KR20060043831A - 정보 기록 매체 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
정보를 기록하는데 있어 높은 기록 감도를 가지고 우수한 반복된 개서 성능을 갖는 정보 기록 매체가 제공된다. 정보 기록 매체는 레이저 빔 또는 전류를 인가함에 의해 결정상과 비정질상 사이에서 변화가 가능한 기록층과 유전체층을 적어도 갖는다. 유전체층은 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함한다. 별도로, 정보 기록 매체는 적어도 2개의 정보층을 포함하는데, 적어도 하나의 정보층은 적어도 레이저 빔 또는 전류를 인가함에 의해 결정상과 비정질상 사이에서 변화가 가능한 기록층 및 유전체층을 포함한다. 유전체층은 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함한다.
기록층, 결정상, 비정질상, 스퍼터링
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일층의 정보층을 갖는 정보 기록 매체의 층 구조의 예를 도시하는 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 N개의 층의 정보층을 갖는 정보 기록 매체의 층 구조의 예를 도시하는 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 2중층의 정보 기록층을 갖는 정보 기록 매체의 층 구조의 예를 도시하는 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 단일 층의 정보층을 갖는 정보 기록 매체의 층 구조의 예를 도시하는 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 N개의 층의 정보층을 갖는 정보 기록 매체의 층 구조의 예를 도시하는 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2중층 정보층을 갖는 정보 기록 매체의 층 구조의 예를 도시하는 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 정보 기록 매체 상에 정보를 기록 및/또는 재생하기 위해 이용되는 기록 및/또는 재생 장치의 구조의 일부를 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 정보 기록 매체 및 전기적 정보 기록 및/또는 재생 장치의 구조의 일부를 개략적으로 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 큰 용량의 전기적 정보 기록 매체의 구조의 일부를 개략적으로 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 전기적 정보 기록 매체 및 기록 및/또는 재생 시스템의 구조의 일부를 개략적으로 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기적 정보 기록 매체의 펄스 파형을 기록 및 소거하는 예를 도시하는 도면.
도 12는 4.7GB/DVD-RAM의 층 구조의 예를 도시하는 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보 기록 매체의 부분 단면도.
도 15는 본 발명에 따른 정보가 전기 에너지를 인가함에 의해 기록되는 정보 기록 매체의 간략한 투시도.
도 16은 도 15에 도시된 정보 기록 매체를 이용하는 시스템의 예를 도시하는 개략도.
본 발명은 일반적으로 정보를 광학적으로 또는 전기적으로 기록, 소거, 개서 (改書) 또는 재생하기 위한 정보 기록 매체 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 명세서는 일본 특허 출원 제2004-066878호 및 제2004-070414호를 우선 출원으로 한다. 일본 특허 출원 제2004-066878호 및 제2004-070414호의 전체 명세서는 본 명세서에 참조로 포함된다.
종래의 정보 기록 매체의 일 유형으로는 상 변화형 정보 기록 매체가 있다. 정보의 기록, 소거, 개서 또는 재생을 위하여 기록층(상변화 재료층)이 결정상과 비정질상과의 사이에 상변화를 일으키는 현상을 이용하는 상변화형 정보 기록 매체 상에 정보가 기록, 소거, 및 개서된다. 상변화형 정보 기록 매체 중에서, 광학적으로 정보를 기록, 소거, 개서 또는 재생하기 위하여 레이저 빔을 이용하는 유형은 광학적 상변화형 정보 기록 매체라고 칭한다. 이 광학적 상변화형 정보 기록 매체는, 레이저 빔의 조사에 의해 발생하는 열에 의해서 기록층의 상변화 재료를 결정상과 비정질상과의 사이에 상태 변화시켜, 결정상과 비정질상과의 사이의 반사율의 차이를 검출하고 정보로서 읽어내는 것이다. 광학적 상변화형 정보 기록 매체 가운데, 개서형 광학적 상변화형 정보 기록 매체는 기록된 정보가 소거되거나 개서 될 수 있는 종류이다. 다시 말하면, 개서형 광학적 상변화형 정보 기록 매체는, 일반적으로 기록층의 초기 상태는 결정상이며, 기록된 상태는 비정질상이다. 일반적으로, 정보를 기록하는 경우에는 소거의 경우보다 고파워(기록 파워)의 레이저 빔을 조사해 기록층을 용해(melt)하고 급격하게 냉각하는 것에 의해서, 레이저 조사부를 비정질상으로 한다. 한편, 정보를 소거하는 경우에는, 기록시보다 낮은 파 워(소거 파워)의 레이저 빔을 조사해 기록층을 온도상승시키고 서서히 냉각시키는 것으로써, 레이저 조사부가 결정상으로 변화한다. 따라서, 개서형 광학적 상변화형 정보 기록 매체에서는, 고파워 레벨과 저파워 레벨과의 사이에 파워 변조시킨 레이저 빔을 기록층에 조사하는 것에 의해서, 기록된 정보를 소거하면서 새로운 정보를 기록 또는 개서 하는 것이 가능이다. 또, 광학적 상변화형 정보 기록 매체 가운데, 추기형(追記形) 광학적 상변화형 정보 기록 매체는 1회만 정보의 기록이 가능하고, 정보의 소거나 개서가 불가능한 것이다. 추기형 광학적 상변화형 정보 기록 매체는, 일반적으로 기록층의 초기 상태는 비정질상이며, 정보를 기록하는 경우에는 고파워(기록 파워)의 레이저 빔을 조사해 기록층을 온도 상승하여 서서히 냉각시키는 것에 의해서 레이저 조사부를 결정상으로 한다.
상기 레이저 빔을 조사하는 대신에, 전기적 에너지(예를 들어 전류)의 인가에 의해 발생하는 주울열(Joule heat)에 의해서 기록층의 상변화 재료를 상태 변화시키는 것에 의해서 정보를 기록하는 전기적 상변화형 정보 기록 매체도 있다. 이 전기적 상변화형 정보 기록 매체는, 전류의 인가에 의해 발생하는 주울열에 의해서 기록층의 상변화 재료를 결정상(저저항)과 비정질상(고저항)과의 사이에서 상태 변화시켜, 결정상과 비정질상과의 사이의 전기 저항의 차이를 검출하고 정보로서 읽어내는 것이다.
광학적 상변화형 정보 기록 매체의 예로서 일본 미심사 특허 공개 공보 제2001-322,357에 개시된 4.7GB／DVD-RAM을 들 수 있다. 4.7GB／DVD-RAM은 기본적으로 도 12에서 도시된 것처럼, 정보 기록 매체(12)를 형성하기 위하여 기판(1)상에, 레이저 입사측에서 본 순서로, 제1 유전체층(2), 제1 계면층(3), 기록층(4), 제2 계면층(5), 제2 유전체층(6), 광 흡수 보정층(7) 및 반사층(8)을 포함하는 7층 구성이다. 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)은 광학 거리를 조절해 기록층(4)에의 광 흡수 효율을 높여 결정상과 비정질상과의 반사율 변화를 크게 해 신호 강도를 크게 하는 광학적 기능을 갖는다.
제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)은 또한 기록시에 고온이 되는 기록층(4)으로부터 열에 약한 기판(1), 더미 기판(10) 등을 단열하는 열적 기능을 갖는다. 이전부터 사용되고 있는, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)은 투명하며 고굴절률이며, 저열전도율로 단열성도 좋고, 기계 특성 및 내습성도 양호한 뛰어난, 우수한 유전체 재료이다. 덧붙여 제1 유전체층(2)과 제2 유전체층 6의 막두께값은 매트릭스(matrix)법에 근거하는 계산에 의해, 기록층(4)의 결정상인 경우와 그것이 비정질상인 경우의 반사광량의 변화가 크고, 기록층(4)으로의 광 흡수가 커지는 조건을 만족하도록 엄밀하게 결정될 수 있음에 유의한다.
기록층(4) 재료로는 GeTe-Sb2Te3의 2원계 상변화 재료(quasi-binary line of phase change materials)에 대해 Ge의 일부를 Sn로 치환한 (Ge-Sn)Te-Sb2Te3를 포함한 고속 결정화 재료가 이용된다. GeTe-Sb2Te3의 2원계 상변화 재료는 화합물인 GeTe와 Sb2Te3를 혼합한 것으로, 초기 기록 및 개서 성능 뿐만 아니라, 뛰어난 기록 보존성(기록된 신호가 장기 보존 후에 재생될 수 있는지에 대한 지표), 및 개서 보 존성(기록한 신호를, 장기 보존 후에 소거 또는 개서할 수 있을지에 대한 지표)도 실현되고 있다.
제1 계면층(3) 및 제2 계면층(5)은 제1 유전체층(2)과 기록층(4) 사이 및 제2 유전체층(6)과 기록층(4) 사이에서 발생하는 물질 이동(material transfer)을 방지하는 기능을 가진다. 물질 이동이란, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 제조된 경우에, 레이저 빔을 기록층(4)에 조사해 기록 또는 개서할 때, S(유황)이 기록층으로 확산해 나가는 현상이다. 유황이 기록층으로 확산하면, 기록층(4)의 반사성은 열화되고, 반복 개서 성능은 악화된다. 이러한 반복 개서 성능의 악화를 막으려면, 일본 미심사 특허 공개 공보 제10-275360호에 따르면 Ge를 포함한 질화물을 제1 계면층(3) 및 제2 계면층(5)에 사용하면 좋다.
광 흡수 보정층(7)은 기록층(4)이 결정 상태인 때의 광 흡수율(Ac)과 기록층(4)이 비정질 상태인 때의 광 흡수율(Aa)의 비율인 Ac/Aa를 보정하는 기능을 갖는다. 반사층(8)은 기록층(4)에 흡수 되는 광량을 증대시키는 광학적 기능 및 기록층(4)에서 생성된 열을 신속하게 확산시켜 급냉해, 기록층(4)을 비정질화하기 쉽게 하는 열적 기능을 갖는다. 또한, 반사층(8)은 다층막을 사용 환경으로부터 보호하는 기능도 가지고 있다.
이상과 같은 기술에 의해, 뛰어난 개서 성능과 높은 신뢰성을 달성해, 4.7GB／DVD-RAM를 상품화하기에 이르렀다.
반복 개서 성능을 악화시키지 않기 위해서는 유황을 포함하지 않는 재료가 유전체층에 이용될 수 있음에 유의한다. 일본 미심사 공개 공보 제2003-091870호 및 2003-228881호에서는 유전체층의 재료 중의 하나로 유황을 포함하지 않는 SnO2를 주로 함유하는 재료가 일례로서 개시되어 있다.
또, 정보 기록 매체를 한층 더 대용량화 하기 위한 기술로서 다양한 기술이 검토되고 있다. 예를 들면, 종래의 적색 레이저보다 단파장의 파랑-보라색 레이저를 이용하거나 레이저 빔이 입사하는 측의 기판의 두께를 얇게 해 개구수(numerical aperture; NA)가 큰 대물렌즈를 사용하는 것에 의해서, 레이저 빔의 스팟 지름(spot diameter)을 보다 작게 해 고밀도의 기록을 실시하는 기술이 검토되고 있다. 스팟 지름을 작게 하고 기록을 실시하면, 레이저 빔이 조사되는 영역이 보다 작게 한정된다. 결과적으로, 기록층에서 흡수되는 파워 밀도가 증가하여, 체적 변동이 커진다. 따라서, 물질 이동 현상이 보다 쉽게 발생할 수 있으며, ZnS-SiO2와 같은 S를 포함한 재료가 기록층에 접해 이용하면, 반복 개서 성능이 악화된다.
또한, 2개의 정보층을 갖추는 광학적 상변화형 정보 기록 매체에 대한 기술도 연구되고 있다. 2개의 정보층은 2개 정보 층 중 하나로부터 입사되는 레이저 빔에 의해 기록/재생된다. 2개의 정보층을 이용하는 이러한 기술은 약 2배의 기록 밀도를 구현할 수 있다. 일면으로부터 정보가 기록/재생되는 2개의 정보층을 포함하는 정보 기록 매체는 이하 2단 정보 기록층 매체라 칭한다. 정보는 일측으로부터 진입하는 레이저 빔을 이용함에 의해 2개 정보층 상에서 기록 및/또는 재생된 다. 이는 일본 미심사 공개 공보 제2000-036130호 및 제2002-144736호에 개시되어 있다. 이러한 2단 정보 기록층 매체에서, 레이저 빔의 입사 측에 가까운 정보층(이하, 제1 정보층)을 투과 한 레이저 빔이, 레이저 빔의 입사측으로부터 먼 정보층(이하, 제2 정보층)의 기록 재생을 실시하기 위해 이용된다. 그러므로, 제1 정보층의 막 두께를 지극히 얇게하여 투과율이 높아진다. 그러나, 기록층이 얇아지면, 기록층에 접하고 있는 층으로부터의 물질 이동의 영향이 증가한다. 그러므로, ZnS-SiO2와 같은 유황을 포함한 재료를 기록층에 접해 이용하면, 반복된 개서 성능이 급격하게 악화된다. 상기와 같은 경우, 반복된 개서 성능의 악화를 막기 위한 일 방법은 4.7GB／DVD-RAM의 경우와 동일하게 물질 이동의 영향을 경감하도록 계면층에 Ge를 포함한 질화물을 기록층의 양측으로 배치하는 것이다.
그렇지만, 레이저 빔의 스팟 지름을 보다 작게 해 고밀도의 기록을 실시하는 광학적 상변화형 정보 기록 매체에서는, 정보를 기록할 때에 의해 큰 에너지(레이저 파워)가 기록층에 조사된다. 이 때문에, 종래의 Ge를 포함한 질화물을 계면층에 이용하면, 기록층에서 발생한 열로 계면층의 막파괴가 생긴다. 결과적으로, 유전체층으로부터의 유황의 확산을 억제할 수 없게 되어서, 반복된 개서 성능이 급격하게 악화된다.
또, Ge를 포함한 질화물은 열전도율이 높다. 그러므로, 유전체층으로부터의 유황의 확산을 억제하기 위해서 계면층을 두껍게 한 구성에서는 열이 확산하기 쉬워진다. 결과적으로, 기록 감도가 저하된다.
상술한 관점에서, 본 명세서로부터 당해 분야의 숙련자라면 개선된 정보 기록 매체의 필요성이 있음이 명백할 것이다. 본 발명은 본 명세서로부터 분명해지는 이러한 필요성들에 대해 다루고 있다.
본 발명이 목적은 반복된 개서 성능 및 기록 감도를 동시에 향상한 상변화형 정보 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 정보기록 매체는 레이저 빔의 조사 또는 전류의 인가에 의해서 결정상과 비정질상과의 사이에 상변화를 일으키는 기록층과 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함하는 유전체층을 적어도 포함하는 정보층을 포함한다.
또한, 적어도 상술한 기록층 및 유전체층을 포함하는 적어도 하나의 정보층을 포함하는 복수개의 정보층을 포함하는 정보 기록 매체에서, 유전체층은 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함할 수 있다.
이 구조에 따르면, 개선된 반복된 개서 성능 및 기록 감도를 갖는 상변화형 정보 기록 매체의 정보층이 수득될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 정보 기록 매체는 양호하게는 유전체층보다는 정보 기록 매체의 레이저 입사측에 가까이 정렬된 기록층을 포함한다.
이러한 구조에 따르면, 기록층과 유전체층 사이에 발생할 수 있는 물질 이동이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 정보 기록 매체에 있어서, 유전체층의 조성이, 조성식 CdSieSnfO100-d-e-f(단, 0＜d＜25, 0＜e＜25, 15＜f＜40(원자％))으로 표시될 수 있다. 또한, 유전체층은 본 발명에 따른 정보 기록 매체에서 SnO2와 SiC의 혼합물이 될 수도 있다. 이러한 경우, 유전체층의 조성이, 조성식(SnO2)100-x(SiC)x(단, 0＜x≤≤50(mol％))으로 나타내져도 괜찮다.
또한, 유전체층은 본 발명에 따른 정보 기록 매체에서 Ti, Zr, Hf, Y, Zn, Nb, Ta, Al, Bi, Cr, Ga, Ge 및 La로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다. 또한, 유전체층은 TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3, Si-N, Ge-N, Cr-N 및 LaF3로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
이러한 구조에 따르면, 상변화형 정보 기록 매체의 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상될 수 있다.
본 발명의 정보 기록 매체에서, 유전체층은 2-75nm 범위의 막 두께를 가지는 것이 바람직하다. 막 두께가 2-40nm 범위인 것이 더욱 바람직하다.
이러한 구조에 따르면, 기록층에서 생성된 열은 반사층 측으로 효과적으로 확산될 수 있다.
본 발명에 따른 정보 기록 매체에서, 기록층은 Sb, Bi 및 Sn로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 Ge와 Te를 포함할 수 있다. 또, 기록층이, (Ge-Sn)Te, GeTe-Sb2Te3, (Ge-Sn)Te-Sb2Te3, GeTe-Bi2Te3, (Ge-Sn)Te-Bi2Te3, GeTe-(Sb-Bi)2 Te3 및(Ge-Sn)Te-(Sb-Bi)2Te3 중 하나일 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 상변화형 정보 기록 매체의 반복된 개서 성능이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 정보 기록 매체에서, 계면층은 Zr, Hf, Y 및 Si로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 Ga 및 Cr로부터 선택되는 적어도 하나의 원소와 O를 포함할 수 있다.
또, 계면층은 ZrO2, HfO2, Y2O3 및 SiO2로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물과 Ga2O3 및 Cr2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 포함할 수 있다.
이러한 구조에 따르면, 상변화형 정보 기록 매체의 반복된 개서 성능이 한층 더 향상될 수 있다.
또한, 계면층은 0.5-15nm의 범위의 막 두께를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 계면층은 1-7nm 범위의 막 두께를 갖는다.
이러한 구조에 따르면, 반사광량의 변화가 커야하는 조건이 만족될 수 있다.
또, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법은, 상변화형 기록층을 성막(成膜) 하는 공정과 유전체층을 성막 하는 공정을 적어도 포함하고, 유전체층을 성막하는 공정은 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함한 스퍼터링 타겟을 이용한다.
또한, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법은, 복수개의 정보층을 성막하는 공정을 포함하고, 적어도 하나의 정보층을 성막 하는 공정은 상변화를 일으키는 기록층을 성막 하는 공정과 유전체층을 성막 하는 공정을 적어도 포함하고, 유전체층을 성막 하는 공정은 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함한 스퍼터링 타겟을 이용한다.
이러한 구조에 따르면, 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상한 정보층이 제작될 수 있다.
또한, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법은 기록층을 성막하는 공정과 유전체층을 성막하는 공정과의 사이에, 계면층을 성막하는 공정을 한층 더 포함할 수 있다.
본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법에서, 유전체층을 성막하는 공정에서 이용되는 스퍼터링 타겟이, 조성식 CgSihSniO100-g-h-i(단, 0＜g＜30, 0＜h＜30, 15＜i＜40(원자％))으로 표시될 수 있다.
또, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법에서, 유전체층을 성막하는 공정에서 이용되는 스퍼터링 타겟은 SnO2와 SiC의 혼합물일 수 있다. 이 때, 유전체층을 성막하는 공정에서 이용되는 스퍼터링 타겟은 조성식(SnO2)100-y(SiC)y(단, 0＜y≤≤55(mol％))로 표시될 수 있다.
이것에 의해, 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상된 상변화형 정보 기록 매체가 제작될 수 있다.
또, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법에서, 유전체층을 성막하는 공정에서 이용되는 스퍼터링 타겟은 또한 Ti, Zr, Hf, Y, Zn, Nb, Ta, Al, Bi, Cr, Ga, Ge 및 La로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법에서, 유전체층을 성막하는 공정에서 이용되는 스퍼터링 타겟은 TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3, Si-N, Ge-N, Cr-N 및 LaF3로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
이것에 의해, 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상한 상변화형 정보 기록 매체가 제작될 수 있다.
또, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법에서, 유전체층은 Ar가스, 또는 Ar가스와 O2가스와의 혼합 가스를 이용하여 성막될 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 상변화형 정보 기록 매체는 보다 정밀하게 제조될 수 있다.
본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법은, 빛의 조사 또는 전기 에너지의 인가에 의한 기록 및 재생 중 적어도 하나를 위하여, Sn 및 Ga로 구성된 GM 군의 적어도 하나의 원소, Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군의 적어도 하나의 원소와 산소와 탄소를 포함하는 유전체층을 포함하는 정보층을 포함한다. 이러한 구조에 따르면, 계면층을 제공할 필요가 없다.
본 발명에 따른 정보 기록 매체에서, 유전체층은 조성식 MHOILJCK(원자%)로 표시되는데, 여기서 M은 적어도 하나의 GM 군의 원소이고, 원소 L은 GL 군의 적어도 하나의 원소이며, 아래의 관계가 만족된다, 10≤≤H≤≤40, 35≤≤I≤≤70, 0＜J≤≤30, 0＜K≤≤30, 및 H＋I＋J＋K=100.
또한, 유전체층은 Zr와 Hf 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 조성식 MHAPOILJCK(원자％)로 표시될 수 있으며, 여기서 M은 GM 군 중 적어도 하나의 원소, A는 Zr 및 Hf로 구성된 군 중 적어도 하나의 원소, L은 GL 군 중 적어도 하나의 원 소이며, 아래의 관계가 만족된다, 10≤H≤40, 0＜P≤15, 35≤I≤70, 0＜J≤30, 0＜K≤30 및 H＋P＋I＋J＋K=100.
또한, 유전체층에서 원소 M이 Sn이거나, 유전체 층이 원소 M으로 Sn 및 Ga를 포함하면 바람직하다. 또한, 유전체층은 원소 A로서 Zr를 포함할 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상한 상변화형 정보 기록 매체가 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 정보 기록 매체는 상변화형 기록 층을 가지는 것이 바람직하다. 기록층은 이하의 재료군 Ge－Sb－Te, Ge－Sn－Sb－Te, Ge－Bi－Te, Ge－Sn－Bi－Te, Ge－Sb－Bi－Te, Ge－Sn－Sb－Bi－Te, Ag－In－Sb－Te 및 Sb－Te 중 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 따르면, 고밀도 고속으로 정보를 전송할 수 있는 정보 기록 매체가 제조될 수 있다.
또한, 기록층은 15nm 이하의 막 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 따르면, 정보를 개서하기 위한 장애가 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 정보 기록 매체를 제조하기 위한 방법에 있어서, 정보 기록 매체는 유전체층을 포함하며, 유전체층은 Gn 및 Ga로 구성된 GM 군 중 적어도 하나의 원소, Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군 중 적어도 하나의 원소, 및 산호 및 탄소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하는 스퍼터링 방법에 의해 형성된다.
또한, 스퍼터링 타겟은 Zr 및 Hf 중 적어도 하나와 조성식 MHOILJCK(원자%)로 표시되는 재료를 포함하는데, 여기서 M은 적어도 하나의 GM 군의 원소이고, 원소 L은 GL 군의 적어도 하나의 원소이며, 아래의 관계가 만족된다, 10≤h≤40, 35≤i≤70, 0＜j≤30, 0＜K≤30, 및 h＋i＋j＋k=100.
또한, 스퍼터링 타겟은 Zr 및 Hf 중 적어도 하나와 조성식 MHAPOILJCK(원자％)로 표시되는 재료를 포함하는 것이 바람직하며, 여기서 M은 GM 군 중 적어도 하나의 원소, A는 Zr 및 Hf로 구성된 군 중 적어도 하나의 원소, L은 GL 군 중 적어도 하나의 원소이며, 아래의 관계가 만족된다, 10≤h≤40, 0＜p≤15, 35≤i≤70, 0＜j≤30, 0＜k≤30 및 h＋p＋i＋j＋k=100.
또한, 스퍼터링 타겟에서 원소 M은 Sn, 원소 M은 Sn 및 Ga를 포함하거나, 또는 원소 A는 Zr을 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 따르면, 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상한 상변화형 정보 기록 매체가 제작될 수 있다.
스퍼터링 타겟은 Sn 및 Ga를 포함하는 GM 군 중 적어도 하나의 원소의 산화물, 및 Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군 중 적어도 하나의 원소의 탄화물을 포함할 수 있다. 또한, 스퍼터링 타겟은 적어도 하나의 Zr 및 Hf의 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 스퍼터링 타겟은 GM 군의 원소의 산화물을 50mol% 이상 포함하고, Sn의 산화물 및 Ga의 산화물을 총 50 mol％ 이상 포함하는 것이 바람직하다.
스퍼터링 타겟은 혼합식 (D)x(B)100-x(mol％)로 나타내지는 재료를 포함하며, 여기서 D는 SnO2 및 Ga2O3의 화합물 중 적어도 하나이며, 원소 B는 SiC, TaC 및 TiC의 화합물 중 적어도 하나이며, 용어 x는 50≤X≤95의 범위이다. 스퍼터링 원소로서 원소 D가 SnO2로 표현되는 재료 또는 원소 D로서 SnO2 및 Ga2O3의 화합물로 표현되는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 스퍼터링 타겟은 원소 A로서 SnO2로 표현되는 재료를 포함하는 것이 바람직하며, B가 SiC로 표현되는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 구조에 따르면, 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상한 상변화형 정보 기록 매체가 제작될 수 있다.
본 발명의 상변화형 정보 기록 매체에 따르면, 반복된 개서 성능 및 기록 감도가 향상된다. 또한, 상변화형 정보 기록 매체를 제조하기 위한 본 발명의 방법에 따르면, 본 발명의 상변화형 정보 기록 매체가 용이하게 제조될 수 있다.
본 발명의 이러한 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 결부하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명하는 이하의 상세한 설명에서 보다 명확해질 것이다.
(양호한 실시예의 상세한 설명)
본 발명의 선택된 실시예들이 첨부된 도면을 참조로 설명될 것이다. 이하의 실시예들은 예로써 든 것이며, 본 발명은 이들 실시예에 국한되지 않는다. 다시 말하면, 당해 분야의 숙련자라면 본 발명에 따른 아래의 설명으로부터 이하의 본 발명의 실시예의 설명은 단지 설명을 위한 것이지 첨부된 청구 범위 및 그 등가물 에 의해 한정되는 본 발명을 제한하고자 하는 목적이 아님이 명확하다. 또한, 아래의 실시예에서, 중복된 설명은 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호를 병기함으로써 생략하였다.
(제1 실시예)
제1 실시예로서, 본 발명에 따른 정보 기록 매체의 예가 설명된다. 제1 실시예에 따른 정보 기록 매체(15)의 부분 단면도가 도 1에 도시된다. 정보 기록 매체(15)는 레이저 빔(11)의 조사에 의해서 정보의 기록 및/또는 재생이 가능한 광학적 정보 기록 매체이다.
정보 기록 매체(15)에서는, 투명층(13) 및 기판(14)과 투명층(13)과 기판(14) 사이에 배치된 정보층(16)을 포함한다. 투명층(13)의 재료는, 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지(delayed action resin)등의 수지, 혹은 유전체 등으로 된다. 투명층(13)의 수지 재료는 레이저 빔(11)에 대해서 광 흡수가 작은 것이 바람직하고, 또한 단파장역에 대해 광학적으로 복굴절(double refraction)이 작은 것이 바람직하다. 또한, 투명층(13)은, 투명한 원반형의 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 아몰퍼스(amorphous) 폴리오레핀(polyolefin) 또는 PMMA등의 수지 또는 유리를 이용해도 괜찮다. 이 경우, 투명층(13)은, 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지등의 수지에 의해서 제1 유전체층(102)에 접합될 수 있다.
레이저 빔(11)의 파장(λ)은, 레이저 빔(11)을 집광 했을 때의 스팟 지름이 파장(λ)에 의존하므로(파장(λ)이 짧을 수록, 스팟 지름은 더 작아짐) 고밀도 기 록을 위해서는, 특히 450 nm이하인 것이 바람직하다. 또한, 파장(λ)이 350 nm미만인 경우에는, 투명층(13)등에 의한 빛 흡수는 과도한 상태가 된다. 따라서, 파장(λ)은 350 nm~450 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다.
기판(14)는, 투명하고 원반형의 기판이다. 기판(14)는, 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate)나 아몰퍼스(amorphous) 폴리오레핀(polyolefin)이나 PMMA등의 수지, 또는 유리를 이용할 수 있다. 기판(14)의 정보층(16)측의 표면에는, 필요에 따라서 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브를 구비할 수 있다. 기판(14)의 정보층(16)측과 반대 옆의 표면은, 평활한 것이 바람직하다. 기판(14)의 재료로서는, 전사성 및 양산성이 뛰어나 저비용인 폴리카보네이트(polycarbonate)가 특히 유용하다. 기판(14)의 두께는, 충분한 강도가 보장되도록 0.5 mm~1.2 mm의 범위내이고, 정보 기록 매체(15)의 두께는 1.2 mm정도가 되는 것이 바람직하다. 덧붙여 투명층(13)의 두께가 0.6 mm정도인 경우, 0.6인 대물 렌즈의 개구수(NA)로 양호한 기록 및 재생이 구현될 수 있다. 따라서, NA=0.6에서 기록 및 재생되는 경우 투명층(13)은 5.5 mm~6.5 mm의 범위내인 것이 바람직하다. 또한, 투명층(13)의 두께가 0.1 mm정도의 경우, NA=0.85로 양호한 기록 재생이 가능하다. 따라서, NA=0.85에서 기록 및 재생되는 경우, 투명층(13)은 1.05 mm~1.15 mm의 범위내인 것이 바람직하다.
이하, 정보층(16)의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
정보층(16)은, 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 배치된 순서대로 제1 유전체층(102), 제1 계면층(103), 기록층(104), 제2 계면층(105), 제2 유전체층(106), 및 반사층(108)을 포함한다.
제1 유전체층(102)은, 유전체 재료로 제조된다. 이 제1 유전체층(102)은, 기록층(104)의 산화, 부식, 변형등을 방지하는 기능과 광학 거리를 조정해 기록층(104)의 빛 흡수 효율을 높이는 기능, 및 기록 전후의 반사광량의 변화를 크게 해 신호 강도를 크게 하는 기능을 가진다. 제1 유전체층(102)은 예를 들면 TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, SnO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3등의 산화물로 제조된다. 또, C-N, Ti-N, Zr-N, Nb-N, Ta-N, Si-N, Ge-N, Cr-N, Al-N, Ge-Si-N, Ge-Cr-N등의 질화물로 제조될 수 있다. 또, ZnS등의 황화물이나 SiC등의 탄화물, LaF3등의 불화물, 및 C를 이용할 수도 있다. 또, 상기 재료의 혼합물을 이용할 수도 있다. 예를 들면, ZnS와 SiO2와의 혼합물인 ZnS-SiO2는, 제1 유전체층(102)의 재료로서 특별히 우수하다. ZnS-SiO2는, 비정질 재료로, 굴절률이 높고, 성막 속도가 빠르고, 기계 특성 및 내습성이 양호하다.
제1 유전체층(102)의 막 두께는, 매트릭스법에 근거하는 계산에 의해, 기록층(104)이 결정상인 경우와 그것이 비정질상인 경우의 반사광량의 변화가 커지도록 엄밀하게 결정될 수 있다.
제1 계면층(103)은, 반복 기록에 의해서 제1 유전체층(102)과 기록층(104) 사이에 생기는 물질 이동을 방지하는 기능을 갖는다. 제1 계면층(103)은, 빛의 흡수가 적고, 기록 시에 녹지 않는 고융점인 재료로서, 또한, 기록층(104)과의 밀착 성이 좋은 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 제1 계면층(103)의 재료가 기록 시에 녹지 않는 고융점인 재료인 것은, 고파워의 레이저 빔(11)을 조사했을 때에, 녹아 기록층(104)에 혼입되지 않기 위해 필요한 특성이다. 제1 계면층(103)의 재료가 혼입되면, 기록층(104)의 조성이 바뀌어, 개서 성능이 현저하게 저하한다. 또, 제1 계면층(103)의 재료가 기록층(104)과의 밀착성이 좋은 재료인 것은, 신뢰성 확보에 필요한 특성이다.
제1 계면층(103)은 제1 유전체층(102)과 같은 계(line)에 속하는 재료로 제조될 수 있다. 그 중에서도, 특히 Cr와 O를 포함한 재료는 기록층(104)의 결정화를 보다 촉진하는데 있어 바람직하다. 그 중에서도, Cr와 O가 Cr2O3을 형성한 산화물을 포함한 재료가 제1 계면층(103)으로 바람직하다. Cr2O3을 포함하는 재료는 기록층(104)과의 밀착성이 좋은 재료이다. 또, 제1 계면층(103)에는, 특히 Ga와 O를 포함한 재료를 이용할 수도 있다. 그 중에서도, Ga와 O가 Ga2O3을 형성한 산화물을 포함하는 것이 바람직하다. Ga2O3은 기록층(104)와의 밀착성이 좋은 재료이다.
또, 제1 계면층(103)에는, Cr와 O, 또는 Ga와 O 외에, M1(단, M1은 Zr, Hf의 적어도 하나의 원소임)을 더 포함할 수 있다. ZrO2 및 HfO2를 포함하는 재료는 투명하고 융점이 약 2700~2800℃으로 높다. 또한, 산화물 중에서 열전도율이 낮은 재료로, 반복된 개서 성능이 좋다. 이 2 종류의 산화물을 혼합하는 것에 의해서, 제1 계면층(103)이 기록층(104)과 부분적으로 접해 형성되도, 반복된 개서 성능이 뛰어나고 신뢰성의 높은 정보 기록 매체(15)가 실현될 수 있다.
기록층(104)과의 밀착성을 확보하기 위해, Cr2O3-M1O2 또는 Ga2O3-M1O2 중에서 Cr2O3 또는 Ga2O3의 함유량이 10 mol％ 이상 이용되는 것이 바람직하다. 더욱이, Cr2O3-M1O2중의 Cr2O3의 함유량은 제1 계면층(103)으로의 빛 흡수를 작게 유지하기 위해 70 mol％이하인 것이 바람직하다(Cr2O3이 많아지면 빛 흡수가 증가하는 경향이 있음).
제1 계면층(103)에는, Si 뿐만 아니라 Cr, M1, O, 또는 Ga, M1, O를 포함한 재료를 이용해도 좋다. SiO2를 포함한 재료는 투명성이 높아져, 기록 성능이 뛰어난 제1 정보층(16)을 실현할 수 있다. SiO2-Cr2O3-M1O2 또는 SiO2-Ga2O3-M1O2내의 SiO2의 함유량은 5 mol％이상인 것이 바람직하고, 기록층(104)와의 밀착성을 확보하기 위해 50 mol％이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 10 mol％이상 40 mol％이하인 것이 바람직하다.
제1 계면층(103)의 막 두께는 0.5 nm~15 nm의 범위내인 것이 바람직하고, 제1 계면층(103)으로의 빛 흡수에 의해서 정보층(16)의 기록 전후의 반사광량의 변화가 줄지 않도록 1 nm~7 nm의 범위내에 있는 것이 보다 바람직하다.
제2 계면층(105)은 제1 계면층(103)과 유사하게, 반복 기록에 의해서 제2 유전체층(106)과 기록층(104) 사이에서 생성될 수 있는 물질 이동을 방지하는 기능이 있다. 제2 계면층(105)은 제1 유전체층(102)과 같은 계의 재료로 제조될 수 있다. 그 중에서도, 특히 Ga와 O를 포함한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 계면층(105)용으로는 Ga와 O가 Ga2O3을 형성한 산화물을 포함하는 재료가 바람직하다. 또, 제2 계면층(105)에는, 특히 Cr와 O를 포함한 재료를 이용할 수도 있다. 그 중에서도, Cr와 O가 Cr2O3을 형성한 산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 또, 제2 계면층(105)용 재료로는 Cr와 O, 또는 Ga와 O 외에, M1를 한층 더 포함하는 것도 가능하다. Cr, M1, O, 또는 Ga, M1, O 외에 한층 더 Si를 포함한 재료를 이용해도 좋다. 제2 계면층(105)은 제1 계면층(103)보다 밀착성이 나쁜 경향을 가지므로, Cr2O3-M1O2, Ga2O3-M1O2, SiO2-Cr2O3-M1O2 또는 SiO2-Ga2O3-M1O2중의 Cr2O3 또는 Ga2O3의 함유량은 제1 계면층(103)의 그것보다 많은 20 mol％이상인 것이 바람직하다.
제2 계면층(105)의 막 두께는, 제1 계면층(103)과 유사하게, 0.5 nm~15 nm의 범위내인 것이 바람직하고, 1 nm~7 nm의 범위내에 있는 것이 보다 바람직하다.
제2 유전체층(106)은 제1 유전체층(102)과 같은 계의 재료로 제조될 수 있다. 그 중에서도, 특히 C, Si, Sn 및 O를 포함한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, Sn와 O가 SnO2를 형성해, Si와 C가 SiC를 형성한 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. SnO2와 SiC의 혼합물인 SnO2-SiC는, 열전도율이 낮고 한편 S를 포함하지 않는 재료이므로, 제2 유전체층(106)으로서 뛰어난 재료이며, 또한 제1 유전체층(102)으로도 사용 가능이다. 제2 유전체층(106)의 조성을, 조성식 CdSieSnfO100-d-e-f(원자％)로 나타냈을 경우, d, e 및 f는 각각, 0＜d＜25, 0＜e＜25, 15＜f＜40의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1＜d＜12, 1＜e＜12, 26＜f＜33의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또, 제2 유전체층(106)의 조성을, 조성식(SnO2)100-x(SiC)x(mol％)로 나타냈을 경우, x는 0＜x≤50의 범위에 있는 것이 바람직하고, 5≤x≤30의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 제2 유전체층(106)은, 또한 Ti, Zr, Hf, Y, Zn, Nb, Ta, Al, Bi, Cr, Ga, Ge 및 La로 구성된 군 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다. 그 경우, TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3, Si-N, Ge-N, Cr-N 및 LaF3라고 하는 화합물을 형성한 상태로 포함되는 것이 바람직하다.
제2 유전체층(106)의 막 두께는, 2 nm~75 nm의 범위내인 것이 바람직하고, 2 nm~40 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다. 제2 유전체층(106)의 막 두께를 이 범위내에서 선택하는 것에 의해서, 기록층(104)으로 발생한 열을 효과적으로 반사층(108) 측에 확산시킬 수 있다.
기록층(104)은 레이저 빔(11)의 조사에 의해서 결정상과 비정질상과의 사이에 상변화를 일으키는 재료로 제조된다.
기록층(104)은 예를 들면 Ge, Te, M2(단, M2는 Sb, Bi의 적어도 하나의 원소)를 포함한 가역적인 상변화를 일으키는 재료로 형성할 수 있다. 구체적으로는, 기록층(104)은 GeaM2bTe3+a로 나타내지는 재료로 형성할 수 있다. 값 "a"는 0＜a≤ 60의 관계를 만족시키는 것이 바람직하고, 4≤a≤40의 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하다. 특히, 값 "a"는 비정질상이 안정하고, 낮은 전송 레이트에서 기록 보존성이 양호하고, 융점의 상승이 적고, 결정화 속도의 저하가 적고 높은 전송 레이트에서 개서 보존성이 양호하도록 선택된다. 또, 값 "b"는 1.5≤b≤7의 관계를 만족시키는 것이 바람직하고, 2≤b≤4의 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하다. 특히, 값 "b"는 비정질상이 안정된 비정질상이고, 결정화 속도의 저하가 적도록 선택된다.
또, 기록층(104)은 조성식(Ge-M3)aM2bTe3+a(단, M3는 Sn 및 Pb로부터 선택되는 적어도 하나의 원소)로 나타내지는 가역적인 상변화를 일으키는 재료로 제조될 수 있다. 이 재료를 이용했을 경우, Ge를 치환한 원소 M3가 결정화 능력을 향상시키기 위해, 기록층(104)의 막 두께가 얇은 경우에서도 충분한 소거율을 얻을 수 있다. 원소 M3로서는, 독성이 적은 Sn가 보다 바람직하다. 이 재료를 이용하는 경우도, 0＜a≤60(보다 바람직하게는 4≤a≤40), 1.5≤b≤7(보다 바람직하게는 2≤b≤4)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
또, 기록층(104)은 예를 들면 Sb와 M4(단, M4는 V, Mn, Ga, Ge, Se, Ag, In, Sn, Te, Pb, Bi, Tb, Dy 및 Au로 구성된 군 중 적어도 하나의 원소)를 포함한 가역적인 상변화를 일으키는 재료로 제조될 수도 있다. 구체적으로는, 기록층(104)은, SbzM4100-z(원자％)로 나타내지는 재료로 제조될 수 있다. 값 "z"이 50≤z≤95의 관계를 만족하는 경우에는, 기록층(104)이 결정상의 경우와 비정질상의 경우와의 사 이의 정보 기록 매체(15)의 반사율 차이를 크게 할 수 있어 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다. 75≤z≤95의 관계를 만족하는 경우에는, 결정화 속도가 특히 빠르고, 높은 전송 레이트에 대해 양호한 개서 성능을 얻을 수 있다. 또, 50≤z≤75의 관계가 만족하는 경우에는, 비정질상이 특히 안정되고, 낮은 전송 레이트에서 양호한 기록 성능을 얻을 수 있다.
기록층(104)의 막 두께는 정보층(16)의 기록 감도를 높게하기 위해, 6 nm~15 nm의 범위내인 것이 바람직하다. 이 범위내에 있어도, 기록층(104)이 두꺼운 경우에는 표면을 따른 방향으로의 열 확산으로 인하여 인접 영역에 대한 열적 영향이 증가한다. 또, 기록층(104)이 얇은 경우에는 정보층(16)의 반사율이 작아진다. 따라서, 기록층(104)의 막 두께는, 8 nm~13 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다.
또, 기록층(104)에는, 불가역인 상변화를 일으키는 Te-Pd-O와 나타내지는 재료로 제조될 수도 있다. 이 경우, 기록층(104)의 막 두께는 10 nm~40 nm의 범위내인 것이 바람직하다.
반사층(108)은 기록층(104)에 흡수 되는 광량을 증대시킨다고 하는 광학적인 기능을 가진다. 또, 반사층(108)은 기록층(104)에서 생긴 열을 신속하게 확산시켜, 기록층(104)은 비정질 상태가 되기 쉽다고 하는 열적인 기능도 가진다. 게다가 반사층(108)은 사용하는 환경으로부터 다층막을 보호한다고 하는 기능도 가진다.
반사층(108)의 재료에는, 예를 들면 Ag, Au, Cu 및 Al라고 하는 열전도율이 높은 단체 금속을 이용할 수 있다. 또, Al-Cr, Al-Ti, Al-Ni, Al-Cu, Au-Pd, Au- Cr, Ag-Pd, Ag-Pd-Cu, Ag-Pd-Ti, Ag-Ru-Au, Ag-Cu-Ni, Ag-Zn-Al, Ag-Nd-Au, Ag-Nd-Cu, Ag-Bi 또는 Cu-Si라고 하는 합금을 이용할 수도 있다. 특히, Ag 합금은 열전도율이 크기 때문에, 반사층(108)의 재료로서 바람직하다. 반사층(108)의 막 두께는 충분한 열확산 기능이 수득될 수 있도록 30 nm이상인 것이 바람직하다. 이 범위내에 있어도, 반사층(108)이 200 nm보다 두꺼운 경우에는, 그 열확산 기능이 너무 커져서 정보층(16)의 기록 감도가 저하한다. 따라서, 반사층(108)의 막 두께는 30 nm~200 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다.
반사층(108)과 제2 유전체층(106) 사이에 계면층(107)을 배치하는 것이 가능하다. 이 경우, 계면층(107)에는 반사층(108)에 대해 설명한 재료보다 열전도율의 낮은 재료를 이용할 수 있다. 반사층(108)에 Ag 합금을 이용했을 경우, 계면층(107)에 예를 들면 Al, 또는 Al합금을 이용할 수 있다. 또, 계면층(107)에는, Cr, Ni, Si, C등의 원소나, TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, SnO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3등의 산화물을 이용할 수 있다. 또, C-N, Ti-N, Zr-N, Nb-N, Ta-N, Si-N, Ge-N, Cr-N, Al-N, Ge-Si-N, Ge-Cr-N등의 질화물을 이용할 수도 있다. 또, ZnS등의 황화물이나 SiC등의 탄화물, LaF3등의 불화물, 및 C를 이용할 수도 있다. 또, 상기 재료의 혼합물을 이용할 수도 있다. 또, 막 두께는 3 nm~100 nm(보다 바람직하게는 10 nm~50 nm)의 범위내인 것이 바람직하다.
정보층(16)에 있어서, 기록층(104)이 결정상인 경우의 반사율 Rc(％) 및 기록층(104)이 비정질상인 경우의 반사율 Ra(％)는, Ra＜Rc의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 정보가 기록되어 있지 않은 초기 상태에서 반사율이 높고, 기록 재생 동작이 안정되게 실시될 수 있다. 또한, 반사율 차이(Rc-Ra)를 크게 해 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있도록, Rc, Ra는, 0.2≤Ra≤10 및 12≤Rc≤40 관계를 만족시키는 것이 바람직하고, 0.2≤Ra≤5 및 12≤Rc≤30 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
정보 기록 매체(15)는, 이하에 설명하는 방법에 따라 제조될 수 있다.
우선, 기판(14)(두께가 예를 들면 1.1 mm) 위에 정보층(16)을 적층한다.
정보층은, 단층막, 또는 다층막을 포함한다. 그러한 각층은, 증착 장치내에서 재료가 되는 스퍼터링 타겟을 차례차례 스퍼터링 하는 것에 의해서 성막할 수 있다.
구체적으로는, 먼저 기판(14)상에 반사층(108)을 성막한다. 반사층(108)은 반사층(108)을 구성하는 금속 또는 합금으로 구성된 스퍼터링 타겟을, Ar 가스 분위기, 또는 Ar 가스와 반응 가스(산소 가스 및 질소 가스로부터 선택되는 적어도 하나의 가스)와의 혼합 가스 분위기에서 스퍼터링 함에 의해 성막될 수 있다.
다음으로, 반사층(108)상에 필요에 따라 계면층(107)이 피착된다. 계면층(107)은, 계면층(107)을 구성하는 원소 또는 화합물로 구성된 스퍼터링 타겟을, Ar 가스 분위기, 또는 Ar 가스와 반응 가스와의 혼합 가스 분위기에서 스퍼터링 하는 것에 의해서 성막할 수 있다.
다음으로, 반사층(108) 또는 계면층(107)상에 제2 유전체층(106)이 피착 된 다. 제2 유전체층(106)은, 제2 유전체층(106)을 구성하는 화합물로 구성된 스퍼터링 타겟(예를 들면, SnO2-SiC)을, Ar 가스 분위기, 또는 Ar 가스와 반응 가스와의 혼합 가스 분위기에서 스퍼터링 하는 것에 의해서 성막될 수 있다. 제2 유전체층(106)은, 제2 유전체층(106)을 구성하는 금속으로 구성된 스퍼터링 타겟을, Ar 가스와 반응 가스와의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링 하는 것에 의해 성막될 수 있다. 제2 유전체층(106)이 증착(deposit) 할 때의 스퍼터링 타겟은, 조성식 CgSihSniO1-g-h-i(원자％)로 나타내지는 경우, g, h 및 i는, 각각 0＜g＜30, 0＜h＜30, 15＜i＜40의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1＜g＜17, 1＜h＜17, 26＜i＜33의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또, 제2 유전체층(106)을 증착 할 때의 스퍼터링 타겟이, 조성식(SnO2)100-y(SiC)y(mol％)로 나타내지는 경우, y는 0＜y≤55의 범위에 있는 것이 바람직하고, 5≤y≤35의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 반사층(108), 계면층(107), 또는 제2 유전체층(106)상에, 필요에 따라서 제2 계면층(105)이 증착된다. 제2 계면층(105)은 제2 유전체층(106)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 유전체층(106), 또는 제2 계면층(105)상에, 기록층(104)이 증착된다. 기록층(104)은 그 조성에 따라 Ge-Te-M2 합금으로 구성된 스퍼터링 타겟, Ge-M3-Te-M2 합금으로 구성된 스퍼터링 타겟, Sb-M4 합금으로 구성된 스퍼터링 타겟, 또는 Te-Pd 합금으로 구성된 스퍼터링 타겟을, 하나의 전원을 이용해 스퍼터링 하는 것에 의해서 형성할 수 있다.
스퍼터링의 분위기 가스에는, Ar가스, Kr가스, Ar가스와 반응 가스와의 혼합 가스, 또는 Kr가스와 반응 가스와의 혼합 가스가 이용될 수 있다. 또, 기록층(104)은 Ge, Te, M2, M3, Sb, M4, 또는 Pd의 각각의 스퍼터링 타겟을 복수의 전원을 이용해 동시에 스퍼터링 하는 것에 의해서 형성할 수도 있다. 또한, 기록층(104)은 Ge, Te, M2, M3, Sb, M4, 또는 Pd 중 몇개의 원소가 조합되는 2원계(binary) 스퍼터링 타겟이나 3원계(ternary) 스퍼터링 타겟등을, 복수의 전원을 이용해 동시에 스퍼터링 하는 것에 의해서 형성할 수도 있다. 이러한 경우에서도, 스퍼터링은 Ar 가스 분위기, Kr 가스 분위기, Ar 가스와 반응 가스와의 혼합 가스 분위기, 또는 Kr 가스와 반응 가스와의 혼합 가스 분위기에서 수행된다.
다음으로, 기록층(104)상에, 필요에 따라서 제1 계면층(103)이 증착된다. 제1 계면층(103)은 제2 유전체층(106)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 기록층(104) 또는 제1 계면층(103)상에 제1 유전체층(102)이 증착된다. 제1 유전체층(102)는 제2 유전체층(106)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
마지막으로, 제1 유전체층(102)상에 투명층(13)이 형성된다. 투명층(13)은, 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지) 또는 효과 지연성 수지를 제1 유전체층(102)상에 도포해 스핀 코팅 한 후, 수지를 경화시키는 것에 의해서 형성될 수 있다. 또, 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 아몰퍼스(amorphous) 폴리오레핀(polyolefin) 또는 PMMA등의 수지 또는 유리등의 투명한 원반형의 기판이 투명층(13)으로서 이용될 수 있다. 이 경우, 투명층(13)은, 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지등의 수지를 제1 유전체층(102)상에 도포하고, 기 판을 제1 유전체층(102)상에 밀착시켜 스핀 코트 한 후, 수지를 경화시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 또, 기판에 미리 점착성의 수지를 균일하게 도포하고, 다음으로 그것을 제1 유전체층(102)에 밀착시키는 것도 가능하다.
제1 유전체층(102)이 증착된 이후에, 또는 투명층(13)이 형성된 이후에, 필요에 따라서, 기록층(104)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정이 실시될 수 있다. 기록층(104)의 결정화는, 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 실시할 수 있다.
상술한 것처럼 정보 기록 매체(15)가 제조될 수 있다. 덧붙여 본 실시예의 형태에 대해서는, 각층의 막을 증착하는 방법으로서 스퍼터링법을 이용했지만, 이것으로 한정되지 않고 진공 증착법, 이온 도금법, CVD법, MBE법등이 이용될 수 있다.
(제2 실시예)
제2 실시예에서는, 본 발명의 광학적 정보 기록 매체(22)의 예가 제2 실시예에 따라 설명된다. 제2 실시예의 정보 기록 매체 22의 일부 단면도를 도 2에 나타낸다. 광학적 정보 기록 매체(22)는 복수개의 정보층을 포함하는 다층 구조를 갖는 광학적 정보 기록 매체이며, 한 면으로부터의 레이저 빔(11)의 조사에 의해서 정보의 기록 및/또는 재생이 가능하다. 제1 실시예와 제2 실시예 사이의 유사성 관점에서, 제1 실시예의 것과 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 병기하였다. 더욱이, 제1 실시예의 구성 요소와 동일한 제2 실시예의 구성 요소에 대한 설명은 명세서의 간략성을 고려하여 생략되었다. 그러므로, 별다른 언급이 없다면 제1 실시예의 구성 요소의 설명이 제2 실시예의 동일한 구성에도 적용된다.
정보 기록 매체(22)는 투명층(13)과 기판(14)와 상기 투명층(13)과 기판(14) 사이에 배치된 복수개의 정보층을 포함한다. 정보층은 N 셋(N은 N≥2를 만족하는 자연수)의 정보층을 포함하나, 정보층(18, 21 및 23)만이 도시된다. 제1 정보층(23)은 투명층(13) 상에 형성되며, 정보층(21)은 기판(14)상에 형성된다. 서로 인접한 정보층 인접쌍 각각은 광학적 분리층(광학적 분리층(17, 19 및 20)만 도시됨)을 통해 적층된다. 여기서, 양호하게는 정보층(21)을 제외한 모든 정보층들은 투명 정보층이다. 다시말하면, 정보층(18), 제1 정보층(23), 및 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 카운트하여 (N-1)번째 셋 까지의 정보층들은 투명 정보층이다. 이는 레이저 빔이 N 번째 정보층(921)로 도달하도록 할 필요가 있기 때문이다. 정보층(21)은 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 카운트하여 N번째 정보층이며,따라서 정보층(21)은 이하 "N번째 정보층"이라 칭한다. 기판(14) 및 투명층(13)은 제1 실시예와 동일한 재료로 제조된다. 또한, 이들 형태 및 기능은 제1 실시예에서 설명된 형태 및 기능과 동일하다.
광학 분리층(17, 19, 20) 및 다른 광학 분리층은 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지등의 수지, 혹은 유전체 등으로 제조된다. 이들 각각의 광 흡수는 사용되는 레이저 빔(11)에 대해서 작은 것이 바람직하고, 단파장역에 대해 광학적으로 복굴절이 작은 것이 바람직하다.
광학 분리층(17, 19, 20) 및 다른 광학 분리층은 정보 기록 매체(22)의 정보층(18, 21, 23) 및 다른 정보층(도시 없음)의 각각의 초점 위치를 구별하기 위해서 제공된다. 광학 분리층(20, 19, 17) 및 다른 정보층(도시 없음)의 두께는, 대물렌 즈의 개구수(NA)와 레이저 빔(11)의 파장(λ)에 의해서 결정 되는 초점심도(ΔZ) 이상인 것이 필요하다. 초점의 강도의 기준을 무수차(stigimatic)의 경우의 80％로 가정했을 경우, ΔZ는 ΔZ=λ／{2(NA)2}라는 근사식에 의해 수득될 수 있다. λ=405 nm, NA=0.85 때,ΔZ=0.280μm가 된다. -0.3μm에서 +0.3μm 범위는 초점 심도 내가 된다. 그 때문에, 이 경우에는, 광학 분리층(17, 19, 20) 및 다른 분리층의 두께는 0.6μm이상인 것이 필요하다. 제1 정보층(23)과 각각의 정보층(18, 21) 사이의 거리는 대물렌즈를 이용하는 레이저 빔(11)의 집광 가능 범위내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 그러므로, 광학 분리층(20, 19, 17)과 다른 광학 분리층 사이의 두께 값의 합계는, 대물렌즈가 허용 할 수 있는 공차내(예를 들면 50μm이하)로 하는 것이 바람직하다.
광학 분리층(20, 19, 17) 및 다른 광학 분리층 상의 레이저 빔(11)의 입사측의 표면 상에 필요에 따라서 레이저 빔을 이끌기 위한 안내 그루브가 형성된다.
이 경우, 한쪽으로부터 제1 내지 제(K-1) 정보층을 통과한 레이저 빔(11)의 조사에 의해 제k 정보층(K는 1＜K≤N의 관계를 만족하는 자연수) 상에 기록 및/또는 재생될 수 있다.
제1 정보층으로부터 제N 정보층의 임의의 것이 재생 전용 타입(ROM)의 정보층 혹은 추기형(WO) 정보층이 될 수 있다.
이하, 제1 정보층(23)의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
제1 정보층(23)은, 레이저 빔(11)의 입사측으로부터의 순서로 배치된 제3 유 전체층(202), 제3 계면층(203), 제1 기록층(204), 제4 계면층(205), 제1 반사층(208), 및 투과율 조정층(209)를 포함한다.
제3 유전체층(202)에는, 제1 실시예의 제1 유전체층(102)과 같은 재료가 이용될 수 있다. 또한, 그 기능도 제1 실시예의 제1 유전체층(102)의 것과 같다.
제3 유전체층(202)의 막 두께는, 매트릭스법에 근거하는 계산에 의해, 제1 기록층(204)이 결정상인 경우와 비정질상인 경우의 반사광량의 변화가 크고, 제1 기록층(204)으로의 빛 흡수가 크고, 제1 정보층(23)의 투과율이 커지도록 엄밀하게 결정될 수 있다.
제3 계면층(203)에는, 제1 실시예의 제1 계면층(103)과 동일한 재료가 이용될 수 있다. 또, 그러한 기능 및 형상에 대해서도, 제1 실시예의 제1 계면층(103)과 같다.
제4 계면층(205)은 광학 거리를 조정해 제1 기록층(204)의 빛 흡수 효율을 높이는 기능, 및 기록 전후의 반사광량의 변화를 크게 해 신호 강도를 크게 하는 기능을 가진다. 제4 계면층(205)에는, 제1 실시예의 제2 계면층(105)과 같은 계의 재료가 이용될 수 있다. 또, 제4 계면층(205)의 막 두께는, 0.5 nm~75 nm의 범위내인 것이 바람직하고, 1 nm~40 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다. 제4 계면층(205)의 막 두께를 이 범위내에서 선택하는 것에 의해서, 제1 기록층(204)에서 생성된 열을 효과적으로 제1 반사층(208) 측에 확산시킬 수 있다.
또한, 제4 계면층(205)과 제1 반사층(208) 사이에, 제4 유전체층(206)이 배치될 수 있다. 제4 유전체층(206)에는, 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 계의 재료가 이용될 수 있다.
제1 기록층(204)의 재료는, 레이저 빔(11)의 조사에 의해서 결정상과 비정질상과의 사이에 상변화를 일으키는 재료로 제조된다.
제1 기록층(204)은 예를 들면 Ge, Te, M2를 포함한 가역적인 상변화를 일으키는 재료로 제조된다. 구체적으로는, 제1 기록층(104)은 GeaM2bTe3+a로 나타내지는 재료로 제조될 수 있다. 비정질상이 안정되고, 낮은 전송 레이트에서의 기록 보존성이 양호하고, 융점의 상승이 적고, 결정화 속도의 저하가 적고, 높은 전송 레이트에서의 개서 보존성이 양호하도록 0＜a≤60의 관계가 만족되는 것이 바람직하고, 4≤a≤40의 관계가 만족되는 것이 보다 바람직하다. 또, 비정질상이 안정되고, 결정화 속도의 저하가 적도록 1.5≤b≤7의 관계가 만족되는 것이 바람직하고, 2≤b≤4의 관계가 만족되는 것이 보다 바람직하다.
또, 제1 기록층(204)은 조성식(Ge-M3)aM2bTe3+a로 나타내지는 가역적인 상변화를 일으키는 재료로 재조될 수 있다. 이 재료를 이용했을 경우, Ge를 치환한 원소 M3는 결정화 능력을 향상시켜서, 제1 기록층(204)의 막 두께가 얇은 경우에서도 충분한 소거율을 얻을 수 있다. 원소 M3로서는, 독성이 없는 점으로 인해 Sn이 보다 바람직하다. 이 재료를 이용하는 경우도, 0＜a≤60(보다 바람직하게는 4≤a≤40), 한편 1.5≤b≤7(보다 바람직하게는 2≤b≤4)인 것이 바람직하다.
제1 정보층(23)은 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 제1 정보층(23)보다 먼 측에 있는 정보층에 기록 재생 시에 필요한 레이저 광량을 도달시키기 위해, 제1 정보층(23)의 투과율을 높게 할 필요가 있다. 이 때문에, 제1 기록층(204)의 막 두께는, 9 nm이하인 것이 바람직하고, 2 nm~8 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다.
또, 제1 기록층(204)에는, 불가역인 상변화를 일으키는 화합물 Te-Pd-O로 나타내지는 재료로 제조될 수도 있다. 이 경우, 제1 기록층(204)의 막 두께는 5 nm~30 nm의 범위내인 것이 바람직하다.
제1 반사층(208)은, 제1 기록층(204)에 흡수되는 광량을 증대시키는 광학적인 기능을 가진다. 또, 제1 반사층(208)은, 제1 기록층(204)에서 생성된 열을 신속하게 확산시켜, 제 1 기록층(204)가 쉽게 비정질화 상태가 되도록 하는 열적인 기능도 가진다. 게다가 제1 반사층(208)은, 사용하는 환경으로부터 다층막을 보호하는 기능도 가진다.
제1 반사층(208)의 재료에는, 제1 실시예의 반사층(108)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 또, 이들 기능은 제1 실시예의 반사층(108)의 것과 같다. 특히 Ag 합금은 열전도율이 크기 때문에, 제1 반사층(208)의 재료로서 바람직하다. 제1 반사층(208)의 막 두께는, 제1 정보층(23)의 투과율을 가능한 높게하기 위해, 3 nm~15 nm의 범위내인 것이 바람직하고, 8 nm~12 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다. 제1 반사층(208)의 막 두께가 이 범위내에 있는 경우, 그 열 확산 기능은 충분하고, 제1 정보층(23)의 충분한 반사율이 확보된다. 또한, 제1 정보층(23)의 충분한 투과율이 확보된다.
투과율 조정층(209)은 유전체로 제조되고, 제1 정보층(23)의 투과율을 조정 하는 기능을 가진다. 이 투과율 조정층(209)에 의해서, 제1 기록층(204)가 결정상인 경우의 제1 정보층(23)의 투과율 Tc(％)와 제1 기록층(204)이 비정질상인 경우의 제1 정보층(23)의 투과율 Ta(％)를 모두 높게 할 수 있다. 구체적으로는, 투과율 조정층(209)을 갖는 제1 정보층(23)은 투과율 조정층(209)이 없는 경우에 비해, 2％~10％정도 투과율이 상승한다. 또, 투과율 조정층(209)은 제1 기록층(204)에서 발생된 열을 효과적으로 확산시키는 효과도 가진다.
투과율 조정층(209)의 굴절률 n 및 소쇠 계수(消衰係數; extinction coefficient) k는 제1 정보층(23)의 투과율 Tc 및 Ta를 높이는 작용을 보다 크게하기 위해, 2.0≤n 및 k≤0.1 관계를 만족시키는 것이 바람직하고, 2.4≤n≤3.0 및 k≤0.05 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
투과율 조정층(209)의 막 두께 l은 (1／32)λ／n≤l≤(3／16)λ／n 또는(17／32)λ／n≤l≤(11／16)λ／n의 관계를 만족하는 것이 바람직하고, (1／16)λ／n≤l≤(5／32)λ／n 또는 (9／16)λ／n≤l≤(21／32)λ／n의 관계를 만족하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 관계는 레이저 빔(11)의 파장 λ와 투과율 조정층(209)의 굴절률 n을, 예를 들면 350 nm≤λ≤450 nm 및 2.0≤n≤3.0의 관계가 만족하도록 선택함에 의해서 3 nm≤l≤40 nm 또는 60 nm≤l≤130 nm인 것이 바람직하고, 7 nm≤l≤30 nm 또는 65 nm≤l≤120 nm인 것이 보다 바람직하다.
l의 값을 이 범위내에서 선택하는 것에 의해서, 제1 정보층(23)의 투과율 Tc 및 Ta를 모두 높게 할 수 있다.
투과율 조정층(209)은 예를 들면 TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3, Sr-O 등의 산화물로 제조될 수 있다. 또, Ti-N, Zr-N, Nb-N, Ta-N, Si-N, Ge-N, Cr-N, Al-N, Ge-Si-N, Ge-Cr-N등의 질화물로 제조될 수도 있다. 또, ZnS 등의 황화물로 제조될 수도 있다. 또, 상기 재료의 혼합물로 제조될 수도 있다. 이들 중에서 특히 TiO2, 및 TiO2를 포함한 재료로 제조되는 것이 투과율 조정층(209)을 위해서 바람직하다. 이러한 재료는 굴절률이 크고(n=2.6~2.8), 소쇠 계수도 작아서(k=0.0~0.05), 제1 정보층(23)의 투과율을 높이는 작용이 커진다.
제1 정보층(23)의 투과율 Tc 및 Ta는 기록 재생 시에 필요한 레이저 광량을, 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 제1 정보층(23)보다 먼 측에 있는 정보층에 도달시키기 위해, 40＜Tc 및 40＜Ta의 관계를 만족하는 것이 바람직하고, 46＜Tc 및 46＜Ta의 관계를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
제1 정보층(23)의 투과율 Tc 및 Ta는 -5≤(Tc-Ta)≤5를 만족하는 것이 바람직하고,-3≤(Tc-Ta)≤3를 만족하는 것이 보다 바람직하다. Tc, Ta가 이 조건을 만족하는 경우, 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 제1 정보층(23)보다 먼 측에 있는 정보층의 기록 재생 때, 제1 정보층(23)의 제1 기록층(204) 상태에 따른 투과율의 변화 의 영향이 작아지고, 양호한 기록 재생 특성을 수득될 수 있다.
제1 정보층(23)에 있어서, 제1 기록층(204)이 결정상인 경우의 반사율 Rc1(％), 및 제1 기록층(204)이 비정질상인 경우의 반사율 Ra1(％)은 Ra1＜Rc1의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 그러므로, 정보가 기록되어 있지 않은 초기 상태에서 반사율이 높아져서, 기록 재생 동작이 안정되게 수행될 수 있다. 또, 반사율 차이(Rc1-Ra1)를 크게 해 양호한 기록 재생 특성이 수득될 수 있도록, Rc1, Ra1은 0.1≤Ra1≤5 및 4≤Rc1≤15를 만족시키는 것이 바람직하고, 0.1≤Ra1≤3 및 4≤Rc1≤10를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.
정보 기록 매체(22)는 이하에 설명하는 방법에 따라 제조될 수 있다.
우선, 기판(14)(두께가 예를 들면 1.1 mm) 위에 (N-1)층의 정보층을, 하나의 광학 분리층이 한 쌍의 인접 정보층을 분리하도록 하면서, 차례차례 형성 또는 적층한다. 정보층은, 단층막, 또는 다층막으로 구성되며, 그러한 각층은, 증착 장치내에서 재료가 되는 스퍼터링 타겟을 차례로 스퍼터링 하는 것에 의해서 형성될 수 있다. 또, 광학 분리층은 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지) 또는 효과 지연성 수지를 정보층상에 도포하고, 그 후 기판(14)을 회전시켜 수지를 균일하게 늘려(스핀 코팅), 수지를 경화시키는 것에 의해서 형성될 수 있다. 광학 분리층이 레이저 빔(11)을 위한 안내 그루브를 갖는 경우, 그루브가 형성된 기판(다이)을 경화시키기 전에 수지로 밀착시킨 후, 기판(14) 및 상부 다이를 회전시켜 스핀 코트 해, 수지를 경화시킨 후, 기판(다이)을 벗기는 것에 의해서 안내 그루브를 형성될 수 있다.
이와 같은 방법으로, (N-1)층의 정보층이, 광학 분리층이 한 쌍의 인접 정보층을 분리하도록 하면서, 기판(14)상에 형성된다. 다음으로, 광학 분리층(17)이 이들 정보층 상에 형성된다.
다음으로, 광학 분리층(17)상에 제1 정보층(23)이 형성된다. 구체적으로는, 우선 (N-1)층의 정보층이 광학 분리층과 함께 형성되는 기판(14)이 성막 도는 증착 장치내에 위치되고, 다음으로 투과율 조정층(209)이 광학 분리층(17) 상에 증착된다. 투과율 조정층(209)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 동일한 방법에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 투과율 조정층(209)상에 제1 반사층(108)이 증착된다. 제1 반사층(108)은 제1 실시예의 반사층(108)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제1 반사층(208) 상에 필요에 따라서 제4 유전체층(206)이 증착된다. 제4 유전체층(206)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제1 반사층(208) 또는 제4 유전체층(206) 상에 제4 계면층(205)이 증착된다. 제4 계면층(205)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제4 계면층(205)상에 제1 기록층(204)이 증착된다. 제1 기록층(204)은 그 조성에 대응한 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 및 제1 실시예의 기록층(104)과 동일한 방법에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 제1 기록층(204)상에 제3 계면층(203)이 증착된다. 제3 계면층(203)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제3 계면층(203)상에 제3 유전체층(202)이 성막된다. 제3 유전체층(202)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
마지막으로, 제3 유전체층(202)상에 투명층(13)이 형성된다. 투명층(13)은 제1 실시예에서 설명된 방법으로 형성될 수 있다.
제3 유전체층(202)을 형성한 후, 또는 투명층(13)을 형성한 후, 필요에 따라서, 제1 기록층(204)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정이 수행될 수 있다. 제1 기록층(204)의 결정화는 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 수행될 수 있다.
이러한 방법으로, 정보 기록 매체(22)가 제조될 수 있다. 본 실시예에서는 각층의 성막 방법으로서 스퍼터링법이 이용되었지만, 이에 한정되지 않고 진공 증착법, 이온 도금법, CVD법, MBE법 등이 이용될 수도 있다.
(제3 실시예)
광학적 정보 기록 매체(24)의 예가 도 3을 참조로 설명된다. 광학적 정보 기록 매체(24)는 복수개의 정보층을 포함하는 다중층 구조를 갖는 광학적 정보 기록 매체로서, 한측으로부터 레이저 빔(11)을 조사함에 의해 기록 및/또는 재싱이 가능하도록 한다. 본 실시예와 이전 실시예의 유사성 관점에서, 이전 실시예의 구성 요소와 동일한 본 실시예의 구성 요소는 이전 실시예의 구성 요소와 동일한 도면 부호를 병기하였다. 더욱이, 이전 실시예의 구성 요소와 동일한 본 실시예의 구성 요소의 설명은 간략화를 위해 생략되었다. 그러므로, 특별한 언급이 없다면 이전 실시예의 구성 요소의 설명은 본 실시예의 구성 요소에 적용된다. 광학적 정보 기록 매체(24)는 본 발명의 제2 실시예의 다층 정보층 중 2개 셋(N=2)을 포함한다. 제3 실시예에 따른 제3 실시예의 정보 기록 매체 24의 일부 단면도가 도 3에 도시된다. 정보 기록 매체(24)는 단일 면으로부터의 레이저 빔(11)의 조사에 의해서 정보를 기록 및 재생할 수 있는 2층의 광학적 정보 기록 매체이다.
정보 기록 매체(24)는 투명층(13)과 기판(14)과 투명층(13)과 기판(14) 사이에 배치된 복수개의 정보층을 포함한다. 특히, 정보층은 제2 실시예에서 이용된 제1 정보층(23)과 제2 정보층(25)과 제1 및 제2 정보층(23 및 25) 사이에 배치된 광학 분리층(17)을 포함한다. 기판(14), 광학 분리층(17), 제1 정보층(23), 및 투명층(13)은 제1 및 제2 실시예에서 설명된 것과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 또한, 그러한 형상 및 기능에 대해서도, 제1 실시예 및 제2 실시예에서 설명한 형상 및 기능과 같다.
이하, 제2 정보층(25)의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
제2 정보층(25)은 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 순서대로 배치된 제1 유전체층(302), 제1 계면층(303), 제2 기록층(304), 제2 계면층(305), 제2 유전체층(306), 및 제2 반사층(308)을 포함한다. 제2 정보층(25)은 투명층(13), 제1 정보층(23), 및 광학 분리층(17)을 투과한 레이저 빔(11)에 의해서 정보를 기록 및 재생 한다.
제1 유전체층(302)은 제1 실시예의 제1 유전체층(102)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 또, 제1 유전체층(302)의 기능은 제1 실시예의 제1 유전체층(102)의 기능과 동일하다.
제1 유전체층(302)의 막 두께는 매트릭스법에 근거하는 계산에 의해, 제2 기록층(304)이 결정상인 경우와 그것이 비정질상인 경우 사이의 반사광량의 차이가 커지는 조건을 만족하도록 엄밀하게 결정될 수 있다.
제1 계면층(303)에는, 제1 실시예의 제1 계면층(103)과 같은 재료가 이용될 수 있다. 또, 그러한 기능 및 형상에 대해서도, 제1 실시예의 제1 계면층(103)과 같다.
제2 계면층(305)에는, 제1 실시예의 제2 계면층(105)과 동일한 재료가 이용될 수 있다. 또, 그러한 기능 및 형상에 대해서도, 제1 실시예의 제2 계면층(105)과 같다.
제2 유전체층(306)에는, 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 재료가 이용될 수 있다. 또, 그러한 기능 및 형상에 대해서도, 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같다.
제2 기록층(304)은 제1 실시예의 기록층(104)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 제2 기록층(304)의 막 두께는, 그 재료가 가역적인 상변화를 일으키는 재료(예를 들면, GeaM2bTe3+a)의 경우, 제2 정보층(25)의 기록 감도를 높게하기 위해, 6 nm~15 nm의 범위내인 것이 바람직하다. 이 범위내에 있어도, 제2 기록층(304)이 두꺼운 경우에는 표면을 따른 방향으로의 열 확산에 의해 인접 영역으로의 열적 영향이 커진다. 또, 제2 기록층(304)이 얇은 경우에는 제2 정보층(25)의 반사율이 작아진다. 따라서, 제2 기록층(304)의 막 두께는, 8 nm~13 nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다. 또, 제2 기록층(304)에, 불가역인 상변화를 일으키는 재료(예를 들면, Te-Pd-O)를 이용하는 경우는, 제1 실시예와 같이, 제2 기록층(304)의 막 두께는 10 nm~40 nm의 범위내인 것이 바람직하다.
제2 반사층(308)에는, 제1 실시예의 반사층(108)과 같은 재료가 이용될 수 있다. 또, 그러한 기능 및 형상에 대해서도, 제1 실시예의 반사층(108)과 같다.
제2 반사층(308)과 제2 유전체층(306) 사이에 계면층(307)이 배치될 수 있다. 계면층(307)에는, 제1 실시예의 계면층(107)과 같은 재료가 이용될 수 있다. 또, 그러한 기능 및 형상에 대해서도, 제1 실시예의 계면층(107)과 같다.
정보 기록 매체(24)는, 이하에 설명하는 방법에 따라 제조될 수 있다.
우선, 제2 정보층(25)이 형성된다. 구체적으로는, 기판(14)(두께가 예를 들면 1.1 mm)를 준비해, 증착 장치내에 배치한다.
다음으로, 기판(14)상에 제2 반사층(308)이 증착된다. 이 때, 기판(14)에 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 형성되고 있는 경우에는, 안내 그루브가 형성된 측에 제 2 반사층(308)을 증착 한다. 제2 반사층(308)은 제1 실시예의 반사층(108)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 반사층(308)상에 필요에 따라서 계면층(307)이 증착된다. 계면층(307)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 반사층(308)또는 계면층(307)상에, 제2 유전체층(306)이 증착된다. 제2 유전체층(306)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 방법으로 형 성될 수 있다.
다음으로, 계면층(307) 또는 제2 유전체층(306) 상에, 필요에 따라서 제2 반사층(308), 제2 계면층(305)이 증착된다.
제2 계면층(305)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 유전체층(306), 또는 제2 계면층(305)상에, 제2 기록층(304)이 증착된다.
제2 기록층(304)은 그 조성에 응한 스퍼터링 타겟을 이용하고, 제1 실시예의 기록층(104)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 기록층(304)상에, 필요에 따라서 제1 계면층(303)이 증착된다. 제1 계면층(303)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 기록층(304), 또는 제1 계면층(303)상에, 제1 유전체층(302)이 증착된다. 제1 유전체층(302)은 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
이러한 방식으로, 제2 정보층(25)이 형성된다.
다음으로, 제2 정보층(25)의 제1 유전체층(302)상에 광학 분리층(17)이 형성된다. 광학 분리층(17)은 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지) 또는 효과 지연성 수지를 제1 유전체층(302)상에 도포해 스핀 코팅 한 후, 수지를 경화시키는 것에 의해서 형성될 수 있다. 광학 분리층(17)이 레이저 빔(11)의 안내 그루브를 갖추는 경우에는, 그루브가 형성된 기판(다이)을 경화전의 수지에 밀착시킨 후, 수지를 경화시킨다. 그 후, 기판(다이)을 벗기는 것에 의해서 안내 그루브를 형성될 수 있다.
제2 유전체층(302)을 성막 한 후, 또는 광학 분리층(17)을 형성한 후, 필요에 따라서, 제2 기록층(304)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정이 실시될 수 있다. 제2 기록층(304)의 결정화는, 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 실시할 수 있다.
다음으로, 광학 분리층(17)상에 제1 정보층(23)이 형성된다. 구체적으로는, 광학 분리층(17)상에, 투과율 조정층(209), 제1 반사층(208), 제4 계면층(205), 제1 기록층(204), 제3 계면층(203), 및 제3 유전체층(202)의 순서로 증착된다. 이 때, 필요에 따라서 제1 반사층(208)과 제4 계면층(205)의 사이에 제4 유전체층(206)이 성막될 수 있다. 이러한 층들은, 제2 실시예에서 설명한 방법으로 형성될 수 있다.
마지막으로, 제3 유전체층(202)상에 투명층(13)이 형성된다. 투명층(13)은, 제1 실시예에서 설명한 방법으로 형성될 수 있다.
제3 유전체층(202)를 성막 한 후, 또는 투명층(13)을 형성한 후, 필요에 따라서, 제1 기록층(204)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정이 실시될 수 있다. 제1 기록층(204)의 결정화는, 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 실시될 수 있다.
또, 제3 유전체층(202)을 성막 한 후, 또는 투명층(13)을 형성한 후, 필요에 따라서, 제2 기록층(304), 및 제1 기록층(204)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정 이 실시될 수 있다. 이 경우, 제1 기록층(204)의 결정화를 먼저 실시하면, 제2 기록층(304)를 결정화하기 위해서 필요한 레이저 파워가 커지는 경향이 있다. 그러므로, 제2 기록층(304)을 먼저 결정화시키는 것이 바람직하다.
이러한 방법으로, 정보 기록 매체(24)가 제조될 수 있다. 본 실시예에 대해서는, 각층의 성막 방법으로서 스퍼터링법을 이용했지만, 이것으로 한정되지 않고 진공 증착법, 이온 도금법, CVD법, MBE법 등이 이용될 수 있다.
(제4 실시예)
제4 실시예로서, 본 발명에 따른 광학적 정보 기록 매체(29)의 예가 도 4를 참조로 설명된다. 제4 실시예에 따른 정보 기록 매체(29)의 부분 단면도가 도 4에 도시된다. 정보 기록 매체(29)는 제1 실시예의 정보 기록 매체(15)와 동일한 방법으로 레이저 빔(11)을 조사함에 의해 정보를 기록 및 재생할 수 있는 광학적 정보 기록 매체이다.
정보 기록 매체(29)는 정보층(16)이 기판(26) 상에 형성되고, 더미 기판(28)이 접착층(27)에 의해 정보층(16)에 밀착(glue)되는 구조를 갖는다.
기판(26) 및 더미 기판(28)은 투명하고 원반형의 기판이다. 기판(26) 및 더미 기판(28)에는, 제1 실시예의 기판(14)과 동일하게, 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 아몰퍼스(amorphous) 폴리오레핀(polyolefin) 또는 PMMA 등의 수지, 또는 유리로 제조될 수 있다.
기판(26)의 제1 유전체층(102)측의 표면에는, 필요에 따라서 레이저 빔을 이끌기 위한 안내 그루브가 제공될 수 있다. 기판(26)의 제1 유전체층(102)과 반대 측의 표면 및 더미 기판(28)의 접착층(27)과 반대측의 표면은 평활한 것이 바람직하다.
기판(26) 및 더미 기판(28)의 재료로서는, 저비용인점 외에도 전사성(transferring property) 및 양산성(productivity)이 우수하다는 이유로 폴리카보네이트(polycarbonate)가 특히 유용하다. 기판(26) 및 더미 기판(28)의 두께는 충분한 강도가 있도록 0.3 mm~0.9 mm의 범위내인 것이 바람직하고, 정보 기록 매체(29)의 두께는 약 1.2 mm정도가 될 수 있다.
접착층(27)은 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지 등의 수지로 제조되고, 사용하는 레이저 빔(11)에 대해서 빛 흡수가 작은 것이 바람직하다. 또한, 단파장 영역에 대해 광학적으로 복굴절이 작은 것이 바람직하다. 접착층(27)의 두께는, 광학 분리층(19, 17) 및 다른 광학 분리층과 같은 이유에 의해, 0.6μm~50μm의 범위내에 있는 것이 바람직하다.
제1 실시예와 동일의 부호를 병기한 부분에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
정보 기록 매체(29)는, 이하에 설명하는 방법에 따라 제조될 수 있다.
우선, 기판(26)(두께가 예를 들면 0.6 mm) 위에, 정보층(16)이 형성된다. 이 때, 기판(26)에 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 형성되고 있는 경우에는, 안내 그루브가 형성된 측에 정보층(16)이 형성된다. 구체적으로는, 기판(26)이 증착 장치내에 배치되어, 제1 유전체층(102), 제1 계면층(103), 기록층(104), 제2 계면층(105), 제2 유전체층(106), 반사층(108)이 순서대로 증착된다. 필요에 따라서 제2 유전체층(106)과 반사층(108) 사이에 계면층(107)이 증착될 수 있다. 각층의 성막 방법은, 제1 실시예와 같다.
다음에, 정보층(16)이 적층된 기판(26) 및 더미 기판(28)(두께가 예를 들면 0.6 mm)이 접착층(27)을 이용해 서로 밀착된다. 구체적으로는, 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지등의 수지를 더미 기판(28)상에 도포하고, 정보층(16)이 적층된 기판(26)을 더미 기판(28)상에 밀착시켜 스핀 코팅 한 후, 수지를 경화시킨다. 또, 더미 기판(28)상에 미리 점착성의 수지를 균일하게 도포해, 그것을 정보층(16)이 적층된 기판(26)에 밀착시킬 수도 있다.
기판(26) 및 더미 기판(28)을 밀착시킨 후, 필요에 따라서, 기록층(104)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정을 실시될 수 있다. 기록층(104)의 결정화는, 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 실시될 수 있다.
이상과 같이 하여, 정보 기록 매체(29)가 제조될 수 있다. 본 실시예에 대해서는, 각층의 성막 방법으로서 스퍼터링법을 이용했지만, 이것으로 한정되지 않고 진공 증착법, 이온 도금법, CVD법, MBE법 등이 이용될 수 있다.
(제5 실시예)
제5 실시예로서, 본 발명에 따른 광학적 정보 기록 매체의 예가 도 5를 참조로 설명된다. 제5 실시예에 따른 저보 기록 매체(31)의 부분 단면도가 도 5에 도시된다. 정보 기록 매체(31)는 제2 실시예에서의 정보 기록 매체(22)와 유사하게 일측으로부터 레이저 빔(11)을 조사함에 의해 정보를 기록 및 재생할 수 있는 다중층의 광학적 정보 기록 매체이다.
정보 기록 매체(31)는 N개 셋의 제1 정보층(23) 및 정보층(18)이 광학 분리 층(17, 19) 및 다른 광학 분리층을 개입하여 기판(26) 상에 연속적으로 형성되고, 기판(30) 상에 형성된 정보층(21)이 접착층(27)을 개입하여 밀착된 구조를 갖는다.
기판(30)은 투명하고 원반형의 기판이다. 기판(30)에는, 기판(14)과 동일하게, 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate)나 아몰퍼스(amorphous) 폴리오레핀(polyolefin)이나 PMMA 등의 수지, 또는 유리가 이용될 수 있다.
기판(30)의 정보층(21)측의 표면에는, 필요에 따라서 레이저 빔을 이끌기 위한 안내 그루브가 제공될 수 있다. 기판(30)의 정보층(21)과 반대측의 표면은 평활한 것이 바람직하다.
기판(30)의 재료로서는, 저비용인 점 외에도 전사성 및 양산성이 뛰어나다는 이유로 나폴리카보네이트(polycarbonate)가 특히 유용하다. 기판(30)의 두께는 충분한 강도가 보장되고, 한편 정보 기록 매체(31)의 두께가 1.2 mm정도가 되도록, 0.3 mm~0.9 mm의 범위내인 것이 바람직하다.
그 외, 제2 및 제4 실시예와 동일한 번호를 병기한 다른 부분들에 대한 설명은 생략한다.
정보 기록 매체(31)은 이하에 설명하는 방법에 따라 제조될 수 있다.
우선, 기판(26)(두께가 예를 들면 0.6 mm) 위에, 제1 정보층(23)이 형성된다. 이 때, 기판(26)에 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 형성되고 있는 경우에는, 안내 그루브가 형성된 측에 제 1 정보층(23)이 형성된다. 구체적으로는, 기판(26)을 증착 장치내에 배치하고, 제3 유전체층(202), 제3 계면층(203), 제1 기록층(204), 제4 계면층(205), 제1 반사층(208), 투과율 조정층(209)이 차례 로 증착된다. 필요에 따라서 제4 계면층(205)과 제1 반사층(208)의 사이에 제4 유전체층(206)이 증착될 수 있다. 각층의 성막 방법은, 제2 실시예와 같다. 그 후(N-2) 층의 정보층을, 광학 분리층을 개입시켜 차례차례 증착된다.
또, 기판(30)(두께가 예를 들면 0.6 mm) 위에, 정보층(21)이 형성된다. 정보층은, 단층막, 또는 다층막으로 구성되며, 그러한 각층은, 제2 실시예로 같이, 증착 장치내에서 재료가 되는 스퍼터링 타겟을 차례차례 스퍼터링 하는 것에 의해서 형성될 수 있다.
마지막으로, 정보층이 적층된 기판(26)및 기판(30)을, 접착층(27)을 이용해 밀착된다. 구체적으로는, 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지등의 수지가 정보층(21)상에 도포되고, 제1 정보층(23)을 성막 한 기판(26)을 정보층(21)상에 밀착시켜 스핀 코팅 한 후, 수지가 경화된다. 또, 정보층(21)상에 미리 점착성의 수지를 균일하게 도포해, 그것을 기판(26)에 밀착시킬 수도 있다.
기판(26)및 기판(30)을 밀착시킨 후, 필요에 따라서, 제1 기록층(204)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정을 실시될 수 있다. 제1 기록층(204)의 결정화는 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 실시될 수 있다.
이상과 같은 방법에 의해, 정보 기록 매체(31)가 제조될 수 있다. 본 실시예에 대해서는, 각층의 성막 방법으로서 스퍼터링법을 이용했지만, 이것으로 한정되지 않고 진공 증착법, 이온 도금법, CVD법, MBE법 등이 이용될 수 있다.
(제6 실시예)
제6 실시예에서는, 제5 실시예에 있어서의 본 발명의 다층 광학적 정보 기록 매체내에 2개 셋(N=2)의 정보층을 포함하는 정보 기록 매체의 일례가 설명된다. 제6 실시예의 정보 기록 매체(32)의 일부 단면도가 도 6에 도시된다. 정보 기록 매체(32)는 제3 실시예의 정보 기록 매체(24)와 같이, 한 면으로부터의 레이저 빔(11)의 조사에 의해서 정보의 기록 재생이 가능한 2층 광학적 정보 기록 매체이다.
정보 기록 매체(32)는 제1 정보층(23)이 기판(26)상에 형성되고, 제2 정보층(25)이 기판(30)상에 형성되며, 이들이 접착층(27)을 개입시켜 서로 밀착한 구조를 갖는다.
기판(30)의 제2 반사층(308)측의 표면에는, 필요에 따라서 레이저 빔을 이끌기 위한 안내 그루브가 형성될 수 있다. 기판(30)의 제2 반사층(308)측과 반대측의 표면은 평활한 것이 바람직하다.
그 외, 제3 실시예, 제4 실시예, 및 제5 실시예와 동일의 번호를 병기한 부분에 대해서는, 그 설명을 생략 한다.
정보 기록 매체(32)는 이하에 설명하는 방법에 따라 제조될 수 있다.
우선, 기판(26)(두께가 예를 들면 0.6 mm) 위에, 제5 실시예와 같은 방법에 의해 제1 정보층(23)이 형성된다.
투과율 조정층(209)이 성막된 후, 필요에 따라서, 제1 기록층(204)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정이 실시될 수 있다. 제1 기록층(204)의 결정화는, 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 실시할 수 있다.
또, 기판(30)(두께가 예를 들면 0.6 mm) 위에, 제2 정보층(25)가 형성된다. 이 때, 기판(30)에 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 형성되고 있는 경 우에는, 안내 그루브가 형성된 측에 제 2 정보층(25)이 형성된다. 구체적으로는, 기판(30)을 증착 장치내에 배치해, 제2 반사층(308), 제2 유전체층(306), 제2 계면층(305), 제2 기록층(304), 제1 계면층(303), 제1 유전체층(302)이 차례로 증착된다. 필요에 따라서 제2 반사층(308)과 제2 유전체층(306)의 사이에 계면층(307)이 증착될 수 있다. 각층의 성막 방법은, 제3 실시예와 같다.
제1 유전체층(302)을 성막 한 후, 필요에 따라서, 제2 기록층(304)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정이 실시될 수 있다. 제2 기록층(304)의 결정화는, 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서 실시될 수 있다.
마지막으로, 제1 정보층(23)이 형성된 기판(26)과 제2 정보층(25)이 형성된 기판(30)이 접착층(27)을 이용해 밀착된다. 구체적으로는, 광경화성 수지(특히 자외선 경화성 수지)나 효과 지연성 수지 등의 수지를 제1 정보층(23) 또는 제2 정보층(25) 상에 도포하고, 기판(26)으로 기판(30)을 밀착시켜 스핀 코팅 한 후, 수지가 경화된다. 또, 제1 정보층(23) 또는 제2 정보층(25)상에 미리 점착성의 수지를 균일하게 도포해, 기판(26)으로 기판(30)을 밀착시킬 수도 있다.
그 후, 필요에 따라서 제2 기록층(304), 및 제1 기록층(204)의 전면을 결정화시키는 초기화 공정이 실시될 수 있다. 이 경우, 제3 실시예와 같은 이유에 의해, 제2 기록층(304)이 먼저 결정화되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 방법에 의해, 정보 기록 매체(32)가 제조될 수 있다. 본 실시예에 대해서는, 각층의 성막 방법으로서 스퍼터링법을 이용했지만, 이것으로 한정되지 않고 진공 증착법, 이온 도금법, CVD법, MBE법 등이 이용될 수 있다.
(제7 실시예)
제7 실시예에서는, 제1 내지 제6 실시예에서 설명된 본 발명의 정보 기록 매체에 정보를 기록 및 재생하는 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 기록 재생 방법으로 이용되는 기록 재생 장치(38)의 일부의 구성이 도 7에 도시된다. 도 7에 도시된 것처럼, 기록 재생 장치(38)은 정보 기록 매체(37)을 회전시키기 위한 스핀들 모터(33)와 반도체 레이저(35), 및 반도체 레이저(35)로부터 방출되는 레이저 빔(11)을 집광 하는 대물렌즈(34)를 갖는 광학 헤드(36)를 포함한다. 정보 기록 매체(37)는 제1 내지 제6 실시예에서 설명한 정보 기록 매체로서, 단일(예를 들면 정보층(16)), 또는 복수의 정보층(예를 들면 제1 정보층(23), 제2 정보층(25))을 포함한다. 대물렌즈(34)는 레이저 빔(11)을 정보층상에 집광 한다.
정보 기록 매체에서의 정보의 기록, 소거, 및 개서는 고파워인 피크 파워(Pp(mW))와 저파워인 바이어스 파워(Pb(mW)) 사이에서 레이저 빔(11)의 파워를 변조시키는 것에 의해서 실시된다. 피크 파워의 레이저 빔(11)이 조사되는 것에 의해서, 기록층의 국소적인 일부분에 비정질상이 형성되어, 그 비정질상이 기록 마크가 된다. 기록 마크 사이의 부분에 바이어스 파워의 레이저 빔(11)이 조사되어 결정상(소거 부분)이 형성된다. 피크 파워의 레이저 빔(11)을 조사하는 경우에는, 멀티 펄스로 칭하는 펄스 열(pulse train)이 일반적으로 이용된다. 멀티 펄스는 피크 파워, 바이어스 파워의 파워 레벨만으로 변조될 수 있고, 또는 0 파워에서 피크 파워의 범위의 파워 레벨에 의해서 변조될 수 있다.
또, 재생 파워(Pr(mW))는 피크 파워나 바이어스 파워 보다 파워 레벨이 낮고, 그 파워 레벨에서 레이저 빔(11)이 조사되는 경우 기록 마크의 광학적인 상태가 영향을 받지 않아서, 정보 기록 매체로부터의 기록 마크 재생을 위한 충분한 반사광량을 얻을 수 있다. 재생 파워의 레이저 빔(11)이 조사되어 정보 기록 매체로부터 신호가 얻어지고, 이 신호는 검출기에 의해 판독되어, 정보 신호가 재생될 수 있다.
대물렌즈(34)의 개구수(NA)는 레이저 빔의 스팟지름을 0.4μm~0.7μm의 범위내로 조정하기 위해, 0.5~1.1의 범위내(보다 바람직하게는, 0.6~0.9의 범위내)인 것이 바람직하다. 레이저 빔(11)의 파장은, 450 nm이하(보다 바람직하게는, 350 nm~450 nm의 범위내)인 것이 바람직하다. 정보를 기록할 때의 정보 기록 매체의 선속도(line speed)는, 재생 빛에 의한 결정화가 일어나기 어렵고, 한편 충분한 소거 성능을 얻을 수 있는 1 m／초~20 m／초의 범위내(보다 바람직하게는, 2 m／초~15 m／초의 범위내)인 것이 바람직하다.
두 개의 정보층을 갖춘 정보 기록 매체(24) 또는 정보 기록 매체(32)의 제1 정보층(23) 상에 정보가 기록되는 경우, 레이저 빔(11)이 제1 기록층(204)에 초점이 맞춰져서, 투명층(13)을 투과한 레이저 빔(11)이 제1 기록층(204) 상에 정보를 기록하는데 이용된다. 정보가 제2 정보층(25) 상에 기록되는 경우, 투명층(13), 제1 정보층(23) 및 광학 분리층(25)을 통과한 레이저 빔(11)이 정보 기록을 위해 이용될 수 있다. 재생은 제1 기록층(204)에 의해서 반사되고, 광학 분리층(17), 제1 정보층(23) 및 투명층(13)을 투과한 레이저 빔(11)에 의해 실시된다.
기판(14), 광학 분리층(20, 19, 및 17)에, 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 형성되고 있는 경우, 정보는 레이저 빔(11)의 입사측으로부터 가까운 그루브 또는 먼 랜드(lands)에서 기록될 수 있다. 또, 그루브와 랜드의 양쪽 모두에 정보를 기록해도 괜찮다.
기록 성능은 레이저 빔(11)을 0~Pp(mW)의 사이에서 파워 변조하고, (1-7) 변조 방식으로 0.149μm(2T)부터 0.596μm(8T)까지의 마크 길이를 갖는 랜덤 신호를 기록하고, 시간 간격 분석기에 의해 기록 마크의 리딩 에지(leading edge) 및 트레일링 에지(trailing edge)의 지터(마크 위치의 오차)를 측정하는 것에 의해서 평가된다.
지터-값이 작을수록, 기록 성능이 좋다. Pp와 Pb는 리딩 에지와 트레일링 에지의 지터의 평균치(평균 지터)가 최소가 되도록 결정된다. 이 때의 최적 Pp가 기록 감도로서 결정된다.
또, 신호 강도는 레이저 빔(11)을 0~Pp(mW)의 사이에서 파워 변조하고, 마크 길이 0.149μm(2T)와 0.671μm(9T)의 신호를 같은 그루브에 동일하게 연속 10회 교호 기록하고, 마지막으로 2T 신호를 덮어쓰고 2T 신호의 주파수에서 신호 진폭(carrier level) 대 잡음 진폭(noise level)의 비(CNR(Carrier to Noise Ratio))를 스펙트럼 애널라이저로 측정하는 것에 의해서 평가된다. CNR이 클수록, 신호 강도는 강하다.
더욱이, 반복된 개서 회수는, 레이저 빔(11)을 0~Pp(mW)의 사이에 파워 변조 하고, 마크 길이 0.149μm(2T)로부터 0.596μm(8T)까지의 랜덤 신호를 같은 그루브에 연속 기록해, 각 기록 개서 회수에서의 리딩 에지와 트레일링 에지의 지터를 타임 인터벌 애널라이저로 측정하는 것에 의해서 평가했다. 최초로부터 리딩 에지와 트레일링 에지의 평균 지터값을 3% 증가시키는 개서 회수가 최대값으로 설정된다. Pp와 Pb는 평균 지터값이 최소가 되도록 결정된다.
(제8 실시예)
제8 실시예에서는, 본 발명에 따른 정보 기록 매체의 일례가 설명된다. 제8 실시예에 따른 전기적 정보 기록 매체(44) 및 기록 및 정보 재생 장치(50)의 구조의 예가 도 8에 도시된다. 전기적 정보 기록 매체(44)는 전기적 에너지(특히 전류)의 인가에 의해서 정보의 기록 재생이 가능정보 기록 매체이다.
기판(39)의 재료로서는, 폴리카보네이트(polycarbonate)등의 수지 기판, 유리 기판, Al2O3등의 세라믹 기판, Si등의 각종 반도체 기판, Cu등의 각종 금속 기판을 이용될 수 있다. 여기에서는, 기판으로서 Si기판을 이용했을 경우에 대해 설명한다. 전기적 정보 기록 매체(44)는, 기판(39)상에 하부 전극(40), 제1 유전체층(401), 제1 기록층(41), 제2 기록층(42), 제2 유전체층 402, 상부 전극(43)을 순서대로 증착된 구조이다. 하부 전극(40) 및 상부 전극(43)은 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)에 전류를 인가하기 위해서 형성한다. 제1 유전체층(401)은 제1 기록층(41)에 인가하는 전기 에너지량을 조정하고, 제2 유전체층(402)은 제2 기록층(42)에 인가하는 전기 에너지량을 조정하기 위해서 제공된다.
제1 유전체층(401) 및 제2 유전체층(402)의 재료는 제1 실시예의 제2 유전체층(106)과 같은 재료가 이용될 수 있다.
제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)은 전류의 인가에 의해 발생하는 주울열에 의해서 결정상과 비정질상 사이에서 가역적인 상변화를 일으키는 재료이며, 결정상과 비정질상 사이에 저항율이 변화하는 현상이 정보의 기록을 위해 이용된다. 제1 기록층(41)의 재료는 제2 실시예의 제1 기록층(204)와 같은 재료이며, 제2 기록층(42)의 재료는 제3 실시예의 제2 기록층(304)과 같은 재료가 이용될 수 있다.
제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)은 각각 제2 실시예의 제1 기록층(204) 및 제3 실시예의 제2 기록층(304)과 같은 방법으로 형성될 수 있다.
또, 하부 전극(40) 및 상부 전극(43)에는 Al, Au, Ag, Cu, Pt등의 단일 금속 재료, 혹은 이들 중 하나 또는 복수의 원소를 주성분으로 해, 내습성의 향상 혹은 열전도율의 조정 등을 위해서 하나 또는 복수의 원소가 첨가한 합금 재료가 이용될 수 있다. 하부 전극(40) 및 상부 전극(43)은 Ar가스 분위기 중에서 재료가 되는 금속 모재료(parent material) 또는 합금 모재료를 스퍼터링 하는 것에 의해서 형성될 수 있다. 각층의 성막 방법으로서는, 진공 증착법, 이온 도금법, CVD법, MBE법 등이 이용될 수 있다.
도 8에 도시된 것처럼, 전기적 정보 기록 재생 장치(50)는 전기적 정보 기록 매체(44)에 인가부(45)를 개입시켜 전기적으로 접속된다. 이 전기적 정보 기록 재생 장치(50)에 의해, 하부 전극(40)과 상부 전극(43) 사이에는 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)에 전류 펄스를 인가하기 위해서 펄스 전원(48)이 스위치(47)을 개 입시켜 접속된다. 또, 제1 기록층(41)과 제2 기록층(42)의 상변화에 의한 저항값의 변화를 검출하기 위해서, 저항 측정기(46)는 하부 전극(40)과 상부 전극(43) 양단에 스위치(49)를 통해 접속된다. 비정질상(고저항 상태)에 있는 제1 기록층(41) 또는 제2 기록층(42)을 결정상(저저항 상태)로 변화시키기 위해서는, 스위치(47)을 닫아(스위치(49)는 연다) 전극간에 전류 펄스를 인가해, 전류 펄스가 인가되는 부분의 온도가 재료의 결정화 온도보다 높고, 융점보다 낮은 온도가 되고, 결정화 시간 동안 이러한 상대적으로 낮은 온도는 유지된다. 결정상으로부터 재차 비정질상으로 되돌리는 경우에는, 결정화시보다 상대적으로 높은 전류 펄스를 보다 짧은 시간에 인가해, 기록층을 융점보다 높은 온도가 되고, 다음으로 급격하게 냉각된다. 전기적 정보 기록 재생 장치(50)의 펄스 전원(48)은 도 11에 도시된 기록 및 소거 펄스 파형을 출력할 수 있는 전원이다.
여기서, 제1 기록층(41)이 비정질상인 경우의 저항값을 ra1, 제1 기록층(41)이 결정상인 경우의 저항값을 rc1, 제2 기록층(42)이 비정질상인 경우의 저항값을 ra2, 제2 기록층(42)이 결정상인 경우의 저항값을 rc2로 한다. 여기서, rc1≤rc2＜ra1＜ra2 혹은 rc1≤rc2＜ra2＜ra1 혹은 rc2≤rc1＜ra1＜ra2 혹은 rc2≤rc1＜ra2＜ra1의 관계가 만족되는 경우, 제1 기록층(41)과 제2 기록층(42)의 저항값의 합은 ra1＋ra2, ra1＋ra2, ra2＋rc1, 및 rc1＋rc2의 4개가 다른 값으로 설정될 수 있다. 따라서, 전극간의 저항값이 저항 측정기(46)으로 측정하는 경우, 4개의 다른 상태, 즉 2진값 정 보가 한 번에 검출될 수 있다.
이 전기적 정보 기록 매체(44)를 매트릭스 형태로 정렬함에 의해, 대용량의 전기적 정보 기록 매체(51)가 도 9에 도시된 것과 같은 구조가 될 수 있다. 각 메모리 셀(54)은 전기적 정보 기록 매체(44)로 같은 구성으로 미소 영역에 형성될 수 있다. 각각의 메모리 셀(54)에의 정보의 기록 재생은 워드선(52) 중 하나와 비트선(53) 중 하나를 지정하는 것에 의해서 실시된다.
도 10은 전기적 정보 기록 매체(51)를 이용한 정보 기록 시스템의 구성의 일 예를 나타낸 것이다. 기억 장치(56)는 전기적 정보 기록 매체(51)와 주소 지정 회로(55)를 포함한다. 주소 지정 회로(55)는 전기적 정보 기록 매체(51)의 워드선(52) 및 비트선(53)을 지정하고, 정보는 메모리 셀(54)내에 기록 및/또는 재생될 수 있다. 또, 기억 장치(56)는 적어도 펄스 전원(58) 및 저항 측정기(59)를 포함하는 외부 회로(57)에 전기적으로 접속될 수 있어서, 정보는 전기적 정보 기록 매체(51) 상에서 기록 및/또는 재생될 수 있다.
(제9 실시예)
본 발명에 따른 정보기록 매체에 있어서, 기록층에 인접하도록 성막된 재료층은 Sn 및 Ga로 구성된 GM 군 중 적어도 하나의 원소, Si, Ta 및 Ti 로 구성된 GL 군 중 적어도 하나의 원소 및 산소와 탄소를 포함한다. 더욱이, 재료층은 Zr 및 Hf로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다. 재료층이 이러한 재료로 제조되는 경우, 종래 기술의 정보 기록 매체의 유전체층에 이용되는 ZnS-20mol%SiO2 이상의 증착율을 구현할 수 있다. 또한, 재료층을 구성하는 원소가 S를 포함하지 않는 경우, 재료층인 유전체층으로 이용되는 경우 추가 계면층을 제공할 필요가 없다. 또한, 기록 및 재생에 이용되는 파장의빛에 특정 투명성을 갖는 유전체층이 형성될 수 있다. 더욱이, 이러한 재료층이 유전체층으로 이용되는 경우, 유전체층이 계면층 없이 기록층의 상부 및 하부측에 직접 제공되더라도 충분한 기록 감도 및 개서 성능이 보장될 수 있다. 본 발명에 따른 정보 기록 매체는 광 또는 전기적 에너지를 조사함에 의해 정보를 기록 및 재생하기 위한 매체이다. 일반적으로, 광의 조사는 레이저 빔을 조사함에 의해 수행되며, 전기적 에너지의 인가는 기록층에 전압을 인가함에 의해 수행된다. 이하, 본 발명에 따른 정보 기록 매체의 재료층의 재료가 보다 상세하게 설명된다.
본 발명의 정보 기록 매체에 있어서, 전기 재료층이, 아래와 같은 조성식으로 나타나는 재료를 포함할 수 있다.
MHOILJCK(원자％)···(식 1)
식 (1)에서, M은 GM 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, L는 GL 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, H, I, J 및 K는, 10≤H≤40, 35≤I≤70, 0＜J≤30, 0＜K≤30, H＋I＋J＋K=100의 관계를 만족한다. 여기서, "원자％"란, 식 (1)이, "M"원자, 산소 원자, "L"원자, 및 탄소 원자를 합한 수를 기준(100％)으로서 나타내진 조성식인 것을 나타내고 있다. 이하의 식에 대해도 "원자％"의 표시는, 같은 취지로 사용하고 있다. 또, 식 (1)은 재료층에 포함되는, "M" 원자, 산소 원자, "L" 원자, 및 탄소 원자만을 카운트 해 나타낸 것이다. 따라서, 식 (1)에서 나타나는 재료를 포함한 재료층에, 이러한 원자 이외의 성분을 포함할 수 있다. 게다가 식 (1)에서 각 원자가 어떠한 화합물로서 존재하는지는 중요하지 않다. 이러한 조성식에서 재료를 특정하고 있는 것은, 박막에 형성한 층의 조성을 조사하는데 있어서, 화합물의 조성을 결정하는 것은 용이하지 않기 때문으로, 일반적으로는 원소 조성(즉, 각 원자의 비율)만이 결정된다. 식 (1)에서 나타내지는 재료에서, 원소 M의 대부분은 산소 원자와 함께 산화물로서 존재하고, 원소 L의 대부분은, 탄소 원자와 함께 탄화물로서 존재하고 있다고 생각된다. 그러나, 원소 M 및 원소 L 각각은 산소 원자 또는 탄소 원자와 결합한 화합물로 형성되어도 효과적이다.
본 발명의 정보 기록 매체가 광정보 기록 매체인 경우, GM 군에서 선택되는 원소와 GL 군에서 선택되는 원소와 산소 및 탄소를 포함한 재료층(이하, 산화물-탄화물계 재료층이라 칭함)을 이용하여, 기록층에 인접하는 2개의 유전체층 가운데, 한쪽 혹은 양쪽 모두의 유전체층을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상변화를 이용하는 기록 매체의 경우, 기록층을 구성하는 주재료계의 융점은 500~700℃정도이며, GM 군을 구성하는 원소, 즉 Sn 및 Ga의 산화물은 모두, 융점이 1000℃ 이상이며, 이들 모두는 열 안정성이 뛰어나다. 열적 안정성이 뛰어난 재료를 포함한 유전체층은 이 유전체층을 포함한 정보 기록 매체에 정보가 반복해서 고쳐 쓸 수 있는 경우에서도, 열화 하기 어렵고, 내구성이 뛰어나다. 한편, GL 군을 구성하는 원소, 즉 Si, Ta 및 Ti의 탄화물은 내습성이 뛰어나고, 산화물에 혼합하는 경 우, 기록 감도가 큰폭으로 향상되는 효과가 있다. 또, 상기 산화물 및 탄화물은 모두, 칼코겐 화합물(chalcogenide) 재료로 형성되는 기록층과 밀착성이 양호하다. 따라서, 이 산화물-탄화물계 재료층을 유전체층으로서 형성한 정보 기록 매체에 있어서, 아래의 효과가 수득될 수 있다.
(1) S를 포함하지 않는 유전체층을, 기록층에 양호하게 밀착시켜 형성할 수 있으므로, 계면층이 불필요하다
(2) 도 5에 도시된 종래의 정보 기록 매체와 동일한 정도 또는 그 이상 반복한 개서에 대해 내구성, 내습성 및 저항성을 정보 기록 매체에 부여할 수 있다
(3) 복수의 산화물 또는 탄화물이 혼합되어 구조가 복잡하므로, 유전체층의 열전도율이 작아져, 그것에 의해 기록층이 급냉되기 쉬워져, 기록 감도가 높아진다.
본 발명의 정보 기록 매체가 광정보 기록 매체에 있어서, 재료층이, 아래와 같은 조성식으로 나타난다.
MHAPOILJCK(원자％)···(식 2)
식 (2)에서, M는 GM 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, A는 Zr 및 Hf에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, L는 GL 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, H, P, I, J 및 K는, 10≤H≤40, 0＜P≤15, 35≤I≤70, 0＜J≤30, 0＜K≤30, H＋P＋I＋J＋K=100의 관계를 만족한다.
식 (2)에서 나타나는 재료를 포함한 재료층에 있어서, 원소 A의 대부분은 산 화물로서 존재하고 있다고 생각된다. 단지, 원소 A는 원소 M나 원소 L와 같이 산소 원자 또는 탄소 원자와도 결합한 화합물이 되어 있어도 유효하다.
원소 A는, 재료층의 내열성을 올리는 효과가 있어, 고속 기록 특성, 고밀도화가 수득되도록, 재료층에 내열성을 부여하고 싶은 경우, 첨가하는 것이 바람직하다. 식 (2)로 나타나는 재료를 포함한 재료층을 정보 기록 매체의 기록층에 인접하는 두 개의 유전체층 중 한쪽 혹은 양쪽 모두에 적용하는 것으로써, 보다 양호한 기록 감도와 뛰어난 반복 개서 성능을 가져, 생산성이 뛰어난 정보 기록 매체가 염가로 제조될 수 있다. 또, 정보 기록 매체의 더욱 고밀도화, 고속 기록화에도 대응할 수 있다.
상기 산화물-탄화물계 재료층에 있어서, 식 (1) 및 식 (2)의 M이 Sn이면, 더 바람직하고, Sn와 Ga를 포함한 경우, 보다 바람직하다. 또, 식 (2)의 A가 Zr이면, 재료층의 내열성을 올려 기록 감도도 확보할 수 있으므로 보다 바람직하다.
위에서 설명한 바와 같이, 상기 산화물-탄화물계 재료층에 있어서, Sn 및 Ga로 구성되는 GM 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소는 산소와 함께 산화물로서 존재하고, Si, Ta 및 Ti로 구성되는 GL 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소는 탄소와 함께 탄화물로서 존재하고 있다고 생각되고, 이것들을 포함하는 층으로서 특정될 수 있다. 게다가 Zr 또는 Hf으로 구성된 군 중 적어도 하나의 원소는 산소와 함께 산화물로서 존재하고 임의에 포함해도 괜찮다.
이와 같이 특정되는 재료층에 있어서, GM 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물 군은, GL 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 탄화물 군 과 합한 양을 기준(100 mol％)으로 했을 때에, 50 mol％이상 포함되는 것이 바람직하고, 50 mol％~95 mol％포함되는 것이 보다 바람직하다.
여기서, "산화물 군"이라고 하는 용어는, GM 군으로부터 선택되는 원소가 2개이며, 2종의 산화물이 층에 포함되어 있는 경우에는, 모든 산화물을 총칭하기 위해서 이용된다. 혹은, "산화물 군" 이라고 하는 용어는, GM 군으로부터 단 하나만의 원소가 선택되고, 1종의 산화물이 층에 포함되는 경우에, 그 산화물을 가리킨다. "탄화물 군"이라고 하는 용어에 대해서도 동일하다. 환언하면, 산화물-탄화물계 재료층은, 상기에 특정된 이외의 화합물(그러한 화합물을 "제3 성분"이라고도 부름)을 10 mol％까지 포함할 수 있다. 이것은, 제3 성분이 차지하는 비율이 10 mol％를 넘으면, 재료층의 열적 안정성이 저감되어, 기록 감도나 개서 특성의 악화나, 내습성의 쉽게 저하되어, 상기 소정의 효과를 얻는 것이 어려워지기 때문이다.
상기에 특정된 재료층에서 형성된 유전체층에, 수mol％이하의 불순물이나, 이웃하는 층을 구성하는 재료 조성의 원소가 다소 섞이고 있어도 괜찮다.
GM 군으로부터 선택되는 원소의 산화물군의 비율이 50 mol％미만이 되면, 증착 속도가 저하하는 경향이 있다. GL 군으로부터 선택되는 원소의 탄화물군은, 증착 속도는 빠르지 않지만, 산화물과 혼합 해 이용하는 경우, 증착 속도를 저하하지 않고, 재료층을 형성할 수 있다.
또, 본 발명의 정보 기록 매체에 있어서, 재료층은, GM 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물, 바람직하게는, SnO2 및 Ga2O3에서 선택되는 적어도 하나의 산화물과 GL 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 탄화물, 바람직하게는, SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 포함한다. 구체적으로는, 아래와 같은 조성식으로 나타난다.
(D)x(B)100-x (mol%)···(식 3)
식 (3)에서, D는 SnO2 및 Ga2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 나타내며, B는 SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 나타내며, X는, 50≤X≤95를 만족한다.
SnO2 및 Ga2O3는, 융점이 모두 1000℃이상으로 높고, 열적으로 안정하며, 한편 증착 속도가 높다. SiC, TaC 및 TiC는, 내습성이 양호하고, 상술의 산화물군과 혼합하면, 특히 열전도를 작게 하는 효과가 높고, 결과적으로 기록 감도를 향상시키는 작용이 뛰어나다. 또 그 가격이 저렴하여, 가장 실용적이다. 각 화합물의 바람직한 비율은, 상기와 같이 x로 규정된다. 이러한 산화물-탄화물계 재료층을 기록층과 접하는 유전체층에 적용하는 것으로써, 유전체층과 기록층과의 사이의 계면층을 제거하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 재료층을 유전체층으로서 포함한 정보 기록 매체는, 반복 기록 성능, 내습성, 기록 감도, 기록 및 개서 보존성이 양호하다.
또, 본 발명의 정보 기록 매체에 있어서, 재료층은, 아래와 같은 조성식으로 나타난다.
(D)X(E)Y(B)100-(X + Y) (mol%)···(식 4)
식 (4)에서, D는 SnO2 및 Ga2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 나타내며, E는 ZrO2 또는 HfO2로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 나타내며, B는 SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 나타내, X, Y는, 50≤X≤95, 0＜Y≤40의 관계를 만족한다.
그 바람직한 비율은, 상기와 같이 X 및 Y로 규정된다. 임의로 첨가되는 ZrO2 또는 HfO2로 구성된 군으로부터의 적어도 하나의 산화물의, 보다 바람직한 비율은 40 mol％이하이며, 요구하는 고속 기록 특성을 발휘하는데 있어서, 재료층에 의해 열안정성을 부여하고 싶은 경우, 생산에 필요한 증착 속도를 확보할 수 있는 범위에서, 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 정보 기록 매체에서 존재하는, 산화물-탄화물계 재료층의 조성 분석은, 예를 들면, X선 마이크로 애널라이저를 이용해 실시할 수 있다. 그 때 조성은, 각 원소의 원자 농도로서 얻을 수 있다.
이상 설명한 산화물-탄화물계 재료층은, 본 발명의 정보 기록 매체에 있어서, 기록층과 접하도록 설치되는 것이 바람직하고, 기록층의 양쪽 모두의 면에 접하도록 설치될 수 있다. 본 발명의 정보 기록 매체에 있어서의 재료층은, 기록층과 유전체층과의 사이에 위치하는 계면층으로서 존재할 수 있다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 그 기록층에 있어서, 상변화가 가역적으로 생기는 것인 것이 바람직하고, 즉, 개서형 정보 기록 매체로서 바람직하게 제공된다.
상변화가 가역적으로 생기는 기록층은, 구체적으로는, Ge－Sb－Te, Ge－Sn－ Sb－Te, Ge－Bi－Te, Ge－Sn－Bi－Te, Ge－Sb－Bi－Te, Ge－Sn－Sb－Bi－Te, Ag－In－Sb－Te 및 Sb－Te로부터 선택되는 하나의 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이것들은 모두 고속 결정화 재료이다. 따라서, 이러한 재료로 기록층을 형성하면, 고밀도 및 고전송 속도로 기록할 수 있어 신뢰성(구체적으로는 기록 보존성 또는 개서 보존성)면에서도 뛰어난 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.
또, 기록층이 본 발명의 정보 기록 매체에서의 상변화를 가역적으로 야기시키기 위해서는, 기록층의 막 두께는 15 nm이하인 것이 바람직하다. 15 nm를 넘으면, 기록층에 더해진 열이 면내에 확산해, 두께 방향으로 확산하기 어려워져, 정보의 개서에 지장을 초래하기 때문이다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 기판의 한편의 표면에, 제1 유전체층, 기록층, 제2 유전체층, 및 반사층이 이 순서대로 형성된 구성을 가질 수 있다. 이 구성을 가지는 정보 기록 매체는, 빛의 조사에 의해 기록되는 매체이다. 조사되는 빛은, 제1 유전체층으로부터 기록층을 경유하고, 제2 유전체층에 도달한다. 이 구성의 정보 기록 매체는, 예를 들면, 파장 660 nm부근의 레이저 빔으로 기록 재생하는 경우에 이용된다. 본 발명의 정보 기록 매체가 이 구성을 가지는 경우, 제1 유전체층 및 제2 유전체층 중 적어도 하나의 유전체층이 상술한 산화물-탄화물계 재료층에서 형성되는 것이 바람직하다. 또, 양쪽 모두의 유전체층이 상술의 몇개의 재료층으로 형성되는 것이 가능하며, 동일 조성의 재료층 또는 다른 조성의 재료층으로 제조될 수 있다.
이 구성을 가지는 정보 기록 매체의 한 형태로서, 정보 기록 매체는 기판의 한편의 표면에, 순서대로 형성된 제1 유전체층, 계면층, 기록층, 제2 유전체층, 빛 흡수 보정층, 및 반사층을 포함하며, 제2 유전체층은 산화물-탄화물계 재료층으로 제조되어 기록층과 인접한다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 기판의 한편의 표면에, 반사층, 제2 유전체층, 기록층, 및 제1 유전체층이 이 순서에 형성된 구성을 가질 수 있다. 이 구성은, 빛이 입사하는 기판의 두께를 얇게 할 필요가 있는 경우에 특히 채용된다. 예를 들면, 파장 405 nm부근의 단파장 레이저 빔으로 기록 재생 하는 경우, 대물렌즈의 개구수(NA)는 예를 들면 0.85로 크게 설정되어, 초점 위치를 얕아진다. 이 경우 이러한 구성의 정보 기록 매체가 사용된다. 이러한 파장 및 개구수(NA)를 사용하려면, 빛이 입사하는 기판의 두께를, 예를 들어 60~120 um정도로 할 필요가 있다. 그러한 얇은 기판 표면에 층을 형성하는 것은 곤란하다. 따라서, 이 구성의 정보 기록 매체는, 빛이 입사 되지 않는 기판을 지지체로 하여 그 한편의 표면에 반사층 및 다른 층들을 차례차례 형성함에 의해 구성된 것으로서 특정된다.
본 발명의 정보 기록 매체가 이 구성을 가지는 경우, 제1 유전체층 및 제2 유전체층 중 적어도 하나의 유전체층이 상술한 산화물-탄화물계 재료층이다. 양쪽 모두의 유전체층이 상술의 산화물-탄화물계 재료층인 경우, 양쪽 모두의 유전체층은, 동일 조성의 층 또는 다른 조성의 층일 수 있다.
이 구성을 가지는 정보 기록 매체의 한 형태로서, 정보 기록 매체는 기판의 한편의 표면에 순서대로 형성된 반사층, 빛 흡수 보정층, 제2 유전체층, 기록층, 계면층, 및 제1 유전체층을 포함하며, 제2 유전체층은 산화물-탄화물계 재료층으로 제조된다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 둘 이상의 기록층을 가지는 것이어도 괜찮다. 그러한 정보 기록 매체는, 예를 들면, 기판의 한 표면 측에 2개의 기록층이 유전체층 및 중간층등을 개입시켜 적층된, 한 면 2층 구조를 가진다. 혹은, 기판의 양쪽 모두의 면에 기록층이 형성된 것이어도 괜찮다. 이러한 구조에 의하면, 기록 용량을 크질 수 있다.
또, 본 발명의 정보 기록 매체는, 기록층 자체가 복수 적층된 구조를 가질 수 있다. 이것은, 고밀도화나 고속 기록화를 실현하기 위하여 기록층 자체를 적층해 특성을 확보할 필요가 있는 경우에 이용된다. 이 적층 기록층의 적어도 한편의 계면에 인접하도록 산화물-탄화물계 재료층이 형성되는 것이 가능하다.
다음에, 본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 정보 기록 매체의 제조방법은, 본 발명의 정보 기록 매체에 포함되는 재료층을, 스퍼터링법으로 형성하는 공정을 포함한다. 스퍼터링법에 의하면, 스퍼터링 타겟의 조성과 실질적으로 동일한 조성을 가지는 재료층이 형성될 수 있다. 따라서, 이 제조방법에 의하면, 스퍼터링 타겟을 적절히 선택하는 것에 의해서 소망한 조성의 산화물-탄화물계 재료층이 용이하게 형성될 수 있다. 구체적으로는, 스퍼터링 타겟으로서 아래와 같은 조성식으로 나타난다.
MHOILJCK (원자%)···(식 5)
식 (5)에서, M는 GM 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, L 는 GL 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, h, i, j 및 k는, 10≤h≤40, 35≤i≤70, 0＜j≤30, 0＜k≤30, h＋i＋j＋k=100을 만족한다.
식 (5)는, 원소 M의 대부분이 산화물의 형태로 존재하고, 원소 L의 대부분이 탄소 원자와 함께 탄화물의 형태로 존재할 수 있는 재료를 원소 조성으로 나타낸 식에 상당한다. 이 스퍼터링 타겟에 따르면, 식 (1)로 나타낸 재료를 포함하는 유전체층이 형성될 수 있다.
다른 스퍼터링 타겟으로서 아래와 같은 조성식으로 나타난다.
MHAPOILJCK (원자％)···(식 6)
식 (6)에서, M은 GM 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, A는 Zr 및 Hf에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, L는 GL 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, h, p, i, j 및 k는, 10≤h≤40, 0＜p≤15, 35≤i≤70, 0＜j≤30, 0＜k≤30, h＋p＋i＋j＋k=100의 관계를 만족한다.
식 (6)에서, 원소 A의 대부분은 산화물로서 존재하고 있다고 생각된다. 이 스퍼터링 타겟에 따르면, 식 (2)로 나타내지는 재료층이 형성될 수 있다.
상기 산화물-탄화물계 재료층에 있어서, 식 (5) 및 식 (6)의 원소 M이 Sn이면 더 바람직하고, Sn와 Ga를 포함한 경우는, 보다 더 바람직하다. 또, 식 (6)의 A가 Zr 이면, 재료층의 내열성을 올리는 효과면에서 보다 바람직하다.
또, 본 출원의 발명자들은, 그 조성이 상기와 같이 표시되는 스퍼터링 타겟을 X선 마이크로 애널라이저로 분석함에 의해 얻어지는 원소 조성이 표시된 조성으 로부터 산출되는 원소 조성과 실질적으로 동일해짐(즉, 조성 표시(공칭 조성)가 적정인 것)을 확인하였다. 따라서, 산화물과 탄화물의 혼합물로서 제공되는 스퍼터링 타겟이 본 발명에 따른 정보 기록 매체를 제조하는 방법에서 양호하게 이용될 수 있다.
산화물과 탄화물과의 혼합물로서 제공되는 스퍼터링 타겟은, GM 군으로부터 선택되는 원소의 산화물군과 GL 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 탄화물군을 합한 양을 기준(100 mol％)으로 했을 때에, GM 군으로부터 선택되는 원소의 산화물군을 50 mol％이상 포함하는 것이면, 생산성이 높아서 바람직하고, 50 mol％~95 mol％ 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이 GM 군으로부터 완성되는 산화물군이 차지하는 비율이 50 mol％미만인 스퍼터링 타겟을 이용하면, 얻을 수 있는 산화물-탄화물계 재료층도 GM 군으로부터 완성되는 산화물군의 비율이 50 mol％미만이 되어, 상기 소정의 효과를 주는 정보 기록 매체를 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 이것은, Zr 또는 Hf 중 적어도 하나의 산화물을 한층 더 혼합 해 제공되는 스퍼터링 타겟에 대해서도 같다.
보다 구체적으로는, 바람직하게 이용되는 스퍼터링 타겟은, GM 군으로부터 선택되는 원소의 산화물로서 SnO2 및 Ga2O3으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 포함해, GL 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소의 탄화물로서 SiC를 포함한다. 그러한 스퍼터링 타겟은, 아래와 같은 조성식으로 나타난다.
(D)x(B)100-x (mol%)···(식 7)
식 (7)에서, D는 SnO2 및 Ga2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 나타내며, B는 SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 나타내, x는, 50≤x≤95을 만족한다.
이 스퍼터링 타겟을 이용하면, 식 (3)에 의해 나타나는 재료층을 형성할 수 있다.
식 (7)에서 나타나는 스퍼터링 타겟은, 한층 더 ZrO2 또는 HfO2을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함한 아래와 같이 조성식으로 나타난다.
(D)x(E)y(B)100-(x + y) (mol%)···(식 8)
식 (8)에서, D는 SnO2 및 Ga2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 나타내고, E는 ZrO2 또는 HfO2로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 나타내고, B는 SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 나타내고, x, y는, 50≤x≤95, 0＜y≤40을 만족한다.
이 스퍼터링 타겟을 이용하면, 식 (4)로 나타나는 재료층을 형성할 수 있다.
(제10 실시예)
본 발명의 제10 실시예에서, 레이저 빔을 이용함에 의해 정보를 기록 및 재생하기 위한 정보 기록 매체가 설명된다. 도 13은 정보 기록 매체의 부분 단면도를 도시한다.
도 13에 도시된 것처럼, 본 실시예의 정보 기록 매체는, 기판(1)의 한 표면에, 제1 유전체층(2), 기록층(4), 제2 유전체층(6), 빛 흡수 보정층(7), 및 반사층(8)이 순서대로 적층되고, 더미 기판(10)이 접착층(9)을 통해 반사층(8)에 접착된 구성을 갖는다. 이 구성의 정보 기록 매체는, 파장 660 nm부근의 적색 레이저 빔으로 기록 재생 하는, 4.7GB／DVD－RAM로서 이용될 수 있다. 이 구성의 정보 기록 매체를 이용하는 경우, 기판(1)측으로부터 레이저 빔이 입사되고, 입사된 레이저 빔에 의해 정보의 기록 및 재생이 실시된다. 본 실시예의 정보 기록 매체는, 기록층(4)과 제1 및 제2 유전체층(2, 6) 각각의 사이에 계면층을 가지지 않은 점에서, 도 17에 도시된 종래의 정보 기록 매체와 상이하다.
기판(1)은, 통상 투명한 원반형의 판이다. 기판(1)에 대하고, 제1 유전체층(2) 및 기록층(4) 등이 형성되는 측의 표면에 형성되는, 도 13에 도시된 것처럼 레이저 빔을 이끌기 위한 안내 그루브를 가질 수 있다. 안내 그루브를 기판(1)에 형성했을 경우, 기판(1)의 단면을 보면, 그루브부와 랜드부가 형성된다. 그루브부는 2개의 인접하는 랜드부의 사이에 위치된다. 따라서, 안내 그루브가 형성된 기판(1)의 표면은, 측벽에서 연결된 정면과 저면을 가지게 된다. 본 명세서에서, 레이저 빔의 방향에 대해서는, 레이저 빔에 가까운 측에 있는 면을 편의상 "그루브면"이라고 부르고, 레이저 빔으로부터 먼 측에 있는 면을 편의상 "랜드면"이라고 부른다. 도 13에서, 기판(1)의 안내 그루브의 저면(120)이 그루브면에 대응하고, 정면(121)이 랜드면에 대응한다. 이는 후술하는 제2 실시예에서 설명되는 도 14에 도시된 정보 기록 매체에 대해서도 동일하다.
기판(1)의 그루브면(120)과 랜드면(121) 사이의 단차는, 40 nm~60 nm인 것이 바람직하다. 후술하는 도 14에 나타내는 정보 기록 매체를 구성하는 기판(1)에 대해도, 그루브면(120)과 랜드면(121) 사이의 단차는 이 범위인 것이 바람직하다. 또, 기판(1)에서 다른 층을 형성하지 않는 쪽의 표면은 평활한 것이 바람직하다. 기판(1)의 재료로서 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate), 아몰퍼스(amorphous) 폴리오레핀(polyolefin) 혹은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 등의 수지, 또는 유리등의 광투과성 재질의 재료가 이용될 수 있다. 성형성, 가격, 및 기계 강도를 고려하면, 폴리카보네이트(polycarbonate)가 바람직하게 사용된다. 본 실시예의 정보 기록 매체에 있어서, 기판(1)의 두께는, 0.5~0.7 mm정도이다.
기록층(4)은 빛의 조사 또는 전기적 에너지의 인가에 의해서, 결정상과 비정질상 사이에 상변화를 일으켜, 기록 마크가 형성되는 층이다. 상변화가 가역적이면, 소거나 개서가 실시될 수 있다. 가역적 상변화 재료로서는, 고속 결정화 재료인, Ge－Sb－Te 또는 Ge－Sn－Sb－Te를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Ge－Sb－Te의 경우, GeTe－Sb2Te3의 2원계 조성인 것이 바람직하고, 그 경우, 4Sb2Te3≤GeTe≤50Sb2Te3인 것이 바람직하다. GeTe＜4Sb2Te3의 관계가 만족되는 경우, 기록 전후의 반사광량의 변화가 작고, 읽기 신호의 품질이 저하된다. 50Sb2Te3＜GeTe의 관계가 만족되는 경우, 결정상과 비정질상 사이의 체적 변화가 크고, 반복된 개서 성능이 저하된다. 재료 Ge－Sn－Sb－Te는 재료 Ge－Sb－Te보다 결정화 속도가 빠르다. Ge－Sn－Sb－Te는, 예를 들면, GeTe－Sb2Te3의 2원계 조성의 Ge의 일부를 Sn로 치환한 것이다. 기록층(4)에서 Sn의 함유량은 20 원자％이하인 것이 바람직하다. Sn의 함유량이 20 원자％를 넘으면, 결정화 속도가 너무 빨라서, 비정질상의 안정성이 손상되고, 기록 마크의 신뢰성이 저하된다. Sn의 함유량은 기록 조건에 맞추어 조정하는 것이 가능이다.
또, 기록층(4)은 Ge－Bi－Te, Ge－Sn－Bi－Te, Ge－Sb－Bi－Te, 또는 Ge－Sn－Sb－Bi－Te와 같은 Bi를 포함한 재료로 형성할 수도 있다. Bi는 Sb보다 결정화하기 쉽다. 따라서, Ge－Sb－Te나 Ge－Sn－Sb－Te의 Sb의 적어도 일부를 Bi로 치환하는 것에 의해서, 기록층의 결정화 속도가 향상될 수 있다.
Ge－Bi－Te는 GeTe와 Bi2Te3의 혼합물이다. 이 혼합물에 대해서는, 8Bi2Te3≤GeTe≤25Bi2Te3이 만족되는 것이 바람직하다. GeTe＜8Bi2Te3의 경우, 결정화 온도가 저하하고, 기록 보존성이 열화하기 쉬워지며, 25Bi2Te3＜ GeTe의 경우, 결정상과 비정질상 사이의 체적 변화가 크고, 반복된 개서 성능이 저하된다.
Ge－Sn－Bi－Te는 Ge－Bi－Te의 Ge의 일부를 Sn로 치환한 것에 상당한다. Sn의 치환 농도를 조정하고, 기록 조건에 맞추어 결정화 속도를 제어하는 것이 가능이다. Sn 치환은, Bi 치환과 비교할 때 기록층(4)의 결정화 속도의 미조정에 보다 적합하다. 기록층(4)에서 Sn의 함유량은 10 원자％이하인 것이 바람직하다. 10 원자％를 넘으면, 결정화 속도가 너무 빨라져서, 비정질상의 안정성이 손상되고 기록 마크의 보존성이 저하된다.
Ge－Sn－Sb－Bi－Te는 Ge－Sb－Te의 Ge의 일부를 Sn로 치환하고, Sb의 일부 를 Bi로 치환한 것에 상당한다. 이것은, GeTe, SnTe, Sb2Te3 및 Bi2Te3의 혼합 물에 상당한다. 이 혼합 물건에서, Sn 치환 농도와 Bi 치환 농도를 조정하고, 기록 조건에 맞추어 결정화 속도를 제어하는 것이 가능이다. Ge－Sn－Sb－Bi－Te에 대해서는, 4(Sb－Bi)2Te3≤(Ge－Sn) Te≤25(Sb－Bi)2Te3의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. (Ge－Sn)Te＜4(Sb－Bi)2Te3의 경우, 기록 전후의 반사광량의 변화가 작고, 읽기 신호 품질이 저하한다. 25(Sb－Bi)2Te3＜(Ge－Sn)Te의 경우, 결정상과 비정질상 사이의 체적 변화가 크고, 반복된 개서 성능이 저하된다. 또, 기록층(4)에서, Bi의 함유량은 10 원자％ 이하인 것이 바람직하고, Sn의 함유량은 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다. Bi 및 Sn의 함유량이 각각 이 범위내에 있으면, 양호한 기록 마크의 보존성을 얻을 수 있다.
그 외의 가역적으로 상변화를 일으키는 재료로서는, 예를 들면, Ag－In－Sb－Te, Ag－In－Sb－Te－Ge, 및 Sb를 70 원자％이상 포함한 Sb－Te등을 들 수 있다.
비가역적 상변화 재료로서는, 예를 들면, TeOx＋α(α는 Pd, Ge등임)을 이용하는 것이 바람직하다. 기록층(4)가 비가역적 상변화 재료인 정보 기록 매체는 기록이 한 번만 가능하며, 이는 추기형이라 칭한다. 그러한 정보 기록 매체는 또한 기록시의 열에 의해 유전체층내의 원자가 기록층으로 확산하므로 신호의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 개서 가능한 정보 기록 매체 뿐만이 아니고, 추기형의 정보 기록 매체에도 바람직하게 적용된다.
기록층(4)이 가역적으로 상변화하는 재료로 제조되는 경우에는, 전술과 같이, 기록층(4)의 두께는 15 nm이하인 것이 바람직하고, 12 nm이하인 것이 보다 바람직하다.
본 실시예에 있어서의 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)은, Sn 및 Ga로 구성된 GM 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물과 Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 탄화물을 포함하는 산화물-탄화물계 재료층이다. 게다가 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6) 각각은 상기 산화물-탄화물계 재료에 Zr 또는 Hf로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함한 산화물-탄화물계 재료층이 될 수 있다.
일반적으로, 정보 기록 매체를 구성하는 유전체층의 재료에는, (1) 투명성이 있는 것, (2) 유전체층과 기록층과의 사이에 계면층이 설치된 구성과 동등 또는 그 이상의 기록 감도를 얻을 수 있는 것, (3) 융점이 높고, 기록 시에 용해 하지 않는 것, (4) 증착 속도가 큰 것, 및(5) 칼코겐 화합물로 제조된 기록층(4)과의 밀착성이 양호한 것이 요구된다. 투명성이 있는 것은, 기판(1)측으로부터 입사된 레이저 빔을 통과시켜 기록층(4)에 도달시키기 위해서 필요한 특성이다. 이 특성은, 특히 입사측의 제1 유전체층(2)에 요구된다. 또, 제1 및 제2 유전체층(2, 6)의 재료는, 얻을 수 있는 정보 기록 매체가, 계면층이 ZnS－20mol％SiO2로 제조된 유전체층과 기록층 사이에 배치되는 종래의 정보 기록 매체와 동일 또는 그 이상의 기록 감도를 가지도록 선택될 필요가 있다. 또, 융점이 높은 것은, 피크 파워 레벨의 레이 저 빔을 조사했을 때에, 제1 및 제2 유전체층(2, 6)의 재료가 기록층(4)에 혼입하지 않는 것을 확보하기 위해서 필요한 특성이다. 이 특성은 제1 및 제2 유전체층(2, 6)의 양쪽 모두에 요구된다. 제1 및 제2 유전체층(2, 6)의 재료가 기록층(4)에 혼입하면, 반복된 개서 성능이 현저하게 저하한다. 칼코겐 화합물 재료인 기록층(4)와의 밀착성이 양호한 것은, 정보 기록 매체의 신뢰성을 확보하기 위해서 필요한 특성이며, 제1 및 제2 유전체층(2, 6)의 양쪽 모두에 요구된다. 양호한 생산성을 얻기 위해서, 증착 속도가 큰 것이 요구된다.
상기 산화물-탄화물계 재료층에 포함되는 성분 가운데, GM 군을 구성하는 원소의 산화물 각각은 모두, 투명성이 있고, 융점이 높고, 열적 안정성이 뛰어나며, 기록층과의 밀착성이 좋다. 따라서, 이러한 화합물에 의하면, 정보 기록 매체의 양호한 반복된 개서 성능이 보장될 수 있다. 또, GL 군을 구성하는 원소의 탄화물은, 기록층과의 밀착성 및 내습성이 뛰어나다. GM 군을 구성하는 원소의 산화물과 혼합되는 경우, 열전도를 작게 해 기록 감도를 향상시킴과 동시에, 반복된 개서 기록에 의한 막분열 및 막파괴가 억제될 수 있다. 따라서, GL 군을 구성하는 원소의 탄화물을 혼합하는 것으로써, 정보 기록 매체의 기록 감도와 신뢰성을 확보할 수 있다. GM 군을 구성하는 원소의 산화물에는, 예를 들면, SnO2 및 Ga2O3이 포함된다. 또, GL 군을 구성하는 원소의 탄화물로서는, 예를 들면 SiC, TaC 및 TiC가 포함된다.
이러한 산화물과 탄화물을 혼합해서 완성되는, S를 포함하지 않는 재료를 이 용하여, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 기록층(4)에 인접하여 형성되어, 반복된 개서 성능이 뛰어나고 기록층(4)과 및 제1 및 제2 유전체층(2, 6)과의 사이의 밀착성이 양호한 정보 기록 매체를 실현할 수 있다. 또, GM 군을 구성하는 원소의 산화물에, GL 군을 구성하는 원소의 탄화물을 혼합해 층의 구조를 복잡화하는 것으로, 제1 및 제2 유전체층(2, 6)에 있어서의 열전도가 억제된다. 따라서, 상기 산화물-탄화물계 재료층을 제1 및 제2 유전체층(2, 6)에 이용하면, 기록층의 급냉 효과를 높일 수 있으므로, 정보 기록 매체의 기록 감도를 높게 할 수 있다.
또, 상기 산화물-탄화물계 재료에, Zr 및 Hf로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물, 예를 들면 ZrO2, 또는 HfO2가 첨가될 수 있다. 이것들 Zr나 Hf의 산화물은, GM 군으로부터 완성되는 산화물보다, 한층 더 융점이 높고, 내열성이 높기 때문에, GM 군을 구성하는 원소의 산화물에 혼합하는 것으로써, 산화물의 구조를 열적 안정화 할 수 있다. 이것들 산화물에 GL 군으로부터 선택된 원소의 탄화물을 혼합하여 그 구조는 더욱 복잡해진다. 따라서, 열전도가 저감하고, 기록 감도를 향상시켜, 기록 재생 특성의 밸런스를 확보할 수도 있다.
이러한 산화물-탄화물계 재료의 구체적인 예는, 예를 들면, 식 (3), 즉, (D)x(B)100-x (mol%)로 나타내지는 재료이다. 이 식에서, D는,SnO2 및 Ga2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물이며, B는 SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물이다. 각 화합물의 혼합 비율을 나타내는 X는, 50≤X≤95를 만족한다. D의 혼합 비율이 50 mol％미만이면, 빛 흡수가 커져, 기록층의 열이 재료층이나 다 른 층으로 전파하고, 기록 감도가 저하되어, 기록 파워가 부족해지고, 양호한 기록 및 재생 특성을 얻을 수 없다. 또, 증착 속도가 늦어지고, 생산성 증대가 어려워진다. D의 혼합 비율이 95 mol％보다 크면 B의 혼합 효과가 작아져, 특히 기록 감도가 불충분해진다.
더욱이, Zr 또는 Hf로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함한 식 (4), 즉 (D)X(E)Y(B)100-(X + Y) (mol%)로 나타내지는 산화물-탄화물계 재료를 이용하여 유전체층을 형성하는 것이 가능하다. 여기서, E는 ZrO2 또는 HfO2로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물이며, X, Y는, 50≤X≤95, 0＜Y≤40의 관계를 만족한다.
X를 이러한 수치 범위로 하는 이유는, 식 (3)과 같다. 또, Y를 이러한 범위로 하는 이유는, Y가 상한치의 40을 넘으면, B를 10 mol％ 만큼 혼합 해도 기록 감도의 향상 효과가 오르지 않고, 한편 증착 속도가 저하하므로 생산성이 오르지 않기 때문이다.
유전체층을 형성하기 위하여 상술한 산화물-탄화물계 재료층을 이용하는 경우, 유전체층이 기록층에 인접하여 형성되어도, 기록 감도가 양호하고, 개서 특성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
상기의 산화물-탄화물계 재료층은, 상술한 화합물 이외의 제3 성분을 포함할 수 있고, 특히 수％이하의 불순물을 포함할 수 있다. 또, 이웃 층의 조성 원소가 다소 섞여도, 그 열안정성 및 내습성은 변하지 않아서, 제1 유전체층(2) 및 제2 유 전체층(6)으로서 바람직하게 이용된다. 제3 성분은, 산화물-탄화물계 재료층에서 유전체층을 형성할 때에 불가피적으로 포함되는 것, 또는 불가피적으로 형성되는 것이다. 제3 성분은 예를 들면, 유전체, 금속, 반금속, 반도체 및／또는 비금속등을 들 수 있다.
제3 성분으로서 포함되는 유전체는, 예를 들면, Al2O3, Bi2O3, CeO2, CoO, Cr2O3, CuO, Cu2O, Er2O3, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Ho2O3, In2O3, La2O3, MnO, MgSiO3, Nb2O5, Nd2O3, NiO, Sc2O3, SiO2, Sm2O3, SnO, Ta2O5, Tb4O7, TeO2, TiO2, VO, WO3, Y2O3, Yb2O3, ZnO, ZrSiO4, AlN, BN, CrB2, LaB6, ZrB2, CrN, Cr2N, HfN, NbN, Si3N4, TaN, TiN, VN, ZrN, B4C, Cr3C2, HfC, Mo2C, NbC, VC, W2C, WC, ZrC, CaF2, CeF3, MgF2, LaF3 등이다.
제3 성분으로서 포함되는 금속은, 예를 들면, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy 및 Yb등이 있다.
제3 성분으로서 포함되는 반금속 및 반도체는, 예를 들면 C, Ge등이며, 비금속에서는, 예를 들면 Sb, Bi, Te 및 Se등을 들 수 있다.
제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)은, 각각 서로 다른 조성의 산화물-탄화물계 재료층으로 제조될 수 있다. 제1 유전체층(2)은 보다 뛰어난 내습성을 가지도록 조성된 재료로 제조되는 것이 바람직하고, 예를 들면, 식 (3) 및 식 (4)의 D 가, SnO2인 것이 보다 바람직하고, 한층 더 SnO2와 Ga2O3인 것이 바람직하다. 게다가 식 (4)에서 나타나듯이 재료층의 내열성을 향상시키는 목적으로, ZrO2를 임의로 첨가하는 것이 바람직하다. 또, 식 (3) 및 식 (4)의 B는, SiC인 것이 보다 바람직하다.
위에서 설명한 바와 같이 산화물-탄화물계 재료층은, 소망한 기능에 따라 산화물 및 탄화물의 종류, 및／또는 그러한 혼합 비율을 최적화에 의해 형성될 수 있다.
제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)은 각각의 광 경로 길이(즉, 유전체층의 굴절률(n)과 유전체층의 막 두께(d) 와의 적(積)(nd))을 변경함에 의해, 결정상의 기록층(4)의 빛 흡수 비율 Ac(％)와 비정질상의 기록층(4)의 빛 흡수 비율 Aa(％), 기록층(4)가 결정상일 때의 정보 기록 매체의 광반사율 Rc(％)와 기록층(4)가 비정질상일 때의 정보 기록 매체의 광반사율 Ra(％), 기록층(4)가 결정상인 부분과 비정질상인 부분의 정보 기록 매체의 빛의 위상차이 Δφ 를 조정할 수 있다. 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 하고, 신호 품질을 올리기 위해서는, 반사율 차이(｜Rc－Ra｜) 또는 반사율비(Rc／Ra)가 큰 것이 바람직하다. 또, 기록층(4)가 레이저 빔을 흡수 하도록, Ac 및 Aa도 큰 것이 바람직하다. 이러한 조건을 동시에 만족하도록, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)의 광 경로 길이를 결정될 수 있다. 그러한 조건을 만족하는 광 경로 길이는, 예를 들면 매트릭스법에 근거하는 계산에 의해서 정확하게 결정될 수 있다.
이상에 대해 설명한, 산화물-탄화물계 재료층은, 그 조성에 따라 다른 굴절률을 가진다. 유전체층의 굴절률을 n, 막 두께를 d(nm), 레이저 빔의 파장을λ(nm)로 했을 경우, 광 경로 길이 nd는, nd=aλ로 나타내진다. 여기서, "a"는 정의 수(positive number)라고 한다. 정보 기록 매체의 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 해 신호 품질을 향상시키려면 , 예를 들면, 15％≤Rc 및 Ra≤2％인 것이 바람직하다. 또, 개서에 의한 마크 일그러짐을 제거 또는 작게 하려면, 1.1≤Ac／Aa인 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 조건이 동시에 채워지도록 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)의 광 경로 길이(aλ)는 매트릭스법에 근거하는 계산에 의해 결정된다. 얻어진 광 경로 길이(aλ), 및λ및 n로부터, 유전체층의 두께 d가 결정된다. 그 결과, 예를 들면, 조성식(3) 및(4)으로 나타나는 굴절률(n)이 1.8~2.4인 재료로, 제1 유전체층(2)를 형성하는 경우, 그 두께는, 바람직하게는 110 nm~160 nm이다. 또, 이 재료로 제2 유전체층(6)을 형성하는 경우, 그 두께는, 바람직하게는, 35~60 nm내 이다.
빛 흡수 보정층(7)은 전술과 같이, 기록층(4)이 결정 상태일 때의 빛 흡수 비율 Ac와 비정질 상태일 때의 빛 흡수 비율 Aa의 비Ac／Aa를 조정해, 개서시에 마크 형상이 비뚤어지지 않게 하는 기능이 있다. 빛 흡수 보정층(7)은 굴절률이 높고, 한편 적당히 빛을 흡수하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 굴절률(n)가 3 이상 5 이하, 소쇠 계수(k)가 1이상 4 이하인 재료를 이용하고, 빛 흡수 보정층(7)을 형성할 수 있다. 구체적으로는, Ge－Cr, 및 Ge－Mo등의 비정질의 Ge합금, Si－Cr, Si－Mo, 및 Si－W등의 비정질의 Si합금, Te화물, 및 Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, SnTe, 및 PbTe등의 결정성의 금속, 반금속 및 반도체 재료로부터 선택되는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 빛 흡수 보정층(7)의 막 두께는, 20 nm~60 nm인 것이 바람직하다.
반사층(8)은 기록층(4)에 흡수되는 광량을 증대시키는 광학적 기능과, 기록층(4)에서 생성된 열을 신속하게 확산시켜 기록층(4)를 급냉해, 비정질화하기 쉽게 하는 열적 기능을 가진다. 게다가 반사층(8)은, 기록층(4) 및 유전체층(2, 6)을 포함한 다층막을 사용 환경으로부터 보호하는 기능도 가진다. 반사층(8)의 재료로서는, 예를 들면, Al, Au, Ag, 및 Cu등의 열전도율의 높은 단체 금속 재료를 들 수 있다. 반사층(8)은, 그 내습성을 향상시키는 목적으로, 및／혹은 열전도율 또는 광학 특성(예를 들면, 광반사율, 빛 흡수 비율 또는 광투과율)을 조정하는 목적으로, 상기의 금속 재료로부터 선택되는 하나 또는 복수의 원소에, 다른 하나 또는 복수의 원소를 첨가한 재료를 사용해 형성해도 좋다. 구체적으로는, Al－Cr, Al－Ti, Ag－Pd, Ag－Pd－Cu, Ag－Pd－Ti, 또는 Au－Cr등의 합금 재료를 이용할 수 있다. 이러한 재료는 어느 쪽도 내식성이 뛰어나고 급냉 기능을 가지는 뛰어난 재료이다. 같은 목적은, 반사층(8)을 2이상의 층에서 형성하는 것에 의해도 달성될 수 있다. 반사층(8)의 두께는 50~180 nm인 것이 바람직하고, 60 nm~100 nm인 것이 보다 바람직하다.
접착층(9)은 내열성 및 접착성의 높은 재료, 예를 들면, 자외선 경화성 수지등을 이용해 형성될 수 있다. 구체적으로는, 아크릴레이트 수지나 메타크릴레이트 수지등을 주성분으로 하는 광경화 재료나, 에폭시 수지를 주성분으로 하는 재료나, 고 용융(hot melt) 재료등이 사용 가능하다. 또, 필요에 따라서, 접착층(9)을 형성하기 전에, 자외선 경화성 수지로 제조되는 두께 2~20μm의 보호 코트층이 반사층(8)의 표면에 제공되는 것이 가능하다. 접착층(9)의 두께는, 바람직하게는 15~40μm이며, 보다 바람직하게는 20~35μm이다.
더미 기판(10)은 정보 기록 매체의 기계적 강도를 높이는 것과 동시에, 제1 유전체층(2)으로부터 반사층(8)까지의 적층체를 보호하는 기능을 가진다. 더미 기판(10)의 바람직한 재료는, 기판(1)의 바람직한 재료와 같다.
본 실시예의 정보 기록 매체는, 하나의 기록층을 가지는 단일면 구조 디스크이지만, 이에 한정하는 것이 아니고, 2 이상의 기록층을 가질 수 있다.
본 실시예의 정보 기록 매체를 제조하는 방법을 이하 설명한다.
본 실시예의 정보 기록 매체는, 안내 그루브(그루브면(120) 및 랜드면(121))가 형성된 기판(1)(예를 들면, 두께 0.6 mm)을 증착 장치내에 배치하고, 안내 그루브가 형성된 기판(1)의 표면에 제1 유전체층(2)을 증착(단계 a), 기록층(4)을 증착(단계 b), 제2 유전체층(6)을 증착(단계 c), 빛 흡수 보정층(7)을 증착(단계 d) 및 반사층(8)을 증착(단계 e)하는 것을 차례차례 실시하고, 또한 반사층(8)의 표면에 접착층(9)을 형성하고, 더미 기판(10)을 밀착시킨다. 본 명세서에 대하고, 각층에 관해서 "표면"이라고 할 때는, 본 명세서에서 별도로 지정되지 않는 한, 각층이 증착될 때의 노출된 표면(두께 방향으로 수직인 표면)을 가리키는 것으로 한다.
우선, 기판(1)의 안내 그루브가 형성된 면에, 제1 유전체층(2)를 성막 하는 단계 a를 실시한다. 단계 a는, 스퍼터링법에 의해 실시되어 고주파 전원을 이용하 고, Ar가스 분위기에서 실시된다. 스퍼터링으로 도입하는 가스는, 형성하는 재료층에 따르고, Ar가스 외에, 산소 가스나 질소 가스, CH4 가스 등이 혼합 된 가스 분위기에서 실시해도 좋다.
단계 a에서 사용되는 스퍼터링 타겟으로서는, Sn 및 Ga로 구성된 GM 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물과 Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 탄화물을 포함한 스퍼터링 타겟 또는 Zr 또는 Hf로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 더 포함하는 스퍼터링 타겟이 될 수 있다.
상술한 대로, GM 군에서 선택되는 1 또는 복수의 원소와 GL 군에서 선택되는 1 또는 복수의 원소와 산소 원자 및 탄소 원자를 포함한 스퍼터링 타겟은, 보다 구체적으로는, 식 (5) 즉, MHOILJCK(원자％)로 표현되는 재료이다. 이 식에서, M는 GM 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, L는 GL 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, H, I, J 및 K는, 10≤H≤40, 35≤I≤70, 0＜J≤30, 0＜K≤30, H＋I＋J＋K=100을 만족하는 재료를 포함한 스퍼터링 타겟을 사용할 수 있다. Zr 및 Hf로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 더 포함하는 스퍼터링 타겟은, GM 군으로부터 선택된 원소의 산화물과 GL 군으로부터 선택된 원소의 탄화물과 임의에 Zr 또는 Hf의 산화물과의 혼합물의 형태로 제공된다. 보다 구체적으로는, 식 (6), 즉 MHAPOILJCK(원자％)로 표현되는 재료이다. 이 식에서, M는 상기 GM 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, A는 Zr 및 Hf에서 선택되 는 적어도 하나의 원소를 나타내, L는 GL 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, H, P, I, J 및 K는, 10≤H≤40, 0＜P≤15, 35≤I≤70, 0＜J≤30, 0＜K≤30, H＋P＋I＋J＋K=100의 관계를 만족하는 재료를 포함한 스퍼터링 타겟을 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법으로 사용되는 스퍼터링 타겟은, GM 군으로부터 선택되는 원소의 산화물군이, 혼합물의 50 mol％ 이상 포함하는 것이 바람직하고, 50~95 mol％ 범위내로 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 특정의 산화물 및 탄화물을 포함한 스퍼터링 타겟으로서 SnO2 및 Ga2O3로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물과 SiC, TaC 및 TiO로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 포함한 재료를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 식 (7) 즉, (D)x(B)100-x (mol%)로 나타내는 재료이다. 이 식에서, D는 SnO2 및 Ga2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 나타내며, B는 SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 나타내며, 각 화합물의 혼합 비율을 나타내는 x는, 50≤x≤95 관계를 만족한다. 이 타겟을 이용함에 의해, 식 (3)에 의해 나타나는 재료를 포함하는 층이 형성될 수 있다.
식 (7)에 의해 나타내지는 스퍼터링 타겟은 ZrO2 또는 HfO2로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 더 포함할 수 있고, 식 (8) 즉, (D)x(E)y(B)100-(x + y) (mol%)로 나타내지는 재료를 포함하는 것인 것이 바람직하다. 이 식에서, D는 SnO2 및 Ga2O3로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물을 나타내며, E는 ZrO2 또는 HfO2로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 나타내며, B는 SiC, TaC 및 TiC로부터 선택되는 적어도 하나의 탄화물을 나타내며, x, y는, 50≤x≤95, 0＜y≤40 관계를 만족한다. 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 식 (4)에 의해 나타내지는 재료를 포함하는 층이 형성될 수 있다.
상기의 재료를 포함하는 층은 이러한 화합물 이외의 제3 성분을 포함할 수 있으며, 특히 수％이하의 불순물을 포함할 수 있다. 또, 인접 층의 일부 조성 원소가 혼합될 수 있다. 제3 성분으로서 포함될 수 있는 성분은 예로서 상술되었다.
다음에, 단계 b를 실시하고, 제1 유전체층(2)의 표면에 기록층(4)이 증착된다. 단계 b는 또한 스퍼터링 공정에 의해 실시된다. 스퍼터링 공정은 직류 전원을 이용하고, Ar가스 분위기에서, 또는 Ar가스와 N2가스의 혼합 가스 분위기에서 실시한다. 단계 a와 유사하게 , 목적에 따라 다른 가스가 이용될 수 있다. 스퍼터링 타겟은, Ge－Sb－Te, Ge－Sn－Sb－Te, Ge－Bi－Te, Ge－Sn－Bi－Te, Ge－Sb－Bi－Te, Ge－Sn－Sb－Bi－Te, Ag－In－Sb－Te 및 Sb－Te로 구성된 군으로부터 선택된 하나의 재료를 포함할 수 있다. 증착 후의 기록층(4)은 비정질 상태이다.
다음에, 단계 c를 실시하고, 기록층(4)의 표면에 제2 유전체층(6)이 증착된다. 단계 c는, 단계 a와 동일한 방식으로 실시된다. 제2 유전체층(6)은 제1 유전체층(2)과 같은 화합물의 혼합 비율이 다른 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해, 또는 제1 유전체층(2)와는 다른 산화물 및／또는 탄화물을 포함한 스퍼터링 타겟을 이용 함에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, SnO2－ZrO2－SiC의 혼합 재료를 이용하여 제1 유전체층(2)이 형성될 수 있고, SnO2－Ga2O3－TaC의 혼합 재료를 이용하여 제2 유전체층(6)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)은 소망한 기능에 따라, 포함되는 산화물 및 탄화물의 종류, 및／또는 그 혼합 비율을 최적화함에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 단계 d가 실시되어고, 제2 유전체층(6)의 표면에, 빛 흡수 보정층(7)이 증착된다. 단계 d에서, 직류 전원 또는 고주파 전원이 스퍼터링에 이용된다. 스퍼터링 타겟으로서 Ge－Cr, 및 Ge－Mo등의 비정질 Ge합금, Si－Cr, Si－Mo 및 Si－W등의 비정질 Si합금, Te화물, 및 Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, SnTe, 및 PbTe등의 결정성의 금속, 반금속, 및 반도체 재료로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 스퍼터링 공정은 일반적으로 Ar가스 분위기에서 실시된다.
다음으로, 단계 e가 실시되고, 빛 흡수 보정층(7)의 표면에 반사층(8)이 증착된다. 단계 e는 스퍼터링 공정에 의해 실시된다. 스퍼터링 공정은 직류 전원 또는 고주파 전원을 이용하고, Ar가스 분위기에서 실시된다. 스퍼터링 타겟으로서는, Al－Cr, Al－Ti, Ag－Pd, Ag－Pd－Cu, Ag－Pd－Ti, 또는 Au－Cr 등과 같은 합금 재료를 포함할 수 있다.
상기와 같이, 단계 a~e는, 모두 스퍼터링 공정이다. 따라서, 단계 a~e는, 하나의 스퍼터링 장치내에 있어서, 타겟을 차례차례 변경해 연속적으로 실시되 수 있다. 또, 단계 a~e는, 각각 독립한 스퍼터링 장치를 이용해 실시하는 것도 가능 이다.
반사층(8)이 증착된 후, 제1 유전체층(2)으로부터 반사층(8)까지 차례로 증착된 기판(1)이 스퍼터링 장치로부터 꺼내진다. 그리고, 반사층(8)의 표면에, 자외선 경화성 수지가, 예를 들면 스핀 코팅에 의해 도포된다. 도포한 자외선 경화성 수지에, 더미 기판(10)이 밀착되고, 자외선이 더미 기판(10)측으로부터 조사되어 수지를 경화시켜, 밀착 단계를 종료한다.
밀착 단계가 종료한 후, 필요에 따라서 초기화 공정이 실시된다. 초기화 공정은, 비정질 상태인 기록층(4)을 예를 들면 반도체 레이저를 조사하고, 결정화 온도 이상으로 온도 상승시켜 결정화시키는 공정이다. 초기화 공정은 밀착 단계 이전에 실시해도 괜찮다. 이와 같이, 단계 a~e에서 접착층의 형성 단계 및 더미 기판(10)의 밀착 단계는 차례로 실시되어, 실시예 1에 따른 정보 기록 매체를 제조할 수 있다.
(제11 실시예)
본 발명의 제11 실시예로서 도 14에, 그 정보 기록 매체의 일부 단면이 도시된다.
도 14에 나타내는 본 실시예의 정보 기록 매체는 기판(1)의 일 표면에, 제1 유전체층(102), 제1 계면층(103), 기록층(4), 제2 유전체층(6), 빛 흡수 보정층(7), 및 반사층(8)이 순서대로 형성되고, 더미 기판(10)이 접착층(9)을 통해 반사층(8)에 밀착되는 구조이다. 본 실시예의 정보 기록 매체는, 기록층(4)과 제2 유전체층(6) 사이에 계면층이 배치되지 않는다는 점에서 도 13에 도시된 종래의 정보 기록 매체와 상이하다. 또, 기판(1)과 기록층(4) 사이에 제1 유전체층(102) 및 제1 계면층(103)이 배치되어 있다는 점에서, 도 13에 도시된 정보 기록 매체와 상이하다. 본 실시예에서, 제2 유전체층(6)은 제10 실시예의 정보 기록 매체에 있어서의 제1 및 제2 유전체층과 같은, 산화물-탄화물계 재료층으로 제조된다. 또한, 도 13의 것과 동일한 도 14의 도면 번호는 같은 기능을 가지는 구성 요소를 나타내고, 도 13을 참조해 설명한 동일한 재료를 이용하여 동일한 방법으로 형성된다. 따라서, 도 13에서 이미 설명한 구성요소에 대해서는, 여기에서는 생략 한다.
본 실시예의 정보 기록 매체에 있어서, 제1 유전체층(102)은 종래의 정보 기록 매체를 구성하는 유전체층에 이용되는 재료(ZnS－20mol％SiO2)로 제조된다. 따라서, 계면층(103)은 반복 기록에 의해 제1 유전체층(102)과 기록층(4) 사이에 생기는 물질 이동을 방지하기 위해서 제공된다. 계면층(103)의 바람직한 재료 및 두께는, 예를 들면, ZrO2－SiO2－Cr2O3나 Ge－Cr등의 혼합 재료로, 그 두께는, 1~10 nm인 것이 바람직하고, 2~7 nm이면 보다 바람직하다. 계면층이 두꺼우면 기판(1)의 표면에 형성된 제1 유전체층(102)으로부터 반사층(8)까지의 적층층들의 광학적 반사율 및 흡수 비율이 변화하고, 기록 소거 성능에 영향을 준다.
다음으로, 본 실시예의 정보 기록 매체의 제조방법이 설명된다. 본 실시예에서, 기판(1)의 안내 그루브가 형성된 면에 제1 유전체층(102)을 증착하고(단계 h), 제1 계면층(103)이 증착되고(단계 i), 기록층(4)이 증착되고(단계 b), 제2 유전체층(6)이 증착되고(단계 c), 빛 흡수 보정층(7)이 증착되며(단계 d) 및 반사층 (8)이 피차되는(단계 e) 단계가 차례로 실시된다. 또한, 반사층(8)의 표면에 접착층(9)이 형성되며, 더미 기판(10)이 동일한 곳에 밀착된다. 단계 b, c, d, 및 e는, 실시예 1에 대해 설명했던 대로이기 때문에, 여기에서는 그 상세한 설명이 생략된다. 더미 기판(10)을 밀착시키는 단계가 종료한 후, 실시예 1에 관련해 설명한 것처럼, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시하고, 정보 기록 매체를 얻는다.
이상, 제10 및 제11 실시예에서, 도 13 및 도 14를 참조해, 본 발명의 정보 기록 매체의 실시 형태로서 레이저 빔으로 기록 및 재생하는 정보 기록 매체를 설명했지만, 본 발명의 정보 기록 매체는 이러한 형태로 한정되지 않는다. 본 발명의 정보 기록 매체는, 기록층에 접하는 유전체층을, 산화물-탄화물계 재료층을 이용해 형성함에 의해서 임의의 형태를 취할 수 있다. 즉, 본 발명은 기판상에 층을 형성하는 순서, 기록층의 수, 기록 조건, 및 기록 용량 등에 관계없이 적용 가능이다. 또, 본 발명의 정보 기록 매체는, 여러 가지의 파장으로 기록하는데 적합하다. 따라서, 본 발명의 정보 기록 매체의 구성 및 제조방법은, 예를 들면, 파장 630~680 nm의 레이저 빔으로 기록 재생 하는 DVD－RAM나 DVD－RW, 또는 파장 400~450 nm의 레이저 빔으로 기록 재생 하는 대용량 광디스크등에 적용 가능이다.
(제12 실시예)
본 발명의 제12 실시예로서 전기적 에너지를 인가해 정보의 기록 및 재생을 실시하는 정보 기록 매체의 일례를 나타낸다.
도 15에, 본 실시예의 정보 기록 매체의 사시도를 나타낸다.
도 15에 도시된 것처럼, 본 실시예의 정보 기록 매체는, 기판(211)의 표면 에, 하부 전극(212), 기록부(213) 및 상부 전극(214)이 순서대로 형성된 메모리이다. 메모리의 기록부(213)는 원주상의 기록층(215) 및 기록층(215)을 둘러싸는 유전체층(216)을 포함한 구성을 가진다. 실시예 1 및 2에 대해 도 13 및 도 14를 참조해 설명한 정보 기록 매체과는 달리, 이 형태의 메모리에 대해서는, 기록층(215) 및 유전체층(216)은 동일 표면에 형성되고 그것들은 적층 관계가 아니다. 그러나, 기록층(215) 및 유전체층(216)은 함께, 메모리에 대해서는, 기판(211), 하부 전극(212) 및 상부 전극(214)을 포함한 적층체의 일부를 구성해 있으므로, 각각 "층"이라고 부를 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 정보 기록 매체에는, 기록층과 유전체층이 동일 표면에 있는 형태의 것도 포함된다.
기판(211)으로서 구체적으로는, 예를 들면, Si기판등의 반도체 기판, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 또는 아크릴 수지등으로부터 완성되는 기판, SiO2 기판 및 Al2O3 기판등의 절연성 기판, 등을 사용할 수 있다. 하부 전극(212) 및 상부 전극(214)은 적당한 도전 재료로 형성된다. 하부 전극(212) 및 상부 전극(214)는, 예를 들면, Au, Ag, Pt, Al, Ti, W, Cr 등의 금속, 또는 이러한 혼합 물건을 스퍼터링 하는 것으로써 형성된다.
기록부(213)를 구성하는 기록층(215)은 전기적 에너지를 인가하는 것에 의해서 상변화하는 재료로부터 완성되어, 기록부(213)에 있어서의 상변화부라고 칭할 수도 있다. 기록층(215)는 전기적 에너지를 인가하는 것에 의해서 생기는 주울열에 의해서, 결정상과 비정질상과의 사이에서 상변화하는 재료로 형성된다. 기록층 (215)의 재료로서는, 예를 들면, Ge－Sb－Te, Ge－Sn－Sb－Te, Ge－Bi－Te, Ge－Sn－Bi－Te, Ge－Sb－Bi－Te 및 Ge－Sn－Sb－Bi－Te계 재료가 사용되어보다 구체적으로는, 예를 들면 GeTe－Sb2Te3 계 재료 또는 GeTe－Bi2Te3 계 재료 등을 사용할 수 있다.
기록부(213)을 구성하는 유전체층(216)은 상부 전극(214)과 하부 전극(212)사이에 전압을 인가하는 것에 의해서, 기록층(215)에 흐른 전류가 주변부로 누설되는 것을 방지해, 기록층(215)을 전기적 및 열적으로 절연하는 기능을 가진다. 따라서, 유전체층(216)은 단열부라고 칭할 수도 있다. 유전체층(216)은 산화물-탄화물계 재료층에서 형성되어 구체적으로는, 식 (1)~식 (4)로 나타내지는 재료를 포함하는 층이다. 이러한 재료는, 고융점이라는 점, 가열되었을 경우에서도 재료층내의 원자는 확산이 힘들다는 점, 및 열전도율이 낮은 점 등의 이유로, 유전체층(206)에 바람직하게 이용된다.
본 실시예에 대해서는, 후술의 실시예에 대하고, 그 작동 방법과 함께 한층 더 설명한다.
(예 A)
본 발명의 실시예가 아래의 예의 동작 방법으로 보다 상세히 설명된다.
(예 A-1)
제1 예로서, 도 1에 도시된 정보 기록 매체가 제조되고, 다음으로 정보층(16)의 반복된 개서 성능 외에도 제2 유전체층(106)의 재료와 기록 감도 사이의 관 계가 조사된다. 보다 상세하게는, 정보층(16)의 제2 유전체층(106)의 상이한 재료를 갖는 정보 기록 매체(915)의 샘플이 제조되고, 다음으로 정보층(16)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 측정된다.
샘플은 아래의 방법으로 제조된다. 먼저, 폴리카보네이트 기판(직경 120mm 및 두께 1.1mm)이 기판(14)용으로 마련되고, 안내 그루브(깊이 20nm 및 트랙 피치 0.32㎛)가 레이저 빔(11)을 이끌기 위해 형성된다. 다음으로, 반사층(108)으로서의 Ag-Pd-Cu 층(두께 80nm), 제2 유전체층(106)(두께 10-20nm), 기록층(104)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 10nm), 제1 계면층(103)으로서의 (ZrO2)50(Cr2O3)50층(두께 5nm), 제1 유전체층(102)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 60nm)이 스퍼터링 방법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
마지막으로, 자외선 경화성 수지가 제1 유전체층(102) 상에 도포되고, 폴리카보네이트 쉬트(직경 120mm, 두께 90㎛)가 제1 유전체층(102)와 밀착되어 균일 수지층을 형성하기 위해 회전된다. 다음으로 자외선광이 수지를 경화하기 위하여 조사되어, 100㎛ 두께의 투명층(13)이 형성된다. 이후, 레이저 범에 의해 기록층(104)을 결정화하기 위한 초기화 공정이 수행된다. 이러한 방법에 의해, 제2 유전체층(106)의 상이한 재료를 갖는 복수개의 샘플이 제조된다.
상술한 방법에 의해 얻어진 샘플에 대해, 정보 기록 매체(15)의 정보층(16)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 도 7에 도시된 기록 및 재생 장치(38)를 이용함에 의해 측정된다. 이 경우, 레이저 빔(11)의 파장은 405nm로 설정되고, 대물렌 즈(34)의 개구수(NA)는 0.85로 설정되고, 측정 동안의 샘플의 선 속도는 4.9m/ch 및 9.8m/초로 설정되고, 최단 마크 길이(2T)는 0.149㎛로 설정된다. 또한, 정보는 그루브 내에 기록된다.
정보층(16)의 제2 유전체층(106)의 재료의 산출 결과와 정보층(16)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 선속도 4.9m/초(1X)인 경우에 표 1에 도시되고, 선 속도 9.8m/초(2X)인 경우 표 2에 도시된다. 1X에서 기록 감도는 5.2mW 미만의 범위에 대해 ○ 으로 표시되고, 5.2mW 이상 6mW 미만 범위에 대해 △으로 표시되고, 6mW 이상 범위에서는 X로 표시된다. 또한, 2X 기록 감도에서 6mW 미만의 범위에 대해 ○으로 표시되고, 6mW 이상 7mW 미만의 범위에 대해 △로 표시되고, 7mW 이상의 범위에 대해 X로 표시된다. 또한, 반복된 개서 성능은 반복된 개서 회수가 1000 이상인 경우에 ○로 표시되고, 500 이상 1000미만인 경우 △로 표시되고, 500 미만인 경우 X로 표시된다.
이 평가 결과로서, 1X 및 2X에서의 반복된 개서 성능이 (ZnS)80(SiO2)20가 제2 유전체층(106)으로 이용되는 샘플 1-1에 대해서는 양호하지 않은데, 이는 ZnS내에 함유된 황이 기록층으로 확산되기 때문이다. 또한, 조성식 (SnO2)1-x(SiC)x(mol%)로 표시되는 재료가 제2 유전체층(106)용으로 이용되는 경우, 1X 및 2X의 기록 감도 및 1X의 반복된 개서 성능은 x=0인 샘플 1-2에 대해 다소 열등하다. 또한, x=70인 샘플 1-8에 대해서는 1X 및 2X에서의 기록 감도 및 2X에서의 반복된 개서 성능이 열등하다. 또한, x=100인 샘플 1-9에 대해서는 1X 및 2X에서의 기록 감도는 낮다. 0<x≤50인 샘플 1-3 내지 1-7에서의 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 모두 우수하다. 또한, 다른 화합물이 SnO2-SiC에 첨가되는 샘플 1-10 내지 1-26에 대해서는 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능 모두는 우수하다.
(예 A-2)
예 A의 2번째로서, 도 3에 도시된 정보 기록 매체(24)가 제조되고, 다음으로 제 정보층(25)의 반복된 개서 성능 외에도 제2 유전체층(306)과 기록 감도 사이의 관계가 조사된다. 보다 상세하게는, 제2 정보층(25)의 상이한 재료의 제2 유전체층(306)을 갖는 정보 기록 매체(24)의 샘플이 제조되고, 다음으로 제2 정보층(25)의 기록 감도 및 반복된 기록 성능이 측정된다.
샘플은 후술하는 방법으로 제조된다. 먼저, 폴리카보네이트 기판(직경 120nm 및 두께 1.1mm)가 기판(14)으로서 마련되고, 그 위에 레이저 빔(11)을 이끌기 위하여 안내 그루브(깊이 20nm, 트랙 피치 0.32㎛)가 형성된다. 다음으로, 제2 반사층(208)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 80nm), 제2 유전체층(306)(두께 10-20nm), 제2 기록층(304)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 10nm), 제1 계면층(303)으로서의 (ZrO2)50(Cr2O3)50층(두께 5nm), 및 제1 유전체층(302)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 60nm)가 스퍼터링 방법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
다음으로, 자외선 경화성 수지가 제1 유전체층(302) 상에 도포되고, 안내 그루브(깊이 20nm 및 트랙 피칙 0.32㎛)가 형성된 기판이 동일한 곳에 위치되며, 이는 서로 긴밀하게 접촉하고, 균일한 수지층을 형성하기 위해 회전한다. 그 후, 수지는 경화되고, 기판은 제거된다. 이러한 공정에 의해, 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 제1 정보층(23) 상에 가까운 측에 형성되는 25㎛ 두께의 광 분리층(17)이 형성된다.
그 후, 투과율 조정층(209)으로서의 TiO2층(두께 20nm), 제1 반사층(208)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 10nm), 제4 계면층(205)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층(두께 10nm), 제1 기록층(204)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 6nm), 제3 계면층(203)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50층(두께 5nm), 및 제3 유전체층(202)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 40nm)이 스퍼터링법에 의해 광학적 분리층(17) 상에 순서대로 증착된다.
마지막으로, 자외선 경화성 수지가 제3 유전체층(202) 상에 도포되고, 폴리카보네이트 쉬트(직경 120mm 및 두께 65㎛)가 제3 유전체층(202)와 긴밀하게 접촉되고 균일한 수지층을 형성하기 위하여 회전된다. 다음으로 자외선 광은 수지를 경화하기 위하여 조사되어 75㎛두께를 갖는 투명층(13)이 형성된다. 그 후, 레이저 빔에 의해 제2 기록층(304) 및 제1 기록층(204)을 결정화하기 위하여 초기화 공정이 수행된다. 이러한 방법에서, 제2 유전체층(306)의 상이한 재료를 갖는 복수개의 샘플이 제조된다.
상술한 방법에 의해 얻어진 이러한 샘플에 대해, 정보 기록 매체(24)의 제2 정보층(25)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 도 7에 도시된 기록 및 재생 장치(38)를 이용하여 측정된다. 이때, 레이저 빔(11)의 파장은 405nm로 설정되고, 대물 렌즈(34)의 개구수(NA)는 0.85로 설정되고, 측정 동안의 샘플의 선 속도는 4.9m/초 및 9.9m/초로 설정되며, 최단 마크 길이(2T)는 0.149㎛로 설정된다. 또한, 정보는 그루부내에 기록된다.
정보 기록 매체(24)의 제2 정보층(25)의 제2 유전체층(306)의 재료, 제2 정보층(25)의 반복된 개서 성능 외에도 기록 감도의 평가 결과가 선 속도가 4.9m/초(1X)인 경우 표 3에 도시되고, 선 속도가 9.8m/초(2X)인 경우에는 표 4에 도시된다. 1X에서의 기록 감도는 10.4mW미만의 범위에 대해 ○로 표시되고, 10.4mW 이상 12mW 미만 범위에 대해 △으로 표시되고, 12mW 이상 범위에서는 X로 표시된다. 또한, 2X 기록 감도에서 12mW 미만의 범위에 대해 ○으로 표시되고, 12mW 이상 14mW 미만의 범위에 대해 △로 표시되고, 14mW 이상의 범위에 대해 X로 표시된다. 또한, 반복된 개서 성능은 반복된 개서 회수가 1000 이상인 경우에 ○로 표시되고, 500 이상 1000미만인 경우 △로 표시되고, 500 미만인 경우 X로 표시된다.
평가 결과로서, 1X 및 2X에서의 반복된 개서 성능은 (ZnS)80(SiO2)20가 제2 유전체층(306)으로 이용되는 경우 ZnS내에 황이 기록층으로 확산되므로 샘플 2-1에 대해서는 양호하지 않다. 또한, 조성식 (SnO2)1-x(SiC)x(mol%)로 표시되는 재료가 제2 유전체층(306)용으로 이용되는 경우, 1X 및 2X의 기록 감도 및 1X의 반복된 개서 성능은 x=0인 샘플 2-2에 대해 다소 열등하다. 또한, x=70인 샘플 2-8에 대해서는 1X 및 2X에서의 기록 감도 및 2X에서의 반복된 개서 성능이 열등하다. 또한, x=100인 샘플 2-9에 대해서는 1X 및 2X에서의 기록 감도는 낮다. 0<x≤50인 샘플 2-3 내지 2-7에서의 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 모두 우수하다. 또한, 다른 화합물이 SnO2-SiC에 첨가되는 샘플 2-10 내지 2-26에 대해서는 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능 모두는 우수하다.
(예 A-3)
제2 계면층(105)이 제1 예에서 정렬된 경우, 정보 기록 매체(15)의 정보층(16)의 반복된 개서 회수는 증가된다. 동일한 방식으로, 제2 계면층(305)이 예 A-2에서 정렬되는 경우, 정보 기록 매체(24)의 제2 정보층(25)의 반복된 개서 회수는 증가된다. 제2 계면층(105) 및 제2 계면층(305)은 O 외에도 Ga 및 Cr로 구성된 군의 원소 중 적어도 하나 외에도 Zr, Hf, Y 및 Si로 구성된 군의 원소 중 적어도 하나를 포함하는 재료로 제조된다. 이러한 경우, 이들은 Ga2O3 및 Cr2O3 로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물 외에도 ZrO2, HfO2, Y2O3 및 SiO2로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함하는 재료로 제조되는 것이 바람직함이 알려졌다.
(예 A-4)
예 A의 4번째로서, 도 3에 도시된 정보 기록 매체가 제조되고, 다음으로 제4 유전체층(206)의 재료와 제1 정보층(23)의 반복된 개서 성능 외에도 기록 감도 사이의 관계가 조사된다. 보다 상세하게는, 제1 정보층(23)의 제4 유전체층(206)의 상이한 재료를 갖는 정보 기록 매체(24)의 샘플이 제조되고, 다음으로 제1 정보층(23)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 측정된다.
샘플은 아래에 설명되는 방법으로 제조된다. 먼저, 폴리카보네이트 기판(직경 120nm 및 두께 1.1mm)가 기판(14)으로서 마련되고, 그 위에 레이저 빔(11)을 이끌기 위하여 안내 그루브(깊이 20nm, 트랙 피치 0.32㎛)가 형성된다. 다음으로, 제2 반사층(308)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 80nm), 제2 유전체층(306)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층(두께 5nm), 제2 기록층(304)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 10nm), 제1 계면층(303)으로서의 (ZrO2)50(Cr2O3)50층(두께 5nm), 및 제1 유전체층(302)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 60nm)가 스퍼터링 방법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
다음으로, 자외선 경화성 수지가 제1 유전체층(302) 상에 도포되고, 안내 그루브(깊이 20nm 및 트랙 피치 0.32㎛)가 형성된 기판이 동일한 곳에 위치되며, 이는 서로 긴밀하게 접촉하고, 균일한 수지층을 형성하기 위해 회전한다. 그 후, 수지는 경화되고, 기판은 제거된다. 이러한 공정에 의해, 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 제1 정보층(23) 상에 가까운 측에 형성되는 25㎛ 두께의 광 분리층(17)이 형성된다.
그 후, 투과율 조정층(209)으로서의 TiO2층(두께 20nm), 제1 반사층(208)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 10nm), 제4 계면층(205)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층(두께 10nm), 제1 기록층(204)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 6nm), 제3 계면층(203)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50층(두께 5nm), 및 제3 유전체층(202)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 40nm)이 스퍼터링법에 의해 광학적 분리층(17) 상에 순서대로 증착된다.
다음으로, 자외선 경화성 수지가 제3 유전체층(202) 상에 도포되고, 안내 그루브(깊이 20nm 및 트랙 피치 0.32㎛)가 형성되는 기판이 동일한 곳에 위치되며, 서로 긴밀하게 접촉되며 균일한 수지 층을 형성하기 위하여 회전된다. 그 후, 수지는 경화되고, 기판이 제거된다. 이러한 공정에 의해, 레이저 빔(11)을 이끌기 위한 안내 그루브가 제1 정보층(23)에 가까운 측에 형성되는 25㎛ 두께를 갖는 광학적 분리층(17)이 형성된다.
그 후, 투과율 조정층(209)으로서의 TiO2층(두께 20nm), 제1 반사층(208)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 10nm), 제4 계면층(205)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층(두께 10nm), 제1 기록층(204)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 6nm), 제3 계면층(203)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50층(두께 5nm), 및 제3 유전체층(202)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 40nm)이 스퍼터링법에 의해 광학적 분리층(17) 상에 순서대로 증착된다.
마지막으로, 자외선 경화성 수지가 제3 유전체층(202) 상에 도포되고, 폴리카보네이트 쉬트(직경 120mm 및 두께 65㎛)가 제3 유전체층(202)와 긴밀하게 접촉되고 균일한 수지층을 형성하기 위하여 회전된다. 다음으로 자외선 광은 수지를 경화하기 위하여 조사되어 75㎛두께를 갖는 투명층(13)이 형성된다. 그 후, 레이저 빔에 의해 제2 기록층(304) 및 제1 기록층(204)을 결정화하기 위하여 초기화 공정이 수행된다. 이러한 방법에서, 제4 유전체층(206)의 상이한 재료를 갖는 복수개의 샘플이 제조된다.
상술한 방법에 의해 얻어진 이러한 샘플에 대해, 정보 기록 매체(24)의 제1 정보층(23)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 도 7에 도시된 기록 및 재생 장치(38)를 이용하여 측정된다. 이때, 레이저 빔(11)의 파장은 405nm로 설정되고, 대물 렌즈(34)의 개구수(NA)는 0.85로 설정되고, 측정 동안의 샘플의 선 속도는 4.9m/초 및 9.9m/초로 설정되며, 최단 마크 길이(2T)는 0.149㎛로 설정된다. 또한, 정보는 그루부내에 기록된다.
정보 기록 매체(24)의 제1 정보층(23)의 제4 유전체층(206)의 재료, 제1 정보층(23)의 반복된 개서 성능 외에도 기록 감도의 평가 결과가 선 속도가 4.9m/초(1X)인 경우 표 5에 도시되고, 선 속도가 9.8m/초(2X)인 경우에는 표 6에 도시된다. 1X에서의 기록 감도는 10.4mW미만의 범위에 대해 ○로 표시되고, 10.4mW 이상 12mW 미만 범위에 대해 △으로 표시되고, 12mW 이상 범위에서는 X로 표시된다. 또한, 2X 기록 감도에서 12mW 미만의 범위에 대해 ○으로 표시되고, 12mW 이상 14mW 미만의 범위에 대해 △로 표시되고, 14mW 이상의 범위에 대해 X로 표시된다. 또한, 반복된 개서 성능은 반복된 개서 회수가 1000 이상인 경우에 ○로 표시되고, 500 이상 1000미만인 경우 △로 표시되고, 500 미만인 경우 X로 표시된다.
평가 결과로서, 1X 및 2X에서의 반복된 개서 성능은 (ZnS)80(SiO2)20가 제2 유전체층(306)으로 이용되는 경우 ZnS내에 황이 기록층으로 확산되므로 샘플 3-1에 대해서는 양호하지 않다. 또한, 조성식 (SnO2)1-x(SiC)x(mol%)로 표시되는 재료가 제4 유전체층(206)용으로 이용되는 경우, 1X 및 2X의 기록 감도 및 1X의 반복된 개서 성능은 x=0인 샘플 3-2에 대해 다소 열등하다. 또한, x=70인 샘플 3-8에 대해서는 1X 및 2X에서의 기록 감도 및 2X에서의 반복된 개서 성능이 열등하다. 또한, x=100인 샘플 3-9에 대해서는 1X 및 2X에서의 기록 감도는 낮다. 0<x≤50인 샘플 3-3 내지 3-7에서의 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 모두 우수하다. 또한, 다른 화합물이 SnO2-SiC에 첨가되는 샘플 3-10 내지 3-26에 대해서는 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능 모두는 우수하다.
(예 A-5)
예 A의 5번째로서, 도 4에 도시된 정보 기록 매체(29)가 제조되고, 예 A의 첫 번째와 동일한 실험이 수행된다.
샘플은 후술하는 방법으로 제조된다. 먼저, 폴리카보네이트 기판(직경 120mm 및 두께 0.6mm)이 기판(26)용으로 마련되고, 안내 그루브(깊이 40nm 및 트랙 피치 0.344㎛)가 레이저 빔(11)을 이끌기 위해 형성된다. 다음으로, 제1 유전체층(102)로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 60nm), 제1 계면층(103)으로서의 (ZrO2)50(Cr2O3)50층(두께 5nm), 기록층(104)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 10nm), 제2 유전체층(106)(두께 10-20nm) 및 반사층(108)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 80nm)이 스퍼터링 방법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
그 후, 자외선 경화성 수지가 더미 기판(28) 상에 도포되고, 기판(26)의 반사층(108)이 더미 기판(28) 상에 도포되고, 기판(26)의 반사층(108)은 더미 기판(28)과 긴밀하게 접촉하여 균일한 수지층(두께 20㎛)을 형성하기 위하여 회전된다. 다음으로, 자외선 광이 수지를 경화하게 위하여 조사되어 기판(26) 및 더미 기판(28)은 접착층(27)을 통해 서로 밀착된다. 마지막으로, 레이저 빔에 의해 기록층(104)의 전체 표면을 결정화하기 위하여 초기화 공정이 수행된다.
상술한 방법에 의해 얻어진 이들 샘플에 대해, 정보 기록 매체(29)의 정보층(16)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 첫 번째 예 A와 동일한 방법에 의해 측정된다. 이때, 레이저 빔(11)의 파장은 405nm로 설정되고, 대물 렌즈(34)의 개구수(NA)는 0.65로 설정되며, 측정 동안의 샘플의 선속도는 8.6m/초 및 17.2m/초로 설정되고, 최단 마크 길이는 0.294㎛로 설정된다. 또한, 정보는 그루부내에 기록된다.
결과적으로, 예 A의 첫 번째와 동일한 방식으로, 1X 및 2X에서의 반복된 개서 성능이 (ZnS)80(SiO2)20가 제2 유전체층(106)으로 이용되는 경우 양호하지 않은데, 이는 ZnS내에 함유된 황이 기록층으로 확산되기 때문이다. 또한, 조성식 (SnO2)1-x(SiC)x(mol%)로 표시되는 재료가 제2 유전체층(106)용으로 이용되는 경우, 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 0<x≤50인 재료를 이용하면 모두 우수하다. 또한, 1X 및 2X인 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 다른 화합물이 SnO2-SiC에 첨가된 경우 모두 우수하다.
(예 A-6)
예 A의 6번째로서, 도 6에 도시된 정보 기록 매체가 제조되고, 제2 예 A와 동일한 실험이 수행되었다.
샘플은 후술하는 방법으로 제조된다. 먼저, 폴리카보네이트 기판(직경 120mm 및 두께 0.6mm)이 기판(26)용으로 마련되고, 안내 그루브(깊이 40nm 및 트랙 피치 0.344㎛)가 레이저 빔(11)을 이끌기 위해 형성된다. 다음으로, 제3 유전체층(202)로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 40nm), 제3 계면층(203)으로서의 (ZrO2)50(Cr2O3)50층(두께5nm), 제1 기록층(204)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 6nm), 제4 계면층(205)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층(두께 10nm), 제1 반사층(208)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 10nm), 투과율 조정층(209)로서의 TiO2층(두께20nm)이 스퍼터링 법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
또한, 폴리카보네이트 기판(직경 120mm 및 두께 0.58mm)이 기판(30)용으로 마련되고, 안내 그루브(깊이 40nm 및 트랙 피치 0.344㎛)가 레이저 빔(11)을 이끌기 위해 형성된다. 다음으로, 제2 반사층(208)으로서의 Ag-Pd-Cu층 (두께80nm), 제2 유전체층(306) (두께 10-20nm), 제2 기록층(304)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층 (두께 10nm), 제1 계면층(303)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층 (두께 5nm), 제2 유전체층(302)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층 (두께60nm)이 스퍼터링 방법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
그 후, 자외선 경화성 수지가 기판(30)의 제1 유전체층(302) 상에 도포되고, 투과율 조정층(209)이 기판(30)에 긴밀하게 접촉되어 균일한 수지층(두께 20㎛)을 형성하기 위하여 회전된다. 다음으로, 자외선 광이 수지를 경화하게 위하여 조사되어 기판(26) 및 기판(30)은 접착층(27)을 통해 서로 밀착된다. 마지막으로, 레이저 빔에 의해 제2 기록층(304) 및 제1 기록층(204)의 전체 표면을 결정화하기 위하여 초기화 공정이 수행된다.
상술한 방법에 의해 얻어진 이들 샘플에 대해, 정보 기록 매체(32)의 정보층(25)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 첫 번째 예 A와 동일한 방법에 의해 측정된다. 이때, 레이저 빔(11)의 파장은 405nm로 설정되고, 대물 렌즈(34)의 개구수(NA)는 0.65로 설정되며, 측정 동안의 샘플의 선속도는 8.6m/초 및 17.2m/초로 설정되고, 최단 마크 길이는 0.294㎛로 설정된다. 또한, 정보는 그루부내에 기록된다.
결과적으로, 예 A의 첫 번째와 동일한 방식으로, 1X 및 2X에서의 반복된 개서 성능이 (ZnS)80(SiO2)20가 제2 유전체층(106)으로 이용되는 경우 양호하지 않은데, 이는 ZnS내에 함유된 황이 기록층으로 확산되기 때문이다. 또한, 조성식 (SnO2)1-x(SiC)x(mol%)로 표시되는 재료가 제2 유전체층(306)용으로 이용되는 경우, 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 0<x≤50인 재료를 이용하면 모두 우수하다. 또한, 1X 및 2X인 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 다른 화합물이 SnO2-SiC에 첨가된 경우 모두 우수하다.
(예 A-7)
제2 계면층(105)이 5번째 예 A에서 정렬되는 경우, 정보 기록 매체(29)의 정보층(16)의 반복된 개서 성능이 개선된다. 동일한 방식으로, 예 A-6에서 제2 계면층(305)가 정렬되는 경우, 정보 기록 매체(32)의 제2 정보층(25)의 반복된 개서 성능이 개선된다. 제2 계면층(105) 및 제2 계면층(305)는 O 외에도 Ga 및 Cr로 구성된 군의 원소 중 적어도 하나 외에도 Zr, Hf, Y 및 Si로 구성된 군의 원소 중 적어도 하나를 포함하는 재료로 제조된다. 이 경우, Ga2O3 및 Cr2O3으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물 외에도 ZrO2, HrO2, Y2O3 및 SiO2로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함하는 재료로 제조되는 것이 바람직함이 발견되었다.
(예 A-8)
예 A의 8번째로서, 도 6에 도시된 정보 기록 매체가 제조되고, 다음으로 예 A의 4번째와 동일한 실험이 수행되었다.
샘플은 후술하는 방법으로 제조된다. 먼저, 폴리카보네이트 기판(직경 120mm 및 두께 0.6mm)이 기판(26)용으로 마련되고, 안내 그루브(깊이 40nm 및 트랙 피치 0.344㎛)가 레이저 빔(11)을 이끌기 위해 형성된다. 다음으로, 제3 유전체층(202)로서의 (ZnS)80(SiO2)20층(두께 40nm), 제3 계면층(203)으로서의 (ZrO2)50(Cr2O3)50층(두께 5nm), 제1 기록층(204)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층(두께 6nm), 제4 계면층(205)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층(두께 5nm), 제4 유전체층(206)(두께 5nm), 제1 반사층(208)으로서의 Ag-Pd-Cu층(두께 10nm), 투과율 조정층(209)로서의 TiO2층(두께20nm)이 스퍼터링 법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
또한, 폴리카보네이트 기판(직경 120mm 및 두께 0.58mm)이 기판(30)용으로 마련되고, 안내 그루브(깊이 40nm 및 트랙 피치 0.344㎛)가 레이저 빔(11)을 이끌기 위해 형성된다. 다음으로, 제2 반사층(308)으로서의 Ag-Pd-Cu층 (두께80nm), 제2 유전체층(306)으로서의 (SnO2)80(SiC)20층 (두께 15nm), 제2 계면층(305)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50 층(두께5nm), 제2 기록층(304)으로서의 Ge28Sn3Bi2Te34층 (두께 10nm), 제1 계면층(303)으로서의 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50층 (두께 5nm), 제2 유전체층(302)으로서의 (ZnS)80(SiO2)20층 (두께60nm)이 스퍼터링 방법에 의해 폴리카보네이트 기판 상에 순서대로 증착된다.
그 후, 자외선 경화성 수지가 기판(30)의 제1 유전체층(302) 상에 도포되고, 기판(26)의 투과율 조정층(209)이 기판(30)에 긴밀하게 접촉되어 균일한 수지층(두께 20㎛)을 형성하기 위하여 회전된다. 다음으로, 자외선 광이 수지를 경화하게 위하여 조사되어 기판(26) 및 기판(30)은 접착층(27)을 통해 서로 밀착된다. 마지막으로, 레이저 빔에 의해 제2 기록층(304) 및 제1 기록층(204)의 전체 표면을 결정화하기 위하여 초기화 공정이 수행된다.
상술한 방법에 의해 얻어진 이들 샘플에 대해, 정보 기록 매체(32)의 제1 정보층(23)의 기록 감도 및 반복된 개서 성능이 첫 번째 예 A와 동일한 방법에 의해 측정된다. 이때, 레이저 빔(11)의 파장은 405nm로 설정되고, 대물 렌즈(34)의 개구수(NA)는 0.65로 설정되며, 측정 동안의 샘플의 선속도는 8.6m/초 및 17.2m/초로 설정되고, 최단 마크 길이는 0.294㎛로 설정된다. 또한, 정보는 그루부내에 기록된다.
결과적으로, 예 A의 4번째와 동일한 방식으로, 1X 및 2X에서의 반복된 개서 성능이 (ZnS)80(SiO2)20가 제4 유전체층(206)으로 이용되는 경우 양호하지 않은데, 이는 ZnS내에 함유된 황이 기록층으로 확산되기 때문이다. 또한, 조성식 (SnO2)1-x(SiC)x(mol%)로 표시되는 재료가 제4 유전체층(206)용으로 이용되는 경우, 1X 및 2X의 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 0<x≤50인 재료를 이용하면 모두 우수하다. 또한, 1X 및 2X인 기록 감도 및 반복된 개서 성능은 다른 화합물이 SnO2-SiC에 첨가된 경우 모두 우수하다.
(예 A-9)
예 A-1 내지 예 A-8에서, 조성식 (Ge-Sn)Te, GeTe-Sb2Te3, (Ge-Sn)Te-Sb2Te3, GeTe-Bi2Te3, (Ge-Sn)Te-Bi2Te3, GeTe-(Sb-Bi)2Te3 및 (Ge-Sn)Te-(Sb-Bi)2Te3 중 하나의 조성식으로 나타나는 재료가 기록층(104) 또는 제2 기록층(304)용으로 이용된다. 결과적으로, 동일한 결과가 수득된다.
(예 A-10)
예 A-10에서, 도 8에 도시된 전기적 정보 기록 매체(44)가 제조되며, 다음으로 전류 인가로 인한 위상 변화가 검사된다.
질화 공정이 수행되는 Si 기판이 기판(39)으로서 마련된다. 다음으로 6㎛x6㎛ 면적과 0.1㎛두께를 갖는 하부 전극(40)으로서의 Pt층, 4.5㎛x4.5㎛ 면적과 0.001㎛ 두께를 갖는 제1 유전체층(401)으로서의 (SnO2)80(SiC)20 층, 5㎛x5㎛ 면적과 0.1㎛ 두께를 갖는 제1 기록층(41)으로서의 Ge22Bi2Te25 층, 5㎛x5㎛ 면적과 0.1㎛ 두께를 갖는 제2 기록층(42)으로서의 Sb70Te25Ge5 층, 5㎛x5㎛ 면적과 0.01㎛ 두께를 갖는 제2 유전체층(402)으로서의 (SnO2)80(SiC)20 층, 5㎛x5㎛ 면적과 0.01㎛ 두께를 갖는 상부 전극(43)으로서의 Pt층이 스퍼터링법에 의해 기판 상에 순서대로 증착된다. 제1 유전체층(401) 및 제2 유전체층(402)은 절연체이다. 그러므로, 제1 기록층(41)과 제2 기록층(42)에 전류를 공급하기 위하여, 제1 유전체층(401) 및 제2 유전체층(402)은 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)와 유사한 면적에서 형성되어, 하부 전극(40), 제1 기록층(41), 제2 기록층(42) 및 상부 전극(43)과 접촉하는 부분이 확보된다.
그 후, Au 리드 와이어가 하부 전극(40) 및 상부 전극(43)에 결합(bond)되어 전기적 정보 기록 및 재생 장치(50)는 인가부분(45)을 통해 전기적 정보 기록 매체(44)에 접속된다. 이러한 전기적 정보 기록 및 재생 장치(50)는 펄스 전원(48)이 스위치(47)를 통해 하부 전극(40)과 상부 전극(43) 양단에 접속되도록 한다. 또한, 상변화로 인한 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)의 저항값의 변화는 스위치(49)를 통해 상부 전극(40) 및 하부 전극(43) 양단에 접속되는 저항 측정 장치(46)에 의해 검출될 수 있다.
여기서, 제1 기록층(41)의 용융점 Tm1은 630℃이고, 결정화 온도 Tx1은 170℃이며, 결정화 시간 tx1은 100ns이다. 또한, 제2 기록층(42)의 용융점 Tm2은 550℃이고, 결정화 온도 Tx2는 200℃이며, 결정화 시간 tx2는 50ns이다. 또한, 제1 기록층(41)이 비정질상인 경우의 저항값 ra1은 500옴이고, 제1 기록층(41)이 결정상인 경우의 저항값 rc1은 10옴이며, 제2 기록층(42)가 비정질상인 경우의 저항값 ra2는 800옴이며, 제2 기록층(42)가 결정상인 경우의 저항값 rc2는 20옴이다.
제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42) 모두는 비정질상인 경우, 도 11에 도시된 기록 파형(501)에서 Ic1=5mA 및 tc1=150ns를 갖는 전류 펄스가 하부 전극(40) 및 상부 전극(43) 양단에 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41) 만이 비정질상에서 결정상으로 변한다(이하, 제2 상태로 칭함). 또한, 제1 상태에서 도 11에 도시된 기록 파형(502)에서 Ic2=10mA 및 tc2=100ns를 갖는 전류 펄스가 하부 전극(40) 및 상부 전극(43) 양단에 인가된다. 다음으로, 제2 기록층(42) 만이 비정질상에서 결정상으로 변한다(이하, 제3 상태). 또한, 제1 상태에서 도 11에 도시된 기록 파형(503)에서 Ic1=5mA 및 tc1=150ns를 갖는 전류 펄스는 하부 전극(40)과 상부 전극(43) 양단에 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)가 비정질상에서 결정상으로 변한다(이하, 제4 상태).
다음으로, 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42) 모두가 결정상이며 낮은 저항 상태인 제4 상태에 있는 경우, 도 11에 도시된 기록 파형(504)에서 Ia1=20mA, Ic2=10mA 및 tc2=100ns를 갖는 전류 펄스가 하부 전극(40)과 상부 전극(43) 양단에 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41) 만이 결정상에서 비정질상으로 변한다(제3 상태). 또한, 제4 상태에서 도 11에 도시된 기록 파형(505)에서 Ia2=15mA 및 ta2=50ns를 갖는 전류 펄스가 하부 전극(40)과 상부 전극(43) 양단에 인가된다. 다음으로, 제2 기록층(42)만이 결정상에서 비정질상으로 변한다(제2 상태). 또한, 제4 상태에서 도 11에 도시된 소거 파형에서 Ia1=20mA 및 ta1=50ns를 갖는 전류 펄스가 하부 전극(40)과 상부 전극(43) 양단에 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41)과 제2 기록층(42) 모두가 결정상에서 비정질상으로 변한다(제1 상태).
또한, 제2 상태 또는 제3 상태에서 도 11의 기록 파형(503)에 대해 Ic2=10 mA, tc1=150 ns의 전류 펄스가 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41)및 제2 기록층(42)이 모두 비정질상으로부터 결정상으로 변한다(제4 상태). 또, 제2 상태 혹은 제3 상태에서 도 11의 소거 파형(507)에 대해 Ia1=20 mA, Ic2=10 mA, tc1=150 ns, ta1=50 ns의 전류 펄스가 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41)및 제2 기록층(42) 모두가 모두 결정상에서 비정질상으로 변한다(제1 상태). 또, 제2 상태에서 도 11의 기록 파형(508)에 대해 Ia1=20 mA, Ic2=10 mA, tc2=100 ns, ta1=50 ns전류 펄스가 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41)이 결정상으로부터 비정질상으로 변하고, 제2 기록층(42)이 비정질상에서 결정상으로 변한다(제3 상태). 또, 제3 상태에서 도 11의 기록 파형(509)에 대해 Ia2=15 mA, Ic1=5 mA, tc1=150 ns, ta2=50 ns의 전류 펄스가 인가된다. 다음으로, 제1 기록층(41)이 비정질상으로부터 결정상으로 변하고, 제2 기록층(42)이 결정상에서 비정질상으로 변한다(제2 상태).
이상의 결과로부터, 도 8의 전기적 상변화형 정보 기록 매체(44)에서는, 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)의 각각을 결정상과 비정질상 사이에 전기적으로 가역 변화시킬 수 있다. 그러므로, 4개 상태가 구현된다. 제1 상태는 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42) 모두가 비정질상인 상태이다. 제2 상태는 제1 기록층(41)이 결정상이고 제2 기록층(42)이 비정질상인 상태이다. 제3 상태는 제1 기록층(41)이 비정질상이고 제2 기록층(42)이 결정상인 상태이다. 제4 상태는 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42) 모두가 결정상인 상태이다.
또, 전기적 상변화형 정보 기록 매체(44)의 반복된 개서 회수가 측정된다. 다음으로, 제1 유전체층(401) 및 제2 유전체층(402)이 제공되지 않은 경우에 비해 반복된 개서 회수가 10배 이상 향상됨을 알 수 있었다. 이것은, 제1 유전체층(401) 및 제2 유전체층(402)이 하부 전극(40) 및 상부 전극(43)에서 제1 기록층(41) 및 제2 기록층(42)으로의 각각의 물질 이동을 억제하고 있기 때문에 있다.
(예 B)
본 발명이 더 자세히 설명된다.
먼저, 본 발명에 따른 정보 기록 매체의 유전체층을 증착하는데 이용되는 산화물-탄화물 계 재료층으로 제조된 타겟에 대해서, 공칭 조성물(즉, 공급용 타겟의 제조에 의해 개시된 조성물)과 분석된 조성물 사이의 관계가 미리 시험에 의해 확인되었다.
본 시험에서는, 그 일례로서 조성식(11)에 상당하는(SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20 (mol%)의 공칭 조성을 갖는 것으로 개시된 스패터링 타겟이 이용되었다. 이 스패터링 타겟을 분말상으로 해, X선마이크로 애널라이저법에 의해 조성 분석을 실시했다. 이 결과, 스패터링 타겟의 분석 조성이, 각 원소의 비율(원자％)로 나타나는 조성식으로서 얻을 수 있었다. 분석 결과를, 표 7에 나타낸다. 또한, 표 7에는, 공칭 조성으로부터 산출되는 원소 조성인, 환산 조성도 제시한다.
| 공칭 조성(mol%): (SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20 | 재료층의 조성 분석 |
| 재료층의 조성 분석: Sn11.1Ga22.2O55.5Si5.6C5.6 | 분석된 조성(원자%): Sn10.2Ga23.1O56.4Si5.1C5.2 |
표 7에 도시된 것처럼, 분석 조성은 환산 조성과 실질적으로 동일하다. 이 결과로부터, 식 (3) 및식 (4)에 의해 표기되는 스패터링 타겟의 실제의 조성(즉, 분석 조성)은 계산에 의해 요구되는 원소 조성(즉, 환산 조성)과 거의 일치해, 따라서 공칭 조성이 적정인 것이 확인되었다. 그러므로, 이하의 예에 대해서는, 스패터링 타겟의 조성을 공칭 조성(mol％)으로 나타낸다. 또, 스패터링 타겟의 공칭 조성이 스패터링 타겟을 이용해 스패터링법에 의해 형성한 산화물-탄화물계 재료층의 조성(mol％)으로 간주되어도 문제가 없는 것으로 생각된다. 따라서, 이하의 예에서는, 스패터링 타겟을 이용해 형성된 층의 조성이 스패터링 타겟의 조성으로 개시된다.
(예 B-1)
예 B-1에서, 도 13을 참조로 한 제11 실시예에서 설명된 정보 기록 매체에서, 제1 유전체층 2 및 제2 유전체층 6이 (SnO2)95(SiC)5 (mol%)로 공칭 조성이 표시된 스패터링 타겟을 이용해 형성된다. 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)은 같은 재료로 형성된다. 이하, 본 실시예의 정보 기록 매체의 제작 방법을 설명한다. 이하의 설명에 대해서는, 도 13에 도시된 각 구성요소와 같은 참조 번호를 이용한다.
우선, 기판(1)으로서 안내 그루브가 한쪽 표면에 미리 설치된, 직경 120 mm, 두께 0.6 mm의 원형의 폴리카보네이트 기판이 준비되는데, 여기서 안내 그루브는 깊이 56 nm, 트랙 피치 0.615μm를 가지며, 이 트랙 피치는 기판(1)의 주면에 대해 평행한 면 상의 그루브 표면 및 랜드 표면의 중심 사이의 거리이다.
기판(1)상에, 두께 145 nm의 제1 유전체층(2), 두께 8 nm의 기록층(4), 두께 45 nm의 제2 유전체층(6), 두께 40 nm의 빛 흡수 보정층(7), 및 두께 80 nm의 반사층(8)이 순서대로 스퍼터링법 및 이하에 설명하는 방법으로 증착된다.
제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)을 구성하는 재료로서(SnO2)95(SiC)5(mol％)이 이용된다.
제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)을 형성하는 단계에서, 상술의 재료를 포함하는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)이 증착 장치에 부착되고, 압력 0.13 Pa에서 고주파 스퍼터링을 실시해 증착된다.
기록층(4)을 형성되는 단계는 GeTe-Sb2Te3의 2원계 조성의 Ge의 일부를 Sn로 치환한 Ge－Sn－Sb－Te계 재료로부터 완성되는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)이 증착 장치에 설치되고, 0.13 Pa에서의 직류 스퍼터링에 의해 실시된다. 기록층의 조성은, Ge27Sn8Sb12Te53(원자％)이다.
빛 흡수 보정층(7)을 형성되는 단계는 조성이 Ge80Cr20(원자％)인 재료로부터 완성되는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)이 증착 장치에 설치되고, 약 0.4 Pa에서의 직류 스퍼터링에 의해 실시된다.
반사층(8)이 형성되는 단계는 Ag－Pd－Cu 합금으로부터 완성되는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)이 증착 장치에 설치되고, 약 0.4 Pa에서의 직류 스퍼터링에 의해 실시된다.
반사층(8)이 형성된 후, 자외선 경화성 수지가 반사층(8)상에 도포된다. 도포된 자외선 경화성 수지 위에, 직경 120 mm, 두께 0.6 mm의 폴리카보네이트로 제조된 더미 기판(10)이 밀착된다. 그 다음에, 더미 기판(10)의 측면으로부터 자외선을 조사해 수지를 경화시켜 밀착되었다.
상기의 밀착 단계 이후, 파장 810 nm의 반도체 레이저를 사용해 초기화 공정이 실시되어, 기록층(4)이 결정화되었다. 초기화 공정의 종료에 의해, 정보 기록 매체의 제작이 완료된다.
(예 B-2)
예 B-2의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)80(SiC)20(mol％)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-3)
예 B-3의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)60(SiC)40 (mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-4)
예 B-4의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)75(ZrO2)10(SiC)15 (mol%)로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-5)
예 B-5의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)을 (SnO2)60(HfO2)20(SiC)20 (mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-6)
예 B-6의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)50(ZrO2)40(SiC)10(mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-7)
예 B-7의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (Ga2O3)80(SiC)20 (mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-8)
예 B-8의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (Ga2O3)70(ZrO2)15(TaC)15 (mol%)로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-9)
예 B-9의 정보 기록 매체는, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)60(Ga2O3)20(SiC)20 (mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-10)
예 B-10의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20 (mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-11)
예 B-11의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)20(Ga2O3)60(SiC)20 (mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-12)
예 B-12의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)40(Ga2O3)40(ZrO2)10(TiC)10 (mol%)으로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(예 B-13)
예 B-13의 정보 기록 매체는 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)60(Ga2O3)20(ZrO2)5(SiC)15 (mol%)로 공칭 조성이 표시된 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(비교예 1)
비교예 1의 정보 기록 매체로서 도 5에 도시된 구성의 정보 기록 매체가 제조된다. 여기서, 제1 유전체층(102) 및 제2 유전체층(106)은 (ZnS)80(SiO2)20 (mol%)의 스퍼터링 타겟으로 형성된다. 또, 제1 계면층(103) 및 제2 계면층(105)은 각각 5nm 두께를 갖는 층이되는 ZrO2-SiO2-Cr2O3로 제조된다.
제1 유전체층(102) 및 제2 유전체층(106)은 (ZnS)80(SiO2)20 (mol%)로부터 완성되는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)을 사용하고, 압력 0.13 Pa에서 고주파 스퍼터링을 실시해 제조된다.
제1 계면층(103) 및 제2 계면층(105)은 (ZrO2)25(SiO2)25(CrO2)50 (mol%)의 조성을 가지는 재료로부터 완성되는 스퍼터링 타겟(직경 10 0 mm, 두께 6 mm)이 증착 장치에 설치되고, 고주파 스퍼터링으로 형성된다. 그 이외의 빛 흡수 보정층(7), 반사층(8) 및 더미 기판(10)과의 밀착은 제1 예에서의 정보 기록 매체의 경우와 같다.
(비교예 2)
비교예 2의 정보 기록 매체는, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 SnO2만의 공칭 조성으로 표시되는 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(비교예 3)
비교예 3의 정보 기록 매체는, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 GaO3만의 공칭 조성으로 표시되는 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(비교예 4)
비교예 4의 정보 기록 매체는, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 SiC만의 공칭 조성으로 표시되는 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(비교예 5)
비교예 5의 정보 기록 매체는, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)50(Ga2O3)50 (mol%)의 공칭 조성으로 표시되는 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
(비교예 6)
비교예 6의 정보 기록 매체는, 제1 유전체층(2) 및 제2 유전체층(6)이 (SnO2)80(ZrO2)20 (mol%)의 공칭 조성으로 표시되는 스퍼터링 타겟을 이용해 형성되는 것 이외는, 예 B-1의 정보 기록 매체의 경우와 동일하게 제작된다.
다음으로, 상술한 제1 내지 제13 실시예 및 비교예 1~5의 정보 기록 매체에 대해서 평가를 실시했다. 이하에 평가방법에 대해 설명한다. 평가 항목으로서 (1) 유전체층과 기록층과의 밀착성, (2) 기록 감도, (3) 개서 성능이 평가된다.
우선, (1)의 밀착성은, 고온 고습 조건하에서의 박리(exfoliation)의 유무에 근거해 평가했다. 구체적으로는, 초기화 공정 후의 정보 기록 매체를, 온도 90℃으로 상대습도 80％의 고온 고습조에 100시간 방치한 후, 기록층(4)과 유전체층 (2, 6) 사이의 계면의 적어도 하나에서 박리가 발생하는지 여부를 광학 현미경으로 관찰했다.
(2) 기록 감도와 (3) 반복된 개서 성능은 기록 재생 평가 장치를 이용해 최적 파워와 그 기록 파워에서의 반복된 개서 회수에 의해 평가된다.
정보 기록 매체의 신호 평가는, 정보 기록 매체를 회전시키는 스핀들 모터와 레이저 빔을 발하는 반도체 레이저를 갖춘 광학 헤드와 레이저 빔을 정보 기록 매체의 기록층(4) 상에 집광 시키는 대물렌즈를 구비한 일반적인 구성의 정보 기록 시스템을 이용했다. 구체적으로는, 파장 660 nm의 반도체 레이저와 개구수 0.6의 대물렌즈를 사용해, 약 4.7 GB에 해당하는 기록을 실시했다. 이 때, 정보 기록 매체를 회전시키는 선속도는 8.2m／초로 설정된다. 또, 후술의 평균 지터값을 계산하기 위하여 지터값의 측정에는, 타임 인터벌 애널라이저가 이용된다.
우선, 반복 회수를 결정 할 때의 측정 조건을 결정하기 위해서, 피크 파워(Pp) 및 바이어스 파워(Pb)를 이하의 순서로 설정된다. 상기의 시스템을 이용하여, 레이저 빔의 파워는 고파워 레벨의 피크 파워(mW)와 저파워 레벨의 바이어스 파워(mW) 사이에서 변조되고, 레이저 빔이 정보 기록 매체에 조사되어, 0.42μm(3T)에서 1.96μm(14T) 범위 내의 마크 길이를 갖는 랜덤 신호가 (그루브 기록으로서) 기록층(4)의 동일한 그루브 표면에서 10회 기록된다. 다음으로, 리딩 에지의 지터값(기록 마크의 리딩 에지 부분에서의 지터)과 트레일링 에지의 지터값(기록 마크의 트레일링 에지 부분에서의 지터값)이 이들의 평균값을 평균 지터값으로서 계산하도록 측정된다. 평균 지터값은 바이어스 파워를 일정한 값에 고정하면서 피크 파워가 다양하게 변경되는 기록 조건하에서 측정된다. 피크 파워는 서서히 증가되고, 랜덤 신호의 평균 지터값이 13％에 이르렀을 때, 피크 파워의 1.3배의 파워가 임시 Pp1로 결정된다. 다음에, 피크 파워를 Pp1로 고정하면서, 바이어스 파워를 다양하게 변화시킨 각 기록 조건에 대해 평균 지터값을 측정된다. 다음으로, 랜덤 신호의 평균 지터값이 13％이하가 되었을 때의, 바이어스 파워의 상한치 및 하한치의 평균치가 Pb로 설정된다. 이 바이어스 파워를 Pb로 고정하면서, 피크 파워를 다양하게 변화시킨 각 기록 조건에 대해 평균 지터값이 측정된다. 다음으로, 피크 파워가 서서히 증가되고, 랜덤 신호의 평균 지터값이 13％에 이르렀을 때, 피크 파워의 1.3배의 파워가 Pp로 설정된다. 상술한 것처럼 설정한 Pp 및 Pb의 조건에서 기록이 수행되는 경우, 예를 들면 10회 반복 기록된 이후에, 8~9％의 평균 지터값이 수득된다. 시스템의 레이저 파워 상한치를 고려하면, Pp≤14 mW, Pb≤8 mW의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
반복 회수는, 본 실시예에서 평균 지터값에 근거해 결정된다. 그 파워가 상술한 것처럼 설정된 Pb에서 Pb 사이에서 변조되는 레이저 빔이 소정회 반복적으로 동일한 그루브 표면에서 0.42μm(3T)~1.96μm(14T)의 범위내의 마크 길이를 갖는 랜덤 신호를 (그루브 기록으로서)기록하도록 정보 기록 매체로 조사되고, 다음으로 평균 지터값이 측정된다. 반복 회수가 1, 2, 3, 5, 10, 100, 200, 및 500회 및 1,000회 이상에서는 10,000회까지 1,000회 마다의 경우, 평균 지터값이 측정된다. 반복된 개서 성능은 평균 지터값이 13％에 이르렀을 때의 반복 회수에 의해 평가된다. 반복 회수가 큰 만큼, 반복된 개서 성능이 높다. 상기와 같은 정보 기록 매체를 화상 음성 레코더로 이용하는 경우에는, 반복 회수는 10,000회 이상인 것이 바람직하고, 1만회 이상이면 보다 바람직하다.
표 8은 예 1~13 및 비교예 1~6의 정보 기록 매체에 있어서의 (1) 밀착성, (2) 기록 감도, (3) 개서 성능의 평가 결과를 나타낸다. 예 제1 내지 13 및 비교예 2~6의 정보 기록 매체에 대해서, 유전체층으로 이용되는 재료의 원자％도 병기된다. 여기에서, 밀착성의 평가 결과로서 상기 고온 고습 시험 후의 박리의 유무가 나타난다. 기록 감도는,설정된 피크 파워를 나타내며, 14 mW이하이면 양호한 것으로 평가된다. 또, 개서 성능은 반복 회수가 1,000회 미만이면 ×(나쁨), 1000회 이상 1만회 미만이면 △, 1만회 이상이면 ○(우수)인 것으로 평가된다. 표 8에서 이해되는 것처럼, 유전체층(2, 6)의 재료가 SnO2, Ga2O3 또는 SiC인 경우에는, 기록층(4)과 유전체층(2, 6) 사이의 밀착성이 양호하더라도, 기록 감도는 불충분하다 (비교예 2~4 참조). 또 SiC 자체로는 열전도가 크기 때문에, 기록의 열이 확산되어, 평가용 광 픽업의 설정값 이상의 파워가 필요하다. 그러므로, 기록 파워가 엄밀하게 평가될 수 없고, 개서 성능 또한 평가될 수 없다. 반대로, 예 1 내지 13과 같이, SiC, TaC 및 TiC로 구성되는 탄화물군이나 ZrO2 또는 HfO2가 본 발명에 대해 규정한 범위내에서 SnO2 및 Ga2O3로 구성되는 산화물군에 자유롭게 혼합되는 경우, 양호한 기록 감도와 개서 성능이 수득될 수 있다.
또, 기록 감도와 개서 성능의 균형을 고려하면, SnO2 및 Ga2O로 구성되는 산화물군의 비율은, 50 mol％이상인 것이 바람직하고, SiC, TaC 및 TiC로 구성되는 탄화물군의 비율은, 기록 감도를 고려하면 적어도 5 mol％이상인 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
다음으로, 제2 실시예에서 도시된 구조를 갖는 정보 기록 매체의 예가 아래에 설명된다.
(예 B-14)
본 예의 정보 기록 매체는 도 14를 참조로 제11 실시예에서 설명된 정보 기록 매체이다. 제1 유전체층(102)는 (ZnS)80(SiO2)20 (mol%)을 이용함에 의해 형성되며, 제1 계면층(103)은 ZrO2-SiO2-Cr2O3를 이용함에 의해 형성되며, 2-5nm의 범위내 두께를 갖는다. 이외의 구성에 대해서는, 제1 실시예의 정보 기록 매체의 경우와 동일하다. 예 14에서, 기록층(4)에 인접하게 정렬된 제2 유전체층(6)이 예 B-1에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성된다.
(예 B-15)
예 15-B의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 B-2에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-2에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-16)
예 B-16의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 3에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-3에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-17)
예 B-17의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 4에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-18)
예 B-18의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 5에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-19)
예 B-19의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 7에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-20)
예 B-20의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 9에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-21)
예 B-21의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 10에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-22)
예 B-22의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 공칭 조성 (SnO2)40(Ga2O3)40(TaC)20 (mol%)로 나타나는 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-23)
예 B-23의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 12에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(예 B-24)
예 B-23의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 예 13에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(비교예 7)
비교예 7의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 비교예 2에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(비교예 8)
비교예 8의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 비교예 3에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(비교예 9)
비교예 9의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 비교예 4에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(비교예 10)
비교예 10의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 비교예 5에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
(비교예 11)
비교예 11의 정보 기록 매체는 제2 유전체층(6)이 비교예 6에서 이용되는 재료의 스퍼터링 타겟을 이용함에 의해 형성되는 것만 제외하면 예 B-14에서의 정보 기록 매체의 경우와 동일한 방식으로 제조된다.
표 9는 예 14~24 및 비교예 7~11의 정보 기록 매체에 있어서의(1) 밀착성, (2) 기록 감도, (3) 개서 성능을 나타낸다. 여기서의 표기의 기준은, 표 8에 나타낸 것과 같다.
표 9에서 분명한 것처럼, 기판(1)와 기록층(4) 사이에 제1 유전체층(102) 및 계면층(103)이 제공되며, 본 발명의 재료가 제2 유전체층(6)용으로만 이용되는 경우는 표 8과 실질적으로 동일한 경향을 갖는다. 즉, SnO2, Ga2O3 및 그 혼합 물 또는 SnO2와 ZrO2 및 그 혼합물과 SiC 단독의 경우, 기록층(4)과 유전체층(102, 6)과의 밀착성은 양호하지만, 기록 감도와 갱신 성능을 모두를 위해서는 충분하지 않다 (비교예 7~11 참조). 반면에, 예 14~23과 같이, SnO2 및 Ga2O3로구성되는 산화물군에 Si C, TaC 및 TiC로 구성되는 탄화물군이 혼합되고, 또한 ZrO2 또는 HfO2 로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화물이 본 발명으로 규정한 범위내에서 혼합되는 경우, 양호한 기록 감도를 얻을 수 있다.
또, 밀착성과 기록 감도와의 균형을 고려하면, SnO2 및 Ga2O3로 구성되는 산화물군의 비율은 50 mol％이상인 것이 바람직하고, SiC의 비율은, 기록 감도를 고려하면 적어도 5 mol％이상인 것이 바람직함이 확인되었다.
예 1~23의 정보 기록 매체와 같이, 기록층에 인접해 형성되는 유전체층용으로 상술과 같은 산화물-탄화물계 재료층이 이용되는 경우, 층수를 감소시킨다고 하는 목적을 달성되는 것과 동시에, 양호한 개서 성능을 얻을 수 있다. 본 발명은 이러한 실시예로 한정되지 않는다. 기록층에 인접하게 형성된 적어도 하나의 층이 본 발명에 따른 정보 기록 매체내의 상술한 산화물-탄화물계 재료층으로 제조됨으로서 충분하다.
(예 B-25)
이상의 예 1~24에서는, 광학적 수단에 의해서 정보를 기록하는 정보 기록 매체가 제작된다. 예 B-25에서는, 도 15에 도시된 것과 같은 전기적 수단에 의해서 정보를 기록하는 정보 기록 매체가 제조된다. 이것이 소위 메모리이다.
본 예의 정보 기록 매체는, 다음과 같이 제작된다. 우선, 표면을 질화 처리한, 길이 5 mm, 폭 5 mm 및 두께 1 mm의 Si기판(211)이 준비된다. 이 기판(211) 위에, Au의 하부 전극(212)이 1.0mm×1.0 mm의 영역에 두께 0.1μm로 형성된다. 하부 전극(212) 위에, Ge38Sb10Te52(화합물로서는 Ge8Sb2Te11로 표기됨)의 재료를 이용하고 상변화부로서 기능하는 기록층(215)(이하, 상변화부(215)로 칭함)이 직경 0.2 mm의 원형 영역에 두께 0.1μm가 되도록 형성된다. 다음으로, (SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20 (mol%)의 재료를 이용하고, 단열부로서 기능하는 유전체층(216)(이하, 단열부(216)로 칭함)이 0.6mm×0.6 mm의 영역(단, 상변화부(215) 제외)에 상변화부(205)와 같은 두께가 되도록 형성된다. 또한 Au의 상부 전극(214)가 0.6mm×0.6 mm의 영역에 두께 0.1μm로 형성된다. 하부 전극(212), 상변화부(215), 단열부(216) 및 상부 전극(214)는 모두 스퍼터링법으로 형성된다.
상변화부(215)를 증착하는 단계에서, Ge－Sb－Te계 재료로 구성되는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)이 증착 장치에 설치되고, 파워 100 W로 Ar가스내에서 직류 스퍼터링이 실시된다. 스팩터링 공정 동안의 압력은 약 0.13 Pa로 설정된다. 또, 단열부(216)을 증착하는 단계에서, (SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20 (mol%)의 조성을 가지는 재료로 구성되는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)이 증착 장치내에 설치되고, 약 0.13 Pa의 압력하에서, 고주파 스퍼터링이 실시된다. 파워는 400 W로 설정된다. 스퍼터링 공정중, Ar가스가 이용된다. 이 단계에서의 스퍼터링 공정은, 상변화부(215) 및 단열부(216)이 서로 적층하지 않게, 증착이 수행되는 표면을 제외한 영역을 마스킹 툴(masking tool)에 의해 덮음으로써 수행된다. 상변화부(215) 및 단열부(216)의 형성의 순서는 중요하지 않고, 이들 중 어느것도 먼저 증착될 수 있다. 또, 상변화부(215) 및 단열부(216)는 기록부(213)를 구성한다. 상변화부(215)는 본 발명의 기록층에 해당하고, 단열부(216)는 본 발명의 재료층에 해당한다.
하부 전극(212) 및 상부 전극(214)는 전극 형성 기술의 분야에 있어 일반적으로 채용되고 있는 스퍼터링 방법에 따라 성막될 수 있으므로, 그러한 성막 공정에 대한 상세한 설명은 생략 한다.
상술한 공정에 의해 제조된 정보 기록 매체에 전기적 에너지가 인가되는 경우, 도 16에 도시된 시스템을 이용함에 의해 상변화부(215)에서 상변화가 일어남이 확인된다. 도 16에 도시된 정보 기록 매체의 단면도는, 도 15에 도시된 정보 기록 매체를 I－I선을 따라서 두께 방향으로 절단한 단면이다.
보다 상세하게는, 도 16에 도시된 것처럼, 2개의 인가부(222)를 하부 전극(212) 및 상부 전극(214)에 Au리드 선으로 각각 본딩하는 것에 의해서, 전기적 판독/기록 장치(224)는 인가부(222)를 통해 정보 기록 매체(메모리)에 접속된다. 이러한 전기적 판독／기록 장치(224)에서, 펄스 발생부(218)는 스위치(220)를 통해 2개의 인가부(222) 양단에 접속되고, 2개의 인가부는 하부 전극(212)과 상부 전극(214)에 각각 접속된다. 또한, 저항 측정 장치(219)는 스위치(221)를 통해 접속된다. 저항 측정 장치(219)는 저항 측정 장치(219)에 의해 측정되는 저항값의 높고 낮음을 판단하기 위한 판단부(213)에 접속된다. 펄스 발생부(218)을 이용하여, 전류 펄스가 상부 전극(214)와 하부 전극(212) 양단에 인가부(222)를 통해 인가되며, 하부 전극(212)와 상부 전극(214) 양단의 저항값은 저항 측정 장치(219)에 의해 측정되고, 판단부(213)는 저항값의 높고 낮음을 판단한다. 일반적으로, 상변화부(215)에서의 상변화는 저항값의 변화를 초래하므로, 이 결정 결과는 상변화부(215)의 상 상태를 인지하기 위해 이용된다.
예 B-25에서, 상변화부(215)의 융점은 630℃, 결정화 온도는 170℃, 결정화 시간은 130 ns였다. 하부 전극(212)과 상부 전극(214) 사이의 저항값은 상변화부(215)가 비정질상 상태에서는 1000Ω, 결정상 상태에서는 20Ω이었다. 상변화부(215)가 비정질상상태(즉 고저항 상태) 때, 하부 전극(212)과 상부 전극(214) 사이에, 20 mA, 150 ns의 전류 펄스가 인가된다. 다음으로, 하부 전극(212)과 상부 전극(214) 사이의 저항값이 감소하고, 상변화부(215)는 비정질상 상태에서 결정상 상태로 전이한다. 다음으로, 상변화부(215)가 결정상 상태(즉 저저항 상태) 때, 하부 전극(212)과 상부 전극(214)의 사이에, 200 mA, 100 ns의 전류 펄스를 인가된다. 다음으로, 하부 전극(212)과 상부 전극(214) 사이의 저항값이 상승하고, 상변화부(215)는 결정상으로부터 비정질상으로 전이한다.
이상의 결과로부터, 상변화부(215)의 주위의 단열부(216)으로서 (SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20 (mol%)의 조성을 가지는 재료를 포함하는 층이 형성되는 경우, 전기적 에너지의 인가에 의해서, 상변화부(215)에 상변화를 발생시킬 수 있어, 정보를 기록하는 기능이 실현됨이 확인된다. 이 현상은, 예 B 1~24에서 이용되는 산화물계-탄화물 재료층과 동일한 효과가 예 1~24의 기록 감도를 고려하여 수득됨을 의미하는 것으로 간주될 수 있다.
예 B 25와 같이, 원주상의 상변화부(215)의 주위에, (SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20 (mol%)로 제조된 유전체인 단열부(216)가 마련하면, 상부 전극(214)과 하부 전극(212) 사이에 전압을 인가하는 것에 의해서 상변화부(215)에 흐른 전류가 그 주변부로 누출되는 것을 효과적으로 억제 할 수 있다. 그 결과, 전류에 의해 생기는 주울열에 의해서 상변화부(215)의 온도를 효율적으로 상승시킬 수 있다. 특히, 상변화부(215)를 비정질상 상태로 전이시키는 경우에는, 상변화부(215)의 Ge38Sb10Te52를 일단 용해 시켜 급냉하는 과정이 필요하다. 상변화부(215)의 주위에 단열부(216)를 마련하는 것에 의해 상변화부(215)는 적은 값의 전류로 용해될 수 있다.
단열부(216)용으로 이용되는 (SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20 (mol%)은 고융점을 가지며, 열에 의한 원자 확산도 생기기 어렵기 때문에, 상술과 같은 전기적 메모리에 적용하는 것이 가능이다. 또, 상변화부(215)의 주위에 단열부(216)가 존재하면, 단열부(216)는 장벽이 되므로, 상변화부(215)는 기록부(213)의 표면에 대해 전기적 및 열적으로 실질적으로 격리된다. 이러한 현상을 이용하여, 정보 기록 매체의 메모리 용량은 증가될 수 있고, 정보 기록 매체내에서 복수개의 상변화부(215)가 단열부(216)에 의해 서로 격리된 상태로 제공되는 경우, 액세스 기능 및 스위칭 기능이 개선될 수 있다. 별도로, 복수개의 정보 기록 매체를 연결하는 것도 가능하다.
다양한 예를 이용하는 본 발명에 따른 정보 기록 매체에 대해 상술한 것처럼, 광학 수단에 의해 정보를 기록하기 위한 정보 기록 매체와 전기적 수단에 의해 정보를 기록하기 위한 정보 기록 매체 모두에서, 본 발명에서 정의된 산화물-탄화물 계 재료층을 기록층에 인접하는 유전체층으로서 제공함에 의해 신규한 구조가 구현될 수 있다. 그러므로, 종래 정보 기록 매체보다 우수한 성능이 수득될 수 있다.
본 발명에 따른 정보 기록 매체 및 이를 제조하는 방법은 본 발명에 따른 매체가 오랜 기간 동안 기록 정보를 유지하는 특성(비휘발성 특성)을 가지므로 고밀도 개서형 및 추기형 광학 디스크용으로 유용하다. 또한, 이는 전기적 비휘발성 메모리 등의 용도로도 이용될 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해 소정 실시예만이 선택되었지만, 당해 분야의 숙련자라면 다양한 변경 및 개조가 첨부된 청구 범위에서 정해진 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도 가능함이 명백할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 실시예의 상술한 설명은 개략화를 위한 것이고, 첨부된 청구 범위 또는 그 등가물에서 한정되는 것처럼 본 발명을 제한하기 위한 목적은 아니다. 그러므로, 본 발명의 범위는 개시된 실시예에 국한되지 않는다.
Claims (54)
- 정보 기록 매체에 있어서,레이저 빔과 전류 중 적어도 하나를 인가함에 의해 결정상과 비정질상 사이에서 변화가능한 기록층 및 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함하는 유전체층을 적어도 포함하는 정보층을 포함하는 정보 기록 매체.
- 레이저 빔와 전류 중 적어도 하나를 인가함에 의해 결정상과 비정질상 사이에서 변화가능한 기록층 및 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함하는 유전체층을 적어도 포함하는 적어도 하나의 정보층을 포함하는 복수개의 정보층을 포함하는 정보 기록 매체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 기록층이 상기 유전체층보다 상기 정보 기록 매체의 레이저 입사측에 더 가까이 정렬되는 정보 기록 매체.
- 제3항에 있어서,상기 기록층과 상기 유전체층 사이에 배치된 계면층을 더 포함하는 정보 기록 매체.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 조성식 CdSieSnfO100-d-e-f, 여기서 0 < d < 25, 0 < e < 25, 및 15 < f < 40 (원자%), 으로 표현되는 정보 기록 매체.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 SnO2 및 SiC의 혼합물을 포함하는 정보 기록 매체.
- 제6항에 있어서,상기 유전체층은 조성식 (SnO2)100-x(SiC)x, 여기서 0 < x ≤50 (mol%), 로 표현되는 정보 기록 매체.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 Ti, Zr, Hf, Y, Zn, Nb, Ta, Al, Bi, Cr, Ga, Ge 및 La의 원소 군 중 적어도 하나를 더 포함하는 정보 기록 매체.
- 제6항에 있어서,상기 유전체층은 TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3, Si-N, Ge-N, Cr-N 및 LaF3의 화합물 군 중 적어도 하나를 더 포함하는 정보 기록 매체.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 2-75nm 범위의 막 두께를 갖는 정보 기록 매체.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 2-40nm 범위의 막 두께를 갖는 정보 기록 매체.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기록층은 Sb, Bi 및 Sn의 원소 군 중 적어도 하나와 Ge 및 Te를 포함하는 정보 기록 매체.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기록층은 (Ge-Sn)Te, GeTe-Sb2Te3, (Ge-Sn)Te-Sb2Te3, GeTe-Bi2Te3, (Ge-Sn)Te-Bi2Te3, GeTe-(Sb-Bi)2Te3 및 (Ge-Sn)Te-(Sb-Bi)2Te3의 화합물 군 중 하나로 표현되는 정보 기록 매체.
- 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 계면층은 Zr, Hf, Y 및 Si의 원소 군 중 적어도 하나, Ga 및 Cr의 원소 군 중 적어도 하나 및 O를 포함하는 정보 기록 매체.
- 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 계면층은 ZrO2, HfO2, Y2O3 및 SiO2의 산화물 군 중 적어도 하나의 산화물을 포함하고, Ga2O3 and Cr2O3의 산화물 군 중 적어도 하나의 산화물을 포함하는 정보 기록 매체.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 계면층은 0.5-15nm 범위의 막 두께를 갖는 정보 기록 매체.
- 제14항 또는 제15항에 있어서,상기 계면층은 1-7nm 범위의 막 두께를 갖는 정보 기록 매체.
- 정보 기록 매체를 제조하기 위한 방법에 있어서,상변화형 기록층을 형성하는 단계와 유전체층을 형성하는 단계를 적어도 포함하는 정보층을 형성하는 단계; 및상기 유전체층을 형성하는 단계에서 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하는 단계를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 정보 기록 매체를 제조하기 위한 방법에 있어서,복수개의 정보층을 형성하는 단계 - 상기 적어도 하나의 정보층 형성 단계는 상변화형 기록층을 형성하는 단계와 유전체층을 형성하는 단계를 적어도 포함함 - ; 및상기 유전체층을 형성하는 단계에서 적어도 C, Si, Sn 및 O를 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하는 단계를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제18항 또는 제19항에 있어서,상기 기록층을 형성하는 단계와 상기 유전체층을 형성하는 단계 사이에 계면층을 형성하는 단계를 더 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층을 형성하기 위해 이용되는 스퍼터링 타겟은 조성식 CgSihSniO100-g-h-i, 여기서 0 < g < 30, 0 < h < 30, and 15 < i < 40 (원자%)으로 표현되는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층을 형성하기 위해 이용되는 상기 스퍼터링 타겟은 SnO2와 SiC의 혼합물을 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제22항에 있어서,상기 유전체층을 형성하기 위해 이용되는 상기 스퍼터링 타겟은 (SnO2)100-y(SiC)y, 여기서 0 < y ≤ 55 (mol%)으로 표현되는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층을 형성하기 위해 이용되는 상기 스퍼터링 타겟은 Ti, Zr, Hf, Y, Zn, Nb, Ta, Al, Bi, Cr, Ga, Ge 및 La의 원소 군 중 적어도 하나를 더 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층을 형성하기 위해 이용되는 상기 스퍼터링 타겟은 TiO2, ZrO2, HfO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Al2O3, Bi2O3, Cr2O3, Ga2O3, Si N, Ge N, Cr N 및 LaF3의 화합물 군 중 적어도 하나를 더 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 Ar 가스, 또는 Ar 가스와 O2 가스의 혼합 가스를 이용하여 형성되는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 빛과 전기 에너지 중 적어도 하나를 인가함에 의해 정보의 기록 및 재생 중 적어도 하나를 위한 정보 기록 매체에 있어서,Sn 및 Ga로 구성된 GM 군의 원소 중 적어도 하나를 포함하며, Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군의 원소 중 적어도 하나를 포함하며, 산소 및 탄소를 포함하는 유전체층을 포함하는 정보층을 포함하는 정보 기록 매체.
- 제27항에 있어서,상기 유전체층은 조성식 MHOILJCK (원자%) - 원소 M은 GM 군의 원소 중 적어도 하나이며, 원소 L은 GL 군의 원소 중 적어도 하나이며, 용어 H는 10 ≤ H ≤ 40 범위내이고, 용어 I 는 35 ≤ I ≤ 70 범위내이며, 용어 J는 0 < J ≤ 30 범위내이고, 용어 K는 0 < K ≤ 30 범위내이며, 등식 H + I + J + K = 100이 만족됨 - 으로 표현되는 정보 기록 매체.
- 제27항에 있어서,상기 유전체층은 Zr와 Hf 중 적어도 하나를 포함하고, 조성식 MHAPOILJCK(원자％) - 여기서 M은 GM 군 중 적어도 하나의 원소, A는 Zr 및 Hf로 구성된 군 중 적 어도 하나의 원소, L은 GL 군 중 적어도 하나의 원소이며, 용어 H는 10≤H≤40 범위내이고, 용어 P는 0＜P≤15 범위내이고, 용어 I는 35≤I≤70 범위내이고, 용어 J는 0＜J≤30 범위내이며, 용어 K는 0＜K≤30 범위내이고 및 H＋P＋I＋J＋K=100의 등식이 만족됨 - 로 표현되는 정보 기록 매체.
- 제28항 또는 제29항에 있어서,상기 유전체층에서 상기 원소 M은 Sn인 정보 기록 매체.
- 제28항 또는 제29항에 있어서,상기 유전체층에서 상기 원소 M은 Sn 및 Ga를 포함하는 정보 기록 매체.
- 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층에서 상기 원소 A는 Zr을 포함하는 정보 기록 매체.
- 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,상기 정보층은 상변화형 기록층을 포함하는 정보 기록 매체.
- 제33항에 있어서,상기 기록층은 재료군 Ge－Sb－Te, Ge－Sn－Sb－Te, Ge－Bi－Te, Ge－Sn－Bi－Te, Ge－Sb－Bi－Te, Ge－Sn－Sb－Bi－Te, Ag－In－Sb－Te 및 Sb－Te 중 하나를 포함하는 정보 기록 매체.
- 제34항에 있어서,상기 기록층은 15nm 이하의 막 두께를 갖는 정보 기록 매체.
- 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유전체층은 상기 기록층의 적어도 하나의 계면과 접촉하도록 정렬되는 정보 기록 매체.
- 빛과 전기 에너지 중 적어도 하나를 인가함에 의해 정보의 기록 및 재생 중 적어도 하나를 위한 정보 기록 매체를 제조하는 방법에 있어서,유전체층을 구비하는 상기 정보 기록 매체를 제공하는 단계; 및상기 유전체층을, Sn 및 Ga로 구성된 GM 군의 원소 중 적어도 하나를 포함하고, Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군의 원소 중 적어도 하나를 포함하고, 산소 및 탄소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하는 스퍼터링 방법에 의해 형성하는 단계를 포함하는 방법.
- 제37항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 조성식 MhOiLjCk (원자%)로 표현되는 재료 - 원소 M은 GM 군의 원소 중 적어도 하나이며, 원소 L은 GL 군의 원소 중 적어도 하나이며, 용어 h는 10 ≤ h ≤ 40 범위내이고, 용어 i 는 35 ≤ i ≤ 70 범위내이며, 용어 j는 0 < j ≤ 30 범위내이고, 용어 k는 0 < k ≤ 30 범위내이며, 등식 h + i + j + k = 100이 만족됨 - 를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제37항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 Zr 및 Hf 중 적어도 하나를 포함하고, 조성식 MhApOiLjCk (원자%)로 표현되는 재료 - 원소 M은 GM 군의 원소 중 적어도 하나이며, 원소 A는 Zr 및 Hf 원소 중 적어도 하나이며, 원소 L은 GL 군의 원소 중 적어도 하나이며, 용어 h는 10 ≤ h ≤ 40 범위내이고, 용어 p는 0 < p ≤ 15 범위내이고, 용어 i 는 35 ≤ i ≤ 70 범위내이며, 용어 j는 0 < j ≤ 30 범위내이고, 용어 k는 0 < k ≤ 30 범위내이며, 등식 h + p + i + j + k = 100이 만족됨 - 를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제38항 또는 제39항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟에서 원소 M은 Sn인 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제38항 또는 제39항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟에서 상기 원소 M은 Sn 및 Ga를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟에서 상기 원소 A는 Zr을 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제37항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은:(a) Sn 및 Ga로 구성된 GM 군의 원소 중 적어도 하나의 산화물; 및(b) Si, Ta 및 Ti로 구성된 GL 군의 원소 중 적어도 하나의 탄화물인 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제43항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은 Zr 및 Hf 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제43항 또는 제44항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 GM 군의 원소의 산화물을 50mol% 이상 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제45항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 Sn 산화물을 50mol% 이상 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제45항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 Sn 산화물, Ga 산화물을 총 50mol% 이상 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제44항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은 Zr의 산화물을 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제43항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 조성식 (D)x(B)100-x(mol%) - 원소 D는 SnO2 및 Ga2O3의 화합물 중 적어도 하나이며, 원소 B는 화합물 SiC, TaC 및 TiC 중 적어도 하나이며, 용어 x는 50 ≤ x ≤ 95 범위내임 - 으로 표현되는 재료인 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제44항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은 Zr 및 Hf의 산화물 중 적어도 하나를 포함하고, 조성식 (D)x(E)y(B)100-(x + y) (mol%) - 원소 D는 SnO2 및 Ga2O3 화합물 중 적어도 하나이고, 원소 E는 ZrO2 및 HfO2 화합물 중 적어도 하나이며, 원소 B는 SiC, TaC 및 TiC 중 적어도 하나이며, 용어 x는 50 ≤x ≤ 95 범위내이고, 용어 y는 0 < y ≤40 범위내임 - 으로 표현되는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제49항 또는 제50항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 원소 D가 조성식 SnO2로 표현되는 재료를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제49항 또는 제50항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은 원소 D가 조성식 SnO2 및 Ga2O3으로 표현되는 재료를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제50 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 원소 A가 조성식 ZrO2로 표현되는 재료를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
- 제49 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은 소자 B가 조성식 SiC로 표현되는 재료를 포함하는 정보 기록 매체 제조 방법.
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