DE3337244C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Muttermatrize, wobei eine Urplatte, d. h. eine flache Unterstützungsplatte, die einseitig mit einer Schicht eines positiven Photoresists versehen ist, worin eine Informationsspur angebracht ist, auf der Seite des Photoresists zunächst stromlos und daraufhin auf galvanischem Weg mit einer Metallschale versehen wird, die Metallschale von der Urplatte getrennt wird, wobei eine Vatermatrize erhalten wird, die eine Informationsspur enthält, die das Negativ der Spur der Urplatte ist, die auf der Oberfläche der Vatermatrize vorhandenen Reste des Photoresists gelöst werden und von der Vatermatrize auf galvanischem Weg ein Metallabdruck erhalten wird, wobei die erhaltene Muttermatrize eine Informationsspur enthält die der der Urplatte entspricht.

Ein derartiges Verfahren ist aus der niederländischen Patentanmeldung Nr. 76 11 395 der Anmelderin bekannt. Die auf der Vatermatrize vorhandenen Reste des Photoresists werden durch Behandlung mit einem organischen Lösungsmittel, insbesondere durch Behandlung mit einem Gemisch aus Isopropylalkohol und Methylisobutylketon gelöst.

Von der Urplatte läßt sich nur eine Vatermatrize herstellen. Mit Hilfe dieser Vatermatrize können durch Anwendung beispielsweise eines Press- oder Spritzgußverfahrens positive Abdrucke in Kunststoff hergestelt werden. Ein positiver Abdruck ist ein Abdruck, dessen Informationsspur der der Urplatte entspricht. Um die Anzahl Matrizen, mit denen Abdrucke in Kunststoff hergestellt werden, zu vergrößern werden auf galvanischem Weg von der Vatermatrize mehrere Metallabdrucke, die sogenannten Muttermatrizen, hergestellt. Von jeder Muttermatrize werden daraufhin ebenfalls auf galvanischem Weg, weitere Metallabdrucke, die sogenannten Sohnmatrizen, hergestellt. Die mit den Sohnmatrizen hergestellten Abdrucke in Kunststoff sind positive Abdrucke.

Das galvanische Verfahren zur Herstellung einer Muttermatrize oder Sohnmatrize ist ein bekanntes Verfahren. So wird beispielsweise eine Muttermatrize dadurch hergestellt, daß die Vatermatrize in ein Galvanisierbad getaucht wird, das mit einer wäßrigen sauren Lösung eines Metallsalzes, wie Nickelsulfamat versehen ist. Die Vatermatrize wird mit der Kathode des Galvanisierbades verbunden. Bei Stromdurchgang wird auf der Vatermatrize auf der Seite der Informationsspur, eine Ni- Schale niedergeschlagen. Nach Abtrennung der Ni-Schale ist die Muttermatrize erhalten, deren Informationsspur das Negativ der Spur der Vatermatrize ist. Um eine derartige Abtrennung gut durchführen zu können, wird eine Vatermatrize verwendet, deren Oberfläche durch Behandlung mit einem Oxydationsmittel passiviert ist.

Es hat sich herausgestellt, daß sich mit der Vatermatrize, die entsprechend dem in der obengenannten niederländischen Patentanmeldung Nr. 76 11 395 beschriebenen Verfahren, ausgezeichnete Abdrucke in Kunststoff herstellen läßt. Probleme entstehen, wenn von der Vatermatrize mittels eines galvanischen Verfahrens Metallabdrucke, also Muttermatrizen hergestellt werden. Die Oberfläche der Muttermatrize weist eine schlechte Qualität auf und enthält Hohlräume die um viele Male größer sind als die Breite und Tiefe der Informationsspur. Diese Spur kann eine herkömmliche Tonspur sein, wie bei Schallplatten. Vorzugsweise ist die Informationsspur eine optisch auslesbare Spur mit Ton- und/oder Bildinformation. Eine derart optisch auslesbare Spur hat eine äußerst feine Struktur abwechselnd auf einem höheren und niedrigeren Pegel liegender Informationsgebiete. Die Gebiete haben geringe Abmessungen beispielsweise 0,2 bis 3 µm. Die Informationsspur ist spiralförmig oder aus konzentrischen Kreisen aufgebaut.

Anmelderin hat erkannt, daß die schlechte Qualität der Oberfläche der Muttermatrize dadurch verursacht wird, daß die Oberfläche der Vatermatrize auf der Seite der Informationsspur keine homogene elektrische Leitfähigkeit aufweist. Insbesondere wurde festgestellt, daß bei Stromdurchgang während des Galvanisierverfahrens manche Teile der Oberfläche der Vatermatrize eine geringere elektrische Leitfähigkeit hatten und in gewissem Maße elektrisch abgeschirmt waren. Die Stromlinien von der Anode zu der Kathode werden an der Stelle der obengenannten Teile abgelenkt. Die inhomogene Leitfähigkeit über die Oberfläche der Vatermatrize ist, der Meinung der Anmelderin nach, die Folge der Tatsache, daß die Vatermatrize während der Herstellung mit dem Photoresistmaterial in Kontakt gewesen ist. Die nach Abtrennung der Urplatte auf der Vatermatrize zurückbleibenden Reste des Photoresistmaterials können niemals durch Behandlung mit Lösungsmitteln völlig entfernt werden. Die Behandlung müßte außerdem viele Male wiederholt werden, was zu einem durchaus unwirtschaftlichen Verfahren führt. Infolge der Behandlung mit Lösungsmitteln entstehen außerdem an der Oberfläche der Vatermatrize äußerst hartnäckige Trockenflecken, die durch Verdampfung des Lösungsmittels verursacht werden. Diese äußerst dünnen Reste des Resistmaterials sind auch die Ursache des örtlich schlechten elektrisch leitenden Charakters der Oberfläche der Vatermatrize. Photoresistmaterial ist, wie das Wort bereits besagt, Widerstandsmaterial.

Auch anhand der Fig. 1 bis 8 der DE 27 21 598 A1 werden Verfahrensweisen zum Herstellen von Metall-Master-Platten aus einer Photoresist-Masterplatte, wobei leitende elektrische Filme verwendet werden, beschrieben.

Durch die US-PS 43 08 337 ist es bekannt, eine entwickelte Photoresistschicht gleichförmig zu belichten und die Oberflächenschicht dieser Photoresistschicht dann mit einer Entwicklerlösung zu entfernen. Danach wird auf die verbliebene und nicht umgewandelte Photoresistschicht eine Metallschicht aufgebracht, welche nachfolgend von der Photoresistschicht getrennt wird. Reste des Photoresists auf dieser Metallschicht werden mit Aceton gelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine verbesserte Oberflächenqualität der Muttermatrize ermöglicht.

Die Lösung gelingt dadurch, daß zumindest die auf der Vatermatrize verbliebenen Reste des Photoresists durch eine gleichförmige Belichtung eine hydrophile Eigenschaft erhalten und durch nachfolgende Einwirkung eines Elektrolyten spätestens bei der galvanischen Herstellung eines Metallabdrucks elektrisch leitfähig gemacht werden.

Durch Bestrahlung mit UV-Licht werden die Photoresistmoleküle abgebrochen. Kovalente Bindungen werden unterbrochen. Es entstehen inhomogene Gruppen. Der Photoresist erhält einen hydrophilen Charakter. Elektrolytlösungen können darin eindringen. Sogar relativ dicke Schichten aus Resistmaterial werden in einer alkalisch wäßrigen Umgebung stromdurchlässig.

Der Photoresist kann im Grunde zu einem beliebigen Zeitpunkt in dem obengenannten Verfahren belichtet werden. So kann die Vatermatrize nach Behandlung mit organischen Lösungsmitteln belichtet werden, wobei das Resistmaterial in u.a. den Trockenflecken, in ein elektrisch leitendes Material umgewandelt wird. Es ist ebenfalls möglich, die Photoresistschicht der Urplatte zu belichten. In diesem Fall werden die auf der Oberfläche der Vatermatrize vorhandenen Reste des Photoresists in einer wäßrigen Medium, insbesondere in einer wäßrigen alkalischen Medium gelöst. Äußerst geeignet ist die Verwendung einer Entwickelflüssigkeit für den belichteten Photoresist wie eine wäßrige Lösung von NaOH und Na₄P₂O₇. Die Trockenflecken wirken nicht störend, weil diese das durch Belichtung umgewandelte Photoresistmaterial enthalten, das dem elektrischen Strom im Galvanisierverfahren durchläßt.

Es sei bemerkt, daß es an sich aus beispielsweise Xerox Disclosure Journal, Heft 7, Nr. 4, 1982, Seiten 293-294 bekannt ist, Resistmaterial dadurch zu entfernen, daß ein zweiter Belichtungsschritt angewandt wird und das belichtete Material in einer Entwickelflüssigkeit gelöst wird. Es handelt sich dabei um eine in der Halbleitertechnologie angewandte "Lift-Off"-Technik. Dabei ist nicht von einer galvanischen Technik und den dabei auftretenden Problemen der Stromleitfähigkeit, wie obenstehend beschrieben, die Rede. Bei einer "Lift-Off"-Technik handelt es sich um das Lösen des Photoresists unter einer Metallschicht und die Zugänglichkeit des Resists für das Lösungsmittel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Urplatte mit einer galvanisch aufgewachsenen Metallschicht, angewandt in dem Verfahren nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vatermatrize, worauf Photolackreste vorhanden sind,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Vatermatrize mit einer galvanisch angebrachten Metallschicht, welche letztere eine Muttermatrize bildet.

Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine 5 mm dicke Glasplatte bezeichnet mit einem Durchmesser von 240 nm. Die Glasplatte ist einseitig mit einer Photoresistschicht 2 mit einer Schichtdicke von 0,12 µm versehen. Der verwendete positive Photoresist ist ein Derivat von Naphoquinonediazide, erhältlich unter dem Handelsnamen Hunt Waycoat Type HPR204. In der Resistschicht ist durch mustermäßige Belichtung und Entwicklung eine spiralförmige Informationsspur 3 vorgesehen, die ein zinnenförmiges Profil abwechselnd auf höherem Pegel liegender Informationsgebiete 4 und auf niedrigerem Pegel liegender Informationsgebiete 5 hat. Die Längenabmessungen der Gebiete schwanken zwischen 0,2 und 3 µm, abhängig von der gespeicherten Information. Der Höhenunterschied zwischen den Informationsgebieten beträgt etwa 0,1 µm. Die Gebiete sind optisch auslesbar. Auf der mit der Informationsspur 3 versehenen Resistschicht 2 wird stromlos eine Metallschicht 6 angebracht. Eine geeignete Metallschicht ist eine Ag- oder Ni-Schicht. Beispiele eines stromlosen Verfahrens sind ein Aufdampfverfahren, ein Zerstäubungsverfahren oder ein stromloses chemisches Verfahren. Nach dem letztgenannten Verfahren wird die Photoresistschicht mit einer wäßrigen Lösung eines Salzes des gewünschten Metalls behandelt und daraufhin oder gleichzeitig mit einer wäßrigen Lösung eines Reduktionsmittels, wobei das Metallion zu einem Metaatom verringert und eine Metallschicht gebildet wird. Wenn beispielsweise die Photoresistschicht mit einer Ni-Schicht versehen werden muß, wird die Oberfläche der Resistschicht mit einer wäßrigen neutralen oder schwach sauren Lösung von NiSO₄ und daraufhin oder gleichzeitig mit einer wäßrigen Lösung von Hypophosphit oder Borhydrid behandelt. Derartige Metallisierungsverfahren sind seit vielen Jahren durchaus bekannt. Verwiesen wird nach beispielsweise "The Technology of Aerosol Plating" von Donald J. Levy in Technical Proceedings 51st Annual Convention American Electroplaters' Society, St. Lous, 1964, Seiten 139-149.

Die in Fig. 1 dargestellte Schicht 6 ist eine aufgedampfte Ag-Schicht mit einer Dicke von 0,12 µm. Auf der Silberschicht 6 wird auf galvanischem Weg eine Nickelschicht 7 mit einer Dicke von 400 µm aufgewachsen. Die Nickelschicht 7 und die damit verbundene Silberschicht 6 werden mit der Photoresistschicht 2 von der Glasplatte 1 entfernt. Reste 9 (Fig. 2) der Photoresistschicht 2 bleiben auf der Vatermatrize 6, 7 zurück. Die in der Vatermatrize 6, 7 vorhandene Informationsspur 8 ist eine Kopie der Informationsspur 3 (Fig. 1).

Die Reste 9 werden dadurch gelöst, daß die Vatermatrize 6, 7 mit einem Gemisch aus Isopropylalkohol und Methylisobutylketon behandelt werden. Die Oberfläche der Vatermatrize wird daraufhin während 4 Minuten mit einer 500 Watt Super high pressure Hg-Lampe bestrahlt. Von der Vatermatrize wird ein Metallabdruck (Muttermatrize) dadurch hergestellt, daß zunächst die Silberschicht 6 entfernt wird. Dazu wird die Silberschicht in einer wäßrigen alkalischen Lösung von H₂O₂ gelöst. Die frei gewordene Oberfläche der Nickelschicht 7 wird durch Behandlung mit einer wäßrigen Lösung von K₂Cr₂O₇ passiviert und daraufhin wird auf der Seite der Informationsspur 8 die Nickelschicht 7 mit einer galvanisch angebrachten Ni-Schicht 10 versehen, (Fig. 3). Nach Abtrennung der Ni-Schicht 10, die eine Informationsspur 11 enthält, die eine Kopie der Informationsspur 8 ist, wird die Muttermatrize erhalten. Von dieser Muttermatrize können auf dieselbe Art und Weise wie obenstehend erwähnt, Sohnmatrizen auf galvanischem Weg hergestellt werden. Mit Hilfe der Sohnmatrize werden Kunststoffinformationsträger hergestellt, beispielsweise durch Anwendung eines Zerstäubungsverfahrens. Die Muttermatrize sowie die Sohnmatrize und die Kunststoffinformationsträger weisen eine ausgezeichnete Oberflächenqualität auf.

Dieselben guten Resultate werden erzielt, wenn das Photoresistmaterial in einem früheren Stadium des Verfahrens belichtet wird.

In einer geeigneten Ausführungsform wird das Photoresistmaterial der Urplatte, nachdem die Informationsspur angebracht ist, mit von einer 500 W super high pressure Hg-Lampe herrührendem UV-Licht während 4 Minuten bestrahlt. Auf der belichteten Photoresistschicht wird eine Silberschicht mit einer Dicke von 0,12 µm aufgedampft. Auf der Silberschicht wird auf galvanischem Weg eine Nickelschicht mit einer Dicke von 400 µm angebracht. Die erhaltene Metallschale wird von der Urplatte getrennt. Auf der auf diese Weise hergestellte Vatermatrize sind Reste belichteten Photoresists vorhanden. Die Reste werden durch Behandlung mit einer Lösung von 10 g NaOH und 50,5 g Na₄P₂O₇ · 10 H₂O in 2 Liter Wasser gelöst. Danach wird mit Wasser gespült. Von der Vatermatrize wird auf galvanischem Weg, wie obenstehend beschrieben, ein Metallabdruck hergestellt. Die erhaltene Muttermatrize hat eine ausgezeichnete Oberflächenqualität.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen einer Muttermatrize, wobei eine Urplatte, d. h. eine flache Unterstützungsplatte, die einseitig mit einer Schicht eines positiven Photoresists versehen ist, worin eine Informationsspur angebracht ist, auf der Seite des Photoresists zunächst stromlos und daraufhin auf galvanischem Weg mit einer Metallschale versehen wird, die Metallschale von der Urplatte getrennt wird, wobei eine Vatermatrize erhalten wird, die eine Informationsspur enthält, die das Negativ der Spur der Urplatte ist, die auf der Oberfläche der Vaterplatte vorhandenen Reste des Photoresists gelöst werden und von der Vatermatrize auf galvanischem Weg ein Metallabdruck erhalten wird, wobei die erhaltene Muttermatrize eine Informationsspur enthält, die der der Urplatte entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die auf der Vatermatrize verbliebenen Reste des Photoresists durch eine gleichförmige Belichtung eine hydrophile Eigenschaft erhalten und durch nachfolgende Einwirkung eines Elektrolyten spätestens bei der galvanischen Herstellung eines Metallabdrucks elektrisch leitfähig gemacht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine wäßrige alkalische Lösung dient.