CN1271621C - 制造光盘母盘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造光盘的母盘的方法，其特征在于，该方法包括：一个制造原型的步骤；一个配备所述原型的步骤，该步骤在于在基片的处于导向线上的区域中叠合至少一个第一材料2的薄层，以及一个不同于第一材料2的第二个薄层3，并在配备的表面上沉积反应树脂，该方法还包括一个显示步骤，该步骤在于对第二材料的需要消除的区域进行蚀刻，并将被第二材料覆盖的区域之外所剩的树脂沉积物和第一材料除去。
Description
技术领域
本发明涉及光盘领域，具体地说涉及用于压制光盘的母盘(master)制造领域。
背景技术
通常称作制作母盘的母盘的制造在于将一些反映个性的信息纳入中间基片中，这些信息供工业压制光盘使用。母盘的质量决定最终产品的质量，在现有技术中，这种操作由既费时又繁重的方案实现，它要利用复杂的设备，复杂设备的利用通常集中在专业供应商身上，为了许多压制工业公司的利益，这些供应商要制作具有个性的母盘。然后这些母盘用于模压聚碳酸酯盘。这些母盘为镍板型，它们具有很细的浮雕形式的复制信息，通过模压使这些信息形成厚度约150纳米的小盘，DVD为0.4×0.3mm，而CD为0.8×1mm。
例如我们知道PCT专利WO9918572描述的一种制造压模的方法，该母盘可以生产光盘。该方法在于先将一个光敏电阻粘到压模的盘上，然后使所粘的光敏电阻结构化。这种结构化的步骤按顺序在于进行局部升华，并在短波长的紫外线范围内经受附加曝光以前，并在最后的热处理以前，加热所述的光敏电阻膜，这种附加曝光步骤的有效数值在4.10-4和5.10-2J/cm2之间变化。
我们还知道盘的按单元蚀刻的一些方案。例如PCT专利WO0008643描述了一种用于记录储存盘的基片，利用磁应力、磁光应力或相变的光应力对该基片进行蚀刻。这种经蚀刻的基片包括一个表面上由反射材料构成的表面薄层的介质，该介质可以得到一个光学抛光的表面以及至少一个作为记录的薄层，这些薄层包括一连串的微型小盘和/或表示预成型信号的槽纹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造母盘的方法，这种方法与用于模压聚碳酸酯的工业压制相适应，而不只是用于按单元蚀刻，同时使母盘的制造简单化，而且不需要求助于初始玻璃介质，不需要使用由此引起的多个制造步骤。
为此，本发明总的本意在于一种制造光盘的母盘的方法，其特征在于，该方法包括：制造原型的步骤，该原型由一个金属材料的基片构成，该金属材料最好是适于蚀刻的材料，而且至少有一个(突起的或凹陷的)导向线(guiding track)；一个配备所述原型的步骤，该步骤在于在基片上沉积至少一个由第一材料构成的薄层，然后有选择地沉积第二个薄层，使第一材料与导向线以外的原型的表面对齐，与导向线上的原型的表面对齐的材料称作“第二表面”。
母盘的表面在沉积树脂以前受到腐蚀，以便只让所述两种材料中的一种留在导向线的上面。根据第一种变型，材料2制成的导向线是突起的金属，这种适宜于蚀刻的金属与导向线上的原型的表面对齐，在材料1沉积以前，该金属位于基片上。
根据第二种变型，导向线是凹陷的槽纹。在称作“材料2”的第二材料上与原型的表面对齐，第二材料后来被沉积在材料1上。
其次本发明在于在所配备的表面上沉积一种反应树脂(例如光敏树脂或能够被局部升华的颜料)，该方法还在于根据母盘的专用信息使反应表面结构化，局部消除所述的反应树脂，使得原型具有一定的个性，该方法包括一个显示步骤，该步骤在于对位于已经被露出的导向线上方的第二材料的区域进行蚀刻，然后消除存在的树脂沉积物，并将第二材料所处区域之外的剩余树脂沉积物和第一材料除去。
第一材料(材料1)由至少一个材料薄层构成，在可用在使反应树脂结构化的设备中的波长下该材料薄层的光学特性与材料2的光学特性明显不同。
根据第一种变型，导向线由至少一个突起螺旋线构成。
根据第二种变型，导向线由至少一个槽纹构成。
最好在包括镍、镍基合金、铬、铬基合金、氮化钛、钽、钼和它们的合金的组中选择构成基片的金属材料。
根据第二种变型的具体实施方式，在第一种材料之后沉积的第二种材料由至少一个薄层构成，在对基片进行个性处理的步骤中，该薄层可以防止第二种材料下面的第一种材料局部受到蚀刻。
根据第一种变型，反应树脂是光反应数值，这种树脂能够经受金属材料的蚀刻产品。
根据第二种变型，反应树脂是光敏树脂。
配备原型的步骤最好在沉积反应树脂以前包括一个整平步骤。
所述整平步骤最好通过机械一化学抛光、通过干膜抛光、通过称作深腐蚀的方法实现，它在于在镀有约200-500纳米厚的电解材料的原型上沉积一个具有平面的聚酯薄层，然后用干蚀刻法蚀刻表面，通过沉积整平聚合薄层，例如该薄层由光敏树脂Novolak或聚酰亚胺材料构成，该方法按照相同的速度去掉树脂和电解材料，直到树脂全部消失，使这些材料第一次缓慢退火，然后对所述聚合薄层进行有控制的蚀刻，以便露出与<材料2>对齐的材料，然后在110℃以上的高温下进行高能退火。
根据一个优选实施方式，制造包括导向线的原型的步骤包括一个电镀步骤。
制造包括导向线的原型的步骤最好包括一个模压基片的步骤。
本发明还涉及一种制造光盘的压模的方法，在制造基片的第一步骤时，该方法包括制造一个由金属材料构成的原型的步骤，原型具有一些径向宽度为预定的导向元件，利用一种显影方法对这些导向元件进行局部蚀刻，通过使反应树脂结构化解除该显影方法，其特征在于，第一材料(称作材料1)具有对导向元件的蚀刻不敏感的特性，由该方法产生的各信息元件的径向宽度通过导向元件的初始径向宽度限定，所述信息元件从导向元件引出，通过反应树脂的构成方法限定沿各信息元件的切向长度。
根据一个变型，配备原型的步骤包括在金属基片上沉积第一分离薄层和电解材料外层的操作，第一薄层的厚度小于导向浮雕，并包括在沉积反应树脂以前利用研磨进行的整平操作，以便让基片的涂层厚度在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度以后的高度之间。
本发明还涉及一种制造光盘的压模的方法，该方法包括制造由金属材料构成的基片的步骤，该基片带有一些突起的金属导向元件。通过显影方法对这些导向元件进行局部蚀刻，用使反应树脂结构化解除显影方法，其特征在于，在基片的第一种成型过程中，各信息元件的底部和顶部之间沿径向产生的斜率相对于基片的参考平面主要为20-60°，当采取的是会出现个性化母盘的沉积法和消除法时，斜率不变，但在沿切向时信息元件的斜率相对于基片的参考平面主要为40-90°，这种斜率通常是由使树脂结构化解除的蚀刻方法产生的。
最好在沉积材料1前将第一金属薄层叠置到基片上来制成金属基片，所述金属薄层具有能够相对基片以选择性的方式被蚀刻的性能。
配备原型的步骤最好包括沉积第一材料的第一操作，然后是沉积一个分离薄层的操作，该薄层的厚度小于导向浮雕，继而沉积电解材料的外层，并在沉积反应树脂之前通过研磨进行整平的操作，以便使基片的涂层厚度在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度以后的高度之间。
根据一种变型，在将所述第二材料用作屏蔽对母盘进行个性化处理的所述步骤过程中，对第一材料进行蚀刻，其特征在于，初始金属基片包括一些导向槽纹，槽纹的边的斜率相对于基片的主平面为20-600，因此第二材料的厚度沿径向是变化的，在对第一材料蚀刻时，对第二材料慢慢蚀刻，使第一材料的一个斜率在径向相对于基片的平面为20-600，还有一个斜率在与记录道相切的方向上相对于基片为40-900。
本发明还涉及一种由预成型的金属基片构成的原型，基片的导向线由至少一个突起螺线和一个电解薄层构成，涂层厚度在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度的高度之间，并有一个等于或小于20％左右的基准厚度的边缘，该涂层用于接收反应树脂。
本发明还涉及一种由预成型的金属基片构成的原型，基片的导向线由至少一个凹陷螺线、一个第一薄层、可选择的一个分离薄层和一个第二薄层构成，第二薄层的光学性能与在可以构成反应树脂的设备中所用波长的下部薄层的性能不同，第二薄层的厚度显然在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度的高度之间，并有一个等于或小于20％左右的基准厚度的边缘，该涂层用于接收反应树脂。
附图说明
通过阅读下面结合附图对作为非限定实施例的描述将会进一步理解本发明，其中：
图1-4是不同配备情况的原型的径向剖视图；
图5-11是根据变型实施例的不同配备情况的原型的径向剖视图。
具体实施方式
作为非限定例子的方法在于首先配备镍的原型，该原型具有“标准”导向线，但是没有任何个性信息。
导向信息由成浮雕的槽纹构成，其特征(节距、宽度、环状)最优化，从而保证最终产品很精确地工作。
该原型可以用一片直径为138mm或更大的镍片配备，该直径也就是半导体工业中所用的硅盘(晶片)的直径，例如150mm。该原型可以用一片厚度为300mm或更大的镍配备，该厚度也就是半导体工业中所用的硅晶盘(晶片)的厚度。
可以使该片的尺寸(长度，宽度)能够在同一个基片上配备若干原型，然后将这些原型用冲压法切割，以便形成盘状的压制小盘，这些小盘用于被引导到压制模中。
可以根据不同的技术制造该原型，例如根据“玻璃”式的母盘进行电镀复制。然后根据减少的工序配备镍或类似材料的基片1。图1中所示的前道工序在于在镍基片1上沉积两个电解材料薄层2，3；
利用反应喷涂法或根据一种与第一电解薄层2相似的方法实现薄片沉积，第一电解薄层形成分离薄层。这种材料例如是氮化硅。分离薄层2的厚度为几个纳米。该厚度形成与导向槽纹8形状相配合的均匀厚度。
在该分离薄层上形成第二沉积物3。该第二沉积物是电解材料，例如硅，在后续操作中，这种材料可以承受基片的蚀刻。该沉积物还形成厚度均匀的膜，膜主要覆盖导向线，因而它与第一膜2的浮雕相配。
紧接着由图2所示的步骤在于进行机械-化学抛光，使螺线的顶部5，6对齐，分离层2留在这些顶部上。反之，在与浮雕式螺线相适应的位置处没有电解层3，这种电解层只在各螺线之间的区域内。
在抛光以后，用很薄的光敏树脂4对一个转盘上的表面进行涂饰，树脂厚度约为10纳米。
因而可以将原型切割成小盘，准备使其个性化。
该个性化步骤示于图3中。该步骤在于用一个受控的激光器(例如400纳米的激光二极管)使光敏树脂得到晒印，以便在原型的表面上形成与槽纹8，9脊上需要编码的信息相符的光点，因而通过补充，形成需要保护的区域，从而形成微型浮雕。通过局部除去光敏树脂和形成一个能让基片出现的孔10实现局部晒印，所述基片用螺线脊以外的电解层覆盖。通过保持能够局部保护螺线脊9的树脂11就可以不出现晒印光点。
图4示出了以后的操作。该操作在于用公知方法蚀刻原型表面，树脂形成蚀刻的屏蔽。这种蚀刻例如通过化学侵蚀实现。在树脂已经被晒印的地方形成微孔12就可以实现这种蚀刻，这些微孔位于配备原型步骤时形成的导向螺线上。
然后以除去存留的树脂及电解质使这一过程结束，因为具有分离层2，所以这种操作很简单。因此螺线上涂覆有没有在前面的步骤中受到晒印的树脂的地方留有一部分脊，这一部分脊与常用方法制造出的光盘模压母盘的微型浮雕一样。
图5-9涉及的是本发明的另一个实施例，在该实施例中用导向槽纹而不是用导向轨形成导向线。
第一步骤在于在基片1上沉积涂层，例如是与浮雕形状相配的硅涂层2。特别是导向槽纹15，它构成一个分离薄层。在第一涂层上沉积第二涂层，例如硅石涂层3。以后的步骤(图6)在于进行机械-化学抛光，使硅分离层2与槽纹15对齐。反之，在与各螺线之间的各区域相适应的位置处没有第二硅石涂层，这种硅石涂层只在各凹陷螺线之间。
然后在配备成的组件表面上沉积光敏树脂(图7)。因而准备使原型个性化。该步骤在于用一个受控的激光器(例如400纳米的激光二极管)使光敏树脂得到晒印，以便在原型的表面上形成与槽纹窝上面的需要编码的信息相符的光点，因而通过补充，形成需要保护的区域，从而形成微型浮雕。通过局部除去光敏树脂和形成一个能让基片出现的孔实现局部晒印，所述基片用第二涂层及螺线脊以外的分离层覆盖。通过保持能够局部保护螺线涂层的树脂11就可以不出现晒印光点。
以后的操作(图8)在于用公知方法蚀刻原型的表面，树脂形成蚀刻的屏蔽。这种蚀刻例如通过离子反应加工方法或使用CHF3气体的RIE法实现。在树脂已经被晒印的地方形成微孔12就可以实现这种蚀刻，这些微孔位于配备原型步骤时形成的导向螺线上，第二涂层在这些微孔中受到蚀刻。然后利用溶剂或在氧基的等离子区中从基片组件上去除树脂。然后也通过离子反应加工方法对分离材料进行蚀刻，这种方法采用的是SF6，在前面的步骤中没有被蚀刻的部分第二涂层用作屏蔽。因而存在夹层的一些突起部分，所述夹层由硅分离材料和第二硅石涂层构成。
图8示出的是分离层2在一个区域受到树脂保护的位置处被蚀刻以后的结果。该图有一个形成基片1的镍表面，在该表面上有一些由分离材料薄层2和第二材料薄层3形成的坑。
图9示出的是一个区域的剖视图，该区域的树脂经光晒印后已被脱落。
图10和11示出的是两个区段的顶视图。在处理以后，暴露区域20，21形成将坑24，25分开的剩余槽纹22，23。
用两种实施方式描述的方法产生了一些信息坑，这些坑不论宽度还是长度都是用两种与两种不同制造步骤不同的方法得到的。这并不是常规方法，在常规方法中，所有这些均是用光刻法确定的。最重要的结果是，为了书写两种格式的CD和DVD，可以考虑只使用一个书写头。
同样，基于相同的原因，坑的斜率在径向(信息道之间)和切向(两个坑之间)可以不同。坑在切向的斜率对信号的质量有影响(越是垂直，信号的传送越清楚，也就越好)，但这些斜率通常对盘/母盘的脱模质量有影响，因而对制造周期有影响(越少垂直，对脱模越有利)，这种可能性可以定期得到很好的显示：母盘沿径向的斜率要小，而沿切向的斜率要很大。
这种方法的一个困难在于金属蚀刻应当很均匀，不能有一点儿自动停顿。为此，可以在原型上沉积一层精心选择的金属薄层(例如镍合金)，这种薄层根据与下面的金属基片的不同速度受到蚀刻，这样就可以在坑的至少一部分表面上产生关闭薄层。这样做的优点是产生的坑很好地自动限定在某一深度。
根据一种电镀的制造方法，制造原型的步骤包括如下步骤：在配备的母盘中，沉积一个分离薄层和至少一个导电材料的薄层，然后在所述导电材料的薄层上沉积基片的材料，再将所述沉积物与母盘分开。分离材料例如由铬形成。
在用蚀刻光源对原型进行曝光的步骤中，要求通过精确调配将基片固定在一个旋转支承上，保证很好的整平度，确保对中。一个比较好的解决方案在于用一个可以确保与镍基片或磁性材料基片相互间具有磁作用的磁旋转支承。为此，本发明还涉及一种包括一个磁旋转支承的蚀刻设备，在蚀刻时，这种支承可以固定住原型。
利用一组折叠接头将磁支承和原型之间进行分离，在蚀刻操作以后，将这一组接头安装在原型的支承面上。
Claims (26)
1.一种制造光盘的母盘的方法，其特征在于，该方法包括：制造原型的步骤，该原型由一个至少包括一个金属材料薄层且至少有一个导向线的基片构成；一个配备所述原型的步骤，该步骤在于在基片上叠合第一材料(2)以及与第一材料(2)不同的第二材料(3)的至少一个薄层，腐蚀所配备的表面，以便只让所述材料中的一种留在导向线的位置上，并在配备的表面上沉积反应树脂，然后该方法在于根据母盘的专用信息以局部消除所述反应树脂的方式使反应表面结构化，使得原型具有一定的个性，该方法还包括一个显示步骤，该步骤在于对位于已经被露出的导向线的位置处的第二材料的区域进行蚀刻，然后将被第二材料覆盖的区域之外的剩余树脂沉积物和第一材料除去。
2.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，第二材料是金属，它与基片的材料不同或相同，该材料在沉积第一材料以前处在基片上，其特征还在于第一材料由至少一个材料薄层构成，该材料薄层的光学特性在可用于使反应树脂结构化的设备中的波长下与金属材料的光学特性明显不同。
3.根据权利要求1或2的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，导向线由至少一个突起螺旋线构成。
4.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，第一材料由至少一个材料薄层构成，该材料薄层的光学特性在可用于使反应树脂结构化的设备中的波长下与第二材料的光学特性明显不同，其特征还在于在第一材料沉积之后沉积的第二材料由至少一个薄层构成，在使原型个性化的步骤中，该薄层可以防止局部蚀刻第二材料下面的第一材料。
5.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，导向线由至少一个槽纹构成。
6.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，在包括镍、镍基合金、铬、铬基合金、氮化钛、钽、钼和它们的合金的组中选择构成基片的金属材料。
7.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，反应树脂是光反应树脂，这种树脂能够经受金属材料的蚀刻产品。
8.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，反应树脂是光敏树脂。
9.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，配备原型的步骤在沉积反应树脂以前包括一个整平步骤。
10.根据权利要求9的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，所述整平步骤通过机械—化学抛光的方法实现。
11.根据权利要求9的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，所述整平步骤通过干膜抛光实现。
12.根据权利要求9的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，所述整平步骤通过称作深腐蚀的方法实现，它在于在镀有约200-500纳米厚的电解材料的原型上沉积一个具有平面的聚酯薄层，然后用干蚀刻法蚀刻表面，以相同的速度除去树脂和电解材料，直到所有树脂全部消失。
13.根据权利要求9的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，所述整平步骤通过沉积整平聚合薄层实现，使材料经受第一次缓慢退火，然后对所述聚合薄层进行有控制的蚀刻，以便露出第二材料，然后在高于110℃的温度下进行高能退火。
14.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，制造包括导向线的原型的步骤包括一个电镀步骤。
15.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，制造包括导向线的原型的步骤包括一个模压基片的步骤。
16.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，第一材料具有对导向元件的蚀刻不敏感的特性，从导向元件释放的各信息元件露出之后其径向宽度通过导向元件的初始径向宽度限定，沿各信息元件切向的长度通过反应树脂的结构化来限定。
17.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，配备原型的步骤包括在金属基片上沉积第一分离薄层和电解材料外层的操作，第一分离薄层的厚度小于导向浮雕，并包括在沉积反应树脂以前利用研磨进行的整平操作，以便让基片的涂层厚度在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度以后的高度之间。
18.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，在基片的第一成型过程中，各信息元件沿径向产生的斜率和顶点相对于基片的参考平面主要为20-60°，当采取的是会出现个性化母盘的沉积法和消除法时，斜率不变，但在沿切向时信息元件的斜率相对于基片的参考平面主要为40-90°，这种斜率通常是由通过结构化树脂掩盖的金属蚀刻方法产生。
19.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，通过在沉积第一材料前给金属基片叠置第二金属材料来制成原型，所述金属薄层具有能够相对基片以选择性的方式被蚀刻的性能。
20.用于实施根据权利要求1的方法的原型，其特征在于，原型由预成型的金属基片构成，基片的导向线由至少一个突起螺线和一个涂覆的电解薄层构成，涂层最厚部分的厚度在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度的高度之间，并有一个等于或小于20％左右的基准厚度的边缘，该涂层用于接收反应树脂。
21.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，配备原型的步骤包括沉积第一材料的第一操作，然后是沉积一个分离薄层的操作，该薄层的厚度小于导向浮雕，继而沉积电解材料的外层，并在沉积反应树脂之前通过研磨进行整平的操作，以便使涂层厚度在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度以后的高度之间。
22.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，在将所述第二材料用作屏蔽对母盘进行个性化处理的所述步骤时，对第一材料进行蚀刻，初始金属基片包括一些导向槽纹，槽纹的边相对于基片的主平面为20-60°的斜率，因此第二材料的厚度沿径向是变化的，在对第一材料蚀刻时，对第二材料慢慢蚀刻，使第一材料在径向的斜率相对于基片的平面为20-60°，还有一个斜率在与记录道相切的方向上相对于基片为40-90°。
23.用于实施根据权利要求1的方法的原型，其特征在于，该原型由预成型的金属基片构成，基片的导向线由至少一个凹陷螺线、一个第一薄层、可选择的一个分离薄层和一个第二薄层构成，第二薄层的光学性能在使反应树脂结构化的设备中所用波长下与下部薄层的光学性能不同，第二薄层的最厚部分的厚度显然在导向浮雕的高度和增加了分离层厚度的高度之间，并有一个等于或小于20％左右的基准厚度的边缘，该涂层用于接收反应树脂。
24.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，反应树脂是一种在辐射作用下局部升华后受到结构改变的树脂。
25.根据权利要求1的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，制造原型的步骤可以包括：在配备的母盘中，沉积一个分离薄层的步骤和沉积至少一个导电材料的薄层的步骤，然后在所述导电材料的薄层上沉积基片的材料，再将所述沉积物与母盘分开。
26.根据权利要求13的制造光盘的母盘的方法，其特征在于，该薄层由光敏树脂Novolak或聚酰亚胺材料构成。
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