KR20030024837A - 광기록 매체 - Google Patents

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KR20030024837A
KR20030024837A KR10-2003-7001783A KR20037001783A KR20030024837A KR 20030024837 A KR20030024837 A KR 20030024837A KR 20037001783 A KR20037001783 A KR 20037001783A KR 20030024837 A KR20030024837 A KR 20030024837A
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사비유이치
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

오목부가 형성된 기판(1)상에, 적어도 1층 이상의 기록막(4)과, 1층 이상의 금속막(3)을 갖는 위상 변조형의 광기록 매체에 있어서, 그 기록막을 구성하는 1층 이상의 구성막이 레이저광을 흡수하여 분해하고, 굴절율 변화하는 유기물질로 이루어지며, 그 오목부(2)의 폭을 0.10㎛ 내지 0.21㎛로 한 구성으로서 높은 재생 출력이 얻어지는 추기형의 고밀도 기록에 의한 광기록 매체를 구성한다.

Description

광기록 매체{Optical recording medium}
추기형 광디스크용 기록 재료로서는 현재, 기능성 유기 색소 재료가 널리 사용되고 있고, 특히 추기형 콤팩트 디스크(CD-R)로서 염가로 대량 생산되고 있다.
또한, DVD(Digital Versatile Disc)의 광학계에서도, 추기형의 DVD-R로서 추기형의 규격이 정리되어, 발매되기에 이르고 있다.
더욱이, 고기록 용량화, 즉 고기록 밀도화를 도모한, 소위 차세대 광기록 매체로 현재 불리고 있는 광디스크로서, 기록면 상에 형성된 광투과성 보호막측으로부터 기록면에 대하여 청자색광에 의한 단파장의 조사광을 개구수(N.A.)가 0.85인 대물렌즈를 통하여 조사하는 것의 규격화가 검토되고 있다.
그런데, 이러한 고 N.A.화와, 재생 조사광의 단파장화가 이루어지고, 광투과성 보호막측으로부터, 기록면에 대한 재생 조사광이 이루어지는 광기록 매체(이하 이 광기록 매체를 편의적으로 DVR이라고 호칭한다)에 있어서도, 소위 아카이브(archive) 기록을 목적으로 하는, 즉 1회의 추기 기록을 할 수 있고, 또한기록이 소거되지 않고서 오랜 세월에 걸쳐 안정하게 보유할 수 있게 되는 추기형의 광기록 매체(DVR)의 필요성이 높아지고 있다.
이러한 규격화의 검토가 이루어지고 있는 광기록 매체(DVR)는 그 기록막이 상변화 재료를 베이스로 하고 있는 것이지만, 이 광기록 매체에 있어서 추기형 구성으로 하는 경우에 있어서도, 그 기록막은 CD-R에서와 같은, 유기 색소 재료를 사용하는 것이 제조의 간이화, 비용의 저렴화에 있어서 바람직하다.
그러나, 상술한 단파장, 고 N.A.에 의한 추기형 광기록 매체(DVR)에 있어서, 종래의 추기형의 CD-R이나, DVD-R에서의 지견을 적용하는 것에는 문제가 있다.
즉, 고기록 밀도화, 즉 고해상도화를 도모하기 때문에, 파장 380㎚ 내지 450㎚, 예를 들면 405 ±5㎚라는 단파장의 청자색 광원을 적용하는 광기록 매체에 있어서, 그 기록막을 유기 색소 재료로써 구성하는 경우, 그 기록막을 구성하는 유기 색소 재료의 특성이 CD-R이나, DVD-R과 상이하고, 광학 특성, 광학 조건이 상이한 것이며, 통상의 CD-R이나, DVD-R에서의 지견을 적용하는 것에 문제가 있다.
예를 들면 조사광의 파장의 상이를 감안하여, 광기록 매체의 기판에 형성하는 예를 들면 트래킹(tracking)용 그루브(groove) 등의 오목부의 깊이를 변경한다는 대응으로서는 뛰어난 재생 특성을 얻는 최적화를 할 수 없다.
또한, 상술한 광기록 매체(DVR)에 있어서, 트랙 피치는 종래의 광기록 매체에 있어서의 트랙 피치와 비교하여 각별히 작다. 예를 들면 CD에서의 트랙 피치는 1.6㎛인 것과 비교하여, 예를 들면 0.3㎛ 정도이다. 이 경우, 문제되고 있는 것이 디스크 기판에 형성되는 트래킹용 그루브의 측벽의 경사이다.
통상의 CD 등에 있어서의 그루브 또는 피트 등의 미세 요철의 형성은 디스크 기판의 제작에 있어서, 그루브에 대응하는 미세 요철 패턴을 갖는 스탬퍼를 사용한 사출 성형, 2P법(Photopolymerization 법) 등에 의해서 형성하는 것이다.
이 스탬퍼의 제작은 원반 제작 즉 포토레지스트를 사용한 마스터링에 의한 것이지만, 이 마스터링에 있어서의 포토레지스트에 대한 패턴 노광은 통상 청색광, 자외광을 사용하지만, 상술한 DVR에서 처럼, 협소한 트랙 피치에 있어서는 상술한 광에 의한 패턴 노광으로서는 그루브의 측벽면이 완만한 경사면으로 되어 버린다.
그래서, 포토레지스트에 대한 패턴 노광을 전자선 묘화에 의해서 행하거나, 광학계에서, 집광렌즈를 노광면에 근접 배치하는 이른바 니어필드 구성으로 함으로써 스폿계의 축소화를 도모하는 등, 그루브의 측벽면을 급준화하는 방법 등의 개선화를 도모할 수 있지만, 그루브의 측벽의 최적화에 대한 구명도 불충분하고, 아직 충분한 재생 출력의 개선이 도모되어 있지 않다.
본 발명은 광기록 매체, 특히 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚ 범위의 조사광이 사용되어 기록부의 재생이 이루어지고, 그 기록막으로서 유기 색소 재료를 사용한 뛰어난 재생 출력 특성을 갖는 위상 변조형의 광기록 매체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광기록 매체의 기본 구조를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 광기록 매체의 모식적 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 광기록 매체의 오목부의 측벽의 경사의 설명도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 설명에 제공하는 기록 전 및 기록 후의 광학 특성의 변화를 도시하는 특성도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 설명에 제공하는 기록 전 및 기록 후의 광학 특성의 변화를 도시하는 특성도.
도 6은 본 발명에 따른 광기록 매체의 재생 신호 파형을 도시하는 도면.
도 7은 그루브 장방향에 관한 재생 신호 레벨을 도시하는 도면.
도 8은 재생 신호 진폭의 그루브 폭 의존성을 도시하는 도면.
도 9는 그루브 폭을 크게 하였을 때의 그루브 장방향에 관한 재생 신호 레벨을 도시하는 도면.
도 10은 광기록 매체의 재생 신호 진폭의 그루브 깊이 의존성을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 설명에 제공하는 광기록 매체의 SiN 막 두께와 변조도 및 반사율의 관계를 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 설명에 제공하는 재생 신호 진폭의 그루브 깊이 의존성을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 설명에 제공하는 광기록 매체의 그루브 깊이와 변조도 및 반사율의 관계를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 설명에 제공하는 재생 신호 진폭의 그루브 깊이 의존성을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 설명에 제공하는 광기록 매체의 SiN 막 두께와 변조도 및 반사율의 관계를 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 설명에 제공하는 광기록 매체의 그루브 깊이와 변조도 및 반사율의 관계를 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 설명에 제공하는 재생 신호 진폭의 슬로프(slope) 경사 폭 의존성을 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 설명에 제공하는 변조도 및 반사율의 슬로프 경사 폭 의존성을 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 설명에 제공하는 재생 신호 진폭의 그루브 폭 의존성을 도시하는 도면.
도 20은 본 발명의 설명에 제공하는 광기록 매체의 그루브 폭과 변조도 및 반사율의 관계를 도시하는 도면.
본 발명에 있어서는 상술한 추기형의 현재에 있어서 소위 차세대 광기록 매체로 되어 있는 재생 조사광의 단파장화가 이루어지고, 광투과성 보호막측으로부터, 기록면에 대한 재생 조사광이 이루어지는 광기록 매체에 있어서, 높은 재생 출력을 얻을 수 있고, 뛰어난 재생 특성을 갖는 광기록 매체를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 광기록 매체는 개구수(N.A.)가 0.85 ±0.05의 범위로 된 광학계를 통하여 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚ 범위의 광의 조사에 의해 기록부의 재생이 이루어지는 위상 변조형의 광기록 매체로서, 오목부가 형성된 기판 상에,적어도 1층 이상의 기록막과, 1층 이상의 금속막이 형성된 구성을 갖는다. 그 기록막의 1층 이상은 레이저광을 흡수하여 분해하고, 굴절율 변화하는 유기물질을 포함하여 이루어지는 구성으로 한다.
더욱이, 이 구성에서, 특히 기판의 오목부의 폭을 O.1O㎛ 이상 0.21㎛ 이하로 하는 것이다.
또한, 이 구성에서, 기판의 오목부 상에, 금속막의 성막이 이루어진 구성에 있어서, 이 금속막의 표면에서 형성되는 오목부의 폭을 0.10㎛ 이상 0.15㎛ 이하로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광기록 매체는 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚ 범위의 광의 조사에 의해 기록부의 재생이 이루어지는 위상 변조형의 광기록 매체로서, 그 오목부가 형성된 기판 상에, 적어도 1층 이상의 기록막과, 1층 이상의 금속막을 갖고 이루어지고, 그 기록막의 1층 이상이 레이저광을 흡수하여 분해하고, 굴절율 변화하는 유기물질을 포함한 구성을 갖는다. 그리고, 이 기판의 오목부의 깊이를 40㎚ 이상 65㎚ 이하로 하는 것이며, 기록막에 있어서의 굴절율 변화하는 유기물질은 그 기록 전의 굴절율이 1.4 이하의 특성을 갖는 유기물질로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광기록 매체는 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚ 범위의 조사광이 사용되어 기록부의 재생이 이루어지는 위상 변조형의 광기록 매체로서, 그 오목부가 형성된 기판 상에, 적어도 1층 이상의 기록막과, 1층 이상의 금속막을 갖고 이루어지고, 기록막의 1층 이상이 레이저광을 흡수하여 분해하고, 굴절율 변화하는 유기물질을 포함한 구성을 갖는다. 그리고, 이 기판의 오목부의 깊이를 75㎚ 이상 115㎚ 이하로 하는 것이며, 기록막으로서 사용되는 굴절율 변화하는 유기물질은 그 기록 전의 굴절율이 1.6 이상의 특성을 갖는 유기물질로 한다.
또한, 상술한 각 본 발명에 따른 광기록 매체는 그 기판의 오목부의 측벽의 경사 tanθ를 2(단, θ는 측벽면과 오목부 저면이 이루는 각) 이상으로 한다.
상술한 각 본 발명에 따른 광기록 매체는 고기록 밀도화된 위상 변조방식에 의한 재생이 이루어지는 광기록 매체에 있어서 후술하는 부분에서 분명한 바와 같이, 최적의 신호 출력을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 추기형의 광기록 매체의 실시예는 추기형의 광디스크이고, 대물렌즈의 개구수(N.A.)가 0.85 ±0.05이고, 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚(이하 이 N.A. 및 λ를 DVR 파라미터라고 부른다)의 청자색 영역의 레이저에 의한 재생 상태, 내지는 재생 및 기록 예를 채용한다.
그러나, 본 발명은 광디스크에 제한되지 않으며, 사용 예에 따라, 예를 들면 카드 등의 예를 채용할 수 있다.
본 발명에 따른 광기록 매체, 예를 들면 광디스크의 기록막은 그 적어도 1층이, 예를 들면 상술한 파장에 의한 광조사 기록에 의해서 굴절율 변화하는 유기물질, 구체적으로는 유기 색소 재료에 의한 구성으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광기록 매체(10) 예를 들면 광디스크의 기본 구성의 개략 단면도를 도시하고, 도 2는 기록마크(M)가 형성된 상태를 모식적으로 도시하는 주요부의 평면도이다.
이 광기록 매체(10)는 적어도 일 주면에, 오목부(2) 예를 들면 트래킹용의 연속적 그루브 또는 단속적 그루브 등에 의한 오목부(2)가 형성된 기판(1)상에, 금속막(3), 기록막(4), 유전체막(5)이 형성되고, 이 위에 예를 들면 두께 0.1mm를 갖는 광투과성 수지막이 스핀 피복(spin coat)에 의해서 성막된 광투과성 보호막(6)이 피착 형성된다.
기록막(4)의 유기 색소막은 예를 들면 스핀 피복에 의해서 형성된다.
이 유기 색소막의 색소는 도 4a 및 도 4b에서 기록 전 및, 기록 후에 있어서의 광학 정수(굴절율(n), 흡수율(k))의 스펙트럼도를 도시하는 바와 같이, 기록 전의 굴절율이 기록 후의 굴절율보다 높은 값을 나타내는 특성(이하 L-edge 특성이라고 함), 또는 도 5a 및 도 5b에서 기록 전 및 기록 후에 있어서의, 광학정수의 스펙트럼도를 도시하는 바와 같이, 기록 전의 굴절율이 기록 후의 굴절율보다 높은 값을 나타내는 특성(이하 S-edge 특성이라고 함)의 유기 색소가 사용된다.
유기 색소막은 파장 400㎚ 부근에서 흡수 스펙트럼이 존재하지 않는 경우에는 도 4b 또는 도 5b에 광학정수의 스펙트럼도를 도시하는 바와 같이, 굴절율(n)이 1.5이고, 흡수 계수(k)가 0에 가까운 값이 된다. 그리고, 재생 신호를 얻기 위해서는 기록 전 즉 유기 색소의 열분해 전과, 기록 후, 즉 열분해 후의 굴절율(n)이 변화하는 것이 필요하고, 이 기록 전과 기록 후의 굴절율차(An)는 0.1 이상인 것이 바람직하다.
예를 들면 도 4a에서 도시하는 기록 전의 굴절율이, 1.5보다 높은 값, 구체적으로는 1.6 이상을 나타내는 상태로부터, 열분해 후 즉 기록 후에 도 4b에 도시하는 바와 같이, 1.5에 가까운 값으로 저하하는 특성을 갖는 L-edge 특성을 갖는 유기 색소 재료에 의해서 유기 색소막을 구성한다.
또는 도 5a에서 도시하는, 기록 전의 굴절율이 1.5 보다 낮은 값, 구체적으로는 1.4 이하를 나타내는 상태로부터, 기록 후에 있어서 도 5b에 도시하는 바와 같이, 높은 값을 나타내는 S-edge 특성을 갖는 유기 색소 재료에 의해서 구성할 수있다.
본 발명에 따른 광기록 매체(10)에 있어서, 기판의 오목부(2) 즉 그루브(2)는 기판(1)측으로 오목하게 들어가는 형상으로 되고, 이들 그루브 사이를 랜드부(7)라고 호칭하기로 한다.
본 발명에 따른 광기록 매체에 있어서는 기록막(4)의 유기 색소막은 스핀 피복에 의한 도포량, 회전수, 온도, 습도를 선정함으로써, 오목부(2)내 즉 그루브 내의 막 두께를 크게, 랜드부(7)상에 있어서의 막 두께는 얇게 형성된다.
그리고, 이 오목부(2)내 즉 그루브 내를 기록부로 한다. 즉 이 오목부(2)내에 기록 마크(M)를 형성한다.
이와 같이, 기록부를 그루브 내로 함으로써, 기록 트랙간의 크로스 라이트(cross write)의 저감화가 도모된다.
이것은 유기 색소막의 기록은 광학정수(n, k)의 변화로부터 발생하는 광로 길이의 변화를 신호로서 기록하는 것이고, 그 막 두께가 얇으면, 변조도가 저하하기 때문에, 오목부(2)내를 기록부로 할 때, 두께가 얇은 랜드부에서는 그 변조도가 낮기 때문에, 검출 신호에 거의 기여하지 않는 것에 의한다.
본 발명에 따른 광기록 매체(10)의 실시예에 있어서는 상술한 DVR 파라미터에 의한 광학계가 적용되는 것이며, 그 광투과성 보호막(6)측에서, 레이저광(9)을 대물렌즈(11)에 의해서 집광 조사된다.
기록막(4)은 적어도 1층 이상의 구성막으로 이루어지고, 그 적어도 1층 이상이 상술한 레이저광을 흡수하여 분해하고, 상술한 L-edge 특성 또는 S-edge 특성으로써 굴절율 변화하는 유기물질막, 구체적으로는 유기 색소막으로 이루어지고, 오목부(2), 즉 그루브 내에서, 이 굴절율 변화에 의해서 기록 마크(M)의 기입이 이루어진다.
오목부(2)를 갖는 기판(1)의 형성은 오목부(2)의 패턴에 대응하는 볼록부, 즉 오목부(2)의 패턴에 대하여 반전 패턴을 갖는 스탬퍼가 준비되고, 이 스탬퍼가 캐비티 내에 배치된 금형을 사용한 사출 성형에 의해서 구성된 예를 들면 폴리카보네이트(PC) 수지 등에 의해서 형성된다.
또는 2P법에 의해서 오목부(2)를 갖는 기판(1)을 제작할 수 있다.
즉, 이 경우는 평탄면을 갖는 기판 상에 자외선 경화수지를 스핀 코트 등에 의해서 도포하고, 이 수지층에 상술한 스탬퍼를 가압함으로써 오목부(2)를 형성하고, 자외선 조사에 의해서 경화하여 소요의 패턴의 오목부(2)를 갖는 기판(1)을 형성한다.
상술한 구성에 있어서, 오목부(2)의 평균 폭(WG; =(저부측의 폭 W1개구측의 폭 W2)/2:이하 동일)을 0.1O㎛ 내지 0.21㎛에 선정한다(도 3 참조).
또는, 기판(1) 상에, 성막되는 금속막 표면에서 형성되는 오목부(2)의 폭(WG)을 0.10㎛ 내지 0.15㎛에 선정한다.
오목부(2)의 깊이(D)는 그 기록막의 유기 색소막이, 기록 전의 굴절율 1.4 이하의 S-edge 특성을 갖는 구성에 있어서는 40㎚ 내지 65㎚로 한다.
또는 오목부(2)의 깊이(D)는 그 기록막의 유기 색소막이 기록 전의 굴절율을1.6 이상의 L-edge 특성을 갖는 구성에 있어서는 75㎚ 내지 115㎚로 한다.
더욱이, 도 3에 도시하는 바와 같이, 오목부(2)의 측벽(2a)의 경사는 이 측벽(2a)과 오목부(2)의 저면이 하는 각을 θ로 할 때, tanθ≥2로 한다.
또한, 크로스 라이트를 저감시키기 위해서는 오목부(2)의 폭(WG) 즉 그루브 폭이 좁은 것이 바람직하다. 이것은 그루브 폭이 좁은 경우, 일정한 트랙 피치 하에 있어서는 조사광 스폿의 광 분포의 광량이 작은 부분이, 인접하는 그루브에 걸치는 부분이 적어짐으로써 실질적으로 크로스 라이트의 저감화를 도모할 수 있는 것에 의한다.
덧붙여서, 이 크로스 라이트의 저감화는 위상 변조방식에 의한 유기 색소막을 기록막으로 하는 구성에 의한 경우에 대한 특징이고, 상변화 재료를 기록막으로 하고, 기록부의 반사율 변화를 직접 판독하는 반사율 변조 방식에 의한 광기록 매체의 경우와는 상이하다.
다음에, 본 발명에 따른 광기록 매체의 실시예를 설명한다.
[실시예 1]
이 실시예에 있어서는 오목부(2)가, 트래킹 안내 홈이 되는 그루브이고, 이 그루브는 그 깊이가 100㎚이며, 그루브 폭이 0.12㎛이고, 간격 0.6㎛이며, 그루브 측벽의 경사가 도 3에 있어서 tanθ=2에 형성한 경우이다.
그리고, 이 실시예에 있어서는 이 오목부(2) 즉 그루브가 일 주면에 형성된 폴리카보네이트(PC) 수지에 의한 기판(1)을 사용하여, 이 그루브가 형성된 면에 두께 20㎚의 Ag를 스퍼터에 의해서 성막한 금속막(3)을 형성하고, 이 위에 유기 색소막에 의한 기록막(4), 두께 10㎚의 SiN에 의한 유전체막(5), 광투과성 보호막(6)이 피착 형성되어 위상 변조 방식에 의한 광디스크를 제작하였다.
유기 색소막은 스핀 피복에 의해서 성막하였다. 이 경우, 그 두께는 그루브 내에서 170㎚이고, 랜드부 상에 있어서 70㎚로 하였다.
또한, 이 실시예에 있어서는 유기 색소막이 상술한 L-edge 특성을 갖고, 광학 정수가, 파장 405㎚에서 기록 전에 있어서 (n, k)=(2.0, 0.05), 기록 후에 (n, k)=(1.5, O)로 변화하는 유기 색소 재료의 트리페닐아민 유도체를 사용하였다.
덧붙여서, 이 막 구성에서는 위상 변조가 일어나기 쉽고, 기록 전과 기록 후의 반사율이 높은 채의 상태이도록 막 설계가 이루어진 것이다. 즉, 그루브 내에서의 기록 전의 반사율은 26%이고, 기록 후의 반사율은 32%이다. 또한, 랜드부에서의 반사율은 32%가 되었다.
이 광기록 매체에 대하여, 그 그루브 내에, 0.69㎛ 마크와 0.69㎛ 스페이스의 반복에 의한 기록 마크(M)를 기록한다. 이 경우, 도 2에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 마크 폭은 그루브 폭의 거의 전 영역에 걸쳐 형성된다.
이 실시예 1에 따른 광기록 매체의 기록 마크(M)에 의한 재생 파형, 즉 반복 광량의 파형을, 도 6에 도시한다.
더욱이, 이 실시예 1을, 이것에 대응하는 파라미터에 선정하여 계산기에 의한 시뮬레이션에 의해서, 더욱 고찰하였다. 이 경우의 계산 방법은 소위 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절 이론을 사용하였다. 이 계산 결과는 실험 결과와 대단히 잘 일치하였다. 또한, 그루브 형상이 미묘한 변화에도 대응할 수 있도록, 계산 파라미터가 고분해가 되도록 하고 있고, 디스크 상의 해상도는 10㎚로 하였다. 이로써, 충실하게 실험 결과와, 계산 결과가 일치하도록 하였다.
또한, 계산에 사용한 구체적 파라미터는 광원으로서의 반도체 레이저의 넓이각을 40°및 20°로 하고, 2배의 아나모 프리즘을 콜리메이터 렌즈의 후단에 배치하여, 전체 방향 40°의 넓이각과 등가가 되도록 설정하였다. 콜리메이터 렌즈는 촛점 거리를 10mm로 하였다. 대물렌즈는 반경(개구 반경)이 1.3mm이고, 개구수(N.A.)가 0.85로 하였다. 개구면 상에서의 분포를 푸리에(Fourier) 변환하고, 렌즈의 N.A. 및 파장에 의해서 규격화된 디스크 상에 투영하여, 홈 형상, 막 구성을 고려하여 주어지는 복소 반사율을 상술한 10㎚의 해상도로 입사 광량과 곱하여 역 푸리에 변환함으로써, 대물렌즈의 개구로 되돌아가는 광량을 얻었다. 그리고, 이 대물렌즈의 개구로 되돌아가는 광량이 모두 신호 검출용의 디텍터(detector) 상으로 되돌아가는 것으로서 검출 신호를 산출하였다.
그리고, 0.69㎛ 마크와 0.69㎛ 스페이스의 반복에 의한 반송파를 모니터하여, 진폭, 변조도를 보았다.
이 그루브(2) 내에 기록된 마크(M)의 형상은 도 2에 모식적으로 도시한 바와 같은 소위 스타디움형(stadium)으로 하고, 마크 폭은 0.12㎛로 하였다. 또한, 실시예 1과 동일하게, 그루브 깊이 100㎚, 그루브 폭 0.12㎛, 그루브 간격 0.6㎛로 하였다. 또한, 실시예 1과 대응하는 측벽 슬로프 경사 폭(d; 도 3에 도시하는 측벽(2a)의 그루브 저면의 연장 수평면으로의 투영폭(d))을 40㎚로 하였다.
이 파라미터의 선정에 있어서의 계산 결과를, 도 7에 도시한다. 도 6에 도시한 실시예 1의 파형은 이 도 7에 잘 대응하고 있는 것을 알 수 있다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서의 광기록 매체에 있어서, 그 그루브 폭 대신에, 각각의 재생 신호 진폭 즉 귀환 광량을 측정한 결과를 도 8에 도시한다. 이것으로부터 분명한 바와 같이, 그루브 폭을 어느 정도 이상 크게 하면, 신호 진폭이 저하함을 알 수 있다. 이것은 마크 폭과 비교하여, 그루브 폭을 크게 하면, 재생광 스폿이 마크의 중심에 올 때, 마크의 폭이 재생광의 스폿 내에 차지하는 비율이 커져, 랜드부와의 간섭이 적어져 반사율이 높아지기 때문이다.
즉, 그루브 폭을 크게 하는 0.28㎛로 하였을 때의 그루브 장방향에 관계되는 재생 신호 레벨을 도 9에 도시한다. 이것에 의하면, 마크의 중심 부근에서 반사율이 상승하고 있는 것을 알 수 있다.
도 8에 의하면, 그루브 폭이 0.1㎛ 내지 0.15㎛의 사이에서 최량의 결과가 얻어짐을 알 수 있다. 이 그루브 폭은 금속막(3)의 표면에서 측정한 것이고, 이 금속막(3)을 스퍼터에 의해서 성막한 경우, 이 예에서는 최대 20㎚의 막 두께로써 기판의 오목부(2)의 그루브 측면에도 금속막(3)이 성막된다. 따라서, 금속막(3)이 30㎚의 두께로 성막된 경우, 이 금속막 표면에서의 그루브 폭이, 0.15㎛에서는, 기판의 오목부(2)의 그루브 폭은 0.21㎛로 된다.
그러나, 30㎚ 이상의 두께의 금속막(3)의 성막은 기판의 오목부(2)에 의한 그루브에 있어서 균일한 성막이 이루어지지 않게 되고, 노이즈의 상승을 초래하기 때문에, 금속막(3)의 두께는 30㎚가 상한이 되고, 기판의 그루브 폭, 즉 기판의 오목부(2)의 폭은 0.21㎛을 상한으로 한다.
결국, 기판의 오목부(2)가, 0.21㎛의 그루브 폭이면, 이 위에 금속막을 성막함으로써 양호한 결과가 얻어진다.
또한, 금속막(3)을, 방향성 스퍼터에 의해서 성막하는 경우는 그루브의 수직 측면에 금속막이 피착되지 않도록 이루어진 구성으로 할 수 있고, 이 경우에 있어서는, 0.10㎛의 그루브 폭에서도 양호한 결과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 기판의 오목부(2)는 그 위에 성막하는 금속막(3)에 의한 허용차(tolerance)를 고려하여 0.10㎛ 내지 0.21㎛의 범위이면, 높은 변조도를 갖는 광기록 매체를 구성할 수 있고, 또한 금속막 성막 상태에서의 표면의 오목부의 폭이 0.10㎛ 내지 0.15㎛에서 양호한 결과가 얻어진다.
다음에, 기판의 오목부(2)에 의한 기판의 그루브의 깊이에 관해서 실시예 3을 들어 설명한다. 이 그루브의 깊이는 대물렌즈의 N.A.에는 의존하지 않는 것이다.
[실시예 3]
이 실시예 3에 있어서도, 실시예 1과 동일하게, 오목부(2)로서 그루브가 형성되고, 그 측벽이 거의 수직 측면 형상으로 된 폴리카보네이트(PC) 수지에 의한 기판(1)을 사용하여, 이 그루브가 형성된 면에, 두께 20㎚의 Ag를 스퍼터하여 금속막(3)을 형성하고, 이 위에, 유기 색소막에 의한 기록막(4), 두께 10㎚의 SiN에 의한 유전체막(5), 광투과성 보호막(6)이 피착 형성되어 위상 변조방식에 의한 광디스크를 제작하였다.
기판의 오목부(2)의 그루브 폭에 대해서는 상술한 대로의 효과가 얻어지는 기 때문에, 이 실시예에 있어서는 이 오목부(2)의 폭 즉 그루브 폭을 0.14㎛로 하였다. 또한, 랜드 폭도 그루브 폭과 동일 폭으로 하였다. 대물렌즈는 N.A.= 0.85로 하였다.
이 실시예에 있어서는 기판의 오목부(2)에 의한 기판의 그루브의 깊이를 변화시킨 각 광디스크를 제작하였다.
유기 색소막은 스핀 피복에 의해서 성막하고, 그루브 내를 매립 표면이 평탄하게 되는 두께로, 또한 랜드(7)와 그루브(2)에 있어서의 유기 색소막의 두께의 평균치가 120㎚이 되도록 성막하였다.
즉, 예를 들면 그루브의 깊이가 40㎚인 경우, 그루브 부분에 있어서의 유기 색소막의 두께는 140㎚로 하고, 랜드 부분에 있어서의 유기 색소막의 두께는 100㎚로 한다.
또한, 이 유기 색소막은 S-edge 특성을 나타내는 유기 색소 재료에 의해서 구성한 경우에, 405㎚에서, 광학 정수가, 기록 전에 있어서 (n, k)=(1.2, 0.05), 기록 후에 (n, k)=(1.5, 0)으로 변화하는 유기 색소 재료를 사용하였다. 이 유기 색소 재료는 시아닌 k 색소의 1-부틸-2-〔5-(-1-부틸-3.3-디메틸벤즈〔e〕인돌린-2-이리덴)-1.3-펜타디에닐〕-3, 3-디메틸-1H-벤즈〔e〕인드륨 과염소산에 의해서 구성하였다.
이 실시예 3에 있어서는 기록 마크 길이는 0.69㎛로 하고, 이 경우에 있어서도, 그 폭은 그루브의 전체폭에 걸쳐 기록되는 것으로 하였다.
이 경우에 있어서, 그루브의 깊이를 변화시킨 각 광디스크에 관해서, 재생 신호 진폭의 변화를 도 10에 도시하였다. 이 S-edge 특성에 의한 경우, 그루브의 깊이가 100㎚ 부근에서 그 진폭이 음이 된다. 즉, 이 경우는, 기록 전의 검출 광량이 낮고, 그루브에 의해서 트래킹 서보 신호가 취출되지 않게 되고, 기록, 재생에 있어서 문제가 된다.
위상 변조용의 막 구성에서는 유기 색소막의 막 두께나, SiN 막의 막 두께를 바꾸더라도 그루브 깊이가 100㎚ 부근에서 재생 신호의 진폭은 음을 나타내고, 50㎚의 깊이에서는 양이 되었다.
즉, 이 S-edge 특성의 유기 색소막에 의할 때는 기판의 그루브의 깊이는 50㎚ 정도가 적합하다. 그러나, 도 10에 의하면, 이 50㎚의 그루브의 깊이로 할 때 충분한 신호 진폭이 얻어지지 않는다.
그래서, 그루브의 깊이는 50㎚로 설정하고, 막 구성의 선정에 의해서 신호진폭을 높인다. 즉, 그루브 내에서의 유기 색소막의 막 두께를 70㎚, 랜드부의 막 두께를 20㎚로서, SiN 유전체층(5)의 막 두께를 변화시켜, 이 때의 변조도(신호진폭/마크간의 스페이스부에서의 출력)를 측정하였다. 도 11 중 곡선(21)은 이 변조도의 SiN 막 두께 의존성을 나타낸다. 또한, 도 11중 곡선(22)은 스페이스부에서의 반사율의 SiN 막 두께 의존성을 나타낸 것으로, 최적치화가 도모되는 것을 알 수 있다. 또한, 유기 색소막의 막 두께를 70㎚에서 변화시키더라도 동일하게 SiN 막의 막 두께 의존성이 보여지며, 최적치가 각각 존재하여, 충분한 신호 진폭이 얻어졌다.
그리고, 실제의 광기록 매체, 예를 들면 광디스크에 있어서는 변조도가 0·6이상인 것이 요구되기 때문에, SiN 막 두께는 거의 형성하지 않거나, 또는 100㎚ 전후 성막함으로써 그루브의 깊이는 50㎚ 부근에서 양호한 결과가 얻어짐을 알 수 있다.
그리고, 이 실시예 3에 있어서의 그루브의 깊이가 50㎚보다 어긋난 경우의 허용차에 대하여 고찰하였다.
막 구성은 기본적으로는 실시예 3과 동일한 구성으로 하였지만, SiN 막의 두께를 100㎚로 하여, 그루브 안의 유기 색소막의 막 두께를 70㎚로 하였다.
그리고, 기판의 그루브의 깊이를 변화시켰다. 이 때, 이 깊이가 20㎚에서 50㎚까지는 유기 색소막의 표면이 평탄하게 되도록 랜드부의 막 두께를 설정하고, 깊이가 60㎚에서는 랜드부에서의 막 두께가 10㎚이고, 깊이가 70㎚에서는 랜드부에서의 막 두께가 20㎚로 되고, 유기 색소막의 표면에는 단차가 생기도록 하였다.
이 때의 재생 신호 진폭의 그루브 깊이의 의존성은 도 12에 도시하는 바와 같이 되고, 그루브 깊이가 40㎚에서 피크치를 나타내지만, 평탄한 특성을 나타내고, 그루브 깊이 50㎚의 부근에서의 그루브 깊이 의존성은 작다.
또한, 변조도와 반사율의 그루브 깊이의 각각 의존성을 도 13의 곡선(31 및 32)에 각각 나타낸다. 변조도는 60㎚에서 최대치가 되고, 반대로 반사율은 그루브 가 얕을 수록 높아짐을 알 수 있다. 그리고, 변조도가 0.6 이상인 영역은 그루브 깊이가 40㎚ 내지 70㎚ 범위이지만, 70㎚에서는 진폭 및 반사율 함께 저하하고 있기 때문에, 40㎚ 내지 65㎚이 S-edge 특성의 유기 색소막에 있어서의 기판으로서적절하게 된다.
또한, SiN 막의 막 두께를 0으로 하거나, 유기 색소막의 막 두께를 변화시킨 경우에 있어서도, 거의 동일한 결과가 얻어졌다.
[실시예 4]
이 실시예에 있어서는 실시예 3과 동일한 유기 색소막 두께, 기판 형상, 마크 형상으로 하였지만, 이 실시예에 있어서는, 유기 색소막을 L-edge 특성에 의한 유기 색소막의 실시예 1에서 사용한 트리페닐아민 유도체에 의해서 구성하였다.
도 14는 이 경우의, 재생 신호 진폭의 그루브 깊이 의존성을 도시한다.
이 경우, S-edge 특성에 의한 유기 색소막에 의한 경우와는 반대로, 그루브 깊이 50㎚에서 부의 진폭이 되고, 100㎚의 깊이로, 가장 큰 진폭이 얻어짐을 알 수 있다.
그리고, 유기 색소막의 두께, SiN 막의 두께를 변화시키더라도 50㎚ 정도의 깊이로서는 양호한 결과가 얻어졌다. 도 15는 그루브 깊이 50㎚에서, 재생 신호 진폭의 SiN 두께 의존성을 나타내는 것으로, 그 진폭은 음을 나타낸다.
즉, 이 L-edge 특성으로서는, S-edge 특성의 경우와는 다른 성형을 나타내고, 이 L-edge 특성의 유기 색소막으로서는 그루브의 깊이는 100㎚ 부근이 적합함을 알 수 있다.
도 16의 곡선(41)은 그루브 깊이 100㎚ 부근에서의 변조도를 나타내고, 곡선(42)은 반사율을 나타낸 것이다.
이것으로부터, 홈이 깊고 유기 색소막이 두껍게 되는 것에 대응하여 변조도가 크게 얻어지지만, 그루브 깊이에 대한 허용차는 작아지고, 75㎚ 내지 115㎚ 범위에서 양호한 변조도가 얻어진다. 그리고, 이 범위외에서 도 14에 도시하는 바와 같이, 급격하게 신호 진폭이 음으로 되어 버리고, 이 경우의 적합한 그루브의 깊이의 범위는 극히 현저하다.
이상에 있어서는 DVR 파라미터에 있어서, 오목부(2)의 폭 및 깊이, 즉 그루브 폭 및 깊이에 관해서 실시예를 들어 언급한 것이지만, 다음에, 이 오목부(2), 구체적으로는 그루브의 측벽의 경사에 관해서 고찰한다.
실제로는 그루브의 측벽은 그루브 깊이가 100㎚에서 그루브의 폭이 0.15㎛ 정도로 하면, 이 측벽의 경사는 무시할 수 없다.
[실시예 5]
이 실시예에 있어서는 기판의 그루브 즉 오목부(2)의 측벽의 경사를 고찰하기 위한 실시예이고, 이 실시예에 있어서는 실시예 1과 동일한 막 구성에 의한 L-edge 특성에 의한 유기 색소 재료막에 의한 구성으로 한 경우이다.
그리고, 기판의 그루브의 깊이를, 그루브 측벽의 경사의 효과가 현저히 생기는 100㎚로 하였다. 그루브의 폭은 상술한 결과를 밟아 0.14㎛로 하고, 측벽의 중심 위치에서, 이 폭을 유지하도록 하여 측벽의 경사를 변화시키었다.
또한, 유기 색소막의 두께는 그루브 내에서 170㎚로 하여, 랜드부 상에서 70㎚로서, 기판의 각 평탄면에서의 유기 색소 막 표면이 거의 평탄하게 되도록 하였다. 그리고, 그루브의 경사 측벽면에서의 유기 색소막의 막 두께는 상술한 표면을 평탄하게 한 경우에 얻어지는 막 두께로 하였다.
이 구성에 있어서, 유기 색소막으로의 기록 후의 재생 신호 진폭의, 그루브(2)의 측벽면의 슬로프 경사 폭(d; 상술한 도 3에 도시하는 측벽(2a)의 그루브 저면의 연장 수평면으로의 투영폭) 의존성을 도 17에 도시한다. 이 도 17에 의하면, 경사에 의해 단순히 진폭이 저하한다.
또, 도 18 중 곡선(51 및 52)에, 각각 변조도 및 반사율의 슬로프 경사 폭(d) 의존성을 나타낸다. 도 17 및 도 18로부터 알 수 있는 바와 같이, 슬로프 경사 폭(d)의 증가와 함께 진폭과 동시에 반사율이 저하하고 있기 때문에, 변조도는 일정 범위로 유지되고 있지만, 실제로는 d가 50㎚ 이상에서는 반사율 15% 이하가 되고, 반사율이 지나치게 낮아지기 때문에, tanθ=1이 되는 d=100㎚에서는 10%를 잘라버려 실용에 제공되지 않는 것이며, tanθ≥2가 실용상에서 바람직하다.
덧붙여서, 도 3에서 도시하는 슬로프 경사 폭(d)을, 반사율이 지나치게 낮은 d=60㎚에 고정하고, 그루브 폭(평균 폭, 즉 측벽 중심에서의 그루브 폭)을 변화시킨 경우에 있어서도, 그 진폭은 도 19가 되고, 도 17의 d= 60㎚의 위치가, 도 19의 그루브 폭 140㎚의 위치에 상당한다. 이것에 의하면, 그루브의 측벽면에 경사가 있는 경우는 그루브 폭을 약간 넓게 하면 약간 진폭의 상승은 보이지만, 이 상승분은 대략 10% 내지 20% 정도에 불과하며, 근본적 개선으로는 되지 않는다.
또한, 도 20의 곡선(61 및 62)은 각각 변조도와 반사율의 그루브 폭 의존성을 나타내는 것으로, 반사율도 완만하게 상승할 뿐이다. 따라서, 기본적으로 측벽에 경사가 있는 경우에는, 단순히 반사 광량이 저하됨으로써, 신호 레벨이 저하함을 알았다.
또한, 도 19의 그루브 폭 200㎚에서는 이미 진폭이 저하하고 있고, 측벽에 경사가 존재하는 경우에 있어서도, 상술한 도 8에서 설명된 본 발명에 따른 그루브 폭의 특정한 타당성을 저해하는 것이 아님을 알았다.
또한, 이것은 상술한 본 발명에 따른 오목부(2)의 깊이의 특정에 관해서도 동일하고, 이들, 오목부(2)의 폭 및 깊이는 직접적으로 관계없고, 측벽의 경사 tanθ≥ 2에 의해서 뛰어난 신호 특성이 얻어지는 것이다.
또한, 실시예 5에 있어서는 L-edge 특성에 의한 유기 색소막을 사용한 경우이지만, S-edge 특성에 의한 유기 색소막을 사용한 경우에 있어서도 동일하다.
상술한 본 발명에 따른 실시예에 있어서는 기록막이 단층의 유기 색소막 구성으로 한 경우이지만, 다층 구조로 할 수도 있다. 또한, 기판(1)의 일 주면에 미세요철 및 기록막을 형성한 경우이지만, 기판(1)의 양면, 또는 일 주면에 미세요철 및 기록막을 형성한 2장의 기판을 접합하는 구성으로 할 수 있는 등, 본 발명 구성에 있어서, 여러 가지 변형 변경을 채용할 수 있는 것은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 추기형 광기록 매체는 광원 파장(λ)이 380㎚에서 450㎚ 범위, 소위 청자색 영역의 레이저에 의한 재생, 또는 기록 재생태양을 채용하는 경우, 더욱이, DVR 파라미터에 있어서, 위상 변조 방식에 의한 광기록 매체에 있어서, 그루브 폭의 특정에 의해서 뛰어난 재생 신호 출력을 얻을 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명에 있어서는, 오목부의 깊이에 대하여, 렌즈의 N.A.에 관계없이, 청자색 레이저를 사용하는 경우에 유기 색소막의 광학 정수, 예를 들면 기록전의 굴절율이 1.4 이하의 S-edge 특성, 또는 기록 전의 굴절율이 1.6 이상의 L-edge 특성에 있어서, 각각 그 깊이를 50㎚ 전후 또는 100㎚ 전후로 함으로써, 뛰어난 재생 출력 특성을 얻을 수 있는 것이다.
또한, 기록 전의 귀환 광이 기록 후보다 높은, 소위 High to Low 기록으로 하는 것에 의해 기록 전, 즉 미기록부에서 충분한 광량을 얻을 수 있기 때문에, 포커스 서보(focus servo) 신호, 트래킹 서보 신호를 확실하게 추출할 수 있고, 광기록 매체의 추기 기록, 또는 재생을 확실하고, 양호하게 행할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광투과성 보호막측으로부터 청자색광을 조사하는 광기록 매체에 있어서, 기판 상의 미세요철의 오목부의 폭, 및 깊이, 측벽의 경사의 각각의 특정에 의해서, 유기 색소막에 의한 기록막 구성에 있어서, 뛰어난 재생 출력 특성을 갖는 추기형의 광기록 매체를 확실하게 구성할 수 있었다.
그리고, 유기 색소막의 기록 막 구성으로 함으로써, 염가로, 양산적으로, 이 추기형 광기록 매체를 제조할 수 있고, 공업적으로 큰 효과를 나타내는 것이다.

Claims (5)

  1. 개구수(N.A.)가 0.85 ±0.05의 범위로 된 광학계를 통하여 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚ 범위의 광의 조사에 의해 기록부의 재생이 이루어지는 위상 변조형의 광기록 매체에 있어서,
    오목부가 형성된 기판 상에, 적어도 1층 이상의 기록막과, 1층 이상의 금속막을 갖고 이루어지고,
    상기 기록막의 1층 이상이 레이저광을 흡수하여 분해하고, 굴절율 변화하는 유기물질을 포함하여 이루어지며,
    상기 기판의 오목부의 폭이 0.10㎛ 이상 0.21㎛ 이하로 된 것을 특징으로 하는 광기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 오목부 상에, 상기 금속막이 성막되고, 상기 금속막의 표면에 형성되는 오목부의 폭이 0.10㎛ 이상 0.15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광기록 매체.
  3. 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚ 범위의 광의 조사에 의해 기록부의 재생이 이루어지는 위상 변조형의 광기록 매체에 있어서,
    오목부가 형성된 기판 상에, 적어도 1층 이상의 기록막과, 1층 이상의 금속막을 갖고 이루어지고,
    상기 기록막의 1층 이상이 레이저광을 흡수하여 분해하고, 굴절율 변화하는 유기물질을 포함하여 이루어지며,
    상기 기판의 오목부의 깊이가 40㎚ 이상 65㎚ 이하이고, 상기 기록막으로서 사용되는 상기 굴절율 변화하는 유기물질의 기록 전의 굴절율이 1.4 이하인 것을 특징으로 하는 광기록 매체.
  4. 파장(λ)이 380㎚ 내지 450㎚ 범위의 조사광이 사용되어 기록부의 재생이 이루어지는 위상 변조형의 광기록 매체에 있어서,
    오목부가 형성된 기판 상에, 적어도 1층 이상의 기록막과, 1층 이상의 금속막을 갖고,
    상기 기록막의 1층 이상이 레이저광을 흡수하여 분해하고, 굴절율 변화하는 유기물질을 포함하여 이루어지며,
    상기 기판의 오목부의 깊이가 75㎚ 이상 115㎚ 이하이고, 상기 기록막으로서 사용되는 상기 굴절율 변화하는 유기물질의 기록 전의 굴절율이 1.6 이상인 것을 특징으로 하는 광기록 매체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 오목부의 측벽의 경사 tanθ가 2(단, θ는 측벽면과 오목부 저면이 이루는 각) 이상인 것을 특징으로 하는 광기록 매체.
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