KR100372181B1

KR100372181B1 - 광학정보 기록매체

Info

Publication number: KR100372181B1
Application number: KR10-1999-0052715A
Authority: KR
Inventors: 우노마유미; 야마다노보루; 나가타겐이치; 구사다히데오
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2003-02-14
Also published as: CN1174399C; US6449239B1; EP1005036B1; DE69929739T2; EP1005036A1; KR20000035689A; DE69929739D1; CN1254914A

Abstract

본 발명은 기록 매체의 냉각능력의 향상과 오버라이트 마크(overwrite mark) 변형의 저감을 가능하게 하고, 또 고투과율의 매체를 실현함으로써, 더욱 더 고속도, 고밀도 기록이 가능한 광학정보 기록매체를 제공한다.

기판(1)상에, 보호층(2)과 계면층(3)과 레이저광의 조사에 의해 광학특성이 가역적으로 변화하는 기록층(4)과, 계면층(5)과 파장(λ)의 상기 레이저광을 투과하는 광투과형 반사층(6)과 열확산층(7)을 순차적으로 적층한다. 열확산층(7)의 굴절률을 n으로 할 때, 열확산층(7)의 막두께(d)를 0<d(5/16)λ/n 또는 (7/16)λ/nd

Description

광학정보 기록매체{Optical information recording medium}

본 발명은 레이저광의 조사 등의 광학적인 수단을 이용한 고밀도, 고속도에서의 정보를 기록재생 및 고쳐쓰기가 가능한 광학정보 기록매체에 관한 것이다.

광학정보 기록매체는 기록재료에 레이저광을 국소적으로 조사함으로써 발생하는 광학특성 차이를 기록상태로서 이용하는 것이다. 이 광학특성의 변화가 가역적인 재료를 이용한 경우, 정보기록의 고쳐쓰기가 가능하게 된다. 고쳐쓰기형 매체로는 광자기형 기록매체나 상변화형 기록매체가 일반적으로 잘 알려져 있다. 이들의 광기록매체는 대용량의 정보를 기록할 수 있음과 동시에, 고속에서의 기록, 재생 및 고쳐쓰기가 가능하고, 또 운반성(transportability)도 우수하기 때문에, 고속정보화 사회에 있어서 금후 점점 그 수요가 증가할 것이라고 여겨져 더욱 대용량화, 고속도화가 요구되고 있다.

상변화형 기록매체는 특정파장의 광에 대한 반사광량이 결정상태와 비결정상태에서 다른 것을 기록상태로서 이용하는 것이고, 레이저광의 출력 파워를 변조함으로써 기록의 소거와 덮어쓰기의 기록을 동시에 행할 수 있다. 이 때문에, 용이하게 고속에서의 정보신호의 고쳐쓰기를 행할 수 있다.

도 9에 종래의 상변화형 기록매체의 층구성의 일례를 도시한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 종래의 상변화형 기록매체는 기판(1)과 기판(1) 상에 순차적으로 적층된 보호층(2)과 기록층(4)과 보호층(8)과 반사층(6)으로 구성되어 있다. 기판(1)으로는 폴리카보네이트, PMMA 등의 수지 또는 유리 등이 사용되고 기판(1)에는 레이저광을 도입하기 위한 안내홈이 형성되어 있다. 기록층(4)은 광학특성이 다른 상태를 가지고, 이 상태간을 가역적으로 변화시킬 수 있는 물질로 이루어진다. 고쳐쓰기형의 상변화형 광기록재료인 경우, 기록층(4)의 재료로서는 Te, Se를 주성분으로 하는 칼코게나이드(chalcogenide)계 재료, 예를 들면 Te-Sb-Ge, Te-Sn-Ge, Te-Sb-Ge-Se, Te-Sn-Ge-Au, Ag-In-Sb-Te, In-Sb-Se, In-Te-Sn 등을 주성분으로 하는 재료가 일반적으로 사용되었다. 반사층(6)은 일반적으로 Au, Al, Cr 등의 금속 또는 이들 금속의 합금으로 이루어지고, 방열효과나 기록층(4)의 효과적인 광흡수를 목적으로 설치되어 있다. 또, 도면 중에서는 생략되어 있지만, 광학정보 기록매체의 산화, 부식이나 먼지 등의 부착 방지를 목적으로 반사층(6) 위에 오버코트를 형성한 구성, 또는 자외선 경화수지를 접착제로 사용하여 더미(dummy)기판을 맞붙인 구성이 일반적으로 이용되고 있다. 보호층(2, 8)은 기록층(4) 재료의 산화, 증발이나 변형을 방지하는 기록층(4)의 보호기능을 맡고 있다. 또, 보호층(2, 8)의 막 두께를 조절함으로써 기록매체의 흡수율이나 기록부와 소거부 사이의 반사율차를 조절할 수 있기 때문에, 보호층(2,8)은 기록매체의 광학특성의 조절기능도 맡고 있다. 보호층(2, 8)을 구성하는 재료의 조건으로는 상기 목적을 충족시키는 것만이 아니라 기록층(4)의 재료나 기판(1)과의 접착성이 양호한 것, 보호층(2, 8) 자신이 크랙을 발생시키지 않는 내후성이 좋은 막인 것이 불가결하다. 또, 이들의 보호층(2, 8)이 기록층(4)에 접하여 이용되는 경우에는, 기록층(4)의 재료의 광학적 변화를 손상시키지 않는 재료이어야만 한다. 보호층(2, 8)의 재료로는 ZnS 등의 황화물, SiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃등의 산화물, Ge-N, Si₃N₄, Al₃N₄등의 질소화물, Ge-O-N, Si-O-N, Al-O-N 등의 질산화물 외에, 탄화물, 플루오르화물 등의 유전체 또는 이들의 적당한 조합이 제안되어 있다. 일반적으로는 ZnO-SiO₂가 자주 이용되고 있다.

종래부터 기록의 고쳐쓰기를 행한 경우, 고쳐쓰기 후의 마크 위치가 미소하게 어긋나 오버라이트 변형이 발생하는 현상이 알려져 있다. 이 변형이 발생하는 것은 고쳐쓰기 전의 기록층(4)의 상태가 비결정인가 결정인가에 따라, 레이저광의 조사 시의 온도상승의 모양이 달라, 고쳐쓰기 후의 마크가 소정의 길이에서 벗어나 버리기 때문이다. 즉, 마크가 비결정 상태라고 하면 고쳐쓰기 전의 상태가 결정인 부분에서는 비결정 상태로 상변화하기 위한 잠열이 필요하지만, 고쳐쓰기 전의 상태가 비결정이었던 부분에서는 이것을 필요로 하지 않기 때문에, 남은 열량이 소정 길이 이상인 기록층(4)을 비결정화해 버리는 것이다. 이것을 해결하기 위해, 기록층(4)이 비결정 상태인 때의 기록층(4)의 광흡수율을 Aa, 기록층(4)이 결정 상태인 때의 기록층(4)의 광흡수율을 Ac로 한 때, Ac/Aa를 1보다도 큰 어느 일정한 범위로 유지하는, 이른바 흡수보정이 가능한 구성이 채용된다. 이에 따라 결정부분에서의 온도 상승을 도울 수 있기 때문에, 고쳐쓰기 후의 마크 영역내에서의 온도 상승이 균일하게 되어 마크 변형이 발생하기 어렵게 된다.

Ac/Aa>1을 실현하는 방법으로서는 몇 가지 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 비결정 상태의 반사율(Ra)을 결정상태의 반사율(Rc)보다도 높게 하는 구성(Rc<Ra)이 제안되어 있다. 이 경우에는, 비결정 상태와 결정 상태와의 사이의 반사율차(Ra-Rc)를 크게 해도, Ac/Aa의 값을 크게 할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 도 7에서 기판(1)과 보호층(2) 사이에 다른 층을 형성하고, 이 층의 광학정수를 어느 일정한 범위내로 함으로써 Rc<Ra를 실현할 수 있다.

또, Rc>Ra의 경우에서도, Ac/Aa>1를 실현할 수 있다. 이 방법으로서는 주로 광투과형과 광흡수형이 알려져 있다. 광투과형은 매체에 투과율을 발생시켜, 기록층이 비결정 상태인 때의 매체의 투과율을 Ta, 기록층이 결정 상태인 때의 매체의 투과율을 Tc로 한 때, 0<Tc<Ta가 되는 구성을 채용한 방법이다. 광흡수형은 매체 중에 흡수를 일으키는 층을 형성하고, 이 층에서의 광흡수를 기록층이 비결정 상태인 때를 Aa2, 기록층이 결정 상태인 때를 Ac2로 한 때, 0<Ac2<Aa2가 되는 구성을 채용하는 방법이다. 구체적으로는 광투과형의 경우, 예를 들면 도 9에서 반사층(6)을 얇게 하여 광투과를 일으킴으로써 실현할 수 있다. 광흡수형의 경우에는, 예를 들면 도 9에서 반사층(6)과 보호층(8) 사이에 광을 흡수하는 층을 삽입함으로써 실현할 수 있다.

Rc<Ra의 반사율 구성을 가지는 매체의 경우, 상술한 바와 같이 Ac/Aa>1이 되는 구성을 설계하기 쉽다는 큰 이점이 있지만, 비결정부와 결정부의 반사율의 합이 Rc>Ra의 반사율 구성을 가지는 매체에 비해 대체로 크기 때문에 신호재생시의 노이즈가 증가하기 쉬운 결점도 있다. Rc>Ra의 반사율 구성을 가지는 매체의 경우, 이러한 결점은 발생하기 어렵지만 Ac/Aa의 값을 보다 크게 하는 점에서는 불리하다. 따라서, 필요한 매체에 따라 이들의 방법을 구분하여 사용하는 것이 바람직하다.

Rc>Ra 또는 0<Tc<Ta를 만족하는 광투과형 구성에 관해, 종래부터 몇 가지 개량이 제안되고 있다.

예를 들면, 특개평 8-050739호 공보에는 기록층과 광투과형 반사층을 가지고, 광투과형 반사층의 열확산을 돕는 열확산 보조층을 반사층에 접하여 형성하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 공보에는 열확산 보조층에 적극적으로 광학적 효과를 갖게 하는 기술에 관한 기재가 아니라, 그 막 두께가 광학설계에 지장을 주지 않는 범위로 되어 있다. 또, 특개평 9-91755호 공보에는 광투과형 반사층상에 유전체층을 형성한 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 경우, 유전체층은 위상차를 저감하기 위해 설치된 것이고, 이 공보에는 유전체층을 형성하는 것에 의한 열적인 효과에 관한 기록이 아니고, 또 그 막 두께를 조절함으로써 얻어지는 광학적인 효과에 대한 기록도 아니다.

또, 광투과형 매체를 응용한 예로서, 이른바 다층기록매체의 기술이 알려져 있다. 이것은 매체의 대용량화를 달성하기 위해 2조 이상의 기록매체를 투명한 분리층을 통해 설치하여 한 쪽 측면으로만 레이저광을 입사시킴으로써, 모든 기록매체로의 접근을 가능하게 하는 것이다. 이 기술을 이용하면 레이저광의 입사방향에 있어서의 기록밀도를 증대시킬 수 있고, 다층기록매체 전체로서의 용량을 증대시키는 것이 가능하게 된다.

광투과형 구성은 매체 중에 남아 있는 여분의 열이 비교적 적기 때문에, 반복 특성이나 인접소거특성의 점에서 유리하다. 그러나, 반사층이 얇기 때문에, 기록층이 가열된 후의 냉각을 급속히 행하는 것이 곤란하여, 마크가 형성되기에 어렵다는 문제점이 있다. 또, 특히 Rc>Ra를 만족하는 구성의 경우, 근본적으로 Ac>Aa의 값을 매우 크게 하는 것은 곤란했다. 또, 다층기록매체를 구성하기 위해, 레이저광의 압사측에 배치된 광투과형 매체를 설계할 때, 종래에서는 투과율을 충분히 크게 하기 위해 기록층의 막 두께를 얇게 할 필요가 있었다. 그러나, 기록층이 매우 얇은 경우에는, 결정화가 곤란하게 되기 때문에, 고투과율과 고소거율을 양립시키는 것은 곤란하였다. 또, 광투과형 매체의 반복기록특성을 더욱 향상시키는 기술에 대해서 고려한 예는 없고, 반복기록특성을 더욱 향상시키는 새로운 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 종래기술에서의 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 기록매체의 냉각능력의 향상과 오버라이트 마크 변형의 저감을 가능하게 하여, 더욱 고속도, 고밀도 기록이 가능한 광학정보 기록매체 및 고투과율과 고소거율을 양립시킬 수 있는 다층기록매체용 광투과형 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 광학정보 기록매체의 구성은 레이저광의 조사에 의해 광학특성이 가역적으로 변화하는 기록층과, 파장(λ)의 상기 레이저광을 투과하는 반사층과, 상기 반사층에 접하여 설치된 열확산층을 구비하고, 상기 열확산층의 굴절률을 n으로 한 때, 상기 열확산층의 막 두께가 0<d(5/16)λ/n 또는 (7/16)λ/nd(1/2)λ/n의 범위내에 있는 것을 특징으로 한다. 이 광학정보 기록매체의 구성에 의하면, 기록층의 냉각능력을 더욱 향상시킬 수 있음과 동시에, Ac/Aa의 값의 향상에 따라 오버라이트 변형을 저감할 수 있으므로, 더욱 기록의 고속화, 고밀도화가 가능하게 된다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는, 열확산층을 구성하는 재료의 500K에서의 열전도율이 0.05W/m·K이상인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 열확산층에서의 냉각효과를 보다 큰 것으로 할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 정보의 기록재생에 이용하는 레이저광의 파장에서의, 열확산층의 굴절률이 1. 6이상인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 열확산층의 Ac/Aa 향상효과를 보다 효과적인 것으로 할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 정보의 기록재생에 이용하는 레이저광의 파장에서의 열확산층의 흡수계수가 1. 5이하인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 열확산층에서의 발열을 보다 작게 억제할 수 있기 때문에, 열확산층에서의 냉각효과를 보다 효과적인 것으로 할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는, 열확산층이 Al-N, Al-O-N, Al-C, Si, Si-N, SiO₂, Si-O-N, Si-C, Ti-N, TiO₂, Ti-C, Ta-N, Ta₂O₅, Ta-O-N, Ta-C, Zn-O, ZnS, ZnSe, Zr-N, Zr-O-N, Zr-C 및 W-C로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 반사층이 Au, Ag 및 Cu로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, Ac/Aa의 값을 크게 할 수 있음과 동시에 열전도율이 높기 때문에, 막 두께가 얇아도 큰 냉각능력을 얻을 수 있다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 반사층의 두께가 1㎚ 이상 20㎚이하인 것이 바람직하다. 반사층의 두께가 1㎚미만인 경우에는 막이 균일한 층상으로 하는 것이 곤란하게 되어, 열적, 광학적인 반사층의 효과가 저하되고, 반사층의 두께가 20㎚보다도 두꺼운 경우에는 매체의 광투과가 적어지므로, 광흡수 보정(Ac/Aa>1)을 실현하는 것이 곤란해진다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 기록층의 두께가 3㎚ 이상 20㎚이하인 것이 바람직하다. 기록층의 두께가 3㎚미만인 경우에는 기록재료가 균일한 층상으로 되기 어려워, 비결정과 결정 사이에서 효과적인 상변화가 일어나기 어렵게 되고, 기록층의 두께가 20㎚ 이상인 경우에는 기록층막면 내에서의 열확산이 커지게 되므로, 고밀도에서 기록을 행한 때에 인접소거가 발생하기 쉬워진다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 기록층이 Te, Se 및 Sb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 상변화 재료로 이루어진 것이 바람직하다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 레이저광에 대한 광학정보 기록매체의 평균 광투과율이 40% 이상 80%이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 50%이상 70%이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 평균 광투과율은 매체에 신호가 기록된 상태에 있어서의 투과율로 정의된다(이하, 평균 광투과율을 단순히 「광투과율」이라 한다). 이 바람직한 예에 의하면, 매체에서 보아 레이저광의 입사측과 반대측에 다른 기록매체를 설치한 경우에, 한 쪽에서의 레이저광의 조사만으로 이들 양쪽의 매체의 기록재생이 가능하게 된다. 이러한 이른바 다층기록매체의 구성을 취한 경우, 효율적으로 매체의 기록용량을 증대시키는 것이 가능하게 되기 때문에 매우 바람직하다.

또, 이 경우 레이저광의 입사측과 반대층에 적어도 하나의 다른 광학정보 기록매체가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 더욱 고밀도 매체를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기 본 발명의 광학정보 기록매체의 구성에 있어서는 기록층의 적어도 한 쪽에 접하여 기록층의 결정화를 촉진시키는 효과를 가지는 계면층이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

특히, 광투과형 매체에서 광투과율을 크게 하도록 설계하는 경우, 기록층의 막 두께가 매우 얇아지기 때문에, 기록층의 결정화가 곤란하게 되는 경우가 많다. 그러나, 기록층에 접하여 계면층을 설치한 경우에는 기록층의 재료의 결정화에 필요한 시간을 단축하는 것이 가능하게 되어, 더욱 기록의 고속화가 가능하게 된다.

또, 이 경우에는 계면층이 적어도 N을 포함하는 재료인 것이 바람직하다. N을 포함하는 재료는 치밀성이 우수하기 때문에, 기록층의 재료의 결정화에 필요한 시간을 대폭 단축할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 광학정보 기록매체의 층구성을 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 광학정보 기록매체의 제조에 이용되는 성막(成膜)장치의 일례를 도시한 개략도,

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 광학정보 기록매체의 열확산층의 막 두께와 광학특성과의 관계의 계산결과를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관한 광학정보 기록매체의 열확산층의 막 두께와 Ac/Aa와의 관계의 계산결과를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 관한 다른 광학정보 기록매체의 열확산층의 막 두께와 광학특성과의 관계의 계산결과를 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 관한 다른 광학정보 기록매체의 열확산층의 막 두께와 Ac/Aa와의 관계의 계산결과를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 관한 다층기록매체의 층구성을 도시한 단면도,

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 관한 2조의 매체에 의해 구성된 다층기록매체의 층구성을 도시한 도면,

도 9는 종래의 상변화형 기록매체의 층구성의 일례를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 10, 23, 100 : 기판 2, 8, 102, 106, 202, 206 : 보호층

3, 5, 103, 105, 203, 205 : 계면층 4, 104, 204 : 기록층

6, 107, 207 : 반사층 7, 108 : 열확산층

9 : 진공용기 11 : 기판구동장치

12 : 타겟 13 : 음극

14 : 가스 공급구 15 : 배기구

17, 19, 21, 109 : 분리층 16, 18, 20, 22 : 매체

101 : 제1 매체 201 : 제2 매체

이하, 실시형태에 의해 이용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 광학정보 기록매체의 층구성을 도시한 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태의 광학정보 기록매체는 기판(1)과 기판(1) 상에 순차적으로 적층된 보호층(2)과 계면층(3)과 기록층(4)과 계면층(5)과 광투과형 반사층(6)과 열확산층(7)으로 구성되어 있다. 여기에서, 기록층(4)은 레이저광의 조사에 의해 광학특성이 가역적으로 변화하는 재료로 이루어져 있다.

또, 본 발명은 상기 구성에 한정되는 것이 아니고, 기록층(4)과 광투과형 반사층(6)과 광투과형 반사층(6)에 접한 열확산층(7)을 구비한 구성이면 된다. 예를 들면, 도 1에서 계면층(5)과 광투과형 반사층(6) 사이에 보호층 등의 다른 층을 설치한 구성, 보호층(2)을 모두 계면층(3)으로 치환한 구성, 또는 계면층(3)을 설치하지 않은 구성 등 각종 구성에 본 발명을 적용할 수 있다.

기판(1)의 재료로서는 폴리카보네이트, PMMA 등의 수지 또는 유리 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 기판(1)에는 레이저광을 도입하기 위한 안내홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

보호층(2)은 기록층(4)에서의 효과적인 광흡수를 가능하게 한다는 광학특성의 조절을 주목적으로 설치되어 있다. 보호층(2)의 재료로는 ZnS 등의 황화물, SiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃등의 산화물, Ge-N, Si₃N₄, Al₃N₄등의 질소화물, Ge-O-N, Si-O-N, Al-O-N 등의 질산화물, 탄화물, 플루오르화물 등의 유전체 또는 이들의 적당한 조합(ZnS-SiO₂등) 등, 상기 목적을 달성하는 것이 가능한 재료가 사용되고 있다.

계면층(3, 5)은 기록층(4)의 산화, 부식, 변형 등의 방지라고 하는 기록층(4)을 보호하는 역할을 맡고 있음과 동시에, 이하에 언급하는 바와 같은 기록층(4)에 접하게 설치된 것에 의한 중요한 두 가지 역할을 맡고 있다.

계면층의 첫 번째의 중요한 역할은 기록층(4)과 보호층(2)의 원자확산, 특히 보호층(2) 중에 유황 또는 황화물이 포함된 경우에, 이들 성분이 기록층(4)으로 확산되는 것을 방지하는 역할이다. 이 원자확산을 방지함으로써, 매체의 반복특성이 비약적으로 향상한다. 계면층을 설치하는 위치는 기록층(4)의 어느 한 쪽이어도 양쪽이어도 되지만, 원자확산을 보다 효과적으로 방지하기 위해서는 양층에 설치하는 것이 바람직하다. 기록층(4)의 어느 한 쪽의 계면에만 계면층을 설치하는 경우에는 열의 부하가 크게 걸리는 측, 즉 기록, 소거시에 있어서 온도상승이 높은 측(대부분의 경우, 레이저광의 입사측이 된다)에 설치함으로써, 원자확산의 억제효과를 높일 수 있다. 또, 계면층 중에 함유된 성분이 정보의 반복 기록후에 기록층(4) 중에 확산하는 경우도 있을 수 있지만, 이러한 경우에서도 계면층의 구성재료로서 기록층(4)의 광학변화에 지장을 주지 않는 재료를 사용하면 된다.

계면층의 두 번째의 중요한 역할은 기록층(4)에 접하여 설치한 경우에, 기록 마크(비결정 부분)의 열적 안정성을 손상시키지 않고, 기록재료의 결정화를 촉진하는 효과를 발휘하는 역할이다. 계면층이 이러한 중요한 역할을 하기 때문에, 더욱 고속소거가 가능해진다. 그 효과는 특히 계면층을 기록층이 레이저광을 조사하여 냉각시키는 때보다 냉각이 빨리 진행되는 측의 계면, 또는 보다 결정핵이 형성되기 쉬워지는 측의 계면, 즉, 대부분의 경우에는 레이저 입사측과 반대측의 기록층 계면에 설치한 경우에 현저하게 된다.

이상, 계면층의 두 가지 역할을 감안했을 때, 고속에서의 양호한 고쳐쓰기 특성과, 양호한 반복특성의 양쪽을 겸비하기 위해서는, 계면층을 기록층(4)의 양층에 설치하는 것이 바람직하다. 단, 매체의 기록조건이 로우 스펙(low SPEC)으로 충분한 경우, 예를 들면 저선속, 저밀도의 조건인 경우나 양호한 반복특성을 특별히 필요로 하지 않는 경우 등에는 계면층을 특별히 설치하지 않아도 되는 경우도 있다.

계면층(3, 5)을 구성하는 재료는 상기한 역할을 하는 재료이면 되지만, 질소화물, 질산화물, 산화물, 탄화물 또는 플루오르화물을 주성분으로 하는 재료인 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 황화물 또는 셀렌화물을 혼합해도 된다. 예를 들면, 질소화물로서는 Ge-N, Cr-N, Si-N, Al-N, Nb-N, Mo-N, Ti-N, Zr-N, Ta-N 등, 질산화물로는 Ge-O-N, Cr-O-N, Si-O-N, Al-O-N, Nb-O-N, Mo-O-N, Ti-O-N, Zr-O-N, Ta-O-N 등, 산화물로서는 SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, Ta₂O₅, Zr-O 등, 탄화물로서는 Ge-C, Cr-C, Si-C, Al-C, Ti-C, Zr-C, Ta-C 등, 플루오르화물로서는 Li-F, Ca-F 등을 사용할 수 있다. 또는 이들의 적당한 혼합물로 해도 좋다. 또, 적량의 황화물이나 셀렌화물을 혼합하는 경우에는 ZnS, ZnSe 등을 사용할 수 있다. 어느 것으로 하든 계면층(3, 5)의 재료로서는 기록층(4)과 확산을 일으키기 어려운 재료이거나 또는 기록층(4)에 확산한 경우에서도 기록층(4)의 광학변화에 지장을 주지않는 재료이고, 또 기록층(4)과 접하여 설치한 경우에 기록층(4)의 결정화를 촉진하는 재료를 사용하면 된다.

계면층(3, 5)의 막 두께는 1㎚이상인 것이 바람직하다. 계면층(3, 5)의 막 두께가 1㎚이하인 경우에는, 원자확산의 방지효과가 저하되기 때문이다.

기록층(4)의 재료로는 광학특성이 가역적으로 변화하는 재료가 사용된다. 상변화형 기록매체의 경우에는, Te, Se를 주성분으로 하는 칼코게나이드계 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, Te-Sb-Ge, Te-Sb, Te-Sb-Zn, Te-Sb-Ag, Te-Bi-Ge, Te-Sb-Ge-Se, Te-Sn-Ge-Au, Te-Sb-Ag-In, Se-In-Sb, Te-Se-In을 주성분으로 하는 재료 등을 들 수 있다.

기록층(4) 중에는 Ar, Kr 등의 스퍼터 가스 성분이나 H, C, H₂, O 등이 불순물으로 함유된 것이지만, 그 함유율이 신호의 기록재생을 방해하지 않을 정도로 억제되면 된다. 또, 여러 목적을 위해 기록층(4)의 주성분에 다른 물질을 미량(약 10at% 이하)첨가하는 경우도 있지만, 이 경우에도 그 함유율이 신호의 기록재생을 방해하지 않을 정도로 억제하면 된다.

기록층(4)의 막 두께는 3㎚이상 20㎚이하인 것이 바람직하다. 기록층(4)의 막 두께가 3㎚미만인 경우에는, 상기 재료가 균일한 층상으로 되기 어려워, 비결정과 결정 사이에서 효과적인 상변화가 일어나기 어려워지게 되고, 기록층(4)의 막 두께가 20㎚이상인 경우에는 기록층막면 내에서의 열확산이 커지기 때문에, 고밀도에서 기록을 행한 때에 인접소거가 일어나 쉬워지기 때문이다.

반사층(6)의 재료로서는 Au, Ag, Cu 중 적어도 하나를 포함한 재료가 사용된다. 이들 재료를 사용하는 것은 그 광학정수가 Ac/Aa의 값을 크게 하면 유리하기 때문이고, 또 열전도율이 높기 때문에 막 두께가 얇아도 큰 냉각능력을 얻을 수 있기 때문이다. 또, 반사층(6)의 재료로서는 Au, Ag, Cu 중 적어도 하나와 다른 재료의 혼합물, 또는 합금을 사용해도 된다. 이들 다른 재료는 부식방지나 보다 효과적인 광학설계를 가능하게 하는 목적을 위해 사용된다. 구체적으로는 Cr, Pt, Pd, Al, Mg, W, Ni, Mo, Si, Ge 등을 들 수 있지만, 용도에 따라 적당히 선택된 재료를 사용하면 된다.

반사층(6)의 막 두께는 1㎚이상 20㎚이하인 것이 바람직하다. 반사층(6)의 막 두께가 1㎚미만인 경우에는, 막이 균일한 층상으로 되는 것이 곤란하게 되어, 열적, 광학적인 반사층의 효과가 저하하기 때문이고, 반사층(6)의 막 두께가 20㎚보다도 두꺼운 경우에는, 매체의 광투과가 적어지기 때문에 이미, 언급한 광흡수보정(Ac/Aa>1)을 실현하는 것이 곤란해지기 때문이다.

다음에, 본 발명의 특징을 이루는 주요한 부분인 열확산층(7)에 대해서 설명한다. 열확산층은 두 가지 중요한 역할을 맡고 있다.

열확산층(7)의 첫 번째의 역할은 기록층(4)에서 발생한 열을 냉각하는 것이다. 반사층(6)으로서 광투과형의 얇은 층을 사용하는 경우, 반사층(6)에서의 냉각효과는 저하된다. 이것을 보충하기 위해, 매체로서의 광학적인 특성을 손상시키지 않게, 즉 매체의 투과율을 유지한 채 열확산층(7)에서 효과적으로 열확산이 행해진다. 이 때문에, 열확산층(7)의 기록재생 레이저 파장역에서 흡수는 어느 정도 낮게 하지 않으면 안된다. 열확산층(7)의 기록재생 레이저 파장에서 복소 굴절률을 n-ik로 둔 때, 흡수계수(k)는 k1. 5의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 또, 열확산층(7)에서의 냉각효과를 보다 큰 것으로 하기 위해, 열확산층(7)을 구성하는 재료의 열전도율은 가능한 한 큰 쪽이 좋다. 표준으로서는 500K에 있어서의 열전도율이 0.05W/m·K이상의 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이 열확산층(7)의 냉각효과에 따라 기록신호의 C/N비를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또, 매체로의 열부하를 저하할 수 있기 때문에 반복기록특성도 향상시키는 것이 가능하게 된다.

열확산층(7)의 두 번째의 역할은 그 막 두께(d)를 조절함으로써, 열확산층(7)을 설치하지 않는 경우와 비교하여, 매체의 반사율이 동일한 때의 Ac/Aa값을 보다 크게 하는 것이다. 이것은 열확산층(7)의 막 두께(d)가 0<d(5/16)λ/n 또는 (7/16)λ/nd(1/2)λ/n의 범위내에 있는 경우에 가능하게 된다. 열확산층(7)의 막 두께(d)가 상기 범위내의 어느 값을 취하는 경우에는, Ta,Tc(단, Ta는 기록층(4)이 비결정상태인 때의 매체의 투과율, Tc는 기록층(4)이 결정상태인 때의 매체의 투과율이다.)를 크게 취할 수 있기 때문이다. 기록층(4), 반사층(6) 이외의 층에서의 흡수가 0인 경우, 이론적으로는 이 Ac/Aa 향상효과가 나타나는 것은 막 두께(d)가 0<d(1/4)λ/n을 만족하는 경우이다. 그러나, 예를 들면 계면층에서의 흡수가 0이 아닌 경우 등, 매체의 층구성에 따라서는 이 최적범위가 약간 벗어나는 경우가 있다. 열확산층(7)의 막 두께(d)의 상기 범위는 그 벗어난 정도가 대략 (1/16)λ/n정도인 것을 고려하여 추측할 수 있다. 또, 기록층(4), 반사층(6) 이외의 층에서의 흡수가 0이 아닌 경우, 예를 들면 계면층(3, 5)이나 열확산층(7)에서의 흡수가 0이 아닌 경우에는 상기 범위보다도 작은 범위(예를 들면, 0<d<λ/4 등)에서 Ac/Aa 향상 효과가 얻어지는 경우도 있다. 그러나, Ac/Aa 향상효과보다도 상기 냉각효과 쪽을 중시하는 경우에는, 열확산층(7)의 막 두께(d)가 광학적인 최적 범위에서 약간 벗어나도 막 두께(d)가 큰 쪽이 양호한 디스크 특성을 얻는 경우도 있다. 따라서, 이들을 종합적으로 고려하면, 막 두께(d)의 최적 범위는 상기한 범위가 적당하다고 생각된다.

열확산층(7)의 두 번째의 역할로 설명한 Ac/Aa 향상효과를 보다 효과적인 것으로 하기 위해서는, 열확산층(7)의 굴절률(n)이 n>1. 60의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이것은 열확산층(7)의 굴절률(n)이 클수록, Ta, Tc를 크게 하는 효과가 현저하게 얻어지기 때문이다. 여기에서, 1. 60은 열확산층(7)을 설치하지 않은 구성인 때, 반사층(6)에 접하여 레이저 입사측과 반대측에 설치된 층(오버코트층이나 UV 수지층, 또는 더미기판 등)의 굴절률의 대략적인 값이다.

상기 두 가지 중요한 역할을 맡은 열확산층(7)에 요구되는 조건을 이하에 정리한다. 막 두께(d)는 0<d(5/16)λ/n 또는 (7/16)λ/nd(1/2)λ/n 중 어느 범위에 있는 것이 바람직하다. 또, 복소굴절률을 n-ik로 둔 경우, n>1. 60, k1. 5의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 열전도율은 가능한 한 큰 쪽이 좋고, 500K에서 0.05W/m·K이상인 것이 바람직하다. 또, 이에 더하여 열확산층(7)이 크랙이나 부식, 박리 등을 일으키지 않는 양호한 막이어야 한다는 것은 물론이다.

이들 조건을 만족하는 구체적인 재료로서는 예를 들면, Al-N, Al-O-N, Al-C, Si, Si-N, SiO₂, Si-O-N, Si-C, Ti-N, TiO₂, Ti-C, Ta-N, Ta₂O₅, Ta-O-N, Ta-C, Zn-O, ZnS, ZnSe, Zr-N, Zr-O-N, Zr-C, W-C를 들 수 있다. 또는 이들의 혼합물을 사용해도 되고, 이들의 재료와 적량의 금속, 반금속과의 혼합물 또는 합금을 사용해도 된다.

본 발명에 관한 광학정보 기록매체는 광투과형이 되도록 구성하는 것이기 때문에, 한 면에서의 레이저광의 조사에 의한 정보의 기록재생이 가능한 다층기록매체를 구성할 수 있다. 이에 따라, 더욱 고밀도 기록이 가능한 광학정보 기록매체를 실현할 수 있다.

도 7에 본 실시형태에 관한 다층기록매체의 구성예를 도시한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시형태의 다층기록매체는 기판(23)과, 기판(23) 상에 분리층(17, 19, 21) 등을 통해 순차적으로 적층된 n조(n은 n2를 만족하는 자연수) 매체(16, 18, …, 20, 22)로 구성되어 있다. 여기에서, 레이저광의 입사측으로부터 세어 (n-1)조 눈금까지의 매체(16, 18, …, 20)(이하, 레이저광의 입사측으로부터 세어 n조 눈금의 매체를 「제n 매체」라 한다.)는 광투과형 매체로 구성되어 있다.

분리층(17, 19, 21) 등은 자외선 경화수지나 지효(遲效)성 수지 등의 수지 또는 유전체 등으로 이루어지고, 사용하는 레이저광에 대해서 투명한 층이다. 이 경우, 한 쪽에서의 레이저광의 조사에 의해서만, 제k 매체(k는 1<kn을 만족하는 자연수)를 제1∼제(k-1)매체를 통해 기록재생할 수 있다. 현실적으로는 n=2, 즉 2조의 매체에 의해 다층기록매체를 구성하는 것이 바람직하다.

제1 매체에서부터 제n 매체 중 하나를 재생전용 타입 매체(ROM(Read Only Memory)) 또는 1회만 기입가능한 타입 매체로 해도 된다.

이하 n=2, 즉 2조의 매체에 의해 구성된 다층기록매체를 예로 들어 상세하게 설명한다.

도 8에 2조의 매체에 의해 구성된 다층기록매체의 구성예를 도시한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 이 다층기록매체는 기판(100)과 기판(100)상에 순차적으로 적층된 제1 매체(101)와 분리층(109)과 제2 매체(201)로 구성되어 있다. 제1 매체(101)는 기판(100)측으로부터 순차적으로 적층된 보호층(102)과, 계면층(103)과 기록층(104)과 계면층(105)과 보호층(106)과 반사층(107)과 열확산층(108)으로 구성되어 있다. 또, 제2 매체(201)는 분리층(109)측으로부터 순차적으로 적층된 보호층(202)과 계면층(203)과 기록층(204)과 계면층(205)과 보호층(206)과 반사층(207)으로 구성되어 있다. 보호층(102, 106, 202. 206), 계면층(103, 105,203, 205), 기록층(104, 204), 반사층(107, 207), 열확산층(108)에 대해서는 도 1에 도시한 매체에 대해서 설명한 것과 같은 재료를 사용할 수 있다.

분리층(109)은 제1 매체(101)와 제2 매체(201)를 광학적으로 분리하는 것을 주목적으로 하여 설치되고, 기록재생에 이용하는 레이저광에 대한 광흡수가 가능한 한 적어지는 재료로 구성된다. 예를 들면, 자외선 경화수지나 지효성 수지 등의 유기재료로 이루어진 수지, 광디스크용 양면접촉 시트, SiO₂, Al₂O₃, ZnS 등의 무기 유전체 또는 유리재료 등을 사용할 수 있다.

분리층(109)의 두께는 한 쪽의 매체를 기록재생할 때에, 다른 쪽의 매체로부터의 혼선을 무시할 수 있을 정도로 작게 억제하기 위해, 레이저광의 초점 심도(深度)(ΔZ)이상의 두께로 하는 것이 필요하다. 여기에서, 초점심도(ΔZ)는 집광점의 강도가 무수차(無收差)인 경우의 80%의 점을 기준으로 했을 경우, 근사적으로 하기 식으로 표기할 수 있다.

ΔZ = λ/{ 2 ×(NA)²}

여기에서, NA는 대물렌즈의 개구수, λ은 기록·재생을 행하는 때의 레이저광의 파장이다. 예를 들면, λ=400㎚, NA=0. 60인 경우, 초점심도는 ΔZ=0. 56㎛가 된다. 따라서, 이 경우, 약 ±0. 60㎛의 범위내는 초점심도 이내가 되기 때문에, 분리층(109)의 두께를 적어도 1. 20㎛보다도 큰 값으로 설정할 필요가 있다.

또, 분리층(109)의 두께는 2개의 매체간의 거리가 대물렌즈의 집광가능한 범위로 되기 때문에, 대물렌즈의 허용가능한 공차내로 하는 것이 바람직하다.

제2 매체(201)의 기록재생은 레이저광을 제1 매체(101) 중을 투과시킴으로써 행해진다. 이 때문에, 기록재생을 행하는 레이저광의 파장에 대한 제1 매체(101)의 투과율을 T1, 반사율을 R1, 제2 매체(201)에서만의 반사율을 R2로 한 때, 제1 매체(101)를 통해 제2 매체(201)를 재생할 때의 반사율(r2)은 하기의 식으로 표기된다.

r2 = R2 × T1 × T1

또, 신호진폭에 대해서도 마찬가지로, 제2 매체(201)의 반사율차를 ΔR2, 제1 매체(101)를 통하여 제2 매체(201)를 재생하는 경우의 제2 매체(201)의 반사율차를 Δr2로 한 때, 하기 관계식이 성립한다.

Δr2 = ΔR2 × T1 × T1

예를 들면, ΔR2 = 24%, T1 = 50%인 때는, 제1 매체(101)를 통해 제2 매체(201)를 재생하는 경우의 제2 매체(201)의 반사율차(Δr2)는, Δr2 = 24% × 0. 5 × 0. 5 = 6%가 된다.

이상의 것에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 매체(201)로부터 충분한 신호를 얻기 위해서는, 제1 매체(101)의 투과율(T1)을 가능한 한 높게, 제2 매체(201)의 신호진폭을 가능한 한 크게 할 필요가 있다. 그것과 동시에, 제1 매체(101)의 반사율차를 어느 정도 높게 할 필요가 있고, 또 제2 매체(201)의 기록감도를 매우 높일 필요가 있다. 제1 매체(101), 제2 매체(201)의 광학설계는 이들의 요인이 모두 균형잡히도록 정해져야만 한다.

이하에, 구체적인 광학설계예를 예시한다. 일례로서, 제1 매체(101)의 기록층(104)이 결정상태인 때의 반사율(R1c)은 7. 5%, 비결정 상태인 때의 반사율(R1a)은 0.5%, 제2 매체(201)의 기록층(204)이 결정 상태인 때의 반사율(R2c)은 15%, 비결정 상태인 때의 반사율(R2a)은 43%, 제1 매체(101)에만 기록을 행한 경우의 제1 매체(101)의 투과율은 50%가 되도록 설계했다. 광학설계값의 조절은 주로 기록층(104), 보호층(102, 106), 반사층(107)의 막 두께를 변화시키는 것으로 행했다.

이상의 예의 경우, 제1 매체(101)를 통해 제2 매체(201)를 기록재생하는 경우의 반사율차는 Δr2 = (43-15) × 0. 5 × 0. 5 = 7%, 또 제1 매체(101)의 반사율차도 7.5-0.5=7%가 된다. 이렇게, 제1 매체(101), 제2 매체(201)의 반사율차 즉, 신호진폭의 크기가 거의 동등하게 되도록 설계하는 것이 바람직하다. 이렇게 설계하면, 기록재생을 행한 매체를 제1 매체(101)와 제2 매체(201) 사이에서 변환시킬 때, 신호진폭이 극단으로 변화함으로써 트래킹이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.

또, 제1 매체의 고투과율과 제2 매체의 고반사율차를 양립시키는 것은 매우 곤란하기 때문에, 설계를 행한 후의 반사율차는 비교적 작아 신호진폭이 비교적 작아지는 경우가 많다. 이 경우에는 재생광의 파워 레벨(P3)을 종래보다도 다소 크게 설정하여, 재생신호진폭을 크게 취하는 것이 바람직하다. 단, P3의 레벨을 너무 크게 설정하면, 기록 마크가 열적으로 영향을 받아 재생신호가 열화되기 때문에, 이 재생광에 의한 신호열화가 발생하지 않는 범위에서 P3의 레벨을 설정하지 않으면 안된다. 또, 제1 매체(101)와 제2 매체(201)의 재생 파워 레벨은 각각 다르게 해도된다. 또, 제1 매체(101)와 제2 매체(201)의 재생을 행하는 레이저광의 파장은 다르게 해도 되지만, 동일 파장의 레이저광을 사용하는 것이 일반적이다.

제2 매체(201)를 재생하는 경우의 제1 매체(101)의 광투과율은 40% 이상 80%이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 50%이상 70%이하인 것이 바람직하다. 제1 매체(101)를 통해 제2 매체(201)를 기록재생할 때의 신호진폭은 먼저 언급한 바와 같이, 제1 매체(101)의 투과율(T1)의 2승을 곱한 값이 되기 때문에, 제1 매체(101)의 광투과율이 40%보다도 작은 경우에는, 0. 16배 이하가 되어 꽤 작게 된다. 또, 제1 매체(101)의 광투과율이 매우 작은 경우에는, 제2 매체(201)까지 투과되는 광량이 크게 감소하기 때문에, 제2 매체(201)의 기록감도가 저하해 버린다. 이 때문에, 제1 매체(101)의 광투과율은 바람직하게는 40% 이상, 더욱 바람직하게는 50%이상이다. 단, 제1 매체(101)의 광투과율이 너무 크면, 제1 매체(101)의 반사율차를 크게 하는 것이 곤란해지므로, 제1 매체(101)의 광투과율은 바람직하게는 80%이하, 더욱 바람직하게는 70%이하이다.

다음에, 이상 설명한 광학정보 기록매체의 제조방법에 있어서, 도 1의 구성을 구비한 광학정보 기록매체를 예로 들어 설명한다. 상기 광학정보 기록매체를 구성하는 다층막을 제작하는 방법으로는 스퍼터링법, 진공증착, CVD 등의 방법이 있다. 여기에서는 스퍼터링법을 이용한 경우를 예를 들어 설명한다. 도 2는 성막장치의 일례를 도시한 개략도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 진공용기(9)에는 배기구(15)를 통해 진공펌프(도시하지 않음)가 접속되어 있고, 이것으로부터 진공용기(9) 내를 고진공으로 유지할수 있도록 되어 있다. 또, 진공용기(9)에는 가스 공급구(14)가 설치되어 있어, 이 가스 공급구(14)로부터 일정유량의 희유 가스, 질소, 산소 또는 이들의 혼합가스를 공급할 수 있도록 되어 있다. 도 2 중, 10은 진공용기(9) 내에 배치된 기판이고, 이 기판(10)은 기판(10)의 자전·공전을 행하기 위한 구동장치(11)에 장착되어 있다. 12는 진공용기(9)내에 기판(10)과 대향시켜 복수배치된 스퍼터 타겟이고, 이들 스퍼터 타겟(12)은 각각 음극(13)에 접속되어 있다. 여기에서, 음극(13)은 도시하지 않은 스위치를 통해 직류전원 또는 고주파전원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또, 진공용기(9)를 접지함으로써, 진공용기(9) 및 기판(10)은 양극으로 유지되어 있다.

성막가스로는 희유 가스 또는 경우에 따라 희유 가스에 미량의 질소 또는 산소 등을 혼합한 가스가 사용된다. 희유 가스로는 Ar, Kr 등의 성막가능한 가스를 사용하면 된다. 일반적으로 기록층(4)이나 보호층(2)을 성막할 때에 희유 가스와 미량의 질소 또는 미량의 산소와의 혼합가스를 사용하면, 매체의 반복기록시의 물질이동을 억제할 수 있어, 반복특성이 향상한다는 것이 알려져 있다.

계면층(3, 5) 또는 열확산층(7)으로서 질소화물이나 산회물을 사용하는 경우, 반응성 스퍼터링법에 의해 스퍼터하면, 양호한 막질의 막을 얻을 수 있다. 예를 들면, 계면층(3, 5)으로서의 Ge-Cr-N을 사용하는 경우, Ge-Cr, 또는 Ge와 Cr과 O를 포함하는 재료를 타겟으로 하고, 성막가스로서 희유 가스와 질소의 혼합가스를 사용한다. 또는 N₂O, NO₂, NO, N₂등의 질소원자를 포함하는 가스는 이들의 적당한조합과 희유 가스와의 혼합가스를 사용해도 된다. 또, 막이 경질인 경우나 막응력이 큰 경우 등에는 필요에 따라 미량의 산소를 성막가스 중에 혼합함으로써 양호한 막질의 층을 얻을 수 있는 경우가 있다. 다음에, 이상과 같은 방법으로 하여 형성한 광학정보 기록매체의 기록재생방법, 소거방법에 대해서 설명한다. 신호의 기록재생, 소거에는 레이저광원과, 대물렌즈를 설치한 광헤드와 레이저광을 조사하는 위치를 소정 위치로 도입하기 위한 구동장치와, 트랙방향 및 막면에 수직인 방향의 위치를 제어하기 위한 트래킹 제어장치 및 포커싱(focusing)제어장치와, 레이저 파워를 변조하기 위한 레이저 구동장치와, 매체를 회전시키기 위한 회전제어장치가 사용된다.

신호의 기록, 소거는 먼저 매체를 회전제어장치를 이용하여 회전시키고, 광학계를 이용하여 레이저광을 미소 스폿에 압축시켜, 매체로 조사함으로써 행해진다. 레이저광의 조사에 의해 기록층(4) 중의 국소적인 일부분이 비결정 상태로 가역적으로 변화할 수 있는 비결정 상태 생성 파워 레벨을 P1, 마찬가지로 레이저광의 조사에 의해 결정상태로 가역적으로 변화시킬 수 있는 결정 상태 생성 파워레벨을 P2로 하여, 레이저 파워를 P1과 P2 사이에서 변조시킴으로써 기록 마크 또는 소거부분을 형성한다. 이것에 의해, 정보의 기록, 소거 및 덮어쓰기 기록이 행해진다. P1의 파워를 조사하는 부분은 펄스열로 형성하는, 소위 멀티펄스로 하는 것이 일반적이다.

또, 상기 P1, P2 중 어느 하나의 파워 레벨보다도 낮고, 그 파워 레벨의 레이저광의 조사에 의해 기록마크의 광학적인 상태가 영향을 받지 않고, 또 그 조사에 의해 매체로부터 기록마크의 재생을 위해 충분한 반사율이 얻어지는 파워레벨을 재생파워레벨(P3)로 하고, P3의 파워의 레이저광을 조사함으로써 얻어지는 매체로부터의 신호를 검출기에서 읽어냄으로써 정보신호의 재생이 행해진다.

(실시예)

이하, 본 발명의 적절한 실시예에 대해서 설명한다.

본 실시예에서는 기판(1)으로서 두께 0.6㎜, 직경 120㎜의 디스크상 폴리카보네이트 수지, 보호층(2)으로서 ZnS에 SiO₂를 20mol% 혼합한 재료, 기록층(4)으로서 Ge₂₁Sb₂₅Te₅₄, 계면층(3, 5)으로서 Ge-Cr-O-N, 반사층(6)으로서 Au, 열확산층(7)으로서 Al-O-N을 사용하여 도 1에 나타낸 구성의 광학정보 기록매체를 제작했다.

도 3에 이 때의 광학특성의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 여기에서, 각 층의 막 두께는 기록층(4)이 10㎚, 계면층(3, 5)이 각각 10㎚, 30㎚, 반사층(6)이 10㎚로 일정하게 했다. 그리고, 보호층(2) 및 열확산층(7)의 막 두께를 0에서부터 λ/2n(단, λ은 레이저 파장, n은 각각의 막의 파장(λ)에서의 굴절률)까지 변화시켜, 기록층(4)이 각각 비결정 상태, 결정상태인 때의 기록층(4)에서의 흡수율(Aa, Ac), 반사율(Ra, Rc) 및 반사층(6)에서의 흡수율(Aa-RL, Ac-RL), 매체의 투과율(Ta, Tc)에 대해서 광학계산을 행했다. 가로축은 열확산층(7)의 막 두께(단위 : ×λ/64n)이고, Ra5%, Rc15%를 만족하는 구성 중, Ac/Aa의 값이 최대가 될 때의 값을 나타내고 있다. 이 때의 보호층(2)의 막 두께는 (26∼30)λ/64n정도였다. 비교예로서, 도면 중의 가로축이 0인 개소에 열확산층(7)을 설치하지 않은때의 계산결과를 나타낸다. 또, 도 4에 상기 광학계산에서 얻어진 Ac/Aa의 값의 변화를 나타낸다. 도 3, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 열확산층(7)(Al-O-N)의 막 두께(d)가 0<dλ/4n을 만족하는 경우, 열확산층(7)(Al-O-N)을 설치하지 않은 경우와 비교하여, 거의 같은 Rc, Ra인 때의 Ac/Aa값이 증가하고 있다.

상기한 재료를 사용하여 실제로 도 1에 도시한 디스크를 제작했다. 각 층의 막 두께는 보호층(2)이 100㎚, 기록층(4)이 10㎚, 계면층(3, 5)가 각각 10㎚, 30㎚, 반사층(6)이 10㎚, 열확산층(7)이 각각 40㎚(8λ/64n), 60㎚(12λ/64n), 80㎚(16λ/64n)으로 했다. 이들의 매체를 각각 (1), (2), (3)으로 한다.

비교예로서, 매체(1)에 있어서 열확산층(7)을 설치하지 않은 다른 것 이외에는 (1)과 동일한 구성을 가지는 매체(0)를 제작했다.

여기에서, 기록층(4) 및 보호층(2)의 성막은 Ar에 질소를 2. 5% 혼합한 가스를 전체압이 각각 1.0mTorr, 0.5mTorr가 되도록 일정한 유량으로 공급하고, 음극에 각각 DC1.27W/㎠, RF5.10W/㎠의 파워를 투입하여 행했다. 반사층(6)의 성막은 Ar 가스를 전체압 3.0mTorr가 되도록 공급하고, DC4.45W/㎠의 파워를 투입하여 행했다. 계면층(3, 5)을 성막할 때에는 타겟재료를 Ge-Cr로 하고, 스퍼터 가스를 Ar과 질소와의 혼합가스, 스퍼터 가스압을 1mTorr, 스퍼터 가스 중의 질소분압을 40%, 스퍼터 파워밀도를 6. 37W/㎠로 했다.

디스크의 특성평가는 반사율, C/N비 및 오버라이트 소거율에 대해서 행했다.

기록의 신호방식은 (8-16) 변조방식으로 하고, 파장 650㎚의 레이저광과 개구수 0.60의 대물렌즈를 이용하여 기록을 행했다. 또, 최단 비트길이는 0.28㎛(즉,최단 마크 길이는 0.41㎛), 디스크의 회전속도는 선속 8.2m/s로 했다. 또, 기판(1)으로서 트랙 피치가 1.20㎛인 기판, 즉 0.60㎛마다 홈부와 랜드(land)부가 교대로 형성된 기판을 이용했다.

C/N비의 평가는 (8-16) 변조방식으로 3T길이의 마크를 기록하고, 이 C/N비를 측정함으로써 행했다. 또, 소거특성의 평가는 (8-16) 변조방식으로 3T길이의 마크를 적정한 레이저 파워에서 기록한 후, 11T 길이의 마크에서 오버라이트했을 때의 3T 마크의 소거율(이하, 「3T 소거율」이라 한다) 및 11T 마크상에 3T 마트를 오버라이트했을 때의 11T마크의 소거율(이하, 「11T 소거율」이라 한다)을 측정함으로써 행했다. 하기 표 1에 매체(0)∼(3)의 평가결과를 나타낸다.

(표 1)

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 열확산층을 가지지 않는 매체(0)에 비해, 열확산층을 가지는 매체(1)∼(3)에서는 어느 쪽에서나 얻어지는 C/N비가 향상된다. 이것은 열확산층(7)(Al-O-N)의 냉각효과가 나타나기 때문이라고 여겨진다.또, 매체(1)∼(3)에서는, 3T소거율, 11T소거율 양쪽 다 향상된다. 이것은 매체의 Ac/Aa가 향상된다는 것을 나타내고 있다. 또, 상기 표 1 중, Ta는 기록층(4)이 비결정 상태인 때의 투과율, Tc는 기록층(4)이 결정 상태인 때의 투과율이다. 여기에서, 매체의 투과율의 측정은 매체(0)∼(3)와 완전히 같은 구성을 가지는 디스크를 경면기판상에 제작하고, 이들 디스크의 투과율을 분광기를 이용하여 측정함으로써 행했다. 상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 열확산층을 가지지 않는 매체(0)에 비해, 열확산층을 가지는 매체(1)∼(3)에서는 어느 쪽에서나 얻어지는 투과율이 향상된다.

다음에, 계면층(3, 5)을 Cr-Al-O-N, 열확산층(7)을 Si로 한 것 이외에는 매체(1)와 같은 구성을 가지는 매체에 대해서 설명한다. 도 5, 도 6에 시뮬레이션의 모의실험결과를 나타낸다. 이 때의 각 층의 막 두께는 기록층(4)이 10㎚, 계면층(3, 5)이 각각 20㎚, 35㎚, 반사층(6)이 15㎚로 했다. 도 6, 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 열확산층(7)(Si)의 막 두께(d)가 0<d12λ/64n을 만족하는 경우에는, 열확산층(7)(Si)을 설치하지 않은 경우와 비교하여, 거의 같은 Rc, Ra인 때의 Ac, Aa의 값이 증가된다.

다음에, 매체(1)에 있어서, 보호층(2)이 120㎚, 계면층(3, 5)이 각각 20㎚, 35㎚인 Cr-Al-O-N, 반사층(6)이 15㎚의 Au, 열확산층(7)이 30㎚(8λ/64n)인 Si로 한 것 이외에는 매체(1)와 같은 구성을 가지는 매체(4)를 제작했다.

이 때의 비교예로서, 열확산층(7)을 설치하지 않은 것 이외에는 매체(4)와 같은 구성을 가지는 매체(0)′를 제작했다. 하기 표 2에 매체(4), (0)′에 대해서매체 (0)∼(3)과 같은 평가를 행한 결과를 나타낸다.

(표 2)

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 이 경우에 있어서도 열확산층(7)을 설치한 때에는 설치하지 않은 때와 비교하여 C/N비 및 소거율이 향상된다.

(제2 실시형태)

다음에, 다른 실시형태를 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 여기에서도, 상기 제1 실시형태에서 이용한 도 8을 참조한다.

본 실시형태에서는 기판(100)으로서 두께 0.6㎜, 직경 120㎜의 디트크상 폴리카보네이트 수지, 보호층(102, 106, 202, 206)으로서 ZnS에 SiO₂를 20mol% 혼합한 재료, 계면층(103, 105, 203, 205)으로서 Ge-Cr-N, 반사층(107, 207)으로서 AgPdCu 합금, 열확산층(108)으로서 TiO₂, 기록층(104, 204)으로서 Ge₄Sb₂Te₇을 사용하여 도 8에 도시한 구성의 광학정보 기록매체를 제작했다. 각 층의 막 두께는 기록층(104, 204)이 각각 6㎚, 9㎚, 계면층(103, 105, 203, 205)이 2㎚, 반사층(107, 207)이 각각 10㎚, 80㎚, 열확산층(108)이 40㎚, 보호층(102, 106)이 각각 110㎚, 34㎚, 보호층(202, 206)이 각각 90㎚, 40㎚으로 했다.

각 층의 성막조건은 상기 제1 실시형태의 경우와 같다.

디스크의 특성평가는 제1 매체(101)와 제2 매체(201)의 양쪽에 대해 C/N비, 오버라이트 소거율 및 사이클 특성을 측정함으로써 행했다.

기록의 신호방식은 (8-16)변조방식으로 하고, 제1 매체(101), 제2 매체(201) 모두에 대하여 파장 405㎚의 레이저광과 개구수 0.65의 대물렌즈를 이용하여 기록·재생을 행했다. 또, 최단 마크 길이는 0.26㎛, 디스크의 회전속도는 선속 8.2m/s로 했다. 또, 기판(100)으로서 트랙 피치가 0.39㎛인 기판, 즉, 0.195㎛마다 홈부와 랜드부가 교대로 형성된 기판을 이용했다.

C/N비의 평가는 (8-16)변조방식으로 3T길이의 마크를 적정한 레이저 파워로 10회 기록하여, 이 C/N비를 측정함으로써 행했다. 또, 오버라이트 소거특성의 평가는 (8-16)변조방식에서의 3T길이의 마크를 적정한 레이저 파워에서 9회 기록한 후, 같은 파워로 11T길이의 마크를 1회 오버라이트하여, 이 때의 3T 마크의 소거율(이하, 「3T 소거율」이라 한다.)을 측정함으로써 행했다. 또, 사이클 특성의 평가는 랜덤 신호를 기록한 때의 지터값이 기록 횟수와 함께 어느 만큼 악화하는가를 평가함으로써 행했다.

신호 재생을 행하는 파워는 제1 매체(101), 제2 매체(201) 모두 1.0mW로 했다. 제2 매체(201)의 기록재생은 편의적으로 제1 매체(101)에 신호가 기록되어 있지 않은 상태에서 행했다.

여기에서, 상기 2층 기록매체를 매체(5)로 한다. 비교를 위해,열확산층(108)을 설치하지 않은 것 이외에는 매체(5)와 같은 구성을 가지는 2층 기록매체를 제작하여, 그 매체를 매체(6)로 한다. 하기 표 3에 매체(5) 및 매체(6)에 대해 평가를 행한 결과를 나타낸다.

(표 3)

상기 표 3에서는 제1 매체(101)를 L1, 제2 매체(201)를 L2로 약기하고 있다. 또, C/N비에 대해서는 50dB이상 얻어진 경우를 ○, 50dB 미만인 경우를 ×로 나타내고 있다. 또, 소거 특성에 대해서는 얻어진 3T 소거율이 33dB이상인 경우를 ○, 33dB 미만인 경우를 ×로 나타내고 있다. 또, 사이클 특성에 대해서는 적절한 레이저 파워에서 랜덤 신호를 1만회 반복하여 기록하고, 10회 반복기록시에서의 지터값의 열화량이 2%이하인 경우를 ○, 열화량이 2%보다도 큰 경우를 ×로서 나타내고 있다.

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 열확산층(108)을 가지는 매체(5)에서는, 제1 매체(101)(L1), 제2 매체(201)(L2) 모두 큰 C/N비와 높은 소거율을 얻을 수 있다. 이것에 대해, 열확산층을 가지지 않는 매체(6)의 제1 매체(101)(L1)에 대해서는 C/N비, 소거율 모두 매체(5)보다도 낮은 값 밖에 얻을 수 없다.

이것은 열확산층을 가지지 않는 매체(6)에서는 먼저 언급한 결정상태와 비결정 상태와의 광흡수보정 값(Ac/Aa의 값)을 크게 취하는 것이 곤란해지기 때문에 소거율이 낮고, 또 10회 오버라이트 기록후의 3T 신호의 C/N비도 저하되기 때문이다.

열확산층(108)을 가지는 매체(5)에서는 제1 매체(101)(L1)에 대해서 큰 C/N비와 높은 소거율이 얻어질 뿐 아니라, 제1 매체(101)(L1)에 있어서 높은 광투과율을 동시에 실현할 수 있기 때문에, 제2 매체(201)(L2)에 있어서도 양호한 특성을 얻을 수 있게 되었다.

또, 매체(5)와 매체(6)를 비교하면, 열확산층(108)은 사이클 특성을 향상시키는 효과를 가진다는 것을 알았다. 이것은 얇은 반사층의 채용에 의해 저하한 냉각능력을 열확산층(108)이 보상하고, 매체(5)에서는 반복기록시의 매체로의 열부하를 저감할 수 있기 때문이라고 생각된다.

또, 다른 예로서 열확산층(108)의 재료를 각각 Ti-N, Ta₂O₅, Si-N, Zr-N으로 한 것 이외에는 매체(5)와 같은 구성을 가지는 2층 기록매체를 제작하여, 이들 매체를 매체(7)∼(10)로 한다. 매체(7)∼(10)에 대해서 상기와 같은 평가를 행한 결과, 매체(5)와 같은 양호한 특성을 얻을 수 있었다. 그리고, 이들 매체(7)∼(10)의 경우에도 열확산층(108)을 설치함으로써, 고투과율과 고흡수보정의 양립이 가능해지고, 또 사이클 특성도 비약적으로 향상했다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 레이저광의 조사에 의해 광학특성이 가역적으로 변화하는 기록층과 파장(λ)의 상기 레이저광을 투과하는 반사층과, 상기 반사층에 접하여 설치된 열확산층을 구비하고, 상기 열확산층의 굴절률을 n으로 할 때, 상기 열확산층의 막 두께(d)를 0<d(5/16)λ/n 또는 (7/16)λ/nd(1/2)λ/n의 범위내로 설정함으로써, 기록층의 냉각능력을 더욱 향상시킬 수 있음과 동시에, Ac/Aa의 값의 향상에 의해 오버라이트 변형을 저감할 수 있으므로, 기록의 더욱 더 고속화, 고밀도화가 가능해진다. 또, 열확산층의 냉각효과에 의해 기록신호의 C/N비를 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 매체로의 열부하를 저하할 수 있으므로, 반복하여 기록특성도 향상시킬 수 있다.

Claims

레이저 광의 입사측으로부터 볼 때, 순차적으로 기록층, 반사층 및 열확산층이 구비된 광학정보 기록매체에 있어서, 상기 기록층의 상부 또는 하부에 접하는 보호층을 추가로 구비하여, 상기 기록층은 레이저광의 조사에 의해 광학특성이 가역적으로 변화하고, 막 두께가 3nm 이상 10 nm 이하이며, 상기 반사층은 상기 레이저광을 투과하며, 상기 열확산층의 굴절률을 n으로 한 때, 상기 열확산층의 막 두께(d)는 0<d(5/16)λ/n 또는 (7/16)λ/nd(1/2)λ/n의 범위내인 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 열확산층을 구성하는 재료의 500K에서의 열전도율은 0.05W/m·K이상인 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 정보의 기록재생에 이용하는 레이저광의 파장에서의, 열확산층의 굴절률은 1.6이상인 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 정보의 기록재생에 이용하는 레이저광의 파장에서, 열확산층의 흡수계수는 1.5이하인 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 열확산층은 Al-N, Al-O-N, Al-C, Si, Si-N, SiO₂, Si-O-N, Si-C, Ti-N, TiO₂, Ti-C, Ta-N, Ta₂O₅, Ta-O-N, Ta-C, Zn-O, ZnS, ZnSe, Zr-N, Zr-O-N, Zr-C 및 W-C로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 반사층은 Au, Ag 및 Cu로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 반사층의 두께는 1㎚이상 20㎚이하인 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
삭제
제 1항에 있어서, 기록층은 Te, Se 및 Sb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 상변화 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 레이저광에 대한 광학정보 기록매체의 평균 광투과율은 40% 이상 80%이하인 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
청구항 9에 기재된 광학정보 기록매체의 레이저광의 입사측과 반대측에, 적어도 하나의 기록층이 더 설치된 것을 특징으로 하는 다층 광학정보 기록매체.
제 1항에 있어서, 기록층의 적어도 한 쪽에 접하여 기록층의 결정화를 촉진시키는 효과를 가지는 계면층이 설치된 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.
제 12항에 있어서, 계면층은 적어도 N (질소) 을 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 광학정보 기록매체.