１６】 前記光ピックアップ部では、レーザビ
    ームが１つ以上の開口に入射されると、それを検出する
    ことにより、情報を並列処理し得ることを特徴とする請
    求項１４記載の記録媒体の記録及び再生装置。
17. 【請求項１７】 開口アレイ層を有する記録媒体の所定
    位置に情報を記録及び再生する方法であって、 前記記録媒体にデータを記録するか、再生する所定の位
    置に対する情報を検出する段階と、 前記検出された情報に従い光ピックアップ部を移動させ
    る段階と、 前記位置に移動された光ピックアップ部に入力し検出さ
    れた信号を前記記録媒体に記録及び再生する段階と、を
    順次行うことを特徴とする記録媒体の記録及び再生方
    法。
18. 【請求項１８】 前記光ピックアップ部を移動させる段
    階は、すくなくともマクロサーボ又はマイクロサーボに
    より制御されることを特徴とする請求項１７記載の記録
    媒体の記録及び再生方法。