KR100442070B1

KR100442070B1 - 자벽 이동형 광자기 기록 매체, 광자기 기록 매체의 재생 방법 및 재생 장치

Info

Publication number: KR100442070B1
Application number: KR10-2001-0067370A
Authority: KR
Inventors: 히로끼도모유끼
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2004-07-30
Also published as: JP2002157792A; EP1207526A2; US20020085457A1; US6707767B2; CN1355527A; KR20020037676A; CN1201316C; TW518559B

Abstract

광빔에 의해 형성되고 최고 온도 Tr를 가지는 온도 분포를 이용하여 자벽을 이동시킴으로써 기록 자성 영역(자구)을 확대시키면서 정보를 재생하는 광자기 기록 매체가 제공된다. 이 기록 매체는 자벽이 이동하는 재생층, 정보에 대응하는 기록 자성 영역을 유지하는 기록층, 재생층과 기록층 사이에 설치되어 재생층과 기록층의 온도보다 낮은 큐리 온도를 가지는 차단층을 포함한다. 이 기록 매체는, Tc₂를 차단층의 큐리 온도라 하고, RT를 실온이라 할 때, (Tr-RT)/(Tc₂-RT)≥1.8의 조건을 만족한다.

Description

자벽 이동형 광자기 기록 매체, 광자기 기록 매체의 재생 방법 및 재생 장치{DOMAIN WALL DISPLACEMENT MAGNETO-OPTIC RECORDING MEDIUM, AND REPRODUCING METHOD AND APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 자기 광학 효과를 이용하여 레이저 빔으로 정보의 기록 및 재생을 행하는 광자기 기록 매체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 DWDD(Domain Wall Displacement Detection;자벽 이동 검출) 방식을 사용하는 광자기 기록 매체에 관한 것이다.

종래, 재기입 방식의 고밀도 기록을 실현하기 위한 방법으로서, 반도체 레이저의 열에너지로 자성 박막에 자성 영역을 기입함으로써 정보를 기록하고, 이 기록된 정보를 자기 광학 효과에 기초하여 판독하는 광자기 기록 매체에 대한 관심이 집중되어 왔다. 최근, 음성, 영상, 동영상 등의 다양한 형태의 정보를 포함하는 데이터를 다루기 위한 필요성 때문에, 그리고 다루어야 할 이러한 데이터의 크기의 증가 때문에, 광자기 기록 매체의 기록 밀도를 증가시켜 대용량의 기록 매체를 제공해야한다는 요구가 높아지고 있다.

통상, 광자기 디스크(광디스크)와 같은 광자기 기록 매체의 기록 밀도는 재생 광학계의 레이저 파장 및 대물 렌즈의 개구수 NA에 크게 의존한다. 즉, 재생 광학계의 레이저 파장 λ 및 대물 렌즈의 개구수 NA가 결정되면, 빔 폭의 직경도 결정된다. 따라서, 신호로서 재생될 수 있는 기록 피트의 공간 주파수는 약 2NA/λ의 상한을 가진다.

종래의 광디스크로 고밀도를 실현하기 위해서는, 재생 광학계의 레이저 파장을 짧게 하거나 대물 렌즈의 개구수를 증가시키는 것이 필요하다. 그러나, 레이저 파장을 짧게 하는 것은 레이저 장치의 효율, 발열 등의 문제점 때문에 어렵다. 또한, 대물 렌즈의 개구수가 증가하면, 렌즈와 디스크간의 거리가 가까워져 디스크가 렌즈와 충돌하는 기계적인 문제점을 야기할 수 있다.

한편, 기록 매체의 구조 및 재생 방법을 향상시킴으로써 기록 밀도를 증가시킬 목적으로 소위 자성 초해상 기술이 개발되어 있다. 예를 들어, 일본 특개평7-334877호에는, 초해상 방식이 제안되어 있다. 이 제안된 방식에 따르면, 기록 정보를 유지하는 메모리층, 재생광 스폿의 일부를 마스킹하는 재생층, 메모리층과 재생층 사이의 교환 결합력을 제어하는 차단층을 다층 구조로 형성한다. 스폿의 조사(照射)시 매체상에 발생하는 온도 분포를 이용하여 재생광 스폿의 일부만으로 기록 정보를 재생층에 전사시킴으로써, 미소 자성 영역으로부터 이 기록 정보를 재생한다.

그러나, 상술한 종래의 초해상 방식은, 온도 분포를 이용하여 재생광 스폿의 일부를 마스킹할 때, 즉 실질적으로 피트를 판독하는 애퍼쳐를 작은 영역으로 제한함으로써 해상 능력을 향상시키기 때문에, 마스킹된 부분의 광이 낭비되고 재생 신호의 진폭이 감소되는 문제점이 있다. 달리 설명하면, 마스킹된 부분의 광이 재생 신호를 발생시키는 데 기여하지 못하므로, 해상 능력을 향상시키기 위해서 애퍼쳐가 좁아질수록 유효하게 사용할 수 있는 광의 양이 감소되고, 그 결과, 신호 레벨이 낮아진다.

또한, 특개평6-290496호에는, 재생광의 입사측에 메모리층에 비해 상대적으로 작은 자벽 보자력을 가지는 이동층을 형성하고, 재생광 스폿내에 생성되는 온도 구배(temperature gradient)를 이용하여 이동층의 자벽을 고온측으로 이동시키는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 스폿내에서 자성 영역을 확대시키면서 이 자성 영역으로부터 정보를 재생시킨다. 이 개시된 방법에 따르면, 자성 영역을 확대시키면서 신호를 재생시키므로, 기록 마크가 소형 크기를 가진다 하더라도 재생광을 효과적으로 사용할 수 있다. 따라서, 재생 신호의 진폭을 감소시키지 않고 해상도를 증가시킬 수 있다.

최근, 정보 처리 기술의 향상에 따라, 대용량이 필요할 뿐만 아니라, 고속 기록/재생 기술이 대용량 기록 매체의 분야에서 요구된다. 상술한 일본 특개평6-290496호에 개시된 방법은, 재생광 스폿내에 발생되는 온도 구배를 이용하여 자벽을 이동시키고 스폿내의 자성 영역을 확대시키면서 이 자성 영역으로부터 정보를 재생시키는 프로세스를 통해 매체 용량을 증가시키는 신규한 접근방법을 제공하고 있다. 그러나, 이 개시된 방법은 전송 속도에의 영향을 고려하고 있지 않다. 이 방법은, 기록 매체의 구조에 따라, 이 기록 매체가 높은 선속으로 이동할 때 재생 신호의 품질이 크게 악화되는 문제점이 있다.

또한, 재생 레이저 빔 자체로 기록 매체를 가열함으로써 자벽을 이동하기 위해 온도 구배를 생성시킬 때, 온도 분포의 피크가 재생광 스폿내에 형성된다. 따라서, 이러한 시도에서는, 기록 매체에 대한 재생광의 상대적인 이동 방향에 대하여 업스트림(전방)으로부터 그리고 다운스트림(후방)으로부터 재생광 스폿 쪽으로 자벽들이 각각 이동하여 스폿에 의한 누설 신호로서 판독되어 버린다. 그 결과, 양호한 재생 신호를 얻을 수 없게 된다. 이 문제점을 해결하기 위해, 재생 레이저빔과는 별도로 원하는 온도 분포를 생성시키는 수단을 제공하도록 제안되었다. 그러나, 이 해결 방법은 재생 장치를 복잡하게 만드는 다른 문제점을 일으킨다.

일본 특개평11-86372호에는 재생 자계를 인가함으로써 후방으로부터 자벽의 이동을 제한하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 개시된 방법은 재생 자계를 별도로 부가하는 수단이 필요하고, 재생 장치를 복잡하게 하는 문제점이 있다.

상술한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은, 재생 장치 및 매체 구조를 복잡하게 하지 않고 광학계의 해상도를 초과하는 기록 밀도의 신호를 고속으로 재생할 수 있는 광자기 기록 매체 및 재생 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 광학 디스크의 단면도이며, 도 1의 (b) 및 (c)는 자벽의 이동 원리를 설명하는 차트.

도 2는 고스트 신호의 발생을 설명하는 단면도.

도 3은 본 발명의 실험예들 및 비교예에서 1.5m/s의 선속에서의 재생 레이저 전력에 대한 CNR과 σ/Tw의 의존성을 나타내는 그래프.

도 4 는 본 발명의 실험예 4에 사용된 기판의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 재생층(이동층)

2 : 차단층

3 : 기록층(메모리층)

11 : 화살표

12 : 자벽

101 : 기판

102 : 간섭층

103 : 보호층

본 발명의 목적은 다음과 같이 구성된 본 발명의 광자기 기록 매체로써 달성할 수 있다.

광빔에 의해 형성되고 최고 온도 Tr를 가지는 온도 분포를 이용하여 자벽을 이동시킴으로써 기록 자성 영역(자구: magnetic domain)을 확대시키면서 정보를 재생하는 광자기 기록 매체에 있어서, 이 기록 매체는 자벽이 이동하는 재생층, 정보에 대응하는 기록 자성 영역을 유지하는 기록층, 재생층과 기록층 사이에 설치되어 재생층과 기록층의 온도보다 낮은 큐리 온도를 가지는 차단층을 포함하며, 기록 매체는 다음과 같은 조건을 만족한다.

(Tr-RT)/(Tc₂-RT)≥1.8

여기서, Tc₂: 차단층의 큐리 온도, 및

RT : 실온.

또한, 본 발명의 목적은, 상술한 광자기 기록 매체로부터 기록 정보를 재생하는 재생 방법 및 장치를 통해 달성할 수 있다. 특히, 광자기 기록 매체로부터 기록 정보를 재생하는 재생 방법은 기록층상에 정보를 기록한 후, 광빔에 의해 자벽을 이동시켜 기록 자성 영역을 확대시키면서 그 정보를 재생하는 단계를 포함하며, 재생 장치는 트래킹 가이드 그루브를 가지는 기판을 포함하는 광디스크, 및 그 기판 위에 형성된 본 발명의 광자기 기록 매체를 포함한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 이점들은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 설명함으로써 명백해진다.

바람직한 실시예의 설명

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.

도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광디스크(기록 매체)의 단면도이다. 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 광디스크는, 간섭층(102), 재생 층(이동층)(1), 차단층(2), 기록 자성 영역을 유지하는 기록층(메모리층)(3), 및 보호층(103)이 기판(101)상에 연속적으로 적층되어 있는 다층 구조를 가진다. 각 자성체층의 화살표(11)는 막 내에 유지되는 기록 자성 영역의 전이 금속의 부격자(sublattice) (스태거링된(staggered)) 자화의 방향을 나타낸다. 블로호 (Bloch) 자벽(12)은 자화가 평행하지 않은 인접 자성 영역들간의 계면에 존재한다. 통상, 기판(101)은 유리 또는 폴리카보네이트와 같은 투명 재료로 형성된다. 상술한 층은 마그네트론(magnetron) 스퍼터링 장치를 사용하여 연속 스퍼터링 또는 연속 증착으로 형성할 수 있다. 간섭층(102)은 광자기 효과를 향상시키기 위해 제공되고, Si₃N₄, AlN, SiO₂, SiO, ZnS 또는 MgF₂와 같은 투명한 유전성 재료로 형성된다. 보호층(103)은 다른 자성층을 보호하기 위해 제공되고, 간섭층(102)과 동일한 재료로 형성된다. 매체의 전체 열 구조를 최적화시키기 위해, 예를 들어, Al, AlTa, AlTi, AlCr 또는 Cu로 형성된 금속층을 보호층(103)상에 추가로 형성할 수도 있다. 간섭층(102), 보호층(103), 및 필요에 따라 설치된 금속층은 당업자에게는 통상적인 층들로 공지되어 있다.

기록층(메모리층)(3)은, TbFeCo, DyFeCo 또는 TbDyFeCo와 같은 희토류 철족 원소 비정질 합금, 즉, 큰 수직 자성 이방성을 가지며 미소 기록 피트를 안정적으로 유지할 수 있는 재료로 형성된다. 메모리층(3)의 자성 영역이 상방 또는 하방으로 자화되는가에 따라 기록 정보를 저장한다. 다른 방법으로는, 정보를 다른 층에 자기적으로 전사할 수 있도록, 예를 들어, 석류석(garnet), Pt/Co 또는 Pd/Co로 형성된 수직 자화막을 사용할 수도 있다.

차단층(2)은, GdCo, GdFeCo, GdFe, GdFeCoAl, DyFeCoAl, TbDyFeCoAl 또는 TbFeAl과 같은 희토류 철족 원소 비정질 합금으로 형성된다. 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂는 이동층(1)과 메모리층(3)의 온도보다 낮게 설정한다.

재생층(이동층)(1)은, GdCo, GdFeCo, GdFe 또는 NdGdFeCo와 같은 작은 수직 자성 이방성을 가지는 희토류 철족 원소 비정질 합금, 또는 석류석과 같은 버블 메모리용 재료로 형성된다. 희토류 철족 원소 비정질 합금을 사용하는 경우, 실온에서 희토류 원소의 부격자(스태거링된) 자화가 우세한 조성을 가지는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.

자벽을 이동시키는 온도에서 이동층의 포화 자화가 큰 값이면, 외부 자계 또는 메모리층으로부터 발생된 부유 자계에 의해 쉽게 영향받기 때문에, 자벽의 이동이 불안정하다. 이와 달리, 희토류 원소의 부격자 자화가 실온에서 우세한 조성을 이동층이 갖게 되면, 자벽이 이동되는 온도에서의 이동층의 포화 자화를 감소시킬 수 있으므로, 자벽의 이동이 안정화될 수 있다.

각 조성층의 막두께는 다음과 같다. 간섭층(102)은 60 내지 100nm, 이동층(1)은 20 내지 40nm, 차단층(2)은 5 내지 20nm, 메모리층(3)은 40 내지 100nm, 및 보호층(103)은 40 내지 80nm 이다.

상술한 구조에 더하여, 고분자 수지의 보호 코팅층을 사용할 수도 있다. 다른 방법으로는, 위에 형성된 조성층을 가지는 기판(101)을 유사한 또 다른 것에 접합시킬 수도 있다.

기록층(메모리층)(3)을 큐리 온도 Tc₃정도의 레벨로 가열시키기에 충분한 전력으로 레이저 빔을 조사하면서 매체를 이동시키고 외부 자계를 변조시킴으로써, 또는 일정 방향으로 자계를 인가하면서 매체를 이동시키고 레이저 전력을 변조시킴으로써, 본 실시예의 광디스크 (기록 매체) 상에 데이터 신호를 기록한다. 후자의 경우, 레이저 빔 스폿내의 소정의 영역이 Tc₃에 도달하도록 레이저 빔의 강도를 조절함으로써, 레이저 빔 스폿의 직경보다 작은 기록 자성 영역을 형성할 수 있다. 그 결과, 레이저 빔의 회절 한계보다 작은 사이클을 가지는 신호를 기록할 수 있다.

도 1의 (b)는 레이저 빔을 디스크에 조사하면서 광디스크를 도면의 우측으로 이동시킬 때 트랙 중심에서의 온도 분포를 나타낸다. 이러한 온도 프로파일에서는, 막 온도가 최대화되는 피크를, 부분적으로는, 디스크의 선속에 따라, 레이저 빔 스폿의 중심으로부터 약간 후방에 위치시킨다. 도 1의 (c)는 이동층(1)의 자벽 에너지 밀도 σ₁의 분포를 나타낸다. 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 자벽 에너지 밀도 σ₁은 온도가 상승함에 따라 감소한다. 따라서, 디스크의 이동 방향으로 온도 구배가 있다면, 자벽 에너지 밀도 σ₁은 최고 온도의 위치를 향해 점차로 감소한다. 따라서, 다음과 같은 식으로 표현되는 힘 F₁은 각 층의 위치 x에 존재하는 자벽에 대해 작용한다.

F₁=dσ₁/dX

힘 F₁은, 자벽 에너지가 더 낮은 방향으로 자벽을 이동시키도록 작용한다. 이동층(1)은 작은 자벽 보자력 및 큰 자벽 이동도를 가지기 때문에, 단독으로 디커플링된 상태에 있을 때 힘 F₁에 의해 이동층(1)내에서 용이하게 자벽이 이동된다.

도 1의 (a)에서는, 재생 레이저 빔을 디스크상으로 조사하기 전에, 즉, 실온에서 디스크의 일부에서는, 각 자성층이 수직 자화막으로 형성되기 때문에, 메모리층(3)에 기록된 자성 영역은 차단층을 통해 이동층과 교환 결합 관계에 있고, 자성 영역은 이동층(1)으로 전사된다. 이 때, 자벽(12)은, 화살표(11)로 나타낸 자화가 서로에 대해 대향하는 각 층의 인접 자벽들 사이의 계면에 존재한다. 막 온도가 큐리 온도 Tc₂보다 높은 차단층의 일부에서는, 차단층(2)의 자화가 사라지고, 차단층(2)과 메모리층(3)간의 교환 결합은 단절된다.

이 상태에서, 이동층(1)이 작은 자벽 보자력을 가지기 때문에, 이동층(1)의 자벽은 온도 구배를 이용하여 자벽에 인가된 힘 F₁에 의해 고온측으로 이동된다. 이 때 자벽을 이동시키는 속도는 디스크의 이동 속도보다 충분히 빠르다. 이는, 메모리층(3)에 기록된 것보다 더 큰 자벽을 레이저 빔 스폿에서 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 자벽을 이동시키는데 기여하는 재생광 스폿의 애퍼쳐 영역을 Tc₂의 등온선으로부터 온도 분포의 최고 온도 근처의 점까지의 범위로서 간주할 수 있고, 스폿은 자벽을 이동시키는데만 사용되지는 않는다.

매체의 온도 분포는 매체의 열적 구조뿐만 아니라 그 선속에도 좌우된다. 선속이 증가함에 따라, 최고 온도의 위치는 후방으로 이동하고, Tc₂보다 낮은 온도를 가지는 영역은 스폿의 중심에 비해 상대적 전방에서 증가한다. 열적 설계가 만족스럽지 못하다면, 애퍼쳐 위치가 선속에 따라 스폿 중심으로부터 크게 벗어남으로써, 원치않는 지터(jitter)가 현저해진다. 이와 같은 이유로, 자벽이 이동을 시작하는 온도 Tc₂는, 에러에 대해 상대적으로 큰 여유가 제공될 수 있도록 일정 레벨보다 약간 낮게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 매체 온도가 스폿의 후방에서 점차로 낮아짐에 따라, 자성 영역은 메모리층(3)으로부터 이동층(1)으로 다시 전사되고, 자성 영역의 재전사시에 발생된 자벽은 고온측, 즉, 스폿 중심을 향해 이동할 수도 있다. 후방으로부터 이동된 자벽이 스폿내로 들어오면, 잡음이 재생 신호 내에서 발생하고 정확한 정보 재생을 더 이상 확신할 수 없다. 이에 대해서는, 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2의 (a)에서는, 온도가 스폿의 후방에서 Tc₂보다 약간 낮은 위치에서, 이동층(1)과 메모리층(3)이 반대 방향으로 자화되기 때문에, 자벽은 차단층(2)내에 또는 차단층(2)과 이동층(1) 또는 메모리층(3) 사이의 계면에 존재한다. 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 매체가 더 이동하고 계면 자벽의 위치에서 온도가 일정 레벨 Tx로 낮아질 때, 계면 자벽 에너지는 이동층(1)의 보자력 에너지를 능가하고, 메모리층(3)으로부터 이동층(1)으로의 자벽의 전사는 다시 발생한다. 그 후, 이 때 이동층(1)내에 생성된 블로호 자벽은 고온측, 즉, 스폿 중심을 향해 이동되게 되고, 재생 신호에 고스트 신호로서 혼입된다.

그러나, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, Tx에서 자벽이 메모리층(3)으로부터 이동층(1)으로 다시 전사하더라도, Tx로부터 이동된 자벽은 Tc₂위치에서 멈추고, 재생 신호내의 고스트 신호의 혼입은, 연속적인 자벽이 Tc₂위치에 접근하고 교환 결합이 메모리층(3)과 이동층(1) 사이에 확립된다면, 피할 수 있다. 즉, Tc₂로부터 Tx까지의 거리 L_N이기록가능한 최대 마크 길이를 결정한다.

마크 위치 기록을 매체상에 데이터를 기록하기 위한 방법으로서 사용하는 경우에는, 상향 및 하향 자벽들 중의 하나의 자벽을 쇼트(short) 마크로서 설정해 두면, 고스트 신호의 영향을 고려할 필요가 없다. 그러나, 마크 위치 기록은, 일정 레벨 이상으로 기록 밀도를 증가시킬 수 없다는 점에서 결점이 있다. 따라서, 큰 용량을 가지는 기록 매체를 실현시키기 위해서는, 고스트 신호를 억제하면서 마크 길이 기록을 행하는 것이 바람직하다.

자벽 이동 매체에 관한 연구를 행하고 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂를 변화시키면서 매체 특성을 평가한 결과, 다음과 같은 결론에 도달하였다. 기록 정보의 재생시 온도 분포의 최고 온도가 Tr이고 실온이 RT라고 가정하면, 매체가 다음과 같은 관계를 만족할 때,

(Tr-RT)/(Tc₂-RT)≥1.8

높은 선속에서 매체의 이동에도 불구하고 신호 품질의 악화없이 신호를 안정적으로 재생할 수 있다. 동시에, Tc₂를 최고 온도 Tr보다 충분히 낮게 설정할 수 있기 때문에, 고스트 신호의 발생에 관계된 Tc₂및 Tx를 온도 구배가 적당한 스폿의 후방 영역내에 설정할 수 있다. 그 결과, 최대 마크 길이 L_N을 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 광디스크를 사용함으로써, 매체가 고속으로 이동할 때에도, 온도 Tc₂에 대응하는 위치 근처의 재생 레이저 빔의 전방에 위치한 자벽으로부터 신호를 안정적으로 재생하면서 레이저 빔 스폿내의 자벽을 확대시킴과 동시에 스폿 후방으로부터 불필요한 신호가 스폿내로 누설되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 선형 기록 밀도가 증가하는 경우에도, 비교적 간단한 재생 장치 및 매체 구조를 사용하면서, 광학적 회절 한계에 의해 영향을 받지 않고 충분히 큰 진폭의 재생 신호를 얻을 수 있다.

(실험예 1)

B로 도핑된 Si, Gd, Dy, Tb, Fe 및 Co의 각 타겟을 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 장착하고, 트래킹 가이드 그루브가 내부에 형성되어 있는 폴리카보네이트 기판을 기판 홀더에 고정하였다. 그 후, 챔버 공간을 1 ×10^-5Pa 이하의 진공으로 확립하기 위해 크라이오펌프(cryopump)로 진공 배기하였다. 진공배기를 계속하면서, Ar 가스를 압력이 0.5 Pa 될 때까지 챔버내로 도입한다. 기판을 회전시키면서, 타겟들의 스퍼터링에 의해 아래에 설명하는 바와 같이 조성층들을 기판위에 형성한다. SiN 층을 형성할 때, Ar 가스에 더하여 N₂가스를 도입하고 DC 반응성 스퍼터링에 의해 막을 형성하였다.

우선, SiN 층을 90nm의 막두께로 하지층으로서 형성하였다. 그 후, GdFeCoAl층을 30nm의 막두께로 이동층으로서 형성하였다. 그 후, TbFeAl층을 10nm 의 막두께로 차단층으로서 형성한 후, TbFeCo층을 80nm의 막두께로 메모리층으로서 형성하였다. 최종으로, SiN층을 50nm의 막두께로 보호층으로서 형성하였다.

각 자성층의 조성비를 Gd, Tb, Fe, Co 및 Al의 타겟들에 대한 인가 전력의 비를 조절함으로써 제어하였다. 이 조절은, 이동층의 큐리 온도 Tc₁이 약 250℃, 차단층의 큐리 온도 Tc₂가 약 120℃, 메모리층의 큐리 온도 Tc₃가 약 290℃ 되도록 하였다.

디스크를 1.5m/s의 선속으로 회전시키면서, NA 0.60의 대물 렌즈를 통해 기록막상으로 680㎚ 파장의 레이저 빔을 집광시키고 외부 자계를 인가함으로써, 제조된 디스크상에 0.15㎛의 마크 길이를 가지는 신호 기록 및 재생을 행하였다. 재생 레이저 전력에 대한 재생 신호의 안정성을 나타내는 CNR과 σ/Tw의 결과 관계식을 도 3에 나타낸다. 여기서, σ/Tw는 재생 신호의 펄스폭의 변화의 표준편차, 즉, 지터를 기록 마크의 시간폭 Tw(이 경우, 100㎱)으로 규격화시킴으로써 얻은 값을 나타낸다.

통상, 높은 신뢰성으로 정보를 재생하기 위한 지침으로서 IE-4 이하의 에러율이 요구된다. 이러한 요구를 만족시키기 위해, 지터는 윈도우폭에 대해 14% 이내이어야 한다. 고밀도 기록 변조 방법으로서 알려진 (1-7)RLL 변조를 사용하는 경우, 예를 들어, 최소 마크 길이는 2T이고, 윈도우폭은 최소 마크 길이의 1/2이다. 달리 말하여, 최소 마크 길이를 0.15㎛로 설정할 때 만족스러운 에러율을 얻기 위해서는, σ/Tw는 7% 이하인 것이 바람직하다.

0.70㎽의 재생 전력으로 레이저 빔 스폿내의 온도가 Tc₂에 도달시에 자벽이 이동을 시작하고, 스폿내의 최고 온도와 실온(25℃)간의 온도차가 재생 전력에 비례할 때, σ/Tw가 최소인 1.6mW의 재생 전력에서 스폿내의 최고 온도 Tr가 240℃라고 추정한다. 이 예에서 얻은 σ/Tw=6.6%의 데이터는, 예를 들어, 최소 마크 길이를 (1-7)RLL 변조에서 0.15㎛로 설정할 때, 만족스러운 에러율을 확신시키는 값을 나타낸다.

표 1은 서로 다른 선속에서 상술한 방법으로 행함으로써 얻어진 결과를 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 낮은 선속으로부터 높은 선속으로의 범위에서 σ/Tw=6.6 내지 6.7%로 정보 기록의 관점에서 만족할 만한 레벨로 안정적으로 신호 재생을 행할 수 있다.

따라서, 마크 길이를 점차로 변화시키면서 이 예의 디스크상에 신호를 기록하였고, 고스트 신호가 없는 최대 마크 길이를 측정하였다. 이 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 고스트 신호가 없는 안정된 기록 및 재생을 각 선속에 대해 0.80 내지 1.00 ㎛의 최대 마크 길이로 행할 수 있다. 최대 기록 마크 길이가 기록되는 코드의 종류에 따라 다르지만, 예를 들어, (1-7)RLL 변조에서, 최대 마크 길이에 대한 최소 마크 길이의 비는 4이다. 따라서, 최소 마크 길이를 0.15 ㎛로 설정할 때, 최대 마크 길이는 0.60㎛이다. 이는, 이 실험예에서 제조된 디스크가 충분한 마진을 가진다는 것을 의미한다.

또한, 자벽의 더 부드러운 이동을 달성하기 위해서, 자벽이 트랙의 측부에서는 발생하지 않도록 신호 기록 및 재생의 시작 전에 이 실험예에서 고전력 레이저를 사용하여 그루브부를 어닐링한다.

(실험예 2)

실험예 1에서 사용된 동일한 기판상에, 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂를 130℃로 설정하는 것 이외에는, 실험예 1에서와 동일한 방법으로 다층막을 형성하였다.

우선, 1.5㎧의 선속으로 이 실험예에서 얻은 데이터를 도 3에 나타낸다. 이동층(1)을 실험예 1에서와 동일한 막으로 형성하기 때문에, 최적의 재생 전력, 및 이 최적의 재생 전력에서의 최고 온도 Tr은 변화시키지 않았다. 그러나, 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂를 130℃로 설정하기 때문에, 자벽이 이동을 시작하는 최소 재생 전력은 0.80㎽로 약간 증가하였다. 그 후, 선속을 변화시키면서 최적의 σ/Tw값, 및 고스트 신호가 없는 최대 마크 길이에 대해 이 실험예의 디스크를 측정하였다. 이 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 실험예 1에서와 같이 실험예 2에서도 만족스러운 결과를 얻었다. 특히, (1-7)RLL 변조를 사용하는 경우, 신호 재생을 충분한 마진으로 행하였다.

(실험예 3)

실험예 1에서와 동일한 기판상에, 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂를 145℃로 설정하는 것 이외에는, 실험예 1에서와 동일한 방법으로 다층막을 형성하였다.

우선, 1.5㎧의 선속으로 이 예에서 얻은 데이터를 도 3에 나타낸다. 이동층(1)을 실험예 1 및 2에서와 동일한 막으로 형성하기 때문에, 최적의 재생 전력, 및 이 최적의 재생 전력에서의 최고 온도 Tr은 변화시키지 않았다. 그러나, 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂를 145℃로 설정하기 때문에, 자벽이 이동을 시작하는 최소 재생 전력은 0.90㎽로 약간 증가하였다. 그 후, 선속을 변화시키면서 최적의 σ/Tw값, 및 고스트 신호가 없는 최대 마크 길이에 대해 이 예의 디스크를 측정하였다. 이 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 최적의 σ/Tw값은 실험예 1 및 2와 동등하지만, 선속이 비교적 낮을 때, 고스트 신호가 없는 최대 마크 길이는 0.60㎛로 축소되었다. 최대 마크 길이의 값은 (1-7)RLL 변조를 사용하는 경우, 마진이 거의 없이 밀접하게 사용할 수 있는 레벨을 나타낸다.

(비교예)

실험예 1에서 사용된 동일한 기판상에, 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂를 160℃로 설정하는 것 이외에는, 실험예 1에서와 동일한 방법으로 다층막을 형성하였다.

우선, 1.5㎧의 선속으로 이 비교예에서 얻은 데이터를 도 3에 나타낸다. 이동층(1)을 실험예 1에서와 동일한 막으로 형성하기 때문에, 최적의 재생 전력, 및 이 최적의 재생 전력에서의 최고 온도 Tr은 변화시키지 않았다. 그러나, 차단층(2)의 큐리 온도 Tc₂를 160℃로 설정하기 때문에, 자벽이 이동을 시작하는 최소 재생 전력은 0.95㎽로 약간 증가하였다. 그 후, 선속을 변화시키면서 고스트 신호가 없는 최적의 σ/Tw값 및 최대 마크 길이에 대해 이 비교예의 디스크를 측정하였다. 이 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 이 비교예에서는, σ/Tw는 선속이 증가함에 따라 갑자기 악화되고, 고스트 신호는 선속의 넓은 범위에 걸쳐 발생할 수 있다. 이 결과들은 변조 방법의 선택시에 큰 제한이 부과되고 고속 재생을 달성하기 어렵다.

(실험예 4)

실험예 1과 동일한 다층막을 랜드와 그루브 사이의 깊은 스텝(레벨차)을 가지는 기판상에 형성하였다. 이 구조로 인해, 막들이 형성됨과 동시에 트랙의 측부의 자성 결합이 단절되었다. 따라서, 고전력 레이저를 사용하여 실험예 1에서 행한 어닐링을 생략하였다.

도 4는 이 실험예의 광디스크의 단면도이다. 180㎚의 깊이를 가지는 직각형 가이드 그루브를 기판(101)에 형성하였다. 실험예 1과 동일한 방법으로 기판상에 각각의 막을 형성하였다. 테이퍼 부분에도 막을 약간 증착하지만, 테이퍼 부분의 막두께는 랜드 및 그루브의 막두께보다 두껍다. 따라서, 단차부(stepped portion)에서의 자성 결합은 무시할 수 있다.

실험예 1에서 사용한 것과 동일한 광헤드를 사용하여 이 실험예의 디스크상에 정보 기록 및 재생을 행하였다. 그 결과, 실험예 1과 동등한 재생 신호를 얻었다. 또한, 랜드/그루브 기록을 사용함으로써 트랙 피치의 방향으로 기록 밀도가 향상되었다.

	실험예 1	실험예 2	실험예 3	비교예
Tc₂	120	130	145	160
Tr	240	240	240	240
(Tr-RT)/(Tc₂-RT)	2.3	2.0	1.8	1.6
σ/Tw(최대 마크 길이)	1.5 m/s	6.6(0.80)	6.7(0.75)	6.6(0.60)	6.6(0.35)
	3.0 m/s	6.6(0.85)	6.6(0,75)	6.7(0.60)	7.5(0.35)
	4.5 m/s	6.6(0.90)	6.7(0.80)	6.8(0.65)	9.1(0.40)
	6.0 m/s	6.7(1.00)	6.8(0.85)	7.0(0.70)	11.5(0.45)

상술한 바와 같이, 본 발명의 광자기 기록 매체를 사용하여, 매체상의 정보 기록 밀도를 현저하게 증가시킬 수 있고, 비교적 큰 자성 영역으로부터 얻어진 것과 동일한 진폭을 가지는 미세 기록 자성 영역으로부터 재생 신호를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 매체는 고속으로 이동시킬 때라도 안정하게 신호를 재생할 수 있다. 또한, 재생광 스폿의 후방으로부터 고스트 신호가 누설되는 것을 방지하기 때문에, 기록 및 재생 매체를 복잡하게 하지 않고 비용을 높이지 않고도 큰 용량을 가지는 매체를 실현시킬 수 있지만, 장치의 구성은 종래의 장치와 동일하다.

본 발명을 바람직한 실시예들로 고려할 수 있는 것을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시예들에 국한되지는 않는 것으로 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부한 청구범위의 사상 및 범위내에 포함되는 다양한 변형예 및 균등물을 포함하는 것이다. 첨부한 청구범위의 범위는 이러한 모든 변형예 및 균등 구조 및 기능을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.

Claims

광빔에 의해 형성되고 최고 온도 Tr을 갖는 온도 분포에 기초하여 자벽을 이동시킴으로써 기록 자성 영역을 확대시키면서 정보를 재생하는 광자기 기록 매체에 있어서,

자벽이 이동하는 재생층;

정보에 대응하는 기록 자성 영역을 유지하는 기록층; 및

상기 재생층과 상기 기록층 사이에 배치되어, 상기 재생층 및 상기 기록층 모두의 큐리 온도보다 낮은 큐리 온도를 가지는 차단층을 포함하며,

Tc₂를 상기 차단층의 큐리 온도라 하고, RT를 실온이라 할 때,

(Tr-RT)/(Tc₂-RT)≥1.8

을 만족하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
제1항에 있어서,

상기 재생층, 상기 기록층, 및 상기 차단층은 희토류 철족 원소 비정질 합금으로 각각 형성되며,

상기 재생층은 실온에서 희토류 원소의 부격자(sublattice) 자화가 우세한 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
제1항에 있어서,

상기 재생층은 인접 정보 트랙 사이에서 자기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
제1항에 따른 광자기 기록 매체로부터 기록 정보를 재생하기 위한 재생 방법에 있어서,

상기 기록층상에 정보를 기록한 후, 광빔에 의해 자벽을 이동시켜 기록 자성 영역을 확대시키면서 상기 정보를 재생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.
트래킹 가이드 그루브를 가지는 기판, 및 상기 기판 상에 형성된 제1항의 광자기 기록 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 정보 재생용 광디스크.