KR19990063832A - 광학 디지탈 매체 기록 및 재생 시스템 - Google Patents

광학 디지탈 매체 기록 및 재생 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지탈 광학 기록을 생성하는 신규의 방법 및 시스템을 제공하고, 상기 방법은 외부 표면(213), 연장 부재(211), 데이터 영역(221), 보조 영역(222), 레이저 빔(302) 및 연장 부재의 표면의 선택 영역상에 레이저 빔을 집속시키는 집속 시스템(317)을 갖는 광학 기록 매체의 마스터링과, 상기 연장 부재의 표면에 평행한 가요성 필름상에 마스터 기록의 고속 복제로 분할될 수 있다.

Description

광학 디지탈 매체 기록 및 재생 시스템
디지탈 컴팩트 디스크 기술은 여러 회사, 예컨대, Philips Electronics, Sony, Thomson, DVA(Discovision Associates)에 의해 20년도 더 전에 개발되었다. 이 기술은(확장 및 개량 포함) 전세계의 최대 가전 회사와 컴퓨터 회사에 의해 표준으로 채택되었다. 디스크와 재생 장치는 비교적 큰 기억 용량과 낮은 단가로 인해 전세계적으로 판매되고 있으며, 디스크에 담겨 있는 내용은 제외하고서도 라이센싱 수입만 한해에 수십억 달러에 달한다. 이 디지탈 컴팩트 기술은 모든 형태의 영구 디지탈 데이터 기억을 위한 전세계적인 표준이 되었다.
디지탈 컴팩트 디스크(또는, 'CD')는 지름이 약 120 ㎜이고 두께가 약 1.2 ㎜이며, 얇은(50㎚) 알루미늄층이 코팅된 고급 플라스틱으로 만든 디스크로 구성된다. 이러한 디스크는 약 12억 바이트의 디지탈 정보를 포함할 수 있다. 널리 사용되는 에러 정정 기법을 채택하면, 디스크의 유효 기억 용량은 보통 약 6억 8천만 바이트의 디지탈 정보로 감소한다.
컴팩트 디스크 기술에 구현된 디지탈 광학 기록은 반사도가 높고 낮은 복수의 영역이 데이터의 개별 비트를 나타내는 국부 반사도 변조(local reflectivity modulation)를 기본적인 원리로 한다. 국부 반사도 변조를 위해 가장 널리 사용하는 방법은 소위 "위상 피트(phase pit)" 방법이다. 위상 피트의 깊이는 데이터를 판독하는 광원의 파장의 1/4의 길이(약 120 ㎚)와 정확하게 일치해야 한다. 이 위상 피트는 반사성 코팅의 불연속성에 기인하여 또는 오목하거나 볼록한 미세 형태에서 광이 산란하기 때문에 반사도가 감소되는 진폭 물체(amplitude object)로 대체할 수 있다.
CD 상의 위상 피트(또는 진폭 물체)는 디스크의 허브(hub)의 중심으로부터 20 ㎜ 떨어진 위치에서 시작하여 디스크의 외측 에지에서 수 ㎜ 이내까지 하나의 나선 트랙으로 이어지는 나선 형식으로 배열되어 있다. 이 나선 트랙의 총 길이는 위상 피트가 존재하거나 또는 존재하지 않는 위치들로 이루어진 긴 선으로 간주된다. 만약, 어떤 위치에서 튀어나온 적색 레이저 광이 위상 피트를 검출하면, 광검출기와 관련 회로들은 이것을 숫자 "1"로 해석한다. 한편, 이 위치에 위상 피트가 존재하지 않으면, 이것은 숫자 "0"으로 해석될 것이다. 이러한 "1"과 "0"의 연속적인 배열은 디스크에 기록된 디지탈 정보를 포함한다. 위상 피트의 폭은 0.6 ㎛이고, 한 바퀴의 나선 트랙과 이것과 이웃한 안쪽 또는 바깥쪽 트랙 사이의 간격은 1.6 ㎛이다.
현재 CD를 제조하기 위해 산업적으로 사용하는 공정은 세 개의 작업, 즉, 마스터링, 스탬퍼 생산(stamper production), 복제(replication)로 나누어진다. 종래 CD 제조 공정의 일반적인 단계를 이하에 설명한다.
A. 마스터링
1. 데이터는 특정 형식에 따라 미리 마스터링된다.
2. 포토레지스트층이 코팅되고 광학적으로 연마한 유리 디스크(즉, 유리 마스터)가 제공된다.
3. 상기 미리 마스터링된 데이터에 따라 변조된 집속(focused) 레이저 빔을 사용하여 유리 마스터를 레이저 빔 기록기에서 노광된다. 집속 레이저 빔은 음향-광학 변조기에 의해 턴-온 및 턴-오프되는 광 강도를 갖고 유리 마스터의 표면에 형성된 나선 궤적을 따라간다. 포토레지스트층의 노출된 영역은 위상 피트의 위치와 크기에 대응한다.
4. 유리 마스터는 현상되고, 포토레지스트층의 노출 영역은 침식된다.
5. 전술한 각 단계 후에 검사(inspection)를 실행할 수 있다.
B. 스탬퍼 생산
1. 은(silver)으로 된 얇은 층이 유리 스탬퍼 상의 포토레지스트 패턴 위에 진공 증착법으로 증착된다.
2. 은 위에 두꺼운 니켈층이 전기 도금법으로 증착되어 니켈 부판(nickel plate father)을 형성한다. 하나의 부판이 생성된다.
3. 니켈 부판은 유리 마스터의 음각 복제에 대응한다(즉, 돌출부가 위상 피트에 대응한다). 이 니켈 부판은 주입 성형 스탬퍼로 사용될 수 있지만, 생산 비용이 비싸기 때문에 보통 스탬퍼로 사용하지는 않는다. 이러한 이유 때문에, 전기 도금과 분리 기술을 이용하여 다른 여러 가지 모판(양각 복제)을 생성한다.
4. 스탬퍼(유리 마스터의 음각 복제)는 전기 도금과 분리 기술에 의해 생성된 모판으로부터 생산된다.
5. 전술한 각 단계 후에 검사를 실행할 수 있다.
C. 복제
1. 니켈 스탬퍼는 폴리카보네이트 CD 기판의 고압 주입 성형에 사용된다.
2. 기판 냉각 후 CD 기판은 스퍼터링(sputtering)에 의해 알루미늄 반사층으로 코팅된다.
3. 알루미늄 층위에 보호층이 스핀-코팅(spin-coating)되고 UV 조사에 의해 경화된다.
4. 나선형 트랙의 회절 효율은 최종 검사 기준으로 사용된다.
복제에 포함되는 표지와 포장 단계는 종래 기술에 대한 상기 설명에서 제외하는데, 그 이유는 이 단계는 대부분 별도의 공정 라인에서 진행되기 때문이다. 마스터링 작업(포토레지스트 스피닝 및 증착을 포함)은 일반적으로 클래스 100의 청정실 설비에서 3~4 시간이 필요하다. 스탬퍼 생산은 클래스 100의 청정실 설비에서 5~8 시간의 작업을 필요로 한다. 그리고, 효율적인 주입 성형에 의한 복사판은 평균 4초에 CD 1장 꼴로 생산된다.
상술한 종래 기술의 CD 생산 방법은 아래과 같은 단점이 있다.
· 마스터링과 스탬퍼 생산에는 비싼 장비와 설비를 오랜 시간 사용해야 한다.
· 종래 기술에 따른 공정은 속도가 느리고 연속적이지 못하다. 즉, 각각의 CD는 개별적으로 처리되고, 하나의 CD를 제조하는 데에 최소한 4 초의 비교적 긴 시간이 소요된다.
· 종래 기술에 따른 공정은 고온과 고압을 수반한다. 플라스틱은 약 300℃의 온도에서 용해되고 20~40 톤의 주입력으로 주입된다. 급속 냉각 동안 이러한 고압 주입과 온도 변화로 인한 명백하게 불균일하게 분포된 응력 때문에, 복굴절(birefringence) 문제(즉, 굴절률의 이방성)가 생긴다.
· 상기 공정에 기인한 광학적 불균일성 때문에 생기는 복굴절을 최소화하기 위해 매우 비싼 폴리카보네이트 플라스틱을 기판 재료로 사용한다.
· 기판의 폴리카보네이트 수지의 합성 공정은 염소 소독(cholrinating) 단계를 포함한다. 잔류 염소 원자들은 CD의 알루미늄 반사 코팅을 손상시켜 CD의 기대 수명을 단축시킨다.
· 주입 성형 공정의 복잡함과 취약성 때문에, 오디오 CD와 CD ROM에 대한 폭발적인 수요를 충족하기 위해서는 막대한 자금 투자가 필요하다.
· 현재, 경제적으로 수지 타산이 맞는 공장을 세우려면 미화 7천 5백만 달러가 필요하고, 대량 생산 설비를 위해서는 10억 달러 이상이 요구된다. 초고순도 재료를 사용하면, CD 한 장에 최소한 약 40 센트를 총소요 비용으로 생산할 수 있다.
이러한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 앞에서 설명한 종래 기술을 대체한 방법이 개발되었다. 예를 들어, 주입 성형 대신에 부조 가공(embossing) 방법을 사용하여 기계적 응력과 열 응력을 줄이는 기술이 제안되었다. 이 기술에서, 위상 피트는 진폭 물체로 대체된다. 새도우 마스크(shadow mask) 방법으로 선택적으로 증착된 금속 코팅의 불연속성으로 인해서 뿐만 아니라 에지에서의 광 산란 때문에, 진폭 물체의 반사도는 떨어진다. 다른 단점들 뿐만 아니라 금속 증착에 의해 제조된 새도우 마스크의 복잡성 때문에, 부조 가공 방법은 현재까지 상업적으로 선택 가능한 대안이 되지 못하고 있다.
고온/고압 주입 성형 공정을 대체할 다른 방법으로는 도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D에 설명되어 있는 Quixote Corporation에게 양도된 미국 특허 제4,423,137호의 접촉식 사진 석판 기술을 사용한 복제 방법이 있다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 이 공정은 평면 강성 마스터 마스크와 접촉식 사진 석판 기술을 사용하는데, 상기 마스터 마스크는 CD의 피트 패턴에 대응하는 개구(3)를 갖는 금속 반사층(2)으로 코팅된 1개의 평면 유리 기판(1)을 구비한다. 평면 강성 마스터 마스크는 반사층(5)과 포토레지스트층(6)으로 덮인 평면 강성 기판(4) 상에 복제된다. 도 1B에서, 포토레지스트층(6)의 영역(61)은 노광되고 제거되어, 반사층(2)의 하부 영역(51)이 노출된다. 도 1C에서 영역(51)이 에칭되고, 포토레지스트층(6)은 도 1D에서 제거된다. 최종적인 구조는 마스터 판상의 반사 코팅에 형성된 개방부에 대응하는 기판 표면상에 크기 조정 및 분포되어 있는 복수의 진폭 물체를 나타낸다. 보호 코팅을 도포하는 후속 단계로서 강성 투명 디스크 상에 적층하고, 표지 부착하여, ISO 9660 표준과 호환성이 있는 CD가 생산될 수 있다.
접촉식 사진 석판 기술은 반도체 소자 제조에서 미세 패턴 전사의 한 방법으로서 1960년대 초기부터 알려진 기술이다. 접촉식 사진 석판 인쇄를 성공적으로 달성하기 위해 가장 필요한 조건은 사진 마스크(예컨대, 도 1A의 금속 패턴이 있는 마스터 판(1, 2))와 기판(4)의 포토레지스트 코팅(61) 사이의 간격을 줄이는 것이다. 논쟁의 여지가 있기는 하지만, 이러한 조건은 표면 면적이 작은(1~5 ㎠) 경우에는 충족될 수 있다. 그러나, 표면적이 큰 예컨대, 지름이 12 ㎝인 CD 기판에서 상기 간격을 조절하는 것은 불가능하지는 않지만 매우 어렵다. 또한, 접촉식 사진 석판 기술을 대량 생산 복제 공정에 적용하려고 하는 경우, 마스터와 기판 사이의 작은 간격을 일정하게 유지하는 것은 불가능하다. 이러한 이유와 다른 이유로, 상기 미국 특허 제4,123,137호에 개시된 복제 공정은 이론적으로는 가능할지라도 상업적으로 실현되기에는 불가능하다.
연속 제조 공정이 불연속 제조 공정에 비해 상당한 장점이 있다는 것은 연속 공정이 훨씬 빠르고 신뢰도가 좋으며 비용이 싸기 때문에 일반적으로 인정되고 있는 바이다. 종래 주입 성형 기술은 명백히 불연속적으로 CD를 제조하는 기술이다. 따라서, 연속적인 CD 복제 방법의 도입은 종래 기술에 비해 상당한 진보를 가져올 것이다.
간행물 『폴라로이드 사(Polaroid Corporation)의 W. Dennis Slafer 등의 저서, "Continuous Manufacturing of Thin Cover Sheet Optical Media", SPIE Vol. 1663 Optical Data Storage, 1992, p.324』(이하, '폴라로이드 간행물'이라 함)에는, 연속적인 CD 제조 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 박막 기판으로 이루어진 연속 웨브(web)가 롤러의 기판 상에 형성된 미세 돌출부에 의해 부조 가공되고, 금속 가공되어 반사도를 가진다. 이어서, 웨브는 두꺼운 투명 플라스틱 시트 상에 적층되어 표준 두께값을 가질 때까지 두께가 증가한다. 이러한 합성 플라스틱 웨브는 전체 복제 공정이 진행되는 동안 개별 CD로 분리될 때까지 일정한 속도로 처리되고 이송된다. 상기 폴라로이드 간행물에 의해 도입된 복제 방법은 연속적인 웨브 처리, 프린트, 적층을 위한 널리 공지된 기술을 이용한다. 그러나, 롤러의 곡면 상에 형성된 미세 돌출부에 의한 플라스틱 필름의 미세 부조 가공은 제어하기가 어려운데, 특히 웨브가 고속일 때 제어가 어렵다. 따라서, 이 종래 기술은 CD를 복제하는 효과적인 방법으로 실용화되기에는 상당한 단점을 가진다.
CD 오디오와 CD ROM 매체에 대한 현행 표준을 더 많은 정보 기억이 가능한 새로운 표준으로 대체하는 것은 가치가 없는 일이다. DVD(Digital Video Disc)와 같은 새로운 표준은 다층 구조로 배열되며 더 작은 미세 형태와 트랙 피치를 이용한다. 이러한 표준에 따르면, 종래 주입 성형 방법은 생산 수율 뿐만 아니라 미세 공간 해상도에서 한계에 도달한다. 또한, 이 새로운 CD 기술은 이미 알려진 종래의 복제 기술을 훨씬 더 비실용적으로 만든다. 따라서, 새로운 종류의 매체, 예컨대, 다른 기하학적 구조와 다층 구조를 갖는 매체를 복제하기 위해 또한 고해상도를 갖는 광학 매체를 복제하기 위해서는 다른 방법과 시스템이 필요하게 된다.
본 발명은 광학 디지탈 디스크와 같은 광학 디지탈 매체를 마스터링(mastering), 기록 및 복제하는 시스템에 관한 것이다.
도 1A 내지 도 1D는 접촉식 사진 석판 인쇄 방법을 사용하는 종래 기술의 복제 방법의 단면도.
도 2A 및 도 2B는 CD(도 2B)의 나선형 엔코딩에 기초한 본 발명에 따른 래스터 방식(도 2A)의 마스터 상에 데이터가 엔코딩되는 방식을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 마스터링 시스템의 구성 요소를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명을 구현하는데 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템을 도시한 도면.
도 5는 나선형 엔코딩(도 2B)을 본 발명에 따른 래스터형 카티전 좌표 엔코딩(도 2A)으로 변환하는데 수행될 수 있는 기본 단계들을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 도 5의 기본 단계들에 기초하여 생성될 수 있는 테이블의 샘플의 일부를 도시하는 도면.
도 7A 및 도 7B는 각각 본 발명에 따라서 마스터 상에 데이터가 엔코딩될 수 있는 샘플을 나타내는 단면도 및 평면도.
도 8은 본 발명의 복제 단계에서 사용될 수 있는 필름의 단면도.
도 9는 본 발명의 복제 단계 동안 사용될 수 있는 구성 요소를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 복제 단계 동안에 수행될 수 있는 기본 단계들을 예시하는 흐름도.
도 11은 본 발명에 따라서 제조된 최종 CD 제품의 단면도.
본 발명은 디지탈 광학 기록을 생성하는 새로운 방법과 시스템을 제공한다. 상기 방법은 두 개의 별개 작업 즉, 실린더 등과 같은 연장 부재의 표면에 광학적으로 기록하여 마스터링하는 작업과, 실린더 등의 표면과 평행한 가요성 필름의 표면에 마스터 기록을 고속 복제하는 작업으로 나누어진다.
본 발명의 일실시예에서, 본 발명의 마스터링 구성 요소에는 실린더나 기타 적절한 모양으로 된 연장 부재로서 제한된 회전축을 갖는 부재가 포함된다. 상기 부재는 레이저 빔에서 나오는 에너지와 같은 조사 에너지가 통과하는 재료로 만들어진다. 상기 연장 부재의 외부 표면에는 광학적으로 두꺼운 층이 형성되는데, 이 층에 의해 조사 에너지의 비교적 적은 양이 통과한다.
레이저 빔이나 기타 집속 에너지는 상기 연장 부재의 표면 중 특정 영역에 집속되어, 상기 광학적으로 두꺼운 층의 대응 영역을 애블레이션이 있거나 없이 용해시킨다. 이러한 용해에 의해, 광학적으로 두꺼운 층의 상기 대응 영역은 광학적으로 두께가 얇아지거나 완전히 제거되어 비교적 많은 양의 조사 에너지가 통과할 수 있게 한다. 레이저 빔은 예컨대, 컴팩트 디스크의 배치 설계를 엔코딩하는 광학적으로 얇은 영역을 만들기 위해 광학적으로 두꺼운 층의 영역을 용해시킨다. 컴팩트 디스크의 엔코딩의 카티전(Cartesian) 좌표를 해당 위치에 대한 엔코딩 정보를 포함하는 테이블로 일대일 대응시키는 지수(index)는 연장 부재를 엔코딩하는 데 사용될 수 있다.
연장 부재를 마스터로서 생성한 후, 상기 연장 부재 내부를 균일하게 조사하여 복제 공정을 시작한다. 균일한 조사는 상기 부재의 회전축을 따라 위치한 광원의 형태를 취하거나 또는 임의의 적정 주파수 대역에 있는 전자기 방사원과 같은 다른 형태를 취할 수도 있다.
복제 공정을 수행하기 위해, 광학적 혼란층(optically perturbable layer)을 갖는 필름이 제공되는데, 이 층은 조사 에너지에 응답하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 필름은 반사층과 이 반사층 상의 포토레지스트층을 포함한다.
그 후, 필름의 포토레지스트층이 연장 부재의 외부 표면과 직접 접촉할 때, 상기 연장 부재는 제한된 회전축 주위를 회전한다. 연장 부재가 투명한 재료로 만들어지기 때문에, 필름의 포토레지스트층은 연장 부재의 외부 표면 상의 광학적으로 얇은 영역 각각을 통하여 균일한 조사에 노출된다. 따라서, 필름의 포토레지스트층은 연장 부재의 외부 표면 상에 엔코딩된 데이터에 노출된다.
포토레지스트층이 전술한 바와 같이 노출된 후, 필름의 포토레지스트층은 균일한 조사에 노출되었던 영역에서 제거된다. 그 후, 필름의 반사층은 제거된 포토레지스트층의 영역에 해당하는 영역에서 에칭에 의해 제거되고, 그 후 전체 포토레지스트층이 제거되어 필름의 에칭된 반사층이 마스터의 복제물로서 남게 된다.
실린더 표면의 마스터 패턴을 필름 상에 연속적으로 고속 복제하는 일은 필름을 균일한 병진 운동이 되게 하며 연장 부재를 균일한 회전 운동으로 적절히 되게 함으로써 달성된다. 광학적 혼란층의 노출량은 운동 속도 및 균일한 조사 강도에 의하여 결정된다.
본 발명은 마스터링 공정 및 시스템과 복제 공정 및 시스템의 두 부분을 포함한다. 이들 구성 요소 각각은 이하에서 상세히 기술할 것이다.
1. 마스터링
마스터링 공정을 개시하기 전에, CD에 기록하기 위한 입력 데이터는 예를 들어, ECMA-119 포맷과 같은 특정 포맷에 따라서, 미리 마스터링되고 자기 테이프, 자기 광학 드라이브, 또는 임의의 기타 고속, 고용량 기억 장치(403)에 기억된다(도 4와 관련하여 이하에서 더 구체적으로 기술됨). 본 발명을 기술하기 위하여 컴팩트 디스크(CD)를 참조할 것이지만, 당업자는 본 명세서에서 기술되는 내용이 DVD, 또는 임의의 기타 동등한 매체 기술 등의 기타 매체에도 동일하게 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 2B를 참조하면, 전술한 바와 같이 CD(201)의 비트 시퀀스는 각 좌표(angular coordiates)로 정의되는 나선형(202)으로 정상적으로 기록된다. 데이터의 엔코딩은 통상 CD의 가장 안쪽에서 시작하며, 외측으로 연장하는 나선(202)은 데이터의 연속 스트림을 정의한다.
도 2A를 참조하면, 본 발명에 따른 공동 실린더 또는 임의의 기타 적당한 형상의 부재와 같은 연장 부재(211)가 마스터링 목적으로 구비된다. 이하에서는, 상기 연장 부재(211)는 "실린더(211)"로 불리울 것이지만, 다른 모양의 부재(211)도 역시 사용될 수 있음은 명백하다.
이하에서 더 구체적으로 설명할 것이지만, 연장 부재(211)의 외부 표면(213)은 CD 상의 데이터에 대응하는 데이터로 엔코딩될 수 있다. 그러나, 데이터를 연장 부재(211)의 외부 표면(213)에 나선형 형태로 엔코딩(종래 기술)하는 대신에, 본 발명에서는 외부 표면(213)을 래스터 방식으로 엔코딩할 수 있도록 데이터가 각좌표로부터 카티전 좌표로 재포맷팅되는 새로운 기술을 소개한다. 실린더(211)의 외부 표면(213)의 래스터형 엔코딩은 도 3과 관련하여 이하에서 상세히 기술된다.
도 2A 및 도 3을 참조하면, 공동 실린더(211)는 그 자신이 뉴포트사(Newport Corporation)에 의해 제조된 운동 제어기와 같은 적합한 수단(305)에 의해 회전축 주위를 제어된 속도로 회전할 수 있는 제한된 회전축을 가진다. 연장 부재(211)의 회전 운동은 예를 들어, 부품 번호가 PM500-360R인 초정밀 회전단(305)에 의해 제공될 수 있다. 광학 헤드(302)의 병진 운동은 부품 번호가 PM500-6L인 초정밀 선형단(308)에 의해 제공될 수 있다.
하나의 실시예에서, 공동 실린더(211)는 UV 투명 소재(예를 들어, 단결정 사파이어)로 제조될 수 있다. 실린더(211)의 크기(폭과 직경)는 하나 이상의 120 ㎜ CD 이미지를 수용하는데 충분한 영역을 제공할 수 있다. 다른 형태의 매체에서는, 실린더(211)의 크기는 필요에 따라서 변경될 수 있다. 실린더(211)의 외부 표면(213)은 융점이 낮은 합금(250)(도 7A, 도 7B 및 도 8에 관한 설명 참조), 또는 임의의 동등한 소재로 된 얇은(예를 들어, 30 내지 50 ㎚) 층으로 코팅될 수 있다.
실린더(211)의 외부 표면 영역(213)은 실린더 표면(213)을 둘러싸는 편평한 CD의 데이터 영역의 이미지에 대응하는 데이터 영역(211)과 보조 영역(222)으로 이루어지는 두 개의 영역으로 분할될 수 있다. 보조 영역(222)은 실린더축(320)에 평행하며 200 ㎚ 폭의 홈 형태, 또는 이와 동등한 정렬 마크(alignment mark)를 포함할 수 있다. 홈의 단면은 삼각형, 반원 또는 랜딩(landing)에 비교하여 60% 이하의 홈 상에 UV 레이저 빔이 집속되도록 하기 위하여 홈의 반사도를 감소시키는 임의의 다른 형상일 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, CW 레이저(예를 들어, 아르곤 이온 레이저의 257 ㎚ 파장 또는 헬륨-카드뮴 금속 증기 레이저의 325 ㎚ 파장)로부터의 TEM0모드의 자외선(UV) 조사는 실린더(211)의 외부 표면(213) 상에 집속될 수 있다. 레이저(302)로부터 조사되는 레이저 광의 집속은 당업계에서 공지된 성능이 우수한 피드백 제어 집속 시스템(feedback-controlled fine focus system: 317)에 의해 달성된다.
성능이 우수한 집속 시스템(317)은 단일빔 시스템 또는 보조의 적외선 반도체 레이저를 갖는 이중빔 시스템을 포함할 수 있다. 레이저 빔을 실린더(213) 상에 배치하는 것은 초정밀 선형단(308)을 따른 레이저(302)의 집속 시스템(317)의 선형 운동과 초정밀 회전단(305)을 통하여 회전축(320) 주위를 실린더(211)가 회전 운동하는 회전 운동이라고 하는 두 종류의 운동에 의해 25 ㎚의 정밀도로 제어될 수 있다.
전술한 바와 같이, 마스터링할 목적으로 실린더(211) 상에 엔코딩되는 데이터는 데이터가 실린더(211) 상에 래스터형으로 기록되기 전에 각 좌표로부터 카티전 좌표로 재포맷팅되어야 한다. 도 2A 및 도 2B를 다시 참조하면, 통상적으로는 데이터가 CD 상에 나선형(202)으로 엔코딩되지만, 본 발명에서는 데이터를 마스터 실린더(211) 상에 래스터형 포맷(212)으로 엔코딩하는 것이 바람직하다. 이 래스터화를 달성하기 위하여, 집속 시스템(317)은 초정밀 선형단(308)의 길이만큼 이동하고, 실린더(211)는 초정밀 회전단(305)에 의해 회전축 주위를 약간 회전한 후, 이 단계를 반복한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 2A에 참조 부호 212로 도시된 래스터 방식으로 데이터가 엔코딩된다.
레이저(302)와 집속 시스템(317)이 데이터를 실린더(211) 상에 적절히 엔코딩하도록 하기 위하여, CD 상에 나선형의 각도로 엔코딩된 데이터는 먼저 카티전 좌표로 재포맷팅되어야 한다. 따라서, 레이저(302)가 자체의 경로(307)를 따라서 이동하고 실린더(211)가 레이저(302)의 각각의 이동 사이에 연속적으로 회전함에 따라서 적당한 데이터가 엔코딩된다.
도 4는 도 3에 도시된 마스터링 유닛(405)이 적절히 마스터링될 수 있도록, 각 좌표를 카티전 좌표로 변환하는데 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템(400)의 기본적인 블록도를 도시하고 있다. 하나의 실시예에서, 도 4의 컴퓨터 시스템은 CPU(401), RAM(402), 입력 기억 장치(403) 및 출력 기억 장치(404)를 포함할 수 있다. 기억 장치(403 및 404)는 이미 앞에서 자기 테이프, 자기 광학 드라이브, 또는 임의의 기타 고속이며 고용량인 기억 장치라고 기술하였다. 예를 들어, 도 4의 컴퓨터 시스템은 충분한 메모리 및 처리 속도를 가진 표준 PC 또는 이와 동등한 것을 포함할 수 있다.
도 5는 CD 상의 각각의 데이터의 각 좌표 위치를 그와 동등한 카티전 각 좌표로 변환하기 위하여, 도 4의 컴퓨터에 의해 처리되는 여러 단계들을 도시하는 흐름도이다. 이 좌표 변환 중에, 각 좌표에 기록하기 위하여 포맷팅된 원래 시퀀스 내의 데이터 비트들의 위치(단계 501)(예를 들어, 기록 헤드가 나선 궤적을 따라서 이동하는 장소)는 단계 502에서 카티전 위치(예를 들어, 기록 헤드가 래스터 궤적을 따라서 이동하는 장소)에 따라서 변환된다. 각 좌표를 카티전 좌표로 충분히 매핑시키기 위하여, 위치 지정 시스템(positioning system)의 해상도는 마스터 드럼(211)의 표면 상에 기록된 원래의 나선 패턴을 재생할 수 있도록 충분히 커야 한다. CD에 대해서는, 이러한 조건은 레이저 빔 위치 선정의 정밀도가 축에 대하여 적어도 50 ㎚에 있어야 한다는 것을 의미한다. 다른 적합한 정밀도가 다른 형태의 매체에 사용될 수 있다.
마스터 엔코딩 및 데이터 변환의 속도에 의존하여, 변환된 비트 시퀀스는 라인(411)을 따라서 CPU(401)(실시간 처리)로부터 마스터링 유닛(405)으로 직접 접속되거나, 또는 라인(412)을 따라서 출력 기억 장치로부터 마스터링 유닛(405)으로 직접 접속된다. 입력 기억 장치(403)에 기억된 입력 각 좌표를 출력 기억 장치(404)에 기억된 출력 카티전 좌표로 변환하기 위하여 CPU(401)에 의해 수행될 수 있는 단계들은 표준 정렬(sorting) 문제점을 나타낸다.
이러한 정렬 문제점에 대한 해결책은 비트(각각의 비트는 스폿 영역으로 표시)들이 엄밀하게 제한된 나선 경로를 따라서 순서적으로 정렬되는 방식으로 연속적인 비트들의 스트링을 직사각형 템플릿 상으로 매핑하는 것이다. 나선 형태의 인접 회선(convolution) 간의 거리 δ는 1.6 ㎛이고, 연속적인 비트들을 나타내는 인접 스폿 영역 간의 거리는 1 ㎛이다. 모든 비트 위치의 분포(scatter)가 인접 비트 분리(separation)의 10 %를 초과하지 않는다고 가정하면, 각각의 스폿 영역은 변의 길이 ε ≒ 0.1 ㎛인 정사각형 내에 위치하여야 한다. 따라서, 직사각형 템플릿을 나타내는 정사각형 그리드는 크기가 0.1 ㎛×0.1 ㎛인 셀을 가져야 한다. CD 영역 내의 이들 셀의 총 수는 대략 1.13 × 1012인데, 이는 대략 CD 상에 엔코딩되는 스트링 내의 비트의 총 수의 100 배의 크기이다.
전술한 그리드의 정사각형 셀들을 표시(index)하기 위하여, 두 개의 정수 {x,y}가 사용될 수 있다. 제1 정수 x는 좌측으로부터 우측으로의 열의 순서를 나타내고, 제2 정수 y는 하측에서 상측으로의 행의 순서를 나타낸다. 행 또는 열의 총 수 L은 1.2 × 106이다. 그 목적은 모든 비트 위치가 나선형 경로를 따라서 순서대로 배열되도록 이진 스트링을 정사각형 그리드 {x,y} 상에 매핑하는 것이다.
예를 들어, 좌표는 아래와 같이 변환될 수 있다.
R = 가장 외측 트랙의 회선(트랙)의 반경, R ≒ 60 ㎜;
R0= 제1 내측 회선(트랙)의 반경, R ≒ 20 ㎜;
n = 0으로부터 N-1까지의 이진 스트링의 비트 순서 번호;
N = 스트링 내의 비트들의 총 수, N ≒ 1010;
r(n) = n 번째 비트에 해당하는 스폿 영역과 디스크의 중앙 간의 거리;
D = 나선형 경로를 따른 인접 스폿 영역 간의 고정 거리, D ≒ 1 ㎛;
δ = 인접 회선(트랙 피치) 간의 고정 거리, δ ≒ 1.6 ㎛;
x 및 y = 원점이 디스크의 중앙인 직사각형 좌표; 및
ε = 단위 셀의 크기, ε = 0.1 ㎛.
상기 수학식 1에 의하여 얻어진 {x(n), y(n)} 쌍의 집합은 n이 증가하는 순서로 정렬된다. 마스터링에 사용될 수 있는 이진 스트링을 생성하기 위하여, 이 시퀀스는 x 및 y가 증가하는 순서로 재정렬되어야 한다. 다시 말하면, {x,y}가 상기 수학식 1에서 정의되는 일부 특정 정수값이라고만 가정하면, n 에 대한 {x,y}의 의존성은 {x,y}에 대한 n의 의존성으로 반전되어야 한다. 시퀀스의 길이가 큰 것을 고려해 보면, 고속 RAM에 위치하기에 적당한 초기 서브시퀀스(sunsequence)는 단계 503에서 더 작은 것으로 분할될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 후속하는 서브시퀀스(이는 열들임)의 집합은 각각의 고정된 수 x에 대하여 얻어져야 한다:
n{0,y}; n{1,y}; n{2,y}; n{3,y}; ··· n{x,y}; ··· n{L-1,y}
여기에서, L = 1.2 × 106이고 열(또는 행)의 총 수를 나타낸다.
단계 504에서, 수학식 2로부터의 각각의 열(서브시퀀스)은 이하에서 표시된 바와 같이 행의 수 y가 증가하는 순서로 정렬된다.
n{x,y} = n{x,y1}, n{x,y2}, n{x,y3} ···
여기에서, 0 < y1< y2< y3< y4··· < L-1.
수학식 3에서, 각각의 서브세트 n{x,y}에 대한 행 번호는 0과 L-1 사이의 일부분만의 정수값이라는 것은 명백하다. 여기에서, 각각의 대응값은 스트링의 대응 비트 n의 스폿 영역 위치를 나타낸다.
도 6은 전술한 바와 같이 도 5의 단계들에 의해 생성될 수 있는 샘플 테이블을 나타낸다. 도 6의 테이블에 도시된 비트들은 실제의 CD로부터 얻어진 것이지만, 이 비트들은 CD 상의 여러 비트들의 샘플링을 단지 나타내고 있을 뿐이다. 제 1 열(601)(극 좌표 n{φ,r}) 내의 상대 번호 1 내지 10은 편의상 할당된 것이다.
도 6의 테이블의 제2 열(602) 및 제3 열(603)은 각각 각 좌표 φ(n) 및 r(n)을 나타낸다. 후속 열(604 및 605)은 각각 계산된 카티전 좌표 x(n) 및 y(n)을 포함한다. 카티전 좌표값에 기초하여, 데이터 비트에 새로운 정수 n{x,y}(606)이 할당된다. 또한, 마스터링을 수행하는데 사용될 수 있는 테이블 생성의 최종 단계(504)는 비트(606)가 오름차순 n{x,y}으로 정렬되도록 테이블의 행을 정렬한다.
데이터의 각 좌표 위치를 카티전 좌표 위치로 매핑하는 도 6의 테이블이 생성되면, 레이저 빔(302)은 실린더(211)의 외측 상에 데이터를 엔코딩하도록 변조기(303)에 의해 제어된다. 레이저(302)가 도 2A의 참조 부호 212로 통상 도시된 래스터형 경로를 이동하면, 참조 부호 202의 나선 내의 대응 데이터 위치를 결정하는데 도 6의 테이블이 사용된다. 따라서, 실린더(211)가 공지된 정도로 회전하는 레이저(302)의 경로를 따른 각각의 지점에서, 실린더(211)의 외부 표면 상에 적절한 데이터를 엔코딩하기 위하여 레이저가 변조된다. 레이저(302) 변조는 이하에서 상세히 기술된다.
실린더(211) 상에 상기 데이터를 엔코딩하기 위해, 레이저(302)는 이 레이저의 에너지를 금속 합금(250)이 용해된 실린더(211) 외부 표면상에 조준되도록 음향-광학 변조기(300)에 의해 제어될 수 있다. 레이저 조사는 단일 모드 광섬유(315)에 의해 선형단(308) 상에 장착된 정밀 초점 액츄에이터(317)에 정밀하게 연결된다. 하나의 실시예에 있어서, 레이저(302)로부터 조준된 레이저 조사의 강도는 실린더(211)의 금속 코팅(250)의 국소 용해 임계치 이상이고 동일 금속 코팅(250)의 국소 애블레이션의 임계치 이하로 제한된다. 실린더(213) 표면 상에 금속 코팅(250) 레이저(302)의 레이저 방출은 결과적으로 금속 코팅(250)의 국소 용해이 된다. 용해될 때, 액상 금속(250)은 고체 상 금속물질의 엣지에 축적되고, 따라서 이미 고른 코팅(250)에 개구(251)(도 7A, 도 7B 및 8 참조)를 형성한다.
하나의 실시예에 있어서, 이 레이저(302)의 강도는 실린더(211)의 금속 코팅(250)에서 애블레이션이 발생하지 않도록 선택된다. 이러한 경우에, 레이저(302)에 의해 실린더(211) 표면상에 생성된 열은 실린더(211) 표면상에서 금속 코팅(250)의 용해점 이상이 되도록 제어될 수 있지만, 실린더(211)의 투명한 물질의 용해점 이하로 제어될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 레이저(302)의 강도는 애블레이션이 금속 코팅(250) 내에서 발생되도록 선택된다. 동시에, 필름(901)이 노출되는 동안 UV 광(910)의 강도는 조준된 레이저 빔을 갖고 마스터링하기 위한 크기 이하의 광도가 된다. 따라서 복제되는 동안 용해은 발생되지 않는다(하기 좀더 자세하게 설명됨).
CPU(401)를 제어하여 레이저(302)에 의해 방출된 UV 레이저 조사의 강도는 전기 광학 변조기(300)나, 자기 광학 변조기(300)와 같은 것으로 조절될 수 있다. 가티즌 좌표 평면에 표시된 CD 마스터 데이터는 기억 장치(404)에 기억되고, 레이저 빔을 조절하는데 사용된다. 만일 레이저로부터 조준된 레이저 펄스로부터 나오는 에너지가 실린더(211) 표면 상의 합금 코팅(250)의 애블레이션 임계치 이상이면, 원형 개구(251)로 구성된 형태가 이 위치에 형성된다. 이 개구(251)는 마스터링되지 않은 금속 코팅(250)과 비교해 보면 광학적으로 얇고, 실린더(211) 내에서 방출되는 UV 조사와 같은 조사된 에너지가 통과할 수 있게 한다. 실린더(211) 내에서 방출되는 UV 조사를 사용하는 것은 본 발명의 복제 처리 공정에 사용되고, 하기에서 좀더 자세하게 설명된다. 조절 조준된 레이저 빔의 위치를 래스터 통로(212)를 따라 이동시키는 동안 상기 용해 단계를 선택적으로 반복함으로써, 복수의 데이터 영역(각 영역은 2비트 기록 정보를 나타냄)은 실리더(211) 표면상에 형성된다. 도 7A와 도 7B는 실린더(211)의 일부 표면 상에서 엔코딩된 데이터 영역을 각각 절단면도와 평면도로 도시한다.
상기 기술된 것처럼, 실린더(211) 상에 엔코딩된 데이터 패턴은 종래의 마스터링 처리에 의해 형성된 글래스 마스터의 표면상에 생성된 형상과 유사하지만, 다음과 같은 2가지 원리와 중요한 차이점이 있다: (1) 종래의 마스터링은 2차원 표면(213) 상에서 실시되지만, 본 발명에 따른 마스터링 처리는 3차원 실리더 표면(213) 상에서 발생된다; (2) 종래 기술의 마스터링 처리의 레이저 빔은 나선형 방식으로 CD에 엔코딩하지만(도 2B), 본 발명에 따른 레이저(302)로부터의 레이저 빔은 래스터링 동작으로 실시된다(도 2A).
본 발명에 따른 마스터 실린더(211)는 여러차례 재마스터링된다. 특히, 실린더(211) 표면상에 용해된 기록(250,251)은 합금의 용해점 이상으로 균일하게 가열함으로써 소거될 수 있다. 이 합금(250)이 용해될 때, 전체 표면에 걸쳐 균일하게 퍼지고, 국소 용해이나 레이저 애블레이션에 의해 생성된 개구(251)에 채워진다. 응결 이후에, 마스터링 공정은 앞서 기술된 것처럼 반복될 수 있다. 실린더(211)는 애블레이션 때문에 합금 물질의 부분적인 손실이 발생될 수 있다. 하지만, 손실된 물질은 실린더 표면(213) 상으로 합금(250)을 추가적으로 증발시킴으로써 용이하게 보충될 수 있다. 실린더의 열과 역류는 마스터링에 사용되는 동일한 장치 내에서 실시될 수 있다.
2. 복제
일단 실린더(211)가 데이터와 엔코딩되면, 이 엔코딩된 복제를 실시할 수 있다. 본 발명의 복제 학설을 통해, 실린더 표면(213)으로부터의 마스터 패턴은 접촉 사진 석판 인쇄술과 유사한 기술을 통해 매우 빠르게 가요성 기판(901) 상에 복제될 수 있다. 필름 물질(901)의 연속적인 웨브을 형성하는데 매체 기판을 제공함으로써, 극도의 높은 복제 비율을 달성할 수 있고, 아래에 추가적으로 기술될 것이다.
도 8, 도 9 및 도 10을 참조하여 복제 공정을 기술한다. 도 8과 도 9는 본 발명에 따른 복제부의 구조적 성분을 도시하고, 도 10은 이 복제 공정 중에 실시될 수 있는 여러 가지 단계를 도시한다. 하기 기술의 전반에 걸쳐, 도 10에 도시된 단계를 참조하게 된다.
단계 1001.도 9에 따라, 3층 필름과 같은 가요성 필름(901)이 제공된다. 도 8은 부분적으로 도 9의 필름(901)의 대표적인 면을 제공한다. 도 8에 따라, 필름(901)은 15 내지 200㎛인 가요성 중합 필름(803)(예를 들어, DuPont Mylar type D film)에 연결된 대략 0.05㎛인 반사 코팅층(802)(예를 들어, 알루미늄)에 연결된 0.1 내지 1.0㎛ 양성 포토레지스터층(801)을 포함한다(예를 들어, Shipley 505A 포토레지스트). 물론, 이러한 두께는 단지 가요성 필름(901)의 한 실시예이며, 다른 알맞은 두께와 동등한 물질도 동일하게 작용할 수 있다.
필름 구조물(901)의 성분(801, 802)은 다음과 같은 목적으로 제공된다: 포토레지스트층(801)은 실린더(211)의 투명 영역을 통해 선택적으로 노출될 수 있는 감광층이고; 알루미늄층(802)은 복제 공정 이후에 연속적으로 엔코딩된 반사 매체이며; 중합 필름(803)은 반복적인 복제 공정을 통해 매체층의 연속 전달 수단을 제공하는 가요성이지만 안정한 기판이다. 포토레지스트층(801)과 알루미늄층(802)은 조사된 에너지에 응답하여 변형될 수 있는 광학적 혼란층을 함께 형성하고, 하기 상세하게 추가적으로 기술한다.
단계 1002.선형 UV 광원(910)(예를 들어, 긴 아크(long-arc) 고압력 가스 램프)는 실린더(211)의 회전축(320)과 동일 축에 위치되고, 조사된 에너지는 균일하게 방사상으로 조사된다. 포토레지스트층(801)을 노출시키기 위해, 도 9에 도시된 것처럼, 3층 합성 필름(901)은 실린더(211)의 외부 표면과 긴밀하게 접촉하게 된다. 도 8은 합성 필름(901)과 접촉하는 실린더 표면(213)의 단면에 대한 확대도이다. 노출되는 동안, 실린더(211) 내부에 있는 선형 광원(910)로부터의 UV 조사는 실린더(211)의 투명 구조와 실린더(211)의 외부 표면(213)의 금속 코팅 내의 개구(251)를 통해 전이되고, 실린더 표면(213) 내의 개구(251) 상에 위치한 포토레지스트층(801)의 영역에 도달하게 된다. 실린더 표면 내의 개구(251)는 상기 기술된 것처럼 마스터링 공정 중에 생성된 개구를 나타낸다.
실린더(211)는 필름 웨브(901)가 롤러(971,972) 시스템에 의해 공급되는 동안 회전하게 되고, 주어진 시간에 마스터 실린더(211)의 외부 표면(213)의 선형 속도는 롤러(971,972)에 의해 제공된 필름 웨브(901)의 선형 속도와 동일하다. 필름 웨브(901)가 롤러(971)에서 실린더 표면(213)과 접속할 때, 노출은 개시되고, 필름 웨브(901)가 롤러(972)에서 실린더(211)으로부터 분리될 때 종료된다. 불투명한 스크린(980)은 실린더(211)와 접촉하기 전에 필름 웨브(901)가 노출되는 것을 방지하도록 제공될 수 있다. 노출 조사량은 선형 광원(910)의 속도와 필름 웨브(901)의 선형 속도로 규정된다.
광원(910)의 바람직한 강도와 필름 웨브(901)의 바람직한 선형 속도는 선형적으로 관련될 수 있고, 다음의 수학식 4에 의해 표현될 수 있다.
Dv=I
여기에서,
D는 J/㎤의 포토레지스트(801) 필요 조사량,
v는 ㎝/sec의 선형 속도,
I는 J/(sec.㎠)의 선형 광원(910)으로부터 조사된 에너지의 강도이다.
본 발명에 사용된 광학적이고 기계적인 기하학적 구조는 하기의 중요한 장점을 제공한다.
· 필름(901)이 동작하는 동안 노출이 발생한다.
· 실린더 표면(213)과 필름(901)사이의 갭은 도 9에 도시된 구성으로 인해 용이하게 최소화되어 최대로 가능한 엔코딩 분해능을 결정한다.
· 균일하게 노출되도록 하기 위해 종래 기술의 평면 필드 마스크 정렬에 일반적으로 사용되는 복잡한 광학 장치는 저렴하고 효과적인 선형 광원(910)으로 대체된다.
포토레지스트층(801)이 전술한 바와 같이 노출된 후, 후속 단계는 포토레지스트(801)를 현상하고 반사층(802)을 에칭하며, 포토레지스트(801)를 제거하기 위해 실행될 수 있다. 이 단계들은 포토레지스트 물질을 처리하는 표준 절차에 상당한다.
1.단계 1003.노출 후에, 필름(901)은 현상되고 피트는 노출된 포토레지스트(801)가 침식되는 위치에 형성된다. 포토레지스트 마스크는 실린더 표면(213)의 금속 코팅(250) 내의 개구(251)에 위치와 크기가 일치하는 포토레지스트(801) 내의 피트로 형성된다.
2.단계 1004.필름(901)은 탈이온수로 세척되고 건조된다.
3.단계 1005.포토레지스트는 100℃의 온도에서 포스트베이크(postbake)된다.
4.단계 1006.알루미늄 반사층(802)은 수산화 나트륨(NaOH) 용액과 같은 기본 에칭에 의해 포토레지스트(801) 내의 피트를 통해서 에칭된다. 건식 플라즈마 에칭도 또한 사용될 수 있다.
5.단계 1007.필름(901)은 탈이온수로 세척되고 건조된다.
6.단계 1008.포토레지스트(801)는 유기 용매에 의해 침식된다.
7.단계 1009.필름은 탈이온수에 세척되고 건조된다.
접촉 노출과 상술한 7개의 단계 1003-1009를 실행함으로써, 실린더(211)의 표면(213)상의 엔코딩된 패턴은 노출 및 현상되는 것에 의해 포토레지스트층(801)으로 전송된 후 에칭에 의해 포토레지스트층(801)에서 필름 웨브(901)의 금속층(802)으로 전송된다. 그 결과, 필름 웨브(901)의 알루미늄층(802) 내에서 감소된 반사력을 갖는 다수의 개구는 표준 CD 플레이어와 같은 광학적 재생 장치에 의해 판독가능한 디지탈 기록을 나타낸다.
단계 1010.도 11을 참조하여 표준 재생 장치와 호환 가능한 얇은 필름(901)을 만들기 위해, 매체(901)의 두께는 광학적 등급의 투명한 비복굴절 매체(1101)의 층을 추가함으로써 1.0에서 1.2mm 사이로 증가될 수 있고, CD 패턴은 표준 CD 크기에 따라 필름 웨브(901) 내에서 확인될 수 있다. 두께 1.2mm의 폴리스티렌(1102)은 굴절률 매칭 접착제(1103)를 사용하여 가요성 기판 상에 적층될 수 있고, 이어서 마이크로웨이브 필드에 의해 경화된다. 이 단계 후에, 샌드위치 시트 구조(1101, 901 및 1102)(예를 들어, 50㎛ 마일라 기판 상에 2㎛∼0.05㎛의 알루미늄 패턴 상에 1.2mm의 폴리스티렌)는 가요성이 없어지고 강성 시트로서 계속적으로 처리되는 것이 바람직하다.
단계 1011, 1012.복제의 마지막 공정은 정밀한 워터 나이프(water knife)를 사용하여 웨브로부터 개별적인 디스크를 분리하는 것이다. 석판 인쇄 공정 중에 형성된 정렬 마크는 중앙 홀과 주변 절단의 정확도를 제공할 수 있다. 표지는 필름 웨브(901)로부터 분리되기 전이나 후에 종료된 CD 상에 프린트될 수 있다. 필름 웨브(901)로부터 분리되기 전에 CD 상에 표지를 프린트함으로써 오프셋 프린팅을 사용하는 것과 같은 자동화 효율을 달성할 수 있다. 그러나, 웨브(901)로부터 분리된 후에 각 디스크의 표지는 상기 방법에 의해 실행될 수 있고, 실크 스크린 기술을 사용하는 것과 같은 현재 산업상 이용되는 기계에 의해 실행될 수도 있다.
본 발명의 마스터링 및 복제 공정은 종래 기술에 비해 다수의 중요한 장점을 제공하며, 그것은 이하와 같다.
· 마스터링 공정은 매우 단순하다. 필요하면 컴팩트 엔클로저(enclosure)에서 실행될 수 있어 매우 고가의 청정실 설비의 사용을 필요로 하지 않는다. 마스터링 공정의 지속 기간은 종래 기술 공정(포토레지스트 코팅과 검사를 포함)이 최소로 4-5시간인데 반해 1 내지 1.5시간(또는 그 미만)일 수 있다.
· 부판, 모판 및 스템퍼 생산 유닛을 생성하는 단계가 제거된다.
· 마스터링 및 복제 공정은 비교적 컴팩트하게 될 수 있는 근본적으로 동일한 장치에 의해 실행될 수 있다.
· 본 발명의 실린더(211)는 동작이 계속되는 동안 매체 필름(901)이 노출되게 한다. 복제 공정의 모든 연속적인 단계는 매체 필름(901)이 계속적으로 전사되는 동안 실행될 수 있다.
· 복제 공정의 연속성은 더 작은 비용으로 증가된 수득률을 제공한다. 실린더(211)의 사이즈에 따라서 본 발명의 공정은 유닛당 약 5센트(또는 그 미만)의 가격으로 0.1 내지 0.3초(또는 그 미만)마다 1개의 CD를 생산할 수 있다.
· 복제하는 동안 접촉 사진 석판 인쇄가 실린더 표면(213) 상에서 발생한다. 이것은 분해능이 증가하는 동안 강성 평면상의 접촉 석판 인쇄에 대한 어러움을 제거한다.
· 본 발명의 사용을 통해서 달성 가능한 형태 분해능은 250nm 이하일 수 있다. 이것은 신규로 도입된 고밀도 기록 표준에 의해 부과된 요구를 초과한다.
· 매체 필름(901) 상의 미세한 형태는 단지 광학적이고 화학적 수단에 의해서 제조된다. 표면 형태학의 기계적 변경은 전적으로 배제되어 기계적인 압력에 의해 야기된 불균일성과 대응하는 복굴절이 제거된다.
· 상기 공정은 180℉ 이하의 온도에서 실행되어 온도 변화와 대응하는 복굴절이 제거된다.
· 감소된 복굴절은 실린더(211)의 투명 기판으로서 폴리카보네이트 플라스틱보다 저가의 물질을 사용할 수 있게 한다.
· 개선된 분해능과 감소된 복굴절은 감소된 에러율을 제공하고 더욱 고속의 재생 장치를 사용할 수 있게 한다.
· 본 발명의 복제 방법은 신규의 광학 매체 기술에 도입된 것과 같은 다층 구조의 생산에 적당하다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명의 변경 및 변형이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (23)

  1. 광학 매체상의 데이터 영역을 엔코딩하는 시스템에 있어서:
    (a) 제한된 회전축을 갖고 외부 표면상에 광학적으로 얇거나 광학적으로 두꺼운 복수의 영역을 갖는 연장 부재와;
    (b) 상기 연장 부재내로부터 균일한 조사를 제공하는 수단과;
    (c) 조사된 에너지에 응답하여 변경될 수 있는 광학적 혼란층을 포함하는 필름과;
    (d) 상기 연장 부재를 제한된 회전축에 대하여 회전시키는 동시에 상기 필름을 상기 연장 부재의 외부 표면내에 직접 접촉하게 하는 수단을 포함하고, 상기 필름은 상기 연장 부재의 외부 표면상의 각각의 광학적으로 얇은 영역을 통과하는 균일한 조사에 노출되며;
    (e) 상기 균일한 조사에 노출되었던 영역에서 상기 필름의 광학적 혼란층을 변경시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연장 부재의 외부 표면상의 복수의 영역은 컴팩트 디스크의 엔코딩에 응답하여 배열되는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연장 부재는 조사된 에너지가 통과하는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연장 부재는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연장 부재는 공동인 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 균일한 조사 수단은 자외 광선을 조사하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 균일한 조사 수단은 상기 연장 부재의 제한된 회전축을 따라 배치된 선형 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 필름의 상기 광학적 혼란층은 상기 조사된 에너지를 반사시키는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 변경 수단은 상기 광학적 혼란층을 변경시켜 상기 광학적 혼란층이 균일한 조사에 노출되었던 영역에서 조사 에너지를 반사하지 않게 하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  10. 광학 매체상의 데이터 영역을 엔코딩하는 시스템에 있어서:
    (a) 제한된 회전축을 갖고 외부 표면상에 광학적으로 얇거나 광학적으로 두꺼운 복수의 영역을 갖는 연장 부재와;
    (b) 상기 연장 부재내로부터 균일한 조사를 제공하는 수단과;
    (c) 반사층 및 포토레지스트층을 포함하는 필름과;
    (d) 상기 연장 부재를 제한된 회전축에 대하여 회전시키는 동시에 상기 필름의 포토레지스트층을 상기 연장 부재의 외부 표면내에 직접 접촉하게 하는 수단을 포함하고, 상기 필름의 포토레지스트층은 상기 연장 부재의 외부 표면상의 각각의 광학적으로 얇은 영역을 통과하는 균일한 조사에 노출되며;
    (e) 상기 균일한 조사에 노출되었던 영역에서 상기 필름의 상기 포토레지스트층을 제거하는 수단과;
    (f) 상기 제거 수단에 의해 제거된 상기 포토레지스트층의 상기 영역에 인접한 영역에서 상기 필름의 상기 반사층을 제거하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 필름으로부터 상기 포토레지스트층을 제거하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  12. (a) 제한된 회전축을 갖고 외부 표면상에 광학적으로 두꺼운 층을 갖는 연장 부재와;
    (b) 상기 연장 부재의 표면상에 에너지를 집중시키는 수단과;
    (c) 상기 광학적으로 두꺼운 영역의 선택된 영역상에 에너지를 집중시키기 위해 상기 에너지 집중 수단을 제어하는 수단을 포함하고, 그것에 의해 상기 집중된 에너지가 상기 선택된 영역에서 상기 광학적으로 두꺼운 층을 용해시켜 상기 연장 부재의 외부 표면상에 광학적으로 얇은 영역을 형성하며;
    (d) 상기 연장 부재내로부터 균일한 조사를 제공하는 수단과;
    (e) 조사된 에너지에 응답하여 변경될 수 있는 광학적 혼란층을 포함하는 필름과;
    (f) 상기 연장 부재를 제한된 회전축에 대하여 회전시키는 동시에 상기 필름을 상기 연장 부재의 외부 표면내에 직접 접촉하게 하는 수단을 포함하고, 상기 필름은 상기 연장 부재의 외부 표면상의 각각의 광학적으로 얇은 영역을 통과하는 균일한 조사에 노출되며;
    (g) 상기 균일한 조사에 노출되었던 영역에서 상기 필름의 광학적 혼란층을 변경시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 집중된 에너지는 레이저 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 에너지 집중 수단을 제어하여 상기 집중된 에너지가 애블레이션없이 상기 선택된 영역에서 상기 광학적으로 두꺼운 층을 용해하게 하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광학적으로 두꺼운 층의 용해점은 상기 연장 부재의 용해점보다 낮은 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 에너지 집중 수단을 제어하여 상기 집중된 에너지가 애블레이션없이 상기 선택된 영역에서 상기 광학적으로 두꺼운 층을 용해하게 하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광학적으로 두꺼운 층은 상기 연장 부재와 상이한 에너지 흡수 대역을 갖는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  18. 제12항에 있어서, 상기 제어 수단은:
    (ⅰ) 컴팩트 디스크상에서 측정되는 컴팩트 디스크상의 균일한 각 위치를 갖는 복수의 데이터 비트를 순차적으로 기억하는 수단과;
    (ⅱ) 상기 복수의 데이터 비트의 각각과 동일한 관련된 카티전 좌표 위치를 기억하는 수단과;
    (ⅲ) 상기 에너지 집중 수단을 제어하는 수단을 포함하여 상기 집중된 에너지가 선택된 디지탈값을 갖는 복수의 데이터 비트의 각가에 대한 카티전 좌표 위치에서 상기 광학적으로 두꺼운 층에 충돌하게 하며, 그것에 의해 상기 연장 부재의 외부 표면상에 광학적으로 얇은 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  19. 제12항에 있어서, 상기 필름은 반사층과 외부 포토레지스트층을 포함하고, 상기 변경 수단은:
    (ⅰ) 상기 균일한 조사에 노출된 영역에서 상기 필름의 상기 포토레지스트층을 제거하는 수단과;
    (ⅱ) 상기 제거 수단에 의해 제거된 상기 포토레지스트층의 영역에 인접한 영역에서 상기 필름의 상기 반사층을 제거하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 변경 수단은:
    (ⅲ) 상기 필름으로부터 상기 포토레지스트층을 제거하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 시스템.
  21. 광학 매체상의 데이터 영역을 엔코딩하는 방법에 있어서:
    (a) 제한된 회전축을 갖는 연장 부재의 외부 표면상에 광학적으로 얇거나 광학적으로 두꺼운 복수의 영역을 생성하는 단계와;
    (b) 상기 연장 부재내로부터 균일한 조사를 제공하는 단계와;
    (c) 광학적 혼란층으로 필름을 코팅하는 단계와;
    (d) 제한된 회전축에 대하여 상기 연장 부재를 회전시키는 동시에 상기 필름을 상기 연장 부재의 외부 표면에 직접 접촉시키는 단계를 포함하고, 그것에 의해 상기 필름은 상기 연장 부재의 외부 표면상의 광학적으로 얇은 영역의 각각을 통과하는 상기 균일한 조사에 노출되며;
    (e) 상기 균일한 조사에 노출된 영역에서 상기 필름의 상기 광학적 혼란층을 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 방법.
  22. 광학 매체상의 데이터 영역을 엔코딩하는 방법에 있어서:
    (a) 제한된 회전축을 갖는 연장 부재의 외부 표면상에 광학적으로 얇거나 광학적으로 두꺼운 복수의 영역을 생성하는 단계와;
    (b) 상기 연장 부재내로부터 균일한 조사를 제공하는 단계와;
    (c) 반사층 및 포토레지스트층으로 필름을 코팅하는 단계와;
    (d) 제한된 회전축에 대하여 상기 연장 부재를 회전시키는 동시에 상기 필름의 포토레지스트층을 상기 연장 부재의 외부 표면에 직접 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 필름의 상기 포토레지스트층은 상기 연장 부재의 외부 표면상의 광학적으로 얇은 영역의 각각을 통과하는 상기 균일한 조사에 노출되며;
    (e) 상기 균일한 조사에 노출된 영역에서 상기 필름의 상기 포토레지스트층을 변경시키는 단계와;
    (f) 제거 수단에 의해 제거된 상기 포토레지스트층의 상기 영역에 인접한 영역에서 상기 필름의 상기 반사층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 방법.
  23. 광학 매체상의 데이터 영역을 엔코딩하는 방법에 있어서:
    (a) 제한된 회전축을 갖는 연장 부재의 외부 표면을 광학적으로 두꺼운 층으로 코팅하는 단계와;
    (b) 상기 광학적으로 두꺼운 층의 선택된 영역상에 에너지를 집중시키는 단계를 포함하고, 그것에 의해 집중된 에너지가 상기 선택된 영역에서 상기 광학적으로 두꺼운 층을 용해시켜 상기 연장 부재의 외부 표면상에 광학적으로 얇은 영역을 형성하는 단계와;
    (c) 상기 연장 부재내로부터 균일한 조사를 제공하는 단계와;
    (d) 광학적 혼란층으로 필름을 코팅하는 단계와;
    (e) 제한된 회전축에 대하여 상기 연장 부재를 회전시키는 동시에 상기 필름을 상기 연장 부재의 외부 표면에 직접 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 필름은 상기 연장 부재의 외부 표면상의 광학적으로 얇은 영역의 각각을 통과하는 상기 균일한 조사에 노출되며;
    (f) 상기 균일한 조사에 노출된 영역에서 상기 필름의 상기 광학적 혼란층을 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 방법.
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