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DE3036902C2 - Auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmedium - Google Patents

Auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmedium

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Publication number
DE3036902C2
DE3036902C2 DE3036902A DE3036902A DE3036902C2 DE 3036902 C2 DE3036902 C2 DE 3036902C2 DE 3036902 A DE3036902 A DE 3036902A DE 3036902 A DE3036902 A DE 3036902A DE 3036902 C2 DE3036902 C2 DE 3036902C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
recording
plastic
recording material
parylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3036902A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3036902A1 (de
Inventor
Alette Jameson Sunnyvale Calif. Forster
Muriel Manon San Jose Calif. Ockers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OMEX SANTA CLARA CALIF US
Original Assignee
OMEX SANTA CLARA CALIF US
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OMEX SANTA CLARA CALIF US filed Critical OMEX SANTA CLARA CALIF US
Publication of DE3036902A1 publication Critical patent/DE3036902A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3036902C2 publication Critical patent/DE3036902C2/de
Expired legal-status Critical Current

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    • Y10S430/162—Protective or antiabrasion layer

Landscapes

  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einer Unterlage, einer darauf aufgebrachten Schicht aus Kunststoff und einer darauf befindlichen Schicht aus optische Energie absorbierendem Material.
Die datenverarbeitende Industrie hat erhebliche Fortschritte gemacht, um Computersysteme und zugehörige periphere Einrichtungen zur Verarbeitung binär kodierter numerischer und alphabetischer Daten mit höheren Geschwindigkeiten ablaufen zu lassen und die Speicherung solcher Daten mit höherer Dichte und geringeren Kosten zu gewährleisten. Große Unternehmen und staatliche Dienststellen verlassen sich in zunehmendem Maße auf datenverarbeitende Einrichtungen bei der automatischen Datenerfassung, Speicherung und Verarbeitung, um die Effizienz der Handhabung von geschäftlichen Transaktionen, Berechnungsinformationen usw. zu erhöhen. Die Zunahme der Geschwindigkeit der Arbeitsweise von Computern ist im wesentlichen das Ergebnis der Fortschritte auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie, wodurch hochintegrierte Schaltungen (LSI — large scale integrated circuits) hergestellt werden konnten, die höhere Dichten binärer logischer Elemente oder Gates mit höheren Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglichten. Erhebliche Erhöhungen der Speicherdichten wurden ebenfalls erreicht. Auf dem Gebiet der Halbleiterspeicher wurde eine Erhöhung der Bit-Dichte sowohl durch eine verbesserte LSI-Technologie, welche zu einer Verringerung der Abmessungen der Speicherzellenelemente geführt hat, als auch durch neue LSl-Technologien, wie z, B. magnetische Zylinderdomänen- speichep erreicht.
Auf dem Gebiet der magnetischen Speicher wurden Verbesserungen der Dichte bei harten und flexiblen Plattensystemen durch Verbesserung des magnetischen
ίο Speichermaterials als auch der Lese- und Schreibköpfe, die damit verbunden sind, erzielt.
Trotz der erheblichen Vergrößerung der Dichten bei Halbleiter- und Magnetikspeichersystemen rechtfertigen die Kosten pro Bit solchen Speichermaterials zu- sammen mit den Folgekosten nicht die Verwendung solcher Technologien für die allgemein gebräuchliche Speicherung üblicher geschäftlicher Aufzeichnungen in großem Umfange, wie z. B. die Korrespondenz; Berichte, Formblätter, gesetzlicher Dokumente usw. Die Speiche rung und Aufrechterhaltung sowohl laufender Arbeits akten mit solchen Dokumenten als auch die Archivierung ausgewählter Dokumente, die für eine lange Zeit sicher aufbewahrt werden müssen, wird nach wie vor im großen Umfang von Hand durchgeführt, wodurch die Personalkosten und die Kosten für den Aufbewahrungsraum ständig zunehmen.
Die digitale Aufzc'chnungstechnologie mittels Laser ist vor kurzer Zeit entwickelt worden, um binäre Datenspeicher hoher Dichte auszustatten, die leicht sowohl mit datenverarbeitenden Rechnereinrichtungen als auch mit Faksimiledokumentabtastung und Druckapparaten integriert werden können. Technologie ermöglicht eine optische Aufzeichnung von Bilddaten in hochdichtem Format in verifcibärer Zeit und einen schneiten opto elektronischen Zugang zu den gespeicherten Bilddaten und kann auf diese Weise die Grundausstattung für rechnergesteuerte Dokumentspeicherung und erneute Aufnahme und ein allgemeines Aufzeichnungssteuerungssystem ergeben. Bei dieser Technologie ist ein Schreib- und Lesesystem mit Laserstrahlen das Zentrum, mit Hilfe dessen die Speicherung binärer Digitalinformationen in Form vorhandener oder nichtvorhandener kleiner Löcher möglich ist, die in einem dünnen Film des Aufzeichnungsmaterials mit hochfocussiertem modulierten Laserstrahl gebildet sind, der das Aufzeichnungsmaterial abtastet.
Die Grundprinzipien der Bildspeicherung mittels Laser sind in der US-PS 34 74 457 dargestellt. Die US-PS 34 54 624 und 36 57 707 beschreiben ein Aufzeichnungs system mittels Laser, bei dem eine rotierende Trommel verwendet ist, die ein auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmaterial trägt, das flexible Streifen plastischen Materials (beispielsweise Mylar) mit einer darauf aufgebrachten Sch it eines energieabsorbierenden Materials enthält. Ein solches auf Laserstrahlung ansprechendes Aufzeichnungsmaterial ist ausführlicher in der US-PS 36 65 33 beschrieben. Die Verwendung einer rotierenden Trommel oder anderer mechanischer Abtastungen des Aufzeichnungsmaterials begrenzen je doch die Geschwindigkeit der Aufzeichnungsabtastung sowohl wahrend der Aufzeichnung als auch der Wiedergabe von Daten und zwingt auf diese Weise künstlich dem Gesamtsystem Geschwindigkeiten für Schreiben und Lesen auf,, die wesentlich geringer sind als solche, die von herkömmlichen l^aserstrahlenergien und Empfindlichkeiten von Aufzeichnungsmaterial hervorgerufen werden. Darüber hinaus grenzt die Verwendung flexiblen Aufzeichnungsmaterials die Genauigkeit der
Linienführung, die zwischen den Datenspuren und dem Laserstrahlweg reproduzierbar erreicht werden können, ab und zwingt dementsprechend dem System Datenbitdichten auf, die wesentlich geringer sind, als die minimalen Abmessungen der Zelle sind, die durch die Optik des Systems bedingt sind. Ferner unterliegt flexibles Aufzeichnungsmaterial in starkem Maße der Verunreinigung durch Staubpartikel, die zu Fehlern beim Aufzeichnen und/oder Lesen von Daten führen, weshalb eine spezielle Behandlung und Aufbewahrung dieser Systeme in staubfreien Räumen erforderlich ist Es ist deshalb offensichtlich, daß verschiedene Annäherungsversuche für die Abtastung des Laserstrahls über das Aufzeichnungsmaterial und verschiedene Strukturen des Aufzeichnungsmaterials selbst erforderlich sind, um ein System zu ermöglichen, das die Schreib/Lese-Geschwindigkeit und Bit-Dichten vollständig ausnutzt, dessen Laserstrahlaufzeichnungstechnologie schon von sich aus möglich ist und das ebenfalls die Aufbewahrung des Aufzeichnungsmaterials und die Handhabungserfordernisse vereinfacht
In der US-PS 40 0! 840 wird ein Laseraufzeü-hnungssystem beschrieben, bei dem eine Spiegelvorrichtung verwendet wird, die auf zwei orthogonalen Achsen drehbar ist um einen Laserstrahl in zwei Richtungen zum Aufschreiben von Daten auf eine Aufzeichnungsschicht abzulenken, die auf einer festen Glasunterlage angeordnet ist Dieses Strahlablenkungssystem mittels Spiegel ermöglicht eine schnellere Strahlabtastung, und die feste Glasunterlage, die die Aufzeichnungsschicht trägt ermöglicht präzisere, reproduzierbare Zeilenführungen zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und dem abtastenden Laserstrahl Es wurde jedoch gefunden, daß die Verwendung einer Schicht aus Aufzeichnungsmaterial, die unmittelbar auf einer Glasunterlage aufgebracht ist zu einem auf Laserstrahlen ansprechenden Aufzeichnungsmaterial führt das wesentlich geringere Empfindlichkeit aufweist als ein entsprechendes Laseraufzeichnungsmaterial, das eine Aufzeichnungsschicht enthält die auf einer Kunststoffunterlage aufgebracht ist Ferner kann die Affinität zwischen der metallischen Aufzeichnungsschicht und der Glasunterlage Unregelmäßigkeiten in der Form und den Abmessungen der Löcher erzeugen, die in die Aufzeichnungsschicht eingebrannt sind. Die Verwendung einer Glasunterlage erfordert deshalb die Herstellung eines komplexeren Aufzeichnungsmaterials, um die Gesamtempfindlichkeit des Laseraufzeichnungssystems beizubehalten und eine hohe Schreibgeschwindigkeit mit geringer Fehlerrate zu erreich. 1.
Aus der DE-AS 12 63 051 ist ferner eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von Informationen auf einen mit einer dünnen Oberflächenschicht versehenen Aufzeichnungsträger bekannt, dessen Oberfläche aus einer Metalischicht und/oder Isolierstoffschicht auf einer aus festem Stoff hergestellten Unterlage besteht wobei die Oberflächenschicht so dünn ist daß sie durch die Strahlen an der Auftreffstelle zum Verdampfen, mindestens jedoch zum Schmelzen gebracht wird.
Es handelt sich also um einen Aufzeichnungsträger aus einer durchsichtigen Kunststoffolie auf der eine Metailschicht aufgebracht ist F.in derartiges Aufzeichnungsmaterial hat jedoch die gleichen Nachteile wie das beispielsweise in der US-PS 36 65 483 beschriebene.
Fawi.iei'te auf diesem Gebiet haben generei! die Vorteile dir combination einer Kunststoffschicht zwischen .'er Ln'inage unti der Aufzeichnungsschicht zusammen ":" -:■'. ·. ~: •■•;i!2S:.;''':-V; ?uf de A.-.•■'zeic'hnijrgsschicht erkannt Während jedoch Kunststoffe zur Verwendung als Schutzschicht vorgeschlagen worden sind, haben die Fachleute in der Praxis typischerweise anorganische Materialien, wie z, B. Silizjumdioxid in der Schutzschicht verwendet, weil die üblichen Kunststoffe auf Lösungsmittelbasis, die bereits für die Verwendung als Zwischenschicht vorgeschlagen wurden, aufgelöst oder angegriffen wurden, wenn versucht wurde, eine Schutzschicht aus dem gleichen oder einem ähnlichen Kunst- Stoffmaterial auf Lösungsmittelbasis aufzutragen, weil das verwendete Lösungsmittel die dünne Schicht des Laseraufzeichnungsmaterials leicht durchdringt
Es ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein auf Laserstrahlung ansprechendes Aufzeichnungsmaterial bereitzustellen, das die angeführten Nachteile nicht aufweist und von hoher Beständigkeit ist, wobei hohe Aufzeichnungs- und Lesegeschwindigkeiten gewährleistet werden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das auf Laserstrahlen ansprechende Aufzeichnungsmaterie! :;rfindungsgemäß durch die in dem vorstehenden Ansprach 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial liegt somit in Form mehrerer Schichten vor, die auf einen Träger aufgetragen sind, wobei dünne Kunststoffschichten zu beiden Seiten einer dünnen Schicht eines optische Energie absorbierenden Materials, nämlich der Aufzeichnungsschicht, angebracht sind. Vorzugsweise besteht die Aufzeichnungsschicht aus Metall und ist vollständig zwischen den beiden anderen Kunststoffschichten eingeschlossen.
Gemäß der Erfindung ist wenigstens die zweite Kunststoffschicht auf der Aufzeichnungsschicht durch einen Bedampfungsprozeß aufgebracht
Die Kunststoffschicht zwischen dem Träger und der Aufzeichnungsschicht kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Kunststoffschicht auf Lösungsmittelbasis enthalten, weil ihr physikalischer Zusammenhalt während des Bedampfungsprozesses, der zur Herstel lung der zweiten Kunststoffschicht angewendet wird, nichf angegriffen wird.
Andererseits kann die Zwischenschicht auch eine Schicht aus Kunststoffmaterial enthalten, die auf der Unterlage in gleicher Weise durch einen Bedampfungs prozeß hergestellt ist
Vorzugsweise besteht der als Schutzschicht dienende polymere Oberzug aus einer der bekannten Parylene-Verbindungen. Die Verwendung von Parylene als Schutzschicht auf
so einer Schicht aus optische Energie absorbierendem Ma* terial (der Aufzeichnungsschicht) führt zu einem Laseraufzeichnungsmaterial von außergewöhnlicher Festigkeit und Langzeitstabilität Der Parylene-Oberzug ist sowohl hochbeständig, um die Aufzeichnungsschicht ge gen jede Zerstörung durch Abrieb zu schützen, als auch beständig gegenüber Feuchtigkeit und/oder anderen Verunreinigungen in dem umgebenden Raum, die auf andere Weise eine chemische Zerstörung der Aufzeichnungsschicht bewit'cen könnten. Parylene ermöglicht vorteilhafterweise die Verwendung entweder eines Kunststoffs auf Lösungsmittelbasis oder einer anderen Schicht aus Parylene als Zwischenschicht zwischen einer Glasunterlage und der Aufzeichnungsschicht. Leicht auftragbarer Kunststoff auf Lösungsmittelbasis, wie
z. B. ausgehärtetes uiid entwickeltes Pholoresist-Material, kann als Zwischenschicht verwendet werden, ohne daß diese Schicht oder die dünne Aufzeichnungsschicht aus Metall, die riarauf gebildet ist, während der
Bildung der Schutzschicht aus Parylene nachteilig beeinflußt werden. Weil Parylene durch Aufdampfen aufgetragen wird und nicht in einem Lösungsmittel-Auftragprozeß gebildet wird, ist die Stabilität der Zwischenschicht aus Kunststoff auf Lösungsmittelbasis während der Bildung der Paryleneschicht nicht beeinträchtigt.
Es wurde darüber hinaus festgestellt, daß Parylene selbst ausgezeichnete Eigenschaften für die Verwendung als Zwischenschicht aufweist. Solche Schichten sind optisch klar und durchsichtig und verbinden sich gut mit der Glasunlerlage. Parytene kann als gleichmäßige Schicht mit gut kontrollierbarer Dicke aufgetragen werden und ergibt eine gute, glatte Oberfläche für die Abscheidung der dünnen Aufzeichnungsschicht aus Metall. Parylene hat eine geringe thermische Leitfähigkeit und isoliert damit die Aufzeichnungsschicht aus Metall von der Glasunterlage und schützt und bewahrt damit die Empfindlichkeit der Aufzeichnungsschicht. Parylene weist auch einen Brechungsindex auf, der ausreichend nahe bei dem der Glasunterlage liegt, um eine Reflexion der Laserstrahlenergie an der optischen Zwischenfläche zwischen der Glasunterlage und der Paryleneschicht im wesentlichen auszuschließen.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer schematischen Apparatur eines Datenaufzeichnungsgeräts mittels Laser,
F i g. 2 ausschnittsweise ein Laseraufzeichnungsmaterial im Querschnitt,
Fig.3 ausschnittsweise eine andere Ausführungsform eines Laseraufzeichnungsmaterials im Querschnitt, F i g. 4 ein Blockdiagramm für ein Beispiel der Apparatur, die bei der Herstellung der Paryleneschichten verwendet werden kann, und
F i g. 5 den schematischen Reaktionsabiauf in der Apparatur gemäß F i g. 4.
F i g. 1 zeigt eine Einrichtung, die bei einem typischen Aufzeichnungssystem mit Laserstrahl verwendet wird. Diese Art von Laseraufzeichnungssystem ist allgemein bekannt und braucht deshalb nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Es wird Bezug genommen auf die oben bereits erwähnten US-PS 34 74 457 und 40 01 840. in denen eine genauere Diskussion des Prinzips der Laseraufzeichnung und Beispiele von Einrichtungen unter Anwendung dieser Prinzipien enthalten sind. Allgemein umfaßt eine Laserstrahlaufzeichnung die Verwendung eines Lasers 10, dessen Ausgang mit einem Strahlmodulator 20 gekoppelt ist, der durch Eingangssignalmittel 50 gesteuert wird, um einen austretenden modulierten Laserstrahl zu erzeugen. Bei einer binären Datenschreibweise erzeugen die Eingangssignalmittel 50 einen Fluß von binären Impulsen (digits), so daß der Modulator 20 eine binäre Amplitudenmodulation des Laserstrahls erzeugt. Die Focussierungs- und Abtasteinrichtung 30 erhält den modulierten Laserstrahl, bündelt ihn zu einem sehr kleinen Fleck auf dem Aufzeichnungsmaterial 40 und tastet ihn in einem vorbestimmten Raster über das Aufzeichnungsmaterial 40 ab.
Da der modulierte Laserstrahl verschiedene, nacheinanderfolgende Zellbereiche der Aufzeichnungsschicht im Laseraufzeichnungsmaterial abschreitet, brennt er sehr kleine Löcher (03 bis 1,0 μτη im Durchmesser) hinein, wenn der modulierte Laserstrahl zu dieser Zeit vorhanden ist, oder er läßt die Aufzeichnungsschicht unzerstöft, wenn der modulierte Laserstrahl nicht vorhanden ist Der Ausdruck »einbrennen« wird üblicherweise in diesem Zusammenhang benutzt um die Bildung der Löcher in der Aufzeichnungsschicht zu besehreiben, obwohl die Aufzeichnungsschicht tatsächlich eher schmilzt oder verdampft, um ein Loch zu bilden, als im üblichen Sinne dieses Begriffs zu verbrennen. Dementsprechend % wird das in den Modulator 20 eingegebene binäre Eingangssignal auf dem Aufzeichnungsmaterial 40 in Form des Vorhandenseins oder der Abwesenheit eines Loches an jedem Zellbereich im Aufzeichnungsmaterial reproduziert. Das Bit-Raster, das in das Aufzeichnungsmaterial 40 eingeschrieben ist, kann danach wiederum durch Abtasten des Aiif/cichnungsmatcrials mit einem unmodulicrten Lasers: .lhl gelesen werden, wobei die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Loches an jeder betreffenden Stelle in Form der dort reflektierten l.ichtinengc ermittelt werden.
Wie oben allgemein dargelegt ist, ist eine Datenaufzeichnungseinrichtung mittels Laser von sich aus in der Lage, binäre Daten mit hoher Dichte in der Größenordnung von etwa i,5 · i0" Bii/cm- einzuspeichern. Wie oben bereits ausgeführt wurde, stellt es erhebliche Anforderungen bezüglich aller Aspekte des Laseraufzeichnungssystems und insbesondere des Laserauf/.cichnungsmaterials dar, Bit-Dichten zu erzielen, die den hier innewohnenden Möglichkeiten der Technologie angenähert sind. Weil die Daten in Form des Vorhandenseins oder der Abwesenheit kleinster Löcher, die in die Aufzeichnungsschicht durch einen hochfocussierten Laserstrahl eingebrannt sind, gespeichert sind, ist die allgemeine Stabilität und Festigkeit des Laseraufzeichnung*- materials sowohl während des Aufzeichnungsprozesses als auch für eine iange Zeitperiode danach im Hinblick auf die Bestimmung der äußersten Bit-Dichte kritisch, die angewendet werden kann, um dennoch das Schreiben und Lesen von Daten mit geringer Fehlerrate über eine lange Zeitperiode zu erreichen. Stabilität und Festigkeit sind insbesondere kritisch, wenn das Laseraufzeichnungssystem für die Archivierung von Bilddaten von Dokumenten, die danach zerstört werden, angewendet werden soll.
Um ein Aufzeichnungsmaterial bereit7ustellen, das akkurat und reproduzierbar auf den abtastenden Laserstrahl in einem Laseraufzeichnungssystem ausgerichtet werden kann, ist es erforderlich, daß das Aufzeichnungsmaterial eine in der Dimension stabile, nicht flexible Unterlage enthält, wie z. B. eine dünne Glasplatte der Art, die allgemein in der Halbleiterindustrie zur Herstellung hochgenauer Fotomasken bei der Produktion hochintegrierter Schaltungen (LSI) verwendet wird. Solche sehr dünne Glasplatten bilden die Basis für ein Aufzeichnungsmaterial das ausgezeichnete Stabilität der Abmessungen hat und leicht in ein allgemeines Handhabungssystem für Datenplatten integriert werden kann zum Zwecke der reproduzierbaren Positionierung des Aufzeichnungsmaterials im Hinblick auf die Abtastbahn des Laserstrahls. Darüber hinaus ist es erforderlich, auf der Glasunterlage eine Aufzeichnungsschicht aus einem Material zu bilden, dessen Empfindlichkeit gegenüber optischer Energie der Wellenlänge des Laserstrahls in einer Weise angepaßt ist, die eine allgemein lange Zeitstabilität und Festigkeit des Aufzeichnungsmaterials ergibt.
Fig.2 zeigt einen Querschnitt eines Datenaufzeichnungsmaterials 40 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Es ist zu sehen, daß das Datenaufzeichnungsmateria! 40 insgesamt eine transparente Unterlage 41, vorzugsweise eine feste transparente Glasscheibe, enthält, auf der ein Komplex von Schichten gebildete ist. Die Glasscheibe kann vorzugsweise
etwa eine Größe von 25 cm2 und eine Dicke von etwa 1,5 mm haben. Die erste Schicht, die auf der Unterlage 41 gebildet ist, ist eine gleichmäßige Schicht 42 cus optisch klarem Kunststoff. Die Dicke dieser Schicht ist vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 10 μηι. Die zweite Schicht, die auf dem optisch klaren Kunststoff gebildet ist, ist eine Laseraufzeichnungsschicht 43, vorzugsweise aus Mtiall mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise Wismut oder Tellur. Um eine hohe Empfindlichkeit gegenüber dem focussierten Laserstrahl zu erreichen, wird die Aufzeichnungsschicht 43 aus Metall üolicherweise sehr dünn gebildet (z. B. 50 bis 200 A), um die Menge an Material möglichst klein zu halten, die zur Bildung eines Loches geschmolzen werden muß. Die darauffolgende Schicht, die auf dem Substrat über der dünnen Aufzeichnungsschicht 43 gebildet ist, ist eine zusätzliche Kunststoffschicht 44, die in einer Dicke im Bereich von 0,05 bis ΙΟμιη hergestellt werden sollte. Diese obere Kunststoffschicht ergibt einen Schutzüberzug für die dünne Aufzeichnungsschicht 43 aus Metall, um sicherzustellen. daß sie ihren physikalischen Zusammenhalt sowohl während der physikalischen Behandlung des Speichermaterials als auch während des Prozesses des Einschreibens von Daten in das Speichermaterial mit dem Laserstrahl aufrechterhält. Vorzugsweise trifft der Laserstrahl durch die Glasunterlage 41 und die Zwischenschicht 42 auf die Aufzeichnungsschicht 43, weil irgendwelche Staubpartikel, die sich auf der freien Unterlagenoberfläche angesammelt haben können, dann außerhalb des Brennpunktes des Laserstrahls während des Schreibens und Lesens von Daten auf der Aufzeichnungsschicht 43 sich befinden. Es ist selbstverständlich, daß die Darstellung der F i g. 2 nicht maßstabsgerecht ist, weil es nicht möglich ist, einzelne Schichten mit derart unterschiedlichen Dicken maßstabsgetreu darzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kunststoffschutzschicht 44 durch einen Bedampfungsprozeß hergestellt, um sicherzustellen, daß bei der Herstellung dieser Schicht weder die Datenaufzeichnungsschicht 43 noch die vorher erzeugte Zwischenschicht 42 nachteilig beeinflußt werden. Durch die Herstellung der Schicht 44 im Bedampfungsverfahren, das mit der Unterlage 41, der Zwischenschicht 42 und der Aufzeichnungsschicht 43 im wesentlichen bei Raumtemperatur durchgeführt werden kann und bei dem keine Lösungsmittel verwendet werden, wird der Zusammenhalt der Aufzeichnungsschicht 43 und der darunter angeordneten Kunststoffzwischenschicht 42 in keiner Weise bei der Bildung der als Schutzabdeckung dienenden Schicht 44 angegriffen.
Zunächst wird ein Speichermaterial betrachtet, bei dem die Zwischenschicht 42 in geeigneter Weise aus einem üblichen Kunststoff auf Lösungsmittelbasis gebildet wird, beispielsweise eine Photoresist-Schicht, die auf der Oberfläche der Glasunterlage 41 erzeugt wurde. Übliches Photoresist-Material wird in der Halbleiterindustrie benutzt, um definierte Vorlagen zu verschiedenen Stufen des Verfahrens zur Herstellung der Topologie integrierter Schaltungen zu erzeugen. Es wurde gefunden, daß Photoresist-Material gute Eigenschaften für die Verwendung als Zwischenschicht bei einem Laseraufzeichnungsmaterial hat
Nach der Herstellung einer dünnen gleichmäßigen Schicht aus Photoresistmatenal als Zwischenschicht 42 auf der Unterlage 41, kann nun eine dünne Aufzeichnungsschicht 43 aus Meta!! darauf erzeugt werden. Die Bildung dieser dünnen Aufzeichnungsschicht aus Metall kann durch Vakuumabscheidung oder durch Metallaufstäubungsverfahren erfolgen, wie es bereits erwähnt ist; die Schicht sollte möglichst 50 bis 200 Ä dick sein. Es ist einzusehen, daß eine derart dünne Speicherschicht hochempfindlich gegenüber dem Zusammenhalt der Oberfläche der Schicht 42 aus Photoresist-Material ist, auf der sie aufgebracht ist. Es wurde festgestellt, daß der Versuch, die Schutzschicht 44 aus üblichem Kunststoff auf Lösungsmittelbasis herzustellen, dazu führt, daß das Lösungsmittel durch die dünne Aufzeichnungsschicht 43 hindurchdringt, wonach die Oberfläche der Schicht 42 aus Photoresist-Material auf der Basis von Lösungsmittel (oder entsprechendem anderen plastischen Material) angegriffen wurde, wodurch der physikalische Zusammenhalt der Aufzeichnungsschicht 43 zerstört wurde. Ein spezielles Beispiel für das Ergebnis des Versuches, eine Schutzschicht 44 aus Kunststoff auf Lösungsmittelbasis aul die Aufzeichnungsschicht 43. die auf einer Zwischenschicht 42 auf Lösungsmittelbasis gebildet ist, zu versehen, ist folgendes:
llü'ic Sdüüci'c vjiekäpiSiiC «VüTuC ίΤΐ!, C!"Cr .-.CSUHg ClfiCS
negativen Photoresist-Materials von KTI Chemicals Incorporated bedeckt. Dieser Überzug wurde hergestellt, indem eine geringe Menge der Photoresist-Lösung auf die Glasscheibe aufgetragen wurde, wonach die Scheibe gedreht wurde, um einen gleichmäßigen Überzug zu ergeben. Danach wurde der Überzug während 30 Minuten bei einer Temperatur von 180° C getrocknet (baked). Die Dicke des Photoresist-Überzuges betrug etwa 0,75 μιπ. Der gehärtete Überzug aus PhotOi ;_.ist-Material wurde danach ausgehärtet, indem er für 10 Minuten UV-Licht ausgesetzt wurde. Der Überzug wies eine ausgezeichnete Haftung an der Glasplatte auf, wenn er den Standardtests unterworfen wurde, beispielsweise Ankleben eines Zellophan-Bandes an die bedeckte Oberfläche und danach Abziehen des Bandes von der Oberfläche im rechten Winkel hierzu. Das Entfernen des Bandes ohne Entfernung des Überzuges zeigt eine ausgezeichnete Haftung an der Unterlage an; bei diesem Beispiel wurde dies erreicht. Danach wurde eine Schicht aus Tellur auf die Photoresist-Schicht bis zu einer Dicke von etwa 200 Ä aufgetragen. Nachfolgend wurde ein polymeres Material auf die Tellurschicht aufgebracht, wobei eine Lösung verwendet wurde, die folgende Zusammensetzung hatte:
Die Anwendung dieser Lösung führt zum Abheben der Tellurschicht von der Zwischenschicht aus Photoresist-Material mit nachfolgendem Brüchigwerden darauf, was die Auflösung der Photoresist-Schicht durch die Lösungsmittel in der Lösung anzeigt Wegen der Auflösung der Zwischenschicht aus Photoresist-Material war es nicht möglich, eine zusammenhängende eingekapselte Aufzeichnungsschicht aus Metall herzustellen.
Während Versuche zur Herstellung einer Schutzschicht 44 aus Kunststoff auf Lösungsmittelbasis auf der Aufzeichnungsschicht 43 unter Verwendung anderer Zwischenschichten 42 aus Kunststoff auf Lösungsmittelbasis ebenfalls ohne Erfolg blieben, wurde überraschenderweise festgestellt, daß eine hochfeste Schutzschicht 44 durch Aufdampfen eines Materials, wie z. B. Parylene,
Komponenten Gew.-Teile I
Zelluloseazetatbutyrat 7,5
Methyl-Äthyl-Keton 89,5
Mittel zur Kontrolle der 0,06
Fließfähigkeit i
Methyloxitol 2,94
auf der Aufzeichnungsschicht 43 erzeugt werden kann. Bei Anwendung eines Bedampfungsverfahrens an Stelle eines Beschichtungsverfahrens mit einem Kunststoff auf Lösungsmittelbasis sind weder ein Lösungsmittel noch andere Materialien anwesend, die die Oberfläche der Zwischenschicht 42 aus Kunststoff angreifen könnten. Auf diese Weise wird der Zusammenhalt der Zwischenschicht 42 und der dünnen Aufzeichnungsschicht 43 aus Metall aufrechterhalten.
In F i g. 4 ist schematisch eine Anlage dargestellt, die verwendet wurde, und es sind die Verfahrensbedingungen für die Abscheidung eines polymeren Kunststoffes wie z. B. Parylene, aufgezeigt. Die dargestellte Anlage und das damit durchgeführte Verfahren sind vorher schon von der Firma Union Carbide Corporation entwickelt worden und auch dort handelsüblich erhältlich.
F i g. 5 stellt die chemische Reaktion dar, die beim Verfahren des Aufdampfens von Parylene abläuft Im Beispiel der Fig.5 ist das Parylene-Material Parylene-N, d. h. Foiy-Fara-Xyiyien. Andere verwendbare Paryiene-Materialien sind Parylene-C, d. h. Poly-Monochlor-Para-Xylylen, das ein Chloratom an jedem Benzolring enthält, und Parylene-D, d. h. Poly-Dichlor-Para-Xylen (bzw. -Xylylen), das zwei Chloratome an jedem Benzolring enthält.
Wie in F i g. 4 in Verbindung mit der Reaktion gemäß F i g. 5 gezeigt ist, beginnt das Verfahren zum Auftragen von Parylene mit einem dimeren Material, das in einem Verdampfer 100 eingebracht ist, der mit einer Innentemperatur von etwa 175° C bei einem Druck von etwa 1,33 mbar(l Torr) arbeitet. Das verdampfte Dimere tritt dann in einen Pyrolyseofen 110 ein, der bei einer Innentemperatur von etwa 68O0C und einem Druck von etwa 0,66 mbar (0,5 Torr) arbeitet In diesem zweistufigen Erhitzungsprozeß wird das Dimere, in diesem Falle Di-p-Xylylen, in ein reaktives Monomeres umgewandelt, in diesem Fall in p-Xylylen. Der heiße Dampf des reaktiven Monomeren gelangt dann in eine Abscheidungskammer 120, die bei einer Innentemperatur von etwa 25°C und einem Druck von etwa 0,133 mbar (0,1 Torr) arbeitet. In der Abscheidungskammer 120 wird ein gleichmäßiger Überzug aus Parylene auf den darin eingebrachten Gegenstanü gebildet, in diesem Falle ein teilweise erzeugtes Speichermaterial, das eine Glasunterlage 41 und eine Zwischenschicht 42 aus Kunststoff und die Aufzeichnungsschicht 43 aus Metall (F i g. 2) enthält. Im Einklang mit einer relativ üblichen Praxis werden ein kalter Abscheider 130 (cold trap), der bei etwa -70° C arbeitet, und eine Vakuumpumpe 140, die bei einem Unterdruck von etwa 0,00133 mbar (0,001 Torr) arbeitet, benutzt, um die relativen Unterdrucke im Verdampfer 100, im Pyrolyseofen 110 und in der Abscheidungskammer 120 aufrechtzuerhalten. Der in die Abscheidungskammer 120 eintretende heiße Dampf des reaktiven Monomeren kondensiert an kühleren Gegenständen in der Abscheidungskammer 120; während der Dampf kondensiert polymerisiert er, um einen sehr gleichmäßigen Kunststoffüberzug auf dem ursprünglichen Gegenstand zu bilden.
F i g. 2 zeigt ein Laseraufzeichnungsmaterial mit einer Schutzschicht 44 aus Kunststoff nur auf der Aufzeichnungsschicht 43. Dies kann, fd'!\ re,wünscht, erreicht werden, indem der untere Teil der Unterlage 41 vor dem Abscheiden der Parylene-Schicht abgedeckt wird. F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der ein durch Aufdampfen hergestellter Cuerzug 44 aus kunststoff um das gesamte Speicheirrateriai einschließlich der Seiten und des unteren Teiis der L"~ teriage 41 gebildet ist. Die optischen Eigenschaften einer aufgedampften Schicht auv beispielsweise Parylene sind derart, daß die Verwendung einer dünnen Schicht aufgedampften Materials 44 auf der Unterseite der Unterlage 41 die Durchlässigkeit der Laserstrahlenergie auf die Aufzeichnungsschicht 43 in Systemen nicht wesentlich beeinflußt, in denen der Laserstrahl durch die Glasunterlage 41 hindurch auf die Aufzeichnungsschicht 43 gerichtet ist Die Herstellung eines aufgedampften Überzugs aus Kunststoff rund um das gesamte Laseraufzeichnungsmaterial ergibt einen Schutzüberzug über das gesamte Material und tragt zur Sicherung seiner Langzeitstabilität bei.
Es wurde auch festgestellt, daß eine durch Aufdampfen hergestellte Schicht aus Kunststoff, wie z. B. Parylene, als Zwischenschicht 42 bei einem Laseraufztichnungsmaterial 40 dienen kann. Es wurde gefunden, uao Parylene alle Eigenschaften aufweist, die für die Vorwendung als Zwischenschicht erwünscht sind. Vor allen Dingen ist es in hohem Malie optisch rein und beeinträchtigt deshalb den Durchgang der Laserstrahlenergie auf die Aufzeichnungsschicht 43 kaum. Der Brechungsindex von Parylene beträgt etwa 1,65 und ist deshalb relativ gut demjenigen der Glasunterlage (Index von etwa 1,5) angepaßt um die Reflexion des Laserstrahls an der Übergangsschicht zwischen den beiden Schichten auf ein Minimum zu verringern. Ferner hat Parylene eine thermische Leitfähigkeit, die beträchtlich geringer ist als diejenige der Glasunterlage, so daß eine gute thermische Isolation der Aufzeichnungsschicht, die darauf aufgebracht ist, erzielt wird, woraus eine gute Schreibempfindlichkeit mittels Laser resultiert. Parylene haftet gut an der Unterlage 41 und ergibt eine gute Oberfläche, auf der eine dünne Aufzeichnungsschicht aus Metall abgeschieden werden kann. Demzufolge kann Parylene sowohl als Zwischenschicht 42 als auch als Schutzschicht 44 verwendet werden. Entsprechend diesem Aspekt der Erfindung ist eine dünne Aufzeichnungsschicht 43 vorteilhafterweise vollständig in Schichten aus Kunststoff eingeschlossen, die im wesentlichen identische Eigenschaften haben und je eine relativ günstige Umgebung für den Dampfabsci.eidungsprozeß, der oben beschrieben ist ergeben. F i g. 3 zeigt eine einzelne Schicht aus Parylene 44. die die Glasunterlage 41 umgibt Dies kann erreicht werden, indem die Seiten und der Boden der Unterlage 41 während der Abscheidung der Zwischenschicht 42 abgedeckt werden. Andererseits kann die Glasunterlage mit zwei separaten Parylene-Schichten während des Abscheidens der Zwischenschicht 42 und der Schutzschicht 44 bedeckt werden.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, sie engen den Umfang der Erfindung jedoch nicht ein.
Beispiel 1
Eine gereinigte Glasplatte wurde mit einer negativen Photoresist-FIüssigkeit die von der Firma KTI Chemicals Incorparated vertrieben wird, beschichtet Die Photoresist- Flüssigkeit wurde auf die Glasplatte aufgetropft wonach die Platte derart gedreht wurde, daß ;in gleichmäßig dünner Überzug entstand. Dieser Überzug wurde danach für 30 Minuten bei einer Temperatur von 1800C getrocknet Dann wurde der harte Übeizug für etwa 20 Minuten mitteis UV-Licht ausgehärtet Der entstandene Überzug hatte eine Dicke von etwa 0.75 um. auf der Photoresist-Oberfläche wurde in eire;r Vaku-
umabscheidungsverfahren eine Setlicht aus Tellur aufgebracht. Die Dicke der Tellurschicht betrug eiva 200 Ä. Danach wun<e Parylene-C auf die Tellurschicht iir Auf-Jampfverfahren aufgetragen, das oben beschrieben ist. Es entstand eine vollständig umhüllte Aufzeichnungsschicht mit keinem beobachtbaren Effekt des Parylene-Überzugs weder auf die Aufzeichnungsschicht aus Tellur noch auf die Zwischenschicht aus Photoresist-Material.
Beispiel 2
IO
Eine gereinigte Glasplatte wurde mit Parylene-C im Bedampfungsverfahren, das oben beschrieben ist, mit einem Parylene-Überzug bedeckt, der etwa 1 μΐη dick war und auf beiden Seiten der Glasplatte aufgetragen war. Danach wurde eine Schicht aus Tellur einer Dicke von efwa 200 Ä im Vakuum auf der Oberfläche der mit
Parylene beschichteten Gläsplatte abgeschiedep..
Schließlich wurce ein Schutzüberzug aus Pary!ene-C auf 20 terials weiter zu fördern.
die Tellurschicht mit einer Dicke von 10 μπ\ abgeschieden. Es entstand eine vollständig eingeschlossene Aufzeichnungsschicht mit ausgezeichneten Eigenschaften sowie gi oßer Langzeitstabilität und Festigkeit.
Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, daß die Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, um komplexeres Aufzeichnungsmaterial herzustellen, das eine oder mehrere zusätzliche Aufzeichnungsschichten einschließt. Darüber hinaus ist die Erfindung in einfacher Weise für Strukturen von Aufzeichnungsmaterial anwendbar, bei denen eine Reflexionsschicht (nicht gezeigt) auf der Schutzschicht, die in F i g. 2 gezeigt ist, mit der Dicke der Schutzschicht aufgetragen ist. die in Übereinstimmung steht mit den optischen Eigenschaften der Reflexionsschicht, um die P.eflexion der Energie des Laserstrahls, der durch die Aufzeichnungsschicht 43 zurück zur Aufzeichnungsschicht 43 läuft, möglichst groß zu machen uiivi uuuuiCii u!C
pi ■ f tuti\iiivCi* u^J /lUKvi^iiriUllg
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprache;
1. Auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einer Unterlage, einer darauf aufgebrachten Schicht aus Kunststoff und einer darauf befindlichen Schicht aus optische Energie absorbierendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß auf der letztgenannten Schicht eine Kunststoffschutzschicht aufgebracht ist, die durch Bedampfung hergestellt worden ist, wobei ein heißer Dampf eines reaktionsfähigen Monomers als polymere Schutzschicht kondensiert ist.
2. Auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der Kunststoffschichten eine Schicht aus Kunststoffmaterial auf Lösungsmittelbasis enthält, deren physikalische Beschaffenheit durch den Herstellungsprozeß der zweiten Kunststoffschicht nichi beeinflußt wird.
3. Auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der genannten Kunststoffschichten ebenfalls durch Bedampfung hergestellt wird, bei der heißer Dampf eines reaktiven Monomeren als polymere Schicht auf der Unterlage kondensiert ist.
4. Auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zweite gleichmäßige Kunststoffschicht aufgedampftes Parylene-Matenal ist
5. Auf Laserstrahlen ansprechendes Aufzeichnungsmaterial nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß & . genannte zweite Kunststoffschicht auf allen Oberflächen des auf Laserstrahlen ansprechenden Aufzeichnungsmaterials aufgebracht ist
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