CN1221963C - 光盘压模,制造光盘的方法和光盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于光盘的压模和一种用这种压模制造光盘的方法。把光刻胶施用于衬底(2)并且将该光刻胶曝光、显影并随后转印以形成一侧上形成有凹/凸构图的原模盘。原模盘(20)的这一侧被蚀刻以将构成凹/凸构图的突出部分的宽度变窄，然后，原模盘(20)上宽度减小了的凹/凸构图被转印以形成压模(30)。形成在压模(30)上的凹/凸构图被转印以在光盘的衬底上形成预定的构图。

Description

光盘压模，制造光盘的方法和光盘
技术领域
本发明涉及一种将预定的构图转印到光盘衬底的光盘压模、一种用这种压模制造光盘的方法，和由这种制造方法制造的光盘。
背景技术
有一种光盘，其记录信息信号的记录密度比如CD(压缩盘)或DVD(数字多功能盘)高。这种类型的光盘能够通过使用波长大约是400nm的光束和大约0.85的物镜数值孔径，以比CD(压缩盘)或DVD(数字多功能盘)等更高的记录密度，来记录信息信号，其所使用的用以记录或再现信息信号的光束的波长比在CD或DVD的情况下的短，其所使用的物镜数值孔径比在CD或DVD的情况下的大。
例如，这种能够以高于CD(压缩盘)或DVD(数字多功能盘)等的记录密度记录信息信号的光盘具有预定的构图，该构图包括形成在盘衬底一侧上的凸区(land)和凹槽、用以将光束反射到预定构图上的反射层、由相变材料等制成并设置在反射层上的信号记录层和设置在信号记录层上的透光层。信息信号的记录和再现通过从透光层一侧投射光束来执行。
此时，对于光盘来说，大家知道：当把信息信号记录为突出部分的凸区上时，可以得到比把信息信号记录在为凹陷部分的凹槽上更好的记录/再现性能。所以，在具有更高信号记录密度的光盘上，通过投射来自与衬底相对的透光层侧的光束来记录信息信号。
当制造该具有高记录密度的光盘时，首先，在玻璃原模板(master board)的一个侧面上施用光刻胶，并对其进行曝光和显影，以形成凹/凸构图。在上面进行镀镍或镀银，可以制造出原模盘(disk master)。然后，通过转印形成在原模盘上的凹/凸部分来制造母模(mother master)。这个母模被用作用以在盘衬底上形成预定构图的压模。特别地，当制造CD或VCD时，通过进一步转印该母模的凹/凸部分的构图，可以形成压模。而对于这样的光盘，该母模可被用作压模，用以记录信息信号的凹陷部，即凸区，可形成在透光层一侧上。在衬底上，从作为母模的压模转印凹/凸构图，并因而形成预定构图；在该衬底上，反射层、信号记录层和透光层被顺序层叠在形成有预定构图的一侧上。
此时，当在原模盘上形成凹/凸构图以在盘衬底上形成凸区和凹槽时，在把突出部分的宽度和凹陷部分的宽度的比设为1∶1并因而形成凸区宽度和凹槽宽度的比为1∶1的衬底的情况下，如果反射层和信号记录层形成在盘衬底上，则凸区的宽度和凹槽的宽度的比将不是1∶1，凸区将变得比凹槽的宽度大。
例如，如果在盘衬底上形成具有深度为20nm的凹陷部分和宽度为0.16μm，即信道(track)间距0.32μm一半的凸区的预定构图，并且在衬底上形成信号记录层，则凸区的宽度将比凹槽的宽度大大约0.02μm。
为了能够在盘衬底上形成了凹坑串(pits string)的只再现光盘的再现设备中实现信息信号可记录光盘的再现，凸区必须做的比凹槽窄以减少光束的反射量。这是因为，只再现光盘的再现设备通过检测投射到光盘上的光束的反射率来读出信息信号。但是，如果反射率太高，则不能检测到信息信号。
所以，通过只再现光盘的再现设备执行再现操作的信息信号可记录的光盘中，当形成信号记录层时，凸区的宽度需要小于信道间距的50％。为了满足这种情况，考虑到反射层和信号记录层的厚度，用以形成压模凸区的凹陷部分的宽度必须小于信道间距的50％，优选小于45％。但是，当形成目前商业上可获得的原模盘时，用于对施用在玻璃原模板上的光刻胶进行曝光的切割机，使用最小波长为257nm或266nm的光束。甚至当光斑的直径被最小化时，也很难把信道的宽度降到信道间距的45％以下。例如，当信道是0.32μm间距且凹陷部分的深度是20nm时，凹陷部分的宽度最好是信道间距的45％至50％。而且，当凹陷部分的宽度降低到大约是信道间距的45％至50％时，压模的表面将会粗糙并导致反射光束时形成漫反射。所以，不能获取好的记录/再现性能。为实现好的记录/再现性能，凹陷部分的宽度必须大约是信道间距的45％至50％。
发明内容
所以，本发明的一个目的是提供一种用于光盘的新式压模、一种制造光盘的方法，以及一种光盘，能够通过形成没有微小的凹陷和突出的衬底表面来防止光束在反射层的漫反射，并因而改善了记录/再现性能。
本发明的另一个目的是提供一种用于光盘的压模、一种制造光盘的方法，以及一种光盘，在设置有信息记录层的状态下，该光盘能够通过把凸区的宽度做得窄于凹槽的宽度来减小光束的反射量，并因而能够在用于只再现光盘的再现设备中实现再现。
本发明的又一个目的是提供一种用于光盘的压模、一种制造光盘的方法，该方法能够通过使用一种已有的切割机制造光盘，在设置有信息记录层的状态下，该光盘上的凸区的宽度窄于凹槽的宽度。
为了实现前述的目的，根据本发明的光盘的压模，具有形成在其一侧上的凹/凸的构图，该凹/凸构图被用来将预定的构图转印给光盘的衬底。这一侧的表面粗糙度Ra为0.4nm或更小，以便形成没有任何凹陷和突出的衬底的平坦表面。在这种压模中，用以形成凸区的凹陷部分的宽度不小于信道间距的30％而小于信道间距的50％。这样，在反射层和信号记录层形成在衬底的状态下，凸区的宽度窄于凹槽的宽度。在这种情况下，例如，信道间距为0.35μm或更小。由于平坦地形成表面粗糙度Ra为0.4nm的压模，存在当取下时压模粘到衬底上的风险。所以，在压模中，可将凹/凸构图设置在信号记录区域之外的内圆周侧和外圆周侧的非信号记录区域的至少一个内，从而改善其取模性能。
根据本发明的制造光盘的方法包括步骤：对衬底施用光刻胶，对光刻胶曝光和显影以在一侧上形成凹/凸构图；形成原模盘，上面形成有基于衬底的转印构图；蚀刻原模盘的一侧并由此减小构成转印构图的突出部分的宽度；进一步转印突出部分宽度减小了的原模盘的转印构图并因而形成压模；以及转印形成在压模上的凹/凸构图并因而在光盘的衬底上形成预定的构图。即，在这种制造方法中，由于通过蚀刻原模盘的表面降低了表面粗糙度，可通过使用，例如，现有的切割机进行曝光，而不必考虑曝光用的光束的波长。
而且，为了实现前述目的，根据本发明的光盘具有层叠在衬底上的反射层和保护层，该衬底有形成在其一侧上的预定的凹/凸构图，并且，当凹/凸构图通过表面粗糙度Ra为0.4nm或更小的压模被转印到衬底上时，该衬底具有形成在其上的预定构图。所以，衬底表面是平的，并且设置在其上的反射层也是平坦地形成的。这防止了从透光层入射的光束发生漫反射。构成设置在所述一侧上的凹/凸构图的凹陷部分的宽度，不小于信道间距的30％而小于信道间距的50％。
本发明所提供的其他的目的和特别的优点将参照附图并结合对实施例的描述得到进一步的澄清。
附图说明
图1是示出实施本发明的光盘的关键部分的剖视图；
图2是示出图1所示光盘的关键部分的透视图；
图3是示出本发明的方法所使用的原模盘的关键部分的剖视图；
图4是示出说明图3所示原模盘被蚀刻状态的关键部分的剖视图；
图5是示出在其上执行蚀刻的原模盘的关键部分的剖视图；
图6是示出基于原模盘制造的压模(母模)的关键部分的剖视图；
图7是示出通过使用压模来转印预定构图的衬底的关键部分的剖视图。
具体实施方式
现在参照附图描述制造光盘的方法和施用本发明的光盘。
首先，参照附图描述施用本发明的光盘1。如图1和图2所示，这种光盘1包括具有形成在其一侧上的凸区2a和凹槽2b的衬底2、设置在形成有凸区2a和凹槽2b的衬底一侧上的反射层3、设置在反射层3上的信号记录层4，以及设置在信号记录层4上的透光层5。通过从透光层5一侧向其投射光束，用这个光盘1把信息信号记录到信号记录层4上。该光盘1的直径为12cm并有大约25GB的记录能力。
该衬底2是通过注模机模制的合成树脂衬底。它被模制的厚度，例如1.1mm，应能保证压模的凹/凸构图的确实转印。由于光束从透光层5一侧投射到衬底2上，所以与传统的CD和DVD不同，对衬底2的透光性没有必须的要求。
在衬底2的一侧上，作为突出部分的凸区2a和作为凹陷部分的凹槽2b以类似涡流的方式形成。当模制衬底2时，随着设置在压模上的凹/凸构图被转印到衬底2，形成了这些凸区2a和凹槽2b。在凹槽2b的侧壁上记录了扫频调制(wobble-modulated)的地址信息。所形成的凹槽2b的深度D大约是光束波长(λ)的λ/10或λ/12，特别地，大约是20nm。凸区2a和凹槽2b以使信道间距TP大约是0.32μm的方式形成。为了使信号记录层4上的凸区2a的宽度小于信道间距TP的50％，考虑到反射层3和信号记录层4的厚度，使凸区2a的宽度W1小于信道间距TP的50％，最好小于信道间距TP的45％。
形成有凸区2a和凹槽2b的衬底2的一侧的表面用表面粗糙度(Ra)为0.4nm或更小的压模来形成，因而比在普通衬底的情况下做得更加平坦。所以，在光盘1中，敷设在衬底2上的反射层3可靠地反射投射到其上的光束，而不产生漫反射，所以，改善了记录/再现性能。
在这种衬底2的一侧上，凸区2a和凹槽2b不仅形成在记录有信息信号的信号记录区域，还形成在设置在信号记录区域的内圆周侧上的至少一个内圆周非信号记录区域内或设置在信号记录区域的外圆周侧上的至少一个外圆周非信号记录区域内。由于衬底2的一侧被平坦化，其相对压模的取模性能被降低了。所以，压模至少在内圆周侧或外圆周侧上的非信号记录区域内具有凹/凸构图，在信号记录区域内也有凹/凸构图，从而改善了相对衬底2的取模性能。设置在非信号记录区域内的凸区2a和凹槽2b之间的距离是0.1mm或更小。这是因为，如果凸区2a和凹槽2b之间的距离超过0.1mm，则用以模制衬底2的合成树脂会粘在压模一侧。
在形成凸区2a和凹槽2b的衬底的一侧上，形成用以反射入射光束的反射层3。这个反射层3通过在衬底2的一侧上蒸镀铝等金属而形成的。
在反射层3上，形成由相变材料制成的信号记录层4。所形成的这个信号记录层4的厚度T1是200nm。在形成信号记录层4的状态中，凸区2a的宽度W2小于信道间距TP的50％。该信号记录层4也可由有机染色材料、介电物质等制成，也可由相变材料制成。
在信号记录层4上，形成了用以透射从光学头发射的光束的透光层5。例如，通过把透光聚合物薄片用压敏粘合剂附着在信号记录层4上来形成这个透光层5。所形成的这样的透光层5的厚度T2是，例如，0.1mm。
在如上所述构成的光盘1中，当从透光层5一侧投射的、波长大约是400nm的光束，被数值孔径(NA)为0.85的物镜10会聚时，信息信号被记录到信号记录层4或记录在信号层4上的信息信号被读出。盘旋转驱动机构以CLV(恒定线速率)旋转这个光盘1。
在根据本发明的光盘1中，由于衬底2的一侧是平坦地形成的，所以，反射层3也平坦地形成。结果，能够防止自透光层5入射的光束发生漫反射，并能够改善记录/再现性能。由于在形成信号记录层4的状态中，光盘1的凸区2a的宽度小于信道间距的50％，并且光束的反射量受到限制，所以，以凹坑的形式记录信息信号的只再现光盘的再现设备，能够实现光盘1的再现，并能够减小串扰噪声。
现在描述用以制造上述光盘1的方法。
首先描述用以在衬底2上形成预定构图的压模的制造。首先，准备一个玻璃原模板。在玻璃原模板施用光刻胶的一侧被磨光并变平后，根据凹槽2b的深度施用厚度是大约例如20nm的光刻胶。然后，干燥该光刻胶。在施用光刻胶的玻璃原模板上进行热处理，并使玻璃原模板稳定。
接着，用切割机切割即曝光施用在玻璃原模板上的光刻胶，以形成预定的构图。切割机通过使用波长为266nm且能量密度为0.052mJ/m2的光束把光刻胶曝光成预定的构图。在这种情况中，切割机以CLV旋转玻璃原模板，并基于扫频调制的地址信息曝光光刻胶。所曝光的区域是要形成衬底2的凸区2的区域。
然后，随着基于预定构图曝光的光刻胶被显影，被曝光的部分被除去。因此，在玻璃原模板上形成凹/凸构图。通过非电解镀镍等，从其上形成有凹/凸构图的玻璃原模板形成如图3所示的原模盘20。
如图3所示，在这个原模盘20上连续形成突出部分20a和凹陷部分20b。所形成的凹陷部分20b，其厚度D是，例如，20nm。信道间距TP是0.32μm，所形成的突出部分20a，其宽度W3是0.16μm，信道间距TP的一半。
然后，这个原模盘20被蚀刻直至突出部分20a的宽度减小到小于信道间距TP的45％，如图4所示。这种情况下的蚀刻是干蚀刻。例如，原模盘20被设置在一个室内，该室用旋转泵或涡轮泵形成8.0×10-3Pa的真空，并且以能实现1×100Pa的速度供应氧气或氩气。然后，用150W的RF功率执行60秒钟的蚀刻。当执行一次这样的蚀刻时，突出部分20a的宽度W4可被减小0.013μm，如图5所示。通过执行两次这样的蚀刻，突出部分20a的宽度可被减小到大约0.134μm，而信道间距TP是0.32μm。通过这样的蚀刻，有光刻胶的一侧被平坦化。
基于进行了上述蚀刻的原模盘20来制造母模。该母模成为用以将预定构图转印到衬底2上的压模30，如图6所示。由于这个压模30是基于表面被蚀刻的原模盘20而制造，所以，该压模30的表面粗糙度(Ra)可以达到0.4nm或更小。在这个压模30中，信道间距TP为0.32μm，用以在衬底2上形成凸区2a的凹陷部分30b的宽度W5是0.134μm。
特别地，在这个压模30中，使凹陷部分30b的宽度W5不小于信道间距TP的30％而小于信道间距TP的50％，这样，衬底2的凸区2a的宽度W2在形成信号记录层4的情况下小于信道间距TP的50％，以便能够在只再现光盘的再现设备中实现光盘1的再现。使凹陷部分30b的宽度W5不小于信道间距TP的30％的目的是保证必需的反射量，以便能够在只再现光盘的再现设备中实现再现。考虑到形成在衬底2上的反射层3和信号记录层4的厚度，凹陷部分30b的宽度W5被设置在不小于信道间距TP的30％到小于信道间距TP的50％的范围内。
压模30被放置在金属模内并且通过注模形成厚度大约是1.1mm的衬底2，如图7所示。形成在这个衬底2上的凸区2a的宽度W1大约是信道间距TP的42％。在衬底2的一侧上形成反射层3之后，厚度大约是200nm的信号记录层4形成在反射层3上，然后厚度大约是0.1mm的透光层5进一步形成在信号记录层4上。
根据如上所述的制造方法，通过使用表面粗糙度(Ra)为0.4nm或更小且其凹陷部分30b的宽度不小于信道间距的30％而小于信道间距的50％的压模30，在衬底2上形成了预定的构图。在生产这个压模30的过程中，当蚀刻原模盘20时，可以使用已有的切割机。使用压模30所形成的衬底2，其一侧是平坦地形成的，因而能够在衬底2的一侧形成反射层3，该反射层3能够可靠地反射从透光层5一侧入射的光束。在这种制造方法中，信号记录层4上的凸区2a的宽度能够制得小于信道间距TP的50％，并且能够制造出可在用于只再现光盘的设备中被再现的光盘。
在根据本发明的制造光盘的方法中，可以通过蚀刻原模盘20的一侧而使衬底2的表面平坦化。当没蚀刻原模盘20的表面时，用以在衬底2上形成凸区2a和凹槽2b的压模30的表面粗糙度(Ra)是0.6到0.8nm。但是，通过蚀刻可将压模30的表面粗糙度减小到0.4nm或更小。结果，在这种制造方法中，衬底2的表面能够被平坦地形成并因而改善了光盘1的记录/再现性能。例如，在使用没有通过蚀刻原模盘20的表面而制造的压模来制造光盘的情况下，线密度为0.13μm/比特的8T信号的C/N是54dB，而在使用基于被蚀刻过一次的原模盘20而制造的压模30来制造光盘1的情况下，这个C/N可被提高到56dB。而且，在基于被蚀刻过两次的原模盘20来制造光盘1的情况下，C/N可被提高到59dB。
上述的制造方法也可被用作制造只再现光盘的方法，即，在衬底2的一侧上形成有对应于记录信号的凹坑串的一种光盘。例如，在根据上述的制造方法，用波长为266nm光束制造只再现光盘的情况下，当没有对原模盘20进行蚀刻时，抖动量(jitter)是14％或更大，但是通过仅蚀刻原模盘20一次，就可把抖动量改善到9.6％。这种蚀刻减小了形成在衬底2上的凸区2a的宽度，并且当在压模30上进行这种蚀刻时，被过度减小了的凸区2a的厚度可以被恢复到预定的宽度，从而减少了压模30的缺陷。在压模30上进行的蚀刻能够去除制造压模30时生成的微小的凹陷和突出，因而该蚀刻能够使待模制的衬底2的表面平坦化。
如上所述的，在本发明中，在原模盘上进行的蚀刻的次数不限于上述的例子，而是可以根据蚀刻设备的性能、压模30的表面粗糙度(Ra)和压模30的凹陷部分30b的宽度而改变。如上所述的，本发明不仅能用于可记录光盘1，还可用于只再现光盘。
工业适用性
由于根据本发明的用于光盘的压模的表面粗糙度(Ra)为0.4nm或更小，故衬底上转印有凹/凸构图的表面能够做得比用传统技术的更平。而且，衬底上的反射层可被平坦地设置。这样，由于光束被反射层反射而不造成漫反射，所以，可制造出具有优秀的记录/再现性能的光盘。
在根据本发明的用以制造光盘的方法中，由于通过蚀刻原模盘来使表面平坦化，故可制造出上述的表面粗糙度(Ra)为0.4nm或更小的压模，而无需考虑切割机的光束的波长。
而且，由于根据本发明的光盘的衬底是用表面粗糙度(Ra)为0.4nm或更小的压模形成的，故可平坦地形成反射层，因而能够可靠地反射光束，从而改善记录/再现性能。

Claims (11)

1.一种用于光盘的压模，具有形成在其一侧上的凹/凸构图，该凹/凸构图用以将预定的构图转印到光盘的衬底，
所述一侧的表面粗糙度Ra为0.4nm或更小，构成设置在所述一侧上的凹/凸构图的凹陷部分的宽度，不小于信道间距的30％而小于信道间距的50％。
2.如权利要求1所述的用于光盘的压模，其中，信道间距为0.35μm或更小。
3.如权利要求1所述的用于光盘的压模，其中，所述凹/凸构图设置在信号记录区域以及内圆周侧和外圆周侧上的至少一个非信号记录区域内。
4.一种用以制造光盘的方法，包括下面的步骤：
在衬底上施用光刻胶，曝光并显影该光刻胶以在一侧上形成凹/凸构图；
形成原模盘，其上形成有基于衬底的转印构图；
蚀刻所述原模盘的一侧，而减小构成所述转印构图的突出部分的宽度；
进一步转印所述突出部分宽度减小了的原模盘的转印构图，而形成压模，以及
转印形成在所述压模上的凹/凸构图，而在光盘的衬底上形成预定构图，
其中，所述压模形成有凹/凸构图的一侧，其表面粗糙度Ra是0.4nm或更小，
构成所述压模的凹/凸构图的凹陷部分的宽度，不小于信道间距的30％而小于信道间距的50％。
5.如权利要求4所述的制造光盘的方法，其中，所述压模的信道间距为0.35μm或更小。
6.如权利要求4所述的制造光盘的方法，其中，所述施用在所述衬底上的光刻胶的厚度是30nm或更小，所述曝光是通过使用波长为257nm或更大的激光束来进行的。
7.一种光盘，包括层叠在衬底上的反射层和保护层，该衬底具有形成在其一侧上的预定凹/凸构图，
所述衬底上形成的所述预定凹/凸构图，是当用表面粗糙度Ra为0.4nm或更小的压模将凹/凸构图转印到所述衬底上时形成的，构成所述压模的凹/凸构图的凹陷部分的宽度不小于信道间距的30％而小于信道间距的50％。
8.根据权利要求7所述的光盘，其中，所述压模的信道间距为0.35μm或更小。
9.根据权利要求7所述的光盘，其中，所述压模的凹/凸构图形成在信号记录区域以及内圆周侧和外圆周侧上的至少一个非信号记录区域内。
10.根据权利要求7所述的光盘，其中，信号记录层形成在所述反射层和所述保护层之间。
11.根据权利要求7所述的光盘，其中，所述保护层具有透光性。
CNB028010736A 2001-04-06 2002-03-28 光盘压模,制造光盘的方法和光盘 Expired - Fee Related CN1221963C (zh)

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