KR19980081734A - 광학 기록 매체와 광학 디스크 장치 - Google Patents

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야수다고이치
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후루키모토히로
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이데이노부유키
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Abstract

본 발명에 따라 보다 큰 기록 용량을 달성하는 광 기록 매체가 제공된다. 이러한 광 기록 매체는 약 0.3 내지 1.2 nm 범위의 두께를 갖는 열가소성 수지로 형성된 베이스, 베이스 상에 형성된 가이드 홈, 가이드 홈 상에 연속적으로 형성된 최소한의 반사막 및 상변화 기록 층, 및 약 3 내지 177 μm 범위의 두께를 갖는 광 투과층을 포함한다. 이러한 광 기록 매체에서, 광 투과층의 두께의 불균일도(Δt)는 하기 범위로 설정된다:
Δt ≤ ± 5.26 (λ/N.A.4)(μm)
여기서, N.A.는 광학 디스크 기록 및(또는) 재생 장치의 광학 헤드 장치의 개구수(numerical aperture)를 나타내고, λ는 광학 디스크 기록 및(또는) 재생 장치에 의해 이용되는 레이저 광선의 파장을 나타낸다.

Description

광학 기록 매체와 광학 디스크 장치
본 발명은 베이스(즉, 기판)의 주표면 상에 형성된 가이드 홈, 반사막, 상변화 기록층, 및 정보가 광선을 조사함으로써 그로부터 판독되거나 또는 그 위에 기록되는 광 투과층을 갖는 광 기록 매체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 광 투과층의 두께, 두께 불균일도, 및 디스크의 변형(휨 또는 뒤틀림) 사이의 관계를 결정함으로써 보다 큰 저장 용량을 달성하는 광 기록 매체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광 기록 매체를 기록 및(또는) 재생하기 위한 광학 디스크 장치에 관한 것이다.
4시간에 이르기까지 그의 한쪽 측면 상에 NTSC 신호를 기록 및(또는) 재생할 수 있는 광 기록 매체는 차세대 광학 디스크로서 제안되어 왔다. 이와 같이 제안된 광 기록 매체는 가정용 비디오 디스크 레코더가 4시간에 이르기까지 데이터를 기록 및 재생할 수 있게 함으로써 현재의 비디오 카세트 레코더(VCR)에 사용된 카세트를 대체할 수 있는 새로운 기록 매체로서 기능한다.
상기 광 기록 매체는 컴팩트 디스트(CD)와 동일한 형상 및 크기를 갖기 때문에, CD의 용이한 운용 및 작동에 익숙한 사용자라도 이러한 매체를 사용하는 데 있어서 마찬가지로 친밀감을 느낄 것이다. 더욱이, 이러한 광 기록 매체의 고속 액세스 특징이 이용되는 경우, 소형의 용이하게 작동할 수 있는 레코더로서 작용할 뿐만 아니라 순간적으로 수행될 수 있는 레코딩, 플레이백, 트릭 플레이, 편집 등의 여러 가지 기능을 갖는 광학 디스크 장치가 제공된다.
이러한 광학 디스크 장치는 최소한 8 GB 이상의 기억 용량을 갖는 광학 디스크 매체를 필요로 하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 현재 입수할 수 있는 광 기록 매체는 8 GB 이상의 기억 용량을 갖지 않는다.
디지탈 다목적 디스크(DVD)는 단지 파장 λ가 0.65 μm이고, 개구수(N.A.)가 0.6일 때 4.7 GB(ROM)의 기억 용량을 갖는다.
에러 검출 코드(ECC), 변조 시스템 등의 신호 포맷의 임의의 변화 없이 보다 큰 기억 용량이 요구되는 경우, 8 GB 이상의 기억 용량을 얻기 위해 하기 수학식(1)의 확립이 요구된다.
4.7 x (0.65/0.60 x N.A./λ)2≥ 8 … (1)
상기 수학식(1)에 따라, N.A./λ≥1.20이 확립되어야 한다. 결과적으로, 광학 디스크 장치에 의해 이용되는 레이저 광선의 파장 λ을 설정하거나, 또는 N.A.를 설정할 필요가 있으며, 여기서, N.A.는 광학 디스크 장치의 광학 헤드 소자의 개구수를 나타낸다.
상기 조건을 만족시키기 위해, N.A. 값이 보다 크게 설정된 경우, 조사되는 재생 광선이 전송되는 광 기록 매체의 광 투과층의 두께를 감소시킬 필요가 있다. 이와 같이 감소된 두께는 디스크 표면이 광 픽업의 광 축에 대해 수직인 표면으로 대치되는 경우에 경사각에 대해 허용되는 결과로서 생기는 감소를 보상할 필요가 있다. 보다 상세하게는, 경사각은 광 기록 매체의 베이스의 두께에서 기인되는 광 수차에 의해 쉽게 영향을 받는다.
마찬가지 이유 때문에, 광 투과층의 두께의 불균일도는 소정의 값 미만으로 감소되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 상기 단점을 극복한 광 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 큰 개구수를 갖는 광학 디스크 장치용 광학 헤드 소자를 사용하고, 8 GB 이상의 기록 가능한 기억 용량을 제공하는 광 기록 매체를 제공하는 것이다.
도 1은 디스크 (광 투과층 또는 커버) 두께의 에러에 대한 지터(jitter) 값의 변화 백분율에 관한 실험 데이터를 플로팅한 그래프도.
도 2는 본 발명에 따른 광학 디스크의 각각의 층들의 바람직한 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 3은 홈, 랜드(land) 및 홈의 폭을 구체적으로 나타내는 도 2의 광학 디스크의 베이스의 가이드 홈 구조를 나타내는 도면.
도 4는 홈 듀티 비율을 제한하기 위해 사용된 도 2의 광학 디스크의 베이스 상에 형성된 가이드 홈 구조를 나타내는 도면.
도 5는 랜드 듀티 비율과 지터 값의 백분율 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 6은 홈 및 랜드에 대한 듀티 비율과 신호 레벨(mv) 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 7은 본 발명에 따른 광학 디스크의 각각의 층들의 다른 바람직한 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 8은 반사막이 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되어 100 mm 두께이고, Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되어 150 mm 두께이고, Al의 DC 스퍼터링에 의해 형성되어 150 mm 두께인 도 7의 광학 디스크에 대한 지터 값의 백분율과 재기록 동작의 횟수 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 9는 반사막이 Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성되어 60 mm 두께이고, Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성되어 90 mm 두께이고, Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성되어 120 mm 두께인 도 7의 광학 디스크에 대한 지터 값의 백분율과 재기록 동작의 횟수 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 10은 DC 스퍼터링에 의해 Al로 형성되고, DC 스퍼터링에 의해 Al-Ti로 형성되고, 이온 빔 스퍼터링에 의해 Al로 형성된 반사막을 갖는 도 7의 광학 디스크에 대한 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 11은 도 7의 광학 디스크의 반사막에 대한 반사율과 Al 합금 중의 Ti 농도(중량%) 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 12는 광학 디스크의 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 13은 광학 디스크의 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 14는 광학 디스크의 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 15는 광학 디스크의 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타내는 그래프도.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 기록 매체의 바람직한 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 17은 도 16의 광 기록 매체를 나타내는 다른 개략 단면도.
도 18은 본 발명에 따른 광 기록 매체의 바람직한 제2 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 19는 2층 구조를 갖는 본 발명에 따른 광 기록 매체의 바람직한 제3 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 20은 본 발명에 따른 광 기록 매체의 바람직한 제4 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 21은 본 발명에 따른 광 기록 매체의 바람직한 제5 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 22는 2층 구조를 갖는 본 발명에 따른 광 기록 매체의 바람직한 제6 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 23은 정보 기록 층들이 기판의 양 표면 상에 형성된 본 발명에 따른 광 기록 매체의 바람직한 제7 실시예를 나타내는 개략 단면도.
도 24A 내지 24E는 본 발명에 따른 광 기록 매체에 대한 제조 공정을 나타내는 도면.
도 25는 본 발명에 따른 광학 디스크를 기록 및(또는) 재생하기 위한 광 시스템에 사용된 2소자 렌즈를 나타내는 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 기판 12: 광 투과층
14: 폴리카르보네이트 시이트 15: 액상의 자외선 경화성 수지
101: 홈 102: 랜드
201: 기판 202: 가이드 홈
203: 반사막 204: 상변화 기록층
205: 광 투과층
본 발명의 일 특징에 따라, 본 발명의 광 기록 매체는 약 0.3 내지 1.2 mm 범위의 두께를 갖는 열가소성 수지로 형성된 베이스, 베이스 상에 형성된 가이드 홈, 가이드 홈 상의 최소한의 반사막 및 상변화 기록 층으로 형성된 기록 영역, 및 적어도 기록 영역 상에 형성된 약 3 내지 177 μm 범위의 두께를 갖는 광 투과층을 포함한다. 이러한 광 기록 매체에서, 광 투과층의 두께의 불균일도(Δt)는 하기 범위로 설정된다:
Δt ≤ ±5.26 (λ/N.A.4)(μm)
여기서, N.A.는 광학 디스크 기록 및(또는) 재생 장치의 광학 헤드 소자의 개구수를 나타내고, λ는 광학 디스크 기록 및(또는) 재생 장치에 의해 이용되는 레이저 광선의 파장을 나타낸다.
따라서, 우수한 신호 특성을 갖고 최소한 8 GB 이상의 기억 용량을 달성한 광 기록 매체가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 광디스크는 이후에 수반된 도면을 참조하여 보다 상세히 기재할 것이며, 여기서 동일한 참조 번호가 전체적으로 사용된다.
보다 상세하게는, 본 발명은 베이스 상에 형성된 가이드 홈, 예를 들면 기판, 및 가이드 홈 상의 상변화 기록층 및 최소한의 반사막으로 형성된 정보 기록층을 갖고, 여기서 신호는 정보 기록층 상에 제공된 광 투과층 상에 레이저 광선을 조사함으로써 기록 및 재생되는 광디스크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 기록 매체는 상기 구조를 갖는 광 기록 매체로만 제한되지 않고, 카드 형상의 광학 기록 디스크, 시이트 형상의 광학 기록 디스크 및 다른 여러 가지 형상을 갖는 광학 기록 디스크에 적용될 수 있다.
일반적으로, 디스크 변형(휨 또는 뒤틀림) 마진(θ), 광학 디스크 장치의 광학 헤드 소자의 개구수(N.A.) 및 광 투과층의 두께(t)가 광학 기록 디스크에서 상호 관련된다. 일본국 특허 공고 제H3-225650호는 입증된 작동 특성과 컴팩트 디스크(CD)에 관한 이들 파라메터와 변형 마진(θ) 간의 관계를 개시하고 있다.
일본국 특허 공고 제H3-225650호에 따라, θ, N.A. 및 t 간의 상관 관계는 하기 수학식(2)에 의해 컴팩트 디스크(CD)에 대해 확립되어 있다:
θ ≤ ±84.115 (λ/N.A.3/t) … (2)
이러한 관계는 본 발명에 따른 광 기록 매체에 마찬가지로 적용될 수 있다.
광학 디스크가 대량 생산될 때 요구되는 변형(휨 또는 뒤틀림) 마진(θ)의 특정 제한값은 약 0.4°로 적절히 설정된다. 이러한 제한은 광학 디스크의 대량 생산 요건으로 인해 설정되며, 마치 제한값이 상기한 것보다 더 작게 설정되는 것처럼, 광학 디스크의 제조 수율이 낮아지고, 결과적으로, 그의 제조 단가가 증가된다. 현존하는 기록 매체에서, CD의 변형 마진(θ)의 제한값은 0.6°이고, DVD의 그것은 0.4°이다.
따라서, 광 투과층의 두께는 변형 마진(θ)=0.4°인 조건하에 광학 디스크 장치의 레이저 광선의 파장이 보다 짧게 설정되고, 광학 디스크 장치의 광학 헤드 소자의 개구수(N.A.)의 값이 보다 크게 설정된다고 가정하여 산출된다. 예를 들면, λ가 0.65 μm인 경우, N.A.의 값은 (상기 수학식(1)으로부터 기인하여) 0.78 이상이어야 한다.
레이저 광선의 파장이 점점 더 짧아지고, λ가 0.4 μm로 설정된 경우, 광 투과층의 두께(t)는 177 μm로 설정된다. 따라서, 현존하는 컴팩트 디스크 제조 장비가 1.2 mm 두께의 기판을 갖는 광학 디스크의 제조에 이용되는 경우, 전체 광학 디스크의 최대 두께는 약 1.38 mm이다.
광 투과층의 두께(t)의 하한값은 이 광 투과층이 기록막 또는 반사막층을 역시 보호하는지 여부에 의존하여 결정된다. 특히, 광 투과층의 최소 두께는 광 기록 매체의 충분한 강성을 얻고, 이후에 기재되는 2소자 렌즈 배열의 광 투과층의 표면 상으로의 충돌로 인해 발생될 수 있는 손상 또는 스크래칭을 저지하기 위해 약 3 μm 이상이어야 한다.
상기한 바와 같이, N.A./λ 값의 증가는 광 기록 매체의 기억 용량을 증가시키기 위해 요구된다. 이러한 경우에, 최소한 8 GB의 기억 용량을 달성하기 위해, N.A. 값은 최소한 0.7 이상으로 설정되어야 하고, 레이저 광선의 파장(λ)은 0.68 μm 이하로 설정되어야 한다.
광 투과층의 두께와 변형 간의 상기 관계가 고려되어야 하지만, 광 투과층의 두께(t)는 현존하는 적색 레이저로부터 장래에 보다 널리 이용될 것으로 기대되는 청색 레이저에 이르는 범위의 레이저를 사용하기 위해 약 3 내지 177 μm 범위 내로 설정되는 것이 적절하다.
또한, 트랙 피치(P) 및 선형 밀도(d)는 최소한 8 GB의 기억 용량을 달성하기 위해 변화되어야 한다. 따라서, 필요 조건은 하기 수학식(3)을 만족시키는 것이다:
(0.74/P) x (0.267/d) x 4.7 ≥ 8
d ≤ 0.1161/P (μm/비트) … (3)
따라서, P = 0.56 μm일 때, d ≤ 0.207 μm/비트이다.
이러한 예는 DVD-ROM(판독 전용 메모리)에 대한 값을 참조하여 산출된다. 따라서, 기록 및 재생을 위한 신호 처리의 장점(즉, 부분 응답 최대 가능성(PRML)의 적용, 여분의 ECC의 감소 등)을 고려하여, 선형 밀도는 15%까지 증가될 것이고, 그러므로, 트랙 피치(P)는 그 정도까지 마찬가지로 증가될 수 있는 것으로 기대된다. 따라서, 최대 트랙 피치(P)는 0.64 μm으로 설정되는 것으로 밝혀졌다.
더욱이, 트랙 피치의 변동(ΔP)에 대한 허용 오차는 정확하게 설정된다. 광학 디스크가 CD 또는 DVD와 동일한 기록 및 재생 파라메터들을 갖는 경우, DVD에 사용된 0.74 μm 및 ±0.03 μm의 허용 오차에 대해 하기 수학식(4)이 얻어진다:
ΔP ≤ ±0.03P/0.74 = ±0.04P … (4)
따라서, P = 0.56인 경우, ΔP ≤ ±0.023 μm이다.
더욱이, 광 투과층의 두께의 불균일도는 보다 정확하게 개선되어야 한다. 광 투과층의 두께가 재생 대물 렌즈의 디자인에 기초한 평균값으로부터 변화되는 경우, 특정 위치(레이저 스폿)에 대한 불균일한 두께의 영향으로 기인되는 수차의 양은 개구수(N.A.)의 값 및 파장(λ)의 4차 방정식에 비례한다.
따라서, 개구수의 값을 증가시키고, 파장을 단축시킴으로써 기록 밀도를 증가시키고자 하는 경우, 광 투과층의 두께의 불균일도는 훨씬 더 감소된다.
현재 사용되는 컴팩트 디스크의 예는 0.45의 개구수 및 ±100 μm의 광 투과층의 불균일한 두께에 대한 표준 허용 오차를 갖는 것이다. 비교하자면, DVD는 0.6의 개구수 및 ±30 μm의 광 투과층의 불균일한 두께에 대한 표준 허용 오차를 갖는
컴팩트 디스크 내의 광 투과층의 불균일한 두께에 대해 ±100 μm의 허용량이 기준 값으로서 사용되는 경우, 광 투과층의 두께의 불균일도(Δt)는 하기 수학식(5)으로 표현된다:
Δt = ± (0.45/N.A.)4x (λ/0.78) x 100
= ± 5.26 x (λ/N.A.4) μm … (5)
(여기서, N.A.는 광 기록 및(또는) 재생 장치의 광학 헤드 소자의 개구수를 나타낸다)
도 1은 광 투과층의 평균 두께가 100 μm일 때 및 파장이 0.68 μm이고, 개구수가 0.875일 때 얻어진 지터 값과 광 투과층의 두께의 불균일도 간의 관계의 실험 결과를 나타낸다.
도 1은 지터 값이 8%(이는 변형 등으로 인해 변동 또는 편향이 일어나지 않을 때 얻어진 지터 기준 값임)일 때, 광 투과층의 두께의 불균일도는 약 ±7 μm임을 나타낸다. 수학식(5)으로부터 얻어진 값은 ±6 μm이기 때문에, 만족할만한 신호는 이러한 표준을 만족시키는 디스크 매체를 이용함으로써 얻어질 수 있다.
따라서, 광 투과층의 두께의 불균일도(Δt)에 대한 허용치는 ±5.26 x (λ/N.A.4)의 범위 내로 설정되어야 한다.
이들 연산의 목적상, 광학 디스크 표면이 기록 및 재생 레이저를 조사하는 경우에 균일하다고 가정되기 때문에, 그의 임의의 수차는 레이저의 초점을 대체함으로써 정정될 수 있다. 그러나, 광 투과층의 두께가 이러한 조사 영역 내에서 (즉, 조사된 특정 스폿 위치에서) 불균일한 경우, 초점을 조정함으로써 이루어지는 임의의 수차의 정정은 불가능하다. 초점을 조정함으로써 임의의 수차를 정정하기 위해, 이러한 불균일도(Δt)는 평균 두께에 대하여 ±3λ/100 이하로 감소되어야 한다.
더욱이, DVD의 이심률(E)은 50 μm이지만, 임의의 광학 기록 디스크의 이심률(E)은 하기 수학식(6)에 의해 결정될 것이다:
E ≤ 50 x P/0.74 = 67.57 P (μm) … (6)
상기 식에 기초하여, 최소한 8 GB의 기억 용량을 허용하는 고밀도를 달성하기 위해 광 기록 매체에 대해 요구되는 조건은 다음과 같다.
광학 디스크 기록 및 재생 장치는 λ≤0.68 μm 및 N.A./λ≥1.20인 경우에 이용된다. 광 기록 매체는 약 3 내지 177 μm의 두께(t) 및 Δt ≤ ±5.26(λ/N.A.4)(μm)의 두께 불균일도를 갖는 광 투과층을 갖는다. 광 기록 매체는 또한 P ≤ 0.64 μm의 트랙 피치, ΔP ≤ ± 0.04P의 허용 오차, d ≤ 0.1161/P (μm/비트)의 선형 밀도, θ≤84.115x(λ/N.A.3/t)의 디스크 변형(휨), E≤67.75P(μm)의 이심률, 및 Ra ≤±3λ/100의 표면 거칠음도(스폿 조사 영역 내에서)를 갖는다.
광 기록 매체의 베이스, 예를 들면 기판은 본 발명에 따른 광 기록 매체에 대해 요구되는 상기 세부 사항을 만족시키는 피치 및 그의 표면에 따른 피치 변동을 달성하는 스탬퍼를 사용하는 주사 성형 공정에 의해 형성된다.
스크류 피딩 공정을 수행하는 종래 기계에 의해 감소된 피치 변동을 요하는 그와 같이 고도로 정확한 스탬퍼를 제조하는 것은 난해하기 때문에, 요구되는 스탬퍼는 선형 모터 피더를 갖는 원시 디스크 노광 장치에 의해 제조된다.
더욱이, 디스크 기록 및 재생 장치의 광학 시스템은 공기의 움직임을 제거하기 위한 커버로 덮이고, 조사 레이저에 대한 냉각수의 진동을 제거하기 위해 노광 장치와 레이저 간에 제공되는 진동 분리 물질(vibroisolating material)을 갖는다.
본 실시예에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 가이드 홈(202)은 베이스(즉, 기판) 상에 형성되고, 반사막(203), 상변화 기록층(204) 및 광 투과층(205)은 가이드 홈(202) 상에 형성된다.
이러한 광 기록 매체 내에, 상변화 기록층에서 지정된 홈의 폭을 얻기 위해, 기판(201)의 표면 상의 가이드 홈 구조( 및 어드레스 피트)는 상변화 기록층(204)과 기판(201)의 표면 사이에 위치하는 최소한의 반사막(203)의 효과를 고려하여 형성된다.
예를 들면, 10 GB의 기억 용량을 갖는 ROM형 광 기록 매체의 신호 피트 시리즈의 신호 피트의 비대칭성이 25%인 경우, 신호 피트가 기판(201)(베이스)으로부터 재생될 때, 반대측으로부터 기판측으로 재생되는 신호 피트의 비대칭성은 10%이다. 특히, 신호는 기판측과 반대 측면인 광 투과층(205)의 측면으로부터 판독되기 때문에, 피트의 비대칭성은 피트가 광선 조사 측면으로부터 보일 때 10%의 비대칭성을 갖는 피트를 형성하기 위해, 기판이 형성될 때 25%이어야 한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 광학 디스크에 대한 가이드 홈 구조는 이 가이드 홈 구조의 일부가 그의 마스터링 중에 레이저 광선으로 조사된 경우에 예시된다. 본 명세서에서 정의함으로써 및 설명의 목적상, 광원에 가장 가까운 기판의 가이드 홈 구조 부분은 홈이라 칭하고, 광원에서 가장 먼 기판의 가이드 홈 구조 부분은 랜드라 칭한다. 따라서, 도 3의 가이드 홈 구조는 랜드(102)라 칭하는 광 투과층 측면 상에 볼록부를 포함한다. 도 3의 광 투과층 측면에 대하여 오목부로서 형성된 가이드 홈 구조의 일부는 홈(101)이라 칭한다. 홈 부분으로부터 테이퍼된 부분을 배제함으로써 얻어진 편평한 부분의 폭은 홈의 폭(WG)이라 칭한다. 랜드(102)와 그에 인접한 홈(101)의 폭들의 합은 트랙 피치(103)라 칭한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 홈(101)의 각각의 테이퍼된 부분들의 인접한 중간 레벨 위치 간의 폭은 반폭(WH)이라 칭하고, (홈/트랙 피치(103)의 반폭(WH))x 100% 인 값은 홈 듀티 비율이라 칭한다.
상기 광학 ROM 디스크의 비대칭성과 마찬가지로, 상변화 기록층에서 가이드 홈에 대한 홈 듀티 비율은 기판의 표면 상에서 그의 원시 값과 상이하다(적어도 반사층이 상변화 기록층의 침착 이전에 기판 상에 침착되기 때문임). 특히, 광 투과층의 측면으로부터 관찰한 바와 같이 상변화 기록층에서 볼록부(랜드) 폭에 대한 오목부(홈) 폭의 비율이 목적하는 비율로 설정된 경우, 스탬퍼는 홈 듀티 비율에서 그러한 변화를 고려하도록 제조되어야 한다.
또한, 랜드는 반사층 및 상변화 기록층이 침착될 때 점진적으로 좁아지고, 그러므로, 기판 또는 랜드 상에 오목부를 형성하는 스탬퍼의 볼록부는 실험적으로 결정된 정도까지 상변화 기록층에서 표적 랜드 폭보다 더 넓게 형성되어야 한다.
연속적인 랜드 상의 신호와 홈 간의 광학적 혼선은 랜드와 홈의 레벨 차가 λ(1+2m)/8일 때(m이 0이거나 또는 자연수인 경우), 최소화된다. 랜드와 홈의 레벨 차가 증가할 때, 연속적인 랜드와 홈 간의 열적 혼선 또는 교차 말소의 영향이 감소된다. 따라서, 기판을 형성하는 스탬퍼를 고려하여, 이들 특성을 만족시키기 위해 λ/8 또는 3λ/8의 확립이 실용적이다.
신호들이 상변화법에 의해 랜드 및 홈 모두 상에 기록되는 경우, 상변화 기록막에서 최소한 50%의 랜드 및 홈 듀티 비율을 얻기 위해, 기판 상의 랜드(오목부)의 듀티 비율은 λ/8 또는 3λ/8의 광 투과층 측면으로부터 측정한 랜드 높이 폭에 의존하여 실질적으로 약 58 내지 65%의 범위 이내 또는 약 65 내지 75%의 범위 이내여야 한다.
도 5는 본 발명이 상변화 기록 디스크에 적용될 때 얻어진 신호 특징적 커브를 나타내는 그래프도이다. 도 5에서 커브(110)는 신호가 랜드 상에 기록될 때 얻어진 지터 값(%)과 랜드 듀티 비율(%) 간의 관계의 측정 결과를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 랜드 듀티 비율이 58%인 경우, 지터 값은 보다 작게 설정될 수 있다. 다른 한편, 랜드 듀티 비율이 65%를 초과하는 경우, 인접한 트랙들 상에 기록된 신호들 간의 간섭(광학적 혼선)이 증가되고, 따라서, 신호의 질이 저하된다. 따라서, 약 58 내지 65%의 범위 내에서 랜드 듀티 비율을 설정하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 광 기록 매체가 상변화 기록 디스크에 적용될 때 신호가 랜드 및 홈 모두 상에 기록되는 경우에 얻어진 신호 레벨(mv)과 랜드 듀티 비율 간의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 커브(120 및 121)는 랜드 및 홈 상에 기록된 신호들의 신호 레벨과 랜드 듀티 비율(%) 간의 각각의 관계의 측정 결과를 나타낸다. 도 6은 레벨 차 또는 랜드 높이 등이 1/8λ인 경우, 랜드 듀티 비율이 약 60%일 때 랜드 및 홈 상에 기록된 신호들의 신호 레벨은 상호 일치한다.
더욱이, 도 6에 반영된 결과에 기초하여, 랜드 듀티 비율이 약 58 내지 65% 범위 이내일 때, 랜드 및 홈 상에 기록된 신호들의 신호 레벨은 실질적으로 상호 균형을 이룸으로써 허용될 수 있는 조건을 제공한다.
정보는 베이스(즉, 기판)의 반대 측면 상에 형성된 광 투과층 측면으로부터 본 발명에 따른 광학 디스크로부터 판독되거나 또는 그 광학 디스크 상에 기록되기 때문에, 이후에 기재되는 본 발명의 하기 실시예들 각각에 따른 광학 디스크는 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(201) 상에 형성된 가이드 홈(202) 상에 연속적으로 침착되는 반사막(203), 제1 유전체층(301), 상변화 기록막(204), 제2 유전체층(302), 및 광 투과층(205)을 갖는다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 이러한 광학 디스크의 층들 및 필름들 각각은 다음과 같이 형성된다. 반사막(203)은 Al 또는 Al 합금을 이온 빔 스퍼터링함으로써 형성되고, 약 50 내지 200 nm의 두께를 갖는다. 제1 유전체층(301)은 예를 들면 ZnS와 SiO2의 혼합물을 사용함으로써 형성되고, 약 30 nm의 두께를 갖는다. 상변화 기록막(204)은 예를 들면 GeSbTe를 사용함으로써 형성되고, 약 10 내지 30 nm의 두께를 갖는다. 제2 유전체층(302)은 ZnS와 SiO2의 혼합물을 사용함으로써 형성되고, 약 50 내지 200 nm의 두께를 갖는다.
반사막(203)은 Au를 사용함으로써 형성될 수도 있다. 이러한 경우에, 반사막(203)은 약 50 내지 120 nm의 두께를 갖도록 직류(DC) 스퍼터링에 의해 형성된다.
금속, 예를 들면 Al, Si 등 또는 반금속(semi-metal) 원소의 질화물, 산화물 및 황화물의 혼합물이 제1 및 제2 유전체층(301 및 302)에 대해 이용될 수 있다. 예를 들면, AlN, Si3N4, SiO2, Al2O3, ZnS 및 MgF2등은 이들이 반도체 레이저 광선의 파장 영역 내의 광선을 흡수하지 않는 한 이용될 수 있다.
종래의 상변화 광학 디스크는 기판 상의 가이드 홈과 상변화 기록막 간에 형성된 100 nm의 최대 두께를 갖는 유전체층 만을 갖기 때문에, 가이드 홈 구조는 상변화 기록층이 침착된 후조차 투명하게 남아있다.
그러나, 본 발명에 따른 광학 디스크는 약 200 nm의 두께를 갖는 반사막층(203) 및 기판(201) 상에 형성된 가이드 홈(202)과 상변화 기록막(204) 사이에 형성된 제1 유전체층(301)을 포함하고, 반사막(203)과 제1 유전체층(301)의 전체 두께는 상변화 기록막 내에서 기판(201) 상의 가이드 홈(202)의 형상을 반영하기 곤란함을 보인다.
특히, 기판(201) 표면의 특성들은 반사막(203)의 결정성 및 그의 도메인 크기가 반사막(203)의 조성에 의존하는 결정 도메인으로 형성된 인터페이스에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 기판 표면 특성의 이러한 해로운 영향은 상변화 기록막(204)의 특성에 대하여 추가의 유해한 효과를 다시 조장하거나 또는 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광학 디스크를 형성하는 반사막(203)은 약 50 내지 200 nm의 두께를 갖도록 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되거나, 또는 Au의 DC 스퍼터링 또는 약 0.5 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 3.0 내지 10 중량%의 Ti를 함유하는 Al 합금 또는 0.5 내지 10 중량%의 Ti를 함유하는 Al 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성된다. 이러한 과정은 광학 디스크가 우수한 신호 특성을 달성할 수 있게 한다.
도 8은 Al 반사막이 이온 빔 스퍼터링 및 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 지터 값과 신호 재기록 횟수 간의 관계의 측정 결과를 나타낸다. 도 8에서, 커브(61)는 반사막이 100 nm의 두께를 갖도록 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 지터 값과 신호 재기록 횟수의 측정 결과를 나타내고, 커브(62)는 반사막이 150 nm의 두께를 갖도록 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 지터 값과 신호 재기록 횟수의 측정 결과를 나타내고, 커브(63)는 반사막이 150 nm의 두께를 갖도록 Al의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 지터 값과 신호 재기록 횟수의 측정 결과를 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 반사막이 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성될 때, 광학 디스크가 약 1만회 재기록될 때까지, 상변화 신호의 재기록된 지터 값은 15% 이하로 남아 있다. 특히, 광학 디스크의 질은 이 광학 디스크가 약 1만회 재기록될 때까지 합리적으로 보장될 수 없고, 상변화층의 반사막이 Al로 형성되는 경우, 이온 빔 스퍼터링을 사용함으로써 DC 스퍼터링의 사용에 비해 우수한 신호 특성을 갖는 광학 디스크를 초래할 수 있다.
도 9는 반사막이 Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 지터 값과 신호 재기록 횟수의 측정 결과를 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 커브(71, 72 및 73)는 반사막이 60 nm, 90 nm 및 120 nm의 두께를 갖도록 Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 지터 값과 신호 재기록 횟수의 측정 결과를 나타낸다. 도 9는 반사막이 Au로 형성될 때, 상변화 디스크가 약 1만회 재기록될 때까지, 상변화 신호들의 중복 기록 지터 값은 15% 이하로 남아 있다. 도 8의 커브(63)로 나타낸 결과와 도 9의 커브(71, 72 및 73)로 나타낸 결과를 비교하면, 반사막이 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 Au가 Al보다 반사막으로 사용하기에 보다 적절한 것이 명백하다.
도 10은 반사막이 (커브(81)로서 나타낸 바) Al의 DC 스퍼터링에 의해 형성되고, (커브(82)로서 나타낸 바) 0.5 내지 10 중량%의 Ti를 함유하는 Al 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성되거나 또는 (커브(83)로서 나타낸 바) Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타낸다. 도 10의 커브(83)와 커브(81)를 비교하자면, 반사막이 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)은 반사막이 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 것에 비해 개선되었다. 또한, 이온 빔 스퍼터링에 의해 반사막을 형성함으로써 허용 가능한 결과를 달성할 수 있다. 더욱이, 도 10에서 커브(81)와 커브(82)를 비교함으로써 반사막이 Al 및 Ti의 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)은 반사막이 단지 Al의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 것에 비해 우수한 결과를 제공하는 것을 알 수 있다. 더욱이, 도 10의 커브(82)와 커브(83)를 비교하면, 반사막이 약 0.5 내지 10 중량%의 Ti를 함유하는 Al 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)은 반사막이 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성될 때 얻어진 것에 비해 마찬가지로 우수한 결과를 제공할 수 있음을 알 수 있다. 반사막을 형성하기 위해 Ti 대신 약 0.5 내지 10 중량%의 Cr을 함유하는 Al 합금이 이용되더라도, 허용 가능한 결과는 반사막이 Al과 Ti의 합금으로 형성될 때 얻어진 것과 마찬가지로 얻어진다.
도 11은 상기 Al 합금의 Ti 농도(중량%)와 이러한 Al 합금으로 형성된 반사막의 반사율 간의 관계를 나타낸다. 도 11은 Al 합금 중의 Ti 농도(중량%)가 10 중량%를 초과하는 경우, 반사막의 반사율이 감소되고(72% 이하), 이는 충분한 신호가 얻어지는 것을 방지함을 나타낸다. 따라서, Al 합금 중의 Ti 농도(중량%)는 약 0.5 내지 10 중량% 범위 내로 설정되어야 한다.
도 7의 상변화 광학 디스크를 제조하는 공정을 이하 기재할 것이다. 1.2 mm의 두께를 갖는 폴리카르보네이트 기판은 0.55 μm의 트랙 피치, 0.35 μm의 랜드 폭 및 약 53 nm의 랜드 깊이를 갖는 스탬프된 기판(201)을 얻기 위한 마스터링에 적용된다. 이후에 보다 상세히 기재하게될 반사막(203)은 폴리카르보네이트 기판(201) 상에 형성되어 있다. 18 nm 두께를 갖고, ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성된 제1 유전체층(301)은 반사막(203) 상에 형성되어 있다. 24 nm의 두께를 갖는 GeSbTe 합금은 제1 유전체층(301) 상에 상변화 기록막(204)으로서 침착되어 있다. 100 nm 두께를 갖고, ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성된 제2 유전체층(302)은 상변화 기록막(204) 상에 형성되어 있다. 100 μm의 두께를 갖는 폴리카르보네이트 광 투과층(205)은 제2 유전체층(302) 상에 형성되어 있다.
상기 광학 디스크의 반사막(203)은 60 nm의 두께를 갖도록 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성된다. 정보 신호는 6mV의 기록 레이저 동력, 2.7 mW의 소거 레이저 동력, 0.5 mW의 판독 레이저 동력, 및 2.86 m/s의 선속의 조건 하에 변화되는 비트 길이에 따라 랜드 상에 기록되어 있고, 이후에 기록된 정보 신호가 재생되었다. 도 12의 커브(210)는 생성된 광학 디스크 상에 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타낸다. 도 12는 반사막이 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성될 때 허용 가능한 신호 특성이 얻어질 수 있음을 증명한다.
다른 실시예에서, 상기 광학 디스크의 반사막(203)은 60 nm의 두께를 갖도록 Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성된다. 정보 신호는 6mV의 기록 레이저 동력, 2.7 mW의 소거 레이저 동력, 0.5 mW의 재생 레이저 동력, 및 2.86 m/s의 선속의 조건 하에 변화되는 비트 길이에 따라 홈 상에 기록되어 있고, 이후에 기록된 정보 신호가 재생되었다. 도 13의 커브(211)는 생성된 광학 디스크 상에 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타낸다. 도 13은 반사막이 Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 만족할만한 신호 특성이 얻어질 수 있음을 증명한다.
또 다른 실시예에서, 상기 광학 디스크의 반사막(203)은 60 nm의 두께를 갖도록 97 중량%의 Al 및 3 중량%의 Ti를 함유하는 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성되었다. 정보 신호는 6mV의 기록 레이저 동력, 2.7 mW의 소거 레이저 동력, 0.5 mW의 재생 레이저 동력, 및 2.86 m/s의 선속의 조건 하에 변화되는 비트 길이에 따라 홈 상에 기록되어 있고, 이후에 기록된 정보 신호가 재생되었다. 도 14의 커브(212)는 생성된 광학 디스크 상에 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타낸다. 도 14는 반사막이 97 중량%의 Al 및 3 중량%의 Ti를 함유하는 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때 만족할만한 신호 특성이 얻어질 수 있음을 증명한다.
비교예로서, 상기 광학 디스크의 반사막(203)은 60 nm의 두께를 갖도록 Al의 DC 스퍼터링에 의해 형성되었다. 정보 신호는 6mV의 기록 레이저 동력, 2.7 mW의 소거 레이저 동력, 0.5 mW의 재생 레이저 동력, 및 2.86 m/s의 선속의 조건 하에 변화되는 비트 길이에 따라 홈 상에 기록되어 있고, 이후에 기록된 정보 신호가 재생되었다. 도 15의 커브(213)는 생성된 광학 디스크 상에 얻어진 반송파 대 잡음 비율(C/N)과 기록 주파수(MHz) 간의 관계를 나타낸다. 도 15는 반사막이 Al의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때, 도 12 내지 14의 생성된 광학 디스크의 우수한 신호 특성이 얻어질 수 없음을 증명한다.
도 12 내지 15는 본 발명에 따른 광학 디스크의 반사막이 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되거나, 또는 Au의 DC 스퍼터링에 의해 또는 97 중량%의 Al 및 3 중량%의 Ti를 함유하는 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때, 허용될 수 있는 신호 특성이 얻어질 수 있음을 보여준다. 이와 대조적으로, 본 발명에 따른 광학 디스크의 반사막이 Al의 DC 스퍼터링에 의해 형성될 때, 만족할만한 신호 특성이 얻어질 수 없다.
더욱이, 반사막이 Au의 DC 스퍼터링 또는 Al과 Ti의 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성되는 경우, 광학 디스크의 제조 단가는 그의 반사막이 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되는 광학 디스크의 그것에 비해 감소된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 광 기록 매체를 갖는 광학 디스크의 제조 방법을 이하 수반된 도면을 참조하여 기재할 것이다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 광 기록 매체가 단일 플레이트로 형성된 경우, 기판(10)은 특정한 강성을 가져야 한다. 따라서, 기판(10)은 약 0.6 mm 이상의 두께를 가져야 한다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 상호 결합된 2개의 기판을 갖는 광 기록 매체가 제조되는 경우, 각각의 기판에 대한 바람직한 두께는 약 0.3 mm이다.
도 16은 상변화 기록막 또는 반사막으로 형성된 정보 기록부(11)가 기판 상의 가이드 홈 상에 형성되는 것을 보여 준다. 예를 들면, 광학 디스크가 ROM형인 경우, Al 등으로 형성된 반사막은 약 20 내지 60 nm의 두께를 갖도록 침착된다.
상변화 기록막은 칼코겐화물, 즉 칼코겐 화합물 또는 칼코겐 신호 기판을 사용함으로써 형성될 수 있다. The 및 Se 등의 기질 및 GeTe, Sb2Te3, GeSb2Te4, GeSb4T7, GeSb2Te5, GeSbTeSe, InSbTe, AgInSbTe, TeOx, 또는 InSe 등의 칼코겐화물계 물질 또는 기타 칼코겐화물계 물질이 사용될 수 있다. Al 필름 등으로 형성된 반사막은 가이드 홈 상에 형성되고, 이어서, 상변화 기록막이 반사막 상에 형성된다.
본 발명에 따른 상변화 신호는 도 17에 나타낸 바와 같이, 기판(10)의 반대 측면으로부터 기록 및 재생 대물 렌즈를 통해 기록 및 재생 광선을 조사함으로써 기록 및 재생되기 때문에, 자외선 경화성 수지로 제조된 광 투과층(12)은 상변화 기록막(11) 상에 침착된다.
광 투과층(12)은 기판의 표면을 형성하는 필름 상에 액상의 자외선 경화성 수지를 적가하고, 이 수지를 스핀 코팅한 후, 광선을 조사함으로써 수지를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 자외선 경화성 수지는 광 투과층(12)이 상기 두께를 갖는 경우 300 내지 30000 cps 범위의 점성을 갖는다.
일 실시예에서, 25℃에서 5800 cps의 점성을 갖는 자외선 경화성 수지가 이용되었으며, 단, 이 자외선 경화성 수지는 기판 상에 적가되고, 이 기판은 11초 동안 2000 rpm의 속도로 회전된다. 이 실시예에서, 약 100 μm의 두께를 갖는 광 투과층(12)이 형성된다.
광 투과층(12)이 액상의 자외선 경화성 수지를 사용함으로써 형성될 때, 액상의 자외선 경화성 수지가 기판(10)의 내부 주변부(예, 디스크 중심으로부터 내부로 반경 최소한 25 mm의 위치에) 적가되고, 이어서 스핀 코트된 경우, 내부 주변부의 두께는 원심력과 점성 저항 간의 관계로 인해 외부 주변부에서의 두께와 상이하다. 그 차이는 30 μm 이상의 양일 수 있고, 따라서, 목적하는 두께의 상기 허용 오차를 만족시킬 수 없다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 도 17에서 13으로 나타낸 바의 기판의 중심 개구는 기판(10)의 중심부(13)에 적가되는 자외선 경화성 수지에 의해 형성된다. 예를 들면, 0.1 mm의 두께를 갖는 폴리카르보네이트 시이트는 30 nm의 직경(φ) 및 그에 결합된 중심 개구(13)를 갖는 원형이 되도록 처리된다. 이어서, 자외선 경화성 수지가 적가되고, 자외선을 조사함으로써 경화되고, 이후, 중심 개구는 다시 천공된다.
이러한 방법에 따라, 광 투과층(12)의 내부 주변부와 외부 주변부의 두께 차이는 10 μm(p-p) 이하로 감소된다.
광 투과층(12)이 그의 형성 시에 광학 디스크의 가장 외곽 주변부로부터 돌출하는 것을 방지하기 위해, CD 등의 직경(120 mm)을 기준으로 광학 디스크의 직경의 최대 값으로 120 mm + 5 mm를 설정하는 것이 바람직하다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 기록 매체를 나타낸다. 도 18의 실시예에서, 광 투과층(12)은 100 μm의 두께를 갖는 폴리카르보네이트 시이트(14)를 예를 들면 액상의 자외선 경화성 수지(15)를 통해 적층함으로써 형성될 수 있다.
이러한 경우에, 폴리카르보네이트 시이트(14)로 형성되고, 액상의 자외선 경화성 수지(15)에 의해 결합된 광 투과층(12)의 두께의 불균일도는 (기판(10)과 동일한 직경을 갖는) 폴리카르보네이트 시이트(14)를 자외선 경화성 수지(15)를 통해 기판(10) 상에 침착시키고, 자외선 경화성 수지(15)를 스핀 코팅함으로써 약 10 μm로 감소될 수 있다. 동시에, 폴리카르보네이트 시이트(14)는 그의 스핀 코딩 동안 자외선 경화성 수지(15)에 대한 분동으로서 작용한다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 기록 매체를 나타낸다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 기판(10)의 주사 몰딩에 의해 형성된 제1 정보 기록층(17) 상의 중간층(16)을 통해 형성된 제2 정보 기록층(18)을 갖는 다중층 광 기록 매체에 적용될 수 있다.
상기 구조를 갖는 광학 디스크에서는 변형(예, 휨 또는 뒤틀림)이 용이하게 발생되는 경향이 있다. 도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 기록 매체를 나타내고, 변형을 제거하기 위해, 자외선 경화성 수지는 광 투과층(12) 측에 반대쪽인 베이스(10)의 표면 상의 변형 정정 부재(19)로서 코팅된다.
변형 정정 부재(19)는 광 투과층(12)의 재료와 동일한 물질을 사용함으로써 및 광 투과층(12) 재료의 그것에 비해 경화후 보다 높은 수축률을 갖는 재료를 사용함으로써 형성될 수 있다.
큰 기록 밀도의 광 기록 매체에 의해 신호들을 기록 및 재생하기 위해, 이후에 기재될 비교적 큰 개구수(N.A.)를 갖는 대물 렌즈를 갖는 광 픽업이 요구된다. 이러한 경우에, 대물 렌즈와 광 투과층 표면 간의 거리(이후에 작업 거리(W.D.)라 칭함)는 통상의 픽업에 사용된 거리에 비해 보다 좁아져야 한다. 그러나, 이와 같이 좁아진 작업 거리의 결과로서, 대물 렌즈는 광 투과층 표면과 충돌할 수 있고, 따라서 이를 손상시킨다.
도 21은 이러한 충돌로 기인한 손상을 방지하도록 지정된 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 기록 매체를 나타낸다. 이러한 손상을 방지하기 위해, 보호성의 투명층(20)이 연필 경도(H)보다 더 큰 경도를 갖는 광 투과층 상에 제공된다.
광 투과층(12)이 얇아진 경우, 이 광 투과층은 분진을 용이하게 흡수하는 경향이 있다. 따라서, 보호성 투명층(20)은 분진 입자 및 기타 이물질의 흡수를 피하기 위해 정전기 방지 특성을 갖는 것이 효과적이다.
본 발명은 단일 기판 구조를 갖는 광 기록 매체로만 제한되지 않는다. 도 22는 광 기록 매체가 각각 생성된 기판(50)의 두께의 절반을 갖고, 상호 결합된 2개의 기판(51 및 52)을 갖는 본 발명의 제6 실시예를 나타낸다.
도 23은 광 기록 매체가 단일 기판(50)의 양 측면 상에 각각 제공된 단일 기록층 및 광 투과층(12)을 갖는 본 발명의 제 7 실시예를 나타낸다.
본 발명에 따른 광 기록 매체는 하기 방법에 따라 역시 제조될 수 있다.
도 24A에 나타낸 바와 같이, 약 100 μm의 두께를 갖는 폴리카르보네이트 시이트(40)는 압출 또는 주조에 의해 제조된다. 유리 전이점 및 롤러(42)보다 더 높은 온도로 가열된 스탬퍼(41)는 예를 들면 약 280 Kgf의 압력으로 시이트(4)에 대해 압축된다.
상기 동작 후, 시이트(40)는 소정의 크기를 갖도록 스탬퍼(41)에 의해 처리됨으로써 스탬퍼(41)의 전송된 피트 또는 가이드 홈을 갖는 박판(43)이 도 24B에 나타낸 바와 같이 생성된다.
순차로, 반사막 및 상변화 기록층이 상기 제조 방법과 유사한 공정에 의해 가이드 홈 상에 형성된다.
이후, 자외선 경화성 수지는 주사 성형에 의해 독립적으로 제조된 디스크형의 투명한 기판(50) 상에 적가된다. 박판(43)은 투명한 기판(50) 상에 설치되고 이어서 그 위에 압력이 가해진다. 자외선은 투명한 기판(50) 및 박판(43)이 상호 결합되도록 투명한 기판(50)의 측면으로부터 조사된다. 따라서, 도 24C, 24D 및 24E에 나타낸 바와 같이 각각 1개, 2개 및 4개의 기록층들을 갖는 광 기록 매체가 제조될 수 있다.
기판 상의 피트 또는 그의 관련 깊이의 형성을 이후 기재할 것이다. 이러한 목적상, 광 투과층의 굴절성이 N이라고 가정하자. 가장 큰 변조가 얻어질 수 있는 피트 또는 홈의 깊이는 (λ/4)/N이다. 광 기록 매체 또는 ROM형 등의 매체에서 피트 또는 홈의 깊이는 상기 값으로 설정된다.
홈 기록 또는 랜드 기록에 있어서, 트래킹 에러 신호는 푸시-풀 동작으로 얻어지고, 푸시-풀 신호는 피트 또는 홈의 깊이가 (λ/8)/N일 때 최대로 된다.
더욱이, 신호가 랜드 및 홈 모두 상에 기록되는 경우, 홈 깊이는 서보 신호의 특성 및 혼선 및 교차-소거 특성의 견지에서 결정되어야 한다. 실험 결과는 홈 깊이가 (λ/6)/N 내지 (λ/3)/N의 범위이고, 교차-소거가 홈이 깊어짐에 따라 영향을 별로 받지 않을 때 혼선이 최소화됨을 나타낸다. 혼선 및 교차-소거 특성 모두가 홈 경사 등을 고려하여 만족되는 경우, 특성들 모두는 깊이가 (3/8λ)/N일 때 최적화된다. 본 발명에 따른 큰 기록 밀도의 광 기록 매체는 상기 범위의 홈 깊이를 갖는 광 기록 매체에 적용될 수 있다.
보다 큰 개구수(N.A.)를 얻기 위한 광학적 배열을 이후에 기재할 것이다. 도 25는 보다 큰 개구수(N.A.)의 값을 얻기 위한 광학 디스크 장치의 렌즈들의 배열, 즉, 그의 2소자 렌즈의 배열을 나타낸다.
도 25에 나타낸 광학 디스크 장치는 약 680 nm의 파장을 갖는 레이저 광원 방사 레이저를 갖는다고 가정하자.
도 25에 나타낸 바와 같이, 광학 디스크 장치는 제1 렌즈(31)와 디스크(21) 사이에 제공된 제2 렌즈(32)를 갖는다. 광학 디스크 장치가 2소자 렌즈 배열을 갖기 때문에, 개구수(N.A.)를 0.7 이상으로 설정할 수 있고, 제2 렌즈(32)의 제1 평면(32a)와 디스크(21)의 표면 간의 간격(W.D.)을 좁힐 수도 있다. 비구면으로서 제1 및 제2 렌즈(31 및 32)의 제1 평면(31a), 제2 평면(31b), 제3 평면(32a) 및 제4 평면(32b)을 형성하는 것이 바람직하다.
2소자 렌즈 배열이 사용되기 때문에, 큰 기록 밀도를 갖는 상기 광 기록 매체를 기록 및 재생할 수 있다.
일반적인 목적들 중의 하나에 따라, 본 발명의 상변화형 광 기록 매체는 최소한 8 GB의 기억 용량을 얻을 수 있다.
더욱이, 우수한 신호 특성을 갖는 상변화형 광 기록 매체는 반사막의 조성을 조정함으로써 및 필름 형성 방법에 의해 얻어진다.
본 발명에 따라, 기판 상의 가이드 홈 구조의 오목부의 듀티 비율이 조정되기 때문에, 마치 상변화 기록층 및 반사층이 가이드 홈 구조 상에 형성되는 것처럼, 광 기록 매체는 상변화 기록막에서 오목부의 폭의 볼록부의 폭에 대한 비율이 목적하는 비율로 설정되도록 가이드 홈 구조의 오목부(랜드) 및 그의 볼록부(홈)가 형성되는 경우에 얻어질 수 있다.
더욱이, 본 발명은 비교적 단순한 기록 및 재생 장치가 사용될 때조차 공지된 디스크의 기억 용량에 비해 보다 큰 기억 용량을 갖는 광학 기록 디스크를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 수반된 도면을 참조하여 기재하였지만, 본 발명이 상기 실시예들로만 제한되지 않고, 여러 가지 변화 및 변형이 첨부된 특허 청구 범위로 정의된 바의 본 발명의 정신 또는 범위에서 벗어나지 않으면서, 당업계의 숙련자들에 의해 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 데이터를 저장하는, 광학 디스크 기록 및 재생 장치용의 광학 기록 디스크에 있어서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 형성된 가이드 홈(groove);
    상기 가이드 홈 상의 적어도 상-변화형 기록층이 형성된 기록 영역; 및
    적어도 상기 기록 영역 상에 형성되고, 약 3 내지 177 μm 범위의 두께를 갖는 광 투과층을 포함하고, 상기 광 투과층의 두께의 불균일도(Δt)는:
    Δt ≤ ±5.26 (λ/N.A.4)(μm) 의 범위로 설정되고, 여기서, N.A.는 상기 광학 디스크 기록 및/또는 재생 장치의 광학 헤드 소자의 개구수를 나타내고, λ는 상기 광학 디스크 기록 및/또는 재생 장치에 의해 이용되는 레이저 광의 파장을 나타내는 광학 기록 디스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록 영역은 반사막으로 또한 형성되는 광학 기록 디스크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반사막은 Al의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되는 광학 기록 디스크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 반사막은 Al 합금의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되는 광학 기록 디스크.
  5. 제2항에 있어서, 상기 반사막은 Au의 DC 스퍼터링에 의해 형성되는 광학 기록 디스크.
  6. 제2항에 있어서, 상기 반사막은 약 0.5 내지 10 중량% 의 사이의 Cr을 함유하는 Al 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성되는 광학 기록 디스크.
  7. 제2항에 있어서, 상기 반사막은 약 0.5 내지 10 중량%의 사이의 Ti를 함유하는 Al 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성되는 광학 기록 디스크.
  8. 제2항에 있어서, 상기 반사막은 약 3.0 내지 10 중량%의 사이의 Ti를 함유하는 Al 합금의 DC 스퍼터링에 의해 형성되는 광학 기록 디스크.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기록 영역은 상기 상-변화형 기록막과 상기 기록 영역의 부분으로서 형성된 반사막 사이에 형성된 제1 및 제2 유전체층을 더 포함하는 광학 기록 디스크.
  10. 제9항에 있어서, 상기 반사막은 Al을 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되고, 약 50 내지 200 nm의 사이의 두께를 갖고, 상기 제1 유전체층은 ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성되며 약 10 내지 30 nm의 사이의 두께를 갖고, 상기 상-변화형 기록막은 GeSbTe로 형성되며 약 10 내지 30 nm의 두께를 갖고, 상기 제2 유전체층은 ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성되며 약 50 내지 200 nm의 두께를 갖는 광학 기록 디스크.
  11. 제9항에 있어서, 상기 반사막은 Al 합금의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되며 약 50 내지 200 nm 사이의 두께를 갖고, 상기 제1 유전체층은 ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성되며 약 10 내지 30 nm 사이의 두께를 갖고, 상기 상-변화형 기록막은 GeSbTe로 형성되며 약 10 내지 30 nm 사이의 두께를 갖고, 상기 제2 유전체층은 ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성되며 약 50 내지 200 nm 사이의 두께를 갖는 광학 기록 디스크.
  12. 제9항에 있어서, 상기 반사막은 Au의 이온 빔 스퍼터링에 의해 형성되며 약 50 내지 120 nm의 두께를 갖고, 상기 제1 유전체층은 ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성되며 약 10 내지 30 nm의 두께를 갖고, 상기 상변화 기록막은 GeSbTe로 형성되며 약 10 내지 30 nm의 두께를 갖고, 상기 제2 유전체층은 ZnS와 SiO2의 혼합물로 형성되며 약 50 내지 200 nm의 두께를 갖는 광학 기록 디스크.
  13. 제1항에 있어서, 신호는 단지 랜드(land) 상에 기록되고 상기 랜드로부터 재생되고, 상기 랜드는 상기 베이스 상에 형성된 광학 기록 디스크.
  14. 제1항에 있어서, 신호는 랜드 및 상기 가이드 홈의 홈 상에 기록되고 이들로부터 재생되고, 상기 가이드 홈은 상기 가이드 홈측의 상기 광 투과층에서 볼 때 홈 부분의 듀티 비율이 약 58 내지 75% 범위 내가 되도록 상기 베이스 상에 형성된 광학 기록 디스크.
  15. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 열가소성 수지로 형성된 광학 기록 디스크.
  16. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 약 0.3 내지 1.2 mm 범위의 두께를 갖는 광학 기록 디스크.
  17. 베이스와 상기 베이스상에 형성된 가이트 홈 구조와, 상기 가이트 홈상의 적어도 상-변화형 기록층에 형성된 기록 영역 및 약 3 내지 177 ㎛ 사이의 범위의 두께를 갖는 적어도 상기 기록 영역상에 형성된 광 투과층을 갖는 광학 기록 디스크를 기록 또는 기록 및 재생하는 광학 디스크 장치에 있어서,
    680 nm 이하의 파장을 갖는 레이저를 방사하기 위한 레이저 광원; 및
    상기 광학 디스크의 신호 기록 표면에 레이저를 집속하기 위해 약 0.7°이상의 개구수(N.A.)를 갖는 광학 렌즈 배열을 포함하는 광학 디스크 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 광학 기록 디스크의 베이스는 열가소성 수지로 형성되는 광학 디스크 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 광학 기록 디스크의 베이스는 약 0.3 내지 1.2 mm 사이의 범위의 두께를 갖는 광학 디스크 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 기록 영역은 또한 반사막으로 형성되는 광학 디스크 장치.
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