WO2013144354A1 - Procede de fabrication d'un support de stockage d'informations - Google Patents

Procede de fabrication d'un support de stockage d'informations Download PDF

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WO2013144354A1
WO2013144354A1 PCT/EP2013/056836 EP2013056836W WO2013144354A1 WO 2013144354 A1 WO2013144354 A1 WO 2013144354A1 EP 2013056836 W EP2013056836 W EP 2013056836W WO 2013144354 A1 WO2013144354 A1 WO 2013144354A1
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WO
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substrate
cutting
recording
laser
zones
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/056836
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English (en)
Inventor
Pascal Andre
Jean-Pierre Huignard
Original Assignee
Eusilex
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • 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

Definitions

  • the information carried by the disks thus obtained are in the form of micropits or "pits" whose wall angles are slightly steep (about 50 to 55 degrees) to allow the proper release of the disks during the pressing step.
  • Such methods of manufacturing optical disks are for example described in published patent applications EP0070514, US3915576, EP0284387, EP1467361 or EP0037073.
  • the recording comprises forming a succession of holes obtained by thermal ablation in the thermosensitive resin layer by means of a laser beam modulated according to the signal to be recorded. It is then proceeded to remove the protective layer and then etching the substrate by means of a reactive plasma in a fluorine atmosphere acting at the location of these holes, the thermosensitive resin layer forming an etching mask. The remainder of the heat-sensitive layer is then removed and the etched surface of the disc is coated with a reflective metal layer.
  • the invention relates to a method for manufacturing a storage medium for coded information intended to be read by an optical reading system having a centering element for centering a storage medium, the process comprising:
  • the cutting laser can proceed initially to the cutting or pre-cutting of a disk of diameter 15,000 ⁇ 0,05 mm perfectly round and centered on the axis of rotation ⁇ of the recording medium, then will be automatically moved to proceed to the cutting or external precut of a disc diameter 120.0 ⁇ 0.1 mm.
  • the cuts may be made later after all the wet phases of recording, development and engraving.
  • the disk thus formed will have a perfect concentricity with respect to the reference point of the information writing areas and therefore an excellent read signal. There will be no "unbalance" or sway during the rotation of the disc at reading and thus greater stability of angular velocity.
  • FIGS. 6A to 6C describe other variants in the coded information recording adapted to the method of manufacturing a storage medium according to the invention.
  • the process described in FIG. 6A comprises the deposition of a so-called "active" layer 602
  • Step S31 for example an inorganic type layer, for example zinc silicate (ZnSiO 2) on a solid substrate 601.
  • a laser recording of the zones 605 is done directly in the active layer (step S32) and then proceed to development (for example using dilute nitric acid HN03) to form the holes or "pits" 605.
  • the assembly can then be metallized (S33) for example by depositing a layer of silicon, titanium or chromium to form the storage device 12.
  • Engraving directly into the glass is possible by using ultra-short pulses to locally "crack" the glass and create micro-Bragg gratings.
  • a doped glass it is possible to generate by laser pulses the aggregation of particles (for example silver or cerium) resulting in a local modification of the fluorescence.
  • Optical reading techniques can be adapted to each physical mechanism to re-read the digital information. It is possible to multiply the disk capacity by the number of layers recorded in the volume. Indeed, the effects of fluorescence variations, of localized luminescence, or the variations of the nonlinear properties by dielectric contrast in each of the zones 625 make it possible, during the laser reading, to emit light, and thus give the possibility of forming layers. successive pieces of information, readable by a specific reader.
  • FIGS. 7A to 7C illustrate digital optical disks obtained by the manufacturing method, respectively in each of the current CD, DVD and BD formats.
  • the storage medium 71 depicted in Fig. 7A corresponds to a digital optical disk of CD format. It comprises a substrate 711 of transparent material at the reading wavelength of the laser diode of a reading system 70 intended for reading the storage medium. It further comprises a set of zones 715 for varying the physical properties of the substrate, constituted for example by holes or "pits", covered with a reflective layer, obtained for example according to one of the methods described above.
  • the assembly is advantageously covered with a protective layer 716.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

Selon un aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un support de stockage (11 - 14) d'une information codée destiné à être lu par un système de lecture optique présentant un élément de centrage pour le centrage d'un support de stockage, le procédé comprenant : - la mise en place d'un substrat plein sur un support d'un dispositif d'enregistrement par laser; l'enregistrement sur le substrat plein (111, 601, 611, 621), au moyen du dispositif d'enregistrement, d'un signal correspondant à l'information codée pour former à partir d'un élément de référence donné un ensemble de zones (115, 605, 615, 625) de variation des propriétés physique du substrat détectables par le système de lecture optique; la découpe ou la prédécoupe du substrat en place sur le même support, en vue d'en adapter la forme à celle de l'élément de centrage du lecteur optique, en prenant pour référence l'élément de référence de formation des zones de variation du substrat.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN SUPPORT DE STOCKAGE
D'INFORMATIONS
ETAT DE L'ART
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un support de stockage d'informations et un support de stockage obtenu par ce procédé. Elle s'applique notamment à la fabrication de supports d'informations destinés à la lecture optique, de type disques optiques ou mémoires optiques, à grande longévité et très grande précision de relecture.
Etat de l'art
On connaît les méthodes classiques de fabrication des disques optiques, préenregistrés ou enregistrables, qu'ils soient de première génération (CD pour « Compact Disc »), de deuxième génération (DVD pour « Digital Versatile Disc ») ou de troisième génération (BD pour « B lu-Ray Disc »). Quel que soit le format du disque, la méthode de fabrication comprend la fabrication d'un disque Maître ou « glass master », puis la métallisation de ce disque par exemple par pulvérisation d'un alliage de nickel, la fabrication d'une matrice en Nickel par galvanoplastie et le pressage des disques optiques en polycarbonate, à partir de ce moule, au moyen de presses hydrauliques à grande vitesse. Les disques sont ensuite métallisés avec des métaux réflecteurs, par exemple de type aluminium ou argent ou alliages. Les informations portées par les disques ainsi obtenus se présentent sous la forme de microcuvettes ou « pits » dont les angles des parois sont peu pentus (environ 50 à 55 degrés) pour permettre le bon démoulage des disques lors de l'étape de pressage. De telles méthodes de fabrication de disques optiques sont par exemple décrites dans les demandes de brevet publiées EP0070514, US3915576, EP0284387, EP1467361 ou EP0037073.
Du fait du procédé de fabrication, ces disques qui peuvent être obtenus en grand nombre et à bas coût, présentent cependant une certaine fragilité aux rayures, se dégradent dans le temps (oxydation, opacifïcation) et peuvent se déformer. Par ailleurs, la qualité du signal est limitée, ceci étant dû notamment à l'angle faible des parois des micro-cuvettes qui introduit une gigue temporelle ou « jitter » à la lecture. La demande de brevet publiée FR 2654864 décrit un procédé de réalisation d'un disque optique en verre de grande pérennité. Le procédé décrit comprend l'enregistrement de l'information codée sur un disque optique numérique de type « worm » (abréviation de « Write Only Read Many ») comprenant un substrat en matériau inorganique, par exemple du verre, une couche de résine thermosensible et une couche de protection. L'enregistrement comprend la formation d'une succession de trous obtenus par ablation thermique dans la couche en résine thermosensible au moyen d'un faisceau laser modulé en fonction du signal à enregistrer. Il est alors procédé au retrait de la couche de protection puis à la gravure du substrat au moyen d'un plasma réactif en atmosphère de fluor agissant à l'endroit de ces trous, la couche en résine thermosensible formant un masque de gravure. Le reliquat de la couche thermo sensible est ensuite éliminé et la surface gravée du disque est revêtue d'une couche métallique réfléchissante.
Si le procédé décrit permet la réalisation de supports d'archivage à pérennité satisfaisante et de meilleure qualité que les disques en polycarbonate, du fait notamment de l'utilisation d'un substrat en matériau inorganique et de l'absence de l'étape de pressage, on constate cependant une précision de lecture imparfaite. En effet, l'enregistrement des données sur un disque optique numérique de type « worm » qui se trouve déjà découpé au format des disques habituels (avec une ouverture centrale de 15 mm et un diamètre externe de 120 mm) résulte en des défauts d'excentricité de l'information enregistrée. Un objet de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de supports de stockage d'informations à très grande pérennité et très haute qualité de lecture, tout en permettant une fabrication à moindre coût.
RESUME DE L'INVENTION
Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un support de stockage d'une information codée destiné à être lu par un système de lecture optique présentant un élément de centrage pour le centrage d'un support de stockage, le procédé comprenant :
- la mise en place d'un substrat plein sur un support d'un dispositif d'enregistrement par laser ; - l'enregistrement par laser sur le substrat plein, au moyen du dispositif d'enregistrement, d'un signal correspondant à l'information codée pour former à partir d'un élément de référence donné un ensemble de zones de variation des propriétés physique du substrat détectables par le système de lecture optique;
- la découpe ou la prédécoupe du substrat en place sur le même support, en vue d'en adapter la forme à celle de l'élément de centrage du lecteur optique, en prenant pour référence l'élément de référence de formation des zones de variation du substrat.
Le substrat est avantageusement du verre, du verre dopé, ou tout matériau dont la température de transition est supérieure ou égale à celle du verre pour assurer au support de stockage une grande pérennité. Les zones de variation des propriétés physiques du substrat qui portent l'information codée peuvent être des sillons, des trous en forme de micro-cuvettes ou des micro-bosses formant des « pits » en creux ou en relief, des zones de variation d'indice dans le substrat, des zones à changement de phase du matériau, des micro-réseaux de Bragg, des zones présentant des agrégats de particules, etc., ces variations des propriétés physiques résultant par exemple dans des variations de réflectivité ou de fluorescence sous illumination, visibles par un système de lecture approprié. L'élément de référence des zones du substrat portant l'information peut être par exemple un point de référence lorsque les zones de variation des propriétés physiques du substrat sont repérées par leurs coordonnées polaires ou des lignes de références lorsque les zones sont repérées par leurs coordonnées cartésiennes. La mise en œuvre d'une découpe ou prédécoupe du substrat en prenant comme référence un élément de référence du motif formé par les zones du substrat portant l'information permet d'assurer une très grande qualité de lecture. Plus précisément, du fait que la découpe ou la prédécoupe du substrat est faite avec le substrat en place sur le même support que celui utilisé pour l'enregistrement, le même élément peut servir de référence pour l'enregistrement et la découpe ou la prédécoupe. Les contraintes de précisions de forme et/ou de positionnement du substrat plein sont relâchées, et la précision finale de la découpe par rapport aux zones d'enregistrement de l'information assurée. Ainsi par exemple, lorsque le procédé est appliqué à la fabrication de disques optiques numériques, il permet la réalisation de disques optiques dont l'excentricité est inférieure à 10 μιη, voire inférieure au micron.
La découpe est avantageusement une découpe par laser qui permet de s'affranchir de microfissures ou résidus pouvant apparaître lors de techniques classiques de découpe. Des techniques de découpe mécaniques de très haute précision, par exemple au moyen d'outils de coupe diamantés, peuvent cependant être envisagées, même si les rendements attendus sont inférieurs à ceux obtenus par des techniques de découpe laser. Il est également possible de prévoir une prédécoupe du substrat, par laser ou tout autre moyen mécanique de précision ; une prédécoupe comprend la formation d'une amorce de découpe suivant une empreinte, par exemple par micro gravure au moyen d'un laser de découpe ou d'un autre moyen, tel qu'un simple choc suffira à obtenir la découpe suivant l'empreinte. Le choc pour finaliser la découpe peut être un choc mécanique ou thermique par exemple. La prédécoupe peut être faite après ou avant l'étape d'enregistrement, le substrat étant laissé sur le même support pour les étapes d'enregistrement et de prédécoupe. La découpe peut se faire très facilement après la prédécoupe, en suivant l'empreinte formée, y compris une fois le substrat retiré de son support. Selon une variante, l'enregistrement comprend le dépôt d'une couche sensible continue et uniforme sur le substrat et l'activation locale par laser de la couche sensible pour former une couche « activée », c'est-à-dire comprenant des zones activées.
Le procédé peut comprendre alors le développement de la couche active pour former des trous à l'endroit des zones activées ou, alternativement, en fonction de la nature de la couche sensible, à l'endroit des zones non activées de la couche sensible, et la gravure du substrat à l'endroit des trous permettant de former des « pits » en creux ou en relief dans le substrat, détectables par le système de lecture optique. Lorsque le procédé comprend la découpe du substrat, celle-ci est avantageusement réalisée ultérieurement aux étapes de développement et de gravure, afin d'assurer l'étanchéité du procédé. Lorsque le procédé comprend la prédécoupe du substrat, celle-ci peut être réalisée indifféremment avant ou après les étapes d'enregistrement, développement et gravure, puisqu'il n'y a pas de risque d'écoulement des liquides nécessaires au procédé à travers des ouvertures formées dans le substrat.
Selon une variante, une étape de dépôt d'une couche réflective sur le substrat après gravure, par exemple une couche métallique, est prévue avant ou après la découpe ou la prédécoupe du substrat.
Avantageusement, la gravure est une gravure humide dynamique qui permet une gravure à des vitesses beaucoup plus grandes que les procédés habituels par voir sèche. L'étanchéité parfaite du procédé est assurée lors de la gravure humide dynamique comme dans toutes les autres étapes humides de l'enregistrement du fait que l'enregistrement se fait sur substrat plein et non sur un substrat déjà découpé au format final de son utilisation. Selon une variante, la couche sensible est en matériau inorganique. Il est possible dans certains cas de procéder au développement de la couche après activation pour former des « pits » en creux ou en plein. Selon une variante, Γ activation localisée peut résulter dans des variations d'indice ou de transition de phase dans le matériau formant la couche active, permettant de former les zones de variation des propriétés physiques du substrat, sans nécessiter de phase de développement.
Selon une variante, l'enregistrement comprend la gravure localisée directement dans le volume du substrat, pour former des zones de variations locales d'indice ou des micro-réseaux de Bragg, au moyen d'impulsions laser ultracourtes. L'enregistrement est alors réalisé en une seule étape.
Selon une variante, le procédé est adapté à la fabrication d'un support de stockage de type disque optique numérique, destiné à être lu par un système de lecture optique présentant un élément de centrage avec un axe de rotation de lecture. Dans ce cas, l'enregistrement par laser peut comprendre la rotation du substrat autour d'un axe de rotation donné, les zones de variation des propriétés physiques du substrat étant formées par rapport à un point de référence correspondant à l'intersection de l'axe de rotation avec le substrat.
Dans le cas du procédé adapté à la fabrication d'un disque optique numérique de format DVD, le procédé peut comprendre selon une variante:
- l'enregistrement par laser sur au moins un premier substrat d'un signal correspondant à de l'information codée pour former à partir d'un élément de référence donné un ensemble de zones de variation des propriétés physiques du substrat détectables par le système de lecture optique sur l'au moins un desdits substrats;
- la découpe ou la prédécoupe du premier substrat et d'un second substrat pour en adapter la forme à celle de l'élément de centrage du lecteur optique, en prenant pour référence l'élément de référence de formation des zones de variation des propriétés physiques desdits substrats ;
- l'assemblage des deux substrats après découpe.
Selon une variante, le procédé peut comprendre également l'enregistrement par laser sur le second substrat d'un signal correspondant à de l'information codée pour former à partir du même élément de référence un ensemble de zones de variation des propriétés physiques du substrat détectables par le système de lecture optique.
Ainsi, les deux substrats étant découpés ou prédécoupés en utilisant le même support que celui utilisé pour l'enregistrement, et donc avec le même élément de référence, il sera aisé d'assembler les deux substrats après découpe de façon extrêmement précise.
L'assemblage est par exemple un assemblage par soudure laser.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne tout support de stockage obtenu par le procédé selon le premier aspect, par exemple un support de stockage de type disque optique numérique dont l'excentricité est inférieure à 10 μιη. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un dispositif pour la fabrication d'un support de stockage d'une information codée destiné à être lu par un système de lecture optique présentant un élément de centrage pour le centrage d'un support de stockage. Le dispositif comprend une table d'enregistrement et un support destiné à recevoir un substrat plein monté sur la table d'enregistrement. Le dispositif comprend en outre des moyens d'enregistrement par laser, solidaires de la table d'enregistrement, destinés à enregistrer sur le substrat plein un signal correspondant à l'information codée pour former à partir d'un élément de référence donné un ensemble de zones de variation des propriétés physiques du substrat détectables par le système de lecture optique. Le dispositif comprend en outre des moyens de découpe ou de prédécoupe, solidaires de la table d'enregistrement, adaptés à la découpe ou prédécoupe du substrat pour adapter la forme du substrat à celle de l'élément de centrage du lecteur optique, en prenant pour référence l'élément de référence de formation des zones de variation du substrat.
Selon une variante, le support d'enregistrement est mobile en rotation par rapport à la table d'enregistrement, l'élément de référence étant alors le point d'intersection de l'axe de rotation du support avec le substrat.
Avantageusement, les moyens de découpe (ou prédécoupe) sont des moyens de découpe (ou prédécoupe) par laser. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures suivantes :
Figures 1A et 1B, des exemples comparatifs de procédés de réalisation de disques optiques numériques selon l'art antérieur et selon l'invention ;
Figures 2A et 2B, des exemples comparatifs montrant des vues de dessus de produits intermédiaires obtenus, lors d'étapes des procédés décrits au moyens des figures 1 A et 1B ;
Figure 3, des courbes illustrant l'erreur de focalisation du système de lecture (« focus error » FE) et la gigue temporelle (« jitter ») en fonction de l'excentricité de l'ouverture centrale par rapport à l'axe d'enregistrement de l'information dans un disque optique numérique ;
Figure 4, des courbes illustrant la gigue temporelle (« jitter ») en fonction de la symétrie de l'information enregistrée, pour des angles différents de parois de micro- cuvettes, dans un exemple de disque optique numérique ;
Figures 5A à 5C, des schémas illustrant un exemple de réalisation d'un dispositif pour la fabrication d'un support de stockage selon la présente description;
Figures 6A à 6C, des schémas illustrant des variantes de l'étape d'enregistrement du signal, dans des exemples de réalisation du procédé selon l'invention ; - Figures 7A à 7C des exemples de disques optiques numériques obtenus avec le procédé selon l'invention dans 3 formats de disque différents, respectivement, CD, DVD, BD.
DESCRIPTION DETAILLEE
Les figures 1 A et 1B illustrent par des exemples comparatifs un procédé de fabrication selon l'invention appliqué à la fabrication de disques optiques numériques (Figure 1B) et un procédé de fabrication de disques optiques numériques selon l'art antérieur, telle que décrit par exemple dans la demande de brevet FR 2654864 (Figure 1 A). Selon le procédé connu de la figure 1A, un substrat 101 en matériau inorganique, par exemple en verre, est préalablement découpé (étape Su) pour présenter une ouverture centrale d'axe Δι conforme aux formats de lecture des systèmes de lecture optique de disques. Il est ensuite disposé (étape S12) sur une machine d'enregistrement présentant un support 103 avec un cône de centrage 107 destiné à recevoir le substrat 101 en vue de l'enregistrement d'un signal correspondant à l'information codée à enregistrer. Le cône de centrage présente un axe Δ2. Une couche en résine thermosensible ou photosensible 102 est déposée sur le substrat 101. Lors de l'étape S13, il est procédé à l'enregistrement du signal, par exemple au moyen d'un faisceau laser symbolisé par la flèche 100, afin de former des zones 104 activées dans la couche en résine 102. Lors de l'étape S14, il est procédé au développement de la résine, de telle sorte à former un masque pour la gravure. La gravure est réalisée lors de l'étape S15, par exemple au moyen d'un plasma réactif en atmosphère de fluor pour former des trous ou « pits » 105. Le reliquat de la couche de résine est éliminé (étape S16) puis une couche réfléchissante 106 est appliquée (étape S17) pour former le disque optique numérique 10. La figure 1B décrit les étapes d'un procédé de fabrication d'un support de stockage de type disque optique numérique selon un exemple de réalisation. Selon le procédé (étape S 12), un substrat plein 111 est disposé sur une machine d'enregistrement dont un support 113 présentant un axe de rotation Δ est représenté sur la figure 1B. Comme cela apparaît, il n'y a pas de découpage au préalable du substrat conforme au format de lecture du système de lecture optique. Le substrat est par exemple en matériau inorganique, par exemple en verre. Le substrat peut être en tout matériau qui présente une grande stabilité chimique et mécanique dans le temps, par exemple un matériau présentant une température de transition Tg supérieure ou égale à celle du verre. Il peut s'agir par exemple de verre trempé, de céramique, de métal de type chrome-aluminium, afin d'augmenter la résistance à la température et à l'humidité, et donc la pérennité du support de stockage. Le substrat peut être en matériau transparent à la longueur d'onde de système de lecture si le système de lecture est tel que le faisceau de lecture traverse le substrat pour « lire » le signal enregistré, comme cela est le cas par exemple pour la lecture de disques optiques numériques de format CD ou DVD. Une couche sensible 112 est dans cet exemple enduite sur le substrat plein 111. La couche sensible est par exemple une couche photosensible, par exemple une résine photosensible positive. Une couche d'adhésif peut être appliquée sur le substrat plein 111 avant l'enduction de résine pour favoriser l'adhésion de la résine sur le verre. Les étapes S13 à S16 décrivent l'enregistrement du signal correspondant à l'information codée pour former dans cet exemple un ensemble de trous ou « pits » 115, présentant par exemple une forme de micro-cuvette. L'enregistrement comprend par exemple l'illumination par laser (représenté par la flèche 100) de la couche sensible 1 12. Il est ensuite procédé au développement (étape S14), à la gravure (étape S15) et à l'élimination du reliquat de la couche sensible (étape S16). L'illumination laser est faite par exemple au moyen d'une source laser émettant à une longueur d'onde de sensibilité de la couche sensible 1 12, par exemple une diode laser, qui se déplace radialement tandis que le support 1 13 est en rotation autour de son axe Δ. L'intensité de la source laser est modulée en fonction du signal à enregistrer, sous la forme d'une information codée, qui peut être caractéristique d'une information audio, vidéo ou de data. Les pits 1 15 résultants présentent ainsi des longueurs et des espacements caractéristiques de l'information codée. Il est ensuite procédé au dépôt d'une couche réfléchissante 1 16 (étape S17) et à la découpe du substrat (étapes S17, Sis), par exemple une découpe par laser, pour former une ouverture centrale intérieure 1 17 et la découpe extérieure, les découpes étant symbolisées par les flèches 120, afin d'adapter la forme du substrat à celle de l'élément de centrage du lecteur optique. On obtient alors le disque optique numérique 1 1. Selon une variante, le dépôt de la couche réfléchissante 1 16 (étape Si 7) peut être fait après la découpe du substrat, si le contraste procuré par les « pits » 1 15 est suffisant pour procéder au repérage des zones formant élément de référence pour la découpe. Selon une variante, lors de l'étape Sis, seule une prédécoupe du substrat est effectuée, la découpe proprement dite pouvant être faite ultérieurement, le substrat pouvant être retiré du support de la machine d'enregistrement. Comme cela apparaît sur la figure 1B, les trous ou « pits » 1 15 dont les longueurs et l'espacement permettent de coder l'information, sont formés, du fait du procédé d'enregistrement, à partir d'un point de référence O, point d'intersection de l'axe de rotation Δ du support 1 13 de la machine d'enregistrement avec le plan de la couche sensible 1 12. Les trous 1 15 ou « pits » peuvent ainsi être repérés par leurs coordonnées polaires par rapport au point de référence O. Lors de l'étape ultérieure de découpe (S17, Sis), le même axe de référence Δ est utilisé pour la découpe laser intérieure et extérieure du substrat. Le même support 1 13 est utilisé comme support pour le substrat 1 1 1 lors des étapes d'enregistrement et de découpe laser. La découpe se fait ainsi en prenant pour référence le même point de référence O pour la formation des trous ou « pits » 1 15. De ce fait, la référence de lecture donnée par l'ouverture centrale 1 17 sera donnée par l'information elle-même. Dans le procédé selon l'art antérieur tel que décrit sur la figure 1 A, il n'y a pas de corrélation entre l'axe Δι de l'ouverture centrale du disque 10 destinée à recevoir le cône de centrage d'un système de lecture et l'axe Δ2 d'enregistrement des informations (étape S13). H y donc le plus souvent un décalage entre les axes Δι et Δ2. Cet effet est illustré sur les figures 2A et 2B qui représentent de façon schématique des vues de dessus de produits intermédiaires obtenus lors des étapes Su et S13 des procédés décrits sur les figures 1A et 1B. Lors de l'étape Su du procédé selon l'art antérieur (figure 1A), on observe le substrat 101 déjà découpé au format du système de lecture. Il présente une ouverture 107 destinée à recevoir le cône de centrage (non représenté) du système de lecture. L'axe Δι définit donc la référence pour la lecture. Lors de l'étape S13 d'enregistrement au moyen d'une machine d'enregistrement présentant un support 103 et un cône de centrage (non représenté) en rotation autour d'un axe Δ2, l'information se trouve enregistrée sous forme de zones symbolisées dans cet exemple par le disque 104, dont le centre se trouve à l'intersection de l'axe Δ2 et du plan du substrat. Il en résulte un décalage ou excentricité (ε) entre les axes de référence des zones d'information et de lecture. Au contraire, dans le procédé illustré sur la figure 1B, la découpe étant faite (étape Sis) en prenant pour référence le point de référence des zones 114 contenant l'information, ce décalage est très fortement réduit. La figure 3 illustre à titre d'exemple l'influence de l'excentricité ε (en μπι) sur le défaut de focalisation (ou FE pour « focus error ») d'une diode de lecture (courbe 32, en %) et la gigue temporelle ou « jitter » (courbe 31, en ns). La gigue temporelle exprime la variation moyenne de longueur d'un trou ou « pit » par rapport aux pits théoriquement de même longueur, mesurée sur un tour entier ou sur une fraction de tour, par rapport à une vitesse de rotation donnée du support d'enregistrement. Le défaut de focalisation de la diode de lecture mesuré en pourcentage correspond à l'écart entre la distance de focalisation effective et la distance de focalisation idéale sur le disque. Ces paramètres sont mesurés par exemple au moyen d'un « testeur » qui compare le disque à tester par rapport à un disque de référence, parfaitement centré. En pratique, le procédé selon l'invention permet de réduire très nettement l'excentricité des disques obtenus à une valeur inférieure à 10 μιη, permettant ainsi une excellente qualité de lecture. Plus précisément, il est possible grâce au procédé décrit dans la présente description de réduire l'excentricité jusqu'à une valeur correspondant à l'intervalle entre deux pistes (ou « track pitch »). Cette valeur est typiquement de 1,6 μιη pour un disque au format CD, 0.74 μιη pour un disque au format DVD, 0,32 μιη pour un disque au format BD.
Outre la qualité de lecture accrue des disques optiques obtenus selon le procédé décrit ci-dessus, d'autres avantages peuvent être mentionnés. Notamment, en procédant à l'étape de découpe après celle d'enregistrement, on obtient une bien meilleure uniformité d'enduction de la couche sensible (112, figure 1B). En particulier, on évite les effets de pente intérieure et effets de bords extérieurs qui apparaissent sur un disque pré découpé (107, figure 1A). Cette qualité du substrat conservée tout au long du procédé permet notamment de profiter d'une capacité complète du format de référence, des « pits » pouvant être formés aussi près des bords intérieur et extérieur, comme cela est visible sur la figure 1B.
Par ailleurs, l'enregistrement et le développement sur disque plein permet de s'affranchir de problèmes d'étanchéité qui peuvent survenir pendant toutes les étapes humides de l'enregistrement, notamment les phases de dépôt d'adhésif, d'enduction de la résine, et de développement.
Grâce à l'étanchéité totale du procédé selon l'invention, il est également possible de remplacer l'étape de gravure par voie sèche en plasma (étape S5) par une étape de gravure humide dynamique. Les procédés utilisés actuellement pour graver le verre par voie sèche en plasma sont à base de gaz de type fluoro forme CHF3 (par exemple hexafluorure de soufre SF6, fluorure de césium CF8). Ces gaz se trouvent ionisés dans la chambre à vide et la partie Fluor se combine avec la silice du verre en donnant des gaz volatils (SiF4). Le procédé dure environ 5 à 10 minutes auquel il faut ajouter les temps de chargement et déchargement (environ 2 à 3 minutes). Dans le procédé par voie humide, on utilise une solution de fluorure d'hydrogène/f uorure d'ammonium (HF/NH4F) stabilisée et très diluée pour graver la silice du verre. Il suffit d'une vingtaine de secondes pour graver la même profondeur. Le fait de développer en dynamique, c'est-à-dire avec un substrat en rotation permet d'augmenter la vitesse de réaction de gravure. La vitesse de gravure dépendra alors peu de la température, mais plus du débit et de la vitesse de rotation. Le temps définira ainsi la profondeur désirée. Avantageusement, dans une deuxième phase, la couche sensible, par exemple une photorésine, est éliminée facilement avec un solvant (au lieu de la phase de « stripping » Oxygène qui dure aussi 5min) pour ne laisser que les micro-cuvettes gravées dans le verre. On obtient alors une vitesse de gravure de 5nm/sec soit 300nm/min en moyenne, au lieu de 20nm/min avec le procédé classique par voie sèche ou 50nm/min par gravure humide statique (en bac) à la même concentration.
Quel que soit le procédé de gravure, on cherchera avantageusement à obtenir des microcuvettes ou des micro-bosses avec des bords les plus pentus possibles. A chaque flan de pit correspond un « 1 » qui doit être le plus court possible grâce à cette pente, le reste n'est lu que comme « 0 ». La figure 4 montre la gigue temporelle ou « jitter » mesurée en fonction de la symétrie des micro-cuvettes 105 pour deux angles, respectivement 45° (courbe 41) et 60° (courbe 42). La symétrie est donnée en pourcentage et exprime la différence de longueur de la partie creuse de la micro-cuvette ou « pit » et celle de la partie pleine ou « land ». Une symétrie de 0 correspond à un format de disque optique numérique dans lequel les longueurs des pits et des lands sont identiques, pour une taille de pit donnée. Dans les formats dits asymétriques, le paramètre de «symétrie » ou d' « assymétrie » représente le pourcentage de variation du pit par rapport au land. On observe qu'il existe toujours une symétrie ou une asymétrie optimale qui dépend du format du système de lecture. Pour cette valeur d'asymétrie optimale, autour de -10% dans l'exemple de la figure 4, on observe que plus l'angle des parois des micro-cuvettes formant les trous ou « pits » est grand, plus la gigue temporelle est faible. Idéalement, on cherche à former des micro-cuvettes dont les parois forment un angle proche de 90° avec le plan du substrat.
Avantageusement, la découpe ou la prédécoupe est réalisée par laser, permettant une meilleure qualité de découpe que celle obtenue par les procédés mécaniques traditionnels de pré formatage, par exemple par usinage ou meulage. On s'affranchit notamment par découpe laser des micro fissures ou résidus formant des points d'amorce dus au contact mécanique lors de la découpe classique et fragilisant énormément les bords intérieurs et extérieurs de ces disques. En outre, la découpe ou prédécoupe du substrat plein sur la même machine que celle utilisée pour l'enregistrement du signal permet l'utilisation de substrats standards non déjà découpés et le choix de la dimension finale du support de stockage, rendant le procédé dans son ensemble moins coûteux mais aussi plus facile à automatiser et plus flexible.
Les figures 5A à 5C montrent des schémas d'une vue de profil et de vues de haut d'un dispositif 50 adapté à la fabrication d'un support de stockage selon la présente description de type disque optique numérique. Le dispositif de fabrication comprend un dispositif ou « machine » d'enregistrement avec une table d'enregistrement 51, un support 113 monté sur la table d'enregistrement, mobile en rotation autour d'un axe d'enregistrement (Δ) grâce à un moteur de rotation 52. Le support 113 est destiné à recevoir le substrat plein 111. Ni la forme du substrat, ni la précision de positionnement du substrat sur le support ne sont critiques pour la suite de la mise en œuvre du procédé. Le dispositif d'enregistrement comprend également un laser d'enregistrement 55 dont le faisceau d'émission est destiné à l'enregistrement sur le substrat plein 111 au moyen d'un objectif de focalisation 58. Un laser de réglage 57 peut être prévu pour assurer en permanence la précision de la focalisation. Les lasers d'enregistrement 55, de réglage 57 et l'objectif 58 sont montés sur un chariot 53 destiné à se déplacer en translation au moyen de guides de translation 54 lors de l'enregistrement. Le dispositif comprend par ailleurs dans cet exemple un ou deux lasers de découpe 56, fixes par rapport à la table d'enregistrement, pour la découpe ou la prédécoupe du substrat après enregistrement. II peut y avoir deux lasers de découpe, respectivement pour les découpes intérieure et extérieure du disque. Alternativement, il peut y avoir un seul laser de découpe monté sur une platine de translation spécifique ou sur le chariot 53 et adapté à se déplacer aux deux positions nécessaires pour la découpe intérieure et extérieure du disque. Par exemple, les faisceaux issus du laser de découpe et du laser d'enregistrement peuvent passer par le même objectif de focalisation 58. Ainsi dans le cas par exemple d'un dispositif 50 adapté à la fabrication de disques optiques numériques, le laser de découpe pourra procéder dans un premier temps à la découpe ou à la prédécoupe d'un disque de diamètre 15,000 ± 0,05 mm parfaitement rond et centré sur l'axe de rotation Δ du support d'enregistrement, puis sera automatiquement déplacé pour procéder à la découpe ou à la prédécoupe extérieure d'un disque de diamètre 120,0 ± 0,1 mm. S'il s'agit de prédécoupes, les découpes pourront être faites ultérieurement après toutes les phases humides d'enregistrement, développement et gravure. Le disque ainsi formé aura une concentricité parfaite par rapport au point de référence des zones d'inscription de l'information et donc un excellent signal de lecture. Il n'y aura pas de « balourd » ou balancement pendant la rotation du disque à la lecture et donc une plus grande stabilité de vitesse angulaire.
Le laser de découpe (ou prédécoupe) est par exemple une source laser émettant dans l'infrarouge, par exemple un laser C02 émettant à 10 μιη. Selon une technique publiée (voir par exemple « Laser glass cutting in flat panel display production », F. Glaeber, Industrial laser solutions, June 2008), le faisceau infrarouge chauffe le substrat, par exemple en verre, au point de focalisation qui est aussi soumis localement à un refroidissement rapide par un jet de gaz continu. C'est le choc thermique lors de la phase chauffage par laser - refroidissement brutal par jet de gaz - qui induit une rupture sans contact du substrat verre au niveau du point de focalisation. Une variante également publiée (« Hybrid laser cutting for flat panel display », K R Kim et al, Japanese Journal of Applied Physics Vol. N° 8, pp. 6978 - 6981 (2008)) comprend une phase de micro gravure optique par un source laser impulsionnelle femtoseconde suivie d'un choc thermique dû à un laser C02 focalisé. Dans les deux cas, les paramètres du système de découpe tels que la vitesse de coupe, la puissance laser, le diamètre de la tache de focalisation du faisceau laser de découpe, le gradient thermique lors des phases chauffage - refroidissement pourront être à adaptés en fonction de l'épaisseur et de la nature du substrat, par exemple en verre.
Les figures 6A à 6C décrivent d'autres variantes dans l'enregistrement de l'information codée, adaptées au procédé de fabrication d'un support de stockage selon l'invention. Le procédé décrit sur la figure 6A comprend le dépôt d'une couche dite « active » 602
(étape S31), par exemple une couche de type inorganique, par exemple en silicate de zinc (ZnSi02) sur un substrat plein 601. Un enregistrement par laser des zones 605 est fait directement dans la couche active (étape S32) puis on procède au développement (par exemple en utilisant de l'acide nitrique dilué HN03) pour former les trous ou « pits » 605. L'ensemble peut être ensuite métallisé (S33) par exemple par dépôt d'une couche de Silicium, Titane ou Chrome pour former le dispositif de stockage 12.
Dans l'exemple de la figure 6B, on dépose lors d'une première étape S41 sur le substrat plein 611 une couche active 612 à variation de phase ou d'indice photo-activée (« Phase Transition Material »). L'enregistrement (étape S42) permet directement la formation des zones 615 de variation de phase ou d'indice pour obtenir le dispositif de stockage 13. Il n'est pas besoin de procéder à des étapes de développement et/ou métallisation. Des couches actives diverses existent dans l'état de l'art qui mettent en œuvre des variations de phase ou d'indice, par exemple de type oxyde métallique ou chalcogénures (par exemple séléniure d'argent Ag2Se et séléniure de germanium GeSe). Dans le procédé décrit sur la figure 6C, l'enregistrement de l'information codée comprend la gravure (S52) de zones de variation des propriétés physiques 625 directement dans le volume d'un substrat 611. Il est alors possible de réduire le temps de fabrication donc le coût de production en limitant le nombre d'étapes nécessaires au procédé, le procédé ne comportant plus qu'une seule étape. Par exemple, l'inscription d'informations digitales dans le volume du substrat 621 est faite par une source laser à impulsion courte mettant en jeu un effet non-linéaire qui au seul point de focalisation modifie les propriétés physiques du matériau pour former les zones de variation 625. Par exemple, l'enregistrement comprend la gravure au moyen d'une source laser impulsionnelle de zones 625 de variations d'indice isotrope, anisotrope ou micro réseaux de Bragg. Pour graver, selon le matériau utilisé, on pourra utiliser une source délivrant des impulsions ultracourtes typiquement 100 fs - 10 ps.
La gravure directement dans le verre est possible en utilisant des impulsions ultra courtes permettant de « craquer » localement le verre et de créer des micro-réseaux de Bragg.
Alternativement, dans un verre dopé, on peut générer par impulsions laser l'agrégation de particules (par exemple argent ou cérium) résultant dans une modification locale de la fluorescence. Des techniques de lecture optiques peuvent être adaptées à chaque mécanisme physique pour relire l'information digitale. Il est possible de multiplier la capacité du disque par le nombre de couches enregistrées dans le volume. En effet, les effets de variations de fluorescence, de luminescence localisée, ou les variations des propriétés non linéaires par contraste diélectrique dans chacune des zones 625 permettent lors de la lecture par laser une émission de lumière, et donc donnent la possibilité de former des couches successives d'information, lisibles par un lecteur spécifique.
Les figures 7A à 7C illustrent des disques optiques numériques obtenus par le procédé de fabrication, respectivement dans chacun des formats actuels CD, DVD, BD. Le support de stockage 71 décrit sur la figure 7 A correspond à un disque optique numérique de format CD. Il comprend un substrat 711 en matériau transparent à la longueur d'onde de lecture de la diode laser d'un système de lecture 70 destiné à la lecture du support de stockage. Il comprend en outre un ensemble de zones 715 de variation des propriétés physiques du substrat, constitués par exemple par des trous ou « pits », recouverts d'une couche réfléchissante, obtenus par exemple selon l'un des procédés décrits ci-dessus. L'ensemble est avantageusement recouvert d'une couche 716 de protection.
Le support de stockage 72 décrit sur la figure 7B correspond à un disque optique numérique de format DVD. Il comprend deux parties 721 et 722 obtenues chacune par un procédé tel que décrit ci-dessus. Les deux parties 721 et 722 sont transparentes à la longueur d'onde de lecture. Leur épaisseur est cependant inférieure de moitié à l'épaisseur du substrat 711 du disque 71 (figure 7 A) de telle sortie que le support de stockage final présente une épaisseur totale conforme au format des systèmes de lecture (1,2 mm). Les deux parties sont ensuite reliées l'une à l'autre, avantageusement par soudure laser sous gaz neutre (ex Azote) ou sous vide, permettant par rapport aux techniques classiques de polymérisation aux UV de colles, d'avoir une meilleure stabilité et pérennité dans le temps.
Le support de stockage 73 décrit sur la figure 7C correspond à un disque optique numérique de type Blu-Ray (BD). Il n'est pas nécessaire dans ce format de support de stockage que le substrat 731 soit transparent à la longueur d'onde de lecture. En effet ce format présente de part et d'autre une couche dioptrique 732 de 100 microns, transparente pour la lecture par le dispositif de lecture 70 et le substrat pourra être non transparent, par exemple de type métallique Cr-Alu comme les disques durs actuels du commerce. Les pits ou informations 735 pourront être alors gravées dans la masse de ce substrat métallique ou dans une couche active. Pour le Blu-Ray Disc, on pourra graver chaque face du disque comme cela est représenté sur la figure 7C afin d'augmenter la capacité de 23Gb à 46Gb (BD double face).
Bien que les procédés aient été décrits dans la présente description pour l'application à la fabrication de supports de stockage d'information codée de type disque optique, les mêmes procédés sont applicables pour la fabrication d'autres supports de stockage d'une information codée destinés à être lu par un système de lecture optique. Notamment, les procédés d'enregistrement et de découpe laser décrits sont applicables à la fabrication de support de stockage dont les zones de variation des propriétés physiques dans le substrat sont formées par rapport à une ligne de référence plutôt qu'à un point de référence. Par exemple, ces zones de variations dans le substrat sont repérées en coordonnées cartésiennes et non plus en coordonnées polaires comme dans le cas des disques optiques numériques. C'est le cas par exemple si l'information digitale est portée par une carte, par exemple de format carré ou rectangulaire, nécessitant une lecture par balayage laser ou par translation optomécanique du substrat. Dans ce cas, le procédé selon l'invention permettra notamment une réduction significative de défaut de parallélisme entre la ligne de référence des zones de variation des propriétés physiques dans le substrat portant l'information codée et les lignes de découpe du support de stockage qui forment les lignes de référence pour la lecture.
Bien que décrite à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, le procédé de fabrication d'un support de stockage d'informations et un support de stockage obtenu par un tel procédé comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un support de stockage (11 - 14) d'une information codée, destiné à être lu par un système de lecture optique présentant un élément de centrage pour le centrage d'un support de stockage, le procédé comprenant : - la mise en place d'un substrat plein sur un support d'un dispositif d'enregistrement par laser; l'enregistrement par laser sur le substrat plein (111, 601, 611, 621), au moyen du dispositif d'enregistrement, d'un signal correspondant à l'information codée pour former à partir d'un élément de référence donné un ensemble de zones (115, 605, 615, 625) de variation des propriétés physiques du substrat détectables par le système de lecture optique; la découpe ou la prédécoupe du substrat en place sur le même support, en vue d'en adapter la forme à celle de l'élément de centrage du lecteur optique, en prenant pour référence l'élément de référence de formation des zones de variation du substrat.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'enregistrement comprend le dépôt (S12) d'une couche sensible (112) continue et uniforme sur le substrat (111) et l'activation locale par laser de la couche sensible (S13) en fonction du signal correspondant à l'information codée.
3. Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre le développement (S14) de la couche activée pour former des trous à l'endroit des zones activées ou, alternativement, en fonction de la nature de la couche sensible, à l'endroit des zones non activées de la couche sensible, et la gravure (S15) du substrat à l'endroit des trous, permettant de former des zones détectables par le système de lecture optique sous forme de micro-cuvettes ou de micro-bosses dans le substrat (111).
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la gravure est une gravure humide dynamique.
5. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la couche sensible est une couche en matériau inorganique (602), le procédé comprenant en outre le développement (S32) de la couche activée pour former des trous (605) à l'endroit des zones activées.
6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la couche sensible est une couche (612) à variation de phase ou d'indice photo-activée, l'enregistrement résultant directement en la formation de zones (615) à variation de phase ou d'indice.
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'enregistrement comprend la gravure (S52) localisée directement dans le volume du substrat, au moyen d'impulsions laser ultracourtes, des zones de variation des propriétés physiques du substrat, en fonction du signal correspondant à l'information codée.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes adapté à la fabrication d'un support de stockage de type disque optique numérique, destiné à être lu par un système de lecture optique présentant un élément de centrage avec un axe de rotation de lecture, dans lequel : l'enregistrement par laser comprend la rotation du substrat autour d'un axe de rotation donné, les zones de variation des propriétés physiques du substrat étant formées par rapport à un point de référence correspondant à l'intersection de l'axe de rotation avec le substrat.
9. Procédé selon la revendication 8 adapté à la fabrication d'un disque optique numérique de format DVD, comprenant: l'enregistrement par laser sur au moins un premier substrat (721, 722) d'un signal correspondant à de l'information codée pour former à partir d'un élément de référence donné un ensemble de zones de variation des propriétés physiques du substrat détectables par le système de lecture optique; la découpe ou la prédécoupe du premier substrat et d'un second substrat pour en adapter la forme à celle de l'élément de centrage du lecteur optique, en prenant pour référence l'élément de référence de formation des zones de variation des propriétés physiques des substrats ; l'assemblage des deux substrats après découpe.
10. Procédé selon 1 revendication 9, dans lequel l'assemblage est fait par soudure laser.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10 comprenant en outre l'enregistrement par laser sur le second substrat (721, 722) d'un signal correspondant à de l'information codée pour former à partir du même élément de référence un ensemble de zones de variation des propriétés physiques du substrat détectables par le système de lecture optique.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la découpe ou la prédécoupe est faite par laser.
13. Support de stockage obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support forme un disque optique numérique d'excentricité inférieure à 10 μιη.
14. Dispositif (50) pour la fabrication d'un support de stockage (11 - 14) d'une information codée destiné à être lu par un système de lecture optique présentant un élément de centrage comprenant :
- une table (51) d'enregistrement par laser;
- un support (113) destiné à recevoir un substrat plein (111, 601, 611, 621) monté sur la table d'enregistrement; des moyens d'enregistrement par laser solidaires de la table d'enregistrement, destinés à enregistrer sur le substrat plein un signal correspondant à l'information codée pour former à partir d'un élément de référence donné un ensemble de zones (115, 605, 615, 625) de variation des propriétés physiques du substrat détectables par le système de lecture optique; des moyens (56) de découpe ou de prédécoupe solidaires de la table d'enregistrement, adaptés à la découpe ou prédécoupe du substrat pour adapter la forme du substrat à celle de l'élément de centrage du lecteur optique, en prenant pour référence l'élément de référence de formation des zones de variation du substrat.
15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel le support d'enregistrement est mobile en rotation par rapport à la table d'enregistrement.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 ou 15, dans lequel les moyens de découpe ou de prédécoupe sont des moyens de découpe ou de prédécoupe par laser.
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