KR100708102B1 - 청색 레이저용 상변화 디스크 - Google Patents

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Abstract

청색 레이저용 상변화 디스크에 관해 개시되어 있다. 본 발명은 투광성 기판, 상기 기판 상에 형성된 하부 유전막, 상기 하부 유전막 상에 형성되어 있되, 온도에 따라 상변화 특성이 달라지는 정보 기록막, 상기 정보 기록막 상에 형성되어 있되, 상기 정보 기록막의 결정질 부분의 광 흡수율(Ac)대 비정질 부분의 광 흡수율(Aa)의 비가 1보다 큰(Ac/Aa >1) 광학적 특성을 나타내는 두께로 형성된 상부 유전막 및 상기 상부 유전막 상에 형성되어 있되, 상기 정보 기록막의 어느 한 지점에서 발생된 열이 인접한 다른 지점으로 전달되는 것을 최소화하여 상기 열에 의해 다른 트랙에 기록된 마크가 지워지는 것을 방지할 수 있는 두께로 형성된 반사층을 구비하는 것을 특징으로 하는 상변화 디스크를 제공한다.

Description

청색 레이저용 상변화 디스크{Phase change disk for blue laser}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 상변화 디스크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 형성한 상변화 디스크를 대상으로 실시한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로써, 상부 유전막의 두께 변화에 따른 반사율차 및 흡수율비의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 형성한 상변화 디스크를 대상으로 실시한 실험 결과를 나타낸 것으로써, 반사층의 두께 변화에 따른 CNR(Carrier to Noise Ratio)의 변화량을 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
40:광 디스크 기판 42:하부 유전막
44:상변화 기록막 46:상부 유전막
48:반사층
본 발명은 상변화를 이용한 데이터 기록 매체에 관한 것으로써, 자세하게는 청색 레이저용 상변화 디스크에 관한 것이다.
상변화 디스크는 데이터 기록매체의 하나로써, 물질이 비정질(amorphous)일 때와 결정질(crystal)일 때 광학적 특성, 예컨대 굴절율 또는 반사율이 달라지는 것을 이용하여 데이터를 기록하는 기록매체이다.
상변화 디스크에서는 결정질의 기록막에 비정질의 비트를 만드는 방법으로 정보를 기록하고 읽어내게 된다. 이때, 비정질인 부분을 '1'로, 결정질인 부분을 '0'으로 생각할 수 있고, 그 반대로 생각할 수도 있다.
상변화 디스크의 기록막에 정보를 기록하는 과정과 기록된 정보를 읽거나 소거하는 과정은 모두 레이저 빔을 사용하여 이루어진다. 상기 레이저 빔은 회절 한계점(diffraction limit)까지 집속시킬 수 있고, 이를 이용해서 공간적으로 매우 작은 비트(bit)를 기록할 수 있다. 이렇게 볼 때, 상기 레이저 빔을 집속한 후 스폿 사이즈를 작게 할 수록 공간적으로 보다 작은 비트를 상변화 디스크 기록막에 기록할 수 있으므로, 정보 기록 밀도를 배가시킬 수 있다는 결과가 나온다.
Figure 112000019816010-pat00002
레이저 빔의 스폿 사이즈는 상기 수학식에 의해 결정되는데, W는 스폿 사이즈, λ는 레이저 파장, NA는 수치적 개구를 나타낸다. 상기 수학식으로부터 파장(λ)이 짧을수록, 수치적 개구(NA)가 클수록 스폿 사이즈는 작아짐을 알 수 있다. 곧, 상기 수학식은 보다 짧은 파장의 레이저 빔을 사용하여 정보를 기록하고, 수치적 개구를 크게 하는 경우, 상변화 디스크의 정보 기록 밀도를 더욱 높일 수 있다는 것을 의미한다.
한편, 정보의 기록에 사용될 레이저 빔이 결정된 경우에 정보 기록 밀도는 기록막에 형성되는 트랙 피치를 좁게 함으로써 높일 수 있다. 하지만, 레이저 빔의 스폿 사이즈가 정해진 상태에서 트랙 피치를 일정한 값 이하로 좁히는 경우, 상기 레이저 빔의 스폿이 인접한 두 개의 트랙에 동시에 걸치게 되어 정해진 트랙 외의 다른 트랙에 기록된 마크, 곧 정보가 손상되거나 심할 경우 소거되는 크로스 이레이즈(cross-erase)가 발생된다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 트랙 피치를 좁혀서 정보의 기록밀도를 높임과 동시에 트랙 피치의 감소에 따른 크로스-이레이즈를 해소할 수 있는 상변화 디스크를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 투광성 기판; 상기 기판 상에 형성된 하부 유전막; 상기 하부 유전막 상에 형성되어 있되, 온도에 따른 상변화 특성이 달라지는 정보 기록막; 상기 정보 기록막 상에 형성되어 있되, 상기 정보 기록막의 결정질 부분의 광 흡수율(Ac)대 비정질 부분의 광 흡수율(Aa)의 비가 1보다 큰(Ac/Aa >1) 광학적 특성을 나타내는 두께로 형성된 상부 유전막; 및 상기 상부 유전막 상에 형성되어 있되, 상기 정보 기록막의 어느 한 지점에서 발생된 열이 인접한 다른 지점으로 전달되는 것을 최소화하여 상기 열에 의해 상기 다른 지점의 물질 상태가 달라지는 것을 방지할 수 있는 두께로 형성된 반사층를 구비하는 것을 특징으로 하는 상변화 디스크를 제공한다.
여기서, 상기 상부 및 하부 유전막은 동일한 물질막이다.
상기 상부 유전막의 두께는 25nm이상, 55nm이하이다.
상기 반사층의 두께는 적어도 100nm이상이다.
상기 반사층 상에 부착층이 있고, 상기 부착층 상에 상기 반사층 내지 상기 기판이 순차적으로 적층되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 상변화 디스크는 상부 유전막 및 반사층이 상기와 같은 특성을 갖는 두께로 형성되어 있다. 따라서, 트랙 피치를 좁혀 정보 기록 밀도를 높이면서도 그에 따른 부작용인 크로스-이레이즈를 해소하여 정보 기록 중에 정해진 트랙외에 인접한 다른 트랙에 기록된 정보가 손상되거나 소거되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 상변화 디스크를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성과 도시의 편의를 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1을 참조하면, 참조번호 40은 상변화 디스크의 기판을 나타낸다. 기판(40)은 유리(glass), 폴리카보네이트(PC), PMMA(PolyMethy-MethAcrylate) 또는 에폭시 수지이다. 기판(40) 상에 하부 유전막(42)이 형성되어 있다. 하부 유전막(42)은 레이저 빔이 조사될 때 발생되는 열이 기판(40)으로 전달되는 것을 막기 위한 것으로써, 상부 유전막(46)에 비해 상대적으로 두껍게 형성되어 있다. 하부 유전막(42)은 황화아연(ZnS)과 실리콘 산화막(SiO2)이 복합된 복합 유전막(ZnS-SiO2)이다. 하부 유전막(42) 상에 온도에 따라 물질의 상변화 특성이 달라지는 정보 기록막(44)이 형성되어 있다. 곧, 정보 기록막(44)은 상변화를 이용한 기록막으로써, 정보가 기록되지 않은 상태에서는 결정상인 반면, 정보가 기록되면 그 부분은 비정질상으로 된다. 정보 기록막(44)은 게르마늄(Ge)-안티몬(Sb)-텔루륨(Te)계 물질막으로써, 바람직하게는 Ge2Sb2Te5막이다. 정보 기록막(44) 상에 상부 유전막(46)이 형성되어 있다. 상부 유전막(46)은 정보 기록막(44)의 결정질 부분의 광 흡수율(Ac)대 비정질 부분의 광 흡수율(Aa)의 비가 1보다 큰(Ac/Aa >1) 광학적 특성을 나타내는 두께(T1)로 형성되어 있다. 상부 유전막(46)의 두께(T1)는 25㎚∼55㎚가 바람직하나, 45nm정도가 더욱 바람직하다. 상부 유전막(46)은 하부 유전막(42)과 마찬가지로 황화아연(ZnS)과 실리콘 산화막(SiO2)이 복합된 복합 유전막(ZnS-SiO2)이다. 하지만, 상부 유전막(46)은 하부 유전막(42)에 비해 얇은 두께로 형성되어 있는데, 이는 정보 기록막(44)에 발생된 열을 반사층(48)으로 빨리 전달하기 위한 것이다. 상부 유전막(46) 상에 반사층(48)이 형성되어 있다. 반사층(48)은 알루미늄 합금층으로써, 정보 기록막(44)의 어느 한 지점에서 발생된 열이 인접한 다른 지점으로 전달되는 것을 최소화하여 상기 열에 의해 상기 다른 지점의 물질 상태가 달라지는 것을 방지할 수 있는 두께(T2)로 형성되어 있다. 곧, 반사층(48)은 정보 기록막(44)에 형성된 트랙중의 하나에 발생된 열이 인접한 트랙에 전달되는 것을 최소화하여 상기 인접한 트랙의 물질 상태가 달라지는 것을 방지할 수 있는 두께로 형성되어 있다. 이를 위해, 반사층(48)은 적어도 100nm이상의 두께로 형성되어 있다.
<실험예>
본 발명자는 본 발명의 실시예에 의한 상변화 디스크에서 상부 유전막의 두께 변화에 따른 정보 기록막에서의 반사율 변화와 흡수율 변화가 어떠한 양상으로 나타나는지를 알아보기 위해 상부 유전막의 두께를 변화시키면서 정보 기록막의 결정질 부분의 반사율(Rc)과 비정질 부분의 반사율(Ra) 및 상기 각 부분의 흡수율(Ac, Aa)을 계산하여 도 2에 도시하였다.
본 계산에서는 파장이 400nm정도인 청색 레이저를 가정하였다. 또, 상기 반사율 변화는 상기 두 부분의 반사율 차(Rc-Ra)로써 그 지표는 그래프의 좌측 세로 축에, 상기 흡수율 변화는 상기 두 부분의 흡수율 비(Ac/Aa)로써 그 지표는 그래프의 우측 세로 축에 각각 표시하였다.
도 2에서 제1 그래프(G1)는 상부 유전막의 두께 변화에 따른 상기 반사율 차(Rc-Ra)의 변화를, 제2 그래프(G2)는 상부 유전막의 두께 변화에 따른 상기 흡수율 비(Ac/Aa)의 변화를 나타낸다.
제1 그래프(G1)를 참조하면, 상부 유전막의 두께가 12nm∼58nm정도일 때 정보 기록막에서의 반사율은 Rc<Ra가 되고, 흡수율 비(Ac/Aa)는 1 이상의 값이 된다는 것을 알 수 있다. 즉, 상기한 상부 유전막 두께에서 정보 기록막의 결정질 부분의 흡수율(Ac)이 비정질 부분의 흡수율(Aa)보다 크다는 것을 알 수 있다. 특히, 상부 유전막의 두께가 45nm정도일 때, 상기 반사율 차는 가장 크고, 상기 흡수율 비는 1.2이상으로 큰 값이 되어 비정질 부분의 광흡수율이 더욱 작아짐을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 상변화 디스크의 상부 유전막의 두께(T1)를 25nm<T1<55nm 정도로 설정하면, 정보 기록막에서 비정질 부분의 반사율은 높일 수 있는 반면, 흡수율은 낮출 수 있으므로, 우수한 재생 특성을 얻을 수 있고, 정보 기록막의 정해진 트랙에 정보를 기록하는 과정에서 이미 어떠한 정보가 기록된 인접 트랙의 비정질 부분이 손상되거나 소거되는 크로스-이레이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다음에는 상부 유전막의 두께를 상기한 바와 같이 설정한 상태에서, 반사층의 두께를 다르게 한 경우에 상변화 디스크의 캐리어 대 노이즈 비(CNR)가 어떻게 변화하는지를 측정하여 도 3으로 도시하였다. 이때, 반사층은 알루미늄 합금층으로 형성하였고, 상부 유전막의 두께 변화에 따른 정보 기록막의 반사율 및 흡수율의 측정 실험에서 사용한 것과 동일한 광 픽업 장치를 사용하였으며, 정보 기록막에 형성된 트랙 피치는 0.38㎛정도로 하였다.
도 3에서 제3 그래프(G3)는 반사층의 두께 변화에 따른 CNR변화량을 나타낸다. 가로 축을 반사층의 두께 변화를, 세로 축은 반사층의 두께 변화에 따른 CNR변화량을 나타낸다.
제3 그래프(G3)를 참조하면, 반사층의 두께가 증가함에 따라 CNR의 변화량은 감소한다는 것을 알 수 있다. 상변화 디스크의 CNR 감소량은 2데시벨(dB)이하인 것이 바람직하므로, 반사층은 적어도 100nm이상이 되어야 함을 알 수 있다.
한편, 도 1에 도시한 상변화 디스크는 양면 디스크(double sided disk)에도 적용할 수 있다. 곧, 반사층(48) 상에 별도의 부착층을 형성한 다음, 상기 부착층 상에 반사층(48) 내지 기판(40)을 순차적으로 적층한 적층물을 형성할 수도 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 정보 기록막을 Ge-Sb-Te계열의 물질막 대신 Ag-In-Sb-Te계열의 물질막으로 구성할 수 있고, 그에 따라 상부 유전막 및 반사층의 두께 또는 하부 유전막의 두께를 크로스-이레이즈를 해소할 수 있게끔 새로이 설정할 수 있을 것이다. 이와 같은 본 발명의 기술적 사상의 다양성 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 상변화 디스크에서 상부 유전막 및 반사층은 400nm 정도의 파장을 갖는 청색 레이저를 이용하여 정보 기록막에 정보를 기록하는 과정에서 인접한 트랙이 기록된 정보를 손상시키거나 소거시키는 크로스-이레이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있는 소정의 두께로 형성되어 있다. 따라서, 본 발명을 이용하는 경우, 정보 기록막에 고밀도의 정보를 기록하면서도 인접 트랙에 이미 기록된 정보가 손상되거나 소거되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 투광성 기판;
    상기 기판 상에 형성된 하부 유전막;
    상기 하부 유전막 상에 형성되어 있되, 온도에 따라 상변화 특성이 달라지는 정보 기록막;
    상기 정보 기록막 상에 형성되어 있되, 상기 정보 기록막의 결정질 부분의 광 흡수율(Ac)대 비정질 부분의 광 흡수율(Aa)의 비가 1보다 큰(Ac/Aa >1) 광학적 특성을 나타내는 두께로 형성된 상부 유전막; 및
    상기 상부 유전막 상에 형성되어 있되, 상기 정보 기록막의 어느 한 지점에서 발생된 열의 전이를 최소화하여 상기 열에 의해 상기 다른 지점의 물질 상태가 달라지는 것을 방지할 수 있는 두께로 형성된 반사층을 구비하는 것을 특징으로 하는 상변화 디스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부 유전막의 두께(T1)는 25nm<T1<55nm인 것을 것을 특징으로 하는 상변화 디스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사층의 두께는 상기 상변화 디스크에 적합한 범위내에서 적어도 100nm이상인 것을 특징으로 하는 상변화 디스크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반사층 상에 부착층이 형성되어 있고, 상기 부착층 상에 상기 반사층 내지 상기 기판이 순차적으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 상변화 디스크.
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