Brevet FR2787619A1 — publié le 20000623

SUPPORT D'ENREGISTREMENT OPTIQUE ET PROCEDE DE REALISATION DE CE SUPPORT DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un support d'enregistrement optique et un procédé de réalisation de ce support. L'invention trouve une application dans le domaine de l'enregistrement sur disques optiques, par exemple pour les disques dits compacts enregistrables, en abrégé CD-R ("Compact Disc Recordable"), ou les disques polyvalents numériques enregistrables, en abrégé DVD-R ("Digital Versatile Disc Recordable") ou les disques à une seule écriture et plusieurs lectures, en abrégé WORM ("Write Once Read Many"). Etat de la technique antérieure Le disque dit compact et enregistrable (ou inscriptible), en abrégé CD-R, est maintenant produit industriellement et rencontre un grand succès commercial (production prévue pour 1998: 400 millions de disques, ce qui représente un doublement par rapport à 1997). La technique de fabrication utilisée aujourd'hui utilise un polymère à colorant ("Dye Polymer") sensible à une longueur d'onde bien déterminée. Par insolation à forte puissance, une réaction se produit dans le produit organique qui rend la zone insolée opaque à la longueur d'onde utilisée. Un disque de ce type comprend en général un substrat transparent dans lequel a été formée une piste spiralée o sont inscrites les informations. Le produit -Tor organique est déposé sur toute la surface du disque par étalement à la tournette. Un dépôt d'or ou d'argent est ensuite effectué pour obtenir une couche réfléchissante. Enfin, sur cet empilement est déposée une résine de protection. Le disque est lu et écrit à travers le substrat. La réflectivité de l'empilement couche organique-couche réfléchissante est compatible avec celle des disques CD et CD-ROM (réflectivité forte supérieure à 65%, réflectivité faible inférieure à 35%). Ainsi, les lecteurs de CD et CD-ROM peuvent-ils lire les CD-R, ce qui explique l'intérêt pour ce type de support. Cette technique ne va cependant pas sans poser des problèmes. Le produit organique est sensible à la lumière et vieillit. De plus, un problème de compatibilité en longueur d'onde peut se poser selon les différents types de disque. En effet, les disques DVD travaillent avec une longueur d'onde de 650 nm, et les disques CD-R ne peuvent pas être lus dans les lecteurs correspondants. C'est la raison pour laquelle beaucoup de laboratoires travaillent à remplacer le produit organique par un produit inorganique du type à changement de phase (par exemple des chalcogénures ou encore des alliages de ZnO, Ga203, GeO, etc...). Cependant, un problème essentiel reste à résoudre qui est celui d'obtenir un support à forte réflectivité avant écriture. En effet, tous ces produits inorganiques à changement de phase présentent une réflectivité intrinsèque faible, qui est rendue forte par chauffage ou destruction de la couche active. Les zones inscrites présentent alors une réflectivité forte, ce qui est l'inverse des CD-R organiques et des ïNi CD et CD-ROM. Il y a donc incompatibilité avec les lecteurs existants. La présente invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un nouveau support d'enregistrement optique compatible avec les lecteurs existants, c'est-à-dire présentant une réflectivité élevée avant écriture et faible ensuite. Exposé de l'invention Ce but est atteint, selon l'invention, grâce à l'utilisation d'un empilement de couches particulier. Selon l'invention, cet empilement comprend au moins une couche métallique très mince et au moins une couche transparente. Par "très mince", on entend une couche d'épaisseur inférieure à environ 30 nm. De telles couches métalliques présentent des propriétés surprenantes liées à leur très faible épaisseur. Ces propriétés, en tant que telles, ont été décrites dans l'article de E. QUESNEL, P. CHATON, O. LARTIGUE et F. BAUME intitulé: "A very thin coating technology for the production of broad band absorbers" publié dans "Proceedings of Optical Interference Coatings", Tucson, OSA Technical Digest Series, vol. 9, p. 346-347, 1998. Selon l'invention, on tire profit de ces propriétés pour réaliser un support d'enregistrement optique. En effet, de telles couches métalliques très fines présentent une réflectivité supérieure à 65% avant toute irradiation optique, réflectivité qui tombe à -10% après une irradiation appropriée. La réflectivité varie donc bien dans le sens recherché. Le support de l'invention présente en outre l'avantage que ses propriétés optiques sont largement indépendantes de la longueur d'onde, dans une plage TZ -- allant de 400 à 950 nm. Cet achromatisme est conservé pour l'indice optique, ce qui permet d'envisager des géométries d'écriture et de lecture différentes, par exemple à 45 . Ainsi, la compatibilité avec les lecteurs de DVD et, plus tard, avec des lecteurs utilisant des longueurs d'onde basses est-elle respectée. Par ailleurs, le support d'enregistrement de l'invention est insensible à la lumière du soleil et résiste à une température supérieure à 150 C (ce qui est supérieur au domaine de stabilité du substrat plastique). Enfin, l'écriture peut s'effectuer dans un sens ou dans l'autre car l'empilement peut être symétrique. De façon plus précise, la présente invention a pour objet un support d'enregistrement optique comprenant un empilement de couches présentant une première réflectivité lorsqu'il n'a pas été irradié par un rayonnement d'écriture et une seconde réflectivité inférieure à la première après irradiation par ledit rayonnement d'écriture, ce support étant caractérisé en ce que l'empilement comprend au moins une couche métallique très mince et au moins une couche transparente. De préférence, le matériau de la (des) couche(s) transparente(s) est un oxyde, ou un nitrure ou un fluorure du métal de la couche métallique. Selon un mode de réalisation, la couche métallique très mince est encadrée par deux couches transparentes. Selon un autre mode de réalisation, on peut constituer un empilement de couches alternativement métalliques et transparentes. Le métal de la couche métallique est avantageusement pris dans le groupe constitué par l'aluminium, le titane, le zirconium, le tungstène, le molybdène, l'hafnium et leurs alliages. La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation du support qui vient d'être défini. Selon ce procédé, on forme sur un substrat un empilement d'au moins une couche métallique très mince et d'au moins une couche transparente, par pulvérisation cathodique. On peut procéder avantageusement par pulvérisation cathodique d'un métal, pour obtenir la couche métallique très mince, et par pulvérisation cathodique du même métal en présence d'un gaz pour obtenir la (les) couche(s) transparente(s), qui est (sont) alors en un composé dudit métal. Le gaz utilisé pour la pulvérisation cathodique est avantageusement pris dans le groupe constitué par l'oxygène, l'azote et le fluor, le composé du métal étant alors respectivement un oxyde, un nitrure ou un fluorure du métal. Brève description des dessins - la figure 1 montre un support d'enregistrement conforme à l'invention; la figure 2 montre un détail des pistes d'enregistrement en vue de dessus; - la figure 3 montre les variations de réflectivité d'un tel support en fonction de la longueur d'onde. TT-- Description détaillée de modes particuliers de réalisation Sur la figure 1, on voit un substrat 10 transparent (par exemple en verre ou en plastique) sous lequel une gorge spiralée a été formée par tout moyen approprié. Sur ce relief spiralé est déposé un empilement de couches. Dans le mode de réalisation illustré, cet empilement comprend une couche métallique , encadrée par deux couches transparentes 21 et 22. La couche métallique 20 peut être en aluminium et les couches transparentes 21, 22 en alumine (A1203). L'épaisseur de la couche métallique 20 est inférieure à nm et, par exemple, de l'ordre de 10 nm (des tests ont été effectués par le Demandeur à 27 nm, 15 nm et 7,5 nm). L'épaisseur des couches transparentes 21, 23 peut être plus importante et par exemple de l'ordre de à 100 nm. Sous cet empilement, on trouve éventuellement une couche 30 de résine de protection. Les pistes dans lesquelles l'information peut être enregistrées sont référencées 12. La figure 2 montre en vue de dessus une zone (ou point) 32 d'enregistrement obtenue par irradiation au moyen d'une source lumineuse, par exemple une diode laser. Dans une telle zone 32, la réflectivité tombe en dessous de 35% alors que sans irradiation, le fond 33 de la piste 12 présente une réflectivité supérieure à %. La discrimination entre zones écrites et zones non écrites est donc aisée. La figure 3 montre la réflectivité de l'empilement en fonction de la longueur d'onde x exprimée en nanomètre, dans le cas d'une couche de 10 nm d'aluminium encadrée par deux couches d'alumine (A1203) de 50 nm d'épaisseur. La courbe 40 correspond à la réflectivité de l'empilement hors zone écrite (zoe 33 sur la figure 2) et la courbe 42 à la réflectivité d'une zone écrite (32). On voit que la première est de l'ordre de 65 à 70% et la seconde de l'ordre de 5 à %. De plus, la plage dans laquelle ces réflectivités présentent de telles valeurs est très large puisqu'elle va sensiblement de 400 nm à 950 nm. Pour réaliser le support de l'invention, on procède avantageusement par pulvérisation cathodique du matériau métallique, à la fois pour réaliser la couche métallique et la ou les couche(s) transparente(s) Le Demandeur a ainsi réalisé des supports d'enregistrement dans les conditions suivantes: - Machine de pulvérisation: SCM 600 à 3 postes de pulvérisation, Substrat en verre de 120 mm de diamètre et 1,2 mm d'épaisseur, - Matériau transparent: A1203 d'indice optique 1,6, - Métal: aluminium d'épaisseur 10 nm et d'indice 2,66 à (X=780 nm), - Réflectivité de l'empilement avant écriture à 780 nm supérieure à 60%, - Puissance d'écriture: entre 10 mW et 20 mW, - Rapport signal sur bruit à 2,4 m/s de vitesse de défilement, 1 MHz et 200 ns d'impulsion: supérieur à 46 dB. iTi --- REVENDICATIONS 1. Support d'enregistrement optique comprenant un empilement de couches présentant une première réflectivité lorsqu'il n'a pas été irradié par un rayonnement d'écriture et une seconde réflectivité inférieure à la première après irradiation par ledit rayonnement d'écriture, caractérisé en ce que l'empilement comprend au moins une couche métallique très mince (20) et au moins une couche transparente (21, 22). 2. Support d'enregistrement optique selon la revendication 1, dans lequel le matériau de la (des) couche(s) transparente(s) (21, 22) est un oxyde, ou un nitrure ou un fluorure du métal de la couche métallique. 3. Support d'enregistrement optique selon la revendication 1, dans lequel la couche métallique très mince (20) est encadrée par deux couches transparentes (21, 22). 4. Support d'enregistrement optique selon la revendication 1, dans lequel l'empilement comprend une alternance de couches métalliques (20) et de couches transparentes (21, 23). 5. Support d'enregistrement optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le métal de la couche métallique (20) est pris dans le groupe constitué par l'aluminium, le titane, le zirconium, le tungstène, le molybdène, l'hafnium et leurs alliages. 6. Support d'enregistrement optique selon la revendication 1, dans lequel la couche métallique très mince (20) présente une épaisseur inférieure à 30 nm. 7. Support d'enregistrement optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il présente la forme d'un disque avec une piste d'enregistrement (12). 8. Disque optique enregistrable (CD-R), caractérisé en ce qu'il comprend un support selon la revendication 7. 9. Disque optique polyvalent numérique enregistrable (DVD- R), caractérisé en ce qu'il comprend un support selon la revendication 7. 10. Disque optique à une seule écriture et à plusieurs lectures (WORM), caractérisé en ce qu'il comprend un support selon la revendication 7. 11. Procédé de réalisation d'un support d'enregistrement optique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme sur un substrat (10) un empilement d'au moins une couche métallique très mince (20) et d'au moins une couche transparente (21, 22), par pulvérisation cathodique. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on procède par pulvérisation cathodique d'un métal pour obtenir la couche métallique très mince (20) et par pulvérisation cathodique du même métal en présence d'un gaz pour obtenir la (les) couche(s) transparente(s) (21, 22), qui est (sont) alors en un composé dudit métal. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le gaz utilisé pour la pulvérisation cathodique est pris dans le groupe constitué par l'oxygène, l'azote et le fluor, le composé du métal étant alors respectivement un oxyde, un nitrure, ou un fluorure du métal. 14. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on pulvérise au moins un métal pris dans le groupe constitué par l'aluminium, le titane, le zirconium, le tungstène, le molybdène, l'hafnium.