专利名称：光盘母版制造系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及本发明涉及在光盘上记录数据的技术，更具体地说是旨在减少制作过程、实现优良的激光跟踪、改进坑几何结构以及消除用光盘母版制造技术制作的光记录介质中的坑边凸缘(berm)。
2．现有技术的描述已采用各种不同的方法在光盘上记录数据，其中，数据是通过用激光在光盘上烧出坑来进行记录的。光盘(OD)母版是用于随后模制批量生产的预记录用户光盘的产品。母版是光盘制造过程中的初始产品，它在一盘片或唱片上记录有数据或信息，可用光学装置读取。所有以后的光盘制造和复制过程通过各种不同的方法从原始的初始产品传输相同的形式、格式和数据，这些方法包括真空镀覆；电成形和镀层；以及注塑工艺。
以往的用于生产母版的技术结合不同工业的已有技术。这些技术中最重要的是半导体工业的光致抗蚀原理。母版上通过光刻方法形成有一系列坑。这些坑用于光学记录信息。坑通常形成一条从光盘中心部分开始并持续到光盘外周边的螺旋线或轨道。一般，坑约为0.6微米(10-6米)宽、0.9到3.3微米长、0.12微米深，并且每条轨道的中心与其任一侧的相邻轨道的中心相隔1.6微米。
为了用光致抗蚀技术来进行记录，将一光致抗蚀材料的薄层旋转涂覆于一非常光滑的、磨光的、大玻璃圆板上。然后，将具有光致抗蚀薄层的玻璃板放于一炉中以使光致抗蚀剂凝固。接下来，将凝固后的涂覆有光致抗蚀剂的玻璃板固定于一整块的转台上，并使该转台旋转。将一数据调制激光系统聚焦于该玻璃板上，同时用一相对较大并且复杂的平移机构悬挂该系统，从而使聚焦的点激光在照射玻璃板表面的同时以一个稳定的径向速度从旋转玻璃板的中心朝外非常缓慢地移动。其效果是要在光致抗蚀材料中产生一条螺旋形数据轨道。转台根据需要以一个恒定角速度(CAV)或一个恒定线速度(CLV)旋转，同时板表面上的任何一个点均被一束激光照射到。该过程称作母版制造，其中，数据是通过在板旋转的同时沿螺旋路径暴露于激光而于光盘中形成坑的方法来进行记录的。在将所需的数据记录于光致抗蚀薄层中后，将板置于至少一个显影溶液浴槽中，这通常是一个要求多个步骤的过程，这样，光致抗蚀剂中的暴露区域被蚀刻掉，留下了一系列坑。而后，将带有经蚀刻的光致抗蚀剂的玻璃板用炉烘干，然后在其上面真空镀覆一金属导电薄层而使光致抗蚀剂薄层金属化，这样便形成了所需要的母版。最后，对该母版进行分析和校验过程，之后便经电成形而制成一压模用于复制。
上述类型的母版制造系统，就所需的主要设备、劳力、场地、对运动和震动的敏感性、时间以及成本而言，其相当昂贵。生产一单个母版所需的工作成本可能相对较高。
作为光致抗蚀法母版制造系统的替代技术，称作非光致抗蚀(NPR)或直接传印法的另一技术采用所谓的干式工艺方案(DPF)。这种工艺使用一种在暴露于高能激光时会烧蚀的材料，以此来形成所需的坑。该工艺相对于光致抗蚀工艺还产生了一些优点。这些优点包括工序数量减少，省去了删除、显影和凝固工序，实现了成本更低的制作过程和短得多的完成时间；以及能够在将数据记录到光盘上的母版制造过程的同时监控光盘的质量。将板和干式工艺方案材料固定于一转台上，用于母版制造和伴随的分析。对坑层进行金属化，以完成母版制造过程。一旦这种母版制成后，进行传统的电镀和复制过程，以制成一压模，该压模随后便可通过传统的注塑工艺而用于光盘的批量生产。非光致抗蚀系统对现有技术来说有了一些改进，这主要是因为省去了蚀刻工艺和烘炉凝固，但它却没有消除对运动的敏感性，也没有消除对昂贵而复杂的平移机构、高能水冷激光器以及玻璃复原过程的需要。用于这些系统的投资费用仍然较大，生产一单个母版所需的成本依旧相对较高。
还有一种母版制造工艺称作直接金属母版制造(DMM)工艺。在直接金属母版制造工艺中，不采用激光来暴露或烧蚀表面材料，而是用一微小的金刚石刻针与通常为金属的表面接合，以刻挖出坑。虽然在技术上是可行的，但该技术在工业应用上毫无意义，这是因为“非接触式的”激光系统比机械系统固然具有更大的可靠性、更长的寿命以及更高的效率。
在记录光盘母版中的一个主要目的在于，控制用于将数据记录于盘片上的坑的几何结构。较差的坑几何结构会使复制盘与模压盘的分离变得困难。而且，数据传输可能受那些周围有凸起区的坑影响，这些凸起区称作坑边凸缘。坑边凸缘是干式工艺方案(DPF)的、很普通的结果。一个理想的坑应具有一互补的、相对较平的周围区域。许多现代的研究和开发都致力于生产出具有理想坑形状的记录光盘。然而，如上所述的一些传统技术并没有开发出一种不会在用于记录数据的坑周围产生易变和较大坑边凸缘区的光盘记录方式。
申请人早先在美国专利5,283,159和美国未审定专利申请648,532中的发明，通过涂覆一半透明的、非常薄的金属导热层，用以散去在坑形成时积聚于坑周围的热量，随后再对记录表面进行紫外线照射，从而在光盘母版制造中改善了的坑的成形和解决了坑边凸缘隆起的问题。如果坑周围的热量的增加和集中较低，则坑边凸缘的易变性会变得较低，并且如果随后进行紫外线照射，则坑边凸缘也不容易升高；然而，即使是利用散热，每个坑周围所形成的坑边凸缘仍会有一定程度的升高和易变性，这就需要改进的缩小尺寸和均匀性，以在以后复制的光盘上实现通用的可读性和可播放性。
从以上的讨论可以看出，现有技术有着内在的局限，仍然迫切需要一种更有效、耗时更少、并且更便宜的光盘母版制造方法，该方法在精确控制坑几何结构以便提高可读性和可播放性方面更为有效。本文所揭示的发明正是实现了这一点。
发明概要本发明是一种可用于在光盘上记录数据和制造光盘的方法和装置，其中，激光跟踪得以改善，用于记录数据的坑的几何结构以及坑边凸缘隆起能以一种简单、有效而便宜的方式受到控制。本发明采用一光学透明的(例如聚碳酸酯或玻璃)光盘基底，其一侧上模制或蚀刻有一光学跟踪槽。将一由硝化纤维染料聚合物构成的光活性薄层旋转涂覆于盘片的整个带槽侧上。该活性薄层由激光装置用数据编码，该激光装置配置成沿跟踪槽聚焦一数据调制光束，使光活性薄层烧蚀或消耗掉。一种传统的低能、高频激光，由于从光活性层接收到的光反馈，可有效并高效地沿槽的高点(即“岸面”)或更通常地沿槽的低点(即“槽谷”)、和沿一形成于光透明盘的槽谷中的坑的地面进行跟踪。沿螺旋形跟踪槽的槽谷记录数据坑，数据通过对激光进入和走出一个坑进行译码来进行读取，此读作“1”。沿槽谷和沿坑底部跟踪被及时译作一系列“0”。
结合光活性层的厚度和加到染料聚合物硝化纤维溶液中的染料量来选择合适的激光能量，可实现所需要的坑尺寸和几何结构；增加染料添加剂可提高激光的吸收性，进而增加活性层的烧蚀、坑的尺寸和形状。将激光配置成聚焦于一个点或跟踪光活性薄层的螺旋线，使得焦距和强度足以产生足够的热量来烧蚀光活性薄层中的一坑区域。对于现有技术激光的更强烈的状态，以及在染料聚合物溶液中施加更多染料，已得到证明，可以产生坑边凸缘较低的非常精确的坑，而无需现有技术的传统半反射层。本发明的一个主要的元件有助于省去现有技术中对一反射或不完全反射层的需求。
一个理想的坑应具有受限制的易变性，并在紧临坑的周围具有非常低的坑边凸缘或凸起区。尽管这些坑边凸缘的起因还不确定，但通常认为这些坑边凸缘凸起区是因没有使所有光活性薄层从所需坑区域的周边部分中烧蚀掉或因热量积聚在每个坑周边周围而造成的。然后，用对反应层进行紫外线(UV)处理的最终步骤来进一步减小坑边凸缘区。在记录数据后，也就是在坑形成后，使活性层一次或多次通过一高强度紫外线光。紫外线凝固步骤即使不能完全消除通常与激光坑成形并存的不希望有的坑边凸缘，也趋于将其弄平。
发明目的本发明的一个主要目的在于提高数据记录和读取的可靠性，并通过制出一单层光盘来降低光盘的制造成本。
本发明的另一个目的在于提供一种简单、有效、经济的控制光盘上所形成的用以记录数据的坑的尺寸和形状。
本发明的另一个目的在于利用一单个光活性层来显著减少、弄平和完全消除信息记录坑周围的坑边凸缘隆起。
本发明的另一个目的在于提供一种快速而便宜的以受控的方式在光盘上记录数据的方法。
本发明的另一个目的在于揭示一种能够改善坑的几何结构和提高激光跟踪的光盘母版制造系统，它使用可以从市场上购得的光学头、激光装置和光学透明基底来避免使用现有技术的光盘母版制造系统中所采用的昂贵的主要设备的必要性。
本发明的另一个目的在于通过提高用于光盘基底的跟踪和聚焦势能在光盘上提供改进的坑成形，使得一个数据调制激光束可以被精确地聚焦于光盘上并从其任一侧进行照射，并且使光活性层的消耗、烧蚀和升华得以改善。
本发明的另一个目的在于降低在进行光盘记录或生产具有理想的坑几何结构和增进的激光跟踪的光盘母版过程中所需的操作费用。
本发明的另一个目的在于生产出一种用于光盘母版制造的光盘，它更容易制造和在上面跟踪，并能从光盘的任一侧进行记录和读取。
本发明的另一个目的在于制成一非常简单的光盘母版，其光盘基底上仅涂覆有一单个的光活性层，从而省去任何金属反射层。
本发明的上述和其它的目的将通过一根据所附权利要求书的较佳实施例的附图和描述而变得更容易理解和更为明显。
附图简述
图1是本发明中所使用的一典型光盘的立体图。
图2是图1光盘沿其直径方向剖开的剖视图。
图3是一现有技术光盘的一部分的剖视图，该光盘传统地采用一反射层，并产生不希望有的带有显著坑边凸缘隆起的不对称坑。
图4是本发明的光盘的一部分的剖视图，它没有一反射层，并在紫外线处理后实现了光滑而对称的坑，坑边凸缘隆起极小。
图5表示根据本发明第一实施例构想的用于在光盘上记录数据的系统，它是通过透明的光盘基底从旋转的光盘的下方进行记录的。
图6表示本发明第一较佳实施例中所使用的一光盘。
图7是图6光盘的带槽侧的放大俯视图，示出了光盘的光活性薄层内的记录坑。
图8a是图6的一条直径的一部分的放大剖视图，示出了本发明中所使用的螺旋跟踪槽的尺寸，即槽的高、岸面区域和低、槽谷区域。
图8b是图8a的一个带槽区域的分解图，显示出了本发明中所使用的透明光盘基底顶面上的独特的单活性层。
图9表示根据本发明第二实施例构想的用于在光盘上记录数据的系统，它是没有通过透明光盘基底而从旋转的光盘的上方直接在活性层上进行记录的。
图10系列详细表示整个光盘母版制造系统，其中包括本发明的紫外线凝固步骤，具体如下图10a是压缩模塑透明光盘基底的步骤。
图10b是分离模具以释放压印有跟踪槽的光盘基底的步骤。
图10c是用以搅动和去除杂质的干净房间等离子过程的步骤。
图10d是旋转涂覆光活性硝化纤维层的步骤。
图10e是将一密封盖施加于光盘活性侧的步骤。
图10f是在旋转光盘的下面用激光装置记录数据的步骤。
图10g是对记录好的坑进行紫外线处理以去除或消除过度坑边凸缘的步骤。
图10h是蒸气镀覆金属导电银层以产生一光盘母版的步骤。
图10i是电镀一镍层以形成一压模用于多光盘生产的步骤。
一较佳实施例的详细描述以下描述是为了让光盘母版制造和光盘记录技术领域的技术人员能够实现和使用本发明的一个实施例而提供的，它描述了发明人所考虑的用于实施本发明的最佳形式。这里所揭示的发明可以与多种实施例一起使用。可能与本发明一起使用的各种不同的实施例有三种类型。第一种类型是有关光学跟踪路径。本发明可以在带有凸起的光学跟踪路径的光学记录盘基底以及那些平的、没有任何跟踪路径的光盘上实施。使用具有一光学跟踪路径的光盘基底来记录光盘母版的系统所必需的具体实施例不同于那些在没有光学跟踪路径的光盘基底上记录的系统。第二种类型有关在光盘的第一(外薄层/层)表面或第二表面上记录数据。这里，本发明可用于将一激光直接聚焦于入射有激光的第一表面上的系统以及将激光通过光盘聚焦于第二内薄层/层表面系统，用以记录数据。第三种类型是有关采用玻璃光盘基底的系统，而不是那些采用塑料光盘基底的系统。
而且，本发明可用于采用玻璃或塑料基底的实施例。这三种类型的各种不同的组合可产生八(8)种类型的可与本发明一起使用的实施例。这里仅讨论发明人认为是最佳的实施例。但是，很显然，本发明可适用于这八种类型中的每一种类型的光学记录系统，对本文所揭示的具体实施例的各种改进对于上述技术领域的技术人员来说是显而易见的，这是因为本发明所采用的原理对于所有这八种类型的实施例都是通用的。
下面参见图1，图中示出一光盘12，它典型地是一种根据本发明的原理制造的未记录的光盘。图2是图1和光盘12沿直径所在平面剖开的剖视图，它显示出光盘12上构成本发明的两个层。一光活性层16旋转涂覆于一聚碳酸酯圆盘12上。在较佳的实施例中，活性层是一硝化纤维染料聚合物复合物；但是，可以理解，也可以涂覆其它的活性溶液和层。另外，可构思将活性层旋转涂覆于其中预先模制有螺旋跟踪槽的圆盘的一个表面上；但是，同样可以理解，也可将同样的活性层设置于一平坦的平面基底上，也就是没有螺旋跟踪槽的光盘基底。
由于在光活性薄层14内通过一非常高频的激光照射而形成有坑，因而光活性薄层14可用于在光盘12上储存数据。用光活性薄层14在光盘中储存数据，这在光盘母版制造技术领域是众所周知的。
现有技术的反射层的存在，由于可以反射激光能量以进一步将激光强度集中于一个将对一个坑进行记录的点，因而确实有助于坑在光活性薄层内的形成；然而，金属反射层也会充当一热阱，它将热能集中和分配于其它不需要的区域。由于这种热量传输，会产生不均匀的坑形状，并且过量的热积聚也会在坑表面周围形成坑边凸缘。已经发现，通过显著增加硝化纤维染料聚合物活性层中的染料浓度，可实现更大、更均匀和更平稳的激光热量吸收，因而无需如现有技术使用一反射层来集中激光能。
由于省去了施加反射层这一多余的步骤，可以形成形状理想、周围仅有少量或没有凸起区域的坑，实际上是通过烧蚀、消耗和/或升华的组合将所有光活性薄层14从坑目标区域去除。这些理想的坑形状对于用所得到的光盘母版来批量生产复制光盘尤为有用，这是因为本来会在制造过程中造成麻烦的坑周围凸起的“坑边凸缘”区即使未被完全消除、至少也已被减小。
光盘基底10可在其中模制有一光学跟踪路径，或在写表面上蚀刻有该路径，或仅仅是一平/平面圆盘，这取决于具体的实施例。光盘基底可以是透明聚碳酸酯、透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其它任何能够带跟踪路径的透明基底。玻璃可满足那些采用光学跟踪路径的实施例。在那些通过将激光聚焦于光盘第一表面上来进行数据记录的实施例中，光盘12的透明度对于本发明来说并不是一个重要因素。光盘工业中所使用的传统母版制造技术无需将激光聚焦通过光盘基底就能对光盘表面进行书写。本发明对于那些传统系统以及如图5所示的、激光聚焦通过透明光盘基底16并聚焦于反应层14上的实施例来说同样有用。
下面参见图3，它是用传统的母版制造技术、采用在光盘表面涂覆有一不完全反射层18和一光活性薄层14的光盘基底16所产生的坑的图解。通过对光活性薄层14进行激光照射而产生的、由虚线表示的坑20在坑20的周围容易有坑边凸缘22和不平坦的边界24。这些坑边凸缘和不平、不对称的边界对激光跟踪、尤其是对带有这些缺陷的记录光盘的复制造成了不希望有的问题。母版光盘中的坑边凸缘和不对称边界会产生这样的状况，即很难使复制件与模具分离，这进而使得批量生产变得困难重重。
这里所描述的发明原理示于图4中，其中一单个的光活性层14被直接涂覆于聚碳酸酯基底圆盘16，在此之前它们之间未涂覆任何金属反射层。图4中由虚线表示的、在光活性薄层14中的典型激光记录坑20显然具有很小的(如果有的话)坑边凸缘22生长以及光滑得多和对称的形状，这种形状在整个工业中被公认为较佳的坑形状。该光盘的结构与以上讨论的传统母版制造技术相比仅有的不同在于，没有图3的不完全反射金属层18，并且光活性硝化纤维染料聚合物溶液中的染料浓度增加。
本发明中所采用的硝化纤维染料聚合物溶液包含一个约包括95％的丁基溶纤剂(BCS)和5％的甲醇的溶剂，其溶质与溶剂的比为5％比95％，光盘上最终的染料聚合物涂覆层约包括97％的硝化纤维和3％的染料。可以认为，没有通常的金属层，并增加染料聚合物中的染料，可使更多的激光所产生的热量更均匀地吸收于光活性薄层14中，从而产生更洁净的数据坑。没有坑边凸缘的更洁净的数据坑可使得用光盘母版生产光盘的产量高得多，并可显著降低块出错率(BLER)。由于热能会被更均匀地分配于坑中及其周围，因而可实现更均匀的热能分配和光活性层的烧蚀。虽然不完全反射层18会充当一个热量屏障而防止所产生的热量逸入光盘基底16，但它也会充当一个热阱而在一有限的区域内积聚过多的热量，这容易在光活性层的底部产生微爆炸，进而会产生不均匀、不对称的坑边界以及更多的积屑。然而，即使是取消了导热反射层18，产生坑20的热烧蚀过程仍会沿坑周边产生残留的坑边凸缘22。
因此，本发明的一个必需的、附加的步骤包括，在用激光装置将数据坑记录于活性层14中之后，并在施加或涂覆任何后续的层、诸如蒸气镀覆银或镍之类的导电层而有效完成光盘母版制造过程之前，用紫外线(UV)灯照射活性层14。
通过将新近记录的光盘放置于一载送光盘的传送带上，使暴露的活性层14面朝上、亦即面朝紫外线照射，并使其通过一紫外线灯下面一或多次，从而进行紫外线照射和软熔过程。紫外线照射和软熔过程可以用120V和230V的1000F型的Porta Cure灯或便携小型Porta Cure灯来进行，它们可从加利福尼亚州Santa Ana的American Ultraviolet公司购得。小型的灯采用紫外线波长为185到400纳米的一便携小型紫外线源，其灯泡长度为6英寸，功率为每直线英寸200瓦。光盘由一以每分钟10英尺速度移动并在紫外线灯下约5英寸距离的传送带载送。在这样的功率和设置下，需要使光盘通过紫外线源下面4到5次，同时在光盘每次成功通过紫外线源而到达一“折返点”时将其转过四分之一圈，以充分地软化、但不完全融化活性层的表面，从而减小和完全消除坑边凸缘隆起。不到达折返点将无法充分软化活性层而消除坑边凸缘，而过了折返点又会将活性层融化而彻底毁坏坑。
一旦将数据完全记录于光盘的光活性层14中并且完成了上述的紫外线照射和软熔过程后，光盘母版通过最后的真空镀覆步骤或其它等效的过程而得以完成，在这最后的步骤中，将一约1000埃(A)的导电物质薄层涂覆于图1光盘12的光活性薄层14上。在较佳的实施例中，薄层30是银(Ag)。在完成了该金属化步骤后，便可以通过传统的手段对所得到的光盘母版进行电镀，以形成一用于复制许多相同光盘的压模。
本发明的较佳实施例的第一个过程示于图5中，其中通过将一光盘在一光学头和透镜24上方旋转，使激光束26通过光盘基底16而照射到光活性薄层14上，从而将数据记录于一光盘母版上，在该实施例中光盘基底是透明的聚碳酸酯材料。数据调制激光24实际上是沿光盘的一个半径从光盘中心缓慢向外移动到外周边；但激光头24却看上去相对于在表面上是静止的激光头24上方沿方向30移动的螺旋轨道28是静止的，从而产生了一系列数据坑20。这种配置是第二种表面类型的配置，它常用于读取预记录压缩光盘(CD)，并用于读、写单写多读式(WORM)光盘。然而，本发明是以一种新的方式来写光盘，这种方式可以用于制造压缩光盘的初始产品母版光盘。传统上，初始产品母版光盘是通过将激光聚焦于光盘的第一表面上而产生的，而并不是将激光聚焦通过光盘而在第二表面上书写。
图5中所示的实施例采用如图6所示的光盘，其螺旋槽跟踪路径28形成于聚碳酸酯光盘基底16的写表面上。光活性薄层14由一含光活性染料复合物的硝化纤维材料制成。若没有染料聚合物添加剂，硝化纤维将是光学透明的。这里，本发明具有许多优点。光学头24将激光26聚焦于光活性薄层14上，造成能量和相应产生的热量的吸收。传统的技术依赖于光活性薄层14中的染料聚合物来产生热量，因此，用这些传统方法产生的坑20在坑周围会有凸起的坑边凸缘22区。然而，本发明在光活性薄层14中使用更多的染料聚合物，以实现和加强对用于形成形状理想并没有凸起的坑边凸缘区的坑20的热量的控制。
位于光盘基底16下方的光学头24使激光束26通过光盘基底16，并精细地聚焦于光盘基底16与光活性薄层14之间的交界处。光活性薄层14中的硝化纤维染料聚合物复合物吸收激光，导致光活性薄层14中产生大量热能，该热能进而在光活性薄层14中产生快速的化学反应，从而消耗、烧蚀和升华一个极小部分的薄层14而形成坑20。在图5中，光学头24在切向是静止的，而箭头30所示的螺旋跟踪路径28相对于光学头24是移动的，这使得能在上面记录一系列数据坑20。光学头24在跟踪螺旋跟踪路径28的同时从图6所示的光盘的中心沿直线径向朝外移动到光盘的周边，并且光盘以一个稳定递减的速度旋转，相对于光盘表面上的一个正被聚焦的激光26照射的点保持约每秒1.2米的线速度(CLV)。
图7是沿如烧蚀出的坑20所示的螺旋槽跟踪路径28记录的数据的俯视图，这些坑的深度通常约为一激光波长的1/4、宽为0.6微米和长为0.9到3.3微米。长度的变化将以压缩光盘格式记录的数据表示为长度通常称作3T到11T的信道信号位，它表示记录数据的游程长度受限(RLL)码。为了跟踪一典型的780纳米(nm)波长的激光，需要使所得到的槽11T在激光波长的1/8的范围内或是975埃。实际的槽11T约为650埃；当考虑折射率的差(1.5)时，975/1.5=650。
图8a是图6光盘的剖开区域的放大图，它足够详细地显示了边缘上的螺旋槽跟踪路径28，用以讨论跟踪路径28的几何结构与用于记录数据的坑20的形成之间的关系。跟踪路径28和所得到的坑20的尺寸名义上如图8a中所示，不考虑有任何小的残留活性薄层未被烧蚀的可能性。最好，但并不一定局限于此，螺旋槽跟踪路径28的宽度等于0.78微米，深度等于0.076微米，跟踪节距，也就是相继的轨道或槽之间的、包括槽的“槽谷”28和“岸面”32在内的距离等于1.6微米。对于一个780纳米的激光，这些跟踪尺寸将产生一个约为一激光波长的1/4深的坑。
参见图8b，它是图8a的边缘上的跟踪槽28的一个更大的放大图，示出了一约为200纳米到230纳米厚的光活性层14，该层包括一硝化纤维复合物，它具有一对记录激光的波长敏感的染料聚合物溶液。
下面结合图8b参见图8a，印刻于光盘上的带螺旋跟踪槽28的表面上所形成的坑20的几何结构和尺寸可以形成接近跟踪路径28的形状。跟踪路径28的尺寸可以用现有技术中的各种常用手段来确定，包括机械/物理蚀刻、光致抗蚀法蚀刻、甚至是利用一连续波(CW)激光束的激光连续烧蚀。在跟踪路径28的界限内进行操作以产生坑20，可获得预期的结果。使用跟踪路径28有助于为记录数据获得所需的路径和节距。对坑几何形状的控制由光活性薄层14的厚度与激光能量焦点和波长以及硝化纤维染料聚合物溶质的量的组合变化有关。通过使一激光焦点位于光活性薄层14所限定的区域内，可使整个目标区域内产生一致的热量。其作用在于，在跟踪路径28受到激光照射的区域内没有留下或仅留有非常少的光活性薄层14。坑的形成仅留下了图7的带槽壁34或是极少的光活性薄层14的残留层，周围基本上没有坑边凸缘22区，从而产生形状理想的坑。
上述过程中所使用的光学激光头24最好是一780纳米波长的激光器，但也可以是其它波长的激光器，它安装在一具有单点跟踪能力的光学头上。应予理解，不同的激光波长将确定不同的槽和坑几何结构。光学头24具有一数值孔径为0.6的透镜，因而当激光束26穿过聚合物基底16时，激光可以被聚焦于跟踪路径28上的一个点，该点的直径约等于槽的宽度0.7微米。一旦透镜被调好焦，光学跟踪路径28便使光学激光头24能够在光盘上进行跟踪并跟随螺旋跟踪路径28，这是对光盘编码所必需的。该操作系统采用传统的伺服装置来相对于光学头24的径向平移而调节旋转光盘的速度，使得激光束26能够以一个恒定的线速度(CLV)从图6的最内侧槽径(r’)到最外侧槽径(r″)跟随螺旋跟踪路径28。
本发明中所使用的激光二极管是一种功率足以烧蚀光活性薄层14的二极管。该二极管在记录过程中用所需的数据流进行调制，并通过这种方法形成沿跟踪路径28对齐的不同长度的烧蚀坑20系列。
图9所示的本发明的第二较佳实施例示出了将一光盘在一光学头24下方旋转，使激光束26从光盘上方聚焦于光活性薄层14上来进行数据记录。这种配置类似于传统的光盘母版制造技术中所使用的配置，它同样采用一由高抛光玻璃制成的光盘基底16，其一侧用作一写表面。与上述的一样，光活性薄层14以一个均匀的层涂覆于光盘基底16上。可以看到，该实施例与第一实施例在用于构成光盘的层方面是相同的，也就是说各个层是相同的。然而，第二实施例采用一玻璃光盘基底16，使激光束26从光盘上方聚焦于没有光学跟踪路径的光盘表面上。因此，第二实施例表示出本发明在用于制造第一表面母版光盘的传统系统中也是有用的。通过将一激光聚焦于光盘的第一表面上而不是如前面的实施例那样聚焦通过一张光盘，本发明便能在这些传统的系统中起作用。
而且，与第一实施例中的一样，光学头24将激光束26聚焦于光活性薄层14上，实现能量的吸收并进而产生热量。这种技术依赖于光活性薄层14中的染料聚合物浓度来产生热量。
光活性薄层中的硝化纤维染料聚合物复合物可吸收足够的激光，在光活性薄层14中产生大量的热能，进而使光活性薄层14中产生快速的化学反应，该反应造成光活性薄层14的消耗、烧蚀和/或升华，从而形成坑20。与第一实施例中的一样，根据本发明的原理，激光束26在目标区域内分配而使坑20以一种理想的方式形成并且在坑20周围没有坑边凸缘22。
本实施例与第一实施例相比一个主要的不同在于，在未记录的光盘上没有光学跟踪路径。数据记录于一个图案中，该图案可用作一跟踪路径，供一读取激光对记录数据的读取。为此，激光源24在记录过程中看上去相对于光盘是静止的，但实际上是从光盘中心到周边沿直线径向朝外移动，同时光盘以一个稳定递减的速度旋转，从而对于光盘表面上的一个正由激光束26照射的点而保持每秒约1.2米的恒定线速度(CLV)。可较佳地以一种螺旋方式记录坑20。
综述为了给上述的过程提供一个总结，申请人在此提供一个对图10的描述，它是本专利技术的用于制造光盘母版的详细而直观的逐步过程。图10a是表示形成透明光盘基底16的立体图。将聚碳酸酯颗粒32在一炉34中熔化，并在压力下将其压入一加压模具，该模具包括一跟踪槽侧36和一光滑平面侧38。图10b表示打开加压模具而释放一透明的聚碳酸酯光盘基底16。在图10c中，在一净室环境中对该光盘基底16进行等离子过程40，其中，一高压等离子场氧化和去除不需要的分子，如此便轻微地蚀刻光盘16的的带槽侧17，并除去光盘中的杂质，从而为施加后续的层作准备。在图10d中，将硝化纤维染料聚合物溶液旋转涂覆于光盘基底16的带槽侧17上而成为光活性层14。图10e表示可代替保持一净室环境步骤的另一实施例或步骤。在该步骤中，将一光盘盖42施加于光盘的活性侧14并通过一橡胶或塑料密封圈44可拆地密封于它。然后，将密封和受保护的光盘放置于一保护支承托架46中。图10f表示激光记录过程，其中通过调节一聚焦装置48用一激光在密封和封装于光盘盖42中的活性层14中记录数据坑20，同时光盘和罩盖绕一心轴50旋转。图10g表示基本完成的光盘母版位于一传送带52上，其记录和光活性侧朝上，该传送带从左到右移动通过一紫外线灯54的下面，该紫外线灯照射活性表面14，从而进一步消除了任何残留的坑边凸缘22隆起。图10h是导电层(例如银(Ag)层)的蒸气镀覆过程56，通过该过程从而完成光盘母版制造工艺。利用该光盘(OD)母版，在图10i中，通过使该光盘母版通过一电镀槽/室而产生一个系列，利用一电成形过程58形成一镍层，制成一个具有凸起的“父版”而不是带坑的光盘母版，从而形成一光盘压模。
虽然以上详细描述了一个发明人优选的用于实现光盘记录的实施例，但应予理解的是，本发明并不局限于此，对本文所揭示的本发明的各种修改对于所属技术领域的技术人员来说应是显而易见的。因此，对本发明的其它显而易见的修改应被认为是落在如所附权利要求书所限定的发明范围之内。
权利要求
1．一种用于制造一光盘母版的工艺，利用该光盘母版可制成一光盘压模，该工艺包括以下步骤-形成一平面光盘基底，它具有至少一个用于记录数据的表面；-将一光活性薄层施加于所述光盘基底的所述记录表面；-聚焦一数据调制激光，在所述光活性薄层中形成一系列坑，从而将数据记录于所述光活性薄层；-用紫外线照射所述经记录的活性薄层，从而基本消除所述数据坑周围的任何坑边凸缘区。
2．如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述写数据的步骤还包括将一数据调制激光聚焦于一由所述光盘基底和所述光活性薄层的交界所限定的区域。
3．如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述记录表面上设有一光学跟踪路径。
4．如权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述写数据的步骤包括将所述激光聚焦于所述光学跟踪路径上而形成所述坑。
5．如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述光盘基底是一种聚合物。
6．如权利要求2所述的工艺，其特征在于，将所述激光装置设置成聚焦通过所述光盘基底而在所述光活性薄层中形成坑。
7．如权利要求1所述的工艺，其特征在于，还增加一个最终步骤，将一导电薄层施加于所述活性薄层，以完成一个用于复制的光盘母版。
8．一种光盘母版制造系统，它采用以下工艺1-形成一个预先开槽的、透明的光盘基底；2-将一半反射物质的薄层施加于所述光盘基底；3-将一光活性染料聚合物溶液施加于所述半反射薄层；4-用穿过所述透明基底和穿过所述半反射薄层而到达所述活性薄层的经调制的激光装置，使活性薄层烧蚀而形成数据坑，从而记录数据；5-在施加导电薄层之前照射所述经记录的活性薄层，以弄平和消除坑边凸缘隆起；其改进包括去除第二个步骤，并在第三个步骤中增加染料聚合物溶液的激光吸收性。
9．一种用于光盘母版制造的光盘，包括-一平面光盘基底，它具有一可记录表面；以及-一设置在所述可记录表面上的光活性薄层。
10．如权利要求9所述的光盘，其特征在于，所述可记录表面中模制有一螺旋跟踪槽。
11．如权利要求9所述的光盘，其特征在于，所述光活性薄层包括一硝化纤维染料聚合物溶液。
12．如权利要求11所述的光盘，其特征在于，所述染料聚合物溶液的溶剂与溶质的比为95/5。
13．如权利要求11所述的光盘，其特征在于，所述活性薄层包括一个含丁基溶纤剂(BCS)和甲醇的溶剂的溶液。
14．如权利要求13所述的光盘，其特征在于，所述丁基溶纤剂与甲醇的溶剂比为95/5。
15．如权利要求11所述的光盘，其特征在于，所述活性薄层包括一含硝化纤维和一染料的染料聚合物层。
16．如权利要求15所述的光盘，其特征在于，所述硝化纤维与染料溶质层之比为97/3。
全文摘要
本发明揭示了一种制造一基本光盘母版的方法和装置,该母版仅有一单个的层需要施加于一光盘基底,从而可形成具有理想形状和没有坑边凸缘隆起的坑。这些形状理想的坑在光盘母版制造技术中是一种改进,因为形状理想的坑具有内在的制造和数据回放方面的优点。一包括一硝化纤维的染料聚合物溶液和一更多量的染料添加剂的光活性薄层(14)被直接旋转涂覆于一预先制有槽的聚碳酸酯基底(16),以使数据能够通过激光装置以坑的形式记录于光盘上。通过将一数据调制激光聚焦于对照射起反应的光活性薄层上,从而形成坑。所得到的坑时常在其周围具有残留的凸起坑边凸缘区(22),这被认为是不理想的坑形状。然而,该残留的坑边凸缘可通过在对光盘施加一最终的导电层之前使新近记录的光盘通过一紫外线照射源下面这一附加的过程和步骤而得到消除。
文档编号G11B7/26GK1288562SQ9980219
公开日2001年3月21日 申请日期1999年1月13日 优先权日1998年1月16日
发明者B·E·德尔马尔, R·L·丘比特 申请人:奥德梅国际有限公司