光记录媒体及其制造方法 [技术领域]
本发明涉及光记录媒体及其制造方法。
[背景技术]
作为光记录媒体例如有将有机染料用作记录材料等的CD-R、DVD-R等的补写型光盘，以及采用相变型记录材料的CD-RW、DVD-RW等可改写型光盘。这类光记录媒体是在设有跟踪用纹道(凹条部)的光盘基片上形成记录层。在这些记录媒体之中，在进行更高密度记录的DVD-R与DVD-RW中，把纹道作为记录磁道，而且把具有地址信息等预先格式设于相邻的纹道间的凸条部(称为纹间表面)中。图5与图6中例示了这种结构媒体的构造。这种媒体在基片102上具有记录层(未图示)，在基片102上存在相互大致平行的纹道109。用于记录或再生的激光束从图中下方照射。纹道104为记录磁道，在此形成记录标记10。在相邻的纹道104与104之间是纹间表面103，而在此纹间表面103中则形成有预制坑105。具有图5所示结构的光盘已描述于特开平9-326138号公报的图15中，而具有图6所示结构的光盘则记载于上述特开平9-326138号公报的图3以及特开2000-132868号公报的图1(a)之中。
下面说明光盘基片的一般制造方法。
光盘基片采用设有预制坑和纹道的字模图案的冲压模，通过对树脂进行注射成型制造。上述冲压模一般由Ni构成。为了制成此冲压模，首先制作光盘的原盘，再由此原盘制作原模(一次复制盘)、母模(二次复制盘)与子模(三次复制盘)等。
光盘原盘一般由以下工序制造。首先于玻璃等组成的刚性基片表面上形成光致抗蚀剂等抗蚀剂材料组成的抗蚀剂层。随即在由激光束等曝光用光束使抗蚀剂层曝光形成潜像图案，然后显像。通过这样地将抗蚀剂层图案化，可以制得光盘原盘。
在用此光盘原盘制作原模时，为使光盘原盘的抗蚀剂层表面上具有导电性，由溅射法或非电解镀层等形成Ni薄膜。然后以此Ni薄膜为基底进行电铸，形成Ni电铸膜。将Ni薄膜与Ni电铸膜组成的叠层体从抗蚀剂层剥离，将此叠层体用作原模。母模则是在原模的表面上形成Ni电铸模，通过剥离此Ni电铸膜制成。此时，对母模表面作氧化处理等，容易将Ni电铸模剥离。通过同样的作业，用母模可以制成子模。
在光盘原盘地制造工艺中，形成抗蚀剂层的潜像图案的最小宽度受到曝光用光束的光束点直径的限制。聚束点直径W在以λ表示光束波长而以NA作照射光学系物镜的数值孔径时，表示为W＝k·λ/NA，式中的k为根据物镜的孔径形状与入射光束的强度分布等确定的常数。在形成对应于纹道间潜像图案时，使光束按螺旋状扫描。在纹道间设有预制坑的情形。于潜像图案形成时使用两道光束，以一道光束连续地照射形成纹道图案，以另一道光束间歇地照射形成预制坑图案。这样地使用两道光束的方法在本说明书中称为双光束法。
如上所述，在制作用于制造纹道间具有预制坑结构的光盘的光盘原盘时，必须在光刻时个别控制两束曝光用光束，遂使曝光装置的结构与控制复杂化。
此外，随着记录密度的提高，还需要缩短预制坑的长度。但在既有的方法中，由于是以光束间歇地照射抗蚀剂层以在照射区域形成预制坑，例如就会由于光束的波长和照射光学系的数值孔径限制预制坑的尺寸。具体地说，在光束波长与数值孔径为一定的条件下来缩短预制坑的长度时(缩短曝光时间时)，当于抗蚀剂层中形成预制坑图案，就不能将抗蚀剂层挖坑到其底面附近，结果就不能形成规定深度的预制坑，防碍预制坑的读出。但通过缩短光束波长和更换为数值孔径大的物镜等对曝光系统作大规模的变动，则将显著加大成本。
[发明内容]
本发明把设于支承基体中的纹道或纹间表面用作记录磁道，而且对于设有预制坑的记录媒体，使支承基体的制造与高密度记录变得容易。
上述目的可以通过下述的(1)～(12)中的本发明内容来实现。
(1)光记录媒体，它在支承基体上具有记录层，在支承基体的记录层形成面上交替地存在相互大致平行的凸条部与凹条部；存在作为连接相邻凸条部的凸部的横断凸部，而此横断凸部在相邻凸条部之间的中央附近具有成为最窄的平面形状。
(2)在上述(1)内所述的光记录媒体中，所述横断凸部用作预制坑。
(3)在上述(1)或(2)内所述的光记录媒体中，于所述凸条部中存在孤立的凹部，而此孤立的凹部则用作预制坑。
(4)在上述(1)～(3)中任一之内所述的光记录媒体中，通过使凹条部的一部分弯曲，在与此凹条部相邻的凸条部中形成突出的区域，而将此突出区域用作预制坑。
(5)光记录媒体，它在支承基体上具有记录层，在支承基体的记录层形成面上交替地存在相互大致平行的凸条部与凹条部；存在作为连接相邻凹条部的凹部即横断凹部，而此横断凹部在相邻凹条部之间的中央附近具有成为最窄的平面形状。
(6)在上述(5)内所述的光记录媒体中，所述横断凹部用作预制坑。
(7)在上述(5)或(6)所述的光记录媒体中，于所述凹条部中存在孤立的凸部，而此孤立的凸部则用作预制坑。
(8)在上述(5)～(7)中任一项内所述的光记录媒体中，通过使凸条部的一部分弯曲，在与此凸条部相邻的凹条部中形成突出区域，而将此突出区域用作预制坑。
(9)在上述(1)～(8)中任一项内所述的光记录媒体中，将凸条部或凹条部用作记录磁道。
(10)在上述(1)～(9)中任一项所述的光记录媒体中，于支承基体上具有相对于用作记录或再生的激光束可透光的基体或膜层，而上述激光束可通过此基体或膜层入射到所述记录层；凸条部起到纹道的作用而凹条部则起到纹间表面的作用。
(11)在上述(1)～(9)中任一项所述的光记录媒体中，上述支承基体相对于用于记录或再生的激光束具有透光性，所述激光束通过此支承基体入射到前述记录层内；凸条部起到纹间表面的作用而凹条部则起到纹道的作用。
(12)光记录媒体的制造方法，此光记录媒体在支承基体上具有记录层，在支承基体的记录层形成面上交替地存在相互大致平行的凸条部与凹条部，而在凸条部或凹条部中存在预制坑；
在制备用于前述支承基体制造中的具有形成凸条部、凹条部与预制坑各个的母模图案的抗蚀剂层的光盘原盘之际，是通过将曝光用光束照射抗蚀剂层来形成前述母模图案的工序中，用一束曝光用的光束间歇地照射，使照射了曝光用光束的区域作为凹条部或凸条部的母模图案，而将未照射曝光用光束的区域作为预制坑的母模图案。
本发明在光盘原盘的制作中的曝光时只用到一束光，将这束光作间歇的照射，把未照射有光束的区域用作预制坑。这样，预制坑的长度不受曝光时光束聚束点直径的约束。于是可以不需大幅度变更曝光用光束的照射光学系统而将预制坑的长度缩短，这在提高记录密度时是有利的。
此外，本发明与迄今所用的双光束法不同，由于在曝光时不必分别控制两束光，曝光装置的结构与控制也变得简单。
[附图说明]
图1是相对本发明的光记录媒体的结构例示明其一部分的斜视图。
图2是相对本发明的光记录媒体的结构例示明其一部分的斜视图。
图3是相对本发明的光记录媒体的结构例示明其一部分的斜视图。
图4是相对本发明的光记录媒体的结构例示明其一部分的斜视图。
图5是相对于先有的光记录媒体的结构例示明其一部分的斜视图。
图6是相对于先有的光记录媒体的结构例示明其一部分的斜视图。
图中各标号的意义如下：
2，支承基体；3，凸条部；31，横断凸部；32，(凸条部的)突出部；4，凹条部；41，横断凹部；5，孤立凹部；10，记录标记；102，基板；103，纹间表面；104，纹道；105，预制坑。
[具体实施方式]
现在说明本发明的实施形式。
图1中例示本发明的光记录媒体的结构。本发明的光记录媒体在支承基体2上具有记录层(未图示)。在支承基体2的上面(记录层形成面上)交替地存在着相互大致平行的凸条部3和凹条部4。通常，支承基体2为盘状。凸条部3设置成螺旋状或同心圆状。记录层密贴到凸条部3与凹条部4上，或通过介质层等的其他层，形成对凸条部与凹条部的包覆。
在图1所示的支承基体2中，存在有横断凸部31用作将相邻凸条部3、3相互连接的凸部。因此，存在于相邻凸条部3、3之间的凹条部4便成了由横断凸部31分断的状态。距凹条部4底面的高度在横断凸部31和凸条部3处大致相等。图示横断凸部31的平面形状成为在相邻凸条部3、3间中央附近最窄的形状。
此媒体将凸条部3用作记录磁道，如图中所示，形成记录标记10。另一方面，横断凸部31成为预制坑。用于记录或再生的激光束也可从图中上方照射记录磁道，但也可从图中下方通过支承基体2照射记录磁道。在由图中上方照射激光束时，凸条部3起到纹道的作用，凹条部4起到纹间表面的作用。另一方面，在由图中下方以激光束照射时，凸条部3起到纹间表面的作用而凹条部4起到纹道的作用。这就是说，不论是哪种情形下，从激光束照射一方来看，相对近(靠近眼前一侧)的区域是纹道而相对远的区域是纹间表面。
一般地说，光记录媒体中的坑(穴、凹处)从激光束照射一方观察时，其底面与周围相比意味着是相对地存在于眼前这一侧的。于是在图1中，当激光束从图中下方照射时，一般的坑便是支承基体2上面形成的凹部。但是，图中的横断凸部31与通常的坑相反，从周围突出。不过在本说明书中将这种情形也称为坑。实际上，即使是激光束从图中下方照射的情形，横断凸部也能起到预制坑的作用。
预制坑的用途虽无特定限制，但通常最好是作为预先格式信息的保持和/或服务控制。作为预先格式信息例如有地址信息和/或同步信息。作为服务控制例如有聚焦伺服控制和/或跟踪伺服控制。
图1中以凸条部3作为记录磁道时，在相邻记录磁道间便存在预制坑。另一方面，使记录磁道摆动而由此使地址信息与时间信息等也载于记录磁道本身上时，则在前述光盘原盘制作之际，需要使照射曝光用光束的线条区域成为记录磁道。因而在这种情形中，需要将图1的凹条部4作为记录磁道。这时预制坑便存在于记录磁道内。在以前所述的双光束法制造的媒体中，于记录磁道内存在预制坑时，对于重叠到预制坑上形成记录标记的情形，就难以读出此记录标记。在以前的双光束法中，对于记录标记是不能形成短的预制坑的。具体地说，由于预制坑，使其上记录标记的形状受到很大影响，还由于预制坑的再生信号的频率与记录标记再生信号的频率接近之故。与此相反，本发明能使预制坑相对于记录标记形成得非常短，因而即使在预制坑上形成记录标记，也容易使两者分离读出。于是在本发明的媒体中，即使是在记录磁道内存在预制坑的情形，也能确保与不存在预制坑情形有同等的记录容量。
当用于记录或再生的激光束从图中上方照射时，通常在记录层上设有透光性的基体或膜层。这种基体或膜层保护着记录层而且对于所述激光束具有透光性。此时的支承基体不必对所述激光束具有透光性。透光性的基体或膜层既可以是由涂布法形成的树脂层，也可以是贴附的树脂片，或可以是由树脂或玻璃组成的挠性以至刚性的片状体贴附而成。树脂层或树脂片组成的透光层可以薄到厚度≤300μm，因而在由例如具有约0.75～0.95高NA的物镜的光学拾波器进行再生时是有利的。高NA化的结果彗形像差大，使倾斜余量减小，但通过设置薄的透光层可以改善。此种透光层也可以由氧化物、氮化物、碳化物、碳等无机材料构成。无机材料组成的透光层，厚度可以薄到约500nm以下。
本发明的媒体所用的支承基体，与既有的光盘基片相同，用冲模经注射成型制造，但本发明的采用冲模制造前述光盘原盘的制作方法与先有的方法是不同的。
本发明在制作光盘原盘之际设有这样的工序：于玻璃基片等的高刚性基片表面上形成正性抗蚀剂层，经曝光用光束使抗蚀剂层曝光后，通过显像使抗蚀剂层图案化。这一点与既有的光盘原盘制作工序相同。
但在本发明中于曝光时只用一束光，通过对此光束作通/断调制进行间歇的照射。照射光束的区域对应于凹条部4，没有照射光束的区域对应于横断凸部31。这样，在本发明中，由于只用一束光就能在光盘原盘上形成与纹间表面、纹道和预制坑分别对应的所有图案，与先有情形相比，光盘原盘的制造变得简单。此外，在先有的双光束法下，光束照射区域成为预制坑，但在本发明中，截断光束输出的区域则与预制坑(横断凸部31)对应。凹条部4的端部由于是光束照射结束的终点与照射开始的始点，故与聚束光点的形状相对应成为纹间表面的形状。结果，夹于两个凹条部4、4中的横断凸部31，如前所述，成为在相邻凸条部3、3之间中央附近最狭的形状。但是，取决于曝光束的聚束光点的形状和照射条件等，横断凸部31的平面形状也会有其他形状。
这样形成的横断凸部31(预制坑)其长度不受聚束光点直径的约束。从而不需要大幅度变更曝光光束的照射光学系统就能缩短预制坑的长度，这就有利于记录的高密度化。
图1所示结构的媒体能够从光盘原盘用复制1次的原模、复制3次的子模等复制次数为奇数次的冲模实现。但具有用母模等复制次数为偶数的冲模制作的支承基体的媒体也包含在本发明之内。本发明在制作光盘原盘时能实现前述效果。也就是说，媒体制造中所用的冲模不依赖于是由光盘原盘经奇数次或经偶数次复制的冲模。
此外，在制造本发明的媒体时，于光盘原盘制作中曝光之际只使用一束光来间歇地照射此光束，而把光束未照射的区域用作预制坑，除此之外，可以与既有的制造光盘的方法相同。
图2例示用母模制造的支持基体2的结构。支承基体2上面的凹凸图案相对于图1所示支承基体2上面的凹凸图案成为表里相反关系。图2所示的支承基体2中将相邻的凹条部4、4相互连接作为凹部，存在横断凹部41、因此存在于相邻凹条部4、4间的凸条部3成为由横断凹部41分断的状态。距凸条部3顶面的高度，在横断凹部41与凹条部4处大致相等。图示横断凹部41的平面形状在相邻凹条部4、4之间的中央附近成为最窄的形状。此横断凹部41能用作预制坑。
图2中，当把凹条部4用作记录磁道时，在相邻的记录磁道间便存在预制坑。另一方面，使记录磁道摆动而由此使地址信息与时间信息等也载于记录磁道本身上时，则在制作前述光盘原盘之际，需要将照射曝光用光束的线条区域作为记录磁道。因而在这种情形中，需要将图1的凹条部4作为记录磁道。如前所述，本发明中由于使预制坑相对于记录标记形成得显著地短，即使是在预制坑上形成记录标记，也容易使两者分离读出。于是在图2中，即使是把存在有预制坑的凸条部3用作记录磁道，也能确保与把凹条部4用作记录磁道的情形有同等的记录容量。
本发明的特征是设有横断凸部31与横断凹部41而把它们用作预制坑，但除此之外，也可设置与先有情形相同形成的预制坑。这种情形的支承基体2的结构例如如图3所示。图3所示的支承基体2，除在凸条部3的一个中设置孤立凹部5外，与图1所示的支承基体2有相同的结构。孤立凹部5与先有情形中的预制坑相同，是与凹条部4不连络的孤立状态的凹部。为了形成孤立凹部5，与既有媒体中在纹道间设置预制坑的情形相同，在使光盘原盘图案化之际也可采取使用两束光的双光束法。
另外，在图2所示结构的支承基体2中，也可形成与既有预制坑相同的预制坑。在制造图2所示的支承基体时，由于使用的是光盘原盘复制次数为偶数的冲模，这种情形的预制坑便形成了图2中的凹条部4，而凸条部3成为不连络的孤立状态的凸部。
图4所示的支承基体2在凹条部4的一个之中未设有横断凹部41而是使凹条部4的一部分弯曲，除此之外，与图1所示的支承基体2有同样的结构。在使凹部条4弯曲的区域中，与其凹条部4邻接的一对凸条部3、3的一方成为为弯曲的凹条部侵蚀的状态，而在另一方则形成突出部32。此突出部32与图4所示的横断凸部31相同，具有作为预制坑的功能。为了使凹条部4的一部分弯曲形成突出部32，在将光盘原盘图案化之际，要想形成相当于凹条部的沟时，可一面转动原盘一面用一束曝光的光连续照射，而在打算弯曲的位置使曝光用光束只是在一瞬间沿原盘的径向作位移即可。这种方法由于只用一束曝光光束就可，故在图案化时容易控制。
在制造图4所示的支承基体2时，根据本发明，采用的是由所制的光盘原盘经奇数次复制的冲模，但也可用相同的原盘按偶数次复制次数制作的冲模来制造支承基体2。这种情况下凸条部3的一部分弯成弯曲部。于是与此凸条部3邻接的一对凹条部4、4的一方成为为弯曲的凸条部侵蚀的状态，而另一方则形成突出部，此凸出部具有作为预制坑的功能。
也可在本发明的媒体中同时设有图5所示的先有预制坑和图4所示的弯曲部。
本发明的媒体中对于支承基体的组成材料并无特别限制，可以从能进行注射成型的各种树脂如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烃等之中作适当的选择。支承基体的厚度无特别限制，以根据注射成型能形成高精度图案程度的厚度为宜，通常最好是约0.3～1.5mm。
但在本发明中，也可将树脂以外的材料用作支承基体的构成材料。这就是说，在本发明中为了在制作光盘原盘之际实现前述的效果，对于能用冲模来形成图案的材料无特别限制。例如，即使是用2P(光聚合物)法来形成纹道、纹间表面与预制坑时，也能实现本发明的效果。这种情形下的支承基体由玻璃板及于其上形成的2P树脂层构成。此外，在2P法中也可用树脂板取代玻璃板。还有，例如可将熔融乃至软化的玻璃由冲模成形用作支承基体。
本发明能适用于把纹道或纹间表面作为记录磁道而且设有预制坑的各种光记录媒体，例如采用相变型记录材料的媒体或把有机染料用作记录材料的媒体等。应用有机染料的媒体的一般结构是，从激光入射侧观察由近向内依序设有记录层和反射层。有机染料例如使用酞花菁系、菁系、偶氮系等。使用相变型记录材料的媒体的一般结构是，从激光光束入射侧观察由近向内依序设有第一介质层、记录层、第二介电层与反射层。作为相变型记录材料，例如可采用Sb-Te系、Ag-In-Sb-Te系、Ge-Sb-Te系等。在将本发明用于上述这类媒体中时，对支承基体以外的结构无特别限定，可以与先有技术的媒体相同。
本发明也适用于除具有能记录的区域外还具有读出专用区域的媒体。这时在读出专用区域的相位坑形成面上设有由金属膜(也可以是记录层)、半金属膜、介质多层膜等组成的反射层。
实施例
按下述步骤制作了这样的光盘，它具有图1所示的结构，同时能以凹条部4作为纹间表面而以凸条部3作为纹道来分别起作用，且在纹间表面中存在预制坑(横断凸部31)。
首先，在以偶联剂处理了经光学研磨的玻璃基片的表面后，由旋涂法形成光致抗蚀剂层，经烧焙使残留溶剂蒸发，光致抗蚀剂层厚30nm。
然后在使玻璃基片旋转的同时对一束激光作通/断调制进行照射，使光致抗蚀剂层曝光，形成成为图1所示凹条部4与横断凸部31各自母型的潜像图案。将激光束照射的休止时间设定为可使横断凸部31的长度成为0.08μm、0.12μm或0.16μm。凹条部4的排列间距取为0.36μm而宽度则为0.21μm。激光波长为351nm，激光束照射光学系统物镜的数值孔径为0.9。
然后进行显像处理制得原盘。为给此光盘原盘的光致抗蚀剂层表面以导电性，由非电解镀层形成Ni薄膜，以之作为基底进行电铸而形成Ni电铸膜。再将此Ni薄膜与Ni电铸膜组成的叠层体从光致抗蚀剂层上剥离，之后对其背面进行研磨便制得原模。
用上述原模经注射成型制成了聚碳酸酯制的支承基体(直径120mm，厚1.1mm)。此支承基体的表面由原子间力显微镜观察时，可以确认横断凸部31的平面形状在相邻凸条部3、3之间的中央附近成为最窄的形状。
然后在此支承基体的表面上形成Al98Pd1Cu1(原子比)组成的厚100nm的反射层，再在此反射层表面上由溅射法形成Al2O3组成的厚20nm的第二介质层。再由溅射法于此第二介质层表面上形成Sb74Te18Ge7In1(原子比)组成的厚12nm的相变型记录层，而再于此记录层表面上由溅射法形成ZnS(80mol％)-SiO2(20mol％)组成的厚130nm的第一介质层。这以后通过旋涂法涂布紫外线硬化型树脂，经紫外线照射硬化，形成厚100μm的透光层而制得光盘。
比较例
在制作光盘原盘的曝光工序中用前述的双光束法通过一束激光形成连续的凹条的潜像，而由另一束激光形成存在于相邻凹条间的凹部(相当于预制坑)潜像。形成凹部潜像的激光照射时间设定成可使凹部的长度为0.08μm、0.12μm或0.16μm。此外，与上述实施例相同制作了原模。然后用此原模制作成母模。除用此母模制成支承基体外，与前述实施例相同制成光盘。
此光盘中由于支承基体是从母模复制而成，形成于抗蚀层中的前述凹条在支承基体中成为凸条。这种凸条起着纹道的作用，因而在纹间表面中存在预制坑。
评价
在将上述实施例与比较例制作的各光盘的记录层由体消磁器初始化(结晶化)后，对各个光盘的预制坑分别测定了DVD-RW标准规定的坑调制度(Lppb)以及记录前的坑输出与记录后的坑输出之比(AR)。测定中所用评价装置的条件为：
激光波长：405nm，
物镜的数值孔径：0.85，
线速度：5.7m/s，
再生功率：0.3mW。
记录/再生时是使激光束通过前述透光层入射到记录层，相对于纹道进行记录。测定结果示明于表1中。前述标准规定的范围为：
0.18＜Lppb＜0.27，0.1＜AR
表1坑长(μm)Lppb AR实施例 比较例实施例比较例0.08 0.19 0.09*O.14 0.02*0.12 0.24 0.11*0.18 0.04*0.16 0.26 0.14*0.20 0.08*
*：标准范围以外
如表1所示，比较例的光盘与实施例的光盘相比，Lppb与AR显著的低。在这些光盘中，虽然形成了长度在0.16μm以下的预制坑。但在双光束法下，在所给曝光时间对应于激光波长351nm、数值孔径数0.90条件时长度0.20μm以下的情形，就难以形成开挖到光致抗蚀剂层底面附近的预制坑图案。
另一方面，在上述实施例中，由于在形成纹间表面图案之际，中止曝光的区域成为预制坑图案而曝光部分则不形成预制坑，因而即使是预制坑的长度在0.20μm之下，也能获得充分高的坑调制度。