KR100563882B1 - 광디스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재생 신호 지터값을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 기록이 여러 회 반복된 후에도 재생 한계 지터값을 보장하는 더 넓은 기록 전력 마진을 얻을 수 있어서, 양호한 기록/재생 특성을 획득할 수 있는 광디스크를 제공한다.
광디스크에는, 제1 유전체막(3), 결정 상태와 비결정 상태에서 상변화가 발생하여 정보 신호를 기록하는 상변화 기록막(4), 제2 유전체막(5) 및 Cu를 0.1 원자% 보다는 많고 1.0 원자% 보다는 적게 함유하는 Al 합금을 이용하여 상기 상변화 기록막(4) 상에 형성된 광반사막이 기판(2) 상에 순차적으로 형성되어 있다.
상변화, 광디스크, 지터값, 상변화 기록막, Al 합금

Description

광디스크{OPTICAL DISC}
도 1은 본 발명에 따른 광디스크의 예시를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1의 예시에서 사용된 발광 펄스를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 광디스크의 다른 예시를 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 광디스크의 일례를 이용하여 얻어진 재생 신호 지터값과 기록 반복 회수 간의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 비교예의 광디스크를 이용하여 얻어진 재생 신호 지터값과 기록 반복 회수 간의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 일례를 이용하여 얻어진 재생 신호 지터값과 기록 전력 간의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 비교예의 광디스크를 이용하여 얻어진 재생 신호 지터값과 기록 반복 회수 간의 관계를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 상변화 광디스크
2 : 기판
3 : 제1 유전체막
4 : 상변화 기록막
5 : 제2 유전체막
6 : 광반사막
7 : 보호막
본 발명은, 결정 상태와 비결정 상태 사이에서 상변화가 발생하는 상변화막을 적어도 포함하는 기록층이 기판 상에 형성되어 있어서, 광선의 조사에 의해 이 기록층을 가열시켜 상변화를 발생시킴으로써 정보의 기록 및 삭제를 행하는 광 디스크에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 기록층 상에 형성된 광반사막을 구성하는 재료의 개선에 관한 것이다.
레이저 빔을 조사함으로써 정보 신호를 기록 및/또는 재생하기 위한 광디스크로는, 엠보스 피트(emboss pit)에 의해 정보 신호가 미리 기입되는 광디스크, 기록층이 결정 상태와 비결정 상태 사이에서 상변화하는 것을 이용하여 정보 신호를 기입하기 위한 상변화 광디스크, 및 기록층의 광자기 효과를 이용하여 정보 신호를 기입하기 위한 광자기 디스크 등을 예로 들 수 있다. 이러한 광디스크들은, 폴리카보네이트 등의 플라스틱 또는 유리로 제조된 투명 기판 상에, 기록층이나 광 반사막 등의 기능막을 구비하고 있다.
상변화 광디스크의 경우에, 기록, 소거 및 재생은 다음과 같이 수행된다. 우선, 이 상변화 광디스크는, 소정의 레이저 빔이 조사되어 기록층이 균일하게 결정 상태로 되는 초기화 처리가 실시된다. 이 광디스크 상에 정보 신호를 기록할 때, 높은 레벨의 전력(이하, 기록 전력으로 함)의 레이저 빔이 기록층에 조사되어, 기록층의 온도를 융점 이상의 온도로 상승시킨다. 그 다음, 기록층은 급격하게 냉각되어, 기록층 중 레이저 빔이 조사되었던 부분이 비결정 상태의 기록 마크가 되게 한다.
또한, 기록층 상에 기록되어 있는 정보 신호를 소거할 때는, 기록 전력보다 약한 전력의 레이저 빔이 적어도 기록 마크 상에 조사되어, 적어도 레이저 빔이 조사되었던 부분이 결정화 온도 이상 융점 온도 미만의 온도로 가열된다. 그 다음, 그 부분이 급격하게 냉각되어 비결정 상태의 기록 마크는 결정화되어 소거가 행해진다.
또한, 이 상변화 광디스크에서는, 조사된 부분의 기록층을 구성하는 재료가 결정 상태인지 비결정 상태인지에 따라 반사율이 다르다. 따라서, 정보 신호를 재생할 때는, 가장 약한 레이저 빔을 기록층에 조사함으로써, 이들 각 상태에서의 반사율 변화를 검출하는 것에 의해 재생이 행해진다.
따라서, 상변화 광디스크는 외부 자기장을 생성하기 위한 수단을 필요로 하지 않으므로, 기록/재생 장치의 크기도 감소될 수 있다. 게다가, 상변화 광디스크는 재기입 및 재생이 가능하다. 이 상변화 광디스크는 앞으로 더 큰 관심을 끌 것이다.
이 상변화 광디스크의 기록층은 Ge-Sb-Te와 같은 Ge 함유 칼코겐 화합물(이하, Ge 칼코겐 화합물이라 함) 및 Ag-In-Sb-Te와 같은 Ag 함유 칼코겐 화합물 (이하, Ag 칼코겐 화합물이라 함) 등의 상변화 재료로 제조될 수 있다. 특히, Ge 칼코겐 화합물로 제조된 기록층을 가지는 상변화 광디스크는, 양호한 반복 기록 특성 및 우수한 반복 내구성을 가지는 것으로 알려져 있다.
그러나, 이러한 상변화 광디스크에 있어서도, 차세대 기록 매체로서의 품질 개선이 더 요구되고 있으며, 다음과 같은 문제가 발생하고 있다.
기록층의 재료로서 Ge 칼코겐 화합물을 이용하는 상변화 광디스크는, 재생 신호의 지터값이 높은 경향이 있다. 기록층의 재료로 Ge 칼코겐 화합물을 이용하는 상변화 광디스크는 Ag 칼코겐 화합물을 이용하는 상변화 광디스크에 비해 우수한 내구성을 가지지만, 수만회의 반복 기록 후에 기록층이 열화되면 지터값이 급격하게 상승한다. 그 결과, 이러한 상변화 광디스크에서, 수 회의 기록 반복 후 재생 신호의 지터값을 재생 한계 레벨 이하로 억제할 수 있는 기록 전력의 마진이 매우 좁아지게 된다.
즉, 이러한 상변화 광디스크에서, 수 회의 기록 반복 후 양호한 재생 신호를 얻을 수 있는 기록 전력 마진은 매우 좁게 된다.
결과적으로, 이 상변화 광디스크에서, 수 회의 기록 반복 후, 기록 전력 변동 및 주위 온도 변화 등에 의해 기록/재생 실패가 쉽게 야기된다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 재생 신호의 지터값을 효과적으로 감소시키고, 여러 번의 반복 기록 후에도 재생 한계의 지터값을 확보할 수 있는 기록 전력 마진을 보다 넓게 취할 수 있으며, 보다 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있는 광 디스크를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 광디스크는, 결정 상태와 비결정 상태 사이에서 상변화가 발생하여 정보 신호를 기록하는 상변화막을 적어도 포함하는 기록층, 및 상기 기록층 상에 형성되고 Cu를 0.1 원자% 보다는 많고 1.0 원자% 보다는 적게 함유하는 Al 합금으로 이루어지는 광반사막을 포함한다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 광디스크에서, 광반사막은 양호한 열 전도 레벨을 가질 수 있어서, 기록층의 최적의 냉각 효율을 얻을 수 있으며, 결과적으로 빔이 조사된 상변화막은 자신의 상을 정보 신호에 대해 정확하고 효율적으로 변화시킬 수 있다. 이것은 재생 신호의 지터값을 감소시키며, 반복된 기록 후에도 재생 한계 지터값을 보장할 수 있는 넓은 기록 전력 마진을 얻는 것이 가능하므로, 안정된 기록/재생 특성을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광디스크에서, 광반사막은, Cu를 전술한 범위 내로 포함하는 Al 합금으로 이루어진다. 이로 인해 광디스크가 우수한 내후성(耐候性)을 갖게 된다.
결과적으로, 본 발명에 따른 광디스크는, 우수한 내후성뿐만 아니라, 반복된 재생 후에도 양호한 기록/재생 특성을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 관한 설명이 첨부된 도면을 참조로 제시될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 상변화 광디스크의 필수 부분을 도시하는 확대 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상변화 광디스크는 기판(2)과, 기판(2) 상에 순차적으로 형성된, 제1 유전체막(3), 상변화 기록막(4), 제2 유전체막(5), 반사막(6) 및 보호막(7)을 포함한다.
기판(2)은 한 표면(2a) 상에서 기록 트랙을 따라 형성된 그루브(2b)를 가진다. 기판(2)은 예를 들어 0.6㎜의 두께를 가진다. 또한, 기판(2)은 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸 메타크릴(polymethyl methacrylate, PMMA)을 포함하는 아크릴 수지와 같은 플라스틱, 또는 유리로 제조될 수 있다. 기판(2)은 예를 들어 사출 성형법 또는 포토폴리머법(photopolymer method, 2P법)으로 제조될 수 있다.
제1 유전체막(3)이 기판(2) 상에 형성된다. 제1 유전체막(3)은 상변화 기록막(4)의 산화 방지 효과 및 레이저 빔의 다중 간섭에 의한 증폭 효과를 발휘시키기 위해 형성된 것이다.
제1 유전체막은 70㎚ 내지 130㎚의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이 두께는 다음과 같이 결정되었다.
예를 들어, 상변화 광디스크가, 60㎚ 두께의 제1 유전체막, 25㎚ 두께의 상변화 기록막, 15㎚ 두께의 제2 유전체막, 및 150㎚ 두께의 광반사막을 기판 상에 순차적으로 형성함으로써 제조되었다. 또, 제1 유전체막의 두께를 140㎚까지 변화시키면서 복수의 상변화 광디스크가 제조되었다.
다음으로, 이들 상변화 광디스크는 초기화되었고, 도 2에 도시된 발광 패턴을 이용하여 랜덤 EFM 신호가 이러한 상변화 디스크 상에 기록되었다. 이 1차 기록 후, 그루브 내의 반사율이 측정되었다. 또, 기록은 이러한 상변화 광디스크들 상에 반복적으로 수행되었다. 10000회의 기록 후, 재생 신호 지터값을 측정하였다.
도 2에서, 기록 전력은 Ph로 표시되고, 소거 전력은 Pl로 표시되며, 냉각 전 력은 Pc로 표시된다. 도 2의 발광 패턴에서, 1 클럭은 1T이고, 하나의 발광 펄스는 13㎱의 펄스 길이를 가진다. 또한, 반복되는 기록/재생 조건은, 선속도 4.8㎧이고, 기록 전력 Ph, 소거 전력 Pl, 및 냉각 전력 Pc가 1차 기록에서 재생 신호 지터값을 최소화하는 값을 가지도록 설정되었다. 이러한 발광 펄스를 이용하여, 예를 들어 3T 내지 14T의 크기를 가지는 기록 마크를 형성하는 것이 가능하다. 이 실험은 다음과 같은 결과를 나타냈다.
70㎚보다 얇은 제1 유전체막의 경우에, 되돌아오는 광의 반사율은 현저히 저하되었으며, 충분한 재생 신호를 얻는 것이 불가능했다. 또한, 130㎚보다 두꺼운 제1 유전체막의 경우에, 10000회 기록 후 재생 신호 지터값은 10% 이상이어서, 불충분한 내구성을 나타냈다. 결과적으로, 제1 유전체막은 70㎚ 내지 130㎚ 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
또한, 제1 유전체막(3)은 예를 들어 ZnS, SiOx, Al2O3, ZrO3, Ta2O5, Si3N4, SiNx, AlNx, MoO3, WO3, ZrO2, BN, TiN, ZrN, PbF 2, MgF2 등으로 제조될 수 있다. 이러한 각각의 재료들은 단독으로 사용될 수도 있고, 다른 재료들과 조합되어 사용될 수도 있다. 이들 중에서, 특히 바람직한 것은 적어도 ZnS를 함유하는 것이고, ZnS-SiO2를 함유하면 더 좋다. 이러한 제1 유전체막(3)은, 예를 들어 증착, 이온 빔 스퍼터(sputter), DC 스퍼터 및 다른 종래의 방법들로 형성될 수 있다.
상변화 기록막(4)은 제1 유전체막 상에 형성된다. 이 상변화막(4)은 결정 상태와 비결정 상태 사이에서 가역적으로 상을 변화시킬 수 있는 상변화 재료로 제 조된다. 이 상변화 재료 상에 광선을 조사함으로써, 정보 신호가 광기록층 상에 기입될 수 있는 것이다.
이 상변화 기록막(4)의 상변화 재료로는, Te 및 Se와 같은 단순 물질을 예로 들 수 있다. 또한, Ge-Sb-Te, Ge-Te, Ge-Te-Sn, Ge-Te-Sn-Au, Se-Te, Sn-Sb-Te, In-Te, In-Sb-Te, In-Se-Te-Ag, In-Se, In-Se, Ti, In-Se-Ti-Co, In-Se-Tei, In-Sb, In-Sb-Se, Bi2Te3, BiSe, Sb2Se3, Sb2Te3 등과 같은 칼코겐 화합물이, 상변화 기록막(4)의 상변화 재료로 사용될 수 있다. 이들 중에서, 특히 바람직한 것은 본 발명에서 사용될 상변화 재료인 Ge 칼코겐 화합물로, 반복된 기록에 대해 우수한 내구성을 가지며, 재생 신호 지터값을 감소시키는 데 상당한 효과를 나타내기 때문이다.
또한, 상변화 기록막(4)은 18㎚ 내지 30㎚ 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이 범위는 다음과 같은 실험에 기초한 것이다.
상변화 광디스크가, 예를 들어 90㎚ 두께의 제1 유전체막, 15㎚ 두께의 상변화 기록막, 15㎚ 두께의 제2 유전체막 및 150㎚ 두께의 광반사막을 기판 상에 순차적으로 형성함으로써 제조되었다. 또, 상변화 기록막의 두께를 40㎚까지 변화시키면서 복수의 상변화 광디스크가 제조되었다.
다음으로, 이러한 상변화 광디스크들은 초기화되고, 도 2에 도시된 발광 패턴을 이용하여 랜덤 EFM 신호가 이러한 상변화 광디스크 상에 기록되었다. 이러한 1차 기록 후, 그루브 내의 반사율이 측정되었다. 또, 이러한 상변화 광디스크 상에 기록이 반복적으로 수행되었다. 10000회 기록 후, 재생 신호 지터값을 측정하였다. 이 실험의 결과는 다음과 같다.
18㎚ 보다 얇은 상변화 기록막의 경우, 상변화 기록막은 충분한 막 강도를 나타내지 않아서, 기록 전력 Ph가 15㎽ 이상인 경우와 같이 고전력 레이저를 이용하여 반복적인 기록을 수행하는 것이 불가능하다. 또한, 30㎚ 보다 두꺼운 상변화 기록막의 경우, 10000회 기록 후 재생 신호 지터값이 10% 이상이어서, 불량한 기록/재생 특성, 즉 반복 기록 후 불충분한 내구성을 나타낸다. 따라서, 상변화 기록막은 18㎚ 내지 30㎚ 범위 내의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상변화 기록막(4)은, 예를 들어 증착, 이온 빔 스퍼터, DC 스퍼터, RF 스퍼터 또는 다른 종래의 방법들을 이용하여 형성될 수 있다.
제2 유전체막(5)은, 제1 유전체막(3)과 유사한 재료를 이용하여 유사한 방법으로 형성된다. 제2 유전체막(5)은, 제1 유전체막과 마찬가지로, 상변화 기록막(4)의 산화 방지 효과 및 레이저 빔 다중 간섭에 의한 증폭 효과를 얻기 위해 형성된 것이다.
이러한 제2 유전체막(5)은 10㎚ 내지 30㎚ 범위 내의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 제2 유전체막이 10㎚ 보다 얇은 두께를 가지는 경우, 레이저 빔에 의해 발생된 열이 쉽게 광반사막에 전달되고, 외부로부터의 수분 침투를 방지하는 기능이 저하된다. 또, 제2 유전체막의 두께가 30㎚ 보다 두꺼운 경우, 레이저 빔에 의해 가열된 상변화 기록막의 열은 광반사막으로 전달되지 않고, 반복적인 기록/재생을 행했을 때 상변화 기록막의 심각한 열화를 초래된다.
광반사막(6)은 제2 유전체막(5) 상에 형성된다. 이 광반사막(6)은 기판(2)을 통해 들어오는 입사광을 반사시키기 위한 반사층과 상변화 기록막(4) 내의 과도한 열 집중을 방지하기 위한 히트 싱크층의 역할을 한다.
본 발명에 따른 상변화 광디스크의 광반사막(6)은 Cu를 0.1 원자% 보다는 많고 1.0 원자% 보다는 적게 함유하는 Al 합금으로 제조된다.
이것은 본 발명에 따른 상변화 광디스크(1) 내에서 광반사막(6) 자체의 열전도율을 적정한 수준으로 유지하여, 상변화 기록막(4)이 이 광반사막(6)에 의해 효과적으로 냉각될 수 있게 한다. 즉, 본 발명에 따른 상변화 광디스크(1)에서, 광반사막(6)에 의해 상변화 기록막(4)에 대한 최적의 냉각 효과를 얻을 수 있으므로, 상변화 기록막(4)은 레이저 빔이 조사될 때 정확하고 효율적으로 자신의 상을 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 상변화 광디스크(1)에서는, 재생 신호의 지터값을 감소시키고, 반복적인 재생 후에 재생 한계의 지터값을 보장할 수 있는 기록 전력의 마진을 넓게 제공하는 것이 가능하여, 우수한 기록/재생 특성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상변화 광디스크(1)에서는, 광반사막(6)이 최적의 냉각 효과를 가지기 때문에, 상변화 기록막은 반복적 기록에 의해 균일한 온도 분포를 가지며, 이는 상변화 기록막(4)의 상변화 재료의 함유량이 변하는 것을 어렵게 한다. 즉, 상변화 광디스크(1)에서는, 반복적인 기록으로 인한 상변화 기록막(4)의 불균일한 온도 분포에 의해 야기되는 상변화 재료의 편절(segregation)이 억제될 수 있다. 결과적으로, 반복 기록 내구성을 향상시킬 수 있다.
여기에서, Cu를 0.1 원자% 미만 또는 1.0 원자% 초과로 함유하는 Al 합금으로 형성된 광반사막의 경우, 상변화 광디스크는 양호한 내후성을 가질 수 없다. 따라서, 본 발명에 따른 상변화 광디스크(1)에서, 광반사막(6)이 Cu를 0.1 원자%보다는 많고 1.0 원자% 보다는 적게 함유하는 Al 합금으로 제조되는 경우, 우수한 내후성을 얻을 수 있다.
여기에서, 광반사막(6)은 50㎚ 내지 300㎚ 범위 내의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 150㎚ 내지 200㎚의 두께를 가지면 더 좋다. 광반사막이 50㎚ 미만의 두께를 가지는 경우, 광반사막(6)은 쉽게 열을 발산시킬 수 없으며, 반복적인 기록/재생은 상변화 기록막(4)의 급격한 열화를 초래한다. 또한, 광반사막(6)이 300㎚ 초과의 두께를 가지는 경우, 열이 너무 빨리 발산되어, 기입 시작 시에 더 많은 기록 전력이 필요하여, 기입 시작을 더 어렵게 한다. 이것은 또한 제조에 더 많은 시간이 걸리게 하여, 생산 효율을 저하시킨다.
또한, 이러한 광반사막(6)은, 예를 들어 이온 빔 스퍼터, DC 스퍼터, RF 스퍼터 및 다른 종래의 방법들로 형성될 수 있다. 본 발명에 따라 광반사막(6)을 형성할 때, Ar 분위기 내에서 스퍼터링을 위해 AlxCuy 타겟 및 Al 타겟을 동시에 사용하여, Cu를 원하는 비율로 함유하는 Al 합금으로 이루어진 광반사막(6)을 형성하는 것이 가능하다. 여기에서, 각각의 타겟의 막 형성 속도를 변화시킴으로써, Cu 함유량을 제어할 수 있다. 본 발명은 두 개의 타겟 사용 또는 타겟들을 동시에 사용하는 것으로 국한되지 않음에 유의한다. 두 개의 타겟은 순차적으로 사용될 수 있다.
보호막(7)은 광반사막(6) 상에 형성된다. 이 보호막(7)은 상변화 기록막(4) 상의 손상 발생을 방지하는 동시에, 상변화 기록막(4)의 산화를 방지하는 역할을 한다. 또한, 보호막(7)은 자외선 경화 수지와 같은 수지를 스핀-코팅하거나, 또는 수지판, 유리판 또는 금속판을 광반사막(6) 상에 접착제로 광반사막(6)을 접착함으로써 형성할 수 있다.
또한, 이 상변화 광디스크(1)는 동일한 상변화 광디스크 또는 통상의 상변화 광디스크와 함께 사용될 수 있다. 즉, 두 개의 광디스크를, 광반사막(6)이 내부에 배치되도록 접착층(8)으로 접착하여, 도 3에 도시된 바와 같이 양면 모두에 기록/재생이 가능한 양면 상변화 광디스크(10)를 제조할 수 있다. 도 3에서, 기판 상의 프리-그루브(pre-groove)는 도시되어 있지 않음에 유의한다.
상변화 광디스크에 대하여, 예를 들어, 120±0.3㎜의 직경, 0.6±0.03㎜의 두께, 0.8±0.01㎛의 트랙 피치를 가지는 두 개의 기판으로 구성되며, 4.8㎧의 선속도를 가지고, 대물 렌즈의 개구수 NA와 레이저 빔의 파장 λ의 관계가 λ/NA = (1.083 - 0.086)㎛ ~ (1.083 + 0.167)㎛로 정의되어 3.0GB/side의 기록 용량을 보장할 수 있는 광학 시스템을 이용하는 양면 상변화 광디스크가 제안되어 왔다. 본 발명은 그러한 상변화 광디스크에도 양호하게 적용될 수 있다.
전술한 구성을 가지는 상변화 광디스크(1)에서, 정보 신호는 다음과 같이 기록, 소거 및 재생된다.
우선, 광디스크(1)에서, 전술한 바와 같이 제1 유전체막(3), 상변화 기록막(4), 제2 유전체막(5), 광반사막(6) 및 보호막(7)을 기판 상에 순차적으로 형성한 후, 상변화 기록막(4)의 초기화를 위한 초기화 처리가 수행된다.
이러한 초기화 처리는, 정보 신호의 기록에 앞서, 상변화 기록막(4)을 균일한 결정 상태로 만들기 위해 수행된다. 더 상세하게는, 선정된 레이저 빔이 상변화 광디스크(1)의 표면 전체에 균일하게 조사된다. 여기에서, 상변화 기록막(4)은 상변화 기록막(4)을 구성하는 상변화 재료의 녹는점 미만이고 결정화 온도 초과인 온도로 가열된다. 상변화 광디스크(4)의 상변화 기록막(4)은 균일한 결정 상태로 냉각되어 초기화된다.
다음으로, 초기화된 상변화 광디스크(1)가 기록/재생 장치 상에 탑재되고, 기록/재생을 수행하기 위해 선정된 선속도로 회전된다.
우선, 상변화 광디스크(1) 상에 정보 신호를 기록할 때, 강한 전력의 레이저 빔이 상변화 기록막(4) 상에 조사된다. 레이저 빔이 조사된 부분은 녹는점보다 높은 온도로 급격하게 가열된 후, 비결정 상태로 급격하게 냉각된다. 따라서, 상변화 광디스크(1)에서, 정보 신호는 비결정 상태의 상변화 재료의 기록 마크로서 결정 상태의 상변화 기록막(4) 상에 기록된다. 여기에서 사용되는 레이저 전력이 전술한 기록 전력이다.
또한, 상변화 광디스크(1) 상에 기록된 정보 신호를 소거할 때는, 기록 전력보다 약한 레이저 빔이 기록 마크 상에 조사되어, 상변화 기록막(4) 중 레이저 빔이 조사된 부분이 결정화 온도보다는 높고 녹는점보다는 낮은 온도로 가열된 후, 점진적으로 냉각되어 이전의 상태와 무관하게 결정 상태가 되게 한다. 따라서, 이러한 상변화 기록막(4)에서는, 정보 신호인 비결정 상태의 기록 마크가 결정 상태 로 변환됨으로써, 정보 신호가 소거된다. 이 때 사용되는 레이저 전력이 전술한 소거 전력이다.
또한, 상변화 광디스크(1) 상에 기입된 정보 신호를 재생할 때, 상변화 기록막(4)의 상변화를 유발하지는 않는 적은 전력을 가지는 레이저 빔이 조사되어, 레이저 빔의 복귀 빔이 수신된다.
상변화 광디스크(1)에서, 결정 상태의 상변화 기록막(4)의 반사율은 비결정 상태의 상변화 기록막(4)의 반사율보다 크다. 따라서, 기록/재생 장치는 상변화 기록막(4)으로부터의 복귀빔을 수신하고, 상변화 기록막(4)의 결정 상태와 비결정 상태 간의 반사율 차이를 검출하여, 정보 신호를 재생한다. 이 때 사용되는 레이저 전력이 냉각 전력이다.
또한, 전술한 구성의 상변화 광디스크(1)는 예를 들어 다음과 같이 제조된다.
우선, 기판(2)은 사출 성형에 의해 선정된 그루브를 가지는 폴리카보네이트로 제조된다. 이 기판(2) 상에, 제1 유전체막(3)이 RF 스퍼터법을 이용하여 ZnS-SiO2로 형성된다.
다음으로, 제1 유전체막(3) 상에, 상변화 기록막(4)이 DC 스퍼터법을 이용하여 GeSbTe로 형성된다. 이 상변화 기록막(4) 상에, 제2 유전체막(5)이 RF 스퍼터법을 이용하여 ZnS-SiO2로 형성된다.
다음으로, 이러한 제2 유전체막(5) 상에는, Cu를 원하는 비율로 함유하는 Al 합금으로 광반사막(6)을 형성하기 위해, Ar 기체 분위기 내에서의 스퍼터링을 위한 AlxCuy 타겟 및 Al 타겟을 동시에 이용하여 광반사막(6)이 형성된다. 여기에서, 각각의 타겟의 막 형성 속도를 변화시킴으로써, Cu 함유량이 제어된다.
다음으로, 이러한 광반사막은 스핀 코팅법으로 도포된 자외선 경화 수지로 커버되어, 상변화 광디스크(1)가 완성된다.
양면 상변화 광디스크를 제조하기 위해, 예를 들어 두 개의 상변화 광디스크(1)는 반사막(6)이 내부에 배치되도록 서로 접착된다. 상변화 광디스크(10)는 종래의 통상의 광디스크와 함께 상변화 광디스크(1)를 이용하여 제조될 수 있음에 유의한다.
예시
이제, 실험 결과들에 따른 본 발명의 실제예에 대한 설명이 제시될 것이다.
본 발명에 따른 상변화 광디스크의 반복적 기록에서의 기록 전력 마진을 평가하기 위해, 아래의 상변화 광디스크가 실제로 제조되었다.
실시예 1
우선, 직경 120㎜, 두께 0.6㎜ 및 트랙 피치가 0.8㎛인 기판이 제조되었다.
그 다음, 이 기판 상에, 스퍼터링 기법에 의해 두께 90㎚인 제1 유전체막이 ZnS-SiO2로부터 형성되었다.
그 다음, 이 제1 유전체막 상에, 스퍼터링 기법에 의해 Ar 기체 분위기 내에서 Ge2Sb2Te5를 이용하여, 상변화 기록막이 형성되었다.
그 다음, 이 상변화 기록막 상에, 스퍼터링 기법으로 두께 15㎚의 제2 유전체막이 ZnS-SiO2로부터 형성되었다.
그 다음, 이 제2 유전체막 상에, Cu를 0.5 원자% 함유하는 Al95.5Cu0.5 합금으로 제조된 15㎚ 두께의 막이 획득되도록 Ar 기체 분위기 내에서 Al98Cu2 타겟 및 Al 타겟을 동시에 스퍼터링하여, 광반사막이 형성되었다. 여기에서, Cu 함유량은 Al98Cu2 타겟 및 Al 타겟에 의한 막 형성 속도를 변경시킴으로써 제어되었다.
그 다음, 스핀 코팅법에 의해 자외선 경화 수지로 커버되어, 단면 상변화 광디스크가 완성되었다.
전술한 단면 상변화 광디스크가 두 개 준비되었고, 그들의 반사막이 내부에 배치되도록 서로 접착되었다. 따라서, 120㎜의 직경과 1.2㎜의 두께를 가지는 양면 상변화 광디스크가 제조되었다.
비교예 1
반사막이 Cu를 함유하지 않는 AlTi 합금을 이용하여 15㎚의 두께로 제조되었다는 점을 제외하면, 실시예 1과 동일한 양면 상변화 광디스크가 제조되었다.
<반복 기록 후의 지터값 및 반복 기록 내구성의 평가>
실시예 1 및 비교예 1의 상변화 광디스크를 이용하여, 다음과 같은 기록 및 재생이 수행되었다.
우선, 각각의 상변화 광디스크들은 초기화되었고, 도 2에 도시된 발광 패턴을 이용하여, 레이저 빔 파장 650㎚, 선속도 4.8㎧, 기록 전력 Ph 14.0㎽ 및 냉각 전력 1.5㎽의 조건 하에, 기록/재생 장치에 의해 랜덤 EFM 신호가 각각의 상변화 광디스크 상에 기록되었다.
이러한 조건 하에, 기록이 수차례 반복적으로 수행되었다. 이러한 반복 기록 후, 재생 신호 지터값이 측정되었다. 도 4는 실시예 1의 결과를 나타내고, 도 5는 비교예 1의 결과를 나타낸다.
여기에서, 지터값은 클럭에 대한 마크 에지의 표준 편차로, 이 편차는 윈도우 폭에 의해 정규화된다. 이 지터값이 10% 이하인 경우, 에러가 효과적으로 정정된 것으로 생각할 수 있다. 이 지터값 10%는, 아래에서 양호한 미디어 특성의 평가 기준으로 사용될 것이다.
도 4의 결과로부터 명백한 바와 같이, Cu를 0.5 원자% 함유하는 Al 합금으로 형성된 광반사막을 이용하는 실시예 1에서, 지터값은 약 8% 정도로 안정되었다. 기록이 100,000 회 반복된 후에도, 지터값은 10% 이하였으며, 이는 양호한 반복 기록 내구성을 보장한다.
반면, 도 5의 결과로부터 명백한 바와 같이, Cu를 함유하지 않는 AlTi 합금으로 형성된 광반사막을 이용하는 비교예 1에서, 지터값은 도 4에 도시된 실시예 1의 지터값보다 더 크게 변동된다. 100,000회 반복 후, 지터값은 10% 이상이었다.
따라서, Cu를 함유하는 Al 합금으로 형성된 광반사막을 형성함으로써 지터값을 감소시키고 반복 내구성을 개선할 수 있음이 밝혀졌다.
<전력 마진의 평가>
또한, 전술한 기록 조건에서, 기록 전력 ph 값은 변경시키면서 소거 전력 pl 과 기록 전력 ph의 비 pl/ph는 고정시켰고, 실시예 1과 비교예 1의 상변화 광디스크에 대한 기록이 10회 반복되어, 1차 기록 및 10회 반복 기록 후의 지터값을 결정했다. 도 6은 실시예 1의 결과를 나타내고, 도 7은 비교예 1의 결과를 나타낸다.
도 6과 도 7을 비교하면, Cu를 함유하는 Al 합금으로 제조된 광반사막을 이용하는 실시예 1이, Cu를 함유하지 않는 통상의 광반사막을 이용하는 비교예보다 작은 지터값을 나타내며, 지터값이 10% 이하인 기록 전력 범위가 더 넓어진다고 할 수 있다. 즉, 실시예 1은 비교예 1보다 더 넓은 기록 전력 마진을 가진다.
더 상세하게는, 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 실시예 1에서 15㎽의 기록 마진을 이용할 때, 1차 기록 후의 지터값은 6.8%였고, 10회 기록 후의 지터값은 8%였다. 반면에, 도 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어 비교예 1에서 15㎽의 기록 전력을 사용할 때, 1차 기록 후의 지터값은 7.5%였고, 10회 기록 후의 지터값은 10.8%였다. 따라서, 실시예 1에서, 지터값은 비교예 1에 비해 감소되었다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 실시예 1에서, 10회 기록 후의 지터값이 최소가 되는 최적의 기록 전력 14㎽에 대해, 지터값이 10% 이하인 기록 전력 마진은 약 ± 15%이다. 즉, 실시예 1에서, 10회 기록 후의 지터값이 10% 이하인 기록 전력 폭은, 12㎽에서 16㎽까지의 4㎽이다.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이 비교예 1에서, 지터값이 최소가 되는 최적의 기록 전력 12.5㎽에 대해, 지터값이 10% 이하인 기록 전력 마진은 약 ±11%이다. 즉, 비교예 1에서, 10회 기록 후의 지터값이 10% 이하인 기록 전력 폭은, 11.5㎽ 내지 15.5㎽ 사이의 3㎽이다. 따라서, 실시예 1은 비교예 1보다 큰 기록 전력 마 진을 가진다.
따라서, Cu를 함유하는 Al 합금으로 광반사막을 형성함으로써, 재생 한계 레벨의 지터값을 보장하는 기록 전력 범위를 증가시키는 것, 즉 더 넓은 기록 전력 마진을 얻는 것이 가능함을 알 수 있다.
다음으로, 광반사막의 Cu 함유량과 내후성 간의 관계를 평가하기 위해, 다음과 같은 광디스크가 제조되었다.
실시예 2
Cu를 0.75 원자% 함유하는 Al99.25Cu0.75 합금으로 제조된 15㎚ 두께의 광반사막을 얻기 위해, Al98Cu2 타겟과 Al 타겟에 의한 막 형성 속도를 변경시킴으로써 광반사막이 형성되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 유사한 방식으로, 양면 상변화 광디스크가 제조되었다.
비교예 2
Cu를 0.1 원자% 함유하는 Al99.0Cu0.1 합금으로 제조된 15㎚ 두께의 광반사막을 얻기 위해 Al98Cu2 타겟과 Al 타겟에 의한 막 형성 속도를 변경시킴으로써 광반사막이 형성되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 유사한 방식으로, 양면 상변화 광디스크가 제조되었다.
비교예 3
Cu를 1.0 원자% 함유하는 Al99.0Cu1.0로 제조된 15㎚ 두께의 광반사막을 얻기 위해 Al98Cu2 타겟과 Al 타겟에 의한 막 형성 속도를 변경시킴으로써 광반사막이 형성되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 유사한 방식으로, 양면 상변화 광디스크가 제조되었다.
<광반사막의 Cu 함유량과 내후성 간의 관계 평가>
실시예 1, 실시예 2, 비교예 2 및 비교예 3의 상변화 광디스크들은 80℃의 온도와 85%의 습도 하에 1000 시간 동안 방치되었다. 그 다음, 내후성을 평가하기 위해, 100배율의 현미경을 이용하여 각각의 상변화 광디스크들을 관찰하였다. 평가 결과들은 표 1에 나타나 있는데, 표에서 ○는 상변화 광디스크의 표면 상에 열화가 관찰되지 않았음을 나타내는 것이고, ×는 상변화 광디스크의 표면 상에서 열화가 관찰되었음을 나타낸다. "핀홀(pinhole)"은 상변화 광디스크를 구성하는 막 내에 홀이 존재함을 나타내는 것이고, "부식"은 상변화 광디스크 재료들 간에 화학 전지가 형성되어 상변화 광디스크를 구성하는 막을 열화시켰음을 나타낸다.
내후성 핀홀 부식
실시예 1 AlCu(0.5 원자%) ○ ○ ○
실시예 2 AlCu(0.75 원자%) ○ ○ ○
비교예 2 AlCu(0.1 원자%) × × ○
비교예 3 AlCu(1.0 원자%) × ○ ×
표 1로부터 명백한 바와 같이, Cu를 0.1 원자% 함유하는 Al 합금으로 형성된 광반사막을 가지는 비교예 2에서는, 핀홀이 생성되어 열등한 내후성을 나타냈다. 또한, Cu를 1.0 원자% 함유하는 Al 합금으로 제조된 광반사막을 가지는 비교예 3에서, 부식이 발생하여 열등한 내후성을 나타냈다.
결과적으로, Cu의 함유량이 0.1 원자% 보다는 많고, 1.0원자% 보다는 적은 Al 합금으로 이루어지는 광반사막을 형성함으로써, 우수한 내후성을 갖는 것으로 판명되었다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광디스크는 결정 상태와 비결정 상태 사이에서 상변화가 발생하여 정보 신호를 저장할 수 있는 상변화 재료를 적어도 포함하는 기록층, 및 이 기록층 상에 형성되며 Cu를 0.1 원자% 보다는 많고 1.0 원자% 보다는 적게 함유하는 Al 합금으로 이루어진 광반사막을 포함한다.
본 발명에 따라 전술한 구성을 가지는 광디스크에서, 광반사막은 양호한 열전도 레벨을 유지할 수 있으며, 이는 기록층이 최적의 냉각 효율을 갖게 하여, 빔이 조사된 상변화막이 정보 신호에 대해 자신의 상을 정확하고 효과적으로 변경시킬 수 있게 한다. 결과적으로, 반복 기록 후에 재생 한계 지터값을 보장할 수 있는 넓은 기록 전력 마진 범위를 얻을 수 있다. 따라서, 반복 기록 후에도, 양호한 재생/기록 특성을 얻는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 광디스크는 전술한 범위 내로 Cu를 함유하는 Al 합금에 의해 구성되며, 우수한 내후성을 나타낼 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 광디스크는 우수한 내후성 뿐만 아니라, 반복 기록 후에도 양호한 기록/재생 특성을 나타낼 수 있으므로, 높은 신뢰도를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 광디스크에 있어서,
    기판과,
    상기 기판 상에 형성되며 ZnS-SiO2로 구성되며 약 70nm 내지 130nm 범위의 두께를 갖는 제1 유전체막과,
    결정 상태와 비결정 상태 사이에서 상변화가 발생함에 의해 정보 신호를 기록하는 상변화 기록막을 적어도 구비하는 기록층 ― 상기 상변화 기록막은 상기 제1 유전체막 상에 형성되며 Ge를 포함하는 칼코겐(chalcogen) 화합물로 이루어지며 약 18nm 내지 약 30nm 범위의 두께를 가짐 ― 과,
    상기 상변화 기록막 상에 형성되며 ZnS-SiO2를 포함하며 약 10nm 내지 30nm 범위의 두께를 갖는 제2 유전체막과,
    상기 기록층 상에 형성되고 Cu를 0.1 원자% 보다는 많고 1.0 원자% 보다는 적게 함유하는 Al 합금으로 이루어진 광반사막
    을 포함하는 광디스크.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 광반사막은 50㎚ 내지 300㎚ 범위 내의 두께를 가지는 광디스크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상변화 기록막 및 상기 광반사막은 120±0.3㎜ 범위 내의 직경, 0.6±0.03㎜ 범위 내의 두께 및 0.8±0.01㎛ 범위 내의 트랙 피치를 가지는 기판 상에 형성되는 광디스크.
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