JP2008517414A

JP2008517414A - 光記録用のマスタ基板にデータを書き込む方法

Info

Publication number: JP2008517414A
Application number: JP2007537429A
Authority: JP
Inventors: エルメインデルス，エルウィン; アーロフ，ロルフ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2008-05-22
Also published as: WO2006043211A1; US20080137504A1; EP1807829A1; MX2007004590A; TW200627414A; CN101044557A; KR20070065915A; CA2584093A1

Abstract

本発明は、光記録用にマスタ基板にデータを書き込む方法に関し、マスタ基板は、記録レイヤ１２と基板レイヤ１４を有し、記録レイヤは相変化材料を有し、その位相は、記録レイヤに光を投影することで結晶質から非晶質に転換される。本方法は、少なくとも１つのライトパルスによりマスタ基板に、複数の非晶質のマークから第一の非晶質のマークを書き込むステップ、及び次の非晶質のマークが書き込まれる前にクーリングギャップを設けるステップを含む。

Description

本発明は、光記録のマスタ基板にデータを書き込む方法に関する。

光プロセスに基づいて製造されるリリーフ構造は、たとえば光記録キャリアの大量複製用のスタンパとして使用することができる。光記録キャリアは、対物レンズの開口数を増加することによるデータキャパシティにおける発展的な増加、及びレーザ波長における低減を見てきている。全体のデータキャパシティは、６５０メガバイト（ＣＤ，ＮＡ＝０．４５，λ＝７８０ｎｍ）から４．７ギガバイト（ＤＶＤ，ＮＡ＝０．６５，λ＝６７０ｎｍ）に増加され、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク用で２５ギガバイト（ＢＤ，ＮＡ＝０．８５，λ＝４０５ｎｍ）に増加されている。

光記録キャリアは、ライトワンス（Ｒ），リライタブル（ＲＥ）及びリードオンリメモリ（ＲＯＭ）のタイプである。ＲＯＭディスクの大きな進展は、安価な大量複製であり、したがってオーディオ、ビデオ及び他のデータのような安価なコンテンツ配信である。かかるＲＯＭディスクは、たとえば、小さな複製されたピット（ホール）をもつポリカーボネート基板である。ＲＯＭディスクにおけるピットは、インジェクションモールディング又は類似の種類の複製プロセスで製作される。複製用に使用されるスタンパの製造は、マスタリングとして知られている。

ＲＯＭディスクは、符号化データを表す交互するピット及びランドの螺旋を含む。反射レイヤ（異なる屈折係数の率をもつメタリック又は他の種類のマテリアル）は、情報の読み取りを容易にするために付加される。大部分の光記録システムでは、データトラックピットは、最適なデータキャパシティを保証するため、光読取り／書込みスポットのサイズと同じオーダの振幅を有する。たとえば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクのケースにおける、３２０ｎｍのデータトラックピッチと３０５ｎｍの１／ｅスポット半径（１／ｅは光強度が最大強度の１／ｅに低減される半径である）とを比較する。

ライトワンス及びリライタブル光記録キャリアとは対照的に、ＲＯＭディスクにおけるピット幅は、典型的に隣接するデータトラックの間のピッチの半分である。かかる小さなピットは、最適な読み取りのために必要である。ＲＯＭディスクが位相変調を介して、すなわち建設的及び破壊的な光線の干渉を介して読み取られることが知られている。長いピットの読み取りの間、ピットの下から反射された光線と隣接するランドのプラトーから反射された光線間の破壊的な干渉が生じ、これにより反射レベルが低くなる。

従来のマスタリングでは、ガラス基板にスピンコートされた薄い感光層は、変調された焦点合わせされたレーザビームで照明される。レーザビームの変調により、ディスクの一部がＵＶ光により露光され、ピット間における中間領域が露光されないままとなる。ディスクが回転し、焦点合わせされたレーザビームがディスクの外側に徐々に引かれる間、交互に照明されるエリアの螺旋が残される。第二のステップでは、露光されたエリアは、フォトレジスト層内の物理的なホールで落ち着くため、いわゆる現像プロセスで溶解される。ＮａＯＨ及びＫＯＨのようなアルカリ液は、露光されたエリアを溶解するために使用される。構造化された表面は、続いて薄いＮｉ層でカバーされる。電解プロセスで、このスパッタ堆積されたＮｉ層は、逆のピット構造による薄い取り扱い易いＮｉ基板に更に成長される。このＮｉ基板は、突出したバンプをもち、露光されていないエリアを持つ基板から分離され、スタンパと呼ばれる。

光学的な読み取りスポットの約半分のピットをつくるため、ピット構造のマスタリングのため、読み取りのために使用されるよりも低い波長をもつレーザが典型的に使用される。ＣＤ／ＤＶＤマスタリングについて、レーザビームレコーダ（ＬＢＲ）は、４１３ｎｍの波長及びＮＡ＝０．９の対物レンズの開口数で典型的に動作する。ＢＤマスタリングについて、２５７ｎｍ波長をもつディープＵＶレーザは、高いＮＡレンズ（遠方で０．９及び液浸マスタリングで１．２５）との組み合わせで使用される。言い換えれば、次世代のＬＢＲは、現在の光ディスク世代のためのスタンパをつくることが要求される。

従来のフォトレジストマスタリングの更なる問題点は、蓄積したフォトンの効果（cumulative photon effect）である。フォトレジスト層における感光性コンパウンドの品質低下は、照明量に比例する。焦点合わせされたＡｉｒｙスポットのサイドは、セントラルトラックにおけるピットの書込みの間隣接するトレースを照明する。この多数の露光は、ピットの局所的な広がりにつながり、したがって増加されたピットノイズ（ジッタ）につながる。また、クロスイルミネーションの低減について、できるだけ小さな焦点合わせされたレーザスポットが必要とされる。

従来のマスタリングで使用されるフォトレジスト材料の別の問題点は、フォトレジストに存在するポリマーチェインの長さである。露光されたエリアの溶解は、長いポリマーチェインによるラフなサイドエッジにつながる。特に、（ＲＯＭについて）ピット及び（ライトワンス（Ｒ）及びリライタブル（ＲＥ）アプリケーションの案内溝が設けられた基板について）溝のケースで、このエッジのラフさは、前もって記録されたＲＯＭピット及び記録されたＲ／ＲＥデータの読み取り信号の品質低下につながる。

相遷移マスタリングは、隣接トラックにおける書込みのためにセントラルトラックの第二の露光により引き起こされる蓄積効果を克服するために提案されている。相遷移マスタリングにおいて、記録材料に異なる位相を書き込むため、レーザで誘導される加熱が利用される。最初の材料の書き込まれていない状態は、書き込まれた状態とは異なる。２つの状態のうちの１つ、最初の書き込まれていない相又は書込みされた相の何れかは、リリーフ構造が現像の後に残るように、アルカリ液（ＮａＯＨ及びＫＯＨ）及び酸（ＨＣｌ又はＨＮＯ３）のような現像液において早くに溶解される。

幾つかの記録材料は、ＳｂＴｅコンポジションのような、この選択可能なエッチングの挙動を有する。従来のフォトレジストマスタリングとの別の違いは、書き込みデータを直接に読み取る可能性である。これにより、高速なフィードバックが可能となり、したがって現実の書込み状態に（レーザパワーのような）書込みパラメータを適合させることが可能となる。蓄積効果、及び記録されたデータのフィードバックメカニズムを介してレーザパワーを制御するために可能性の両者を回避することで、広いレーザスポットの使用が可能となる。言い換えれば、ＢＤ密度（１２０ｍｍディスクで２５ＧＢ）は、４０５ｎｍ青色レーザダイオード及び開口数ＮＡ＝０．９に基づいてレーザビームレコーダで書き込むことができる。

できるだけ高いデータ密度を達成するため、チャネルビット長で表現される接線方向の密度、データトラックピッチにより決定される半径方向の密度の両者は、システムパラメータに関して最適化される必要がある。データトラックピッチの低減は、サーマルクロスライトを伴い、すなわちセントラルトラックへのデータの書込みによる隣接トラックに書き込まれたデータの品質低下を伴う。

本発明の目的は、サーマルクロスライト（thermal cross-write）が低減されるように、マスタ基板（master substrate）にデータを書き込む方法を提供することにある。

上記目的は、独立の請求項の特徴により解決される。本発明の更なる発展及び好適な実施の形態は、従属の請求項で概説される。

本発明によれば、光記録のためのマスタ基板にデータを書き込む方法が提供され、マスタ基板は、記録レイヤと基板レイヤを有しており、記録レイヤは、相変化材料を有し、その材料は、記録レイヤに光を投影することで結晶質（crystalline）から非晶質（amorphous）に転移する。当該方法は、少なくとも１つの書込みパルスにより、マスタ基板に、複数の非晶質のマークのうちの第一の非晶質のマークを書き込むステップ、次の非晶質のマークが書き込まれる前にクーリングギャップ（cooling gap）を設けるステップを含む。

相変化材料は、ＤＶＤ＋ＲＷ及び最近導入されたＢｌｕ−Ｒａｙディスク（ＢＤ−ＲＥ）のような、公知のリライタブルディスクフォーマットで適用される。相変化材料は、レーザ加熱を介してas-depositedの非晶質状態から結晶質状態に変化する。多くのケースでは、as-depositedの非晶質状態は、データの記録前に結晶質にされる。最初の結晶質状態は、レイヤが融けるように、薄い相変化レイヤのレーザで誘導される加熱により非晶質にされる。溶融状態が非常に迅速に冷却される場合、固体の非晶質状態が残る。非晶質のマーク（エリア）は、結晶質の温度を超えて非晶質のマークを加熱することにより再び結晶質にすることができる。これらのメカニズムは、リライタブルな相変化記録から知られている。

出願人は、加熱条件に依存して、エッチ速度における違いは、結晶質の相と非晶質の相との間に存することを認識している。エッチングは、アルカリ液、酸液、若しくは他のタイプ又は溶媒における固体材料の溶解プロセスとして知られる。エッチ速度における違いは、リリーフ構造（relief structure）につながる。特許請求されるマテリアルクラスの適切なエッチング液は、ＮａＯＨ，ＫＯＨのようなアルカリ溶液、並びにＨＣｌ及びＨＮＯ３のような酸である。リリーフ構造は、たとえば、光リードオンリＲＯＭディスク、並びにライトワンス及びリライタブルディスクの案内溝が設けられた基板（pre-grooved substrate）の大量複製のスタンパを作るために使用される。得られたリリーフ構造は、高密度のディスプレイのプリンティング（マイクロコンタクトプリンティング）のために使用される。

記録材料としての使用のための相変化材料は、選択された波長を使用した記録の適するように、材料の光学及び熱特性に基づいて選択される。マスタ基板が最初に非晶質の状態にあるケースでは、結晶質のマークが照明の間に記録される。記録レイヤがはじめに結晶質の状態にあるケースでは、非晶質のマークが記録される。現像の間、２つの状態のうちの１つは、アルカリ又は酸溶液で溶解され、リリーフ構造が得られる。相変化コンポジションは、核形成で支配される（nucleation-dominated）又は成長で支配される（growth-dominated）材料に分類される。

核形成により支配される相変化材料は、結晶質のマークが形成される適切な結晶の原子核を形成する比較的高い確率を有する。対照的に、結晶化の速度は、典型的に緩やかである。核形成により支配される材料の例は、Ｇｅ₁Ｓｂ₂Ｔｅ₄及びＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅材料である。成長により支配される材料は、低い核形成の確率及び高い成長レートにより特徴づけされる。成長により支配される相変化コンポジションの例は、Ｉｎ及びＧｅでドープされた組成Ｓｂ₂Ｔｅ、並びにＳｎＧｅＳｂ合金である。結晶質マークが初期の非晶質レイヤで書き込まれるケースでは、焦点合わせされたレーザスポットの形状に一致する典型的なマークが残される。

結晶質のマークのサイズは、印加されるレーザスポットを制御することで幾分調整することができるが、書込みされたマークは、光学スポットよりも小さくすることが殆どできない。非晶質のマークが結晶質のレイヤに書き込まれるケースでは、相変化材料の結晶質特性は、光学的なスポットサイズよりも小さいマークを可能にする。特に、成長で支配される相変化材料が使用されるケースでは、非晶質マークのトレイルにおける再結晶化は、非晶質のマークが書き込まれる時間に関して適切な時間スケールで適切なレーザレベルの印加により誘発される。この再結晶化により、光学スポットサイズよりも小さなマークの書込みを可能にする。

本発明で使用される記録マテリアルは、好ましくは高速成長の相変化材料であり、好ましくはＩｎＧｅＳｂＴｅのようなＩｎＧｅ等でドープされるＳｎＧｅＳｂ（Ｓｎ_18.3Ｇｅ_12.6Ｓｂ_69.2（Ａｔ％））又はＳｂ₂Ｔｅといった組成である。記録レイヤの厚さは、５と８０ｎｍの間、好ましくは１０と４０ｎｍの間である。リライタブル相変化記録から知られるライトストラテジは、非晶質のマークを書き込むためのパルス列、及びマーク間において結晶質のスペースを書き込むための中間の消去期間を含む。消去レベルの機能は２倍になり、古い非晶質のデータは、消去される必要があり、マークのテイルは、消去のプラトーにより誘発される再結晶化を介して成形される。

クーリングギャップは、パルス列の最後の書込みパルスと、溶融−焼入れ（melt-quenching）を可能にする消去期間との間に典型的に設けられる。本発明は、かかるシステムで行われた実験を利用し、高速成長（fast-growth）相変化材料に基づいた、高密度リリーフ構造へのエッチングを介して現像されるレコードマスタに高密度のデータパターンを書き込む広範なライトストラテジを提案する。提案されるライトストラテジは、非晶質のマークの書込みの間に熱の蓄積を抑圧し、マークのテイルにおける制御される再結晶化を可能にしつつ、隣接するトラックにおけるマークの知覚できるサーマルクロスライトを防止する。

好ましくは、非晶質のマークを書き込むために複数のライトパルスが使用され、書き込みパルスは、本質的に同じパワーを有する。同一のパワーからなる幾つかのライトパルスをもつパルス列は、記録キャリア内に余りに多くの熱を堆積することなしに非晶質のマークを書き込むために有効である。複数のライトマークに基づいて、異なるライトストラテジが供給される。ライトマークのリーディングエッジ及びトレイリングエッジに関する特別の要件が存在しないとき、全てのライトパルスの同一のパワーの選択が特に行われる。

また、非晶質マークを書き込むために複数のライトパルスが使用される場合、ライトパルスが異なるパワー値を有することが有効である。特に、かかるパルス列の最初と最後のライトパルスは、その間のライトパルスよりも高い書き込みパワーを有する。これにより、非晶質マークのリーディングエッジとトレイリングエッジに影響を与えることができる。

本発明の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つのライトパルスの後、少なくとも１つの消去パルスが印加され、この消去パルスは、ライトパルスよりも低いパワーを有することが考慮される。これにより、非晶質マークのトレイリングエッジの特定の有効な成型が達成される。消去パルスの印加により、余りに多くのパワーを記録キャリアに堆積させることなしに、前に書き込まれた非晶質領域の再結晶化を得ることができる。

特に、多数のライトパルスに続く消去パルスは、少数のライトパルスに続く消去パルスよりも低いパワーを有する。長いマークが書き込まれたケースでは、堆積された熱エネルギーは、短いマークのケースよりも高い。このように、全体的に堆積される熱エネルギーを過度に増加することなしに、短いパルスの後に高いパワーをもつ消去パルスを供給することができる。

本発明に係るライトストラテジの１つによれば、チャネルビット長ＴのＮ倍の長さを有するマークは、Ｎのライトパルスにより書き込まれる。これにより、基本的なライトストラテジが提供され、このストラテジは、書き込まれたマークの大きな領域にわたる再結晶化の増加の傾向による低い記録速度による。

この問題は、チャネルビット長ＴのＮ倍の長さを有するマークがＮ−１のライトパルスにより書き込まれるライトストラテジに基づいて回避される。ライトパルス間の広いクーリングキャップのため、書き込みの間の再結晶化が低減される。別の好適なストラテジによれば、チャネルビット長ＴのＮ倍の長さを有するマークは、Ｎ／２のライトパルスにより書き込まれる。この好適な実施の形態は、記録スタックにおける熱の蓄積を低減し、したがって書き込みの間の再結晶化を抑圧する。

更なる好適な実施の形態によれば、複数のライトパルスからの第一のライトパルスは、最も長いライトパルスである。第一のライトパルスの拡張は、記録されたマークの良好に定義されたリーディングエッジにつながる。後続のパルスの長さ及びパルスは、書き込みの間に再結晶化を最小にするために変化される。

特に好適な実施の形態によれば、調節可能な長さのクーリングギャップは、同じ非晶質のマークに属するライトパルス間で供給される。さらに、調節可能な長さのクーリングギャップは、消去パルスの前に提供される。

したがって、本発明に基づいて、ライトストラテジを最適化する多数のパラメータが提供され、特に以下に示される。
マークが書き込まれるパルスの数、書き込みパルスの期間、この期間は、記録速度と共に考慮される必要がある（典型的に２と１０ｍ／ｓの間であるが、使用される相変化材料に依存する）、それぞれのライトパルスのパワー、ライトパルス間におけるクーリングギャップの長さ、典型的にライトパワーの０．２と０．７倍の間の消去バンプのパワー、及び典型的にライトパルス期間の０．５と２．５倍の間の消去バンプの期間。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施の形態を参照して明らかとなるであろう。

図１は、本発明で採用することができる従来の光ディスクドライブの概念的なセットアップを示している。このセットアップは従来の光ディスクドライブ及び案内溝が設けられた（pre-grooved）基板に基づいて記載されるが、本発明は、レーザビームレコーダ（ＬＢＲ）及び案内溝を持たない基板と共に利用することもできる。放射線源１１０は、たとえば、半導体レーザであり、発散する放射線ビーム１１２を放出する。ビーム１１２は、コリメータレンズ１１４により本質的にパラレルにされ、このコリメータレンズから、ビームスプリッタ１１６に投影される。ビーム１１８の少なくとも１部は、マスタ基板１０に収束するビーム１２２を焦点合わせする対物レンズ１２０に更に投影される。マスタ基板１０は、以下の図面を参照して詳細に説明される。

フォーカスされたビーム１２２は、マスタ基板の記録レイヤに相変化を誘発することができる。他方で、収束するビーム１２２は、発散するビーム１２４に反射され、次いで、対物レンズ１２０により本質的にパラレルなビーム１２６として更に投影される。反射されたビーム１２６の少なくとも１部は、ビームスプリッタ１１６によりコンデンサレンズ１２８に投影される。このコンデンサレンズ１２８は、検出器システム１３２に収束するビーム１３０をフォーカスする。検出器システム１３２は、検出器システム１３２に投影された光から情報を抽出し、たとえば情報信号１３４，フォーカスエラー信号１３６及びトラッキングエラー信号１３８といった、複数の電気信号１３４，１３６，１３８にこの情報を変換するために適合される。

本発明を参照して、トラッキングエラー信号１３８は、特定の関連性をもつ。マスタ基板１０の収束するビーム１２２のローカライゼーションは、マスタ基板１０における案内溝の構造を介して制御される。マスタ基板１０における溝は、光トラッキングエラー信号を発生する。結果的に得られる干渉パターンは、検出器システム１３２に最終的に投影され、ビームが溝に関して完全に中心にされるケースで対称である。差の信号は、いわゆるプッシュプル信号であり、検出器システム１３２の多数の検出器又は多数の検出器セグメントに基づいて作成される。溝に関してビームの完全なセンタリングのケースでゼロである。セントラルポジションからの逸脱は、一般に２つの検出器の部分への多かれ少なかれ光につながる。差の信号は、非ゼロとなり、溝に関してスポットを再び揃えるために使用される。

図２は、本発明に従って処理されるマスタ基板を通して概念的な断面図を示し、図３は、本発明に従って部分的に処理された後にマスタ基板の更なる実施の形態を通した概念的な断面図を示している。図２及び図３に係る実施の形態は異なるが、それらを互いに説明することは可能である。図３に係る実施の形態は、図２に係る基本となる実施の形態よりも精巧である。マスタ基板１０のトップで、保護レイヤ２８が設けられている。保護レイヤ２８は、ＫＯＨ及びＮａＯＨのような従来の現像液で良好に溶解する材料からなる。たとえば、保護レイヤ２８は、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂又はフォトレジストからなる。保護レイヤ２８の厚さは、５と１００ｎｍの間であり、好ましくは１０と２５ｎｍの間である。保護レイヤは、マスタ基板の回転の間に遠心力の影響下で溶融された相変化材料の大規模な舞グレーションを防止するために追加される。保護レイヤは、非晶質の書き込みのケースで６００〜７００℃前後の高い記録温度に抵抗力がある。さらに、保護レイヤは、情報レイヤにおけるリリーフ構造を形成し、おそらくインタフェースレイヤＩ１にリリーフ構造を形成するために除去可能である。

フォーカスされたレーザビーム１２２は、保護レイヤ２８に投影される。保護レイヤ２８の下で、記録レイヤ１２が配置される。記録材料は、好ましくは、いわゆる高速成長の相変化材料であり、好ましくはＳｎＧｅＳｂ（Ｓｎ_18.3Ｇｅ_12.6Ｓｂ_69.2（Ａｔ％））、又はＩｎＧｅＳｂＴｅにおけるようなＩｎ，Ｇｅ等でドープされたＳｂ₂Ｔｅの組成からなる。これら成長で支配される相変化材料は、非晶質及び結晶質の相の溶解レートにおいて高いコントラストを処理する。結晶質材料の溶融−焼入れにより得られる非晶質のマークは、ＫＯＨ及びＮａＯＨであって、ＨＣｌ及びＨＮＯ₃のような従来の現像液で溶解される。

マークのテイルでの再結晶化は、制御されるやり方でマークの長さを低減するために使用される。これにより、光学的なスポットサイズよりも短い長さをもつマークを形成することができる。このようにして、接線方向のデータ密度を増加することができる。したがって、記録レイヤ１２に書き込まれるデータパターンは、エッチングを介してリリーフ構造に変換される。記録レイヤ１２の厚さは、５と８０ｎｍとの間、好ましくは１０と４０ｎｍの間にある。記録レイヤ１２の下には、第一のインタフェースレイヤ１８が設けられる。

このインタフェースレイヤ１８は、同様にエッチング可能である。次いで、パターニングされた記録レイヤ１２は、マスクレイヤとしての役割を果たす。第一のインタフェースレイヤ１８の好適な材料は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２である。第一のインタフェースレイヤ１８の厚さは、５と８０ｎｍの間であり、好ましくは１０と４０ｎｍの間である。第一のインタフェースレイヤ１８は、エッチ可能ではない第二のインタフェースレイヤ２０に続き、ナチュラルバリアとしての役割を果たす。この第二のインタフェースレイヤ２０は約５０ｎｍの厚さである。第二のインタフェースレイヤ２０の下には、半透明なメタリックレイヤ２２が設けられており、記録の間の熱を除くためのヒートシンクとしての役割を果たす。

メタルヒートシンクレイヤは、データの書き込み及び溝の間に熱の蓄積を制御するために追加される。特に、マークが相変化材料の非晶質化により書き込まれる場合、相変化材料の溶融−焼付けを可能にするために記録の間に情報レイヤから熱が迅速に除かれることが重要である。Ａｌ又はＡｇのような半透明な金属、ＩＴＯ又はＨｆＮのような透明なヒートシンクレイヤが提案される。ヒートシンクレイヤ２２の好適な厚さは、５と４０ｎｍの間にある。ヒートシンクレイヤ２２の下であって基板１４の上には、プレーナレコーディングスタックが残されているように案内溝をレベルアウトするため、レベリングレイヤ２４が設けられている。

このレベリングレイヤ２４は、スピンコードプロセス、又は溝の充填を可能にする他のタイプのプロセスを介して堆積される。レベリングレイヤの材料は、好ましくは、非吸収性の、スピンコート可能な有機材料である。最も下にあるレイヤは、図３の実施の形態によれば、トラッキングの目的で案内溝１６を含む既に説明された基板レイヤ１４である。トラッキングエラー信号を強調するため、屈折レイヤ２６が基板レイヤに堆積される。これら案内溝に基づいて、一般にＬＢＲで実行されるマスタリングは、従来の光ディスクドライブ実行される。

図３を参照して、記録されたマーク３２は、記録レイヤ１２で生成される。これら記録されたマーク３２は、その間で結晶質のエリアをもつ非晶質エリアである。記録されたマーク３２及び保護レイヤ２８は、高密度のリリーフ構造で終わるように、ＮａＯＨ又はＫＯＨのような従来のエッチ液体で続いて溶解される。この高密度のリリーフ構造３０は、図４に示されている。

図５は、本発明に係る実施の形態を例示するパルスダイアグラムを示す。本発明に係るライトストラテジの基本的な態様は、Ｎ−１ライトストラテジを参照して説明され、ここでは、Ｎ−１ライトパルスによりＮＴのロングマーク／ピット（pit）が書き込まれている。この図はまた、目標にされるマークパターンを示している。エッチング後のピットにつながる、エッチングの前の非晶質のマークは、６つのライトパルスで書き込まれる。Ｉ２ピットは、最も小さなマークに基づいて生成されるものであり、１つの書き込みパルスで書き込まれる。ピット／マークのトレイリングエッジは、印加された消去パルスにより誘発される、再結晶化を介して成型される。消去パルスは、必要とされる再結晶化を引き起こすために十分に長い。消去パルスには、クーリングギャップが続き、記録スタックにおける熱の蓄積を制限する。

記録スタックにおける熱の蓄積は、吸収される全体のレーザエネルギー、直接的な加熱期間、及びスタックを通した拡散の容易さにより決定される。従来の相変化記録のケースでは、消去期間は、（いわゆるデータのダイレクトオーバライト，ＤＯＷ）結晶質のランド（land）を得るためにディスクに存在する、古い非晶質のマークを消去するために必要とされる。これら中間の消去期間により、高いＤＣ−ｋｉｎｄの温度分散が引き起こされ、そこでライトパルスが重ね合わされる。したがって、隣接するトラックで達成される温度は、高く、これにより隣接するトラックに存在する非晶質のマークの再結晶化、すなわち熱的なクロスライトが引き起こされる。特に、データトラックピッチ、すなわち２つの連続するデータトラック間の距離が余りに小さい場合、隣接するトラックの加熱は、このデータマークの品質を低下する。

図６は、熱的なクロスライト効果を説明する温度−時間の図である。この図では、２つの消去パワーレベルのセントラルトラックにおける８Ｔマークの書き込みによる２００ｎｍの距離での隣接するトラックにおける温度−時間応答が示される。２００ｎｍの距離は、隣接するトラックにおけるマークのエッジに大雑把に対応する。プロファイルは、マークにおける３つのロケーションでプロットされており、すなわちマークのリーディングパート、センターパート及びトレイリングパートである。明らかに、５ｍＶの高い消去パワーレベルは、長時間にわたり高い温度を招き、これにより現在のマークの再結晶化を誘発する。計算は、セントラルトラックにおけるマークを短くするために短い消去バンプで消去期間を置き換えることは、サーマルクロスライト効果を抑圧するために利益がある。

図７は、制御される再結晶化を説明するためのモデル計算を示している。成形のためのマークのトレイルにおける制御される再結晶化は、消去パワーレベル、パルス期間、及び最後のライトパルスと消去バンプとの間の時間を調節し、これによりクーリングギャップを設けることで可能となる。図７には、消去バンプの消去パワーの変動によるＩ２マークの制御される再結晶化の後のマーク形状のコンピュータシミュレーションが与えられている。ライトパワーは７ｍＶであり、消去バンプは、２．５と５ｍＶの間のパワーを有する。実線は溶解エリアを示し、シンボルは部分的な再結晶化後のマークを示す。この例では、接線方向のマークサイズの著しい低減は、消去パワーを増加させることで達成される。

この制御される再結晶化は、消去バンプと最後のライトパルスの間の長い消去バンプ又は短いクーリングギャップにより達成される。非晶質のマークのトレイリングエッジの再結晶化は、パルストレイルにおける最後のライトパルスの延長により達成することができる。これは、延長されたライトパルスがマークのサイドから再結晶を引き起し、良好に定義されないピットを引き起こすために好ましくない。

図８は、本発明の実施の形態を例示するパルスダイアグラムを示す。このライトストラテジは、図５に従うライトストラテジ比較して変更されている。小さなマーク及び長いマークを書き込むライトパワーは異なる。これは、Pw,1及びPw,2で示されている。短いマークのトレイリングエッジを成形する消去パルスは、Pe,1及びTe,1並びにPe,2及びTe,2で使用される、再結晶を誘発するために高いパワー及び長い期間を有する。再結晶化の量が同じであるとしても、達成される温度は、短いマークが書き込まれるケースにおいて低い。したがって、高いライトパワーの延長される消去パルスは、短いマークのテイルを成形することが好まれる。なお、マークの形状に影響を与える更なるパラメータが供給されるように、長いパルス列内のパワーレベルは異なる。

図９は、２Ｔスペース（ランド）により分離された２Ｔピットからなるデータパターンの原子間力顕微鏡からのピクチャ（ＡＦＭピクチャ）を示しており、（ａ）Ｔｅ＝Ｔｐ；（ｂ）Ｔｅ＝２Ｔｐ；（ｃ）Ｔｅ＝３Ｔｐである。０．５Ｐｗ及び可変のパルス長の消去パルスが適用される。消去パルス（Ｔｅ）の期間は、図９ａにおけるライトパルス長（Ｔｐ）に類似している。図９ｂにおいて、消去パルスは２倍の長さである。３倍の長さの消去パルスの結果は、図９（ｃ）に与えられる。延長された消去パルスは、多くの再結晶化を招き、したがって短い２Ｔマークを招く。さらに、誘発された後方成長（back-growth）は非常に再現可能であることが認められる。

以下の実施の形態では（図１０〜図１９）、ライトパルス系列のみが示される。図５に示され、図８に詳細にされた消去バンプは、全て記載されたライトストラテジに適用され、マークのテイルにおける制御される再結晶化を可能にする。

図１０は、本発明に係る実施の形態を例示するパルスダイアグラムを示している。図１１は、原子間力からのピクチャを示す（ＡＦＭピクチャ）。Ｎストラテジによれば、ＮＴのロングマーク／ピットは、Ｎのライトパルスで書き込まれる。ライトパワーは、広いマークを得るために変動することができる。図１１ａは、マークのテイルにおける制御される再結晶化により良好に成形される再結晶化によるＩ２ピットを示す。図１１ｂ及び図１１ｃは、控えめなパワー（４０ＩＬＶ）で書き込まれるＩ７ピットを示し、図１１ｄは、４５ＩＬＶで書き込まれるＩ７ピットを示す。記録速度は、２ｍ／ｓである。３つの図１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄは、深刻な再結晶化がデータの書き込みの間に生じたことを示す。使用される材料は、２ｍ／ｓの記録速度について余りに高速である。高い記録速度は、マークのフォーメーションを改善する。

図１２は、本発明に係る実施の形態を例示するパルスダイアグラムである。図１３は、原子間力顕微鏡からのピクチャを示す。Ｎ−１ストラテジによれば、ＮＴロングマーク／ピットは、Ｎ−１ライトパルスで書き込まれる。ライトパルス間の、より広いクーリングギャップは、図１３ａに見ることができるように、書き込みの間に再結晶化を招かない。このピクチャは、５０ＩＬＶで書き込まれた６Ｔピットに基づいて達成される。図１３ｂでは、さらに、互いに部分的にオーバラップする７０ＩＬＶで書き込まれた幾つかのマークが示される。

図１４は、本発明に係る実施の形態を説明するパルスダイアグラムである。この実施の形態では、図１２に係るストラテジと比較して短いパルスをもつＮ−１ストラテジが説明される。熱の蓄積を抑圧し、リーディングエッジにおける再結晶化を低減するため、長いクーリングギャップが得られる。同じ幅のマークを書き込むため、高いライトパワーが必要とされる。図１５は、Ｔ２及びＴ４ピットのＡＦＭピクチャを示す。ピットのリーディングエッジは、２Ｔピットとほぼ同じ幅であり、図１１ａにおけるピットよりも明らかに広い。更なる消去パルスは、図７に関して説明されるように、接線方向にトレイリングエッジを部分的に再結晶化するために使用することができる。一般に、消去パルスなしに説明される全ての実施の形態は、かかる消去パルスを適用することで変更される。

図１６は、本発明に係る実施の形態を説明するパルスダイアグラムを示す。可変のパルス長をもつＮ−１ストラテジによれば、第一のライトパルスの延長により、良好に定義されたリーディングエッジを招く。後続するパルスの長さ及びパワーは、書き込みの間に再結晶化を最小にするために変化される。図示される例では、第一のパルスは、後続のパルスの３倍の長さである。全てのパルスは、等しいライトパワーを有する。クーリングギャップの期間は、再結晶化を抑圧するために変動される。

図１７は、本発明に係る実施の形態を説明するパルスダイアグラムを示す。図１８は、本発明に係る実施の形態を説明する更なるパルスダイアグラムである。図１９は、原子間力顕微鏡からのピクチャを示す。これらの図に示される２Ｔストラテジによれば、ＮＴのロングマーク／ピットは、Ｎ／２のライトパルスで書き込まれる。このライトストラテジは、記録スタックにおける熱の蓄積を低減し、したがって書き込みの間の再結晶化を抑える。かかるライトストラテジは、高速かつデュアルレイヤアプリケーションについて知られている。７Ｔマークは３又は４パルスで書き込まれる。図１７及び図１８に係る例では、最後のパルス（Ｔ_p,o及びＴ_p,e）の長さ、及び最後のクーリングギャップ（Ｔ_g,o及びＴ_g,e）の長さは、奇数及び偶数マークについて異なる。図１９ａ及び図１９ｂでは、Ｔ２の後方の成長が明らかに見られる。図１９ｃに係るＴ７ピットは、図１７に従うパルスストラテジで書き込まれる。広いリーディングエッジが結果であり、したがって再結晶化が抑えられる。

上述されていない等価な概念及び変更は、本発明の範囲から逸脱することなしに採用される場合があり、本発明は特許請求の範囲で定義される。

本発明と利用することができる従来の光ディスクドライブの概念的なセットアップを示す図である。本発明に従って処理されるマスタ基板を通しての概念的な断面図を示す図である。本発明に従って部分的に処理された後のマスタ基板の更なる実施の形態を通した概念的な断面図を示す図である。更なる処理ステップ後のマスタ基板を通した概念的な断面図を示す図である。本発明に係る実施の形態を例示するためのパルスダイアグラムであるサーマルクロスライト効果を説明する温度−時間の図である。制御される再結晶化を説明するモデル計算を示す図である。本発明の実施の形態を説明するプルダイアグラムである。データパターンの原子間力顕微鏡（ＡＦＭピクチャ）からのピクチャを示す図である。本発明に係る実施の形態を説明するパルスダイアグラムである。原子間力顕微鏡からのピクチャを示す図である。本発明に係る実施の形態を説明するパルスダイアグラムである。原子間力顕微鏡からのピクチャを示す図である。本発明に係る実施の形態を説明するパルスダイアグラムである。原子間力顕微鏡からのピクチャを示す図である。本発明に係る実施の形態を説明するパルスダイアグラムである。本発明に係る実施の形態を例示するパルスダイアグラムである。本発明に係る実施の形態を例示する更なるパルスダイアグラムである。原子間力顕微鏡からのピクチャを示す図である。

Claims

光記録用のマスタ基板にデータを書き込む方法であって、
前記マスタ基板は、記録レイヤ及び基板レイヤを有し、
前記記録レイヤは、相変化材料を有し、前記相変化材料の位相は、前記記録レイヤに光を投射することで結晶質から非晶質に転移され、
少なくとも１つのライトパルスにより、前記マスタ基板に、複数の非晶質のマークのうちの第一の非晶質のマークを書き込むステップと、
次の非晶質のマークが書き込まれる前にクーリングギャップを設けるステップと、
を含む方法。
非晶質のマークを書き込むために複数のライトパルスが使用され、前記ライトパルスは品質的に同じパワーを有する、
請求項１記載の方法。
非晶質のマークを書き込むために複数のライトパルスが使用され、前記ライトパルスは異なるパワー値を有する、
請求項１記載の方法。
前記少なくとも１つのライトパルスの後、少なくとも１つの消去パルスが印加され、前記消去パルスは前記ライトパルスとりも低いパワーを有する、
請求項１記載の方法。
多数のライトパルスに後続する消去パルスは、少数のライトパルスに後続する消去パルスよりも低いパワーを有する、
請求項４記載の方法。
前記消去パルスの期間は、前記ライトパルスの期間の０．５倍と２．５倍の間である、
請求項４記載の方法。
チャネルビット長のＮ倍の長さを有するマークは、Ｎ個のライトパルスにより書き込まれる、
請求項１記載の方法。
チャネルビット長のＮ倍の長さを有するマークは、Ｎ−１個のライトパルスにより書き込まれる、
請求項１記載の方法。
チャネルビット長のＮ倍の長さを有するマークは、Ｎ／２個のライトパルスにより書き込まれる、
請求項１記載の方法。
複数のライトパルスからの第一のライトパルスは、最も長いライトパルスである、
請求項１記載の方法。
同じ非晶質のマークに属するライトパルス間に調節可能な長さのクーリングギャップが設けられる、
請求項１記載の方法。
消去パルスの前に調節可能な長さのクーリングギャップが設けられる、
請求項４記載の方法。
請求項１乃至１２のいずれか記載の方法により生成される高密度のリリーフ構造を複製するスタンパ。
請求項１３記載のスタンパを使用した光記録キャリアを生成する方法。