NL8204291A

NL8204291A - Optisch registratie-element.

Info

Publication number: NL8204291A
Application number: NL8204291A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1984-06-01
Also published as: JPS5998332A; EP0108457A1; DE3372887D1; EP0108457B1; US4493887A

Description

v i· «.

» PHN 10.485 1 N.V. Phili|® ’Gloeilampenfahriéken te Eindhoven "Optisch registratie-element”

De uitvinding heeft betrekking op een optisch registratie-element welk een transparante steunplaat bevat die aan één zijde voorzien is van een registratielaag en een reflecterende optische structuur van afwisselend op hoger en lager niveau gelegen reflectiege-5 bieden, die langs optische weg kunnen worden uitgelezen, waarbij de optische structuur een kunststof laag bevat met een spiraalvormige of uit concentrische cirkels qpgebcuwie groef, en een over het gehele oppervlak van de kunststoflaag aangebrachte reflectielaag.

Een zodanig element is bekend uit de gepubliceerde Neder-10 landse octrooiaanvrage 8 005 693 (PHN 9861) ten name van Aanvrager.

Het bekende registratie-element bevat een transparante steunplaat van - bijvoorbeeld glas die aan één zijde is voorzien van een met licht geharde laklaag die een optisch uitleesbaar informatiespoor bevat van afwisselend op hoger en lager niveau gelegen informatiegebiedjes. De· 15 laklaag is over het gehele oppervlak afgedekt met een registratielaag die een reflecterend vermogen heeft ten opzichte van het laserlicht waarmede het informatiespoor wordt uitgelezen. In de registratielaag wordt informatie geregistreerd met behulp van relatief energierijk laserlicht. De geregistreerde informatie (bits) kan met laserlicht worden 20 uitgelezen. Het element heeft het bezwaar dat de registratielaag bij lage teirperatuur moet warden aangehracht. De laklaag met het in de laag aangebrachtse informatiespoor is erg tenperatuurgevoelig. Bij hoge temperaturen van meer dan bijvoorbeeld 200°C of in het bijzonder meer dan 400°C, wordt het informatiespoor of zelfs de gehele laklaag vervormd 25 of aangetast. Bij het aanbrengen van de registratielaag mag dus de temr peratunr van de laklaag niet te hoog oplopen. In de praktijk is gebleken dat over het algemeen gesputterde of opgedampte lagen van bijvoorbeeld metalen, metaallegeringen, chalcogene stoffen e.d. de laklaag niet aantasten of vervormen. De keuze van het materiaal van de registratielaag 30 is evenwel beperkt.

In het voornoemde bekende registratie-element fungeert de registratielaag tevens als reflectielaag van de reflecterende optische structuur. De registratielaag moet dus een behoorlijk reflecterend ver- 82042

« I

PHN 10.485 2 mogen ten opzichte van laserlicht bezitten, ten koste van de absorptie van laserlicht. Hierdoor wordt het rendanent van registratie van informatie, dat wil zeggen de vorming van informatiebits in de registra-tielaag, verlaagd.

5 De uitvinding heeft tot doel een optisch registratie-element te verschaffen dat voomoemde nadelen niet bezit en in het bijzonder geschikt is voor toepassing van registratielagen die bij hoge temperatuur worden aangebracht.

Deze doelstelling wordt bereikt met een registratie-element 10 van voomoemd type dat hierdoor is gekenmerkt, dat de registratielaag is aangebracht tussen de transparante steunplaat en de reflecterende optische structuur waarbij de reflectielaag van de reflecterende optische structuur zich bevindt qp het van de registratielaag afgekeerde oppervlak van de voomoemde kunststof laag.

15 In het registratie-element volgens de uitvinding fungeert de registratielaag niet als reflectielaag van de optische structuur.

De registratielaag is dus onafhankelijk van de reflecterende optische structuur.

In dit verband wordt gewezen op de Britse octrooiaanvrage 20 2.081.537 gepubliceerd op 17 februari, 1982. Hieruit is een magneto- optisch registratie-element bekend dat een transparante substraatplaat bevat die aan één zijde voorzien is van achtereenvolgens een magneto-optische registratielaag, een transparante dielectrische laag en een reflectielaag. De reflectielaag is niet over het gehele oppervlak van de 25 dielectrische laag aangehracht, maar in de vorm van sporen die gescheiden zijn door sporen die geen reflectielaagje hebben. Het element behoort tot een ander type dan dat volgens de huidige uitvinding. Zo heeft het uit voomoemde Britse octrooiaanvrage bekende element, in tegenstelling tot het element volgens de uitvinding geen reflecterende optische struc-3Q tuur van op hoger en lager niveau gelegen reflectiegebiedjes. De reflec-tiegebieden van het element volgens de Britse octrooiaanvrage liggen op eenzelfde niveau. Bovendien heeft de reflecterende optische struktuur in het element volgens de uitvinding een van een groef voorziene kunststof laag die over het gehele oppervlak is voorzien van een metaallaag.

35 Volgens de Britse octrooiaanvrage worden de van elkaar gescheiden reflec-tiesporen ingebed in een kleefstof. Het element volgens de Britse octrooiaanvrage heeft het nadeel dat in de gebieden van de registratielaag waarin de informatie wordt ingeschreven, de reflectie hoger is dan in 8204291 PHN 10.485 3 * · de zogenaamde geleidespoorgebieden zodat het rendement van registratie niet optimaal geacht moet worden. Voorts wordt volgens de Britse octrooiaanvrage een maximaal Kerr rotatieeffect bereikt van omstreeks 0,5°, terwijl met het element volgens de uitvinding een Kerr rotatie van 3 rereikt kan worden.

De optische structuur van het element volgens de uitvinding bevat informatie voor sturing van het laserlicht waarmede informatie in de registratielaag wordt ingeschreven. De optische struktuur wordt via het substraat en de registratielaag in reflectie uitgelezen waarbij de uitlezing gebaseerd is op anplitudeverschillen tussen het gereflecteerde laserlicht dat afkomstig is van de reflectiegebiedjes op hoger niveau en dat van de reflectiegebiedjes op lager niveau. Vanwege het niveauverschil is ook uitlezing op basis van verschillen in phase van het gereflecteerde laserlicht mogelijk. Het uitleeslaserlicht is zodanig zwak dat geen registratie van informatie in de registratielaag plaats-15 vindt.

De registratielaag kan bijvoorbeeld een laag van een metaal of metaallegering zijn of een laag van een chalogenide zoals een laag op basis van een telluur en/of seleenlegering.

20 Door bestraling met energierijk laserlicht wordt op de belichte en dientengevolge verhitte plaatsen een verandering (informatie-bit) in de laag bewerkstelligd die naderhand met zwak laserlicht getraceerd kan worden. Een zodanige verandering is bijvoorbeeld de vorming van een gat of holte. Bij toepassing van een amorf ferrcmagnetisch materiaal wordt een verandering in de magnetische eigenschappen gein-25 duceerd.

In een gunstige uitvoeringsvorm van het element volgens de uitvinding is de registratielaag een laag van een anorganisch oxyde.

Een laag van een anorganisch oxyde wordt bij een hoge temperatuur van de steunplaat aangebracht zoals een temperatuur van 500°C. De steunplaat 30 moet tegen deze temperatuur bestand zijn en is bij voorkeur vervaardigd uit glas of kwarts.

In een verdere gunstige uitvoeringsvorm wordt als registratielaag een magneto-qptische laag van een anorganisch oxyde toegepast.

Een zeer geschikte laag is een laag van een ferriet, in het bijzonder kobaltferriet. Een goed bruikbaar kobaltferriet beantwoordt aan de formule CöE^0^* toepassing van dergelijke magnetiseerbare oxyden in het elenent volgens de uitvinding worden hoge waarden van de Kerr rota- 8204291 9 i PHN 10.485 4 η tie hoek verkregen en dientengevolge een uitstekende signaal-ruis-verhouding van de in de registratielaag ingeschreven inforraatiebits.

Een magneto-optische laag van een anorganisch oxyde, in het bijzonder een ferriet, is als zodanig bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7.708.959 (PHN 8863) ten name van Aanvrager. Bij bestraling 5 net energierijk laserlicht, zal de terrperatuur van de ferrietlaag, die bijvoorbeeld in een richting loodrecht qp de laag is gemagnetiseerd, stijgen en zal de richting van magnetisatie qp de belichte plaatsen veranderen. De Kerr rotatiehoek is een maat voor de aangebrachte verandering die net behulp van gepolariseerd zwak laserlicht kan worden uitgelezen. Bij toepassing van een kobaltferriet laag in het element volgens de uitvinding wordt een Kerr rotatiehoek van omstreeks 3° verkregen.

Een laag van een anorganisch oxyde zoals kobaltferriet wordt vervaardigd door een oplossing van zouten van de metalen (Fe, Co) in een organisch oplosmiddel of water, te vernevelen qp het verhitte substraat. Op het hete substraat verdampt het oplosmiddel en ontleden de zouten onder vorming van kobaltferriet. Een geschikt uitgangsmateriaal is een oplossing van kobaltacetylacetcnaat en ferri-acetylacetonaat in propanol. Afhankelijk van de samenstelling van de oplossing, verandert ^ de Co-Fe verhouding in het kristalrooster van het gevormde kobaltferriet. De vorming van kobaltferriet vindt plaats bij een terrperatuur van ongeveer 500°C.

In een voorkeursvorm van het optisch registratie-element volgens de uitvinding vormt de registratielaag van ferriet een antireflex coating voor de reflectielaag ter plaatse van de groef in de kunststof laag.

In dat gedeelte van het registratie-element dat is afgedekt door de reflectiegebieden van lager niveau, dus ter plaatse van de groef, heerst een antireflectieconditie dat wil zeggen dat het qp het element vallende laserlicht en het uit het element tredende laserlicht als 30 gevolg van reflectie tegen de reflectiegebiedjes van lager niveau, elkaar voor een groot deel bijvoorbeeld 80% uitdoven. Vanwege zowel het absorberende als het transparante karakter van een ferriet, kan door een goede keuze van de laagdikte die is afgestemd op de optische con- stantes van de verdere materialen van het element, zoals steunplaat 35 en reflecterende optische structuur, een antireflexconditie worden verkregen. Bij een steunplaat van glas en een reflectielaag van Ag is de dikte van een CoFe204 laag 0,21 ^um.

8204291 * * PHN 10.485 5

Ter plaatse van de reflectiegebiedjes van hoger niveau vertoont het ifegistratie-element volgens de uitvinding geen antlreflex-conditie. Als gevolg hiervan wordt een uitstekende s ignaal-ruisverhouding verkregen zowel bij uitleziiïg van de reflecterende optische structuur 5 als bij uitlezing van de informatiebits in de registratielaag. Voorts is in voornoemde voorkeursvorm de hoeveelheid laser 1 ichtenergie welke nodig is voor het inschrijven van informatie in de registratielaag, minimaal.

In een verdere voorkeursvorm van het optisch registratie-ele-10· ment volgens de uitvinding wordt tussen de registratielaag en de reflecterende optische structuur asen transparante tussenlaag aangebracht waarbij de registratielaag tezamen iret de tussenlaag een antireflex bekleding vormen voor de reflectielaag van de optische structuur ter plaatse van de groef in de kunststof laag van de optische structuur.

15 Door keuze van de dikte van zowel de registratielaag als de transparante tussenlaag, in afhankelijkheid van de waarde van de optische constanten, zoals brekingsindex, van de andere lagen van het registratie-elenent, wordt de antireflex-situatie ingesteld. In het geval dat een ferrietlaag als registratielaag wordt toegepast die als 20 zodanig aan de voorwaarde van antireflectie voldoet, mag de transparante tussenlaag de conditie van antireflectie niet verstoren en moet de dikte van de tussenlaag gelijk zijn aan N. Λ waarin N een geheel 2n getal is, Λ» de golflengte van het toegepaste laserlicht en n de brekingsindex is.

25

Voor de voorwaarden van antireflectie bij een samenstel van lagen die een absorberende laag, een transparante laag en een reflecterende laag bevatten, waarbij de absorberende laag en de transparante laag een antireflex bekleding voor de reflecterende laag vormen, kan worden verwezen naar A.E. Bell en F.W. Spong, Antireflection Structures 30 __ for Optical Recording, IEEE Youmal of Quatum Electronics, Vol. y.E. 14, no. 7, juli 1978, p. 487-495

In nog een andere voorkeursvorm van het registratie-element volgens de uitvinding, waarbij de eerder vermelde antireflex-situatie op een efficiënte wijze bereikt kan worden, strekt de in de kunststof laag 35 van de cptische structuur aanwezige groef zich uit over de gehele dikte van de kunststoflaag. Tussen de groef en de onderliggende laag, hetzij de transparante tussenlaag hetzij de registratielaag, is geen materiaal 8204201 PHN 10.485 6 van de kunststof laag meer aanwezig. In dit verband wordt opgemerkt dat ook bij aanwezigheid van materiaal van de kunststoflaag tussen de bodem van de groef en de onderliggende laag, het registratie-element volgens de uitvinding ter plaatse van de reflectiegebiedjes van lager 5 niveau (ter plaatse van de groef) een antireflex conditie kan vertonen. Evenwel moet dan de dikte van de resterende kunststoflaag nauwkeurig ingesteld worden hetgeen in practisch opzicht minder aantrekkelijk is.

Een voor praktische toepassing bijzonder geschikt optisch registratie-element volgens de uitvinding bevat een steunplaat van glas 10 dat aan één zijde is voorzien van opeenvolgens een laag kobaltferriet, een transparante tussenlaag, een laag van een fotoresist voorzien van een groef die zich over de gehele dikte van de fotoresistlaag uitstrekt en een over de fotoresistlaag met groef aangebrachte reflecterende laag van metaal.

15 De uitvinding wordt met behulp van de tekening nader toege licht waarbij:

Figuur 1 een dwarsdoorsnede is van een registratie-element • volgens de uitvinding tijdens de fabricage, en Figuur 2 een dwarsdoorsnede is van het na fabricage ver-20 kregen registratie-element.

In Figuur 1 is met het verwij zingscij fer 1 een transparante steunplaat weergegeven die bij voorkeur is vervaardigd uit glas of kwarts en een dikte heeft van 1,2 mm. De steunplaat wordt aan één zijde voorzien van een registratielaag 2 van CoFe^. Hiertoe wordt de steunplaat op 25 500°C verhit en vervolgens wordt een oplossing van ferri-acetylacetonaat en kobaltacetylacetonaat in propanol over het oppervlak van de steunplaat verneveld. Na verdamping van het oplosmiddel en ontledig van de zouten wordt een laag CoFe204 verkregen met een laagdikte van 0,21^um.

Op de registratielaag 2 wordt een transparante tussenlaag 3 aangebracht.

30 De tussenlaag kan uit kunststof bestaan. Een tussenlaag van kunststof wordt aangebracht door een oplossing van de kunststof in een organisch oplosmiddel over het oppervlak van de registratielaag 2 te versproeien en het oplosmiddel af te danpen. De tussenlaag 3 in de in de figuur weergegeven uitvoeringsvorm is een gesputterde Si02-laag met een dikte 35 van 0,26 ^,um. *

Op de tussenlaag 3 wordt een laag 4 van een positief fotoresist-materiaal aangebracht die na droging een dikte heeft van 70 nm, Foto-resistlaag 4 wordt afgedekt met een cbroaunasker 5 bekend aider de be- 8204291 " ’ V : : '*> - ·· : ·- ?.-· ^ • ·'>'J V· ' ^ 9 % ΡΗΝ 10.485 7 naming LRC (low reflectant chromium) masker, dat bestaat uit een glasplaat 6 en een daarop aangebrachte chroanlaag 7 die voorzien is van uitsparingen 8. De uitsparingen vormen een spiraalvontiige of uit concentrische cirkels bestaande groef.

5 Fotoresistlaag 4 wordt via het masker 5 belicht met UV-licht.

Het masker wordt verwijderd en de fotoresistlaag 4 wordt ontwikkeld waarbij de belichte delen 9 van de fotoresistlaag die corresponderen met de uitsparingen 8 in de chroomlaag 7, in oplossing gaan. Het is ook mogelijk de fotoresistlaag rechtstreeks, dus zonder toepassing van een 10 masker, te belichten met UV licht dat conform de in te schrijven informatie is gemoduleerd. Dus een rechtstreekse patroonmatige belichting gevolgd door de cntwikkelLngsstap. Tot slot wordt de ontwikkelde fotoresistlaag voorzien van een metaallaag 10 (figuur 2) van bijvoorbeeld Ag, Al, Cu. lei goede metaallaag is met name een Ag-laag. Het ver- 15 kregen optische registratie-^lement is weergegeven in Figuur 2 waarin dezelfde verwijzingscijfers als in figuur 1 zijn toegepast. De in het element aanwezige optische structuur is met het verwijzingscijfer 11 aangegeven. Deze structuur bestaat uit een fotoresistlaag 4 die voorzien is van de eerder genoemde groef 12 met een groefdiepte die gelijk is 20 aan de dikte van de fotoresistlaag 4. Het gehele oppervlak van de fotoresistlaag 4 met groef 12 is af gedekt met de metaallaag 10 zodat de structuur 11 afwisselend reflectiegebiedjes van lager niveau 13 en reflectiegebiedj es van lager niveau 14 bevat. De optische structuur 11 wordt in reflectie uitgelezen met zwak laserlicht dat in de met pijl 25 15 aangegeven richting wordt gefocusseerd op de optische structuur. Ter plaatse van de ref lectiegebiedj es op lager niveau 14 vertoont het element een antireflectie conditie dat wil zeggen dat het op het element vallende laserlicht en het uit het element tredende laserlicht als gevolg van reflectie tegen het reflectiegÉbiedje 14, elkaar voor een groot deel uit-3q doven. Ter plaatse van het ref lectiegebiedj e op hoger niveau 13, bestaat niet zulk een antireflectie conditie. Als gevolg hiervan vertoont de optische structuur bij uitlezing een uitstekende signaal-ruisverhouding. Informatie wordt geregistreerd in registratielaag 2 en vel in het tussen de stippellijnei 17 gelegen gebied 16. Dit gebied is via tussenlaag 2 35 afgedekt door het ref lectiegebiedj e van laag niveau 14. In dit gedeelte van het element heerst zoals hierboven is genoemd een antireflectiecon-ditie, of anders gezegd er is sprake van een optische trilholte. De informatie wordt geregistreerd door energierijk laserlicht in de met pijl 15 8204291 y PHN 10.485 8 dangegeven richting te focusseren op de registratielaag waardoor op de belichte plaatsen de Kerr rotatie van het magnetisch materiaal van teken cmdraait. Bij registratie in het gebiedje 16 van registratielaag 2 wordt een optimale signaal-ruisverhouding verkregen met een Kerr rotatie

-O

van 3 .

5 10 15 20 25 30 35 8204291

Claims

1. Optisch registratie-element welk een transparante steunplaat bevat die aan Mn zijde voorzien is van een registratielaag en een reflecterende optische structuur van afwisselend op hoger en lager niveau gelegen reflectiegebieden, die langs optische weg kunnen worden 5 uitgelezen/ waarbij de optische structuur een kunststof laag bevat met een spiraalvormige of uit concentrische cirkels opgebouwde groef, ei een over het gehele oppervlak van de kunststof laag aangebrachte reflec-tielaag met het kenmerk, dat de registratielaag is aangebracht tussen de transparante steunplaat en de reflecterende optische structuur* 10 waarbij de reflectielaag van de reflecterende optische structuur zich bevindt qp het van de registratielaag af gekeerde oppervlak van de voornoemde kunststof laag.

2. Optische registratie-element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de registratielaag een laag van een anorganisch oxyde is.

3. Optisch registratie-element volgens conclusie 2, net het ken merk, dat de registratielaag een magneto-optische laag van een anorganisch oxyde is.

4. Optische registratie-element volgens conclusie 3, met het ken merk, dat de registratielaag een ferriet bevat.

5. Optisch registratie-element volgens conclusie 4, met het ken merk dat de registratielaag een antirefleoc coating vormt voor de reflectielaag terplaatse van de groef in de kunststof laag.

6. Optisch registratie-element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen de registratielaag en de reflecterende optische structuur 25 een transparante tussenlaag is aangebracht waarbij de registratielaag en de tussenlaag tezamen een antireflex coating vormen voor de reflectielaag ter plaatse van de groef in de kunststoflaag.

7. Optisch registratie-element volgens conclusie 5 of 6, net het kenmerk, dat de groef zich over de gehele dikte van de kunststof laag 30 uitstrekt.

8. Optisch registratie-element volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het elanent een steunplaat van glas bevat dat aan één zijde is voorzien vm opeenvolgend een laag kobaltferriet, een transparante tussenlaag, een laag van een fotoresist voorzien van een groef die zich 35 over de gehele dikte van de fotoresistlaag uitstrekt en een over de fotoresistlaag met groef aangebracht reflecterende laag van metaal. 8204291