KR20020045555A - 광 디스크 - Google Patents

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Abstract

질화물층(7)과 산화물층(8)을 차례로 적층한 유전체층(4)이 정보 기록층(3)상에 형성된다. 광 투과층(5)이 접착제로 유전체층(4)에 접합된다. 유전체층(4)이 정보 기록층(3)과 광 투과층(5) 사이에 형성되므로, 정보 기록층(3)의 유기 재료는 광 발광층을 유전체층(4)에 접합하는 접착제에 확산되지 않는다. 또한, 정보 기록층(3)은 산화물층(8)이 질화물층상에 형성되기 때문에 산화물층(8)을 형성하는 공정 중에 발생하는 산소 플라즈마로 인해 열화되지 않는다. 질화물층(7)이 10nm 이하의 두께를 가지기 때문에, 광학적 강화 효과에 영향을 미치지 않는다.

Description

광 디스크{Optical disc}
본 발명은 광 투과층과 정보(data) 기록층을 포함하며, 상기 광은 광 투과층을 통하여 정보 기록층에 조사되므로써 정보 기록층상에 기록되고 이 기록층으로부터 재생되는 광 디스크에 관한 것이다.
광 디스크가 통상적으로 사용되어 왔다. 각 광 디스크는 서로 적층된 정보 기록층과 반사층 등을 포함한다. 광은 정보를 기록하기 위해 정보 기록층에 조사된다. 각 광 디스크상에 훨씬 많은 정보를 기록하기 위하여 광 디스크의 기록 밀도를 향상시키기 위한 시도가 행해져 왔다.
정보를 광 디스크에 기록하기 위한 밀도는 두 가지 측정에 의해 증가될 수 있다. 먼저, 짧은 파장을 갖는 레이저 비임이 기록/재생 장치에 합체되는 광 디스크에 조사된다. 두 번째로, 다수의 구멍(이하, "NA"라 함)을 갖는 대물 렌즈가 상기 기록/재생 장치에 합체된다. 특히, 질화물 반도체 InGaN으로 이루어지고 약 400nm의 파장을 갖는 레이저 비임을 발광하는 반도체 레이저가 사용되고, 0.8 이상의 NA를 갖는 대물 렌즈가 사용되며, 이에 의해 광 디스크의 저장 용량을 증가시킬 수 있다.
종래의 기록가능한 광 디스크의 한 종류인 추기형(write once) 광 디스크가 공지되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 추기형 광 디스크(100)는 예를 들면 1.2mm의 두께를 갖는 투명한 기판(101)을 포함한다. 안내 홈(102)이 이 기판(101)의 일 주면에 절결되어서 신호 기록 영역을 형성한다. 정보 기록층(103)이 신호기록 영역에 형성되고, 반사막(104)이 안내 홈(102)에 형성되며, 보호 막(105)이 반사막(104)상에 적층된다. 따라서, 광 디스크(100)는 다층 구조이다.
정보 신호를 추기형 광 디스크(100)에 기록하기 위해, 기록/재생 장치(도시 생략)에 구비된 광 픽업용 대물 렌즈(110)에 의해 집광된 레이저 비임(111)은 기판(101)을 통하여 안내 홈(102)에 조사된다. 레이저 비임(111)으로 조사된 정보 기록층(103)의 어떤 부분은 가열되어 변질된다. 정보 신호를 나타내는 기록 핀(도시 생략)은 정보 기록층(103)에 형성된다.
정보 신호를 정보 기록층(103)으로부터 재생하기 위해선, 정보 신호를 기록하기 위해 조사되는 비임 보다 더 낮은 강도를 갖는 레이저 비임(111)이 정보 기록 영역에 조사된다. 기록 핀의 존재 여부는 정보 기록 영역으로부터 반사된 비임의 강도로부터 검출된다. 기록 핀의 존재 여부를 나타내는 재생 신호가 이에 의해 나타난다.
상술한 바와 같이, 추기형 광 디스크(100)는 1.2mm 두께의 기판(101)을 갖는다. 레이저 비임(111)은 기판(101)을 통하여 정보 기록층(103)에 조사된다. 일반적으로, 많은 NA를 갖는 대물 렌즈가 광 디스크의 기록 밀도를 증가시키기 위해 사용된다. 레이저 비임이 투과하는 투과층(즉, 추기형 광 디스크(100)의 경우에 기판(101))이 두껍다면, 광 투과층의 훨씬 더 큰 비스듬한(skew) 각도는 비임 스폿의 형상에 영향을 미친다. 광 투과층의 두께는 높은 기록 밀도로 광 디스크상에 정보를 기록하기 위해 감소되어야만 한다.
많은 NA의 대물 렌즈를 사용하고 짧은 파장의 레이저 비임을 조사함으로써고밀도 기록을 달성하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 재기록 가능한 광 디스크(120)가 제안되어 왔다. 안내 홈(122)이 기판(121)의 일 주면에 절결되어서 신호 기록 영역을 형성한다. 정보 기록층(123)이 신호 기록 영역에 형성되고, 광 투과층(1240이 정보 기록층(123)상에 적층된다. 380nm 내지 450nm의 파장 범위를 갖는 청색 레이저 비임(125)은 광 투과층(124)을 통하여 정보 기록층(123)에 조사된다.
광 투과층(124)은 자외선 경화 수지로 형성된다. 대안적으로, 상기 층(124)은 폴리카보네이트 등의 투명한 막을 접착제로 정보 기록층(123)에 접착하여 형성할 수 있다. 광 투과층(124)은 대물 렌즈가 사용된다면 10 내지 77㎛ 두께가 적합하다.
레이저 비임이 얇은 광 투과층(124)을 통하여 상기 층(123)에 조사될 때 정보는 고밀도로 재기록 가능한 광 디스크(120)에 기록될 수 있다. 이것은 대물 렌즈가 많은 NA를 갖고 조사된 레이저 비임이 짧은 파장을 갖기 때문이다.
재기록 가능한 광 디스크(120)의 정보 기록층은 Ge-Sb-Te 또는 Ag-In-Sb-Te와 같은 상 변화 기록 재료로 이루어질 수 있다.
상 변화 재료를 사용하여 정보 기록층은 많은 흡수 계수를 갖는다. 따라서, 정보 기록층은 원리적으로 고반사율을 얻을 수 없다. 상 변화 재료로 이루어진 정보 기록층을 갖는 광 디스크는 정보를 기록하기 전에는 대략 15% 내지 25%의 반사율을 나타낼 필요가 있다. 이러한 관점에서, 차세대 고밀도 광 디스크는 저반사율을 나타내도록 규격화되어야만 한다.
그러나, 최근에, 유기 재료로 이루어진 기록층을 갖는 저렴한 추기형 광 디스크가 많이 요망되고 있다. 유기 재료는 청색 레이저 비임이 정보를 기록하고 재생하기 위해 적용되는 광 디스크를 위해 개발되고 있다.
상술한 바와 같이, 재기록 가능한 광 디스크(120)는 정보가 기록되기 전에는 약 15% 내지 25%의 반사율(이하, "초기 반사율"이라 함)을 나타낼 필요가 있다. 청색 레이저 비임이 적용되는 추기형 광 디스크도 역시 15% 내지 25%의 초기 반사율을 가져야만 하는 것이 바람직하다. 광 디스크는 그 정보 기록층의 유기 재료가 일본 특허 출원 평2000-086687호에 기재된 바와 같이 2.3 이상의 굴절률(n)을 갖는다면 15% 내지 25%의 초기 반사율을 얻을 수 있다.
그러나, 2.3 이상의 굴절률을 갖고 정보 기록층의 재료로서 사용할 수 있는 어떤 유기 재료가 이용가능하다. 몇몇 유기 재료는 실제로 2.3 이상의 굴절률을 갖는다. 그러나, 이들은 열 또는, 기후에 충분히 저항할 수 없고, 청색 레이저 비임에 적합한 분광 흡수 스펙트럼을 나타내지 못한다. 이들은 노이즈를 억제하기 충분한 비정질성을 가지고 있지 않다.
추기형 광 디스크의 제조 비용과 대량 생산을 고려하면, 접착제로 광 투과층을 유기 재료로 이루어진 정보 기록층에 접합하는 것이 바람직하다. 그러나, 광 투과층이 정보 기록층에 접합된다면, 유기 재료는 접착제로 확산되거나 또는 접착제와 반응할 것이다. 따라서, 정보 기록층이 열화된다. 이것은 유기 재료가 아세트산 폴리머와 같은 접착제에 함유된 용매로 용해되기 때문이다. 따라서, 유전체층은 정보 기록층상에 형성되며, 이에 의해 접착제가 정보 기록층으로 확산되는 것을 방지하는 것이 요구된다.
정보 기록층은 2.3 미만의 굴절률을 갖는 유기 재료로 이루어진다. 이 경우에, 재료 선태의 자유도는 증가한다. 그러나, 광 디스크는 15% 내지 25%의 초기 반사율을 더 이상 얻을 수 없다. 광 디스크의 초기 반사율을 15% 내지 25%로 향상시키기 위하여, 유전체층은 정보 기록층상에 형성되어서 광학적 강화 효과를 얻기 위해 다중 간섭을 일으킨다. 광학적 강화 효과를 달성하기 위하여, 유전체층은 가능한 한 낮은 굴절률을 갖는 재료로 이루어져야 한다.
상술한 바와 같이, 유전체층은 정보 기록층상에 형성되어야만 하고, 정보 기록층은 가능한 한 저굴절률과 가능한 한 고밀도를 가져야만 한다. 이것은 정보 기록층이 적어도 2.3의 굴절률을 갖는 유기 재료나 또는 2.3 미만의 굴절률을 갖는 유기 재료로 이루어지든 간에 진실로 어떠한 문제를 유지하지 않는다.
저굴절률을 갖는 재료의 예는 MgF2와 같은 불화물과 SiO2와 같은 산화물이다. 이들 재료의 막은 RF-플라즈마 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, MgF2막은 증착법에 의해 형성될 수 있고, SiO2막은 전자 비임 증착법에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 이들 방법이 MgF2또는 SiO2의 유전체층을 형성하기 위해 채용된다면, 유전체층은 빠르게 형성되지 않을 것이다. 따라서, 광 디스크는 대량 생산성이 충분하지 않게 된다. 상술한 방법은 소정 조성을 갖는 유전체층을 제공하는 것이 곤란하다. 즉, 이렇게 형성된 유전체층은 투명도가 불충분하고 막 표면의 평활도가 불충분하다.
실리콘 타겟과 산소 플라즈마를 사용하는 반응성 스퍼터링은 SiO2막을 형성하기 위해 실행된다. 이 방법은 충분히 빠른 속도로 SiO2막을 형성할 수 있다. 그러나, 사용되는 유기 재료는 SiO2막을 형성하는 중에 생기는 산소 플라즈마로 인해 변질된다. 이것은 정보 기록층(3)을 필연적으로 열화시킨다.
상술한 이유로 인해서, MgF2막과 같은 염화물 또는 SiO2막과 같은 산화물을 정보 기록층에 직접 형성하는 것은 곤란하다.
본 발명은 상술한 관점에서 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 광이 광 투과층을 통하여 정보 기록층에 조사되어서 정보 기록층상에 정보를 기록하고 이 정보 기록층으로부터 정보를 재생하기 위한 광 디스크를 제공하는 것이다. 광 디스크는 정보 기록층을 접착제로 접합할지라도 정보 기록층이 열화되지 않도록 형성된다.
도 1은 종래의 광 디스크의 단면도.
도 2는 블루(청색) 레이저 비임이 정보(data)를 광 디스크상에 기록하고 이 광 디스크로부터 재생하기 위해 조사되는 추기형(write once) 광 디스크의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 광 디스크의 단면도.
도 4는 광 투과층이 접착제로 정보 기록층에 접합될 때 정보 기록층의 반사율과 투과율이 어떻게 변화하는 지를 도시하는 다이아그램.
도 5는 SiO2막이 정보 기록층에 형성될 때 정보 기록층의 반사율과 투과율이 어떻게 변화하는 지를 도시하는 다이아그램.
도 6은 Si3N4막이 정보 기록층에 형성될 때 정보 기록층의 반사율과 투과율이 어떻게 변화하는 지를 도시하는 다이아그램.
도 7은 Si3N4막과 SiO2막이 상술한 순서로 정보 기록층상에 형성되고, 광 투과층이 접착제로 SiO2막에 접합될 때 정보 기록층의 반사율과 투과율이 어떻게 변화하는 지를 도시하는 다이아그램.
도 8은 어떤 Si3N4막이 정보 기록층상에 형성되지 않고 광 투과층이 접착제로 정보 기록층에 접합될 때 정보 기록층의 두께와, 굴절률 및, 반사율의 관계를도시하는 그래프.
도 9는 10nm의 두께를 갖는 Si3N4막이 정보 기록층에 형성되고 광 투과층이 접착제로 Si3N4막에 접합될 때 정보 기록층의 두께와, 굴절률 및, 반사율의 관계를 도시하는 그래프.
도 10은 20nm의 두께를 갖는 Si3N4막이 정보 기록층에 형성되고 광 투과층이 접착제로 Si3N4막에 접합될 때 정보 기록층의 두께와, 굴절률 및, 반사율의 관계를 도시하는 그래프.
도 11은 30nm의 두께를 갖는 Si3N4막이 정보 기록층에 형성되고 광 투과층이 접착제로 Si3N4막에 접합될 때 정보 기록층의 두께와, 굴절률 및, 반사율의 관계를 도시하는 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 광 디스크 2 : 기판
3 : 정보 기록층 4 : 유전체층
5 : 광 투과층 6 : 레이저 비임
7 : 질화물층 8 : 산화물층
12 : 접착제층 13 : 폴리카보네이트 필름
본 발명에 따른 광 디스크는 기판과, 유기 재료로 이루어진 정보 기록층과, 정보 기록층상에 형성된 유전체층 및, 유전체층상에 형성된 광 투과층을 포함한다. 정보는 레이저 비임을 광 투과층을 통하여 정보 기록층에 조사함으로써 광 디스크상에 기록되고 이 광 디스크로부터 재생될 수 있다. 유전체층은 정보 기록층과 접하는 질화물층과 이 질화물층상에 적층된 산화물층 또는 불화물층을 포함한다. 질화물층은 최대 10nm의 두께를 갖는다.
본 발명의 광 디스크에서, 유전체층은 정보 기록층상에 형성된다. 따라서, 정보 기록층은 광 투과층을 유전체층에 접합하는 접착제와 결코 접촉하지 않는다. 이것은 정보 기록층의 유기 재료가 열화하는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 광 디스크에서, 유전체층은 질화물층과 이 질화물층상에 적층된 산화물층 또는 불화물층을 포함한다. 따라서, 반응성 스퍼터링법이 이 산화물층을 형성한다면, 반응성 스퍼터링 중에 생기는 산소 플라즈마는 정보 기록층의 유기 재료를 열화시키지 않는다.
질화물층은 본 발명의 광 디스크에서 10nm 이하의 두께를 갖는다. 따라서, 질화물층은 큰 굴절률에도 불고하고 광학적 강화 효과를 방해하지 않는다. 광 디스크는 정보를 기록하기 전에는 충분한 반사율을 갖는다.
본 발명에 따른 광 디스크에서, 저굴절률을 갖는 산화물층 또는 불화물층은 질화물층상에 형성된다. 따라서, 광 디스크는 다중 간섭에 의한 광학적 강화 효과를 얻을 수 있고, 정보를 기록하기 전에 충분히 높은 반사율을 확보할 수 있다. 또한, 유전체층은 충분한 기계적 강도를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 광 디스크에서, 유전체층은 정보 기록층상에 형성되고, 광 투과층은 접착제로 이 유전체층을 접합한다. 따라서, 접착제는 정보 기록층과 접촉하지 않는다. 정보 기록층의 유기 재료는 접착제로 확산되지 않고 정보 기록층을 열화시키지 않을 것이다.
본 발명에 따른 광 디스크에서, 질화물층이 정보 기록층상에 형성되고, 산화물층 또는 불화물층이 이 질화물층상에 형성된다. 따라서, 반응성 플라즈마법에의해 산화물층을 형성하는 공정 중에 생기는 산소 플라즈마는 정보 기록층의 유기 재료를 열화시키지 않는다. 또한, 광 디스크는 유전체층이 반응성 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있기 때문에 대량 생산에 우수하다.
본 발명의 광 디스크에서, 질화물층상에 형성된 산화물층은 저굴절률을 갖는다. 따라서, 광 디스크는 광학적 강화 효과를 달성할 수 있다. 더욱이, 질화물층은 그 두께가 단지 10nm 이하이기 때문에 큰 굴절률에도 불구하고 광학적 강화 효과를 방해하지 않는다. 정보를 기록한 후에 얻을 수 있는 광 디스크의 반사율은 정보를 기록하기 전에 나타나는 반사율과 커다란 차이가 있다. 이것은 광 디스크에 양호한 신호 기록/재생 특성을 부여한다.
본 발명에 따른 광 디스크가 첨부 도면을 참조하여 하기에 상세히 설명된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광 디스크(1)는 기판(2)과, 정보 기록층(3)과, 유전체층(4) 및, 광 투과층(5)을 포함한다. 정보 기록층(3)은 기판(2)상에 적층된다. 광 투과층(5)은 접착제로 유전체층(4)에 접합된다.
380nm 내지 450nm의 파장을 갖는 레이저 비임(6)이 광 투과층(5)을 통하여 정보 기록층(3)에 조사될 때, 정보 신호는 광 디스크(1)에 기록되고 이 광 디스크로부터 재생된다. 광 디스크는 정보가 기록되기 전에 약 15% 내지 25%의 반사율(이하, "초기 반사율"이라 함)을 갖는다. 정보가 기록된 후에 0% 내지 10%의 반사율을 나타내는 차세대 고밀도 광 디스크의 규격에 정합된다.
기판(2)은 1.2mm의 두께를 갖는다. 예를 들면, 폴리카보네이트 수지, 비정질 폴리올레핀 수지 등으로 만들어질 수 있다.
유기 재료는 정보 신호를 기록하기 위해 형성된다. 유기 재료는 정보 신호를 기록하기 위해 변화된 반사율을 갖는다. 정보 기록층(3)은 유기 색소를 테트라플루오로프로패놀에 용해하여 준비된 용액으로 기판(2)을 코팅함으로써 형성된다. 유기 색소의 실예는 시얀닌계 색소, 멜로시야닌계 색소, 포필린계 색소, 피릴리움계 색소, 나트토키논계 색소, 안도라키논계 색소, 인도페놀계 색소등이다.
광 투과층(5)은 예를 들면 폴리카보네이트 수지로 만들어진다. 이 광 투과층(5)은 정보 기록층(3)을 보호하고, 기록/재생 장치로부터 조사된 광을 통과시킨다. 광 투과층(5)을 통과한 광은 정보 기록층(3)에 조사된다.
유전체층(4)은 차례로 적층된 질화물층(7)과 산화물층(8)으로 구성되어 있다. 질화물층(7)은 예를 들면 Si3N4, AIN 등으로 이루어진다. 산화물층(8)은 SiO2등으로 이루어진다. 불화물층이 산화물층(8) 대신에 사용될 수 있다. 불화물층은 MgF2등으로 이루어질 수 있다.
유전체층(4)이 정보 기록층(3)상에 형성되므로, 접착제는 정보 기록층(3)과 접촉하지 않는다. 정보 기록층(3)의 유기 재료는 접착제로 확산되지 않거나 또는 접착제와 반응하지 않아서, 어떠한 열화도 일으키지 않는다.
유전체층(4)은 저굴절률을 갖는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 그 이유가 하기에 설명될 것이다.
상술한 바와 같이, 광 디스크(1)는 차세대 고밀도 광 디스크의 규격에 정합하도록 15% 내지 25%의 초기 반사율을 갖는 것이 필요하다. 유기 재료가 2.3 이상의 굴절률을 갖는다면 15% 내지 25%의 초기 반사율을 얻을 수 있다.
그러나, 정보 기록층(3)이 2.3 이상의 굴절률을 갖는 유기 재료로 이루어진다면, 정보 기록층(3)은 충분한 열 또는 기후에 충분한 저항성, 청색 레이저 비임의 파장에 적합한 흡수 스펙트럼, 또는 노이즈를 방지하기 충분한 비정질성 등의 제조건을 만족시키는 것이 곤란하다.
유전체층(4)은 저굴절률을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 이 경우라면, 다중 간섭이 발생하여, 광학적 강화 효과를 달성한다. 그런데, 광 디스크(1)는 정보 기록층(3)도 2.3 미만의 굴절률을 갖는 재료로 이루어진다면 15% 내지 25%의 초기 반사율을 갖는다.
저굴절률을 갖는 재료의 실예는 SiO2와 같은 산화물과 MgF2와 같은 불화물이다. SiO2또는 MgF2막은 증착법, 전자 비임 증착법, RF 플라즈마 스퍼터링법 등으로 형성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 유전체층(4)에 요구되는 대량 생산성과 투명도를 고려하면, 유전체층(4)은 반응성 스퍼터링법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
광 디스크(1)의 유전체층(4)은 질화물층(7)과 산화물층(8)을 포함한다. 질화물층(7)은 정보 기록층(3)상에 형성되고, 산화물층(8)은 이 질화물층(7)상에 형성된다. 그런데, 산화물층(8)은 산소 플라즈마를 활용하는 반응성 스퍼터링법에 의해 형성된다. 이것은 산화물층(8)을 형성하는 반응성 스퍼터링 공정 중에 생기는 산소 플라즈마가 정보 기록층(3)의 유기 재료를 열화시키지 않기 때문이다.
상술한 바와 같이, 유전체층(4)은 질화물층(7)과 산화물층(8)으로 이루어진 2층 구조이고, 광 투과층(5)은 접착제로 유전체층(4)에 접합된다. 이들 구조의 특징은 도 4 내지 도 7을 참조하여 하기에 상세히 설명하는 바와 같이 정보 기록층(3)의 열화를 방지한다. 도 4 내지 도 7에 도시된 화살표는 광 디스크(1)에 조사되는 광의 반사 및 투과를 지시한다.
제 1 비교 디스크가 제조된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 디스크는 폴리카보네이트 기판(10)과, 정보 기록층(11)과, 접착제층(12) 및 폴리카보네이트 필름(13)을 포함한다. 80nm 두께인 정보 기록층(11)은 폴리카보네이트 기판(10)에 형성된다. 접착제층(12)은 폴리카보네이트 필름(13)을 정보 기록층(11)에 접합한다. 레이저 비임은 제 1 비교 디스크에 조사되고 폴리카보네이트 필름(13)에 더 정확하게 조사된다. 제 1 비교 디스크의 반사율 및 투과율은 이 디스크로부터 반사된 비임의 강도로부터 측정된다. 이 결과가 하기 표 1에 도시된다.
표 1에 도시된 바와 같이, 제 1 비교 디스크의 투과율은 이론값보다 더 높은 반면에, 이 디스크의 반사율은 이론값과 거의 동일하다. 이것은 정보 기록층(11)이 굴절률과 흡수 계수의 항목에서 변화되는 것을 도시하고 있다. 다른 한편, 이것은 그 재료가 접착제층(12)에 확산되기 때문에 정보 기록층(11)이 열화되는 것을 의미한다.
정보 기록층(11)의 굴절률과 흡수 계수는 제 1 비교 디스크의 투과율과 반사율로부터 계산된다. 그 결과가 또한 표 1에 도시되어 있다. 물론, 상기 층(11)의 굴절률과 흡수 계수는 그들의 이론값과 다르다. 이것은 정보 기록층(11)이 변질되지 않는 것을 지시한다.
제 2 비교 디스크가 제조된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이 디스크는 폴리카보네이트 기판(20)과, 정보 기록층(21) 및 SiO2막(22)을 포함한다. 100nm 두께인 정보 기록층(21)은 폴리카보네이트 기판(20)에 형성된다. 40nm 두께인 SiO2막(22)은 정보 기록층(21)에 형성된다. 레이저 비임은 제 2 비교 디스크에 조사되고 SiO2막(22)에 더 정확하게 조사된다. 제 2 비교 디스크의 반사율과 투과율은 이 디스크로부터 반사된 비임의 강도로부터 측정된다. 이 결과가 하기 표 2에 도시되어 있다.
표 2에 도시된 바와 같이, 제 2 비교 디스크의 반사율과 투과율은 이론값 보다 모두 크다. 이것은 정보 기록층(21)이 SiO2막(22)을 형성하는 공정 중에 생기는 산소 플라즈마로 인해, 또는 상기 층(21)의 반사율과 흡수 계수의 변화로 인해 열화되는 것을 의미한다.
정보 기록층(21)의 굴절률과 흡수 계수는 제 2 비교 디스크의 투과율과 반사율로부터 계산된다. 그 결과가 또한 표 2에 도시되어 있다. 상기 층(21)의 굴절률과 반사율이 이론값과 다른 것이 명확하다. 따라서, 정보 기록층(21)은 변질되지 않는다.
본 발명에 따른 제 1 광 디스크가 제조된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 광 디스크는 폴리카보네이트 기판(30)과, 정보 기록층(31)과, Si3N4층(32) 및, SiO2층(33)을 포함한다. 100nm 두께인 정보 기록층(31)은 기판(30)상에 형성된다. Si3N4층(32)은 5nm 두께이고 정보 기록층(31)에 형성된다. SiO2층(33)은 35nm 두께이고 Si3N4층(32)에 적층된다. 레이저 비임은 제 1 광 디스크에 조사되고 SiO2층(33)에 더 조사된다. 제 1 광 디스크의 반사율과 투과율은 광 디스크로부터 반사된 비임의 강도로부터 측정된다. 그 결과가 하기 표 3에 도시되어 있다.
표 3에 도시된 바와 같이, 제 1 광 디스크의 반사율과 투과율은 이론값과 거의 동일하다. 따라서, 정보 기록층(31)은 전체적으로 열화되지 않는다.
표 3으로부터 명확한 바와 같이, 정보 기록층(31)은 본 발명에 따라 광 디스크에서 변질되지 않는다. 더욱이, 도 7에 도시된 바와 같이, 폴리카보네이트 필름(35)은 접착제층(34)으로 SiO2층(33)에 접합되어 본 발명에 따른 제 2 광 디스크를 제조한다. 레이저 비임은 제 2 광 디스크에 조사되고 폴리카보네이트 필름(35)에 더 정확하게 조사된다. 이 광 디스크의 반사율과 투과율은 광 디스크로부터 반사된 비임의 강도로부터 측정된다. 그 결과가 하기 표 4에 도시되어 있다.
표 4에 도시된 바와 같이, 제 2 광 디스크의 반사율과 투과율은 이론값과 거의 동일하다. 즉, 제 2 디스크의 정보 기록층(31)은 어디에서도 열화되지 않는다.
상술한 바와 같이 제조되고 시험된 네개의 디스크 각각의 투과율과 반사율의 관점에서, 정보 기록층(3)은 두 가지 조건이 만족된다면 열화가 방지되는 것을 알았다. 먼저, 유전체층(4)이 질화물층(7)과 산화물층(8)을 포함해야만 한다. 다음에, 광 투과층(5)이 접착제로 유전체층(4)에 접합되어야만 한다.
본 발명에 따른 광 디스크(1)에서, 유전체층(4)은 정보 기록층(3)에 형성되고, 광 투과층(5)은 접착제로 유전체층(4)에 접합된다. 따라서, 정보 기록층(3)과 접착제층은 결코 서로 접촉하지 않는다. 정보 기록층(3)의 유기 재료는 접착제층에 확산되지 않는다. 정보 기록층(3)을 열화시키기 위해 접착제와 반응하지 않는다.
본 발명의 광 디스크(1)에서, 질화물층(7)은 정보 기록층(3)에 형성되고, 산화물층(8)은 질화물층(7)에 형성된다. 이것은 상기 정보 기록층(3)의 유기 재료가 산화물층(8)을 형성하기 위해 실행되는 스퍼터링 공정 중에 생기는 산소 플라즈마에 의해 열화되는 것이 방지된다.
일반적으로, 질화물은 커다란 굴절률을 갖는다. 유전체층(4)의 굴절률을 저하시키기 위해, 질화물층(7)이 충분히 얇은 것이 요구된다. 특히, 질화물층(7)은 10nm 이하의 두께이어야만 한다. 질화물층(7)이 10nm 보다 두껍다면, 광 디스크(1)는 15% 내지 25%의 초기 반사율을 더 이상 얻을 수 없다. 하기에서, 질화물층(7)이 왜 10nm 이하로 되어야 하는지의 필요성이 설명된다.
정보 기록층(3)과 유전체층(4)으로 구성된 상기 구조의 반사율이 상기 층(3)의 두께와 굴절률에 대해 어떻게 변화하는 지를 결정하고, 질화물층(7)의 두께에 대한 적합한 값을 알기 위한 시뮬레이션이 실행되었다. 도 8 내지 도 11에는 이 시뮬레이션의 결과가 도시되어 있다. 도 8은 Si3N4막이 정보 기록층(3)상에 형성되지 않을 때 정보 기록층의 두께와, 굴절률과 반사율의 관계를 도시하고 있다. 도 9 내지 도 11은 Si3N4막이 상기 층(3)상에 형성될 때 10nm, 20nm, 30nm를 갖는 두께와, 굴절률과, 반사율의 관계를 도시하고 있다.
정보 기록층(3)은 정보가 기록되기 전에 2.2의 굴절률과 정보가 기록된 후에 1.7의 굴절률을 얻는 상기 재료로 이루어진다고 가정한다. 그런 다음, 굴절률의 변화가 크면, 신호 재생 특성이 더 양호한 광 디스크(1)가 나타난다.
도 9에 도시된 바와 같이, Si3N4막이 10nm 두께라면, 2층 구조의 굴절률은 Si3N4막이 정보 기록층(3)에 형성되는 경우에 거의 동일한 정도로 변화한다. 정보 기록층(3)이 예를 들어 40nm 두께라면, 2.2의 굴절률을 가질 때 그 반사율은 10 내지 15%이고, 1.7nm의 굴절률을 가질 때 그 반사율은 0 내지 5%이다.
도 10에 도시된 바와 같이, Si3N4막이 20nm 두께라면, 2층 구조의 굴절률은 Si3N4막이 정보 기록층(3)에 형성되는 경우에 보다 적게 변화한다. 예를 들면, 정보 기록층(3)이 40nm 두께라면, 2.2의 굴절률을 갖는 경우에 그 반사율은 5 내지 10%이고, 1.7의 굴절률을 갖는 경우에 그 반사율은 0 내지 5%이다.
도 11에 도시된 바와 같이, Si3N4막이 30nm 두께라면, 2층 구조의 굴절률은 Si3N4막이 정보 기록층(3)에 형성되는 경우에 보다 적게 변화한다. 예를 들면, 정보 기록층(3)이 40nm 두께라면 2.2의 굴절률을 갖는 경우에 그 반사율은 5 내지 10%이고, 1.7의 굴절률을 갖는 경우에 그 반사율은 0 내지 5%이다.
상술한 바와 같이, 질화물층(7)이 10nm 이하의 두께를 갖는다면, 정보 기록층(3)은 산화물층(8)을 형성하는 공정 중에 생기는 산소 플라즈마에도 불구하고 열화가 방지될 수 있다. 이 경우에, 광 디스크(1)는 10 내지 15%의 초기 반사율을 얻을 수 있다.
유전체층(4)이 10nm 이하의 두께인 질화물층(7) 만으로 구성된다면, 유전체층의 기계적 강도는 불충분하게 된다. 이러한 사실에 대해, 유전체층(4)은 질화물층(7) 뿐만 아니라 이 질화물층(7)상에 형성되는 산화물층(8)도 또한 포함한다. 따라서, 유전체층(4)은 충분한 기계적 강도를 갖는다.
상술한 바와 같이, 유전체층(4)은 정보 기록층(3)에 형성되고, 광 투과층(5)은 본 발명에 따른 광 디스크(1)에서 접착제로 유전체층(4)에 접합된다. 따라서, 정보 기록층(3)은 결코 접착제와 접촉하지 않는다. 상기 층(3)의 유기 재료는 접착제에 확산되지 않거나 또는 접착제와 반응하지 않는다. 정보 기록층(3)은 열화되지 않는다.
본 발명에 따른 광 디스크(1)에서, 산화물층(8)은 질화물층(7)상에 형성되고, 광 투과층(5)은 산화물층(8)상에 형성된다. 따라서, 반응 스퍼터링에 의해 산화물층(8)을 형성하는 공정 중에 생기는 산소 플라즈마는 정보 기록층(3)의 유기 재료를 열화시키지 않는다. 부가적으로, 광 디스크(1)는 유전체층(4)이 반응 스퍼터링법에 의해 형성되기 때문에 대량 생산에 우수하다.
상술한 바와 같이, 질화물층(7)에 형성된 산화물층(8)은 저굴절률을 갖는다. 따라서, 본 발명의 광 디스크(1)는 정보 기록층(3)이 2.3 미만의 굴절률을 갖는 유기 재료로 만들어지는 경우에도 다중 간섭에 의해 광학적 강화 효과에 의하여 15% 내지 25%의 초기 반사율을 얻을 수 있다. 더욱이, 질화물층(7)은 커다란 굴절률에도 불구하고 광학적 강화 효과를 방해하지 않고, 그 이유는 그 두께가 10nm 이하이기 때문이다. 광 디스크(1)가 정보를 기록한 후에 얻어지는 반사율은 정보를 기록하기 전에 나타나는 반사율과 커다란 차이점이 있다. 이것은 C/N(신호 대 노이즈) 비가 증가한다. 따라서, 광 디스크(1)는 바람직한 신호 재생 특성을 갖는다.
상술한 바와 같이, 광 투과층(5)은 본 발명의 광 디스크(1)에서 접착제로 유전체층(4)에 접합된다. 이러한 관점에서, 광 디스크(1)는 대량 생산에 우수하다. 따라서, 광 디스크(1)는 저 비용으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 질화물층(7)과 산화물층(8)은 각각 Si3N4와 SiO2로 이루어진다. 즉, 양층(7, 8)은 비교적 저렴한 실리콘계 재료로 이루어진다. 이것은 광 디스크(1)의 제조 비용을 감소시킨다.
상기 층(7, 8)은 예를 들면 Si3N4와 SiO2와 각각 동일한 원소의 질화물과 산화물로 이루어지는 것이 양호하다. 그래서, 질화물층(7)과 산화물층(8)은 질화물층(7)이 형성된 후 즉시 질소 가스를 산소 가스로 대체시키므로써 상술한 바와 같은 순서로 연속적으로 형성될 수 있다.
(실시예)
광 디스크가 본 발명에 따라 이루어지고, 그 초기 반사율과 신호 재생 특성은 하기에 설명하는 바와 같이 결정된다.
먼저, 1.2mm의 두께를 갖는 폴리카보네이트 기판이 사출 성형에 의해 만들어진다.
다음에, 폴리카보네이트 기판은 스핀 코팅법에 의해 테트라플루오로프로패놀에서 감광성 유기 색소를 용해함으로써 준비된 용액으로 코팅된다. 약 40nm의 코팅이 이에 의해 폴리카보네이트 기판상에 형성된다.
고주파유도가열(RF) 스퍼터링법은 Ar 가스와 N2가스를 실리콘 타겟을 사용하여 합성 구조상에서 실행되어, 5nm의 두께를 갖는 투명한 Si3N4막을 형성한다. Ar 가스와 N2가스는 각각 32sccm과 8sccm의 양을 사용한다. 전체 가스압은 3mTorr이고, RF 파워는 60mW이다.
그런데, N2가스는 O2가스로 대체되어 반응성 스퍼터링법이 실행된다. 25nm 두께를 갖는 투명한 SiO2막이 이에 의해 형성된다. 이러한 공정 중에, Ar 가스와 O2가스는 각각 16sccm과 4sccm의 양을 사용하고, 전체 압력은 1.5mTorr 이며, RF 파워는 50mW이다.
마지막으로, 약 100㎛ 두께의 폴리카보네이트 시트는 접착제로 접합되고 가압 발포법에 의해 Sio2막에 압착된다.
따라서, 광 디스크는 405nm 비임을 발광하는 레이저와 0.85의 NA를 갖는 대물 렌즈를 포함하는 장치를 사용하여 신호 재생 특성을 시험했다. 이 광 디스크는 15%의 초기 반사율과, 5m/s의 선형 속도 및 정보가 0.4㎛ 마크의 형태로 디스크에 기록될 때 50dB 이상의 C/N을 나타낸다.
시험 결과로부터, 본 발명에 따른 광 디스크는15% 내지 25%의 초기 반사율을 갖고, 50dB 이상의 높은 C/N으로 신호를 기록할 수 있으므로, 양호한 신호 재생 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 각 종 변경과 수정은 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어남 없이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 광 디스크에서, 유전체층은 정보 기록층상에 형성되고, 광 투과층은 접착제로 이 유전체층을 접합한다. 따라서, 접착제는 정보 기록층과 접촉하지 않는다. 정보 기록층의 유기 재료는 접착제로 확산되지 않고 정보 기록층을 열화시키지 않는다.
본 발명에 따른 광 디스크에서, 질화물층이 정보 기록층상에 형성되고, 산화물층 또는 불화물층이 이 질화물층상에 형성된다. 따라서, 반응성 플라즈마법에 의해 산화물층을 형성하는 공정 중에 생기는 산소 플라즈마는 정보 기록층의 유기 재료를 열화시키지 않는다. 또한, 광 디스크는 유전체층이 반응성 스퍼터링법에의해 형성될 수 있기 때문에 대량 생산에 우수하다.
본 발명의 광 디스크에서, 질화물층상에 형성된 산화물층은 저굴절률을 갖는다. 따라서, 광 디스크는 광학적 강화 효과를 달성할 수 있다. 더욱이, 질화물층은 그 두께가 단지 10nm 이하이기 때문에 큰 굴절률에도 불구하고 광학적 강화 효과를 방해하지 않는다. 정보를 기록한 후에 얻을 수 있는 광 디스크의 반사율은 정보를 기록하기 전에 나타나는 반사율과 커다란 차이가 있다. 이것은 광 디스크에 양호한 신호 기록/재생 특성을 부여한다.

Claims (2)

  1. 기판과,
    유기 재료로 이루어진 정보 기록층과,
    유전체층과,
    광 투과층을 포함하고,
    상기 정보는 상기 광 투과층을 통하여 정보 기록층에 레이저 비임을 조사하므로써 기록되고, 상기 유전체층은 상기 정보 기록층과 접하는 질화물층과 이 질화물층상에 놓여있는 산화물층 또는 불화물층을 포함하며, 상기 질화물층은 최대 10nm의 두께를 갖는 광디스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정보 신호는 380nm 내지 450nm의 파장을 갖는 레이저 비임을 정보 기록층에 조사하므로써 기록되고 재생되며, 그 반사율은 상기 정보가 기록되기 전에는 상기 파장을 갖는 비임에 대해 15% 내지 25%이고, 상기 정보가 기록된 후에는 0% 내지 10%인 광디스크.
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