DE2402385C2 - Verfahren zur Bildung einer Prägung mit Hilfe eines konzentrierten Schreibstrahls sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Bildung einer Prägung mit Hilfe eines konzentrierten Schreibstrahls sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens

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DE2402385C2 DE2402385A DE2402385A DE2402385C2 DE 2402385 C2 DE2402385 C2 DE 2402385C2 DE 2402385 A DE2402385 A DE 2402385A DE 2402385 A DE2402385 A DE 2402385A DE 2402385 C2 DE2402385 C2 DE 2402385C2
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Description

— zur Erzielung von die Prägung bildenden Vertiefungen werden nacheinander anif die Oberfläche eines Trägers (10) eine Schicht aus lichtempfindlichem Harz (11) mit einer Dicke, die wenigstens gleich der Tiefe der Vertiefungen ist, und auf diese Schicht (11) der Film (12) aufgebracht;
— der Film (12) wird durch die Einwirkung des Schreibstrahls (2) selektiv verflüchtigt, so daß er in eine perforierte Maske (12,13) umgewandelt wird;
— die S«Jiicht aus lichtempfindlichem Harz (11) wird inii Hilfe einer Strahlung (14) durch die Maske hindurch belichtet; und
— die der Strahlung (14) ausgesetztem Abschnitte (15) dieser Schicht (11) werden aufgelöst
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Films kleiner als die Tiefe der Vertiefungen ist
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Film ein Metallfilm ist
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm aus Wismuth, Cadmium oder Zink hergestellt wird
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Film durch Vakuumaufdampfung auf die Schicht aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus einem durch Zersetzung in Monomere verflüchtigbaren Polymer gebildet ist
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polymer eine färbende Substanz hinzugefügt ist, welche die Absorption der im Schreibstrahl enthaltenen Energie begünstigt
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht im wesentlichen gleich der Tiefe der Vertiefungen ist
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schreibstrahl durch ein elektrisches Signal intensitätsmoduliert wird, und
daß der Prägung die Form einer Spur erteilt wird, die von dem Ende den Schreibstrahls im Verlauf der
Phase der Verflüchtigung des Films durchlaufen
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstrahl von einer Strahlungsenergiequelle abgegeben und mit Hilfe einer Fokussiereinrichtung auf den Film projiziert wird.
11. Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Informationsträgers durch Bildung einer Prägung an der Oberfläche eines Informations-Materials, die aus einer Folge von Vertiefungen zusammengesetzt ist, mit einem von einem Substrat (10) getragenen Film (12) aus einem Material, das mit Hilfe eines konzentrierten Schreibstrahls verflüchtigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Substrats (10) nacheinander eine Schicht (11) aus einem lichtempfindlichen Harz mit einer Dicke, die wenigstens gleich der Tiefe der Vertiefungen ist, und auf dieser Schicht (11) der Film (12) aufgebracht sind.
ίο 12. Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Films kieiner als die Tiefe der Vertiefungen ist
13. Material nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Film ein Metallfilm ist
is 14. Materia! nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm aus Wismutli, Cadmium oder Zink besteht
15. Material nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Film auf die Schicht durch
Vakuumaufdampfung aufgebracht ist
16. Material nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus einem durch Zersetzung in Monomere verflüchtigbaren Polymer gebildet ist
17. Material nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polymer eine färbende Substanz hinzugefügt ist, welche die Absorption der in dem Schreibstrahl enthaltenen Energie begünstigt
18. Material nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht im wesentlichen gleich der Tiefe der Vertiefungen ist
19. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine den Schreibstrahl (2) liefernde Quelle (1), Einrichtungen (3) zur Intensitätsmodulation des Schreibstrahls (2), Einrichtungen (O) zur Konzentration des Schreibstrahls (2) auf dem Film, Einrichtungen (T) zur Lagebestimmung des Schreibstrahls
(2) in bezug auf den Film, Antriebseinrichtungen (m), welche den Auftreffpunfct des Jchreibstrahls (2) auf der Oberfläche des Films verschieben, und Einrichtungen zur selektiven Belichtung des lichtempfindlichen Harzes nach Bildung der perforierten Maske.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer
so Prägung auf der Oberfläche eines Informations-Materials durch örtliches Verflüchtigen eines Films aus verflüchtigbarem Material mit Hilfe eines konzentrierten Schreibstrahls, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Ausgangsmaterial für die Herstel lung eines Informationsträgers durch Bildung einer Prä gung an der Oberfläche eines Informations-Materials, die aus einer Folge von Vertiefungen zusammengesetzt ist, mit einem von einem Substrat getragenen Film aus einem Material, das mit Hilfe eines konzentrierten
Schreibstrahls verflüchtigt werden kann.
Zu den bekannten Verfahren zur Aufzeichnung von Videosignalen gehört die Verwendung von lichtempfindlichen Harzen, die örtlich durch eine Lichtquelle bestrahlt werden, worauf die bestrahlten Teile anschlie- Bend in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst werden, damit an ihrer Stelle hohle Vertiefungen entstehen. Dieses Verfahren liefert jedoch nicht immer befriedigende Ergebnisse, insbesondere dann, wenn der licht-
empfindliche HarzfiJm nicht vollkommen eben ist, was im allgemeinen der Fall ist Die Dimensionen der hohlen Vertiefungen sind dann unrichtig, was eine Aufzeichnung von mittelmäßiger Güte zur Felge hat
Aus der DE-OS 20 48 431 ist ferner ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen durch Bildung einer Prägung auf der Oberfläche eines Informations-Materials bekannt, bei dem ein Film aus verflüchtigbarem Material mittels eines kGnzentrierten Schreibstrahls örtlich verflüchtigt wird. Die nach der Bearbeitung mit dem Schreibstraiil verbleibenden Teile des Films bilden eine Maske, durch die hindurch das den Film tragende Substrat durch ein Ätzmittel angeätzt wird,_ gegen das der Film beständig ist Bei einem solchen Ätzvorgang durch eine Maske hindurch treten muldenförmige Unterätzungen auf, die eine schlechte Auflösung zur Folge haben. Eine geringe Auflösung hat wiederum eine geringe Informationsdichte auf dem Informations-Material zur Fo'.ge, so daß dieses für viele Anwendungszwekke, z. B. zur Aufzeichnung von Videosignalen mit hoher Informationsdichte, ungeeignet ist
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prägung auf der Oberfläche eines Informations-Materials durch örtliches Verflüchtigen eines Films aus verflüchtigbarem Material mittels eines konzentrierten Schreibstrahls mit hoher Auflösung und hoher Informationsdichte zu ermöglichen.
Das zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagene Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet:
— zur Erzielung von die Prägung bildenden Vertiefungen werden nacheinander auf die Oberfläche eines Trägers eine Schicht aus lichtempfindlichem Harz mit einer Dicke, die wenigstens gleich der Tiefe der Vertiefungen ist und auf diese Schicht der Film aufgebracht;
— der Film wird durch die Einwirkung des Schreibstrahls selektiv verflüchtigt so daß er in eine perforierte Maske umgewandelt wird;
— die Schicht aus lichtempfindlichem Harz wird mit Hilfe einer Strahlung durch die Maske hindurch belichtet; und
— die der Strahlung ausgesetzten Abschnitte dieser Schicht werden aufgelöst
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind nach der Belichtung der lichtempfindlichen Harzschicht durch die Maske hindurch, die von den verbliebenen Teilen des Films gebildet wird, scharf begrenzte Zonen in der Harzschicht gebildet, die durch die Belichtung in einem Entwickler lösbar geworden sind. Nach dem Herauslösen der belichteten Teile der Harzschicht bleiben die scharfen, durch die Maske vorgegebenen Konturen als Prägung mit steilen Flanken erhalten. Die Dicke der lichtempfindlichen Harzschicht kann unabhängig von der Dicke des verflflchtigbaren Filmes gewählt werden, um die gewünschte Reliefhöhe der Prigung zu erreichen. Weder die Belichtungszeit, noch die Entwicklungszeit für das Herauslösen der belichteten Teile der lichtempfindlichen Harzschicht sind kritisch.
Das Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Informationsträgers aurch Bildung einer Prägung an der Oberfläche eines Informations-Materials ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Substrats nacheinander eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Harz mit einer Dicke, die wenigstens gle'ch der Tiefe der Vertiefungen ist, und auf dieser Schicht der Film aufgebracht sind
Ein erfindungsgemäßes Gerät zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine den Schreibstrahl liefernde Quelle, Einrichtungen zur Intensitätsmodulation des Schreibstrahls, Einrichtungen zur Konto zentration des Schreibstrahls auf dem Film, Einrichtungen zur Lagebestimmung des Schreibstrahls in bezug auf den Film, Antriebseinrichtungen, weiche den Auftreffpunkt des Schreibstrahls auf der Oberfläche des Films verschieben, und Einrichtungen zur selektiven Belichtung des lichtempfindlichen Harzes nach Bildung der perforierten Maske.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. In der Zeichnung zeigen
F i g. 1 schematisch die Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
F i g. 2 ein Material, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwende' vird, und
F i g. 3, 4 und 5 drei aufeinanderfolgende Stufen der Herstellung von Prägungen auf einem lichtempfindlichen Harz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
F i g. 1 zeigt schematisch die Einrichtungen zur Durchfühning des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Laser 1, beispielsweise ein Argon-Laser, liefert einen Strahlungsenergie-Schreibstrahl 2, der durch einen Modulator 3 geht dessen elektrisches Modulationssignal den Schreibstrahl 2 steuert, ur.d anschließend durch ein Objektiv O, das diesen modulierten Schreibstrahl auf die Oberfläche einer Platte 4 fokussiert, die aus einem verflüchtigbaren Material 5 besteht, das auf ein Substrat 6 aufgebracht ist Eine Antriebsvorrichtung mit einem Motor m versetzt die Platte 4 in Drehung, und ein Translationssystem T verschiebt die Platte 4 in der Querrichtung, so daß diese in geeigneter Weise graviert wird.
Für den konzentrierten Schreibstrahl kann auch ein Teilchenstrahl verwendet werden, der das verflüchtigbare Material bombardiert
DuS verflüchtigbare Material, das zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist und das Substrat auf welches das verflüchtigbare Material aufgebracht werden kann, können verschiedener Art sein. F i g. 2 zeigt im einzelnen die Ausbildung eines Trägers, mit dem ein solches Verfahren durchgeführt werden kann.
Das verflüchtigbare Material ist eine Schicht 7 aus Polymethakrylsäuremethylester (P.M.M.), dem ein Material zugesetzt ist, das die von der kohärenten Lichtquelle abgestrahlte Energie absorbiert, wobei die Dicke der Schicht 7 beispielsweise etwa 1 μηι beträgt Diese P.M.M.-Schicht 7 ist auf ein Substrat 8 aus Polyäthylenterephthalat aufgebracht, dessen Dicke etwa 100 μίτι beträgt Der von einer kohärenten Lichtquelle abgestrahlte Schreibstrahl 2 wird beispielsweise mit Hilfe eines Mikroskopobjektivs O auf die P.M.M.-Schicht 7 fokussiert, in welcher er durch örtliche Zersetzung des Materials in Monomere und Verflüchtigung des bestrahlten Teils der Schicht 7 ein Loch 9 bildet Die Abmessungen des Lochs 9 hängen von der Energie W des Schreibstrahls 2 und der Dauer At des Schreibstrahlimpulses ab. Man erhält auf diese Weise eine perforierte Maske, die für die Übertragung einer Prägung dienen kann.
Beispielsweise konnten mit einer Strahlleistung
W = 20 mW (im Brennfleck) und mit einer Impulsdauer Δι =■ 1 μ-s, wobei der Schreibstrahl durch «in Mikroskopobjektiv mit der Vergrößerung 40 und der öffnung 0,45 fokussiert wurde, Löcher mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1 μπι und einer Tiefe von ebenfalls 1 μπι erhalten werden.
Es ist interessant zu bemerken, daß dieses Verfahren Änderungen des Stirnabstands t/zwischen -dem Objektiv O und der Schicht 7 aus verflüchtigbarem Material, also einen Ebenheitsfehler der Schicht zuläßt, der gleich einem Mehrfachen der Dicke der Schicht 7 ist, ohne daß die Änderungen des in der Schicht 7 gebildeten Lochs 9 geändert werden. Dieser wichtige Vorteil bleibt auch bei der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Ausbildung des Trägers bestehen.
Ein solcher Träger ist in F i g. 3 dargestellt Er besteht aus einem Substrat 10, beispielsweise aus Aluminium, mit einer Dicke von etwa 100 Mikron, auf dem eine Schicht 11 aus lichtempfindlichem Harz aufgebracht ist, die mit einem dünnen Metallfilm 12 (beispielsweise aus Wismuth) bedeckt ist Die Dicke der Schicht 11 aus lichtempfindlichem Harz ist im wesentlichen gleich der gewünschten Tiefe der Prägung (beispielsweise 1 μπι), während der Film 12 eine Dicke von 250 bis 1000 Angström hat Das auf den Film 12 fokussierte Strahlungsenergiebündel 2 verdampft örtlich das Wismuth, wodurch ein Loch 13 gebildet wird, dessen Durchmesser von den Eigenschaften (Leistung W, Impulsdauer At. Konvergenz) des Schreibstrahls 2 abhängt.
Die Bildung der Löcher 13, welche die dem aufzuzeichnenden Signal entsprechende Prägung darstellen, erfolgt sehr schnell, und die Perforation des Wismuthfilms kann in Realzeit erfolgen, was ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Der auf diese Weise perforierte Wismuthfilm 12 kann dann als Maske für die Schicht 11 aus lichtempfindlichem Harz dienen, die mit Hilfe einer Lichtstrahlung 14 (F i g. 4) belichtet wird. Die bestrahlten Teile der lichtempfindlichen Harzschicht 11 werden dann nach einemi herkömmlichen Verfahren in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst, so daß Löcher 15 (F i g. 5) entstehen, deren Tiefe im wesentlichen gleich der Dicke der lichtempfindlichen Harzschicht 11 ist. Die auf diese Weise erhaltene Prägung kann zur Herstellung einer Metallmatritze (beispielsweise aus Nickel) dienen, die es ermöglicht, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielte Signalaufzeichnung (beispielsweise Videosignalaufzeichnung) in zahlreichen Exemplaren zu reproduzieren.
Nachstehend werden als Beispiel einige mit diesem Verfahren erhaltene Ergebnisse angegeben.
Bei Verwendung von:
— einem Mikroskopobjektiv der Vergrößerung 16 (öffnung 030);
ίο — einem Schreibstrahl von 5 mW (im Brennfleck);
— einer Impulsdauer von 1 us;
— einem Wismuthfilm 12 von 500 Ä Dicke;
erhält man eine Prägung, deren Löcher 13 einen Durchmesser von jm wesentlichen 1 μπι haben, wobei die To leranz der Änderung M des Stirnabstands d zwischen dem Objektiv O und dem Wismuthfilm 12 in diesem Fall gleich Δά - ±20 μπι war. Bei Verwendung von:
einem Mikroskopobjektiv der Vergrößerung 40
(öffnung 0,45);
einem Schreibstrahl von 2 mW;
einer Impulsdauer von 1 μς;
einem Wismuthfilm 12 von 500 Ä Dicke;
betrug die Änderungstoleranz des Stirnabstands (/dann Ad - + 5μηι, wobei die Prägung aus Löchern gebildet war, die im wesentlichen einen Durchmesser von 1 μπι hauen.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel für den Träger der Prägung, bei welchem Wismuth als verflüchtigbares Material verwendet wird, besteht das Substrat 10 aus einem polierten Aluminiumblock, der im Tauchverfahren mit einer dünnen Harzschicht überzogen ist, die eine gute Haftung der lichtempfindlichen Harzschicht 11 gewährleistet, die gleichfalls im Tauchverfahren auf den Aluminiumblock aufgebracht wird. Der Wismuthfilm 12 wird anschließend durch Vakuum aufdampfen auf die Schicht 11 aufgebracht Andere Me talle, wie Kadmium oder Zink, können anstelle von Wismuth verwendet werden. Ferner kann der polierte Aluminiumblock durch einen polierten Glasblock ersetzt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bildung einer Prägung «uf der Oberfläche eines Informations-Materials duni:h örtliches Verflüchtigen eines Films aus verflüchtigbarem Material mit Hilfe eines konzentrierten Schreibstrahls, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
DE2402385A 1973-01-18 1974-01-18 Verfahren zur Bildung einer Prägung mit Hilfe eines konzentrierten Schreibstrahls sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2402385C2 (de)

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