(57)【要約】データを光学的媒体へ書き込むための方法は、イオン源からのイオンビームの断続的なパルスを、光学的媒体上に表面の特徴を形成するために、制御されたパターンで光学的媒体に向けることを含み、表面の特徴はデータを表す。この方法を実行するためのシステムは、一実施形態にしたがって、光学的媒体を保持するための媒体受け取り部分、媒体受け取り部分上の光学的媒体にイオンビームを放射するためのイオン源、および、制御された方法で光学的媒体にイオンビームを向けるためのステアリング機構を含む。イオンビームは、断続的なパルスで光学的媒体上の表面の特徴を形成するために、光学的媒体を打つ。
2008541319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的媒体にデータを書き込む方法であって、
光学的媒体上に表面の特徴を形成するために、イオン源からのイオンビームの断続的パルスを、該光学的媒体へ、制御されたパターンで、向けることであって、該表面の特徴は該データを表す、こと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記光学的媒体がディスクである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パターンが概してらせん形を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光学的媒体が、消費者レベルのコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーよりも細かい表面の特徴を読むことが可能な読み取り器によって読み取り可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記媒体が、商業上入手可能なコンパクトディスクである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記媒体が、商業上入手可能なデジタルビデオディスクである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能コンパクトディスクである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能デジタルビデオディスクである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能光学的媒体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記媒体が、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスが該反射層を損傷する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記媒体が、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスが該実質的に透明な層にくぼみを形成し、該反射層が、表面の特徴が形成された後に付加される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記媒体が反射層を備え、染料層は、露出されていない状態で実質的に透明であり、イオンパルスが、該染料層の暗い部分を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約５００ナノメートル未満の長さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約２００ナノメートル未満の長さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約１００ナノメートル未満の長さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面の特徴が光学的媒体の少なくとも二つの層に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビームが磁場を介して前記制御されたパターンで向けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記パルスが、イオン源のグリッド電圧を制御することによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記パルスが、ビームブランキングによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記データが前記光学的媒体に約一分未満で書き込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記データが前記光学的媒体に約一秒未満で書き込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
光学的媒体にデータを書き込む方法であって、
光学的媒体上に表面の特徴を形成するために、イオン源からのイオンビームの断続的パルスを、ディスク形状の該光学的媒体へ、らせんパターンで、向けることであって、該表面の特徴は、該データを表す、こと
を包含する、方法。
【請求項２５】
前記光学的媒体が、消費者レベルのコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーよりも細かい表面の特徴を読むことが可能な読み取り器によって読み取り可能である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記媒体が、商業上入手可能なコンパクトディスクである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記媒体が、商業上入手可能なデジタルビデオディスクである、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能コンパクトディスクである、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能デジタルビデオディスクである、請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能光学的媒体である、請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
前記媒体が、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスが該反射層を損傷する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３４】
前記媒体が、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスが該実質的に透明な層にくぼみを形成し、該反射層が、表面の特徴が形成された後に付加される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記媒体が反射層を備え、染料層は、露出されていない状態で実質的に透明であり、イオンパルスが、該染料層の暗い部分を形成する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約５００ナノメートル未満の長さを有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約２００ナノメートル未満の長さを有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３８】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約１００ナノメートル未満の長さを有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３９】
前記表面の特徴が光学的媒体の少なくとも二つの層に形成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項４０】
前記ビームが磁場を介して前記制御されたパターンで向けられる、請求項２４に記載の方法。
【請求項４１】
前記パルスが、イオン源のグリッド電圧を制御することによって生成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項４２】
前記パルスが、ビームブランキングによって生成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項４３】
前記データが前記光学的媒体に約一分未満で書き込まれる、請求項２４に記載の方法。
【請求項４４】
前記データが前記光学的媒体に約一秒未満で書き込まれる、請求項２４に記載の方法。
【請求項４５】
データを光学的媒体に書き込むためのシステムであって、
光学的媒体を保持するための媒体受け取り部分と、
該媒体受け取り部分の上にある該光学的媒体にイオンビームを放射するためのイオン源と、
制御された方法で該光学的媒体にイオンビームを向けるためのステアリング機構と
を備え、
該イオンビームは、該光学的媒体上に表面の特徴を形成するために、該光学的媒体を断続的パルスで打ち、該表面の特徴は、該データを表す、システム。
【請求項４６】
前記光学的媒体がディスクである、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記パターンが概してらせん形を有する、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記光学的媒体が、消費者レベルのコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５０】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーよりも細かい表面の特徴を読むことが可能な読み取り器によって読み取り可能である、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５１】
前記媒体が、商業上入手可能なコンパクトディスクである、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５２】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能コンパクトディスクである、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５３】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能デジタルビデオディスクである、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５４】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能光学的媒体である、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５５】
前記媒体が、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスが該反射層を損傷する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５６】
前記媒体が、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスが該実質的に透明な層にくぼみを形成し、該反射層が、表面の特徴が形成された後に付加される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５７】
前記媒体が反射層を備え、染料層は、露出されていない状態で実質的に透明であり、イオンパルスが、該染料層の暗い部分を形成する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５８】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約５００ナノメートル未満の長さを有する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５９】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約２００ナノメートル未満の長さを有する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６０】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約１００ナノメートル未満の長さを有する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６１】
前記表面の特徴が光学的媒体の少なくとも二つの層に形成される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６２】
ステアリング機構が、磁場を生成するステアリングコイルを含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６３】
前記パルスが、イオン銃のグリッド電圧を制御することによって生成される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６４】
前記パルスが、ビームブランキングによって生成される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６５】
前記データが前記光学的媒体に約一分未満で書き込まれる、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６６】
前記データが前記光学的媒体に約一秒未満で書き込まれる、請求項４５に記載のシステム。
【請求項６７】
データを光学的媒体に書き込むためのシステムであって、
ディスク形状の光学的媒体を保持するための媒体受け取り部分と、
該媒体受け取り部分の上にある該光学的媒体にイオンビームを放射するためのイオン源と、
制御された方法で該光学的媒体にイオンビームを向けるためのステアリング機構と
を備え、
該イオンビームは、該光学的媒体上に表面の特徴を形成するために、該光学的媒体を断続的パルスで打ち、該表面の特徴は、該データを表す、システム。
【請求項６８】
下層と、
反射層と
を備え、
該下層と表面層との少なくとも一つが、データを表す表面の特徴を有し、該表面の特徴は、該表面の特徴を形成するために、制御されたパターンで、該下層と該反射層との少なくとも一つにイオン源からのイオンビームのパルスを向けることによって形成される、光学的媒体。
【請求項６９】
前記光学的媒体がディスクである、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項７０】
前記パターンが概してらせん形を有する、請求項６９に記載の光学的媒体。
【請求項７１】
前記光学的媒体が、消費者レベルのコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項６９に記載の光学的媒体。
【請求項７２】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーによって読み取り可能である、請求項６９に記載の光学的媒体。
【請求項７３】
前記光学的媒体が、消費者レベルのデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤーよりも細かい表面の特徴を読むことが可能な読み取り器によって読み取り可能である、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項７４】
前記光学的媒体が、商業上入手可能なコンパクトディスクである、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項７５】
前記光学的媒体が、商業上入手可能なデジタルビデオディスクである、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項７６】
前記光学的媒体が、商業上入手可能な書き込み可能コンパクトディスクである、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項７７】
前記媒体が、商業上入手可能な書き込み可能デジタルビデオディスクである、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項７８】
前記光学的媒体が、商業上入手可能な書き込み可能光学的媒体である、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項７９】
前記イオンパルスが前記下層を改変する、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８０】
前記イオンパルスが前記反射層を改変する、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８１】
前記イオンパルスが前記下層にくぼみを形成し、前記反射層が、前記表面の特徴が形成された後に付加される、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８２】
前記下層は、露出されていない状態で実質的に透明な染料層であり、イオンパルスが、該染料層の暗い部分を形成する、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８３】
前記下層は、露出されていない状態で実質的に不透明な染料層であり、イオンパルスが、該染料層の実質的に透明な部分を形成する、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８４】
複数の下層と複数の反射層とを備える、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８５】
前記複数の下層と前記複数の反射層とが、前記光学的媒体の同じ読み取り可能側に存在する、請求項８４に記載の光学的媒体。
【請求項８６】
前記下層が前記光学的媒体の反対側に位置し、前記反射層が該光学的媒体の反対側に位置する、請求項８４に記載の光学的媒体。
【請求項８７】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約５００ナノメートル未満の長さを有する、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８８】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約２００ナノメートル未満の長さを有する、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項８９】
前記表面の特徴が、データトラックに沿って約１００ナノメートル未満の長さを有する、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項９０】
前記表面の特徴が光学的媒体の少なくとも二つの層に形成される、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項９１】
前記データが前記光学的媒体に約一分未満で書き込まれる、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項９２】
前記データが前記光学的媒体に約一秒未満で書き込まれる、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項９３】
前記データがオーディオデータを含む、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項９４】
前記データがビデオデータを含む、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項９５】
前記データがソフトウェアを含む、請求項６８に記載の光学的媒体。
【請求項９６】
ディスク形状の下層と、
ディスク形状の反射層と
を備え、
該下層と表面層との少なくとも一つが、データを表す表面の特徴を有し、該表面の特徴は、該表面の特徴を形成するために、制御されたパターンで、該下層と該反射層との少なくとも一つにイオン源からのイオンビームのパルスを向けることによって形成される、光学的媒体。
【請求項９７】
露出されていない状態で実質的に透明な染料層と、
反射層と
を備え、
イオン源からのイオンビームのパルスを制御されたパターンで該染料層に向けることによって、該染料層内に暗い部分が形成される、光学的媒体。
【請求項９８】
露出されていない状態で実質的に不透明な染料層と、
反射層と
を備え、
イオン源からのイオンビームのパルスを制御されたパターンで該染料層に向けることによって、該染料層内に実質的に透明な部分が形成される、光学的媒体。
【請求項９９】
反射性の第一の部分と、放射された光の反射率に影響を与えるナノメートルオーダーの性質を持つ第二の部分とを有する表面であって、表面の第一および第二の部分が、データを表す、表面
を備える、光学的媒体。
【請求項１００】
前記表面の前記第一および第二の部分がイオンビームで定義される、請求項９９に記載の光学的媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル媒体に関連し、さらに特別には、本発明は、デジタル媒体を作成するためのイオンビーム技術、および、それによって形成されたデジタル媒体に関連する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学的媒体は、コンパクトディスク（ＣＤ）デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、レーザーディスク、および、専門の品目を含む。光学的媒体は、耐久性、長寿命、低価格のために、音楽、ビデオ、および、データを記憶するための媒体として、大きな成功を見出している。
【０００３】
ＣＤは、一般的には、透明なポリカーボネートプラスチックの下層を備える。製造の最中、ポリカーボネートは、ポリカーボネート上にデータの単一、連続、らせんトラックとして配列される微視的な隆起の痕跡（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を形成する、定義されたパターンの突起（または、くぼみ（ｐｉｔ））を有する、マスターに対して射出成形される。次いで、薄い反射アルミニウム層がディスク上にスパッタされ、隆起を覆う。次に、薄いアクリル層がアルミニウム上にそれを保護するために吹き付けられる。次いで、ラベルがアクリル上に印刷される。図１は、特にポリカーボネート層１０２、アルミニウム層１０４、アクリル層１０６、ラベル１０８、および、ＣＤ１００に記憶されたデータを表すくぼみ１１０と地面（ｌａｎｄ）１１２を示す、典型的なデータまたはオーディオＣＤ１００の断面図を図示している。「くぼみ」１１０はアルミニウム側から見られたものであるが、しかし、レーザーが読み込む側からは、それらは隆起である点に注意する。データトラックを生成する細長い隆起は、それぞれ、幅０．５ミクロン、最小の長さで０．８３ミクロン、高さ１２５ナノメートルである。標準ＣＤの寸法は、厚さ約１．２ミリメートル、直径約４．５インチである。ＣＤは約７４０ＭＢのデータを保持できる。
【０００４】
再生の間中、読み取り器のレーザービームはポリカーボネート層を通り抜け、アルミニウム層を反射し、光の変化を検出する光学電気的デバイスをヒットする。隆起は地面と異なるように光を反射し、光学電気的センサーが反射率の変化を検出する。読み取り器におけるエレクトロニクスは反射率の変化を、データを作るビットを読むために、解釈する。
【０００５】
ＣＤ上に記憶されたデータは、レーザーを隆起のトラックに焦点を合わせるＣＤプレーヤーによって抽出される。レーザービームはポリカーボネート層を通り抜け、アルミニウム層を反射し、光の変化を検出する光学電気的デバイスをヒットする。隆起は地面と異なるように光を反射し、光学電気的センサーが反射率の変化を検出する。ドライブのエレクトロニクスは反射率の変化を、バイトを作るビットを読むために、解釈する。
【０００６】
ＤＶＤはＣＤと非常に良く似ていて、一般に同じ方法で形成され読まれる（以下に記述されるように、多層ＤＶＤを除く）。しかしながら、標準のＤＶＤはＣＤの約七倍よりも多いデータを保持する。
【０００７】
シングルサイド、単一層ＤＶＤはＣＤの約七倍よりも多いデータを記憶し得る。この増加の大部分は、くぼみとトラックがＤＶＤ上でより小さくなっていることに由来する。表１はＣＤとＤＶＤとの詳細の比較を図示している。
【０００８】
【表１】
2008541319.tif 000003
記憶容量をさらに増加させるために、片面当たり二層で、ＤＶＤは四層を有することが可能である。ディスクを読むレーザーは、実際に第一層を通して第二層に焦点を合わせ得る。表２は、ＤＶＤの異なる形の容量をリストしている。
【０００９】
【表２】
2008541319.tif 000004
ＤＶＤは、プラスチックの何層かから構成され、全体で約１．２ミリメートルの厚さを有する。図２は、シングルサイド／二重層ＤＶＤ２００の断面図を描いている。各層は、上述のとおり、マスターに対する射出成形ポリカーボネートプラスチックで形成される。このプロセスは、データの単一、連続、および極端に長いらせんトラックとして配列される微視的な隆起を有するディスク２００を形成する。一度ポリカーボネートの透明なピース２０２，２０４が形成されると、薄い反射層がディスク上にスパッタされて、隆起を覆う。アルミニウム２０６は内側の層の背後に使用されるが、しかし、半反射的な金の層２０８は外側の層のために使用され、レーザーが外側を通って内側の層に焦点を合わせることを可能にする。全ての層が形成された後、各層はラッカーでコートされ、一緒に圧縮され赤外光で矯正される。シングルサイドディスクに対しては、ラベルは読み込み不可能な側にシルクスクリーンされる。ダブルサイドディスクは、中央の穴の近くの読み込み不可能領域にのみ印刷される。完成されたＤＶＤ（スケールを無視して）の様々なタイプの断面はこのように見える。
【００１０】
ＤＶＤプレーヤーは上述のとおりＣＤプレーヤーと同様に機能する。しかしながら、ＤＶＤプレーヤーでは、レーザーは、最も近くの層の背後の半透明反射材料か、または、二重層ディスクの場合、この層を通って内側の層の背後の反射材料へ、焦点を合わせ得る。レーザービームはポリカーボネート層を通過し、それの背後の反射層を跳ね返り、光学電気的デバイスをヒットし、その光学電気的デバイスは光の変化を検出する。
【００１１】
これらの技術のそれぞれの一つの問題は、マスターを形成するのが高価で時間を消費することである。別の問題は、マスターが完全に形成されていない場合は、それから形成されたディスクのどれもが適切に動作しないことである。さらには、図３Ａで示されるように、ポリカーボネート３０４がマスター３００から解放されるように、マスター３００上の隆起３０２は斜角を付けられる。斜角の大きさが９０度から動くにつれて、読み取り能力が減少するので、この斜角は表面の特徴のサイズに制限を設ける。
【００１２】
別の問題は、ポリカーボネート３０４からマスター３００の分離を助けるために、図３Ｂで示すように、マスターの隆起３０２の終端３０６は丸いことである。しかしながら、丸い端は再生の最中、ジッタ（ｊｉｔｔｅｒ）を引き起こす。実際、ジッタの＞５０％は、丸い端によるものである。
【００１３】
ＣＤおよびＤＶＤはまた、記録可能なディスクの形を取る。ＣＤ記録可能ディスク（ＣＤ−Ｒ）およびＤＶＤ記録可能ディスク（ＤＶＤ±Ｒ）は、隆起や平らな領域（くぼみと地面）を持たない。その代わりに、図４の記録可能ディスク４００の断面図に示されるように、それらは、感光性の染料の層４０４の上面にある滑らかな反射的金属層４０２、染料の下のポリカーボネート層４０６、および裏打ち層４０８を有する。ディスクが空白のとき、染料は半透明である。光は金属表面を通じて輝き、反射できる。書き込みレーザーは、従来のＣＤまたはＤＶＤにおいて隆起が存在し得るスポット４１０を暗くし、非反射領域を形成する。このことは、ディスクを「焼き付ける」として知られている。データトラックに沿って特別な点４１０を選択的に暗くし、染料の他の領域を半透明なままにして、標準のＣＤまたはＤＶＤプレーヤーによって読み取り可能なデジタルパターンが形成される。プレーヤーのレーザービームからの光は、染料が半透明なままになっているとき、センサーに跳ね返るのみで、同様にして、それは、従来のＣＤまたはＤＶＤの平らな領域から跳ね返りだけする。
【００１４】
ＣＤ−ＲおよびＤＶＤ−Ｒディスクの染料ベースの記録層に代えて、ＣＤ−ＲＷおよびＤＶＤ±ＲＷは、銀、インジウム、アンチモニー、および、テルリウムの混合からなる結晶化合物を使用する。この材料の組み合わせがある一つの温度に加熱され冷却されるとき、光学的に透明な結晶となるが、しかし、より高い温度に加熱させられる場合、再び冷却したとき、それはアモルファスとなり光学的に不透明となる。結晶化された領域は、反射層がレーザーをより良く反射することを可能にするが、一方、非結晶部分はレーザービームを吸収し、反射されない。
【００１５】
記録層においてこれらの効果を達成するために、ディスクレコーダーは三つの異なるレーザーパワーを使用する。「書き込みパワー」と呼ばれる最高級レーザーパワーで、記録層に非結晶（吸収）状態を生成する。「消去パワー」として知られる中級パワーで、記録層を融解させそれを透明な結晶状態に変換する。「読み込みパワー」である最低級パワーで、記録層の状態を変化させず、そのため、それはデータを読み込むのに使用され得る。
【００１６】
書き込みの最中、焦点の合わさった「書き込みパワー」レーザービームは相変化材料の領域を、融解温度（５００〜７００℃）より上まで選択的に加熱するので、この領域内の全ての原子が液体状態で素早く動ける。次いで、十分に早く冷却した場合に、ランダムな液体状態は「凍結」し、いわゆるアモルファス状態が得られる。材料のアモルファスバージョンは不透明になり、レーザードットが書き込まれ、結果として認識可能なＣＤまたはＤＶＤ表面となる。「消去パワー」レーザービームが相変化層を、融解温度より低くしかし結晶化温度（２００℃）より上まで十分な時間（少なくとも最小結晶化時間より長く）加熱するとき、原子は光学的に伝達可能な秩序状態（すなわち、結晶化状態）に戻る。書き込みは、焦点の合ったレーザービームの単一のパスを取る。これは時々「直接重ね書き」と呼ばれ、プロセスはディスク一枚あたり数千回繰り返せられ得る。
【００１７】
記録可能な光学的媒体の一つの問題は、焼付けが長時間を取ることで、この方法によりディスクの複製を作成することは非常に非効率的である。例えば、６４０ＭＢ  ＣＤ−Ｒを４８Ｘの通常の読み込み速度で焼き付けるのに、二分以上かかる。シングルサイド単一層ＤＶＤ±Ｒを焼くのに１４〜１６分かかる。これらの時間は、ドライブドアを開くのにかかる時間、ディスクをロードする、ドアを閉じる、ドライブを初期化する、焼付けの後ドアを開く、ディスクを取り出す、などの、他のプロセス時間を含まない。
【００１８】
記録可能な媒体の別の問題は、書き込みレーザーは本質的に染料のスポットを丸い端で生成することである。上述のとおり、丸い端はジッタを生む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって、必要なことは、光学的媒体のための書き込み速度を改善する方法である。
【００２０】
また、必要なことは、反射されたレーザーがより良く制御されるために、反射性と非反射性の地面とくぼみの間にきれいな端を形成する方法である。
【００２１】
さらに必要なことは、表面の特徴が高められた端の特色を有するように媒体に書き込むための方法である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
（発明の概要）
前述の欠点を克服し望ましい有利さを提供するために、光学的媒体にデータを書き込むための方法は、イオン源からのイオンビームの断続的なパルスを、制御されたパターンで光学的媒体上に表面の特徴を形成するために、光学的媒体へ向けることを含み、表面の特徴はデータを表す。
【００２３】
この方法を実行するためのシステムは、一実施形態にしたがって、光学的媒体を保持するための媒体受け取り部分、媒体受け取り部分上の光学的媒体にイオンビームを放射するためのイオン銃のようなイオン源、および、制御された方法で光学的媒体にイオンビームを向けるためのステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）機構を含む。イオンビームは、断続的なパルスで光学的媒体上の表面の特徴を形成するために、光学的媒体を打ち、表面の特徴はデータを表す。
【００２４】
ここに記述されているシステムは、オーディオデータ、ビデオデータ、ソフトウェアなどのデータを、光学的媒体に非常に速く書き込むことができ、例えば、一分未満、また、一秒未満でさえ書き込める。システムは、光学的媒体のどんなタイプでも、データを書き込むことができ、消費者レベルのＣＤおよびＤＶＤプレーヤーによって読み取り可能なものも含む。適切な光学的媒体は、ＣＤ、ＤＶＤ、レーザーディスク、記録可能なディスク（例えば、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＷ）を含む任意のタイプの商業上入手可能な媒体、または、そこからデータが光学的に読み取れる任意のタイプの媒体を含む。
【００２５】
光学的媒体がディスクの場合、パターンは好適には概してらせん形を有する。一つの実施形態では、媒体は、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスは反射層を損傷させる。別の実施形態では、媒体は、実質的に透明な層と反射層を備え、イオンパルスは実質的に透明な層にくぼみを形成し、反射層は表面の特徴が形成された後に加えられる。さらなる実施形態では、媒体は、反射層と、露出されていない状態では実質的に透明な染料の層とを備え、イオンパルスが染料の層の暗い部分を形成する。さらに別の実施形態では、二重層ＤＶＤのように、表面の特徴は光学的媒体の少なくとも二つの層に形成される。
【００２６】
パルスのパワーと幅を制御することによって、システムは、専用の読み取り器と同様、現行の光学的媒体読み取り器で読み取り可能な、表面の特徴を形成する。これらの方法のいずれかでは、商業上入手可能な媒体を使用してでさえ、表面の特徴は、これまで可能だったよりも有意に小さくされ得る。これは、イオンビーム技術によって与えられる細かい細部（例えば、〜５ナノメートル）と鋭い端のためである。例えば、表面の特徴はデータトラックに沿って長さを有し得、その長さは、約５００ナノメートル未満、約２００ナノメートル未満、約１００ナノメートル未満、および、約５０ナノメートル未満である。このようにして、単一の媒体に記憶できるデータは、大幅に改善され、使用される光学システムの波長によってのみ制限される。より細かい表面の特徴に対しては、例えば、紫外線、マイクロウェーブ、Ｘ線の光学システムが要求され得る。
【００２７】
ビームは、ステアリングコイルによって生成された磁場を通じて制御されたパターンに向けられる。一つの実施形態では、パルスは、イオン源のグリッド電圧を制御することによって生成される。別の実施形態では、パルスは、ビームブランキング（ｂｅａｍ  ｂｌａｎｋｉｎｇ）で生成される。
【００２８】
前述の欠点を克服し望ましい有利さを提供するために、光学的媒体は下層と反射層とを含み、その下層と反射層とでは、下層と表面層との少なくとも一つがデータを表す表面の特徴を有し、表面の特徴は、イオン源からのイオンビームのパルスを、下層と反射層との少なくとも一つに、表面の特徴を形成するために制御されたパターンで向けることによって形成される。
【００２９】
光学的媒体がディスクの場合、パターンは好適には概してらせん形を有する。一つの実施形態では、媒体は、実質的に透明な層と反射層とを備え、イオンパルスは反射層を改変する。別の実施形態では、媒体は下層と反射層とを備え、イオンパルスは下層にくぼみを形成し、反射層は好適には表面の特徴が形成された後に付加される。さらなる実施形態では、媒体は反射層を備え、染料の下層は露出されていない状態で実質的に透明で、イオンパルスは染料層に暗い部分（表面の特徴）を形成する。さらなる実施形態では、媒体は反射層を備え、染料の下層は露出されていない状態で実質的に不透明で、イオンパルスが、染料層に実質的に透明な部分を形成する。さらに別の実施形態では、二重層ＤＶＤのように、表面の特徴は光学的媒体の少なくとも二つの層に形成される。
【００３０】
この方法を実行するためのシステムは、一実施形態にしたがって、光学的媒体を保持するための媒体受け取り部分、媒体受け取り部分上の光学的媒体にイオンビームを放射するためのイオン銃のようなイオン源、および、制御された方法で光学的媒体にイオンビームを向けるためのステアリング機構を含む。イオンビームは、断続的なパルスで光学的媒体上の表面の特徴を形成するために、光学的媒体を打ち、表面の特徴はデータを表す。
【００３１】
ここに記述されているシステムは、オーディオデータ、ビデオデータ、ソフトウェアなどのデータを、光学的媒体に非常に速く書き込むことができ、例えば、一分未満、また、一秒未満でさえ書き込める。システムは、光学的媒体のどんなタイプでも、データを書き込むことができ、消費者レベルのＣＤおよびＤＶＤプレーヤーによって読み取り可能なものも含む。適切な光学的媒体は、ＣＤ、ＤＶＤ、レーザーディスク、記録可能なディスク（例えば、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＷ）を含む任意のタイプの商業上入手可能な媒体、または、そこからデータが光学的に読み取られる任意のタイプの媒体を含む。
【００３２】
パルスのパワーと幅を制御することによって、システムは、専用の読み取り器と同様、現行の光学的媒体読み取り器で読み取り可能な、表面の特徴を形成する。これらの方法のいずれかでは、商業上入手可能な媒体を使用してでさえ、表面の特徴は、これまで可能だったよりも有意に小さくされ得る。これは、イオンビーム技術によって与えられる細かい細部（例えば、〜５ナノメートル）と鋭い端のためである。例えば、表面の特徴はデータトラックに沿って長さを有し得、その長さは、約５００ナノメートル未満、約２００ナノメートル未満、約１００ナノメートル未満、および、約５０ナノメートル未満である。このようにして、単一の媒体に記憶できるデータは、大幅に改善され、使用される光学システムの波長によってのみ制限される。より細かい表面の特徴に対しては、例えば、紫外線、マイクロウェーブ、Ｘ線の光学システムが要求され得る。
【００３３】
ビームは、ステアリングコイルによって生成された磁場を通じて制御されたパターンに向けられる。一つの実施形態では、パルスは、イオン源のグリッド電圧を制御することによって生成される。別の実施形態では、パルスは、ビームブランキングで生成される。
【００３４】
本発明の他の局面および有利さは、以下の詳細な記述から明らかになり、その詳細な記述は、図と関連して取られるとき、本発明の原理を例として図示する。
【００３５】
本発明の性質と有利さの完全な理解のために、使用される好適なモードと同様に、添付されている図に関連して読まれる以下の詳細な記述へ参照がなされるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下の記述は、本発明を実行するために現在考慮されている最良の実施形態である。この記述は、本発明の一般的な原理を説明する目的のためになされており、ここで請求される発明の構想を制限することを意味していない。
【００３７】
図５は、一実施形態にしたがってデータを光学的媒体へ書き込むためのシステム５００を図示している。システム５００は、標的となる光学的媒体５０４を固定するための、媒体受け取り部分５０２、媒体受け取り部分５０２上の光学的媒体にイオンのビーム５０８を放射するためのイオン銃のような、イオン源５０６と、銃５０６と統合され得る、イオンビーム５０８を光学的媒体５０４へ、らせん、同心円、直線など、のような制御された方法で向けるための、ステアリング機構５１０を含む。制御部５１２は、システム構成要素の動作を制御する。光学的媒体５０４上で表面の特徴が形成されるように、イオンのビーム５０８は光学的媒体５０４を断続的に打つように生成される。特に、イオンビーム５０８は、それが打つ材料をずらし、扁円にし（ｏｂｌａｔｅ）、くぼみを作る。このプロセスは、ミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）、エッチング、または、スパッタリングと呼ばれている。データトラックに沿って結果としてできる、くぼみと、地面とが、データを表す。少なくとも、媒体受け取り部分５０２は、１×１０−３Ｔｏｒｒ以下の真空に維持された真空チャンバー５１４に設置されなくてはならない。銃５０６の放射部分もまた真空チャンバー５１４に設置されなくてはならない点に注意する。
【００３８】
ここに記述されているシステムは、オーディオデータ、ビデオデータ、ソフトウェアなどのデータを、光学的媒体に非常に高速で、例えば、一分未満、そしてさらに一秒未満で書き込み得る。システムはデータをどんなタイプの光学的媒体にも書き込むことが可能で、消費者レベルのＣＤおよびＤＶＤプレーヤーによってこれらの読み取り可能なものを含む。適切な光学媒体は、ＣＤ、ＤＶＤ、レーザーディスク、記録可能なディスク（例えば、ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＷ）を含む任意のタイプの商業的に入手可能な媒体、または、データが光学的に読み込まれる任意のタイプの媒体を含む。もちろん、ここに開示されている技術は、現在開発中のまたはいつか発見される光学的媒体の将来のタイプまで拡大されうる。
【００３９】
本発明のシステムは、正のイオン源または負のイオン源を組み込み得る。照射を実行するイオンの種類は、例えば、Ａｒ＋，Ｏ２＋，Ｇａ＋，Ｃｓ＋，Ｌｉ＋，Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｒｂ＋などである。
【００４０】
好適な実施形態は、焦点を合わせられたイオンビーム（ＦＩＢ）システムをインプリメントする。ＦＩＢシステムは、ソースから荷電粒子を取り、電磁場／静電場レンズを通してそれらをビームに焦点を合わせ、次いで、偏向板またはスキャンコイルを使用して標的の小さな領域にわたってスキャンする。ＦＩＢシステムは、標的表面とのビームの相互作用によって生成された二次電子放射を集めることによって、高分解能のイメージングを生成する。コントラストは、試料のへこんだ領域（谷）よりも、より多くの二次電子を生成する試料の盛り上がった領域（丘）によって形成される。
【００４１】
より好適な実施形態では、ＦＩＢシステムは、電界放出液体金属イオン（ＦＥ−ＬＭＩ）源からガリウムイオンを使用する。その動作では、ガリウム（Ｇａ＋）初期イオンビームが試料表面を打ち、少量の材料をスパッタし、位置を移された材料は、二次イオン（ｉ＋またはｉ−）または中性原子（ｎ０）として表面を去る。初期イオンビームは、また、二次電子（ｅ−）を生成する。初期ビームが試料表面上でラスター（ｒａｓｔｅｒ）するにつれ、スパッタされたイオンまたは二次電子からの信号は、イメージを形成するために集められる。
【００４２】
低初期ビームカレントでは、ごくわずかの材料がスパッタされる。最新のＦＩＢシステムは、５ｎｍイメージ分解能まで達成することができる。高初期カレントでは、大きな量の材料がスパッタリングによって取り除かれ、サブミクロンスケールまでの試料の精密なミリングが可能である。発明者による商業媒体での一つの試験では、４０ｎｍのイメージ分解能の結果となった。
【００４３】
多くの変数と材料の性質が、試料のスパッタリング率に影響を与える。これらは、ビームカレント、試料密度、試料原子質量、および、入射イオン質量を含む。好適なイオンの種類は、Ｇａ＋である。
【００４４】
さらには、ガスに援助されたエッチングが使用され得る。ミリングの最中、試料の表面付近にガスが導入されるとき、ガスと試料との間の化学的性質に依存してスパッタリング産出が増加し得る。例えば、ミル処理に反応ガスを注入することによって、イオンビームの切込み歯丈（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｄｅｐｔｈ）のアスペクト比は劇的に変化し得、上の層のメタライゼーションを乱すことなく、下方のメタライゼーションラインに達することができる。このことは、より少ない再析とより効率的なミリングとを結果としてもたらす。二つの典型的なガスは、ヨウ素（ｉｏｄｉｎｅ）とキセノンジフルオライド（ｘｅｎｏｎ  ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）である。
【００４５】
試料が非導電性である場合、低エネルギー電子フラッド銃が、荷電中性化を提供するために使用され得る。この方法では、正の初期イオンビームを使用することにより正の二次イオンでイメージングすることによって、高く絶縁された試料でさえ、ＳＥＭで要求されるように、伝導性表面コーティングなしにイメージされ得、ミルされ得る。この特徴は、光学媒体の重合体層に直接に、表面の特徴を書き込むために特に便利である。
【００４６】
適切なイオン銃は、ＩＬＧ−２，ＩＧＰＳ−２，Ｅ／ＩＭＧ−１６，Ｅ／ＩＧＰＳ−１６を含み、Ｋｉｍｂａｌｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ３１１  Ｋｉｍｂａｌｌ  Ｈｉｌｌ  Ｒｏａｄ，  Ｗｉｌｔｏｎ，  Ｎｅｗ  Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ  ０３０８６−９７４２  ＵＳＡ．で入手可能である。別の適切なイオン銃は、ＩＯＧ  ２５  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｉｏｎ  Ｇｕｎで、Ｉｏｎｏｐｔｉｋａ  Ｌｔｄ，  Ｅｐｓｉｌｏｎ  Ｈｏｕｓｅ，  Ｃｈｉｌｗｏｒｔｈ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐａｒｋ，  Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ，Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ  ＳＯ１６  ７ＮＳ，  ＵＫ．で入手可能である。当業者は、より大きなおよびより小さなスポットサイズの製品を含む、システムとの使用が適切であるイオン銃の製品がいくつかあることを認識するであろう。
【００４７】
ステアリング機構は、データ経路に沿って光学的媒体にイオンビームの狙いを付けるために、ラスターリング技術を使い得る。一つの好適なステアリング機構は、制御部で制御されているステアリングコイルまたは偏向板を含む。ステアリングコイルは、イオンビームの方向に影響を与える磁場を生成する、銅の巻き線である。コイルの一つのセットは、イオンビームをＸ方向に動かす磁場を生成し、一方別のセットはビームをＹ方向へ動かす。偏向板集合は、銃の終端のビーム出口付近に位置する偏向板の二つの対（ＸとＹ）から成る。これらの板に印加されるポテンシャルは、ビームが進む方向と垂直な平面内に、偏向力を生成する。コイルまたは板の電圧を制御することによって、イオンビームは媒体上の任意の点に位置を合わせられる。ラスターリングは非常に早く実行できるので、全データトラックは光学的媒体へ一秒の何分の一で移動され得る。
【００４８】
ラスターパターンは、媒体上の点に対応する標準的なＸ−Ｙ格子を使用してコンピュータによって生成され得る。格子は、媒体上の全ての必要な点への書き込みを可能にするのに十分な密度を有する。今度は、ステアリング機構は、イオンビームを、パルスが放射された、格子上のデータ点に対応する媒体上の点へ向ける。このタイプのシステムの単純なラスター制御部は、カソード線管（ＣＲＴ）で使用される制御部と同様である。
【００４９】
代わりに、ラスターパターンは、らせんのようなデータトラックを追うように設定され得る。ステアリングコイルは次のようにしてエネルギーを与えられる。イオンビームがデータトラックに沿って動き、イオンビームはデータトラックに沿って選択された点にパルスを発する。このタイプのシステムでは、例えば、ＸおよびＹ方向に、ステアリングコイルによって放射された場は、一般に、ビームがらせんデータトラックに沿って媒体の内部の直径から外周へ移動するにつれカーブの振幅が次第に増加する、正弦カーブの後を追い得る。
【００５０】
上述のとおり、表面の特徴はイオンビームパルスによって形成される。大部分のイオン銃では、Ｋｉｍｂａｌｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓから入手可能なものを含んで、銃の動作中、イオンビームはオフとオンとにされ得る。これが達成される方法は、特別な銃の設計に依存する。しばしば、いくつかのビームパルス放射方法が特別な銃で利用可能である。
【００５１】
パルス放射は、早いサイクルでイオンの流れを停止させることと開始することを含む。このパルス放射は、グリッド電圧をビームを停止するためにカットオフポテンシャルまで急速にスイッチすることによって、常に達成される。グリッドはビームの第一の制御を提供し、ビームを停止させるために常に使用され得る。イオン銃において、グリッド電圧がカソードに関して十分負である場合、それは、第一にカソードの端からと、カソード全体の表面からのさらに高い（もっと負の）電圧でのイオンの放射を抑制する。標的へのイオンの流れを完全に止めるのに必要な最小の電圧は、グリッドカットオフと呼ばれている。グリッド電圧は、電源を操作する制御部によって制御される。したがって、大部分の銃では、グリッドをカットオフ電圧に設定することによって、銃が動作している間、ビームをオフにできる。
【００５２】
グリッド電圧はいくつかの異なる方法で制御でき、一つは容量性の方法である。多くの銃は、外部のパルス生成器（銃製造業者から入手可能な）から信号を受け取る、コンデンサーを含むデバイス（分離されたパルス接合箱または円筒、または箱のついたケーブル）で装備され得る。グリッド電源とパルス生成器出力は、グリッド穴に電圧を生成するために重ね合わされる。ビームパルス放射の一般的なパターンは、変化する幅（オフの時間とオンの時間）と変化する繰り返し率の方形波である。容量性のパルス放射は、様々な方法の最も早い立ち上がり／立下り時間と最も短いパルス長さを提供し得る。しかしながら、コンデンサーは長いパルスまたはＤＣ動作を許可しない。銃上に分離されたグリッドリードが有る場合には、この容量性パルス放射オプションは変更なしにほとんど現存の銃システムに加えられ得る。
【００５３】
ビームがオンの時間として、全ビームの５０％での幅で測定して、いくらかの鳴り響きを含みうると定義されて、典型的なパルス長さは〜２０〜１００ナノ秒である。立ち上がり／立下り時間は、全ビームの１０％と９０％との間で測定されて、典型的には〜１０ナノ秒である。立ち上がり／立下りの短縮は、典型的には、鳴り響きを増大させる。パルス放射パフォーマンスは、また、ユーザー提供のパルス生成器のパフォーマンスに依存し得る。
【００５４】
全ての銃がパルスを放射されるようには設計されていない。例えば、少数のイオン銃はより多くのイオンを取り出すために、正のグリッドを有し、したがって、デュアルグリッド供給が命じられない場合、これらの銃は常にグリッドカットオフを持つことはない。一部の高カレントイオン銃では、光学的デザイン、カソードの位置は、グリッドにカットオフを許さず、したがって、異なるオプション（ビームブランキングと呼ばれる）は、パルス放射ではなくビームを中断させるために使用されなくてはならない。
【００５５】
ビームブランキングは、ビームを実際にオフにすることなしに標的へのイオンの流れを中断させるために、イオンビームをイオン銃チューブの一方へそらせる。銃の中のブランカープレート（ｂｌａｎｋｅｒ  ｐｌａｔｅ）へ印加される電圧は、電源上の電位差計によって制御される。ブランキングは、ＴＴＬ信号入力に応答して最終ビームカレントを繰り返しオンとオフでパルス放射するのに使用され得る。ビームカットオフのために要求されるブランカー電圧は、銃の構成とビームエネルギーに依存して、製造者からイオン銃に伴う参照材料から容易に決定され得る。
【００５６】
上述のとおり、システム５００はデータを商業的に入手可能な媒体、記録可能媒体、および、専門媒体に書き込み得る。システム５００がどうやってデータをＣＤやＤＶＤのような商業的に入手可能な媒体に書き込むかが、最初に議論される。
【００５７】
図６は、データを、標準ＣＤまたはシングルまたはダブルサイドの、単一層（片側あたり）ＤＶＤに書き込む方法６００を記述している。動作６０２で、標的ディスクは、媒体受け取り部分へ、手動または自動化されたシステムによってロードされる。媒体受け取り部分は、動きを消すために、好適には、標的となるディスクを固定された位置で保持する。
【００５８】
上述のとおり、ＣＤおよびＤＶＤは、典型的には、透き通ったポリカーボネートプラスチックの下層と、ポリカーボネートにスパッタされた薄い反射性のアルミニウム層と、例えば、保護するためにアルミニウム上にアクリル、ラッカー、などが吹きかけられた薄い保護層を備える。この方法６００では、システムにロードされた標的ディスクは、ポリカーボネート、反射層、および、アクリル裏打ちを備える。アクリル裏打ちは、イオン銃と面する。動作６０４で、データはディスクに追加するために選択され、制御部にロードされる。動作６０６で、制御部の制御の下、イオン銃からのイオンビームは、ディスク上に表面の特徴を形成するために、ディスクへ向けられる。イオンビームは、データトラックに沿って表面の特徴を形成するために制御されたやり方で断続的にパルス放射させられ、表面の特徴はデータトラックにおいてデータを表す。結果として生じるデータトラックは、ディスクの内側の直径から始まるらせんパターンである。イオンビームのパワーは、読み取り器が反射層の露出されていない部分から反射を検出するだけで、それによって、データトラックに沿って表面の特徴を形成するように、それが裏打ち層を貫き反射層の上に光学的に認識できる特徴を形成するように設定される。ＣＤに対しては、データ点は約０．５ミクロン（５００ナノメートル）の幅で、最小で０．８３ミクロン（８３０ナノメートル）の長さである。トラック間隔は約６ミクロン（６０００ナノメートル）である。ＤＶＤでは、データトラックを成す反射層の損傷を受けた部分はそれぞれ、約３２０ナノメートルの幅と最小で４００ナノメートルの長さである。トラック間隔は約７４０ナノメートルである。
【００５９】
動作６０８で、ディスクはシステムから放出される。動作６１０で、ラベルが、従来から知られている印刷デバイスを使用してアクリル上に印刷されるか、粘着性の層として貼り付けられる。このようにして、ディスクの損傷を受けた領域は、覆われ、エンドユーザーには明白ではない。再生の最中、読み取り器のレーザーを反射しないように、ディスクに隣接するラベルの側は非反射的であることが好ましい。また、ラベルを貼り付ける前に保護層が随意に付加され得ることに注意する。
【００６０】
図７は、データをＣＤまたはシングルまたはダブルサイドの、単一層（片側あたり）ＤＶＤに書き込む方法７００を記述している。この方法では、ディスクは、媒体受け取り部分にロードされる実質的に透明なポリカーボネート層を備える。動作７０２に注意されたい。動作７０４で、データがディスクに追加されるために選択され制御部にロードされる。動作７０６で、制御部の制御の下で、イオン銃からのイオンビームの断続的なパルスが、ディスク上に表面の特徴を形成するために、ポリカーボネート層に向けられ、表面の特徴はデータトラックにおいてデータを表す。イオンビームのパワーは、それがポリカーボネート層にくぼみを作るように設定される。ＣＤに対しては、くぼみは深さ１２５ナノメートルに設定される。ＤＶＤに対しては、くぼみは深さ１２０ナノメートルに設定される。
【００６１】
再び、イオンビームが、データトラックに沿って表面の特徴を形成するために制御された方法でパルス放射される。ＣＤに対しては、くぼみは幅約０．５ミクロン（５００ナノメートル）、最小の長さ０．８３ミクロン（８３０ナノメートル）である。トラック間隔は約６ミクロン（６０００ナノメートル）である。ＤＶＤにおいては、くぼみはそれぞれ幅約３２０ナノメートルと最小の長さ４００ナノメートルである。トラック間隔は約７４０ナノメートルである。
【００６２】
動作７０８では、反射層がディスク上にスパッタされる。動作７１０では、ディスクはシステムから放出される。動作７１２では、次いで、ラベルが従来から知られている印刷デバイスを使用してアクリルの上に印刷されるか、粘着性の層として貼り付けられる。
【００６３】
図８は、データをシングルサイドの二重層（片側あたり）ＤＶＤに書き込むための方法８００を記述している。この方法では、好適には金の半透明層を有する、第一の実質的に透明なポリカーボネート層が、媒体受け取り部分にロードされる。動作８０２に注意されたい。これは、外側の読み取り可能な層である。半透明層がイオン銃と面する。動作８０４で、データが、ディスクの外側の読み取り可能層への追加のために選択され、制御部にロードされる。動作８０６では、制御部の制御の下、イオン銃からのイオンビームの断続的なパルスが、ディスク上に表面の特徴を形成するために、半透明層に向けられ、外側のデータトラックとして読み取り可能なデータトラックで、表面の特徴はデータを表す。動作８０８では、反射する裏打ちを有する第二ポリカーボネートディスクが、半透明層と結合する。反射する裏打ちはイオン銃と面する。
【００６４】
動作８１０では、データは、ディスクの内側の読み取り可能な層への追加のために選択され、制御部にロードされる。動作８１２では、制御部の制御の下、ディスク上に表面の特徴を形成するために、イオン銃からのイオンビームの断続的なパルスは反射層に向けられ、内側のデータトラックとして読み取り可能なデータトラックにおいて表面の特徴はデータを表す。アクリルの裏打ちやラベルを付加するような追加のステップが実行され得る。
【００６５】
この方法８００は、ディスクが動かず、イオン銃が動かないという利点を有する。したがって、内側と外側の読み取り可能な層は本質的に毎回、完全に整列される。
【００６６】
プロセスは、第一および第二ポリカーボネートディスクに結合し得る二つの追加データ層を形成するために繰り返され、それによって、デュアルサイド二重層ＤＶＤが形成される。プロセスは、二つより多い読み取り可能層、例えば、片側あたり３，４，５，６層、を有する媒体を作ることにも使用され得る。
【００６７】
同様にして、透明層がイオンビームによって修正される方法７００は、当業者にとって明らかなように、マルチレベル光学的媒体を形成するために適用され得る。この状況では、外側の読み取り可能な層の透明層が最初に書き込まれ、そして、半透明な層がその上にスパッタされる。第二の透明層（内側の読み取り可能な層）は半透明層とそこに書き込まれたデータとに結合される。次いで、反射層が第二の透明層の上にスパッタされて、ラベル付けまたは他の層の付加が後に続く。
【００６８】
図９は、データを、商業的に入手可能な記録可能なＣＤまたはＤＶＤのような、記録可能なディスクへ書き込むための方法９００を記述している。この方法では、ディスクは、実質的に透明な層、染料の層、および、媒体受け取り部分にロードされる反射層、イオン銃に面する反射層を備える。動作９０２に注意されたい。動作９０４では、データはディスクに追加のために選択され、制御部にロードされる。動作９０６では、制御部の制御の下、イオン銃からのイオンビームの断続的なパルスは、染料の層で染料を露出するためにディスクに向けられる。露出された染料は暗くなり、それによって、データトラックにおいてデータを表す表面の特徴が形成される。イオンビームのパワーは好適には、それが反射層を貫き染料を露出し、しかし下にある透明層を有意に損傷しないように、設定される。再び、イオンビームは、データトラックに沿って表面の特徴を形成するために制御された方法でパルス放射される。動作９０８では、ディスクはシステムから放出される。動作９１０では、次いで、ラベルが、従来から知られている印刷デバイスを使用してアクリル上に印刷されるか、粘着性の層として貼り付けられる。一つのバリエーションでは、露出していない状態では染料の層は実質的に不透明であり、イオンパルスが染料の層の実質的に透明な部分を形成する。
【００６９】
この方法は、例えばＣＤ−ＲＷおよびＤＶＤ±ＲＷのような書き換え可能なディスクに書き込むとき使用され得る。その場合、イオンビームのパワーは、融解温度（５００〜７００℃）より上まで相変化材料の領域を加熱するように設定され、この領域内の全ての原子は液体状態で素早く動き得る。次いで、十分に早く冷却した場合、ランダムな液体状態は「凍結」され、いわゆるアモルファス状態が得られる。材料のアモルファスバージョンは不透明で、イオンビームによってデータ点が書き込まれた「くぼみ」と等価なものが形成され、認識可能なＣＤまたはＤＶＤ表面に結果としてなる。
【００７０】
当業者は、上で記述された方法の様々な動作が、データを光学的媒体に書き込むためにさらなる追加の方法を形成するために組み合わせられ得ることを理解し、このような追加の方法は本発明の範囲内と考えられる。当業者はまた、方法は、ディスクの形をした媒体以外のタイプの媒体に書き込むためのソフトウェアの命令に適応され得ることを理解する。
【００７１】
これらの方法のいずれにおいても、商業的に入手可能な媒体を使用した場合でさえ、表面の特徴は、今まで可能だったよりも、有意に小さくできる。これは、イオンビーム技術によって与えられる細かい細部（例えば、〜５ナノメートル）と鋭い端とのためである。例えば、表面の特徴はデータトラックに沿って長さを有し得、その長さは、約５００ナノメートル未満、約２００ナノメートル未満、約１００ナノメートル未満、および、約５０ナノメートル未満である。このようにして、単一の媒体に記憶できるデータは、大幅に改善され、使用される光学システムの波長によってのみ制限される。ＤＶＤよりも細かい表面の特徴を有するディスクに対しては、ＤＶＤよりも細かい特徴の読み取りが可能な読み取り器が使用される。さらに細かい表面の特徴に対しては、例えば、マイクロウェーブおよびＸ線の光学システムが要求され得る。
【００７２】
また、形成された表面の特徴は、ほとんど完全にまっすぐな端を有し得る。図１０は、イオンビームによって形成された表面の特徴１００２を有する上のものとして形成された媒体１０００の表面を図示している。図１０の媒体１０００を図３Ｂと比較して、イオンビームが形成した表面の特徴１００２は非常にまっすぐな端と鋭い角を有することが分かる。結果として生じる媒体は、今まで知られている光学媒体よりもジッタを少なく有することが見出される。
【００７３】
別のバリエーションでは、光の反射性に影響を与えるナノメートルスケールの性質を有する表面上で、反射率の変化の「くぼみと地面」を形成するために、電子ビームが使用され得る。形とナノメートルスケールの性質の個数とは、（もしあるなら）表面の反射率の総計を決定する。したがって、分離された反射層は必要でない。当業者は、ナノメートルスケールの性質の形と大きさは変化し得ることを理解し、形と大きさを過度の実験なしで選択し得る。
【００７４】
図１１Ａは、ナノメートルスケールの特徴１１０２で覆われたデータ領域を有する説明的な媒体層１１００を示している。最初は実質的に非反射的な状態になるように、層１１００はナノメートルスケールの特徴で形成され得る。または、ナノメートルスケールの性質１１０２は、押したり、かたどったり、などによって、反射表面上に形成され得る。媒体に書き込むために、イオンビームはナノメートルスケールの性質１１０２を溶かす、または、扁円にしくぼみを付け、表面１１０４上で反射領域１１０６を形成するまたは露出させる。このことは図１１Ｂに示される。したがって、「くぼみと地面」は形成され、それは、レーザーが媒体を読むにつれ反射率の変化を測定することによって読まれ得る。
【００７５】
様々な実施形態が上で記述されてきたが、それらが、例のためだけに表示されていて、制限するためではないことが理解されるべきである。したがって、好適な実施形態の広さと範囲は、上述の例示的な実施形態によって制限されるべきでなく、請求項およびそれに等価なものにのみしたがって定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１は、スケールを無視した、ＣＤの部分断面図である。
【図２】図２は、スケールを無視した、シングルサイド、デュアル層ＤＶＤの部分断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、スケールを無視した、マスターとポリカーボネート層の部分断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、スケールを無視した、図３Ａの３Ｂ〜３Ｂに沿って取られた部分断面図である。
【図４】図４は、スケールを無視した、記録可能媒体の部分断面図である。
【図５】図５は、一実施形態にしたがって光学的媒体へデータを書き込むためのシステムの代表的なシステム図である。
【図６】図６は、説明的な実施形態にしたがって、データを標準ＣＤまたはシングルまたはダブルサイド、単一層（片面あたり）ＤＶＤに書き込むための方法の流れ図である。
【図７】図７は、説明的な実施形態にしたがって、データをＣＤまたはシングルまたはダブルサイド、単一層（片面あたり）ＤＶＤに書き込むための方法の流れ図である。
【図８】図８は、説明的な実施形態にしたがって、データをシングルサイド、二重層（片面あたり）ＤＶＤに書き込むための方法の流れ図である。
【図９】図９は、説明的な実施形態にしたがって、データを、商業上入手可能な記録可能ＣＤまたはＤＶＤのような、記録可能なディスクに書き込む方法の流れ図である。
【図１０】図１０は、イオンビームによって形成された表面の特徴の側面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、スケールを無視した、光学的媒体の別の実施形態の部分断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、スケールを無視した、光学的媒体の別の実施形態の部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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