KR20040075705A - 광학 기록 매체의 초기화 방법 - Google Patents

광학 기록 매체의 초기화 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 광학 기록층을 갖는 기록 매체에 대해, 광학 기록층의 정보 기록 재생 신호 특성을 열화하는 일 없이, 초기화할 때에 생기는 광간섭에 의한 초기화 불균일을 저멸할 수 있는 광학 기록 매체의 초기화 방법을 제공한다. 제1 광학 기록층(16)에 보호막(18)측으로부터 초기화광을 조사하여 초기화하는 공정에 있어서, 제1 광학 기록층(16)에 집광한 집광 영역 내의 각 점에 있어서의 초기화광의 입사광의 단위 면적당 에너지 밀도(ID1)와, 초기화광이 제1 광학 기록층(16)을 투과하여 제2 광학 기록층(12)에 도달하고, 또한 제2 광학 기록층(12)에서 반사되어 다시 제1 광학 기록층(16)으로 복귀하는 복귀광의 상기 집광 영역 내의 각 점에서의 단위 면적당 에너지 밀도(ID2)에 대해, ID2/ID1 ≤ 0.002를 충족시키도록 제1 광학 기록층(16)을 초기화한다.

Description

광학 기록 매체의 초기화 방법{METHOD FOR INITIALIZING OPTICAL RECORDING MEDIUM}
최근, 정보 기록 분야에 있어서는 광학 정보 기록 방식에 관한 연구가 각처에서 진행되고 있다. 이 광학 정보 기록 방식은 비접촉으로 기록 및 재생을 행할 수 있는 것, 재생 전용형, 추기형, 재기록 가능형의 각각의 메모리 형태에 대응할 수 있는 등의 수많은 이점을 갖고, 저렴한 대용량 파일의 실현을 가능하게 하는 방식으로서 폭 넓은 용도가 고려되고 있다.
상기한 각종 광학 정보 기록 방식용 광학 기록 매체(이하, 광디스크라고도 함)의 대용량화는, 주로 광학 정보 기록 방식에 이용하는 광원이 되는 레이저광의 단파장화와 고개구수의 대물 렌즈를 채용함으로써, 촛점면에서의 스폿 사이즈를 작게 함으로써 달성되어 왔다.
예를 들어, CD(콤팩트 디스크)에서는 레이저광 파장이 780 ㎚, 대물 렌즈의 개구수(NA)가 0.45이고, 650 MB의 용량이었지만, DVD - ROM(디지털 다용도 디스크- 재생 전용 메모리)에서는 레이저광 파장이 650 ㎚, NA가 0.6이고, 4.7 GB의 용량으로 되어 있다.
또한 차세대의 광디스크 시스템에 있어서는, 광학 기록층 상에 예를 들어 10O ㎛ 정도의 얇은 광투과성 보호막(커버층)이 형성된 광디스크를 이용하여 보호막측으로부터 기록 재생용 레이저광을 광학 기록층에 조사하고, 이 기록 재생용 레이저광 파장을 450 ㎚ 이하로 하고, 대물 렌즈의 개구수(NA)를 0.78 이상으로 함으로써 대용량화가 검토되고 있다.
그런데, 최근 상 변화형 기록 재료를 이용하고, 또한 2층의 광학 기록층을 갖는 재기록형 다층 광디스크의 개발이 진행되고 있다. 이후는, 이와 같이 복수의 광학 기록층을 갖는 광디스크를 다층 광디스크로, 1층의 광학 기록층을 갖는 광디스크를 단층 광디스크로 각각 부르는 경우가 있다.
본 발명자들은, 상 변화형 다층 광디스크의 개발을 진행해 오고 있고, 1999년의 Optical Data Storage(ODS) 학회나, 2001년의 ODS 학회에서 발표를 행하였다.
상 변화형 광디스크는 단층 광디스크와 다층 광디스크에 관계 없이, 시장에 출하하기 전에 초기화라 불리우는 공정을 필요로 한다.
상 변화형 광디스크의 제조 공정에 있어서는, 일반적으로 스패터링 장치에 의해 상 변화형 기록 재료를 폴리카보네이트 등의 기판 상에 성막하지만, 성막을 끝낸 단계인 as - deposited에서는 상 변화형 기록 재료의 상 상태는 비정질에 가까운 상태로 되어 있다.
상 변화형 광디스크에서는, 정보 기록을 행할 때에는 상 변화형 기록 재료의상태가 결정 상태인 것이 요구되고, 이 성막 직후의 비정질 상태를 결정 상태로 변화시키는 공정을 초기화 공정이라 부른다.
현재 널리 이용되고 있는 초기화 장치는, 초기화를 행하는 광학 기록층 상에 레이저광을 집광하고 상 변화형 기록 재료를 가열하면서 광학 기록층 전체면을 주사함으로써, 광학 기록층 전체면의 결정화를 행하고 있다.
이 때 광학 기록층 상에 집광되는 레이저광의 빔 형상은, 예를 들어 디스크 회전 방향으로는 1 ㎛ 정도, 반경 방향으로는 100 ㎛ 정도의 빔 폭을 갖는다.
이러한 초기화 장치를 이용하여, 광입사측으로부터 제1 층째에 설치된 상 변화형 광학 기록층을 갖는 다층 광디스크의 상기 광학 기록층을 초기화하는 경우에는, 일본 특허 공개 제2001-250265호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 제1 광학 기록층과 제2 광학 기록층 사이의 중간층의 두께 불균일에 의해 발생하는 광간섭에 의해, 초기화광의 광강도 변조가 제1 기록층 상에서 발생하여 초기화 불균일을 야기시키는 것이 알려져 있다.
본 발명은 광학 기록 매체(이하 광디스크라고도 함)의 초기화 방법에 관한 것으로, 특히 상 변화형 재료를 기록 재료로 하는 광학 기록층을 갖는 다층 광디스크의 초기화 방법에 관한 것이다.
도1a는 본 발명의 실시 형태에 관한 광디스크의 빛의 조사 모습을 도시하는 모식 사시도이고, 도1b는 모식 단면도이다.
도2a 및 도2b는 실시 형태에 관한 광디스크의 제조 방법의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도3a 및 도3b는 도2b의 연속 공정을 도시하는 단면도이다.
도4a 및 도4b는 도3b의 연속 공정을 도시하는 단면도이다.
도5a 및 도5b는 도4b의 연속 공정을 도시하는 단면도이다.
도6a 및 도6b는 도5b의 연속 공정을 도시하는 단면도이다.
도7은 도6b의 연속 공정을 도시하는 단면도이다.
도8은 실시 형태에 있어서 이용하는 초기화 장치의 모식 구성도이다.
도9는 실시 형태에 있어서 이용하는 초기화광의 스폿 형상 및 광강도 프로파일을 도시하는 모식도이다.
도10은 실시 형태에 관한 광디스크의 제1 광학 기록층을 초기화하는 경우의 초기화광의 배치를 도시하는 모식도이다.
도11은 실시예로, 제1 광학 기록층으로의 입사광의 에너지 밀도(ID1)와 제2 광학 기록층으로부터의 복귀광의 에너지 밀도(ID2)의 비율에 대해 예측한 결과를 나타내는 그래프이다.
도12는 실시예로, 초기화광의 강도 변조도에 대해 예측한 결과를 나타내는 그래프이다.
도13은 신호 특성(지터)의 초기화광의 파워 의존성을 나타내는 그래프이다.
도14a 및 도14b는 실시예에 있어서 상정하는 제1 광학 기록층의 층 구성을 나타내는 표이다.
도15는 도14a에 나타내는 구성의 제1 광학 기록층의 광투과율을 나타내는 그래프이다.
도16은 도14b에 나타내는 구성의 제1 광학 기록층의 광투과율을 나타내는 그래프이다.
도17은 Si3N4의 복소 굴절율(n은 굴절율, k는 감쇠 계수)의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도18은 ZnS - SiO2의 복소 굴절율(n은 굴절율, k는 감쇠 계수)의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도19는 ITO의 복소 굴절율(n은 굴절율, k는 감쇠 계수)의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제2 광학 기록층용 스탬퍼
11 : 디스크 기판
12 : 제2 광학 기록층
13 : 수지 필름
14 : 전사층
14a : 적외선 경화 수지
15 : 제1 광학 기록층용 스탬퍼
16 : 제1 광학 기록층
17 : 중간층
17a : 감압성 접착 시트
18 : 보호막
10', 11', 14', 15' : 요철 형상
AR : 제2 광학 기록층에 있어서의 반사광의 제1 광학 기록층 조사 영역
BS : 빔 스플리터
CA : 클램프 영역
CH : 센터 홀
DC : 광디스크
DR : 드라이브 방향
DRrad: 반경 방향
FC : 촛점
HD : 광학 헤드
LD : 레이저 다이오드
LS : 집광 렌즈
LTI: 초기화광(입사광)
LTI' : 복귀광
LTR: 기록 재생광
MR : 미러
OL : 대물 렌즈
PD : 포토 디텍터
RA : 정보 기록 재생 영역
SM : 스핀들 모터
본 발명은 상기의 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 따라서 본 발명의 목적은 각 기록층의 정보 기록 재생 신호 특성을 열화하는 일 없이, 초기화할 때에 생기는 광간섭에 의한 초기화 불균일을 저감할 수 있는 광학 기록 매체의 초기화 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학 기록 매체의 초기화 방법은 기판 상에 제2 광학 기록층 및 제1 광학 기록층이 중간층을 거쳐서 차례로 적층되고, 또한 상기 제1 광학 기록층의 상층에 보호층이 형성되어 있고, 적어도 상기 제1 광학 기록층의 기록막이 상 변화형 기록 재료를 갖고, 기록 재생시에는 상기 보호층측으로부터 기록 재생광을 조사하는 광학 기록 매체의 초기화 방법이며, 상기 제1 광학 기록층에 상기 보호막측으로부터 초기화광을 조사하여 초기화하는 공정에 있어서, 상기 제1 광학 기록층에 집광한 집광 영역 내의 각 점에 있어서의 상기 초기화광의 입사광의 단위 면적당 에너지 밀도(ID1)와, 상기 초기화광이 상기 제1 광학 기록층을 투과하여 상기 제2 광학 기록층에 도달하고, 또한 상기 제2 광학 기록층에서 반사되어, 다시 상기 제1 광학 기록층으로 복귀하는 복귀광의 상기 집광 영역 내의 각 점에서의 단위 면적당 에너지 밀도(ID2)에 대해, 하기 [수학식 1]을 충족시키도록 상기 제1 광학 기록층을 초기화한다.
[수학식 1]
ID2/ID1 ≤ 0.002
상기한 본 발명의 광학 기록 매체의 초기화 방법은, 적합하게는 상기 초기화광의 파장은 상기 기록 재생광의 파장과 다른 파장이고, 상기 제1 광학 기록층이 상기 기록 재생광에 대해 투과성이며 상기 초기화광에 대해 흡수를 갖는 막을 포함한다.
더욱 적합하게는, 상기 초기화광의 파장은 400 ㎚ 미만이고, 상기 기록 재생광에 대해 투과성이며 상기 초기화광에 대해 흡수를 갖는 막은 ZnS - SiO2를 포함하거나, 혹은 ITO를 포함한다.
상기한 본 발명의 광학 기록 매체의 초기화 방법에 있어서는, 제1 광학 기록층에 초기화광을 조사하여 초기화하는 공정에 있어서, 초기화를 행하는 제1 광학 기록층 상에 초기화광인 레이저를 집광할 때, 초기화를 행하는 광학 기록층 상에 조사된 초기화광의 일부는 제1 광학 기록층을 투과하여 제2 광학 기록층에 도달하고, 또한 제2 광학 기록층에서 반사되어 제1 광학 기록층으로 복귀하여 초기화를 행하는 제1 광학 기록층을 조사한다.
여기서 제1 광학 기록층 상에서 초기화광의 입사광과 제2 광학 기록층으로부터의 복귀광이 겹치는 영역에서, 입사광의 에너지 밀도에 비해 복귀광의 에너지 밀도를 충분히 작게 할 수 있으면, 문제가 되고 있는 광간섭에 의한 초기화 불균일을 충분히 저감할 수 있다.
즉, 제1 광학 기록층에 집광한 집광 영역 내의 각 점에 있어서의 초기화광의 단위 면적당 에너지 밀도(ID1)와, 초기화광의 입사광이 제1 광학 기록층을 투과하여 제2 광학 기록층에 도달하고, 또한 제2 광학 기록층에서 반사되어 다시 제1 광학 기록층으로 복귀하는 복귀광의 집광 영역 내의 각 점에서의 단위 면적당 에너지 밀도(ID2)에 대해, 상기한 [수학식 1]을 충족시키도록 하여 제1 광학 기록층을 초기화함으로써 초기화 불균일을 충분히 저감할 수 있다.
복귀광의 에너지 밀도를 작게 하기 위해서는, 제1 광학 기록층의 광투과율이 초기화광의 파장에 대해 충분히 작거나, 제2 광학 기록층의 초기화광의 파장에 대한 반사율이 충분히 작으면 좋다. 본 발명에 있어서는 전자를 취급한다.
상 변화형 광학 기록층을 구성하는 다층막은, 일반적으로 상 변화형 기록 재료로 이루어지는 기록막, 기록 재생 파장에 대해 투명한 유전체막 및 금속 반사막으로 이루어지는 막을 포함하고 있다.
본 발명에 있어서는, 예를 들어 상기 유전체로서 초기화광의 파장에 흡수를 갖는 유전체 재료를 도입함으로써, 제1 광학 기록층의 초기화 파장에 대한 투과율을 저감하여 양호한 초기화를 실현할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.
본 실시 형태는 광학 기록 매체(광디스크)의 초기화 방법에 관한 것으로, 우선 광디스크의 구성과 그 제조 방법에 대해 간단히 설명한 후에, 광디스크의 초기화 방법에 대해 설명한다.
도1a는 본 실시 형태에 관한 2층의 광학 기록층을 설치한 광디스크의 빛의 조사 모습을 도시하는 모식 사시도이다.
광디스크(DC)는 중심부에 센터 홀(CH)이 개구된 대략 원반 형상을 하고 있어 내주부가 클램프 영역(CA)이 되고, 그 외측에 정보 기록 재생 영역(RA)이 설치되어 드라이브 방향(DR)으로 회전 구동된다.
정보를 기록 또는 재생할 때에는, 광디스크(DC) 중의 광학 기록층에 대해 예를 들어 개구수가 0.8 이상인 대물 렌즈(OL)에 의해 청색 내지 청자색 영역의 레이저광 등의 기록 재생광(LTR)이 조사된다.
도1b는 도1a 중의 A - A'에 있어서의 모식 단면도이다.
예를 들어, 두께가 1.1 ㎜, 외주 직경이 120 ㎜, 센터 홀(CH)의 내주 직경이 15 ㎜인 폴리카보네이트 등으로 이루어지는 디스크 기판(11)의 한 쪽 표면에 제2 광학 기록층(12)이 형성되어 있다. 한편, 수지 필름(131) 한 쪽 표면에 자외선 경화 수지로 이루어지는 전사층(14)이 형성되고, 그 표면에 제1 광학 기록층(16)이 형성되어 제1 광학 기록층(16)과 제2 광학 기록층(12)이, 예를 들어 20 ㎛ 정도의 막 두께이며, 기록 재생광의 파장에 대해 투명한 중간층(17)에 의해 접합되어 있다. 전사층(14)과 수지 필름(13)을 합쳐서 예를 들어 90 ㎛의 막 두께의 광 투과성의 보호막(18)이 구성된다.
제2 광학 기록층(12) 및 제1 광학 기록층(16)은, 각각 상층측으로부터 예를 들어 유전체막, 상 변화형 기록 재료 등의 기록막, 유전체막 및 반사막 등이 이 순서로 적층된 구성이며, 적어도 제1 광학 기록층(16)의 기록막은 상 변화형 기록 재료를 포함하는 구성이다.
여기서, 디스크 기판(11)의 한 쪽 표면에 요철 형상(11')이 설치되어 있고, 이 요철 형상에 따라서 제2 광학 기록층(12)이 형성되어 있다. 또한, 전사층(14)의 표면에도 요철 형상(14')이 설치되어 있고, 이 요철 형상에 따라서 제1 광학 기록층(16)이 형성되어 있다. 제1 광학 기록층(16) 및 제2 광학 기록층(12)은 상기의 요철 형상(14') 혹은 요철 형상(11')에 기인한 요철 형상을 구비하고 있고, 이 요철 형상에 의해 예를 들어 랜드 및 그루브라 불리우는 트랙 영역으로 구분된다.
상기한 광디스크를 기록 혹은 재생하는 경우에는, 도1b에 도시한 바와 같이 대물 렌즈(OL)에 의해 레이저광 등의 기록 재생광(LTR)을 광투과성 보호막(18)측으로부터 제1 광학 기록층(16) 혹은 제2 광학 기록층(12)에 어느 쪽이든 포커싱하도록 조사한다. 재생시에 있어서는, 제1 및 제2 광학 기록층(16, 12) 중 어느 한 쪽에서 반사된 복귀광을 수광하여 재생 신호가 취출된다.
또한, 제2 광학 기록층(12)에 대해서는 요철 형상(11')을 기록 데이터에 대응하는 길이를 갖는 피트로 하고, 광학 기록층을 알루미늄막 등의 반사막으로 구성함으로써, 재생 전용의 광학 기록층으로 할 수도 있다.
다음에, 상기한 2층의 광학 기록층을 갖는 광디스크의 제조 방법의 일예에 대해 설명한다.
여기서는, 제1 광학 기록층(16)뿐만 아니라 제2 광학 기록층(12)도 상 변화형 기록 재료의 기록막을 포함하는 구성으로 하여 설명한다.
우선, 종래부터 알려져 있는 소정의 방법에 의해, 제2 광학 기록층용 패턴인요철 형상(10')을 표면에 갖는 제2 광학 기록층용 스탬퍼(10)를 작성한다.
다음에, 상기한 제2 광학 기록층용 스탬퍼(10)를 금형의 캐비티 내측을 향하 도록 설치하고, 예를 들어 용융 상태의 폴리카보네이트를 사출하는 사출 성형에 의해, 도2a에 도시한 바와 같이 폴리카보네이트로 이루어지는 디스크 기판(11)을 작성한다. 이 때, 금형의 형상을 설정함으로써 디스크 기판(11)에 센터 홀(CH)의 형상을 형성한다.
여기서, 디스크 기판(11)의 표면에는 제2 광학 기록층용 스탬퍼(10)의 요철 형상(10')에 대응하여 요철 형상(11')이 형성된다.
상기한 제2 광학 기록층용 스탬퍼(10)로부터 이형함으로써, 도2b에 도시한 바와 같은 표면에 요철 형상(11')이 형성된 디스크 기판(11)을 얻을 수 있다.
다음에, 도3a에 도시한 바와 같이 디스크 기판(11)의 표면에 공기나 질소 가스 등의 가스를 분무하여 먼지를 제거한 후, 예를 들어 스패터링법 혹은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등에 의해, 알루미늄막으로 이루어지는 전반사성의 반사막, 유전체막, 상 변화형 기록 재료의 기록막, 유전체막을 차례로 적층시켜 제2 광학 기록층(12)을 형성한다.
다음에, 성막을 끝낸 단계인 as - deposited에서는 비정질에 가까운 상태로 되어 있는 제2 광학 기록층(12)의 상 변화형 기록 재료를 결정화하기 위해, 도3b에 도시한 바와 같이 초기화광(LTI)을 대물 렌즈(OL)로 집광하여 제2 광학 기록층(12)에 조사하면서 제2 광학 기록층(12)의 전체면에 스위프하여 제2 광학 기록층(12)을초기화한다.
초기화광(LTI)으로서는, 예를 들어 적외 레이저나 400 ㎚ 미만 파장의 레이저 등을 이용할 수 있다.
한편, 도4a에 도시한 바와 같이, 예를 들어 80 ㎛ 두께의 중심에 센터 홀(CH)을 갖는 대략 원형의 수지 필름(13) 상에, 전사층이 되는 적절한 양의 자외선 경화 수지(14a)를 공급하여 스핀 도포한다.
다음에, 미리 제1 광학 기록층용 패턴인 요철 형상(15')을 표면에 갖는 제1 광학 기록층용 스탬퍼(15)를 형성해 두고, 도4b에 도시한 바와 같이 자외선 경화 수지(14a)에 제1 광학 기록층용 스탬퍼(15)를 접합하고, 충분한 양의 자외선을 조사하여 자외선 경화 수지(14a)를 고화시켜 전사층(14)으로 한다.
여기서, 전사층(14)의 표면에는 제1 광학 기록층용 스탬퍼(15)의 요철 형상(15')에 대응하여 요철 형상(14')이 형성된다.
다음에, 도5a에 도시한 바와 같이 제1 광학 기록층용 스탬퍼(15)와 전사층(14)의 계면에서 박리함으로써, 전사층(14)의 표면에 요철 형상(14')을 전사한다.
다음에, 도5b에 도시한 바와 같이 전사층(14)의 표면에 공기나 질소 가스 등의 가스를 분무하여 먼지를 제거한 후, 예를 들어 스패터링법 혹은 CVD법 등에 의해 알루미늄막으로 이루어지는 반투과성 반사막, 유전체막, 상 변화형 기록 재료의 기록막, 유전체막을 차례로 적층시켜 제1 광학 기록층(16)을 형성한다.
다음에, 도6a에 도시한 바와 같이 디스크 기판(11)에 형성된 제2 광학 기록층(12) 상에 감압성 접착 시트(17a)를 배치하고, 도6b에 도시한 바와 같이 감압성 접착 시트(17a) 접합용 중간층(17)으로서 제2 광학 기록층(12)과 제1 광학 기록층(16)을 대향시키고 코어 맞춤을 하여 접합시킨다.
다음에, 제2 광학 기록층(12)과 마찬가지로 성막을 끝낸 단계인 as - deposited에서는 비정질에 가까운 상태로 되어 있는 제1 광학 기록층(16)의 상 변화형 기록 재료를 결정화하기 위해, 도7에 도시한 바와 같이 초기화광(LTI)을 대물 렌즈(OL)로 집광하여 제1 광학 기록층(16)에 조사하면서 제1 광학 기록층(16)의 전체면에 스위프하여 제1 광학 기록층(16)을 초기화한다.
여기서, 제1 광학 기록층(16)을 초기화하기 위해서는 초기화광(LTI)으로서는 예를 들어 400 ㎚ 미만 파장의 레이저 등을 이용한다.
이상으로, 도1에 도시한 구성의 광디스크를 제조할 수 있다.
또한, 상기한 제조 방법은 제1 실시 형태이고, 예를 들어 제2 광학 기록층(12)의 상층에, 표면에 제1 광학 기록층용 요철 패턴을 갖는 중간층(17)을 형성하고, 그 상층에 제1 광학 기록층(16)을 형성하고, 그 상층에 광투과성 보호막(18)을 형성하는 방법 등, 다른 방법에 의해 제조하는 것도 가능하다. 단, 어떠한 경우도 제1 광학 기록층(16)의 초기화는 상술한 바와 같이 중간층(17)을 거쳐서 제2 광학 기록층(12)과 적층한 후에 행하는 것으로 한다.
상기한 제1 광학 기록층(16)의 초기화에 이용하는 초기화 장치의 예의 모식도를 도8에 도시한다. 제1 광학 기록층(16)에 한정되지 않으며, 도3b에 도시한 제2 광학 기록층(12)의 초기화 공정에도 이용할 수 있다.
제1 광학 기록층(16) 및 제2 광학 기록층(12)의 다층의 광학 기록층을 갖는 광디스크(DC)는, 스핀들 모터(SM)에 의해 회전 구동되고 이 회전하는 광디스크(DC)에 대해 광디스크의 반경 방향(DRrad)으로 이동 가능한 광학 헤드(HD)에 의해 초기화광(LTI)을 조사하도록 되어 있다. 초기화광(LTI)의 파장은 400 ㎚ 미만이다.
광학 헤드(HD)는 초기화광 광원인 레이저 다이오드(LD), 빔 스플리터(BS), 반사 미러(MR), 대물 렌즈(OL)를 구비하고 있고, 광디스크(DC)로부터의 복귀광을 빔 스플리터(BS) 및 집광 렌즈(LS)를 거쳐서 포토 디텍터(PD)로 유도하여, 이를 모니터하는 구성으로 되어 있다.
이 초기화 장치에 의해 광디스크(DC)의 제1 광학 기록층(16) 상에 집광되는 초기화광(LTI)의 스폿 형상 및 광강도(LI) 프로파일을 도9에 도시한다.
초기화광(LTI)은 타원형의 스폿 형상이며, 디스크의 반경 방향(x)으로 폭(x1)의 프로파일(Px), 트랙 방향(y)으로 폭(y1)의 프로파일(Py)을 갖는다. 예를 들어, 폭(x1)은 절반치 폭으로서 50 ㎛ 정도, 폭(y1)은 절반치 폭으로서 1 ㎛ 정도로 한다.
다음에, 상술한 초기화 장치에 의한 다층의 광학 기록층을 갖는 광디스크의 초기화 방법에 대해 설명한다.
스핀들 모터에 의해 구동되는 회전 테이블 등에 의해, 광디스크를 적절한 회전수로 회전시키고, 초기화광인 레이저 수렴광을 그 촛점 위치를 초기화하고자 하는 기록층면 위치에 오도록 포커스 서보라 불리우는 기술을 이용하여 촛점을 연결시킨다.
레이저 수렴광은 광디스크 1 회전당 반경 방향으로 일정한 거리, 예를 들어 5 ㎛ 이동한다.
이 동작에 의해 광디스크의 정보 기록 재생 영역(RA) 전체면을 초기화한다.
도10에, 다층(이층)의 광학 기록층을 갖는 광디스크의 제1 광학 기록층(16)을 초기화하는 경우의 초기화광의 배치를 도시한다. 또한, 도10에서는 각 기록층 상에 본래 존재하는 안내 홈의 표시를 생략한다.
대물 렌즈(OL)에 의해 제1 광학 기록층(16) 상에 촛점(FC)을 연결한 초기화광의 입사광(LTI)의 일부는, 제1 광학 기록층(16) 및 중간층(17)을 투과하여 제2 광학 기록층(12)에서 반사하고, 다시 중간층(17)을 투과하여 복귀광(LTI')으로서 제1 광학 기록층(16)에 조사된다. 도10 중에 제2 광학 기록층에 있어서의 반사광의 제1 광학 기록층 조사 영역(AR)을 도시한다.
이 경우, 제1 광학 기록층(16)으로 수렴하는 초기화광의 입사광(LTI)과 제2 광학 기록층(3)으로부터의 복귀광(LTI')은, 제1 광학 기록층(16) 상에서 광간섭을 일으킨다. 광간섭이 일어나면 제1 광학 기록층(16)에 있어서의 레이저광 강도가 제2 광학 기록층(12)으로부터의 반사광이 없는 경우에 대해 변동한다.
광간섭에 의한 제1 광학 기록층(16) 상의 레이저광 강도의 변화는 중간층(17)의 두께(D)의 변화에 대해 주기적이고, 중간층(17)의 초기화광의 파장(λI)에 대한 굴절율을 n1로 한 경우, 중간층(17)의 두께(D)의 증가량에 따라서 λI/(2n1)의 주기로 제1 광학 기록층(16) 상의 레이저광의 강도 변동이 발생한다.
종래 기술에 있어서 널리 이용되고 있는 초기화광의 파장 λI＝ 800 ㎚의 경우, 중간층(17)의 굴절율 nI＝1.5를 이용하면 제1 광학 기록층(16) 상의 광강도는 중간층(17)의 두께(D)가 0.27 ㎛ 변동할 때마다 강약을 반복한다. 예를 들어, 중간층(17)의 두께(D)를 20 ㎛로 하는 경우, 중간층(17)의 두께 오차를 0.01 ㎛ 이하로 제어하는 것이 필요해지지만, 현실적으로는 불가능하며, 실제로는 1 ㎛ 이상의 막 두께 오차를 디스크면 내에서 갖는다. 이로 인해, 디스크면 내에서 간섭의 정도를 일정하게 유지할 수는 없다.
한편, 하기의 실시예에 있어서 설명하는 바와 같이 본 실시 형태에 있어서는 초기화광의 파장 λI＝ 400 ㎚ 미만으로 하고 있고, 이 영역의 빛에 대해 충분한 광흡수를 갖고, 또한 일반적으로 가시광 강도 영역에서 이용되는 정보 기록 재생광에 대해 충분히 투명한 재료를 제1 광학 기록층 내의 유전체막으로서 이용하는 것등에 의해 다음 [수학식 1]을 충족시킬 수 있다.
[수학식 1]
ID2/ID1 ≤ 0.002
이 결과, 수렴광과 복귀광의 간섭의 결과 서로 강해지는 경우의 강도를 Imax, 서로 약해질 때의 강도를 Imin으로 하였을 때의 강도 변조도는 Imax/Imin≤ 1.2가 되어, 제1 광학 기록층의 초기화 불균일을 저감할 수 있다.
(실시예)
본 실시예에 있어서, 초기화 불균일을 억제하기 위해 필요한 여러 조건 등에 대해 예측한 결과에 대해 설명한다.
우선, 초기화 불균일을 억제하기 위해 필요한 조건을 예측한다.
제1 광학 기록층을 초기화할 때에, 제1 광학 기록층(16)에 집광한 집광 영역 내의 각 점에 있어서의 초기화광의 입사광의 단위 면적당 에너지 밀도(ID1)와, 레이저광이 제1 광학 기록층(16)을 투과하여 제2 광학 기록층(12)에 도달하고, 또한 제2 광학 기록층(12)에서 반사되어 다시 제1 광학 기록층(16)으로 복귀하는 복귀광의 상기 집광 영역 내의 각 점에 있어서의 단위 면적당 에너지 밀도(ID2)에 대해 이 입사광과 복귀광의 에너지 밀도의 비율과 층간 간섭에 의해 생기는 광강도 변조의 관계를 도11에 나타낸다.
도11에 있어서, 횡축에 ID2/ID1의 값을 취한다. 또한, 수렴광과 복귀광의 간섭 결과 서로 강해지는 경우의 강도를 Imax, 서로 약해질 때의 강도를 Imin으로 하여 Imax/Imin을 종축에 취한다.
후술하는 이유에서 강도 변조도는 Imax/Imin≤ 1.2 정도인 것이 바람직하다.이를 충족시키기 위해서는, 도11로부터 다음 [수학식 1]을 충족시키면 되는 것을 알 수 있다.
[수학식 1]
ID2/1D1 ≤ 0.002
다음에, 초기화용 레이저광의 파장이 300 ㎚, 대물 렌즈의 개구수가 0.35, 촛점 위치에 있어서의 초기화용 레이저광의 스폿 형상이, 반경 방향의 절반치 폭이 50 ㎛, 트랙 방향의 절반치 폭 0.7 ㎛라는 구체적인 구성의 초기화 장치에 의해, 중간층(17)의 두께 및 굴절율이 각각 20 ㎛, 1.5인 다층의 광학 기록층을 갖는 광디스크를 초기화하는 경우의 광간섭에 의해 발생하는 제1 광학 기록층(16) 상에서의 초기화광의 강도 변조도를 예측한 결과에 대해 설명한다.
여기서, 초기화광의 파장을 300 ㎚로 하고 있지만, 이후에는 이 파장을 기초로 하는 것으로 한다.
상기에서 초기화광의 강도 변조도에 대해 예측한 결과를 도12에 나타낸다.
도12에 있어서, 횡축(X)은 제1 광학 기록층(16)의 투과율을 T16, 중간층(17)의 투과율을 T17(＝ 1 － 중간층의 흡수율 A17), 제2 광학 기록층(12)의 반사율을 R12로 하였을 때에 다음 [수학식 2]에 나타내는 값을 취한다.
[수학식 2]
X ＝ T16 2× T17 2× R12
종축은 제1 광학 기록층(16) 상에서의 초기화광의 강도 변조도를 나타내고있고, 간섭 결과 서로 강해지는 경우의 강도를 Imax, 서로 약해질 때의 강도를 Imin으로 하여 Imax/Imin으로 표시되는 값을 취한다.
한편, 상 변화형 광디스크에 있어서 초기화 공정의 조건 중, 예를 들어 초기화광의 파워는 신호 특성에 영향을 미친다.
도13은 신호 특성의 초기화광의 파워 의존성을 나타낸다. 도13에 있어서, 횡축은 초기화광의 파워의 최적치를 1로 하였을 때의 상대치를 나타내고, 종축은 각 초기화광의 파워로 1000회 재기록한 후에서의 지터치를 나타낸다. 지터치는 작을수록 좋다.
도13으로부터 초기화 파워가 최적치보다도 높아지거나 혹은 낮아짐에 따라, 적은 재기록 횟수로 지터가 증대되어 버려 지터를 수십 ％ 정도 이하로 낮게 억제하기 위해서는, 초기화광의 파워로서 최적치 ±10 ％ 이내가 허용 범위라고 판단된다.
초기화광의 파워의 허용 범위가 최적치 ±10 ％ 이내라는 것은, 환산하면 대략 Imax/Imin≤ 1.2 정도에 상당하게 되고, 이 조건을 충족시키기 위해서는 [수학식 2]에 나타내는 X에 대해 상술한 도12로부터 X ≤ 0.003으로 하는 것이 바람직하다는 결론을 얻을 수 있었다. X ＝ 0.003일 때 ID2/ID1은 대략 0.002가 된다.
다음에, 제1 광학 기록층의 예로서 도14a 및 도14b에 나타내는 층 구성을 상정하여, 이들 각각의 광투과율을 도15 및 도16에 나타낸다.
도14a 및 도14b에 나타내는 제1 광학 기록층은 기록 재생광의 파장이 400 ㎚인 경우에 대해 설계된 것으로, 파장 400 ㎚에 있어서는 적절한 광투과율이 있다. 단, 여기서는 광입사측에 본래 설치되어 있는 광투과성의 보호막이 없는 상태에서의 초기화를 상정하고 있어, 광투과성의 보호막이 존재하는 경우의 투과율과는 다르다.
도14a 및 도14b의 각 제1 광학 기록층의 구성의 차이점은, 파장 400 ㎚에 있어서 투명한 유전체층의 재료로서 도14a에서는 Si3N4를, 도14b에서는 ZnS - SiO2를 이용하고 있는 점에 있으며, 상 변화형 기록 재료의 기록막과 은 합금의 반사막은 동일한 구성이다.
도14a의 경우의 제1 광학 기록층에 있어서의 광투과율을 도15에 나타낸다.
이에 의하면, 파장 250 ㎚ 이상에서 그다지 광투과율에 변화는 보이지 않는다.
이는, Si3N4가 상기 파장 영역에서 그다지 흡수를 갖지 않고, 다른 재료도 파장에 의해 흡수 특성이 그다지 변화하지 않기 때문이다.
한편, 도14b의 경우의 제1 광학 기록층에 의한 광투과율을 도16에 나타낸다.
파장 350 ㎚ 이하에서 큰 흡수를 가져 광투과율이 급격히 저하되고 있다. 투과율이 급격히 저하되는 이유는 ZnS - SiO2의 광흡수 특성에 있다.
도17은 Si3N4의 복소 굴절율(n은 굴절율, k는 감쇠 계수)의 파장 의존성을 나타낸다.
도17에 나타낸 바와 같이, Si3N4의 k치는 파장 250 ㎚ 이상에서 대략 0이며, 파장 영역에서 그다지 흡수를 갖고 있지 않은 경우를 나타내고 있다.
도18은 ZnS - SiO2의 복소 굴절율(n은 굴절율, k는 감쇠 계수)의 파장 의존성을 나타낸다.
도18로부터 알 수 있듯이, 파장 350 ㎚ 이하에서는 감쇠 계수(k)의 값이 증대하고 있다.
여기서, 유전체막으로서 ZnS - SiO2를 이용한 도14b에 나타낸 광학 기록층의 파장 300 ㎚에 있어서의 광투과율은 8 ％로 작고, 또한 제2 광학 기록층의 반사율은 많게 어림잡아도 50 ％ 정도이므로, 상술한 [수학식 2]에 따라서 X를 산출하면, X ＝ 0.003이 되며, Imax/Imin≤ 1.2 정도를 충족시키기 위해 요구되는 X ≤ 0.003이라는 조건을 충족시키게 된다.
한편, 유전체막으로서 Si3N4를 이용한 도14a에 나타낸 광학 기록층의 경우는, 제1 광학 기록층에 있어서 파장 250 ㎚ 정도까지 높은 광투과율을 구비하고 있으므로, X ≤ 0.003이라는 조건을 충족시키기 위해서는 다른 대책도 필요로 하는 것을 알 수 있었다.
이상으로부터, 400 ㎚ 미만의 자외 영역의 레이저광과, 이 영역의 빛에 대해 충분한 광흡수를 갖고, 또한 일반적으로 가시광 강도 영역에서 이용되는 정보 기록 재생광에 대해 충분히 투명한 재료를 제1 광학 기록층 내의 유전체막으로서 이용함으로써, 제1 광학 기록층의 초기화 불균일을 저감할 수 있었다.
또, 가시광 영역에서는 투명하고 자외광 영역에서는 흡수를 갖는 유전체는, ZnS - SiO2에 한정된 것은 아니며, 사용하는 레이저 파장과의 조합을 고려함으로써, ITO(산화 인듐 및 주석)라 불리우는 재료 혹은 그 밖의 재료를 선택할 수 있다.
도19는 ITO의 복소 굴절율(n은 굴절율, k는 감쇠 계수)의 파장 의존성을 나타낸다.
ITO도 ZnS - SiO2와 마찬가지로, 파장 400 ㎚ 부근으로부터 감쇠 계수(k)의 값이 증대하기 시작하여, 25O ㎚ 부근의 단파장 영역에서는 ZnS - SiO2의 감쇠 계수(k)보다도 큰 값으로 되어 있다.
따라서, 유전체막으로서 ITO를 이용한 경우에 있어서도 초기화광의 파장을 적당히 선택함으로써, Imax/Imin≤ 1.2 정도를 충족시키기 위해 요구되는 X ≤ 0.003이라는 조건을 충족시킬 수 있다.
본 실시 형태에 의해, 상 변화형 광디스크 중 2층 이상의 재기록형 혹은 한 번만 기록을 행할 수 있는 광학 기록층을 갖는 다층 광디스크의 초기화를 행하는 데 있어서, 정보 기록 재생에 이용하는 레이저광에는 충분히 투명한 한편, 초기화에 이용하는 레이저광에 대해서는 흡수를 갖는 재료의 층을 제1 광학 기록층을 구성하는 유전체막으로서 이용함으로써, 광학 기록층 사이에서의 광간섭이 원인으로 발생하는 초기화면에서의 광강도 변조를 저감하여 양호한 초기화를 행할 수 있다.
특히, 초기화 파장을 400 ㎚ 이하로 함으로써 정보 기록 재생에 이용하는 레이저광에는 충분히 투명하고, 초기화 파장에 있어서는 흡수를 갖는 재료를 제1 광학 기록층을 구성하는 막으로서 이용하는 것이 용이해져, 상기 초기화 불균일을 저감할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되지 않는다.
예를 들어, 초기화 대상으로 하는 디스크 구조는, 도1에 도시한 구조에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 도1의 구조에 있어서 제1 광학 기록층(16) 상에 형성된 광투과성의 보호막(18)이 없는 상태에서 초기화를 행해도 좋다.
기타, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 행할 수 있다.
본 발명에 의해, 상 변화형의 광학 기록층을 갖는 광학 기록 매체를 초기화할 때에, 각 기록층의 정보 기록 재생 신호 특성을 열화하는 일 없이 초기화할 때에 생기는 광간섭에 의한 초기화 불균일을 저감할 수 있다.
본 발명은, 상 변화형 재료를 기록 재료로 하는 광학 기록층을 갖는 재기록 가능형 등의 메모리 형태에 대응할 수 있고, 저렴한 대용량 파일의 실현을 가능하게 하는 광디스크의 제조 방법에 있어서 이용하는 광디스크의 초기화 방법에 이용 가능하다.

Claims (4)

  1. 기판 상에 제2 광학 기록층 및 제1 광학 기록층이 중간층을 거쳐서 차례로 적층되고, 또한 상기 제1 광학 기록층의 상층에 보호층이 형성되어 있고, 적어도 상기 제1 광학 기록층의 기록막이 상 변화형 기록 재료를 갖고, 기록 재생시에는 상기 보호층측으로부터 기록 재생광을 조사하는 광학 기록 매체의 초기화 방법이며,
    상기 제1 광학 기록층에 상기 보호막측으로부터 초기화광을 조사하여 초기화하는 공정에 있어서, 상기 제1 광학 기록층에 집광한 집광 영역 내의 각 점에 있어서의 상기 초기화광의 입사광의 단위 면적당 에너지 밀도(ID1)와, 상기 초기화광이 상기 제1 광학 기록층을 투과하여 상기 제2 광학 기록층에 도달하고, 또한 상기 제2 광학 기록층에서 반사되어 다시 상기 제1 광학 기록층으로 복귀하는 복귀광의 상기 집광 영역 내의 각 점에서의 단위 면적당 에너지 밀도(ID2)에 대해, 하기 [수학식 1]을 충족시키도록 상기 제1 광학 기록층을 초기화하는 광학 기록 매체의 초기화 방법.
    [수학식 1]
    ID2/ID1 ≤ 0.002
  2. 제1항에 있어서, 상기 초기화광의 파장은 상기 기록 재생광의 파장과 다른 파장이고,
    상기 제1 광학 기록층이 상기 기록 재생광에 대해 투과성이며, 상기 초기화광에 대해 흡수를 갖는 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기록 매체의 초기화 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 초기화광의 파장은 400 ㎚ 미만이며,
    상기 기록 재생광에 대해 투과성이며, 상기 초기화광에 대해 흡수를 갖는 막은 ZnS - SiO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기록 매체의 초기화 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 초기화광의 파장은 400 ㎚ 미만이며, 상기 기록 재생광에 대해 투과성이며, 상기 초기화광에 대해 흡수를 갖는 막은 ITO를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 기록 매체의 초기화 방법.
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