DE60028623T2

DE60028623T2 - Optisches Informationsaufzeichnungsmedium und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60028623T2
Application number: DE60028623T
Authority: DE
Inventors: Fuji Photo Film Co. Yoshihisa Usami
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: DE60018377D1; DE60028623D1; JP2001176136A; EP1115107A2; EP1378900A3; EP1378900B1; EP1115107A3; US20010005536A1; US6495234B2; JP3840355B2; EP1115107B1; DE60018377T2; EP1378900A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums und spezieller ein Verfahren, bei dem eine Aufzeichnungsschicht durch eine Prüfeinrichtung geprüft wird.
Optische Informationsaufzeichnungsmedien (optische Speicherplatten), die in der Lage sind, Informationen mit einem Laserstrahl einmal aufzuzeichnen, umfassen eine einmal beschreibbare Digitalplatte (so genannte CD-R) und eine DVD-R (einmal beschreibbare Digital Versatile Disc). Diese optischen Informationsaufzeichnungsmedien sind dadurch vorteilhaft, dass sie es ermöglichen, den Markt mit einer Menge von CDs, die kleiner ist als normale CDs (CD-Platten), mit einem angemessenen Preis schnell zu versorgen, wobei es für solche optischen Informationsaufzeichnungsmedien hinsichtlich des kürzlich entstandenen, weit verbreiteten Gebrauchs von PCs wachsenden Bedarf gibt.
Normalerweise umfasst ein Informationsaufzeichnungsmedium vom Typ CD-R ein scheibenförmiges, durchsichtiges Trägermaterial mit einer Dicke von etwa 1,2 mm; eine Aufzeichnungsschicht eines auf dem Trägermaterial aufgebrachten organischen Farbstoffes; eine auf der Aufzeichnungsschicht aufgebrachte, Licht reflektierende Schicht aus Metall wie zum Beispiel Gold oder Silber; und eine auf der Licht reflektierenden Schicht aufgebrachte Schutzschicht aus Kunstharz.
Ein Informationsaufzeichnungsmedium vom Typ DVD-R umfasst zwei scheibenförmige, durchsichtige Trägermaterialien, jeweils mit einer Dicke von etwa 0,6 mm, die miteinander verbunden sind, wobei ihre Informationsaufzeichnungsflächen einander gegenüber liegen. Das Informationsaufzeichnungsmedium vom Typ DVD-R kann eine größere Menge von Informationen aufzeichnen.
Auf diese optischen Informationsaufzeichnungsmedien können Informationen geschrieben oder aufgezeichnet werden, indem an diesem optischen Informationsaufzeichnungsmedien ein Laserstrahl im nahen Infrarotbereich angewendet wird, z. B. für eine CD-R ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 780 nm oder für eine DVD-R ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 635 nm. Wenn der Laserstrahl an einem Bereich der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht angewendet wird, absorbiert der bestrahlte Bereich den angelegten Laserstrahl und bewirkt einen örtlichen Temperaturanstieg, der eine physikalische oder chemische Veränderung erzeugt, z. B. ein Datenpit generiert, um die optischen Eigenschaften des Bereichs der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht zu verändern, so dass dadurch die Informationen aufgezeichnet werden.
Aufgezeichnete Informationen können durch Anwendung eines Laserstrahls mit der gleichen Wellenlänge wie die des aufzeichnenden Laserstrahls gelesen oder reproduziert werden. Die aufgezeichneten Informationen werden auf der Basis des detektierten Unterschieds zwischen dem Reflexionsgrad des Bereichs, in dem sich die optischen Eigenschaften der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht verändert haben, d. h. ein aufgezeichneter Bereich, der durch den Datenpit dargestellt wird, und des Bereichs, in dem sich die optischen Eigenschaften der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht nicht verändert haben, d.h. ein nicht aufgezeichneter Bereich, reproduziert.
Wenn optische Speicherplatten eine Farbstoff-Aufzeichnungsschicht besitzen, die Unregelmäßigkeiten der Dicke aufweist, dann neigen diese optischen Speicherplatten dazu, einen Lesefehler und/oder einen Aufzeichnungsfehler zu verursachen.
Ein Verfahren zum Erfassen von Defekten in Farbstoff-Aufzeichnungsschichten von optischen Aufzeichnungsmedien ist in US 5 715 051 offenbart. Des Weiteren werden in der EP 0 840 307 im Zusammenhang mit optischen Aufzeichnungsmedien Löschkoeffizienten erörtert.
Deshalb ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums von hoher Qualität, das durch eine äußerst genaue Prüfung der Dicke einer auf einem Substrat ausgebildeten Aufzeichnungsschicht in dem Verfahren zur Herstellung des optischen Informationsaufzeichnungsmediums produziert wird.
Nach einer Ausführung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums des Wärmemodus-Typs bereitgestellt, das ein Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete Aufzeichnungsschicht zum Aufzeichnen von Informationen beim Aussetzen eines Laserstrahls aufweist, bei dem eine Filmdicke der Aufzeichnungsschicht durch eine Filmdicken-Prüfeinrichtung geprüft wird, wobei diese Filmdicken-Prüfeinrichtung eine Lichtzuführeinrichtung aufweist, um dem Substrat mit der darauf angeordneten Aufzeichnungsschicht einen Lichtstrahl zuzuführen; eine Durchlicht-Erfassungseinrichtung zum Detektieren eines Lichtstrahls, der durch das Substrat hindurch getreten ist, wobei das Verfahren den Schritt umfasst:
Prüfen der Filmdicke der Aufzeichnungsschicht basierend auf detektierten Signalen von der Durchlicht-Erfassungseinrichtung;
dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem den Schritt des Einstellens eines Löschkoeffizienten des von der Lichtzuführeinrichtung ausgesendeten Lichtstrahls in der Aufzeichnungsschicht auf einen Wert, der im Bereich von 0,2 bis 1,2 bei einer komplexen Brechungszahl liegt, umfasst; und dadurch, dass
die Filmdicken-Prüfeinrichtung eine optische Faser zum Lenken des von der Lichtzuführeinrichtung ausgesendeten Lichtstrahls auf das Substrat und eine optische Faser zum Lenken des durch das Substrat hindurch gegangenen Lichtstrahls auf die Durchlicht-Erfassungseinrichtung enthält.
Es wird jetzt eine bevorzugte Ausführung der Erfindung nur beispielhaft und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ist die schematische Draufsicht eines Produktionssystems zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Informationsaufzeichnungsmediums nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 ist die bruchstückhafte Querschnittsansicht einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung, die in einer Beschichtungsanlage des Produktionssystems installiert ist;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Schleuderbeschichtungsvorrichtung;
4 ist die Draufsicht einer Düse der Schleuderbeschichtungsvorrichtung;
5 ist eine Seitenansicht der Düse;
6 ist eine vergrößerte, bruchstückhafte Querschnittsansicht einer anderen Düse;
7A ist die bruchstückhafte Querschnittsansicht eines Substrats mit darin ausgebildeten Ausnehmungen;
7B ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht des Substrats mit einer darauf angeordneten Farbstoff-Aufzeichnungsschicht;
7C ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht des Substrats mit einer auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht angeordneten Licht reflektierenden Schicht;
8A ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht des Substrats mit seiner gereinigten Kante;
8B ist eine bruchstückhafte Querschnittsansicht des Substrats mit einer darauf angeordneten Schutzschicht;
9A ist die bruchstückhafte Querschnittsansicht eines Substrats mit einer darauf angeordneten Licht reflektierenden Schicht und einer darauf angeordneten Schutzschicht;
9B ist die bruchstückhafte Querschnittsansicht einer optischen Speicherplatte;
10 ist die Seitenansicht einer Dickenprüfeinrichtung des Produktionssystems;
11 ist die perspektivische Ansicht einer Substratzuführvorrichtung der Dickenprüfeinrichtung;
12 ist eine perspektivische Ansicht der Substratzuführvorrichtung mit einer Lichtabschinnplatte, die über einer Lichtquelle angeordnet ist;
13 ist eine perspektivische Ansicht der Substratzuführvorrichtung ohne die über der Lichtquelle angeordnete Lichtabschirmung;
14 ist eine Seitenansicht der Dickenprüfeinrichtung in einem Produktionssystem nach der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Wellenlängen von Licht und Löschkoeffizienten zu dem Zeitpunkt darstellt, wenn Licht durch einen Farbstoff hindurchgegangen ist;
16 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Dicken von Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten von durchgelassenem Licht zu dem Zeitpunkt darstellt, wo Licht mit einer Wellenlänge von 750 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten hindurchgegangen ist;
17 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Dicken von Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten von durchgelassenem Licht zu dem Zeitpunkt darstellt, wo Licht mit einer Wellenlänge von 590 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten hindurchgegangen ist;
18 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Dicken von Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten von durchgelassenem Licht zu dem Zeitpunkt darstellt, wo Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten hindurchgegangen ist; und
19 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen den Dicken von Farbstoff-Aufzeichnungsschichten und den optischen Dichten von durchgelassenem Licht zu dem Zeitpunkt darstellt, wo Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschichten hindurchgegangen ist.
Einzelne der Zeichnungen zeigen einen Inhalt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung; sie wurden jedoch beibehalten, um das Verständnis zu unterstützen.
Wie in 1 gezeigt wird, umfasst ein Produktionssystem 10 zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Informationsaufzeichnungsmediums im Allgemeinen zwei Spritzgießanlagen (erste und zweite Gießanlagen) 12A, 12B zum Produzieren von zwei Substraten durch Spritzgießen, Formpressen oder Spritzprägen; eine Beschichtungsanlage 14 zum Beschichten und Trocknen einer Farbstofflösung auf einer Hauptfläche eines Substrates, um Farbstoff-Aufzeichnungsschichten auf dem Substrat herzustellen; und eine Nachbehandlungsanlage 16 zum Bilden einer Licht reflektierenden Schicht auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht eines Substrats durch Zerstäuben, zum Beispiel das Beschichten einer mit UV härtbaren Lösung auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht auf dem Substrat und das Aufbringen von ultravioletten Strahlen auf die beschichtete, mit UV härtbare Lösung zum Härten der beschichteten, mit UV härtbaren Lösung, um auf diese Weise auf der Licht reflektierenden Schicht auf dem Substrat eine Schutzschicht zu bilden.
Jede der ersten und der zweiten Formanlage 12A, 12B umfasst eine Formmaschine 20 zum Herstellen eines Substrats 202 (siehe 7A), das auf einer Hauptfläche davon ausgebildete Spurrillen oder Rillen (Ausnehmungen und Vorsprünge) 200 aufweist, die Informationen wie zum Beispiel Adressensignale darstellen, indem Kunstharzmaterial wie zum Beispiel Polycarbonat durch Spritzgießen, Formpressen oder Spritzprägen geformt wird, eine Kühleinheit 22 zum Kühlen des aus der Formmaschine 20 abgegebenen Substrats 202, sowie eine Stapeleinheit (Drehteller mit Stapelständer) 26 mit einer Vielzahl von Stapelständern 24, um abgekühlte Substrate 202 zu stapeln und zu speichern.
Die Beschichtungsanlage 14 umfasst erste, zweite und dritte Bearbeitungsstationen 30, 32, 34. Die erste Bearbeitungsstation 30 umfasst eine Stapelständer-Speichereinheit 40 zum Speichern von Stapelständern 24, die von der ersten und der zweiten Formungsanlage 12A, 128 zugeführt werden, eine erste mechanische Zuführeinrichtung 42, um die auf den Stapelständern 24 gestapelten Substrate 202 nacheinander aufzunehmen und die Substrate 202 einem nächsten Prozess zuzuführen sowie einen elektrostatischen Blasmechanismus 44 zum Entfernen von elektrostatischen Ladungen von jedem durch die erste mechanische Zuführeinrichtung 42 zugeführten Substrat 202.
Die zweite Bearbeitungsstation 32 umfasst eine zweite mechanische Zuführeinrichtung 46, um Substrate 202, von denen elektrostatische Ladungen durch den elektrostatischen Blasmechanismus 44 entfernt worden sind, aufeinander folgend einem nächsten Prozess zuzuführen; eine Farbstoff-Auftrageinrichtung 48 zum Auftragen einer Farbstofflösung auf eine Vielzahl von durch die zweite mechanische Zuführeinrichtung 46 zugeführten Substraten 202; und eine dritte mechanische Zuführeinrichtung 50, um Substrate 202, auf denen die Farbstofflösung aufgetragen wurde, aufeinander folgend zuzuführen. Die Farbstoff-Auftrageinrichtung 48 umfasst eine Anordnung von sechs Schleuderbeschichtungsvorrichtungen 52.
Die dritte Bearbeitungsstation 34 umfasst eine Rückseiten-Reinigungseinrichtung 54 zum Reinigen der Rückseite eines von der dritten mechanischen Zuführeinrichtung 50 zugeführten Substrats 202, eine vierte mechanische Zuführeinrichtung 56 zum Zuführen eines Substrats 202, dessen Rückseite durch die Rückseiten-Reinigungseinrichtung 54 gereinigt worden ist, einen Nummer-Zuordnungsmechanismus 58 zum Zuordnen einer Los-Nummer, usw. zu einem von der vierten mechanischen Zuführeinrichtung 56 zugeführten Substrat 202 durch Tintenstrahldrucken, sowie eine Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 zum Prüfen der Dicke einer Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf einem Substrat 202, dem eine Los-Nummer, usw. zugeordnet wurde.
Die Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 kann das vom Nummer-Zuordnungsmechanismus 58 zugeführte Substrat 202 selektiv zu einem Stapelständer 64 für normale Substrate und zu einem Stapelständer 66 für schadhafte Substrate in Abhängigkeit von dem geprüften Ergebnis der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 des Substrats 202 sortieren. Einzelheiten der Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 werden später beschrieben.
Zwischen der ersten Bearbeitungsstation 30 und der zweiten Bearbeitungsstation 32 ist eine erste Trennplatte 70 und zwischen der zweiten Bearbeitungsstation 32 und der dritten Bearbeitungsstation 34 eine zweite Trennplatte 72 angeordnet. Die erste Trennplatte 70 weist eine in ihrem unteren Teil gebildete Öffnung (nicht dargestellt) auf, die groß genug ist, um einen Zuführweg für Substrate 202, die von der zweiten mechanischen Zuführeinrichtung 46 zugeführt werden, nicht zu schließen; und die zweite Trennplatte 72 weist eine in ihrem unteren Teil gebildete Öffnung (nicht dargestellt) auf, die groß genug ist, um eine Zuführstrecke für Substrate 202, die von die dritten mechanischen Zuführeinrichtung 50 zugeführt werden, nicht zu schließen.
Die Nachbehandlungsanlage 16 umfasst eine Stapelständer-Speichereinheit 80 zum Speichern von Stapelständern 64 für normale Substrate 202, die von der Beschichtungsanlage 14 zugeführt werden; eine fünfte mechanische Zuführeinrichtung 82, um die Substrate 202, die auf den in der Stapelständer-Speichereinheit 80 aufbewahrten Stapelständern 64 gestapelt sind, nacheinander aufzunehmen und sie dem nächsten Prozess zuzuführen; einen ersten elektrostatischen Blasmechanismus 84, um elektrostatische Ladungen von jedem durch die fünfte mechanische Zuführeinrichtung 82 zugeführten Substrat 202 zu entfernen; eine sechste mechanische Zuführeinrichtung 86, um Substrate 202, von denen elektrostatische Ladungen durch den ersten elektrostatischen Blasmechanismus 84 entfernt worden sind, aufeinander folgend einem nächsten Prozess zuzuführen; eine Zerstäubungsvorrichtung 88 zum Bilden einer Licht reflektierenden Schicht auf einer Hauptfläche eines von der sechsten mechanischen Zuführeinrichtung 86 zugeführten Substrats 202 durch Zerstäuben; eine siebente mechanische Zuführeinrichtung 90, um aufeinander folgend Substrate 202 zuzuführen, auf denen Licht reflektierende Schichten ausgebildet wurden; und eine Kantenreinigungseinrichtung 92 zum Reinigen einer Umfangskante des von der siebenten mechanischen Zuführeinrichtung 90 zugeführten Substrats 242.
Die Nachbehandlungsanlage 16 umfasst außerdem einen zweiten elektrostatischen Blasmechanismus 94, um elektrostatische Ladungen von jedem Substrat 202, dessen Kante durch die Kantenreinigungseinrichtung 92 gereinigt worden ist, zu entfernen; eine mechanische Auftrageinrichtung 96 für UV härtbare Lösungen, um auf der Hauptfläche des Substrats 202, von dem durch den zweiten elektrostatischen Blasmechanismus 94 elektrostatische Ladungen entfernt worden sind, eine UV härtbare Lösung aufzutragen; eine mechanische Dreheinrichtung 98, um das Substrat, auf dem die UV härtbare Lösung aufgetragen wurde, mit hoher Drehzahl zu drehen, damit die aufgetragene Dicke der bei UV härtbaren Lösung gleichmäßig gemacht wird; eine mechanische UV-Anwendungseinrichtung 100, um ultraviolette Strahlen auf die Hauptfläche des Substrates 202 anzuwenden, die mit der UV-härtbaren Lösung beschichtet und schnell gedreht worden ist, um die aufgetragene UV-härtbare Lösung zu härten, damit auf der Hauptfläche des Substrats 202 eine Schutzschicht ausgebildet wird; eine achte mechanische Zuführeinrichtung 102 zum Zuführen von Substraten 202 zu dem zweiten elektrostatischen Blasmechanismus 94, der mechanischen Auftrageinrichtung 96 für UV-härtbare Lösungen, der mechanischen Dreheinrichtung 98 und der mechanischen UV-Anwendungseinrichtung 100; eine neunte mechanische Zuführeinrichtung 104 zum Zuführen eines Substrats 202, auf dem ultraviolette Strahlen angewandt wurden, einem nächsten Prozess zuzuführen; eine Schadenprüfeinrichtung 106, um die beschichtete Oberfläche und die Oberfläche der Schutzschicht des von der neunten mechanischen Zuführeinrichtung 104 zugeführten Substrats 202 auf Schäden zu prüfen; eine charakteristische Prüfeinrichtung 108 zum Überprüfen von Signaleigenschaften aufgrund der Ausnehmungen 200, die in dem Substrat 202 ausgebildet sind; und einen Sortiennechanismus 114, um das Substrat 202 selektiv zu einem Stapelständer 110 für normale Substrate und zu einem Stapelständer 112 für schadhafte Substrate in Abhängigkeit der geprüften Ergebnisse von der Schadenprüfeinrichtung 106 und der charakteristischen Prüfeinrichtung 108 zu sortieren.
Die Nachbehandlungsanlage 16 umfasst auch eine zehnte mechanische Zuführeinrichtung 116, um die auf dem Stapelständer 110 gestapelten Substrate 202 nacheinander einem nächsten Prozess zuzuführen, und ein Bondgerät 118, um ein von der zehnten mechanischen Zuführeinrichtung 116 zugeführtes Substrat 202 und ein aufbewahrtes Substrat 202 (siehe 9A), auf dem eine Licht reflektierende Schicht 208 und eine Schutzschicht 210 ausgebildet worden sind, miteinander zu verknüpfen, so dass ihre Informationsaufzeichnungsflächen einander gegenüber liegen.
Bauliche Einzelheiten von jeder Schleuderbeschichtungsvorrichtungen 52 werden nachstehend mit Bezug auf die 2 bis 6 beschrieben.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, weist die Schleuderbeschichtungsvorrichtung 52 eine Applikationsvorrichtung 400 für Beschichtungslösungen, einen Schleuderkopf 402 und eine Streuungs-Verhinderungswand 404 auf. Die Applikationsvorrichtung 400 für Beschichtungslösungen umfasst einen mit einer Beschichtungslösung gefüllten Druckbehälter (nicht gezeigt), ein Rohr (nicht dargestellt), das sich von dem Druckbehälter zu einer Düse 406 erstreckt und ein Regelventil 408 für abgegebene Lösung, um die Menge der aus der Düse 406 abgegebenen Beschichtungslösung zu regeln. Die eingestellte Menge der aus der Düse 406 abgegebenen Beschichtungslösung wird auf die Oberfläche des Substrats 202 getropft. Die Applikationsvorrichtung 400 für Beschichtungslösungen kann durch eine mechanische Beförderungseinrichtung 414 aus einer Bereitschaftsstellung im Winkel in eine Stellung über dem Substrat 202 bewegt werden. Die mechanische Beförderungseinrichtung 414 weist eine Stützplatte 410 auf, die die Düse 406 mit ihrer nach unten gerichteten Öffnung trägt, und einen Motor 412, um die Stützplatte 410 in horizontaler Richtung zu drehen.
Der Schleuderkopf 402 ist unter der Applikationsvorrichtung 400 für Beschichtungslösungen angeordnet. Der Schleuderkopf 402 weist eine Spannvorrichtung 420 auf, durch die das Substrat 202 abnehmbar in einer horizontalen Ebene gehalten wird. Der Schleuderkopf 402 besitzt seine eigene vertikale Welle, die durch einen Motor (nicht gezeigt) um seine eigene Achse drehbar ist.
Wenn das durch die Spannvorrichtung 420 in horizontaler Richtung gehaltene Substrat 202 durch den Motor gedreht wird, tropft die Beschichtungslösung aus der Düse 406 auf die Oberfläche des Substrats 202 und fließt durch Zentrifugalkräfte in radialer Richtung auf der Oberfläche des Substrats 202 nach außen. Eine überschüssige Menge der Beschichtungslösung, die unterhalb der äußeren Umfangskante des Substrats 202 in der radialen Richtung nach außen fließt, wird durch Zentrifugalkräfte von dem Substrat 202 abgezogen. Die Beschichtungslösung, die auf der Oberfläche des Substrats 202 verbleibt, wird zu einer aufgetragenen, dünnen Schicht als Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 getrocknet.
Die Streuungs-Verhinderungswand 404 ist dazu vorgesehen, zu verhindern, dass die überschüssige Menge der Beschichtungslösung, die von dem Substrat 202 abgezogen wird, um die Schleuderbeschichtungsvorrichtung 52 herum verstreut wird. Die Streuungs-Verhinderungswand 404 hat eine ringförmige Gestalt, die sich um den Schleuderkopf 402 herum erstreckt, wobei eine Öffnung 422 über dem Schleuderkopf 402 ausgebildet ist. Die überschüssige Menge der Beschichtungslösung, die von dem Substrat 202 abgezogen wurde, wird durch die Streuungs-Verhinderungswand 404 gesammelt und durch einen Abflussrohr 424 zurück gewonnen.
In der zweiten Bearbeitungsstation 32 (siehe 1) führt jede der Schleuderbeschichtungsvorrichtungen 52 ein lokalisiertes Ablassen von Luft durch diese aus. Speziell wird Luft aus der Öffnung 422 in der Streuungs-Verhinderungswand 404 in die Schleuderbeschichtungsvorrichtung 52 eingeleitet, strömt auf der Oberfläche des Substrats 202 auf der Spannvorrichtung 420 und daran entlang und wird durch ein sich von dem Schleuderkopf 402 nach unten erstreckenden Ablassrohr 426 entleert.
Wie in 4 bis 6 dargestellt ist, umfasst die Düse 406 der Beschichtungslösungs-Applikationsvorrichtung 400 einen schmalen zylindrischen Hauptdüsenkörper 432 mit einer darin in axialer Richtung ausgebildeten Durchgangsbohrung 430 und einen Befestigungsabschnitt 434, um den Hauptdüsenkörper 432 an der Stützplatte 410 (siehe 3) zu befestigen. Der Hauptdüsenkörper 432 besitzt die folgende Fläche. Das heißt, die vordere Stirnfläche 440 und die äußere oder innere Wandfläche oder beide der äußeren und inneren Wandflächen 442, 444, die in einem Bereich über einen Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Stirnfläche 440 liegen, bestehen aus einer Fluorverbindung. Als Fluorverbindung verwendbar sind zum Beispiel Polytetrafluorethylen und Polytetrafluorethylen enthaltende Substanzen.
Bevorzugte Beispiele der in dieser Ausführung zu verwendenden Düse 406 umfassen zum Beispiel die Düse 406, in der der Teil, der die vordere Stirnfläche des Hauptdüsenkörpers 432 enthält und der im Bereich über einen Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Stirnfläche liegt, durch Verwendung der Fluorverbindung gemäß 5 gebildet wird; und eine Düse 406, in der der Teil, der die vordere Stirnfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 enthält und der die äußere oder innere Wandfläche oder beide der äußeren und inneren Wandflächen 442, 444 umfasst, die in einem Bereich über einen Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Stirnfläche 440 liegen, mit der Fluorverbindung gemäß 6 beschichtet wird.
Wenn der Teil, der die vordere Stirnfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 umfasst und der in einem Bereich über dem Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Stirnfläche 440 liegt, aus der Fluorverbindung gebildet wird, ist aus einem praktischen Gesichtspunkt, der zum Beispiel die Festigkeit berücksichtigt, die folgende Anordnung vorzuziehen. Das heißt, der Hauptdüsenkörper 432 ist zum Beispiel aus rostfreiem Stahl gebildet. Des Weiteren sind die vordere Stirnfläche 440 und der Teil, der maximal in einem Bereich von 5 mm von der vorderen Stirnfläche 440 liegt, aus der Fluorverbindung gebildet.
Wenn der Teil, der die vordere Stirnfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 und die äußere oder die innere Wandfläche oder beide der äußeren und inneren Wandflächen 442, 444, die sich über den Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Stirnfläche 440 erstrecken, umfasst, mit der Fluorverbindung gemäß 6 beschichtet wird, ist es vorzuziehen, dass ein Bereich, der sich über einen Abstand von nicht weniger als 10 mm von der vorderen Stirnfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 erstreckt, mit der Fluorverbindung beschichtet wird. Es ist besser, dass der gesamte Bereich des Hauptdüsenkörpers 432 mit der Fluorverbindung beschichtet wird. Wenn der wie oben beschriebene Bereich beschichtet wird, ist die Dicke nicht speziell beschränkt. Jedoch liegt die Dicke angemessen innerhalb eines Bereiches von fünf bis 500 μm. Das Material für den Hauptdüsenkörper 432 ist wie oben beschrieben vorzugsweise rostfreier Stahl. Der Durchmesser der durch den Hauptdüsenkörper 432 ausgebildeten Durchgangsbohrung 430 liegt normalerweise innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 1,0 mm.
Nachstehend wird mit Bezug auf die 7A bis 8B ein Prozess zur Herstellung einer optischen Speicherplatte mit dem Produktionssystem 10 beschrieben.
Jede der Formmaschinen 20 der ersten und zweiten Formanlagen 12, 12 bildet ein Substrat 202 aus Kunstharz wie zum Beispiel Polycarbonat oder dergleichen entsprechend dem Spritzgussverfahren, Formpressen oder Spritzprägen. Wie in 7A gezeigt ist, besitzt das Substrat 202 Rillen (Vertiefungen und Vorsprünge) 200, die als Spurrillen dienen oder Informationen wie zum Beispiel Adressensignale auf dessen Hauptfläche darstellen.
Das Material für das Substrat 202 umfasst zum Beispiel Polycarbonat, Acrylharz wie Polymethylmethacrylat, Kunstharz auf Vinylchloridbasis Kunstharz wie Polyvinylchlorid und Vinylchlorid-Copolymer, Epoxidharz, amorphes Polyolefin und Polyester. Diese Materialien können, falls gewünscht, in Kombination verwendet werden. Unter den oben beschriebenen Materialien ist es vorzuziehen, Polycarbonat zum Beispiel hinsichtlich der Feuchtigkeitsbeständigkeit, der die dimensionalen Stabilität und des Preises zu verwenden. Die Tiefe der Rille 200 liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,01 bis 0,3 μm. Die Halbwertbreite liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 0,9 μm.
Die aus den Formmaschinen 20 entnommenen Substrate 202 werden durch die Kühleinheiten 22 gekühlt und anschließend auf den Stapelständern 24 gestapelt, wobei ihre Hauptflächen nach unten zeigen. Wenn eine vorgegebene Anzahl von Substraten 202 auf jedem der Stapelständer 24 gestapelt ist, werden die Stapelständer 24 von der ersten und der zweiten Formanlage 12A, 12B entnommen und der Beschichtungsanlage 14 zugeführt, bei der die Stapelständer 24 in die Stapelständer-Speichereinheit 40 gelegt werden. Die Stapelständer 24 können durch einen Schlitten oder eine Einheit mit Eigenantrieb zugeführt werden.
Wenn die Stapelständer 24 in die Stapelständer-Speichereinheit 40 gelegt werden, arbeitet die erste mechanische Zuführeinrichtung 42 so, dass sie die Substrate 202 von den Stapelständern 24 einzeln aufnimmt und das Substrat 202 dem elektrostatischen Blasmechanismus 44 zuführt. Der elektrostatische Blasmechanismus 44 entfernt elektrostatische Ladungen von dem Substrat 202, das anschließend durch die zweite mechanische Zuführeinrichtung 46 dem Farbstoff-Beschichtungsmechanismus 48 zugeführt wird, wo das Substrat 202 entweder einer der sechs Schleuderbeschichtungsvorrichtungen 52 zugeführt wird. In der Schleuderbeschichtungsvorrichtung 52 wird die Hauptfläche des Substrats 202 mit einer Farbstofflösung beschichtet, und anschließend wird das Substrat 202 mit einer hohen Drehzahl gedreht, um die Dicke der aufgetragenen Farbstofflösung gleichmäßig zu machen. Danach wird die aufgetragene Farbstofflösung zu einer Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf der Hauptfläche des Substrats 202 getrocknet, wie es in 7B dargestellt ist.
Spezieller wird das Substrat 202 beim Zuführen zu der Schleuderbeschichtungsvorrichtungen 52 auf dem Schleuderkopf 402 wie in 2 dargestellt fest angebracht und durch die Spannvorrichtung 420 in horizontaler Richtung fest gehalten. Die Beschichtungslösung wird aus dem Drucktank in das Regelventil 408 für abgegebene Lösungen zugeführt, durch die eine vorgegebene Menge der Beschichtungslösung über die Düse 406 auf einen radial inneren Bereich des Substrats 202 getropft wird.
Wie es oben beschrieben ist, besitzt die Düse 406 die folgende Fläche. Das heißt, der Abschnitt, der die vordere Stirnfläche 440 des Hauptdüsenkörpers 432 und die äußere oder die innere Wandfläche oder beide der äußeren und inneren Wandflächen 442, 444 umfasst, der sich über den Abstand von nicht weniger als 1 mm von der vorderen Stirnfläche 440 erstreckt, besteht aus der Fluorverbindung. Deshalb neigt die Beschichtungslösung weniger dazu, an der Düse 406 anzuhaften und deshalb wird, wenn die Beschichtungslösung getrocknet ist, verhindert, dass sich der Farbstoff niederschlägt und auf der Düse 406 abgelagert wird. Folglich kann die Schleuderbeschichtungsvorrichtung 52 auf dem Substrat 202 gleichmäßig einen Schichtfilm bilden, ohne Probleme wie zum Beispiel Beschichtungsdefekte zu verursachen.
Die Beschichtungslösung umfasst eine Farbstofflösung, die ein Lösungsmittel und einen darin aufgelösten Farbstoff enthält. Der Farbstoff in der Farbstofflösung besitzt eine Konzentration, die normalerweise im Bereich von 0,01 bis 15 Gewichtsprozent, besser von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, noch besser von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent oder am besten von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent liegt.
Der Schleuderkopf 402 kann durch den Motor mit einer hohen Drehzahl gedreht werden. Wenn der Schleuderkopf 402 mit hoher Drehzahl gedreht wird, fließt die auf das Substrat 202 getropfte Beschichtungslösung durch Zentrifugalkräfte auf der Oberfläche des Substrats 202 in radialer Richtung nach außen und erreicht die äußere Umfangskante des Substrats 202, während auf dem Substrat 202 eine aufgetragene dünne Schicht gebildet wird. Eine überschüssige Menge der Beschichtungslösung, die unter der äußeren Umfangskante des Substrats 202 in radialer Richtung nach außen fließt, wird durch Zentrifugalkräfte abgezogen und um die äußere Umfangskante des Substrats 202 herum verstreut. Die verstreute überschüssige Menge der Beschichtungslösung trifft auf der Streuungs-Verhinderungswand 404 auf, wird von einem unter der Streuungs-Verhinderungswand 404 angeordneten Gefäß gesammelt und anschließend durch das Abflussrohr 424 zurück gewonnen. Die aufgetragene dünne Schicht auf dem Substrat 202 wird getrocknet, während die dünne Auftragschicht auf dem Substrat 202 gebildet wird, und danach. Die aufgetragene dünne Schicht (die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht) 204 weist eine Dicke normalerweise im Bereich von 50 bis 500 nm oder besser in dem Bereich von 50 bis 300 nm auf.
Der für die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 zu verwendende Farbstoff ist nicht speziell beschränkt. Diejenigen, die verwendbar sind, umfassen zum Beispiel Cyaninfarbstoff, Phthalocyaninfarbstoff, Imidazoquinoaxalinfarbstoff, Pyryliumfarbstoff, Thropyryliumfarbstoff, Azuleniumfarbstoff, Squalirium-Farbstoff, auf Metallkomplex zum Beispiel Ni oder Cr basierter Farbstoff, Naphtoquinonfarbstoff, Anthraquinonfarbstoff, Indophenolfarbstoff, Indoanilinfarbstoff, Triphenylmethanfarbstoff, Merocyaninfarbstoff, Oxonolfarbstoff, Aminiumfarbstoff, Diimmoniumfarbstoff und Nitrosoverbindung. Unter diesen Farbstoffen ist vorzugsweise Cyaninfarbstoff, Phthalocyaninfarbstoff, Azufeniumfarbstoff, Squaliriumfarbstoff, Oxonolfarbstoff und Imidazoquinoxalinfarbstoff zu verwenden.
Das Lösungsmittel des Einsatzwirkstoffes zum Bilden der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 enthält zum Beispiel Ester wie Butylazetat und Cellosolveacetat; Keton wie Methylethylketon, Cyclohexanon und Methylisobutylketon, Chlorkohlenwasserstoff wie Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan und Chloroform; Amid wie Dimethylformamid, Kohlenwasserstoff wie Cyclohexan, Äther wie Tetrahydrofuran, Ethyläther und Dioxan; Alkohol wie Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol und Diacetonalkohol; Fluorlösungsmittel wie 2,2,3,3-Tetrafluor-1-propanol und Glycoläther wie Ethylenglycolmonomethyläther, Ethylenglycolmonoethyläther und Propylenglycolmonomethyläther.
Das Lösungsmittel kann einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren Arten in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der auflösenden Eigenschaft des zu verwendenden Farbstoffes eingesetzt werden. Vorzugsweise wird das Fluorlösungsmittel wie 2,2,3,3-Tetrafluor-1-propanol verwendet. Bei Bedarf kann die Farbstofflösung um ein schwundmindernden Zusatz und ein Bindemittel ergänzt werden. Des Weiteren können in Abhängigkeit vom Verwendungszweck vielfältige Zusatzstoffe wie Antioxidationsmittet, UV-Absorptionsmittel, ein Plastifizierer und ein Schmierstoff hinzugefügt werden.
Repräsentative Beispiele des schwundmindernden Zusatzes enthaften Nitrosoverbindung, Metallkomplex, Diimmoniumsalz und Aminiumsalz. Diese Beispiele sind beispielsweise in entsprechenden Patentschriften wie die Japanischen Offenlegungsschriften Nr. 2-300288, 3-224793 und 4-146189 beschrieben.
Das Bindemittel enthält zum Beispiel eine natürliche organische, hochmolekulare Verbindung wie Gelatine, Zellulosederivat, Dextran, Terpentinharz und Gummi sowie eine synthetische organische hochmolekulare Verbindung mit zum Beispiel Kohlenwasserstoffharz wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyren und Polyisobutylen, Vinylharz wie Polyvinylchlorid, Polyvinylvinyliden und Polyvinylchloridpolyvinylacetatkopolymer, Acrylharz wie Polymethylacrylat und Polymethylmethacrylat, Polyvinylalkohol, chloriertes Polyethylen, Epoxidharz, Butylalharz, Gummiderivat und Anfangskondensat von wärmehärtbarem Harz wie Phenolformaldehydharz.
Wenn ein Bindemittel verwendet wird, dann sollte es höchstens 20 Gewichtsteile, vorzugsweise 10 Gewichtsteile und besser höchstens 5 Gewichtsteile im Verhältnis zu 100 Gewichtsteilen des Farbstoffes aufweisen.
Auf der Oberfläche des Substrates 202 kann eine Grundierungsschicht abgeschieden werden, auf der die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 zu dem Zweck aufgebracht wird, um die Ebenheit zu verbessern, die Haftfestigkeit zu erhöhen und zu verhindern, dass die Farbstoff Aufzeichnungsschicht 204 verändert wird.
Das Material für die Grundierungsschicht enthält zum Beispiel eine hochmolekulare Verbindung wie Polymethylmethacrylat, Acrylsäure-Methacrylsäurekopolymer, Styrenmaleinsäureanhydridkopolymer, Polyvinylalkohohl, N-Methylolacrylamid, Styrenvinyltoluolcopolymer, chlorsulfoniertes Polyethylen, Nitrozellulose, Polyvinylchlorid, chloriertes Polyolefin, Polyester, Polyimid, Vinylacetatvinylchloridkopolymer, Ethylenvinylacetatkopolymer, Polyethylen, Polypropylen und Polycarbonat sowie einen Oberflächenmodifizierer wie Silanhaftmittel.
Die Grundierungsschicht kann gebildet werden, indem eines der oben erwähnten Materialien in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert wird, um eine Grundierungsschichtlösung herzustellen, und anschließend die Grundierungsschichtlösung auf der Substratoberfläche entsprechend einem Beschichtungsprozess wie zum Beispiel Schleuderbeschichtung, Tauchbeschichtung, Extrusionsbeschichtung oder dergleichen aufgebracht wird. Die Grundierungsschicht wird mit einer Dicke aufgebracht, die im Allgemeinen im Bereich von 0,005 bis 20 μm und vorzugsweise von 0,01 bis 10 μm liegt.
Das Substrat 202 mit der darauf ausgebildeten Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 wird durch die dritte mechanische Zuführeinrichtung 50 der Rückseiten-Reinigungseinrichtung 54 zugeführt, die die rückseitige Fläche des Substrats 202, die seiner Hauptfläche gegenüber liegt, reinigt. Danach wird das Substrat 202 durch die vierte mechanische Zuführeinrichtung 56 dem Nummer-Zuordnungsmechanismus 58 zugeführt, der eine Zahl wie zum Beispiel eine Los-Nummer der Haupt- oder Rückfläche des Substrats 202 zuordnet. Anschließend wird das Substrat 202 der Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 zugeführt, um die Filmdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf dem Substrat 202 zu prüfen. Speziell wendet die Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 Licht auf der Rückseite des Substrates 202 an und verarbeitet ein Bild von durch das Substrat 202 und die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 übertragenem Licht mit einer CCD-Kamera. Basierend auf dem geprüften Ergebnis von der Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 wird das geprüfte Substrat 202 dem Stapelständer 64 für normale Substrate oder dem Stapelständer 66 für schadhafte Substrate zugeführt. Der Prüfvorgang der Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 wird später weiter beschrieben.
Wenn eine vorgegebene Anzahl von Substraten 202 auf dem Stapelständer 64 für normale Substrate gestapelt ist, wird der Stapelständer 64 für normale Substrate aus der Beschichtungsanlage 14 entnommen und der Nachbehandlungsanlage 16 zugeführt, in der er in der Stapelständer-Speichereinheit 80 gespeichert wird. Der Stapelständer 64 kann durch einen Schlitten oder eine Zuführeinheit mit Eigenantrieb zugeführt werden.
Wenn der Stapelständer 64 für normale Substrate in der Stapelständer-Speichereinheit 80 gespeichert ist, wird die fünfte mechanische Zuführeinrichtung 82 betätigt, um die Substrate 202 nacheinander aus dem Stapelständer 64 zu entnehmen und das Substrat 202 zu dem ersten elektrostatischen Blasmechanismus 84 zuzuführen. Der erste elektrostatische Blasmechanismus 84 entfernt elektrostatische Ladungen von dem Substrat 202, welches anschließend durch die sechste mechanische Zuführeinrichtung 86 der Zerstäubungseinrichtung 88 zugeführt wird.
Wenn das Substrat 202 der Zerstäubungseinrichtung 88, wie in 7C dargestellt, zugeführt wird, wird durch Zerstäuben auf der gesamten Hauptfläche des Substrats 202 mit Ausnahme ihrer Umfangskante 206 eine Licht reflektierende Schicht 208 gebildet.
Die Licht reflektierende Schicht 208 besteht aus einem Licht reflektierenden Material, das bezüglich eines Laserstrahls ein hohes Reflexionsvermögen aufweist. Zum Beispiel kann das Licht reflektierende Material ein Metall oder ein Halbmetall wie zum Beispiel Mg, Se, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, AI, Ga, In, Si, Ge, Te, Pb, Po, Sn, Bi oder dergleichen oder rostfreier Stahl sein.
Von diesen Werkstoffen sind Cr, Ni, Pt, Cu, Ag, Au, Al und rostfreier Stahl vorzuziehen. Diese Werkstoffe können allein oder in einer Kombination davon oder als eine Legierung von zumindest zwei Werkstoffen verwendet werden. Besonders vorzuziehen ist Au, Ag oder eine Legierung davon.
Die Licht reflektierende Schicht 208 kann auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 durch Verdampfen, Zerstäuben oder Ionenplattierung des Licht reflektierenden Werkstoffes gebildet werden. Die Licht reflektierende Schicht 208 besitzt eine Dicke, die im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 800 nm vorzugsweise im Bereich von 20 bis 500 nm oder besser im Bereich von 50 bis 300 nm liegt.
Das Substrat 202, auf dem die Licht reflektierende Schicht 208 gebildet ist, wird durch die siebente mechanische Zuführeinrichtung 90 der Kantenreinigungseinrichtung 92 zugeführt, die wie es in 8A dargestellt ist, die Kante 206 der Hauptfläche des Substrats 202 reinigt, um die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 von der Kante 206 zu entfernen. Danach wird das Substrat 202 durch die achte mechanische Zuführeinrichtung 102 dem zweiten elektrostatischen Blasmechanismus 94 zugeführt, der die elektrostatischen Ladungen von dem Substrat 202 entfernt.
Anschließend wird das Substrat 202 durch die achte mechanische Zuführeinrichtung 102 der mechanischen Auftrageinrichtung 96 für UV-härtbare Lösungen zugeführt, mit der eine UV-härtbare Lösung auf einen Teil der Hauptfläche des Substrats 202 getropft wird. Dann wird das Substrat 202 durch die achte mechanische Zuführeinrichtung 102 dem Schleudermechanismus 98 zugeführt, der das Substrat 202 mit einer hohen Drehzahl rotiert, um die aufgetropfte UV-härtbare Lösung zu einer gleichmäßigen Filmdicke über die gesamte Hauptfläche des Substrats 202 zu verteilen.
Danach wird das Substrat 202 durch die achte mechanische Zuführeinrichtung 102 der mechanischen UV-Anwendungseinrichtung 100 zugeführt, mit der ultraviolette Lichtstrahlen auf die UV-härtbare Lösung auf dem Substrat 202 anwendet werden. Wie es in 8B gezeigt ist, wird die UV-härtbare Lösung zu einer Schutzschicht 210 gehärtet, die die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 und die Licht reflektierende Schicht 208 bedeckt, so dass eine optische Speicherplatte D fertig gestellt ist.
Die Schutzschicht 210 wird auf der Licht reflektierenden Schicht 208 angeordnet, um die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 physikalisch und chemisch zu schützen. Die Schutzschicht 210 kann außerdem auf der Oberfläche des Substrats 202 gegenüber der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 zum Zweck der Erhöhung von Kratzfestigkeit und Feuchtebeständigkeit der optischen Speicherplatte D gebildet werden. Die Schutz schicht 210 kann aus einer anorganischen Substanz wie SiO, SiO₂, MgF₂, SnO₂, Si₃N₄ oder dergleichen bestehen oder aus einer organischen Substanz wie ein thermoplastischer Kunststoff, ein hitzehärtbarer Kunststoff, ein durch UV härtbares Kunstharz oder dergleichen hergestellt werden.
Die Schutzschicht 210 kann alternativ dazu durch Laminieren einer Dünnschicht, die durch Extrudieren von Kunststoffen auf der Licht reflektierenden Schicht 208 und/oder dem Substrat 202 mit einem Klebstoff gebildet werden. Des Weiteren kann die Schutzschicht alternativ durch einen Prozess wie Vakuumverdampfung, Zerstäuben, Beschichten oder dergleichen gebildet werden. Wenn die Schutzschicht 210 aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem hitzehärtbaren Kunststoff hergestellt wird, dann wird sie gebildet, indem einer dieser Werkstoffe zu einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst wird, um eine Schutzschichtlösung zu bilden und anschließend die Schutzschichtlösung auf der Substratfläche aufgebracht und die aufgebrachte Schutzschichtlösung getrocknet wird.
Wenn die Schutzschicht 210 aus einem UV-härtbarem Kunstharz besteht, dann wird sie gebildet, indem das UV-härtbare Harz direkt auf der Substratoberfläche beschichtet wird oder ein UV-härtbares Kunstharz zu einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst wird, um eine Schutzschichtlösung herzustellen und die Schutzschichtlösung auf der Substratoberfläche beschichtet wird und anschließend ultraviolette Strahlen angewendet werden, um das aufgebrachte UV-härtbare Kunstharz zu härten. Die Schutzschichtlösung kann durch verschiedene Zusätze einschließlich eines Ladungsstabilisators, eines Antioxidationsmittels, eines UV-Stabilisators, usw. ergänzt werden.
Die Schutzschicht 210 besitzt eine Dicke normalerweise im Bereich von 0,1 bis 100 μm.
Folglich wird die optische Speicherplatte D durch die neunte mechanische Zuführeinrichtung 104 der Schadenprüfeinrichtung 106 und der Eigenschaftsprüfeinrichtung 108 zugeführt, die die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 und die Schutzschicht 210 nach Schäden auf ihren Oberflächen prüfen und außerdem Signaleigenschaften aufgrund der in dem Substrat 202 der optischen Speicherplatte D ausgebildeten Rillen 200 prüfen. Speziell führt die Schadenprüfeinrichtung 106 und die Schadenprüfeinrichtung 108 jeweils Licht auf beide Oberflächen der optischen Speicherplatte D zu und verarbeitet ein Bild von Licht, das auf diese Weise mit einer CCD-Kamera reflektiert wird. Die geprüften Ergebnisse, die durch die Schadenprüfeinrichtung 106 und die Eigenschaftsprüfeinrichtung 108 erhalten werden, werden zu dem Sortiermechanismus 114 übertragen.
Die optische Speicherplatte D wird, nachdem sie auf Defekte und Signaleigenschaften geprüft worden ist, durch den Sortiermechanismus 114 in Abhängigkeit der geprüften Ergebnisse selektiv zu dem Stapelständer 110 für normale Scheiben und zu dem Stapelständer 112 für schadhafte Scheiben sortiert.
Das dem Stapelständer 110 für normale Scheiben zugeführte Substrat 202 wird durch die zehnte mechanische Zuführeinrichtung 116 dem Bondgerät 118 zugeführt. Das Bondgerät 118 verbindet das durch die zehnte mechanische Zuführeinrichtung 116 zugeführte Substrat 202 und das in dem Bondgerät 118 gelagerte Substrat 202 (siehe 9A), welches die Licht reflektierende Schicht 208 und die Schutzschicht 210 aufweist, miteinander, so dass ihre Informationsaufzeichnungsflächen einander gegenüber liegen und eine optische Speicherplatte D (siehe 9B) auf diese Weise fertig gestellt wird. Die optische Speicherplatte D wird dann einem nicht veranschaulichten Etikettdruckprozess zugeführt.
Nachstehend wird mit Bezug auf 10 und 11 der Filmdicken-Prüfmechanismus 62 beschrieben. Wie in 10 gezeigt ist, umfasst der Filmdicken-Prüfmechanismus 62 eine unter dem Substrat 202 angeordnete Lichtquelle 300, eine CCD-Einheit 302 zum Detektieren eines Lichtstrahls L2, der von der Lichtquelle 300 ausgesendet und durch das Substrat 202 übertragen wird, und zum Umwandeln des detektierten Lichtstrahls L2 in ein elektrisches Signal (detektiertes Signal) S1, das der detektierten Intensität des Lichtstrahls L2 entspricht, eine Substiatbeschiekungsvoirichtung 306 mit einer Vielzahl von Lichtabschirrnptatten 304, um einen von der Lichtquelle 300 ausgesendeten Lichtstrahl L1 zu blockieren, und einen Substrathalter 307 zum Festhalten des Substrates 202.
Wie in 11 gezeigt ist, besitzt die Substratbeschickungsvorrichtung 306 eine mittlere Drehwelle 308, von der sich die Lichtabschirmplatten 304 in Winkelabständen von 90° in radialer Richtung nach außen erstrecken, und eine Vielzahl von Armen 310, die sich von der mittleren Drehwelle 308 zwischen den Lichtabschirmplatten 304 erstrecken. An den jeweiligen radial äußeren Enden der Arme 310 sind Saugköpfe 312 zum Anziehen und Festhalten der Substrate 202 angebracht.
Wenn die mittlere Drehwelle 308 um ihre eigene Achse rotiert, werden die durch die Saugköpfe 312 festgehaltenen Substrate 202 nacheinander von dem Nummer-Zuordnungsmechanismus 58 zu dem Substrathalter 307 und von dem Substrathalter 307 zu dem Stapelständer 64 für normale Substrate oder dem Stapelständer 66 für schadhafte Substrate zugeführt.
Nachstehend wird der Bearbeitungsvorgang der mechanischen Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 beschrieben. Bevor dem Substrathalter 307 durch die Substratbeschickungsvorrichtung 306 ein Substrat 202 zugeführt wird, wird der von der Lichtquelle 300 ausgesendete Lichtstrahl L1 durch eine der Lichtabschirmplatten 304 in seiner Gesamtheit blockiert, und durch die CCD-Einheit 302 wird eine andere Lichtmenge als der Lichtstrahl von der Lichtquelle 300 detektiert, d. h. eine Menge von Umgebungslicht wie das durch Fluoreszenzlampen ausgesendete Licht (siehe 12).
Danach rotiert die mittlere Drehwelle 308 um ihre eigene Achse, um alle Lichtabschirmungen von oben von der Lichtquelle 300 (siehe 13) zu entfernen. Die volle Größe des von der Lichtquelle 300 ausgesendeten Lichtstrahls L1 einschließlich der Menge von verfügbarem Umgebungslicht wird durch die CCD-Einheit 302 detektiert.
Eine weitere Rotation der mittleren Drehwelle 308 legt das Substrat 202 auf den Substrathalter 307, wobei der von der Lichtquelle 300 ausgesendete Lichtstrahl L1 wird über eine Substratfläche 202a einer Farbstoff-Aufzeichnungsfläche 202b zugeführt wird (siehe 10).
Bei dieser Stufe des Bearbeitungsprozesses wird die Licht reflektierende Schicht 208 (siehe 8A) nicht auf der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 (siehe 7B) gebildet. Deshalb verläuft der von der Lichtquelle 300 ausgesendete Lichtstrahl L1 durch das Substrat 202 und fällt auf die CCD-Einheit 302. Die CCD-Einheit 302 erzeugt anschließend ein detektiertes Signal S1 mit einer Spannungshöhe, die von der Größe des übertragenen Lichtstrahls L2 abhängig ist.
Nachdem die Filmdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 auf dem Substrat 202 geprüft ist, wird das Substrat 202 in Abhängigkeit vom geprüften Ergebnis dem Stapelständer 64 für normale Substrate oder dem Stapelständer 66 für schadhafte Substrate zugeführt. Zur gleichen Zeit, wenn das Substrat 202 dem Stapelständer 64 für normale Substrate oder dem Stapelständer 66 für schadhafte Substrate zugeführt wird, wird der oben erwähnte Bearbeitungsvorgang in vorgegebenen Abständen wiederholt.
In der oben erwähnten ersten Ausführung wird abwechselnd in bestimmten Abständen die andere Lichtmenge als der von der Lichtquelle 300 ausgesendete Lichtstrahl L1 und die Menge des von der Lichtquelle 300 ausgesendeten Lichtstrahls L1 detektiert. Daher kann die detektierte Menge des Lichtstrahls L2 durch das Umgebungslicht ersetzt werden, nachdem das detektierte Signal empfangen wurde, auch wenn die detektierte Menge des durch das Substrat 202 übertragenen Lichtstrahls L2 durch Umgebungslicht wie Licht von Fluoreszenzlampen beeinflusst wird. Deshalb kann nur die Menge des vom Substrat 202 übertragenen Lichtstrahls L2 detektiert werden. Die Folge davon ist, dass die Filmdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 mit erhöhter Genauigkeit geprüft werden kann.
Nachstehend wird der Lichtstrahl L1, der als flimmernder Lichtstrahl von der Lichtquelle 300 ausgesendet wird, beschrieben.
Im Allgemeinen ist eines der Elemente, die eine optische Eigenschaft eines Absorptionsmittels (Leitfähigkeit σ # 0) wie zum Beispiel ein Farbstoff darstellen, eine komplexe Brechzahl. Die komplexe Brechzahl wird entsprechend der folgenden Gleichung (1) ausgedrückt: komplexe Brechzahl = n –/+ ik (1)in der n eine Brechzahl und k einen Löschkoeffizienten darstellt. Der Löschkoeffzient k gibt an, wie Licht gedämpft wird, wenn es durch ein Medium fortgeleitet wird. Die Brechzahl n und der Löschkoeffizient k werden gemeinsam als optische Konstante bezeichnet.
Wenn durch ein Medium, wie zum Beispiel ein Farbstoff, Licht fortgeleitet wird, ändert sich die optische Konstante in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes. Zum Beispiel ist 15 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen Wellenlängen von Licht und Löschkoeffizienten k zu dem Zeitpunkt darstellt, wenn Licht durch einen Farbstoff geleitet wird. in 15 stellt die Kurve mit durchgezogener Linie den Farbstoff dar, der in der optischen Speicherplatte in einem erfinderischen Beispiel nach der ersten Ausführung verwendet wird; die punktierte Linie stellt einen Farbstoff nach einem ersten Vergleichsbeispiel dar; und die strichpunktierte Linie stellt einen Farbstoff nach einem zweiten Vergleichsbeispiel dar. Aus 15 ist ersichtlich, dass die Beziehung zwischen Wellenlängen von Licht und Löschkoeffizienten k in jedem dieser Farbstoffe eine nach oben gewölbte Form aufweist.
Um die Filmdicke eines auf einem Substrat gebildeten Farbstofffilms zu prüfen, ist es üblich, das Licht durch den Farbstofffilm zu leiten und die Durchlässigkeit des Lichtes zu messen, um auf diese Weise die Filmdicke zu prüfen. Speziell wird die optische Dichte des übertragenen Lichtes aus der gemessenen Durchlässigkeit bestimmt und die Filmdicke des Farbstofffilms basierend auf der optischen Dichte des übertragenen Lichtes geprüft. Die optische Dichte des übertragenen Lichtes wird nach der folgenden Gleichung (2) bestimmt: optische Dichte von übertragenem Licht = – log10 (Durchlässigkeit) (2)Die Filmdicke des Farbstofffilms kann jedoch wegen des Einflusses der optischen Konstanten des im Farbstofffilm enthaltenen Farbstoffes, insbesondere des Löschkoeffizienten k, in Abhängigkeit von der Wellenlänge des übertragenen Lichts nicht eindeutig gemessen werden.
16 bis 19 stellen die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken zu dem Zeitpunkt dar, wo Licht mit bestimmten Wellenlängen durch die Farbstoffaufzeichnungsschicht 204 entsprechend der ersten Ausführung hindurch gegangen ist. 16 zeigt die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken zu dem Zeitpunkt, wo das Licht mit einer Wellenlänge von 570 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 hindurch geleitet wird. 17 stellt die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdi cken zu dem Zeitpunkt dar, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 590 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 hindurch geleitet wird. 18 zeigt die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken zu dem Zeitpunkt, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 630 nm durch die Farbstoff Aufzeichnungsschicht 204 hindurch geleitet wird. 19 zeigt die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken zu dem Zeitpunkt, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 hindurch geleitet wird.
Wie aus 16 bis 19 verständlich wird, wird die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt, wenn das übertragene Licht Wellenlängen von 570 nm und 590 nm aufweist. Wenn das übertragene Licht eine Wellenlänge von 630 nm aufweist, dann besitzt die Filmdicke, falls die optische Dichte des übertragenen Lichts einen Wert von 0,2 hat, drei Werte. Ähnlich besitzt die Filmdicke dann drei Werte, wenn das übertragene Licht eine Wellenlänge von 650 nm aufweist, falls die optische Dichte des übertragenen Lichts einen Wert von 0,12 hat.
Zum Messen der Filmdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 basierend auf der optischen Dichte des übertragenen Lichts ist es notwendig, ein solches Licht auszuwählen, so dass die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt wird. Wenn Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 450 bis 610 nm (durch die nach oben erhabene Kurve mit durchgezogener Linie in 15 angegeben) durch die Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 übertragen wird, dann wird die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt, die es ermöglicht, die Filmdicke im Wesentlichen genau zu messen.
Wenn der Bereich von Wellenlängen (nach oben erhabene grafische Darstellungen), in dem die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt werden kann, in Abhängigkeit von dem Farbstoff verschoben wird und falls zu übertragendes Licht nur auf der Basis der Wellenlänge davon ausgewählt wird, dann kann jedoch wie aus 15 ersichtlich ist, die Filmdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht nicht gemessen werden, da die Bezie hung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken nicht annähernd durch eine lineare Funktion dargestellt werden kann.
Deshalb ist es notwendig, wenn verschiedene Typen von Farbstoffen eingesetzt werden, solches Licht zu verwenden, so dass die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt wird. Eine Rückansicht von 15 gibt an, dass die Beziehung zwischen optischen Dichten von übertragenem Licht und Filmdicken, wenn Licht basierend auf dem Löschkoeffizienten k ausgewählt wird, unabhängig von der Art des eingesetzten Farbstoffes ungefähr durch eine lineare Funktion dargestellt wird, so dass ermöglicht wird, die Filmdicke im Wesentlichen genau zu messen.
Der Löschkoeffizient k in der komplexen Brechzahl für den Lichtstrahl L1 sollte vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1,2, besser im Bereich von 0,5 bis 1,2 und am besten im Bereich von 0,9 bis 1,2 liegen.
Wenn ein synchronisierter Verstärker zum Detektieren des Lichtstrahls L2, der durch das Substrat 202 hindurchgegangen ist, verwendet wird, kann die Menge des Lichtstrahls L2 höchst genau detektiert werden.
Ein Produktionssystem 10 nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 14 beschrieben. Diejenigen Teile des Produktionssystems 10 gemäß der bevorzugten Ausführung, die mit denen des oben beschriebenen Produktionssystems 10 identisch sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nachstehend nicht ausführlich beschrieben.
Das Produktionssystem 10 nach der bevorzugten Ausführung besteht aus einer Anordnung, die im Wesentlichen mit dem oben beschriebenen Produktionssystem 10 identisch ist, jedoch davon hinsichtlich eines Teils der mechanischen Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 abweicht.
Wie in 14 gezeigt ist, umfasst die mechanische Filmdicken-Prüfeinrichtung 62 in dem Produktionssystem 10 nach der zweiten Ausführung eine Lichtquelle 300 und eine CCD-Einheit 302, die als monolithische Struktur auf einem Halbleitersubstrat 500 herge stellt sind. Ein von der Lichtquelle 300 ausgesendeter Lichtstrahl L1 geht durch eine optische Faser 502 hindurch und wird über eine Substratfläche 202a des Substrats 202 auf einer Farbstoff-Aufzeichnungsfläche 202b geleitet. Danach verläuft ein durch das Substrat 202 übertragener Lichtstrahl L2 durch eine optische Faser 504 und wird von der CCD-Einheit 302 detektiert, die ein elektrisches Signal (detektiertes Signal) S1 erzeugt, das die Größe des detektierten Lichtstrahls darstellt.
Da die Lichtquelle 300 und die CCD-Einheit 302 der gleichen Temperatur ausgesetzt sind, wird zwischen der Lichtquelle 300 und der CCD-Einheit 302 keine Temperaturdifferenz erzeugt. Die Folge davon ist, dass die Filmdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 mit hoher Genauigkeit geprüft werden kann. Da die Lichtquelle 300 und die CCD-Einheit 302 nicht durch Umgebungslicht beeinflusst werden, ist die Genauigkeit, mit der die Filmdicke der Farbstoff-Aufzeichnungsschicht 204 geprüft wird, ziemlich erhöht.
Obwohl eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt und ausführlich beschrieben worden ist, soll verständlich werden, dass darin verschiedene Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums des Wärmemodustyps mit einem Trägermaterial (202) und einer auf diesem Trägermtaterial (202) angeordneten Aufzeichnungsschicht (204), um Informationen beim Aussetzen eines Laserstrahls aufzuzeichnen, wobei eine Filmdicke der Aufzeichnungsschicht (204) durch eine Filmdicken-Prüfeinrichtung (62) geprüft wird; die Filmdicken-Prüfeinrichtung (62) eine Lichtzuführeinrichtung (300) aufweist, um dem Trägermaterial (202) mit der darauf angeordneten Aufzeichnungsschicht (204) einen Lichtstrahl (L1) zuzuführen; eine Durchlicht-Erfassungseinrichtung (302) zum Detektieren eines Lichtstrahls (L2), der durch das Trägermaterial (202) hindurch gegangen ist, wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Prüfen der Filmdicke der Aufzeichnungsschicht (204) auf der Basis detektierter Signale (S1) von der Durchlicht-Erfassungseinrichtung (302); dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem den Schritt des Einstellens eines Löschkoeffizienten (k) des von der Lichtzuführeinrichtung (300) ausgesendeten Lichtstrahls (L1) in der Aufzeichnungsschicht auf einen Wert, der im Bereich von 0,2 bis 1,2 bei einer komplexen Brechungszahl (n) liegt, umfasst; und dadurch, dass die Filmdicken-Prüfeinrichtung (62) eine optische Faser (502) zum Lenken des von der Lichtzuführeinrichtung (300) ausgesendeten Lichtstrahls (L1) auf das Trägermaterial und eine optische Faser (504) zum Lenken des durch das Trägermaterial (202) hindurch gegangenen Lichtstrahls auf die Durchlicht-Erfassungseinrichtung (302) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der von der Lichtzuführeinrichtung (300) ausgesendete Lichtstrahl (L1) aus einem flimmernden Lichtstrahl besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Lichtzuführeinrichtung (300) und die Durchlicht-Erfassungseinrichtung (302) als eine monolithische Struktur auf einem Trägermaterial (500) hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Trägermaterial (500) aus einem Halbleiter besteht.