DE69029906T2 - Verfahren zur Herstellung einer Matrize für optische Platten - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Mutterdiskette (OD) auf die Daten aufgezeichnet werden und von der optische Matrizenabdrucke (OD) mit Hilfe von Mitteln zur Elektroformierung zur Massenvervielfältigung vieler optischer Disketten hergestellt werden können, welche zur Mutterdiskette identisch sind und wobei dieses Verfahren alternativ zur Herstellung einer optischen Diskette verwendet werden kann, welche nur einmal beschreibbar und vielfach lesbar ist (WORM = Write Once Read Many), und zur Textspeicherung und Archivierung von Sytemdaten oder für die allgemeine Herstellung von aufgezeichneten optischen Disketten (OD's) verwendet wird.
• Eine optische Mutterdiskette (OD), welche auch eine Kompakt- Mutterdiskette (CD) sein kann, ist ein Artikel von dem im wesentlichen alle voraufgezeichneten CD's für Endverbraucher in Massenproduktion hintereinander gepreßt werden. Die optische Mutterdiskette ist in der Tat ein Mutterabdruck für eine Matrize, von der viele OD's erzeugt werden. Die Mutterdiskette ist der erste Gegenstand im Herstellungsprozeß einer OD, der Daten oder Informationen auf einer Diskette oder Aufnahmeplatte enthält, die mit Hilfe optischer Mittel gelesen werden können und von der Kopien angefertigt werden können. Alle nachfolgenden OD-Herstellungs- und Vervielfältigungsverfahren oder Operationen übertragen diese identische Form, das Format oder die Daten von einem Artikel oder einer Diskette auf die nächste mit Hilfe verschiedener Mittel einschließlich Vakuumablagerung, Elekektroformierung/Plattierung oder Injektions-Abdruckverfahren. Vor der Herstellung der optischen Mutterdiskette werden die Daten oder Informationen auf Band oder einem anderen Speichermittel in üblicher Weise aufgezeichnet, von dem die Daten auf die optische Mutterdiskette mit Hilfe optischer Mittel übertragen werden, um davon die Massenvervielfältigung durchführen zu können.
• Die bekannten Techniken zur Erzeugung einer Mutterdiskette kombinieren bestehende Technologien von verschiedenen Industrien. Die bekannteste dieser Techniken ist das Fotoresistkonzept der Halbleiterindustrie. Die Mutterdiskette und die nachfolgend gepreßten und verdoppelten optischen Disketten weisen eine Reihe von Vertiefungen auf, welche optisch aufgezeichnete Informationen aufweisen, die auf einer tatsächlichen oder gedachten Spirallinie oder Spur, die auf einem inneren Radius in der Nähe des Zentrums der Diskette beginnt und zu einem äußeren Radius in der Nähe des Umfangs der Diskette verläuft. Üblicherweise sind die Vertiefungen 0,6 µm breit, 0,9 bis 3,3 µm lang und 0,12 µm tief und sind von benachbarten Spuren auf jeder Seite 1,6 µm (10&supmin;&sup6;m) entfernt.
• Um das oben genannte Format zu erzielen, wurde die Fotoresisttechnik, die üblicherweise in der Halbleitertechnik verwendet wird, benutzt. Mit einem solchen Verfahren wird eine Schicht eines Fotoresistmaterials in einer traditionellen Dreh- oder Rotationsbeschichtung auf eine sehr glatte, polierte kreisförmige Platte aus Glas aufgetragen. Die Glasplatte mit der Beschichtung aus Fotoresistmaterial wird sondann in einen Ofen gebracht, um das Fotoresistmaterial auszuhärten. Die mit einem Fotoresist beschichtete Glasplatte wird sodann auf eine drehbare Achse gesetzt, die mit einer abnehmenden Geschwindigkeitsrate in Drehung versetzt wird, um eine konstante Lineargeschwindigkeit (CLV) von 1,2 m/sec für einen Punkt auf der Oberfläche der Glasplatte zu erzielen, der vom Zentrum der Platte radial nach außen wandert. In einem solchen System wird ein datenmodulierter Laser unmittelbar über der Glasplatte angeordnet und an einem relativ großen komplexen und weitertragenden Mechanismus aufgehängt, um zu bewirken, daß der Laser allmählich und in einer stetigen radialen Geschwindigkeit sich vom Zentrum der sich drehenden Glasplatte nach außen bewegt, während die Oberfläche der Platte gleichzeitig bestrahlt wird und dadurch eine spiralförmige Datenspur im Fotoresistmaterial erzeugt. Dieses Verfahren wird als Mutterprozeß (mastering) bezeichnet. Die Bereiche, welche als Aussparungen oder Pits bestimmt sind, werden dem Laserlicht entlang der spiralförmigen Spur ausgesetzt, wenn die Platte rotiert. Wenn alle Daten in der Fotoresistschicht auf der Glasplatte aufgezeichnet sind, wird die Platte in mindestens ein Bad einer Entwicklerlösung getaucht, wobei dieses Verfahren typischerweise aus vielen Schritten besteht, bei denen die belichteten Bereiche im Fotoresist herausgeätzt werden, wobei eine Reihe von vertiefungen zurückbleibt. Die Glasplatte mit dem geätzten Fotoresist wird dann ofengetrocknet, gefolgt von einer Metallisierung der Fotoresistschicht durch Vakuumauftragung einer dünnen leitenden Metallschicht, welche die gewünschte Mutterdiskette schützt. Die Mutterdiskette wird schließlich einer Analyse und Endprüfung unterzogen, bevor die Elektroformierung zur Herstellung Matrize und einer Nachbildung durchgeführt wird.
• Der vorstehend aufgeführte Typ zur Herstellung eines Muttersystems ist außerordentlich aufwendig bezüglich des erforderlichen Kapitals, der erforderlichen Arbeiten, des notwendigen Raumes, der Empfindlichkeit bezüglich Bewegung und Stoß, Zeit und Kosten. Die Operativen Kosten zur Herstellung einer einzigen Mutterdiskette kann relativ aufwendig sein.
• Als eine Alternative zum Fotoresist-Muttersystem wurde eine andere Technik entwickelt, bei der die Verwendung einer Doppelschicht eines Materials als eine Aufzeichnungsdoppelschicht eingeschlossen ist, bei der jede Schicht der Aufzeichnungsschicht wiederum rotationsbeschichtet und auf einem Diskettensubstrat ausgehärtet wird. Diese Technik ist der EP- A-0322057 zu entnehmen, welche die Verwendung eines Lasers zum Schreiben von Daten umfaßt. Die Auf zeichnungsdoppelschicht wird einem modulierten Laserlicht unterworfen, welches entsprechend der Informations-Bits Vorsprünge erzeugt, die in der Aufzeichnungsdoppelschicht gebildet werden. Diese Technik reduziert die Anzahl der Verfahrensschritte zur Herstellung einer Mutterdiskette.
• Eine andere Technik verwendet ein Material, welches einer Abtragung unterworfen wird, wenn es einem Laserstrahl ausgesetzt wird, wodurch sich Aussparungen entwickeln. Dieses Verfahren bringt eine Anzahl von Vorteilen über das Fotoresist-Verfahren und das Doppelschicht-Auszeichnungsverfahren mit sich, einschließlich der Verringerung der Verfahrensschritte durch Fortlassung, neben anderen, von Entwicklungsund Aushärtungsschritten, wodurch sich eine weniger kostspielige Prozedur und eine viel kürzere Fertigstellungszeit ergibt und die Fähigkeit die Qualität der Diskette gleichzeitig mit dem Mutterverfahren der Aufzeichnung der Daten zu kontrollieren.
• Dieser Mutterprozeß, bekannt als Nicht-Fotoresist (NPR), verwendet eine Fotoresistbeschichtung, welche als eine Trockenverfahrensbauart (DPF) bezeichnet wird. In diesem Fall wird ein einzigartiges Material verwendet, welches keine Ofenhärtung, Entwicklungs - oder Trocknungsprozeduren benötigt, das auf eine Glasplattenscheibe rotationsbeschichtet aufgetragen wird. Die Platte und das DPF-Material werden zur Herstellung von Kopien auf eine Drehachse gesetzt und gleichzeitig analysiert. Der Laserstrahl bewirkt durch Abtragung Aussparungen in Realzeit, wobei gleichzeitig nach dem Schreiben direkt zur Fehleranalyse und Anpassung an Standards gelesen wird (DRAW). Die Metallisation der mit Aussparungen versehenen Schicht wird durchgeführt, um den Mutterprozeß zu vervollständigen. Sobald eine solche Mutterdiskette hergestellt worden ist werden Elektroplatier- und Verdopplungsverfahren durchgeführt, um eine Matrize herzustellen, welche für die Massenvervielfachung von OD's mittels eines üblichen Injektions-Formverfahrens geeignet ist.
• Gegenüber dem Stand der Technik weist das NPR-System einige Verbesserungen auf, vorwiegend wegen der Fortlassung des Ätzverfahrens und der Ofenhärtung, es eliminiert jedoch weder die Bewegungsempfindlichkeit noch die Notwendigkeit für teure und komplizierte Übersetzungsmechanismen und Glasaufarbeitungsverfahren. Der Kapitalaufwand für derartige Systeme ist noch wesentlich und die Produktionskosten einer einzigen Muterdiskette sind noch relativ hoch.
• Komplizierte Übersetzungssysteme sind in der Technik nicht erforderlich, wie aus der DE 3724622 A1 hervorgeht. Diese Technik verwendet eine Diskettensubstanz mit fest nebeneinander liegender Spurenrillen. Die Daten werden in einem aktiven Laminat aufgezeichnet, welches die Oberfläche des Substrats auf den Aufzeichnungsspuren bedeckt, welche sich zwischen den festen Spurenrillen befinden.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Mutterdiskette (OD), welche zur Produktion einer optischen Matrizendiskette zur Massenherstellung von duplizierten OD's verwendet werden kann, oder wobei dieses Verfahren alternativ zur Herstellung einer CD WORM verwendet werden kann. Die Erfindung besteht in der Anwendung einer optischen transparenten polymeren Diskette mit optischen Spurrillen geformt oder geätzt mit genauen Dimensionen auf einer Seite derselben. Ein optisch aktives Laminat wird auf die mit Rillen versehene Oberfläche der Diskette durch Rotationsbeschichtung in einer staubfreien Umgebung aufgetragen. Das aktive Laminat wird sodann mit Daten kodiert in Form von variablen Vertiefungen aus Punkten und Strichen mit Hilfe von Lasereinrichtungen, welche derartig konfiguriert sind, daß der datenmodulierte Strahl schließlich von beiden Seiten der Diskette auf das aktive Laminat der spiralförmigen Rille fokussiert wird während des Bahnverlaufs entlang der spiralförmigen Rille, wodurch nahezu die vollständige Abtragung des aktiven Laminats auf die gewünschte Bit-Vertiefungsgeometrie bewirkt wird, wie durch die Rillengeometrie vorgeschrieben wird. Sodann wird ein sehr dünnes elektrisch leitendes Laminat auf das kodierte aktive Laminat aufgetragen wodurch sich eine optische Mutterdiskette ergibt, die für ein Elektroformungsverfahren zur Herstellung einer Matrize einsetzbar ist, welche ihrerseits für eine Massenverdopplung der Matrize verwendet wird. Da das leitfähige Laminat auch reflektierend sein kann, so kann die auf diese Weise hergestellte Mutterdiskette auch in eine WORM-Diskette umgewandelt werden, in dem einfach eine Schutzschicht zum reflektierenden Laminat hinzugefügt wird. Kurz gesagt kann das offenbarte Verfahren entweder zur Herstellung einer optischen Mutterdiskette (OD) oder einer OD- WORM eingesetzt werden.
• Es ist eine primäre Aufgabe der Erfindung ein einfaches, kompaktes, relativ festes, preiswertes und wirksames optisches Mutterdiskettensystem herzustellen.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein schnelles und preiswertes Verfahren zur Herstellung einer optischen Mutterdiskette zu schaffen, die nicht nur eine optische Mutterdiskette ergibt, sondern auch, unter Hinzufügung einer einzigen Schutzschicht, ein WORM-Archiv oder Fehlersuch- und Daten-Prüfdiskette.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches Mutterdiskettensystem zu schaffen durch eine neue Anwendung eines im Handel erhältlichen optischen Kopfes und Lasers und eines vorgerillten, optisch transparenten, preiswerten Polymersubstrats zur optischen Strahlführung zur Vermeidung einer teuren Ausrüstung und die Notwendigkeit für eine umfangreiche und komplexe Reihe üblicher Optiken, Übersetzungssysteme und teurer Glasdisketten, die bei den bekannten optischen Mutterdiskettensystemen vorzufinden sind.
• Eine andere Aufgabe besteht darin, eine Spurrille einer definierten und einzigartigen Geometrie anzuwenden, so daß ein datenmodulierter Laserstrahl, der auf die gesamte Rillenfläche genau fokussiert ist und diese von beiden Seiten der Diskette bestrahlt, eine spontane und nahezu vollständige Abtragung der angrenzenden optisch aktiven Schicht bewirkt, wodurch eine Vertiefung für die Daten gebildet wird, deren Kontur und Begrenzung die Oberfläche der Substratrille selbst ist.
• Eine noch andere Aufgabe der Erfindung besteht darin die operativen Ausgaben zu senken, welche mit der Produktion einer optischen Mutterdiskette verbunden sind, in dem eine leicht hergestellte oder erhältliche und preiswert vorgerillte Polycarbonatdiskette verwendet wird, wodurch die herkömmlichen teuren Glasplattensubstrate vermieden werden, obwohl sie immer wieder benutzt werden können und eine intensive Reinigung und Polierverfahren erforderlich machen, um das Glas zu regenerieren.
• Eine noch andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren zur Herstellung der Mutterdiskette zu beschleunigen und die operativen Kosten bei der Herstellung der optischen Mutterdiskette zu reduzieren, in dem herkömmliche Verfahrensschritte eliminiert werden, einschließlich die traditionelle Glasherstellung, die Ofenhärtung, Entwicklungs- und Ofentrocknungsverfahren.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Vereinfachung der Herstellung der optischen Mutterdiskette, wodurch die Anzahl der Fachleute verringert wird, die notwendig sind, die verschiedenen Verfahren der herkömmlichen Herstellungstechnik der Mutterdiskette durchzuführen.
• Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung der Größe und der Anzahl der Peripheriegerätekomponenten zur Herstellung der optischen Mutterdiskette, wodurch der Raum, der für das Verfahren zur Herstellung der Mutterdiskette notwendig ist, verringert wird, wodurch die Kosten wesentlich verringert werden.
• Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine CD-Mutterdiskette herzustellen, und alternativ eine CD WORM auf die aufgezeichnet werden kann und die von beiden Seiten der Diskette gelesen werden kann.
• Zur Lösung der oben genannten Aufgaben schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Mutterdiskette (OD) vor, welches die folgenden Schritte aufweist:
• Herstellung eines Diskettensubstrats; Anwendung eines homogenen, optisch aktiven Laminats auf das Diskettensubstrat; optisches Schreiben von Daten auf das aktive Laminat in einem Format in Reihe; und Auftragung eines leitfähigen und optisch reflektierenden Laminats auf das genannte aktive Laminat; mit dem Kennzeichen, daß das Diskettensubstrat mit einem optischen Spurenpfad einer definierten Geometrie versehen ist, der sich auf einer Seite desselben befindet, wobei das aktive Laminat auf die Seite des Subtrats aufgetragen wird, auf der sich der Pfad befindet, und die genannten Daten optisch auf das aktive Laminat innerhalb des Spurenpfads mittels eines auf den Pfad fokussierten Lasers geschrieben werden, wobei die genannten Daten in einem Serienformat variabler Länge geschrieben werden, und diese Stufen zu dem Effekt führen, daß die Geometrie und die Dimensionen der genannten Vertiefungen im wesentlichen von der Geometrie und den Dimensionen des genannten Pfades gesteuert und vorherbestimmt werden.
• Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung lassen sich aus der Zeichnung, der foldenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Berücksichtigung der Patentansprüche erkennen und verdeutlichen.
• Hierbei zeigen:
• Figur 1 eine isomerische Ansicht einer spiralförmig gerillten Polymerdiskette, welche gemäß der vorliegenden Erfindung als Substrat verwendet wird, mit einem ersten Querschnitt 2, der die Diskette in zwei Hälften schneidet (Stufe 1).
• Figur 2 die Figur 1 im Querschnitt der vorgerillten Polymerdiskette zur Hälfte geschnitten.
• Figur 3 einen vergrößertenteil aus Figur 2, der vereinfacht Einzelheiten und die Geometrie der Rillen zeigt.
• Figur 4 die Rotationsbeschichtung eines optisch aktiven Laminats (Stufe 2) und einen zweiten Querschnitt 5.
• Figur 5a den Querschnitt der Figur 4 entlang einer Rille mit einem darauf überlagerten optisch aktiven Laminat.
• Figur 5b den Querschnitt der Figur 4 entlang einer Rille die sich nach links bewegt, dargestellt mit einem stationären Laser, welcher Daten aufzeichnet in dem er Vertiefungen bewirkt und das optisch aktive Laminat dabei abträgt (Stufe 3).
• Figur 5c den Querschnitt der Figur 4, darstellend die Bildung des reflektierenden und leitenden Laminats durch Vakuumauftragung, d.h. den Metallisierungsprozeß (Stufe 4).
• Figur 6 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Sektor einer Rille der in Figur 1 dargestellten Diskette mit Vertiefungen von aufgezeichneten Informationen, und einen dritten Querschnitt 7.
• Figur 7a einen Querschnitt nach Figur 6 vor Abtragung der aktiven Schicht und vor der Metallisierung und entsprechend einer Endansicht nach Figur 5a.
• Figur 7b einen Querschnitt der Figur 6 während des Datenaufzeichnungsprozesses durch Abtragung, wobei die Abtragung durch (z & y), die Nichtabtragung durch (x) und die abzutragenden Vertiefungen durch (w) angedeutet sind, entsprechend einer Endansicht nach Figur 5b.
• Figur 7c den aktuellen Querschnitt nach Figur 6 nach Rotationsbeschichtung eines aktiven Laminats, Aufzeichnung auf das aktive Laminat und Matallisierung und entsprechend einer Endansicht nach Figur 5c.
• Figur 8 eine vergrößerte Einzelheit nach Figur 7c, darstellend die physikalisch/optischen und relativen Dimensionen einer abgetragenen (Y) und einer nichtabgetragenen Rille (X).
• Das Verfahren nach der Erfindung, welches hier dargestellt wird, schließt an bestehende Techniken zur Herstellung optischer Mutterdisketten an. Der erste Schritt des Verfahrens beginnt mit der Herstellung oder der zur Verfügungstellung eines geformten polymeren Diskettensubstrats 10, welches üblicherweise 1,2 mm stark ist und einen Durchmesser von 130 mm aufweist, wie aus Figur 1 hervorgeht, welcher jedoch darauf nicht begrenzt ist, und das als integralen Bestandteil, geformt oder darin geätzt einen optischen Spurenpfad aufweist, der als Rille 12 ausgebildet ist, wobei die Diskette ferner mit einer Spindelöffnung 14 versehen ist. Das polymere Diskettensubstrat ist vorzugsweise transparentes Polykarbonat und kann jedoch in ähnlicher Weise ein transparentes Polymethylacrylat (PMMA) oder irgendein ähnliches tranparentes Substrat sein, welches in der Lage ist eine Spurenrille aufzunehmen und es muß darüberhinaus nicht transparent sein, wenn der Laseraufzeichnungsstrahl von oben kommt, d.h. auf die gerillte Seite der Diskette 10, anstatt durch den Boden, d.h. durch die nicht gerillte Seite der Diskette 10, wie es üblich ist und wie hier beschrieben wird. Obwohl es nicht darauf begrenzt ist weist die optische Spurenrille 12 eine spiralformige Spur auf, wie es beim Stand der Technik üblich ist, beginnend bei einem inneren Radius r' und endend bei einem äußeren Radius r". Ein erster Querschnitt, der das Diskettensubstrat 10 hälftig teilt, ist in Figur 2 dargestellt und eine vergrößerte Spurenrille 12 ist aus Figur 3 zu entnehmen, um die bevorzugte Rillengeometrie besser verständlich zu machen.
• Da die Rillengeometrie schließlich die Geometrie einer Vertiefung oder ein darin geformtes Informationsbit durch Abtragung des optisch aktiven Laminats bestimmt, ist es notwendig, daß die Rillendimensionen der gewünschten Vertiefung entsprechen. Die Dimensionen der Rille 12 sind nominal wie in Figur 3 ausgeführt ohne Berücksichtigung der Möglichkeit, daß restliches reaktives Laminat nicht abgetragen ist. Die Rillenweite beträgt vorzugsweise jedoch nicht darauf begrenzt 0,6 µm, die Tiefe 0.055 µm und der Spurenabstand, d.h. der Abstand einschließlich des "Rückens" 38 zwischen aufeinander folgenden Spuren oder Rillen 1,6 µm, welches eine abgetragene Vertiefung ergibt, unter Verwendung eines 780 nm (λ) Lasers von 5 bis 15 mW Leistung, einer Tiefe von 1/8 bis 1/4 λ (angenähert 2000Å), 0,4 bis 0,6µm Weite und von 0,9 bis 3,3 µm Länge, falls gewünscht.
• Der zweite Schritt ist in Figur 4 dargestellt. Das vorgerillte optisch transparente Polycarbonat, das Diskettensubstrat 101 wird mit Hilfe von Rotationsbeschichtungsmitteln 16 mit einem sehr dünnen Laminat 18 einer optisch aktiven Substanz in einer Stärke von etwa 0,13 µm beschichtet, welche in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine gefärbte Polymerverbindung einer Nitrozellulose, farbempfindlich auf Licht einer Wellenlänge von 780 nm ist.
• Die Fig. 5a zeigt als einen Querschnitt der Figur 4 eine längliche Seitenansicht eines kurzen Streifens oder Sektors einer einzigen Spurenrille 12 auf einem Polycarbonat-Diskettensubstrat 10, darauf angedeutet ein optisch aktives Nitrozelluloselaminat 18, überlagert auf der Fläche 20 der Spurenrille 12.
• Der dritte Schritt der Herstellung der Mutterdiskette wird anhand der Figur 5b dargestellt, der den Datenaufzeichnungprozeß wiedergibt. Die Figur 5b veranschaulicht den Datenaufzeichnungsprozeß mit Hilfe einer Diskette, die sich über einem optischen Kopf 22 dreht, wobei der Laserstrahl 34 durch das transparente Polykarbonatsubstrat 10 dringt, um das darauf befindliche optisch aktive Laminat 18 zu bestrahlen. Es ist jedoch auch gleichermaßen durchführbar den optischen Kopf 22 über der Diskette anzuordnen und das aktive Laminat 18 viel mehr von oben als von unten zu bestrahlen, wie es beim Stand der Technik üblich ist, wobei es in diesem nicht erforderlich ist das Substrat 10 transparent auszubilden. Es wird jedoch vorgezogen, den Laser 22 unter der sich drehenden Diskette 10 anzuordnen, weil das abgetragene Material oder die verstreuten Materialteuchen sich eher auf der oberen Fläche des aktiven Laminats 18 absetzen als auf der Bodenfläche des Substrats 10, und darüberhinaus würde das Teuchenmaterial am Boden des Substrats 10 nicht das aktive Laminat 18 verschließen im Vergleich zu einem Teilchen direkt auf dem aktiven Laminat 18 weil der relativ große Laserstrahl 34 durch das Substrat 10 auf einen Punkt von etwa einem Mikron (µm) Durchmesser auf der Bodenfläche 20 der Rille 12 und dem benachbarten aktiven Laminat 18 fokussiert ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch ist eine 780 nm Laserquelle 22 unter dem Diskettensubstrat 10 angeordnet, welche den am Ende fokussierten Laserstrahl 34 durch das Diskettensubstrat 10 führt, der auf das aktive Laminat 18 fokussiert ist. Die Farbe im aktiven Laminat 18 der Nitrozelluloseverbindung absorbiert Licht bei 780 nm, wodurch im Laminat 18 eine erhebliche Wärmeenergie absorbiert wird, die eine schnelle chemische Reaktion verursacht, wodurch das reaktive Laminat 18 spontan zerfällt und nahezu vollständig abgetragen wird und Vertiefungen 24 bildet. Die Laserquelle 22 erscheint zur Spurenrille 12 auf die sie fokussiert und geführt wird stationär, jedoch die Rille 12 selbst wird, wie durch den Pfeil 26 angedeutet ist, relativ zur Laserquelle 22 in Figur 5b bewegt, so daß eine Reihe von Daten darauf aufgezeichnet werden können. Der Laserkopf 22 bewegt sich tatsächlich radial nach außen in einer geraden Linie vom Zentrum zum Umfang der Diskette 10, während er auf der spiralförmigen Rille 12 geführt wird, wenn sich die Diskette bei einer sich stetig abnehmenden Geschwindigkeit dreht, um eine konstante Lineargeschwindigkeit (CLV) von angenähert 1,2 m/s, bezogen auf einen Punkt auf der Oberfläche der Diskette aufrechtzuerhalten.
• Wenn die Daten vollständig aufgezeichnet sind, wird die optische Mutterdiskette (OD) in einer vierten Stufe durch eine Vakuumauftragung 28 oder durch ein anderes äquivalentes Verfahren, eines sehr dünnen, von etwa 1 000 Å, elektrisch leitenden und optisch reflektierenden Laminats 30, vervollständigt, welches in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Silber (Ag) besteht.
• Die Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die Spuren aufgezeichneter Daten entlang der Spurenrille 12 mit abgetragenen Vertiefungen 24 einer üblichen Tiefe von 1/4 µm, einer Breite von 0,6 µm, und einer Länge von 0,9 bis 3,3 µm wodurch Daten von 3 bis 11 bit im CD-Format oder ein einzelnes bit bis zu vielfachen bits in einem anderen Format dargestellt werden. Figur 6 ist ein Längsschnitt der Figur mit aufgezeichneten Daten.
• Die Figuren 7a, 7b und 7c veranschaulichen als ein sich entwickelnder Querschnitt der Figur 6 die Verfahren zur Herstellung einer optischen Mutterdiskette, um diese deutlicher beschreiben zu können. Die Figur 7a entspricht der Figur 3 nachdem ein optisch aktives Laminat 18 auf das gerillte Substrat 10 mit den Rillen 12 und ihren Flächen 20 aufgetragen worden ist, die mit w, x, y, und z bezeichnet sind. Die Figur 7b veranschaulicht eine Entwicklung in der Technik der optischen Mutterdisketten, mit deren Hilfe die Geometrie und die ideale Form eines jeden bit oder bits der mit optischen Mitteln aufgezeichneten Daten genau bestimmt werden kann. Da das optisch aktive Laminat 18 aus Nitrozellulose oder irgend ein anderes optisch aktives Material, welches für ähnliche Zwecke benutzt werden kann, spantan und schnell in einem Miniaturmaßstab in chemisch explosiver Weise auf die Absorption der Wärmeenergie vom code-modulierten Laserstrahl 34 reagiert, ist es üblicherweise schwierig mit genauen Dimensionen die Natur und die Geometrie der Vertiefungen (Pits) der Daten, die auf die Mutterdiskette aufgezeichnet werden sollen, zu bestimmen, die schließlich vielfach zum Massenvertrieb von optischen Disketten in einer Weise dubliziert wird, daß Daten stets und unveränderbar aufgezeichnet und in genauer Weise reproduziert werden. Die Geometrie und die Dimensionen der Rillen, die in die Diskette eingeprägt werden, können in der Tat in einem hohen Grad der Genauigkeit durch verschiedene Mittel, welche in dieser Technik üblich sind, bestimmt werden, unter anderem durch mechanisch/physikalisches Ätzen, Fotoresistätzung und sogar durch kontinuierliches Abtragen einer Schicht mit Hilfe eines Laserstrahls einer kontinuierlichen Welle (CW). Durch Verwendung der Rillendimensionen und der Geometrie als Pit/Datengeometrie wird die Genauigkeit der Aufzeichnung und Verdopplung der Daten im großen Maße ver stärkt. Durch vollständige oder teilweise Abtragung der Vertiefungen (Pits) des optisch aktiven Laminats 18, welche nur die gerillten Wände 20 oder eine restliche aktive Soll- Schicht zurückläßt, wird die Geometrie der aufgezeichneten Daten dadurch mit großer Genauigkeit vorbestimmt, wodurch Veränderliche bei der ublichen Bildung der Vertiefungen ausgeschlossen sind und zwar wegen veränderbarer oder nicht homogener Lösungen der Strahlung absorbierenden Farblosung in dem Nitrozellulose Lösungsmittel, welches in der Tat unterschiedliche chemische Reaktionen verursachen kann bezüglich der Variation der Größe und der Form der Daten-Vertiefungen. Sogar eine veränderbare Stärke des optisch aktiven Laminats 18 kann eine Veränderung der Bildung der Vertiefung 24 bewirken. Durch teilweise oder vollständige Abtragung des optisch aktiven Laminats 18 aus den Rillen 12 an Punkten, an denen Daten als Vertiefungen (Pits 24) aufgezeichnet werden sollen, werden die Begrenzungen und die Geometrie einer jeden Vertiefung mit sehr großer Genauigkeit bestimmt.
• Die Figur 7b zeigt das Verfahren vor (x), während (w) und nach (y & z) der Datenaufzeichnung. In Figur 7b wird der Laserstrahl 34 mit Hilfe von Linsen 32 auf die gesamte mit "w" bezeichnete Fläche 20 eines Punktes auf der Rille 12 fokussiert, während er entlang der Rille 12 geführt wird. Wenn ein bit einer Information aufgezeichnet werden soll wird die Leistung des Laserführungsstrahls 34 ausreichend angehoben, um eine vollständige oder teilweise Abtragung zu bewirken, wie durch die gestrichelten Linien der Fläche 20 und die austrahlenden Pfeile angedeutet ist. Mit derartigen Mitteln wird das optisch aktive Laminat 18 nahezu vollständig abgetragen und eine Vertiefung (Pit) der Information mit den genauen oder entsprechenden Dimensionen der Rillenfläche 20 gebildet. Dies ist im Segment "z" und "y" gemäß Figur 6 der Fall, wo Daten aufgezeichnet wurden. Es wird darauf verwiesen, daß an der Stelle auf dem Segment "x" der Rille 12 gemäß Figur 6, an der keine Daten aufgezeichnet wurden, das optisch aktive Laminat 18 wie gewünscht intakt bleibt.
• Die Figur 7c entspricht dem Querschnitt der Figur 6 nach Auftragung der aktiven Schicht 18, nachdem Daten darin aufgezeichnet sind und während des Metallisierungsverfahrens, wie gemäß Figur 5c beschrieben ist.
• In Figur 8 ist ein vergrößerter Abschnitt aus Figur 7c dargestellt, um zum einen kurz die Optiken zu erläutern, die beim Lesen archivierter oder auf optischen Disketten von optischen Mutterdisketten reproduzierten Daten üblicherweise verwendet werden, welche hier konventionel als WORM (Write Once Read Many) bezeichnet werden, und zum anderen um eine Variation und weitere Verbesserungen der Erfindung zu offenbaren.
• Die Figur 8 zeigt, ohne die gestrichelten Linien 36, Einzelheiten einer optischen Mutterdiskette gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Wenn die Mutterdiskette fertiggestellt ist weist sie ein vorgerilltes transparentes Polymersubstrat mit einem optisch aktiven Laminat 18 auf, das an der Stelle "y" der Rille 12 vollständig oder teilweise abgetragen worden ist, wo eine Datenvertiefung (Pit) aufgezeichnet ist und noch ein unberührter Rücken 38 (der Raum zwischen den Rillen) verbleibt und eine Stelle "x" der Rille 12 an der keine Daten aufgezeichnet sind, wobei dies alles durch eine elektrisch leitende Schicht 30 bedeckt ist. Wenn eine dritte Schutzschicht 36 auf das elektrisch leitende Laminat 30 aufgetragen wird, welche auch optisch reflektierend ausgebildet ist, wie beispielsweise Silber (Ag), jedoch nicht notwendig darauf begrenzt, wird die optische Mutterdiskette wirksam in eine optische WORM-Diskette umgewandelt, mit Dimensionen die wegen des Brechungsindex (1,2) des polymeren Substrats 10 zu berücksichtigen sind, das der Laserstrahl 34 durchdringen muss, um Daten aufzuzeichnen und zu lesen. Alle Dimensionen in Figur 8 sind in Angströmeinheiten Å (10&supmin;¹&sup0; meter) angegeben, um einen Vergleich der relativen Schichten leicht zu ermöglichen, mit Ausnahme des polymeren Substrats 10, welches eine Stärke von 1,2 mm und der polymeren Schutzschicht 36, welche wie gewünscht variabel gestaltet sein kann und etwa 1 mm beträgt.
• Bei der Herstellung einer optischen Mutterdiskette oder einer optischen WORM-Diskette ist es erwünscht, daß eine Vertiefung einer aufgezeichneten Information 1/4 λ oder etwa 1950 Å (tatsächlich 1300 Å unter Berücksichtigung des Brechnungsindex, 1950/1,5=1300 Å) bei der Verwendung eines 7800 Å Lasers beträgt. Legt man diese Werte zugrunde, so wird das Licht, welches einen Abstand einer Vertiefung 24 passiert, einen reflektierten Abstand von 2 x 1/4 = 1/2 λ zurücklegen, so daß sich zwischen dem einkommenden und dem reflektierten Laserstrahl eine Phasendifferenz von 180º ergibt, welche ein auslöschendes Interferenzsignal ergibt, welches als eine Information gewertet werden kann. Demzufolge zeichnet der Laserstrahl 34 nicht nur Daten in der Vertiefung 12 auf, sondern auch Spurenrillen 12. Für Zwecke der Spurenaufzeichnung an der Stelle Iwxiw der Rille 12 ist es wünschenswert, daß die Rille 12 und das reflektierende Laminat 30 im Bereich von 1/8λ oder 976 Å liegen (tatsächlich 650 Å, 975/1,5 = 650). Der reflektierte Laserstrahl 34, der eine Rille 12 durchquert, würde dann eine reflierte Distanz von 2 x 1/8 = 1/4 λ zurücklegen, wodurch sich eine Phasendifferenz des reflektierten Strahls von 90º ergibt, und daher eine Lichtdispersion, die als eine geeignete Spur interpretiert wird.
• Obgleich die primäre und signifikante Absicht des zuvor beschriebenen Herstellungsverfahrens darin besteht eine Mutterdiskette zu fertigen, von der eine herkömmliche Matrize hergestellt werden kann, die viele verdoppelten Kopien der Mutterdiskette ergibt, so ist es auch beabsichtigt daß eine optische WORM-Diskette ausgewählt werden kann, welche das gleiche Verfahren und die gleiche Ausrüstung anwendet, indem eine Schutzschicht über das sehr dünne optisch reflektierende/leitende Laminat hinzugefügt wird.
• Die Figur 8 zeigt auch die Fähigkeit während des Lesens zu Schreiben als ein weiteres neues Merkmal der vorliegenden Erfindung. Während ein Schreib-Laser-Strahl 34 Daten aufzeichnet, in dem die aktive Schicht 18 abgetragen wird, um eine Vertiefung 24 zu bilden, kann ein zweiter Lese-Laser-Strahl 40 dem Schreibstrahl 34 genau entgegengesetzt eingeführt werden, um die Abtragung zur Bildung der Vertiefung 24 anzuzeigen. obgleich keine reflektierende Schicht 30 oder Schutzschicht 36 vorhanden ist bis alle Daten auf der Mutterdiskette oder WORM-Diskette aufgezeichnet sind, ist es vorteilhaft, daß zusätzlich zu den Brechungs- und Transmissionseigenschaften von Polymer 10 auch begrenzte reflektierende Eigenschaften vorhanden sind, welche durch den Lesestrahl 40 kontrolliert werden können. Es hat nur geringe Bedeutung jedoch soll es nicht unerwähnt bleiben, daß der normale Lesemodus durch den Strahl 34 erfolgt, wobei der Strahl 34 auch den normalen Schreibmodus durchführt. Der Meßstrahl 40 wird daher ein invertiertes Bild der Daten lesen, die der Strahl 34 geschrieben hat. Wie oben ausgeführt, kann die Mutterdiskette, obwohl dies weniger wünschenswert ist, durch Verwendung des Strahls 40 als Aufzeichnungstrahl verwendet werden, der den Strahl 40 gleichermaßen zum normalen Lesemodus verwendet. Die Figur 8 offenbart ein weiteres Merkmal der Erfindung. Die gestrichelte Linie 42 in der nicht mit Daten versehenen Rille "x" ist eingeführt, um eine bevorzugte jedoch nicht notwendigerweise voll erreichbare Ausführungsform darzustellen. Da das optisch aktive Laminat 18 durch Rotationsbeschichtung auf das vorgerillte polymere Substrat 10, welches flüssig ist, aufgetragen wird, neigt es dazu der Kontur der Rille 12 auf der Diskette zu folgen. Genauso wie die Fläche 20 der Diskette 10 mit Rillen versehen wird, wird deshalb die aktive Schicht 18 und natürlich auch das danach hinzugefügte leitende/reflektierende Laminat 30 gerillt. Es wird jedoch bevorzugt, daß das aktive Laminat 18 und das uberlagerte leitende/reflektierende Laminat 30 mit gleicher Höhe versehen werden oder in der gleichen Ebene wie die Rückenfläche liegt, wie durch die gesrichelte Linie 42 angedeutet ist. Mit solchen Maßnahmen werden bessere Reproduktionseigenschaften der Mutterdiskette und bessere reflektierende Eigenschaften der WORM-Diskette erreicht.
• Der in dem voranstehenden Verfahren verwendete Laser 22 ist vorzugsweise ein Laser mit einer Wellenlänge von 780 nrn, obwohl darauf nicht beschränkt, der in einem optischen Kopf gelagert ist und die Fähigkeit aufweist in einer Punktspur zu arbeiten; Es ist verständlich, daß unterschiedliche Wellenlängen unterschiedliche Rillen und Vertiefungsgeometrien vorschreiben. Der optische Kopf weist eine Linse 32 mit einer numerischen Apertur von 0,6 auf, so daß der Laser auf einen Punkt der Spurenrille 12 fokussiert werden kann, der einen Durchmesser aufweist, welcher gleich der Breite von Ö,6 j£m der Rille ist, wenn der Laserstrahl das Polymersubstrat 10 passiert. Wenn die Linse 32 fokussiert ist, nimmt die Spurenrille 12 Mittel aus, mit deren Hilfe der Laser 22 auf der Scheibe 10 geführt werden kann und dem spiralförmigen Pfad zur Durchführung der optischen Kodierung folgen kann. Das Betätigungssystem verwendet konventionelle Servomittel, um die Geschwindigkeit der sich drehenden Diskette 10 der radial fortschreitenden Bewegung des optischen Kopfes 22 anzupassen, derart, daß der Laserstrahl 34 in der Lage ist, der spiralförmigen Rille 12 mit konstanter Lineargeschwindigkeit (CLV) vom innersten Rillen-Radius (r') zum äußersten Rillenradius (r") zu folgen.
• Die bei der Erfindung verwendete Laserdiode ist eine Diode mit ausreichender Leistung, um das optisch aktive Laminat abzutragen. Während der Aufzeichnung ist die Diode mit dem gewünschten Datenfluß moduliert und formt mit diesen Mitteln die Reihe der abgetragenen Vertiefungen 24 verschiedener Längen entlang der ausgerichteten Rille 12.
• Mit Vervollständigung des Metallisationsverfahrens des Schrittes 4 kann die sich ergebende optische Mutterdiskette dann mit Hilfe konventioneller Mittel elektroplattiert werden, um eine Matrize zur Vervielfältigung vieler identischer Disketten herzustellen. Die so hergestellte Mutterdiskette kann alternativ in eine WORM-Diskette umgewandelt werden, in dem einfach eine Schutzabdeckung oder Schicht auf die reflektierende Schicht aufgetragen wird.
• Obwohl voranstehend ein besonderes Verfahren zu Herstellung einer optischen Mutterdiskette und einer optischen WORM- Diskette zwecks Veranschaulichung einer Art und Weise in der die Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann, beschrieben worden ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Aus diesen Gründen werden alle Modifikationen, Variationen oder äquivalenten Schritte, die im Können eines Fachmannes auf diesem Gebiet liegen als innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung, wie in den Patentansprüchen definiert, betrachtet.

Claims (12)

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Mutterdiskette (OD), das folgende Stufen umfaßt:

Fertigung eines Diskettenschichtträgers (10); Auftragen eines homogenen, optisch aktiven Laminats (18) auf den genannten Diskettenschichtträger (10); das optische Schreiben von Daten auf das genannte aktive Laminat (18) in einem Serienformat; und das Auftragen eines leitenden und optisch reflektierenden Laminats (30) auf das genannte aktive Laminat (18); dadurch charakterisiert, daß der Diskettenschichtträger (10) mit einer optischen Kriechstrecke (12) einer bestimmten Geometrie versehen ist, die sich auf einer Seite dieses befindet; das genannte aktive Laminat (18) auf der genannten Seite, auf der sich die Kriechstrecke des genannten Schichtträgers (10) befindet, aufgetragen wird und die genannten Daten optisch auf die genannte aktive Schicht (18) innerhalb der genannten Kriechstrecke (12) mittels eines auf die genannte Strecke (12) gerichteten Lasers geschrieben werden; wobei die genannten Daten in einem Serienformat von Vertiefungen (24) variabler Länge geschrieben werden; diese Stufen fuhren zu dem Effekt, daß die Geometrie und Dimensionen der genannten Vertiefungen (24) im wesentlichen von der Geometrie und den Dimensionen der genannten Strecke (12) gesteuert und vorherbestimmt werden.

2. Ein Verfahren wie nach Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß das genannte optisch aktive Laminat (18) auf Strahlung einer vorherbestimmten Wellenlänge reagiert und Daten durch Bestrahlung des genannten optisch aktiven Laminats (18) innerhalb der genannten Strecke (12) mit Strahlung die die genannte vorherbestimmte Wellenlänge besitzt, auf die genannte Strecke (12) geschrieben werden, um so die Serie von Vertiefungen (24) innerhalb der genannten Strecke (12) zu bilden.

3. Ein Verfahren wie nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch charakterisiert, daß die Lasereinrichtung (22), die auf einer Seite des Diskettenschichtträgers (10) positioniert ist, optisch die genannten Daten auf das genannte aktive Laminat (18) entlang der Strecke (12) schreibt, und daß eine Lasereinrichtung, die auf der gegenüberliegenden Seite des Diskettenschichtträgers (10) positioniert ist, die genannten geschriebenen Daten optisch liest und deren Genauigkeit überwacht, während die genannten Daten geschrieben werden.

4. Ein Verfähren wie nach Anspruch 3, dadurch charakterisiert, daß der genannte Diskettenschichtträger (10) transparent ist und die genannte Stufe der optischen Schreibung die Fokussierung der Lasereinrichtung (22) durch die genannte transparente Trägerschicht (10) auf das genannte optisch aktive Laminat (18) innerhalb der genannten optischen Kriechstrecke (12) umfaßt.

5. Ein Verfahren wie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch charakterisiert, daß es die Stufe der Auftragung einer Schutzschicht (36) auf das genannte leitende und optisch reflektierende Laminat (30) beinhaltet, um so ein OD WORN (einmal Beschreibung - mehrfach Lesen) zu bilden.

6. Ein Verfahren wie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch charakterisiert, daß es die Stufe der Elektroplattierung der OD Mutterdiskette beinhaltet, um so einen OD Sohn zu bilden.

7. Ein Verfahren wie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch charakterisiert, daß der genannte Diskettenschichtträger (10) aus einem Polymer gefertigt ist.

8. Ein Verfahren wie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch charakterisiert, daß die genannte Kriechstrecke (12) eine Spirale ist, die auf dem Diskettenschichtträger (10) bei einem inneren Radius (r') beginnt und bei einem äußeren Radius (r") endet.

9. Ein Verfahren wie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch charakterisiert, daß die genannte Kriechstrecke (12) eine Vielzahl konzentrischer Kreise umfaßt, die ein gemeinsames Zentrum in der Mitte des genannten Diskettenschichtträgers (10) haben und bei einem inneren Radius (r') beginnen und bei einem äußeren Radius (r") enden.

10. Ein Verfahren wie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch charakterisiert, daß die genannte Kriechstrecke (12) eine Rille (12) ist.

11. Ein Verfahren wie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch charakterisiert, daß die Datenbits optisch entlang der Kriechstrecke (12) geschrieben werden, indem das genannte aktive Laminat (18) abgetragen wird und so eine Reihe von Vertiefungen (24) variabler Länge gebildet werden.

12. Ein Verfahren wie nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch charakterisiert, daß das genannte leitende und optisch reflektierende Laminat (30) metallisch ist.