(57)【要約】【課題】プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、記録膜上の狭い領域にエネルギーを集中して、高密度に情報を記録することが可能な情報記録媒体を提供すること。【解決手段】基板上に形成されたピラーと、ピラー上に形成された記録膜を備え、ピラー上の記録膜上面の幅をピラー下部の基板主面位置における記録膜の幅よりも小さく、好ましくは５４％以下とする、あるいは、基板上に形成された記録膜ピラーを備え、記録膜ピラーの上面の幅を記録膜ピラー下部の基板主面位置における幅よりも小さく、好ましくは５４％以下とすることにより、従来の略円柱形状のピラーまたは記録膜ピラーを有する情報記録媒体に比べ、近接場光の強度分布を記録膜上で小さく絞り、より狭い領域に近接場光のエネルギーを集中して、高密度に情報を記録することが可能となる。【選択図】図１
2013143173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、基板と、基板上に形成されたピラーと、ピラー上に形成された記録膜を備えた情報記録媒体であって、
前記ピラー部が円錐または円錐台形に類似した形状であり、
ピラー上の記録膜上面の幅がピラー下部の基板主面位置における記録膜の幅よりも小さい形状であることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】
前記ピラー上の記録膜上面の幅が前記ピラー下部の基板主面位置における記録膜の幅の５４％以下であることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項３】
前記ピラーが円錐または円錐台形に類似した形状であり、
最上部付近の基板主面方向の断面積が下部の基板主面方向の断面積よりも小さい形状であることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項４】
前記記録膜が相変化材料からなることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項５】
前記記録膜の少なくとも一方の側に誘電体材料からなる保護層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項６】
前記記録膜の情報の記録を行う側とは反対側に金属層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項７】
プラズモン共鳴による近接場光を用いて情報の記録を行うことを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項８】
少なくとも、基板と、基板上に形成された記録膜ピラーを備えた情報記録媒体であって、
前記記録膜ピラーが円錐または円錐台形に類似した形状であり、
前記記録膜ピラー上面の幅が前記記録膜ピラー下部の基板主面位置における幅よりも小さい形状であることを特徴とする情報記録媒体。
【請求項９】
前記記録膜ピラーの上面の幅が前記記録膜ピラー下部の基板主面位置における幅の５４％以下であることを特徴とする請求項８に記載の情報記録媒体。
【請求項１０】
前記記録膜が相変化材料からなることを特徴とする請求項８に記載の情報記録媒体。
【請求項１１】
前記記録膜の少なくとも一方の側に誘電体材料からなる保護層を設けたことを特徴とする請求項８に記載の情報記録媒体。
【請求項１２】
前記記録膜の情報の記録を行う側とは反対側に金属層を設けたことを特徴とする請求項８に記載の情報記録媒体。
【請求項１３】
プラズモン共鳴による近接場光を用いて情報の記録を行うことを特徴とする請求項８に記載の情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を用いて高密度に情報を記録することができる情報記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学的な情報記録媒体として、ＤＶＤやＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙディスク）等の光ディスクが実用化されている。しかし、最近では、各種情報機器の処理能力の向上に伴い、扱われる情報量が飛躍的に増大している。そのために、より高密度で大容量な情報の記録再生が可能な記録媒体が求められている。
【０００３】
この高密度・大容量化の手段として、光の回折限界以下の微小なスポットを形成可能な近接場光を用いた記録方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１４は、前記特許文献１に記載された従来の情報記録媒体および近接場光発生プローブを示すものである。
【０００４】
図１４において、記録媒体６０１は、ガラス等からなる基板６０２に設けた凹凸形状の微細構造６０３の表面にＡｇＩｎＳｂＴｅ等の相変化記録材料からなる記録層６０４を有する。情報の記録は、平面型プローブ６０５に設けた微小開口６０６にレーザ光６０７のスポット光を結像し、微小開口６０６の先端部から発生した近接場光６０８を記録媒体６０１に結合することによって、微細構造６０３上に形成されている記録層６０４に記録マークを形成して行う。微細構造６０３および微小開口６０６の大きさは、レーザ光６０７の波長よりも小さく設定されている。
【０００５】
しかし、上記のような開口型のプローブによる近接場光発生は、光の利用効率が悪いという問題を有していた。この光の利用効率を向上するために、三角形の形状をした平面状の金属散乱体を備えた非開口型のプローブを用い、プラズモン共鳴によって近接場光を発生させる方法が提案されている。これは、光の振動数と金属中に発生するプラズモンの共鳴周波数を一致させることによって高い近接場光発生効率を実現するものであり、金属散乱体の最適な形状および寸法についての検討が行われている（例えば、特許文献２参照）。図１５は、前記特許文献２に記載された金属散乱体の一例を示すものである。
【０００６】
図１５の金属散乱体７０１は、近接場光を発生させる頂点７０２から広がる扇型で、その面積が金属散乱体に照射される光のスポット面積、または金属散乱体に照射される光の波長の２乗より小さくなるように各寸法が決められており、頂点７０２から最も遠い点までの距離は、金属散乱体に照射される光のスポット径または照射された光の波長より小さくなるように設定されている。
【０００７】
また、高密度記録における別の問題として、記録時に近接場光によって発生した熱が情報記録媒体の記録膜に沿って拡散して、記録マークを形成しようとする領域の周辺部まで昇温し、その影響で記録マークが所望の大きさよりも大きくなってしまうという課題があった。この記録マークの拡大を抑制するために、情報記録媒体の基板に設けた凹凸形状の微細構造の上に記録膜が孤立するように、不連続に記録膜を形成することが提案されている。（例えば、特許文献３参照）。図１６は、前記特許文献３に記載された情報記録媒体の微細構造部を示すものである。
【０００８】
図１６において、情報記録媒体８０１は、ガラスからなる基板８０２に設けた略円柱形状のピラー８０３上に孤立するように、記録層８０４を形成している。ピラー８０３の情報記録方向の幅は３０ｎｍ以下であって、記録層８０４の厚みの１／２から２倍の範囲である。また、ピラー８０３の高さは、記録層８０４の厚みよりも大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３０８６３２号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／１１６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、小さな記録マークを形成するためには、記録時に発生する近接場光の強度分布が記録媒体における記録膜上で小さく絞られるようにして、より狭い領域にエネルギーを集中することが重要である。この近接場光の強度分布は、プローブと記録媒体の相互作用で決まるものであり、プローブに設けられた金属散乱体の形状だけでなく、記録媒体に設けられた微細構造の形状にも大きく影響される。しかしながら、この観点での記録媒体における微細構造の形状に関する検討は、行われてこなかった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、記録時に発生する近接場光の強度分布を記録媒体における記録膜上で小さく絞り、狭い領域にエネルギーを集中して、高密度に情報を記録することが可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の情報記録媒体は、少なくとも、基板と、基板上に形成されたピラーと、ピラー上に形成された記録膜を備えた情報記録媒体であって、前記ピラーが円錐または円錐台形に類似した最上部付近の基板主面方向の断面積が下部の断面積よりも小さい形状であり、好ましくは、ピラー上の記録膜上面の幅がピラー下部の基板主面位置における記録膜の幅の５４％以下であることを特徴とする。
【００１３】
あるいは、上記目的を達成するために、本発明の情報記録媒体は、少なくとも、基板と、基板上に形成された記録膜ピラーを備えた情報記録媒体であって、前記記録膜ピラーが円錐または円錐台形に類似した最上部付近の基板主面方向の断面積が下部の断面積よりも小さい形状であり、好ましくは、記録膜ピラーの上面の幅が記録膜ピラー下部の基板主面位置における幅の５４％以下であることを特徴とする。
【００１４】
本構成によって、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、記録時に発生する近接場光の強度分布を記録媒体における記録膜上で小さく絞り、狭い領域にエネルギーを集中することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の情報記録媒体によれば、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、従来の略円柱形状のピラーまたは記録膜ピラーを有する情報記録媒体に比べ、より狭い領域に近接場光のエネルギーを集中して、高密度に情報を記録することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における情報記録媒体の斜視図と断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における情報記録媒体に情報を記録する方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１における情報記録媒体および比較例における、情報記録時の近接場光の強度分布を示す模式的説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１の比較例における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例における情報記録媒体の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の変形例における情報記録媒体の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における情報記録媒体の斜視図と断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の比較例における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の変形例における情報記録媒体の断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の変形例における情報記録媒体の断面図である。
【図１４】従来の情報記録媒体および近接場光発生プローブを示す説明図である。
【図１５】従来の非開口型近接場光発生プローブにおける金属散乱体を示す平面図である。
【図１６】従来の情報記録媒体の断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１の変形例における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１の変形例における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２の変形例における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２の変形例における情報記録媒体の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図で同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を適宜省略する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１における情報記録媒体の情報記録部の概略を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）における情報記録媒体の要部を拡大して示した断面図である。
【００１９】
図１（ａ）及び（ｂ）において、記録媒体１は、表面に略円錐台形状のピラー４を複数形成した基板２と、ピラー４の上に設けられた記録膜５を備えている。前記記録媒体１への情報の記録は、ピラー４の頂上部の記録マーク形成部３に記録マークを形成して行う。
【００２０】
基板２は円盤状のガラスからなり、ピラー４の形成は、表面に形成したマスク層に電子線でパターンを描画してエッチングを行う一般的な方法で行った。また、記録膜５は相変化材料であるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅをスパッタリングによって形成した。
【００２１】
図２は図１（ａ）及び（ｂ）における記録媒体１のピラー４の部分を拡大して示す断面図である。ピラー４の断面形状は、高さＨ１が約１０ｎｍで、下部の長さＬ１が約２０ｎｍ、破線で示す近似的な台形の上部の長さＬ２が約１４ｎｍであり、エッジ部６は半径約３ｎｍの丸みを帯びている。また、記録膜５の平面部分での膜厚は約１０ｎｍであり、ピラー４の部分における形状は、破線で示す近似的な台形の下部の長さＬ３が約２６ｎｍ、上部の長さＬ４が約１４ｎｍで、エッジ部７は半径約３ｎｍの丸みを帯びている。記録マーク形成部３の上面の幅にあたるＬ４の長さは記録膜の形状を示す近似的な台形の下部の長さＬ３の約５４％である。
【００２２】
図３は本発明の実施の形態１における情報記録媒体１に情報を記録する方法の一例を示している。図３において、Ａｕからなり先端の尖った平板状の金属散乱体１１を記録マーク形成部３に近接させた状態で、金属散乱体１１に金属散乱体１１の長手方向１３の偏光方向を持つレーザ光１２を照射し、金属散乱体１１の先端に近接場光１４を発生させる。この近接場光１４のエネルギーによって記録マーク形成部３の記録膜を加熱し、前記記録膜の状態を部分的に変化させることによって情報を記録する。なお、ここで言う記録膜の状態の部分的な変化とは、ピラー単位で差異を生じさせることを意味する。
【００２３】
このとき、レーザ光１２の強度を変えて前記記録膜の温度上昇を制御することが可能である。本実施の形態における情報記録媒体では、相変化材料を記録膜に用いており、記録膜を融点以上に加熱した後に急冷することで部分的にアモルファス状態にするとともに、記録膜を結晶化温度以上かつ融点以下の範囲に留めることによって結晶状態にすることができる。これらの状態変化は可逆的に生じるため、情報の記録および消去が可能である。
【００２４】
図４に、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションによって求めた、ある強度のレーザ光１２を金属散乱体１１に照射した場合の近接場光の一定強度となる領域の大きさを、ピラーの形状が円柱形である比較例とともに模式的に示す。近接場光の強度はポインティングベクトルで表している。図４（ａ）は本実施形態における情報記録媒体の結果であり、図４（ｂ）は図５に示すピラー部の形状を有する比較例の結果である。図４（ａ）及び（ｂ）において、金属散乱体の材料にはＡｕを用い、先端の角度は９０度、金属散乱体と記録膜表面との距離は２０ｎｍ、照射するレーザ光の波長は７８０ｎｍで、共通とした。また、両者で近接場光の強度が同じとなる領域を等高線Ｚ１およびＺ２で示す。
【００２５】
図５は、前記比較例の記録媒体のピラーの部分を拡大して示す断面図である。前記比較例の情報記録媒体は、本発明の実施の形態１における情報記録媒体と、ピラー部分の形状のみが異なり、他の構成要素は同じである。図５において、情報記録媒体１０１では、基板１０２の表面に設けたピラー１０４の断面形状は、高さＨ１０１が約１０ｎｍで、長さＬ１０１が約２０ｎｍの長方形である。また、記録膜１０５の平面部分での膜厚は約１０ｎｍであり、ピラー１０４の部分における形状は、破線で示すピラー下部での長さＬ１０３および最上部での長さＬ１０４が約２６ｎｍである。
【００２６】
図４（ａ）と（ｂ）の比較において、本実施形態における情報記録媒体の記録膜上で近接場光が一定の強度となる領域の幅Ｗ１は、従来の円柱形のピラーを有する比較例の記録膜上で近接場光が一定の強度となる領域の幅Ｗ２の約１／２であり、面積では約１／４であった。その結果、形成される記録マークの大きさが小さくなり、隣接する記録マークとのクロストークが小さくなるため、高密度の記録が可能となる。また、加熱される記録膜の体積が小さいことから、周辺への熱の伝播が少なくなり、隣接する記録マークとの熱干渉が抑制されることも、高密度な記録において有効に作用する。さらに、加熱される記録膜の体積が小さいことは、記録に必要なエネルギーが少なくてすむことを意味し、金属散乱体に照射するレーザ光のエネルギーを有効に利用した効率的な記録マークの形成を可能とする効果も得られる。
【００２７】
なお、このシミュレーションにおいて、金属散乱体の材料や先端形状、レーザ光の波長などの条件は、本実施形態における情報記録媒体と前記比較例との記録膜上で近接場光が一定の強度となる領域の幅の相対関係に大きな影響を与えないことが分かっている。
【００２８】
また、本実施の形態において、記録マーク形成部の上面の幅はピラー下部の基板主面位置における記録膜の幅の約５４％であったが、その比率は更に小さくてもよい。例えば、図６に示す情報記録媒体２０１のように、基板２０２の表面に設けたピラー２０４および記録膜２０５の記録マーク形成部２０３における形状が略円錐形であってもよい。このピラー上の記録膜の幅のピラー下部の基板主面位置における記録膜の幅に対する比率を小さくすることによって、近接場光の強度分布を記録マーク形成部における記録膜上で小さく絞り、より狭い領域にエネルギーを集中することができると考えられ、好ましい。
【００２９】
図１（ａ）及び（ｂ）に示した本発明の実施の形態における情報記録媒体は、基板上に記録膜のみを設けた構成であるが、例えば図７に示すように、記録膜に加えて誘電体材料等からなる保護層を設けてもよい。図７は情報記録媒体の要部を拡大して示した断面図である。図７において、図１及び図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図７において、記録媒体３０１は、記録膜５の両側に設けられた保護層３０６および３０７を備えている。これによって、記録時の昇温による記録膜あるいは基板の損傷を抑制することができる。なお、保護層３０６または３０７の一方を省略することも可能である。
【００３０】
保護層３０６および３０７の材料としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、およびＴｅＯ２等から選ばれる１または複数の酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、およびＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１または複数の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣなどの炭化物、ＬａＦ３、ＣｅＦ３、ＭｇＦ２などの弗化物、及びＣを用いることもできる。また、上記材料から選ばれる１または複数の材料の混合物を用いて、保護層を形成してもよい。
【００３１】
さらに、例えば図８に示すように、記録膜の近接場光が照射される面とは反対側に金属層を設けてもよい。図８は情報記録媒体の要部を拡大して示した断面図である。図８において、図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図８において、情報記録媒体３１１は、記録膜５の近接場光が照射される面とは反対側に金属層３０８を備えている。これによって、近接場光の発生における金属散乱体と情報記録媒体の相互作用を強め、金属散乱体に照射するレーザ光のエネルギーを有効に利用した効率的な記録マークの形成が可能となる。
【００３２】
金属層３０８の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、または、これらのうち少なくとも一つを含む合金を用いるのが好ましい。なお、保護層３０６および３０７を省略することも可能である。
【００３３】
以上のように、本実施形態の構成によれば、少なくとも、基板と、基板上に形成されたピラーと、ピラー上に形成された記録膜を備え、前記ピラーの最上部付近の基板主面方向の断面積が下部の断面積よりも小さい形状であり、好ましくは、ピラー上の記録膜上面の幅がピラー下部の基板主面位置における記録膜の幅の５４％以下とすることにより、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、記録時に発生する近接場光の強度分布を情報記録媒体における記録膜上で小さく絞り、狭い領域にエネルギーを集中することが可能となり、高密度に情報を記録することができる。
【００３４】
ここで、記録膜の膜厚やピラーの大きさ等、上記以外の形状は、記録装置との関係や仕様に応じて適宜設計可能であり、本実施形態の構成は、その一例である。ピラーの基板主面方向の断面形状は円形に限らず、例えば図１７（ａ）に示すような楕円形でもよいし、図１７（ｂ）に示すような長円形であってもよい。ピラーの斜面の角度は高さ方向において一定である必要はなく、例えば図１８に示すように傾斜角度が高さ方向で変化していてもよい。
【００３５】
また、記録膜に加えて誘電体材料等からなる保護層を設けることによって、記録時の昇温による記録膜あるいは基板の損傷を抑制し、安定した記録マークの形成が可能となる。さらに、記録膜の近接場光が照射される面とは反対側に金属層を設けることによって、金属散乱体に照射するレーザ光のエネルギーを有効に利用した効率的な記録マークの形成が可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態では、基板表面に形成したマスク層に電子線でパターンを描画してエッチングを行うことによってピラーを形成したが、別に用意した原盤からＵＶ樹脂などを使ってパターンを転写する方法や、射出成形によって基板と一体で形成する方法など、他の方法によって形成しても良い。また、基板の材料としてはガラスに限らず、アルミなどの金属や、ポリカーボネートなどのプラスティック材料を使用しても良い。さらに、形状は円盤状に限らず、例えばカード状であってもよい。
【００３７】
また、記録膜の材料としては、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅに限らず、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ等、他の相変化材料を使用しても良いし、さらには、光磁気記録材料、非可逆な構造変化や変形、部分的な消失によって記録マークを形成する材料を使用しても良い。本実施形態は、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録を行う情報記録媒体であれば、記録マーク形成のメカニズムによらず、その効果を発揮するものである。
【００３８】
（実施の形態２）
本発明に係る他の実施形態について、図面を参照し、以下に説明する。なお、実施の形態１と同じ構成要素については同一の部材番号を付し、適宜、説明を省略する。
【００３９】
図９（ａ）は本発明の実施の形態２における情報記録媒体の情報記録部の概略を示す斜視図、図９（ｂ）は図９（ａ）における情報記録媒体の要部を拡大して示した断面図である。
【００４０】
図９（ａ）及び（ｂ）において、情報記録媒体４０１は、表面に略円錐台形状の記録膜ピラー４０５を備えている。前記情報記録媒体４０１への情報の記録は、記録膜ピラー４０５の頂上部の記録マーク形成部３に記録マークを形成して行い、図３で説明した本発明の実施の形態１における記録方法と同じ方法で行うことができる。つまり、図３において、Ａｕからなり先端の尖った平板状の金属散乱体１１を記録マーク形成部３に近接させた状態で、金属散乱体１１の先端付近に金属散乱体１１の長手方向１３の偏光方向を持つレーザ光１２を照射し、金属散乱体１１の先端に近接場光１４を発生させ、この近接場光１４のエネルギーによって記録マーク形成部３の記録膜を加熱し、前記記録膜の状態を部分的に変化させることによって情報の記録を行う。なお、ここで言う記録膜の状態の部分的な変化とは、記録膜ピラー単位で差異を生じさせることを意味する。
【００４１】
基板２は円盤状のガラスからなる。記録膜ピラー４０５の形成は、相変化材料であるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅをスパッタリングによって基板２の表面に一様な膜として形成した後、その上に形成したマスク層に電子線でパターンを描画してエッチングを行う一般的な方法で行った。
【００４２】
図１０は図９（ａ）及び（ｂ）における情報記録媒体４０１の記録膜ピラー４０５の部分を拡大して示す断面図である。記録膜ピラー４０５の断面形状は、高さＨ４０１が約２０ｎｍで、下部の長さＬ４０３が約２６ｎｍ、破線で示す近似的な台形の上部の長さＬ４０４が約１４ｎｍであり、エッジ部４０７は半径約３ｎｍの丸みを帯びている。記録マーク形成部３の上面の幅にあたるＬ４０４の長さは、記録膜ピラー４０５の下部の長さＬ４０３の約５４％である。
【００４３】
図１１は、本実施形態の比較例における情報記録媒体の記録膜ピラー部を拡大して示す断面図である。記録膜ピラー４０６は、円筒形であり、その断面形状は、高さＨ４０１が約２０ｎｍで、幅Ｌ４０３が約２６ｎｍである。
【００４４】
実施の形態１の場合と同様の、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションを行った結果、本実施形態における情報記録媒体の記録膜上で近接場光が一定の強度となる領域の幅は、従来の円柱形の記録膜ピラーを有する比較例の記録膜上で近接場光が一定の強度となる領域の幅の約１／２であり、面積では約１／４であった。その結果、形成される記録マークの大きさが小さくなり、隣接する記録マークとのクロストークが小さくなるため、高密度の記録が可能となる。また、加熱される記録膜の体積が小さいことから、周辺への熱の伝播が少なくなり、隣接する記録マークとの熱干渉が抑制されることも、高密度な記録において有効に作用する。さらに、加熱される記録膜の体積が小さいことは、記録に必要なエネルギーが少なくてすむことを意味し、金属散乱体に照射するレーザ光のエネルギーを有効に利用した効率的な記録マークの形成を可能とする効果も得られる。
【００４５】
本実施の形態において、記録マーク形成部の上面の幅は記録膜ピラー下部の幅の約５４％であったが、その比率は更に小さくてもよく、略円錐形であってもよい。この記録マーク形成部の上面の幅の記録膜ピラー下部の幅に対する比率を小さくすることによって、近接場光の強度分布を記録マーク形成部における記録膜上で小さく絞り、より狭い領域にエネルギーを集中することができると考えられ、好ましい。
【００４６】
図９（ａ）及び（ｂ）に示した本発明の実施の形態における情報記録媒体は、基板上に記録膜のみを設けた構成であるが、例えば図１２に示すように、記録膜に加えて誘電体材料等からなる保護層を設けてもよい。図１２は情報記録媒体の要部を拡大して示した断面図である。図１２において、図９及び図１０と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図１２において、情報記録媒体５０１は、記録膜４０５の両側に設けられた保護層５０６および５０７を備えている。これによって、記録時の昇温による記録膜あるいは基板の損傷を抑制することができる。なお、保護層５０６または５０７の一方を省略することも可能である。
【００４７】
保護層５０６および５０７の材料としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、およびＴｅＯ２等から選ばれる１または複数の酸化物を用いることができる。また、Ｃ−Ｎ、Ｔｉ−Ｎ、Ｚｒ−Ｎ、Ｎｂ−Ｎ、Ｔａ−Ｎ、Ｓｉ−Ｎ、Ｇｅ−Ｎ、Ｃｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ、およびＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１または複数の窒化物を用いることもできる。また、ＺｎＳなどの硫化物やＳｉＣなどの炭化物、ＬａＦ３、ＣｅＦ３、ＭｇＦ２などの弗化物、及びＣを用いることもできる。また、上記材料から選ばれる１または複数の材料の混合物を用いて、保護層を形成してもよい。
【００４８】
さらに、例えば図１３に示すように、記録膜の近接場光が照射される面とは反対側に金属層を設けてもよい。図１３は情報記録媒体の要部を拡大して示した断面図である。図１３において、図１２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。図１３において、情報記録媒体５１１は、記録膜４０５の近接場光が照射される面とは反対側に金属層５０８を備えている。これによって、近接場光の発生における金属散乱体と情報記録媒体の相互作用を強め、金属散乱体に照射するレーザ光のエネルギーを有効に利用した効率的な記録マークの形成が可能となる。
【００４９】
金属層５０８の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、または、これらのうち少なくとも一つを含む合金を用いるのが好ましい。なお、保護層５０６および５０７を省略することも可能である。
【００５０】
以上のように、本実施形態の構成によれば、少なくとも、基板と、基板上に形成された記録膜ピラーを備え、前記記録膜ピラーの最上部付近の基板主面方向の断面積が下部の断面積よりも小さい形状であり、好ましくは、記録膜ピラー上面の幅が記録膜ピラー下部の幅の５４％以下とすることにより、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、記録時に発生する近接場光の強度分布を情報記録媒体における記録膜上で小さく絞り、狭い領域にエネルギーを集中することが可能となり、高密度に情報を記録することができる。
【００５１】
ここで、記録膜ピラーの大きさ等、上記以外の形状は、記録装置との関係や仕様に応じて適宜設計可能であり、本実施形態の構成は、その一例である。記録膜ピラーの基板主面方向の断面形状は円形に限らず、例えば図１９（ａ）に示すような楕円形でもよいし、図１９（ｂ）に示すような長円形であってもよい。ピラーの斜面の角度は高さ方向において一定である必要はなく、例えば図２０に示すように傾斜角度が高さ方向で変化していてもよい。
【００５２】
また、記録膜に加えて誘電体材料等からなる保護層を設けることによって、記録時の昇温による記録膜あるいは基板の損傷を抑制し、安定した記録マークの形成が可能となる。さらに、記録膜の近接場光が照射される面とは反対側に金属層を設けることによって、金属散乱体に照射するレーザ光のエネルギーを有効に利用した効率的な記録マークの形成が可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態では、基板表面に記録膜の材料を一様な膜として形成した後、その上に形成したマスク層に電子線でパターンを描画してエッチングを行うことによって記録膜ピラーを形成したが、他の方法によって形成しても良い。また、基板の材料としてはガラスに限らず、アルミなどの金属や、ポリカーボネートなどのプラスティック材料を使用しても良い。さらに、形状は円盤状に限らず、例えばカード状であってもよい。
【００５４】
また、記録膜の材料としては、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅに限らず、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ等、他の相変化材料を使用しても良いし、さらには、光磁気記録材料、非可逆な構造変化や変形、部分的な消失によって記録マークを形成する材料を使用しても良い。本実施形態は、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録を行う情報記録媒体であれば、記録マーク形成のメカニズムによらず、その効果を発揮するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる情報記録媒体は、プラズモン共鳴による近接場光を用いた情報の記録において、記録時に発生する近接場光の強度分布を情報記録媒体における記録膜上で小さく絞り、狭い領域にエネルギーを集中するのに適した微細構造を有し、高密度に情報を記録する情報記録媒体等として有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，５１１  情報記録媒体
２，１０２，２０２                                  基板
３                                                  記録マーク形成部
４，１０４，２０４                                  ピラー
５，１０５，２０５                                  記録膜
４０５，４０６                                      記録膜ピラー
１１                                                金属散乱体
１２                                                レ−ザ光
１４                                                近接場光
３０６，３０７，５０６，５０７                      保護層
３０８，５０８                                      金属層
Ｚ１，Ｚ２                                          近接場光の強度の等高線
【図１】
2013143173.tif 000003
【図２】
2013143173.tif 000004
【図３】
2013143173.tif 000005
【図４】
2013143173.tif 000006
【図５】
2013143173.tif 000007
【図６】
2013143173.tif 000008
【図７】
2013143173.tif 000009
【図８】
2013143173.tif 000010
【図９】
2013143173.tif 000011
【図１０】
2013143173.tif 000012
【図１１】
2013143173.tif 000013
【図１２】
2013143173.tif 000014
【図１３】
2013143173.tif 000015
【図１４】
2013143173.tif 000016
【図１５】
2013143173.tif 000017
【図１６】
2013143173.tif 000018
【図１７】
2013143173.tif 000019
【図１８】
2013143173.tif 000020
【図１９】
2013143173.tif 000021
【図２０】
2013143173.tif 000022