KR100472817B1 - 정보기록 매체와 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
고밀도 기록에 있어서, 계면층을 구비하는 일 없이, 신뢰성과 반복 재기록 성능을 양립하는 우수한 정보기록 매체를 제공한다.
기판(1) 상에, 적어도 기록층(4)과 반사층(8)을 구비하고, 기록층(4)이 광학적 수단 혹은 전기적 수단에 의해, 결정상과 비정질상과의 사이에서 상변태를 일으키고, 기판(1) 상에, (ZrO2)X(Zn-S)100-X(mol％)로 표현되며, 또한 Ⅹ이, 50Ⅹ
Description
본원은, 일본국 특허출원 제2001-373684호(20O2년 12월 7일 출원, 발명의 명칭: 정보기록 매체와 그 제조 방법)에 근거해서 파리 조약에 규정하는 우선권을 주장하고, 이 인용에 의해, 상기 출원에 기재된 내용은 본 명세서의 일부분을 구성한다.
본 발명은, 광학적 혹은 전기적으로 정보를 기록하고, 소거하고, 재기록 및 재생하는 정보기록 매체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발명자는, 데이터 파일 및 화상 파일로서 사용할 수 있는 대용량의 재기록형 상변화 정보기록 매체인 4.7GB/DVD-RAM을 개발했다. 이것은 이미 상품화되어 있다.
이 4.7GB/DVD-RAM은, 예를 들면 일본국 특허공개 공보2001-322357호에 개시되어 있다. 이 공보에 개시되어 있는 DVD-RAM의 구성을 도 9에 나타낸다. 도 9에 나타내는 정보기록 매체(31)는 기판(1) 한쪽의 표면에, 제1의 유전체층(102), 제1의 계면층(103), 기록층(4), 제2의 계면층(105), 제2의 유전체층(106), 광 흡수 보정층(7), 및 반사층(8)이 이와 같은 순서로 형성되어 있는 7층 구조를 가진다. 이 정보기록 매체에 있어서, 제1의 유전체층은, 제2의 유전체층보다도, 입사되는 레이저광에 의해 가까운 위치에 존재한다. 제1의 계면층과 제2의 계면층도 같은 관계를 가진다. 이렇게, 본 명세서에 있어서는, 정보기록 매체가, 같은 기능을 가지는 층을 2 이상 포함할 경우, 입사되는 레이저광으로부터 보아 가까운 측에 있는 것부터, 순서대로 「제1」 「제2」 「제3」 ···으로 칭한다.
제1의 유전체층(102)과 제2의 유전체층(106)은 광학거리를 조절해서 기록층(4)의 광 흡수 효율을 높이고, 결정상의 반사율과 비정질상의 반사율과의 차를 크게 해서 신호 진폭을 크게 하는 기능을 가진다. 종래 유전체층의 재료로서 사용하고 있는 ZnS-20mol％ SiO2는 비정질재료로, 열전도율이 낮고, 투명하며 또한 고굴절율을 가진다. 또한, ZnS-20mol％ SiO2는 막 형성시의 성막 속도가 빠르고, 기계특성 및 내습성도 양호하다. 이렇게, ZnS-20mol％ SiO2는 유전체층을 형성하는 데에 적합하며 우수한 재료이다.
제1의 유전체층(102) 및 제2의 유전체층(106)의 열전도율이 낮다면, 기록층(4)에 레이저광이 입사했을 때에, 열을 기록층(4)으로부터 반사층(8)쪽으로 두께 방향에 있어서 신속하게 확산시킬 수 있고, 열이 유전체층(102) 또는 유전체층(106)의 면(面)내 방향으로 확산하기 어려워진다. 즉, 유전체층에 의해 기록층(4)이 보다 짧은 시간에서 냉각되게(즉 급냉 된다) 되고, 비정질 마크(기록 마크)가 형성되기 쉬워진다. 기록 마크가 형성되기 어려울 경우는, 높은 피크 전력으로 기록 할 필요가 있고, 기록 마크가 형성되기 쉬울 경우는 낮은 피크 전력으로 기록할 수 있다. 유전체층의 열전도율이 낮을 경우는, 낮은 피크 전력으로 기록할 수 있으므로, 정보기록 매체의 기록 감도는 높아진다. 한편, 유전체층의 열전도율이 높을 경우는, 높은 피크 전력으로 기록하므로, 정보기록 매체의 기록 감도는 낮아진다. 정보기록 매체중의 유전체층은, 열전도율을 높은 정밀도로서 측정할 수 없을 만큼, 얇은 막의 형태로 존재한다. 그 때문에, 발명자들은 유전체층의 열전도율의 크기를 아는 상대적인 판단 기준으로서, 정보기록 매체의 기록 감도를 채용하고 있다.
기록층(4)은, Ge-Sn-Sb-Te를 포함하는 고속으로 결정화하는 재료를 이용해서 형성한다. 이와 같은 재료를 기록층(4)으로서 가지는 정보기록 매체는, 우수한 초기 기록 성능을 가질 뿐만 아니라, 우수한 기록 보존성 및 재기록 보존성도 가진다. 상변화 정보기록 매체는, 기록층(4)이 결정상과 비정질상의 사이에서 가역적 상변태를 일으키는 것을 이용해서 정보의 기록, 소거 및 재기록을 실행한다. 높은 전력의 레이저광(피크 전력)을 기록층(4)에 조사해서 급냉하면, 조사부가 비정질상이 되어 기록 마크가 형성된다. 낮은 전력의 레이저광(바이어스 전력)을 조사해서 기록층을 승온하여 서냉하면, 조사부가 결정상이 되어 기록되어 있던 정보는 소거된다. 피크 전력 레벨과 바이어스 전력 레벨과의 사이에서 전력 변조한 레이저광을 기록층에 조사함으로써, 이미 기록되어 있는 정보를 소거하면서 새로운 정보로 재기록 할 수 있다. 반복 재기록 성능은, 지터 값이 실용상 문제가 없는 범위에서 재기록을 반복할 수 있는 회수로 나타낸다. 이 회수가 많을수록, 반복 재기록 성능이 좋다고 할 수 있다. 특히, 데이터 파일용의 정보기록 매체는, 우수한 반복 재기록 성능을 가지는 것이 기대된다.
제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)은, 제1의 유전체층(102)과 기록층(4)과의 사이 및 제2의 유전체층(106)과 기록층(4)과의 사이에서 발생하는 물질 이동을 방지하는 기능을 가진다. 여기서 물질 이동이라 함은, 레이저광을 기록층에 조사해서 반복하여 재기록하는 동안에, 제1 및 제2의 유전체층 ZnS-20mol％ SiO2의 S가 기록층에 확산해 가는 현상을 말한다. 다량의 S가 기록층에 확산되면, 기록층의 반사율 저하를 발생시키고, 반복 재기록 성능이 악화된다. 이 현상은 이미 알려져 있다(N .Yamada et al. Japanese Journal of Applied Physics Vol.37(1998) pp.2104-2110참조). 또한, 일본국 특허공개공보 평10-275360호 및 국제공개 제WO97/34298 팜플렛에는, 이 현상을 방지하는 계면층을, Ge를 포함하는 질화물을 사용해서 형성하는 것이 개시되어 있다.
광 흡수 보정층(107)은, 기록층(4)이 결정상태일 때의 광 흡수율 Ac와 비정질 상태일 때의 광 흡수율 Aa의 비, Ac/Aa를 조정하고, 재기록 시에 마크 형상이 왜곡하지 않도록 하는 작용이 있다. 반사층(8)은, 광학적으로는 기록층(4)에 흡수되는 광량을 증대시키는 기능을 가지고, 열적으로는 기록층(4)에 발생한 열을 신속하게 확산시켜서 급냉하여, 기록층(4)을 비정질화하기 쉽게 한다는 기능을 가진다. 반사층(8)은 또한 다층막을 사용환경으로부터 보호하는 기능을 가지고 있다.
이렇게, 도 9에 나타내는 정보기록 매체는, 각각이 상술한 바와 같이 기능하는 7개의 층을 적층한 구조로 함으로써, 4.7GB라는 대용량에 있어서, 우수한 반복재기록 성능과 높은 신뢰성을 확보하고, 상품화에 이른 것이다.
또한, 정보기록 매체의 유전체층에 적합한 재료로서는, 이미 보다 다양한 것이 제안되어 있다. 예를 들면, 일본국 특허공개공보 평5-159373호에는, 광 정보기록 매체에 있어서, 내열보호층이 Si보다도 융점이 높은 질화물, 탄화물, 산화물, 황화물 중, 적어도 1종 이상의 화합물과, 저알칼리 유리와의 혼합물에 의해 형성되어 있는 것이 개시되어 있다. 동 공보에는, 고융점의 화합물로서, Nb, Zr, Mo, Ta, Ti, Cr, Si, Zn, Al의 탄화물, 산화물, 황화물이 예시되어 있다. 또한, 동 공보에는, 저알칼리 유리가 SiO2, BaO, B2O3, A12O3을 주성분으로 하는 것이 개시되어 있다.
상술한 바와 같이, 제1 및 제2의 유전체층을 ZnS-20mol％ SiO2를 이용해서 형성했을 경우, S의 확산 방지 때문에 유전체층과 기록층과의 사이에는 계면층이 필연적으로 필요하게 된다. 그러나, 매체의 가격을 고려하면, 매체를 구성하는 층의 수는 1개라도 적은 것이 바람직하다. 층의 수가 적으면, 재료비의 삭감, 제조 장치의 소형화 및 제조시간 단축에 의한 생산량의 증가를 실현할 수 있고, 매체의 가격 저감으로 연결된다.
발명자는, 층수를 줄이는 하나의 방법으로서, 제1의 계면층 및 제2의 계면층의 중, 적어도 1개의 계면층을 없앨 가능성에 대해서 검토했다. 그 경우, 반복 기록에 의한 유전체층으로 기록층에의 S의 확산이 생기지 않도록, ZnS-20mol％ SiO2 이외의 재료로 유전체층을 형성 할 필요가 있다고 발명자는 생각했다. 또한, 유전체층의 재료에 대해서는, 칼코겐(chalcogen) 재료인 기록층과의 밀착성이 좋은 것, 상기 7층 구조의 것과 동등한지 또는 그 이상의 고기록 감도를 얻을 수 있는 것, 투명한 것 및 기록 시에 녹지 않도록 고융점을 가지는 것이 기대된다.
본 발명은, 기록층과 직접 접하도록 형성되었을 경우라도, 계면층을 형성하지 않더라도, 유전체층으로 기록층에 물질이 이동하지 않고, 또한 기록층과의 밀착성이 양호한 유전체층이 형성된 우수한 반복 재기록 성능을 가지는 정보기록 매체를 제공하는 것을 주된 과제로 하여 된 것이다.
또한, 상기 일본국 특허공개공보 평5-159373호는, 유전체층으로부터 기록층으로 물질이 이동하는 문제에 대해서는 언급하지 않고 있다. 따라서, 이 공보는, 본 발명이 해결하려고 하는 과제 및 이 과제를 해결하는 수단, 즉 구체적인 조성을 보이지 않고 있는 것에 유의해야 한다.
발명자들은, 후술의 실시예로 설명하는 바와 같이, 여러 가지의 화합물을 사용하고, 유전체층을 형성하고, 유전체층의 기록층에의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 그 결과, 계면층을 통하지 않고 직접 기록층의 상하에 유전체층을 형성할 경우, 기록층으로 확산하기 쉬운 유전체층, 예를 들면 종래의 ZnS-20mol％ SiO2로써 유전체층을 형성했을 경우, 기록층에의 밀착성은 좋지만, 매체의 반복 재기록 성능이 나쁘다는 것을 알았다. 또한, 예를 들면, ZrO2는, 열전도율이 낮고 융점이 높기 때문에, 이것을 유전체층으로서 사용하면, 정보기록 매체의 기록 감도를 높게 할 수 있고, 또한 우수한 반복 재기록 성능을 확보할 수 있다. 그러나 ZrO2를 이용해서 유전체층을 형성했을 경우, 기록층에의 밀착성이 나쁘다는 결과를 얻을 수 있었다. 그 밖의 여러 가지의 산화물, 질화물, 황화물 및 세렌(Selen)화물을 이용하여 유전체층을 기록층에 접해서 형성한 정보기록 매체에 대해서, 유전체층의 기록층에의 밀착성 및 반복 재기록 성능을 평가했다. 그러나 1종류의 산화물, 질화물, 황화물 또는 세렌화물을 이용해서 유전체층을 형성했을 경우에는, 양호한 밀착성과 양호한 반복 재기록 성능을 양립시킬 수는 없었다.
따라서, 본 발명자는, 종래 사용되고 있었던 ZnS-20mol％ SiO2에 있어서, ZnS와 혼합하는 화합물을 SiO2 이외의 것으로 한 혼합물을 사용해서 유전체층을 형성하는 것을 검토했다. 그 결과, ZnS와 ZrO2의 구성이, 기록층과 접하는 유전체층의 구성 재료로서 적합한 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 기판 및 기록층을 포함하고, 상기 기록층이 광의 조사 또는 전기적 에너지의 인가에 의해, 결정상과 비정질상과의 사이에서 상변태를 일으키는 정보기록 매체로서, Zr, Zn, S 및 O를 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 추가로 포함하는 정보기록 매체를 제공한다. 여기에서, 단순히, Zr, Zn, S 및 O를 포함하는 재료층으로 하고 있는 것은, 각각의 원자가 어떤 화합물로서 존재하고 있는지를 묻지 않는 취지이다. 단, 이 재료에 있어서는, Zr 및 O는 ZrO2의 형태로 존재하고, Zn 및 S는, ZnS, 다른 원자와 결합하지 않고 있는 Zn 및 다른 원자와 결합하지 않고 있는 S의 형태로 존재하고 있다고 생각된다. 후술하는 바와 같이, ZnS, 다른 원자와 결합하지 않고 있는 Zn 및 다른 원자와 결합하지 않고 있는 S는, 본 명세서에 있어서는, 「Zn-S」라고 표시되는 계를 구성하는 것으로서 취급된다. Zr, Zn, S 및 O를 포함하는 재료로 이루어지는 층은, 기록층과 양호하게 밀착하는 동시에, 기록층과의 사이에서 물질 이동이 생기기 어렵다고 하는 성질을 가진다.
본 발명의 정보기록 매체는, 광을 조사함으로써, 혹은 전기적 에너지를 인가함으로써, 정보를 기록 재생하는 매체이다. 일반적으로, 광의 조사는, 레이저광(즉, 레이저 빔)을 조사함으로써 실시되고, 전기적 에너지의 인가는 기록층에 전압을 인가함으로써, 실시된다. 이하, 본 발명의 정보기록 매체를 구성하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 보다 구체적으로 설명한다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 정보기록 매체는, 식 (1):
ZrBZnCSDO100-B-C-D (원자％)… (1)
(상기 식에서, B, C 및 D는 각각, 8B33, 3C30, CD2C＜45의 범위 내에 있고, 또한 40B+C+D80이다)로 나타내는 재료로부터 실질적으로 이루어지는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 구성 요소로서 포함하는 것이다. 여기에서, 「원자％」이라 함은, 식 (1)이 Zr, Zn, S 및 O원자를 맞춘 수를 기준(100％)으로서 나타낸 조성식인 것을 나타내고 있다. 이하의 식에 있어서도 「원자％」의 표시는, 같은 취지로 사용되고 있다.
식 (1)에 있어서, Zr, Zn, S 및 O의 각각의 원자가, 어떤 화합물로서 존재하고 있는지는 문제되지 않는다. 이러한 식으로 재료를 특정하고 있는 것은, 박막에 형성한 층의 조성을 조사할 시에, 화합물의 조성을 구하는 것은 어렵고, 현실적으로는, 원소조성(즉, 각각의 원자의 비율)만을 구하는 경우가 많기 때문이다. 상기와 같이, 식 (1)으로 나타내는 재료에 있어서, Zr의 대부분은 O와 함께 ZrO2로서 존재하고, Zn 의 대부분은 S와 함께 Zn-S로서 존재하고 있다고 생각된다. 여기에서, 「Zn-S」라 함은, Zr-Zn-S-O계 재료층에 있어서, Zn과 S가 황화아연 ZnS의 형태만으로 존재하지 않고, 다른 원자와 결합하지 않고 있는 Zn 및/또는 다른 원자와 결합하지 않고 있는 S가 존재할 수 있는 것을 나타내고 있다. 따라서, Zn-S는, 예를 들면, ZnS1.5로 나타낼 경우가 있다. 그러한 표시는, (S원자의 수)/(Zn원자의 수)가 1 .5인 것을 나타낸다. 또한, 이 경우, Zr-Zn-S-O계 재료층에는, Zn(또는 다른 원자)과 결합하지 않는 잉여의 S가 존재하는 것이 된다. 식 (1)에 있어서는, CD2C이기 때문에, 식 (1)으로 나타내는 재료에 있어서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)는 1 이상 2 이하이다.
상기 식 (1)에서 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 Zr-Zn-S-O계 재료층은, 정보기록 매체 중에 있어서, 기록층과 인접하는 2개의 유전체층 중, 어느 한쪽의 유전체층으로서 존재하는 것이 바람직하고, 양쪽이 유전체층으로서 존재하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 범위에서 Zr, Zn, S 및 O를 포함하는 유전체층에 있어서는, 융점이 2700℃ 이상인 ZrO2가, 투명성 및 우수한 반복 재기록 성능을 확보하고, Zn -S가 칼코겐 재료인 기록층과의 밀착성을 확보한다. 또한, ZrO2의 박막은 비정질로서, ZnS의 박막은 결정이다. 구조가 다른 2개의 재료를 혼합해서 구조를 복잡화하면, 열의 전도율을 저하시킬 수 있다. 그것에 의하여, 기록층을 급냉하는 작용이 커지기 때문에, 정보기록 매체의 기록 감도를 높게 할 수 있다. 따라서, 이 정보기록 매체는, 계면층이 없어도, 기록층과 유전체층과의 사이에서 박리가 생기지 않고, 또한, 우수한 반복 재기록 성능 및 기록 감도를 나타낸다. 식 (1)으로 나타내는 재료의 층은, 정보기록 매체에 있어서, 기록층과 유전체층과의 사이에 위치하는 계면층으로서도 좋다.
식 (1)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 Zr-Zn-S-O계 재료층은, 식 (11):
(ZrO2)X(Zn-S)100-X (mol％)…(11)
(상기 식에서, Ⅹ은 50Ⅹ80이다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이라면 좋다. 식 (11)은, Zr-Zn-S-O계 재료층이 ZrO2와 Zn-S로 이루어질 경우에, 2개의 성분의 바람직한 비율을 나타내고 있다. 여기에서, 「mol％」이라 함은, 식 (11)이 각각의 화합물(Zn-S도 1개의 화합물로 간주한다)의 총수를 기준(100％)으로서 나타낸 조성식인 것을 나타내고 있다. 이하의 식에 있어서도 「mol％」의 표시는, 같은 취지로 사용되고 있다.
식 (11)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층도, 기록층과 인접하는 2개의 유전체층 중, 어느 한쪽의 유전체층으로서 존재하는 것이 바람직하고, 양쪽이 유전체층으로서 존재하는 것이 보다 바람직하다. 식 (11)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층을 유전체층으로 함으로써의 효과는 식 (1)에서 나타내는 재료에 관련하여 설명한 바와 같다. 여기에서, ZrO2의 함유량은, 정보기록 매체의 양호한 반복 재기록 성능을 확보하기 위해서, 50mol％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, Zn-S에 의한 밀착성을 확보하기 위해서, ZrO2의 함유량은 80mol％ 이하인 것이 바람직하다. 식 (11)으로 나타내는 재료로 실질적으로 되는 층은 정보기록 매체에 있어서, 기록층과 유전체층과의 사이에 위치하는 계면층으로서도 좋다.
본 발명의 정보기록 매체에 있어서, Zr-Zn-S-O계 재료는, Si를 더욱 포함하고, 식 (2):
ZrESiFZnGSHO100-E-F-G-H …(원자％)…(2)
(상기 식에서, E, F, G 및 H는 각각, 1E30, 0＜F23, 2G30, GH2G＜45의 범위 내에 있고, 또한 40E+F+G+H80이다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이라면 좋다.
식 (2)에 있어서도, Zr, Si, Zn, S 및 O의 각각의 원자가, 어떤 화합물로서 존재하고 있는지는 문제되지 않고, 이러한 식으로 재료를 특정하고 있는 것은, 식 (1)과 같은 이유에 따른다. 식 (2)으로 나타내는 재료에 있어서, Si의 대부분은, O과 함께 SiO2로서 존재하고 있다고 생각된다. 또한, GH2G는, 식 (2)으로 나타내는 재료에 있어서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)가, 1 이상 2 이하인 것을 나타내고 있다.
식 (2)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층도, 기록층과 인접하는 2개의 유전체층 중, 어느 한쪽의 유전체층으로서 존재하는 것이 바람직하고, 양쪽이 유전체층으로서 존재하는 것이 보다 바람직하다. Si을 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 유전체층으로 하는 정보기록 매체에 있어서는, 유전체층과 기록층과의 양호한 밀착성이 확보되고, 또한, 우수한 반복 재기록 성능이 확보되는 것에 더해서, 보다 높은 기록 감도가 실현된다. 이것은 Si를 포함함으로써, 층의 열전도율이 낮아지는 것에 의한다고 생각된다. 식 (2)으로 나타내는 재료로써 실질적으로 되는 층은, 정보기록 매체에 있어서, 기록층과 유전체층과의 사이에 위치하는 계면층으로서도 좋다.
상기 Si를 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층은, 식 (21):
(ZrO2)Y(SiO2)Z(Zn-S)100-Y-Z (mol％)…(21)
(상기 식에서, Y 및 Z는 각각, 20Y70, 10Z50의 범위 내에 있고, 또한 50Y+Z80이다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이면 좋다. 식 (21)은, Si를 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층이, ZrO2, SiO2 및 Zn-S의 혼합물로 이루어질 경우에, 3개의 성분의 바람직한 비율을 나타내고 있다. 식 (21)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층도, 기록층과 인접하는 유전체층 중, 어느 한쪽이 유전체층으로서 존재하는 것이 바람직하고, 양쪽이 유전체층으로서 존재하는 것이 보다 바람직하다. 혹은, 식 (21)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층은, 정보기록 매체에 있어서, 기록층과 유전체층과의 사이에 위치하는 계면층으로서도 좋다.
식 (21)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층을 유전체층으로 할 경우, SiO2는, 정보기록 매체의 기록 감도를 향상시키는 기능을 가진다. 정보기록 매체의 기록 감도를 높게 하기 위해서는 식 (21)에 있어서, SiO2의 함유량(즉, Z)을 10mol％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, SiO2의 함유량이 지나치게 많으면, 다른 성분의 비율이 적어지고, 기록층과의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능이 저하한다. 따라서, SiO2의 함유량은, 50mol％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, SiO2를 10∼50mol％의 범위에서 조정함으로써, 기록 감도를 조정하는 것이 가능하게 된다. 식 (21)으로 나타내는 재료에 있어서, (Zn-S)의 함유량은, 기록층과의 밀착성을 확보하기 위해서, 20mol％ 이상인 것이 바람직하고, 기록층에의 S의 확산을 생기지 않도록 하기 위해서는, 50mol％ 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 식 (21)에 있어서는, 50Y+Z80인 것이 바람직하다.
식 (21)으로 나타내는 재료는, ZrO2와 SiO2를 거의 같은 비율로 포함해도 좋다. 그 경우, 이 재료는, 하기의 식 (22):
(ZrSiO4)A(Zn-S)100-A (mol％)…(22)
(상기 식에서, A는, 33A67의 범위 내에 있다)로 나타낸다. ZrSiO4는, ZrO2와 SiO2를 거의 같은 비율로 포함하는 복합 산화물이다. ZrSiO4는, 융점이 높고, 화학 양론 조성이기 때문에 구조가 안정하고 있다. 식 (22)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층도, 기록층과 인접하는 유전체층 중, 어느 한쪽의 유전체층으로서 존재하는 것이 바람직하고, 양쪽이 유전체층으로서 존재하는 것이 보다 바람직하다. 식 (22)에 있어서, 33A67로 함으로써, ZrSiO4 및 Zn-S가 적절한 비율로 층 중에 존재한다. 따라서, 식 (22)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 유전체층은, 기록층과 양호하게 밀착하는 동시에, 정보기록 매체가, 양호한 기록 감도 및 반복 재기록 성능을 가지는 것을 확보한다. ZrO2와 SiO2가 복합 산화물인 ZrSiO4를 형성하고 있을 경우, ZrSiO4의 박막은 비정질이다. 상술한 바와 같이, ZnS의 박막은 결정이다. 따라서, 이들 구조가 다른 2개의 재료를 혼합하여, 구조를 복잡화하면, 열의 전도를 저하시킬 수 있다. 그에 따라, 기록층을 급냉하는 작용이 커지기 때문에, 정보기록 매체의 기록 감도를 높게 할 수 있다. 따라서, 식 (22)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 유전체층은, 기록층과의 밀착성이 우수함과 동시에, 정보기록 매체가 보다 양호한 기록 감도를 가지고, 또한 양호한 반복 재기록 성능을 가지는 것을 확보한다. 혹은, 식 (22)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층은, 정보기록 매체에 있어서, 기록층과 유전체층과의 사이에 위치하는 계면층으로서도 좋다.
본 발명의 정보기록 매체를 구성한다, Zr-Zn-S-O계 재료층에 있어서, Zn원자와 S원자는, 1(S의 원자수)/(Zn의 원자수)2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. (S의 원자수)/(Zn의 원자수)가 이 범위 내에 있는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 기록층과 접하도록 형성하여, 정보기록 매체를 구성하면, 정보기록 매체는 이 Zr-Zn-S-O계 재료층과 기록층과의 밀착성이 우수하고 또한 양호한 반복 재기록 성능과 양호한 기록 감도를 가지는 것이 된다. (S의 원자수)/(Zn의 원자수)는 1보다도 큰 것이, 보다 바람직하다. 그 경우, Zr-Zn-S-O계 재료층과 기록층과의 밀착성이 더욱 향상한다. 단, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)는 2 이하인 것이 바람직하다. (S의 원자수)/ (Zn의 원자수)가 2를 초과하면, Zr-Zn-S-O계 재료층 중에 포함되는 S의 비율이 커지고, 이 층을 기록층과 접하는 유전체층으로 했을 경우에는, 기록층에의 S의 확산에 기인하여, 반복 재기록 성능이 저하한다.
상기 식 (1), (11), (2), (21) 및 (22)에서 나타내는 식은 모두, 1(S의 원자수)/ (Zn의 원자수)2를 만족한다. 따라서, 이들 식으로 나타내는 재료의 S의 함유량은 모두, 33원자％ 이하가 되고, 종래의 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)(Zn36.4S36.4Si9.0
O18.2(원자％))에 포함되는 S의 함유량(36.4원자％) 보다도 적다. 즉, 상기 각각 식에서 나타내는 재료는, Zn의 원자수에 대한 S의 원자수의 비율을 규정함으로써, 이 재료로 형성된 층(구체적으로는 유전체층)과 기록층과의 양호한 밀착성을 유지하면서, 정보기록 매체의 기록층의 결정화 성능 및 반복 재기록 성능 등을 저하시키지 않는 것을 확보하고 있다.
상기 본 발명의 정보기록 매체는, 그 기록층에 있어서, 상변태가 가역적으로 생기는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 정보기록 매체는, 재기록형 정보기록 매체로서 바람직하게 제공된다.
상변태가 가역적으로 생기는 기록층은, 구체적으로는, Ge-Sb-Te, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Bi-Te, Ge-Sb-Bi-Te, Ge-Sn-Sb-Bi-Te, Ag-In-Sb-Te 및 Sb-Te로부터 선택되는 어느 1개의 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이들은 모두 고속결정화 재료이다. 따라서, 이들의 재료로 기록층을 형성하면, 고밀도로 또한 고전송 속도로 기록할 수 있고, 또한, 신뢰성(구체적으로는 기록 보존성 또는 재기록 보존성)의 점에서도 우수한 정보기록 매체를 얻을 수 있다.
본 발명의 정보기록 매체는, 2개 이상의 기록층을 가지는 것이라면 좋다. 그러한 정보기록 매체는, 예를 들면, 기판 한쪽의 표면 측에, 2개의 기록층이 유전체층 및 중간층 등을 통해서 적층된 편면이 2층 구조를 가지는 것이다. 편면 2층 구조의 정보기록 매체는, 한쪽으로부터 광을 조사하고, 2개의 기록층에 정보를 기록하는 것이다. 이 구조에 따르면, 기록 용량을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 혹은, 본 발명의 정보기록 매체는, 기판의 양쪽 면에 기록층이 형성된 것이면 좋다.
본 발명의 정보기록 매체에 있어서, 기록층의 막 두께는 15nm 이하인 것이 바람직하다. 15nm을 초과하면, 기록층에 가해진 열이 면 내로 확산하고, 두께 방향으로 확산하기 어려워진다.
본 발명의 정보기록 매체는, 기판 한쪽의 표면에, 제1의 유전체층, 기록층, 제2의 유전체층 및 반사층이 이와 같은 순서대로 형성된 구성을 가지는 것이면 좋다. 이 구성을 가지는 정보기록 매체는, 광의 조사에 의해 기록되는 매체이다. 본 명세서에 있어서, 「제1의 유전체층」이라 함은, 입사되는 광에 대하여 보다 가까운 위치에 있는 유전체층을 말하고, 「제2의 유전체층」이라 함은, 입사되는 광에 대하여 보다 먼 위치에 있는 유전체층을 말한다. 즉, 조사되는 광은, 제1의 유전체층으로부터, 기록층을 경유하여, 제2의 유전체층에 도달한다. 이 구성의 정보기록 매체는 예를 들면, 파장 660nm 부근의 레이저광으로써 기록 재생할 경우에 이용된다.
본 발명의 정보기록 매체가 이 구성을 가질 경우, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층 중, 적어도 1개의 유전체층이, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층(구체적으로는, 상기 식 (1), (11), (2), (21) 및 (22)에서 나타내는 재료의 어느 1개로부터 실질적으로 이루어지는 층)이다. 바람직하게는, 양쪽의 유전체층이, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이다. 그 경우, 양쪽의 유전체층은, 동일 조성의 층으로서 좋으며, 혹은 다른 조성의 층으로서 좋다.
본 발명의 정보기록 매체는 기판의 한 방향의 표면에, 반사층, 제2의 유전체층, 기록층 및 제1의 유전체층이 이와 같은 순서대로 형성된 구성을 가지는 것이면 좋다. 이 구성은, 광이 입사하는 기판의 두께를 얇게 할 필요가 있을 경우에 채용된다. 구체적으로는, 파장 405nm 부근의 단파장의 레이저광으로써 기록 재생할 경우에, 대물 렌즈의 개구수 NA를 예를 들면 0.85로 크게 하고, 초점위치를 얕게 할 경우에, 이 구성의 정보기록 매체가 사용된다. 이러한 파장 및 개구수 NA를 사용하기 위해서는, 광이 입사하는 기판의 두께를 예를 들면 60∼120㎛ 정도로 할 필요가 있다. 그와 같은 얇은 기판의 표면에는 층을 형성하는 것이 곤란하다. 따라서, 이 구성의 정보기록 매체는 광이 입사되지 않는 기판을 지지체로서, 그 한쪽 표면에 반사층 등을 순차 형성함으로써, 형성된 것으로서 특정된다.
본 발명의 정보기록 매체가 이 구성을 가질 경우, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층 중, 적어도 1개의 유전체층이, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이다. 바람직하게는, 양쪽의 유전체층이, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이다. 그 경우, 양쪽의 유전체층은, 동일조성의 층으로서 좋으며, 혹은 다른 조성의 층으로서 좋다.
본 발명은 또한, 본 발명의 정보기록 매체를 제조하는 방법으로서, 상술한 Zr-Zn-S-O계 재료층을, 스퍼터링법으로서 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법을 제공한다. 스퍼터링법에 의하면, 스퍼터링 타겟의 조성과 거의 같은 조성을 가지는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 형성할 수 있다. 따라서, 이 제조 방법에 따르면, 스퍼터링 타겟을 적절하게 선택함으로써, 소망의 조성의 Zr-Zn-S-O계 재료층을 용이하게 형성할 수 있다.
구체적으로는, 스퍼터링 타겟으로서, 하기의 식 (10):
ZrbZncSdO100-b-c-d (원자％)…（10)
(상기 식에서, b, c 및 d는 각각, 11b30, 5c27, cd2c＜40의 범위 내에 있고, 또한 40b+c+d80이다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 식 (10)은, 후술하는 식 (110)으로 나타내는 재료를 원소 조성으로 나타낸 식에 상당한다. 따라서, 이 타겟에 따르면, 상기 식 (10)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층을 형성할 수 있다.
스퍼터링에 의한 형성되는 층의 원소조성은, 스퍼터링 장치, 스퍼터링 조건 및 스퍼터링 타겟의 치수 등에 의해, 스퍼터링 타겟의 원소조성과 다른 경우가 있다. 그러한 차이가, 상기 식 (10)에서 나타내는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 사용했을 경우에 생긴다고 해도, 형성되는 층의 원소조성은, 적어도 상기 식 (1)으로 나타내는 것이 된다.
본 발명의 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서는, 스퍼터링 타겟으로서, 식 (110):
(ZrO2)X(Zn-S)100-X (mol％)…(110)
(상기 식에서, Ⅹ는 50Ⅹ80이다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 사용하여도 좋다. 이것은, 스퍼터링 타겟의 조성을, ZrO2와 Zn-S의 비율로 나타낸 식에 상당한다. 이렇게 스퍼터링 타겟을 특정하고 있는 것은, 통상, Zr, Zn, S 및 O를 포함하는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟은 이 2개의 성분 조성이 표시되어서 판매되어 있는 것에 따른다. 또한, 발명자는, 시판의 스퍼터링 타겟의 Ⅹ선 마이크로 아날라이저로 분석해서 얻은 원소조성이, 표시되어 있는 조성으로부터 산출되는 원소조성과 거의 같아지는 것을(즉, 조성 표시(공칭 조성)가 적정한 것) 확인하고 있다. 따라서, 이 스퍼터링 타겟에 따르면, 식 (11)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이 형성된다.
본 발명의 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서는, Si를 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 형성하기 위해서, 스퍼터링 타겟으로서,
ZreSifZngShO100-e-f-g-h (원자％)…(20)
(상기 식에서, e, f, g 및 h는 각각, 3e27, 1＜f20, 5g27, gh2g＜40의 범위 내에 있고, 또한 40e+f+g+h80이다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 이용하면 좋다. 이 스퍼터링 타겟을 사용하면, 식 (21) 또는 식 (2)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이 형성된다.
본 발명의 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서는, 스퍼터링 타겟으로서, 식 (210):
(ZrO2)y(SiO2)z(Zn-S)100-y-z (mol％)…(210)
(상기 식에서, y 및 z는 각각, 20y70 및 10z50의 범위 내에 있고, 또한 50y+z80이다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 사용하면 좋다. 이렇게 스퍼터링 타겟을 특정하고 있는 것은, Zr, Zn, Si, S 및 O을 포함하는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟이, 통상, ZrO2, SiO2 및 Zn-S의 조성이 표시되어서, 판매되어 있는 것에 따른다. 발명자들은, 식 (210)과 같이 조성이 표시되어 있는 타겟에 대해서도, 조성 표시(즉, 공칭 조성)가 적정한 것을 확인하고 있다. 따라서, 이 스퍼터링 타겟에 따르면, 식 (21)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이 형성된다.
상기 식 (210)으로 나타내는 스퍼터링 타겟은, ZrO2와 SiO2를 거의 같은 비율로 포함하는 것이면 좋다. 그 경우, 스퍼터링 타겟은, 식 (220):
(ZrSiO4)a(Zn-S)100-a (mol％) …(220)
(상기 식에서, a는, 33a67의 범위 내에 있다)로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 것이다. 이 스퍼터링 타겟에 따르면, 식 (22)으로 나타나는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이 형성된다.
상기 식 (10), (110), (20), (210) 및 (220)은, 모두 1(S의 원자수)/(Zn의 원자수)2의 관계를 만족한다. 따라서, 이들 식으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 사용하면, 1(S의 원자수)/(Zn의 원자수)2의 관계에 있는 Zr-Zn-S-O계 재료층이 형성된다.
[발명의 실시의 형태]
이하, 본 발명의 실시의 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시의 형태는 예시적인 것이며, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.
(실시의 형태 1)
본 발명의 실시의 형태 1로서, 레이저광을 이용해서 정보의 기록 및 재생을 실시하는 광 정보기록 매체의 일례를 설명한다. 도 1에, 그 광 정보기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 1에 나타내는 정보기록 매체(25)는 기판(1)의 한 방향의 표면에, 제1의 유전체층(2), 기록층(4), 제2의 유전체층(6), 광 흡수 보정층(7) 및 반사층(8)이 이와 같은 순서대로 형성되어, 더욱이 접착층(9)에서 더미 기판(10)이 접착된 구성을 가진다. 이 구성의 정보기록 매체는, 파장 660nm 부근의 적색영역의 레이저빔으로써 기록 재생하는 4.7GB/DVD-RAM으로서 사용할 수 있다. 이 구성의 정보기록 매체에는, 기판(1) 측에서 레이저광(12)이 입사되어, 그것에 의해 정보의 기록 및 재생이 실시된다. 정보기록 매체(25)는 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)을 가지지 않고 있는 점에 있어서 도 9에 나타내는 종래의 정보기록 매체(31)와 상이하다.
실시의 형태 1에 있어서는, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)이 함께, Zr-Zn-S-O계 재료층이다.
일반적으로, 유전체층의 재료에는, 1)투명인 것, 2)융점이 높고, 기록 시에 용융하지 않는 것, 및 3)칼코겐 재료인 기록층과의 밀착성이 양호한 것이 요구된다. 투명한 것은, 기판(1) 측에서 입사된 레이저광(12)을 통과시켜서 기록층(4)에 도달시키기 위해서 필요한 특성이다. 이 특성은, 특히 입사측의 제1의 유전체층에 요구된다. 높은 융점은, 피크 전력 레벨의 레이저광을 조사했을 때에, 유전체층의 재료가 기록층에 혼입하지 않는 것을 확보하기 위해서 필요한 특성이다. 유전체층의 재료가 기록층에 혼입하면, 반복 재기록 성능이 현저하게 저하한다. 칼코겐 재료인 기록층과의 밀착성이 양호한 것은, 정보기록 매체의 신뢰성을 확보하기 위해서 필요한 특성이다. 또한, 유전체층의 재료는, 얻을 수 있는 정보기록 매체가, 종래의 정보기록 매체(즉, ZnS-20mol％ SiO2로 이루어지는 유전체층과 기록층과의 사이에 계면층이 위치하는 매체)와 동등하거나 그 이상의 기록 감도를 가지도록 선택할 필요가 있다.
Zr-Zn-S-O계 재료층은, ZrO2와 Zn-S의 혼합물로부터 실질적으로 이루어지는 층인 것이 바람직하다. ZrO2는 투명하며, 높은 융점(약 2700℃)을 가지고, 또한 산화물 중에서는 열전도율이 낮은 재료이다. Zn-S는, 칼코겐 재료인 기록층과의 밀착성이 좋다. 따라서, 이 2종류의 성분의 혼합물을 포함하는 층을 제1 및 제2의 유전체층(2, 6)으로서 이들을 도시하는 바와 같이 기록층(4)과 접하도록 형성함으로써, 반복 재기록 성능이 우수한, 또한 기록층과 유전체층과의 사이의 밀착성이 양호한 정보기록 매체(25)를 실현할 수 있다. ZrO2와 Zn-S의 혼합물은, 상기 식 (11), 즉, (ZrO2)X(Zn-S)100-X(mol%)로 나타낸다. ZrO2의 함유량(즉, X)은 반복 재기록 성능을 확보하기 위해서, 50mol％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 기록층과의 밀착성을 확보하기 위해서, Zn-S의 함유량은 20mol％ 이상인 것이 바람직하다. 따라서, Ⅹ은 50 이상 80 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기한 바와 같이 Zn-S는, S의 원자수/Zn의 원자수가 1 이상 2 이하인 화합물이다.
제1 및 제2의 유전체층(2, 6), Si를 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층이면 좋다. Si을 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층은, ZrO2, Zn-S 및 SiO2의 혼합물로부터 실질적으로 이루어지고 있는 것이 바람직하다. 이 혼합물은, 상기 식 (21), 즉, (ZrO2)Y(SiO2)Z(Zn-S)100-Y-Z(mol％)로 나타낸다. 이 식에 있어서, Y 및 Z는 각각, 20Y70, 10Z50의 범위 내에 있고, 50Y+Z80이다.
SiO2을 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층은, 정보기록 매체의 기록 감도를 높인다. 또한, SiO2의 비율을 조정함으로써, 기록 감도를 조정하는 것이 가능해진다. SiO2에 의해 기록 감도를 높게 하기 위해서는, 혼합물중의 SiO2의 함유량은, 적어도 10mol％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, SiO2의 함유량이 많으면 기록층(4)과의 밀착성이 나빠지기 때문에, SiO2의 함유량은 50mo1％ 이하인 것이 바람직하다. ZrO2 및 Zn-S가 나타내는 기능은, 먼저 설명한 바와 같으며, 적절한 비율로 혼합됨으로써, 정보기록 매체(22)의 성능을 적절한 것으로 한다. ZrO2-SiO2-(Zn-S)혼합물의 경우, 기록층과의 밀착성을 확보하기 위해서, (Zn-S)는 20mol％ 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 기록층(4)에의 S의 확산이 생기지 않도록, (Zn-S)의 함유량은 50mol％ 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 식 (21)에 있어서, Y+Z의 범위는, 50 이상 80 이하인 것이 바람직하다.
상기 SiO2를 포함하는 Zr-Zn-S-O계 재료층은, ZrO2와 SiO2를 거의 같은 비율로 포함해도 좋다. 그 경우, ZrO2와 SiO2는, ZrSiO4를 형성하고 있는 것이 바람직하다. ZrSiO4가 형성되어 있는 혼합물은, 상기 식 (22), 즉, (ZrSiO4)A(Zn-S)
100-A(mol％)로서 나타낸다. 이 식에 있어서, A는 33A67의 범위 내에 있다.
ZrSiO4는, 투명하고 높은 융점(약 2550℃)을 용융하고, 또한 산화물 중에서는 열전도율이 낮은 재료이다. 따라서, 이 ZrSiO4와, 기록층과의 밀착성이 양호한 Zn-S와의 조합으로 이루어지는 층을, 제1유전체층(2) 및/또는 제2유전체층(6)로 해서 기록층(4)과 접하도록 배치함으로써, 반복 재기록 성능이 우수하고 또한 기록층과 유전체층과의 사이의 밀착성이 양호한 정보기록 매체(25)를 실현할 수 있다. 양호한 반복 재기록 성능을 확보하기 위해서, ZrSiO4-(Zn-S) 중 ZrSiO4함유량은 33mol％ 이상인 것이 바람직하다. 양호한 밀착성을 확보하기 위해서, Zn-S함유량은 33mol％ 이상이 바람직하다. 따라서, 상기 식 (22)에 있어서, A는 33A67의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층에 있어서, S의 원자수는 Zn의 원자수보다 많아도 좋다. 그 경우, S의 원자수는 Zn의 원자수의 2배 이하인 것이 바람직하다. S의 원자수가 많을수록, 기록층과 Zr-Zn-S-O계 재료층과의 밀착성이 양호해지는 경향이 있다. 이것은, Zn과 결합하지 않는 잉여의 S가, 기록층과 이 층과의 밀착성을 향상시키는 역할을 하고 있기 때문이라고 생각된다. 한편, S의 원자수가 많아질수록 보다 많은 S가 기록층으로 확산하기 때문에, 기록층의 결정화 성능이 저하하거나 또는 광학적인 변화(｜Rc-Ra｜)가 작아진다. 따라서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)의 비율은, 기록층에의 밀착성과 S의 기록층에의 확산의 정도를 고려해서 선택할 필요가 있다.
또한, 산화물 황화물 혼합 유전체층의 조성은, 예를 들면 Ⅹ선 마이크로 애널라이저(ⅩMA)나 러더포드 후방산란(Rutherford backscattering;RBS)에 의해 측정할 수 있고, 구조는, 예를 들면 Ⅹ선 회절에 의해 분석할 수 있다.
조성을 분석하면, 포함되는 각각의 원소의 원자％를 얻을 수 있다. 예를 들면, 식 (11)으로 나타내는 재료에 있어서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)=1이며, Ⅹ=50의 경우, 원소조성은, 대체로 Zr20O40Zn20S20(원자％)이 된다. 또한, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)=2이며, Ⅹ=80일 경우, 조성은, 원소조성은, 대체로 Zr26.7O53.3Zn6.7S13.3(원자％)이 된다. 이 원소조성은 모두 식 (1)의 B, C, D 및 B+C+D의 범위를 만족한다.
또한, 식 (21)으로 나타내는 재료에 있어서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)=1이며, 또한 Y=20, Z=30일 경우, 원소조성은, 대체로 Zr8Si12O40Zn20
S20(원자％)이 된다. 또한, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)=2이며, 또한 Y=70, Z=10일 경우, 원소조성은, 대체로 Zr23.3Si3.3O53.3Zn6.7S13.4(원자％)가 된다. 이들 조성은, 모두, 식 (2)의 E, F, G 및 H,및 E+F+G+H의 범위를 만족한다.
식 (22)으로 나타내는 재료에 있어서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)=1이며, 또한 A=33일 경우, 원소조성은, 대체로 Zr9.9Si9.9O39.8Zn20.2S
20.2(원자％)가 된다. 또한, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)=2이며, 또한 A=67의 경우, 원소조성은, 대체로 Zr13.4Si13.4O53.4Zn6.6S13.2(원자％)가 된다.
제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)은, 각각의 광로 길이(즉, 유전체층의 굴절율 n과 유전체층의 막 두께 d와의 곱 nd)를 변경함으로써, 결정상의 기록층(4)의 광 흡수율 Ac(％)과 비정질상의 기록층(4)의 광 흡수율 Aa(%), 기록층(4)이 결정상일 때의 정보기록 매체(25)의 광 반사율 Rc(％)과 기록층(4)이 비정질상일 때의 정보기록 매체(25)의 광 반사율 Ra(％), 기록층(4)이 결정상인 부분과 비정질상인 부분의 정보기록 매체(25)의 광의 위상차 △Φ을 조정하는 기능을 가진다. 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 하고, 신호 품질을 올리기 위해서는, 반사율차(｜Rc-Ra｜) 또는 반사율비 (Rc/Ra)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 기록층(4)이 레이저광을 흡수하도록, Ac 및 Aa도 큰 것이 바람직하다. 이들 조건을 동시에 만족하도록 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)의 광로 길이를 결정한다. 그들 조건을 만족하는 광로 길이는, 예를 들면 매트릭스법(예를 들면 쿠보타 히로시 저 「파동광학」 이와나미 신서(신간서적), 1971년, 제3장을 참조)에 근거하는 계산에 의해 정확하게 결정할 수 있다.
상기에 있어서 설명한 Zr-Zn-S-O계 재료는, 그 조성에 따라서 다른 굴절율을 가진다. 상기 식 (11)으로 나타내는 재료는 2.3∼2.4의 굴절율을 가지고, 상기 식 (21)으로 나타내는 재료는 1.8∼2.4의 굴절율을 가지고, 상기 식 (22)에서 나타내는 재료는 1.8∼2.1의 굴절율을 가진다. 유전체층의 굴절율을 n, 막 두께를 d(nm), 레이저광(12)의 파장을 λ(nm)로 했을 경우, 광로 길이 nd는, nd=aλ로 나타낸다. 여기에서, a는 정의 수로 한다. 정보기록 매체(25)의 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 해서 신호 품질을 향상시키기 위해서는, 예를 들면, 15％Rc 또한 Ra2％인 것이 바람직하다. 또한, 재기록에 의한 마크 왜곡을 없애거나 작게 하기 위해서는, 1.1Ac/Aa인 것이 바람직하다. 이들의 바람직한 조건이 동시에 만족되도록 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)의 광로 길이(aλ)를, 매트릭스법에 근거하는 계산에서 의해 정확하게 구했다. 얻어진 광로 길이(aλ) 및 λ 및 n으로부터, 유전체층의 두께 d를 구했다. 그 결과, 제1의 유전체층(2)의 두께는, 바람직하게는 100nm∼200nm이며, 보다 바람직하게는 130nm∼170nm인 것을 알았다. 또한, 제2의 유전체층(6)의 두께는 바람직하게는, 20nm∼70nm이며 보다 바람직하게는 30nm∼60nm인 것을 알았다.
기판(1)은, 통상, 투명한 원반형의 판이다. 유전체층 및 기록층 등을 형성하는 쪽의 표면에는, 레이저광을 이끌기 위한 안내 홈이 형성되어 있어도 좋다. 안내 홈을 기판에 형성했을 경우, 기판의 단면을 보면, 그루브(groove)와 랜드부가 형성된다. 그루브는 2개의 인접하는 랜드부의 사이에 위치한다고도 할 수 있다. 따라서, 안내 홈이 형성된 표면은, 측벽에서 연결된 정상면과 저면을 가지게 된다. 본 명세서에 있어서, 저면을 「그루브면」이라고 부르고, 정상(頂上)면을 「랜드면」이라고 부른다. 따라서, 도 1∼도 6에 있어서, 면(23)은 그루브면에 상당하고, 면(24)은 랜드면에 상당한다. 레이저광(12)의 방향에 있어서, 그루브면은 항상 레이저광(12)에 가까운 측에 있고, 랜드면은 항상 레이저광으로부터 먼 측에 있다. 기록 마크는, 기록층에 있어서, 그루브면에 상당하는 기록층의 표면에 기록되거나(그루브 기록), 랜드면에 상당하는 기록층의 표면에 기록되거나(랜드 기록) 혹은 그루브 및 랜드 양쪽의 면에 상당하는 기록층의 표면에 기록된다(랜드 그루브 기록). 도 1에 나타내는 양태에 있어서, 기판(1)의 그루브면(23)과 랜드면(24)의 단차는 40nm∼60nm인 것이 바람직하다. 후술하는 도 2, 도 3 및 도 6에 나타내는 양태의 정보기록 매체를 구성하는 기판(1)에 있어서도 그루브면(23)과 랜드면(24)의 단차는 이 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 층을 형성하지 않는 측의 표면은, 평활한 것이 바람직하다. 기판(1)의 재료로서, 폴리카보네이트, 아모르파스 폴리오레핀 혹은 PMMA와 같은 수지, 또는 유리를 들 수 있다. 성형성, 가격 및 기계강도를 고려하면, 폴리카보네이트가 바람직하게 사용된다. 도시한 형태에 있어서, 기판(1)의 두께는, 0.5∼0.7mm 정도이다.
기록층(4)은, 광의 조사 또는 전기적 에너지의 인가에서 의해, 결정상과 비정질상과의 사이에서 상변태를 일으키고, 기록 마크가 형성되는 층이다. 상변태가 가역적이면, 소거나 재기록을 실행할 수 있다. 가역적 상변태 재료로서는, 고속결정화 재료인, Ge-Sb-Te 혹은 Ge-Sn-Sb-Te를 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Ge-Sb-Te의 경우, GeTe-Sb2Te3 의(擬) 2원계 조성인 것이 바람직하고, 그 경우, 4Sb2Te3
GeTe25Sb2Te3인 것이 바람직하다. GeTe＜4Sb2Te3의 경우, 기록전후의 반사광량의 변화가 작고, 판독 신호의 품질이 저하한다. 25Sb2Te3＜GeTe의 경우, 결정상과 비정질상간의 체적 변화가 크고, 반복 재기록 성능이 저하한다. Ge-Sn-Sb-Te는, Ge-Sb-Te보다도 결정화 속도가 빠르다. Ge-Sn-Sb-Te는, 예를 들면, GeTe-Sb2Te3 의 2원계 조성의 Ge의 일부를 Sn로써 치환한 것이다. 기록층(4)에 있어서, Sn의 함유량은 20원자％ 이하인 것이 바람직하다. 20원자％을 넘으면, 결정화 속도가 너무 빠르면, 비정질상의 안정성이 손상되어, 기록 마크의 신뢰성이 저하한다. Sn의 함유량은 기록 조건에 맞춰서 조정할 수 있다.
또한, 기록층(4)은 Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Bi-Te, Ge-Sb-Bi-Te,또는 Ge-Sn-Sb-Bi-Te와 같은 Bi를 포함하는 재료로 형성할 수도 있다. Bi은 Sb보다도 결정화하기 쉽다. 따라서, Sb의 적어도 일부를 Bi로써 치환함으로써도, 기록층의 결정화 속도를 향상시킬 수 있다.
Ge-Bi-Te는, GeTe와 Bi2Te3의 혼합물이다. 이 혼합물에 있어서는, 8Bi2Te3
GeTe25Bi2Te3인 것이 바람직하다. GeTe＜8Bi2Te3의 경우, 결정화 온도가 저하하고, 기록 보존성이 열화하기 쉬워진다. 25Bi2Te3＜GeTe의 경우, 결정상과 비정질상간의 체적변화가 크고, 반복 재기록 성능이 저하한다.
Ge-Sn-Bi-Te는, Ge-Bi-Te의 Ge의 일부를 Sn로써 치환한 것에 상당한다. Sn의 치환 농도를 조정하여, 기록 조건에 맞춰서 결정화 속도를 제어하는 것이 가능하다. Sn 치환은 Bi 치환과 비교해서, 기록층의 결정화 속도의 미세한 조정에 보다 적합하다. 기록층에 있어서, Sn의 함유량은 10원자％ 이하인 것이 바람직하다. 10원자％를 초과하면, 결정화 속도가 지나치게 빨라지기 때문에, 비정질상의 안정성이 손상되어, 기록 마크의 보존성이 저하한다.
Ge-Sn-Sb-Bi-Te은 Ge-Sb-Te의 Ge의 일부를 Sn으로 치환하고 또한 Sb의 일부를 Bi로 치환한 것에 상당하다. 이것은 GeTe, SnTe, Sb2Te3 및 Bi2Te3
의 혼합물에 상당하다. 이 혼합물에 있어서는 Sn 치환 농도와 Bi 치환 농도를 조정해서, 기록 조건에 맞추어서 결정화 속도를 제어하는 것이 가능하다. Ge-Sn-Sb-Bi-Te에 있어서는, 4(Sb-Bi)2Te3
(Ge-Sn)Te25(Sb-Bi)2Te3인 것이 바람직하다. (Ge-Sn)Te＜4(Sb-Bi)2Te3인 경우, 기록 전후의 반사광량의 변화가 작고, 판독 신호 품질이 저하한다. 25(Sb-Bi)2Te3＜(Ge-Sn)Te의 경우, 결정상과 비정질상간의 체적변화가 크고, 반복 재기록 성능이 저하한다. 또한, 기록층에 있어서, Bi의 함유량은 10원자% 이하인 것이 바람직하고 Sn의 함유량은 20원자% 이하인 것이 바람직하다. Bi 및 Sn의 함유량이 각각 이 범위 내에 있으면, 양호한 기록 마크의 보존성을 얻을 수 있다.
가역적으로 상변태를 일으키는 재료로서는 그 밖에 Ag-In-Sb-Te, Ag-In-Sb-Te-Ge, Sb를 70원자% 이상 함유하는 Ge-Sb-Te를 들 수 있다.
비가역적 상변태 재료로서는, 일본국 특허공보 평7-25209공보(특허 제2006849호)에 개시되는 바와 같이, TeOx+α(α는 Pd, Ge 등이다)를 이용하는 것이 바람직하다. 기록층이 비가역적 상변태 재료인 정보기록 매체는 기록이 1번만 가능한 소위 라이트 원스 타입의 것이다. 그와 같은 정보기록 매체에 있어서도, 기록시의 열에 의해 유전체층중의 원자가 기록층 중에 확산하여, 신호의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 재기록 가능한 정보기록 매체뿐만 아니라, 라이트 원스형의 정보기록 매체에도 바람직하게 적용된다.
기록층(4)은 상기와 같이, 그 두께가 15nm 이하인 것이 바람직하고, 12nm 이하인 것이 보다 바람직하다.
광 흡수 보정층(7)은, 상기와 같이, 기록층(4)이 결정상태일 때의 광 흡수율 Ac과 비정질 상태일 때의 광 흡수율 Aa의 비, Ac/Aa를 조정하고, 재기록 시에 마크 형상이 왜곡되지 않도록 하는 작용이 있다. 광 흡수 보정층(7)은 굴절율이 높고, 또한 적당히 광을 흡수하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 굴절율 n이 3 이상 6 이하, 감쇄 계수 k가 1 이상 4 이하인 재료를 이용하여, 광 흡수 보정층(7)을 형성할 수 있다. 구체적으로는, Ge-Cr 및 Ge-Mo 등의 비정질의 Ge 합금, Si-Cr, Si-Mo 및 Si-W 등의 비정질의 Si합금, Te화물 및 Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, SnTe 및 PbTe 등의 결정성의 금속, 반금속 및 반도체 재료로 선택되는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 광 흡수 보정층(7)의 막 두께는, 20nm∼80nm인 것이 바람직하고, 30nm∼50nm인 것이 보다 바람직하다.
반사층(8)은, 광학적으로는 기록층(4)에 흡수되는 광량을 증대시켜, 열적으로는 기록층(4)에 생긴 열을 신속하게 확산시켜서 기록층(4)을 급냉하고, 비정질화하기 쉽게 하는 기능을 가진다. 또한, 반사층(8)은 기록층(4) 및 유전체층(2, 6)을 포함하는 다층막을 사용 환경으로부터 보호한다. 반사층(8)의 재료로서는, 예를 들면, Al, Au, Ag,및 Cu 등의 열전도율의 높은 단체 금속 재료를 들 수 있다. 반사층(8)은, 그 내습성을 향상시킬 목적으로 및/혹은 열전도율 또는 광학특성(예를 들면, 광반사율, 광흡수율 또는 광투과율)을 조정할 목적으로, 상기의 금속 재료로 선택되는 1개 또는 복수의 원소에, 다른 1개 또는 복수의 원소를 첨가한 재료를 사용하여 형성해서 좋다. 구체적으로는, Al-Cr, Al-Ti, Ag-pd, Ag-Pd-Cu, Ag-Pd-Ti 또는 Au-Cr 등의 합금 재료를 이용할 수 있다. 이들 재료는 모두 내식성이 우수하고 또한 급냉 기능을 가지는 우수한 재료이다. 마찬가지의 목적은, 반사층(8)을 2 이상의 층에서 형성함으로써도 달성될 수 있다. 반사층(8)의 두께는 50∼180nm인 것이 바람직하고, 60nm∼100nm인 것이 보다 바람직하다.
도시된 정보기록 매체(25)에 있어서, 접착층(9)은 더미 기판(10)을 반사층(8)에 접착하기 위해서 설치된다. 접착층(9)은, 내열성 및 접착성이 높은 재료, 예를 들면, 자외선 경화성 수지 등의 접착수지를 이용하여 형성해도 좋다. 구체적으로는, 아크릴수지를 주성분으로 하는 재료 또는 에폭시 수지를 주성분으로 하는 재료로, 접착층(9)을 형성해도 좋다. 또한, 필요에 따라서, 접착층(9)을 형성하기 전에, 자외선경화성 수지로 된 두께 5∼20㎛의 보호층을 반사층(8)의 표면에 형성해도 좋다. 접착층(9)의 두께는 바람직하게는 15∼40㎛이며, 보다 바람직하게는 20∼35㎛이다.
더미 기판(10)은, 정보기록 매체(25)의 기계적 강도를 높이는 동시에, 제1의 유전체층(2)으로부터 반사층(8)까지의 적층체를 보호한다. 더미 기판(10)의 바람직한 재료는, 기판(1)의 바람직한 재료와 같다. 더미 기판(10)을 서로 붙이게 한 정보기록 매체(25)에 있어서, 기계적인 휘어짐 및 왜곡 등이 발생하지 않도록, 더미 기판(10)과 기판(1)은, 실질적으로 동일 재료로 형성되어, 같은 두께를 가지는 것이 바람직하다.
실시의 형태 1의 정보기록 매체는, 1개의 기록층을 가지는 한면 구조 디스크이다. 본 발명의 정보기록 매체는, 2개의 기록층을 가져도 좋다. 예를 들면, 실시의 형태 1에 있어서 반사층(8)까지 적층한 것을, 반사층(8)끼리를 대향하게 해서, 접착층을 사이에 두고 서로 접착함으로써, 양면 구조의 정보기록 매체를 얻을 수 있다. 이 경우, 2개의 적층체의 접착은 접착층을 지효성 수지로 형성하고, 압력과 열의 작용을 이용해서 실시한다. 반사층(8) 위에 보호층을 형성할 경우에는, 보호층까지 형성한 적층체를 보호층끼리를 대향하게 해서 서로 접착함으로써, 양면 구조의 정보기록 매체를 얻는다.
계속해서, 실시의 형태 1의 정보기록 매체(25)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보기록 매체(25)는 안내 홈(그루브면(23)과 랜드면(24))이 형성된 기판(1)을 성막 장치에 배치하고, 기판(1)의 안내 홈이 형성된 표면에 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정(공정 a), 기록층(4)을 성막하는 공정(공정 b), 제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정(공정 c), 광 흡수 보정층(7)을 성막하는 공정(공정 d) 및 반사층(8)을 성막하는 공정(공정 e)을 순차 실시하고, 또한, 반사층(8)의 표면에 접착층(9)을 형성하는 공정 및 더미 기판(10)을 서로 접착하는 공정을 실시함으로써, 제조한다. 이하의 설명을 포함하는 본 명세서에 있어서, 각층에 관해서, 「표면」이라고 할 때는, 특히 이유가 없는 한, 각 층이 형성되었을 때의 노출하고 있는 표면(두께 방향으로 수직인 표면)을 가리키는 것으로 한다.
최초에, 기판(1)의 안내 홈이 형성된 면에, 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정 a를 실시한다. 공정 a는, 스퍼터링에 의해 실시된다. 스퍼터링은, 고주파전원을 이용하고, Ar가스 분위기중 또는 Ar가스와 산소와의 혼합 가스 분위기 중에서 실시한다.
공정 a에서 사용되는 스퍼터링 타겟으로서는, 상기의 식 (110), 즉, (ZrO2)X(Zn-S)100-X(mol％)로서 나타내고, Ⅹ가 50Ⅹ80의 범위 내에 있는 재료로 실질적으로 이루어지는 타겟을 사용할 수 있다. 이 타겟에 따르면, 상기 식 (11)에서 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이 형성된다.
혹은, 스퍼터링 타겟은, 상기의 식 (210), 즉, (ZrO2)y(SiO2)z(Zn-S)
100-y-z(mol％)로서 나타내고, y 및 z가 각각, 20y70 및 10z50의 범위 내에 있고 또한 50y+z80인 재료로 실질적으로 이루어지는 타겟을 사용할 수 있다. 이 타겟에 따르면, 상기 식 (21)에서 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이 형성된다.
혹은, 스퍼터링 타겟은, 상기의 식 (220), 즉, (ZrSiO4)a(Zn-S)100-a(mol％)에서 나타내고, a가 33a67의 범위 내에 있는 재료로 실질적으로 이루어지는 것이면 좋다. 이 타겟에 따르면, 식 (22)으로 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이 형성된다.
이어서, 공정 b를 실시하고, 제1의 유전체층(2)의 표면에, 기록층(4)을 성막한다. 공정 b도 또한, 스퍼터링에 의해 실시된다. 스퍼터링은, 직류 전원을 이용하고, Ar가스 분위기중, 또는 Ar가스와 N2가스의 혼합 가스 분위기 중에서서 실시한다. 스퍼터링 타겟은, Ge-Sb-Te, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Bi-Te, Ge-Sb-Bi-Te, Ge-Sn-Sb-Bi-Te, Ag-In-Sb-Te 및 Sb-Te 중, 어느 1개의 재료를 포함하는 것을 사용한다. 성막 후의 기록층(4)은 비정질 상태이다.
이어서, 공정 c를 실시하여, 기록층(4)의 표면에, 제2의 유전체층(6)을 성막한다. 공정 c는, 공정 a와 마찬가지로 실시된다. 제2의 유전체층(6)은, 제1의 유전체층(2)과는 다른 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용해서 형성해서 좋다.
이어서, 공정 d를 실시하여, 제2의 유전체층(6)의 표면에, 광 흡수 보정층(7)을 성막한다. 공정 d에 있어서는, 직류 전원 또는 고주파전원을 이용하여 스퍼터링을 실시한다. 스퍼터링 타겟으로서, Ge-Cr 및 Ge-Mo 등의 비정질 Ge합금, Si-Cr 및 Si-Mo 등의 비정질 Si합금, Te화물 및 Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, SnTe 및 PbTe 등의 결정성의 금속, 반금속 및 반도체 재료로 선택되는 재료로 이루어지는 것을 이용한다. 스퍼터링은, 일반적으로는 Ar가스 분위기 중에서 실시한다.
이어서, 공정 e를 실시하여 광 흡수 보정층(7)의 표면에, 반사층(8)을 성막한다. 공정 e는 스퍼터링에 의해 실시된다. 스퍼터링은, 직류 전원 또는 고주파전원을 이용하여 Ar가스 분위기 중에서 실시한다. 스퍼터링 타겟으로서는, Al-Cr, Al-Ti, Ag-Pd, Ag-Pd-Cu, Ag-Pd-Ti 또는 Au-Cr 등의 합금재료로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 공정 a∼e는, 모두 스퍼터링 공정이다. 따라서, 공정 a∼e는, 1개의 스퍼터링 장치 내에 있어서, 타겟을 순차 변경해서 연속적으로 실시해도 좋다. 혹은, 공정 a∼e는 각각 독립한 스퍼터링 장치를 이용해서 실시해도 좋다.
반사층(8)을 성막한 후, 제1유전체층(2)에서 반사층(8)까지 순차 적층한 기판(1)을 스퍼터링 장치로부터 꺼낸다. 그것으로부터, 반사층(8)의 표면에, 자외선 경화성 수지를 예를 들면 스핀코트법에 의해 도포한다. 도포한 자외선 경화성 수지에, 더미 기판(10)을 밀착시켜서, 자외선을 더미 기판(10) 측에서 조사하여, 수지를 경화시켜, 접착 공정을 종료시킨다.
접착 공정이 종료한 후는, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시한다. 초기화 공정은, 비정질 상태인 기록층(4)을 예를 들면 반도체 레이저를 조사하여, 결정화 온도이상으로 승온하여 결정화시키는 공정이다. 초기화 공정은 접착 공정 전에 실시해도 좋다. 이렇게, 공정 a∼e, 접착층의 형성 공정 및 더미 기판의 접착 공정을 순차 실시함으로써, 실시의 형태 1의 정보기록 매체(25)를 제조할 수 있다.
(실시의 형태 2)
본 발명의 실시의 형태 2로서, 레이저광을 이용해서 정보의 기록 및 재생을 실시하는 광 정보기록 매체의 다른 예를 설명한다. 도 2에, 그 광 정보기록 매체의 일부단면을 나타낸다.
도 2에 나타내는 정보기록 매체(26)는 기판(1) 한쪽의 표면에, 제1의 유전체층(2), 기록층(4), 제2의 계면층(105), 제3의 유전체층(106), 광 흡수 보정층(7) 및 반사층(8)이 이와 같은 순서대로 형성되고, 또한 접착층(9)에 더미 기판(10)이 접착된 구성을 가진다. 도 2에 나타내는 정보기록 매체(26)는 제1의 계면층(103)을 가지고 있지 않은 점에 있어서, 도 9에 나타내는 종래의 정보기록 매체(31)와 상이하다. 또한, 정보기록 매체(26)는 기록층(4) 상에 제2의 계면층(105)을 통해서 제2의 유전체층(106)이 적층되어 있는 점에 있어서, 도 1에 나타내는 실시의 형태 1의 정보기록 매체(25)와 상이하다. 정보기록 매체(26)에 있어서는, 제1의 유전체층(2)이, 실시의 형태 1과 마찬가지로, Zr-Zn-S-O계 재료층이다. 그 외, 도 2에 있어서, 도 1에서 사용한 부호와 같은 부호는, 같은 요소를 나타내고, 도 1을 참조해서 설명한 재료 및 방법으로 형성되는 것이다. 따라서, 도 1에 관련되어서 이미 설명한 요소에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
이 형태의 정보기록 매체(26)는 제2의 유전체층(106)을, 종래의 정보기록 매체로 사용되던 ZnS-20mo1％ SiO2로 형성한 구성에 상당한다. 따라서, 제2의 계면층(105)은, 반복의 기록에 의해 제2의 유전체층(106)과 기록층(4)과의 사이에 생기는 물질 이동을 방지하기 위해서 설치된다. 제2의 계면층(105)은, Si-N, Al-N, Zr-N, Ti-N, Ge-N, Cr-N 혹은 Ta-N 등의 질화물 또는 이들을 포함하는 질화산화물 또는 A12O3, Cr2O3, HfO2, SiO2, Ta
2O5, TiO2 혹은 ZrO2 등의 산화물, 탄소, 또는 SiC 등의 탄화물, 또는 LaF3 등의 불화물로 형성된다. 혹은, 이들 화합물을 혼합한 Ge-Cr-N, ZrO2-Cr2O3, ZrO2-SiO2-C, ZrO2-SiO
2-Cr2O3, ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF
3, HfO2-SiO2-Cr2O3, Ta2O5-Cr2O3, 또는 Ta2
O5-Cr2O3-LaF3 등을 이용할 수도 있다. 혹은, 제2의 계면층(105)은, Zr-Zn-S-O계 재료층이라도 좋다. 계면층의 두께는 1∼10nm인 것이 바람직하고, 2∼5nm인 것이 보다 바람직하다. 계면층의 두께가 크면, 기판(1)의 표면에 형성된 제1의 유전체층(2)에서 반사층(8)까지의 적층체의 광 반사율 및 광 흡수율이 변화하여 기록 소거 성능에 영향을 준다.
계속해서, 실시의 형태 2의 정보기록 매체(26)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보기록 매체(26)는 기판(1)의 안내 홈이 형성된 표면에 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정(공정 a), 기록층(4)을 성막하는 공정(공정 b), 제2의 계면층(105)을 성막하는 공정(공정 f), 제2의 유전체층(106)을 성막하는 공정(공정 g), 광 흡수 보정층(7)을 성막하는 공정(공정 d) 및 반사층(8)을 성막하는 공정(공정 e)을 순차 실시하고, 더욱이 반사층(8)의 표면에 접착층(9)을 형성하는 공정 및 더미 기판(10)을 서로 접착하는 공정을 실시함으로써 제조된다. 공정 a, b, d,및 e는, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같기 때문에, 여기에서는 그 설명을 생략한다. 이하, 실시의 형태 1의 정보기록 매체의 제조에 있어서 실시되지 않는 공정만 설명한다.
공정 f는 기록층(4)을 형성한 나중에 실시되어, 기록층(4)의 표면에 제2의 계면층(105)을 성막하는 공정이다. 공정 f에 있어서도, 스퍼터링이 실시된다. 공정 f는 고주파전원을 사용하고, Ge를 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스와 N2가스의 혼합 가스 분위기 중에서 실시하는 반응성 스퍼터링 공정이라도 좋다. 이 반응성 스퍼터링에 따르면, Ge-N을 포함하는 계면층이 기록층(4)의 표면에 형성된다. 혹은, 공정 f에 있어서는, 고주파전원을 사용하고, ZrO2을 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기 중에서 스퍼터링을 실시하고, 그에 따라, ZrO2를 포함하는 계면층을 형성해도 좋다. 혹은, 공정 f에 있어서는, 고주파전원을 사용하고, ZrO2-SiO2-Cr2O3을 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기 중에서 스퍼터링을 실시하고, 그에 따라, ZrO2-SiO2-Cr2O3을 포함하는 계면층을 형성해도 좋다. 혹은, 공정 f에 있어서는, 고주파전원을 사용하고, LaF3을 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기 중에서 스퍼터링을 실시하고, 그에 따라, LaF3을 포함하는 계면층을 형성해도 좋다.
이어서, 공정 g를 실시하여 제2의 계면층(105)의 표면에, 제2의 유전체층(106)을 성막한다. 공정 g에 있어서는, 고주파전원을 사용하고, 예를 들면 ZnS-20mol％ SiO2로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기중, 또는 Ar가스와 O2가스의 혼합 가스 분위기 중에서, 스퍼터링을 실시한다. 그에 따라, ZnS-20mol％ SiO2로 이루어지는 층이 형성된다. 그 후, 더미 기판(10)을 접착하는 공정이 종료한 후, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같이, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시하여 정보기록 매체(26)를 얻는다.
(실시의 형태 3)
본 발명의 실시의 형태 3으로서, 레이저광을 이용해서 정보의 기록 및 재생을 실시하는, 광 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 설명한다. 도 3에, 그 광 정보기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 3에 나타내는 정보기록 매체(27)는 기판(1)의 한 방향의 표면에, 제1의 유전체층(102), 제1의 계면층(103), 기록층(4), 제2의 유전체층(6), 광 흡수 보정층(7), 및 반사층(8)이 이와 같은 순서대로 형성되고, 더욱이 접착층(9)으로 더미 기판(10)이 접착된 구성을 가진다. 도 3에 나타내는 정보기록 매체(27)는 제2의 계면층(105)을 가지지 않고 있는 점에 있어서, 도 9에 나타내는 종래의 정보기록 매체(31)와 상이하다. 또한, 정보기록 매체(27)는 기판(1)과 기록층(4)의 사이에 제1의 유전체층(102)과 제1의 계면층(103)이 이와 같은 순서대로 적층되어 있는 점에 있어서, 도 1에 나타내는 실시의 형태 1의 정보기록 매체(25)와 상이하다. 정보기록 매체(27)에 있어서는, 제2의 유전체층(6)이, 실시의 형태 1과 마찬가지로, Zr-Zn-S-O계 재료층이다. 그 외, 도3에 있어서, 도 1에서 사용한 부호와 같은 부호는, 같은 요소를 나타내고, 도 1을 참조해서 설명한 재료 및 방법으로 형성되는 것이다. 따라서, 도 1에서 이미 설명한 요소에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
이 형태의 정보기록 매체(27)는 제1의 유전체층(102)을, 종래의 정보기록 매체로 사용되어 있었던 ZnS-20mol％ SiO2로 형성한 구성에 상당한다. 따라서, 제1의 계면층(103)은, 반복의 기록에 의해 제1의 유전체층(102)과 기록층(4)과의 사이에서 생기는 물질 이동을 방지하기 위해서 설치된다. 제1의 계면층(103)의 바람직한 재료 및 두께는, 도 2를 참조해서 설명한 실시의 형태 2의 정보기록 매체(26)의 제2의 계면층(105)과 같다. 따라서, 그것에 대한 상세한 설명은 생략한다.
계속해서, 실시의 형태 3의 정보기록 매체(27)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보기록 매체(27)는 기판(1)의 안내 홈이 형성된 면에 제1의 유전체층(102)을 성막하는 공정(공정 h), 제1의 계면층(103)을 성막하는 공정(공정 i), 기록층(4)을 성막하는 공정(공정 b), 제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정(공정 c), 광 흡수 보정층(7)을 성막하는 공정(공정 d) 및 반사층(8)을 성막하는 공정(공정 e)을 순차 실시하고, 더욱이 반사층(8)의 표면에 접착층(9)을 형성하는 공정 및 더미 기판(10)을 접착하는 공정을 실시함으로써, 제조된다. 공정 b, c, d, 및 e는, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같기 때문에, 여기에서는 그 설명을 생략한다. 이하, 실시의 형태 1의 정보기록 매체의 제조에 있어서 실시되지 않는 공정만 설명한다.
공정 h는, 기판(1)의 표면에 제1의 유전체층(102)을 성막하는 공정이다. 그 구체적인 방법은, 실시의 형태 2의 제조 방법에 관련해서 설명한 공정 g와 마찬가지이다. 공정 i는, 제1의 유전체층(102)의 표면에 제1의 계면층(103)을 성막하는 공정이다. 그 구체적인 방법은, 실시의 형태 2의 제조 방법에 관련해서 설명한 공정 f와 마찬가지이다. 그 후, 더미 기판(10)을 접착하는 공정이 종료한 후, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같이, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시하여 정보기록 매체(27)를 얻는다.
(실시의 형태 4)
본 발명의 실시의 형태 4로서, 레이저광을 정보의 기록 및 재생을 실시하는, 광 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 설명한다. 도 4에, 그 광 정보기록 매체의 일부단면을 나타낸다.
도 4에 나타내는 정보기록 매체(28)는 기판(101)의 한 방향의 표면에 반사층(8), 제2의 유전체층(6), 기록층(4) 및 제1의 유전체층(2)을 이 순서대로 형성하고, 더욱이 접착층(9)으로 더미 기판(110)이 접착된 구성을 가진다. 이 정보기록 매체(28)는 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)을 가지고 있지 않은 점에 있어서 도 9에 나타내는 종래의 정보기록 매체(31)와 상이하다. 또한, 이 구성의 정보기록 매체는 광 흡수 보정층(7)을 가지고 있지 않은 점에 있어서 도 1에 나타내는 구성의 정보기록 매체(25)와 상이하다.
이 구성의 정보기록 매체(28)에는 더미 기판(110)측에서 레이저광(12)이 입사되고, 그에 따라 정보의 기록 및 재생이 실시된다. 정보기록 매체의 기록 밀도를 높게 하기 위해서는, 단파장의 레이저광을 사용하는 동시에, 레이저빔을 보다 좁히고, 기록층에 작은 기록 마크를 형성 할 필요가 있다. 빔을 좁히기 위해서는, 대물 렌즈의 개구수 NA를 보다 크게 하는 것이 필요하게 된다. 그러나 NA가 커지면, 초점 위치가 얕아진다. 따라서, 레이저광이 입사하는 기판을 얇게 할 필요가 있다. 도 4에 나타내는 정보기록 매체(28)에 있어서, 레이저광이 입사되는 쪽의 더미 기판(110)은, 기록층 등을 형성할 때의 지지체로서 기능할 필요가 없기 때문에, 그 두께를 작게 할 수 있다. 따라서, 이 구성에 따르면, 보다 고밀도의 기록이 가능한 대용량 정보기록 매체(28)를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 이 구성에 따르면, 파장 약 405nm의 청자(靑紫)색 영역의 레이저광을 기록 재생에 사용하는, 용량이 25GB의 정보기록 매체를 얻을 수 있다.
이 정보기록 매체에 있어서도, 제1 및 제2의 유전체층(2, 6)은, 실시의 형태 1과 마찬가지로, Zr-Zn-S-O계 재료층이다. Zr-Zn-S-O계 재료층은, 반사층 등의 형성 순서 및 기록 용량에 관계없이, 유전체층으로서 적용된다. Zr-Zn-S-O계 재료층에 포함되는 재료는, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같기 때문에, 그들에 관한 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이, 이 정보기록 매체(28)는 짧은 파장의 레이저광으로 기록 재생하는 데에 적합하다. 따라서, 제1 및 제2의 유전체층(2, 6)의 두께는, 예를 들면, λ=405nm일 때의 바람직한 광로 길이로부터 구한다. 정보기록 매체(28)의 기록 마크의 재생 신호 진폭을 크게 해서 신호 품질을 향상시키기 위해서, 예를 들면 20％Rc 또한 Ra5％를 만족하도록, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)의 광로 길이 nd를 매트릭스법에 근거하는 계산에 의해 엄밀히 결정했다. 그 결과, 상기와 같은 굴절율을 가지는 Zr-Zn-S-O계 재료로 이루어지는 층을 제1 및 제2의 유전체층(2, 6)으로 할 경우, 제1의 유전체층(2)의 두께는 바람직하게는 30nm∼100nm이며, 보다 바람직하게는 50nm∼80nm인 것을 알았다. 또한, 제2의 유전체층(6)의 두께는, 바람직하게는 3nm∼50nm이며, 보다 바람직하게는 10nm~30nm인 것을 알았다.
기판(101)은 실시의 형태 1의 기판(1)과 같이 투명한 원반형의 판이다. 기판(101)으로서는, 지름이 50mm∼120mm 정도의 것이 사용된다. 기판(101)의 반사층 등을 형성 하는 쪽의 표면에는, 레이저광을 이끌기 위한 안내 홈이 형성되어 있어도 좋다. 안내 홈을 형성했을 경우, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 면(23)을 그루브면(23)이라고 부르고, 면(24)을 랜드면이라고 부른다. 그루브(23)와 랜드(24)의 단차는 10nm∼30nm인 것이 바람직하고, 15nm∼25nm인 것이 보다 바람직하다. 또한, 층을 형성하지 않는 측의 표면은, 평활한 것이 바람직하다. 기판(101)의 재료로서는, 실시의 형태 1의 기판(1)의 재료와 같은 재료를 들 수 있다. 기판(101)의 두께는, 바람직하게는 0.8∼1.2mm 정도이다. 기판(101)의 바람직한 두께는, 실시의 형태 1의 기판(1)의 그것보다도 크다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 더미 기판(110)의 두께가 얇기 때문에, 기판(101)에서 정보기록 매체의 강도를 확보 할 필요가 있는 것에 따른다.
더미 기판(110)은 기판(101)과 마찬가지로 투명한 원반형의 판이다. 상기와 같이, 도 4에 나타내는 구성에 따르면, 더미 기판(110)의 두께를 작게 함으로써, 단파장의 레이저광으로 기록하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 더미 기판(110)의 두께는, 40㎛∼110㎛인 것이 바람직하다. 접착층(9)과 더미 기판(110)을 합친 두께가 50㎛∼120㎛인 것이 보다 바람직하다.
더미 기판(110)은 얇으므로, 폴리카보네이트, 아모르파스 폴리오레핀, 또는 PMMA와 같은 수지로 형성하는 것이 바람직하고, 특히 폴리카보네이트로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 더미 기판(110)은 레이저광(12) 입사측에 위치하기 때문에, 광학적으로는 단파장 영역에 있어서의 복굴절이 작은 것이 바람직하다.
반사층(8)은, 실시의 형태 1의 반사층(8)과 마찬가지의 재료로, 같은 두께로 형성해도 좋다. 도시한 형태에 있어서, 반사층(8)에 Ag을 포함하는 재료를 이용할 경우에는, 반사층(8)을 2층 구조 또는 2 이상의 층을 포함하는 구조로 하는 것이 바람직하다. 제2의 유전체층(6)에 포함되는 S와 반사층(8)에 포함되는 Ag이, Ag2S를 형성하는 것을 막기 위해서다. 2층 구조의 반사층은, 예를 들면, 기판(101)의 표면에 Ag-Pd-Cu로 이루어지는 층을 형성하고, 그 위에 Al-Cr로 이루어지는 층을 형성함으로써 형성된다. 이 경우, 제2의 유전체층(6)은, Al-Cr층의 표면에 형성된다. Al-Cr층은, 제2의 유전체층 중의 S와 반사층 중의 Ag이 반응하는 것을 막는다. 제2의 유전체층(8)과, Ag을 포함하는 층과의 사이에 위치하는 층의 두께는, 5nm 이상인 것이 바람직하다.
접착층(9)은, 투명한 자외선 경화성 수지로 형성하는 것이 바람직하다. 접착층(9)의 두께는 5∼15㎛m인 것이 바람직하다. 접착층(9)이 더미 기판(110)의 기능을 겸비하고, 50㎛∼120㎛의 두께가 되도록 형성할 수 있으면, 더미 기판(110)을 생략할 수도 있다.
그 외, 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여한 요소는, 이미 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같으므로, 그 설명을 생략한다.
이 형태의 정보기록 매체의 변형예에 있어서는, 예를 들면, 제1의 유전체층만을 Zr-Zn-S-O계 재료층으로 하고, 제2의 유전체층을 ZnS-20mol％ SiO2로 형성하고, 제2의 유전체층과 기록층과의 사이에 제2의 계면층을 형성할 수 있다. 그 경우에 있어서, 반사층이 Ag을 포함할 경우에는, 반사층을 상기한 바와 같이 2층 구조하여, 제2의 유전체층 중의 S가 반사층 중의 Ag과 반응하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 실시의 형태 4의 정보기록 매체의 다른 변형예에 있어서는, 제2의 유전체층만을 Zr-Zn-S-O계 재료층으로 하고, 제1의 유전체층을 ZnS-20mol％ SiO2로 하여, 제1의 유전체층과 기록층과의 사이에 제1의 계면층을 형성할 수 있다.
계속해서, 실시의 형태 4의 정보기록 매체(28)의 제조 방법을 설명한다. 정보기록 매체(28)는 안내 홈(그루브면(23)과 랜드면(24))이 형성된 기판(101)을 성막 장치에 배치하고, 기판(101)의 안내 홈이 형성된 표면에 반사층(8)을 성막하는 공정(공정 e), 제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정(공정 c), 기록층(4)을 성막하는 공정(공정b) 및 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정(공정 a)을 순차 실시하고, 또한, 제1의 유전체층(2)의 표면에 접착층(9)을 형성하는 공정 및 더미 기판(110)을 접착하는 공정을 실시함으로써 제조된다.
최초에, 공정 e를 실시하고, 기판(101)의 안내 홈이 형성된 면에, 반사층(8)을 성막한다. 공정 e를 실시하는 구체적인 방법은, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같다. 이어서, 공정 c, 공정 b 및 공정 a를 이 순서대로 실시한다. 공정 c, b 및 a를 실시하는 구체적인 방법은, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같다. 이 형태의 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서는, 각 공정의 실시 순서가, 실시의 형태 1의 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서의 그것과 다르다.
제1의 유전체층(2)을 성막한 후, 반사층(8)으로부터 제1의 유전체층(2)까지 순차 적층한 기판(101)을 스퍼터링 장치로부터 꺼낸다. 그리고 나서, 제1의 유전체층(2) 상에, 자외선 경화성 수지를 예를 들면 스핀코트법에 의해 도포한다. 도포한 자외선 경화성 수지에, 더미 기판(110)을 밀착시켜서, 자외선을 더미 기판(110)측에서 조사해서 수지를 경화시키고, 접착 공정을 종료시킨다. 접착층(9)을, 60㎛∼120㎛의 두께가 되도록 형성하고, 이것에 자외선을 조사함으로써, 더미 기판(110)을 접착하는 공정을 생략할 수 있다.
접착 공정이 종료한 후는, 필요에 따라서 초기화 공정을 실시한다. 초기화 공정의 방법은, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같다.
(실시의 형태 5)
본 발명의 실시의 형태 5로서, 레이저광을 이용해서 기록 및 재생을 실시하는 광 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 설명한다. 도 5에, 그 광 정보기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 5에 나타내는 정보기록 매체(29)는 기판(101)의 한 방향의 표면에 제2정보층(22), 중간층(16) 및 제1정보층(21)이 이와 같은 순서대로 형성되고, 또한 접착층(9)을 통해서 더미 기판(110)이 적층된 구성이다. 보다 자세하게는, 제2정보층(22)은, 기판(101) 한쪽의 표면에 제2의 반사층(20), 제5의 유전체층(19), 제2의 기록층(18) 및 제4의 유전체층(17)이 이와 같은 순서대로 형성되어서 이루어진다. 중간층(16)은, 제4의 유전체층(17)의 표면에 형성된다. 제1정보층(21)은, 이 중간층(16)의 표면에, 제3의 유전체층(15), 제1의 반사층(14), 제2의 유전체층(6), 제1의 기록층(13) 및 제1의 유전체층(2)이 이와 같은 순서대로 형성되어서 이루어진다. 이 형태에 있어서도, 레이저광(12)은, 더미 기판(110)의 측으로부터 입사된다. 또한, 이 형태의 정보기록 매체에 있어서는, 2개의 기록층에 각각 정보를 기록할 수 있다. 따라서, 이 구성에 따르면, 상기 실시의 형태 4의 2배 정도의 용량을 가지는 정보기록 매체를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 이 구성에 따르면, 예를 들면, 파장 405nm 부근의 청자색 영역의 레이저광을 기록 재생에 사용하는 용량이 50GB의 정보기록 매체를 얻을 수 있다.
제1정보층(21)에 있어서의 기록 재생은, 더미 기판(110)을 통과한 레이저광(12)에 의해 실행된다. 제2정보층(22)에 있어서의 기록 재생은, 더미 기판(110), 제1정보층(21) 및 중간층(16)을 통과한 레이저광(12)에 의해 실시된다.
도 5에 나타내는 형태의 정보기록 매체(29)에 있어서도, 제5의 유전체층(19), 제4의 유전체층(17), 제2의 유전체층(6) 및 제1의 유전체층(2)은 모두, Zr-Zn-S-O계 재료층인 것이 바람직하다. 이 재료층을 사용하면, 제1의 기록층(13)과 제1의 유전체층(2)과의 사이, 제1의 기록층(13)과 제2의 유전체층(6)과의 사이, 제2의 기록층(18)과 제4의 유전체층(17)과의 사이, 제2의 기록층(18)과 제5의 유전체층(19)과의 사이의 계면층이 불필요하게 된다. Zr-Zn-S-O계 재료층의 구체적인 재료는, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같기 때문에, 그들에 관한 상세한 설명은 생략한다.
제5의 유전체층(19)과 제2의 유전체층(6)은, 반사층과 기록층과의 사이에 단열층으로서 기능한다. 제5 및 제2의 유전체층(19, 6)의 막 두께는, 바람직하게는 3nm∼50nm이며, 보다 바람직하게는 10nm∼30nm이다.
또한, 제4의 유전체층(17) 및 제1의 유전체층(2)의 막 두께는, 바람직하게는 30nm∼100nm이며, 보다 바람직하게는 50nm∼80nm이다.
이렇게, 도 5에 나타내는 바와 같은 편면 2층 구조의 정보기록 매체에 있어서도, 기록층의 양측에 위치하는 유전체층을 Zr-Zn-S-O계 재료층으로 함으로써, 유전체층을 계면층을 통하는 일 없이, 기록층과 직접적으로 접하도록 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 편면 2층 구조의 정보기록 매체에 대해서도, 전체를 구성하는 층의 수를 줄일 수 있다.
제3의 유전체층(15)은, 중간층(16)과 제1의 반사층(14)과의 사이에 위치한다. 제3의 유전체층(15)은, 제1정보층(21)의 광투과율을 향상시키는 기능을 가지도록 투명하고, 높은 굴절율(2.3n)을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 제3의 유전체층(15)은 반사층과 마찬가지로, 제1의 기록층(13)의 열을 신속하게 확산시키는 기능을 가지도록, 열전도율이 보다 높은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이들 조건을 만족하는 재료는, TiO2 및 Cr2O3 이다. 또한, ZrO2와 Cr2O3과의 혼합물이며, Cr2O3의 비율이 40mol％ 이상인 혼합물을 이용해도 좋다. 제3의 유전체층(15)의 막 두께는 10m∼30nm인 것이 바람직하다.
기판(101)은, 실시의 형태 4의 기판(101)과 같은 것이다. 따라서, 여기에서는, 기판(101)에 관한 상세한 설명을 생략한다.
제2의 반사층(20)은, 실시의 형태 1의 반사층(8)과 같은 것이다. 또한, 제2의 기록층(18)은, 실시의 형태 1의 기록층(4)과 같은 것이다. 따라서, 여기에서는, 제2의 반사층(20) 및 제2의 기록층(18)에 관한 상세한 설명을 생략한다.
중간층(16)은, 제1정보층(21)에 있어서의 레이저광의 초점 위치와, 제2정보층(22)에 있어서의 초점 위치가 유의하게 다르도록 하기 위해서 설치된다. 중간층(16)에는, 필요에 따라서 제1정보층(21)측에 안내 홈이 형성되어 있다. 중간층(16)은, 자외선경화성 수지로 형성할 수 있다. 중간층(16)은, 레이저광(12)이 효율적으로 제2정보층(22)에 도달하도록, 기록 재생하는 파장 λ의 광에 대하여 투명한 것이 바람직하다. 중간층(16)의 두께는, 대물 렌즈의 개구수 NA와 레이저광 파장 λ에 의해 결정되는 초점 심도 △Z 이상인 것을 필요로 한다. △Z는, △Z=λ/{2(NA)2}으로 근사할 수 있다. λ=405nm, NA=0.85 일 때, △Z=0.28㎛이 된다. 또한, 이 값의 ±0.3㎛의 범위 내는 초점 심도의 범위에 포함되므로, 중간층(16)은, 0.8㎛ 이상의 두께인 것을 요한다. 또한, 중간층(16)의 두께는, 제1정보층(21)의 제1의 기록층(13) 및 제2정보층(22)의 제2의 기록층(18) 사이의 거리가, 대물 렌즈의 집광 가능한 범위 내에 있도록, 더미 기판(110)의 두께에 맞추어서, 사용하는 대물 렌즈에 대해서 허용할 수 있는 기판 두께 공차 내로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 중간층의 두께는 10㎛∼40㎛인 것이 바람직하다.
중간층(16)은, 필요에 따라서 수지층을 복수층, 적층해서 구성해도 좋다. 구체적으로는, 제4의 유전체층(17)을 보호하는 층과, 안내 홈을 가지는 층과의 2층 구성으로 해도 좋다.
제1의 반사층(14)은, 제1의 기록층(13)의 열을 신속하게 확산시키는 기능을 가진다. 또한, 제2정보층(22)을 기록 재생할 때는, 제1정보층(21)을 투과한 레이저광(12)을 사용하므로, 제1정보층(21)은 전체로서 높은 광 투과율을 가질 필요가 있고, 바람직하게는, 45％ 이상의 광 투과율을 가진다. 그 때문에, 제1의 반사층(14)은, 제2의 반사층(20)과 비교해서, 그 재료 및 두께가 한정된다. 제1의 반사층(14)의 광 흡수를 적게 하기 위해서, 제1의 반사층(14)은, 두께를 얇게 하고, 작은 감쇄 계수 및 큰 열전도율을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1의 반사층(14)은, 바람직하게는, Ag을 포함하는 합금으로, 막 두께가 5nm 이상 15nm 이하가 되도록 형성된다. 제1의 반사층(14)이 Ag을 포함하고, 제2의 유전체층(6)이 Zr-Zn-S-O계 재료층일 경우에는, 제1의 반사층(14) 중의 Ag과 제2의 유전체층(6) 중의 S가 반응하는 것을 막기 위해서, 이들 2개의 층 사이에, 5nm∼10nm 정도의 S를 포함하지 않는 실질적으로 투명한 층을 형성하는 것이 바람직하다. 그러한 층은, 예를 들면, TiO2, Cr2O3 또는 Cr2O3-ZrO2
(40mol％Cr2O3)로 형성된다.
제1의 기록층(13)도 또한, 제1정보층(21)의 높은 광 투과율을 확보하기 위해서, 제2의 기록층(18)과 비교해서, 그 재료 및 막 두께가 한정된다. 제1의 기록층(13)은, 바람직하게는, 그 결정상에 있어서의 투과율과 그 비정질상에 있어서의 투과율의 평균이 45％ 이상이 되도록 형성한다. 그 때문에, 제1의 기록층(13)의 막 두께는 7nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 제1의 기록층(13)을 구성하는 재료는, 이렇게 얇은 막 두께이라도, 용융 급냉에 의해 양호한 기록 마크가 형성되어, 품질이 높은 신호를 재생할 수 있는 것 및 승온 서냉에 의해 기록 마크를 소거할 수 있는 것을 확보할 수 있도록 선택된다. 구체적으로는, 가역적 상변태 재료인 GeTe-Sb2Te3계 재료와 같은 Ge-Sb-Te 또는 GeTe-Sb2Te3계 재료의 Ge의 일부를 Sn으로 치환한 Ge-Sn-Sb-Te 또는 Bi를 포함하는 Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Bi-Te, Ge-Sb-Bi-Te 혹은 Ge-Sn-Sb-Bi-Te로써, 제1의 기록층(13)을 형성하는 것이 바람직하다.
접착층(9)은, 실시의 형태 4의 접착층(9)과 마찬가지로, 투명한 자외선 경화성 수지로 형성하는 것이 바람직하다. 접착층(9)의 두께는 5∼15㎛인 것이 바람직하다.
더미 기판(110)은, 실시의 형태 4의 더미 기판(110)과 같은 것이다. 따라서, 여기에서는 더미 기판에 관한 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이 형태에 있어서도, 접착층(9)이 더미 기판(110)의 기능을 겸비하고, 50㎛∼120㎛의 두께가 되도록 형성할 수 있으면, 더미 기판(110)을 생략할 수도 있다.
이상에 있어서, 기록층을 가지는 정보층을 2개 가지는 구성의 정보기록 매체를 설명했다. 복수의 기록층을 가지는 정보기록 매체는, 이 구성에 한정되지 않고, 정보층을 3개 이상 포함하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 도시한 형태의 변형예는, 예를 들면 2개의 정보층 중, 1개를 가역적 상변태를 일으키는 기록층을 가지는 정보층으로 하고 1개를 비가역적 상변태를 일으키는 기록층을 가지는 정보층으로 한 것이다.
또한, 정보층을 3개 가지는 정보기록 매체에 있어서는, 3개의 정보층 중, 1개를 재생 전용의 정보층으로 하고, 1개를 가역적 상변태를 보이는 기록층을 가지는 정보층으로 하고, 1개를 비가역적 상변태를 일으키는 기록층을 가지는 정보층으로 하는 것도 가능하다. 이렇게, 정보층을 2이상 가지는 정보기록 매체에는, 다양한 형태의 것이 있다. 어떤 형태에 있어서도, 유전체층을 Zr-Zn-S-O계 재료층으로 함으로써, 기록층과 유전체층과의 사이에 계면층을 형성할 필요를 없앨 수 있다.
계속해서, 실시의 형태 5의 정보기록 매체(29)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보기록 매체(29)는 기판(101)에 제2의 반사층(20)을 성막하는 공정(공정 j), 제5의 유전체층(19)을 성막하는 공정(공정 k), 제2의 기록층(18)을 성막하는 공정(공정 l), 및 제4의 유전체층(17)을 성막하는 공정(공정 m)을 순차 실시한 후, 제4의 유전체층(17)의 표면에 중간층(16)을 형성하는 공정을 실시하고, 그리고 나서 중간층(16)의 표면에 제3의 유전체층(15)을 성막 하는 공정(공정 n), 제1의 반사층(14)을 성막하는 공정(공정 o), 제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정(공정 p), 제1의 기록층(13)을 성막하는 공정(공정 q) 및 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정(공정 r)을 순차 실시하고, 또한, 제1의 유전체층(2)의 표면에 접착층(9)을 형성하는 공정 및 더미 기판(110)을 접착하는 공정을 실시함으로써 제조된다.
공정 j∼m은, 제2정보층(22)을 형성하는 공정에 상당한다. 공정 j는, 기판(101)의 안내 홈이 형성된 면에, 제2의 반사층(20)을 성막하는 공정이다. 공정 j는, 실시의 형태 1의 공정 e와 마찬가지로 해서 실시된다. 이어서, 공정 k를 실시하여 제2의 반사층(20)의 표면에, 제5의 유전체층(19)을 성막한다. 공정 k는, 실시의 형태 1의 공정 c와 마찬가지로 해서 실시된다. 이어서, 공정 1을 실시하여 제5의 유전체층(19)의 표면에, 제2의 기록층(18)을 성막한다. 공정 1은, 실시의 형태 1의 공정 b와 마찬가지로 해서 실시된다. 최후에, 공정 m을 실시하여 제2의 기록층(18)의 표면에, 제4의 유전체층(17)을 성막한다. 공정 m은, 실시의 형태 1의 공정 a와 마찬가지로 해서 실시된다.
공정 j∼m에 의해 제2정보층(22)을 형성한 기판(101)을, 스퍼터링 장치로부터 꺼내고, 중간층(16)을 형성한다. 중간층(16)은 이후의 수순으로 형성된다. 우선, 제4의 유전체층(17)의 표면에, 자외선 경화성 수지를 예를 들면 스핀코트에 의해 도포한다. 이어서, 안내 홈이 형성된 폴리카보네이트 기판의 안내 홈 측을, 자외선 경화성 수지에 밀착시킨다. 그 상태에서 자외선을 조사해서 수지를 경화시킨 후, 안내 홈이 형성된 폴리카보네이트 기판을 박리한다. 그에 따라 안내 홈이 자외선 경화성 수지에 전사되어, 도시하는 바와 같은 안내 홈을 가지는 중간층(16)이 형성된다. 기타의 방법에 있어서, 중간층(16)은, 제4의 유전체층(17)을 보호하는 층을 자외선 경화성 수지로 형성하고, 게다가 안내 홈을 가지는 층을 형성함으로써, 형성해도 좋다. 그 경우, 얻어진 중간층은 2층 구조이다.
중간층(16)까지 형성한 기판(101)을 다시 스퍼터링 장치에 배치하여 중간층(16)의 표면에 제1정보층(21)을 형성한다. 제1정보층(21)을 형성하는 공정은, 공정 n∼r에 상당한다.
공정 n은, 중간층(16)의 안내 홈을 가지는 면에, 제3의 유전체층(15)을 성막하는 공정이다. 공정 n에 있어서는, 고주파전원을 사용하고, TiO2 또는 Cr2O3
으로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기중 또는 Ar가스와 O2가스의 혼합 가스 분위기 중에서, 스퍼터링을 실시한다. 혹은, 공정 n에 있어서는, ZrO2 및 Cr2O3의 혼합물로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기 중에서, 스퍼터링을 실시해도 좋다. 혹은, 공정 n에 있어서는, Ti 또는 Cr로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스와 O2가스의 혼합 가스 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 실시해도 좋다.
이어서, 공정 o를 실시하여 제3의 유전체층(15)의 표면에 제1의 반사층(14)을 성막한다. 공정 o에 있어서는, 직류 전원을 사용하고, Ag을 포함하는 합금의 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기 중에서 스퍼터링을 실시한다. 공정 p를 실시하기 전에, 공정 n을 다시 실시해도 좋다. 이것은, 제1의 반사층(14)이 Ag 등, S와 반응하는 원소를 포함할 경우에, 그 반응을 방지하는 층을 형성하는 공정에 상당한다.
이어서, 공정 p를 실시하여 제1의 반사층(14)의 표면에 제2의 유전체층(6)을 성막한다. 공정 p는, 공정 k와 마찬가지로 해서 실시된다.
이어서, 공정 q를 실시하여 제2의 유전체층(6)의 표면에 제1의 기록층(13)을 성막한다. 공정 q에 있어서는, 직류 전원을 사용하고, Ge-Sb-Te, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Bi-Te, Ge-Sb-Bi-Te 및 Ge-Sn-Sb-Bi-Te로부터 선택되는 어느 1개의 재료를 포함하는 스퍼터링 타겟을 이용하여 Ar가스 분위기중 또는 Ar가스와 N2가스의 혼합 가스 분위기 중에서 스퍼터링을 실시한다.
이어서, 공정 r을 실시하여 제1의 기록층(13)의 표면에 제1의 유전체층(2)을 성막한다. 공정 r은 공정 m과 마찬가지로 해서 실시된다. 이렇게, 공정 n∼r을 순차 실시하여 제1정보층(21)을 형성한다.
제1정보층(21)까지 형성한 기판(101)을 스퍼터링 장치로부터 꺼낸다. 그리고 나서, 제1의 유전체층(2)의 표면에, 자외선 경화성 수지를 예를 들면 스핀코트법에 의해 도포한다. 도포한 자외선 경화성 수지에, 더미 기판(110)을 밀착시켜, 자외선을 더미 기판(110)측에서 조사해서 수지를 경화시키고, 접착 공정을 종료시킨다. 실시의 형태 5의 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서도, 실시의 형태 4의 정보기록 매체의 제조 방법과 마찬가지로 해서, 더미 기판(110)을 접착하는 공정을 생략할 수도 있다.
접착 공정이 종료한 후는, 필요에 따라서, 제2정보층(22) 및 제1정보층(21)의 초기화 공정을 실시한다. 초기화 공정은, 중간층을 형성하기 전 혹은 뒤에, 제2정보층(22)에 대해서 실시하고, 더미 기판(110)이 접착하는 공정 전 혹은 뒤에, 제1정보층(21)에 대해서 실시해도 좋다. 초기화 공정을 실시하는 방법은, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같다.
(실시의 형태 6)
본 발명의 실시의 형태 6으로서, 레이저광을 이용해서 정보의 기록 및 재생을 실시하는 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 설명한다. 도 6에, 그 광 정보기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 6에 나타내는 정보기록 매체(30)는 기판(1)의 한 방향의 표면에, 제1의 유전체층(102), 제1의 계면층3, 기록층(4), 제2의 계면층(5), 제2의 유전체층(106), 광 흡수 보정층(7) 및 반사층(8)이 이와 같은 순서대로 형성되며, 더욱이 접착층(9)으로 더미 기판(10)이 접착된 구성을 가진다. 도 6에 나타내는 정보기록 매체(30)에 있어서는, 제1 및 제2의 계면층(3, 5)을, Zr-Zn-S-O계 재료층으로 하고 있다. 게다가, 도 6에 있어서, 도 1에서 사용한 부호와 같은 부호는, 같은 요소를 나타내고, 도 1을 참조해서 설명한 재료 및 방법으로 형성되는 것이다. 따라서, 도 1을 참조해서 이미 설명한 요소에 대해서는, 그 상세한 설명을 생략한다.
이 형태의 정보기록 매체는, 제1 및 제2의 유전체층(102, 106)을, 종래의 정보기록 매체로 사용되어 있었던 ZnS-20mol％ SiO2로서 형성한 구성에 상당한다. 이러한 구성에 있어서, Zr-Zn-S-O계 재료층은, 제1 및 제2의 계면층(3, 5)으로서 사용할 수 있다. 제1 및 제2의 계면층(3, 5)의 바람직한 재료는, 실시의 형태 1의 제1 및 제2의 유전체층(2, 6)의 그것과 같다. 따라서, 그것들에 관한 상세한 설명은 생략한다. 제1 및 제2의 계면층(3, 5)의 두께는, 기록 소거 성능에 영향을 주지 않도록, 1∼10nm인 것이 바람직하고, 약 2∼7nm인 것이 보다 바람직하다. Zr-Zn-S-O계 재료층인 계면층은, 종래의 Ge를 포함하는 질화물로 이루어지는 계면층과 비교해서, 재료비용이 저렴한 소쇄 계수가 작고(투명성이 높다) 융점이 높아 열적으로 안정적이라는 이점을 가진다.
계속해서, 실시의 형태 6의 정보기록 매체(30)를 제조하는 방법을 설명한다. 정보기록 매체(30)는 기판(1)의 안내 홈이 형성된 면에 제1의 유전체층(102)을 성막하는 공정(공정 h), 제1의 계면층(3)을 성막하는 공정(공정 s), 기록층(4)을 성막하는 공정(공정 b), 제2의 계면층(5)을 성막하는 공정(공정 t), 제2의 유전체층(106)을 성막하는 공정(공정 g), 광 흡수 보정층(7)을 성막하는 공정(공정 d) 및 반사층(8)을 성막하는 공정(공정 e)을 순차 실시하고, 더욱이 반사층(8)의 표면에 접착층(9)을 형성하는 공정 및 더미 기판(10)을 접착하는 공정을 실시함으로써 제조된다. 공정 b, d 및 e는, 실시의 형태 1에 관련해서 설명한 바와 같고, 공정 g는 실시의 형태 2에 관련해서 설명한 바와 같고, 공정 h는 실시의 형태 3에 관련해서 설명한 바와 같기 때문에, 여기에서는, 그 설명을 생략한다.
공정 s는, 제1의 유전체층(102)의 표면에 제1의 계면층(3)을 성막하는 공정이다. 공정 s는, 실시의 형태 1의 공정(a)과 마찬가지로 해서 실시된다. 공정 t는, 기록층(4)의 표면에 제2의 계면층(5)을 성막하는 공정이다. 공정 t는, 실시의 형태 1의 공정 c와 마찬가지로 해서 실시된다.
이상, 도 1∼도 6을 참조하고, 본 발명의 정보기록 매체의 실시 형태로서, 레이저광으로 기록 재생하는 광 정보기록 매체를 설명했다. 본 발명의 광 정보기록 매체는 이들 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 광 정보기록 매체는, Zr-Zn-S-O계 재료층을, 구성층의 1개로서, 바람직하게는 기록층과 접하도록 형성하는 한에 있어서, 임의의 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 발명의 광 정보기록 매체는, 다양한 파장으로서 기록하는 데에도 적합하다. 따라서, 본 발명의 광 정보기록 매체는, 예를 들면, 파장 630∼680nm의 레이저광으로 기록 재생하는 DVD-RAM 또는 DVD-R 및 파장 400∼450nm의 레이저광으로 기록 재생하는 대용량 광디스크 등이라도 좋다.
(실시의 형태 7)
본 발명의 실시의 형태 7로서, 전기적 에너지를 인가해서 정보의 기록 및 재생을 실시하는 정보기록 매체의 일례를 나타낸다. 도 7에, 그 정보기록 매체의 일부 단면을 나타낸다.
도 7은, 기판(201)의 표면에, 하부전극(202), 기록부(203) 및 상부전극(204)이 이와 같은 순서대로 형성된 메모리(207)이다. 메모리(207)의 기록부(203)은, 원주형의 기록층(205) 및 기록층(205)을 둘러싸는 유전체층(206)을 포함하는 구성을 가진다. 먼저 도 1∼도 6을 참조해서 설명한 광 정보기록 매체와는 다르고, 이 형태의 메모리(207)에 있어서는, 기록층(205) 및 유전체층(206)은, 동일면 상에 형성되고 그들은 적층된 관계가 아니다. 그러나 기록층(205) 및 유전체층(206)은 모두 메모리(207)에 있어서는, 기판(201), 하부 및 상부전극(202, 204)를 포함하는 적층체의 일부를 구성하고 있기 때문에, 각각 「층」이라고 부를 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 정보기록 매체에는, 기록층과 유전체층이 동일면 상에 있는 형태의 것도 포함된다.
기판(201)으로서, 구체적으로는, Si기판 등의 반도체 기판 또는 폴리카보네이트 기판, SiO2기판 및 A12O3기판 등의 절연성 기판을 기판(201)으로서 사용할 수 있다. 하부전극(202) 및 상부전극(204)은, 적당한 전기 도전 재료로 형성된다. 하부전극(202) 및 상부전극(204)은, 예를 들면, Au, Ag, Pt, Al, Ti, W 및 Cr 및 이들 혼합물과 같은 금속을 스퍼터링함으로써, 형성된다.
기록부(203)를 구성하는 기록층(205)은, 전기적 에너지를 인가함으로써, 상변화하는 재료로 이루어지고, 상변화부라고 칭할 수도 있다. 기록층(205)은, 전기적 에너지를 인가함으로써 생기는 쥴 열에 의해, 결정상과 비정질상과의 사이에서 상변화 하는 재료로 형성된다. 기록층(205)의 재료로서는, 예를 들면, Ge-Sb-Te, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Bi-Te, Ge-Sb-Bi-Te 및 Ge-Sn-Sb-Bi-Te계 재료가 사용되며, 보다 구체적으로는, GeTe-Sb2Te3계 또는 GeTe-Bi2Te3계 재료가 사용된다.
기록부(203)를 구성하는 유전체층(206)은, 상부전극(204) 및 하부전극(202)과의 사이에 전압을 인가함으로써, 기록층(205)에 흐른 전류가 주변부로 누설되는 것을 방지하고, 기록층(205)을 전기적 및 열적으로 절연하는 기능을 가진다. 따라서, 유전체층(206)은, 단열부라고 칭할 수도 있다. 유전체층(206)은, Zr-Zn-S-O계 재료층이며, 구체적으로는, 상기 식 (1), (11), (2), (21) 또는 (22)에서 나타내는 재료로 실질적으로 이루어지는 층이다. Zr-Zn-S-O계 재료층은, 고융점이며, 가열되었을 경우라도 재료층 중의 원자가 확산하기 어렵고 열전도율이 낮기 때문에, 바람직하게 이용된다.
이 메모리(207)에 대해서는, 후술의 실시예에 있어서, 그 작동 방법과 함께 더욱 설명한다.
[실시예]
(실시예 1)
실시예 1에서는, 본 발명을 완성되는 것에 이르기까지의 예비 시험으로서, 실시의 형태 1에서 도 1을 참조하면서 상기한 정보기록 매체(25)와 같은 구조를 가지고, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층이 서로 같은 조성을 가지는 재료로 이루어지는 정보기록 매체를 이들 유전체층의 재료를 표 1에 나타내는 바와 같이 다양하게 변화시켜서 제작했다.
이하, 정보기록 매체의 제작 방법에 대해서 설명하지만, 이해를 쉽게 하기 위해서, 각 구성 요소의 참조 번호로서 도 1의 정보기록 매체(25)에 있어서의 구성 요소와 같은 번호를 이용하는 것으로 한다(또한, 후술의 실시예의 정보기록 매체에 대해서도 이것과 마찬가지로, 대응하는 정보기록 매체에 있어서의 구성 요소와 같은 번호를 이용하는 것으로 한다).
우선, 기판(1)으로서, 깊이 56nm, 트랙피치(기판의 주 면에 평행한 면내에 있어서의 그루브 표면 및 랜드 표면의 중심간 거리) 0.615㎛의 안내 홈이 한쪽 표면에 미리 설치된, 지름 120mm, 두께 0.6mm의 원형의 폴리카보네이트 기판을 준비했다.
이 기판(1) 위에, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 제1의 유전체층(2)을 150nm의 두께로, Ge27Sn8Sb12Te53(원자％)의 기록층(4)을 9nm의 두께로, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 제2의 유전체층(6)을 50nm의 두께로, Ge80Cr20(원자％)의 광 흡수 보정층(7)을 40nm의 두께로, Ag-Pd-Cu의 반사층(8)을 80nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 아래와 같이 해서 순차 성막했다.
제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정에 있어서는, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 조성을 가지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 400W로, Ar가스(97％)와 O2가스(3％)와의 혼합 가스를 도입해서 고주파 스퍼터링을 실행했다. 스퍼터 때의 압력은 약 0.13Pa로 했다.
기록층(4)을 성막하는 공정에 있어서는, GeTe-Sb2Te3 의 2원계 조성의 Ge의 일부를 Sn으로서 치환한 Ge-Sn-Sb-Te계 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 100W로, Ar가스(97％)와 N2가스(3％)와의 혼합 가스를 도입해서 직류 스퍼터링을 실행했다. 스퍼터 시의 압력은 약 0.13Pa로 했다.
제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정은, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)이 실질적으로 같은 조성을 가지도록, 층 두께를 변경한 것 이외는 상기의 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정과 마찬가지로 하여, 실시했다.
광 흡수 보정층(7)을 성막하는 공정에 있어서는, Ge80Cr20(원자％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 300W로, Ar가스(100％)를 도입해서 직류 스퍼터링을 실행했다. 스퍼터 시의 압력은 약 0.4Pa로 했다.
반사층(8)을 성막하는 공정에 있어서는, Ag-Pd-Cu의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 200W로, Ar가스(100％)를 도입해서 직류 스퍼터링을 실행했다. 스퍼터 시의 압력은 약 0.4Pa로 했다.
이상과 같이 해서 기판(1) 위에 제1의 유전체층(2), 기록층(4), 제2의 유전체층(6), 광 흡수 보정층(7) 및 반사층(8)을 순차 성막해서 적층체를 형성한 후, 자외선 경화성 수지를 반사층(8) 위에 도포하고, 도포한 자외선 경화성 수지 위에, 더미 기판(10)으로서 지름 120mm, 두께 0.6mm의 원형의 폴리카보네이트 기판을 밀착시켰다. 그리고 더미 기판(10)의 측에서 자외선을 조사해서 수지를 경화시켰다. 이에 따라, 경화한 수지로부터 이루어지는 접착층(9)이 30㎛의 두께로 형성되고, 더미 기판(10)을 접착층(9)을 통해서 적층체에 접착했다.
접착한 후, 초기화 공정으로서, 파장 810nm의 반도체 레이저를 사용하여 정보기록 매체(25)의 기록층(4)을 반경 22∼60mm의 범위의 환상 영역 내에서 거의 전면에 걸쳐서 결정화시켰다. 이것에 의해 초기화 공정이 종료하고, 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체(25)의 제작이 완료했다.
또한, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)의 재료가 표 1에 나타내는 재료로 이루어지는 점을 제외하고, 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체(25)와 같은 구성을 가진, 샘플 번호 1-2∼1-12의 정보기록 매체(25)를 제작했다. 이들 정보기록 매체(25)는 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정을 변경한 점을 제외하고, 상기의 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체(25)의 경우와 마찬가지로 해서 제작했다.
샘플 번호 1-2∼1-12의 정보기록 매체(25)를 제작하기 위해서, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)의 성막 공정에 있어서, SiO2, ZnS, (ZnSe)80(SiO2
)20(mol％), ZnSe, ZrO2, (ZrO2)80(SiO2)20(mol％), ZrSiO
4, Ge90Cr10(원자％),（Bi2O3)80(SiO2)
20(mol％), TeO2 및 (TeO2)80(SiO2)20(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(모든 지름 100mm, 두께 6mm)을 각각 이용했다.
또한, 전력은, 스퍼터링 타겟으로서 이용하는 재료의 융점 등에 따라서 조절하고, 구체적으로는, 샘플 번호 1-2에 대해서는 1kW, 샘플 번호 1-3∼1-5에 대해서는 샘플 번호 1-1과 같이 400W, 샘플 번호 1-6∼1-8에 대해서는 500W, 샘플 번호 1-9에 대해서는 300W, 샘플 번호 1-10∼1-12에 대해서는 200W로 했다. 스퍼터 시의 압력은, 샘플 번호 1-9에서 약 1.33Pa로 했지만, 그 밖의 샘플에서는 샘플 번호 1-1과 같이 약 0.13Pa로 했다. 성막 장치에 도입하는 가스에는, 샘플 번호 1-2 및 1-10∼1-12에 대해서는 샘플 번호 1-1과 같이 Ar가스(97％)와 O2가스(3％)와의 혼합 가스를 이용하고, 샘플 번호 1-3∼1-8에 대해서는 Ar가스(100％)를 이용하고, 샘플 번호 1-9에 대해서는, Ar가스(60％)와 N2가스(40％)와의 혼합 가스를 이용했다.
한편, 제1 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서, 샘플 번호 1-9의 정보기록 매체의 경우에는 혼합 가스중의 N2가 스퍼터링 타겟으로부터 스퍼터된 Ge 및 Cr와 반응해서 Ge-Cr-N의 유전체층을 형성했다. 다른 샘플의 경우에는, 성막된 유전체층은, 이용한 스퍼터링 타겟으로 실질적으로 같은 조성을 가질 것이라고 생각했다.
부가적으로, 비교를 위해서, 도 9에 나타내는 바와 같은, 제1의 유전체층(102)과 기록층(4)과의 사이 및 제2의 유전체층(106)과 기록층(4)과의 사이에, 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)을 각각 구비하는 종래의 구성의 정보기록 매체(31)를 제작했다. 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)은 모두 Ge-Cr-N으로부터 이루어지고, 두께 5nm으로 형성했다.
이 종래 구성의 정보기록 매체(31)는 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)을 성막한 점을 제외하고 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체와 같은 제작 조건에 의해 제작했다. 제1의 계면층(103)의 성막 공정에 있어서는, Ge90Cr10(원자％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 300W로, Ar가스(60％)와 N2가스(40％)와의 혼합 가스를 도입하여 약 1.33Pa의 압력 하에서, 고주파 스퍼터링을 실행했다. 이 결과, 혼합 가스중의 N2가 스퍼터링 타겟으로부터 스퍼터 된 Ge 및 Cr과 반응해서 Ge-Cr-N의 제1의 계면층(103)을 형성했다. 제2의 계면층(105)의 성막 공정도 이것과 마찬가지의 조건으로 실시했다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 1-1∼1-12의 정보기록 매체(25) 및 비교예(종래 구성)의 정보기록 매체(31)에 대해서, 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 후술하는 바와 같이, 밀착성은 박리의 유무에 의해, 반복 재기록 성능은 반복 회수에 의해 평가했다. 이들의 결과를, 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 1에 나타낸다. 한편, 샘플 번호 1-1∼1-12의 정보기록 매체(25) 및 비교예의 정보기록 매체(31)는 모두 본 발명의 범위에 속하는 것은 아니다.
정보기록 매체(25)에 있어서의 유전체층의 밀착성의 평가는, 고온 고습 조건 하에서의 박리의 유무에 근거하여 하였다. 구체적으로는, 초기화 공정후의 정보기록 매체(25)를 온도 90℃로 상대습도 80％의 고온고습조에 100시간 방치한 후, 기록층과 이것에 접하는 유전체층 사이, 보다 상세하게는 기록층(4)과 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6) 중, 적어도 한쪽과의 사이에서 박리가 발생하지 않는가를 광학현미경을 사용해서 육안으로서 조사했다. 물론, 박리가 없는 것이 밀착성 평가가 높고, 박리가 있는 것은 밀착성 평가가 낮다.
또한, 정보기록 매체(25)의 반복 재기록 성능의 평가는, 반복 회수를 지표로서 하고, 반복 회수는 이하의 조건으로 결정했다.
정보기록 매체(25)에 정보를 기록하기 위해서, 정보기록 매체(25)를 회전시키는 스핀들 모터와, 레이저광(12)을 발하는 반도체 레이저를 구비한 광학 헤드와, 레이저광(12)을 정보기록 매체(25)의 기록층(4) 상에 집광시키는 대물 렌즈를 구비한 일반적인 구성의 정보기록 시스템을 이용했다. 정보기록 매체(25)의 평가에 있어서는, 파장 660nm의 반도체 레이저와 개구수 0.6의 대물 렌즈를 사용하고, 4.7GB용량상당의 기록을 실행했다. 정보기록 매체(25)를 회전시키는 선속도는 8.2m/초로 했다. 또한, 후술의 평균 지터 값을 구할 때의 지터 값의 측정에는, 타임 인터벌 애널라이저를 이용했다.
우선, 반복 회수를 결정할 때의 측정 조건을 정하기 위해서, 피크 전력(Pp) 및 바이어스 전력(Pb)을 이하의 순서로 설정했다. 상기의 시스템을 이용하여 레이저광(12)을, 높은 전력 레벨의 피크 전력(mW)과 낮은 전력 레벨의 바이어스 전력(mW)과의 사이에서 전력 변조하면서 정보기록 매체(25)를 향해서 조사하여 마크 길이 0.42㎛(3T)∼1.96㎛(14T)의 랜덤 신호를(그루브 기록에 의해) 기록층(4)의 동일한 그루브 표면에 10회 기록했다. 그리고 전단 사이의 지터 값 및 후단 사이의 지터 값을 측정하고, 이들의 평균치로서 평균 지터 값을 구했다. 바이어스 전력을 일정한 값으로 고정하고, 피크 전력을 다양하게 변화시킨 각 기록 조건에 대해서 평균 지터 값을 측정하고, 피크 전력을 서서히 증가시켜서, 랜덤 신호의 평균 지터 값이 13％에 달했을 때의 피크 전력의 1.3배의 전력을 임시로 Pp1로 정했다. 이어서, 피크 전력을 Pp1로 고정하고, 바이어스 전력을 다양하게 변화시킨 각 기록 조건에 대해서 평균 지터 값을 측정하고, 랜덤 신호의 평균 지터 값이 13％ 이하가 되었을 때의, 바이어스 전력의 상한치 및 하한값의 평균치를 Pb로 설정했다. 그리고 바이어스 전력을 Pb로 고정하고, 피크 전력을 다양하게 변화시킨 각 기록 조건에 대해서 평균 지터 값을 측정하고, 피크 전력을 서서히 증가시켜서, 랜덤 신호의 평균 지터 값이 13％에 달했을 때의 피크 전력의 1.3배의 전력을 Pp로 설정했다. 이렇게 하여 설정한 Pp 및 Pb의 조건으로 기록했을 경우, 예를 들면 10회 반복 기록에 있어서, 8∼9％의 평균 지터 값을 얻을 수 있었다. 시스템의 레이저 전력 상한치를 고려하면, Pp14mW, Pb8mW를 만족하는 것이 바람직하다.
반복 재기록 성능의 지표가 되는 반복 회수는, 본 실시예에서는 평균 지터 값에 근거해서 결정했다. 상기한 바와 같이 해서 설정한 Pp과 Pb로 레이저광을 전력 변조하면서 정보기록 매체(25)를 향해서 조사하고, 마크 길이 0.42㎛(3T)∼1.96㎛(14T)의 랜덤 신호를(그루브 기록에 의해) 동일한 그루브 표면에 소정회수 반복해서 연속 기록한 후, 평균 지터 값을 측정했다. 반복 회수는, 1, 2, 3, 5, 10, 100, 200 및 500회, 1000∼10000회의 범위에서는 1000회마다 및 20000∼100000회의 범위에서는 10000회마다로 했다. 평균 지터 값이 13％에 달했을 때를 반복해 재기록의 한계로서 판단하고, 이 때의 반복 회수에 의해 반복 재기록 성능을 평가했다. 물론, 반복 회수가 많을수록 반복 재기록 성능이 높다. 정보기록 매체가, 컴퓨터의 외부 메모리로서 이용될 경우에는, 반복 회수는 10만회 이상이 바람직하고, 화상 음성 리코더 용도이면 1만회 이상이 바람직하다.
[표 1]
| 샘플번호 | 제1 및 제2의 유전체 층의 재료(mol%) | 박리 | 반복 회수 | 피크 전력 Pp(mW) |
| 1-1 | (ZnS)80(SiO2)20 | 없음 | 1000 | 10.5 |
| 1-2 | SiO2 | 있음 | 100000이상 | 13.0 |
| 1-3 | ZnS | 없음 | 1000 | 14.0 |
| 1-4 | (ZnSe)80(SiO2)20 | 없음 | 100 | 10.5 |
| 1-5 | ZnSe | 없음 | 100 | 14.0 |
| 1-6 | ZrO2 | 있음 | 100000이상 | 14.0 |
| 1-7 | (ZrO2)80(SiO2)20 | 있음 | 100000이상 | 13.0 |
| 1-8 | (ZrO2)50(SiO2)50=ZrSiO4 | 있음 | 100000이상 | 11.5 |
| 1-9 | Ge-Cr-N | 없음 | 평가 불가 | 14< |
| 1-10 | (Bi2O3)80(SiO2)20 | 있음 | 평가 불가 | 14< |
| 1-11 | TeO2 | 있음 | 평가 불가 | 재기록 불가 |
| 1-12 | (TeO2)80(SiO2)20 | 있음 | 평가 불가 | 재기록 불가 |
| 비교 | (ZnS)80(SiO2)20 (종래구성) | 없음 | 100000이상 | 11.0 |
표 1에 나타내는 바와 같이, 샘플 번호 1-1∼1-8의 정보기록 매체 중, 박리가 없는(밀착성이 높다) 정보기록 매체(즉, 샘플 번호 1-1 및 1-3∼1-5)에 대해서는 반복 회수가 100000회에 전혀 만족하지 않은(반복 재기록 성능이 낮다) 것에 대해서, 박리가 있는(밀착성이 낮다) 정보기록 매체(즉, 샘플 번호 1-2 및 1-6∼1-8)에 대해서는 반복 회수가 100000회를 상회한다는(반복 재기록 성능이 높다) 경향이 보였다.
또한, 샘플 번호 1-9 및 1-10의 정보기록 매체에 대해서는, 피크 전력 14mW 이하에서는 충분한 기록 마크를 형성할 수 없고, 따라서, 저기록 감도이었다. 이 이유로서는, 이들 샘플에 있어서의 유전체층의 재료의 열전도율이 다른 샘플의 것에 비교해서 높은 것이 예상되었다.
또한, 샘플 번호 1-11 및 1-12의 정보기록 매체에서는 재기록을 할 수 없고, 기록 시에 유전체층의 재료가 녹아서 기록층에 혼합되고 있었다. 이것은, 이들 샘플에 있어서의 유전체층의 재료의 융점이 다른 재료의 것보다도 낮기 때문이라고 생각된다.
이것에 대하여, 종래 구성의 비교예의 정보기록 매체(이것은 계면층을 가진다)에서는, 박리가 없고, 또한, 반복 회수도 100000회 이상이며, 밀착성 및 반복 재기록 성능이 동시에 높았다.
또한, 샘플 번호 1-1∼1-8의 정보기록 매체를 Pp에 대해서 비교하면, (ZnS)80(SiO2)20,（ZnSe)80(SiO2)20 및 ZrSiO4를 유전체층의 재료에 각각 이용한 정보기록 매체(즉, 각각 샘플 번호 1-1, 1-4 및 1-8)는 Pp이 낮아서, 고기록 감도이었다. (ZnS)80(SiO2)20과 (ZnSe)80(SiO2)20을 유전체층의 재료에 각각 이용한 정보기록 매체(즉, 각각 샘플 번호 1-1 및 1-4)를 비교하면, (ZnS)80(SiO2)20을 이용한 쪽이 반복 재기록 성능이 우수했다.
이상과 같은 예비 시험의 결과에 따르면, 기록층에 접하는 유전체층의 재료로서, 산화물, 질화물, 세렌화물, 황화물, 또는 이들 중, 어느 1개와 SiO2와를 조합한 혼합물을 이용한 샘플 번호 1-1∼1-12의 정보기록 매체 중, 높은 밀착성 및 높은 반복 재기록 성능을 동시에 만족하는 것은 존재하지 않았다. 그러나, 본 실시예에서 밝혀진 것은, ZrO2를 포함하는 재료 또는 ZrO2 및 SiO2를 포함하는 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 1-6∼1-8)는 반복해 재기록 성능이 우수하고, 특히, ZrSiO4로부터 이루어지는 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 1-8)는 반복 재기록 성능이 우수하며, 고기록 감도인 것이었다. 또한, ZnS 또는 ZnSe를 포함하는 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 1-1, 1-3∼1-5)는 기록층과의 밀착성이 우수하여 고기록 감도인 것 및 ZnS를 포함하는 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 1-1 및 1-3)는, ZnSe를 포함하는 재료를 이용한 것(샘플 번호 1-4 및 1-5)보다도, 반복 재기록 성능이 우수한 것도 밝혀졌다.
예비 시험으로서의 본 실시예의 결과로, ZrO2와 ZnS와의 혼합물, ZrO2와 SiO2와 ZnS와의 혼합물 또는 ZrSiO4와 ZnS와의 혼합물을 유전체층 재료로 함으로써, 높은 밀착성 및 높은 반복 재기록 성능을 동시에 달성하는 것을 기대할 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 높은 밀착성 및 높은 반복 재기록 성능을 동시에 달성하는 것을 목적으로서, ZrO2와 ZnS를 혼합한 Zr-Zn-S-O계 재료층을 유전체층에 이용했다.
본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층이 서로 같은 조성을 가지는 재료로 이루어지는 정보기록 매체(25)(도 1)를 이들 유전체층의 재료를 표 2에 나타내는 바와 같이 다양하게 변화시켜서 제작했다. 실시예 2에서는, (ZrO2)X(ZnS)100-X(mol％)로 표기되는 계의 재료에 대해서 유전체층에 이용하는 데에도 적합한 조성 범위를 조사하기 위해서, 제1 및 제2의 유전체층의 재료를 표 2에 나타내는 바와 같이 ZrO2의 함유율 Ⅹ(몰％)을 다양하게 변화시켜서 정보기록 매체를 제작했다. 한편, 「Zn-S」가 아니고, 「ZnS」로 표기할 경우, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)가 거의 1인 조성을 나타내는 것이다(이하의 실시예에 있어서도 특히 이유가 없는 한 마찬가지로 한다).
본 실시예의 정보기록 매체는, 제1 및 제2의 유전체층의 재료가 표 2에 나타내는 재료로 이루어지는 점을 제외하고, 실시예 1의 정보기록 매체(25)와 같은 구성으로 하고, 제1 및 제2의 유전체층의 성막 공정을 변경한 점을 제외하고 이것과 마찬가지로 해서 제작했다. 샘플 번호 2-1∼2-9의 정보기록 매체를 제작하기 위해서, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서, 표 2에 나타내는 소정의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 각각 이용했다. 또한, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서, 어느 쪽의 샘플에 대해서도, 전력을 400W로 하고, 압력을 약 0.13Pa로 하고, 성막 장치에 도입하는 가스로는 Ar가스(100％)를 이용했다.
스퍼터링법에 의해 성막된 유전체층은, 이용한 스퍼터링 타겟과 실질적으로 같은 조성을 가진다고 간주했다. 한편, 특히 언급하지 않는 한, 후술의 실시예에 대해서도 마찬가지로 한다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 2-1∼2-9의 정보기록 매체에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 이들의 결과를 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 2에 나타낸다. 또한, 실시예 1에서 제작한 샘플 번호 1-1, 1-3 및 1-6의 정보기록 매체에 대해서도 마찬가지로 평가한 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 비교를 위해서, 실시예 1에서 제작한 도 10에 나타내는 종래 구성의 정보기록 매체(31)에 대해서도 마찬가지로 평가한 결과도 표 2에 나타낸다(후술의 실시예에 관한 표 3∼8 및 10도 마찬가지로 한다).
[표 2]
| 샘플번호 | 제1 및 제2의 유전체 층의 재료 (ZrO2)X(ZnS)100-X (mol%) | 박리 | 반복 회수 | 피크 전력 Pp(mW) |
| 1-3 | ZnS | 없음 | 1000 | 14.0 |
| 2-1 | (ZrO2)10(ZnS)90 | 없음 | 2000 | 12.0 |
| 2-2 | (ZrO2)20(ZnS)80 | 없음 | 4000 | 12.2 |
| 2-3 | (ZrO2)30(ZnS)70 | 없음 | 6000 | 12.3 |
| 2-4 | (ZrO2)40(ZnS)60 | 없음 | 8000 | 12.5 |
| 2-5 | (ZrO2)50(ZnS)50 | 없음 | 10000 | 12.6 |
| 2-6 | (ZrO2)60(ZnS)40 | 없음 | 30000 | 12.8 |
| 2-7 | (ZrO2)70(ZnS)30 | 없음 | 50000 | 13.2 |
| 2-8 | (ZrO2)80(ZnS)20 | 없음 | 70000 | 13.4 |
| 2-9 | (ZrO2)90(ZnS)10 | 있음 | 100000 | 13.6 |
| 1-6 | ZrO2 | 있음 | 100000이상 | 14.0 |
| 1-1 | (ZnS)80(SiO2)20 | 없음 | 1000 | 10.5 |
| 비교 | (ZnS)80(SiO2)20 (종래구성) | 없음 | 100000이상 | 11.0 |
표 2에 나타내는 바와 같이, 유전체층 재료 중의 ZnS 및 산화물의 함유율이 같은 샘플 번호 2-2 및 1-1의 정보기록 매체(계면층 없음)를 비교하면(이들은 같은 구조를 가진다), 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체에서는 반복 회수가 1000회인 것에 대해, 샘플 번호 2-2의 정보기록 매체에서는 4000회가 되는 결과를 얻을 수 있었다. 종래의 (ZnS)80(SiO2)20의 재료보다도 (ZnS)80(ZrO2
)20 재료 쪽이 많은 반복 회수를 얻을 수 있다는 결과로부터, ZnS-SiO2 계의 재료보다도 ZnS-ZrO2 계의 재료 쪽이 유전체층 재료에 적합한 것을 알았다.
또한, (ZrO2)X(ZnS)100-X(mol％)의 식에서 표기되어, Ⅹ80을 만족하는 조성 범위의 ZrO2-ZnS 계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 1-3 및 2-1∼2-8)에 있어서, 박리가 발생하지 않고, 따라서 높은 밀착성을 확보할 수 있었다. 또한, 상기 식 중, 50Ⅹ의 조성 범위의 ZrO2-ZnS 계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 2-5∼2-9 및 1-6)에 있어서, 10000회 이상의 반복 회수를 얻을 수 있었다. 따라서, 본 실시예의 결과로부터, 상기 식 중의 Ⅹ이 50Ⅹ80을 만족하는 조성 범위의 재료가 바람직한 것이 확인되었다. 또한, 이 조성 범위의 ZrO2-ZnS 계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체에 있어서, 피크 전력 Pp은 표 2로부터 14mW 미만이었다. 이렇게, 본 발명에서 말하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 유전체층에 이용하면, 계면층이 존재하지 않는 구성의, 도 1에 나타내는 정보기록 매체(25)에 있어서, 높은 밀착성 및 높은 반복 재기록 성능을 얻을 수 있고, 게다가 Pp＜14mW도 얻을 수 있었다.
(실시예 3)
실시예 3에서는, 고기록 감도의 정보기록 매체를 실현하는 것을 목적으로서, ZrO2-ZnS 계의 재료에 SiO2를 혼합한 것을 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체를 제작했다. 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 제1의 유전체층과 제2의 유전체층이 서로 같은 조성을 가지는 재료로 이루어지는 정보기록 매체(25)를 이들 유전체층의 재료를 표 3에 나타내는 바와 같이 다양하게 변화시켜서 제작했다. 실시예 3에서는, (ZrO2)Y(SiO2)Z(ZnS)100-Y-Z(mol％)(식 중, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)는 거의 1이다)로 표기되는 계의 재료에 대해서 유전체층에 이용하는 데에 적합한 조성 범위를 조사하기 위해서, 제1 및 제2의 유전체층의 재료를 표 3에 나타내는 바와 같이 ZrO2 및 SiO2의 함유율Y 및 Z(몰％)를 다양하게 변화시켜서 정보기록 매체를 제작했다. 여기에서, Y+Z=50이 되는 4종류의 조성 및 Y+Z=80이 되는 7종류의 조성에 대해서 조사했다.
본 실시예의 정보기록 매체도, 실시예 2와 같이, 제1 및 제2의 유전체층의 재료가 표 3에 나타내는 재료로 이루어지는 점을 제외하고, 실시예 1의 정보기록 매체(25)와 같은 구성으로 해서 제1 및 제2의 유전체층의 성막 공정을 변경한 점을 제외하고 이것과 같은 조건으로 제작했다. 샘플 번호 3-1∼3-11의 정보기록 매체를 제작하기 위해서, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서, 표 3에 나타내는 소정의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 각각 이용했다. 또한, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정은, 실시예 2와 같은 조건으로 실시했다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 3-1∼3-11의 정보기록 매체에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 해서 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 이들의 결과를, 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 3에 나타낸다.
[표 3]
| 샘플번호 | 제1 및 제2의 유전체 층의 재료 (ZrO2)Y(SiO2)Z(ZnS)100-Y-Z (mol%) | 박리 | 반복 회수 | 피크 전력 Pp(mW) |
| 3-1 | (ZrO2)10(SiO2)40(ZnS)50 | 있음 | 20000 | 10.0 |
| 3-2 | (ZrO2)20(SiO2)30(ZnS)50 | 없음 | 20000 | 10.6 |
| 3-3 | (ZrO2)30(SiO2)20(ZnS)50 | 없음 | 20000 | 11.2 |
| 3-4 | (ZrO2)40(SiO2)10(ZnS)50 | 없음 | 20000 | 11.8 |
| 3-5 | (ZrO2)10(SiO2)70(ZnS)20 | 있음 | 100000이상 | 9.6 |
| 3-6 | (ZrO2)20(SiO2)60(ZnS)20 | 있음 | 100000이상 | 10.1 |
| 3-7 | (ZrO2)30(SiO2)50(ZnS)20 | 없음 | 100000이상 | 10.7 |
| 3-8 | (ZrO2)40(SiO2)40(ZnS)20 | 없음 | 100000이상 | 11.2 |
| 3-9 | (ZrO2)50(SiO2)30(ZnS)20 | 없음 | 100000이상 | 11.8 |
| 3-10 | (ZrO2)60(SiO2)20(ZnS)20 | 없음 | 100000이상 | 12.3 |
| 3-11 | (ZrO2)70(SiO2)10(ZnS)20 | 없음 | 100000이상 | 12.9 |
| 비교 | (ZnS)80(SiO2)20 (종래구성) | 없음 | 100000이상 | 11.0 |
표 3에 나타내는 바와 같이, (ZrO2)Y(SiO2)z(ZnS)100-Y-Z(mol％)의 식으로 표기되고, Y+Z=50을 만족하는 조성 범위의 ZrO2-SiO2-ZnS 계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 3-1∼3-4) 중, 20Y40 또한 10Z30의 조성 범위의 것(샘플 번호 3-2∼3-4)으로, 박리가 발생하지 않고, 20000회의 반복 회수, 11.8mW 이하의 피크 전력 Pp라는 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이들 정보기록 매체와 유전체층 재료 중의 ZnS의 함유율이 같은 샘플 번호 2-5의 정보기록 매체(표 2를 참조)에서는, 반복 회수는 10000회, Pp는 12.6mW이었다. 따라서, 이 비교로부터, ZrO2-ZnS계 재료에 SiO2를 혼합한 재료를 유전체층의 재료에 이용함으로써, 고기록 감도화를 도모할 수 있고, 반복 재기록 성능이 향상하는 것을 알았다.
상기 식으로서 표기되고, Y+Z=80을 만족하는 조성 범위의 ZrO2-SiO2-ZnS 계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 3-5∼3-11) 중, 30Y70 또한 10Z50의 조성 범위의 것(샘플 번호 3-7∼3-11)으로, 박리가 발생하지 않고, 100000회 이상의 반복 회수, 12.9mW 이하의 피크 전력 Pp라는 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이들 정보기록 매체와 유전체층 재료 중의 ZnS의 함유율이 같은 샘플 번호 2-8 정보기록 매체(표 2를 참조)에서는, 반복 회수는 70000회, Pp는 13.6mW이었다. 따라서, 이 비교로부터도, ZrO2-ZnS계 재료에 SiO2를 혼합함으로써, 고기록 감도화를 도모할 수 있고, 반복 재기록 성능이 향상하는 것을 알았다.
따라서, 본 실시예의 결과로, 유전체층의 재료에는, 상기 식 중의 Y 및 Z가 20Y70 또한 10Z50을 만족하는 조성 범위의 재료가 바람직한 것이 확인되었다.
(실시예 4)
실시예 4에서는, 높은 밀착성 및 높은 반복 재기록 성능을 동시에 달성하는 것을 목적으로서, ZrSiO4와 ZnS를 혼합한 Zr-Zn-S-O계 재료층을 유전체층에 이용했다. 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)이 서로 같은 조성을 가지는 재료로 이루어지는 정보기록 매체(25)(도 1)를 이들 유전체층의 재료를 표 4에 나타내는 바와 같이 다양하게 변화시켜서 제작했다. 실시예 4에서는, (ZrSiO4)A(ZnS)100-A(mol％)(식 중, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)는 거의 1이다)로 표기되는 계의 재료에 대해서 유전체층에 이용하는 데에 적합한 조성 범위를 조사하기 위해서, 제1 및 제2의 유전체층의 재료를, 표 4에 나타내는 바와 같이 ZrSiO4의 함유율A(mol％)를 다양하게 변화시켜서 정보기록 매체를 제작했다.
본 실시예의 정보기록 매체도, 실시예 2와 같이, 제1 및 제2의 유전체층의 재료가 표 4에 나타내는 재료로 이루어지는 점을 제외하고, 실시예 1의 정보기록 매체(25)와 같은 구성으로 하고, 제1 및 제2의 유전체층의 성막 공정을 변경한 점을 제외하고 이것과 같은 조건으로 제작했다. 샘플 번호 4-1∼4-9의 정보기록 매체를 제작하기 위해서, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서, 표 4에 나타내는 소정의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 각각 이용했다. 또한, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정은 실시예 2와 같은 조건으로 실시했다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 4-1∼4-9의 정보기록 매체에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 이들의 결과를, 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 4에 나타낸다. 또한, 실시예 1에서 제작한 샘플 번호 1-3 및 1-8의 정보기록 매체에 대해서도 마찬가지로 평가한 결과를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
| 샘플번호 | 제1 및 제2의 유전체 층의 재료 (ZrSiO4)A(ZnS)100-A (mol%) | 박리 | 반복 회수 | 피크 전력 Pp(mW) |
| 1-3 | ZnS | 없음 | 1000 | 14.0 |
| 4-1 | (ZrSiO4)5(ZnS)95 | 없음 | 2000 | 10.0 |
| 4-2 | (ZrSiO4)11(ZnS)89 | 없음 | 3000 | 10.1 |
| 4-3 | (ZrSiO4)18(ZnS)82 | 없음 | 5000 | 10.2 |
| 4-4 | (ZrSiO4)25(ZnS)75 | 없음 | 9000 | 10.4 |
| 4-5 | (ZrSiO4)33(ZnS)67 | 없음 | 100000 | 10.6 |
| 4-6 | (ZrSiO4)43(ZnS)57 | 없음 | 100000이상 | 10.8 |
| 4-7 | (ZrSiO4)54(ZnS)46 | 없음 | 100000이상 | 11.0 |
| 4-8 | (ZrSiO4)67(ZnS)33 | 없음 | 100000이상 | 11.2 |
| 4-9 | (ZrSiO4)82(ZnS)18 | 있음 | 100000이상 | 11.4 |
| 1-8 | ZrSiO4 | 있음 | 100000이상 | 11.5 |
| 비교 | (ZnS)80(SiO2)20 (종래구성) | 없음 | 100000이상 | 11.0 |
표 4에 나타내는 바와 같이, (ZrSiO4)A(ZnS)100-A(mol％)의 식으로서 표기되고, A67을 만족하는 조성 범위의 ZrSiO4-ZnS계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 1-3 및 4-1∼4-8)에 있어서, 박리가 발생하지 않고, 따라서 높은 밀착성을 확보할 수 있었다. 또한, 상기 식 중, 33A의 조성 범위의 ZrO2-ZnS계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 4-5∼4-9 및 1-8)에 있어서, 반복 회수가 100000회에 달했다. 따라서, 33A67의 조성 범위의 것(샘플 번호 4-5∼4-8)으로, 박리가 발생하지 않고, 100000회의 반복 회수를 얻을 수 있었다. 또한, 이 조성 범위에 있어서, 종래 구성의 것과 거의 동등한 피크 전력 Pp를 얻을 수 있었다. 따라서, 유전체층의 재료에는, 상기 식 중의 A가 33A67을 만족하는 조성 범위의 재료가 바람직한 것이 확인되었다. 이렇게, 본 발명에서 말하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 유전체층에 이용하면, 계면층이 존재하지 않는 구성의, 도 1에 나타내는 정보기록 매체(25)에 있어서, 종래 구성과 거의 동등 혹은 그 이상의 성능을 얻을 수 있었다.
(실시예 5)
실시예 5에서는, Zr-Zn-S-O계 재료층에 있어서 Zn-S의 형태로 존재하는 Zn과 S와의 바람직한 조성비의 범위를 조사했다. 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층이 서로 같은 조성을 가지는 재료로 이루어지는 정보기록 매체(25)를, 이들 유전체층의 재료를 표 5에 나타내는 바와 같이 다양하게 변화시켜서 제작했다. 실시예 5에서는, (ZrSiO4)A(Zn-S)100-A(mol％)로 표기되는 계의 재료에 대해서 유전체층에 이용하는 데에 적합한 조성 범위를 조사하기 위해서, 제1 및 제2의 유전체층의 재료를 표 5에 나타내는 바와 같이, 33A67의 범위에 있어서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)를 다양하게 변화시켜서 정보기록 매체를 제작했다. 여기에서, A=33, 43, 54 및 67의 각 조건에 대해서, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)=0.5, 1.5, 2 및 2.5가 되는 16종류의 조성에 대해서 조사했다.
본 실시예의 정보기록 매체도, 실시예 2와 같이, 제1 및 제2의 유전체층의 재료가 표 5에 나타내는 재료로 이루어지는 점을 제외하고, 실시예 1의 정보기록 매체(25)와 같은 구성으로 해서 제1 및 제2의 유전체층의 성막 공정을 변경한 점을 제외하고 이것과 같은 조건으로 제작했다. 샘플 번호 5-1∼5-16의 정보기록 매체를 제작하기 위해서, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서, 표 5에 나타내는 소정의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 각각 이용했다. 또한, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정은, 실시예 2와 같은 조건으로 실시했다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 5-1∼5-16의 정보기록 매체에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 해서 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 이들의 결과를, 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 5에 나타낸다. 또한, 실시예 4에서 제작한 샘플 번호 4-5∼4-8의 정보기록 매체에 대해서도 마찬가지로 평가한 결과를 표 5에 나타낸다. 한편, 이하, (S의 원자수)/(Zn의 원자수)를 간단히 S/Zn로도 표기한다.
[표 5]
| 샘플번호 | A | S/Zn | (ZrSiO4)A(Zn-S)100-A (mol%) | 박리 | 반복 회수 | 피크 전력 Pp(mW) |
| 5-1 | 33 | 0.5 | (ZrSiO4)33(Zn1S0.5)67 | 있음 | 100000이상 | 10.7 |
| 4-5 | 1 | (ZrSiO4)33(ZnS)67 | 없음 | 100000 | 10.6 | |
| 5-2 | 1.5 | (ZrSiO4)33(Zn1S1.5)67 | 없음 | 50000 | 10.5 | |
| 5-3 | 2 | (ZrSiO4)33(Zn1S2)67 | 없음 | 10000 | 10.4 | |
| 5-4 | 2.5 | (ZrSiO4)33(Zn1S2.5)67 | 없음 | 1000 | 10.3 | |
| 5-5 | 43 | 0.5 | (ZrSiO4)43(Zn1S0.5)57 | 있음 | 100000이상 | 10.9 |
| 4-6 | 1 | (ZrSiO4)43(ZnS)57 | 없음 | 100000이상 | 10.8 | |
| 5-6 | 1.5 | (ZrSiO4)43(Zn1S1.5)57 | 없음 | 70000 | 10.7 | |
| 5-7 | 2 | (ZrSiO4)43(Zn1S2)57 | 없음 | 20000 | 10.6 | |
| 5-8 | 2.5 | (ZrSiO4)43(Zn1S2.5)57 | 없음 | 3000 | 10.5 | |
| 5-9 | 54 | 0.5 | (ZrSiO4)54(Zn1S0.5)46 | 있음 | 100000이상 | 11.1 |
| 4-7 | 1 | (ZrSiO4)54(ZnS)46 | 없음 | 100000이상 | 11.0 | |
| 5-10 | 1.5 | (ZrSiO4)54(Zn1S1.5)46 | 없음 | 100000 | 10.9 | |
| 5-11 | 2 | (ZrSiO4)54(Zn1S2)46 | 없음 | 30000 | 10.8 | |
| 5-12 | 2.5 | (ZrSiO4)54(Zn1S2.5)46 | 없음 | 5000 | 10.7 | |
| 5-13 | 67 | 0.5 | (ZrSiO4)67(Zn1S0.5)33 | 있음 | 100000이상 | 11.3 |
| 4-8 | 1 | (ZrSiO4)67(ZnS)33 | 없음 | 100000이상 | 11.2 | |
| 5-14 | 1.5 | (ZrSiO4)67(Zn1S1.5)33 | 없음 | 100000이상 | 11.1 | |
| 5-15 | 2 | (ZrSiO4)67(Zn1S2)33 | 없음 | 50000 | 11.0 | |
| 5-16 | 2.5 | (ZrSiO4)67(Zn1S2.5)33 | 없음 | 9000 | 10.9 | |
| 비교 | (ZnS)80(SiO2)20 (종래구성) | 없음 | 100000이상 | 11.0 | ||
표 5에 나타내는 바와 같이, (ZrSiO4)A(Zn-S)100-A(mol％)의 식으로서 표기되고(식 중, 33A67), S/Zn=0.5를 만족하는 (ZrSiO4)-(Zn-S)계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 모든 정보기록 매체(샘플 번호 5-1, 5-5, 5-9 및 5-13)에서 박리가 발생했다. 한편, S/Zn=1~2.5인 (ZrSiO4)-(Zn-S)계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 것 외의 정보기록 매체(4-5∼4-8, 5-2∼5-4, 5-6∼5-8, 5-10∼5-12 및 5-14∼5-16)에서는, 박리는 발생하지 않았다.
밀착성 평가 시험은 소정 조건 하에서 100시간 방치했을 때의 박리의 유무에 근거하는 것인데, 나아가 박리가 발생할 때까지 밀착성 평가 시험과 같은 조건(90℃로 상대습도 80%의) 하에서 계속해서 방치한 바, S/Zn이 클수록, 박리가 발생할 때까지의 시간이 길어졌다. 구체적으로는, S/Zn=1에서는 200시간, S/Zn=1.5에서는 300시간, S/Zn=2에서는 400시간, S/Zn=2.5에서 500시간, 박리가 발생하지 않았다.
또한, 상기 식 중, S/Zn=2.5를 만족하는 (ZrSiO4)-(Zn-S)계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 정보기록 매체(샘플 번호 5-4, 5-8, 5-12 및 5-16)에서, 반복 회수가 10000회를 만족하지 않았다. 한편, S/Zn=0.5∼2.0인 (ZrSiO4)-(Zn-S)계의 재료를 유전체층의 재료에 이용한 것 외의 정보기록 매체(4-5∼4-8, 5-1∼5-3, 5-5~5-7, 5-9∼5-11 및 5-13∼5-15)에서는, 10000회 이상의 반복 회수를 얻을 수 있었다.
또한, 모든 정보기록 매체(샘플 번호 4-5∼4-8 및 5-1∼5-16)에 있어서, 종래 구성의 것과 거의 동등한 피크 전력 Pp를 얻을 수 있었다. 상기 식 중, A가 동일할 경우, S/Zn이 큰 쪽이, 정보기록 매체의 피크 전력이 낮고, 기록 감도는 고감도가 되었다.
따라서, 높은 밀착성 및 높은 반복 재기록 성능을 동시에 실현하기 위해서는, 유전체층의 재료에는, 상기 식 중의 A가 33A67을 만족하고 또한, 1(S의 원자수)/(Zn의 원자수)2를 만족하는 조성 범위의 재료가 바람직한 것이 확인되었다.
또한, (ZrO2)X(Zn-S)100-X(mol％)(식 중, 50Ⅹ80)로 표기되는 (ZrO2)-(Zn-S)계의 재료 및 (ZrO2)Y(SiO2)Z(Zn-S)100-Y-Z(mol％)(식 중, 50Y+Z80, 20Y70, 10Z50)으로 표기되는 (ZrO2)-(SiO2)-(Zn-S)계의 재료에 대해서도 마찬가지로, 1(S의 원자수)/(Zn의 원자수)2를 만족하는 것이 바람직하다고 하는 결과를 얻을 수 있었다.
(실시예 6)
실시예 6에서는, 실시의 형태 2에서 도 2를 참조하면서 상술한 정보기록 매체(26)와 같은 구조를 가지고, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층이 서로 다른 조성을 가지는 재료로 이루어지고, 제2의 유전체층과 기록층과의 사이에 제2의 계면층을 구비하는 정보기록 매체를 제작했다.
본 실시예의 정보기록 매체(26)는 다음과 같이 해서 제작했다. 우선, 기판(1)으로서, 깊이 56nm, 트랙피치(기판의 주 면에 평행한 면내에 있어서의 그루브 표면 및 랜드 표면의 중심간 거리) 0.615㎛의 안내 홈이 한쪽 표면에 미리 형성된, 지름 120mm, 두께 0.6mm의 원형의 폴리카보네이트 기판을 준비했다.
이 기판(1) 상에, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 제1의 유전체층(2)을 150nm의 두께로, Ge27Sn8Sb12Te53(원자％) 기록층(4)을 9nm의 두께로, Ge-Cr-N의 제2의 계면층(105)을 3nm의 두께로, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 제2의 유전체층(106)을 50nm의 두께로, Ge80Cr20(원자％)의 광 흡수 보정층(7)을 40nm의 두께로, Ag-Pd-Cu의 반사층(8)을 80nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 순차 성막했다. 여기에서, 제2의 계면층(105) 및 제2의 유전체층(106)의 각 재료는, 도 9를 참조하면서 상기한 종래의 정보기록 매체(31)에 있어서의 것과 마찬가지이다.
본 실시예의 정보기록 매체(26)는 제1의 유전체층(2)의 성막 공정을 변경한 점 및 기록층(4)의 성막 공정과 제2의 유전체층(106)의 성막 공정과의 사이에 제2의 계면층(105)의 성막 공정을 추가한 점을 제외하고, 실시예 1의 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체의 경우와 마찬가지로 해서 제작했다. 제1의 유전체층(2)의 성막 공정에 있어서는, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 조성을 가지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 400W로, Ar가스(100％)를 도입하고, 약 0.13Pa의 압력 하에서, 고주파 스퍼터링을 실행했다. 제2의 계면층(105)을 성막하는 공정은, 실시예 1에서 상기한 비교예의 종래 구성의 정보기록 매체(31)의 제작 방법에 있어서의 제2의 계면층(105)을 성막하는 공정과 마찬가지로 해서 실시했다. 한편, 제2의 유전체층(106)을 성막하는 공정은, 실시예 1에서 상기한 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체(25)의 제작 방법에 있어서의 제2의 유전체막(6)을 성막하는 공정과 마찬가지이며, 종래 구성의 정보기록 매체(31)의 제작 방법에 있어서의 제2의 유전체층(106)을 성막하는 공정과 마찬가지이기도 하다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 6-1의 정보기록 매체(26)에 대해서, 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 실시예 1에서 상기한 것과 거의 마찬가지로 해서 평가했지만, 본 실시예에서는, 밀착성의 평가는, 기록층(4)과 이것에 접하는 제1의 유전체층(2)과의 사이에서 박리가 발생하고 있지 않는가의 여부를 조사함으로써 실시했다. 또한, 반복 재기록 성능의 평가는, 그루브 기록 뿐만 아니라 랜드 기록도 실행해서(즉, 랜드 그루브 기록에 의해) 그루브 기록 및 랜드 기록의 각각에 대해서 반복 회수를 조사함으로써 실시했다. 이들의 결과를, 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp) 및 바이어스 전력(Pb)과 함께 표 6에 나타낸다. 또한, 비교를 위해서, 실시예 1에서 제작한 도 9에 나타내는 종래 구성의 정보기록 매체(31)에 대해서 마찬가지로 평가한 결과도 표 6에 나타낸다.
[표 6]
| 샘플번호 | 박리 | 그루브 기록 | 랜드 기록 | ||||
| 반복 회수 | 전력(mW) | 반복 회수 | 전력(mW) | ||||
| Pp | Pb | Pp | Pb | ||||
| 6-1 | 없음 | 100000이상 | 10.8 | 4.9 | 100000이상 | 11.1 | 5.0 |
| 비교 | 없음 | 100000이상 | 11.0 | 5.0 | 100000이상 | 11.3 | 5.2 |
표 6에 나타내는 바와 같이, 제1의 유전체층(2)의 재료만으로 (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)을 이용하고, 기판(1) 상에 스퍼터링법에 의해 형성하는 층(즉, 반사층(8)까지의 층)의 층수를 6층으로 한 본 실시예의 샘플 번호 6-1의 정보기록 매체(26)에서, 총수를 7층으로 한 비교예의 종래 구성의 정보기록 매체(31)와 동등한 밀착성, 반복 회수, 피크 전력 및 바이어스 전력을 얻을 수 있었다. 또한, 본 실시예에서는, 제1의 유전체층(2)으로서, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 층(Zr-Zn-S-O계 재료층)을 이용했지만, 이 조성은 일례이며, ZrSiO4-ZnS계의 재료에서는, ZrSiO4의 함유율이 33∼67mol％인 조성 범위에 걸쳐서, 본 실시예와 마찬가지로 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 제1의 유전체층(2)으로서, 다른 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용해도 좋다.
(실시예 7)
실시예 7에서는, 실시의 형태 3에서 도 3을 참조하면서 상기한 정보기록 매체(27)와 같은 구조를 가지고, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층이 다른 조성을 가지는 재료로 이루어지고, 제1의 유전체층과 기록층과의 사이에 제1의 계면층을 구비하는 정보기록 매체를 제작했다.
본 실시예의 정보기록 매체(27)는 다음과 같이 해서 제작했다. 우선, 실시예 1과 같은 기판(1)을 준비하고, 이 기판(1) 상에, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 제1의 유전체층(102)을 150nm의 두께로, Ge-Cr-N의 제1의 계면층(103)을 5nm의 두께로, Ge27Sn8Sb12Te53(원자％)의 기록층(4)을 9nm의 두께로, (ZrSiO
4)54(ZnS)46의 제2의 유전체층(6)을 50nm의 두께로, Ge80Cr20(원자％)의 광 흡수 보정층(7)을 40nm의 두께로, Ag-Pd-Cu의 반사층(8)을 80nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 순차 성막했다. 여기에서, 제1의 유전체층(102) 및 제1의 계면층(103)의 각 재료는, 도 9를 참조하면서 상기한 종래의 정보기록 매체(31)에 있어서의 것과 마찬가지이다.
본 실시예의 정보기록 매체(27)는 제1의 유전체층(102)의 성막 공정과 기록층(4)의 성막 공정과의 사이에 제1의 계면층(103)의 성막 공정을 추가한 점 및 제2의 유전체층(6)의 성막 공정을 변경한 점을 제외하고, 실시예 1의 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체의 경우와 마찬가지로 해서 제작했다. 제1의 계면층(103)을 성막하는 공정은 실시예 1에서 상기한 비교예의 종래 구성의 정보기록 매체(31)의 제작 방법에 있어서의 제1의 계면층을 성막하는 공정과 마찬가지로 해서 실시했다. 또한, 제2의 유전체층(6)의 성막 공정은, (ZrSiO4)54(ZnS)46의 조성을 가지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 이용하고, 성막 장치에 도입하는 가스를 Ar가스(100％)로 하고 전력을 400W로 해서 압력을 약 0.13Pa로 하여 실시했다. 또한, 제1의 유전체층(102)을 성막하는 공정은, 실시예 1에서 상기한 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체(25)의 제작 방법에 있어서의 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정과 마찬가지이고, 종래 구성의 정보기록 매체(31)의 제작 방법에 있어서의 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정과 마찬가지이기도 하다.
이상과 같이 해서 얻어진 본 실시예의 샘플 번호 7-1의 정보기록 매체(27)에 대해서, 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을, 실시예 1에서 상기한 것과 거의 마찬가지로 해서 평가했지만, 본 실시예에서는, 밀착성의 평가는 기록층(4)과 이것에 접하는 제2의 유전체층(6)과의 사이에서 박리가 발생하고 있지 않는가의 여부를 조사함으로써 실시했다. 이들의 결과를 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 7에 나타낸다.
[표 7]
| 샘플번호 | 박리 | 그루브 기록 | 랜드 기록 | ||||
| 반복 회수 | 전력(mW) | 반복 회수 | 전력(mW) | ||||
| Pp | Pb | Pp | Pb | ||||
| 7-1 | 없음 | 100000이상 | 10.5 | 4.7 | 100000이상 | 10.8 | 4.9 |
| 비교 | 없음 | 100000이상 | 11.0 | 5.0 | 100000이상 | 11.3 | 5.2 |
표 7에 나타내는 바와 같이, 제2의 유전체층(6)의 재료만으로 (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)을 이용하고, 기판(1) 상에 스퍼터링법에 의해 형성하는 층(즉, 반사층(8)까지의 층)의 층수를 6층으로 한 본 실시예의 샘플 번호 7-1의 정보기록 매체(27)로 총수를 7층으로 한 비교예의 종래 구성의 정보기록 매체(31)와 동등한 밀착성, 반복 회수, 피크 전력 및 바이어스 전력을 얻을 수 있었다. 또한, 본 실시예에서 제작한 샘플 번호 7-1의 정보기록 매체(27)의(요철의 없는 평면부에 있어서의) Rc 실측값은 20％이며, Ra 실측값은 3％이었다. 또한, 본 실시예에서는, 제2의 유전체층(6)으로서, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 층(Zr-Zn-S-O계 재료층)을 이용했지만, 이 조성은 일례이며, ZrSiO4-ZnS계의 재료에서는, ZrSiO4의 함유율이 33∼67mol％인 조성 범위에 걸쳐서, 본 실시예와 마찬가지로 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 제2의 유전체층(6)으로서, 다른 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용해도 좋다.
(실시예 8)
실시예 8에서는, 실시의 형태 4에서 도 4를 참조하면서 상기한 정보기록 매체(28)와 같은 구조를 가지는 정보기록 매체를 제작했다.
본 실시예의 정보기록 매체(28)는 다음과 같이 해서 제작했다. 우선, 기판(101)으로서, 깊이 2lnm, 트랙피치(기판의 주면에 평행한 면내에 있어서의 그루브 표면 및 그루브 표면의 중심간 거리) 0.32㎛의 안내 홈이 한쪽 표면에 미리 형성된 지름 120mm, 두께 1.1mm의 원형의 폴리카보네이트 기판을 준비했다.
이 기판(101) 상에, Ag-Pd-Cu 및 AlCr의 2층 구조의 반사층(8)을 각각 80nm 및 10nm의 두께로, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 제2의 유전체층(6)을 16nm의 두께로, Ge37.5Sb11Te51.5(원자％)의 기록층(4)을 11nm의 두께로, (ZrSiO4
)54(ZnS)46(mol％)의 제1의 유전체층(2)을 68nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 순차 성막했다.
반사층(8)을 성막하는 공정은, 다음과 같이 해서 실시했다. 우선, Ag-Pd-Cu의 층을, 실시예 1의 샘플 번호 1-1의 정보기록 매체의 제작 방법에 있어서의 반사층의 성막 공정과 마찬가지로 해서 형성했다. 이어서, AlCr의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, Ar가스(100％)를 도입하고, 약 0.4Pa의 압력 하에서, 전력 200W로 직류 스퍼터링을 실행했다. 이것에 의해, Ag-Pd-Cu의 층 위에 AlCr의 층을 형성하고, 2층 구조의 반사층(8)을 형성했다.
제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정에 있어서는, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 400W로, Ar가스(100％)를 도입하여 약 0.13Pa의 압력 하에서, 고주파 스퍼터링을 실행했다.
기록층(4)을 성막하는 공정에 있어서는, Ge-Sb-Te계 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 100W로, Ar가스(97％)와 N2가스(3％)의 혼합 가스를 도입해서 직류 스퍼터링을 실행했다. 스퍼터 시의 압력은 약 0.13Pa로 했다.
제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정은, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)이 실질적으로 같은 조성을 가지도록, 층 두께를 변경한 것 이외는 상기의 제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정과 마찬가지로 해서 실시했다.
이상과 같이 해서 기판(101) 상에 반사층(8), 제2의 유전체층(6), 기록층(4) 및 제1의 유전체층(2)을 순차 성막해서 적층체를 형성한 후, 자외선 경화성 수지를 제1의 유전체층(2) 상에 도포하고, 도포한 자외선 경화성 수지 상에, 더미 기판(110)으로서 지름 120mm, 두께 90㎛의 원형의 폴리카보네이트 기판을 밀착시켰다. 그리고 더미 기판(110)의 측에서 자외선을 조사해서 수지를 경화시켰다. 이에 따라, 경화한 수지로부터 이루어지는 접착층(9)이 10㎛의 두께로 형성되고, 더미 기판(110)을 접착층(9)을 통해서 적층체에 접착했다.
접착한 후, 초기화 공정으로서, 파장 670nm의 반도체 레이저를 사용하여, 정보기록 매체(28)의 기록층(4)을, 반경 22∼60mm의 범위의 환상 영역 내에서 거의 전면에 걸쳐서 결정화시켰다. 이것에 의해 초기화 공정이 종료하고, 샘플 번호 8-1의 정보기록 매체(28)의 제작이 완료했다.
또한, 비교를 위해서, 제1의 유전체층(2)과 기록층(4)과의 사이 및 제2의 유전체층(6)과 기록층(4)과의 사이에, Ge-Cr-N의 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)을 각각 구비하고, 또한, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)을 대신하여, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 제1의 유전체층(102) 및 제2의 유전체층(106)을 구비하는 점을 제외하고, 본 실시예의 정보기록 매체와 같은 구성을 가지는 비교예의 정보기록 매체를 제작했다(도시하지 않음). 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)은 모두 두께 5mm으로 형성했다.
이 비교예의 정보기록 매체는 제1의 계면층(103) 및 제2의 계면층(105)을 성막하는 공정 및 제1의 유전체층(102) 및 제2의 유전체층(106)을 성막하는 공정을 실시예 1에서 제작한 비교예의 종래 구성의 정보기록 매체(31)의 제작 방법에 있어서의 것과 마찬가지로 해서 실시한 점을 제외하고, 본 실시예의 정보기록 매체의 제작 방법과 마찬가지로 해서 제작했다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 8-1의 정보기록 매체(28) 및 비교예의 정보기록 매체(도시하지 않음)에 대해서, 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 이들의 결과를 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 8에 나타낸다.
본 실시예에서, 정보기록 매체(28)에 있어서의 유전체층의 밀착성의 평가는 실시예 1과 같은 조건으로 실행했다. 이에 대하여, 정보기록 매체(28)의 반복 재기록 성능의 평가는, 실시예 1과 같이 반복 회수를 지표로 한 점은 공통되지만, 실시예 1과는 다른 조건에 따랐다.
정보기록 매체(28)의 반복 재기록 성능의 평가시에, 실시예 1의 경우와 마찬가지의 구성의 정보기록 시스템에서, 파장 405nm의 반도체 레이저와 개구수 0.85의 대물 렌즈를 사용하고, 23GB용량 상당의 기록을 실행했다. 정보기록 매체(28)를 회전시키는 선속도는 5m/초로 했다. 또한, CNR(즉, 신호 진폭과 노이즈의 비율) 및 소거율의 측정에서는, 스펙트럼 애널라이저를 이용했다.
우선, 반복 회수를 결정할 때의 측정 조건을 정하기 위해서, 피크 전력(Pp) 및 바이어스 전력(Pb)을 이하의 순서로 설정했다. 레이저광(12)을, 높은 전력 레벨의 피크 전력(mW)과 낮은 전력 레벨의 바이어스 전력(mW)과의 사이에서 전력 변조하면서 정보기록 매체(28)를 향해서 조사하고, 마크 길이 0.16㎛의 2T 신호를 기록층(4)의 동일한 그루브 표면에 10회 기록했다. 2T 신호를 10회 기록한 후, CNR를 측정했다. 2T 신호의 10회 기록시, 바이어스 전력을 일정한 값으로 고정하고, 피크 전력을 다양하게 변화시킨 각 기록 조건에 대해서 CNR를 측정하고, 신호 진폭이 포화할 때의 최소의 피크 전력의 1.2배의 전력을 Pp로 설정했다. 또한, 상기와 마찬가지로 해서 2T 신호를 10회 기록한 후, 신호를 재생해서 2T 신호의 진폭을 측정하고, 그 그루브 표면에 9T 신호를 1회 중복 기록하고, 신호를 재생해서 2T 신호의 진폭을 측정하며, 10회 기록 후에 측정한 진폭을 기준으로 하는 2T 신호의 감쇠율을 소거율로서 구했다. 2T 신호의 10회 기록 및 9T 신호의 1회 중복 기록시, 피크 전력을 먼저 설정한 Pp로 고정하고, 바이어스 전력을 다양하게 변화시킨 각 전력 조건에 대해서, 이상과 같이 정의되는 소거율을 구하고, 소거율이 25dB 이상이 되는 바이어스 전력 범위의 중심값을 Pb로 설정했다. 시스템의 레이저 전력 상한치를 고려하면, Pp7mW, Pb3.5mW를 만족하는 것이 바람직하다.
반복 재기록 성능의 지표가 되는 반복 회수는, 본 실시예에서는 CNR 및 소거율에 근거해서 결정했다. 상기한 바와 같이 해서 설정한 Pp과 Pb로 레이저광을 전력 변조하면서 정보기록 매체(28)를 향해서 조사하고, 2T 신호를 동일한 그루브 표면에 소정회수 반복해서 연속 기록한 후, CNR를 측정하고, 또한, 소거율을 구했다. 소거율은 상기와 마찬가지로, 소정 회수 기록한 후 및 그 위에 9T 신호를 1회 중첩 기록한 후에 2T 신호를 측정하고, 소정 회수 기록한 후에 측정한 2T 신호의 진폭에 대한 9T 신호를 1회 중복 기록한 후에 측정한 2T 신호의 진폭의 감쇠율에 의해 구했다. 반복 회수는, 1, 2, 3, 5, 10, 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 5000, 7000, 10000회로 했다. 10회 반복한 경우의 CNR 및 소거율을 기준으로 하여, CNR가 2dB 저하하거나 또는 소거율이 5dB 저하했을 때를 반복 재기록의 한계라고 판단하고, 이 때의 반복 회수에 의해 반복 재기록 성능을 평가했다. 물론, 반복 회수가 많을수록 반복 재기록 성능이 높다. 정보기록 매체(28)의 반복 회수는 1만회 이상이 바람직하다.
[표 8]
| 샘플번호 | 박리 | 그루브 기록 | ||
| 반복 회수 | 전력(mW) | |||
| Pp | Pb | |||
| 8-1 | 없음 | 10000이상 | 5.0 | 2.3 |
| 비교 | 없음 | 10000이상 | 5.0 | 2.4 |
본 실시예의 샘플 번호 8-1의 정보기록 매체(28)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 정보기록 매체(25)와 비교해서, 기판상에의 각층의 성막 순(順)이 반대인 것, 기록 조건(레이저 파장이나 렌즈의 개구수)이 다른 것 및 기록 용량이 약 5배로 증가하는 것에 관계없이, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)으로서, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 층(Zr-Zn-S-O계 재료층)을 이용함으로써, 계면층을 형성하는 일 없이, 양호한 성능을 얻을 수 있었다. 또한, 본 실시예에서 제작한 샘플 번호 8-1의 정보기록 매체(28)의(요철이 없는 평면부에 있어서의) Rc 실측값은 20％이며, Ra 실측값은 3％이었다. 표 8로부터, 샘플 번호 8-1의 정보기록 매체(28)는 제1 및 제2의 계면층을 형성한 비교예의 정보기록 매체와 동등한 성능을 나타내는 것이 확인되었다.
본 실시예의 샘플 번호 8-1의 정보기록 매체(28)에서는, 제1 및 제2의 유전체층의 쌍방에 ZrSiO4-ZnS의 계의 재료로 이루어지는 층을 이용했지만, 다른 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용해도 좋다.
또한, 본 실시예의 정보기록 매체(28)에서는, 제1 및 제2의 유전체층의 쌍방에 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용하는 것으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 일례로서, 제1 및 제2의 유전체층의 어느 한쪽에 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용하고, 다른 쪽의 유전체층에, 예를 들면 종래의 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 조성을 가지는 재료를 이용하여, 그 다른 쪽의 유전체층과 기록층과의 사이에 계면층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에 있어서도, 본 실시예와 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 유전체층으로서 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용함으로써, 종래, 제1 및 제2의 유전체층과 기록층과의 사이에 각각 이용하던 2개의 계면층 중, 적어도 한쪽, 바람직하게는 쌍방을 줄일 수 있고, 또한, 비교예의 정보기록 매체와 동등한 성능을 확보할 수 있다.
(실시예 9)
실시예 9에서는, 실시의 형태 5에서 도 5를 참조하면서 상기한 정보기록 매체(29)와 같은 구조를 가지는 정보기록 매체를 제작했다.
본 실시예의 정보기록 매체(29)는 다음과 같이 해서 제작했다. 우선, 실시예 8과 같은 기판(101)을 준비하고, 이 기판(101) 상에, Ag-Pd-Cu 및 AlCr의 2층 구조의 제2의 반사층(20)을 각각 80nm 및 10nm의 두께로, (ZrSiO4)43(ZnS)57(mol％)의 제5의 유전체층(19)을 16nm의 두께로, Ge37.5Sb11Te51.5(원자％)의 제2의 기록층(18)을 11nm의 두께로, (ZrSiO4)43(ZnS)57(mol％)의 제4의 유전체층(17)을 68nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 순차 성막했다. 이에 따라, 기판(101) 상에, 제2정보층(22)이 형성되었다.
제2의 반사층(20) 및 제2의 기록층(18)을 성막하는 공정은, 실시예 8의 정보기록 매체(28)의 제작 방법에 있어서의, 반사층(8) 및 기록층(4)을 성막하는 공정과 같은 조건으로 각각 실시했다. 또한, 제5의 유전체층(19) 및 제4의 유전체층(17)을 성막하는 공정은, (ZrSiO4)43(ZnS)57(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 이용한 것 이외는, 실시예 8의 정보기록 매체(28)의 제작 방법에 있어서의 제2의 유전체층(6) 및 제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정과 각각 같은 조건으로 실시했다.
이어서, 제2정보층(22) 상에, 예를 들면 스핀코트에 의해, 자외선 경화성 수지를 도포하고, 도포한 자외선 경화성 수지 위에, 표면에 안내 홈이 형성된 폴리카보네이트 기판을, 그 안내 홈을 밀착시켜서 배치한다. 그리고 폴리카보네이트 기판의 측에서 자외선을 조사해서 수지를 경화시켜, 폴리카보네이트 기판을 중간층(16)으로부터 박리했다. 이것에 의해, 경화한 수지로 이루어지고, 홈을 전사한 중간층(16)이 30㎛의 두께로 형성되었다.
그리고 제1의 초기화 공정으로서, 파장 670nm의 반도체 레이저를 사용하여 제2정보층(22)의 제2의 기록층(18)을 반경 22∼60mm의 범위의 환상 영역 내에서 거의 전면에 걸쳐서 결정화시켰다.
이어서, 이상과 같이 해서 얻은 적층체의 중간층(16) 상에, TiO2의 제3의 유전체층(15)을 15nm의 두께로, Ag-Pd-Cu의 제1의 반사층(14)을 10nm의 두께로, (ZrSiO4)43(ZnS)57(mol％)의 제2의 유전체층(6)을 12nm의 두께로, Ge38
Sb10Te52(원자％)의 제1의 기록층(13)을 6nm의 두께로, (ZrSiO4)43(ZnS)57(mol％)의 제1의 유전체층(2)을 45nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 순차 성막했다. 이에 따라, 제1정보층(21)이 형성되었다. 또한, 필요에 따라서, 제1의 반사층(14)과 제2의 유전체층(6)과의 사이에 Cr2O3의 박막층을 5nm의 두께로 형성해도 좋다.
제3의 유전체층(15)을 성막하는 공정에 있어서는, TiO2의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 이용하고, 전력 400W로, Ar가스(97％)와 O2가스(3％)와의 혼합 가스를 도입하여 약 0.13Pa의 압력 하에서, 고주파 스퍼터링을 실행했다.
제1의 반사층(14)을 성막하는 공정은, 층 두께를 변경한 것 이외는, 상기의 제2의 반사층(20)에 있어서의 Ag-Pd-Cu의 층 형성 조건과 같은 조건으로 실시했다.
제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정은, (ZrSiO4)43(ZnS)57의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 500W로, Ar가스(100％)를 도입하여 약 0.13의 압력 하에서, 고주파 스퍼터링을 실행했다.
제1의 기록층(13)을 성막하는 공정에 있어서는, Ge-Sb-Te계 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 50W로, Ar가스(100％)를 도입하고, 직류 스퍼터링을 실행했다. 스퍼터 시의 압력은 약 0.13Pa로 했다.
제1의 유전체층(2)을 성막하는 공정은, 제1의 유전체층(2) 및 제2의 유전체층(6)이 실질적으로 같은 조성을 가지도록, 층 두께를 변경한 것 이외는 상기의 제2의 유전체층(6)을 성막하는 공정과 마찬가지로 해서 실시했다.
이상과 같이 해서 기판(101) 위에 제1의 유전체층(2)까지 성막해서 적층체를 형성한 후, 자외선 경화성 수지를 제1의 유전체층(2) 상에 도포하고, 도포한 자외선 경화성 수지 상에, 더미 기판(110)으로서 지름 120mm, 두께 65㎛m의 원형의 폴리카보네이트 기판을 밀착시켰다. 그리고 더미 기판(110)의 측에서 자외선을 조사해서 수지를 경화시켰다. 이에 따라, 경화한 수지로부터 이루어지는 접착층(9)이 10㎛의 두께로 형성되어, 더미 기판(110)을 접착층(9)을 통해서 적층체에 접착했다.
접착한 후, 제2의 초기화 공정에서, 파장 670nm의 반도체 레이저를 사용하여 제1정보층(21)의 제1의 기록층(13)을 반경 22∼60mm의 범위의 환상 영역 내에서 거의 전면에 걸쳐서 결정화시켰다. 이에 따라, 샘플 번호 9-1의 정보기록 매체(29)의 제작이 완료했다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 9-1의 정보기록 매체(29)에 대해서, 제1정보층(21) 및 제2정보층(22)마다, 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 이것들의 결과를 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp) 및 바이어스 전력(Pb)과 함께 표 9에 나타낸다.
본 실시예에서, 정보기록 매체(29)에 있어서의 유전체층의 밀착성의 평가는 실시예 1과 같은 조건으로 실행했지만, 제1정보층(21)과 제2정보층(22)의 각각에 대해서 박리의 유무를 조사한 점에서 다르다. 또한, 정보기록 매체(29)의 반복 재기록 성능의 평가는, 실시예 8과 거의 같은 조건에 의해 실행했지만, 정보기록 매체(29)의 제1정보층(21)과 제2정보층(22)의 각각에 23GB용량 상당의 기록을 실행하여 제1정보층(21)과 제2정보층(22)의 각각에 대해서 반복 회수를 조사한 점에서 다르다. 제1정보층(21)에 기록할 때는, 레이저광(12)을 제1의 기록층(13)에 초점시키고, 제2정보층(22)을 기록할 때는, 레이저광(12)을 제2의 기록층(18)에 초점시켰다. 시스템의 레이저 전력 상한치를 고려하면, 제1의 정보층(21)에서 Pp14mW, Pb7mW(제2정보층(22)에서는, 제1정보층(21)을 통과한 레이저광(12)을 사용하므로 이들 Pp 및 Pb의 약 반값)을 만족하는 것이 바람직하다.
[표 9]
| 샘플번호 | 제1정보층 | 제2정보층 | ||||
| 박리 | 반복 회수 | 피크 전력 Pp(mW) | 박리 | 반복 회수 | 피크 전력 Pp(mW) | |
| 9-1 | 없음 | 10000이상 | 11 | 없음 | 10000이상 | 5.5 |
표 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 샘플 번호 9-1의 정보기록 매체(29)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 정보기록 매체(25)와 비교해서, 기판상에의 각 층의 성막 순서가 반대인 것, 기판 상에 2개 이상의 정보층이 있는 것, 기록 조건이 다른 것 및 기록 용량이 약 10배로 증가하고 있는 것에 관계없이, 제1유전체층(2), 제2유전체층(6), 제4유전체층(17) 및 제5의 유전체층(19)으로서, ZrSiO4-ZnS 계의 재료로 이루어지는 층을 이용함으로써, 양호한 성능을 얻을 수 있었다. 또한, 본 실시예에서 제작한 샘플 번호 9-1의 정보기록 매체(29)의(요철이 없는 평면부에 있어서의) 제1정보층(21)의 Rc 설계값은 6％로 하고 Ra 설계값은 0.7％이었다. 제2정보층(22)의 Rc 설계값은 25％이며, Ra 설계값은 3％이었다.
본 실시예의 샘플 번호 9-1의 정보기록 매체(29)에서는, 제1의 유전체층(2), 제2의 유전체층(6), 제4의 유전체층(17) 및 제5의 유전체층(19)의 모두에 ZrSiO4-ZnS 계의 재료로 이루어지는 층을 이용했지만, 다른 Zr-Zn-S-O계 재료층(예를 들면 ZrO2-SiO2-ZnS 계의 재료이며, ZrO2 및 SiO2의 함유량이 다른 재료로 이루어지는 층)을 유전체층에 이용해도 양호한 성능을 얻을 수 있었다.
또한, 본 실시예의 정보기록 매체(29)에서는, 제1의 유전체층(2), 제2의 유전체층(6), 제4의 유전체층(17) 및 제5의 유전체층(19)의 모두에 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용하는 것으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 일례로서, 이들 유전체층 중, 적어도 하나에 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용하고, 나머지의 유전체층에, 예를 들면 종래의 (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 조성을 가지는 재료를 이용하고, 그 나머지 유전체층과 기록층과의 사이에 계면층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에 있어서도 본 실시예와 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다.
또한, 본 실시예의 정보기록 매체(29)에서는, 제1의 유전체층(2), 제2의 유전체층(6), 제4의 유전체층(17) 및 제5의 유전체층(19)의 모두에, 같은 조성의 재료층을 이용했지만, 이들 유전체층 중, 적어도 임의의 2개에 대해서, 다른 조성의 재료를 이용할 수도 있다. 그 경우에도 본 실시예의 결과와 같은 정도로 양호한 성능을 얻을 수 있었다.
(실시예 10)
실시예 10에서는, 실시의 형태 6에서 도 6을 참조하면서 상술한 정보기록 매체(30)와 같은 구조를 가지는 정보기록 매체를 제작했다. 본 실시예의 정보기록 매체(30)에 있어서는, 상기까지의 실시예 1∼9의 정보기록 매체에 있어서의 유전체층과는 다르고, 제1의 계면층(3) 및 제2의 계면층(5)에 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용한 것이다.
본 실시예의 정보기록 매체(30)는 다음과 같이 해서 제작했다. 우선, 실시예 1과 같은 기판(1)을 준비하고, 이 기판(1) 상에, (ZnS)80(SiO2)20(mol％)의 제1의 유전체층(102)을 150nm의 두께로, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 제1의 계면층(3)을 5nm의 두께로, Ge27Sn8Sb12Te53(원자％)의 기록층(4)을 9nm의 두께로, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 제2의 계면층(5)을 5nm의 두께로, (ZnS)80
(SiO2)20(mol％)의 제2의 유전체층(106)을 50nm의 두께로, Ge80Cr20(원자％)의 광 흡수 보정층(7)을 40nm의 두께로, Ag-Pd-Cu의 반사층(8)을 80nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 순차 성막했다. 여기에서, 제1의 유전체층(102) 및 제2의 유전체층(106)의 각 재료는, 도 9를 참조하면서 상기한 종래의 정보기록 매체(31)에 구비할 수 있는 것과 마찬가지이다.
이 정보기록 매체(30)는 제1의 계면층(3) 및 제2의 계면층(5)의 재료가 다른 점을 제외하고, 실시예 1에서 제작한 종래 구성의 정보기록 매체(31)(도 9를 참조)와 마찬가지이고, 제1의 계면층(3) 및 제2의 계면층(5)의 성막 공정을 제외하고 이것과 마찬가지로 해서 제작했다. 제1의 계면층(3) 및 제2의 계면층(5)의 성막 공정은 (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 400W로, Ar가스(100％)를 도입하여 약 0.13Pa의 압력 하에서, 고주파 스퍼터링을 실행했다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 10-1의 정보기록 매체(30)에 대해서, 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을, 실시예 1에서 상기한 것과 거의 마찬가지로 해서 평가했지만, 본 실시예에서는, 밀착성의 평가는, 기록층(4)과 이것에 접하는 계면층의 사이, 보다 상세히는 기록층과 제1의 계면층(3) 및 제2의 계면층(5)의 적어도 한쪽의 사이에서 박리가 발생하고 있지 않는가의 여부를 조사함으로써 실시했다. 또한, 반복 재기록 성능의 평가는, 그루브 기록 뿐만 아니라 랜드 기록도 실행해서(즉, 랜드 그루브 기록에 의해) 그루브 기록 및 랜드 기록의 각각에 대해서 반복 회수를 조사함으로써 실시했다. 이들의 결과를 10에 나타낸다. 또한, 비교를 위해서 실시예 1에서 제작한 도 9에 나타내는 종래 구성의 정보기록 매체(31)에 대해서 마찬가지로 평가한 결과도 표 10에 나타낸다.
[표 10]
| 샘플번호 | 박리 | 그루브 기록 | 랜드 기록 | ||||
| 반복 회수 | 전력(mW) | 반복 회수 | 전력(mW) | ||||
| Pp | Pb | Pp | Pb | ||||
| 10-1 | 없음 | 100000이상 | 10.5 | 4.7 | 100000이상 | 11.0 | 4.9 |
| 비교 | 없음 | 100000이상 | 11.0 | 5.0 | 100000이상 | 11.3 | 5.2 |
표 10에 나타내는 바와 같이, 계면층의 재료에 (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)을 이용한 본 실시예의 샘플 번호 10-1의 정보기록 매체(30)로, 비교예의 종래 구성의 정보기록 매체(31)와 동등한 성능을 얻을 수 있었다.
본 실시예에 따르면, 계면층으로서 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용하고, 정보기록 매체의 층수는 종래와 같고, 줄어들지 않는다. 그러나 이러한 Zr-Zn-S-O계 재료로 이루어지는 계면층은, 종래의 Ge-Cr-N의 계면층과 같이 반응성 스퍼터링에 따르지 않고, Ar가스뿐인 분위기 하에서의 스퍼터링으로 형성 가능하다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 계면층 자체의 조성 변동이나 막 두께 분포가 종래의 Ge-Cr-N의 계면층보다도 작게 되어, 제조의 용이성이나 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예의 샘플 번호 10-1의 정보기록 매체(30)에서는, 제1의 계면층(3) 및 제2의 계면층(5)으로서, (ZrSiO4)54(ZnS)46(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 층(Zr-Zn-S-O계 재료층)을 이용했지만, 이 조성은 일례이며, 다른 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용해도 좋다. 또한, 제1의 계면층(3)과 제2의 계면층(5)으로서, 서로 조성의 다른 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용해도 좋다.
(실시예 11)
실시예 11에서는, 실시의 형태 4에서 도 4를 참조하면서 설명한 정보기록 매체(28)와 같은 구조를 가지는 정보기록 매체를 기록층(4)의 재료를 다양하게 변화시켜서 제작했다.
본 실시예의 정보기록 매체(28)는 제2의 유전체층 및 제1의 유전체층이 동시에 (ZrO2)50(SiO2)30(ZnS)20(mol％)으로부터 이루어지고, 기록층의 재료가 표 11에 나타내는 재료(즉, 각 샘플에 대해서, Ge35Sn10Sb4Te51(원자％), Ge45Bi4Te51(원자％), Ge42Sn3Bi4Te51(원자％), Ge45Sb2Bi
2Te51(원자％), Ge42Sn3Sb3Bi1Te51
(원자％), Ag2In3Sb77Te18(원자％) 및 Sb77Te18Ge
5(원자％))로부터 이루어지는 점을 제외하고, 실시예 8의 정보기록 매체(28)와 같은 구성으로 하고, 제1 및 제2의 유전체층의 성막 공정 및 기록층의 성막 공정을 변경한 점을 제외하고 이것과 마찬가지로 해서 제작했다.
실시예 8과 마찬가지로, 기판(101) 상에, Ag-Pd-Cu 및 AlCr의 2층 구조의 반사층(8)을 각각 80nm 및 10nm의 두께로, (ZrO2)50(SiO2)30(ZnS)
20(mol％)의 제2의 유전체층(6)을 16nm의 두께로, 표 11에 나타내는 재료로 이루어지는 기록층(4)을 11nm, (ZrO2)50(SiO2)30(ZnS)20(mol％)의 제1의 유전체층(2)을 68nm의 두께로, 스퍼터링법에 의해 순차 성막했다.
본 실시예의 정보기록 매체(28)를 제작하기 위해서, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서는, (ZrO2)50(SiO2)30(ZnS)
20(mol％)의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 이용했다. 또한, 제1의 유전체층 및 제2의 유전체층의 성막 공정에 있어서, 어느 쪽의 샘플에 대해서도, 전력을 400W로 하고, 압력을 약 0.13Pa로 해서 성막 장치에 도입하는 가스에는 Ar가스(100％)를 이용했다.
또한, 샘플 번호 11-1∼11-7의 정보기록 매체(28)를 제작하기 위해서, 기록층의 성막 공정에 있어서는, 표 1l에 나타내는 소정의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 각각 이용했다. 또한, 기록층의 성막 공정은 어느 쪽의 샘플에 대해서도, 전력을 100W로 하고, 압력을 약 0.13Pa로 해서 성막 장치에 도입하는 가스에는 Ar가스(97％)와 N2가스(3％)와의 혼합 가스를 이용했다.
스퍼터링법에 의해 성막된 기록층은, 이용한 스퍼터링 타겟과 실질적으로 같은 조성을 가진다고 간주했다.
그 밖의 성막 공정, 접착 공정 및 초기화 공정은, 실시예 8과 마찬가지이다.
이상과 같이 해서 얻어진 샘플 번호 11-1∼11-7의 정보기록 매체에 대해서, 실시예 8과 거의 마찬가지로 하고, 유전체층의 밀착성 및 정보기록 매체의 반복 재기록 성능을 평가했다. 이들의 결과를 반복 재기록 성능의 평가시에 구한 피크 전력(Pp)과 함께 표 11에 나타낸다. 한편, 정보기록 매체(28)의 평가 조건에 대해서는, 정보기록 매체를 회전시키는 선속도를 10m/초로 한 점에서, 실시예 8의 평가 조건과 다르다. 기타에 대해서는, 실시예 8의 경우와 마찬가지로, 파장 405nm의 반도체 레이저와 개구수 0.85의 대물 렌즈를 사용하고, 그루브 표면에 23GB용량 상당의 기록을 실행했다.
[표 11]
| 샘플번호 | 기록층의 재료(원자%) | 박리 | 그루브 기록 | ||
| 반복 회수 | 전력(mW) | ||||
| Pp | Pb | ||||
| 11-1 | Ge35Sn10Sb4Te51 | 없음 | 10000이상 | 5.1 | 2.1 |
| 11-2 | Ge45Bi4Te51 | 없음 | 10000이상 | 5.2 | 2.0 |
| 11-3 | Ge42Sn3Bi4Te51 | 없음 | 10000이상 | 5.3 | 1.9 |
| 11-4 | Ge45Sb2Bi2Te51 | 없음 | 10000이상 | 5.0 | 2.2 |
| 11-5 | Ge42Sn3Sb3Bi1Te51 | 없음 | 10000이상 | 5.1 | 2.0 |
| 11-6 | Ag2In3Sb77Te18 | 없음 | 10000이상 | 5.2 | 1.9 |
| 11-7 | Sb77Te18Ge5 | 없음 | 10000이상 | 5.0 | 2.0 |
표 11에 따르면, 기록층(4)의 재료를 다양하게 변화시켜도, 선속도 10m/초의 조건으로, 높은 밀착성 및 높은 반복 회수 및 적절한 전력 레벨을 얻을 수 있었다. 이렇게, (ZrO2)50(SiO2)30(ZnS)20(mol％)으로 이루어지는 재료를 제1 및 제2의 유전체층의 재료에 이용하면, 계면층을 형성하지 않는 구성의 정보기록 매체에 있어서 양호한 성능을 얻을 수 있었다.
(실시예 12)
이상의 실시예 1∼11에서는, 광학적 수단에 의해서 정보를 기록하는 정보기록 매체를 제작했지만, 실시예 12에서는, 도 7에 나타내는 바와 같은, 전기적 수단에 의해 정보를 기록하는 정보기록 매체(207)를 제작했다. 본 실시예의 정보기록 매체(207)는 소위 메모리이다.
본 실시예의 정보기록 매체(207)는 다음과 같이 해서 제작했다. 우선, 표면을 질화 처리한, 길이 5mm, 폭 5mm 및 두께 1mm의 Si기판(201)을 준비하고, 이 기판(201) 상에, Au의 하부전극(202)을 1.0mm×l.0mm의 영역에 두께 0.1㎛으로, Ge38Sb10Te52(화합물로서는 Ge8Sb2Te11로 표기된다)의 상변화부(205)를 지름 0.2mm의 원형 영역에 두께 0.1㎛이고, (ZrSiO4)54(ZnS)46의 단열부(206)를 0.6mm×0.6mm의 영역(단, 상변화부(205)를 제외한다)에 상변화부(205)와 같은 두께로, Au의 상부전극(204)을 0.6mm×0.6mm의 영역에 두께 0.1㎛으로, 스퍼터링법에 의해 순차 적층했다.
상변화부(205)를 성막하는 공정에서는, Ge-Sb-Te계 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 100W로, Ar가스(100%)의 혼합 가스를 도입해서 직류 스퍼터링을 실행했다. 스퍼터 시의 압력은 약 0.13Pa로 했다. 또한, 단열부(206)를 성막하는 공정에서는, (ZrSiO4)54(ZnS)46의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(지름 100mm, 두께 6mm)을 성막 장치에 장치하고, 전력 500W로, Ar가스(100％)를 도입하여 약 0.13Pa의 압력 하에서, 고주파 스퍼터링을 실행했다. 이들 공정에서의 스퍼터링은, 상변화부(205) 및 단열부(206)가 서로 적층되지 않도록, 성막해야 할 면 이외의 영역을 마스크 치구(도구)로 피복해서 각각 실행했다. 한편, 상변화부(205) 및 단열부(206)의 형성의 순서는 불문하고, 어느 1개를 먼저 해도 좋다.
상변화부(205) 및 단열부(206)는 기록부(203)를 구성하고, 상변화부(205)가 본 발명에서 말하는 바의 기록층에 해당하고, 단열부(206)가 본 발명에 말하는 바의 Zr-Zn-S-O계 재료층에 해당한다.
한편, 하부전극(202)을 성막하는 공정 및 상부전극(204)을 성막하는 공정은, 스퍼터링법에 의한 전극형성 기술의 분야에 있어서 일반적인 방법으로 실시할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같이 해서 제작한 본 실시예의 정보기록 매체(207)에 전기적 에너지를 인가함으로써 상변화부(205)에서 상변화가 일어나는 것을, 도 8에 나타내는 시스템에 의해 확인했다. 도 8에 나타내는 정보기록 매체(207)의 단면도는, 도 7에 나타내는 정보기록 매체(207)의 선A-B를 따라 두께 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
보다 상세하게는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 2개의 인가부(212)를 하부전극(202) 및 상부전극(204)에 Au 리드 선으로 각각 본딩함으로써, 인가부(212)를 통해서 전기적 기록/판독 장치(214)를 정보기록 매체(메모리)(207)에 접속했다. 이 전기적 기록/판독 장치(214)에 있어서, 하부전극(202)과 상부전극(204)에 각각 접속되어 있는 인가부(212)의 사이에는, 펄스 발생부(208)가 스위치(210)를 통해서 접속되고 또한 저항측정기(209)가 스위치(211)를 통해서 접속되어 있었다. 저항측정기(209)는, 저항측정기(209)에 의해 측정되는 저항치의 고저를 판정하는 판정부(213)에 접속되어 있었다. 펄스 발생부(208)에 의해 인가부(212)를 통해서 상부전극(204) 및 하부전극(202)의 사이에 전류 펄스를 흐르게 하고, 하부전극(202)과 상부전극(204)과의 사이의 저항치를 저항측정기(209)에 의해 측정하고, 이 저항치의 고저를 판정부(213)에서 판정했다. 일반적으로 상변화부(205)의 상변화에 의해 저항치가 변화되기 때문에, 이 판정 결과에 근거하고, 상변화부(205)의 상의 상태를 알 수 있다.
본 실시예의 경우, 상변화부(205)의 융점은 630℃, 결정화 온도는 170℃, 결정화 시간은 130ns이었다. 하부전극(202)과 상부전극(204)의 사이의 저항치는, 상변화부(205)가 비정질상 상태에서는 1000Ω, 결정상 상태에서는 20Ω이었다. 상변화부(205)가 비정질상 상태(즉 고저항 상태)일 때, 하부전극(202)과 상부전극(204)의 사이에, 20mA, 150ns의 전류 펄스를 인가한 결과, 하부전극(202)과 상부전극(204)의 사이의 저항치가 저하하고, 상변화부(205)가 비정질상 상태로부터 결정상 상태로 전이했다. 이어서, 상변화부(205)가 결정상 상태(즉 고 저항 상태)일 때, 하부전극(202)과 상부전극(204)의 사이에, 200mA, 100ns의 전류 펄스를 인가한 바, 하부전극(202)과 상부전극(204)의 사이의 저항치가 상승하고, 상변화부(205)가 결정상으로부터 비정질상으로 전이했다.
이상의 결과로, 상변화부(205) 주위의 단열부(206)로서 (ZrSiO4)54(ZnS)46의 조성을 가지는 재료로 이루어지는 층을 이용하고, 전기적 에너지를 부여함으로써 상변화부(기록층)에서 상변태를 생기시킬 수 있고, 따라서, 정보기록 매체(207)가 정보를 기록하는 기능을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
본 실시예와 같이, 원주형의 상변화부(205)의 주위에, 유전체인 (ZrSiO4)54(ZnS)46의 단열부(206)를 설치하면, 상부전극(204) 및 하부전극(202)과의 사이에 전압을 인가함으로써 상변화부(205)에 흐른 전류가 그 주변부로 누설되는 것이 효과적으로 저감되고, 따라서, 전류에 의해 생기는 쥴 열에 의해 상변화부(205)의 온도를 효율적으로 상승시킬 수 있다. 특히, 상변화부(205)를 비정질상 상태에 전이시킬 경우에는, 상변화부(205)의 Ge38Sb10Te52를 일단 용융시켜서 급냉하는 과정이 필요하지만, 단열부(206)를 상변화부(205)의 주위에 설치함으로써, 보다 작은 전류로 상변화부(205)의 온도를 융점 이상으로 올릴 수 있다.
단열부(206)의 (ZrSiO4)54(ZnS)46은, 고융점이며, 열에 의한 원자 확산도 생기기 어려우므로, 정보기록 매체(207)와 같은 전기적 메모리에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 상변화부(205)의 주위에 단열부(206)가 존재하면, 단열부(206)가 장벽이 되어서 상변화부(205)는 기록부(203)의 면내에 있어서 전기적 및 열적으로 실질적으로 격리되므로, 정보기록 매체(207)에 복수의 상변화부(205)를 단열부(206)에서 격리된 상태에서 설치하고, 정보기록 매체(207)의 메모리 용량을 늘리거나, 액세스 기능이나 스위칭 기능을 향상시킬 수 있다. 한편, 정보기록 매체(207)자체를 복수 개 연결하는 것도 가능하다.
이상, 여러 가지의 실시예를 통해서 본 발명의 정보기록 매체에 대해서 설명해 왔지만, 광학적 수단으로 기록하는 정보기록 매체 및 전기적 수단으로 기록하는 정보기록 매체의 어느 것에도 Zr-Zn-S-O계 재료층을 이용할 수 있고, 이러한 본 발명의 정보기록 매체에 따르면, 종래의 정보기록 매체에 비해 우수한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 기록층과 직접 접해서 형성하는 유전체층을, 바람직하게는 ZrO2-(Zn-S)계 재료, ZrO2-SiO2-(Zn-S)계 재료 또는 ZrSiO4-(Zn-S)계 재료로 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 특징에 따르면, 종래의 광 정보기록 매체가 가지고 있던 기록층과 유전체층과의 사이의 계면층을 없애고, 층수를 감소할 수 있는 동시에, 신뢰성이 높고, 우수한 반복 재기록 성능 및 고기록 감도가 확보된 광 정보기록 매체를 실현할 수 있다. 또한, 이들 재료의 층을, 전기적 에너지를 인가하는 정보기록 매체에 있어서, 기록층을 단열하기 위한 유전체층으로서 사용하면, 작은 전기적 에너지로 기록층의 상변화를 생기게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광 정보기록 매체의 일례를 나타내는 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 광 정보기록 매체의 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 광 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 광 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 광 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 6은 본 발명의 광 정보기록 매체의 더욱 다른 예를 나타내는 부분 단면도.
도 7은 전기적 에너지의 인가에 의해 정보가 기록되는 본 발명의 정보기록 매체의 일례를 나타내는 모식도.
도 8은 도 7에 나타내는 정보기록 매체를 사용하는 시스템의 일례를 나타내는 모식도.
도 9는 종래의 정보기록 매체의 일례를 나타내는 부분 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 101, 201 : 기판 2, 102 : 제1의 유전체층
3, 103 : 제1의 계면층 4 : 기록층
5, 105 : 제2의 계면층 6, 106 : 제2의 유전체층
7 : 광 흡수 보정층 8 : 반사층
9 : 접착층 10, 110 : 더미 기판
12 : 레이저광 13 : 제1의 기록층
14 : 제1의 반사층 15 : 제3의 유전체층
16 : 중간층 17 : 제4의 유전체층
18 : 제2의 기록층 19 : 제5의 유전체층
20 : 제2의 반사층 21 : 제1정보층
22 : 제2정보층 23 : 그루브면
24 : 랜드면
25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 207 : 정보기록 매체
202 : 하부전극 203 : 기록부
204 : 상부전극 205 : 상변화부(기록층)
206 : 단열부(유전체층) 208 : 펄스 발생부
209 : 저항측정기 210, 211 : 스위치
212 : 인가부 213 : 판정부
214 : 전기적 기록/판독 장치
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- 기판 및 기록층을 포함하고, 상기 기록층이 광의 조사 또는 전기적 에너지의 인가에 의해, 결정상과 비정질상과의 사이에서 상변태를 일으키는 정보기록 매체로서, Zr, Zn, S 및 O을 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 추가로 포함하는 정보기록 매체에 있어서, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이, 아래의 식 (1):ZrBZnCSDO100-B-C-D (원자％)…(1)(상기 식에서, B, C 및 D는 각각, 8B33, 3C30, CD2C＜45의 범위 내에 있고, 또한 40B+C+D80이다)로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체.
- 기판 및 기록층을 포함하고, 상기 기록층이 광의 조사 또는 전기적 에너지의 인가에 의해, 결정상과 비정질상과의 사이에서 상변태를 일으키는 정보기록 매체로서, Zr, Zn, S 및 O을 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 추가로 포함하는 정보기록 매체에 있어서, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이, 추가로 Si를 포함하고, 아래의 식 (2):ZrESiFZnGSHO100-E-F-G-H (원자％)…(2)(상기 식에서, E, F, G 및 H는 각각, 1E30, 0＜F23, 2G30, GH2G＜45의 범위 내에 있고, 또한 40E+F+G+H80이다)로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체.
- 제19항에 있어서, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이, 아래의 식 (11):(ZrO2)X(Zn-S)100-X (mol%) …(11)(상기 식에서, Ⅹ는 50Ⅹ80이다)로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체.
- 제20항에 있어서, 상기 Si를 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층이, 아래의 식 (21):(ZrO2)Y(SiO2)Z(Zn-S)100-Y-Z (mol%) …(21)(상기 식에서, Y 및 Z는 각각, 20Y70, 10Z50의 범위 내에 있고, 또한 50Y+Z80이다)로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체.
- 제22항에 있어서, 상기 식 (21)로 나타내어지는 재료가, ZrO2와 SiO2를 거의 같은 비율로 함유하고, 아래의 식 (22):(ZrSiO4)A(Zn-S)100-A (mol%) …(22)(상기 식에서, A는 33A67의 범위 내에 있다)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체.
- 제19항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서, 상변태가 가역적으로 발생하는 제1항에 기재한 정보기록 매체.
- 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 기록층이, Ge-Sb-Te, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Bi-Te, Ge-Sb-Bi-Te, Ge-Sn-Sb-Bi-Te, Ag-In-Sb-Te 및 Sb-Te로부터 선택되는 어느 1가지의 재료를 포함하는 정보기록 매체.
- 제19항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서, 기록층의 막 두께가, 15nm 이하인 것을 특징으로 하는 정보기록 매체.
- 제19항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서, 기록층을 2개 이상 구비하고 있는 정보기록 매체.
- 제19항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서, 기판 한쪽의 표면에, 제1의 유전체층, 기록층, 제2의 유전체층 및 반사층이 이 순서대로 형성되어 있고, 상기 제1의 유전체층 및 상기 제2의 유전체층 중에서 적어도 어느 1개의 유전체층이 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이며, 상기 기록층과 계면을 접하고 있는 정보기록 매체.
- 제19항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서, 기판 한쪽의 표면에, 반사층, 제2의 유전체층, 기록층 및 제1의 유전체층이 이 순서대로 형성되어 있고, 상기 제1의 유전체층 및 상기 제2의 유전체층 중에서 적어도 어느 1개의 유전체층이, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층이며, 상기 기록층과 계면을 접하고 있는 정보기록 매체.
- 기판 및 기록층을 포함하고, Zr, Zn, S 및 0을 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 추가로 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법으로서, 이 Zr-Zn-S-O계 재료층을, 스퍼터링법으로써 형성하는 공정을 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층을 스퍼터링법으로써 형성하는 공정에서, 아래의 식 (10):ZrbZncSdO100-b-c-d (원자％) …(10)(상기 식에서, b, c 및 d는 각각, 11b30, 5c27, Cd2c＜40의 범위 내에 있고, 또한 40b+c+d80이다)으로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체의 제조 방법.
- 기판 및 기록층을 포함하고, Zr, Zn, S 및 0을 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 추가로 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법으로서, 이 Zr-Zn-S-O계 재료층을, 스퍼터링법으로써 형성하는 공정을 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층을 스퍼터링법으로써 형성하는 공정에서, 아래의 식 (20):ZreSifZngShO100-e-f-g-h …(20)(상기 식에서, e, f, g 및 h는 각각, 3e27, 1＜f20, 5g27, gh2g＜40의 범위 내에 있고, 또한 40e+f+g+h80이다)으로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하고, Si를 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 형성하는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체의 제조 방법.
- 기판 및 기록층을 포함하고, Zr, Zn, S 및 0을 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 추가로 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법으로서, 이 Zr-Zn-S-O계 재료층을, 스퍼터링법으로써 형성하는 공정을 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층을 스퍼터링법으로써 형성하는 공정에서, 아래의 식 (110):(ZrO2)x(Zn-S)100-x (mol％) …(110)(상기 식에서, X는 50Ⅹ80이다)으로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체의 제조 방법.
- 기판 및 기록층을 포함하고, Zr, Zn, S 및 0을 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 추가로 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법으로서, 이 Zr-Zn-S-O계 재료층을, 스퍼터링법으로써 형성하는 공정을 포함하는 정보기록 매체의 제조 방법에 있어서, 상기 Zr-Zn-S-O계 재료층을 스퍼터링법으로써 형성하는 공정에서, 아래의 식 (210):(ZrO2)y(SiO2)z(Zn-S)100-y-z (mol％) …(210)(상기 식에서, y 및 z는 각각, 20y70 및 10z50의 범위 내에 있고, 또한 50y+z80이다)으로 나타내어지는 재료로 실질적으로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하고, Si를 함유하는 Zr-Zn-S-O계 재료층을 형성하는 것을 특징으로 하는 정보기록 매체의 제조 방법.
- 제33항에 있어서, 상기 식 (210)으로 나타내어지는 재료가, ZrO2와 SiO2를 거의 같은 비율로 함유하고, 아래의 식 (220):(ZrSiO4)a(Zn-S)100-a (mol％)…(220)(상기 식에서, a는, 33a67의 범위 내에 있다)으로 나타내어지는 재료인정보기록 매체의 제조 방법.
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