(57)【要約】【課題】  従来の超解像では、記録データの高密度化のために超解像領域を小さくするため、超解像信号が小さかった。【解決手段】  記録マーク部とスペース部で、超解像によって逆の光学応答をするディスク構造を実現することによって、信号振幅を増大させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が記録データとして凹凸パターン或いは記録用薄膜内のマークにより不揮発に記録され、光が前記凹凸パターン或いは記録用薄膜内のマークに照射されることによって前記記録データが再生信号として再生される光情報記録媒体であって、
前記光の照射によって光学特性が変化し、かつ前記照射光のパワーが低減した際には、前記光の照射前の光学特性に戻る材料を含むことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記再生信号が、前記光の照射パワーが低パワー時と高パワー時とで変化するときに、前記変化が前記マーク部分とマーク以外の部分とで異なることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
前記光の照射によって光学特性が変化する材料は、該材料或いは／かつ前記材料付近に設置されている材料が光を吸収することによって発生する熱によって光学特性が変化する材料であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記光の照射によって光学特性が変化する材料が半導体であって、
室温でのバンドギャップが記録データの再生に用いる光の光子エネルギーよりも大きく、かつ高温でのバンドギャップが記録データの再生に用いる光の光子エネルギーよりも小さいことを特徴とする請求項３記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
前記光の照射によって光学特性が変化する材料は、該材料或いは／かつ前記材料付近に設置されている材料が光を吸収することによって発生する熱によって光学特性が変化する材料であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
前記光の照射によって光学特性が変化する材料が半導体であって、
室温でのバンドギャップが記録データの再生に用いる光の光子エネルギーよりも大きく、かつ高温でのバンドギャップが記録データの再生に用いる光の光子エネルギーよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
情報が記録データとして凹凸パターン或いは記録用薄膜内のマークにより不揮発に記録され、光が前記凹凸パターン或いは記録用薄膜内のマークに照射されることによって前記記録データを再生信号として再生する情報再生方法であって、
前記光の照射によって、前記光情報記録媒体に使用された材料の光学特性を変化させ、
前記光の照射パワーの低パワー時と高パワー時とで前記再生信号を変化させ、
前記マーク部分とマーク以外の部分とで、前記再生信号の変化状態を異ならしめることを特徴とする情報再生方法。
【請求項８】
前記再生信号を再生パワーで規格化した値を、低パワー時と高パワー時とで変化させ、
前記再生パワーの最大レベル、最小レベルをそれぞれVmax、Vminとし、かつ、低パワー照射時と高パワー照射時の最大レベル及び最小レベルをそれぞれVmax,high、Vmax,low、Vmin,high、Vmin,lowとするとき、
Vmax,high−Vmax,low＞０かつVmin,high−Vmin,low＜０を満たすことを特徴とする請求項７記載の情報再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大容量光ディスク技術に係り、大容量の情報を記録するために好適な光情報記録媒体、並びにその光情報記録媒体に記録された情報を再生するために好適な情報再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、大容量情報記録技術として、単位面積内により多くの情報を格納することのできる高密度光記録技術の研究開発が進められている。現在までに製品に適用されている光ディスク技術では、レーザ光をディスク上にレンズで集光し、ディスク上に記録されたデータの再生及び／又は記録を行っている。データを高密度化するために、これまでは、集光したレーザスポットのサイズを小さくする技術が開発されてきた。スポットサイズは、光源波長をλ、対物レンズの開口数をNAとすると、λ／NAに比例する。即ち、光源波長を小さく、レンズのNAを大きくすることによって、ディスク1枚に格納される情報量の大容量化が進められてきた。ここで光源波長、対物レンズのNA、直径12cmに格納されるデータの容量の組を、（波長, NA, 容量）と書くとすると、CDでは（780nm, 0.5, 650MB）、DVDでは（650nm, 0.6, 4.7GB）である。また、青色レーザ光源を用いた技術では2通りの組が提案されており、それらは（405nm, 0.85, 25GB）、（405nm, 0.65, 20GB）である。この記録容量で、高精細TV画像のデータを約2時間記録することができる。
【０００３】
しかしながら、例えば放送局などの業務用システムやセキュリティシステムへの用途としては上述の記録容量では不足であり、例えばディスク1枚で100GB以上の容量が要求されている。また、数10年から100年程度の長期保存が望まれる画像データなどは、その大量のデータが格納される媒体の保管場所の関係上、なるべく多くのデータを1枚のディスクに記録することが望まれる。その要求される容量は数100GBから1TB以上である。
【０００４】
しかしながら、上記の方法による更なる大容量化は困難であると思われる。まず、光源の短波長化は、光源である半導体レーザの開発が非常に困難であり、また半導体レーザが開発されたとしても、その光源は紫外光であるため、ディスク基板や保護膜が光を吸収するようになり、良好な記録再生品質を確保することが困難であると予想される。対物レンズのNAを大きくする研究は現在進められており、例えば、非特許文献１において、NAを1.8とした場合の技術が報告されている。しかしこのシステムでは、記録再生に用いる光が通常の伝播光ではなく、近接場光と呼ばれる、レンズに局在する光であるため、レンズをディスク表面に非常に接近させ、かつその両者の距離を保ったまま、レンズがディスク上を移動する機構を有する必要がある。このようなシステムは磁気記録のハードディスクに類似しており、光ディスクの利点であるディスクの交換が困難となる。
【０００５】
上記の背景から、ディスクに何らかの機構を設けることによって、実効的に光学分解能を向上させる方法が提案されている。これをここでは、超解像技術と呼ぶことにする。
【０００６】
非特許文献２には、相変化記録膜を用いた超解像技術が報告されている。通常、相変化記録膜はCD-RW、DVD-RAM、DVD±RW、Blu-ray Discなどの書換え型ディスクの記録膜に用いられるが、ここではこの記録材料を記録膜として用いるのではなく、上記の光磁気ディスクにおける再生層と同様、光学分解能を実効的に向上させる層として用いる。このような層(膜)をここでは超解像層（膜）と呼ぶ。この方法では、再生専用（ROM）ディスクに相変化記録膜をスパッタによって製膜し、再生時に相変化記録膜の一部を融解する。ディスクの反射率が、融解した部分の方が十分に高ければ、再生信号のうち、融解した部分から得られる信号が支配的になる。即ち、相変化膜が融解した部分が実効的な再生光スポットとなる。融解部分の面積は光スポットよりも小さいので、再生光スポットが縮小したことになり、光学分解能が向上する。
【０００７】
この方法を更に進め、相変化材料のピットを作製し、再生時に単一ピットを融解することによって超解像効果を得る方法が、特許文献４に提案されている。この提案では、相変化エッチング法を用いて相変化材料のピットを作製する。相変化エッチングとは、相変化膜の結晶部分とアモルファス部分とでアルカリ溶液に対する溶解度が異なることを利用して、相変化マークのパターンを凹凸に変えることによって加工を行う技術である。この方法では、マーク部のみに超解像効果を示す物質が存在し、スペース部は光を吸収する必要がないため、１層の光学透過率を高めることができ、多層技術と超解像技術の組合せが可能となる。この方法で２層超解像ディスクを実現した例が、非特許文献３に報告されている。この方法をピット型超解像方式と呼び、前例のように超解像薄膜が２次元で連続的に製膜されている場合を薄膜型超解像方式と呼ぶことにする。
【０００８】
他の方法によって２層超解像ディスクを実現した例が非特許文献４に報告されている。この方法では、超解像材料として、常温ではバンドギャップが紫外線波長領域にあり、高温で可視光波長領域になる半導体を用いる。この超解像薄膜の近傍に光を吸収する薄膜を製膜する。このことにより、光吸収薄膜上において、光スポットの強度が強い部分で温度が高くなり、その熱が超解像薄膜に伝導することによって光スポットよりも小さな領域のバンドギャップが可視光領域となるため、再生光を反射する。即ち、光スポットよりも小さな領域のみで再生信号が得られるため、超解像効果を示す。この例では、超解像材料としてZnOを用いた。
【０００９】
記録型の超解像技術も提案されている。例えば非特許文献５には、酸化白金と相変化記録膜の両方を有するディスクに、通常の記録可能な光ディスクにマークを記録するのと同様の方法でレーザパルスを照射してマークを記録し、超解像再生をすることによって記録密度を向上させる方法が報告されている。この方法では、記録レーザパワーを入射することにより、酸化白金が局所的に膨張し、相変化膜の膜厚がマークに対応して変調される。再生時には、相変化膜の膜厚の薄い部分のみを融解することにより、超解像効果を得る。このことにより、一度だけ書き込みが可能な追記型超解像光ディスクが実現される。
【００１０】
また、上記の非特許文献２に挙げた、相変化膜を超解像膜として用いる方法を応用し、書換え型ディスクを実現する方法が、非特許文献６に報告されている。この方法では、超解像膜と記録膜として２種類の異なる相変化膜を用い、かつその膜厚によってそれぞれの相変化膜における光の吸収率を調整することにより、再生時に超解像膜を融解しながら、記録膜に記録された相変化マークを消去せずに再生する。この方法では、記録膜として用いる相変化材料の結晶化速度を、超解像膜のそれよりも遅くなるように材料を選択する。このことにより、再生時に記録マークが消去されにくくなり、再生耐力が確保される。
【００１１】
また、より大きな超解像効果を得るために、媒体を多層膜構造にし、光学干渉を用いることにより、光スポット内の超解像エリア（開口部）の反射率を最大にする、或いは非超解像エリア（マスク部）の反射率を最小にする方法が特許文献５に記載されている。この方法は、光スポット内の光学特性のみに注目することによって、超解像再生における信号振幅を増大することを目的としている。
【００１２】
【特許文献１】特開平7-244870号公報
【特許文献２】特開平5-282674号公報
【特許文献３】特開平5-159357号公報
【特許文献４】特開2006-107588号公報
【特許文献５】特開2001-273679号公報
【非特許文献１】Japanese Journal of Applied Physics第42巻1101頁〜1104頁
【非特許文献２】Japanese Journal of Applied Physics第32巻5210頁〜5213頁
【非特許文献３】Japanese Journal of Applied Physics第45巻2593頁〜2597頁
【非特許文献４】Japanese Journal of Applied Physics第45巻1366頁〜1369頁
【非特許文献５】Japanese Journal of Applied Physics第43巻L8頁〜L10頁
【非特許文献６】Japanese Journal of Applied Physics第37巻L516頁〜L518頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の超解像技術では、光入射によって媒体内に発生する熱の分布を利用し、光スポット内に屈折率などの光学特性の異なる領域を形成することによって、従来の光学系では分解できなかった高周波数のマークを分解し、分解能を向上させる技術としていた。これらの技術のうち、薄膜型超解像技術では媒体の積層膜構成が媒体のデータエリアの全てで同じであるため、光学変化の度合いが同じであった。このことについて図２を用いて説明する。図２の（a）は例えば低い光パワーで再生した場合の非超解像再生時、（b）は超解像再生時に得られた再生信号を再生光パワーで規格化した量（再生信号／再生光パワー）を示している。ここで示したのは、図中の左側から右側にかけてサイズが小さくなるマーク列を再生した信号である。超解像スポットによるマークの存在する部分（マーク部分）とマーク間の部分（スペース部分）の反射率変化を比較すると、超解像スポットによるマーク部分とスペース部分との反射率の変化量は同じである。ただし、実効的な再生光スポットサイズが小さくなっているため、小さいマークサイズの信号振幅が増大している。しかし高密度化を図る場合には、超解像スポットは小さくなければならず、このことにより、超解像信号は小さくなってしまうという課題があった。例えば、非超解像部分と超解像部分との反射率差が10％だと得られたと仮定すると、超解像によって４倍の記録密度を達成するためには、超解像スポットを従来のスポットの1/4のサイズにする必要があるので、実質的に得られる反射率は2.5％程度になる。従来の光ディスク技術と比較すると、マークとスペースとの反射率差が2.5％である場合には、十分な信号−ノイズ比（SNR）を得ることは困難である。
【００１４】
図３に特許文献４記載のピット型超解像方式で得られる再生信号／再生光パワーを示した。（a）が非超解像再生、（b）が超解像再生の場合である。この場合、スペース部分の反射率は変化しないので、再生信号における２本の包絡線の一方は不変であり、もう一方が変化する。しかし、この構成でも、マーク自体が超解像スポットであることと同じことであり、熱によるマークの反射率変化量とマークサイズが信号振幅に比例する。
【００１５】
よって、従来の超解像技術では十分な信号振幅を得ることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では、上記課題を、スペース部分とマーク部分との光学特性変化量の異なる値とすることによって解決する。即ち、例えば超解像再生時に、スペース部分の反射率が非超解像再生時に比べて高くなるならば、マーク部分の反射率が低くなるようにする。この状況を図１に示す。この状況を実現することができれば、図２、図３の場合に比べて大きな信号振幅を得ることができる。図１では、（a）非超解像再生時の信号、（b）超解像再生時の信号を示し、図２では、（a）非超解像再生時の信号、（b）超解像再生時の信号を示し、図３では、（a）非超解像再生時の信号、（b）超解像再生時の信号を示す。
【００１７】
このことは、ディスクの膜積層を調整することによって達成される。
【００１８】
図４に記録型薄膜型超解像ディスクの断面図を示す。入射光400がディスクに集光する。ディスクの構造は、光入射側に近い方から、基板401、保護膜402、記録膜403、保護膜405、超解像膜406、保護膜408、基板409である。記録膜403と超解像膜406の上下関係は反対でも良い。記録膜403には記録データに対応するマーク404が記録されている。入射光400により、超解像膜406の光学特性が部分的に変化し、超解像領域407を形成する。この超解像領域407が入射光400の形成する光スポットよりも小さいため、光スポットサイズから決まる分解能よりも小さなマークを再生することができる。図４（a）は、超解像領域407が記録膜403のスペース部にある場合、（b）は超解像領域410が記録マーク上にある場合を示している。このディスクで図１の状態を実現するには、ディスクの膜積層を調整し、保護膜402、405、408、記録膜403、超解像領域407、410と、記録膜のスペース部及びマーク部との光学干渉を利用することができる。例えば、入射光400が基板401→保護膜401→記録膜のスペース部→保護膜405→超解像領域407→保護膜408→基板409を通る場合は、超解像領域407がない場合に比べて反射率が大きくなり、かつ、入射光400が基板401→保護膜401→記録マーク404→保護膜405→超解像領域407→保護膜408→基板409を通る場合には、超解像領域410がない場合に比べて反射率が小さくなるようにすればよい。更に、記録マーク404と記録膜のスペース部とは光学特性が異なるため、２つの超解像領域407と410で吸収される光量が異なるため、超解像領域407と410の温度は異なる。このため、超解像領域の大きさや光学特性が異なる。このことを考慮して図１の状態を実現することも可能である。
【００１９】
上記では記録型薄膜型超解像ディスクの場合を述べたが、このことは記録マークがピットであるROMの場合にも適用できる。この場合の状況について、図５を用いて説明する。図５では、入射光500が光ディスクに入射している。ディスクの構造は、光入射側に近い方から、基板501、保護膜502、超解像膜503、保護膜505、基板506  である。基板506に記録データに対応するピット507が形成されている。図５（a）は超解像領域504がスペース上にある場合、（b）は超解像領域508がピット上にある場合である。この場合、（b）の方がピット深さ分だけ505：保護膜2の膜厚が厚い場合と同じであるので、（a）と（b）で得られる反射光の位相は異なる。この位相差を利用すると、光学干渉により、反射率をある程度制御でき、よって図１の状態を実現することができる。
【００２０】
特許文献４に記載されたピット型超解像技術でも、上記と同じように、スペース部とマーク部との光学干渉の違いを利用して図１の状態を作り出すことができる。このことについて図６を用いて説明する。レーザ光600がディスクに入射する。ディスクの構造は、光入射側に近い方から、基板601、保護膜602、超解像アシスト膜603、保護膜605、基板606であり、基板606に形成されている記録ピットに超解像材料が埋め込まれており、これを超解像ピット607と呼ぶ。超解像アシスト膜603の一部604の光学特性が光入射によって変化する。また、図６（b）において、入射光600が超解像ピット上を照射した場合には、光学特性が変化した超解像ピット608となる。この時、ピット608はそれ以外のピット607の光学特性とは異なるため、再生光スポット内に多くのピットが存在した場合にも、単一ピット608を読み出すことができる。ここで、図６（a）と（b）との光学干渉を調整することによって、図１の状態を実現することができる。
【００２１】
このピット型超解像方式では、記録データの大容量のため、超解像と多層技術を組み合わせることを特徴の一つとしているが、そのためにはスペース部の光学透過率を高くする必要があるが、図６の方法では超解像アシスト膜603が光を吸収する必要があるため、光学透過率の向上が困難になることがある。この問題を解決する方法として、例えば背景技術の欄で述べた非特許文献４で用いられたような、バンドギャップが常温で紫外線領域であり、高温で可視光領域となるワイドバンドギャップ（WBG）半導体を用いることが可能である。このことについて図７を用いて説明する。図７は図６と殆ど同じ構成であるが、異なる点は、超解像アシスト膜603をWBG薄膜703としたことである。WBG薄膜703は常温でバンドギャップが紫外線領域にあるため、可視光に対して透明である。しかし、再生光700が超解像ピット707に照射されることによって超解像ピット707において熱が発生し、その熱がWBG薄膜703に伝達することによってWBG薄膜の高温部分704においてバンドギャップが小さくなり、可視光領域となる。このことによって可視光を吸収するようになる。
【００２２】
この構造の記録層を有する多層光ディスクを再生する場合、非再生層では入射光700が集光せず、非再生層上での光のパワー密度が小さいため、超解像ピットでの発熱が殆どなく、よってWBG薄膜は透明のまま保たれる。よって、非再生層の記録層の透過率は高いままで保たれるため、超解像多層光ディスクが実現される。
【００２３】
このようなWBG材料としては、ZnO、TiO2、SrTiO3、ZnS、CeO2などを用いることが可能である。
【００２４】
なお、図７（a）では、入射光700はスペース部に照射しており、超解像ピットから離れているが、高密度光ディスクでは再生光スポットに比べてピットサイズ、スペースサイズが小さいため、スペース部の温度は高くなる。更に、一度スペース部の温度が高くなり、光を吸収し始めると、超解像ピットのみならず、WBG薄膜内でも熱を生じる。その熱でWBG薄膜のバンドギャップが更に小さくなり、より光吸収が大きくなる。この現象はあるところで自己無撞着に収束し、WBG薄膜における温度分布はある一定の状態に保たれる。この状態は超解像ピットからの熱の伝導で乱されるが、この撹乱はピットサイズ、スペースサイズなどのピット配列に依存する。即ち、WBG薄膜内の光学特性変化の分布が記録信号を反映するので、この撹乱を信号再生に利用することが出来る。
【発明の効果】
【００２５】
光学分解能よりも微小な記録マークを再生するための超解像技術において、信号振幅を向上させることにより、データエラー率を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１形態
図４記載の、記録型薄膜型超解像の場合について述べる。
【００２７】
ここでは、２つのディスクを作製した。一方は従来技術の指針で設計したディスク（構造Ａ）、他方は本発明の指針で設計したディスク（構造Ｂ）である。各々のディスク構造は、光入射側に近い方から、以下のようにした。
【００２８】
構造Ａ：紫外線硬化樹脂100μm／ZnS-SiO2（50nm）／GeSbTe（20nm）／ZnS-SiO2（20nm）／Ga（40nm）／ZnS-SiO2（50nm）／Al（100nm）／ポリカーボネート基板
構造Ｂ：紫外線硬化樹脂100μm／ZnS-SiO2（30nm）／GeSbTe（20nm）／ZnS-SiO2（30nm）／Ga（10nm）／ZnS-SiO2（30nm）／Al（100nm）／ポリカーボネート基板
ここで、GeSbTeが記録膜403、Gaが超解像膜406である。このディスクでは、Gaが光入射によって融解することによって超解像効果を得る。構造Ａの設計では、より大きな超解像効果を得るために、超解像膜であるGaの膜厚を厚くした。また、全ての薄膜はスパッタにより製膜した。
【００２９】
ここで用いたポリカーボネート基板には、トラッキング用の溝が作製されている。この溝の幅は160nm、溝のピッチは320nm、溝の深さは約25nmである。
【００３０】
このディスクを、図８に示す光ディスクドライブで再生した。ドライブの構成について説明する。半導体レーザ801からレーザ光が出射され、レンズ802で平行光にする。この平行光は偏光ビームスプリッタ803を通過する。この時、半導体レーザ801から出射したレーザ光は直線偏光であるが、その偏光方向は、偏光ビームスプリッタ803を完全に通過するように偏光ビームスプリッタ803の方向を調整しておく。レーザ光はλ/4板804で円偏光に変換され、ミラー805、対物レンズ806を通過してディスク807上に焦点を結ぶ。ディスクからの反射光は対物レンズ806、ミラー805を通過し、λ/4板804で直線偏光になるが、それはレーザ801から出射した時の偏光方向とは90°異なる方向である。よってこの光が偏光ビームスプリッタ803に入射すると、光路は90°曲げられ、フォーカス信号検出器810及び再生信号・トラッキング信号検出器811に入射する。両者の検出器からの信号は信号処理・制御システム系812に入力される。同時にヘッドの半径位置をレーザ干渉計814で検出し、その信号をシステム812に入力する。このシステムでオートフォーカスサーボ、トラッキング信号、レーザパルス発生信号、ディスク回転速度などを制御する。
【００３１】
ここで、半導体レーザ801の波長は405nm、対物レンズ806の開口数を0.85とした。
【００３２】
波長405nmの光での上記ディスクの反射率、及びドライブで得られた再生信号の包絡線の最大値と最小値の値（再生信号レベル）を表１に示す。
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再生時のパワーは、非超解像再生時は0.3mW、超解像再生時は1.5mWとした。表１の再生信号レベルは、この再生パワーで規格化した。表１より、本発明の構造Ｂとしたディスクの超解像再生時には、従来の構造Ａのそれよりも約２倍の信号振幅が得られていることがわかる。このことにより、信号−ノイズ比（SNR）を約6dB向上することができた。
【００３３】
このディスクにマークを記録し、再生時のデータエラー率を測定した。記録したマークは、最小マーク長が100nmである1−7変調のランダムパターンのデータである。記録及び再生時のディスクの線速度は5m/sとした。測定したエラー率を、上記と同じ表１に記した。この測定結果から、本発明で確かに再生信号の品質が向上したことがわかる。
【００３４】
第２形態
図５に記載した、薄膜型超解像ROMディスクについて述べる。
【００３５】
第１形態と同様に、従来構造のディスク（構造A）と本発明のディスク（構造B）を作製した。
【００３６】
構造Ａ：紫外線硬化樹脂100μm／ZnS-SiO2（30nm）／GeSbTe（20nm）／ZnS-SiO2（30nm）／ポリカーボネート基板
構造Ｂ：紫外線硬化樹脂100μm／ZnS-SiO2（20nm）／GeSbTe（30nm）／ZnS-SiO2（30nm）／Ag（42nm）／ポリカーボネート基板
両者とも、ポリカーボネート基板には、図５のようにデータに対応するピット507が形成されている。記録ピットのパターンは、最小マーク長が100nmである1−7変調のランダムパターンのデータである。ピット507の深さは約41nm、ピット幅は100nmである。ここで、GeSbTeは超解像膜503に対応する。
【００３７】
第１形態と同様に、このディスクの反射率、信号レベル、及びデータエラー率を測定した。ディスクドライブの構成は、第１形態で述べたものと同じである。ディスク線速度は5m/s、再生パワーを、非超解像時には0.3mW、超解像時には2mWとした。測定結果を表２に示す。
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表２より、超解像再生時の構造Ｂの信号振幅は、構造Ａのそれよりも約1.5倍大きく、そのことにより、データエラー率が低減していることがわかる。
【００３８】
第３形態
図７記載の、ピット型超解像ディスクについて述べる。
まず、図７のディスクの作製方法について述べる。
【００３９】
基板706の記録ピットは電子線描画装置を用いて作製した。Si基板上に電子線用レジストを塗布し、その試料を回転しながら集光した電子線のパルスを照射することによってレジストを露光した。ピットの最短マーク長は50nmであり、1-7変調のランダムパターンを作製した。露光された領域を現像によってピット形状とした。その後、CF4ガスを用いた反応性イオンエッチングによってSi基板上に深さ40nmのピットを形成し、残った電子線レジストを除去した。これをSi原盤と呼ぶ。この原盤からNiメッキによってスタンパを作製した。ポリカーボネートで作製した、厚さ1.1mm、直径120mmの円形基板に、高温状態のスタンパを押し付けることにより、スタンパのピット形状をポリカーボネート基板上に転写し、基板706を作製した。
【００４０】
基板706にAg、ZnS-SiO2、GeSbTe、ZnS-SiO2をスパッタした。この試料の膜を化学機械研磨によって研磨することにより、ピット内の膜はそのまま残り、スペース部分のGeSbTeを除去した。このことにより、超解像材料であるGeSbTeをピット内のみに残すことができた。化学機械研磨では、試料を平面内で回転させ、研磨液を供給しながら研磨パッドを試料表面に押し付け、この研磨パッドをディスク内周から外周まで移動させることによって、ディスク全面を研磨した。pH13の研磨液を用いることにより、GeSbTeの研磨液への溶解性が向上し、約15秒でディスク全面を研磨することが出来た。
【００４１】
研磨した試料上に再びZnS-SiO2などの膜をスパッタし、100μmの紫外線硬化樹脂を形成した。
【００４２】
第１、２形態と同様、従来の設計である構造Ａと本発明の構造Ｂのディスクを作製した。その構造は以下の通りである。
【００４３】
構造Ａピット部：紫外線硬化樹脂／ZnS-SiO2(30nm)／GeSbTe(30nm)／ZnS-SiO2(20nm)／Ag(10nm)／ポリカーボネート基板、
構造Ａスペース部：紫外線硬化樹脂／ZnS-SiO2(40nm)／Ag(10nm)／ポリカーボネート基板、
構造Ｂピット部：紫外線硬化樹脂／ZnS-SiO2(50nm)／GeSbTe(20nm)／ZnS-SiO2(40nm)／ZnO(30nm)／Ag(10nm)／ポリカーボネート基板、
構造Ｂスペース部：紫外線硬化樹脂／ZnS-SiO2(70nm)／ZnO(30nm)／Ag(10nm)／ポリカーボネート基板。
【００４４】
ここで、GeSbTeは図７中の707の超解像ピットであり、ZnOはWBG半導体膜703である。
【００４５】
上記２つのディスクを、第１、第２形態で記したドライブで再生した結果を表３に示す。
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再生パワーは、非超解像再生時には0.3mW、超解像再生時には3mWとした。構造Ａ、Ｂ両方のディスクで、非超解像再生時の信号振幅が小さいのは、超解像再生時に、非超解像信号がノイズ成分となるため、非超解像信号が小さくなるようにディスク構造を決定したことによる。このことにより、構造Ａのデータエラー率も小さくすることができた。しかし構造Ｂのデータエラー率の方が小さく、本発明の効果を確認することができた。
【００４６】
分光光度計で測定した構造Bの光学透過率は72％であった。
【００４７】
また、構造ＢのZnOをTiO2、SrTiO3、CeO2、ZnSとした場合のデータエラー率は、それぞれ1.2×10-6、1.8×10-7、8.9×10-7、9.3×10-7であった。このエラー率の傾向はそれぞれの材料のバンドギャップと相関がある。室温におけるTiO2、SrTiO3、CeO2、ZnSのバンドギャップに相当する光の波長は、それぞれ、410nm、384nm、344nm、342nmである。TiO2はバンドギャップが光源のエネルギーよりも狭いため、非超解像再生時に既に光を吸収する。  このため、超解像ピットとの反射率が十分に大きくならず、よってエラー率が高くなった。その他の材料では、バンドギャップが大きくなるにつれてエラー率が大きくなっている。このことは、バンドギャップが光源のエネルギーよりも大きくなるにつれて、光源波長に対する材料の光学特性変化が小さくなり、よって本発明の意図であるスペース部の反射率変化が小さくなったためと思われる。
【００４８】
第４形態
図７記載のピット型超解像方式で２層ディスクを作製した。
【００４９】
ディスクの作製方法を述べる。ポリカーボネート基板は、第３形態で使用したものと同じである。第３形態と同様に、この基板に薄膜をスパッタし、膜を化学機械研磨したのち、再び薄膜をスパッタした。この層が、光入射側から見て奥側の記録層となり、これを第２層と呼ぶ。この試料に紫外線硬化樹脂を塗布し、第３形態で使用したNiスタンパを押し付け、紫外線硬化樹脂を硬化することにより、スタンパのパターンを転写した。この時、紫外線硬化樹脂の厚さは約20μｍとした。この試料に再び薄膜をスパッタし、膜を化学機械研磨し、再び薄膜をスパッタした。この層が光入射側の記録層となり、これを第１層と呼ぶ。この試料に厚さ100μｍの紫外線硬化樹脂を塗布し、硬化させた。
【００５０】
第１層の膜積層は、第３形態の構造Ｂを使用した。第２層の構造は以下の通りとした。
【００５１】
第２層ピット部：紫外線硬化樹脂／ZnS-SiO2(30nm)／GeSbTe(30nm)／ZnS-SiO2(20nm)／ZnO(30nm)／Ag(100nm)／ポリカーボネート基板、
第２層スペース部：紫外線硬化樹脂／ZnS-SiO2(40nm)／ZnO(30nm)／Ag(100nm)／ポリカーボネート基板。
【００５２】
第１層のデータエラー率は5.9×10-7であり、表３の構造Ｂの超解像再生時とほぼ同じであった。このことは、第２層のデータが第１層の再生信号に殆ど影響していないことを示す。
【００５３】
第２層のデータエラー率は6.6×10-7であり、第１層のエラー率とほぼ同じであった。このことは、再生光が第１層を通過することによる影響が殆どないことを示している。第１層目における再生光スポットが十分に大きく、光パワー密度が小さいため、第1層目のZnOの温度が向上せず、よって第１層目の透過率が高いままで保たれたと思われる。このため、再生光の第１層における減衰が小さく、エラー率の向上が抑制されたと解釈される。
【００５４】
このことにより、本発明が２層超解像ディスクに対して効果を示すことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によって得られる光ディスクの再生信号の説明図。
【図２】従来の薄膜型超解像ディスクで得られる再生信号の説明図。
【図３】従来のピット型超解像ディスクで得られる再生信号の説明図。
【図４】薄膜型記録型超解像ディスクの構造を示す図。
【図５】薄膜型ROM超解像ディスクの構造を示す図。
【図６】ピット型超解像ディスクに超解像アシスト膜を付与したディスクの構造を示す図。
【図７】ピット型超解像ディスクにワイドバンドギャップ半導体膜を付与したディスクの構造を示す図。
【図８】本発明の効果の検証に用いた光ディスクドライブの構造を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
400：入射光、401：基板、402：保護膜、403：記録膜、404：記録マーク、405：保護膜、406：超解像膜、407：超解像領域、408：保護膜、409：基板、410：超解像領域、500：入射光、501：基板、502：保護膜、503：超解像膜、504：超解像領域、505：保護膜、506：基板、507：記録ピット、508：超解像領域、600：入射光、601：基板、602：保護膜、603：超解像アシスト膜、604：光学特性変化領域、605：保護膜、606：基板、607：超解像ピット、608：光学特性が変化した超解像ピット、700：入射光、701：基板、702：保護膜、703：ワイドバンドギャップ（WBG）半導体薄膜、704：光学特性変化領域、705：保護膜、706：基板、707：超解像ピット、708：光学特性が変化した超解像ピット、801：半導体レーザ、802：レンズ、803：偏光ビームスプリッタ、804：λ/4板、805：ミラー、806：対物レンズ、807：ディスク、808：ハーフミラー、809：ミラー、810：フォーカスサーボ信号検出器、811：再生信号・トラッキング信号検出器、812：信号処理・制御システム、813：アクチュエータ、814：レーザ干渉計、815：スピンドル。
【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】
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【図８】
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