KR20050057098A - 2개의 서브그루브를 포함하는 기록형 광 기록매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 정보를 표시하는 마크들과 랜드들을 형성하기 위한 기록물질의 정보층(3)과, 상기 정보층(3)을 지지하는 기판층(2)과, 상기 정보층(3)을 덮는 커버층(5)을 구비하되, 상기 기판층(3)이 기록물질로 채워진 반경방향으로 전개되는 그루브 구조를 포함하는 기록형 광 기록매체에 관한 것이다. 접선방향으로 증가된 데이터 밀도를 가져 증가된 데이터 용량을 갖는 기록매체를 얻기 위해, 본 발명에 따르면, 상기 그루브 구조가 장벽(213; 223)에 의해 분리된 2개의 인접한 서브그루브들(211, 212; 221, 222)로 분할된 주 그루브(21, 22)를 구비하는 구성이 제안된다.
Description
본 발명은, 정보를 표시하는 마크들과 랜드들을 형성하기 위한 기록물질의 정보층과, 상기 정보층을 지지하는 기판층과, 상기 정보층을 덮는 커버층을 구비하되, 상기 기판층이 기록물질로 채워진 반경방향으로 전개되는 그루브 구조를 포함하는 기록형 광 기록매체에 관한 것이다.
광 디스크의 총 데이터 용량은 반경방향 및 접선방향의 데이터 밀도에 의해 결정된다. 반경방향의 밀도는 데이터 트랙 피치에 의해 결정되고, 접선방향의 데이터 용량은 기록할 수 있는 가장 짧은 마크에 의해 결정된다. 재기록형 상변화 디스크에 대해서는, 광 스폿 크기보다 짧은 길이를 갖는 마크를 얻기 위해 다음 마크의 기록중에 특정한 마크의 하강부에서의 재결정화가 사용된다. 일반적으로, 마크의 절반이 소거되어 초승달 형태의 마크가 형성된다. 최근에 소개된 블루레이 디스크(BD)에 대해서는, 12cm의 디스크의 단일 기록층에 25GB의 전체 데이터 용량이 기록될 수 있다. 가장 짧은 길이는 150nm(d=1 코드)인 한편, 광 스폿은 폭방향으로 300nm이다(광 스폿의 1/e 반경은 150nm이다).
RW(rewritable) 포맷 이외에 기록형(1회 기록형) BD 포맷이 필요하다. 이와 같은 소위 BD-R 시스템도, 1 대 1 복사를 허용하기 위해, BD-RW 시스템의 높은 데이터 용량, 즉 25GB를 달성해야 한다. 기록형 매체에서는, 임계 온도를 초과하였을 때 마크 형성이 일어난다. 마크 형성은 정보층에서의 비가역적인 변화에 해당하며, 재기록형 매체에서의 재결정화와 유사한 효과는 발생하지 않는다. 따라서, 기록형 매체에 기록된 마크들은 기록과정 중에 존재하였던 광학/열정 프로파일을 기본적으로 반영한다. 마크 길이를 줄이고, 이에 따라 접선방향의 밀도를 증가시키기 위해, 더 적은 레이저 파워를 사용하여 더 작은 마크를 기록할 수도 있다. 그 결과, 변조도와 이에 따른 신호대 잡음비도 하강한다.
이것은 기록물질로서 상변화 물질에 기반을 둔 1회 기록형 매체에 대해 마찬가지로 설명될 수 있다. 적층된 비정질 물질은 재결정화하여 원형의 결정성 마크를 형성하게 된다. 후속 가열에 의한 마크 길이 감소는 가능하지 않다.
결국, 본 발명의 목적은, 대응하는 재기록형 광 기록매체의 데이터 용량과 유사한 데이터 용량을 얻을 수 있는 기록형 광 기록매체를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에 따르면, 상기 그루브 구조가 장벽에 의해 분리된 2개의 인접한 서브그루브들로 분할된 주 그루브를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 기록형 광 기록매체에 의해 달성된다.
본 발명은 접선방향으로 데이터 밀도를 증가시킨다는 착상에 기반을 두고 있다. 주 그루브는 트랙킹을 위해 필요한 반면에, 2개의 서브그루브들에서 흡수가 주로 일어나게 되므로, 2개의 인접한 서브그루브들이 기록 레이저 빔의 광 흡수에 영향을 미친다. 서브그루브들의 형상과 인접하는 서브그루브들 사이의 장벽 위에 있는 제한된 양의 기록 물질에 의해 흡수의 국부화가 강제된다. 그루브들에 걸쳐서 이중 모드(bimodal) 온도 분포가 효과적으로 달성되어, 반경방향의 다소 분리된 2개의 마크들의 형성을 일으키게 된다. 이들 2개의 마크들은 함께 1개의 기록된 마크를 형성한다. 따라서, 접선방향의 밀도를 희생하지 않으면서 변조도를 증가시킬 수 있으므로, 최종적으로 획득가능한 데이터 밀도에 이에 따른 데이터 용량의 증가를 제공하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항에 기재되어 있다. 장벽은, 전자빔 마스터링, 리소그래피 패터닝과 그후의 에칭공정 등과 같은 간단한 고정에 의해 그루브 구조의 마스터리을 허용하는 기판 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 인접하는 그루브 구조들 사이에는, 인접하는 트랙들을 서로 분리하는 그루브 분리 장벽이 설치된다. 더구나, 이 그루브 분리 장벽은 바람직하게는 기판 물질로 제조된다.
또 다른 실시예에 따르면, 인접한 서브그루브들 사이에 있는 장벽이 높이는 2개의 인접한 주 그루브들 사이에 있는 기판, 즉 그루브 분리 장벽의 높이보다 작거나 동일하다. 장벽의 높이, 더구나 장벽의 형상은, 2개의 서브그루브들에 존재하는 기록물질에 의한 빛의 영향을 미치며, 이에 따라 기록중에 마크들의 형상에 영향을 미친다.
기록물질로서는, 일반적으로 유기물질, 예를 들면, 염료, 또는 비유기 물질, 예를 들면 상변화 물질이 사용될 수 있다.
기록된 마크들은, 접선방향의 데이터 밀도를 증가시키기 위해, 기본적으로 반경방향으로 계란형 또는 기본적인 타원형의 형태를 갖는데, 즉 반경방향보다 접선방향으로 길이가 더 짧다. 이와 같은 형태를 갖는 마크들을 얻기 위해, 바람직한 실시예에서는 주 그루브와 서브그루브들의 형상이 이에 맞추어 변형된다.
제안된 마크 형태의 변형은 고속 1회 기록용으로도 유리하다. 높은 기록속도에서는, 열적인 트랙간 간섭이 마크 형성과정을 방해할 수도 있다. 열적인 트랙간 간섭을 줄이기 위해, 예를 들면, 제안된 변형으로 얻어진 것과 같은 타원형 마크가 이전에 기록된 마크들의 직접적인 가열을 줄이게 된다.
바람직한 그루브 형태는 청구항 6에 기재되어 있는데, 이에 따르면, 반경방향으로의 서브그루브들의 폭이 기판층의 반대 방향으로 증가한다. 이에 따르면, 그루브 구조가 기본적으로, 예를 들어, 10 내지 90°, 바람직하게는 거의 45°의 측면 각도(flank angle)를 갖는 "W"자 형태의 형태를 갖는다.
기판층, 정보층과 커버층 이외에, 정보층과 커버층 사이에 추가적인 분리층으로서 유전층 및/또는 금속층이 설치될 수 있다. 더구나, 본 발명은, 적어도 1개의 정보층을 각각 포함하는 1개보다 많은 수의 기록 적층체를 갖는 다층 광 기록매체에 적용될 수도 있다. 이와 같은 기록매체의 일례로는 이중층 블루레이 디스크를 들 수 있다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다:
도 1a 및 도 1b는 재기록형 및 기록형 디스크에 기록된 긴 마크와 짧은 마크를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 광 기록매체의 단면도이며,
도 3a 및 도 3b는 종래의 기록매체와 본 발명에 따른 기록매체 상의 마크 형태를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 광 기록매체의 또 다른 실시예의 단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 광 기록매체의 온도 분포를 평면도로 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명에 따른 광 기록매체의 온도 분포를 단면도로 나타낸 것이며,
도 7은 본 발명에 따른 광 기록매체의 또 다른 실시예의 단면도이다.
대응하는 재기록형 시스템의 데이터 용량과 유사한 1회 기록형 시스템에서의 데이터 용량을 달성하기 위해서는, 매우 좁은 마크들이 짧은 런길이로 기록될 필요가 있는 한편, 재기록형 매체에서는 짧은 마크들이 긴 마크들과 비슷한 폭을 갖는다. 이것을 도 1에 나타내었는데, 이 도면에는 재기록형(RW) 매체(도 1a)와 기록형(R) 매체(도 1b)에 고밀도로 기록된 긴 마크(8T)와 짧은 마크(2T)의 개략도가 도시되어 있다. 이때, 가장 짧은 마크는 광 스폿 프로파일과 크기가 유사하거나 더 짧다는 점에 주목하기 바란다. 이 결과, 판독중에, 기록형 매체에서의 가장 짧은 마크들의 광학 변조도가 소멸된다.
이와 같은 문제는 23GB의 밀도에서 BD-RW와 BD-R에 대한 2T 마크들의 해상도(=2TTpp/8Tpp)를 비교함으로써도 예시될 수 있다. DB-RW 사양서에 따르면, 2T 해상도가 10%보다 커야 하며, 이것은 실제로 충족된다. 그러나, 현재까지는 최상의 DB-R 매체에서도, 23GB에서의 해상도는 최대 5%에 지나지 않는다. 이와 같은 열악한 해상도는 지터를 열화시킨다. 본 발명은 높은 변조도를 유지하도록, 작지만 폭이 넓은, 즉 높은 접선방향의 밀도를 갖는 마크들을 기록하기 위한 해결책을 제시한다.
도 2는 본 발명에 따른 BD-R 등의 기록형 광 기록매체의 단면을 나타낸 것이다. 이 기록매체(1)는, 특히 폴리카보네이트 물질로 제조된 기판층(2)과, 특히 염료나 상변화 물질로 제조된 정보층(3)과, 특히 은으로 제조된 금속층(4)과, 특히 플라스틱 물질로 제조된 커버층(5)을 구비한다.
기판층(2)은 다수의 나선형으로 전개되는 주 그루브들을 갖는 그루브 구조를 가지며, 이들 주 그루브들 중에서 그루브 분리 장벽(23)과, 인접하는 주 그루브들(미도시)로부터 2개의 주 그루브들(21, 22)을 분리하는 인접 장벽들(20, 24)에 의해 분리된 2개의 인접하는 주 그루브들(21, 22)이 도시되어 있다. 이들 주 그루브들(21, 22)은 판독이나 기록중에 트랙킹을 위해 필요하다. 중간의 그루브 분리 장벽(23)과 장벽들 20, 24는 물리적인 장벽으로서의 역할을 한다.
상기한 주 그루브들(21, 22) 각각은, 장벽들 213 또는 223에 의해 각각 분리된 2개의 인접하는 서브그루브들 211, 212 또는 221, 222로 각각 더 분할된다. 이들 장벽 213, 223 사이의 거리 d는 트랙 피치를 결정한다. 이와 같은 데이터 트랙 피치는 예를 들면 CD-R에 대해서는 1.6㎛, DVD+R에 대해서는 750nm, BD-R에 대해서는 320nm이다. 서브그루브들 211, 212와 221, 222는 정보층으로 방향으로 폭이 넓어지며, 약 75°의 측면 각도를 나타낸다.
주 그루브들(21, 22)과 이에 따라 서브그루브들 211, 212 및 221, 222도 정보층(3)의 기록물질로 채워진다. 물리적인 장벽 23으로 인해, 기록 레이저 빔의 빛의 흡수가 마크들이 형성되는 주 그루브들(21, 22)의 2개의 서브그루브들에서 일어나게 된다. 따라서, 물리적인 장벽 23은, (BD-R에 대해) 트랙 피치 정보의 크기를 갖는 광 스폿 크기를 가져 기록물질의 분해물을 가열하는 레이저 광 L의 흡수가 일어나는 것을 방지한다. 흡수의 국부화는 서브그루브들의 형태와 중간의 장벽 213, 223 위에 있는 제한된 양의 기록물질에 의해 강제된다. 정보가 기록되는 트랙에 걸쳐서 이중 모드 온도 분포가 유지되어, 다소 분리된 2개의 마크들/피트들의 형성을 일으키게 된다. 이들 2개의 마크들은 함께 1개의 기록된 마크를 형성한다. 서브그루브들의 형태로 인해, 기록된 마크가 기본적으로 계란형 또는 타원형을 갖는데, 이것은 접선방향의 밀도를 희생하지 않으면서 변조도가 증가된다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 이중 그루브가 형성된 디스크에 기인한 대표적인 마크/피트 형태를 도 3에 종래의 마크 형태와 비교하였다. 도 3a는 종래의 단일 그루브 1회 기록형 디스크에서 얻어지는 마크 형태를 나타낸 것인 반면에, 도 3b는 본 발명에 따른 이중 그루브가 형성된 디스크 상에서 얻어지는 마크 형태를 나타낸 것으로, 이들 모드는 짧은 런길이(I2)와 긴 런길이(I7)에 대한 것이다. 도 3b에서 알 수 있는 것과 같이, 2개의 서브그루브들로 인해 2개의 서브마크들이 얻어지는데, 이들 서브마크들은 함께 반경방향 r 방향으로 계란형 형상을 갖는 기록된 마크를 형성한다. 따라서, 이 마크는 반경방향 r에 비해 접선방향 t의 방향으로 더 짧으므로, 접선방향의 데이터 밀도를 증가시키고 높은 변조도를 유지한다.
본 발명에 따른 DVD에 대한 기록형 디스크의 바람직한 실시예는, 740nm의 데이터 트랙 피치와, 150nm의 그루브 깊이와, 100nm의 서브그루브 폭과, 120nm의 서브그루부들을 분리하는 장벽의 장벽 높이와, 30°의 측면 각도를 갖는다. BD-R에 대한, 예시적인 파라미터들은 데이터 트랙 피치 320nm, 그루브 깊이 100nm, 서브그루브 폭 50nm와 측면 각도 45°이다.
이와 같은 그루브 구조의 제조는 전자빔 마스터링과 리소그래피 패터닝 및 후속의 에칭공정에 의해 달성될 수 있다. 리소그래피에 의해, 주 그루브를 2개의 부분으로 분리하는 중간 장벽을 표시하는 첫 번째 얕은 그루브가 기판층에서 에칭된다. 얕은 그루브들과 본래의 물질을 덮는 두 번째 포토레지스트층이 도포되고, 디스크의 데이터 트랙 피치를 결정하는 주 랜드들을 표시하는 더 깊은 그루브들이 에칭된다. 이에 따라, 2-레벨의 파더(father) 구조가 형성되며, 이중 그루브가 형성된 기판들의 복제를 위해 사용된다.
2개의 서브그루브들을 분리하는 물리적인 장벽이 인접한 랜드들과 동일한 높이를 갖는 경우에는, 더 작은 스폿 크기가 필요할 수도 있다는 점을 제외하고는, 마스터링 공정이 블루레이 디스크 마스터링 공정과 동일할 수 있다. 물리적인 장벽이 인접한 랜드들보다 낮은 경우에는, 마스터링 공정이 가변 광 강도를 사용하여 수행됨으로써, 경화시에 복제층이 일부 기판으로부터 제거되어야 한다.
도 4는, BD 상황을 위해 사용되도록 의도된 반대의 적층체 레이아웃을 사용한 본 발명에 따른 기록매체(1)의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이때에는, 이중 그루브가 형성된 기판(2) 상에 금속층(4)이 먼저 적층된 후, 염료층(3)이 적층되고 가능한 경우에는 선택적인 유전층(6)과 커버층(5)으로 덮인다. 본 실시예에 있어서 트랙 피치 는 160nm인 것이 바람직하다. 도면에서 볼 수 있는 것과 같이, 금속층(4)도 기판층(2)의 이중 그루브 구조를 나타낸다.
도 5 및 도 6은, 예를 들면 도 2에 도시된 것과 같은 본 발명에 따른 이중 그루브가 형성된 디스크의 온도 분포의 계산 예를 나타낸 것이다. 도 5는 평면도이고 도 6은 단면도이다. 이중 그루브는 2개의 분리된 핫 스폿(hot spot)들을 명백하게 제공하는데, 이들 핫 스폿들은 함께 계란 형상의 온도 분포를 이룬다.
도 7은 도 2에 도시된 실시예와 상당히 유사하고 DVD 상황을 위해 의도된 본 발명에 따른 기록매체(1'')의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이때, 이 층 적층체는 정보층(3)과 기판층(3) 사이에 추가적인 유전층(6)을 구비한다. 상기한 유전층(6)도 기판층(2)의 이중 그루브 구조를 나타낸다.
본 발명에 따르면, 접선방향으로의 데이터 밀도를 증가시켜 획득가능한 데이터 용량의 증가를 얻을 수 있는 이중 그루브가 형성된 기록형 광 기록매체가 제시된다.
Claims (7)
- 정보를 표시하는 마크들과 랜드들을 형성하기 위한 기록물질의 정보층(3)과, 상기 정보층(3)을 지지하는 기판층(2)과, 상기 정보층(3)을 덮는 커버층(5)을 구비하되, 상기 기판층(3)이 기록물질로 채워진 반경방향으로 전개되는 그루브 구조를 포함하는 기록형 광 기록매체에 있어서,상기 그루브 구조가 장벽(213; 223)에 의해 분리된 2개의 인접한 서브그루브들(211, 212; 221, 222)로 분할된 주 그루브(21, 22)를 구비한 것을 특징으로 하는 기록형 광 기록매체.
- 제 1항에 있어서,상기 장벽(213; 223)은 기판 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 기록형 광 기록매체.
- 제 1항에 있어서,상기 장벽(213; 223)의 높이는 2개의 인접한 주 그루브들(21; 22) 사이의 기판(23)의 높이와 같거나 작은 것을 특징으로 하는 기록형 광 기록매체.
- 제 1항에 있어서,기록물질은, 유기물질, 특히 염료, 또는 비유기 물질, 특히 상변화 물질인 것을 특징으로 하는 기록형 광 기록매체.
- 제 1항에 있어서,주 그루브(21; 22)와 서브그루브들(211, 212; 221, 222)의 형상이 기본적으로 반경방향(r)으로 계란 형태를 갖는 마크들을 얻도록 변형된 것을 특징으로 하는 기록형 광 기록매체.
- 제 1항에 있어서,반경방향(r)으로의 서브그루브들(211, 212; 221, 222)의 폭이 상기 기판층(2)의 반대 방향으로 증가하며, 특히 10 내지 90°각도 범위의 측면 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 기록형 광 기록매체.
- 제 1항에 있어서,상기 정보층(3)과 상기 커버층(5) 사이에 금속층 및/또는 유전층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기록형 광 기록매체.
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