CN1269046A - 光记录媒体制造装置和制造方法 - Google Patents

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Abstract

具有多个记录层的光记录媒体的制造装置,具有真空前处理室(52)、靠有机色素材料的蒸镀形成记录层用的多个记录层形成室(54,56)、反射层形成室(58)和真空后处理室(60)所构成,制造基板上具有多个记录层的光记录媒体的装置当中,各记录层形成室具有至少一个记录层形成单元(84,86)所构成,反射层形成室具有至少一个反射层形成单元(88)所构成。

Description

光记录媒体制造装置和制造方法
技术领域
本发明涉及一种可由激光束等对信息进行高密度记录和回放的光记录媒体的制造方法和制造装置，尤其涉及CD-R和DVD-R这种称为一次性写入式(write-once type)光记录媒体或称为光记录媒体的只能记录一次的光记录媒体的制造方法和制造装置。
背景技术
光记录媒体，其信息密度高，数据容易检索，因而近几年变得盛行。尤其，CD-R容量大(650MB)，成本相对较低，因而最近使用得特别多。现对此光记录媒体的制造方法和制品进行说明。
图1示出形成一次性写入式光记录媒体记录层的现有制造装置其与盘片圆形表面垂直的截面的模式图。该装置称为旋涂机。
图中，10是旋涂机主体，12是光记录媒体用的基板，14是主轴，16是主轴转台，18是记录层溶液涂覆喷嘴，20是有机色素记录层材料溶液，22是主轴电动机。有机色素记录层材料溶液20由喷嘴18提供至光记录媒体基板12上。然后，主轴电动机22一旦沿箭头24方向旋转，主轴电动机16上的光记录媒体基板12便同时旋转，记录层材料溶液20在箭头26方向上扩展，在光记录媒体基板12上涂覆记录层材料溶液达一定厚度。记录层材料溶液20所含的有机色素由例如花青类、酞菁类材料等构成。
图2模式化地示出按上述制造方法制作的光记录媒体其局部与盘片圆形表面垂直的截面结构。图中，28是光记录媒体基板12表面所构成的微小凹槽，30是记录层，32是反射层，34是保护膜。如上所述涂覆记录层材料溶液，聚碳酸酯等构成的光记录媒体基板其微小凹槽28当中便有记录层材料溶液进入。所涂覆的溶液经过干燥形成记录层。微小凹槽28在光盘基板12上从内周至外周构成为螺旋状。
用这种光记录媒体记录信息时，记录装置将激光光斑36照射到槽28，使记录层色素材料分解和/或改性，根据情况，利用此时产生的热量使基板变形，由此形成坑点38。
坑点38用其输出比记录时低的回放用激光照射时，便由溅射金、银等所形成的反射层32反射，但与记录时未被激光照射的部位相比，光反射率较低，该反射率差异所造成的对比度表明信号的存在。根据该机制，可得到与红皮书所规定的CD盘片相同的信号输出，而识别为CD。该内容在橙皮书中规范的CD-R一次性写入式光记录媒体当中有叙述。
发明概述
利用上述旋涂机进行光记录媒体制造，比较简单，但存在种种问题。
首先，有机色素的记录层材料溶液20其性质(例如粘度等)极容易受外部因素(例如温度、湿度等)的影响，而且，溶液的涂覆状态随旋涂机转速、转速的控制状态在内周和外周有所不同，因此，光记录媒体的内周和外周容易产生膜厚差，难以在基板上形成均匀膜厚的记录层。
其次，有机色素的记录膜层材料溶液20用各种溶剂进行涂覆，但通常在涂覆后需要充分的干燥，这需要时间。因而，难以在短时间内效率高地形成记录层，这正成为降低光记录媒体制造成本的课题。
此外，对光记录媒体高密度的需求提高的过程中，还提出了可要求适应短波长激光(例如650nm)，能满足用DVD播放机也能回放利用长波长(CD场合为780nm)记录的信息(即与DVD播放机兼容)，并随激光波长的变短来适应短波长用有机色素等种种要求，使各种有机色素层迭层等方案。
但上述现有旋涂法存在这样的问题，即先前的涂覆层会被后来涂覆的记录层材料溶液在高速旋转时渗入。此外，作为高密度化要求，还提出了使凹槽间节距细微化的方案。
要应对这些问题，上述现有方法均有制约。
本发明提供一种解决上述问题的光记录媒体制造装置。具体来说，本发明为一种制造基板上具有多个记录层的光记录媒体的制造装置，包括真空前处理室、靠蒸镀形成记录层用的多个(至少2个)记录层形成室、反射层形成室以及真空后处理室而成，其中各记录层形成室包括至少一个记录层形成单元，反射层形成室包括至少一个反射层形成单元。
本发明的光记录媒体制造装置，还包括基板输送机构，因此，在装置内各个室间实施基板输送。因而，输送进入装置真空前处理室的光记录媒体用基板，便从真空前处理室通过记录层形成室和反射层形成室，输送至真空后处理室，从真空后处理室中取出。
如后面要说明的那样，在例如各室相邻的状态下，可以将基板从装置内某一室输送至与之相邻的相邻室。而旋转室周围配置有各室的另一状态下，可将基板从装置内某一室经旋转室输送至装置内任意室。不论哪一状态，都可利用基板输送机构实施这种基板输送。
该基板输送机构，较好是可以将光记录媒体用基板从光记录媒体制造装置的外部输送至真空前处理室内，并将基板从真空后处理室内输送至光记录媒体制造装置外部的那种。
此外，本发明提供一种用上述本发明的光记录媒体制造装置，制造光记录媒体的方法。具体来说，本发明提供的光记录媒体制造方法，是包括真空前处理室(或真空前室)、多个(至少2个)记录层形成室、反射层形成室以及真空后处理室(真空后室)而成的光记录媒体制造装置，通过将基板从装置外部放入装置内，经过这些室，从装置当中取出，从而在基板上靠蒸镀形成多个记录层，并且在这些记录层上形成反射层。装置内基板的输送，利用基板输送机构实施。较佳方式中，不论是将基板送入装置内还是从装置内取出基板，都利用基板输送机构实施。
上述装置和方法中，“基板”可以是光记录媒体用基板本身，也可以是支持多张这类基板的基板座。
尽管是就本发明装置的各种组成对本发明各个特征进行说明，但这些说明也适用于本发明方法本身以及该方法所用的装置。
按照本发明，只要用单一装置，就可得到在基板上靠蒸镀迭层有多个记录层的光记录媒体，但这些记录层与用上述旋涂机形成记录层的场合相比，具有均匀性提高的厚度。本发明得到的光记录媒体，由于具有多个记录层，因而能够拥有单一记录层光记录媒体所达不到的不同的或新颖的光学特性(例如基板整体的分光反射率特性)。
例如，按照本发明得到的光记录媒体，不仅对CD所用波长光(例如780nm～830nm)，而且对与之相比短的波长光(例如DVD所用的620nm～690nm)，都具有相对较小的分光吸收率，因此本发明得到的光记录媒体能够适应2种波长(例如CD用波长和DVD用波长)。
按照本发明装置或方法得到的光记录媒体，如上所述具有多个记录层，因此，未记录部分(即记录激光未照射部分)可发现如上所述不同的或新颖的光学特性；而记录部分(即记录激光照射部分)，多个记录层中至少之一主要起到光记录媒体中原先记录层的作用，利用激光照射使构成记录层的色素材料分解和/或改性，记录层光学特性便变化，其他记录层则具有促进这种光学特性变化的辅助作用(即，可称为记录辅助层)。当然不用说，也可以有这种情况，利用记录激光使全部记录层分解和/或改性，全部记录层具有记录层和记录辅助层两种作用。就是说，无法明确区分这些记录层和记录辅助层各自的作用，按多个记录层成为一体所形成的乘法效应，发现具有新颖的或不同的光学特性。在此意义上，本说明书中将记录层形成室中形成的所有层总称为“记录层”，这当中，除了所谓的记录层(通常光记录媒体所用的记录层)以外，记录层中还包含促进这种记录层作用的种种记录辅助层，例如作为滤光层、增强层等起作用的层。
本发明装置，记录层形成后可以一并形成反射层，因而可缩短光记录媒体制造所需时间。此外，如后面要说明的那样，可利用膜厚测定装置、基板和记录层形成单元间设置的快门机构(较好是与膜厚测定机构组合在一起的那种)、基板自转·自动公转机构、基板和记录层形成单元间位置关系调节机构(较好是与膜厚测定机构组合在一起的那种)、以及用单臂机器人的基板输送机构等，高效率地制造光记录媒体。
图3按图2相同截面模式化地示出这样制造的光记录媒体。所形成的光记录媒体40包括聚碳酸酯等材料构成的光记录媒体用基板41、基板41上迭层的包含有机色素材料形成的多个记录层43和44、其上形成的反射层45、以及其上形成的保护层46。基板41具有其某一表面上设有的螺旋状凹槽42。形成记录层的有机色素材料可以从酞菁类材料等当中任意选择。本发明装置中，基板41上形成有记录层43和44以及反射层45(具体来说，形成有部分49)。
基板41只要是通常光记录媒体所用的、对光记录媒体所用的激光具有透过性的材料即可，不需要特别限定。例如可以是聚碳酸酯、丙烯树脂等塑料材料。
反射层45只要是金、银或铝等具有规定反射率的材料，可任意选择，本发明也可以采用光记录媒体反射层通常所用的材料。
保护层46与反射层相同，可以采用通常所用的光记录媒体用的UV硬化树脂，在记录层上涂覆树脂，使之硬化形成。此保护层根据本发明在基板上形成记录层和反射层后，涂覆树脂再使之硬化形成。当然不用说，本发明装置中也可组合常规的保护层形成装置。
图4示出通过这样蒸镀记录层制造的光记录媒体其记录层厚度的测定结果。此记录层，采用酞菁化合物作为色素材料，在低于1×10-3torr的条件下，将色素材料加热到150～250℃使之蒸发，并蒸发到基板上形成。基板上形成记录层后，靠膜厚测定仪测定规定部位的记录层厚度。
图4中，横轴表示直径120mm的光记录媒体的半径，纵轴表示所形成的膜厚(记录层厚度)。实线表示如上所述本发明靠蒸镀形成的记录层从半径25mm处至半径57mm处的膜厚，故而判断，利用蒸镀法便可形成极为均匀厚度的记录层。图4中虚线是用旋涂机形成的记录层其厚度在半径方向上的分布。
附图简要说明
图1模式化地示出现有光记录媒体制造所用的旋涂机。
图2模式化地示出现有光记录媒体的局部截面。
图3模式化地示出按本发明制造的光记录媒体的局部截面。
图4是示意按本发明制造的光记录媒体其记录层厚度沿盘片半径方向变化的曲线图。
图5通过模式化侧视图示出本发明光记录媒体制造装置一种方式。
图6通过模式化俯视图示出本发明光记录媒体制造装置另一方式。
图7通过模式化俯视图示出本发明光记录媒体制造装置又一方式。
图8是示意本发明装置所用的连续供给色素材料并加热的机构的立体图。
图9是示意本发明装置所用的间歇供给色素材料并加热的机构一种方式的立体图。
图10是示意本发明装置所用的间歇供给色素材料并加热的机构另一方式的立体图。
图11是示意本发明装置所用的间歇供给色素材料并加热的机构又一方式的立体图。
图12是示意本发明装置所用的间歇供给色素材料并加热的机构具有预热手段的方式的立体图。
图13是示意本发明装置所用的间歇供给色素材料并加热的机构具有冷却手段的方式的立体图。
图14通过模式化侧视图示出记录层形成室配置有多个记录层形成单元的本发明光记录媒体制造装置的一种方式。
图15模式化地示出按本发明制造的另一光记录媒体的局部截面。
图16示出按本发明制造的光记录媒体的光吸收率-光波长曲线。
图17是模式化示意本发明装置中记录膜形成室配置的快门机构的侧视图。
图18是模式化示意本发明装置中记录膜形成室配置的基板自转·公转机构的侧视图。
图19是模式化示意本发明装置中记录膜形成室配置的记录层形成单元移动机构的侧视图。
实施发明的最佳方式
本发明装置中，所说的真空前处理室，是指在高真空下对光记录媒体用基板进行处理前放入光记录媒体用基板的室(在此意义上，也可称为“真空前室”)，是指如下用途的室，
真空前处理室在与装置外部压力相同压力时将基板从装置外部送入真空前处理室；
然后，就压力来说，将真空处理室与装置外部隔离(或隔绝)，使真空前处理室压力下降，与基板所应输送的记录层形成室的压力相同；
一旦两者室内压力相等，便使得真空前处理室和记录层形成室在压力和基板输送方面保持连通状态；
然后，在压力相等的状态下，便可将基板从真空前处理室输送至记录层形成室。
本发明装置中，所说的真空后处理室，是指在高真空下对光记录媒体用基板处理之后，将形成了记录层和反射层的基板从这里取出至装置外部的室(在此意义上，也可称为“真空后室”)，是指如下用途的室，
就压力来说，在与内部具有形成了反射层的基板的反射层形成室隔离(或隔绝)的状态下，将真空后处理室压力设定为与反射层形成室压力相同；
然后，使得反射层形成室和真空后处理室在压力和基板输送方面保持连通状态，并使两者室内压力相等；
然后将基板从记录层形成室输送至真空后处理室；
然后将真空后处理室与记录层形成室在压力方面隔离；
然后，在真空后处理室引入外界大气压，使装置外部和真空后处理室处于压力相等状态；
然后，可以将具有记录层和反射层的基板从真空后处理室取出至装置外部。
本发明中，所说的记录层形成室，是指在高真空状态(例如10-3torr或以下)压力下，靠蒸镀形成光记录媒体记录层的室。形成记录层的材料是色素材料，尤其是有机色素材料，只要可得到所需的光学特性，可以是现有光记录媒体记录层所用的材料，也可以是其他色素材料。在记录层形成室中加热这种色素材料，使之熔融·蒸发或直接升华。
作为构成记录层的有机色素材料具体例，可举出例如五甲基花青类色素(ベンタメチンシアニン系色素)、七甲基花青类色素(ヘプタメチンシアニン系色素)、角鲨烯类色素(スクアリリウム系色素)、偶氮类色素、蒽醌类色素、靛酚类色素、酞菁类色素、萘亚甲基花青类色素、砒喃鎓类色素、硫代砒喃鎓类色素、天青类色素(アズレニウム系色素)、三苯甲烷类色素、呫吨类色素、靛蒽醌类色素、靛蓝类色素、硫靛类色素、部花青类色素、噻嗪类色素、吖啶类色素、噁嗪类色素、二硫酚金属络合物类色素等。这些色素，大多数场合波长-分光吸收率特性随其所具有的置换基变化，有时即便是相同系列色素，一旦改变置换基，光吸收特性便有较大变化。记录层中较好是采用酞菁类色素、萘亚甲基花青类色素、偶氮类色素、花青类色素当中选出的色素，或者也可以采用多种色素的混合物。而且，根据需要，记录层可以包含公知的消光剂或紫外线吸收剂等添加剂。对色素材料和所需的添加剂的选择，可根据所要形成的记录层的性质加以选择。
在记录层形成室中加热这种色素材料使之蒸发(或升华)，在基板上或基板上已经形成的记录层上蒸镀色素材料层。该记录层形成室个数至少为2，也可以根据所需的记录层层数有更多。
这种记录层形成室中至少配置一个记录膜形成单元，该单元供给形成记录层的色素材料，将它加热蒸发(或升华)。这样蒸发的色素材料便在基板上蒸镀。因而，本发明装置，在记录膜形成室中设有包括色素材料供给机构和色素材料加热(蒸发或升华)机构而成的记录膜形成单元。色素材料供给机构用于计量·供给定量的色素材料并送至加热机构，色素的计量·供给可以是连续的，也可以是分次的。与色素材料供给机构相对应，加热机构也实施连续加热或间歇加热。加热机构所包含的加热手段较好是电加热设备，最好采用的是电阻或电磁感应加热。
本发明中，所说的反射层形成室，是指在高真空状态(例如10-3torr或以下)压力下，靠合适的方法(例如溅射、金属蒸镀法)在已经形成的记录层上形成反射层形成材料例如金、银、铝等材料的薄层所用的的室。因而，反射层形成室具有至少一个反射层形成单元，该单元可以是能够在记录层上形成反射层膜的任意一种公知方式。
例如应用溅射形成反射层时，反射层形成单元可以是溅射单元，也可以是包括要形成反射层的金属材料靶(溅射源)和离子照射装置组合而成。
本发明装置，较好是各室可独立控制其压力，因此，将基板(或基板座)从某一室输送至其他室时，可以在保持这两室等压状态下将基板从某一室输送至另一室。这种输送，可以按照实际上与基板从上述真空前处理室输送至记录层形成室、或基板从反射层形成室输送至真空后处理室相同的方式来实施。
本发明中，所说的基板输送机构是指如下用途的机构，
即，将基板从装置外部输送至真空前处理室，
然后将基板从真空前处理室输送至最初的记录层形成室，接着根据需要在记录层形成室之间输送基板，
然后将基板从最末的记录层形成室输送至反射层形成室，
然后将基板从反射层形成室输送真空后处理室，
最后从真空后处理室输送至装置外部。此机构当中，也可以省略基板从装置外部至真空前处理室和/或从反射层形成室至真空后处理室的输送。
只要具有上述功能，基板输送机构也可以是任意可行方式的机构。具体来说，在半导体器件领域，可以是屡屡用来将对象物从某一室输送至压力不同的另一室的输送机构。例如，如后面要说明的那样，可以采用各室相互邻接、依次输送基板的方式，设置旋转室、在其周围配置各室的方式等。
输送如上所述基板时，有时保持基板的室和从这里将基板送至的室其压力不同，因而各室通常有活动隔断壁(隔板)，以便输送时可以关闭让基板通过的开口部，使各室本身在压力方面隔离(或隔绝)。
一较佳实施例中，本发明的光记录媒体制造装置，
具有真空前处理室，靠蒸镀形成记录层用的多个(至少2个)一连串记录层形成室、反射层形成室、和真空后处理室所组成，记录层形成室相互邻接，
一端记录层形成室与真空前处理室相邻，而另一端记录层形成室与反射层形成室相邻，此外，较好是反射层形成室与真空后处理室相邻，
这些室可以相互独立地保持规定压力，
基板由基板输送机构从真空前处理室送入一端记录层形成室，依次经过一连串记录层形成室，再从另一端记录层形成室送入反射层形成室，然后从反射层形成室送入真空后处理室，
在一连串记录层形成室中靠蒸镀在基板上形成迭层的记录层，在反射层形成室中较好是靠溅射在迭层记录层上形成反射层。
更佳的实施例是，基板由基板输送机构从装置外部送入真空前处理室，最后从真空后处理室送出至装置外部。
图5示出该较佳实施例的光记录媒体制造装置。图5模式化地示出各室的内部，以便于理解具有2个记录层形成室方式的制造装置50的构成。装置50具有真空前处理室52、记录层形成室54和56、反射层形成室58和真空后处理室60所组成。真空前处理室52具有基板取入口62，由此将基板从装置外部送入真空前处理室52。而真空后处理室60具有基板取出口64，由此将形成有记录层和反射层的基板从真空后处理室60送出至装置外部。
为了能够独立控制各室压力，并且在相邻室之间输送基板，设置了隔板66、68、70和72、以及真空排气装置74、76、78、80和82。
记录层形成室54和56配置有记录层形成单元(记录层材料供给机构和加热机构为一体的部分)84和86。反射层形成室58配置有反射层形成单元(例如溅射装置)88。
基板放置在保持多张基板的基板座90、92、94、96、98、100和101上，输送至装置内(当然不用说，也可以单独按原样输送基板)。为了输送该基板座，可设置具有输送辊和输送带的基板输送机构102、104、106、108和110。
光记录媒体基板直接或由基板座90载置，送至真空前处理室52。隔板66已经将它与记录层形成室54之间关闭，在压力方面，真空前处理室52与记录层形成室54隔离(或隔绝)。真空前处理室52放入基板座90，便利用排气装置74排气。真空前处理室52的真空度一旦达到先前由真空排气装置76达到规定真空度的真空处理室54的水平，隔板66便打开，真空前处理室52和记录层形成室54便在压力和基板输送方面连通，由基板输送机构102和104从基板座92位置送至基板座94位置。然后关闭隔板66。
记录层形成室54中，在基板座94的下方配置记录层形成单元84，这里，蒸发最底层记录层材料(A)，在基板上蒸镀此材料。这时，隔板66和68是关闭的。
记录层形成室54的处理一旦结束，便接着进行记录层形成室56中的处理。这时，记录层形成室54和56的压力不同时，由排气装置76调节记录层形成室54的压力来保持与记录层形成室56的压力相同后，打开隔板68，从基板座94的位置输送至为96的位置。
基板从某一室输送至压力不同的另一室，是在两室压力隔离(或独立)的状态下，控制当前基板所在的室的压力，使之与基板所要输送到达的室的压力相同，然后一旦为相同压力，只要采取解除两室隔离状态并输送基板的方式即可。
记录层形成室56中，其他色素材料(B)同样从单元86当中蒸发，并蒸镀在先前形成的色素材料(A)的记录层上，形成色素材料(B)的记录层。
然后，基板座96从记录层形成室56至反射层形成室58便从96状态输送至98状态。因此，利用反射层形成单元88，靠溅射在色素材料(B)的记录层上形成例如金、银或铝反射层。
基板座98接下来送至预先由排气装置82保持与反射层形成室58相同压力的真空后处理室60，然后利用泄漏阀112泄漏至装置外部压力，然后打开取出口64，将基板座100取出至装置以外(101状态)。
另一较佳实施例中，本发明的光记录媒体制造装置，
具有真空前处理室、靠蒸镀形成记录层用的多个(至少2个)记录层形成室、反射层形成室、和真空后处理室所组成，这些室较好是间隔均匀角度，配置在具有转台所组成的旋转室的周围，
这些室和旋转室可相互独立地保持规定压力，而且，旋转室和各室在压力和基板(或基板座)输送方面可处于相互连通状态，而且可相互独立(即隔断)，
可由基板输送机构将基板从任意室经旋转室输送至另一室，
在记录层形成室靠蒸镀在基板上形成迭层的记录层，在反射层形成室中在迭层记录层上形成反射层。
图6具体示出该较佳实施例。此图是从上方观察具有2个记录层形成室的光记录媒体制造装置120时的模式图。
装置120具有的旋转室124在其中央具有转台122。旋转室124的周围具有真空前处理室126、记录层形成室128和130、反射层形成室132和真空后处理室134。如图所示，这些室隔开相等的角度配置在转台旋转轴136的周围。尽管这些室的配置顺序未特别限定，但如图所示，按处理的顺序进行配置较理想。所处理的基板可以直接在各室之间输送，但较好是放置在基板座138上，在各室间输送多个基板。
各室可在压力和基板座(或基板)输送方面处于与旋转室124连通的状态(具体来说，传递压力的状态和可输送基板的状态)，并能够靠力臂140使基板座在各室和转台间沿箭头142所示方向输送。各室和旋转室之间配置有隔板144，从而可以对各室和旋转室之间在压力和基板输送方面的连通状态进行通断。各室(包含旋转室在内)，与图5相同，设有排气装置(未图示)，从而可独立地控制各自的压力。记录层形成室和反射层形成室与先前对图5的说明相同，配置有形成记录层和反射层用的单元。
基板座138放入预备真空室126中，接着用在箭头142方向上伸缩自如的力臂140的前端夹紧，移动到旋转室124中。移动到旋转室124中的基板座(如点划线所示)，由于转台122可以沿箭头148方向自由旋转，因而可以移至任意室的正面。因此，可以将光记录媒体基板移至任意室，因而可以在基板上按任意顺序使例如记录层成膜。
某一室(例如记录层形成室130)中一旦处理结束，基板座146便由力臂140从该室输送至转台122上(如点划线所示)。然后，转台122旋转规定角度(例如按右旋方向)(参见箭头148)，移至反射层形成室132的正面，然后位于其正面的力臂140抓住基板座，接着将基板座输送至反射层形成室132。然后在基板上形成反射层。
图7示出另一较佳方式的本发明光记录媒体制造装置。该图与图6相同，模式化地示出了从装置上方看去的状态。图7方式的光记录媒体制造装置150，与图6所示的实际在单轴方向上伸缩自如的力臂140有所不同，不同之处在于各室当中具有单臂机器人152、154、156、158和160。
基板座162靠按箭头164所示状态变动、在前端具有抓取功能的机械手152取入真空前处理室174。这种机械手是半导体元件等制造工序中净化室里所用的尘埃产生较少的那种。
机械手152可进一步移至箭头166所示状态，将基板座162移到旋转室168内转台170上。然后，使转台170沿箭头172按右旋方向旋转，使基板座朝向记录层形成室176的正面，由位于正面的机器臂154取入下一室176内，实施下面的处理。最后，依次旋转经过各室的基板座178靠机械手160从真空后处理室180当中取出。
图7装置中用的是尘埃产生极少的机械手，因而不仅可制造差错率极低的光记录媒体，而且可以对长时间的连续生产提供尘埃极少产生的制造。
如先前所述，本发明装置的记录层形成室，通过蒸镀记录层构成材料，形成记录层。因此，记录层形成室设有色素材料供给机构和色素材料加热机构。
图8通过斜视图模式化地示出可在本发明光记录媒体制造装置中使用的、具有色素材料供给机构和色素材料加热机构所组成的记录层形成单元190的一较佳方式。
色素材料每单位时间按规定量从保存色素材料192的贮存槽(例如料斗)194排出至色素材料输送带196。该输送带196由辊子198和200驱动，材料沿箭头202所示方向按规定速度移动。输送带196的下方设有色素材料预热加热器204和色素材料加热·蒸发用加热器206，加热输送带上的色素材料208使之蒸发。所蒸发的色素蒸镀到记录层形成单元190上配置的基板座210所保持的基板212上。记录层形成单元190具有回收未蒸发残留色素材料的机构(例如刮板)214，此后设有收集器216，在此收容残留色素材料。
图8所示的记录层形成单元连续供给色素材料，但本发明另一方式是分次供给色素材料的。
图9通过立体图模式化地示出具有色素材料供给机构和色素材料加热机构所组成的另一较佳方式的记录层形成单元220。
该记录层形成单元220包含色素材料间歇供给机构222和色素材料加热机构(进而为色素材料蒸发源)224所组成。色素材料加热机构224具有输送色素材料的旋转臂226、计量杯228、加热手段230所组成。计量杯228和旋转臂226的个数并非限于图示状态，但通常可以是2以上、较好是4-10，例如为8。色素材料间歇供给机构222可通过其中设置的可送出定量材料的齿轮(或叶轮)232和控制其旋转的电路234，向计量杯228提供定量色素材料。
色素材料，具体来说以有机色素材料为宜，旋转臂226接收控制电路234的指令，绕中心239沿箭头238方向旋转规定角度，计量杯228上供给的色素材料便送至加热手段230上。送到的色素材料228靠加热手段230加热，如虚线241所示蒸发，蒸镀到单元上方配置的基板座240上的基板242。加热手段230采用电阻加热方式等，但也能用感应加热方式。
基板座240装载的光记录媒体基板242较好利用后面述及的机构，在箭头244方向上自转·公转。
图10模式化地示出从侧面观察另一方式的记录层形成单元250的情形。此方式，为了做成可利用色素材料间歇供给装置，以更高精度称量色素材料供给量，可通过称量装置252测定计量杯228上提供的色素材料重量。旋转臂226由旋转臂驱动单元254旋转。
色素材料236由材料计量齿轮232从间歇供给装置222提供给计量杯228，此时，旋转臂226的旋转轴256如箭头260所示位移至下方(由虚线所示)。这样，旋转臂226的前端设有支持计量杯228边缘的空穴262，计量杯由该空穴周围部分支持，因而计量杯228的底部可由计量单元252的接收皿264支持，独立地离开旋转臂226。计量杯228其底部便由称量装置的接收皿264独立地支持，由此可对计量杯供给的色素材料的重量进行测定。
这种计量，用电子天平等原理的量具进行，故而减去计量前计量杯228这种外包装，仅测定真空处理材料236的重量。规定计量一旦结束，材料计量齿轮232便停止供给。然后，旋转轴254沿箭头266方向位移，再次保持计量杯228，然后，旋转轴226沿水平方向旋转，各个计量杯向下一位置移动。计量杯228中装有已经过计量的色素材料236，由加热器230加热，蒸发色素材料。
色素材料一旦蒸发结束，空着的计量杯228送至色素材料间歇供给装置222下面，再次开始色素材料的计量。图10中尽管只图示了2个计量杯，但实际上可具有更多个计量杯，依次输送。这种对色素材料的计量和加热由控制单元268控制。象这样间歇供给色素材料时，可以只计量和供给记录层形成所需的色素，与连续供给相比，可减少色素材料的损耗。
图11示出色素材料间歇供给装置的较佳方式。这种方式中，图9或图10所示的旋转臂226的端部，支持计量杯228的部分即计量杯接收部270由绝热材料(例如马西纳普陶瓷(三井矿产公司制造)这种陶瓷)构成。因此，加热手段230所产生的热量不会散失至旋转臂226那里，因而可以稳定地加热计量杯228上的色素材料236。
图12示出图9所示色素材料加热机构的更佳方式。此方式中，除了加热手段230以外，还设有独立加热的多个预热手段282和284。这样构成色素材料加热机构时，色素材料236最初与第一预热手段282接触，升高到所预热的规定温度，接着与第二预热手段284接触，预热至更高的规定温度。接着，最终通过加热手段230达到规定的加热温度，并蒸发。这样，用多个独立的加热手段构成的色素材料加热机构，由于避免一下子加热色素材料236，而是慢慢、平稳地加热，从而可进行非常高效稳定的蒸发，可最大限度地避免色素材料飞溅问题，而能获得具有稳定性能的光记录媒体。
图13示出图9所示色素材料加热机构的另一更佳方式。该方式，在图9所示方式当中还设有冷却手段290。冷却手段290还可以是任意可能的方式，可以用例如采用具有帕耳贴效应的元件等的方式。
计量杯228由加热手段230加热，色素材料236蒸发后，在计量杯228温度不低于此温度的状态下，从下一次计量开始，实施经过加热进行蒸发的一连串工序，因此工序节奏提高(即工序所需时间缩短)，便成为计量杯无法充分冷却的状态，色素材料的稳定蒸发便困难。在这种场合，若有冷却手段290，便能够使计量杯228温度下降为适当温度，因而能够适应记录层形成处理高速化的同时，可获得稳定的产品性能。这种冷却手段290可以是单个，也可以是多个，此时能够进行效率更高的温度控制。
图14示出的是本发明光记录媒体制造装置的另一方式。该方式除了在单一记录层形成室中具有多个记录层形成单元(记录层用色素材料供给机构和加热机构为一体的单元)以外，实际上与图5所示实施例相同。例如，如图所示，记录层形成室54配置有记录层形成单元84a和84b，记录层形成室56配置有记录层形成单元86a和86b。当然不用说，不是所有记录层形成室内都必须配置多个记录层形成单元。这些多个记录层形成单元，可根据需要蒸发相同色素材料，也可以蒸发不同色素材料。
蒸发相同色素材料时，所蒸发的色素材料是在记录层形成室内更为均匀分布的，因而可以形成更为均质的记录层。而且，蒸发不同色素材料时，可以利用这些不同色素材料的混合物形成记录层。此外，蒸发不同色素材料时，也可以加热·蒸发某一种色素材料，不加热·蒸发其他色素材料，或即便加热·蒸发，通过设置所蒸发色素材料无法到达基板的蒸发色素材料掩蔽手段(例如后面述及的快门机构)，只用一个记录层形成室便能够在基板上形成多个记录层。
图15模式化地示出用此类装置制造的光记录媒体300成品的局部截面图。该光记录媒体在聚碳酸酯等材料构成的具有凹槽302的基板304上，包括靠多个记录层形成单元(例如84a和84b)蒸发的不同有机色素材料混合物所形成的记录层306、不同色素材料形成的记录层308和310(如上所述在具有快门机构的一个记录层形成室中先形成记录层308，然后再形成记录层310)、反射层312、保护层314。除了保护层314以外，均可由本发明的制造装置来形成。
由多个例如2个记录层形成单元蒸发(或升华)的不同有机色素材料混合物形成的记录层306，至少定性地兼具原来色素材料的光学特性(光吸收、透过率常数、折射率、衰减降低系数等)，尤其是分光反射率、分光吸收率，有时由于这些色素材料的乘法效应而发现新的光学特性。因而，可以靠研究种种有机色素材料组合并测定光学特性这种排错法，形成具有所需光学特性的记录层。
这种新的光学特性的发现，不仅可能产生于如上所述用色素材料混合物形成记录层的场合，而且还产生于使多个不同色素材料记录层迭层的场合。例如1个或更多的记录层由于发现光学滤光效应，因而还可以改变记录层整体的波长-分光特性曲线的形状(例如可改变波峰形状，或使峰值位移)。构成迭层记录层的色素材料组合，与上述相同，可以靠研究种种组合从中选择较佳组合的排错法，来选择具有所需光学特性的迭层记录层。
此外，这种新颖或不同的光学特性的发现，有时通过改变反射层所用的金属种类，并改变记录层的热分解(或改性)特性。
图16示出通过形成以下3种不同记录层所得到的光记录媒体(CD-R，图15所示光记录媒体)的光吸收率测定结果(如实线所示)。图示曲线当中，纵轴表示记录层的吸收率特性，横轴表示光波长。
记录层306：酞菁化合物(FOM-0509；和光纯药工业公司制造)，厚度30nm
记录层308：部花青化合物(NK2097；日本感光色素研究所制造)，厚度50nm
记录层310：部花青化合物(NK2045；日本感光色素研究所制造)，厚度40nm
反射层312：金(溅射)，厚度70nm
用虚线示出现有单一波长例如通常780nm的CD所用的具有花青等记录层的一次性写入式光记录媒体其分光吸收率特性，用以比较。
由曲线图可知，本发明方法制造的具有多个记录层的光记录媒体，即便对于新提出的高密度短波长例如650nm激光波长，也具有相对较小的分光吸收率(因而可用作DVD-R)。结果表明，不论是CD这种长波长，还是比这短的波长，都能够记录和/或回放(即指数波长对应型一次性写入式光盘的分光特性)。这样构成的一次性写入式光记录媒体能够根据多个激光波长记录和/或回放，按照该基本构成的话，即便进一步随激光的进步所用光的短波长更短，也能继续适应。
本发明装置的较佳方式，至少在一个记录层形成室设有使蒸镀操作通断的快门机构，由此控制基板上形成的记录层厚度。此外，还可以在反射层形成室设置快门机构，使例如所溅射金属对记录层的淀积启动/停止。
图17模式化地示出设有这种快门机构的图2记录层形成室54的截面。光记录媒体基板座94和记录层形成单元84之间设有膜厚控制快门机构320。该快门机构320由规定蒸发的色素材料所通过的开口部的固定部324和可以开闭该开口部的滑动板326构成。滑动板326一旦沿箭头328方向滑动，关闭开口322，所蒸发的色素便无法到达基板(关闭状态)，反之一旦打开开口部322，所蒸发的色素便能够到达基板(打开状态)。可通过这种滑动板326的开闭来调节记录层厚度。记录层形成单元84当中有机色素材料的蒸发速度，尽管根据加热手段(例如图8中204和206)的加热程度控制，但设有快门机构，便能以更高精度进行控制，尤其在高速形成记录层时，通过对滑动板326的开闭，能够以更高精度进行控制。此外，还可以在记录层形成室内设置膜厚测定装置，在线或间歇测定基板上形成的记录层厚度，根据此结果对快门机构进行反馈控制。
本发明装置的较佳方式，记录层形成室中设有自·公转机构，即在记录层形成时，使基板自转的同时并公转的机构。图18模式化地示出设有该机构的图2记录层形成室54的截面。
图中，330是基板座，332是座轴，334是装配了基板336的旋转齿轮，338是啮合旋转齿轮334的齿轮，340是齿轮338上装配的旋转销，342是座旋转电动机，344是旋转轴，346是钩，348是柱塞，350是套口机。
该自·公转机构可以设置在各记录层形成室和反射层形成室中至少一个当中，可在基板座330中装配多个光记录媒体基板336。基板座330一旦送至记录层形成室54内，座轴332由钩346夹紧，由旋转电动机342绕旋转轴344旋转。因而，基板座330保持的基板336绕基座轴332旋转，即公转。齿轮338是可绕旋转轴334旋转的结构，靠柱塞348的作用，套口机350下降与旋转销340啮合(从点划线状态变为实线状态)，齿轮338便停止旋转，因此，与齿轮338啮合的旋转齿轮334靠座轴332的旋转作用旋转，使其上装配的基板336自转。由此，光记录媒体基板336便在记录层形成单元84上整体进行自·公转。
套口机350一旦处于点划线位置，齿轮338便与座轴332一起旋转，因而旋转齿轮334不旋转。此时，光记录媒体基板336便只绕座轴332公转，也可用本方式。反之，也可只让基板自转。与基板停止方式相比，这样光盘基板边旋转(公转和/或自转)，边蒸镀色素材料，因而可在基板上形成更为均匀的记录层。这些自·公转机构可用链结构，或也可利用行星齿轮等机构。
本发明装置的较佳方式中，设置可改变记录层形成室中记录层形成单元(尤其是色素材料蒸发源)和基板座或基板间位置关系的机构。图19模式化地示出设置该机构的图2记录层形成室54的截面。与上述相同的记录层形成室54内，84是记录层形成单元或蒸发源，360是垂直方向驱动机架，362是齿轮，364是水平方向驱动机架，366是齿轮。垂直方向驱动机架360随齿轮362的驱动而移动，因而记录层形成单元84可相对于光记录媒体基板或基板座94沿箭头369方向移动。而水平方向驱动机架364随齿轮366的驱动而移动，因而单元84可沿箭头371方向移动。可通过在光记录媒体基板28附近配置膜厚测定装置368，较好是设置多个这类装置，以反馈它们输出的膜厚测定信息，控制蒸发源84相对于基板座94的位置(未具体图示控制电路等)，以便实现最佳的成膜速率和均匀厚度。
本发明的光记录媒体制造装置中，在间歇供给色素材料时，色素材料的加热采用电气加热器，但也可以利用感应加热方式。这时，可用金属构成的计量杯中发生涡流所产生的热量加热色素材料，从而不必担心象加热器那样断线，能够进行可靠性高、效率高的蒸发。
工业实用性
按照本发明装置，为一种在具有真空前处理室、靠蒸镀形成记录层用的多个记录层形成室、反射层形成室和真空后处理室所构成，制造基板上具有多个记录层的光记录媒体的装置，各记录层形成室具有至少一个记录层形成单元所构成，反射层形成室具有至少一个反射层形成单元所构成，这样便能制造均质且厚度均匀的一次性写入式光记录媒体，此外，还可以同时蒸镀多种有机色素材料，因而，还可适应进一步高密度化的光记录媒体方式，而且能够实现一种适应激光短波长所对应的有机色素材料形成的记录层其光学设计的产品形式。
此外，不仅可通过设于光记录媒体和记录层形成单元之间的快门机构，高精度并且高速地获得均匀的记录层，还具有设于光记录媒体基板和记录层形成单元间的膜厚测定装置、和自由改变光记录媒体基板和记录层形成单元间距离的机构，因而能够高精度地控制记录层的成膜状态。
此外，可利用放置光记录媒体基板的基板座使光记录媒体基板在成膜时自转和/或公转，因而，对记录层实现更高精度的厚度控制的同时，还可以在基板座上放置多个光记录媒体基板，因而可大量提供低成本光盘。
另外，制造装置具有转台所构成的场合，可以任意改变形成为光记录媒体时各层的形成顺序，因而只要改变方式不同的记录层、相同装置各层形成程序的设定，便可以自由地制造具有不同方式记录层的光记录媒体。
此外，不仅可通过采用低尘埃的机械手，提供低差错率的光记录媒体，还可大幅降低设备成本。
这样，按照本发明，便能提供解决现有问题的一次性写入式光记录媒体(例如CD-R和DVD-R)。
记录层形成单元中，可以包括可精密计量色素材料的计量装置，因而可根据所供给的色素材料量实现规定膜厚，膜厚容易控制。由于具有多个独立的计量杯，因而可较好地分阶段预热色素材料，因而色素材料的加热·蒸发温度容易控制，可有效稳定地实施蒸发。
支持计量杯的部件是绝热的话，可使加热手段产生的热量高效地传递给计量杯，能够进行稳定的蒸发。设置多个独立的加热手段，便能使计量杯分阶段升温，可以实现非常细致的温度控制，升温迅速，可达到稳定的蒸发速率(速度)。
记录层形成单元当中，在加热手段后包括一冷却手段，便可以将加热后的计量杯降低到适当温度，此外，还能够通过设置多个冷却手段进行高精度、高效率的蒸发。色素材料的加热采取感应加热方式时，可实现一流可靠性的稳定加热。

Claims (18)

1.一种光记录媒体制造装置，制造在基板上具有多个记录层的光记录媒体，所述制造装置具有真空前处理室、靠蒸镀有机色素材料形成记录层用的多个记录层形成室、反射层形成室以及真空后处理室所构成，其特征在于，各记录层形成室具有至少一个记录层形成单元所构成，反射层形成室具有至少一个反射层形成单元所构成。
2.如权利要求1所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，还具有在室间输送基板的基板输送机构。
3.如权利要求1或2所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，
具有真空前处理室、靠蒸镀形成记录层用的多个一连串记录层形成室、反射层形成室和真空后处理室所构成，记录层形成室相互邻接，
一端记录层形成室与真空前处理室邻接，而另一端记录层形成室与反射层形成室邻接，
这些室可相互独立保持规定压力，
基板通过基板输送机构，从真空前处理室送入一端记录层形成室，依次经过一连串记录层形成室，再从另一端记录层形成室送入反射层形成室，然后从反射层形成室送入真空后处理室，
在一连串记录层形成室当中，靠蒸镀在基板上形成迭层的记录层，在反射层形成室当中，靠溅射在迭层记录层上形成反射层。
4.如权利要求1或2所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，
具有真空前处理室、靠蒸镀形成记录层用的多个记录层形成室、反射层形成室和真空后处理室所构成，这些室较好是按相等角度间隔，配置在具有转台所构成的旋转室的周围，
这些室和旋转室可相互独立地保持规定压力，而且旋转室和各室可以在压力和基板输送方面处于相互连通状态，并可以相互独立，
可通过基板输送机构，将基板经旋转室从任一室输送至其他室，
在记录层形成室当中，靠蒸镀在基板上形成迭层的记录层，在反射层形成室当中，靠溅射在迭层记录层上形成反射层。
5.如权利要求1～4中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成单元具有向色素材料加热·蒸发机构连续供给色素材料的色素材料供给机构所构成。
6.如权利要求1～4中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成单元具有向色素材料加热·蒸发机构间歇供给色素材料的色素材料供给机构所构成。
7.如权利要求1～6中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成室在记录层形成单元和基板之间设有快门机构。
8.如权利要求1～6中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成室设有使基板自转或自·公转的机构。
9.如权利要求1～8中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成室设有改变记录层形成单元和基板间位置关系的机构。
10.如权利要求1～9中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成室设有连续或间歇测定记录层膜厚的装置。
11.如权利要求4所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，基板输送机构由机械手构成。
12.如权利要求6～11中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，色素材料供给机构具有多个分别独立的供给色素材料的计量杯所构成。
13.如权利要求12所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，色素材料供给机构，具有测定计量杯提供的色素材料的重量的称量装置所构成。
14.如权利要求6～13中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成单元具有多个加热手段，分阶段加热色素材料使之蒸发。
15.如权利要求6～14中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，记录层形成单元，在加热手段之后具有至少一个冷却手段所构成。
16.如权利要求6～15中任一项所述的光记录媒体制造装置，其特征在于，色素材料的加热，通过感应加热实施。
17.一种光记录媒体制造方法，其特征在于，具有真空前处理室、多个记录层形成室、反射层形成室以及真空后处理室所构成的光记录媒体制造装置，通过将基板从装置外部送入装置内，经过这些室，再从装置当中取出至其外部，得到一靠蒸镀在基板上形成多个记录层，再在这些记录层上形成反射层的光记录媒体。
18.一种光记录媒体制造方法，其特征在于，利用如权利要求1～16中任一项所述的光记录媒体制造装置实施。
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