WO2003044791A2 - Einmal beschreibbarer, optischer datenspeicher, stamper für die herstellung des datenspeichers und verfahren zur herstellung des stampers - Google Patents

Einmal beschreibbarer, optischer datenspeicher, stamper für die herstellung des datenspeichers und verfahren zur herstellung des stampers Download PDF

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groove depth
groove
memory area
resist layer
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Atanas Zafirov
Stanko Palurovic
Volker Dobler
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Interaxia Ag
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    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2407—Tracks or pits; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24085—Pits
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/007—Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track
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    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
    • G11B7/261—Preparing a master, e.g. exposing photoresist, electroforming

Definitions

  • the invention is in the field of optical data storage and relates to a write-once optical data storage device according to the preamble of the first independent claim, in particular such a data storage device in DND-R format.
  • the invention further relates to a stamper which can be used in the manufacture of the optical data storage device according to the invention, and to a method for producing the stamper, depending on the preamble of the corresponding independent claim.
  • the data storage device has a plastic carrier with a groove structure defining a storage area, a recording layer consisting essentially of a dye and covering the groove structure, and a reflective layer applied to the recording layer. Furthermore, the data memory has data stored by the manufacturer in a predetermined part of the memory area.
  • the recording layer and the reflective layer are arranged between two plastic carrier discs (usually polycarbonate carrier discs).
  • That surface of a plastic carrier disc that is against the Recording layer facing has a regular groove structure, the medium of the recording layer substantially fills the grooves.
  • the latter For the recording of data on a DVD-R, the latter is moved relative to a laser beam (write beam) modulated according to the data to be recorded, with a wavelength in the range from 645 to 665 nm, in such a way that the groove base and that resting on the groove base are caused by the write beam Recording medium are changed and along the grooves a sequence of pits (spots changed by irradiation) and lands (unexposed, unchanged spots) arises.
  • a laser beam write beam
  • the grooves are scanned by a further laser beam (reading beam) with a mostly the same wavelength as the write beam but with an intensity that is about two orders of magnitude lower and is reflected by the reflecting layer
  • the light from the reading beam is decoded using a detector and electronic aids.
  • DND-Rs Devices for recording data on DND-Rs and reading the data are available on the market.
  • any data can be recorded on a DND-R, in particular data that has been purchased can also be copied, for example from a DVD-ROM, which in most cases constitutes a violation of author or producer rights. Since such violations are difficult to punish, it is a goal of the data storage industry to protect authors and producers from preventing unauthorized copying of data, or at least to make it significantly more difficult.
  • Such copy protection is implemented in the area of DVDs by storing the data on the DND-ROMs in encrypted form, by using the keys for decryption in a predetermined key area of the same DVD-ROM are stored and by the manufacturer already recording data on the DND-Rs in a part of the memory area which corresponds to the predetermined key area of the DVD-ROMs. If data is now copied from a DVD-ROM to such a DND-R, the keys are stored on the DND-R in the part of the memory area already described, so that they can no longer be read correctly, that is to say the rest of the data no longer is decipherable. So the copy is worthless.
  • prerecording data which can be stored by the manufacturer on optical data memories which can be written on at once are recorded on the finished data memory in a method known under the term "prerecording". This applies in particular to the data which are in a key area of a DVD-ROM corresponding storage area part of DND-Rs (control data zone) are to be stored.Preerecording is a normal data recording with the aid of a laser beam, for which the finished disc is inserted into a recording device, a corresponding recording program is started and the disc is started after the recording process is complete removed from the device.
  • the object of the invention is to create a write-once optical data memory, in particular a DVD-R, with an already described memory area part (control data zone of DVD-R), which data memory is significantly less complex to manufacture is known as the corresponding known data storage manufactured with the help of a pre-recording step. It is also the object of the invention to provide a method for producing a stamp which can be used in the manufacture of the data memory according to the invention.
  • the write-once data memory has a regular groove structure with grooves of a constant groove depth (dO) in the freely writable parts of its memory area like the known data memories of this type.
  • dO constant groove depth
  • data is stored in the form of a groove depth alternating between two different values d1 and d2 in the groove direction, the first value d1 corresponding to or being greater than the groove depth dO of the freely writable memory area (dl> dO) and wherein the second value d2 is smaller than the groove depth dO of the freely writable memory area or equal to zero (0 ⁇ d2 ⁇ dO).
  • the groove depth is normal in the range between 150 to 220 nm and alternates in the control data zone between a first value of 180 to 400 nm and a second value of 0 to 120 nm. It has surprisingly been found that the data stored in the above-mentioned manner (alternating groove depth) in the control data zone of DVD-Rs according to the invention can be read in the same way as the remaining data recorded with the write beam and is not successful with the write beam , that is not readable again, can be overwritten. This is surprising, since the data structure in the control data zone of the DVD-R according to the invention is similar to the data structure of a DVD-ROM, but the depressions are essentially filled and covered by the medium of the recording layer.
  • the data memory according to the invention is produced in an essentially the same method as a corresponding, known data memory.
  • a stamper is used to produce the plastic carrier with the groove structure, which uses the negative of a regular groove structure not with a constant groove depth throughout but with groove depth alternating in the predetermined part of the memory area (control data zone) in the groove direction ,
  • the steps necessary for prerecording are completely eliminated in the production of the data memory according to the invention.
  • the method steps and cycle time are the same for the data memories according to the invention with data stored by the manufacturer as for known data memories that have not yet been pre-recorded.
  • the stamper used for the injection molding of the plastic carrier for the data memory according to the invention which has a negative of the desired groove structure, is produced in a manner known per se via a glass master with a positive of the desired groove structure.
  • a resist layer (upper resist layer) is applied to a glass pane, exposed to a laser or electron beam and then developed.
  • the additional resist layer in the freely writable memory area has a thickness that corresponds to the additional depth, and is completely removed in the predetermined part of the storage area by exposure and development.
  • this resist layer for the grooves of the freely writable part of the memory area is completely removed, and is fully retained between the grooves.
  • the upper resist layer is completely removed for the deeper groove areas and partially removed or left for the less deep groove areas, and left entirely between the grooves.
  • the power of the laser or electron beam used for the exposure must be adjusted accordingly.
  • the structured (upper) resist layer of the glass master is coated with nickel (sputtering followed by electrodeposition) and then the nickel layer is separated from the glass master.
  • FIG. 1 shows a section through part of an optical data storage device according to the invention that can be written once (cutting direction transverse to the longitudinal direction of the groove);
  • FIG. 2 shows a section along the center line of a groove of a control data zone through the plastic carrier with a groove structure of an inventive one
  • FIG. 1 shows a partial section (cutting direction transverse to the longitudinal direction of the groove) through a DVD-R as an example of an optical data storage device that can be written once.
  • This has a recording layer 3, a reflective layer 4 and an adhesive layer 4J between two plastic carriers 1 and 2.
  • the surface of the first plastic carrier 1 facing the recording layer 3 has the groove structure defining the storage area, the grooves being essentially filled by the medium of the recording layer 3.
  • the left half of the section shown belongs to the freely writable part of the memory area and has grooves 5 of a predetermined groove depth dO of 150 to 220 nm. These grooves are intended for recording data using a write beam.
  • the right half of the cut belongs to a part of the memory area (specified part) in which the manufacturer stores data, i.e. to the control data zone and, according to the data stored thereon, has groove areas 6.1 with a groove depth d1> dO that alternate With Groove areas 6.2 with a groove depth d2 that is reduced compared to the groove depth dl, where 0 ⁇ d2 ⁇ dO.
  • dl dO and d2 ⁇ 0.
  • FIG. 2 shows a section through the first plastic carrier 1 of the DVD-R according to FIG. 1, the section line running along the center line of a groove in the control data zone.
  • This section shows the groove depth alternating between the two values d1 and d2, which encodes the stored data.
  • an (upper) resist layer 11 is applied to a glass pane 10 (intermediate product (a)), the thickness of the resist layer being essentially the same as the groove depth d0. Then the resist layer 11 is structured by exposure with a focused laser beam or with an electron beam and by subsequent development, in such a way that the grooved surface of the plastic carrier to be produced is positive (intermediate product (b), transversely to the grooves and along the center line a groove shown cut).
  • the resist layer 11 is exposed in such a way that it is completely removed during development, that is to say, except for the glass pane.
  • the resist is exposed with a reduced power, such that during exposure only the outer part of the resist layer is removed.
  • the laser or electron beam for the exposure of the resist layer 11 is thus modulated between a predetermined intensity and one of the predetermined intensity with respect to reduced intensity, the modulation pattern corresponding to the data to be stored in the control data zone and being essentially the same as the modulation pattern a write beam for pre-recording the same data.
  • the structured resist layer 11 is then coated in a manner known per se with sputtering and subsequent electrodeposition with metal, preferably nickel (intermediate (c) with metal layer 12). Then the metal layer 12, which has a negative of the desired groove structure and represents the stamper, is separated from the photoresist layer 11 of the glass master.
  • metal preferably nickel (intermediate (c) with metal layer 12.
  • FIG. 4 shows an analogous method for the production of a stamp, which in turn can be used for the production of a first plastic carrier for a data storage device according to the invention.
  • dl > dO.
  • the cuts shown are directed transversely to the grooves and relate very schematically to the left and far right in each case the freely writable part of the memory area and in between the specified part in which the grooves have alternating groove depths according to the specified data.
  • the intermediate products (a) and (b) shown and the stamper (end product (d)) correspond to the products of the same designation according to FIG. 3. However, these intermediate products do not build on a simple glass pane, as shown in FIG. 3, but on one prepared in corresponding steps Glass pane, the intermediate products (a1), (a2) and (a3) being produced in these steps.
  • An additional (lower) resist layer 11 ' is applied to the glass pane 10 (intermediate product (a1)) and completely removed by appropriate exposure and development in the predetermined part 20 of the storage area (intermediate product (a2)).
  • the additional resist layer 11 ' has a thickness which is equal to d1-dO.
  • an exposure beam is passed over the resist layer 11 'as for the creation of a groove structure and the resist is then developed, the exposure beam having a larger cross section, the exposure intensity being higher and / or the development time being longer is as for the creation of a groove structure, so that the development does not create a groove structure but the resist is completely removed.
  • An intermediate layer 21 is then applied to the additional resist 11 'by, for example, DC or RF sputtering, plasma deposition, thermal evaporation or a similar method (intermediate product (a3)).
  • This intermediate layer 21 is to be selected such that it is not permeable, in particular, to the developer of the (upper) resist layer 11 to be applied to the intermediate layer.
  • the intermediate layer 21 consists, for example, of a metal (for example titanium) or of a metal oxide, carbide or nitride or of silicon oxide.
  • the steps to be carried out after the preparation of the intermediate product (a3) are the same as for the method shown in FIG. 3.
  • the resist layer 11 is applied (thickness: dO, intermediate (a)), structured (intermediate (b), glass master), and coated with metal (e.g. titanium).
  • the metal layer 12 separated from the glass master represents the stamper.
  • the two resist layers 11 and 11 'can consist of the same resist material or of different such materials.

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Abstract

Beispielsweise zur Verhinderung von unautorisiertem Kopieren von Daten auf einmal beschreibbare, optische Datenspeicher, die einen Kunststoffträger (1) mit einer einen Speicherbereich definierende Rillenstruktur aufweisen, insbesondere auf DVD-Rs werden in einem vorgegebenen Teil des Speicherbereichs bereits vom Hersteller Daten abgelegt. Dies wird realisiert, indem den Rillen in dem vorgegebenen Teil des Speicherbereichs eine gemäss den vorgegebenen Daten alternierende Rillentiefe gegeben wird. Ein Stamper zur Herstellung des Kunststoffträgers mit der Rillenstruktur wird hergestellt durch Laserbelichten und Entwickeln einer Photoresistschicht auf einer Glasscheibe, durch Beschichten der strukturierten Photoresistschicht mit Metall und durch Trennen der Metallschicht von der Photoresistschicht und der Glasscheibe. Zur Vorbildung der alternierenden Rillentiefen wird die Intensität des für die Belichtung verwendeten Belichtungsstrahles derart moduliert, dass beim Entwickeln für die Rillen mit alternierender Rillentiefe die Resistschicht alternierend ganz entfernt und nur teilweise entfernt wird. Gegebenenfalls wird unter die Resistschicht eine zusätzliche Resistschicht aufgebracht, im vorgegebenen Teil des Speicherbereiches vollständig entfernt und mit einer Zwischenschicht bedeckt.

Description

EINMAL BESCHREIBBARER, OPTISCHER DATENSPEICHER,
STAMPER FÜR DIE HERSTELLUNG DES DATENSPEICHERS
UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES STAMPERS
Die Erfindung liegt auf dem Gebiete optischer Datenspeicher und betrifft einen einmal beschreibbaren, optischen Datenspeicher nach dem Oberbegriff des ersten unabhängigen Patentanspruchs, insbesondere einen derartigen Datenspeicher im DND-R-Format. Die Erfindung betrifft ferner einen Stamper, der in der Herstellung des erfindungsgemässen, optischen Datenspeichers anwendbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Stampers, je nach dem Oberbegriff des entsprechenden, unabhängigen Patentanspruchs.
Der erfindungsgemässe Datenspeicher weist einen Kunststoff -Träger mit einer einen Speicherbereich definierenden Rillenstruktur, eine im wesentlichen aus einem Farbstoff bestehende und die Rillenstruktur überdeckende Auf Zeichnungsschicht und eine auf der Aufzeichnungsschicht aufgebrachte, reflektierende Schicht auf. Ferner weist der Datenspeicher in einem vorgegebenen Teil des Speicherbereiches vom Hersteller gespeicherte Daten auf.
In DND-Rs sind die Aufzeichnungsschicht und die reflektierende Schicht zwischen zwei Kunststoff -Trägerscheiben (meist Polycarbonat-Trägerscheiben) angeordnet.
Diejenige Oberfläche der einen Kunststoff-Trägerscheibe, die gegen die Aufzeichnungsschicht gewandt ist, weist eine regelmässige Rillenstruktur auf, wobei das Medium der Aufzeichnungsschicht die Rillen im wesentlichen füllt.
Für das Aufzeichnen von Daten auf eine DVD-R wird diese relativ zu einem gemäss den aufzuzeichnenden Daten modulierten Laserstrahl (Schreibstrahl) mit einer Wellenlänge im Bereiche von 645 bis 665 nm bewegt, derart, dass durch den Schreibstrahl der Rillengrund und das auf dem Rillengrund aufliegende Aufzeichnungsmedium verändert werden und entlang der Rillen eine Abfolge von Pits (durch Bestrahlung veränderte Stellen) und Lands (unbestrahlte, unveränderte Stellen) entsteht. Zum Lesen von in der genannten Art auf DND-Rs aufgezeichneten Daten werden die Rillen von einem weiteren Laserstrahl (Lesestrahl) mit einer meist gleichen Wellenlänge wie der Schreibstrahl aber mit einer um ca. zwei Grössenordnungen niedrigeren Intensität abgetastet und wird das von der reflektierenden Schicht reflektierte Licht des Lesestrahles mit Hilfe eines Detektors und elektronischer Hilfsmittel decodiert.
Geräte zur Datenaufzeichnung auf DND-Rs und zum Lesen der Daten sind auf dem Markte erhältlich. Mit einem derartigen Gerät können beliebige Daten auf einer DND-R aufgezeichnet, insbesondere auch käuflich erworbene Daten beispielsweise von einer DVD-ROM kopiert werden, was in den meisten Fällen eine Verletzung von Autoren- oder Produzentenrechten darstellt. Da derartige Rechtsverletzungen nur schwierig geahndet werden können, ist es ein Ziel der Datenspeicherindustrie, zum Schütze von Autoren und Produzenten unautorisiertes Kopieren von Daten zu verhindern oder mindestens wesentlich zu erschweren.
Ein solcher Kopierschutz wird im Bereiche der DVDs realisiert, indem die Daten auf den DND-ROMs in verschlüsselter Form gespeichert werden, indem die Schlüssel zur Entschlüsselung in einem vorgegebenen Schlüsselbereich derselben DVD-ROM gespeichert werden und indem auf den DND-Rs in einem Teil des Speicherbereiches, der dem vorgegebenen Schlüsselbereich der DVD-ROMs entspricht, bereits vom Hersteller Daten aufgezeichnet werden. Wenn nun Daten von einer DVD-ROM auf eine derartige DND-R kopiert werden, werden die Schlüssel auf der DND-R in dem bereits beschriebenen Teil des Speicherbereiches abgelegt, so dass sie nicht mehr korrekt lesbar, das heisst der Rest der Daten nicht mehr entschlüsselbar ist. Die Kopie ist also wertlos.
Gemäss dem Stande der Technik werden Daten, die vom Hersteller auf einmal beschreibbaren, optischen Datenspeichern zu speichern sind, in einem unter dem Begriff „Prerecording" bekannten Verfahren auf dem fertigen Datenspeicher aufgezeichnet. Dies gilt insbesondere für die Daten, die in einem dem Schlüsselbereich einer DVD-ROM entsprechenden Speicherbereich-Teils von DND- Rs (control-data-Zone) zu speichern sind. Prerecording ist eine normale Datenaufzeichnung mit Hilfe eines Laserstrahles, wofür die fertige Scheibe in ein Auf zeichnungsgerät eingeführt, ein entsprechendes Auf Zeichnungsprogramm gestartet und die Scheibe nach vollendetem Aufzeichnungsvorgang wieder aus dem Gerät entfernt wird.
Es zeigt sich, dass für einen solchen Prerecording- Vorgang etwa eine halbe Minute gebraucht wird, während es mit den heute verwendeten Herstellungsvorrichtungen ohne weiteres möglich ist, DVD-Rs mit Zykluszeiten von einigen Sekunden herzustellen. Dies bedeutet, dass für eine volle Auslastung einer Herstellungsvorrichtungen das Prerecording mit Hilfe einer Mehrzahl von Aufzeichnungsgeräten durchgeführt werden muss. Das Prerecording ist also verfahrensmässig und investitionsmässig unverhältnismässig aufwendig. Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, einen einmal beschreibbaren, optischen Datenspeicher, insbesondere eine DVD-R, mit einem bereits beschriebenen Speicherbereich-Teil (control-data-Zone von DVD-R) zu schaffen, welcher Datenspeicher in der Herstellung bedeutend weniger aufwendig ist als der entsprechende bekannte, mit Hilfe eines Prerecording-Schrittes hergestellte Datenspeicher. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben zur Herstellung eines Stampers, der in der Herstellung des erfindungsgemässen Datenspeichers anwendbar ist.
Diese Aufgaben werden gelöst durch den einmal beschreibbaren, optischen Datenspeicher, durch den zur Herstellung des Datenspeichers anwendbaren Stamper und durch das Verfahren zur Herstellung des Stampers, wie sie in den Patentansprüchen definiert sind.
Der einmal beschreibbare Datenspeicher gemäss Erfindung weist in den frei beschreibbaren Teilen seines Speicherbereiches wie die bekannten derartigen Datenspeicher eine regelmässige Rillenstruktur mit Rillen einer konstanten Rillentiefe (dO) auf. In vorgegebenen Teilen des Speicherbereiches, z.B. in der durch entsprechende Standards vorgegebenen control-data-Zone, sind Daten abgelegt und zwar in Form einer in Rillenrichtung zwischen zwei verschiedenen Werten dl und d2 alternierenden Rillentiefe, wobei der erste Wert dl der Rillentiefe dO des frei beschreibbaren Speicherbereichs entspricht oder grösser ist als diese (dl > dO) und wobei der zweite Wert d2 kleiner als die Rillentiefe dO des frei beschreibbaren Speicherbereichs oder gleich Null ist (0 < d2 < dO).
Für DVD-Rs ist die Rillentiefe normal im Bereiche zwischen 150 bis 220 nm und alterniert in der control-data-Zone zwischen einem ersten Wert von 180 bis 400 nm und einem zweiten Wert von 0 bis 120 nm. Es zeigt sich überraschenderweise, dass die in der oben genannten Weise (alternierende Rillentiefe) in der control-data-Zone von erfindungsgemässen DVD- Rs abgelegten Daten in derselben Weise wie die restlichen, mit dem Schreibstrahl aufgezeichneten Daten lesbar sind und mit dem Schreibstrahl nicht erfolgreich, das heisst nicht wieder lesbar, überschrieben werden können. Dies ist überraschend, denn die Datenstruktur in der control-data-Zone der erfindungsgemässen DVD-R ist der Datenstruktur einer DVD-ROM ähnlich, die Vertiefungen sind aber vom Medium der Auf Zeichnungsschicht im wesentlichen aufgefüllt und bedeckt.
Der erfindungsgemässe Datenspeicher wird in einem im wesentlichen gleichen Verfahren hergestellt, wie ein entsprechender, bekannter Datenspeicher. Im Gegensatz zum bekannten Verfahren wird aber zur Herstellung des Kunststoff- Trägers mit der Rillenstruktur ein Stamper verwendet, der das Negativ einer regelmässigen Rillenstruktur nicht mit durchwegs konstanter Rillentiefe sondern mit im vorgegebenen Teil des Speicherbereiches (control-data-Zone) in Rillenrichtung alternierender Rillentiefe verwendet. Ferner fallen bei der Herstellung des erfindungsgemässen Datenspeichers die für ein Prerecording notwendigen Schritte vollständig weg. Das heisst mit anderen Worten, Verfahrensschritte und Zykluszeit sind für die erfindungsgemässen Datenspeicher mit vom Hersteller abgelegten Daten dieselben wie für bekannte, noch nicht dem Prerecording unterzogene Datenspeicher.
Der für das Spritzgiessen des Kunststoff-Trägers für den erfindungsgemässen Datenspeicher verwendete Stamper, der ein Negativ der gewünschten Rillenstruktur aufweist, wird in an sich bekannter Weise über einen Glasmaster mit einem Positiv der gewünschten Rillenstruktur hergestellt. Zur Herstellung des Glasmasters wird eine Resistschicht (obere Resistschicht) auf eine Glassscheibe aufgebracht, mit einem Laser- oder Elektronenstrahl belichtet und dann entwickelt. Wenn die tieferen Rillenbereiche des vorgegebenen Teils des Speicherbereiches tiefer sein sollen als die Rillen des frei beschreibbaren Speicherbereichs, ist vor dem Aufbringen der genannten Resistschicht auf der Glasscheibe eine zusätzliche Resistschicht (untere Resistschicht) und eine Zwischenschicht aufzubringen, wobei die zusätzliche Resistschicht im frei beschreibbaren Speicherbereich ein Dicke hat, die der zusätzlichen Tiefe entspricht, und im vorgegebenen Teil des Speicherbereiches durch Belichten und Entwickeln vollständig entfernt wird.
Bei der Strukturierung der oberen Resistschicht zur Erstellung der Rillenstruktur wird diese Resistschicht für die Rillen des frei beschreibbaren Teils des Speicherbereiches ganz entfernt, zwischen den Rillen bleibt sie voll erhalten. Im vorgegebenen Teil des Speicherbereiches wir die obere Resistschicht für die tieferen Rillenbereiche ganz entfernt und für die weniger tiefen Rillenbereiche teilweise entfernt oder ganz belassen, zwischen den Rillen ganz belassen. Zur Erstellung der verschiedenen Rillentiefen ist die Leistung des für die Belichtung verwendeten Laser- oder Elektronenstrahles entsprechend anzupassen.
Zur Herstellung des Stampers vom Glasmaster wird die strukturierte (obere) Resistschicht des Glasmasters mit Nickel beschichtet (sputtering gefolgt von galvanischer Abscheidung) und dann die Nickelschicht vom Glasmaster getrennt.
Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den folgenden Figuren im Detail beschrieben. Dabei zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemässen, einmal beschreibbaren optischen Datenspeichers (Schnittrichtung quer zur Rillen-Längsrichtung) ;
Figur 2 einen Schnitt entlang der Mittellinie einer Rille einer control-data-Zone durch den Kunststoff -Träger mit Rillenstruktur eines erfindungsgemässen
Datenspeichers;
Figuren 3 und 4 aufeinanderfolgende Stadien im Verfahren zur Herstellung eines Stampers, der für die Herstellung eines erfindungsgemässen Datenspeichers anwendbar ist (Figur 3: dl = dO, d2 ≠ 0; Fig. 4: dl > dO, d2 ≠ 0).
Figur 1 zeigt einen Teilschnitt (Schnittrichtung quer zur Rillen-Längsrichtung) durch eine DVD-R als Beispiel eines erfindungsgemässen, einmal beschreibbaren optischen Datenspeichers. Dieser weist zwischen zwei Kunststoff-Trägern 1 und 2 eine Aufzeichnungsschicht 3, eine reflektierende Schicht 4 und eine Klebstoffschicht 4J auf. Die gegen die Aufzeichnungsschicht 3 gewandte Oberfläche des ersten Kunststoff -Trägers 1 weist die den Speicherbereich definierende Rillenstruktur auf, wobei die Rillen vom Medium der Aufzeichnungsschicht 3 im wesentlichen gefüllt sind.
Die linke Hälfte des dargestellten Schnittes gehört zum frei beschreibbaren Teil des Speicherbereichs und weist Rillen 5 einer vorgegebenen Rillentiefe dO von 150 bis 220 nm auf. Diese Rillen sind für die Aufzeichnung von Daten mittels Schreibstrahl vorgesehen. Die rechte Hälfte des Schnittes gehört zu einem Teil des Speicherbereichs (vorgegebener Teil), in dem vom Hersteller Daten abgespeichert sind, also zur control-data-Zone und weist entsprechend der darauf abgelegten Daten Rillenbereiche 6.1 mit einer Rillentiefe dl > dO auf, die alternieren mit Rillenbereichen 6.2 mit einer gegenüber der Rillentiefe dl reduzierten Rillentiefe d2, wobei 0 < d2 < dO ist. Für den dargestellten, beispielhaften Fall ist dl = dO und d2 ≠ 0.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den ersten Kunststoff -Träger 1 der DVD-R gemäss Figur 1, wobei die Schnittlinie entlang der Mittellinie einer Rille der control-data- Zone verläuft. Aus diesem Schnitt ist die zwischen den zwei Werten dl und d2 alternierende Rillentiefe, die die abgelegten Daten kodiert, ersichtlich.
Figur 3 zeigt anhand der Zwischenprodukte (a), (b) und (c) und des Endproduktes (d) das Verfahren, mit dem ein Stamper hergestellt wird, der zur Herstellung des ersten Kunststoff -Trägers (1 in Figur 1) eines erfindungsgemässen Datenspeichers in einem Spritzgussyerfahren verwendet wird, wobei für die zu erstellenden Rillenstrukturen gilt: dl = dO und d2 ≠ 0. '
In einem ersten Schritt wird auf einer Glasscheibe 10 eine (obere) Resistschicht 11 aufgebracht (Zwischenprodukt (a)), wobei die Dicke der Resistschicht im wesentlichen gleich gross ist wie die Rillentiefe dO. Dann wird die Resistschicht 11 durch Belichten mit einem fokussierten Laserstrahl oder mit einem Elektronenstrahl und durch nachfolgendes Entwickeln strukturiert, derart, dass ein Positiv der gerillten Oberfläche des zu erstellenden Kunststoff -Trägers entsteht (Zwischenprodukt (b), quer zu den Rillen und entlang der Mittellinie einer Rille geschnitten dargestellt).
Für Rillen 5 und Rillenbereiche 6.1 mit den Rillentiefen dO und dl = dO wird die Resistschicht 11 derart belichtet, dass sie beim Entwickeln ganz, das heisst bis auf die Glasscheibe entfernt wird. Für Rillenbereiche 6.2 mit reduzierter Rillentiefe d2 wird der Resist mit einer reduzierten Leistung belichtet, derart, dass beim Belichten nur der äussere Teil der Resistschicht entfernt wird. Der Laser- oder Elektronenstrahl für die Belichtung der Resistschicht 11 wird also zwischen einer vorgegebenen Intensität und einer der vorgegebenen Intensität gegenüber reduzierten Intensität moduliert, wobei das Modulationsmuster den in der control-data-Zone zu speichernden Daten entspricht und im wesentlichen dasselbe ist wie das Modulationsmuster eines Schreibstrahles für ein Prerecording derselben Daten.
Die strukturierte Resistschicht 11 wird dann in an sich bekannter Weise durch Sputtering und anschliessende galvanische Abscheidung mit Metall, vorzugsweise Nickel beschichtet (Zwischenprodukt (c) mit Metallschicht 12). Dann wird die Metallschicht 12, die ein Negativ der gewünschten Rillenstruktur aufweist und den Stamper darstellt, von der Photoresistschicht 11 des Glasmasters getrennt.
Figur 4 zeigt ein analoges Verfahren zur Herstellung eines Stampers, der wiederum für die Herstellung eines ersten Kunststoff-Träges für einen erfindungsgemässen Datenspeicher verwendbar ist. In diesem Falle soll dl > dO sein. Die dargestellten Schnitte sind quer zu den Rillen gerichtet und betreffen sehr schematisch links und ganz rechts jeweils den frei beschreibbaren Teil des Speicherbereiches und dazwischen den vorgegebenen Teil, in dem die Rillen gemäss vorgegebenen Daten alternierende Rillentiefen aufweisen.
Die dargestellten Zwischenprodukte (a) und (b) sowie der Stamper (Endprodukt (d)) entsprechen den gleich bezeichneten Produkten gemäss Figur 3. Diese Zwischenprodukte bauen aber nicht wie in Figur 3 dargestellt auf einer einfachen Glasscheibe auf sondern auf einer in entsprechenden Schritten vorbereiteten Glasscheibe, wobei in diesen Schritten die Zwischenprodukte (al), (a2) und (a3) hergestellt werden. Auf der Glasscheibe 10 wird eine zusätzliche (untere) Resistschicht 11' aufgebracht (Zwischenprodukt (al)) und durch entsprechende Belichtung und Entwicklung im vorgegebenen Teil 20 des Speicherbereiches ganz entfernt (Zwischenprodukt (a2)). Die zusätzliche Resistschicht 11' hat eine Dicke, die gleich dl - dO ist. Zur Entfernung dieser zusätzlichen Resistschicht im vorgegebenen Teil 20 des Speicherbereiches wird ein Belichtungsstrahl wie für die Erstellung einer Rillenstruktur über die Resistschicht 11' geführt und der Resist dann entwickelt, wobei der Belichtungsstrahl einen grösseren Querschnitt hat, die Belichtungsintensität höher ist und/oder die Entwicklungszeit länger ist als für die Erstellung einer Rillenstruktur, so dass beim Entwickeln nicht eine Rillenstruktur entsteht sondern der Resist vollständig entfernt wird. Dann wird durch beispielsweise DC- oder RF-Sputtern, Plasmaabscheidung, thermische Verdampfung oder ein ähnliches Verfahren eine Zwischenschicht 21 auf dem zusätzlichen Resist 11' aufgebracht (Zwischenprodukt (a3)). Diese Zwischenschicht 21 ist derart zu wählen, dass sie insbesondere für den Entwickler der auf der Zwischenschicht aufzubringenden (obere) Resistschicht 11 nicht durchlässig ist. Die Zwischenschicht 21 besteht beispielsweise aus einem Metall (z.B. Titan) oder aus einem Metalloxid, -carbid oder -nitrid oder aus Siliziumoxid.
Die nach der Erstellung des Zwischenproduktes (a3) durchzuführenden Schritte sind dieselben wie für das in der Figur 3 dargestellte Verfahren. Die Resistschicht 11 wird aufgebracht (Dicke: dO, Zwischenprodukt (a)), strukturiert (Zwischenprodukt (b), Glasmaster), und mit Metall (z.B. Titan) beschichtet. Die vom Glasmaster abgetrennte Metallschicht 12 stellt den Stamper dar.
Die beiden Resistschichten 11 und 11' können aus demselben Resist-Material bestehen oder aus verschiedenen derartigen Materialien.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Einmal beschreibbarer, optischer Datenspeicher, der mindestens einen Kunststoff -Träger (1) mit einer einen Speicherbereich definierenden Rillenstruktur, eine Aufzeichnungsschicht (3) auf der Rillenstruktur und eine auf der Aufzeichnungsschicht (3) aufgetragene, reflektierende Schicht (4) aufweist, wobei in einem vorgegebenen Teil des Speicherbereiches vorgegebene Daten gespeichert sind und der Rest des Speicherbereiches frei beschreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenstruktur des frei beschreibbaren Teils des Speicherbereiches Rillen (5) einer vorgegebenen Rillentiefe (dO) aufweist und dass die Rillenstruktur des vorgegebenen Teils des Speicherbereiches Rillen (6.1, 6.2) aufweist, die eine gemäss den vorgegebenen Daten alternierende Rillentiefe (dl und d2) haben, wobei die eine Rillentiefe (dl) der vorgegebenen Rillentiefe (dO) entspricht oder grösser ist als diese und die andere Rillentiefe (d2) kleiner als die vorgegebene Rillentiefe (dO) ist.
2. Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine DVD- R ist und dass der vorgegebenen Teil des Speicherbereiches die standardmässig vorgegebene control-data-Zone ist.
3. Datenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Rillentiefe (dO) zwischen 150 und 220 nm liegt und dass die
Rillen des vorgegebenen Teils zwischen einer Rillentiefe (dl) von 180 bis 400 nm und einer anderen Rillentiefe von 0 bis 120 nm alternieren.
. Stamper für die Herstellung eines Kunststoff -Trägers (1) mit einer einen Speicherbereich definierenden Rillenstruktur für einen einmal beschreibbaren Datenspeicher, der den Kunststoff-Träger mit der Rillenstruktur, eine Aufzeichnungsschicht (3) auf der Rillenstruktur und eine auf der Aufzeichnungsschicht (3) aufgetragene, reflektierende Schicht (4) aufweist, wobei in einem vorgegebenen Teil des Speicherbereiches vorgegebene Daten gespeichert sind und der Rest des Speicherbereiches frei beschreibbar ist, welcher Stamper ein Negativ der Rillenstruktur aufweist dadurch gekennzeichnet, dass im Negativ der Rillenstruktur in dem frei beschreibbaren Teil des Speicherbereiches Rillen mit einer vorgegebenen Rillentiefe (dO) vorgebildet sind und in dem vorgegebenen Teil des Speicherbereiches Rillen mit in Rillenrichtung gemäss den vorgegebenen Daten alternierender Rillentiefe, wobei die eine Rillentiefe (dl) der vorgegebenen Rillentiefe (dO) entspricht oder grösser ist als diese und die andere Rillentiefe (d2) kleiner ist als die vorgegebene Rillentiefe (dO) .
Stamper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Negativ für einen Kunststoff-Träger einer DVD-R entspricht und der vorgegebene Teil des Speicherbereiches der control-data-Zone entspricht.
6. Stamper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Rillentiefe (dO) zwischen 150 und 220 nm liegt und von den alternierenden
Rillentiefen die eine Rillentiefe (dl) zwischen 180 und 400 nm und die andere Rillentiefe zwischen 0 bis 120 nm liegt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Stampers nach einem der Ansprüche 4 bis 6, auf welchem Stamper ein Negativ der Rillenstruktur eines herzustellenden Kunststoff-Trägers für einen einmal beschreibbaren, optischen Datenspeicher vorgebildet ist, wobei auf eine Glasscheibe (10) eine Resistschicht (11) aufgebracht wird, wobei die Resistschicht (11) durch Belichten mit Hilfe eines Belichtungsstahls und durch Entwickeln zu der genannten Rillenstruktur strukturiert wird, wobei auf der strukturierten Resistschicht (11) eine Metallbeschichtung (12) erstellt wird und wobei die Metallbeschichtung (12) von der Resistschicht (11) auf der Glasscheibe (10) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Belichtung der Resistschicht (11) für die Erstellung der Rillen des frei beschreibbaren Teils des Speicherbereiches die Intensität des Belichtungsstrahles konstant gehalten wird, derart, dass beim Entwickeln die Resistschicht (11) ganz entfernt wird, und dass bei der
Belichtung der Resistschicht (11) für die Erstellung der Rillen des vorgegebenen Teils des Speicherbereiches die Intensität des Belichtungsstrahles gemäss vorgegebener, in diesem Teil des Speicherbereiches zu speichernden Daten derart moduliert wird, dass beim Entwickeln die Resistschicht (11) in den Rillen den vorgegebenen Daten entsprechend alternierend ganz oder nur teilweise entfernt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Resistschicht (11) auf die Glasscheibe (10) eine zusätzliche Resistschicht (11') auf die Glasscheibe (10) aufgebracht wird, dass diese belichtet und entwickelt wird, derart, dass sie im frei beschreibbaren
Speicherbereich ganz aufrechterhalten und im vorgegebenen Teil (20) des Speicherbereichs vollständig entfernt wird, und dass auf der zusätzlichen Resistschicht (IT) eine Zwischenschicht (21) aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (21) durch DC- oder RF-Sputtern, Plasmaabscheidung oder thermische Verdampfung aufgebracht wird.
0. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (21) aus einem Metall oder aus einem Metalloxid, -carbid oder -nitrid oder aus Siliziumoxid besteht.
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