KR100551648B1 - 광 정보 기록 매체 - Google Patents

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다까시 나이또
다까시 나메까와
야스따까 스즈끼
겐 다까하시
모또야스 데라오
도시미찌 신따니
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Abstract

본 발명은 반복되는 판독 기록에도 열화되지 않는 고밀도의 광기록 매체를 제공한다.
본 발명의 광 기록 매체는, 기판(1)의 상면에 빛의 강도 또는 강도 분포를 변화시키는 유리 박막(2)을 형성하고, 그 상부에 기록막, 보호막, 반사막을 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

광 정보 기록 매체{AN OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM}
본 발명은 정보 기록 매체에 관한 것으로, 특히 높은 기록 밀도로 판독 또는 기록이 가능하고, 또한 반복 기록 재생 동작에 대해 높은 신뢰성을 갖는 광 정보 기록 매체에 관한 것이다.
광 정보 기록 매체로서, 컴팩트 디스크(CD), 레이저 디스크(LD) 등이 널리 보급되어 있고, 최근에는 CD의 7배의 기록 밀도를 갖는 디지탈 비디오 디스크(DVD)가 실용화되었다. 상기 DVD는 직접 기판에 정보가 기록된 판독 전용 ROM(DVD-ROM) 외에 개서 가능한 기록 재생 매체로서도 개발이 진행되고 있고, 컴퓨터용의 RAM (DVD-RAM)으로서도 실용화 검토되고 있다.
DVD에서는 CD 등에 사용되고 있던 레이저(파장 약 800㎚)보다도 단파장의 650㎚의 레이저 광을 이용함으로써 고밀도 기록화를 달성하고 있지만, 컴퓨터 그래픽 등의 대용량의 정보를 취급하기 위해서는, 그의 1.5∼2배의 고기록 밀도화를 달성할 필요가 있다. 이것을 달성하기 위해, 단파장의 녹∼청색 반도체 레이저(파장 520∼410㎚)의 개발이 진행되고 있다.
또 하나의 고기록 밀도화 기술로서 초해상막을 들 수 있다. 상기 초해상막은 기록 매체의 하면에 형성되는 박막으로, 상기 막을 투과한 입사광의 빔 스폿을 축소화함으로써 고기록 밀도화를 달성할 수 있다.
초해상 효과의 메카니즘의 하나는 흡수 포화 현상으로, 초해상막이 그 흡수 포화량 이상의 강도를 갖는 빛은 투과시키고, 그 이하의 강도의 빛은 흡수하는 비선형의 광학 특성을 이용한 현상이다. 판독 및 기록에 이용되는 레이저 빔의 공간적인 강도는 가우스 분포로 되어 있기 때문에, 빔이 초해상막을 통과함으로써 강도가 낮은 엣지 부분은 초해상막에 의해 흡수되고, 중심 부분의 강도가 높은 부분에서는 빛이 투과한다. 이 때문에, 투과 후의 빔 지름을 축소할 수 있다.
현재, 이와 같은 초해상막으로서, 일본 특개평8-96412호 공보에서 볼 수 있는 프탈로시아닌계(phthalocyanine)의 유기 박막이나 칼코게나이드, 또는 화합물 반도체 미립자 등이 알려져 있다. 이외에, 마찬가지로 유기 재료로, 일본 특개평6-162564호 공보에 기재된 사모크로믹 재료나, 일본 특개평6-267078호 공보에 기재된 포토크로믹 재료를 초해상막으로서 이용하는 시도도 알려져 있다.
그러나, 상기와 같은 재료에서는 신뢰성, 생산성 등의 점에서 각각 문제가 있다. 즉, 유기 박막은 기록, 혹은 판독 시에는 빔의 에너지 밀도가 국소적으로 매우 높아지기 때문에, 반복하여 기록이나 재생 동작을 행하면, 서서히 막이 열화해가는 것이 우려된다. 이 때문에, 컴퓨터용 RAM 등, 빈번히 기록 재생을 행하는 가혹한 사용 환경하에서는 충분한 기록 재생 동작의 보증 기간을 얻기 힘들다.
또한, 칼코게나이드는 화학적으로 불안정하기 때문에, 긴 보증 기간을 얻기가 어렵다. 또한, 화합물 반도체 미립자에서는 제조 공정이 어렵다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 충분히 긴 반복 기록 재생 동작을 보증할 수 있고, 또한 생산성이 양호하고 높은 초해상 효과를 갖는 초해상막을 갖는 광 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 발명의 광 정보 기록 매체는, 정보를 기록하는 기록층이 형성된 기판과, 상기 기판 상에 설치되며 조사된 빛의 강도 분포와 투과된 빛의 강도 분포가 비선형으로 변화하는 유리를 구비하는 것이다.
기판은 빛을 투과하는 것이 바람직하고, 유리 등의 무기물로 이루어지는 것, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 유기물로 이루어지는 것 등이 바람직하다. 여기서, 유리란 비정질화된 고체 산화물, 혹은 그것을 주성분으로 하는 비정질상 전반을 가리킨다.
기판 상에 설치된다는 것은, 직접 설치해도 좋고, 다른 층, 예를 들면 보호층 등을 사이에 두고 설치해도 된다.
상기 구성에 의해, 대용량이면서, 반복 판독, 기록에 대해 열화가 적은 정보 기록 디스크를 제공할 수 있다.
제1 발명에서, 기록층이 정보를 기록한 피트 패턴이라도 좋다. 피트 패턴이란 기판 표면에 설치된 구멍의 배치에 의해 정보를 기록하는 것이다. 이 기록 방법에서는 기록된 정보를 개서할 수 없지만, 정보를 기록한 기판의 모형(母型)을 만들어 두면, 동일한 기록 기판을 용이하게 대량 생산할 수 있으므로, 영화, 음악, 또는 컴퓨터 프로그램의 기록에 이용된다.
또한, 제1 발명의 기록층이 빛 에너지에 의해 정보가 기록되는 것이라도 좋다. 빛 에너지에 의해 정보가 기록되는 것이란, 빛의 조사에 의해 결정 형태가 변화하는, 소위 상변화형의 유기 또는 무기물 재료를 기록층으로서 이용한 정보 기록 기판이다.
본 발명의 제2 발명은, 적어도 기판과 상기 기판 상에 설치된, 정보가 기록되는 기록층과, 상기 기록층 상에 설치되며 빛을 반사시키는 반사막을 갖고, 상기 기판은 조사되는 빛의 강도의 증가에 대해 광투과율이 비선형으로 증가하는 유리인 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체이다.
상기 구성에 따르면, 대용량이면서, 반복 판독, 기록에 대해 열화가 적은 반사형의 정보 기록 디스크를 제공할 수 있다.
제2 발명은, 기록막의 하부에 설치된 반사막에 의해 입사광을 반사시키고, 그 반사광으로 정보를 판독하는 형식의 정보 기록 기판이다.
제1 또는 제2 발명의 유리는 천이 금속 원소, 희토류 금속 원소 중 적어도 일종 이상을 함유하는 유리인 것이 바람직하다.
상기 천이 금속 원소, 희토류 금속 원소로는, 특히 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nd, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소인 것이 바람직하다.
상기 천이 금속 원소, 희토류 금속 원소는, 유리가 막인 경우에는 유리 전체에 대해 산화물 환산으로 20 중량% 이상, 90 중량% 이하 함유되고, 유리가 기판인 경우에는 유리 전체에 대해 산화물 환산으로 0.1 중량% 이상, 29 중량% 이하 함유되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 제1 발명에서 상기 유리가 산화물 환산으로 SiO2:6∼80 중량%, R2O : 0∼20 중량%(R=알칼리 금속 원소), B2O3 : 0∼30 중량%, CoO : 20∼90 중량% 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 발명에서, 상기 유리는 코발트 산화물을 CoO 환산으로 0.1∼29 중량% 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 발명은, 정보를 기록하는 기록층이 형성된 기판과, 상기 기판 상에 설치된, 조사되는 빛의 강도의 증가에 대해 광투과율이 비선형으로 증가하는 초해상층을 구비하는 정보 기록 매체에 있어서, 상기 정보 기록 매체의 104회의 반복 기록 후의 출력 유지율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체이다.
출력 유지율이란, 빛을 조사하여 1회째의 기록을 행하고, 그 정보를 판독했을 때의 전기적 신호의 강도를 100%로 하여, 104회 기록, 재생 후의 전기적 신호의 강도가 어느 만큼 유지되는가를 나타내는 값이다. 광 조사를 반복함으로써, 초해상막이 열화하면, 기록층에 달하는 레이저 광의 스폿 지름이 커지고, 결과적으로 전기적 출력이 저하한다. 즉, 출력 유지율이 가능한 한 장기간 유지되는 초해상막이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제4 발명에 따르면, 투광성을 갖는 기판과, 상기 기판 상에 설치되며 정보를 기록하는 기록층를 구비하는 정보 기록 매체에 있어서, 상기 정보 기록 매체는 기록된 신호의 주파수 8㎒에서의 출력 저하가 1㎑에서의 출력의 -30㏈ 이내이고, 또한 104회의 반복 기록 후의 출력 유지율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 정보 기록 매체가 제공된다.
도 8은 본 발명의 초해상막이 있는 것과, 없는 것의 기록 주파수와 출력의 관계를 나타내는 것이다. 초해상막이 있는 것에서는, 기록층에 도달하는 레이저 광의 스폿 지름이 조여지기 때문에, 보다 고주파 성분의 기록이 가능해진다. 얼마만큼 고주파 성분의 기록이 가능한지의 여부를 나타낸 지표를 도시한 것이 상기 구성이다.
본 발명의 제5 발명에 따르면, 산화물 환산으로 SiO2 : 6∼80 중량%, R2O : 0∼20 중량%(R=알칼리 금속 원소), B2O3 : 0∼30 중량%, CoO : 20∼90 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 유리가 제공된다.
상기 유리는 초해상 효과가 있는 막으로서, 광 디스크에 한하지 않고 여러가지의 매체 상에 설치할 수 있다. 예를 들면, 레이저 광을 조사함으로써 형광체를 여기시키고, 발광시키는 표시 장치에 대해, 형광체의 표면에 본 발명의 유리막을 설치함으로써 레이저 광의 스폿을 수속시키는 것이 가능해지므로, 보다 고정밀한 표시가 가능해진다.
본 발명의 제6 발명에 따르면, 코발트 산화물을 CoO 환산으로 0.1∼29 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 유리 박막이 제공된다.
유리막의 경우는, CoO를 다량 첨가하면 석출(析出)되어, 투명성을 상실하므로 CoO 첨가량의 상한이 규정된다.
(실시예 1)
본 발명의 실시예를 이용하여 상세히 설명하겠다. 표 1에, 본 발명에서 검토한 유리 타겟의 조성을 나타낸다.
No. 조 성(중량%) 타겟종류 막질
SiO2 Na2O CaO MgO Al2O3 Co3O4 CoO
1 70.4 13.6 7.8 4.0 1.3 2.9 - 유리 ○
2 69.0 13.3 7.6 3.9 1.3 4.9 - 유리 ○
3 51.8 10.0 5.7 2.9 1.0 28.6 - 유리 ○
4 45.3 8.8 5.0 2.6 0.9 37.4 소결 ○
5 29.0 5.6 3.2 1.6 0.6 60.0 소결 ○
6 14.5 2.8 1.6 0.8 0.3 80.0 소결 ○
7 5.9 1.4 0.5 0.2 0.1 91.9 소결 ×
8 - - - - - 100 소결 ×
9 51.8 10.0 5.7 2.9 1.0 - 28.6 유리 ○
10 29.0 5.6 3.2 1.6 0.6 - 60.0 소결 ○
11 14.5 2.8 1.6 0.8 0.3 - 80.0 소결 ○
12 5.9 1.4 0.5 0.2 0.1 - 91.9 소결 ×
13 - - - - - - 100 소결 ×
표 1에서, 막질의 란에는 얻어진 막의 투명성, 균질성 등으로부터 균질한 막이 얻어지고 있는 경우에는 ○, 그렇지 않은 경우에는 ×를 표기했다. 모 유리(mother glass)로서 소다라임계의 유리를 이용하고, 천이 금속으로서 650㎚ 부근에 큰 흡수가 있는 Co의 산화물을 이용하였다. Co 산화물 원료로서, Co3O4와 CoO를 이용하였다. No.1∼No.7은 소다라임 유리와 Co3O4로 이루어지는 타겟이다. 이 중, No.1∼No.3은 유리화했기 때문에, 유리 블럭을 타겟으로 하였다. No.4∼No.7에서는, Co3O4 함유량이 많아, 유리화하지 않았다. 이 때문에, 유리 분말과 Co3O4 분말의 혼합물의 소결체를 제작하고, 소결 타겟으로 하였다.
또, No.8은 Co3O4만의 비교예의 소결 타겟이다.
No.9∼No.13에서는, Co 산화물 원료로서 CoO를 이용하였다. 이 경우에도 CoO 함유량이 28.6 중량%인 No.9에서는 유리화했으므로, 유리 타겟으로 하였다. No.10∼12에서는 유리화하지 않았기 때문에, 모 유리 원료와 CoO와의 소결체 타겟으로 하였다.
또, No.13은 CoO만의 비교예의 소결 타겟이다.
유리 타겟은, 소정량의 원료 분말을 칭량(秤量) 후, 백금제의 도가니에 넣고, 전기 화로 속에서 약 1500℃로 가열하여 용해하였다. 유리가 충분히 용해된 후, 미리 약 400℃로 보온된 흑연 지그(治具)에 유리 융액(融液)을 유입시키고, 급냉 후 약 600℃로 재가열하여 서서히 냉각시킴으로써 구부렸다. 이면을 연마 가공하여 타겟용 유리 블럭을 얻었다.
소결 타겟은 소정량의 원료 분말을 조립 후, 금형에 넣어 성형하였다. 탈지 후, 소정 온도에서 핫프레스하여 소결체 타겟을 얻었다. 열처리 온도는, Co 산화물 원료가 Co3O4일 때 900℃, CoO일 때 1200℃로 하였다.
디스크 형상으로 평가하는 전단계로서, 도 2에 도시한 유리 박막의 예비 검토용 시료를 제작하여 유리 박막의 기본 물성을 측정하였다. 도 2에서, 참조 번호 1은 기판, 2는 유리 박막이다. 본 검토에서는, 기판(1)으로서 두께 0.55㎜, 30㎜각의 소다라임 유리 기판을 이용하였다.
생성된 막의 구조를 박막 X선 회절법에 의해 평가한 바, 타겟이 유리인지 소결체인지에 상관없이 생성된 막은 전부 비정질이고, 유리막이 생성되는 것을 알 수 있었다.
도 3에, 표 1에 나타낸 타겟을 이용하여 성막한 유리 박막의 투과율의 파장 의존성을 나타낸다. 투과율의 측정은 백색 광원을 모노크롬 미터로 단색화한 빛을 이용하여 행하였다. No.1에서는 Co3O4 함유량이 너무 적고, 300㎚에서는 흡수를 나타낸 피크는 거의 보이지 않았다. No.2∼4에서는, 500㎚∼700㎚의 영역에 약간이지만 Co에 의한 흡수를 나타낸 피크를 볼 수 있었다. No.3 유리에서는 파장 650㎚에서의 투과율은 약 85%였다.
No.5, 6 박막에서는 투과율의 값은 충분히 낮지만, 투과율은 파장이 짧아질수록 작아지고, 산란에 의해 투과율이 감소하는 것을 나타내었다. 또한, No.7의 유리 및 No.8의 Co3O4에서는 투과율은 낮지만, 스퍼터링 분위기에서 환원되어 있고, 금속 광택이 있는 막을 얻을 수 있었다. 이 때문에, 반사에 의해 투과율이 감소하였다.
한편, CoO를 원료로 한 No.9∼No.11 유리에서는 파장 500㎚∼700㎚ 부근에 Co에 의한 흡수를 나타낸 피크를 볼 수 있었다. 투과율은 CoO 함유량이 증가할수록 저하하고, No.11의 CoO를 80% 함유하는 박막에서 파장 650㎚에서의 투과율은 약 5%가 되었다. 또, No.12의 CoO 함유량이 91.9 중량% 유리 및 No.13의 CoO 100%의 막에서는 No.8의 경우와 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
도 3에서의 투과율 곡선의 스펙트럼의 차이를 해석하기 위해, XPS에 의해 Co의 가수, 및 산화물 상태를 해석하였다. 도 4에, No.3과 No.5 박막의 Co의 XPS 스펙트럼을 나타낸다. No.3 박막의 스펙트럼에서는 786 eV 부근에 세이크업 피크라고 하는 피크가 존재하였다. 이것은, Co2+가 많이 존재하는 것을 나타내고 있다. 한편, No.5 박막의 스펙트럼에서는 상기 세이크업 피크를 볼 수 없다. 이것은, Co3+가 공존하는 Co3O4의 산화물 상태인 것을 나타내고 있다. 이 때문에, 산란이 발생하고, 도 3과 같은 프로파일이 되었다.
다른 박막에 대해서도 마찬가지로 조사한 바 Co2+의 상태에 있는 것은 No.2, , 10, 11과 같이 Co 특유의 흡수의 피크가 되고, Co3+가 존재하는 것은 No.5, 6과 같이 산란을 수반하는 곡선이 되었다.
도 5에, No.2, 3, 10, 11의 박막의 투과율 곡선으로부터 타겟의 Co 이온 함유량에 대해 플롯한 파장 650㎚에서의 투과율을 나타낸다. 투과율은 CoO 함유량의 증가에 따라 감소하고, CoO 함유량이 60%에서 약 30%가 되었다.
다음에, 생성된 유리 박막 내의 Co 함유량을 평가하기 위해 2차 이온 질량 분석(SIMS)에 의해 막의 조성 분석을 행하였다. 기판으로서 타겟 조성과 동일한 유리를 추출한 것을 이용하고, 그 기판 상에 동일한 조성의 박막을 스퍼터링하였다. 분석은 성막 방향으로부터 깊이 방향으로 행하고, 막 조성과 기판 조성이 연속적으로 평가될 수 있도록 했다. 또, 본 실시예에서는 타겟 조성으로서 No.3을 이용하여 검토했다.
결과를 도 6에 나타낸다. Co 원소의 함유량은 기판 안보다도 박막 안이 많은 것을 알 수 있었다. 또한, Si에서는 박막 안이 적어졌다. 그러나, 이들 변화량은 작고, 크게 조성 편차가 발생할 가능성은 적었다. 이 때문에, 막 조성은 거의 타겟 조성과 동일하다고 생각해도 좋다.
이상의 것으로부터, 유리 박막 중에 존재하는 Co 산화물 함유량은 CoO의 산화물 환산으로 4.5 중량% 이상 85 중량 %이하, Co3O4 환산으로 4.9 중량%이상 91중량% 이하인 것이 바람직하다. CoO가 4.5 중량% 미만에서는 막 두께 300㎚일 때, 충분한 빛의 흡수를 얻는 것이 어렵다. 또한, CoO 함유량이 85 중량%를 넘으면, 막이 금속 광택에 영향을 미치고, 투과율이 저하한다.
(실시예 2)
다음에, 본 유리막을 형성한 ROM 디스크를 제작하고, 초해상 효과를 검토하였다.
도 15에 본 발명에서 이용한 광 기록 장치의 구성도를 나타낸다. 이러한 구성의 광 기록 장치를 이용하여 본 발명의 ROM 디스크의 성능을 시험하였다. 다른 실시예에서도 동일한 장치를 이용하였다.
도 7에, 제작한 ROM 디스크 단면의 개략도를 도시한다. 도 7에서 참조 번호 1은 폴리카보네이트 기판, 2는 유리 박막, 5는 SiO2 보호막, 4는 A1 반사막, 6은 정보를 갖고 기록된 피트이다.
ROM 디스크는 이하의 공정에 따라 제작했다. 우선, 포토레지스트 상에 레이저를 이용하여 정보를 갖는 피트 패턴을 형성하였다. 그 후 Ni 금형에 피트 패턴을 복사하고, 상기 금형에 폴리카보네이트를 사출 성형함으로써 기판을 형성했다. 상기 기판 상에 160㎚의 유리막을 스퍼터링으로 형성하고, SiO2 보호막 140㎚를 형성한 후, A1 반사막을 100㎚ 형성하였다. 본 실시예에서는 유리 박막으로서 No.11을 형성하였다. 또한, 비교예로서 유리막을 형성하지 않은 ROM 디스크도 제작했다.
제작한 ROM 디스크의 재생 출력 강도의 주파수 의존성을 스펙트럼 애널라이저로 해석했다. 결과를 도 8에 나타낸다. 재생 레이저 파워는 4㎽이다. No.11의 유리 박막을 형성한 경우, 형성하지 않은 경우에 비해 보다 고주파 성분까지 출력 레벨이 높은 것을 알 수 있었다. ROM 디스크 상에서는 신호의 고주파수 성분은 보다 치밀한 피트 패턴으로 그려지기 때문에, 유리막을 형성한 경우에는 보다 미세한 피트 패턴까지 판독하여 재생 출력하는 것을 나타내고 있다. 이것으로부터, 유리막을 형성한 경우에는 초해상 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다.
동일한 검토를 표 1안의 다른 유리막으로 검토한 바, No.3∼6, 9∼11의 유리막에서 동일한 초해상 효과를 확인할 수 있었다.
다음에, 상기에서 검토한 유리 박막을 기판 상에 형성한 RAM 디스크를 제작하고, 그 특성을 평가하였다. 도 1에, 본 발명에서 제작한 RAM 디스크의 단면도의 모식도를 나타낸다. 도 1에서, 참조 번호 1은 폴리카보네이트 기판, 2는 유리 초해상막, 3은 기록막, 4는 반사막, 5, 5′은 보호막이다. 본 발명에서는, 폴리카보네이트 기판(1)으로서 두께 0.6㎜, 직경 120㎜의 원반 형상의 것을 이용하였다. 그 상면에 유리막(2)을 스퍼터링법으로 300㎚ 성막하였다. 그 상면에 ZnS-SiO2 보호막을 80㎚ 성막 후, 기록막인 Ge-Sb-Te계 상변화막을 동일하게 스퍼터링법으로 약 20㎚성막하였다. 보호막을 약 90㎚형성 후, 또한 AlTi 반사막을 약 200㎚ 성막했다.
유리 박막은 이하의 방법에 따라 성막했다. 즉, 타겟으로서 두께 5㎜, 직경 120㎜의 유리 블럭 또는 소결체를 제작하고, 이면에 진공용 유기계 접착제를 이용하여 Cu제 백킹 플레이트(backing plate)를 접착했다. 스퍼터링은 Ar 가스를 이용하여 행하였다. 파워는 200㎽로 하였다. 스퍼터링 중, 기판을 회전시킴으로써 기판 중에 균일하게 성막했다. 본 실시예에서는 유리막으로서 No.11을 이용하였다. 또한, 비교예로서 유리막을 형성하지 않은 RAM 디스크도 제작하였다.
도 9에, 등간격으로 동일 형상의 기록 마크를 제작한 RAM 디스크의 그 기록 마크 길이에 대한 재생 출력 강도를 나타낸다. 판독의 레이저 파워는 2㎽로 하였다. 재생 출력은 No.11의 유리 박막을 형성한 실시예가 형성하지 않은 비교예에 비교하여 짧은 마크 길이에 대해 높아지는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 유리막을 형성한 경우, 보다 짧은 마크 길이에 대해 재생 가능한 것을 알 수 있었다. 이 때문에, RAM 디스크에 대해서도 초해상 효과를 확인할 수 있었다.
또, 표 1 중의 모든 유리 박막을 검토한 바, ROM 디스크의 경우와 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
다음에, 이상의 초해상 효과가 얻어진 때의 반사광의 공간 강도 분포를 조사하였다. 유리막을 형성하여 초해상 효과가 얻어진 경우와 유리막을 형성하지 않은 경우의 빔의 진행 방향에 대한 레이저 광의 강도 분포의 모식도를 도 14에 나타낸다. 유리막을 형성하지 않은 경우, 공간 분포 강도는 거의 가우스 분포로 되어 있는데 반해, 유리막을 형성한 경우에는 진행 방향으로 빔의 분포가 치우치는 것을 알 수 있었다. 동시에, 판독에 필요한 빔 강도에서의 빔 지름 Q가 유리막을 성막하지 않은 경우에 비해 작아지는 것을 알 수 있었다.
이것으로부터, 이와 같이 본 실시예와 같은 유리막을 형성함으로써, 판독 광의 강도나 강도 분포를 변화시키는 것을 알 수 있었다. 또한, 이와 같을 때에 초해상 효과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 3)
다음에, 반복 재생에 대한 막의 열화를 검토하였다. 평가는, 제작한 RAM 디스크에 반복 재생 신호광을 조사하고, 재생 출력을 검출함으로써 행하였다. 피트피치는 0.3㎛로 하였다. 유리 박막으로서, No.11을 이용하였다. 또한, 비교예로서 프탈로시아닌계 유기 박막을 선택하고, 동일한 검토를 행하였다.
도 10에, 반복 횟수에 대한 출력을 도시한다. 유기 재료계 박막을 형성한 디스크에서는 약 10,000회의 반복 횟수부터 서서히 출력이 저하하는 것을 알 수 있었다. 한편, 본 발명의 유리 박막을 형성한 디스크에서는, 100,000회의 반복에 의해서도 거의 출력의 저하는 볼 수 없었다. 이상과 같이, 본 발명의 광 디스크는 반복 재생에 의해서도 초해상 효과가 유지되는 것을 알 수 있었다.
또한, 유리 박막으로서 표 1 중의 다른 유리막 중, 실시예 2에서 초해상 효과를 얻을 수 있는 것을 이용한 경우라도, 반복 재생에 대해 높은 안정성을 얻을 수 있었다.
(실시예 4)
다음에, 유리 박막의 조성을 검토하였다. 우선, 유리막 중의 Co 산화물의 함유량에 주목하고, 실시예 2와 동일한 RAM 디스크를 제작하여 Co 함유량에 대한 출력 관계를 조사하였다. 마크 길이는 0.3㎛로 하였다. 또한, 레이저 파워는 2㎽로 하였다. 도 11에, CoO 함유량에 대한 출력을 나타낸다. CoO 함유량이 증가함에 따라 출력은 증가하고 있고, 작은 마크 길이에 대해서도 높은 출력을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다. 즉, CoO 함유량이 증가함에 따라 초해상 효과가 커지는 것을 알 수 있었다. 또한, CoO 함유량이 20% 이상에서는 출력이 5㏈ 이상이고, 신호로서 처리하는 것이 가능한 것을 알 수 있었다. 그러나 CoO 함유량이 20% 미만에서는 출력이 5㏈ 미만이고, 신호로서 처리하는 것이 불가능하였다.
또한, 도 7에 도시한 ROM 디스크를 제작하고, 스펙트럼 분석기에 의해 고주파 성분에 대한 출력을 평가한 바, CoO 함유량이 20% 이상에서는 보다 고주파 성분까지 판독이 가능하지만, CoO 함유량이 20% 미만에서는 CoO 함유의 효과를 현저하게는 볼 수 없었다.
이상의 것으로부터, ROM, RAM 어느 경우라도 CoO의 함유량은 20 중량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 실시예 1의 검토로부터 CoO의 함유량은 91% 이하 인 것이 바람직하다.
또한, 유리막 중에 함유시키는 원소에 대해 검토하였다. 모유리는, 소다라임 유리로 하였다. 천이 금속 원소 중, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, 및 희토류 원소 중, Nd, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm 중 적어도 한 원소의 산화물을 함유한 유리에서는, 각각의 원소에 특유한 흡수 스펙트럼을 갖고 있고, 흡수가 생기는 파장대의 레이저를 이용함으로써 실시예 2와 동일한 초해상 효과를 얻을 수 있었다.
이상의 것으로부터, 천이 금속 산화물, 희토류 산화물 중, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nd, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm 중 적어도 한 원소를 함유한 유리 박막을 이용함으로써 초해상 효과를 갖는 광 디스크를 얻을 수 있었다.
다음에, 모유리 조성의 검토를 행하였다. 지금까지의 실시예에서는 소다라임 유리를 이용했지만, 붕소를 함유한 붕소 규소산 유리를 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있었다. 그러나, SiO2 함유량이 6 중량% 미만에서는 유리로서의 안정성이 낮고, 천이 금속이나 희토류 원소의 산화물의 함유에 따라 결정화되기도 하였다. 또한, 80 중량%를 넘는 경우에는 유리의 구조 중에 상기 산화물이 함유되기 어렵고, 안정된 유리를 얻는 것이 어려웠다. 이상의 것으로부터, SiO2 함유량은 6중량% 이상 80 중량% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 유리 중에 함유되는 알칼리 산화물의 함유량이 20 중량%를 넘는 경우, 유리의 내구성이 낮아지고, 안정된 유리를 얻는 것이 어려웠다. 따라서, 알칼리 산화물의 함유량은 20 중량% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 유리 중의 붕소 산화물의 함유량이 30 중량%를 넘으면, 유리 구조 중에 천이 금속이나 희토류 원소의 산화물이 함유되기 어렵고, 안정된 유리를 얻는 것이 어려웠다. 따라서, 붕소 산화물의 함유량은 30 중량% 이하인 것이 바람직하다.
상기 필수 성분 외에 유리를 안정화시키기 위한 성분으로서 알칼리 토류 산화물이나 알루미나, 지르코니아 등이 함유되는 것이 바람직하다.
(실시예 5)
다음에, 천이 금속 원소를 함유한 유리 기판을 제작하여 초해상 효과를 검토하였다. 제조한 RAM 디스크의 단면을 도 12에 도시한다. 도 12에서, 참조 번호 12는 유리 기판, 3은 기록막, 4는 반사막, 5, 5′은 보호막이다. 기판의 두께는 0.6㎜로 하고, 그 상면에 포토레지스트를 마스크로 한 반응성 이온 에칭에 의해 트랙을 실시하였다. 또한, 도 13에 동일한 기판을 이용하여 제작한 ROM 디스크의 단면 모식도를 도시한다. 도 13에서, 참조 번호 12는 유리 기판, 4는 반사막, 6은 정보를 갖고 기록된 기록 마크이다. 본 실시예에서는, 유리 기판의 모유리로서 소다라임 유리를 이용하고, 천이 금속 산화물로서 CoO를 함유시키고, 그 함유량을 0.01∼30 중량%까지 변화시켜 실시예 2와 동일한 평가법을 이용하여 초해상 효과를 검토하였다.
표 2에 제작한 유리 기판의 조성, 유리화의 가부 및 초해상 효과의 양부를 나타낸다. 유리화의 가부로는, 결정화하지 않고 유리가 된 경우는 ○, 결정화, 투명성을 상실한 경우에는 ×로 표시하였다. 또한, 초해상 효과의 양부로는, 0.3㎛의 마크 길이 및 스페이스 길이에서의 출력을 나타내었다. 판독의 레이저 파장은 680㎚로 하였다.
No. 조 성(중량 %) 유리화 초해상 효과(출력/㏈)
SiO2 Na2O CaO MgO Al2O3 CaO
14 72.5 14.0 8.0 4.1 1.4 0.01 ○ 5
15 72.5 14.0 8.0 4.1 1.4 0.05 ○ 5
16 72.5 14.0 8.0 4.1 1.4 0.10 ○ 10
17 71.8 13.9 7.9 4.0 1.4 1.00 ○ 16
18 65.9 12.7 7.3 3.7 1.3 9.1 ○ 33
19 51.8 10.0 5.7 2.9 1.0 28.6 ○ 41
20 50.7 9.8 5.6 2.9 1.0 30.0 × -
21 66 9 B2O39 1 5 10.0 ○ 33
22 49 9 26 1 5 10 ○ 35
23 43 9 32 1 5 10 × -
실시예 No.14∼19, No.21∼23에서는 결정화나 투명성 상실이 발생하지 않고, 안정적인 유리를 제작할 수 있었다. 한편, No.20의 유리에서는, 유리 유입 후에 상 분리가 발생하고, 안정된 유리를 얻을 수 없었다. 이상의 것으로부터, 유리에 함유되는 CoO량은 29%이하인 것이 바람직하다. 또, No.21∼23의 유리는 No.14∼19의 유리의 CaO 대신에 B2O3을 첨가한 것이다.
재생 출력을 보면, CoO 함유량이 0.10 중량% 이상에서는 10㏈ 이상의 출력을 얻을 수 있고, 신호를 판독하는 것이 가능하였다. 한편, 0.05 중량% 이하에서는 출력이 5㏈ 이하로 작고, 판독이 불가능하였다.
이상의 것으로부터, CoO 함유량은 0.10 중량% 이상, 29 중량% 이하인 것이 바람직하다. 이 효과는, CaO 대신에 B2O3을 첨가한 유리이어도 동일하였다.
본 발명에 따르면, 대용량이면서 반복 판독, 기록에 대해 열화가 적은 정보 기록 디스크를 제공할 수 있다. 본 발명은, 통상의 광 디스크 제조 공정에 따른 제조에 의해 대용량의 광 디스크를 제공할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에서 제작한 RAM 디스크의 단면 모식도.
도 2는 본 발명에서 제작한 모의 샘플의 단면 모식도.
도 3은 본 발명에서 제작한 유리 박막의 투과율의 파장 의존성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에서 제작한 유리 박막의 Co의 XPS를 나타낸 도면.
도 5는 CoO 함유량에 대한 680㎚의 빛의 투과율을 나타낸 도면.
도 6은 타겟 조성의 유리 기판 상에 성막한 유리 박막의 SIMS를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에서 제작한 ROM 디스크의 단면 모식도.
도 8은 도 7의 ROM 디스크로부터 얻어진 출력의 판독 주파수 의존성을 나타낸 도면.
도 9는 도 1의 RAM 디스크로부터 얻어진 기록 마크 길이에 대한 출력의 변화를 나타낸 도면.
도 10은 도 1의 RAM 디스크로부터 얻어진 반복 동작에 대한 출력 의존성을 나타낸 도면.
도 11은 도 1의 RAM 디스크의 CoO 함유량에 대한 판독 출력의 변화를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에서 제작한 RAM 디스크의 단면 모식도.
도 13은 본 발명에서 제작한 ROM 디스크의 단면 모식도.
도 14는 본 발명의 유리막을 형성한 경우, 및 형성하지 않은 경우의 레이저 빔 지름의 변화를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 광 디스크를 이용하는 장치의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 기판
2: 유리 박막
3: 기록막
4: 반사막
5, 5′: 보호막
6: 피트
12: 유리 기판

Claims (4)

  1. 빛을 조사하여 정보를 재생하는 광 정보 기록 매체에 있어서,
    적어도 기판과,
    상기 기판 상에 설치된 정보를 기록하는 기록층과,
    상기 기판 상에 설치되며, 조사된 빛의 강도 분포와 투과된 빛의 강도 분포가 비선형으로 변화하는 유리층을 구비하고,
    상기 유리층은 천이 금속 원소, 희토류 금속 원소 중 적어도 1종 이상을 함유하는 유리이고,
    상기 천이 금속 원소, 희토류 금속 원소는 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Nd, Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소이며,
    상기 유리는 산화물 환산으로 SiO2 : 6∼80 중량%, R2O : 0∼20 중량%(R=알칼리 금속 원소), B2O3 : 0∼30 중량%, CoO : 20∼90 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록층은 정보를 기록한 피트 패턴인 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기록층은 빛 에너지에 의해 정보가 기록되는 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 천이 금속 원소, 희토류 금속 원소는
    유리가 막인 경우에, 유리 전체에 대해 산화물 환산으로 20 중량% 이상, 90 중량% 이하 함유되고,
    유리가 기판인 경우에, 유리 전체에 대해 산화물 환산으로 0.1 중량% 이상, 29 중량% 이하 함유되는 것을 특징으로 하는 광 정보 기록 매체.
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