KR100754166B1 - 초해상 정보 저장매체 및 그 정보 기록 및/또는 재생기기 - Google Patents

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Abstract

정보 기록 및/또는 재생기기로부터 입사되는 광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크나 피트를 재생할 수 있도록 된 초해상 정보 저장매체 및 그 정보 기록 및/또는 재생기기가 개시되어 있다.
개시된 정보 저장매체는, 기판; 및 이 기판 상에, 초해상 재료와 이 초해상 재료보다 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 함유하는 적어도 하나의 초해상 재생층;을 포함한다.
개시된 정보 저장매체에 따르면, 기본적인 초해상 재료가 용융되더라도 고융점 재료가 이 용융 상태의 초해상 재료의 이동을 억제하므로, 반복 재생시 신호의 열화가 억제된다.

Description

초해상 정보 저장매체 및 그 정보 기록 및/또는 재생기기{Information storage medium having super resolution structure and apparatus for recording and/or reproducing the same}
도 1은 레이저빔 스폿의 강도 분포에 의한 매체내의 온도 분포의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 저장매체를 보인 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 저장매체를 보인 개략적인 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 2 및 도 3을 참조로 앞서 설명한 실시예들에 대응하는 것으로, 기판의 일면을 통해 입사되는 광빔을 이용하는 구조의 정보 저장매체의 실시예들을 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장매체의 반복 재생 특성 변화를 살펴보기 위하여 사용된 정보 저장매체(실시예)를 보인 개략적인 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 정보 저장매체를 보인 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 실시예 및 비교예의 정보 저장매체에서의 반복 재생 횟수에 따른 CNR(Carrier-to-Noise Ratio:신호대 잡음비)의 변화를 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 초해상 정보 저장매체를 기록 및/또는 재생할 수 있는 정보 기록 및/또는 재생기기를 개략적으로 보여준다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10,110...기판 11...피트
30,70,120,140,170...유전체층 50,150...초해상층
90,190...보호층 130...기록층
250...광픽업 260...신호처리부
270...제어부 OL...대물렌즈
본 발명은 초해상 현상을 이용할 수 있는 초해상 정보 저장매체 및 정보 기록 및/또는 재생기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반복 재생시 재생 신호가 열화되는 것을 방지하도록 된 초해상 정보 저장매체 및 이를 기록 및/또는 재생할 수 있는 정보 기록 및/또는 재생기기에 관한 것이다.
정보 저장매체는 광픽업을 이용하여 비접촉식으로 정보의 기록 및/또는 재생을 수행하는 정보 기록 및/또는 재생기기의 정보 저장매체로 이용되는 것으로, 산업 발전과 더불어 저장되는 정보의 기록밀도가 높아질 것이 요구되고 있다.
이를 위하여, 초해상 현상을 이용하여 레이저빔의 분해능 이하 크기의 기록마크나 피트를 재생할 수 있는 초해상 정보 저장매체가 연구되고 있다. 사용되는 광픽업의 레이저 파장을 λ, 대물렌즈의 개구수를 NA라 할 때, 재생 분해능은 λ/4NA 가 된다.
이러한 초해상 정보 저장매체는 초해상 현상을 이용하여 재생빔의 분해능 이하 크기의 마크 또는 피트를 재생할 수 있도록 초해상 재생층을 가진다. 레이저빔을 대물렌즈로 정보 저장매체 상에 집광시키는 경우, 정보 저장매체에 입사되는 광빔의 강도 분포는 대략적으로 가우스 분포로 된다. 따라서, 이러한 가우스 강도 분포를 가지는 입사광빔에 의해 정보 저장매체가 가열되면, 빔이 내리쬐어진 부분의 온도 분포도 대략 가우스 분포에 가까운 형상이 된다.
그러므로, 초해상 재생층 내에는 빔 중심 근방의 고온 영역과 주변부의 저온 영역의 존재한다. 이 고온 영역에 해당하는 초해상 재생층의 국부적인 영역 즉, 초해상 영역의 광학 특성이 변화하여 분해능 이하의 마크 또는 피트를 재생할 수 있게 된다.
이때, 레이저 빔 스폿의 중심으로 갈수록 온도가 증가하므로 초해상 영역 내의 일부 또는 전부가 용융 상태로 될 수 있다.
이와 같이, 초해상 영역내의 일부 또는 전부가 용융 상태로 되면, 정보 저장매체의 회전 상태나 다른 층들로부터의 압력에 의해 용융 상태의 초해상 재료가 다른 곳으로 이동하게 되어, 반복 재생시 신호 특성이 나빠질 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 초해상 재생층의 용융 및 이동에 의해 재생 신호가 열화되는 것을 방지하도록 된 초해상 정보 저장 매체 및 이를 기록 및/또는 재생할 수 있는 정보 기록 및/또는 재생기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정보 기록 및/또는 재생기기로부터 입사되는 광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크를 기록 및/또는 재생할 수 있도록 된 초해상 정보 저장매체에 있어서, 기판; 및 상기 기판 상에, 초해상 재료와 이 초해상 재료보다 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 함유하는 적어도 하나의 초해상 재생층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 기록 마크가 기록되는 적어도 하나의 기록층;을 더 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 적어도 일층 이상의 유전체층;을 더 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 제1 내지 제3유전체층; 및 기록마크가 기록되는 기록층;을 더 포함하며, 상기 제2유전체층은 상기 기록층과 초해상 재생층 사이에 위치될 수 있다.
상기 기록층은, 기록마크를 적어도 1회 이상 기록 가능한 재질로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 기록층은, 광자기기록 재료, 유기 재료, 한 상에서 다른 상으로 변화하는 무기 재료, 두 가지 이상의 재료가 하나로 결합하는 무기 재료. 하나의 재료가 두 가지 이상으로 분해되는 무기 재료 중에서 선택된 어느 하나의 재료로 이루어질 수 있다.
상기 초해상 재생층을 향하는 상기 기판의 적어도 일면에는 피트가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 기판의 피트와 상기 초해상 재생층 사이에 형성된 제1유전체층; 상기 초해상 재생층 상에 형성된 제2유전체층;을 더 포함할 수 있다.
상기 유전체층은, 산화규소(SiOX), 산화마그네슘(MgOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx), 산화바나듐(VOx), 산화크롬(CrOx), 산화니켈(NiOx), 산화질코늄(ZrOx), 산화게르마늄(GeOx), 산화아연(ZnOx), 질화규소(SiNX), 질화알루미늄(AlNx), 질화티타늄(TiNx), 질화질코늄(ZrNx), 질화게르마늄(GeNx), 탄화규소(SiC), 황화아연(ZnS), 황화아연-이산화규소 화합물(ZnS-SiO2), 불화마그네슘(MgF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 고융점 재료는, 재생용 입사빔에 용융되지 않는 높은 융점을 갖는 재료인 것이 바람직하다.
상기 초해상 재료는, 상변화 재료를 포함할 수 있다.
상기 초해상 재료는, S, Se, Te 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 칼코게나이드(Chalcogenide)계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 초해상 재료는, Se-S, Se-Te, S-Te, P-S, P-Te, P-Se, As-S, As-Se, As-Te, Sb-S, Sb-Se, Sb-Te, Si-S, Si-Se, Si-Te, Ge-S, Ge-Se, Ge-Te, Sn-S, Sn-Se, Sn-Te, Ag-S, Ag-Se, Ag-Te, Al-S, Al-Se, Al-Te, Ga-S, Ga-Se, Ga-Te, In-S, In-Se, In-Te 및 이들에 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 화합물들 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 초해상 재료는, Sb-Te에 Ge, Ag, In, Sb, Ga 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 초해상 재료는, Ge-Sb-Te 및 Ag-In-Sb-Te 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 고융점 재료는, Al-O, Al-N, Si-O, Si-N, Si-S, Si-C, Ti-O, Ti-S, Ti-N, V-O, V-N, V-F, Cr-O, Cr-N, Cr-F, Cr-Se, Cr-Te, Mn-O, Mn-F, Mn-S, Mn-Se, Fe-O, Fe-F, Fe-S, Fe-Te, Co-O, Co-F, Co-S, Ni-O, Ni-F, Ni-S, Ni-Se, Cu-O, Zn-O, Zn-S, Zn-Se, Zn-Te, Ga-O, Ga-F, Ga-S, Ga-Se, Ge-O, Ge-N, Y-O, Y-F, Y-S, Zr-O, Zr-N, Zr-F, Zr-S, Pd-F, Pd-S, Ag-Te, Sn-O, Hf-O, Hf-N, Hf-F, Ta-N, Ts-S, W-O, W-S, W-Te, Ir-O, Pt-Te, Ps-S. Pb-Se, Pb-Te, B-N 중 적어도 어느 하나이거나, 이에 적어도 하나 이상의 원소를 첨가한 것일 수 있다.
상기 초해상 재생층은, 상기 고융점 재료와 상기 칼코게나이드계 화합물의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 기판과 반대쪽에 보호층;을 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정보 기록 및/또는 재생기기는, 정보 저장매체에 빔을 조사하는 광원과, 상기 정보 저장매체로부터 반사된 빔을 수광하는 광검출기를 구비하는 광픽업과; 상기 광검출기에서 검출된 신호를 이용하여 정보 재생 신호 및/또는 서보 신호를 산출하는 신호처리부;를 포함하여, 상기한 초 해상 정보 저장매체에 정보를 기록 및/또는 기록된 정보를 재생하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 초해상 정보 저장매체의 바람직한 실시예들 및 이를 기록 및/또는 재생할 수 있는 정보 기록 및/또는 재생기기를 상세히 설명한다.
도 1은 레이저빔 스폿의 강도 분포에 의한 매체내의 온도 분포의 개념도로, 초해상 영역 내의 일부가 용융 영역으로 된 예를 보여준다. 초해상 재생층에 조사되는 레이저빔 스폿의 강도 분포에 의해 그 레이저빔 스폿의 중심부분의 온도가 가장 높고, 그 주변으로 갈수록 낮아지는 형태 예컨대, 가우시안 형태의 온도 분포를 가진다. 따라서, 레이저빔 스폿이 조사되는 영역내에는, 레이저빔스폿의 소정 직경내의 중심부분에 해당하는 초해상 현상이 일어날 수 있는 초해상 영역과 그 바깥의 비초해상 영역이 존재한다. 그리고, 초해상 영역내에는 용융 영역이 생길 수 있다.
본 발명은 정보 저장매체의 회전 상태나 다른 층들로부터의 압력에 의해 용융상태의 초해상 재료가 다른 곳으로 이동하게 되어 반복 재생시 신호 특성이 나빠지는 것을 방지하도록, 초해상 재생층을 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 함유하도록 형성한다. 이에 의해 초해상 재료의 이동이 억제되어 반복 재생에 따른 재생 안정성이 좋아질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 저장매체를 보인 개략적인 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 저장매체는, 정보 기록 및/또는 재생기기로부터 입사되는 광빔의 분해능 이하 크기의 피트를 재생할 수 있도록 된 것으로, 적어도 하나의 초해상 재생층(50)을 포함한다.
상기 초해상 재생층(50)은 초해상 재생층(50)을 형성하는 기본 재료인 초해상 재료와 이 초해상 재료보다 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 함유하도록 형성된다.
상기 초해상 재료는, 통상적인 초해상 재생층을 형성하는데 사용되는 기본 재료일 수 있다. 이 초해상 재료로는 예를 들어, 입사된 빔스폿의 중심부에 해당하는 초해상 영역의 광학적 특성이 변화하는 성질을 가지는 상변화 재료가 사용될 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 상기 초해상 재료로 S, Se, Te 중 적어도 어느 하나의 원소가 포함된 칼코게나이드(Chalcogenide)계 화합물을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 초해상 재료는, Se-S, Se-Te, S-Te, P-S, P-Te, P-Se, As-S, As-Se, As-Te, Sb-S, Sb-Se, Sb-Te, Si-S, Si-Se, Si-Te, Ge-S, Ge-Se, Ge-Te, Sn-S, Sn-Se, Sn-Te, Ag-S, Ag-Se, Ag-Te, Al-S, Al-Se, Al-Te, Ga-S, Ga-Se, Ga-Te, In-S, In-Se, In-Te 및 이들에 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 화합물들 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초해상 재료는, Sb-Te에 Ge, Ag, In, Sb, Ga 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 초해상 재료로는, 게르마늄-안티몬-테릴륨(Ge-Sb-Te)이나 은-인듐-안티몬-테릴륨(Ag-In-Sb-Te)을 사용할 수 있다.
이와 같이 초해상 재료가 상변화 재료인 칼코게나이드계 화합물인 경우, 레이저 빔스폿이 조사되면, 이 초해상 재생층(50)에 포함된 초해상 재료가 일정 온도 이상에서 일 결정상에서 다른 결정상으로 변화하여 초해상 영역(레이저 빔 스폿의 소정 직경 내의 중심부분)의 광학적 특성이 달라지게 되고, 이에 의해 분해능 이하 크기를 가지는 피트(또는 기록마크)에 대해 정보의 재생이 가능하게 된다.
이와 같이, 초해상 재료가 상변화 재료인 칼코게나이드계 화합물인 경우, 상기 초해상 재생층(50)은 상기 고융점 재료와 이 칼코게나이드계 화합물의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 고융점 재료는, 최소한 재생용 입사빔에 용융되지 않을 정도의 높은 융점을 갖는 재료인 것이 바람직하다.
상기 초해상 재료로 칼코게나이드계 화합물과 같은 상변화 재료가 사용될 때, 상기 고융점 재료는 Al-O, Al-N, Si-O, Si-N, Si-S, Si-C, Ti-O, Ti-S, Ti-N, V-O, V-N, V-F, Cr-O, Cr-N, Cr-F, Cr-Se, Cr-Te, Mn-O, Mn-F, Mn-S, Mn-Se, Fe-O, Fe-F, Fe-S, Fe-Te, Co-O, Co-F, Co-S, Ni-O, Ni-F, Ni-S, Ni-Se, Cu-O, Zn-O, Zn-S, Zn-Se, Zn-Te, Ga-O, Ga-F, Ga-S, Ga-Se, Ge-O, Ge-N, Y-O, Y-F, Y-S, Zr-O, Zr-N, Zr-F, Zr-S, Pd-F, Pd-S, Ag-Te, Sn-O, Hf-O, Hf-N, Hf-F, Ta-N, Ts-S, W-O, W-S, W-Te, Ir-O, Pt-Te, Ps-S. Pb-Se, Pb-Te, B-N 중 적어도 어느 하나이거나, 이에 적어도 하나 이상의 원소를 첨가한 재료일 수 있다.
예를 들어, 상기 고융점 재료로는 황화아연(ZnS), 이산화 규소(SiO2) 및 그 둘의 화합물 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 초해상 재료로 사용되는 Ge-Sb-Te는 융점이 약 600℃ 정도이므로, 초해상 재생층(50)에 Ge-Sb-Te 막만이 존재하는 경우에는 입사 광빔 스폿의 중심부에 해당하는 초해상 영역에서 용융 후 이동이 일어나기가 쉽다. 하지만, ZnS-SiO2 가 상기 초해상 재생층(50)에 함께 포함된 경우에는 Zns와 SiO2의 융점이 각각 약 1700℃ 정도로 매우 높기 때문에, Ge-Sb-Te가 용융되더라도, ZnS-SiO2 는 용융되지 않아, 용융 상태의 Ge-Sb-Te의 이동을 억제한다.
이에 의해, 후술하는 비교예와 실험예에서 알 수 있는 바와 같이, Ge-Sb-Te 막을 사용한 경우에는 재생이 반복됨에 따라 CNR(Carrier-to- Noise Ratio:신호대 잡음비)이 크게 떨어지는 반면, Ge-Sb-Te와 ZnS-SiO2가 혼합된 막을 사용한 경우에는 CNR이 거의 떨어지지 않는다.
따라서, 상기와 같이 초해상 재생층(50)을 적어도 재생용 입사광빔에 의해서는 용융되지 않는 높은 융점을 가지는 고융점 재료를 함유하도록 형성하면, 반복 재생 특성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 저장매체는 초해상 현상에 의해 정보를 재생하는 재생전용 매체로서, 일면에 피트(11)가 형성된 ROM 기판(10)과, 이 기판(10)의 피트(11) 상에 순차로 형성된 유전체층(30), 상기 초해상 재생층(50), 유전체층(70) 및 보호층(90)을 포함한다. 도 2에서는 기판(10)의 일면에 피트(11)가 형성된 일면 구조를 보여주는데, 이 기판(10)의 양면에 피트(11)가 형성된 양면 구조로 형성될 수도 있다.
상기 기판(10)은 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 비정질 폴리올레핀(APO) 및 글래스 재질 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 상기 기판(10)에 형성된 피트(11)는 재생용 광빔의 분해능 이하 크기의 피트를 포함한다.
상기 기판(10)의 피트(11) 상에는 반사 코팅이 형성될 수도 있다. 이 반사 코팅은 실리콘(Si) 이나 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 및 이들 금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 합금 중에서 선택된 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다.
상기 유전체층(30)(70)은 광학적 및/또는 열적 특성을 제어하는 층으로, 산화물, 질화물, 탄화물, 불화물 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 유전체층(30)(70)은 산화규소(SiOX), 산화마그네슘(MgOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx), 산화바나듐(VOx), 산화크롬(CrOx), 산화니켈(NiOx), 산화질코늄(ZrOx), 산화게르마늄(GeOx), 산화아연(ZnOx), 질화규소(SiNX), 질화알루미늄(AlNx), 질화티타늄(TiNx), 질화질코늄(ZrNx), 질화게르마늄(GeNx), 탄화규소(SiC), 황화아연(ZnS), 황화아연-이산화규소 화합물(ZnS-SiO2), 불화마그네슘(MgF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 보호층(90)은 상기 초해상 재생층(50)을 포함하여 상기 기판(10) 상에 형성된 층들을 보호한다. 상기 보호층(90)은 예컨대, 레진을 스핀 코팅하여 0.1mm 두께로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 저장매체는, 재생 전용 매체로, 정보의 재생에 이용되는 입사광빔이 대물렌즈(OL)에 의해 집속되어 보호층(90)을 통하여 입사되고, 그 입사광빔이 보호층(90) 및 초해상 재생층(50)을 투과하여 기판(10)의 일면에 형성된 피트(11)까지 도달한다. 이때, 상기 초해상 재생층(50)의 초해상 현상에 기인하여, 재생용 입사광빔의 분해능 이하 크기의 피트(11)가 재생된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 저장매체를 보인 개략적인 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 저장매체는, 정보 기록 및/또는 재생기기로부터 입사되는 광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크를 기록 및/또는 재생할 수 있도록 된 것으로, 기판(110)과, 이 기판(110) 상에 순차로 형성된 유전체층(120), 기록층(130), 유전체층(140), 초해상 재생층(150), 유전체층(170) 및 보호층(190)을 포함한다.
상기 기록층(130)은 정보신호가 기록되는 층으로, 이 기록층(130)에 기록된 기록 마크는, 재생용 입사광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크를 포함한다.
상기 기록층(130)은 광자기기록 재료, 유기 재료 및 무기재료 중에서 선택된 어느 하나의 재료로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 기록층(130)에 사용할 수 있 는 무기 재료에는, 한 상에서 다른 상으로 변화하는 재료 즉, 상변화 재료, 두 가지 이상의 재료가 하나로 결합하는 재료, 하나의 재료가 두 가지 이상으로 분해되는 재료가 있다.
상기 광자기기록 재료는 광자기방식으로 정보의 기록 및 재생할 수 있도록 된 재료이다.
상기 유기 재료는 소정 파워의 광빔에 감응하여 반사율 특성이 변화하는 유기물질 등을 말한다.
상기 상변화 재료는 입사빔의 파워 및 냉각속도에 따라 결정과 비결정상을 가지는 재료이다.
상기 광자기기록 재료 또는 상변화 재료로 기록층(130)을 형성하는 경우는 반복기록재생 가능한 타입(RW 타입 : Rewritable type)의 정보 저장매체를 구현할 수 있다.
상기 두 가지 이상의 재료가 하나로 결합하는 재료 즉, 반응형 재료로는 Si, V, Cr, Co, Ni, Cu, Ge, Se, Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, Te, Ti, Zr, W , 주기율표 상의 란탄계 원소들(예컨대, La, Ce 등) 및 이들 각각의 재료에 적어도 하나 이상의 다른 원소가 첨가된 재료 중 어느 두 가지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 두 가지 이상의 재료가 하나로 결합하는 재료 즉, 반응형 재료로 텅스텐(W)과 규소(Si)를 사용할 수 있다. 이 텅스텐과 규소를 일 층에 혼합 형성하거나, 이층 구조로 형성하여 상기 기록층(130)을 형성하면, 입사된 기록파워의 빔에 의해 상기 텅스텐과 규소가 서로 화학작용을 하여 텅스텐-규소 화합물로 된 기록마크를 형성하게 된다.
하나의 재료가 두 가지 이상으로 분해되는 재료 예컨대, 부피 변화 재료는, 기록용 광빔에 의해 변화된 부피를 이용하여 기록마크를 형성하는 재료이다. 이러한 부피 변화 재료로는 백금산화물(PtOx)을 들 수 있다. 이 PtOx를 사용하는 경우, 기록 과정에서 PtOx가 Pt와 산소로 분해되면서 타원형 버블 구조의 기록마크가 형성된다.
상기와 같은 유기 재료, 두 가지 이상의 재료가 하나로 결합하는 재료 또는 하나의 재료가 두 가지 이상으로 분해되는 재료로 기록층(130)을 형성하는 경우는 일회기록 및 반복 재생가능한 타입(WORM 타입 : Write Once Read Many type)의 정보 저장매체를 구현할 수 있다.
상기와 같은 기록층(130)을 구비함에 의해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 저장매체는 적어도 일회 이상 정보를 기록할 수 있으며, 대물렌즈(OL)에 의해 집속되어 보호층(190)을 통하여 입사되는 광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크를 재생할 수 있다.
여기서, 상기 기판(110)의 초해상 재생층(150)을 향하는 면에는 앞서 언급한 바와 같은 반사 코팅 재료를 사용하여 반사 코팅이 형성될 수도 있다. 상기 기판(110), 유전체층(120)(140)(170), 초해상 재생층(150), 보호층(190)의 재료, 구조 및 기능은 앞선 실시예에서의 동일 이름의 구성요소 각각과 실질적으로 동일 또는 유사하므로, 그 자세한 설명은 생략한다.
이상에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 저장매체가 하나의 기록층(130)을 가지는 경우를 설명 및 도시하였는데, 이를 예시일 뿐으로, 본 발명 에 따른 정보 저장매체는 복수의 기록층을 가질 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 정보 저장매체는 단일 또는 복수의 기록층을 가질 수도 있다.
도 3에서는 기록 및/또는 재생용 광빔이 입사되는 쪽에 초해상 재생층이 먼저 위치되고, 그 다음에 기록층이 위치되는 것으로 도시하였는데, 기록층과 초해상 재생층 모두 얇은 막이어서 초점 심도 범위내에 위치되기 때문에, 그 배치 순서는 서로 바뀔 수도 있다. 즉, 상기 초해상 재생층은, 기록층 다음에 위치될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명에 따른 정보 저장매체가 하나의 기록층 또는 기록 피트에 대해 하나의 초해상 재생층을 구비하는 것으로 설명 및 도시하였는데, 하나의 기록층이나 기록 피트에 대해 복수의 초해상 재생층을 가질 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 2 및 도 3에서는 본 발명에 따른 정보 저장매체가 블루레이 디스크(Blu-ray Disc:BD)와 같이, 기판(10)(110)과 반대쪽에서 입사되는 광빔을 이용하는 구조인 경우를 보여준다. 이때, 상기 기판(10)(110)은 다른 다양한 저장매체들과의 호환성을 고려하여, 예를 들어, BD 기판과 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 정보 저장매체는 디지털 다기능 디스크(DVD)와 같이, 기판을 통해 입사되는 광빔을 이용하는 구조일 수도 있다.
도 4 및 도 5는 각각 도 2 및 도 3을 참조로 앞서 설명한 실시예들에 대응하는 것으로, 기판의 일면을 통해 입사되는 광빔을 이용하는 구조의 정보 저장매체의 실시예들을 보여준다. 도 4 및 도 5에서의 각 층의 재료, 구조 및 기능은 앞선 실시예에서의 동일 이름의 구성요소 각각과 실질적으로 동일 또는 유사하므로, 그 자세한 설명은 생략한다.
도 4의 정보 저장매체는 도 2의 정보 저장매체와 광빔이 기판(10')의 일면을 통하여 입사되도록 된 점에 차이가 있다. 이때, 상기 기판(10')은 다른 다양한 저장매체들과의 호환성을 고려하여, 예를 들어, DVD 또는 그와 유사한 두께를 가질 수 있다. 한편, 도 4에서는 대물렌즈(OL)가 도 2의 경우와는 반대쪽에 설치되므로, 보호층의 도시를 생략하였다. 이와 같이 보호층이 없는 구조도 가능하며, 유전체층(70) 상에 보호층을 구비하는 것도 가능하다.
도 5의 정보 저장매체는 도 3의 정보 저장매체와 기록층(130)과 초해상 재생층(150)의 위치가 서로 바뀐 점과 광빔이 기판(110')의 일면을 통하여 입사되도록 된 점에 차이가 있다. 이때, 상기 기판(110')은 다른 다양한 저장매체들과의 호환성을 고려하여, 예를 들어, DVD 기판과 동일 또는 유사한 두께를 가질 수 있다.
도 5에서는, 광빔이 기판(110')을 통하여 입사되는 점을 고려하여, 광빔이 입사되는 쪽에 먼저 초해상 재생층(150)이 위치되는 것으로 도시하였는데, 이 초행상 재생층(150)은 기록층(130) 다음에 위치될 수도 있다.
한편, 도 5에서는 대물렌즈(OL)가 도 3의 경우와는 반대쪽에 설치되므로, 보호층의 도시를 생략하였다. 이와 같이 보호층이 없는 구조도 가능하며, 유전체층(70) 상에 보호층을 구비하는 것도 가능하다.
도 4 및 도 5를 참조로 설명한 바와 같은 기판(10')(110')을 통하여 입사되 는 광빔을 이용하는 구조의 정보 저장매체는, 반사 코팅이 기판의 일면에 형성되는 것이 아니라, 기판(10')(110')에서 가장 먼 층(도 4 및 도 5의 경우 유전체층(70)(170))상에 형성될 수 있다. 보호층을 구비하는 경우, 반사 코팅은 이 보호층 상에 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 초해상 재료보다 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 초해상 재생층에 함유시키는 경우, 초해상 재료의 이동이 억제되어 반복 재생에 따른 재생 안정성이 좋아질 수 있는지 여부를 구체적인 예를 들어 살펴보면 다음과 같다.
통상적인 초해상 재생층을 가지는 정보 저장매체와 본 발명에 따른 정보 저장매체를 비교하여 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 정보 저장매체(이하, 실시예)를 도 6에 도시된 바와 같이, 트랙 피치 0.74μm, 피트 길이 150nm 이고 피트 깊이 50nm인 피트를 갖는 0.6mm 폴리카보네이트 재질의 ROM 기판 상에, 50nm 두께의 ZnS-SiO2로 된 유전체층, 20nm 두께의 Ge-Sb-Te(초해상 재료)와 ZnS-SiO2(고융점 재료)로 된 초해상 재생층, 50nm 두께의 ZnS-SiO2로 된 유전체층을 스퍼터링 공정을 통하여 순차적으로 형성하였다.
실시예에서 Ge-Sb-Te와 ZnS-SiO2의 비율은 부피비로 1:1이며, 공통된 스퍼터링(Co-Sputtering) 공정으로 형성하였다. 여기서, Ge-Sb-Te의 조성은 원자수비(at%)로 6.5 : 72.5 : 21.0 이며, ZnS와 SiO2의 비율은 몰비(mol%)로 80:20이다.
또한, 비교 대상 정보 저장매체(이하, 비교예)를 도 7에 도시된 바와 같이, 트랙 피치 0.74μm, 피트 길이 150nm, 피트 깊이 50nm를 갖는 0.6mm 폴리카보네이트 재질의 ROM 기판 상에, 50nm 두께의 ZnS-SiO2로 된 유전체층, 20nm 두께의 Ge-Sb-Te(초해상 재료)로 된 초해상 재생층, 50nm 두께의 ZnS-SiO2로 된 유전체층을 스퍼터링 공정을 통하여 순차적으로 형성하였다.
그리고, 실시예에서 초해상 재생층에 고융점 재료인 ZnS-SiO2 이 더 함유된 점을 제외하고는, 실시예의 정보 저장매체와 비교예의 정보 저장매체의 나머지 조건을 동일하게 하였다.
도 6의 실시예와 도 7의 비교예는 도 4의 경우처럼, 기판을 통하여 입사되는 광빔을 이용하는 구조에 대한 것으로, 기판의 두께 및 트랙 피치가 DVD와 동일한 경우를 보여준다.
이러한 실시예 및 비교예의 정보 저장매체를 파장이 650nm, 개구수 0.60인 광픽업을 사용하여 재생시의 선속도 3m/s, 재생 파워 1.8mW인 조건하에서 재생하였다. 이때의 재생 분해능은 271nm가 되어, 150nm 피트는 분해능보다 작은 피트가 된다.
도 8은 상기와 같은 조건하에서 측정한 도 6 및 도 7의 실시예 및 비교예의 정보 저장매체에서의 반복 재생 횟수에 따른 CNR(Carrier-to-Noise Ratio:신호대 잡음비)의 변화를 보여준다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, Ge-Sb-Te 막을 사용한 비교예의 정보 저장 매체의 경우에는 재생이 반복됨에 따라 CNR이 크게 떨어지는 반면, Ge-Sb-Te와 ZnS-SiO2 이 혼합된 막을 사용한 실시예의 정보 저장매체의 경우에는 재생이 반복되어도 CNR이 초기 CNR에 비하여 거의 변화지 않아 CNR 열화가 크게 개선됨을 알 수 있다.
즉, 예를 들어, 재생이 100,000 회 정도 반복될 때, 비교예의 정보 저장매체는 CNR이 초기 CNR에 비해 15dB 이상 크게 나빠지는 반면, 실시예의 정보 저장매체는 CNR이 초기 CNR에 비해 1dB 정도만이 저하되어, 그 저하 정도가 미미함을 알 수 있다.
이는 앞서 언급한 바와 같이, Ge-Sb-Te는 융점이 약 600℃ 정도이므로, 초해상 재생층에 Ge-Sb-Te 막만이 존재하는 경우에는 초해상 영역에서 용융 후 이동하기가 쉽다. 하지만, ZnS-SiO2 가 상기 초해상 재생층에 함께 포함된 경우에는 Zns와 SiO2의 융점이 각각 약 1700℃ 정도로 매우 높기 때문에, Ge-Sb-Te가 용융되더라도, ZnS-SiO2 는 용융되지 않아, 용융 상태의 Ge-Sb-Te의 이동을 억제하기 때문이다.
도 9는 본 발명에 따른 초해상 정보 저장매체를 기록 및/또는 재생할 수 있는 정보 기록 및/또는 재생기기를 개략적으로 보여준다.
도 9를 참조하면, 정보 기록 및/또는 재생기기는, 정보 저장매체(D)의 반경 방향으로 이동 가능하게 설치되어 정보 저장매체(D)에 기록된 정보를 재생 및/또는 정보 저장매체(D)에 정보를 기록하는 광픽업(250)과, 신호 처리부(260) 및 제어부(270)를 포함하여 구성된다. 상기 정보 저장매체(D)는 스핀들 모터에 의해 회전된다.
상기 광픽업(250)은, 예를 들어, 광을 조사하는 레이저 다이오드(251), 상기 레이저 다이오드(251)로부터 조사되는 광을 평행하게 해주는 콜리메이팅 렌즈(252), 입사광의 진행 경로를 변환하는 광로 변환기로서 빔스프리터(254), 및 상기 빔스프리터(254)를 통과한 광을 본 발명에 따른 정보 저장매체(D)에 집속시키는 대물렌즈(OL) 등을 포함한다. 여기서, 상기 광픽업(250)의 광학적 구성은 도 9에 한정되는 것은 아니며, 상기 광픽업(250)은 필요에 따라 본 기술분야에서 알려져 있는 다양한 광픽업이 적용될 수 있다.
상기 광 정보 저장매체(D)에서 반사된 광은 상기 빔스프리터(254)에 의해 반사되어 상기 광픽업(250) 내의 광검출기, 예를 들어 4분할 광검출기(257)에 수광된다. 그런 후, 상기 광검출기(257)에 수광된 광은 광전변환되어 전기적 신호로 바뀌고, 신호처리부(260)에서 정보 재생신호(RF 신호)나 서보 신호(포커스 서보, 트랙킹 서보 및/또는 틸트 서보 신호) 등을 산출한다.
상기 제어부(270)는 구동부(미도시)를 통해 스핀들 모터의 회전 속도를 제어하며, 광픽업(250)를 구동하며, 상기 신호처리부(260)에서 산출된 서보 신호를 이용하여, 광픽업(250)의 서보 동작을 제어한다.
이때, 상기 정보 저장매체(D)가 입사광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크나 피트를 재생할 수 있도록 형성된 본 발명에 따른 초해상 정보 저장매체이므로, 상기 정보 기록 및/또는 재생기기는, 상기 광픽업(250) 광학계로부터 입사되는 광빔의 분해능보다 더 작은 분해능으로 상기 정보 저장매체(D)에 기록된 기록 마크나 피트를 재생하는 것이 가능하다. 이때, 상기 정보 기록 및/또는 재생기기를 이용하여 본 발명에 따른 초해상 정보 저장매체를 반복 재생하는 경우에도, 재생 신호가 거의 열화되지 않는다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 초해상 정보 저장매체의 초해상 재생층이 최소한 재생에 이용되는 광빔에 용융되지 않을 정도의 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 함유하므로, 기본적인 초해상 재료가 용융되더라도 고융점 재료가 이 용융 상태의 초해상 재료의 이동을 억제하므로, 반복 재생시 신호의 열화가 억제된다.

Claims (21)

  1. 정보 기록 및/또는 재생기기로부터 입사되는 광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크를 기록 및/또는 재생할 수 있도록 된 초해상 정보 저장매체에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상에, 초해상 재료와 이 초해상 재료보다 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 함유하는 적어도 하나의 초해상 재생층; 및
    상기 기판과 상기 초해상 재생층 사이에 위치되거나 상기 초해상 재생층 상에 위치되며, 기록 마크가 기록되는 적어도 하나의 기록층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 제1 내지 제3유전체층;을 더 포함하며, 상기 기판, 제1유전체층, 초해상 재생층, 제2유전체층, 기록층, 제3유전체층 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 제1 내지 제3유전체층;을 더 포함하며, 상기 기판, 제1유전체층, 기록층, 제2유전체층, 초해상 재생층, 제3유전체층 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  5. 제1항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 기록층은,
    기록마크를 적어도 1회 이상 기록 가능한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기록층은,
    광자기기록 재료, 유기 재료, 한 상에서 다른 상으로 변화하는 무기 재료, 두 가지 이상의 재료가 하나로 결합하는 무기 재료. 하나의 재료가 두 가지 이상으로 분해되는 무기 재료 중에서 선택된 어느 하나의 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  7. 정보 기록 및/또는 재생기기로부터 입사되는 광빔의 분해능 이하 크기의 기록 마크를 재생할 수 있도록 된 초해상 정보 저장매체에 있어서,
    기판; 및
    상기 기판 상에, 초해상 재료와 이 초해상 재료보다 높은 융점을 갖는 고융점 재료를 함유하는 적어도 하나의 초해상 재생층;을 포함하며,
    상기 초해상 재생층을 향하는 상기 기판의 적어도 일면에는 피트가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판의 피트와 상기 초해상 재생층 사이에 형성된 제1유전체층;
    상기 초해상 재생층 상에 형성된 제2유전체층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  9. 제3항, 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전체층은,
    산화규소(SiOX), 산화마그네슘(MgOx), 산화알루미늄(AlOx), 산화티타늄(TiOx), 산화바나듐(VOx), 산화크롬(CrOx), 산화니켈(NiOx), 산화질코늄(ZrOx), 산화게르마늄(GeOx), 산화아연(ZnOx), 질화규소(SiNX), 질화알루미늄(AlNx), 질화티타늄(TiNx), 질화질코늄(ZrNx), 질화게르마늄(GeNx), 탄화규소(SiC), 황화아연(ZnS), 황화아연-이산화규소 화합물(ZnS-SiO2), 불화마그네슘(MgF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  10. 제1항, 제3항, 제4항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고융점 재료는, 재생용 입사빔에 용융되지 않는 높은 융점을 갖는 재료인 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  11. 제1항, 제3항, 제4항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초해상 재료는, 상변화 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 초해상 재료는, S, Se, Te 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 칼코게나이드(Chalcogenide)계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 초해상 재료는, Se-S, Se-Te, S-Te, P-S, P-Te, P-Se, As-S, As-Se, As-Te, Sb-S, Sb-Se, Sb-Te, Si-S, Si-Se, Si-Te, Ge-S, Ge-Se, Ge-Te, Sn-S, Sn-Se, Sn-Te, Ag-S, Ag-Se, Ag-Te, Al-S, Al-Se, Al-Te, Ga-S, Ga-Se, Ga-Te, In-S, In-Se, In-Te 및 이들에 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 화합물들 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  14. 제12항에 있어서, 상기 초해상 재료는, Sb-Te에 Ge, Ag, In, Sb, Ga 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  15. 제12항에 있어서, 상기 초해상 재료는, Ge-Sb-Te 및 Ag-In-Sb-Te 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  16. 제12항에 있어서, 상기 고융점 재료는, Al-O, Al-N, Si-O, Si-N, Si-S, Si-C, Ti-O, Ti-S, Ti-N, V-O, V-N, V-F, Cr-O, Cr-N, Cr-F, Cr-Se, Cr-Te, Mn-O, Mn-F, Mn-S, Mn-Se, Fe-O, Fe-F, Fe-S, Fe-Te, Co-O, Co-F, Co-S, Ni-O, Ni-F, Ni-S, Ni-Se, Cu-O, Zn-O, Zn-S, Zn-Se, Zn-Te, Ga-O, Ga-F, Ga-S, Ga-Se, Ge-O, Ge-N, Y-O, Y-F, Y-S, Zr-O, Zr-N, Zr-F, Zr-S, Pd-F, Pd-S, Ag-Te, Sn-O, Hf-O, Hf-N, Hf-F, Ta-N, Ts-S, W-O, W-S, W-Te, Ir-O, Pt-Te, Ps-S. Pb-Se, Pb-Te, B-N 중 적어도 어느 하나이거나, 이에 적어도 하나 이상의 원소를 첨가한 것인 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  17. 제11항에 있어서, 상기 고융점 재료는, Al-O, Al-N, Si-O, Si-N, Si-S, Si-C, Ti-O, Ti-S, Ti-N, V-O, V-N, V-F, Cr-O, Cr-N, Cr-F, Cr-Se, Cr-Te, Mn-O, Mn-F, Mn-S, Mn-Se, Fe-O, Fe-F, Fe-S, Fe-Te, Co-O, Co-F, Co-S, Ni-O, Ni-F, Ni-S, Ni-Se, Cu-O, Zn-O, Zn-S, Zn-Se, Zn-Te, Ga-O, Ga-F, Ga-S, Ga-Se, Ge-O, Ge-N, Y-O, Y-F, Y-S, Zr-O, Zr-N, Zr-F, Zr-S, Pd-F, Pd-S, Ag-Te, Sn-O, Hf-O, Hf-N, Hf-F, Ta-N, Ts-S, W-O, W-S, W-Te, Ir-O, Pt-Te, Ps-S. Pb-Se, Pb-Te, B-N 중 적어도 어느 하나이거나, 이에 적어도 하나 이상의 원소를 첨가한 것인 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  18. 제12항에 있어서, 상기 초해상 재생층은, 상기 고융점 재료와 상기 칼코게나이드계 화합물의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  19. 제1항, 제3항, 제4항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판과 반대쪽에 보호층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장매체.
  20. 정보 저장매체에 빔을 조사하는 광원과, 상기 정보 저장매체로부터 반사된 빔을 수광하는 광검출기를 구비하는 광픽업과; 상기 광검출기에서 검출된 신호를 이용하여 정보 재생 신호 및/또는 서보 신호를 산출하는 신호처리부;를 포함하여, 청구항 1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항의 초해상 정보 저장매체에 정보를 기록 및/또는 기록된 정보를 재생하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및/또는 재생기기.
  21. 정보 저장매체에 빔을 조사하는 광원과, 상기 정보 저장매체로부터 반사된 빔을 수광하는 광검출기를 구비하는 광픽업과; 상기 광검출기에서 검출된 신호를 이용하여 정보 재생 신호 및/또는 서보 신호를 산출하는 신호처리부;를 포함하여, 청구항 7항 또는 8항 중 어느 한 항의 초해상 정보 저장매체에 기록된 정보를 재생하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 및/또는 재생기기.
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