KR20050032036A - 광기록/재생 방법 및 광기록 매체 - Google Patents

광기록/재생 방법 및 광기록 매체 Download PDF

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Abstract

귀금속산화물층을 갖는 광기록매체에 대하여, 귀금속산화물의 분해에 의해 귀금속산화물층을 변형시킴으로써 기록마크열을 형성한다. 기록마크열이 형성되어 있는 귀금속산화물층에서 귀금속입자를 불가역적으로 석출시키고, 석출한 귀금속입자에 재생 레이저빔을 조사함으로써 기록마크열을 읽어낸다. 재생 레이저빔의 파장을 λ, 레이저빔 조사 광학계의 개구수를 NA라고 했을 때, 기록마크열은 마크 길이가 0.37λ/NA 미만인 기록마크를 적어도 포함한다. 이와 같이, 해상한계보다 작은 기록마크, 또는, 해상한계 이상이지만 해상한계에 가까운 치수를 갖는 기록마크를 포함하는 기록마크열을 기록/재생할 때에, 본 발명에 의하면, 포함되는 모든 기록마크에서 높은 재생출력이 얻어지고, 또한, 높은 재생 내구성이 실현된다.

Description

광기록/재생 방법 및 광기록 매체{OPTICAL RECORDING/REPRODUCING METHOD AND OPTICAL RECORDING MEDIUM}
본 발명은 광의 회절에 의해 결정되는 해상한계 근방 및 이 해상한계보다도 작은 치수를 갖는 기록마크의 기록 및 재생이 가능한 광기록/재생방법과, 광기록매체에 관한 것이다.
통상, 레이저빔을 사용한 재생방법에서는, 광의 회절에 의해 결정되는 해상한계가 존재한다. 이 해상한계는 레이저빔의 파장 λ와 렌즈의 개구수 NA에 의해 결정된다. 컷오프 공간주파수는 2NA/λ이므로, 기록마크의 길이와, 인접하는 2개의 기록마크사이에 있는 스페이스의 길이가 동일한 기록마크열은 그 공간주파수가 2NA/λ(라인 페어/nm) 이하이면 판독 가능하다. 이 경우, 판독가능한 공간주파수에 대응하는 마크 길이(=스페이스 길이)는,
λ/4NA=0.25λ/NA
가 된다. 즉, 배열 피치 0.5λ/NA 미만, 마크 길이 0.25λ/NA 미만의 기록마크열을 읽어내서 재생신호를 얻을 수는 없다. 따라서, 고밀도로 기록된 신호를 읽어내기 위해서는, λ를 작게 하는 것, 및/또는, NA를 크게하는 것이 유효하고, 이것들에 관해서 많은 기술적 검토가 행해져 있다.
한편, 해상한계를 보다 작게 하고자 하는 검토와는 달리, 해상한계보다 작은 기록마크를 읽어내기 위한 기술로서, 여러 초해상 재생기술이 제안되어 있다. 초해상 재생기술로서는, 예를들면, 레이저 조사에 의해 개구 등을 발생하는 기능을 갖는 층을 매체내에 설치함으로써, 매체내에서 실질적으로 NA를 높이는 기술이 제안되어 있다.
또한 예를들면 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39(2000)pp. 980-981에는, 근접장광을 이용한 초해상기술이 기재되어 있다. 이 문헌에 기재되어 있는 광디스크는 근접장 광을 사용하여 기록 및 재생이 행해진다. 이 광디스크는 기록/재생광 입사측으로부터, 폴리카보네이트 기판, 두께 170㎜의 ZnS-SiO2층, 두께 15nm의 AgOx층(읽어내기층), 두께 40nm의 ZnS-SiO2층, 두께 15nm의 Ge2Sb2Te5층(기록층) 및 두께 20nm의 ZnS-SiO2층을 이 순서로 적층한 구조를 갖는다. 이 광디스크에서의 기록층은 상변화 재료인 Ge2Sb2Te5로 이루어진다. 그 때문에 이 광디스크에서는 비정질의 기록층에 결정질 기록마크를 형성하게 된다.
상기 문헌에서는, 해상한계보다 작은 기록마크를 기록하고, 기록후에 AgOx층에 레이저빔을 조사함으로써, AgOx를 Ag와 O2로 분해하여 Ag 프로브를 생성하고, 이 Ag 프로브의 주위에 근접장 광을 발생시킴으로써, 기록마크를 읽어내고 있다. 재생후에 레이저빔이 이동하면, Ag 및 O2는 다시 AgOx로 돌아간다. 즉, Ag 프로브의 생성은 가역적이다. 실제로 이 기술을 사용함으로써, 레이저 파장 λ=635nm, 개구수 NA=0.60의 광학계(해상한계 피치 530㎜, 해상한계 마크 길이 265nm)를 사용하여, 마크 길이 200㎜의 마크열의 읽어내기에 성공했다. 이때의 읽어내기 파워는 2.5mW이고, 선속도는 6.0m/s이다. 그러나, 이 초해상 재생기술에서는, 신호강도의 척도의 하나인 캐리어 대 노이즈 비(CNR;carrier to noise ratio)이 작아 실용 레벨은 아니다. 또, 읽어내기층에 프로브를 생성하기 위한 읽어내기 파워가 비교적 크기 때문에, 읽어내기용의 레이저빔의 조사에 의해 기록층의 비마크부의 아몰퍼스 상이 결정화하기 쉽다. 그 때문에 반복 읽어내기에 의해 기록마크가 열화되는, 즉 재생 내구성이 충분하지 않다는 문제를 안고 있다.
도 1a는 본 발명의 광기록매체의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 1b 및 도 1c는 각각 박막구조를 도시하는 도면대용 사진으로서, 도 1a에 도시하는 매체의 단면의 투과형 전자현미경 사진이며, 도 1b는 기록후에 1mW의 파워로 재생한 후의 사진, 도 1c는 기록후에 4mW의 파워로 재생하고, 이어서 1mW의 파워로 재생한 후의 사진이다.
도 2는 본 발명의 광기록매체의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광기록매체의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 광기록매체의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 광기록매체의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 마크 길이와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 마크 길이와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 8은 마크 길이와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 9는 재생회수와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 10은 재생회수와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 11은 재생회수와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 12는 마크 길이와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 13은 반사층의 두께와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 14a는 본 발명의 광기록매체의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 14b 및 도 14c는 각각 박막구조를 도시한 도면대용 사진으로서, 도 14a에 도시하는 매체의 단면의 투과형 전자현미경 사진이며, 도 14b는 기록후에 1mW의 파워로 재생한 후의 사진, 도 14c는 기록후에 4mW의 파워로 재생하고, 이어서 1mW의 파워로 재생한 후의 사진이다.
도 15는 마크 길이와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 16은 마크 길이와 CNR과의 관계를 도시하는 그래프이다.
본 발명의 목적은 광의 회절에 의해 결정되는 해상한계보다 작은 기록마크, 또는, 해상한계 이상이지만 해상한계에 가까운 치수를 갖는 기록마크를 포함하는 기록마크열을 기록/재생할 때에, 포함되는 모든 기록마크에서 높은 재생 출력이 얻어지고, 또한, 높은 재생 내구성을 실현하는 것이다.
상기 목적은 하기 (1)∼(8)의 본 발명에 의해 달성된다.
(1) 광기록매체에 대하여, 기록 레이저빔을 조사하여 기록마크열을 형성함으로써 기록을 행하고, 개구수 NA의 광학계를 사용하여 파장 λ의 재생 레이저빔을 조사하여 기록마크열을 읽어냄으로써 재생을 행하는 방법으로서,
광기록매체는 귀금속산화물을 함유하는 귀금속산화물층을 갖고,
기록마크열은, 귀금속산화물의 분해에 의해 귀금속산화물층이 변형함으로써 형성된 것이며, 마크 길이가 0.37λ/NA 미만인 기록마크를 적어도 포함하고,
기록마크열이 형성되어 있는 귀금속산화물층에서 귀금속입자를 불가역적으로 석출시키고, 석출한 귀금속입자에 재생 레이저빔을 조사함으로써 기록마크열을 읽어내는 광기록/재생방법.
(2) 귀금속산화물층에 은산화물, 백금산화물 및 팔라듐 산화물중 적어도 1종이 함유되는 상기 (1)의 광기록/재생방법.
(3) 광기록매체가 귀금속산화물층을 사이에 끼우도록 제 1 유전체층 및 제 2 유전체층을 갖는 상기 (1) 또는 (2)의 광기록/재생방법.
(4) 광기록매체가 금속 및/또는 반금속을 주성분으로 하는 광흡수층을 갖고, 광흡수층과 귀금속산화물층이 제 2 유전체층을 사이에 끼우도록 존재하는 상기 (3)의 광기록/재생방법.
(5) 광흡수층이 적어도 Sb 및/또는 Te를 함유하는 상기 (4)의 광기록/재생방법.
(6) 광기록매체가 제 3 유전체층을 갖고, 제 3 유전체층과 제 2 유전체층이 광흡수층을 사이에 끼우도록 존재하는 상기 (4) 또는 (5)의 광기록/재생방법.
(7) 광기록매체가 금속 및/또는 반금속을 주성분으로 하는 반사층을 갖고, 반사층과 광흡수층이 제 3 유전체층을 사이에 끼우도록 존재하는 상기 (6)의 광기록/재생방법.
(8) 귀금속산화물을 함유하는 귀금속산화물층을 갖고, 상기 귀금속산화물이 백금산화물 및/또는 팔라듐 산화물인 광기록매체.
본 발명의 발명자들은 귀금속산화물층을 갖는 매체에서, 귀금속산화물층을 기록층으로서 사용하고, 이 층에 해상한계보다 작은 미소한 기록마크 또는 해상한계보다 크지만 해상한계에 가까운 미소한 기록마크를 기록하고, 임계값 이상의 재생 파워로 재생을 행함으로써, 초해상 재생에 있어서 높은 CNR이 얻어지고, 또한, 높은 재생 내구성이 얻어지는 것을 발견했다.
도 1a에 본 발명의 기록/재생방법이 적용되는 광기록매체의 바람직한 구성예를 도시한다. 이 광기록매체는 기판(도시 생략)상에 제 1 유전체층(31), 귀금속산화물층(4), 제 2 유전체층(32), 광흡수층(5) 및 제 3 유전체층(33)을 이 순서로 설치한 것이다. 귀금속산화물층(4)은 AgOx(x=1)로 구성되고, 광흡수층(5)은 Ag-In-Sb-Te 합금으로 구성되고, 유전체층(31, 32, 33)은 ZnS-SiO2로 구성되어 있다. 기록/재생을 위한 레이저빔은 기판을 통하여 귀금속산화물층(4) 및 광흡수층(5)에 조사된다.
이 매체의 특정한 기록 트랙에 대하여, 개구수 NA=0.60의 광학계를 사용하여 파장 λ=635nm의 기록 레이저빔을 조사함으로써, 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열을 기록했다. 기록 레이저빔은 기록 파워 레벨(10mW) 및 바이어스 파워 레벨(1mW) 2종의 파워 레벨을 갖도록 강도변조한 것이다. 즉, 기록 파워는 10mW로 했다. 이어서, 재생 파워(Pr)를 1mW 또는 4mW로 하여 재생을 행하고, CNR을 측정했다. 그 결과, 재생 파워 1mW에서는 CNR이 얻어지지 않았지만, 재생 파워 4mW에서 41dB이라는 높은 CNR이 얻어졌다. 이 경우, 해상한계 피치가 530㎜, 해상한계 마크 길이가 265nm이므로, 본 발명에 의해, 초해상 재생에 있어서 종래에 없는 높은 CNR이 얻어진 것을 알 수 있다.
도 14a에 도시하는 매체는 귀금속산화물층(4)을 PtOy(y=2)로 구성한 것 이외에는 도 1a에 도시하는 매체와 동일한 구성이다. 이 매체에 대하여, 기록 파워레벨을 10.5mW로 변경한 것 이외에는 도 1a에 도시하는 매체와 동일한 조건으로 기록을 행하고, CNR을 측정했다. 그 결과, 재생 파워 1mW에서는 CNR이 얻어지지 않았지만, 재생 파워 4mW에서 40dB 이상의 CNR이 얻어졌다.
재생 파워 1mW로 재생한 후의 도 1a에 도시하는 매체에 대해, 단면의 투과형 전자현미경(TEM) 사진을 도 1b에 도시한다. 또, 재생 파워 4mW로 재생하고, 이어서, 재생 파워를 1mW로 하여 다시 재생한 후의 이 매체에 대해서, 단면의 TEM 사진을 도 1c에 도시한다. 또, 재생 파워 1mW로 재생한 후의 도 14a에 도시하는 매체에 대해서, 단면의 투과형 전자현미경(TEM) 사진을 도 14b에 도시한다. 또, 재생 파워 4mW로 재생하고, 이어서, 재생 파워를 1mW로 하여 다시 재생한 후의 이 매체에 대해서, 단면의 TEM 사진을 도 14c에 도시한다. 이들 각 도면에 도시하는 단면은 기록 트랙과 거의 평행, 즉 기록마크열과 거의 평행하다.
도 1b로부터, 기록전에 AgOx층이 존재하고 있던 영역에, 기록 빔 조사에 의해 공동(空洞)이 형성된 것, 이 공동의 단면형상이 주기적으로 변동하고 있고, 그 변동주기가 기록마크의 배열 피치의 400nm에 대응하고 있는 것이 명료하게 알 수 있다. 따라서, 도 1b의 공동단면에 있어서, 볼록부(공동의 높이가 상대적으로 큰 영역)가 기록 파워 레벨의 레이저빔을 조사한 영역(기록마크)에 대응하고, 오목부(공동의 높이가 상대적으로 작은 영역)가 바이어스 파워 레벨의 레이저빔을 조사한 영역(스페이스)에 대응한다고 생각된다. 또한 공동내에는 Ag 입자(40)가 약간 석출해 있다. 또, 광흡수층(5)은 기록전은 비정질이었지만, 기록후는 기록한 트랙의 전역에서 결정화되고 있었다.
도 1c로부터, 4mW의 파워로 재생한 후에는, 기록시에 형성된 공동의 윤곽에 변화는 확인되지 않지만, 공동중의 Ag 입자(40)가 현저하게 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 재생 레이저빔 조사에 의해, Ag 입자의 석출이 발생한 것을 알 수 있다. 또한, 공동중에서 Ag 입자(40)는 균일하게 분포되어 있을 리는 없지만, 분포의 불균일함에 의한 재생신호의 결핍은 확인할 수 없었다.
한편, 도 14b 및 도 14c로부터, 귀금속산화물층(4)을 PtOy로 구성한 경우에도, 귀금속산화물층(4)내에 기록마크에 대응하는 공동이 형성되는 것을 알 수 있다. 또, 이 경우, 스페이스에 상당하는 영역에는 실질적으로 공동이 형성되지 않고, 도 1b의 AgOx층에 비해, 기록마크에 상당하는 공동의 외형이 보다 명료하게 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 14b 및 도 14C로부터, PtOy층에서는, 기록시에 공동내에 석출한 Pt입자(41)는 4mW의 높은 파워로 재생해도, 형태, 입경, 석출 밀도가 거의 변화되지 않는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 우선 기록 메커니즘의 고찰을 행한다. AgOx로 이루어지는 귀금속산화물층(4)에서는, 기록시(기록 파워 레벨의 레이저빔을 조사시 )에 AgOx→Ag+x/2O2의 분해와 광흡수층(5)의 결정화가 일어난다. 기록시에 발생한 산소 가스(O2)는, 귀금속산화물층(4)내에서 체적팽창을 일으켜서 귀금속산화물층(4)을 변형시키는 동시에 제 2 유전체층(32)과 광흡수층(5)을 밀어 올린다. 또, PtOy로 이루어지는 귀금속산화물층(4)에서도, 동일한 분해가 발생한다. 그 결과, 기록 파워 레벨의 레이저빔을 조사한 부위에서는, 제 2 유전체층(32)이 도면중의 상방에 돌출하도록 만곡하는 동시에, 그 주위에 비해 광흡수층(5)의 두께가 얇아져, 이것에 의해 이 부위는 기록마크로서 기능하게 된다. 형성된 공동내에는 O2가 봉입되어 있다고 생각된다. 이 메커니즘이 작용하기 위해서는, 귀금속산화물이 귀금속과 O2로 분해되는 것, 분해에 의해 발생한 O2가 귀금속속산화물층(4)을 변형시키는 것, 즉 제 2 유전체층(32)과 광흡수층(5)도 변형시키는 것 2개의 프로세스가 필요하게 된다. 기록시에, 전형적인 상변화 기록재료로 이루어지는 광흡수층(5)이 전면적으로 결정화를 일으키고 있으므로, 이 기록 메커니즘은 결정질과 비정질과의 반사율의 차이에 기초하여 기록마크를 검출하는 상변화형 기록매체에서의 기록 메커니즘과는 상이하다.
다음에, 재생 메커니즘의 고찰을 행한다. 도 1C로부터, 초해상 재생에 의해 Ag 입자(40)가 다량에 석출되는 것이 명확하게 되었다. 기록시에 AgOx로부터 Ag+x/2O2로의 분해에 의해 생성된 Ag는 도 1b에 도시되는 바와 같이, 일부가 응집하여 Ag 입자(40)가 된다. 도 1b로부터는 확인할 수 없지만, 응집하지 않은 Ag는 초미립자의 형태로 공동의 벽면에 부착되어 있다고 생각된다. 이 상태에서, 어느 정도 이상의 파워를 갖는 재생 레이저빔을 조사하면, Ag의 초미립자가 응집하여, TEM에 의해 관찰가능한 정도 크기의 Ag 입자가 석출된다. 그리고 이 Ag 입자가 근접장 광을 산란하는 프로브가 되고, 상기 Jpn. J. Appl Phys. Vol. 39(2000)pp. 980-981에 기재된 Ag 프로브와 같이 기능하여 근접장 광을 전파광으로 변환하여, 초해상 재생을 가능하게 하는 것으로 생각된다.
도 1b 및 도 1c에서는, 마크 길이 및 스페이스 길이가 모두 200nm로 짧기 때문에, 마크에서의 O2 발생에 의한 귀금속산화물(4)의 변형이 스페이스에도 영향을 미친 결과, 스페이스에 상당하는 영역도 공동으로 되어 있다. 그러나, 보다 긴 마크 길이 및 보다 긴 스페이스 길이를 갖는 기록마크열을 기록한 바, 스페이스에서 귀금속산화물(4)내에 공동은 형성되지 않고, 또 마크에서 공동의 높이는 일정했다.
본 발명에서는, 재생시의 레이저빔 조사에 의해 귀금속산화물층(4)의 공동내에 일단 석출한 귀금속입자는, 재생후에도 소실되지 않는다. 따라서 2회째 이후의 재생시에 귀금속입자를 더 석출시킬 필요는 없다. 단, 4mW의 파워로 재생하여 도 1c에 도시되는 상태로 된 후, 재생 파워를 1mW까지 저하시킨 바, CNR이 얻어지지 않게 되었으므로, 2회째 이후의 재생시에도, 초해상 재생이 가능하게 되는 강도의 레이저빔을 조사할 필요 있다.
또한, 귀금속입자의 석출은 재생 레이저빔의 조사에 의해 행할 필요는 없고, 재생전에 귀금속입자 석출을 위해 레이저빔을 조사해 두어도 좋다.
또, 도 1b 및 도 1c에 도시하는 예에서는 기록시에 귀금속입자가 약간 석출해 있지만, 기록시에 있어서의 귀금속입자의 석출량은 더 많아도 좋다. 예를들면, 도 14b 및 도 14c에 도시되는 바와 같이, 기록시에 귀금속입자가 다량으로 석출되고, 재생시 등, 그 후의 레이저빔 조사시에는 귀금속입자의 석출 밀도가 거의 변화하지 않아도 된다. 또, 기록시에 석출한 귀금속입자의 결정구조나 입경이 재생시 등, 그 후의 레이저빔 조사시에 변화되어도 좋다.
기록시 및 초해상 재생시에는, 귀금속산화물층(4)을 투과한 레이저빔이 광흡수층(5)에 조사되도록, 레이저빔 입사방향을 설정하는 것이 바람직하다. 금속 및/또는 반금속으로 이루어지는 광흡수층(5)을 통하여 레이저빔을 귀금속 산화물층(4)에 조사하는 경우, 광흡수층(5)에 의한 반사 및 흡수를 고려하여, 레이저빔의 파워를 높게 할 필요가 있어, 광흡수층(5)이 파손될 우려가 있다. 또, 광흡수층(5)이 상변화재료로 형성되는 경우, 귀금속산화물층(4)을 투과시키지 않고 광흡수층(5)에 직접 레이저빔을 조사하면, 귀금속산화물층(4)에 기록마크가 형성되지 않고 광흡수층(5)에 비정질 또는 결정질로 이루어지는 기록마크가 형성되는 경우가 있다. 그 경우, 본 발명이 특징으로 하는 기록/재생 메커니즘이 실현되지 않게 된다.
또한, 본 발명은 매체가 광흡수층(5)을 갖지 않는 경우도 포함한다. 그 경우, 기록시 및 재생시 어디에 놓아도, 레이저빔은 매체의 어느 면으로부터 입사시켜도 좋다.
그런데, 일본 특허 제 3157019호 공보 및 특허 제 3071243호 공보에는, 산화은으로 이루어지는 기록층을 갖고, 기록 빔 조사에 의해 산화은이 Ag와 O2로 분해되어서 기록층중에 공극이 형성되는 광기록매체가 기재되어 있다. 이들 광기록매체는 기록시에 산화은층중에 공극이 형성되는 점에서 본 발명이 적용되는 매체와 유사하다. 그러나, 이들 공보에서는, 해상한계 부근의 치수를 갖는 미소한 기록마크의 재생에 대해 전혀 착안하고 있지 않고, 또, 이들 공보의 실시예에서는 재생 레이저빔으로서 파장 780mn, 파워 0.5mW의 것을 사용하고 있는데, 이 정도의 재생 파워에서는 Ag 입자를 석출시킬 수는 없기 때문에, 초해상 재생은 불가능하다.
광기록매체에 정보를 기록할 때는, EFM 등의 데이터 변조방식에 의해 변조된 신호에 기초하여 레이저빔 강도를 변조하여 매체에 조사하고, 여러 길이의 기록마크를 포함하는 기록마크열을 기록 트랙에 형성한다. 본 발명은 해상한계인 0.25λ/NA 보다 작은 기록마크를 재생할 때에 높은 CNR을 얻을 수 있다는 우수한 효과를 나타낸다. 또, 해상한계보다 크지만 해상한계에 가까운 미소한 기록마크를 재생할 때에도, CNR 향상 효과가 실현된다. CNR 향상 효과가 큰 것은 마크 길이가 0.37λ/NA 미만, 특히 0.28λ/NA 이하인 기록마크를 재생할 때이다. 따라서 본 발명은 이러한 치수의 기록마크를 포함하는 기록마크열을 형성하는 경우에 유효하다.
또한, 마크 길이가 현저하게 짧으면, 본 발명에 의해서도 높은 CNR을 얻기 곤란하게 되기 때문에, 본 발명은 마크 길이가 0.05λ/NA 이상, 특히 0.09λ/NA 이상의 기록마크를 포함하는 기록마크열의 재생에 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 기록시에, 귀금속산화물을 분해하여 귀금속산화물층중에 공동을 형성하고, 재생전 또는 적어도 첫회의 재생시에, 귀금속입자를 불가역적으로 석출시킬 필요가 있다. 기록 파워 및/또는 재생 파워가 너무 낮으면 이와 같은 기록/재생 메커니즘이 충분하게 작용하지 않게 되어, 높은 CNR을 얻을 수 없다. 한편, 기록 파워 및/또는 재생 파워가 너무 높으면, 매체의 내구성에 영향을 미쳐, 매체가 손상되는 경우가 있다. 따라서 기록 파워 및 재생 파워에는 최적값이 존재한다.
단, 단파장의 레이저빔을 개구수가 큰 광학계로 조사하면, 빔 스폿내의 에너지밀도가 높아지므로, 파장 및 개구수가 상이한 조건에서는, 레이저빔의 파워가 동일하더라도 그것이 기록시 및 재생시에 귀금속산화물층에 주는 영향은 상이하다. 또, 귀금속산화물층이나 광흡수층 등, 매체를 구성하는 각 층의 구성재료나 두께가 상이한 경우, 레이저빔의 파워가 동일하더라도 그것이 기록시 및 재생시에 귀금속산화물층에 주는 영향은 상이하다.
따라서, 본 발명에서 기록 파워 및 재생 파워는 높은 CNR이 얻어지도록 실험적으로 결정하면 된다. 또한, 본 발명에서는, 바람직하게는 25dB 이상, 보다 바람직하게는 40dB 이상의 CNR이 얻어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 기록/재생방법이 적용되는 매체에 대해, 상세하게 설명한다.
도 2에 도시하는 매체 구조
본 발명의 광기록매체의 구성예를 도 2에 도시한다. 이 매체는 기판(2)상에 제 1 유전체층(31), 귀금속산화물층(4), 제 2 유전체층(32), 광흡수층(5) 및 제 3 유전체층(33)을 이 순서로 갖는다.
귀금속산화물층(4)
기록전의 매체에 있어서, 귀금속산화물층(4)은 귀금속산화물을 함유하고, 바람직하게는, 실질적으로 귀금속산화물만으로 구성된다.
귀금속산화물층에는 2종 이상의 귀금속산화물이 함유되어 있어도 좋다. 그 경우, 귀금속산화물층은 단층 구조라도 좋고, 각각 적어도 1종의 귀금속산화물을 함유하는 층을 복수 적층한 적층구조이어도 좋다. 단, 귀금속산화물층에 2종 이상의 귀금속산화물이 함유되는 경우, 기록시에 2종 이상의 귀금속산화물의 전부가 동시에는 분해되지 않는 경우가 있고, 또한 재생시에 2종 이상의 귀금속 전부가 동시에는 응집하지 않는 경우가 있어, 이것들에 의해 기록/재생 특성이 악영향을 받는 경우가 있다. 따라서 귀금속산화물층에는 귀금속산화물이 1종만 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 귀금속의 종류는 특별히 한정되지 않고, 전술한 기록/재생 메커니즘은 어느 귀금속을 사용한 경우에도 기능하지만, 산화물 형성의 용이함, 산화물의 안정성, 가시광선에 의한 근접장 광의 발생효율의 관점에서 백금, 은 및 팔라듐중 적어도 1종이 바람직하고, 은 및/또는 백금이 보다 바람직하고, 보다 높은 CNR이 얻어지고, 또한 재생 내구성이 높아지는 점에서, 특히 백금이 바람직하다.
백금산화물을 사용하는 경우, 이것을 PtOy로 나타냈을 때, 미소한 기록마크를 재생할 때에 높은 CNR를 얻기 위해서는, 바람직하게는
0.5≤y, 보다 바람직하게는
1≤y
로 한다. 단, y가 크면, 해상한계보다 마크 길이가 큰 기록마크를 재생할 때의 CNR이 작아져 버리기 때문에, 여러 길이의 기록마크를 포함하는 기록마크열을 재생할 때에 높은 출력을 얻기 위해서는, 바람직하게는
y≤4 , 보다 바람직하게는
y<3
이다. 또, PtOy의 조성은 재생 내구성에도 관계된다. 해상한계보다 작은 기록마크의 재생 내구성을 충분한 것으로 하기 위해서는, 즉 반복 재생에 의한 CNR 저하를 억제하기 위해서는, 바람직하게는
1≤y
로 하고, 해상한계보다 마크 길이가 큰 기록마크의 재생 내구성을 충분한 것으로 하기 위해서는, 바람직하게는
2<y
로 한다.
은산화물을 사용하는 경우, 이것을 AgOx로 나타냈을 때, 미소한 기록마크를 재생할 때에 높은 CNR을 얻기 위해서는, 바람직하게는
0.5≤x≤1.5, 보다 바람직하게는
0.5≤x≤1
이다. x가 너무 작으면 높은 CNR을 얻기 어렵고, x가 너무 크면 AgOx가 불안정하게 되기 때문에, 보존 내구성 및 재생 내구성이 작아지기 쉽다.
팔라듐 산화물을 사용하는 경우, 이것을 PdOz로 나타냈을 때, 미소한 기록마크를 재생할 때에 높은 CNR을 얻기 위해서는, 바람직하게는
1.0≤z≤1.5
이다. z가 지나치게 작으면 높은 CNR이 얻어지기 어렵다. 한편, 성막 프로세스의 형편상, z가 1.5를 초과하는 팔라듐 산화물막을 형성하는 것은 곤란하다.
또한, 귀금속산화물(4)의 조성은 예를들면 형광X선 분석에 의해 측정할 수 있다.
귀금속산화물층(4)의 두께는, 바람직하게는 1∼30nm, 보다 바람직하게는 2∼20nm이다. 귀금속산화물층(4)이 너무 얇으면, 연속막으로 하는 것이 곤란하게 되어, 안정한 기록/재생 특성을 얻기 어렵다. 한편, 귀금속산화물층(4)이 너무 두꺼우면, 높은 CNR을 얻을 수 없게 된다.
또한, 도 2로부터 광흡수층(5)을 제거한 구조(도 5에 도시하는 구조)도, 본 발명에 포함된다. 이 구조의 매체에서는, 레이저빔 조사시에 귀금속산화물층(4)이 충분하게는 승온하기 어렵고, 그 결과, 충분하게 높은 CNR이 얻어지기 어렵다. 그 때문에 광흡수층(5)을 설치하지 않은 구조에서는, 귀금속산화물층(4)을 두껍게 하여 광흡수율을 높이는 것이 바람직하다. 이 구조에서의 귀금속산화물층(4)의 바람직한 두께는 20∼100nm이다. 이 경우에 귀금속산화물층(4)이 너무 두꺼우면, 귀금속산화물층(4)이 불안정하게 되어서 재생 내구성이 작아지게 되기 쉽다.
귀금속산화물층(4)의 형성방법은 특별히 한정되지 않고, 스퍼터링, 증착 등의 물리적 기상퇴적법(PVD)이나, 화학적 기상퇴적법(CVD)을 사용할 수 있다. 이것들중에서는 귀금속 타겟을 사용하여, 산소를 반응 가스로서 사용하는 반응성 스퍼터링법이 바람직하다.
광흡수층(5)
광흡수층(5)은 재생시에 레이저빔을 흡수하여 온도상승 함으로써, 인접하는 귀금속산화물층(4)을 승온하여 귀금속 석출을 촉진한다. 귀금속산화물층(4)은 기록/재생용의 레이저빔에 대한 투명성이 높기 때문에 가열되기 어려우므로, 광흡수층을 만들지 않으면 충분하게 높은 CNR를 얻기 어렵게 된다.
광흡수층(5)은 레이저빔 조사에 의해 충분하게 승온하도록 구성한다. 그 것을 위해서는, 광흡수층(5)을 흡수계수가 높은 것으로 하거나, 열전도율의 낮은 것으로 하거나 하면 된다. 또, 본 발명에서는 전술한 메커니즘에서 공동형성에 의해 기록마크를 형성할 필요가 있기 때문에, 공동형성을 방해하지 않도록 광흡수층(5)을 변형하기 쉬운 것으로 하는 것이 바람직하다.
광흡수층(5)의 구성재료로서는 금속 및 반금속으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 원소를 포함하는 금속 또는 합금(금속간 화합물이 포함됨)을 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 광흡수층(5)에 요구되는 상기 특성을 실현시키기 쉬운 점에서, 적어도 Sb 및/또는 Te를 함유하는 합금이 바람직하다.
Sb 및/또는 Te를 함유하는 합금의 조성으로서는,
식I (SbaTe1-a)1-bMb
으로 나타내지는 것이 바람직하다. 상기 식I에 있어서, 원소(M)는 Sb 및 Te를 각각 제외한 원소를 나타내고, a 및 b는 원자비를 나타내고, 바람직하게는
0≤a≤1,
0≤b≤0.25
이다. 원소(M)의 함유량을 나타내는 b가 너무 크면, 광흡수층에 요구되는 상기 특성이 불충분하게 되기 쉽다. 원소(M)는 특별히 한정되지 않지만, 예를들면 In, Ag, Au, Bi, Se, Al, P, Ge, H, Si, C, V, W, Ta, Zn, Ti, Sn, Pb, Pd 및 희토류원소(Sc, Y 및 란타노이드)로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
또한, 상기 식I로 나타내어지는 조성을 갖는 합금에는, 상변화 기록재료로서 알려져 있는 합금이 포함된다. 상변화 기록재료는 결정질시의 반사율과 비정질시의 반사율과의 차이를 이용하여, 비정질 또는 결정질로 이루어지는 기록마크를 읽어내는 매체의 기록재료로서 사용되어지는 합금이다. 단, 본 발명에서의 광흡수층(5)은 결정질시의 반사율과 비정질시의 반사율과의 차이를 이용하는 상변화형 기록층으로서는 사용되지 않는다.
광흡수층(5)이 상변화 기록재료로 이루어지고, 또한, 비정질일 경우에 있어서, 귀금속산화물층(4)에 짧은 기록마크만을 기록할 때는, 기록시에 광흡수층(5)면내로의 열확산에 의해, 광흡수층(5)은 기록 트랙 방향으로 연속적으로 결정화되는 즉 마크간(스페이스)에서도 광흡수층(5)은 결정화되기 때문에, 재생시에 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 귀금속산화물층(4)에 긴 스페이스를 형성할 때는, 스페이스 중앙부근에서 광흡수층(5)이 비정질인채로 남는 경우가 있다. 비정질인채로 남은 영역은 재생시에 결정화 하는 경우가 있고, 이 결정화에 의해 재생신호에 혼란이 발생하는 경우가 있다.
광흡수층(5)이 비정질인 경우에 발생하는 이러한 재생신호의 혼란을 막기 위해서는, 귀금속산화물층(4)에 기록하기 전에, 광흡수층(5)의 전역을 결정화 해두는 것이 바람직하다. 이 결정화는 상변화형 매체에서의 기록층의 전면 결정화(초기화)와 마찬가지로, 레이저빔 조사에 의해 행할 수 있다. 단, 광흡수층(5)의 결정화처리시에는, 귀금속산화물층(4)에서 귀금속산화물의 분해가 발생하지 않도록 처리조건을 설정할 필요가 있다.
광흡수층(5)의 두께는 지나치게 얇으면 충분한 광흡수율을 확보하기 어렵게 되고, 너무 두꺼우면 기록시에 변형되기 어려워지기 때문에, 바람직하게는 2∼200nm, 보다 바람직하게는 10∼100nm으로 한다.
광흡수층(5)의 형성방법은 특별히 한정되지 않고, 상기한 PVD법이나 CVD법을 사용할 수 있다.
유전체층(31, 32, 33)
제 1 유전체층(31)은 기록/재생시에 귀금속산화물층(4)으로부터 전해지는 열을 면내방향으로 빠져나가게 함으로써 기판(2)을 보호하기 위해서, 또 매체의 반사율을 제어하기 위해서 설치된다. 제 2 유전체층(32)은 CNR 향상 및 귀금속산화물층(4)의 보호를 위해 설치된다. 제 3 유전체층(33)은 광흡수층(5)을 보호하기 위해서 설치된다. 제 2 유전체층(32)은 기록시에 귀금속산화물층(4)에서의 공동형성에 따라 변형할 필요가 있기 때문에, 변형하기 쉬운 구성으로 하는 것이 바람직하다.
각 유전체층의 두께는 그 기능이 충분하게 발휘되도록 적당하게 결정하면 되지만, 통상, 제 1 유전체층(31)은 10∼300nm, 제 2 유전체층(32)은 5nm 이상100nm 미만, 바람직하게는 10∼60nm, 제 3 유전체층(33)은 10∼200㎜인 것이 바람직하다. 제 2 유전체층(32)이 너무 두꺼워도 너무 얇아도, 초해상 재생시의 CNR이 작아져 버린다.
각 유전체층에 사용하는 유전체로서는, 예를 들면 Si, Ge, Zn, Al, 희토류 원소 등으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속성분 또는 반금속성분을 포함하는 각종 화합물이 바람직하다. 화합물로서는, 산화물, 질화물 또는 황화물이 바람직하고, 이들 화합물의 2종 이상을 함유하는 혼합물을 사용할 수도 있다. 단, 제 2 유전체층(32)을 변형하기 쉽게 하기 위해서는, 질화 규소를 비롯한 질화물은 바람직하지 못하다.
또한, 제 3 유전체층(33)상에 매체의 보호를 목적으로 수지제의 보호층을 형성해도 좋다. 또, 광흡수층(5)이 상변화재료로 구성되는 경우에는 제 3 유전체층(33)을 설치하는 것이 바람직하지만, 제 3 유전체층(33)을 설치하는 것은 필수가 아니고, 광흡수층(5)에 접촉하여 수지보호층을 형성해도 좋다.
이들 유전체층의 형성방법은 특별히 한정되지 않고, 상기한 PVD법이나 CVD법을 사용할 수 있다.
기판(2)
기판(2)은, 매체의 강성을 유지하기 위해서 설치된다. 기판(2)의 두께는, 통상, 0.2∼1.2㎜, 바람직하게는 0.4∼1.2㎜로 하면 된다. 기판(2)에는, 통상, 트래킹을 위한 홈(안내홈)을 설치한다.
또한, 본 발명에서는, 제 1 유전체층(31)으로부터 제 3 유전체층(33)까지의 각 층을 도 2에 도시하는 적층순서와는 반대로 기판상에 적층해도 된다.
기판(2)측으로부터 레이저빔을 매체에 입사시키는 경우에는, 투광성재료로부터 기판(2)을 구성한다. 기판(2)의 구성재료는 필요한 강성이나 투명성 등 에 따라, 수지, 유리, 금속, 세라믹 등의 각종 재료로부터 선택하면 된다.
도 3에 도시하는 매체 구조
도 3에 도시하는 매체는 도 2에 도시하는 매체의 제 3 유전체층(33)상에 반사층(6)을 설치한 구조이다. 반사층(6)을 설치하는 경우, 기록/재생용의 레이저빔은 도면중의 하측으로부터 매체에 입사시킨다.
반사층(6)을 설치함으로써, 해상한계보다 큰 마크 길이를 갖는 기록마크의 재생출력을 향상시킬 수 있다. 반사층(6)을 설치하지 않은 구조에서는, 광흡수층(5)과 제 3 유전체층(33)과의 계면을 통과한 광은 전부 매체의 외측으로 투과한다. 그 때문에 근접장 광을 사용하지 않고 전파 광의 반사를 검출함으로써 읽어내어지는 기록마크, 즉, 초해상 재생이 아니라 통상재생이 가능한 치수의 기록마크에서는 CNR이 커지지 않는다. 이에 반해, 반사층(6)을 설치하면, 제 3 유전체층(33)과 반사층(6)과의 계면에서 반사한 광과 그 밖의 계면에서 반사한 광과의 간섭 효과를 이용할 수 있게 되므로, 전파 광만으로 재생하는 것이 가능한 크기의 기록마크의 CNR이 증대하는 것으로 생각된다.
단, 반사층(6)을 두껍게 하면, 반사층(6)에서 반사하여 광픽업으로 돌아가는 전파 광의 강도가 높아지게 되는 결과, 귀금속산화물층(4)에서 근접장 광으로부터 변환되어서 광픽업으로 돌아가는 전파 광의 강도가 상대적으로 작아지게 되기 때문에, 초해상 재생의 대상이 되는 미소한 기록마크의 CNR이 작아져버린다. 따라서 반사층(6)의 두께는 큰 기록마크 및 미소한 기록마크 쌍방에서 충분한 CNR이 얻어지도록 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 반사층(6) 구성재료에 따라 실험적으로 결정하면 좋지만, 통상, 1∼100nm, 특히 2∼15nm로 하는 것이 바람직하다.
반사층(6)은 Al, Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Cr, Ti, Si 등의 금속 또는 반금속의 단체나 금속 또는 반금속을 2종 이상 함유하는 합금으로 구성하면 좋다.
반사층(6)의 형성방법은 특별히 한정되지 않고, 상기한 PVD법이나 CVD법을 사용할 수 있다.
도 4에 도시하는 매체 구조
도 4에 도시하는 매체는 도 2에 도시하는 매체의 제 1 유전체층(31)과 귀금속산화물층(4)과의 사이에, 석출 촉진층(7)을 설치한 구조이다.
귀금속산화물층(4)에 접촉하는 층의 재료에 의존하여, 재생시의 귀금속입자의 석출 온도가 변화된다. 한편, 재생 내구성의 관점으로부터는 초해상 재생을 위한 재생 파워는 낮을 수록 바람직하다. 그 때문에 귀금속산화물층(4)에 접하여, 귀금속입자의 석출 온도를 저하시키는 기능을 갖는 층을 설치하는 것이 바람직하다. 이 층은, 매체의 토탈인 광학적 설계나 열적 밸런스를 손상하지 않을 정도의 두께로 하는 것이 바람직하다. 석출 촉진층(7)은 이와 같이 재생감도를 향상시키는 기능을 갖는 층이며, 이것을 설치함으로써, 설치하지 않은 경우에 비해 보다 낮은 재생 파워로 동등한 CNR이 얻어지게 된다.
석출 촉진층(7)은 예를들면 질화 규소로 구성되고, 두께는 2∼20nm으로 하는 것이 바람직하다.
석출 촉진층(7)의 형성방법은 특별히 한정되지 않고, 상기한 PVD법이나 CVD법을 사용할 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 반사층(6)과 도 4에 도시하는 석출 촉진층(7)을 모두 설치해도 좋다.
도 5에 도시하는 매체 구조
도 5에 도시하는 매체는 도 2에 도시하는 매체로부터 광흡수층(5) 및 제 3 유전체층(33)을 제거한 구조이다.
이 구조의 매체에서도, 초해상 재생은 가능하고, 또한 재생 내구성은 양호하다. 단, 높은 CNR를 얻는 것은 곤란하다.
(실시예)
이하의 실시예에서, 광디스크 샘플의 평가에는, 개구수 NA=0.60의 광학계로부터 파장 λ=635nm의 레이저빔을 사출하는 저분해능 픽업(해상한계 피치 530nm, 해상한계 마크 길이 265nm)과, 개구수 NA=0.65의 광학계로부터 파장 λ=405nm의 레이저빔을 사출하는 고분해능 픽업(해상한계 피치 312nm, 해상한계 마크 길이 156m)이 대향하여 탑재되어 있는 광디스크 평가장치(펄스텍사제 DDU1000)를 사용했다. 기록 및 재생시의 선속도는 6m/s로 했다.
이 평가 장치에서는, 저분해능 픽업으로부터 사출된 레이저빔은 기판측으로부터 귀금속산화물층(4)에 입사되고, 고분해능 픽업으로부터 출사된 레이저빔은 기판과는 반대측으로부터 귀금속산화물층(4)에 입사된다. 그 때문에, 이 평가 장치에서는 귀금속산화물층(4)에 기록된 기록마크열을 분해능이 다른 2개의 픽업으로 각각 재생하는 것이 가능하다. 예를들면, 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열의 재생은 λ=635nm, NA=0.60의 저분해능 픽업에서는 초해상 재생에 상당하고, λ=405nm , NA=0.65의 고분해능 픽업에서는 통상재생에 상당한다.
따라서, 양쪽의 픽업에 있어서 CNR이 얻어지지 않는 것은 읽어내기 가능한 기록마크가 형성되지 않은 것을 의미한다. 또, 반복 재생에 따라 CNR이 저하되는 것은, 반복 재생에 따라 기록마크가 소멸된 것을 의미한다. 또, 고분해능 픽업에서는 통상재생이 가능하고, 저분해능 픽업에서는 초해상 재생이 필요한 치수의 기록마크를 재생할 때, 저분해능 픽업을 사용한 초해상조건에서만 CNR이 얻어지지 않는 것은, 기록마크는 존재하고 있지만 초해상 재생 메커니즘이 작용하고 있지 않는 것을 의미한다.
또한, 이하의 실시예에서는, 특별히 기재하지 않는 한, 기록은 저분해능 픽업에 따라 행했다.
실시예 1-1(도 2의 구조: 귀금속산화물 AgOx)
도 2에 도시하는 바와 같이 기판(2)/제 1 유전체층(31)/귀금속산화물층(4)/제 2 유전체층(32)/광흡수층(5)/제 3 유전체층(33)으로 이루어지는 적층구조를 갖는 광디스크 샘플을 형성했다. 각 층의 조성 및 두께는 폴리카보네이트 기판(0.6㎜)/ZnS-SiO2(130nm)/AgOx(18nm)/ZnS-SiO2(40nm)/Ag-In-Sb-Te(60nm)/ZnS-SiO 2(100nm)로 했다. 괄호 안은 두께이다. ZnS-SiO2층은 몰비로 나타낸 조성이 (ZnS)85(SiO 2)15인 타겟을 Ar 분위기중에서 스퍼터링 함으로써 형성했다. AgOx층은 Ar/O2=10sccm/10sccm의 유량비의 혼합가스 분위기중에서 Ag 타겟을 스퍼터링 함으로써 형성했다. 형성된 AgOx에서의 x는 1이었다. Ag-In-Sb-Te층은 Ag6.0In4.5Sb60.8Te28.7(몰%) 타겟을 Ar 분위기중에서 스퍼터링 함으로써 형성했다.
샘플 형성후, 샘플을 선속도 6m/s로 회전시키면서, 기록대상 트랙에 대하여, 저분해능 픽업에 의해 1.2mW의 파워의 레이저빔을 3초간 연속 조사함으로써 광흡수층(5)을 결정화시켰다. 또한, 특별히 예고하지 않는 한, 이하의 실시예에서도 이 실시예와 동일하게 하여, 기록/재생 특성을 평가하기 전에 광흡수층(5)을 결정화시켰다.
이 샘플에, 기록 파워 10mW이고, 배열 피치 200nm∼1.6㎛(마크 길이 100∼800m)의 기록마크열을 각각 기록한 후, 저분해능 픽업을 사용하여 재생 파워(Pr)=1mW 또는 4mW로 재생하고, CNR을 측정했다. 결과를 도 6에 나타낸다.
도 6으로부터, 마크 길이 400nm 미만(0.37λ/NA 미만)의 기록마크로 이루어지는 기록마크열을 재생할 때, 재생 파워를 4mW로 함으로써 특이적으로 CNR이 증대하고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 마크 길이 200nm의 기록마크로 이루어지는 마크열에서는, 41dB이라는 높은 CNR이 얻어지고 있다.
또한, 광흡수층(5)의 조성(몰비)을 Ge2Sb2Te5 또는 (Sb0.7Te 0.3)0.95Ge0.05로 한 경우에도, 거의 동일한 결과가 얻어졌다.
상기한 도 1b 및 도 1c에 각각 도시하는 TEM 사진은 이 실시예와 동일한 조건으로 기록/재생을 행한 실험에 있어서의 샘플 단면사진이다. 단, 그 실험시에는 기록전에 광흡수층(5)은 결정화시키지 않았다.
비교예 1(도 2의 구조: 광흡수층(5)에의 상변화형 기록)
실시예 1-1과 동일하게 하여 샘플을 제작했다. 단, 광흡수층(5)은 결정화시키지 않았다.
이 샘플에 대하여, 고분해능 픽업을 사용하여 제 3 유전체층(33)측으로부터 레이저빔을 입사시키고, 배열 피치 400nm(마크 길이200nm)의 기록마크열을 기록 파워 6mW로 기록하고, 고분해능 픽업을 사용사여 0.7mW의 파워로 재생한 바, 44dB의 CNR이 얻어졌다.
다음에 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 파워로 연속적으로 재생한 바, 초기에는 22dB의 CNR이 얻어졌지만, 수초 이내에 신호가 완전하게 소멸했다. 그 후에 고분해능 픽업을 사용하여 0.7mW의 파워로 재생한 바, CNR은 얻어지지 않았다.
4mW 파워의 레이저빔을 연속적으로 조사했을 때에 기록마크열이 소멸했으므로, 이 비교예에서는 비정질의 광흡수층(5)에 결정질 기록마크가 형성되는 상변화형 기록이 되어 있다고 생각되고, 이 기록마크열에 대하여, 저분해능 픽업으로 귀금속산화물층(4)에 Ag입자를 석출시키면서 초해상 재생을 행한 것으로 생각된다. 즉, 이 비교예에서의 기록/재생방법은 상변화형 기록을 행하고 있는 점에서, 상기 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39(2000)pp. 980-981에 기재되어 있는 방법에 가깝다. 이 비교예 1과 상기 실시예 1-1과의 비교로부터 명백한 바와 같이, 상변화형 기록을 행한 경우에는, 얻어지는 CNR이 낮고 또한 재생 내구성도 떨어진다.
실시예 1-2(도 2의 구조: 귀금속산화물 PtOy)
실시예 1-1에서의 귀금속산화물층(4)을 PtOy(4nm)로 바꾼 샘플을 제작했다. PtOy층은 Pt 타겟을 Ar/O2=5sccm/5sccm의 유량비의 혼합 가스 분위기중에서 스퍼터링 함으로써 형성했다. PtOy에 있어서의 y는 2 였다.
이 샘플에 대하여, 기록 파워 14mW로 배열 피치 160㎜∼1.6㎛(마크 길이 80∼800nm)의 마크열을 각각 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 재생 파워(Pr)=1mW 또는 4mW로 재생했다. 결과를 도 7에 도시한다.
도 7에서, 재생 파워(Pr)=1mW일 때, 마크 길이가 400nm(0.37λ/NA)보다 작아지면 CNR이 급격하게 감소하여, 해상한계보다 작은 200㎜의 마크에서는 CNR이 얻어지지 않고 있다. 이에 반해, 재생 파워(Pr)=4mW에서는 초해상 재생이 필요한 미소한 기록마크이더라도, 충분하게 높은 CNR이 얻어지고 있다. 구체적으로는 마크 길이 150nm이상의 모든 기록마크에서, 40dB 이상의 CNR이 얻어지고 있다.
AgOx를 사용한 도 6과 PtOy를 사용한 도 7을 비교하면, 초해상 재생이 가능한 재생 파워(Pr)=4mW일 때, 모든 마크 길이에 있어서 도 7의 쪽이 CNR이 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 귀금속산화물층(4)을 구성하는 귀금속산화물로서는 백금산화물이 바람직하다.
상기한 도 14a, 도 14b 및 도 14c에 각각 도시하는 TEM 사진은, 이 실시예와 동일한 조건으로 기록/재생을 행한 실험에 있어서의 샘플 단면사진이다. 단, 그 실험시에는 기록전에 광흡수층(5)은 결정화시키지 않았다.
실시예 1-3(도 2의 구조: 귀금속산화물 PdOz)
실시예 1-1에서의 귀금속산화물층(4)을 PdOz(4nm)로 바꾼 샘플을 제작했다. PdOz층은 Pd 타겟을 Ar/O2=5sccm/5sccm의 유량비의 혼합 가스 분위기중에서 스퍼터링 함으로써 형성했다. PdOz에서의 z는 1.10 였다.
이 샘플에 대해, 고분해능 픽업과 동일한 광학계를 사용하여 기판측으로부터 기록 파워 11mW로, 배열 피치 100∼800㎜(마크 길이 50∼400nm)의 마크열을 각각 기록하고, 고분해능 픽업을 사용하여 기판측으로부터 재생 파워(Pr)=1mW 또는 4mW로 재생했다. 결과를 도 15에 나타낸다.
도 15에서, 재생 파워(Pr)=1mW일 때, 마크 길이가 200nm보다 작아지면 CNR이 급격하게 감소하여, 해상한계보다 작은 150㎜의 마크에서는 CNR이 거의 얻어지지 않고 있다. 이에 반해, 재생 파워(Pr)=4mW에서는 초해상 재생이 필요한 미소한 기록마크이더라도, 충분하게 높은 CNR이 얻어지고 있다. 구체적으로는 마크 길이 100mn 이상의 모든 기록마크에서, 35dB 이상의 CNR이 얻어지고 있다.
또한, 동일한 샘플에 대해 저분해능 픽업을 사용하여 기록재생을 행한 바, 기록 파워 12mW, 재생 파워(Pr)=4mW의 조건에서, 해상한계보다도 작은 200㎜의 마크에서 42dB의 CNR이 얻어졌다.
실시예 1-4(도 2의 구조: PtOy층의 산소함유량에 의한 비교)
실시예 1-2의 구조에서, PtOy층 형성시에 유량비 Ar/O2를 제어하고, y가 상이한 PtOy층을 갖는 복수의 샘플을 제작했다. 각 샘플에 있어서의 y의 값과 유량(단위: sccm)의 비는,
y=0 : Ar/O2=10/0,
y=0.75 : Ar/O2=7.5/2.5,
y=2 : Ar/O2=5.0/5.O,
y=3 : Ar/O2=2.5/7.5
이다. 이것들의 샘플에 대하여, 각각의 최적기록 파워에서, 배열 피치 160nm∼1.6㎛(마크 길이 80∼800nm)의 기록마크열을 각각 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생했다. 결과를 도 8에 도시한다.
또, 도 9 및 도 10에 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열 및 배열 피치 1.6㎛(마크 길이 800nm)의 기록마크열을 반복 재생했을 때의 CNR의 변화를 각각 도시한다. 도 9 및 도 10으로부터, 여러 길이의 기록마크에 있어서 양호한 재생 내구성을 얻기 위해서는, y를 크게 한 쪽이 좋은 것을 알 수 있다.
실시예 1-5(도 2의 구조: PdOz층의 산소함유량에 의한 비교)
실시예 1-3의 구조에서, PdOz층 형성시에 유량비 Ar/O2를 제어하여, z가 상이한 PdOz층을 갖는 복수의 샘플을 제작했다. 각 샘플에 있어서의 z의 값과 유량(단위: sccm)의 비는,
y=0.82:Ar/O2=8.5/1.5,
y=1.10=Ar/O2=5.0/5.0,
y=1.12:Ar/O2=1.0/9.0
이다. 이들 샘플에 대하여, 고분해능 픽업을 사용하여, 각각의 최적 기록 파워로, 배열 피치 200∼600nm(마크 길이 100∼300nm)의 기록마크열을 각각 기록하고, 고분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생했다. 결과를 도 16에 나타낸다.
도 16으로부터, 해상한계보다도 작은 마크에서 높은 CNR을 얻기 위해서는, 1.0≤z로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또, 이 결과로부터는, z의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 성막시에 분위기 가스중에서의 산소의 비율을 현저하게 높게 해도, 1.5<z가 되는 팔라듐 산화물층을 얻는 것은 곤란한 것을 알 수 있었다.
실시예 1-6(도 2의 구조: PtOy층과 AgOx층과의 비교)
실시예 1-1에서 제작한 AgOx층(x=1)을 갖는 샘플과, PtOy층(y=3)의 두께를 8nm로 한 이외에는 실시예 1-4와 동일하게 하여 제작한 샘플에 대하여, 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열 및 배열 피치 1.6㎛(마크 길이 80Onm)의 기록마크열을, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생출력으로 반복 재생했을 때의 CNR의 변화를 조사했다. 결과를 도 11에 도시한다.
도 11로부터, 귀금속산화물층(4)으로서 PtOy층을 사용한 샘플에 있어서, 재생 내구성이 대폭 향상되는 것을 알 수 있다. PtOy층에서는 재생시에 석출한 귀금속입자의 형상 및 크기가, 고파워로 반복 재생을 행해도 변동하기 어려워서 안정하다고 생각된다.
실시예 1-7(도 2의 구조: PtOy층의 막두께에 의한 비교)
PtOy로 이루어지는 귀금속산화물층(4)을 y=3이 되는 조건으로 형성하고, 그 막두께를 4∼30㎜의 범위내에서 변경한 것 이외에는 실시예 1-4와 동일하게 하여 샘플을 제작했다. 이들 샘플에, 각각의 최적조건으로 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생하고, CNR을 측정했다. 각 샘플의 PtOy층의 두께와 CNR과의 관계는 「두께:CNR」의 형태로 나타내어,
4nm: 44dB,
8nm: 41dB,
12nm: 30dB,
16nm: 29dB,
18nm: 28dB,
30nm: 27dB
이었다.
실시예 1-8(도 2의 구조: PdOz층의 막두께에 의한 비교)
PdOz로 이루어지는 귀금속산화물층(4)을 z=1.10으로 되는 조건으로 형성하고, 그 막두께를 2∼15nm의 범위내에서 변경한 것 이외에는 실시예 1-5와 동일하게 하여 샘플을 제작했다. 이들 샘플에, 고분해능 픽업을 사용하여 각각의 최적조건으로 배열 피치 300㎜(마크 길이 150nm)의 기록마크열을 기록하고, 고분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생하고, CNR을 측정했다. 각 샘플의 PdOz층의 두께와 CNR과의 관계는 「두께: CNR」의 형태로 나타내어,
2nm: 26dB,
4nm: 35dB,
10nm=32dB ,
15nm: 26dB
였다.
실시예 1-9(도 2의 구조: 광흡수층(5)의 구성재료에 의한 비교)
광흡수층(5)을 Si, Au 또는 W로 구성한 것 이외에는 실시예 1-1과 동일하게 하여 제작한 샘플에, 기록 파워 9mW로 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 바, 광흡수층(5) 구성재료와 CNR과의 관계는,
Si: 19dB,
Au: 20dB,
W: 24dB
이었다.
이 결과는 광흡수층(5) 구성재료로서 Au, Si 또는 W를 사용하면, 상변화재료를 사용하는 경우에 비해 초해상 기록특성이 나빠지는 것을 나타내고 있다. 귀금속산화물층(4)을 구성하는 AgOx 그것 자체는 흡수계수가 작기 때문에, 이 실시예에서의 조건에서는 승온이 불충분하게 되어, 기록시에 분해되지 않는다. 따라서, 적절한 광흡수층의 존재가 필요하게 된다. 광흡수층(5)을 Au 또는 Si로 구성한 경우에 충분한 특성이 얻어지지 않은 것은, Au의 경우는 열전도율이 높으므로 AgOx층에 열이 전해지기 어렵기 때문이라고 생각되고, Si의 경우는 Si의 흡수계수가 작기 때문에 광흡수층으로서 충분하게 기능하지 않았기 때문이라고 생각된다. W를 사용한 경우에는, 광을 흡수하여 승온하는 층으로서는 기능하지만, W는 경질의 재료이기 때문에 기록시의 귀금속산화물층(4)에서의 공동 형성을 저해한 것이라고 생각된다.
실시예 1-10(도 2의 구조: 제 2 유전체층(32)의 구성재료에 의한 비교)
제 2 유전체층(32)을 질화 규소로 구성한 것 이외에는 실시예 1-1과 동일하게 하여 제작한 샘플에 대해서, 기록 파워 14mW로 배열 피치40Onm(마크 길이200㎜)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 바, CNR은 얻어지지 않았다.
또, 상기 기록마크열을 고분해능 픽업을 사용하여 0.7mW의 재생 파워를 재생한 바, CNR은 얻어지지 않았다. 즉, 통상재생도 불가능했다.
이와 같이 통상재생도 불가능하므로, 제 2 유전체층(32)을 질화 규소로 구성하면, 읽어내기 가능한 기록마크를 형성할 수 없다는 것을 알 수 있다. 질화 규소는 실시예 1-1에서 사용한 ZnS-SiO2에 비해 훨씬 경질의 재료이기 때문에, AgOx의 분해에 의해 생성한 O2가 기록마크로서 기능하는 공동을 귀금속산화물층(4)중에 형성할 수 없었기 때문으로 생각된다.
실시예 1-11(도 2의 구조: 제 2 유전체층(32)의 막두께에 의한 비교)
제 2 유전체층(32)의 막두께를 100nm로 한 것 이외는 실시예 1-1과 동일하게 하여 샘플을 제작했다. 이 샘플에 기록 파워 11mW로 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 바, CNR은 얻어지지 않았다.
또, 상기 기록마크열을 기록한 직후 및 저분해능 픽업에 의해 4mW로 재생한 후의 각각에 있어서, 고분해능 픽업을 사용하여 0.7mW의 재생 파워로 재생한 바, 어느 경우도 40dB 이상의 CNR이 얻어졌다.
실시예 2-1(도 3의 구조: 반사층(6)의 효과)
실시예 1-1에서 제작한 샘플의 제 3 유전체층(33)상에, 반사층(6)으로서 두께 10nm의 Ag층 또는 Al층을 형성함으로써, 도 3에 도시하는 구조의 샘플을 얻었다. Ag층 및 Al층은 각각 Ag 타겟 및 Al 타겟을 Ar 분위기중에서 스퍼터링함으로써 형성했다.
이들 샘플에 대해, 기록 파워 10mW로 배열 피치 400nm∼1.6㎛(마크 길이 200∼800nm)의 기록마크열을 각각 형성하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 결과를, 도 12에 도시한다. 또한, 도 12에는 반사층(6)을 설치하지 않은 샘플의 결과도 도시되어 있다.
도 12로부터, 반사층(6)을 설치함으로써, 해상한계보다도 큰 기록마크의 CNR이 증대하는 것을 알 수 있다.
실시예 2-2(도 3의 구조: 반사층(6)의 막두께에 의한 비교)
반사층(6)을 도 13에 도시하는 두께로 한 것 이외에는 실시예 2-1과 동일하게 하여 샘플을 제작했다. 이들 샘플에 대하여, 각각의 최적기록 파워로 배열 피치 400nm(마크 길이 200nm)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 결과를, 도 13에 도시한다.
도 13으로부터, 반사층(6)의 막두께가 두껍게 될 수록, 초해상 재생에 있어서의 CNR이 낮아지는 것을 알 수 있다.
실시예 3(도 4의 구조: 석출 촉진층(7)의 효과)
실시예 1-1에서 제작한 샘플의 제 1 유전체층(31)과 귀금속산화물층(4) 사이에, 석출 촉진층(7)으로서 두께 5nm의 질화 규소층을 형성함으로써, 도 4에 도시하는 구조의 샘플을 얻었다. 질화 규소층은 Si 타겟을 Ar/N2=8/2의 유량비의 혼합가스 분위기중에서 스퍼터링 함으로써 형성했다. 질화 규소층의 조성은 Si3N4 였다.
이 샘플에 기록 파워 10mW에서, 배열 피치 400m(마크 길이 200nm)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 재생한 바, 재생 파워가 3mW일 때에 최대의 CNR35dB이 얻어졌다. 한편, 실시예 1-1에서 제작한 샘플에서는 CNR이 최대가 되는 재생 파워는 4mW 였으므로 석출 촉진층(7)을 설치함으로써 재생 감도가 향상된 것을 알 수 있다.
실시예 4(도 5의 구조: 광흡수층(5)을 설치하지 않은 구조)
도 5에 도시하는 바와 같이, 기판(2)/제 1 유전체층(31)/귀금속산화물층(4)/제 2 유전체층(32)으로 이루어지는 적층구조를 갖는 광디스크 샘플을 형성했다. 이 샘플은 실시예 1-1의 샘플로부터, 광흡수층(5) 및 제 3 유전체층(33)을 제거한 구조이다. 단, 귀금속산화물층(4)의 두께는 18nm 또는 60㎜로 했다.
귀금속산화물층(4)의 두께가 18m인 샘플에, 5∼14mW의 기록 파워로, 배열 피치 400㎜(마크 길이 2O0㎜)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 바, CNR은 얻어지지 않았다. 한편, 이 샘플에, 14mW의 기록 파워로, 배열 피치 1.6㎛(마크 길이 800m)의 기록마크열을 기록하고, 4mW의 재생 파워로 재생한 바, 34dB의 CNR이 얻어졌다.
또, 귀금속산화물층(4)의 두께가 60nm인 샘플에 대하여, 7mW의 기록 파워로, 배열 피치 400㎜(마크 길이 200nm)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 바, 12dB의 CNR이 얻어졌다. 한편, 이 샘플에 7mW의 기록 파워로, 배열 피치 1.6㎛(마크 길이 800nm)의 기록마크열을 기록하고, 저분해능 픽업을 사용하여 4mW의 재생 파워로 재생한 바, 33dB의 CNR이 얻어졌다.
이 결과는 광흡수층(5)을 설치하지 않아도 기록이 가능하고, 또한 통상재생이 가능한 것을 나타내고 있다. 따라서 귀금속산화물(4)자체가 기록층으로서 기능하는 것을 알 수 있다.
그러나, 귀금속산화물층(4)의 두께가 18nm인 샘플에서는, 400nm의 피치(기록마크 길이 200nm)의 마크의 초해상 재생이 불가능하여, 상기한 재생 메커니즘이 작용하지 않았다고 생각된다. 한편, 귀금속산화물층(4)의 두께가 60nm의 샘플에서는, CNR은 낮지만 초해상 재생이 가능하다.
초해상 재생에 있어서 CNR이 얻어지지 않은, 또는 작아지게 된 것은, 이하의 이유때문이라고 생각된다. 우선, 통상재생이 가능하므로, 기록시에는 귀금속층(4)이 레이저빔을 흡수하여 승온하여, AgOx가 Ag와 O2로 분해되어 기록마크가 형성되었다고 생각된다. 그러나, 기록후에는 귀금속산화물층(4)중에 AgOx가 거의 존재하지 않아, 매체중에 레이저빔의 흡수를 담당하는 층이 없어져버렸기 때문에, 재생용의 레이저빔을 조사해도 귀금속산화물층(4)의 온도상승이 불충분하게 되어, Ag 입자가 거의 석출되지 않거나, 충분하게는 석출되지 않았다고 생각된다. 귀금속산화물층(4)을 두껍게 한 경우에 초해상 재생이 가능하게 된 것은, 귀금속산화물층(4)의 광흡수량이 많아졌기 때문이라고 생각된다.

Claims (8)

  1. 광기록매체에 대하여, 기록 레이저빔을 조사하여 기록마크열을 형성함으로써 기록을 행하고, 개구수 NA의 광학계를 사용하여 파장 λ의 재생 레이저빔을 조사하여 기록마크열을 읽어냄으로써 재생을 행하는 방법으로서,
    광기록매체는, 귀금속산화물을 함유하는 귀금속산화물층을 갖고,
    기록마크열은 귀금속산화물의 분해에 의해 귀금속 산화물층이 변형함으로써 형성된 것이며, 마크 길이가 0.37λ/NA 미만인 기록마크를 적어도 포함하고,
    기록마크열이 형성되어 있는 귀금속산화물층에서 귀금속입자를 불가역적으로 석출시키고, 석출한 귀금속입자에 재생 레이저빔을 조사함으로써 기록마크열을 읽어 내는 것을 특징으로 하는 광기록/재생방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 귀금속산화물층에 은산화물, 백금산화물 및 팔라듐 산화물중 적어도 1종이 함유되는 것을 특징으로 하는 광기록/재생방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 광기록매체가 귀금속산화물층을 사이에 끼우도록 제 1 유전체층 및 제 2 유전체층을 갖는 것을 특징으로 하는 광기록/재생방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 광기록매체가 금속 및/또는 반금속을 주성분으로 하는 광흡수층을 갖고, 광흡수층과 귀금속산화물층이 제 2 유전체층을 사이에 끼우도록 존재하는 것을 특징으로 하는 광기록/재생방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 광흡수층이 적어도 Sb 및/또는 Te를 함유하는 것을 특징으로 하는 광기록/재생방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 광기록매체가 제 3 유전체층을 갖고, 제 3 유전체층과 제 2 유전체층이 광흡수층을 사이에 끼우도록 존재하는 것을 특징으로 하는 광기록/재생방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 광기록매체가 금속 및/또는 반금속을 주성분으로 하는 반사층을 갖고, 반사층과 광흡수층이 제 3 유전체층을 사이에 끼우도록 존재하는 것을 특징으로 하는 광기록/재생방법.
  8. 귀금속산화물을 함유하는 귀금속산화물층을 갖고, 상기 귀금속산화물이 백금산화물 및/또는 팔라듐 산화물인 것을 특징으로 하는 광기록매체.
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