FR2485778A1 - Procede pour choisir un support a utiliser dans un dispositif electromecanique d'enregistrement - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR DETERMINER L'USINABILITE D'UN SUBSTRAT EN METAL A UTILISER DANS UN DISPOSITIF ELECTROMECANIQUE D'ENREGISTREMENT. SELON L'INVENTION, UNE SURFACE D'UN FONDEMENT EST ENDUITE D'UNE COUCHE DE METAL; LA COUCHE DE METAL EST USINEE DE FACON QUE LA SURFACE METALLISEE DU FONDEMENT SOIT SENSIBLEMENT PLATE ET LISSE; APRES L'ETAPE D'USINAGE, LA SURFACE DE METAL EST INSPECTEE A LARECHERCHE DE DEPRESSIONS AU MOYEN D'UN MICROSCOPE UTILISANT UNE TECHNIQUE DE CONTRASTE PAR INTERFERENCE DIFFERENTIELLE, EN EMPLOYANT, POUR INSPECTER LE SUBSTRAT 1, LA LUMIERE D'UNE SOURCE 3 PASSANT PAR UN POLARISEUR 5, UN MIROIR DEMI-ARGENTE 7, UN PRISME DE WOLLASTON 9 ET UN OBJECTIF 10, AINSI QU'UN OCULAIRE 13 ET UN ANALYSEUR 11; LE NOMBRE DE DEPRESSIONS OBSERVEES INDIQUE L'USINABILITE DU FONDEMENT ENDUIT. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA FABRICATION DE VIDEODISQUES.

Description

is'5778 La présente invention se rapporte généralement à des procédés pour

déterminer l'usinabilité d'un milieu de coupe et, plus particulièremeantà des procédés pour déterminer l'usinabilité d'un substrat qui doit être utilisé dans unl processus de formation d'un maltre-disque pour produire des supports de l'information de haute densité, comme des vidéodisques du typeo doeit dana le brevet US. No. 3 842 194

au nom de J. K. Clemens.

Dans certains systèmes d'enregistrement/restitution de l'information de haute densité, l'information vidéo est enregistrée sous forme de variations ën relief ou de transmission d'une relativement courte réflectivité

(come 0,6-1,6 p) sur la longueur d'une piste d'informa-

tion. A titre d'exemple, le procédé d'enregistrement peut être du type indiqué dans le brevet U.S. No. 4 044 379 au nom de J.B. Halter. Selon le procédé de Nalter, ume aiguille entraine électromécaniquement (par exemple en dianat), sensible à un signal vidéo *t audio combiné, enregistre

des variatians géométriques relativement courtes, repré-

sentatives des variations du signal dans le temps, sur une surface d'un substrat en métal. Après l'opération d' enregistrement électromécanique, la surface enregistrée du substrat en métal a un motif enrelief qui correspond à celui que l'on soubaite dans le disque final. Des maetres disques sent faits du substrat, des moulea pour former des poinçons, qui sont utilisés pour produire des

disques en chaine sont fait des maltres disques et -

un disque en vinyle est formés, ayant le motif en relief

souhaité, à partir d'un poinçon fait d'un tel moule.

Afin d'enregistrer la structure de signal et de sillons fins typiquement employée dans un vidéodisque (comme 3937 spires/cm), l'usinabilité de la surface d'enregistrement dh substrat doit être telle que l'aiguille d'enregistrement coupe le sillaon et l'information du signal sans déchirer, souiller, vibrer, ou écailler la surface pendant le processus d'enregistrement. Les variations géométriques sur la longueur du sillon doivent

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Otre une représentation sensiblement précise des signaux

modulés qui y sont enregistrés.

En gardant & l'esprit la structure extrmement dense des sillons d'un vidéodisque, on notera que la production de substratb d'umn usinabilité acceptable est critique dans le processus de formation de maltres disques. Toute insidence -importmate de. imperfections d'usinage dans la surface fî* a pour résultat un substrat qui n'est pas acceptable pour la fabrication de tels disques & ue forte densité des sillons. Par conséquent, il est extrimement valable d'avoir une certaine indication de l'usinabilité du subastrat avant de tenter de couper un sillon et une structure d'élément de signal dans une

surface de substrat.

I1 existe, dans l'art antérieur, ue grande variété

de tentatives peur choisir des substrats ayant une usina-

bilité acceptable. Par exemple, un détecteur de défauts au laser peut itre utilisé pour inspecter le sillua et la structure d' lémaent du signal après le processus

d'euregistrement. OR peut se référer au brevet US.

Ne. 4 030 835 au nom de AH. Firester et autres, intitulé UDefect Detection Systemn, pour une illustration d'un dispositif de détection de défaut du sillom. Dans une autre tentative, une bande db test est enregistrée sur une surface du substrat qui est en dehors de la zone normalement enregistrée. A la suite de l'enregistrement, cette bande pet Wtre 3ouée sur un système de restitution optique de vidéodisque, par exemple du type décrit dans le brevet U.S. No. 4 065 786au non de V.C. Stewart et intitulé

"Video Disc Playback Systemu".

Du point de vue prix et temps, il est souhaitable d'identifier un mauvais usinage des substrats dbès le début du processus de formation du maitre disque. Dans les deux tentatives ci-dessus décrites, en particulier la tentative de détection de défauts au laser, un travail important est accompli sur le substrat avant détermination de son usinabilité. Par ailleurs, ces procédés ne permettent pas

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niveaux de défaut observés sur des substrats inspectés

au moyen du dispositif de la figure 1.

Dans les opérations de formation de maîtres disques pour vidéodisques, un substrat o une information de haute densité sous forme de variations à relativement courte longueur d'onde est enregistrée, peut se composer d'un support de coupe mince en un métal ou autre matériau ayant une structure de grain très homogène, extrêmement fine et virtuellement sans défaut (comme du cuivre)sur

un disque formant substrat (comme de l'aluminium). Alterna-

tivement, le substrat peut être un disque solide en un support ou milieu de coupe ayant une structure de grain homogène et fin. Dans le mode de réalisation préféré, un dépft mince de cuivre (par exemple environ 0,30 mu)

est électroformé sur un disque formant substrat ean aluminium.

Le dépôt de cuivre est alors usiné pour rendre xate la surface à enregistrer. Des matériaux ayant des propriétés leur permettant d'être traités pour avoir une structure cristalline très fine (comme du cuivre, du nickel, de l'étain, de l'aluminium et certains de leurs alliages) sont adaptés à la technique d'enregistrement actuellement décrite. Après l'opération d'usinage, un sillon ayant une profondeur permanente inférieure à 1 p est coupé et une modulation de courte longueur d'onde de la profondeur du sillon est simultanément coupée sur la surface plate du substrat. On peut se référer au brevet U.S. No. 4 044 379

au nom de J.B. Halter pour une description de l'opération

de coupe du sillon et du signal. L'enregistrement électro-

mécanique d'une modulation de courte longueur d'onde dans un support métallique donne un rapport signal/bruit élevé en comparaison à d'autres techniques d'enregistrement selon l'art antérieur, cependant, l'usinabilité du support métallique peut varier du fait de changements graduels des paramètres de dépôt et ces variations peuvent infecter

la qualité du produit final.

La surface enregistrée du support de coupe doit être une reproduction fidèle de la géométrie et du mouvement de l'outil de coupe. L'introduction de toute caractéristique de surface non en rapport avec la géométrie de l'outil et son mouvement est néfaste. On a trouvé que des substrats en métal ayant une mauvaise usinabilité pouvaient être identifiés en toute fiabilité par le procédé selon l'invention. Quand la surface de cuivre a 6tC préparée en l'usinrmt au moyen d'une mèche en diemat ayant un grand rayon (c'est-à-dire supérieur à 3 ma) et vant l'opération de coupe signal/sillon, la surface du métal eot inspectée au moyen d'un microscope optique à un grossisesment de l'ordre de 200 à 250 en utilisant une technique de conatste par îinterférence différentielle. Des défauts peu profonds, typiquement de 5 à 15 pqu aissent habituellment sous forme de dépressions annulaires, peuvent être observées après 1 opération am tour au diamant qui est accomplie à tfre d'exemple avec un outil d'un rayon de 6 mm. Ces défauts sont généralement symptoeatiques d'un substrat

s'usinant mal; des difficultés sub4quentes dns la forma-

tion du sillon et l'enregistrement du signal peuvent génralement remonter à l'apparition de défauts pendant

1 inspe ction.

La figure 1 montre un système à microscope optique

(par exemple utilisant un syst&ème à coatrasterarinterfé-

rence différentielle de Normarski) à utiliser pour inspec-

ter un substrat 1. La lumière d'une source 3 qui passe par un polariseur 5 est dirigée par un miroir demi-argent6 7 pour faire impact sur le substrat 1 par un prisme de Wollaston 9 et un objectif 10 Après réflexion par la surface du substrat 1, la lumière retourne par l'objectif et le prisme 9 pour faire impact sur le miroir 7G Le faisceau lumineux d'intért passe par le miroir 7 vers

l'oculaire 13 en passant par l'analyseur Il.

En utilisation, la lumière non polaséa émergeant

de la source 3 est polarisée dans le plan par le polari-

seur 5. Quand la lumière polarisée passe par le prisme de Wollaston 9 pour la première fois, la nature biréfrlngeM e" de ce prisme 9 divise l'onde incidente de lumière en deux composantes qui sont polarisées dans le plan et dont les

plans de vibration sont perpendiculaires l'un à l'autre.

Les deux composantes du faisceau se déplacent le long de trajets parallèles légèrement séparés l4téralement l'un

par rapport à l'autre après avoir émergé de l'objectif 10.

E>s snnt réfléchis par la surface du substrat et convergent vers le prisme de Wollaston 9 o elue sont recombinés en un seul faisceau. En ce point, les deux composantes forment un seul faisceau mais sont toujours polaris6s dans le plan et leuzsplansde vibration sont à angle droit l'un à l'autre. Afin de permettre aux deux composantes de produire l'etfet souhaité d'interférence dans le plan intermédiaire de l'image, les plans de vibration doivent coïncider. Cela est obtenu par l'analyseur 11 qui est inséré dans le trajet de la lumière entre le prisme 9 et l'oculaire 13. L'image d'interférence intermédiaire résultante peut ttre vue par l'oculaire 13. En choisissant et en plaçant bien les composants optiques, la séparation latérale des deux faisceaux émergeant de l'objectif 10

est choisie pour être du même ordre quels pouvoir résol-

vant du système optique. Dans ce cas, la distance entre des franges voisines d'interférence dépasse la largeur du champ de vision de l'oculaire 13 et on obtient le

contraste par interférence différentiJle de Normarski.

Des différences de longueur de trajet optique et de retard de phase de réflexion à la surface qui est inspectée sont transformées en différencesde luminosité. Ces différences améliorent la clarté de l'imageau microscope qui semble être presque tridimensionnelle, du fait d'un certain effet d'ombre. Les photographies a à f de la figure 2 illustrent divers niveaux de défaut sur des surfaces de substrat en métal tourné au diamant. Le grossissement des surfaces

sur la figure 2 est à titre d'exemple de l'ordre de 200.

Les lignes 23 illustrent les marques de l'outil qui se

répètent d'une spirale à 1' autre à la surfaced'un substrat.

Les défauts 21 varient de zéro défaut par champ comme le montre la photographie a de la figure 2 ou un défaut par champ de la photographie b à plusieurs milliers de défauts se chevauchant par champ comme le montre la photographie f

de la figure 2.

Les niveaux de défauts peuvent varier du centre d'un substrat jusqu'à son bord. Par conséquent, pour effectuer un compte précis des défauts, il faut inspecter plusieurs

points à la surface du substrat.

La probabilité d'un substrat s'usinant mal à un niveau particulier de défaut est représentée par le

tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1.

Nombre de défauts par Usinabilité champ visuel à environ 1 le substrat s'usinera mal 0,1 plus de 50 de risques que le substrat s'usine mal 0,01 le substrat peut mal s'usiner

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour choisir un support à utiliser dans un dispositif électromécanique d'enregistrement o l'on utilise une aiguille pour couper un sillon modulé par un signal vidéo sur ledit support, caractérisé par les étapes de: enduire une surface d'un indement d'une couche de métal; usiner ladite couche de métal de façon que ladite surface enduite dudit fondement soit sensiblement plane; inspecter ladite surface usinée à la recherche de dépressions au moyen d'un microscope en utilisant une technique de contrasteperinterférence différentielle; et choisir ledit fondement enduit pour un plus ample

traitement dans ledit dispositif électromécanique d'enre-

gistrement en se basant sur le nombre de dépressions observées pendant ladite étape d'inspection; le nombre de dépressions observées pendant ladite

étape d'inspection indiquant l'usinabilité dudit fonde-

ment enduit.

2. Procédé selon la revendication 1 du type o le fondement précité est un substrat en aluminium en forme de disque, caractérisé en ce que ledit fondement est enduit d'une couche de cuivre ayant environ 0,30 mm d'épaisseur

pendant 1' étape précitée d'enduction.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape d'usinage précitée comprend les étapes de: monter le fondement précité sur une machine de mise en forme de métal; monter un outil de coupe ayant un bout de coupe d'environ 6X de rayon sur ladite machine en une position de coupe par rapport audit fondement; et établir un mouvement relatif entre ledit fondement monté et ledit outil monté de coupe de façon que la couche de cuivre soit configurée à une surface sensiblement plate

et lisse.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes précitées d'inspecter la surface usinée précitée consistent à: former un faisceau de lumière polarisée; répartir ledit faisceau de lumière polarisée en premier et second composants, ledit premier composant ayant une polarisation orthogonale à celle dudit second composant; réfléchir les premier et second composants sur une surface dudit support; combiner lesdits premier et second composants en un seul faisceau lumineux pour former une image de contrasteparinterférence différentielle de la surface dudit support; et examiner ladite image de la surface dudit support à

la recherche de dépressions.