JP2004310803A - 超解像近接場構造の記録媒体、その再生方法及び再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】超解像近接場構造を利用して高いＣＮＲを実現する読み取り専用記録媒体を提供することを目的とする。
【解決手段】情報が記録された読み取り専用記録媒体であって、前記情報が表面に記録された基板と、前記基板の前記表面上に相変化物質により形成された反射層と、前記反射層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に、金属酸化物あるいはナノパーティクルにより形成されたマスク層とが設けられたことを特徴とする読み取り専用記録媒体である。
【選択図】 図３
【解決手段】情報が記録された読み取り専用記録媒体であって、前記情報が表面に記録された基板と、前記基板の前記表面上に相変化物質により形成された反射層と、前記反射層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に、金属酸化物あるいはナノパーティクルにより形成されたマスク層とが設けられたことを特徴とする読み取り専用記録媒体である。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報が記録された読み取り専用記録媒体に係り、特に、超解像近接場構造を利用して光学的に読み取り可能となる情報が記録された読み取り専用記録媒体、読み取り方法、及び再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）をはじめとする光ディスクは、映像情報やコンピュータのデータを記録する高密度情報記録媒体として普及しつつある。特に、あらかじめ映画やコンピュータプログラムを記録した読み取り専用光ディスク（例えばＤＶＤ−ＲＯＭ）は、大容量の情報を手軽に配布する手段として、日常的に使用されている。
【０００３】
読み取り専用光ディスクに記録された情報は、マーク（ピット）として、あらかじめ基板上に形成されている。その情報を読み取る時は、再生装置によって、光ディスクにレーザビームを照射して、マーク列による反射ビームの強弱を光検出器で捉える。例えば、マークがあれば反射ビームは弱く、マークがなければ反射ビームは強くなる。
【０００４】
従って、読み取り専用光ディスクに記録できる情報量は、再生装置で読み取り可能なマーク（ピット）のサイズによって決まってくる。マーク（ピット）のサイズを小さくすることができれば、光ディスクに記録できる情報の密度を高くでき、１枚の光ディスクに、より多くの情報を記録することができる。
【０００５】
再生装置で読みとり可能なマークのサイズは、様々な要因によって決定されるが、再生装置の光学系の限界分解能（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔ、ＲＬ）による制限が大きく寄与することは言うまでもない。光学系の限界分解能（ＲＬ）は、理論的に数式（１）で計算できる。
【０００６】
ＲＬ＝λ／（４ｘＮＡ） 数式（１）
ここで、λはレーザビームの波長、ＮＡは対物レンズの開口数である。
【０００７】
一般的に利用されている赤色レーザの場合、λ＝６３５ｎｍ、ＮＡ＝０．６であり、数式（１）からＲＬ＝２６５ｎｍとなる。また、青色レーザの場合、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５であり、数式（１）からＲＬ＝１５６ｎｍとなる。つまり、赤色レーザを用いた光ディスク再生装置では、長さが２６５ｎｍ以下のマーク（ピット）は読み取りが困難である。また、波長が短い青色レーザを用いた光ディスク再生装置であっても、長さが１５６ｎｍ以下のマーク（ピット）は読み取りが困難である。
【０００８】
図１は、基板上に銀（Ａｇ）で形成された反射層のみを有する従来の読み取り専用光ディスクについて、マークの長さとＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の関係を示すグラフである。マークの深さを５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍとしてそれぞれ測定した。測定に使用した再生装置の限界分解能はＲＬ＝２６５ｎｍである。
【０００９】
図１から、マークの長さが２９０ｎｍ以上であればＣＮＲが４０ｄＢ以上であり、マーク（ピット）として記録した情報の読み取りが良好にできる。しかし、マークの長さがこれより小さくなるとＣＮＲが急速に悪化することが分かる。マークの長さが２６５ｎｍ（すなわち再生装置の限界分解能）になると、ＣＮＲは約１６ｄＢであり、マークの長さが２５０ｎｍ以下になると、ＣＮＲはほぼゼロとなる。
【００１０】
上記数式（１）で決定される再生装置の限界分解能をさらに向上させる従来技術として、超解像近接場構造（Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ）が注目され、相変化記録方式の光ディスクに応用されている（例えば、“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ７３， Ｎｏ． １５， Ｏｃｔ． １９９８”及び“Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ． ３９， Ｐａｒｔ Ｉ， Ｎｏ． ２Ｂ， ２０００， ｐｐ． ９８０−９８１”）。
【００１１】
超解像近接場構造は、光ディスクに特殊なマスク層を形成し、情報を再生する際、マスク層で発生する表面プラズモン（ｐｌａｓｍｏｎ）を利用するものである。超解像近接場構造には、アンチモン（Ｓｂ）透過型及び銀酸化物（ＡｇＯｘ）分解型等がある。アンチモン（Ｓｂ）透過型は、アンチモン（Ｓｂ）で形成されたマスク層がレーザビームで相変化を起こし透明になる。一方、銀酸化物（ＡｇＯｘ）分解型は、マスク層を形成する銀酸化物（ＡｇＯｘ）がレーザビームにより銀と酸素に分解され、分解された銀が表面プラズモンを発生させる。
【００１２】
図２は従来の超解像近接場構造を利用する記録型光ディスクの記録原理を示す図である。
【００１３】
図２に示すように、記録媒体は、透明なポリカーボネート層１１１の上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ２又はＳｉＮ等の誘電体で形成される第１誘電体層１１２−１、アンチモン（Ｓｂ）又は銀酸化物（ＡｇＯｘ）で形成されるマスク層１１３、ＺｎＳ−ＳｉＯ２又はＳｉＮ等の誘電体で形成され保護層の役割をする保護層１１４、ＧｅＳｂＴｅ等で形成される記録層１１５、ＺｎＳ−ＳｉＯ２等の誘電体で形成される第２誘電体層１１２−２が順次積層されて構成される。
【００１４】
ここで、マスク層１１３がアンチモン（Ｓｂ）の場合は、保護層１１４及び第１誘電体層１１２−１はＳｉＮであり、マスク層１１３が銀酸化物（ＡｇＯｘ）の場合は保護層１１４及び第１誘電体層１１２−１はＺｎＳ−ＳｉＯ２で形成される。保護層１１４は、マスク層１１３と記録層１１５の反応を防止するとともに、情報を再生する際に近接場の作用場所になる。マスク層１１３がアンチモン（Ｓｂ）で形成される場合、レーザビームによって、アンチモン（Ｓｂ）は相変化して透明になり、マスク層１１３が銀酸化物（ＡｇＯｘ）で形成される場合、レーザビームによって銀酸化物（ＡｇＯｘ）は銀と酸素に分解され、分解された銀が局所プラズモンを発生させる。
【００１５】
約１０〜１５ｍＷ程度の出力を有するレーザ１１７からレーザビームを照射し、収束レンズ１１８で収束し、記録媒体に照射する。記録層１１５のレーザビームが照射された領域は、約６００℃以上に加熱されて非晶質に相変化し、吸収係数が小さくなる。この時、マスク層１１３のレーザビームで照射された領域では、アンチモン（Ｓｂ）の結晶が変化し、又は準可逆反応性の銀酸化物（ＡｇＯｘ）が分解する。マスク層のこの領域が、記録層１１５に対してプロ−ブの役割をすることによって、限界分解能以下の微小マークの再生が可能となる。
【００１６】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．７３， Ｎｏ．１５， Ｏｃｔ． １９９８
【００１７】
【非特許文献２】Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．３９， ＰａｒｔＩ， Ｎｏ．２Ｂ， ２０００， ｐｐ．９８０−９８１
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、読み取り専用記録媒体の場合、マークはあらかじめ基板上に形成されており、記録型記録媒体とは層の構成が相違する。また、２ｍＷ〜３ｍＷ程度の弱いレーザビームの照射だけで超解像近接場構造の効果を出現させることが必要である。そこで、読み取り専用記録媒体について、高いＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を実現する材料の選定及び積層構造の決定が問題となる。
【００１９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、超解像近接場構造を利用して高いＣＮＲを実現する読み取り専用記録媒体を提供することを目的とする。また、その読み取り専用記録媒体から情報を読み出す方法及び再生装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、情報が記録された読み出し専用記録媒体であって、前記情報が表面に記録された基板と、前記基板の前記表面上に相変化物質により形成された反射層と、前記反射層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に、金属酸化物により形成されたマスク層とから構成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、相変化物質により形成された反射層と、反射層上に形成された第１誘電体層と、金属酸化物により形成されたマスク層とが設けられているので、超解像近接場構造の作用が働き、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００２２】
請求項２記載の発明は、前記基板と前記反射層の間に形成された第２誘電体層がさらに設けられることを特徴とし、第２誘電体層が設けられていても、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、前記マスク層が、金属のナノパーティクルを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、前記マスク層内のナノパーティクルが超解像近接場構造の作用を生じ、再生装置の光学的な限界分解能以下のマーク（ピット）を高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００２５】
請求項４及び５記載の発明は、前記マスク層を形成する金属酸化物が、貴金属酸化物であることを特徴とし、その貴金属酸化物は、白金酸化物（ＰｔＯｘ）、金酸化物（ＡｕＯｘ）、銀酸化物（ＡｇＯｘ）、パラジウム酸化物（ＰｄＯｘ）のいずれかであることを特徴とする。
【００２６】
これらの発明によれば、マスク層を形成する金属酸化物を適切に選択することにより、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００２７】
請求項６及び７記載の発明は、前記マスク層を形成する金属酸化物が、高融点金属酸化物であることを特徴とし、さらに前記マスク層を形成する高融点金属酸化物は、タングステン酸化物（ＷＯｘ）であることを特徴とする。
【００２８】
これらの発明によれば、マスク層を形成する金属酸化物を適切に選択することにより、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００２９】
請求項８記載の発明は、前記反射層を形成する相変化物質が銀・インジウム・アンチモン・テルル化合物（ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＡＩＳＴ）、炭素（Ｃ）、ゲルマニウム・アンチモン・テルル化合物（ＧｅＳｂＴｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、テルル（Ｔｅ）のいずれかであることを特徴とする。
【００３０】
請求項８記載の発明によれば、反射相を形成する相変化物質を適切に選択することで、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００３１】
請求項９記載の発明は、前記情報が前記基板の表面上に形成されたマークであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１０記載の発明は、前記マスク層の厚さは１．５ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であり、前記第１誘電体層の厚さは１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、前記反射層の厚さは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１０記載の発明によれば、マスク層、第１誘電体層、及び反射層の厚さを適切に決定することにより、超解像近接場構造の作用を生じさせることができる。
【００３４】
請求項１１記載の発明は、前記マスク層の上に、形成された第３誘電体層がさらに設けられたことを特徴とする。
【００３５】
請求項１２記載の発明は、請求項１記載の記録媒体に記録された情報を光学的に読み取る方法であって、前記記録媒体に照射するレーザビームの強さが１．５ ｍＷ乃至４．５ ｍＷであることを特徴とする。
【００３６】
請求項１２記載の発明によれば、記録媒体に照射するレーザビームの強さを適切に選択でき、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００３７】
請求項１３及び１４記載の発明によると、前記レーザビームが、前記記録媒体の基板側から照射されても、情報側から照射されても、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００３８】
請求項１５記載の発明は、請求項１記載の記録媒体に記録された情報を光学的に読み取る再生装置であって、強さが１．５ ｍＷ乃至４．５ ｍＷであるレーザビームを照射することを特徴とする。
【００３９】
請求項１５記載の発明によれば、記録媒体が有する超解像近接場構造を適切に利用して、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図３は本発明の一実施形態としてのＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの構造を示す断面図である。図３に示すＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１は、基板１０の上に、第２誘電体層２０、反射層３０、第１誘電体層４０、マスク層５０、第３誘電体層６０が順次積層されて構成される。
【００４２】
基板１０は、例えば透明なポリカーボネートで形成される。基板１０の表面には、マーク（ピット）（図示せず）が形成されている。Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ に記録された情報は、デジタル信号としてこのマークの有無によって表現される。マークは、例えば基板表面上に形成された凹部として記録される。マークの長さ及び深さによって、マークからの反射光の強度は変化する。
【００４３】
マークが形成された表面の上に、第２誘電体相２０等が順次形成される。第２誘電体層２０、第１誘電体層４０、第３誘電体層６０は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２等の誘電体で形成される。本実施形態では、各誘電体層の厚さはそれぞれ０ｎｍ〜６０ｎｍ、１０ｎｍ〜６０ｎｍ、０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４４】
反射層３０は、融点が４００℃〜９００℃の相変化物質で形成される。例えば融点が６００℃の銀・インジウム・アンチモン・テルル化合物（ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＡＩＳＴ）で形成される。また、反射層３０は、炭素（Ｃ）、ゲルマニウム・アンチモン・テルル化合物（ＧｅＳｂＴｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、テルル（Ｔｅ）などの高融点物質で形成することも可能である。反射層３０の厚さは１０ｎｍ〜８０ｎｍである。
【００４５】
一方、マスク層５０は金酸化物（ＡｕＯｘ）、白金酸化物（ＰｔＯｘ）、銀酸化物（ＡｇＯｘ）、パラジウム酸化物（ＰｄＯｘ）などの貴金属酸化物、またはタングステン酸化物（ＷＯｘ）などの高融点金属酸化物で形成される。
【００４６】
マスク層５０は、例えばリアクティブスパッタリング法により形成される。例えば、白金酸化物（ＰｔＯｘ）のマスク層５０を形成する場合、真空容器内にアルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）を注入し、白金をターゲットとしてスパッタリングすれば、白金酸化物（ＰｔＯｘ）のマスク層を形成することができる。マスク層５０の厚さは１．５ｎｍ〜１０．０ｎｍである。
【００４７】
マスク層に、貴金属、高融点金属のナノパーティクルを形成しても、超解像近接場構造の作用を利用することができる。ナノパーティクルは、例えば、上記の通りリアクティブスパッタリング法でマスク層を形成した後、例えば、リアクティブイオンエッチング法によりマスク層を還元して形成できる。マスク層を形成している白金酸化物（ＰｔＯｘ）中の酸素を還元することで、白金（Ｐｔ）のナノパーティクルを形成できる。
【００４８】
なお、以下の測定（図７の場合を除く）では、図３に示した通り、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１の基板１０側から第３誘電体層６０に向かう方向で、基板１０に垂直にレーザビームが照射される（基板側から照射）。ただし、図７に示した測定では、図３に示した方向とは逆向きに、すなわちＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１の第３誘電体層６０から基板１０へ向かう方向で、基板１０に垂直にレーザビームが照射される（情報側から照射）。
【００４９】
図４は、本発明の実施形態として図１に示したＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭが示すマーク長に対するＣＮＲの関係を示したグラフである。マーク深さが５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍである３通りの場合について、測定したものである。
【００５０】
光学系の限界分解能（ＲＬ）は２６５ｎｍである。ピット深さが５０ｎｍ及び７０ｎｍの場合、マーク長さが１５０ｎｍであっても、ＣＮＲが４０ｄＢ以上となっており、良好な特性を示している。ピット深さが１００ｎｍの場合でも、マーク長さが１５０ｎｍでＣＮＲは約３６ｄＢある。
【００５１】
銀（Ａｇ）で形成した反射層のみを有しマスク層を有さないサンプルの測定データも、比較のため示している。この場合、マーク長さがＲＬ＝２５０ｎｍ以下になるとＣＮＲはほぼゼロとなりマークを読み取れないことが分かる。
【００５２】
図５は、本発明の実施形態であるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの読み出しレーザ強度（Ｐｒ）に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。マーク長さ（ピット長さ）は１５０ｎｍ、マーク深さ（ピット深さ）は５０ｎｍ、線速度は２ｍ／ｓｅｃとしている。
【００５３】
Ｐｒが１ｍＷ 以下では読み出し信号のＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）はほぼ０ｄＢであるが、Ｐｒが１ｍＷを超えるとＣＮＲが急激に改善することが分かる。Ｐｒが１．９ｍＷから２．５ｍＷの範囲でＣＮＲは４０ｄＢ以上であり、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録された情報が良好に読み出せることを示している。
【００５４】
図６は、本発明の実施形態であるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの線速度に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。測定に使用したＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭはマーク長さ（ピット長さ）が１５０ｎｍ、マーク深さ（ピット深さ）が７０ｎｍである。２ｍ／ｓｅｃ〜６ｍ／ｓｅｃの各線速度について、トラッキングサーボがかかった状態で、反射光のＣＮＲを測定した。使用したレーザビーム強度は、線速度が２ｍ／ｓｅｃの場合２ｍＷ、その他の場合３ｍＷである。その結果、ＣＮＲは、すべての線速度でほぼ約４０ｄＢで一定であった。線速度が一番遅い２ｍ／ｓｅｃの場合は、レーザビームの強度を下げてもＣＮＲは約３８ｄＢであり、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録した情報を良好に読み出せることを示している。
【００５５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。この測定は、ピット深さが５０ｎｍ、線速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザビーム強度２ｍＷ、レーザビーム波長６３５ｎｍ、対物レンズの開口数０．６０という条件で行っている。さらに図７（ａ）はマーク（ピット）長さ１５０ｎｍとし、中心から３７．１ｍｍの部分で測定した。その結果、周波数領域の測定結果に分かるように、ＣＮＲは４１．４７ｄＢであった。図７（ｂ）はマーク（ピット）長さ４００ｎｍとし、中心から５１．２ｍｍの部分で測定した。その結果、ＣＮＲは５２．８５ｄＢであった。マーク長さが１５０ｎｍと短くても、十分高いＣＮＲが得られていることが分かる。
【００５６】
図８（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。この測定は、マーク長さが４００ｎｍ、マーク深さが１００ｎｍ、線速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザビーム強度２ｍＷ、レーザビーム波長６３５ｎｍ、対物レンズの開口数０．６０という条件で行っている。図７（ａ）はＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭで測定した。その結果、周波数領域の測定結果に分かるように、ＣＮＲは約５８．５ｄＢであった。図７（ｂ）は従来の光ディスクＲＯＭで測定した。その結果、ＣＮＲは約５４．５ｄＢであった。ＣＮＲはＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの方が約４ｄＢ高くなっており、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの優位性を示している。
【００５７】
図９（ａ）及び（ｂ）は、図８（ａ）及び（ｂ）と同様、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。この測定は、マーク長さが４００ｎｍ、マーク深さが５０ｎｍ、線速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザビーム強度２ｍＷ、レーザビーム波長６３５ｎｍ、対物レンズの開口数０．６０という条件で行っている。相違点はマーク深さが１００ｎｍから５０ｎｍになったことである。図９（ａ）はＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭで測定した。その結果、周波数領域の測定結果に分かるように、ＣＮＲは約５２．８５ｄＢであった。図９（ｂ）は従来の光ディスクＲＯＭで測定した。その結果、ＣＮＲは約５１．０５ｄＢであった。ＣＮＲはＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの方が約１．８ｄＢ高くなっており、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの優位性を示している。
【００５８】
なお、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭを再生しても、マスク層、反射層等における拡散反応は観察されていない。
【００５９】
図１０は、本発明の実施形態であるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１にレーザビームを照射して情報を読み出した場合の、マーク長さとＣＮＲの関係を示すグラフである。この測定では、前述の通り、図３に示した方向とは逆向きに、すなわちＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１の第３誘電体層６０から基板１０へ向かう方向で、基板１０に垂直にレーザビームが照射される（情報側から照射）。
【００６０】
マーク深さが５０ｎｍと１００ｎｍである２通りの場合について測定した。
【００６１】
光学系の限界分解能（ＲＬ）は２６５ｎｍである。マーク深さが５０ｎｍと１００ｎｍの場合、マーク長さが１５０ｎｍであっても、ＣＮＲが３５ｄＢ以上であり、図４で示した基板側から照射した場合ほどではないが、十分良好な特性を示している。
【００６２】
銀（Ａｇ）で形成した反射層のみを有しマスク層を有さないサンプルの測定データも、比較のため示している。この場合、マーク長さがＲＬが２５０ｎｍ以下になるとＣＮＲはほぼゼロとなりマークを読み取れないことが分かる。
【００６３】
このように、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録されている情報は、基板側及び情報側いずれからでも読める。この特性を利用して、図３の積層構造を複数重ねて形成したＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録された情報を、基板側及び情報側両方から読み出せば、１枚のＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭにさらに高密度の情報を記録することができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、情報が記録された読み取り専用記録媒体であって、前記情報が表面に記録された基板と、前記基板上に相変化物質により形成された反射層と、前記反射層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に、金属酸化物により形成されたマスク層とが設けられることを特徴とする読み取り専用記録媒体を提供することができ、相変化物質により形成された反射層、第１誘電体層、及び金属酸化物により形成されたマスク層が設けられているので、超解像近接場構造が作用して、再生装置の光学的な限界分解能以下のマーク（ピット）を高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００６５】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の読み取り専用記録媒体についてマーク長さとＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の関係を示したグラフである。
【図２】超解像近接場構造を利用した記録型の光ディスクの原理を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態としての超解像近接場を利用した読み取り専用記録媒体の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体のマーク長に対するＣＮＲの関係を示したグラフである。
【図５】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体の読み出しレーザ強度（Ｐｒ）に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体の線速度に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。
【図１０】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体に、情報側からレーザビームを照射して情報を読み出した場合の、マーク長とＣＮＲの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 読み取り専用記録媒体
１０ 基板
２０ 第２誘電体層
３０ 反射層
４０ 第１誘電体層
５０ マスク層
６０ 第３誘電体層
１１１ ポリカーボネート
１１２−１ 第１誘電体層
１１２−２ 第２誘電体層
１１３ マスク層
１１４ 保護層
１１５ 記録層
１１７ レーザ光源
１１８ 収束レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報が記録された読み取り専用記録媒体に係り、特に、超解像近接場構造を利用して光学的に読み取り可能となる情報が記録された読み取り専用記録媒体、読み取り方法、及び再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）をはじめとする光ディスクは、映像情報やコンピュータのデータを記録する高密度情報記録媒体として普及しつつある。特に、あらかじめ映画やコンピュータプログラムを記録した読み取り専用光ディスク（例えばＤＶＤ−ＲＯＭ）は、大容量の情報を手軽に配布する手段として、日常的に使用されている。
【０００３】
読み取り専用光ディスクに記録された情報は、マーク（ピット）として、あらかじめ基板上に形成されている。その情報を読み取る時は、再生装置によって、光ディスクにレーザビームを照射して、マーク列による反射ビームの強弱を光検出器で捉える。例えば、マークがあれば反射ビームは弱く、マークがなければ反射ビームは強くなる。
【０００４】
従って、読み取り専用光ディスクに記録できる情報量は、再生装置で読み取り可能なマーク（ピット）のサイズによって決まってくる。マーク（ピット）のサイズを小さくすることができれば、光ディスクに記録できる情報の密度を高くでき、１枚の光ディスクに、より多くの情報を記録することができる。
【０００５】
再生装置で読みとり可能なマークのサイズは、様々な要因によって決定されるが、再生装置の光学系の限界分解能（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔ、ＲＬ）による制限が大きく寄与することは言うまでもない。光学系の限界分解能（ＲＬ）は、理論的に数式（１）で計算できる。
【０００６】
ＲＬ＝λ／（４ｘＮＡ） 数式（１）
ここで、λはレーザビームの波長、ＮＡは対物レンズの開口数である。
【０００７】
一般的に利用されている赤色レーザの場合、λ＝６３５ｎｍ、ＮＡ＝０．６であり、数式（１）からＲＬ＝２６５ｎｍとなる。また、青色レーザの場合、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５であり、数式（１）からＲＬ＝１５６ｎｍとなる。つまり、赤色レーザを用いた光ディスク再生装置では、長さが２６５ｎｍ以下のマーク（ピット）は読み取りが困難である。また、波長が短い青色レーザを用いた光ディスク再生装置であっても、長さが１５６ｎｍ以下のマーク（ピット）は読み取りが困難である。
【０００８】
図１は、基板上に銀（Ａｇ）で形成された反射層のみを有する従来の読み取り専用光ディスクについて、マークの長さとＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の関係を示すグラフである。マークの深さを５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍとしてそれぞれ測定した。測定に使用した再生装置の限界分解能はＲＬ＝２６５ｎｍである。
【０００９】
図１から、マークの長さが２９０ｎｍ以上であればＣＮＲが４０ｄＢ以上であり、マーク（ピット）として記録した情報の読み取りが良好にできる。しかし、マークの長さがこれより小さくなるとＣＮＲが急速に悪化することが分かる。マークの長さが２６５ｎｍ（すなわち再生装置の限界分解能）になると、ＣＮＲは約１６ｄＢであり、マークの長さが２５０ｎｍ以下になると、ＣＮＲはほぼゼロとなる。
【００１０】
上記数式（１）で決定される再生装置の限界分解能をさらに向上させる従来技術として、超解像近接場構造（Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ）が注目され、相変化記録方式の光ディスクに応用されている（例えば、“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ７３， Ｎｏ． １５， Ｏｃｔ． １９９８”及び“Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ． ３９， Ｐａｒｔ Ｉ， Ｎｏ． ２Ｂ， ２０００， ｐｐ． ９８０−９８１”）。
【００１１】
超解像近接場構造は、光ディスクに特殊なマスク層を形成し、情報を再生する際、マスク層で発生する表面プラズモン（ｐｌａｓｍｏｎ）を利用するものである。超解像近接場構造には、アンチモン（Ｓｂ）透過型及び銀酸化物（ＡｇＯｘ）分解型等がある。アンチモン（Ｓｂ）透過型は、アンチモン（Ｓｂ）で形成されたマスク層がレーザビームで相変化を起こし透明になる。一方、銀酸化物（ＡｇＯｘ）分解型は、マスク層を形成する銀酸化物（ＡｇＯｘ）がレーザビームにより銀と酸素に分解され、分解された銀が表面プラズモンを発生させる。
【００１２】
図２は従来の超解像近接場構造を利用する記録型光ディスクの記録原理を示す図である。
【００１３】
図２に示すように、記録媒体は、透明なポリカーボネート層１１１の上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ２又はＳｉＮ等の誘電体で形成される第１誘電体層１１２−１、アンチモン（Ｓｂ）又は銀酸化物（ＡｇＯｘ）で形成されるマスク層１１３、ＺｎＳ−ＳｉＯ２又はＳｉＮ等の誘電体で形成され保護層の役割をする保護層１１４、ＧｅＳｂＴｅ等で形成される記録層１１５、ＺｎＳ−ＳｉＯ２等の誘電体で形成される第２誘電体層１１２−２が順次積層されて構成される。
【００１４】
ここで、マスク層１１３がアンチモン（Ｓｂ）の場合は、保護層１１４及び第１誘電体層１１２−１はＳｉＮであり、マスク層１１３が銀酸化物（ＡｇＯｘ）の場合は保護層１１４及び第１誘電体層１１２−１はＺｎＳ−ＳｉＯ２で形成される。保護層１１４は、マスク層１１３と記録層１１５の反応を防止するとともに、情報を再生する際に近接場の作用場所になる。マスク層１１３がアンチモン（Ｓｂ）で形成される場合、レーザビームによって、アンチモン（Ｓｂ）は相変化して透明になり、マスク層１１３が銀酸化物（ＡｇＯｘ）で形成される場合、レーザビームによって銀酸化物（ＡｇＯｘ）は銀と酸素に分解され、分解された銀が局所プラズモンを発生させる。
【００１５】
約１０〜１５ｍＷ程度の出力を有するレーザ１１７からレーザビームを照射し、収束レンズ１１８で収束し、記録媒体に照射する。記録層１１５のレーザビームが照射された領域は、約６００℃以上に加熱されて非晶質に相変化し、吸収係数が小さくなる。この時、マスク層１１３のレーザビームで照射された領域では、アンチモン（Ｓｂ）の結晶が変化し、又は準可逆反応性の銀酸化物（ＡｇＯｘ）が分解する。マスク層のこの領域が、記録層１１５に対してプロ−ブの役割をすることによって、限界分解能以下の微小マークの再生が可能となる。
【００１６】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．７３， Ｎｏ．１５， Ｏｃｔ． １９９８
【００１７】
【非特許文献２】Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ．３９， ＰａｒｔＩ， Ｎｏ．２Ｂ， ２０００， ｐｐ．９８０−９８１
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、読み取り専用記録媒体の場合、マークはあらかじめ基板上に形成されており、記録型記録媒体とは層の構成が相違する。また、２ｍＷ〜３ｍＷ程度の弱いレーザビームの照射だけで超解像近接場構造の効果を出現させることが必要である。そこで、読み取り専用記録媒体について、高いＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を実現する材料の選定及び積層構造の決定が問題となる。
【００１９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、超解像近接場構造を利用して高いＣＮＲを実現する読み取り専用記録媒体を提供することを目的とする。また、その読み取り専用記録媒体から情報を読み出す方法及び再生装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、情報が記録された読み出し専用記録媒体であって、前記情報が表面に記録された基板と、前記基板の前記表面上に相変化物質により形成された反射層と、前記反射層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に、金属酸化物により形成されたマスク層とから構成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、相変化物質により形成された反射層と、反射層上に形成された第１誘電体層と、金属酸化物により形成されたマスク層とが設けられているので、超解像近接場構造の作用が働き、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００２２】
請求項２記載の発明は、前記基板と前記反射層の間に形成された第２誘電体層がさらに設けられることを特徴とし、第２誘電体層が設けられていても、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、前記マスク層が、金属のナノパーティクルを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、前記マスク層内のナノパーティクルが超解像近接場構造の作用を生じ、再生装置の光学的な限界分解能以下のマーク（ピット）を高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００２５】
請求項４及び５記載の発明は、前記マスク層を形成する金属酸化物が、貴金属酸化物であることを特徴とし、その貴金属酸化物は、白金酸化物（ＰｔＯｘ）、金酸化物（ＡｕＯｘ）、銀酸化物（ＡｇＯｘ）、パラジウム酸化物（ＰｄＯｘ）のいずれかであることを特徴とする。
【００２６】
これらの発明によれば、マスク層を形成する金属酸化物を適切に選択することにより、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００２７】
請求項６及び７記載の発明は、前記マスク層を形成する金属酸化物が、高融点金属酸化物であることを特徴とし、さらに前記マスク層を形成する高融点金属酸化物は、タングステン酸化物（ＷＯｘ）であることを特徴とする。
【００２８】
これらの発明によれば、マスク層を形成する金属酸化物を適切に選択することにより、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００２９】
請求項８記載の発明は、前記反射層を形成する相変化物質が銀・インジウム・アンチモン・テルル化合物（ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＡＩＳＴ）、炭素（Ｃ）、ゲルマニウム・アンチモン・テルル化合物（ＧｅＳｂＴｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、テルル（Ｔｅ）のいずれかであることを特徴とする。
【００３０】
請求項８記載の発明によれば、反射相を形成する相変化物質を適切に選択することで、超解像近接場構造を作用させることができる。
【００３１】
請求項９記載の発明は、前記情報が前記基板の表面上に形成されたマークであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１０記載の発明は、前記マスク層の厚さは１．５ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であり、前記第１誘電体層の厚さは１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、前記反射層の厚さは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１０記載の発明によれば、マスク層、第１誘電体層、及び反射層の厚さを適切に決定することにより、超解像近接場構造の作用を生じさせることができる。
【００３４】
請求項１１記載の発明は、前記マスク層の上に、形成された第３誘電体層がさらに設けられたことを特徴とする。
【００３５】
請求項１２記載の発明は、請求項１記載の記録媒体に記録された情報を光学的に読み取る方法であって、前記記録媒体に照射するレーザビームの強さが１．５ ｍＷ乃至４．５ ｍＷであることを特徴とする。
【００３６】
請求項１２記載の発明によれば、記録媒体に照射するレーザビームの強さを適切に選択でき、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００３７】
請求項１３及び１４記載の発明によると、前記レーザビームが、前記記録媒体の基板側から照射されても、情報側から照射されても、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００３８】
請求項１５記載の発明は、請求項１記載の記録媒体に記録された情報を光学的に読み取る再生装置であって、強さが１．５ ｍＷ乃至４．５ ｍＷであるレーザビームを照射することを特徴とする。
【００３９】
請求項１５記載の発明によれば、記録媒体が有する超解像近接場構造を適切に利用して、再生装置の光学的な限界分解能以下のマークを高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図３は本発明の一実施形態としてのＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの構造を示す断面図である。図３に示すＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１は、基板１０の上に、第２誘電体層２０、反射層３０、第１誘電体層４０、マスク層５０、第３誘電体層６０が順次積層されて構成される。
【００４２】
基板１０は、例えば透明なポリカーボネートで形成される。基板１０の表面には、マーク（ピット）（図示せず）が形成されている。Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ に記録された情報は、デジタル信号としてこのマークの有無によって表現される。マークは、例えば基板表面上に形成された凹部として記録される。マークの長さ及び深さによって、マークからの反射光の強度は変化する。
【００４３】
マークが形成された表面の上に、第２誘電体相２０等が順次形成される。第２誘電体層２０、第１誘電体層４０、第３誘電体層６０は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２等の誘電体で形成される。本実施形態では、各誘電体層の厚さはそれぞれ０ｎｍ〜６０ｎｍ、１０ｎｍ〜６０ｎｍ、０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４４】
反射層３０は、融点が４００℃〜９００℃の相変化物質で形成される。例えば融点が６００℃の銀・インジウム・アンチモン・テルル化合物（ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＡＩＳＴ）で形成される。また、反射層３０は、炭素（Ｃ）、ゲルマニウム・アンチモン・テルル化合物（ＧｅＳｂＴｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、テルル（Ｔｅ）などの高融点物質で形成することも可能である。反射層３０の厚さは１０ｎｍ〜８０ｎｍである。
【００４５】
一方、マスク層５０は金酸化物（ＡｕＯｘ）、白金酸化物（ＰｔＯｘ）、銀酸化物（ＡｇＯｘ）、パラジウム酸化物（ＰｄＯｘ）などの貴金属酸化物、またはタングステン酸化物（ＷＯｘ）などの高融点金属酸化物で形成される。
【００４６】
マスク層５０は、例えばリアクティブスパッタリング法により形成される。例えば、白金酸化物（ＰｔＯｘ）のマスク層５０を形成する場合、真空容器内にアルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）を注入し、白金をターゲットとしてスパッタリングすれば、白金酸化物（ＰｔＯｘ）のマスク層を形成することができる。マスク層５０の厚さは１．５ｎｍ〜１０．０ｎｍである。
【００４７】
マスク層に、貴金属、高融点金属のナノパーティクルを形成しても、超解像近接場構造の作用を利用することができる。ナノパーティクルは、例えば、上記の通りリアクティブスパッタリング法でマスク層を形成した後、例えば、リアクティブイオンエッチング法によりマスク層を還元して形成できる。マスク層を形成している白金酸化物（ＰｔＯｘ）中の酸素を還元することで、白金（Ｐｔ）のナノパーティクルを形成できる。
【００４８】
なお、以下の測定（図７の場合を除く）では、図３に示した通り、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１の基板１０側から第３誘電体層６０に向かう方向で、基板１０に垂直にレーザビームが照射される（基板側から照射）。ただし、図７に示した測定では、図３に示した方向とは逆向きに、すなわちＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１の第３誘電体層６０から基板１０へ向かう方向で、基板１０に垂直にレーザビームが照射される（情報側から照射）。
【００４９】
図４は、本発明の実施形態として図１に示したＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭが示すマーク長に対するＣＮＲの関係を示したグラフである。マーク深さが５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍである３通りの場合について、測定したものである。
【００５０】
光学系の限界分解能（ＲＬ）は２６５ｎｍである。ピット深さが５０ｎｍ及び７０ｎｍの場合、マーク長さが１５０ｎｍであっても、ＣＮＲが４０ｄＢ以上となっており、良好な特性を示している。ピット深さが１００ｎｍの場合でも、マーク長さが１５０ｎｍでＣＮＲは約３６ｄＢある。
【００５１】
銀（Ａｇ）で形成した反射層のみを有しマスク層を有さないサンプルの測定データも、比較のため示している。この場合、マーク長さがＲＬ＝２５０ｎｍ以下になるとＣＮＲはほぼゼロとなりマークを読み取れないことが分かる。
【００５２】
図５は、本発明の実施形態であるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの読み出しレーザ強度（Ｐｒ）に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。マーク長さ（ピット長さ）は１５０ｎｍ、マーク深さ（ピット深さ）は５０ｎｍ、線速度は２ｍ／ｓｅｃとしている。
【００５３】
Ｐｒが１ｍＷ 以下では読み出し信号のＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）はほぼ０ｄＢであるが、Ｐｒが１ｍＷを超えるとＣＮＲが急激に改善することが分かる。Ｐｒが１．９ｍＷから２．５ｍＷの範囲でＣＮＲは４０ｄＢ以上であり、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録された情報が良好に読み出せることを示している。
【００５４】
図６は、本発明の実施形態であるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの線速度に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。測定に使用したＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭはマーク長さ（ピット長さ）が１５０ｎｍ、マーク深さ（ピット深さ）が７０ｎｍである。２ｍ／ｓｅｃ〜６ｍ／ｓｅｃの各線速度について、トラッキングサーボがかかった状態で、反射光のＣＮＲを測定した。使用したレーザビーム強度は、線速度が２ｍ／ｓｅｃの場合２ｍＷ、その他の場合３ｍＷである。その結果、ＣＮＲは、すべての線速度でほぼ約４０ｄＢで一定であった。線速度が一番遅い２ｍ／ｓｅｃの場合は、レーザビームの強度を下げてもＣＮＲは約３８ｄＢであり、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録した情報を良好に読み出せることを示している。
【００５５】
図７（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。この測定は、ピット深さが５０ｎｍ、線速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザビーム強度２ｍＷ、レーザビーム波長６３５ｎｍ、対物レンズの開口数０．６０という条件で行っている。さらに図７（ａ）はマーク（ピット）長さ１５０ｎｍとし、中心から３７．１ｍｍの部分で測定した。その結果、周波数領域の測定結果に分かるように、ＣＮＲは４１．４７ｄＢであった。図７（ｂ）はマーク（ピット）長さ４００ｎｍとし、中心から５１．２ｍｍの部分で測定した。その結果、ＣＮＲは５２．８５ｄＢであった。マーク長さが１５０ｎｍと短くても、十分高いＣＮＲが得られていることが分かる。
【００５６】
図８（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。この測定は、マーク長さが４００ｎｍ、マーク深さが１００ｎｍ、線速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザビーム強度２ｍＷ、レーザビーム波長６３５ｎｍ、対物レンズの開口数０．６０という条件で行っている。図７（ａ）はＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭで測定した。その結果、周波数領域の測定結果に分かるように、ＣＮＲは約５８．５ｄＢであった。図７（ｂ）は従来の光ディスクＲＯＭで測定した。その結果、ＣＮＲは約５４．５ｄＢであった。ＣＮＲはＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの方が約４ｄＢ高くなっており、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの優位性を示している。
【００５７】
図９（ａ）及び（ｂ）は、図８（ａ）及び（ｂ）と同様、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。この測定は、マーク長さが４００ｎｍ、マーク深さが５０ｎｍ、線速度２ｍ／ｓｅｃ、レーザビーム強度２ｍＷ、レーザビーム波長６３５ｎｍ、対物レンズの開口数０．６０という条件で行っている。相違点はマーク深さが１００ｎｍから５０ｎｍになったことである。図９（ａ）はＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭで測定した。その結果、周波数領域の測定結果に分かるように、ＣＮＲは約５２．８５ｄＢであった。図９（ｂ）は従来の光ディスクＲＯＭで測定した。その結果、ＣＮＲは約５１．０５ｄＢであった。ＣＮＲはＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの方が約１．８ｄＢ高くなっており、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭの優位性を示している。
【００５８】
なお、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭを再生しても、マスク層、反射層等における拡散反応は観察されていない。
【００５９】
図１０は、本発明の実施形態であるＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１にレーザビームを照射して情報を読み出した場合の、マーク長さとＣＮＲの関係を示すグラフである。この測定では、前述の通り、図３に示した方向とは逆向きに、すなわちＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭ１の第３誘電体層６０から基板１０へ向かう方向で、基板１０に垂直にレーザビームが照射される（情報側から照射）。
【００６０】
マーク深さが５０ｎｍと１００ｎｍである２通りの場合について測定した。
【００６１】
光学系の限界分解能（ＲＬ）は２６５ｎｍである。マーク深さが５０ｎｍと１００ｎｍの場合、マーク長さが１５０ｎｍであっても、ＣＮＲが３５ｄＢ以上であり、図４で示した基板側から照射した場合ほどではないが、十分良好な特性を示している。
【００６２】
銀（Ａｇ）で形成した反射層のみを有しマスク層を有さないサンプルの測定データも、比較のため示している。この場合、マーク長さがＲＬが２５０ｎｍ以下になるとＣＮＲはほぼゼロとなりマークを読み取れないことが分かる。
【００６３】
このように、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録されている情報は、基板側及び情報側いずれからでも読める。この特性を利用して、図３の積層構造を複数重ねて形成したＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭに記録された情報を、基板側及び情報側両方から読み出せば、１枚のＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭにさらに高密度の情報を記録することができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、情報が記録された読み取り専用記録媒体であって、前記情報が表面に記録された基板と、前記基板上に相変化物質により形成された反射層と、前記反射層の上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層の上に、金属酸化物により形成されたマスク層とが設けられることを特徴とする読み取り専用記録媒体を提供することができ、相変化物質により形成された反射層、第１誘電体層、及び金属酸化物により形成されたマスク層が設けられているので、超解像近接場構造が作用して、再生装置の光学的な限界分解能以下のマーク（ピット）を高いＣＮＲで読み取ることができる。
【００６５】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の読み取り専用記録媒体についてマーク長さとＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の関係を示したグラフである。
【図２】超解像近接場構造を利用した記録型の光ディスクの原理を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態としての超解像近接場を利用した読み取り専用記録媒体の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体のマーク長に対するＣＮＲの関係を示したグラフである。
【図５】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体の読み出しレーザ強度（Ｐｒ）に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体の線速度に対するＣＮＲの関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ ＲＯＭと従来の光ディスクＲＯＭから読み出した信号を、それぞれ周波数領域及び時間領域で測定した結果を示す写真である。
【図１０】本発明の実施形態である読み取り専用記録媒体に、情報側からレーザビームを照射して情報を読み出した場合の、マーク長とＣＮＲの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 読み取り専用記録媒体
１０ 基板
２０ 第２誘電体層
３０ 反射層
４０ 第１誘電体層
５０ マスク層
６０ 第３誘電体層
１１１ ポリカーボネート
１１２−１ 第１誘電体層
１１２−２ 第２誘電体層
１１３ マスク層
１１４ 保護層
１１５ 記録層
１１７ レーザ光源
１１８ 収束レンズ
Claims (15)
- 情報が記録された読み取り専用記録媒体であって、
前記情報が表面に記録された基板と、
前記基板の前記表面上に相変化物質により形成された反射層と、
前記反射層上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に金属酸化物により形成されたマスク層と
から構成されることを特徴とする読み取り専用記録媒体。 - 前記基板と前記反射層の間に形成された第２誘電体層がさらに設けられることを特徴とする請求項１記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記マスク層は、金属のナノパーティクルを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記マスク層を形成する金属酸化物は、貴金属酸化物であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記マスク層を形成する貴金属酸化物は、白金酸化物（ＰｔＯｘ）、金酸化物（ＡｕＯｘ）、銀酸化物（ＡｇＯｘ）、パラジウム酸化物（ＰｄＯｘ）のいずれかであることを特徴とする請求項４記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記マスク層を形成する金属酸化物は、高融点金属酸化物であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記マスク層を形成する高融点金属酸化物は、タングステン酸化物（ＷＯｘ）であることを特徴とする請求項６記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記反射層を形成する相変化物質は、銀・インジウム・アンチモン・テルル化合物（ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＡＩＳＴ）、炭素（Ｃ）、ゲルマニウム・アンチモン・テルル化合物（ＧｅＳｂＴｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、テルル（Ｔｅ）のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記情報は、前記基板の表面上に形成されたマークにより記録されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか一項記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記マスク層の厚さは１．５ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であり、前記第１誘電体層の厚さは１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、前記反射層の厚さは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか一項記載の読み取り専用記録媒体。
- 前記マスク層の上に形成された第３誘電体層がさらに設けられたことを特徴とする請求項１乃至１０いずれか一項記載の読み取り専用記録媒体。
- 請求項１記載の読み取り専用記録媒体に記録された情報を光学的に読み取る方法であって、前記記録媒体に照射するレーザビームの強さが１．５ ｍＷ乃至４．５ ｍＷであることを特徴とする方法。
- 前記レーザビームは、前記記録媒体の基板側から照射されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
- 前記レーザビームは、前記記録媒体の情報側から照射されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
- 請求項１記載の読み取り専用記録媒体に記録された情報を光学的に読み取る再生装置であって、強さが１．５ ｍＷ乃至４．５ ｍＷであるレーザビームを照射することを特徴とする再生装置。
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