(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報の読み出し、または、書き込みを行うために対物レンズにより集光させた光を用いて情報の再生、記録及び消去を行う光情報記録媒体において、
前記光に対して透明な基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、前記基板の他方の面から入射した前記光を反射する反射層と、
前記反射層内の基板側に配列され、前記光により一粒子が一ビット情報となる複数の微粒子と、を備え、
前記各微粒子は、その粒子径が前記光のビームウェスト径よりも小さいと共に、当該微粒子が前記光の近接場光を利用できるように、前記基板と前記反射層との界面に対し、前記光の照射方向において前記光の波長以下の距離に配設されていることを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載する光情報記録媒体において、前記基板と前記複数の微粒子との間に、相転移が生じる材質で構成された読みとり領域拡大層をさらに備え、
前記各微粒子は、読み出しを行うための前記光により、前記読みとり領域拡大層に対し相転移を生じさせるキャリアを発生する材質で構成されていることを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項３】
請求項１または２に記載する光情報記録媒体において、前記基板の一方の面には、前記各微粒子が配置される穴が複数形成されていることを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項４】
請求項３に記載する光情報記録媒体の作成方法において、
金属の薄膜板の表面に対し、複数の前記穴に対応した複数箇所にダメージを与えるダメージ付与工程と、
前記薄膜板を陽極酸化して、前記薄膜板の表面において前記ダメージを与えた複数箇所に凹部を形成する陽極酸化工程と、
前記陽極酸化工程の後、前記薄膜板の表面に金属の薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜板を、前記金属の薄膜を形成した面を合わせ面として、前記基板の一方の面に貼り付ける貼り付け工程と、
前記基板に貼り付けられた前記薄膜板を、前記各凹部の周縁部を残すようにして当該薄膜板の金属母材側の面を除去し、前記基板上に前記複数の穴を形成する穴形成工程と、
前記複数の穴に前記各微粒子を配置する配置工程と、
前記複数の微粒子が配置された前記基板の一方の面に、前記反射層となる金属薄膜を形成する反射層形成工程と、
を備えたことを特徴とする光情報記録媒体の作成方法。
【請求項５】
請求項４に記載する光情報記録媒体の作成方法において、前記ダメージ付与工程では、電子線やイオンなどの荷電粒子ビームにより前記ダメージを与えることを特徴とする光情報記録媒体の作成方法。
【請求項６】
請求項４に記載する光情報記録媒体の作成方法において、前記ダメージ付与工程では、短波長光により前記ダメージを与えることを特徴とする光情報記録媒体の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光情報記録媒体に関し、さらに詳しくは、光スポットを照射して情報の記録・再生を行う高密度光情報記録媒体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１０−３２０８５７号公報には、マトリックス中に半導体微粒子を分散させた微粒子分散膜または半導体の連続膜の超解像膜を利用することにより高密度の光記録再生が可能な媒体を提供しようとするものを開示しており、一微粒子が一ビット情報となり、微粒子の配列の仕方が記録情報となるような技術ではない。
【０００３】
特開平０６−２３１４４３号公報には、磁気記録あるいは光磁気記録の媒体に利用できる磁性微粒子を非磁性マトリックス中に配列させた薄膜に関する技術を開示している。
【０００４】
特開平１０−２６１２４４号公報には、基板上に、誘電体材料で微細な凹凸のパターンを形成して、該微細な凹凸のパターン上に金属微粒子を形成する方法、及び、金属微粒子にカルコゲンを利用した相変化高密度記録媒体に関する方法を開示している。
特開平１０−２６１２４４号公報は、基板上に微粒子を配列するという点と微粒子の配列の着座に規則的に穴が形成された金属酸化物を利用するという点で、本発明と非常に類似している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＣＤやＤＶＤなどの光を利用した情報記録再生装置が普及してきているが、将来は、現在のＣＤ系あるいはＤＶＤ系よりもさらに高密度な情報記録再生装置の需要が見込まれている。光による情報の記録再生は、通常、その利用する光の波長により絞れるスポットの大きさが決まってしまう。このため、現在利用されている赤色レーザー光源や現在立ち上がりつつある青色レーザー光源では、ＣＤ系やＤＶＤ系から大幅に記録密度を向上していくことは、ひじょうに困難である。このため、近接場光を利用した光プローブや、高開口率の半球状レンズの検討が、現在なされているが、これらの方法は、光学系と記録媒体がひじょうに近づくため、記録媒体のリムーバブル性を確保することが困難であると考えられている。
【０００６】
この点に対処するため、記録媒体側に、Sbなどの低融点金属や、AgBrのプラズモン、半導体材料等の非線形光学効果を利用した超解像膜を設けることにより、高密度記録再生と記録媒体のリムーバブル性を両立させる技術の検討が現在行われている。
【０００７】
本発明は、近年進展が著しい粒径分布が非常に良い微粒子（単分散粒子）の製造技術と微粒子の配列に関する技術を利用して、記録媒体基板の表面に微粒子を配列し、読み出し光あるいは書き込み光と光学的に結合するのは配列させた微粒子だけとなるようにすることにより、光源の波長と対物レンズにより決まるビームスポットよりも小さいスポットの記録再生を可能にした光情報記録媒体を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、読みとり光によりキャリアを発生する微粒子と発生したキャリアを受けて光学定数が変化する層を設けることにより、情報を読みとる際の領域の拡大を行い、読み取りのマージンを向上させた読み取り専用光情報記録媒体を提供するものである。
また、本発明は、これらの光情報記録媒体の製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、下記の手段により達成される。本発明によれば、請求項１では情報の読み出し、または、書き込みを行うために対物レンズにより集光させた光を用いて情報の再生、記録及び消去を行う光情報記録媒体において、
前記光に対して透明な基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、前記基板の他方の面から入射した前記光を反射する反射層と、
前記反射層内の基板側に配列され、前記光により一粒子が一ビット情報となる複数の微粒子と、を備え、
前記各微粒子は、その粒子径が前記光のビームウェスト径よりも小さいと共に、当該微粒子が前記光の近接場光を利用できるように、前記基板と前記反射層との界面に対し、前記光の照射方向において前記光の波長以下の距離に配設されていることを主要な特徴とする。
【００１２】
第二に、請求項１に記載する読みとり専用光情報記録媒体において、前記基板と前記複数の微粒子との間に、相転移が生じる材質で構成された読みとり領域拡大層をさらに備え、
前記各微粒子は、読み出しを行うための前記光により、前記読みとり領域拡大層に対し相転移を生じさせるキャリアを発生する材質で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
第三に、請求項１又は２に記載する光情報記録媒体において、前記基板の一方の面には、前記各微粒子が配置される穴が複数形成されていることを特徴とする。
【００１４】
第四に、請求項３に記載する光情報記録媒体の作成方法において、
金属の薄膜板の表面に対し、複数の前記穴に対応した複数箇所にダメージを与えるダメージ付与工程と、
前記薄膜板を陽極酸化して、前記薄膜板の表面において前記ダメージを与えた複数箇所に凹部を形成する陽極酸化工程と、
前記陽極酸化工程の後、前記薄膜板の表面に金属の薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜板を、前記金属の薄膜を形成した面を合わせ面として、前記基板の一方の面に貼り付ける貼り付け工程と、
前記基板に貼り付けられた前記薄膜板を、前記各凹部の周縁部を残すようにして当該薄膜板の金属母材側の面を除去し、前記基板上に前記複数の穴を形成する穴形成工程と、
前記複数の穴に前記各微粒子を配置する配置工程と、
前記複数の微粒子が配置された前記基板の一方の面に、前記反射層となる金属薄膜を形成する反射層形成工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
第五に、請求項４に記載するダメージ付与工程において、電子線やイオンなどの荷電粒子ビームを使用することを特徴とする。
【００１６】
第六に、請求項４に記載するダメージ付与工程において、短波長光を利用することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
従来技術で紹介した特開平１０−２６１２４４号公報と本発明との相違点は以下の通りである。
本発明では、読み取り光あるいは書き込み光と微粒子が近接場光の結合を起こすことを発明の基本概念としている。したがって、透明基板と微粒子との距離は、読み取り光あるいは書き込み光の波長以下になるようにする。
【００１８】
それゆえ、特開平10-261244 号公報で使用される微粒子は金属微粒子であるが、本発明の場合には、光学的に結合できる光学定数を有する微粒子であれば、何でも良い。ただし、書き換え可能な記録再生媒体の場合には、光により光学定数が変化する微粒子が必要である。
【００１９】
本発明では、読み取り専用媒体の場合、読み取りのマージンを向上させるため、読み取り領域拡大を行っている。
本発明も、特開平10-261244 号公報も、微粒子の着座に、規則的に穴が形成された金属酸化物を利用するという点では同じであるが、本発明では、穴を有する金属酸化物層を透明な基板に張り合わせ転写するという方法を用いている。これは、穴を形成する際に、陽極酸化法を用いることから、電界を掛けなければならず、プラスチックなどの透明基板の上に金属を形成してから穴を有する金属酸化物層を形成することが困難であったためである。
【００２０】
［実施例］以下に、実施例を用いて、詳しく説明を行う。
実施例１
本実施例は請求項１の説明を行う。本実施例では、ポリカーボネイト製透明基板１０１を使用し、AgInSbTeの単分散粒子の表面をSiO2でコーティングした微粒子１０２を透明基板１０１の上で、配列させ、その上に、Al-Tiの反射層１０３と、樹脂による保護層１０４が形成してある（図１参照）。
【００２１】
図１は、記録媒体の断面方向から、見た図であるが、図２に示すがごとく、二次元的にも配列している。尚、図２では、配列の様子が分かるように、基板と微粒子だけを図示してある。
【００２２】
また、AgInSbTeの単分散粒子の表面を ZnS-SiO2 でコーティングした微粒子の断面は、図３に示すがごとき状態になっている。
【００２３】
本実施例では、図４に示すがごとく、媒体への光入射は、透明基板側からの入射であり、微粒子材の AgInSbTe の書き込み光の熱による相変化を利用している。微粒子１個が、１ビット情報となっているため、従来のＣＤ系やＤＶＤ系の媒体のように、塗布法やスパッタなどにより基板全域に膜として、記録層を形成している記録媒体よりは、クロストークを低減することができ、記録密度を向上させることができる。以上が、請求項１に関わる説明である。
【００２４】
光を対物レンズにより集光させるときの、光が最も絞られるビームウェスト径は、以下の式で表すことができる。
【００２５】
ｗ〜Ｋλ／ＮＡ
ここで、
ｗ  ：  ビームスポット径
Ｋ  ：  光学系により決まる定数
λ  ：  利用光の波長
ＮＡ：  開口数
である。
【００２６】
この式により定まる大きさよりもビームスポット光を小さく絞ることはできないが、図５に示すがごとく、ビームスポットの位置に、以上の式により定まる大きさよりも小さな径で、且つ、利用光に透明な光学定数を有する微粒子を置くと、微粒子と光学的に結合することができ、微粒子中に光を導き入れることができる。
【００２７】
また、透明基板の表面で光が反射する条件にしておいてやれば、微粒子による光結合が発生すると、その分、反射光の強度が減少するので、外部からの反射光の強度変化を観測してやることにより、微粒子からの情報の読み取りが可能となる。以上、微粒子を小さくすると、上の式により定まるビームウェスト径よりも小さな領域に、情報を記録することが可能となる。
【００２８】
実施例２
本実施例は請求項１の説明を行う。実施例１で説明をしたように、微粒子が入射光と結合を起こすとき、反射光の強度に変化が生じるので、微粒子の有無により、反射光の強度を変化させることにより、情報の記録ができる。本実施例では、図６に示すがごとく、透明基板上の微粒子の配列が、記録情報となっている。本実施例においても、前記実施例１と同様に、１粒子を１ビットの情報に使用することができる。このような微粒子の配列を種々調整して、光メモリーの高密度化を自在に調整でき、配列で情報密度を適宜調整可能である。
【００２９】
実施例３
本実施例は請求項２を実施した例である。本実施例では、図７に示すがごとく、基板と微粒子の間に、外部からのキャリアにより、相転移が生じる材質で構成された読み取り領域拡大層を有している。この読み取り領域拡大層は、外部からのキャリアにより、相転移が発生する(La,Sr)MnO3や、Sr2CuO3などの遷移金属酸化物が適している。また、微粒子の材質には、読みとり光により、キャリアを発生するGaNやSrTiO3などの半導体材料が望ましい。
【００３０】
実施例４
本実施例は請求項３を実施した例である。本実施例では、図８に示すがごとき、規則的に配列した穴を有する材料を利用して、基板の上に配列した穴を有する層を形成し、図９に示すがごとく微粒子を穴の個所に位置させる。記録媒体全体の断面図は、図１０のようになる。
【００３１】
実施例５
本実施例は請求項４、請求項５、及び、請求項６の説明を行う。本実施例では、第１１図に示すがごとく、Alの薄板の表面にＥＢ照射を用いて、ダメージを導入する。次に、このAlの陽極酸化を行うと、Alの表面はAl2O3となり、ダメージを与えた箇所に、穴が形成される。次に、表面がAl2O3となり、穴が形成された面にAl-Tiを薄く形成した後、この面をポリカーボネートの基板に貼り合わせる。この後、Al母材が残っている側を除去することにより、表面に穴が形成されたAl2O3層を有する透明基板が得られる。この基板上に単分散微粒子を分散させた分散液を塗り、ゆっくりと乾燥させることにより、穴の位置に微粒子を配置する。最後に、Al-Ti層と樹脂保護層を形成して、光情報記録媒体ができあがる。上で、述べたAlの表面にダメージを導入する工程で、短波長（たとえば紫外光、真空紫外光、Ｘ線、γ線など）の光を利用すると、請求項６の発明となる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の情報の読み出し、または、書き込みを行うために対物レンズにより集光させた光を用いて情報の再生、記録及び消去を行う光情報記録媒体において、
前記光に対して透明な基板と、前記基板の一方の面に設けられ、前記基板の他方の面から入射した前記光を反射する反射層と、前記反射層内の基板側に配列され、前記光により一粒子が一ビット情報となる複数の微粒子と、を備え、前記各微粒子は、その粒子径が前記光のビームウェスト径よりも小さいと共に、当該微粒子が前記光の近接場光を利用できるように、前記基板と前記反射層との界面に対し、前記光の照射方向において前記光の波長以下の距離に配設されていることを特徴とする光情報記録媒体によれば、一粒子が一ビット情報となるように、微粒子が基板上に規則正しく配列していることにより、クロストークを低減でき、記録密度を向上することができる。
【００３３】
また、微粒子が対物レンズにより決まるビームウェスト径よりも小さいと共に、当該微粒子が前記光の近接場光を利用できるように、前記基板と前記反射層との界面に対し、前記光の照射方向において前記光の波長以下の距離に配設されていることにより、ビームウェストよりも小さい領域に情報を書き込むことができ、記録密度を向上することが可能になる。
【００３５】
請求項２の、請求項１に記載する光情報記録媒体において、前記基板と前記複数の微粒子との間に、相転移が生じる材質で構成された読みとり領域拡大層をさらに備え、前記各微粒子は、読み出しを行うための前記光により、前記読みとり領域拡大層に対し相転移を生じさせるキャリアを発生する材質で構成されていることを特徴とする読みとり専用光情報記録媒体によれば、読みとり領域拡大層を備えたことにより、読み取りのマージンを向上させることができる。
【００３６】
請求項３の、請求項１又は２に記載する光情報記録媒体において、前記基板の一方の面には、前記各微粒子が配置される穴が複数形成されていることを特徴とする光情報記録媒体によれば、配列した穴に微粒子を配置させることにより、媒体製造時の歩留まりを向上することができる。また、穴の位置を制御することにより、微粒子の位置を制御することが可能となって、微粒子の位置情報を利用した読み取り専用媒体が可能になる。
【００３７】
請求項４の、請求項３に記載する光情報記録媒体の作成方法において、金属の薄膜板の表面に対し、複数の前記穴に対応した複数箇所にダメージを与えるダメージ付与工程と、
前記薄膜板を陽極酸化して、前記薄膜板の表面において前記ダメージを与えた複数箇所に凹部を形成する陽極酸化工程と、
前記陽極酸化工程の後、前記薄膜板の表面に金属の薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜板を、前記金属の薄膜を形成した面を合わせ面として、前記基板の一方の面に貼り付ける貼り付け工程と、
前記基板に貼り付けられた前記薄膜板を、前記各凹部の周縁部を残すようにして当該薄膜板の金属母材側の面を除去し、前記基板上に前記複数の穴を形成する穴形成工程と、
前記複数の穴に前記各微粒子を配置する配置工程と、
前記複数の微粒子が配置された前記基板の一方の面に、前記反射層となる金属薄膜を形成する反射層形成工程と、
を備えたことを特徴とする光情報記録媒体の作成方法によれば、陽極酸化前に与えるダメージの位置により、形成する穴の配置を制御できる。これにより、請求項３に記載する光情報記録媒体を製造することが可能になる。
【００３８】
請求項５の、請求項４に記載するダメージ付与工程において、電子線やイオンなどの荷電粒子ビームを使用することを特徴とする光情報記録媒体の作成方法によれば、陽極酸化前に与えるダメージ付与工程で、荷電粒子ビームを使用しているため、電子線描画装置や、イオンビーム描画、あるいは、フォトレジストとイオン注入法の併用といった現在ある製造装置を利用して、光情報記録媒体を製造することが可能になる。
【００３９】
請求項６の、請求項４に記載するダメージ付与工程において、短波長光の照射ダメージを利用することを特徴とする光情報記録媒体の作成方法によれば、陽極酸化前に与えるダメージ付与工程で、短波長光の照射ダメージを利用するため、最近、利用することが可能となってきたSOR光施設などを利用して、光情報記録媒体を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の記録媒体の断面図である。
【図２】本発明の上記記録媒体の基板上の微粒子の配列を示す立体図である。
【図３】本発明の微粒子の断面図である。
【図４】本発明の記録媒体への光の入射を示す説明図である。
【図５】本発明の上記微粒子にビームが光学的に結合し光結合が発生する状態の説明図。
【図６】本発明の上記微粒子の配列が記録情報となっている状態を示す立体図である。
【図７】本発明の実施例３の読み取り領域の拡大の様子を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例４の基板上に穴を規則的に配列した説明図である。
【図９】本発明の実施例４の穴に微粒子が着座した説明図である。
【図１０】本発明の実施例４の記録媒体断面図である。
【図１１】本発明の実施例５の記録媒体製造工程図である。
【符号の説明】
１０１  ポリカーボネイト製透明基板
１０２  ZnS-SiO2表面コート AgInSbTe 微粒子
１０３  Al-Ti 層
１０４  樹脂保護層
２０１  ポリカーボネイト製透明基板
２０２  ZnS-SiO2表面コート AgInSbTe 微粒子
３０２'   AgInSbTe
３０２''  ZnS-SiO2表面コート
４０１  ポリカーボネイト製透明基板
４０２  ZnS-SiO2表面コート AgInSbTe 微粒子
４０３  Al-Ti 層
４０４  樹脂保護層
５０１  ポリカーボネイト製透明基板
５０２  微粒子
５０３  Al-Ti 層
５０５  対物レンズにより集光されている光
６０１  ポリカーボネイト製透明基板
６０２  微粒子
７０１  ポリカーボネイト製透明基板
７０２  ZnS-SiO2表面コート AgInSbTe 微粒子
７０３  Al-Ti 層
７０４  樹脂保護層
７０６  読み取り領域拡大層
８０７'   母材
８０７''  穴
９０１  ポリカーボネイト製透明基板
９０２  微粒子
９０７  配列した穴を有する層
１００１  ポリカーボネイト製透明基板
１００２  微粒子
１００３  Al-Ti 層
１００４  樹脂保護層
１００７  配列した穴を有する層
【図１】
0004064637.tif 000002
【図２】
0004064637.tif 000003
【図３】
0004064637.tif 000004
【図４】
0004064637.tif 000005
【図５】
0004064637.tif 000006
【図６】
0004064637.tif 000007
【図７】
0004064637.tif 000008
【図８】
0004064637.tif 000009
【図９】
0004064637.tif 000010
【図１０】
0004064637.tif 000011
【図１１】
0004064637.tif 000012