TW556174B - Optical disc and apparatus for manufacturing a master disc therefor - Google Patents

Description

556174 A7 — _B7五、發明説明（i ) 本發明係有關一種以一電子束照射於一基材來製造 一母碟，再由該母碟複製一光碟的裝置。 近年來，各種具有大容量的光碟乃迅速發展，例如 一數位多用途光碟（DVD)能於其上記錄影像/音響資料及 數位資料。目前的研發已進行到要將12Cin直徑的光碟之 記錄容量提升至例如30千兆（G)位元。 習知製造一母碟的刻紋或切割製程，係使用一可見 光或紫外線波長範圍的雷射束。然而，該習知方法之凹坑 的記錄清晰度，會受照射在該基材上之雷射束光點的直徑 (約0.2/im)所限制。換言之，所使用的雷射束波長及在該 雷射切割機中所使用的接物透鏡之數值孔徑NA，將會限 制該清晰度。 故’針對使用電子束來製成一其上之記錄資料密度 增加的高密度母碟之母碟製造裝置，已曾作過電子束切割 (電子束曝光）的研究，因為聚焦在該基材上之電子束的直 徑，能比可見光或紫外線雷射束更小。 違而密度母碟可具有約1 // m或更小之極細的軌距。 為能切割一 ROM型的光碟之母碟，該要使用的電子束之 光點尺寸，係依據所須的預設凹坑尺寸來決定。 在使用電子束的母碟製造裝置中，僅能使用一電子 束。因此，其會有一缺點，即在同一裝置中，該等細微預 設凹坑的刻製，與一較寬導溝的切割並不能相容併行。 本發明即有見於上述問題而被研發者，其目的乃為 提供一種高密度光碟，及一能夠製成該光碟之高密度母碟 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 4 B7 五、發明説明（2 ) 的母碟製造裝置。 為達到該目的’依據本發明之一態樣，乃提供一種 能將一電子束照射在一被置於一真空室中之一轉枱上的碟 片基材上，而來製造一母碟的裝置，其包含： 一射束源可發射一電子束； 一會聚裝置可將該電子束會聚在一碟片基材上；及

一成形孔板設在該會聚裝置中，而具有一開孔可成 形該電子束的橫截面，該開孔具有一第一内徑係沿該碟片 基材的徑向伸展，及一第二内徑較短於該第一内徑，而沿 該碟片基材的切線方向伸展。 依據本發明的該母碟製造裝置之一態樣，該開孔的 第一内徑係在x<y$ 3x的範圍内，其中該X代表第二内徑， 而y代表第一内徑。

依據本發明，亦在提供一種光碟，其包含：一碟片 基材；一平地及一溝槽呈螺旋狀或同心圓地設在該碟片基 材上，而該溝槽具有一線寬沿該碟片基材的徑向伸展；及 預設凹坑等乃被設在該平地或溝槽上，該各凹坑具有一内 徑係沿4碟片基材的切線方向伸展；其特徵在於：該預設 凹坑的内徑較短於該溝槽的線寬。 依據本發明的光碟之一態樣，該溝槽的線寬係在v<h S3v的範圍内，其中h代表線寬，而v代表該預設凹坑的内 徑。 依據本發明的光碟之另一態樣，該預設凹坑的内徑 係在lOOnm至300nm的範圍内。

五、發明説明（3 ) 圖式之簡單說明： 第1圖係本發明之使用電子束的母造裝置之 形孔板的平面圖； 第2A與2B圖各為一電子炎昭士 &。 卞果"、、射在本發明之光碟基材 上的射束形狀之平面圖； 第3圖為-方塊圖#出本發明之一使用電子束的母碟 製造裝置之構造； ' 第4圖為一成形孔板的開孔直徑與一射束直徑之間的 相對關係之電流時間圖；及 第5圖為一部份立體圖乃示出本發明之一溝槽/平地型 的光碟。 本發明的較佳實施例等，現將參照所附圖式來詳細 說明。 一電子束會被使用於一真空空間内，因為該電子束 具有在大氣壓力下大量衰減的性質。故而，一電子鎗、一 轉怡可將一碟片基材固定其上來製成一母碟，及其它構件 等將會被設在一真空室中。 為製成一母碟，例如，一矽（Si)板會被作為基材。該 矽基材會在主表面上被塗設一電子束阻抗劑。該塗有電子 束阻抗劑的基材會在一母碟製造裝置中被旋轉，並用被一 資訊數據信號調制過的電子束來照射，而呈螺旋狀或同心 圓地形成一隱潛的細微凹凸紋路，例如凹坑及溝槽等之影 像。 該母碟製造裝置將於後更詳細地說明，其包含一可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） · 6 . 556174 A7 B7 五、發明説明（4 發射電子束的射束源，及一會聚裝置可在一電子束柱筒中 將該電子束會聚於該光碟基材上。該會聚裝置含有一成形 孔板’能部份地限制由該射束源射出的電子束。該成形孔 板係為一穿孔金屬板，其具有一開孔或貫孔可使穿過的電 子束之橫裁面形成預定形狀。如第丨圖所示，該成形孔板1 的開孔具有一第一及第二内徑，其係分別沿該光碟基材的 徑向及切線方向所測得，而該成形孔板之開孔的特徵係在 於·其第二内徑X會比第一内徑y更短。 在該刻紋裝置，即母碟製造裝置中，該成形孔板1的 開孔應依據預設凹坑所須的大小來設計，俾使照射在該基 材上的電子束於該基材的切線方向具有適當的直徑。即 是’沿該基材之切線方向所測得的預設凹坑直徑（以下簡 稱”預坑尺寸”），會形成該板之開孔的第二内徑X，而沿該 基材之徑向所測得的溝槽寬度（以下簡稱為，，線寬”），會形 成該板之開孔的第一内徑y。以此方法，藉著使用具有如 第1圖所示之橢圓孔’或卵形孔，或一邊角圓曲的矩形孔 其具有一第二内徑X與大於X之第一内徑y的孔徑比，將能 僅以一電子束來預先製成一高密度光碟基材的刻紋。 該具有成形孔板1的母碟製造裝置能將基材刻紋成一 具有如第2A與2B圖所示之預設凹坑及溝槽構造的光碟， 其中該預坑尺寸係為1〇〇至3〇〇nm，而該線寬係為100至 900nm。故’藉著使用該預坑尺寸與線寬之值，該成形孔 板的孔經比會被設為滿足該二内徑X :第一内徑y=1 : 1至 1 ·· 3的範圍内。換言之，該開孔的第一内徑最好係在x<y .......................裝.................訂..................線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐〉 556174 A7 B7_ 五、發明説明（5 ) S3x的範圍内，其中χ即為第二内徑，而y則為第_内徑。 藉著改變該成形孔板的孔徑比，該雷射束的廓形， 即照射在一碟片基材上之電子束的光點將會改變，例如第 2A圖所示的孔徑比為i : 3，而第2B圖所示的孔徑比為1 : 1 ° 在電子束曝光結束後，該碟片基材會被由該母碟製 造裝置移除，嗣該基材會被顯影，而使微小的凹凸圖案形 成於其阻抗膜上。該基材之圖案化的阻抗膜會被塗設一層 導電金屬膜，然後進行一電鍍步驟，而使一金屬基材生成 於該金屬膜上。然後，該生成的金屬基材會被由該圖案化 的阻抗膜上取下。故，該母碟即被製成如一壓印件。 藉著利用該母碟，即能經由塑膠的射出成型製程來 量產光碟。 如第5圖所示，所製成的光碟乃具有一平地及溝槽呈 螺旋狀或同心圓地形成於該金屬基材上，其中該溝槽具有 該線寬；及預設凹坑等會形成於該平地或溝槽上，其中各 凹坑具有該内徑沿該基材的切線方向伸展，而其特徵係： 該預設凹坑的内徑會比該溝槽的線寬更短。 在該光碟中，溝槽的線寬係在v<h$3V的範圍内，其 中h代表線寬，而v代表預設凹坑的内徑。該光碟上之預設 凹坑的内徑係在1〇〇至300nm的範圍内。 第3圖為一方塊圖，示出本發明一實施例之使用電子 束的母碟製造裝置10的構造範例。 如第3圖所示，該母碟製造裝置1〇乃包含一真空室11 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210><297公釐） -8 - :…4................卜…訂-................... (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) 556174 A7 B7 五、發明説明（6 具有-驅動單^可驅動置於其中之_基材及_電子束柱 筒40設在該真空室11上。 一作為母碟之基材15會被固設在一轉枱“上。該轉 U6會被-空氣轉軸馬達17_其係用來旋轉該基材η的旋 轉裝置一所驅轉，而繞該基材主平面之一垂軸來旋轉。該 馬達Π會被容裝在一饋送階枱丨8中（以下簡稱為階枱）。該 P白粍18會連接於一饋送馬達19，其係為一平移運動的驅動 裝置，因此其可在平行於該基材15之主表面的平面上以 預定方向來移送該空氣轉軸馬達17及該轉枱16。該真空室 11乃設有一雷射發射器20a與一雷射接收器2〇c，而承裝 轉枱16的階枱18則設有一反射器2〇b，可將由該發射器2〇& 所發出的雷射光束反射至該反射器2〇c，該等構件係屬於 一雷射範圍搜尋系統。 該轉枱16設有一靜電吸盤機構可固持該基材丨5的周 緣部份。 該真空室11亦設有一光源22、一光探測器23、及一水 平檢測器24用以測出該基材15之主表面的高度水平。該光 探測器23係包括，例如一位置感測器，電荷耦合裝置（CCD) 或類似物，乃可接收由該光源22發出並由該基材15表面反 射的光束’而將一光接收信號供至該水平檢測器24。該水 平檢測器24會根據該光接收信號來檢測該基材15之主表面 的水平。 該真空室11係以一振動隔絕器（未示出）例如空氣消振 器來裝設，以抑制外部振動的傳導。又，該真空室11係連接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

.、可I .線 556174 A7 ---- -B7_ 五、發明説明（7 ) 於一真空泵28，其可抽空該真空室11，而使該腔室形成預 定壓力的真空。 一驅動控制器30亦被設來控制該空氣轉軸馬達1 7與 饋送馬達19。該驅動控制器3〇會在一主控制器（cpu)25的 控制下來操作，該主控制器25會控制該母碟製造裝置1〇。 該用來發射一電子束的電子束柱筒4〇乃包含一電子 餘41、一會聚透鏡42、消隱電極43等、一孔板44、射束偏 轉電極45等，一焦點調整透鏡46、及一接物透鏡47等按序 設於該電子束柱筒40内。該電子束柱筒40具有一電子束發 射口 49設在其前端，而定向於該真空室u内之一空間。該 柱筒40係被固設在該真空室丨丨的頂面上。又，該電子束發 射口 49係被設在靠近於該轉枱丨6上之基材丨5主平面的相對 位置。 該電子鎗41會發射被一陰極（未示出）加速至例如數 +keV之一電子束，該陰極會被施以由一電子鎗供電器51 所供應的高電壓。該會聚透鏡42能會聚被發射的電子束， 並將之導至該孔板44。一消隱驅動單元54會依據供自一記 錄控制器52的信號來操作控制該消隱電極43，而控制該電 子束的啟閉操作。具體而言，該消隱驅動單元54會將一電 /S施徑該等消隱電極43，來大大地偏轉通過其間的電子 束。以此方法’使電子束不能會聚在該孔板44的光圈孔上， 即會被阻擋而不能穿過該孔板44，因此該電子束會被控制 而切閉。 一射東偏轉驅動單元55會回應供自該CPU 25的控制 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 樣‘ (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) .訂· 10 556174 A7 __ B7 五、發明説明（8 ) 信號，來將一電壓施經該等電極45而使穿過其中的電子束 偏轉。以此方法，該電子束光點相對於基材丨5的位置將可 被控制。 緊接於該等射束偏轉電極45的下方，該如第i圖所示 之成形孔板1乃被設成如一垂直於軸心的橫隔板。該成形 孔板1係能被以另一者來更換的。在該孔板的另一構造中， 其開孔係可機械式地由一圓形變成的橢圓或卵形。 緊在该成形孔板1的下方，乃設有該焦點調整透鏡 46。該透鏡46會被一焦點透鏡驅動單元56依據供自該水平 檢測器24的檢測信號，而來調整照射在基材丨5之主表面上 的電子束光點之焦點。並且，該驅動控制器3〇、電子鎗供 電器51、記錄控制器52、射束偏轉驅動單元55 ,及焦點透 鏡驅動單元56等，皆會分別根據供自該cpu 25的信號而 來操作。 於該母碟製造裝置中之成形孔板的開孔尺寸與基材 上的電子束直控:之間的關係，已被詳細研究過。刀緣測定 法會被用來作為測量的方法。該方法係如下來進行··法拉 第杯（安培計）會被設在一刀緣構件底下，而使該構件的邊 緣跨越該杯。一電子束會在被該成形孔板成形之後的情況 下’沿垂直於該構件邊緣部份的方向，由該刀緣構件掃描 至該法拉第杯。從該法拉第杯輸出的電流變化將會被測 出，因此該電流值的上升時間，會被認定為對應於掃描電 子束光點的直徑。該刀緣測定法會以使開孔的孔徑由6〇nm 至120nm來變化以回應預設凹坑之尺寸的方式，而在該母 11 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297&f) 556174 A7 _B7_ 五、發明説明（9 ) 碟製成裝置中進行。 結果，第4圖乃示出電流上升時間對應於該法拉第杯 上之掃描電子束光點直徑的關係圖。由第4圖中可見，當 以一具有60nm中開孔的成形孔板取代一具有120ηηιφ之開 孔者時，則該電流的上升時間（隨著射束直徑變化）會由280 //sec(40nA飽和）改變成560#sec(120 ηΑ飽和）。因此，射 在該基材上之電子束光束的直徑係有關於該尺寸，即該成 形孔板之開孔的直徑。此乃可確認該射束光點的直徑，即 照射在該基材上的潛在影像的直徑，係有賴於該成形孔板 的開孔來縮減。此外，該成形孔板之開孔形狀並不限於橢 圓或卵形，而一多邊形例如矩形等亦可被使用。 如上所述，依據本發明，由於該成形孔板的開孔係 可變換的’故在刻紋過程中僅使用一電子束，即可同時地 形成該溝槽及預設凹坑等。 雖上述之一光碟的母碟製造裝置實施例已被作為一 舉例來詳細說明，但本發明並不受限於該裝置，而亦可應 用於製造一硬碟驅動器的磁碟或盤片的裝置。又，本發明 亦可應用於一種碟片製造裝置，其能不使用阻抗劑而藉電 子束直接描繪來形成細微的圖形。 本發明已參照其較佳實施例來說明。專業人士應可 瞭解仍有許多變化修正可由上述實施例來製成。因此申請 專利範圍乃含括該等所有的變更及修正。 .木紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Μ規格（210Χ297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂_ 12 556174 A7 B7 五、發明説明（i〇 ) 元件標號對照 卜··成形孔板 10…母碟製造裝置 11…真空室 15…基材 16…轉枱 17…馬達 1 8…階枱 19…饋送馬達 20a···雷射發射器 20 b…反射器 20c…雷射接收器 22…光源 23…光探測器 24…水平檢測器 25…主控制器（CPU) 28…真空泵 3〇···驅動控制器 40···電子束柱筒 41···電子鎗 42···會聚透鏡 43···消隱電極 44…孔板 45…射束偏轉電極 46…焦點調整透鏡 47…接物透鏡 49…電子束發射口 51…電子鎗供電器 52…記錄控制器 54…消隱驅動單元 55…射束偏轉驅動單 56…焦點透鏡驅動單 .......................^……-------------、玎------------------緣 (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) 13 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 556174 A8 B8 C8 -----—D8___ 六、申請專利範圍 1. 一種藉照射-電子束於_真空室中之_轉括上的碟片 基材上而來製造一母碟的裝置，乃包含： 一射束源可發射一電子束； 一會聚裝置可將該電子束會聚於一碟片基材上； 及 ， 一成形孔板設在該會聚裝置中，而具有一開孔可 成形該電子束的橫載面，該開孔具有一第一内徑係沿 泫碟片基材的徑向伸展，乃一第二内徑較短於該第一 内徑，而沿該碟片基材的切線方向伸展。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該開孔的第一内徑 係在x<y^3x的範圍内，該x代表第二内徑，而y代表第 一内徑。 3· —種光碟，包含：一碟片基材；一平地及溝槽呈螺旋 狀或同心圓地設在該碟片基材上，而該溝槽具有一線 見乃沿該碟片基材的徑向伸展；及預設凹坑等設在該 平地或該溝槽上，而該各凹坑具有一内徑沿該碟片基 材的切線方向伸展；其特徵在於該預設凹坑的内徑較 短於溝槽的線寬。 4·如申請專利範圍第3項之光碟，其中該溝槽的線寬係在 v<h$3v的範圍内，該h代表線寬，而該v代表該預設凹 坑的内徑。 5·如申請專利範圍第4項之光碟，其中該預設凹坑的内徑 係在lOOnm至300nm的範圍内。 14 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐）