DE69825893T2

DE69825893T2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: DE69825893T2
Application number: DE69825893T
Authority: DE
Inventors: Toshifumi Tsuyama-shi KAMIYAMA; Toshiaki Minoo-shi KUNIEDA; Sadayuki Hirakata-shi OKAZAKI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: EP0987700B1; CN1269046A; KR100353774B1; EP0987700A4; KR20010012369A; WO1998050916A1; EP0987700A1; CN1144198C; DE69825893D1; US6340501B1; TW411458B

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten in hoher Dichte mittels eines Laserstrahls etc. und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers für eine einmalige Aufzeichnung, d.h. eines sogenannten einmal beschreibbaren optischen Aufzeichnungsträgers oder eines optischen Aufzeichnungsträgers wie CD-R und DVD-R.
Stand der Technik
Seit einigen Jahren werden verbreitet optische Aufzeichnungsträger eingesetzt, und zwar wegen ihrer hohen Informationsdichte und der einfachen Abrufbarkeit von Daten. Vor allem CD-R, die eine hohe Speicherkapazität haben (650 MB) und vergleichsweise kostengünstig sind, werden seit einiger Zeit vielfach genutzt. Im folgenden werden Verfahren zum Herstellen von optischen Aufzeichnungsträgern und die dabei entstehenden Produkte beschrieben.
1 ist ein schematischer Querschnitt einer bekannten Vorrichtung zum Herstellen der Aufzeichnungsschicht eines einmal beschreibbaren optischen Aufzeichnungsträgers, wobei eine Disk senkrecht durchgeschnitten ist. Diese Vorrichtung wird als Schleuderbeschichter bezeichnet.
In diesem Bild ist mit Bezugszeichen 10 das Hauptelement des Schleuderbeschichters bezeichnet, mit 12 ein Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger, mit 14 eine Spindelwelle, mit 16 ein Spindelteller, mit 18 eine Applikationsdüse für eine Aufzeichnungsschichtlösung, mit 20 eine Lösung eines organischen Pigments als Aufzeichnungsschichtmaterial und mit 22 ein Spindelmotor. Die Lösung des organischen Pigments als Aufzeichnungsschichtmaterial 20 wird durch die Düse 18 auf das Substrat 12 für den optischen Aufzeichnungsträger aufgebracht. Wenn sich der Spindelmotor 22 dann in Richtung des Pfeils 24 dreht, lässt man das Substrat 12 für den optischen Aufzeichnungsträger sich auf dem Spindelteller 16 mitdrehen, wobei sich die Lösung des Aufzeichnungsschichtmaterials 20 in Richtung des Pfeils 26 verteilt, so dass sie in gleichmäßiger Dicke auf das Substrat 12 für den optischen Aufzeichnungsträger aufgebracht wird. Das in der Lösung des Aufzeichnungsschichtmaterials 20 enthaltene organische Pigment ist beispielsweise ein Phthalocyaninfarbstoff oder ein Cyaninfarbstoff.
2 ist ein schematisches Querschnittsbild senkrecht zur runden Oberseite einer Disk und zeigt einen Teil eines nach obigem Herstellungsverfahren hergestellten optischen Aufzeichnungsträgers. In diesem Bild ist mit Bezugszeichen 28 eine winzige Rille auf der Oberfläche des Substrats 12 für den optischen Aufzeichnungsträger, mit 30 eine Aufzeichnungsschicht, mit 32 eine Reflexionsschicht und mit 34 eine Schutzschicht bezeichnet. Wenn die Lösung des Aufzeichnungsschichtmaterials in der beschriebenen Weise aufgebracht wird, füllt sie die winzige Rille 28 des aus Polycarbonat etc. gefertigten Substrats für den optischen Aufzeichnungsträger. Die aufgebrachte Lösung wird getrocknet, wodurch die Aufzeichnungsschicht gebildet wird. Die winzige Rille 28 ist in einer Spirale vom Innenumfang des Substrats 12 für den optischen Aufzeichnungsträger zu dessen Außenumfang geführt.
Wenn auf dem oben beschriebenen Aufzeichnungsträger Daten aufgezeichnet werden, wird die Rille von einer Aufzeichnungsvorrichtung aus mit dem Lichtfleck 36 eines Laserstrahls bestrahlt, so dass das Pigmentmaterial der Aufzeichnungsschicht zersetzt und/oder verändert wird oder in manchen Fällen das Substrat 12 durch die dabei entstehende Wärme verformt wird, wobei ein Pit 38 entsteht.
Bei Bestrahlung mit einem Wiedergabelaserstrahl, dessen Ausgangsleistung kleiner ist als die des Aufzeichnungslaserstrahls, lässt man den Strahl von der Reflexionsschicht 32 reflektieren, die durch Aufsputtern von Gold, Silber usw. gebildet worden ist. Verglichen mit Bereichen, die beim Aufzeichnen nicht mit dem Laser bestrahlt worden sind, ist dabei der Lichtreflexionskoeffizient des Pits 38 niedriger, so dass dieser Kontrast, bedingt durch unterschiedliche Reflexionskoeffizienten, das Vorhandensein eines Signals anzeigt. Durch diesen Mechanismus wird die gleiche Signalausgangsstärke wie bei CDs nach Red-Book-Norm erzielt, so dass das Signal als CD-Signal erkannt wird. Die hier erläuterten Angaben entsprechen der Norm für einmal beschreibbare optische Aufzeichnungsträger (CD-R) nach dem Orange Book.
Das Patent JP 09 007 237 (vgl. den Oberbegriff von Anspruch 1) und das Patent JP 03 020 731 offenbaren eine Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers mit einer einzigen Aufzeichnungsschicht, wobei diese Vorrichtung eine einzige Kammer zur Bildung einer Pigmentschicht aufweist.
Das Patent US 4,592,306 offenbart eine Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten in mehreren Lagen auf Substraten bei Unterdruck, wobei diese Beschichtungen vorzugsweise aus amorphem Silizium bestehen.
Das Patent US 5,525,379 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers aus einem Substrat und einer auflaminierten einzigen Aufzeichnungsschicht und einer darauf gebildeten anorganischen dielektrischen Schicht.
Offenbarung der Erfindung
Obwohl die Herstellung des optischen Aufzeichnungsträgers unter Einsatz des bereits erwähnten Schleuderbeschichters vergleichsweise einfach ist, ist dieses Verfahren mit verschiedenen Problemen behaftet.
Zum einen sind die Eigenschaften der Lösung von organischem Pigment als Aufzeichnungsschichtmaterial 20 (beispielsweise Viskosität usw.) stark abhängig von äußeren Faktoren (beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit usw.), und der Zustand der aufgebrachten Lösung ist je nach Anzahl der Umdrehungen des Schleuderbeschichters und den gesteuerten Umdrehungszuständen usw. am inneren Umfangsbereich und am äußeren Umfangsbereich des optischen Aufzeichnungsträgers unterschiedlich mit dem Ergebnis, dass die Schichtdicke der aufgebrachten Lösung am Innenumfang und am Außenumfang des optischen Aufzeichnungsträgers unterschiedlich sein kann. Daher ist es nicht leicht, eine Aufzeichnungsschicht von einheitlicher Dicke auf dem Substrat zu erzeugen.
Außerdem wird die Lösung des organischen Pigments als Aufzeichnungsschichtmaterial 20 unter Einsatz verschiedener Lösungsmittel aufgebracht, und es ist im allgemeinen erforderlich, die Lösung nach der Beschichtung ausreichend zu trocknen. Weil die Trocknung lange dauert, ist es schwierig, die Aufzeichnungsschicht mit hoher Ausbeu te in kurzer Zeit herzustellen, was ein Problem für die Reduzierung der Herstellungskosten des optischen Aufzeichnungsträgers darstellt.
Mit steigenden Anforderungen an die hohe Dichte des optischen Aufzeichnungsträgers wurde die Eignung für Laserstrahlen kurzer Wellenlänge (z.B. 650 nm) verlangt, und es wurden verschiedene Anforderungen gestellt, beispielsweise die Möglichkeit der Wiedergabe durch ein DVD-Abspielgerät (d.h. DVD-Kompatibilität) bei Aufzeichnung der Daten mit großer Wellenlänge (780 nm bei CDs) und Verbesserungen des organischen Pigments, damit es für kürzere Wellenlängen des Laserstrahls geeignet ist. Daher wurden Verfahren wie der Einsatz laminierter Schichten von organischem Pigment vorgeschlagen.
Jedoch gibt es bei dem obengenannten Schleuderbeschichtungsverfahren das Problem, dass die zuerst aufgebrachte Schicht durch eine später aufgebrachte Lösung als Aufzeichnungsschichtmaterial bei der Umdrehung mit hoher Drehzahl beschädigt werden kann. Außerdem wurde ein geringerer Rillenabstand vorgeschlagen, um die hohe Dichte zu erreichen.
Das obengenannte herkömmliche Verfahren erlaubt die Lösung dieser Probleme nur mit Einschränkungen.
Die vorliegende Erfindung stellt zur Lösung der genannten Probleme eine Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers gemäß Anspruch 1 zur Verfügung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers besitzt ferner einen Substrattransportmechanismus, der das Substrat zwischen den Kammern hin- und hertransportiert. Von dem Substrattransportmechanismus wird das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger, das in die Vakuumvorbehandlungskammer in der Vorrichtung eingebracht worden ist, daher aus der Vakuumvorbehandlungskammer durch die Aufzeichnungsschichtbildungskammern und die Reflexionsschichtbildungskammer in die Vakuumnachbehandlungskammer transportiert und aus der Vakuumnachbehandlungskammer herausbefördert.
Wie noch näher beschrieben wird, kann das Substrat bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die einzelnen Kammern nebeneinander angeordnet sind, beispielsweise aus einer Kammer in die benachbarte Kammer in der Vorrichtung transportiert werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem die entsprechenden Kammern an der Peripherie einer Drehkammer angeordnet sind, kann das Substrat außerdem durch die Drehkammer von einer Kammer in der Vorrichtung zu irgendeiner anderen Kammer in der Vorrichtung transportiert werden. Bei beiden Ausführungsbeispielen erfolgt der Substrattransport durch den Substrattransportmechanismus.
Außerdem ist der Substrattransportmechanismus vorzugsweise so gestaltet, dass er das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger von außerhalb der Vorrichtung zum Herstellen optischer Aufzeichnungsträger in die Vakuumvorbehandlungskammer und von der Vakuumnachbehandlungskammer aus der Vorrichtung zum Herstellen optischer Aufzeichnungsträger heraustransportiert.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 17 zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers zur Verfügung, das unter Einsatz der vorgenannten erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers ausgeführt wird. Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das unter Einsatz der Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers ausgeführt wird, die eine Vakuumvorbehandlungskammer (oder Vakuumvorkammer), mehrere (mindestens zwei) Aufzeichnungsschichtbildungskammern, eine Reflexionsschichtbildungskammer und eine Vakuumnachbehandlungskammer (oder Vakuumnachkammer) hat, das Substrat von außerhalb in die Vorrichtung geladen, durch die genannten Kammern geführt und aus der Vorrichtung herausgeführt, so dass auf dem Substrat durch Gasphasenabscheidung mehrere Aufzeichnungsschichten und auf diesen Aufzeichnungsschichten eine Reflexionsschicht gebildet werden. Der Transport des Substrat innerhalb der Vorrichtung erfolgt unter Einsatz des Substrattransportmechanismus. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgen das Laden des Substrats in die Vorrichtung und das Herausführen des Substrats aus der Vorrichtung ebenfalls durch den Substrattransportmechanismus.
Bei der obengenannten Vorrichtung und dem obengenannten Verfahren kann „Substrat" ein Substrat für einen optischen Aufzeichnungsträger als solches oder einen Substratträger, der mehrere Substrate trägt, bedeuten.
Die nachfolgende Beschreibung erläutert verschiedene Merkmale der Erfindung in Verbindung mit verschiedenen Elementen, die die erfindungsgemäße Vorrichtung bilden; die Erläuterungen betreffen auch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die für das Verfahren verwendete Vorrichtung.
Erfindungsgemäß erhält man einen optischen Aufzeichnungsträger aus einem Substrat mit mehreren durch Gasphasenabscheidung auflaminierten Aufzeichnungsschichten unter Einsatz einer einzigen Vorrichtung, wobei die Aufzeichnungsschichten verglichen mit Aufzeichnungsschichten, die unter Einsatz des obengenannten Schleuderbeschichters gebildet wurden, eine gleichmäßigere Dicke aufweisen. Der nach der vorliegenden Erfindung erzielte optische Aufzeichnungsträge hat mehrere Aufzeichnungsschichten, so dass unterschiedliche oder neuartige optische Eigenschaften (beispielsweise das Merkmal Spektralreflexionskoeffizient für das ganze Substrat) erreichbar sind, die bei dem bekannten Aufzeichnungsträger, der nur eine einzige Aufzeichnungsschicht trägt, nicht erzielt werden konnten.
Beispielsweise hat der nach der Erfindung geschaffene optische Aufzeichnungsträger einen vergleichsweise kleinen Spektralabsorptionskoeffizienten nicht nur bei einem Lichtstrahl mit einer für CDs geeigneten Wellenlänge (z.B. 780 bis 830 nm), sondern auch bei einem Lichtstrahl kürzerer Wellenlänge (z.B. 620 bis 690 nm, geeignet für DVDs). Daher ist der nach der Erfindung geschaffene optische Aufzeichnungsträger für zwei verschiedene Wellenlängen geeignet (z.B. für CD-Wellenlängen und für DVD-Wellenlängen).
Der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschaffene optische Aufzeichnungsträger ist, wie erwähnt, mit mehreren Aufzeichnungsschichten versehen, so dass Bereiche ohne Aufzeichnung, d.h. Bereiche, die nicht mit dem Aufzeichnungslaserstrahl bestrahlt worden sind, die oben beschrieben anderen oder neuartigen optischen Eigenschaften aufweisen. In den Bereichen mit Aufzeichnung, d.h. den Bereichen, die mit dem Aufzeichnungslaserstrahl bestrahlt worden sind, ist es die Hauptaufgabe von mindestens einer der Aufzeichnungsschichten, als inhärente Aufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsträgers zu dienen, so dass das Pigmentmaterial, das die Aufzeichnungsschicht bildet, durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl zersetzt und/oder verändert wird, was zu einer Änderung der optischen Eigenschaften der Aufzeichnungsschicht führt, während die andere(n) Schichten) eine Hilfsfunktion zur Unterstützung der Änderung der optischen Eigenschaften erfüllen (auch als Aufzeichnungshilfsschicht bezeichnet). In einigen Fällen werden jedoch alle Aufzeichnungsschichten durch den Aufzeichnungslaserstrahl zersetzt und/oder verändert, so dass alle Schichten sowohl die Funktion einer Aufzeichnungsschicht als auch die Funktion einer Aufzeichnungshilfsschicht erfüllen. Die Funktionen von Aufzeichnungsschicht und Aufzeichnungshilfsschicht lassen sich nur schwer eindeutig unterscheiden, und die verschiedenen Aufzeichnungsschichten dürfen durch den Synergieeffekt insgesamt eine neuartige oder andere optische Eigenschaft aufweisen. Obwohl alle in den Aufzeichnungsschichtbildungskammern gebildeten Schichten der Einfachheit halber als „Aufzeichnungsschichten" bezeichnet werden, schließen jedoch in der vorliegenden Beschreibung die Aufzeichnungsschichten zusätzlich zu der sogenannten Aufzeichnungsschicht (der bei dem normalen optischen Aufzeichnungsträger benutzten Aufzeichnungsschicht) verschiedene Schichten, die als Aufzeichnungshilfsschichten fungieren und die Funktion der Aufzeichnungsschicht unterstützen, mit ein, beispielsweise eine Filterschicht und eine Verstärkungsschicht.
Weil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleich im Anschluss an die Bildung der Aufzeichnungsschichten eine Reflexionsschicht gebildet wird, kann die zum Herstellen des optischen Aufzeichnungsträgers erforderliche Zeit verkürzt werden. Wie noch näher beschrieben wird, kann die Vorrichtung den optischen Aufzeichnungsträger außerdem effizienter herstellen, indem sie eine Schichtdickenmesseinrichtung, einen Verschlussmechanismus zwischen Substrat und Aufzeichnungsschichtbildungseinheit (vorzugsweise kombiniert mit der Schichtdickenmesseinrichtung), einen Rotier-/Rotier-Volldrehungsmechanismus für das Substrat, einen Mechanismus zum Ändern der Relativposition zwischen Substrat und Aufzeichnungsschichtbildungseinheit (vorzugsweise kombiniert mit der Schichtdickenmesseinrichtung) und einen Substrattransportmechanismus unter Einsatz eines Einhandroboters verwendet.
3 stellt den so hergestellten Aufzeichnungsträger wie 2 schematisch im Querschnitt dar Der optische Aufzeichnungsträger 40 besteht aus einem Substrat 41 für den optischen Aufzeichnungsträger, das aus einem Material wie Polycarbonat hergestellt wurde, mehreren Aufzeichnungsschichten 43 und 44, die auf das Substrat 41 auflaminierte organische Pigmentmaterialien enthalten, einer Reflexionsschicht 45, die auf den Aufzeichnungsschichten gebildet wurde, und einer darauf ausgebildeten Schutzschicht 46. Das Substrat 41 ist auf einer Oberfläche mit einer Spiralrille 42 ver sehen. Die organischen Pigmentmaterialien, welche die Aufzeichnungsschichten bilden, sind vorzugsweise ausgewählt aus beispielsweise Phthalocyaninmaterialien usw.. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Aufzeichnungsschichten 43 und 44 sowie die Reflexionsschicht 45 (d.h. ein Bereich 49) auf dem Substrat 41 gebildet.
Bezüglich des Materials für das Substrat 41 gibt es keine speziellen Einschränkungen; es kann jedes Material verwendet werden, das für die üblichen optischen Aufzeichnungsträger verwendet wird und für Laserlicht, wie es für optische Aufzeichnungsträger verwendet wird, durchlässig ist. Beispielsweise werden Kunststoffe wie Polycarbonat und Acrylharze verwendet.
Für die Reflexionsschicht 45 kann ein Material wie Gold, Silber oder Aluminium usw. verwendet werden, sofern es einen festgelegten Reflexionskoeffizienten hat, und es können für die Erfindung diejenigen Materialien verwendet werden, die allgemein für die Reflexionsschicht von optischen Aufzeichnungsträgern verwendet werden.
Für die Schutzschicht 46 gilt ebenso wie für die Reflexionsschicht, dass ein Material verwendet werden kann, wie es allgemein für optische Aufzeichnungsträger verwendet wird, beispielsweise ein im UV-Licht aushärtendes Harz; das Harz wird auf die Aufzeichnungsschicht aufgebracht und ausgehärtet, um die Harzschicht zu bilden. Die Schutzschicht wird durch Aufbringen und Aushärten des Harzes gebildet, nachdem die Aufzeichnungsschichten und die Reflexionsschicht entsprechend der Erfindung auf dem Substrat gebildet worden sind. Selbstverständlich kann eine allgemein zur Bildung einer Schutzschicht verwendete Vorrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombiniert werden.
4 zeigt die Ergebnisse von Messungen der Dicke der Aufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsträgers, die durch Gasphasenabscheidung gebildet wurde. Für die Aufzeichnungsschicht wurde als Pigmentmaterial eine Phthalocyaninverbindung verwendet, und das Pigmentmaterial wurde auf 150 bis 250°C erhitzt und unter Druckbedingungen von maximal 1 × 10^-3 Torr verdampft; der Dampf wurde auf dem Substrat abgeschieden. Nach Bildung der Aufzeichnungsschicht auf dem Substrat wurde die Dicke der Aufzeichnungsschicht an vorgegebenen Stellen mittels einer Schichtdickenmessvorrichtung gemessen.
In 4 repräsentiert die Abszisse den Radius eines optischen Aufzeichnungsträgers mit einem Durchmesser von 120 mm, und auf der Ordinate ist die Schichtdicke (die Dicke der Aufzeichnungsschicht) aufgetragen. Die durchgezogene Linie zeigt die Schichtdicke der erfindungsgemäß durch Gasphasenabscheidung gebildeten Aufzeichnungsschicht für Radien von 25 mm bis 57 mm an; das zeigt, dass nach dem Verfahren der Gasphasenabscheidung eine Aufzeichnungsschicht von sehr gleichmäßiger Dicke gebildet wird. Die gestrichelte Linie von 4 zeigt die Dickenverteilung in radialer Richtung an, die sich bei der Aufzeichnungsschicht ergibt, die mittels des Schleuderbeschichters gebildet wurde.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines Schleuderbeschichters, wie er bei der bekannten Herstellung optischer Aufzeichnungsträger verwendet wird.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil des bekannten optischen Aufzeichnungsträgers zeigt.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil eines optischen Aufzeichnungsträgers zeigt, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
4 ist eine graphische Darstellung, die Dickenänderungen der Aufzeichnungsschicht in radialer Richtung des optischen Aufzeichnungsträgers zeigt, der erfindungsgemäß hergestellt wurde.
5 ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen optischer Aufzeichnungsträger.
6 ist eine schematische Draufsicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen optischer Aufzeichnungsträger zeigt.
7 ist eine schematische Draufsicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Mechanismus zum Erhitzen eines Pigmentmaterials während seiner kontinuierlichen Zuführung zeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel für den Mechanismus zum Erhitzen des Pigmentmaterials während seiner intermittierenden Zuführung zeigt, wie er bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel für den Mechanismus zum Erhitzen des Pigmentmaterials während seiner intermittierenden Zuführung zeigt, wie er bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Mechanismus zum Erhitzen des Pigmentmaterials während seiner intermittierenden Zuführung zeigt, wie er bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel mit Heizmechanismus zum Erhitzen des Pigmentmaterials während dessen intermittierenden Zuführung zeigt, wie er für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird, wobei der Heizmechanismus ein Vorerhitzungsmittel enthält.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel mit Heizmechanismus zum Erhitzen des Pigmentmaterials während dessen intermittierenden Zuführung zeigt, wie er für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird, wobei der Mechanismus eine Kühleinrichtung enthält.
14 ist eine schematische Seitenansicht, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers zeigt, bei dem mehrere Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer angeordnet sind.
15 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil eines anderen optischen Aufzeichnungsträgers zeigt, der erfindungsgemäß hergestellt wurde.
16 zeigt den Lichtabsorptionskoeffizienten aufgetragen gegen die Lichtwellenlängenkurve eines erfindungsgemäß hergestellten optischen Aufzeichnungsträgers.
17 ist eine schematische Seitenansicht, die den Verschlussmechanismus in einer Aufzeichnungsschichtbildungskammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
18 ist eine schematische Seitenansicht, die den Rotations-/Umdrehungsmechanismus für das Substrat zeigt, das in die Aufzeichnungsschichtbildungskammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelegt wurde.
19 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Bewegungsmechanismus für die Aufzeichnungsschichtbildungseinheit, der in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vakuumvorbehandlungskammer eine Kammer, in welche das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger gegeben wird, bevor es unter Hochvakuum behandelt wird (in diesem Sinn auch als „vordere Vakuumkammer" bezeichnet), wobei
ein Substrat von außerhalb der Vorrichtung in die Vakuumvorbehandlungskammer geladen wird, wenn der Druck in der Vakuumvorbehandlungskammer dem Druck außerhalb der Vorrichtung entspricht;
die Vakuumvorbehandlungskammer anschließend bezüglich des Drucks gegen den Raum außerhalb der Vorrichtung isoliert (bzw. von ihm getrennt) wird und der Druck in der Vakuumvorbehandlungskammer so weit reduziert wird, dass er den Druck in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer, in die das Substrat transportiert wird, erreicht;
wenn in den beiden Kammern derselbe Druck herrscht, die Vakuumvorbehandlungskammer und die Aufzeichnungsschichtbildungskammer bezüglich des Drucks und des Substrattransports in einen Verbindungszustand gebracht werden und
das Substrat anschließend aus der Vakuumvorbehandlungskammer unter demselben Druck in die Aufzeichnungsschichtbildungskammer transportiert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vakuumnachbehandlungskammer eine Kammer, aus der das mit einer Aufzeichnungsschicht und einer Reflexionsschicht versehene Substrat aus der Vorrichtung herausgeführt wird, nachdem es unter Hochvakuum behandelt worden ist (in diesem Sinn auch als „nachgeschaltete Vakuumkammer" bezeichnet), wobei
die Vakuumnachbehandlungskammer, wenn sie bezüglich des Drucks gegen die Reflexionsschichtbildungskammer, die das Substrat enthält, auf dem eine Reflexionsschicht gebildet wird, isoliert bzw. von dieser getrennt ist, so eingestellt wird, dass in ihr derselbe Druck erreicht wird wie in der Reflexionsschichtbildungskammer;
die Reflexionsschichtbildungskammer und die Vakuumnachbehandlungskammer anschließend bezüglich des Drucks und des Substrattransports in einen Verbindungszustand gebracht werden, so dass in ihnen derselbe Druck herrscht;
das Substrat dann aus der Aufzeichnungsschichtbildungskammer in die Vakuumnachbehandlungskammer transportiert wird;
die Vakuumnachbehandlungskammer dann bezüglich des Drucks gegen die Aufzeichnungsschichtbildungskammer isoliert wird;
dann Außenluft in die Vakuumnachbehandlungskammer geleitet wird, um in ihr die gleichen Druckverhältnisse wie außerhalb der Vorrichtung herzustellen, und
dann das Substrat mit Aufzeichnungsschicht und Reflexionsschicht aus der Vakuumnachbehandlungskammer und aus der Vorrichtung herausgenommen wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Aufzeichnungsschichtbildungskammer eine Kammer, in der durch Gasphasenabscheidung unter Hochvakuum (z.B. maximal 10^-3 Torr) die Aufzeichnungsschicht des optischen Aufzeichnungsträgers gebildet wird. Das Material zur Bildung der Aufzeichnungsschicht ist ein Pigmentmaterial, insbesondere ein organisches Pigmentmaterial. Es kann ein Pigmentmaterial, wie es üblicherweise für Aufzeichnungsschichten optischer Aufzeichnungsträger verwendet wird, oder ein anderes Pigmentmaterial verwendet werden, sofern es die festgelegten optischen Eigenschaften aufweist. Das Pigmentmaterial wird in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer erhitzt, bis es schmilzt und verdampft, oder gleich sublimiert.
Beispiele für organisches Pigmentmaterial zur Bildung der Aufzeichnungsschicht sind: Pentamethincyaninpigmente, Heptamethincyaninpigmente, Squaliriumpigmente, Azopigmente, Anthraquinonpigmente, Indophenolpigmente, Phthalocyaninpigmente, Naphthalocyaninpigmente, Pyryliumpigmente, Thiopyryliumpigmente, Azuleniumpigmente, Triphenylmethanpigmente, Xanthenpigmente, Indanthrenpigmente, Indigopigmente, Thioindigopigmente, Merocyaninpigmente, Thiazinpigmente, Acridinpigmente, Oxazinpigmente, Dithiolmetallkomplexpigmente usw. Diese Pigmente haben die Neigung, ihre Relation von Wellenlänge zu Spektralabsorptionskoeffizient wegen eines darin enthaltenen Substituenten zu ändern, und sogar innerhalb einer Gruppe von Pigmenten ändert sich ihr Lichtabsorptionskoeffizient in einigen Fällen stark, wenn der Substituent geändert wird. Stärker bevorzugt ist für die Aufzeichnungsschicht ein Pigment, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phthalocyaninpigmenten, Naphthalocyaninpigmenten, Azopigmenten und Cyaninpigmenten, oder ein Gemisch aus mehreren dieser Pigmente. Alternativ kann die Aufzeichnungsschicht auf Wunsch ein bekanntes Additiv, beispielsweise ein Abschreckmittel oder ein UV-Absorptionsmittel, enthalten. Das Pigmentmaterial und die erforderlichen Zusätze werden entsprechend den gewünschten Eigenschaften der zu bildenden Aufzeichnungsschicht ausgewählt.
Das Pigmentmaterial wird in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer bis zum Verdampfen erhitzt (oder sublimiert) mit dem Ergebnis, dass eine Pigmentmaterialschicht sich aus der Dampfphase auf dem Substrat abscheidet bzw. die Aufzeichnungsschicht auf dem Substrat gebildet wird. Es sind mindestens zwei, oder, entsprechend der benötigten Anzahl von Aufzeichnungsschichten, auch mehr als zwei Aufzeichnungsschichtbildungskammern vorhanden.
In jeder der Aufzeichnungsschichtbildungskammern befindet sich mindestens eine Aufzeichnungsschichtbildungseinheit, und das Pigmentmaterial zur Bildung der Aufzeichnungsschicht wird dieser Einheit zugeführt und bis zum Verdampfen erhitzt (oder sublimiert). Das verdampfte Pigmentmaterial wird auf dem Substrat abgeschieden. Somit ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Aufzeichnungsschichtbildungseinheit in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer untergebracht, wobei die Einheit einen Pigmentmaterialzuführmechanismus und einen Pigmentmaterialerhitzungs- (Verdampfungs- oder Sublimations-)Mechanismus umfasst. Der Pigmentmaterialzuführmechanismus wird zum Abmessen und Zuführen einer vorgegebenen Menge des Pigmentmaterials zum Heizmechanismus verwendet, und Abmessen und Zuführen des Pigmentmaterials können kontinuierlich oder chargenweise erfolgen. In Verbindung mit dem Pigmentmaterialzuführmechanismus bewirkt der Heizmechanismus ein kontinuierliches oder ein intermittierendes Erhitzen. Das Heizmittel im Heizmechanismus ist vorzugsweise ein Mittel zur Erzeugung von Wärme auf elektrischem Wege; stärker bevorzugt ist das Erhitzen unter Einsatz eines elektrischen Widerstands oder durch elektromagnetische Induktion.
Bei der Erfindung ist als Reflexionsschichtbildungskammer eine Kammer bezeichnet, in der im Hochvakuum (beispielsweise bei maximal 10^-3 Torr) nach einem geeigneten Verfahren (beispielsweise durch Kathodenzerstäubung bzw. Sputtern, Metalldampfabscheidung usw.) eine dünne Schicht aus einem Reflexionsschichtbildungsmaterial wie Gold, Silber oder Aluminium auf den zuvor gebildeten Aufzeichnungsschichten gebildet wird. Daher enthält die Reflexionsschichtbildungskammer mindestens eine Reflexionsschichtbildungseinheit, und diese kann beliebig gestaltet sein, solange mit ihr eine dünne Reflexionsschicht auf den Aufzeichnungsschichten gebildet werden kann.
Wenn die Reflexionsschicht beispielsweise durch Kathodenzerstäubung gebildet wird, ist die Reflexionsschichtbildungseinheit eine Kathodenzerstäubungseinheit, die ein Metalltarget (Sputterquelle) zur Bildung einer Reflexionsschicht und eine Vorrichtung zur Ionenabstrahlung enthält.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jede Kammer vorzugsweise so eingerichtet, dass der Druck in ihr unabhängig gesteuert werden kann, und wenn das Substrat (oder der Substrathalter) von einer Kammer in eine andere transportiert wird, ist es möglich, die beiden Kammern auf demselben Druck zu halten, während das Substrat von der einen Kammer in die andere befördert wird. Der Transport erfolgt praktisch auf die gleiche Weise wie der Transport aus der Vakuumvorbehandlungskammer in die Aufzeichnungsschichtbildungskammer oder der Transport aus der Reflexionsschichtbildungskammer in die Vakuumnachbehandlungskammer.
Bei der Erfindung ist der Substrattransportmechanismus ein Mechanismus

– zum Transport des Substrats von außerhalb der Vorrichtung in die Vakuumvorbehandlungskammer;
– zum Transport des Substrats aus der Vakuumvorbehandlungskammer in die erste Aufzeichnungsschichtbildungskammer und bei Bedarf durch die Aufzeichnungsschichtbildungskammern;
– zum Transport des Substrats aus der letzten Aufzeichnungsschichtbildungskammer in die Reflexionsschichtbildungskammer;
– zum Transport des Substrats aus der Reflexionsschichtbildungskammer in die Vakuumnachbehandlungskammer und schließlich
– zum Transport des Substrats aus der Vakuumnachbehandlungskammer aus der Vorrichtung heraus. Bei diesem Mechanismus kann der Transport des Substrats von außerhalb der Vorrichtung in die Vakuumvorbehandlungskammer und/oder der Transport des Substrats aus der Reflexionsschichtbildungskammer in die Vakuumnachbehandlungskammer entfallen.

Vorausgesetzt, die genannten Funktionen stehen zur Verfügung, kann jeder geeignete Mechanismus als Substrattransportmechanismus verwendet werden. Speziell Mechanismen, wie sie häufig in Halbleitereinrichtungen zum Transport eines Gegenstands von einer Kammer in eine andere, in denen unterschiedliche Drücke herrschen, verwendet werden, sind geeignet. Wie noch näher beschrieben wird, kann beispielsweise eine Ausführung verwendet werden, bei der das Substrat nacheinander zwischen benachbarten Kammern transportiert wird, oder eine Ausführung mit Drehkammer, bei der die einzelnen Kammern an der Peripherie der Drehkammer angeordnet sind.
Da bei dem vorstehend beschriebenen Transport ein Druckunterschied zwischen der das Substrat enthaltenden Kammer und der Kammer, in die das Substrat transportiert werden soll, bestehen kann, ist jede Kammer normalerweise außerdem mit einer bewegbaren Wand (Trennwand) versehen, um sie druckmäßig von anderen zu isolieren (oder zu trennen), indem die Öffnung, durch welche das Substrat bewegt wird, geschlossen wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers besitzt:
eine Vakuumvorbehandlungskammer, mehr als eine (mindestens zwei) aufeinanderfolgende Aufzeichnungsschichtbildungskammern zur Bildung der Aufzeichnungsschichten durch Gasphasenabscheidung, die Reflexionsschichtbildungskammer und die Vakuumnachbehandlungskammer, wobei die Aufzeichnungsschichtbildungskammern einander benachbart sind, und wobei
die Aufzeichnungsschichtbildungskammer am einen Ende der Reihe der Vakuumvorbehandlungskammer benachbart ist, die Aufzeichnungsschichtbildungskammer am anderen Ende der Reihe der Reflexionsschichtbildungskammer benachbart ist und die Reflexionsschichtbildungskammer vorzugsweise der Vakuumnachbehandlungskammer benachbart ist,
in jeder der Kammern unabhängig von anderen Kammern ein bestimmter Druck aufrechterhalten werden kann,
das Substrat vom Substrattransportmechanismus aus der Vakuumvorbehandlungskammer in die Aufzeichnungsschichtbildungskammer am einen Ende der Reihe transportiert wird, aus der Aufzeichnungsschichtbildungskammer am anderen Ende der Reihe in die Reflexionsschichtbildungskammer gelangen darf, nachdem es nacheinander die Aufzeichnungsschichtbildungskammern durchlaufen hat, und anschließend aus der Reflexionsschichtbildungskammer in die Vakuumnachbehandlungskammer transportiert wird, und
in den verschiedenen Aufzeichnungsschichtbildungskammern die Aufzeichnungsschichten durch Gasphasenabscheidung übereinander auf dem Substrat gebildet werden und die Reflexionsschicht in der Reflexionsschichtbildungskammer vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung auf den übereinander liegenden Aufzeichnungsschichten gebildet wird.
Bei einem stärker bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Substrat mittels des Substrattransportmechanismus von außerhalb der Vorrichtung in die Vakuumvorbehandlungskammer geladen und zum Schluss aus der Vakuumnachbehandlungskammer aus der Vorrichtung herausgeführt.
5 zeigt obiges bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers. In 5 ist das Innere der einzelnen Kammern schematisch dargestellt, um den Bau der Herstellungsvorrichtung 50 in der Ausführung mit zwei Aufzeichnungsschichtbildungskammern verständlicher zu machen. Die Vorrichtung 50 besitzt die Vakuumvorbehandlungskammer 52, die Aufzeichnungsschichtbildungskammern 54 und 56, die Reflexionsschichtbildungskammer 58 und die Vakuumnachbehandlungskammer 60. Die Vakuumvorbehandlungskammer 52 hat einen Substrateinlass 62, durch den das Substrat von außerhalb der Vorrichtung in die Vakuumvorbehandlungskammer 52 geladen wird. Die Vakuumnachbehandlungskammer 60 hat einen Substratauslass 64, durch den das Substrat, auf dem die Aufzeichnungsschichten und die Reflexionsschicht gebildet worden sind, aus der Vakuumnachbehandlungskammer 60 und aus der Vorrichtung heraustransportiert wird.
Damit der Druck in den einzelnen Kammern unabhängig voneinander gesteuert und das Substrat zwischen den benachbarten Kammern transportiert werden können, sind die Trennplatten 66, 68, 70 und 72 sowie die Evakuierungseinrichtungen 74, 76, 78, 80 und 82 vorgesehen.
In die Aufzeichnungsschichtbildungskammern 54 und 56 sind die Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten 84 und 86 (mit integriertem Aufzeichnungsschichtmaterialzuführmechanismus und Aufzeichnungsschichtmaterialerhitzungsmechanismus) eingebaut. In die Reflexionsschichtbildungskammer 58 ist eine Reflexionsschichtbildungseinheit 88 (beispielsweise eine Kathodenzerstäubungseinrichtung) eingebaut.
Die Substrate, die auf die Substrathalter 90, 92, 94, 96, 98, 100 und 101 gelegt worden sind, von denen jeder mehrere Substrate hält, werden durch die Vorrichtung transportiert (wobei natürlich ein einzelnes Substrat separat transportiert werden kann). Zum Tragen und Bewegen dieser Halter sind die Substratfördermechanismen 102, 104, 106, 108 und 110 vorgesehen, die Förderrollen und -bänder haben.
Das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger wird entweder direkt oder auf dem Substrathalter 90 in die Vakuumvorbehandlungskammer 52 gebracht. Dabei hat die Trennplatte 66 den Einlass zur Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 geschlossen, so dass die Vakuumvorbehandlungskammer 52 druckmäßig von der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 isoliert (d.h. getrennt) ist. Nach der Aufnahme des Sub strathalters 90 wird die Vakuumvorbehandlungskammer 52 von der Evakuierungseinrichtung 74 evakuiert. Wenn der Vakuumpegel in der Vakuumvorbehandlungskammer 52 den Pegel der Vakuumbehandlungskammer 54 erreicht hat, die durch die Evakuierungseinrichtung 76 bereits einen vorgegebenen Vakuumpegel erreicht hat, wird die Trennplatte 66 geöffnet, so dass die Vakuumvorbehandlungskammer 52 und die Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 bezüglich Druck und Substrattransport in einen Verbindungszustand gebracht werden; dann wird der Substrathalter von den Substrattransportmechanismen 102 und 104 von der Position 92 zur Position 94 transportiert. Danach wird die Trennplatte 66 geschlossen.
Die Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 84 ist in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 unter dem Substrathalter 94 angeordnet, und es wird ein erstes Aufzeichnungsschichtbildungsmaterial (A) verdampft und auf dem Substrat abgeschieden. In diesem Zustand sind die Trennplatten 66 und 68 geschlossen.
Nach Abschluss der Behandlung in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 folgt die Behandlung in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 56. Wenn dabei in den Aufzeichnungsschichtbildungskammern 54 und 56 ein unterschiedlicher Druck herrscht, wird der Druck in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 durch die Evakuierungsvorrichtung 76 dem Druck in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 56 angeglichen, woraufhin die Trennplatte 68 geöffnet wird, so dass der Substrathalter von der Position 94 in die Position 96 bewegt wird.
Wenn das Substrat von einer Kammer in eine andere transportiert wird, in der ein anderer Druck herrscht, wird der Druck in der Kammer, die das Substrat gerade enthält, so gesteuert, dass in ihr derselbe Druck herrscht wie in der Kammer, in die das Substrat befördert werden soll, während die beiden Kammern bezüglich des Drucks gegeneinander isoliert (bzw. voneinander getrennt) sind; nachdem derselbe Druck erreicht ist, wird die Isolierung der beiden Kammern aufgehoben, damit das Substrat weitertransportiert werden kann.
In der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 56 wird in gleicher Weise in der Einheit 86 ein anderes Pigmentmaterial (B) verdampft und auf der aus dem Pigmentmaterial (A) gebildeten Aufzeichnungsschicht abgeschieden. Damit wird eine Aufzeichnungsschicht aus dem Pigmentmaterial (B) gebildet.
Anschließend wird der Substrathalter aus der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 56 in die Reflexionsschichtbildungskammer 58 transportiert, d.h. von Position 96 zu Position 98. Dort wird die Reflexionsschicht aus beispielsweise Gold, Silber oder Aluminium durch Kathodenzerstäubung in der Reflexionsschichtbildungseinheit 88 auf der Aufzeichnungsschicht aus dem Pigmentmaterial (B) gebildet.
Danach wird der Substrathalter 98 in die Vakuumnachbehandlungskammer 60 transportiert, die zuvor durch die Evakuierungseinrichtung 82 auf denselben Druck gebracht worden ist wie die Reflexionsschichtbildungskammer 58, und die Kammer dann über ein Lufteinlassventil 112 auf den außerhalb der Vorrichtung herrschenden Druck gebracht. Danach wird die Auslassöffnung 64 geöffnet und der Substrathalter 100 aus der Vorrichtung herausgenommen (wie mit 101 angezeigt).
Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers weist auf:
eine Vakuumvorbehandlungskammer, mehrere (mindestens zwei) Aufzeichnungsschichtbildungskammern zum Bilden von Aufzeichnungsschichten durch Gasphasenabscheidung, eine Reflexionsschichtbildungskammer und eine Vakuumnachbehandlungskammer, wobei die Kammern kreisförmig in einer Drehkammer mit Drehteller angeordnet sind, vorzugsweise im gleichen Winkelabstand voneinander, und wobei
die Kammern und die Drehkammer unabhängig voneinander jeweils einen gegebenen Druck aufweisen können und die Drehkammer sowie die einzelnen Kammern bezüglich Druck und Transport des Substrats (oder des Substrathalters) miteinander Verbindung haben oder gegeneinander isoliert (d.h. voneinander getrennt) sein können;
das Substrat vom Substrattransportmechanismus aus einer der Kammern durch die Drehkammer in eine andere Kammer transportiert wird; und
in den Aufzeichnungsschichtbildungskammern Aufzeichnungsschichten durch Gasphasenabscheidung übereinander auf dem Substrat gebildet werden und in der Reflexionsschichtbildungskammer die Reflexionsschicht auf den übereinander liegenden Aufzeichnungsschichten gebildet wird.
6 zeigt dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel. Sie ist eine Schemazeichnung, die einen Blick von oben auf die mit zwei Aufzeichnungsschichtbildungskammern ausgestattete Vorrichtung 120 zum Herstellen des optischen Aufzeichnungsträgers zeigt.
Die Vorrichtung 120 besitzt eine Drehkammer 124, die in der Mitte mit einem Drehteller 122 ausgestattet ist. An der Peripherie der Drehkammer 124 sind die Vakuumvorbehandlungskammer 126, die Aufzeichnungsschichtbildungskammern 128 und 130, die Reflexionsschichtbildungskammer 132 und die Vakuumnachbehandlungskammer 134 angeordnet. Wie in der Abbildung gezeigt, sind diese Kammern rings um eine Drehwelle 136 des Drehtellers im gleichen Winkel zueinander angeordnet. Die Reihenfolge, in der die Kammern angeordnet sind, ist nicht eigentlich beschränkt, jedoch sollten sie in der Reihenfolge der auszuführenden Verfahrensschritte angeordnet sein, wie in der Abbildung wiedergegeben. Das zu bearbeitende Substrat kann, wie es ist, zwischen den entsprechenden Kammern transportiert werden, vorzugsweise sollten jedoch mehrere Substrate auf den Substrathalter 138 gegeben und dann zwischen den Kammern transportiert werden, wie in der Abbildung gezeigt.
Bezüglich Druck und Transport des Substrathalters (oder des Substrats) dürfen die entsprechenden Kammern mit der Drehkammer 124 verbunden werden (d.h. in einen Zustand versetzt, in dem der Druck übertragen und der Substrathalter transportiert wird), und der Arm 140 ermöglicht den Transport des Substrathalters in Richtung des Pfeils 142 zwischen den entsprechenden Kammern und dem Drehteller. Zwischen jede der Kammern und die Drehkammer ist eine Trennplatte 144 gesetzt, so dass der Verbindungszustand zwischen den entsprechenden Kammern und der Drehkammer für den Substrattransport hergestellt und aufgehoben werden kann. In der in 5 gezeigten Weise ist in jeder Kammer (einschließlich der Drehkammer) eine Evakuierungseinrichtung (nicht eingezeichnet) eingebaut, damit der jeweilige Kammerdruck unabhängig gesteuert werden kann. Wie bereits unter Bezugnahme auf 5 erläutert wurde, sind die Einheiten zum Bilden der Aufzeichnungsschichten und der Reflexionsschicht in die Aufzeichnungsschichtbildungskammern bzw. die Reflexionsschichtbildungskammer eingebaut.
Der Substrathalter 138 wird in die Vakuumvorbehandlungskammer 126 eingebracht und dann in die Drehkammer 124 transportiert, wobei er am Vorderende des Arms 140 eingespannt ist, der sich frei in Richtung des Pfeils 142 erstreckt. Der in die Drehkammer 124 transportierte Substrathalter (eingezeichnet mit einer Linie aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen) wird vor eine der Kammern transportiert, weil der Drehteller 122 sich frei in Richtung des Pfeils 148 drehen kann. Durch diese Anordnungsweise können auf dem Substrat beispielsweise in beliebiger Reihenfolge Auf zeichnungsschichten gebildet werden, weil das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger zu jeder beliebigen Kammer transportiert wird.
Nach Beendigung der Arbeitsschritte in einer Kammer (beispielsweise in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 130) wird der Substrathalter 146 von dem Arm 140 (eingezeichnet mit einer Linie aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen) aus der betreffenden Kammer auf den Drehteller 122 transportiert. Dann dreht sich der Drehteller 122 unter einem vorgegebenen Winkel (beispielsweise nach rechts) (siehe den Pfeil 148), bis er vor der Reflexionsschichtbildungskammer 132 steht, und der Arm 140, der vor dieser vorgesehen ist, hält den Substrathalter und transportiert ihn in die Reflexionsschichtbildungskammer 132. Dann wird auf dem Substrat die Reflexionsschicht gebildet.
7 zeigt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers. Wie 6 zeigt diese Abbildung die Vorrichtung schematisch von oben gesehen. Die in 7 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung 150 zum Herstellen optischer Aufzeichnungsträger unterscheidet sich von der in 6 gezeigten dadurch, dass für die einzelnen Kammern anstelle der Arme 140, die sich frei entlang im wesentlichen einer Achse erstrecken, wie in 6 gezeigt, die Einhandroboter 152, 154, 156, 158 und 160 vorgesehen sind.
Der Substrathalter 162 wird von dem Einhandroboter 152, der frei in die durch den Pfeil 164 angezeigten Richtungen bewegbar ist und an seinem einen Ende eine Einspannfunktion hat, in die Vakuumvorbehandlungskammer 174 gebracht. Dieser Einhandroboter, der auch bei der Herstellung von Halbleiterelementen usw. in Reinsträumen eingesetzt wird, arbeitet weitgehend staubfrei.
Der Einhandroboter 152 wird weiter in die vom Pfeil 166 angezeigte Position verfahren, so dass der Substrathalter 162 auf den Drehteller 170 in der Drehkammer 168 transportiert wird. Dann wird der Drehteller 170 im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 172 in Umdrehung versetzt, so dass der Substrathalter vor die Aufzeichnungsschichtbildungskammer 176 kommt und von dem davor angeordneten Roboterarm 154 in die Kammer 176 gebracht wird, wo die nachfolgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden. Zuletzt wird der Halter 178, der nacheinander durch die einzelnen Kammern transportiert worden ist, von dem Einhandroboter 160 aus der Vakuumnachbehandlungskammer 180 herausgenommen.
Mit der in 7 gezeigten Vorrichtung ist es möglich, einen optischen Aufzeichnungsträger mit sehr kleiner Fehlerrate zu produzieren, weil der weitgehend staubfrei arbeitende Einhandroboter eingesetzt wird, und ist es außerdem möglich, einen Fertigungsablauf zu realisieren, bei dem selbst im kontinuierlichen Langzeitbetrieb wenig Staub gebildet wird.
Wie bereits erwähnt, wird in den Aufzeichnungsschichtbildungskammern der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Aufzeichnungsschicht durch Gasphasenabscheidung eines die Aufzeichnungsschicht bildenden Materials gebildet. Daher sind in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer ein Pigmentmaterialzuführmechanismus und ein Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus eingebaut.
8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 190 mit Pigmentmaterialzuführmechanismus und Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus zeigt, die für die Vorrichtung zum Herstellen optischer Aufzeichnungsträger einsetzbar ist.
Ein Pigmentmaterial 192 wird aus einem Vorratsbehälter 194 (beispielsweise einem Trichter), in dem es aufgenommen ist, in einer vorgegebenen Menge pro Zeiteinheit auf ein Pigmentmaterialförderband 196 gegeben. Das Förderband 196 wird von Rollen 198 und 200 angetrieben, so dass das Material mit vorgegebener Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils 202 gefördert wird. Unter dem Band 196 sind ein Pigmentmaterialvorerhitzer 204 und ein Pigmentmaterialerhitzer und -verdampfer 206 angeordnet, um das Pigmentmaterial 208 auf dem Band zu erhitzen und zu verdampfen. Das verdampfte Pigment wird auf einem Substrat 212 abgeschieden, das auf einem Substrathalter 210 gehalten wird, der über der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 190 angeordnet ist. Die Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 190 ist mit einem Mechanismus 214 ausgestattet (beispielsweise einem Schaber), mit dem nicht verdampftes Pigmentmaterial abgekratzt wird, und diesem ist eine Staubaufnahmeeinrichtung 216 zur Aufnahme von restlichem Pigment nachgeschaltet.
In der in 8 gezeigten Aufzeichnungsschichtbildungseinheit wird das Pigmentmaterial kontinuierlich zugeführt, bei der Erfindung jedoch wird das Pigmentmaterial intermittierend zugeführt.
9 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 220 zeigt, welches einen Pigmentmaterialzuführmechanismus und einen Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus besitzt.
Die Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 220 besitzt den Mechanismus 222 zur intermittierenden Zuführung von Pigmentmaterial und den Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus 224 (also eine Pigmentmaterialverdampfungseinrichtung). Der Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus 224 besitzt die Dreharme 226 zum Transportieren des Pigmentmaterials, Meßschälchen 228 und eine Heizeinrichtung 230. Die Anzahl der Dosierbecher 228 und der Dreharme 226 ist nicht auf die in der Abbildung eingezeichnete Anzahl begrenzt und beträgt normalerweise mindestens zwei, vorzugsweise 4 bis 10 und beispielsweise 8. Der Mechanismus 222 zum intermittierenden Zuführen von Pigmentmaterial ist dazu eingerichtet, mittels einer Einrichtung (oder eines Laufrads) 232, die eine vorgegebene Menge des darin enthaltenen Materials abmessen kann, und einer Steuerschaltung 234 für die Umdrehung eine festgelegte Menge Pigmentmaterial 236 in das Meßschälchen 228 zu fördern.
Das Pigmentmaterial kann speziell ein organisches Pigmentmaterial sein, und das in das Meßschälchen 228 geförderte Pigmentmaterial wird durch die Drehung des Dreharms 226 unter einem vorgegebenen Winkel in Richtung des Pfeils 238 um die Mitte 239, die auf einen Befehl der Steuerschaltung 234 erfolgt, über die Heizeinrichtung 230 gebracht. Das so transportierte Pigmentmaterial 228 wird durch die Heizeinrichtung 230 erhitzt und verdampft, wie durch die gestrichelte Linie 241 angezeigt, um auf dem Substrat 242 auf dem Substrathalter 240, der über der Einheit angeordnet ist, abgeschieden zu werden. Als Heizeinrichtung 230 wird eine elektrische Widerstandsheizung usw. genommen oder auch eine Induktionsheizeinrichtung.
Das auf dem Substrathalter 240 liegende Substrat 242 für den optischen Aufzeichnungsträger wird mittels eines noch näher zu beschreibenden Mechanismus vorzugsweise in Richtung der Pfeile 244 gedreht.
10 zeigt eine schematische Seitenansicht der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 250 eines weiteren Ausführungsbeispiels. Zum exakteren Abwiegen der Pigmentmaterialzuführmenge mit der Einrichtung zum intermittierenden Zuführen von Pigmentmaterial wird bei diesem Ausführungsbeispiel das Gewicht des in das Meßschälchen 228 gegebenen Pigmentmaterials von der Wägeeinrichtung 252 bestimmt. Der Dreharm 226 wird von einer Dreharmantriebseinheit 254 gedreht.
Das Pigmentmaterial 236 wird aus der Einrichtung 222 zum intermittierenden Zuführen durch die Materialabmesseinrichtung 232 in das Messschälchen 228 gefördert, und dabei wird die Drehwelle 256 des Dreharms 226 nach unten verfahren, wie mit dem Pfeil 260 angezeigt (angezeigt durch eine gestrichelte Linie). Am Ende des Dreharms 226 ist ein Loch 262 zum Abstützen der Kante des Meßschälchens 228 ausgebildet, und weil das Meßschälchen sich auf dem Lochumfangsabschnitt abstützt, wird der Boden des Meßschälchens 228 von einem Aufnahmeteller 264 der Dosiereinheit 252 getragen, so dass er vom Dreharm 226 getrennt und unabhängig wird. Der Boden des Meßschälchens 228 wird also frei auf dem Aufnahmeteller 264 der Wägeeinrichtung getragen, wodurch das dem Meßschälchen zugeführte Pigmentmaterial abgewogen werden kann.
Das Abwiegen erfolgt mittels einer elektronischen Waage etc., wobei die Tara des Meßschälchens 228 vor dem Abwiegen abgezogen worden ist, so dass nur das Gewicht des Vakuumbehandlungsmaterials 236 bestimmt wird. Am Ende des Wiegevorgangs unterbricht die Materialwägeeinrichtung 232 die Materialzufuhr. Dann wird die Drehwelle 254 in Richtung des Pfeils 266 verfahren und das Meßschälchen 228 erneut bereitgehalten, und die Drehwelle 226 wird in der horizontalen Ebene gedreht, so dass die entsprechenden Schälchen in die jeweils nächste Position gelangen. Das bereits abgewogene Pigmentmaterial 236 befindet sich in dem Meßschälchen 228 und wird durch die Heizeinrichtung 230 erhitzt, bis es verdampft.
Nach dem vollständigen Verdampfen des Materials wird das leere Meßschälchen 228 unter die Einrichtung 222 zur intermittierenden Materialzufuhr verfahren und das Abwiegen des Pigmentmaterials erneut gestartet. In 10 sind nur zwei Meßschälchen eingezeichnet, jedoch werden in der Praxis mindestens zwei Meßschälchen eingesetzt und nacheinander verfahren. Das Abmessen und das Erhitzen des Pigmentmaterials werden von einer Steuerung 268 gesteuert. Wenn das Pigmentmaterial in der be schriebenen Weise intermittierend zugeführt wird, kann allein das für die Bildung der Aufzeichnungsschicht erforderliche Pigment abgewogen und zugeführt werden. Im Vergleich zur kontinuierlichen Zufuhr können dabei Pigmentmaterialverluste verringert werden.
11 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Einrichtung zum intermittierenden Zuführen von Pigmentmaterial. Dabei ist der Abschnitt am Ende des Dreharms 226 (siehe 9 oder 10), der das Meßschälchen 228 trägt, d.h. der Messschälchenaufnahmeabschnitt 270, aus einem wärmeisolierenden Material (z.B. aus einer Keramik wie der von Mitsui Kozan Material K.K. gefertigten Machinable Ceramics) gefertigt. Weil die von der Heizeinrichtung 230 zugeführte Wärme nicht auf den Dreharm 226 übertragen werden kann, kann daher das Pigmentmaterial 236 im Meßschälchen 228 gleichmäßig erhitzt werden.
12 zeigt ein noch mehr bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus von 9. Dabei sind zusätzlich zur Heizquelle 230 mehrere unabhängig beheizte Vorerhitzungsmittel 282 und 284 vorgesehen. Bei dieser Ausgestaltung des Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus kommt das Pigmentmaterial 236 zunächst mit dem ersten Vorerhitzungsmittel 282 in Kontakt und wird von diesem auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, woraufhin es mit dem zweiten Vorerhitzungsmittel 284 in Kontakt kommt und von diesem auf eine vorgegebene höhere Temperatur erhitzt wird. Zuletzt wird es von der Heizeinrichtung 230 auf die vorgegebene hohe Temperatur erhitzt und verdampft. Bei dem Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus, der mehrere voneinander unabhängig Heizeinrichtungen hat, wird das Pigmentmaterial 236 also nicht schlagartig, sondern allmählich und maßvoll erhitzt. Das Verdampfen erfolgt somit sehr effizient und gleichmäßig, und es kann beispielsweise das Problem von Pigmentmaterialspritzern bestmöglich vermieden werden, so dass ein optischer Aufzeichnungsträger von gleichmäßiger Leistung zur Verfügung gestellt werden kann.
13 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pigmentmaterialerhitzungsmechanismus von 9. In diesem Fall ist das in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel zusätzlich mit einer Kühleinrichtung 290 ausgestattet. Als Kühleinrichtung 290 kann eine beliebige Einrichtung verwendet werden, beispielsweise eine Einrichtung, die den Peltiereffekt nutzt.
Wenn die Temperatur des Meßschälchens 228 nach dem Erhitzen durch die Heizeinrichtung 230 und dem Verdampfen des Pigmentmaterials 236 nicht deutlich absinken darf, steigt bei der nachfolgenden Arbeitsschrittfolge von Abwiegen, Erhitzen und Verdampfen der Arbeitstakt bzw. es verkürzt sich die erforderliche Arbeitszeit, und das Meßschälchen kommt in einen Zustand, in dem es nur schwer ausreichend abgekühlt werden kann, was zu der Schwierigkeit führt, dass kein gleichmäßiges Verdampfen des Pigmentmaterials erreicht werden kann. In einem solchen Fall ermöglicht es die Kühleinrichtung 290, die Temperatur des Meßschälchens 228 auf einen geeigneten Wert zu senken, wodurch die Aufzeichnungsschichtbildung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann und eine gleichmäßige Leistung des Produkts gewährleistet wird. Die Kühleinrichtung 290 kann aus einem einzelnen oder aus mehreren Elementen bestehen, wobei im letzteren Fall eine effizientere Temperatursteuerung erreicht wird.
14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers. Dieses Ausführungsbeispiel ist praktisch das gleiche wie das in 5 gezeigte, jedoch sind mehrere Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten vorhanden (wobei der Zuführmechanismus für das Pigmentmaterial der Aufzeichnungsschicht und der Erhitzungsmechanismus zusammengebaut sind). Wie in der Abbildung gezeigt, sind beispielsweise die Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten 84a und 84b in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 angeordnet und die Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten 86a und 86b in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 56. Natürlich ist es nicht nötig, in allen Aufzeichnungsschichtbildungskammern mehr als eine Aufzeichnungsschichtbildungseinheit vorzusehen. Die Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten können jeweils dasselbe Pigmentmaterial verdampfen oder auch dazu vorgesehen sein, unterschiedliche Pigmentmaterialien zu verdampfen.
Wenn dasselbe Pigmentmaterial verdampft wird, kann eine gleichmäßigere Aufzeichnungsschicht gebildet werden, weil das verdampfte Pigmentmaterial gleichmäßiger in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer verteilt wird. Wenn dagegen unterschiedliche Pigmentmaterialien verdampft werden, wird eine Aufzeichnungsschicht aus einem Gemisch dieser unterschiedlichen Pigmentmaterialien gebildet. Auch wenn unterschiedliches Pigmentmaterial verdampft wird, können in einer einzigen Aufzeichnungsschichtbildungskammer mehrere Aufzeichnungsschichten auf dem Substrat gebildet werden, wenn nur ein bestimmtes Pigmentmaterial erhitzt und verdampft wird, während das übrige Pigmentmaterial nicht erhitzt oder verdampft wird, oder wenn mittels einer Abschirmung (beispielsweise eines noch zu beschreibenden Verschlussmechanismus) für verdampftes Pigmentmaterial verhindert wird, dass das übrige Pigmentmaterial, obwohl es erhitzt und verdampft worden ist, das Substrat erreicht.
15 ist ein schematischer Querschnitt durch einen Abschnitt eines fertigen optischen Aufzeichnungsträgers 300, der mit dieser Vorrichtung hergestellt wurde. Bei diesem optischen Aufzeichnungsträger sind auf einem Substrat 304 aus Polycarbonat usw. mit einer Rille 302 eine Aufzeichnungsschicht 306 aus einem Gemisch unterschiedlichen organischen Pigmentmaterials, das in mehreren Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten (z.B. 84a und 84b) verdampft worden ist, die Aufzeichnungsschichten 308 und 310 aus unterschiedlichem Pigmentmaterial (wobei zuerst die Schicht 308 in einer einzigen Aufzeichnungsschichtbildungskammer mit dem obengenannten Verschlussmechanismus gebildet wurde und danach die Schicht 310), eine Reflexionsschicht 312 und eine Schutzschicht 314 gebildet. Mit Ausnahme der Schutzschicht 314 wurden dabei die anderen Schichten mit der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung hergestellt.
Die Aufzeichnungsschicht 306, die aus dem Gemisch unterschiedlichen Pigmentmaterials gebildet wurde, das in mehreren (beispielsweise zwei) Aufzeichnungsschichtbildungseinheiten verdampft (oder sublimiert) worden ist, kann optische Eigenschaften haben (Lichtabsorption, Transmissionskoeffizient, Refraktionsindex, Extinktionskoeffizient usw.), insbesondere einen Spektralreflexionskoeffizienten und einen Spektralabsorptionskoeffizienten, die zumindest qualitativ dem einzelnen Pigmentmaterial entsprechen, oder es entstehen gelegentlich neue optische Eigenschaften aufgrund des Synergieeffekts des unterschiedlichen Pigmentmaterials. Eine Aufzeichnungsschicht mit den gewünschten optischen Eigenschaften kann also gebildet werden, indem die optischen Eigenschaften nach der Methode von Versuch und Irrtum gemessen und unterschiedliche Kombinationen von organischem Pigmentmaterial untersucht werden.
Neue optische Eigenschaften entstehen nicht nur bei Bildung der Aufzeichnungsschicht aus einem Gemisch von Pigmentmaterial, wie oben beschrieben, sondern auch, wenn mehrere Aufzeichnungsschichten aus unterschiedlichem Pigmentmaterial aufeinanderlaminiert werden. Wenn beispielsweise eine oder mehrere Aufzeichnungsschichten eine Lichtfilterfunktion haben, wird es möglich, die Form der Wellenlängen spektrum-Kennlinie für die Aufzeichnungsschicht als Ganzes zu ändern (beispielsweise ein Maximum zu ändern oder eine Maximumposition zu verschieben). Was die Kombination von unterschiedlichem Pigmentmaterial angeht, aus dem die aufeinander geschichteten Aufzeichnungsschichten gebildet werden, so können aufeinandergeschichtete Aufzeichnungsschichten mit den gewünschten Eigenschaften erzielt werden, indem in der vorbeschriebenen Weise nach Prüfung verschiedener Kombinationen nach der Methode von Versuch und Irrtum die gewünschte Kombination ausgewählt wird.
Neue oder andere optische Eigenschaften entstehen manchmal durch Änderung des thermischen Zersetzungsmerkmals der Aufzeichnungsschicht, indem die Art des für die Reflexionsschicht zu verwendenden Metalls geändert wird.
16 zeigt die Messergebnisse (angezeigt durch eine durchgezogene Linie) für den Lichtabsorptionskoeffizienten des optischen Aufzeichnungsträgers (CD-R von 15), die erzielt wurden, indem die nachgenannten drei unterschiedlichen Aufzeichnungsschichten auf einem Substrat gebildet wurden. In der graphischen Darstellung ist auf der Ordinate der Absorptionskoeffizient der Aufzeichnungsschicht und auf der Abszisse die Lichtwellenlänge aufgetragen.

Aufzeichnungsschicht 306: Phthalocyaninverbindung (FOM-0509 von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Dicke 30 nm;
Aufzeichnungsschicht 308: Merocyaninverbindung (NK2097 von Nippon Kanko Shikiso Laboratory), Dicke 50 nm;
Aufzeichnungsschicht 310: Merocyaninverbindung (NK2045 von Nippon Kanko Shikiso Laboratory), Dicke 40 nm;
Reflexionsschicht 312: Gold (aufgesputtert), Dicke 70 nm

Für Vergleichszwecke ist mit einer gestrichelten Linie der Spektralabsorptionskoeffizient eines einmal beschreibbaren optischen Aufzeichnungsträgers mit einer Aufzeichnungsschicht aus Cyanin usw., wie sie für bekannte 1-Wellenlängen-CD (normal beispielsweise 780 nm) verwendet wird, eingezeichnet.
Wie der Graph klar zeigt, hat der optische Aufzeichnungsträger mit mehreren Aufzeichnungsschichten, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, einen vergleichsweise kleinen Spektralabsorptionskoeffizienten selbst bei der neu vorgeschlagenen kürzeren Wellenlänge von beispielsweise 650 nm für höhere Dichte (damit verwendbar als DVD-R). Damit wird bestätigt, dass der optische Aufzeichnungsträger für die Aufzeichnung und/oder die Wiedergabe nicht nur mittels einer größeren Wellenlänge, wie sie für CDs verwendet wird, sondern auch mittels einer kleineren Wellenlänge (eine Spektraleigenschaft einer einmal beschreibbaren optischen Disk für mehrere Wellenlängen) geeignet ist. Der so gebildete optische Aufzeichnungsträger erlaubt das Aufzeichnen und das Abspielen mit mehreren Laserwellenlängen, und diese Grundkonstruktion ist selbst dann gut einsetzbar, wenn die verwendete Wellenlänge im Zuge der Weiterentwicklung der Lasertechnik noch weiter verkürzt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest in einer der Aufzeichnungsschichtbildungskammern ein Verschlussmechanismus zum Ein- und Ausschalten der Gasphasenabscheidung eingebaut, so dass die Dicke der auf dem Substrat zu bildenden Aufzeichnungsschichten gesteuert wird. Außerdem kann der Verschlussmechanismus in der Reflexionsschichtbildungskammer vorgesehen werden, damit beispielsweise die Abscheidung des auf die Aufzeichnungsschichten aufzusputternden Metalls ein- und ausgeschaltet werden kann.
17 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 von 2, in die ein solcher Verschlussmechanismus eingebaut ist. Ein Verschlussmechanismus 320 zur Schichtdickensteuerung ist zwischen dem Halter 94 des Substrats für den optischen Aufzeichnungsträger und der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 84 eingebaut. Dieser Verschlussmechanismus 320 besitzt einen statischen Abschnitt 324, der eine Öffnung 322 bildet, durch die verdampftes Pigmentmaterial hindurchtritt, und einen Schieber 326 zum Öffnen und Schließen der Öffnung. Wenn der Schieber 326 in die Richtung des Pfeils 328 geschoben und die Öffnung 322 geschlossen wird, kann kein verdampftes Pigment auf das Substrat gelangen (AUS-Stellung). Wenn dagegen die Öffnung 322 geöffnet wird, kann das verdampfte Pigment auf das Substrat gelangen (EIN-Stellung). Durch Öffnen und Schließen des Schiebers 326 kann somit die Dicke der Aufzeichnungsschichten gesteuert werden. Die Verdampfungsrate des organischen Pigmentmaterials aus der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 84 wird gesteuert durch die Wärmezufuhrmenge aus dem Heizmittel (beispielsweise 204 und 206 in 8), und durch den Einbau des Verschlussmechanismus ist es möglich, eine Steuerung von größerer Genauigkeit zu erhalten, und insbesondere bei Bildung der Aufzeichnungsschichten mit hoher Geschwindigkeit wird eine exaktere Steuerung möglich, indem der Schieber 326 geöffnet und geschlossen wird. Außerdem kann in die Aufzeichnungsschichtbildungskammer eine Schichtdickenmesseinrichtung eingebaut werden, so dass die Dicke der auf dem Substrat gebildeten Aufzeichnungsschichten kontinuierlich oder in Abständen gemessen wird und auf der Grundlage der Messdaten der Verschlussmechanismus geregelt werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Mechanismus zum Drehen und Weiterdrehen des Substrats nach Bildung der Aufzeichnungsschichten, d.h. ein Drehmechanismus, in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer eingebaut. 18 zeigt ein schematisches Querschnittsbild der Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 von 2, die diesen Mechanismus besitzt.
In der Zeichnung ist mit Bezugszeichen 330 ein Substratträger, mit 332 eine Trägerwelle, mit 334 ein Drehzahnrad, auf dem das Substrat 336 angebracht wird, mit 338 ein Zahnrad, mit dem das Drehzahnrad 334 im Eingriff steht, mit 340 ein am Zahnrad 338 angebrachtes Drehunterbrechungselement, mit 342 ein Trägerdrehmotor, mit 344 eine Drehwelle, mit 346 ein Haken, mit 348 ein Kolben und mit 350 ein Hebel bezeichnet.
Dieser Drehmechanismus kann in mindestens eine der Aufzeichnungsschichtbildungskammern und in die Reflexionsschichtbildungskammer eingebaut werden, und es können mehrere Substrate 336 für einen optischen Aufzeichnungsträger auf den Substratträger 330 gegeben werden. Wenn der Substratträger 330 in die Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 gebracht wird, wird die Trägerwelle 332 von dem Haken 346 gehalten, so dass der Substratträger über die Drehwelle 344 vom Drehmotor 342 gedreht wird. Damit wird das vom Substratträger 330 getragene Substrat 336 um die Trägerwelle 332 gedreht. Das Zahnrad 338 ist so gestaltet, dass es sich um die Drehwelle 334 dreht, und wenn der Hebel 350 durch den Kolben 348 gesenkt und in Anlage mit dem Drehunterbrechungselement 340 gebracht wird (aus der Stellung, die mit einer Linie aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen angezeigt ist, in die Stellung, die mit einer durchgezogenen Linie angezeigt ist), wird die Drehung des Zahnrads 338 angehalten, wodurch das Drehzahnrad 334, das im Eingriff mit dem Zahnrad 338 steht, sich durch die Drehung der Trägerwelle 332 drehen kann, so dass das darauf angebrachte Substrat 336 gedreht wird. Folglich kann sich das Substrat 336 für den optischen Aufzeichnungsträger drehen und eine Drehbewegung durch die Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 84 ausführen.
Wenn sich der Hebel 350 in der durch die Linie aus abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen angezeigten Stellung befindet, kann sich das Zahnrad 338 zusammen mit der Trägerwelle 332 drehen mit dem Ergebnis, dass das Drehzahnrad 334 nicht gedreht wird. In diesem Fall dreht sich das Substrat 336 für den optischen Aufzeichnungsträger nur um die Trägerwelle 332. Dieser Modus kann gewählt werden. Dagegen ist es auch möglich, dass sich nur das Substrat drehen darf. Im Vergleich zu dem Modus, bei dem das Substrat angehalten wird, ist es möglich, auf dem Substrat eine gleichmäßigere Aufzeichnungsschicht zu bilden, weil das Pigmentmaterial aus der Gasphase abgeschieden wird, während sich das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger um sich selbst dreht. Solche Drehmechanismen werden auch unter Verwendung eines Kettenmechanismus oder eines Mechanismus mit Planetengetriebe usw. konstruiert.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist außerdem ein Mechanismus eingebaut, mit dem die relative Stellung zwischen der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit (insbesondere der Verdampfungsquelle für das Pigmentmaterial) und dem Substratträger oder dem Substrat in der Aufzeichnungsschichtbildungskammer geändert werden kann. 19 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche die mit einem solchen Mechanismus ausgestattete Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 von 2 zeigt. In der vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsschichtbildungskammer 54 ist mit Bezugszeichen 84 eine Aufzeichnungsschichtbildungseinheit oder Verdampfungsquelle, mit 360 eine Zahnstange für den Antrieb in vertikaler Richtung, mit 362 ein Zahnrad, mit 364 eine Zahnstange für den Antrieb in horizontaler Richtung und mit 366 ein Zahnrad bezeichnet. Da die Zahnstange 360 für den Antrieb in vertikaler Richtung verfahren wird, wenn das Zahnrad 362 angetrieben wird, kann die Aufzeichnungsschichtbildungseinheit 84 in Richtung des Pfeils 369 relativ zum Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger oder zum Substratträger 94 bewegt werden. Da die Zahnstange 364 für den Antrieb in horizontaler Richtung bewegt wird, wenn das Zahnrad 366 angetrieben wird, kann die Einheit 84 außerdem in Richtung des Pfeils 371 bewegt werden. Dicht am Substrat 28 für den optischen Aufzeichnungsträger ist eine Schichtdickenmesseinrichtung 368 angeordnet, und vorzugsweise sind mehrere solche Einrichtungen vorgesehen. Sie liefern eine Rückmeldung über die gemessene Schichtdicke, so dass die Position der Verdampfungsquelle 84 relativ zum Substratträger 94 so gesteuert wird, dass die optimale Schichtbildungsgeschwindigkeit und eine gleichmäßige Schichtdicke erzielt werden. (Die Steuerschaltungen usw. sind nicht eingezeichnet.)
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers mit intermittierender Zufuhr von Pigmentmaterial eine elektrische Heizeinrichtung zum Erhitzen des Pigmentmaterials verwendet wird, jedoch auch ein Induktionsheizsystem verwendet werden kann. In diesem Fall tritt in dem Dosierbecher aus Metall gern ein Wirbelstrom auf, und die dabei entstehende Hitze erhitzt das Pigmentmaterial. Anders als bei einer elektrischen Heizeinrichtung gibt es bei der Induktionsheizung keine Anschlussunterbrechung, was für hohe Zuverlässigkeit sorgt und damit einen hohen Wirkungsgrad bei der Verdampfung ermöglicht.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, d.h. die Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers, bei dem auf dem Substrat mehrere Aufzeichnungsschichten gebildet sind, ist mit einer Vakuumvorbehandlungskammer, mehreren Aufzeichnungsschichtbildungskammern zur Bildung der Aufzeichnungsschichten durch Gasphasenabscheidung, einer Reflexionsschichtbildungskammer und einer Vakuumnachbehandlungskammer ausgestattet, wobei jede der Aufzeichnungsschichtbildungskammern mit mindestens einer Aufzeichnungsschichtbildungseinheit ausgestattet ist und die Reflexionsschichtbildungskammer mit mindestens einer Reflexionsschichtbildungseinheit ausgestattet ist. Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung wird es möglich, einen einmal beschreibbaren optischen Aufzeichnungsträger gleichbleibend und ohne Unregelmäßigkeiten in der Dicke herzustellen sowie gleichzeitig mehrere organische Pigmentmaterialien aus der Gasphase abzuscheiden. Daher wird es möglich, mit der Weiterentwicklung der optischen Aufzeichnungsträger hinsichtlich hoher. Dichte Schritt zu halten sowie Produktspezifikationen zu verwirklichen, die für die optische Gestaltung der aus den organischen Pigmentmaterialien gebildeten Aufzeichnungsschichten geeignet sind, die für kürzere Laserwellenlängen nutzbar werden.
Durch den zwischen dem Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger und der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit eingebauten Verschlussmechanismus ist es außerdem möglich, mit hoher Präzision und hoher Geschwindigkeit eine gleichmäßige Aufzeichnungsschicht zu erzielen, und mit der Schichtdickenmesseinrichtung, die zwi schen dem Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger und der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit eingebaut wird, sowie mit dem Mechanismus zum beliebigen Ändern des Abstands zwischen dem Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger und der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit wird es möglich, den Zustand der Aufzeichnungsschicht während ihrer Entstehung mit hoher Präzision zu steuern.
Da das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger in Umdrehung versetzt und nach Bildung der Schicht durch den Träger, auf dem das Substrat für den optischen Aufzeichnungsträger liegt, weitergedreht wird, wird eine präzisere Steuerung der Aufzeichnungsschichtdicke möglich, und weil mehrere Substrate für optische Aufzeichnungsträger auf den Substratträger gebracht werden, wird die Massenfertigung optischer Disks zu niedrigen Kosten möglich.
Weil die Reihenfolge der Schichtbildung auf dem optischen Aufzeichnungsträger nach Wunsch geändert werden kann, ist es außerdem möglich, nach Belieben optische Aufzeichnungsträger mit Aufzeichnungsschichten unterschiedlicher Spezifikation herzustellen, indem lediglich die Einstellung des Schichtbildungsprogramms in ein und derselben Vorrichtung geändert wird, wenn die Herstellungsvorrichtung mit einem Drehteller versehen ist.
Ferner wird es durch den Einsatz des wenig Staub erzeugenden Einhandroboters möglich, einen optischen Aufzeichnungsträger mit geringer Fehlerrate zur Verfügung zu stellen und außerdem die Anlagekosten deutlich zu reduzieren.
Wie vorstehend beschrieben, kann mit der Erfindung ein einmal beschreibbarer optischer Aufzeichnungsträger (beispielsweise eine CD-R oder eine DVD-R) hergestellt werden, der nicht mit den bekannten Problemen behaftet ist.
Weil in der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit eine Messeinrichtung zum präzisen Abmessen des Pigmentmaterials vorgesehen ist, ist es insbesondere möglich, eine gleichbleibende Schichtdicke zu erreichen, indem die Menge des zuzuführenden Pigmentmaterials entsprechend eingestellt wird, so dass die Schichtdicke leicht zu steuern ist. Wenn mehrere, voneinander unabhängige Dosierbecher vorhanden sind, können außerdem die Pigmentmaterialien vorzugsweise schrittweise vorerhitzt werden; damit wird es möglich, die Erhitzungs- und Verdampfungstemperaturen des Pigmentmateri als leicht zu steuern und damit für eine gleichbleibende, effiziente Verdampfung zu sorgen.
Insbesondere wenn der Dosierbecherträger wärmeisolierende Eigenschaften hat, wird die Wärme aus dem Heizmittel effizient auf den Dosierbecher übertragen, so dass eine gleichmäßige Verdampfung ermöglicht wird. Wenn mehrere voneinander unabhängige Heizmittel vorgesehen sind, kann der Dosierbecher außerdem schrittweise erwärmt werden, so dass eine sehr gut abgestufte Wärmesteuerung erreicht wird und eine gleichbleibende Verdampfungsrate (bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit) mit steilem Temperaturanstieg erzielt werden kann.
Wenn der Heizeinrichtung in der Aufzeichnungsschichtbildungseinheit eine Kühleinrichtung nachgeschaltet ist, kann der erwärmte Dosierbecher auf eine passende Temperatur abgekühlt werden, und wenn mehrere Kühleinrichtungen vorhanden sind, wird der Verdampfungsvorgang mit höherer Präzision und höherem Wirkungsgrad erreicht. Wenn eine Induktionsheizung zum Erhitzen des Pigmentmaterials zum Einsatz kommt, wird es möglich, einen gleichbleibenden Erhitzungsvorgang mit noch höherer Zuverlässigkeit zu erreichen.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers (40), beinhaltend: eine Vakuumvorbehandlungskammer (52), eine eine Reflexionsschicht bildende Kammer (58) und eine Vakuumnachbehandlungskammer (60), wobei die die Reflexionsschicht bildende Kammer (58) mit mindestens einer eine Reflexionsschicht bildenden Einheit (88) versehen ist, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers (40) eingerichtet ist, der mehrere unterschiedliche Aufzeichnungsschichten (43, 44) hat, die auf einem Substrat (41) gebildet sind, und durch mehrere Aufzeichnungsschichten bildende Kammern (54, 56), um jeweils durch Gasphasenabscheidung eines organischen Pigmentmaterials die unterschiedlichen Aufzeichnungsschichten zu bilden, wobei jede der eine Aufzeichnungsschicht bildenden Kammern (54, 56) mit mindestens einer eine Aufzeichnungsschicht bildenden Einheit (88) versehen ist, enthaltend: einen Pigmentmaterialzuführmechanismus (222) zum intermittierenden Zuführen eines Pigmentmaterials zu einem Erhitzungs- und Verdampfungsmechanismus (224) für das Pigmentmaterial.
Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem enthaltend: einen Substrattransportmechanismus (102, 104, 106, 108, 110) für den Transport des Substrats zwischen den Kammern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend: die Vakuumvorbehandlungskammer (52), mehrere aufeinanderfolgende eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammern (54, 56) zur Bildung der verschiede nen Aufzeichnungsschichten jeweils durch Gasphasenabscheidung, die eine Reflexionsschicht bildende Kammer (58) und die Vakuumnachbehandlungskammer (60), wobei die eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammer (54) am einen Ende der Folge neben der Vakuumvorbehandlungskammer (52) liegt und die eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammer (56) am anderen Ende neben der die Reflexionsschicht bildenden Kammer (58) liegt, in den Kammern unabhängig voneinander vorgegebene Drücke aufrechterhalten werden können, ein Substrattransportmechanismus (102, 104, 106, 108, 110) vorgesehen ist, um ein Substrat aus der Vakuumvorbehandlungskammer (52) in die eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammer (54) an dem einen Ende zu bringen, es nach Durchlaufen der eine Aufzeichnungsschicht bildenden Kammern (54, 56) aus der eine Aufzeichnungsschicht bildenden Kammer (56) am anderen Ende in die die Reflexionsschicht bildende Kammer (58) zu bringen und es anschließend aus der die Reflexionsschicht bildenden Kammer (58) in die Vakuumnachbehandlungskammer (60) zu bringen und die eine Aufzeichnungsschicht bildenden Kammern (54, 56) dazu eingerichtet sind, die Aufzeichnungsschichten (43, 44) durch Gasphasenabscheidung übereinander auf dem Substrat (41) zu bilden, und die die Reflexionsschicht bildende Kammer (58) dazu eingerichtet ist, durch Kathodenstrahlzerstäubung (Sputtern) auf den übereinander liegenden Aufzeichnungsschichten (43, 44) eine Reflexionsschicht (45) zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend: die Vakuumvorbehandlungskammer (126), mehrere eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammern (128, 130) zum Bilden der unterschiedlichen Aufzeichnungsschichten jeweils durch Gasphasenabscheidung, die eine Reflexionsschicht bildende Kammer (132) und die Vakuumnachbehandlungskammer (134), wobei die Kammern um eine Drehkammer (124) mit Drehteller herum angeordnet sind, und zwar vorzugsweise im gleichen Winkel zueinander, wobei in den Kammern und in der Drehkammer unabhängig voneinander vorgegebene Drücke herrschen können und die Drehkammer und die einzelnen Kammern hinsichtlich des Drucks und des Substrattransports miteinander verbunden oder voneinander getrennt sein können, das Substrat jeweils von einem Substrattransportmechanismus (140, 144) durch die Drehkammer aus einer der Kammern in eine andere Kammer transportiert wird und die Aufzeichnungsschichten (43, 44) durch Gasphasenabscheidung in den eine Aufzeichnungsschicht bildenden Kammern (128, 130) übereinander auf dem Substrat gebildet werden und auf den übereinander liegenden Aufzeichnungsschichten in der die Reflexionsschicht bildenden Kammer (132) eine Reflexionsschicht (45) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die eine Aufzeichnungsschicht bildende Einheit (190) einen Pigmentmaterialzuführmechanismus (194, 196, 198, 200) zum kontinuierlichen Zuführen eines Pigmentmaterials (192) zu einem Pigmentmaterial-Erhitzungs- und Verdampfungsmechanismus (204, 206) hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammer (54) einen Verschlussmechanismus (320) zwischen der die Aufzeichnungsschicht bildenden Einheit (84) und dem Substrat (94) hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammer (54) einen Mechanismus (342) besitzt, mit dem das Substrat gedreht (336) oder gedreht/gewendet werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammer (54) einen Mechanismus (360, 364) besitzt, mit dem die Relativposition zwischen der die Aufzeichnungsschicht bildenden Einheit (84) und dem Substrat (94) verändert werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die eine Aufzeichnungsschicht bildende Kammer (54) eine Einrichtung (368) besitzt, mit der kontinuierlich oder in Abständen die Dicke der Aufzeichnungsschicht gemessen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Substrattransportmechanismus von einem Einhandroboter (152) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der der Pigmentmaterialzuführmechanismus (222) mehrere Messschälchen (228) hat, die voneinander unabhängig sind und in die das Pigmentmaterial gegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Pigmentmaterialzuführmechanismus (222) eine Wägeeinrichtung (252) zum Abwiegen des in die Messschälchen (228) einzubringenden Pigmentmaterials hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, bei der die eine Aufzeichnungsschicht bildende Einheit (54) mehrere Erhitzungseinrichtungen (282, 284) hat, so dass das Pigmentmaterial schrittweise erhitzt und verdampft wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, bei der die eine Aufzeichnungsschicht bildende Einheit (54) mindestens eine Kühleinrichtung (290) hat, die der Erhitzungseinrichtung (282, 284) nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, bei der das Pigmentmaterial mittels einer Induktionsheizung erhitzt wird.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers (40), beinhaltend: In einer Kammer (54) zur Bildung einer ersten Aufzeichnungsschicht intermittierendes Zuführen eines organischen Pigmentmaterials zu mehreren Erhit zungseinrichtungen, so dass das organische Pigmentmaterial nach und nach erhitzt wird und schließlich verdampft, und anschließendes Abscheiden des verdampften organischen Pigmentmaterials aus der Gasphase auf einem Substrat (41), um auf dem Substrat (41) eine erste Aufzeichnungsschicht (43) zu bilden; in einer zweiten Kammer (56) zur Bildung einer zweiten Aufzeichnungsschicht Abscheiden eines organischen Pigmentmaterials aus der Gasphase auf der ersten Aufzeichnungsschicht (43), um auf der ersten Aufzeichnungsschicht (43) eine zweite Aufzeichnungsschicht (44) zu bilden, und in einer Kammer (58) zur Bildung einer Reflexionsschicht Bilden einer Reflexionsschicht (45) auf der zweiten Aufzeichnungsschicht (44).
Verfahren zum Herstellen eines optischen Aufzeichnungsträgers, das unter Einsatz der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgeführt wird.