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KR100763364B1 - 상변화형 광디스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초해상층을 이용한 고감도 고밀도의 상변화형 광디스크를 제공하기 위한 것으로서, 기판 위에 형성되는 안티몬 보다 낮은 녹는점을 갖는 물질의 초해상층과, 초해상층 상에 형성되는 기록막을 포함하여 형성된다. 여기서, 초해상층은 고상과 액상간에 가역적(reversible) 상전이가 가능하고, 고상과 액상간의 굴절율 차가 큰 물질로써 비스무쓰(Bi), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔러륨(Te), 아연(Zn) 등을 사용한다. 이와 같이 녹는점이 낮은 물질의 초해상 박막층을 구성함으로써 기록밀도를 증가시킬수 있고, 감도를 증가시킬 수 있다.
초해상층

Description

상변화형 광디스크{phase change type optical disk}
도 1은 종래 기술에 따른 상변화형 광디스크의 구조 단면도
도 2는 본 발명에 따른 상변화형 광디스크의 제 1 실시예를 나타낸 구조 단면도
도 3은 본 발명에 따른 상변화형 광디스크의 제 2 실시예를 나타낸 구조 단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 기판 22 : 제 1 보호막
23 : 초해상층 24 : 제 2 보호막
25 : 기록막 26 : 제 3 보호막
27 : 자외선 경화수지층 보호막 28 : 반사막
본 발명은 상변화형 광디스크에 관한 것으로, 특히 초해상(Super Resolutin) 방법을 이용한 상변화형 광디스크에 관한 것이다.
CD-ROM에서 시작한 광디스크 기술은 현재 발전에 발전을 거듭하고 있다.
그 결과 재생전용의 경우 4.7Gbyte의 용량을 가지는 DVD-ROM이 상품화되었고, 재기록 가능한 DVD-RAM의 경우 2.6Gbyte의 기록용량이 상품화되었으며4.7Gbyte의 기록용량을 가지게 될 차세대 버전도 곧 상품화 될 것이다.
상변화형 광기록 매체는 정보를 두 개의 구분된 상태, 즉 비정질과 결정질로 존재할 수 있는 물질에 레이저, 전기적 에너지, 열에너지 등을 이용하여 정보를 기록하는 것이다.
현재 상변화형 광디스크의 연구 추세는 기록밀도를 증가시키고 데이터 전송율(transfer rate) 증가를 위한 고속기록 하는 것이 중심이 되고 있다. 디스크의 기록밀도가 증가한다. 결국 얼마나 작은 크기의 기록마크(mark)를 기록할 수 있느냐에 달려 있는데 이것은 다시 기록파장(wavelenth), 렌즈의 개구수(Numerical aperture)에 의존한다. 즉, 기록파장이 짧을수록, 개구수가 클수록 기록마크의 크기가 작아진다. 그러나 일반적으로, 기록마크의 크기는 기록파장과 개구수의 크기에 따른 회절한계 이상으로 집속(focusing)을 할 수 없다. 이 회절한계 때문에 사용되는 레이저 빔 스팟(spot)의 크기를 파장길이 이하로 줄일 수 없어서 고밀도화가 더뎌지고 있다. 그래서 단파장(short wavelength)의 레이저 광원을 발굴하는 연구가 진행되어 현재 청색대역의 레이저 개발이 거의 완료되었다. 고밀도 기록을 위해서 광디스크에 적용이 시도되고 있는 다른 기술로는 초해상(Super Resolution)을 이용한 기록이 있다. 여기서, 초해상이란 회절한계(diffracion limit)이상으로 빛을 집중(focusing)하는 것을 말한다. 회절한계 이상으로 빔의 크기를 줄이는 방법 중 한 가지로, 안티몬(Sb)을 이용하여 초해상을 구현하는 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 안티몬을 이용한 초해상을 구현한 디스크는 기판상에 제 1 보호막, 안티몬 초해상 박막층, 제 2 보호막, 기록막, 제 3 보호막, 자외선 경화수지층 보호막이 차례로 구성된다.
이 때, 안티몬의 역할은 레이저광이 기판으로부터 조사되어 기록된 마크를 읽을 때 재생파워에 의해 안티몬이 녹은 부분만 광을 투과하여 소위 창(window)을 형성하여 회절한계 이상의 작은 크기의 마크도 차이(contrast)를 나타내게 하는 것이다. 이것이 가능한 것은 용융된 안티몬과 고상의 안티몬의 굴절율에 차이가 있어서 용융된 안티몬의 빛의 투과도를 크게 할 수 있기 때문이다.
그러나 이 방법은 안티몬의 녹는점이 약 903.8K로 높아서, 재생파워가 약 4∼5mW 정도가 필요할 정도로 감도(sensitivity)가 극히 낮다. 이것은 이 기술의 실용화를 저해하고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 초해상 박막층을 안티몬 보다 녹는점이 낮은 물질을 사용함으로써 고감도, 고밀도의 상변화형 광디스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초해상 방법을 이용한 상변화형 광디스크는 기판 위에 형성되는 안티몬 보다 낮은 녹는점을 갖는 물질의 초해상층과, 초해상층 상에 형성되는 기록막을 포함하여 형성된다.
여기서, 초해상층은 고상과 액상간에 가역적(reversible) 상전이가 가능하고, 고상과 액상간의 굴절율 차가 큰 물질로써 비스무쓰(Bi), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔러륨(Te), 아연(Zn) 등을 사용한다. 이와 같이 녹는점이 낮은 물질의 초해상 박막층을 구성함으로써 기록밀도를 증가시킬수 있고, 감도를 증가시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 초해상 방법을 이용한 상변화형 광디스크 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 상변화형 광디스크의 실시예를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 초해상 방법을 이용한 상변화형 광디스크는 폴리카보네이트(polycarbonate), PMMA(polymethyl methacrylate), 글래스(glass) 등의 광투과도가 큰 물질을 사용한 기판(21)위에 박막을 순차적으로 성막하여 디스크를 구성한다. 박막 성막방법으로는 스퍼터링(Sputtering), 기상반응성막(chemical vapor deposition), 전자빔 성막(e-beam deposition) 등 일반적인 박막 성막장치가 사용될 수 있다. 기판(21)상에 제 1 보호막(22)으로 유전체 보호막을 형성하는데, 유전체 보호막으로는 ZnS-SiO2, SiO2, 질화실리콘(Si3N4), Al2O3 등 사용 레이저 파장대에서 투명한 유전체 물질을 사용한다. 그리고, 제 1 보호막(22) 상에 안티몬 보다 녹는점이 낮은 물질의 초해상층(23)을 형성하는데, 초해상층(23)으로는 용융상태와 고상상태 사이를 가역적으로 변화할 수 있고, 용융상태와 고상상태일 때 굴절률의 크기에 차이가 있는 물질인 Se, Bi, Sn, Te, Zn 등 각각의 단원소 박막을 사용한다. 초해상층(23) 상에 제 2 보호막(24)으로 유전체 보호막을 형성 하는데, 제 1 보호막(22)에서 사용할 수 있는 물질들을 사용할 수 있다. 이어, 제 2 보호막(24) 상에 순차적으로 기록막(25) 제 3 보호막(26)을 형성한다. 여기서, 기록막(25)은 Ge2Sb2Te5, GeSb2Te7, GeSb2Te5, AgInSbTe 합금, GeTe 합금, SnTe 합금 등 비정질과 결정질의 굴절지수 차이가 큰 물질은 모두 사용 가능하다. 제 3 보호막(26)은 제 1, 제 2 보호막에서 사용할 수 있는 물질들은 사용 할 수 있다. 한편, 기록막(25) 상,하부에 형성되는 제 2 보호막(24)과 제 3 보호막(26)은 기록막(25)이 강한 레이저 조사를 받을 때 손상되는 것을 막아줌과 동시에 무반사(anti-reflection) 조건을 만들고 또한 기록막(25) 상, 하부에서 보온 단열층의 역할을 하여 기록막(25)의 온도가 충분히 올라갈 수 있도록 만들어 준다. 그리고, 제 3 보호막(26) 상에 반사막(28)을 형성할 수 있는데, 반사막(28)으로는 Al 합금, Au, Ag, Cu 등 열전도율이 좋고 반사도가 높은 금속 물질을 사용한다. 반사막(28)은 열배출구(heat sink)로서의 역할을 겸하여 용융된 기록막(25)이 급냉(quenching)되어 비정질이 될 수 있도록 한다. 마지막으로, 반사막(28)상에 자외선 경화 수지층(27)을 형성한다.
본 발명에 따른 초해상 방법을 이용한 상변화형 광디스크의 제 1 실시예는 도 2에 나타낸 것과 같다.
먼저, 랜드/그루브(land/groove)가 있는 폴리카보네이트 기판(21) 위에 제 1 보호막(22)으로 Zns-SiO2 유전체 박막을 RF 마그네트론 스퍼터링(radio frequency magnetron sputtering)으로 성막한다. 그 위에 초해상층(23)으로 Te 박막을 DC 매그네트론 스퍼터링(direct current magnetron sputtering)으로 성막한다. 초해상층(23) 상에 제 2 보호막(24)으로 Zns-SiO2 박막을 동일한 방법으로 형성한 후, Ge2Sb2Te5 기록막(25)을 DC 매그네트론 스퍼터링으로 형성한다. 그리고, 기록막(25) 상에 제 3 보호막(26)으로 Zns-SiO2 박막을 형성한 다음, 반사막(28)으로서 Al-Cr 박막을 형성한다. 마지막으로, 스핀 코팅(spin-coating)으로 자외선 경화수지층 보호막(27)을 입힌다.
본 발명에 따른 또 다른 실시 예는 도 3에 도시한 바와 같이, 도 2에서의 반사막 형성과정이 없는 경우로 상변화형 광디스크의 형성과정은 도 2와 동일하다.
도 2와 도 3에 있어서, 초해상층은 기존의 안티몬(Sb) 초해상 박막층의 녹는점이 903.8K로서 높아서 재생파워가 약 4∼5mW 정도나 필요하므로 실제 응용에 있어서 문제가 되기 때문에 고상과 액상간의 가역적 상전이가 가능하고, 고상과 액상간의 굴절율 차가 큰 동시에 스퍼터링에 의한 박막형성이 가능한 물질을 이용한다. 이 물질들은 녹는점 703.3K 인 비스무쓰(Bi), 녹는점 505.2K 인 주석(Sn), 녹는점 490.2K 인 셀레늄(Se), 녹는점 722.7K 인 텔러륨(Te), 녹는점 692.8K 인 아연(Zn) 등이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 초해상 방법을 이용한 상변화형 광디스크는 기존의 안티몬(Sb) 초해상 박막층의 녹는점이 903.8K 로서 높아서 재생 파워가 약 4∼5mW 정도나 필요하므로 실제 응용에 있어서 문제가 되었지만, 이에 비해 비스무쓰(Bi), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔러륨(Te), 아연(Zn)은 녹는점이 낮아서 감도(sensitivity)를 증가시킬 수 있고, 신호대 잡음비(SNR)가 큰 기록매체를 구현할 수 있다. 또한, Bi,Sn, Se, Te, Zn 등의 녹는점이 낮은 물질을 사용하여 초해상 박막층을 구성하여 회절한계 이상으로 해상도를 갖게 함으로써 기록밀도를 증가시킨다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 초해상 방법을 이용한 상변화형 광디스크에 있어서,
    고상과 액상간에 가역적 상전이가 가능한 물질로 구성된 초해상층과;
    상기 초해상층 상에 형성된 기록층을 포함하여 형성되며;
    상기 초해상층은 비쓰무쓰(Bi), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔러륨(Te), 아연(Zn) 중에 하나로 형성함을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초해상층의 용융점은 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
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