(57)【要約】【課題】光記録媒体でのＶ溝形状のグルーブと、ここに形成された記録マークとの位置関係及び記録マークの形状を精密に測定する。【解決手段】Ｖ溝形状のグルーブを有する光記録媒体に記録マークを形成しておき、これを、記録マーク測定装置５０における走査型プローブ顕微鏡５２をＡＦＭモードとしてプローブにより走査し、得られた凹凸像の信号から、Ｖ溝の底部のみを残すデータ処理を施して、グルーブ底部強調凹凸像を得て、このグルーブ底部強調凹凸像と検出電流により得られたコンダクティブＡＦＭ像とを合成して、グルーブ底部と記録マークとの位置関係を測定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型プローブ顕微鏡により、グルーブに相変化記録マークが形成されている光記録媒体の表面を、ＡＦＭモードで走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと光記録媒体の表面との間の電流量によるコンダクティブＡＦＭ像と、プローブと光記録媒体の表面との距離から得られる高さのデータによる凹凸像とを得る過程と、
前記凹凸像から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る過程と、
前記コンダクティブＡＦＭ像の信号と前記凹凸像の信号とを合成して合成像の信号を形成する過程と、を有してなり、
前記高さデータの閾値を、前記表面のグルーブにおける底面位置に相当する高さに設定して、グルーブ底面凹凸像の信号を得ることを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記グルーブ底面凹凸像の信号を増幅してから、前記コンダクティブＡＦＭ像の信号に合成することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記合成された信号による合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの２つの部分の面積を求める過程と、
前記求められた２つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求める過程と、
を有することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項４】
請求項３の方法により得られたデトラック値に基づいて、光記録媒体製造用のスタンパにおけるグルーブ形成部分の位置及び形状を、デトラック値が０になるように修正することを特徴とするスタンパ製造方法。
【請求項５】
ＡＦＭモードにより凹凸のある試料表面を走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと試料表面との間の電流量データ及び試料表面の高さデータを得ることができる走査型プローブ顕微鏡と、
前記試料表面の凹凸における凹部底面の高さに相当する高さデータに設定した閾値を越える前記高さデータから、試料表面における凹部底面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路と、
前記凹部底面の凹凸像の信号による底面凹凸像と前記電流量データによる記録マークの像を合成する画像合成回路と、
を有してなる光記録媒体における記録マークの測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記凹凸像の信号を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とする光記録媒体における記録マークの測定装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記画像合成回路により、合成された信号により合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの２つの部分の面積を求める画像処理装置と、
前記求められた２つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求めるデトラック値算出回路と、
を有することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光記録媒体の相変化記録膜に形成された記録マークを正確に測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば非特許文献１に記載されるように、ＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）を用いて相変化記録マークを観察した事例が開示されている。
【０００３】
この非特許文献１では、ＬＦＭ（摩擦間力顕微鏡）モードによる測定とＫＦＭ（表面電位顕微鏡）モードでの測定データを比較して評価している。
【０００４】
前記ＬＦＭモードあるいはＫＦＭモードでは、相変化記録膜に形成された記録マーク（アモルファスマーク）の側面の形状は、十分な測定評価が困難であるという問題点がある。
【０００５】
更に、前記ＬＦＭモード及びＫＦＭモードでは、相変化記録膜の表面が、例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）により被われていると記録マークの観察が困難であって、十分な分解能を得ることができないという問題点がある。
【０００６】
これに対しては、相変化記録膜上の他の膜を剥離して相変化記録膜を露出することも考えられるが、次世代あるいは次々世代の光記録媒体では、膜構造が複雑化して、各層の膜厚が薄くなり、剥離による簡単なサンプリングでは相変化記録膜を露出することが困難となっている。
【０００７】
又、記録マークが、あらかじめ形成されたグルーブに沿って正確に形成されているかどうか（ここではこれを「デトラック値」と称することとする）を確認することが求められる場合があるが、光記録媒体に形成されたトラックがＵ溝形状の場合には、従来、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により測定することができるものの、グルーブがＶ溝形状の場合は、ＴＥＭでは明確にグルーブを確認することができないことから、デトラック値を求めることが困難となるという問題点があった。
【０００８】
【非特許文献１】２００４年７月、Ｊapanese  Ｊournal  Ａpplied  Ｐhysics
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、記録マーク側面のうねりを明確に測定できると共に、ＤＬＣ膜等の他の膜が相変化記録膜上に存在しても記録マークを測定することができ、更に、グルーブがＶ溝形状であっても、デトラック値を計測することができる光記録媒体における記録マーク測定方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意研究の結果、走査型プローブ顕微鏡により、ＡＦＭモードで光記録媒体の表面を走査することによって、明瞭なコンダクティブＡＦＭ像や凹凸像を得て、凹凸像から、グルーブ底面の凹凸像の信号を得て、これらを合成することによって、記録マークのグルーブ中心との関係、記録マーク側面のうねり、を正確に測定できることが分かった。
【００１１】
即ち以下の本発明により上記課題を解決するものである。
【００１２】
（１）走査型プローブ顕微鏡により、グルーブに相変化記録マークが形成されている光記録媒体の表面を、ＡＦＭモードで走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと光記録媒体の表面との間の電流量によるコンダクティブＡＦＭ像と、プローブと表面との距離から得られる高さのデータによる凹凸像の信号とを得る過程と、前記凹凸像から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る過程と、前記コンダクティブＡＦＭ像の信号と前記凹凸像の信号とを合成して合成像の信号を形成する過程と、を有してなり、前記高さデータの閾値を、前記表面のグルーブにおける底面位置に相当する高さに設定して、グルーブ底面凹凸像の信号を得ることを特徴とする（１）に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【００１３】
（２）前記グルーブ底面凹凸像の信号を増幅してから、前記コンダクティブＡＦＭ像の信号に合成することを特徴とする（１）に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【００１４】
（３）前記合成された信号による合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの２つの部分の面積を求める過程と、前記求められた２つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求める過程と、を有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【００１５】
（４）（３）の方法により得られたデトラック値に基づいて、光記録媒体製造用のスタンパにおけるグルーブ形成部分の位置及び形状を、デトラック値が０になるように修正することを特徴とするスタンパ製造方法。
【００１６】
（５）ＡＦＭモードにより凹凸のある試料表面を走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと試料表面との間の電流量データ及び試料表面の高さデータを得ることができる走査型プローブ顕微鏡と、前記試料表面の凹凸における凹部底面の高さに相当する高さデータに設定した閾値を越える前記高さデータから、試料表面における凹部底面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路と、前記凹部底面の凹凸像の信号による底面凹凸像と電流量データによる記録マークの像を合成する画像合成回路と、を有してなる光記録媒体における記録マークの測定装置。
【００１７】
（６）前記凹凸像の信号を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とする（５）に記載の光記録媒体における記録マークの測定装置。
【００１８】
（７）前記画像合成回路により、合成された信号により合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの２つの部分の面積を求める画像処理装置と、前記求められた２つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求めるデトラック値算出回路と、を有することを特徴とする（５）又は（６）に記載の光記録媒体における記録マーク測定装置。
【発明の効果】
【００１９】
この発明においては、ＡＦＭモードで、走査型プローブ顕微鏡により光記録媒体の表面を１回走査することによって、各ポイントでの検出電流の情報とポイントの高さを同時に検出して、この情報から、グルーブ形状（高さ情報）と相変化記録膜（検出電流量情報）の合成像を作成して、精密な記録マークの形状及びこれとグルーブとの位置関係を得ることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この最良の実施形態に係る記録マークの測定方法は、走査型プローブ顕微鏡をＡＦＭモードとし、例えば直径が２０ｎｍ以下のカーボンナノチューブからなるプローブを用い、このプローブを、試料表面に接触させて（ＡＦＭ接触モード）光記録媒体表面を走査し、走査領域での各ポイントにおけるプローブの高さデータを得て凹凸像の信号とし検出電流量のデータを得て、これをコンダクティブＡＦＭ像の信号とし、更に、前記高さデータから、高さデータの閾値を調整して、グルーブ位置でのグルーブ底面凹凸像の信号を得て、前記コンダクティブＡＦＭ像の信号と合成し、相変化記録膜の精密な形状と、これに対するグルーブ中心との関係を測定するものである。
【実施例１】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の実施例１について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の方法及び装置によって、記録マークが測定される試料である光記録媒体の要部を模式的に拡大して示す断面図である。
【００２３】
この光記録媒体１０は、基板１２上に第１誘電体層１４、反射層１６、第２誘電体層１８、記録層２０、第３誘電体層２２、及び放熱層２４からなる情報層３０を形成すると共に、この情報層３０上に光透過層２６を設けたものである。
【００２４】
前記基板１２には、図３に示されるように、スタンパ４０によってＶ溝形状のグルーブ３２が形成されている。図３の符号４２は、前記基板１２を成形する際に、前記グルーブの雌型となるグルーブ形成部分を示す。
【００２５】
本発明の実施例に係る光記録媒体における記録マークの測定装置５０は、図２に示されるように、走査型プローブ顕微鏡５２と、この走査型プローブ顕微鏡５２におけるプローブ５４の、１回の走査毎に試料表面（光記録媒体１０表面）における走査領域の各ポイントでの、プローブ５４から得られた検出電流量のデータ（信号）及びこのプローブ５４の高さ、即ち、試料表面の凹凸の高さのデータ（信号）の両方を記憶するための記憶装置５６と、前記記憶装置５６からの出力される凹凸像の信号から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路５８と、前記凹凸像信号形成回路５８において得られた凹凸像信号を増幅するための増幅回路６０と、前記記憶装置５６に記憶されたコンダクティブＡＦＭ像の信号及び前記増幅回路６０において増幅された凹凸像の信号とを合成する画像合成回路６２と、この画像合成回路６２で合成された画像から、記録マークの、グルーブ中心線によりその両側に隔てられた２つの部分の面積を求めるための画像処理装置６４と、この画像処理装置６４からの信号に基づいて、デトラック値を算出するデトラック値算出回路６６と、液晶パネル等の表示装置６８と、を備えて構成されている。
【００２６】
前記表示装置６８は、前記走査型プローブ顕微鏡５２と、増幅回路６０と、画像合成回路６２及びが像処理装置６４に接続され、これらの出力信号に基づいて画像を表示するようにされている。
【００２７】
前記プローブ５４は、例えば、直径が１０ｎｍのカーボンナノチューブから構成されている。前記走査型プローブ顕微鏡５２は、前記プローブ５４を除き、従来の走査型プローブ顕微鏡と同一構成であって、通常のＳＴＭ（走査トンネル顕微鏡）モードと、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）モードの一方のモードで、試料表面を二次元的に走査できるようにされている。
【００２８】
この実施例１において、走査型プローブ顕微鏡５２は、ＡＦＭモードで用いられ、プローブ５４の先端は、試料表面に接触した状態で該表面を走査する。
【００２９】
ここで、プローブ５４によって走査される試料は、記録済みの前記光記録媒体１０から、光透過層２６及び放熱層２４を取り除いた状態の、即ち、第３誘電体層２２が露出された状態のものである。
【００３０】
プローブ５４により、第１誘電体層１４が露出された光記録媒体１０の表面を走査すると、プローブ５４は、表面の第１誘電体層１４に一定の力で接触しながら移動する。このとき、走査領域における各ポイントでの電流量及びその時のプローブの高さが１回の走査で検出される。
【００３１】
前記グルーブ３２は、Ｖ溝であるために、その幅方向両端のエッジ部３２Ａ、３２Ｂの角度が、例えば、図４に示されるように１６０°と大きいために、プローブ５４の先端は第１誘電体層１４の表面に確実に追従する。従って、エッジ部３２Ａ、３２Ｂにおいて、プローブ５４の、第１誘電体層１４に対する接触力がほとんど変化することが無く、このため、エッジ部３２Ａ、３２Ｂは、検出電流量の変化によって捉えることができない。
【００３２】
なお、グルーブがＵ溝の場合は、グルーブのエッジ部の角度が９０°に近い角度であって、プローブ５４の先端がエッジ部を乗り越えるときに、やや強い力で第１誘電体層１４の表面に押し込まれ、これによって検出電流が増加するので、該エッジ部の位置が分かる。
【００３３】
前記プローブ５４による走査によって、前述のように、各ポイントでの検出電流の情報（データ）を取り込むことができる。即ち、相変化記録マーク（検出電流量情報）を得ることができ、検出電流情報をマッピングすると、図５に示されるようなコンダクティブＡＦＭ像となる。このコンダクティブＡＦＭ像では、濃淡が電流量の大小を示す。
【００３４】
前記走査型プローブ顕微鏡５２を、ＡＦＭモードとして、前記放熱層２４と光透過層２６とを除去して、第３誘電体層２２が露出した光記録媒体１０の表面をプローブ５４によって走査すると、各ポイントでの高さと検出電流の情報を同時に取得でき、この検出電流情報によって形成されるコンダクティブＡＦＭ像は、図５に示されるようになる。前記検出電流量は、記録マーク２１（アモルファス）部分で少なく、結晶部分で多い。
【００３５】
これを、一旦、記憶装置５６に記憶した後、その記憶された信号を、凹凸像信号形成回路５８において、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの表面の凹凸像の信号を形成すると、その信号による凹凸像は、図６のようになる。
【００３６】
図６において、濃淡の濃度が最も高い箇所の高さは０．００ｎｍ、最も淡い箇所は４４．９２ｎｍである。この４４．９２ｎｍは、本実施例においては、前記Ｖ溝形状のグルーブ３２のエッジ部３２Ａ、３２Ｂの端部位置の高さ、即ち溝の深さに相当する。
【００３７】
前記閾値を、グルーブ３２における底面位置に相当する高さにした場合の、凹凸像信号形成回路で形成された信号に基づくグルーブ底部強調凹凸像は、図７に示されるようになる。
【００３８】
図７において、濃淡の最も淡い箇所は、高さが４．９７ｎｍである。Ｖ溝形状のグルーブの深さは、前記のようにほぼ４５ｎｍであり、高さ４．９７ｎｍの部分は、Ｖ溝の最も深い部分、即ち中心部近傍を示し、濃淡の最も濃い部分が、グルーブ中心線を示すことになる。
【００３９】
この実施例１においては、グルーブ底部強調凹凸像の信号を増幅回路６０において増幅し、これを、画像合成回路６２において、記憶装置５６からのコンダクティブＡＦＭ像の信号と合成して、図８に示されるような、コンダクティブＡＦＭ・グルーブ底部強調凹凸合成像とする。これによって、記録マーク２１が、グルーブ３２の中心線３２Ｃとの位置関係が明確に示されることになる。
【００４０】
前記画像処理装置６４においては、例えば、図９に拡大して示されるように、記録マーク２１の、グルーブ中心線３２Ｃによって分けられる部分を、図１０のように拡大して、分割記録マーク２１Ａと２１Ｂのそれぞれの面積Ｓ１、Ｓ２を算出する。
【００４１】
これらのＳ１及びＳ２の信号は、デトラック値算出回路６６に送られ、ここで、次の（１）式及び（２）式により、デトラック値ＤＴが算出される。
【００４２】
Ａ＝｛Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）｝×１００        …（１）
ＤＴ＝｜５０−Ａ｜                    …（２）
【００４３】
例えば、Ｓ１が０．２３２９μｍ2、Ｓ２が０．１６５０μｍ2であったとすると、
Ａ＝｛0.2329／（0.2329＋0.1650）｝×１００＝58.5（％），
|50-58.5|＝８．５（％）
となり、デトラック値ＤＴは８．５％となる。
【００４４】
この８．５％が０％となるように、例えば前記スタンパ４０のグルーブ形成部分４２を修正すると、良好な凹凸形状の光記録媒体が得られる。
【００４５】
なお、上記実施例１において、試料は、記録済みのＤＶＤ−ＲＷ（Ｄigital  versatile  disc−rewritable）である光記録媒体１０から放熱層２４及び光透過層２６を除去して、第３誘電体層２２を露出させたものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、記録層２０を露出して、これをプローブによって走査するようにしてもよい。
【００４６】
又、上記実施例１において、プローブ５４は、直径が１０ｎｍのカーボンナノチューブを用いているが、本発明はこれに限定されるものでなく、記録マーク側面の凹凸の大きさに応じてその直径（直径が２０ｎｍ以下であることが望ましい）あるいは材質を選択するものであれば良い。
【００４７】
又、上記実施例１において、凹凸像信号形成回路５８において形成された信号は増幅回路６０によって増幅されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、信号強度が十分であれば増幅回路は設ける必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例の装置及び方法により測定される光記録媒体の要部を模式的に拡大して示す断面図
【図２】実施例１に係る記録マーク測定装置を示すブロック図
【図３】光記録媒体及びその製造に用いるスタンパの要部を拡大して示す断面図
【図４】光記録媒体におけるＶ溝状のグルーブとプローブとの関係を模式的に拡大して示す断面図
【図５】同実施例１の記録マーク測定装置により、光記録媒体の表面を走査して得られたコンダクティブＡＦＭ像を示す模式図
【図６】同記録マーク測定装置によって得られた記録マーク近傍の凹凸の高さ情報から得られた凹凸像を示す模式図
【図７】グルーブ底部のみを強調したグルーブ底部強調凹凸像を示す模式図
【図８】前記図５に示されるコンダクティブＡＦＭ像と図７に示されるグルーブ底部強調凹凸像とを合成して示す模式図
【図９】図８の一部を拡大して示す模式図
【図１０】図９における記録マークが、グルーブ底部の中心線の左右の部分に分けた状態で拡大して示す模式図
【符号の説明】
【００４９】
１０…光記録媒体
１２…基板
２０…記録層
２１…記録マーク
２１Ａ、２１Ｂ…分割記録マーク
２２…第３誘電体層
３２…グルーブ
３２Ａ、３２Ｂ…エッジ部
３２Ｃ…グルーブ中心線
４０…スタンパ
４２…グルーブ形成部分
５０…記録マーク測定装置
５２…走査型プローブ顕微鏡
５４…プローブ
５６…記憶装置
５８…凹凸像信号形成回路
６０…増幅回路
６２…画像合成回路
６４…画像処理装置
６６…デトラック値算出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006331549.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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