JP4382613B2 - 光記録媒体とその記録再生方法及び製造方法 - Google Patents
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Description
高密度化の方法として、同じ情報量が記録される面積を小さくする方法。つまり記録マークを小さくする方法がある。記録マークを小さくするためには、光をより小さく絞り光のスポットを小さくする必要がある。光のスポット径は波長をλ、レンズの開口数をNAとするとλ/NAに比例するため、スポット径を小さくするには、波長を小さくするか開口数を大きくすることが行われている。最近では波長650nmの光を利用したDVDが実用化段階を迎え、更に波長400nm程度の光を用いて高密度化を目指す技術開発が盛んに行われている。
高密度化を実現するには、記録マークを小さくすると共に、マークの間隔を小さくして線記録密度、トラック密度を大きくすることも同時に行う必要がある。トラックピッチを小さくすることによる高密度化の問題点として、隣接トラック間のクロストークがある。これは、再生時に、隣接トラックに記録された信号を誤って読み取る現象である。また、信号を記録・消去する際の問題として、隣接トラックに誤って信号を記録してしまうクロスライトや、隣接トラックの記録信号を誤って消去してしまうクロスイレースの問題がある。
更に、記録マーク長を短くすることによる高密度化の問題点として、記録マークの位置ずれがエラーレートに及ぼす影響が大きくなることがある。つまり、記録マークの位置ずれが相対的に大きくなり、信号のジッタの増加が顕著になる問題が生ずる。
こういった問題を解決するため、熱伝導率の違いを利用する方法が開発されている。
例えば、本出願人の先願に係る特許文献1や特願2003−169959(未公開)の発明では、熱伝導率が異なる層を設けることにより隣接トラック、隣接マークに熱が伝わらないようにし、クロスライト、クロスイレースを低減する方法が開示されている。これらの方法では、主に記録層が光を吸収し発熱することにより記録を行っている。
記録層での光の吸収に伴う発熱を利用して記録を行う場合、記録層が光を吸収し記録可能な程度に温度が上昇すると記録されてしまう。そのため、トラックピッチが小さくなると、記録層を分断した場合でも隣接の記録領域が光のスポット内に入ってしまい、その結果、隣接トラックの記録領域の記録層にも記録マークが形成され、クロスライト、クロスイレースを完全に防ぐことが難しくなる。また、この方法では、フォトリソグラフィなどを用いる必要があり、加工プロセスが複雑になり製造コストが高騰するし、大面積の作製が難しいという問題点があった。
特許文献9に開示された発明は、ライン状の導電体を設け、その間のスペースに記録する。導電体により放熱性が良くなり、記録マークは広がらずに記録できる。即ち、レーザービーム端が遮光され、熱は導電体で放熱されるため、隣接トラックへの影響を低減できるというものである。また、特許文献10に開示された発明は、ライン状の金属層を周期的に設けることにより、熱伝導率を周期的に変え、記録マークが形成される領域を制限する方法を用いた情報記録媒体に関する。これらの2件は、下地として金属膜をライン状に設けることにより熱伝導率の違いを利用してクロスライトなどを防ぐというものである。
特許文献11〜12には、遮光構造を用いる光記録媒体が開示されている。これらはクロストークの抑制を課題としており、クロスライト、クロスイレースの防止に対する効果は明らかでない。特許文献11には、トラックピッチと遮光膜の幅の和をレーザー光のスポット径と同じにする発明が開示されている。しかし、更に高密度になり、光のスポットに対しトラックピッチが小さくなり、スポットの中に隣接トラックも入ってしまうような場合、新たな課題が生じる。
特許文献13には、隣接する記録部との境界に突起状の変形部を設け、熱の伝播する距離を大きくすることにより隣接部へのクロスライト、クロスイレースを小さくする光記録媒体が開示されている。しかし、熱の伝播する距離を大きくしても光記録媒体を構成する各層が連続的に形成されているため、高密度になると熱が伝播して隣接トラックへ影響を及ぼすようになる。また、この発明はグルーブ記録のみに限定されている。
特許文献14には、グルーブの溝深さを深くすることによりクロスイレースを防ぐか、又は、グルーブの溝が浅い場合には、グルーブとランドの境界付近の膜厚を薄くしたり膜を削除したりする発明が開示されているが、本発明とは構成が異なる。
1) 基板上に少なくとも、光を吸収し熱を発生する光吸収層、記録層、及び該記録層への記録を阻害する記録阻害部を有し、該記録阻害部は該記録層と該光吸収層の間で且つ隣接するトラックの間に配置され、該光吸収層の光吸収機能により記録マークが形成されることを特徴とする光記録媒体。
2) 前記記録阻害部が熱を遮断する断熱部であることを特徴とする1)記載の光記録媒体。
3) 前記断熱部が材料Aと材料Bの混合体を含有し、該材料Aはシリコン化合物であり、該材料Bは硫化物、セレン化物、フッ化物の群から選ばれる少なくとも一つの材料であることを特徴とする2)記載の光記録媒体。
4) 前記断熱部の熱伝導率が、前記記録層を構成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする2)又は3)記載の光記録媒体。
5) 前記断熱部の、記録光の波長における光吸収率が、1×10−3〜1×10−5であることを特徴とする2)〜4)の何れかに記載の光記録媒体。
6) 前記記録阻害部が光を遮断する遮光部であることを特徴とする1)記載の光記録媒体。
7) 前記遮光部が少なくとも一種類の金属材料からなるか、又は、材料Aと材料Bの混合体を含有し、該材料Aはシリコン化合物であり、該材料Bは硫化物、セレン化物、フッ化物の群から選ばれる少なくとも一つの材料であることを特徴とする6)記載の光記録媒体。
8) 前記記録層材料が金属、半導体又は半金属の酸化物であることを特徴とする1)〜7)の何れかに記載の光記録媒体。
9) 前記記録層材料が有機色素であることを特徴とする1)〜7)の何れかに記載の光記録媒体。
10) 前記有機色素が記録光の波長と異なる極大吸収帯を持つことを特徴とする9)記載の光記録媒体。
11) 前記記録阻害部が前記光吸収層からみて光源側に凸状に配置されていることを特徴とする1)〜10)の何れかに記載の光記録媒体。
12) 前記記録阻害部が円周状又は渦巻状に配置されていることを特徴とする1)〜11)の何れかに記載の光記録媒体。
13) 前記光吸収層が、光を吸収し温度が上昇しても、変質又は変形しないことを特徴とする1)〜12)の何れかに記載の光記録媒体。
14) 照射された光の強度分布、又は光照射に伴い生じる温度分布により超解像現象を生じる超解像層を設けることを特徴とする1)〜13)の何れかに記載の光記録媒体。
15) 前記超解像層が前記光吸収層を兼ねることを特徴とする14)記載の光記録媒体。
16) 記録光の波長と再生光の波長が異なることを特徴とする1)〜15)の何れかに記載の光記録媒体の記録再生方法。
17) 記録光及び再生光が基板を通して照射されることを特徴とする1)〜15)の何れかに記載の光記録媒体の記録再生方法。
18) 基板上に、少なくとも光吸収層及び凸状断熱部用の薄膜を積層する工程、該積層構成に対して、該凸状断熱部用の薄膜側から光を照射し凸状断熱部の形状を決定する工程、該凸状断熱部用の薄膜の不必要な部分を除去し凸状断熱部を形成する工程を含むことを特徴とする1)〜15)の何れかに記載の光記録媒体の製造方法。
光記録媒体は、一般に円周状に形成されたトラックに沿って記録を行うが、高密度化を行うためにトラック密度を高くし、トラックピッチを小さくすると、トラックの幅よりも光のスポット径が大きくなる。そのため、隣接トラックにも光が照射されることになり、記録時に記録層が光を吸収し温度上昇すると、隣接トラックの光が照射されている部分も温度上昇することになる。その結果、隣接トラックの情報が消去されてしまったり(クロスイレース)、隣接トラックにも記録されてしまったり(クロクライト)することが起こる。これに対し、本発明は、熱制御、光制御により記録マークの広がりを抑えて隣接トラックへの影響を防ぎ、クロスライト、クロスイレースなどを抑制するものである。即ち、本発明の光記録媒体は、従来技術のように記録層を分断するのではなく、記録層に接する部分に記録阻害部を設けることによりクロスライト、クロスイレースなどの抑制を可能とするものである。また、リソグラフィなどの複雑で大面積の作製に適さない方法とは異なり、光照射とエッチング程度の簡便な方法で記録阻害部を形成する方法も提供する。
図1は本発明の構成を満足する光記録媒体の断面を模式的に示す図である。なお、図1の横方向が光記録媒体の半径方向、紙面に垂直な方向がトラックに沿った方向であるが、この点は、後述する類似の模式的断面図についても同様である。光吸収層の上にトラックと記録阻害部を交互に設け、その上に記録層を設けてある。この媒体に対し記録層の方向から記録光を照射すると、記録しようとするトラック(図の真中のトラック)及びその周辺の記録層の温度は、図中の温度分布のグラフで示したようになる。即ち、真中のトラック部分が突出して温度が高く、その隣の記録阻害部の温度は非常に低くなる。記録阻害部が無い場合には、図24に示すように、光の強度分布に従い、中央から周辺に向かって徐々に温度が低くなり記録マークは広がってしまうが、本発明の場合には、記録阻害部の部分では断熱効果のため記録光を吸収し、光吸収層が記録温度以上になってもその熱が記録層に伝わらないため記録層の温度は上昇しない。また、記録光が光吸収層に達しないため温度が上がらない。このような温度分布の状態で記録温度を図の点線の位置に設定しておけば、多少のトラッキングのずれがあっても、記録阻害部が無い場合に比べて、真中のトラック部分のみに正確に記録されるのでクロスライトは起こらない。またクロスイレースも同様の原理で防止できる。
色素を記録層に用いた場合も同様のことが言える。例えば、波長500nmの光で吸光度が、0.043程度のフタロシアニン系の色素を用いた場合、光吸収材料であるGe膜は0.35程度の吸光度であり、このような関係のとき、記録層材料の能力だけでは、記録ができない。
トラックを有する光記録媒体の場合、グルーブ記録、ランド記録、グルーブ・ランド記録など種々の態様があるので、本発明で言う「隣接するトラックの間」には、例えば図2、図6に示すような態様が挙げられる。図中の101は基板、102は層状の光吸収層、103は断熱部、104は記録層である。なお、これらの図は何れも阻害部が断熱部の場合であるが、断熱部を遮光部に変えても同じである。
トラックの幅は、光のスポット径の1/4〜1/5程度でも記録マークをトラックの幅に制限して記録を行うことができる。例えば、光のスポット径が1.2μm程度のとき、トラックピッチが300〜400nm程度、トラックの幅が110nm程度に狭い状態でも、トラック幅に制限された記録マークを記録することが可能である。そのとき、トラックとトラックの間にある記録阻害部は、250〜300nm程度の幅である。また、トラックピッチ370nm程度、トラック幅240nm程度、記録阻害部130nm程度のとき効果が大きい。
光のスポット径が変われば、それに比例して適切なトラックピッチ、トラック幅、記録阻害部の幅が変化する。
光吸収層の膜厚は3〜20nmの範囲に設定する。光吸収層を薄膜化することによって層内における熱の拡がりを抑制できるので高密度記録に好適となる。
記録層の材料としては、熱により変質して屈折率変化及び/又は変形を生じ、大きな変調度を得ることができる材料が好ましい。また、前述のように記録層のみの光吸収能力では実質的に再生可能な記録マークが形成されないようにするため、光の吸収が小さい材料が好ましいので、従来、追記型又は書換え型の光記録媒体に用いられてきたTe、Bi、などの低融点金属の酸化物であるTe酸化物、Bi酸化物などの酸化物、或いは、光吸収波長を比較的簡単に制御可能な有機色素などを用いることが可能である。
図7に、断熱部を有する本発明の光記録媒体の一例を示す。101は基板、102は層状の光吸収層、103は断熱部、104は記録層である。
通常の光記録媒体では、図8に示すように、集光された光105(光の光路を概略的に図にした)が照射されると記録層104が光を吸収して温度が上昇し、温度が上昇した部分に記録マーク106が形成される。図8はトラックを省略して簡略化した図であるが、光を集光させることのできるスポット径のサイズは、光の波長とレンズの開口径(NA)により決まってしまうので、記録密度を高める場合、光のスポット径より小さいトラックに記録を行う必要があるが、例えば、図9に示したように集光された光105がトラック107から109まで跨ってしまう場合、記録マーク110は、3つのトラックに跨るように形成されてしまう。これを1つのトラック幅に収まるように記録できれば、トラック幅方向には3倍の密度で記録することが可能となる。
また、図12に示すように、基板101、記録層104、断熱部103、光吸収層102をこの順に備えた光記録媒体に対し、基板側から光を照射して記録を行う場合でも同様の効果が得られる。この場合、記録マークはトラックに沿って連続的に形成された断熱部と断熱部の間に形成され、隣接トラックには影響を及ぼさない。
断熱部の材料としては、断熱作用を有する材料を広く使用することができる。例えば、SiO2、ZnO、MgOなどの酸化物、SiN、AlN、SiONなどの窒化物、ZnS、CaS、BaSなどの硫化物、ZnSe、BaSeなどのセレン化物、MgF、CaF2、BaF2などのフッ化物を用いることができる。
また、本発明4のように、断熱部の熱伝導率が記録層の熱伝導率よりも低いことが好ましい。断熱部の熱伝導率が大きいと断熱部も直ぐに暖められ、その熱が記録層に伝わってしまうため、断熱部の効果はなくなってしまう。断熱部の熱伝導率が小さく、記録層との熱伝導率の差が大きいと、クロスライト、クロスイレースなどの抑制効果を高めることができる。断熱部と記録層との熱伝導率の差は、例えば、光交流法で測定した場合において、2桁程度以上異なる方が好ましい。なお、実施例で用いたZnS・SiO2薄膜からなる断熱部の熱伝導率は、測定限界(0.03W/m・K)以下であり、酸化Biからなる記録層の熱伝導率は、2.8W/m・Kである。
しかし、実際には、照射するレーザ光の波長における光吸収率が、1×10−3〜1×10−5の範囲にある材料を用いる。このような材料としては、光吸収率が1×10−3〜1×10−5の範囲にあるSiO2、SiON、SiNなどのシリコン化合物、ZnS、CaS、BaSなどの硫化物、ZnSe、BaSeなどのセレン化物、CaF2、BaF2などのフッ化物が挙げられる。また、透光性を有する材料を2種類以上混合した混合体を用いることもできる。例えば、前述した材料Aと材料Bの混合体で光吸収率が1×10−3〜1×10−5の範囲にある材料が挙げられる。
遮光部の材料としては、光を遮蔽する機能を有する材料を広く使用することができる。ここで遮光とは、光を透過しない構成とした場合と、光が光吸収層で充分に吸収されないような構成にすることで遮光と同様の効果を得る場合の両方を意味する。前者の例としては、Ag、Al、Cuなどの金属を用いて光を遮る場合が挙げられ、後者の例としては、SiO2、ZnO、MgOなどの酸化物、SiN、AlN、SiONなどの窒化物、ZnSなどの硫化物、MgFなどのフッ化物のような透明材料を用い、光吸収層の表面で反射する光が多くなるように透明材料などの光学特性、膜厚を最適化した場合が挙げられる。透明材料としては、材料Aと材料Bの混合体を含有し、材料Aがシリコン化合物であり、材料Bが硫化物、セレン化物、フッ化物の群から選ばれる少なくとも一つの材料であるものが好ましい。材料Aのシリコン化合物の例としては、SiO2、SiN、SiONなど、材料Bの硫化物としては、ZnS、CaS、BaSなど、セレン化物としては、ZnSe、BaSeなど、フッ化物としては、CaF2、BaF2などが挙げられる。
図13に、遮光部を有する本発明の光記録媒体の一例を示す。101は基板、102は層状の光吸収層、501は遮光部、104は記録層である。
このように本発明では、狭い領域への記録が可能となり隣接トラックへのクロスライト、クロスイレースが低減できる。遮光部501は通常の場合、トラックに沿ってトラックとトラックの間に連続状に形成する。この断熱部と断熱部の間にトラッキングすることにより良好に記録することができる。トラッキングは従来から用いられているpush−pull(プッシュ・プル)法や、3ビームを用いたDPP(Differential push pull、ディファレンシャル・プッシュ・プル)法を用いるなどして凸状に形成された断熱部と断熱部の間にトラッキングすることが可能である。
Te、Se、In、Ni、Sbなどの酸化物は追記型又は書き換え型の記録材料として用いられているが、ここではBiの酸化物を用いた場合を例として説明する。
例えば図7に示す層構成において、記録層104にBiの酸化物を用いると、Biの酸化物は光の吸収が比較的小さいので、温度上昇は比較的小さく記録マークが形成される程ではない。そして光吸収層102が光を吸収して温度上昇を起こし、その熱が記録層に伝わることにより記録マークを形成することができる。断熱部103がある領域では、熱が記録層に伝わらず記録マークは形成されない。このように、トラックの幅方向に広がらないように狭い領域に記録マークを形成することが可能となり、隣接トラックへのクロスライト、クロスイレースが低減できる。
有機色素の吸収スペクトルは、図16に示したように通常、特定の波長付近に大きな吸収帯(極大吸収帯)401を有する。本発明では記録光に対し有機色素の光吸収が小さい方が好ましいので、記録光の波長が有機色素の極大吸収帯を外れた吸収が小さい非吸収帯402になるように設計を行った有機色素を選択して用いる。
また、有機色素はその極大吸収帯の波長を配位子や置換基の種類により変化させることが可能である。シアニン系の色素を例に取ると、前記〔化1〕と〔化2〕の色素は構造が似ているが、極大吸収波長は、〔化1〕に示した色素では433nmであり、〔化2〕に示した色素では739nmである。そこで、記録光の波長が780nmであれば〔化1〕に示した色素を用い、記録光の波長が405nmであれば〔化2〕に示した色素を用いる。フタロシアニン系、ポリフィリン系など他の系統の色素においても同様である。
本発明12では、記録阻害部を円周状又は渦巻状に形成する。図17に上面からのイメージを示す。この図では、光吸収層102の上面に記録阻害部として断熱部103、又は遮光部501を円周状に形成した状態を示した。模式的に数周期の円周のみを示したが、実際の光記録媒体では内周から外周までこのような構造を形成する。また、この図中には記録層を示さなかったが、記録層はこれらの構造上に層状に形成する。この構造を用いてトラッキングを行うことも可能であり、トラッキング用の溝がない基板を用いることもできる。記録阻害部と記録阻害部の間に記録を行うため、そこにトラッキングする必要があるが、記録阻害部が凸状で記録部が溝になっている構造であれば、トラッキングは従来の光記録媒体で用いられているpush−pull法やDPP法を用いて凸状に形成された記録阻害部の間にトラッキングすることが可能である。
材料の例としては、Ge、Si、Bなどの半導体、Ti、Ta、Wなどの金属、C、SiCなどの炭化物、V2O5、Cr2O3、Mn3O4、Fe2O3、Co3O4、CuOなどの酸化物が挙げられる。これらの材料は融点が高く、また相変化し難いため、それ自身は変化し難い。その結果、高密度記録においても良好な再生信号が得られる。
例えば、AgInSbTe、GeSbTe、SbTe、BiGe、InSbなどの相変化材料、Co3O4、V2O5、CuOなどの酸化物とSiO2の複合酸化物、有機色素などからなるフォトクロミック材料、サーモクロミック材料を用いることができる。また、記録層に磁性体を用い、その偏光特性を利用した光記録媒体の場合、超解像層として磁性体を用いることも効果が大きい。
超解像層は記録層に対して光源側に形成されても光源と反対側に形成されても効果があるが、光源側に形成すると効果が大きい。記録マークのトラックの幅方向の広がりは、記録阻害部の構造などによって抑制され、トラックに沿った方向の記録マークの長さは、記録光パルスの幅で決まる。マークの長さが小さくなるにつれ再生光のスポット内にマークが複数入るようになり、再生解像限界以下となる。そこで、超解像を用いればマークの長さが小さくても良好に再生できるようになる。その結果、トラック密度、線密度を共に高密度にすることが可能となり、高密度光記録媒体が実現できる。
超解像層の膜厚は3〜20nmの範囲に設定する。超解像層を薄膜化することによって層内における熱の拡がりが抑制でき高密度記録に適する。記録マークの幅は、記録阻害部などの構造で広がりを抑制し、長さは、記録パルスの幅で小さくし、超解像で再生を行う。このようにすることにより簡便な構成で高密度光記録媒体を実現することができる。
本発明1〜15の光記録媒体の場合、再生光には光のスポット径をより小さくできる短波長の光を用いることが好ましい。しかし、その波長の光の記録層での吸収が大きい場合には、本発明1〜15の光記録媒体を用いても、狭いトラックに収まるように記録マークを形成することができない。従って、そのような場合には、記録層での吸収が小さい波長の光で記録を行うことが好ましい。このように記録光の波長と再生光の波長が異なる記録再生方法を採用することにより、狭いトラックに記録を行い、それを良好に再生することが可能となる。
本発明17では、記録光及び再生光を基板を通して照射する。図12に示したように基板101、光吸収層102、断熱部103、記録層104を備えた光記録媒体に基板側から光を照射し、記録を行う場合でも同じ効果が得られる。基板側から光を入射することにより、CD、DVDとの互換性を実現することが比較的容易になる。
図19に作製方法の一例を示す。
図19(a)は各層の積層工程であり、1101は基板、1102はバッファー層、1103は光吸収層、1104は凸状断熱部用の薄膜である。
図19(b)は凸状断熱部の形状を決定する工程である。1111はレーザー光の照射方向を示す。レーザー光は、凸状断熱部用の薄膜側から照射する。1112はレーザー光照射による改質部分を示す。光吸収層の発熱により、薄膜の材料密度、結晶状態、組成などが変化する。トラックに沿った連続的な断熱部を形成するためレーザーはパルス光ではなくCW光(連続光、continuous wave)を連続照射する。連続的な構造を形成するため、媒体と光源の相対速度が一定となるようにレーザ光源を移動させるか、レーザ光源を固定し媒体を移動させるか、レーザ光源と媒体の双方を移動させる。レーザ光源としては、波長157nm程度のF2レーザ、波長193nm程度のArFレーザ、波長248nm程度のKrFレーザなどを用いることができる。レーザ光の照射は大気中で行ってもよい。また、媒体を密閉容器に設置し、そこに窒素、酸素、水蒸気、アルゴン、水素などのガスを導入し、雰囲気ガス中でレーザ光を媒体に照射しても構わない。また、媒体を真空容器内に設置して、真空中でレーザ光を媒体に照射しても構わない。レーザ光は基板側から照射しても良い。基板側から照射する場合は、基板が透明である必要がある。
エッチング方法としては、乾式エッチング法も用いることができる。乾式エッチング法としては、RIE(反応性イオンエッチング;Reactive Ion Etching)、ICP(高密度プラズマエッチング;Inductively Coupled Plasma)、スパッタエッチングなどの方法を用いることができる。媒体を真空装置内に設定し、エッチングガス雰囲気中で一定時間放置して断熱部の構造を形成する。これにより、光記録媒体のような大面積デバイスにおいて、面内均一性良く凸状断熱部を作成することができる。
続いて、図19(d)に示したように、記録層1105を設ける。記録層はスパッタリング法、蒸着法などの気相成長法によって作成しても良いし、めっき法などの湿式法によって作成しても良い。また、記録材料として有機色素を用いる場合には、スピンコーティングなどにより作成する。
上記本発明の製造方法によれば、クロスライト、クロスイレースを抑制した光記録媒体を簡便な方法で作製することができる。
図20に示す構成の光記録媒体を作成した。基板101には厚みが0.6mmのポリカーボネートを用い、バッファー層301には膜厚50nmのZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層102には膜厚5nmのGeを用いた。断熱部103にはZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層上面からの高さを45nmとした。断熱部はトラックに沿って連続的に円周状に形成し、トラックピッチ302は370nmとした。記録層104には膜厚15nmの酸化ビスマスを用いた。なお、バッファー層は、記録時の熱による基板へのダメージを防ぐと共に、反射率を制御する役割を担う層である。
この光記録媒体に対し記録を行った。記録に用いたレーザー光の波長は780nm、対物レンズの開口数は0.55、記録パワーは8mWで、50nsecのパルス幅の光を照射した。光の吸収率は材料の消衰系数kに比例するので、吸収率の比較をkの値で行うと、波長780nmの光に対しGeはk=0.5程度、酸化ビスマスは0.1程度である。
記録マークを走査電子顕微鏡で観察したところ、断熱部が記録層の下に無く、光吸収層と記録層が接しているところに記録マークが形成された。その模式図を図21に示した。光記録媒体を上から見た図である。201はトラックであり、202は断熱部が記録層の下にある領域、203は記録マークである。光のスポットは1.2μm程度であり、トラックピッチ370nmよりかなり大きいにも拘わらず、狭いトラックへの記録を行ってもクロスライト、クロスイレースは起きなかった。
図20に示す構成の光記録媒体を作成した。基板101には厚みが0.6mmのポリカーボネートを用い、バッファー層301には膜厚50nmのZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層102には膜厚20nmのAg3In11Sb27Te59を用いた。断熱部103にはZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層上面からの高さを45nmとした。断熱部はトラックに沿って連続的に円周状に形成し、トラックピッチ302は200nmとした。記録層104には膜厚15nmの酸化ビスマスを用いた。
この光記録媒体に対し記録を行った。記録に用いたレーザー光の波長は405nm、対物レンズの開口数は0.85、記録パワーは4mWで、50nsecのパルス幅の光を照射した。光の吸収率は材料の消衰系数kに比例するので、吸収率の比較をkの値で行うと、波長405nmの光に対しAg3In11Sb27Te59はk=2.7程度、酸化ビスマスは0.29程度である。
記録マークを走査電子顕微鏡で観察したところ、実施例1と同様に光吸収層と記録層が接しているところに記録マークが形成され図21のようになった。光のスポットは390nm程度であり、トラックピッチ200nmよりかなり大きいにも拘わらず、狭いトラックへの記録を行ってもクロスライト、クロスイレースは起きなかった。
記録層104に下記〔化4〕のシアニン色素を用い、膜厚を60nmとした点以外は、実施例1と同様にして図20に示す構成の光記録媒体を作成した。
この光記録媒体に対し、記録パワーを6mWにした点以外は実施例1と同様にして記録を行って観察したところ、実施例1と同様に光吸収層と記録層が接しているところに記録マークが形成され、図21のようになった。
光のスポットは、1.2μm程度であり、トラックピッチ370nmよりもかなり大きいにも拘わらず、狭いトラックへの記録を行ってもクロスライト、クロスイレースは起きなかった。
実施例3で作成した光記録媒体に対し、波長780nm、NA0.55の光学系を用いたピックアップで、波長780nmの光を殆ど吸収しない断熱部と断熱部の間にトラッキングして記録を行った。記録光は情報に対応し変調したパルス状の光である。
次いで、波長405nm、NA0.85の光学系を用い、トラックにトラッキングを行って再生したところ、良好に再生できた。
即ち、記録層で吸収がないような波長の光を記録光として用いることにより、狭い領域に記録することが可能であり、記録光の波長さえ限定すれば、再生光の波長は、記録光の波長以外であれば限定がないため適用範囲が広がり、互換性などを取り易くなる。
図22に示す構成の光記録媒体を作成した。基板101には厚みが0.6mmのポリカーボネートを用い、バッファー層301には膜厚50nmのZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層102には膜厚5nmのGeを用いた。断熱部103にはZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層上面からの高さを45nmとした。断熱部はトラックに沿って連続的に円周状に形成し、トラックピッチ302は370nmとした。記録層104には膜厚15nmの酸化ビスマスを用い、超解像層502には膜厚20nmのSbTe層を用いた。
この光記録媒体に対し記録を行った。記録に用いたレーザー光の波長は405nm、対物レンズの開口数は0.85、記録パワーは6mWで、記録周期200nmのマークを記録した。
この光記録媒体を再生したところ、通常の再生光強度0.2mWでは、C/Nは0であり、再生解像限界以下であることが分った。そこで、4.5m/sで回転させながら再生光強度を0.8mWにするとC/Nは12dBになり、更に1.2mWにするとC/Nは41dBまで上昇した。従って、超解像現象によって再生ができ、高いC/Nを得らることが確認された。
図20に示す構成の光記録媒体を作成した。基板101には厚みが0.6mmのポリカーボネートを用い、バッファー層301には膜厚50nmのZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層102には膜厚20nmのGeを用いた。この光吸収層は超解像層の機能も有する。断熱部103にはZnS・SiO2(モル比8:2)を用い、光吸収層上面からの高さを45nmとした。断熱部はトラックに沿って連続的に円周状に形成し、トラックピッチ302は370nmとした。記録層104には膜厚15nmの酸化ビスマスを用いた。
この光記録媒体に対し記録を行った。記録に用いたレーザー光の波長は405nm、対物レンズの開口数は0.85、記録パワーは6mWで、記録周期200nmのマークを記録した。
この光記録媒体を再生したところ、通常の再生光強度0.2mWでは、C/Nは0であり、再生解像限界以下であることが分った。そこで、7.0m/sで回転させながら再生光強度を1.2mWにするとC/Nは10dBになり、更に2.0mWにするとC/Nは28dBまで上昇した。従って、超解像現象によって再生ができ、高いC/Nを得らることが確認された。
断熱部103をAgからなる遮光部501に変えた点以外は、実施例1と同様にして、図23に示す構成の光記録媒体を作成した。
この光記録媒体に対し、実施例1と同様にして記録を行ったところ、図21に示すような記録マークが形成され、実施例1と同様に、光のスポットが1.2μm程度であり、トラックピッチ370nmよりかなり大きいにも拘わらず、狭いトラックへの記録を行ってもクロスライト、クロスイレースは起きなかった。
図19に示す作製方法により本発明の光記録媒体を作製した。
まず、図19(a)の各層の積層工程において、厚みが0.6mmのポリカーボネート基板1101上に、ZnS・SiO2(モル比8:2)からなる膜厚50nmのバッファー層1102、Geからなる膜厚5nmの光吸収層1103、ZnS・SiO2(モル比8:2)からなる膜厚45nmの断熱部を形成する層1104を順次スパッタリング法で成膜した。成膜は室温、Ar雰囲気で行った。
次に、図19(b)の断熱部の形状を決定する工程において、断熱部を形成する薄膜側(図中の矢印1111の方向)から、断熱部として残す部分(1112)にレーザー光を照射した。CW光を用い、波長は405nm、対物レンズの開口数は0.85、パワーは1.8mWとした。トラッキングとフォーカスサーボをかけ、基板を3.5m/sの速さで回転させながら連続照射した。断熱部のピッチは370nm、幅は150nmとした。
次に、図19(c)のエッチング工程において、1112以外の不必要な部分を除去し凸状に加工した。残った1121が断熱部である。不必要な部分の除去は、溶液エッチングで行った。エッチング溶液にはフッ酸(HF)と水(H2O)の混合液を用いた。フッ酸は50%希釈溶液を用いた。溶液比はHF:H2O=1:10とした。この溶液に記録媒体を10秒間浸漬した。エッチング後、直ぐに水で洗浄し、乾燥窒素等により乾燥させた。
最後に、図19(d)の工程で、記録層1105を製膜した。一つはスパッタリング法で酸化ビスマスを膜厚15nm形成した。もう一つはスピンコート法で前述した有機色素〔化4〕を膜厚60nm形成した。
以上のようにして断熱部を有する光記録媒体が作製できた。
102 光吸収層
103 断熱部
104 記録層
105 光
106 記録マーク
107 トラック
108 トラック
109 トラック
110 記録マーク
201 トラック
202 断熱部が記録層の下にある領域
203 記録マーク
301 バッファー層
302 トラックピッチ
401 色素の吸収帯
402 色素の非吸収帯
1101 支持基板
1102 バッファー層
1103 光吸収層
1104 凸状断熱部を形成する薄膜
1105 記録層
1111 レーザー光の照射方向
1112 ZnS−SiO2の構造として残す部分
1121 凸状断熱部
501 遮光部
502 超解像層
Claims (18)
- 基板上に少なくとも、光を吸収し熱を発生する光吸収層、記録層、及び該記録層への記録を阻害する記録阻害部を有し、該記録阻害部は該記録層と該光吸収層の間で且つ隣接するトラックの間に配置され、該光吸収層の光吸収機能により記録マークが形成されることを特徴とする光記録媒体。
- 前記記録阻害部が熱を遮断する断熱部であることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
- 前記断熱部が材料Aと材料Bの混合体を含有し、該材料Aはシリコン化合物であり、該材料Bは硫化物、セレン化物、フッ化物の群から選ばれる少なくとも一つの材料であることを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。
- 前記断熱部の熱伝導率が、前記記録層を構成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする請求項2又は3記載の光記録媒体。
- 前記断熱部の、記録光の波長における光吸収率が、1×10−3〜1×10−5であることを特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の光記録媒体。
- 前記記録阻害部が光を遮断する遮光部であることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
- 前記遮光部が少なくとも一種類の金属材料からなるか、又は、材料Aと材料Bの混合体を含有し、該材料Aはシリコン化合物であり、該材料Bは硫化物、セレン化物、フッ化物の群から選ばれる少なくとも一つの材料であることを特徴とする請求項6記載の光記録媒体。
- 前記記録層材料が金属、半導体又は半金属の酸化物であることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の光記録媒体。
- 前記記録層材料が有機色素であることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の光記録媒体。
- 前記有機色素が記録光の波長と異なる極大吸収帯を持つことを特徴とする請求項9記載の光記録媒体。
- 前記記録阻害部が前記光吸収層からみて光源側に凸状に配置されていることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の光記録媒体。
- 前記記録阻害部が円周状又は渦巻状に配置されていることを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載の光記録媒体。
- 前記光吸収層が、光を吸収し温度が上昇しても、変質又は変形しないことを特徴とする請求項1〜12の何れかに記載の光記録媒体。
- 照射された光の強度分布、又は光照射に伴い生じる温度分布により超解像現象を生じる超解像層を設けることを特徴とする請求項1〜13の何れかに記載の光記録媒体。
- 前記超解像層が前記光吸収層を兼ねることを特徴とする請求項14記載の光記録媒体。
- 記録光の波長と再生光の波長が異なることを特徴とする請求項1〜15の何れかに記載の光記録媒体の記録再生方法。
- 記録光及び再生光が基板を通して照射されることを特徴とする請求項1〜15の何れかに記載の光記録媒体の記録再生方法。
- 基板上に、少なくとも光吸収層及び凸状断熱部用の薄膜を積層する工程、該積層構成に対して、該凸状断熱部用の薄膜側から光を照射し凸状断熱部の形状を決定する工程、該凸状断熱部用の薄膜の不必要な部分を除去し凸状断熱部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1〜15の何れかに記載の光記録媒体の製造方法。
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