KR20090057432A - 다층 상변화형 광기록 매체 - Google Patents

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KR20090057432A
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히로요시 세키구치
미치아키 시노츠카
마사루 신카이
마사키 가토
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가부시키가이샤 리코
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Abstract

본 발명은 제 1 기판, 제 2 기판 및 복수의 정보층을 가지는 다층 상변화형 광기록 매체에 관한 것으로, 제 1 기판측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층 이외의 정보층들의 열확산층 각각은, In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물을 가지며, 이들의 함유량을, 각각 “a”,“b”,“c” 및 “d”[몰%]로 표현하는 경우, 이하의 요건들을 충족하며, 제 1 기판 및 제 2 기판의 굴절률을“n”으로 표현하고, 레이저광 파장은 “λ”로 표현하며, 제 1 기판 및 제 2 기판의 가이드 그루브의 깊이는 H로 표현하는 경우, 상기 H는, 이하의 요건:
3 ≤ a ≤ 50
0 ≤ d ≤ 30
a + b + c + d = 100
λ/17n ≤ H ≤ λ/11.5n
을 충족시킨다.
레이저빔

Description

다층 상변화형 광기록 매체{MULTI-LAYERED PHASE-CHANGE OPTICAL RECORDING MEDIUM}
본 발명은 레이저빔으로 상변화형 기록층들을 조사하여 상변화형 기록층들의 기록층 재료에 광학적인 변화를 유도함으로써 정보를 기록, 재생 및 재기록할 수 있는, 복수의 상변화형 기록층을 가지는 다층 상변화형 광기록 매체에 관한 것이다.
통상적으로, DVD+RW와 같은 상변화형 광기록 매체(상변화형 광디스크)는, 플라스틱 기판 상에 상변화 재료로 이루어진 기록층을 형성하고, 상기 기록층 상에, 기록층의 광흡수율을 향상시키고 열확산 효과를 가지는 반사층을 형성한 기본 구조를 가지며, 이러한 통상적인 상변화형 광기록 매체에 레이저빔을 기판 표면측으로부터 조사하여, 정보를 기록 및 재생할 수 있다. 상변화형 기록 재료는, 레이저빔 조사에 의한 가열과 뒤 이은 냉각에 의해 비결정상과 결정상 사이에서 상변화된다. 상변화형 기록 재료의 급속한 가열 처리 이후에, 상변화형 기록 재료를 급냉시키면, 상변화형 기록 재료는 비결정상으로 변화되고, 상변화형 기록 재료를 급속한 가열 처리 이후에 서서히 냉각시키면, 상변화형 기록 재료는 결정화된다. 이러한 특징들을 상변화형 광기록 매체에 정보를 기록 및 재생하는데 응용한다.
또한, 광빔 조사에 의한 가열에 의해 야기되는 기록층의 산화, 증산(transpiration) 또는 변형을 방지하기 위하여, 상변화형 광기록 매체에는 통상적으로 기판과 기록층 사이에 하부 보호층(하부 유전체층으로도 지칭됨)이 그리고 상기 기록층과 반사층 사이에 상부 보호층(상부 유전체으로도 지칭됨)이 제공된다. 이러한 보호층들은, 각각 이들의 두께를 조절함으로써 광기록 매체의 광학 특성을 제어하도록 기능할 수 있고, 하부 보호층은 또한 기록 동안에 기록층에 인가된 열로 인해 기판이 연화되는 것을 방지하는 기능을 가진다.
최근에, 컴퓨터들에 의해 처리되는 정보량이 증가됨에 따라, DVD-RAM, DVD-RW 및 DVD+RW와 같은 추기형(rewritable) 광디스크의 기록 용량이 크게 증가되고, 정보의 고밀도 기록이 진전된다. DVD는 4.7GB 정도의 기록 용량을 갖지만, 향후, 고밀도 기록에 대한 요구가 더욱 증가될 것으로 예상된다. 정보량이 증가됨에 따라, 기록 속도의 향상도 또한 요구된다고 생각된다. 현재, 추기형 DVD 디스크로서, 단일 기록층으로 8배속 기록이 가능한 광기록 매체가 상업적으로 입수가능하다. 이러한 상변화형 광기록 매체를 이용하여 고밀도 기록을 행할 수 있는 방법으로서, 예를 들어, 사용되는 레이저빔의 파장을 청색 영역까지 더 짧은 파장들을 향하여 시프트시키거나, 정보를 기록 또는 재생하는 광 픽업에 사용되는 대물 렌즈의 개구수(NA)를 크게 하여 광기록 매체에 인가되는 레이저빔의 스폿 사이즈를 더 작게 변경하는 제안들이 존재하며, 이러한 방법들을 연구 및 개발하여 실용화하고 있다.
광기록 매체 자체를 향상시켜 기록 용량을 증가시키는 기술로는, 적어도 기 록층과 반사층으로 각각 이루어지는 2 개의 정보층을 기판의 일 표면 상에 적층 배치하고, 2 개의 정보층들이 자외선 경화 수지 등으로 함께 접착되도록 제조되는 여러 가지 타입의 2층 상변화형 광기록 매체가 제안된다. 이러한 정보층들 사이의 접착 부분인 분리층(본 발명에서는 중간층으로 지칭됨)은, 2개의 정보층을 광학적으로 분리하는 기능을 가지며, 기록 및 재생에 사용되는 레이저빔이 레이저 조사측에서 볼 때 최내측 정보층에 도달해야 하기 때문에, 레이저빔을 덜 흡수하거나 또는 불필요하게 레이저빔을 흡수하는 것을 피하는 재료로 이루어진다.
이러한 2층 상변화형 광기록 매체에는 아직 많은 문제점들이 존재하고 있다.
예를 들어, 레이저빔 조사측에서 볼 때 앞측에 배치되는 정보층(제 1 정보층)을 레이저빔이 충분히 투과하지 않으면, 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 또 다른 정보층(제 2 정보층)의 기록층에 정보를 기록 및 재생할 수 없으므로, 제 1 정보층을 구성하는 반사층은 매우 얇은 반투명 반사층이어야 한다. 그 결과, 광투과율 및 방열 효과를 획득하기 어렵게 되고, 반투명 반사층과 접촉시키도록 열확산층(광투과층)을 형성하여 광투과율을 증가시키고 방열 효과를 보충할 필요가 있다. 또한, 종래의 단일층 상변화형 광기록 매체 또는 종래의 2층 추기형(recordable) 광기록 매체와 비교하여, 2층 상변화형 광기록 매체의 반사율은, 이러한 종래의 매체 각각의 반사율의 약 1/3로 매우 낮다. 따라서, 제공된 안정한 트래킹 능력으로도 제 2 정보층 뿐만 아니라 제 1 정보층에 정보를 기록 및 재생하기 어렵게 될 수 있다고 생각된다. 또한, 제 1 정보층은 열이 거의 방산되지 않는 층 구조를 가지므로, 보존 안정성의 관점으로부터는, 상변화 재료를 사용함에도 불 구하고, 기록층에 임의의 재료를 사용할 수 있다고는 생각할 수 없다. 실제로, 제 1 정보층의 기록층의 재료 및 조성을 한정할 필요가 있다.
공지 기술로서, 특허 문헌 1은, 10㎚ 내지 30㎚의 그루브 깊이를 가지며 360㎚ 내지 420㎚의 파장을 가지는 레이저빔을 이용하는 기판이 제공되는 2층 상변화형 광기록 매체를 개시하지만, 상기 2층 상변화형 광기록 매체의 제 1 기록층 구조의 상부 보호층은 ZnS-SiO2로 이루어지며, 층 조성은 본 발명의 다층 상변화형 광기록 매체의 층 조성과는 다르다.
특허 문헌 2는 In 산화물 및 Sn 산화물을 주성분으로서 함유하며, In 산화물의 함유량이 90몰% 이상인 열확산층이 제공되는 광기록 매체를 개시한다. 특허 문헌 3은, Sn 산화물 및 Sb 산화물을 함유하는 열확산층이 제공되는 광기록 매체를 개시하며, 특허 문헌 4는 In 산화물 및 Zn 산화물을 주성분으로서 함유하며, In 산화물의 함유량이 50몰% 이상인 열확산층이 제공되는 광기록 매체를 개시한다. 그러나, 이러한 개시된 광기록 매체는 각각 본 발명의 광기록 매체의 층조성과는 다른 층조성을 가지며, 본 발명과는 달리, 기판의 그루브 깊이에 대한 기재가 없다.
특허 문헌 5는 그루브 깊이의 범위가 4λ/16n 내지 7λ/16n이며, 유기 염료 또는 유기 염료들로 이루어진 기록층들을 가진 2층 추기형(recordable) 광기록 매체를 개시하지만, 2층 추기형 광기록 매체는 약 20%의 반사율을 확보할 수 있으며, 상기 광기록 매체 구성은, 기본적으로 2층 상변화형 광기록 매체의 구성과는 다르며, 그루브 깊이 범위는 또한 2층 상변화형 광기록 매체의 그루브 깊이 범위와 다 르다.
또한, 특허 문헌 6은 그것의 청구항 8에서 2층 광기록 매체를 기술하지만, 상기 광기록 매체 구성은 기본적으로 본 발명의 2층 상변화형 광기록 매체의 구성과는 다르다.
특허 문헌 1 일본 공개 특허 공보 제2004-005920호
특허 문헌 2 일본 공개 특허 공보 제2004-047034호
특허 문헌 3 일본 공개 특허 공보 제2004-047038호
특허 문헌 4 일본 공개 특허 공보 제2005-004943호
특허 문헌 5 일본 공개 특허 공보 제2005-004944호
특허 문헌 6 국제 공보 제WO02/029787호
본 발명은 현재의 상황을 고려하여 제안되며, 여러 가지 종래의 문제점들을 해결하고 이하의 목적을 달성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 레이저빔 조사측으로부터 보여질 때 최내측에 배치되는 정보층 이외의 정보층들 각각이, 높은 광투과율을 가져 각각의 정보층에 정보를 안정하게 기록 및 재생할 수 있고, 반복적인 사용 내구성이 우수하고 보존 안정성이 우수한, 복수의 정보층을 가지는 다층 상변화형 광기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술된 목적은 이하의 항목 <1> 내지 <5>에 따른 수단에 의해 달성될 수 있다.
<1> 다층 상변화형 광기록 매체로서,
레이저빔 조사측에서 볼 때 앞측에 배치되는 제 1 기판;
상기 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 제 2 기판으로서, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 각각은 이들의 기록 표면측에 뱀모양의 나선형 가이드 그루브를 가지는 것인, 제 2 기판;
중간층들;
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 상기 중간층들 각각을 통하여 배치되는, 상변화형 기록층을 각각 가지는 복수의 정보층으로서, 상기 제 1 기판측에서 보여지는 바와 같이 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 정보층들 각각은, 이하의 5 개층:
하부 보호층,
상변화형 기록층,
상부 보호층,
반투명 반사층,
열확산층 또는 광투과층을 포함하며,
상기 제 1 기판측로부터 보여지는 바와 같이 상기 최내측에 배치되는 정보층은,
하부 보호층,
상변화형 기록층,
상부 보호층,
반사층을 포함하는 것인, 복수의 정보층을 포함하며,
상기 제 1 기판측에서 볼 때 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층의 열확산층들 또는 광투과층들 각각은, In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물을 포함하며, 상기 In 산화물, 상기 Zn 산화물, 상기 Sn 산화물 및 상기 Si 산화물의 함유량을, 각각 “a”,“b”,“c” 및 “d”[몰%]로 표현하는 경우, 이하의 요건들을 충족하며, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 굴절률을“n”으로 표현하고, 레이저광 파장은 “λ”로 표현하며, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 가이드 그루브의 깊이는 H로 표현하는 경우, 상기 가이드 그루브의 깊이 H는, 이하의 요건:
3 ≤ a ≤ 50
0 ≤ d ≤ 30
a + b + c + d = 100
λ/17n ≤ H ≤ λ/11.5n
을 충족시킨다.
<2> 항목 <1>에 따른 다층 상변화형 광기록 매체로서,
상기 상변화 기록층들 각각은, 적어도 Ge, Sb 및 Te의 3원소를 포함하며, 상기 Ge, Sb 및 Te의 조성 비율을 “α”, “β”, “γ”[원자%]로 표현하는 경우, 이하의 요건:
2 ≤ α ≤ 20
60 ≤ β ≤ 75
6 ≤ γ ≤ 30
을 충족시킨다.
<3> 항목 <1> 또는 <2>에 따른 다층 상변화형 광기록 매체로서,
상기 제 1 기판측에서 보여지는 바와 같이 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층들의 상부 보호층 각각은, In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물 또는 Ta 산화물을 함유하며, 상기 In 산화물, 상기 Zn 산화물, 상기 Sn 산화물 및 상기 Si 산화물 또는 Ta 산화물의 함유량을 각각“e”,“f”, “g”및“h”[몰%]로 표현하는 경우, 이하의 요건,
3 ≤ e ≤ 20
5 ≤ f 또는 g ≤ 90
0 ≤ h ≤ 20
e + f + g + h = 100
을 충족시킨다.
<4> 항목 <1> 내지 <3>에 따른 다층 상변화형 광기록 매체로서,
상기 제 1 기판측에서 보여지는 바와 같이 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층들의 반투명 반사층 각각은, Cu를 주성분으로서 함유한다.
<5> 항목 <1> 내지 <4>에 따른 다층 상변화형 광기록 매체로서,
상기 각각의 정보층들의 하부 보호층 각각은, ZnS 및 SiO2를 함유한다.
도 1은 2층 상변화형 광기록 매체의 층 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 반사광의 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 그루브(groove)와 트래킹 에러 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 그루브 깊이와 트래킹 에러 신호 진폭 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 광검출기의 설명도이다.
도 6은 종래의 열확산층 재료의 광 투과율과 본 발명의 열확산층(광투과층) 재료의 광 투과율을 비교하는 비교도이다.
도 7은 선속도 천이(transition)를 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 상부 보호층에 함유되는 ZnO 또는 SnO2의 함유량, 선속도 천이 및 지터값 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제 1 상부 보호층에 함유되는 SnO2의 함유량과 보존 안정성 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 보존 안정성, 상부 보호층 재료 및 상부 보호층의 두께 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 반사층 재료의 광 흡수율, 반사율 및 광투과율을 나타내는 그래프이다.
도 12는 660 ㎚의 파장에서 측정되는 Cu의 광 흡수율, 반사율 및 광 투과율의 층 두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 13은 660 ㎚의 파장에서 측정되는 Ag의 광 흡수율, 반사율 및 광 투과율의 층 두께 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 14는 Cu 및 Ag의 광 투과율의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 15는 제 1 반사층이 Cu, Ag 또는 Au로 이루어지는 경우에서 제 1 기록층의 기록 특성을 나타내는 그래프이다.
도 16은 L0층에 정보를 기록하기 위한 1T 주기(cycle) 기록 전략을 나타내는 설명도이다.
도 17은 L1층에 정보를 기록하기 위한 2T 주기 기록 전략을 나타내는 설명도이다.
도 18은 실시예 1 내지 3, 6 및 비교예 1에서 준비된 2층 상변화형 광기록 매체에 대하여 640 ㎚ 내지 680 ㎚의 파장 범위 내에서 제 1 정보층(L0층)의 광 투과율의 측정 결과를 나타내는 설명도이다.
도 19는 실시예 1 내지 3, 6 및 비교예 1에서 준비된 2층 상변화형 광기록 매체에 대하여 기록 전력과 DOW 10 지터 사이의 관계를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 20은 실시예 1 내지 3, 6 및 비교예 1에서 준비된 각각의 2 층 상변화형 광기록 매체의 열확산층(광투과층)의 열전도율(thermal conductivity)과 도 18에서 획득된, 660㎚의 파장에서 측정된 각 LO층들의 광 투과율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 상술된 바와 같이 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 복수의 정보층을 가지는 다층 상변화형 광기록 매체이며, 여기서, 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각 정보층들의 열 확산층(광투과층)은, In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물의 재료에 의해 이루어지며, 이 재료의 함유율을 본 발명의 제 1 실시형태에서 지정된 범위 내에서 설정되므로, 각 정보층들의 광 투과율이 증가될수 있고, 각 정보층들의 기록 감도가 향상될 수 있다. 그 결과, 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층에서의 광 반사율은 증가될 수 있으므로, 정보는 안정된 트래킹 능력으로 기록 및 재생될 수 있다. 여기서, 제 1 기판 및 제 2 기판의 굴절율을 "n"으로 나타내며, 레이저빔의 파장을 “λ”로 나타내며, 제 1 기판 및 제 2 기판의 그루브 깊이의 깊이를“H”로 나타낸다. 낮은 광 반사율을 가지는 다층 상변화형 광기록 매체에, 가이드 그루브의 그루브 깊이(H)를 본 발명의 제 1 실시형태에서 지정되는 범위 내에 설정하여 가이드 그루브의 오목부 및 볼록부(일반적으로, 오목부는“랜드부”로 지칭되며, 볼록부는“그루브부”로 지칭됨)로부터 반사된 광빔들에 위상 변화를 야기하고, 광빔의 반사량의 차를 검출함으로써, 정보는 안정한 트래킹 능력으로 기록 및 재생될 수 있다. 제 1 기판과 제 2 기판의 각 굴절율 “n” 및 각 그루브 깊이“H”는 서로 동일하게 될 수 있거나 또는 서로 다르게 될 수 있지만, 통상적으로 이들은 제 1 기판과 제 2 기판 사이에서 동일한 값을 가지도록 각각 설정된다. 본 발명에 사용될 수 있는 레이저빔은 645㎚ 내지 665㎚의 적색 파장 범위 내의 파장 λ를 가짐을 주 목한다. 기판들의 재료에 대한 세부사항들은 후술되며, 통상적으로, 1.55 내지 1.60의 굴절율“n”을 가지는 폴리카보네이트가 사용된다.
도 1은 각각이 상변화형 기록층을 포함하는 정보층을 2층 가지는 광기록 매체의 층 구성의 일례를 나타낸다.
광 디스크의 회전 동안에, 광 디스크의 중심 구멍과 트랙 코어 사이의 편심과 축 변동 등으로 인해 수 십 마이크로미터의 편심 에러가 발생한다. 특히, 다층 광기록 매체에서 보여질 수 있는 바와 같이, 광 픽업으로부터 멀리 위치되는 정보층의 편심량은, 일반적으로 상기 광 픽업에서 볼 때 앞측에 위치되는 정보층의 편심량보다 더 크다. 이러한 이유로, 레이저빔 스폿으로 정보 트랙들을 지속적으로 그리고 정밀하게 스캔하기 위하여, 광픽업으로 트래킹 에러를 검출하고, 서보 회로에 연결되는 트래킹 작동기를 구동시키고, 대물 렌즈의 미소(fine) 위치를 제어할 필요가 있다. 따라서, 기판 상에 형성되는 그루브 깊이를 설계하는 것은, 다층 상변화형 광기록 매체와 같이 낮은 반사율을 가지는 광기록 매체에 특히 중요하게 된다.
트래킹 에러 신호들의 통상적인 일례들로서, 푸시풀 신호들이 예시된다. 반사광 빔은 트랙 피치 "p"의 가이드 그루브를 가진 디스크로부터 대물 렌즈에 의해 픽업되고, 푸시 풀 신호는 대물 렌즈 뒤에 있는 분할된 광다이오드로 검출될 수 있다. 주기적으로 배열되는 가이드 그루브는 일종의 회절 격자이고, 반사광들에는, 직진하는 0차광 및 각도 θ로 회절되는 ± 1차광이 생성된다. 여기서, θ(세타)는 sin-1(λ/p)로 표시된다. 대물 렌즈로의 반사광 중에서, 0 차광 이외에, ± 1차광의 일부는 대물 렌즈로 픽업된다. 0차광 및 1차광의 회절광들이 중첩되는 영역에서, 광의 간섭이 발생된다. 그 광의 강도는 광기록 매체에 적용되는 레이저빔의 트랙 오정렬로 인해 변한다. 2분할 광다이오드(그러나, 4분할 검출기 광다이오드이어도 됨)는 0차광과 ± 1차광이 중첩되는 영역을 개별적으로 검출하고 차분 신호를 판독하여 트래킹 에러 신호를 생성한다. 도 2는 반사광의 강도 분포를 나타낸다. 레이저빔의 중심이 가이드 그루브의 중심에 일치하는 경우, 반사광의 강도 분포는 대칭적인 분포가 되며, 광다이오드로부터의 각각의 출력은, 등식 X=Y가 된다. 트래킹 오정렬이 발생하는 경우, 반사광의 강도 분포는 비대칭 분포가 되며, X값은 Y값 보다 더 크게 된다. 트래킹 에러 신호 Z가 X-Y, 즉 Z=X-Y와 동일하게 되도록 규정되는 경우, Z값은 이하의 등식으로 표현된다.
Z = 4(S1)(E1)sin(φ1)sin(2πΔp/p)
상기 등식에서, S1은 검출기 상에서 0차광과 1차광이 중첩되는 영역을 나타내며; E0 및 E1은 0차광의 진폭과 1차광의 진폭을 각각 나타내며; φ1은 0차광과 1차광 사이의 위상차를 나타내며;“p”는 트랙 피치를 나타내며; 그리고 Δp는 트래킹 오정렬량을 나타낸다. 트래킹 에러 신호 Z가, 트래킹 오정렬량 Δp에 의존하는 값을 가지며, 기함수(odd function)인 경우, Z값은 빔 스폿이 플러스 방향 또는 마이너스 방향 중 어느 하나로 오정렬된다는 것을 나타낸다.
도 3은 광기록 매체의 그루브와 트래킹 에러 사이의 관계를 나타낸다. 레이 저빔 중심이 그루브 중심 또는 랜드부의 중심과 일치하는 경우, 트래킹 에러 신호는 0이 된다. 광 디스크의 반경 방향에서 볼 때, 레이저빔 중심이 랜드 중심과 일치하지 않고, 레이저빔 중심과 랜드 중심 사이의 오정렬 위치가 랜드부의 내부 위치에 있거나 또는 랜드부의 외부 위치에 있는 경우, 반사광의 플러스/마이너스 부호는 반전되고, 트래킹 오정렬량 및 반경 방향으로의 플러스 또는 마이너스 방향이 구별될 수 있다. 그리고, 트래킹 오정렬량은 서보 신호에 대하여 사용된다. sin(φ1)이 최대값을 가질 때, 트래킹 에러 신호 Z의 최대 진폭을 획득할 수 있다. 그루브 형상이 직사각형이고, 그루브 깊이가 λ/(8n)("n"은 기판의 굴절율임)인 경우, 값 Φ1은 π/2(Φ1=π/2)와 동일하게 되며, 최대 진폭을 획득할 수 있다. 이러한 이유로, 광 디스크의 가이드 그루브의 깊이는 종종 λ/(8n) 부근에서 설정된다(도 4 참조). 그러나, 광기록 매체의 층 구성에 의존하는 광학 특성 및 열전달 특성은 광기록 매체의 기록 특성에 영향을 주고, 기록 특성은 또한 사용되는 그루브 깊이에 의존하여 변경된다. 따라서, 본 발명에서는, 제 1 기판 및 제 2 기판의 각 그루브 깊이 H를 λ/(17 x n)≤ H ≤λ/(11.5 x n)으로 설정할 필요가 있다. 특허 문헌 6은, 제 1 기판 및 제 2 기판의 각 그루브 깊이(H)를 0 내지 λ/(4n)으로 설정할 것을 제안하지만, 각 그루브 깊이를 상기 범위내로 설정하는 경우, 상기 범위 내의 그루브 깊이를 이용하여 우수한 기록 특성과 매우 안정한 트래킹 정밀도 모두를 만족시키는 것은 어렵다. 더 높은 푸시풀 신호 진폭은 더 우수한 특성을 의미한다. 그러나, 기록 특성들과의 균형을 고려하여, 과도하게 높은 푸시풀 신호 진폭은 항상 바람직한 것은 아니다. 따라서, 상기 특성들 양자를 고려하여 그루브 깊이를 설계할 필요가 있다. 본 발명의 푸시풀 신호의 결과를, 식 [(Ia+Ib)-(Ic+Id))/[Ia+Ib+Ic+Id]에 기초하여, 도 5에 도시된 광검출기를 이용하여 측정하였다.
제 1 기판은 기록 및 재생을 위하여 조사된 광을 투과시킬 필요가 있고, 당해 분야에 종래에 공지된 재료를 사용하였다. 통상적으로, 제 1 기판에 대하여 유리, 세라믹스 또는 수지를 사용하고, 성형성 및 비용의 관점에서 수지가 특히 바람직하다. 수지의 일례들은, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, ABS 수지 및 우레탄 수지를 포함한다. 폴리카보네이트 수지 및 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 아크릴 수지는, 이들이 성형성, 광학 특성 및 비용에 있어서 우수하기 때문에 바람직하다.
상부에 정보층이 형성된 제 1 기판의 표면은, 나선형 또는 동심형의 사행(wobbled) 그루브를 가지며, 상기 표면 위에 랜드부 및 그루브부로 지칭되는 요철 패턴을 형성한다. 통상적으로, 사출 성형법 또는 포토폴리머법에 의해 금형 내에 부착되는 스탬퍼를 이용하여 기판 표면에 그루브를 전사하여 기판 표면을 형성한다. 제 1 기판의 두께는 약 10㎛ 내지 590 ㎛가 바람직하다.
제 2 기판의 재료로는, 제 1 기판에 사용되는 재료와 동일한 재료를 사용할 수도 있거나 또는 기록 및 재생 광빔에 불투명한 재료를 사용할 수도 있거나 또는 제 2 기판의 재료 및 그루브 형상은 제 1 기판의 재료 및 그루브 형상과 다를 수도 있다. 제 2 기판의 두께는 특히 한정되지 않지만, 제 1 기판과 제 2 기판의 총 두 께가 1.2㎜가 되도록 두께를 조정하는 것이 바람직하다.
열확산층(광투과층)에 대하여, 종래의 광 디스크의 열확산층 재료로서 In 산화물과 Sn 산화물을 혼합하여 준비한 ITO[In2O3(주성분)-SnO2]을 이용하거나 또는 IZO[In2O3(주성분)-ZnO]를 이용하는 공지의 기술들이 있지만, In 산화물이 농후한 재료는 매우 고가이고, In 산화물이 농후한 재료를 사용하는 것은 생산 비용의 관점에서 문제가 있다. 또한, In 산화물이 농후한 재료를 사용하여 광기록 매체를 개발하는 과정에서, 제 1 정보층은 충분한 광투과율을 가질 수 없고, 제 1 정보층의 높은 열전도율로 인해, 제 1 정보층의 기록 감도가 저하된다는 점을 발견하였다. 따라서, 적절한 열전도율값을 확보하면서 제 1 정보층의 광투과율을 증가시키고 제 2 정보층의 광투과율을 증가시켜 트래킹 정밀도를 강화시키기 위하여, 열확산층으로서 종래에 사용되고 있던 ITO 및 IZO과는 별도로, 높은 스퍼터링 레이트를 가지며, 기록 특성 및 기록 감도를 확보할 수 있는 재료를 찾을 필요가 있다.
그 후, 본 발명자들은, 열확산층(광투과층)에서 IZO 및 ITO 보다 광투과율을 더 높게 하고 기록 감도를 더 효율적으로 강화시킬 수 있는 산화물들의 혼합물을 연구하였다. 따라서, 연구 결과는 In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물의 각각의 함유량을 a, b, c 및 d[몰%]로 나타내는 경우에, 이하의 조성비로 In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물을 혼합할 필요가 있음을 나타낸다.
3 ≤ a ≤ 50
0 ≤ d ≤ 30
a + b + c + d = 100
3몰% 미만의 In산화물을 사용하면, 충분한 열도전율을 획득할 수 없기 때문에 바람직하지 않고, 획득된 열확산층은 전기전도율이 감소하기 때문 거의 스퍼터링되지 않는다. In 산화물의 함유량이 50 몰%보다 더 큰 경우에, 높은 광투과율을 확보할 수 없고, 비용이 매우 비싸진다. 또한, 제 1 정보층의 기록 감도는 높은 열전도율로 인하여 저하된다. 상술된 범위 내에서 Si 산화물을 사용하면, 이 Si 산화물이 제 1 정보층의 반복 기록 내구성을 향상시키기 때문에 바람직하다. Zn산화물과 Sn산화물의 바람직한 함유량 비율은 특별히 한정되지는 않지만, 어느 한쪽 재료가 크게 함유되는 경우, 스퍼터링 레이트가 높아지는 경향이 있다. 이러한 산화물들은 각각 높은 전기 전도율을 가지며 DC(직류) 스퍼터링을 허용하므로, 60㎚ 부근의 층 두께를 가지는 열확산층(광투과층)을 형성하는 경우에, 상기 열확산층을 단시간에 형성할 수 있다. 또한, In 산화물의 함유량을 감소시킴으로써, 제 1 정보층의 광투과율을 증가시키고 또한 제 1 정보층의 기록 감도를 높일 수 있다(도 20 참조). 4 개의 타입의 산화물 모두는, 반사층들의 열화를 가속시키지 않는 재료이다.
도 6은 실시예 1에 사용되는 열확산층(광투과층)의 재료를 IZO로 변경한 것 이외에, 이하에 설명되는 실시예 1에서 제조되는 광학 기록 매체와 동일한 방식으로 준비되는 광기록 매체의 제 1 정보층의 광 투과율의 측정 결과를 나타낸다. 이는 실시예 1의 광기록 매체가 열확산층에 대하여 IZO를 이용하는 광기록 매체보다 더 높은 광투과율을 가진다는 점을 명확하게 나타낸다.
열확산층(광투과층)의 층 두께는 40㎚ 내지 80㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 열확산층 두께가 40㎚보다 더 얇은 경우에, 방열 능력이 저하되고, 광기록 매체의 반복 사용 내구성이 저하한다. 80㎚보다 더 두꺼운 경우에, 이는 광투과율이 감소되기 때문에 바람직하지 않다.
상술된 열확산층(광투과층)을 진공 증착법, 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 광 CVD법, 이온 도금법 및 전자빔 증착법과 같은 여러 가지 기상 증착법들에 의해 형성할 수 있다. 이들 중에서, 스퍼터링법은 대량 생산 및 막 품질 등에 있어서 우수하다.
중간층은 정보를 기록 및 재생하기 위하여 조사되는 광의 파장들에 대하여 작은 광 흡수 계수를 가지는 것이 바람직하다. 중간층의 재료로는, 성형성 및 비용의 관점에서 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 자외선(UV) 경화성 수지, 지효성(delayed) 수지, 열가소성 수지 등을 사용할 수 있다.
중간층은 광 픽업이 제 1 정보층과 제 2 정보층을 식별하여 이들을 광학적으로 분리시킬 수 있는 것이며, 상기 중간층의 두께는 10㎛ 내지 70㎛인 것이 바람직하다. 상기 중간층의 두께가 10㎛ 보다 더 얇다면, 정보층들 간에 누화 현상이 발생한다. 70㎛ 보다 더 두꺼우면, 제 2 정보층에 정보를 기록 또는 재생하는 경우에 구면 수차가 발생하고, 정보를 기록 및 재생하기 어렵게 되는 경향이 있다.
종래의 기록층의 재료 개발은 넓게 2가지 흐름으로 나뉜다. 하나의 흐름은, 기록가능한 기록층에 사용되는 재료인 GeTe; Sb2Te3 즉, 가역적으로 상변화될 수 있 는, Sb와 Te 사이의 합금; 상술된 2 개의 재료의 고용체(固溶體) 또는 공융(eutectic) 조성으로부터 준비된 GeSbTe의 3원 합금으로 이루어지는 기록층 재료를 포함한다. 또 다른 흐름은, 상술된 것과 유사하게 Sb와 Te 사이의 합금으로 이루어지는 기록층 재료를 포함하지만 상기 합금은 70% 부근의 Sb 함유량을 가지는 SbTe에 미량의 원소를 첨가한, Sb와 Sb2Te3의 공융 조성물이다.
다층 기록층을 가지는 광기록 매체에서, 특히 레이저빔 조사측에서 볼 때 앞측에 배치되는 정보층은, 레이저 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층을 기록 및 재생하는 것을 고려하여 높은 광투과율을 가질 필요가 있다. 필요성을 충족시키기 위하여, 금속층들의 광 흡수율을 감소시키기 위한 노력과 병행하여 기록층들을 얇게 만들 필요가 있다. 기록층의 층 두께를 더 얇게 하면, 기록층의 결정화 속도를 감소시키므로, 높은 결정화 속도를 가지는 기록층 재료 자체를 선택하는 것이 유리하다. 그 후, 기록층들에 대한 재료의 2 가지 흐름 중에서, 후자의 재료 즉, Sb를 70% 정도 함유하는 SbTe 공융 조성물은 전자(former)의 재료보다 바람직하다.
그러나, 본 발명자들에 의한 연구에 따르면, Sb의 함유량을, 더 빠른 결정화 속도를 달성하기 위하여 즉, 더 빠른 선 속도를 달성하기 위하여 증가시키면, 결정화 온도는 감소되고 광기록 매체의 보존 안정성이 저하되었음을 발견하였다.
다층 상변화형 광기록 매체에서, 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층이 재생되는 경우, 레이저빔 조사측에서 볼 때 앞측에 배치되는 정보층 의 광 흡수 등에 기인하는 낮은 반사율로 인하여, 재생 신호의 진폭이 낮다는 문제점이 존재한다. 이 문제점을 고려하면, 단일 기록층을 가지는 광기록 매체를 재생하는 경우보다 더 많은 재생 광 전력이 요구된다.
SbTe재료를 이용하는 경우, 높은 결정화 속도를 달성하기 위하여, 단지 Sb 함유량을 증가시킬 필요가 있지만, 이는 결정화 속도의 감소 경향을 야기한다. 따라서, 높은 재생 광 전력을 이용하여 레이저빔 조사측에서 볼 때 앞측에 배치되는 SbTe를 이용하여 정보층 상에 정보를 재생할 수 있는 경우에, 이는 비결정질 마크들을 재결정화하여, 재생할 수 없다라는 문제를 야기한다. 또한, 결정화 온도가 낮아지면 보존 상태를 불안정하게 하기 때문에 바람직하지 않다. 그 후, SbTe 재료에 제 3 원소 Ge를 첨가함으로써 정보층들에서 결정화 속도를 높게 유지할 수 있으므로, 높은 재생 광 전력으로 정보를 재생하는 경우에도 비결정질 마크들의 재결정화를 야기하지 않고 보존 동안에 광기록 매체를 안정하게 유지할 수 있다.
다층 상변화형 광기록 매체의 상변화형 기록층들에 사용되는, 우수한 기록 특성을 획득할 수 있고, 높은 재생 광 전력으로 정보를 재생하며 보존 상태를 안전하게 하는 상변화형 기록 재료로는, 적어도 GeSbTe의 3 원소를 함유하는 재료가 바람직하다.
또한, GeSbTe의 3원 재료에 다른 원소들을 첨가할 수도 있다. 첨가 원소로는, Ag 및 In이 바람직하며, 이들은 통상적으로 보존 안정성을 위하여 사용된다. 총 첨가 원소의 조성 비율은 8원자% 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 상기 조성 비율이 8원자% 보다 더 큰 경우에, 보존 안정성은 높지만, 기록층의 결정화 속도는 느려지므로, 고속으로 기록하는데 어려움이 있다. 또한, 이는 재생 광에 대한 기록 상태의 안정성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
항목 <2> 즉, 본 발명의 제 2 실시형태에 규정된 바와 같이, Sb 함유량(β)이 60≤β≤75(원자%)의 범위 내에 있는 경우에, 상변화형 기록 재료로서, Sb 재료는 안정한 방식으로 정보를 기록 및 재생할 수 있다. Sb 함유량(β)이 60원자% 미만인 경우에, 정보는 안정한 방식으로 기록 및 재생될 수 없고, 또한 다층 상변화형 기록 매체로서, 이는 고속 기록에 적합하지 않는 기록층이 될 수도 있다. 75원자% 보다 더 많은 Sb 함유량을 이용하면, 결정화 속도는 증가하지만 결정화 온도가 감소되어, 높은 재생 광 전력으로 정보를 재생하기 어렵게 되고, 보존 상태가 불안정하게 된다.
Te는 비결정 상태의 생성을 가속화하고 결정화 온도를 증가시키는 기능을 가진다. 그러나, Sb에 Te만을 단독으로 조합시키는 경우, 비결정 상태 가속화 효과를 이용하여 결정화 속도를 조정할 수는 있지만, 결정화 온도의 온도 증가 속도가 불충분하고 비결정상의 안정성이 열악하게 되므로, 장기 보존 또는 고온에서의 보존으로 인하여, 기록된 비결정질 마크들이 소실될 가능성이 존재한다. 이와 반대로, Te와 Ge의 조합을 이용하면, 비결정상의 안정성이 Ge를 이용함으로써 확보될 수 있고, 결정상의 안전성을 또한 높일 수 있다는 점에서 이점을 가진다. 일반적으로, 결정화 상태는 매우 안정한 상태이지만, 여기서 채택된 고속 기록에 사용되는 재료의 경우에, 초기화 시 또는 기록 시에는 고속으로 결정화가 진행되므로, 형성된 결정 상태가 안정하다고 반드시 말할 수는 없다. 이러한 이유로, 장기 보존 또는 고온에서의 보존 이후에 정보를 다시 기록하면, 이는 기록 특성 및 기록 조건이 보존 이전의 상태로부터 변경되는 문제를 야기한다. 그 이유는 보존에 의해 보전 이전의 결정화 상태로부터 결정 상태가 변경되었기 때문이라고 생각된다. 그러나, 기록층용 재료에 Te를 첨가하면, 보존에 의해 야기된 기록 특성 및 기록 상태의 이러한 변경을 감소시킬 수 있다.
상술된 바와 같이 결정의 안정성을 향상시킴으로써 보존 전후의 기록 특성 및 기록 상태의 변경을 감소시키는 효과를 획득하기 위하여, Te를 6원자% 이상(6≤γ)으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, Te 첨가량이 과도하게 크면, 결정화 속도를 너무 느리게 하며, 고속으로 정보를 반복 기록하는 능력을 소실되게 한다. Te가 본 발명의 다층 상변화형 광기록 매체의 제 1 기록층에 사용되는 경우에, Te량을 30원자% 이하(γ≤30)로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 2≤α≤20(원자%)의 범위 내에서 Ge(α)량을 사용하면, 높은 재생 광 전력으로 정보를 재생할 수 있고, 우수한 보존 상태를 확보할 수 있다. Ge량을 2원자% 미만으로 첨가하면, Ge 첨가 효과를 획득할 수 없으며, 우수한 보존 상태를 획득할 수 없다. 이와 반대로, Ge량을 20원자% 보다 더 많게 첨가하면, 결정화 온도를 높게 설정할 수 있기 때문에 재생 광에 대한 안정성 및 보존 안정성이 높게 유지되지만, Ge 자체의 융점이 높기 때문에 기록 감도가 저하된다.
제 1 기록층의 층 두께는 4㎚ 내지 10㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 제 1 기록층이 4㎚ 미만의 층 두께를 가지면, 반사율이 매우 낮아지게 되어 신호 품질이 저하되고, 반복 기록 특성이 저하된다. 10㎚보다 더 두꺼워지면, 광 투과 율이 감소되기 때문에 이는 바람직하지 않다. 제 2 기록층의 층 두께는 10㎚ 내지 20㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 제 2 기록층이 10㎚미만의 층 두께를 가지면, 반복 기록 특성이 저하되고, 20㎚ 보다 더 두꺼우면, 기록 감도가 저하된다.
본 발명의 제 3 실시형태에서, 제 1 기판측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층들의 상부 보호층들이, In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물 또는 Ta 산화물을 함유하고, 상기 In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물 또는 Ta 산화물의 함유량 각각이, e, f, g 및 h[몰%]로 표현되면, 이하의 요건을 충족시킨다.
3 ≤ e ≤ 20
50 ≤ f 또는 g ≤ 90
0 ≤ h ≤ 20
e + f + g + h = 100
상술된 식들 모두를 충족하는 조성을 이용하면, 이는 상부 보호층에서 50몰% 이상으로 Zn 산화물 또는 Sn 산화물을 함유하여 기록층들의 결정화를 가속시킴으로써 기록 속도를 증가시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 결정화 속도에 대한 대안적인 특성은 천이 선 속도이다. 천이 선 속도는 선 속도이며, 특히, 광 빔으로 연속적으로 조사한 이후의 기록층의 반사율을 일정한 선 속도로 모니터하는 경우에, 천이 선 속도는, 반사율이 변화하기 시작하는 선 속도를 의미한다. 도 7에서, 천이 선 속도는 21m/s이다. 일반적으로, 천이 선 속도가 빠를수록 기록 속도를 증가시킨다. 도 7에서, 연속적인 광 전력은 15㎽로 설정된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상부 보호층에 Zn 산화물 또는 Sn 산화물을 50몰% 이상 함유함으로써, 9%보다 낮은 DOW 10 지터값을 실현할 수 있고, 고속 기록시에 우수한 지터 특성을 획득할 수 있다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 상부 보호층에서 Zn 산화물 또는 Sn 산화물의 함유량을 90몰% 이하로 설정하면, 이는 DOW 10 지터값의 변화량을 1% 이하로 억제할 수 있고, 보존 안정성을 향상시키기 때문에 바람직하다. Zn 산화물 또는 Sn 산화물의 함유량이 90몰% 이상인 경우, 우수한 보존 신뢰성을 획득할 수 없다.
종래의 단층 상변화형 광기록 매체의 상부 보호층에 사용되는 재료에 대하여, 상부 보호층은, 투명하며 광을 투과시키는 재료로 형성되며, 기록층보다 더 높은 융점을 가지며, 기록층의 열화를 방지하는 기능, 기록층과의 접착 강도를 높이는 기능 및 기록 특성을 높이는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 상부 보호층에 대하여 특히 ZnS-SiO2를 사용하는 것이 바람직하며, 혼합 비율로는, ZnS:SiO2 = 80:20(몰 비)가 가장 바람직하다라고 알려져 있다
그러나, 다층 상변화형 기록 매체의 경우에, 제 1 기록층에 정보를 기록하는 경우, 제 1 반사층의 두께가 얇기 때문에 제 1 기록층의 방열 특성이 저하되어 기록에 어려움이 있다는 문제를 야기한다. 이 문제를 피하기 위하여, 우수한 열전도율을 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 상부 보호층에 ZnS-SiO2를 사용하는 경우, 열전도율이 낮기 때문에 기록 특성이 저하되고 기록 이후의 보존 안전성이 악화되므로, ZnS-SiO2는 다층 상변화형 광기록 매체의 제 1 상부 보호층으로 적합하지 않다. 도 10은 후술될 실시예 1의 상변화형 광기록 매체, 및 제 1 상부 보호층의 재료를 ZnS-SiO2(80:20 몰%)로 변경한 것 이외에 실시예 1에서와 동일한 방식으로 준비된 또 다른 상변화형 광기록 매체를 80℃ 및 85%의 상대 습도(RH)에서 100시간 보존한 경우에 획득되는 DOW 10 지터 변화량을 측정한 결과를 나타낸다. 도 10에 나타낸 결과는, ZnS-SiO2를 이용한 광기록 매체에서, 지터 변화량은 층 두께에 관계없이 감소되지 않는다는 것을 증명하였다.
상술된 결과를 요약하면, ZnS-SiO2 보다 더 높은 방열 특성을 가지는 Zn 산화물 및 Sn 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. Zn 산화물 또는 Sn 산화물 중 어느 하나를 단일 재료로서 사용하는 경우, 우수한 보존 안정성을 획득할 수 없다. 따라서, 내부에 In 산화물 및 Si 산화물 또는 Ta 산화물을 함유시키는 것이 바람직하다. 이러한 금속 산화물을 다층 상변화형 광기록 매체의 제 1 정보층에 사용하는 경우, 이러한 금속 산화물들은 광에 투명하며 높은 열전도율을 가지기 때문에, 높은 광 투과율, 우수한 기록 특성 및 보존 안정성을 획득할 수 있다.
이러한 금속 산화물들을 이용하여 형성된 제 1 상부 보호층은 5㎚ 부근의 얇은 층에 대하여 충분한 변조도 및 충분한 반사율을 확보할 수 있으므로, RF 스퍼터링 또는 DC 스퍼터링에 의해 스퍼터링될 수 있는 (IN, Zn, Sn)산화물 + Si 산화물을 사용할 수도 있다. 상기 제 1 상부 보호층에서 Sn 산화물 또는 Zn 산화물의 사용량이 큰 경우에, 기록층의 결정화 속도가 가속화되므로, 기록 속도가 증가될 수 있다.
제 2 상부 보호층으로는, 종래와 같이 ZnS-SiO2를 사용할 수도 있다. 그 이유는, 제 2 기록층에 정보를 기록하는 경우, 상기 제 2 반사층을 두껍게 형성할 수 있기 때문에, 충분한 방열 특성을 획득할 수 있기 때문이다. 그러나, 제 2 상부 보호층에 대하여 ZnS-SiO2를 사용하고, 제 2 반사층에 대하여 Ag를 사용하는 경우에, 제 2 상부 보호층과 제 2 반사층 사이에 TiC-TiO2로 형성된 계면층을 삽입하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 상부 보호층의 층 두께는 2㎚ 내지 15㎚의 범위에 있는 것이 바람직하다. 제 1 상부 보호층이 2㎚보다 더 얇은 두께를 가지는 경우에, 과도하게 높은 광 투과율로 인하여 변조도가 저하되며, 15nm보다 더 두꺼운 경우에, 이는 광 투과율이 낮아지게 되기 때문에 바람직하지 않고, 열이 거의 새어 나오지 못하므로 기록 특성이 저하된다.
제 2 상부 보호층의 층 두께는 3㎚ 내지 30㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 제 2 상부 보호층이 3㎚보다 더 얇은 두께를 가지는 경우에, 기록 특성은 저하되고, 30㎚보다 더 두꺼운 두께를 가지는 경우에, 상기 제 2 상부 보호층에서 열이 용이하게 머물게 되므로, 기록 특성을 저하시킨다.
본 발명의 제 4 실시형태에 있어서, 레이저 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층의 반투명 반사층 이외의 정보층들의 반투명 반사층들의 주성분으로서 Cu를 사용한다. 이 구성은 제 1 기록층의 기록 특성 및 보존 안정성을 높일 수 있다. 여기서, “주성분”이라는 용어는, Cu가 95중량% 이상 함유되어 있는 것을 의 미한다. Cu를 주성분으로서 함유하는 제 1 반사층이 바람직한 이유를 이하에서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 2 층의 기록층을 가지는 상변화형 광기록 매체에서, 제 2 정보층에는 기록 및 재생 레이저광을 이용하여 가능한 한 많은 광을 조사시킬 필요가 있다. 따라서, 제 1 반사층에는 거의 레이저광을 흡수하지 않고 레이저광을 쉽게 투과시키는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
그 후, 본 발명자들은 여러 가지 타입의 반사층에 대한 광학 특성들을 660㎚의 파장에서 측정하였다. 여기서, A(흡수율; absorbance), R(반사율) 및 T(광 투과율)의 데이터를 획득하였다. 측정 샘플들에 대하여, 각각 0.6㎜의 두께를 가지며, 10㎚ 두께의 층이 형성된 여러 가지 금속막들로 커버되는 폴리카보네이트 기판들을 사용하였다. 그 결과를 도 11에 나타냈다. 이 결과로부터, Pt, Pd 및 Ti는 이들 재료들이 낮은 광 투과율 및 높은 광 흡수율을 가지기 때문에, 제 1 반사층으로는 적합하지 않다고 추정할 수 있다.
다음으로, 광투과율이 비교적 높고 흡수율이 비교적 낮은 Cu 및 Ag를 폴리카보네이트 기판 상에 각각 형성하고, 층 두께를 변경시키면서 A(흡수율), R(반사율) 및 T(광투과율)을 660㎚의 파장에서 측정하였고, 도 12(Cu) 및 도 13(Ag)에 도시된 바와 같은 결과들을 획득하였다. 측정 결과는, 층 두께에 의한 변화가 Cu보다 Ag가 더 크다는 것을 나타낸다. 이는 형성된 층의 층 두께에 대한 광학 정수의 안정성에 있어서 Cu가 더 우수하다는 것을 나타낸다.
또한, 도 14는 Ag 및 Cu를 두께가 8㎚가 되도록 형성한 경우의 분광 투과율 의 측정 결과를 나타낸다. 그 결과는, Ag 및 Cu의 광투과율 라인들이 450㎚부근의 파장 범위에서 교차하고 있음을 나타낸다.
이러한 사실은, 450㎚ 정도 보다 더 긴 파장 범위에서는 Cu가 Ag보다 광투과율이 더 높고, 660㎚ 부근의 파장을 가지는 레이저광에 대해서는 제 1 반사층으로서 Cu를 사용하는 것이 바람직하다는 것을 나타낸다.
또한, 제 1 반사층들 각각에 대하여 Cu, Ag 또는 Au를 이용한 각 기록 매체에서, 660㎚의 파장으로 3T 싱글 패턴을 제 1 기록층에 기록하였고, C/N 비율을 측정하였다. 도 15에 그 결과를 나타낸다. Cu를 이용한 경우에 가장 높은 C/N 비율을 획득하였다. 기록 특성의 관점으로부터, Cu는 또한 제 1 반사층에 적합한 것으로 밝혀졌다. 도 14에 도시된 각각의 플롯들은 복수의 실험 데이터 단위들이 수평축에 따라서 배열되는 플롯들임을 주목한다.
제 2 반사층은 제 1 반사층과 같이 반투명일 필요는 없다.
제 1 반사층의 층 두께는, 6㎚ 내지 12㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 층 두께가 6㎚보다 더 얇은 경우에, 신호 품질은 과도하게 낮은 반사율로 인하여 저하되고, 반복 기록 특성은, 방열 특성이 저하되기 때문에 저하된다. 12㎚보다 더 두꺼우면, 광투과율이 낮아지기 때문에 이는 바람직하지 않다.
제 2 반사층의 층 두께는 100㎚ 내지 200㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 층 두께가 100㎚ 보다 얇으면, 충분한 방열 특성을 획득할 수 없고, 게다가 반복 기록 특성이 저하되며, 상기 층 두께가 200㎚보다 더 두꺼우면, 비록 방열 특성이 변경되지는 않지만 낭비적인 두께를 가지는 층을 형성하며, 기록 매체 자체의 기계적 특성이 저하된다.
상술된 바와 같은 제 1 반투명 반사층 및 제 2 반사층을, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 광 CVD법, 이온 도금법 및 전자빔 증착법과 같은 여러 가지 기상 증착법들에 의해 형성할 수 있다. 이들 중에서, 스퍼터링법은 대량 생산 및 막 품질 등에 있어서 우수하다.
제 1 하부 보호층 및 제 2 하부 보호층은, 투명하며, 광을 투과시키며 기록 층보다 더 높은 융점을 가지는 재료로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 기록층의 열화를 방지하고, 기록층과의 접착(bonding) 강도를 높이고, 기록 특성들을 높이는 기능들을 가진다. 금속 산화물, 질화물, 황화물 및 탄화물이 주로 사용된다. 이것의 구체적인 일례들은, SiO, SiO2, ZnO, SnO2, Al2O3, TiO2, In2O3, MgO 및 ZrO2와 같은 금속 산화물; Si3N4, AlN, TiN, BN 및 ZrN와 같은 질화물; ZnS, In2S3 및 TaS4와 같은 황화물; SiC, TaC, B4C, WC, TiC 및 ZrC와 같은 탄화물; 다이아몬드 카본 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 재료들 각각은, 단독으로 사용될 수 있거나 또는 2 개 이상으로 조합하여 사용될 수도 있다. 또한, 이러한 재료들 각각은 필요에 따라서 불순물을 함유할 수도 있다. 예를 들어, ZnS와 SiO2의 혼합물 및 Ta2O5와 SiO2의 혼합물을 예시한다. 특히, ZnS-SiO2가 종종 사용되며, ZnS:SiO2 = 80:20의 혼합 비율이 가장 바람직하다. 이 재료는 높은 굴절율 n을 가지며 거의 0인 소광 계수를 가지므로, 기록층들의 광 흡수 효율을 증가시킬 수 있으며, 이 재 료는 이것의 열전도율이 작기 때문에 광 흡수에 의해 생성된 열의 확산을 적절히 억제할 수 있으므로, ZnS-SiO2를 사용하면 기록층들을 용융시킬 수 있는 온도로 기록층들의 온도를 올릴 수 있다.
제 1 하부 보호층의 층 두께는 40㎚ 내지 80㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 상기 제 1 하부 보호층이 40㎚보다 더 얇은 두께를 가지는 경우, 반복 기록 특성 및 기록 특성이 저하되고 광 투과율이 낮아지기 때문에 이는 바람직하지 않다. 80㎚보다 더 두꺼운 두께를 가지는 경우, 광 투과율이 낮아지기 때문에 이는 바람직하지 않다. 층 두께는 60㎚ 내지 80㎚의 범위 내에 있는 것이 더 바람직하다. 제 1 하부 보호층의 층 두께를 상술된 범위 내로 조절함으로써, 반복 기록 내구성이 크게 높아진다.
제 2 하부 보호층의 층 두께는 110㎚ 내지 160㎚의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 제 2 하부 보호층이 110㎚보다 더 얇은 두께를 가지는 경우, 제 2 정보층으로부터의 광의 반사율이 낮아지므로, 이는 재생 신호 품질을 저하시키고 반복 기록 내구성을 저하시킨다. 160㎚보다 더 두꺼운 경우, 제 2 정보층으로부터의 광의 반사율이 낮아지므로, 이는 재생 신호 품질을 저하시키고 기록 매체 자체의 기계적 특성을 저하시킨다.
상술된 제 1 상부 보호층 및 제 2 상부 보호층 그리고 제 1 하부 보호층 및 제 2 하부 보호층을, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 광 CVD법, 이온 도금법 및 전자빔 증착법과 같은 여러 가지 기상 증착법들에 의해 형성할 수 있다. 이들 중에서, 스퍼터링법은 대량 생산 및 막 품질 등에 있어서 우수하다.
본 발명에 따른 2층 상변화형 광기록 매체는, 통상적으로 층형성 단계, 초기화 단계 및 접착 단계를 통하여 제조될 수 있다.
층 형성 단계에서, 상부에 그루브가 형성되는 제 1 기판(도 1 참조)의 표면에 제 1 정보층을 형성하고, 상부에 그루브가 형성되는 제 2 기판의 표면에 제 2 정보층을 형성한다. 상기 제 1 정보층 및 제 2 정보층을, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 광 CVD법, 이온 도금법 및 전자빔 증착법과 같은 여러 가지 기상 증착법들에 의해 형성할 수 있다. 이들 중에서, 스퍼터링법은 대량 생산 및 막 품질 등에 있어서 우수하다. 스퍼터링법에서는, 아르곤과 같은 불활성 가스를 흐르게 하면서 층을 형성하며, 이 시점에서, 산소 및 질소 등을 혼입시키면서 상기 층을 반응 스퍼터링할 수도 있다.
초기화 단계에서, 제 1 정보층 및 제 2 정보층에 레이저광과 같은 에너지광을 조사함으로써 광기록 매체의 전체 표면을 초기화 즉, 기록층들을 결정화시킨다. 초기화 단계 동안에 레이저 광 에너지에 의해 막이 부유될 가능성이 있는 경우에, 초기화 단계 이전에 제 1 정보층 및 제 2 정보층을 UV 경화성 수지 등으로 스핀 코팅한 후, 자외선을 조사하여 경화시켜 오버코팅시킬 수도 있다. 또한, 이하에 설명될 접착 단계를 먼저 수행한 후, 제 1 기판측으로부터 제 1 정보층 및 제 2 정보층을 초기화시킬 수도 있다.
상기 접합 단계에서는, 제 1 정보층이 제 2 정보층과 대향하는 상태로, 제 1 기판 및 제 2 기판을 중간층을 통하여 함께 접착한다. 예를 들어, 상기 제 1 정보층과 제 2 정보층의 층 표면들 중 어느 하나에 UV 경화성 수지를 도포하고, 제 1 정보층 표면과 제 2 정보층 표면이 서로 대향하는 상태로 양쪽 기판을 가압 및 접착시키고, 상기 UV 경화성 수지에 자외선을 조사하여 UV 경화성 수지를 경화시킨다.
3 개의 정보층을 가지는 3층 상변화형 광기록 매체를, 기본적으로는 상술된 2층 상변화형 광기록 매체에서와 동일한 방식으로 제조하지만, 정보층들의 개수가 1개 만큼 증가되므로, 상기 광기록 매체는 예를 들어, 이하의 단계들의 순서로 제조된다.
먼저, 제 1 층 형성 단계에서, 제 1 기판 상에 제 1 정보층을 형성하고, 제 2 기판 상에 제 3 정보층을 형성한다.
다음으로, 중간층 형성 단계에서, 제 3 정보층 상에 제 2 중간층을 형성한다.
다음으로, 제 2 층 형성 단계에서, 제 2 중간층 상에 제 2 정보층을 형성한다.
다음으로, 접착 단계에서, 제 1 정보층과 제 2 정보층이 서로 대향하는 상태로 제 1 기판과 제 2 기판을 제 1 중간층을 통하여 함께 접착한다.
이어서, 초기화 단계에서, 제 1 정보층 내지 제 3 정보층을 2층 상변화형 광기록 매체에서와 동일한 방식으로 초기화한다.
본 발명은 우수한 반복 기록 내구성 및 우수한 보존 안정성을 가지는 다층 상변화형 광기록 매체를 제공할 수 있으며, 여기서 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층들은, 안정한 트래킹 정밀도로 각각의 정보층들에 정보를 기록 및 재생할 수 있도록 높은 광 투과율을 가지도록 제조된다.
실시예
이하, 본 발명을 특정 실시예들을 참조하여 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 개시된 실시예들로 한정되지는 않는다.
평가 장치로는, PULSTEC INDUSTRIAL CO., LTD에 의해 제조된 ODU1000을 사용하였다. 기록 시에는 기록층들을 조사하는데 사용되는 레이저 파장은 660nm이었고, 대물 렌즈의 개구수(NA; numerical aperture)는 0.65이었다. 기록 시에 사용되는 기록 선 속도는 9.2m/s이었고, 기록된 정보는 1.2mW의 재생 광 전력으로 재생되었다. 광 파형 발생 유닛으로는, PULSTEC INDUSTRIAL CO., LTD에 의해 제조된 MSG3A를 사용하였다. 기록 방법에 대하여, 레이저빔 조사측에서 볼 때 앞측에 배치된 제 1 정보층(LO층)에는, 1T 주기 기록 전략을 이용하였고, 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치된 제 2 정보층(L1층)에는, 2T 주기 기록 전략을 이용하였다. 테스트에 사용되는 기록 전략들을 도 16 및 도 17에 나타내고, 테스트에 사용된 파라미터들을 표 7a 및 표 7b에 나타냈다. 표 7a 및 표 7b에 나타낸 용어“ε1”은 기록 전력 Pw에 대한 소거 전력 Pe의 비율(Pe/Pw)을 나타낸다. 도 17에서,“dTx”는 관련 클록 에지에 대하여 앞설 때 포지티브 값으로서 표현되며, 관련 클록 에지에 대하여 지체될 때 네가티브 값으로 표현된다.
(실시예 1)
12㎝의 직경, 0.575㎜의 두께를 가지며, 한쪽면에 0.74㎛의 트랙 피치를 가진 뱀 모양의 연속적인 그루브로 형성된 트래킹 가이드의 요철(그루브 깊이:λ/11.5n)(n=1.55)을 가지며 0.25㎛의 볼록부(그루브)의 그루브 폭을 가지는 폴리카보네이트 수지로 이루어진 제 1 기판 상에, 4㎾의 스퍼터링 전력 및 15sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, ZnS-SiO2(80:20(몰%))로 이루어지며 70㎚의 층 두께를 가지는 제 1 하부 보호층을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 제 1 하부 보호층 상에, 0.4㎾의 스퍼터링 전력 및 35sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, Ag0.2In3.5Ge7Sb68.7Te20.6로 이루어지며 7.5㎚의 층 두께를 가지는 제 1 기록층을 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 제 1 기록층 상에, 1㎾의 스퍼터링 전력 및 15sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, In2O3-ZnO-SnO2-Ta2O5(7.5: 22.5: 60: 10(몰%))로 이루어지며 5㎚의 층 두께를 가지는 제 1 상부 보호층을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 제 1 상부 보호층 상에, 0.5㎾의 스퍼터링 전력 및 20sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, Cu-Mo(1.1 몰%)로 이루어지며 8㎚의 층 두께를 가지는 제 1 반투명 반사층을 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 제 1 반투명 반사층 상에, 2㎾의 스퍼터링 전력 및 15sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, In2O3-ZnO-SnO2-SiO2(8.8: 41.7: 35.2 : 14.3 (mol%))로 이 루어지며 65㎚의 층 두께를 가지는 열확산층을 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성함으로써 제 1 정보층(L0층)을 형성하였다.
한편, 12㎝의 직경, 0.6㎜의 두께를 가지며, 한쪽면에 0.74㎛의 트랙 피치를 가진 뱀 모양의 연속적인 그루브로 형성된 트래킹 가이드의 요철(홈 깊이:λ/11.5n)(n=1.55)을 가지며 0.24㎛의 볼록부(그루브)의 그루브 폭을 가지는 폴리카보네이트 수지로 이루어진 제 2 기판 상에, 3㎾의 스퍼터링 전력 및 15sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, Ag로 이루어지며 40㎚의 층 두께를 가지는 제 2 반사층을 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 제 2 반사층 상에, 2㎾의 스퍼터링 전력 및 15sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, TiC-TiO2(70 : 30(몰%))로 이루어지며 4㎚의 층 두께를 가지는 계면층을 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 계면층 상에, 1.5㎾의 스퍼터링 전력 및 15sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, ZnS-SiO2(80 : 20 몰%)로 이루어지며 20㎚의 층 두께를 가지는 제 2 상부 보호층을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 제 2 상부 보호층 상에, 0.4㎾의 스퍼터링 전력 및 35sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, Ag0.2In3.5Sb71.4Te21.4Ge3.5로 이루어지며 15㎚의 층 두께를 가지는 제 2 기록층을 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
다음으로, 상기 제 2 기록층 상에, 4㎾의 스퍼터링 전력 및 15sccm의 Ar 유량의 조건 하에서, ZnS-SiO2(80 : 20 몰%)로 이루어지며 140㎚의 층 두께를 가지는 제 2 하부 보호층을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성함으로써 제 2 정보층(L1 층)을 형성하였다.
스퍼터링 장치로는, Unaxis Japan Co., Ltd.에 의해 제조된 DVD SPRINTER를 사용하였다.
다음으로, 상기 제 1 정보층의 층 표면 위에 자외선 경화 수지(Nippon Kayaku Co., Ltd.에 의해 제조된 KARAYAD DVD802)를 도포하고, 상기 제 1 정보층의 층 표면에 제 2 정보층의 층 표면을 접착시키고, 상기 제 1 정보층과 상기 제 2 정보층을 스핀 코팅에 의해 접착시켰다. 그 후, 상기 자외선 경화 수지에 자외선을 조사하고 경화시켜 50㎛의 층 두께를 가지는 중간층을 형성함으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 정보층을 가지는 2층 상변화형 광기록 매체를 제조하였다.
다음으로, 제 2 정보층 및 제 1 정보층의 순서로 2층 상변화형 광기록 매체에 레이저빔을 조사하여 정보층들을 초기화시켰다. 반도체 레이저(방출 파장 810± 10nm)로부터 방출되는 레이저빔을 광픽업(NA=0.55)에 의해 기록층들 위에 집광시킴으로써 상기 제 1 기록층 및 제 2 기록층을 초기화하였다. 제 2 기록층을 초기화하기 위한 조건으로는, 디스크를 2,000 ㎽의 초기화 전력으로, 7m/s의 선속도, 40㎛/회전의 이송량(feed rate), 22㎜ 내지 59㎜의 반경 위치에서 CLV(등선속도: constant linear velocity) 모드로 회전시켰다. 제 1 기록층을 초기화하기 위한 조건으로는, 디스크를 1,100 ㎽의 초기화 전력으로, 6m/s의 선속도, 60㎛/회전의 이송량(feed rate), 22㎜ 내지 59㎜의 반경 위치에서 CLV(등선속도: constant linear velocity) 모드로 회전시켰다.
초기화 이후의 결정상(crystalline phase)의 반사율에 대하여, L0층은 6.2%의 반사율을 가지며, L1층은 5.8%의 반사율을 가지며, 2층 상변화형 광기록 매체는 균형잡힌 반사율을 가진다.
(실시예 2 내지 13 및 비교예 1 내지 4)
열확산층(광투과층)의 재료 조성을 표 1에 나타내는 재료 조성으로 변경한 것 이외에, 실시예 1의 기판 및 층구성과 동일한 기판 및 동일한 층구성을 각각 가지는 2층 상변화형 광기록 매체를 제조하였다. 2층 상변화형 광기록 매체를 테스트하였다.
제 1 정보층의 광 투과율의 합격 기준을 42%로 결정하였다. 또한, 반복 기록 내구성의 신뢰도를 판정하기 위하여, 500회 반복 기록한 이후의 지터값(DOW 500 지터)을 평가하였다. 지터값의 합격 기준을 10%로 결정하였다.
표 1은 평가 결과를 나타내며, Sn 산화물 및 Si 산화물이 열확산층의 재료 조성에 함유되지 않은 경우에, 광 투과율 및 DOW 10 지터는 합격 기준 내에 있지 않게 된다. In 산화물이 3몰% 미만으로 함유되면, 광투과율이 우수하더라도, DOW 500 지터값은 증가된다. In 산화물이 50몰% 이상으로 함유되면, DOW 500 지터값이 감소되더라도, 광투과율은 낮아지는 경향이 있다. 또한, Si 산화물이 30몰% 이상으로 함유되면, 스퍼터링 레이트는 낮아지는 경향이 있다.
(실시예 14 내지 40 및 비교예 5 내지 13)
제 1 및 제 2 기판의 그루브 깊이를 표 2a, 2b 및 2c에 도시된 값들로 변경한 것 이외에, 실시예 14 내지 40 및 비교예 5 내지 13의 2층 상변화형 광기록 매 체를 실시예 1에서와 동일한 방식으로 준비하였다. 그루브 깊이가 얕아질수록, 반사율이 더 높아지는 경향이 있지만, 실제로, 실시예들에 사용되는 그루브 깊이에 대하여 반사율은 거의 차이가 없으며, L0층 및 L1층의 반사율은 깊은 그루브가 각각 형성되어 있는 실시예 14, 23 및 32의 광기록 매체 및 얕은 그루브가 각각 형성되어 있는 실시예 22, 31 및 40의 광기록 매체 중 어느 것에서나 균형이 잡혀있다.
실시예 14 내지 40 및 비교예 5 내지 13의 2층 상변화형 광기록 매체를 각각 660㎚, 645㎚ 및 665㎚의 레이저 파장으로 평가하였다. 표 2a, 2b 및 2c는 평가 결과를 나타낸다. 비교예 6 및 7, 9 및 10 그리고 12 및 13의 광기록 매체에서와 같이 그루브 깊이가 하한값 (λ/17n)보다 더 얕아진다면, 푸시풀 신호의 진폭은 감소되고, 안정한 트래킹 정밀도를 획득할 수 없었다. 그루브 깊이가 비교예 5, 8 및 11의 광기록 매체에서와 같이 상한값(λ/11.5n)보다 더 깊어진다면, 지터값은 증가하였다.
기록층 내 인접한 3 개의 트랙들에 마크들을 10회 반복 기록하였고, 3개의 트랙들 중, 가운데 트랙을 재생하여 실시예 14 내지 40 및 비교예 5 내지 13의 광기록 매체의 특성들을 평가하였다. 특성들의 평가를, 3T 내지 11T 및 14T의 마크 및 스페이스를 랜덤하게 기록하는 경우에 획득되는 지터에 기초하여 수행하였다. “지터”는 마크와 스페이스의 반사율 레벨이 특정 슬라이스 레벨에서 2진화되는 경우에 경계와 시간 클록 사이의 시간 편차(deviation)를 나타낸다. 지터값이 낮을수록, 기록 특성은 더 우수해진다. 지터값의 합격 기준은 9% 미만이었다. 기록 이후의 변조도를 측정하였고, L0층과 L1층 모두는 63%의 변조도를 가졌다. 그 때 의 기록 전력 Pw에 대하여, L0층의 기록 전력(Pw)은 36㎽이었고, L1층의 기록 전력(Pw)은 38㎽이었다. 변조도는, 결정상의 반사율을 Rtop로 나타내며, 비결정상의 반사율을 Rbot로 나타내는 경우에, (Rtop-Rbot)/Rtop로 표시되는 것이다.
표 2a, 2b 및 2c에 도시된 푸시풀 신호는, 도 5에 도시된 광검출기를 이용하여 [(Ia+Ib)-(Ic+Id)]/[Ia+Ib+Ic+Id]를 측정한 것이다. 뱀 모양의 와블(wobble) 주파수 성분(약 820㎑) 및 다른 노이즈 성분이 측정 시에 혼합되지 않도록 30㎑(-3㏈)의 차단 주파수를 가지는 저역 필터로 주파수를 필터링하였다. 푸시풀 신호의 합격 기준은 0.28 이상으로 결정되었다.
또한, 열확산층(광투과층)의 재료 각각을 변경하는 실시예 2 내지 13의 광기록 매체로 동일한 결과를 획득할 수 있다.
(실시예 41 내지 49 및 비교예 14 내지 18)
기록층의 재료 조성을 표 3에 나타낸 재료 조성으로 변경한 것 이외에, 2층 기록 매체는 실시예 1의 기판 및 층구성과 동일한 기판 및 동일한 층구성을 각각 가진다. 준비된 광기록 매체를 기록 특성 및 보존 안정성에 대하여 테스트하였다.
9.2 m/s의 기록 선 속도로 10회 반복 기록한 이후의 지터(DOW 10 지터)를 측정하였고, 10% 미만의 지터값을“A”로 평가하였고, 10% 이상의 지터값을“B”로 평가하였다. 또한, 80℃에서 300 시간 방치한 이후에 획득되는 지터 변화량이 2% 미만인 경우, 이를“A”로 평가하였고, 80℃에서 300 시간 방치한 이후에 획득되는 지터 변화량이 2% 이상인 경우, 이를 “B”로 평가하였다. 80℃ 및 85%의 상대 습도로 설정된 항온조에서 2층 상변화형 기록 매체를 300 시간 보존하여 보존 테스트 를 수행하였다.
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, Ge의 함유량이 2%보다 더 작은 경우에, 광기록 매체의 보존 안정성은, 결정화 온도가 낮기 때문에 저하되었다. Ge의 함유량이 20% 보다 더 큰 경우, 결정화 온도가 충분히 높더라도, 광기록 매체의 반복 기록 특성은 저하되었다. Sb의 함유량이 60%보다 더 작은 경우, 기록층에서의 천이 선 속도가 낮기 때문에 고속 기록을 수행할 수 없다고 생각될 수 있다. Sb의 함유량이 75%보다 더 큰 경우, 천이 선 속도가 과도하게 높기 때문에 기록을 수행할 수 없고, 광기록 매체의 보존 안정성은, 결정화 온도가 감소되었기 때문에 나빠진다. Te의 함유량이 6%보다 더 작은 경우, 기록층을 초기화하기가 어렵고, 지터값은 증가된다. Te의 함유량이 30%보다 더 큰 경우, 천이 선 속도는 느리며 기록 특성은 저하되는 경향이 있다.
(실시예 50 내지 65)
제 1 상부 보호층의 재료 조성을 표 4 및 표 5 에 나타낸 조성으로 변경한 것 이외에, 2층 상변화형 광기록 매체는 실시예 1의 기판 및 층구성과 동일한 기판 및 동일한 층구성을 각각 가진다. 준비된 광기록 매체를 테스트하였다.
제 1 정보층의 천이 선 속도 및 10회 반복 기록 이후에 획득된 지터값을 평가하였다. 평가 결과는, 스퍼터링 레이트는 거의 동일하였지만 ZnO 또는 SnO2 중 어느 하나가 50 몰% 이상으로 함유되어 있는 경우, 광기록 매체의 기록 특성은, 천이 선 속도가 향상되기 때문에 강화되었음을 나타낸다.
(실시예 1 및 실시예 66 내지 실시예 77)
제 1 반투명 반사층의 재료 조성을 표 6에 나타낸 재료로 변경한 것 이외에, 2층 상변화형 광기록 매체는 실시예 1의 기판 및 층구성과 동일한 기판 및 동일한 층구성을 각각 가진다. 준비된 광기록 매체를 테스트하였다.
실시예 66 내지 실시예 77의 측정 결과를 실시예 1의 결과와 함께 표 1에 나타내었다. 80℃에서 그리고 85%의 상대습도에서 300시간 동안 보존한 이후 광기록 매체의 지터 변화를 평가하고, 광기록 매체 중 어느 것이나 1% 미만의 지터 변화를 가졌다.
Figure 112009021900667-PCT00001
Figure 112009021900667-PCT00002
Figure 112009021900667-PCT00003
Figure 112009021900667-PCT00004
Figure 112009021900667-PCT00005
Figure 112009021900667-PCT00007
Figure 112009021900667-PCT00008
Figure 112009021900667-PCT00009
Figure 112009021900667-PCT00010
실시예 78
실시예 1 내지 3, 6 및 비교예 1에서 준비된 각각의 2층 상변화형 광기록 매체에 대하여, 제 1 정보층(L0층)의 광투과율을 640㎚ 내지 680㎚의 파장 범위 내에서 측정하였다. 도 18은 광투과율의 측정 결과를 나타낸다. 도 19는 2층 상변화형 기록 매체의 기록 전력과 DOW 10 지터 사이의 관계의 측정 결과를 나타낸다.
또한, 도 20은, 각 2층 상변화형 기록 매체의 열확산층(광투과층)의 열전도율, 도 19에서 획득된 최적 기록 전력(최저 지터값을 획득하였던 기록 전력) 그리고 도 18에서 획득된 660㎚의 파장에서 측정된 L0층들 각각의 광투과율과의 관계를 나타낸다.
도 20에 도시된 결과들은, 열확산층(광투과층)에 In 산화물량이 작게 함유되면, L0층들 각각의 광투과율은 높아지고 최적 기록 전력도 낮아진다는 것을 증명하였다.

Claims (5)

  1. 레이저빔 조사측에서 볼 때 앞측에 배치되는 제 1 기판;
    상기 레이저빔 조사측에서 볼 때 최내측에 배치되는 제 2 기판으로서, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 각각은 이들의 기록 표면측에 뱀모양의 나선형 가이드 그루브를 가지는 것인, 제 2 기판;
    중간층들;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 상기 중간층들 각각을 통하여 배치되는, 상변화형 기록층을 각각 가지는 복수의 정보층으로서, 상기 제 1 기판측에서 볼 때 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 정보층들 각각은, 이하의 5 개층:
    하부 보호층,
    상변화형 기록층,
    상부 보호층,
    반투명 반사층,
    열확산층 또는 광투과층을 포함하며,
    상기 제 1 기판측에서 볼 때 상기 최내측에 배치되는 정보층은,
    하부 보호층,
    상변화형 기록층,
    상부 보호층,
    반사층을 포함하는 것인, 복수의 정보층을 포함하며,
    상기 제 1 기판측에서 볼 때 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층의 열확산층들 또는 광투과층들 각각은, In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물을 포함하며, 상기 In 산화물, 상기 Zn 산화물, 상기 Sn 산화물 및 상기 Si 산화물의 함유량을, 각각 “a”,“b”,“c” 및 “d”[몰%]로 표현하는 경우, 이하의 요건들을 충족하며, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 굴절률을“n”으로 표현하고, 레이저광 파장은 “λ”로 표현하며, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 가이드 그루브의 깊이는 H로 표현하는 경우, 상기 가이드 그루브의 깊이 H는, 이하의 요건:
    3 ≤ a ≤ 50
    0 ≤ d ≤ 30
    a + b + c + d = 100
    λ/17n ≤ H ≤ λ/11.5n
    을 충족시키는 다층 상변화형 광기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상변화 기록층들 각각은, 적어도 Ge, Sb 및 Te의 3원소를 포함하며, 상기 Ge, Sb 및 Te의 조성 비율을 “α”, “β”, “γ”[원자%]로 표현하는 경우, 이하의 요건:
    2 ≤ α ≤ 20
    60 ≤ β ≤ 75
    6 ≤ γ ≤ 30
    을 충족시키는 것인 다층 상변화형 광기록 매체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 기판측에서 볼 때 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층들의 상부 보호층 각각은, In 산화물, Zn 산화물, Sn 산화물 및 Si 산화물 또는 Ta 산화물을 포함하며, 상기 In 산화물, 상기 Zn 산화물, 상기 Sn 산화물 및 상기 Si 산화물 또는 Ta 산화물의 함유량을 각각“e”,“f”,“g”및“h”[몰%]로 표현하는 경우, 이하의 요건,
    3 ≤ e ≤ 20
    5 ≤ f 또는 g ≤ 90
    0 ≤ h ≤ 20
    e + f + g + h = 100
    을 충족시키는 것인 다층 상변화형 광기록 매체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 기판측에서 볼 때 상기 최내측에 배치되는 정보층 이외의 각각의 정보층들의 반투명 반사층 각각은, Cu를 주성분으로서 포함하는 것인 다층 상변화형 광기록 매체.
  5. 제 1 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 정보층들의 하부 보호층 각각은, ZnS 및 SiO2를 포함하는 것인 다층 상변화형 광기록 매체.
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