DE3824889A1 - Optical recording carrier - Google Patents

Optical recording carrier

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DE3824889A1
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Wolfgang Dipl Ing Pilz
Gerhard Dipl Chem Lorenz
Ingo Dipl Chem Dr Hussla
Norbert Dipl Ing Weimer
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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    • G—PHYSICS
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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
    • G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Abstract

In an optical recording carrier, for example an audio, video or ROM compact disc, consisting of a substrate (15) of silicate glass having a multiplicity of pits cut into the substrate (15) and having a layer (16) which firmly adheres to one side face of the substrate, reflects light and covers the pits, the pits are formed into the substrate (15) by means of a vacuum etching process, preferably a plasma-assisted etching process, for which purpose the silicate glass disc is, in a first process step, coated on one side with a photoresist, then covered by a mask having the pattern for the pits and exposed, and finally the exposed photoresist layer is developed and, in a second process step, subjected in a vacuum chamber (3) to a plasma-assisted etching process and finally, in a third process step, freed of the residues of the photoresist or of the mask by a wet etching process, and a light-reflecting layer is then vapour-deposited thereon. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Aufzeichnungsträ­ ger, insbesondere eine Audio, Video oder ROM Compact Disk, bestehend aus einem Substrat aus einem durchscheinenden Werkstoff, mit einer Vielzahl von in das Substrat einge­ formten oder eingeschnittenen Vertiefungen, sogenannten Pits, und mit einer auf der einen Seitenfläche des Sub­ strats festhaftenden, das Licht reflektierenden, die Pits überziehenden Schicht.The invention relates to an optical recording medium ger, especially an audio, video or ROM compact disk, consisting of a substrate made of a translucent Material, with a variety of in the substrate shaped or incised depressions, so-called Pits, and with one on one side of the sub strats adherent, the light reflecting, the pits coating layer.

Es sind Disks der in Frage stehenden Art allgemein be­ kannt, deren Substrat oder kreisscheibenförmiger Aufzeich­ nungsträger aus einem Kunststoff gefertigt ist, wobei die Pits mit Hilfe einer Masterdisk eingepreßt werden, bevor die Substrate dann in einer Hochvakuumkammer mit einer Schicht Aluminium bedampft und die aufgedampfte Aluminium­ schicht noch mit einem Lack überzogen wird, der die Metallschicht vor Korrosion schützt, so daß die fertigen Disks relativ unempfindlich gegen Berührung bzw. Hand­ schweiß sind. Diese Disks haben den Nachteil, daß sich nur vergleichsweise wenige Pits auf ihr unterbringen lassen, so daß die Informationsdichte nur durchschnittlich ist.Discs of the type in question are generally used knows the substrate or circular disk-shaped record is made of a plastic, the Pits are pressed in using a master disc before the substrates then in a high vacuum chamber with a Layer aluminum vaporized and the evaporated aluminum layer is still covered with a varnish that the  Metal layer protects against corrosion, so that the finished Discs relatively insensitive to touch or hand are sweaty. The disadvantage of these discs is that only have comparatively few pits placed on it, so the information density is only average.

Weiterhin ist ein optischer Aufzeichnungsträger bekannt (US 42 41 355), bei dem ein Substrat aus durchscheinendem Glas vorgesehen ist, das einseitig mit einer ersten, das Licht reflektierenden Schicht, beispielsweise aus Gold, überzogen ist, auf die eine zweite Schicht aus einer das Licht absorbierenden Farbe, z.B. aus einem Phthalocyanin­ farbstoff, aufgebracht ist. Mit Hilfe eines Laserstrahls kann die lichtabsorbierende Schicht örtlich verdampft werden, so daß Aussparungen oder Pits entstehen, durch die ein Lichtstrahl auf die lichtreflektierende Schicht fallen kann. Mit einer geeigneten Anordnung, Anzahl und Größe von Pits stellt das so beschichtete Substrat einen sehr leistungsfähigen Aufzeichnungsträger dar. Dieser bekannte Aufzeichnungsträger hat jedoch insbesondere den Nachteil, daß die aufgetragenen Schichten außerordentlich empfind­ lich gegen mechanische Beschädigungen sind. Außerdem ist dieses bekannte Herstellungsverfahren sehr langwierig und aufwendig und damit auch teuer.An optical recording medium is also known (US 42 41 355), in which a substrate made of translucent Glass is provided on one side with a first one Light reflecting layer, for example made of gold, is coated on which a second layer of the one Light absorbing paint, e.g. from a phthalocyanine dye, is applied. With the help of a laser beam the light absorbing layer can evaporate locally be, so that recesses or pits arise through which a beam of light falls on the light reflecting layer can. With a suitable arrangement, number and size of The substrate thus coated pits a very powerful record carrier. This well-known However, recording media has the particular disadvantage that that the applied layers are extremely sensitive against mechanical damage. Besides, is this known manufacturing process is very lengthy and complex and therefore also expensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufzeichnungsträger zu schaffen, der bei hoher Unempfindlichkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen und höheren Temperaturen mit einer besonders hohen Zahl von Pits versehen werden kann, so daß der Aufzeichnungs­ träger letztlich eine hohe Informationsdichte ermöglicht. Das Verfahren zur Herstellung und auch die erforderliche Vorrichtung sollen in der Praxis gut beherrschbar sein, eine preiswerte und auch eine automatisierte Herstellung ermöglichen. Schließlich soll der für das Substrat ver­ wendete Werkstoff billig, jederzeit verfügbar und auch alterungsbeständig sein.The present invention is based on the object to create a record carrier that at high Insensitivity to mechanical damage and higher temperatures with a particularly high number can be provided by pits, so that the recording supports a high density of information. The manufacturing process and also the required The device should be easy to control in practice, an inexpensive and also an automated production  enable. Finally, the ver for the substrate applied material cheap, available at any time and also be resistant to aging.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Substrat aus einem Silicatglas, vorzugsweise aus einem Alumo-Silicatglas, wie es unter der Bezeichnung "Sodalime­ glas" im Handel ist, gebildet ist und die Pits mit Hilfe eines Vakuum-Ätzverfahrens, vorzugsweise einem plasma­ unterstützten Ätzverfahren, in das Substrat eingeformt werden, wobei die erhabenen Partien des Substrats zwischen den einzelnen Pits (die sogenannten Spaces) während des Ätzverfahrens mit einer Lackschicht abgedeckt sind.According to the invention this object is achieved in that the Silicate glass substrate, preferably a Alumo-silicate glass, as it is called "Sodalime glas "is on the market, is formed and the pits with the help a vacuum etching process, preferably a plasma supported etching process, molded into the substrate be, the raised portions of the substrate between the individual pits (the so-called spaces) during the Etching process are covered with a layer of lacquer.

Vorzugsweise findet ein Verfahren Anwendung, bei dem das aus dem Silicatglas gebildete Substrat in einem ersten Verfahrensschritt in an sich bekannter Weise einseitig mit einem Fotolack beschichtet, danach von einer das Muster für die Pits aufweisenden Maske abgedeckt und belichtet, entwickelt und schließlich getrocknet wird, so daß das Substrat von einer perforierten Lackschicht von etwa 120-300 nm Dicke überzogen ist; in einem zweiten Verfah­ rensschritt ist das Substrat in einer Vakuumkammer einem plasmaunterstützten Ätzverfahren ausgesetzt, wobei das Substrat in einem dritten Verfahrensschritt, beispiels­ weise mit Hilfe eines an sich bekannten Naßätzverfahrens von der Lackschicht befreit und schließlich mit einer das Licht reflektierenden Metallschicht bedampft wird.A method is preferably used in which the substrate formed from the silicate glass in a first One-sided process step in a manner known per se coated with a photoresist, then the pattern from one covered and exposed for the mask having pits, developed and finally dried so that the Substrate from a perforated lacquer layer of about 120-300 nm thickness is coated; in a second procedure The substrate step is in a vacuum chamber exposed to plasma-assisted etching, the Substrate in a third process step, for example wise with the help of a wet etching method known per se freed from the varnish layer and finally with a that Light reflecting metal layer is vaporized.

Bei einem bevorzugten Verfahren erfolgt die Beseitigung der Lackschicht durch Baden in rauchender HNO3, durch anschließendes Spülen in Bädern mit H2O und Dimethylketon und Trockenblasen mit N2. Zweckmäßigerweise wird die geätzte Fläche des Substrats in einer Vakuumkammer mit einer Schicht aus Aluminium, von 120 nm Dicke bei einer Substrattemperatur von etwa 70°C bedampft, wobei ein Rezipientendruck von 1×10-6 mbar bis 4×10-6 mbar eingehalten wird.In a preferred method, the lacquer layer is removed by bathing in smoking HNO 3 , by subsequent rinsing in baths with H 2 O and dimethyl ketone and blowing dry with N 2 . The etched surface of the substrate is expediently vaporized in a vacuum chamber with a layer of aluminum, 120 nm thick, at a substrate temperature of approximately 70 ° C., a recipient pressure of 1 × 10 -6 mbar to 4 × 10 -6 mbar being maintained.

Um eine konturenscharfe und gleichmäßige Ätzung der Pits zu ermöglichen, werden als Prozeßgase Tetrafluormethan (CF4) und/oder Trifluormethan (CHF3) in die Vakuumkammer eingeleitet und ein Druck von etwa 80 µbar bei einer Leistung von etwa 100 Watt eingestellt.In order to enable sharp and even etching of the pits, tetrafluoromethane (CF 4 ) and / or trifluoromethane (CHF 3 ) are introduced as process gases into the vacuum chamber and a pressure of about 80 µbar is set at a power of about 100 watts.

Bevorzugt gelangt ein RIE-(Reactive Ion Etching)Prozeß zur Anwendung, dessen HF-Plasma mit einer Frequenz von 13,5 MHz angeregt wird.An RIE (Reactive Ion Etching) process is preferred Application, its RF plasma with a frequency of 13.5 MHz is excited.

Zweckmäßigerweise haben die in das Substrat eingeätzten Pits eine Tiefe von etwa 120 nm, wobei auch ihre Breite innerhalb enger Toleranzen bleiben soll. Die Abweichung der Pits in der Breite vom Lochmuster der Lackschicht ist dazu auf maximal 40 nm begrenzt.Expediently, the ones etched into the substrate Pits a depth of about 120 nm, including their width should remain within narrow tolerances. The deviation the pits is the width of the hole pattern of the lacquer layer limited to a maximum of 40 nm.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög­ lichkeiten zu; eine davon ist anhand der anhängenden Zeichnungen näher erläutert, die das Schema einer Vakuum­ ätzvorrichtung und den Teil-Längsschnitt durch ein Sub­ strat im Bereich von Pits zeigen.The invention allows a wide variety of designs opportunities to; one of them is based on the attached Drawings explained the scheme of a vacuum etching device and the partial longitudinal section through a sub show strat in the area of pits.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 zum Trockenätzen der Substra­ te besteht aus einer Vakuumkammer 3, die an einen Vakuum­ pumpensatz 4 und über Rohrleitungen 7, 8 an Gasquellen 5, 6 angeschlossen ist. Die beiden Rohrleitungen 7, 8 münden in ein Mischrohr 9 ein, wobei in die Rohrleitungen 7, 8 Ventile 10, 11 eingeschaltet sind, über die der Gasein­ tritt in das Mischrohr 9 geöffnet oder abgesperrt bzw. dosiert werden kann. Das Mischrohr 9 mündet oberhalb der Anode 12 in die Vakuumkammer 3 ein, wobei die Anode 12 im wesentlichen aus einer mit vertikalen Bohrungen 13, 13′, . . . versehenen Metallplatte besteht und das anodenseitige Ende des Mischrohrs 9 als Trichter 19 ausgebildet ist. Unterhalb der Anode 12 ist die Kathode 14 ortsfest ange­ ordnet, die ebenfalls als solide Metallplatte ausgebildet ist. Auf der Kathode 14 ist das Substrat 15 aufgelegt, und zwar derart, daß die mit Lack 16 überzogene Seite der Anode 12 zugekehrt ist. Die Kathode 14 ist gegenüber der Vakuumkammer 3 elektrisch isoliert und über einen Strom­ leiter an die Spannungsquelle 18 angeschlossen. Nicht näher dargestellt ist eine Schleuse, über die das Substrat 15 in die Vakuumkammer 3 eingeschleust werden kann.The device according to FIG. 1 for dry etching the substrate consists of a vacuum chamber 3 which is connected to a vacuum pump set 4 and via pipes 7 , 8 to gas sources 5 , 6 . The two pipes 7 , 8 open into a mixing tube 9 , wherein in the pipes 7 , 8 valves 10 , 11 are switched on, via which the Gasein enters the mixing tube 9 can be opened or shut off or metered. The mixing tube 9 opens above the anode 12 into the vacuum chamber 3 , the anode 12 consisting essentially of one with vertical bores 13 , 13 ',. . . provided metal plate and the anode-side end of the mixing tube 9 is designed as a funnel 19 . Below the anode 12 , the cathode 14 is fixed, which is also formed as a solid metal plate. The substrate 15 is placed on the cathode 14 , in such a way that the side coated with lacquer 16 faces the anode 12 . The cathode 14 is electrically insulated from the vacuum chamber 3 and connected to the voltage source 18 via a current conductor. A lock through which the substrate 15 can be introduced into the vacuum chamber 3 is not shown.

Die vor dem Trockenätzprozeß aufgebrachte Fotolackschicht hat bei einem Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 2) eine Dicke von 120-300 nm, wobei vorher ein Haftvermittler aus einer Schicht von 2,2 nm TiO2 aufgebracht wird. Das Substrat 15 selbst besteht aus einem gewöhnlichen Sili­ catglas, das einen hohen Anteil an Alkali-, Erdalkali- und Aluminiumoxiden enthält. Zweckmäßigerweise ist die chemi­ sche Zusammensetzung des SubstratsIn one exemplary embodiment (see FIG. 2), the photoresist layer applied before the dry etching process has a thickness of 120-300 nm, an adhesion promoter consisting of a layer of 2.2 nm TiO 2 being applied beforehand. The substrate 15 itself consists of an ordinary silica glass, which contains a high proportion of alkali, alkaline earth and aluminum oxides. The chemical composition of the substrate is expedient

71% SiO2
15% Na
10-16% CaO, MgO
0-2% Al2O3.71% SiO 2
15% Na
10-16% CaO, MgO
0-2% Al 2 O 3 .

Die Anordnung der Pits ist auf einer Spiralbahn vorgesehen mit einer Länge für Pits und Spaces vonThe pits are arranged on a spiral track with a length for pits and spaces of

803-861 nm
1081-1141 nm
1359-1419 nm
1637-1697 nm usw.803-861 nm
1081-1141 nm
1359-1419 nm
1637-1697 nm etc.

wobei der Spurabstand = 1,0µm und die Spurbreite 0,6µm beträgt. Die geätzte Diskseite wird mit 120 nm Aluminium bedampft, wobei sich die Oberfläche der Disk auf ca. 70°C erwärmt. Ausgeführt wird diese Beschichtung an einer Anlage A 700 Q der Fa. LH bei 1-4×10-6mbar nach ca. einer Stunde Pumpzeit. Das Naßätzen mit rauchender HNO3, Spülen mit H2O, Waschen mit Dimethylketon, Spülen mit H2O und Trockenblasen mit N2 ergibt eine vollständige Entfer­ nung des Fotolacks bei glatten Oberflächen (REM). where the track spacing = 1.0µm and the track width is 0.6µm. The etched disc side is steamed with 120 nm aluminum, whereby the surface of the disc heats up to approx. 70 ° C. This coating is carried out on an A 700 Q system from LH at 1-4 × 10 -6 mbar after approximately one hour of pumping time. Wet etching with smoking HNO 3 , rinsing with H 2 O, washing with dimethyl ketone, rinsing with H 2 O and blowing with N 2 results in a complete removal of the photoresist on smooth surfaces (SEM).

Auflistung der Einzelteile:List of items:

 3 Vakuumkammer
 4 Pumpensatz
 5 Gasquelle
 6 Gasquelle
 7 Rohrleitung
 8 Rohrleitung
 9 Mischrohr
10 Ventil
11 Ventil
12 Anode
13, 13′, . . . Bohrung
14 Kathode
16 Lackschicht
17 Stromleiter
18 Stromquelle
19 Trichter
20, 20′, . . . Pit 3 vacuum chamber
4 pump set
5 gas source
6 gas source
7 pipeline
8 pipeline
9 mixing tube
10 valve
11 valve
12 anode
13, 13 ',. . . drilling
14 cathode
16 lacquer layer
17 conductors
18 power source
19 funnels
20, 20 ',. . . Pit

Claims (8)

1. Optischer Aufzeichnungsträger, insbesondere Audio, Video oder ROM Compact Disk, bestehend aus einem Substrat aus einem durchscheinenden Werkstoff, mit einer Vielzahl von in das Substrat (15) eingeformten oder eingeschnittenen Vertiefungen, sogenannten Pits (20, 20′, . . .) und mit einer auf der einen Seiten­ fläche des Substrats festhaftenden, das Licht reflek­ tierenden, die Pits überziehenden Schicht (16) da­ durch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem Silicatglas, vorzugsweise aus einem Alumo-Silicat­ glas, gebildet ist und die Pits (20, 20′, . . .) im Wege eines Vakuumätzverfahrens, vorzugsweise einem plasmaunterstützten Ätzverfahren in das Substrat (15) geformt sind.1. Optical recording medium, in particular audio, video or ROM compact disk, consisting of a substrate made of a translucent material, with a plurality of depressions, so-called pits ( 20 , 20 ',...) Molded or cut into the substrate ( 15 ). and with an adherent on one side surface of the substrate, the light reflecting, the pits coating layer ( 16 ) as characterized in that the substrate is formed from a silicate glass, preferably from an alumino-silicate glass, and the pits ( 20 , 20 ',...) Are formed in the substrate ( 15 ) by means of a vacuum etching process, preferably a plasma-assisted etching process. 2. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich­ nungsträgers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Silicatglas gebildete Substrat
  • 1. in an sich bekannterweise zunächst einseitig mit einem Fotolack beschichtet, danach von einer das Muster für die Pits aufweisenden Maske abgedeckt und belichtet und schließlich die belichtete Fotolackschicht entwickelt wird,
  • 2. in einer Vakuumkammer (3) einem plasmaunter­ stützten Ätzverfahren ausgesetzt wird und
  • 3. in einem Ätzverfahren von den Resten des Foto­ lacks bzw. der Maske befreit und dann mit einer Lichtreflektiomsschicht beschichtet wird.
2. A method for producing an optical recording medium according to claim 1, characterized in that the substrate formed from a silicate glass
  • 1. in a manner known per se, firstly coated on one side with a photoresist, then covered and exposed by a mask having the pattern for the pits, and finally the exposed photoresist layer is developed,
  • 2. exposed in a vacuum chamber ( 3 ) to a plasma-assisted etching process and
  • 3. freed from the remains of the photo lacquer or the mask in an etching process and then coated with a light reflecting layer.
3. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich­ nungsträgers nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beseitigung der Lackschicht durch Baden in rauchender HNO3 durch anschließendes Spülen in Bädern mit R2O (D.I. Wasser) und Dimethyl­ keton und Trockenblasen mit N2 erfolgt.3. A process for the production of an optical recording medium according to claims 1 and 2, characterized in that the removal of the lacquer layer by bathing in smoking ENT 3 by subsequent rinsing in baths with R 2 O (DI water) and dimethyl ketone and blowing dry with N. 2 is done. 4. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich­ nungsträgers nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geätzte Fläche des Substrats (15) in einer Vakuumkammer mit einer Schicht aus Alu­ minium von 120 nm Dicke bei einer Substrattemperatur von etwa 70°C und bei einem Rezipientendruck von 1×10-6 mbar bis 4×10-6 mbar bedampft wird.4. A method for producing an optical recording medium according to claims 1 to 3, characterized in that the etched surface of the substrate ( 15 ) in a vacuum chamber with a layer of aluminum of 120 nm thickness at a substrate temperature of about 70 ° C and is vaporized at a recipient pressure of 1 × 10 -6 mbar to 4 × 10 -6 mbar. 5. Vefahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich­ nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Prozeßgase Tetrafluormethan (CF4) und/oder Trifluor­ methan (CHF3) in die Vakuumkammer (3) eingeleitet und ein Druck von etwa 80 µbar bei einer HF-Leistung von etwa 100 Watt eingestellt werden.5. A process for the production of an optical recording medium according to one or more of the preceding claims, characterized in that as process gases tetrafluoromethane (CF 4 ) and / or trifluoromethane (CHF 3 ) in the vacuum chamber ( 3 ) and a pressure of about 80 µbar can be set with an RF power of about 100 watts. 6. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich­ nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein RIE-(Reactive Ion Etching)Prozeß zur Anwendung gelangt, dessen HF-Plasma mit einer Frequenz von 13,56 MHz angeregt wird. 6. Process for producing an optical record carrier according to one or more of the above outgoing claims, characterized in that a RIE (Reactive Ion Etching) process for use arrives, its HF plasma with a frequency of 13.56 MHz is excited.   7. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich­ nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem plasmaunterstützten Ätzverfahren in die Oberfläche des Substrats (15) eingeätzten Pits (20) eine Tiefe (t) von etwa 120 nm aufweisen.7. A method for producing an optical recording medium according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pits ( 20 ) etched into the surface of the substrate ( 15 ) with a plasma-assisted etching process have a depth ( t ) of approximately 120 nm . 8. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich­ nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung (b, b′) der Pits (20, 20′, . . .) in ihrer Breite (B) vom Lochmuster der Lackschicht (16) auf max. 40 nm begrenzt ist.8. A method for producing an optical recording medium according to one or more of the preceding claims, characterized in that the deviation ( b , b ') of the pits ( 20 , 20 ',...) In their width ( B ) from the hole pattern the paint layer ( 16 ) to max. 40 nm is limited.
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