JPH0370862B2 - - Google Patents

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JPH0370862B2
JPH0370862B2 JP59107673A JP10767384A JPH0370862B2 JP H0370862 B2 JPH0370862 B2 JP H0370862B2 JP 59107673 A JP59107673 A JP 59107673A JP 10767384 A JP10767384 A JP 10767384A JP H0370862 B2 JPH0370862 B2 JP H0370862B2
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film
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optical
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Yungu Aan Kii
Haaman Deisutefuano Toomasu
Baa Jipuson Bikutaa
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International Business Machines Corp
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Publication of JPH0370862B2 publication Critical patent/JPH0370862B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学記録媒体に関するものであり、
具体的にいえば、光学的技術によつて書き込まれ
たデータの小胞体記憶に適合する多層光学記憶媒
体の構造に組み込まれたサーボ・トラツクに関す
るものである。
［従来技術］ 米国特許第4285056号明細書には、それぞれが
反射層、透過層、及び反射層であるAl、MgF2及
ひTiの多層スタツクが示されている。これらの
層は、レーザで加熱されたTiのもとでMgF2が蒸
発したときに、マークを形成する。光学ビームが
媒体上の所定のトラツクを検出し、これをたどつ
た後に、媒体上にデータを書き込むことを可能と
するサーボ・マークは、この従来例には記載、な
いし示唆されていない。
米国特許第4318112号明細書には、光学吸収薄
膜の除去によつて形成されるデータを示す孔を示
す光学記録媒体が記載されている。孔は凹められ
たサーボ・トラツクに沿つて、配置されている。
該明細書第３図〜第５図は、サーボ・トラツク１
６、記録層１８、レーザ・ビームによつて形成さ
れた孔２０及び孔２０によつて生じる記録層１８
の環状隆起部２１を示している。それゆえ、光学
ビームが未記録トラツクをたどることを可能とす
るサーボ・データは、サーボ・トラツクを形成す
る隆起部１６を使用して媒体１８の表面に溝を設
けることによつて形成される。
米国特許第4175145号明細書には、層４６（該
明細書の第５図）を使用して、基板における変動
４７及び４８の影響を除去することが示されてい
る。凹陥４７及び突起４８は、平滑にされた基板
の表面の欠陥である。これは平滑な重合体の表面
にデータを記録するための準備をしてから、該表
面を加熱して、データを表わす変形を与えること
に関係するものである。本発明の目的は、媒体上
にサーボ・マーキングを作成するためにデータが
記録される表面を変形させることなく、かかる平
滑な表面の層を有する媒体に、サーボ・トラツク
を提供することである。
ヨーロツパ特許出願第0033430A1号明細書に
は、透明な基板上の有機層に重ねられた金属フイ
ルムによつて形成された小胞が示されている。該
明細書の第９図において、小胞は金属の厚いフイ
ルムによつて覆われており、データが小胞の形で
記録された後、長い寿命が与えられるようになつ
ている。
W.Robbins、R.Freese、T.Smith、及びR.
Wilsonの、1981年６月10〜12日に行なわれた
CLEO1981における“Bubble Forming Media
for Optical Recording：ａ New Approach”
と題する論文において、光学記録用のバブル形成
材料が記載されている。基本構造体は、ガス放出
重合材料と、この上に配置された吸収金属フイル
ムとで構成されている。金属フイルムを集束レー
ザ・ビームによつて、局部的に加熱することによ
つて、データが書き込まれる。加熱で生じる高温
によつて、ガスが重合材料から放出する。金属及
び重合材料を適正に選択すれば、ガスによつて重
合材料が発泡し、従つて恒久的な局部変化が、光
学特性にもたらされる。
特開昭56−61048号公報や、特開昭57−60544号
公報には、媒体の内部にサーボ・トラツクを含み
外側表面を平坦にした、本発明の前提となる光学
記録媒体が示されている。しかしサーボ・トラツ
クの反射検出を可能ならしめるため特別の反射層
を設け、その反射層を透過させてデータの書込み
を行う際の光のエネルギを少なくすることを示唆
する記載はない。
［発明が解決しようとする問題点］ 従つて本発明の目的は、記憶媒体の外側表面の
溝部を除去し、これによつて媒体に平滑な外側表
面を与えることにある。
本発明の他の目的は、構造の基板側から書込み
の行なわれる多層小胞媒体に、サーボ・トラツク
を提供することである。
本発明の目的は、光学記録媒体に、該媒体の活
性データ記録面の平坦性を位相表示ピツトによつ
て損なうことなく、記憶媒体の内側表面のピツト
という形態を取る予めフオーマツト化された情報
を提供することである。それゆえ、バブル、小胞
（vesicles）または孔などの変形状態でデータの
書込みを行なう前の活性層表面は、平坦なものと
なる。
本発明の他の目的は、書込みエネルギ・ビーム
に応じてデータを記録するようになされた媒体の
活性層へ、光を比較的強力に結合することであ
る。
結果として生じる光学構造体の光学的効率が高
いことも、望ましい。入射光が高い割合で、光学
的書込み処理の影響を受ける層によつて吸収さ
れ、この処理が小胞またはバブルまたは孔を形成
するための熱を、媒体に与えることが望ましい。
本発明のさらに他の目的は、書込み／読取り光
のビームが基板側から活性層に当たる、逆にされ
た３層構造体の光学的に書込みが行なわれている
層に、光を効率的に連結する技術を提供すること
である。この光は孔または小胞が形成されている
活性層の自由面とは反対の側に入射するものであ
る。
本発明は、ピツトまたは溝の形態を取つたサー
ボ位置情報を、データの書き込まれる光学デイス
クに組み込むための方法及び手段を提供する。
［問題を解決するための手段］ 本発明による光学記憶媒体は、薄膜のデータ記
憶層にデータを表わす変形形態を形成するように
なされた、データ記録材料の薄膜構造体を担持し
ている光学的に透明な基板からなつており、上記
媒体が前記基板と前記構造体との間の界面に形成
されたサーボ・トラツクを包含しており、該サー
ボ・トラツクが界面表面の内部の機械的起伏から
なつており、該機械的起状が変形状態の形成され
る薄膜構造体の表面には実質的に存在しておら
ず、これにより薄膜構造体上面の変形である光学
イメージに対してサーボ・データの影響をほぼ与
えることなく、サーボ・データを基板から読み取
ることができるようになつている。基板は厚さ
30nｍ未満のケイ素、Ti、Cr、Au、Pt、または
Pdからなる部分反射層で覆われ、ついで20乃至
200nｍの重合体層で覆われ、ついでデータ記憶
層で覆われている。データ記憶フイルムは金属フ
イルムからなつている。重合体フイルムは機械的
起伏によつて形成された凹陥部を、ほぼ満たすも
のである。重合体フイルムがスペーサ層からなつ
ており、この層が機械的起伏によつて形成された
凹陥をほぼ満たすものである。重合体フイルムは
誘電体層からなつている。
［実施例］ 本発明による第１図に示す光学記憶媒体９は、
光学的な吸収材料の薄膜層１３を担持する、光学
的に透明な基板からなつており、該薄膜層１３に
はデータを表わす変形部１５が形成されており、
基板１０は積層フイルム１９によつて覆われてお
り、該積層フイルム１９はコンフオーマルな即ち
基板の形状に沿つた薄膜１１、誘電体層１２、及
び吸収材料の薄膜層１３を包含し、吸収材料の薄
膜層１３と誘電体層１２との間に変形１５を形成
するようになされており、該媒体がサーボ・トラ
ツクを包含しており、該サーボ・トラツクは基板
１０と積層フイルム１９との間の界面における基
板表面の複数の機械的起伏１４からなつており、
しかも機械的起伏１４が変形部の形成される表面
１７に実質的に存在しておらず、これにより薄膜
層１３上面の変形１５である光学イメージに対し
て影響を与えることなく、サーボ・データを基板
１０から読み取ることができる。
基板１０が高い光学的屈折率を有するコンフオ
ーマルな薄膜１１によつて覆われており、コンフ
オーマルな薄膜が重合体フイルム１２からなる誘
導体フイルムによつて覆われており、重合体フイ
ルム１２が金属フイルム１３からなるフイルム層
によつて覆われていることが好ましい。
重合体フイルム１２は機械的起伏部１４によつ
て形成された凹陥部を、ほぼ満たすことが好まし
い。
重合体フイルム１２はスペーサ層からなつてお
り、この層が機械的起伏１４によつて形成された
凹陥部をほぼ満たすことが好ましい。重合体フイ
ルム１２は誘導体層からなつていることが好まし
い。
基板１０が厚さ約30nｍ未満の極めて薄い膜１
１によつて覆われており、ついで該薄膜が重合体
フイルム１２の層によつて覆われており、ついで
該層が光学的吸収材料フイルムのフイルム層１３
によつて覆われていることが好ましい。
さらに本発明による光学記憶媒体は、３層構成
の光学記憶層を担持する基板を包含しており、該
３層構成の１表面は光学的に高い効率を有してお
り、光学記憶媒体の活性層が自由表面にあり、か
つ基板が保護カバー・ガラスとして作用する。
基板１０が、光学的に高い効率を有し、光学的
な吸収活性層１３を包含する３層構成の記憶層１
９を担持しており、光学記憶媒体の光学的吸収活
性層１３が自由表面にあり、基板１０が保護カバ
ー・ガラスとして作用し、３層構成１９に包含さ
れた一連の層１１，１２，１３が高屈折率の材料
の層１１、誘導体の層１２、及び活性層１３を包
含しており、誘電体層１２が基板１０と活性層１
３との間に挿置されていることが好ましい。
第１図は、本発明によつて作成された積層光学
記憶媒体９の一実施例を示している。円板状の基
板１０は、重合体材料（例えば、ポリメタクリル
酸メチル、PMMA）のような材料で構成されて
いる。
基板１０（例えば、ｎ＝1.5）は、ケイ素のよ
うな、あるいはTi、Cr、Au、PtまたはPdの如き
極めて薄いエネルギ吸収材料のような、高い光学
的屈折率（以下HOIRと称する）を有するフイル
ム１１によつて覆われている。このフイルム１１
は厚さ30nｍ未満のものであつて、フイルム１１
内での吸収による光の損失を生じることなく、光
を効率よく構造体に連結することができる。この
層はこのレベルにおいて部分的な光学的な鏡を提
供し、この鏡は光が基板１０とフイルム１１との
間の界面で部分的に反射されることを可能とする
ものであり、従つて後述のサーボ・マーキング１
４を、後述のように媒体の下方より照射される光
によつて光学的に検出することができる。
誘電体スペーサ・フイルム１２が、薄いフイル
ム１１（吸収材料、即ちHOIR材）の上面に、貼
られている。誘電体フイルム１２は厚さ20〜
200nｍ程度であることが好ましい。
第２図は、第１図の構造における重合体材料の
厚さの関数として（第１図のフイルム１１及び層
１３の厚さを一定とする）、反射率及び吸収率を
表わしたグラフである。第２図は、誘電体スペー
サ・フイルム１２に関する厚さの適切な範囲を示
すものである。
バブル、小胞、または孔の形状の変形部１５の
形成される、光学的吸収フイルム１３が、スペー
サ・フイルム層１２の上面に置かれている。
基板１０はその上面に、埋設されたピツト１４
のパターンを含んでいるが、これらのピツトは基
板１０上のサーボ・トラツクに沿つた埋設起伏体
という形態の位置標識を提供するため、予め形成
されているものである。HOIR材料または金属材
料のコンフオーマルな極めて薄いフイルム１１
が、パターン付の円板である基板１０上に形成さ
れている。次に、液状のコーテイング材料の入つ
ている溶剤のような液体でコーテイングすること
によつて、適切な重合体すなわち誘電体のフイル
ム１２でフイルム１１を覆う。重合体フイルム１
２がフイルム１１の上面に貼られると、フイルム
１１の表面のピツト１４上方のスペースは、重合
体フイルム１２で満たされ、該重合体フイルムは
平滑な層を形成する。それゆえ、重合体フイルム
１２の結果として得られる上面は、ほぼ平坦とな
る。すなわち、ピツト１４上方のフイルム１２の
表面は、フイルム１２の表面の他の部分とほぼ同
一平面となる。最後に、重合体フイルム１２の上
面は、薄い光学的な吸収フイルム１３（例えば、
金属フイルム）で覆われる。強熱されると、フイ
ルム１３はフイルム１２と共働して、希望するバ
ブル１５（以下、小胞または孔と称する）を形成
する。
孔または小胞１５を形成するための強熱源とし
て適当なものは、集束レーザ・ビームその他の集
中した放射線源である。小胞１５を小胞と呼ぶの
は、これらが媒体９の表面のフイルム層１３に形
成されたあわであるという意味からである。小胞
１５は、小胞１５が形成される個所の１２及び１
３の両フイルムを加熱し、フイルム１２からガス
を放出される結果として形成される。発生するガ
スの膨張により、圧力が発生し、この圧力がフイ
ルム１２を押し上げて、小胞１５が形成される。
［位相情報の読取り］ ピツト１４によつて与えられる位相情報は、媒
体９の底部から上方へ当てられたレーザ・ビーム
１６によつて、基板１０から読み取られるように
なつている。位相情報を光学的に読み取ることが
できるが、これは基板１０と第１フイルム１１と
の間の界面において、光学的に反射が変化するか
らである。フイルム１１が部分的な鏡として作用
するように選択されているのはこのためである。
［データの読取り］ 更に、媒体９に格納されるデータは、記憶媒体
９の上面１７にある多数の小胞ないし孔１５の形
で、書き込まれる。データの光学的な読取りも、
基板１０を通して、媒体９の表面１７に光を当て
ることによつて行なわれる。小胞の形態で書き込
まれたデータは、フイルム１３の小胞による、フ
イルム１１，１２，１３からなる光学的凹所の離
調によつて生じた、基板側から測定した場合の反
射率の増加を感知することによつて読み取られ
る。孔の形で書き込まれたデータは、同調した光
学的吸収３層体の破壊によつて生じる、基板側か
ら見た反射率の増加を感知することによつて読み
取られる。データの読取りは、上部金属フイルム
１３の変位によつて生じた、光学的な位相及び振
幅の変化を測定することによつて行なわれる。
複合構造体の光学的反射率の変化（基板を通し
て表面１７に当てられた光に対する）は、小胞に
よるフイルム１１及び１２の有効厚さの変動によ
るものである。小胞１５として記録されたデータ
が存在しない場合、多層構造体１９（薄いフイル
ム１１、誘導体フイルム１２、及び吸収フイルム
１３からなる）は、選択的な光学吸収体として作
用する。最も多量に吸収される光学的エネルギの
波長は、共働してスペーサ層として作用するフイ
ルム１１及び１２の両方の厚さによつて、大幅に
左右される。フイルム１１及び１２の光学的な厚
さは、基板１０を通して当てられる光の総反射率
を最低限のものとするように調節される。このこ
とは、フイルム１１と基板１０の間の界面へ光が
戻つてきたときに、フイルム１１によつて反射さ
れる光の位相が、フイルム１３によつて反射され
る光の位相とほぼずれているように厚さを調節す
ることによつて達成される。データが記録される
領域におけるフイルム１１及び１２の光学的な総
厚さは、正味反射率を最低限のものにするため
に、約1/4波長（または、１波長の奇数倍）に調
節されるのが典型的である。
基板１０の起伏部１４によるフイルム１２の厚
さの変動は、サーボ・トラツク情報を検出するた
めに使用される光学ビームの波長における、光学
的反射率の変動を生起する。
第２図は、第１図に示した構造体に当てられる
光の反射及び吸収の割合を、重合体フイルム１２
の厚さの関数として計算したプロツトを示すもの
である。レーザ・ビーム１６の光は、媒体（デイ
スク）９の裏面から基板１０を通して、基板１０
とフイルム１１との間の界面に当てられる。この
界面による反射は、ピツト１４によつて形成され
たパターンの影響を受ける。ピツト１４のパター
ンは、薄い反射フイルム１１、誘導体１２、及び
吸収フイルム１３からなる３層吸収構造体１９に
よつて覆われている。
ΔRはピツト１４の間において見出される反射
率の最大値から、ピツト１４の上方の領域にある
フイルム１２の厚さが最大である個所における最
小値までの、第２図に示されている反射率の変動
である。第２図は、フイルム１１がHOIR材料で
ある厚さ15nｍのケイ素で構成されており、金属
吸収フイルム１３が厚さ15nｍのTiで構成されて
いる、第１図に示されている種類の構造体に対す
る計算結果の特定の例である。反射率（総）及び
吸収は、重合体の界面フイルム１２の厚さの関数
として計算される。反射率は、重合体フイルム１
２の厚さが40nｍから80nｍまで増加すると、ほ
ぼ０％から40％まで変化する。それゆえ、最初の
基板１０が含んでいるピツトの深さが僅か140n
ｍであれば、位相情報を容易に読み取ることがで
きる。この容易さはフイルム１２の厚さに帰する
ことができるものであり、この厚さはピツト１４
が存在することによつて変化する複合構造体の反
射率に影響をおよぼす。
書込み行程中に吸収フイルム１３に連結される
エネルギを表わしている光学的な吸収は、重合体
フイルム１２の厚さによつて、70％から40％に変
化する。媒体９上の最も感度の高い書込み位置
（フイルム１３の光学的な吸収が最も高くなる位
置）は、ピツト１４の間のフイルム１３の表面の
１７の部分である。
比較的薄い重合体フイルム１２の製造には、困
難が生じる。厚さを正確に管理しながら、該フイ
ルムの上面（フイルム１３と接触する面）を、第
１図に示すように、平坦に維持することは困難で
ある。
フイルム１２が薄いにも拘らず、結果として得
られるフイルム１２の表面が比較的平坦になるよ
うに、製造を行なう必要がある。フイルム１２が
付着された後、基板１０とフイルム１１のピツト
１４（または溝部）の輪郭が、平滑誘電体層とし
て用いられているフイルム１２の上面から見える
ことは、ほとんどない。フイルム１２の平滑度を
維持するというこの問題は、重合体材料の全体の
厚さを280nｍずつ増やすことによつて（即ち、
840nｍのレーザを想定した半波長、及び重合体
に対する1.5という屈折率の指定）、最低限のもの
にされる。高次構造の厚いフイルムを製造するこ
とは、溶液のスピン・コーテイングないしキヤス
テイングという公知の製造技術を利用した場合、
薄いフイルムの場合よりも容易である。しかしな
がら、(1)臨界厚制御の問題により、また(2)構造体
に垂直に入射しない光の影響によつて、5/4波長
を超える厚さは避けるべきである。
［例］ 上記の概念は、下記の構造を有するPMMA基
板１０のサンプルを製造することによつて実施さ
れた。
基板１０：PMMAで構成された、厚さ1.1nｍ
で透明なもの。
第１フイルム１１：圧力2.0トール、温度25℃
のもとで、アルゴン・ガスの存在下で厚さ10nｍ
のケイ素をスパツタすることによつて配置され
た、アモルフアスSiフイルム。
第２フイルム１２：ポリ・アルフア・メチル・
スチレン（PAMS）の重合体フイルムで構成さ
れたものであり、厚さがそれぞれ236nｍ、260n
ｍ、及び290nｍのサンプルがある。このフイル
ムは重合体が溶解されている溶剤をキヤステイン
グして形成される。
最上層フイルム１３：圧力2.0トール、温度25
℃のもとで、アルゴン・ガス中でスパツタして配
置された、厚さ20nｍのNiCrFeフイルム。フイ
ルム１３は連続した、機械的に強いものであり、
従つてフイルム１３下方の誘電体フイルム１３か
ら発生するガスによつて、小胞１５をフイルム１
３に形成することができる。
第３図は、上記例のサンプルの反射率を、オン
グストロームで表した波長の関数として、プロツ
トしたものである。
曲線Ａは、光を上方より照射したときに、表面
１７へ垂直に入射する光で測定した。NiCrFeフ
イルム１３の反射率を示すものである。下の３つ
の曲線は、基板１０の下方から構造体の表面１８
へ当てられたビーム１６に対して、測定されもの
である。重合体フイルム１２の厚さが増加する
と、最小反射率の曲線は、長い波長の方へ移動す
る。最適化した840nｍの波長に対する構造を、
約10％の反射率をもたらす厚さ320nｍのPAMS
重合体フイルムで構成されたフイルム１２によつ
て、作成することができる。それゆえ、70％を越
える光学的効率が、NiCrFeフイルムでの光の吸
収に対して提供される。
［発明の効果］ 本発明により、書込みエネルギが低くて済む光
学的記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による積層光学記録媒体の断
面図である。第２図は、第１図の構造の重合体材
料の中間層の厚さの関数としての、反射率及び吸
収率のグラフである。第３図は、重合体フイルム
の数種類の厚さに対する波長の関数としての、複
合媒体の反射率の曲線のグラフである。 ９……光学的媒体、１０……基板、１１……高
屈折率層、１２……誘電体層、１３……光学的吸
収材料層、１４……サーボ・マーキング、１５…
…変形部、１６……レーザ・ビーム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 光学的に透明な基板上に設け、該基板の側か
    らレーザ・ビームを照射することによつてデータ
    の記憶及び読取りが行なわれるデータ記憶材料層
    を少なくとも含む薄膜構造体であつて該薄膜構造
    体に於てデータを表わす変形部を形成する様構成
    されてなるものと、 上記基板及び上記薄膜構造体の間の界面に形成
    した起伏部よりなるサーボ・トラツクとよりな
    り、 上記サーボ・トラツクが、上記変形部を形成す
    る上記薄膜構造体の表面には実質的に存在しない
    様に設けられた光学的記録媒体において、 上記界面において上記基板上に設けられた厚さ
    30nｍ未満の上記起伏部に沿う形状の部分反射層
    であつて、ケイ素、Ti、Cr、Au、Pt、及びPdの
    グループから選択された材料からなる上記部分反
    射層と、 上記部分反射層上で且つ上記データ記憶材料層
    の下に、上記部分反射層の上記データ記憶材料層
    の表面が平坦になるように設けられた厚さ20乃至
    200nｍの透明な重合体の層とを上記薄膜構造体
    が更に含むことを特徴とする光学的記録媒体。
JP59107673A 1983-06-02 1984-05-29 光学的記録媒体 Granted JPS601634A (ja)

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