DE2306702C3 - Verfahren zum reliefartigen Aufzeichnen von Signalen durch Ätzen eines metallischen Trägers - Google Patents

Verfahren zum reliefartigen Aufzeichnen von Signalen durch Ätzen eines metallischen Trägers

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DE2306702C3
DE2306702C3 DE19732306702 DE2306702A DE2306702C3 DE 2306702 C3 DE2306702 C3 DE 2306702C3 DE 19732306702 DE19732306702 DE 19732306702 DE 2306702 A DE2306702 A DE 2306702A DE 2306702 C3 DE2306702 C3 DE 2306702C3
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Ulrich Buettner
Josef Dipl.-Chem. Dr.Rer. Nat. Jostan
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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    • G11B23/0057Intermediate mediums, i.e. mediums provided with an information structure not specific to the method of reproducing or duplication such as matrixes for mechanical pressing of an information structure ; record carriers having a relief information structure provided with or included in layers not specific for a single reproducing method; apparatus or processes specially adapted for their manufacture
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum reliefartigen Aufzeichnen von Signalen auf einem als Preßmatrize dienenden metallischen Träger. Von einem solchen Träger werden dann im Preßvorgang Abdrucke hergestellt, auf denen die Signale durch Verformungen mechanisch niederdrückbarer Oberflächenteile chairakterisiert sind. Es ist dabei insbesondere an die Aufzeichnung von Informationen großer Bandbreite irn Bereich von mehreren MHz, beispielsweise an die Aufzeichnung eines Fernsehbildes, entlang einer spirale förmig verlaufenden Spur eines solchen Trägers (z. B, nach DE-PS 15 74 489) gedacht.
Zur Durchführung einer solchen Aufzeichnung bedient man sich eines entsprechend der aufzuzeichnenden Information modulierten Laser- oder Elektronenstnthles, durch den stellenweise eine auf der Trägeroberfläche aufgebrachte Fotolackschicht belichtet oder eine ätzresistente Schicht aus anderen Materialien verdampf! wird, so daß eine Ätzmaske entsteht Die Fotolack- oder Ätzresistschicht kann sich auf einem Nickel- oder mit Nickel beschichteten Träger befinden, der zur Herstellung der späteren Preßmatrize wrwendet wird. Nach dem Entwickeln des belichteten Fotolacks bzw. nach dem stellenweisen Verdampfen der Ätzresistschicht ist dort die Nickeloberfläche des Trägers freigelegt, so daß sie an den freigelegten Stellen tiefgeätzt werden kann. Auf diese Weise entstehen abwechselnd Vertiefungen und Erhebungen, die das Relief des Trägers darstellen. Die Informationsspeicherung erfolgt dabei durch die Abstände zwischen Vertiefungen bzw. Erhebungen.
Die Erfindung bezieht sich auf das Tiefätzen der Oberfläche des Trägers. Das Problem besteht darin, daß zur Erzielung eines ausreichend großen Signal-/Störabstandes die Oberflächenrauhigkeit der tiefgeätzten Steilen ähnlich gering sein muß wie auf den nicht geätzten, erhabenen Stellen. Bei einer Relieftiefe von etwa 1 μίτι gelingt dies mit den zum Ätzen von z. B. Nickel bisher üblichen Ätzmitteln und -verfahren nicht, da die entstehende Ob-ärflächenrauhigkeit im nämlichen Bereich liegt wie die Profiltiefe. Ätzmittel, wie saure Eisen(lll)-chloridlösung, wäßrige Salzsäure-Salpetersäure-Gemische und auch Salpetersäure oder p-Nitrobenzoesäure enthaltende verdünnte Schwefelsäurelösungen sind dafür völlig ungeeignet Diese Korngrenzen- oder Kornflächenätzmittel greifen die Nickelkristallite eines polykristallinen Nickelwerkstoffes entlang der Korngrenzen oder entlang bestimmter Kristallorientierungen bevorzugt an, so daß Kristallagglomerate freigelegt werden, die einem Vielfachen der mittleren Korngrößen entsprechen und deshalb eine hohe Oberflächenrauhigkeit verursachen. Auch durch Einsatz feinkörnigsten Nickels, wie es durch galvanische Prozesse herstellbar ist, kann die angestrebte Oberflächenglätte von 20 nm in den Vertiefungen mit den genannten Ätzmitteln nicht erzielt werden. Ähnliches gilt für andere Materialien, aus denen der Träger besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum reliefartigen Aufzeichnen von Signalen zu schaffen, mit dem ein 1 μιτι tiefes Relief in der Oberfläche des z. B. aus Nickel bestehenden Aufzeichnungsträgers erzeugt werden kann, wobei gleichzeitig eine Oberflächengüte von 20 nm Rauhtiefe in den Vertiefungen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildüngen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Es sind zwar chemische Polierlösungen ähnlicher Zusammensetzung bekannt (DD-PS 22 635, US-PS 26 38 310). Diese Polierlösungen dienen jedoch lediglich da/u, entweder absolut glatte, z. B. ebene Oberflächen zu polieren oder nach einer Verformung von Gegen» ständen die Oberfläche mit einem Politurglanz zu versehen. Diesem Stand der Technik ist aber keine Anregung zu entnehmen, bereits die Verformung einer Oberfläche zum reliefärtigen Aufzeichnen von Signalen, also das Herstellen von Erhebungen und Vertiefungen, bereits nur mit einer Polierlösung vorzunehmen, ohne die Verformung selbst vorher auf andere Weise, z. B.
durch einen Ätzvorgang oder einen Schneidvorgang vorzunehmen. Während also beim Stand der Technik die Verformung zunächst auf andere Weise, z. B. durch Schneiden oder Ätzen erzeugt und dann die Oberflächengüte mit einer Polierlösung verbessert wird, werden bei der Erfindung sowohl die Verformung als auch die Oberflächengüte lediglich mit der Polieriösung
Tabelle
der angegebenen chemischen Zuüamnnensetzung erreicht
Verschiedene Kombinationsmöglichkeiten und Konzentrationen der bei der Erfindung angewendeten Polieriösung gehen aus der folgendem Tabelle hervor, in der D das spezifische Gewicht der Säure in g/cm1 bedeutet
Polieriösung 2 Vol.-0/o 3 VoI.-% 4 Vol.-%
1 20 Vol.-0/o 39,8 33
Salpetersäure (D-= 1,42) 30 Vol.-% 20 Vol.-0/o _
Schwefelsäure (D= 1,84) 10 VoI.-°/o 60 Vol.-0/o Vol.-0/o
Phosphorsäure (D--= 1,75) 10 Vol.-% 0,5 Vol.-0/o 1 Vol.-%
Salzsäure (D = 1,18) 59,7 33 Vol.-o/o
Essigsäure (D= 1,051) 50 Vol.-% 33
Essigsäu reanh ydrid
Die Arbeitstemperatur kann je nach Polierlösung zwischen Raumtemperatur und 90° C schwanken, !m allgemeinen wird jedoch Raumtemperatur bevorzugt, da bei dieser Temperatur der Nickelabtrag noch genügend rasch erfolgt und beispielsweise Fotolackschichten als Ätzresistschicht dem aggressiven Säuregemisch besser standhalten. Das Tiefätzen kann im Tauchoder Sprüh- bzw. Vernebelungsverfahren vorgenommen werden. Bei ersterem wird der tiefzuätzende Nickelträger in die Polierlösung eingetaucht Beim Sprühätzen wird die Polierlösung auf den Nickeiträger aufgesprüht, wobei die Polierlösung mehr oder weniger stark vernebelt wird. Der Materialabtrag beträgt beispielsweise beim bevorzugten Tauchätzen bei Raumtemperatur etwa 1 μηι/ηιΐη. Bei diesen Verfahrensvarianten kann der Träger bewegt werden und/oder auch die Polierlösung beispielsweise beim Tauchätzen. Die Bewegungsformen sind jedoch unkritisch.
In den folgenden Ausführungsbeispielen wird das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben. Fig. 1 und 2 verdeutlichen außerdem den Unterschied im Ergebnis der Behandlung mit Ätzlösungen (Fig. 1) und chemischen Polierlösungen (Fig.2) beim Tiefätzen des Informationsreliefs in einem Nickeiträger Ni.
Beispiel 1
Ein mit einer nach dem Belichten und Entwickeln gehärteten Fotolack-Ätzmaske versehener ebener Nickeiträger mit der Oberfiächenraulii.efe von 20 nm wird 1 min lang bei 30° C in die Polieriösung 1 (s. Tabelle) getaucht, anschließend mit deionisiertem Wasser gespült und mit Preßluft getrocknet Die nach dem anschließenden Entfernen der Fotolackschicht erhaltene Oberfläche des Nickelträgers ist gemäß F i g. 2 strukturiert, wobei die Rauhtiefe der durch Ätzen tiefer gelegten Oberflächenteile sich nicht von der Rauhtiefe der von der Ätzmaske während des Ätzens
jo abgedeckten Oberflächenteile unterscheidet. Die Ätztiefe beträgt 1 μπι.
Beispiel 2
Verfahren nach Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß statt der Polieriösung 1 die Polieriösung 2, 3 oder 4 verwendet wird.
Beispiel 3
Verfahren nach Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß statt des Eintauchens des Nickelträgers in die Polierlösung letztere 40 see lang bei .'00C auf den Nickelträger aufgesprüht wird, wonach die Rauhtiefe der durch das Ätzen um 1 μηι tiefer gelegten Oberflächenbezirke 40—50 nm beträgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum reliefartigen Aufzeichnen von Signalen auf einem als Preßmatrize oder zur Erzeugung der Preßmatrize dienenden metallischen Träger durch einen mit den aufzuzeichnenden Signalen modulierten Laser- oder Elektronenstrahl, der in einer auf dem Träger aufgebrachten Schicht zunächst eine Ätzmaske erzeugt, über die in einem anschließenden Ätzvorgang das den zu speichernden Signalen entsprechende Relief entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzflüssigkeit eine chemische Polierlösung verwendet wird, die ein wasserarmes Säuregemisch ist, das sowohl Salpetersäure als auch Mischungen von Schwefelsäure, Phosphorsäure und Essigsäure oder von Schwefelsäure und Phosphorsäure oder von Salzsäure und Essigsäure oder von Salzsäure, Essigsäuire und Essigsäureanhydrid enthält.
2. Verfahren- nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Polierlösung aus JO VoI.-0/o Salpetersäure (D = i,42), 10 Voi.-% Schwefelsäure (D = 1,84), 10 Vol.-% Phosphorsäure (D = 1,75) und 50 Vol.-% Essigsäure (D = 1,051) besteht wobei mit D das spezifische Gewicht der Säure in g/cmJ bezeichnet ist
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Poiieriösung aus 20 Vol.-% Salpetersäure (D = 1,42), 20 Vol.-°/o Schwefelsäure (D = 1,84) und 60 VoI.-% Phosphorsäure (D = 1,75) besteht.
4. Verfahren nach Anspruch ., dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Polierlösung aus 39,8 Vol.-% Salpetersäure (D = 1,42), 0,5 Vol.-% Salzsäure (D = 1,18) und 59,7 Vol.-% Essigsäure (D = 1,051) besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Polierlösung aus .13 Vol.-% Salpetersäure (D = 1,42), 1 Vol.-% Salzsäure (D = 1,18), 33 Vol.-% Essigsäure (D = 1,051) und JJ Vol.-% Essigsäureanhydrid besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitstemperatur 30°C ± 5°C beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger vorzugsweise während einer Zeitdauer von etwa 1 min in die Polierlösung eingetaucht oder seine Oberfläche mit der Polierlösung besprüht oder einem Nebel dieser Lösung ausgesetzt wird.
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