KR20090027776A - 광기록 매체 - Google Patents
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Abstract
본원 발명의 목적은 해상 한계보다도 작은 마크를 추가 기록 및 재생, 혹은 재생만을 할 수 있으며 높은 재생 성능(CNR등)을 얻고 높은 재생 내구성을 구현하는 것이다.
본원 발명에서는 Sb 또는 Te로 이루어진 신호 재생 기능층과 보호층과의 사이에 열적(熱的)으로 안정된 확산 방지층을 도입함으로써 신호 재생 기능층과 보호층 계면의 온도상승으로 인한 반응을 저지 또는 억제하여 재생 내구성을 향상시킬 수 있다.
광기록 매체, 해상 한계, 신호 재생 기능층, 확산 방지층, 초해상 재생 광기록 매체
Description
본원 발명은 기록 마크에 레이저광을 조사함으로써 정보를 재생하는 광기록 매체에 관한 것이며, 특히 해상 한계 이하의 기록 마크를 재생하기 위한 부가 구조를 가지는 광기록 매체에 관한 것이다.
예를 들면 디지털 비디오 디스크나 블루 레이 디스크등의 광기록 매체는 레이저광 파장(λ)과 대물렌즈의 개구수(NA)로 이루어진 재생 광학계에서 기록 마크와 그에 인접한 미기록 스페이스 길이가 동일한 기록 마크 열에 대하여 재생할 수 있는 기록 마크의 길이는 해상 한계(λ/4NA) 이상으로 된다.
이러한 광기록 매체에 있어서 해상 한계 이하 크기의 기록 마크를 재생하는 방법으로서는 광기록 매체에 레이저광 스포트를 작게 하는 기능을 가지는 신호 재생 기능층을 부가하여 매체 내에서 실질적으로 NA를 높이는 기술이 검토되고 있다.
예를 들면, 신호 재생 기능층 재료로서 Ge2Sb2Te5를 사용하고 동일 재료의 액상화에 따른 굴절률 변화를 이용하는 것으로써, 재생 성능의 지표인 반송파 대 잡음비(Carrier to Noise Ratio, CNR)가 높은 초해상 재생을 얻는 것이 공개되고 있다(일본특허공개공보 평 5-258345호 참조). 실험적으로 초해상 재생가 얻어질 수 있는 것은 재생을 위한 레이저광 조사 세기를 상승시켰을 경우이다.
Ge2Sb2Te5에 한정하지 않고 Sb 또는 Te를 포함시킨 별도 조성의 신호 재생 기능층 재료를 사용하더라도 실험적으로는 동일하게 CNR가 높은 초해상 재생을 수행할 수 있으나, 어떠한 경우에도 레이저광 조사 세기의 상승에 따른 매체내 온도상승의 영향을 받아 초해상 재생을 수행할 때의 재생 내구성이 실용상으로는 불충분하다는 문제점을 갖고 있다.
[특허 문헌 1] 일본특허공개공보 평 5－258345호
[특허 문헌 2] 일본특허공개공보 평 5－217211호
[비특허 문헌 1] Technical Digest of International Symposium on Optical Memory 2000, p.224－225.
본원 발명의 목적은 해상 한계보다도 작은 마크를 재기록 및 재생, 혹는 재생만을 할 수 있으며 높은 재생 성능(CNR등)을 얻고 높은 재생 내구성을 구현하는 것에 있다.
초해상 재생을 수행하는 광기록 매체는, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이 그 단면도의 일례를 참조하면 기록층, 신호 재생 기능층(경우에 따라서는 마스크층으로 불림.), 보호층, 반사층으로 구성되어 있다. 재생을 위한 레이저광 조사에 의하여 신호 재생 기능층의 온도가 상승하게 되면 초해상 재생을 얻을 수 있으나, 이것이 다시 신호 재생 기능층과 인접한 보호층 사이에서 온도상승에 따른 반응을 일으키게 되고 이러한 것이 신호 재생 기능층의 초해상 재생 성능에 영향을 끼쳐서 재생 내구성을 충분히 확보할 수 없게 한다.
상기 반응은 보호층의 재료로서 예를 들면, ZnS와 SiO2의 혼합물(ZnS－SiO2)을 사용할 경우에 나타나지만, ZnS－SiO2는 높은 광투과성, 낮은 열전도성, 낮은 열팽창성 등의 관점에서 추기형(追記型) 및 개서형의 광기록 매체에서는 주요한 보호층 재료가 된다.
도 2에 도시된 바와 같이 본원발명에 있어서는 신호 재생 기능층과 보호층과의 사이에 열적으로 안정된 확산 방지층을 도입함으로써 신호 재생 기능층과 보호층 계면의 온도상승에 따른 반응을 저지 또는 억제하여 재생 내구성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 상변화 기록막의 개서 반복 회수가 개선되기 때문에 상변화 기록막에 인접하여 새로운 보호층을 도입하는 방법이 공지되고 있다(일본특허공개공보 평 5-217277호 참조). 본원 발명과는 목적의 차이로 인한 이하의 이유로서 광기록 매체의 구성이 상이하다.
본원 발명에서의 신호 재생 기능층으로서 사용하는 재료에 대하여 초해상 재생을 위한 레이저광 조사시에 아몰퍼스 상부분(相部分)은 결정화하기 때문에 이것을 상변화 기록막으로 사용할 수 없다.
또, Ge2Sb2Te5를 보호층으로 겹친 구조에 있어서도 초해상 재생은 수행될 수 있다고 보고되고 있다("Technical Digest of International Symposium on Optical Memory 2000, p.224－225." 문헌 참조). 상기 발명에 의하면, λ=403 nm, NA=0.6의 광학계를 사용하여 해상 한계 이하 100 nm 기록 마크의 재생을 수행한 결과, 얻어진 CNR는 15dB이하 이었다. 상기 일본특허공개공보 평 5-217277호에 기재된 구조를 이용한 경우도 상기 비특허 문헌("Technical Digest of International Symposium on Optical Memory 2000, p.224－225." 참조)과 유사한 재생 CNR 특성을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
즉, 상기 일본특허공개공보 평 5-217277호의 상변화 기록막 부분은 종래의 기록층으로서의 사용방법 이외에 초해상 재생을 위한 신호 재생 기능층으로서 응용할 수는 있으나, 기록 및 초해상 재생의 기능을 동시에 충분히 발휘할 수 없고 적어도 단독으로는 실용적인 초해상 재생을 위한 광기록 매체가 될 수 없다. 본원 발명에 있어서는 이것을 초해상 재생을 위한 신호 재생 기능층만으로서 이용하고 별도의 적절한 기록부분과 혼합시킨 구성으로 한다. 기록부분이란 구체적으로 추기형 기록층 혹은 미리 형성된 위상 기록 피트 등을 말한다.
도 1은 종래의 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체의 구성예이다.
도 2는 본원 발명에 의한 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체의 구성예이다.
도 3은 본원 발명을 설명하기 위한 재생 레이저광 세기와 반송파 대 잡음비(CNR)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본원 발명을 설명하기 위한 초해상 재생 반복 회수와 반송파 대 잡음 비(CNR)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본원 발명을 설명하기 위한 초해상 재생 반복 회수와 매체로부터의 반사광 강도의 관계를 나타내는 도면이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 기판 2: 보호층
3: 기록층 4: 신호 재생 기능층
5: 반사층 6: 확산 방지층
이하, 본원 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 나타낸다.
도 2에 본원 발명에 의한 초해상 재생을 위한 광기록 매체의 구성예를 나타낸다. 기판, 기록층, 보호층, 확산 방지층, 신호 재생 기능층, 확산 방지층, 보호층 및 반사층으로 구성된다.
신호 재생 기능층의 재료는 Sb 또는 Te(본원 명세서에서는 Sb, Te 또는(Sb 및 Te)을 의미함.)를 포함하는 것이 바람직하고 구체적으로는 Sb－Te, Ge－Te, Ge－Sb－Te, Zn－Sb등을 들 수 있다. 또 이들에 Ag, In, Ge등이 불순물로 포함되어 있어도 좋다.
보호층의 재료로서는 ZnS－SiO2가 좋고 ZnS와 SiO2의 혼합비(ZnS：SiO2)가 90 mol%:10mol%에서 60 mol%:40mol%의 범위에 있는 것이 바람직하다.
확산 방지층의 재료는 신호 재생 기능층과 보호층 계면의 온도상승에 의하여 나타나는 반응을 저지 또는 억제할 수 있으면 되기 때문에 열적으로 안정된 다양한 재료를 이용할 수 있다. 구체적으로는, Ge, Zr, Ce, Cr, Si, Al, Ti, Ta등의 질화물, 산화물, 탄화물인 것이 바람직하다.
확산 방지층의 재료는 신호 재생 기능층을 사이에 두고 서로 반드시 동일할 필요는 없고 상기 재료 중에서 각각 선택하여 형성할 수 있다.
반사층은 광기록 매체의 반사율 조정이 그 주된 역할 중 하나이기 때문에, Ag, Al, Au, Cu, Pt, Pd, Ti, W, Mo등의 각종 금속 및 그 합금을 이용할 수 있다.또 반드시 반사층을 형성할 필요는 없다.
도 2에서는, 보호층을 개입시켜 기판 측으로부터 기록층, 신호 재생 기능층 및 확산 방지층, 반사층의 순서로 이루어져 있으나, 기록층과 신호 재생 기능층 및 확산 방지층의 순서를 역순으로 하여도 상관없다. 또 레이저광에 의한 기록 및 재생을 기판을 통하여 수행하지 않을 경우, 반사층을 기판 측에 가장 가깝게 형성하여도 상관없다.
기록층의 재료는 레이저광 조사로 그 광학 정수가 불가역으로 변화하고 또한 초해상 재생을 위한 레이저광 조사시에 기록층에 형성된 기록이 소실되지 않는 재료라면 어떠한 것이라도 상관없다.
기판의 재료는 특별히 한정하지 않으며 유리나 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 레이저광에 의한 기록 및 재생을 기판을 통하여 실시하지 않을 경우는 기판이 레이저광에 대해 광학적으로 불투명하더라도 괜찮다.
도 2의 기록층을 형성하지 않고 미리 기록 피트가 형성된 기판을 사용하여 매체를 재생 전용형으로 할 수도 있다.
<실시예 1>
도 2에 도시한 바와 같이 폴리카보네이트(polycarbonate) 기판상에 (ZnS)85(Si02)15(즉, ZnS－SiO2의 ZnS：SiO2가 85 mol%:15mol%)로 이루어진 보호층을 110nm, 산화 백금(PtOx)과 SiO2의 혼합물로 이루어진 기록층을 4nm, (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 35nm, 질화 게르마늄(Ge－N)으로 이루어진 확산 방지층을 5nm, Sb3Te로 이루어진 신호 재생 기능층을 10nm, Ge－N로 이루어진 확산 방지층을 5nm, (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 15nm, Ag98Pd1Cu1 합금으로 이루어진 반사층을 40nm, 순서로 형성하였다.
<비교예 1>
비교예로서 도 1에 도시한 바와 같이, 확산 방지층을 포함하지 않는 초해상 재생을 위한 광기록 매체를 형성하였다. 폴리카보네이트(polycarbonate) 기판상에 (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 110nm, PtOx와 SiO2의 혼합물로 이루어진 기록층을 4nm, (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 40nm, Sb3Te로 이루어진 신호 재생 기능층을 10nm, (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 20nm, Ag98Pd1Cu1로 이루어진 반사층을 40nm, 순서로 형성하였다.
측정에는 실시예 1 및 비교예 1 양쪽 모두에 λ=405nm, NA=0.65의 광학계로 이루어진 광디스크 평가 장치(펄스텍공업 주식회사 제품, DDU－1000)를 사용하였 다.
이와 같이 형성된 광기록 매체에 대하여 선속도 4.4m/s에서 해상 한계 이하의 100nm 마크(200nm 주기)를 실시예 1에서는 9.5mW, 비교예 1에서는 10.0mW의 레이저광 세기로 기록하였다.
기록은 PtOx와 SiO2의 혼합물중 주로 PtOx가 백금과 산소로 열분해하는 것에 의하여 생기는 매체 내에서의 변형에 의하여 수행되며 이 기록은 한 번만 수행할 수 있다.
기록 후의 광기록 매체에, 재생을 위한 레이저광 세기를 조사한 결과, 도 3에 도시한 바와 같이 실시예 1 및 비교예 1의 양쪽 모두 2.0mW를 초과한 부근에서 초해상 재생이 가능하게 되며 3.0mW 부근에서는 CNR는 약 44dB 이었다. 즉, 확산 방지층을 새롭게 도입한 실시예 1에 있어서도 종래의 비교예 1과 동일하게 높은 CNR 특성을 얻을 수 있다.
초해상 재생을 반복 수행할 경우에, CNR이 초기치로부터 3dB 하강할 때까지의 회수를 측정한 결과, 도 4에 도시한 바돠 같이 비교예 1(재생 레이저광 세기：2.8mW)에서는 약 75,000회, 실시예 1(재생 레이저광 세기：3.0mW)에서는 약 268,000회 이었다. 즉, 확산 방지층의 도입에 의하여 초해상 재생시의 재생 내구성이 종래의 3배 이상으로 향상하였다.
다음으로, 100nm 마크(200nm 주기)와 350nm 마크(700nm 주기)를 포함한 복합 마크 열을 기록하였다. 100nm 마크 부분의 초해상 재생을 수행하기 위하여 상기 설 명한 도 4과 동일한 재생 레이저광 세기를 조사하고 그 때의 매체로부터의 반사광 강도 변화를 측정하였다. 도 5에 도시한 바와 같이, 비교예 1에서는 약 10,000회를 초과하면 반사광 강도가 저하했지만 실시예 1에서는 약 50,000회 후에도 반사광 강도는 거의 변화하지 않았다. 이것은 확산 방지층의 도입에 의하여 신호 재생 기능층과 보호층 계면의 온도상승에 따른 반응을 저지 또는 억제할 수 있었기 때문이라고 생각할 수 있다.
<실시예 2>
실시예 1의 구조에 있어서 확산 방지층의 재료를 산화 지르코늄(Zr-O)으로 변경한 광기록 매체를 형성하였다. 본 실시예 2에서도, λ=405nm, NA=0.65의 광학계로 이루어진 상기 광디스크 평가 장치를 사용하고 선속도 6m/s에 있어서 해상 한계 이하 100nm 마크(200nm 주기)를 10.5mW의 레이저광 세기로 기록하였다.
기록 후의 광기록 매체에 초해상 재생을 위한 레이저광 세기를 조사한 결과, 3.2mW에 있어서 CNR는 약 42dB를 얻을 수 있었다. 이 재생을 반복 수행하고 초기치로부터 3dB 하강할 때까지의 회수를 측정한 결과, 약 190,000회 이었다. 이것은 비교예 1과 비교시 2.5배 이상으로 향상된 것이다.
<실시예 3>
미리 기록 피트가 형성된 기판상에 (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 93nm, 산화 세륨(Ce－O)으로 이루어진 확산 방지층을 7nm, Ag6.0In4.4Sb61.0Te28.6으로 이루어진 신호 재생 기능층을 15nm, Ce－O로 이루어진 확산 방지층을 7nm, (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 93nm, 순서로 형성하였다.
<비교예 2>
확산 방지층을 포함하지 않는 초해상 재생을 위한 광기록 매체를 형성하였다. 미리 기록 피트가 형성된 기판상에 (ZnS)85(Si02)15로 이루어진 보호층을 100nm, Ag6.0In4.4Sb61.0Te28.6으로 이루어진 신호 재생 기능층을 15nm, (ZnS)85(Si02)15(ZnS)로 이루어진 보호층을 100nm, 순서로 형성하였다
측정에는, 실시예 3 및 비교예 2 양쪽 모두에 λ=635nm, NA=0.60의 광학계로 이루어진 광디스크 평가 장치(펄스텍공업 주식회사 제품, DDU－1000)를 사용하였다.
실시예 3 및 비교예 2에 대하여 선속도 6m/s에서 해상 한계 이하의 200nm 기록 피트(400nm 주기)에 초해상 재생을 위한 레이저광 세기를 조사한 결과, 양쪽 모두 3.4mW에서 CNR는 43dB 이었다.
이 재생을 반복 수행하여 초기치로부터 3 dB 하강할 때까지의 회수를 측정한 결과, 비교예 2에서는 약 8,000회, 실시예 3에서는 약 20,000회 이었다. 즉 확산 방지층의 도입에 의하여 초해상 재생시의 재생 내구성이 종래의 약 2.5배로 향상하였다.
본 발명에서는 초해상 재생을 위한 신호 재생 기능층의 전후에 새로운 층을 구비하고 이들을 적당하게 기록 부분과 조합함으로써, 높은 재생 성능과 높은 재생 내구성을 동시에 만족할 수 있는 효과가 얻어진다. 그 결과로 실용화가 가능한 초해상 재생광기록 매체를 제공할 수 있다.
Claims (4)
- 미리 기록 피트가 형성된 기판상에 신호 재생 기능층이 적층된 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체에 있어서, 상기 신호 재생 기능층은 두 개의 확산 방지층으로 겹쳐져 있고 또한 상기 확산 방지층은 두 개의 보호층으로 겹쳐져 있으며 상기 신호 재생 기능층은 Sb 또는 Te를 함유하며 상기 확산 방지층은 질화물, 산화물 또는 탄화물에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체.
- 기판상에 한 번만 기록 가능한 기록층 및 신호 재생 기능층이 적층된 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체에 있어서, 상기 신호 재생 기능층은 두 개의 확산 방지층으로 겹쳐져 있고 또한 상기 확산 방지층은 두 개의 보호층으로 겹쳐져 있으며 상기 신호 재생 기능층은 Sb 또는 Te를 함유하며 상기 확산 방지층은 질화물, 산화물 또는 탄화물에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 보호층은 ZnS를 포함하는 것을 특징으로 하는 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체.
- 제 2 항에 있어서,상기 기록층은 귀금속 산화물의 열분해에 따른 변화를 이용함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 초해상 재생을 수행하기 위한 광기록 매체.
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