JPS601634A - 光学的記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、光学記憶媒体に関するものであり、具体的に
いえば、光学的技術によって書き込まれたデータの小胞
体記憶に適合する多層光学記憶媒体の構造に組み込まれ
たサーボ・トラックに関するものである。

［従来技術］ 米国特許第４２８５０５６号明細書には、それぞれが反
射層、透過層、及び反射層である１１、ＭｇＦ、及びＴ
ｉの多層スタックが示されている。これらの層は、レー
ザで加熱されたＴｉのもとてＭｇＦ２が蒸発したときに
、マークを形成する。光学ビームが媒体上の所定のトラ
ックを検出し、これをたどった後に、媒体上にデータを
書き込むことを可能とするサーボ・マークは、参照によ
って提供、ないし示唆されていない。

米国特許第４３１８１１２号明細書には、光学吸収薄膜
の除去によって形成されるデータを示す孔を示す光学記
憶媒体が記載されている。孔は凹められたサーボ・トラ
ックに沿って、配置されている。該明細書第３図〜第５
図は、サーボ・トラック１６、記録層１８．レーザ・ビ
ー１１によって形成された孔２０及び孔２０によって生
じる記録層１８の環状隆起部２１を示している。それゆ
え、光学ビームが未記録トラックをたどることを可能と
するサーボ・データは、サーボ・トラックを形成する隆
起部１６を使用して媒体１８の表面に溝を設けることに
よって形成される。

米国特許第４１７５１４５号明細書には、層４６（該明
細書の第５図）を使用して、基板における変動４７及び
４８の影響を除去することが示されている。凹陥４７及
び突起４８は、平滑にされた基板の表面の欠陥である。

これは平滑な重合体の表面にデータを記録するための準
備をしてから、該表面を加熱して、データを表わす変形
を与えることしこ関係するものである。本発明の目的は
、媒体］二にサーボ・マーキングを作成するためにデー
タか記録される表面を変形させることなく、かかるＮ１
１滑な表面の媒体を有する媒体に、サーボ・トラックを
提供することである。

ヨーロッパ特許出願第００３３４３０Ａ１号明細書には
、透明な基板上の有機層に重ねられた金属フィルムによ
って形成された小胞が示されている。該明細書の第９図
において、小胞は金属の厚いフィルムによって覆われて
おり、データが小胞の形で記録された後、長い寿命が与
えられるようになっている。

Ｌ　Ｒｏｂｂｉｎｓ、　Ｒ，Ｆｒｅｅｓｅ、　Ｔ、　Ｓ
ｍ１ｔｈ、及びＲ。

Ｗｉｌｓｏｎの、１９ｉ］−年６月１０−１．２日に行
なわれたＣＬＥＯ１９８１における”Ｂｕｂｂｌｅ　Ｆ
ｏｒｍｊ、ｎｇＭｅｄｉａ　ｆｏｒ　０ｐｔｉｃａｌ　
Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：ａ　Ｎｅｗ　Ａｐｐｒｏａｃｈ”
と題する論文において、光学記録用のバブル形成材料が
記載されている。基本構造体は、ガス放出重合材料と、
この上に配置された吸収金属フィルムとで構成されてい
る。金属フィルムを集束レーザ・ビームによって、局部
的に加熱することによって、データが書き込まれる。加
熱で生じる高温によって、ガスが重合材料から放出する
。金属及び重合材料を適正に選択すれは、ガスによって
重合材料が発砲し、従って恒久的な局部変化が、光学特
性にもたらされる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の材料で問題となるのは、セクタ番号や１〜ラック
番号、それにクロック・データといった予め記録された
情報をディスクに与えるのが困難だということである。

用いられる書込機構の性質により、また吸収フィルムが
極めて薄いものであるということにより、表面のトポロ
ジーによってもたらされる局部的に弱い個所がない一様
で連続したフィルムを得るためには表面が平坦でなけれ
ばならない。この要件は、活性層を変形させたピッ１〜
または溝の形態の予め記録した情報をバブル形成媒体ま
たは小胞媒体に組み込むことを妨げるものである。その
ような情報は、除去可能な記−憶媒体で一般に行なわれ
ているように、追跡を行なうだるに用いることができる
ものである。

従って本発明の目的は、記憶媒体の外側表面の溝部を除
去し、これによって媒体に平滑な外側表面を与えること
にある。

本発明の他の目的は、構造の基板側から書込みの行なわ
れる多層小胞媒体に、サーボ・トラックを提供すること
である。

本発明の目的は、光学記録媒体に、該媒体の活性データ
記録面の平担性を位相表示ピットによって損なうことな
く、記憶媒体の内側表面のピン１〜という形態を取る予
めフォーマット化された情報を提供することである。そ
れゆえ、バブル、小胞（ｖｅｓｉｃｌｅｓ）または孔な
どの変形状態でデータの書込みを行なう前の活性層表面
は、平坦なものとなる。

本発明の他の目的は、書込みエネルギ・ビームに応じて
データを記録するようになされた媒体の活性層へ、光を
比較的強力に結合することである。

結果として生じる光学構造体の光学的効率が高いことも
、望ましい。入射光が高い割合で、光学的書込み処理の
影響を受ける層によって吸収され、この処理が小胞また
はバブルまたは孔を形成するための熱を、媒体に与える
ことが望ましい。

本発明のさらに他の目的は、店−込み／読取り光のビー
ムが基板側から活性層に当たる、逆にされた３Ｍ構造体
の光学的に書込みが行なわれている層に、光を効率的に
連結する技術を提供することである。この光は孔または
小胞が形成されている活性層の自由面とは反対の側に入
射するものである。

本発明は、ピットまたは溝の形態を取ったサー水位置情
報を、データの書き込まれる光学ディスクに組み込むた
めの方法及び手段を提供する。

［問題を解決するために手段］ 本発明による光学記憶媒体は、薄膜のデータ記憶層にデ
ータを表わす変形状態を形成するようになされた、デー
タ記憶材料の薄膜構造体を担持している光学的に透明な
基板からなっており、上記媒体が前記基板と前記構造体
との間の界面に形成されたサーボ・１〜ラツクを包含し
ており、該サーボ・１−ランクが界面表面の内部機械的
起伏からなっており、該機械的起伏が変形状態の形成さ
れる薄膜構造体の表面には実質的に存在しておらす、こ
れにより薄膜構造体上面の変形である光学イメージに対
してサーボ・データの影響をぼぼ与えることなく、サー
ボ・データを基板から読み取ることができるようになっ
ている。基板は高い光学的屈折率を有するフィルムで覆
われ、ついで重合体フィルムで覆られ、ついでデータ記
憶層で覆われている。データ記憶フィルムは金属フィル
ムからなっている。重合体フィルムは機械的起伏によっ
て形成された凹陥部を、はぼ満たすものである。

重合体フィルムがスペーサ層からなっており、この層が
機械的起伏によって形成された凹陥をほぼ満たすもので
ある。重合体フィルムは誘電体層からなっている。

［実施例］ 本発明による第１図に示す光学記憶媒体９は、光学的な
吸収材料の薄膜層１３を担持する、光量的に透明な基板
からなっており、該薄膜層１３にはデータを表わす変形
部１５が形成されており、基板１０は積層フィルム１９
によって覆われており、該積層フィルム１９はコンフォ
ーマルな即ち基板の形状に沿った薄膜１１、誘電体層１
２、及び吸収材料の薄膜層１３を包含し、吸収材料の薄
膜層１３と誘電体層１２との間に変形１５を形成するよ
うになされており、該媒体がサーボ・１へランクを包含
しており、該サーボ・１〜ラツクは基板１０と積層フィ
ルム１９との間の界面における基板表面の複数の機械的
起伏１４からなっており、しかも機械的起伏１４が変形
部の形成される表面１７に実質的に存在しておらす、こ
れにより薄膜Ｒり１３」二面の変形１５である光学イメ
ージに対して影響を与えることなく、サーボ・データを
基板１０から読み取ることができる。

基板］Ｏが高い光学的屈折率を有するコンフォーマルな
薄膜１１によって覆われており、コンフォーマルな薄膜
が重合体フィルム１２からなる誘電体フィルムによって
覆われており、重合体フィルか金属フィルム１３からな
るフィルム層によって覆われていることが好ましい。

重合体フィルム１２は機械的起伏部１４によって形成さ
れた凹陥部を、はぼ満たすことが好まし１Ｎ　ゎ 重合体フィルム１２はスペーサ層からなっており、この
層が機械的起伏」−４によって形成された凹陥部をほぼ
満たすことか好ましい。重合体フィルム１２は誘電体層
からなっていることが好ましい。

基板１０が厚さ約３０ｎｍ未滴の極めて薄い膜１］によ
って覆われており、ついで該薄膜が重合体フィルム１２
の層によって覆われており、ついで該層が光学的吸収材
料フィルムのフィルム層１３によって覆われていること
が好ましい。

さらに本発明による光学記憶媒体は、３Ｎ構成の光学記
憶層を担持する基板を包含しており、該３層構成の１表
面は光学的に高い効率を有しており、光学記憶媒体の活
性層が自由表面にあり、かつ基板が保護カバー・ガラス
として作用する。

基板１０が、光学的に高い効率を有し、光学的な吸収活
性層１３を包含する３層構成の記憶層］９を担持してお
り、光学記憶媒体の光学的吸収活性層１３が自由表面に
あり、基板１ｏが保護カバー・ガラスとして作用し、３
層構成］９に包含された一連の層１１．１２．１３が高
屈折率の材料の層１１、誘電体の層」−２、及び活性層
］３を包含しており、誘電体層１２が基板１ｏと活性層
」−３との間に挿置されていることが好ましい。

第１図は、本発明によって作成された積層光学記憶媒体
９の一実施例を示している。円板状の基板１０は、重合
体材料（例えば、ポリメタクリル酸メチル、ＰＭＭＡ）
のような材料で構成されている。

基板１０（例えば、ｎ＝１．５）は、ケイ素のような、
あるいはＴｉ、Ｃｒ、Ａｕ、ＰｔまたはＰｄの如き極め
て薄いエネルギ吸収材料のような、高い光学的屈折率（
以下ＨＯＩＲと称子る）を有するフィルム１１によって
覆われている。このフィルム１１は厚さ３０ｎｍ以下程
度のものであって、フィルム１１内での吸収による光の
損失を生じることなく、光を効率よく構造体に連結する
ことが好ましい。

この層はこのレベルにおいて部分的な光学的な鏡を提供
し、この鏡は光が基板１０とフィルム１１との間の界面
で部分的に反射されることを可能とするものであり、従
って後述のサーボ・マーキング１４を、後述のように媒
体の下方より照射される光によって光学的に検出するこ
とができる。

誘電体スペーサ・フィルム１２が、薄いフィルム１１（
吸収材料、即ちＨＯＩ　Ｒ材）の上面に、貼られている
。誘電体フィルム１２は厚さ２０〜２００ｎｍ程度であ
ることが好ましい。

第２図は、第１図の構造における重合体材料の厚さの関
数として（第１図のフィルム１１及び層１３の厚さを一
定とする）１反射率及び吸収率を表わしたグラフである
。第２図は、誘体体スペーサ・フィルム１２に関する厚
さの適切な範囲を示すものである。

バブル、小胞、または孔の形状の変形部１５の形成され
る、光学的吸収フィルム１３が、スペーサ・フィルム層
１２の上面に置かれている。

基板１０はその上面に、埋設されたピット１４のパター
ンを含んでいるが、これらのピットは基板１０上のサー
ボ・トラックに沿った埋設起伏体という形態の位置標識
を提供するため、予め形成されているものである。Ｈ○
ＩＲ材料または金属材料のコンフォーマルな極めて薄い
フィルム１１が、パターン付の円板である基板１０上に
形成されている。次に、液状のコーティング材料の入っ
ている溶剤のような液体でコーティングすることによっ
て、適切な重合体すなわち誘電体のフィルム１２でフィ
ルム１１を覆う。重合体フィルム１２がフィルム１１の
上面に貼られると、フィルム１１の表面のピット１４上
方のスペースは、重合体フィルム１２で満たされ、該重
合体フィルムは平滑な層を形成する。それゆえ、重合体
フィルム１２の結果として得られる上面は、はぼ平坦と
なる。すなわち、ピット１４上方のフィルム１２の表面
は、フィルム１２の表面積の他の部分とほぼ同一平面と
なる。最後に、重合体フィルム１２の上面は、薄い光学
的な吸収フィルム１３（例えば、金属フィルム）で覆わ
れる。強熱されると、フィルム１３はフィルム１２と共
働して、希望するバブル１５（以下、小胞または孔と称
する）を形成する。

孔または小胞１５を形成するための強熱源として適当な
ものは、集束レーザ・ビームその他の集中した放射線源
である。小胞１５を小胞と呼ぶのは、これらが媒体９の
表面のフィルム層１３に形成されたあわであるという意
味からである。小胞１５は、小胞１５が作成される個所
の１２及び１３の両フィルムを加熱し、フィルム１２か
らガスを放出される結果として形成される。発生するガ
スの膨張により、圧力が発生し、この圧力がフィルム１
２を押し上げて、小胞１５が形成される。

［位相情報の読取り］ ピット１４によって与えられる位相情報は、媒体９の底
部から上方へ当てられたレーザ・ビーム１６によって、
基板１０がら読み取られるようになっている。位相情報
を光学的に読み取ることができるが、これは基板１ｏと
第１フイルム１１との間の界面において、光学的に反射
が変化するがらである。フィルム１１が部分的な鏡とし
て作用　゛するように選択されているのはこのためであ
る。

［データの読取りコ 更に、媒体９に格納されるデータは、記憶媒体９の上面
１７にある多数の小胞ないし孔１５の形で、書き込まれ
る。データの光学的な読取りも、基板１０を通して、媒
体９の表面１７に光を当てることによって行なわれる。

小胞の形態で書き込まれだデータは、フィルム１３の小
胞による、フィルム１１．１２．１３からなる光学的凹
所の離調によって生じた、基板側から測定した場合の反
射率の増加を感知することによって読み取られる。

孔の形で書き込まれたデータは、同調した光学的吸収３
層体の破壊によって生しる、基板側から見た反射率の増
加を感知することによって読み取られる。データの読取
りは、上部金属フィルム１３の変位しコよって生じた、
光学的な位相及び振幅の変化を測定することによって行
なわれる。

複合構造体の光学的反射率の変化（基板を通して表面１
７に当てられた光しこ対する）は、小胞によるフィルム
１１及び１２の有効厚さの変動によるものである。小胞
１５として記録されたデータが存在しない場合、多層構
造体１９（薄いフィルＡ、　ｌ　３−１誘電体フィルム
１２、及び吸収フィルム１３からなる）は、選択的な光
学吸収体として作用する。最も多量に吸収される光学的
エネルギの波長は、共働してスペーサ層として作用する
フィルム１１及び１２の両方の厚さによって、大幅に左
右される。フィルム１１及び１２の光学的な厚さは、基
板１０を通して当てられる光の総反射率を最低限のもの
とするように調節される。このことは、フィルム１１と
基板１０の間の界面へ光が戻ってきたときに、フィルム
１１によって反射される光の位相が、フィルム１３によ
って反射される光の位相とほぼずれているように厚さを
調節することによって達成される。データが記録される
領域におけるフィルム１１及び１２の光学的な総厚さは
、正味反射率を最低限のものにするために、約１／４波
長（または、１波長の奇数倍）に調節されるのが典型的
である。

基板１０の起伏部１４によるフィルム１２の厚さの変動
は、サーボ・トラック情報を検出するために使用される
光学ビームの波長における、光学的反射率の変動を生起
する。

第２図は、第１−図に示した構造体に当てられる光の反
射及び吸収の割合を、重合体フィルム１２の厚さの関数
として計算したプロットを示すものである。レーザ・ビ
ーム１６の光は、媒体（ディスク）９の裏面から基板１
０を通して、基板１０とフィルム１１との間の界面に当
てられる。この界面による反射は、ピット１４によって
形成されたパターンの影響を受ける。ピット１４のパタ
ーンは、薄い反射フィルム１１、誘電体１２、及び吸収
フィルム１３からなる３層吸収構造体１９によって覆わ
れている。

八Ｒはピット１４の間において見出される反射率の最大
値から、ピッ１−１４の上方の領域にあるフィルム１２
の厚さが最大である個所における最小値までの、第２図
に示されている反射率の変動である。第２図は、フィル
ム１１がＨＯＩＲ材料である厚さ１５ｎｍのケイ素で構
造されており、金属吸収フィルム１３が厚さ１５ｎｍの
Ｔｉで構成されている、第１図に示されている種類の構
造体に対するＲ１算結果の特定の例である。反射率（総
）及び吸収は、重合体の界面フィルム１２の厚さの関数
としてＪＪ算される。反射率は、重合体フィルム１２の
ｌダさが４０ｎｍから８０ｎｍまで増加すると、はぼ０
％から４０％なで変化する。それゆえ、最初の基板１０
が含んでいるピッ１〜の深さが僅か１４０ｎｍであれば
、位相情報を容易に読み取ることができる。この容易さ
はフィルム１２の厚さに帰することができるものであり
、この厚さはピット１４が存在することによって変化す
る複合構造体の反射率に影響をおよぼす。

書込み行程中に吸収フィルム１３に連結されるエネルギ
を表わしている光学的な吸収は、重合体フィルム１２の
厚さによって、７０％から４０％に変化する、媒体９上
の最も感度の高い書込み位置（フィルム１３の光学的な
吸収が最も高くなる位置）は、ピット１４の間のフィル
ム１３の表面の１７の部分である。

比較的薄い重合体フィルム１２の製造には、困難が生じ
る。厚さを正確に管理しながら、該フィルムの上面（フ
ィルム１３と接触する面）を、第１図に示すように、平
坦に維持することは困難である。

フィルム１２の厚さを無視して、結果として得られるフ
ィルム１２の表面が比較的平坦になるように、製造を行
なう必要がある。フィルム１２が貼付けした後、基板１
０とフィルム１１のピット１４　（または溝部）の輪郭
が、平滑誘電体層として用いられているフィルム１２の
上面から見えることは、はとんどない。フィルム１２の
平滑度を紹：持するというこの問題は、重合体材料の全
体のノフさを２８０ｎｍずつ増やすことによって（即ち
、８４０ｎｍのレーザを想定した半波長、及び重合体に
対する１、５という屈折率の指定）、最低限のものにさ
れる。高次構造の厚いフィルムを製造することは、溶液
のスピン・コーティングないしキャスティングという公
知の製造技術を利用した場合、薄いフィルムの場合より
も容易である。しかしながら、（１）臨界厚制御の問題
により、また（２）構造体に垂直に入射しない光の影響
によって、５７４波長を超える厚さは避けるべきである
。

［例］ −に記の概念は、下記の構造を有するＰＭＭＡ基板１０
のサンプルを製造することによって実施された。

基板１０　：　ＰＭＭΔで構成された、厚さ１．１ｎｍ
で透明なもの。

第１フィルム１１−：圧力２．０トール、温度２５℃の
もとで、アルゴン・ガスの存在下で厚さ１０ｎｍのケイ
素をスパッタすることによって配置された、アモルファ
スＳｊフィルム。

第２フィルムｊ−２：ポリ・アルファ・メチル・スチレ
ン（ＰＡＭＳ）の重合体フィルムで構成されたものであ
り、厚さがそれぞれ２３６ｎｍ、２６０ｎｍ、及び２９
０ｎｍのサンプルがある。このフィルムは重合体が溶解
されている溶剤をキャスティングして形成される。

最上層フィルム１３：圧力２．０トール、温度２５°Ｃ
のもとで、アルゴン・ガス中でスパッタして配置された
、厚さ２０ｎｍのＮｊ、ＣｒＦｅフィルム。フィルム１
３は連続した、機械的に強いものであり、従ってフィル
ム１３下方の誘電体フィルム１３がら発生するガスによ
って、小胞１５をフィルム１３に形成することができる
。

第３図は、上記例のサンプルの反射率を、オングストロ
ームで表した波長の関数として、ブロン１−シたもので
ある。

曲線Ａは、光を上方より照射したときに、表面１７へ垂
直に入射する光で測定した、ＮｉＣｒＦｅフィルム１３
の反射率を示すものである。下の３つの曲線は、基板１
０の下方から構造体の表面１８へ当てられたビーム１６
に対して、測定されたものである。重合体フィルム１２
の厚さが増加すると、最小反射率の曲線は、長い波長の
方へ移動する。

最適化した８４０ｎｍの波長に対する構造を、約１０％
の反射率をもたらす厚さ３２０ｎｍのＰＡＭＳ重合体フ
ィルムで構成されたフィルム１２によって、作成するこ
とができる。それゆえ、７０％を越える光学的効率が、
ＮｉＣｒＦｅフィルムでの光の吸収に対して提供される
。

［発明の効果］ 本発明によって予め記録されたサーボ・１へランク等の
情報を有する積層光学的媒体が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による積層光学記憶媒体の断面図であ
る。 第２図は、第１図の構造の重合体材料の中間層の厚さの
関数としての、反射率及び吸収率のグラフである。 第３図は、重合体フィルムの数種類の厚さに対する波長
の関、−としての、複合媒体の反射率の曲線のグラフで
ある ９パ°・光学的媒体、１０・・・・基板、１１・・・・
高屈折率層、」２・・・・誘電体層、１３・・・・光学
的吸収材料層、ｊ４・・・・サーボ・マーキング、１５
゜・°変形部、１６・・・・レーザ・ビーム。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　岡　１）　次　生 （外１名） 第１図 反 Ｎさ く’／、） 波　長（オンワ“人ト０−ム０ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学的に透明な基板上に設けたデータ記憶材料層を少く
   とも含む薄膜構造体であって該薄膜構造体に於てデータ
   を表わす変形部を形成する様構成されてなるものと、 上記基板及び上記薄膜構造体の間の界面に形成した起伏
   部よりなるサーボ・トランクとよりなり、上記サーボ・
   １〜ラツクが上記変形部を形成する上記薄膜構造体の表
   面には実質的に存在しない様に設けられている事を特徴
   とする光学的記録媒体。