专利名称：光学记录媒质及其制造基板，记录和复制装置及方法
技术领域：
本发明涉及具有沿着记录轨道形成的凹槽的光学记录媒质和当生产该光学记录媒质时使用的制造光学记录媒质的基板。进一步，本发明还涉及记录和复制装置以及在具有沿着记录轨道形成的凹槽的光学记录媒质上执行记录和/或复制过程的记录和复制方法。
背景技术：
如传统的可记录的盘形记录媒质，提到的有MD(迷你盘)，CD-R(可记录光盘)，CD-RW(可重写光盘)，DVD(可重写的数字化通用光盘或数字化视频光盘)+RW(可重写的)，DVD-R(可记录的)，DVD-RW(可重写的)等等。至于这些盘形记录媒质的格式，是采用记录在凹槽里的凹槽记录格式。
至于国际标准化组织(ISO)的磁光(MO)磁盘的每一格式，提议采用记录在纹间表面(在凹槽之间)的纹间表面记录格式。在DVD-RAM(数字化视频光盘-随机存取存储器)和类似物中，作为用于实现光盘的更高密度的一种方法，提议通过同时在凹槽和凹槽之间(纹间表面)记录以加倍传统光盘的轨道密度，来提供更高的密度的系统(纹间表面和凹槽记录)。在这里，该凹槽指所谓的沿着记录轨道形成的主要用于使跟踪伺服系统能够运行的引导凹槽。从光学拾波器看去附近部分被称为“凹槽”，远处部分被称为“纹间表面”，注意在凹槽之间的部分被称为“纹间表面”。
如图1中所示，在具有形成凹槽的光学记录媒质中，一般地，使用推挽式的信号执行跟踪伺服系统。该推挽式的信号指差分信号，是通过将光束照射到该光学记录媒质、相对于该轨道中心对称地安装的两个光电探测器A和B探测从该光学记录媒质反射的该光束，并计算从这两个光电探测器A和B输出信号的差分(A-B)来获得。
从光学媒质反射的该光束形成的光线，其反射光数量被探测并记为这两个光电探测器的和(A+B)，在这里，通过探测从该光学记录媒质反射的该光束构成的光反射量，产生一个信号，也就是，从两个光电探测器A和B的输出信号之和是当该光束光斑移动时用来探测光束光斑经过多少轨道的信号，一般地称为交叉跟踪信号(CTS)。
在MD或CD-R中，“凹槽宽度/磁迹间距”的比率被选定为近似于1/3或2/3的数量级，以便可以获得足够的该推挽式信号和CTS信号。也就是，在MD的例子中，“凹槽宽度/磁迹间距”＝1.1μm/1.6μm＝69％，在CD-R的例子中，“凹槽宽度/磁迹间距”＝0.5μm/1.6μm＝31％。
而且，建议采用DWDD(畴壁位移探测)作为用于提高线性记录密度的技术，。这是使用在磁光磁盘中的一种磁畴放大和复制技术。例如，在专利文献1中，公开了关于DWDD系统的技术。
图2表示了在专利文献1中公开的磁光磁盘的部分放大剖视图。附图标记71表示基片，附图标记72表示绝缘层，附图标记73表示记录层，附图标记74表示绝缘层。而且附图标记75表示凹槽，附图标记76表示纹间表面。
该记录层73通过连续地层压第一磁层、第二磁层和第三磁层形成。第一磁层由正交的磁化膜组成，其具有相对小的磁畴壁磁阻并在温度接近环境温度时相对于第三磁层具有更大的磁畴壁灵活性，第二磁层由具有比第一磁层和第三磁层更低的居里温度的磁层组成，第三磁层由正交的磁化膜组成。施加功率激光束使第三磁层在等于或大于居里温度时随该媒质移动，通过调制外部磁场执行数据信号的记录。
进一步，在专利文献2和专利文献3中，通过记录等于纹间表面和凹槽记录的密度获得预先格式。两个凹槽的深度适当地变化，这两个具有不同深度的凹槽相邻地排列，即使超过建议的截止频率，也能获得足够的CTS信号振幅和推挽式信号振幅。在超过截止频率时，预先格式在磁迹间距中实现稳定的跟踪伺服。在这预先格式中，深的凹槽和浅的凹槽相邻排列，深凹槽(或浅凹槽)的间隔是轨道周期(1.0μm)，深凹槽和浅凹槽的间隔是磁迹间距(0.5μm)。在被深凹槽夹层的浅凹槽的两端上的两条纹间表面(轨道A和轨道B)是记录区域。因此，在预先格式中的轨道密度是两倍于传统盘的高密度，也就是，等于该纹间表面和凹槽记录的记录密度。
换句话说，纹间表面和凹槽记录的该轨道密度大约是传统盘的两倍，并且，在预先格式中，记录区域也是在浅凹槽的两端上的两纹间表面(轨道A，轨道B)，并等于该纹间表面和凹槽记录的轨道密度。因此，难以使轨道密度做成更高的等于或大于两倍传统盘的密度。
进一步，在纹间表面和凹槽记录中，凹槽宽度和纹间表面宽度实质上是一样的。当凹槽宽度和纹间表面宽度实质上是一样时，推挽式信号在最大处具有足够的信号数量，然而，如图1中所示，CTS信号的信号数量则不是足够的。在一般的磁盘复制装置中，为了寻找操作，一个信号需要大约6％到7％的信号数量用于计算轨道数，大约14％的信号数量需要用于跟踪伺服系统的检测信号。在这里，该信号数量被定义为在100％没有凹槽或凹陷形成的表面(所谓的“虚拟表面”)上获得的信号。
如前所述，如果CTS信号的信号数量不够，在以高速度朝目标地址移动寻找操作时，通过CTS信号寻找中就存在着问题，因为穿过的轨道数不能从CTS信号中精确地探测到。不必补充，小量的CTS信号执行跟踪伺服是不可能的。
进一步，为了获得这些具有所需信号数量的推挽式信号和CTS信号，轨迹间距的空间频率需要做成大约为复制光学系统的截止频率的1/2到2/3，例如，复制装置的光学拾波器。在这里，截止频率指在复制信号振幅几乎变成零处的频率，表示为2NA/λ，假设使用的用于数据复制的激光束的波长为λ，物镜的数字孔径为NA。
因此，本发明的一个目的是提供一种光学记录媒质，用于制造光学记录媒质的基板，记录和复制装置，实现更高轨道密度的记录和复制方法，以及甚至当凹槽宽度和纹间表面宽度实质上一样时获得稳定的跟踪伺服。
专利文献1日本专利公开号NO.6-29049
专利文献2日本专利公开号NO.11-296910
专利文献3日本专利公开号NO.2000-40259发明内容为了解决上述问题，在具有沿记录轨道形成的凹槽的光学记录媒质上运用具有预定波长λ的光执行记录和/或复制，作为凹槽，第一凹槽，第二凹槽，和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，其中假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面提供的表达式(9)和(10)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(9)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(10)本发明的第四方面是用于制造光学记录媒质的基板，当生产具有沿记录轨道形成的凹槽的光学记录媒质和运用具有预定波长λ的光执行记录和/或复制时使用，作为凹槽，第一凹槽，第二凹槽，和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，其中假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面的表达式(11)和(12)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(11)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(12)本发明的第五方面是用光学记录媒质记录和复制的装置，该光学记录媒质具有沿记录轨道形成的凹槽和运用具有预定波长λ的光执行记录和/或复制。作为凹槽，第一凹槽，第二凹槽，和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，该装置在该6条光学记录媒质的记录轨道上执行记录和/或复制，其中，假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面的表达式(13)和(14)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(13)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(14)
本发明的第七方面是用光学记录媒质记录和复制的方法，该光学记录媒质具有沿记录轨道形成的凹槽和运用具有预定波长λ的光执行记录和/或复制。作为凹槽，第一凹槽，第二凹槽，和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，该方法在光学记录媒质的6个记录轨道执行记录和/或复制，其中，假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面的表达式(15)和(16)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(15)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(16)在本发明中，如果记录区域被形成为第一到第三凹槽的总的6条轨道和在分别的它们中的两个间的第一到第三纹间表面，轨道密度能显著地做成更高密度。进一步，如果第一和第二凹槽形成为深的凹槽并且第三凹槽形成为浅的凹槽，通过适当的设置这些凹槽的深度，就能获得足够的CTS信号的数量，执行稳定的跟踪伺服，并且进一步，为具有好的记录和复制特性的光学记录媒质提供适当的预先格式。
参考附图，从下面的详细描述和从属权利要求的描述中，本发明的上述和其它目的和特征将变得明显。
图1是表示记录区域的一部分的图表，CTS信号的波形，和传统的磁光磁盘的推挽式信号的波形；图2是部分剖视图，用于解释DWDD极好的分辨率的磁光磁盘；图3A和3B是本发明中应用的磁光磁盘的剖视图，其中其主要部分被放大；图4A到4C是表示记录区域的部分的图表，CTS信号的波形，和本发明中应用的磁光磁盘的推挽式信号的波形；图5是表示当根据本发明制造光学记录媒质时，使用的激光切断装置和用于制造光学记录媒质的基板的实施例的光学系统略图；图6A到6E是部分剖视图，用于解释根据本发明的用于制造光学记录媒质的基板的构成；图7是表示在CTS信号数量等于或大于14％的条件下深凹槽的深度和浅凹槽的深度之间关系的图表；图8是用于在根据本发明的磁光磁盘上执行记录和复制的记录和复制装置的实施例的方块图；
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的实施例。关于根据本发明的磁光磁盘，在图3A和3B中表示改大其主要部分的剖视图。图3A表示磁光磁盘的结构，图3B表示详细的记录轨道结构的例子。图4A到4C是关于磁光磁盘的记录区域的图表。图4A是该记录区域的部分放大图，图4B表示光电探测器的CTS信号输出波形，图4C是光电探测器的推挽式信号输出波形。
图3A中的附图标记1表示磁光磁盘。该磁光磁盘1形成圆盘形状，数据的记录和复制通过使用磁光效应完成，而且，该磁光磁盘1包括记录层3，在其上执行磁光记录；和保护层4，用于保护形成在由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等组成的基片2上的记录层3。在这里，记录层3通过层压形成，比如，由硅氮化物(Si3N4)等组成的第一绝缘层3a，磁性膜3b，由硅氮化物(Si3N4)等组成的第二绝缘膜3c，和由铝钛合金等组成的反射膜3d。而且，保护层4是通过在记录层3上旋转涂附例如防紫外线辐射的树脂来构成。磁性膜3b通过连续的层压第一磁层，第二磁层，和第三磁层形成。顺便说一句，在本发明中，记录层3和保护层4是任意的，不受该实施例的限制。
如图4A所示，在磁光磁盘1中，通过记录区域的部分放大图，凹槽沿着记录轨道以旋绕的形式形成，通过光学拾波器5应用具有预定波长λ的光执行记录和/或复制，作为凹槽，第一凹槽Gv1，第二凹槽Gv2，和第三凹槽Gv3相邻地排列形成。
第一凹槽Gv1和第二凹槽Gv2是深凹槽，第三凹槽Gv3是浅凹槽。进一步，第一凹槽Gv1和第二凹槽Gv2(在下文中，称之为“深凹槽”)和第三凹槽Gv3(在下文中，称之为“浅凹槽”)这三个凹槽以及在第一凹槽Gv1和第二凹槽Gv2之间的第一纹间表面Ld1、在第二凹槽Gv2第三凹槽Gv3之间的第二纹间表面Ld2和在第三凹槽Gv3和第一凹槽Gv1之间的第三纹间表面Ld3的三条纹间表面形成记录轨道。也就是说，在磁光磁盘1中，第一凹槽Gv1、第二凹槽Gv2和第三凹槽Gv3以及第一纹间表面Ld1、第二纹间表面Ld2、和第三纹间表面Ld3以旋绕的形式形成，并且存在分别的凹槽和分别的纹间表面的6条记录轨道。
如图3B所示，各凹槽和各纹间表面以几乎同一宽度例如以130nm形成。也就是，三条纹间表面的宽度(第一纹间表面Ld1、第二纹间表面Ld2、和第三纹间表面Ld3)、深凹槽(第一凹槽Gv1，第二凹槽Gv2)的顶部宽度(上部宽度)和浅凹槽(第三凹槽Gv3)的顶部宽度(上部宽度)以几乎同一宽度形成。因此，通过使记录轨道宽度接近一致，记录和复制特性能变得更好。
进一步，6个记录轨道的每一个的周期设置为1240nm，比如，第一凹槽Gv1的底部宽度，也就是，在第三纹间表面Ld3和第一纹间表面Ld1之间的宽度，和第二凹槽Gv2的底部宽度，也就是，第一纹间表面Ld1和第二纹间表面Ld2之间的宽度都被设为同一宽度285nm，例如，第三凹槽Gv3的底部宽度，也就是，第二纹间表面Ld2和第三纹间表面Ld3之间的宽度被设为例如280nm。
通过这样形成6个记录轨道，磁光磁盘1的轨道密度能远高于传统盘的轨道密度。
如图4A所示，根据本发明的磁光磁盘1用三束光复制。中心光束位于两个相邻的深凹槽的中心，两边光束位于中心光束的两边。中心光束的反射光通过四元分光光电探测器6探测，边光束的反射光通过两元分光光电探测器7a和7b探测。
图4B中表示的CTS信号由四元分光光电探测器6的信号之和(A+B+C+D)获得。因此获得的CTS信号具有与轨道周期一样的周期和足够的振幅，并在相邻的两深凹槽之间的中心位置取得最大值，在浅凹槽的中心位置取最小值。
在该例子中，跟踪伺服系统应用了该信号之和，跟踪误差从两元分光光电探测器7a和7b的各个信号和之间的差分(E+F)-(G+H)获得。图4C中表示的推挽式信号通过计算两个区域的探测信号的各个和(A+D)与(B+C)以及这些信号和之间的差分(A+D)-(B+C)获得，该两个区域位于相对于四元分光光电探测器6的轨道延伸方向的两边。因此获得的推挽式信号有与轨道周期一样的周期并在相邻的两深凹槽之间的中心位置和在浅凹槽的中心位置取得0。尤其是，如图4A所示，边光束的位置，也就是，两元分光光电探测器7a和7b的位置布置在主光束位置，也就是说，四元分光光电探测器6的放射状的1/4周期的位置，因此，通过使用三光束的三光斑方法实施跟踪伺服。
如前所述，数据记录的位置在第一凹槽Gv1，第二凹槽Gv2，和第三凹槽Gv3，以及第一纹间表面Ld1，第二纹间表面Ld2，和第三纹间表面Ld3。例如，当在第一凹槽Gv1中寻找，寻找到推挽式信号水平是-90％以及CTS信号增加的位置。例如，当在第二凹槽Gv2中寻找，寻找到推挽式信号水平是+90％和CTS信号减小的位置。例如，当在第三凹槽Gv3中寻找，寻找到推挽式信号水平是0和CTS信号取最小值的位置。
进一步，例如，当在第一纹间表面Ld1中寻找，寻找到推挽式信号水平是0和CTS信号取最大值的位置。例如，当在第二纹间表面Ld2中寻找，寻找到推挽式信号水平是+90％和CTS信号减小的位置。例如，当在第一纹间表面Ld3中寻找，寻找到推挽式信号水平是-90％和CTS信号增加的位置。
当生产上述的磁光磁盘1时，需要生产用于制造磁光媒质的基板作为磁光媒质生产的基板，并用到激光切断装置。在下面，通过参考附图5详细描述激光切断装置的实施例，该切断装置是在生产用于制造磁光媒质的基板中所使用的。
这里描述的激光切断装置的实施例形成凹凸图案，图案中两深凹槽和一浅凹槽以一致的间距交替地放射状地排列，从光源输出的激光束通过分光器和反光镜分裂成为第一曝光光束(用于深凹槽成型)和第二曝光光束(用于浅凹槽成型)，第一曝光光束进一步通过分光器和反光镜分裂为兩曝光束(曝光束1-1和曝光束1-2)，以合适的间距布置这些分裂的三光束，并合适地选择每一光束的功率。
图5中表示的激光切割装置10用于曝光放在玻璃基片11上的感光性树脂12，以在感光性树脂12上形成潜象。当利用激光切割装置10在感光性树脂12上形成潜象时，放有感光性树脂12的玻璃基片11安装在移动光学台上的转动驱动单元上。当曝光感光性树脂12时，玻璃基片11被转动驱动单元转动地驱动，并与移动光学台平行地移动，以致于感光性树脂12可以在整个表面按期望的图案曝光。
激光切割装置10包括光源13，用于输出激光束；电光调制器(EOM)14，用于调整从光源13输出的激光光强；检偏器15，布置在从电光调制器14输出的激光束的光轴上；第一光束分光器BS1和第二光束分光器BS2，将通过检偏器15传送的激光束分裂为反射光和透射光；光电探测器(PD)16，用于探测通过第二分光器BS2透射的激光束；光线输出控制单元(APC自动功率控制器)17，用于将信号场施加到电光调制器14并调整从电光调制器14输出的激光束的强度。
从光源13输出的激光束是首先，通过APC17施加的信号场驱动的电光调制器14，使该激光束具有预定的光强；然后，该激光束输入检偏器15。这里检偏器15是只用于透射S偏振光的检偏器，从透射检偏器15输出的激光束变成S偏振光。
要注意，可以使用任何一种光源作为光源13，然而，输出为短波长激光束的光源更好。特别是，例如，输出具有波长为351nm激光束的氪激光器(Kr)，输出具有波长为442nm激光束的氦镉激光器(He-Cd)，和类似的激光器用作光源13是适合的。
从光束分光器BS1和BS2透射的激光束的光强由光电探测器16探测，光强信号从光电探测器16传送到APC17。然后，APC17通过电光调制器14调整信号场以致于通过光电探测器16探测的光强可以为预定水平的常数。因此，执行反馈控制，从而由电光调制器14输出的光强可以为常数，并获得稳定的更少噪声的激光光束。
从光束13输出的激光光束通过分光器BS1反射，经由分光器BS1反射的光进入光调制系统(图5中用OM1表示)18。为了满足布拉格条件在光继电器光学系统的中间位置设置AOM19。设置继电器光学系统是为了将光源13输出的激光束使用透镜L11聚集到AOM19上。基于提供给AOM19的超声波，对激光束实施强度调制。驱动器20为AOM19提供驱动信号。
驱动信号在凹槽成型的情况下是直流信号。如果形成凹陷，该调制信号为直流信号。响应该直流信号，激光束不断地被调制，并形成用于深凹槽成型的曝光束B1。
通过AOM19调制的激光束强度和分岔通过透镜L12形成校准光束。然后，从光学调制系统18(OM1)输出的曝光束B1由反射镜M1反射，并被水平地和平行地导入移动光学台29。
而且，从光源13输出的激光束通过分光器BS2反射，由分光器BS2的反射光进入光学调制系统(图5中表示为OM2)21。为了满足布拉格条件，光束继电器光学系统(透镜L21和透镜L22)的中间位置设置AOM22。供给AOM22的超声波激光束被强度调制。驱动器23为AOM22提供驱动信号。响应该直流信号的电平，激光束不断地被调制并形成了用于潜凹槽成型的曝光束B2。通过AOM22调制的激光束强度和分岔通过透镜L22形成校准光束，通过反射镜M2反射并经由半波片(HWP)进入偏振分光器PBS。
由反射镜M1反射的并被水平地导入移动光学台29上的激光束(曝光束B1)进入分光器BS3被分成用于第一深凹槽成型的曝光束B1-1和用于第二深凹槽成型的曝光束B1-2。曝光束B1-1通过反射镜M3反射，曝光束B1-2通过反射镜M4反射，并且其前进方向被弯曲90度。然后，分裂的两曝光束(曝光束B1-1、曝光束B1-2)通过分光器BS4调制，然后进入偏振分光镜PBS。
这里，设置偏振分光镜PBS是用于反射S偏振光和透射P偏振光。此外，曝光束B1-1和曝光束B1-2为S偏振光，通过半波片HWP进入偏振分光镜PBS的曝光束B2为P偏振光。因此，曝光束B1-1和曝光束B1-2被偏振分光镜PBS反射，曝光束B2由偏振分光镜PBS透射。因此，调制曝光束B1-1、曝光束B1-2和曝光束B2从而使其前进方向可以相同。
调制曝光束B1-1、曝光束B1-2和曝光束B2从而使其前进方向可以相同，从偏振分光镜PBS输出的光通过放大透镜L3使其具有预定光径，然后由反射镜M5反射，导至物镜28，通过物镜28聚集在感光性树脂12上。要注意调制曝光束B1-1、曝光束B1-2和曝光束B2从而使其前进方向可以相同，而通过改变偏振分光镜PBS和分光镜BS4的角度能使从偏振分光镜PBS输出的光以合适的放射状的间距施加到感光性树脂12上。然后通过调整激光束至不同强度、以合适间距排列的三激光束能形成记录区域。
感光性树脂12被三激光束曝光并在感光性树脂12上形成潜象。同时，涂有感光性树脂12的玻璃基片11通过转动驱动单元被转动地驱动，因此在感光性树脂12的整个表面以期望图案执行曝光，并且通过移动光学台该激光束被放射状地移动。结果，根据激光束的辐射轨迹的潜象形成在感光性树脂12的整个表面。
要注意的是为了形成更好的凹槽图案，将激光束聚集到感光性树脂12上的物镜28最好是具有较大数字孔径NA的透镜，数字孔径NA为0.9的物镜尤其是合适的。
作为实施例，光学调制系统18和20的各自的聚焦透镜L11和L21的焦距设置为80mm，各自的校准透镜L12和L22的焦距设为120mm，放大透镜L3的焦距设为50mm。在该例子中，对于两个深凹槽，激光功率选为0.35mj/m，对于浅凹槽，激光功率选为0.15mj/m。深凹槽的例子中，因为为了穿透感光性树脂12执行曝光，随着感光性树脂12的厚度变化而获得深凹槽的深度的变化。另一方面，在浅凹槽的例子中，因为不为了穿透感光性树脂12执行曝光，随着激光功率的变化而获得浅凹槽的深度的变化。考虑到这一点，这两凹槽的深度设置为合适值。
下面，将通过引用特定的实施例详细描述图3A和3B中表示的磁光磁盘1的生产方法。在磁光磁盘1的生产中，在控制程序中，首先，生产玻璃基板，该玻璃基板作为制造磁光媒质的基板。在玻璃基板的制造中首先，清洁和干燥具有地表面的盘形玻璃基片11，然后，感光性树脂12作为感光性的材料涂敷到玻璃基片11上。然后，上述激光切割装置10曝光感光性树脂12，相应的三个凹槽的潜象形成在感光性树脂12上。
在潜象形成在感光性树脂12上后，将涂有感光性树脂12的玻璃基片11表面朝上地放置在显像单元的旋转台上。然后，当通过转动旋转台而旋转玻璃基片11时，在感光性树脂12上滴下显像剂执行显像处理，以在玻璃基片11上形成对应于分别的两个深凹槽和该浅凹槽的凹凸图案。
这里，参考附图将详细描述特定的使用激光切割装置10形成玻璃基片的方法的实施例。图6A到6E是玻璃基板形成过程中的剖视图。图6A顶部示出的波浪线分别表示当形成深凹槽31和32和浅凹槽33时的激光功率。示出的波浪线的高度越高，激光功率就越强。深凹槽31用于形成第一凹槽Gv1，深凹槽32用于形成第二凹槽Gv2，浅凹槽33用于形成第三凹槽Gv3。相应地，通过曝光束B1-1的辐射在感光性树脂12上形成深凹槽31的潜象，通过曝光束B1-2的辐射在感光性树脂12上形成深凹槽32的潜象，通过曝光束B2的辐射在感光性树脂12上形成浅凹槽33的潜象。
首先，厚度为150nm的感光性树脂12涂敷在玻璃基片11上，然后，在深凹槽形状形成的区域里，也就是，在形成有深凹槽31、32的感光性树脂12的表面上的区域，采用具有能够曝光玻璃基片11的表面的激光功率的激光束，例如，0.36mj/m量级的激光束施加在感光性树脂12上，形成U形的深凹槽31、32的潜象。
此外，具有比形成深凹槽31、32时使用的功率低的激光束，例如，0.18mj/m量级的激光束施加到形成浅凹槽的区域，也就是，形成浅凹槽33的感光性树脂12表面上的区域，没有到达玻璃基片表面的浅凹槽33的潜象形成在感光性树脂12上。特别是用使浅凹槽33的深度在50nm到100nm的激光功率形成潜象。
通过使用显像剂溶解形成的潜象，在如图6A所示的具有感光性树脂12的玻璃基片11在其整个表面上形成旋绕的三条凹槽。
接下来，在例如CHF3气体的气体气氛里，在涂有感光性树脂12的表面执行第一等离子腐蚀。结果，在玻璃基片11的表面曝光处的深凹槽31、32的部分里，腐蚀程序使玻璃基片11上形成凹槽，但是，在浅凹槽33的部分，感光性树脂12作为掩膜则该部分没有被腐蚀。深凹槽31、32部分的腐蚀量在此时设置为90nm量级。因此，图6A中表示的深凹槽31、32变成了图6B中的深凹槽31、32。
然后，如图6C所示，感光性树脂12被O2灰化直到浅凹槽33的底面到达玻璃基片11的表面。感光性树脂12的灰化量在这里设为80nm量级。因此，感光性树脂的剩余的膜厚变为70nm量级。
然后，在例如CHF3气体的气体气氛里，在涂有感光性树脂12的表面执行第二等离子腐蚀。需要指明的是，执行腐蚀，从而使玻璃基片11的浅凹槽33的部分的腐蚀深度可以变成50nm到200nm。同时，玻璃基片11的深凹槽31、32的部分也被腐蚀。该深凹槽31、32部分的腐蚀深度包括第一次腐蚀深度设为140nm到290nm。因此，图6C所示的深凹槽31、32和浅凹槽33变成了图6D中所示的深凹槽31、深凹槽32和浅凹槽33。
最后，如图6E所示，通过O2灰化完全地除去感光性树脂12，获得光盘玻璃基板，其具有的深凹槽31、32(两深凹槽)的深度是140nm到290nm，浅凹槽33(浅凹槽)的深度是50nm到200nm。因此，获得的凹槽形状不是V形而是U形，因为是通过等离子腐蚀获得了该形状。如前所述，具有对应于分别的两深凹槽和浅凹槽的凹凸图案的玻璃基板完全形成了。
接下来，在控制过程中，在完成的玻璃基板的凹凸图案上通过非电镀形成由镍等组成的导电膜，然后，将其上已经形成有导电膜的玻璃基片11安装在电铸装置上，并在该电镀膜上通过电镀形成镍镀层，其厚度为300±5[μm]量级。随后，剥落该镀层，剥落的镀层使用丙酮等洁净，使移去凹凸图案后的表面上剩余的感光性树脂12被除去。
通过上述处理，通过移去形成在玻璃基片11上的凹凸图案就构成了用于制造光学记录媒质的基板，也就是，其上具有对应于深凹槽和浅凹槽的凹凸图案的用于制造光学媒质的基板(所谓的模子)就制成了。
接着，作为转移过程，使用光电聚合法(所谓的2P法)，通过转移用于制造光学记录媒质的基板上的表面形状制成了磁盘基片的形状。更明确地说，首先，将光敏聚合物平滑地施加到已经形成的用于制造光学记录媒质的基板的凹凸图案的表面上，从而形成光敏聚合物层，然后，在防止气泡和灰尘进入光敏聚合物层时，允许基板粘接至光敏聚合物层。例如，对于这里的基板，使用厚度为1.2mm的有机玻璃(折射率为1.49)构成的基板。
随后，施加紫外光处理光敏聚合物，然后，分离用于制造光学记录媒质的基板，通过转移用于制造光学记录媒质的基板表面形状，就构成了磁盘基片2的形状。
在这里要注意的是，使用2P法生产磁盘基片2的实施例已经作了描述，2P法就是为了将用于制造光学记录媒质的基板上形成的凹凸图案，更精确地转移到磁盘基片2上的方法，然而，在大量生产磁盘基片2的情况下，不必补充，磁盘基片2可以使用透明树脂比如聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯。
接下来，作为膜形成过程，通过转移用于制造光学记录媒质的基板上的表面形状在磁盘基片2上形成记录层3和保护层4。更明确地说，例如，首先在磁盘基片2的表面上形成凹凸图案，使用溅射装置和类似装置依次形成膜第一绝缘层3a，由硅氮化物(Si3N4)等组成；磁性层3b，作为磁光记录层由铽铁钴(TbFeCo)等组成；第二绝缘层3c，由硅氮化物(Si3N4)等组成；和光折射层3d，由铝合金(例如铝钛)等等组成。
结果，形成由第一绝缘层3a、磁性层3b、第二绝缘层3c和光折射层3d构成的记录层3。随后，为了覆盖基片3上的几乎全部表面，通过旋转涂覆和类似方法使防紫外线树脂平滑地施加在记录层3上，并通过使用紫外光形成保护层4来处理防紫外线树脂。通过上述的处理，该磁光磁盘1就制成了。
接着，将描述通过上述生产方法(2P法)或注塑成型法生产复数个磁光磁盘的效果和估计值。使用包括有光学拾波器(波长λ＝650nm，NA＝0.52)的MD估计机器执行该估计操作。
在该估算操作中，即使纹间表面Ld1、纹间表面Ld2、纹间表面Ld3的三条纹间表面宽度，凹槽Gv1和凹槽Gv2的两深凹槽预部宽度，和凹槽Gv3的浅凹槽的顶部宽度实质上相同，深凹槽和浅凹槽被假设为凹槽，并且该深凹槽和浅凹槽的深度合适地选择，也要估计跟踪伺服系统是否能施加CTS信号。在本实施例中的磁光磁盘中，估计6条记录轨道的记录和复制特性。
在凹槽顶部宽度和纹间表面宽度相同时，要估计是否能获得对应于该深凹槽宽度和该浅凹槽深度的CTS信号，该信号量中的CTS信号(例如等于或大于14％)能实施跟踪伺服。表1直至表8中的估计值是在具有如图4所示结构的估计磁盘上产生的。
进一步，在表中，λ/xn表示凹槽深度，λ为激光束波长，例如650nm，n表示从光线入口表面到凹槽的磁盘基片的折射率，例如，1.58(聚碳酸酯基片)，x表示系数。x的值是变化的。通过x值定义凹槽宽度(nm)。例如，x＝8.650nm/(8×1.58)＝650nm/12.64≈51nm。要注意在这里，深凹槽的系数x和浅凹槽的系数y都设置为凹槽深度系数X。
下面的表1表示当改变该浅凹槽的深度时推挽式信号和CTS信号的放大变化，在这种情况下两深凹槽的系数x设置为x＝2.7，也就是，凹槽深度设为152nm(该数的小数部分被舍去)。作为估计磁盘，相应于每一浅凹槽的深度制造一估计磁盘。作为选择，制造浅凹槽的深度在一个磁盘上连续地变化的估计磁盘。
另外，作为比较例形成媒体(100)。媒体100与媒体(1)相同，除了在媒体100中(ZnS)80(SiO2)20(mol％)既用于第一保护层1又用于第二保护层3，调整它们的厚度以便使光程长度与用于媒体(1)的相同。表1示出了对媒体(1)和媒体(100)的估算结果、用于第一保护层1和第二保护层3的材料、和在激光波长405nm下第一保护层1和第二保护层3的折射率n1和n2。
表1
关于表1中显示的C/N比，“○”表示大于等于50dB，“×”表示小于50dB。根据表1，与作为比较例的媒体(100)的相比，媒体(1)中得到的2T标记的C/N比提高了。对于媒体(1)和媒体(100)，用在实施例中描述的相同方法进行光学估算。结果，通过比较在已记录状态和未记录状态的反射率得到的反射率差ΔR，在媒体(100)中是16％，在媒体(1)中是19％。而且，在记录层2处于已记录状态时得到的反射率Rc在媒体(1)和媒体(100)中都是1％。因而，可以明白，与媒体(100)相比较，在媒体(1)中能得到有利调制系数和反射率差值。可以想到，由于在媒体(1)中第二保护层3的折射率n2小于第一保护层1的折射率n1，媒体(1)满足使记录层2中很容易地出现多次反射光的条件，这使信号振幅更大。
此外，形成了其它媒体。在这些媒体中，代替(ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mol％)，将(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)、ZrSiO4、(Al2O3)20(SiO2)30(Cr2O3)50(mol％)、和(Al2O3)10(SiO2)30(Cr2O3)30(LaF3)30(mol％)用于第二保护层3。调整第二<p>下面的表4表示当改变该浅凹槽的深度时推挽式信号和CTS信号的放大变化，在这种情况下两深凹槽的系数x设置为x＝2.1，也就是，凹槽深度设为196nm(该数的小数部分被舍去)。
表4
下面的表5表示当改变该浅凹槽的深度时推挽式信号和CTS信号的放大变化，在这种情况下两深凹槽的系数x设置为x＝1.9，也就是，凹槽深度设为217nm(该数的小数部分被舍去)。
表5
下面的表6表示当改变该浅凹槽的深度时推挽式信号和CTS信号的放大变化，在这种情况下两深凹槽的系数x设置为x＝1.7，也就是，凹槽深度设为242nm(该数的小数部分被舍去)。
表6
下面的表7表示当改变该浅凹槽的深度时推挽式信号和CTS信号的放大变化，在这种情况下两深凹槽的系数x设置为x＝1.5，也就是，凹槽深度设为274nm(该数的小数部分被舍去)。
表7
下面的表8表示当改变该浅凹槽的深度时推挽式信号和CTS信号的放大变化，在这种情况下两深凹槽的系数x设置为x＝2.84，也就是，凹槽深度设为145nm(该数的小数部分被舍去)。
表8
在这些表1到8中，在着重线包围的区域里，在深凹槽和浅凹槽的深度相应的范围里，CTS信号的信号数量(绝对值)等于或大于14％，因此，能执行稳定的跟踪伺服。
下面的表9是这样一个表，其中被着重线包围的上述CTS信号的信号数量(绝对值)等于或大于14％的区域里凹槽深度，相对于深凹槽和浅凹槽被放置在一起。
表9
进一步，图7表示在CTS信号的信号数量等于或大于14％(在着重线范围内)的条件下该浅凹槽和深凹槽之间的相位深度关系。图7中的纵轴线表示浅凹槽的相位深度Y，横向轴线表示深凹槽的相位深度X。例如，a点的坐标(Xa，Ya)里Xa是表1所示的深凹槽的系数x的倒数，也就是“1/2.7”记为0.3703，而Ya是表1所示的浅凹槽的系数x的倒数(上限值)，也就是“1/2.8”记为0.3571。进一步，例如，点h的坐标(Xh，Yh)里的Xh是表1所示的深凹槽的系数x的倒数，也就是1/2.7记为0.3703，而Yh是表1所示的浅凹槽的系数x的倒数(下限值)，也就是“1/5”记为0.2。
因此，图7中的点a到f是提供CTS信号数量等于或大于14％的凹槽深度的上限值，而点h到m是提供推挽式信号数量等于或大于14％的凹槽深度的下限值。也就是说，大家都知道，在点a到n包围的范围里，CTS信号的信号数量等于或大于14％，就可以执行稳定的跟踪伺服。
在这里，连接点g点e点n的近似曲线L1表示为下面的公式(17)，连接点g点k点n的近似曲线L2表示为下面的公式(18)
Y＝16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(17)Y＝1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(18)因此，被点a到n包围的区域通过近似满足下面表达式(19)和(20)的区域被表示为Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(19)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(20)也就是说，为了满足上述表达式(19)和(20)，通过形成浅凹槽的相位深度和深凹槽的相位深度，CTS信号的信号数量变成等于或大于14％，因此，可以执行稳定的跟踪伺服。
进一步为了评价记录和复制特性是否好，在全部的具有合适深度的提供CTS信号的信号数量等于或大于14％的两个深凹槽和浅凹槽、第一纹间表面Ld1、第二纹间表面Ld2和第三纹间表面Ld3的6条记录轨道的记录区域执行磁光记录和复制。在那时候的抖动值为11％，就会发现能够获得好的记录和复制特性。
另外，如果激光束的波长为λ650nm而数字孔径NA是0.52，光学拾波器的截止频率就是2NA/λ为1600(数/mm)。另一方面，当考虑轨道周期的一半也就是620nm时，估计光盘的空间频率大约为1613(数/mm)。因此，可以知道，在6条记录轨道的每一条的轨道周期的一半等于或大于复制光学系统的截止频率的光盘里，能在足够的水平上获得推挽式信号和CTS信号，能执行稳定的跟踪伺服和寻找。
图8表示使用上述磁光磁盘的记录和复制装置的构成实施例。图8中，附图标记51表示磁光盘，其中两深凹槽和一浅凹槽交替地如上所述地形成。将被记录的数据被提供给输入终端52。数据调制器53在输入数据上执行数字调制。例如，输入数据通过RLL(1，7)调制。在RLL(1，7)中，最短的标记长度为2T，最长的标记长度为8T。
数据调制器53的输出数据提供给记录头驱动单元54。记录头驱动单元54将调制后的数据提供给包括有记录/复制单元55的记录头。记录/复制单元55包括光学拾波器。在记录的同时，光学拾波器将用于记录的激光束提供给磁光盘51以记录该数据。
进一步，该光学拾波器产生来自磁光磁盘51的跟踪误差信号，焦距误差信号，以及来自反射光的地址信息。该跟踪误差信号由该推挽式信号或CTS信号形成。该跟踪误差信号和焦距误差信号从记录/复制单元55输出到伺服单元56。伺服单元56产生用于控制包括在记录/复制单元55里的光学拾波器的跟踪和调焦的控制信号，用于控制磁光磁盘51的转动的控制信号，和用于在磁盘放射方向控制该光学拾波器的运动的控制信号。
该地址信号输出到地址探测单元57。地址探测单元57解调来自地址信号的地址信息并输出该地址信息到地址解码器58。
地址解码器58计算来自地址探测单元57提供的地址信息信号的地址，并输出该地址到系统控制器59。设置系统控制器59用于根据地址解码器58提供的地址信息输出预定的控制信号给伺服单元56，以及，当由输入装置60提供相当于预定操作的信号时，输出相当于对伺服单元56操作的控制信号以控制该记录/复制单元55。
由该磁光磁盘51的光学拾波器读出并通过记录/复制单元55的处理获得的该复制数据提供给数据解调器61。在数据解调器61中，在记录时间里执行数字调制解调处理，例如执行RLL(1，7)。该复制数据从数据解调器61的输出终端62取得。
根据上述的一个实施例的磁光磁盘1里，轨道密度可以做成高出传统盘的6倍，能执行稳定的跟踪伺服和搜索，两深凹槽、浅凹槽和三纹间表面的全部6条记录轨道记录和复制特性是好的。进一步，采用激光切割装置10形成上述的磁光磁盘1，在参考附图8描述的记录和复制装置中，能执行上述磁光磁盘1的记录或复制。
本发明不限于上述的本发明的一个实施例，而是能在不从本发明的内容脱离的范围里做出多种修改和应用。本发明能广泛地应用于沿着记录轨道形成凹槽的光学记录媒质和用于制造光学记录媒质的基板，以及作为本发明的对象的光学记录媒质可以是，例如，任何一种专用于复制的光学记录媒质，能重复改写数据的光学记录媒质，或能增加数据而不能删除数据的光学记录媒质。
另外，该数据记录方法不作为特别地限制，该光学记录媒质作为本发明的对象可以是，例如，任何一种专用于复制的预先写入数据的光学记录媒质，使用磁光效应的用于执行数据的记录和复制的磁光磁盘或用于执行数据的记录和复制的使用记录层换相的换相光学记录媒质。
进一步，本发明可以广泛地应用于具有形成在至少其记录区域一部分中的凹槽的光学记录媒质，和为了制造光学记录媒质的生产用基板。也就是说，例如，凹槽可以在整个记录区域里形成，或者在记录区域里没有凹槽形成，而是存在通过压纹凹陷记录的数据。
如上的详细描述，根据本发明，如果该记录区域形成为第一到第三凹槽和第一到第三纹间表面的全部6条轨道，就能实现更高的轨道密度。进一步，因为第一和第二凹槽形成深凹槽而第三凹槽形成浅凹槽，通过适当地设置这些凹槽的深度，能够获得具有好的记录和复制特性的光学记录媒质，其中能获得足够的CTS信号的信号数量；稳定的跟踪伺服；用于制造光学记录媒质的基板，通过其能生产这种光学记录媒质；以及记录和复制装置，用于在这种光学记录媒质上执行记录和复制。
权利要求
1.一种光学记录媒质，具有沿记录轨道形成的凹槽，应用具有预定波长λ的光执行记录和/或复制，作为凹槽，第一凹槽、第二凹槽、和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，其中假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面提供的表达式(1)和(2)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(1)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(2)。
2.根据权利要求1所述的光学记录媒质，其中6条记录轨道中的每一条的轨道周期的一半等于或大于复制光学系统的截止频率。
3.根据权利要求1所述的光学记录媒质，其中该三条纹间表面的每一条的宽度和第一到第三凹槽的顶部宽度实质上相同，第一和第二凹槽的深度实质上相同。
4.一种用来制造光学记录媒质的基板，当生产具有沿记录轨道形成的凹槽且运用具有预定波长λ的光线执行记录和/或复制的光学记录媒质时使用该基板，作为凹槽、第一凹槽、第二凹槽、和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，其中假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面的表达式(3)和(4)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(3)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(4)。
5.一种应用光学记录媒质的记录和复制装置，该光学记录媒质具有沿记录轨道形成的凹槽和运用具有预定波长λ的光线执行记录和/或复制，作为凹槽、第一凹槽、第二凹槽、和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，该装置在该6条光学记录媒质的记录轨道上执行记录和/或复制，其中，假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面的表达式(5)和(6)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(5)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(6)。
6.根据权利要求5所述的记录和复制装置，其中通过交叉跟踪信号执行跟踪伺服。
7.一种用于光学记录媒质的记录和复制方法，该光学记录媒质具有沿记录轨道形成的凹槽和运用具有预定波长λ的光线执行记录和/或复制，作为凹槽、第一凹槽、第二凹槽、和比第一和第二凹槽浅的第三凹槽相邻排列地形成，该媒质有第一到第三凹槽和在第一到第三凹槽各凹槽之间的3条纹间表面的6条记录轨道，该方法在光学记录媒质的6个记录轨道执行记录和/或复制，其中，假设从光线入口表面到凹槽的媒质的折射率为n，第一和第二凹槽的深度系数为x，x×n/λ是第一和第二凹槽的相位深度X，第三凹槽的深度系数为y，和y×n/λ是第三凹槽的相位深度Y，第一和第二凹槽的深度系数x和第三凹槽的深度系数y满足下面的表达式(7)和(8)Y≤16.126X5-123.24X4+371.85X3-544.35X2+409.06X-119.33......(7)Y≥1.8941X4-11.776X3+27.83X2-29.495X+11.887......(8)。
8.根据权利要求7所述的记录和复制方法，其中通过交叉跟踪信号执行跟踪伺服。
全文摘要
为了使磁光磁盘具有更高的轨道密度并在其上执行稳定的跟踪伺服，在磁光磁盘上，第一凹槽Gv1，第二凹槽Gv2和第三凹槽Gv3相邻排列地形成。第一凹槽Gv1和第二凹槽Gv2是深凹槽，第三凹槽Gv3是浅凹槽。在这三条凹槽和各凹槽间的三条纹间表面的6条记录轨道上记录数据。通过光电探测器6的信号之和(A+B+C+D)获得CTS信号，通过光电探测器8的差分信号(A+D)－(B+C)获得推挽式信号。
文档编号G11B7/09GK1551167SQ20041006310
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月14日 优先权日2003年5月15日
发明者远藤惣铭, 远藤 铭 申请人:索尼株式会社