TWI233115B - Optical information recording medium and manufacturing method - Google Patents

Description

1233115 五、發明說明（1) r 【所屬之技術領域】 本發明係有關於一種可錄式光資訊記錄媒體及其製造 方法，針對材料、膜層結構及其製造方法進行發明，特別 係透過其記錄層材料具有高對比特性及寫入前後之高反射 率對比等特性，可提供作為超解析近場光學讀寫訊號技 術，而可達到高密度及高倍速讀寫之記錄媒體者。 【先前技術】 一般光學記錄媒體，其主要係更高的記錄密度是‘存 媒體發展的趨勢，隨著記錄密度的不斷增加，記錄跡 (mark)將變得愈來愈小。理論上在光學記錄系統中，其係 透過較短的雷射波長和較高NA值的聚焦透鏡，以縮小雷射 光點，並提高記錄密度。 【所欲解決之技術問題】 然而’前述之此類光學記錄媒體之光點大小受限於繞 射極限不能無限地縮小，使得無法檢測出比光點一半更小 的s己錄跡訊號，而造成記錄密度受到限制而無法提升。理 論上在光學記錄系統中，雷射光點所能縮小的光學繞射極 限大約是0.61/NA，較短的雷射波長和較高“值的聚焦透 鏡確實可以將雷射光點縮的更小並有效提高記錄密度，然 ，功率鬲於3〇mw與壽命超過loooo小時的短波長雷射造價 =昂且取得不易；另一方面，更高NA值的聚焦透鏡代表著 〃其對應的碟片與碟機的光學與機械特性要求就更嚴苛。

第6頁 1233115 五、發明說明（2) $ $外’近年來也有採用近場光學超解析技術應用於光 ^錄媒體’以突破傳統光學之繞射極限的瓶頸，但其記錄 材^中的記錄層多是用GeSbTe或AglnSbTe等材料，而此類 之料，反射對比較低，使得無法滿足近場光學超解析技術 之光記錄媒體所需。因此，本發明基於習用光學記錄媒體 缺失以及記錄層材料改良進行創作。 【解決問題之技術手段】 法，關於本發明係一種可錄式光資訊記錄媒體及其製造方 1 :从實際解決一個甚至是數個前述相關技術中的限制及 基板、一介電層、一遮罩層、一介面層 上述目的，本發明提供一種可錄式光資訊f己錄 用於ii造方法’其主要係透過近場光學超解析技術應 ::先圮錄媒體，卩突破繞射極限的瓶頸，並主要係包含 記錄層 ，：：fί層L其’ ’遮罩層與記錄層的特性與結構 Sb、Ag〇x、熱變色有機化合 2層係採用 =層則係採用係無機材料如Sb-N元 —元素組成之含氧材枓

Sb-N-0-Μ元素組成之含氮氧材料系列所構成#中，： 組成中的Μ係代表金屬元素，其 、 、

Ag、Au、In、Bi、Pb、Pd、pf、nGe、Te、Bi、Sn、 Έ A1 Sl、Ti、v、Cr、Μη 1233115 五、發明說明（3) 、Fe、Co、Ni、Cu ' Zn ' Ta、Ga、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、

Hf、W、Re、0s、lr、Dy Tb等其中一種或多種元素。 再者’各膜層結構之製造係利用濺鍍裝置將該介電層 濺鍍在該基板表面上，且同樣利用濺鍍製程依序濺鍍形成 該遮罩層、介面層、記錄層及反射層，最後則透過旋轉塗 佈法將樹脂塗佈在反射層表面而形成該保護層。 ’ 【對先前技術之功效】 基於前述本發明可錄式光資訊記錄媒體及其製造方法 ’其係可以達到以下的作用與效果： 1 ·本發明之可錄式光資訊記錄媒體具有良好的記錄及 δ貝取特性’尤其該記錄層材料之寫入前（b e f 〇 r e recording)與寫入後（after recording)的反射率對比明 顯優於傳統的之記錄層材料。 2 ·本發明之可錄式光資訊記錄媒體本中，該記錄^之 南對比特性可提升近場訊號強度，而明顯增強其讀取訊號 強度。 3 ·利用本發明之此記錄層材料製成的超解析近場光碟 片’在記錄層與基板間則加錄一層遮罩層（mask layer)， 可讀寫於該記錄層中更小的訊號跡，並增強其讀取訊號強 度’而實現高倍速及高記錄密度碟片，並可同時提高碟片 的訊雜比（Carrier-to-noise ratio，CNR)及穩定的讀取 特性。

1233115 五、發明說明（4) 【實施方式】 以下將針對本發明較佳實施例配合所附之圖示作進一 步地詳細說明。 參考第1圖所顯示為本發明可錄式光資訊記錄媒體及 其製造方法之較佳實施例，其主要係一層狀之記錄膜層結 構’並依序包含一基板（1)、一介電層（2)、一遮罩層（3) 、一介面層（4)、一記錄層（5)、一反射層（6)及一保護層 (7)。 前述之記錄膜層結構中，該基板（1)係一由具有透光 性之材質’如聚碳酸酯樹脂（p〇lycarb〇nate，PC)所構成 之膜層；該介電層緊鄰覆蓋於該基板（1)之一側表面，且 係由具有良好介電特性之ZnS —Si〇2的材料組群所構成之膜 層；該遮罩層（3)係由具有不透光性之材質（如Ag〇x系材料 )所構成之膜層，其可以在受到雷射光束照射之後產生一 個極小的穿孔，而將通過此穿孔的雷射光束控制於更小 直徑，〃因此可提供近場光學技術進行資料讀取；該介面芦 (4)也係由具有良好介電特性之ZnS-Si〇2的材料組群^ 成之膜層；該記錄層（5)主要係由讥心系材料所構膜 ί射材質所構成之膜層，以提供作為用以 > 保濩該反射層不致被污染或腐蝕。 則述之兄錄膜層結構中，各膜層結構之製造 :首先利用濺鍍裝置（sputter)在該基板（1)之一表=f 進行濺鍵形成厚度為奈米級(17〇nm)之zns_si 面上 1233115 五、發明說明（5) 該介電層（2)，接著，同樣利用濺鍍之製程，依序濺鍍形 成厚度為奈米級之AgOx(15nm)、ZnS-SiO2(40nm)、SbNx (3 0nm)及Ag(9 0nm)因此分別形成該遮罩層（3)、介面層（4) 、記錄層（5)及反射層（6);最後再透過旋轉塗佈法（spin coating)將樹脂塗佈在反射層（6)之另一側表面，而形成 該保護層（7 )。 前述之介電層（2)及介面層（4)可以係ZnS或Si02或 31^或3丨02或八1心或8丨(：或3丨或1^02或78(^等或其混合物 ，介電材料所構成；該遮罩層（3)則可以係Sb、Ag〇x、熱 變色有機化合物或可相變化材料等非線性光學材料所構成 ;該記錄層（5)材料可以係無機材料如讥邛元素組成或訃一 N-Μ το素組成^之含氮材料系列、Sb —〇元素組成或外―〇-M元 素組成之含氧材料系列、Sb —N_〇元素組成或Sb — N —〇_M元素 組成之含氮氧材料系列所構成，其中，元素組成中的肘係 代表金屬元素，其可以係Ge、Te、Bi、Sn、Ag、Au、In、 Bx 、Pb 、Pd 、Pt 、A1 、Si 、Ti 、v 々、肋…、c〇 、Ni 、Cu、Zn、Ta、Ga、Zr、Nb、Mo、RU、Rh、Hf、W、Re、

Os、Ir、Dy Tb等其中一種或多種元素；該反射層（6)材料 可以係Au、Ag、Cu&A1或其合金所構成。 前述之具有多元素組成之各材料， 別具有特定之比例，且夂瞪屉♦層& 取刀 厚度也具有適當之範圍。 堉窝= 為本發明之可錄式光資訊記錄媒體 = 富光資訊記錄媒體之讀寫機構（圖中 未顯不)所產生的雷射光束⑴）穿透該PC基板⑴，再經由

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开> 成光學微細開口或形成高強度光源之該介電層（2 )、遮 ^層（3)及介面層使得雷射光束（1〇)能量（p〇wer)成為高斯 =佈（參考第3圖所顯示）之狀態，因此在該記錄層（5)可 肩寫非常細微之紀錄跡。再者，由於該記錄層（5)之材料 在反射訊號時具有高對比之特性，使得可提升近場訊號強

本發明之記錄媒體有良好的記錄及讀取特性，尤其是 記錄層（5)材料SbNx系列擁有高對比特性，與傳統的 GeSbTe相變化記錄層材料於藍光靜態測試系統下的比較如 第4圖顯示，SbNx所製成的高密度光碟片在5〇〇ns雷射脈 ，，入前與寫入後的反射率對比明顯優於GeSbTe所製成的 高密度光碟片。再者，該記錄層（5 )3洲乂可提升近場訊號 強度’如第5圖所顯示，此記錄層（5)與傳統低對比記錄 層GeSbTe的不同的記錄跡長度讀取訊號強度的比較，可看 出無論何種記錄跡長度下（6〇nm〜24〇nm)，以記錄層sbNx製 作的超解析近場光碟片之讀取訊號強度都明顯增強。 前述之雷射光束（1〇)波長可為紅光（78〇nm 、650nm或 635nm)或藍光（4〇5nm)。 本發明之可錄式光資訊記錄媒體經測試結果，可證明 其在讀取的功率為2.5 mW時，150nm的訊號跡訊號雜訊強度 比約45dB，l〇〇nm的訊號跡之訊號雜訊強度比約27dB，訊 號跡縮小至60nm都可以被解析（如第6圖所顯示）。 以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非 企圖具以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相

第11頁 1233115

第12頁 1233115 圖式簡單說明 【圖式簡 第1圖為 面示 第2圖為 意圖 第3圖為 雷射 第4圖為 層寫 第5圖為 層對 第6圖為 跡長 單說明】 ♦ 顯示本發明可錄式光資訊記錄媒體之各層結構剖 意圖， 顯示本發明可錄式光資訊記錄媒體讀寫資料之示 ， 顯示本發明可錄式光資訊記錄媒體中高斯分佈之 光束能量示意圖； 顯示本發明與習用可錄式光資訊記錄媒體之記錄 入前後反射率差異比較圖； 顯示本發明與習用可錄式光資訊記錄媒體之記錄 比差異比較圖； 顯示本發明可錄式光資訊記錄媒體之記錄層記錄 度與讀取訊號強度的關係圖。

元件符號說明 參 基板 (1) 介電層 (2) 遮罩層 (3) 介面層 (4) 記錄層 (5) 反射層 (6) 保護層 (7) 雷射光束 (10) 透鏡 (20) 第13頁

Claims (1)

1233115 pr:: '：' j;…二'•丨 _案號 η 月 曰__ 六、申請專利範圍 s’——i——-么:’一一一二 1 . 一種可錄式光資訊記錄媒體之結構，其依序包括有： 一基板，其係一由具有透光性材質所構成之膜層； 一介電層，其係緊鄰覆蓋於該基板之一側表面，且 係具有介電特性之材料所構成的膜層； 一遮罩層，其係由具有半透光性材質所構0成之膜層 ，其可以在受到雷射光束照射之後產生一個極小的穿 子L，或形成一高強度光源； 一介面層也係由具有介電特性之材料所構成的膜層

9 一記錄層主要係由S b N X糸材料所構成之膜層， 一反射層係由A g材質所構成之膜層； 一保護層係由樹脂材質所構成之膜層。 2.根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該介面層係由2118或3丨02或31心或八1仏或 Si C或Si或Ti 02或TaOx等或其混合物之介電材料。 3 .根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該遮罩層係由具有半透光性之AgOx系材 料所構成之膜層。

4 .根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該介面層係由21^或8丨02或8丨以或八1^或 Si C或Si或Ti 02或TaOx等或其混合物之介電材料。 5 .根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該反射層材料為Au或Ag或Cu或A1或其 合金材料。

第14頁 案號 1T 1233115 Λ_ 六、申請專利範圍 6 .根據申請專利範圍第1項之可錄式 結構，其中，該記錄層之材料組成 及0所組成族群的一或二種元素。 7 .根據申請專利範圍第6項之可錄式 結構，其中，該記錄層之材料組成 素，且該Μ元素可以係G e，T e， B i， Pb， Pd， Pt， Al， Si， Ti， V， Cr, Cu, Zn, Ta, Ga, Zr, Nb, Mo, Ru Os， Ir， Dy及Tb中的一種或多種元 8 .根據申請專利範圍第6項之可錄式 結構，其中，該記錄層之材料組成 Sb : N的原子比介於1 : 0. 01至1 : 9 .根據申請專利範圍第7項之可錄式 結構’其中’該記錄層之材料組成 其中Sb : N的原子比介於1 : 0. 01 的原子比介於1 : 0 . 0 1至1 : 1。 1 0.根據申請專利範圍第6項之可錄式 結構，其中，該記錄層之材料組成 其中Sb : N的原子比介於1 : 0. 01 的原子比介於1 : 0 . 0 1至1 : 1。 11.根據申請專利範圍第7項之可錄式 結構，其中，該記錄層之材料組成 Μ，其中Sb : N的原子比介於1 : 0 :0的原子比介於1 : 0 . 0 1至1 : 1 _修正_ 光資訊記錄媒體之 物包含Sb，及選自N 光資訊記錄媒體之 物進一步包含Μ元 Sn， Ag， Au, In， Μη, Fe, Co, N i, ，Rh， Hf， W， Re, 素。 光資訊記錄媒體之 物包含Sb及N，且 1 ° 光資訊記錄媒體之 物包含Sb，N及Μ， 至1 : 1 ，而 Sb : Μ 光資訊記錄媒體之 物包含Sb，Ν及0， 至1 : 1 ，及Sb : 0 光資訊記錄媒體之 物包含Sb，N，0及 .0 1 至 1 : 1 ，而 Sb ，及S b : Μ的原子

第15頁 1233115 _案號,翁81猶2年 月曰 條正_ 六、申請專利範圍 比介於1 : 0 . 0 1至1 : 1。 1 2.根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該遮罩層之厚度介於5〜50nm。 1 3.根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該介電層之厚度介於70〜200nm。 1 4.根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該介面層之厚度介於5〜50nm。 1 5.根據申請專利範圍第1項之可錄式光資訊記錄媒體之 結構，其中，該反射層厚.度介於70〜160nm。 1 6. —種可錄式光資訊記錄媒體之製造方法，其至少包括 (a) 利用濺鍍裝置在該基板之一側表面上進行濺鍍 形成一介電層； (b) 透過濺鍍製程，依序濺鍍形成一遮罩層、介面 層、記錄層及反射層； (c) 利用同時通入Ar及N2 (或02 )的反應性濺鍍法 製作記錄層；

(d) 藉由旋轉塗佈法將樹脂塗佈在該反射層之另一 側表面，而形成該保護層。

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