NL8303315A

NL8303315A - Methode voor de vervaardiging van een moedermatrijs.

Info

Publication number: NL8303315A
Application number: NL8303315A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-10-14
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1984-05-01
Also published as: FR2534720B1; SE452920B; SE8305588L; SE8305588D0; IT8323252A0; US4474650A; FR2534720A1; DE3337244C2; GB8327273D0; DE3337244A1; GB2128206A; IT1235798B; GB2128206B

Description

ψ

V

EHN 10.790 1 * N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Methode voor de vervaardiging van een moedermatrij s".

De uitvinding heeft betrekking qp een methode voor de vervaardiging van een moedermatrijs waarbij een oerplaat, dat is een vlakke steunplaat die eenzijdig voorzien is van een laag van een positieve fotoresist waarin een informatiespoor is aangebracht, aan de zijde van 5 de fotoresist eerst stroomloos en vervolgens langs galvanische weg wordt voorzien van een metaalschil, de metaalschil wordt gescheiden van de oerplaat waarbij een vadermatrijs wordt verkregen die een informatiespoor bevat dat het negatief is van dat van de oerplaat, de op het oppervlak van de vadermatrijs aanwezige resten van de fotoresist worden 10 opgelost en van de vadermatrijs langs galvanische weg een metaalafdruk wordt gemaakt, waarbij de verkregen moedermatrijs een informatiespoor bevat dat identiek is aan dat van de oerplaat.

Een zodanige methode is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage no. 7611395 ten name van Aanvrager. De op de vadermatrijs aanwezige 15 restanten van de fotoresist worden opgelost door behandeling met een organisch oplosmiddel in het bijzonder een mengsel van iscpropylalcohol en methylisobutylketon.

Van de oerplaat kan slechts één vadermatrijs worden vervaardigd. Mat behulp van deze vadermatrijs kunnen door toepassing van bij-20 voorbeeld een persproces of spuitgietproces, positieve afdrukken in kunststof worden vervaardigd. Een positieve af druk is een afdruk waarvan het informatiespoor identiek is aan dat van de oerplaat. cm het aantal matrijzen waarmede afdrukken in kunststof worden vervaardigd te vergroten worden langs galvanische weg van de vaderplaat verscheidene metaalafdruk-25 ken, de zogenaamde moedermatr ij zen, vervaardigd. Van iedere moedermatrijs wordt vervolgens, eveneens langs galvanische weg, verdere netaalafdrukken, de zogenaamde zoonmatrijzen, vervaardigd. De met de zoonmatrijzen gemaakte afdrukken in kunststof zijn positieve afdrukken.

Het galvanisch proces voor de vervaardiging van een moeder-30 matrijs of zoonmatrijs is een bekend proces. Zo wordt bij wijze van voorbeeld een moedermatrijs vervaardigd door de vadermatrijs in een gal-vaniseerbad te dompelen dat voorzien is van een waterige zure oplossing van een metaalzout zoals nlkkelsulfamaat. De vadermatrijs wordt ver- PHN 10.790 2 4 ► .* 4 ' bonden met de kathode van het galvaniseerbad. Bij stroomdoorgang wordt op de vadermatrijs, aan de zijde van het informatiespoor, een Ni-schil afgescheiden. Na scheiding van de Ni-schil is de moedermatrijs verkregen waarvan het informatiespoor het negatief is van dat van de vader-5 matrijs. Cm een zodanige scheiding goed uit te kunnen voeren wordt een vadermatrijs toegepast waarvan het oppervlak door behandeling met een oxidatiemiddel is gepassiveerd.

Gebleken is dat met de vadermatrijs verkregen volgens de methode die beschreven is in de voomoemde Nederlandse octrooi-10 aanvrage nr. 7611395, uitstekende afdrukken in kunststof vervaardigd kunnen worden. Problemen ontstaan indien van de vadermatrijs door middel van een galvanisch proces, metaalafdrukken, dus moedermatrijzen, worden gemaakt. Het oppervlak van de moedermatrijs vertoont een slechte kwaliteit en bevat holtes die vele malen groter zijn dan de breedte en diepte 15 van het informatiespoor. Dit spoor kan een traditioneel geluidsspoor zijn zoals bij grammofoonplaten. Bij voorkeur is het informatiespoor een optisch uitleesbaar spoor met geluid- en/of beeldinformatie. Zulk een optisch uitleesbaar spoor heeft een uiterst verfijnde structuur van afwisselend op hoger en lager niveau gelegen informatiegebiedjes. De 20 gebiedjes hebben geringe afmetingen van b.v. 0,2 tot 3^um. Het hoogte- -verschil tussen de gebiedjes bedraagt 0,1 tot 0,2^um. Het informatiespoor is spiraalvormig of opgebouwd uit concentrische cirkels.

Aanvrager is tot het inzicht gekomen dat de slechte kwaliteit van het oppervlak van de moedermatrijs veroorzaakt wordt doordat het 25 oppervlak van de vadermatrijs aan de zijde van het informatiespoor geen homogeen elektrisch geleidingsvermogen vertoont. Meer in het bijzonder is geconcludeerd dat bij strocmdoorgang tijdens het galvaniseerproces sommige delen van het oppervlak van de vadermatrijs een geringer elektrisch geleidingsvermogen bezitten en in zekere mate elektrisch 30 zijn afgeschermd. De stroomlijnen van de anode naar de kathode buigen af ter plaatse van voomoemde delen. Het inhomogeen geleidingsvermogen . over het oppervlak van de vadermatrijs is naar de mening van Aanvrager het gevolg van het feit dat de vaderplaat tijdens de fabricage in contact is geweest met het fotoresistmateriaal. De na scheiding van de oerplaat 35 op de vadermatrijs achterblijvende resten van fotoresistmateriaal kunnen nooit geheel verwijderd worden door de behandeling met oplosmiddelen. De behandeling zou bovendien vele malen herhaald moeten worden hetgeen tot een volstrekt oneconomische procesgang leidt.

> * « \ PHN 10.790 3

Als gevolg van de behandeling net oplosmiddelen ontstaan bovendien op het oppervlak van de vadermatrijs zeer hardnekkige droogvlekken veroorzaakt door de verdamping van het oplosmiddel. Deze uiterst dunne resten van resistmateriaal. zijn mede de oorzaak van het plaatselijk slechte 5 elektrisch geleidende karakter van het oppervlak van de vadermatrijs.

Fotoresistmateriaal is, zoals het woord reeds zegt, weerstandsmateriaal.

De uitvinding beoogt een methode te verschaffen die de genoemde nadelen niet vertoont. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een methode van het in de aanhef genoemde type 10 die hierdoor is gekenmerkt, dat de fotores is t in een elektrisch geleidende vorm wordt gebracht door middel van belichting.

Door belichting met bijvoorbeeld ultraviolet licht worden de fotores is tmoleculen afgebroken. Covalente bindingen worden verbroken.

Er ontstaan ionogene groepen. De fotores is t krijgt een hydrofiel 15 karakter. Electrolytoplossingen kunnen erin doordringen. Zelfs relatief dikke lagen van resistmateriaal worden in een alkalisch waterig milieu s troomdoorlatend.

De fotores is t kan in principe op een willekeurig tijdstip in het voormelde proces worden belicht. Zo kan de vadermatrijs na de behan-20 deling met organische oplosmiddelen worden belicht waarbij het resistmateriaal aanwezig in onder meer de droogvlekken wordt omgezet in een elektrisch geleidend materiaal. Het is eveneens mogelijk cm de fotores is tlaag van de oerplaat te belichten. In dat geval worden de op het oppervlak van de vadermatrijs aanwezige resten van de fotores is t cpge-25 lost in een waterig milieu, in het bijzonder een waterig alkalisch milieu. Zeer geschikt is de toepassing van een ontwikkelvloeistof voor de belichte fotoresist zoals een waterige oplossing van NaCH en Na^P^O^.

De droogvlekken zijn niet hinderlijk omdat deze het door belichting omgezette fotoresist materiaal bevatten dat de elektrische stroom 30 bij het galvaniseerproces doorlaat.

Cpgemerkt wordt dat het op zich bekend is uit b.v. Xerox Disclosure Journal, Vol. 7, Nr. 4, 1982 blz. 293,294 cm resistmateriaal te verwijderen door een tweede belichtingsstap toe te passen en het belichte materiaal op te lossen in een ontwikkelvloeistof. Het gaat 35 hierbij om een in de halfgeleidertechnologie toegepaste "lift-off" techniek. Hierbij is geen sprake van een galvanische techniek en de daarbij optredende problemen van stroomgeleiding zoals in het voorgaande is beschreven. Bij een "lift-off" techniek gaat het om het oplossen van I - > PHN 10.790 4 de fotoresist onder een metaallaag en de toegankelijkheid van de resist voor het oplosmiddel.

De uitvinding wordt toegelicht met het uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarbij g figuur 1 een dwarsdoorsnede is van een oerplaat met een galvanisch opgegroeide me taal laag, toegepast in de methode volgens de uitvinding, figuur 2 een dwarsdoorsnede is van een vadermatrijs waarop restanten fotolak aanwezig zijn, 10 figuur 3 een dwarsdoorsnede is van een vadermatrijs met een galvanisch aangebrachte metaallaag, welke laatste een moedermatrijs vormt.

Uitvoeringsvoorbeeld

In figuur 1 is met het verwijzingscijfer 1 een 5 mm dikke 15 glasplaat weergegeven met een diameter van 240 mm. De glasplaat is aan één zijde voorzien van een fotoresistlaag 2 met een laagdikte van 0,12^um. De toegepaste positieve fotoresist is een derivaat van napho-quinone diazide verkrijgbaar onder de handelsnaam Hunt Waycoat type HPR 204. In de resistlaag is door patroonmatige belichting en ontwikke-20 ling een spiraalvormig informatiespoor 3 aangebracht dat een kanteelvormig profiel heeft van afwisselend qp hoger niveau gelegen informatiegebied j es 4 en op lager niveau gelegen informatiegebiedjes 5. De lengteafmetingen van de gebiedjes variëren van omstreeks 0,2 tot 3^um al naar gelang de opgeslagen informatie. Het hoogteverschil tussen de 25 informatiegebiedjes bedraagt omstreeks 0,1 ^um. De gebiedjes zijn optisch uitleesbaar. Op de van het informatiespoor 3 voorziene resistlaag 2 wordt stroomloos een metaallaag je 6 aangebracht. Ben geschikte metaallaag is een Ag- of Ni-laag. Voorbeelden van een stroomloos proces zijn een opdampproces, een sputterproces of een stroomloos chemisch proces.

30 Volgens het laatstgenoemde proces wordt de fotoresistlaag behandeld met een waterige oplossing van een zout van het gewenste metaal en vervolgens of gelijktijdig met een waterige oplossing van een reductie-middel waarbij het metaalion wordt gereduceerd tot een metaatocm en een metaallaag wordt gevormd. Indien bijvoorbeeld de fotoresistlaag voor-35 zien moet worden van een Ni-laagje wordt het oppervlak van de resistlaag behandeld met een waterige, neutrale of zwak zure oplossing van NiSO^ en vervolgens of gelijktijdig met een waterige oplossing van hypofosfiet of boorhydride. Dergelijke metalliseringsprocessen zijn « EHN 10.790 5 sedert vele jaren genoegzaam bekend. Verwezen mag worden naar bijvoorbeeld "The technology of aerosol plating" door Donald J. Levy in Technical Proceedings 51st Annual Convention American Electroplaters1 Society, St. Louis, 1964, biz. 139-149.

5 Het in figuur 1 weergegeven laagje 6 is een cpgedampte Ag- laag met een dikte van 0,12^um. Cp zilverlaag 6 wordt langs galvanische weg een nikkellaag 7 gegroeid met een dikte van 400^um. Nikkellaag 7 en de ermede verbonden zilverlaag 6 worden verwijderd van glasplaat 1 met fotores is tlaag 2. Eestanten 9 (fig. 2) van de fotores is tlaag 2 10 blijven op de vadermatrijs 6,7 achter. Het in de vadermatrijs 6,7 aanwezige informatiespoor 8 is een kopie van informatiespoor 3 (figuur 1).

De restanten 9 worden opgelost door de vadermatrijs 6, 7 te behandelen met een mengsel van isopropylalcohol en methylisobutylketon. Het oppervlak van de vadermatrijs wordt vervolgens belicht met een 500 W 15 super high pressure Hg-Lamp gedurende 4 minuten. Van de vadermatrijs wordt een metaalafdruk (moedermatrijs) vervaardigd door eerst de zilverlaag 6 te verwijderen. Hiertoe wordt de zilverlaag opgelost in een waterige alkalische oplossing van H202. Het vrijgekomen oppervlak van nikkellaag 7 wordt gepassiveerd door behandeling met eèn waterige 2o oplossing van en vervolgens wordt aan de zijde van informatie spoor 8, de nikkellaag 7 voorzien van een galvanisch aangebrachte Ni-laag 10 (fig. .). Na scheiding van Ni-laag 10 welke een informatiespoor 11 bevat dat een kopie is van informatiespoor 8, wordt de moedermatrijs verkregen. Van deze moedermatrijs kunnen op dezelfde wijze als hierboven 25. is vermeld, zoonmatrijzen langs galvanische weg worden vervaardigd. Met behulp van de zoonmatrijs worden kunststof informatiedragers vervaardigd bijvoorbeeld door toepassing van een spuitgietproces. Zowel de moedermatrijs, de zoonmatrijs als de kunststof informatiedragers hebben een uitstekende cppervlaktekwaliteit.

30 Dezelfde goede resultaten worden bereikt indien het fotoresist- materiaal in een eerder stadium van het proces wordt belicht. In een geschikte uitvoeringsvorm wordt het f otores is tmateriaal van de oerplaat, nadat een informatiespoor is aangebracht, belicht met UV licht afkomstig van een 500 W super high pressure Hg-lamp, gedurende 4 minuten. Cp de 35 belichte fotoresistlaag wordt een zilverlaag met een dikte van 0,12^,um opgedampt. Cp de zilverlaag wordt langs galvanische weg een nikkellaag met een dikte van 400^um aangebracht. De verkregen metaalschil wordt gescheiden van de oerplaat. Cp de aldus vervaardigde vadermatrijs zijn *·* · — t · a «» ΡΗΝ 10.790 6 ί * * ·*· restanten van belichte fotoresist aanwezig. De restanten worden opgelost door behandeling roet een oplossing van 10 g NaOH en 50,5 g Na4P207.10H20 in 2 1. water. Hierna wordt met water gespoeld. Van de vadermatrijs wordt een metaalafdruk vervaardigd langs galvanische weg 5 zoals hierboven is beschreven. De verkregen rooedermatrijs heeft een uitstekende oppervlaktekwaliteit.

10 15 20 25 30 35

Claims

1. Methode voor de vervaardiging van een moedermatrijs waarbij een oerplaat, dat is een vlakke steunplaat die eenzijdig voorzien is van een laag van een positieve fotoresist waarin een informatiespoor is aangebracht, aan de zijde van de fotoresist eerst stroomloos en ver-5 volgens langs galvanische weg wordt voorzien van een iretaalschil, de metaalschil wordt gescheiden van de oerplaat waarbij een vadermatrijs wordt verkregen die een informatiespoor bevat dat het negatief is van dat van de oerplaat, de op het oppervlak van de vaderplaat aanwezige resten van de fotoresist worden qpgelost en van de vadermatrijs langs 10 galvanische weg een netaalafdruk wordt gemaakt waarbij de verkregen moedermatrijs een informatiespoor bevat dat identiek is aan dat van de oerplaat, net het kenmerk, dat de fotoresist in een elektrisch geleidende vorm wordt gebracht door middel van belichting.

2. ffethode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat na belich- 15 ting de fotoresist behandeld wordt net een waterige alkalische oplossing. 20 25 1 35