JP2007538351A - 情報記録媒体及び情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

再生低域ノイズを改善可能になっている構造の超解像情報記録媒体及び情報記録再生装置が開示されている。
この開示された情報記録媒体において、基板と、基板上に形成され、少なくとも２種以上の物質からなる層であり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層と、記録層の上部及び／または記録層と基板との間に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層とを備えることを特徴とする。
また、開示された情報記録再生装置は、かかる情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行うものであり、ビームを照射する光源と、入射ビームを集束させて情報記録媒体にビームスポットを形成させる対物レンズ、及び情報記録媒体で反射されたビームを受光する光検出器とを備えるピックアップ部と、光検出器から検出された信号を処理して、情報信号及び誤差信号を算出する信号処理部と、信号処理部から検出された信号から、光源から出力されるビームパワー及び対物レンズの駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、超解像現象を利用して情報の記録再生を行えるようになっている構造の情報記録媒体及びこれに対して情報の記録／再生を行う情報記録再生装置に係り、より詳細には、再生低域ノイズを低減できるようになっている構造の情報記録媒体及びこれに対して情報の記録及び／または再生を行う情報記録再生装置に関する。

情報記録媒体は、非接触式で情報の記録再生を行う光ピックアップ装置の情報記録媒体として利用されるものであり、産業発展と共に保存される情報の記録密度が高くなることが要求されている。

このために、レーザービームの分解能（λ／４ＮＡ；λ：レーザービームの波長、ＮＡ：対物レンズの開口数）以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体、すなわち、超解像現象を利用して情報の記録再生を行える情報記録媒体が研究されている。特に、金属酸化物層と相変化層とを使用した超解像光ディスクについての研究が多く進んでいる。

金属酸化物層と相変化層とを使用した超解像光ディスクの例として、Ｔ．Ｋｉｋｕｋａｗａらは、２００２年１２月１６日付で発行されたＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳのＶｏｌ．８１，Ｎｏ．２５，ｐｐ．４６９７〜４６９９の論文を通じて、ＰｔＯ_ｘ超解像再生層と、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ再生層との構造の超解像光ディスクについての研究内容を発表したことがある。

この発表された資料を説明すれば、ＰｔＯ_ｘ（ｘ＞０）超解像再生層が、記録パワーの印加によってＰｔ粒子と酸素とに分解されて記録マークが形成され、この時に形成されたＰｔ粒子周辺のエレクトロンフィールドカップリングが、超解像再生のメカニズムであると明らかにしている。

金属酸化物層と相変化層とを使用した超解像光ディスクの他の例として、Ｊ．Ｔｏｍｉｎａｇａらは、２００４年１月２９日に発刊されたＮＡＮＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹのＶｏｌ．１５，ｐｐ．４１１〜４１５の論文を通じて、超解像光ディスクにおいて、実際に超解像現象を表すものは相変化層であるという研究内容を発表したことがある。

この論文では、Ｇｅ−Ｓｂ−ＴｅまたはＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系の相変化材料において、一定温度で一結晶相から他の結晶相に変化して、レーザービームスポット内の一部分の光学的特性が変わるために、超解像再生が可能であると明らかにしている。

一方、前記した二つの例による場合は、いずれも図１に示したような構造の相変化層を備える情報記録媒体で構成されている。

図１を参照するに、開示された情報記録媒体は、基板１１と、この基板１１上に順次に形成された第１誘電体層１３、金属酸化物層１５、第２誘電体層１７、相変化層１９、第３誘電体層２１及びカバー層２３を備える。ここで、対物レンズＯＬにより集束された入射ビームは、カバー層２３を透過して入射される。

金属酸化物層１５を構成する金属酸化物の例として、白金酸化物（ＰｔＯ_ｘ）を挙げられる。このＰｔＯ_ｘを使用する場合、記録過程でＰｔＯ_ｘがＰｔと酸素とに分解されつつ、楕円形バブル構造の記録マーク２０が形成される。

このように形成された記録マーク２０は、その両端がラウンド処理されて形成されることによって、記録マーク２０が形成されていない部分との正確な境界設定が困難であり、情報記録再生装置を通じて記録マーク２０のサイズ判断時、そのサイズを不規則に認識する。したがって、このように記録された記録マーク２０についての情報の再生時に再生信号レベルが不規則になり、これにより、周波数スペクトルを調べれば、低域ノイズが増加するという問題点がある。

また、記録マーク２０のエッジ検出方式でマークの長さを判断する場合、前記した信号レベルの不規則は、再生信号のジッタを低下させる要因になる。ここで、ジッタは、基準クロック対マーク長さの標準偏差をいう。したがって、前記した構造の超解像情報記録媒体としては、良好な品質のジッタを得られないという問題点がある。

本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、再生低域ノイズを低減させうるようになっている構造の情報記録媒体及びこれに対して情報の記録／再生を行う情報記録再生装置を提供するところに目的がある。

前記した目的を達成するために、本発明は、情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、基板と、前記基板上に形成され、少なくとも２種以上の物質からなる層であり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層と、前記記録層の上部及び／または前記記録層と前記基板との間に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、基板と、前記基板上に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層と、前記超解像再生層の上部及び／または前記超解像再生層と前記基板との間に形成され、少なくとも２種以上の物質からなる層であり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層と、を備えることを特徴とする。

ここで、前記基板上には、光学的及び／または熱的特性を制御する層であり、酸化物、窒化物、炭化物、硫化物、フッ化物のうち少なくともいずれか一つの物質からなる一層以上の誘電体層をさらに備えることが望ましい。

また、前記記録層は、前記少なくとも２種以上の物質が混合形成された一層構造であるか、前記物質のうち一部は一層に配置され、残りはその上部及び／または下部に配置された構造であることを特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明による情報記録再生装置は、前記記録媒体に対して情報の記録及び／または再生を行うものであり、ビームを照射する光源と、入射ビームを集束させて情報記録媒体にビームスポットを形成させる対物レンズ、及び前記情報記録媒体で反射されたビームを受光する光検出器と、を備えるピックアップ部と、前記光検出器から検出された信号を処理して、情報信号及び誤差信号を算出する信号処理部と、前記信号処理部から検出された信号から、前記光源から出力されるビームパワー及び対物レンズの駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

前記のように構成された本発明の実施形態による情報記録媒体は、記録層を構成する２種以上の物質の化学反応を利用して、方形断面形状または方形断面に近い形状の記録マークを形成できる。したがって、マークサイズの不均一が減少して、信号レベルが均一になることによって低域ノイズを低減させうる。したがって、良好なジッタ特性の確保が可能である。

また、本発明の実施形態による情報記録／再生装置は、前記構造の情報記録媒体に対して情報の記録／再生を行うので、良好なジッタ特性を得られる。

本発明の具体的例について詳細に説明する。実施形態は添付された図面に図示されて類似した参照番号は、類似した構成要素に関する。

図２を参照するに、本第１実施形態による情報記録媒体は、基板３１と、この基板３１上に順次に形成された第１誘電体層３３、記録層３５、第２誘電体層３９、超解像再生層４１、第３誘電体層４３及びカバー層４５を備える。ここで、情報の記録／再生に利用されるビームは、対物レンズＯＬで集束されたままでカバー層４５を透過して入射される。基板３１は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、非晶質ポリオレフィン（ＡＰＯ）及びガラス材質のうち選択されたいずれか一つの材質で構成され、その一面、すなわち、第１誘電体層３３と対面する面には、入射ビームを反射させる反射膜がコーティング形成されたことが望ましい。

第１ないし第３誘電体層３３、３９、４３は、光学的及び／または熱的特性を制御する層である。カバー層４５は、記録層３５と超解像再生層４１とを備えて基板３１上に形成された層を覆うように形成された層である。ここで、第１ないし第３誘電体層３３、３９、４３とカバー層４５は、本発明の必須な構成要素はなく、この層がない場合にも情報の再生が可能であるということは言うまでない。

第１ないし第３誘電体層３３、３９、４３それぞれは、光学的及び／または熱的特性を制御する層であり、酸化物、窒化物、炭化物、硫化物、フッ化物のうち少なくともいずれか一つの物質で構成されることが望ましい。すなわち、第１ないし第３誘電体層３３、３９、４３は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ_ｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）、酸化チタン（ＴｉＯ_ｘ）、酸化バナジウム（ＶＯ_ｘ）、酸化クロム（ＣｒＯ_ｘ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ_ｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_ｘ）、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_ｘ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ_ｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ_ｘ）、窒化チタン（ＴｉＮ_ｘ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ_ｘ）、窒化ゲルマニウム（ＧｅＮ_ｘ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化亜鉛−二酸化ケイ素化合物（ＺｎＳ−ＳｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）のうち選択された少なくともいずれか一つの材質で構成されることが望ましい。ここで、ｘは正数である。

記録層３５は、所定記録パワーで入射されたビームによって記録される記録マーク４０の断面形状を、長方形または長方形に近い形状にする構造を持つ。ここで、記録マーク４０は、再生に使われる光ピックアップの分解能以下のサイズのマークを含む。

ここで、超解像現象を利用して反復的な情報の再生のために、記録層３５での化学反応温度Ｔｗは、超解像再生層４１で超解像現象が起きる温度Ｔｒより高い。

したがって、記録マーク４０を形成するために、記録層３５は、物理的性質が相異なり、所定温度で互いに化学反応する少なくとも２種以上の物質（例えば、図２に図示されたＡ、Ｂの２種の物質）が混合形成された一層構造になる層である。

物質ＡとＢとが混合された形態の記録層３５を例として説明すれば、記録される前、すなわち、物質ＡとＢとの間に化学反応が起きる前には、記録層３５は、物質Ａと物質Ｂとが混合された膜形態を持つ。一方、記録層３５に対して所定パワーの記録用レーザービームが照射されれば、前記記録パワーのビームにより光スポットが結ばれた部位で、物質Ａと物質Ｂとは相互化学反応をしつつ、物質ＡとＢとが混合された形態とは異なる物性の化合物Ａ＋Ｂとなる。このように変形された化合物Ａ＋Ｂが記録マーク４０を形成し、この記録マーク４０は、他の領域と比較する時、異なる反射率を持つ。

ここで、前記物質Ａの例としては、タングステン（Ｗ）を挙げられ、前記物質Ｂの例としては、ケイ素（Ｓｉ）を挙げられる。これは、後述する相変化層としてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ材質が採用された場合、再生時に超解像現象が起きる温度が約３５０℃であり、この再生温度以上で記録されねばならないという点を考慮して定められたものである。すなわち、Ｗ−Ｓｉ合金は、反応温度が約６００℃であるため、再生パワーによる影響を受けない。

このように、Ｗ、Ｓｉ物質を選択した場合、二つの物質間の原子量、密度差を考慮して、二つの物質間の原子数比がＷ：Ｓｉ≒１：２になるように混合して記録層３５を形成することが望ましい。この場合、化学反応が起きれば、記録パワーのビームに結ばれた記録層３５の所定領域は、ＷＳｉ_２化合物になる。ここで、ＷとＳｉとの間の原子数比は例示的なものに過ぎず、これに限定されるものではない。

また、前記記録層材料として、ＷとＳｉの二つの物質を例として説明したが、これは例示的なものに過ぎず、レーザービームによる記録可能な温度範囲内で、前記再生温度より高い温度で化学反応できる物質範囲内で、任意に二つ以上の物質、例えば、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びランタン系元素のうち選択された少なくとも２種以上の物質を含むことができる。

前記のように、記録層３５は、その形成物質内での化学反応発生の有無によって、記録マーク４０を形成する構成を持つので、図１の体積膨脹方式による記録マーク（図１の２０）とは異なって、その断面形状が方形またはこれと類似した構造を持つ。

超解像再生層４１は、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する性質を持つ相変化材料からなる層である。すなわち、超解像再生層４１は、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）のうち少なくともいずれか一つの物質を含む材料のカルコゲン化物（Ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ）相変化材料で構成されることが望ましい。

例えば、超解像再生層４１は、セレン−硫黄（Ｓｅ−Ｓ）、セレン−テルル（Ｓｅ−Ｔｅ）、硫黄−テルル（Ｓ−Ｔｅ）、リン−硫黄（Ｐ−Ｓ）、リン−テルル（Ｐ−Ｔｅ）、リン−セレン（Ｐ−Ｓｅ）、ヒ素−硫黄（Ａｓ−Ｓ）、ヒ素−セレン（Ａｓ−Ｓｅ）、ヒ素−テルル（Ａｓ−Ｔｅ）、アンチモン−硫黄（Ｓｂ−Ｓ）、アンチモン−セレン（Ｓｂ−Ｓｅ）、アンチモン−テルル（Ｓｂ−Ｔｅ）、ケイ素−硫黄（Ｓｉ−Ｓ）、ケイ素−セレン（Ｓｉ−Ｓｅ）、ケイ素−テルル（Ｓｉ−Ｔｅ）、ゲルマニウム−硫黄（Ｇｅ−Ｓ）、ゲルマニウム−セレン（Ｇｅ−Ｓｅ）、ゲルマニウム−テルル（Ｇｅ−Ｔｅ）、スズ−硫黄（Ｓｎ−Ｓ）、スズ−セレン（Ｓｎ−Ｓｅ）、スズ−テルル（Ｓｎ−Ｔｅ）、銀−硫黄（Ａｇ−Ｓ）、銀−セレン（Ａｇ−Ｓｅ）、銀−テルル（Ａｇ−Ｔｅ）、アルミニウム−硫黄（Ａｌ−Ｓ）、アルミニウム−セレン（Ａｌ−Ｓｅ）、アルミニウム−テルル（Ａｌ−Ｔｅ）、ガリウム−硫黄（Ｇａ−Ｓ）、ガリウム−セレン（Ｇａ−Ｓｅ）、ガリウム−テルル（Ｇａ−Ｔｅ）、インジウム−硫黄（Ｉｎ−Ｓ）、インジウム−セレン（Ｉｎ−Ｓｅ）、インジウム−テルル（Ｉｎ−Ｔｅ）系の化合物またはこれらに少なくともいずれか一つの元素を含む化合物を含む。

望ましくは、超解像再生層４１は、ゲルマニウム−アンチモン−テルル（Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ）または銀−インジウム−アンチモン−テルル（Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ）系の相変化材料で構成される。

したがって、超解像再生層４１は、一定温度で一結晶相から他の結晶相に変化して、超解像領域（レーザービームスポット内の一部分であり、ビームスポットを中心とした所定直径内の部分）の光学的特性が変わって、分解能以下のサイズを持つ記録マーク４０についての情報の再生を可能にする。

前記のように構成された本発明の第１実施形態による情報記録媒体は、一層構造の記録層３５を、２種以上の物質を混合して構成することによって、方形または方形に近い断面構造の記録マークを形成できる。したがって、記録マークのエッジ検出方式によって信号を判読する場合、記録された信号サイズを正確に検出できて、ジッタに影響を与える低域ノイズを低減させうる。

図３を参照するに、本発明の第２実施形態による情報記録媒体は、基板３１と、この基板３１上に順次に形成された第１誘電体層３３、記録層３７、第２誘電体層３９、超解像再生層４１、第３誘電体層４３及びカバー層４５を備える。本実施形態は、記録層３７の構成を異ならせた点において、図２に図示された情報記録媒体と区別される。したがって、記録層３７を中心に説明し、同一部材名及び同一部材番号を使用する基板３１、第１ないし第３誘電体層３３、３９、４３、超解像再生層４１及びカバー層４５についての説明は省略する。

記録層３７は、少なくとも２種以上の物質、Ａ、Ｂからなり、これらのうち一部は最上層３７ｂに配置されて、残りは、下層３７ａという、上部及び／または下部に配置された多層構造を持つ。図示されたように、物質Ａは下層３７ａに配置され、物質Ｂは上層３７ｂに配置されている。図３を参照するに、記録層３７を構成する物質としてＡとＢの２種の物質を選択する場合において、マークが記録される前には、記録層３７は、第１記録層３７ａ及び第２記録層３７ｂで構成される。

この時、第１記録層３７ａは、物質Ａ、例えば、タングステン（Ｗ）物質からなり、第２記録層３７ｂは、物質Ｂ、例えば、ケイ素（Ｓｉ）物質からなる。また、第１記録層３７ａはケイ素（Ｓｉ）物質からなり、第２記録層３７ｂはタングステン（Ｗ）物質からなることも可能である。

このように構成された記録層３７に対して所定パワーの記録用ビームが照射されれば、前記記録パワーのビームにより光スポットが結ばれた部位で、第１記録層３７ａ及び第２記録層３７ｂに分離配置されていた物質Ａと物質Ｂとが相互化学反応しつつ、化合物Ａ＋Ｂからなる記録マーク４０を形成する。このように、形成された記録マーク４０は、一実施形態による記録マークと実質上同一である。

一方、本実施形態において、記録層３７の例として、２層構造を例として説明したが、これは例示的なものに過ぎず、２種またはそれ以上の物質を採用する場合において、各物質の薄膜を積層するか、少なくとも二つの物質が混合された状態に積層することによって多層構造を形成できる。例えば、図１１に図示されたように、記録層は、Ｓｉ、Ｗ、Ｓｉが順次に積層されて３層構造を形成できる。

図４を参照するに、本発明の第３実施形態による情報記録媒体は、基板５１と、この基板５１上に順次に積層形成された第１誘電体層５３、超解像再生層５５、第２誘電体層５７、記録層５９、第３誘電体層６１及びカバー層６３を備える。

本実施形態による情報記録媒体は、図２に図示された第１実施形態による情報記録媒体と比較する時、超解像再生層５５と記録層５９との積層位置を入れ替えた点に特徴がある。ここで、基板５１、第１ないし第３誘電体層５３、５７、６１及び、カバー層６３は、第１実施形態の同一部材名を使用する構成要素と実質上同じ構成及び配置を持つので、その詳細な説明は省略する。

記録層５９は、第１実施形態による記録層（図２の３５）または第２実施形態による記録層（図３の３７）と同じ構成を持つ。すなわち、記録層５９は、単一層内に混合されるか、多層に分離配置された２種以上の物質を含む。この物質は、所定の記録パワーで加熱することによって、これら物質が互いに化学反応をしつつ記録マークを形成する。

超解像再生層５５は、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する性質を持つ相変化材料からなる層である。すなわち、超解像再生層５５は、カルコゲン化物相変化材料、例えば、ゲルマニウム−アンチモン−テルル（Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ）または銀−インジウム−アンチモン−テルル（Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ）系の相変化材料で構成されることが望ましい。

したがって、対物レンズＯＬにより集束された再生用ビームをカバー層６３の外部から照射する場合、この再生用ビームは、記録層５９を透過して超解像再生層５５にビームスポットを形成する。ここで、超解像再生層５５に入射されたビームは、基板５１上に形成された反射膜で反射されて、記録層５９側に向かう。この時、超解像再生層５５の材料特性上、前記のように形成された超解像領域の光学的特性が他の部分での光学的特性と異なる。したがって、前記光学的反射特性を持つビームにより記録層５９に形成された記録マーク、特に、分解能以下のサイズを持つ記録マークに対して情報の再生が可能である。

図５を参照するに、本発明の第４実施形態による情報記録媒体は、基板７１と、この基板７１上に順次に積層形成された第１誘電体層７３、第１記録層７５、第２誘電体層７７、超解像再生層７９、第３誘電体層８１、第２記録層８３、第４誘電体層８５及びカバー層８７を備える。ここで、基板７１、第１ないし第４誘電体層７３、７７、８１、８５及び、カバー層８７は、前述の同一または実質上同じ部材名を使用する構成要素と同じ構造及び配置を持つので、その詳細な説明は省略する。

本実施形態による情報記録媒体は、２層構造の記録層、すなわち、第１及び第２記録層７５、８３を具備した点において、前述の第１及び第２実施形態による情報記録媒体と区別される。ここで、第１及び第２記録層７５、８３それぞれは、第１実施形態による記録層（図２の３５）または第２実施形態による記録層（図３の３７）と同じ構成を持つ。

このように、２層構造の情報記録媒体を構成する場合は、第１及び第２実施形態による情報記録媒体の情報記録／再生原理と同じ方式によって情報の記録と再生が可能である。

図６を参照するに、本発明の第５実施形態による情報記録媒体は、一面に反射膜が形成された基板９１と、この基板９１上に順次に積層形成された第１誘電体層９３、第１超解像再生層９５、第２誘電体層９７、記録層９９、第３誘電体層１０１、第２超解像再生層１０３、第４誘電体層１０５、及びカバー層１０７を備える。ここで、基板９１、第１ないし第４誘電体層９３、９７、１０１、１０５、記録層９９及び、カバー層１０７は、前述の同一または実質上同じ部材名を使用する構成要素と同じ構造及び配置を持つので、その詳細な説明は省略する。

本実施形態による情報記録媒体は、２層構造の超解像再生層、すなわち、第１超解像再生層９５及び第２超解像再生層１０３を具備した点において、前述された第１実施形態による情報記録媒体と区別される。ここで、第１超解像再生層９５及び第２超解像再生層１０３それぞれは、第１実施形態による超解像再生層と同じ構成を持つ。

このように、２層構造の情報記録媒体を構成する場合は、記録層９９に記録される記録マーク、特に、分解能以下のサイズを持つ記録マークについての情報の再生時、第１超解像再生層９５及び第２超解像再生層１０３それぞれの超解像領域での光学的特性変化を利用することによって、断層構造の情報記録媒体に比べてさらに優秀な品質の信号を検出できる。

以下、比較例による情報記録媒体の特性と、本発明の実施形態による情報記録媒体、特に、図６の実施形態による情報記録媒体において、記録層がＷ＋Ｓｉ混合膜からなる場合の低域ノイズ特性とを説明する。

図７を参照するに、比較例による超解像情報記録媒体は、トラックピッチ０．３２μm、厚さ１．１mmのポリカーボネートからなる基板、この基板上に順次にスパッタリング法で形成される７０nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる誘電体層、２０nm厚さを持つＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなる相変化層、２５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる誘電体層、４nm厚さのＰｔＯ_ｘ（ｘ＞０）の金属酸化物層、２５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる誘電体層、２０nm厚さを持つＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなる相変化層、９５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる誘電体層を備える。ここで、上部に位置した誘電体層上には、スピンコーティング法により０．１mm厚さのレジンからなるカバー層を形成する。このように構成された超解像情報記録媒体は、前記カバー層を通じてレーザービームを照射することによって情報再生を行う。

一方、図８を参照するに、実施形態による超解像情報記録媒体は、トラックピッチ０．３２μm、厚さ１．１mmのポリカーボネートからなる基板を準備し、この基板上に順次にスパッタリング法で形成される７０nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第１誘電体層、１５nm厚さを持つＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなる第１超解像再生層、２５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第２誘電体層、３０nm厚さのタングステン（Ｗ）とケイ素（Ｓｉ）との混合膜である記録層、２５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第３誘電体層、２０nm厚さを持つＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなる第２超解像再生層、９５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第４誘電体層を備える。前記第４誘電体層上には、０．１mm厚さを持つレジンをスピンコーティングすることによってカバー層を形成する。

図８に示したように構成された本発明の超解像情報記録媒体は、前記カバー層を通じてレーザービームを照射することによって情報再生を行う。

前記のように構成された図７の比較例と図８の実施形態いずれも、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ層は原子数構成比Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝６．５：７２．５：２１．０を持ち、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２層は原子数構成比ＺｎＳ：ＳｉＯ_２＝８０：２０を持つ。

前記のように、準備された図７の比較例及び図８の実施形態による情報記録媒体に対する記録と再生は、４０５nm波長（λ）の光を照射する光源と、ＮＡ ０．８５の対物レンズを備えて１１９nmの分解能（λ／４ＮＡ）を持つ光ピックアップシステムを利用した。

図９は、前記記録方式で記録された分解能より小さな７５nmサイズのマーク（２Ｔマーク）の波形を示したものである。この時、前記情報記録媒体の回転線速度は５ｍ／ｓｅｃで、基準クロック周波数は１３３ＭＨｚである。また、記録パワーＰ_ｗは６ｍＷであり、バイアスパワーＰ_ｂｉａｓは２．２ｍＷである。

図１０は、図７及び図８に図示された情報記録媒体において、図９に図示された記録波形を記録した後、測定された周波数変化による低域ノイズ変化を示したグラフである。

比較例と実施形態いずれも、３３Ｍｈｚでピーク信号が得られて超解像再生が行われたということが分かる。一方、５Ｍｈｚ以下の低域でノイズを説明すれば、実施形態による情報記録媒体が、比較例による情報記録媒体に比べて、低域ノイズが約５ないし１０ｄＢほど低くなるということが分かる。したがって、記録層として、金属酸化物層を利用した超解像情報記録媒体に比べて、実施形態による反応型記録層が低域ノイズ低減の側面で有利である。

一方、図８に図示された超解像情報記録媒体の代わりに、記録層がＳｉ膜、Ｗ膜、Ｓｉ膜順に積層形成された３層膜構造からなる場合において、低域ノイズの低減に相応する効果を得ることができる。すなわち、他の実施形態による超解像情報記録媒体は、図１１に図示されたように、トラックピッチ０．３２μm、厚さ１．１mmのポリカーボネートからなる基板を準備し、この基板上に順次にスパッタリング法で形成される７０nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第１誘電体層、１５nm厚さを持つＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなる第１超解像層、２５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第２誘電体層、総３０nm厚さを持つ３層構造の記録層、２５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第３誘電体層、２０nm厚さを持つＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなる第２超解像再生層、９５nm厚さを持つＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第４誘電体層を備える。前記第４誘電体層上には、０．１mm厚さを持つレジンをスピンコーティングすることによってカバー層を形成する。ここで、３層構造の記録層は、第３誘電体層上に順次に１０．８nm厚さのケイ素（Ｓｉ）、８．４nm厚さのタングステン（Ｗ）、１０．８nm厚さのケイ素（Ｓｉ）を積層形成したものである。

この場合、前述したような方式で低域ノイズ対応信号特性を説明すれば、信号レベルが、図８に図示された情報記録媒体での結果より高くなる。したがって、前記のように低域ノイズが低くなることに相応する効果が得られる。

図１２を参照するに、本発明の実施形態による情報記録／再生装置は、ピックアップ部２１０、信号処理部２２０及び制御部２３０を備えて、図２ないし図６、図８ないし図１１に示したような構造の情報記録媒体に対して、情報の記録及び／または再生を行う。

ピックアップ部２１０は、ビームを照射する光源２１１と、入射ビームを集束させて情報記録媒体Ｄにビームスポットを形成させる対物レンズ２１７及び前記情報記録媒体Ｄで反射されたビームを受光する光検出器２１９を備える。また、ピックアップ部２１０は、入射ビームを平行にするコリメートレンズ２１３と、入射ビームの進路を変換するビームスプリッタ２１５とを備える。

信号処理部２２０は、光検出器２１９から検出され、光電変換された信号から情報信号と誤差信号とを算出する。すなわち、光検出器２１９で光電変換されて出力された信号は、演算回路２２１を経て電気信号に変換されて、ＲＦ信号、すなわち、サム信号として検出されるチャンネル１ Ｃｈ１と、プッシュプル方式の信号を検出する差動信号チャンネル２ Ｃｈ２とに出力される。これらのうち、ＲＦ信号は再生信号として利用され、差動信号は、対物レンズ２１７のトラック誤差及びフォーカス誤差の補償に利用される。

制御部２３０は、信号処理部２２０から検出された信号から光源２１０から出力されるビームパワー及び対物レンズ２１７の駆動を制御する。

前記のように構成された本発明の実施形態による情報記録媒体は、記録層を構成する２種以上の物質の化学反応を利用して方形断面形状または方形断面に近い形状の記録マークを形成できる。したがって、マークサイズの不均一が減少し、信号レベルが均一になることで低域ノイズを低減させうる。したがって、良好なジッタ特性の確保が可能である。

また、本発明の実施形態による情報記録／再生装置は、前記構造の情報記録媒体について情報の記録／再生を行うので、良好なジッタ特性を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態が図示されて説明されたが、当業者ならば本発明の原理、思想及び特許請求の範囲で定義された範ちゅうやその均等物を逸脱せずに、かかる実施形態についての多様な変形が可能であるということを理解できるであろう。

一般的な金属酸化物記録層を使用した相変化超解像情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 本発明の第１実施形態による情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 本発明の第２実施形態による情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 本発明の第３実施形態による情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 本発明の第４実施形態による情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 本発明の第５実施形態による情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 比較例による情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 本発明の一実施形態による超解像情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 分解能より小さな７５nmサイズの２Ｔマークの記録波形を示した概略的な図である。 図７及び図８に図示された情報記録媒体に記録された図９の記録波形における周波数変化による低域ノイズ変化を示すグラフである。 本発明の他の実施形態による超解像情報記録媒体を示した概略的な断面図である。 本発明の実施形態による情報記録再生装置を示した概略的な図である。

Claims (19)

1. 情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、
   基板と、
   前記基板上に形成され、少なくとも２種以上の物質からなる層であり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層と、
   前記記録層の上部及び／または前記記録層と前記基板との間に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層とを備えることを特徴とする情報記録媒体。
2. 情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、
   基板と、
   前記基板上に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層と、
   前記超解像再生層の上部及び／または前記超解像再生層と前記基板との間に形成され、少なくとも２種以上の物質からなる層であり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層とを備えることを特徴とする情報記録媒体。
3. 前記基板上には、光学的及び／または熱的特性を制御する少なくとも一層以上の誘電体層をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の情報記録媒体。
4. 前記誘電体層は、
   酸化物、窒化物、炭化物、硫化物、フッ化物のうち少なくともいずれか一つの物質からなることを特徴とする請求項３に記載の情報記録媒体。
5. 前記誘電体層は、
   ＳｉＯ_ｘ、ＭｇＯ_ｘ，ｘ＞０、ＡｌＯ_ｘ，ｘ＞０、ＴｉＯ_ｘ，ｘ＞０、ＶＯ_ｘ，ｘ＞０、ＣｒＯ_ｘ，ｘ＞０、ＮｉＯ_ｘ，ｘ＞０、ＺｒＯ_ｘ，ｘ＞０、ＧｅＯ_ｘ，ｘ＞０、ＺｎＯ_ｘ，ｘ＞０、ＳｉＮ_ｘ，ｘ＞０、ＡｌＮ_ｘ，ｘ＞０、ＴｉＮ_ｘ，ｘ＞０、ＺｒＮ_ｘ，ｘ＞０、ＧｅＮ_ｘ，ｘ＞０、ＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２のうち選択された少なくともいずれか一つの材質からなることを特徴とする請求項４に記載の情報記録媒体。
6. 情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、
   基板と、
   前記基板上に形成された第１誘電体層と、
   前記第１誘電体層上に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層と、
   前記超解像再生層上に形成された第２誘電体層と、
   前記第２誘電体層上に形成されるものであり、少なくとも２種以上の物質からなり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層と、
   前記記録層上に形成された第３誘電体層と、
   入射ビームが透過される所であり、前記第３誘電体層上に形成されたカバー層と、備えることを特徴とする情報記録媒体。
7. 情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、
   基板と、
   前記基板上に形成された第１誘電体層と、
   前記第１誘電体層上に形成されるものであり、少なくとも２種以上の物質からなり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層と、
   前記記録層上に形成された第２誘電体層と、
   前記第２誘電体層上に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層と、
   前記超解像再生層上に形成された第３誘電体層と、
   入射ビームが透過されるところであり、前記第３誘電体層上に形成されたカバー層とを備えることを特徴とする情報記録媒体。
8. 情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、
   基板と、
   前記基板上に形成された第１誘電体層と、
   前記第１誘電体層上に形成されるものであり、入射されたビームスポットの一部領域の光学的特性が変化する第１超解像再生層と、
   前記第１超解像再生層上に形成された第２誘電体層と、
   前記第２誘電体層上に形成されるものであり、少なくとも２種以上の物質からなり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する記録層と、
   前記記録層上に形成された第３誘電体層と、
   前記第３誘電体層上に形成されるものであり、入射されたビームにより一部領域の光学的特性が変化する第２超解像再生層と、
   前記第２超解像再生層上に形成された第４誘電体層と、
   入射ビームが透過されるところであり、前記第４誘電体層上に形成されたカバー層とを備えることを特徴とする情報記録媒体。
9. 情報記録再生装置から入射されたビームの分解能以下のサイズの記録マークを含む情報記録媒体において、
   基板と、
   前記基板上に形成された第１誘電体層と、
   前記第１誘電体層上に形成されるものであり、少なくとも２種以上の物質からなり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する第１記録層と、
   前記第１記録層上に形成された第２誘電体層と、
   前記第２誘電体層上に形成されるものであり、入射されたビームにより一部領域の光学的特性が変化する超解像再生層と、
   前記超解像再生層上に形成された第３誘電体層と、
   前記第３誘電体層上に形成されるものであり、少なくとも２種以上の物質からなり、入射された記録パワーのビームにより前記物質が互いに化学反応をして記録マークを形成する第２記録層と、
   前記第２記録層上に形成された第４誘電体層と、
   入射ビームが透過されるところであり、前記第４誘電体層上に形成されたカバー層とを備えることを特徴とする情報記録媒体。
10. 前記記録層、第１及び第２記録層それぞれは、
    前記少なくとも２種以上の物質が混合形成された一層構造からなることを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項６ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の情報記録媒体。
11. 前記記録層、第１及び第２記録層それぞれは、
    前記少なくとも２種以上の物質のうち一部は一層に配置され、残りはその上部及び／または下部に配置されたことを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項６ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の情報記録媒体。
12. 前記記録層、第１及び第２記録層それぞれは、
    Ｓｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ及びＬｎ系元素のうち選択された少なくとも２種以上の物質を含むものであり
    この選択された物質が一層に混合形成されるか、二層構造に形成されたことを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項６ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の情報記録媒体。
13. 前記記録層、第１及び第２記録層それぞれは、
    順次に積層形成されたＳｉ材質層、Ｗ材質層及びＳｉ材質層を備えることを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項６ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の情報記録媒体。
14. 前記超解像再生層、第１及び第２超解像再生層それぞれは、
    Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅのうち少なくともいずれか一つの物質を含むカルコゲン化物相変化材料からなることを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項６ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の情報記録媒体。
15. 前記超解像再生層、第１及び第２超解像再生層それぞれは、
    Ｓｅ−Ｓ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓ−Ｔｅ、Ｐ−Ｓ、Ｐ−Ｔｅ、Ｐ−Ｓｅ、Ａｓ−Ｓ、Ａｓ−Ｓｅ、Ａｓ−Ｔｅ、Ｓｂ−Ｓ、Ｓｂ−Ｓｅ、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｓｉ−Ｓ、Ｓｉ−Ｓｅ、Ｓｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓ、Ｇｅ−Ｓｅ、Ｇｅ−Ｔｅ、Ｓｎ−Ｓ、Ｓｎ−Ｓｅ、Ｓｎ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｓ、Ａｇ−Ｓｅ、Ａｇ−Ｔｅ、Ａｌ−Ｓ、Ａｌ−Ｓｅ、Ａｌ−Ｔｅ、Ｇａ−Ｓ、Ｇａ−Ｓｅ、Ｇａ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓ、Ｉｎ−Ｓｅ及び、Ｉｎ−Ｔｅからなるカルコゲン化物相変化材料及び、これら相変化材料に対して少なくとも一つ以上の他の元素を添加してなる化合物のうち選択された少なくともいずれか一つの化合物からなることを特徴とする請求項１４に記載の情報記録媒体。
16. 前記超解像再生層、第１及び第２超解像再生層それぞれは、
    Ｓｂ−Ｔｅカルコゲン化物相変化材料と、Ｇｅ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ及びＧａのうち少なくともいずれか一つの元素からなる化合物を含むことを特徴とする請求項１４に記載の情報記録媒体。
17. 前記超解像再生層、第１及び第２超解像再生層それぞれは、
    Ｇｅ−Ｓｂ−ＴｅまたはＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系の相変化材料を含むことを特徴とする請求項１４に記載の情報記録媒体。
18. 前記基板の少なくとも一面が反射コーティングされて、入射ビームを反射させるようになっていることを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項６ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の情報記録媒体。
19. 請求項１及び請求項２、請求項６ないし請求項９のうちいずれか一項に記載の情報記録媒体に対して情報の記録及び／または再生を行うものであり、
    ビームを照射する光源と、入射ビームを集束させて情報記録媒体にビームスポットを形成させる対物レンズと、前記情報記録媒体で反射されたビームを受光する光検出器とを備えるピックアップ部と、
    前記光検出器から検出された信号を処理して、情報信号及び誤差信号を算出する信号処理部と、
    前記信号処理部から検出された信号から、前記光源から出力されるビームパワー及び対物レンズの駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする情報記録再生装置。

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