CN1174403C - 光盘的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种生产光盘的方法，有良好的S/N比而不使模版的质量因与含在抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应而变坏。该方法有下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；通过电子束切割在衬底上将抗蚀膜摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成镍合金薄膜；通过电铸在该薄膜上形成镍层；用从该薄膜上剥掉的镍层作为模版注塑树脂。该薄膜的组成中含作为主要组成部分的Ni元素和重量计小于25%的Ru元素。

Description

光盘的生产方法
一.技术领域
本发明涉及一种制造光盘模版用的薄膜，薄膜在摹制好的抗蚀材料表面上形成，作用电铸模版材料的电极，本发明还涉及一种制造光盘模版、用作这类电极的电极材料。
二.背景技术
象CD(音响光盘)和DVD(数字影像光盘)之类的光盘是用叫做模版的光盘原盘大批生产出来的。图8A至8F示出一般生产模版的方法。先是如图8A中所示，用旋涂法之类方法在玻璃衬底101上形成光致抗蚀膜102，然后如图8B中所示，用激光束照射光致抗蚀膜102从而形成潜像102a。接着，通过光致抗蚀膜102的显影形成如图8c中所示有凹槽部分102b的型板。接下去，如图8D中所示，用溅射法、汽相淀积法等在光致抗蚀膜102和玻璃衬底101的表面形成镍薄膜103。这之后，如图8E中所示，用镍薄膜103作电极在镍薄膜103表面电铸镍，形成镍层104。如图8F中所示，通过磨光图8F中镍层104的上表面等方法从玻璃衬底101剥掉镍层104之后，可以得出模版104A。
还要求提高光盘录制密度，其目的是确保12厘米直径的光盘达数十个GB(千兆字节)或以上的高录制容量。然而，这个要求并不能用上述采用激光束的激光切割法达到，于是应用电子束的电子束切割法引起广泛的注意，以便用电子束切割代替激光束切割。用电子束切割得出的型板比一般激光束切割得出的型板精致得多。
然而，要进行电子束切割就要提高抗蚀材料吸收电子的灵敏度，因此向抗蚀材料中引入诸如氯、硫和氟之类的吸引电子的元素组。但据透露，在电铸镍的过程中抗蚀材料中吸引电子的元素组与镍薄膜起反应，从而使模版产生质量因镍薄膜损坏而下降的问题。
三.发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能获得良好的S/N(信/噪)比而不致使模版的质量因为与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应而变坏的生产光盘的方法。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Ru元素，Ni元素作为主要组成部分，Ru元素以重量计小于25％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。此外，由于电极可制取得达到优异的平整度，因而可以提高光盘的S/N比。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Cu元素，Ni元素作为主要组成部分，Cu元素以重量计小于25％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模板注塑树脂；其中电极包含Ni元素和P元素，Ni元素作为主要组成部分，P元素以重量计小于25％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Mg元素，Ni元素作为主要组成部分，Mg元素以重量计小于25％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Cr元素，Ni元素作为主要组成部分，Cr元素以重量计小于25％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。此外，由于电极可制取得达到优异的平整度，因而可以提高光盘的S/N比。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Au元素，Ni元素作为主要组成部分，Au元素以重量计小于25％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。
本发明生产光盘的方法包括下列工序；在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Si元素，Ni元素作为主要组成部分，Si元素以重量计小于25％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Ti元素，Ni元素作为主要组成部分，Ti元素以重量计小于50％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。
本发明生产光盘的方法包括下列工序：在衬底上形成抗蚀膜；用电子束切割法将抗蚀膜在衬底上摹制成一定形状；在摹制好的抗蚀膜上形成电极；通过电铸在电极上形成金属层；用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂；其中电极包含Ni元素和Ag元素，Ni元素作为主要组成部分，Ag元素以重量计小于50％。
按照这种生产光盘的方法，由于能够抑制电极材料中的Ni与抗蚀材料中吸引电子的元素组的反应，因而可以避免模版质量下降。此外，由于电极可制取得达到优异的平整度，因而可以提高光盘的S/N比。
金属层可由镍制成，也可由镍合金制成。
四.附图说明
虽然为便于理解本发明而将附图中的各编号用括弧括起来，但本发明并不局限于附图中所示的实施例。
图1A至1F是用薄膜制取模版以生产光盘的各工序的剖视图。图1A是抗蚀材料已敷上情况下的剖视图；图1B是潜像已形成情况下的剖视图；图1C是显影之后的剖视图；图1D是镍合金薄膜形成情况下的剖视图；图1E是镍层形成情况下的剖视图；图1F是模版的剖视图。
图2是用薄膜制取模版以生产制造光盘用的模板的各工序细节的流程图。
图3是用生产光盘的模版生产光盘的各工序的流程图。
图4是纯Ni薄膜和Ni合金薄膜对氯化钠水溶液的抗蚀试验和耐高温高湿度加速试验的结果一览表。
图5是Ni合金薄膜对氯化钠水溶液抗蚀试验和耐高温高湿度加速试验的结果一览表。
图6是用光盘镜面部分的重放信号测试光盘噪声的方法的示意图。
图7是光盘噪声测试结果一览表。
五 具体实施方式
图8A至8F是一般的利用制造模版的薄膜来生产光盘模版的各工序的剖视图。图8A是已敷上抗蚀材料情况下的剖视图；图8B是潜像已形成情况下的剖视图；图8C是显影之后的剖视图；图8D是镍合金薄膜形成情况下的剖视图；图8E是镍层形成情况下的剖视图；图8F是模版的剖视图。
下面参看图1A至图7说明本发明生产光盘方法的一个实施例。图1A至1F是制造生产光盘用的模版各工序的剖视图，图2是各工序细节的流程图。
首先，如图1A和图2所示，磨光和清洗玻璃衬底1之后，用旋涂法之类方法在玻璃衬底1上形成电子束抗蚀膜2。接着，预焙电子束抗蚀膜2，用电子束照射电子束抗蚀膜2从而形成潜像2a，如图1B中所示(图2中的“记录信号”)。接着，电子束抗蚀膜2经过显影，形成凹槽部分2b，如图1C中所示，然后预烘焙电子束抗蚀膜2。
其次，如图1D中所示，用溅射法、汽相淀积法或无电极电镀法在电子束抗蚀膜2和玻璃衬底1的表面上形成镍合金薄膜3。镍合金薄膜的材料稍后将说明。
接着，如图1E中所示，用镍合金薄膜3作为电极将镍电铸到镍合金薄膜3表面，形成镍层4。接下去，如图1F中所示，从玻璃衬底1上剥掉镍层4之后，通过磨光图1F所示镍层4的上表面等方法得出原模4A。这里可以通过电铸形成镍合金层来代替形成镍层4，用剥掉的镍合金层作为模版。
如图2中所示，再次通过电铸将镍粘附到原模4A上可以得出形状倒过来的副原模。再通过电铸将镍粘附到副原模上可得出和原模形状相同的子模版。还可以进一步转用子模版的形状以制取新模版。
图3是用原模4A或子模版生产光盘的各工序的流程图，如图3所示，用模版作为模具注塑之后，形成反射膜、保护膜等，从而制出光盘。鉴于图3中各工序与普通的生产工序一样，这里不再详述。
镍合金薄膜3的材料可采用包含Ni元素和选自Ru、Cu、P、Mg、Cr、Au、Si、Ti和Ag组成的元素组中的至少一种元素的镍合金，其中Ni元素为主要组成部分，另外的所述一种元素以重量计小于50％，最好小于25％。在本实施例中，通过用加有上述元素的Ni合金形成镍合金薄膜3，可以在电铸形成镍层4时避免镍合金薄膜3损伤。
在P、Mg和Si组成的元素组中至少一种元素加到镍合金薄膜3中的加入量以重量计小于25％的情况下，这些元素只要不加热到至少400至500℃左右是不会与主要组成部分的Ni起反应的。因此，薄膜状态下的P、Mg或Si沉淀在各Ni粒子的界面上，从而若不在惰性气氛中会与氧结合，受到氧化。在此情况下，在含作为主要组成部分Ni的合金薄膜状态下，所加P、Mg或Si的氧化膜不仅沉淀在Ni粒子的界面上也沉淀在薄膜表面上。据进一步证实，沉淀在薄膜表面上的表面氧化膜变得不导电，从而成为对外界活性金属或非金属与Ni的反应起阻挡作用的阻挡材料，这提高了Ni合金的耐候性能。然而，由于作为附加元素的P、Mg或Si不仅易与氧结合，也易与其它活性非金属元素结合，因而在此情况下若加入量过量，耐候性反而下降。因此，加入量以重量计以小于20％为宜。
同样，在Ni用作主要组成部分并加入Ti的情况下，Ti沉淀到Ni颗粒界面上，但不包括在高温气氛下通过加热反应生成化合物的情况。虽然在加入Ti的Ni合金中没有形成非导体，但由于Ti对氯是稳定的，因而可以限制活性元素浸入到Ni粒子中或化学反应的影响，从而可以避免与Ni粒子的化学反应。
此外，在加有Cu或Au的Ni合金中证实形成了完全稳定的固溶体。在此情况下，要加入的元素Cu或Au具有高的抗氯性，因而通过以原子形式进行固溶而与Ni结合，使作为主要组成部分的Ni的晶体结构畸变。由于与氯的结合性能随着加入该Ni固溶合金中的元素增加而减弱，因而对氯不可能始终保持稳定状态，但这能减弱对氯的化学活性。根据实验，在这样的固溶体中没有氯化作用产生。
此外，在给Ni加入Ru、Ag或Cr的情况下，对特定加入量下的元素固溶，证实至少在加入量以重量计小于10％的情况下，加入的元素完全固溶，并且和加入Cu或Ag得出的固溶体的情况相同。在Ru、Ag或Cr任一种元素的加入量以重量计大于10％从而超过固溶极限情况下，整个加入量并不全部固溶，从而使Ru、Ag或Cr沉淀在固溶体颗粒的界面上。然而，经证实，在此情况下，抗氯性能也比纯Ni的情况有改善。
此外，在Ni加上Ru、Ag和Cr组成的元素组中至少一种元素的合金薄膜不仅抗氯性能提高了，薄膜的平整度也提高了。对用合金薄膜制成的模版生产出来的光盘进行重放时其信号特性证实了薄膜平整化的效果。在加入的Ru、Ag或Cr全部固溶的情况下，证实作为主要组成部分的Ni的晶格畸变，从而使薄膜颗粒变细。在成分进一步超过固溶极限的Ni合金情况下，可以抑制固溶的Ni固溶合金粒子的颗粒生长，同时要考虑颗粒界面中存在的未固溶的加入的元素的附加成分，以尽量减小应力的作用。
如本实施例所述成分的镍合金具有抗氯化和抗溴化性能，而其扩散性能和可加工性能与纯Ni一样，因而可应用在通常受到限制的应用场合或由于纯Ni的本性而要求应用的应用技术上。Ni的本性使其能轻易地与氯及硼起反应。
准备好Ni并给对象溅射上Ru、Cu、P、Mg、Cr、Au、Si、Ti和Ag这类附加金属，将特定元素的溅射对象和Ni放入RF(射频)磁控管溅射设备中，在石英衬底上形成薄膜。溅射对象的直径为3英寸(7.62厘米)，厚为5毫米，溅射对象至衬底的间距约为90毫米。给Ni提供RF能量以控制金属原子的排放量和给对象溅射特定元素时，同时在衬底上堆起两种金属来。膜形成的条件为，最终真空度为3×10-5帕斯卡，膜成形时的气压为0.7至1帕斯卡。RF馈电功率按照合金的成分而在100至500瓦范围内变化。这样，在衬底上形成Ni-Ru合金、Ni-Cu合金、Ni-P合金、Ni-Mg合金、Ni-Cr合金、Ni-Au合金、Ni-Si合金、Ni-Ti合金、和Ni-Ag合金的薄膜。各合金中，Ru、Cu、P、Mg、Cr、Au、Si、Ti和Ag在五种浓度内变化，以重量计为百分之1、5、10、20和25。作为参考，用同一设备在衬底上形成纯Ni薄膜(参看图4和图5)。
将按上述方法堆积有薄膜的石英衬底浸渍在氯化钠水溶液中，搁置一定时间，观测到随时的变化如图4和图5中所示。氯化钠水溶液中氯化钠的体积含量为5％。将石英衬底在不加热的常温下在氯化钠水溶液中浸渍96小时左右。96小时之后，肉眼观测薄膜随时间的变化，并用分光光度计观察薄膜诸如反射率之类的光特性，且评估薄膜表面状态的变化。
结果，纯Ni薄膜浸渍在氯化钠水溶液中时端部因氯化作用而变黑。此外，作为耐高温和高湿度加速试验的结果，除端部变黑外，还可以发现薄膜剥落的现象。
相比之下，在Ni-Ru合金、Ni-Cu合金、Ni-P合金、Ni-Mg合金、Ni-Cr合金、Ni-Au合金、Ni-Si合金、Ni-Ti合金和Ni-Ag合金中，总的说来氯化作用受到抑制，耐高温和高湿度加速试验的变化也受到控制。然而，在Ni-重量含量为25％的Ru、Ni-重量含量为25％的Cu、Ni-重量含量为25％的Mg、Ni-重量含量为25％的Cr、Ni-重量含量为25％的Au和Ni-重量含量为25％的Si中，从其在氯化钠水溶液中浸渍的结果可以看到端部稍微变黑。其它合金薄膜中没有看到任何变化。此外，在Ni-重量含量为20％的Ru、Ni-重量含量为25％的Ru、Ni-重量含量为20％的Cu、Ni-重量含量为25％的Cu、Ni-重量含量为20％的P、Ni-重量含量为25％的P、Ni-重量含量为25％的Cr和Ni-重量含量为25％的Si中，从其耐高温和高湿度加速试验的结果可以看到端部稍微变黑。
图6是用光盘镜面部分的重放信号测试光盘噪声的方法的示意图，图7是测试结果图。如图6中所示，玻璃衬底11上形成有抗蚀层12，抗蚀层12上形成有作为电极材料的由纯Ni和Ni-重量含量为5重量％的Ru组成的薄膜13，且准备了测量用的母盘。如图6中所示，用薄膜13作为反射层，以3来/秒的线速度转动测量用的母盘，并用玻璃衬底11侧面来的通过透镜14的光束照射母盘，同时接收抗蚀层12与薄膜13的界面来的反射光。对反射光，作为噪声分量测出了1兆赫分量的数值，结果在图7中示出。如图7所示，当薄膜1 3的材料采用纯Ni时，光盘的噪声为-74.3分贝，薄膜13的材料采用Ni-重量含量为5重量％的Ru时，光盘的噪声为-79.7分贝。因此，在Ni-重量含量为5重量％的Ru的情况下，S/N之比比起纯Ni的情况提高了5分贝以上。这个结果表明，Ni-重量含量为5重量％的Ru薄膜的平整度比纯Ni的优异，表明作为制造母光盘的材料，其稳定性优异。
说明书中“用从电极上剥掉的金属层作为模版注塑树脂”是包括下列情况的一个概念：从由电极剥掉的金属层(原模)制取新模版(子模版等)，和用新模版进行树脂注塑，如图2中所示。

Claims (11)

1.一种生产光盘的方法，包括下列工序：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Ru元素，Ni元素作为主要组成部分，Ru元素以重量计在1％-25％范围。
2.一种生产光盘的方法，包括下列工序：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Cu元素，Ni元素作为主要组成部分，Cu元素以重量计在1％-25％范围。
3.一种生产光盘的方法，包括下列工序：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和P元素，Ni元素作为主要组成部分，P元素以重量计在1％-25％范围。
4.一种生产光盘的方法，包括下列步骤：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Mg元素，Ni元素作为主要组成部分，Mg元素以重量计在1％-25％范围。
5.一种生产光盘的方法，包括下列工序：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Cr元素，Ni元素作为主要组成部分，Cr元素以重量计在1％-25％范围。
6.一种生产光盘的方法，包括下列工序：÷
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Au元素，Ni元素作为主要组成部分，Au元素以重量计在1％-25％范围。
7.一种生产光盘的方法，包括下列工序：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Si元素，Ni元素作为主要组成部分，Si元素以重量计在1％-25％范围。
8.一种生产光盘的方法，包括下列工序：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Ti元素，Ni元素作为主要组成部分，Ti元素以重量计在1％-25％范围。
9.一种生产光盘的方法，包括下列工序：
在衬底(1)上形成抗蚀膜(2)；
用电子束切割法将抗蚀膜(2)在衬底(1)上摹制成一定形状；
在摹制好的抗蚀膜(2)上形成电极(3)；
通过电铸在电极(3)上形成金属层(4)；和
用从电极(3)上剥掉的金属层(4)作为模版注塑树脂；
其中，电极(3)包含Ni元素和Ag元素，Ni元素作为主要组成部分，Ag元素以重量计在1％-25％范围。
10.如1至9任一权利要求所述的生产光盘的方法，其特征在于，金属层(4)由镍制成。
11.如1至9任一权利要求所述的生产光盘的方法，其特征在于，金属层(4)由镍合金制成。
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