光記録媒体における記録マーク測定方法及び装置
【課題】光記録媒体でのV溝形状のグルーブと、ここに形成された記録マークとの位置関係及び記録マークの形状を精密に測定する。
【解決手段】V溝形状のグルーブを有する光記録媒体に記録マークを形成しておき、これを、記録マーク測定装置50における走査型プローブ顕微鏡52をAFMモードとしてプローブにより走査し、得られた凹凸像の信号から、V溝の底部のみを残すデータ処理を施して、グルーブ底部強調凹凸像を得て、このグルーブ底部強調凹凸像と検出電流により得られたコンダクティブAFM像とを合成して、グルーブ底部と記録マークとの位置関係を測定する。
【解決手段】V溝形状のグルーブを有する光記録媒体に記録マークを形成しておき、これを、記録マーク測定装置50における走査型プローブ顕微鏡52をAFMモードとしてプローブにより走査し、得られた凹凸像の信号から、V溝の底部のみを残すデータ処理を施して、グルーブ底部強調凹凸像を得て、このグルーブ底部強調凹凸像と検出電流により得られたコンダクティブAFM像とを合成して、グルーブ底部と記録マークとの位置関係を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は光記録媒体の相変化記録膜に形成された記録マークを正確に測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば非特許文献1に記載されるように、SPM(走査型プローブ顕微鏡)を用いて相変化記録マークを観察した事例が開示されている。
【0003】
この非特許文献1では、LFM(摩擦間力顕微鏡)モードによる測定とKFM(表面電位顕微鏡)モードでの測定データを比較して評価している。
【0004】
前記LFMモードあるいはKFMモードでは、相変化記録膜に形成された記録マーク(アモルファスマーク)の側面の形状は、十分な測定評価が困難であるという問題点がある。
【0005】
更に、前記LFMモード及びKFMモードでは、相変化記録膜の表面が、例えばDLC(ダイヤモンドライクカーボン)により被われていると記録マークの観察が困難であって、十分な分解能を得ることができないという問題点がある。
【0006】
これに対しては、相変化記録膜上の他の膜を剥離して相変化記録膜を露出することも考えられるが、次世代あるいは次々世代の光記録媒体では、膜構造が複雑化して、各層の膜厚が薄くなり、剥離による簡単なサンプリングでは相変化記録膜を露出することが困難となっている。
【0007】
又、記録マークが、あらかじめ形成されたグルーブに沿って正確に形成されているかどうか(ここではこれを「デトラック値」と称することとする)を確認することが求められる場合があるが、光記録媒体に形成されたトラックがU溝形状の場合には、従来、TEM(透過型電子顕微鏡)により測定することができるものの、グルーブがV溝形状の場合は、TEMでは明確にグルーブを確認することができないことから、デトラック値を求めることが困難となるという問題点があった。
【0008】
【非特許文献1】2004年7月、Japanese Journal Applied Physics
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、記録マーク側面のうねりを明確に測定できると共に、DLC膜等の他の膜が相変化記録膜上に存在しても記録マークを測定することができ、更に、グルーブがV溝形状であっても、デトラック値を計測することができる光記録媒体における記録マーク測定方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、鋭意研究の結果、走査型プローブ顕微鏡により、AFMモードで光記録媒体の表面を走査することによって、明瞭なコンダクティブAFM像や凹凸像を得て、凹凸像から、グルーブ底面の凹凸像の信号を得て、これらを合成することによって、記録マークのグルーブ中心との関係、記録マーク側面のうねり、を正確に測定できることが分かった。
【0011】
即ち以下の本発明により上記課題を解決するものである。
【0012】
(1)走査型プローブ顕微鏡により、グルーブに相変化記録マークが形成されている光記録媒体の表面を、AFMモードで走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと光記録媒体の表面との間の電流量によるコンダクティブAFM像と、プローブと表面との距離から得られる高さのデータによる凹凸像の信号とを得る過程と、前記凹凸像から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る過程と、前記コンダクティブAFM像の信号と前記凹凸像の信号とを合成して合成像の信号を形成する過程と、を有してなり、前記高さデータの閾値を、前記表面のグルーブにおける底面位置に相当する高さに設定して、グルーブ底面凹凸像の信号を得ることを特徴とする(1)に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【0013】
(2)前記グルーブ底面凹凸像の信号を増幅してから、前記コンダクティブAFM像の信号に合成することを特徴とする(1)に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【0014】
(3)前記合成された信号による合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める過程と、前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求める過程と、を有することを特徴とする(1)又は(2)に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【0015】
(4)(3)の方法により得られたデトラック値に基づいて、光記録媒体製造用のスタンパにおけるグルーブ形成部分の位置及び形状を、デトラック値が0になるように修正することを特徴とするスタンパ製造方法。
【0016】
(5)AFMモードにより凹凸のある試料表面を走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと試料表面との間の電流量データ及び試料表面の高さデータを得ることができる走査型プローブ顕微鏡と、前記試料表面の凹凸における凹部底面の高さに相当する高さデータに設定した閾値を越える前記高さデータから、試料表面における凹部底面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路と、前記凹部底面の凹凸像の信号による底面凹凸像と電流量データによる記録マークの像を合成する画像合成回路と、を有してなる光記録媒体における記録マークの測定装置。
【0017】
(6)前記凹凸像の信号を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とする(5)に記載の光記録媒体における記録マークの測定装置。
【0018】
(7)前記画像合成回路により、合成された信号により合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める画像処理装置と、前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求めるデトラック値算出回路と、を有することを特徴とする(5)又は(6)に記載の光記録媒体における記録マーク測定装置。
【発明の効果】
【0019】
この発明においては、AFMモードで、走査型プローブ顕微鏡により光記録媒体の表面を1回走査することによって、各ポイントでの検出電流の情報とポイントの高さを同時に検出して、この情報から、グルーブ形状(高さ情報)と相変化記録膜(検出電流量情報)の合成像を作成して、精密な記録マークの形状及びこれとグルーブとの位置関係を得ることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
この最良の実施形態に係る記録マークの測定方法は、走査型プローブ顕微鏡をAFMモードとし、例えば直径が20nm以下のカーボンナノチューブからなるプローブを用い、このプローブを、試料表面に接触させて(AFM接触モード)光記録媒体表面を走査し、走査領域での各ポイントにおけるプローブの高さデータを得て凹凸像の信号とし検出電流量のデータを得て、これをコンダクティブAFM像の信号とし、更に、前記高さデータから、高さデータの閾値を調整して、グルーブ位置でのグルーブ底面凹凸像の信号を得て、前記コンダクティブAFM像の信号と合成し、相変化記録膜の精密な形状と、これに対するグルーブ中心との関係を測定するものである。
【実施例1】
【0021】
以下図面を参照して、本発明の実施例1について説明する。
【0022】
図1は、本発明の方法及び装置によって、記録マークが測定される試料である光記録媒体の要部を模式的に拡大して示す断面図である。
【0023】
この光記録媒体10は、基板12上に第1誘電体層14、反射層16、第2誘電体層18、記録層20、第3誘電体層22、及び放熱層24からなる情報層30を形成すると共に、この情報層30上に光透過層26を設けたものである。
【0024】
前記基板12には、図3に示されるように、スタンパ40によってV溝形状のグルーブ32が形成されている。図3の符号42は、前記基板12を成形する際に、前記グルーブの雌型となるグルーブ形成部分を示す。
【0025】
本発明の実施例に係る光記録媒体における記録マークの測定装置50は、図2に示されるように、走査型プローブ顕微鏡52と、この走査型プローブ顕微鏡52におけるプローブ54の、1回の走査毎に試料表面(光記録媒体10表面)における走査領域の各ポイントでの、プローブ54から得られた検出電流量のデータ(信号)及びこのプローブ54の高さ、即ち、試料表面の凹凸の高さのデータ(信号)の両方を記憶するための記憶装置56と、前記記憶装置56からの出力される凹凸像の信号から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路58と、前記凹凸像信号形成回路58において得られた凹凸像信号を増幅するための増幅回路60と、前記記憶装置56に記憶されたコンダクティブAFM像の信号及び前記増幅回路60において増幅された凹凸像の信号とを合成する画像合成回路62と、この画像合成回路62で合成された画像から、記録マークの、グルーブ中心線によりその両側に隔てられた2つの部分の面積を求めるための画像処理装置64と、この画像処理装置64からの信号に基づいて、デトラック値を算出するデトラック値算出回路66と、液晶パネル等の表示装置68と、を備えて構成されている。
【0026】
前記表示装置68は、前記走査型プローブ顕微鏡52と、増幅回路60と、画像合成回路62及びが像処理装置64に接続され、これらの出力信号に基づいて画像を表示するようにされている。
【0027】
前記プローブ54は、例えば、直径が10nmのカーボンナノチューブから構成されている。前記走査型プローブ顕微鏡52は、前記プローブ54を除き、従来の走査型プローブ顕微鏡と同一構成であって、通常のSTM(走査トンネル顕微鏡)モードと、AFM(原子間力顕微鏡)モードの一方のモードで、試料表面を二次元的に走査できるようにされている。
【0028】
この実施例1において、走査型プローブ顕微鏡52は、AFMモードで用いられ、プローブ54の先端は、試料表面に接触した状態で該表面を走査する。
【0029】
ここで、プローブ54によって走査される試料は、記録済みの前記光記録媒体10から、光透過層26及び放熱層24を取り除いた状態の、即ち、第3誘電体層22が露出された状態のものである。
【0030】
プローブ54により、第1誘電体層14が露出された光記録媒体10の表面を走査すると、プローブ54は、表面の第1誘電体層14に一定の力で接触しながら移動する。このとき、走査領域における各ポイントでの電流量及びその時のプローブの高さが1回の走査で検出される。
【0031】
前記グルーブ32は、V溝であるために、その幅方向両端のエッジ部32A、32Bの角度が、例えば、図4に示されるように160°と大きいために、プローブ54の先端は第1誘電体層14の表面に確実に追従する。従って、エッジ部32A、32Bにおいて、プローブ54の、第1誘電体層14に対する接触力がほとんど変化することが無く、このため、エッジ部32A、32Bは、検出電流量の変化によって捉えることができない。
【0032】
なお、グルーブがU溝の場合は、グルーブのエッジ部の角度が90°に近い角度であって、プローブ54の先端がエッジ部を乗り越えるときに、やや強い力で第1誘電体層14の表面に押し込まれ、これによって検出電流が増加するので、該エッジ部の位置が分かる。
【0033】
前記プローブ54による走査によって、前述のように、各ポイントでの検出電流の情報(データ)を取り込むことができる。即ち、相変化記録マーク(検出電流量情報)を得ることができ、検出電流情報をマッピングすると、図5に示されるようなコンダクティブAFM像となる。このコンダクティブAFM像では、濃淡が電流量の大小を示す。
【0034】
前記走査型プローブ顕微鏡52を、AFMモードとして、前記放熱層24と光透過層26とを除去して、第3誘電体層22が露出した光記録媒体10の表面をプローブ54によって走査すると、各ポイントでの高さと検出電流の情報を同時に取得でき、この検出電流情報によって形成されるコンダクティブAFM像は、図5に示されるようになる。前記検出電流量は、記録マーク21(アモルファス)部分で少なく、結晶部分で多い。
【0035】
これを、一旦、記憶装置56に記憶した後、その記憶された信号を、凹凸像信号形成回路58において、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの表面の凹凸像の信号を形成すると、その信号による凹凸像は、図6のようになる。
【0036】
図6において、濃淡の濃度が最も高い箇所の高さは0.00nm、最も淡い箇所は44.92nmである。この44.92nmは、本実施例においては、前記V溝形状のグルーブ32のエッジ部32A、32Bの端部位置の高さ、即ち溝の深さに相当する。
【0037】
前記閾値を、グルーブ32における底面位置に相当する高さにした場合の、凹凸像信号形成回路で形成された信号に基づくグルーブ底部強調凹凸像は、図7に示されるようになる。
【0038】
図7において、濃淡の最も淡い箇所は、高さが4.97nmである。V溝形状のグルーブの深さは、前記のようにほぼ45nmであり、高さ4.97nmの部分は、V溝の最も深い部分、即ち中心部近傍を示し、濃淡の最も濃い部分が、グルーブ中心線を示すことになる。
【0039】
この実施例1においては、グルーブ底部強調凹凸像の信号を増幅回路60において増幅し、これを、画像合成回路62において、記憶装置56からのコンダクティブAFM像の信号と合成して、図8に示されるような、コンダクティブAFM・グルーブ底部強調凹凸合成像とする。これによって、記録マーク21が、グルーブ32の中心線32Cとの位置関係が明確に示されることになる。
【0040】
前記画像処理装置64においては、例えば、図9に拡大して示されるように、記録マーク21の、グルーブ中心線32Cによって分けられる部分を、図10のように拡大して、分割記録マーク21Aと21Bのそれぞれの面積S1、S2を算出する。
【0041】
これらのS1及びS2の信号は、デトラック値算出回路66に送られ、ここで、次の(1)式及び(2)式により、デトラック値DTが算出される。
【0042】
A={S1/(S1+S2)}×100 …(1)
DT=|50−A| …(2)
【0043】
例えば、S1が0.2329μm2、S2が0.1650μm2であったとすると、
A={0.2329/(0.2329+0.1650)}×100=58.5(%),
|50-58.5|=8.5(%)
となり、デトラック値DTは8.5%となる。
【0044】
この8.5%が0%となるように、例えば前記スタンパ40のグルーブ形成部分42を修正すると、良好な凹凸形状の光記録媒体が得られる。
【0045】
なお、上記実施例1において、試料は、記録済みのDVD−RW(Digital versatile disc−rewritable)である光記録媒体10から放熱層24及び光透過層26を除去して、第3誘電体層22を露出させたものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、記録層20を露出して、これをプローブによって走査するようにしてもよい。
【0046】
又、上記実施例1において、プローブ54は、直径が10nmのカーボンナノチューブを用いているが、本発明はこれに限定されるものでなく、記録マーク側面の凹凸の大きさに応じてその直径(直径が20nm以下であることが望ましい)あるいは材質を選択するものであれば良い。
【0047】
又、上記実施例1において、凹凸像信号形成回路58において形成された信号は増幅回路60によって増幅されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、信号強度が十分であれば増幅回路は設ける必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の実施例の装置及び方法により測定される光記録媒体の要部を模式的に拡大して示す断面図
【図2】実施例1に係る記録マーク測定装置を示すブロック図
【図3】光記録媒体及びその製造に用いるスタンパの要部を拡大して示す断面図
【図4】光記録媒体におけるV溝状のグルーブとプローブとの関係を模式的に拡大して示す断面図
【図5】同実施例1の記録マーク測定装置により、光記録媒体の表面を走査して得られたコンダクティブAFM像を示す模式図
【図6】同記録マーク測定装置によって得られた記録マーク近傍の凹凸の高さ情報から得られた凹凸像を示す模式図
【図7】グルーブ底部のみを強調したグルーブ底部強調凹凸像を示す模式図
【図8】前記図5に示されるコンダクティブAFM像と図7に示されるグルーブ底部強調凹凸像とを合成して示す模式図
【図9】図8の一部を拡大して示す模式図
【図10】図9における記録マークが、グルーブ底部の中心線の左右の部分に分けた状態で拡大して示す模式図
【符号の説明】
【0049】
10…光記録媒体
12…基板
20…記録層
21…記録マーク
21A、21B…分割記録マーク
22…第3誘電体層
32…グルーブ
32A、32B…エッジ部
32C…グルーブ中心線
40…スタンパ
42…グルーブ形成部分
50…記録マーク測定装置
52…走査型プローブ顕微鏡
54…プローブ
56…記憶装置
58…凹凸像信号形成回路
60…増幅回路
62…画像合成回路
64…画像処理装置
66…デトラック値算出回路
【技術分野】
【0001】
この発明は光記録媒体の相変化記録膜に形成された記録マークを正確に測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば非特許文献1に記載されるように、SPM(走査型プローブ顕微鏡)を用いて相変化記録マークを観察した事例が開示されている。
【0003】
この非特許文献1では、LFM(摩擦間力顕微鏡)モードによる測定とKFM(表面電位顕微鏡)モードでの測定データを比較して評価している。
【0004】
前記LFMモードあるいはKFMモードでは、相変化記録膜に形成された記録マーク(アモルファスマーク)の側面の形状は、十分な測定評価が困難であるという問題点がある。
【0005】
更に、前記LFMモード及びKFMモードでは、相変化記録膜の表面が、例えばDLC(ダイヤモンドライクカーボン)により被われていると記録マークの観察が困難であって、十分な分解能を得ることができないという問題点がある。
【0006】
これに対しては、相変化記録膜上の他の膜を剥離して相変化記録膜を露出することも考えられるが、次世代あるいは次々世代の光記録媒体では、膜構造が複雑化して、各層の膜厚が薄くなり、剥離による簡単なサンプリングでは相変化記録膜を露出することが困難となっている。
【0007】
又、記録マークが、あらかじめ形成されたグルーブに沿って正確に形成されているかどうか(ここではこれを「デトラック値」と称することとする)を確認することが求められる場合があるが、光記録媒体に形成されたトラックがU溝形状の場合には、従来、TEM(透過型電子顕微鏡)により測定することができるものの、グルーブがV溝形状の場合は、TEMでは明確にグルーブを確認することができないことから、デトラック値を求めることが困難となるという問題点があった。
【0008】
【非特許文献1】2004年7月、Japanese Journal Applied Physics
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、記録マーク側面のうねりを明確に測定できると共に、DLC膜等の他の膜が相変化記録膜上に存在しても記録マークを測定することができ、更に、グルーブがV溝形状であっても、デトラック値を計測することができる光記録媒体における記録マーク測定方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者は、鋭意研究の結果、走査型プローブ顕微鏡により、AFMモードで光記録媒体の表面を走査することによって、明瞭なコンダクティブAFM像や凹凸像を得て、凹凸像から、グルーブ底面の凹凸像の信号を得て、これらを合成することによって、記録マークのグルーブ中心との関係、記録マーク側面のうねり、を正確に測定できることが分かった。
【0011】
即ち以下の本発明により上記課題を解決するものである。
【0012】
(1)走査型プローブ顕微鏡により、グルーブに相変化記録マークが形成されている光記録媒体の表面を、AFMモードで走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと光記録媒体の表面との間の電流量によるコンダクティブAFM像と、プローブと表面との距離から得られる高さのデータによる凹凸像の信号とを得る過程と、前記凹凸像から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る過程と、前記コンダクティブAFM像の信号と前記凹凸像の信号とを合成して合成像の信号を形成する過程と、を有してなり、前記高さデータの閾値を、前記表面のグルーブにおける底面位置に相当する高さに設定して、グルーブ底面凹凸像の信号を得ることを特徴とする(1)に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【0013】
(2)前記グルーブ底面凹凸像の信号を増幅してから、前記コンダクティブAFM像の信号に合成することを特徴とする(1)に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【0014】
(3)前記合成された信号による合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める過程と、前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求める過程と、を有することを特徴とする(1)又は(2)に記載の光記録媒体における記録マーク測定方法。
【0015】
(4)(3)の方法により得られたデトラック値に基づいて、光記録媒体製造用のスタンパにおけるグルーブ形成部分の位置及び形状を、デトラック値が0になるように修正することを特徴とするスタンパ製造方法。
【0016】
(5)AFMモードにより凹凸のある試料表面を走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと試料表面との間の電流量データ及び試料表面の高さデータを得ることができる走査型プローブ顕微鏡と、前記試料表面の凹凸における凹部底面の高さに相当する高さデータに設定した閾値を越える前記高さデータから、試料表面における凹部底面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路と、前記凹部底面の凹凸像の信号による底面凹凸像と電流量データによる記録マークの像を合成する画像合成回路と、を有してなる光記録媒体における記録マークの測定装置。
【0017】
(6)前記凹凸像の信号を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とする(5)に記載の光記録媒体における記録マークの測定装置。
【0018】
(7)前記画像合成回路により、合成された信号により合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める画像処理装置と、前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求めるデトラック値算出回路と、を有することを特徴とする(5)又は(6)に記載の光記録媒体における記録マーク測定装置。
【発明の効果】
【0019】
この発明においては、AFMモードで、走査型プローブ顕微鏡により光記録媒体の表面を1回走査することによって、各ポイントでの検出電流の情報とポイントの高さを同時に検出して、この情報から、グルーブ形状(高さ情報)と相変化記録膜(検出電流量情報)の合成像を作成して、精密な記録マークの形状及びこれとグルーブとの位置関係を得ることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
この最良の実施形態に係る記録マークの測定方法は、走査型プローブ顕微鏡をAFMモードとし、例えば直径が20nm以下のカーボンナノチューブからなるプローブを用い、このプローブを、試料表面に接触させて(AFM接触モード)光記録媒体表面を走査し、走査領域での各ポイントにおけるプローブの高さデータを得て凹凸像の信号とし検出電流量のデータを得て、これをコンダクティブAFM像の信号とし、更に、前記高さデータから、高さデータの閾値を調整して、グルーブ位置でのグルーブ底面凹凸像の信号を得て、前記コンダクティブAFM像の信号と合成し、相変化記録膜の精密な形状と、これに対するグルーブ中心との関係を測定するものである。
【実施例1】
【0021】
以下図面を参照して、本発明の実施例1について説明する。
【0022】
図1は、本発明の方法及び装置によって、記録マークが測定される試料である光記録媒体の要部を模式的に拡大して示す断面図である。
【0023】
この光記録媒体10は、基板12上に第1誘電体層14、反射層16、第2誘電体層18、記録層20、第3誘電体層22、及び放熱層24からなる情報層30を形成すると共に、この情報層30上に光透過層26を設けたものである。
【0024】
前記基板12には、図3に示されるように、スタンパ40によってV溝形状のグルーブ32が形成されている。図3の符号42は、前記基板12を成形する際に、前記グルーブの雌型となるグルーブ形成部分を示す。
【0025】
本発明の実施例に係る光記録媒体における記録マークの測定装置50は、図2に示されるように、走査型プローブ顕微鏡52と、この走査型プローブ顕微鏡52におけるプローブ54の、1回の走査毎に試料表面(光記録媒体10表面)における走査領域の各ポイントでの、プローブ54から得られた検出電流量のデータ(信号)及びこのプローブ54の高さ、即ち、試料表面の凹凸の高さのデータ(信号)の両方を記憶するための記憶装置56と、前記記憶装置56からの出力される凹凸像の信号から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路58と、前記凹凸像信号形成回路58において得られた凹凸像信号を増幅するための増幅回路60と、前記記憶装置56に記憶されたコンダクティブAFM像の信号及び前記増幅回路60において増幅された凹凸像の信号とを合成する画像合成回路62と、この画像合成回路62で合成された画像から、記録マークの、グルーブ中心線によりその両側に隔てられた2つの部分の面積を求めるための画像処理装置64と、この画像処理装置64からの信号に基づいて、デトラック値を算出するデトラック値算出回路66と、液晶パネル等の表示装置68と、を備えて構成されている。
【0026】
前記表示装置68は、前記走査型プローブ顕微鏡52と、増幅回路60と、画像合成回路62及びが像処理装置64に接続され、これらの出力信号に基づいて画像を表示するようにされている。
【0027】
前記プローブ54は、例えば、直径が10nmのカーボンナノチューブから構成されている。前記走査型プローブ顕微鏡52は、前記プローブ54を除き、従来の走査型プローブ顕微鏡と同一構成であって、通常のSTM(走査トンネル顕微鏡)モードと、AFM(原子間力顕微鏡)モードの一方のモードで、試料表面を二次元的に走査できるようにされている。
【0028】
この実施例1において、走査型プローブ顕微鏡52は、AFMモードで用いられ、プローブ54の先端は、試料表面に接触した状態で該表面を走査する。
【0029】
ここで、プローブ54によって走査される試料は、記録済みの前記光記録媒体10から、光透過層26及び放熱層24を取り除いた状態の、即ち、第3誘電体層22が露出された状態のものである。
【0030】
プローブ54により、第1誘電体層14が露出された光記録媒体10の表面を走査すると、プローブ54は、表面の第1誘電体層14に一定の力で接触しながら移動する。このとき、走査領域における各ポイントでの電流量及びその時のプローブの高さが1回の走査で検出される。
【0031】
前記グルーブ32は、V溝であるために、その幅方向両端のエッジ部32A、32Bの角度が、例えば、図4に示されるように160°と大きいために、プローブ54の先端は第1誘電体層14の表面に確実に追従する。従って、エッジ部32A、32Bにおいて、プローブ54の、第1誘電体層14に対する接触力がほとんど変化することが無く、このため、エッジ部32A、32Bは、検出電流量の変化によって捉えることができない。
【0032】
なお、グルーブがU溝の場合は、グルーブのエッジ部の角度が90°に近い角度であって、プローブ54の先端がエッジ部を乗り越えるときに、やや強い力で第1誘電体層14の表面に押し込まれ、これによって検出電流が増加するので、該エッジ部の位置が分かる。
【0033】
前記プローブ54による走査によって、前述のように、各ポイントでの検出電流の情報(データ)を取り込むことができる。即ち、相変化記録マーク(検出電流量情報)を得ることができ、検出電流情報をマッピングすると、図5に示されるようなコンダクティブAFM像となる。このコンダクティブAFM像では、濃淡が電流量の大小を示す。
【0034】
前記走査型プローブ顕微鏡52を、AFMモードとして、前記放熱層24と光透過層26とを除去して、第3誘電体層22が露出した光記録媒体10の表面をプローブ54によって走査すると、各ポイントでの高さと検出電流の情報を同時に取得でき、この検出電流情報によって形成されるコンダクティブAFM像は、図5に示されるようになる。前記検出電流量は、記録マーク21(アモルファス)部分で少なく、結晶部分で多い。
【0035】
これを、一旦、記憶装置56に記憶した後、その記憶された信号を、凹凸像信号形成回路58において、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの表面の凹凸像の信号を形成すると、その信号による凹凸像は、図6のようになる。
【0036】
図6において、濃淡の濃度が最も高い箇所の高さは0.00nm、最も淡い箇所は44.92nmである。この44.92nmは、本実施例においては、前記V溝形状のグルーブ32のエッジ部32A、32Bの端部位置の高さ、即ち溝の深さに相当する。
【0037】
前記閾値を、グルーブ32における底面位置に相当する高さにした場合の、凹凸像信号形成回路で形成された信号に基づくグルーブ底部強調凹凸像は、図7に示されるようになる。
【0038】
図7において、濃淡の最も淡い箇所は、高さが4.97nmである。V溝形状のグルーブの深さは、前記のようにほぼ45nmであり、高さ4.97nmの部分は、V溝の最も深い部分、即ち中心部近傍を示し、濃淡の最も濃い部分が、グルーブ中心線を示すことになる。
【0039】
この実施例1においては、グルーブ底部強調凹凸像の信号を増幅回路60において増幅し、これを、画像合成回路62において、記憶装置56からのコンダクティブAFM像の信号と合成して、図8に示されるような、コンダクティブAFM・グルーブ底部強調凹凸合成像とする。これによって、記録マーク21が、グルーブ32の中心線32Cとの位置関係が明確に示されることになる。
【0040】
前記画像処理装置64においては、例えば、図9に拡大して示されるように、記録マーク21の、グルーブ中心線32Cによって分けられる部分を、図10のように拡大して、分割記録マーク21Aと21Bのそれぞれの面積S1、S2を算出する。
【0041】
これらのS1及びS2の信号は、デトラック値算出回路66に送られ、ここで、次の(1)式及び(2)式により、デトラック値DTが算出される。
【0042】
A={S1/(S1+S2)}×100 …(1)
DT=|50−A| …(2)
【0043】
例えば、S1が0.2329μm2、S2が0.1650μm2であったとすると、
A={0.2329/(0.2329+0.1650)}×100=58.5(%),
|50-58.5|=8.5(%)
となり、デトラック値DTは8.5%となる。
【0044】
この8.5%が0%となるように、例えば前記スタンパ40のグルーブ形成部分42を修正すると、良好な凹凸形状の光記録媒体が得られる。
【0045】
なお、上記実施例1において、試料は、記録済みのDVD−RW(Digital versatile disc−rewritable)である光記録媒体10から放熱層24及び光透過層26を除去して、第3誘電体層22を露出させたものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、記録層20を露出して、これをプローブによって走査するようにしてもよい。
【0046】
又、上記実施例1において、プローブ54は、直径が10nmのカーボンナノチューブを用いているが、本発明はこれに限定されるものでなく、記録マーク側面の凹凸の大きさに応じてその直径(直径が20nm以下であることが望ましい)あるいは材質を選択するものであれば良い。
【0047】
又、上記実施例1において、凹凸像信号形成回路58において形成された信号は増幅回路60によって増幅されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、信号強度が十分であれば増幅回路は設ける必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の実施例の装置及び方法により測定される光記録媒体の要部を模式的に拡大して示す断面図
【図2】実施例1に係る記録マーク測定装置を示すブロック図
【図3】光記録媒体及びその製造に用いるスタンパの要部を拡大して示す断面図
【図4】光記録媒体におけるV溝状のグルーブとプローブとの関係を模式的に拡大して示す断面図
【図5】同実施例1の記録マーク測定装置により、光記録媒体の表面を走査して得られたコンダクティブAFM像を示す模式図
【図6】同記録マーク測定装置によって得られた記録マーク近傍の凹凸の高さ情報から得られた凹凸像を示す模式図
【図7】グルーブ底部のみを強調したグルーブ底部強調凹凸像を示す模式図
【図8】前記図5に示されるコンダクティブAFM像と図7に示されるグルーブ底部強調凹凸像とを合成して示す模式図
【図9】図8の一部を拡大して示す模式図
【図10】図9における記録マークが、グルーブ底部の中心線の左右の部分に分けた状態で拡大して示す模式図
【符号の説明】
【0049】
10…光記録媒体
12…基板
20…記録層
21…記録マーク
21A、21B…分割記録マーク
22…第3誘電体層
32…グルーブ
32A、32B…エッジ部
32C…グルーブ中心線
40…スタンパ
42…グルーブ形成部分
50…記録マーク測定装置
52…走査型プローブ顕微鏡
54…プローブ
56…記憶装置
58…凹凸像信号形成回路
60…増幅回路
62…画像合成回路
64…画像処理装置
66…デトラック値算出回路
【特許請求の範囲】
【請求項1】
走査型プローブ顕微鏡により、グルーブに相変化記録マークが形成されている光記録媒体の表面を、AFMモードで走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと光記録媒体の表面との間の電流量によるコンダクティブAFM像と、プローブと光記録媒体の表面との距離から得られる高さのデータによる凹凸像とを得る過程と、
前記凹凸像から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る過程と、
前記コンダクティブAFM像の信号と前記凹凸像の信号とを合成して合成像の信号を形成する過程と、を有してなり、
前記高さデータの閾値を、前記表面のグルーブにおける底面位置に相当する高さに設定して、グルーブ底面凹凸像の信号を得ることを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項2】
請求項1において、
前記グルーブ底面凹凸像の信号を増幅してから、前記コンダクティブAFM像の信号に合成することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項3】
請求項1又は2において、
前記合成された信号による合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める過程と、
前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求める過程と、
を有することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項4】
請求項3の方法により得られたデトラック値に基づいて、光記録媒体製造用のスタンパにおけるグルーブ形成部分の位置及び形状を、デトラック値が0になるように修正することを特徴とするスタンパ製造方法。
【請求項5】
AFMモードにより凹凸のある試料表面を走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと試料表面との間の電流量データ及び試料表面の高さデータを得ることができる走査型プローブ顕微鏡と、
前記試料表面の凹凸における凹部底面の高さに相当する高さデータに設定した閾値を越える前記高さデータから、試料表面における凹部底面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路と、
前記凹部底面の凹凸像の信号による底面凹凸像と前記電流量データによる記録マークの像を合成する画像合成回路と、
を有してなる光記録媒体における記録マークの測定装置。
【請求項6】
請求項5において、
前記凹凸像の信号を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とする光記録媒体における記録マークの測定装置。
【請求項7】
請求項5又は6において、
前記画像合成回路により、合成された信号により合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める画像処理装置と、
前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求めるデトラック値算出回路と、
を有することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定装置。
【請求項1】
走査型プローブ顕微鏡により、グルーブに相変化記録マークが形成されている光記録媒体の表面を、AFMモードで走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと光記録媒体の表面との間の電流量によるコンダクティブAFM像と、プローブと光記録媒体の表面との距離から得られる高さのデータによる凹凸像とを得る過程と、
前記凹凸像から、高さデータの閾値を調整して、その閾値以下の高さの前記表面の凹凸像の信号を得る過程と、
前記コンダクティブAFM像の信号と前記凹凸像の信号とを合成して合成像の信号を形成する過程と、を有してなり、
前記高さデータの閾値を、前記表面のグルーブにおける底面位置に相当する高さに設定して、グルーブ底面凹凸像の信号を得ることを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項2】
請求項1において、
前記グルーブ底面凹凸像の信号を増幅してから、前記コンダクティブAFM像の信号に合成することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項3】
請求項1又は2において、
前記合成された信号による合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める過程と、
前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求める過程と、
を有することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定方法。
【請求項4】
請求項3の方法により得られたデトラック値に基づいて、光記録媒体製造用のスタンパにおけるグルーブ形成部分の位置及び形状を、デトラック値が0になるように修正することを特徴とするスタンパ製造方法。
【請求項5】
AFMモードにより凹凸のある試料表面を走査して、走査領域での各ポイントにおけるプローブと試料表面との間の電流量データ及び試料表面の高さデータを得ることができる走査型プローブ顕微鏡と、
前記試料表面の凹凸における凹部底面の高さに相当する高さデータに設定した閾値を越える前記高さデータから、試料表面における凹部底面の凹凸像の信号を得る凹凸像信号形成回路と、
前記凹部底面の凹凸像の信号による底面凹凸像と前記電流量データによる記録マークの像を合成する画像合成回路と、
を有してなる光記録媒体における記録マークの測定装置。
【請求項6】
請求項5において、
前記凹凸像の信号を増幅する増幅回路を設けたことを特徴とする光記録媒体における記録マークの測定装置。
【請求項7】
請求項5又は6において、
前記画像合成回路により、合成された信号により合成像での前記グルーブ底面凹凸像により、その両側に隔てられた前記相変化記録マークの2つの部分の面積を求める画像処理装置と、
前記求められた2つの部分の面積の比から、前記相変化記録マークのグルーブ中心からのずれを示すデトラック値を求めるデトラック値算出回路と、
を有することを特徴とする光記録媒体における記録マーク測定装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2006−331549(P2006−331549A)
【公開日】平成18年12月7日(2006.12.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−154334(P2005−154334)
【出願日】平成17年5月26日(2005.5.26)
【出願人】(000003067)TDK株式会社 (7,238)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年12月7日(2006.12.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年5月26日(2005.5.26)
【出願人】(000003067)TDK株式会社 (7,238)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]