KR0170685B1 - 광자기 디스크 및 그 제조방법 - Google Patents

광자기 디스크 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광자기 디스크(Magneto-Optical Disk) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 마크에지 기록방식을 적용한 경우, 지터(Jitter) 및 에지 시프트(Edge shift)의 값이 커지게 되는 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것이다.
본 발명은, 투명한 기판 위에 제1유전체층, 재생층, 기록층, 제2유전체층, 및 반사층이 순차적으로 적층되어 있는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크에 있어서, 상기 재생층과 기록층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 완충영역층을 갖춘 것을 그 특징으로 하여, 단파장대에서의 기록층의 수직 이방성 특성이 좋아지고 자기광학 효과가 커질 뿐만 아니라, 마크에지 기록방식을 적용한 경우, 지터(Jitter) 및 에지 시프트(Edge shift)의 값이 적어져 신호의 질을 향상시킬 수 있다.

Description

광자기 디스크 및 그 제조방법
제1도는 일반적인 교환 결합막 구조의 광자기 디스크를 나타낸 단면도이다.
제2도는 본 발명에 따른 광자기 디스크를 나타낸 단면도이다.
제3도는 제2도의 재생층, 완충영역층 및 기록층의 적층 공정도이다.
제4도는 종래의 광자기 디스크와 본 발명에 따른 광자기 디스크의 지터 및 에지 시프트의 값을 비교한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투명 기판 2 : 제1유전체층
3 : 재생층 4 : 기록층
5 : 제2유전체층 6 : 반사층
7 : 완충영역층
본 발명은 광자기 디스크(Magneto-Optical Disk) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광자기 디스크는, 기록시 기록용 레이저 비임 및 외부 자장을 적용하여 반전자구의 비트를 디스크에 형성하고, 재생시 편광된 레이저 비임을 적용하여 자기광학 효과(Magneto-optic effect)에 의한 정보를 판독한다. 최근 광자기 디스크의 고밀도화 추세에 따라, 기록용 레이저 비임의 광원으로서 단파장 반도체 레이저의 사용, 기록 비트 및 트랙 피치(Track pitch)의 축소화, 그리고 마크에지(Mark edge) 기록방식의 채용 등이 요구되고 있다. 지금까지 주로 사용되었던 기록용 레이저 비임의 파장은 830 nm(nanometer) 또는 780 nm 이다. 그러나 680 nm, 650 nm, 635nm 등의 적색 파장대, 532 nm 등의 녹색 파장대, 그리고 더 짧은 청색 파장대 등을 적용하면, 디스크 트랙상에 형성되는 기록 비트를 축소시킬 수 있음에 따라 기록 밀도를 높힐 수 있다. 또한 트랙 피치는, 주로 사용되었던 1.6 ㎛(micrometer)에서 2 배의 용량에 상당한 1.39 ㎛ 또는 3 배의 용량에 상당한 1.34 ㎛로 축소됨에 따라 트랙 밀도를 높힐 수 있다. 이와 같이 트랙 밀도를 높힐 수 있는 것은, 기록 밀도를 높힐 수 있다는 전제하에 가능하다. 한편, 기록된 비트의 에지 부위를 정보 단위로 적용하는 마크에지 기록방식은, 주로 사용되었던 마크포지션(Mark position) 기록방식에 비하여 고밀도화에 일조하게 되므로, 그 개발이 활발하게 진행되고 있는 추세이다.
그러나 상기와 같은 고밀도화 추세에 따라 품질(quality)의 측면에서 다양한 문제점들이 발생되고 있다. 예를 들어, 기록용 레이저 비임의 파장이 짧아지고, 트랙을 형성하는 랜드/그루브가 작아짐에 따라 기록 비트의 형성이 상대적으로 제한된다. 결국 자기광학 효과가 작게 되어 신호의 특성이 열화된다. 한편 마크에지 기록방식을 적용한 경우, 지터(Jitter) 및 에지 시프트(Edge shift)의 값이 커지게 되는 문제점이 발생되고 있다. 이러한 문제점들을 개선하기 위하여 많은 광자기 디스크 및 그 제조방법이 개발되고 있지만, 아직까지 적합한 효과를 나타내지 못한 실정이다.
최근, 단파장 영역에서 높은 자기광학 효과를 얻기 위하여, ‘교환 결합막’구조의 광자기 디스크에 대한 개발이 활성화되고 있다. 제1도는 일반적인 교환 결합막 구조의 광자기 디스크를 나타낸 단면도이다. 제1도에 도시된 바와 같이 일반적인 교환 결합막 구조의 광자기 디스크는, 투명한 기판(1) 위에 제1유전체층(2), 재생층(3), 기록층(4), 제2유전체층(5), 및 반사층(6)이 순차적으로 적층되어 있다. 일반적으로 투명한 기판(1)은 2P 기판이, 그리고 유전체층(2, 5)은 질화규소(Si-N)가 적용된다. 도시된 바와 같이, 재생 특성이 좋은 경희토류계 물질의 재생층(3)이 기록층(4)의 한쪽과 접하여 있다. 이에 따라 단일막 구조의 광자기 디스크에 비하여, 단파장대에서의 기록층(4)의 수직 이방성 특성이 좋아지고 자기광학 효과가 커지게 된다. 제3도에서는 경희토류계 물질의 재생층(3)이 기록층(4)의 한쪽에만 접해 있지만, 기록층(4)의 양쪽에 접하게 할 수도 있다. 제3도와 같이 재생층(3)이 기록층(4)의 한쪽에만 접해 있는 구조를 2층 교환 결합막 구조, 기록층(4)의 양쪽에 접해 있는 구조를 3층 교환 결합막 구조라 부른다. 그러나 상기와 같은 교환 결합막 구조의 광자기 디스크는, 재생층(3)과 기록층(4)의 경계면에서 나타나는 자구벽(磁球壁)의 생성으로 인하여 자구의 열적 불안정성을 초래하게 된다. 이에 따라 마크에지 기록방식을 적용한 경우, 지터(Jitter) 및 에지 시프트(Edge shift)의 값이 커지게 되어 신호의 질이 열화된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 재생층과 기록층의 경계면에서 나타나는 자구벽(磁球檗)의 생성을 억제함에 따라 자구의 열적 안정성을 증진시킬 수 있는 광자기 디스크 및 그 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 광자기 디스크는, 투명한 기판 위에 제1유전체층, 재생층, 기록층, 제2유전체층, 및 반사층이 순차적으로 적층되어 있는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크에 있어서, 상기 재생층과 기록층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 완충영역층을 갖춘 것을 그 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 광자기 디스크의 제조방법은, 투명한 기판 위에 제1유전체층, 재생층, 기록층, 제2유전체층, 및 반사층이 순차적으로 적층시키는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크의 제조방법에 있어서, 상기 재생층의 적층이 끝나기 전 소정의 시점에서 상기 기록층의 적층이 시작됨에 따라, 상기 재생층과 기록층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 완충영역층이 발생되게 하는 단계;를 포함한 것을 그 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명에 따른 광자기 디스크를 나타낸 단면도이다.
제2도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 광자기 디스크는, 1.2mm(mi llimeter) 두께의 투명한 2P 기판(1) 위에 60 nm 두께의 제1유전체층(2), 7 nm 두께의 재생층(3), 2 nm 두께의 완충영역층(7), 12 nm 두께의 기록층(4), 20 nm 두께의 제2유전체층(5), 및 60 nm 두께의 반사층(6)이 순차적으로 적층되어 있다. 제1유전체층(2)은 질화규소(Si-N) 또는 질화 알루미늄-규소(Al-Si-N)의 성분을 갖는다. 재생층(3)은 니오디뮴-터비움-철-코발트(Nd-Tb-Fe-Co) 계의 성분을 가지며, 본 실시예의 경우 니오디뮴 16 %, 터비움 14 %, 철 52 %, 및 코발트 18 % (Nd16Tb14Fe52Co18)의 조성비를 갖게 하였다.
재생층(3)과 기록층(4) 사이에 위치하는 완충영역층(7)은, 그 성분이 니오디뮴터비움-철-코발트(Nd-Tb-Fe-Co)의 4원계로서 재생층(3)의 성분과 같지만 각 위치 별로 서로 다른 조성비가 형성된다. 예를 들어, 재생층(3)과 완충영역층(7)의 경계면을 기준으로 하여, 0.5 nm(나노미터) 두께의 위치에서는 니오디뮴 12 %, 터비움 16 %, 철 56.5 %, 및 코발트 15.5 % (Nd12Tb16Fe56.5Co15.5)의 조성비가, 1.0 nm 두께의 위치에서는 니오디뮴 8 %, 터비움 18%, 철 61 %, 및 코발트 13 % (Nd8Tb18Fe61Co13)의 조성비가, 그리고 1.5 nm 두께의 위치에서는 니오디뮴 4 %, 터비움 20 %, 철 65.5 %, 및 코발트 10.5 % (Nd4Tb20Fe65.5Co10.5)의 조성비가 형성된다. 즉, 재생층(3)과 기록층(4)의 각 조성비에 따른 성분이 혼합됨에 따라, 상기 재생층(3)과 기록층(4) 사이에 그 경계면 형성을 방지할 수 있다.
기록층(4)은 터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co)계의 성분을 가지며, 본 실시예의 경우 터비움 22%, 철 70%, 및 코발트 8% (Tb22Fe70Co8)의 조성비를 갖게 하였다. 제2유전체층(5)은 질화 규소(Si-N), 그리고 반사층(5)은 알루미늄-티탄(Al-Ti)의 성분을 갖는다.
제2도와 같은 광자기 디스크의 경우, 재생층(3)과 기록층(4)의 각 조성비에 따른 성분이 혼합된 완충영역층(7)은, 재생층(3)과 기록층(4)의 경계면에서 나타나는 자구벽(磁球檗)의 생성을 억제하게 된다. 이에 따라 자구의 열적 안정성이 높아지게 되어, 마크에지 기록방식을 적용한 경우에도 지터(Jitter) 및 에지 시프트(Edge shift)의 양을 줄일 수 있다.
제3도는 제2도의 재생층, 완충영역층 및 기록층의 적층 공정도이다. 종래에는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크를 제조하기 위하여, 투명한 기판 위에 각 층을 독립적으로 적층하였다. 그러나 본 발명에 따른 적층방법에서는, 재생층(제2도의 3)의 적층이 끝나기 전 소정의 시점에서 연속적으로 기록층(제2도의 4)의 적층이 시작됨에 따라, 상기 재생층(제2도의 3)과 기록층(제2도의 4) 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 완충영역층(제2도의 7)이 발생되게 한다. 제3도에서 부호 B는 상기 완충영역층(제2도의 7)을 나타내고 있다.
제3도의 적층 공정도는, 1.2 mm(millimeter) 두께의 투명한 2P 기판(제2도의 1)위에 60 nm 두께의 제1유전체층(제2도의 2)을 적층한 후 적용되는 공정도이다. 제3도를 중심으로 재생층(제2도의 3), 완충영역층(제2도의 7) 및 기록층(제2도의 4)의 적층 공정을 상술하기로 한다.
먼저 니오디뮴(Nd) 타겟(target)과 제1터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co) 타겟을 0.6 KW의 파워로써 동시에 마그네트론 코스퍼터링(Magnetron cosputtering)시킨다. 여기서 제1터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co) 타겟의 조성비는 터비움 17 %, 철 62 %, 및 코발트 21 % (Tb17 Fe62Co21)로 하였다. 마그네트론 코스퍼터링에 의하여 적층된 재생층(제2도의 3)의 두께가 7 nm 가 되는 시점으로부터, 니오디뮴(Nd) 타겟과 터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co) 타겟에 인가되는 스퍼터링 파워를 일정한 비율로 떨어뜨림과 동시에 제2터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co) 타겟에 인가되는 스퍼터링 파워를 일정한 비율로 상승시킨다. 여기서 제2 터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co) 타겟은 기록층(제2도의 4)을 적층시키기 위한 타겟으로서, 그 조성비는 터비움 22 %, 철 70 %, 및 코발트 8 % (Tb22Fe70Co8)로 하였다.
또한 니오디뮴(Nd) 타겟과 제1터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co) 타겟에 인가되는 스퍼터링 파워는, 그 하강 시점(제3도의 7 nm 지점)으로부터 2 nm의 완충영역층(제2도의 7)에 이르는 시점(제3도의 9 nm 지점)에서 그 공급이 중단되도록 하강 비율을 조정한다. 마찬가지로 제2터비움-철-코발트(Tb-Fe-Co) 타겟에 인가되는 스퍼터링 파워는, 그 상승 시점(제3도의 7 nm 지점)으로부터 2 nm의 완충영역층(제2도의 7)에 이르는 시점(제3도의 9 nm 지점)에서 0.6 KW 가 되도록 상승 비율을 조정한다. 이에 따라 재생층(제2도의 3)의 적층이 끝나기 전 소정의 시점에서 연속적으로 기록층(제2도의 4)의 적층이 시작됨에 따라, 상기 재생층(제2도의 3)과 기록층(제2도의 4) 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 완충영역층(제2도의 7)이 발생되게 한다.
본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실제 제3도와 같은 방법에 의거하여 제2도와 같은 광자기 디스크를 제조한 후, 동일한 조건 하에서 종래의 제1도와 같은 교환 결합막 구조의 광자기 디스크와의 비교 실험을 수행하였다. 적용되는 2P 기판의 트랙 피치는 0.85 ㎛, 기록용 레이저 비임의 파장은 532 nm, 자구(磁球)의 크기는 0.45 ㎛, 재생 파워는 1.25 ㎽, 그리고 기록 파워는 3.5 ㎽ 내지 4.5 ㎽ 의 범위에서 실험을 수행하였다. 적용되는 신호의 출력은 46 dB로서 종래의 광자기 디스크와의 차이점을 발견할 수 없었다. 그러나 마크에지 기록방식을 적용하여 지터 및 에지 시프트의 값을 비교한 결과 상당한 차이를 발견할수 있었다.
제4도는 종래의 광자기 디스크와 본 발명에 따른 광자기 디스크의 지터 및 에지 시프트의 값을 비교한 그래프이다. 제4도에서 곡선 8은 종래의 광자기 디스크의 에지 시프트값, 곡선 9는 본 발명에 따른 광자기 디스크의 에지 시프트값, 곡선 10은 종래의 광자기 디스크의 지터값, 그리고 곡선 11은 본 발명에 따른 광자기 디스크의 지터값을 나타낸다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 광자기 디스크에 의하면, 마크에지 기록방식을 적용한 경우, 종래에 비하여 지터 및 에지 시프트의 값이 적음을 확인할 수 있었다.
이상 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 광자기 디스크 및 그 제조방법에 의하면, 단파장대에서의 기록층의 수직 이방성 특성이 좋아지고 자기광학 효과가 커질 뿐만 아니라, 마크에지 기록방식을 적용한 경우, 지터 및 에지 시프트의 값이 적어져 신호의 질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다. 예를 들어, 재생층이 기록층 양쪽에 접해 있는 3층 교환 결합막 구조에서도, 제3도와 같은 마그네트론 코스퍼터링 방법에 의하여 완충 영역층을 기록층 양쪽에 생성시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 투명한 기판 위에 제1유전체층, 재생층, 기록층, 제2유전체층, 및 반사층이 순차적으로 적층되어 있는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크에 있어서, 상기 재생층과 기록층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 완충영역층을 갖춘 것을 그 특징으로 하는 광자기 디스크.
  2. 투명한 기판 위에 제1유전체층, 제1재생층, 기록층, 제2재생층, 제2유전체층, 및 반사층이 순차적으로 적층되어 있는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크에 있어서, 상기 제1재싱층과 기록층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 제1완충영역층; 및 상기 기록층과 제2재생층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 제2완충영역층;을 갖춘 것을 그 특징으로 하는 광자기 디스크.
  3. 투명한 기판 위에 제1유전체층, 재생층, 기록층, 제2유전체층, 및 반사층이 순차적으로 적층시키는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크의 제조방법에 있어서, 상기 재생층의 적층이 끝나기 전 소정의 시점에서 상기 기록층의 적층이 시작됨에 따라, 상기 재생층과 기록층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 완충영역층이 발생되게 하는 단계;를 포함한 것을 그 특징으로 하는 광자기 디스크의 제조방법.
  4. 투명한 기판 위에 제1유전체층, 제1재생층, 기록층, 제2재생층, 제2유전체층, 및 반사층이 순차적으로 적층시키는 교환 결합막 구조의 광자기 디스크의 제조방법에 있어서, 상기 제1재생층의 적층이 끝나기 전 소정의 시점에서 상기 기록층의 적층이 시작됨에 따라, 상기 제1재생층과 기록층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 제1완충영역층이 발생되게 하는 단계; 및 상기 기록층의 적층이 끝나기 전 소정의 시점에서 상기 제2재생층의 적층이 시작됨에 따라, 상기 기록층과 제2재생층 사이에 그 경계면 형성을 방지하는 제2완충영역층이 발생되게 하는 단계;를 포함한 것을 그 특징으로 하는 광자기 디스크의 제조방법.
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