KR20040108770A - 다중 적층체 광 데이터 저장매체 및 그 저장매체의 용도 - Google Patents

다중 적층체 광 데이터 저장매체 및 그 저장매체의 용도 Download PDF

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KR20040108770A
KR20040108770A KR10-2004-7017677A KR20047017677A KR20040108770A KR 20040108770 A KR20040108770 A KR 20040108770A KR 20047017677 A KR20047017677 A KR 20047017677A KR 20040108770 A KR20040108770 A KR 20040108770A
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반쉬엔델마르크
쵸우구오-푸
류페르스요하네스씨.엔.
루젠요하네스에이치.제이.
쿠이퍼안토니우스이.티.
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract

기록시에 저장매체(20)의 입사면(16)을 통해 입사하는 포커싱된 방사빔(30)을 사용하여 재기록 가능한 기록을 위해 다중 적층체 광 데이터 저장매체(20)를 설명한다. 그 저장매체(20)는, 기판(1)을 갖는다. 이 기판의 일측에는, 상변화형 기록층(6)을 갖는 제 1 기록 적층체(2)가 적층된다. 제 1 기록 적층체(2)는, 입사면(16)으로부터 가장 먼 위치에 존재한다. 상변화형 기록층(12)을 갖는 적어도 한 개의 추가의 기록 적층체(3)는, 제 1 기록 적층체(2)보다 입사면(16)에 보다 가깝게 존재한다. Cu로 이루어지고 방사빔(30)에 대해 투명한 금속 반사층은, 추가의 기록 적층체(3) 내에 존재하고 2 내지 10nm 두께를 갖는다. 투명 스페이서층(9)은, 기록 적층체(2,3) 사이에 존재한다. 이러한 구성으로, 충분한 히트 싱크 작용을 겸한 높은 광 투과율을 갖는 금속 반사층(14)은, 인접한 층들과의 낮은 화학 반응성을 갖도록 이루어진다.

Description

다중 적층체 광 데이터 저장매체 및 그 저장매체의 용도{MULTI-STACK OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM AND USE OF SUCH MEDIUM}
본 발명은, 기록시에 저장매체의 입사면을 통해 입사하는 포커싱된 방사빔을 사용하여 재기록 가능한 기록을 하고,
- 상기 매체의 일측면에 설치된 기판과,
- 상변화형 기록층을 구비하고, 상기 입사면으로부터 가장 멀리 떨어진 위치에 존재하는 제 1 기록 적층체와,
- 상기 제 1 기록 적층체보다 상기 입사면에 가깝게 존재하는 상변화형 기록층과 상기 방사빔에 대해 투명한 금속 반사층을 구비하는 적어도 한 개 이상의 기록 적층체와,
- 상기 기록 적층체들 사이에서, 상기 포커싱된 레이저광 빔의 초점 심도보다 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층을 구비한 다중 적층체 광 데이터 저장매체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 고속의 데이터 전송속도의 기록 애플리케이션을 위해 상기와 같은 다중 적층체 광 데이터 저장매체의 용도에 관한 것이다.
출원인에 의해 출원된 미국특허 US 6,190,750에는, 서두에서 언급된 형태의 광 데이터 저장매체의 실시예가 공지되어 있다.
상변화 원리에 의거한 광 데이터 저장매체는, 직접 겹쳐쓰기(DOW) 및 높은 저장밀도를 갖는 가능성과, 판독전용 데이터 저장매체와의 쉬운 호환성을 겸비하기 때문에 구매력이 있다. 이러한 관계에 있어서, 데이터 스토리지는, 디지털 비디오 스토리지, 디지털 오디오 스토리지 및 소프트웨어 데이터 스토리지로 이루어진다. 상변화 광 기록은, 포커싱된 비교적 높은 전력의 방사빔, 예를 들면 포커싱된 레이저광 빔을 사용하여 서브마이크로미터 크기의 비정질 기록마크의 결정질 기록층에의 형성에 관계된다. 정보 기록시에, 정보가 기록됨에 따라 변조된 상기 포커싱된 레이저광 빔에 대해 상기 저장매체를 이동시킨다. 마크는, 고전력 레이저광 빔에 의해 결정질 기록층이 용해되면 형성된다. 그 레이저광 빔이 오프로 전환 및/또는 상기 기록층에 대해 상대적으로 연속적으로 이동되면, 상기 기록층에서 상기 용해된 마크의 급속냉각이 일어나서, 노광되지 않은 영역에 있는 결정질로 유지되어 있는 기록층의 노광된 영역에 비정질 정보마크가 남게 된다. 기록된 비정질 마크의 소거는, 기록층을 용해하지 않고서, 저전력 레벨의 동일한 레이저에 의한 가열에 의한 재결정화로 실현된다. 상기 비정질 마크는, 예를 들면, 기판을 경유하여, 비교적 낮은 전력의 포커싱된 레이저광 빔에 의해 판독되는 데이터 비트를 나타낸다. 결정질 기록층에 대해 비정질 마크의 반사율 차이에 의해, 상기 기록된 정보에 따라 검출기에 의해 변조된 광전류로 연속적으로 변화된 변조된 레이저 광이 생긴다.
상변화 광 기록시의 가장 중요한 요구사항 중 하나는, 고속 데이터 전송속도로, 이것은 30-50Mbit/s 이상의 사용자 데이터 전송속도로 상기 저장매체에 데이터를 기록 및 재기록할 수 있다는 것을 말한다. 특히, 고속 데이터 전송속도는, 고속의 디스크형 CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, DVR-레드 및 블루레이 디스크(BD)라고도 불리는 DVR-블루 등에서와 같은 고밀도 기록 및 고속 데이터 전송속도의 광 기록매체에서 필요로 하고, 이때 각각의 약어는, 공지된 콤팩트디스크(CompactDisk)와 차세대 고밀도 디지털 다기능(DigitalVersatile) 또는 비디오 디스크(VideoDisk)+RW 및 -RAM가 있고, 여기서의 RW 및 RAM은 상기와 같은 디스크들과 디지털 비디오 레코딩(DigitalVideoRecording) 광 스토리지 디스크라고 하며, 레드(red) 및 블루(blue)는 사용된 레이저 파장을 말한다. 상기와 같은 고속 데이터 전송속도는, 상기 기록층이 DOW시에 고속의 결정화 속도, 즉 30ns보다 낮은 결정화시간을 갖게 하는 것을 필요로 한다. 또한, 이것은 다중 적층체 버전의 상술한 디스크의 기록층에 적용된다. 완전 소거 시간(CET: Complete Erasure Time)은, 결정질 환경에서 기록된 비정질 마크의 완전 결정화를 위한 소거 펄스의 최소 지속기간으로서 정의된다. 상기 CET는, 일반적으로 정전기 측정기로 측정된다. 120mm 디스크 당 4.7GB 기록밀도를 갖는 DVD+RW의 경우, 사용자 데이터 비트 전송속도는 26Mbits/s가 필요하고, DVR-블루의 경우에는 상기 전송속도는 35Mbits/s이다. 고속 버전의 DVD+RW 및 DVR-블루의 경우에는 데이터 전송속도는 50Mbits/s 이상이 필요하다. AV 정보 스트림은, 오디오/비디오(AV) 애플리케이션뿐만 아니라 컴퓨터 데이터 애플리케이션에 대한 데이터 전송속도를 결정하고 데이터 전송속도에 있어서의 제한은 적용되지 않는다, 즉 전송속도가 크면 클수록 좋다. 이들 데이터 전송속도 각각은, 일부 파라미터, 예를 들면 기록 적층체의 열 설계 및 사용된 기록층 물질에 영향을 받는 최대 CET로 변화될 수 있다.
DOW시에 이전에 기록된 비정질 마크를 재결정화하는 것을 확보하기 위해서, 기록층의 결정화 속도를 적절하게 하여 레이저광 빔에 관련된 기록매체의 속도를 일치시켜야 한다. 결정화 속도가 충분히 크지 않으면, 오래된 데이터를 나타내는 이전의 기록으로부터 비정질 마크는, DOW시에 재결정화되는 것을 의미하는, 완전 소거가 될 수 없다. 한편, 결정화 시간이 짧은 경우, 비정질화는 결정질 배경으로부터의 결정 성장을 피할 수 없는 것이기 때문에 곤란해진다. 이것에 의해, 불규칙적인 에지를 갖는 (저변조) 비교적 작은 비정질 마크가 되어, 지터 레벨이 높아지게 된다. 이것은 디스크의 밀도 및 데이터 전송속도를 제한한다. 적층체는 비교적 높은 냉각속도를 갖는 것이 아주 바람직하다. 다중 적층체 광 기록에 있어서, 추가의 기록 적층체들에 있어서 냉각능력이 충분한 층이 없기 때문에 "추가의(further)" 기록 적층체에 대해 이와 같이 높은 냉각속도 요구사항을 만족시키는 것이 어렵다. 다중 적층체 설계는, 심볼 Ln으로 나타내고, 이때 n은 0 또는 양의 정수를 나타낸다. 방사빔이 입사하는 적층체는 Lo라고 부르는 반면에, 보다 깊은 적층체 각각은 L1..Ln으로 나타낸다. 입사하는 방사빔의 방향의 면에서 볼 때 보다 깊다는 것을 알 수 있을 것이다. 이와 같이, 이중 적층체 설계일 경우에, 2개의 적층체 L0및 L1은 존재한다. L0는 가장 깊은 "제 1" 적층체(L1)에 기록을 가능하게 하기 위해서 방사빔에 대해 거의 투명해야 한다. 그러나, 비교적 높은 투명도와 아주 충분한 냉각, 또는 히트 싱크 동작을 겸비한 층은 얻기가 어렵다.
예를 들면, 소위 MIPI 적층체에서 Al 반사층을 Ag 반사층으로 대체하는 경우지터 레벨 및 데이터 전송속도를 상당히 향상시킬 수 있는 DVR 디스크로 증명하였는데, 이때 M은 금속 반사층이고, I는 ZnS-SiO2및 P는 예를 들면, GeInSbTe 기록층이다. 이것은 Ag가 Al보다 좋은 열 전도율을 갖기 때문에, Ag를 사용하여, 냉각속도를 향상시킨다는 사실에 기인한다. 이에 따라 50 Mbits/s DVR 디스크를 구현하게 된다. 그러나, 디스크의 저장 수명은, AgS를 구성하는 Ag와 자주 사용된 ZnS-SiO2유전층간의 화학반응으로 인해 받아들일 수 없게 된다. 얇은 Ag의 도입으로 상기 반응이 생겨 디스크의 저장 수명을 악화시킨다. 이에 따라 잡음레벨이 높아진다.
다중 적층체 기록에 대해 상술한 것처럼, 방사빔이 먼저 입사하는 상기 추가의 기록 적층체(들)는, 제 1 기록 적층체의 적절한 판독/기록 특징을 확보하도록 충분히 투과적이어야 한다. 상기 공지된 US특허 6,190,750의 매체는, 재기록 가능한 상변화 기록을 하기 위한 ｜IP2IM2I+｜S｜IP1IM1｜구조이고, 이 구조는 2개의 금속층 M1및 M2를 갖고, 이 층들 각각은, 높은 광 반사율을 갖는 비교적 두꺼운 층이고, 비교적 높은 광 투과율 및 실질적인 열 전도율을 갖는 비교적 얇은 층이다. I는 유전층을 나타내고, I+는 추가의 유전층을 나타낸다. P1및 P2는 상변화 기록층을 나타내고, S는 투명 스페이서층을 나타낸다. 이러한 구조에서, 레이저광 빔은 먼저 P2를 포함하는 적층체(L0)를 통과하여 입사한다. 금속층은, 반사층으로서 기능할 뿐만 아니라, 기록시에 비정질 위상을 급속냉각시키는 급속 냉각을 확실히 하기위해 히트 싱크로서 기능한다. P1층은 기록시에 P1층의 실질적인 냉각을 일으키는 근사한 비교적 두꺼운 금속층 M1을 나타내고, P2층은 히트 싱크 특성이 제한된 근사한 비교적 얇은 금속층 M2을 나타낸다. 이미 설명된 것처럼, 기록층의 냉각작용은, 대부분은 기록시에 비정질 마크의 정확한 형성을 결정한다. 기록시에 적절한 비정질 마크를 확실히 형성하기 위해서는 충분한 히트 싱크 작용이 필요하다.
종래의 기록매체에서, 금속층 M2은 Ag로 이루어지고 10∼30nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 보다 얇은 층은, 기록시 상기 기록층의 비정질 위상을 급속냉각 즉, 급속하게 냉각시키는데는 불충분하다. 최소 두께 요구사항 때문에, M2층의 투과율은 비교적 아주 낮다. 그러므로, L1기록층에 대한 실질적으로 보다 큰 방사빔 기록전력이 요구된다. 그러나, 큰 방사빔 전력은, 제 1(L0) 기록 적층체에 인접한 추가의 기록 적층체가 제 1 기록 적층체의 기록층 상에 포커싱되는 방사빔에 의해 바람직스럽지 않게 가열되기 때문에 피하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 서두에 기재된 종류이 다중 적층체 광 데이터 저장매체를 제공하는데 있고, 여기서 상기 추가의 기록 적층체는, 상기 기록 적층체의 기록층에 적절한 비정질 마크를 확실히 형성하기 위해서 비교적 높은 방사빔 투과율 및 충분한 히트 싱크작용을 갖고, 투명한 금속층에 인접한 층들에 대해 낮은 화학반응성을 갖는, 투명한 금속층을 포함한다.
상기 목적은, 금속 반사층이 주로 Cu 원소로 이루어지고, 2 내지 10nm 범위로부터 선택된 두께값을 갖는다는 점에서 달성된다.
비교적 얇은 Cu층을 투명한 금속 반사층으로서 사용하는 것을 제안한다. 놀랍게도, 낮은 두께, 즉 2 내지 10nm 사이의 두께를 갖는 Cu층은, 적절한 비정질 마크를 확실히 형성하고, Al, Ag와 같은 다른 금속과 비교하여 방사빔에 대해 비교적 높은 광 투과율을 갖도록 상당한 히트 싱크작용을 갖는다는 것을 발견하였다. 더욱이, Cu층은, 인접한 층, 예를 들면, ZnS-SiO2층에 대해 비교적 낮은 반응성을 갖는다. ZnS-SiO2층과 관련하여 AgS의 형성에 아주 민감한 Ag와 비교하여, 거의 어떠한 반응성도 도 2a 및 도 2b에 도시된 것처럼 측정할 수 없었다.
본 발명에 따른 광 데이터 저장매체의 일 실시예에서, 금속 반사층의 두께값은, 6 내지 8nm의 범위로부터 선택된 것이다. 이러한 범위는, 예를 들면 낮은 비정질 마크 지터값과 같은 우수한 기록작용과 높은 광 투과율을 겸비한다는 것이 밝혀졌다.
다른 실시예에서, 금속 반사층은, 제 1 기록 적층체에서 최근접한 상기 추가의 기록 적층체의 기록층의 일측면에 존재한다. 이것은, L0적층체의 기록층의 보다 높은 흡수의 이점을 갖는다.
또 다른 실시예에서, 추가의 금속 반사층은, 제 1 기록 적층체에서, 상기 추가의 기록 적층체로부터 가장 먼 제 1 기록 적층체의 기록층의 일측면에 존재한다. 이러한 구성에서, 제 1 기록 적층체의 반사율은 증가되고, 또한 제 1 기록 적층체 예를 들면, L1의 냉각작용은, 이중 적층체 매체일 경우에 상기 추가의 기록 적층체,예를 들면, L0의 냉각작용과 적절하게 균형이 맞추어진다. 제 1 기록 적층체가 방사빔이 최후에 도달하는 적층체이기 때문에, 상기 추가의 금속 반사층은 비투과형이어도 된다. 제 1 기록 적층체의 금속 반사층에 대해, Al, Ti,Au,Ni,Ag,Rh,Pt,Pd,Ni,Co,Mn 및 Cr 등의 금속과, 이들 금속의 합금을 사용할 수 있다. 적절한 합금의 예로는, AlTi, AlCr 및 AlTa가 있다. 이러한 금속 반사층의 두께는 중요하지 않지만, 투과율은 최대 반사율을 얻기 위해 제로인 것이 바람직하다. 실제적으로, 그 두께는 통상 약 100-150nm이하이다.
바람직한 실시예에서, 상기 추가의 금속 반사층은, 주로 Cu원소로 이루어진다. 제 1 기록 적층체(Ln)에서의 Cu의 사용으로, Ag와 비교하여 화학반응성이 낮은 이점이 있다. 더욱이, 이러한 방법에서, 2개의 서로 다른 금속의 도포는, 저장매체의 생산시에 이롭도록, 예를 들면 더욱 경제적이도록 피해야 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 제 1 또는 추가의 기록 적층체의 기록층은, 비화학양론적 조성물을 함유하는 Al2O3, SiC, Si3N4, MgO, ZnO 및 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 적어도 한 개의 추가층과 접하여 있고, 상기 추가층의 두께는 최대 10nm이다. 이 층들은, DOW시에 비정질 마크의 결정화 속도를 증가시켜, 데이터 전송속도가 보다 빨라지게 된다. 이 층들과 기록층간의 경계는, 비정질 마크의 결정화를 위해 핵형성원으로서 작용한다. 이 추가층의 두께는 비교적 작다. 이 때문에, 상기 추가층은, 기록층에서의 열을 히트 싱크층으로 전송하는 능력에 비교적 작은 영향만을 미친다. 즉, 히트 싱크작용은 거의 상기 추가층에 의해 변화되지 않는다.
기록층들은, Sb 및 Te원소로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 기록층들은, 상변화형이다. 상변화 물질은, 결정질-비정질 상천이를 나타낸다. 또한, In-Sb-Te,Te-Se-Sb,Ag-In-Sb-Te,Ge-Sb-Te,Ge-In-Sb-Te의 화합물이 유용하다. 특히, 출원인이 출원한 국제특허출원 WO 01/13370 및 WO 97/50084에 기재된 화합물이 유용하다. WO 97/50084의 화합물은, 다음 화학식에 의해 원자 퍼센트로 정의된 조성물을 갖는다:
Ge50xSb40-40xTe60-10x, 여기서 0.166≤x≤0.444이다. 이들 조성물은, 3각형 Ge-Sb-Te조성 다이어그램에서의 화합물 GeTe 및 Sb2Te3를 연결하는 라인상에 위치되고, 화학양론적 화합물 Ge2Sb2Te5(x=0.444), GeSb2Te4(x=0.286) 및 GeSb4Te7(x=0.166)을 포함한다. 이들 화합물은, 짧은 결정화(소거)시간을 나타낸다.
WO 01/13370에서의 화합물은, 다음식의 원자 퍼센트로 정의된 조성물을 갖는다:
QaInbSbcTed(원자 퍼센트에서),
상기 Q는 Ag 및 Ge로 이루어진 군으로부터 선택되고,
2<a<8
0<b<6
55<c<80
15<d<30 및 a+b+c+d=100.
추가의 기록 적층체의 기록층의 두께는 3∼15nm인 것이 바람직하다. 층이 보다 두꺼우면 광 투과율이 아주 낮아지게 된다. 제 1 기록 적층체의 기록층은, 보다 두꺼울 수도 있는, 예를 들면, 3∼50nm이다.
모든 기록 적층체에서, 유전층은, 방사빔이 입사하는 상변화 기록층의 일측면에 존재하여, 상기 기록층을 일반적인 유기 스페이서층의 영향으로부터 보호하고 광 콘트라스트를 최적화한다. 이러한 광 콘트라스트 때문에, 이러한 층의 두께는 15-150nm의 범위로 한정되는 것이 바람직하다.
제 1 기록 적층체에서, 기록층과 상기 바람직한 금속 반사층 사이에 있는 유전층은, 10∼40nm이고, 바람직하게는 15∼30nm이다. 이러한 층이 너무 얇으면, 기록층과 금속 반사층의 열 절연에 악영향을 끼친다. 이 때문에, 기록층의 냉각속도는 아주 커도 되고, 이것에 의해 결정화 과정이 나빠지고 결정성도 나쁠 가능성이 있게 된다. 유전층의 두께를 증가시키면 냉각속도를 감소시킬 것이다. 비교적 두꺼운 유전층은, 제 1 기록 적층체의 기록층의 감도를 증가시키기 위해 바람직하다.
유전층들 I는, ZnS 및 SiO2의 혼합물, 예를 들면, (ZnS)80(SiO2)20으로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 유전층들은 비화학양론적 조성물을 포함하는 SiO2,Ta2O5,TiO2,ZnS,Si3N4및 AlN으로 이루어져도 된다.
제 1 기록 적층체와 추가의 기록 적층체간의 투명 스페이서층의 두께는, 레이저광 빔의 초점 심도, 예를 들면 10-50㎛보다 두껍다. 이러한 두께는, 제 1 및 제 2 기록 적층체가 광학적으로 분리되는, 즉 제 1 기록 적층체의 기록층에 포커싱된 레이저광 빔은 추가의 기록 적층체로부터/그 적층체 상에 정보를 판독/기록하지 않는 것을 확보하고, 반대의 경우도 마찬가지이다. 이러한 방법으로, 저장용량은, 단일층으로 된 데이터 저장매체에 대해 증가된다. 상기 스페이서층의 재료는, 예를 들면 UV 경화 아크릴 접착제이고, 이 접착제는 복제공정에 의해 설치되기도 한다.
데이터 저장매체의 기판은, 레이저 파장에 대해 투명하고, 예를 들면 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 비정질 폴리올레핀 또는 유리로 이루어진다. 기판의 투명도는, 방사빔이 기판의 입사면을 거쳐 기록 적층체에 입사할 때만 요구된다. 전형적인 예에서, 기판은, 디스크형이고, 지름이 120nm이며, 두께가 0.6 또는 1.2mm이다. 기판은, 레이저광 빔이 기판의 측면으로부터 반대측면을 거쳐 적층체에 입사할 때 불투명하다.
기록 적층체의 일측면의 디스크형 기판의 기록 적층체 각각에는, 광학적으로 주사될 수 있는 서보트랙이 설치된 것이 바람직하다. 이러한 서보트랙은, 종종 나선형 그루브로 구성되고, 주입 성형 또는 압착시에 몰드에 의해 기판 내에 형성된다. 이들 그루브는, 스페이서층의 합성수지, 예를 들면, UV 광경화 가능한 아크릴레이트로 복제공정에서 교대로 형성될 수 있다.
선택적으로, 적층체의 최외층은, 예를 들면 0.1mm UV 광경화 폴리(메타)아크릴레이트(DVR) 또는 0.6mm 폴리카보네이트 디스크(DVD)의 보호층에 의해 환경으로부터 보호된다. 상기 보호층은, 레이저광이 보호층을 경유하여 기록 적층체에 입사할 때, 양호한 광학 품질을 가져야 한다, 즉 실질적으로 광수차가 없고 실질적으로 두께가 균일해야 한다. 이 경우에, 명백하게, 보호층은 레이저광에 대해 투명하다.
기록 적층체의 기록층에 데이터 기록 및 소거는, 예를 들면, 670nm(레드) 내지 405nm(블루)의 파장 또는 그 보다 훨씬 짧은 파장을 갖는 단파장 레이저를 사용하여 달성될 수 있다.
금속 반사층과 유전층 모두는 진공증착법에 의해 형성된다.
상변화 기록층은, 상기 기판에 진공증착법에 의해 도포될 수 있다. 공지된 진공증착공정들은, 증착(E-빔 증착, 도가니로부터의 내가열 증착)법, 스퍼터링법, 감압 화학기상증착법(CVD), 이온 도금법, 이온 빔 보조 증착법, 플라즈마 강화 CVD법이 있다. 통상의 열 CVD공정들은, 반응온도가 너무 높기 때문에 적용가능하지 않다.
본 발명을 예시적인 실시예들에 의해 또한 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하겠다:
도 1은 본 발명에 따른 이중 기록 적층체 디스크의 개략적인 층 구조를 나타내고,
도 2a 및 도 2b는 러더포드(Rutherford) 후방산란 분광기술에 의해 얻어진 ZnS : SiO2를 갖는 Ag 및 Cu의 경계 안정성의 비교를 각각 나타낸 것이다.
도 1에는, 저장매체(20)의 입사면(16)을 통해 입사하는 레이저광 빔(30)에 의해 재기록 가능한 기록을 하기 위한 다중 적층체 광 데이터 저장매체(20)의 일 실시예가 도시되어 있다. 상기 저장매체는, 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 기판(1)을 갖고, 그 기판의 일측면에는,
-상변화형 기록층 6을 구비하고, 입사면(16)으로부터 가장 먼 위치에 있는 제 1 기록 적층체 2(L1)와,
- 상변화형 기록층 12를 구비하고, 상기 제 1 기록 적층체(2)보다 입사면(16)에 보다 가깝게 있는 추가의 기록 적층체 3(L0)과,
- 상기 방사빔(30)에 대해 투명한 금속 반사층(14)이 적층되어 있다.
금속 반사층(14)은 Cu로 이루어지고 7nm의 두께를 갖는다. 투명 스페이서층(9)은, 기록 적층체 2와 3 사이에 존재한다. 상기 투명 스페이서층(9)의 두께는 30㎛이고, 이는 포커싱된 레이저광 빔(30)의 초점 심도보다 크다. 제 1 기록 적층체(2)의 기록층(6)은, 원자 조성물 Ge5.0In5.5Sb65.0Te24.5를 갖는 화합물을 구비하고 그 두께가 15nm이다. 추가의 금속 반사층(4)은, Cu로 이루어지고 그 두께가 100nm이고, 제 1 기록 적층체(2)에서 상기 추가의 기록 적층체(3)로부터 가장 먼 제 1 기록 적층체(2)의 기록층(6)의 일측면에 있다. 두께 20nm의 유전층(5)은, 기록 적층체(6)와 금속 반사층(4) 사이에 존재한다. 그 유전층(5)은, 화합물 (ZnS)80(SiO2)20로 이루어진다. (ZnS)80(SiO2)20로 이루어지고 두께가 90nm인 유전층(7)은, 제 1 기록 적층체(2)에서 상기 추가의 기록 적층체(3)에 가장 가까운 측면에 있다.
상기 추가의 기록 적층체(3)의 기록층(12)은, 원자 조성물 Ge5.0In5.5Sb65.0Te24.5를 갖는 화합물을 구비하고 그 두께가 6nm이다. 두께가 각각 10nm 및 60nm이고 화합물(ZnS)80(SiO2)20로 이루어진 2개의 유전층(11, 13)은, 제 2 기록 적층체(3)의 기록층(12)에 인접하게 존재한다. 스핀코팅 후의 UV 경화에 의해 층(15)이 형성될 수도 있다. 보호층(15)은, 예를 들면, 감압 접착제(PSA: Pressure Sensitive Adhesive)층에 의해 폴리카보네이트(PC)의 시이트(sheet)를 도포함으로써 설치되어도 된다.
다음의 표는 Cu 또는 Ag가 반사층(14, 4)으로서 사용되는 경우 다양한 파라미터의 비교를 요약한 것이다. Rc1 또는 Ra1은, 670nm의 파장에서 그리고 기록층(6)이 각각 결정질 위상 또는 비정질 위상의 상태에 있을 때, 제 1 기록 적층체 2 또는 L1적층체의 광 반사율로서 정의되어 있다. 광학 콘트라스트는, ｜Rcn-Ran｜/Rmaxn로서 정의되고 이 식에서 Rmaxn은 Rcn 또는 Ran 중의 어느 한쪽의 최대값이다. n은 적층체(Ln)를 나타낸다. 이 경우에, 적층체 3(L0) 또는 적층체 2(L1) 중 어느 한쪽에서의 Rmaxn=Rcn인데, 그 이유는 이러한 적층체 설계에 대해 Rcn이 Ran보다 크기 때문이다. Tc0는 적층체(3)의 기록층(12)이 결정질 위상 상태에 있을 때 적층체 3(L0)의 투과율로서 정의된다.
[표 1] Cu 및 Ag에 대한 다양한 파라미터들의 비교
670nm에서의 상기 굴절률(n) 및 소광계수(k)는 표 1에 열거되어 있다. 또한, 반사율, 투과율 및 최적화된 적층체의 콘트라스트는 표 1에 주어져 있다. Cu로 이루어진 반사층(14)을 갖는 L0적층체는 약 44%의 투과율을 갖고, Ag로 이루어진 반사층을 갖는 L0적층체는 방사빔 파장 670nm 및 두께 7nm에서 약 40%의 투과율을 갖는다. L0의 기록층(12)이 완전히 비정질일 경우 이들 값은 각각 59% 및 52%이다. 실제로, 완전한 비정질 기록층은, 보통 생기지 않는다. L0적층체의 투과율은 Ag 대신에 Cu를 사용하는 경우 약 10%보다 크다는 결론을 내려도 된다. Cu로 이루어진 반사층(4)을 갖는 L1적층체와 Ag로 이루어진 반사층(4)을 갖는 L1적층체는, 동일한 결정질 반사율 및 콘트라스트를 갖는다.
또한, 대부분 Cu 및 Ag의 열 전도율 상수는, 표 1에 도시되어 있다. 대부분 Cu의 열 전도율은, Ag의 것에 아주 가깝다. 박층 형태의 이들 금속의 열 전도율들은, Cu가 보다 낳은 기록과, 필적할만한 층 두께에 대해 Ag에 비교하여 냉각작용을나타낸다는 것이 밝혀졌기 때문에, 서로 다른 값을 갖고 보다 큰 차이를 나타내는 것이어도 된다. 이것은, Cu 반사층(14)을 포함하는 L0기록 적층체(3)가 폭넓은 최적의 기록 전력창을 나타내는, 즉 기록된 비정질 마크의 8.5%의 낮은 지터레벨을 얻는 보다 높은 기록전력의 사용을 포함하는 기록 실험으로부터 결론을 내릴 수 있다. 이것은, 상기 보다 높은 기록전력의 사용으로 더욱 기록 비정질 마크(낮은 지터레벨)의 정의가 명확해지게 되어, 적층체(3)의 높은 냉각속도를 나타낸다는 것을 의미한다. 그러나, Ag가 반사층(14)으로서 사용될 때, 이 기록창은, 훨씬 좁아지게 되어, 보다 낮은 냉각속도를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b에는, 러더포드 후방산란 분광기술(RBS) 해석결과를, 각각 M=Ag 및 Cu이고 I는 ZnS:SiO2층인 (기판) MI 적층체에 대해 도시하였다. (서브)MI는 RBS 장치에서 사용하기 위해 제조된 실험용 적층체라고 한다. 고에너지, 예를 들면 2MeV의 He+ 이온은, 조사할 샘플의 원자에 의해 산란된다. 에너지 또는 채널의 함수로서, 정규화된 수율로 나타낸 후방산란 He+ 이온 수의 측정은, 깊이의 함수로서 재료의 조성물에 대한 정보를 제공한다. 깊이 규모는, 샘플에서 He+ 이온의 전자 스토핑(stopping)에 의해 결정된다. 스펙트럼에서, 수평축은 채널(C)을 나타내고 수직축은 정규화된 수율(Y)을 나타낸다. 실리콘 기판 위에 스퍼터링에 의해 ZnS:SiO2층 및 그 뒤에 Ag 또는 Cu층을 적층하였다. 스퍼터링 후, 새롭게 적층된 샘플에 관해 RBS 측정을 행한다. 서로 다른 피크값을 갖는 상기 얻어진 스펙트럼에서, 라벨 "t=0"은 적층된 것과 같은 층들을 말한다. 이후, 샘플을 진공에서 2시간동안 300℃의 온도로 가열한다. 이러한 가열공정은, 금속과 인접한 ZnS:SiO2층간의 반응작용을 가속화시킨다. 그리고나서, RBS 측정을 반복하여, "t=2h@300℃"로 라벨이 붙여진 스펙트럼을 산출한다. ZnS:SiO2층으로부터 예를 들면 S를 갖는 금속층의 반응은, 상기 스펙트럼에서 S 및 금속 피크값의 이동 및 넓어진 것으로서 볼 수 있을 것이다. 도 2a 및 도 2b에서, 모든 원소의 피크값은 스퍼터링 직후 서로 분리되는 것을 명백히 볼 수 있을 것이다. 2시간 300℃의 처리 후, Ag와 ZnS:SiO2간에 상호확산이 일어나서, 도 2a에 도시된 것처럼, 각 단일 피크에서 크게 강하되어, 원소에서 원소로의 천이가 덜 날카로워진다. 이것은, 일부의 화합물이 화학반응의 결과로서 형성된다는 것을 나타낸다. 상기 반응은, Ag를 도 2b에 도시된 Cu로 대체할 경우 거의 완전히 나타나지 않았다.
이때, 상기 실시예들 및 실험 데이터는, 본 발명을 한정하기보다는 설명하기 위한 것이고, 당업자는 첨부된 청구범위를 벗어나지 않는 또 다른 여러 가지 실시예를 설계할 수 있을 것이다. 청구범위에서, 괄호 사이에 위치한 임의의 참조부호는, 청구범위를 한정하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. "포함하는"이라는 단어는, 청구항에 열거된 것 이외의 구성요소 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 구성요소에 선행하는 "a" 또는 "an" 단어는, 복수의 이러한 구성요소의 존재를 배제하지 않는다. 서로 다른 종속항에서 특정 구성을 인용하는 단순한 사실은, 이들 구성의 조합이 이롭게 하는데 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.
본 발명에서는, 포커싱된 방사빔에 의해 재기록 가능한 기록을 위해 다중 적층체 광 데이터 저장매체를 제공한다. 상기 저장매체는, 상변화형 기록층을 포함하는 적어도 2개의 기록 적층체를 갖는다. 끝으로, 입사되는 방사빔이 충돌하는 기록 적층체외의 기록 적층체는, 상기 적층체 내의 기록층의 양호한 냉각작용을 겸비한 레이저광 빔에 대한 높은 투명도를 갖는 금속 반사층을 갖는다. 이것은, 금속 반사층이 주로 Cu 원소로 이루어지고 2 내지 10nm의 두께를 갖는다는 점에서 달성된다.

Claims (8)

  1. 기록시에 저장매체의 입사면을 통해 입사하는 포커싱된 방사빔을 사용하여 재기록 가능한 기록을 하고,
    - 상기 매체의 일측면에 설치된 기판과,
    - 상변화형 기록층을 구비하고, 상기 입사면으로부터 가장 멀리 떨어진 위치에 존재하는 제 1 기록 적층체와,
    - 상기 제 1 기록 적층체보다 상기 입사면에 가깝게 존재하는 상변화형 기록층과 상기 방사빔에 대해 투명한 금속 반사층을 구비하는 적어도 한 개 이상의 기록 적층체와,
    - 상기 기록 적층체들 사이에서, 상기 포커싱된 레이저광 빔의 초점 심도보다 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층을 구비한 다중 적층체 광 데이터 저장매체에 있어서,
    상기 금속 반사층은, 주로 Cu 원소로 이루어지고, 2 내지 10nm 범위로부터 선택된 두께값을 갖는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 반사층의 두께값은, 6 내지 8nm의 범위로부터 선택된 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 반사층은, 제 1 기록 적층체에 최근접한 상기 추가의 기록 적층체의 기록층의 일측면에 존재하는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가의 금속 반사층은, 제 1 기록 적층체에서, 상기 추가의 기록 적층체로부터 가장 먼 제 1 기록 적층체의 기록층의 일측면에 존재하는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 추가의 금속 반사층은 주로 Cu원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 추가의 기록 적층체의 기록층은, 비화학양론적 조성물을 함유하는 Al2O3, SiC, Si3N4, MgO, ZnO 및 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 적어도 한 개의 추가층과 접하여 있고, 상기 추가층의 두께는 최대 10nm인 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기록층은, Sb 및 Te 원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
  8. 다중 적층체 및 고속 데이터 전송속도의 기록을 위한 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 광 데이터 저장매체의 용도.
KR10-2004-7017677A 2002-05-03 2003-04-11 다중 적층체 광 데이터 저장매체 및 그 저장매체의 용도 KR20040108770A (ko)

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