CN1327229A - 具有不同深度凹槽和凹坑的光盘及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种具有不同深度凹槽和凹坑的光盘及其制造方法。光盘满足条件λ/8n≤d₃≤λ/5n,式中d₃为凹槽和凹坑的深度之差,λ为光源波长,n为光盘折射率。制造方法包括在玻璃原版盘上沉积光敏抗蚀剂。通过使用不同功率电平的激光束刻槽玻璃原版盘生成不同深度的第一和第二平台区域并显影制造原版盘。然后,从原版盘冲压具有与原版盘相反凹槽和凹坑区域的阳模,从阳模冲压形状与阳模形状相反的阴模。阴模用于通过注模制造光盘。用于DVD－RW的仅再现凹坑无需蚀刻处理可以方便地生成。

Description

具有不同深度凹槽和凹坑的光盘及其制造方法

本发明涉及一种具有不同深度凹槽(groove)和凹坑(pit)的光盘，和使用通过冲压(stamp)偶数次从原版盘(master)获得的压模(stamper)制造具有不同深度凹槽和凹坑光盘的易行方法。

可重写、可擦除和可再现的光盘，比如数字通用盘随机存取存储器(DVD-RAM)和可重写DVD(DVD-RW)，包括用于记录和/或再现的凹槽。DVD-RAM和DVD-RW的主要区别在于它们的记录区域。具体来说，信息可以写在DVD-RAM的平台和凹槽区域，并且DVD-RAM具有按照凹坑构成的独立地址，从而可以通过此类物理单元搜索整个DVD-RAM期望的信息。相反，对于DVD-RW，信息只能写在凹槽区域，并且地址块取代DVD-RAM的凹坑在平台区域上生成。

DVD-RW的凹槽宽度和深度决定了优异的抖动(jitter)特性。凹槽的适宜深度大约为20-40纳米，可以用激光束波长(λ)和光盘折射率(n)表示为λ/12n。DVD-RW的此深度小于可以表示为λ/6n的DVD-RAM。在需要只再现信息即保护数据复制时，凹坑可以在DVD-RW中生成。在这种情况下，如果凹坑按与凹槽深度λ/12n具有相同的深度来生成时，会出现下述问题。

如图1所示，凹坑深度基于再现信号的幅度比例(amplitude ratio)确定。参照图1，凹坑再现信号的幅度是在波长为650纳米、数值孔径(NA)为0.6和最小标记长度为0.42μm时针对以λ为单位的不同的凹坑深度来测量的，然后相对于再现信号的最大幅度即DVD-RAM的凹槽深度归一化。光盘的折射率(n)为1/5。在记录标记长度为3T和14T时，各自再现信号的幅度比例为m₁和m₂，在凹坑深度为λ/12n即大约0.056λ时，其值介于0.2和0.3之间。对于λ/4n即大约0.167λ的凹坑深度，再现信号的幅度比例在s点接近于1。

如图1所示，当凹坑深度等于凹槽深度λ/12n时，信号电平为λ/4n的凹坑深度的信号电平的30％或更小。来自相同凹坑和凹槽的深度的如此凹坑信号电平是不可靠的。因此，需要一种凹坑比凹槽深的新型光盘及制造此类光盘的方法，以使可靠再现凹坑信号成为可能。

制造具有不同深度凹槽和凹坑光盘的常规方法示于图2A至图2H。如图2A所示，光敏抗蚀剂(photoresist)103沉积在玻璃原版盘100上并曝光(expose)由不同功率P_w1和P_w2的激光束刻槽(cutting)。在显影(developing)处理过程之后，获得了如图2B所示的具有不同深度h₁和h₂的凹坑区域104和凹槽区域105。接下来，玻璃原版盘100的凹坑区域104使用CF₄气体蚀刻(etching)(第一次蚀刻步骤)，如图2C所示以使凹坑区域104变深。

如图2D所示，凹槽区域105曝光使用O₃气体抛光(ashing)，然后经过使用CF₄气体蚀刻(第二次蚀刻步骤)。作为结果，如图2E所示，生成了具有不同深度的凹坑区域104和凹槽区域105。然后，如图2F所示，通过使用O₃气体抛光(第二次抛光步骤)去除余下的光敏抗蚀剂103，因此导致形成了具有深度为s₁的凹坑区域104和深度为s₂的凹槽区域105的原版盘106，其中深度s₁比深度s₂大。

通过对凹坑区域104和凹槽区域105喷镀(sputtering)，一层薄膜(thinfilm)沉积在原版盘106上，如图2G所示。然后，从原版盘106冲压得到压模110，其中压模110与原版盘106的形状相反，如图2H所示。压模110用于通过注模(injection molding)制造具有不同深度凹槽和凹坑的衬底(substrate)。这里原版盘106的凸起(bump)和凹处(recession)被印作(print)压模110的凹处和凸起，从压模110模压(mold)出的衬底具有与原版盘106相同的形状。

按照常规的光盘制造过程，需要执行两次蚀刻，因此整个过程复杂且产量低。另外，制造成本很高。

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有不同深度凹坑和凹槽的光盘及制造此光盘的简单方法，其中凹槽和凹坑的深度之差在λ/8n至λ/5n范围之内(λ为激光束的波长，n为光盘的折射率)，并且可以只是使用不同功率电平的激光束刻槽生成不同深度的凹槽和凹坑。

依照本发明的一个方面，提供一种具有不同深度凹槽和凹坑的光盘，具有记录标记的凹槽用于记录信息，该光盘包括：具有用于地址信号的平台前凹坑(land pre-pit)的第一平台(land)，平台前凹坑沿光盘轨道方向隔开预定的距离；和具有用于仅再现的凹坑的第二平台，其中光盘满足条件：

                          λ/8n≤d₃≤λ/5n式中d₃为凹槽和凹坑的深度之差，λ为光源波长，n为光盘折射率。

依照本发明的另一方面，提供一种制造具有不同厚度凹槽和凹坑的光盘的方法，该方法包括：在玻璃原版盘上沉积具有与要制造的光盘的凹坑深度相同厚度的光敏抗蚀剂；使用具有第一功率电平的激光束刻槽部分光敏抗蚀剂到深度d₁以形成第一平台区域，使用具有比第一功率电平高的第二功率电平激光束刻槽部分光敏抗蚀剂到深度d₂以形成第二平台区域，并显影经过激光刻槽的光敏抗蚀剂，从而完成原版盘；从原版盘冲压具有凹槽区域和凹坑区域的阳模(father stamper)，阳模的凹槽区域和凹坑区域与原版盘上的相反；从阳模冲压阴模(mother stamper)，阴模的形状与阳模的形状相反；从阴模注模光盘衬底，光盘衬底具有与阴模的凹坑区域和凹槽区域各自相对应的凹坑和凹槽，其中衬底上每个凹槽的深度d₁和每个凹坑的深度d₂是不相同的。

本发明的上述目的及优点随着结合附图对优选实施例的详细描述显得更加清楚，其中：

图1为说明再现信号的幅度比例与光盘上凹坑深度的关系图；

图2A至图2H为说明制造具有不同深度凹槽和凹坑光盘的常规方法的截面图；

图3为依照本发明具有不同深度凹槽和凹坑光盘实施例的部分透视图；

图4为沿图3的IV-IV线的截面图；

图5为说明“和”信号电平和跟踪误差信号电平与凹槽深度的关系图；

图6为说明从图5结果中获得的记录之前的推挽(push-pull)信号电平图；和

图7A至图7E为说明具有不同深度凹槽和凹坑光盘的制造方法的截面图。

依照本发明具有不同深度凹槽和凹坑的光盘的优选实施例示于图3和图4。光盘40包括：具有记录标记11的凹槽10；具有用于地址信号的沿光盘40轨道方向隔开预定距离的平台前凹坑16的第一平台14；和仅再现凹坑(简单称为凹坑)15。具有凹坑15的区域称为第二平台17。

最好凹槽10和凹坑15都位于相同的基准线12上，并且凹槽10和凹坑15分别具有不同的深度d₁和d₂。另外，第一平台14和凹坑15的顶部都位于同一条线上。按照用于凹槽10的推挽信号PP和用于凹坑15的再现信号都具有最大值来确定凹槽10和凹坑15的深度d₁和d₂。

如图1所示，在凹坑深度为λ/4n或更大时凹坑信号具有最大值。一个“和”信号电平和等于跟踪误差信号电平的推挽信号电平(PP)与凹槽深度的关系示于图5。如图5所示，在凹槽深度为λ/6n时跟踪误差信号电平具有最大值，而该“和”信号在凹槽深度小于λ/6n时具有最大值。

光盘的凹槽和凹坑深度基于“和”信号及跟踪误差信号使用下式(1)确定。 $\mathrm{PPb}=\frac{{[(I_a+I_b)-(I_c+I_d)]}_{\mathrm{ac}}}{{[I_a+I_b+I_c+I_d]}_{\mathrm{dc}}}\·\·\·\left(1\right)$

在式(1)中，“PPb”表示记录前的推挽信号，并表述为“和”信号对跟踪误差信号的比。记录前的推挽信号PPb使用图5的结果计算，并且计算出的记录前的推挽信号PPb示于图6。如图6所示，推挽信号电平在凹槽深度为大于跟踪误差信号达到最大值时的λ/6n的λ/3.5n时为最大。考虑到记录和再现特性，在DVD-RW规范下推挽信号电平在记录前必须在0.22至0.44的范围之内，如在图6中用点a和b所表明的。因此，凹槽10的深度d₁限制在点a和b的范围之内，即在凹坑15的深度d₂为λ/4n时在λ/30n至λ/8n范围之内。此凹槽对凹坑的深度关系可以使用深度d₁和d₂之差d₃归纳为如下：

                 (λ/4n-λ/30n)≤d₃≤(λ/4n-λ/8n)，

                         λ/8n≤d₃≤λ/5n    …(2)

满足依据DVD-RW规范的PPb值范围的凹槽10的深度d₁确定后，可以使用式(2)计算出能够输出优异凹坑信号时的凹坑15的深度d₂。

为了制造依照本发明的具有不同深度凹槽和凹坑的光盘，首先将具有等于凹坑15的深度d₂的厚度为d₂的光敏抗蚀剂20沉积在玻璃原版盘18上，如图7A所示。光敏抗蚀剂20的第一平台区域25由具有第一功率电平的激光束23照射刻槽到深度d₁，第二平台区域28由具有比第一功率电平高的第二功率电平的激光束26刻槽部分光敏抗蚀剂到深度d₂。第一平台区域25和第二平台区域28分别变为前述的光盘40的第一平台14和第二平台17。

当第一次用激光束照射光敏抗蚀剂20时，以与目标光盘旋转方向相反的方向生成轨道。这是因为从原版盘冲压目标光盘执行偶数次，并且在形成的偶数个压模中最后一个压模用于制造目标盘。

在完成激光刻槽光敏抗蚀剂20后，显影光敏抗蚀剂20，从而完成具有深度为d₁的第一平台区域25和深度为d₂的第二平台区域28的原版盘，如图7B所示。随后，从原版盘30冲压阳模33，如图7C所示。因此，阳模33的形状与原版盘30的形状相反。换句话说就是，第一平台区域25’凸出并导致形成突起的第一平台区域25’之间的凹槽区域27，第二平台区域28’凸出并导致形成突起的第二平台区域28’之间的凹坑区域29。

接下来，从阳模33冲压出形状与阳模33的形状相反但与原版盘30相同的阴模35。具体来说，如图7C所示，阴模35具有与阳模相对应区域形状相反的第一平台区域25”、第二平台区域28”、凹槽区域27’和凹坑区域29’。

在制造用于注模光盘衬底的压模时，使用多个压模可以同时制造许多光盘衬底。在此方法中，如果从原版盘30冲压多个压模，与每个压模相接触的原版盘30的光敏抗蚀剂20可能会磨损，从而导致不期望的压模形状。依照本发明，多个阴模35是使用阳模33冲压成的。然后，阴模35用于通过注模生成光盘40。

如上所述，当使用两个压模即阳模33和阴模35通过注模制造光盘时，如在发明的光盘制造方法中，阳模33具有与模压的目标光盘40相同的图案，阴模35具有与原版盘30相同的图案。因此，原版盘30的图案与目标光盘40的图案相反。由于这个原因，只有在最初激光照射期间用于原版盘30上的光敏抗蚀剂20的轨道以与目标光盘旋转轨道相反的方向生成时，才能制造具有期望旋转轨道的目标光盘。

当以激光束照射光敏抗蚀剂生成原版盘时，在光敏抗蚀剂20的第一平台区域25生成用作地址信号的预定周期摆动(Wobble)。因此，凹槽区域27和27’的摆动频率可能会变化，并且摆动信号的载波信号噪声比(C/N)可能会恶化。

如果通过摆动第一平台区域25、25’和25”及凹槽区域27和27’使它们具有相同相位，第一平台区域25、25’和25”的摆动频率能够与凹槽区域27和27’的一致，则可以避免这些问题。测量采用本发明方法制造的DVD-RW的凹槽10和第一平台14(见图4)中的摆动频率和摆动信号的C/N，以便检查DVD-RW是否存在问题。其结果示于表1。

表1

	凹槽	第一平台	差异
				频率	141.6kHz	141.6kHz	没有差异
C/N(CL/NL)	38.3dB(-26.0dBm/-64.3dBm)	37.0dB(-27.3dBm/-64.3dBm)	1.3dB

如表1所示，凹槽10和第一平台14之间的摆动频率没有差异。凹槽10和第一平台14之间的C/N差异为1.3dB。在每个凹槽10和第一平台14中的C/N接近标准要求的35dB。总之，本发明的光盘制造方法不会引起摆动特性的问题。

本发明的光盘制造方法的另一个优点在于，可以容易地生成沿光盘轨道方向隔开预定的距离的平台前凹坑(LPP)16。具体地说，在用具有第一功率的激光束为刻槽激光生成光敏抗蚀剂20上的LPP16时，LPP16可以通过在将变为LPP的预凹坑区域(未示出)上瞬间关闭激光容易地生成。不象需要额外针对用于LPP的第一平台14的刻槽激光的常规方法，使制造过程变的复杂。

如上所述，在依照本发明的具有不同深度凹槽和凹坑的光盘中，仅用于再现的凹坑的深度可以按照编译在现有DVD-RW规范中的PPb信号电平来确定，以使凹坑深度与凹槽深度不同。

另外，在制造依照本发明的具有不同深度凹槽和凹坑的光盘时，压模是通过偶数次冲压处理制造的，并且根据在现有规范中的光盘可以使用偶数的压模制造而无需蚀刻处理。平台前凹坑可以通过仅关闭激光来生成，无需单独的刻槽激光。作为结果，整个制造过程可以低成本且简单化。

尽管本发明是参照其特定的优选实施例来表述和描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对描述的实施例进行形式和细节的各种修改。

Claims (7)

1.一种具有不同深度凹槽和凹坑的光盘，具有记录标记的凹槽用于记录信息，该光盘包括：

具有用于地址信号的平台前凹坑的第一平台，各平台前凹坑沿光盘轨道方向隔开预定的距离；和

具有用于仅再现的凹坑的第二平台，

其中光盘满足条件：

                          λ/8n≤d₃≤λ/5n式中d₃为凹槽和凹坑的深度之差，λ为光源波长，n为光盘折射率。

2.如权利要求1所述的光盘，其中凹槽和凹坑位于相同的基线上，并且凹槽的深度与凹坑的深度不同。

3.如权利要求1或2所述的光盘，其中凹槽具有在记录前推挽信号(PPb)为0.22至0.44之间时的深度。

4.一种制造具有不同厚度凹槽和凹坑的光盘的方法，该方法包括：

在玻璃原版盘上沉积具有与要制造的光盘的凹坑深度相同厚度的光敏抗蚀剂；

使用具有第一功率电平的激光束刻槽部分光敏抗蚀剂到深度d₁以形成第一平台区域，使用具有比第一功率电平高的第二功率电平激光束刻槽部分光敏抗蚀剂到深度d₂以形成第二平台区域，并显影经过激光刻槽的光敏抗蚀剂，从而完成原版盘；

从原版盘冲压具有凹槽区域和凹坑区域的阳模，阳模的凹槽区域和凹坑区域与原版盘上的相反；

从阳模冲压阴模，阴模的形状与阳模的形状相反；和

从阴模注模光盘衬底，光盘衬底具有与阴模的凹坑区域和凹槽区域各自相对应的凹坑和凹槽，其中衬底上每个凹槽的深度d₁和每个凹坑的深度d₂是不相同的。

5.如权利要求4所述的方法，其中凹槽和凹坑位于相同的基线上，并且凹槽的深度与凹坑的深度不同。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中凹槽具有在记录前推挽信号(PPb)为0.22至0.44之间时的深度。

7.如权利要求4所述的方法，其中将成为平台前凹坑的平台前凹坑区域通过当由具有第一功率电平的激光束刻槽第一平台区域时在光敏抗蚀剂的预定区域上关闭激光来限定。

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