專利名稱：雙堆棧光學數(shù)據存儲介質及其使用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過經由第一輻射束入射面進入介質的聚焦輻射束進行記錄和讀取的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，所述介質至少包含第一襯底，該第一襯底的至少一側帶有-第一層堆棧，包含第一信息層，-第二層堆棧，包含第二信息層，所述第二層堆棧存在于比第一層堆棧距第一輻射束入射面更遠的位置，-第一層堆棧和第二層堆棧之間的第一透明間隔層。
本發(fā)明還涉及了這樣的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質的使用。
在日本專利申請JP-11066622中公知了開始段落所述的光學記錄介質的實施例。
只讀數(shù)字多功能光盤(DVD-ROM)已經被證實是一種非常成功的光學存儲介質。DVD-ROM標準規(guī)范描述了單堆棧光盤(A型；數(shù)據容量＝4.7GB)和雙堆棧光盤(C型；數(shù)據容量＝8.5GB)。與A型和C型DVD-ROM標準兼容的一次寫和/或可重寫介質是令人非常滿意。此外，還描述了單堆棧光盤雙面類型(B型；數(shù)據容量＝9.4GB)和雙堆棧光盤雙面類型(D型；數(shù)據容量＝17.0GB)。與DVD-ROM標準兼容的可記錄和/或可重寫介質也是非常令人滿意的。近來，已介紹了一種具有甚至更高存儲容量的被稱作藍光光盤(BD)的新格式。該系統(tǒng)采用了藍色輻射束的波長和聚焦輻射束的相對高的數(shù)值孔徑。對于該格式，還將介紹一次寫(R)和可重寫(RW)類型。
對于單堆棧DVD(A型)，已經定義了兼容的可記錄格式(DVD+R)和幾乎兼容的可重寫格式(DVD+RW)。對于雙堆棧DVD(C型)，在本發(fā)明申請人提交的非提前公開的(non-prepublished)歐洲專利申請no.02075226.7(PHNL020086)中已介紹了基于染料材料的可兼容的雙堆?？捎涗汥VD(+R)介質。雙堆?？芍貙慏VD(+RW)介質也是可行的，但是因為其使用的可重寫材料(比如相變化材料)的受限的反射和透射，所以看來并不能制造出與DVD-ROM標準兼容的這樣的介質。同單層DVD+R相比較，雙堆棧DVD+R的數(shù)據容量的增加以及其與只讀標準的兼容性是明顯有利的。由于兼容性的原因，對于第二層堆棧來講需要足夠的反射和足夠的調制。使用有機染料材料可以滿足這些要求。然而，產生基于染料材料的第二層堆棧要包括至少三個沉積步驟1)(金屬)鏡的沉積，例如，通過濺射；2)染料層的沉積，例如，通過旋轉涂膜或者蒸發(fā)；3)保護性覆蓋層的沉積，例如通過旋轉涂膜或者濺射。通常用于如DVD+RW的可重寫介質中的帶有電介質干涉層的無機相變堆棧(替代基于染料的可記錄堆棧的)的使用，由于它涉及至少四個層的濺射的事實而從成本的觀點來看并不是非常具有吸引力。此外，使用這種類型的無機可記錄堆棧來共同滿足反射和調制規(guī)定仍然存在著問題。
本發(fā)明的一個目標是提供開始段落中提及類型的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，其同所述介質的雙堆棧ROM類型兼容且具有簡單的第二層堆棧。
該目標可以通過根據本發(fā)明的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質得以實現(xiàn)，其特征在于，第一信息層從由只讀層和有機一次寫層構成的類型組中選擇，第二層堆棧由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成。由于對于第二層隊堆棧不存在透射要求，因此可以使用除了有機染料之外的材料來滿足第二層堆棧的反射和調制需要。當然，從生產和/或成本和/或可靠性的觀點來看，基于該材料的堆棧同基于有機染料材料的堆棧相比必需具有同等或者更大的吸引力。金屬或合金層的沉積是一種常用的技術，并且通常可以在專用于隨后金屬或金屬合金層的沉積的濺射設備中得到非常有效地實施。使用單個濺射設備可以沉積三層。對于第二層堆棧的沉積不需要從干處理到濕處理的轉換。這是使用不能通過濺射過程沉積的有機染料層的一個明顯的優(yōu)勢。申請人已經認識到，使用最多三個無機金屬層堆棧的介質的第二層堆棧設計是可能的，這樣滿足了這種堆棧的要求使得與所述介質的雙層ROM類型兼容。
申請人還進一步認識到雙堆?？捎涗浖匆淮螌懡橘|的問題在于，制造者要求放在介質上的預記錄的只讀數(shù)據必需依照順序逐個介質的進行寫入。通過提供其中第一和第二信息層之一為帶有預凸起信息的只讀層(例如在普通DVD-ROM中)的介質，這個問題可得到解決。申請人進一步認識到，利用根據該發(fā)明的記錄層的不同類型的結合仍然可能得到與例如雙層(＝雙堆棧)DVD-ROM標準兼容的雙堆棧介質。例如，C型DVD-ROM標準的重要參數(shù)是存儲層的反射率，該反射率對于兩層中的每層來講必須在18％至30％之間。因此，最靠近可兼容雙堆棧DVD+R介質的輻射束入射面的第一信息層應該具有高透射、充分反射和低吸收。對于基于例如染料材料的一次寫層或只讀層可以滿足這些標準，但是具有相對高的光學吸收的金屬一次寫層來講不能滿足這些標準。換句話說，第一信息層是一次寫層例如具有相對低吸收的基于染料的層，或者是只讀ROM層(低吸收)，而第二層堆棧是根據本發(fā)明的堆棧。需要注意的是對于第一信息層，在輻射束波長處具有相對低吸收的任何類型的有機層都是適合的，對于染料層沒有特別的限制。
在一實施例中，第二層堆棧是相變合金層和金屬反射層的雙層，金屬反射層存在于比相變合金層距離輻射束入射面更近的位置。無機第二層堆?？梢杂蓛蓚€濺射層構成，例如為提高反射率，在相變層之上具有金屬層。
在一實施例中，金屬反射層主要包含Al。對于金屬層，在將第二層堆棧同第一層堆棧結合起來之前，由于鋁(Al)暴露在空氣或者氧化環(huán)境中形成了一個非常薄的、封閉的、化學惰性的氧化鋁層，而受到特別的關注。這種氧化鋁層的特殊屬性消除了沉積附加保護覆蓋層的需要。
優(yōu)選的相變層是包含Sb和Te的合金。該合成物的相變層相對容易沉積。優(yōu)選的合成物是Sb2Te3和材料的屬性為廣為人知的穩(wěn)定的化合物。所述無機堆棧的物理記錄機制可包括標記形成，該標記是在溫度升高時的寫入期間通過合金和/或相變和/或燒結和/或分離和/或氣泡生成和/或燒蝕和/或空穴生成來形成。
優(yōu)選的Al層厚度在5-10nm范圍中選擇，相變層的厚度在10-40nm范圍中選擇。這些范圍內的層的厚度提供了可寫性、敏感度和反射率的最佳特性?？蓪懶岳珀P系到所寫標記的調制深度，也就是在通過聚焦輻射束的斑點讀取時堆棧中的堆棧未寫部分和所寫標記之間的反射標準差。
在一特殊的實施例中，該介質還包含同第一輻射束入射面相對的第二輻射束入射面，和
-第三層堆棧，其包含了從只讀層和有機一次寫層構成的組中選取的第三信息層，-第四層堆棧，其存在于比第三層堆棧距離第二輻射束入射面更遠的位置，所述第四層堆棧由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成，和-第三層堆棧和第四層堆棧之間的第二透明間隔層。單面雙堆棧光學數(shù)據存儲介質的最大數(shù)據容量受到限制，比如對于DVD為8.5GB。為了在一張光盤上以DVD格式存儲包括額外特性的兩種類型的電影(例如像在美國分配的電影通常采用的全屏幕型和寬屏幕型)，8.5GB的存儲容量通常是不夠的。因此，提出了可兼容的雙面雙堆棧光學記錄介質。所提出的介質同其只讀類型例如D型DVD-ROM標準相兼容，從而具有兩倍的總存儲容量，例如在D型DVD-ROM的情況下為17.0GB。
對于與雙堆棧DVD-ROM規(guī)范兼容的光學數(shù)據存儲介質，在輻射束的波長近似655nm時，其堆棧的有效反射率至少為0.18。
對于與雙堆棧BD規(guī)范兼容的光學數(shù)據存儲介質，在輻射束的波長近似405nm時，雙層BD-RW的堆棧的有效反射水平在0.04至0.08的范圍之間，單層BD-RW的堆棧的有效反射水平在0.12至0.24的范圍之間。
結合附圖，將更加詳細闡述本發(fā)明，其中

圖1示出根據本發(fā)明的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質的實施例的示意布局圖，圖2示出根據本發(fā)明的雙面雙堆棧光學數(shù)據存儲介質的實施例的示意布局圖。
在圖1中示出通過聚焦輻射束29進行記錄和讀取的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質30。輻射束29經第一輻射束入射面21進入該介質30。該介質包含至少第一襯底1a，該第一襯底1a至少一側上帶有包含第一信息層3的第一層堆棧2、和第二層堆棧5，該第二層堆棧5存在于比第一層堆棧2距離第一輻射束入射面21更遠的位置。第一透明間隔層4存在于第一層堆棧2和第二層堆棧5之間。第一信息層3為只讀層或有機一次寫層，而第二層堆棧5由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成?，F(xiàn)在將更加詳細討論該實施例。
襯底1a在第一層堆棧2一側的表面上有伺服預刻溝槽或引導溝槽圖案，并且該襯底1a由聚碳酸酯(n＝1.58)制成，其厚度為580μm。伺服預刻溝槽用來在記錄和/或讀取期間引導聚焦輻射束29。第一層堆棧2是一次寫堆棧，其包含由厚度為90nm的花青染料或偶氮染料(n＝2.2；k＝0.01)制成的第一信息層3。該染料可以通過旋轉涂膜或蒸發(fā)進行沉積。厚度為8nm的Au(n＝0.28；k＝3.9)的半透明反射層存在于第一信息層3和間隔層4之間，并通過例如濺射來沉積。第一透明間隔層4由厚度為40-60μm的可固化UV樹脂或壓敏粘合劑(PSA)(n＝1.5)制成。第二層堆棧5是厚度為12nm的Sb2Te3(n＝2.9；k＝4.8)的相變合金層6b和厚度為6nm的Al(n＝1.97；k＝7.83)的金屬反射層6a的雙層。金屬反射Al層6a存在于比相變合金Sb2Te3層6b距離輻射束入射面21更近的位置。由聚碳酸酯(n＝1.58)制成的厚度為580μm的第二襯底1b同第二層堆棧5相鄰。襯底1b在第二層堆棧5的一側的表面上有伺服預刻溝槽或引導溝槽圖案。
所列光學參數(shù)n和k是輻射束波長λ＝655nm時的情況。計算出的反射和透射為第一層堆棧2反射(R1)＝20％透射(T1)＝64％源自第一層堆棧2的有效反射＝R1＝20％第二層堆棧5反射(R2)＝62％源自第二層堆棧5的有效反射＝T1×T1×R2＝25％完全與DVD-ROM標準兼容的兩層的有效反射18％＜R＜30％。
本實施例的一個變型中，第一層堆棧包含只讀信息層。這樣的信息層例如為沉積在預刻溝槽圖案中的11nm的Au層。這種情況下，R1＝22％、T1＝61％、R2＝62％并且源自第二層堆棧5的有效反射＝T1×T1×R2＝23％。
注意到，襯底1a可以用相對薄的、例如100μm的已旋轉涂膜和已固化的UV可固化材料的覆蓋層或帶有壓敏粘合劑(PSA)的塑料板替代。這樣的覆蓋層例如用于光學數(shù)據存儲介質的高密度BD類型。
在圖2中示出與D型DVD-ROM標準兼容的雙面雙堆棧光學數(shù)據存儲介質30。參考標記1a、21、2、3、5、6a、6b對應于圖1的描述。第一透明間隔層4由UV可固化樹脂制成，且在第二層堆棧5一側的表面帶有伺服預刻溝槽或引導溝槽圖案。圖1的襯底1b可以由耦合層12替代。該介質還包含了同第一輻射束入射面21相對的第二輻射束入射面22，用于在第三層堆棧7中進行記錄和讀取，該第三層堆棧7包含了從只讀層和有機一次寫層構成的組中選擇的第三信息層8，并且該介質包含第四層堆棧10，其存在于比第三層堆棧7距離第二輻射束入射面更遠的位置。該第四層堆棧10由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成。
第二透明間隔層9存在于第三層堆棧7和第四層堆棧10之間。層和堆棧1b、7、8、9、10、11a和11b分別同層和堆棧1a、2、3、4、5、6a、6b相同。因此，雙面雙堆棧介質配備有兩面相同的設計，其兩面通過可以是厚度為20-300μm的PSA的耦合層12結合在一起。耦合層12的厚度可以根據襯底1a、1b和間隔層4和9的厚度進行調整，以便使介質30的總厚度不超過DVD光盤標準中規(guī)定的最大厚度、也就是1500μm。但是，為防止用于在信息層中進行讀取和寫入的聚焦輻射束29中出現(xiàn)過大的光學像差，襯底的厚度范圍也受到限制。
第二層堆棧5的預刻溝槽(或引導溝槽)和第四層堆棧10也存在于耦合層12中，該情況下耦合層可由雙面均帶有預刻溝槽的塑料板構成。這種情況下，間隔層4和9可由不帶預刻溝槽的UV可固化樹脂或壓敏粘合劑(PSA)構成。
兩個覆蓋層存在于圖2的襯底1a和1b的位置且至少一個襯底(例如1a或1a/1b)存在于第二和第四層堆棧5和10而不是耦合層12之間的情況下，雙面BD類型也是可能的。
應當注意到的是上面討論的實施例闡述了而并非限制了本發(fā)明，在沒有脫離所附權利要求的范圍的情況下，那些本領域的技術人員能夠設計出許多可以替代的實施例。在權利要求中，在括號之間放置的任何參考標記也不構成對本權利要求的限制。詞語“包含”并不將權利要求中所列的元件和步驟之外的其他元件和步驟的出現(xiàn)排除在外。元件前面的詞語“一個”并不排除多個這樣的元件的出現(xiàn)。事實上在彼此不同的從屬權利要求中引用的某種措施并不表明這些措施的結合不能有效的使用。
根據本發(fā)明，描述了通過聚焦輻射束進行記錄和讀取的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質。輻射束經過第一輻射束入射面進入該介質。該介質包含至少第一襯底，該第一襯底的至少一側帶有包含第一信息層的第一層堆棧、和包含第二信息層的第二層堆棧。第二層堆棧存在于比第一層堆棧距離第一輻射束入射面更遠的位置。第一透明間隔層存在于第一層堆棧和第二層堆棧之間。第一信息層是只讀類型層或有機一次寫類型層，且第二層堆棧由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成。這樣就得到了一種光學數(shù)據存儲介質，該光學數(shù)據存儲介質同所述介質的雙堆棧ROM類型兼容并有簡單的第二層堆棧。
權利要求
1.通過經由第一輻射束入射面進入介質的聚焦輻射束進行記錄和讀取的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，所述介質具有至少第一襯底，該第一襯底的至少一側帶有-第一層堆棧，其包含第一信息層，-第二層堆棧，其包含第二信息層，所述第二層堆棧存在于比第一層堆棧距離第一輻射束入射面更遠的位置，-在第一層堆棧和第二層堆棧之間的第一透明間隔層，其特征在于第一信息層是從由只讀層和有機一次寫層構成的類型組中選出的層，且第二層堆棧由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成。
2.權利要求1中所述的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，其中第二層堆棧是相變合金層和金屬反射層的雙層，所述金屬反射層存在于比相變合金層距離輻射束入射面更近的位置。
3.權利要求1或2中任何一項所述的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，其中金屬反射層主要包含Al。
4.權利要求1-3中任何一項所述的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，其中相變層是含有Sb和Te的合金。
5.權利要求3和4中所述的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，其中Al層的厚度在5-10nm的范圍中選擇，而相變層的厚度在10-40nm的范圍中選擇。
6.權利要求1-5中任何一項所述的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，其中介質還包含同第一輻射束入射面相對的第二輻射束入射面，和-第三層堆棧，其包含從由只讀層和有機一次寫層構成的組中選擇的第三信息層，-第四層堆棧，其存在于比第三層堆棧距離第二輻射束入射面更遠的位置，所述第四層堆棧由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成，和-在第三層堆棧和第四層堆棧之間的第二透明間隔層。
7.權利要求1-6中任何一項所述的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質，其中在輻射束的波長為近似655nm時，所述堆棧的有效反射水平至少為0.18。
8.前述權利要求中任何一項所述的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質在適于讀取所述介質的雙堆棧ROM類型的光學數(shù)據存儲裝置中的使用。
全文摘要
描述了一種通過聚焦輻射束(29)記錄和讀取的雙堆棧光學數(shù)據存儲介質(30)。所述輻射束經由第一輻射束入射面(21)進入該介質(30)。該介質包含至少第一襯底(1a)，該第一襯底(1a)的至少一側帶有包含第一信息層(3)的第一層堆棧(2)，和包含第二信息層的第二層堆棧(5)。第二層堆棧(5)存在于比第一層堆棧(2)距離第一輻射束入射面(21)更遠的位置。第一透明間隔層(4)存在于第一層堆棧(2)和第二層堆棧(5)之間。第一信息層(3)為只讀類型層或有機一次寫類型層，所述第二層堆棧(5)由最多三個相鄰的無機金屬材料層構成。這樣就得到了一種光學數(shù)據存儲介質(30)，該光學數(shù)據存儲介質(30)同所述介質的雙堆棧ROM類型兼容并有簡單的第二層堆棧(5)。
文檔編號G11B7/246GK1729523SQ200380106624
公開日2006年2月1日 申請日期2003年11月19日 優(yōu)先權日2002年12月19日
發(fā)明者R·J·A·范登奧特拉亞爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司