JP4083745B2 - 光記憶用新材料としての２層光転写レジストの利用 - Google Patents
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Description
本発明は、追記／多再生型光情報記憶媒体に関する。本媒体は少なくとも1の情報層を有し、装置は本情報記憶媒体を利用する。本発明はさらに、そのような光情報記憶媒体の製造方法と、そのような光情報記憶媒体の記録および／または再生方法に関する。
従来技術として、各種光情報記憶媒体が知られており、特にコンパクトディスクCD、デジタル多用途ディスクDVD媒体の形が知られている。記録媒体に入射される変調レーザービームは、情報層の光学特性を変化させる。この変化は、より低出力の別のレーザービームによって、再生時に光学的に検出される。例えば、通常CDは薄膜Al層で覆われた有機材料を有し、成膜のままの状態および露光状態で、それぞれ65％および5％の反射率となり、結果的に反射レーザービームに約60％の変調が生じる。変調は、記憶単位ユニットに影響を受け、例えばある状態が低反射率に対応し、別の状態が高反射率に対応する。記憶単位ユニットの特定状態を読み出しまたは形成する電磁波ビームを使用するため、記憶ユニット単位のサイズは、電磁波ビームと記憶ユニット間の相互作用により、スポットよりも小さくすることはできない。電磁波ビーム源であることが好ましいレーザービームの最小スポットサイズは、レーザー波長およびの光学系の開口数に制限を受ける。従ってCDのような光情報記憶媒体の記憶ユニットの密度を増大させるには、現在の標準波長である、CDの785nmおよびDVDの650nmを低下させる必要がある。次世代ブルーレイディスクフォーマット（BD）では、約405nmの波長が利用され、さらに次の世代では、深紫外線領域（DUV）の230-300nmの波長が利用されると予想されている。通常、光情報記憶媒体に用いられる有機材料は、BD波長の電磁放射線に長時間さらされると、劣化が生じ、例えば、数百回の読み出しにより、信号対ノイズ比は急激に低下する。波長が短くなると、劣化はさらに早くなる。従って代替法を開発して、現在利用されている媒体よりも記憶容量の高い、CD方式の媒体を提供する必要がある。
欧州特許出願第0 474 311A1号明細書には、短い再生／記録波長、例えば680nmで使用できる光情報記憶媒体が示されており、この場合、合金法および拡散法が利用される。装置は、合金材料を記録層として利用する。合金は、例えばAu、Ag、AlまたはCuのような高反射率材料からなり、媒体からの反射光の変調は、高強度レーザーで記録データを反射するパターンを有する媒体を露光することによって、記録層に熱影響による幾何形状変化を生じさせることで行われる。変調は、この幾何形状によって生じる。高反射または低反射のいずれかを示す個々の記憶ユニットの幾何配置は、露光中に形成される。従って個々の層の幾何形状は、精密に定形する必要があり、この精度により、光情報記憶媒体の記憶密度が決定される。
そのような材料の別の例は、EP0068801に示されており、この場合、照射時にシリサイドの特徴を利用する。一般に光情報媒体では、例えば結晶相の変化、または結晶状態とアモルファス状態の差異のような、材料中の構造変化が利用される。成膜のままの相状態、すなわち媒体の初期状態では、材料は、異なる光学特性を示す新たな材料に変換され、それにより変調が得られる。
波長が短くなると、顕著になる材料の劣化の問題は、集積回路や半導体製作時の微細転写プロセスにおいても生じる。転写プロセスでは、まず電磁放射線を用いて、材料にパターンが転写されるが、電磁放射線の照射によって材料の特性は変化する。通常、成膜後には、露光領域（または非露光領域）が除去され、非保護下地層のエッチング中に、残留レジストが下地層の一部を保護するため、一連のステップによって、パターンがエッチング形成される（あるいはその逆）。
国際公開WO02/06897には、2層構造の各種無機材料が示されている。多くの無機材料の群で構成される2層構造は、レーザービームによって熱溶融し、成膜のままの材料とは異なる光学特性を示す共晶合金材料が形成される。転写プロセスに最も適したレジストを得るには、極めて低露光で変換されるレジストが必要である。現在の転写露光システムは、高露光が得られるようには設計されておらず、さらに、顕著な温度上昇、すなわち200℃以上の温度上昇は、下地電子回路が結果的に損傷を受けるため、好ましくないからである。
しかしながら、光情報記憶媒体の開発における最重要課題は、情報を再生および保管する際に利用する電磁放射線源が、光情報記憶媒体の材料組成を変換することができないことである。
欧州特許出願第0 474 311A1号明細書
国際公開WO02/06897号パンフレット
本発明の課題は、高密度光情報記憶媒体を提供することである。
本発明の別の課題は、ブルーレイディスクフォーマットに対応できる光情報記憶媒体を提供することである。
本発明のさらに別の課題は、標準的なCDおよびDVD媒体と互換性のある光情報記憶媒体を提供することである。
本発明のさらに別の課題は、（深）紫外線領域の放射線で記録再生のできる光情報記憶媒体を提供することである。
本発明のさらに別の課題は、光情報記憶媒体を製作する方法であって、単純で、高密度記憶媒体を得ることのできる方法を提供することである。
本発明の第1の態様では、上述の課題および他の課題を解決する光情報記憶媒体が提供され、当該光情報記憶媒体は、
担持基板と、
該担持基板に設置された反射情報層であって、第1の構造相の第1の無機材料からなる少なくとも第1の層と、少なくとも第2の構造相の少なくとも第2の無機材料からなる少なくとも第2の層と、を有する反射情報層と、
第1の電磁放射線が照射された際に、前記情報層内に形成される合金介在物であって、前記第1の構造相の前記第1の材料と、前記少なくとも第2の構造相の前記少なくとも第2の材料との混合物からなる微細構造を有する合金介在物と、
を有する光情報記憶媒体であって、
前記合金介在物の光学特性は、成膜のままの情報層の光学特性とは異なり、当該光情報記憶媒体に向けて放射される第2の電磁放射線に反応して、前記合金介在物、および前記成膜のままの情報層を有する領域の、それぞれから反射された電磁放射線に変調が生じ、再生信号が提供される。
担持基板と、
該担持基板に設置された反射情報層であって、第1の構造相の第1の無機材料からなる少なくとも第1の層と、少なくとも第2の構造相の少なくとも第2の無機材料からなる少なくとも第2の層と、を有する反射情報層と、
第1の電磁放射線が照射された際に、前記情報層内に形成される合金介在物であって、前記第1の構造相の前記第1の材料と、前記少なくとも第2の構造相の前記少なくとも第2の材料との混合物からなる微細構造を有する合金介在物と、
を有する光情報記憶媒体であって、
前記合金介在物の光学特性は、成膜のままの情報層の光学特性とは異なり、当該光情報記憶媒体に向けて放射される第2の電磁放射線に反応して、前記合金介在物、および前記成膜のままの情報層を有する領域の、それぞれから反射された電磁放射線に変調が生じ、再生信号が提供される。
光情報記憶媒体は、さらに保護被覆層で保護しても良い。
本発明の第2の態様では、上述の課題および他の課題を解決する、光情報記憶媒体を製作する方法が提供され、当該方法は、
担持基板を提供するステップと、
前記担持基板に、第1の構造相の第1の無機材料からなる少なくとも第1の層を成膜し、さらに前記第1の層上に、第2の構造相の少なくとも第2の無機材料からなる少なくとも第2の層を成膜して、反射情報層を提供するステップと、
を有し、
前記少なくとも第1および第2の無機材料は、前記情報層の少なくとも一部の溶融および凝固によって、微細構造が形成されるように選定され、前記第1の構造相の前記第1の材料と、前記第2の構造相の前記第2の材料の混合物からなる微細構造を有する合金介在物が形成される。
担持基板を提供するステップと、
前記担持基板に、第1の構造相の第1の無機材料からなる少なくとも第1の層を成膜し、さらに前記第1の層上に、第2の構造相の少なくとも第2の無機材料からなる少なくとも第2の層を成膜して、反射情報層を提供するステップと、
を有し、
前記少なくとも第1および第2の無機材料は、前記情報層の少なくとも一部の溶融および凝固によって、微細構造が形成されるように選定され、前記第1の構造相の前記第1の材料と、前記第2の構造相の前記第2の材料の混合物からなる微細構造を有する合金介在物が形成される。
光情報記憶媒体は、さらに保護被覆層で保護しても良い。
当該方法は、さらに、第1の電磁放射線によって、前記情報層を所定のパターンで露光するステップであって、前記露光された情報層内に合金介在物が形成されるステップを有する。露光は、例えば記録装置内の集束レーザーよって行われ、再生に使用されるレーザーと同じものが、高エネルギーで記録に使用される。あるいは露光は、所定のパターンに露光するための特殊なマスクを用いた記憶媒体の流体露光によって、特定の配置に対して行っても良い。
本発明の第3の態様では、上述の課題および他の課題を解決する、光情報記憶媒体を光学的に再生する方法が提供され、当該方法は、
前記光情報記憶媒体に向けて、電磁放射線を放射するステップと、
前記入射電磁放射線に反応して、前記光情報記憶媒体から反射される電磁放射線の位相または強度の変調を検出するステップと、
を有し、検出された位相または強度の変調によって、前記成膜のままの情報層内に合金介在物のパターンが提供される。
前記光情報記憶媒体に向けて、電磁放射線を放射するステップと、
前記入射電磁放射線に反応して、前記光情報記憶媒体から反射される電磁放射線の位相または強度の変調を検出するステップと、
を有し、検出された位相または強度の変調によって、前記成膜のままの情報層内に合金介在物のパターンが提供される。
光情報記憶媒体は、少なくとも2種類の異なる無機材料からなる、少なくとも2の層を担持する基板を有し、情報は、少なくとも2種類の無機材料の熱溶融によって、あるいは一定量の液化によって記憶され、これには、例えばレーザービームのような第1の電磁放射線が用いられる。少なくとも2種類の無機材料が溶融すると、合金、好ましくは共晶合金が形成され、この合金は、成膜のままの材料とは異なる光学特性を示すため、情報のパターンが形成される。記憶情報は、媒体から反射する電磁放射線によって、強度または位相変調として、読み出すことができる。
第1および第2の電磁放射線は、同じ放射線源から放射され、実質的に同一の波長であっても良い。放射線強度は、記憶情報の記録用の第1の電磁放射線（記録パルス）は高強度とし、再生用の第2の電磁放射線（再生パルス）は低強度とすることが好ましい。
光情報記憶媒体の形状は、任意である。特に記憶媒体は、ディスク、テープ、カートリッジ、カード等の各形状にすることができる。層という言葉は、情報層の形状が、テープ、ディスクのような通常のシート形状に限定されることを意味するものではなく、一般の情報担体に利用される、いかなるブロックや形状も含む。
例えばCDやDVDのようなディスクを用いる場合、担体基板は、プラスチック材料で構成されることが好ましく、その厚さは0.5から2mmの間である。プラスチック材料は、いかなるプラスチック材料で構成されても良く、例えばポリメチル、ポリメチルペンテン、メタクリレート、ポリオレフィン、エポキシ等であるが、ポリカーボネートが好ましい。
保護被覆層は、使用電磁放射線に対して透明な、いかなる材料であっても良い。好適実施例では、ポリカーボネートが保護被覆層として使用されるが、樹脂、ラッカー等のような別の透明材料を用いても良い。被覆層は、引っかき傷に対する機械的な保護層として、および化学的保護層としての役割を果たし、大気からの影響を含む外界の影響から、無機材料を保護する。被覆層の厚さは、主として、再生／記録電磁放射源と光情報記憶媒体の間のワーク距離に依存する。従って被覆層の厚さは、光記録技術の世代によって異なる。コンパクトディスクCDの場合、被覆層の典型的な厚さは1.2mmであり、デジタル多用途ディスクDVDの場合、被覆層の典型的な厚さは600μmであり、ブルーレイディスクBDの場合、現時点での好ましい被覆層の厚さは、実質的に100μmである。特殊用途の場合、BDの保護被覆層は、例えば50μmから200μmの厚さに選定される。
情報層は、実際に情報を有する層であり、無機材料の少なくとも第1および第2の層を有する。情報は、第1の電磁放射線を情報層に照射して、情報パターンを形成することにより記録される。第1の電磁放射線は高記録出力であり、情報層を加熱して、無機材料の少なくとも一部を熱溶融するように適合される。次に溶融材料は、凝固して情報層内に合金介在物が形成される。材料および材料比は、合金の微細構造が、第1の構造相の第1の無機材料混合物と、少なくとも第2の構造相の少なくとも第2の無機材料とを含むように選定される。
合金組成は、層の厚さ、層の厚さ比、温度、冷却温度等の選定により制御しても良い。各無機材料の状態図からこれらのパラメータを選定することにより、例えば第1および少なくとも第2の無機材料の適当な混合比を選択することにより、共晶合金が形成される。これは個々の層の厚さを調整することによって行うことができる。
共晶合金を形成することの利点は、ナノメートル領域で均一合金、すなわち第1の相の第1の無機材料と、第2の相の第2の無機材料とからなる微細混合物を形成することができることであり、成膜のままの材料は残留しない。完全共晶材料組成からずれた場合、合金中に成膜のままの材料の残留物が残り、この残留物は、合金の光学特性に影響を及ぼすため、合金介在物を含む情報層の光学特性は、同定が難しくなる。合金内の残留物は、従って低変調効率を生じさせる。
少なくとも第1および第2の層の厚さは、成膜のままの層の最良の反射が得られるように選定され、実際には少なくとも2層のそれぞれの厚さは、約20nmであることが好ましい。各層の厚さは、3〜70nmとしても良いが、10〜60nm、さらに15〜40nmであることが好ましい。少なくとも2層の全厚は、十分な情報密度を得るためには、200nmを超えないことが望ましい。層の全厚が厚くなると、露光領域に加熱を限定することが難しくなり、例えば第1の電磁放射線に露光されていない領域への拡散により、隣接部の加熱が回避できなくなるからである。層の全厚は情報密度の要求に依存し、1000nmまで許容されるが、800nm、さらには400nmであることが好ましい。成膜プロセスによる制限のため、各層の最小層厚さは約3nmであることが好ましい。
無機材料は、低融点を示すように、あるいは共晶合金を形成するものから選定されても良い。無機材料は、以下の組で構成される群から選択されても良い：As-Pb、Bi-Cd、Bi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Cd-In、Cd-Pb、Cd-Sb、Cd-Sn、Cd-Ti、Cd-Zn、Ga-In、Ga-Mg、Ga-Sn、Ga-Zn、In-Sn、In-Zn、Mg-Pb、Mg-Sn、Mg-Ti、Pb-Pd、Pb-Pt、Pb-Sb、Sb-Sn、Sb-Ti、Se-Ti、Sn-TiおよびSn-Zn。特にBi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Ga-In、Ga-Sn、In-Sn、In-Zn、Mg-Sn、Sb-Sn、Sn-TiおよびSn-Znの組み合わせが好ましく、Bi-In、Bi-Sn、In-Snの組み合わせがより好ましい。
成膜のままの情報層の初期反射率はできるだけ高くすることが好ましい。例えば2層の場合、第1および第2の無機材料の複素屈折率n1,2±ik1,2は、以下のように選定した場合に、最大反射率が得られることが示されている。すなわち第2の無機材料の屈折率n2の実部は、できる限り小さく、第1の層の複素屈折率n1の実部よりも小さくして、さらに第2の無機材料の屈折率の虚部k2は、第1の材料の屈折率の虚部k1よりも大きくなるように選定される。
成膜のままの情報層の反射率が高い場合、溶融閾値を超えるまで情報層を加熱しなくても、光情報記憶装置が、標準的な電磁放射線源から放射される放射線で、媒体を読み取ることができるという利点がある。
また、高反射の成膜のままの材料、すなわち反射率が60％以上の材料、70％以上の材料、80％以上の材料では、予想以上の高変調比が得られ、変調比は例えば、50%を超え、60％を超え、70％を超えることが示されている。従って高変調比によって、高い信号対ノイズ比が得られ、記憶装置の全体的な特性が向上する。
光情報記憶媒体の重要な点は、成膜のままの層の光学特性が、合金の光学特性とは異なることである。成膜のままの層または合金のいずれかは、第2の電磁放射線に対して実質的に透明であり、他の構成体は実質的に不透明で高反射率であることが好ましい。以下の実施例では、成膜のままの層を有する領域が実質的に不透明である場合、具体的には、成膜のままの層が実質的に反射性を有し、合金領域が実質的に透明な状況のみを示す。ただし、以下に示す全ての態様および実施例は、反対の状況にも適用できる。
記憶情報を読み出すため、光情報記憶媒体に向けて第2の電磁放射線が放射され、入射される第2の電磁放射線に応じて、光情報記憶媒体から反射される電磁放射線のビーム変調が検出される。変調は、成膜のままの層と合金材料の光学特性が異なるために生じる。従って変調によって、再生信号が提供され、記憶情報に関する情報が提供される。
第2の電磁放射線源は、例えばダイオードレーザーのようなレーザーであっても良く、例えば500乃至900nmの波長の光を放射するレーザーである。この領域は、CDおよびDVD技術で利用される標準的な波長785nmおよび650nmを含む。放射源はさらに、青色波長領域の光を放射するレーザー源であっても良く、この波長は、300から500nmの範囲であり、BD技術に用いられる405nmであることが好ましい。あるいは放射源は、230乃至300nmの領域の放射線を放射する紫外線レーザー源であっても良い。
好適実施例では、第1および第2の電磁放射線源は、同一の放射源であっても良く、再生時の放射線のエネルギーは、記録放射線のものよりも小さい。
読み出し信号は、光情報記憶媒体の少なくとも一部に向かう第2の電磁放射線の照射により、光情報記憶媒体から反射される電磁放射線を検出することによって得られ、情報パターンに記憶された情報は、検出された電磁放射線の強度変調として読み出される。情報パターンに記憶された情報は、成膜のままの情報層、または少なくとも一部が透明な合金介在物の底部の他の層から反射される放射線の変調強度として読み出される。
あるいは、読み出し信号は、光情報記憶媒体の少なくとも一部に向かう第2の電磁放射線が光情報記憶媒体から反射される際の、電磁放射線の干渉変調または干渉縞を検出することによって、提供されても良い。これにより位相変調が検出される。従って入射電磁放射線は、成膜のままの層から、あるいは例えば合金介在物、担持基板、追加層等の底部のいかなる層から反射されても良い。担持基板材料は、合金の底部から検知可能な信号が反射されるように、十分な反射率を示すものから選定されても良い。本実施例では、成膜のままの層の表面と、合金底部の別の反射層表面の間の距離は、成膜のままの層表面から反射される放射線と合金底部の反射層表面の間で、干渉が消滅または形成されるように調整する必要がある。2反射層間の正確な距離を得るには、第1および第2の層の厚さは、第2の電磁放射線の波長の1/4の整数倍となるように選択する必要がある。第1および第2の層の厚さを反射率および合金組成を考慮して慎重に選択するため、空間層が提供されることが好ましく、これにより前記距離を調節することが可能となる。第2の電磁放射線は、光情報記憶媒体に向かって放射されると仮定すると、放射線方向は、光情報記憶媒体の法線平面の方向と平行である。第2の電磁放射線が、光情報記憶媒体の法線平面から角度θだけ傾いている場合、無機2層の厚さ、または無機2層および空間層の厚さは、全厚さが、n・1・sin(θ)＝1/4・ｍ・λを満たすように選定される。ここでn・1は、全光学厚さ、θは傾斜角、λは第2の電磁放射線波長、mは整数である。ただし実際には、トラックおよび焦点信号も考慮しなければならない。媒体を再生する光学装置と同じ光学装置でこれらの信号を読み出すには、大抵の場合、完全干渉が選定され、最適な状況に近いパラメータのみが選択される。
記憶媒体の変調を向上し、光学および熱特性を高めるため、情報層は、さらに追加層を有しても良い。追加層は、情報層の片側または両側、すなわち担持基板と第1の層の間に提供されても良く、あるいは情報層の上部に提供されても良い。追加層は、反射、吸収、拡散に適合され、例えば第2の電磁放射線は、合金を通過して追加層に向かって放射される。追加層の光学特性は、得られる変調の種類および強度を定める。
合金の底部層の反射率を高めるため、担持基板と少なくとも第1の層の間に反射追加層を提供しても良い。合金底部から反射される放射線の強度を増大させて、位相変調の感度を向上させても良い。
反射追加層は、金属または合金のようないかなる反射材料であっても良い。金属層は、Alを有することが好ましいが、Ag、Au、Pd、Pt、Ir、Cuもしくは他のいかなる高反射性金属または合金であっても良い。
追加層を用いる場合はさらに、追加層が、金属のような熱伝導材料を有することが好ましく、これにより、電磁放射線の入射による熱が速やかに放熱され、隣接層の溶融を回避することが可能となる。Alの追加層を用いることは有意である。AlとBi間、またはAlとSi間の界面は極めて安定だからである。予想（局部）温度範囲では、AlとBiまたはSi間には、拡散や好ましくない合金化は生じないと予想される。
あるいは、追加層は、入射放射線を反射する誘電体層を有しても良い。誘電体層は、例えば(ZnS)80(SiO2)20のようなZnSおよびSiO2の混合物であっても良く、あるいは誘電体層は、非化学両論的な組成を含む、SiO2、Ta2O5、TiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、ZnO、SiC等で構成されても良い。誘電体層はさらに、あるいは代わりに、複数のサブレイヤからなる誘電体材料のスタックを有しても良い。誘電体スタックは、いわゆる界面スタックであることが好ましく、反射率は、サブレイヤの数および個々のサブレイヤの厚さを調整することによって調節される。さらにより多くの誘電体スタックを用いて記憶密度を増大させても良い。
一般に誘電体材料は、熱伝導性の悪い材料である。従って誘電体追加層は、第1の電磁放射線からビームの焦点領域に入熱を制限するため、成膜のままの領域と露光領域の間のコントラストが向上し、高密度パターンを形成することができる。
追加層は上述の空間層を有しても良く、これにより、成膜のままの層表面と追加層表面間の距離が調整される。空間層は、放射線が層を通過するように設置された透明層であっても良く、あるいは空間層は、放射線が空間層を通過しないようにする必要がある状況では、不透明であっても良い。従って空間層は、光情報記憶媒体の特性を最適化するために必要ないかなる位置に設置しても良い。
別の方法として、追加層は、入射放射線を吸収または拡散するように選定しても良く、この場合放射線は、成膜のままの第1および第2の層を有する領域から反射され、合金領域からは、全くあるいはわずかしか反射されない。そのような、反射材料のような追加層は、誘電体材料または誘電体スタックで構成され、入射放射線は吸収または拡散される。入射放射線を吸収する材料は、カーボンブラック、カーボン質ダイアモンド（DLC）、Fe3O4、Pb、アモルファスシリコン、スピネル等の吸収誘電体材料のような、いかなる吸収材料であっても良い。入射放射線を拡散させる材料は、多孔質シリコン、Al2O3、SiO2等である。入射放射線を拡散する材料は、全て粒状構造である。両方の場合、実質的に放射線は、層、すなわち合金を含む領域からは反射されず、変調強度は、さらに向上する。
光情報記憶媒体の容量をさらに増加させるため、上述の層構造を繰り返して、2または3以上の記録スタックを提供しても良い。記録スタックは、再生または記録時に、第2の電磁放射線の焦点を変化させるように選定され、第1または第2の電磁放射線を放射する放射源は、参考文献WO99/59143号のように、再生／記録される記録スタックに焦点化される。
別の好適実施例では、ジュアルまたはマルチ情報層構造が採用され、各情報層は、本発明により構成される。
2層間のクロストークおよび自己吸収を抑制するため、所定のトラックにのみ第1および第2の無機材料を有する情報層を設置することが好ましい。通常、トラック同士の空間は、透明のままである。これは、下部に設置されるあらゆるトラックの視認性を向上させる。記憶密度を増大するため、第2の情報層を、第1の透明層の底部に設置しても良く、第2の情報層は、上部層のトラック間の空間が底部層のトラックの上部に設置されるように配置される。そのような構造は、離昇技術によって提供されても良い。
上述のような相互の上部の2の記録スタックを用いて、データ容量を増大させる選択肢に加えて、ディスクの両側に同一のスタックを設置する、別の選択肢が提供される。またはデータ容量をさらに増大させるため、ディスクの両側に2スタックをコーティングしても良い。この場合、記録および再生時には、2の記録／再生ユニットが必要であり、あるいは、LPのように、媒体を手動で反対向きにする必要がある。
本発明の好適実施例を、添付図面を参照して以下に示す。
図1には、光情報記憶媒体の好適実施例を示す。光情報記憶媒体1は、厚さ約1mmのポリカーボネート基板5からなる担持基板と、第1の層11と、第2の層12とを有し、これらの層で情報層10が構成される。透明ポリカーボネート被覆層3は、保護のために付与される。レーザーは、レンズ2状に概略的に描かれている。レーザーは、2層の加熱により合金介在物6を形成する記録レーザーであっても、2層を溶融して合金介在物を形成させる記録レーザーであっても良い。またレーザーは、予め形成された合金介在物の存在を検知する読み取りレーザーであっても良い。さらに追加層4が設置される。
層状スタック構造の成膜のままの初期反射率は、光記録の重要なパラメータである。3つの世代の光記憶技術（CD、DVDおよびBD）において、成膜のままの反射率を以下の配置で算出した。
図2、3、4では、それぞれ配置A、CおよびEに対する初期反射率が算出されている。2層構造の2層の厚さは等しいと仮定している。各層が約20nmの層厚さのときに、最大反射率が得られる。
図5、6、7には2元系状態図を示す。これまでは2層の厚さは等しいとして検討したが、2層の溶融時には共晶合金が形成されるため、2層の厚さ比は重要である。光学特性上は、多くの共晶合金が形成されることが重要である。2元系状態図には、共晶合金が形成される比率（重量％単位）および冷却温度に関する情報が示されている。以下の表には、個々の成膜のままの層が共晶となるために必要な比率をまとめて示す。
図8には、加熱時の温度の関数としての、多数の異なる配置に対する光学特性を示す。計算結果に一致した、高い初期反射率（約70％）が得られる。約130℃では、急激な遷移が観測され、急激な反射率の低下（15％以下）、およびこれに対応する約40％の透過率の増大が生じる。
Claims (21)
- 担持基板と、
該担持基板に設置された反射情報層であって、第1の構造相の第1の無機材料からなる少なくとも第1の層と、少なくとも第2の構造相の少なくとも第2の無機材料からなる少なくとも第2の層と、を有する反射情報層と、
第1の電磁放射線が照射された際に、前記情報層内に形成される合金介在物であって、前記第1の構造相の前記第1の材料と、前記少なくとも第2の構造相の前記少なくとも第2の材料との混合物を含む構造相を有する合金介在物と、
を有する光情報記憶媒体であって、
前記合金介在物の光学特性は、成膜のままの情報層の光学特性とは異なり、当該光情報記憶媒体に向けて放射される第2の電磁放射線に反応して、前記合金介在物、および前記成膜のままの情報層を有する領域の、それぞれから反射された電磁放射線に変調が生じ、再生信号が提供され、
当該記憶媒体は、さらに、前記担持基板と前記少なくとも第1の層の間に設置された、少なくとも1の追加層を有し、該少なくとも1の追加層は、金属製の少なくとも1のサブレイヤを有することを特徴とする光情報記憶媒体。 - 前記無機材料は、As-Pb、Bi-Cd、Bi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Cd-In、Cd-Pb、Cd-Sb、Cd-Sn、Cd-Ti、Cd-Zn、Ga-In、Ga-Mg、Ga-Sn、Ga-Zn、In-Sn、In-Zn、Mg-Pb、Mg-Sn、Mg-Ti、Pb-Pd、Pb-Pt、Pb-Sb、Sb-Sn、Sb-Ti、Se-Ti、Sn-TiおよびSn-Zn、の組で構成される群から選択される材料を少なくとも有することを特徴とする請求項1に記載の媒体。
- 前記機材料は、Bi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Ga-In、Ga-Sn、In-Sn、In-Zn、Mg-Sn、Sb-Sn、Sn-TiおよびSn-Zn、の組で構成される群から選択される材料を少なくとも有することを特徴とする請求項1または2に記載の媒体。
- 前記無機材料は、Bi-In、Bi-Sn、In-Snの組み合わせを少なくとも有することを特徴とする前記請求項1 乃至 3のいずれか一つに記載の媒体。
- 各無機材料は、複素屈折率n±ikを有し、前記第2の無機材料は、前記第1の材料の屈折率の実部よりも小さな前記屈折率の実部と、前記第1の材料の屈折率の虚部よりも大きな屈折率の虚部を有することを特徴とする前記請求項1 乃至 4のいずれか一つに記載の媒体。
- 前記第1の層を形成する前記第1の無機材料はBiであって、前記第2の層を形成する前記第2の無機材料はInまたはSnであるか、あるいは前記第1の無機材料はSnであって、前記第2の無機材料はInであることを特徴とする前記請求項1 乃至 5のいずれか一つに記載の媒体。
- 前記第1および第2の層の厚さは、前記第1および第2の層の少なくとも一部の溶融および凝固によって形成される合金が、実質的に共晶組成となるように選定されることを特徴とする前記請求項1 乃至 6のいずれか一つに記載の媒体。
- 前記合金または前記成膜のままの情報層は、当該媒体に向けて放射される前記第2の電磁放射線に対して、実質的に透明であることを特徴とする請求項1に記載の媒体。
- 前記少なくとも1の追加層は、該追加層に向けて放射される前記第2の電磁放射線を反射、吸収または拡散するように適合されることを特徴とする請求項8に記載の媒体。
- 前記少なくとも1の追加層は、誘電体材料で構成される少なくとも1のサブレイヤを有することを特徴とする請求項8または9に記載の媒体。
- 前記少なくとも1の追加層は、少なくとも1の透明空間層を有することを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一つに記載の媒体。
- さらに、保護被覆層を有することを特徴とする請求項1に記載の媒体。
- 前記合金を有する領域と、前記成膜のままの層を有する領域の間から反射される電磁放射線の変調は、70％よりも大きいことを特徴とする前記請求項1 乃至 12のいずれか一つに記載の媒体。
- 前記変調は、強度変調または位相変調であることを特徴とする前記請求項1 乃至 13のいずれか一つに記載の媒体。
- CDおよびDVD標準規格と互換性のあることを特徴とする前記請求項1 乃至 14のいずれか一つに記載の媒体。
- 光情報再生および／または記録装置における、請求項1乃至15のいずれか一つに記載の媒体の利用。
- 担持基板と、
第1の記録スタックであって、
第1の構造相の第1の無機材料からなる少なくとも第1の層、および第2の構造相の第2の無機材料からなる少なくとも第2の層を有する反射情報層と、
前記担体基板と前記少なくとも第1の層との間に設置された少なくとも1の追加層であって、金属製の少なくとも一つのサブレイヤを有する少なくとも1の追加層と、
前記情報層内に形成された合金介在物であって、前記第1の構造相の前記第1の材料と、前記少なくとも第2の材構造相の前記少なくとも第2の材料との混合物を含む構造相を有する合金介在物と、
を有する第1の記録スタックと、
分離層と、
前記第1の記録スタックと実質的に同一の、第2の記録スタックと、
を有する光情報記憶媒体。 - 光情報記憶媒体を製作する方法であって、
担持基板を提供するステップと、
前記担持基板に、第1の構造相の第1の無機材料からなる少なくとも第1の層を成膜し、さらに前記第1の層上に、第2の構造相の少なくとも第2の無機材料からなる少なくとも第2の層を成膜して、反射情報層を提供するステップと、
前記担持基板と前記少なくとも第1の層の間に設置される、少なくとも1の追加層を提供するステップであって、前記少なくとも1の追加層は、金属製の少なくとも1のサブレイヤを有するステップと、
を有し、
前記少なくとも第1および第2の無機材料は、前記情報層の少なくとも一部の溶融および凝固によって、構造相が形成されるように選定され、前記第1の構造相の前記第1の材料と、前記第2の構造相の前記第2の材料の混合物を含む構造相を有する合金介在物が提供されることを特徴とする、方法。 - さらに、第1の電磁放射線によって、前記情報層を所定のパターンで露光するステップであって、前記露光された情報層内に合金介在物が形成されるステップを有することを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 請求項18または19に記載の方法によって提供される光情報記憶媒体。
- 前記請求項1乃至15のいずれかに記載の光情報記憶媒体を光学的に再生する方法であって、
前記光情報記憶媒体に向けて、電磁放射線を放射するステップと、
前記入射電磁放射線に反応して、前記光情報記憶媒体から反射される電磁放射線の位相または強度の変調を検出するステップと、
を有し、検出された位相または強度の変調によって、前記成膜のままの情報層内に合金介在物のパターンが提供されることを特徴とする、方法。
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