KR100458299B1 - 광기록방법 및 광기록매체 - Google Patents

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우쓰노미야하지메
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Abstract

상변화형 광기록매체에서 고밀도 기록을 가능하게 하고, 또 데이터 전송속도을 높게 한다.
홈을 갖는 투광성 기체위에 상변화형 기록층, 유전체층 및 반사층을 상기 순서대로 설치한 광기록매체에 기록을 행할 때, 기록에 사용하는 레이저광의 파장을 λ, 기록광학계의 대물렌즈의 개구수를 NA, 기록트랙의 배열의 피치를 PT로 할 때, 0.48 ≤PT≤(λ/NA) ≤0.74, PT≤0.50㎛가 성립하는 조건에서 홈에 대해 기록을 행함으로써 양단부가 홈으로부터 돌출된 기록마크를 형성하는 광기록방법.

Description

광기록방법 및 광기록매체{Optical Recording Method and Optical Recording Medium}
본 발명은 상변화형 광기록매체에 기록하는 방법 및 이 방법에 사용하는 광기록매체에 관한 것이다.
최근에 고밀도기록이 가능하며, 기록정보를 소거하여 개서할 수 있는 광기록매체가 주목받고 있다. 개서 가능형의 광기록매체 중 상변화형인 것은 레이저빔을 조사함으로써 기록층의 결정상태를 변화시켜 기록을 행하고, 이와 같은 상태변화에따른 기록층의 반사율 변화를 검출함으로써 재생을 하는 것이다. 상변화형 광기록매체는 단일 레이저빔의 강도를 변조함으로써 오버라이트(overwrite)가 가능하고, 또 구동장치의 광학계가 광자기기록매체의 그것에 비해 단순하기 때문에 주목받고 있다.
상변화형 기록층에는 결정질 상태와 비정질 상태에서 반사율의 차이가 크고, 비정질상태의 안정도가 비교적 높기 때문에 Ge-Te계나 Ge-Sb-Te계 등의 칼코게나이드계 재료가 많이 사용된다.
오버라이트에 의한 개서 가능한 상변화형 매체에서는 결정질 기록층에 기록 전력 수준의 레이저광을 조사하여 용융시키고, 용융상태에서 급냉함으로써 비정질기록마크를 형성한다. 소거할 때에는 소거전력 수준의 레이저광을 조사하여 기록층의 결정화온도 이상 융점 미만의 온도까지 승온하고, 이어서 서서히 냉각함으로써 비정질 기록마크를 결정화한다. 따라서 단일 레이저광을 강도변조하면서 조사함으로써 오버라이트가 가능하다. 이러한 상변화형 매체에서 고속기록을 실시할 경우에 속도조절되는 것이, 기록층의 결정화속도, 즉 비정질에서 결정질로 변화할 때의 결정변태속도이다. 고속기록을 행하기 위해서는 결정화속도가 빠른 기록층을 사용할 수 있지만, 결정화속도가 너무 빠르면 비정질기록마크가 결정화되기 쉽고 불안정해진다. 따라서 기록할 때에 인접트랙에 존재하는 기록마크가 소거되는 크로스이레이즈(cross erase)가 발생하기 쉽다.
따라서 오버라이트가능한 상변화형 매체에서는 기록층의 결정화 속도를 현저하게 빠르게 할 수 없고, 따라서 데이터 전송속도를 현저하게 높게 하는 것이 어렵다. 또 크로스이레이즈는 기록트랙의 배열피치(트랙피치)를 넓게 함으로써 저감할 수 있지만, 트랙피치를 넓게 하면 기록밀도가 낮아진다.
본 발명은 상변화형 광기록매체에서 고밀도기록을 가능하게 하고, 또 데이터전송속도를 높게 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 하기 (1)∼(6)의 본 발명에 의해 달성된다.
(1) 홈을 갖는 투광성 기체 위에 상변화형 기록층을 갖는 광기록매체에 기록을 행할 때,
기록에 사용하는 레이저광의 파장을 λ, 기록광학계의 대물렌즈의 개구수를 NA, 기록트랙의 배열피치를 PT로 할 때, 0.48 ≤PT/(λ/NA) ≤0.74; PT≤0.50㎛가 성립하는 조건에서 홈에 대한 기록을 행하는 광기록방법.
(2) 매체의 선속도를 4.5m/s 이상으로 하는 상기 (1)의 광기록방법.
(3) 홈을 갖는 투광성 기체위에 상변화형 기록층을 갖는 광기록매체에 기록을 실시할 때,
기록에 사용하는 레이저광의 파장을 λ, 기록광학계의 대물렌즈의 개구수를 NA, 기록트랙의 배열피치를 PT로 할 때, 0.48 ≤PT/(λ/NA) ≤0.68이 성립하는 조건에서 홈에 대한 기록을 행하는 광기록방법.
(4) 적어도 한쪽의 단부가 홈으로부터 돌출된 기록마크를 형성하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나의 광기록방법.
(5) 상기 광기록매체는 상기 투광성 기체위에 상기 기록층, 유전체층 및 반사층을 상기 순서대로 설치하고, 상기 반사층의 열전도율이 100W/mK 이상, 상기 유전체층의 열전도율이 1W/mK 이상인 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나의 광기록방법.
(6) 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나의 광기록방법에 의해 기록이 되는 광기록매체.
도 1은 홈기록방식의 매체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도,
도 2는 랜드·홈기록방식의 매체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도,
도 3은 광기록매체의 구성예를 나타낸 단면도,
도 4는 광기록매체의 구성예를 나타낸 단면도,
도 5(A)는 홈기록방식의 매체의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도,
도 5(B)는 실시예에서 홈기록방식에서의 측정에 사용한 평가용 디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도.
기록밀도가 높은 상변화형 매체로는, 예를 들어 DVD-RW 및 DVD-RAM을 들 수 있다. DVD-RW에서는 트래킹서어보(tracking servo)에 이용되는 홈(안내홈)만을 기록트랙으로 하는 홈기록방식에 의해 기록된다. 한편 DVD-RAM에서는 홈 및 이웃하는 홈사이의 영역(랜드)의 양방을 기록트랙으로 하는 랜드·홈기록방식에 의해 기록이 행해진다. 랜드·홈기록방식은 좁은 트랙피치화 때문에 유리하게 되어 있다. DVD-RW의 트랙피치는 0.74㎛, DVD-RAM의 트랙피치는 0.615㎛이다.
도 1에 홈기록방식의 매체단면의 모식도를 나타내고, 도 2에 랜드·홈방식의 매체단면의 모식도를 각각 나타낸다. 각 도에서, 투광성 기체와 기록층과의 적층체인 매체(200)의 상면에는 홈(2G) 및 랜드(2L)가 설치되어 있다. 기록·재생용의 레이저광은 매체(200)의 하면으로부터 입사된다. 홈(2G)은 레이저광 입사면에 상대적으로 가까운 영역이고, 랜드(2L)는 레이저광 입사면에서 상대적으로 먼 영역이다.
홈기록방식에서의 기록마크(4M)는 홈(2G)을 중심으로 형성되고, 그 양단부는 홈(2G)으로부터 돌출되어 랜드(2L)에 걸쳐있다. 한편 랜드·홈기록방식에서는 홈 (2G) 및 랜드(2L) 내에 기록마크(4M)가 형성된다. 고밀도기록을 실시하기 위해서는기록용 레이저광의 빔스포트 직경을 트랙피치에 비해 비교적 크게 하는 것이 바람직하지만, 이 경우에는 빔스포트의 단부에 의한 가열이 기록대상의 트랙에 인접하는 트랙에 영향을 주기 쉽다. 따라서 상기 인접하는 트랙에 존재하는 비정질 기록마크의 단부가 가열되어 결정화되기 쉽다. 이것이 크로스이레이즈이다.
기록에 사용되는 레이저광의 파장을 λ, 기록광학계의 대물렌즈의 개구수를 NA로 할 때 λ/NA는 기록층 표면에서의 레이저광의 실효적인 빔스포트 직경으로 간주할 수 있는 값이다. 따라서 트랙피치를 PT로 할 때, PT/(λ/NA)는 빔스포트 직경에 대한 트랙피치의 비율로 생각할 수 있다. 이 값은 크로스이레이즈의 발생의 용이성을 나타내는 지표가 되고, PT/(λ/NA)가 작은 만큼 크로스이레이즈가 커진다.
본 발명자들은 홈기록방식의 매체 및 랜드·홈기록방식의 매체 각각에 대해서, 트랙피치를 동일하게 하고, 동일 기록광학계를 사용하여, 즉 PT/(λ/NA)가 동일하게 되는 조건에서 크로스이레이즈량을 조사하였다. 그 결과, DVD-RW와 거의 동일하게 선속도: 3.5m/s; λ= 635nm; NA=0.60; PT= 0.74㎛; PT/(λ/NA)=0.699의 조건에서는 홈기록방식 및 랜드·홈기록방식과 함께 크로스이레이즈는 확인할 수 없었다. 그러나 트랙피치를 줄이고, PT/(λ/NA)가 거의 동일하게 되도록 선속도: 5.7m/s; λ= 405nm; NA=0.85; PT= 0.33㎛; PT/(λ/NA)=0.693으로 하면 랜드·홈기록방식에서 홈에서의 크로스이레이즈가 급증하였다. 한편 홈기록방식 및 랜드·홈기록방식에서의 랜드에서의 크로스이레이즈는 전혀 확인할 수 없었다.
본 발명자들은 이러한 실험을 반복한 결과,
0.48 ≤PT/(λ/NA) ≤0.74; PT≤0.50㎛의 조건하에서, 특히 0.50 ≤PT/(λ/ NA) ≤0.70; PT≤0.45㎛의 조건하에서는 랜드·홈기록방식이 아닌 홈기록 방식을 채용함으로써 크로스이레이즈를 현저하게 저감할 수 있는 것을 발견하였다. 따라서 본 발명에서는 PT/(λ/NA) 및 PT가 상기 범위에 있는 경우에 홈기록방식을 이용하는 것에 한정한다.
또한 PT/(λ/NA)가 너무 작으면, 홈기록방식에서도 크로스이레이즈를 충분히 저감할 수 없기 때문에 PT/(λ/NA)에는 상기와 같은 하한을 설정하였다. PT의 하한은 PT/(λ/NA)의 하한에 의해 결정된다.
또 본 발명은 고밀도 기록매체를 대상으로 하기 때문에 바람직하게는 (λ/NA) ≤680nm, 보다 바람직하게는 (λ/NA) ≤630nm으로 한다. 다만, 이용가능한 레이저파장 및 개구수에는 제한이 있고, 매우 짧은 파장 및 매우 큰 개구수로 하는 것은 곤란하기 때문에 통상
350nm ≤λ/NA로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 크로스이레이즈가 저감하는 것은, 이하에 설명하는 이유에 의한 것이라고 생각된다.
상변화형 매체에서는 도 3 및 도 4에 각각 도시한 바와 같이, 투광성 기체(2), 제1 유전체층(31), 기록층(4), 제2 유전체층(32) 및 반사층(5)이 상기 순서대로 적층된 구조로 하는 것이 일반적이다. 금속으로 이루어진 반사층(5)은 방열층으로서도 기능하고, 레이저광의 조사에 의해 가열된 기록층(4)은 제2 유전체층(32)에 의해 반사층(5)으로 방열됨으로써 냉각된다. 랜드(2L)는 홈(2G)과는 달리, 제2 유전체층(32) 및 반사층(5)에 포위된 상태로 되어 있다. 또 랜드(2L)의 단부부근은 홈(2G)에 비해 반사층(5)에 대한 거리가 가깝다. 따라서 랜드(2L), 특히 그 양단부 부근은 홈(2G)에 비해 냉각되기 쉽다고 생각된다.
따라서 도 2에 도시한 랜드·홈기록방식에서는 랜드(2L)에 존재하는 기록마크(4M)의 양단이 인접트랙에 조사된 레이저빔스포트의 단부에 걸쳐 가열되어도 그 후에 급속하게 냉각되기 때문에 기록마크(4M)의 단부가 결정화 되기 어렵고, 크로스이레이즈는 작아진다. 이것에 비해 홈(2G)에 존재하는 기록마크(4M)의 단부는 인접트랙에 조사된 레이저빔스포트의 단부에 의해 가열된 후 냉각되기 어렵다. 그 결과 결정화 온도부근의 온도에 비교적 장시간 견딤으로써 결정화 된다. 따라서 홈 (2G)에서의 크로스이레이즈는 커진다.
한편 도 1에 도시한 홈기록방식에서 랜드·홈기록방식과 동등한 트랙피치로 한 경우, 기록마크(4M)를 홈내에 포함되도록 형성하면 기록마크(4M)의 면적이 불충분해지고, 충분한 CNR(carrier to noise ratio)을 얻을 수 없다. 따라서 홈기록방식에서 좁은 트랙피치로 할 경우, 기록마크(4M)를 홈(2G)으로부터 돌출시킬 필요가 있다. 이 경우, 기록마크(4M)의 양단부는 랜드(2L)의 단부위에 존재하게 된다. 인접트랙에 조사된 레이저빔스포트의 단부는 랜드(2L)의 단부, 즉 기록마크(4M)의 단부에 걸치지만, 상술한 바와 같이 랜드(2L)의 단부는 냉각되기 쉽고, 단시간에 온도가 저하되기 때문에 기록마크(4M)의 단부가 결정화되는 것은 아니다. 따라서 홈기록방식에서는 모든 기록트랙에서 크로스이레이즈가 적아진다고 생각된다.
본 발명에서 크로스이레이즈 저감효과를 실현하기 위해서는 홈기록방식에서 홈으로부터 기록마크 중 적어도 한쪽의 단부, 바람직하게는 양쪽의 단부가 돌출되어 있을 필요하다. 구체적으로는 기록마크폭을 MW, 홈폭을 GW로 하면 바람직하게는 MW/GW≥1, 보다 바람직하게는 MW/GW≥1.1, 더욱 바람직하게는 MW/GW≥1.4 이다. 다만, 트랙피치(PT)에 대한 기록마크 폭(MW)의 비율이 너무 높으면 크로스이레이즈가 너무 커지기 때문에, 바람직하게는 MW/PT≤0.95, 보다 바람직하게는 MW/PT≤0.90으로 한다. 한편 기록밀도를 높게 하고, 충분한 CNR을 얻기 위해서는 바람직하게는 MW/PT≥0.60, 보다 바람직하게는 MW/PT≥0.65로 한다.
트랙피치(PT)에 대한 홈폭(GW)의 비율은 특별한 제한은 없고, MW/GW가 바람직한 범위가 되도록 적절히 선택할 수 있지만, 바람직하게는 0.1 ≤GW/PT≤0.8, 보다 바람직하게는 0.2 ≤GW/PT≤0.6으로 한다. GW/PT가 너무 작으면 트래킹에러 신호가 작아지므로 트래킹서어보가 불안정해지기 쉽다. 한편 GW/PT가 너무 크면 MW/GW이 작아져 본 발명의 효과가 감소된다.
또한 본 발명에서 홈깊이는 특별히 제한은 없지만, 투광성 기체의 굴절율을 n으로 할 때, 홈깊이 Gυ는 λ/13n ≤Gυ≤λ/6n 인 것이 바람직하다. 홈이 너무얕으면 크로스이레이즈가 커지고, 홈이 너무 깊으면 재생 신호출력이 작아진다.
본 발명에 의한 크로스이레이즈 저감효과를 보다 높게 하기 위해서는 랜드(2L)에서의 냉각효율을 높게 하는 것이 바람직하다. 따라서 도 3 및 도 4에 각각 도시하는 구조에서 반사율(5)의 열전도율을 100W/mK 이상으로 하고, 기록층(4)과 반사층(5)과의 사이에 존재하는 제2 유전체층(32)의 열전도율을 1W/mK 이상으로 하는 냉각구조로 하는 것이 바람직하다.
이어서, PT/(λ/NA)가 동일함에도 불구하고, 트랙피치(PT)가 특정값 보다도 작아지면 크로스이레이즈가 커지는 이유에 대해 고찰한다. 도 1 및 도 2에서는 기록마크의 중심이 홈(2G) 중앙 또는 랜드(2L) 중앙과 정확하게 일치하고 있다. 즉 이들 도면은 트래킹이 정확하게 실시된 것으로 묘사되어 있다. 그러나 실제로는 트래킹서어보가 불안정하게 되고, 특히 선속도가 빠르면 불안정해지기 쉽다. 트래킹서어보가 불안정하면 빔스포트의 위치가 도의 좌우방향으로 흔들리기 때문에 크로스이레이지가 발생하기 쉽다. 트래킹서어보의 불안정은 빔스포트 직경에 대한 트랙피치의 상대값 PT/(λ/NA)이 아니라 트랙피치(PT)에 의존하고, PT가 작은 만큼 불안정해진다. 따라서 PT/(λ/NA)가 DVD-RW와 동등하여도 PT가 DVD-RW보다 작아지면 크로스이레이즈가 현저하게 발생하는 것으로 생각된다. 또한 본 발명은 트래킹서어보가 불안정해지기 쉬운 고 선속시, 구체적으로는 매체의 선속도(V)가 V ≥4.5m/s, 특히 V ≥5.5m/s인 경우에 특히 유효하다. 다만, 선속도가 너무 빠르면 매체구동장치의 고비용화, 구동시의 매체의 안정성 등에 문제가 발생하기 때문에 바람직하게는 35m/s ≥V, 보다 바람직하게는 30m/s ≥V로 한다.
트랙피치(PT)가 넓을 경우, 및/또는 선속도가 느릴 경우에는 트래킹서어보의 불량에 기인하는 크로스이레이즈는 발생하기 어렵다. 그러나 이러한 트래킹서어보의 불안정함의 영향이 작아도 PT/(λ/NA)가 0.68 이하이면 크로스이레이즈는 커진다. 따라서 0.48 ≤PT/(λ/NA) ≤0.68이라면, 트랙피치(PT)의 값에 따르지 않아 본 발명은 유효하다.
또한 홈기록방식을 채용한 상변화형 매체로는, 예를 들어 CD-RW나 DVD-RW가 알려져 있지만, 홈기록방식이며 또한 본 발명이 유효한 트랙피치(PT)를 갖는 매체는 알려져 있지 않다. 또 일반적으로 좁은 트랙피치화에 대해 유리하다고 생각되고 있는 랜드·홈기록방식에서 홈에서의 크로스이레이즈가 크고, 또한 좁은 트랙피치화에는 불리하다고 생각되고 있는 홈기록방식이 크로스이레이즈에 대해 유리하다는 것도 알려져 있지 않다.
이어서, 본 발명이 적용되는 광기록매체의 구성예에 대해서 설명한다.
도 3에 도시한 구조
이 광기록매체는 지지기체(20) 위에, 금속 또는 반금속으로 구성되는 반사층(5), 제2 유전체층(32), 기록층(4), 제1 유전체층(31) 및 투광성 기체(2)를 상기 순서대로 적층하여 형성한 것이다. 기록 및 재생을 위한 레이저광은 투광성 기체(2)를 통해 입사한다. 또한 지지기체(20)와 반사층(5)과의 사이에 유전체재료로 이루어진 중간층을 설치할 수도 있다.
지지기체(20)
지지기체(20)는 매체의 강성을 유지하기 위해 설치된다. 지지기체(20)의 두께는 통상 0.2∼1.2㎜, 바람직하게는 0.4∼1.2㎜로 할 수 있고, 투명하거나 불투명할 수도 있다. 지지기체(20)는 통상의 광기록매체와 동일한 수지로 구성할 수 있지만 유리로 구성할 수도 있다. 홈(2G) 및 랜드(2L)는 도시한 바와 같이 지지기체(20)에 설치된 요철패턴을, 그 위에 형성되는 각층에 전사함으로써 형성할 수 있다.
반사층(5)
반사층 구성재료는 특별한 제한은 없고, 통상 Al, Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Cr, Ti, Si 등의 금속 또는 반금속의 단체 또는 이들 중 1종 이상을 포함하는 합금으로 구성할 수 있지만, 상술한 바와 같이 본 발명에서는 매체를 급냉구조로 하는 것이 바람직하기 때문에 열전도율이 높은 재료로 반사층을 구성하는 것이 바람직하다. 열전도율이 높은 재료로는 Ag 또는 Al이 바람직하다. 그러나 Ag 또는 Al의 단체에서는 충분한 내식성이 얻어지기 않기 때문에 내식성 향상을 위해 다른 원소를 첨가하는 것이 바람직하다. 또 도 3에 도시한 구조의 매체에서는 반사층형성시의 결정성장에 따라 레이저광 입사측에서의 반사층의 표면조도가 커지기 쉽다. 이 표면조도가 커지면 재생노이즈가 증대된다. 따라서 반사층의 결정입경을 작게 하는 것이 바람직하지만, 그 때문에라도 Ag 또는 Al의 단체가 아니라 반사층의 결정입경을 작게 하기 위해, 또는 반사층을 비정질층으로서 형성하기 위해 첨가원소를 첨가하는 것이 바람직하다.
다만, 다른 원소를 첨가하면 열전도율이 저하하기 때문에 이 경우에는 열전도율이 보다 높은 Ag를 주성분 원소로서 사용하는 것이 바람직하다. Ag에 첨가하는 것이 바람직한 부성분 원소로는, 예를 들어 Mg, Pd, Ce, Cu, Ce, La, S, Sb, Si, Te 및 Zr로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 이들의 부성분 원소는 적어도 1종, 바람직하게는 2종 이상 사용하는 것이 바람직하다. 반사층중에서의 부성분 원소의 함유량은 각 금속에 대해 바람직하게는 0.05∼2.0원자%, 보다 바람직하게는 0.2∼1.0원자%이고, 부성분 전체로는 바람직하게는 0.2∼5원자%, 보다 바람직하게는 0.5∼3원자%이다. 부성분 원소의 함유량이 너무 적으면 이들을 함유하는 것에 따른 효과가 불충분해진다. 한편 부성분 원소의 함유량이 너무 많으면 열전도율이 작아진다.
또한 반사층의 열전도율은 결정입경이 작은 만큼 낮아지기 때문에 반사층이 비정질이면 기록시에 충분한 냉각속도를 얻기 힘들다. 이 때문에 반사층을 우선 비정질층으로 형성한 후, 열처리를 하여 결정화시키는 것이 바람직하다. 일단 비정질층으로서 형성한 후에 결정화하면 비정질시의 표면조도를 거의 유지시킬 수 있고, 결정화에 따른 열전도율 향상이 실현된다.
반사층의 열전도율은 바람직하게는 100W/mK 이상, 바람직하게는 150W/mK 이상이다. 열전도율은, 예를 들어 4심침법을 사용하여 구한 반사층의 전기저항값에서 Widemann-Franz 법칙에 따라 산출할 수 있다. 반사층의 열전도율의 상한은 특별한 제한은 없다. 즉 반사층 구성재료로서 사용가능한 것 중 가장 높은 열전도율을 갖는 순은(열전도율 250W/mK)도 사용가능하다.
반사층의 두께는, 통상 10∼300nm로 하는 것이 바람직하다. 두께가 상기 범위미만이면 충분한 반사율을 얻기 힘들다. 또 상기 범위를 넘어도 반사율의 향상은 작고, 비용적으로도 불리하다. 반사층은 스퍼터법이나 증착법 등의 기상성장법으로 형성하는 것이 바람직하다.
제1 유전체층(31) 및 제2 유전체층(32)
이들의 유전체층은 기록층의 산화, 변질을 방지하고, 또 기록시의 기록층에서 전달되는 열을 차단 내지 내면쪽으로 내보냄으로써 지지기체(20)나 투광성 기체(2)를 보호한다. 또 이들의 유전체층을 설치함으로써 변조도를 향상시킬 수 있다.
이들의 유전체층에 사용하는 유전체층은, 예를 들어 Si, Ge, Zn, Al, 희토류원소 등으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속성분의 포함하는 각종 산화물이 바람직하다. 화합물로는 산화물, 질화물 또는 황화물이 바람직하고, 이들의 화합물 중 2종 이상을 함유하는 혼합물을 사용할 수도 있다.
냉각구조로 하기 위해서는 유전체층, 특히 제2 유전체층(32)을 열전도율이 높은 유전체로 구성하는 것이 바람직하다. 열전도율이 높은 유전체로는, 예를 들어 황화아연과 산화규소와의 혼합물(ZnS-SiO2), 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소, 산화탄탈 등이 바람직하고, 특히 Al의 산화물 및/또는 질화물, Si의 산화물 및/또는 질화물이 바람직하다. ZnS-SiO2,로는 SiO2를 30∼60몰% 함유하는 것이 바람직하다. SiO2함유량이 너무 적으면 열전도율이 너무 낮아진다. 또한 SiO2함유량이너무 많으면 다른 층과의 밀착성이 불충분해지기 때문에 장기간 보존시에 층간의 박리가 발생하기 쉽다.
제2 유전체층의 열전도율은 바람직하게는 1W/mK 이상, 보다 바람직하게는 1.5W/mK 이상이다. 제2 유전체층의 열전도율의 상한은 특별히 없지만, 유전체층으로서 사용가능한 재료는 통상 열전도율이 20W/mK 정도 이하이다. 본 발명에서의 제2 유전체층의 열전도율은 박막상태에서의 측정값이 아니라 벌크재료에서의 값이다.
제1 유전체층 및 제2 유전체층은 조성이 상이한 2층 이상의 유전체층을 적층한 것일 수도 있다.
제1 유전체층 및 제2 유전체층의 두께는 보호효과나 변조도 향상효과를 충분히 얻을 수 있도록 적절히 선택할 수 있지만, 통상 제1 유전체층(31)의 두께는 바람직하게는 30∼300nm, 보다 바람직하게는 50∼250nm이며, 제2 유전체층(32)의 두께는 바람직하게는 10∼50nm이지만, 냉각구조로 하기 위해서는 제2 유전체층의 두께는 바람직하게는 30nm 이하, 보다 바람직하게는 25nm 이하로 한다.
각 유전체층은 스퍼터법으로 형성하는 것이 바람직하다.
기록층(4)
기록층의 조성은 특별히 제한은 없고 각종 상변화재료에서 적절히 선택할 수 있지만, 적어도 Sb 및 Te를 함유하는 것이 바람직하다. Sb 및 Te 만으로 구성되는 기록층은 결정화온도가 130℃ 정도로 낮고, 보존신뢰성이 불충분하기 때문에 결정화온도를 향상시키기 위해 다른 원소를 첨가하는 것이 바람직하다. 이 경우의 첨가원소로는 In, Ag, Au, Bi, Se, Al, P, Ge, H, Si, C, V, W, Ta, Zn, Ti, Sn, Pb, Pd 및 희토류원소(Se, Y 및 란타노이드)로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 이들 중에서는 보존신뢰성 향상효과가 특히 높기 때문에 희토류원소, Ag, In 및 Ge로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
Sb 및 Te를 함유하는 조성으로는 이하의 것이 바람직하다. Sb 및 Te를 각각 제외한 원소를 M으로 표시하고, 기록층 구성원소의 원자비를
식 (I), (SbxTe1-x)1-yMy)로 표시할 때, 바람직하게는 0.2 ≤x ≤0.90, 0 ≤y ≤0.25이고, 보다 바람직하게는 0.55 ≤x ≤0.85, 0.01 ≤y ≤0.20이다.
상기 식 (I)에서 Sb의 함유량을 나타내는 x가 너무 작으면 결정화속도가 너무 느려진다. 또 기록층의 결정화 영역에서의 반사율이 낮아지기 때문에 재생신호 출력이 낮아진다. 또 x가 현저하게 작으면 기록도 곤란해진다. 한편 x가 너무 크면 결정상태와 비정질상태와의 사이에서의 반사율차이가 작아진다.
원소 M은 특별히 제한은 없지만, 보존신뢰성 향상효과를 나타내는 상기 원소 중에서 적어도 1종을 선택하는 것이 바람직하다. 원소 M의 함유량을 나타내는 y가 너무 크면 결정화속도가 저하되기 때문에 y는 상기 범위내인 것이 바람직하다.
기록층의 두께는 바람직하게는 4nm 이상 50nm 이하, 보다 바람직하게는 5∼30nm이다. 기록층이 너무 얇으면 결정상의 성장과 결정화가 곤란해진다. 한편 기록층이 너무 두꺼우면 기록층의 열용량이 너무 커지기 때문에 기록이 곤란해지거나 재생신호출력 저하도 발생한다.
기록층의 형성은 스퍼터법으로 실시하는 것이 바람직하다.
투광성 기체(2)
투광성 기체(2)는 기록재생용 레이저광을 투과하기 위해 투광성을 갖는다. 투광성 기체(2)는 지지기체(20)와 동일한 두께의 수지판이나 유리판을 사용할 수도 있다. 다만, 기록재생 광학계의 고 NA화에 따라 고기록밀도를 달성하기 위해서는 투광성 기체(2)를 박형화하는 것이 바람직하다. 이 경우의 투광성 기체의 두께는 30∼300㎛의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 투광성 기체가 너무 얇으면 투광성 기체 표면에 부착된 먼지에 의해 광학적인 영향이 커진다. 한편 투광성 기체가 너무 두꺼우면 고 NA화에 의한 고기록밀도의 달성이 어려워진다.
투광성 기체(2)를 박형화할 때에는, 예를 들어 투광성 수지로 구성되는 투광성 시이트를 각종 접착제나 점착제로 제2 유전체층(31)에 부착하여 투광성 기체로 하거나, 도포법을 이용하여 투광성 수지층을 제1 유전체층(31)위에 직접 형성하여 투광성 기체로 할 수 있다.
도 4에 도시한 구조
도 4에 도시한 광기록매체는 투광성 기체(2) 위에 제1 유전체층(31), 기록층(4), 제2 유전체층(32), 반사층(5) 및 보호층(6)이 상기 순서대로 설치된다. 레이저광은 투광성 기체(2)를 통해 입사된다.
도 4에서의 투광성 기체(2)는 도 3에서의 지지기체(20)과 동일한 것을 이용할 수 있지만, 투광성을 가져야 한다.
보호층(6)은 내찰상성이나 내식성의 향상을 위해 설치한다. 이 보호층은 각종 유기계의 물질로 구성되는 것이 바람직하지만, 특히 방사선 경화형 화합물이나 그 조성물을 전자선, 자외선 등의 방사선에 의해 경화시킨 물질로 구성하는 것이 바람직하다. 보호층의 두께는 통상 0.1∼100㎛ 정도이고, 스핀코트, 그라비아도포, 스프레이코트, 디핑법, 통상의 방법으로 형성할 수 있다.
이 외에 각층은 도 3에 도시한 구성예와 동일하다.
(실시예)
실시예 1
도 3에 도시한 구조를 가지며, 홈기록방식 또는 랜드·홈기록방식에서 기록이 이뤄지는 광기록디스크 샘플을 이하의 순서로 제작하였다.
지지기체(20)에는 직경 120㎜, 두께 1.2㎜의 디스크상 폴리카르보네이트를 사용하였다. 이 지지기체의 표면에는 투광성 기체(2)에 전사후에 홈 및 랜드가 되는 요철패턴을 설치하였다.
반사층(5)은 Ar분위기중에서의 스퍼터법으로 형성하였다. 타겟에는 Ag98Pd1Cu1을 사용하였다. 반사층의 두께는 100nm로 하였다. 이 반사층의 열전도율은 170W/mk이었다.
제2 유전체층(32)은 Al2O3타겟을 사용하여 Ar분위기중에서 스퍼터법으로 형성하였다. 제2 유전체층의 두께는 20nm로 하였다. 타겟을 사용한 Al203의 열전도율은 10.5W/mK이었다.
기록층(4)은 합금타겟을 사용하고, Ar분위기중에서 스퍼터법으로 형성하였다. 기록층의 조성(원자비)은 (Sb0.78Te0.22)0.95In0.01Ge0.04로 하였다. 기록층의 두께는 12nm로 하였다.
제1 유전체층(31)은 ZnS(80몰%)-SiO2(20몰%) 타겟을 사용하여 Ar분위기중에서 스퍼터법으로 형성하였다. 제1 유전체층의 두께는 130nm로 하였다.
투광성 기체(2)는 제1 유전체층(31)의 표면에 용제형 자외선 경화형 아크릴계 수지로 이루어진 두께 3㎛의 접착층으로 폴리카르보네이트시이트(두께 100㎛)를 접착함으로써 형성하였다.
이렇게 하여 제작한 샘플을 벌크이레이저에 의해 초기화(결정화)한 후,
선속도: 5.7m/s; 레이저파장: 405nm; 개구수NA: 0.85; 변조코드: (1,7)RLL의 조건에서 하기 순서로 크로스이레이즈를 측정하였다.
먼저, 측정대상 트랙에 8T신호를 기록하고, 이 캐리어출력을 C1으로 하였다. 이어서, 상기 측정대상 트랙에 인접하는 양측의 트랙에 각각 7T신호를 10회 오버라이트하였다. 이어서, 초기에 측정대상 트랙에 기록한 8T신호에 대해 다시 캐리어출력을 측정하고, 이를 C2로 하였다. C2-Cl이 크로스이레이즈이다. 홈에서의 크로스이레이즈를 G-XE로 하고, 랜드에서의 크로스이레이즈를 L-XE로 하여 각각을 표 1에 나타낸다.
또한 본 실시예에서는 매우 좁은 트랙피치 매체에 대해 크로스이레이즈를 측정해야 하므로 홈기록방식의 매체에서는 홈폭이 현저하게 좁아진다. 따라서 샘플의 크기정밀도를 높게 하는 것이 어렵고, 그 결과 신뢰성이 높은 데이터를 얻기 힘들다. 따라서 홈기록방식에서는 도 5(B)에 나타내는 평가용 디스크를 사용하여 이하의 순서로 크로스이레이즈를 측정하고, 데이터의 신뢰도를 확보하였다.
도 5 (A)는 통상의 홈기록디스크에서 측정대상 트랙에 기록마크(4M)를 형성하고, 이어서 그 인접트랙에 레이저광을 조사하여 크로스이레이즈를 발생시키는 실험을 모식적으로 도시한 단면도이다. 또한 도 5(B)에는 본 실시예에서 사용한 매체(200)를 나타낸다. 도 5(B)에서는 랜드폭(LW)을 도 5(A)에서의 랜드폭(LW)과 동일하고, 홈폭(GW)는 도 5(A)에서의 홈폭(GW)보다 넓게 되어 있다. 따라서 제조가 용이하고 크기정밀도가 높은 디스크로 되어 있다. 다만, 이 상태에서는 도 5(B)에서의 트랙피치가 도 5(A)보다 넓어진다. 따라서 측정할 때에는 도 5(B)에 도시한 바와 같이, 먼저 측정대상 트랙에 트랙폭방향으로 오프셋한 레이저광을 사용하여 기록마크(4M)를 형성하고, 상기 C1을 측정한다. 이 때의 오프셋량은 기록마크(4M)의 랜드로의 돌출량이 도 5(A)와 도 5(B)에서 동일하게 되도록, 즉 랜드중앙으로부터 빔스포트 중앙까지의 거리가 도 5(A)와 도 5(B)에서 동일하게 되도록 설정한다.
이어서 인접트랙에 레이저광을 조사하여 크로스이레이즈를 발생시키지만, 이 때에도 트랙 폭방향으로 레이저광을 오프셋하여 조사한다. 이 때의 오프셋량(T0)은 기록마크형성시의 오프량과 동일하다.
이어서 상기 C2을 측정하고, C2-C1을 구한다. 다만, 이 C2-C1은 기록마크 한쪽만의 크로스이레이즈이기 때문에 다른쪽에 대해서도 동일하게 측정을 하고, 양쪽 측정결과를 가산한 값을 홈에서의 크로스이레이즈 G-XE로 한다.
표 1에 각 기록방식에서의 트랙피치(PT)를 나타낸다. 랜드·홈기록방식의 샘플에서는 홈폭과 랜드폭을 동일하게 하였다. 또한 홈기록방식에서의 PT는 레이저광의 오프량으로부터 산출한 가상트랙피치이고, 도 5(A)에서의 GW+LW에 해당한다. 또 홈기록방식에서 레이저광의 오프셋량으로부터 산출한 가상홈폭(GW), 즉 도 5(A)에서의 (GW)에 해당하는 값은 가상홈폭을 가상트랙피치에서 제외한 값 GW/PT가 0.30∼0.35가 되도록 설정하였다.
홈기록방식에서의 각 샘플에 기록한 후, 기록층의 투과형 전자현미경 사진을 촬영하고, 얻어진 사진으로부터 기록마크폭(MW)을 측정하고, 가상홈 폭(GW)와의 비 및 가상트랙피치(PT)와의 비를 구하였다. 그 결과 MW/GW는 2.3∼2.8의 범위에 있고, 또 MW/PT는 0.70∼0.85의 범위에 있었다.
λ= 405nm, NA= 0.85
크로스이레이즈(dB)
PT(㎛) PT/(λ/NA) 홈기록G-XE 랜드·홈기록G-XE L-XE
0.33 0.693 0 -0.5 0
0.30 0.630 0 -1.5 0
0.27 0.567 0 -3.2 0
0.24 0.502 -0.2 -4.0 -0.3
표 1로부터 본 발명의 효과가 명백해진다. 즉 랜드·홈기록방식에서는 PT/(λ/NA)가 DVD-RW와 거의 동일한 0.693이어도 트랙피치 0.33㎛이면 홈에서의 크로스이레이즈가 발생한다. 이것은 선속도가 빠르고, 트랙피치가 좁기 때문에 트래킹서어보가 불안정하게 된 결과라고 생각된다. 이에 비해 홈기록방식에서는 트랙피치를 0.27㎛까지 좁게 해도 크로스이레이즈가 전혀 발생하지 않고, 트랙피치가 0.24㎛이어도 크로스이레이즈는 충분히 작다.
실시예 2
홈폭의 크기정밀도가 높은 지지기체(20)를 사용하고, 트랙피치(PT)를 표 2에 나타낸 값으로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 광기록 디스크 샘플을 제작하였다. 또한 표 2에 나타내는 PT는 실시예 1에서의 가상트랙피치는 아니고 현실의 트랙피치이다.
이들의 샘플에 대해 실시예 1과 동일한 평가를 실시하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 홈기록방식에서 각 샘플에 기록후, 기록층의 투광형 전자현미경 사진을 촬영하고, 얻어진 사진에서 기록마크폭(MW)을 측정하고, 홈폭(GW)과의 비 및 트랙피치(PT)의 비를 구하였다. 그 결과, MW/GW는 2.0∼2.8의 범위에 있고, 또 MW/PT는 0.70∼0.86의 범위에 있었다.
λ= 405nm, NA= 0.85
크로스이레이즈(dB)
PT(㎛) PT/(λ/NA) 홈기록G-XE 랜드·홈기록G-XE L-XE
0.33 0.693 0 -0.7 0
0.30 0.630 0 -1.1 0
0.28 0.588 0 -2.6 0
0.26 0.546 -0.1 -3.1 -0.1
0.24 0.502 -0.3 -3.8 -0.4
표 2에서는 트랙피치 (PT) 및 PT/(λ/NA)에 따라 표 1과 동일한 결과가 얻어졌다. 이 결과로부터 본 발명의 효과는 명백해진다.
실시예 3
도 4에 도시한 구조를 가지며, 홈기록방식 또는 랜드·홈기록방식에서 기록이 되는 광기록디스크 샘플을 이하의 순서로 제작하였다.
투광성 기체(2)로는 사출성형으로 홈을 동시 형성한 디스크(직경 12㎜, 두께 0.6㎜)상 폴리카르보네이트를 사용하였다. 홈기록방식 및 랜드·홈기록방식의 각각에서 트랙피치(PT)는 표 3에 나타내는 값으로 하였다. 또한 홈기록방식의 매체에서의 홈폭(GW)은 GW/PT가 0.30∼0.35가 되도록 설정하고, 랜드·홈기록방식의 매체에서의 홈폭은 랜드폭과 동일하게 하였다.
제1 유전체층(31)은 ZnS(80몰%)-SiO2(20몰%) 타겟을 사용하여 Ar분위기중에서 스퍼터법으로 형성하였다. 제1 유전체층의 두께는 80nm로 하였다.
기록층(4)은 합금타겟을 사용하고, Ar분위기중에서 스퍼터법으로 형성하였다. 기록층의 조성(원자비)은 (Sb0.72Te0.28)0.88Ag0.06In0.04Ge0.02로 하였다. 기록층의 두께는 23nm로 하였다.
제2 유전체층(32)은 ZnS(50몰%)-SiO2(50몰%) 타겟을 사용하여 Ar분위기중에서 스퍼터법으로 형성하였다. 제2 유전체층의 두께는 25nm로 하였다. 타겟에 사용한 ZnS(50몰%)-SiO2(50몰%)의 열전도율은 1.0W/mK이었다.
반사층(5)은 실시예 1과 동일하게 하여 형성하였다.
보호층(6)은 자외선 경화형 수지를 스핀코트법으로 도포한 후, 자외선조사에 의해 경화하여 형성하였다. 보호층의 두께는 5㎛이었다.
이렇게 하여 제작한 샘플을 벌크이레이저의 의해 초기화(결정화)한 후,
선속도: 3.5m/s; 레이저파장: 635nm; 개구수NA: 0.60; 변조코드: 8-16변조의 조건으로 실시예 1과 동일하게 하여 크로스이레이즈를 측정하였다. 다만, 측정대상트랙에 기록하는 신호는 14T로 하고, 인접트랙에 기록하는 신호는 11T로 하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
또한 홈기록방식에서 각 샘플에 기록한 후, 기록층의 투과형 전자현미경 사진을 촬영하고, 얻어진 사진에서 기록마크폭(MW)을 측정하고, 홈폭(GW)과의 비 및 트랙피치(PT)와의 비를 구하였다. 그 결과 MW/GW는 2.3∼3.2의 범위에 있고, 또 MW/PT는 0.70∼0.96의 범위에 있었다.
λ= 635nm, NA= 0.60
크로스이레이즈(dB)
PT(㎛) PT/(λ/NA) 홈기록G-XE 랜드·홈기록G-XE L-XE
0.74 0.699 0 0 0
0.70 0.661 0 -0.5 0
0.67 0.633 0 -1.0 0
0.60 0.567 0 -2.1 0
0.56 0.529 0 -3.2 0
0.50 0.472 -0.7 -4.5 -0.8
표 3으로부터 PT/(λ/NA) ≤0.68일 때, 랜드·홈기록방식에서 홈에서의 크로스이레이즈가 커지는 것을 발견하였다. 이에 비해 홈기록방식에서는 PT/(λ/NA)가 매우 작을 때까지 크로스이레이즈가 발생하지 않는다.
본 발명에서는 종래에 랜드·홈기록방식이 적합하다고 생각하였던 고밀도 기록매체에 있어서, 홈기록방식을 채용함으로써 랜드·홈기록방식에 비해 크로스이레이즈를 현저하게 저감할 수 있다. 따라서 크로스이레이즈의 억제가 어려운 결정화속도가 빠른 기록층을 채용할 수 있기 때문에 고 전송속도의 기록시스템을 실현할 수 있다. 또 트랙피치를 좁게 할 수 있기 때문에 고밀도 기록시스템을 실현할 수 있다.

Claims (8)

  1. 홈을 갖는 투광성 기체위에 상변화형 기록층을 갖는 광기록매체에 기록을 할 때, 기록에 사용하는 레이저광의 파장을 λ, 기록광학게의 대물렌즈의 개구수를 NA, 기록트랙의 배열피치를 PT로 할 때,
    0.48 ≤PT/(λ/NA) ≤0.74; PT≤0.50㎛가 성립하는 조건에서 홈에 대한 기록을 행함으로써, 적어도 한쪽 단부가 홈으로부터 돌출된 기록마크를 형성하는 광기록방법.
  2. 제1항에 있어서, 매체의 선속도를 4.5m/s 이상으로 하는 광기록방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 광기록매체는 상기 투광성 기체위에 상기 기록층, 유전체층 및 반사층이 상기 순서대로 설치되며, 상기 반사층의 열전도율은 100W/mK 이상, 상기 유전체층의 열전도율은 1W/mK 이상인 광기록방법.
  5. 홈을 갖는 투광성 기체위에 상변화형 기록층을 갖는 광기록매체에 기록을 할 때, 기록에 사용하는 레이저광의 파장을 λ, 기록광학계의 대물렌즈의 개구수를 NA, 기록트랙의 배열피치를 PT로 할 때,
    0.48 ≤PT/(λ/NA) ≤0.68이 성립하는 조건에서 홈에 대한 기록을 실시함으로써, 적어도 한쪽의 단부가 홈으로부터 돌출된 기록마크를 형성하는 광기록방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 광기록매체는 상기 투광성 기체위에 상기 기록층, 유전체층 및 반사층이 상기 순서대로 설치되며, 상기 반사층의 열전도율은 100W/mK 이상, 상기 유전체층의 열전도율은 1W/mK 이상인 광기록방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 광기록방법에 의해 기록이 되는 광기록매체.
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