KR20070116956A - 광 기록 매체 및 광 기록 방법 - Google Patents
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Abstract
비정질 마크 및 결정 공간이, 마크의 시간 길이 및 nT(T는 기준 클록 주기를 나타내고; n은 자연수를 나타낸다)의 공간에 의해, 가이드 그루브를 가진 기판의 그루브에만 기록되는 마크 길이 기록 방법에 의해 정보를 기록하기 위한 광 기록 방법. 공간은 적어도 전력의 삭제 펄스(Pe)에 의해 형성되고; 4T 이상 길이의 모든 마크들은, Pw > Pb인 상태에서, 전력의 가열 펄스(Pw) 및 전력의 냉각 펄스(Pb)를 교대로 조사하는 다중 펄스에 의해 형성되며; Pe 및 Pw는 다음의 관계들: 0.15 ≤ Pe/Pw ≤ 0.4 및 0.4 ≤ τw/(τw+τb) ≤ 0.8을 만족시키는데, 여기에서, τw는 가열 펄스들의 길이 합을 나타내고, τb는 냉각 펄스들의 길이 합을 나타낸다.
광 기록 매체, 마크 길이 기록 방법, 삭제 펄스, 가열 펄스, 냉각 펄스, 지터, 비정질 마크, 결정 공간, 가이드 그루브
Description
본 발명은 DVD+RW, DVD-RW, BD-RE, HD DVD RW와 같은 상 변화(phase-change) 기록층(recording layer)을 가진 고밀도 광 기록 매체 및 광 기록 매체를 위한 기록 방법에 관한 것이다.
전기 정보의 용량 증가가 두드러져 왔고, 좀더 고용량의 데이터를 핸들링하는 기록 장치는 기록을 위해 좀더 많은 시간을 요구하므로 좀더 빠른 기록을 가능하게 하는 광 기록 매체들이 소망되어 왔다. 특히, 디스크형 광 기록 매체들의 가속화가 증가되어 오고 있는데, 회전 속도가 기록 및 재생 속도들을 증가시킬 수 있기 때문이다. 그러한 광 기록 매체들 중에서, 기록하는 동안 조사된 광의 강도 변조(intensity modulation)만으로 기록이 발생하는 간단한 기록 메커니즘을 갖춘 광 기록 매체들은 광 기록 매체 및 기록 장치의 가격 감소를 가능하게 하므로, 인기를 누려 왔다. 그루브(groove)에만 기록하기 위한 광 기록 매체는 광 판독 전용 장치와의 높은 호환성을 보장하므로, 그것 또한 인기를 누려 왔다.
종래의 그루브 기록에서는, 특허 문헌 1에서 개시된 바와 같이, 예를 들어, 기록 마크는, DVD-ROM의 변조 표준, '변조(M) ≥ 0.6, 여기에서, 변조(M) = (최대 반사율- 최소 반사율)/최대 반사율'을 만족시키기 위해, 마크가 그루브 폭을 초과하도록 형성된다. 이 실시예에서, 기록 속도는 DVD 기준 속도(reference speed)의 2.4배속인데, 여기에서, 2.4배속은 약 8.4 m/sec이다. 그처럼 낮은 기록 속도에 의해 빔의 스캐닝 속도는 낮고, 통과됨 빔으로부터의 잔열(residual heat)에 의해 결정화가 진행되므로 기록 마크의 폭이 그루브 폭보다 큰 경우라 하더라도 충분한 삭제비(erase ratio)가 획득될 수 있다.
그루브에만 기록하는 광 디스크들 중에서, CD-RW, DVD+RW 및 DVD-RW와 같은 광 기록 매체들은 재기입을 가능하게 하는 상 변화 매체를 이용하는 광 기록 매체들로서 실제로 사용되어 왔고, 고속 기록을 가능하게 하는 광 기록 매체가 각각을 위해 개발되어 왔다. 또한, 좀더 고용량 기록을 허용하는 블루레이(Blu-ray) 디스크를 포함하는 블루 레이저 다이오드(LD;laser diode)에 의하여 좀더 고용량의 기록을 가능하게 하는 광 디스크 시스템들이 실제로 사용되어 왔으며, 그러한 광 디스크 시스템들의 가속화가 예상된다. 그러한 재기입 가능 DVD들 중에서, DVD+RW는 최대 8배속(약 28 m/sec)까지 표준화되어 왔고, DVD-RW는 최대 6배속(약 21 m/sec)까지 표준화되어 왔으며, 블루레이 디스크는 최대 2배속(약 9.84 m/sec)까지 표준화되어 왔다. 가속화를 위한 추가 개발이 기대되어 왔다.
지금까지, 상 변화 광 기록 매체의 가속화는 높은 결정화 속도를 가진 재료를 기록층에 도포하는 것에 의해 또는 보호층과 협력하여 결정화 속도를 증가시키는 것에 의해 실현되어 왔다. 그러나, 8배속을 초과하는 DVD의 빠른 기록 속도에 응답하여 광 기록 매체의 결정화 속도를 증가시키는 것은 후술되는 다양한 역효과 들을 발생시킨다는 것이 분명해졌다.
제1 요점은, 재생시에 오류를 발생시키면서, 큰 결정이 기록 프로세스에서 비정질 마크로 성장한다는 것과 겉보기 마크 길이(apparent mark length)가 의도된 것보다 짧다는 것이다. 도 1A 내지 도 1C에 도시된 바와 같이, 높은 결정화 속도로써 광 기록 매체에 대한 기록이 수행될 때, 기록 조건들에 의존하여 마크에서 비정상적인 결정 성장이 발생한다. 비정상적인 결정 성장은 재생 신호에서 왜곡을 발생시키고 오류를 강화시킨다는 것이 공지되어 왔다. 여기에서, 도 1A는 비정상적인 재결정화 영역을 예시하는 개략도인데; A 및 C는 정상적인 마크들을 표현하는 한편 B는 비정상적인 재결정화 영역을 가진 마크이다. 또한, 도 1B는 마크들(A 내지 C)의 재생 신호들을 나타내고, 도 1C는 이진화(binarization) 이후의 마크들(A 내지 C)의 재생 신호들을 나타낸다. 이 오류는 기록 가능 속도가 증가함에 따라 증가하는 경향이 있다. 이 문제점에 대한 가능한 대책은 기록층에서의 결정화 속도를 크게 증가시키지 않으면서 낮은 속도 영역에서의 문제점을 해결하고 높은 속도 영역에서의 기록 특징들을 향상시키는 기록 방법을 개발하는 것이다.
그러나, 상 변화 기록의 원리로부터, 낮은 결정화 속도에서의 고속 기록은 기록 마크 형성 동안의 결정 성장 속도를 억제하고 기록 마크를 비정질층으로서 넓힌다는 것과 상술된 문제점이 발생한다는 것이 쉽게 추정될 수 있다. 따라서, 고속 기록 및 광범위한 기록 가능 속도 양자를 실현하기는 어려운 것으로 생각되어 왔다.
또한, 특허 문헌 2는 기입 전략(write strategy)의 시상수를 변경하는 것에 의해 광범위한 기록 속도로써 충분한 재기입 성능을 실현하기 위한 시도로서의 실시예를 개시한다. 이 경우, 그 시도는 기록 마크를 넓히는 것에 의한 것이다. 또한, 특허 문헌 3에서 개시된 방법에서는, 좀더 높은 속도에서 겹쳐쓰기하는 것이 어려워지고 기록 속도의 범위가 부적합하다는 문제점이 존재한다.
제2 요점은, 기록된 비정질 마크가 인접 트랙에서의 기록에 의해 부분적으로 재결정화되는 소위 반역광(cross light)이다. 높은 결정화 속도의 광 기록 매체는 재결정화되는 경향이 있고; 따라서, 재결정화에도 불구하고 적합한 사이즈의 비정질 마크가 기록될 수 있도록 충분한 용융 영역이 할당되어야 한다. 이러한 관점에서, LD의 전력은 강화되어야 하고, 그에 따라, LD가 인접 트랙을 불필요하게 가열하며 기록된 비정질 마크의 일부를 결정화한다는 문제점이 존재한다.
제3 요점은, 종래의 저속 광 기록 매체와 등가인 기록 조건들에 의한 저속 기록이 불가능하다는 문제점이다. 다시 말해, 역방향 호환성이 유지될 수 없다. DVD를 위해 8배속 이상의 기록이 실현된다고 하더라도, 8배속 기록을 위한 종래의 드라이브에 의해 기록이 불가능하다면, 사용자의 편의가 희생된다는 것이 문제점이다.
비정상적인 재결정화로 인한 오류들의 증가 및 반역광으로 인한 지터(jitter)의 증가라는 문제점들을 갖지 않으며 동일한 광 기록 매체에서의 저속 기록이 저속 기록을 위한 종래의 드라이브에 의해서도 유지되는 역방향 호환성을 유지하는 고속 기록용 광 디스크 시스템은 실현되지 않았다. 현재적으로, 그러한 광 디스크 시스템의 신속한 공급이 소망되고 있다.
일반적으로, 고반사율의 결정 상은 비기록 상태로서 간주되고, 인가되는 레이저 빔의 강도 변조(intensity modulation)에 의하여, 저반사율의 비정질 상으로 이루어진 마크(mark) 및 고반사율의 결정 상으로 이루어진 공간(space)이 형성되어, 상 변화 기록 재료를 갖춘 광 디스크에 정보가 기록된다.
도 2는 기록시의 레이저 빔의 조사 패턴의 실시예를 나타낸다. 비정질 상으로 이루어진 마크는 반복적으로 교대하는 피크 전력(Pp=Pw) 및 바이어스 전력(Pb)의 펄스 조사에 의해 형성된다. 결정 상으로 이루어진 공간은 상기 전력들의 중간 강도를 가진 삭제 전력(Pe)의 연속적인 조사에 의해 형성된다. 피크 전력 및 바이어스 전력으로 이루어진 펄스 트레인(pulse train)이 조사될 때, 기록층에서 용융(melting) 및 소화(quenching)가 반복되어, 비정질 마크가 형성된다. 삭제 전력이 조사될 때에는, 기록층이 용융된 다음 어닐링되거나 기록층의 상태를 결정화를 위한 고체로서 유지하면서 어닐링되어, 공간이 형성된다.
도 2는 비정질 마크를 형성하는 펄스의 주기가 1T(T는 기준 클록 주기를 표현한다)인 1T 기입 전략의 실시예이다. 펄스 주기가 2T인 2T 기입 전략은 고속 기록들에 사용된다.
앞서 진술된 바와 같이, 비정질 마크를 형성하기 위해서는 일단 기록층을 용융해야 한다. 고속 기록에서는 피크 전력을 방사하기 위한 시간이 단축되므로, 좀더 높은 전력이 요구된다. 그러나, 레이저 다이오드(LD)가 그것의 출력 전력에서 제한을 가지므로, 불충분한 전력으로 인해 적합한 마크가 형성되지 않을 수도 있 다. 따라서, 좀더 낮은 용융점이 고속 기록을 위한 기록층 재료를 위해 소망된다.
상기 요구 사항을 만족시키는 다양한 상 변화 기록 재료들이 제안되어 왔다. 그것들 중에서, Ag-In-Sb-Te 재료가 우수한 재기입 성능을 가진 그리고 CD-RW 및 DVD+RW에 널리 사용되는 재료로서 공지되어 있다.
Ag-In-Sb-Te 재료는, 63 원자 백분율(% by atom) 내지 83 원자 백분율의 Sb를 포함하고 있는 Sb-Te 이원 시스템의 고체 용액으로서의 Sb-Teδ 상(phase)에 Ag 및 In을 도입하는 것에 의해 형성된다. 다양한 추가 원소들을 갖춘 Sb-Teδ 시스템은 일반적으로, Sb의 조성비를 증가시키는 것에 의해 결정화 속도를 증가시킴으로써 고속 기록에 대응할 수 있다.
그러한 Sb-Teδ 상의 단점은, 그것이 120 ℃ 내지 130 ℃의 낮은 결정화 온도를 가진다는 것이다. 따라서, 결정화 온도를 160 ℃ 내지 180 ℃로 증가시켜 비정질 마크의 안정성(stability)을 향상시키기 위해서는 Ag, In 및 Ge와 같은 원소들을 도입해야 한다. 이것은 약 4배속에 이르는 고속 DVD 기록에 적합한 기록층의 형성을 가능하게 한다.
DVD의 8배속 또는 그 이상에 이르는 고속 기록과 같은 추가적인 가속화를 위해서는, Sb의 조성(composition)을 증가시켜 결정화 속도를 향상시켜야 한다. 그러나, Sb의 조성을 증가시키는 것은 초기화(initialization)를 어렵게 하여, 초기화 이후에 반사율에서 불균일성(non-uniformity)을 발생시키는 경향이 있다. 이로 인해 잡음이 증가하고, 그에 따라, 낮은 지터의 적합한 기록이 실현될 수 없다. 또한, Sb의 증가는 추가적으로 결정화 온도를 감소시키므로, 첨가물들의 양을 증가 시켜야만 한다. 첨가물들의 단순한 증가 또한, 잡음을 증가시켜 초기화를 어렵게 하므로, 낮은 지터의 적합한 기록이 실현될 수 없다. 다시 말해, Sb-Teδ 시스템으로써 DVD의 8배속과 등가인 고속 기록을 위한 결정화 속도, 간단한 초기화 및 비정질 마크의 저장 안정성을 만족시키는 기록층을 획득하기는 어렵다.
이러한 원인이 제시된 상태에서, 비정질성을 촉진하는 추가 원소들을 갖춘 메인 컴포넌트로서 Sb를 가진 Ga-Sb 시스템 및 Ge-Sb 시스템이, 좀더 높은 결정화 속도 및 비정질 마크의 우수한 안정성에 의해, Sb-Teδ 상에 대한 대안으로서 제안되어 왔다. 80 원자 백분율을 초과하는 Sb 조성을 갖춘 Sb-풍부(Sb-rich) 조성의 Ga-Sb 및 Ge-Sb 양자는 공융점(eutectic point)을 갖고, 그것들의 공융점들에 가까운 조성을 가진 이 재료들이 고속 기록 재료들로서 사용될 수 있다. Sb-Teδ 상 시스템과 유사하게, Sb 조성에서의 증가가 결정화를 가속할 수 있다. 180 ℃ 부근에서 결정화가 높으므로, 비정질 마크의 안정성은 다른 원소들의 추가없이도 우수하다.
그러나, 이 공융점들은 550 ℃의 Sb-Teδ 상 시스템의 공융점보다 높은 590 ℃ 부근이므로, 기록 전력이 불충분할 수도 있다. 또한, 본 발명의 발명자들에 의한 조사들에 따르면, 높은 용융점들의 재료들은 초기화 이후에 반사율이 불균일화되는 경향이 있다. 따라서, 잡음 또한 초기화 이후에 결국 증가되어, 낮은 지터의 적합한 기록은 어렵다. 원인은 불분명하지만, 초기화 전력에서의 증가에 의해 그것이 간단하게 해결될 수 없다. 따라서, 좀더 낮은 용융점이 바람직스럽다.
본 발명의 발명자들은 68 원자 백분율의 Sb 조성에서 약 490 ℃의 낮은 공융 점을 갖는 In-Sb 시스템을 조사하였고, 이 In-Sb 시스템이 초기화 이후에 거의 균일한 반사율 및 비정질 마크의 우수한 안정성을 갖춘 높은 결정화 속도의 재료라는 것을 발견하였다. 그러나, 추가적인 연구들은, 이 In-Sb 시스템이 그것의 비정질 상의 우수한 안정성에도 불구하고 낮은 결정화 안정성(low crystallization stability)의 단점들을 가진다는 것을 드러내었다.
예를 들어, 도 3A 및 도 3B에서의 오실로그래프들은 그것의 공융 조성에 근접한 조성을 가진 In-Sb 합금의 비기록 부분(결정 부분)의, 80 ℃ 온도에서 100 시간 동안의 저장 테스트(preservation test) 이전(도 3A) 및 이후(도 3B) 의, 반사율 감소를 나타낸다. 저장 테스트의 결과들은, 반사율이 10 % 이상 감소하며 매체가 표준들을 만족시키지 않을 위험성이 존재한다는 것을 나타낸다. 또한, 반사율이 감소된 조건에서의 기록은, 심각하게 열화된 지터를 초래하여 적합한 기록이 수행될 수 없다.
한편, 특허 문헌 4는, In-Sb 시스템과 관련하여, 다음으로서 표현되는 조성을 가진 합금을 제안하는데:
(In100-xSbx)100-yMy
여기에서, x 및 y는 원자 백분율을 나타내고; x는 40 원자 백분율 내지 80 원자 백분율이며; y는 0 원자 백분율 < y ≤ 30 원자 백분율이다.
이 합금에서 M으로 표현되는 원소의 실시예들은 Zn, Cd, Tl, Pb, Po, Li 및 Hg이다.
또한, 특허 문헌 5는 20 원자 백분율 내지 60 원자 백분율의 In 및 40 원자 백분율 내지 80 원자 백분율의 Sb로 이루어진 마이크로 결정의 기록 박층(recording thin-layer)으로서의 사용을 제안한다. 더 나아가, 기록 박층에 추가될 원소로서는, Al, Si, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, Sn, Te, Ti, Pb 및 Bi가 제시된다.
또한, 특허 문헌 6은 다음으로서 표현되는 조성을 가진 합금의 사용을 제안하는데:
In50-xSb50-xM2x
여기에서, x는 0 원자 백분율 < x ≤ 5 원자 백분율이다.
이 합금에서 M으로서 표현되는 원소의 실시예들은 Bi, Cd, P, Sn, Zn 및 Se이고 Sb에 대한 In의 조성비(composition ratio)는 1/1로 한정된다.
또한, 특허 문헌 7은 다음으로서 표현되는 조성을 가진 합금을 기록층으로 사용할 것을 제안하는데:
(M1OO-xSbx)100-yIny
여기에서, x 및 y는 원자 백분율을 나타내고; x는 20 원자 백분율 내지 80 원자 백분율이며, y는 2 원자 백분율 내지 50 원자 백분율이다.
이 합금에서 M으로서 표현되는 원소의 실시예들은 Zn, Cd, Hg, Tl, Pb, P, As, B, C 및 S이다. M의 양은 크고, M의 양이 최소인 상태에서, 즉, x = 20 원자 백분율 및 y = 50 원자 백분율인 상태에서, Sb의 조성은 40 원자 백분율이고 In의 조성은 50 원자 백분율이다.
또한, 특허 문헌 8은 다음으로서 표현되는 조성을 가진 합금의 결정화층을 기록층으로 사용할 것을 제안하는데:
(In100-xSbx)100-yMy
여기에서, x 및 y는 원자 백분율을 나타내고; x는 50 원자 백분율 ≤ x ≤ 70 원자 백분율이며, y는 0 원자 백분율 ≤ y ≤ 20 원자 백분율이다.
이 합금에서 M으로서 표현되는 원소의 실시예들은 Al, Si, P, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, Sn, Te, Tl, Bi, Pb, Mo, Ti, W, Au, P 및 Pt이다. 상기 조성식에서, In의 비는 24 원자 백분율 내지 70 원자 백분율이다.
그러나, 앞서 언급된 특허 문헌 4 내지 특허 문헌 8은, 이 출원들이 제출되었을 즈음의 1980년대, 즉, 1984년 내지 1987년의 기술 수준을 고려하면, 현재의 DVD를 위한 0.4 ㎛ 이하의 아주 짧은 마크 길이를 가진 아주 작은 마크를 형성할 수 있게 하는 층 조성을 가진 광 기록 매체를 고려하지 않는다. 그것들은 DVD 및 블루레이 디스크의 고속 기록으로의 순응을 고려하지 않을 뿐만 아니라, 어떤 구체적 세부 사항을 개시하지도 지시하지도 않는다.
특허 문헌 1: JP-A(Japanese Patent Application Laid-Open) 제2002-237096호
특허 문헌 2: JP-A 제2003-16643호
특허 문헌 3: JP-B(Japanese Patent) 제3572068호
특허 문헌 4: JP-A 제63-79242호
특허 문헌 5: JP-B(Japanese Patent Publication) 제04-1933호
특허 문헌 6: JP-A 제63-206922호
특허 문헌 7: JP-A 제63-66742호
특허 문헌 8: JP-A 제63-155440호
본 발명은 고속 기록을 수행할 수 있는 광 디스크 시스템을 실현할 수 있는 광 기록 매체 및 방법을 제공하는 것이 목적인데, 그 점에서, 광 디스크 시스템은 비정상적인 재결정화로 인한 오류 증가 및 반역광으로 인한 지터 증가와 같은 문제점들없이 기록을 수행할 수 있고, 역방향 호환성을 유지하면서 고속 기록이 가능하므로, 저속 기록을 위한 드라이브로 동일한 광 기록 매체에 대한 저속 기록이 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 고밀도 기록을 위한 광 기록 매체를 제공하는데, 여기에서, 광 기록 매체는 8배속 이상의 DVD 또는 4배속 이상의 블루레이 디스크에 응할 수 있고, 광 기록 매체는 재기입 성능이 우수한 그리고 안정한 비정질 및 결정 상들과 간단한 초기화를 제공하는 상 변화 기록층을 포함한다.
상기 문제점들을 해결하기 위한 수단은 다음과 같다. 즉:
<1> 광 기록 방법은:
가이드 그루브를 갖춘 기판 및 기판 상의 하나 이상의 상 변화 기록층을 포함하는 광 기록 매체에 광을 조사하는 단계, 및
상 변화 기록층에, 광의 입사 방향으로부터 보았을 때 그루브의 돌출 부분 또는 함몰 부분 중 임의 하나에 대응되는, 비정질 상의 마크 및 결정 상의 공간을 기록하는 단계를 포함하고,
그 점에서, 정보는, 마크 및 공간의 시간(temporal) 길이가 nT로서 표현되는 마크 길이 기록 방법에 의해서 기록되는데,
T는 기준 클록 주기를 나타내고, n은 자연수를 나타내며;
상기 공간은 적어도 전력을 방사하는 삭제 펄스(Pe)에 의해 형성되고;
4T 이상의 길이를 가진 모든 마크들은, Pw > Pb인 상태에서, 전력의 가열 펄스(Pw) 및 전력의 냉각 펄스(Pb)를 교대로 조사하는 다중 펄스에 의해 형성되며;
Pe 및 Pw는 다음의 수학식들:
0.15≤Pe/Pw≤0.4, 및
0.4 ≤τw/(τw+τb) ≤ 0.8을 만족시키는데,
여기에서, τw는 가열 펄스들의 길이의 합을 나타내고, τb는 냉각 펄스들의 길이의 합을 나타낸다.
<2> 광 기록 방법은:
가이드 그루브를 갖춘 기판 및 기판 상의 하나 이상의 상 변화 기록층을 가진 광 기록 매체에 광을 조사하는 단계, 및
상 변화 기록층에, 광의 입사 방향으로부터 보았을 때 그루브의 돌출 부분 또는 함몰 부분 중 임의 하나에 대응되는, 비정질 상의 마크 및 결정 상의 공간을 기록하는 단계를 포함하고,
그 점에서, 정보는, 마크 및 공간의 시간 길이가 nT로서 표현되는 마크 길이 기록 방법에 의해서 기록되는데,
T는 기준 클록 주기를 나타내고, n은 자연수를 나타내며;
공간은 적어도 전력을 방사하는 삭제 펄스(Pe)에 의해 형성되고, 마크는, Pw > Pb인 상태에서, 전력의 가열 펄스(Pw)를 조사하는 것에 의해 형성되며;
Pe 및 Pw는 다음의 수학식: 0.15≤Pe/Pw≤0.5를 만족시킨다.
<3> <1> 및 <2> 중 임의 하나에 따른 광 기록 방법에서,
기록 및 재생이 640 nm 내지 660 nm의 파장을 가진 레이저 빔에 의해 수행되는 경우, 기록은 기준 속도의 10배속 이상에서 수행되고,
기록 및 재생이 400 nm 내지 410 nm의 파장을 가진 레이저 빔에 의해 수행되는 경우, 기록은 기준 속도의 4배속 이상에서 수행된다.
<4> <1> 내지 <3> 중 임의 하나에 따른 광 기록 방법에서,
기록은, 반경 방향으로 인접한 2개 트랙들 상의 마크들 사이의 최소 거리의 평균이 트랙 피치의 절반보다 크도록 수행된다.
<5> <1> 내지 <4> 중 임의 하나에 따른 광 기록 방법에서,
최장 마크의 변조(M)는 다음의 수학식: 0.35 ≤ M ≤ 0.60을 만족시킨다.
<6> <1> 내지 <5> 중 임의 하나에 따른 광 기록 방법에서,
광 기록 방법에 관한 정보는 그것의 기판에 미리 기록된다.
<7> 가이드 그루브를 갖춘 기판 및 기판 상의 하나 이상의 상 변화 기록층을 포함하는 광 기록 매체에서,
광 기록 매체의 회전 선속도(rotational linear velocity)는 가변이고, 광 기록 매체 상의 픽업 헤드에 의한 연속적인 광 조사에 의해 측정되는 반사율이 감소하기 시작하는 지점에 대응되는 전이 선속도(transition linear velocity)는 5 m/s 내지 35 m/s이며;
상 변화 기록층은 다음의 조성식 (1)에 의해 표현되는 상 변화 재료를 포함하는데:
(Sb1OO-xInx)100-yZny ... 조성식 (1)
조성식 (1)에서, x 및 y는 개개 원소들의 원자 백분율을 나타내고, x는 10 원자 백분율 ≤ x ≤ 27 원자 백분율이며, y는 1 원자 백분율 ≤ y ≤ 10 원자 백분율이다.
<8> 가이드 그루브를 갖춘 기판 및 기판 상의 하나 이상의 상 변화 기록층을 포함하는 광 기록 매체에서,
광 기록 매체의 회전 선속도는 가변이고, 광 기록 매체 상의 픽업 헤드에 의한 연속적인 광 조사에 의해 측정되는 반사율이 감소하기 시작하는 지점에 대응되는 전이 선속도는 5 m/s 내지 35 m/s이며;
상 변화 기록층은 다음의 조성식 (2)에 의해 표현되는 상 변화 재료를 포함하는데:
[(Sb100-zSnz)100-xInx]100-yZny ... 조성식 (2)
조성식 (2)에서, x, y 및 z는 개개 원소들의 원자 백분율을 나타내고, z는 0 원자 백분율 ≤ z ≤ 25 원자 백분율이며, x는 10 원자 백분율 ≤ x ≤ 27 원자 백분율이고, y는 1 원자 백분율 ≤ y ≤ 10 원자 백분율이다.
<9> <7> 내지 <8> 중 임의 하나에 따른 광 기록 매체에서,
광 기록 매체는, 입사 광의 방향으로부터 언급되는 순서로, 가이드 그루브를 갖춘 기판, 제1 보호층, 상 변화 기록층, 제2 보호층 및 반사층을 포함한다.
<10> <7> 내지 <9> 중 임의 하나에 따른 광 기록 매체에서,
상 변화 기록층은 6 nm 내지 22 nm의 두께를 가진다.
<11> <9> 및 <10> 중 임의 하나에 따른 광 기록 매체에서,
광 기록 매체는 상 변화 기록층과 제1 보호층 사이 및 상 변화 기록층과 제2 보호층 사이 중 임의 하나에 경계층(interfacial layer)을 포함하고;
경계층은 Ge 및 Si 중 임의 하나의 산화물을 함유한다.
도 1A는, 재생 신호에서 왜곡을 발생시키고 오류를 증폭하는, 마크를 기록하면서 발생된 비정상적인 결정 성장을 예시하는 개략도이다.
도 1B는 마크들(A 내지 C)의 재생 신호들을 나타내는 도표이다.
도 1C는 이진화 이후의 마크들(A 내지 C)의 재생 신호들을 나타내는 도표이 다.
도 2는 비정질 마크를 형성하는 펄스의 주기가 1T인 1T 기입 전략을 나타내는 도표인데, 여기에서, T는 기준 클록 주기를 나타낸다.
도 3A는 그것의 공융 조성에 가까운 조성을 가진 In-Sb 합금의 저장 테스트 이전의 오실로그래프이다.
도 3B는 그것의 공융 조성에 가까운 조성을 가진 In-Sb 합금의 80 ℃ 온도에서 100 시간 동안의 저장 테스트 이후의 오실로그래프이다.
도 4는 전이 선속도를 예시하는 도표이다.
도 5는, 변조(M)가 0.63이도록 기록이 수행되었던, 8배속 기록과 호환 가능한 광 기록 매체의 TEM 사진이다.
도 6은 A(Lrm) ≥ 1/2ㆍLtp이도록 기록이 수행되었던 광 기록 매체의 TEM 사진이다.
도 7A는 마크들 및 공간들로 이루어진 데이터를 재기입하기 위한 1T 기입 전략의 실시예를 나타내는 도표이다.
도 7B는 도 7A의 펄스 방출 조건을 나타내는 도표이다.
도 8은 2T 기입 전략의 실시예를 나타내는 도표이다.
도 9A는, τw/(τw+τb)의 값이 작은 상태에서, 기입 전략의 실시예 및 재결정화 영역과 비정질 마크 사이의 관계를 나타내는 도표인데, 여기에서, 4T 이상의 길이를 가진 마크 길이 각각을 위해, τw는 가열 펄스(Pw)의 조사 주기의 합을 나타 내고, τb는 냉각 펄스(Pb)의 조사 주기의 합을 나타내하며, τw/(τw+τb)의 값은 변경된다.
도 9B는 τw/(τw+τb)의 값이 큰 경우를 나타내는 도면이다.
도 10은 블록 기입 전략의 실시예를 나타내는 도표이다.
도 11A는 도 10의 기입 전략으로써 기록이 수행될 때의 재결정화 영역과 비정질 마크 사이의 관계를 나타내는 그리고 티어드롭(teardrop) 마크가 형성되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 11B는 도 10의 기입 전략으로써 기록이 수행될 때의 재결정화 영역과 비정질 마크 사이의 관계를 나타내는 그리고 긴 펄스에 의해서조차도 적합한 형태의 마크가 획득되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 블록 기입 전략의 실시예를 나타내는 도표이다.
도 13은 본 발명의 블록 기입 전략의 다른 실시예를 나타내는 도표이다.
도 14는 본 발명의 블록 기입 전략의 또 다른 실시예를 나타내는 도표이다.
도 15는 본 발명의 블록 기입 전략의 또 다른 실시예를 나타내는 도표이다.
도 16은, DVD+RW, DVD-RW 및 HD DVD RW를 예시하는, 본 발명의 광 기록 매체의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 17은, 블루레이 디스크를 예시하는, 본 발명의 광 기록 매체의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 18은, 2T 기입 전략, 6배속의 기록 속도 및 기록 전력을 변경하는 것에 의해 조정된 변조에 의한, 재생시의 오류율의 평가 결과들을 나타내는 도표이다.
도 19는 실시예(A-19)에서의 10회 재기입들 이후의 τw/(τw+τb)와 지터(σ/Tw) 사이의 관계를 나타내는 도표인데, 여기에서, τw는 가열 펄스들의 길이 합을 나타내고, τb는 냉각 펄스들의 길이 합을 나타낸다.
도 20은 실시예(A-21)에서의 10회 재기입들 이후에 최저값의 지터가 획득되었을 때의 지터 값들을 나타내는 도표이다.
도 21은 실시예(A-24) 및 비교예들(A-14 내지 A-15)에서의 지터와 변조 사이의 관계를 나타내는 도표이다.
도 22는 실시예(A-24) 및 비교예들(A-14 내지 A-15)에서의 지터와 변조 사이의 관계를 나타내는 도표이다.
도 23은 Sb/(In+Sb)와 감소된 반사율(Δ%) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 24는 실시예(B-14)에서 사용된 마크 형성 프로세스에 냉각 펄스가 존재하지 않을 때의 기입 전략을 나타내는 도표이다.
(광 기록 방법)
본 발명의 광 기록 방법은 가이드 그루브를 갖춘 기판 및 기판 상의 하나 이상의 상 변화 기록층을 포함하는 광 기록 매체에 광을 조사하여, 상 변화 기록층에, 광의 입사 방향으로부터 보았을 때 그루브의 돌출 부분 또는 함몰 부분 중 임 의 하나에 대응되는, 비정질 상의 마크 및 결정 상의 공간을 기록하고, 정보는, 마크 및 공간의 시간 길이가 nT로서 표현되는 마크 길이 기록 방법에 의해서 기록되는데, 여기에서, T는 기준 클록 주기를 나타내고, n은 자연수를 나타낸다.
제1 태양에서, 공간은 적어도 전력의 삭제 펄스(Pe)에 의해 형성되고,
4T 이상의 길이를 가진 모든 마크들은, Pw > Pb인 상태에서, 전력의 가열 펄스(Pw) 및 전력의 냉각 펄스(Pb)를 교대로 조사하는 다중 펄스에 의해 형성되며,
Pe 및 Pw는 다음의 수학식들:
0.15≤Pe/Pw≤0.4, 및
0.4 ≤τw/(τw+τb) ≤ 0.8을 만족시키는데,
여기에서, τw는 가열 펄스들의 길이의 합을 나타내고, τb는 냉각 펄스들의 길이의 합을 나타낸다.
제2 태양에서, 공간은 적어도 전력의 삭제 펄스(Pe)에 의해 형성되고,
마크는, Pw > Pe인 상태에서, 전력을 방사하는 가열 펄스(Pw)에 의해 형성되며;
Pe 및 Pw는 다음의 수학식: 0.15≤Pe/Pw≤0.5를 만족시킨다.
본 발명의 광 기록 매체의 세부 사항은 이하에서 본 발명의 광 기록 방법의 예시를 통해 드러난다.
무엇보다도, 고속 재기입이 가능한 광 기록 매체를 형성하기 위해, 일반적으로 빠른 결정화 속도의 상 변화 재료가 기록층을 위해 사용되거나, 보호층과의 조합에 의해 결정화 속도가 가속된다. 결정화가 빠를 경우, 비정질 마크는 고속으로 삭제될 수 있고, 고속 재기입이 가능하다. 그러나, 고속 기록에 따라 증가된 결정화 속도는 앞서 언급된 문제점들을 발생시키므로, 결정화 속도가 크게 증가될 수는 없다. 또한, 광 기록 매체가 불충분한 결정화 속도를 가질 경우, 비정질 마크의 잔류가, 재생 오류를 발생시키면서, 고속 기록시에 남게 된다.
상 변화 광 기록 매체의 기록층으로서 실제로 사용되는 재료들은 Te를 메인 컴포넌트로서 갖춘 것들과 Sb를 메인 컴포넌트로서 갖춘 것들로 크게 분류되고, 기록이 그루브에서만 수행되는, DVD+RW 및 DVD-RW를 포함하는, 광 디스크 시스템들은 Sb를 메인 컴포넌트로서 가진 기록층을 사용한다. Sb를 메인 컴포넌트로서 가진 기록층은 비교적 간단한 층 조성에 의해 적합한 재기입 성능을 제공할 수 있고 판독 전용 광 장치와의 높은 호환성을 제공할 수 있다. 비정질 상태로부터의 결정화 프로세스와 관련하여, 핵 생성은 Te를 메인 컴포넌트로서 가진 재료에서 우세한 한편, 비정질 영역 또는 용융 영역과 결정 영역의 경계로부터의 결정 성장은 Sb를 메인 컴포넌트로서 가진 재료에서 우세하다. 따라서, Sb를 메인 컴포넌트로서 가진 기록층의 경우, 완전한 결정화를 위해 필요한 시간이 큰 비정질 마크에 대해서는 길고, 작은 마크에 대해서는 그 시간이 짧다. 따라서, 다양한 문제점들을 발생시킬 속도까지 결정화를 가속할 필요가 없다면, 속도 및 적합한 재기입 성능은 특수한 광 기록 방법을 이용하는 것에 의해 그리고 좁은 비정질 마크를 기록하는 것에 의해 실현될 수 있다.
여기에서, DVD의 경우, 그루브는 입사 광 방향에서의 가이드 그루브의 돌출 부분을 의미하는 한편, 랜드(land)는 함몰 부분이다. 또한, 블루 LD의 광 디스크 시스템에서는, 그루브가 함몰 부분인 한편 랜드가 돌출 부분인 경우들이 존재한다. 어떤 경우이든, 본 발명에서의 그루브 기록은 가이드 그루브의 돌출 부분 및 함몰 부분 중 임의 하나에 대응되는 기록층에서의 기록을 의미한다.
- 결정화 속도와 기록 속도의 관계-
결정화 속도에 대한 다른 특성으로서, 전이 선속도의 값이 이용될 수도 있다. 전이 선속도는 Pulstec Industrial Co., Ltd에 의해 제조된, 일반적으로 기록 및 재생 성능들을 평가하는데 사용되는 장치(DDU-1000 및 ODU-1000)에 의해 측정될 수 있다. 전이 선속도는, 광 기록 매체가 일정한 선속도에서 회전되고 있는 상태에서, 기록층을 용융시키기에 충분한 강도로써 레이저 빔을 원형으로 조사한 후에 반사율을 측정하는 것에 의해 획득될 수 있다. 연속적인 조사 광의 전력은 일정하게 유지되는 상태에서, 변경된 회전 선속도들에 의해 동일한 측정이 반복되고, 반사율이 소정 선속도 이상에서는 감소하기 시작하는 한편, 낮은 선속도에서는 높은 반사율이 유지된다. 반사율이 감소하기 시작하는 이 선속도를 전이 선속도라고 한다. 이것이 도 4에서 예시된다. 이 도표에서는, 선속도에 관해서 거의 일정한 반사율을 가진 부분 및 감소하는 반사율을 가진 부분에서 직선들이 그려지고, 교점이 전이 선속도로서 판정된다. 전이 선속도 미만의 선속도에서, 기록층은 그것이 용융 이후에 완전히 재결정화되는 상태에 해당한다. 전이 선속도를 초과하는 선속도 에서, 기록층은 용융 이후에 완전히 재결정화될 수 없고, 기록층은 부분적으로 비정질 상으로서 남게 된다. 전이 선속도는 기록층의 결정화 속도 뿐만 아니라 연속적인 조사 광의 전력 및 광 기록 매체에 구비되어 있는 층들의 두께에 의해, 즉, 광 조건들 및 열 조건들에 의해 판정된다.
15 ± 1 mW의 표면 전력을 가진 연속 광이 650 ± 10 nm의 파장 및 0.65 ± 0.01의 수치 구경(numerical aperture;NA)을 가진 픽업 헤드에 의해 조사될 때, 전이 선속도가 21 m/s 내지 30 m/s인 광 기록 매체의 기록층 조성 및 층 조성의 구성에 의해 DVD의 8배속(약 28 m/s)에서의 적합한 기록이 획득될 수 있다.
그러나, DVD의 10배속(약 35 m/s) 및 12배속(약 42 m/s)과 같은 좀더 높은 선속도에서의 기록이, 8배속에서의 기록을 위해 사용된 것과 동일한 광 기록 방법에 의해 동일한 광 기록 매체에 대해 수행되는 경우, 비정질 마크의 잔류가 남게 되고, 기록 속도에 관하여 낮은 결정화 속도 때문에, 적합한 재기입 성능이 실현될 수 없다. 따라서, 10배속 이상의 재기입을 위해서는 30 m/s를 초과하는 전이 선속도를 가진 광 기록 매체가 필요하다고 생각되었다. 그러나, 앞서 기술된 바와 같이, 비정상적인 재결정 입자들의 발생 및 반역광과 같은 결함들이 명백해졌고, 단순히 높은 전이 선속도를 가진 광 기록 매체를 이용하는 것에 의해서는 적합한 재기입 성능이 실현될 수 없었다. 이러한 원인으로 인해, 21 m/s 내지 30 m/s의 전이 선속도를 가진 광 기록 매체에 대해서는, 기록된 비정질 마크가 좁은, 8배속에서의 그것과 등가인, 특수한 기록 방법에 의해 기록이 수행되었고, 10배속 이상에서조차도 적합한 재기입 성능이 실현되었다. 더 나아가, 광 기록 매체는 8배속 기 록을 위한 것과 동일한 선속도를 갖고, 8배속에 이르기까지, 종래의 기록 드라이브에 의해 기록이 가능했던 역방향 호환성이 유지되었다. 종래의 방식으로 기록된 넓은 마크를 가진 부분에 좁은 마크가 겹쳐쓰기될 때는 적합한 특징들이 실현될 수 없으므로, 낮은 속도에서조차도 좁은 마크가 기록되거나 반경 위치에 의해 제한된 선속도 영역에서만 기록이 수행된다는 주의를 요한다.
본 발명의 광 기록 방법에서, 기록 및 재생이 640 nm 내지 660 nm의 파장을 가진 레이저 빔에 의해 수행될 때, 기록은 바람직스럽게도 10배속 이상에서 수행되고, 좀더 바람직스럽기로는 10배속 내지 16배속에서 수행된다. 여기에서, 기준 속도, 즉, 1배속은 약 3.5 m/s이다.
또한, 블루레이 디스크 및 HD DVD RW와 같은, 405 ± 5 nm의 파장을 가진 레이저 다이오드(LD)에 의하여 고밀도 기록을 가능하게 하는 광 디스크 시스템 또한 그루브에만 기록하는 방법을 이용한다. 기준 속도(1배속)가 블루레이 디스크를 위해서는 4.92 m/s이고 HD DVD RW를 위해서는 6.61 m/s이며, 각각은 1배속 내지 2배속까지 실제로 사용되었거나 개발되었다. 유사한 광 기록 방법도 고속 기록시의 이들 광 시스템들에 효과적으로 적용될 수 있다. 전이 선속도가 5 mW 내지 6 mW의 표면 전력에 의해 측정되었고, 15 m/s 내지 19 m/s 범위의 광 기록 매체를 위한 4배속에서, 좁아진 마크 폭의 광 기록 방법을 적용하는 것에 의해 적합한 재기입 성능이 획득되었다.
본 발명의 광 기록 방법에서, 기록 및 재생이 400 nm 내지 410 nm의 파장을 가진 레이저 빔에 의해 수행될 때, 기록은 4배속 이상에서 수행되는 것이 바람직스 럽고, 좀더 바람직스럽기로는 4배속 내지 8배속에서 수행된다.
-마크 폭 및 변조-
비정질 마크의 폭은 최장 마크의 변조(M)를 조사하는 것에 의해 판단될 수 있다. 신호 기록 방법이 EFM+ 변조일 때, 변조(M)는 (I14H-I14L)/I14H로서 표현되는데, 여기에서, I14H는 최장 신호로서의 14T 공간의 반사율이고, I14L은 14T 마크의 반사율이다. 변조(M)가 클 때 마크는 넓다. 변조(M)가 작을 때 마크는 좁다.
ROM과의 재생 호환성의 관점에서 변조(M)는 크다. DVD+RW의 경우, 4배속까지 기록할 수 있는 광 기록을 위해 변조(M)는 0.60인 것이 바람직스럽고, 8배속에서 기록할 수 있는 광 기록 매체를 위해 변조(M)는 0.55 이상인 것이 바람직스럽다.
본 발명에서, 변조(M)는 0.35 내지 0.60인 것이 바람직스럽다. 변조(M)가 0.35 미만일 때는, 초기 기록으로부터조차도 적합한 기록 및 재생이 수행될 수 없으므로, 지터 및 오류가 증가할 수 있다. 변조(M)가 0.60을 초과할 때는, 제1 기록은 양호하다고 하더라도, 잔류로서 남겨진 마크 때문에 재기입들에서 지터 및 오류가 증가할 수 있다.
8배속에서의 기록이 가능한 광 기록 매체에서, 기록은 변조(M)가 0.63이도록 수행되고, 광 기록 매체는 TEM(transmission electron microscope)하에서 관찰된다. 이 관찰은, DVD+RW 및 DVD-RW와 같은, 그루브 부분에만 기록하기 위한 광 기록 매체에서의 비정질 마크가 도 5에 도시된 그루브 폭보다 넓은 폭을 가진다는 것을 드러낸다. 일반적으로, 랜드 폭과 그루브 폭의 비는 1 대 1이므로, 트랙 피 치(Ltp), 반경 방향에서의 2개의 인접 트랙들에서의 마크들 사이의 거리(Lrm), 및 Lrm의 평균(A(Lrm))은 A(Lrm))≤1/2ㆍLtp의 관계를 가진다. 고속 재기입이 DVD의 10배속 이상에서 이 매체에 대해 수행될 때, 넓은 마크는 완전하게 결정화될 수 없다. 따라서, 마크는, 지터 및 오류에서의 증가를 발생시키면서, 잔류로서 남게 된다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, A(Lrm)≥1/2ㆍLtp의 관계가 성립하는 기록에 의해서는, DVD의 10배속(약 35 m/s) 내지 12배속(약 42 m/s) 속도에서의 고속 재기입에서조차도 완전한 결정화가 가능하고, 적합한 재기입이 수행될 수 있다. 그러나, 도 6에서의 실시예의 변조는 약 0.50으로 작았다. 마크 폭이 TEM하에서 점검되지 않더라도, 도 6에서의 실시예가 아닌 다른 실시예에서, 최장 마크의 변조(M)가 0.35 내지 0.60이도록 기록이 수행되었을 경우, 고속에서의 적합한 재기입 성능이 획득될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
오류율은 기록 마크의 작은 변조에 의해 상술된 바와 같이 증가할 수 있지만, 재생 장치는 광 다이오드와 같은 검출기에 의하여 마크의 광 변조를 전기적으로 변환하고 판독하므로, 변조의 전기적인 동적 범위가 중요하다. 반사율이 작을 경우, 변조는 크다고 하더라도 전기 신호의 작은 절대값으로 인해, 동적 범위를 할당함에 있어서의 어려움에 의해 발생되는 오류율이 증가할 수 있다. 한편, 작은 변조에도 불구하고 광 기록 매체의 반사율이 전체적으로 크다면, 변조에 대응되는 전기 신호의 동적 범위가 신호의 절대값 때문에 넓어질 수도 있다. DVD 시스템에서, 최소 반사율은 2-층 ROM, DVD+RW 및 DVD-RW 표준들에 따른 18 %이고, 변조 및 반사율의 곱이 일정하게 구성되는 경우, 전기 신호로의 변환 이후에, 동적 범위의 동일 폭이 보장된다.
따라서, DVD 시스템에서, 동일한 동적 범위가 획득될 수 있고, 오류율의 증가는, 변조 및 반사율의 곱이 0.18 × 0.60 = 0.108 이상일 때 억제될 수 있다.
본 발명에서는, 변조가 0.40 내지 0.55일 때, 그루브 폭보다 좁은 마크에 의한 10배속 내지 16배속 범위내의 충분한 성능을 위해서는 27 % 이상의 반사율이면 충분할 것이다. 또한, 저반사율의 광 기록 매체가 재생시에 문제점을 갖지 않을 때, 그것이 반드시 이 관계를 만족시킬 필요는 없다. 그러나, 이러한 관점에서, DVD 시스템의 특징으로 인해 고반사율의 광 기록 매체가 재기입 가능한지 아니면 판독 전용인지를 광 재생 장치가 판정하기는 어려우므로, 재기입 가능한 DVD 매체를 위한 최대 반사율은 30 % 이하이다. 또한, 블루 LD를 이용하는 광 디스크 시스템이 좀더 낮은 반사율의 광 기록 매체를 핸들링할 수 있고, 단층을 위해서는 0.05 그리고 복층을 위해서는 0.016의 최소 반사율이 만족되어야 한다.
다음으로는, 마크 폭이 좁게 유지되도록 마크를 기록하기 위한 광 기록 방법이 설명된다.
기록은 상 변화 매체를 그것의 기록층으로서 가진 광 디스크에 대해 기록층 재료를 소화 조건 및 어닐링 조건화하는 것에 의해 수행된다. 용융되고 난 후, 기록층 재료는 소화될 때 비정질화되고, 어닐링될 때 결정화한다. 비정질 상 및 결정 상의 광 특성들은 상이하고; 그에 따라, 정보가 기록되고 재생될 수 있다. 다시 말해, 상 변화 광 기록 매체는 기판 상의 박막 기록층에 레이저 빔을 조사해 기 록층을 가열하고 기록층 구조에서 결정 상과 비정질 상 사이의 상 변화를 유도해 디스크의 반사율을 변경하는 것에 의해 정보를 반복적으로 기록한다. 일반적으로, 고반사율의 결정 상은 비기록 상태를 표현하고, 저반사율의 비정질 마크 및 고반사율의 결정 공간을 형성하는 것에 의해 정보가 기록된다.
정보는 일반적으로, 펄스가 3 이상의 값들로 분리되는 강도 변조된 기록 광을 조사하는 것에 의해 수행된다.
도 7A는 마크들 및 공간들로 이루어진 데이터를 재기입하기 위한 기록 신호 패턴, 즉, 기입 전략의 실시예를 나타낸다. 비정질 상의 마크는 전력의 가열 펄스 (Pw)및 전력의 냉각 펄스(Pb)를 교대로 조사하는 다중 펄스에 의해 형성되는데, 여기에서, Pw > Pb이다. 결정 상의 공간은 매체 강도의 전력의 삭제 펄스(Pe)를 조사하는 것에 의해 형성된다. 가열 펄스 및 냉각 펄스가 교대로 조사될 때, 기록층은 용융과 소화 사이에서 교대하여 비정질 마크를 형성한다. 삭제 펄스가 조사될 때, 기록층은 용융된 다음 어닐링되거나 그것이 결정화를 위한 고체 상태인 동안 어닐링되어, 공간이 형성된다. 도 7A는 비정질 마크를 형성하는 펄스의 주기가 1T인 1T 기입 전략의 실시예인데, 여기에서, T는 기준 클록 주기를 나타낸다. 2T 기입 전략은 결정화 속도가 높은 매체에서의 고속 기록 또는 저속 기록을 위해 사용되는데, 여기에서, 펄스 주기는 2T이다.
도 8은 2T 기입 전략의 실시예를 나타낸다. 이것은, 전력의 가열 펄스(Pw) 및 전력의 냉각 펄스(Pb)를 m 번만큼 교대로 조사하는 것에 의해 기록 광의 강도 변 조가 수행되는 JP-B 제3572068호에서 개시된 광 기록 방법의 실시예인데, 여기에서, Pw > Pb이고, 짝수 n을 위해 n=2m이며, 홀수 n을 위해 n=2m + 1이다. 그러한 기입 전략은, 예를 들어, 4배속 DVD+RW를 위해 사용된 1T 기입 전략에 비해 10배속에 이르는 기록 속도를 위해 광범위한 변조를 허용한다는 것이 개시된다.
그루브에서의 기록을 위한 종래의 상 변화 디스크는 높은 결정화 속도의 광 기록 매체를 사용하고; 그에 따라, 기록하는 동안 재결정화를 방지한다는 목적을 위해 가열 펄스의 증가된 전력 및 단축된 조사 시간에 대해 충분한 냉각 시간을 보장하기 위해서는 그리고 소정 사이즈의 비정질 마크를 형성하기 위해서는 2T 기입 전략을 이용하는 것이 바람직스럽다고 생각되어 왔다. 그러나, 이제는, DVD+RW의 4배속 기록을 위한 1T 기입 전략이 또는 2T 기입 전략이 사용되는 경우들을 위한 것이라 하더라도, 냉각을 위해 긴 시주기를 할당하지 않는 전략 및 더 나아가 냉각 펄스를 할당하지 않는 블록 기입 전략의 사용이 DVD의 10배속 이상의 고속 기록에 효과적이라는 것이 명백하다. 이는, 이 전략들이 마크 폭을 향상시키지 않는 상태에서의 기록을 가능하게 하기 때문이다.
-IT 기입 전략-
1T 기입 전략은 도 7A에 도시된 1T 기입 전략의 실시예로써 설명된다. 그러한 기입 전략은, DVD+RW와 같은, 4배속에 이르는 비교적 느린 상 변화 광 기록 매체를 위해 사용되고, 그것은 펄스 변조 방법을 이용한다. 4배속 기록에서, 기준 주기(Tw)는 약 9.5 ns이다. 듀티비가 정규 펄스 듀티(normal pulse duty)로서의 약 0.5일 때, 기록층 재료를 용융시키기 위한 가열 펄스(Pw) 및 이것을 냉각시켜 기록 마크로서의 비정질층을 형성하기 위한 냉각 펄스(Pb)의 시상수들은 각각, 4.25 ns이다. 이 경우, 레이저 빔이 실제로 1.5 ns 내지 2 ns의 상승 및 하강 에지들을 가진다면, 충분한 냉각 주기가 보장된다.
그러나, 1T 기입 전략이, 예를 들어, 12배속 DVD+RW에 사용될 때, 0.5의 듀티비가 주어지면, 가열 펄스 및 냉각 펄스를 위한 시상수들은 약 1.6이다. 따라서, 가열 펄스 및 냉각 펄스는 그것들의 설정 값들에 도달하지 않는다. 도 7B에서의 방출 펄스들의 파형으로부터 이것이 관찰된다. 1T 기입 전략이 10배속 이상에서의 기록에 적용될 때, 저속 기록에 비한 Pw의 불충분한 상승 시간 때문에 충분한 면적이 용융될 수 없고, Pb의 불충분한 하강 시간 때문에 재결정화는 좀더 빠르게 진행한다. 용융된 면적이 낮은 결정 성장 속도를 갖는 경우 및 2T 기입 전략이 적용되는 경우에 비해, 재결정화는 좀더 빠르게 진행할 수 있고, 그에 따라, 비정질 면적은 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일차 목적인, 적합한 삭제비를 위한, 즉, 재기입을 가능하게 하기 위한 감소된 기록 마크 폭과 변조의 광 기록 방법이 고속 기록에서 획득될 수 있다.
여기에서, 4T 이상의 길이를 가진 마크 길이 각각을 위해, τw는 가열 펄스(Pw)의 조사 주기 합을 나타내고, τb는 냉각 펄스(Pb)의 조사 주기 합을 나타내며, τw/(τw+τb)의 값은 0.4 이상인 것이 바람직스럽다. τw/(τw+τb)의 값이 0.4 미만일 경우, 가열 펄스(Pw)를 위한 상승 시간이 불충분하다는 것과, Pw의 값이 높게 설정된다고 하더라도, 충분한 용융 면적이 할당될 수 없다는 것은 명백하다. 또한, τw/(τw+τb)의 지나치게 큰 값에 의해서는 적합한 지터가 획득될 수 없는 경향이 있다. 그 값은 0.8 이하여야 하고, 0.7 이하인 것이 바람직스럽다. τw/(τw+τb)의 값을 0.8보다 크게 설정하기 보다는, 다중 펄스 대신에 Pw의 긴 펄스만을 포함하는 블록 기입 전략에 의해서 기록을 수행하는 것이 좀더 바람직스럽다. 이것은 실험 결과들에 근거할 뿐이며, 원인은 불분명하다.
4T보다 짧은, 즉, DVD를 위한 3T 그리고 블루레이 디스크 및 HD DVD를 위한 2T 및 3T 마크와 관련해, τw/(τw+τb)의 값이 반드시 0.4 내지 0.8의 범위내로 유지될 필요는 없다.
또한, 공간은 Pe를 조사하는 것에 의해 형성되고, Pe/Pw의 값은 0.15 내지 0.4이다. Pe/Pw의 값이 0.15 미만일 경우, 기록된 비정질 마크를 삭제하기 위한 전력이 불충분할 수도 있다. Pe/Pw의 값이 0.4를 초과할 때, 지터는 알려지지 않은 원인들로 인해, 초기 기록으로부터라도 열화한다.
-2T 기입 전략-
도 9A 및 도 9B는 τw/(τw+τb)의 값이 변경되는 기입 전략 및 재결정화 면적(11)과 비정질 마크(12)의 관계에 대한 실시예들을 나타내는데, 여기에서, 4T 이 상의 길이를 가진 마크 길이 각각을 위해, τw는 가열 펄스(Pw)의 조사 주기 합을 나타내고, τb는 냉각 펄스(Pb)의 조사 주기 합을 나타낸다. 도 9A는 τw/(τw+τb)의 값이 작은 실시예이고, 도 9B는 τw/(τw+τb)의 값이 큰 실시예이다. 용융된 영역의 면적이 거의 일정하게 유지되도록 피크 전력이 조정되는 경우, 마크는 Pw의 비율이 커질수록, 즉, τw/(τw+τb)의 값이 커질수록 작아지는데, 좀더 큰 면적이 재결정화되기 때문이다. 따라서, 고속에서 좁은 폭의 마크를 기록하기 위해서는 좀더 짧은 냉각 펄스가 바람직스럽다. τw/(τw+τb)의 값은 0.4 이상인 것이 바람직스럽다. 1T 기입 전략 및 2T 기입 전략을 위해 선속도들이 등가일 때, Pw 및 용융된 면적을 위한 충분한 상승 시간의 관점에서 그 값은 0.4 미만일 수 있는데, 2T 기입 전략을 위한 τw는 2배만큼 길기 때문이다. 이것이 이번에는 냉각 펄스를 위한 시간을 증가시킨다. 결과적으로, 재결정화가 진행되지 않으며, 마크 폭이 감소될 수 없다. 또한, τw/(τw+τb)의 지나치게 큰 값에 의해서는 적합한 지터가 획득될 수 없는 경향이 있다. 그 값은 0.8 이하여야 한다. τw/(τw+τb)의 값을 0.8보다 크게 설정하기 보다는, 다중 펄스 대신에 Pw의 긴 펄스만을 포함하는 블록 기입 전략에 의해서 기록을 수행하는 것이 좀더 바람직스럽다. 이것은 실험 결과들에 근거할 뿐이며, 원인은 불분명하다.
4T보다 짧은, 즉, DVD를 위한 3T 그리고 블루레이 디스크 및 HD DVD를 위한 2T 및 3T 마크와 관련해, τw/(τw+τb)의 값이 반드시 0.4 내지 0.8의 범위내로 유지될 필요는 없다.
또한, 공간은 Pe를 조사하는 것에 의해 형성되고, Pe/Pw의 값은 0.15 내지 0.4이다. Pe/Pw의 값이 0.15 미만일 경우, 기록된 비정질 마크를 삭제하기 위한 전력이 불충분할 수도 있다. Pe/Pw의 값이 0.4를 초과할 때, 지터는 알려지지 않은 원인들로 인해, 초기 기록으로부터라도 열화한다.
-블록 기입 전략-
도 10에 도시된 바와 같이, 다중 펄스 대신에 Pw만의 긴 펄스가 조사될 수도 있다. 그러한 연속 광은, 그것이 도 11A에 도시된 바와 같이 티어드롭 형태의 마크를 형성하기 때문에, 적합하지 않은 것으로 생각되어 왔다. 그러한 티어드롭 마크는 재생 오류를 발생시키고 재기입시에 넓은 백엔드(back-end) 부분에 잔류를 남긴다. 티어드롭 마크의 형성을 위한 원인들 중 하나는, 열 누적 효과(heat accumulation effect)가 마크의 백엔드 부근의 온도를 증가시킨다는 것이다. 다른 원인은, 연속적인 가열이 재결정화를 촉진시킨다는 것이다.
열 누적 효과는 DVD의 8배속 이상의 속도에서 완화되고, 광 기록 매체가 소화 구성을 가질 경우 추가적으로 완화된다. 결과적으로, 용융된 영역이 티어드롭 형태로 쉽게 확산하지 않는다. 그것의 느린 결정화 속도로 인해 일단 지나치게 느린 것으로 생각되었던 광 기록 매체는 도 11B에 도시된 바와 같이 길지만 적합한 형태를 가진 마크를 발생시킬 수 있는데, 매체 또한 낮은 재결정화 속도를 갖기 때문이다.
더 나아가, 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 간략하게 Pw보다 강한 전력(Ph)을 Pw 펄스들의 블록의 전, 후 또는 중간에 인가하는 것에 의해 또는 Pw 펄스들의 블록으로부터 Pe의 삭제 펄스로의 전이시에 냉각 펄스(Pb)를 인가하는 것에 의해 특성들이 향상될 수 있다. 도 12 내지 도 14에서는, Ph가 간략하게 3T 펄스에 인가되고; 3T 주기가 짧으므로, 전체 펄스는 Pw의 강도를 가질 수 있다.
또한, 공간은 Pe를 조사하는 것에 의해 형성되고, Pe/Pw의 값은 0.15 내지 0.5이다. Pe/Pw의 값이 0.15 미만일 경우, 기록된 비정질 마크를 삭제하기 위한 전력이 불충분할 수도 있다. Pe/Pw의 값이 0.5를 초과할 때, 지터는 알려지지 않은 원인들로 인해, 초기 기록으로부터라도 열화한다.
<광 기록 매체의 선행 포매팅(pre-formatting)>
본 발명의 광 기록 방법에 사용되는 광 기록 매체는 그것의 기판에 미리 기록된 본 발명의 광 기록 방법에 관련된 정보를 가지고 있다.
도 8에서의 2T 기입 전략의 실시예들인, Td1/T, Toff, Td2, Td3, dT3, Tmp, T3 및 Toff3와 같은, 기입 전략에 관련된 광 기록 매체 파라미터들에 대해 선행 포매팅하는 것이 바람직스러운데, 이 파라미터들은 광 기록 매체에 대해 특수하기 때문이다. 1T 기입 전략 및 블록 기입 전략의 경우들을 위해 그리고 파라미터들이 도 8에서의 그것들과는 상이하게 정의되는 2T 기입 전략의 경우들을 위해서도 파라미터들을 선행 포매팅하는 것이 바람직스럽다. 광 기록 장치는, 동작 이전에, 대상 광 기록 매체에 선행 포매팅된 이 파라미터들을 판독하는 것에 의해, 소정 스캐닝 속도를 위한 최적 기록 파라미터들, 즉, 기입 전략을 구성할 수 있다. 또한, 선행 포매팅된 기입 전력 정보는 최적 기록 조건들을 위한 구성을 좀더 간략하게 한다.
임의의 선행 포매팅 방법이 이용될 수 있고, 그것에 관한 실시예들로는 PP(pre-pit) 방법, 워블 인코딩(wobble encoding) 방법 및 포매팅 방법을 들 수 있다.
PP 방법은 ROM 피트(pit)를 사용해 광 기록 매체의 주어진 임의 면적에 기록 조건들에 관한 정보를 선행 포매팅하는 방법이다. 기판 형성시의 ROM 피트 형성을 위한 높은 생산성 뿐만 아니라 ROM 피트 사용을 위한 높은 재생 신뢰도 및 정보량과 관련하여 이 방법은 유용하다. 그러나, ROM 피트를 형성하기 위한 기술, 즉, 하이브리드 기술과 관련하여 해결되어야 하는 많은 문제점들이 여전히 존재하고, RW PP를 사용하는 선행 포매팅 기술은 여전히 꽤 어려운 것으로 생각된다.
포매팅 방법은 정보를 보통의 기록과 동일한 방식으로 광 기록 장치에 기록하기 위한 방법이다. 그러나, 이 방법을 위해서는, 광 기록 매체가 그것의 생산 이후에 포매팅되어야 하는데, 이는, 대량 생산의 관점에서 어려운 일이다. 더 나아가, 선행 포매팅된 정보가 재기입 가능하므로, 광 기록 매체에 대해 특수한 정보를 기록하기 위한 방법으로서 그것은 부적합하다.
워블 인코딩 방법은 CD-RW 및 DVD+RW를 선행 포매팅하기 위해 실제로 채택되는 방법이다. 이 방법은 기록 매체의 그루브의 워블, 즉, 가이드 그루브(guide groove)에 광 기록 매체의 어드레스 정보를 인코딩하는 기술을 이용한다. 인코딩 방법은 CD-RW를 위한 ATIP(Absolute Time in Pre-groove)에 사용되는 주파수 변조 또는 DVD+RW에 사용되는 상 변조일 수 있다. 워블 인코딩 방법은 생산성의 관점에서 유용한데, 그루브 워블은 기판의 형성 동안 어드레스 정보와 함께 광 기록 매체의 기판 상에 형성되기 때문이다. 동시에, 특수한 ROM 피트가 형성되어야 하는 PP 방법과 달리, 워블 인코딩 방법은 그러한 특수한 조치를 요하지 않으므로, 기판의 형성을 용이하게 한다.
본 발명의 광 기록 방법을 위해 사용되는 광 기록 매체는 특별히 한정적이지 않으며 애플리케이션들에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 광 기록 매체는 가이드 그루브를 가진 기판 및 기판 상의 하나 이상의 상 변화 기록층을 포함하고; 요구 사항들에 따른 다른 층들을 더 포함한다
-상 변화 기록층-
기록층은 비정질 상으로의 변환을 촉진하기 위한 추가 원소들과 함께 Sb를 메인 컴포넌트로서 포함하는 재료를 그것의 모체 상(mother phase)으로서 이용한다. 그것에 관한 실시예들로는 Sb-In 시스템, Sb-Ga 시스템, Sb-Te 시스템 및 Sb-Sn-Ge 시스템을 들 수 있다. 여기에서, 메인 컴포넌트는 50 원자 백분율 이상의 조성을 가진 컴포넌트로서 정의된다. 또한, 다른 원소들이 다양한 특징들을 향상시키기 위한 목적을 위해 이 모체 상들에 추가된다.
Sb-In 시스템은 바람직스럽게도 다음의 조성 범위를 갖는데:
(Sb1-xInx)1-yMy
여기에서, x는 0.15 ≤ x ≤ 0.27이고, y는 0.0 ≤ y ≤ 0.2이며, M은 Sb 및 In이 아닌 원소의 하나 이상의 유형을 표현한다.
약 170 ℃의 높은 결정화 온도 및 비정질 상의 우수한 보존 안정성을 갖춘 Sb 및 In의 2-컴포넌트 시스템에 의해 적합한 재기입 성능이 획득될 수 있다. 원소 M은 보존 안정성을 추가적으로 향상시키고, 재기입 내구성(re-writting durability) 및 포매팅의 용이성을 향상시킨다는 목적을 위해 적합하게 추가된다. Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ge, Ga, Se, Te, Zr, Mo, Ag 및 희토류 원소로부터 선택되는 어떤 일 원소가 원소 M으로서 추가될 수 있다. 이 원소들의 추가는 결정화 속도를 감소시키는 경향이 있고; 그에 따라, Sn 또는 Bi가 결정화 속도를 향상시키기 위해 추가로 추가될 수 있다. 원소 M의 총량은, 재기입 성능이 희생되지 않도록, 20 원자 백분율 이하인 것이 바람직스럽다.
Sb-Ga 시스템은 다음의 조성 범위에서 사용되는 것이 바람직스러운데:
(Sb1-xGax)1-yMy
여기에서, x는 0.05 ≤ x ≤ 0.2이고, y는 0.0 ≤ y ≤ 0.3이며, M은 Ga 및 Sb가 아닌 원소의 하나 이상의 유형을 표현한다.
약 180 ℃의 높은 결정화 온도 및 비정질 상의 우수한 보존 안정성을 갖춘 Sb 및 Ga의 2-컴포넌트 시스템에 의해 적합한 재기입 성능이 획득될 수 있다. 그 러나, 좀더 높은 결정화 속도를 위한 Sb의 비율 증가는 포매팅 이후의 불균일한 반사율과 같은 문제점들을 발생시키고; 그에 따라, 원소 M이, 고속 기록을 위한 반사율의 불균일성을 향상시키기 위해 적합하게 추가된다. 원소 M의 실시예들로는 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Se, Zr, Mo, Ag, In, Sn, Bi 및 희토류 원소를 들 수 있다. 이 원소들의 추가는 결정화 안정성 및 실온 또는 고온에서의 저장 이후의 반사율을 감소시켜, 저장 이전의 조건들과 등가인 조건들하에서 기록이 수행될 수 없다는 문제점을 발생시킨다. 그에 따라, Ge 또는 Te가 추가로 추가될 수 있다. 원소 M의 총량은, 재기입 성능이 희생되지 않도록, 30 원자 백분율 이하인 것이 바람직스럽다.
Sb-Te 시스템은 다음의 조성 범위에서 사용되는 것이 바람직스러운데:
(Sb1-xTex)1-yMy
여기에서, x는 0.2 ≤ x ≤ 0.4이고, y는 0.03 ≤ y ≤ 0.2이며, M은 Sb 및 Te가 아닌 원소의 하나 이상의 유형을 표현한다.
적합한 재기입 성능은 Sb 및 Te의 2-컴포넌트 시스템에 의해 획득될 수 있지만, 2-컴포넌트 시스템이 약 120 ℃의 낮은 결정화 온도를 가지므로, 기록 마크가 고온 저장시에 결정화한다는 문제점이 있다. 따라서, 결정화 온도를 증가시키고 비정질 상의 안정성을 향상시키기 위해 원소 M의 추가가 필요하다. 비정질 상의 안정성을 향상시키는 원소 M의 실시예들로는 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Se, Zr, Mo, Ag, In 및 희토류 원소를 들 수 있다. 이 원소들의 추가는 결정 화 속도를 감소시키는 경향이 있으므로, 결정화 속도를 향상시키기 위해 Sn 또는 Bi가 추가로 추가될 수 있다. 원소 M의 총량이 3 원자 백분율 이상이 아니라면 추가는 효과가 없고, 원소 M의 총량은, 재기입 성능이 희생되지 않도록, 20 원자 백분율 이하인 것이 바람직스럽다.
Sb-Sn-Ge 시스템은 다음의 조성 범위에서 사용되는 것이 바람직스러운데:
(Sb1-x-ySnxGey)1-zMz
여기에서, x는 0.1 ≤ x ≤ 0.25이고, y는 0.03 ≤ y ≤ 0.30이며, z는 0.00 ≤ z ≤ 0.15이고, M은 Sb, Sn 및 Ge가 아닌 원소의 하나 이상의 유형을 표현한다.
적합한 재기입 성능은 Sb, Sn 및 Ge의 3-컴포넌트 시스템에 의해 획득될 수 있지만, 하나 이상의 원소들의 추가는 지터를 감소시킨다. 효과적인 원소의 실시예들로는 Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Se, Te,Zr, Mo, Ag, In 및 희토류 원소를 들 수 있다. 이번에도 과도한 추가는 지터를 열화시키므로, 원소 M의 총량은 기껏해야 15 원자 백분율 또는 그 미만인 것이 바람직스럽다.
기록층은 6 nm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직스럽다. 두께가 6 nm 미만일 경우에는, 결정화 및 변조가 지나치게 감소되어, 적합한 기록이 어렵다. 단층 구조 및 복층 구조에서의 배층(back layer)을 위한 최대 두께는 30 nm 이하인 것이 바람직스럽고, 22 nm 이하인 것이 좀더 바람직스럽다. 복층 구조에서의 전층(front layer)을 위한 최대 두께는 10 nm 이하인 것이 바람직스럽고, 8 nm 이하인 것이 좀더 바람직스럽다. 상기 범위를 초과하는 두께의 기록층은 감소된 기록 민감도 및 열화된 재기입 내구성을 가진다. 복층 구조에서의 전층의 경우, 투과 광의 강도가 보장될 수 없으므로, 배층에서의 기록 및 재생이 어려워진다.
상 변화 기록층 이외의 층 조성은 다음의 광 기록 매체의 그것과 등가이다.
(광 기록 매체)
본 발명의 광 기록 매체는 가이드 그루브를 가진 기판 및 기판 상의 하나 이상의 상 변화 기록층을 포함한다. 그것은 제1 보호층, 제2 보호층, 반사층 및 요구 사항들에 따른 다른 층들을 더 포함한다.
광 기록 매체의 회전 선속도는 가변이고, 픽업 헤드에 의한 광 기록 매체로의 연속 광의 조사에 의해 측정되는 반사율이 감소하기 시작하는 지점에 대응되는 전이 선속도는 5 m/s 내지 35 m/s이다.
-전이 선속도-
전이 선속도는, 변경된 기록 선속도들에 관하여 적합한 재기입 성능을 나타내는 광 기록 매체를 설계하기 위한 지시로서 사용된다. 전이 선속도는 Pulstec Industrial Co., Ltd에 의해 제조된, 기록 및 재생 성능들을 평가하는데 일반적으로 사용되는 장치(DDU-1000 및 ODU-1000)에 의해 측정될 수 있다. 전이 선속도는, 광 기록 매체가 일정 선속도로 회전되는 상태에서, 기록층을 용융시키기에 충분한 강도의 레이저 빔을 원형으로 조사한 이후에 반사율을 측정하는 것에 의해 획득될 수 있다. 좀더 구체적으로, 연속적인 조사 광의 전력은 일정하게 유지되는 상태에서, 변경된 회전 선속도들에 대해 동일한 측정이 반복되고, 반사율이 소정 선속도 이상에서는 감소하기 시작하는 한편 낮은 선속도에서는 높은 상태를 유지한다. 반 사율이 감소하기 시작하는 이 선속도를 전이 선속도라고 한다. 이것이 도 4에서 예시된다. 이 도표에서는, 선속도에 관해서 거의 일정한 반사율을 가진 부분 및 감소하는 반사율을 가진 부분에서 직선들이 그려지고, 교점이 전이 선속도로서 판정된다. 전이 선속도 미만의 선속도에서, 기록층은 그것이 용융 이후에 완전히 재결정화되는 상태에 해당한다. 전이 선속도를 초과하는 선속도에서, 기록층은 용융 이후에 완전히 재결정화될 수 없고, 기록층은 부분적으로 비정질 상으로서 남게 된다. 전이 선속도는 기록층의 결정화 속도 뿐만 아니라 연속적인 조사 광의 전력 및 광 기록 매체에 구비되어 있는 층들의 두께에 의해, 즉, 광 조건들 및 열 조건들에 의해 판정된다.
전이 선속도를 측정하기 위한 연속 광의 전력은, 목표하는 전이 선속도 부근의 회전 속도에서 회전되는 광 기록 매체로 연속 광이 조사될 때, 상 변화 광 기록층을 용융시키기에 충분해야 한다. 기록층이 용융되었는지의 여부는, 연속 광이 그 선속도에서 조사될 때의 광 기록 매체의 반사율에서의 변화에 기초해 판정될 수 있다. 반사율에 변화가 없을 때, 그 전력은 기록층을 용융시키기에 불충분하다고 확실하게 얘기할 수 있다. 그에 따라, 증가된 전력의 광이 조사될 수도 있다. 대략적인 지시는, 이 전력이 기록 전력의 2/3의 약 1/2이라는 것이다. 필요한 전력은, 전이 선속도가 증가함에 따라, 증가한다.
상기 방법에 의해 측정된 전이 선속도가 5 m/s 이상일 때, 적어도, 3.5 m/s의 기준 속도를 가진 DVD, 4.92 m/s의 기준 속도를 가진 블루레이 디스크 및 6.61 m/s의 기준 속도를 가진 HD DVD와 같은, 주요 광 디스크 시스템들의 기준 속도에서 재기입이 가능하다. 전이 선속도가 좀더 낮을 경우에는, 겹쳐쓰기시의 잔류 비정질 마크 때문에, 기준 속도에서의 재기입이 불가능하다. 기록 속도를, 예를 들어, 2배속 및 3배속까지 증가시키기 위해서는, 광 기록 매체의 기록층 조성 및 층 조성을 좀더 높은 전이 선속도를 위해 구성하는 것이 좀더 바람직스럽다. 드라이브에서의 모터 회전 속도의 상한이 10,000 rpm인 것으로 가정할 때, 주요 광 디스크 시스템들을 위한 광 기록 매체가 12 cm의 지름을 가지므로, 최외곽 원주에서의 최대 속도는 약 60 m/s이다. 그에 따라, 시스템들을 위한 가속화의 효과에도 불구하고, 최대 속도가 DVD를 위해서는 16배속이고, 블루레이 디스크를 위해서는 12배속이며, HD DVD를 위해서는 9배속이라는 것이 추론된다. 60 m/s 속도에서의 기록이 가정된다고 하더라도, 전이 선속도의 적합한 상한은 약 35 m/s이다. 이는, 증가하는 전이 선속도에 의한 기록시에 매체는 재결정화하는 경향이 있고 충분한 사이즈의 비정질 마크 형성이 어려워지기 때문이다. 따라서, 기록층 조성 및 층 조성의 적합한 선택은 개개 광 디스크 시스템들의 기준 속도 내지 60 m/s 범위의 기록 속도에서의 기록을 가능하게 하는 광 기록 매체를 제공한다.
디스크의 제일 안쪽 원주 및 최외곽 원주에서의 기록 속도가 상이한 CAV 기록과 같은 경우들이 존재한다. 예를 들어, 회전 속도는 일정하고, 기록 속도가 제일 안쪽 원주에서는 DVD의 5배속이고 최외곽 원주에서는 12배속이며, 그 사이에서는 속도가 순차적으로 증가한다. 이 경우, 균일한 조성의 기록층 및 균일한 층 조성을 가진 하나의 광 기록 매체가 형성되고, 기록은 기입 전략 및 기입 전력을 최적화하는 것에 의해 5배속 내지 12배속에서 수행될 수 있다. 그러나, 전략 및 기 입 전력의 구성들에서의 제약들 때문에, 이것은 어렵다. 그러한 관점에서, 디스크는 디스크의 안쪽 및 바깥쪽 부분들에서 상이한 전이 선속도들을 가질 수 있고, 기록은 반경 위치에 따른 좀더 적합한 선속도에서 좀더 용이하게 수행될 수 있다.
광 기록 매체는, 전이 선속도가 저속 기록을 위한 안쪽 부분을 위해서는 낮고 고속 기록을 위한 바깥쪽 부분을 위해서는 높도록, 구성되어야 한다. DVD의 5배속에서 12배속까지 기록 속도가 달라지는 광 기록 매체를 위해, 전이 선속도들이 안쪽 부분에서는 12 m/s 내지 26 m/s 그리고 바깥쪽 부분에서는 20 m/s 내지 35 m/s인 것이 바람직스럽다.
전이 선속도는 기록층의 조성을 변경하거나 층 조성을 변경하는 것에 달라질 수 있다. 기록층의 조성과 관련하여, Zn의 증가된 조성은 결정화 속도를 감소시키고 그에 따라 전이 선속도를 감소시키므로; Zn의 조성이 안쪽 부분을 위해서는 높고 바깥쪽 부분을 위해서는 낮다. Sb를 Sn으로 부분적으로 교체하는 것에 의해 Sn의 증가된 조성을 가진 재료는 결정화 속도를 증가시키고 그에 따라 전이 선속도를 증가시키므로; Sn의 조성이 안쪽 부분을 위해서는 낮고 바깥쪽 부분을 위해서는 높다. 안쪽 및 바깥쪽 부분들을 위해 스퍼터의 타겟(target)을 변경하는 것에 의해, 안쪽 및 바깥쪽 부분들에서 상이한 조성을 가진 필름이 형성될 수 있다.
전이 선속도는 층 조성에 의해서도 변경될 수 있고, 층 조성에 의해 조정될 수도 있다. 다양한 방법들이 적용될 수 있고, 기록층의 두께에 의한 조정은 비교적 간단하다. 조성들이 동일하다면, 작은 두께를 가진 기록층이 좀더 작은 전이 선속도를 갖는 경향이 있다. 따라서, 디스크의 안쪽 부분에서의 두께가 좀더 얇고 디스크의 바깥쪽 부분에서의 두께가 좀더 두껍다. 안쪽 부분을 위한 얇은 기록층은, 스퍼터링시 안쪽 부분에 마스크 또는 셔터를 설치하는 것에 의해 형성될 수 있다.
<상 변화 기록층>
In-Sb 시스템은 우수한 비정질 안정성, 낮은 용융점 및 높은 결정화 속도를 나타내므로, 그것은 고속 기록을 위한 재료로서 적합하다. 그러나, 그것은, 고온 저장 테스트시에 반사율의 큰 감소를 나타내는, 낮은 결정 안정성의 문제점을 가진다. 결정은 안정화되고, Sb/(In+Sb)와 반사율(Δ%)에서의 감소 사이의 관계를 나타내는 도 23에서의 그래프에서 지시되는 바와 같이, 반사율 감소는 증가된 In에 의해, 즉, 감소된 Sb에 의해 감소될 수 있다. 결정화 속도는, Sb의 비율이 In-Sb 시스템에서의 결정 안정성을 위해 증가될 때, Sb-Teδ 시스템과 유사하게 증가된다. 그러나, 중요한 요점은 결정화 속도를 증가시키는 것에 의해서 뿐만 아니라 상관 기록 선속도들을 위해 조정된 적합한 결정화 속도들을 갖도록 기록층을 구성하는 것에 의해서도 적합한 재기입 성능을 획득한다는 것이다.
이 경우, 예를 들어, 결정화는 In 및 Sb의 비율들을 변경하는 것에 의해 조정될 수 있고, 증가된 In은 앞서 언급된 바와 같이 반사율을 크게 감소시킬 것이다. 이러한 관점에서, Sb의 비율이 좀더 높은 In-Sb 시스템에 제3 원소(Zn)가 추가된다. 그 다음, 결정화 속도는 추가되는 Zn의 양을 변경하는 것에 의해 조정될 수 있고, 낮은 지터의 재기입이 수행될 수 있다.
Ge 및 Te와 같은 다른 원소가 제3 원소로서 추가되는 경우에도, 제3 원소의 양을 변경하는 것에 의해 결정화 속도를 조정할 수 있다. 이들 중에서도, 고속 재기입시에 낮은 지터를 나타내고 재기입 내구성을 가진 Zn이 우수하다. 또한, 본 발명에서, 광 기록 매체는 적절하게 조합된 In, Sb 및 Zn의 상 변화 재료를 가진 기록층 뿐만 아니라 전이 선속도의 값이 적합한 범위내에 해당되는 층 조성을 가져야 한다.
따라서, 제1 태양에서의 상 변화 기록층은 다음의 조성식 (1)에 의해 표현되는 상 변화 재료를 포함하는데:
(Sb1OO-xInx)100-yZny ... 조성식 (1)
조성식 (1)에서, x 및 y는 개개 원소들의 원자 백분율을 나타내고, x는 10 원자 백분율 ≤ x ≤ 27 원자 백분율이며, y는 1 원자 백분율 ≤ y ≤ 10 원자 백분율이다.
앞서 언급된 바와 같이, In의 비율이 큰 상 변화 기록층을 위한 재료로서의 In-Sb 시스템은 고온 저장 이후에 반사율 감소가 10 % 이상으로 큰 경향이 있다. Sb 및 In에 관한 In의 비율, 즉, x는 27 원자 백분율 이하인 것이 바람직스럽고, 22 원자 백분율 이하인 것이 좀더 바람직스럽다.
도 23은, 앞서 언급된 비율에 의해 7 % 이하 또는 5 % 이하의 반사율 감소가 실현될 수 있다는 것을 지시한다.
고온 저장으로 인한 반사율 감소는 작을수록 적합하고, 본 발명의 발명자들은, 반사율 감소가 7 % 이하일 때 기입 전략 및 기입 전력을 재조정하는 것에 의해 적합한 기록이 가능하다고 판정하였다. In의 낮은 비율은 초기화시에 불균일성을 발생시키고, 비정질 안정성을 감소시키며, 기록시의 변조를 감소시키므로, In의 비율, 즉, x는 10 원자 백분율 이상인 것이 바람직스럽고, 15 원자 백분율 이상인 것이 좀더 바람직스럽다.
Zn의 추가는 비정질 상으로의 전이를 촉진시킬 수 있고, 결정화 속도는 Zn의 양을 변경하는 것에 의해 기록 속도에 따라 적절하게 조정될 수 있다. 또한, Zn의 추가는 밝혀지지 않은 원인들로 인해, 재기입시에 지터를 감소시키는 효과를 가진다. 일반적으로, 재기입은 지터를 점진적으로 증가시키지만, 그 증가는, Zn의 추가에 의해, 다른 원소들이 추가되는 경우에 비해 억제될 수 있다. Zn의 추가는 결정화 온도를 증가시키는 것에 의해 비정질 안정성을 향상시키는 효과도 가진다. Zn의 비율, 즉, 상기 조성식 (1)에서의 y는 1 원자 백분율 이상이고, 바람직스럽기로는 2 원자 백분율 이상이다.
그러나, 지나치게 많은 Zn의 추가는 결정화 속도를 감소시켜, 고속 기록을 어렵게 한다. 그것의 초기화시에 일부 부분들에서의 반사율도 감소시킨다. 따라서, Zn의 비율, 즉, 상기 조성식 (1)에서의 y는 10 원자 백분율 이하이고, 바람직스럽기로는 8 원자 백분율 이하이다.
우수한 재기입 성능, 비정질 및 결정 안정성들 그리고 간단한 초기화를 가진 상 변화 기록층이, 상기 조성식 (1)에서 지시된 범위내의 In, Sb 및 Zn의 적합한 조합에 의해 설계될 수 있다.
또한, 제2 태양의 상 변화 기록층은 다음의 조성식 (2)에 의해 표현되는 상 변화 재료를 포함하는데:
[(Sb100-zSnz)100-xInx]100-yZny ... 조성식 (2)
조성식 (2)에서, x, y 및 z는 개개 원소들의 원자 백분율을 나타내고, z는 0 원자 백분율 ≤ z ≤ 25 원자 백분율이며, x는 10 원자 백분율 ≤ x ≤ 27 원자 백분율이고, y는 1 원자 백분율 ≤ y ≤ 10 원자 백분율이다.
상기 조성식 (2)에 의해 표현되는 상 변화 재료는 Sb가 Sn에 의해 부분적으로 대체된 상태에서 조성식 (1)에 의해 표현되는 그것과 등가이다. 다시 말해, 그것은 Sb의 일부(1 원자 백분율 내지 25 원자 백분율)가 상 변화 기록층의 메인 컴포넌트로서의 Sn에 의해 대체되는 조성을 가진 상 변화 재료이다. Sn에 의한 Sb의 부분적인 대체는 초기화시의 결정화 속도 및 불균일성을 향상시키고, 결과적으로, 적합한 재기입 성능이 실현될 수 있다. 그러나, Sb에 관한 Sn의 비율, 즉, z는 0 원자 백분율 내지 25 원자 백분율이고, 바람직스럽기로는 2 원자 백분율 내지 20 원자 백분율이다. Sb의 비율이 25 원자 백분율을 초과할 때, 변조는 감소되고 지터는 감소되지 않는다.
기록층 및 전이 선속도를 정의하는 것에 의해, 본 발명의 광 기록 매체는 높은 민감도, 간단한 초기화, 비정질 및 결정 안정성들을 갖고, 낮은 지터를 유지하는 상태에서, 우수한 재기입 내구성을 나타낼 수 있다.
조성식 (2)에서의 x 및 y는 조성식 (1)에서의 x 및 y와 등가이다.
상 변화 기록층은 바람직스럽기로는 6 nm 내지 22 nm의 두께를 갖고, 좀더 바람직스럽기로는 8 nm 내지 16 nm의 두께를 가진다. 감소된 변조, 결정화 속도에서의 상당한 감소 및 재생 광의 감소된 안정성과 같은, 다양한 역효과들 때문에, 6 nm 미만의 두께에 의해서는 재기입이 어려워진다. 두께가 22 nm를 초과하는 경우에는, 반복되는 재기입들 이후의 지터 증가가 중요해진다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 광 기록 방법에 사용되는 광 기록 매체들의 구성 실시예들을 나타낸다. 도 16은 DVD+RW, DVD-RW 및 HD DVD RW와 같은 매체의 실시예이다. 도 17은 블루레이 디스크의 실시예이다.
도 16에서, 가이드 그루브를 가진 투명 기판(1)상에, 하나 이상의 제1 보호층(2), 기록층(3), 제2 보호층(4) 및 반사층(5)이 입사 광의 방향으로부터 이 순서로 적층된다. DVD 및 HD DVD의 경우들을 위해, 스핀-코팅 방법에 의해 반사층(5)상에 유기 보호층이 형성된다. 동일한 사이즈 및 대체로 동일한 재료를 가진 (도시되어 있지 않은) 플레이트가 기판으로서 추가적으로 본딩된다.
도 17에서는, 투명 커버층(7), 제1 보호층(2), 기록층(3), 제2 보호층(4), 반사층(5) 및 가이드 그루브를 가진 투명 기판(1)이 입사 광의 방향으로부터 이 순서로 적층된다.
도 16 및 도 17에 도시된 광 기록 매체들은 단층 기록층을 가진 광 기록 매체의 실시예를 나타내고, 사이의 투명한 중간층에 의해 2개 기록층들을 가진 광 기록 매체도 사용될 수 있다. 이 경우, 입사광에 관해서 전층은 반투명해야 하는데, 기록 및 재생은 배층에서 발생하기 때문이다.
-기판-
기판 재료의 실시예들로는 유리, 세라믹스 및 수지들을 들 수 있다. 이들 중에서도, 성형성 및 비용의 관점에서 수지들이 적합하다.
수지들의 실시예들로는 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴 스티렌 코폴리머 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 실리콘 수지, 플루오르 수지, ABS 수지 및 우레탄 수지를 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리카보네이트 수지 및 아크릴 수지가 성형성, 광 특성들 및 비용의 관점에서 특히 바람직스럽다.
기판은 사이즈, 두께 및 그루브 형태가 표준들을 만족시키도록 형성된다.
기록 및 재생은 픽업(pick-up)의 서보 메커니즘(servo mechanism)에 의하여 그루브의 중앙에서 조사될 레이저 빔을 제어하는 것에 의해 수행된다. 이 제어를 위해, 빔의 스캐닝 방향에 관하여 수직 방향으로 가이드 그루브에 의해 회절되는 광이 모니터링되고, 레이저 빔은, 스캐닝 방향에서의 측면 신호 레벨들이 상쇄되도록 그루브의 중앙에 배치된다. 이 제어를 위해 사용되는 회절 광의 신호 강도는 빔 지름, 그루브 폭 및 그루브 깊이 사이의 관계에 의해 판정되고, 그것은 일반적으로 푸시-풀 신호(push-pull signal)라고 하는 신호 강도로 변환된다. 신호 강도는 그루브 폭이 증가함에 따라 증가하지만, 기록 마크들 사이의 트랙 피치가 고정되어 있으므로, 한계가 있다.
예를 들어, 0.74 ㎛의 트랙 피치를 가진 DVD 기록 시스템은 바람직스럽게도 비기록 상태에서 0.2 내지 0.6의 신호 강도를 가진다. DVD+RW, DVD+R, DVD-RW 및 DVD-R을 위해서도 그것들의 개개 기입 표준들에서 유사한 값들이 정의된다. JP-A 제2002-237096호는 이 값에 대응되는 그루브 폭이 그루브의 하단에서 0.17 ㎛ 내지 0.30 ㎛인 것이 바람직스럽다는 것을 개시한다. 고속 광 기록 매체를 위해, 그것은 0.20 ㎛ 내지 0.30 ㎛인 것이 바람직스럽다.
블루 LD를 이용하는 기록 및 재생 시스템에서, 그루브 폭은 빔 지름과의 선형 관계에 기초해 유사하게 정의된다. 어떤 경우에서든, 그루브 폭은 트랙 피치의 약 절반 또는 절반에 조금 못 미치도록 구성된다.
이러한 가이드 그루브는 일반적으로 워블이고, 그에 따라, 기록 장치는 기록시의 주파수를 샘플링할 수 있다. 그것은, 워블의 상을 변환하고 소정 범위내에서 주파수를 변경하는 것에 의해, 기록을 위해 필요한 어드레스 및 정보와 같은 입력을 허용한다.
본 발명의 광 기록 방법에 관하여, 기입 전략 및 기입 전력과 같은 기록을 위해 필요한 정보는, 최적 기입 전략 및 기입 전력의 기록을 위해, 기록 장치에 의해 판독되는 디스크의 제일 안쪽 부분, 즉, 인입 영역(lead-in region)에 입력되고; 그에 따라, 최적 기록 속도에서의 기록이 수행된다.
-제1 보호층-
제1 보호층을 위한 재료는 특별히 제한되지 않으며, 지금까지 공지된 재료들로부터 애플리케이션들에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그것에 관한 실시예들로는 Si, Zn, In, Mg, Al, Ti 및 Zr의 산화물; Si, Ge, Al, Ti, B 및 Zr의 질화물; Zn 및 Ta의 황화물; Si, Ta, B, W, Ti 및 Zr의 탄화물; 다이아몬드형 탄소; 및 그것에 관한 혼합물을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 7/3 내지 8/2에 가까운 몰비의 ZnS 및 SiO2의 혼합물이 바람직스럽다. 특히, 기록층과 기판 사이에 배치되어 열 팽창, 고온 및 실온에서의 변화들에 의해 발생되는 열 손상들의 영향을 받는 제1 보호층을 위해서는, 몰 기준(molar basis)의 (ZnS)80(SiO2)20이 바람직스러운데, 광 상수들, 열 팽창 계수들 및 탄성 계수(modulus of elasticity)가 이 조성을 위해 최적화되어 있기 때문이다. 적층된 형태의 상이한 재료들을 사용할 수도 있다.
제1 보호층의 두께는 반사율, 변조 및 기록 민감도에 크게 영향을 미친다. 제1 보호층은 디스크의 반사율이 아래쪽 보호층의 두께에 관하여 그것의 국지적 최소값을 나타내는 두께를 갖는 것이 바람직스러운데, 그것이 기록 민감도를 향상시키기 때문이다. (ZnS)80(SiO2)20(몰 백분율)을 가진 제1 보호층의 두께는 DVD를 위한 기록 및 재생 파장과 관련한 적합한 신호 특징들을 위해서는 40 nm 내지 80 nm, 블루레이 디스크를 위해서는 20 nm 내지 50 nm, HD DVD를 위해서는 30 nm 내지 60 nm인 것이 바람직스럽다. 제1 보호층의 두께가 이 범위들 미만일 경우, 과도한 열이 기판을 손상시킬 수 있고 그루브 형태를 변형시킬 수 있다. 두께가 이 범위들을 초과할 경우, 디스크 반사율은, 민감도를 감소시키면서 높아진다.
-제2 보호층-
제1 보호층을 위한 재료가 애플리케이션들에 따라 제2 보호층을 위해서도 사용될 수 있다. 그것에 관한 실시예들로는 Si, Zn, In, Mg, Al, Ti 및 Zr의 산화물; Si, Ge, Al, Ti, B 및 Zr의 질화물; Zn 및 Ta의 황화물; Si, Ta, B, W, Ti 및 Zr의 탄화물; 다이아몬드형 탄소; 및 그것에 관한 혼합물을 들 수 있다. 제2 보호 층 역시 반사율 및 변조에 영향을 미치고, 기록 민감도에 대한 영향이 가장 중요하다. 따라서, 적합한 열 전도성을 가진 재료를 사용하는 것이 중요하다. 7/3 내지 8/2에 가까운 몰비의 ZnS 및 SiO2의 혼합물에 의해 바람직스러운 기록 민감도가 획득될 수 있는데, 그것의 작은 열 전도성으로 인해 열 방출 속도가 감소되기 때문이다. 고속 기록을 위해서는 높은 열 전도성의 재료가 선택될 수도 있다. 높은 열 전도성의 재료에 대한 실시예로는 In2O3, ZnO 및 SnO를 메인 컴포넌트로서 가진 투명 도전 필름으로서 공지되어 있는 재료, 그것에 관한 혼합물, TiO2, Al2O3 및 ZrO2를 메인 컴포넌트로서 가진 재료 및 그것에 관한 혼합물을 들 수 있다. 더 나아가, 적층 형태의 상이한 재료들을 사용할 수도 있다.
제2 보호층의 두께는 4 nm 내지 50 nm인 것이 바람직스럽고, 6 nm 내지 20 nm인 것이 좀더 바람직스럽다. 두께가 4 nm 미만일 경우, 기록층의 광 흡수율은 감소한다. 기록층에서 발생된 열은 반사층으로 좀더 용이하게 확산하고, 그에 따라, 기록 민감도가 크게 감소될 수 있다. 두께가 50 nm를 초과할 경우, 제2 보호층에서 크랙(crack)이 발생할 수도 있다.
-반사층-
반사층을 위한 재료로서는, 메인 컴포넌트로서 Al, Au, Ag 및 Cu와 같은 금속 및 그것에 관한 합금이 바람직스럽다. 합금을 만들 때의 추가 원소의 실시예들로는 Bi, In, Cr, Ti, Si, Cu, Ag, Pd 및 Ta를 들 수 있다.
반사층은 기록 및 재생시에 광을 반사시켜 광 사용 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 기록시에 발생된 열을 방출하기 위한 열 방출층으로서의 역할을 가정한다. 단층 광 기록 매체의 경우 또는 복층 광 기록에서의 기록이 광 입사 방향으로부터 뒤쪽의 기록층 매체에서 발생하는 경우를 위해, 반사층은 광 사용 효율성 및 충분한 냉각 속도의 관점에서 70 nm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직스럽다. 그러나, 광 사용 효율성 및 냉각 속도는 소정 두께 이상에서 포화한다. 반사층이 지나치게 두꺼울 때, 기판이 휘어질 수 있거나 필름 스트레스로 인해 필름들이 벗겨질 수 있다. 따라서, 두께는 300 nm 이하인 것이 바람직스럽다.
복층 기록 매체의 입사 광으로부터 앞쪽의 반사층은 광을 투과시켜야 하므로 감소된 두께를 가져야 하고, 두께는 5 nm 내지 15 nm인 것이 바람직스럽다. 그러나, 열화된 열 방출 특성들로 인해 적합한 기록이 수행될 수 없다. 따라서, 이하에서 설명되는 열 방출층이 사용된다.
-경계층-
상 변화 기록층과 제1 보호층 사이 또는 상 변화 기록층과 제2 보호층 사이에는, 제1 보호층 또는 제2 보호층으로서 사용되는 것과는 상이한 산화물, 질화물 및 탄화물와 같은 재료를 포함하고 있는 경계층이 할당될 수 있다. 이와 같이, 광 특성들 및 열 특성들은 제1 보호층 또는 제2 보호층에서 주로 조정되고, 결정화 속도는 주로 경계층에서 조정된다.
경계층은 적어도 Ge 또는 Si를 포함하는 산화물을 갖는 것이 바람직스럽다. Ge 또는 Si를 포함하고 있는 산화물을 가진 층이 상 변화 기록층(3)에 인접하고 있을 때, 적합한 재기입을 위한 기록 속도의 범위가 넓어질 수 있다.
Ge 또는 Si를 포함하고 있는 산화물의 기능은 산화의 정도에 따라 달라진다. 예를 들어, GeO2 및 SiO2를 포함하여, 산화물이, 산소에 의해 포화될 때, 적합한 재기입이 고속에서 실현될 수 있다. 예를 들어, GeO 및 SiO를 포함하고 Ge 및 Si와 같은 비산화 원소들을 추가로 포함하여, 산화물이 산소에 의해 포화되지 않았을 때, 적합한 재기입은 좀더 낮은 속도에서 실현될 수 있다. 기능에서의 차이를 위한 원인은 여전히 불분명하지만, 산소로써 포화된 산화물은 상 변화 기록층(3)의 핵 생성을 촉진하는 기능을 갖고 산소로써 포화되지 않은 산화물은 반대로 기록층에서의 핵 생성을 억제하는 기능을 가진다고 가정된다.
보통의 Ar 분위기에서 타겟을 스퍼터링하는 것에 의해 산화 정도가 상이한 경계층이 획득될 수 있는데, 여기에서, 타겟은 소정 조성을 발생시키는 혼합비를 가진 GeO2와 Ge의 혼합물 또는 SiO2와 Si의 혼합물에 의해 또는 가스 유속들의 비가 달라지는 Ar 가스와 O2 가스의 혼합물의 분위기에서 Ge 또는 Si를 타겟으로서 스퍼터링하는 것에 의해 형성된다.
핵 생성을 제어하는 것이 고려되므로, Ge 및 Si를 포함하고 있는 산화물은 상 변화 기록층(3)과 이웃하는 것에 의해 그것의 효과를 발휘한다. 레이저 빔의 조사에 의해 가열된 상 변화 기록층(3)은 반사층(5)을 가진 제2 보호층(4)의 측면으로부터 냉각되고, 핵 생성은 제2 보호층(4)의 측면에서 주로 발생한다. 따라서, 경계층은, 그것이 제2 보호층(4)의 측면에 할당될 때 좀더 효과적이다.
1 nm 미만의 두께에서는 균일한 층이 형성될 수 없고 기능이 안정적이지 않 으므로, 경계층은 2 nm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직스럽다. 최대 두께는 일반적으로 광 특성들과 열 특성들 사이의 균형에 기초해 판정되고; 일반적으로, 그것은 10 nm 이하인 것이 바람직스럽다.
-열 방출층-
열 방출층은 반사층과 중간층 사이에 설치되어, 입사 광으로부터 복층 광 기록 매체의 앞쪽에 기록이 수행될 때, 조사를 보장하고 반사율을 조정한다. 열 방출층을 위한 재료의 실시예로는 In2O3, ZnO 및 SnO를 메인 컴포넌트로서 가진 투명 도전 필름으로서 공지되어 있는 재료, 그것에 관한 혼합물, TiO2, Al2O3 및 ZrO2를 메인 컴포넌트로서 가진 재료 및 그것에 관한 혼합물을 들 수 있다. 기록층의 조성에 따라, 조사 특성은 중요하지 않을 수도 있다. 그 경우, 보호 필름으로서 흔히 사용되는 ZnS 및 SiO2의 혼합물이 사용될 수도 있다.
열 방출층은 10 nm 내지 150 nm의 두께를 갖는 것이 바람직스럽고, 20 nm 내지 80 nm의 두께를 갖는 것이 좀더 바람직스럽다. 두께가 10 nm 미만일 때, 그것은 열 방출층 또는 광 조정층으로서 충분하게 기능하지 않을 수도 있다. 그것이 150 nm를 초과할 때, 기판이 휘어질 수 있거나 필름 스트레스로 인해 필름들이 벗겨질 수도 있다.
-반-황화층(anti-sulfuration layer)-
반사층이 Ag 또는 Ag 합금을 포함하고 제2 보호층이 ZnS 및 SiO2의 혼합물과 같은 S를 가진 필름을 포함할 때, 반-황화층이 제2 보호층과 반사층 사이에 설치되 어, 저장 동안 반사층의 황화에 의해 발생되는 결함을 방지한다.
반-황화층을 위한 재료의 실시예들로는 Si, SiC, TiC, TiO2 및 TiC와 TiO2의 혼합물을 들 수 있다. 반-황화층의 두께가 1 nm 미만이면, 균일한 필름이 형성되지 않고 반-황화 기능은 약화된다. 따라서, 반-황화층은 2 nm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직스럽다. 최대 두께는 일반적으로 광 특성들과 열 특성들 사이의 균형에 기초해 판정되고; 대체로, 그것은 적합한 재기입 성능을 위해 10 nm 이하인 것이 바람직스럽다.
-중간층-
복층 광 기록 매체에서 각 층을 분리하기 위해 중간층이 할당되고, 그것이 DVD 및 HD DVD를 위해서는 50 ㎛ 그리고 블루레이 디스크를 위해서는 25 ㎛ 두께를 가진 투명 수지층에 의해 형성된다.
-커버층-
블루레이 디스크에서의 커버층은 광의 입사 및 투과를 허용하는 층이다. 커버층이 단층 광 기록 매체를 위해서는 100 ㎛ 그리고 복층 광 기록 매체를 위해서는 75 ㎛ 두께를 가진 투명 수지층에 의해 형성된다.
상술된 층들은 스퍼터링에 의해 기판 상에 순차적으로 형성된다. 그 다음, 유기 보호 필름이 형성되어 본딩되거나, 커버층이 형성된다. 초기화 프로세스 이후에, 광 기록층이 생산된다.
초기화는 1 W 내지 2 W의 강도를 가진 1 × (수십 내지 수백) ㎛의 레이저 빔이 스캔되고 조사되어 필름 증착 직후에 비정질 상태였던 기록층을 결정화하는 프로세스이다.
본 발명은 다음에서 제시되는 실시예들을 참조하여 좀더 상세하게 설명되겠지만, 이것들이 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
지터 값(σ/Tw)이 실시예들(A-1 내지 A-25) 및 비교예들(A-1 내지 A-6)에서의 적합한 기록 특성들을 위한 지시로서 사용된다. 지터의 설계 명세(specification of jitter)가 DVD+RW를 위해서는 9 % 이하이고 블루레이 디스크를 위해서는 6.5 % 이하이다. 따라서, 적합한 재기입 성능은 지터가 이 표준들을 만족시켰을 때 또는 이 설계 명세들에 근접했을 때 획득되었다고 생각된다.
(실시예들(A-1 내지 A-9) 및 비교예들(A-1 내지 A-6))
12 cm 지름, 0.6 mm 두께 및 0.74 ㎛ 트랙 피치의 그루브를 가진, 폴리카보네이트 수지로 이루어진, 디스크 기판이 고온에서 건조되었다. 기판 상에, 제1 보호층, 기록층, 제2 보호층, 반-황화층 및 반사층이 이 순서대로 순차적으로 적층되어, 상 변화 광 기록 매체가 준비되었다.
좀더 구체적으로, Unaxis, Ltd.에 의해 제조된 스퍼터링 장치, DVD Sprinter에 의해, 65 nm 두께의 제1 보호층이 8 대 2의 몰비를 가진 ZnS-SiO2 타겟에 의해 기판 상에 증착되었다. 제1 보호층상에, 16 nm의 두께를 가진 기록층이 0.4 Pa(3 × 10-3 Torr)의 Ar 가스압 및 300 mW RF 전력의 스퍼터링 조건들하에서 표 1에 도시된 원자 기초(atom basis)의 조성을 가진 합금 타겟에 의해 증착되었다. 기록층 상에는, ZnS-SiO2 타겟의 제1 보호층과 동일한 방식으로 10 nm의 두께를 가진 제2 보호층이 증착되었다. 더 나아가, 7 대 3 질량비의 TiC 및 TiO2를 가진 반-황화층 및 200 nm의 두께를 가진 Ag 반사층이 적층되었다. 그 다음, 반사층상에는, 아크릴 자외선-경화 수지(Dainippon Ink 및 Chemicals Incorporated에 의해 제조된 SD318)가 스핀-코팅 방법에 의해 필름이 5 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖도록 도포되고, 자외선 경화를 거쳐 유기 보호층을 형성하였다. 다음으로, 유기 보호층상에는, 12 cm 지름 및 0.6 mm 두께를 가진, 폴리카보네이트 수지로 이루어진, 디스크 기판과 등가인, 더미 기판이 적층되었다. 이와 같이, 실시예들(A-1 내지 A-9) 및 비교예들(A-1 내지 A-6)을 위한 상 변화 광 기록 매체들이 준비되었다.
다음으로, 각각의 광 기록 매체는 큰-지름 LD에 의하여 초기화를 위해 결정화되었다.
획득된 광 기록 매체 각각에 대해 18 m/s(약 5.15배속) 및 10배속(약 35 m/s)의 기록 속도에서 EFM+ 변조 방법에 의해 기록이 수행되었다. 기록 및 재생은 659 nm 파장의 광 픽업 및 0.65 수치 구경(NA)의 대물 렌즈를 가진 DVD 평가 시스템(Pulstec Industrial Co., Ltd.에 의해 제조된 DDU-1000)을 사용해 DVD 시스템의 표준 기록 및 재생 절차에 따라 수행되었다.
2T 기입 전략이 18 m/s에서의 기록을 위해 사용되었고, 1T, 2T 및 블록 기입 전략들이 10배속에서의 기록을 위해 이용되었다.
도 8에 도시된 기입 전략이 2T 기입 전략에 적용되었다. 좀더 구체적으로, 펄스 폭 값들(Tmp 및 T3)이 낮은 속도에서는, 각각, 0.55T 및 0.725T였고, 높은 속도에서는, 각각, 0.625T 및 0.8125T였는데, 여기에서, T는 기준 클록 주기를 나타낸다. 펄스 지연량들(dT3, Td1, Td2 및 Td3) 뿐만 아니라 오프-펄스 폭들(Toff3 및 Toff)이 각각의 광 기록 매체를 위해 최적화되고 판정되었다. 4T 이상의 길이를 가진 마크를 형성하기 위한 τw/(τw+τb)의 값은 0.35 이하로 유지되었다. 기입 전력에 관하여, Pb는 0.1 mW로 고정되었고, Pw 및 Pe는 각각의 광 기록 매체를 위한 지터가 그것의 최소값이도록 판정되었다.
1T 기입 전략과 관련해서는, 도 7A에 도시된 바와 같이, 펄스들의 수가 길이 n의 마크를 위해 n-1인 전략만이 고속 기록에 적용되었다. 선행 가열 펄스의 폭은 0.7T로 설정되었고, 나머지 펄스들의 폭은 0.5T로 설정되었으며, 마지막 오프-펄스는 최소 지터를 위해 최적화되었다. 이 구성들이 각각의 광 기록 매체에 사용되었다. 결과적으로, τw/(τw+τb)의 값은 모든 매체들을 위해 0.5 내지 0.8이었다. 기입 전력과 관련하여, Pb는 0.1 mW로 고정되었고, Pw 및 Pe는 각각의 광 기록 매체를 위한 지터가 그것의 최소값이도록 판정되었다.
도 10에 도시된 전략이 블록 기입 전략으로서 이용되었다. 3T 마크를 위해 사용된 패턴은 평탄 펄스(flat pulse)였고, 4T 마크 내지 14T 마크를 위한 패턴은 함몰 펄스(pulse with a depression)였다. 3T 마크의 펄스 폭은 2T이고, 4T 이상의 마크를 기록하기 위한 패턴을 위해, Ttop 및 Tlp은, 각각, 1.2T 및 0.8T로 설정되 었고, 총 펄스 폭은 [(3T 펄스 길이) + (n-3)]으로 설정되었는데, 여기에서, n은 마크 각각의 길이이다. 기입 전력 값들은 다음과 같이 판정되었다. Pe는 5 mW로 고정되었다. Pw를 위한 조건들은, 기록 마크의 폭이 포화되거나 포화의 90 %이도록 판정되었는데, 이는 변조에 기초해 평가되었다. 그 다음, Ph는 최소 지터를 위해 최적화되었고, Pe도 최적화되었다. 도 10의 점선에 의해 지시되는 Pb의 오프-펄스(off-pulse)를 사용할 수도 있었지만, 이 테스트에서 그것은 사용되지 않았다.
재생은 3.5 m/s 속도, 0.7 mW 재생 전력에서 수행되었다. 지터, 기준 윈도 폭(Tw)에 의해 정규화된 마크 각각의 가장자리 부분의 표준 편차(σ)(σ/Tw), 변조(기록 마크의 최대 반사율을 표현하는 Rmax 및 기록 마크의 최소 반사율을 표현하는 Rmin에 의한 (RmaxㆍRmin)/Rmax)) 및 삭제된 부분의 반사율이 평가되었다. 결과들은 표 1에 도시된다.
| 기록층 조성 | 반사율 R | 전략 | 18 m/s | 10배속(약 35 m/s) | ||||||
| Pw (mW) | Pa (m/W) | σ/Tw (%) | Pw (mW) | Pa (m/W) | σ/Tw (%) | 변조 M | ||||
| 실시예 A-1 | (In18Sb82)95Zn5 | 0.27 | 1T | - | - | - | 33 | 8.0 | 8.5 | 0.55 |
| 실시예 A-2 | 블록 | - | - | - | 26 | 7.4 | 8.7 | 0.54 | ||
| 비교예 A-1 | 2T | 29 | 5.6 | 7.9 | 25 | 7.6 | 12.0 | 0.63 | ||
| 실시예 A-3 | (In18Sb82)95Ge5 | 0.25 | 1T | - | - | - | 34 | 8.4 | 8.7 | 0.57 |
| 실시예 A-4 | 블록 | - | - | - | 26.5 | 8.0 | 9.0 | 0.58 | ||
| 비교예 A-2 | 2T | 30 | 6.4 | 7.6 | 26 | 8.0 | 11.7 | 0.64 | ||
| 실시예 A-5 | (In18Sb82)94Zn3Ge3 | 0.26 | 1T | - | - | - | 34 | 8.2 | 9.0 | 0.53 |
| 실시예 A-6 | 블록 | - | - | - | 26 | 7.8 | 9.2 | 0.54 | ||
| 비교예 A-3 | 2T | 30 | 6.0 | 7.5 | 26 | 8.0 | 13 | 0.64 | ||
| 실시예 A-7 | (In18Sb82)95Ge5 | 0.28 | 블록 | - | - | - | 28 | 6.2 | 9.1 | 0.58 |
| 비교예 A-4 | 2T | 35 | 7.0 | 13.2 | - | - | - | - | ||
| 실시예 A-8 | (In24Sb76)95Ge5 | 0.23 | 1T | - | - | - | 30 | 7.8 | 10.0 | 0.57 |
| 비교예 A-5 | 2T | 27 | 6.4 | 7.5 | - | - | - | - | ||
| 실시예 A-9 | (In16Sb84)92Zn8 | 0.23 | 1T | - | - | - | 28 | 6.8 | 10.0 | 0.58 |
| 비교예 A-6 | 2T | 26 | 6.0 | 7.8 | - | - | - | - | ||
표 1에서의 결과들은, 길이가 4T 이상인 마크를 형성하기 위한 τw/(τw+τb)의 값이 0.35 이하였음에도 불구하고, 18 m/s에서의 기록들이, 예를 들어, A-7을 제외하면, 바람직스럽게도 8 % 미만의 지터를 초래하였다는 것을 나타낸다. 실시예(A-7)는 비정상적인 재결정화의 다수 발생들을 직면하였고, 지터는 감소될 수 없었다. 10배속 기록들과 관련하여, 변조는 0.60 미만이었고, 지터는 τw/(τw+τb)가 0.50 이상인 1T 기입 전략 및 블록 기입 전략의 경우들을 위해 10 % 미만이었다. 실시예(A-7)에서의 지터는 10 % 미만이었는데, 비정상적인 재결정화를 위한 발생 조건이 쉽게 생성될 수 없었기 때문이다.
그러나, 비교예들(A-1 내지 A-6)은, 0.35 이하의 τw/(τw+τb) 값에서 2T 기입 전략이 사용되었을 때, 변조는 0.60을 초과하였다는 것과 지터는 10 % 이하로 조정될 수 없었다는 것을 나타내었다.
(실시예(A-10))
실시예들(A-1 내지 A-4)에서 준비된 상 변화 광 기록 매체들에 대해, 도 7A에 도시된 1T 기입 전략에 의해 12배속(약 42 m/s)에서의 고속 기록들이 수행되었고 기록 마크들의 폭이 모니터링되었다. 여기에서, 1T 기입 전략의 패턴 및 재생 조건들은 실시예(A-1)에서의 그것들과 등가였다.
기입 전력이 30 mW 이상이었을 때 변조는 0.45를 초과하였다는 것과 기록 마크의 폭이 0.28-㎛ 그루브의 약 75 %였다는 것이 밝혀졌다. 반사율은 0.25였고, R×M은 0.11을 초과하였다. 지터는 10 %였다.
상기 조건들로부터, 기입 전력이 증가되었다. 기입 전력이 36 mW였을 때, 지터는 9.3 %였고, 반사율은 0.25였으며, R×M은 0.14였다. 기록 마크의 폭은 그루브 폭의 약 90 %였다.
기입 전력이 추가적으로 증가되었다. 기입 전력이 39 mW였을 때, 마크 폭은 그루브 폭과 거의 등가이거나 약간 작았다. 기입 전력이 추가적으로 증가되었음에도 불구하고, 마크는 퍼지지 않았다. 이 시점에서, 변조는 0.59였고,지터는 9.8 %였다.
(실시예(A-11))
기록층들 및 제1 보호층들의 두께들이 매체들의 반사율이, 각각, 18 %, 22 %, 24 % 및 30 %이도록 조정되었다는 것을 제외하면, 실시예(A-1)와 동일한 방식으로 광 기록 매체들이 준비되었다. 각각의 광 기록 매체를 위해, 2T 기입 전략에 의해 6배속에서 기록이 수행되었고, 기입 전력을 변경하는 것에 의해 변조가 조정되었다. 더 나아가, 재생시의 오류율이 평가되었다. 결과들은 도 18에 도시되어 있다.
도 18에서의 결과들은, 기입 전력을 감소시키는 것에 의해 변조가 감소한다는 것을 나타낸다. 도 18에서의 수직 점선은, R×M의 값이 0.11인 상태에서, 각각, 18 %, 22 %, 24 % 및 30 %의 반사율을 위한 변조, 즉, 0.6, 0.5, 0.46 및 0.37을 나타낸다.
도 18에서의 결과들은 R×M의 값이 0.11에 근접했을 때 오류율들이 급격히 증가하였다는 것도 나타낸다. 변조가 작았을 때, 오류율은 0.11보다 큰 변조에 의해 증가하기 시작하였다. 그러나, R×M의 값이 0.11인 변조에 의해서는, 수평 실선(A)에 의해 나타나는 DVD의 정정 능력 레벨보다 낮은 오류율이 획득되었다.
따라서, 변조(M)가 작다고 하더라도, 반사율이 높다면, 보통의 사용을 유지할 수 있는 기록 시스템이 실현될 수 있다.
(실시예들(A-12 내지 A-18) 및 비교예들(A-7 내지 A-13))
12 cm 지름, 0.6 mm 두께 및 0.74 ㎛ 트랙 피치의 그루브를 가진, 폴리카보네이트 수지로 이루어진, 기판 상에, 60 nm 두께의 제1 보호층이 8 대 2의 몰비를 가진 ZnS-SiO2 타겟에 의해 Unaxis, Ltd.에 의해 제조된 스퍼터링 장치, DVD Sprinter에 의해 증착되었다. 제1 보호층상에는, 14 nm 두께 및 표 2에 도시된 조성을 가진 기록층이, 전력을 제어하면서, In20Sb80, Ge, Zn 및 Te의 다중 소스를 사용하는 코-스퍼터링(co-sputtering)에 의해 증착되었다. 기록층상에는, 6 nm 두께 및 8 대 2의 몰비를 가진 ZnS-SiO2를 가진 제2 보호층, 질량비 7 대 3의 TiC 및 TiO2를 가진 반-황화층 및 200 nm 두께의 Ag 반사층이 스퍼터에 의해 적층되었다. 그 다음, 유기 보호층(Dainippon Ink 및 Chemicals Incorporated에 의해 제조된 SD318)에 스핀-코팅 방법이 적용되어, 0.6 mm 두께의 더미 기판이 적층되었다. 이와 같이, 실시예들(A-12 내지 A-18) 및 비교예들(A-7 내지 A-13)을 위한 상 변화 광 기록 매체들이 준비되었다.
다음으로, 각각의 광 기록 매체는 큰-지름 LD에 의하여 초기화를 위해 결정화되었다.
각각의 광 기록 매체를 위해, 전이 선속도 및 기록 성능이 660 nm 파장의 광 픽업 및 0.65의 수치 구경(NA)을 가진 DVD 평가 시스템(Pulstec Industrial Co., Ltd.에 의해 제조된 DDU-1000)을 사용해 평가되었다. 결과들은 표 2에 도시되어 있다. 각각의 광 기록 매체는 기록층에서의 원소들의 유형들 및 양들에 따라 상이한 전이 선속도를 가졌다. 전이 선속도는 15 mW의 표면 전력에 의해 측정된 값이었다. 3T 내지 14T로 이루어진 무작위 패턴이 EFM+ 변조 방법에 의해 각각의 광 기록 매체 상에 8배속(약 28 m/s), 10배속(약 35 m/s) 및 12배속(약 42 m/s)의 기록 속도에서 10회씩 기록되었다.
표 2에서, 'OK'는 지터(σ/Tw)가 10 % 이하인 경우를 나타내고; 'NG'는 그렇지 않은 경우를 나타낸다.
8배속에서의 기록들은 변조(M)가 0.60 이상이도록 수행되었다. 10배속 및 12배속에서의 기록들을 위해서는, 변조(M)가 0.60을 초과하는 경우 및 0.60 미만인 경우가 별도로 평가되었다. 변조가 0.60을 초과하는 상태에서의 8배속 내지 12배속 기록을 위해서는 2T 기입 전략이 사용되었고, 기록들은, 선행 펄스(leading pulse) 및 후미 펄스(trailing pulse)의 위치들 및 폭들 뿐만 아니라 전력들이 최적화된 상태에서, 0.6T의 가열 펄스 폭 및 1.4T의 냉각 펄스 폭을 가진 다중 펄스에 의해 수행되었다. 4T 이상의 길이를 가진 마크를 형성하기 위한 τw/(τw+τb)의 값은 0.35 이하였다.
변조(M)가 0.60 이하인 10배속 및 12배속에서의 기록들을 위해서는 1T 기입 전략이 사용되었고, 기록들은, 선행 펄스 및 후미 펄스의 위치들 및 폭들 뿐만 아니라 전력들이 최적화된 상태에서, 0.55T의 가열 펄스 폭 및 0.45T의 냉각 펄스 폭을 가진 다중 펄스에 의해 수행되었다. 4T 이상의 길이를 가진 마크를 형성하기 위한 τw/(τw+τb)의 값은 0.50 내지 0.8이었다. 또한, 모든 기록 조건들을 위해, 최적화된 전력(Pe/Pw)의 값은 0.23 내지 0.33의 범위였다.
| 기록층 (원자 백분율) | 전이 선속도 (m/s) | 반사율 R | 8배속 | 10배속 | 12배속 | R×M | |||
| M >0.60 | M >0.60 | M≤0.60 | M >0.60 | M≤0.60 | |||||
| 실시예 A-12 | In19Sb74Zn7 | 18 | 0.24 | - | - | OK | - | NG | 0.118 |
| 비교예 A-7 | NG | NG | - | NG | - | - | |||
| 실시예 A-13 | In19Sb75Zn3Ge3 | 20 | 0.25 | - | - | OK | - | NG | 0.129 |
| 비교예 A-8 | NG | NG | - | NG | - | - | |||
| 실시예 A-14 | In19Sb75Ge6 | 21 | 0.26 | - | - | OK | - | NG | 0.141 |
| 비교예 A-9 | OK | NG | - | NG | - | - | |||
| 실시예 A-15 | In19Sb77Zn2Ge2 | 26 | 0.29 | - | - | OK | - | OK | 0.138 |
| 비교예 A-10 | OK | OK | - | NG | - | - | |||
| 실시예 A-16 | In19Sb77Zn4 | 30 | 0.28 | - | - | OK | - | OK | 0.132 |
| 비교예 A-11 | OK | OK | - | NG | - | - | |||
| 실시예 A-17 | In19Sb76Te5 | 31 | 0.25 | - | - | OK | - | OK | 0.124 |
| 비교예 A-12 | NG | OK | - | OK | - | - | |||
| 실시예 A-18 | In20Sb80 | 34 | 0.27 | - | - | NG | - | OK | 0.130 |
| 비교예 A-13 | NG | NG | - | OK | - | - | |||
표 2의 결과들에서, R×M의 값은 광 기록 매체 각각의 반사율(R)과 10배속 또는 12배속 기록시의 지터가 10% 이하이고 변조(M)가 0.60 이하인 변조(M)의 곱을 나타낸다. 어떤 경우에서든 변조는 0.4 이상이었다.
재기입들이 전이 선속도보다 5 m/s 내지 18 m/s만큼 큰 선속도에서 수행되었을 때, M ≥ 0.60의 조건하에서는 열화하는 지터로 인해 적합한 재기입 성능이 획득될 수 없었지만, M ≤ 0.60 조건하에서는 적합한 재기입 성능이 획득되었다. 특히, 실시예들(A-14 내지 A-16)의 광 기록 매체들에서의 재기입은 8배속 광 기록 매체에서의 기록을 위한 것들과 동일한 조건들에 따라 8배속에서 가능하였고, M ≤ 0.60의 조건하에서의 기록에 의해서는 10배속 및 12배속과 같은 고속에서조차도 적합한 재기입 성능이 획득되었다.
또한, 0.4 미만의 변조(M)를 위해 기록 방법을 최적화하는 것에 의해 실시예(A-15)의 광 기록 매체에 의해 적합한 재기입 성능이 획득되는지의 여부도 조사되었다. 10회 재기입들 이후의 재기입 성능은 12.8 %의 변조 및 0.38의 변조에서 가장 적합하였다.
(실시예(A-19))
실시예(A-15)의 광 기록 매체에 의해, 기록들은, 1T 및 2T 동안 가열 펄스의 폭이 변경되면서, 12배속에서 수행되었다. 도 19는 10회 기록들 이후의 τw/(τw+τb)의 값과 지터(σ/Tw) 사이의 관계를 나타내는데, 여기에서, τw 는 가열 펄스의 조사 주기를 나타내고, τb는 냉각 펄스의 조사 주기를 나타낸다. 이 결과들을 획득하기 위해, 전력들은 변조를 0.50 미만으로 유지하도록 조정되었고, 선행 펄스 및 후미 펄스의 길이 및 위치는 지터가 감소되도록 최적화되었다. τw/(τw+τb)의 값이 0.4 내지 0.8이었을 때, 지터는 1T 및 2T 양자를 위해 약 10 % 이하였다.
(실시예(A-20))
실시예(A-15)의 광 기록 매체에 대한 12배속 기록이 긴 펄스에 의해 수행되었다. 도 13에 도시된 펄스 파형이 사용된 한편, 앞쪽 및 뒤쪽에 추가된 Ph의 전력은 양자가 0.5T 길이의 Pw + 5 mW였고, 냉각 펄스는 0.5T 길이의 0.2 mW였다. Pw의 펄스 길이, 위치 및 전력은 최적화되었다. 가장 적합한 재기입 성능은, Pw=19 mW 및 Pe=8.6 mW일 때 획득되었다. 10회 재기입들 이후에, 지터는 9.2 %였고 변조는 0.48이었다.
(실시예(A-21))
8배속, 10배속 및 12배속을 위한 Pe/Pw의 최적 범위가 실시예들(A-12 내지 A-18)의 광 기록 매체들에 의해 조사되었다. 2T 기입 전략이 8배속 및 10배속을 위해 사용되었다. 2T 기입 전략 및 도 13에 도시된 블록 기입 전략이 12배속을 위해 사용되었다.
도 20은 10회 재기입들 이후의 지터의 최저값들을 나타낸다. Pe/Pw의 값이 0.15 미만이었을 때, 지터는 모든 경우들을 위해 갑작스럽게 증가되었고, 적합한 재기입은 실현되지 않았다. 지터가 초기 기록 이후에는 대체로 적합했지만, 작은 Pe 때문에, 비정질 마크의 잔류가 재기입시에 남겨졌고, 이것이 열화된 지터의 원인으로 생각되었다. 지터는, Pe/Pw의 값이 2T 기입 전략을 위해서는 0.40 이상이었을 때 그리고 블록 기입 전략을 위해서는 0.50 이상이었을 때 갑작스럽게 증가되었다. 이 경우들을 위해, 지터는 초기 기입 이후라 하더라도 열화하였다.
(실시예(A-22))
실시예(A-22)의 광 기록 매체는, 기록층의 조성이 Ga7Sb67Sn20Ge6로 변경되었다는 것을 제외하면, 실시예들(A-12 내지 A-18)과 동일한 방식으로 준비되었다.
획득된 광 기록 매체에 대해, 1T 기입 전략에 의해 12배속에서 기록이 수행되었다. Pw, Pe 및 τw/(τw+τb)의 값들은, 각각, 32 mW, 8 mW 및 0.5 내지 0.8이었다. 또한, 반사율은 0.305였고, 전이 선속도는 30 m/s였다. 10회 재기입들 이후의 적합한 재기입 성능은 0.6 이상의 변조 및 9 % 이하의 지터에 의해 8배속을 위해 실현되었다. 12배속을 위한 재기입 조건들이 최적화되고 나면, 10회 재기입들 이후의 최적 재기입 성능은 9.5 %의 지터 및 0.54의 변조에 의해 실현되었다.
(실시예(A-23))
실시예(A-23)의 광 기록 매체는, 기록층의 조성이 Te19Sb74Ge5In2로 변경되었다는 것을 제외하면, 실시예들(A-12 내지 A-18)과 동일한 방식으로 준비되었다.
획득된 광 기록 매체에 대해, 기록은 1T 기입 전략에 의해 8배속에서 수행되었다. 반사율은 0.21이었고, 전이 선속도는 14 m/s였다. 8배속(28 m/s)을 위한 재기입 조건들이 최적화되고 나면, 10회 재기입들 이후의 재기입 성능은, Pw, Pe 및 τw/(τw+τb)의 값들이, 각각, 28 mW, 7 mW 및 0.45일 때, 9.9 %의 지터 및 0.45의 변조에 의해 최적이었다.
(실시예(A-24) 및 비교예들(A-14 내지 A-15))
12 cm 지름, 1.1 mm 두께 및 0.32 ㎛ 트랙 피치의 그루브를 가진, 폴리카보네이트 수지로 이루어진, 기판 상에, Ag 및 5 질량 백분율의 Bi에 의한 140 nm 두께의 반사층, ZnO 및 3 질량 백분율의 Al2O3에 의한 8 nm 두께의 제2 보호층(4) 및 In20Sb80, Ge, Zn 및 Te의 다중 소스에 의한 11 nm 두께의 기록층(3)이, 소정 조성을 위해 전력을 제어하는 상태에서, 스퍼터링 장치(Unaxis Limited에 의해 제조된 DVD Sprinter)에 의한 코-스퍼터링에 의해 증착되었다. 더 나아가, 33 nm 두께 및 8 대 2 몰비의 ZnS 및 SiO2를 가진 제1 보호층(2)이 증착되었다. 자외선 경화 수지로 이루어진 본딩 재료가 스핀-코팅 방법에 의해 도포되었고, Teijin Limited에 의해 제조된 0.75 ㎛ 두께의 폴리카보네이트 필름이 적층되어 커버층을 형성하였다. 이와 같이, 실시예(A-24) 및 비교예들(A-14 내지 A-15)을 위한 상 변화 광 기록 매체들이 준비되었다.
다음으로, 각각의 광 기록 매체는 큰-지름 LD에 의하여 초기화를 위해 결정화되었다.
각각의 광 기록 매체를 위해, 전이 선속도 및 기록 성능이 405 nm 파장 광 픽업 및 0.85 수치 구경(NA)의 대물 렌즈를 가진 블루레이 디스크 평가 시스템(Pulstec Industrial Co., Ltd.에 의해 제조된 ODU-1000)을 사용해 평가되었다. 5 mW의 연속 광에 의해 측정된 전이 선속도는 17 m/s였다.
기록은 17PP 변조 방법, 4.92 m/s의 기준 속도(1배속), 0.149 ㎛의 최단 마크 길이 및 25 GB의 기록 용량과 등가인 기록 밀도에 의해 수행되었다. 2T 내지 8T로 이루어진 무작위 패턴이 10회 동안 3개의 연속 트랙들에 기록되었다. 중간 트랙은 1배속에서 재생되었고, 변조 및 지터는 극한 등화(limit equalization) 이후에 평가되었다.
기록 조건들은 표 3에 도시되어 있다. Pb의 값은 모든 경우들을 위해 0.1 mW로 고정되었다. τw/(τw+τb)의 값은 4T 내지 8T의 기록 마크들을 위한 조건이다. 실시예(A-24)를 위해, 2T 내지 3T의 마크가 Pw의 단일 펄스에 의해, Pe로의 전이 이전에 냉각없이, 기록되었다. 비교예(A-15)를 위해서는, 2T 내지 3T의 마크가 Pw의 단일 펄스 및 Pe로의 전이 이전에 전력 레벨을 Pb로 감소시키는 냉각 펄스에 의해 기록되었다. 도 21 및 도 22는 지터와 변조 사이의 관계를 나타낸다.
| 기록 속도 | Pe/Pw | τw/(τw+τb) | |
| 실시예 A-24 | 4배속 | 0.33 | 0.54 내지 0.69 |
| 비교예 A-14 | 4배속 | 0.34 | 0.32 내지 0.42 |
| 비교예 A-15 | 2배속 | 0.4 | 0.32 내지 0.42 |
표 3 및 도 21과 도 22의 결과들은, 적합한 기록이 실시예(A-24)에서는 4배속(19.68 m/s)에서 수행된 반면, 비교예(A-14)에서는 지터가 감소되지도 않았고 변조가 증가되지도 않았다는 것을 나타낸다. 그러나, 비교예(A-15)에서 관찰될 수 있는 바와 같이, τw/(τw+τb)의 값이 비교예(A-14)를 위한 것과 동일한 경우라 하더라도, 적합한 기록은 2배속(9.84 m/s)에서 수행될 수 있다. 이점에서, 비교예(A-14) 및 비교예(A-15)에서, τw/(τw+τb)의 값은 4T 내지 8T 중 5T의 기록 조건하에서 0.42였고, τw/(τw+τb)의 값은 나머지 모든 기록 조건들하에서 0.4 미만이었다.
(실시예(A-25) 및 비교예(A-16))
실시예(A-25) 및 비교예(A-16)의 광 기록 매체들은, 11 nm 두께의 기록층이 Ge13Sb67.5Sn15Mn4.5의 합금 타겟에 의해 형성되었다는 것과 8 nm 두께의 제2 보호층이 (ZrO2-Y2O3(3 몰 백분율))-TiO2(20 몰 백분율)의 타겟에 의해 형성되었다는 것을 제외하면, 실시예(A-23)과 동일한 방식으로 준비되었다. 또한, 광 기록 매체들은 실시예(A-23)과 동일한 방식으로 평가되었다. 표 4는 2T 기입 전략에 의한 4배속에서의 10회 재기입들 이후의 지터 및 변조의 결과들을 나타낸다.
| Pw (mW) | Pe (mW) | τw/(τw+τb) | σ/Tw (%) | 변조 M | |
| 실시예 A-25 | 8.5 | 2.6 | 0.54 내지 0.69 | 7.4 | 0.53 |
| 비교예 A-16 | 9.5 | 3.0 | 0.32 내지 0.42 | 8.2 | 0.61 |
표 4의 결과들은, 큰 τw/(τw+τb)의 실시예(A-25)에 비해 τw/(τw+τb)의 값이 비교예(A-16)에서 작았을 때, 지터가 1 %보다 좀더 작게 증가되었다는 것을 나타낸다. 이점에서, 비교예(A-16)에서, τw/(τw+τb)의 값은 4T 내지 8T 중 5T의 기록 조건하에서 0.42였고, τw/(τw+τb)의 값은 나머지 모든 기록 조건들하에서 0.4 미만이었다.
(실시예들(B-1 내지 B-6) 및 비교예들(B-1 내지 B-4))
도 16에 개략적인 단면도로서 도시된 본 발명의 상 변화 광 기록 매체에 따른 층 조성을 가진 광 기록 매체가 준비되었다.
다시 말해, 12 cm 지름, 0.6 mm 두께 및 0.74 ㎛ 트랙 피치의 그루브를 가진, 폴리카보네이트 수지로 이루어진, 기판(투명 수지;1)상에, 제1 보호층(2), 상 변화 기록층(3), 제2 보호층(4), (도시되어 있지 않은) 반-황화층 및 반사층(5)이 스퍼터링 방법에 의해 형성되었다. 그 다음, 이것은 유기 보호층(6)에 의해 오버코팅되었고, 다른 폴리카보네이트 디스크 기판이 적층되었다. 이와 같이, 실시예들(B-1 내지 B-6) 및 비교예들(B-1 내지 B-5)의 광 기록 매체들이 준비되었다.
좀더 구체적으로, 폴리카보네이트 기판 상에는, 8 대 2의 몰비를 가진 ZnS 및 SiO2에 의해 60 nm 두께의 제1 보호층(2)이 증착되었다. 그 다음, 14 nm 두께 및 다음의 표 5에 도시된 In-Sb-Zn 조성을 가진 상 변화 기록층(3)이 증착되었다. 그 다음, 8 대 2의 몰비를 가진 ZnS 및 SiO2에 의해 6 nm 두께의 제2 보호층(4)이 증착되었다. 더 나아가, 7 대 3의 질량비를 가진 TiC 및 TiO2에 의해 4 nm 두께의 반-황화층 및 200 nm 두께의 Ag 반사층이 적층되었다. 이것은 유기 보호층에 의해 오버코팅되었고, 다른 폴리카보네이트 디스크가 접착(adhesion)에 의해 본딩되었다. 다음으로, 각각의 광 기록 매체는 큰-지름 LD에 의하여 초기화를 위해 결정화되어 다음의 평가에 사용되었다.
비교예들(B-1 내지 B-4)은, 상 변화 기록층의 In-Sb-Zn 조성이 본 발명에 의해 특정된 범위를 넘어선 광 기록 매체들의 실시예들을 나타낸다. 다음의 표 5는 상 변화 기록층의 조성을 나타낸다.
<평가>
상기한 바와 같이 준비된 광 기록 매체 각각을 위해, 전이 선속도 및 지터(σ/Tw)가 660 nm 파장의 광 픽업 및 0.65 수치 구경(NA)의 대물렌즈를 가진 DVD 평가 시스템(Pulstec Industrial Co., Ltd.에 의해 제조된 DDU-1000)을 사용해 측정되었다. 전이 선속도를 측정하기 위한 전력은 15 mW로 설정되었다. 또한, 지터(σ/Tw)는 DVD의 6배속 및 12배속에서의 EFM+ 변조 방법에 의한 무작위 패턴의 10회 재기입들 이후의 값이었다.
기록은 하나의 트랙에서만 수행되었다. 각각의 경우를 위한 기록이, 비정질 마크를 형성하기 위한 펄스 주기가 2T인 2T 기입 전략에 의해, 기입 전력 및 펄스 폭이 개별적으로 최적화된 상태에서, 수행되었다. 결과들은 표 5에서 도시된다.
| 기록층 조성 (원자 백분율) | 전이 선속도 (m/s) | σ/Tw(%) | 비고 | ||||
| In | Sb | Zn | 6배속 | 12배속 | |||
| 실시예 B-1 | 16 | 82 | 2 | 32 | 10.8 | 8.9 | |
| 실시예 B-2 | 15 | 81 | 4 | 31 | 10.2 | 8.7 | |
| 실시예 B-3 | 15 | 80 | 5 | 26 | 9.5 | 8.8 | |
| 실시예 B-4 | 13 | 80 | 7 | 22 | 8.4 | 10.3 | |
| 실시예 B-5 | 16 | 77 | 7 | 18 | 7.9 | 11.2 | |
| 실시예 B-6 | 13 | 77 | 10 | 14 | 8.7 | 12.6 | |
| 비교예 B-1 | 29 | 70 | 1 | 26 | 9.4 | 10.5 | 저장 이후 반사율의 큰 감소 |
| 비교예 B-2 | 8 | 90 | 2 | 32 | 14.4 | 15.2 | 작은 변조 |
| 비교예 B-3 | 22 | 78 | 0 | 30 | 12.3 | 11.6 | |
| 비교예 B-4 | 10 | 79 | 11 | 12 | 12.6 | 16.8 | |
표 5의 결과들은, 6배속 및 12배속 중 임의 하나에서 9 % 이하의 지터(σ/Tw)에 의해 실시예들(B-1 내지 B-6)을 위해 아주 적합한 기록들이 수행되었다는 것을 나타낸다. 또한, 저장 테스트가 80 ℃의 온도 및 85 %의 상대 습도에서 100 시간 동안 실시예들(B-1 내지 B-6)에서 수행되었고, 모든 경우들을 위한 결과들은 기록 마크의 지터(σ/Tw)에서의 증가가 1 % 이하이고 비기록 부분의 반사율에서의 감소가 6 % 이하인 상태로 적합하였다.
한편, 비교예(B-1)은, Sb/(In+Sb)의 비가 본 발명의 범위 미만인 경우이다. 6배속 및 12배속 양자를 위해 약 10 %였던 지터(σ/Tw)에 관해서는 결과들이 그다지 나쁘지 않았다. 그러나, 저장 이후의 반사율에서의 감소는 약 10 %였고, 결정 안정성에 문제점이 있었다.
비교예(B-2)는, Sb/(In+Sb)의 비가 본 발명의 범위를 초과한 경우이다. 전략 및 전력이 최적화된 경우라 하더라도, 변조는 약 40 %였다. 또한, 지터(σ/Tw)가 컸다.
비교예(B-3)은, 기록층의 조성에 Zn이 포함되지 않았던 경우이다. 초기 기록 이후의 지터는 적합했지만, 재기입들 이후의 지터는 11 % 이하로 감소될 수 없었다.
비교예(B-4)는, Zn의 조성이 지나치게 높았던 경우이다. 초기화에서의 불균일성이 심각하였고, 지터가 크게 증가되었다.
(실시예들(B-7 내지 B-8) 및 비교예들(B-5 내지 B-6))
실시예들(B-7 내지 B-8) 및 비교예들(B-5 내지 B-6)의 광 기록 매체들은, 구성층들의 두께들이 다음의 표 6에 도시된 바와 같이 변경되었다는 것을 제외하면, 실시예(B-1)와 동일한 방식으로 준비되었다. 매체들은, 실시예(B-1)와 동일한 조건들하에서, DVD의 6배속 및 12배속에서의 전이 선속도 및 재기입 성능을 위해 평가되었다. 결과들은 표 6에서 도시된다.
비교예들(B-5 내지 B-6)은, 전이 선속도가 층들의 두께에서의 변화들로 인해 본 발명에 의해 특정된 범위를 초과하였던 광 기록 매체들의 실시예들을 나타낸다.
| 두께 (nm) | 전이 선속도 (m/s) | σ/Tw(%) | 비고 | ||||||
| 제1 보호층 | 기록층 | 제2 보호층 | 반- 황화층 | 반사층 | 6배속 | 12배속 | |||
| 실시예 B-7 | 60 | 14 | 6 | 4 | 280 | 30 | 10.2 | 8.8 | |
| 실시예 B-8 | 60 | 18 | 6 | 4 | 240 | 34 | 11.1 | 8.6 | |
| 비교예 B-5 | 60 | 16 | 6 | 4 | 100 | 36 | 15.6 | 12.7 | 작은 변조 |
| 비교예 B-6 | 60 | 5 | 6 | 4 | 200 | 3 | 19 | 22 | |
표 6에서의 결과들은, 12배속에서 9 % 이하의 지터(σ/Tw)에 의해 실시예들(B-7 내지 B-8)에서 적합한 기록들이 수행되었다는 것을 나타낸다.
또한, 저장 테스트가 80 ℃의 온도 및 85 %의 상대 습도에서 100 시간 동안 실시예들(B-7 내지 B-8)에서 수행되었고, 모든 경우들을 위한 결과들은 기록 마크의 지터(σ/Tw)에서의 증가가 1 % 이하이고 비기록 부분의 반사율에서의 감소가 6 % 이하인 상태로 적합하였다.
한편, 비교예들(B-5 내지 B-6)은 6배속 및 12배속 양자에서 지터(σ/Tw)의 큰 값들을 나타내었다. 1배속에서의 기록도 비교예(B-6)에서 시도되었지만, 10회 재기입들 이후의 지터가 13 %였다.
(실시예들(B-9 내지 B-11) 및 비교예(B-7))
실시예들(B-9 내지 B-11) 및 비교예(B-7)의 광 기록 매체들은, 상 변화 광 기록층의 조성으로서의 Sb가 부분적으로 Sn으로 대체되었다는 것과 조성들이 다음의 표 7에 도시된 바와 같이 변경되었다는 것을 제외하면, 실시예(B-1)와 동일한 방식으로 준비되었다. 매체들은, 실시예(B-1)와 동일한 조건들하에서, DVD의 6배속 및 12배속에서의 전이 선속도 및 재기입 성능을 위해 평가되었다. 결과들은 표 7에서 도시된다.
비교예(B-7)는, Sn의 조성이 본 발명에 의해 특정된 범위를 초과한 광 기록 매체의 실시예를 나타낸다.
| 기록층 조성(원자 백분율) | 전이 선속도 (m/s) | σ/Tw(%) | 비고 | |||||
| In | Sb | Sn | Zn | 6배속 | 12배속 | |||
| 실시예 B-9 | 13 | 78 | 2 | 7 | 23 | 8.6 | 10.0 | |
| 실시예 B-10 | 13 | 70 | 10 | 7 | 26 | 9.8 | 9.2 | |
| 실시예 B-11 | 13 | 60 | 20 | 7 | 33 | 10.5 | 9.0 | |
| 비교예 B-7 | 13 | 58 | 22 | 7 | 34 | 13.8 | 12.6 | 작은 변조 |
표 7에서의 결과들은, 6배속 및 12배속 중 임의 하나에서 9 % 이하의 지터(σ/Tw)에 의해 실시예들(B-9 내지 B-11)을 위해 적합한 기록들이 수행되었다는 것을 나타낸다.
또한, 저장 테스트가 80 ℃의 온도 및 85 %의 상대 습도에서 100 시간 동안 실시예들(B-9 내지 B-11)에서 수행되었고, 모든 경우들을 위한 결과들은 기록 마크의 지터(σ/Tw)에서의 증가가 1 % 이하이고 비기록 부분의 반사율에서의 감소가 6 % 이하인 상태로 적합하였다.
한편, 비교예(B-7)는, 본 발명에 의해 특정된 범위를 초과한 Sn의 조성 때문에, 6배속 및 12배속 양자를 위해 큰 지터(σ/Tw)를 나타내었다.
(실시예(B-12))
실시예(B-12)의 광 기록 매체는, 실시예(B-1)의 제2 보호층이 다음에 도시된 바와 같이 경계층 및 제2 보호층에 의해 대체되었다는 것을 제외하면, 실시예(B-1)와 동일한 방식으로 준비되었다.
-제2 보호층 및 경계층의 형성-
기록층(3)상에, 2 nm 두께를 가진 Ge 및 O의 경계층이 1 대 1의 몰비를 가진 GeO2 및 Ge의 혼합물로서의 타겟에 의해 스퍼터링 방법에 의해 형성되었다. 경계층상에는, 4 nm 두께 및 8 대 2 몰비의 ZnS 및 SiO2를 가진 제2 보호층이 스퍼터링 방법에 의해 형성되었다.
다음으로, 준비된 광 기록 매체는, 실시예(B-1)와 동일한 조건들하에서, 6배속 및 12배속에서의 전이 선속도 및 재기입 성능을 위해 평가되었다.
전이 선속도는 28 m/s였고 10회 재기입들 이후의 지터(σ/Tw)가 6배속에서는 8.9 %였으며 12배속에서는 9.2 %였다는 적합한 결과들이 획득되었다.
또한, 저장 테스트가 80 ℃의 온도 및 85 %의 상대 습도에서 100 시간 동안 수행되었고, 결과들은 기록 마크의 지터(σ/Tw)에서의 증가가 1 % 이하이고 비기록 부분의 반사율에서의 감소가 3 % 이하인 상태로 적합하였다.
(실시예(B-13))
실시예(B-13)의 광 기록 매체는, 실시예(B-5)의 제2 보호층이 다음에 도시된 바와 같이 경계층 및 제2 보호층에 의해 대체되었다는 것을 제외하면, 실시예(B-5)와 동일한 방식으로 준비되었다.
-제2 보호층 및 경계층의 형성-
기록층(3)상에는, 2 nm 두께의 SiO2의 경계층이 SiO2의 타겟에 의한 스퍼터링 방법에 의해 형성되었다. 경계층상에는, 4 nm 두께 및 8 대 2 몰비의 ZnS 및 SiO2를 가진 제2 보호층이 스퍼터링 방법에 의해 형성되었다.
다음으로, 준비된 광 기록 매체는, 실시예(B-5)와 동일한 조건하에서, 6배속 및 12배속에서의 전이 선속도 및 재기입 성능을 위해 평가되었다.
전이 선속도는 24 m/s였고 10회 재기입들 이후의 지터(σ/Tw)가 6배속에서는 8.5 %였으며 12배속에서는 9.6 %였다는 적합한 결과들이 획득되었다.
또한, 저장 테스트가 80 ℃의 온도 및 85 %의 상대 습도에서 100 시간 동안 수행되었고, 결과들은 기록 마크의 지터(σ/Tw)에서의 증가가 1 % 이하이고 비기록 부분의 반사율에서의 감소가 3 % 이하인 상태로 적합하였다.
(실시예(B-14))
실시예(B-14)의 광 기록 매체는, 8 대 2 몰비의 ZnS 및 SiO2의 혼합물을 60 nm 두께의 제1 보호층으로서 적층하고; 실시예(B-3)에서와 동일한 재료를 14 nm 두께의 상 변화 기록층으로서 적층하며; ZnO 및 2 질량 백분율의 Al2O3 혼합물을 11 nm 두께의 제2 보호층으로서 적층하고; Ag를 200 nm 두께의 반사층으로서 적층하는 것에 의해 준비된다.
획득된 광 기록 매체에 대해, 마크 형성 프로세스에 냉각 펄스가 없는 도 24에 도시된 기입 전략에 의해 16배속에서 재기입들이 수행되었다. 10회 재기입들 이후의 지터는 10.9 %였고 전이 선속도는 35 m/s였다.
또한, 저장 테스트가 80 ℃의 온도 및 85 %의 상대 습도에서 100 시간 동안 수행되었고, 결과들은 기록 마크의 지터에서의 증가가 1 % 이하이고 비기록 부분의 반사율에서의 감소가 4 % 이하인 상태로 적합하였다
(실시예들(B-15 내지 B-18))
도 17에 개략적인 단면도로서 도시된 본 발명의 상 변화 광 기록 매체에 따른 층 조성을 가진 광 기록 매체가 준비되었다. 다시 말해, 12 cm 지름, 1.1 mm 두께 및 0.32 ㎛ 트랙 피치의 그루브를 가진 폴리카보네이트 디스크 기판(1)상에, 반사층(5), 제2 보호층(4), 상 변화 기록층(3) 및 제1 보호층(2)이 스퍼터링 방법에 의해 형성되었고, 0.1 mm 두께의 커버층(7)이 형성되었다.
좀더 구체적으로, 폴리카보네이트 디스크 기판(1)상에는, 다음의 층들: Ag 및 5 질량 백분율 Bi의 140 ㎛ 두께를 가진 반사층; ZnO 및 2 질량 백분율 Al2O3의 8 nm 두께를 가진 제2 보호층(4); 다음의 표 8에 도시된 조성의 11 nm 두께를 가진 상 변화 기록층(3); 및 8 대 2 몰비의 ZnS 및 SiO2 혼합물의 33 nm 두께를 가진 제1 보호층(2)이 형성되었다. 그 다음, 자외선 경화 수지의 접착제가 스핀-코팅 방법에 의해, 접착제층이 25 ㎛의 두께를 갖도록 도포되었다. 그 위에는, 75 ㎛ 두께의 폴리카보네이트 필름이 적층되어 커버층(7)을 형성하였다. 획득된 광 기록 매체들은 큰-지름 LD에 의해서 초기화를 위해 결정화되었고 다음의 평가에 사용되었다.
<평가>
상기한 바와 같이 준비된 광 기록 매체 각각을 위해, 405 nm 파장의 광 픽업 및 0.85의 수치 구경(NA)을 가진 블루레이 디스크 평가 시스템(Pulstec Industrial Co., Ltd.에 의해 제조된 ODU-1000)을 사용하는 것에 의해 전이 선속도 및 지터(σ/Tw)가 평가되었다. 전이 선속도를 측정하기 위한 전력은 5 mW로 설정되었다. 여기에서, 지터(σ/Tw)는 1배속(4.92 m/s)에서 재생하여 극한 등화기(limit equalizer)를 사용한 후의 값이었는데, 이는, 블루레이 디스크의 2배속 및 4배속에서의 17PP 변조 방법에 의한 무작위 패턴의 재기입들 이후의 값이다.
기록은 하나의 트랙에서만 수행되었다. 샘플 각각을 위한 기록이, 기입 전력 및 펄스 폭이, 각각, 최적화되어 있는 상태에서, 비정질 마크를 형성하기 위한 펄스 주기가 2T인 2T 기입 전략에 의해 수행되었다. 결과들은 표 8에서 도시된다.
또한, 저장 테스트가 80 ℃의 온도 및 85 %의 상대 습도에서 100 시간 동안 실시예들(B-15 내지 B-18)에서 수행되었고, 모든 경우들을 위한 결과들은 기록 마크의 지터(σ/Tw)에서의 증가가 0.5 % 이하이고 비기록 부분의 반사율에서의 감소가 5 % 이하인 상태로 적합하였다.
| 기록층 조성(원자 백분율) | 전이 선속도 (m/s) | σ/Tw(%) | |||||
| In | Sb | Sn | Zn | 2배속 | 4배속 | ||
| 실시예 B-15 | 17 | 76 | 0 | 7 | 15 | 5.1 | 7.6 |
| 실시예 B-16 | 17 | 74 | 2 | 7 | 16 | 5.2 | 6.3 |
| 실시예 B-17 | 17 | 66 | 10 | 7 | 21 | 5.9 | 6.2 |
| 실시예 B-18 | 17 | 56 | 20 | 7 | 24 | 6.0 | 6.8 |
표 8의 결과들은, 실시예(B-15)를 제외하면, 2배속에서 6 % 이하 및 4배속에서 7 % 이하인 지터(σ/Tw) 상태에서 실시예들(B-15 내지 B-18)에서 적합한 기록들이 수행되었음을 나타낸다.
(비교예(B-8))
비교예(B-8)의 광 기록 매체는, 실시예(B-17)의 그것과 동일한 조성(In17Sb66Sn1OZn7)을 유지하면서 상 변화 기록층의 두께가 5 nm로 변경되었다는 것을 제외하면, 실시예(B-17)와 동일한 방식으로 준비되었다.
그 다음, 획득된 광 기록 매체는 실시예들(B-15 내지 B-18)과 동일한 방식으로 평가되었다. 전이 선속도는 4 m/s였고 지터(σ/Tw)는 2배속 및 4배속 양자에서 15 % 이상이었다. 또한, 지터(σ/Tw)는, 기록이 1배속에서 수행된 경우에서조차도 10 % 이상이었다.
(비교예(B-9))
비교예(B-9)의 광 기록 매체는, 기록층의 조성이 In14Sb83Zn3으로 변경되었다는 것을 제외하면, 실시예들(B-15 내지 B-18)과 동일한 방식으로 준비되었다.
그 다음, 획득된 광 기록 매체는 실시예들(B-15 내지 B-18)과 동일한 방식으로 평가되었다. 전이 선속도는 37 m/s였다. 변조는 작았고, 지터(σ/Tw)는 2배속 및 4배속 양자에서 15 % 이상이었다. 또한, 기록이 6배속이었던 경우에서조차도, 변조는 작았고 지터(σ/Tw)는 15 % 이상이었다.
본 발명의 광 기록 매체는 DVD+RW, DVD-RW, BD-RE 및 HD DVD RW와 같은 고밀도 기록을 가능하게 하는 상 변화 기록층을 가진 광 기록 매체에 적합하게 적용될 수 있다.
Claims (11)
- 광 기록 방법으로서,가이드 그루브를 갖춘 기판 및 상기 기판 상의 상 변화 기록층을 구비하는 광 기록 매체에 광을 조사하는 단계, 및광의 입사 방향으로부터 보았을 때 상기 그루브의 돌출 부분 또는 함몰 부분 중 임의 하나에 대응되는, 상기 상 변화 기록층에 비정질 상의 마크 및 결정 상의 공간을 기록하는 단계를 포함하고,그 점에서, 정보는, 상기 마크 및 상기 공간의 시간(temporal) 길이가 nT로서 표현되는 마크 길이 기록 방법에 의해서 기록되는데,T는 기준 클록 주기를 나타내고, n은 자연수를 나타내며;상기 공간은 적어도 전력을 방사하는 삭제 펄스(Pe)에 의해 형성되고;4T 이상의 길이를 가진 모든 마크들은, Pw > Pb인 상태에서, 전력의 가열 펄스 (Pw)및 전력의 냉각 펄스(Pb)를 교대로 조사하는 다중 펄스에 의해 형성되며;상기 Pe 및 상기 Pw는 다음의 수학식들:0.15≤Pe/Pw≤0.4, 및0.4 ≤τw/(τw+τb) ≤ 0.8을 만족시키는데,그 점에서, τw는 상기 가열 펄스들의 길이의 합을 나타내고, τb는 상기 냉 각 펄스들의 길이의 합을 나타내는 것인 광 기록 방법.
- 광 기록 방법으로서,가이드 그루브를 갖춘 기판 및 상기 기판 상의 상 변화 기록층을 구비하는 광 기록 매체에 광을 조사하는 단계, 및광의 입사 방향으로부터 보았을 때 상기 그루브의 돌출 부분 또는 함몰 부분 중 임의 하나에 대응되는, 상기 상 변화 기록층에 비정질 상의 마크 및 결정 상의 공간을 기록하는 단계를 포함하고,그 점에서, 정보는, 상기 마크 및 상기 공간의 시간 길이가 nT로서 표현되는 마크 길이 기록 방법에 의해서 기록되는데,T는 기준 클록 주기를 나타내고, n은 자연수를 나타내며;상기 공간은 적어도 전력을 방사하는 삭제 펄스(Pe)에 의해 형성되고, 상기 마크는, Pw > Pe인 상태에서, 전력의 가열 펄스(Pw)를 조사하는 것에 의해 형성되며;상기 Pe 및 상기 Pw는 다음의 수학식: 0.15≤Pe/Pw≤0.5를 만족시키는 것인 광 기록 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,기록 및 재생이 640 nm 내지 660 nm의 파장을 가진 레이저 빔에 의해 수행되 는 경우, 기록은 기준 속도에 관하여 10배속 이상에서 수행되고,기록 및 재생이 400 nm 내지 410 nm의 파장을 가진 레이저 빔에 의해 수행되는 경우, 기록은 기준 속도에 관하여 4배속 이상에서 수행되는 것인 광 기록 방법.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,기록은, 반경 방향으로 인접한 2개 트랙들 상의 마크들 사이의 최소 거리의 평균이 트랙 피치의 절반보다 크도록 수행되는 것인 광 기록 방법.
- 제1 항 내지 제4 항 어느 한 항에 있어서,최장 마크의 변조(M)는 다음의 수학식: 0.35 ≤ M ≤ 0.60을 만족시키는 것인 광 기록 방법.
- 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광 기록 방법에 관련된 정보는 상기 광 기록 매체의 상기 기판에 미리 기록되는 것인 광 기록 방법.
- 광 기록 매체로서,가이드 그루브를 갖춘 기판, 및상기 기판 상의 상 변화 기록층을 구비하고,상기 광 기록 매체의 회전 선속도(rotational linear velocity)는 가변이며, 상기 광 기록 매체 상의 픽업 헤드에 의한 연속적인 광 조사에 의해 측정되는 반사율이 감소하기 시작하는 지점에 대응되는 전이 선속도(transition linear velocity)는 5 m/s 내지 35 m/s이고;상기 상 변화 기록층은 다음의 조성식 (1)에 의해 표현되는 상 변화 재료를 포함하는데:(Sb1OO-xInx)100-yZny ... 조성식 (1)상기 조성식 (1)에서, x 및 y는 개개 원소들의 원자 백분율을 나타내고; x는 10 원자 백분율 ≤ x ≤ 27 원자 백분율이며; y는 1 원자 백분율 ≤ y ≤ 10 원자 백분율인 것인 광 기록 매체.
- 광 기록 매체로서,가이드 그루브를 갖춘 기판, 및상기 기판 상의 상 변화 기록층을 구비하고,상기 광 기록 매체의 회전 선속도는 가변이며, 상기 광 기록 매체 상의 픽업 헤드에 의한 연속적인 광 조사에 의해 측정되는 반사율이 감소하기 시작하는 지점에 대응되는 전이 선속도는 5 m/s 내지 35 m/s이고;상기 상 변화 기록층은 다음의 조성식 (2)에 의해 표현되는 상 변화 재료를 포함하는데:[(Sb100-zSnz)100-xInx]100-yZny ... 조성식 (2)상기 조성식 (2)에서, x, y 및 z는 개개 원소들의 원자 백분율을 나타내고; z는 0 원자 백분율 ≤ z ≤ 25 원자 백분율이며; x는 10 원자 백분율 ≤ x ≤ 27 원자 백분율이고; y는 1 원자 백분율 ≤ y ≤ 10 원자 백분율인 것인 광 기록 매체.
- 제7 항 또는 제8 항에 있어서,입사 광의 방향으로부터 언급되는 순서로, 가이드 그루브를 갖춘 상기 기판, 제1 보호층, 상기 상 변화 기록층, 제2 보호층 및 반사층을 구비하는 것인 광 기록 매체.
- 제7 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 상 변화 기록층은 6 nm 내지 22 nm의 두께를 갖는 것인 광 기록 매체.
- 제9 항 또는 제10 항에 있어서,상기 광 기록 매체는 상기 상 변화 기록층과 상기 제1 보호층 사이 및 상기 상 변화 기록층과 상기 제2 보호층 사이 중 임의 하나에 경계층을 구비하고;상기 경계층은 Ge 및 Si 중 임의 하나의 산화물을 함유하는 것인 광 기록 매체.
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