KR100868325B1

KR100868325B1 - 초해상 광기록매체로의 정보기록방법 및 초해상 광기록매체

Info

Publication number: KR100868325B1
Application number: KR1020070009559A
Authority: KR
Inventors: 나루토시 후쿠자와; 타카시 키쿠카와; 타츠히로 코바야시
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-11-11
Also published as: KR20070079911A; US20070183289A1; JP2007207378A

Abstract

기판과, 상기 기판상에, 적어도 기록층과 초해상층과 광투과층으로 이루어지는 초해상 광기록매체에 대하여, 기록용 레이저광의 조사에 의해 기록할 정보에 기초한 변조신호에 대응하는 크기의 기록마크와 스페이스를 형성함에 있어서, 적어도 재생광학계(再生光學系)에 있어서의 해상한계보다 작은 스페이스를, 위에서 보았을 때 초승달형상으로, 또한, 트랙의 법선(法線)방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되도록 형성하는 것에 의해 높은 CNR(Carrier to Noise Ratio)로 정보를 기록할 수가 있다.

광기록매체, 정보기록

Description

초해상 광기록매체로의 정보기록방법 및 초해상 광기록매체{METHOD FOR RECORDING INFORMATION ON SUPER-RESOLUTION OPTICAL RECORDING MEDIUM AND SUPER-RESOLUTION OPTICAL RECORDING MEDIUM}

도1은, 본 발명의 실시예에 있어서의 초해상 광기록매체를 모식적으로 나타내는 단면도.

도2는, 상기 초해상 광기록매체에 정보를 기록하고, 또한, 재생하기 위한 정보기록 재생장치를 나타내는 블록도.

도3은, 상기 초해상 광기록매체의 기록층에 형성된 최단(最短)의 기록마크를 모식적으로 나타내는 평면도.

도4는, 실시예1의 초해상 광기록매체에 기록한 2T마크열에 있어서의 기록파워와 CNR의 관계를 나타내는 선도면.

도5는, 상기 2T마크열의 단면에 있어서의 요·철을 나타내는 선도면.

도6은, 상기 초해상 광기록매체에 기록용 레이저광의 기록파워를 단계적으로 바꾸어 기록한 2T마크열을 평면에서 보았을 때의 AFM의 영상을 나타내는 선도면.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 : 광기록매체 12 : 기판

14 : 제1유전체층 16 : 초해상층

17 : 트랙 18 : 제2유전체층

20 : 기록층 22 : 제3유전체층

24 : 광투과층 26 : 기록마크

28 : 스페이스 30 : 정보기록/재생장치

32 : 스핀들 모터 34 : 헤드

36 : 컨트롤러 38 : 레이저 구동회로

40 : 렌즈 구동회로

본 발명은, 광기록매체에 형성되어 있는 기록마크/스페이스에 재생광을 조사하는 것에 의하여 정보를 재생할 수가 있는 광기록매체, 특히, 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 작은 기록마크/스페이스를 재생할 수가 있는 초해상 광기록매체로의 정보기록방법 및 이 방법에 의해 정보를 기록한 초해상 광기록매체에 관한 것이다.

최근, 예를 들면, 일본국 특개 2003-6872호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 재생광학계에 있어서의 회절한계보다도 작은 기록마크/스페이스열의 재생이 가능한 초해상 광기록매체가 제안되어 있다.

일반적으로, 통상의 광기록매체의 경우, 광을 사용한 재생방법에서는, 어떤 기록마크열의 주기 이하 주기의 기록마크열은 판독이 불가능하게 된다. 상기 기록 마크열 주기의 길이를 회절한계라고 한다. 파장λ, 개구수 NA의 재생광학계에서는, 회절한계는 λ/NA/2로 부여되고, 1주기 중에서 기록마크부와 스페이스부의 길이가 동일하다고 하면, 기록마크 또는 스페이스의 길이는 λ/NA/4로 부여된다. 이 길이를 해상한계라고 한다.

따라서, 파장λ을 작게 하고, 및/또는 개구수 NA를 크게 하면, 해상한계가 작아지게 되기 때문에 기록밀도는 향상되지만, 이 이상의 파장의 단파장화나 개구수의 고(高)개구수화하는 것은 한계에 이르고 있다. 상기와 같은 초해상 광기록매체는, λ/NA/4보다도 작은 기록마크/스페이스를 재생할 수가 있는 기술이며, 파장λ을 짧게, 그리고, NA를 높게 하지 않고도, 더욱, 기록의 고밀도화를 꾀하려는 것이다.

또한, 상기와 같은 통상의 광기록매체에서는, 예를 들면 Scanning Probe Microscope Observation of Recorded Marls in Phase Change Disks:Takashi Kikukawa and Hajime Utsunomiya, Microsc. Microanal. , 7(2001)363-367에 나타나 있는 바와 같이, 상(相)변화기록막을 사용하고 있으므로, 기록에 의해서, 기록마크 및 스페이스에 변형이 생기는 일은 없다.

본 발명은, 기록밀도를 더욱 높게 할 수 있는 초해상 광기록매체로의 정보기록방법 및 이 방법에 의해 정보가 기록된 초해상 광기록매체를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 예의연구한 결과, 본 발명의 방법에 의해, 기록용 레이저광의 조사에 의해 적어도 해상한계보다 작은 스페이스를, 위에서 보았을 때 초승달형상으로, 또한, 트랙의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되도록 형성할 수가 있고, 이에 의해 높은 CNR(Carrier to Noise Ratio)로 정보를 기록할 수가 있다는 것을 발견하였다.

즉, 상기와 같은 지견을 기초로 하여 다음과 같이 본 발명의 과제를 해결하는데 이르렀다.

(1) 기판과, 상기 기판상에, 적어도 기록층과 초해상층과 광투과층으로 이루어지는 초해상 광기록매체에, 기록할 정보에 기초한 변조신호에 대응하는 크기의 기록마크와 스페이스를 형성함과 동시에, 변조신호 중의 적어도 최단의 기록마크와 스페이스가 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 사이즈로, 또한, 상기 재생광학계에 의해 재생이 가능해지도록 기록용 레이저광을 조사하는 정보기록방법으로서, 상기 기록층을, 기록용 레이저광의 조사에 의해 광학정수(光學定數)가 변화하고, 또한, 형상이 변화하는 재료로 구성하여, 상기 해상한계 이하의 스페이스가, 위에서 보았을 때 초승달형상으로, 또한, 트랙의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되도록 기록용 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 초해상 광기록매체로의 정보기록방법.

(2) 기판과, 상기 기판상에, 적어도 기록층과 초해상층과 광투과층으로 이루어지며, 기록할 정보에 기초한 변위신호에 대응하는 크기의 기록마크와 스페이스가 형성되어 있으며, 변위신호 중의 적어도 최단의 기록마크와 스페이스가 재생광학계 에 있어서의 해상한계 이하의 사이즈로, 또한, 상기 재생광학계에 의해 재생이 가능해 지도록 기록되어 있는 초해상 광기록매체로서, 상기 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 상기 스페이스가, 위에서 보았을 때 초승달형상으로, 또한, 트랙의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초해상 광기록매체.

본 발명에 의하면, 기록용 레이서광의 조사에 의해 적어도 해상한계보다 작은 스페이스를 위에서 보았을 때 초승달형상으로, 또한, 트랙의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되도록 하는 것에 의해 높은 CNR로 정보를 기록할 수가 있다.

(실시예)

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 초해상 광기록매체로의 정보기록방법은, 기판과, 상기 기판상에, 적어도 기록층과 초해상층과 광투과층으로 이루어지는 초해상광기록매체의 상기 기록층에, 기록할 정보에 기초한 변조신호에 대응하는 크기의 기록마크를 형성함과 동시에, 기록마크가 형성되지 않는 스페이스를 형성하고, 변조신호 중의 기록마크/스페이스 중 적어도 최단의 마크/스페이스가 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 사이즈로, 또한, 상기 재생광학계에 의해 재생이 가능해지도록 기록용 레이저광을 조사하는 정보기록방법으로서, 재상광학계에 있어서의 해상한계 이하의 스페이스가, 위에서 보았을 때 초승달형상, 또한, 트랙의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되도록 기록용 레이저광을 조사하는 것이다. 상기 초해상 광기록매체에는, 그것에 걸맞는 변조방식에 따라서, 단독 또는 복수의 길이를 갖는 마크와 스페이스가 형성되는바, 스페이스의 형태는, 광투과층을 제거하였을 때에 나타나는 표면의 AFM의 영상에 의해 판별된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도1 내지 도3을 참조하여 상세히 설명한다.

도1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 있어서의 초해상 광기록매체(10)는, 기판(12)상에 제1의 유전체층(14), 초해상층(16), 제2의 유전체층(18), 기록층(20), 제3의 유전체층(22) 및 광투과층(24)을 상기의 순서로 적층시킨 구성으로 되어 있다.

상기 기판(12)은, 예를 들면 폴리카보네이트로 형성되어 있으며, 상기 제1의 유전체층(14), 제2의 유전체층(18), 및 제3의 유전체층(22)은, ZnS-SiO₂, ZnS, ZnO 등의 반도체나 금속의 산화물, 황화물 등으로 구성되어 있다.

또, 상기 기록층(20)은, PtOx 등이, 백금과 산소로 열분해한 결과, 그 부분의 광학정수(光學定數)가 변화하는 재료로 구성되어 있다. 그러나, PtOx로 한정되는 것은 아니고, 기록용 레이저광의 조사에 의하여, 광학정수가 변화하고, 또한, 어떤 형상변화가 발생하여, 재생용 레이저광의 조사에 있어서, 기록층(20)에 형성된 기록마크를 소실시키지 않는 재료라면 좋다.

상기 초해상층(16)은, λ/4NA 이하 길이의 기록마크를 재생가능하게 하는 초해상능을 갖는 재료로 이루어지며, Sb, Bi, Te 중 어느 하나의 단체(單體), 또는 Sb, Bi, Te, Zn, Sn, Ge, Si 중 어느 하나의 화합물, 예를 들면, 상기 어느 하나의 단체를 한쪽에 포함하는 Sb-Zn 또는 Te-Ge, Sb-Te, Sb-Bi, Bi-Te, Sb-Bi-Te 중 어 느 하나의 화합물, 그 가운데 하나의 재료로 구성되어 있다.

또, 다른 재료라도, 재생용 레이저광의 파장에 대하여 불투명하고, 또한, 열전도율이 낮은 재료라면 좋다.

또한, 초해상층(16)의 재료로서, 상기의 재료에, Ag, In의 적어도 한쪽이 포함되어 있는 것이라도 좋다.

실제에 있어서는, 상기 기판(12)상에 형성된 제1, 제2, 제3의 유전체층(14, 18, 22)의 재료를, 예를 들면, 각각 (ZnS)₈₅(SiO₂)₁₅로 하고, 다시, 초해상층(16)을, Sb₇₅Te₂₅로 하고, 기록층(20)을 PtOx로 하여, 초해상 광기록매체(10)를 구성하였다.

상기와 같은 구성의 초해상 광기록매체(10)에 대해서는, 도2에 나타낸 바와 같은 정보기록/재생장치(30)에 의하여, 정보의 기록 및 재생을 실시한다.

상기 정보기록/재생장치(30)는, 초해상 광기록매체(10)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(32), 레이저빔을 상기 광기록매체(10)에 조사하기 위한 헤드(34), 상기 헤드(34) 및 상기 스핀들 모터(32)를 제어하기 위한 컨트롤러(36), 상기 헤드(34)로부터의 레이저 빔을, 펄스열(列)로 변조제어하기 위한 레이저 구동신호를 공급하는 레이저 구동회로(38)와, 상기 헤드(34)에 렌즈 구동신호를 공급하는 렌즈 구동회로(40)를 구비하여 구성되어 있다.

그리고, 상기 컨트롤러(36)는, 포커스서보 추종회로(36A), 트래킹서보 추종회로(36B) 및 레이저 컨트롤회로(36C)가 포함되어 있다.

상기 레이저 컨트롤회로(36C)는, 레이저 구동회로(38)에 의하여 공급되는 레 이저 구동신호를 생성하는 회로이며, 데이터를 기록할 때에는, 대상이 되는 초해상 광기록매체에 기록되어 있는 기록조건의 설정정보에 기초하여 적절한 레이저 구동신호를 생성시키고, 데이터를 재생할 때에는, 대상이 되는 광기록매체의 종류에 대응하여, 레이저빔의 파워가 미리 설정되어 있는 파워가 되도록, 레이저 구동신호를 생성시키도록 되어 있다.

이와 같은 정보기록/재생장치(30)에 의하여 기록용 레이제 광의 기록파워를 변화시켜서, 기록층(20)에, 트랙(17)을 따라서 최단의 기록마크와 스페이스의 쌍(2T)을 연속적으로 형성하고, 광투과층(24)을 제거한 상태에서, 이것을 위에서 AFM으로 관측한 결과, 도3에 나타내는 바와 같이, 스페이스가 위에서 보았을 때 초승달형상이었다. 더 상세하게는, 기록용 레이저광의 이동방향의 선두측이 볼록한 원호(26A), 미단측이 오목한 원호(26B)모양의 초승달형상이었다.

AFM의 영상은 표면의 요·철을 반영하는 상을 나타내는 것이므로, 본 실시예의 초해상 광기록매체 및 기록방법에 있어서는, 기록에 의해 변형이 발생하여 기록마크가 형성됨과 동시에 위에서 보았을 때 초승달형상, 또한, 트랙(17)의 법선방향에서 본 측단면이 상향으로(레이저광의 입사측) 볼록형상이 되는 스페이스를 형성하고 있는 것을 나타내고 있다.

여기서, 스페이스부분이, 위에서 보았을 때 초승달형상, 또한, 트랙(17)의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되는 이유는 반드시 확실한 것은 아니지만, 기록마크를 형성할 때에, 동시에 스페이스도 형성되어 있는 것으로 추측할 수가 있다.

도3은, λ=405㎚, NA=0.85의 광학계를 사용했을 때에, 75㎚(<λ/NA/4)의 초해상 마크/스페이스를 연속적으로 형성한 경우의 것인바, 본 발명은, 이에 한정되는 것이 아니고, 초해상 광기록매체(10)는 당연히 75㎚이외의 해상한계 이하의 스페이스길이를 가지고 있어도 좋고, 동일한 길이의 마크/스페이스의 경우 뿐 아니라, 다른 마크길이에 의해서, 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하 사이즈의 스페이스길이가 끼워져 있는 경우에도 적용된다.

예를 들면, (1, 7)변조신호로서, T=37.5㎚로 하였을 때에, 2T(=75㎚), 3T(=112.5㎚), 4T(=150㎚), 5T(=187.5㎚), 6T(=225㎚), 7T(=262.5㎚), 8T(=300㎚) 7종류의 다른 길이의 스페이스를 동일한 매체로 갖게 된다. 또, 75㎚의 스페이스길이가 300㎚의 마크길이로 끼워져 있는 경우에서도, 위에서 보았을 때 초승달형상, 또한, 트랙(17)의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되는 것과 같은 스페이스를 구성하는 것에 의해 양호한 특성을 얻을 수가 있다.

또한, 도3에 나타낸 바와 같은 형상의 기록마크(26) 및 스페이스(28)가 형성되는 것은, 기록용 레이저광의 파워가 일정한 범위인 경우뿐이었다. 상기 레이저파워의 범위에서만 마크의 형성과 동시에 위에서 보았을 때 초승달형상, 또한, 트랙(17)의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되는 것과 같은 스페이스를 형성할 수가 있다. 특히, 양호한 CNR이 얻어지게 하기 위해서는, 본 발명과 같이, 재생파워의 값을 종래의 매체(0.3-0.7mW)의 2-6배로 하고, 재생파워의 값과, 그에 대한 기록파워의 비가 소정의 범위(2.7~5.0)로 설정되는 것이 바람직하다.

<실시예 1>

본 실시예1의 초해상 광기록매체는, 폴리카보네이트 기판상에, 두께 40nm의 Ag합금막으로 이루어지는 반사막, 두께 80nm의 ZnS:SiO₂=85:15로 이루어지는 제1의 유전체층, 두께 10nm의 Sb₇₅Te₂₅로 이루어지는 초해상층, 두께 40nm의 ZnS:SiO₂=85:15로 이루어지는 제2의 유전체층, 두께 4nm의 PtOx로 이루어지는 기록층, 두께 90nm의 ZnS:SiO₂=85:15로 이루어지는 제3의 유전체층, 두께 0.1mm의 광투과층을 상기의 순서대로 적층하여 구성한 것이다.

이와 같은 구성의 매체에서는, 기록에 의하여 PtOx(기록층)가 Pt와 O₂로 분해하는 것에 의하여, 변형을 수반하는 기록마크를 형성하고, Sb₇₅Te₂₅(초해상층)의 광학변화에 의하여 해상한계 이하의 기록마크의 재생, 즉, 초해상재생이 가능하게 된다고 생각된다. 또한, 변형을 수반하는 기록마크를 형성하고, 초해상재생이 가능하게 되는 매체구성·재료는 상기의 매체구조로 한정되는 것은 아니고, 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 스페이스가 위에서 본 초승달형상, 또한, 트랙(17)의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되는 것과 같은 기록막과 초해상이 가능한 초해상층을 적절하게 채용하면 좋다.

상기와 같은 조건으로 작성한 초해상 광기록매체에, 75㎚의 기록마크(빔 스폿 지름은 약 480㎚)를, 기록용 레이저광의 파워를 8단계로 바꾸어 연속적으로 형성하고, 현재 시판되고 있는 통상적인 광디스크보다 높은 재생파워인 2.2mW에서의 최적파워로 재생하였을 때의, 마크열에 있어서의 CNR(dB)은 표1 및 도4에 나타낸 바와 같이 되었다. 재생파워와 양호한 기록파워의 비는, 2.7~5.0의 범위였다.

Pw(mW)	CNR(dB)
0.0	-
3.0	10.1
4.0	28.9
5.0	31.3
6.0	44.9
7.0	47.5
8.0	45.5
9.0	36.2
10.0	35.1

또, 기록마크를 형성한 후에, 초해상 광기록매체(10)로부터 상기 광투과층(24)을 박리한 상태에서 남은 부분을 AFM에 의해 관측한 결과, 기록마크의 중심부를 통과하는 직선에 의해 얻어지는 요·철 프로파일이 도5에 나타내는 바와 같이 되었다.

여기서, 요·철 프로파일에 있어서의 볼록부가 스페이스이다. 이와 같이 높은 CNR이 얻어지는 영역에서는, 트랙의 법선방향에서 본 측면에 있어서, 스페이스부가 볼록해져 있는 것을 알 수 있다.

또, 상기 형성된 기록영역의 기록파워마다의 평면에서 보았을 때의 AFM상은, 도6의 (A)~(G)에 나타내는 바와 같이 되었다. 상기 AFM상에 있어서의 농·담에 의해서 요·철을 알수가 있다. 즉, 농도가 짙은 부분이 볼록부, 묽은 부분이 오목부이다. 높은 CNR이 얻어지고 있는 조건은, 볼록부인 스페이스부분이 초승달형상으로 되어 있는 것을 알 수가 있다.

상기 요·철 프로파일에 있어서의 요·철은, 도5에 나타내는 바와 같이, 기록용 레이저광의 기록파워가 6mW부근으로부터, 파워의 증가와 함께 변형량이 증가하고 있으나, 10mW부근에서는, 단면의 깊이(요·철)가 포화상태로 되어 있다. 이것은, 후방의 기록마크를 전방의 기록마크가 매우고 있기 때문이다. 기록마크(26)의 부분은, 일정 이상의 파워의 레이저광 조사에 의해 파내려지고, 이것과 거의 동일한 부피가 주위에 쌓여지는 것에 의해, 기록마크(26)보다 높게 스페이스(28)가 형성되어 있다.

또한, 도6의 AFM상의 관찰에 있어서는, 기록용 레이저광의 입사방향, 기록시의 매체의 회전방향, AFM 관찰시의 매체의 고정방향, 및 AFM의 탐침의 주사방향을 조정하는 것에 의하여, 기록용 레이저광의 이동방향은 도면의 좌측으로부터 우측이라는 것, 즉 도면의 좌측이 선단부이고 우측이 미단부(尾端部)라는 것이 확인되고 있다.

<실시예 2>

본 실시예2에 있어서의 초해상 광기록매체는, PC기판상에, 두께 40nm의 Ag합금막으로 이루어지는 반사막, 두께 80nm의 ZnS : SiO₂ = 85 : 15로 이루어지는 제1의 유전체층, 두께 15nm의 Sn₅₈Sb₄₂로 이루어지는 초해상층, 두께 45nm의 ZnS : SiO₂ = 85 : 15로 이루어지는 제2의 유전체층, 두께 4nm의 PtOx로 이루어지는 기록층, 두께 45nm의 ZnS : SiO₂ = 85 : 15로 이루어지는 제3의 유전체층, 두께 0.1mm의 광투과층을 상기의 순서로 적층하여 구성하고, 상기 실시예1과 동일하게 기록용 레이저광의 기록파워를 단계적으로 전환시켜 기록마크를 연속적으로 형성한 결과, 그 재생시의 CNR이 양호할 때(＞35dB)의 기록마크의 형상은 실시예1의 경우와 거의 동일하였다.

본 발명은, 기록밀도를 더욱 높게 할 수 있는 초해상 광기록매체로의 정보의 기록방법 및 이 기록방법에 의해 정보가 기록된 초해상 광기록매체를 제공할 수가 있다.

Claims

기판과, 상기 기판상에, 적어도 기록층과 초해상층과 광투과층으로 이루어지는 초해상 광기록매체에, 기록할 정보에 기초한 변조신호에 대응하는 크기의 기록마크와 스페이스를 형성함과 동시에, 변조신호 중의 적어도 최단의 기록마크와 스페이스가 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 사이즈로, 또한, 상기 재생광학계에 의해 재생이 가능해지도록 기록용 레이저광을 조사하는 정보기록방법으로서,

상기 기록층을, 기록용 레이저광의 조사에 의해 광학정수(光學定數)가 변화하고, 또한, 형상이 변화하는 재료로 구성하여, 상기 해상한계 이하의 스페이스가, 위에서 보았을 때 초승달형상으로, 또한, 트랙의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상이 되도록 기록용 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 초해상 광기록매체로의 정보기록방법.
기판과, 상기 기판상에, 적어도 기록층과 초해상층과 광투과층으로 이루어지며, 기록할 정보에 기초한 변조신호에 대응하는 크기의 기록마크와 스페이스가 형성되어 있으며, 변조신호 중의 적어도 최단의 기록마크와 스페이스가 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 사이즈로, 또한, 상기 재생광학계에 의해 재생이 가능해지도록 기록되어 있는 초해상 광기록매체로서,

상기 재생광학계에 있어서의 해상한계 이하의 상기 스페이스가, 위에서 보았을 때 초승달형상으로, 또한, 트랙의 법선방향에서 본 측단면이 볼록형상으로 구성 되어 있는 것을 특징으로 하는 초해상 광기록매체.