KR0151278B1 - 상변화형 광디스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상변화형 광디스크에서 기록막의 마이크로셀화에 의한 매체의 유동을 방지하여 반복기록 특성이 우수하고 잡음이 적은 고밀도의 상변화형 광디스크 제조에 관한 것으로, 기판위에 하부 유전체층을 성막시키는 단계, 상기 하부 유전체층 위에 상변화형 기록막을 성막함과 함께 결정질로 변화시키는 단계, 상기 결정질 기록막을 스퍼터 에칭하여 마이크로셀화 시키는 단계, 상기 마이크로셀화된 기록막 위에 제2상부 유전체층과 반사층을 형성시키는 단계로 이루어진 상변화형 광디스크의 제조방법에 관한 기술이다.

Description

상변화형 광디스크의 제조방법

제1도는 종래의 스퍼터 에칭에 따른 광디스크 단면구조도.

제2도는 본 발명의 스퍼터 에칭에 따른 광디스크 단면구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 하부 유전체층

3′: 기록막

본 발명은 상변화형 광디스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 기록막의 마이크로셀화에 의한 매체의 유통을 방지하여 반복기록 특성이 우수하고 잡음이 적은 고밀도의 상변화형 광디스크의 제조에 관한 것이다.

상변화형 광디스크는 결정질과 비정질간의 가역적 변태를 이용하여 정보를 기록하고 이들간의 반사도의 차이를 검출하는 방식으로, 광학계가 간단하고 단일빔에 의한 직접덮어쓰기(single-beam direct overwrite)와 고밀도 기록이 가능한 장점이 있다.

그러나, 상변화형 광디스크는 중첩기록에 의한 정보의 기록과 소거과정이 반복됨에 따라 기록막의 유동이 발생하여 반복기록 회수가 제한되는 문제점이 있다.

더구나, 정보기록 밀도를 더욱 높이기 위해 마크길이가 긴 mark edge 기록방식을 채택할 경우 기록막의 유동은 더욱 심각해진다.

기록막의 유동은 기록막에 집속된 레이저를 조사했을 때, 디스크에 온도구배가 생기고 보호층이 기록막에 접하는 부분은 반대측보다 열팽창이 커서 열팽창의 차이에 의해 기록막을 누르는 힘이 생기는데 연유된다(Proceedings of Society of Photo-Optical Instrumentation Enginners(SPIE), 1078, (1989)pp. 27-34).

이러한 기록막의 유동을 막기위한 여러 가지 방법이 제안되었으며, 그 방안중의 하나는 기록막을 인위적으로 미세한 셀로 만들어 줌으로서 기록막을 미소영역으로 분리시키고 이를 고융점의 보호막으로 감싸 기록막의 유동을 저지하는 방법이다.

이 경우, 보호막은 레이저의 조사에 의해 녹지 않으며 마이크로셀을 제조하게 된다.

제1도는 이와같은 종래의 스퍼터 에칭(Sputter eatching)에 의한 기록막의 마이크로셀화(micro cellular)를 나타낸 구조의 단면도로서, 기판(1)상에 ZnS계 하부 유전체층(2)을 입히고, 하부 유전체층(2)위에 GeSbTeCo와 같은 기록박(3)을 목표 두께의 2배인 75nm의 두께로 스퍼터에 의해 막을 입힌다.

다시 그 위에 다결정의 Ti-막(4)을 약 15nm 두께로 입힌다.

그런 다음 Ti-막을 Ar-이온으로 스퍼터 식각(etching)시킨다.

이때, 막의 결정입계에서 먼저 식각(Sutter etching)이 선택적으로 됨으로써 Ti-막이 없어지면서 기록막도 함께 식각된다.

부분적으로 하부 유전체층(2)이 노출되는 곳까지 식각이 계속 진행되면 기록막(3)은 삼각추 모양으로 분리되어 삼각추의 정상과 정상과의 간격은 약 40nm가 된다.

그 다음에 그 위에 상부 유전체층을 스퍼터 증착시켜 유전체막이 기록막을 완전히 감싸도록 한 후, A1 합금으로 반사층을 입힌다.

이러한 방법으로 제작한 미세한 셀은 덮어쓰기가 가능하고 약 23dB의 소거비가 얻어질 수 있는 것으로 보고되었다.

그러나 결정립 크기로 인한 소거흔적 또는 변형에 의한 소거흔적이 억제되어 이 보다 높은 소거비(erasibility)로 얻을 수 있을 가능성이 있음이 제시되었다(SPIE Vol.1499 Optical Data Storage′ 91 pp 166-170).

그러나, 상기와 같은 종래의 제조방법에 의한 기록막의 마이크로셀화는 Ti-다결정막을 성막시키는 공정과 이 공정이 종료된 다음 다시 기록막까지 스퍼터 식각을 실시함으로써 공정이 번거롭고 제조시간이 오래 걸리는 단점을 갖고 있다.

또한 Ti-다결정막을 성막시킬 때, 균일한 크기의 결정립을 얻기가 쉽지 않으며, 그 결과 불균일한 결정립크기가 얻어지면 잡음발생의 원인이 된다.

또한 미세한 셀을 만들어 주기위해 새로운 금속으로 Ti을 Sputter Chamber에서 deposition해야 하므로 Sputter 환경을 오염시키는 문제점이 있다.

특히 Ti이 산화물을 쉽게 형성하는 데다가 이들 산화물이 Sputter Chamber의 벽에 증착되어 다공질 표면(Porocus Surface)을 형성함으로서 Sputter가스압력을 정확히 조절하는데 난점이 있다.

따라서, 종전의 기술로 미세한 셀을 만들 경우, 공정이 복잡함을 물론 오염과 공정변수의 정확한 조절이 어렵다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 기록층의 유동에 의한 상변화형 광디스크의 반복 기록특성의 저하와 고밀도화에 저해요소로 적용하는 걸림돌 제거한는데 있어, 미세한 셀을 기록층에 만들어 주어 디스크의 고속회전시나 마크길이가 큰 mark edge 기록방식에서 처럼 고밀도화를 시킬 경우, 매체유동을 효과적으로 저지시킴과 동시에 잡음의 증가를 막고 추가적인 금속(예 Ti)박막층의 존재없이 바로 마이크로셀(micro-cell)을 일괄공정으로 만들어주는데 목적이 있다.

이와같은 목적달성을 위한 본 발명은 기판상에 하부 유전체층을 성막시키는 단계, 상변화형 기록막을 성막함과 함께 비결정질을 결정질로 변화시키는 단계, 상기 결정질 기록막을 스퍼터 에칭(Sputter ething)하여 마이크로셀호 시키는 단계, 상부 유전체층과 반사층을 순차적으로 형성시키는 단계로 함을 특징으로 하는 제조방법으로 이루어진다.

상기한 단계에서 결정질 기록막을 형성함에 있어서는 스퍼터 가스압력(Sputter Gas pressor)을 통상보다 낮게하고, 원격가열 함으로서 원활한 결정질을 얻는다.

또한, 결정질 기록막을 마이크로셀화 하기위한 스퍼터 에칭시에는 스퍼터링의 전압의 극성을 바꾸어 에칭한다.

제2도는 본 발명의 제조방법에 따른 광디스크 구조의 단면도를 나타낸 것으로, 이에따라 설명한다.

먼저, (a)와 같이 기판(1)위에 하부 유전체층(2)인 ZnS-SiO₂층을 약 150∼250nm의 두께로 RF magnetron sputtering 방식에 의하여 소정의 제조압력과 제조파워 조건으로 성막시켜 비정질상을 얻는다.

이와같이 ZnS-SiO₂층을 성막시킨 다음, 상변화형 기록막(3′)인 GeSbTe등과 같은 재질로 약 40∼80nm의 두께로 성막시킨다.

상기한 공정에서 스퍼터 증착시(Sputter deposition)공정변수를 제어함으로서 비정질인 기록막을 결정질로 만들어 준다.

이때 주된 특징은 스퍼터된 mass flux의 kinetic energy를 높여주기 위해 Sputter gas pressure를 통상보다 낮게하고 증착될 기록층의 표면확산(Surface diffusion)을 빠르게 하기위해 직접 혹은 간접방식으로 원격가열 하는 것을 골자로 한다.

이 방법을 통해, polycarbonate 기판의 변형이나 손상없이 증착증의 표면온도를 증가시킬 수 있다.

그결과, 통상의 조건에서 deposition 할 경우 as-deposit 된 상태에서 비정질로 얻어지는 기록층을 이같이 함으로서 입자의 크기가 미세하고, 균일한 결정질의 기록층 미세조직을 얻는다는 점이 차별요소이다.

다음은 (b)단계로서 전압의 극성을 바꾸어 주면 이온화된 Ar은 기판으로 입사되고 박막을 깍아나간다.

이때 스퍼터 에칭시에는 기록층(GeTeSb)박막의 특정 결정입계(grain boundary)에서 먼저 에칭되도록 입사하는 Ar-ion의 flux와 운동에너지를 조정하면 선택적인 에칭이 결정입계 부분에서 일어나게 함으로써 박막의 표면형상이 산과 골의 형태로 나타나기 시작한다.

따라서, 소정의 etching rate와 공정 조건으로 하부 유전체층이 노출되는 곳까지의 직전까지 에칭을 계속하면 (c)와 같이 기록막은 삼각추 모양이나 하부는 연속이고 상부는 삼각추가 얹어진 형태로 된다.

이때, 삼각추의 정상과 정상과의 간격은 약 200∼500Å이되어 미세한 크기의 마이크로셀을 기록층에 형성시킬 수 있다.

다음 단계로, 기록위에 도면에 표시되지 않는 상부 유전체층으로 ZnS-SiO₂를 하부유전체보다 얇게 적층하고 때에 따라 중간층을 SiO₂나 금속층을 삽입한 구조를 취할 수도 있다.

끝으로, 반사막으로 유전체나 금속을 이용해 반사층을 제조하고 UV로 경화가 가능한 resin을 도포하여 공정을 끝낸다.

이상에서와 같이, 본 발명은 고밀도의 상변화 디스크를 제작하는 공정에 적용시킴으로써 종래의 매체에서 크게 문제가 되고 있는 매체의 유동을 극소화 시킬 수 있다.

이는 기록층 위에 추가적인 금속층의 증착없이도 as-deposit 상태에서 결정질의 기록층을 얻고, 이를 Sputter etching 시켜 선택적으로 산과 골을 형성시켜 줌으로써 마이크로셀을 형성시켜 주기위한 제조공정을 단순화 시켰다.

그 결과, 공정시간을 단축시키고, 다결정의 Ti- 막 증착이 필요없이 Sputter deposition 도중 chamber 내의 오염을 막을 수 있는 동시에, 양산시 제조원가의 절감을 기할 수 있다.

또한, micro-cell 아이디어를 구현할시 매체의 잡음이 증가되는 것을 막을 수 있어, 궁극적으로는 마이크로셀화에 의한 상변화형 광디스크의 유동방비로부터 반복기록특성이 우수하고, 잡음이 적은 고밀도의 상변화형 광디스크의 제작이 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 기판위에 하부 유전체층을 성막시키는 단계, 상기 하부 유전체층 위에 상변화형 기록막을 상막함과 함께 결정질로 변화시키는 단계, 상기 결정질 기록막을 스퍼터 에칭하여 마이크로셀화 시키는 단계, 상기 마이크로셀화된 기록막 위에 제2상부 유전체층과 반사층을 형성시키는 단계로 이루어진 상변화형 광디스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 결정질 기록막 형성을 위해 스퍼터 가스입력(Sputter Gas Pressure)을 통상보다 낮게 하고, 원격가열하는 단계로 이루어진 상변화형 광디스크의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 마이크로셀화를 위한 스퍼터링 에칭시 스퍼터링의 전압의 극성을 바꾸어 에칭하는 단계로 이루어진 상변화형 광디스크의 제조방법.