光碟基片的製作方法

2023-05-08 03:13:31

專利名稱：光碟基片的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有凸面(land)和凹槽的光碟基片，尤其涉及具有深度為λ/4n到λ/2n深凹槽的光碟基片，這裡λ是從光拾取器射出的雷射束波長，n是基片的折射率。
光碟是由盤播放器使用的信息記錄媒體，其以非接觸方式寫入和/或讀出信息。在有限數據記錄部分上高記錄密度的需要已經提出一種光碟基片，其使得數據能寫入在其凸面和凹槽兩者上。


圖1是採用凸面和凹槽記錄法的現有光碟基片的示意圖。如圖1所示，光碟基片1包含從光碟中心到外周螺旋形成的多個軌道，其交替形成了具有預定深度的多個凹槽3和具有與光碟基片表面相同水平面的多個凸面5。
特別是，2.6千兆字節DVD-RAM的格式薄提出凸面寬度和凹槽寬度的比應近似為50∶50。應用於這種具有上述結構的光碟的凸面和凹槽記錄法的優點在於凸面和凹槽之間的高度差減小了串擾，該串擾是從相鄰軌道產生的噪聲，以及在凸面和凹槽兩者上的寫入提高了記錄密度。凸面和凹槽記錄法的另一優點是與允許在凸面或者凹槽寫入的記錄法相比，其有較大的推挽信號幅度。該較大的推挽信號幅度是因為引起該推挽信號的光軌道間距是數據軌道間距一半那樣小。
對於具有上述結構光碟的高記錄密度，軌道間距(TP)一定要減小。在這種情況下，寫入射束點大小一定要減小以保持寫入和讀出特性。但是，隨著光DVD記錄容量的增加，相對於寫入射束點大小的相關軌道間距降低了，其示於表1，其引起涉及在相鄰軌道上擦除信號的「交叉擦除」，並且因此限制了記錄密度的提高。
表1
交叉擦除原因可概括為二個因素。一個是因相鄰軌道寫入束的熱吸收，另一個是在寫入期間對相鄰軌道的熱傳遞。在光碟記錄層之間的熱傳遞能夠通過將相鄰軌道進一步隔開來避免，該熱傳遞引起光碟的溫度增加。
這樣，已經提出了具有深凹槽的光碟。在諸如光碟的情況，通用光碟的凹槽深度大於凹槽深度Gd即λ/6n，這裡λ是光拾取器雷射束的波長，n是光碟基片的的折射率，其延伸方向了熱導距離並且又抑制了交叉擦除和串擾的發生。但是，深凹槽光碟的問題是跟蹤誤差信號的相位反轉，即所謂的在比預定深度低的深度的「推挽信號」。
圖2表示相對於凹槽深度的關於4.7千兆字節DVD-RAM的推挽比率(PPR)，分開(divided)的推挽比率(DPP)和在線軌道(on-track)比率(OTR)。
推挽信號的相位反轉意味著深凹槽是根據通用光碟凸面的跟蹤條件來跟蹤的，如圖1所示。由於對凸面和凹槽的跟蹤條件不能相同，參考圖1說明的DVD-RAM格式界定了凹槽的深度小於或等於λ/4n，這裡λ是光拾取器雷射束波長，n是光碟基片的折射率，其使對於凸面和凹槽的推挽信號的相位相同。
串擾信號和推挽信號是受到凹槽傾斜角θ的影響。如圖4中所示，凹槽的傾斜角θ指的是在凸面或凹槽橫向延伸方向和凹槽側壁延伸方向之間的角度。
圖3表示採用數值孔徑(NA)為0.6的物鏡的光拾取器相對於當凹槽傾斜角θ為60°和80°時的凹槽深度的串擾和推挽信號。圖3中，A和B分別表示在凹槽傾斜角θ為60°和80°時的串擾信號。C和D分別表示在凹槽傾斜角θ為60°和80°時的推挽信號。
對於圖3的結果，凹槽深度已經基於入射雷射束的波長(λ)和盤基片的折射率(n)做了歸一化。圖3中，推挽信號0處的水平面虛線表示λ/4n的光學凹槽深度。因此，可歸納為對預定雷射束波長的光學凹槽深度依賴於凹槽傾斜角度θ變化，甚至在相同實際凹槽深度時也是如此。另外，正如前述，推挽信號的相位在λ/4n光學凹槽深度附近反相。此外，深凹槽推挽信號依賴於凹槽的傾斜角θ變化。
圖3示出當凹槽的實際深度小時，與凹槽深度的影響比較而言，凹槽傾斜角θ對推挽信號和串擾信號變化的影響是忽略不計的。但是，隨著凹槽實際深度的增加，推挽信號和串擾信號相對於凹槽傾斜角θ即60°和80°的變化增加。
為解決上述問題，本發明的目的是提供具有深凹槽的光碟基片，該深凹槽具有λ/4n或更大的深度，這裡λ是來自光拾取器雷射束的波長，n是基片的折射率，其導致改善串擾和交叉擦除特性。
本發明的目的是通過利用凸面和凹槽記錄的光碟基片實現的，包括多個具有預定深度的深凹槽，各個深凹槽(individual deep grooves)具有以角度θ傾斜的側壁；和多個具有與基片表面成相同水平面的凸面，其中用於最小串擾的凹槽的深度D是由下述數學關係[1]確定的D＝0.4022-0.4574×A+0.6458×A2[1]這裡D＝實際凹槽深度×n/λA=NATP1sin2]]>TR表示盤基片的軌道間距，NA表示光拾取器物鏡的數值孔徑，θ是凸面或凹槽的橫向延伸方向和凹槽側壁延伸方向之間的凹槽傾斜角，λ是光拾取器雷射束的波長；和n是基片的折射率。
通過參考附圖詳細說明一優選實施例使本發明上述目的和優點將變得更為清楚。其中；圖1是採用凸面-凹槽記錄法的傳統光碟基片的剖視圖；圖2表示對於4.7千兆字節DVD-RAM對於凹槽深度的推挽比率(PPR)，分離推挽比率(DPP)，在線軌道比率(OTR)；圖3表示當凹槽傾斜角θ為60°和80°時相對於凹槽深度的光學拾取器的串擾信號和推挽信號，該光學拾取器採用數值孔徑(NA)為0.6的物鏡；
圖4表示當軌道間距在0.26，0.30，0.34和0.40μm變化及凹槽傾斜角為60°和80°時相對於凹槽深度的串擾信號；圖5表示當物鏡數值孔徑在0.60，0.63，0.65和0.67變化時相對於凹槽深度的串擾信號；圖6表示說明由示波器測量的具有淺凹槽之基片的抖動特性的波形；和圖7表示說明由示波器測量的根據本發明具有深凹槽之基片的抖動特性的波形。
類似於參考圖1說明的傳統光碟，根據本發明的基片包括多個具有預定深度的深凹槽和多個具有與基片表面相同水平面的凸面。凹槽具有按角θ傾斜的側壁。
本發明涉及基於實驗結果使用數學關係來界定基片深凹槽的深度和傾斜角θ，涉及在具有大於和等於λ/4n深度的深凹槽結構中改善串擾、交叉擦除和跟蹤特性，這裡λ是光學拾取器雷射束的波長，n是基片的折射率。
實驗結果示於圖4和5中。圖4表示當軌道間距按0.26，0.30，0.34和0.40μm(微米)變化及凹槽傾斜角在60°和80°時相對於凹槽深度的串擾信號。對於該實驗，波長為410nm(納米)的雷射束照射到盤上並且使用了數值孔徑為0.65的物鏡。
圖5表示當物鏡數值孔徑按0.60，0.63，0.65和0 67變化時相對於凹槽深度的串擾信號。在觀測時，輻射雷射束波長為410nm，盤軌道間距(TP)為0.34μm，凹槽傾斜角θ為70°。
如圖4和5所示，凹槽深度和傾斜角，軌道間距和NA影響著來自相鄰軌道之串擾的發生。這些因素對串擾的影響將定性地概括如下。首先，對於凹槽深度，其為影響串擾的最大因素，如圖4所示，串擾偏移(offset)點存在於各個相對淺和深凹槽範圍。凹槽中，較小軌道間距和較大凹槽傾斜角移動最小串擾點向上接近基片表面。同時，較大的NA使最小串擾點趨於向下移動，並且對最小串擾要求較深的凹槽。另外，與較小NA比較，最小串擾的凹槽深度範圍(margin)在較大NA時較寬。
凹槽深度、軌道間距、凹槽傾斜角和NA相對於串擾特別是對於最小串擾的上述定性關係可以表示為下面的數學關係[1]。對於數學關係[1]，NA從0.6變到0.67，軌道間距從0.26變到0.40μm，凹槽傾斜角從50變到88°以此確定深凹槽中的最小串擾深度。
D＝0.4022-0.4574×A+0.6458×A2[1]這裡
A=NATP1sin2,]]>和θ是在凸面或凹槽橫向延伸方向和凹槽側壁延伸方向之間的凹槽的傾斜角。
由於上述數學關係實際上並不適用於整個凹槽深度範圍，希望定義一個有效凹槽深度Deff，在此深度至少不會發生推挽信號的相位反轉，這些是以滿足數量關係[1]的凹槽深度D為基礎的。特別是，在推挽信號具有零值的凹槽深度和最小串擾深度之間的最小差值近似為15nm，按歸一化單位的值近似為0.0844，因此來自最小串擾深度的在±0.0844·NA的凹槽深度區能被設定為深凹槽中的串擾偏移區。有效凹槽深度Deff能由下述數學關係[2]表示Deff＝D±0.844·NA [2]凹槽的軌道間距和傾斜角範圍按如下確定。首先，根據本發明基片的軌道間距下限一定要等於凸面或凹槽記錄部分的寬度，其大於或等於記錄標記的寬度。軌道間距的上限變化依賴於凹槽傾斜角θ。根據這一點，相對於最小記錄標記寬度的軌道間距，以及凹槽的角度一定要滿足下述關係[3]tanDTP-Wm........[3]]]>這裡Wm是最小記錄標記的寬度。
對根據本發明的這種深凹槽結構的另一個考慮是串擾最小深度。串擾最小深度還受到軌道間距和凹槽傾斜角的影響。但是，如果串擾最小深度大於凹槽的預定深度，則推挽信號將變得太小而不能跟蹤。例如，如果凹槽深度大於或等於135nm，則推挽信號降低到0.2或更小，其導致跟蹤失效。對這種情況，考慮到由關係[2]確定的範圍值，串擾最小深度確定為120nm。因此，軌道間距和凹槽的傾斜角最好要滿足下述關係[4]sin21.25NATP......[4]]]>凹槽傾斜角和軌道間距最好被確定在滿足關係[3]和[4]兩者條件的範圍內。
另外，凹槽傾斜角上限不能大於或等於90°。根據光記錄系統條件例如為記錄容量和編碼條件來確定軌道間距的上限，其由下式[5]表示
這裡光碟上可記錄區面積是π(Ro2-Ri2)
和要求數據總量是用戶數據×冗餘數據×備用區(spare region)，並且這裡Ro和Ri是光碟上可記錄區的外半徑和內半徑，m是每個最小標記信道位數，k是每個字節信道位數。
對於具有每個扇區2697位元組之扇區結構的4.7千兆字節DVD-RAM標準，記錄直徑為24100到57500μm和備用區為3％，假定對於數學關係[4]，雷射束波長是400nm，數值孔徑是0.6，對於15千兆字節數據存儲，軌道間距能被加寬到0.473μm。另外，如果雷射束波長是400nm和NA是0.65，則對18千兆字節數據存儲該軌道間距能夠被增加到0.427μm。
圖6和7是表示由示波器測量的在80°傾斜角時分別對淺凹槽和深凹槽的抖動特性的波形。
表2表示抖動特性在與凹槽相同角度傾斜的淺凹槽和深凹槽之間是類似的。
表2
僅僅通過改變首部坑(header pit)位置由深凹槽避免推挽信號相位反轉，根據本發明具有深凹槽的基片能夠與4.7千兆字節DVD-RAM兼容。
在根據本發明的基片中，使用數學關係[1]到[4]來界定凹槽的深度和傾斜角，使得對於15千兆字節或18千兆字節光碟，最大軌道間距能被增加到近似為0.42μm或更多，並具有改善的串擾、交叉擦除和跟蹤特性。
儘管是參考其優選實例已經表示和說明了本發明，但本領域技術人員會理解，在不脫離如所附權利要求限定的本發明構思和範圍的情況下，可對其中的形式和細節進行各種變化。
權利要求
1.一種用於凸面和凹槽記錄的光碟基片，包括多個具有預定深度的深凹槽，各個深凹槽具有按θ角傾斜的側壁；和具有與基片表面相同水平面的多個凸面；其中用於最小串擾的凹槽深度D是由下述數學關係[1]確定的D＝0.4022-0.4574×A+0.6458×A2[1]這裡
A=NATP1sin2]]>TR表示盤基片的軌道間距，NA表示光拾取器物鏡的數值孔徑，θ是在凸面或凹槽的橫向延伸方向和凹槽側壁延伸方向之間凹槽傾斜角，λ是光拾取器雷射束波長；和n是基片的折射率。
2.如權利要求1所述的光碟基片，其中有效凹槽深度Deff是由下述數學關係[2]確定的；Deff＝D±0.844·NA[2]
3.如權利要求1或2所述的光碟基片，其中軌道間距TR和凹槽傾斜角θ滿足下述關係[3]和[4]tanDTP-Wm.......[3]]]>這裡Wm是最小記錄標記的寬度，和sin21.25NATP........[4]]]>
全文摘要
具有深度為λ/4n到λ/2n的深凹槽的光碟基片,這裡λ是光拾取器雷射束波長,n是基片的折射率。光碟基片包括:多個具有預定深度的深凹槽,各個深凹槽具有以θ角傾斜的側壁,和多個具有與基片表面相同水平面的凸面,其中用於最小串擾的凹槽深度D是由下述數學關係確定:D=0.4022—0.4574×A+0.6458×A
文檔編號G11B7/24GK1273416SQ0011923
公開日2000年11月15日 申請日期2000年3月25日 優先權日1999年3月25日
發明者尹鬥燮, 樸彰民 申請人:三星電子株式會社