DE69219031T2

DE69219031T2 - Optischer Speicher

Info

Publication number: DE69219031T2
Application number: DE69219031T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Inui; Michinobu Mieda; Yoshiteru Murakami; Kenji Ohta; Akira Takahashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2012-08-08
Also published as: JPH0547043A; CA2075518A1; US5586109A; EP0527602A3; DE69219031D1; EP0527602B1; CA2075518C; EP0527602A2; JP2693289B2; US5676854A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen optischen Speicher, der mit Führungsspuren versehen ist und auf/von dem Information optisch aufgezeichnet, abgespielt oder gelöscht wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Entwicklung optischer Speicher, auf/von denen Information optisch aufgezeichnet, abgespielt oder gelöscht wird, schreitet fort. Ein optischer Speicher ist ein Aufzeichnungsträger aus einem Substrat in Form z.B. einer Platte oder einer Karte, das mit einem Aufzeichnungsmaterialfilm bedeckt ist. Im Fall eines plattenförmigen Substrats sind auf diesem spiralförmige oder konzentrische Gräben ausgebildet. Die Gräben und die erhabenen Bereiche zwischen den Gräben bilden Spuren. Während des Aufzeichnens oder Wiedergebens von Information wird ein auf einen optischen Speicher projizierter Lichtfleck so gesteuert, dass er der Spur folgt.
Das Substrat des optischen Speichers wird unter Verwendung eines Stempels 25 hergestellt, der mittels der in den Fig. 8(a) bis 8(g) veranschaulichten Prozesse hergestellt wird. Als erstes wird, wie es in Fig. 8(b) veranschaulicht ist, ein Photoresist 21 auf die Oberfläche eines in Fig. 8(a) dargestellten Substrats 20 aufgetragen. Zweitens wird, wie es in Fig. 8(c) dargestellt ist, Argonlaserlicht 22 auf vorbestimmte Abschnitte des Photoresists 21 gestrahlt, um Spuren aufzuzeichnen. Anschließend wird, wie es in Fig. 8(d) dargestellt ist, der Photoresist 21 entwickelt. Als nächstes wird darauf ein Nickelfilm 23 z.B. durch Sputtern (siehe Fig. 8(e)) hergestellt, und dann wird eine Nickelschicht 24 elektrisch auf dem Nickelfilm 23 ausgebildet (siehe Fig. 8(g)). Abschließend wird die Nickelschicht 24 vom Substrat abgezogen, wodurch der Stempel 25 erhalten wird, auf den die Spurstruktur übertragen ist, wie es in Fig. 8(g) veranschaulicht ist. Das Substrat des optischen Speichers wird durch Spritzgießen unter Verwendung des Stempels 25 hergestellt.
Das Folgende erörtert unter Bezugnahme auf Fig. 9 den Aufbau eines optischen Aufnehmers. Der optische Aufnehmer erzeugt einen Lichtfleck durch Konvergieren von Licht, und er lenkt den Lichtfleck so, dass er der Spur auf einer als optischer Speicher wirkenden optischen Platte 31 folgt. Hinsichtlich der optischen Platte 31 ist ein Aufzeichnungsmaterialfilm 39 auf der Oberfläche eines Substrats 30 ausgebildet, das unter Verwendung des Stempels 25 hergestellt wurde.
Von einem als Lichtquelle wirkenden Halbleiterlaser 26 emittiertes Licht durchläuft ein Formungsprisma 27 und ein erstes Halbprisma 28 und wird dann mittels einer Objektivlinse 29 auf den Aufzeichnungsmaterialfilm 39 der optischen Platte 31 konvergiert. An der optischen Platte 31 reflektiertes Licht wird durch das erste Halbprisma 28 reflektiert und fällt auf ein zweites Halbprisma 32. Nachdem das Licht auf das zweite Halbprisma 32 gefallen ist, ist es zweigeteilt, nämlich in Licht, das auf eine Flecklinse 36 gelenkt wird, und Licht, das auf einen Polarisationsstrahlenteiler 33 gerichtet ist.
Das auf die Flecklinse 36 fallende Licht wird so gelenkt, dass es durch eine Zylinderlinse 37 läuft und dann von einem 4-Quadranten-Photodetektor 38 empfangen wird. Durch Erfassen der Differenz zwischen den Ausgangssignalen von der linken und der rechten Hälfte des 4-Quadranten-Photodetektors 38 wird ein Spurabweichungssignal erhalten. Dieses Spurabweichungssignal zeigt die Abweichung des Lichtflecks von der Spurmitte ab.
Da der Lichtfleck durch die Spur gebeugt wird, wenn er über die Spur läuft, ändert sich die Menge reflektierten Lichts. Ein Spurüberquerungssignal wird aus der Summe der Ausgangssignale der vier Erfassungsabschnitte des 4-Quadranten-Photodetektors 38 hergeleitet. D.h., dass das Spurüberquerungssignal eine Änderung der Reflexionslichtmenge anzeigt, wenn der Lichtfleck nacheinander über Spuren läuft. Wenn der optische Aufnehmer so verstellt wird, dass er auf eine Zielspur zuläuft, wird die Anzahl von vom Lichtfleck überquerten Spuren dadurch erfasst, dass die Anzahl von Malen gemessen wird, gemäß denen der Signalverlauf des Spurüberquerungssignals seinen positiven Spitzenwert erreicht. Dann wird der optische Aufnehmer entsprechend der erfassten Zahl positioniert.
Indessen wird das auf den Polarisationsstrahlenteiler 33 fallende Licht weiter zweigeteilt und von Photodetektoren 34 bzw. 35 empfangen. Demgemäß werden verschiedene andere Signale erzeugt.
Die Fig. 10(a) und 10(b) veranschaulichen die Beziehung zwischen einem Gegentaktsignal (Spurabweichungssignal) und einem Spurüberquerungssignal. Fig. 10(a) und 10(b) zeigen das Gegentaktsignal und das Spurüberquerungssignal, wie sie erzeugt werden, wenn sich der optische Aufnehmer in der Richtung einer Spur bewegt, bzw. wenn er eine solche überquert.
Zwischen dem Spurüberquerungssignal und dem Gegentaktsignal besteht eine Phasendifferenz von 90º, und die Phase des Spurüberquerungssignals ist um 90º gegenüber der des Gegentaktsignals verzögert, wie es in den Fig. 10(a) und 10(b) dargestellt ist. Die Phasendifferenz zwischen dem Spurüberquerungssignal und dem Gegentaktsignal variiert abhängig von der Verstellrichtung des optischen Aufnehmers, Wenn der optische Aufnehmer in der Gegenrichtung verstellt wird, dreht sich die Phasenbeziehung zwischen dem Spurüberquerungssignal und dem Gegentaktsignal um und das Spurüberquerungssignal eilt dem Gegentaktsignal um 90º voraus. So wird die Bewegungsrichtung des optischen Aufnehmers aufgrund der Phasenbeziehung zwischen dem Spurüberquerungssignal und dem Gegentaktsignal erfasst. Dies erleichtert es, dass der optische Aufnehmer auf eine Zielspur zugreifen kann.
Das Spurüberquerungssignal und das Spurabweichungssignal, wie sie so erhalten werden, schwanken stark abhängig von Spurparametern, wie der Breite und Tiefe der die Spuren bildenden Gräben sowie der Spurganghöhe. Da das T/R- Verhältnis der Signale besser wird, wenn die Reflexion an einer Spur zunimmt, ist es erwünscht, die Reflexion so hoch wie möglich zu machen.
Darüber hinaus muss, um die Aufzeichnungskapazität eines optischen Speichers zu verbessern, die Aufzeichnungsdichte erhöht werden. Ein effektives Verfahren zum Erhöhen der Aufzeichnungsdichte eines optischen Speichers besteht in der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte entlang der Spurrichtung, während die Spurganghöhe verringert wird. Da sich jedoch die Spurparameter ändern, wenn die Spurganghöhe verringert wird, variieren die jeweils von den Spuren hergeleiteten Signale beträchtlich. So müssen die Spurparameter sorgfältig konzipiert werden, um geeignete Signale und geeignetes Reflexionsvermögen zu erzielen.
Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, wurde die Intensität von Spurüberquerungssignalen für verschiedene Grabentiefen und -breiten gemessen. Diese Messungen wurden unter Verwendung optischer Speicher mit einer Spurganghöhe von ungefähr 1,6 µm, einer Objektivlinse mit einer numerischen Apertur (NA) von 0,55 und Laserlicht mit einer Wellenlänge von 830 nm ausgeführt. Die Intensität des Spurüberquerungssignals ist auf die Intensität von Licht normiert, das an einem grabenfreien Bereich reflektiert wird.
Aus Fig. 11 ist es erkennbar, dass die Intensität des Spurüberquerungssignals maximal wird, wenn die Breite eines Grabens 0,3 µm bis 0,4 µm beträgt. Darüber hinaus wird dann, wenn die Tiefe eines Grabens im Bereich von 70 nm bis 100 nm liegt, die Intensität mit zunehmender Grabentiefe größer. Die Intensität des Spurüberquerungssignals, die ausreichend ist, variiert abhängig vom jeweiligen System. Eine Grabentiefe von ungefähr 70 nm oder mehr ist erforderlich, um bei jedem System eine ausreichende Intensität von z.B. 0,2 zu erzielen. So sind, wenn die Spurganghöhe ungefähr 1,6 µm beträgt, die geeignete Breite und Tiefe eines Grabens ungefähr 0,35 µm bzw. 70 nm.
Jedoch ist es unwahrscheinlich, dass die in Fig. 11 dargestellten Ergebnisse erwartet werden können, wenn Gräben mit den oben genannten Abmessungen jedoch kleinerer Spurganghöhe hergestellt werden.
Das folgende Dokument erörtert Spurparameter im Detail. Der Titel des Dokuments ist "Designing preformed grooves and preformed pits of Optimum dimenions for push-pull/tracking servo system", Optical Memory Symposium '90, S. 11. Jedoch beschreibt dieses Dokument nur Spurparameter für eine Spurganghöhe von 1,6 µm, und es erwähnt keine Konzeption von Spurparametern bei kleinerer Spurganghöhe.
Die Abmessungen von Spuren sind in den folgenden Dokumenten beschrieben. "Optical pregroove dimensions: design considerations", Applied Optics, Vol 25, Nr. 22, 15. Nov. 1985, S. 4031; Japanische Veröffentlichungen Nr. 100248/1983, Nr. 102347/1983, Nr. 102338/1983, Nr. 38943/1884, Nr. 38944/1984 und Nr. 11551/1984 zu ungeprüften Japanischen Patentanmeldungen; und Veröffentlichung Nr. 165794/1983 zu einer ungeprüften Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung. Jedoch erörtern diese Dokumente die Spurganghöhe nicht.
Fälle, bei denen eine kleinere Spurganghöhe verwendet wird, sind in den folgenden Dokumenten beschrieben. "Magneto-optical disk by contact printing method", SPIE Vol 1078, Optical Data Storage Topical Meeting, 1989, S. 204, wobei dieses Dokument einen optischen Speicher gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschreibt; und "High-density magneto-optical disk using a glass substrate", Veröffentlichungen anlässlich von Kansai District Regular Science Lecture Meeting of Society of Precision Optics, 1988, S. 107. Da jedoch keine Optimierung von Spurparametern gemäß diesen Dokumenten ausgeführt wurde, entstehen einige Probleme. D.h., dass kein genauer Zugriffsvorgang ausgeführt werden kann, da der Pegel des Spurüberquerungssignals abnimmt, wenn die Spurganghöhe kleiner wird.
Nachfolgend werden Probleme in Zusammenhang mit Hersteilverfahren für den Stempel 25 von Fig. 8 erörtert. Der Lichtfleck des Argonlaserlichts 22, wie beim Herstellen des Stempels 25 verwendet, weist normalerweise Normalverteilung oder eine ähnliche Intensitätsverteilung auf. D.h., dass eine Verteilung vorliegt, bei der die Lichtintensität kontinuierlich vom Zentrum des Lichtflecks nach außen hin abnimmt und sie insbesondere im Außenumfangsabschnitt des Lichtflecks allmählich abnimmt.
Daher weist der entwickelte Photoresist 21 gekrümmte Kanten auf, wenn ein Aufzeichnungsvorgang mit Argonlaserlicht 22 mit solcher Intensitätsverteilung ausgeführt wird. Im Ergebnis sind, wenn Substrate für optische Speicher durch Spritzgießen unter Verwendung eines solchen Stempels 25 hergestellt werden, die Kanten der erhabenen Bereiche auf diesen Substraten wegen der Intensitätsverteilung des Argonlaserlichts 22 gekrümmt.
Demgemäß nimmt beim Aufzeichnen oder Abspielen von Information, wenn der optische Aufnehmer einen Lichtfleck auf einen optischen Speicher strahlt, dessen erhabene Bereiche wegen der gekrümmten Kanten der erhabenen Bereiche verengte ebene Abschnitte aufweisen, das Reflexionsvermögen an den Spuren auf dem optischen Speicher ab. Demgemäß ist die Signalqualität verschlechtert.
Das Dokument JP-A-3-108141 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Stempels, wie er zum Herstellen eines vorab bespielten Substrats für einen optischen Speicher verwendet wird. Bei diesem Verfahren wird eine Oberflächenschicht auf einem Mastersubstrat ausgebildet und dann wird ein Resistmuster auf der Oberflächenschicht ausgebildet, das der aufgezeichneten Information entspricht. Die Oberflächenschicht wird durch RIE geätzt, wobei das Resistmuster als Maske verwendet wird, ohne dass das Mastersubstrat geätzt wird. Nach dem Entfernen des Resists wird ein Metallfilm auf dem Mastersubstrat mit der geätzten Oberflächenschicht abgeschieden, um den Stempel herzustellen. Das Muster des Stempels entspricht den Informationspits auf dem vorab bespielten, herzustellenden optischen Speicher (z.B. einer CD).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen optischen Speicher mit optimalen Spurabmessungen zu schaffen, die geeignete Spurüberquerungssignale und geeignetes Reflexionsvermögen selbst dann gewährleisten, wenn die Spurganghöhe verkleinert wird, um die Aufzeichnungsdichte zu verbessern.
Ein erfindungsgemäßer optischer Speicher, wie er durch Anspruch 1 definiert ist, ist mit folgendem versehen: einem Substrat, auf dem Spuren mittels abwechselnd angeordneter Gräben und erhabener Bereiche ausgebildet sind, wobei die Gräben und erhabenen Bereiche so vorhanden sind, dass die Führung von auf den optischen Speicher konvergiertem Licht ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grabenbreite im Bereich von 0,3 µm bis 0,4 µm eingestellt ist, die Grabentiefe im Bereich von 80 nm bis 100 nm eingestellt ist und eine Verringerung der Breite der erhabenen Bereiche aufgrund der Krümmung, an der die Kante eines erhabenen Bereichs auf eine Grabenwand trifft, an jeder Kante eines erhabenen Bereichs nicht größer als 0,2 µm ist.
Durch Einstellen der Grabentiefe und der Grabenbreite innerhalb dieser Bereiche ist es selbst dann, wenn die Spurganghöhe auf ungefähr 1,4 µm verkleinert wird, möglich, ein Spurüberkreuzungssignal mit einer Intensität zu erhalten, die dazu ausreicht, einen genauen Zugriffsvorgang auf eine Zielspur auszuführen. Darüber hinaus wird zufriedenstellende Signalqualität erzielt, da wegen einer Begrenzung hinsichtlich einer Verkleinerung des ebenen Abschnitts des erhabenen Bereichs das Reflexionsvermögen am erhabenen Bereich erhöht ist.
Die Ansprüche 2 bis 8 sind auf bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen optischen Speichers gerichtet.
Um eine Verkleinerung des ebenen Abschnitts eines erhabenen Bereichs zu begrenzen, ist es erwünscht, die Gräben durch direktes Ätzen eines Mastersubstrats während der Herstellung eines Stempels herzustellen, wie er zum Erzeugen eines optischen Speichersubstrats verwendet wird, wie durch die Ansprüche 9 und 10 definiert.
Die Ansprüche 11 und 12 definieren ein Herstellverfahren für ein optisches Speichersubstrat bzw. einen optischen Speicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(a) ist ein Diagramm, das das Profil des Substrats eines erfindungsgemäßen optischen Speichers veranschaulicht, und Fig. 1(b) ist ein Diagramm, das dasjenige eines herkömmlichen optischen Speichers veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils eines optischen Speichers mit dem in Fig. 1(a) dargestellten Profil.
Fig. 3(a) bis 3(i) sind Darstellungen, die Herstellprozesse für einen Stempel veranschaulichen, wie er zum Erzeugen eines erfindungsgemäßen optischen Speichers verwendet wird.
Fig. 4 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Grabenbreite und -tiefe und der Intensität eines Spurüberquerungssignals veranschaulicht, wenn die Spurganghöhe ungefähr 1,4 µm beträgt.
Fig. 5 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Reflexion an einem erhabenen Bereich und einem Graben und der Grabentiefe veranschaulicht.
Fig. 6 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Grabenbreite und -tiefe und dem T/R-Verhältnis veranschaulicht.
Fig. 7 ist ein vergrößerter Vertikaischnitt des optischen Speichers, wobei die in Fig. 6 dargestellten Ergebnisse unter Verwendung dieses optischen Speichers erhalten wurden.
Fig. 8(a) bis 8(g) sind Darstellungen, die Herstellprozesse für einen Stempel veranschaulichen, wie er zum Erzeugen eines herkömmlichen optischen Speichers verwendet wird.
Fig. 9 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines herkömmlichen optischen Aufnehmers veranschaulicht.
Fig. 10(a) und 10(b) sind Diagramme, die die Signalverläufe eines Gegentaktsignals und eines Spurüberquerungssignals veranschaulichen, wie sie durch den optischen Aufnehmer von Fig. 9 erhalten werden.
Fig. 11 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Grabenbreite und -tiefe und der Intensität eines Spurüberquerungssignals zeigt, wenn die Spurganghöhe ungefähr 1,6 µm beträgt.

BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, werden, wenn ein optischer Speicher 15 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hergestellt wird, spiralförmige oder konzentrische Gräben 2 auf der Oberfläche eines transparenten Substrats 1 des optischen Speichers 15 hergestellt. Z.B. besteht das transparente Substrat 1 aus einem Polycarbonatharz oder einem amorphen Polyolefinharz. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein zwischen zwei benachbarten Gräben 2 ausgebildeter erhabener Bereich 3 als Aufzeichnungsspur verwendet. Die Spurganghöhe ist durch Addieren der Breite eines einzelnen Grabens 2 und derjenigen eines erhabenen Bereichs 3 gegeben. Statt einer herkömmlichen Spurganghöhe von ungefähr 1,6 µm ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Spurganghöhe 7 auf ungefähr 1,4 µm eingestellt.
Von einer nicht dargestellten Lichtquelle emittiertes Laserlicht 4 wird auf den optischen Speicher mit den oben genannten Abmessungen gelenkt und durch eine Objektivlinse 5 zu einem Lichtfleck 6 auf dem erhabenen Bereich 3 konvergiert. Es ist auch möglich, den Lichtfleck 6 auf dem Graben 2 zu konvergieren, wenn der Graben 2 anstelle des erhabenen Bereichs 3 als Aufzeichnungsspur verwendet wird. In diesem Fall sind ähnliche Ergebnisse zu erwarten, da die Beziehung zwischen einem Graben 2 und einem erhabenen Bereich 3, was später beschrieben wird, unverändert ist.
Die numerische Apertur (NA) der Objektivlinse 5 ist auf ungefähr 0,5 bis 0,55 eingestellt, und die Wellenlänge des Laserlichts 4 ist im Bereich von 780 nm bis 830 nm eingestellt. Ein übermäßig großer Wert NA verursacht eine Zunahme der Größe und des Gewichts der Objektivlinse 5, und die Spurführung des Lichtflecks 6 wird durch Schrägstellungen des Transparentensubstrats 1 und der Objektivlinse 5 beeinflusst. Daher muss das System hinsichtlich der mechanischen Genauigkeit strengeren Erfordernissen genügen, damit der Lichtfleck 6 der Aufzeichnungsspur auf dem optischen Speicher 5 unter Verwendung einer Objektivlinse 5 mit größerem Wert NA genau folgt. Demgemäß steigen die Herstellkosten für das System an.
Hinsichtlich der wellenlänge des Laserlichts 4 ist eine kürzere wellenlänge für Aufzeichnung mit hoher Dichte geeigneter. Um jedoch Laserlicht auf kurzer Länge zu erhalten, ist ein großer Gaslaser oder ein Halbleiterlaser erforderlich, die teuer und schwer herstellbar sind. Andererseits ist es möglich, wenn der Wert NA der Objektivlinse 5 und die Wellenlänge des Laserlichts 4 in den oben genannten Bereichen liegen, einen Halbleiterlaser und eine Objektivlinse 5 zu verwenden, die kompakt, weniger teuer und einfach herstellbar sind. dies ermöglicht es, ein System aufzubauen, das insgesamt weniger teuer ist. Für die Herstellung des transparenten Substrats 1 wird z.B. ein Stempel 14 gemäß Fig. 3(i) verwendet. Das Folgende erläutert unter Bezugnahme auf die Fig. 3(a) bis 3(i) Herstellprozesse für den Stempel 14.
Als erstes wird, wie es in Fig. 3(b) veranschaulicht ist, ein Photoresist 9 auf die Oberfläche eines in Fig. 3(a) dargestellten Quarzsubstrats 8 aufgetragen. Zweitens wird, wie es in Fig. 3(c) veranschaulicht ist, Argonlicht 10 auf vorbestimmte Bereiche auf dem Photoresist 9 angewandt, um Aufzeichnungsspuren und Steuersignale aufzuzeichnen, wie sie für den Zugriff auf Zielspuren erforderlich sind. Die Steuersignale werden in Form von Vertiefungen aufgezeichnet.
Dann wird der Photoresist 9 entwickelt, wie es in Fig. 3(d) dargestellt ist. Anschließend werden, wie es in Fig. 3(e) veranschaulicht ist, Bereiche, die nicht mit dem Photoresist 9 bedeckt sind, wo demgemäß das Quarzsubstrat 8 freiliegt, mit einem Trockenätzverfahren geätzt. Für den Ätzvorgang wird ein Gas verwendet, das hauptsächlich aus einer Fluorverbindung wie Kohlenstofftetrafluend (CF&sub4;) besteht. Durch den Ätzprozess werden Gräben 11 unmittelbar auf dem Quarzsubstrat 8 ausgebildet. Dieser Prozess wird so gesteuert, dass die Breite und die Tiefe der Gräben 11 in vorbestimmten Bereichen liegen, was später beschrieben wird. Darüber hinaus verhindert, was später beschrieben wird, dieser Ätzprozess, dass die Kanten der auf dem transparenten Substrat 1 ausgebildeten erhabenen Bereiche 3 gekrümmt sind.
Nachfolgend wird, wie es in Fig. 3(f) veranschaulicht ist, der Photoresist 9 vom Quarzsubstrat 8 entfernt. Dann wird ein Nickelfilm 12 auf der Oberfläche des Quarzsubstrats 8 z.B. durch Sputtern hergestellt, wie es in Fig. 3(g) dargestellt ist. Anschließend wird eine Nickelschicht 13 elektrisch hergestellt, wie es in Fig. 3(h) dargestellt ist. Abschließend wird, wie es in Fig. 3(i) veranschaulicht ist, durch Abziehen der Nickelschicht 13 vom Harzsubstrat 8 der Stempel 14 erhalten, der die negativ-übertragenen Gräben und erhabenen Bereiche trägt. Das in Fig. 2 dargestellte transparente Substrat 1 wird durch Spritzgießen unter Verwendung des Stempels 14 hergestellt.
An der Oberfläche des transparenten Substrats 1 wird auch eine Aufzeichnungsschicht (nicht dargestellt) hergestellt, auf/von der Information optisch aufgezeichnet, abgespielt oder gelöscht wird. Als Material für die Aufzeichnungsschicht werden beispielhaft die folgenden aufgelistet: ein magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung magnetooptischer Effekte; ein Phasenänderungsmaterial unter Verwendung einer Phasenänderung zwischen einem kristallinen und einem amorphen Zustand; ein einmal beschreibbares Material unter Verwendung von Vertiefungen, die mittels Aufzeichnungsenergie ausgebildet werden; und ein Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung von Photochromeffekten.
Wie es in Fig. 7 veranschaulicht ist, verwendet dieses Ausführungsbeispiel eine Aufzeichnungsschicht vom magneteoptischen Typ. Diese magnetooptische Aufzeichnungsschicht besteht aus vier Filmen, nämlich AlN 16, DyFeCo 17, AlN 18 und Al 19, die in dieser Reihenfolge durch Sputtern auf dem Substrat 1 hergestellt werden. Die Dicke der jeweiligen Filme 16-19 beträgt 80 nm, 20 nm, 20 nm bzw. 30 nm. Der DyFeCo-Film 17 ist ein amorpher Legierungsfilm mit der Zusammensetzung Dy23,5(Fe&sub7;&sub8;Co&sub2;&sub2;)76,5.
Es wurden verschiedene optische Speicher mit einer Spurganghöhe von ungefähr 1,4 µm und verschiedenen Grabentiefen und Grabenbreiten hergestellt. Es wurden Versuche ausgeführt, um die Intensität von Spurüberquerungssignalen zu messen, wie sie von diesen optischen Speichern hergeleitet wurden, und die Ergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt.
In Fig. 4 repräsentiert die horizontale Achse die Breiten der Gräben, während die vertikale Achse die Intensität der Spurüberquerungssignale angibt, die auf die Intensität eines Spurüberquerungssignals normiert sind, das durch Einstrahlen von Licht auf einen ebenen Bereich ohne Graben erhalten wird. Wie es aus Fig. 4 erkennbar ist, wird das Spurüberquerungssignal mit maximaler Intensität erhalten, wenn die Grabenbreite im Bereich von 0,3 µm bis 0,4 µm liegt.
Außerdem ist erkennbar, wenn ein Vergleich zwischen der Intensität eines Spurüberquerungssignals von einem optischen Speicher mit herkömmlicher Spurganghöhe von ungefähr 1,6 µm (siehe Fig. 11) und derjenigen vom optischen Speicher mit einer Spurganghöhe von ungefähr 1,4 µm erfolgt, dass die Intensität des Spurüberquerungssignals insgesamt deutlich verringert ist, wenn die Spurganghöhe 1,4 µm beträgt. Wenn die Spurganghöhe ungefähr 1,4 µm beträgt und die Grabentiefe 70 nm beträgt, ist die Intensität des Spurüberquerungssignals besonders verringert, mit einer maximalen Intensität von ungefähr 0,12. Um einen genauen Zugriffsvorgang auf eine Zielspur auszuführen, ist eine derartige Intensität unzureichend.
Daher ist es, wenn die Spurganghöhe zu ungefähr 1,4 µm gemacht ist, nicht zweckdienlich, Gräben mit Abmessungen herzustellen, die den Abmessungen ähnlich sind, wie sie für eine Spurganghöhe von ungefähr 1,6 µm konzipiert sind. Demgemäß muss die Grabentiefe größer als 80 nm gemacht werden, um ein Spurüberquerungssignal mit ausreichender Intensität zu erhalten.
Als nächstes wurden optische Speicher mit einer Grabenbreite von ungefähr 0,35 µm, einer Spurganghöhe von ungefähr 1,4 µm und verschiedenen Grabentiefen durch die oben beschriebenen Prozesse hergestellt. Es wurde das Reflexionsvermögen für diese optischen Speicher gemessen, und die Ergebnisse sind in Fig. 5 dargestellt. Die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie in der Zeichnung geben das Reflexionsvermögen (A) an einem erhabenen Bereich bzw. das Reflexionsvermögen (C) an einem Graben an.
Auch wurde unter Verwendung des mittels der in Fig. 8 veranschaulichten herkömmlichen Prozesse hergestellten Stempels 25 ein optischer Speicher mit einer Grabentiefe von ungefähr 0,35 µm, einer Spurganghöhe von ungefähr 1,4 µm und einer Grabentiefe von ungefähr 85 nm hergestellt. Dann wurde dessen Reflexionsvermögen gemessen. o in Fig. 5 zeigt das Reflexionsvermögen (B) von einem erhabenen Bereich dieses herkömmlichen optischen Speichers, während das Reflexionsvermögen (D) an einem Gaben zeigt.
Die Amplitude des Spurüberquerungssignals ist mit der Differenz zwischen dem Reflexionsvermögen an einem erhabenen Bereich und dem Reflexionsvermögen an einem Graben korreliert. Fig. 5 zeigt, dass sowohl beim optischen Speicher dieses Ausführungsbeispiels als auch beim herkömmlichen optischen Speicher die Differenz zwischen dem Reflexionsvermögen an einem erhabenen Bereich und dem Reflexionsvermögen an einem Graben ungefähr 0,2 beträgt. D.h., dass zwischen diesen optischen Speichern kein großer Unterschied hinsichtlich den Amplituden der Spurüberquerungssignale besteht. Wenn jedoch die Grabentiefe 85 nm beträgt, ist das Reflexionsvermögen an einem erhabenen Bereich im Fall des herkömmlichen optischen Speichers ungefähr 0,7, während es beim optischen Speicher dieses Ausführungsbeispiels mit ungefähr 0,8 höher ist. Durch die oben beschriebene Erfindung verbessert sich, da das Reflexionsvermögen an den erhabenen Bereichen höher ist, das T/R-Verhältnis, was zu Signalen höherer Qualität führt.
Fig. 6 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem T/R-Verhältnis und der Tiefe und Breite von Gräben. Als Ergebnis der Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen und der Grabentiefe, wie in Fig. 5 dargestellt, verbessert sich das T/R-Verhältnis, wenn die Grabentiefe abnimmt. Daraus ist auch erkennbar, dass das T/R-Verhältnis besser wird, wenn die Grabenbreite abnimmt oder die Breite eines erhabenen Bereichs zunimmt.
Die Gründe für die Verbesserung des Reflexionsvermögens an einem erhabenen Bereich werden unten erörtert. Fig. 1(a) zeigt das Profil von Gräben beim optischen Speicher dieses Ausführungsbeispiels, wie durch ein RTM (Rastertunnelmikroskop) gemessen. Fig. 1(b) veranschaulicht das Profil der Gräben eines herkömmlichen optischen Speichers, wie durch das RTM gemessen.
Wie es in Fig. 1(b) veranschaulicht ist, ist das Ausmaß der Krümmung der Kanten eines erhabenen Bereichs durch den Abstand d zwischen Punkten X und Y ausgedrückt, wobei X der Schnittpunkt zwischen der verlängerten, schrägen Linie eines Grabens und derjenigen Linie ist, die sich ausgehend vom obersten Punkt des erhabenen Bereichs erstreckt, und Y der Kontaktpunkt zwischen der Oberseite und der Kante ist. Wenn der Abstand d zunimmt, werden die Kanten eines erhabenen Bereichs runder und der flache Abschnitt desselben nimmt ab. Im Fall eines herkömmlichen optischen Speichers beträgt der Abstand d ungefähr 0,2 µm. Andererseits ist beim erfindungsgemäßen optischen Speicher die Verringerung des ebenen Abschnitts eines erhabenen Bereichs sehr klein, da die Kanten des erhabenen Bereichs nicht stark gerundet sind.
Wie oben beschrieben, ist die Rundung der Kanten eines erhabenen Bereichs aufgrund der Intensitätsverteilung von Argonlaserlicht, wie es bei der Herstellung eines Stempels verwendet wird, groß. Daher wird, wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist, ein Stempel 14 unter Verwendung eines Quarzsubstrats 8 hergestellt, in das Gräben unmittelbar eingeätzt werden. Dann wird, wie es in Fig. 1(a) dargestellt ist, durch Ausführen eines Spritzgießvorgangs ein Substrat mit erhabenen Bereichen erhalten, die kaum verkleinerte ebene Abschnitte aufweisen.
Aus diesen Ergebnissen stellt sich heraus, dass zum Erzielen eines zufriedenstellenden T/R-Verhältnisses mit höchstmöglichem Reflexionsvermögen an erhabenen Bereichen die Verringerung der Breite des erhabenen Bereichs eines optischen Speichers an jeder Kante auf innerhalb 0,2 µm beschränkt werden muss.
Wenn die oben genannten Ergebnisse betrachtet werden, ist es möglich, ein Spurüberquerungssignal mit ausreichend Intensität und auch zufriedenstellendem T/R-Verhältnis dadurch zu erhalten, dass ein Graben mit einer Breite im Bereich von 0,3 µm bis 0,4 µm und einer Tiefe im Bereich von 80 nm bis 100 nm konzipiert wird und die Maximalgrenze für eine Abnahme der Breite eines erhabenen Bereichs an jeder Kante auf 0,2 µm eingestellt wird. Da diese Ergebnisse in keiner der oben genannten Veröffentlichungen offenbart sind, sind sie als neuartige Designfaktoren hinsichtlich der Herstellung eines optischen Speichers mit kleinerer Spurganghöhe anzusehen.
Darüber hinaus wird betreffend CDs und Videoplatten die Spurganghöhe für derartige Platten im allgemeinen auf 1,6 µm eingestellt. Wenn jedoch die Spurganghöhe auf ungefähr 1,4 µm eingestellt wird, nimmt die Spurdichte um ungefähr 14% zu, was zu verbesserter Aufzeichnungsdichte führt.
Wie oben beschrieben, ist es durch Einstellen von Spurparametern auf Grundlage der Designhinweise, wie sie durch die Erfindung neu geschaffen sind, möglich, einen optischen Speicher mit folgendem herzustellen: (1) verbesserter Aufzeichnungsdichte; (2) einem Spurüberquerungssignal, dessen Intensität dazu ausreicht, einen genauen Zugriffsvorgang auf eine Zielspur auszuführen; und (3) einem zufriedenstellenden T/R-Verhältnis.
Die Erfindung kann auf andere spezielle Formen und Weisen realisiert werden, ohne von ihrem Schutzumfang abzuweichen, wie er durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Optischer Speicher (15) mit einem Substrat (1), auf dem Spuren mittels abwechselnd angeordneter Gräben (2) und erhabener Bereiche (3) ausgebildet sind, wobei die Gräben und erhabenen Bereiche so vorhanden sind, dass die Führung von auf den optischen Speicher konvergiertem Licht ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grabenbreite im Bereich von 0,3 µm bis 0,4 µm eingestellt ist, die Grabentiefe im Bereich von 80 nm bis 100 nm eingestellt ist und eine Verringerung (d) der Breite der erhabenen Bereiche (3) aufgrund der Krümmung, an der die Kante eines erhabenen Bereichs auf eine Grabenwand trifft, an jeder Kante eines erhabenen Bereichs nicht größer als 0,2 µm ist.

2. Optischer Speicher nach Anspruch 1, bei dem die Ganghöhe der Spuren ungefähr 1,4 µm beträgt.

3. Optischer Speicher nach Anspruch 1, bei dem die Ganghöhe der Spuren weniger als 1,6 µm beträgt.

4. Optischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Aufzeichnungsschicht (17), auf der oder von der Information optisch aufgezeichnet, abgespielt oder gelöscht werden kann und die auf dem Substrat (1) ausgebildet ist.

5. Optischer Speicher nach Anspruch 4, bei dem die Aufzeichnungsschicht (17) aus einem unmagnetischen Aufzeichnungsmaterial besteht.

6. Optischer Speicher nach Anspruch 4, bei dem die Aufzeichnungsschicht aus einem Phasenänderungs-Aufzeichnungsmaterial besteht.

7. Optischer Speicher nach Anspruch 4, bei dem die Aufzeichnungsschicht aus einem einmal beschreibbaren Aufzeichnungsmaterial besteht.

8. Optischer Speicher nach Anspruch 4, bei dem die Aufzeichnungsschicht aus einem photochromen Aufzeichnungsmaterial besteht.

9. Verfahren zum Herstellen eines Stempels (14), wie er zum Erzeugen eines Substrats für einen optischen Speicher verwendet wird, das folgendes umfasst:

(a) Auftragen eines Photoresists (9) auf eine Oberfläche eines Substrats (8);

(b) Ausbilden von Aufzeichnungsspuren durch Aufstrahlen von Licht (10) auf den Photoresist;

(c) Entwickeln des Photoresists (9);

(d) Herstellen von Gräben (11) durch Ätzen von Bereichen des Substrats (8), die nicht mit dem Photoresist (9) bedeckt sind;

(e) Entfernen des Photoresists (9) vom Substrat (8);

(f) Herstellen einer Metallschicht (13) auf der Oberfläche des Substrats (8); und

(g) Abziehen der Metallschicht (14) vom Substrat (8); dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen der Gräben (11) im Schritt (d) so gesteuert wird, dass eine Grabenbreite im Bereich von 0,3 µm bis 0,4 µm und eine Grabentiefe im Bereich von 80 nm bis 100 nm geschaffen wird und dafür gesorgt wird, dass eine Verringerung (d) der Breite in jedem erhabenen Bereich, wie er durch den ungeätzten Oberflächenbereich des Substrats (8) zwischen zwei benachbarten Gräben (11) erzeugt wird, aufgrund einer Krümmung, an der die Kante eines erhabenen Bereichs auf eine Grabenwand trifft, an jeder Kante des erhabenen Bereichs nicht größer als 0,2 µm ist.

10. Herstellverfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt (d) durch ein Trockenätzverfahren unter Verwendung eines Gases als Grundmaterial verwendet wird, das eine Fluorverbindung enthält.

11. Herstellverfahren für das Substrat (1) eines optischen Speichers mit einer oder mehreren Spuren, die durch abwechselnde Gräben (2) und erhabene Bereiche (3), die sich in Spurrichtung erstrecken, gebildet sind, wobei das Verfahren den Schritt des Herstellens der einen oder mehreren Spuren auf dem Substrat unter Verwendung eines Metallstempels (14) umfasst, wobei der Stempel durch Abscheiden eines Metalls (12, 13) auf der Oberfläche eines Substrats (8) hergestellt wurde, der in Bereichen (11) geätzt wurde, die den Gräben (2) entsprechen, die im Substrat (1) für den optischen Speicher auszubilden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Grabenbreite im Bereich von 0,3 µm bis 0,4 µm eingestellt wird, die Grabentiefe im Bereich von 80 nm bis 100 nm eingestellt wird und eine Verringerung (d) der Breite der erhabenen Bereiche (3) aufgrund der Krümmung, an der die Kante eines erhabenen Bereichs auf eine Grabenwand trifft, an jeder Kante eines erhabenen Bereichs nicht größer als 0,2 µm wird.

12. Herstellverfahren für einen optischen Speicher, mit Herstellung eines Substrats (1) für den optischen Speicher unter Verwendung des durch Anspruch 11 definierten Verfahrens, und mit der Herstellung einer Aufzeichnungsschicht (17) auf dem Substrat (1).