KR100186543B1 - 상변화형 디스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고밀도 상변화형 디스크를 개선하기 위한 광 디스크 구조에 관한 것으로, 특히 CNR 특성 및 반복기록 특성을 개선한 고밀도용의 상변화형 디스크의 구조에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은 폴리카보네이트 기판과, 상기 기판상에 형성되는 제 1간섭층과, 상기 제 1간섭층상에 형성되는 제 1유전체층과, 상기 제 1유전체충상에 상변화형 기록물질로 형성되는 기록층과, 상기 기록층상에 형성되는 제 2유전체층과, 상기 제 2유전체충상에 형성되는 제 2간섭층과, 상기 제 2간섭층상에 순차 형성되는 반사막과 보호막을 구비함을 특징으로 한다.
Description
제 1도는 종래의 상변화형 디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,
제 2도는 본 발명의 상변화형 디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,
제 3도는 기록/소거 파워에 따른 CNR 및 소거특성을 나타낸 그래프,
제 4도는 반복 오버라이트 실험후의 특성변화를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기판 11 : 제 1간섭층
12 : 제 1유전체 13 : 기록층
14 : 제 2유전체 15 : 제 2간섭층
16 : 반사층 17 : UV 수지층(보호막)
본 발명은 고밀도 상변화형 디스크를 개선하기 위한 광 디스크 구조에 관한 것으로, 특히 CNR 특성 및 반복기록 특성을 개선한 고밀도용의 상변화형 디스크의 구조에 관한 것이다.
상변화형 광 디스크는 레이저광을 기록막에 집중시켜, 그 펄스출력과 펄스폭에 대응하여 기록막의 온도가 융점이상으로 상승되었을때 급냉시키므로써 기록막을 비정질 상태로 만들어 이를 길고 비트(bit)로 이용하고, 소거시에는 다시 기록막위에 상기 기록시와는 달리, 낮은 펄스출력과 펄스폭의 레이저 광을 조사시켜 기록막의 온도를 결정화 온도근처로 상승시킨후 서냉시키므로써 결정화 상태를 만든다.
상변화형 기록재료에서는 이러한 결정질과 비정질 상태의 변환이 가역적으로 발생하므로 재기록이 가능한 광 디스크 재료로 주목을 받고 있다.
정보의 재생방법은 이러한 상(Phase)에서의 반사율의 상이함, 예를들면 결정상태(소거상태)의 반사율이 비정질 상태(기록상태)의 반사율에 비하여 높은 것을 이용하여 정보를 재생한다.
레이저 광을 폴리카보네이트(Polycarbonate) 기판측으로 부터 조사시켜 기록층을 결정화 상태로 만들수 있도록 소정의 파워를 인가하여 초기화 시킨 다음, 정보기록시에는 레이저 조사부를 용융시킨 후 급냉시켜 비정질 상태의 스폿(Spot)을 만든다.
다시 비정질 상태의 스폿위에 그보다 낮은 세기의 레이저를 조사시켜 결정상태로 되돌리는 과정을 반복하여 오버라이팅(Pverwriteng)을 실시한다.
이와 같은 종래의 상변화형 기록매체는 제 1도에 도시되어 있는 바와 같이, 얇은 기록층(3)의 하부 및 상부에 각각 제 1 및 제 2보호막(2, 4)인 유전체인 ZnS-SiO2가 형성되어 있고 상기 제 2보호막(4)의 상부에는 알루미늄 합금의 반사막(5)과 UV 수지층(6)이 순차 형성되어 있다.
그리고 1은 PC 기판을 나타낸 것이다.
상기 제 1보호막(2) 및 제 2보호막(4)은 레이저 광의 조사시에 직접적인 기록층(3)의 가열에 의한 기록층(3)의 손상을 방지함과 동시에 기록층(3)이 산화 및 가열로 발산하는 것을 방지하여 준다. 특히 제 2보호막은 레이저 광을 효율적으로 기록층에 흡수시켜 기록층이 반사율의 변화를 크게 하는 인핸스(Enhance) 효과를 발휘하여 상변화형 광기록매체에 있어서 감도를 향상시키는 역할을 하고 있다.
이러한 구성의 상변화형 광기록매체에 있어서 제 1 및 제 1의 보호막층으로 사용되는 ZnS-SiO2는 비정질상의 균일한 막을 얻을 수 있고 열팽창계수가 다른 유전체막 보다 상대적으로 작으며 특히 광학적으로는 높은 굴절율을 갖고 있어 폴리카보네이트(Polycarbonate) 기판과 기록층과의 중간값으로 설계되기 때문에 입사시키는 레이저광을 무반사조건으로 설계할 수 있다.
따라서 상변화형 광기록매체는 저파워의 레이저로도 소거가 가능하여 상변화형 기록매체가 받는 열적 스트레스(Stress)가 작아진다.
그러나 상변화형 광 디스크는 가역적인 상의 변화를 이용하므로 이들 박막의 두께, 기록막의 조성, 디스크 구조가 미치는 열적인 성질이 기록 및 소거, 재생에 중요한 영향을 미치게 된다.
특히 현재까지 알려진 바에 의하면 상변화형 광 디스크는 기록시에 고온으로 상승된 기록막내에 비대칭적인 열흐름으로 인한 매체의 유동이 가장 문제시 되고 있으며, 고밀도 및 고속회전의 환경하에서는 이런 구조를 수정하지 않으면 안되는 것으로 알려져 있다.
상변화형 디스크의 기록밀도를 증가시키는 방법으로는 마크 엣지 기록방식(Mark Edge Recording)에 의해 선기록 밀도를 향상시키는 것과, 랜드/그르부(Land/Groove) 기록방식에 의하여 트랙 밀도(Track Density)를 향상시키는 방식이 있다.
이중 마크 엣지(Mark Edge) 기록방식은 종래의 마크 포지션(Mark Position) 방법에 비하여 1.8배의 기록밀도 향상을 달성할 수 있어 향후 기대되는 기술이다.
그러나 마크 엣지(Mark Edge) 기록방식은 고밀도를 이루기 위해서는 매체의 유동(Material flow)을 극복해야 하는 최대의 난점을 갖고 있고 이런 유동은 비정질과 결정질 상태간의 광흡수도 차이와 유전체층의 열적 스트레스(Thermal Stress)에 의해 유기된 스트레스가 기록막에 압축스트레스(Compressive Stress)로 작용하기 때문에 발생하는 것으로 알려져 있다.
즉, 기록과 소거를 행할때 인접하는 기록마크내의 기록재료들이 끝부분이나 앞부분으로 이동하는 현상이 나타나며 유동에 의한 반사도값의 변화 등에 의해서도 지터(Jitter)의 증가가 발생한다.
따라서 일부에서는 기록층이 유동을 억제하기 위학여 광학적으로 반투명한 Au를 반사막으로 사용하여 광을 일부 투과시키는 방법에 의해 비정질과 결정질의 광투과도를 조정하는 방법을 사용하거나, 기록막내에 고융점 성분을 첨가하는 방법등으 적용하고 있다.
또한, 기록막과 유전체막의 경계면에 서로 다른 표면 에너지를 갖는 막(예를들어, 텅스텐)을 삽입하여 기록층이 급냉될때 유전체막과의 웨팅(Wetting) 현상을 고려하여 광흡수도의 제어를 시도한 예가 최근 보고 되었다.
종래의 4층막 급냉구조는 비정질의 광흡수도가 결정질에 비하여 높게 설계되어 있으므로 냉각할때 인접하는 비트(bit)와의 열적인 상호작용이 강하게 이루어지므로 고속 고밀도의 환경하에서 기록막의 유동에 의한 지터가 크게 발생하게 되어서 고밀도를 위한 마크 엣지 기록방식 등에서는 반복기록에 의한 기록막의 열화가 심각하게 된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 기록층과 이 기록층 상하양측에 형성된 보호층을 가지는 상변화형 디스크에 있어서, 적어도 상기 일측 보호층에 기록막의 유동에 따른 열화를 방지하는 간섭층을 형성함으로써 오버라이트 후의 지터증가를 억제시키고 유전체막의 스트레스에 의해 유기된 기록막의 유동을 억제시켜서 CNR 및 반복기록 특성을 현저하게 개선한 고밀도 기록용의 상변화형 디스크를 제공함을 목적으로 하고 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상변화형 디스크는 폴리카보네이트 기판과, 상기 기판상에 형성되는 제 1간섭층과, 상기 제 1간섭층상에 형성되는 제 1유전체층과, 상기 제 1유전체층상에 상변화형 기록물질로 형성되는 기록층과, 상기 기록층상에 형성되는 제 2유전체충과, 상기 제 2유전체충상에 형성되는 제 2간섭층과, 상기 제 2간섭층상에 순차 형성되는 반사층과 보호막을 구비함을 특징으로 하고 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
제 2도는 본 발명의 상변화형 디스크의 단면도를 모식적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 상변화형 디스크는 제 2도에 도시된 바와 같이, 소정두께(예를들어, 0.6m / m 혹은 1.2m/m)의 폴리카보네이트 기판(10)상에 Si를 5~30nm 두께로 피복하여 형성한 제 1간섭층(11)과, 상기 제 1간섭층(11)상에 약 50~200nm 두께로 ZnS-SiO2를 적충하여 형성하여 보호막으로 사용되는 제 1유전체(12)과, 상기 제 1유전체(12)상에 상변화 기록층 재료로써 GeSbTe계 혹은 InAgSbTe계의 재료를 소정의 조성으로 선택하여 20~35nm 두께로 성막하여 형성한 기록층(13)과, 상기 기록층(13)상에 100nm 이하(5~100nm)의 두께로 ZnS-SiO2를 성막하여 형성하여 보호막으로 사용되는 제 2유전체(14)과, 상기 제 2유전체(14)상에 Si를 5nm~150nm의 두께로 성막하여 형성한 제 2간섭층(15)과, 상기 제 2산섭층(15)상에 Al합금을 50~200nm 두께로 성막하여 형성된 반사층(16)과, 상기 반사층(16)상에 박막의 외부충격으로 부터의 보호 및 열화를 방지하여 도포된 UV 수지충인 보호막(17)으로 구성되어 있다.
상기 제 1간섭층(11)인 Si충은 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 메카니컬 에너지를 갖고 있는 Ar을 포함한 불활성 기체이온을 Si 타겟트에 강하게 입사심켜 폴리카보네이트 기판(10)상에 성막시켜서 형성하며, 상기 제 1유전체충(12) 역시, 동양으로 RF 마그네트를 스퍼터링법을 이용하고, ZnS-SiO2를 타겟트로 하여 상기 제 1간섭층(11)상에 형성한다.
그리고 상기 기록층(13)은 역시 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하고 GeSbTe계 혹은 InAgSbTe계의 합금을 타겟트로 하여 제 1유전체(12)상에 성막한다.
이어 나머지 제 2유전체(14), 제 2간섭층(15), 반사층(16)도 동양의 스퍼터링법을 이용하여 각각 Si, ZnS-SiO2 및 Al 합금을 타겟트로 하고 소정 파워를 사용하여 순차적으로 성막시킨후 상기 반사층(16)위에 열화방지 및 외부충격으로 부터 보호하기 위해 UV 수지충(17)을 도포한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 상변화형 디스크의 다이나믹 특성을 종래의 상변화형 디스크의 구조와 비교하여 측정한 결과를 나타내면, 제 3도와 같다.
본 발명의 상변화형 디스크는 제 3도에서 나타나 바와 같이, 종래 구조에 비하여 제 1 및 제 2간섭층이 더 있는 구조로 되어 있어 기록파워에 대한 CNR 값의 감도가 다소 떨어짐을 알 수 있으나, ISO에서 요구하고 있는 기록파워에 대한 안정성은 훨씬 우수함을 알 수 있다.
즉, 종래의 구조에서는 기록파워 마진이 약 4mW(13-9mW) 정도이나, 본 발명에 의한 구조에서는 약 5.5mW(15.5-10mW)로 훨씬 우수함을 알 수 있다.
또한 소거파워에 대한 감도에 있어서도 약 4mW 정도의 넓은 마진을 갖고 있음으로써, 종래의 구조에 비하여 우수한 특성을 갖고 있음을 알 수 있다.
제 4도는 반복 오버라이트(Overwrite) 실험후의 열화특성을 종래의 상변화형 디스크의 것과 비교하기 위해, 기밀도 기록에 사용되는 마크 엣지(Mark Edge) 기록방식을 적용하기 위해 3T-11T까지의 신호를 동일 트랙에 반복하여 기록/소거를 실시한 후 CNR값의 변화를 측정한 결과를 나타낸 것으로, 종래의 구조에서 100회 이상의 반복에서는 CNR특성이 갑자기 떨어지고 있는데 반하여, 본 발명에 의한 상변화형 디스크는 50, 000회 반복후에도 CNR 특성이 변화하지 않는 우수한 특성을 나타내고 있다.
이와 같이 본 발명의 상변화형 디스크 구조가 종래의 구조에 비하여 우수한 특성을 가지는 것은 본 발명에서 사용된 Si 박막은 빛을 흡수하지 않을 뿐만 아니라 고온에서의 경도(Hardness) 특성이 우수하여 반복기록으로 인한 기록막의 유동에 따른 열화발생을 억제할 수 있기 때문인 것으로 생각되어진다.
이상과 같이 본 발명의 상변화형 디스크는 종래의 급냉구조에서 문제가 되었던 다수회오버라이트후의 지터증가를 억제시키고, 유전체막의 스트레스에 의해 유기된 기록막의 유동을 감소시킴으로써 그에 따른 지터증가 현상을 억제시켜, CNR 감소 및 반복기록 특성을 현저하게 개선할 수 있어 고밀도 기록에 적합한 상변화 광 디스크를 제공할 수 있으며, 본 발명에서의 2개의 간섭층인 Si층은 고온에서의 경도특성이 우수하여 기록시 기록막충의 열적 스트레스에 의해 ZnS-SiO2의 보호층에서 온도상승이 일어나 두께가 변화는 열화를 억제하는 뛰어난 효과가 있다.
Claims (4)
- 폴리카보네이트 기판과, 상기 기판상에 형성되는 제 1간섭층과, 상기 제 1간섭층상에 형성되는 제 1유전체층과, 상기 제 1유전체층상에 상변화형 기록물질로 형성되는 기록층과, 상기 기록층상에 형성되는 제 2유전체층과, 상기 제 2유전체층상에 형성되는 제 2간섭층과, 상기 제 2간섭층상에 순차 형성되는 반사막과 보호막을 포함하는 상변화형 디스크.
- 제 1항에 있어서,제 1, 제 2간섭층중 적어도 하나는 Si로 구성됨을 특징으로 하는 상변화형 디스크.
- 제 1항에 있어서,제 1간섭층은 두께 5~30nm로 구성됨을 특징으로 하는 상변화형 디스크.
- 제 1항에 있어서,제 2간섭층은 두께 5~150nm로 구성됨을 특징으로 하는 상변화형 디스크.
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