図面 (/)

技術 光記録媒体

出願人 帝人株式会社
発明者 中谷健司
出願日 1999年1月6日 (21年2ヶ月経過) 出願番号 1999-001218
公開日 2000年7月18日 (19年8ヶ月経過) 公開番号 2000-200445
状態 未査定
技術分野 光学的記録担体およびその製造 光学的記録再生1
主要キーワード 頂点角度 本発明基板 Krレーザ 溝斜面 ウオッブル ランド上面 字構造 レーザビーム形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年7月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

課題

基板上に設けた記録層に対して光を照射して、少なくとも情報の再生を行う光記録媒体において、従来よりも記録密度の高い光記録媒体を得ることを目的とする。

解決手段

記録層を設けた側の基板表面には光を照射する側から見てV字形状の溝を設ける。V字形状の溝の斜面は基板面からの仰角が40度以上、溝を形成した側の基板面からの溝深さが200nm以下、さらに溝ピッチが0.5μm以下である。基板の溝に対応して記録層は一対の向かい合った斜面を有する溝形状に形成され、情報は溝形状に形成された記録層に記録され、さらに溝からの情報をもとに照射する光のトラッキングが行われる。

概要

背景

光デイスクはCD、DVD等すでに広く利用されているが更なる高密度記録媒体要望されている。そのためにレーザ光の780nmから650nm付近への短波長化基板の1.2mmから0.6mmへの薄板化、記録方式としてランドグルーブ(溝)の両方に記録する方式等が検討され、一部採用されている。

しかしながら、上記方法を用いて全体に縮小して高密度化しても記録密度は5Gb/平方インチ程度であると予測される。そこでさらなる超高密度記録媒体を実現する方法としては、次の方法が提案されている。1)使用するレーザ光としてより短波長レーザを採用する。2)近接場光を利用してビーム径を小さくする。3)ランド/グルーブ記録のランド、グルーブ幅を小さくする。

概要

基板上に設けた記録層に対して光を照射して、少なくとも情報の再生を行う光記録媒体において、従来よりも記録密度の高い光記録媒体を得ることを目的とする。

記録層を設けた側の基板表面には光を照射する側から見てV字形状の溝を設ける。V字形状の溝の斜面は基板面からの仰角が40度以上、溝を形成した側の基板面からの溝深さが200nm以下、さらに溝ピッチが0.5μm以下である。基板の溝に対応して記録層は一対の向かい合った斜面を有する溝形状に形成され、情報は溝形状に形成された記録層に記録され、さらに溝からの情報をもとに照射する光のトラッキングが行われる。

目的

本発明は、かかる課題を解決して、従来よりも記録密度の高い光記録媒体を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

基板上に設けた記録層に対して光を照射して、少なくとも情報の再生を行う光記録媒体において、記録層を設けた側の基板表面には光を照射する側から見てV字形状の溝を設け、V字形状の溝の斜面は基板面からの仰角が40度以上、溝を形成した側の基板面からの溝深さが200nm以下、さらに溝ピッチが0.5μm以下であり、基板の溝に対応して記録層は一対の向かい合った斜面を有する溝形状に形成され、情報は溝形状に形成された記録層に記録され、さらに溝からの情報をもとに照射する光のトラッキングが行われることを特徴とする光記録媒体。

請求項2

少なくとも情報の再生を行うために照射する光は、基板を通さずに記録層に照射することを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。

請求項3

記録層を設けた側の最表面層には、少なくとも情報の再生を行うために照射する光に対して透明な保護層を設け、かつ最表面層の保護層表面平坦であることを特徴とする請求項2記載の光記録媒体。

請求項4

溝を設けた側の基板表面と記録層との間に、光反射層を有することを特徴とする請求項2〜3のいずれか記載の光記録媒体。

技術分野

0001

本発明は、基板上に設けた記録層に対して光を照射して、少なくとも情報の再生を行う光記録媒体に関する。

背景技術

0002

光デイスクはCD、DVD等すでに広く利用されているが更なる高密度記録媒体要望されている。そのためにレーザ光の780nmから650nm付近への短波長化、基板の1.2mmから0.6mmへの薄板化、記録方式としてランドグルーブ(溝)の両方に記録する方式等が検討され、一部採用されている。

0003

しかしながら、上記方法を用いて全体に縮小して高密度化しても記録密度は5Gb/平方インチ程度であると予測される。そこでさらなる超高密度記録媒体を実現する方法としては、次の方法が提案されている。1)使用するレーザ光としてより短波長レーザを採用する。2)近接場光を利用してビーム径を小さくする。3)ランド/グルーブ記録のランド、グルーブ幅を小さくする。

発明が解決しようとする課題

0004

ここで、近接場光(学問的な厳密な意味ではなく広い意味での近接場光)を利用する方法としては、半球状のソリッドイマージョンレンズ(SIL)を用いてNAを大きくする方法が検討されている。しかし、開口数(NA)を従来の0.6程度より大きく1.0近くにするためには、レンズと記録面の距離を数十μm以下に極めて近づける必要があり、そのために 記録面をレンズ表面に対向した基板の最表面に設けることが行われている。近接場光では利用する光が本来はレンズからの漏れ光を使用するために、その光量が小さくなる課題がある。

0005

一方、短波長レーザを使用する場合も読み出しだけでなく、書込みも行なおうとすると高パワーレーザを必要とする。さらに、ランド・グルーブ幅を狭くしようとすると、ラント上面、グルーブ底面の平坦部の幅を確保するためにグルーブ壁面の幅を狭くする必要がある。グルーブ壁面の幅を狭くするためには壁面の角度を90度近くにすることが理想だが、その場合、射出成形による基板の成形が困難になる課題が生じる。

0006

本発明は、かかる課題を解決して、従来よりも記録密度の高い光記録媒体を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の光記録媒体は、基板上に設けた記録層に対して光を照射して、少なくとも情報の再生を行う光記録媒体において、記録層を設けた側の基板表面には光を照射する側から見てV字形状の溝を設け、V字形状の溝の斜面は基板面からの仰角が40度以上、溝を形成した側の基板面からの溝深さが200nm以下、さらに溝ピッチが0.5μm以下である。その上、基板の溝に対応して記録層は一対の向かい合った斜面を有する溝形状に形成され、情報は溝形状に形成された記録層に記録され、さらに溝からの情報をもとに照射する光のトラッキングが行われることを特徴としている。

0008

前述したように超高密度記録を達成するためにはビーム径を微小化し、狭いトラックピッチ上で小さな光パワーを使用できることが必要である。狭いトラックピッチを有効に利用するためにはトラッキング信号を与える溝と記録する溝を共有化することが求められる。また、弱いビームで光を有効に利用する方策が必要である。更に、狭トラックピッチ化によるクロスイレーズクロストークの発生を抑える方策も必要である。これら3点の要求特性を満たすことを考えて本発明のV字溝形状に到達した。

0009

すなわち、超高密度記録のためにはトラックピッチを狭くする必要がある。そしてこれまでのランド/グルーブ記録では、ランド上面とグルーブ底面の平坦部に記録することを前提していた。その際には、平坦部の幅を確保する必要があるために、幅を狭くすることに限界がある。これはグルーブの斜面部が必然的に大きな幅を必要とするためである。この斜面部の角度を90度近くまで急峻にすることで斜面部の幅を狭くすることも提案されている。しかしこれは基板を射出成形で作成することから、基板成形に非常な困難を生じることになる。具体的には、転写不良、離形不良、反り面ぶれなどのいわゆる機械特性不良を引き起こす。本発明では、平坦部に記録するのではなく、グルーブ斜面部に記録する方式を用いることでこうした課題を解決している。

0010

字型溝斜面に情報を記録することから、記録に利用できる斜面幅はトラックピッチ幅まで拡大できる。このために、トラックピッチが狭くなっても記録に利用できる幅を十分確保できる利点がある。

0011

従来の光記録媒体では、照射されるレーザビームの直径(強度がピーク値の1/e2になる時の直径)が、信号の記録されているトラック幅と同じでも、この直径より外側にも強度は弱いが光を照射することになる。この光強度の弱い部分も含めると照射する光の幅は、トラック幅二つ分にも及ぶことがある。そしてこの外縁部の光は、隣接トラックまで照射される。さらにはそれは、照射した光の反射光を検出する光ピックアップにおいて検出されることになる。このため隣接トラックへのクロストークやクロスイレーズが、高密度化を妨げる一つの要因となっていた。これを解消するためにも本発明は非常に有効である。

0012

すなわち照射する光の幅が、トラックピッチ2周期分近くに及ぶ幅があったとしても、狙ったトラックの両側に隣接トラック側に照射される光の幅は、それぞれトラックピッチ幅の半分分に及ばない。そして隣接トラックに照射された光は、溝斜面に当たり、さらに外側方向へと反射されることになる。そして外側方向へと反射された光は、光ピックアップには戻らない。すなわち、隣接トラックに至った光は検知光学系外に反射され、クロストークの課題が発生しないことになる。

0013

また、狙ったトラック内においては、溝の斜面が向かい合っていることから、一方の斜面に当たった光は対向する他方の斜面に当たり、その後に光ピックアップの戻ることになる。この様に照射された光は、記録層に2回にわたって照射され、それが記録層の温度を上昇させて記録マークを書き込んだり、消去したりすることになる。このことは、より微小なレーザパワーで十分な記録エネルギーを供給できることを意味し、高価な高出力レーザが必要でなくなる利点がある。

0014

対向する斜面の反射光を利用していることにより、大きな光パワーを得ることができる特徴があるので、光源としてのレーザ素子の出力が小さくても良い利点がある。特に今後の短波長レーザを開発する時、書込みまで出来る高パワーレーザを開発することは困難と時間を伴う仕ことであり、またコストも高く付く。低パワーのレーザで読み出し、書込みが可能となれば利点は計り知れないさらに、本発明の溝形状の基板では隣接トラックからの信号がほとんど入らないので、トラッキング法走査しているトラックからの反射光が最大になる様にヘッド位置にサーボ掛ければ良くトラッキングに就いても利点が大きい。もちろん、記録の位置情報を得るためにはヘッダーと呼ばれるプレピットを設けておく方法や、ウオブッリングと呼ばれる溝にある周期の蛇行を与えておく方法を使用できる。ヘッダーのプレピット方式では溝の延長上にランド部を設けそこにピットを設けておくことが可能である。

0015

この様な対向する斜面からの反射光を有効に利用するためには、V字形状の溝の斜面の基板面からの仰角が40度以上であることが必要である。この角度は45度以上であれば、片面の斜面に入射した光の反射光はすべて対面の斜面に入射されることは明らかである。本発明は高密度基板を目指しており、そのためには溝ピッチすなわちトラックピッチは0.5μm以下とする。溝深さは深すぎても膜の均一性を取り難い課題と、さらに山の部分ではその頂点角度が急峻では膜へのダメージ(例えばひび割れ)が発生する可能性が高い。そのために溝深さとしては200nm以下とする。

0016

なお、溝の谷部、山部の底、頂点部では、基板形状に100度以下の鋭角的な部分を生じ、その部分での膜形成に支障が生じることも懸念される。しかし、現実スタンパ作成、基板の射出成形を通じて最終的な基板形状では鋭角部が丸みを帯びた形状になる。これらの箇所で角が丸みを帯びることは本発明の作用効果において支障とはならない。また、対向する斜面の反射光を利用するためには上記基板の斜面形状だけではなく、その上に積層した反射層、記録層の表面での形状が重要であり、基板形状を反映するような積層膜表面形状にする。

0017

ところで本発明は、基板を通して光を記録層に照射する方式でも利用できる。あるいは、基板を通さずに記録層に光を照射する方式でも利用できる。この後者の方式では、記録/読み出しヘッドすなわち光学レンズと、記録層との距離を極めて短くすることができ、大きなNAが得られる。このため本発明においては、少なくとも情報の再生を行うために照射する光は、基板を通さずに記録層に照射することが好ましい。

0018

なおその際に、溝を設けた側の基板表面と記録層との間に、光反射層を有することで、照射する光を有効に利用できることからより好ましい。また、基板を通さずに記録層に光を照射する方式では、記録層を記録/読み出しヘッド側の基板表面に設置することが必要となる。その際、ヘッドと記録層との衝突による記録層の破壊、あるいは記録層の腐食等の課題が発生する。そこで記録層を設けた側の最表面層には、少なくとも情報の再生を行うために照射する光に対して透明な保護層を設け、かつ最表面層の保護層表面平坦とすることが好ましい。こうした保護膜としては無機膜真空スパッタ法等で形成することが可能であるが、透明高分子樹脂スピナー法で塗布して紫外線硬化させる方法や、極薄の透明高分子フィルム貼付する方法が平坦性を得やすい利点がある。

0019

基板を射出成形する時のスタンパを作成する時に、ガラス原盤ホトレジストを必要とする溝深さより厚めに設け、これにレーザ光を照射していわゆるマスタリングを行なった。ホトレジストの厚みとして本実施例では、200nmを用いた。

0020

マスタリングはKrレーザ(351nm)、NA=0.9を用いて行なった。溝形状の角度を急峻にするためにはKrレーザから出射されるレーザビーム形状スリット等の光学系で選択した。かつレジスト現像時の現像液組成、方法、時間を選択することで調整した。溝トラックピッチは0.4μmとした。溝にはウオッブル信号を重畳して位置情報を入力した。レーザパワーはレジスト/ガラス原盤界面まで到達しないパワーを選択した。

0021

現像後にNiメッキにより0.3mm厚のスタンパを作成した。本スタンパの溝深さは180nmであった。本スタンパを用いて射出成形で基板を作成した。射出成形に用いる樹脂としてはポリカーボネートポリアクリレート非晶質ポリオレフィン等の従来光デイスクで用いられた、いわゆる光学樹脂使用可能である。さらに、記録面から記録用のレーザ光を照射することから透明でない樹脂も使用可能であり例えばABS樹脂等の一般的に成形に使用される樹脂が使用可能である。本実施例ではポリカーボネート樹脂を用いた。板厚は従来の光デイスクと同じ厚みである、1.2mm、0.6mmが用いられるが、反りや偏芯加速度等の機械特性を重視して1.2mm以上の厚みの基板も使用可能である。本実施例では1.2mm厚の基板を作成した。

0022

この基板の表面形状をAFMを用いて測定したところ、次の結果を得た。すなわち、基板表面では溝深さ=180nm 、溝斜面の基板面からの仰角=52度、溝トラックピッチ=0.41μm、グルーブ形状=V字であった。そして記録膜構成層表面では溝深さ=176nm、溝斜面の基板面からの仰角=46度、溝トラックピッチ=0.41μm、グルーブ形状=V字であった。

0023

この基板上に相変化記録膜を設けた。その積層構成は、基板面から順に、断熱層、反射層、下部誘電体層、記録層、上部誘電体層からなる基本構成を有する膜面入射タイプの光記録構成である。

0024

断熱層は、熱伝導率が低く、ある程度以上の膜厚が必要である。これは温度上昇した記録膜からの熱伝導が反射層(通常は熱伝導率の良いAl合金膜)を膜面方向拡散しながら、一部はプラスチック基板伝熱し基板にダメージを与えると考えられるからである。すなわち、熱が断熱層で遮断され反射膜の膜面方向にのみ拡散すれば、プラスチック基板の温度上昇という問題は発生しない、と考えられる。従って、断熱層があまりに薄い時は効果なく、約10nm以上の膜厚が必要である。かかる断熱層としては、スパッタ法で製膜されるZnS・SiO2膜、ZnS膜SiN膜、AlSiN膜、Al2O3膜、SiO2膜、Ta2O5膜、TiO2膜、Y2O3膜などのカルコゲン化物、チッ化物酸化物、およびこれらの混合物からなる層を用いることができる。

0025

反射膜は通常、AlにTi、Ta、Cr、Auなどを数原子%添加したAl合金膜が使用される。Al合金膜の熱伝導率は添加元素含有率で異なり、一般には添加元素の含有率が多い程その熱伝導率は低下し、その値は約50〜120w/(m・K)と推定されている。断熱層の熱伝導率は5〜12w/(m・K)以下である必要があり、好ましくは2w/(m・K)以下が良い。さらに、断熱層としては特に熱伝導率が小さく、熱で結晶化し難い安定な非晶質であるZnS・SiO2膜が好ましい。ZnS・SiO2膜は、膜面入射タイプの相変化記録媒体を目的とする時は、上部誘電体と下部誘電体として使われるので、同じ材料を断熱層としても使用する方が生産管理上も好ましい。ZnS・SiO2膜は ZnSとSiO2の約8:2の混合物をスパッタ製膜して得られる。

0026

本実施例ではZnS・SiO2膜を20nm堆積した。反射膜としてはAlCr(Cr=3%)膜を100nm堆積した。下部誘電体層と上部誘電体層としてもZnS・SiO2膜(ZnS:SiO2=80:20mol%のターゲットスパッタして得られる膜)を用いた。記録層は、GeSbTe合金膜(Ge:Sb:Te=2:2:5原子%、膜厚20nm)である。これらの無機薄膜マグネトロンスパッタリングによって形成した。使用したスパッタ装置はANELVACorp.製のインラインスパッタ装置(ILC3102型)であり、ターゲットは8インチ直径で、基板は自公転しながら製膜される。膜厚はスパッタ時間で調節した。膜面から650nmの光を照射した時の反射率初期結晶化後の反射率)が約30%になるように、下部誘電体と上部誘電体の膜厚を調節した。具体的には、ZnS・SiO2膜の屈折率は2.13であり、下部誘電体の膜厚は15nm、上部誘電体の膜厚は105nmである。

0027

この記録積層体の表面形状をAFMで測定すると谷底山頂でかなりの角度の鈍りが見られたが斜面の直線部分を見ると表1に示した傾斜角度が測定された。このままでは実際の媒体形態として耐候性が劣ると予想されるので、最表面には保護膜として60μmのポリカーボネートの無延伸フィルムを約40μmの粘着シートを用いて貼り合わせた。

0028

なお比較のために、従来のランド/グルーブ形状のスタンパを作成した。この時には溝深さを100nmとトラックピッチ0.4μmで設計したので、完成したスタンパで成形した基板の形状は、溝深さ=97nm、溝斜面の基板面からの仰角=45度、トラックピッチ=0.40μm、グルーブ形状としてのグルーブ底幅=0.31μmであった。そしてこの基板上に、実施例と同様に記録膜等を積層し、記録媒体を作成した。

0029

これらの記録媒体の特性を測定するために使用した光学系は、波長650nmでNA=0.7を採用した。この系のビーム径は、nλ/2NAの関係から0.464μmである。このビーム径を上記基板形状に当てはめると、従来媒体では隣接トラックのランド部表面にビームが広がっており、ランド部に記録された記録を消去したり(クロスイレーズ)、記録を読み出してビームの入射方向と同じ方向に反射される。一方本発明でもビームのすそは隣接トラックにはみ出しているが、隣接トラックに照射されたビームの反射光は対向する面の方向に反射し、入射光と同じ方向へは戻らない。

0030

信号としてみた時に本発明の最適感度は、従来品が書込み11mW/消去5mWであるのに対して、8mW/4mWと小さくて済む。レーザパワーが小さくて書込みが出来ることは前述の本発明の効果であるが、これによってレーザ寿命を2倍以上に長くすることができる。最近CD−Rなどのライトワンス媒体がコピーなどに良く利用され、書込みレーザの寿命が課題として顕在化している。このことを考えると本発明の媒体でレーザ寿命が延ばせることは画期的なことである。

0031

さて、レーザでマークを書き込んだ時マークはV字状の谷底で光の吸収効率が高くなる(V字構造を考えると、斜面で吸収されずに反射された光は、V字の谷底で多重反射的に吸収されて吸収効率が高い)。このため谷底に形状のきれいなマークを形成できる。0.28μmのビット長を記録して読み出した時のC/Nは、本発明では46dBであった。これに対して従来形状の比較例媒体では、40dBであった。このC/Nの差の6dBの内訳ノイズキャリヤーに分けて測定すると、本発明ではノイズが4dB小さく、キャリヤーが2dB大きくなっていた。この差が生じる原因はすでに上記で詳述した本発明基板の形状の特徴による。

0032

さらに、トラックに最短の0.28μmのビット長を記録し、その隣接トラックに長いマークを+10%のレーザパワーで記録した時に最短マークのC/Nがどれだけ低下するかをクロスイレーズとして測定すると、本発明では0.8dBの低下で済むが、比較例の場合2.8dBの低下が生じた。この効果の発現の理由も、先に詳述した効果の現われと考えられる。

発明の効果

0033

本発明は、以上詳述のごとく、照射する光を有効に利用し、従来よりも記録密度の高い光記録媒体において高い信号品質を得ることができる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ