DE3842227C2 - Verfahren zur Herstellung von Vervielfältigungsstücken einer mit digitalen Tonsignalen bespielten Masterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiges Verfahren ist aus der US-Z "Journal of the Electrochemical Society", Heft 3, 1980, Seiten 45C-56C bekannt.

Bekannte Vervielfältigungsverfahren für die mechanische Übertragung digitaler Signale von einer Masterplatte auf ebene Plattenmaterialien beruhen auf dem Spritzgießen oder Heißprägen des Vervielfältigungsstückes. Dazu wird von der Masterplatte eine galvanotechnisch gefertigte Preß- oder Prägematrize hergestellt, welche je nach Anzahl der damit hergestellten Spritz- bzw. Prägepressungen und in Abhängigkeit von der gewählten Plattenmaterialien mit der Zeit einem mechanischen Verschleiß unterliegt, welcher zur Ausschußproduktion führt.

Bei der Herstellung der Preß- bzw. Prägematrize geht man beispielsweise von einer sog. Glasmasterplatte aus, d.i., eine Glasplatte, auf welcher auf fotochemischem Wege das digitale Signalmuster übertragen wird (Firmenprospekt Nr. LHH 0400 "CD-Master Recording System" der Fa. Philips Export B.V., Bindhoven, Niederlande). Da die mechanisch hochempfindliche Fotoschicht der Glasmasterplatte für die direkte Weiterverarbeitung geeignet ist, werden von der Glasmasterplatte galvanotechnisch sog. Mutter-, Vater- und Sohnmatrizen hergestellt, d.s., mechanisch robustere Abformungen vom Original, die dann als Preßmatrize bzw. Spritzwerkzeug verendet werden. Zur Herstellung der Masterplatte ist es ferner bekannt (Zeitschrift "dB Magazin für Studiotechnik", Heft 314, 1987, Seiten 17 bis 24), das digitale Signalmuster mit Hilfe eines Diamantstichels in eine Rein-Kupfer-Schicht einzugravieren (sog. Direct Metal Mastering). Auch bei einem solchen mechanisch eingeprägten digitalen Signalmuster muß für die Weiterverarbeitung, Übertragung und Vervielfältigung zunächst eine galvanisch hergestellte Kopie vorgefertigt werden.

Die größten Probleme, auch in bezug auf Qualitätssicherung, entstehen beim Preß- bzw. Prägeverfahren. Hier treten beispielsweise beim Spritzpressen aufgrund der Fließpreßdrücke der Polycarbonat-Preßmasse Kräfte bis 200 kp/cm², die im Verlauf der verschiedenen Pressungen einen Verschleiß der Preßmatrize bewirken. Darüber hinaus treten beim Spritzpressen durch die wiederholten Aufwärm- und Abkühlungszyklen zwischen der folienförmigen Preßmatrize und dem Stempel der Spritzgießmaschine Reibungseffekte auf, die durch den Abrieb der Werkstoffe zwischen Matrizenrückseite und Maschinenstempel zu Verbeulungen in der Preßmatrize führen können.

Aus der Zeitschrift "Journal of the Electrochemical Society", Heft 3, 1980, Seiten 45C-56C ist es bereits bekannt, Festkörper-Bauelemente mit Hilfe der Röntgenmikrolitografie herzustellen. Dabei wird eine ihrer Oberseite mit einer Fotolackschicht versehene Schichtenfolge einem fokussierten Elektronenstrahl einer weichen Röntgenstrahlungsquelle ausgesetzt, um die Fotolackschicht an gewünschten Stellen zu entfernen, d. h., zu strukturieren. Die resultierende, strukturierte Fotolackschicht oder ein daraus gebildetes Negativ stellt eine Ätzmaske für die anschließende Ätzung der darunterliegenden Schicht der Schichtenfolge dar. Nach dem Ätzschnitt wird die Ätzmaske abgewaschen und somit nicht weiter genutzt.

Eine solche Abwaschung der strukturierten Fotolackschicht nach erfolgter Ätzung ist auch bei einem aus der Zeitschrift "Solid State Technology", September 1976, Seiten 55 bis 58 bekannten Verfahren vorgesehen, bei dem mit Hilfe der Röntgenmikrolitografie Bildmasken aus Siliziumnitrid zur Verwendung bei der Herstellung magnetischer Blasenspeicher hergestellt werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine direkte Übertragung des digitalen Signalmusters von der Masterplatte auf das Vervielfältigungsstück ohne mechanische Einwirkung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Bildmaske, unter welcher ein mit Fotolack beschichteter Schichtträger positioniert ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schichtträger mit der entwickelten Fotolackschicht, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die mit einem metallischen Überzug versehene Struktur nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Bildmaske bezeichnet, welche in dem nachfolgend beschriebenen Verfahren zum Herstellen von Vervielfältigungsstücken einer Masterplatte benutzt wird. Die Bildmaske 10 besteht in nicht dargestellter Weise aus einer Schichtenfolge mit zu unterst einer Siliziumnitrid- oder Siliziumkarbid- Schicht, einer darüber liegenden Wolfram-Schicht und einer Deckschicht aus Gold. Die Wolframschicht und die Goldschicht stellen die röntgenstrahlungsabsorbierenden Schichten dar, wohingegen die Schicht aus Siliziumnitrid oder Siliziumkarbid für Röntgenstrahlen durchlässig ist. Die Gold- und Wolfram-Schichten werden entsprechend einem aufzuzeichnenden digitalen Signal, beispielsweise einem digitalen Tonsignal, mit Vertiefungen 12 versehen, wobei die digitale Information in dem Übergang von der Oberfläche 11 der Maske 10 zu den Vertiefungen 12 enthalten ist. Wesentlich ist, daß die Vertiefungen 12 bis hinab zu der Trägerschicht aus Siliziumnitrid bzw. Siliziumkarbid reichen. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Vertiefungen 12 in der in Fig. 1 gezeigten Weise ein Rechteckprofil aufweisen; es kann auch jedes andere Profil, beispielsweise ein Trapezprofil vorgesehen werden. Zur Herstellung der Vertiefungen 12 kann man Laser-Schreibtechniken oder das einleitend erwähnte Direct-Metal-Mastering-Verfahren anwenden.

Die Vertiefungen 12 stellen im Normalfalle die signalinformationstragenden Bereiche der Masterplatte bzw. Bildmaske 10 dar. Alternativ können die Vertiefungen 12 auch die von Signalinformationen freien Bereiche darstellen, was letztlich nur von dem Verfahren zur Wiedergabe der aufgezeichneten und duplizierten Signalinformationen abhängig ist.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist unterhalb der Bildmaske 10 ein Schichtträger 21 aus durchsichtigem Kunststoffmaterial positioniert, auf deren Oberseite eine Fotolackschicht 22 angebracht ist. Der aus Schichtträger 21 und Fotolackschicht 22 bestehende Rohling 20 stellt das Ausgangsmaterial für das spätere Vervielfältigungsstück dar. Der Rohling 20 wird unter die Maske 10 so bewegt, daß zwischen Maske 10 und Rohling 20 nur noch ein sehr geringer Abstand von einem Millimeter und gegebenenfalls darunter vorhanden ist.

Bei der Bestrahlung der Bildmaske 10 mit Röntgenstrahlung aus einer in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Röntgenstrahlungsquelle 100 werden nur diejenigen Bereiche 220 der Fotolackschicht 22, welche im Strahlengang unmittelbar unterhalb bzw. hinter den Vertiefungen 12 der Maske 10 liegen, mit Röntgenstrahlung beaufschlagt, da nur die Vertiefungen 12 wegen der dort fehlenden Gold- und Wolframschicht röntgenstrahlungsdurchlässig sind. Für die Intensität der auf die Bereiche 220 auftreffenden Röntgenstrahlung kommt es - wie bereits erwähnt - auf einen möglichst geringen Abstand zwischen Bildmaske 10 und Fotolackschicht 22 an. Infolge der Beaufschlagung mit Röntgenstrahlung werden die Bereiche 220 der Fotolackschicht 22 gehärtet. Auf diese Weise wird das in der Röntgenstrahlungsmaske 10 aufgezeichnete digitale Signalmuster berührungsfrei auf die Fotolackschicht 22 übertragen. Durch dieses berührungslose "Belichten" können hohe Durchsatzzahlen in der Vervielfältigung des digitalen Signalmusters von der Maske 10 auf die darunter in sequentieller Folge positionierten Rohlinge 20 erreicht werden. Gleichzeitig wird infolge der berührungslosen Vervielfältigungstechnik die Gefahr einer mechanischen Beschädigung der Bildmaske 10 bzw. der Fotolackschicht 22, beispielsweise in Form einer Zerkratzens, auf sichere Weise vermieden.

Es hat sich gezeigt, daß sich mit Hilfe der in Fig. 1 veranschaulichten Vervielfältigungstechnik ein Durchsatz von bis zu fünfzig Rohlingen 20 pro Minute erzielen läßt. Aufgrund der röntgenlithographischen Kopiertechnik werden gegenüber dem eingangs dargestellten Stand der Technik mehrere galvanische Zwischenstufen zur Herstellung von Preßmatrizen sowie das aufwendige Spritzgießverfahren bzw. Heißprägeverfahren eingespart. Die aus dem "belichteten" Rohling 20 entstandene Struktur bildet bereits den Grundstein für das Vervielfältigungsstück.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden die nicht-belichteten, also nicht-gehärteten Bereiche der Fotolackschicht 22 chemisch abgelöst, so daß die entwickelte Fotolackschicht 22′ die identische Folge von Erhebungen 11 und Vertiefungen 12 aufweist wie die Bildmaske 10. In einem anschließenden Schritt wird, wie Fig. 3 zeigt, eine Metallschicht 23, beispielsweise eine Aluminiumschicht, auf die entwickelte Fotolackschicht 22′ und die freigelegten Oberflächenbereiche des Schichtträgers 21, beispielsweise durch Aufdampfen, aufgebracht. Wesentlich ist, daß die Metallschicht 23 hochglänzend spiegelnd ist, um bei der Laser-Abtastung der digitalen Signalmuster zu deren Wiedergabe eine sichere Erkennung der kopierten Übergänge zwischen Erhebungen 11′ und Vertiefungen 12′, d. h., der Digitalzustände, zu gewährleisten. Dabei erfolgt die Abtastung mit Laserlicht von der Rückseite des fertigen Rohlings 20′′ durch den durchsichtigen Schichtträger 21 hindurch.

Die Metallschicht 23 gemäß Fig. 3 wird mit einer Deckschicht aus Klarlack gegen mechanische Beschädigungen geschützt. Der fertige Rohling 20′′ stellt dann das Vervielfältigungsstück dar.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Vervielfältigungsstücken einer mit digitalen Tonsignalen bespielten Masterplatte, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung der Masterplatte als Bildmaske auf einem Schichtträger eine röntgenstrahlungsempfindliche Schicht strukturiert wird, indem sie bildmäßig mit Röntgenstrahlen bestrahlt und entwickelt wird, sowie die entstandene Struktur mit einem metallischen Überzug versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildmaske aus einer Schichtenfolge besteht, welche eine Siliziumnitrid- oder Siliziumkarbid-Schicht, eine darüber liegende Wolframschicht und eine Deckschicht aus Gold umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Überzug aus Aluminium besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger aus einem durchsichtigen Kunststoff besteht.