(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜表面の特定領域に書き込み光を照射し、分子移動による情報記録用凹凸パターンを形成させるに当り、前記特定領域を含むより広い領域にバイアス光を同時に照射することを特徴とする情報記録方法。
【請求項２】
上記バイアス光は、干渉縞光であることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜表面に、特定波長の光を照射して凹凸パターンを形成させ、情報記録を行う方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜表面にその高分子化合物の吸収帯に相当する波長の光、例えばアルゴンレーザーのような５１５〜４５８ｎｍの波長の光を照射すると、レーザービームの幾何形状と偏光状態に応じた高分子鎖の移動が起り、表面に凹凸パターンが形成されることが知られている［「アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．），第６６巻（１９９５年），第１３６〜１３８ページ、同誌第６６巻（１９９５年），第１１６６〜１１６８ページ］。
【０００３】
この現象は、アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜に対し、光のパターンを照射することによって、その表面部分が光の強弱に感応し、光の強い部分から弱い部分へと分子が移動する結果、凹凸が形成されることによる。そして、このようにして形成された表面の凹凸は、さらに波長の異なる光を照射するか、あるいは加熱によって消去が可能であるため、現像過程不要の書き換え可能なホログラムや光回折格子の可逆的形成、ビームの形状と偏光状態を正確に記録再生できる性質を利用して、高密度光情報記録方法などへの応用がはかられている。
【０００４】
しかしながら、上記の現象を利用して、１００ｎｍ程度の凹凸の書き込みを行うには、数分ないし数１０分間という長時間にわたって光照射を継続する必要があり、これが高速性を要求される情報記録方法として実用化するための大きな障害となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜に光照射して、表面に凹凸パターンを形成させて情報記録を行う際に、凹凸の形成速度を高速化することを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜表面に、凹凸パターンを形成させるための書き込み光を照射すると同時に、書き込み光とほぼ同じ波長のバイアス光を、書き込み光の照射領域を包含する広い領域に照射した場合に、意外にも凹凸形成速度が５倍以上加速されることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜表面の特定領域に書き込み光を照射し、分子移動による情報記録用凹凸パターンを形成させるに当り、前記特定領域を含むより広い領域にバイアス光を同時に照射することを特徴とする情報記録方法を提供するものである。
また本発明は、上記バイアス光は、干渉縞光であることを特徴とする情報記録方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明方法における情報用材料としては、アゾベンゼン構造を、その分子構造中に有する高分子化合物が用いられる。上記のアゾベンゼン構造は、一般式
【化１】
0003876281.tif 000002
（式中のＲ1は電子供与性基、Ｒ2は電子吸引性をもつ二価の置換基、Ｘ及びＹは単結合若しくは高分子鎖を形成する他の構成単位、ｍ及びｎは１以上の整数である）
で表わされる化合物のように主鎖構造中に含まれていてもよいし、また、一般式
【化２】
0003876281.tif 000003
（式中のＲ1、Ｘ、Ｙ、ｍ及びｎは前記と同じ意味をもち、ＸとＹはその末端同士が連結して環状構造を形成していてもよく、Ｒ3は電子吸引性基である）
で表わされる化合物のように側鎖として含まれていてもよい。
【０００９】
前記一般式（Ｉ）及び（ＩＩ）の中の電子供与性基Ｒ1と電子吸引性基Ｒ2又はＲ3は、シス−トランスの光異性化を促進し、結果として凹凸パターンの書き込み速度を加速する役割を果たしている。
前記電子供与性基Ｒ1としては、例えば、アミノ基、アルキルアミノ基、アルコキシル基、エーテル基などから水素原子１個を除いた残基が挙げられる。電子吸引性をもつ二価の置換基Ｒ2としては、例えば、ジシアノエチレン基、トリシアノエチレン基、カルボニル基、カルボニルオキシ基、カルボニルメチレン基、スルホン基などが挙げられる。
また、電子吸引性基Ｒ3としては、ハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、アシル基、スルホニル基、ジシアノビニル基、トリシアノビニル基などが挙げられる。
【００１０】
骨格に用いられるＸ、Ｙは、必ずしも常に必要とされる官能基ではないが、化合物の熱的、機械的耐久性や溶媒溶解性などの材料特性を適切に与えるために用いられる。Ｘとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、ビニルアルコール、酢酸ビニル、ビニルオキシカルボン酸、クロトン酸、アルケン、シクロアルケン、ビシクロアルケン、マレイミド、イソプロペニルベンゼン、フマル酸、ビニルカルバゾール、ブタジエン、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルアルキルケトンなどの単量体から誘導される単位又はモノ（若しくはジ）ヒドロキシフェニレン基、イミド基、ジカルボニル基などを挙げることができ、Ｙとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、スチレン、ビニルアルコール、酢酸ビニル、ビニルオキシカルボン酸、クロトン酸、アルケン、シクロアルケン、ビシクロアルケン、マレイミド、イソプロペニルベンゼン、フマル酸、ビニルカルバゾール、ブタジエン、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルアルキルケトンなどの単量体から誘導された単体又はモノ（若しくはジ）ヒドロキシフェニレン基、アルキレン基、イミド基、ジカルボニル基、アルキリデン基などを挙げることができる。
【００１１】
このアゾベンゼン構造を含む高分子化合物の数平均分子量としては、１０００ないし１００万の範囲、好ましくは３０００ないし１０万の範囲で選ばれる。
【００１２】
本発明に用いる高分子化合物薄膜は、適当な溶媒、例えばクロロホルム、ジクロロメタン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフランなどに、通常高分子化合物を１〜３０質量％、好ましくは３〜１０質量％の濃度で溶解した溶液を用いてスピンコート法、あるいはキャスト法により成膜する。スピンコート法による場合、通常１００〜５０００回転／分、好ましくは５００〜２０００回転／分で１０〜５００秒間回転することによって高分子化合物薄膜を形成させる。薄膜の膜厚は１０ｎｍ〜１ｍｍ、好ましくは３００ｎｍ〜１０μｍである。その膜厚が前記範囲よりも大きくなると表面にゆがみやひび割れが発生しやすくなり、またその膜厚が前記範囲よりも小さくなると、基板の拘束の影響が顕著に現れるため、凹凸パターンの形成が困難になる。なお、本発明においては、後の工程にて光を照射する都合上、平滑で可視光領域において透明性を有する基板上に高分子化合物薄膜を形成することが望ましい。例えば、ガラス、石英などが挙げられる。
【００１３】
次に添付図面に従って、本発明方法を説明する。図１は、本発明方法における照射の状態を説明するための模式図であり、書き込み光１により凹凸形成領域２に照射すると同時に、バイアス光３によって、凹凸形成領域２を包含するより広い領域４に照射する状態を示す。バイアス光には均一光又は干渉縞光を用いる。図２は、バイアス光として均一光を用いた場合に、この際の書き込み光１とバイアス光３の強度の重なり状態を示すグラフである。バイアス光として干渉縞パターンの光を照射すると、凹凸の形成速度が速くなるので好ましい。
【００１４】
このようにして、高分子化合物薄膜に対して光を照射する光学系としては、従来ＣＤやＤＶＤに用いられているピット形成装置又は近接場光学顕微鏡を使用することができる。図３は、このような光学系の１例を示す説明図で、光源５から出力されたレーザービーム６は、ハーフミラー７により書き込み用ビームライン６ａとバイアス用ビームライン６ｂに分割され、前者は波長板８ａ、コリメート用レンズ９、集光用レンズ１０を通って、高分子化合物薄膜１１に照射され、後者は波長板８ｂ及びフィルタ１２を通って強度を調節したのち、再び書き込み用ビームラインと合流し、高分子化合物薄膜１１に照射される。
【００１５】
この際の光源５は、高分子化合物の吸収波長帯に合わせて選ばれるが、２５０〜５５０ｎｍの波長の光を発振するものが好ましい。このような光源のうち、連続光源としては、重水素ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプなどがあり、水銀ランプ、ホローカソードランプ、希ガス、水素、ナトリウム、カドミウムの放電管などの線スペクトル光源も用いることができる。好ましいのは、干渉性の高い連続発振型レーザー光源、例えば、ヘリウム−カドミウムレーザー、クリプトンイオンレーザー、アルゴンイオンレーザーなどであり、その他、窒素レーザー、赤外レーザーの高調波発振を利用したパルスレーザーも用いることができる。
【００１６】
照射する光の強度については、１〜５００ｍＷ／ｃｍ2の範囲、好ましくは１０〜２００ｍＷ／ｃｍ2の範囲である。光強度が強すぎる場合は、高分子化合物に含有されるアゾベンゼンの光分解など、材料の劣化が発生しやすくなる。また、照射する光の偏光状態は、波長板などで制御されていることが望ましく、通常、電場振動面が、水平、鉛直又は斜め４５゜の傾いた直線偏光、あるいは円偏光が用いられる。
バイアス光は、通常、書き込み光の強度の０．０１〜１０倍、好ましくは０．１〜１倍の範囲で選ばれる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明方法によれば、アゾベンゼン構造を含む高分子化合物の薄膜に凹凸パターンを形成させる場合、従来の方法によるよりも、５倍以上の形成速度で行うことができる。
このようにして形成された微細な凹凸パターンは、情報記録以外にも、光スイッチ、光結合器、画像相関装置、光空間変調器などにも利用することができる。
【００１８】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１９】
実施例１
式
【化３】
0003876281.tif 000004
で表わされる循環単位からなり、共重合分率ｎ：ｍが０．３６：０．６４、数平均分子量５９００、ガラス転移温度１２８℃を有する高分子化合物をクロロホルムに溶解し、濃度５質量％の塗布液を調製した。
この塗布液を厚さ１ｍｍのスライドガラス基板上にスピンコート法（回転数７００回転／分、回転時間５０秒）で塗布し、乾燥して厚さ１μｍの薄膜を形成させた。
次にアルゴンイオンレーザーの波長４８８ｎｍのラインを、書き込み光及びバイアス光として用い、凹凸パターンを形成した。この際、書き込み光としては、斜め４５゜方向に電場振動面をもつ強度１８１．８５ｍＷ／ｃｍ2の直線偏光を用い、バイアス光としては、鉛直方向に電場振動面をもつ直線偏光の干渉縞光（縞の間隔約３μｍ）を用い、強度を０〜８９．８６ｍＷ／ｃｍ2の範囲内で変化させた。この結果を図４に示す。この図から分るように、バイアス光強度０ｍＷ／ｃｍ2の場合、書き込み光により形成されたピットの深さが５．８ｎｍであったのに対し、バイアス光強度８９．９６ｍＷ／ｃｍ2の場合、形成されたピットの深さは５７．３ｎｍであり、ほぼ１０倍に書き込み速度が加速された。
【００２０】
実施例２
実施例１におけるバイアス光を円偏光に変えた以外は、実施例１と同様にして凹凸パターンを形成した。この結果を図５に示す。この図から分るように、バイアス光強度０ｍＷ／ｃｍ2の場合、書き込み光により形成されたピットの深さが５．８ｎｍであったのに対し、バイアス光強度８９．９６ｍＷ／ｃｍ2の場合、形成されたピットの深さは２８．９ｎｍであり、ほぼ５倍に書き込み速度が加速された。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法における照射状態を示す模式図。
【図２】  書き込み光とバイアス光の強度の重なりを示すグラフ。
【図３】  本発明方法の光学系の１例を示す説明図。
【図４】  実施例１におけるバイアス光の強度変化と凹凸の深さとの関係を示すグラフ。
【図５】  実施例２におけるバイアス光の強度変化と凹凸の深さとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１  書き込み光
３  バイアス光
５  光源
６，６ａ，６ｂ  レーザービーム
７  ハーフミラー
８ａ，８ｂ  波長板
９  コリメート用レンズ
１０  集光用レンズ
１１  高分子化合物薄膜
【図１】
0003876281.tif 000005
【図２】
0003876281.tif 000006
【図３】
0003876281.tif 000007
【図４】
0003876281.tif 000008
【図５】
0003876281.tif 000009