KR20070038026A - 정보 기록 매체 - Google Patents

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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

광을 조사(照射)함으로써, 또는 전기적 에너지를 인가함으로써 정보를 기록 재생하는 정보 기록 매체에 있어서, 가역적 상변화(相變化)를 일으키는 기록층을, Ge, Bi, Te 및 원소 M을 함유하고, (GeTe)x[(M2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, x 및 y는, 80≤x＜100, 0＜y≤0.9를 만족시킨다)로 표시되는 재료를 포함하도록 형성함으로써, 높은 선속도 또한 넓은 선속도 범위에서, 높은 소거 성능과 우수한 기록 보존성이 확보된 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.

Description

정보 기록 매체{INFORMATION RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 광학적 또는 전기적으로 정보를 기록하고, 소거하고, 재기록하고, 또한 재생하는 정보 기록 매체에 관한 것이다.
발명자는, 데이터 파일 및 화상 파일로서 사용할 수 있는, 대용량의 재기록형 상변화(相變化) 정보 기록 매체인, 4.7 GB/DVD-RAM(이하, DVD-RAM)을 개발하였다. 또한, 2배속 대응 및 3배속 대응의 DVD-RAM은 이미 상품화되어 있다.
DVD-RAM에서 실용화되어 있는 기록층의 재료의 일례는, Ge-Sn-Sb-Te(예로서, 일본국 특허 공개 특개2001-322357호 공보 참조)이다. 이 Ge-Sn-Sb-Te는, 종래의 고속 결정화 재료, 예로서, Ge-Sb-Te(예로서, 일본국 특허 제2584741호 공보 참조)보다도 결정화 속도가 높은 재료이다.
4.7 GB라고 하는 대용량의 정보 기록 매체를 실현하기 위해서는, ⅰ) 기록층의 막 두께를 얇게 하여 열용량을 감소시키는 것, 및 ⅱ) 기록층이 흡수한 열이 더욱 빠르게 막 두께 방향으로 빠져나가도록 하는 것이, 기록층의 설계에 있어서 필요하다. 이에 따라서, 가열된 기록층이 급냉되기 쉬워져서, 작은 기록 마크를 양호하게 기록할 수 있게(즉, 비정질상(非晶質相)을 형성하기 쉽게) 되고, 매체의 고밀도화가 달성된다. 또한, 기록층의 박막화에 따라서, Ge-Sb-Te보다도 결정화 속도가 큰 재료가 필요하게 되어서, Ge-Sn-Sb-Te가 개발되기에 이르렀다.
Ge-Sn-Sb-Te는, GeTe-Sb2Te3의 2성분계에 SnTe를 첨가한 재료이다. SnTe는, 박막의 형태라도, 실온에서 결정인, 매우 결정성이 강한 재료이다. 또한, SnTe는, Te화물이고, 또한 결정 구조가 GeTe와 동일한 암염형(岩鹽型) 구조이므로, GeTe의 일부를 치환하도록 GeTe에 첨가된다. 따라서, Ge-Sn-Sb-Te는, 반복 기록에 의한 상분리(相分離)를 일으키지 않고, 높은 결정화 속도를 나타낼 수 있다.
상기한 바와 같이, 현재 2배속 대응의 매체 및 3배속 대응의 매체가 시판되고 있다. 3배속 대응의 매체는, 통상 2배속 호환성을 갖는다. 즉, 3배속 대응의 매체는, 2배속이라도 3배속이라도 기록, 소거 및 재기록이 가능하고, 또한 어느 속도를 이용하는 경우에도 신뢰성이 확보되어 있는 매체를 의미한다. 2배속에 대한 3배속의 기록 선속도(線速度)의 비는 1.5배이고, 속도를 2배속으로부터 3배속(또는 그 반대)으로 변경하는 것은, 매체의 회전수를 변경함으로써 실행된다. 또한, 현재 채용되어 있는 기록 방식에는, 기록 속도를 일정하게 하는 CLV 방식 이외에, 회전수를 일정하게 하여 기록을 실행하는 방법(이하, 이 기록 방법을 CAV(constant angular velocity) 방식이라고도 부른다)도 있다. 이 CAV 방식을 채용하는 경우, 직경 12 cm의 크기의 DVD-RAM에 있어서, 매체의 최외주(最外周)의 선속도는 최내주(最內周)의 선속도의 약 2.4배가 된다.
최근의, 데이터 파일 용도의 매체에 있어서 데이터 처리의 고속화가 요구되고, 또한 화상 파일 용도의 매체에 있어서는 고속 더빙(dubbing)을 실시할 수 있는 것이 요구되고 있다. 이러한 요구를 고려하면, DVD-RAM의 추가적인 고속화, 즉, 더욱 고속으로 기록이 가능한 DVD-RAM의 개발은 불가결하다. 구체적으로는, 16배속 대응의 DVD-RAM을 개발하는 것이 요구되고 있다. 16배속은, 드라이브의 모터 회전수가 예로서 약 11000회/분일 때의 매체 최외주에서의 선속도에 상당한다. 기록 방식이 CAV 방식이면, 최외주 16배속에 대하여, 최내주의 선속도는 6배속을 초과하게 된다. 따라서, 16배속의 매체는, 6배속에서도, 16배속에서도, 기록, 소거, 재기록이 가능하고, 신뢰성도 확보할 수 있는 것이어야 한다.
종래에 이용되었던 선속도의 수배(數倍)에 상당하는 16배속에 대응하기 위해서는, 기록층 재료의 결정화 속도를 비약적으로 향상시키는 것이 불가결하다. 그래서, 예로서, 상기 Ge-Sn-Sb-Te계 재료에 있어서, SnTe의 농도를 증가시킨 재료, 또는 Ge-Bi-Te계 재료로 호칭되는 GeTe와 Bi2Te3을 혼합한 재료(예로서, 일본국 특허 제2574325호 공보 참조)를, 초고속 결정화 재료로서 이용하는 것이 제안되어 있다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
상변화형의 정보 기록 매체에 있어서는, 비정질상(非晶質相)(기록)과 결정상(結晶相)(소거)과의 사이의 가역적 상변화를 이용하여, 기록, 소거, 및 재기록을 실행한다. 따라서, 소정의 선속도로 기록을 실행하기 위하여, 기록층의 조성(組成)을 변경하여 결정화 속도를 조정한다. 선속도가 빠른 경우는 결정화 속도를 빠르게 하고, 선속도가 느린 경우는 결정화 속도를 느리게 한다. 일반적으로 결정화 속도를 빠르게 하면 소거하기 쉽게 되지만, 기록 마크(비정질상)의 안정성이 손상되기 쉽고, 매체의 신뢰성이 저하하는 경향이 있다. 한편, 결정화 속도를 느리게 하면 기록하기 쉽게 되지만, 비정질상의 안정성이 지나치게 높아서, 소거하기 어렵게 되는 점에서, 역시 신뢰성에 문제가 발생한다. 또한, 1개의 매체에 정보를 기록할 때에 선속도가 일정한 범위내에서 변화하는 경우, 높은 선속도와 낮은 선속도의 모두에서 정보를 기록할 수 있고 또한 소거할 수 있도록, 매체를 구성할 필요가 있다. 따라서, 기록에 이용되는 선속도의 범위가 넓을수록, 신뢰성에 관한 문제가 발생하기 쉽게 된다.
2배속 및 3배속의 매체에서 이미 실용화되어 있는 Ge-Sn-Sb-Te계 재료를 사용하는 경우, 16배속에 대응하는 매체를 얻기 위해서는, SnTe의 농도를 높게 할 필요가 있었다. 그 경우, SnTe가 GeTe를 치환하므로, Ge의 농도가 저하한다. 그 결과, 기록층의 광학적 변화가 작아져서, 신호 품질이 저하하는 문제, 및 결정화 온도가 떨어져서 비정질상의 안정성을 확보할 수 없는 문제가 발생하였다. 또한, Ge-Bi-Te계 재료는, 16배속에 충분히 대응할 수 있는 정도의 결정화 속도를 갖지만, 16배속으로 기록한 신호(즉, 16배속으로 형성한 비정질상)의 안정성조차 확보할 수 없는 문제가 있다. 이와 같이, Ge-Sn-Sb-Te계 재료 및 Ge-Bi-Te계 재료는, 높은 선속도로의 기록에 대응하고, 또한 넓은 선속도 범위에서의 기록에 대응하는 매체를 부여하기에는 미흡하다.
본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로서, 높은 결정화 속도와 비정질상의 안정성을 함께 갖는 기록 재료를 제공한다. 또한, 이 기록 재료를 적용함으로써, 기록 파장에 관계없이, 높은 선속도 및 넓은 선속도 범위에서, 높은 소거 성능과 우수한 기록 보존성을 갖는 정보 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명의 정보 기록 매체는, 가역적(可逆的) 상변화를 일으킬 수 있는 기록층을 포함하는 정보 기록 매체로서, 이 기록층이 Ge, Bi, Te 및 원소 M을 함유하고, 하기의 식 (1)로 표시되는 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
GeaBibTedM100 -a-b-d(원자％) (1)
(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b 및 d는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 82≤a＋b＋d＋＜100을 만족시킨다.)
여기서, "원자％"는, 식 (1)이, "Ge" 원자, "Bi" 원자, "Te" 원자 및 "M" 원자의 수를 합한 수를 기준(100％)으로 하여 표시된 조성식인 것을 나타낸다. 이하의 식에 있어서도 "원자％"의 표시는, 동일한 취지로 사용되고 있다. 또한, 식 (1)은, 기록층에 포함되는 "Ge" 원자, "Bi" 원자, "Te" 원자 및 "M" 원자만을 카운트하여 나타낸 것이다. 따라서, 기록층은, 이러한 원자 이외의 성분(예로서, 산소, 수소, 아르곤, 질소 및 탄소 등)을 함유하는 수가 있다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 광을 조사(照射)함으로써, 또는 전기적 에너지를 인가함으로써, 정보를 기록 및 재생하는 매체이다. 본 발명은, 정보를 반복하여 기록하는 매체(소위 재기록형의 매체), 및 정보를 1회만 기록할 수 있는 매체(소위 추기형(追記型)(write-once)의 매체) 등의 여러 가지의 기록 가능한 매체에 적용된다. 또한, 일반적으로, 광의 조사는, 레이저 광(즉, 레이저 빔)을 조사함으로써 실시되고, 전기적 에너지의 인가는 기록층에 전압을 인가함으로써 실시된다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 그 기록층이, Ge, Bi 및 Te 이외에, Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소(본 명세서에서, "M"으로 표시되는 원소)를 함유하는 재료를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다. Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 상기 소정의 비율로 함유함으로써, Ge-Bi-Te계 재료의 결정화 온도를 높게 할 수 있고, 안정한 신호를 형성하는 것이 가능하게 된다.
상기 식 (1)로 표시되는 Ge-Bi-Te-M계 재료에서, 각각의 원소는, 어떠한 화합물로서 존재하고 있는가는 문제되지 않는다. 이러한 식으로써 재료를 특정하는 것은, 박막에 형성한 층의 조성을 분석하는 경우에, 화합물의 조성을 구하는 것은 어렵고, 실제로는, 원소 조성(즉, 각각의 원자의 비율)만을 구하는 경우가 많기 때문이다. 식 (1)로 표시되는 재료에 있어서, Ge는 Te와 함께 GeTe로서 존재하고, Bi는 Te와 함께 Bi2Te3으로서 존재하고, M은 Te와 함께 M2Te3으로서 존재하는 것으로 간주된다.
본 발명의 정보 기록 매체에 있어서, 기록층에 포함되는 Ge-Bi-Te-M계 재료는, 하기의 식 (3)으로 표시되는 재료라도 좋다.
(GeTe)x[(M2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％) (3)
(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, x 및 y는, 80≤x＜100, 0＜y≤0.9를 만족시킨다)
식 (3)은, Ge-Bi-Te-M계 재료가, GeTe, M2Te3 및 Bi2Te3의 혼합물인 경우에, 3가지의 화합물의 바람직한 비율을 나타내고 있다. 여기서, "mol％"는, 식 (3)이, 각각의 화합물의 총수를 기준(100％)으로 하여 표시된 조성식인 것을 나타낸다. 이하의 식에서도 "mol％"의 표시는, 동일한 취지로 사용되고 있다.
식 (3)에서, x 및 y는, 기록 재생에 이용하는 레이저 광의 파장 등에 따라서, 적절하게 선택된다. 예로서, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 매체(예로서, DVD-RAM)의 기록층에 포함되는 재료는, x 및 y가, 80≤x≤91, 또한 y≤0.5를 만족시키는 것이 바람직하다. 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 재생하는 매체(예로서, Blu-ray 디스크)의 기록층에 포함되는 재료는, x 및 y가, 85≤x≤98, 또한 y≤0.8을 만족시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 기록 매체에 있어서, 기록층은 추가로 Sn을 함유하고, 하기의 식 (2)로 표시되는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 것이면 좋다.
GeaSnfBibTedM100 -a-b-d-f(원자％) (2)
(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b, d 및 f는 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 0＜f≤15, 82≤a＋b＋d＜100, 82＜a＋b＋d＋f＜100을 만족시킨다.)
식 (2)에서, 각각의 원자가 어떠한 화합물로 존재하고 있는가는 문제되지 않는다. 또한, 이러한 식으로써 재료를 특정하는 것은, 식 (1)과 동일한 이유 때문이다. 식 (2)로 표시되는 재료에 있어서, Sn은 Te와 함께, SnTe로서 존재하는 것으로 간주된다. SnTe는, 박막의 형태에서, 결정화 온도가 실온 이하이고, 실온에서 결정인 매우 결정성이 강한 재료이다. 따라서, 이것을 첨가함으로써, Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층의 결정화 속도를 미조정하는 것이 가능하게 된다.
상기 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료는, 하기의 식 (4)로 표시되는 것이면 좋다.
[(SnTe)z(GeTe)1-z]x[(M2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％) (4)
(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, x, y 및 z는, 80≤x＜100, 0＜y≤0.9, 0＜z≤0.3을 만족시킨다.)
식 (4)는, Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료가, GeTe, SnTe, M2Te3 및 Bi2Te3의 혼합물인 경우에, 4가지의 화합물의 바람직한 비율을 나타내고 있다.
식 (4)에서도, x는 기록 재생에 이용하는 레이저 광의 파장 등에 따라서, 적절하게 선택된다. 예로서, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 매체(예로서, DVD-RAM)의 기록층에 포함되는 재료는, x가, 80≤x≤91을 만족시키는 것이 바람직하다. 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 재생하는 매체(예로서, Blu-ray 디스크)의 기록층에 포함되는 재료는, x가, 85≤x≤98을 만족시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 2개 이상의 정보층을 포함하고, 정보층 중에서 최소한 1개의 정보층이 상기의 식 (1)로 표시되는 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 것으로서 제공될 수 있다. Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층은, Ge-Bi-Te-M계 재료에 Sn이 첨가된, 상기 식 (2)로 표시되는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 것이면 좋다. 이 정보 기록 매체는, Ge-Bi-Te-M계 재료 또는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층으로 인하여, 고속으로 정보를 기록할 수 있게 되고, 또한, 높은 신뢰성(구체적으로는 기록 보존성)을 갖는다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 더욱 구체적으로는, 기판, 제1유전체층, 상기 Ge-Bi-Te-M계 재료 또는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층, 제2유전체층, 광 흡수 보정층 및 반사층을 최소한 포함하고, 또한 이러한 층이 이 순서대로 기판의 위에 형성되어 있는 매체로서 제공된다. 이 매체는, 광을 조사하여 정보를 기록 재생하는 것이다. 본 명세서에 있어서, "제1유전체층"은 입사되는 광에 대하여 더 가까운 위치에 있는 유전체층을 의미하고, "제2유전체층"은 입사되는 광에 대하여 더 먼 위치에 있는 유전체층을 의미한다. 즉, 조사되는 광은, 제1유전체층으로부터, 기록층을 경유하여, 제2유전체층에 도달한다. 이와 같이, 본 명세서에서는, 정보 기록 매체가, 동일한 기능을 갖는 층을 2개 이상 포함하는 경우, 입사되는 레이저 광으로부터 보아 가까운 측에 있는 것으로부터, 순서대로 "제1", "제2", "제3"...으로 부른다.
이 정보 기록 매체는, 예로서, 상기 기판측으로부터, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광 또는 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 조사하여 기록 및 재생을 실시하는 매체이다. 또한, 이 정보 기록 매체에 있어서, 제1유전체층의 막 두께는 100 nm 이상 180 nm 이하이고, 또한 상기 제2유전체층(2)의 막 두께는 20 nm 이상 60 nm 이하인 것이 바람직하다.
또는, 본 발명의 정보 기록 매체는, 기판, 반사층, 제2유전체층, 상기 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층, 및 제1유전체층을 최소한 포함하고, 또한 이러한 층이 이 순서대로 형성되어 있는 매체로서 제공된다. 이 매체도, 광을 조사하여 정보를 기록 재생하는 것이다. 이 매체는, 예로서, 상기 기판과는 반대측으로부터, 파장이 395∼415 nm인 레이저 광 또는 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 조사하여 기록 및 재생을 실시하는 매체이다. 또한, 이 정보 기록 매체에 있어서, 상기 제1유전체층의 막 두께는 10 nm 이상 100 nm 이하이고, 또한 상기 제2유전체층의 막 두께는 3 nm 이상 50 nm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명은, 또한, 본 발명의 정보 기록 매체를 제조하는 방법으로서, 상기한 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층을, 스퍼터링법으로써 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법을 제공한다. 스퍼터링법에 의하면, 적절하게 스퍼터링 타겟의 조성(組成)을 조정함으로써, 필요로 하는 조성을 갖는 기록층을 형성할 수 있다. 또한, 스퍼터링 타겟을, Ge, Bi, Te, M 및 Sn을 함유하는 타겟으로 하면, Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층을 형성할 수 있다.
본 발명은, 또한, 본 발명의 정보 기록 매체에 정보를 기록 재생하는 장치로서, 기록층을 포함하는 정보 기록 매체를 회전시키는 스핀들 모터와, 레이저 광을 방출하는 반도체 레이저를 구비한 광학 헤드와, 이 레이저 광을 이 기록층상에 집광(集光)시키는 대물 렌즈를 포함하는 정보 기록 매체의 기록 재생 장치를 제공한다. 본 발명의 정보 기록 매체용의 기록 재생 장치에 있어서는, 예로서, 10000회전/분으로 회전할 수 있는 스핀들 모터를 사용하면 좋고, 이에 따라서, 직경 12 cm의 매체에 16배속으로 정보를 기록하는 것이 가능하게 된다. 본 발명의 정보 기록 매체의 기록 재생 장치에 있어서, 광학 헤드는, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 방출하는 것, 또는 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 방출하는 것이면 좋고, 또는 양쪽 모두의 광학 헤드를 구비해도 좋다.
[발명의 효과]
본 발명의 정보 기록 매체에 의하면, 예로서 DVD-RAM에의 정보의 기록을, 16배속으로부터 6배속에 이르는 높고 또한 넓은 선속도 범위로부터 선택되는 속도로 실시하는 경우에도, 높은 소거 성능과 우수한 기록 보존성을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 매체의 기록 밀도 및 용량, 및 기록 파장에 관계없이, 높은 선속도로도 소거 성능이 높고, 또한 낮은 선속도로 기록한 신호의 기록 보존성이 우수한, 대용량으로 고속 기록 가능한 정보 기록 매체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 정보 기록 매체의 일례를 나타내는 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 정보 기록 매체의 또 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 정보 기록 매체의 또 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 정보 기록 매체의 또 다른 예를 나타내는 부분 단면도와 그것을 사용하는 시스템의 일례를 나타내는 모식도.
도 5는 본 발명의 정보 기록 매체의 제조 방법에 이용되는 스퍼터링(성막) 장치의 일례를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 정보 기록 매체의 기록 재생 장치의 일례를 나타내는 모식도.
[부호의 설명]
50, 100, 200, 300, 400: 정보 기록 매체
35, 101, 208, 315, 401: 기판 102, 202, 302: 제1유전체층
106, 206, 305: 제2유전체층 307: 제3유전체층
309: 제4유전체층 313: 제5유전체층
103, 203, 303: 제1계면층 105, 205, 310: 제2계면층
312: 제3계면층 104, 204, 403: 기록층
304: 제1기록층 311: 제2기록층
107: 광 흡수 보정층 108, 207: 반사층
306: 제1반사층 314: 제2반사층
109: 접착층 110: 더미(dummy) 기판
308: 중간층 201, 301: 커버층
317: 제1정보층 316: 제2정보층
111, 209, 318: 레이저 광 402: 하부 전극
404: 상부 전극 405: 펄스 발생부
406: 저항 측정기 407, 408: 스위치
409: 인가부 410: 판정부
411: 전기적 기록/판독 장치 52, 111, 209, 318: 레이저 광
32: 배기구 33: 스퍼터 가스 도입구
34: 기판 홀더(양극) 36: 스퍼터링 타겟(음극)
37: 타겟 전극 38: 전원
39: 스퍼터실(室) 51: 스핀들 모터
53: 반도체 레이저 54: 광학 헤드
55: 대물 렌즈
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시형태는 예시적인 것이고, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.
(실시형태 1)
본 발명의 실시형태 1로서, 레이저 광을 이용하여 정보의 기록 및 재생을 실시하는, 광 정보 기록 매체의 일례를 설명한다. 도 1에, 이 광 정보 기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 1에 나타내는 정보 기록 매체(100)는, 기판(101)의 한쪽의 표면에, 제1유전체층(102)이 형성되고, 제1유전체층(102)의 표면에 제1계면층(103)이 형성되고, 제1계면층(103)의 표면에 기록층(104)이 형성되고, 기록층(104)의 표면에 제2계면층(105)이 형성되고, 제2계면층(105)의 표면에 제2유전체층(106)이 형성되고, 제2유전체층(106)의 표면에 광 흡수 보정층(107)이 형성되고, 광 흡수 보정층(107)의 표면에 반사층(108)이 형성되고, 더미 기판(110)이 접착층(109)에 의해서 접합된 구성으로 되어 있다.
이러한 구성의 정보 기록 매체는, 파장 660 nm 부근의 적색 영역의 레이저 광으로써 정보를 기록 재생하는, DVD-RAM으로서 사용할 수 있다. 이러한 구성의 정보 기록 매체(100)에는, 기판(101)측으로부터 레이저 광(111)이 입사하고, 이에 따라서 정보의 기록 및 재생이 실시된다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 기록층을, 특정한 재료를 포함하는 층으로 하는 점에 특징이 있다. 따라서, 우선, 기록층(104)에 대하여 설명한다.
기록층(104)은, 가역적(可逆的) 상변화를 일으키고, Ge, Bi, Te 및 원소 M을 함유하고, 하기의 식 (3)으로 표시되는 조성의 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
(GeTe)x[(M2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％) (3)
(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, x 및 y는, 80≤x＜100, 0＜y≤0.9를 만족시킨다)
GeTe와, M2Te3과, Bi2Te3을 함유함으로써, 결정화 속도가 빠르고, 또한 비정질상의 안정성에도 우수한 기록층을 얻을 수 있다.
GeTe는, 광학적 변화가 큰 재료이고, 이것을 80 mol％ 이상 함유함으로써, 광학적 변화가 큰 기록층을 얻을 수 있다. 광학적 변화가 클수록, 기록 신호의 검출되는 진폭이 커진다. 광학적 변화라는 것은, 결정상(結晶相)에 있어서의 복소 굴절률(nc-ikc)과 비정질상(非晶質相)에 있어서의 복소 굴절률(na-ika)의 차, △n, 및 △k를 의미한다. 여기서, nc는 결정상에서의 굴절률, kc는 결정상에서의 소광 계수(extinction coeffcient), na는 비정질상에서의 굴절률, ka는 비정질상에서의 소광 계수, △n＝nc－na, △k＝kc－ka이다. nc, kc, na 및 ka는 광의 파장에 의존하고, 파장이 짧아질수록 특히 △k가 작아진다. 본 발명의 정보 기록 매체에 있어서는, 기록층에 광학적 변화가 큰 GeTe를 많이 포함시킴으로써, DVD-RAM의 기록에 이용되는 기록 파장 660 nm의 레이저 광, 및 Blu-ray 디스크의 기록에 이용되는, 더 짧은 파장인 405 nm의 레이저 광으로써 정보를 기록한 경우에, 양호한 신호 품질을 얻을 수 있다. 단, GeTe만으로 기록층을 형성하면, 결정화 속도가 저하하고, 반복 기록 성능도 저하하므로, 그 비율은 100 mol％ 미만인 것이 요구되고, 바람직하게는 98 mol％ 이하이다.
예로서, M이 In이고, x＝89, y＝0.1인 조성의 재료, 즉, (GeTe)89[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)로 표시되는 조성의 재료는, 405 nm의 파장에서, nc＝1.8, na＝3.0, kc＝3.3, ka＝2.4이고, △n＝-1.2, △k＝0.9이다. 또한, M이 In이고, x＝96, y＝0.1인 조성의 재료, 즉, (GeTe)96[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]4(mol％)로 표시되는 조성의 재료는, 405 nm의 파장에서, nc＝1.9, na＝3.1, kc＝3.6, ka＝2.3이고, △n＝-1.2, △k＝1.3이다. 여기에 나타내는 바와 같이, x의 값이 클수록, 즉, GeTe의 비율이 클수록, △k는 커지고, 광학 변화가 더 커진다.
Bi2Te3는 박막의 결정화 온도가 실온 이하이고, 실온에서 결정인 매우 결정성이 강한 재료이다. GeTe-Bi2Te3계는, GeTe-Sb2Te3계와 마찬가지로, 화학량론(化學 量論; stoichiometric) 조성의 화합물이 존재하고, 상분리를 일으키지 않는 안정된 화합물계이다. 또한, Sb2Te3 막의 결정화 온도가 약 150℃인 것과 비교해도, GeTe-Bi2Te3계는, GeTe-Sb2Te3계보다도 결정화하기 쉬운 재료라고 할 수 있다.
M2Te3은 Al2Te3, Ga2Te3, 및 In2Te3 중 최소한 하나인 것이 바람직하다. M2Te3은 Bi2Te3과 가수(價數; valence)가 동일한 Te화물이고, 융점도 높다. M2Te3은 GeTe-Bi2Te3계에 첨가되어서, 이 계(系)의 결정화 온도를 높게 하는 기능을 달성한다. M2Te3은 Bi2Te3과 가수가 동일하므로, M2Te3을 첨가한 재료는, GeTe-Bi2Te3계 재료에서의 Bi2Te3의 일부를 치환한 형태인 것으로 간주할 수 있다. 따라서, M2Te3을 GeTe-Bi2Te3계 재료에 첨가함으로써, 반복 기록에 의한 상분리를 일으키지 않고 결정화 온도를 높일 수 있다. 또한, M2Te3은 Ge2Te3의 농도를 변경하지 않고 첨가할 수 있으므로, GeTe-Bi2Te3-M2Te3계 재료의 광학적 변화는 큰 상태로 유지된다. M2Te3을 이용하여 결정화 온도를 높임으로써, GeTe-Bi2Te3계 재료에서는 얻을 수 없었던, 비정질상의 안정성을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 예로서 80℃의 고온 조건하에, 신호를 기록한 정보 기록 매체를 방치해도, 신호 열화(劣化)가 발생하는 일은 없다. 단, M2Te3의 첨가량이 지나치게 많으면, GeTe-M2Te3-Bi2Te3계의 결정화 속도가 저하하므로, x의 값에 대하여 최적화하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 식에서, y는 0.9 이하로 설정되어 있다. 또한, M2Te3은, 극히 적은 양이 첨가되어도, 결정화 온도를 높게 하므로, 예로서, y는 0.03 정도라도 좋다.
상기 식 (3)으로 표시되는 재료는, 하기 식 (1)로 나타내어도 좋다.
GeaBibTedM100 -a-b-d(원자％) (1)
(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b 및 d는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 82≤a＋b＋d＜100을 만족시킨다.)
예로서, M이 In이고, x＝80, y＝0.5이면, Ge30 .8Bi7 .7Te53 .8In7 .7(원자％)로 표시할 수도 있다. 또한, 결정화 속도를 변화시키지 않고, 결정화 온도를 더욱 높게 하기 위해서는 Ge 및 Bi를 증가시키고, 그 만큼 Te를 감소시켜도 좋다. 그 경우는, 취득되는 재료는, 상기 식 (1)로써 표시할 수 있어도, 상기 식 (3)으로 표시할 수는 없다. 식 (1)은, 이러한 재료도 포함할 수 있도록, a, b, d의 범위를 결정하고 있다. Ge의 비율이 지나치게 크면, 융점이 높아져서, 기록에 필요로 하는 레이저 출력(power)이 커지므로, Ge는 60 원자％ 이하(즉, a≤60)인 것이 바람직하다.
상기 식 (3)에서, x 및 y는, 매체를 DVD-RAM(기록 파장 660 nm 부근)으로서 사용하는 경우, 80≤x≤91을 만족시키는 것이 바람직하고, x가 이 범위내에 있을 때 y는 0.5 이하인 것이 바람직하다. 또한, 매체를 Blu-ray 디스크(파장 405 nm 부근)로서 사용하는 경우, DVD-RAM으로서 사용하는 경우보다도, GeTe를 더 많게 하여, 재료의 광학적 변화를 크게 하는 것이 바람직하다. Blu-ray 디스크의 기록층의 재료에 있어서, 구체적으로, x는 85≤x≤98을 만족시키는 것이 바람직하다. x가 이 범위내에 있을 때, y는 0.8 이하인 것이 바람직하다. 결정화 온도는, x＝89, y＝0(M2Te3을 첨가하지 않는다)인 경우, 170℃이고, 이것에 대하여, M2Te3으로서 In2Te3을 첨가하여, y＝0.1로 한 경우, 180℃가 되고, y＝0.2로 한 경우, 190℃가 된다. 마찬가지로, M2Te3으로서 Ga2Te3을 첨가하여, y＝0.1로 한 경우, 결정화 온도는 180℃가 되고, y＝0.2로 한 경우, 결정화 온도는 190℃가 된다.
또한, 기록층(104)은 추가로 Sn을 함유해도 좋고, 그 경우, 기록층(104)은, 하기의 식 (4)로 표시되는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
[(SnTe)z(GeTe)1-z]x[(M2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％) (4)
(식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, x, y 및 z는, 80≤x＜100, 0＜y≤0.9, 0＜z≤0.3을 만족시킨다.)
SnTe와, GeTe와, M2Te3과, Bi2Te3을 함유함으로써, 결정화 속도가 높고, 또한 비정질상의 안정성도 우수한 기록층을 얻을 수 있다. SnTe는, 박막의 결정화 온도가 실온 이하이고, 실온에서 결정인 매우 결정성이 강한 재료이다. 또한, SnTe는, GeTe와 가수 및 결정 구조가 동일한 Te화물이고, 융점도 높다. SnTe는, 상기 식 (3)에서 y의 값을 변경하여 M2Te3으로 Bi2Te3의 일부를 치환한 계(系)에 있어서, 소정의 선속도에 맞춰서 필요로 하는 결정화 속도를 얻기 위하여, 결정화 속도를 미조정하는 기능을 실행한다. SnTe는 GeTe와 가수(價數) 및 결정 구조가 동일하므로, SnTe를 첨가한 재료는, GeTe-M2Te3-Bi2Te3계 재료에서의 GeTe의 일부를 치환한 형태인 것으로 간주할 수 있다. 따라서, SnTe를 첨가해도, 반복 기록에 의한 상분리를 일으키는 일은 없다. SnTe는, 지나치게 첨가하면 GeTe의 농도를 저하시켜서, 재료의 광학적 변화를 작게 하므로, GeTe와의 치환량 z는 0.3 이하인 것이 바람직하다. SnTe를 함유하는 경우, M2Te3을 많이 첨가해도 좋다. 따라서, 예로서, 상기 예시한 DVD-RAM 또는 Blu-ray 디스크의 기록층에 GeTe-SnTe-M2Te3-Bi2Te3계 재료를 사용하는 경우, x의 값은 상기 범위내에 있는 것이 바람직하지만, y의 바람직한 범위는 특히 한정되지 않는다.
기록층(104)의 막 두께는, 5 nm∼12 nm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6 nm∼9 nm이다. 기록층이 얇으면 광학 설계상, 기록층(104)이 결정질상(結晶質相)일 때의 정보 기록 매체(100)의 광 반사율 Rc가 감소하고, 기록층(104)이 비정질상일 때의 정보 기록 매체(100)의 광 반사율 Ra가 증가하여, 반사율 비가 작아진다. 또한, 두꺼우면, 열용량이 커져서, 기록 감도가 악화(惡化)한다.
이어서, 기록층 이외의 요소에 대하여 설명한다. 기판(101)은, 원반상(圓盤狀)이고, 투명하며 또한 표면이 평활한 판이다. 기판을 구성하는 재료로서는, 폴리카보네이트, 비결정성 폴리오레핀 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 수지, 또는 유리를 들 수 있다. 성형성, 가격, 및 기계 강도를 고려하면, 폴리카보네이트가 바람직하게 사용된다. 도면에 나타낸 형태에 있어서, 두께 약 0.6 mm, 직경 120 mm의 기판(101)이 바람직하게 이용된다. 기판(101)의 유전체층 및 기록층 등을 형 성하는 쪽의 표면에는, 레이저 광을 인도하기 위한 안내 홈이 형성되면 좋다. 안내 홈을 기판에 형성한 경우, 본 명세서에서는, 레이저 광(111)에 가까운 측에 있는 면을 편의적으로 "그루브면"이라고 부르고, 레이저 광으로부터 먼 측에 있는 면을 편의적으로 "랜드면"이라고 부른다. 예로서, DVD-RAM으로서 사용하는 경우, 그루브면과 랜드면의 단차(段差)는, 40 nm∼60 nm인 것이 바람직하다. DVD-RAM에서는, 그루브-랜드간의 거리(그루브면 중심으로부터 랜드면의 중심까지)는 약 0.615 ㎛이다. DVD-RAM의 경우, 기록은, 그루브면과 랜드면의 모두에 실시된다(즉, DVD-RAM에서는, 랜드-그루브 기록 방식이 채용된다).
제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)은, 광학 거리를 조절하여 기록층의 광 흡수 효율을 높이고, 결정상의 반사율과 비정질상의 반사율과의 차를 크게 하여 신호 진폭을 크게 하는 기능을 갖는다. 또한, 기록층을 수분 등으로부터 보호하는 기능도 겸비하고 있다. 제1 및 제2유전체층(102 및 106)은, 산화물, 황화물, 셀렌화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 하나의 재료 또는 복수의 재료의 혼합물을 이용하여 형성해도 좋다.
더욱 구체적으로는, 산화물로서, 예로서, Al2O3, CeO2, Cr2O3, Dy2O3, Ga2O3, Gd2O3, HfO2, Ho2O3, In2O3, La2O3, Nb2O5, Nd2O3, Sc2O3, SiO2, Sm2O3, SnO2, Ta2O5, TiO2, Y2O3, Yb2O3, ZnO, 및 ZrO2 등을 들 수 있다. 황화물은, 예로서, ZnS 등이고, 셀렌화물은 예로서 ZnSe 등이다. 질화물로서, 예로서, AlN, BN, Cr-N, Ge-N, HfN, NbN, Si3N4, TaN, TiN, 및 VN, ZrN 등을 들 수 있다. 탄화물로서, 예로서, Al4C3, B4C, CaC2, Cr3C2, HfC, Mo2C, NbC, SiC, TaC, TiC, VC, W2C, WC, 및 ZrC 등을 들 수 있다. 불화물로서, 예로서, CeF3, DyF3, ErF3, GdF3, HoF3, LaF3, NdF3, YF3, 및 YbF3등을 들 수 있다. 이러한 화합물의 혼합물로서, 예로서, ZnS-SiO2, ZnS-SiO2-LaF3, ZrO2-SiO2, ZrO2-Cr2O3, ZrO2-SiO2-Cr2O3, ZrO2-Ga2O3, ZrO2-SiO2-Ga2O3, ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, ZrO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-Ga2O3-LaF3, ZrO2-In2O3, ZrO2-SiO2-In2O3, ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3, ZrO2-In2O3-LaF3, SnO2-Ga2O3, SnO2-In2O3, SnO2-SiC, SnO2-Si3N4, SnO2-Ga2O3-SiC, SnO2-Ga2O3-Si3N4, SnO2-Nb2O5, SnO2-Ta2O5, CeO2-Al2O3-SiO2, ZrO2-LaF3, HfO2-SiO2, HfO2-Cr2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3, HfO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-Cr2O3-LaF3, HfO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-In2O3, HfO2-SiO2-In2O3, HfO2-SiO2-In2O3-LaF3, HfO2-In2O3-LaF3, 및 HfO2-SiO2-SiC 등을 들 수 있다.
이러한 재료 중에서, ZnS-SiO2는 비정질이고, 열 전도성이 낮고, 높은 투명성 및 높은 굴절률을 가지며, 또한, 막 형성시의 성막 속도가 빠르고, 기계 특성 및 내습성도 우수하므로, 바람직하게 사용된다. ZnS-SiO2는 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 조성을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 유전체층은 Zn 및/또는 S를 함유하지 않는 재료로 형성하면 좋다. 이 경우, 유전체층을 구성하는 바람직한 재료는, ZrO2- SiO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, SnO2-Ga2O3-SiC, ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3, 및 HfO2-SiO2-In2O3-LaF3이다. 이러한 재료는, 투명하고, 높은 굴절률을 가지며, 열 전도성이 낮고, 기계 특성 및 내습성도 우수하다. 또한, 유전체층에는 기록층에 포함되는 M의 산화물, 즉, M2O3이 포함되도록 하면 좋다.
제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)은, 각각의 광로(光路) 길이(즉, 유전체층의 굴절률 n과 유전체층의 막 두께 d와의 적(積) nd)를 변경함으로써, 결정상의 기록층(104)의 광 흡수율 Ac(％)와 비정질상의 기록층(104)의 광 흡수율 Aa(％), 기록층(104)이 결정상일 때의 정보 기록 매체(100)의 광 반사율 Rc(％)와 기록층(104)이 비정질상일 때의 정보 기록 매체(100)의 광 반사율 Ra(％), 기록층(104)이 결정상인 부분과 비정질상인 부분의 정보 기록 매체(100)의 광의 위상차 △φ를 조정하는 기능을 갖는다. 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 하여, 신호 품질을 향상시키기 위해서는, 반사율 차(｜Rc－Ra｜)또는 반사율 비(Rc／Ra)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 기록층(104)이 레이저 광을 흡수하도록, Ac 및 Aa도 큰 것이 바람직하다. 이러한 조건을 동시에 만족하도록 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)의 광로 길이를 결정한다. 이러한 조건을 만족하는 광로 길이는, 예로서 매트릭스법(예로서, 쿠보타 히로시 저 "파동 광학", 이와나미 신서, 1971년, 제3장을 참조)에 의한 계산에 의해서 정확하게 결정할 수 있다.
유전체층의 굴절률을 n, 막 두께를 d(nm), 레이저 광(111)의 파장을 λ(nm) 라고 한 경우, 광로 길이 nd는, nd＝aλ로 표시된다. 여기서, a는 정(正)의 수로 한다. 정보 기록 매체(100)의 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 하여 신호 품질을 향상시키기 위해서는, 예로서, 매체를 DVD-RAM으로서 사용하는 경우, 15％≤Rc이고 또한 Ra≤2％인 것이 바람직하다. 또한, 재기록에 의한 마크 찌그러짐을 없게 하거나 또는 작게 하기 위해서는, 1.1≤Ac／Aa인 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 조건이 동시에 만족되도록 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)의 광로 길이(aλ)를, 매트릭스법에 의한 계산으로써 정확하게 구하고, λ 및 n으로부터, 바람직한 막 두께 d를 구할 수 있다. 실시형태 1의 매체에 있어서, 굴절률이 1.8∼2.5인 유전체 재료를 사용하는 경우, 제1유전체층(102)의 두께(d1)는 100 nm∼180 nm의 범위내에 있는 것이 바람직하고, 130 nm∼150 nm의 범위내에 있는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제2유전체층(106)의 두께(d2)는 20 nm∼60 nm의 범위내에 있는 것이 바람직하고, 30 nm∼50 nm의 범위내에 있는 것이 더욱 바람직하다.
제1계면층(103) 및 제2계면층(105)은, 제1유전체층(102)과 기록층(104)과의 사이, 및 제2유전체층(106)과 기록층(104)과의 사이에, 반복 기록에 의해서 발생하는 물질 이동을 방지하기 위하여 형성된다. 여기서, 물질 이동이라는 것은, 제1 및 제2유전체층(102 및 106)을, 예로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 형성한 경우에, 레이저 광(111)을 기록층(104)에 조사하여 반복 기록하는 동안에, 유전체층내의 Zn 및/또는 S가 기록층(104)에 확산해 가는 현상을 의미한다. 따라서, 제1 및 제2계면층(103 및 105)이, Zn 및/또는 S를 함유하는 재료로 형성되는 것은 바람직하지 않 고, 2개의 계면층은, Zn 및 S의 어느 하나도 함유하지 않는 재료로 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 계면층은, 기록층(104)과의 밀착성이 우수하고, 기록층(104)에 레이저 광(111)을 조사했을 때에, 용해되지 않는 또는 분해되지 않는, 내열성이 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 계면층은, 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 하나의 재료, 또는 복수의 재료의 혼합물을 사용하여 형성된다.
더욱 구체적으로는, 산화물로서, 예로서, Al2O3, CeO2, Cr2O3, Dy2O3, Ga2O3, Gd2O3, HfO2, Ho2O3, In2O3, La2O3, MgO, Nb2O5, Nd2O3, Sc2O3, SiO2, Sm2O3, SnO2, Ta2O5, TiO2, Y2O3, Yb2O3, 및 ZrO2 등을 들 수 있다. 질화물로서, 예로서, AlN, BN, Ge-N, HfN, Si-N, Ti-N, VN, 및 ZrN 등을 들 수 있다. 탄화물로서, 예로서, C, Al4C3, B4C, CaC2, Cr3C2, HfC, Mo2C, NbC, SiC, TaC, TiC, VC, W2C, WC, 및 ZrC 등을 들 수 있다. 불화물로서, 예로서, CeF3, DyF3, ErF3, GdF3, HoF3, LaF3, NdF3, YF3, 및 YbF3 등을 들 수 있다. 혼합물로서, 예로서, ZrO2-Cr2O3, ZrO2-SiO2-Cr2O3, ZrO2-Ga2O3, ZrO2-SiO2-Ga2O3, ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-Cr2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-In2O3, ZrO2-SiO2-In2O3, ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3, HfO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-SiO2-SiC, Ge-Cr-N, 및 Si-Cr-N 등을 들 수 있다.
제1계면층(103) 및 제2계면층(105)의 두께는 모두, 1 nm∼10 nm인 것이 바람직하고, 2 nm∼7 nm인 것이 더욱 바람직하다. 계면층이 두꺼우면, 기판(101)의 표면에 형성된 제1유전체층(102)으로부터 반사층(108)까지의 적층체의 광 반사율 및 광 흡수율이 변화하여, 기록 소거 성능에 영향을 준다.
제1유전체층(102) 및/또는 제2유전체층(106)이 Zn 및 S의 어느 하나도 함유하지 않는 재료로 형성되는 경우에는, 제1계면층(103) 및/또는 제2계면층(105)은 형성하지 않아도 좋다. 계면층을 형성하지 않음으로써, 매체의 코스트를 삭감할 수 있고, 또한, 막의 형성 공정을 감소시킬 수 있으므로 생산성이 향상된다.
광 흡수 보정층(107)은, 기록층(104)이 결정 상태일 때의 광 흡수율 Ac와 비정질 상태일 때의 광 흡수율 Aa의 비 Ac／Aa를 조정하여, 재기록시에 마크 형상이 찌그러지지 않도록 하는 작용을 한다. 광 흡수 보정층(107)은, 굴절률이 높고, 또한 적당하게 광을 흡수하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예로서, 굴절률 n이 3 이상 6 이하, 소광 계수 k가 1 이상 4 이하인 재료를 사용하여, 광 흡수 보정층(107)을 형성할 수 있다. 구체적으로는, Ge-Cr 및 Ge-Mo 등의 비정질의 Ge 합금, Si-Cr, Si-Mo 및 Si-W 등의 비정질의 Si 합금, SnTe 및 PbTe 등의 Te화물, 및 Ti, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo, 및 W 등의 결정성의 금속, 반금속(半金屬) 및 반도체 재료로부터 선택되는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 광 흡수 보정층(107)의 막 두께는, 20 nm∼50 nm인 것이 바람직하다.
반사층(108)은, 광학적으로는 기록층(104)에 흡수되는 광량을 증대시키고, 열적으로는 기록층(104)에서 발생한 열을 신속하게 확산시켜서 기록층(104)을 급냉 하고, 비정질화하기 쉽게 하는 기능을 갖는다. 또한, 반사층(108)은, 제1유전체층(102)으로부터 광 흡수 보정층(107)까지 포함하는 다층(多層) 막을 사용 환경으로부터 보호하는 기능도 갖는다. 반사층(108)의 재료는, 열 전도율이 크고, 또한 사용하는 레이저 광의 파장에서의 광 흡수가 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 반사층(108)은, 예로서, Al, Au, Ag, 및 Cu로부터 선택되는 최소한 하나를 함유하는 재료, 또는 그것들의 합금을 사용하여 형성된다.
반사층(108)의 내습성을 향상시킬 목적 및/또는 열 전도율 또는 광학 특성(예로서, 광 반사율, 광 흡수율 또는 광 투과율)을 조정할 목적으로, 상기 Al, Au, Ag, 및 Cu로부터 선택되는 하나 또는 복수의 원소에, 다른 하나 또는 복수의 원소를 첨가한 재료를 사용하면 좋다. 구체적으로는, Mg, Ca, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Zn, Ga, In, C, Si, Ge, Sn, Sb, Bi, Te, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb, 및 Dy로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 첨가하면 좋다. 이때, 첨가 농도는 3 원자％ 이하인 것이 바람직하다. 상기의 원소의 하나 또는 복수가 첨가된 재료는, 예로서, Al-Cr, Al-Ti, Al-Ni, Au-Cr, Ag-Pd, Ag-Pd-Cu, Ag-Pd-Ti, Ag-Nd, Ag-Nd-Au, Ag-Nd-Pd, Ag-In, Ag-In-Sn, Ag-In-Ga, Ag-In-Cu, Ag-Ga, Ag-Ga-Cu, Ag-Ga-Sn, Ag-Cu, Ag-Cu-Ni, Ag-Cu-Ca, Ag-Cu-Gd, 및 Ag-Zn-Al 등의 합금 재료이다. 이러한 재료는 모두 내식성이 우수하고 또한 급냉 기능을 갖는 우수한 재료이다. 동일한 목적을, 반사층(108)을 2개 이상의 층으로 형성함으로써도 달성할 수 있다. 반사층(108)의 두께는, 사용하는 매체에 정보를 기록할 때의 선속도나 기록층(104)의 조성에 맞춰서 조정하고, 40 nm∼300 nm의 범위내에 있 는 것이 바람직하다. 40 nm 보다 얇으면, 기록층의 열이 확산하기 어렵게 되어서, 기록층이 비정질화하기 어려워지고, 300 nm 보다 두꺼우면, 기록층의 열이 지나치게 확산하여, 기록 감도가 저하한다.
도시한 정보 기록 매체(100)에 있어서, 접착층(109)은 더미(dummy) 기판(110)을 반사층(108)에 접착하기 위하여 형성된다. 접착층(109)은, 내열성 및 접착성이 높은 재료, 예로서, 자외선 경화성 수지 등의 접착 수지를 이용하여 형성하면 좋다. 구체적으로는, 아크릴 수지를 주성분으로 하는 재료 또는 에폭시 수지를 주성분으로 하는 재료로써, 접착층(109)을 형성하면 좋다. 또한, 필요에 따라서, 접착층(109)을 형성하기 전에, 자외선 경화성 수지로 구성되는, 두께 1 ㎛∼20 ㎛의 보호층을 반사층(108)의 표면에 형성해도 좋다. 접착층(109)의 두께는 바람직하게는 15 ㎛∼40 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 20 ㎛∼35 ㎛이다.
더미 기판(110)은, 정보 기록 매체(100)의 기계적 강도를 높이는 동시에, 제1유전체층(102)으로부터 반사층(108)까지의 적층체를 보호한다. 더미 기판(110)의 바람직한 재료는, 기판(101)의 바람직한 재료와 동일하다. 더미 기판(110)을 접착한 정보 기록 매체(100)에 있어서, 기계적인 휨, 및 찌그러짐 등이 발생하지 않도록, 더미 기판(110)과 기판(101)은, 실질적으로 동일 재료로 형성되고, 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다.
실시형태 1의 정보 기록 매체(100)는 1개의 기록층을 갖는 편면(片面) 구조 디스크이다. 본 발명의 정보 기록 매체는 2개의 기록층을 구비할 수도 있다. 예로서, 실시형태 1에 있어서 반사층(108)까지 적층한 것을, 반사층(108)끼리 대향시켜 서, 접착층(109)을 사이에 두고 접착함으로써, 양면 구조의 정보 기록 매체를 형성할 수 있다. 이 경우, 2개의 적층체의 접착은, 접착층(109)을 지효성(遲效性) 수지로 형성하고, 압력과 열의 작용을 이용하여 실시한다. 반사층(108)의 위에 보호층을 형성하는 경우에는, 보호층까지 형성한 적층체를, 보호층끼리 대향시켜서 접착함으로써, 양면 구조의 정보 기록 매체를 형성한다.
이어서, 실시형태 1의 정보 기록 매체(100)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보 기록 매체(100)는, 안내 홈(그루브면과 랜드면)이 형성된 기판(101)을 성막(成膜) 장치에 배치하고, 기판(101)의 안내 홈이 형성된 표면에, 제1유전체층(102)을 성막하는 공정(공정 a), 제1계면층(103)을 성막하는 공정(공정 b), 기록층(104)을 성막하는 공정(공정 c), 제2계면층(105)을 성막하는 공정(공정 d), 제2유전체층(106)을 성막하는 공정(공정 e), 광 흡수 보정층(107)을 성막하는 공정(공정 f) 및 반사층(108)을 성막하는 공정(공정 g)을 순차적으로 실시하고, 또한, 반사층(108)의 표면에 접착층(109)을 형성하는 공정, 및 더미 기판(110)을 접착하는 공정을 실시함으로써, 제조된다. 이하의 설명을 포함하는 본 명세서에 있어서, 각각의 층에 대하여, "표면"이라고 하는 경우는, 특히 예고가 없는 한, 각각의 층이 형성되었을 때의 노출되어 있는 표면(두께 방향에 수직인 표면)을 가리키는 것으로 한다.
우선, 기판(101)의 안내 홈이 형성된 면에, 제1유전체층(102)을 성막하는 공정 a를 실시한다. 공정 a는 스퍼터링에 의해서 실시된다. 도 5에 스퍼터링을 실시하기 위한 장치의 일례를 나타낸다. 도 5에 나타내는 장치는, 2극(極) 글로(glow) 방전형 스퍼터링 장치의 일례이다. 스퍼터실(39)내는 고진공으로 유지된다. 진공 상태는 배기구(32)에 접속된 진공 펌프(도시되어 있지 않음)에 의해서 유지된다. 스퍼터 가스 도입구(33)로부터는, 일정한 유량의 스퍼터 가스(예로서 Ar 가스 등)가 도입된다. 기판(35)은 기판 홀더(양극)(34)에 부착되고, 스퍼터링 타겟(음극)(36)은 타겟 전극(37)에 고정되고, 전극(37)은 전원(38)에 접속되어 있다. 양극 사이에 고전압을 인가함으로써, 글로 방전이 발생하고, 예로서, Ar 정(正) 이온을 가속하여 스퍼터링 타겟(36)에 충돌시켜서, 타겟으로부터 입자를 방출시킨다. 방출된 입자는 기판(35)상에 퇴적하여 박막이 형성된다. 음극에 인가하는 전원의 종류에 따라서 직류형과 고주파형으로 나누어진다. 실시형태 1의 매체를 제조하는 경우에는, 기판(35)으로서, 기판(101)이 부착된다. 이 장치는, 유전체층뿐만 아니라, 기록층을 포함하는 기타의 층을 형성하는데에 이용할 수 있고, 또한, 이후에 설명하는 기타 형태의 매체를 제조하는데에도 이용할 수 있다.
유전체층을 형성할 때의 스퍼터링은, 고주파 전원을 이용하여, 희(希)가스 분위기중에서, 또는 산소 가스 및/또는 질소 가스와 희가스와의 혼합 가스 분위기중에서 실시하면 좋다. 가능하면 직류 전원을 이용해도 좋다. 희가스는, Ar 가스, Kr 가스, 및 Xe 가스의 어느 하나라도 좋다. 공정 a에서 사용되는 스퍼터링 타겟으로서는, 산화물, 황화물, 셀렌화물, 질화물, 탄화물, 및 불화물로부터 선택되는 하나의 재료, 또는 복수의 재료의 혼합물로 구성된 것을 이용할 수 있다. 스퍼터링 타겟의 재료 및 조성은, 필요로 하는 조성의 제1유전체층(102)을 형성할 수 있도록 결정된다. 성막 장치에 따라서는, 스퍼터링 타겟의 조성과 형성되는 유전체층의 조 성이 일치하지 않는 경우도 있으므로, 그 경우는 적절하게 스퍼터링 타겟의 조성을 조정한다. 또한, 산화물을 포함하는 유전체층을 형성할 때에는, 스퍼터링중에 산소가 결손되는 경우가 있으므로, 산소 결손을 억제한 스퍼터링 타겟을 이용해도 좋고, 또는 5 체적％ 이하의 소량의 산소 가스를 희가스에 혼합한 분위기중에서 스퍼터링을 실시하면 좋다.
예로서, 제1유전체층(102)으로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 이루어지는 층을 형성하는 경우, 공정 a에서, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 구성되는, 스퍼터링 타겟을 사용하여, 3 체적％의 산소 가스를 Ar 가스에 혼합한 분위기중에서 스퍼터링을 실시하면 좋다.
이어서, 공정 b를 실시하여, 제1유전체층(102)의 표면에, 제1계면층(103)을 성막한다. 공정 b도, 또한 스퍼터링에 의해서 실시된다. 스퍼터링은, 고주파 전원을 이용하여, 희가스 분위기중, 또는 산소 가스 및/또는 질소 가스와 희가스와의 혼합 가스 분위기중에서 실시하면 좋다. 가능하면 직류 전원을 이용해도 좋다. 희가스는, Ar 가스, Kr 가스, 및 Xe 가스의 어느 하나라도 좋다. 공정 b에서 사용되는 스퍼터링 타겟으로서는, 산화물, 황화물, 셀렌화물, 질화물, 탄화물, 및 불화물로부터 선택되는 하나의 재료, 또는 복수의 재료의 혼합물로 구성된 것을 이용할 수 있다. 스퍼터링 타겟의 재료 및 조성은, 소정의 조성의 제1계면층(103)을 형성할 수 있도록 결정한다. 성막 장치에 따라서는, 스퍼터링 타겟의 조성과 형성되는 계면층의 조성이 일치하지 않는 경우도 있으므로, 그 경우는 적절하게 스퍼터링 타 겟의 조성을 조정한다. 또한, 산화물을 포함하는 계면층을 형성할 때에는, 스퍼터링중에 산소가 결손되는 경우가 있으므로, 산소 결손을 억제한 스퍼터링 타겟을 이용해도 좋고, 또는 5％ 이하의 소량의 산소 가스를 희가스에 혼합한 분위기중에서 스퍼터링을 실시하면 좋다. 또한, 금속, 반금속 및 반도체 재료의 타겟을 이용하여, 10％ 이상의 약간 많은 산소 가스 및/또는 질소 가스를 희가스에 혼합한 분위기중에서, 반응성 스퍼터링으로써 산화물을 포함하는 계면층을 형성해도 좋다.
예로서, 제1계면층(103)으로서 Ge-Cr-N으로 이루어지는 층을 형성하는 경우, 공정 b에서, Ge-Cr로 구성된 스퍼터링 타겟을 사용하여, 40％의 질소 가스를 Ar 가스에 혼합한 분위기중에서 반응성 스퍼터링을 실시하면 좋다. 또한, 제1계면층(103)으로서 ZrO2-SiO2-Cr2O3로 이루어지는 층을 형성하는 경우, 공정 b에서, 산소 결손을 억제한 ZrO2-SiO2-Cr2O3로 구성된 스퍼터링 타겟을 사용하여, Ar 가스 분위기중에서 스퍼터링을 실시해도 좋다.
이어서, 공정 c를 실시하여, 제1계면층(103)의 표면에, 기록층(104)을 성막한다. 공정 c도, 또한 스퍼터링에 의해서 실시된다. 스퍼터링은, 직류 전원을 이용하여, 희가스 분위기중에서, 또는 산소 가스 및/또는 질소 가스와 희가스와의 혼합 가스 분위기중에서 실시해도 좋다. 희가스는, Ar 가스, Kr 가스, 및 Xe 가스의 어느 하나라도 좋다. 더욱 구체적으로는, 공정 c에서의 스퍼터링은, 예로서, Ar 가스 분위기중, 또는 5％ 이하의 질소 가스를 Ar 가스에 혼합한 분위기중에서 실시해도 좋다.
공정 c에서 사용하는 스퍼터링 타겟은, 필요로 하는 조성의 막이 형성되도록, Ge, Bi, Te, M, 및 Sn을 함유하는 경우는 Sn의 비율을 적절하게 결정하여 제작한다. 성막 장치에 따라서는, 스퍼터링 타겟의 조성과, 형성되는 기록층의 조성이 일치하지 않는 경우도 있다. 그 경우는 적절하게 스퍼터링 타겟의 조성을 조정하여, 필요로 하는 조성의 기록층(104)이 형성되도록 한다. 경향으로서는, 형성되는 기록층의 Ge, Bi, M, Sn의 비율(즉, 농도)은 스퍼터링 타겟내의 그것들의 비율(즉, 농도)보다도 약간 높아지고, 기록층에서의 Te의 비율은 타겟내의 Te의 비율보다도 약간 낮아진다. 따라서, 사용하는 스퍼터링 타겟의 조성은, 필요로 하는 기록층의 조성과 비교하여, Ge, Bi, M 및 Sn의 농도를 약간 작게 하고, Te의 농도를 약간 크게 하면 좋다. 이렇게 하여 스퍼터링 타겟을 제작하여, 스퍼터링을 실시함으로써, 필요로 하는 조성의 기록층(104), 즉, 상기 식 (1) 또는 상기 식 (2), 또는 상기 식 (3) 또는 상기 식 (4)로 표시되는 재료를 포함하는 기록층(104)을 얻을 수 있다.
예로서, 식 (1)에서, M이 In이고, x＝89, y＝0.1이면, 기록층(104)의 조성은, Ge38 .2In0 .9Bi8 .5Te52 .4(원자％)로 나타낼 수 있다. 이 조성을 얻도록 Ge-In-Bi-Te계 재료로 구성되는 스퍼터링 타겟의 조성을 결정한다. 또한, 식 (2)에서, M이 Ga이고, x＝89, y＝0.1, Z＝0.1이면, 기록층(104)의 조성은, Ge34 .4Sn3 .8Ga0 .9Bi8 .5Te52 .4(원자％)로 나타낼 수 있다. 이 조성을 얻도록 Ge-Sn-Ga-Bi-Te계 재료로 구성되는 스퍼터링 타겟의 조성을 결정한다. 어느 경우도, 성막후의 기록층(104)은 비정질 상 태로 되기 쉬우므로, 매체를 제작한 후, 기록층(104)을 결정화하는 공정(초기화 공정)을 필요에 따라서 실시하면 좋다.
기록층(104)은, 복수의 스퍼터링 타겟을 이용한 스퍼터링으로써 형성해도 좋다. 예로서, 각각 GeTe, M2Te3, 및 Bi2Te3로 구성되는 3종류의 스퍼터링 타겟을, 성막 장치의 1개의 스퍼터실에 부착하여, 동시에 스퍼터링을 실시하면 좋다. 그 경우에는, 각각의 스퍼터링 타겟에 투입하는 스퍼터 출력을 조절하여, 상기 식 (1)로 표시되는 조성의 재료를 포함하는 기록층(104)이 형성되도록 한다. 또는, 각각이 GeTe, SnTe, M2Te3, Bi2Te3로 구성되는 4종류의 스퍼터링 타겟을 이용하여, 상기 식 (2)로 표시되는 조성의 재료를 포함하는 기록층(104)을 형성해도 좋다. 그리고 또는, 각각이 Ge, Bi, Al 및 Te로 구성되는 스퍼터링 타겟의 조합을 사용하면 좋고, 또는 각각이 Ge, Bi, Te 및 In2Te3으로 구성되는 스퍼터링 타겟의 조합, 또는 각각이 Ge, Bi, Te 및 Ga2Te3로부터 구성되는 스퍼터링 타겟의 조합을 사용해도 좋다. 2개 이상의 스퍼터링 타겟을 조합하여 사용하는 경우, In 및 Ga는 융점이 낮으므로, In 및/또는 Ga를 함유하는 기록층을 형성할 때에는, 그것들의 Te화물의 타겟을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 타겟은, 반드시 화학량론 조성의 화합물로 구성된 것이 아니라도 좋고, 예로서, Ge-Te, Sn-Te, Bi-Te, In-Te, Ga-Te, Al-Te계 재료로 구성되는 타겟을 각각 이용해도 좋다.
이어서, 공정 d를 실시하여, 기록층(104)의 표면에, 제2계면층(105)을 성막한다. 공정 d는, 공정 b와 마찬가지로 실시된다. 제2계면층(105)은, 제1계면 층(103)과 동일한 재료로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하여 형성하면 좋고, 또는 상이한 재료로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하여 형성해도 좋다.
이어서, 공정 e를 실시하여, 제2계면층(105)의 표면에, 제2유전체층(106)을 성막한다. 공정 e는, 공정 a와 마찬가지로 실시된다. 제2유전체층(106)은, 제1유전체층(102)과 동일한 재료로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하여 형성하면 좋고, 또는 상이한 재료로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하여 형성해도 좋다.
이어서, 공정 f를 실시하여, 제2유전체층(106)의 표면에, 광 흡수 보정층(107)을 성막한다. 공정 f에서는, 직류 전원 또는 고주파 전원을 이용하여, 스퍼터링을 실시한다. 스퍼터링은, 구체적으로는, Ge-Cr 및 Ge-Mo 등의 비정질의 Ge 합금, Si-Cr, Si-Mo 및 Si-W 등의 비정질의 Si 합금, SnTe 및 PbTe 등의 Te화물, 및 Ti, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo 및 W 등의 결정성의 금속, 반금속 및 반도체 재료로부터 선택되는 재료로 구성된 타겟을 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 스퍼터링은 희가스 분위기중에서 실시하면 좋고, Ar 가스 분위기중에서 실시해도 좋다. 성막 장치에 따라서는, 스퍼터링 타겟의 조성과 형성되는 광 흡수 보정층의 조성이 일치하지 않는 경우도 있으므로, 그 경우는 적절하게 스퍼터링 타겟의 조성을 조정하여, 필요로 하는 조성의 광 흡수 보정층(107)을 형성하도록 한다.
이어서, 공정 g를 실시하여, 광 흡수 보정층(107)의 표면에, 반사층(108)을 성막한다. 공정 g는 스퍼터링에 의해서 실시된다. 스퍼터링은, 직류 전원 또는 고주파 전원을 이용하여, Ar 가스 분위기중에서 실시한다. 스퍼터링 타겟으로서, Al, Al 합금, Au, Au 합금, Ag, Ag 합금, Cu, 또는 Cu 합금으로 구성된 것을 이용하면 좋다. 예로서, 반사층(108)으로서 Ag-Pd-Cu 합금으로 이루어지는 층을 형성할 때에는, Ag-Pd-Cu 스퍼터링 타겟을 이용해도 좋다. 성막 장치에 따라서는, 스퍼터링 타겟의 조성과 형성되는 반사층의 조성이 일치하지 않는 경우도 있으므로, 그 경우는 적절하게 스퍼터링 타겟의 조성을 조정하여, 필요로 하는 조성의 반사층(108)을 형성하도록 한다.
상기한 바와 같이, 공정 a∼g는, 모두 스퍼터링 공정이다. 따라서, 공정 a∼g는, 1개의 스퍼터링 장치내에서, 타겟을 순차적으로 변경하여 연속적으로 실시하면 좋다. 또는, 공정 a∼g는 각각 독립된 스퍼터링 장치를 이용하여 실시해도 좋다.
반사층(108)을 성막한 후, 제1유전체층(102)으로부터 반사층(108)까지 순차적으로 적층한 기판(101)을 스퍼터링 장치로부터 꺼낸다. 그리고나서, 반사층(108)의 표면에, 자외선 경화성 수지를, 예로서 스핀코트법으로써 도포한다. 도포한 자외선 경화성 수지에, 더미 기판(110)을 밀착시켜서, 자외선을 더미 기판(110)측으로부터 조사하여, 수지를 경화시키고, 접착 공정을 종료한다.
접착 공정을 종료한 후에는, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시한다. 초기화 공정은, 비정질 상태인 기록층(104)을, 예로서 반도체 레이저를 조사하여, 결정화 온도 이상으로 승온(昇溫)하여 결정화시키는 공정이다. 초기화 공정은 접착 공정 전에 실시해도 좋다. 이와 같이, 공정 a∼g, 접착층의 형성 공정, 및 더미 기판의 접착 공정을 순차적으로 실시함으로써, 실시형태 1의 정보 기록 매체(100)를 제조할 수 있다.
(실시형태 2)
본 발명의 실시형태 2로서, 레이저 광을 이용하여 정보의 기록 및 재생을 실시하는, 광 정보 기록 매체의 일례를 설명한다. 도 2에, 이 광 정보 기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 2에 나타내는 정보 기록 매체(200)는, 기판(208)의 한쪽의 표면에 반사층(207)이 형성되고, 반사층(207)의 표면에 제2유전체층(206)이 형성되고, 제2유전체층(206)의 표면에 제2계면층(205)이 형성되고, 제2계면층(205)의 표면에 기록층(204)이 형성되고, 기록층(204)의 표면에 제1계면층(203)이 형성되고, 제1계면층(203)의 표면에 제1유전체층(202)이 형성되고, 또한 커버층(201)이 형성된 구성으로 되어 있다. 이러한 구성의 정보 기록 매체는, 파장 405 nm 부근의 청자색 영역의 레이저 광으로써 정보를 기록 재생하는, 25 GB 용량의 Blu-ray 디스크로서 사용할 수 있다. 이러한 구성의 정보 기록 매체(200)에는, 커버층(201)측으로부터 레이저 광(209)이 입사하고, 이에 따라서 정보의 기록 및 재생이 실시된다. 이하에, 우선 기록층(204)에 대하여 설명하고, 이후 다른 요소에 대하여 설명한다.
기록층(204)은, 실시형태 1에 있어서의 기록층(104)과 동일한 기능을 갖는다. 또한, 기록층(204)에 포함되는 재료는 실시형태 1에 있어서의 기록층(104)과 마찬가지로 상기 식 (3) 또는 상기 식 (4)로 표시되는 재료인 것이 바람직하다. 상기 식 (3) 또는 식 (4)로 표시되는 재료가 각각, 상기 식 (1) 또는 식 (2)로써 표시될 수 있는 것도, 실시형태 1에 관련하여 설명한 바와 같다.
이 매체는, 상기한 바와 같이 Blu-ray 디스크로서 사용될 수 있다. 따라서, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 식 (1)에서의 x(즉, GeTe의 비율)는, 바람직하게는 85≤x≤98을 만족시키고, 더욱 바람직하게는 91＜x≤98을 만족시키고, x가 이 범위내에 있을 때, y는 0.5 이하인 것이 바람직하다. 또한, 식 (2)에 있어서도, x는, 바람직하게는 85≤x≤98을 만족시키고, 더욱 바람직하게는 91＜x≤98을 만족시키는 것이다.
기록층(204)의 막 두께는, 5 nm∼15 nm의 범위내에 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 8 nm∼12 nm의 범위내에 있는 것이다. 기록층(204)의 막 두께가 지나치게 얇은 경우 및 지나치게 두꺼운 경우의 문제점은, 이전에 실시형태 1에 관련하여 설명한 바와 같다.
이어서, 기록층 이외의 요소에 대하여 설명한다. 기판(208)은, 원반상이고, 투명하며 또한 표면이 평활한 판이다. 기판(208)은, 이전에 실시형태 1에 관련하여 설명한 것과 같은 재료를 사용하여 형성되고, 바람직하게는 폴리카보네이트로 형성된다. 도면에 나타낸 형태에 있어서, 두께 약 1.1 mm, 직경 120 mm의 기판(208)이 바람직하게 이용된다. 기판(208)의 반사층 및 기록층 등을 형성하는 쪽의 표면에는, 레이저 광을 인도하기 위한 안내 홈이 형성되어 있어도 좋다. 안내 홈을 기판에 형성한 경우, 이 형태에 있어서도, 레이저 광(209)에 가까운 측에 있는 면이 "그루브면"이 되고, 레이저 광으로부터 먼 측에 있는 면이 "랜드면"이 된다. 이 형태의 매체가 Blu-ray 디스크로서 사용되는 경우, 그루브면과 랜드면의 단차는 10 nm∼30 nm인 것이 바람직하다. 또한, Blu-ray 디스크에서는, 그루브-그루브간의 거리(그루브면 중심으로부터 그루브면 중심까지)는, 약 0.32 ㎛이다. Blu-ray 디스크 의 경우, 기록은 그루브면에만 실시된다. 즉, Blu-ray 디스크에 있어서는, 그루브 기록 방식이 채용된다.
반사층(207)은, 실시형태 1에서의 반사층(108)과 동일한 기능을 갖는다. 반사층(207)을 구성하는데에 적합한 재료 및 반사층(207)의 두께는, 이전에 실시형태 1의 매체의 반사층(108)에 관련하여 설명한 바와 같다.
제1유전체층(202) 및 제2유전체층(206)은, 실시형태 1에 있어서의 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)을 구성하는 재료와 동일한 재료, 즉, 산화물, 황화물, 셀렌화물, 질화물, 또는 불화물, 또는 그것들의 혼합물을 이용하여 형성하면 좋다. 단, 정보 기록 매체(200)는, 405 nm라고 하는 짧은 파장의 레이저 광으로써 정보를 기록 재생하는 것이므로, 유전체층은, 단파장 영역의 광에 대하여도 높은 투명성을 확보할 수 있는 재료로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 유전체층을 구성하는 재료는, 최소한 산화물을 포함하는 것이 바람직하다.
제1유전체층(202) 및 제2유전체층(206)을 구성하는 산화물로서는, 예로서, Al2O3, CeO2, Cr2O3, Ga2O3, HfO2, In2O3, La2O3, MgO, SiO2, SnO2, Ta2O5, TiO2, Y203, ZnO 및 ZrO2 등이 바람직하게 사용된다. 황화물은, 예로서 ZnS 등이고, 셀렌화물은, 예로서 ZnSe 등이다. 질화물로서, 예로서, AlN, BN, Ge-N, Si3N4 등이 바람직하게 사용된다. 불화물로서는, 예로서, CeF3, DyF3, ErF3, GdF3, HoF3, LaF3, NdF3, YF3, 및 YbF3 등을 들 수 있다. 혼합물로서, 예로서, ZnS-SiO2, ZnS-SiO2-LaF3, ZrO2-SiO2, ZrO2-Cr2O3, ZrO2-SiO2-Cr2O3, ZrO2-Ga2O3, ZrO2-SiO2-Ga2O3, ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, SnO2-Ga2O3, SnO2-In2O3, SnO2-SiC, SnO2-Si3N4, SnO2-Ga2O3-SiC, SnO2-Ga2O3-Si3N4, CeO2-Al2O3-SiO2, ZrO2-LaF3, HfO2-SiO2, HfO2-Cr2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3, HfO2-SiO2-SiC, ZrO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-Ga2O3-LaF3, ZrO2-In2O3, ZrO2-SiO2-In2O3, ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3, ZrO2-In2O3-LaF3, HfO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-Cr2O3-LaF3, HfO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-In2O3, HfO2-SiO2-In2O3, HfO2-SiO2-In2O3-LaF3, 및 HfO2-In2O3-LaF3 등을 들 수 있다.
이러한 재료 중에서, ZnS-SiO2는 비정질이고, 열 전도성이 낮고, 높은 투명성 및 높은 굴절률을 가지며, 또한, 막 형성시의 성막 속도가 빠르고, 기계 특성 및 내습성도 우수하므로, 바람직하게 이용된다. ZnS-SiO2는, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 조성을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제1 및 제2유전체층(202 및 206)을, Zn 및/또는 S를 함유하지 않는 재료로 형성하면 좋다. 이 경우, 이러한 유전체층을 구성하는 바람직한 재료는, ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-SiO2-In2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Cr2O3, ZrO2-SiO2-Ga2O3, ZrO2-SiO2-In2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3, HfO3-SiO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-In2O3, 및 SnO2-Ga2O3-Sic이다. 이러한 재료는, 투명하고, 높은 굴절률을 가지 며, 열 전도성이 낮고, 기계 특성 및 내습성도 우수하다. 이 형태에 있어서도 또한, 유전체층에는 기록층에 포함되는 M의 산화물, 즉, M2O3이 포함되도록 하면 좋다.
반사층(207)이 Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 경우에는, Ag2S가 발생되지 않도록, 제2유전체층(206)은 S를 함유하지 않는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 제2유전체층(206)에 황화물을 포함하는 재료를 사용하는 경우에는, 반사층(207)과 제2유전체층(206)과의 사이에 황화물을 포함하지 않는 층을 형성해도 좋다.
제1 및 제2유전체층(202 및 206)의 막 두께는, λ＝405 nm일 때의 바람직한 광로 길이로부터 구한다. 정보 기록 매체(200)의 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 하여 신호 품질을 향상시키기 위하여, 예로서 15％≤Rc 또한 Ra≤5％를 만족하도록 제1유전체층(202) 및 제2유전체층(206)의 광로 길이 nd를 매트릭스법에 의한 계산에 의해서 엄밀하게 결정할 수 있다. 실시형태 2의 매체에 있어서, 굴절률이 1.8∼2.5인 유전체 재료를 제1 및 제2유전체층(202 및 206)으로 하는 경우, 제1유전체층(202)의 두께는 바람직하게는 10 nm∼100 nm이고, 더욱 바람직하게는 30 nm∼70 nm이다. 또한, 제2유전체층(206)의 두께는, 바람직하게는 3 nm∼50 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm∼40 nm이다.
제1계면층(203) 및 제2계면층(205)을 구성하는데에 적합한 재료는, 이전에 실시형태 1의 매체의 제1계면층(103) 및 제2계면층(105)에 관련하여 설명한 바와 같다. 막 두께도 마찬가지로, 1 nm∼10 nm인 것이 바람직하고, 2 nm∼7 nm인 것이 더욱 바람직하다. 제1유전체층(202) 및/또는 제2유전체층(206)이 Zn 및 S의 어느 하나도 함유하지 않는 재료로 형성되는 경우에는, 제1계면층(203) 및/또는 제2계면층(205)은 형성하지 않아도 좋다.
이어서, 커버층(201)에 대하여 설명한다. 정보 기록 매체의 기록 밀도를 크게 하는 방법으로서, 단파장의 레이저 광을 사용하여, 레이저 빔을 집속(集束)하도록 대물 렌즈의 개구수(開口數) NA를 크게 하는 방법이 있다. 이 경우, 초점 위치가 얕아지므로, 레이저 광이 입사하는 쪽에 위치하는 커버층(201)은, 실시형태 1의 기판(101)보다도 얇게 설계된다. 이 구성에 의하면, 더욱 고밀도의 기록이 가능한 대용량 정보 기록 매체(200)를 얻을 수 있다.
커버층(201)은, 기판(208)과 마찬가지로 원반상이고, 투명하며, 또한 표면이 평활한 판 또는 시트(sheet)이다. 커버층(201)의 두께는, 50 ㎛∼120 ㎛인 것이 바람직하고, 80 ㎛∼110 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 커버층(201)은, 예로서, 원반상의 시트와 접착층으로 구성되어도 좋고, 또는, 아크릴 수지 또는 에폭시 수지 등의 자외선 경화성 수지의 단일층으로 구성되어도 좋다. 또한, 커버층(201)은, 제1유전체층(202)의 표면에 보호층을 형성하고, 보호층의 표면에 형성해도 좋다. 이와 같이 커버층(201)은 어떠한 구성이라도 좋지만, 총 두께(예로서, 시트의 두께＋접착층의 두께＋보호층의 두께, 또는 자외선 경화성 수지의 단일층의 두께)가 50 ㎛∼120 ㎛이 되도록 커버층을 설계하는 것이 바람직하다. 커버층을 구성하는 시트는, 폴리카보네이트, 비결정성 폴리오레핀, 또는 PMMA 등의 수지로 형성하는 것이 바람직하고, 특히 폴리카보네이트로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 커버층(201)은, 레이저 광(209)의 입사측에 위치하므로, 광학적으로는 단파장 영역에서의 복굴절(複屈折)이 작은 것이 바람직하다.
이어서, 실시형태 2의 정보 기록 매체(200)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보 기록 매체(200)는, 각각의 층을 형성하기 위한 지지체가 되는 기판(208)이 레이저 광 입사측과는 반대인 쪽에 위치하므로, 정보 기록 매체(100)와는 반대로, 기판(208)에 반사층(207)으로부터 순서대로 형성해 간다. 정보 기록 매체(200)는, 안내 홈(그루브면과 랜드면)이 형성된 기판(208)을 성막 장치에 배치하고, 기판(208)의 안내 홈이 형성된 표면에, 반사층(207)을 성막하는 공정(공정 h), 제2유전체층(206)을 성막하는 공정(공정 i), 제2계면층(205)을 성막하는 공정(공정 j), 기록층(204)을 성막하는 공정(공정 k), 제1계면층(203)을 성막하는 공정(공정 l), 제1유전체층(202)을 성막하는 공정(공정 m)을 순차적으로 실시하고, 또한 유전체층(202)의 표면에 커버층(201)을 형성하는 공정을 실시함으로써, 제조된다.
우선, 기판(208)의 안내 홈이 형성된 면에, 반사층(207)을 성막하는 공정 h를 실시한다. 공정 h는 실시형태 1의 공정 g와 마찬가지로 하여 실시된다.
이어서, 공정 i를 실시하여, 반사층(207)의 표면에, 제2유전체층(206)을 성막한다. 공정 i는 실시형태 1의 공정 a와 마찬가지로 하여 실시된다.
이어서, 공정 j를 실시하여, 제2유전체층(206)의 표면에, 제2계면층(205)을 성막한다. 공정 j는 실시형태 1의 공정 b와 마찬가지로 하여 실시된다.
이어서, 공정 k를 실시하여, 제2계면층(205)의 표면에, 기록층(204)을 성막한다. 공정 k는, 실시형태 1의 공정 c와 마찬가지로 하여 실시된다. 예로서, 식 (1)에서, M이 In이고, x＝96, y＝0.3이면, 기록층(204)에 포함되는 Ge-Bi-Te-In계 재료의 조성은, Ge45 .3Bi2 .6Te51 .0In1 .1(원자％)로 표시할 수 있다. 이 조성을 얻을 수 있도록 Ge-In-Bi-Te 스퍼터링 타겟의 조성을 결정한다. 또한, 식 (2)에서, M이 In이고, x＝96, y＝0.3, z＝0.1이면, 기록층(204)에 포함되는 Ge-Sn-Bi-Te-In계 재료는, Ge40 .8Sn4 .5Bi2 .6Te51 .0In1 .1(원자％)로 표시할 수 있다. 이 조성을 얻을 수 있도록 Ge-Sn-Bi-Te-In 스퍼터링 타겟의 조성을 결정한다.
이어서, 공정 l을 실시하여, 기록층(204)의 표면에, 제1계면층(203)을 성막한다. 공정 l은 실시형태 1의 공정 b와 마찬가지로 하여 실시된다.
이어서, 공정 m을 실시하여, 제1계면층(203)의 표면에, 제1유전체층(202)을 성막한다. 공정 m은 실시형태 1의 공정 a와 마찬가지로 하여 실시된다.
상기한 바와 같이, 공정 h∼m은, 모두 스퍼터링 공정이다. 따라서, 공정 h∼m은, 1개의 스퍼터링 장치내에서, 타겟을 순차적으로 변경하여 연속적으로 실시하면 좋다. 또는, 공정 h∼m은 각각 독립된 스퍼터링 장치를 이용하여 실시해도 좋다.
이어서, 커버층(201)을 형성하는 공정을 설명한다. 제1유전체층(202)을 성막한 후, 반사층(207)으로부터 제1유전체층(202)까지 순차적으로 적층한 기판(208)을 스퍼터링 장치로부터 꺼낸다. 그리고나서, 제1유전체층(202)의 표면에, 자외선 경화성 수지를 예로서 스핀코트법으로써 도포한다. 도포한 자외선 경화성 수지에, 원반상의 시트를 밀착시키고, 자외선을 시트측으로부터 조사하여 수지를 경화시켜서, 커버층(201)을 형성할 수 있다. 예로서, 자외선 경화성 수지를 두께 10 ㎛이 되도록 도포하고, 두께 90 ㎛의 시트를 사용하면, 두께 100 ㎛의 커버층(201)이 형성된다. 다른 방법으로서, 제1유전체층(202)의 표면에, 두께 100 ㎛의 자외선 경화성 수지를 예로서 스핀코트법으로써 도포하고, 자외선을 조사하여 수지를 경화시킴으로써, 커버층(201)을 형성할 수도 있다. 이와 같이 하여, 커버층 형성 공정을 종료한다.
커버층 형성 공정을 종료한 후에는, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시한다. 초기화 공정은, 실시형태 1과 마찬가지로 하여 실시된다. 이와 같이, 공정 h∼m, 커버층 형성 공정을 순차적으로 실시함으로써, 실시형태 2의 정보 기록 매체(200)를 제조할 수 있다.
(실시형태 3)
본 발명의 실시형태 3으로서, 레이저 광을 이용하여 기록 및 재생을 실시하는, 광 정보 기록 매체의 일례를 설명한다. 도 3에, 이 광 정보 기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 3에 나타내는 정보 기록 매체(300)는, 기판(315), 제2정보층(316), 중간층(308), 제1정보층(317) 및 커버층(301)이 이 순서대로 배치된 구성으로 되어 있다. 더욱 상세하게는, 제2정보층(316)은, 기판(315)의 한쪽의 표면에 제2반사층(314), 제5유전체층(313), 제3계면층(312), 제2기록층(311), 제2계면층(310), 제4유전체층(309)이 이 순서대로 배치되어서 형성된다. 중간층(308)은 제4유전체층(309)의 표면에 형성된다. 제1정보층(317)은, 이 중간층(308)의 표면에, 제3유전 체층(307), 제1반사층(306), 제2유전체층(305), 제1기록층(304), 제1계면층(303) 및 제1유전체층(302)이 이 순서대로 배치되어서 형성된다. 이 형태에 있어서도, 레이저 광(318)은 커버층(301)측으로부터 입사된다. 제2정보층(316)에서는, 제1정보층(317)을 통과한 레이저 광(318)으로써 정보를 기록 재생한다. 정보 기록 매체(300)에 있어서는, 2개의 기록층에 각각 정보를 기록할 수 있다. 따라서, 이 구성에 의하면, 상기 실시형태 2의 2배 정도의 용량을 갖는 매체를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 예로서, 파장 405 nm 부근의 청자색 영역의 레이저 광을 기록 재생에 사용하는, 50 GB의 용량의 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.
우선, 2개의 기록층에 대하여 설명한다. 제2기록층(311)은, 실시형태 2에의 기록층(204)의 기능과 기능이 동일하고, 재료도, 바람직한 막 두께도, 기록층(204)과 동일하다.
제1기록층(304)은 실시형태 2에서의 기록층(204)과 동일한 기능을 가지며, 동일한 재료를 사용하여 형성된다. 제1기록층(304)의 두께는 제2기록층(311)의 두께보다도 작은 것이 바람직하다. 이것은, 제1정보층(317)은, 레이저 광(318)이 제2정보층(316)에 도달할 수 있게, 고투과율이 되도록 설계될 필요가 있기 때문이다. 구체적으로는, 제1기록층(304)이 결정상일 때의 제1정보층(317)의 광 투과율을 Tc(％), 제1기록층(304)이 비정질상일 때의 제1정보층(317)의 광 투과율을 Ta(％)라고 했을 때, 45％≤(Ta＋Tc)／2가 되는 것이 바람직하다. 이러한 광 투과율을 갖도록, 제1기록층(304)의 두께는, 구체적으로는, 3 nm∼9 nm인 것이 바람직하고, 5 nm∼7 nm인 것이 더욱 바람직하다.
이어서, 기록층 이외의 요소에 대하여 설명한다. 기판(315)은 실시형태 2의 기판(208)과 동일한 것이다. 따라서, 여기서는, 기판(315)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
반사층(314)은 실시형태 1에서의 반사층(108)과 동일한 것이다. 따라서, 여기서는, 반사층(314)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
제5유전체층(313) 및 제4유전체층(309)은, 실시형태 2에서의 제2유전체층(206) 및 제1유전체층(202)과 동일한 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 제2정보층(316)에 기록된 신호는, 제1정보층(317)을 통과하여 제2반사층(2)에서 반사된 레이저 광을 판독함으로써 재생된다. 따라서, 제2정보층의 반사율 Rc는, 18％≤Rc인 것이 바람직하다. 이것을 만족하기 위하여, 제4유전체층(309)의 두께는, 바람직하게는 20 nm∼100 nm이고, 더욱 바람직하게는 30 nm∼70 nm이다. 또한, 제5유전체층(313)의 두께는, 바람직하게는 3 nm∼40 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm∼30 nm이다.
제2계면층(310) 및 제3계면층(312)은, 실시형태 1에 있어서의 제1계면층(103) 및 제2계면층(105)과 동일한 것이다. 따라서, 여기서는, 제2 및 제3계면층에 관한 상세한 설명을 생략한다. 제5유전체층(313) 및/또는 제4유전체층(309)이 Zn 및 S의 어느 하나도 함유하지 않는 재료로 형성되는 경우에는, 제3계면층(312) 및/또는 제2계면층(310)은 형성하지 않아도 좋다.
중간층(308)은, 레이저 광(318)의, 제1정보층(317)에서의 초점 위치와 제2정보층(316)에서의 초점 위치를 충분히 떼어놓는 기능을 갖는다. 중간층(308)에는, 필요에 따라서, 제1정보층(317)용의 안내 홈이 형성되면 좋다. 중간층(308)은 자외선 경화성 수지로써 형성할 수 있다. 중간층(308)은, 레이저 광(318)이 효율적으로 제2정보층(316)에 도달하도록, 기록 재생하는 파장 λ의 광에 대하여 투명한 것이 바람직하다. 중간층(308)의 두께는, (ⅰ) 대물 렌즈의 개구수와 레이저 광의 파장에 의해서 결정되는 초점 심도(深度)이상이고, (ⅱ) 제1기록층(304)과 제2기록층(311)과의 사이의 거리가, 대물 렌즈의 집광(集光) 가능한 범위내에 있고, (ⅲ) 커버층(301)의 두께와 함께, 사용하는 대물 렌즈가 허용할 수 있는 기판 두께 공차내로 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 따라서, 중간층(308)의 두께는 10 ㎛∼40 ㎛인 것이 바람직하다. 중간층(308)은, 필요에 따라서 수지층을 복수층, 적층하여 구성하면 좋다. 예로서, 중간층(308)은 유전체층(309)을 보호하는 층과, 안내 홈을 갖는 층으로 구성되는 2층 구성으로 해도 좋다.
제3유전체층(307)은, 제1정보층(317)의 광 투과율을 향상시키는 기능을 갖는다. 따라서, 제3유전체층(307)의 재료는, 투명하고, 높은 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 재료로서, 예로서, TiO2를 사용할 수 있다. 또는, TiO2를 90 mol％ 이상 포함하는 재료를 사용해도 좋다. 이에 따라서, 약 2.7의 큰 굴절률을 갖는 층이 형성된다. 제3유전체층(307)의 막 두께는 10 nm∼40 nm인 것이 바람직하다.
제1반사층(306)은 제1기록층(304)의 열을 신속하게 확산시키는 기능을 갖는다. 또한, 상기한 바와 같이, 제1정보층(317)은 광 투과율이 높아야 하므로, 제1반사층(306)에서의 광 흡수는 작은 것이 바람직하다. 따라서, 제2반사층(314)과 비교 하여, 제1반사층(306)의 재료 및 두께는 더욱 한정된다. 제1반사층(306)은 더욱 얇게 설계하는 것이 바람직하고, 광학적으로는 소광 계수가 작고, 열적으로는 열 전도율이 커지도록 설계하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1반사층(306)은, 바람직하게는, Ag 또는 Ag 합금으로써, 막 두께가 5 nm 이상 15 nm 이하가 되도록 형성된다. 막 두께가 5 nm보다도 얇으면, 열을 확산시키는 기능이 저하하여 제1기록층(304)에 마크가 형성되기 어렵게 된다. 또한, 막 두께가 15 nm보다도 두꺼우면, 제1정보층(317)의 광 투과율이 45％에 미달하게 된다.
제1유전체층(302) 및 제2유전체층(305)은, 광로 길이 nd를 조절하여, 제1정보층(317)의 Rc, Ra, Tc 및 Ta를 조절하는 기능을 갖는다. 예로서, 45％≤(Ta＋Tc)／2, 5％≤Rc, Ra≤1％를 만족하도록, 제1유전체층(302) 및 제2유전체층(305)의 광로 길이 nd를 매트릭스법에 의한 계산으로써 엄밀하게 결정할 수 있다. 예로서, 굴절률이 1.8∼2.5인 유전체 재료로써 제1 및 제2유전체층(302 및 305)을 형성하는 경우, 제1유전체층(302)의 두께는 바람직하게는 10 nm∼80 nm 이며, 더욱 바람직하게는 20 nm∼60 nm이다. 또한, 제2유전체층(305)의 두께는, 바람직하게는 3 nm∼40 nm이고, 더욱 바람직하게는 5 nm∼30 nm이다. 이러한 유전체층을 형성하는 재료는, 실시형태 2에서의 제2 및 제1유전체층(206 및 202)을 형성하는 재료와 유사하다. 단, 제1반사층(306)이 상기한 바와 같이 Ag 또는 Ag 합금으로 형성되는 경우, 제2유전체층(305)은 S를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 제1 및 제2유전체층(302 및 305)은 최소한 산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2유전체 층(302 및 305)의 재료로서, ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3, HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3, ZrO2-SiO2-Cr2O3, ZrO2-SiO2-Ga2O3, HfO2-SiO2-Cr2O3, HfO2-SiO2-Ga2O3, ZrO2-Cr2O3, ZrO2-Ga2O3, HfO2-Cr2O3, HfO2-Ga2O3, SnO2-Ga2O3-SiC, SnO2-Ga2O3, Ga2O3-SiC, 및 SnO2-SiC를 들 수 있다. 또한, 제1유전체층(302)은, ZnS-SiO2를 이용하여 형성해도 좋다.
제1계면층(303)은 실시형태 1에서의 계면층(103)과 동일한 것이다. 따라서, 여기서는, 그 상세한 설명을 생략한다. 제1유전체층(302)이 Zn 및 S의 어느 하나도 함유하지 않는 재료로 형성되어 있는 경우에는, 제1계면층(303)은 형성하지 않아도 좋다. 또한, 도면에 나타낸 형태에 있어서, 제2유전체층(305)과 제1기록층(304)과의 사이에는 계면층이 형성되어 있지 않다. 이것은, 제2유전체층(305)은 바람직하게는 Zn 및 S의 어느 하나도 함유하지 않는 재료로 형성되기 때문이다.
커버층(301)은, 실시형태 2의 커버층(201)과 동일한 기능을 가지며, 동일한 재료로 구성된 것이다. 커버층(301)의 바람직한 막 두께는 40 ㎛∼100 ㎛이다. 또한, 커버층(301)의 두께는, 커버층(301)의 표면으로부터 제2기록층(311)까지의 거리가 50 ㎛∼120 ㎛이 되도록 설정한다. 예로서, 중간층(308)의 두께가 15 ㎛인 경우, 커버층(301)의 두께는 85 ㎛이면 좋다. 또는, 중간층(308)의 두께가 25 ㎛인 경우, 커버층(301)의 두께는 75 ㎛이면 좋다. 또는, 중간층(308)의 두께가 35 ㎛인 경우, 커버층(301)의 두께는 65 ㎛이면 좋다.
이상에서, 기록층을 구비한 정보층을 2개 포함하는 구성의 정보 기록 매체를 설명하였다. 복수의 기록층을 구비한 정보 기록 매체는, 이 구성에 한정되지 않으며, 정보층을 3개 이상 포함하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 도면에 나타낸 형태의 변형예에 있어서는, 예로서 2개의 정보층 중에서, 하나를 가역적 상변화를 일으키는 상기 특정의 Ge-Bi-Te-M계 재료 또는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층을 갖는 정보층으로 하고, 하나를 비가역적 상변화를 일으키는 기록층을 갖는 정보층으로 해도 좋다. 또한, 정보층을 3개 구비한 정보 기록 매체에 있어서는, 3개의 정보층 중에서 하나를 재생 전용의 정보층으로 하고, 하나를 가역적 상변화를 일으키는 상기 특정의 Ge-Bi-Te-M계 재료 또는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층을 갖는 정보층으로 하고, 하나를 비가역적 상변화를 일으키는 기록층을 갖는 정보층으로 할 수도 있다. 이와 같이, 정보층을 2개 이상 구비한 정보 기록 매체에는, 여러 가지 형태의 것이 있다. 어떠한 형태에 있어서도, 가역적 상변화를 일으키는 기록층을 상기 식 (1) 또는 식 (2), 또는 식 (3) 또는 식 (4)로 표시되는 재료를 포함하는 층으로 함으로써, 결정화 속도가 빠르고, 또한 비정질상의 안정성도 우수한 기록층을 얻을 수 있다. 즉, 최소한 1개의 기록층이 상기 특정의 재료를 포함하는 정보 기록 매체는, 이것에 높은 선속도 및 넓은 선속도 범위로부터 선택되는 임의의 선속도로 정보가 기록되는 경우에, 높은 소거 성능과 우수한 기록 보존성을 나타낸다.
이어서, 실시형태 3의 정보 기록 매체(300)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보 기록 매체(300)는, 지지체가 되는 기판(315)상에, 제2정보층(316), 중간 층(308), 제1정보층(317), 및 커버층(301)을 순서대로 형성하여 제조한다.
상세하게는, 안내 홈(그루브면과 랜드면)이 형성된 기판(315)을 성막 장치에 배치하고, 기판(315)의 안내 홈이 형성된 표면에, 제2반사층(314)을 성막하는 공정(공정 n), 제5유전체층(313)을 성막하는 공정(공정 o), 제3계면층(312)을 성막하는 공정(공정 p), 제2기록층(311)을 성막하는 공정(공정 q), 제2계면층(310)을 성막하는 공정(공정 r), 및 제4유전체층(309)을 성막하는 공정(공정 s)을 순차적으로 실시하고, 또한, 제4유전체층(309)의 표면에, 중간층(308)을 형성하는 공정을 실시하고, 그리고나서 중간층(308)의 표면에 제3유전체층(307)을 성막하는 공정(공정 t), 제1반사층(306)을 성막하는 공정(공정 u), 제2유전체층(305)을 성막하는 공정(공정 v), 제1기록층(304)을 성막하는 공정(공정 w), 및 제1계면층(303)을 성막하는 공정(공정 x), 및 제1유전체층(302)을 성막하는 공정(공정 y)을 순차적으로 실시하고, 또한, 제1유전체층(302)의 표면에 커버층(301)을 형성하는 공정을 실시함으로써, 제조된다.
우선, 기판(315)의 안내 홈이 형성된 면에, 제2반사층(314)을 성막하는 공정 n을 실시한다. 공정 n은 실시형태 1의 공정 g와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 o를 실시하여, 제2반사층(314)의 표면에, 제5유전체층(313)을 성막한다. 공정 o는 실시형태 1의 공정 a와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 p를 실시하여, 제5유전체층(313)의 표면에, 제3계면층(312)을 성막한다. 공정 p는 실시형태 1의 공정 b와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 q를 실시하여, 제3계면층(312)의 표면에, 제2기록층(311)을 성막한다. 공정 q는, 실시형태 2의 공정 k(즉, 실시형태 1의 공정 c)와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 r을 실시하여, 제2기록층(311)의 표면에, 제2계면층(310)을 성막한다. 공정 r은, 실시형태 1의 공정 b와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 s를 실시하여, 제2계면층(310)의 표면에, 제4유전체층(309)을 성막한다. 공정 s는 실시형태 1의 공정 a와 마찬가지로 하여 실시된다.
공정 n∼s에 의해서 제2정보층(316)을 형성한 기판(315)을, 스퍼터링 장치로부터 꺼내어, 중간층(308)을 형성한다. 중간층(308)은 다음의 순서로 형성된다. 우선, 유전체층(309)의 표면에, 자외선 경화성 수지를 예로서 스핀코트법으로써 도포한다. 이어서, 중간층에 형성해야 하는 안내 홈과 상보적인 요철(凹凸)을 갖는 폴리카보네이트 기판의 요철 형성면을, 자외선 경화성 수지에 밀착시킨다. 이 상태에서 자외선을 조사하여 수지를 경화시킨 후, 요철을 갖는 폴리카보네이트 기판을 박리(剝離)한다. 이에 따라서, 상기 요철에 상보적인 형상의 안내 홈이 자외선 경화성 수지에 형성되어서, 형성해야 하는 안내 홈을 갖는 중간층(308)이 형성된다. 기판(315)에 형성된 안내 홈과 중간층(308)에 형성된 안내 홈의 형상은, 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 다른 방법에 있어서, 중간층(308)은, 유전체층(309)을 보호하는 층을 자외선 경화성 수지로 형성하고, 그 위에 안내 홈을 갖는 층을 형성함으로써, 형성해도 좋다. 이 경우, 형성되는 중간층은 2층 구조이다. 또는, 중간층은, 3 이상의 층을 적층하여 구성해도 좋다.
중간층(308)까지 형성한 기판(315)을 다시 스퍼터링 장치에 배치하여, 중간층(308)의 표면에 제1정보층(317)을 형성한다. 제1정보층(317)을 형성하는 공정은, 공정 t∼y에 상당한다.
공정 t는, 중간층(308)의 안내 홈을 갖는 면에, 제3유전체층(307)을 성막하는 공정이다. 공정 t에서는, 고주파 전원을 사용하고, TiO2 재료를 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하여, 희가스 분위기중에서 또는 희가스와 O2 가스의 혼합 가스 분위기중에서, 스퍼터링을 실시한다. 또한, 산소 결손형의 TiO2 스퍼터링 타겟을 이용하는 경우에는, 펄스 발생형의 직류 전원을 이용하여 스퍼터링할 수도 있다.
이어서, 공정 u를 실시하여, 제3유전체층(307)의 표면에 제1반사층(306)을 성막한다. 공정 u에서는, 예로서 직류 전원을 사용하고, Ag를 함유하는 합금의 스퍼터링 타겟을 이용하여, 희가스 분위기중에서 스퍼터링을 실시한다.
이어서, 공정 v를 실시하여, 제1반사층(306)의 표면에 제2유전체층(305)을 성막한다. 공정 v는 실시형태 1의 공정 a와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 w를 실시하여, 제2유전체층(305)의 표면에 제1기록층(304)을 성막한다. 공정 w는 실시형태 2의 공정 k와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 x를 실시하여, 제1기록층(304)의 표면에 제1계면층(303)을 성막한다. 공정 x는 실시형태 1의 공정 b와 마찬가지로 하여 실시된다. 이어서, 공정 y를 실시하여, 제1계면층(303)의 표면에 제1유전체층(302)을 성막한다. 공정 y는 실시형태 1의 공정 a와 마찬가지로 하여 실시된다. 이와 같이, 공정 t∼y를 순차적으로 실시하여, 제1정보층(317)을 형성한다.
제1정보층(317)까지 형성한 기판(315)을 스퍼터링 장치로부터 꺼낸다. 그리 고나서, 제1유전체층(302)의 표면에, 실시형태 2에서 설명한 방법과 동일한 방법으로써 커버층(301)을 형성한다. 예로서, 접착제가 되는 자외선 경화성 수지를 두께 10 ㎛이 되도록 형성하고, 두께 65 ㎛의 시트를 적층하여, 두께 75 ㎛의 커버층(301)을 형성할 수 있다. 또한, 유전체층(302)의 표면에, 두께 75 ㎛의 자외선 경화성 수지를 예로서 스핀코트법으로써 도포하고, 자외선을 조사하여 수지를 경화시켜서, 커버층(301)을 형성할 수도 있다. 이와 같이 하여, 커버층 형성 공정을 종료한다.
커버층 형성 공정을 종료한 후에는, 필요에 따라서, 제2정보층(316) 및 제1정보층(317)의 초기화 공정을 실시한다. 초기화 공정은, 중간층(308)을 형성하기 전 또는 형성한 후에, 제2정보층(316)에 대하여 실시하고, 커버층(301)을 형성하기 전 또는 형성한 후에, 제1정보층(317)에 대하여 실시해도 좋다. 또는, 커버층(301)을 형성하기 전 또는 형성한 후에, 제1정보층(317) 및 제2정보층(316)에 대하여 초기화 공정을 실시해도 좋다. 이와 같이, 공정 n∼s, 중간층 형성 공정, 공정 t∼y, 및 커버층 형성 공정을 순차적으로 실시하고, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시함으로써, 실시형태 3의 정보 기록 매체(300)를 제조할 수 있다.
(실시형태 4)
본 발명의 실시형태 4로서, 전기적 에너지를 인가하여 정보의 기록 및 재생을 실시하는 정보 기록 매체의 일례를 설명한다. 도 4에, 이 정보 기록 매체(400)의 일부 단면과 이것을 사용하는 시스템의 일례를 나타낸다. 정보 기록 매체(400)는, 소위 메모리이다.
정보 기록 매체(400)는, 기판(401)의 표면에, 하부 전극(402), 기록층(403) 및 상부 전극(404)이 이 순서대로 형성되어 있다. 이 매체에 있어서, 기록층(403)은, 전기적 에너지를 인가함으로써 발생하는 줄열(Joule's heat)에 의해서, 결정상과 비정질상과의 사이에 가역적 상변화를 일으킬 수 있는 층이고, 상기 식 (1) 또는 (2), 또는 상기 식 (3) 또는 (4)로 표시되는 재료를 포함한다.
기판(401)으로서, 구체적으로는, Si 기판 등의 반도체 기판, 또는 폴리카보네이트 기판, SiO2 기판 및 Al2O3 기판 등의 절연성 기판을 사용할 수 있다. 하부 전극(402) 및 상부 전극(404)은, 적당한 도전 재료로 형성된다. 하부 전극(402) 및 상부 전극(404)은, 예로서, Au, Ag, Pt, Al, Ti, W 및 Cr, 및 이것들의 혼합물 등의 금속을 스퍼터링함으로써 형성된다. 이 정보 기록 매체(400)에 대해서는, 이후에 설명하는 실시예에서, 그 동작 방법과 함께 추가로 설명한다.
(실시형태 5)
본 발명의 실시형태 5로서, 본 발명의 정보 기록 매체에 정보를 기록하고, 기록한 정보를 재생하는 장치의 일례를 설명한다. 도 6에 기록 재생 장치의 일례를 나타낸다. 기록 재생 장치는, 정보 기록 매체(50)를 회전시키는 스핀들 모터(51)와, 레이저 광(52)을 방출하는 반도체 레이저(53)를 구비한 광학 헤드(54)와, 레이저 광(52)을 정보 기록 매체(50)의 기록층상에 집광시키는 대물 렌즈(55)를 구비하고 있다. 정보 기록 매체(50)는, 예로서, 이전에 설명한, 정보 기록 매체(100, 200, 300)이다. 또한, 레이저 광(52)은, 도 1∼3에 나타낸, 레이저 광(111, 209, 318)에 상당한다.
[실시예]
이어서, 실시예를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, DVD-RAM 규격의 정보 기록 매체를 제작하여 실험을 실행하였다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 정보 기록 매체(100)를 제조하여, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 본 실시예에서는, 기록층(104)을 구성하는 재료로서, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M이 상이한 것을 3종류 준비하여, 3종류의 정보 기록 매체(매체 번호 100-1∼3)을 제작하였다. 또한, 비교를 위하여 M(즉, M2Te3)을 포함하지 않는 재료로 구성된 기록층(104)을 갖는 매체(100)(비교예; 매체 번호 100-A)도 준비하였다. 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가는, 5배속과 16배속으로 실시하였다. 이하에 제조 방법 및 평가 방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 정보 기록 매체(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 기판(101)으로서, 안내 홈(깊이 50 nm, 그루브-랜드간의 거리 0.615 ㎛)이 형성된 폴리카보네이트 기판(직경 120 mm, 두께 0.6 mm)을 준비하고, 도 5에 나타내는 바와 같은 스퍼터링 장치내에 부착하였다.
기판(101)의 안내 홈이 형성된 표면에, 제1유전체층(102)으로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 구성되는 층을 138 nm의 두께로 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제1계면층(103)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 5 nm의 두께로 되도록 스퍼터링으로써 형성하였다.
이어서, 기록층(104)을 7 nm의 두께로 되도록 스퍼터링으로써 적층하였다. 기록층(104)은, (GeTe)89[(M2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)로 표시되는 재료로 주로 구성되는 층이 형성되도록, Ge, Bi, Te 및 M의 비율을 조정한 Ge-Bi-Te-M으로 구성된 타겟을 사용하여 형성하였다. 매체 번호 100-1은 M이 Al인 것이고, 매체 번호 100-2는 M이 Ga인 것이고, 매체 번호 100-3은 M이 In인 것이다. 상기 조성의 기록막이 형성되어 있는가 아닌가는, 기록층을 형성할 때의 스퍼터링 조건에서, 10매의 유리판상에 두께 500 nm의 막을 형성하고, 유리판상에 형성한 막의 원소 조성이, (GeTe)89[(M2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11로부터 산출되는 원소 조성(즉, Ge38 .2Bi8 .5Te52 .4 m0.9(원자％))과 거의(대략) 일치하는가 아닌가에 따라서 판단하였다. 또한, 스퍼터링 타겟의 조성은, 위에서 설명한 바와 같이 하여 10매의 유리판상에 형성한 막의 원소 조성이, 식 (GeTe)89[(M2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11로부터 산출되는 상기 원소 조성과 대략 일치할 때까지(구체적으로는, Ge 및 Te에 대해서는 차이가 ±0.5％ 이내, Bi 및 M에 대해서는 차이가 ±0.2％ 이내가 될 때까지, Sn을 추가로 함유하는 경우는, Sn에 대해서는 차이가 ±0.2％ 이내가 될 때까지), 각각의 원소의 비율을 조정하여 실험적으로 결정하였다. 유리판상에 형성한 막의 원소 조성은, 이 막을 산성의 용매에 용해하고, 그 용액을 ICP(ICP: Inductively Coupled Plasma, 유도 결합 플라즈마) 발광 분광 분석법으로 분석하는 방법으로써 구하였다. 분석 장치로서, (주)리가쿠 제(製)의 CIROS120을 사용하였다. 이하의 실시예에 있어서도, 필요로 하는 조성의 기록층이 형성된 것의 확인 및 타겟의 조성의 결정은, 이 방법에 따라서 실시하였다.
이어서, 기록층(104)상에, 제2계면층(105)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 5 nm의 두께가 되도록 형성하고, 제2유전체층(106)으로서 (ZnS)80(SiO2 )20(mol％)로 구성되는 층을 35 nm의 두께가 되도록 형성하고, 광 흡수 보정층(107)으로서 Si2Cr로 구성되는 층을 30 nm의 두께가 되도록 형성하고, 또한 반사층(108)으로서 Ag-Pd-Cu로 구성되는 층을 80 nm의 두께가 되도록 형성하였다.
각각의 층을 형성했을 때의 스퍼터링 조건을 설명한다. 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하고, Ar 가스에 3％의 O2 가스를 혼합한 압력 0.13 Pa의 분위기에서, 고주파 전원을 이용하여 400 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 제1계면층(103) 및 제2계면층(105)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol％)로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하고, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 고주파 전원을 이용하여 500 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 기록층(104)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인, Ge, Te, Bi 및 M을 함유하는 스퍼터링 타겟을 이용하고, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 직류 전원을 이용하여 100 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 광 흡수 보정층(107) 은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인, Si와 Cr을 함유하는 스퍼터링 타겟을 이용하고, 압력 0.27 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 고주파 전원을 이용하여 300 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 반사층(108)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인 Ag-Pd-Cu로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하고, 압력 0.4 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 직류 전원을 이용하여 200 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 매체 번호 100-A의 기록층(104)은, Ge, Bi, Te를 함유하는 타겟을 사용하여, 동일한 조건에서 스퍼터링함으로써 형성하였다.
이상과 같이 하여 기판(101)상에 제1유전체층(102), 제1계면층(103), 기록층(104), 제2계면층(105), 제2유전체층(106), 광 흡수 보정층(107) 및 반사층(108)을 순차적으로 성막하여 적층체를 형성한 후, 자외선 경화성 수지를 반사층(108) 위에 도포하고, 도포한 자외선 경화성 수지의 위에, 더미 기판(110)으로서 직경이 120 mm, 두께가 0.6 mm인 원반상의 폴리카보네이트 기판을 밀착시켰다. 그리고, 더미 기판(110)측으로부터 자외선을 조사하여 수지를 경화시켰다. 이에 따라서, 경화된 수지로 구성되는 접착층(109)을 30 ㎛의 두께로 형성하는 동시에, 더미 기판(110)을 접착층(109)을 사이에 두고 적층체에 접착하였다.
더미 기판(110)을 접착한 후, 초기화 공정을 실시하였다. 초기화 공정에서는, 파장 810 nm의 반도체 레이저를 사용하여, 정보 기록 매체(100)의 기록층(104)을, 반경 22∼60 mm 범위의 환상(環狀) 영역내에서 거의 전면에 걸쳐서 결정화시켰다. 이에 따라서, 초기화 공정이 종료되고, 매체 번호 100-1∼3 및 매체 번호 100-A의 정보 기록 매체(100)의 제작이 완료되었다. 제작한 매체는, 모두 경면부(鏡面 部) 반사율이, Rc는 약 16％, Ra는 약 2％이었다.
이어서, 기록 재생 평가 방법에 대하여 설명한다.
정보 기록 매체(100)에 정보를 기록하기 위하여, 정보 기록 매체(100)를 회전시키는 스핀들 모터와, 레이저 광(111)을 방출하는 반도체 레이저를 구비한 광학 헤드와, 레이저 광(111)을 정보 기록 매체(100)의 기록층(104)상에 집광시키는 대물 렌즈를 구비한 도 6의 구성의 기록 재생 장치를 이용하였다. 정보 기록 매체(100)의 평가에 있어서는, 파장 660 nm의 반도체 레이저와 개구수 0.65의 대물 렌즈를 사용하여, 4.7 GB 용량 상당의 기록을 실행하였다. 정보 기록 매체(100)를 회전시키는 회전수는, 9000회전/분으로부터 11000회전/분의 범위로 하였다. 이에 따라서, 디스크 최내주에서는 5배속 상당의 약 20 m/초, 최외주에서는 16배속 상당의 약 65 m/초의 선속도로 정보가 기록되었다. 기록한 신호의 재생 평가는, 2배속 상당의 약 8 m/초로, 1 mW의 레이저 광을 조사하여 실시하였다. 또한, 재생 평가 조건은, 2배속보다 큰 선속도로 실시해도 좋고, 재생 출력도 1 mW보다도 크게 해도 좋다.
기록 재생 평가는, 지터(jitter) 값(소정의 길이의 기록 마크가, 소정의 위치로부터 어느 만큼 편이되어 형성되어 있는가를 통계적으로 평가하는 지표)과 소거율(기록층의 결정화 속도를 평가하는 지표)에 따라서 실행하였다.
우선, 지터 값을 측정하는 조건을 결정하기 위하여, 피크(peak) 출력(Pp) 및 바이어스 출력(Pb)을 이하의 방법으로 설정하였다. 레이저 광(111)을 고출력 레벨과 저출력 레벨의 사이에서 출력 변조하면서 정보 기록 매체(100)를 향하여 조사하 여, 마크 길이 0.42 ㎛(3T)∼1.96 ㎛(14T)의 랜덤 신호를 (그루브 기록에 의해서) 기록층(104)의 동일한 그루브 표면에 10회 기록하였다. 이 경우, 비다중(非多重) 펄스(non-multiple pulse)의 레이저 광을 조사하였다.
기록후, 시간 간격 애널라이저(time interval analyzer)를 이용하여, 전단간(前端間)의 지터 값 및 후단간(後端間)의 지터 값을 측정하고, 이것들의 평균치로서 평균 지터 값을 구하였다. 바이어스 출력을 일정한 값으로 고정하고, 피크 출력을 여러 가지로 변화시킨 각 기록 조건에 대하여 평균 지터 값을 측정하고, 피크 출력을 서서히 증가시켜서, 랜덤 신호의 평균 지터 값이 13％에 도달했을 때의 피크 출력의 1.3배의 출력을 임시로 Pp1로 결정하였다. 이어서, 피크 출력을 Pp1로 고정하고, 바이어스 출력을 여러 가지로 변화시킨 각 기록 조건에 대하여 평균 지터 값을 측정하고, 랜덤 신호의 평균 지터 값이 13％ 이하가 되었을 때의, 바이어스 출력의 상한치 및 하한치의 평균치를 Pb로 설정하였다. 그리고, 바이어스 출력을 Pb로 고정하고, 피크 출력을 여러 가지로 변화시킨 각 기록 조건에 대하여 평균 지터 값을 측정하고, 피크 출력을 서서히 증가시켜서, 랜덤 신호의 평균 지터 값이 13％에 도달했을 때의 피크 출력의 1.3배의 출력을 Pp로 설정하였다. Pp와 Pb는, 16배속 및 5배속의 각각으로 실시한, 그루브 기록 및 랜드 기록의 각각에 대하여 설정하였다(즉, 4개의 기록 조건에서, Rp와 Pb를 설정하였다). 그 결과를 표 1에 나타낸다. 이와 같이 하여 설정한 Pp 및 Pb의 조건에서 기록한 경우, 예로서 10회 반복 기록에 있어서, 16배속 기록 및 5배속 기록의 각각에서 8∼9％의 평균 지터 값을 얻었다. 시스템의 레이저 출력 상한치를 고려하면, 16배속에서도, Pp≤30 mW, Pb≤13 mW를 만족하는 것이 바람직하다.
이어서, 소거율 측정 방법에 대하여 설명한다. 상기의 Pp와 Pb와의 사이에서 출력 변조하면서, 3T의 단일 신호와 11T의 단일 신호를 번갈아서 합계 10회 기록하였다. 11회째에 3T 신호를 기록하고, 스펙트럼 애널라이저를 이용하여, 3T 신호의 신호 진폭(단위: dBm)을 측정하였다. 이어서, 12회째에 11T 신호를 기록하여, 3T 신호가 어느 만큼 감쇠했는가 측정하였다. 이 감쇠량을 소거율(단위: dB)이라고 정의한다. 소거율이 큰 편이, 기록층의 결정화 속도가 빠르다. 그 값으로서는, 25 dB 이상이 바람직하다. 소거율의 측정은, 높은 선속도로 될수록 저하하므로, 16배속에 있어서, 그루브 기록 및 랜드 기록의 각각에 대하여 실시하였다.
이어서, 신뢰성 평가에 대하여 설명한다. 신뢰성 평가는, 기록한 신호가 고온 조건하에 두어져도 보존되는가 아닌가, 또한, 고온 조건하에 두어진 후도 재기록이 가능한가 아닌가를 조사하기 위하여 실시하였다. 평가는, 상기와 동일한 기록 재생 장치를 이용하여 실시하였다. 구체적인 평가 방법은 다음과 같다. 우선, 상기의 3종류의 정보 기록 매체(100)에, 상기의 Pp와 Pb와의 사이에서 출력 변조하면서, 랜덤 신호를, 16배속 및 5배속의 조건으로, 그루브 및 랜드에 복수 트랙 기록하고, 지터 값 j(％)를 측정하였다. 온도 80℃, 상대 습도 20％의 항온조에 이러한 매체를 100 시간 방치한 후, 꺼내었다. 꺼낸 후, 기록해 둔 신호를 재생하여 지터 값 j(％)를 측정하였다(기록 보존성의 평가). 또한, 기록되어 있던 신호에, Pp와 Pb와의 사이에서 출력 변조하면서 1회 재기록하여, 지터 값 jo(％)를 측정하였다(재기록 보존성의 평가). 항온조에 방치하기 전의 지터 값과 방치한 후의 지터 값 을 비교하여, 신뢰성을 평가하였다. △ja＝(ja－j)(％), Δjo＝(jo－j)(％)라고 하면, Δja 및 △jo가 클수록, 신뢰성은 낮다고 할 수 있다. 기록 보존성(△ja)은 저배속으로 기록한 신호에 대하여 낮아지는 경향이 있고, 재기록 보존성(△jo)은 고배속으로 기록한 신호에 대하여 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 5배속의 △ja와 16배속의 Δjo를, 그루브 기록 및 랜드 기록을 실시하여 평가하였다. △ja 및 △jo 모두가 작을수록, 넓은 선속도 범위에서 더욱 편리하게 사용할 수 있는 정보 기록 매체이다.
3종류의 정보 기록 매체와 비교예의 정보 기록 매체에 대하여, 16배속에서의 소거율, 5배속에서의 △ja와 16배속에서의 △jo의 평가 결과, 및 16배속 및 5배속의 Pp와 Pb의 값을 표 1에 나타낸다. 모든 평가를, 그루브 기록의 경우와 랜드 기록의 경우의 각각에 대하여 실시하였다.
표에서, S, C, A의 의미는 각각 다음과 같다.
소거율:
S 30 dB 이상
A 25 dB 이상 30 dB 미만
B 20 dB 이상 25 dB 미만
C 20 dB 미만
△ja 및 △jo:
S 2 ％ 미만,
A 2 ％ 이상 3％ 미만,
B 3 ％ 이상 5％ 미만,
C 5 ％ 이상.
어느 평가에 있어서도, "C"는, 그 선속도에서의 사용이 곤란한 것을 나타내고, "B"∼"S"는 사용 가능한 것을 나타낸다. "B"는 바람직한 것(양호)을 의미하고, "A"는 더욱 바람직한 것(매우 양호)을 의미하고, S 평가는 더욱더 바람직한 것(우수)을 의미한다.
[표 1]
매체 번호 기록층의 조성(mol%) 기록면 16배속 소거율 5배속 △ja 16배속 △jo 16배속 5배속
Pp (mW) Pb (mW) Pp (mW) Pb (mW)
100-1 (GeTe)89[(Al2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11 그루브 A A A 27.0 10.5 15.8 7.6
랜드 A A A 27.5 11.0 16.2 8.0
100-2 (GeTe)89[(Ga2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11 그루브 A A A 26.8 10.8 15.8 7.5
랜드 A A A 27.3 11.3 16.2 7.9
100-3 (GeTe)89[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11 그루브 A A A 27.0 10.8 15.8 7.6
랜드 A A A 27.4 11.3 16.2 8.1
100-A (GeTe)89(Bi2Te3)11 그루브 S C S 27.2 10.1 16.2 7.5
랜드 S C S 27.5 10.6 16.5 7.8
표 1에 나타내는 바와 같이, 매체 번호 100-1∼3에 대해서는, 16배속에서의 소거율, 5배속에서의 기록 보존성, 16배속에서의 재기록 보존성에 있어서, A의 평가를 얻었다. 또한, Pp와 Pb의 값도 양호하였다. 한편, 기록층이 M을 함유하지 않는 비교예의 정보 기록 매체에 대해서는, 16배속 소거율과 16배속 재기록 보존성이 S인 것에 대하여, 5 배속 기록 보존성이 C 평가가 되었다. 즉, 이 매체의 기록층은 결정화 속도가 지나치게 높으므로, 낮은 선속도에서의 기록 보존성을 확보할 수 없었다. 이와 같이, 기록층(104)을, (GeTe)89[(M2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)로써 표시되 고, M이 Al, Ga 또는 In인 재료를 사용함으로써, 높은 선속도에서의 높은 소거 성능과, 5배속∼16배속의 넓은 선속도 범위에서 높은 신뢰성을 확보할 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 2도, DVD-RAM 규격의 정보 기록 매체를 제작하여 실험을 실행하였다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 정보 기록 매체(100)를 제조하고, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 본 실시예에서는, 기록층(104)의 조성이 상이한 6 종류의 정보 기록 매체(매체 번호 100-4∼9)를 제작하였다. 구체적으로는, 이러한 매체에 있어서, 기록층(104)은, (GeTe)89[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]11(mol％)로써 표시되고, y가 각각 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 및 0.5인 재료로 실질적으로 구성되는 것이었다. 또한, 비교를 위하여, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M 이 In이고, y가 1인 재료로 구성된 기록층(104)을 갖는 매체(100)(매체 번호 100-B)를 준비하였다. 또한, 실시예 1에서 평가한 매체 번호 100-A에 상당하는 매체도 평가하였다. 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가는, 5배속, 6배속, 12배속, 16배속에서 실시하였다. 이하에 제조 방법 및 평가 방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 정보 기록 매체(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 실시예 2에 있어서, 기판(101)은 실시예 1에서 사용한 기판(101)과 동일한 것을 사용하고, 제1유전체층(102), 제1계면층(103), 제2계면층(105), 제2유전체층(106), 광 흡수 보정층(107) 및 반사층(108)은, 각각 실시예 1의 매체에서의 그 층들과 동일한 재료를 이용하여, 동일한 막 두께가 되도록 형성하였다. 또한, 모든 층을, 그 스퍼터링 조 건이, 실시예 1에서 이용한 조건과 동일하게 하였다. 접착 공정 및 초기화 공정도 실시예 1과 마찬가지로 하여 실시하였다.
기록층(104)은, 제1계면층(103)의 표면에 7 nm의 두께가 되도록 형성하였다. 기록층(104)은, (GeTe)89[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]11(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되고, 매체마다 y의 값이 상이하도록, 스퍼터링 타겟의 조성을 조정하여 형성하였다. 기록층(104)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1에서 이용한 조건과 동일하게 하였다.
제작한 매체는 모두, 경면부 반사율이, Rc는 약 16％, Ra는 약 2％이었다.
이어서, 기록 재생 평가 방법에 대하여 설명한다.
실시예 1에서 이용한 것과 동일한 기록 재생 장치를 이용하여, 5배속, 6배속, 12배속, 및 16배속에서, 그루브 및 랜드 기록의 각각에 대하여, Pp 및 Pb를, 실시예 1에서 채용한 방법과 동일한 방법에 따라서 설정하였다. 이 Pp와 Pb에 따라서, 각각의 선속도에서의 소거율, 기록 보존성, 및 재기록 보존성을 평가하였다.
6 종류의 정보 기록 매체와 2 종류의 비교용의 정보 기록 매체에 대하여, 5, 6, 12 및 16배속의 그루브 기록에 있어서의 소거율, Δja, △jo의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
표에서의 기호의 의미는, 실시예 1에서 설명한 바와 같다. 단, "-"로 표시되어 있는 것은, 소거율이 나빠서, Pp와 Pb를 결정할 수 없고, 기록 보존성과 재기록 보존성의 평가를 할 수 없었던 것을 나타낸다.
[표 2]
매체 번호 기록층의 조성(mol%) 소거율 Δja △jo
5배속 6배속 12배속 16배속 5배속 6배속 12배속 16배속 5배속 6배속 12배속 16배속
100-4 (GeTe)89[(In2Te3)0.05(Bi2Te3)0.95]11 S S A A B B A A S S A A
100-5 (GeTe)89[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11 S S A A A A A A S S A A
100-6 (GeTe)89[(In2Te3)0.2(Bi2Te3)0.8]11 S A A B A A A A S A A B
100-7 (GeTe)89[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]11 A A B B A S S S A A B B
100-8 (GeTe)89[(In2Te3)0.4(Bi2Te3)0.6]11 A A B B A S S S A A B B
100-9 (GeTe)89[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]11 A B B C S S S - A B B -
100-B (GeTe)89(In2Te3)11 C C C C - - - - - - - -
100-A (GeTe)89(Bi2Te3)11 S S S S C C C C S S S S
표 2에 나타내는 바와 같이, 매체 번호 100-4∼8은, 5배속으로부터 16배속까지의 범위에서 사용할 수 있는 것이었다. 매체 번호 100-9에 대해서는, 16배속의 소거율이 C 평가이었지만, 그 이외의 선속도에서는, B 이상의 평가를 얻었으므로, 5배속으로부터 12배속에서 사용할 수 있는 것이었다. 이것에 대하여, y=1의 조성의 기록층을 갖는 매체 번호 100-B의 매체에 대해서는, 5배속으로부터 16배속에서의 소거율이 C 평가이었다. 이 때문에, M2Te3의 비율이 크면, 기록층의 결정화 속도가 늦어서, 5배속 이상의 선속도에서 사용할 수 없는 것을 알았다. 또한, M2Te3을 포함하지 않는 조성에서는, 5배속으로부터 16배속까지의 모든 기록 속도에서 △ja가 C 평가이었다. 이 조성의 기록층은, 결정화 속도가 매우 빨라서, 16배속 이하에서는 사용할 수 없는 것을 알았다. 동일한 결과를, 랜드 기록의 경우에도 얻었다.
또한, 매체 번호 100-4∼9에 대하여, 사용 가능한 선속도에서의 반복 기록 성능도 10만회까지 평가하였다. 그 결과, In2Te3을 첨가하는 것에 의한 상분리는 발생하지 않았다. 또한, 전단간의 지터 값 및 후단간의 지터 값은 모두 12％ 이하로서, 화상 파일 용도에는 충분하고, 데이터 파일 용도로서도 충분히 실용할 수 있는 레벨이었다.
이와 같이, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M=In 및 x=89이고, 또한 0＜y≤0.5를 만족시키는 재료를 포함하는 기록층을 구비한 정보 기록 매체는, 높은 선속도, 및 또한 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위에서, 사용할 수 있는 것이 확인되었다. 즉, 이러한 재료를 사용함으로써, CAV의 고속 기록이 가능한 우수한 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
실시예 3은, 기록층(104)을, (GeTe)89[(Ga2Te3)y(Bi2Te3)1-y]11(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 정보 기록 매체의 제조 및 평가를 실행하였다. 그 결과, 실시예 2와 마찬가지로, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M=Ga 및 x=89이고, 또한 0＜y≤0.5를 만족시키는 재료로 구성되는 기록층을 형성하면, CAV의 고속 기록이 가능한 양호한 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 4)
실시예 4는, 기록층(104)을, (GeTe)89[(Al2Te3)y(Bi2Te3)1-y]11(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 정보 기록 매체의 제조 및 평가를 실행하였다. 그 결과, 실시예 2와 마찬가지로, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M=Al 및 x=89이고, 또한 0＜y≤0.5를 만족시키는 재료로 구성되는 기록층을 형성하면, CAV의 고속 기록이 가능한 양호한 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 5)
실시예 5에서는, Blu-ray 디스크 규격의 매체를 제작하여 실험을 실행하였다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 정보 기록 매체(200)를 제조하여, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 본 실시예에서는, 기록층의 조성이 상이한 8 종류의 정보 기록 매체(매체 번호 200-1∼8)를 제작하였다. 구체적으로는, 이러한 매체에 있어서, 기록층(204)은, (GeTe)97[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]11(mol％)로써 표시되고, y가 각각 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 및 0.8인 재료로 실질적으로 구성되는 것이었다. 또한, 비교를 위하여 M(즉, M2Te3)을 포함하지 않는 재료로 구성되는 기록층(204), 및 Bi(즉, Bi2Te3)를 포함하지 않는 기록층(204)을 갖는 매체(200)(매체 번호 200-A 및 B)도 준비하였다. 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가는, 1배속, 2배속, 4배속에서 실시하였다. 이하에 제조 방법 및 평가 방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 정보 기록 매체(200)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 기판(208)으로 서, 안내 홈(깊이 20 nm, 그루브-그루브간의 거리 0.32 ㎛)이 형성된 폴리카보네이트 기판(직경 120 mm, 두께 1.1 mm)을 준비하고, 도 5에 나타내는 바와 같은 스퍼터링 장치내에 부착하였다.
기판(208)의 안내 홈이 형성된 표면에, 반사층(207)으로서 Ag-Pd-Cu로 구성되는 층을 80 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제2유전체층(206)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 20 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하였다. 이 실시예에서는, 제2계면층(205)은 형성하지 않고, 제2유전체층(206)의 표면에 기록층(204)을 11 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 적층하였다. 기록층(204)은, 매체마다 기록층내의 In2Te3의 비율(즉, 상기 식의 y의 값)이 상이하도록, 스퍼터링 타겟의 조성을 조정하여 형성하였다. 이어서 기록층(204)상에, 제1계면층(203)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 5 nm의 두께가 되도록 형성하고, 제1유전체층(202)으로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 구성되는 층을 60 nm의 두께가 되도록 형성하였다. 매체 번호 200-A 및 B의 매체는, 각각, 기록층(204)을, (GeTe)97(Bi2Te3)3(mol％), 및 (GeTe)97(In2Te3)3(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 층으로서 제작하였다.
각각의 층을 형성하였을 때의 스퍼터링 조건을 설명한다. 반사층(207)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 반사층(108)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제2유전체층(206)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50(mol％) 로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하고, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 고주파 전원을 이용하여 500 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다.
기록층(204)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인, Ge, Te, Bi 및 In을 함유하는 스퍼터링 타겟을 이용하고, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 직류 전원을 이용하여 100 W의 출력으로 스퍼터링하여 막을 형성하였다.
제1계면층(203)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1 및 제2계면층(103 및 105)의 그것과 동일하게 하였다. 제1유전체층(202)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)의 그것과 동일하게 하였다.
이상과 같이 하여 기판(208) 위에 반사층(207), 제2유전체층(206), 기록층(204), 제1계면층(203) 및 제1유전체층(202)을 순차적으로 성막한 기판(208)을 스퍼터링 장치로부터 꺼내었다. 그리고나서, 제1유전체층(202)의 표면에 자외선 경화성 수지인 아크릴계의 수지를 스핀코트법으로써 도포하였다. 도포한 수지의 표면에, 두께 90 ㎛의 원반상의 아크릴계의 수지로 구성되는 시트를 밀착시켜서, 자외선을 시트측으로부터 조사하여 수지를 경화시키고, 커버층(201)을 형성하였다. 커버층(201)의 두께는, 스핀코트법으로써 도포하는 자외선 경화성 수지의 두께를 10 ㎛으로 하여, 전체적으로 100 ㎛으로 하였다.
커버층의 형성 공정을 종료한 후, 초기화 공정을 실시하였다. 초기화 공정에서는, 파장 810 nm의 반도체 레이저를 사용하여, 정보 기록 매체(200)의 기록층(204)을, 반경 22∼60 mm 범위의 환상 영역내에서 거의 전면에 걸쳐서 결정화시켰다. 이에 따라서 초기화 공정이 종료되고, 매체 번호 200-1∼8의 정보 기록 매 체(200)의 제작이 완료되었다. 제작한 매체 번호는 모두, 경면부 반사율이, Rc는 약 18％, Ra는 약 3％이었다.
이어서, 기록 재생 평가 방법에 대하여 설명한다.
정보 기록 매체(200)에 정보를 기록하기 위하여, 정보 기록 매체(200)를 회전시키는 스핀들 모터와, 레이저 광(209)을 방출하는 반도체 레이저를 구비한 광학 헤드와, 레이저 광(209)을 정보 기록 매체(200)의 기록층(204)상에 집광시키는 대물 렌즈를 구비한 도 6의 구성의 기록 재생 장치를 이용하였다. 정보 기록 매체(200)의 평가에 있어서는, 파장 405 nm의 반도체 레이저와 개구수 0.85의 대물 렌즈를 사용하여, 25 GB 용량 상당의 기록을 실행하였다. 정보 기록 매체(200)는, 1배속(4.92 m/초, 데이터 전송 속도: 36 mbps), 2배속(9.84 m/초, 72 mbps), 4배속(19.68 m/초, 144 mbps)의 선속도가 되도록 회전수를 변경하여, 기록하였다. 기록한 신호의 재생 평가는, 1배속 상당에서, 0.35 mW의 레이저 광을 조사하여 실시하였다. 또한, 재생 평가 조건은, 1배속보다 빠른 선속도로 실시해도 좋고, 재생 출력도 0.35 mW보다도 크게 해도 좋다. 평균 지터 값(전단간 지터와 후단간 지터와의 평균치)을 구할 때의 지터 값의 측정에는, 시간 간격 애널라이저를 이용하였다. 본 실시예의 지터 값은, 리미트 이퀄라이즈드 지터 값[LEQ(limit-equalized) 지터 값]을 가리킨다.
우선, 지터 값을 측정하는 조건을 결정하기 위하여, 피크 출력(Pp) 및 바이어스 출력(Pb)을 이하의 방법으로 설정하였다. 레이저 광(209)을, 고출력 레벨의 피크 출력(mW)과 저출력 레벨의 바이어스 출력(mW)과의 사이에서 출력 변조하면서 정보 기록 매체(200)를 향하여 조사하여, 2T(마크 길이 0.149 ㎛)로부터 8T(마크 길이 0.596 ㎛)의 랜덤 신호를 기록층(204)의 동일한 그루브 표면에 10회 기록하였다. 기록한 후, 평균 지터 값을 측정하였다.
이 방법에 의한 평균 지터 값의 측정을, 바이어스 출력을 일정한 값으로 고정하고, 피크 출력을 여러 가지로 변화시킨 각 기록 조건에 대하여 실시하고, 평균 지터 값이 최소치가 되는 피크 출력을 Pp1로 설정하였다. 피크 출력을 Pp1로 고정하고, 바이어스 출력을 여러 가지로 변화시킨 각 기록 조건에 대하여 평균 지터 값을 측정하고, 평균 지터 값이 최소치가 되는 바이어스 출력을 Pb로 설정하였다. 다시, 바이어스 출력을 Pb로 고정하고, 피크 출력을 여러 가지로 변화시킨 각 기록 조건에 대하여 평균 지터 값을 측정하고, 평균 지터 값이 최소치가 되는 피크 출력을 Pp로 설정하였다. 예로서, 매체 번호 200-3의 매체에서, 구하여진 Pp는, 36 mbps에서는 5 mW, 72 mbps에서는 5.5 mW, 144 mbps에서는 7.4 mW이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다. 또한, 매체 번호 200-3의 매체에서 구하여진 LEQ 지터 값은, 36 mbps에서는 5.7％, 72 mbps에서는 5.9％, 144 mbps에 있어서는 7.5％이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다.
이어서, 소거율 측정 방법에 대하여 설명한다. 상기의 Pp와 Pb와의 사이에서 출력 변조하면서, 2T의 단일 신호와 9T의 단일 신호를 번갈아서 합계 10회 기록한다. 11회째에 2T 신호를 기록하고, 스펙트럼 애널라이저를 이용하여, 2T 신호의 신호 진폭(단위: dBm)을 측정하였다. 이어서, 12회째에 9T 신호를 기록하고, 2T 신호가 어느 만큼 감쇠했는가 측정하였다. 이 감쇠량을 소거율(단위: dB)이라고 정의한 다. 소거율이 큰 편이, 기록층의 결정화 속도가 빠르다. 그 값으로서는, 25 dB 이상이 바람직하다. 소거율은, 높은 선속도로 될수록 저하한다.
이어서, 신뢰성 평가에 대하여 설명한다. 신뢰성 평가는, 기록한 신호가 고온 조건하에 두어져도 보존되는가 아닌가, 또한, 고온 조건하에 두어진 후도 재기록이 가능한가 아닌가를 조사하기 위하여 실시한다. 평가는, 상기와 동일한 기록 재생 장치를 이용하여 실시하였다. 구체적인 평가 방법은 다음과 같다. 우선, 상기의 8 종류의 정보 기록 매체(200)에, 상기한 바와 같이 하여 설정한 Pp와 Pb와의 사이에서 출력 변조하면서, 랜덤 신호를, 1배속, 2배속, 4배속의 조건으로, 그루브에 복수 트랙 기록하고, 지터 값 j(％)를 측정하였다. 온도 80℃, 상대 습도 20％의 항온조에 이러한 매체를 100 시간 방치한 후, 꺼내었다. 꺼낸 후, 기록해 둔 신호를 재생하여 지터 값 j(％)를 측정하였다(기록 보존성의 평가). 또한, 기록되어 있던 신호에, Pp와 Pb와의 사이에서 출력 변조하면서, 1회 재기록하여 지터 값 jo(％)를 측정하였다(재기록 보존성의 평가). 항온조에 방치하기 전의 지터 값과 방치한 후의 지터 값을 비교하여, 신뢰성을 평가한다. △ja=(ja-j)(％), Δjo=(jo-j)(％)라고 하면, Δja 및 Δjo가 클수록, 신뢰성은 낮다고 할 수 있다. 기록 보존성(△ja)은 저배속으로 기록한 신호에 대하여 낮아지는 경향이 있고, 재기록 보존성(△jo)은 고배속으로 기록한 신호에 대하여 낮아지는 경향이 있다. △ja 및 △jo 모두가 작을수록, 넓은 선속도 범위에서 더욱 편리하게 사용할 수 있는 정보 기록 매체이다.
8 종류의 정보 기록 매체와 비교예의 정보 기록 매체에 대하여, 1, 2, 4배속 에서의 소거율, △ja, Δjo의 평가 결과를 표 3에 나타낸다. 표에서, S, C, A의 의미는 각각 다음과 같다.
소거율:
S 30 dB 이상
A 25 dB 이상 30 dB 미만
B 20 dB 이상 25 dB 미만
C 20 dB 미만
△ja 및 △jo:
S 2％ 미만
A 2％ 이상 3％ 미만
B 3％ 이상 5％ 미만
C 5％ 이상
어느 평가에 있어서도, "C"는, 그 선속도에서의 사용이 곤란한 것을 나타내고, "B"∼"S"는 사용 가능한 것을 나타낸다. "B"는 바람직한 것(양호)을 의미하고, "A"는 더욱 바람직한 것(매우 양호)을 의미하고, S 평가는 더욱더 바람직한 것(우수)을 의미한다.
[표 3]
매체 번호 기록층의 조성(mol%) 소거율 Δja △jo
1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속
200-1 (GeTe)97[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]3 S S S B B B S S S
200-2 (GeTe)97[(In2Te3)0.2(Bi2Te3)0.8]3 S S S B B A S S S
200-3 (GeTe)97[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3 S S A B A A S S A
200-4 (GeTe)97[(In2Te3)0.4(Bi2Te3)0.6]3 S A A A A A S A A
200-5 (GeTe)97[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]3 A A A A A S A A A
200-6 (GeTe)97[(In2Te3)0.6(Bi2Te3)0.4]3 A A B A S S A A B
200-7 (GeTe)97[(In2Te3)0.7(Bi2Te3)0.3]3 A B B S S S A B B
200-8 (GeTe)97[(In2Te3)0.8(Bi2Te3)0.2]3 B B B S S S B B B
200-B (GeTe)97(In2Te3)3 C C C - - - - - -
200-A (GeTe)97(Bi2Te3)3 S S S C C C S S S
표 3에 나타내는 바와 같이, 매체 번호 200-1∼8의 매체에 대해서는, 모든 선속도에서 B 이상의 평가를 얻었으므로, 1배속으로부터 4배속에서 사용할 수 있다. 이것에 대하여, 매체 번호 200-B의 매체에 대해서는, 1배속으로부터 4배속의 △ja가 C 평가이었다. 이 매체의 기록층은, 결정화 속도가 매우 빠르고, Blu-ray 디스크 규격의 4배속 이하에서는 사용할 수 없는 것을 알았다. 한편, 매체 번호 200-A의 매체에 대해서는, 1배속으로부터 4배속의 소거율이 C 평가이었다. 즉, 이 매체의 기록층은 결정화 속도가 낮아서, Blu-ray 디스크 규격의 1배속 이상에서는 사용할 수 없는 것을 알았다.
매체 번호 200-1∼8에 대하여, 사용 가능한 선속도에서의 반복 기록 성능도 1만회까지 평가하였다. 그 결과, In2Te3을 첨가한 것에 의한 상분리는 발생하지 않고, 전단간의 지터 값 및 후단간의 지터 값은 모두 9％ 이하로서, 화상 파일 용도에는 충분하고, 데이터 파일 용도로서도 충분히 실용할 수 있는 레벨이었다.
이와 같이, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M=In 및 x=97이고, 또한 0＜y≤0.8을 만족시키는 재료를 포함하는 기록층을 구비한 정보 기록 매체는, 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위에서 사용할 수 있는 것이 확인되었다. 즉, 이러한 재료를 사용함으로써, Blu-ray 디스크 규격에서도, CAV 기록이 가능한 우수한 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.
(실시예 6)
실시예 6은, 기록층(204)을, (GeTe)97[(Ga2Te3)y(Bi2Te3)1-y]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하여, 정보 기록 매체(매체 번호 200-11∼18)를 제조한 것 이외는, 실시예 5와 마찬가지로 하여, 정보 기록 매체의 평가를 실행하였다. 그 결과, 실시예 5와 마찬가지로, 식 (3)으로써 표시되고, M=Ga 및 x=97이고, 또한 0＜y≤0.8을 만족시키는 재료를 포함하는 재료로 구성된 기록층을 형성하면, CAV 기록이 가능한 양호한 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 7)
실시예 7은, 기록층(204)을, (GeTe)97[(Al2Te3)y(Bi2Te3)1-y]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하여, 정보 기록 매체(매체 번호 200-21∼28)를 제조한 것 이외는, 실시예 5와 마찬가지로 하여, 정보 기록 매체의 평가를 실행하였다. 그 결과, 실시예 5와 마찬가지로, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M=Al 및 x=97이고, 또한 0＜y≤0.8을 만족시키는 재료를 포함하는 재료로 구성된 기록층을 형성하면, CAV 기록이 가능한 양호한 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 8)
실시예 8에서는, Blu-ray 디스크 규격이고, 또한 2개의 정보층을 갖는 도 3에 나타내는 바와 같은 정보 기록 매체(300)를 제조하고, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 본 실시예에서는, 제1기록층(304)을, (GeTe)x[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)로 표시되는 재료, 또는 [(SnTe)z(GeTe)1-z]x[(In2Te3)1-y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을, (GeTe)x[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 또한, 비교를 위하여, 제1기록층(304)을 (GeTe)97(In2Te3)3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층을 M(즉, M2Te3)을 포함하지 않는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 한 매체(매체 번호 300-A)를 준비하였다. 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가는, 실시예 5와 마찬가지로, 1배속, 2배속, 4배속에서 실시하였다. 이하에 제조 방법 및 평가 방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 정보 기록 매체(300)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 기판(315)으로서, 실시예 5의 기판(208)과 동일한 재료로 구성된 동일한 형상을 갖는 것을 준비하고, 도 5에 나타내는 바와 같은 스퍼터링 장치내에 부착하였다.
기판(315)의 안내 홈이 형성된 표면에, 제2반사층(314)으로서 Ag-Pd-Cu로 구성되는 층을 80 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제5유전체층(313)으 로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 17 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제3계면층(312)은 형성하지 않고, 제2기록층(311)을 11 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 적층하였다. 매체 번호 300-1∼3의 매체에 있어서, 제2기록층(311)은, (GeTe)97[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되도록 형성하였다. 비교예인 매체 번호 300-A의 매체에 있어서, 제2기록층(311)은, (GeTe)97(Bi2Te3)3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 이어서, 제2기록층(311)상에, 제2계면층(310)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 5 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제4유전체층(309)으로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 구성되는 층을 60 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하였다. 이에 따라서, 제2정보층(316)이 형성되었다.
이어서, 유전체층(309)의 표면에, 안내 홈을 갖는 중간층(308)을 25 ㎛의 두께로 형성하였다. 중간층(308)의 안내 홈이 형성된 표면에, 제3유전체층(307)으로서 TiO2로 구성되는 층을 20 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제1반사층(306)으로서 Ag-Pd-Cu로 구성되는 층을 10 nm의 두께로 형성하고, 제2유전체층(305)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 10 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제1기록층(304)을 6 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 적층하였다.
제1기록층(304)은, 매체 번호 300-1에 있어서는, 실질적으로 (GeTe)97[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 표시되는 재료로 구성되고, 매체 번호 300-2에 있어서는, [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]97[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되고, 매체 번호 300-3에 있어서는, 실질적으로 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]97[(In2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]3(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 것이다. 비교예인 매체(300-A)에 있어서는, 제1기록층(304)은 (GeTe)97(In2Te3)3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성된 것이다.
이어서, 제1기록층(304)상에, 제1계면층(303)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 5 nm의 두께가 되도록 형성하고, 제1유전체층(302)으로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 구성되는 층을 40 nm의 두께가 되도록 형성하였다. 이에 따라서, 제1정보층(317)이 형성되었다.
각각의 층의 스퍼터링 조건 및 형성 조건을 설명한다. 제2반사층(314)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 반사층(108)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제5유전체층(313)의 스퍼터링 조건은, 실시예 5의 제2유전체층(206)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제2기록층(311)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인, Ge, Te, Bi 및 In을 함유하는 스퍼터링 타겟을 이용하여, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 직류 전원을 이용하여 100 W의 출력으로 스퍼터링하여, 막을 형성하였다.
제2계면층(310)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1 및 제2계면층(103 및 105)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제2유전체층(309)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다.
이상과 같이 하여 제2정보층(316)을 형성한 기판(315)을, 스퍼터링 장치로부터 꺼내었다. 이어서, 중간층(308)을, 다음의 방법으로 형성하였다. 우선, 유전체층(309)의 표면에, 자외선 경화성 수지인 아크릴계의 수지를 스핀코트법으로써 도포하였다. 이어서, 중간층에 형성해야 하는 안내 홈과 상보적(相補的)인 요철(깊이 20 nm, 그루브-그루브간의 거리 0.32 ㎛)을 갖는 폴리카보네이트 기판의 요철 형성면을, 자외선 경화성 수지에 밀착시켰다. 이 상태에서 자외선을 조사하여 수지를 경화시킨 후, 요철을 갖는 폴리카보네이트 기판을 박리하였다. 이에 따라서, 기판(315)과 동일한 형상의 안내 홈이 표면에 형성된, 경화된 수지로 구성된 중간층(308)이 형성되었다.
중간층(308)까지 형성한 기판(315)을 다시 스퍼터링 장치에 배치하여, 중간층(308)의 표면에 제1정보층(317)을 형성하였다.
우선, 중간층(308)상에, 제3유전체층(307)을 형성하였다. 제3유전체층(307)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인 TiO2 스퍼터링 타겟을, Ar 가스와 3％의 산소 가스를 혼합한 압력 0.13 Pa의 분위기에서, 고주파 전원을 이용하여 400 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 이어서, 제1반사층(306)을 제2반사층(314)의 스퍼터링 조건과 동일한 조건으로 형성하였다. 제2유전체층(305)의 스퍼터링 조건은, 제5유전체층(313)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제1기록층(304)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인, Ge, Te, In 및 Bi를 함유하는 스퍼터링 타겟을, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 직류 전원을 이용하여 50 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 또는, 제1기록층(304)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인, Ge, Sn, Te, In 및 Bi를 함유하는 스퍼터링 타겟을 이용하여, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 직류 전원을 이용하여 50 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 여기서, 제1기록층(304)을 형성할 때의 출력은, 막 두께가 얇으므로, 막 두께 정밀도를 확보하기 위하여 낮게 하였다. 제1계면층(303)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1 및 제2계면층(103 및 105)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제1유전체층(302)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)과 동일하게 하였다.
이상과 같이 하여 중간층(308)상에 제1정보층을 형성한 기판(315)을, 스퍼터링 장치로부터 꺼내었다.
이어서, 제1유전체층(302)의 표면에 자외선 경화성 수지를 스핀코트법으로써 도포하였다. 도포한 자외선 경화성 수지의 표면에, 원반상의 시트를 밀착시키고, 자외선을 시트측으로부터 조사하여 수지를 경화시켜서, 커버층(301)을 형성하였다. 자외선 경화성 수지의 두께는 10 ㎛이고, 시트의 두께는 65 ㎛으로서, 커버층(301) 전체로서는 75 ㎛의 두께를 갖고 있다.
커버층 형성 공정 종료후, 초기화 공정을 실시하였다. 초기화 공정에서는, 파장 810 nm의 반도체 레이저를 사용하여, 처음에, 제2기록층(311)을 초기화하고, 그 후 제1기록층(304)을 초기화하였다. 모두 반경 22∼60 mm 범위의 환상 영역내에서 거의 전면에 걸쳐서 결정화시켰다. 이에 따라서 초기화 공정이 종료되고, 매체 번호 300-1∼3 및 A의 정보 기록 매체(300)의 제작이 완료되었다.
제작한 매체는 모두, 제1정보층(317) 및 제2정보층(316) 모두의 경면부 반사율이, Rc는 약 6％, Ra는 약 1％이었다. 여기서, 제2정보층(316)의 반사율은, 제1정보층(317)을 통과한 레이저 광으로써 측정하는 것을 유의하여야 한다. 또한, 제1정보층(317)의 광 투과율은, Tc가 약 51％, Ta는 약 52％이었다. 각 정보층의 광 투과율의 측정은, 각각의 정보층을 기판(315)상에 제작하여 실시하였다.
이어서, 기록 재생 평가 방법에 대하여 설명한다.
정보 기록 매체(300)에 정보를 기록하기 위하여, 실시예 5와 마찬가지로 도 6의 구성의 기록 재생 장치를 이용하였다. 정보 기록 매체(300)의 평가에 있어서는, 파장 405 nm의 레이저 광(318)과 개구수 0.85의 대물 렌즈를 사용하여, 제1정보층(317)과 제2정보층(316)의 각각에 25 GB 용량 상당의 기록을 실행하였다. 정보 기록 매체(300)는, 실시예 5와 마찬가지로, 1배속, 2배속, 4배속의 선속도로 기록하였다. 기록한 신호의 재생 평가는, 1배속 상당으로, 0.7 mW의 레이저 광을 조사하여 실시하였다. 또한, 재생 평가 조건은, 1배속보다 큰 선속도로 실시해도 좋고, 재생 출력도 0.7 mW보다도 크게 해도 좋다. LEQ 지터 값의 측정에는, 시간 간격 애널라이저를 이용하였다.
지터 값을 측정하는 조건을 결정하기 위하여, 피크 출력(Pp) 및 바이어스 출력(Pb)을, 실시예 5와 동일한 방법에 따라서 설정하였다.
매체 번호 300-1의 매체에 대하여, 제1정보층(317) 및 제2정보층(316)의 Pp는 모두, 1배속(36 mbps)에서는 약 10 mW, 2배속(72 mbps)에서는 약 11 mW, 4배속(144 mbps)에서는 약 14 mW이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다.
또한, 매체 번호 300-1의 매체에 대하여, 구하여진 LEQ 지터 값은, 1배속(36 mbps)에서는 제1정보층(317)이 7％, 제2정보층(316)이 5.7％, 2배속(72 mbps)에서는 제1정보층이 7.5％, 제2정보층이 6％, 4배속(144 mbps)에서는 제1정보층이 8％, 제2정보층이 6.5％이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다.
소거율 측정 방법 및 신뢰성 평가는, 실시예 5와 동일한 방법으로 실시하였다.
3 종류의 정보 기록 매체와 비교용의 정보 기록 매체에 대하여, 1, 2, 4배속에서의 소거율, △ja, △jo의 평가 결과를 표 4에 나타낸다. 표에서, S, C, A의 의미는 각각, 실시예 5에서 설명한 바와 같다. 단, "-"의 조건은, 소거율이 나빠서, Pp와 Pb를 결정할 수 없고, 기록 보존성과 재기록 보존성의 평가를 할 수 없었던 것을 나타낸다.
[표 4]
매체 번호 정 보 층 제2기록층의 조성(mol%) 소거율 Δja △jo
제1기록층의 조성(mol%) 1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속
300-1 제1 (GeTe)97[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3 S S A A A S S A A
제2 (GeTe)97[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3 S S A A A S S A A
300-2 제1 (GeTe)97[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3 S S A A A S S A A
제2 [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]97[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]3 S S A A A S S A A
300-3 제1 (GeTe)97[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3 S S A A A S S A A
제2 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]97[(In2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]3 S S A A A S S A A
300-A 제1 (GeTe)97(Bi2Te3)3 S S S C C C S S S
제2 (GeTe)97(In2Te3)3 C C C - - - - - -
표 4에 나타내는 바와 같이, 매체 번호 300-1∼3의 매체에 대하여, 모든 선속도에서 S 또는 A의 평가를 얻었으므로, 최소한 1배속으로부터 4배속에서 사용할 수 있다. 제1기록층(304)에 Sn을 함유하는 매체 번호 300-2 및 300-3에 대해서는, 식 (4)에서의 z의 값과 y의 값을 조정하여, 매체 번호 300-1의 매체와 거의 동등한 소거율, △ja, △jo를 얻을 수 있었다. 이 결과로부터, z의 값은 0.3 이하가 바람직하고, 이 z의 범위에서의 y의 값은 0.9 이하가 바람직한 것을 알았다.
이것에 대하여, 매체 번호 300-A의 매체(비교예)에 대해서는, 제1정보층의 1∼4배속에서의 소거율이 C 평가이고, 제2정보층의 1배속∼4배속에서의 △ja가 C 평가이었다. 이것은, 제1기록층을 구성하는 (GeTe)97(In2Te3)3(mol％)의 결정화 속도가 불충분하고, 제2기록층을 구성하는 (GeTe)97(Bi2Te3)3(mol％)의 결정화 속도가 지나치게 높기 때문인 것으로 생각된다.
매체 번호 300-1∼3의 매체에 대해서는, 반복 기록 성능도 1만회까지 평가하였다. 그 결과, In2Te3을 첨가한 것에 의한 상분리는 발생하지 않고, 전단간의 지터 값 및 후단간의 지터 값은 모두 9％ 이하로서, 화상 파일 용도에는 충분하고, 데이터 파일 용도로서도 충분히 실용할 수 있는 레벨이었다.
이와 같이, 2개의 정보층을 갖는 정보 기록 매체(300)에 있어서도, 기록층에, 상기 식 (3) 또는 상기 식 (4)로 표시되는 재료로 기록층을 구성함으로써, 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위에서 사용할 수 있는 것이 확인되었다. 즉, 본 발명에 의하면, 2층 Blu-ray 디스크 규격에서도, CAV 기록이 가능하게 되는 우수한 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.
(실시예 9)
실시예 9에서는, M으로서 In 대신에 Ga를 함유하는 재료를 사용하여, 3 종류의 매체(매체 번호 300-4, 5, 6)를 제조하고, 실시예 8과 마찬가지로 하여, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 매체 번호 300-4에 있어서는, 제1기록층(304)과 제2기록층(311)을 모두, (GeTe)97[(Ga2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-5에서 있어서는, 제1기록층(304)을, [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]97[(Ga2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)97[(Ga2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-6에 있어서는, 실질적으로 제1기록층(304)을 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]97[(Ga2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]3(mol％)로 표시되는 재료로 구성되는 층 으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)97[(Ga2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다.
그 결과, M으로서 Ga를 이용해도, 실시예 8과 마찬가지로 2층 Blu-ray 디스크 규격의 매체로서, 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위에서 사용될 수 있는, CAV 기록이 가능한 우수한 정보 기록 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 10)
실시예 10에 있어서는, M으로서 In 대신에 Al을 함유하는 재료를 사용하여, 3 종류의 매체(매체 번호 300-7, 8, 9)를 제조하고, 실시예 8과 마찬가지로 하여, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 매체 번호 300-7에서는, 제1기록층(304)과 제2기록층(311)을 모두 [(Al2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-8에서는, 제1기록층(304)을 [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]97[(Al2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]3(mol％)로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)97[(Al2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-9에서는, 제1기록층(304)을 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]97[(Al2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]3(mol％)로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)97[(Al2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]3(mol％)로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다.
그 결과, M으로서 Al을 이용해도, 실시예 8과 마찬가지로 2층 Blu-ray 디스크 규격의 매체로서, 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위에서 사용될 수 있는, CAV 기록이 가능한 우수한 정보 기록 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 11)
실시예 11에서는, 기본적으로 실시예 5와 마찬가지로 하여, Blu-ray 디스크 규격의 매체를 제작하여 실험을 실행하였다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 정보 기록 매체(200)를 제조하여, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 본 실시예에서는, 기록층(204)의 조성이 상이한 5 종류의 정보 기록 매체(매체 번호 200-31∼35)를 제작하였다. 구체적으로는, 이러한 매체에 있어서, 기록층(204)은, (GeTe)x[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]100-x(mol％)로써 표시되고, x가 각각 85, 88, 91, 94, 및 98인 재료로 실질적으로 구성된 것이다. 또한, 비교를 위하여 M(즉, M2Te3)을 함유하지 않는 재료로 구성된 기록층(204), 및 Bi(즉, Bi2Te3)를 함유하지 않는 기록층(204)을 갖는 매체(200)(매체 번호 200-C 및 D)도 준비하였다. 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가는, 1배속, 2배속, 4배속에서 실시하였다. 이하에, 제조 방법 및 평가 방법에 대하여 설명한다.
우선, 정보 기록 매체(200)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 기판(208)을 준비하고, 도 5에 나타내는 바와 같은 스퍼터링 장치내에 부착하였다. 기판(208)의 안내 홈 형성측 표면에, 반사층(207)으로서 Ag- Ga-Cu로 구성되는 층을 80 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하였다. 이어서, 제2유전체층(206)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(In2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 20 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하였다. 이 실시예에 있어서도 제2계면층(205)은 형성하지 않고, 제2유전체층(206)의 표면에 기록층(204)을 11 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 적층하였다. 기록층(204)은, 매체마다 기록층내의 GeTe의 비율(즉, 상기 식의 x의 값)이 상이하도록, 스퍼터링 타겟의 조성을 조정하여 형성하였다. 제1계면층(203) 및 제1유전체층(202)은, 각각 실시예 5에서 사용한 것과 동일한 재료를 사용하여, 실시예 5에서 제작한 매체에서의 그 층들과 동일한 두께로 형성하였다. 매체 번호 200-C 및 200-D의 매체는 각각, 기록층(204)을 (GeTe)93(Bi2Te3)7(mol％), 및 (GeTe)93(In2Te3)7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하여 제작하였다.
각각의 층을 형성하였을 때의 스퍼터링 조건을 설명한다. 반사층(207)의 스퍼터링 타겟은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인 Ag-Ga-Cu로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하고, 압력 0.4 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 직류 전원을 이용하여 200 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 제2유전체층(206)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인 (ZrO2)25(SiO2)25(In2O3)50(mol％)로 구성된 스퍼터링 타겟을 이용하여, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에서, 고주파 전원을 이용하여 500 W의 출력으로 스퍼터링하여 형성하였다. 기록층(204)은, 직경이 100 mm이고 두께가 6 mm인, Ge, Te, Bi 및 In을 함유하는 스퍼터링 타겟을 이용하여, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기에 서, 직류 전원을 이용하여 100 W의 출력으로 스퍼터링하여, 막을 형성하였다. 제1계면층(203) 및 제1유전체층(202)의 스퍼터링 조건은, 실시예 5의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다.
이상과 같이 하여 기판(208)의 위에 반사층(207), 제2유전체층(206), 기록층(204), 제1계면층(203) 및 제1유전체층(202)을 순차적으로 성막한 기판(208)을 스퍼터링 장치로부터 꺼내었다. 그리고나서, 제1유전체층(202)의 표면에 자외선 경화성 수지인 아크릴계의 수지를 스핀코트법으로써 도포하고, 자외선을 이 수지측으로부터 조사하여 수지를 경화시켜서, 커버층(201)을 97 ㎛의 두께가 되도록 형성하였다. 또한, 커버층(201)의 표면에 자외선 경화성 수지인 아크릴계의 수지를 스핀코트법으로써 도포하고, 자외선을 이 수지측으로부터 조사하여 수지를 경화시켜서, 하드 코트층(hard-coat layer)을 3 ㎛의 두께가 되도록 형성하였다. 하드 코트층은 긁힘이나 지문으로부터 매체를 보호하는 기능을 갖는다. 본 실시예에 있어서, 커버층(201)과 하드 코트층은, 합쳐서 100 ㎛의 두께가 되도록 형성하였다. 이와 같이 하여, 커버층 형성 공정을 종료하였다.
커버층의 형성 공정을 종료한 후, 실시예 5와 동일한 조건으로 초기화 공정을 실시하였다. 이에 따라서 초기화 공정이 종료되고, 매체 번호 200-31∼35 및 200-C 및 D의 정보 기록 매체(200)의 제작이 완료되었다. 제작한 매체는 모두, 경면부 반사율이, Rc는 약 18％, Ra는 약 3％이었다.
기록 재생 평가 방법, 소거율 측정 방법 및 신뢰성 평가 방법은, 실시예 5의 방법과 동일하다. 매체 번호 200-33에 있어서, 구하여진 Pp는, 1배속(36 mbps)에서 는 5.1 mW, 2배속(72 mbps)에서는 5.5 mW, 4배속(144 mbps)에서는 7.5 mW이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다. 또한, 구하여진 LEQ 지터 값은, 1배속(36 mbps)에서는 5.6％, 2배속(72 mbps)에서는 5.8％, 4배속(144 mbps)에서는 6.5％이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다.
5 종류의 정보 기록 매체와 비교용의 2 종류의 정보 기록 매체에 대하여, 1, 2, 4배속에서의 소거율, △ja, △jo의 평가 결과를 표 5에 나타낸다. 표에서, S, C, A의 의미는 각각, 실시예 5에 관련하여 설명한 바와 같다.
[표 5]
매체 번호 기록층의 조성(mol%) 소거율 Δja △jo
1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속
200-31 (GeTe)85[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]15 S S S B B B S S S
200-32 (GeTe)88[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]12 S S A B B A S S A
200-33 (GeTe)91[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]9 A A A A A A A A A
200-34 (GeTe)94[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]6 A A A A A A A A A
200-35 (GeTe)98[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]2 A A B A A S A A B
200-C (GeTe)93(In2Te3)7 C C C - - - - - -
200-D (GeTe)93(Bi2Te3)7 S S S C C C S S S
표 5에 나타내는 바와 같이, 매체 번호 200-31∼35에 대해서는, 모든 선속도에서 B 이상의 평가를 얻었으므로, 1배속으로부터 4배속에서 사용할 수 있다. 이와 같이, 반사층(207) 및 유전체층(2)06의 재료를 변경해도, (GeTe)x[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)로써 표시되고, 85≤x≤98의 범위를 만족시키는 재료로 기록층(204)을 구성한 매체는, 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위에서 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
매체 번호 200-31∼35의 매체에 대해서는, 반복 기록 성능도 1만회까지 평가하였다. 그 결과, 매체 번호 200-31∼35는, In2Te3을 첨가한 것에 의한 상분리는 발생하지 않고, 전단간의 지터 값 및 후단간의 지터 값은 모두 9％ 이하로서, 화상 파일 용도에는 충분하고, 데이터 파일 용도로서도 충분히 실용할 수 있는 레벨이었다.
(실시예 12)
실시예 12에서는, M으로서 In 대신에 Ga를 함유하는, 실질적으로 (GeTe)x[(Ga2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]100-x(mol％)로 표시되는 재료로 구성되는 기록층(204)을 구비한, 5 종류의 매체(매체 번호 200-41∼45)를 제조하여, 실시예 11과 동일한 평가를 실행하였다. 그 결과, 실시예 11과 마찬가지로, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M=Ga이고, 85≤x≤98을 만족시키는 재료로 구성된 기록층을 형성하면, CAV 기록이 가능한 양호한 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 13)
실시예 13에서는, M으로서 In 대신에 Al을 함유하는, 실질적으로 (GeTe)x[(Al2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]100-x(mol％)로 표시되는 재료로 구성되는 기록층(204)을 구비한, 5 종류의 매체(매체 번호 200-51∼55)를 제조하여, 실시예 11과 동일한 평가를 실행하였다. 그 결과, 실시예 11과 마찬가지로, 상기 식 (3)으로써 표시되고, M=Al이고, 85≤x≤98을 만족시키는 재료로 구성된 기록층을 형성하면, CAV 기록이 가능한 양호한 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 14)
실시예 14에서는, 기본적으로 실시예 8과 마찬가지로 하여, Blu-ray 디스크 규격의 매체를 제작하여 실험을 실행하였다. 구체적으로는, 2개의 정보층을 갖는 도 3에 나타내는 바와 같은 정보 기록 매체(300)를 3 종류(매체 번호 300-11∼13) 제조하고, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 본 실시예에서는, 제1기록층(304)을, (GeTe)x[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)로 표시되는 재료, 또는 [(SnTe)z(GeTe)1-z]x[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을, (GeTe)x[(In2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 층으로 하였다. 또한, 비교를 위하여, 제1기록층(304)을 (GeTe)93(Bi2Te3)7(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 층으로 하고, 제2기록층(311)을 식 (GeTe)93(In2Te3)7(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 층으로 한 매체(300)(매체 번호 300-B)를 준비하였다. 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가는, 실시예 8과 마찬가지로 1배속, 2배속, 4배속에서 실시하였다. 이하에, 제조 방법 및 평가 방법에 대하여 설명한다.
우선, 정보 기록 매체(300)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 실시예 8에서 사용한 것과 동일한 기판(315)을 준비하여, 도 5에 나타내는 바와 같은 스퍼터링 장치내에 부착하였다. 기판(315)의 안내 홈 형성측 표면에, 반사층(314)으로서 Ag-Ga-Cu로 구성되는 층을 80 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하였다. 이어서 제5유전체층(313)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(In2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 17 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하였다. 이 실시예에 있어서도 제3계면층(312)은 형성하지 않고, 제5유전체층(313)상에 제2기록층(311)을 11 nm의 두께가 되도록 적층하였다. 제2기록층(311)은, 실질적으로 (GeTe)93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 구성되도록 형성하였다. 비교예인 매체 300-B에서, 제2기록층(311)은, 식 (GeTe)93(In2Te3)7(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 층으로 하였다. 제2계면층 및 제4유전체층(309)은, 각각 실시예 8에서 사용한 것과 동일한 재료를 사용하여, 실시예 8에서 제작한 매체에서의 그 층들과 동일한 두께로 형성하였다. 이에 따라서, 제2정보층(316)이 형성되었다.
이어서, 제4유전체층(309)의 표면에, 안내 홈을 갖는 중간층(308)을 25 ㎛의 두께로 형성하였다. 중간층(308)의 안내 홈 형성측 표면에, 제3유전체층(307)으로서 TiO2로 구성되는 층을 20 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제1반사층(306)으로서 Ag-Ga-Cu로 구성되는 층을 10 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제2유전체층(305)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(In2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 10 nm의 두께가 되도록 스퍼터링으로써 형성하고, 제1기록층(304)을 6 nm의 두께가 되도록 형성하였다.
제1기록층(304)은, 매체 번호 300-11에 있어서는, 실질적으로 (GeTe)93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 구성되고, 매체 번호 300-12에서는, 실질적으로 [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 구성되고, 매체 번호 300-13에 있어서는, 실질적으로 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]93[(In2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]7(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 것이다. 비교예인 매체 번호 300-B에 있어서는, 제1기록층(304)은 실질적으로 (GeTe)93(Bi2Te3)7(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 것이다.
이어서, 실시예 8과 마찬가지로, 제1기록층(304)상에, 제1계면층(303)으로서 (ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol％)로 구성되는 층을 5 nm의 두께가 되도록 형성하고, 제1유전체층(302)으로서 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)로 구성되는 층을 40 nm의 두께가 되도록 형성하였다. 이에 따라서, 제1정보층(317)이 형성되었다.
각각의 층의 스퍼터링 조건 및 형성 조건을 설명한다. 반사층(314)의 스퍼터링 조건은, 실시예 11의 반사층(207)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제5유전체층(313)의 스퍼터링 조건은, 실시예 11의 제2유전체층(206)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제2기록층(311)의 스퍼터링 조건은, 실시예 8에서의 제2기록층(311)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제2계면층(310)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1 및 제2계면층(103 및 105)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 제2유전체층(309)의 스퍼터링 조건은, 실시예 1의 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)과 동일한 조건으로 형성하였다.
이상과 같이 하여 제2정보층(316)을 형성한 기판(315)을, 스퍼터링 장치로부 터 꺼낸다.
이어서, 중간층(308)을, 실시예 8에서 채용한 방법과 동일한 방법으로 형성하였다. 중간층(308)까지 형성한 기판(315)을 다시 스퍼터링 장치에 배치하여, 중간층(308)의 표면에 제1정보층(317)을 형성하였다.
우선, 중간층(308)상에, 제3유전체층(307)을 형성한다. 제3유전체층(307)의 스퍼터링 조건은, 실시예 8에서의 제3유전체층(307)의 스퍼터링 조건과 동일하게 하였다. 이어서, 제2반사층(306)을, 실시예 11에서의 반사층(207)의 스퍼터링 조건과 동일한 조건으로 형성하였다. 제2유전체층(305)의 스퍼터링 조건은, 본 실시예에서의 제5유전체층(313)의 스퍼터링 조건과 동일한 조건으로 하였다. 제1기록층(304)은, 실시예 8에서의 제1기록층(304)의 스퍼터링 조건과 동일한 조건으로 형성하였다. 제1계면층(303)은, 실시예 1에서의 제1 및 제2계면층(103 및 105)의 스퍼터링 조건과 동일한 조건으로 형성하였다. 제1유전체층(302)은, 실시예 1에서의 제1유전체층(102) 및 제2유전체층(106)의 스퍼터링 조건과 동일한 조건으로 형성하였다.
이상과 같이 하여 중간층(308)상에 제1정보층을 형성한 기판(315)을, 스퍼터링 장치로부터 꺼낸다. 그리고나서, 제1유전체층(302)의 표면에 자외선 경화성 수지인 아크릴계의 수지를 스핀코트법으로써 도포하고, 자외선을 이 수지측으로부터 조사하여 수지를 경화시켜서, 커버층(301)을 72 ㎛의 두께가 되도록 형성하였다. 또한 커버층(301)의 표면에 자외선 경화성 수지인 아크릴계의 수지를 스핀코트법으로써 도포하고, 자외선을 이 수지측으로부터 조사하여 수지를 경화시켜서, 하드 코 트층을 3 ㎛의 두께가 되도록 형성하였다. 본 실시예에서는, 커버층(301)과 하드 코트층을 합한 두께를 75 ㎛으로 하였다. 이와 같이 하여, 커버층 형성 공정이 종료되었다.
커버층의 형성 공정을 종료한 후, 실시예 8과 동일한 조건으로 초기화 공정을 실시하였다. 이에 따라서 초기화 공정이 종료되고, 매체 번호 300-11∼13 및 300-B의 정보 기록 매체(300)의 제작이 완료되었다. 제작한 매체는 모두, 제1정보층(317) 및 제2정보층(316) 모두의 경면부 반사율이, Rc는 약 6％, Ra는 약 1％이었다. 실시예 8과 마찬가지로, 제2정보층(316)의 반사율은, 제1정보층(317)을 통과한 레이저 광으로써 측정하는 것을 유의해야 한다. 또한, 제1정보층(317)의 광 투과율은, Tc는 약 51％, Ta는 약 52％이었다. 실시예 8과 마찬가지로, 각 정보층의 광 투과율의 측정은, 각각의 정보층을 기판(315)상에 제작하여 실시하였다.
기록 재생 평가 방법, 소거율 측정 방법 및 신뢰성 평가에 대해서는, 실시예 8과 동일한 조건이다. 매체 번호 300-11에 대하여, 제1정보층(317) 및 제2정보층(316)의 Pp는 모두, 1배속(36 mbps)에서는 약 10 mW, 2배속(72 mbps)에서는 약 11 mW, 4배속(144 mbps)에서는 약 14 mW이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다. 또한, 구하여진 LEQ 지터 값은, 1배속(36 mbps)에서는 제1정보층(317)이 7.1％, 제2정보층(316)이 5.8％, 2배속(72 mbps)에서는 제1정보층이 7.4％, 제2정보층이 5.9％, 4배속(144 mbps)에서는 제1정보층이 8.0％, 제2정보층이 6.5％이고, 충분히 시스템 밸런스가 이루어지는 값이었다.
3 종류의 정보 기록 매체와 비교용의 정보 기록 매체에 대하여, 1, 2, 4배속 에서의 소거율, △ja, △jo의 평가 결과를 표 6에 나타낸다. 표에서, S, C, A의 의미는 각각, 실시예 5에 관련하여 설명한 바와 같다. 단, "-"의 조건은 소거율이 나빠서, Pp와 Pb를 결정할 수 없고, 기록 보존성과 재기록 보존성의 평가를 할 수 없었던 것을 나타낸다.
[표 6]
매체 번호 정보층 제2기록층의 조성(mol%) 소거율 Δja △jo
제1기록층의 조성(mol%) 1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속 1 배속 2 배속 4 배속
300-11 제1 (GeTe)93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7 S S A A A S S A A
제2 (GeTe)93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7 S S A A A S S A A
300-12 제1 (GeTe)93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7 S S A A A S S A A
제2 [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7 S S A A A S S A A
300-13 제1 (GeTe)93[(In2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7 S S A A A S S A A
제2 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]93[(In2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]7 S S S A A S S A A
300-B 제1 (GeTe)93(Bi2Te3)7 C C C - - - - - -
제2 (GeTe)93(In2Te3)7 S S S C C C S S S
표 6에 나타내는 바와 같이, 매체 번호 300-11∼13에 대하여, 모든 선속도에서 S 또는 A의 평가를 얻었으므로, 최소한 1배속으로부터 4배속에서 사용할 수 있다. 제1기록층(304)이 Sn을 함유하는 매체 번호 300-12 및 300-13은, 식 (4)에서의 z의 값과 y의 값을 조정하여, 매체 번호 300-11과 거의 동등한 소거율, △ja, △jo의 성능을 얻을 수 있었다. 이 결과로부터도, Z의 값은 0.3 이하가 바람직하고, 이 z의 범위에서의 y의 값은 0.9 이하가 바람직한 것을 알았다. 이것에 대하여, 매체 번호 300-B의 매체(비교예)는 어느 속도에서도, 실시예 8의 매체 번호 300-A의 매체와 마찬가지로, C 평가이고, 실용성이 없는 것이었다.
매체 번호 300-11∼13에 대해서는, 반복 기록 성능도 1만회까지 평가하였다. 그 결과, In2Te3을 첨가한 것에 의한 상분리는 발생하지 않고, 전단간의 지터 값 및 후단간의 지터 값은 모두 9％ 이하로서, 화상 파일 용도에는 충분하고, 데이터 파일 용도로서도 충분히 실용할 수 있는 레벨이었다.
이와 같이, 제2반사층(314), 제1반사층(306), 제5유전체층(313), 및 제2유전체층(305)의 재료를 변경해도, 상기 식 (3) 또는 상기 식 (4)로 표시되는 재료로 기록층을 구성함으로써, 최소한 1배속으로부터 4배속에서 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
(실시예 15)
실시예 15에서는, M으로서 In 대신에 Ga를 함유하는 재료를 사용하여, 3종의 매체(매체 번호 300-14, 15, 16)를 제조하고, 실시예 14와 마찬가지로 하여, 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 매체 번호 300-14에서는, 제1기록층(304)과 제2기록층(311)을 모두, (GeTe)93[(Ga2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-15에 있어서는, 제1기록층(304)을 [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]93[(Ga2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)93[(Ga2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-16에 있어서는, 제1기록층(304)을 실질적으로 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]93[(Ga2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]7(mol％)로 표시되는 재료로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)93[(Ga2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다.
그 결과, M으로서 Ga를 사용해도, 실시예 14와 마찬가지로, 2층 Blu-ray 디스크 규격의 매체로서, 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위 이상에서 사용될 수 있는, CAV 기록이 가능한 우수한 정보 기록 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 16)
실시예 16에서는, M으로서 In 대신에 Al을 함유하는 재료를 사용하여, 3 종류의 매체(매체 번호 300-17, 18, 19)를 제조하고, 실시예 14와 마찬가지로 하여 기록 재생 평가 및 신뢰성 평가를 실시하였다. 매체 번호 300-17에서는, 제1기록층(304)과 제2기록층(311)을 모두 (GeTe)93[(Al2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-18에 있어서는, 제1기록층(304)을 [(SnTe)0.1(GeTe)0.9]93[(Al2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)93[(Al2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. 매체 번호 300-19에 있어서는, 제1기록층(304)을 실질적으로 [(SnTe)0.3(GeTe)0.7]93[(Al2Te3)0.9(Bi2Te3)0.1]7(mol％)로 표시되는 재료로 구성되는 층 으로 하고, 제2기록층(311)을 (GeTe)93[(Al2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]7(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다.
그 결과, M으로서 Al을 사용해도, 실시예 14와 마찬가지로, 2층 Blu-ray 디스크 규격의 매체로서, 최대 선속도가 최소 선속도의 2.4배 이상인 선속도 범위 이상에서 사용될 수 있는, CAV 기록이 가능한 우수한 정보 기록 매체를 얻을 수 있는 것을 알았다.
(실시예 17)
실시예 17에서는, ICP 발광 분광 분석법에 의해서, Ge40 .0Bi5 .6Te52 .0In2 .4(원자％)(계산에 의해서 (GeTe)91[(In2Te3)0.3(Bi2Te3)0.7]9(mol％)로 환산된다)로 표시되는 재료로 구성된 것으로 판단된 기록막을, X선 마이크로 분석법(X-ray micro analysis)으로써 조성 분석하였다. ICP 발광 분광 분석법에 의한 분석 방법은, 이전에 실시예 1에서 설명한 바와 같다. X선 마이크로 분석법에 의한 조성 분석은, 일본전자(주)제의 JXA8900R을 사용하여 실시하였다.
구체적으로는, ICP 발광 분광 분석에 의해서, Ge, Bi, Te 및 In에 대하여, Ge40 .2Bi5 .5Te52 .0In2 .3(원자％)의 조성을 갖는 것으로 판단된 막을 형성할 때에 채용한 조건과 동일한 조건으로 형성한 막의 조성을, X선 마이크로 분석법으로써 분석하였다. 그 결과, 이 막은, 4개의 원소에 대하여, Ge40.4Bi5.5Te51.9In2.2(원자％)의 조성을 갖는 것으로 판단되었다. 2 가지의 분석 방법에 의한 측정 결과에는 유의차(有意 差)가 없고, 본 발명의 정보 기록 매체의 기록층의 조성 분석 방법으로서, 어느 방법을 채용해도 좋은 것을 알았다.
여기서는, 원소의 정량 분석법으로서 ICP 발광 분광 분석법 및 X선 마이크로 분석법을 이용하였다. 그 이외의 분석 방법으로서는, 오제 전자 분광법(Auger electron spectroscopy), 및 2차 이온 질량 분석법(Secondary ion mass spectroscopy)이 있고, 어느 방법에 의해도 마찬가지의 정량 분석이 가능하다.
(실시예 18)
실시예 18은, 실시예 17과 동일한 측정을, ICP 발광 분광 분석에 의해서, Ge32.4Sn13.9Bi1.5Te50.7Al1.5(원자％)([(SnTe)0.3(GeTe)0.7]97[(Al2Te3)0.5(Bi2Te3)0.5]3(mol％)로 환산된다)로 표시되는 재료로 구성된 것으로 판단된 막에 대하여 실시하였다. 구체적으로는, ICP 발광 분광 분석에 의해서, Ge, Sn, Bi, Te 및 Al에 대하여, Ge32.6Sn14.0Bi1.4Te50.6Al1.4(원자％)의 조성을 갖는 것으로 판단된 막을 형성할 때에 채용한 조건과 동일한 조건으로 형성한 막의 조성을 X선 마이크로 분석법으로 분석하였다. 그 결과, 이 막은, 5개의 원소에 대하여 Ge32 .4Sn13 .8Bi1 .5Te50 .8Al1 .5(원자％)의 조성을 갖는 것으로 판단되었다. 따라서, Sn을 함유하는 기록층에 대해서도, 그 조성 분석의 방법으로서, ICP 발광 분광 분석법 및 X선 마이크로 분석법의 어느 하나를 채용해도 좋은 것을 알았다.
(실시예 19)
실시예 19는, 실시예 1에서 시작(試作)한 정보 기록 매체(100-2)와 실질적으 로 동일한 정보 기록 매체(100-2(2))를 시작하여, 기록층(104)의 조성 분석을 실행하였다. 기록층(104)은, (GeTe)89[(Ga2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)(Ge38.2Bi8.5Te52.4Ga0.9(원자％)로 환산된다)로 표시되는 재료로 구성되는 막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟을 이용하여 형성되고, 막 두께는 7 nm이었다. 조성 분석을 위한 시료의 준비는 다음 방법으로 실행하였다. 정보 기록 매체(100-2(2))를 FIB(Focused Ion Beam) 가공하여, 단면을 슬라이스(slice)해서, 시료편을 준비하였다. 이어서, 시료편을, 투과 전자현미경으로써 관찰하면서, 단면에 전자 빔을 비추어 검출되는 원소를 분석하였다. 분석은, 투과 전자현미경으로서, 일본전자제 4000EX를 사용하고, 원소 분석을 히타치제작소제 HF-2200를 이용하여 실시하였다. 그 결과, 기록층의 부분에 대하여 분석된 원소 조성은 Ge38Bi9Te52Ga1(원자％)이 되었다. 이 결과로부터, 정보 기록 매체로 한 후에, 투과 전자현미경을 이용하여 기록층을 분석하는 방법에 의해서도, 기록층의 조성 분석을 실시할 수 있는 것을 알았다. 정보 기록 매체 중의 기록층의 조성을 분석하는 방법으로서는, 예로서, 정보 기록 매체의 단면에 커터(cutter) 칼을 넣어서, 기판(101)과 더미 기판(110)을 벗기고, 기록층(104) 또는 다른 층을 노출시켜서, 오제 전자 분광법 또는 2차 이온 질량 분석법으로써 측정하는 방법이 있다. 이 방법을 사용하는 경우, 기록층이 노출되어 있지 않을 때에는, 표면으로부터 순서대로, 깊이 방향의 원소 조성의 변화를 측정하여, 기록층에 상당하는 범위의 깊이의 원소 조성으로부터, 기록층의 조성을 결정할 수 있다.
(실시예 20)
도 4에, 전기적 수단으로써 정보를 기록하는 정보 기록 매체와 그것에 기록하는 시스템을 나타낸다. 실시예 20은, 도 4에 나타내는 정보 기록 매체(400)의 기록층에 본 발명의 기록층을 이용하여, 전기적 에너지를 인가하여 기록하는 실험을 실행하였다. 정보 기록 매체(400)는, 소위 메모리이다.
본 실시예의 정보 기록 매체(400)는 다음과 같이 제작하였다. 우선, 표면을 질화 처리한, 길이 5 mm, 폭 5 mm 및 두께 1 mm의 Si 기판(401)을 준비하였다. 이 기판(401)상에, Au 하부 전극(402)을 1 mm×1 mm의 영역에 두께 0.1 ㎛으로 형성하였다. 하부 전극(402)상에, (GeTe)89[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 기록층(403)을 1 mm×1 mm의 영역에 두께 0.1 ㎛이 되도록 형성하고, Au 상부 전극(404)을 0.6 mm×0.6 mm의 영역에 두께 0.1 ㎛으로 형성하였다.
하부 전극(402), 기록층(403), 및 상부 전극(404)은 모두, 스퍼터링법으로써 형성하였다. 이러한 스퍼터링은, 기판(401)을 성막 장치에 부착하여 순차적으로 실시하였다. 우선, 기판(401)의 표면에 하부 전극(402)을, Au 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)을 이용하여, 출력을 200 W로 하고, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기중에서 직류 스퍼터링으로써 형성하였다. 이어서, 하부 전극(402)상에 기록층(403)을, Ge, In, Bi 및 Te를 함유하는 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)을 이용하여, 출력을 100 W로 하고, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기중에서 직류 스 퍼터링으로써 형성하였다. 이어서, 기록층(403)상에, 상부 전극(404)을, Au 스퍼터링 타겟(직경 100 mm, 두께 6 mm)을 이용하여, 출력을 200 W로 하고, 압력 0.13 Pa의 Ar 가스 분위기중에서 직류 스퍼터링으로써 형성하였다.
이상과 같이 하여 제조한 정보 기록 매체(400)에 전기적 에너지를 인가함으로써 기록층(403)에서 가역적 상변화가 일어나는 것을, 도 4에 나타내는 시스템으로써 확인하였다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 2개의 인가부(409)를 하부 전극(402) 및 상부 전극(404)에 Au 리드 선으로써 각각 본딩함으로써, 인가부(409)를 통하여 전기적 기록/판독 장치(411)를 정보 기록 매체(메모리)(400)에 접속하였다. 이 전기적 기록/판독 장치(411)에 있어서, 하부 전극(402)과 상부 전극(404)에 각각 접속되어 있는 인가부(409)의 사이에는, 펄스 발생부(405)가 스위치(408)를 통하여 접속되고, 또한, 저항 측정기(406)가 스위치(407)를 통하여 접속되어 있다. 저항 측정기(406)는, 저항 측정기(406)에 의해서 측정되는 저항치의 고저를 판정하는 판정부(410)에 접속되어 있다. 펄스 발생부(405)에 의해서 인가부(409)를 통하여 상부 전극(404) 및 하부 전극(402)의 사이에 전류 펄스가 흐르고, 하부 전극(402)과 상부 전극(404)과의 사이의 저항치를 저항 측정기(406)로써 측정하여, 이 저항치의 고저를 판정부(410)에서 판정하였다. 저항치는 기록층(403)의 상변화에 따라서 변화한다.
본 실시예의 경우, 기록층(403)의 융점은 600℃, 결정화 온도는 180℃, 결정화 시간은 50 ns이었다. 하부 전극(402)과 상부 전극(404)의 사이의 저항치는, 기록층(403)이 비정질 상태에서는 1000Ω, 결정 상태에서는 20Ω이었다. 기록층(403) 이 비정질 상태(즉, 고저항 상태)일 때, 하부 전극(402)과 상부 전극(404)의 사이에, 20 mA, 60 ns의 전류 펄스를 인가한 결과, 하부 전극(402)과 상부 전극(404)의 사이의 저항치가 저하하고, 기록층(403)이 비정질 상태로부터 결정 상태로 전이(轉移)되었다. 이어서, 기록층(403)이 결정 상태(즉, 저저항 상태)일 때, 하부 전극(402)과 상부 전극(404)의 사이에, 200 mA, 20 ns의 전류 펄스를 인가한 결과, 하부 전극(402)과 상부 전극(404)의 사이의 저항치가 상승하고, 기록층(403)이 결정 상태로부터 비정질 상태로 전이되었다. 즉, 가역적 상변화가 확인되었다. 또한, 100 ns 이하의 고속 전이가 가능하여, 고속 메모리가 실현되었다.
이상의 결과로부터, (GeTe)89[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 막은, 전기적 에너지를 부여함으로써, 상변화할 수 있는 것을 알았다. 따라서, 이 막을 기록층(403)으로서 포함하는 정보 기록 매체(400)가, 전기적 에너지의 인가에 의해서 정보를 고속 기록 소거하는 기능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
본 실시예에서는 기록층(403)을, (GeTe)89[(In2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)로 표시되는 재료로 실질적으로 구성되는 층으로 하였다. (GeTe)89[(Ga2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％) 및 (GeTe)89[(Al2Te3)0.1(Bi2Te3)0.9]11(mol％)로 표시되는 재료로 구성된 층을 기록층으로 하여 유사한 메모리를 구성한 경우에도, 마찬가지로, 고속 가역적 상변화가 발생하는 것이 확인되었다. 또한, 정보 기록 매체(400)를 복수 개 연결하여 메모리 용량을 증가시키는 것, 및 액세스 기능과 스위 칭 기능을 향상시키는 것도 가능하다.
이상, 여러 가지 실시예를 통하여 본 발명의 정보 기록 매체에 대하여 설명한 바와 같이, 본 발명은, 광학적 수단으로써 기록하는 정보 기록 매체 및 전기적 수단으로써 기록하는 정보 기록 매체의 어느 것에도 적용할 수 있다. 즉, 기록층을, GeTe-Bi2Te3계 재료에 Me2Te3을 첨가한 Ge-Te-Bi-M계 재료, 또는 이것에 추가로 Sn-Te를 첨가한 Ge-Sn-Te-Bi-M계 재료로 구성함으로써, 지금까지 실현되지 않은, 높은 선속도 또한 넓은 선속도 범위에서, 높은 소거 성능과 우수한 기록 보존성을 갖는 정보 기록 매체를 얻을 수 있다.
본 발명의 정보 기록 매체는, 우수한 성능을 나타내는 기록층을 포함하고, 대용량의 광학적 정보 기록 매체로서, DVD-RAM 디스크, DVD-RW 디스크, DVD＋RW 디스크, 및 재기록형 Blu-ray 디스크 등에 유용하다. 또한, 전기적 정보 기록 매체로서, 전기적인 고속 스위칭 소자로서도 유용하다.

Claims (32)

  1. 가역적 상변화(相變化)를 일으킬 수 있는 기록층을 포함하는 정보 기록 매체로서, 이 기록층이 Ge, Bi, Te 및 원소 M을 함유하고, 하기의 식 (1)로 표시되는 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 정보 기록 매체.
    GeaBibTedM100 -a-b-d(원자％) (1)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b 및 d는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 82≤a＋b＋d＜100을 만족시킨다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록층이 추가로 Sn을 함유하고, 하기의 식 (2)로 표시되는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 정보 기록 매체.
    GeaSnfBibTedM100 -a-b-d-f(원자％) (2)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b, d 및 f는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 0＜f≤15, 82≤a＋b＋d＜100, 82＜a＋b＋d＋f＜100을 만족시킨다.)
  3. 제1항에 있어서, 상기 Ge-Bi-Te-M계 재료가, 하기의 식 (3)으로 표시되는 정보 기록 매체.
    (GeTe)x[(M2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％) (3)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, x 및 y는, 80≤x＜100, 0＜y≤0.9를 만족시킨다.)
  4. 제2항에 있어서, 상기 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료가, 하기의 식 (4)로 표시되는 정보 기록 매체.
    [(SnTe)z(GeTe)1-z]x[(M2Te3)y(Bi2Te3)1-y]100-x(mol％) (4)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, x, y 및 z는, 80≤x＜100, 0＜y≤0.9, 0＜z≤0.3을 만족시킨다.)
  5. 제3항에 있어서, 식 (3)에서, x 및 y가, 80≤x≤91, 또한 y≤0.5를 만족시키는 정보 기록 매체.
  6. 제3항에 있어서, 식 (3)에서, x 및 y가, 85≤x≤98, 또한 y≤0.8을 만족시키는 정보 기록 매체.
  7. 제4항에 있어서, 식 (4)에서, x가, 80≤x≤91을 만족시키는 정보 기록 매체.
  8. 제4항에 있어서, 식 (4)에서, x가, 85≤x≤98을 만족시키는 정보 기록 매체.
  9. 제1항에 있어서, 2개 이상의 정보층을 포함하고, 이 정보층 중에서 최소한 1개의 정보층이, 상기 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층을 구비한 정보 기록 매체.
  10. 제2항에 있어서, 2개 이상의 정보층을 포함하고, 이 정보층 중에서 최소한 1개의 정보층이, 상기 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층을 구비한 정보 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서, 기판, 제1유전체층, 상기 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층, 제2유전체층, 광 흡수 보정층 및 반사층을 최소한 포함하고, 또한 이러한 층이 이 순서대로 기판의 한쪽의 표면에 형성되어 있는 정보 기록 매체.
  12. 제2항에 있어서, 기판, 제1유전체층, 상기 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층, 제2유전체층, 광 흡수 보정층 및 반사층을 최소한 포함하고, 또한 이러한 층이 이 순서대로 기판의 한쪽의 표면에 형성되어 있는 정보 기록 매체.
  13. 제1항에 있어서, 기판, 반사층, 제2유전체층, 상기 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층, 및 제1유전체층을 최소한 포함하고, 또한 이러한 층이 이 순서대로 기판의 한쪽의 면에 형성되어 있는 정보 기록 매체.
  14. 제2항에 있어서, 기판, 반사층, 제2유전체층, 상기 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 기록층, 및 제1유전체층을 최소한 포함하고, 또한 이러한 층이 이 순서대로 기판의 한쪽의 면에 형성되어 있는 정보 기록 매체.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1유전체층의 막 두께가 100 nm 이상 180 nm 이하이고, 또한 상기 제2유전체층(2)의 막 두께가 20 nm 이상 60 nm 이하인 정보 기록 매체.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제1유전체층의 막 두께가 100 nm 이상 180 nm 이하이고, 또한 상기 제2유전체층(2)의 막 두께가 20 nm 이상 60 nm 이하인 정보 기록 매체.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제1유전체층의 막 두께가 10 nm 이상 100 nm 이하이고, 또한 상기 제2유전체층의 막 두께가 3 nm 이상 50 nm 이하인 정보 기록 매체.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1유전체층의 막 두께가 10 nm 이상 100 nm 이하이고, 또한 상기 제2유전체층의 막 두께가 3 nm 이상 50 nm 이하인 정보 기록 매체.
  19. 제11항에 있어서, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  20. 제12항에 있어서, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  21. 제13항에 있어서, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  22. 제14항에 있어서, 파장이 650∼670 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  23. 제11항에 있어서, 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  24. 제12항에 있어서, 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  25. 제13항에 있어서, 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  26. 제14항에 있어서, 파장이 395∼415 nm인 레이저 광을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록 매체.
  27. 정보 기록 매체의 제조 방법으로서, 기록층을 형성하는 공정이, Ge, Bi, Te, 및 원소 M을 함유하는 스퍼터링 타겟을 이용하여, 하기의 식 (1)로 표시되는 재료를 포함하는 기록층이 형성되도록, 스퍼터링하는 단계를 포함하는, 정보 기록 매체의 제조 방법.
    GeaBibTedM100 -a-b-d(원자％) (1)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b 및 d는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 82≤a＋b＋d＜100을 만족시킨다.)
  28. 제27항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟이, 추가로 Sn을 함유하고, 상기 스퍼터링을, 하기의 식 (2)로 표시되는 재료를 포함하는 기록층이 형성되도록 실시하는, 정보 기록 매체의 제조 방법.
    GeaSnfBibTedM100 -a-b-d-f(원자％) (2)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b, d 및 f는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 0＜f≤15, 82≤a＋b＋d＜100, 82＜a＋b＋d＋f＜100을 만족시킨다.)
  29. 기록층을 포함하는 정보 기록 매체를 회전시키는 스핀들 모터와, 레이저 광을 방출하는 반도체 레이저를 구비한 광학 헤드와, 상기 레이저 광을 상기 기록층상에 집광시키는 대물 렌즈를 포함하는 정보 기록 매체의 기록 재생 장치로서, 상기 기록층이, 하기의 식 (1)로 표시되는 Ge-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 정보 기록 매체의 기록 재생 장치.
    GeaBibTedM100 -a-b-d(원자％) (1)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b 및 d는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 82≤a＋b＋d＜100을 만족시킨다.)
  30. 제29항에 있어서, 상기 기록층이 추가로 Sn을 함유하고, 하기의 식 (2)로 표시되는 Ge-Sn-Bi-Te-M계 재료를 포함하는 정보 기록 매체의 기록 재생 장치.
    GeaSnfBibTedM100 -a-b-d-f(원자％) (2)
    (식에서, M은 Al, Ga 및 In으로부터 선택되는 최소한 하나의 원소를 나타내고, a, b, d 및 f는, 25≤a≤60, 0＜b≤18, 35≤d≤55, 0＜f≤15, 82≤a＋b＋d＜100, 82＜a＋b＋d＋f＜100을 만족시킨다.)
  31. 제29항에 있어서, 상기 레이저 광의 파장이 650∼670 nm인 정보 기록 매체의 기록 재생 장치.
  32. 제29항에 있어서, 상기 레이저 광의 파장이 395∼415 nm인 정보 기록 매체의 기록 재생 장치.
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