KR100215790B1 - 고밀도 상변화형 광디스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오버 라이트시의 비트형상의 변형을 효과적으로 억제시켜 그에 따른 지터발생을 방지함과 동시에 반복기록에 따른 기록막의 유동에 의한 열화발생을 억제하도록 한 광디스크를 제공함을 목적으로 하고 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광디스크는, PC 기판과, 상기 PC 기판상에 형성된 Au층과, 상기 Au층상에 적층된 제 1 유전체층과, 상기 제 1 유전체층상에 상변화형 물질로 형성된 기록막과, 상기 기록막위에 형성된 제 2 유전체층과, 상기 제 2 유전체층상에 형성된 Si 반사막과, 상기 Si 반사막에 순차로 형성된 A1 금속반사막 및 UV수지층을 구비함을 특징으로 하고 있다.

Description

고밀도 상변화형 광디스크
제 1 도는 종래의 상변화형 광디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,
제 2 도는 본 발명의 상변화형 광디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,
제 3 도는 본 발명의 광디스크에 있어서 광흡수율을 시뮬레이션한 그래프,
제 4 도는 본 발명 및 종래의 광디스크에 있어서 기록파워에 따른 CNR 특성을 나타낸 그래프,
제 5 도는 본 발명 및 종래의 광디스크에 있어서 반복 오버라이트후의 CNR 특성변화를 나타낸 그래프,
제 6 도는 본 발명의 반복 오버라이트후의 지터특성 변화를 나타낸 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,10 : PC 기판 2,4,12,14 : 유전체층
3,13 : 기록층 5,16 : A1 함금 반사막
6,17 : UV 수지층 11 : Au층
15 : Si 반사막
본 발명은 고밀도 상변화형 광디스크에 관한 것으로, 특히 결정질과 비정질 사이의 광흡수율 차이를 역전시켜주는 Au층을 설치함으로써 오버라이트시의 비트형상의 변형을 억제시켜, 그로 인한 지터발생을 방지하도록한 고밀도 상변화형 광디스크에 관한 것이다.
일반적으로, 상변화형 광디스크는 레이저광을 기록막에 집중시켜 그 펄스출력과 펄스폭에 대응하여 기록막의 온도가 융점 이상으로 상승되었을때 급냉시킴으로써 기록막을 비정질 상태로 만들어 이를 기록비트로 이용하고, 소거시에는 다시 기륵막위에 상기 기록시와는 달리, 낮은 펄스출력과 펄스폭의 레이저 광을 조사시켜 기록막의 온도를 결정화온도 근처로 상승시킨후 서냉시킴으로써 걸정화 상태를 만든다.
상변화형 기록재료에서는 이러한 결정질과 비정질 상태의 변환이 가역적으로 발생하므로 반복기록(Rewhritab1e) 광디스크 재료로 주목을 받고 있다.
상변화형 광디스크에 있어서 정보재생 방법은 이러한 상(Phase)에서의 반사율의 상이함, 예를들면 결정상태(소거상태)의 반사율이 비정질 상태(기록상태)의 반사율에 비하여 높은 것을 이용하여 정보를 재생한다.
그리고, 레이저광을 폴리카보네이트 기판측으로 부터 조사시켜 기록층을 결정화 상태로 만들수 있도록 소정파워를 인가하여 초기화 시킨다음, 정보기록시에는 레이저 조사부를 용융시킨후 급냉시켜 비정질 상태의 스폿(Spot)을 만든다.
다시 비정질 상태의 스폿위에 그보다 낮은 세기의 레이저를 조사시켜 결정상태로 되돌리는 과정을 반복하여 오버라이팅(Overwriting)을 실시한다.
종래의 상변화형 기록매체는 제 1 도에 도시된 바와 같이, 기판상(1)에 형성된 4층의 박막(2∼5)과 유기물 보호층(6)으로 구성되어 있고 레이저광의 조사에 의하여 기록층이 직접적으로 가열되어 손상되는 것을 방지함과 동시에 기록층(3)이 산화 및 가열로 비산하는 것을 방지하기 위해 기록층(3)의 상하부에 제 1 및 제 2 보호막(2,4)을 형성하고 있다.
특히 제 2 보호막(4)은 레이저광을 효율적으로 기록층(3)에 흡수시켜 기록층(3)의 반사율의 변화를 크게 하는 인헨스(Enhance) 효과를 발휘하여 상변화형 광기록매체의 감도를 향상시키는 역할을 하고 있다.
이러한 구조의 상변화형 광기록매체에서 제 1 및 제 2의 보호막(2,4)으로 사용하고 있는 ZnS-SiO2는 비정질상의 균일한 막을 얻을수 있고 열팽창 계수가 다른 유전체막 보다 상대적으로 작으며, 특히 광학적으로 높은 굴절율을 갖고 있어 폴리카보네이트 기판(1)과 기록층(3)과의 중간값으로 설계될수 있기 때문에 입사시키는 레이저 광을 무반사 조건으로 설계할 수가 있다.
따라서, 상변화 광기록매체를 저파워의 레이저로도 소거가능하고 상변화형 기록매체가 받는 열적 스트레스가 작아진다.
그러나 상변화형 광디스크는 가역적인 상의 변화를 이용하므로 이들 박막의 두께, 기록막의 조성, 및 디스크 구조가 미치는 열적인 성질은 기록 및 소거, 재생에 중요한 영향을 미치게 된다.
특히 현재까지 보고된 바에 의하면 상변화형 광디스크는 기록시에 고온으로 상승된 기록막내에서 비대칭적인 열흐름으로 인한 매체의 유동이 가장 문제시되고 있으며, 고밀도 및 고속회전의 환경하에서는 이런 구조를 수정하지 않으면 안되는 것으로 알려져 있다.
상변화형 광디스크의 기록밀도를 증가시키는 방법으로서는 마크엣지 기록방식에 의해 선기록 밀도를 증가시키는 것과, 랜드/그루브 기록방식에 의해 트랙밀도를 향상시키는 방법이 있다.
이중 마크엣지 기록방식은 종래의 마크포지션(Mark Position) 방식에 비하여 1.8배의 기록밀도를 달성할 수 있어 향후 기대되는 기술이다.
그러나 마크엣지 기록방식은 고밀도를 이루기 위해서는 매체의 유동을 극복하여야 하는 최대의 난점을 갖고 있다.
이런 물질유동(Material Folw)은 비정질과 결정질 상태간의 광흡수도 차이와 유전체층의 열적 스트레스(Thermal Stress)에 의해 유기된 스트레스가 기록막에 압축응력(Compressive Stress)으로 작용하기 때문에 발생하는 것으로 알려져 있다.
즉, 기록과 소거를 행할때 인접하는 기록 마크끼리의 열적 상호작용과 잠열에 의한 효과로 인하여, 기록마크의 모양이 왜곡되거나 기록마크내의 기록재료들이 끝부분이나 앞부분으로 이동하는 현상이 나타나며 유동에 의한 반사도값의 변화등에 의해서도 지터(Jitter)의 증가가 발생한다.
따라서 일부에서는 기록층의 유동을 억제하기 위하여 광학적으로 반투명한 Au를 반사막으로 사용하여 광을 일부 투과시키는 방법에 의해 비정질과 결정질의 광투과도를 조정하는 방법을 사용하거나, 기록막내에 고융점 성분을 첨가하는 방법 등을 적용하고 있다.
또한, 기록막과 유전체막의 경계면에 서로 다른 표면에너지를 갖는 막(ex:텅스텐)을 삽입하여 기록층이 급냉될때 유전체막과의 웨팅(Wetting)현상을 고려하여 광홉수도 제어를 시도한 예도 최근 보고되었다.
그러나 종래의 상변화형 구조는 비정질의 홉수도가 결정질에 비하여 높게 설계되어 있으므로 오버라이트(Overwrite)시에 가열되었다가 냉각될때 인접하는 기록비트와의 열적인 상호작용이 강하게 이루어지므로, 고속 고밀도 기록환경하에서 기록막의 유동에 의한 지터의 증가가 크게 발생하게 되어 고밀도를 위한 마크엣지 기록방식 등에서는 반복기록에 의한 기록막의 열화가 심각하다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 오버 라이트시의 비트형상의 변형을 효과적으로 억제시켜 그에 따른 지터발생을 방지함과 동시에 반복기록에 따른 기록막의 유동에 의한 열화발생을 억제하도록 한 광디스크를 제공함을 목적으로 하고 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광디스크는, PC 기판과, 상기 PC 기판상에 형성된 Au층과, 상기 Au층상에 적층된 제 1 유전체층과, 상기 제 1 유전체층상에 상변화형 물질로 형성된 기록막과, 상기 기록막위에 형성된 제 2 유전체층과, 상기 제 2 유전체층상에 형성된 Si 반사막과, 상기 Si 반사막에 순차로 형성된 A1 금속반사막 및 UV수지층을 구비함을 특징으로 하고 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
제 2 도는 본 발명에 의한 광디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 것으로, PC 기판(10)상에 1-15nm 두께로 형성된 Au층(11)과, 상기 Au층(11)상에 50-200nm의 두께로 ZnS-SiO2를 성막하여 형성된 제 1 유전체층(12)과, 상기 제 1 유전체층(12)상에 상변화형 기록물질인 GeSbTe로 약 20-35nm 두께로 적층된 기록막(13)과, 상기 기록막(13)상에 ZnS-SiO2을 성막하여 형성된 두께 100nm의 제 2 유전체층(14)과 상기 제 2 유전체층(14)상에 형성된 투명한 10-150nm 두께의 Si 반사막(15)과 상기 Si 반사막(15)상에 50-200nm 두께로 형성된 A1 합금의 반사막(16)과, 상기 A1 합금반사막(16)상에 형성된 UV 수지층(7)으로 구성되어 있다.
상기 실시예는 상변화물질로 GeSbTe계를 사용하고 있으나 InAgSbTe계로 대체할 수도 있다.
한편, 상기한 본 발명의 광디스크의 제조방법에 대하여 설명한다.
통상의 0.6mm 또는 1.2mm 두께의 PC 기판(10)상에 스파터링법을 이용, Au 타겟트에 Ar를 포함하는 불활성 기체이온을 강하게 입사시켜, 약 1-15nm 두께로 Au층(11)을 성막시킨다.
이어, 상기 Au층(11)상에 스파터링법을 이용, ZnS-SiO2타겟트에 Ar을 포함한 불활성기체이온을 강하게 입사시켜 보호층으로써 제 1 유전체층(12)인 ZnS-SiO2를 50-200nm를 성막한다.
이어 상기 제 1 유전제층(12)상에, 역시 스파터링법을 이용하여 GeSbTe나 InAgSbTe 타겟이나 Ge 및 혹은 InAg 및 SbTe의 타겟트에 Ar을 포함하는 불활성 기체이온을 사용, 코스파터링하여 약 20-35nm 두께의 기록막(13)인 GeSbTe 혹은 InAgSbTe를 성막시킨다.
이어 상기 기록막(13)상에 역시 스파터링법을 이용, 상부보호층으로써 두께 100nm 이하의 ZnS-SiO2막(14)과, 투명반사층인 10-150nm두께의 Si층(15)을 성막시킨후, 이어 Al 합금의 반사층(16)을 약 50nm-200nm 두께로 성막시키고, 박막의 외부층으로 부터의 보호와 열화를 방지하도록 UV 수지를 도포하여 UV 수지층(17)을 형성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 광디스크에 의하면 종래의 광디스크의 구조에서는 비정질부의 광흡수율이 결정질부의 광흡수율 보다 커서 오버라이트시 레이저광이 비정질부에 노출되었을 때 광의 흡수에 따른 열상승이 훨씬 높으므로 결정질부에 비하여 더욱 큰 비트가 형성되나, 본 발명의 광디스크에 의하면 Au층(11)이 형성되어 있기 때문에, 제 3 도에 도시된 바와 같이 결정질(잠열성분을 고려하여)의 광흡수율을 약간 높게하여 주게되므로 오버 라이트시에도 균일한 비트를 형성시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 광디스크는, 제 4 도에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 광디스크에 비하여 2개의 층이 더 있는 구조로 되어 있어 기록파워에 대한 CNR값의 감도는 약간 떨어지더라도 IS0에서 요구하는 기록파워에 대한 안전성이 종래의 것에 비하여 훨씬 뛰어남을 알 수 있다.
즉 종래의 구조에서는 기록파워 마진이 약 4mW(13-7mW) 정도였으나, 본 발명에 의한 광디스크 구조에서는 5.5mW(15.5-10mW)로 훨씬 뛰어남을 알 수 있다.
또한 소거파워에 대한 감도에서도 약 4mW 정도의 넓은 마진을 갖고 있어 종래의 구조에 비하여 우수한 특성을 갖고 있음을 알수 있다.
제 5 도는 반복 오버라이트 실험후의 디스크 열화특성을 나타낸 것으로, 고밀도 기록에사용되는 마크엣지 기록방식을 적용하기 위하여 3T-1lT까지의 신호를 동일 트랙에 반복하여 기록/소거를 실시한 후 CNR 특성을 관찰한바에 의하면, 종래의 광디스크는 100회이상 반복후에는 CNR 특성이 저하하나 본 발명의 광디스크는 50000회 반복후에도 CNR의 특성이 변화하지 않는 우수한 특성을 나타내고 있으며, 또한 제 6 도에 도시된 바와 같이, 오버라이트후의 지터특성 변화에 있어서도 본 발명은 50000번 반복 오버라이트후에도 처음과 거의 변동이 없음을 알수 있다.
이상과 같이 본 발명의 광디스크는 Au층을 구비함으로써, 결정질(미기록부)과 비정질(기록비트부) 사이의 광흡수율 차이를 역전시켜 주므로써 오버 라이트시에 문제가 되어 왔던 비트형상의 변형을 효과적으로 억제시켜 그에 따른 지터발생을 효율적으로 방지할 수 있고, 또 Si층을 구비함으로써 고온에서의 경도(Hardness) 특성이 우수하여, 기록시 기록막의 열적 스트레스에 의해 보호층인 유전체층(ZnS-SiO2)에서 온도상승이 일어나 두께가 변화하는 열화를 억제한다는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. PC 기판과, 상기 PC 기판상에 형성된 광흡수율 조절층과, 상기 광흡수율 조절층상에 적층된 제1유전체층과, 상기 제1유전체층상에 상변화형 물질로 형성된 기록막과, 상기 기록막 위에 형성된 제2유전체층과, 상기 제2유전체층상에 형성된 Si 반사막과, 상기 Si 반사막에 순차로 형성된 A1 금속 반사막 및 UV 수지층을 구비함을 특징으로 하는 고밀도 상변화형 광디스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광흡수율 조절은 그의 두께가 1∼15nm임을 특징으로 하는 고밀도 상변화형 광디스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 Si 반사막은 그의 두께가 10∼150nm임을 특징으로 하는 고밀도 상변화형 광디스크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광흡수율 조절층은 Au으로 형성됨을 특징으로 하는 고밀도 상변화형 광디스크.
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