KR20050057414A - 광학 정보 기록 매체와 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광학 정보 기록 매체는, 적어도 m층(m은 2이상의 정수이다.)의 정보층을 포함하고, 각 정보층은, 광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B 사이를 비가역적으로 변화하는 기록층을 포함한다. m층의 정보층을 레이저광 입사측부터 제1∼제m 정보층으로 한 경우에, 제j 정보층(j는, 1≤j≤m-1을 만족하는 정수이다.)에 포함되는 기록층을 제j 기록층, 제j 기록층이 상태 A일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TAj(%), 상기 제j 기록층이 상태 B일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TBj(%)로 하면, 제j 정보층은, 0≤｜TAj-TBj｜/(TAj, TBj)max≤0.10(단, (TAj, TBj)max란, TAj와 TBj 중 큰 값이다.)의 관계를 만족한다. 또한, 제1∼제m-1 기록층 중 적어도 하나의 기록층이, 제m 정보층과 복소 굴절율(굴절율을 n, 소쇠 계수를 k로 했을 때의 n-ik)이 상이한 재료로 형성되어 있다.

Description

광학 정보 기록 매체와 그 제조 방법{OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}
본 발명은 레이저광의 조사 등의 광학적인 수단을 이용하여, 고밀도, 고속도로의 정보의 기록 재생이 가능한 광학 정보 기록 매체와 그 제조 방법에 관한 것이다.
대용량이며, 고속도로의 정보의 기록 재생이 가능한 정보 기록 매체로서, 광 자기 기록 매체나 상변화형 기록 매체 등의 광학 정보 기록 매체가 알려져 있다. 이들의 광학 정보 기록 매체는 기록 재료에 레이저광을 국소적으로 조사함으로써 발생하는 기록 재료의 광학 특성의 차이를 기록으로서 이용한 것이다. 이들 광학 정보 기록 매체는 필요에 따라서 랜덤 액세스가 가능하고, 또한 가반성에도 우수하다는 큰 이점을 갖고 있으므로, 최근 점점 그 중요성이 높아지고 있다. 예컨대, 컴퓨터를 통한 개인 데이터나 영상 정보 등의 기록이나 보존, 의료 분야, 학술 분야 및 가정용 비디오 테이프 리코더에 대한 치환 등, 여러 가지 분야에서의 수요가 높아지고 있다. 현재, 이들 광학 정보 기록 매체에 관하여, 어플리케이션의 고성능화나 화상 정보의 고성능화에 따라, 더욱 대용량화, 고밀도화, 고속화를 달성하는 것이 요구되고 있다.
한층 높은 고밀도화를 달성하는 수단의 하나로서, 복수의 정보층을 갖는 광학 정보 기록 매체가 제안되고 있고, 예컨대, 추기형의 재료를 이용하여 형성된 정보층을 2층 적층하는 기술 등이 제안되어 있다(예컨대, 국제 공개 제98/09823호 팜플렛 참조.)
그러나, 이와 같은 2층 이상의 정보층을 포함하는 광학 정보 기록 매체를 실현하고자 하면, 레이저광 입사측에서 보아 안쪽에 위치하는(레이저광이 입사하는 면에서 멀리 배치된) 정보층에 대하여 정보의 기록 재생을 할 때, 보다 앞(레이저광 입사측)에 위치하는 정보층의 영향을 받을 가능성이 있다. 즉, 앞의 정보층의 투과율이 기록의 유무에 의해서 변화하는 경우, 앞의 정보층을 투과한 레이저광으로 안쪽에 위치하는 정보층에 대하여 정보의 기록 재생을 행하면, 레이저광이 투과하는 부분이 정보층의 기록부나 미기록부에 의해서 안쪽의 정보층으로 도달하는 레이저 광량이 상이하므로, 정확한 신호의 기록 및 재생이 곤란하게 된다. 이것은, 적층하는 정보층의 층수가 증가할수록 큰 문제가 된다. 특히, 추기형의 광학 정보 기록 매체 중에는, 일 정보층의 투과율을 예컨대 70%이상이라는 상당히 높은 값으로 설계할 수 있는 것도 있고, 복수의 정보층을 적층하여 다층 구조로 하는 것이 바람직하지만, 상기와 같은 기록의 유무에 의한 투과율차가 발생하는 경우, 실용상, 다층 구조의 실현이 곤란하게 된다.
이상과 같은 문제에 대하여, 예컨대, 앞에 위치하는 정보층의 기록부와 미기록부의 투과율차를 작게 하고, 또한 앞의 정보층의 투과율을 높게 설계함으로써, 앞의 정보층의 기록의 유무에 관계없이 안쪽의 정보층으로의 정확한 기록 재생을 가능하게 하는 광학 정보 기록 매체가 제안되고 있다. 이와 같은 광학 정보 기록 매체에서는, 정보층의 기록부와 미기록부의 투과율차를 작게 설계하기 위한 수단으로서, 정보층에 포함되는 보호층의 막 두께를 조절하는 방법을 이용하고 있다.
그러나, 정보층에 포함되는 보호층의 막 두께 조절만으로는 정보층의 기록부와 미기록부의 투과율차를 작게 할 수 없는 기록 재료도 존재하여, 이와 같은 기록재료를 이용하는 경우에는 상기와 같은 기술을 이용할 수 없다.
도 1은 본 발명의 광학 정보 기록 매체의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 광학 정보 기록 매체의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광학 정보 기록 매체에 대하여 정보의 기록 재생을 할 때에 이용되는 정보 기록 재생 장치의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 있어서, 제1 정보층을 통해서 제2 정보층을 재생하였을 때의 재생 신호를 도시하는 도면이다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체는, 기판과, 상기 기판 상에 설치된 적어도 m층(m은 2이상의 정수이다.)의 정보층을 포함하는 광학 정보 기록 매체로서, 상기 m층의 정보층은, 각각, 광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B 사이를 비가역적으로 변화하는 기록층을 포함하고 있고, 상기 m층의 정보층을 레이저광 입사측에서 제1∼제m 정보층으로 한 경우에, 제j 정보층(j는, 1≤j≤m-1을 만족하는 정수이다.)에 포함되는 기록층을 제j 기록층으로 하며, 상기 제j 기록층이 상태 A일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TAj(%), 상기 제j 기록층이 상태 B일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TBj(%)로 하면, 제j 정보층은,
0≤｜TAj-TBj｜/(TAj, TBj)max≤0.10
(단, (TAj, TBj)max란, TAj와 TBj 중 큰 값을 의미한다.)
의 관계를 만족하고, 제1∼제m-1의 기록층 중 적어도 하나의 기록층은, 제m 정보층에 포함되는 제m 기록층과는 복소 굴절율(굴절율을 n, 소쇠(消衰) 계수를 k로 했을 때의 n-ik)이 상이한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체의 제조 방법은, 기판 상에 복수의 정보층이 설치된 광학 정보 기록 매체를 제조하는 방법으로서, 광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B 사이를 비가역적으로 변화할 수 있는 기록층을 포함하는 정보층을 형성하는 공정을 적어도 m공정(m은 2이상의 정수이다.) 포함하고, 상기 m공정에서 형성되는 정보층을 레이저광 입사측에서 제1∼제m 정보층으로 한 경우에, 레이저광 입사측에서 j번째로 배치되어 있는 정보층을 제j 정보층(j는, 1≤j≤m-1을 만족하는 정수이다.), 상기 제j 정보층에 포함되는 기록층을 제j 기록층으로 하고, 상기 제j 기록층이 상태 A일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TAj(%), 제j 기록층이 상태 B일 때의 제j 정보층의 투과율을 TBj(%)로 하면, 제j 정보층이,
0≤｜TAj-TBj｜/(TAj, TBj)max≤0.10
(단, (TAj, TBj)max란, TAj와 TBj 중 큰 값이다.)
의 관계를 만족하도록, 제1∼제m-1의 기록층 중 적어도 하나의 기록층을, 제m 정보층에 포함되는 제m 기록층의 재료와는 복소 굴절율(굴절율을 n, 소쇠 계수를 k로 했을 때의 n-ik)이 상이한 재료로 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체는, 광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B 사이를 비가역적으로 변화할 수 있는 기록층 중, 가장 멀리 배치된 기록층과 그것보다 앞에 있는 기록층 중 적어도 하나의 기록층에서 복소 굴절율을 상이하게 하여, 정보층에서의 투과율차를 작게하므로, 적어도 두 개의 정보층이 추기형의 기록층을 포함하는 광학 정보 기록 매체에서, 정확한 신호의 기록 재생을 실현할 수 있다. 또한, 추기형의 기록층은 투과율을 상당하게 높게 설계할 수 있는 것이 많으므로, 다층으로 적층하는 것이 가능하게 되는 경우가 많다. 그러므로, 다층 구조가 실현 가능한 추기형의 기록층을 포함하는 광학 정보 기록 매체에 관해서, 본 발명의 광학 정보 기록 매체가 적합하게 이용된다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에서는, 제m 기록층이 상기 상태 A일 때와 상기 상태 B일 때의 굴절율의 차를 △nm, 소쇠 계수의 차를 △km, 제j 기록층이 상기 상태 A일 때와 상기 상태 B일 때와의 굴절율의 차를 △nj, 소쇠 계수의 차를 △kj로 하면, 제1∼제m-1의 정보층 중 적어도 하나의 정보층이,
｜△nm｜+｜△km｜>｜△nj｜+｜△kj｜
의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 정보층에서의 투과율차를 용이하게 작게 할 수 있다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에 있어서는, 제j 정보층이,
(TAj+TBj)/2≥50
의 관계를 더 만족하는 것이 바람직하다. 레이저광 입사측에서 보아 멀리 배치된 정보층에 대해서도, 신호의 기록 재생을 보다 정확하게 행할 수 있게 되기 때문이다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나가 산화물을 포함하는 추기형인 것이 바람직하다. 이것에 의해 조성을 조정함으로써 정보층의 높은 투과율을 실현할 수 있게 된다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나가, Te-O-M(M은, 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료이다.)을 포함하는 추기형이어도 되고, 제1∼제m 기록층의 전체가 Te-O-M을 포함하고 있어도 된다. 이것에 의해, 큰 신호 진폭과 높은 투과율을 양립 가능한 광학 정보 기록 매체를 실현할 수 있다. 또, 이 때, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나는, 다른 기록층 중 적어도 하나와, 산소 원자 함유 농도가 상이한 것이 바람직하고, 레이저광 입사측에 더욱 가까운 위치에 배치된 기록층일수록 산소 원자 함유 농도가 작은 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 앞에 위치하는 정보층의 기록 상태와 미기록 상태의 투과율차를 용이하게 작게 할 수 있는 것에 부가하여, 앞의 정보층의 투과율을 용이하게 높게 설정할 수 있다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1 기록층의 M원자 함유 농도를, 제2∼제m 기록층에서의 M원자 함유 농도보다도 크게 하여도 된다. 이것에 의해, 앞에 위치하는 정보층의 기록 상태와 미기록 상태의 투과율차를 용이하게 작게 할 수 있는 것에 부가하여, 앞의 정보층의 투과율을 용이하게 높게 설정할 수 있다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나가, Sb-O, Sb-Te-O, Ge-O, Sn-O, In-O, Zn-O, Ga-O, Mo-O, W-O 및 Ti-O에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다. 이것에 의해, 큰 신호 진폭과 높은 투과율과의 양립이 가능하게 된다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에서 m을 4이상으로 하는 것은, 대용량의 기록 매체를 실현할 수 있으므로 바람직하다. 또, m이 4인 경우는,
(TA1+TB1)/2≥80, 또한,
(TA2+TB2)/2≥70, 또한,
(TA3+TB3)/2≥70
의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 단, TA1, TB1은 제1 정보층의 투과율, TA2, TB2는 제2 정보층의 투과율, TA3, TB3은 제3 정보층의 투과율이다. 이것에 의해, 보다 안쪽에 위치하는 정보층으로 충분한 레이저 광량을 도달시킬 수 있다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1∼제m 기록층의 두께가 80nm 이하 인 것이 바람직하다. 보다 고투과율의 정보층을 실현하기 쉽고, 또한, 인접 마크로의 열적인 영향을 억제할 수 있기 때문이다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체는, 광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B 사이를 가역적으로 변화할 수 있는 기록층을 포함하는 정보층을 더 포함하고 있어도 된다. 이것에 의하면, 여러 가지 어플리케이션으로의 응용이 가능한 광학 정보 기록 매체를 실현할 수 있다.
또, 본 발명의 광학 정보 기록 매체의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 광학 정보 기록 매체를 제작할 수 있다. 예컨대, 상기 m공정 중 적어도 하나의 공정에서, 적어도 Te 및 M(M은, 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료이다.)을 포함하는 타겟과, 적어도 산소 가스를 포함하는 성막 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링으로, Te-O-M을 포함하는 추기형의 기록층을 제작할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서, 보다 구체적으로 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에는, 기판(5)과 광 투명층(6)의 사이에, 레이저광 입사측으로부터 순서대로 제1 정보층(1), 제2 정보층(2), 제3 정보층(3) 및 제4 정보층(4)이 중간층(901, 902, 903)을 통해 적층된 광학 정보 기록 매체의 일례가 도시되어 있다. 본 실시 형태에서는, 기판(5)은 레이저광 입사측과 반대측에 배치되고, 광 투명층(6)은 레이저광 입사측에 배치되어 있다. 레이저광 입사측에서 보아 보다 가까운 위치에 배치되어 있는 정보층은, 보다 먼 위치에 배치되어 있는 정보층으로 레이저광을 도달시킬 필요가 있으므로, 광 투과성을 갖는 것이 필요하다. 따라서, 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1∼제3 정보층(1∼3)은 광 투과성을 갖고 있다. 또, 제4 정보층(4)은 제1∼제3 정보층(1∼3)을 투과한 광으로 정보의 기록 재생을 행하므로, 높은 기록 감도를 갖는 것이 바람직하다.
제1 정보층(1)에는, 레이저광 입사측으로부터 순서대로 배치된 보호층(101), 제1 기록층(102) 및 보호층(103)이 포함되어 있다. 제2 정보층(2)에는 레이저광 입사측으로부터 순서대로 배치된, 보호층(201), 제2 기록층(202) 및 보호층(203)이 포함되어 있다. 제3 정보층(3)에는, 레이저광 입사측으로부터 순서대로 배치된, 보호층(301), 제3 기록층(302) 및 보호층(303)이 포함되어 있다. 제4 정보층(4)에는, 레이저광 입사측으로부터 순서대로 배치된 보호층(401), 제4 기록층(4O2), 보호층(403) 및 반사층(404)이 포함되어 있다.
기판(5) 및 광 투명층(6)은, 광학 정보 기록 매체를 상처나 산화로부터 보호하는 역할을 하는 보호재이다. 광 투명층(6)은, 레이저광을 제1∼제4 정보층(1∼4)에 도달시킬 필요가 있으므로, 레이저광에 대하여 투명한 재료, 혹은 광 흡수가 발생하여도 무시할 수 있는 정도로 작은 재료(예컨대, 광 흡수율 10%이하의 재료)를 이용하여 형성된다. 본 실시 형태에서는, 레이저광을 광 투명층(6)의 측에서 입사하지만, 기판(5)의 측에서 레이저광의 입사를 하여도 된다. 이 경우는, 기판(5)에 관해서도 마찬가지로 레이저광에 대하여 투명한 재료를 이용할 필요가 있다.
기판(5) 및 광 투명층(6)의 재료의 예로서는, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타클레이트, 폴리오레핀계 수지 등의 각종 수지, 또는 글래스 등을 들 수 있다.
광 투명층(6)으로서는, 그 막 두께가 변동없이 소정의 막 두께 범위 내가 되도록 제작할 수 있으면 되고, 예컨대, 성형 등에 의해 소정의 형상으로 제작한 기판, 시트 형상인 것을 소정의 형상이 되도록 가공한 것, 또는 기록 재생에 이용하는 레이저광에 대하여 투명한 자외선 경화 수지 등을 이용할 수 있다. 여기서 말하는 광 투명층(6)이란, 후술하는 보호층(101)에서 보아 레이저광 입사측에 제작되어 있는 투명한 층 전체를 가리킨다. 예컨대, 투명한 시트를 투명한 자외선 경화 수지에 의해서 접합한 경우, 이들의 전체를 광 투명층(6)으로 칭하도록 한다.
광 투명층(6) 및 기판(5) 중 적어도 어느 한 쪽에는, 정보층과 접하는 측의 표면에, 레이저광을 도출하기 위한 안내 홈 또는 피트가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)은 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)의 보호와, 이들 기록층에서의 효과적인 광 흡수를 가능하게 하는 광학 특성의 조절을 주된 목적으로서 설치된다. 보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)의 재료로는, 예컨대, ZnS 등의 황화물, ZnSe 등의 셀렌화물, Si-O, Al-O, Ti-O, Ta-O, Zr-O, Cr-O 등의 산화물, Ge-N, Cr-N, Si-N, Al-N, Nb-N, Mo-N, Ti-N, Zr-N, Ta-N 등의 질화물, Ge-O-N, Cr-O-N, Si-O-N, Al-O-N, Nb-O-N, Mo-O-N, Ti-O-N, Zr-O-N, Ta-O-N 등의 질산화물, Ge-C, Cr-C, Si-C, Al-C, Ti-C, Zr-C, Ta-C 등의 탄화물, Si-F, Al-F, Ca-F, La-F 등의 불화물, 그 밖의 유전체, 또는 이들의 적당한 조합(예컨대, ZnS-SiO2 등) 등, 상기 목적이 달성 가능한 재료를 이용한다.
반사층(404)은, Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr 또는 Ti 등의 금속, 혹은 이들 금속으로부터 적절하게 선택된 금속의 합금으로 형성할 수 있다. 반사층(404)은, 방열 효과나 기록층(402)에서의 효과적인 광 흡수 등의 광학적 효과를 얻기 위해서 설치된다. 이 막 두께는 1nm 이상인 것이 바람직하다. 이것은, 반사층(404)의 막 두께를 1nm 이상으로 하면 막을 균일한 층 형상으로 할 수 있어, 보다 높은 방열 효과 및 광학적 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제4 정보층(4)에만 반사층(404)이 설치된 구성이지만, 제1∼제3 정보층(1∼3) 중의 어느 하나, 또는 전체에 반사층이 설치되어 있어도 되고, 제4 정보층(4)에 반사층(404)이 설치되어 있지 않아도 된다. 일반적으로, 반사층을 설치하면 정보층의 투과율은 저하하지만, 상기에 기술한 방열 효과나 광학적 효과에 의해, 높은 신호 품질을 용이하게 얻을 수 있다. 그러므로, 레이저광의 입사측에 위치하는 제1∼제3 정보층(1∼3)에 관해서는, 반사층을 설치할지의 여부를 적절하게 설계하는 것이 필요하고, 반사층을 설치한 경우에는, 그 두께를 예컨대 10nm 이하라는 상당히 얇은 막 두께로 함으로써, 정보층의 높은 투과율을 유지하는 연구를 하는 것이 필요하다.
중간층(901, 902, 903)은, 제1 정보층(1)∼제4 정보층(4)을 광학적으로 분리하기 위해서 설치하는 층이고, 레이저광에 대하여 투명한 재료로 이루어진다. 구체적으로는, 자외선 경화 수지 등을 이용할 수 있다. 중간층(901∼903)의 막 두께는 제1∼제4 정보층을 서로 분리 가능한 정도로 두껍게, 또한 4개의 정보층이 대물 렌즈의 집광 가능한 범위 내가 되도록 하는 막 두께로 하면 된다. 3층 이상의 정보층을 적층하는 경우는, 각각의 중간층을 서로 상이한 두께로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 중간층이 동일한 두께일 경우, 정보층의 위치가 등 간격이 되어, 레이저광 입사측에서 보아 가장 먼 정보층을 기록 재생할 때에, 앞에 위치하는 정보층에서 레이저광이 초점을 모을 수 있게 되므로, 크로스 토크가 생길 가능성이 있기 때문이다.
제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)은, 광학 특성이 상이한 2개 이상의 상태 사이(상태 A와 상태 B)를 취할 수 있는 재료로 형성된다. 본 실시 형태에서는, 이들 기록층 중 적어도 2층 이상에 관하여, 그 상이한 상태 A와 상태 B의 사이를 비가역적으로 변화시킬 수 있는 추기형의 기록 재료(1회만 기입 가능한 재료)를 이용한다. 이들 기록층 전체에 추기형의 재료를 이용해도 된다. 기록층 4층 중, 2층 또는 3층에 추기형의 재료를 이용하는 경우는, 그 이외의 기록층에 개서형의 재료를 이용하면 된다. 이 경우, 소거하고 싶지 않은 정보와 개서를 원하는 정보를 1장의 광학 정보 기록 매체에 공존시킬 수 있으므로, 상당히 편리하고 여러 가지 어플리케이션으로의 응용이 가능한 광학 정보 기록 매체를 제공할 수 있다. 이 때에는, 레이저광 입사측에서 보아 가까운 위치에 배치되는 기록층에 추기형의 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 기록층에 산화물계의 추기형의 기록 재료를 이용한 경우, 높은 투과율을 용이하게 실현할 수 있으므로, 다층 구조의 광학 정보 기록 매체의 설계가 용이하게 되기 때문이다. 이하에서는, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)의 전체에 추기형의 기록 재료를 이용하는 예에 관해서 설명한다. 이와 같은 재료 중에서도, 특히 산화물을 포함하는 재료는, 그 조성을 조정함으로써 상당히 높은 투과율을 실현할 수 있으므로, 다층의 정보층을 포함하는 광학 정보 기록 매체의 기록 재료로서 이용하는 것이 바람직하다. 구체적인 바람직한 재료예로서는, Te-O-Pd, Te-O-Au 등의 Te-O-M계 재료(단, M은, 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료이다.)를 들 수 있다. 이와 같은 Te-0-M계의 기록 재료의 기록 메커니즘은, 다음과 같이 생각할 수 있다.
Te-O-M은, 성막 직후에는 TeO2 중에 Te, Te-M 및 M의 미립자가 일정하게 분산된 복합 재료이다. Te-O-M에 레이저광을 조사하면, 막이 용융되어, 그 결과 Te나 Te-M이나 M이 보다 큰 결정 입자가 되어 석출하므로, 광학 상태가 변화하여, 그 차를 신호로서 검출할 수 있다는 것이다.
재료 M은, Te의 결정화를 촉진시키기 위해서 첨가하는 것으로서, Te와 결합을 만들 수 있는 원소이면 그 효과를 얻을 수 있다. Te의 결정은, 공유 결합에 의해서 Te원자가 나선 형상으로 연결되어 있는 쇠사슬 형상 구조끼리가, 약한 반데르발스 힘에 의해서 서로 결합되어 있는 구조를 갖고 있다. Te를 용융하기 위해서는 약한 반데르발스 결합을 절단하면 되므로, Te의 융점은 약 452℃로 비교적 낮다. 그러나, 이 때, 나선 형상으로 연결된 구조가 남아 있으므로 결정화 속도는 느리다. 본 실시 형태의 기록 재료에서는, Te와 결합을 만들 수 있는 재료 M이 첨가되어 있으므로, 재료 M과 Te가 가교 구조를 만들어, 상술의 Te원자의 쇠사슬 형상 구조와 상이한 구조를 가지므로, 결정화 속도를 빠르게 할 수 있다고 생각한다.
재료 M의 구체예로서는, Pd, Au, Pt, Ag, Cu, Sb, Bi, Ge, Sn, In, Ti, Zr, Hf, Cr, Mo, W, Co, Ni 및 Zn 등에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 들 수 있고, 이들 중의 복수의 원소가 포함되는 혼합물이어도 된다. 특히, 재료 M이, Pd, Au, Pt, Ag, Cu, Sb, Bi, Ge, Sn 및 In에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 경우, Te 원자와의 가교 구조를 보다 효과적으로 만들 수 있으므로, 보다 빠른 결정화 속도를 용이하게 얻을 수 있다.
제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)에 이용하는 다른 바람직한 재료예로서는, Sb-O, Sb-Te-O, Ge-O, Sn-O, In-O, Zn-O, Ga-O, Mo-O, W-O 등의 산화물, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또, 구멍이 있는 형태의 재료, Se-Sb, Se-S 등의 Se계 재료, 또는, Bi-Cu, Bi-Ge, Si-In 등의 아몰퍼스-아몰퍼스 간의 층 변화를 일으키는 재료 등도 사용 가능하다.
제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)의 막 두께는, 3nm 이상 80nm 이하인 것이 바람직하다. 막 두께를 3nm 이상으로 함으로써 기록 재료가 층 형상이 되기 쉽고, 양호한 신호를 얻을 수 있기 때문이다. 또, 막 두께를 80nm 이하로 함으로써, 기록층면 내에서의 열 확산을 억제할 수 있으므로, 고밀도로의 기록을 행하였을 때에 이미 기입된 인접 마크로의 열적인 영향을 억제할 수 있기 때문이다. 또, 제1∼제3 기록층(102, 202, 302)의 막 두께는, 제1∼제3 정보층(1∼3)의 투과율을 높게 유지할 수 있다는 이유로부터, 더욱 얇은 20nm 이하의 막 두께를 채용하는 것이 바람직하다.
제1∼제4 정보층(1∼4)은, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)의 광학적 변화에 의해, 반사율의 변화, 위상차 변화, 레이저광의 흡수율의 변화 등의 광학적으로 검출 가능한 변화가 발생하도록 설계된다.
본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체에 있어서, 제1∼제3 정보층(1∼3)은, 미기록 상태(상태 A)일 때와 기록 상태(상태 B)일 때의 투과율의 차가 가능한 한 작아지도록, 제1∼제3 기록층(102, 202, 302)의 재료를 변화시킨다. 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체에 있어서, 제j(j=1, 2, 3) 기록층이 상태 A일 때의 제j 정보층의 투과율을 TAj(%), 제j 기록층이 상태 B일 때의 제j 정보층의 투과율을 TBj(%)로 하면, 제1∼제3 정보층(1∼3)에서는,
0≤｜TAj-TBj｜/(TAj, TBj)max ≤0.10 …(1)
(단, (TAj, TBj)max는, TAj 및 TBj 중 큰 값이다.)의 관계를 만족한다. 또한, 특히, 제1 정보층(1)에 관해서는,
0≤｜TA1-TB1｜/(TA1, TB1)max ≤0.08 …(2)
의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
상기의 관계식(1)을 만족함으로써(바람직하게는, 관계식(2)를 더 만족함으로써), 레이저광 입사측에서 보아 앞에 위치하는 정보층에 신호가 기록된 상태이어도, 앞의 정보층의 기록의 유무에 관계없이, 안쪽에 위치하는 정보층으로 도달하는 레이저 광량을 거의 같도록 할 수 있다. 이것에 의해, 정확하고 안정된 기록 재생이 가능한 다층 구조의 광학 정보 기록 매체를 실현할 수 있다.
제1∼제3 정보층(1∼3)이 상기의 관계식(1)을 만족하기 위해서는, 각 정보층에 포함되는 기록층의 복소 굴절율을 잘 조절해야 할 필요가 있다. 즉, 각 기록층의 광학 특성의 변화량을 가장 크게 얻을 수 있는 조건(예컨대 재료의 종류, 조성비 등)에 있어서, 투과율 TAj, TBj가 관계식(1)을 만족한다(투과율 차가 충분히 작아진다)고는 확신할 수 없으므로, 광학 특성의 변화량의 크기도 확보하면서, 상태 A와 상태 B의 사이의 투과율차를 작게 할 수 있도록 각 기록층의 조건을 조정하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 제1∼제3 기록층(102, 202, 302) 중 적어도 하나가, 그 복소 굴절율이 제4 기록층(402)의 복소 굴절율과 상이하게 되는 재료로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는, 제1∼제3 기록층(102, 202, 303)의 전체가, 제4 기록층(402)과는 상이한 복소 굴절율을 갖는 재료로 형성되어 있다. 제4 정보층(4)에 기록된 신호를 재생할 때에는 제1∼제3 정보층(1∼3)을 통과하여 광량이 감쇠한 광을 이용할 수 있으므로, 제4 정보층(4)은 신호 강도를 크게 설계할 필요가 있고, 그러므로, 제4 기록층(402)은 광학 특성의 변화가 큰 재료로 형성된다. 이것에 대하여, 제1∼제3 정보층(1∼3)은, 상태 A와 상태 B의 사이의 투과율차를 작고, 또한 투과율을 크게 취할 필요가 있지만, 광학 특성의 변화량은 제4 정보층(4)보다 작아도 된다. 그러므로, 제1∼제3 기록층(102, 202, 302) 중 적어도 하나(바람직하게는 전체)는, 그 복소 굴절율이 제4 기록층(402)과 상이하도록 하는 재료로 형성되어 있다.
구체적으로는, 상기의 관계식(1)을 만족하도록, 제1∼제3 기록층(102, 202, 302)과 제4 기록층(402)에서 다른 종류의 재료 또는 조성비가 상이한 재료를 이용하여 광학 설계를 한다. 특히, 레이저광 입사측에서 보아 가까운 위치에 설치되는 정보층(본 실시 형태에서는 제1 정보층(1))은, 2번째층 이후의 정보층으로의 기록 재생 시에는 반드시 레이저광이 통과하므로, 다른 층보다도 투과율차를 작게 유지하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 제4 기록층(402)이 상태 A일 때와 상태 B일 때의 굴절율의 차를 △n4, 소쇠 계수의 차를 △k4, 제j(j=1, 2, 3) 기록층이 상태 A일 때와 상태 B일 때의 굴절율의 차를 △nj, 소쇠 계수의 차를 △kj로 하면, 제1∼제3 기록층(102, 202, 302) 중 적어도 하나의 기록층에서,
｜△n4｜+ ｜△k4｜>｜△nj｜+ ｜△kj｜ … (3)
의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 보다 용이하게, 상기 관계식(1)을 만족하도록 설계할 수 있다.
기록층의 복소 굴절율을, 상태 A와 상태 B 사이에서 정보층의 투과율차를 작게 할 수 있도록 하는 값으로 조절하기 위해서는, 기록층의 재료의 종류나 그 조성비를 조절하면 된다. 이 때, 복소 굴절율을 조절하는 목적으로, 기록층의 상태 변화를 방해하지 않는 정도로 기록층의 주성분과는 다른 재료를 첨가하여도 된다. 기록층의 주성분 이외의 첨가 재료의 예로서는, Pd, Pt 등의 귀금속이나, 붕소, 탄소, 질소, 산소, 불소 등의 원소, 혹은 이들의 적당한 혼합물을 이용하는 것이 바람직하다. Pd, Pt 등의 귀금속은 다른 재료와 비교적 화합물을 만들기 힘드므로, 기록층의 주성분의 특성을 크게 변화시키지 않고 기록층의 복소 굴절율을 변화시킬 수 있다. 붕소, 탄소, 질소, 산소, 불소 등의 원소도 동일한 이유에 의해, 첨가물로서 이용하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 제j 기록층이 상태 A일 때의 굴절율과 소쇠 계수를 각각 naj, kaj, 상태 B일 때의 굴절율과 소쇠 계수를 각각 nbj, kbj로 하면, naj+ kaj와 nbj+ kbj의 크기가 극단적으로 상이한 경우, 상태 A와 상태 B 사이에서의 흡수율차가 극단적으로 커지므로, 상태 A와 상태 B 사이에서의 제j 정보층의 투과율차도 커지게 된다. 즉, 상태 A와 상태 B 사이에서의 제j 정보층의 투과율차를 작게하는 것이 비교적 곤란하게 된다. 그래서, 상태 A와 상태 B 사이에서의 제j 기록층의 반사율차를 비교적 크게 발생시키는 기록 메커니즘으로 하여, 흡수율이 큰 상태일 때의 반사율이 낮아지도록 광학 설계하는 것이 투과율차를 작게 하는 점에서 유리하다.
그러나, 다층의 정보층을 적층하는 경우, 비교적 앞에 위치하는 정보층에서는, 이 반사율차를 그다지 크게 설계할 수 없는 경우가 많다. 예컨대, 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체와 같이 정보층이 4층인 경우, 반사율차는 3∼10%정도이다. 이것은, 안쪽의 정보층을 재생할 때에는 복수의 정보층을 통과한 광을 이용함으로써 신호 진폭이 감쇠하므로, 앞의 정보층을 이 감쇠한 신호 진폭의 레벨에 맞출 필요가 있기 때문이다. 그래서, 보다 앞에 배치되는 정보층에 관해서는, (naj+ kaj)-(nbj+kbj)의 값이 작아지도록 설계하는 것이 바람직하다. 상태 A와 상태 B에서의 흡수율차가 발생하기 힘들게 되어, 그 결과, 투과율차를 작게 할 수 있기 때문이다. 이 점으로부터, 다음과 같은 관계를 만족하도록 각 정보층을 제작하는 것이 바람직하다.
(nam+kam)-(nbm+kbm)>(naj+kaj)-(nbj+kbj) …(4)
또한, 관계식(4)에서, m은 레이저광 입사측에서 보아 가장 안쪽에 배치된 정보층(제4 정보층(4))에 관한 굴절율 및 소쇠 계수인 것을 나타낸다.
제1∼제3 정보층(1∼3)에서는, 상태 A와 상태 B와의 평균 투과율((TAj+TBj)/2, 단, j=1, 2, 3)을 50% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 특히, 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체와 같이 3층 이상의 정보층으로 이루어지는 광학 정보 기록 매체의 경우, 가장 안쪽에 배치된 정보층 이외의 정보층에 관해서는, 평균 투과율을 더 높게 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체에 관해서는, 제1 정보층(1)의 평균 투과율을 80%이상, 제2 및 제3 정보층(2, 3)의 평균 투과율을 모두 70%이상으로 함으로써, 4층의 정보층(4)에서의 밸런스를 용이하게 취할 수 있다.
상기의 투과율이나 반사율의 광학 설계값을 구하기 위해서는, 소위 매트릭스법이라고 하는 방법을 이용할 수 있다(예컨대 久保田廣저,「파동 광학」,이와나미 서점, 제3장 참조).
각 층의 복소 굴절율은 분광기나 엘립소미터(ellipsometer) 등을 이용하여 실측할 수 있다. 측정 샘플로는, Si나 SiO2 등의 적절한 기판 상에, 측정을 원하는 재료로, 복소 굴절율의 측정이 가능한 두께의 막을 제작한 것을 이용하면 된다. 각 층의 재료의 동정(同定)은, ESCA(전자 분광법), AES(오제 전자 분광법), SIMS(2차 이온 질량 분석) 등의 분석 방법을 이용하여 행하여, 이것과 동등한 재료가 되도록 측정 샘플을 제작하면 된다.
투과율은, 투명 기판 상에 측정을 원하는 정보층을 성막한 것을 이용하여 분광기로 측정할 수 있다. 또, 기판 상의 일부분의 영역에만, 레이저 입사측에서 보아 앞의 정보층으로서 측정을 원하는 정보층을 성막하고, 그 후 일정한 반사율을 갖는 적당한 정보층을 안쪽측에 제작한 후, 평가 드라이브로 안쪽의 정보층의 반사 광량이 앞의 정보층의 유무에 의해서 어느 정도 저하하는지를 조사함으로써 측정할 수도 있다.
또한, 본 발명의 광학 정보 기록 매체는 도 1에 도시한 구성으로 한정되는 것이 아니고, 여러가지 구성에 적용 가능하다. 예컨대, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402) 중 어느 하나에 접하는 계면층을 새롭게 부가하여도 되고, 보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)을 2층의 보호층으로 형성하여도 된다. 특히 추기형의 기록 재료를 이용하는 경우, 보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403) 중의 어느 하나를 필요에 따라서 설치하지 않는 구성으로 하여도 된다. 또, 도 1에 도시한 광학 정보 기록 매체의 2개를 기판(5)끼리 접합시켜, 양면으로부터 레이저광을 입사하는 구성으로 해도 된다. 본 발명은, 기타 여러가지 구성에 적용하는 것이 가능하다.
또, 본 실시 형태에서는 4층의 정보층이 적층된 광학 정보 기록 매체를 나타내었지만, 적층되는 정보층의 수는 이것에 한정되지 않고, 적층되는 정보층의 수가 상이한 경우에도 마찬가지로 기록층에 이용하는 재료의 조절에 의해 투과율차를 작게 설계할 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시하는 바와 같이, 2층의 정보층(제1 정보층(11) 및 제2 정보층(12))이 적층된 구조이어도 된다. 도 2에 도시하는 광학 정보 기록 매체는, 기판(5)과 기판(6)의 사이에, 레이저광 입사측으로부터 순서대로 제1 정보층(11), 중간층(901) 및 제2 정보층(12)이 적층된 구조이다. 제1 정보층(11) 및 제2 정보층(12)은 레이저광 입사측과 반대측에 반사층(104, 2O4)이 더 설치되어 있는 것 이외는, 도 1에 도시하는 광학 정보 기록 매체의 제1 정보층(1) 및 제2 정보층(2)과 동일한 막 구조를 갖고 있다. 또, 도 1에 도시한 광학 정보 기록 매체와 마찬가지로, 도 2에 도시하는 광학 정보 기록 매체에서는, 제1 기록층(102) 및 제2 기록층(202)은 추기형으로서, 상기 관계식(1)을 만족하도록 복소 굴절율이 서로 상이한 재료로 형성되어 있다. 또한, 반사층(104, 204)은, 도 1에 도시한 광학 정보 기록 매체의 반사층(4O4)과 동일한 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
다음에, 도 1에 도시하는 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체를 제조하는 방법에 관해서 기술한다. 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체를 구성하는 다층막을 제작하는 방법으로는, 스퍼터링법, 진공 증착법, CVD법 등의 방법의 적용이 가능하다. 성막 가스에는, Ar, Kr 등의 희가스 등, 성막 가능 한 가스를 이용하면 된다. 예컨대 스퍼터링법을 이용하는 경우, 희가스에 미량의 질소 또는 산소 등을 혼합한 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링을 행할 수도 있다.
보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)을 구성하는 주성분으로서 질화물, 산화물 또는 질산화물를 이용하는 경우, 반응성 스퍼터링법을 적용하면 양호한 막 품질의 막을 얻을 수 있는 경우가 많으므로 바람직하다. 예컨대, 보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)을 Si-N으로 형성하는 경우, Si를 적어도 포함하는 재료를 타겟으로 하고, 성막 가스로서, 희가스와 질소의 혼합 가스, 희가스와 N2O, NO2, NO, N2 등의 질소 원자를 포함하는 가스의 혼합 가스, 희가스와 상기의 질소 원자를 포함하는 가스가 적당한 조합으로 구성되는 가스와의 혼합 가스를 이용하여도 된다.
또, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)이나 보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)을 제작할 때, 희가스와 미량의 질소, 혹은 미량의 산소와의 혼합 가스를 이용하여도 된다. 특히 개서형의 재료로 이루어지는 기록층을 성막하는 공정에서는, 희가스에 질소를 혼합한 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 기록층의 열 전도율을 저하시킬 수 있으므로, 레이저광 조사 시의 기록층의 막면 내에서의 열 확산을 억제시킬 수 있고, 인접 소거(열의 면내 방향으로의 확산에 의한 인접하는 기록 마크의 소거)를 억제할 수 있다. 또 이 경우, 막의 강도가 높아짐에 따라, 가역적 변화를 일으키는 기록 재료의 경우는, 반복하여 기록 특성이 향상한다는 이점도 있다.
개서 가능한 정보층을 형성하기 위해서 상변화형 기록 재료를 이용하는 경우, 광학 정보 기록 매체를 제조한 후 또는 제조 공정의 도중에, 기록층을 결정 상태로 변화시키기 위해서 강한 레이저광을 조사하는 등의 에너지 조사 공정을 더 포함하는 것이 일반적이다. 이것에 의해, 정보 기록의 개서가 첫회부터 용이하게 가능하게 된다. 단, 이 결정화 공정을 생략하기 위해서, 기록층을 성막한 직후의 상태가 결정 상태가 되도록, 기록층(5)을 결정화하기 쉬운 재료로 하거나, 혹은 기록층을 성막하는 공정 전에, 결정화 성막이 가능한 기록 재료를 얇게 성막한 후에 기록층을 성막하는 등의 방법을 취하는 것이 바람직하다.
다층의 정보층을 적층한 광학 정보 기록 매체에서는, 모든 정보층을 초기화시키는 공정은 층수가 증가할수록 복잡하게 되어, 포커스 동작의 안정성을 충분하게 얻는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 기록층을 결정화 성막하는 것이 바람직하다. 이 때, 기록층을 결정화시키는 공정을 생략할 수 있으므로 비용 삭감이 가능하게 될 뿐만 아니라, 결정화 공정을 거침으로써 다른 정보층에 불필요한 열 데미지를 부여하지 않는 점에서도 바람직하다. 기록층을 성막 후에 결정으로 하기 위해서는, 예컨대, 기록층을 성막하는 공정 전에, Sb나 Sn-Te, Bi-Te 등의 성막 직후가 결정인 재료를 성막하는 공정을 설치함으로써 실현할 수 있다.
본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체의 각 층의 제작 순서는, 기판(5) 상에, 반사층(4O4)측으로부터 순서대로 보호층(4O1)까지 성막하고, 또한, 자외선 경화 수지 등으로 형성한 중간층(903)에 홈 형상을 전사한 후, 마찬가지로 제3 정보층(3), 중간층(902), 제2 정보층(2), 중간층(901) 및 제1 정보층을 순서대로 형성해가면 된다. 광 투명층(6)은 기판(5) 상에 제4∼제1 정보층(4∼1)까지 제작한 것에, 예컨대, 접착 수지를 한쪽 면에 갖는 기재를 접착시키고, 또는 시트 형상의 기재를 자외선 경화 수지에 의해서 접합하는 등으로 형성하여도 된다. 또, 광학 정보 기록 매체의 다른 제작 방법으로서, 기판(5) 상에 제4 정보층(4)과 제3 정보층(3)을 동일한 방법으로 순서대로 형성한 것과, 광 투명층(6) 상에 홈 형상을 전사한 후에 제1 정보층(1)과 제2 정보층(2)을 순서대로 형성한 것을, 중간층(902)을 통해 접합하는 방법을 취할 수도 있다.
다음에, 이상과 같이 형성한 광학 정보 기록 매체의 기록 재생 방법의 일례에 관해서 기술한다. 도 3에, 본 실시 형태의 광학 정보 기록 매체가 광 디스크(24)인 경우에, 이 광 디스크(24)에 대하여 정보의 기록 재생을 행할 때에 이용되는 정보 기록 재생 장치의 일례의 개략을 도시한다. 신호의 기록, 재생 및 소거가 가능한 정보 기록 재생 장치에는, 레이저 광원(20)과, 대물 렌즈(21)를 탑재한 광 헤드와, 레이저광을 조사하는 위치를 소정의 위치로 이끌어내기 위한 구동 장치(22)와, 트랙 방향 및 막 면에 수직인 방향의 위치를 제어하기 위한 트래킹 제어 장치(도시 생략) 및 포커싱 제어 장치(도시 생략)와, 레이저 파워를 변조하기 위한 레이저 구동 장치(도시 생략)와, 광 디스크(24)를 회전시키기 위한 회전 제어 장치(23)가 설치되어 있다.
신호의 기록, 소거 및 재생은, 우선 광 디스크(24)를 회전 제어 장치(23)를 이용하여 회전시키고, 레이저광을 광학계에 의해 미소 스폿에 집광하여 광 디스크(14)로 조사함으로써 행한다. 신호의 재생 시에는, 신호의 기록 시 및 소거 시의 파워 레벨보다도 낮고, 그 파워 레벨로의 레이저광의 조사에 의해서 기록 마크의 광학적인 상태가 영향을 받지 않으며, 또한 그 조사에 의해서 광 디스크(24)로부터 기록 마크의 재생를 위해 충분한 광량을 얻을 수 있는 파워의 레이저빔을 조사하여, 얻을 수 있는 광 디스크(14)로부터의 신호를 검출기(도시 생략)로 판독함으로써 행한다.
[실시예]
이하에, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시예1)
실시예1에서는, 도 1에 도시한 광학 정보 기록 매체를 제작하였다. 본 실시예의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)을 모두 Te-O-Pd의 추기형의 재료로 형성하고, 각 정보층에 포함되는 기록층에서 조성비를 변화시킴으로써 각 정보층의 투과율차가 여러가지 값을 취하도록 하였다. 본 실시예의 광학 정보 기록 매체에서는, 성막 직후의 상태(이하 as depo.상태라고 한다)가 미기록 상태이고, 적정한 레이저 파워로 마크의 기록을 하면, 마크 부분의 반사율이 떨어졌다. 이 때, 마크부는 결정 상태였다. 즉, 본 실시예의 광학 정보 기록 매체에서는, as depo.상태 및 결정 상태가, 각각, 상태 A 및 상태 B에 대응한다.
본 실시예의 광학 정보 기록 매체의 제작 방법은 이하와 같다.
기판(5)으로서 두께 1.1mm, 지름 120mm의 디스크 형상 폴리카보네이트판을 이용하여, 표면에 스파이럴 형상의 폭 0.16㎛, 홈의 피치가 0.32㎛, 깊이 20nm의 홈을 형성하였다. 보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)은 모두, ZnS에 SiO2를 혼합한 재료(ZnS:80mol%, SiO2:2Omol%), 반사층(404)은, Al-Cr을 이용하여 제작하였다. 기판(5)의 홈이 형성된 표면상에, 스퍼터링법에 의해 제4 정보층(4)을 반사층(4O4)측으로부터 순서대로 성막하였다. 다음에, 중간층(903)으로서, 보호층(401) 표면상에 자외선 경화 수지를 도포하고, 기판(5)과 동일한 홈을 표면에 전사하여 경화시킴으로써 형성하였다. 다음에, 제3 정보층(3), 중간층(902), 제2 정보층(2), 중간층(901), 제1 정보층을 이 순서대로 동일한 방법을 이용하여 형성하였다. 마지막으로, 폴리카보네이트로 이루어지는 시트를 자외선 경화 수지에 의해 접착함으로써 광 투명층(6)을 형성하였다.
표 1에는, 각 매체 샘플에 포함되는 각 층의 막 두께와 그 광학 특성이 나타나있다. 또, 표 2에는, 각 매체 샘플의 기록층의 조성비가 나타나있다.
(표 1)
(표 2)
표 1에서, 하보호층이란, 각 정보층에서 기록층에서 보아 레이저광 입사측에 위치하는 보호층을 가리키고, 상보호층이란, 기록층에서 보아 레이저 입사측과 반대측에 위치하는 보호층을 가리킨다. 여기서, 매체 샘플(1)은, 도 1에 도시하는 구성과 완전히 동일하게 하였다. 매체 샘플(2)은, 제3 정보층(3)에도, 보호층(303)의 레이저광 입사측과 반대측에 Ag-Pd-Cu로 이루어지는 반사층을 막 두께 10nm로 설치하였다. 또한, 매체 샘플(2)은 제3 정보층(3)에 반사층을 설치한 이외의 구성에 관해서는, 도 1에 도시하는 구성과 동일하게 하였다.
표 1에서, naj 및 kaj는, 기록층이 as depo.상태일 때의 각각 굴절율 및 소쇠 계수이고, ncj 및 kcj는, 기록층이 결정 상태일 때의 각각의 굴절율 및 소쇠 계수이다. 기록층의 복소 굴절율의 측정은, 석영 기판 상에, 기록층을 성막하는 공정과 완전히 동일한 성막 조건으로 박막을 제작한 샘플을 이용하여, 분광기에 의해 행하였다. 결정 상태에서의 복소 굴절율의 측정은, 이 샘플을 기록층이 결정 상태가 되는 소정의 온도까지 어닐한 후, 동일하게 분광기를 이용하여 행하였다.
각 매체 샘플에서의 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)의 복소 굴절율은 각각 표 2에 나타내는 바와 같다. 매체 샘플(1)에서는, 제1 기록층(102)과 제2 기록층(202)이 동일한 조성으로 형성되고, 제3 기록층(302)과 제4 기록층(402)이 동일한 조성으로 형성되어 있다. 매체 샘플(2)에서는, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402) 전체가 서로 상이한 조성을 이용하고 있다. 비교하기 위해 도시한 매체 샘플(0)에서는, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402) 전체가 동일한 복소 굴절율을 갖는 동일 조성의 재료로 형성되어 있다.
보호층의 막 두께는, 모든 정보층으로부터의 신호의 반사율 레벨이 거의 동등하게 되도록 조정하여, 이 조정이 가능한 범위 내에서 가능한 한 정보층의 투과율을 크도록 하고, 또한 기록·미기록 상태 간에서의 투과율차가 작아지도록 설계하였다.
또, 표 2에서, Ra, Rc는 기록층이 각각 as depo.상태, 결정 상태일 때의 반사율이고, Ta, Tc(TAj, TBj에 대응한다.)는 기록층이 각각 as depo.상태, 결정 상태일 때의 투과율이다. Ra-Rc를 △R로 하였다. Ra, Rc의 측정은 각 정보층을 기판 상에 단독으로 성막한 샘플을 이용하여 평가 드라이브에 의해 행하고, Ta, Tc의 측정은 마찬가지로 단독으로 성막한 샘플을 이용하여 분광기에 의해 행하였다. 정보층의 결정 부분의 제작은, 초기화 장치를 이용하여 적정한 조건으로 레이저광을 조사함으로써 행하였다.
또, 표 1에서, eff.Ra, eff.△R은, 4층의 정보층을 적층한 상태에서 대상이 되는 정보층에 레이저광을 조사하였을 때의, 평가 드라이브로 측정한 as depo.상태의 반사율, 및 as depo.상태와 결정 상태에서의 반사율차이다. 이 결과에 의하면, 4층의 정보층을 적층한 상태에서, 4개의 정보층으로부터 거의 동등 레벨의 반사율과, 반사율차가 얻어지는 것을 알 수 있다.
매체 샘플(0)∼(2) 전체에 관해서, 광 투명층(5), 중간층(901, 902, 903)의 두께는, 각각 60㎛, 12㎛, 15㎛, 18㎛가 되도록 제작하였다.
보호층(101, 103, 201, 203, 301, 303, 401, 403)을 성막할 때에는, Ar가스를 전압이 0.13Pa가 되도록 공급하고, 음극에 RF 5.10W/cm2의 파워를 투입하여 행하였다. 반사층(404)을 성막할 때에는, Ar가스를 전압 0.13Pa가 되도록 공급하고, DC 4.45W/cm2의 파워를 투입하여 행하였다. 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)을 성막할 때에는, 타겟으로서 Te:Pd=80:20의 원자비인 것을 이용하여, Ar과 산소의 혼합 가스를 전압이 0.13Pa가 되도록 공급하고, 음극에 DC 1.27W/cm2의 파워를 투입하여 행하였다.
매체 샘플(1), 매체 샘플(2)에서는, 제1∼제4 기록층(102, 202, 302, 402)을 성막할 때의 성막 가스 중의 Ar과 산소의 비를 변화시킴으로써, 각 기록층의 조성의 조정을 하였다. 구체적으로는, 매체 샘플(1)의 제1, 제2 기록층에 관해서는, 성막 가스 중의 Ar가스와 산소 가스의 유량을, 각각 4.2×10-7m3/S(25sccm)와 2.7×10-7m3/s(16sccm)로 하고, 제3, 제4 기록층에 관해서는 각각 4.2×10-7m3/s(25sccm)와 3.7×10-7m3/s(22sccm)로 하였다. 매체 샘플(2)에 관해서도 마찬가지로, Ar가스의 유량을 4.2×10-7m3/s(25sccm)로 일정하게 하고, 산소 가스 유량을 제1, 제2, 제3, 제4 기록층에 관해서, 각각 2.7×10-7m3/s(16sccm), 3.7×10-7m3/S(22sccm), 4.0×10-7m3/s(24sccm), 4.3×10-7m3/s(26sccm)로 하였다. 매체 샘플(O)에 관해서는, 제1∼제4 기록층 전체에 관해서, Ar가스 유량을 4.2×10-7m3/s(25sccm), 산소 가스 유량을 3.7×10-7m3/s(22sccm)로 하였다. 상기한 바와 같이 제작한 기록층은, 산소 유량이 많아질수록 막 중에 취입되는 산소량이 많아지는(산소 원자 함유 농도가 커지는) 것을 XMA(X선 마이크로애널라이저)법에 의해 확인하였다.
신호의 기록 재생을 할 때에는, 파장 405nm의 레이저광을 이용하고, 대물 렌즈의 개구수를 0.85로 하였다. 신호의 변조 방식은 1-7PP변조를 이용하고, 2T마크 길이를 0.159㎛, 디스크 회전 속도를 선(線)속 5.28m/s로 하였다.
앞에 위치하는 정보층의 투과율차가 부여하는 영향의 평가는, 이하와 같이 행하였다. 우선, 제1 정보층(1)의 반경 위치가 넓은 범위(예컨대 반경 25mm∼35mm의 전역)에 트랙의 반주(半周)만 신호를 기록하고, 다음에 제1 정보층(1)에 이 기록이 이루어지고 있는 반경 위치(예컨대 앞의 경우에는 30mm)에서 제2 정보층(2)에 기록하였다. 도 4에, 이 때 제2 정보층(2)을 재생하였을 때의 신호의 엔벨로프를 도시한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 정보층이 기록 상태나 미기록 상태에 의해서 재생 신호의 엔벨로프의 진폭이 변동한다. 이것은, 제1 정보층이 기록 상태와 미기록 상태에서 투과율이 상이하므로, 제1 정보층(1)을 통해서 제2 정보층(2)을 재생했을 때의 광량이 상이하기 때문이다. 여기서는, 엔벨로프의 변동율(VH-VL)/VH를 구함으로써, 제1 정보층(1)의 투과율차를 평가하였다(단, VH는 신호 진폭의 가장 높은 레벨, VL은 신호 진폭의 가장 낮은 레벨이다). 제3 정보층(3)을 평가할 때에는, 마찬가지로 하여 트랙의 1/4에 제1, 제2 정보층 모두 기록 완료인 영역, 다른 1/4에 제1 정보층(1)이 기록 완료이고 제2 정보층(2)이 미기록 상태인 영역, 다른 1/4에 제1 정보층(1)이 미기록이고 제2 정보층(2)이 기록 완료인 영역, 다른 1/4에 제1, 제2 정보층 모두 미기록 상태인 영역을 제작하여, 그 후에 제3 정보층(3)에 기록을 하였다. 변동율에 관해서는 엔벨로프의 변동이 최대이었던 경우의 변동율을 나타낸다. 제4 정보층(4)에 관해서는, 마찬가지로 1/8씩, 제1에서 제3 정보층이 기록 완료·미기록 상태의 모든 상태가 망라되도록 기록을 한 후, 기록을 하고, 엔벨로프의 최대의 변동율을 측정하였다.
이 때 동시에, 모든 정보층에 관해서 재생 신호의 에러 레이트를 측정하였다.
표 3에 이상의 모든 매체 샘플의 모든 정보층을 평가한 결과를 나타낸다.
(표 3)
여기서, 변동율에 관해서는, 5%보다 작은 경우를 ◎, 5%이상이고 10%보다 작은 경우를 Ｏ, 그 이외를 ×로 나타내었다. 에러 레이트에 관해서는, 1×10-4보다 작은 경우를 ◎, 1×10-4이상 1×10-3보다 작은 경우를 Ｏ, 그 이외를 ×로 나타내었다.
표 2에 따르면, 매체 샘플(1), (2)에서는 비교예가 되는 매체 샘플(0)에 비해 에러 레이트가 개선되어 있다. 이것은 매체 샘플(1), 매체 샘플(2)에서는 보다 앞에 위치하는 정보층이 기록 시와 미기록 시에서의 투과율차가 작으므로, 엔벨로프의 변동율이 낮고, 에러 레이트가 작아지기 때문이라고 생각할 수 있다.
또한, 기록·미기록 상태간의 투과율차는 작지만, as depo.부와 결정부의 평균 투과율(Ta+Tc)/2이 50%보다도 작은 정보층을 제1∼제3 정보층(1∼3)으로서 제작한 경우, 엔벨로프의 변동율은 작지만, 안쪽에 위치하는 정보층일수록 에러 레이트가 커졌다. 이것은, 앞의 정보층의 투과율이 낮으므로, 안쪽의 정보층을 기록 재생하였을 때에 충분한 레이저 광량을 얻을 수 없기 때문이라고 생각할 수 있다.
또한, 기록층에 포함되는 Pd 원자 함유 농도를 변화시켜도 투과율차를 작게 할 수 있으므로, 산소 원자 함유 농도를 변화시켰을 때와 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 도 2에 도시한 광학 정보 기록 매체를 제작하였다. 본 실시예의 광학 정보 기록 매체에서는, 제1 및 제2 기록층(102, 202)을 모두 Te-O-Pd의 추기형의 재료로 형성하고, 조성비를 변화시킴으로써 각 정보층의 투과율차를 조정하였다.
본 실시예의 광학 정보 기록 매체의 제작 방법은 이하와 같다.
기판(5)으로서 두께 1.1mm, 지름 120mm의 디스크 형상 폴리카보네이트판을 이용하여, 표면에 스파이럴 형상의 폭 0.16㎛, 홈의 피치가 0.32㎛, 깊이 20nm의 홈을 형성하였다. 기판(5)의 홈이 형성된 표면상에, 스퍼터링법에 의해 제2 정보층(12)을 반사층(204)측에서 형성하였다.
반사층(204)은, Al-Cr을 이용하여 형성하고, 두께를 40nm로 하였다. 보호층(203)은, ZnS에 SiO2를 혼합한 재료(ZnS:80mol%, SiO2:20mol%)를 이용하여 형성하고, 두께를 17nm로 하였다. 제2 기록층(202)은, Te-O-Pd(Te:30.0at%, O:65.0at%, Pd:5.0at%)를 이용하여 형성하고, 두께를 30nm로 하였다. 구체적으로는, Te-Pd(Te:90at%, Pd:10at%)의 타겟을 이용하고, 성막 가스에는 Ar가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용하였다. Ar가스와 산소 가스의 유량은, 각각, 4.2×10-7(25sccm)과 ×4.7×10-7(28sccm)로 하였다. 보호층(201)은 보호층(203)과 동일하게 형성하고, 두께를 6nm로 하였다.
다음에, 중간층(901)을 두께 25㎛로 형성하였다. 구체적으로는, 보호층(201) 상에 자외선 경화 수지를 도포하고, 기판(5)과 동일한 홈을 표면에 전사하여 경화시킴으로써 형성하였다.
다음에, 제1 정보층(11)을 반사층(104)측에서 형성하였다. 반사층(104)은 Ag-Pd-Cu를 이용하여 형성하고, 두께를 10nm로 하였다. 보호층(103)은 Zr-Si-Cr-O에 LaF를 혼합한 재료를 이용하여 형성하고, 두께를 15nm로 하였다. 제1 기록층(102)은, Te-O-Pd(Te:36.7at%, O:53.0at%, Pd:10.3at%)를 이용하여 형성하고, 두께를 10nm로 하였다. 구체적으로는, Te-Pd(Te:80at%, Pd:20at%)의 타겟을 이용하고, 성막 가스에는 Ar가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용하였다. Ar가스와 산소 가스의 유량은, 각각, 4.2×10-7(25sccm)과 3.3×10-7(20sccm)로 하였다. 보호층(101)은, 제2 정보층(12)의 보호층(201, 202)과 마찬가지로 형성하고, 두께를 22nm로 하였다.
이상과 같이, 본 실시예의 광학 정보 기록 매체는, 제1 기록층(102) 쪽이 제2 기록층(202)보다도 막 중에서의 산소 원자 함유 농도가 작고, 또한 Pd원자 함유 농도가 많았다. 이와 같은 광학 정보 기록 매체에서, 실시예 1의 경우와 동일하게 광학 특성을 측정하고, 또한 재생 신호의 엔벨로프 및 에러 레이트를 측정하여 평가하였다. 그 결과, 제1 정보층(11)에서의 기록·미기록 상태간의 투과율차를 관계식(1)을 만족하도록 작게할 수 있고, 엔벨로프의 변동율 및 에러 레이트를 작게 억제할 수 있었다.
이상으로부터, 앞에 위치하는 정보층의 기록층의 복소 굴절율을 조절하여, 이 기록층이 기록 및 미기록 상태일 때의 앞의 정보층의 투과율차를 10% 이하로 함으로써, 안쪽의 정보층을 기록 재생할 때에 정확한 신호를 얻는 것이 가능하게 되는 것이 확인되었다.
본 발명의 광학 정보 기록 매체와 그 제조 방법에 의하면, 복소 굴절율이 상이한 재료를 다층 정보층의 기록층에 이용함으로써, 레이저 입사측에 위치하는 정보층의 기록 상태와 미기록 상태의 투과율차를 조절하는 것이 가능하게 되어, 다층의 정보층으로의 기록 재생을 정확하게 하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 또한 대용량의 광학 정보 기록 매체를 제공할 수 있다. 또, 추기형의 기록층은 투과율을 상당히 높게 설계할 수 있는 것이 많고, 다층의 정보층을 적층하는 것이 가능하게 되는 경우가 많다. 그러므로, 본 발명의 광학 정보 기록 매체는 추기형의 기록층을 포함하는 광학 정보 기록 매체에 적합하게 이용된다.

Claims (17)

  1. 기판과, 상기 기판 상에 설치된 적어도 m층(m은 2이상의 정수이다.)의 정보층을 포함하는 광학 정보 기록 매체로서,
    상기 m층의 정보층은, 각각, 광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B의 사이를 비가역적으로 변화하는 기록층을 포함하고 있고,
    상기 m층의 정보층을 레이저광 입사측부터 제1∼제m 정보층으로 한 경우에, 제j 정보층(j는, 1≤j≤m-1을 만족하는 정수이다.)에 포함되는 기록층을 제j 기록층으로 하며, 상기 제j 기록층이 상태 A일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TAj(%), 상기 제j 기록층이 상태 B일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TBj(%)로 하면, 제j 정보층은,
    0≤｜TAj-TBj｜/(TAj, TBj)max≤0.10
    (단, (TAj, TBj)max란, TAj와 TBj 중 큰 값을 의미한다.)
    의 관계를 만족하고,
    제1∼제m-1 기록층 중 적어도 하나의 기록층은, 제m 정보층에 포함되는 제m 기록층과는 복소 굴절율(굴절율을 n, 소쇠 계수를 k로 했을 때의 n-ik)이 상이한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 제m 기록층이 상기 상태 A일 때와 상기 상태 B일 때의 굴절율의 차를 △nm, 소쇠 계수의 차를 △km, 제j 기록층이 상기 상태 A일 때와 상기 상태 B일 때의 굴절율의 차를 △nj, 소쇠 계수의 차를 △kj로 하면, 제1∼제m-1 정보층 중 적어도 하나의 정보층이,
    ｜△nm｜+ ｜△km｜> ｜△nj｜+ ｜△kj｜
    의 관계를 만족하는, 광학 정보 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 제j 정보층이,
    (TAj+TBj)/2≥50
    의 관계를 더 만족하는, 광학 정보 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나가 산화물을 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  5. 제4항에 있어서, 제1 기록층이 산화물을 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나가, Te-O-M(M은, 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료이다.)을 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  7. 제6항에 있어서, 제1∼제m 기록층의 전체가 Te-O-M을 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  8. 제7항에 있어서, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나는, 다른 기록층 중 적어도 하나와, 산소 원자 함유 농도가 상이한, 광학 정보 기록 매체.
  9. 제8항에 있어서, 제1∼제m 기록층에 있어서는, 보다 레이저광 입사측에 가까운 위치에 배치된 기록층일수록 산소 원자 함유 농도가 작은, 광학 정보 기록 매체.
  10. 제6항에 있어서, 제1 기록층의 M원자 함유 농도는, 제2∼제m 기록층에 있어서의 M원자 함유 농도보다도 큰, 광학 정보 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서, 제1∼제m 기록층 중 적어도 하나가, Sb-O, Sb-Te-O, Ge-O, Sn-O, In-O, Zn-O, Ga-O, Mo-O, W-O 및 Ti-O에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 광학 정보 기록 매체.
  12. 제1항에 있어서, m이 4이상인, 광학 정보 기록 매체.
  13. 제1항에 있어서, m이 4이고,
    (TA1+TB1)/2≥80, 또한,
    (TA2+TB2)/2≥70, 또한,
    (TA3+TB3)/2≥70의 관계를 만족하는, 광학 정보 기록 매체.
  14. 제1항에 있어서, 제1∼제m 기록층의 두께가 80nm 이하인, 광학 정보 기록 매체.
  15. 제1항에 있어서, 광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B 사이를 가역적으로 변화할 수 있는 기록층을 포함하는 정보층이 더 설치된, 광학 정보 기록 매체.
  16. 기판 상에 복수의 정보층이 설치된 광학 정보 기록 매체를 제조하는 방법으로서,
    광학적으로 서로 상이한 상태 A와 상태 B 사이를 비가역적으로 변화할 수 있는 기록층을 포함하는 정보층을 형성하는 공정을 적어도 m공정(m은, 2이상의 정수이다.) 포함하고,
    상기 m공정에서 형성되는 정보층을 레이저광 입사측부터 제1∼제m 정보층으로 한 경우에 있어서, 레이저광 입사측에서 j번째에 배치되어 있는 정보층을 제j 정보층(j는, 1≤j≤m-1을 만족하는 정수이다.), 상기 제j 정보층에 포함되는 기록층을 제j 기록층으로 하며, 상기 제j 기록층이 상태 A일 때의 상기 제j 정보층의 투과율을 TAj(%), 제j 기록층이 상태 B일 때의 제j 정보층의 투과율을 TBj(%)로 하면, 제j 정보층이,
    0≤｜TAj-TBj｜/(TAj, TBj)max≤0.10
    (단, (TAj, TBj)max란, TAj와 TBj 중 큰 값이다.)
    의 관계를 만족하도록, 제1∼제m-1 기록층 중 적어도 하나의 기록층을, 제m 정보층에 포함되는 제m 기록층의 재료와는 복소 굴절율(굴절율을 n, 소쇠 계수를 k로 하였을 때의 n-ik)이 상이한 재료로 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 정보 기록 매체의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 m공정 중 적어도 하나의 공정에 있어서,
    적어도 Te 및 M(M은, 금속 원소, 반금속 원소 및 반도체 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료이다.)을 포함하는 타겟과, 적어도 산소 가스를 포함하는 성막 가스를 이용하여, 반응성 스퍼터링에 의해 Te-O-M을 포함하는 추기형의 기록층을 제작하는, 광학 정보 기록 매체의 제조 방법.
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