JP4435444B2 - 情報記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光により書き換えが可能な相変化型の情報記録媒体に関し、特に多値記録により高記録密度化を実現できる情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザービーム等により情報が記録或いは再生される情報記録媒体では、記録マークエッジでの反射光量の立ち上がり、立ち下がりを検出する２値記録方式が一般に採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近においては、情報記録媒体を高記録密度化するために、１つの記録単位（ユニット）に複数の情報を書き込む多値記録方式がいくつか提案されている。例えば、特開平８−２８７４６８号公報や特開平１１−２５４５６号公報には、平均反射率が多段階になるように、記録ピットの面積や形状・構造を変化させる方法や、記録マーク位置、配置の組み合わせを複数定義する方法が開示されている。
【０００４】
上記多値記録によって記録密度を上げるためには、１つのユニットの大きさを縮小することが必要である。さらに、ユニットを小さくした場合においては、反射率変化のダイナミックレンジを大きくする工夫ことが必要となる。また、複数のレーザービームを用いたり、多値レベル毎にレーザーパワーを変えたり、記録パルスストラテジを変えることによって反射率変化のダイナミックレンジを拡げることが可能ではある。
【０００５】
しかし、記録スピードやドライブコストの面からは、複雑な光学系や記録パルスストラテジを用いることはできるだけ避けることが好ましい。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、単純な光学系、記録パルスストラテジによって反射率変化のダイナミックレンジを大きくし、多値レベルの判定を容易にすることができる情報記録媒体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載の如く、予め定められた記録単位に対して、多値データに対応させてディスクタンジェンシャル方向の長さを変えて相変化マークを記録し、マーク長による反射光量の変化を検出することから多値データを再生する情報記録媒体において、該情報記録媒体の支持基板には同心円状もしくは螺旋状の溝が形成され、該溝形状は、記録中心となる記録単位中心で溝幅が狭く、記録単位のタンジェンシャル方向端部へ向かうほど溝幅が拡くなるように周期的に幅が変化した形状、もしくは、記録中心となる記録単位中心で溝深さが深く、記録単位のタンジェンシャル方向端部で溝深さが浅くなるように周期的に深さが変化した形状であり、該情報記録媒体に記録された前記相変化マークは、記録中心から前後タンジェンシャル方向に延び長くなる前記相変化マークほど、端幅を拡げて記録されていること特徴とする情報記録媒体、により達成される。
【０００９】
また、請求項２に記載の如く、請求項１に記載の情報記録媒体において、記録層は、Ｓｂ／Ｔｅ比が３から４の範囲内にあるＳｂＴｅに、Ａｇ,Ｉｎ,Ｇｅ,Ｇａ,Ｂ,Ｓｉ,Ａｌ及びＳｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有する構成とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明は、記録マーク長に応じてその記録マーク幅を同時に変えることによって反射光量の変化が大きくなるようにする光情報を記録する媒体である。すなわち、ディスク状の情報記録媒体に情報のマークを記録した場合にディスクタンジェンシャル方向（周方向）にマークが延在することになる。本発明の場合、短いマークは幅が狭く、長いマークは記録中心から前後方向に延びて長くなるほど幅広となるようにマークを記録する。ヒートモードでこのようなマークを形成する相変化記録の場合には、基板のグルーブ（溝）形状を工夫することによって、複雑な記録ストラテジを用いなくても上記形態を実現できる。
【００１５】
従来の情報記録媒体と比較しながら本発明の情報記録媒体の構成を作用も交えながら説明する。ここでの説明ではグルーブ記録を例とするが、ランド記録の場合についても同様に適用できる。
【００１６】
図１は、従来の情報記録媒体にマーク長を変えて８値データを記録した場合の例を示している。図１（ａ）はグルーブの上方視である。図１（ａ）で、参照部号１１０１で示すのはグルーブ端部であり、また、参照符号１１０２で示すのは記録ユニットを説明するための枠線である。この枠線は実際の情報記録媒体に存在するのものではない。そして、参照符号１１０３で示すのは記録マークである。
【００１７】
参照符号１２０１はグルーブ幅を示し、従来の情報記録媒体ではマーク１１０３の幅は、グルーブ幅１２０１とほぼ同じ幅である。なお、１１０４はレーザービームである。
【００１８】
図１（ａ）において、ユニットＡは未記録状態である。このユニットＡの右側にユニットＢ〜Ｈが形成されている。これらユニットＢ〜Ｈは順次長くなるような異なるマークが記録された状態を例示している。図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ’断面であり、点線はグルーブ底部を示している。グルーブの深さ１１０６は一定となっている。図１（ｃ)は、記録パルスストラテジを示している。ここで、Ｐｅは消去レベルのレーザーパワー、Ｐｗは記録レベルのレーザーパワー、Ｐｂはバイアスレベルレーザーパワーである。
【００１９】
図１に示した従来の情報記録媒体に対して、図２から図４には本発明による情報記録媒体の場合について異なる例が示されている。図２から図４は本発明による記録媒体に対して、図１の従来例と同様の記録を行った結果である。２１０４はレーザービームである。
【００２０】
図２はグルーブの幅を変化させる場合、図３はグルーブの幅は一定としてグルーブの深さを変化させる場合、図４はグルーブの幅及びグルーブの深さを変化させる場合について示している。
【００２１】
まず、図２を用いて本発明の情報記録媒体の好ましい記録単位となるユニットの周期（ユニットピッチ）について説明をする。
【００２２】
図２において、参照符号２１０５は記録ユニット２１０２の周期を示している。ユニットの周期２１０５は、再生に用いるレーザービームの波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとした場合に、マークの周期が約０．６×λ／ＮＡ以下になると、回折限界によって変調度がとれなくなってくる。すなわち、隣接するマークが分離できなくなる。ユニット内での記録マーク部分と未記録部分とが占める割合に応じて反射光強度が変化することになる。これにより、マークの有り無し２レベルの他に、中間状態の反射光強度レベルを形成できる。
【００２３】
よって、本発明の情報記録媒体では、マーク・未記録部分の面積比により多値データを記録するために、記録ユニットの周期２１０５は回折限界付近となる０．４〜０．８λ／ＮＡに設定することが好ましい。
【００２４】
本発明の情報記録媒体は基板上に記録層を形成した構成である。この記録層には相変化記録材料を用いる。相変化マークのディスクタンジェンシャル方向の長さは、記録パルスストラテジを変えることにより変化する。この点が相変化材料の特徴であり、記録層を所定の組成で形成することによって、マーク長はパルス幅に等しくなり、このパルス長に応じて変化させることができる。なお、図１を参照するとパルス幅は、Ｐｗレベル＋Ｐｅレベルの長さである。
【００２５】
ここで記録層の母層にはＳｂＴｅを用い、その比率Ｓｂ／Ｔｅは２〜５であることが好ましく、より好ましくは３〜４とする。このＳｂＴｅを母層とし添加元素としてＡｇ,Ｉｎ,Ｇｅ,Ｇａ,Ｂ,Ｓｉ,Ａｌ及びＳｎの群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有した組成とする。好ましくはＡｇＩｎＳｂＴｅや、ＧｅＩｎＳｂＴｅや、ＧｅＧａＳｂＴｅや、ＧａＳｂＴｅなどの組成とすることができる。この様な記録層の組成では、記録パルスに対応する相変化マークを形成でき、パルス幅により任意にマーク長を制御できるようになる。その他の条件は、通常の相変化記録媒体の層構成、材料を同様に採用できる。
【００２６】
また、ヒートモードの相変化記録の場合、情報記録媒体面内における熱伝導性がマーク形成を決定する主な要因となる。ある程度以上の深さの段差は熱障壁として作用し、マークは段差に習った形状を示すことになる。従って、図１に示した従来例のように一定のグルーブ幅、及び一定のグルーブ深さの基板では、マーク長に因らずマーク幅１２０１はグルーブ幅に一致することになる。そして、従来は、図１に示したマーク長の変化のみで多値データを記録していた。
【００２７】
しかし、本発明の情報記録媒体では、図２から図４に示すように、グルーブの形状を変化させることにより相変化マークの幅を制御する。図２で示すようにグルーブの幅を変えた場合、グルーブ形状に習ったマークを形成できる。また、図３で示すようにグルーブの深さを変えることによってもマーク形状を制御することができる。
【００２８】
グルーブが無い平坦な基板の場合は、マーク幅は１／ｅ^２で定義されるビーム径（０．８２×λ／ＮＡ）付近まで拡がる。そこで、グルーブ幅を０．８λ／ＮＡ以下の範囲で変え、グルーブ幅によりマーク幅を制御することが好ましい。
【００２９】
前述から明らかなように本発明の記録媒体では、グルーブをトラッキングガイドとする他、マーク幅の制御にも用いる。
【００３０】
以下さらに図２〜図４で示した本発明の情報記録媒体を順に説明する。
【００３１】
図２（ａ）はグルーブの上方視であり、参照符号２１０１はグルーブ端部を示しており、グルーブ端部２１０１の間がグルーブ幅となる。このグルーブ幅は周期的に変化している。参照符号２１０２は記録ユニットを説明するための枠線であるが、実際の情報記録媒体には存在してない。
【００３２】
図２に示す情報記録媒体のグルーブ幅の周期は、ユニットの周期と同じであり、マークの中心となるユニット中心２１０１では狭く、逆にユニット端２３０１では拡くなっている。すなわち、参照符号２１０３で示される記録マークが長くなりユニット中心から前後方向へ延びユニット端ヘ向うほどその記録マークの幅は拡くなるように形成されている。
【００３３】
そのために、グルーブはユニット中心２１０１となる最短部分、ユニット端２３０１となる最長部分が周期的に形成されている。なお、図２（ｂ）は、図１の場合と同様に、グルーブのＸ−Ｘ’断面であり、点線はグルーブ底部を示している。図２で示す情報記録媒体のグルーブの深さ２１０６は一定である。
【００３４】
図２で示したような情報記録媒体のユニット中心に記録マーク２１０３を記録し、マーク長を変えた場合、記録マーク２１０３が長くなるとグルーブ端２１０１に沿って前後エッジ付近のマーク幅が拡がることになる。したがって、図１に示した従来の場合と比較して、長いマークであるほど幅が広がり、ユニット内の占有面積が大きくなる。
【００３５】
次に、図３のグルーブの深さを変更している情報記録媒体について説明する。グルーブの深さが５０ｎｍ以上になると熱障壁として機能する。従って、グルーブ深さを変えることによっても記録マークの幅を変更することができる。グルーブが深い部分ではラジアル方向（半径方向）への熱伝導が押さえられ、記録マークはグルーブ端に習った形状となる。ところが、グルーブが浅い部分では、ラジアル方向へも熱が拡散しグルーブ外にもマークが形成されることになる。
【００３６】
図３（ａ）はグルーブの上方視である。図３で示す情報記録媒体の場合は、参照符号３１０１がグルーブ端部を示し、このグルーブ端部の間がグルーブ幅となる。本情報記録媒体の場合は、グルーブ幅が変化せず一定であり参照符号３２０１で示される。
【００３７】
なお、図２の場合と同様に、参照符号３１０２は記録ユニットを説明するための枠線で実際の情報記録媒体には存在しない。参照符号３１０３は記録マークである。図３（ｂ）はグルーブのＸ−Ｘ’断面で、点線はグルーブ底部を示している。
【００３８】
図３で示す情報記録媒体は、グルーブ幅３１０２は一定であるが、グルーブの深さは周期的に変化している。右端のユニットＨを例に見ると、ユニット中心３１０６では深く、ユニット端部３１０７では浅くなるようにグルーブが形成されている。
【００３９】
図３で示す形態では、ユニット中心にマークを記録しマーク長を変えた場合、図示のように記録マークが長くなると、グルーブ端部での浅い部分のマーク幅が拡がる状態となる。よって、図２で示した情報記録媒体の場合と同様に長いマークであるほどユニット内での占有面積が大きくなる。
【００４０】
次に、図４のグルーブの幅及び深さを変更している情報記録媒体について説明する。
【００４１】
図４（ａ）はグルーブの上方視である。図４の場合も図２の場合と同様に、参照符号４１０１はグルーブ端部を示し、参照符号４２０１のユニット中心では最短の幅を示し、参照符号４３０１のユニット端部では最長の幅を示している。参照符号４１０２は記録ユニットを説明するための枠線で、実際の媒体には存在しない。参照符号４１０３は記録マークである。図４（ｂ）はグルーブのＸ−Ｘ’断面で、点線はグルーブ底部を示している。
【００４２】
但し、図４に示す情報記録媒体の場合は、グルーブの深さについても周期的に変化している。右端のユニットＨで見ると、ユニット中心４１０６では深く、ユニット端部４１０７では浅くなっている。ユニット中心４１０６にマークを記録しマーク長を変えた場合、図示のようにマークが長くなると前後エッジ付近のマーク幅も拡がる。図４に示した情報記録媒体の場合は、グルーブ幅と共に深さも変えることによって、前記図２或いは図３で示した情報記録媒体の場合と同様に長いマークほどユニット内での占有面積が大きくなる。
【００４３】
上記のように本発明による情報記録媒体は、基板に形成するグルーブの形状に特徴を有しているが、一般的な基板の製造方法に順じて製造することができる。
【００４４】
その製造工程は以下の通りである。レーザービームによりレジストを露光しグルーブパターンを形成する。ガラスや石英上に形成したレジストパターンを原盤とする。原盤からスタンパーを作成し、得られたスタンパーを用いてポリカーボネート等の合成樹脂を加熱プレス加工若しくは射出成形加工し凹凸を転写した基板を作成する。本発明の情報記録媒体用の基板原盤は、従来法と同様にレーザービームで作成することができる。
【００４５】
電子線露光装置により上記基板原盤を作成することによって、グルーブ形状の寸法の精度を向上させることができる。図５は本発明の情報記録媒体用基板の原盤を形成する際に用いることができる電子線露光装置の一例である。電子線発生手段、電子線の記録媒体表面への電子線照射量を変調させる手段、電子線を偏向させる手段、収束させる手段、記録媒体の位置制御手段等を備えている。
【００４６】
電子線発生手段としては電界放射型の電子銃５０１を用いることができる。電子線照射量を変調させる手段として、ビーム経路を変調する対向電極５０２（ビーム変調電極）とアパーチャー５０３を備えている。ビーム変調電極５０２はビームの経路を直進もしくは曲折させ、この曲折されたビームはアパーチャー５０３で蹴られることからビーム照射量を制御できる。加速電圧やエミッション電流を変えて照射量を制御する方法と比較して、上記変調手段では高速に照射量を変調できる。
【００４７】
さらに、電子線を偏向させる手段として対向電極５０４（偏向電極）を備える。この偏向電極５０４には波形発生器５０９が接続されている。波形発生器５０９から、基準電圧に対して正負の電圧が偏向電極５０４に印加され、電子線を一軸方向に偏向する。この際に、偏向の振幅と速度を位置制御手段（５０６、５０７）からの信号によって変調する。電子線を収束させる手段として対物レンズ５０５を備える。なお、参照符号５０６は基板の原盤を示している。前記位置制御手段は、スピンドルモータ５０７と送りステージ５０８により構成され、回転およびＸ−Ｙ方向への移動が可能である。
【００４８】
図６は、上記電子線露光装置を使った原盤の作成工程を示している。基板の原盤５０６はガラス基板上にレジスト６０１を塗布した構成である。この図６はレジストの露光工程を示している。参照符号６０２は電子ビームであり、原盤５０６を回転した状態で図５の偏向電極５０４でビームをＸ方向に走査し、先に説明した図２から図４のグルーブパターンを露光する。
【００４９】
図７（ａ）〜（ｃ）は原盤上での電子ビームの軌跡と照射量の関係を示している。図７（ａ）は図２のグルーブパターンの作成場合について示している。図７（ａ）において、参照符号７０１１はＸ−Ｒ方向における電子ビームの軌跡、参照符号７０１２は電子線照射量の変化を示している。電子線を偏向させる手段としての対向電極５０４及び波形発生器５０９により、ビームをＸ方向に走査し振幅を周期的に変えることができる。この方法により図２に示すように幅が周期的に変化するグルーブ形状のパターンが露光できる。
【００５０】
図７（ｂ）は図３のグルーブパターンの作成場合について示している。図７（ｂ）において、参照符号７０２１はＸ−Ｒ方向における電子ビームの軌跡、参照符号７０２２は電子線照射量の変化を示す。Ｘ方向におけるビーム振幅は一定である。
【００５１】
図７（ｂ）の場合は、電子線照射量７０２２を一定周期で変えている。この照射量は図５に示したビーム変調電極５０２により制御する。ビーム変調電極５０２によりビームの経路を直進もしくは曲折させる。直進させた場合には照射量が増加し、曲折させた場合にはビームの一部がアパーチャー５０３で蹴られて、照射量が減少する。照射量が増えた部分ではレジストの感光深さが深くなり、レジスト現像後には周期的に深さが変化したレジストパターンを形成できる。対向電極５０２（ビーム変調電極）とアパーチャー５０３で電子線照射量を変調し、対向電極５０４（偏向電極）で電子線をＸ方向に振る。この方法によって、図３のレジストパターンが形成できる。
【００５２】
図７（ｃ）は図４のグルーブパターンの作成した場合について示している。図７（ａ）の場合と同様にＸ方向走査の振幅を周期的に変える。また、溝を深く形成する部分では、ビーム走査時間を速くすることによって電子線照射量を上げる。照射量が増えた部分ではレジストの感光深さが深くなり、レジスト現像後には周期的に深さが変化するレジストパターンとなる。対向電極５０４（偏向電極）で電子線の偏向振幅および速度を変えることによって、図４のレジストパターンを形成させることができる。
【００５３】
以上の電子線露光装置及び方法によって基板の原盤に所望のレジストパターンを作成する。その後の基板作成工程は従来と同様に行うことができる。原盤からスタンパーを作成し、得られたスタンパーを用いてポリカーボネート等の合成樹脂を加熱プレス加工若しくは射出成形加工し凹凸を転写して基板を作成すればよい。
（実施例）
以下さらに、図２から図４に示した情報記録媒体の実施例を、図１に示した従来の情報記録媒体と比較して説明する。
【００５４】
図１から図４の情報記録媒体に対する記録・再生に用いたピックアップは、レーザー波長６６０ｎｍ、対物レンズの開口数０．６５であり、ＤＶＤと同じである。図１における記録レーザーパワーＰｗは記録媒体表面で１４ｍＷ、消去パワーＰｅは７ｍＷ、バイアスパワーＰｂは０．１ｍＷである。なお、図には記載していないが再生パワー（Ｐｒ）０．７ｍＷである。
【００５５】
下記表１には図１から図４の基板形状およびマーク寸法を示す。図１においては参照符号１１０５、図２においては参照符号２１０５、図３においては参照符号３１０５、図４においては参照符号４１０５で示されるユニットのピッチは、何れも０．６×６６０ｎｍ／０．６５＝６１０ｎｍである。また、表１には記載しないがトラックピッチは７４０ｎｍとしている。
【表１】

最小・最大グルーブ幅、及び深さは上記表１に示す通りである。各図で最短マークを形成したユニットＢでのマーク幅、最長マークを記録したユニットＨでのマーク幅は、図１の従来の情報記録媒体では同じであり、本発明の情報記録媒体では表１に示す通り変化している。
【００５６】
図８は、図１から図４の情報記録媒体による再生結果を示している。レーザービームがユニットＡからＨ方向に移動した際に、ユニット中心のタイミングで反射光強度を検出した。ユニットＡは未記録状態であるため反射光強度が高い、マークが順次長くなるユニットＢからユニットＨに向かって反射光強度が低下する。
【００５７】
図８において、図１に示した従来の情報記録媒体の場合には、ユニットＨ側での反射光強度が高く、反射光強度のダイナミックレンジが狭くなってしまう。
【００５８】
しかし、図２〜図４に示した本発明の情報記録媒体では、ユニットＨ側で反射光強度が十分に低下しダイナミックレンジが拡がることが確認できる。特に、図４の情報記録媒体の場合には、短い記録マークの幅が狭く形成できている。この結果、反射光強度変化の線形性が他の情報記録媒体よりもさらに改善できている。
【００５９】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明の相変化型の情報記録媒体によると、反射光量変化のダイナミックレンジが拡げられる。この結果、多値レベルの判定が容易になる。この効果、従来と同様の単純な記録パルスストラテジを用いても高記録密度化を実現できる情報記録媒体となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の情報記録媒体にマーク長を変えてデータを記録した場合の例を示した図である。
【図２】本発明による情報記録媒体の場合にマーク長を変えてデータを記録した場合の例を示した図である。
【図３】本発明による情報記録媒体の場合にマーク長を変えてデータを記録した場合の他の例を示した図である。
【図４】本発明による情報記録媒体の場合にマーク長を変えてデータを記録した場合のさらに他の例を示した図である。
【図５】本発明の情報記録媒体用基板の原盤を形成する際に用いることができる電子線露光装置の一例を示す図である。
【図６】電子線露光装置を使った原盤の作成工程例を示す図である。
【図７】原盤上での電子ビームの軌跡と照射量との関係について示した図である。
【図８】図１から図４に示した情報記録媒体による再生結果を比較して示す図である。
【符号の説明】
１１０１、２１０１ グルーブ端部
１２０１ グルーブ幅
２２０１ ユニット中心（グルーブ幅が最も狭い部分）
２３０１ ユニット端（グルーブ幅が最も広い部分）
１１０２、２１０２ 記録ユニット
１１０３、２１０３ 記録マーク
１１０４、２１０４ レーザービーム
１１０６、２１０６ グルーブ深さ

Claims (2)

1. 予め定められた記録単位に対して、多値データに対応させてディスクタンジェンシャル方向の長さを変えて相変化マークを記録し、マーク長による反射光量の変化を検出することから多値データを再生する情報記録媒体において、
   該情報記録媒体の支持基板には同心円状もしくは螺旋状の溝が形成され、
   該溝形状は、記録中心となる記録単位中心で溝幅が狭く、記録単位のタンジェンシャル方向端部へ向かうほど溝幅が拡くなるように周期的に幅が変化した形状、もしくは、記録中心となる記録単位中心で溝深さが深く、記録単位のタンジェンシャル方向端部で溝深さが浅くなるように周期的に深さが変化した形状であり、
   該情報記録媒体に記録された前記相変化マークは、記録中心から前後タンジェンシャル方向に延び長くなる前記相変化マークほど、端幅を拡げて記録されていること特徴とする情報記録媒体。
2. 請求項１に記載の情報記録媒体において、記録層は、Ｓｂ／Ｔｅ比が３から４の範囲内にあるＳｂＴｅに、Ａｇ,Ｉｎ,Ｇｅ,Ｇａ,Ｂ,Ｓｉ,Ａｌ及びＳｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有すること特徴とする情報記録媒体。

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