KR100437439B1

KR100437439B1 - 다층광디스크

Info

Publication number: KR100437439B1
Application number: KR1019960036703A
Authority: KR
Inventors: 마사히꼬 가네꼬; 가쯔히사 아라따니; 아리요시 나까오끼
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2004-08-09
Also published as: EP0762408B1; CN1087466C; EP0762408A1; SG40887A1; DE69625299D1; KR970012411A; TW470951B; DE69625299T2; US5761187A; MY113615A; CN1152169A

Abstract

본 발명은 재생시에 재생광의 파장이 변하더라도, 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층으로부터의 재생 신호 모두 충분한 레벨을 갖는 다층 광 디스크를 제공한다. 기판상에 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층을 순차로 성막시키고 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층 상에 기록된 정보를 기판측으로부터 재생광을 조사하여 재생시키는 다층 광 디스크에 있어서, 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층은 제1 재생광 및, 제1 재생광보다 단파장인 제2 재생광으로 재생될 수 있으며, 제1 정보 기억층은 제1 재생광의 파장 영역에서의 굴절율 n과 소광 계수 k가 다음 조건, 즉

0 ≤k ≤0.25

n = α- k + 2.8

(여기서 α는 상수이고 0.15 ≤ α ≤ 0.45)를 만족시키는 물질로 제조된다.

Description

다층 광 디스크{Multi-Layer Optical Disk}

본 발명은 정보를 기억하기 위한 정보 기억층을 다층 형태로 구성하고 각각의 정보 기억층으로부터의 정보를 재생광(read light)의 초점 위치(focal point)를 변화시켜 재생시킴으로써 대용량의 정보를 처리할 수 있는 다층 광 디스크에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 파장 길이가 다른 2 종류의 재생광에 대한 호환성(compatibility)을 확보하기 위한 개선에 관한 것이다.

최근, 소위 멀티미디어(multi-media)의 개발에 따라 디지탈 애니메이션(digital animation)과 같은 대용량의 정보를 기억하고, 랜덤 액세스를 행하여 필요에 따라 재생할 필요성이 높아지고 있다.

광 디스크, 예를 들어 콤팩트 디스크 등은 랜덤 액세스가 가능하며, 대용량을 가지며, 소거 가능하다는 특징을 갖는 정보 기억 매체이다. 광 디스크가 비록 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있지만, 상기 기술한 필요성으로 인해 디스크의 한쪽 면 상에 종래의 디스크에서보다 더 많은 정보를 처리할 것이 요구되어진다.

상술한 상황을 고려하여, 광 디스크의 용량을 확장시키기 위해서 정보를 기억하기 위한 정보 기억층을 다층 형태로 두께 방향으로 적층시킨 다층 광 디스크가 제안되어 있다. 이러한 형의 다층 광 디스크는 다층 형태의 정보 기억층에 의해 디스크의 한쪽 면으로부터 판독해 낼 수 있는 정보량을 극도로 증대시킨다. 또한, 이러한 형의 다층 광 디스크는 각각의 정보 기억층에 따라 재생광의 초점 위치를 변화시킴으로써 랜덤 액세스 기능의 상실 없이 대용량의 정보를 처리할 수 있다.

다음은 다층 디스크에 대한 대표적인 보고서이다. 즉,

(1) 초점 위치를 변화시켜 다층 디스크를 재생하는 개념(미국 특허 제3,946,367호)

(2) 기판의 한 면 상에 여러 층의 형태로 적층되어 있는 정보 기억층을 갖는 다층 광 디스크를 사용하여 전송광 또는 반사광에 의해 판독을 행하는 방법(미국 특허 제4,219,704호), 및

(3) 광학계 내에 수차 보정 기능을 구비한 다층 광 디스크용 재생 시스템(미국 특허 제5,202,875호)

다음은 다층 광 디스크의 구체적인 구성이다. 즉,

(1) 재생 전용 2층 광 디스크(W. Imaio, H. J. Rosen, K. A. Rubin, T. S. Strand, 및 M. E. Best, Proc, SPIE Vol. 2338, Optical Data Storage, Dana Point, 1994 pp. 254-259), 및

(2) 추가 기록형(write once type) 2층 광 디스크(K. A. Rubin, H. J. Rosen, W. W. Tang, W. Imaio, 및 T. S. Strand, Porc. SPIE Vol. 2338, Optical Data Storage, Dana Point, 1994 pp. 247-253).

상술된 모든 디스크에서, 디스크는 정보 기억층이 다층의 구성을 가지며, 유전체막 또는 염료(dye) 등과 같은 광 투과율이 높은 반투명막 물질을 기판 부근의 기록층(제1 정보 기억층)의 구성 물질로서 사용하고, 제1 정보 기억층으로부터의 반사율 R₁이 제2 정보 기억층으로부터의 최종 반사율 T₁ ²R₂와 거의 동일하게 되도록 설계되어있다. 여기서, R₁은 제1 정보 기억층의 반사율이고, T₁은 제1 정보 기억 층의 투과율이고, R₂는 제2 정보 기억층의 반사율이다.

다층 광 디스크의 재생 성능은 주로 재생광의 입사측 상에 형성된 제1 정보 기억층의 반사율 및 투과율에 따라 정해진다. 그러나, 이들 항목은 제1 정보 기억층에서 사용된 반투명막 물질의 분광 특성(굴절율 n과 소광 계수 k)과, 그 막 두께에 따라 정해진다.

그러나, 일반적으로 굴절율 n, 소광 계수 k 등과 같은 광학 상수(optical constants)에는 파장 의존성이 있다. 그러므로, 최적의 재생 조건을 제공하는 반투명막의 물질에 대한 선택 또는 막 두께 등과 같은 디스크 구성은, 예를 들어, 반도체 레이저 같은 사용되는 재생광의 파장에 따라 변화된다. 따라서, 예를 들어, 635nm의 파장을 갖는 재생광용으로 조정된 다층 광 디스크의 경우에는, 다른 재생 광 파장(예를 들어 480nm)에서는 재생이 항상 적정한 조건 하에서 실행되는 것은 아니므로, 별도로 조정된 디스크를 준비할 필요가 있다. 따라서, 소위 호환성 등에 있어서 결함이 존재한다.

특히, 재생광의 파장을 단파장으로 하는 것이 광 디스크의 용량을 대용량으로 하는데 있어서 불필수가결한 기술 과제이므로, 상기한 호환성 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다.

그러므로, 본 발명의 목적은 재생시 재생 광의 파장이 변화하더라도, 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층으로부터의 재생 신호 모두 충분한 레벨을 갖는 다층 광 디스크를 제공하는데 있다.

본 발명의 발명자들은 상기한 목적을 달성하기 위해 오랜 기간 연구해왔다. 그 결과, 제1 정보 기억층의 분광 특성(굴절율 n 및 소광 계수 k)을 제1 재생광 파장에 있어서 적절한 범위로 설정함으로써 제2 재생광 파장에 있어서도 각 층으로부터의 반사율을 서로 거의 동일하게 할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 실용적인 반사율을 갖는 다층 광 디스크를 실현할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명을 완성할 수 있었다.

즉, 본 발명은 기판 상에 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층을 순차로 성막시키고, 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층 상에 기록된 정보를 기판측으로부터 재생광을 조사함으로써 재생시키는 다층 광 디스크를 특징으로 하고 있으며,

상기 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층은 제1 재생광과, 제1 재생광보다 단파장인 제2 재생광으로 재생될 수 있으며,

상기 제1 정보 기억층은 제1 재생광의 파장 영역에 있어서의 굴절율 n 및 소광 계수 k가 다음 조건을 만족시키는 물질로 구성된다. 즉

0 ≤k ≤0.25

n = α- k + 2.8

(여기서 α는 상수이고 0.15 ≤ α ≤ 0.45)

상기 조건들은 횡축에 굴절율 n을 종축에 소성 계수 k를 도시한 때 도 1의 사선 영역으로 표현된다.

상기 조건들을 만족시키도록 제1 정보 기억층의 반투명막 물질을 선택함으로써 예를 들어, 635nm와 480nm의 재생광 파장에서도 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층으로부터의 반사율 모두 충분히 큰 막을 형성할 수 있다. 또한 초점 위치를 변화시켜 재생함으로써 제1 정보 기억층과 제2 정보 기억층 사이에서 정보를 임의로 전환하여 재생시킬 수 있다. 즉, 2개 파장의 호환성을 갖는 대용량의 다층 광 디스크를 실현할 수 있다.

그러나, 제1 정보 기억층의 분광 특성이 제2 재생광 파장에서 너무 크게 변화하면, 상기 호환성이 달성될 수 있는 영역은 협소해지고, 최종에는 이러한 영역은 존재치 않게 된다. 따라서, 제1 정보 기억층의 제1 재생광의 파장 영역에 있어서의 소광 계수와, 제2 재생광의 파장 영역에 있어서의 소광 계수 간의 차 △k는0.3이거나 이하인 것이 바람직하다.

상기 조건들을 만족시키는 반투명막 물질로서는, 예를 들어, Si-N-H, Si-O-H, Si-N-O-H 등과 같은 질소와 산소 중 적어도 어느 하나와 수소를 함유하는 Si계 물질이 있다.

본 발명에 따른 다층 광 디스크는 기판 상에 상기 조건들을 만족시키는 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층이 순차로 성막되도록 구성된다. 여기서, 각 정보 기억층의 막 두께는 임의적이다. 그러나, 2개 파장의 호환성을 확보하기 위해서는 제1 정보 기억층의 막 두께를 40nm 내지 60nm 사이로 하는 것이 바람직하다.

상술된 구성을 갖는 다층 광 디스크의 경우, 제1 정보 기억층과 제2 정보 기억층 사이에 스페이서층을 배열시켜 각 정보 기억층에서의 초점 위치를 확실히 분리시키는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 스페이서층은 광학적으로 투명한 물질로 제조되며 그 두께는 30㎛와 또는 그 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 제1 재생광의 파장과 제2 재생광의 파장을 임의로 설정하는 것이 가능하다. 그러나, 제1 재생광의 파장 영역은 실용적으로는 630nm와 690nm 사이, 예를 들어 635nm에서 선택된다. 한편, 제2 재생광의 파장 영역은 제 1 재생광의 것보다 단파장으로 하며, 450nm와 630nm 사이에서, 예를 들어, 480nm로 선택된다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층으로부터의 반사율을 서로 거의 동일하며 실용적이도록 할 수 있다. 그 결과, 2개 파장의 재생광에 대해 호환성을 갖는 다층 광 디스크를 실현할 수 있다.

본 발명의 상기 및 그 외의 목적 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 제1 정보 기억층에 있어서의 굴절율 n과 소광 계수 k 간의 적정 범위를 나타내는 특성도.

도 2는 본 발명을 적용시킨 다층 광 디스크의 한 구성 실시예에 대한 주요부를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명을 적용시킨 다층 광 디스크의 다른 구성 실시예를 도시하며 그 주요부를 개략적으로 도시한 단면도.

도 4는 각각의 정보 기억층으로부터의 반사광을 도시한 모식도.

도 5A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.18, 소광 계수 k=0.04).

도 5B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.32, 소광 계수 k=0.18).

도 6A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.95, 소광 계수 k=0.22).

도 6B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.28, 소광 계수 k=0.33).

도 7A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.91, 소광 계수 k=0.06).

도 8A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.18, 소광 계수 k=0.17).

도 8B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480m일 때 굴절율 n=3.4, 소광 계수 k=0.26).

도 9A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.81, 소광 계수 k=0.24).

도 9B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.1, 소광 계수 k=0.43).

도 10A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.96, 소광 계수 k=0.02).

도 10B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.22, 소광 계수 k=0.19).

도 11A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.98, 소광 계수 k=0.24).

도 11B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.31, 소광 계수 k=0.38).

도 12A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.90, 소광 계수 k=0.12).

도 12B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.28, 소광 계수 k=0.28).

도 13A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.82, 소광 계수 k=0.14).

도 14A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635m일 때 굴절율 n=3.05, 소광 계수 k=0.02).

도 14B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.35, 소광 계수 k=0.16).

도 15A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.90, 소광 계수 k=0.05).

도 16A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.01, 소광 계수 k=0.04).

도 16B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.28, 소광 계수 k=0.17).

도 17A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.24, 소광 계수 k=0.05).

도 17B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480m일 때 굴절율 n=3.43, 소광 계수 k=0.17).

도 18A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.08, 소광 계수 k=0.15).

도 18B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.38, 소광 계수 k=0.27).

도 19A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.21, 소광 계수 k=0.11).

도 19B는 480m 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.42, 소광 계수 k=0.26).

도 20A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.08, 소광 계수 k=0.18).

도 20B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480m일 때 굴절율 n=3.4, 소광 계수 k=0.3).

도 21A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.05, 소광 계수 k=0.12).

도 21B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.33, 소광 계수 k=0.25).

도 22A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635m일 때 굴절율 n=2.90, 소광 계수 k=0.16).

도 22B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.25, 소광 계수 k=0.29).

도 23A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.10, 소광 계수 k=0.14).

도 23B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.35, 소광 계수 k=0.26).

도 24A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=2.85, 소광 계수 k=0.22).

도 24B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.15, 소광 계수 k=0.35).

도 25A는 635nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 635nm일 때 굴절율 n=3.17, 소광 계수 k=0.145).

도 25B는 480nm 파장의 경우에 있어서의 반사율 R₁, R₂및 R_U을 나타내는 특성도(여기서, 파장이 480nm일 때 굴절율 n=3.45, 소광 계수 k=0.3)

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판

2 : 제1 정보 기억층

3 : 스페이서층

4 : 제2 정보 기억층

5 : 보호층

본 발명을 적용시킨 다층광 디스크의 구체적인 구성예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 광 디스크는 기판(1) 상에 재생 전용의 제1 정보 기억층(2), 스페이서층(3) 및 재생 전용의 제2 정보 기억층(4)이 순차로 성막되도록 구성되어 있다. 또한, 이들 막을 피복하도록 자외선 경화 수지 등으로 제조된 보호층(5)이 형성되어 있다.

기판(1)은 유리나 폴리카보네이트 등과 같은 고분자 플라스틱으로 제조될 수 있다. 유리 기판의 경우에는 2P[광 중합화(photo polymerization)] 방법 등에 의해, 또는 폴리카보네이트 등의 고분자 플라스틱의 경우에는 사출 성형법 등에 의해 요철 피트(pit)로서 제1 정보가 기록된다.

제1 정보 기억층(2)은 기판(1)의 요철 피트 상에 진공 증발 방법 또는 스퍼터링 방법 등을 이용하여 소정의 막 두께로 성막되어 재생 전용층으로서 정의된다.

또한, 그 위에 스페이서층(3)이 형성된다. 스페이서층(3)은 30㎛나 또는 그 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 스페이서층(3)은, 예를 들어, 스핀 코팅 방법에 의해 자외선 경화 수지로 피복함으로써 형성된다.

그리고, 스페이서층(3)의 표면 상에 예를 들어, 2P 방법 등을 이용하여 요철 피트로서 제2 정보가 기록된다. 또한, 그 위에 제2 정보 기억층(4)이 성막된다. 이 실시예에서, 제2 정보 기억층(4) 역시 재생 전용층으로서 정의되어 있으므로,100nm 두께의 알루미늄막이 성막된다. 제2 정보 기억층(4)의 구성 물질로서는, 사용되는 파장 영역에서 충분한 반사율을 갖는다면 다른 물질도 사용할 수 있다. 또한, 막 두께는 100nm에만 한정될 필요는 없다. 제2 정보층(4)으로서 광 자기 물질, 상 변화 물질 등으로 대표되는 재기록가능한 물질 또는 추가 기록형 물질을 사용하여 기록 기능을 부가시킬 수 있다.

이 실시예에서는 적층 기술을 이용하여 각종 정보 기억층을 형성하였지만, 예를 들어, 각종 정보층이 형성된 2장의 기판을 접합시켜 다층 광 디스크를 형성할 수도 있다.

도 3에서는 2장의 기판을 서로 접합시킨 다층 광 디스크를 도시하고 있다. 제1 정보 및 제2 정보는 유리 또는 폴리카보네이트 등의 고분자 플라스틱으로 사출 성형 등에 의해 제조된 제1 기판(11) 및 제2 기판(12) 상에 요철 피트로서 각각 기록되어진다.

SiN, SiO₂등과 같은 반투명막이 증발, 스퍼터링 등에 의해 제1 기판의 요철 피트 상에 형성되어짐으로써 제1 정보 기억층(12)이 형성된다.

제2 기판의 요철 피트 상에 A1 증발막이 형성되어짐으로써 제2 정보 기억층(14)이 형성된다.

제1 정보 기억층(12)이 형성되는 제1 기판(11)과, 제2 정보 기억층(14)이 형성되는 제2 기판(13)은 투명층(15)을 통해 서로 결합되어진다. 투명층(15)은, 예를 들어, 양 기판 사이에 광 경화 타입의 투명 수지인 자외선 경화 타입의 투명 수지를 배치시키고, 또한 이들 기판 모두를 압착시키고 제1 투명 기판(11)측으로부터 자외선을 조사시킴으로써 경화된다.

상술된 구성을 갖는 다층 광 디스크의 경우, 정보 기억층의 한 면으로부터 2개 정보 기억층의 정보를 판독하기 위해서는 정보층의 한 면으로부터 재생광이 조사될 때 제1 정보 기억층(2) 및 제2 정보 기억층(4)으로부터의 신호들이 충분히 클 필요가 있다. 환언하자면, 이것은 도 4에서 도시된 제1 정보 기억층(2)의 반사율 R₁및 제2 정보 기억층(4)의 반사율 R₂가 충분히 크다는 것을 의미한다. 반사율은 정확한 재생 신호를 얻기 위해서는 20 % 이상 40 % 이하로 하는 것이 바람직하다.

신호의 재생시에는 신호량을 조절하여 이들 신호량을 균일하게 할 필요성이 있고 회로의 구성이 복잡해지기 때문에, 제1 정보 기억층(2)으로부터의 신호량이 제2 정보 기억층(4)으로부터의 신호량과 크게 다르게 되는 것은 바람직하지 않다.

그 결과, 제1 정보 기억층(2)의 반사율 R₁과 제2 정보 기억층(4)의 반사율 R₂간의 차를 작게할 필요가 있다. 예를 들어, 다음식으로 표현되는 R_U을 설정할 경우에는, 정확한 재생 신호를 얻기 위해서 R_U의 값을 0.2 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 발명자들은 635nm와 480nm의 양쪽 파장의 경우에서도 상기 조건들을 만족시키는 다층 광 디스크를 개발하기 위해 상기 조건들에 많은 영향을 미치는 것으로 여겨지는 제1 정보 기억층(2)에서 사용되는 물질에 관심을 기울여, 상이한 굴절율 n과 상이한 소광 계수 k를 갖는 각종 물질을 검토한 결과, 아래와 같은 결론을 얻었다.

(1) 635nm 및 480nm의 파장 모두에서 다층 광 디스크로서 기능하기 위한 조건들을 만족시키는 굴절율 n과 소광 계수 k를 한정하였다. 이것은 635nm의 파장에서 n = α - k + 2.8(α는 상수)이다. 그러나, 이것은 0.15 ≤ α ≤ 0.45와 0 ≤ k ≤ 0.25로 표시되는 영역에 한정된다(도 1 참조).

그러나, 허용 가능한 막 두께 범위를 고려할 때, 그 범위는 0.25 ≤ α ≤ 0.35가 보다 바람직하다.

(2) 굴절율 n과 소광 계수 k의 변화량은 양쪽 모두의 파장에서 작은 것이 바람직하다. 특히, 소광 계수 k의 변화량 △k는 0.3 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 물질에서의 굴절율 n과 소광 계수 k의 값은 생성 조건(스퍼터링시의 가스 압력, 스퍼터링 속도 등과 같은 성막 조건)에 따라 결정된다. 이들 값은 또한 다른 원소를 첨가시켜 조정될 수 있다.

파장 635mm에서 상기 조건들을 만족시킬 수 있는 물질이 몇개있다. 표 1에서는 635nm의 재생광 파장용의 다층 광 디스크의 제1 정보 기억층으로서 조정된 구리 산화물(Cu-O), 실리콘(Si), 실리콘 질화물(Si-N), 수소 첨가 실리콘 질화물(Si-N-H) 또는 수소 첨가 실리콘 산화물(Si-O-H)을 첨가한 물질의 파장 635m와 480nm에서의 굴절율 n 및 소광 계수 k와, 상기한 구성을 갖는 다층 광 디스크를 구성할 때반사율 R₁, R₂및 R_U의 값을 나타내고 있다.

표 1

표 1에서 기재된 모든 물질은 635nm의 파장에서 제1 정보 기억층(2) 및 제2 정보 기억층(14)에 대한 반사율을 충분히 얻을 수 있다. 또한, 제1 정보 기억층(2)의 반사율과 제2 정보 기억층(4)의 반사율간의 차는 충분히 작다. 즉, 표 1에서 기재된 물질은 사용하면, 635nm의 재생광 파장에서 다층 광 디스크를 구성할 수 있다.

그러나, 동일한 물질을 동일한 막 두께로 구성할 때, 480nm의 재생광 파장으로서 사용하는 경우에는 항상 적정한 신호 성능이 얻어지는 것은 아니며, 상술된 조건들 중 몇 개는 만족시킬 수 없다.

예를 들어, 구리 산화물을 사용하는 경우에, 635nm의 파장을 사용할 때 R₁은 30%, R₂는 32%, R_U는 0.06으로서, 이들 모두 충분히 작다. 따라서, 다층 광 디스크를 구성하는 것이 가능하다. 반면, 480nm의 파장 영역에서 제1 및 제2 정보 기억층의 반사율은 동일하지만, 모두 16%로 낮다. 그 결과, 이 물질은 다층 광 디스크에 적합하지 않다.

Si를 사용하는 경우에는, 635nm의 파장 영역에서 다층 광 디스크가 구성될 수 있다. 그러나, 480nm의 파장에 있어서 동일한 구성의 Si를 사용할 경우, 제1 및 제2 정보 기억층간의 반사율차는 커진다. 따라서, 이 물질은 다층 광 디스크에 적합하지 않다는 것을 알 수 있다.

이와는 대조적으로, 수소 첨가 실리콘 산화물(Si-O-H) 및 수소 첨가 실리콘 질화물[Si-N-H; 첨가된 수소의 양은 표의 (1)과 (2)에서 서로 다르다] 모두 635nm와 480nm 파장 모두에서 다층 광 디스크로서의 성능을 만족시킨다. 또한, 제1 정보 기억층(2) 및 제2 정보 기억층(4) 모두의 정보를 처리할 수 있는 대용량의 광 디스크가 완성되며, 2 종류의 파장에서 호환성을 확보할 수 있다.

다음에, 수소 첨가 실리콘 질화물의 경우에, 첨가된 수소의 양, 성막 조건 등이 변한다. 이어서, 각종의 굴절율 n 및 소광 계수 k를 갖는 제1 정보 기억층(2)을 성막하여, 635nm와 480nm의 파장 모두에서 R₁, R₂및 R_U의 막 두께 의존성을 측정하였다.

그 결과를 도 5 내지 도 25에서 도시하였다. 각 도면에서 참조번호 A는 635 nm의 파장에서 측정한 막 두께 의존성의 결과를 나타낸 것이고, 참조번호 B는 480 nm의 파장에서 측정한 결과를 나타낸 것이다. R_U는 굵은 선으로 나타나있으며, R₁은 점선으로 나타나있으며, R₂는 파선으로 나타나있다. 그래프의 횡축은 층의 막 두께(nm)를 나타내고, 종축은 R₁및 R₂에 대한 반사율과 R_U에 대한 R₁및 R₂에 따른 비를 나타낸다. 또한, 참조번호 B는 635nm의 파장에서 R_U가 0.2 이하인 값을 만족하는 막 두께 영역이 존재치 않는 경우에는 생략하였다.

도 5 내지 25에서 도시된 각각의 측정은 도 1에서 플로트한 각각의 지점에 대응하는 조건 하에서 행하였다. 즉, 도 1에서 도시된 사선 영역 내에 속한 굴절율 n과 소광 계수 k로 플로트된 지점에서, 제1 정보 기억층은 공통 중첩되는 막 두께 영역을 가질 수 있으며, 이 영역은 635nm와 480nm의 파장을 갖는 재생광 모두에 대해 제1 정보 기억층(2)의 반사율 R₁이 20% 이상이며, 제2 정보 기억층(4)의 반사율 R₂가 20% 이상이며, R_U가 0.2 이하인 요건을 만족한다.

그 결과, 635nm와 480nm의 2개 파장간의 호환성을 갖는 다층 광 디스크를 형성할 수 있다.

반면, 도 1의 사선 영역에서 벗어난 샘플에서는, 상기 막 두께 범위는 635nm와 480nm의 파장을 갖는 재생광에 대해 중첩되지 않는다. 따라서, 2개 파장 호환성을 갖는 다층 광 디스크를 실현할 수 없다.

임의의 샘플에서도, 2개 파장간의 호환성을 확보할 수 있는 조건은 제1 정보 기억층(2)의 막 두께가 50nm에 근접한 경우로 제한된다. 이 때문에, 제1 정보 기억층(2)의 두께는 40nm 내지 60nm로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는한 본 발명의 여러 다양한 실시예들은 구현할 수 있다. 본 발명은 상술된 특정 실시예에만 한정되지 않고 첨부된 청구 범위에 의해서 해석되어야 한다는 것은 주지의 사실이다.

Claims

기판상에 제1 정보 기억층 및 제2 정보 기억층을 순차로 성막시키고 상기 제1 정보 기억층 및 상기 제2 정보 기억층 상에 기록된 정보를 기판측으로부터 재생광을 조사하여 재생시키는 다층 광 디스크에 있어서,

상기 제1 정보 기억층 및 상기 제2 정보 기억층은 제1 재생광 및, 상기 제1 재생광보다 단파장인 제2 재생광으로 재생될 수 있으며,

상기 제1 정보 기억층은 상기 제1 재생광의 파장 영역에서의 굴절율 n과 소광 계수 k가 다음 조건, 즉

0 ≤k ≤0.25

n = α- k + 2.8

(여기서 α는 상수이고 0.15 ≤ α ≤ 0.45)을 만족시키는 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 다층 광 디스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 정보 기억층의 상기 제1 재생광의 파장 영역에서의 소광 계수와 상기 제2 재생광의 파장 영역에서의 소광 계수의 차 △k는 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 다층 광·디스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 재생광의 파장 영역은 630nm와 690nm 사이인 것을 특징으로 하는 다층 광 디스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 정보 기억층은 질소와 산소 중 적어도 하나와 수소를 함유한 Si계 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 다층 광 디스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 정보 기억층의 막두께는 40nm와 60nm 사이인 것을 특징으로 하는 다층 광 디스크.
제1항에 있어서, 상기 제1 정보 기억층과 상기 제2 정보 기억층 사이에 스페이서층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 광 디스크.