KR100994943B1 - 다층 광 데이터 저장매체 및 이를 이용한 다층 기록방법 - Google Patents

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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

파장 λ를 갖고 매체(30)의 입사면(41)을 통해 입사하는 초점이 맞추어진 방사빔(40)을 사용하여 기록하기 위한 다층 광 데이터 저장매체(30)가 기술된다. 이 매체는, 기록가능한 형태의 L0 기록층(35)을 포함하고 제 1 L0 안내 그루브(38) 내부에 형성된 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체(33)가 일면에 존재하는 제 1 기판(31a)을 갖는다. L0 기록층(35)은 그루브(38)에서 두께 dL0G를 갖고, 그루브(38)에 인접하여 두께 dL0L을 갖는다. 제 2 기판(31b)은, 기록가능한 형태의 L1 기록층(34)을 포함하는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체(32)를 일면에 갖는다. L1 기록 적층체는 그루브에서 두께 dL1G를 갖고, 그루브에 인접하여 두께 dL1L을 갖는다. 제 2 기록 적층체(32)는 L0 기록 적층체(33)보다 입사면(41)에 더 근접한 위치에 존재하며 제 2 L1 안내 그루브(37) 내부에 형성된다. 제 1 L0 안내 그루브(38)의 깊이는 0.15λ보다 작으며, dL0L은 dL1G와 실질적으로 같거나 크게 형성됨으로써, L0 적층체(33)가 이중층 DVD-ROM 사양과 호환되는 기록된 마크들의 반사율 레벨과 변조도 레벨을 갖게 된다.
다층 저장매체, 반사율 레벨, 변조도 레벨, 기록층, 안내 그루브, 스페이서층

Description

다층 광 데이터 저장매체 및 이를 이용한 다층 기록방법{MULTI-STACK OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM AND METHOD USING SUCH MEDIUM}
본 발명은, 파장 λ를 갖고 기록중에 매체의 입사면을 통해 입사한 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하여 기록하기 위한 것으로,
- 제 1 기판과,
- 상기 제 1 기판의 일면에 존재하고, 유기용매를 포함하며, 그루브에서 두께 dL0G를 갖고 그루브에 인접하여 두께 dL0L을 갖는 기록가능한 형태의 L0 기록층과, L0 기록층과 제 1 기판 사이에 존재하는 제 1 반사층을 포함하며, 제 1 L0 안내 그루브 내부에 형성된 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체와,
- 제 2 기판과,
- 상기 제 2 기판의 일면에 존재하고, 유기용매를 포함하며, 그루브에서 두께 dL1G를 갖고 그루브에 인접하여 두께 dL1L을 갖는 기록가능한 형태의 L1 기록층을 포함하며, L0 기록 적층체보다 입사면에 더 근접한 위치에 존재하고, 제 2 L1 안내 그루브 내부에 형성된 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체와,
- 상기 기록 적층체들 사이에 삽입되고, 초점이 맞추어진 방사빔의 초점심도보다 실질적으로 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층을 구비한 다층 광 데이터 저장매체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이와 같은 매체를 사용한 다층 기록방법에 관한 것이다.
서두에 기재된 것과 같은 광 기록매체의 일 실시예는 유럽특허출원 EP 1067535A2에 공지되어 있다. 이 매체의 가장 일반적인 실시예는 원형 디스크이다.
광 기록 분야에 대한 시장과 관련하여, 현재까지 가장 중요하고 성공적인 포맷은 1회 기록형 포맷인 콤팩트 디스크 레코더블(CD-R)인 것은 명백하다. 콤팩트 디스크 리라이터블(CD-RW)에 의한 이 중요도의 인수인계가 오래전부터 예측되었지만, CD-R 매체의 실제 시장 규모는 여전히 CD-RW에 대한 것보다 10배 정도 더 크다. 더구나, 드라이브에 대한 가장 중요한 파라미터는 RW에 대해서가 아니고 R-매체에 대한 최대 기록속도이다. 물론, 예를 들어, CD-RW에 대한 마운트 레이니어(Mount Rainier) 표준으로 인해, CD-RW로의 시장의 변동은 여전히 가능하다. 그러나, R-포맷은 판독 전용 콤팩트 디스크(CD)와의 100% 호환성으로 인해 매우 큰 매력을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다.
최근에, 디지털 다기능 디스크(DVD)가 CD보다 훨씬 높은 데이터 저장용량을 갖는 매체로서 시장 점유율을 갖고 있다. 현재, 이와 같은 포맷은 판독 전용(ROM) 및 재기록형(RW) 버전으로 존재한다. DVD 리라이터블(DVD+RW) 표준 다음에, 새로운 레코더블(R), 즉 1회 기록형 DVD+R 표준이 개발되었다. 새로운 DVD+RW 표준은 DVD+RW에 대한 중요한 지원책으로 관심을 끌고 있다. 가능한 시나리오는, 최종 소비자가 광학 1회 기록형 포맷에 익숙해져서, 재기록형 포맷보다 더욱 더 용이하게 이 포맷을 수용할 것이라는 점이다.
R 및 RW 포맷에 대한 문제점은, 단일층 매체만이 존재하므로, 제한된 용량과 이에 따른 제한된 기록 시간과 관련된다. ROM 디스크인 DVD-비디오에 대해서는, 이중층 매체가 이미 상당한 시장 점유율을 갖고 있다. 이중층, 이중 적층체 DVD+RW 디스크는 아마도 실현이 가능할 것으로 보인다. 그러나, 이중층 DVD-ROM의 반사율과 변조도 사양 내에서 완전히 호환가능한 디스크는, 달성하기가 매우 어려우며, 예를 들어, DVD+RW 매체에서, 기록층으로 사용되는 비정질/결정성 상변화 재료들의 특성에 대해 적어도 주된 타개책이 필요하다는 것은 명백하다. 완전한 호환성이 확보되지 않으면, 시장에서의 이중층 DVD+RW의 성공은 의문시된다.
이중층 DVD-ROM과 호환되는 이중층 DVD+R 매체를 얻기 위해서는, 상부 L1층과 하부 L0층 모두의 유효 굴절률이 적어도 18%가 되어야 한다. 유효라는 용어는, 두 개의 층 L0와 L1이 존재하고 L0와 L1에 각각 초점이 맞추어졌을 때, 매체에서 되돌아오는 유효 광의 부분으로서 반사율이 측정된다는 것을 의미한다. 이것은, L1 적층체가 입사 및 출사 광의 상당한 부분을 흡수하므로, L0 적층체 그 자체가 예를 들면 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상의 훨씬 더 높은 반사율 레벨을 필요로 한다는 것을 의미한다. 이때, 본 명세서에서는, 기호 L0가 "가장 근접한" 적층체, 즉 방사빔 입사면에 가장 근접한 L0 및 L1의 표시에 대한 일반적으로 사용되는 규약을 변경하여, L0가 가장 깊은 적층체이고, L1…Ln이 방사빔 입사면에 더 근접한 적층체들이 된다는 점에 주목하기 바란다. EP1067535A2에는, 다음과 같은 정의가 사용된다. dG1(본 명세서에서의 dL1G에 대응)은 L1에 대응하는 제 1 또는 최상단 정보 기록/재생부의 그루브에 있는 염료층의 두께이고, dG2(본 명세서에서의 dL0G에 대응)는 L0에 대응하는 제 2 정보 기록/재생부의 그루브에 있는 염료층의 두께이다. dL1(본 명세서에서의 dL1L에 대응)은 랜드 상의 염료층의 두께이고, dL2(본 명세서에서의 dL0L에 대응)는 L0에 대응하는 랜드 상의 염료층의 두께이다. L1에 대응하는 그루브들의 깊이는 d1이지만, L0에 대응하는 그루브들의 깊이 d2는 이와 다르게 정의된다. d2는 염료층이 코팅된 후에 염료층 상에서 측정된 랜드들과 그루브들의 높이차이다. dG2, d2 및 dL2는 대략 174, 140 및 120nm로 설정된다. 계산에 따르면, 이것은 약 194nm의 L0에 대응하는 기판 내부의 그루브 깊이 g에 해당한다는 것이 밝혀졌다. 본 출원인에 의한 측정에 따르면, 194nm의 깊이를 갖는 그루브들을 갖는 종래의 매체의 반전된 L0 적층체는 공백 영역들(즉, 그루브들을 갖지 않음)의 반사율의 단지 15%-50%인 반사율만을 갖는다. 이것은, 이중층 DVD-ROM 표준과 호환되는 이중층 DVD+R 매체를 얻기 위해서는, 하부 L0층의 데이터 트랙 상에 초점이 맞추어진 광 빔의 반사율이 충분히 높아야 하므로(상부 L1층의 투과율에 따라, 보통 >60%), 원하는 60% 반사율 레벨에 도달하는 것이 불가능하다는 것을 의미한다. 이중층 DVD+R의 제조 관점에서, 반전된 L0 층 구조가 바람직한데, 이것은, L0 적층체의 기록층이 그루브 구조를 갖는 기판의 면 이외의 반사층의 일면에 존재한다는 것을 의미한다. EP1067535A2에는, dG1이 dG2와 거의 동일하고 dL1이 dL2와 거의 동일한 구성이 제시되어 있다. 더구나. dG1은 dL1보다 커야 하고, dG2는 dL2보다 커야만 한다.
WO96/31875A2에는, 적어도 2개의 정보층을 갖고, 트랙킹용의 가이드 그루브 또는 정보신호에 대응하는 샘플 피트 또는 정보 피트가 제 1 기판의 일면에 형성된 광 정보 기록매체가 개시되어 있다. 박막으로 이루어지고, 제 1 기판에 입사된 광 빔의 일부를 반사시키고 일부의 광 빔의 침투를 허용하는 제 1 정보층이 제 1 기판의 일면에 형성된다. 트랙킹용의 가이드 그루브 또는 정보 신호에 대응하는 정보 피트가 제 2 기판의 일면에 형성된다. 제 1 정보층의 반사율보다 높은 반사율을 갖는 제 2 정보층이 제 2 기판의 일면에 형성된다. 제 1 정보층과 제 2 정보층 사이에는, 제 1 정보층과 제 2 정보층이 서로 소정 거리만큼 이격되도록 위치를 지정하는 투명 분리층이 형성된다.
결국, 본 발명의 목적은, L0 적층체의 반사율 레벨을 갖고, 이중층 DVD-ROM 사양과 호환되는 L0 기록 적층체의 기록층에서의 기록된 마크들의 변조도 레벨을 갖는, 서두에서 언급된 것과 같은 형태를 갖는 광 데이터 저장매체를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에 따르면, 제 1 L0 안내 그루브의 깊이가 0.15λ보다 작고, dL0L이 dL1G와 거의 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 광 저장매체에 의해 달성된다. L0 적층체의 높은 반사율 값을 달성하기 위해 얕은 그루브가 제안된다. 계산에 따르면, 0.3λ보다 깊은 그루브들은 높은 반사율을 얻을 수 있지만, 마스터링과 주입성형의 관점에서 제조하기가 더 곤란하다. 0.15λ보다 큰 감소된 반사율의 이유는, 금속으로 덮인 그루브들이 방사빔에 대해 도파로로서의 역할을 함으로써, 광학효과로 인해 유효 반사율을 낮추기 때문이다. 깊이>0.3λ에서는, 이들 효과가 다시 반사율의 증가를 일으킬 수 있다. L0 적층체는 랜드 상에, 즉 보통 나선형으로 형성된 L0 안내 그루브 사이에 기록되므로, 두께 dL0L이 적어도 두께 dL1G와 실질적으로 같은 것이 필요하다. 이것은, 본 출원인이, 충분한 변조도를 갖는 마크들을 기록하기 위해서는 최소 크기의 염료 두께가 필요하다는 착상을 가졌기 때문이다. 변조도란, 기록된 마크와 미기록된 마크의 반사율의 값의 차이를 최대 반사율의 값으로 나눈 값으로 정의된다. 기록중에, 기록층, 예를 들면 염료 물질의 광학 특성이 온도의 증가로 인해 변한다. 염료의 굴절률의 변화(Δndye)에 염료의 두께를 곱한 값, 즉 ΔndyexdLoL이 충분히 큰 경우에만, 충분한 변조도를 얻을 수 있다. DVD-ROM 사양서에 의해 요구되는 것과 같이, 적어도 60%의 두께가 기록층 L1에서 얻어지도록 dL1G가 선택된 경우에, 실험에 따르면, dL0L이 dL1G와 적어도 같거나 큰 경우에만 기록층 L0에서 적어도 60%의 변조도에 도달할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 보통, 기록층, 예를 들면, 염료는 스핀코팅 기술을 사용하여 적층되므로, dL0G가 dL1G와 거의 동일해지면, L0의 랜드들이 L0의 인접한 그루브들보다 더 얕은 기록층을 가지게 되므로, dL0L이 dL1G보다 작아진다. dL0L이 dL1G와 실질적으로 같거나 클 때, 이와 같은 효과가 보상되며, 높은 최대 반사율 레벨과 함께, L0 기록층에 있는 마크들의 충분한 변조도 레벨이 얻어진다. 방사빔의 파장 λ는 추후의 포맷을 위해 거의 655nm(DVD) 또는 그것보다 작다.
일 실시예에 있어서는, dL0G가 2dL1L과 실질적으로 같거나 크다. L1 안내 그루브 깊이의 약 1/5의 L0 안내 그루브 깊이를 사용하면, L0 적층체의 비교적 높은 반사율 값이 얻어진다. 적절한 부호의 변조도(하이-투-로우(high-to-low) 기록)를 얻기 위해, (인-그루브와 반대인) 온-랜드(on-land)로 L0 적층체가 기록된다. 이와 같은 구성은, 푸시풀 안내 그루브 트랙킹 신호가 적절한 부호("온-랜드")를 갖는다는 추가적인 이점을 갖는다. 파라미터 L은 L=(dG-dL)/G로 정의되는데, 이 식에서 dG는 그루브 내부의 기록층 두께이고, dL은 랜드 상의 기록층 두께이며, G는 그루브 깊이이다. 이 파라미터는 그루브 구조를 적층한 후에 기록층의 평탄화를 위한 측정값이다. 보통, 100nm 이상의 비교적 깊은 안내 그루브들을 갖고, 스핀코팅에 의해 기록층이 적층될 때, 보통, 레벨링(leveling)이 약 0.2 내지 0.5이다. L=0는 dG=dL을 의미하고, L=1은 안내 그루브 구조 위에 적층한 후에 염료의 상면이 완전히 평탄화된다는 것을 의미한다. 그러나, 비교적 얕은 L0 안내 그루브를 사용할 때, L=1 또는 이에 근접한 레벨링 인자가 얻어질 수도 있다. 이와 같은 경우에, dL0G가 2dL1L과 실질적으로 같거나 클 때, 비교적 양호한 기록 결과가 얻어진다.
또 다른 실시예에서는, 기록가능한 형태의 L0 및 L1 기록층들이 유기 염료를 포함한다. 바람직한 실시예에서는, dL1G가 dL1L보다 크다. L1 기록층의 염료를 적층하기 위해 스핀 코팅을 사용할 때, 그루브들이 인접한 랜드들보다 더 두꺼운 기록층을 갖게 된다. 유기 염료 기반의 기록에 있어서는, 데이터, 즉 마크들이 기록되는 염료 부피가 기판의 표면 상에 존재하는 안내 그루브 내부로 한정될 때에 기록과정이 최적이 되므로, 이와 같은 구성은, L1 기록층의 기록 거동을 위해 유리하다.
일 실시예에서는, 제 1 반사층이 존재하는 면과 반대측의 L0 기록층의 면에 유전층이 존재한다. 이와 같은 구성은 더 양호한 변조도의 이점을 갖는다. 유전층은 5nm-120nm 범위의 두께를 갖는다.
또 다른 실시예에서는, 제 1 반사층이 존재하는 면과 반대측의 L0 기록층의 면에 금속을 포함하는 제 2 반사층이 존재한다. 바람직하게는, 제 2 반사층은, 5nm-15nm 범위의 두께를 갖는다. 제 2 반사층은 Ag, Au 및 Cu로 구성된 그룹에서 선택된 1종의 금속을 주성분으로 함유하는 것이 바람직하다. 제 2 반사층은, L0 적층체의 더 높은 반사율의 이점을 갖는다. 양호한 기록 성능을 얻기 위해서는 적층체 설계의 작은 변동이 필요할 수도 있다.
반전된 L0 적층체에 있어서의 얕은 그루브들의 사용의 추가적인 이점은, 방사빔의 반사시에 안내 그루브의 워블이 덜 보인다는 점이다. 워블은 안내 그루브 내부의 추가 정보, 예를 들면, 어드레스와 타임 신호를 변조하는데 사용된다. 예를 들어, 160nm의 깊이 GL0를 갖는 안내 그루브를 사용할 때, 워블과 동일한 주기성을 갖는 신호에서 15%의 변동이 보인다. 35nm의 그루브 깊이 GL0에서는, 이와 같은 변동이 거의 존재하지 않는다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다:
도 1은 반전된 L0 DVD+R 적층체에 대한 공백 영역(거울)과 그루브된 영역의 반사율을 나타낸 것이다. 그루브 깊이는 126nm이다. 그루브된 영역 상의 반사율은 공백 영역 상의 반사율의 단지 약 15%이다.
도 2는 반전된 L0 DVD+R 적층체에 대한 공백 영역(거울)과 그루브된 영역의 반사율을 나타낸 것이다. 그루브 깊이는 35nm이다. 그루브된 영역 상의 반사율은 공백 영역 상의 반사율의 약 85%이다.
도 3은 반전된 L0 적층체를 갖는 본 발명에 따른 일 실시예의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 적층체 설계의 모델링 연구의 계산 결과를 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 또 다른 적층체 설계의 모델링 연구의 계산 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 기준 디스크인 단일층 DVD+R에 대해 계산된 반사율과 변조도를 나타낸 것이다.
도 1에는, 본 발명에 따르지 않는, 126nm의 그루브 깊이 GL0를 갖는 기판이 사용되었을 때, 반전된 L0 DVD+R 적층체들의 실험 결과들이 제시되어 있다. 그루브된 영역의 반사율은 공백 영역(거울) 상의 반사율의 대략 15%이다. 이 값은 허용되지 않는다.
도 2에는, 반전된 L0 DVD+R 적층체의 실험 결과들이 예시되어 있다. 본 발명에 따른 약 35nm의 그루브 깊이를 갖는 DVD+RW 기판이 사용되었다. 그루브된 영역 상의 반사율은 공백 영역 상의 반사율의 대략 85%로서, 더 깊은 그루브들에 대한 값보다 상당히 더 크다. 디스크들이 여전히 충분한 푸시풀 신호를 나타내므로, 트 랙킹이 가능하다. 또한, 실험에 따르면, 변조도가 비교적 낮은 것으로 밝혀졌지만(10%, 11T 반송파 대 잡음비 CNR∼30dB) 데이터를 기록하는 것이 가능하며, 도 5 및 도 6에 도시된 적층체 설계를 사용하면, 높은 변조도가 가능하다는 것이 밝혀졌다. L0 기판(31a)은 300nm의 FWHM 폭 WL0를 갖는 35nm 깊이의 그루브들, 100nm Ag의 반사층(39), 80nm의 아조 염료 기록층(35)과 보호층을 갖는다. 사용가능한 대표적인 염료로는, (프탈로)시아닌형, 아조형, 스쿠아릴륨형, 피로메텐형 또는 원하는 특성을 갖는 다른 유기 염료 물질을 들 수 있다.
도 3에는, 기록용의 다층 광 데이터 저장매체(3)가 도시되어 있다. 기록중에, 초점이 맞추어진 방사빔, 즉 655nm의 레이저광 빔(40)이 매체(30)의 입사면(41)을 통해 입사한다. 이 매체는, 기록가능한 형태의 L0 기록층(35), 즉 아조 염료를 포함하는 L0로 표시된 제 1 기록 적층체(33)가 그것의 일면에 존재하는 제 1 기판(31a)을 구비한다. L0 기록층은 제 1 기판(31a) 내부에 존재하는 제 1 L0 안내 그루브(38) 내부에 형성되고, L0 기록층(35)과 제 1 기판(31a) 사이에는 제 1 반사층(39)이 존재한다. 또한, 기록가능한 아조 염료형 L1 기록층(34)을 포함하는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체(32)를 그것의 일면에 구비한 제 2 기판(31b)이 존재한다. 제 2 L1 기록 적층체(32)는, L0 기록 적층체(33)보다 입사면에 더 근접한 위치에 존재하며, 제 2 L1 안내 그루브(37) 내부에 형성된다. 투명 스페이서층(36)이 기록 적층체들(32, 33) 사이에 삽입되며 대략 40㎛의 두께를 갖는다. 제 1 L0 안내 그루브(38)는 35nm의 깊이를 갖는다. L0를 갖는 제 1 기판(31a)이 L1을 갖는 기판에 접착층으로서의 역할을 수행할 수 있는 그 사이에 있는 투명 스페이서(36)를 사용하여 부착된다. 예를 들면, Cu 또는 Ag를 함유하는 반투명 반사층(42)이 L1 기록층(34)에 인접하여 존재한다. 적층체 1 및 적층체 2로 표시되는 특수한 적절한 L0 적층체 설계들을 도 5 및 도 6을 참조하여 본 명세서의 다른 부분에서 설명한다. 이들 두가지 디스크 형태에 대한 바람직한 스페이서층 두께는 40㎛ 내지 70㎛이다. 한가지 특정한 실시예는 다음과 같다:
L1: dL1G=80nm, dL1L=30nm 염료/12nm Ag/UV 경화 수지(보호층), L1 안내 그루브 깊이 160nm,
L0: 100nm (ZnS)80(SiO2)20/dL0L=120nm, dL0G=150nm 염료/100nm Ag, L0 안내 그루브 깊이 30nm,
50㎛의 스페이서 두께. L1으로부터의 유효 반사율은 약 19%이고, L0로부터의 (L1를 통해 측정된) 유효 반사율은 약 19%이다.
아래에 놓이는 L0 적층체를 어드레스지정하기 위해서는 기록가능한 이중층 DVD 디스크의 상부 L1 적층체는 높은 투명도를 가져야 한다. 이와 동시에, 이중층 DVD-ROM 사양을 만족시키기 위해서는, L1이 바람직하게는 적어도 18%의 반사율을 가져야 한다. 본 발명에서 제시된 적층체들은 DVD+R-DL에 사용하는 것이 한정되지 않으며, (다층) 유기 염료 기반의 광 기록매체에 적용될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에는, 이하의 구조를 갖는 적층체의 모델링 결과들이 제시되어 있다:
적층체 1:
- 기판(31a) 내부의 30 내지 40nm 깊이의 안내 그루브들,
- 100nm의 광학적으로 폐쇄된 Ag 제 1 반사층(39). 예를 들어, Au, Cu 또는 Al의 다른 금속들이 사용될 수도 있다.
- 랜드 상에서 130nm의 두께를 갖는 아조 염료층으로, 이 염료의 655nm의 반사빔 파장에서의 굴절률은 일반적인 DVD-R 염료에 해당하는 2.24-0.02i이다.
- 80 내지 120nm의 (ZnS)80(SiO2)20. n∼2.1인 다른 유전체도 동일한 결과를 제공한다.
이와 같은 구조는 얕은 그루브들의 경우에 대해 반전된 L0 기록 적층체의 높은 반사율과 높은 변조도를 겸비한다. 적절한 부호의 변조도(하이-투-로우 기록)를 얻기 위해서는 이들 적층체가 (인-그루브와 달리) 온-랜드로 기록되어야 한다. 이와 같은 구성은, 푸시풀 신호가 적절한 부호("온-랜드")를 갖는다는 이점을 지닌다. 파라미터 L의 정의는 위에서 설명하였다.
도 4a에는, 온-랜드 염료 두께 dL의 함수로써의 온-랜드 반사율의 계산 결과들이 예시되어 있다.
도 4b에는, 온-랜드 염료 두께 dL의 함수로써의 온-랜드 변조도의 계산 결과들이 예시되어 있다. 수평의 점선은 최소의 원하는 레벨을 표시한다. 이때, 원하는 레벨은 약 100-130nm의 염료 두께 범위에서 달성된다는 것을 알 수 있다.
이 적층체 1을 사용하여 얻어진 실험 결과들은, 75%의 높은 변조도와 61%의 높은 반사율 레벨이다. 변조도는 (Rmark-Rno-mark)/Rmax로 규정되는데, 이 식에서, Rmark 및 Rno-mark는 기록된 마크가 존재할 때와 마크가 존재하지 않을 때의 판독 레이저 빔으로부터의 반사율 레벨이며, Rmax는 최대 반사율이다. L0층에 기록하는데 필요한 레이저 빔 파워는 단지 7mW로서, 파워의 비교적 큰 부분이 L1 적층체에서 흡수되므로, 이 값은 L1 적층체의 존재면에서 유리하다.
도 5에는, 다음과 같은 구조를 갖는 적층체의 모델링 결과가 제시되어 있다:
적층체 2
- 기판(31a) 내부의 30 내지 40nm 깊이의 안내 그루브들,
- 100nm의 광학적으로 폐쇄된 Ag 반사층(39), 예를 들면, Au, Cu 또는 Al 등의 다른 금속도 사용될 수 있다.
- 랜드 상에서 100 내지 130nm의 두께를 갖는 아조 염료층으로, 이 염료의 655nm의 반사빔 파장에서의 굴절률은 일반적인 DVD-R 염료에 해당하는 2.24-0.02i이다.
- Ag로 이루어진 5 내지 15nm의 제 2 반사층, 예를 들어, Au 또는 Cu 등의 다른 금속도 사용될 수 있다.
이 적층체 2를 사용하여 얻어진 실험 결과들은, 75%의 높은 변조도와 64%의 높은 반사율 레벨이다. L0층에 기록하는데 필요한 레이저 빔 파워는 단지 7mW로서, 파워의 비교적 큰 부분이 L1 적층체에서 흡수되므로, 이 값은 L1 적층체의 존재면에서 유리하다.
도면에는 도시되지 않았지만 본 명세서에서 설명하는 다음과 같은 세 번째 적층체 구조도 가능하다:
적층체 3
- 기판(1a) 내부의 30 내지 40nm 깊이의 안내 그루브들,
- 100nm의 광학적으로 폐쇄된 Ag 반사층(39), 예를 들면, Au, Cu 또는 Al 등의 다른 금속도 사용될 수 있다.
- 랜드 상에서 90 내지 160nm의 두께를 갖는 아조 염료층(35)으로, 이 염료의 655nm의 반사빔 파장에서의 굴절률은 일반적인 DVD-R 염료에 해당하는 2.24-0.02i이다.
- SiO2로 이루어진 5 내지 50nm의 층, 다른 유전체가 사용될 수도 있다.
이와 같은 세 번째 적층체 구조의 이점은, 제 2 적층체 구조에 비해 제조하기가 더욱 더 용이하다는 것이다.
도 6에는, 일례로서, 종래의 단일층 DVD+R 디스크에 대한 결과가 예시되어 있다. 염료의 굴절률은 2.24-0.02i로 취해진다(이것은 일반적인 염료에 해당한다). 계산에 따르면, 염료의 80 내지 90nm의 두께 근처에서, 온-그루브 반사 곡선(72)과 온-그루브 변조도 곡선(71)이 최적의 값을 갖는다. 계산된 반사율 및 변조도는 실험적으로 얻어진 값들과 잘 일치한다. L0층으로부터 양호한 신호 품질을 얻기 위해, 높은 반사율과 높은 변조도(두가지 모두>60%)를 겸비한 적층체 설계를 얻는 것이 시도되었다. 이때, 간단한 3층 적층체 구조에 대해서는, 인-그루브 기록된 신호들이 대부분의 경우에 잘못된 극성(로우-투-하이 기록, 미도시)을 갖는 것으로 판명되었다. 따라서, 얕은 그루브들의 경우에 대해서는, 온-랜드 기록 또는 더욱 복잡한 적층체 설계가 고려될 수도 있다.
본 발명에 따른 도 4 및 도 5에 도시된 적층체 구조는 기록된 마크 변조도 값과, 비교적 높은, 즉 이중층 DVD 사양을 만족시키는 유효 L0 적층체 반사율값을 갖는다. 이때, 본 발명에서 제시된 적층체들은 비교적 얕은, 즉 대략 35nm의 그루브들에 대해 최적화되었지만, 예를 들어, <80nm와 같은 다른 그루브 깊이도 가능하다. 최적의 그루브 깊이들은 방사빔 파장 λ에 따라 크기가 조정된다.
이때, 전술한 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 예시하는 것이고, 첨부된 청구범위의 범주를 벗어나지 않으면서 다양한 또 다른 실시예들이 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 점에 주목하기 바란다. 청구범위에서, 괄호 안에 놓인 참조번호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 용어 "포함한다"는 청구항에 나열된 것 이외의 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 구성요소 앞의 용어 "a" 또는 "an"은 이와 같은 복수의 구성요소의 존재를 배제하는 것이 아니다. 특정한 구성이 서로 다른 청구항들에서 반복된다는 단순한 사실이, 이들 구성의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 시사하는 것도 아니다.
본 발명에 따르면, 파장 λ를 갖고 매체의 입사면을 통해 입사하는 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하여 기록하기 위한 다층 광 데이터 저장매체가 기술된다. 이 매체는, 기록가능한 형태의 L0 기록층을 포함하고 제 1 L0 안내 그루브 내부에 형성된 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체가 일면에 존재하는 제 1 기판을 갖는다. L0 기록층은 그루브에서 두께 dL0G를 갖고, 그루브에 인접하여 두께 dL0L을 가지며, 제 1 반사층이 L0 기록층과 제 1 기판 사이에 존재한다. 제 2 기판은, 기록가능한 형태의 L1 기록층을 포함하는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체를 일면에 갖는다. L1 기록 적층체는 그루브에서 두께 dL1G를 갖고, 그루브에 인접하여 두께 dL1L을 갖는다. 제 2 기록 적층체는 L0 기록 적층체보다 입사면에 더 근접한 위치에 존재하며 제 2 L1 안내 그루브 내부에 형성된다. 제 1 L0 안내 그루브의 깊이는 0.15λ보다 작으며, dL0L은 dL1G와 실질적으로 같거나 크게 형성됨으로써, L0 적층체가 이중층 DVD-ROM 사양과 호환되는 기록된 마크들의 반사율 레벨과 변조도 레벨을 갖게 된다.

Claims (10)

  1. 파장 λ를 갖고 기록중에 매체(30)의 입사면(41)을 통해 입사한 초점이 맞추어진 방사빔(40)을 사용하여 기록하기 위한 다층 광 데이터 저장매체(30)로서,
    제 1 기판(31a)과,
    상기 제 1 기판의 일면에 존재하고, 유기용매를 포함하며, 그루브에서 두께 dL0G를 갖고 상기 그루브에 인접하여 두께 dL0L을 갖는 기록가능한 형태의 L0 기록층(35)과, L0 기록층(35)과 제 1 기판(31a) 사이에 존재하는 제 1 반사층(39)을 포함하며, 제 1 L0 안내 그루브(38) 내부에 형성된 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체(33)와,
    제 2 기판(31b)과,
    상기 제 2 기판의 일면에 존재하고, 유기염료를 포함하며, 그루브에서 두께 dL1G를 갖고 그루브에 인접하여 두께 dL1L을 갖는 기록가능한 형태의 L1 기록층(34)을 포함하며, 상기 L0 기록 적층체(33)보다 입사면에 더 근접한 위치에 존재하고, 제 2 L1 안내 그루브(37) 내부에 형성된 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체(32)와,
    상기 기록 적층체들(32,33) 사이에 삽입되고, 초점이 맞추어진 방사빔(40)의 초점심도보다 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층(36)을 구비한 다층 광 데이터 저장매체에 있어서,
    상기 제 1 L0 안내 그루브의 깊이가 0.15λ보다 작고, dL0L이 dL1G와 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 dL0G가 2dL1L과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 dL1G가 dL1L보다 큰 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 반사층(39)이 존재하는 면과 반대측의 L0 기록층(35)의 면에 유전층이 존재하는 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유전층은 5nm-120nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 반사층(39)이 존재하는 면과 반대측의 L0 기록층(35)의 면에 금속을 포함하는 제 2 반사층이 존재하는 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 반사층은 5nm-15nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 반사층은 Ag, Au 및 Cu로 구성된 그룹에서 선택된 1종의 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 광 데이터 저장매체.
  10. 50%보다 큰 제 1 기록 적층체 L0의 반사율 레벨과 60%보다 큰 상기 L0 기록층 내부에 기록된 마크들의 변조도를 갖고 상기 청구항 제1항, 제2항, 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 광 데이터 저장매체를 사용하여 다층 기록을 하는 것을 특징으로 하는 다층 기록방법.
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