專利名稱：壓模的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制造光盤壓模用的方法。本發明還涉及一種壓模用的外殼和一種復制光盤用的工藝過程。
相關技術描述光盤如袖珍盤(CD)、數字視盤或數字通用盤(DVD)以及光學可讀存儲器如CD-ROM，都是使用注模機制造的。
注模機包括一決定待制造光盤形狀用的注模工具。該工具包括一具有待壓印在光盤上的一些突起的圖案的壓模。因此，該壓模上的圖案乃是作為待壓印在擬制造光盤上信息的一種模型。
因此，擁有相當多待復制信息例如音樂錄制或計算機數據的光盤制造者，需要獲得帶有與該信息相應的圖案的壓模。
按照已有技術，壓模是按以下途徑制造的首先制造一帶有與擬在光盤上形成的圖案對應圖案的原模。其次，該原模被利用來產生壓模，以使該壓模的圖案就是該原模圖案的鏡象。
“制造原模”和“利用原模制造壓模”這兩個步驟中每一步驟本身又包括許多步驟。例如根據現有技術制造原模包括(1)對一平滑的玻璃平板涂敷感光材料，此后(2)使光致抗蝕劑固化，(3)用受調制的激光輻照被涂敷玻璃板的表面以將信息的螺旋線徑跡記錄在光致抗蝕劑材料中。在此最后提到的步驟中，選定要成為凹槽的區域需對激光曝光。
此后使該原模玻璃板經受蝕刻工藝過程(4)，導致被照射的區域即予定的凹槽被蝕刻出來，以便產生一凹槽圖案。換而言之，該原模玻璃板的表面已被結構化(structure)。在干燥過程(5)之后該平板的被構圖即被結構化的表面被鍍以金屬，例如通過真空沉積或濺射一薄的導電層。所得到的多層結構(具有一玻璃層、一結構化的光致抗蝕劑層和一薄的結構化的導電層)構成該原模。
根據現有技術利用該原模產生一壓模的步驟包括(1)通過電鍍在原模上面沉積鎳，以及(2)從該原模上取下所得到的鎳板。此后一步驟通常會造成一在被構圖表面上具有光致抗蝕劑和銀的痕跡的鎳板，這是由于鎳和原模的導電層之間的強附著作用。因而原模的信息承載部分在制作壓模的過程中受到破壞。
現有技術的制做壓模過程還包括一清潔過程(3)，以從該鎳板的被構圖表面上除去任何光致抗蝕劑和/或銀的痕跡。隨后該鎳板的相反一側被拋光，沖擊一中心孔，一外徑沖頭(punch)被用來將該板加工成圓的。在此步驟，已經得到一適于用來批量生產光盤信息載體的壓模。然而有時會在某一個步驟出現誤差，使所獲得的原模和/或壓模具有不合乎標準的質量。這樣的壓模或壓模將被報廢。
因此，制造光盤需要進行一漫長的過程，從原模開始，在該原模上提供一種結構，然后在開始復制光盤之前利用該原模產生一結構化的壓模。這種方法要求大量復雜的機器安裝在光盤制造者的工作場所，并且機器還要熟練的人員來操作。由于該工藝過程包括大量步驟，所以它也是費時的。
作為實現這種長時間而且復雜的工藝過程的替代，某些光盤制造者將準備復制的信息供給第三者。然后第三者根據上述方法制造結構化的壓模，并將其提供給光盤制造者。這對于光盤制造者可簡化工藝規程，但此方法的總體復雜性增加，而且為獲得載有信息的壓模所需要的時間比較長。
EP0667608公開了一種制造生產光盤用的結構化壓模模板的方法，其通過將一光致抗蝕劑薄膜施加在一未結構化的平板上并使該薄膜結構化。根據EP0667608，將一鎳殼層(nickel shell)粘結在一玻璃板上，并通過旋轉涂敷工藝提供赫徹斯特公司的光致抗蝕劑AZ RAY-PRO。此鎳殼層/玻璃板基片組件被離心干燥和加熱，以使其光致抗蝕劑膜層干燥，然后使用激光束配準裝置通過模板配準系統(MRS)對該組件曝光。曝過光的光致抗蝕劑膜層被加熱、顯影以提供一結構化的光致抗蝕劑薄膜，然后被再一次加熱，以便提供結構化的壓模。此結構化的壓模模板隨后與玻璃基片分離，而且按照傳統方式，最后的處理操作包括對背面進行拋光和切出中心孔使其成為8英寸模板。此模板被放在注模機的模具中，以批量生產CD復制品。
EP0694916公開了一種制造壓模的方法，通過將一負性作用的光致抗蝕劑加到鎳制基片的超鏡面加工的表面上；利用與擬記錄信號對應的模型對該光致抗蝕劑進行曝光與顯影。曝光是利用一鉻掩模實現的，且在曝光之后通過離子研磨(ion milling)在該鎳制基片上形成凹凸的圖案。隨后將光致抗蝕劑除去并對基片清洗。雖然EP0694916的教導可避免與電鍍工藝有關的一些問題，例如測量和控制電鍍槽的成分和雜質，然而根據該教導的工藝仍非常復雜和費時。
EP0165804公開了一種生產一提供有地址信號凹槽和導向軌跡(guide track)的圖案化壓模的方法。根據該專利公開，此壓模的生產是通過濺射在一鎳制基片上鍍以30nm厚度的鉻膜，然后通過濺射鍍以20nm厚度的鉬膜。此鉬膜被旋轉涂敷以赫徹斯特公司的光敏抗蝕劑AZ2400，而且光敏抗蝕劑中的導向軌跡部分以及地址凹槽部分被利用電子束進行照射。該導向軌跡使用10uc/cm2強度進行照射，而且地址凹槽部分使用20uc/cm2的更高強度進行照射，以使隨后顯影的結果造成只對地址凹槽部分除去光敏抗蝕劑，而導向軌跡部分上的光敏抗蝕劑仍保留在該鉬膜層上面。隨后進行使用Ar的離子研磨、使用CCl4的等離子蝕刻以及此后使用四碳氟化合物的等離子蝕刻處理，結果得到帶有導向軌跡和地址信號凹槽的壓模。EP0165804還教導使用該壓模復制出帶有導向軌跡和地址信號凹槽的高密度記錄盤。被復制出來的光盤為寫入型，其中信息待光盤使用者記錄在該光盤中。根據EP0165804的方法是復雜的，而且要求大量困難的步驟，其中包括為獲得只有地址信號凹槽和導向軌跡的圖案化壓模使用危險的化學藥品。
發明概述本發明要解決的問題是，能使光盤制造者減少從接受待復制的信息(例如音樂錄制或計算機數據)直至成功地復制出錄有該信息的光盤的平均持續時間。
這個問題是根據本發明實施例通過一種可提供一半制成壓模的方法解決的，該方法包括以下步驟a)選擇一基本上為圓盤形狀的構件，其具有一基本上為平的第一表面以及一用以形成該半制壓模后表面的第二表面；所述第一表面為適于結構化且基本上未予結構化的，該方法進一步包括以下步驟b)在上述第一表面上施加一輻射敏感層，以提供一未經曝光且能夠曝光的半制成壓模；c)將此未曝光的半制成壓模封裝在一保護性外殼中，以使該敏感膜基本上保持在未曝光；以及d)在執行步驟c)之前對此半制成壓模進行處理，所述處理包括d1)對半制成壓模的上述第二表面進行處理，以獲得其平均表面偏差在2微米以下。
象這樣的毛坯壓模裝置可被制造而不接觸待復制的信息。換而言之，此毛坯壓模裝置可被制造，而不考慮擬在待復制光盤中形成的圖案或結構。
根據本發明一優選實施例，該方法包括在施加和干燥感光層之后對此未曝光的半制成壓模進行檢查。
任何在封裝于外殼中的步驟之前為劣質的半制成毛坯壓模將被報廢。報廢了的半制成壓模將不進行包裝。只有通過檢查的高質量壓模才被封裝在外殼中。
上述方法提供的發明其優點是使制造結構化壓模簡單。根據本發明一實施例，一種制造結構化壓模的方法包括以下步驟接收一內裝至少一個半制成壓模的保護性外殼；從該保護性外殼中取出上述至少一個半制成壓模；對敏感層曝光以便將一信息圖案記錄下來；以及根據被記錄的信息圖案結構化上述第一表面，以便獲得一結構化的壓模。
此解決辦法提供的有益效果是在獲得一結構化壓模的過程中能降低成本和提高產出(即減小報廢率)。之所以能達到這種結果是由于結構化的壓模可從半制成壓模獲得，通過一比較有利地減少工藝步驟的過程。由于半制成壓模上提供有未曝光的感光層，故光盤制造者可從例如在光盤成形件上提供具有精確厚度光致抗蝕劑膜層的費時和困難的工作中解脫出來。由于光盤制造者以業已適于裝在其注模機中的高質量毛坯壓模開始，故由光盤制造者完成的步驟數比較有利地減少。這可導致該工藝過程的高產出。
提高產出將會導致很少報廢結構化壓模的情況。根據現有技術，當結構化的壓模被報廢時，該過程不得不重新開始，其包括大量步驟的重復。這是費時間的而且可能完全失敗，特別是當急于實現具有被選定信息的光盤的復制時。這種失敗以及相關的時延現在可以消除或顯著地減少。
因此，該毛坯壓模裝置可有利地通過簡單的方法轉換成結構化的壓模，從而使光盤制造者能通過迅速和成本效率高的方法獲得具有可選擇結構的壓模。
根據本發明一實施例，制造光盤的工藝過程包括以下步驟從如上所述的毛坯壓模裝置制造一結構化的壓模；將上述結構化的壓模裝配在模具中；將樹脂注入上述模具中而形成上述壓模的復制品，以使所述復制品中的結構成為該壓模結構的鏡象；從上述模具中取出上述復制品。
根據一實施例該外殼是氣密的，且當封閉時可防止光到達被封裝其中的毛坯壓模。由于該外殼是氣密的，故在未曝光的感光膜中剩余的溶劑將只能被蒸發，直至未曝光感光膜中溶劑的溶度平衡為止。這就保證了未曝光感光膜的長期穩定性。因而該毛坯壓模的長期擱置壽命得以保證。
附圖簡述

圖1A為根據本發明第一實施例的毛坯壓模頂視圖；圖1B為結構化之后根據圖1A的壓模的頂視圖；圖1C為圖1B中壓模一部分的示意性剖面側視圖；圖2A為說明獲得圖1A毛坯壓模工藝過程的流程圖；圖2B為說明獲得圖1B及1C結構化壓模工藝過程的流程圖；圖3為準備用于制造壓模的平板一部分的示意性側視圖；
圖4為根據本發明實施例的毛坯壓模裝置一部分的示意性剖面側視圖；圖5為圖4所示毛坯壓模裝置的示意性剖面側視圖，另外包括一輻射敏感層；圖6為圖5中毛坯壓模裝置在曝光敏感層中產生出圖案之后的示意性側面剖視圖；圖7為通過局部蝕刻從圖6的毛坯壓模中獲取的半制成壓模的示意性側面剖視圖；圖8為圖7所示的半制成壓模在蝕刻過程之后但在除去曝光敏感材料之前的示意性側面剖視圖；圖9為根據本發明第二實施例的毛坯壓模一部分的示意性側面剖視圖；圖10為根據本發明的結構化壓模第二實施例的側面剖視圖；圖11為一毛坯壓模實施例的頂視圖；圖12為作為許多毛坯壓模用的外殼剖面頂視圖；圖13為圖12所示外殼的側面剖視圖；圖14A為說明一獲得毛坯壓模過程第二實施例的流程圖；圖15為圖3所示工件在其為與注模機裝配而被加工成形之后的示意性側面剖視圖；圖16為一包括輻射敏感層的毛坯壓模裝置實施例的示意性側面剖視圖；圖17為圖16所示毛坯壓模裝置在其為與注模機裝配被加工成形后的示意性側面剖視圖；圖18為圖17所示毛坯壓模裝置在其于輻射敏感層中記錄和顯影一信息圖之后的示意性側面剖視圖；圖19為圖18所示毛坯壓模裝置在經受離子蝕刻之后的示意性側面剖視圖；圖20為圖19所示毛坯壓模裝置在除去輻射敏感層任何剩余部分之后的示意性側面剖視圖。
實施例詳細描述圖1A為根據本發明第一實施例的毛坯壓模1的示意頂視圖。該毛坯壓模1包括一基本上為圓盤形狀的構件，其具有一外圓周2和一內圓周3。內圓周在該平板中形成一開口。
圖1B為根據圖1A的壓模在結構化之后的示意頂視圖。此結構化的壓模5在其準備在注模機中面向內腔的表面上提供許多凸起7(在圖1B中壓模的表面上示意性地以許多小點表示)。根據另一方案，此結構化的壓模包括許多凹槽而不是凸起。
由內圓周3形成開口的目的，是能夠很容易地將結構化了的壓模5裝配到帶有澆口的注模機中以熔化該壓模中心的樹脂。
圖1C為根據圖1B的壓模一部分的示意性側面剖視圖。該壓模5具有被圖案化了的一側6，其配備有許多凸起7。這些凸起可形成一螺旋形徑跡(圖1B)。
獲得毛坯壓模裝置的方法的實施例圖2A為說明一獲得根據圖1A的毛坯壓模的工藝過程的流程圖。步驟S10在第一個步驟S10，選擇一工件130(圖3)。該工件是準備加工成毛坯壓模1的。
適合的工件包括一平板100，其由具有適于反復熱循環的一定結構和一定硬度的材料制成，以使其用作生產光盤的壓模時磨損最小。
根據一實施例，該平板100(參見圖3)為一具有一平滑表面105的鎳制平板。根據一實施例，該平板100通過電鍍獲得。由此有益地提供一具有基本上為玻璃狀光潔度的平滑表面105。另一方面，對平板進行處理，例如通過拋光以提供一足夠平滑的表面105。步驟20在第二個工藝步驟S20，在平板100的表面105上提供第一層110(參見圖4)。此層110在此被稱作圖案層，因為如下所述準備在該層110中提供圖案。根據本發明一實施例，此第一層110是通過物理汽相沉積(PVD)提供的。根據一優選實施例，這是通過蒸發實現的。根據另一實施例，使用的是濺射。
層110由具有成份不同于平板100的材料制成，以使其與平板100對所選定的蝕刻劑具有不同的靈敏度。對于層110和平板100的性能加以選擇，以使層110能被很好地蝕刻，而平板100對所選定的蝕刻劑基本上不靈敏。
根據一個實施例，平板100包括鎳，且第一層110基本上由氮化鈦構成。氮化鈦具有的有益特性是能通過蒸發沉積而使膜層厚度可控制，且其保持非常良好的溫度循環，外加它提供一耐用的表面。溫度循環持續性對于壓模是一個重要方面，因為注模包括反復的加熱和冷卻。
換一種方式，第一層110可包括碳化硅、氮化硅或者碳化鎢。
根據本發明一實施例，該圖案層110具備一予定的層厚d1。此厚度d1與壓模5中準備達到的凸起7的理想高度對應。此高度d1應與準備生產出來的光盤凹槽的深度d2對應，而且凸起7的構形應與待獲得的單獨一些凹槽的構形對應。使用壓模5制造的光盤中凹槽的深度d2，應當約為用來從該光盤讀取信息的激光波長的四分之一。
根據本發明的一個實施例，該層的厚度d1在0.050至0.150微米的范圍內。
根據本發明一優選實施例，一毛坯壓模具有的圖案層厚度范圍在0.100至0.130微米之間，但最好小于0.125微米。這樣的毛坯壓模適于轉換成生產標準CD用的結構化壓模。
根據另一實施例，一毛坯壓模具有的圖案層厚度在0.090至0.110微米的范圍內，最好為0.102微米。這樣的毛坯壓模適于轉換成生產光學視頻盤或DVD用的結構化壓模。
根據又一實施例，一毛坯壓模具有的圖案層110厚度在0.062至0.082微米的范圍內，或最好為0.072微米。這樣的毛坯壓模適合于當準備制造的光盤擬用在帶有工作在蘭光波長區的激光器的CD播放機中時。步驟S30工件130被成形和加工，以使其幾何形狀和/或物理性能適于安裝在注模機中，如圖2A中步驟S30所說明。
由內圓周3形成的開口易于將結構化了的壓模裝配到注模機中，且注模機上帶有用來將樹脂熔化在壓模中心的澆口。當該壓模被用于復制光盤時，所得到的模制盤的質量在熔融的樹脂澆注在成型腔的中心時為最佳。
毛坯壓模中圓周3的準備所具有的優點是，不需要壓模的最后使用者(即光盤的生產者)擁有為在壓模中沖出一開口用的笨重機器。
根據一優選實施例，該工件沖壓出來，以便在其放入保護性外殼中之前提供該毛坯壓模的基本上圓形的內圓周3(圖1A)。該沖擊被進行，以使工件變形可避免。除了提供一內圓周3之外，最好對此毛坯壓模進行沖壓，以獲得具有予定直徑的外圓周2，以便將該毛坯壓模裝配到注模機中。此外圓周和內圓周都是圓的，且在窄的制造公差內同心。
所得到的工件(圖4)具有一表面106、一外圓周2、一內圓周3和一后表面112。根據一優選實施例，該工件基本上為無應力的圓盤形平板，其具有250至350微米范圍內的厚度，且最好為300微米。表面106為可結構化但基本上未予結構化的。
表面110的質量具有重要性，因為該予定壓模在注模過程中必須基本上是平的。由于壓模比較小的厚度，所以避免后表面112的表面不規則性具有很大的重要性，因為大的表面不規則性可引起該壓模隆起，當其在注模機中貼在一平表面上安裝且在貼著平的機器表面模制該壓模的過程中成型腔中高壓時，這種隆起本身又導致最后模制的產品的低質量。
由于這些原因，步驟S30還包括對表面112進行處理，以使其表面不規則性減至最小。該處理包括根據本發明的一個方案進行拋光。
表面不規則性是按標準化的方式測定的，例如根據DIN4768確定平均表面偏差Rz。此平均表面偏差Rz可提供沿垂直于該表面的平面方向上的平均偏差測量結果。根據一實施例，對表面112進行處理，以獲得平均表面偏差值Rz低于2.0微米，因為當其超過2.0微米時所獲得的復制光盤為低質量的。根據一優選實施例，經處理后表面112的平均表面偏差Rz小于1.0微米。
按照DIN4768測得的最大表面偏差Rmax，根據一個實施例對于處理過的表面112其值Rmax低于3.0微米。根據一優選實施例，Rmax值低于1.3微米。
算術平均偏差Ra是從表面輪廓到平均表面線之間所有距離的算術平均值，且其每一距離都是垂直于該平均表面線測出的。算術平均偏差Ra是通過沿一評估線對表面112求值獲得的。根據本發明一實施例，后表面被進行處理，以便獲得一算術平均表面偏差值Ra低于0.3微米，或者至少低于0.5微米。根據一優選實施例，對于處理后的表面112其Ra值低于0.1微米。
由于本發明的目的在于簡化光盤制造者的程序，故對后表面112的處理應當優選在其結構化之前在毛坯壓模上面完成。此外，應當注意，在壓模處理中的每一步驟都有一定的報廢率，即統計學上該制品的一定部分在處理步驟之后將不合乎質量要求。由于這個原因，在結構化之前對毛坯壓模1上的后表面進行處理比較有利。步驟S40在步驟S40，將一輻射敏感層120施加在第一層110之上(參見圖5)。此輻射敏感層120被旋轉涂敷在表面106上達到基本上均勻的厚度。本文中使用的“敏感層”一詞包括對電子束的敏感性以及對激光曝光的敏感性。按照本發明的一種方案，該敏感層為光敏抗蝕薄膜即光致抗蝕劑。
此敏感層可以液體的形式通過旋涂施加。隨后其被烘干，以使適量的溶劑蒸發而提供沒有液體的固體薄膜。
輻射敏感層120并不局限于上述實例，而可以是對其它輻射束或射線敏感，例如X-射線或紫外線。
此敏感層可以是以正的方式或負的方式敏感的。于是正的感光層被應用通過參照圖2B描述如下的顯影過程除去的曝光區域。相反，負的感光層被應用通過顯影過程除去的未曝光區域。
由步驟S40(圖5)得到的工件具有一前表面140、一外緣和一后表面112，且此前表面140是可以結構化而基本上未予結構化的。該工件被成形和配裝，以使其只留下用于獲得準備裝配在注模機中的結構化壓模的操作使圖案層110結構化，例如通過對感光層120曝光和顯影并蝕刻出圖案層。步驟S50
由步驟S30和S40得到的毛坯壓模1被進行檢查。未能達到滿意質量的任何毛坯壓模將被報廢。檢查通過的樣品被放在外殼中以運送給最后的用戶，同時保護這些表面的性能和/或感光層120的未曝光條件，如以下更詳細描述的那樣。
毛坯壓模的實施例根據一優選實施例，圖1A所示的毛坯壓模1具有圖5所示的剖面。該毛坯壓模1具有基本上為圓形的外圓周2和較小直徑的圓形的內圓周3(圖1A)。表面140為可結構化但基本上未予結構化的。
根據另一實施例，毛坯壓模1具有圖4所示的剖面，即該毛坯壓模為沒有任何感光層的雙層構件，被成形為用來裝配到注模機中。其具有一表面106、一外圓周2、一內圓周3和一后表面112(圖4)。根據一優選實施例，該工件為一基本沒有應力的圓盤形狀平板，具有范圍在250至350微米的厚度，優選為300微米。表面106為可結構化但基本上未予結構化的。
毛坯壓模的又一實施例表示在圖11中。該毛坯壓模具有一予定尺寸的外圓周，以便裝在一標準化的外殼中，以及一后表面112，如上所述已被進行處理，以使其表面不規則性最小。然而此毛坯壓模實施例并未提供任何內圓周。而此毛坯具有的尺寸足夠大，以允許光盤制造者提供具有可選擇內、外徑的毛坯。圖11所示的毛坯壓模例如可具有圖5，圖4或圖9所示的截面。
根據另一實施例，具有一平滑表面105的鎳制平板首先被拋光，以獲得上述平滑的后表面112。此后該平滑表面105被提供以光致抗蝕劑形式的負性作用感光膜，例如赫微斯特公司的AZ RAY-PRO。此負性作用感光膜被進行干燥，然后在此平板上沖出內圓周。如上所述，此毛坯壓模實施例被放在一保護性外殼中。為了獲得結構化的壓模，此毛坯壓模實施例通過結構化感光膜被結構化更有利。
毛坯壓模的其它一些實施例表示在圖15，16和17中。制造毛坯壓模方法的進一步實施例圖14A表示獲得如圖15，16和17所示毛坯壓模過程的實施例。在第一步驟S10，如以上結合圖3討論的那樣選擇一適合的平板。然后將一可曝光層120加在平板表面105上(步驟S40)，且此平板被成形和加工，以使其幾何結構和物理性能適于裝配在注模機中(S30)。
施加可曝光層120的步驟是按照以上結合圖2A詳細討論的同樣方式進行的，除根據圖14A實施例該層120直接加在平板100的表面105上之外。此可曝光層120是輻射敏感的，而且是為了實現一掩膜的目的施加的。
根據圖14A的實施例，步驟S40是按照以上結合圖2A詳細討論的同樣方式進行的，除根據圖14A實施例工件130由具有表面105和表面112的平板100構成之外。
根據此過程的一種方案，步驟S30在步驟S40之前進行。
然而，優選步驟S40在步驟S30之前進行，因為這種執行步驟的順序能使層120的厚度更均勻。這是由于(參見圖15和16)例如當通過旋涂施加時層120的厚度在內緣3的附近變得不均勻，因此其對于只在層120被施加和干燥之后沖孔以提供最終的內圓周有利。更具體地說，根據本發明一實施例，用于形成層120的材料被噴射到自旋的毛坯壓模平板的表面105上。當此液體靠近壓模平板的旋轉中心噴射時，該液體朝向平板的外圓周擴散。平板中心附近的任何厚度不規則性將集中在該平板的中心部分，它在通過例如沖壓獲得內圓周3時將被除去。
圖15為圖3所示毛坯壓模1在其被成形以與注模機裝配后(即在執行步驟S30之后)的示意性側面剖視圖。根據本發明的一種方案，毛坯壓模1如圖15所示被放在一保護性外殼中交付而不執行步驟S40。
圖16為包括一輻射敏感層120的毛坯壓模實施例在其被成形以與注模機裝配之前(即在執行步驟S30之前)的示意性側面剖視圖。
圖17為圖16所示毛坯壓模裝置在其被成形以與注模機裝配之后(即在步驟S30之后)的示意性側面剖視圖。毛坯壓模的運送層120為輻射敏感層，其存在的問題是能夠運送毛坯壓模1而不傷害它。
為了防止層120不希望有地被曝光的目的，根據圖5，圖16或圖17的毛坯壓模被放在一保護性外殼中，如圖2A和14A中步驟S50說明的那樣。此外殼包括被設計來防止外部輻射透入儲存壓模中的外壁。
圖4所示的毛坯壓模具有容易損壞的表面106和112，兩者在運輸中必須被保護免被擦傷。根據本發明，比較有利的做法是將毛坯壓模儲存在被設計來夾持多個毛坯1的外殼中，以使每個壓模的表面106，112能被保護不被損傷。同樣，圖15所示的毛坯壓模具有敏感的表面105和112。適合的外殼如圖12所示。
圖12為用于許多毛坯壓模1的外殼300的頂視剖面圖。該外殼包括一具有內壁320的框架310。兩個相反的內壁320以彼此相距一予定的距離提供，而且兩壁上面配備有成形的部分330，以夾持具有予定尺寸外圓周的毛坯壓模。該成形部分為凹槽，適于讓毛坯壓模插入。
圖13為圖12所示外殼的側面剖視圖。該外殼具有一內底壁340，其配備有適于接納毛坯壓模的凹口350。一可打開/可關閉的蓋360具有內壁370，其帶有用于將儲存的壓模推向相應凹口350的機構380。
根據該外殼的一種方案，提供一抗氧化劑(例如氮)用的入口390。為了能夠有效地填充抗氧化劑還提供一出口400，以便可以獲得氣體通過內殼的流動。該入口和出口配備有可關閉的閥門。該外殼可借助密封裝置410進行密封。密封裝置410根據一實施例包括橡皮條密封。
根據一實施例，該外殼為氣密的，且當關閉時能夠防止光到達被封裝的毛坯壓模。由于該外殼是氣密的，故剩余在未曝光的感光膜上的任何溶劑將只能蒸發，直至在外殼內的未曝光感光膜中和氣體充填空間中出現溶劑濃度的平衡為止。這就保護了未曝光感光膜的長期穩定性。因此，對于毛坯壓模的長期擱置壽命得以確保。
將毛坯壓模儲存一外殼中具有的優點是，能使光盤制造者獲得容易被轉換成準備用在注模機中的結構化壓模。
獲得結構化壓模的工藝規程圖2B為說明獲得一如圖1B和1C所示結構化壓模過程的流程圖。步驟S120隨后在步驟S120中，一許多凸起7的圖案產生在圖案層110中，并且后者再產生所需要的結構化壓模5(參見圖2B和1)。另外，一許多凹槽的圖案產生在層110中。步驟S160在毛坯壓模1結構化之后，所得到的結構化壓模準備裝配到一注模機中(S160)。
如圖2B所示，圖案產生步驟S120只包括非常有限數的步驟等待執行。這可詳細解釋如下。步驟S130在步驟S130(圖2B)中，首先在感光層120中產生出圖案。這可通過將圖1與5所示的毛坯1設置在一曝光裝置中來實現，其中一受調制的激光束被進行控制以對光敏層120的一部分表面140進行輻照。按照這種方式，彎成圓圈的細長的表面區域的圖案在工件130上留下來未被曝光。該圖象可以包括一在感光層120上面這種被曝光區域的螺旋形軌跡。
一旦該數據圖案被曝光在感光層上，該毛坯壓模1被進行顯影，即其被進行處理以使感光層120的被曝光區域被除去。這可通過將毛坯壓模1放置在顯影溶劑中實現。在顯影步驟之后，感光層120具有如圖6所示對第一層110的表面部分150曝光的凹槽。在此階段，被曝過光的毛坯1可被更好地稱之為半制成壓模1。步驟S140在隨后的步驟S140中(圖2B)，半制成壓模1(參見圖6)被在蝕刻工藝中進行處理。蝕刻可按各種不同的方式進行。例如它可以通過干蝕刻方法或通過使用液體腐蝕劑進行。
當使用液體腐蝕劑進行蝕刻時，半制成壓模1被放在裝有液體的槽中，該液體與第一層110被曝光表面部分150上的材料反應，因而在第一層110中產生出一些凹槽160(參見圖7)。
蝕刻過程被進行控制，以使在第一層110中蝕刻產生的凹槽160具有與感光層120中開口寬度(參見圖7)基本相同的寬度W1。
根據一個實施例，平板100包括鎳，而且第一層110基本由氮化鈦構成。對蝕刻過程S60中使用的蝕刻液加以選擇，使其對第一層110起作用但對平板100不起作用。因此，凹槽160將穿過第一層110到達平板100上表面105的曝光部分170，如圖8所示。步驟S150在隨后的步驟S150(圖2B)中，感光層120的剩余部分被除去，產生一帶有許多凸起7圖案的壓模表面，如圖1C和1B所示。
由于第一層110的厚度d1是由步驟S20的工藝過程予定的，且平板100不能被該蝕刻溶液蝕刻，所以凹槽的深度基本上與蝕刻變量無關。
因此，壓模5中凸起的高度h1可有利地以高精度提供，因而能生產出在凹槽深度方面具有高精度的高質量光盤。
因此，擁有相當待復制信息(例如音樂錄制或計算機數據)的光盤制造者可有利地接收一裝有毛坯壓模的外殼，并且使用圖2B所示比較簡單的方法在其上提供所需要的結構。
在毛坯壓模1結構化之后，所得到的結構化壓模準備裝配到一注模機中(S160)。
毛坯壓模的另一實施例圖9為根據本發明第二實施例的毛坯壓模210一部分的示意性側面剖視圖。
毛坯壓模210包括一平板100，其基本上由鎳制成并有一其上提供一蝕刻-步驟層220的平滑表面。該蝕刻-步驟層基本上可由金構成，其被作為該毛坯壓模210轉換成結構化壓模過程中防止蝕刻液到達平板100用的密封表層(tight skin)提供。
在蝕刻-步驟層220上面提供有另一層230。其在毛坯壓模210中與圖5所示毛坯壓模1中的圖案層110對應。
根據一優選實施例，該盤形的多層構件包括一鎳制平板100和層220，230。該盤形的多層構件基本上無應力且具有250至350微米范圍內的厚度，優選為300微米。層230是可結構化但基本上未予結構化的。層230具有的厚度與光盤上待形成凹槽的深度對應。
根據毛坯壓模210的一種方案，層230基本上由鉻構成。一輻射敏感層240提供在層230之上。
毛坯壓模210可有利地通過參照上述圖2B描述的簡單方法轉換成結構化壓模。蝕刻步驟S140改變為所選擇的蝕刻液適于腐蝕鉻。根據一優選實施例，用于腐蝕鉻的是Ce(SO4)2×2(NH4)2SO4×2H2O和HClO4×H2O的混合物。
圖10為由毛坯壓模210獲得的結構化壓模250一部分的側面剖視圖。
獲得結構化壓模過程的另一實施例根據該過程的另一實施例，總的工藝步驟S110和S160保留在如上結合圖2B所述，但步驟S120改變為包括離子加工、活性離子蝕刻、離子研磨、等離子體蝕刻等等。此處這些處理被稱為離子蝕刻。
以上命名的處理方法是表面結構化領域已知的方法，因而在此不包括對其詳細討論。
離子蝕刻過程在被蝕刻區域中給出的深度與時間參數相對應。此過程還取決于氣壓和其它技術參數，可由本領域的熟練人員確定而不需要任何創造性活動。因此，在確定準備使用的技術參數值如氣壓、氣體和/或離子/等離子體的類型、電壓等等之后，被蝕刻區域的深度取決于離子蝕刻過程的持續性即時間參數。
根據本發明一實施例，離子蝕刻過程繼續至達到深度d1為止。此深度d1與壓模5中待實現的(圖20)凸起7的所想望高度對應。此高度d1應對應于待復制光盤中凹槽的深度d2，且此凸起7的構形應對應于待獲得的各個凹槽的構形。使用壓模5制造的光盤中凹槽的深度d2，應當約等于用來從光盤中讀取信息的激光波長的四分之一。
圖18為圖17所示毛坯壓模1在錄制和顯影出掩模膜層120中的信息圖案之后的示意性側面剖視圖。信息圖案已被錄制到掩模膜層120中，而且固化的部分122保留。此固化部分122與壓模裝置1中準備提供的圖案的凸起和紋間表面(land)區位置對應。因此，固化的部分122在一起構成一掩模膜層124。
離子蝕刻過程將保留與存在掩模124的區域相對應的紋間表面區域，并且除去不存在光致抗蝕劑處的材料，因而賦于平板一如圖20所示的結構化表面。
圖19為圖18所示的毛坯壓模在其經受離子蝕刻之后的示意性側面剖視圖。此離子蝕刻過程不僅損耗壓模材料而且還影響固化的掩模部分122使其變薄。這可通過圖19中表示的部分122比圖18中要薄來說明。
圖20為圖19所示結構化的壓模在除去被固化掩模部分122的任何剩余部分之后的示意性側面剖視圖。
按照有效方式生產光盤復制品如下光盤制造者接收一封裝在外殼中的半制成壓模，并且將其從該外殼中取出。結構化的壓模通過對感光層曝光獲得，以便記錄一信息圖案；并且根據被記錄的信息圖案使上述第一表面或上述感光層結構化，以便獲得一結構化的壓模。此結構化的壓模被安裝在一模具中。復制品的生產是通過將樹脂注入該模具中而形成該結構化壓模的復制品，以使上述復制品的結構成為該壓模結構的鏡象，并且通過將該復制品從模具中取出。
權利要求
1.一種提供半制成壓模的方法，其包括以下步驟a)選擇一基本上為圓盤形狀的構件(100)，其具有一基本上為平的第一表面(105；106)以及一用以形成該半制成壓模后表面的第二表面(112)；所述第一表面為適于結構化且基本上未予結構化的，其特征在于以下步驟b)在上述第一表面(105)上施加一輻照敏感層(120，240)，以提供一未經曝光且能夠曝光的半制成壓模；c)將此未曝光的半制成壓模封裝在一保護性外殼中(S50)，以使該敏感膜基本上保持在未被曝光；以及d)在執行步驟c)之前對此半制成壓模進行處理(S30)，所述處理包括d1)對半制成壓模的上述第二表面(112)進行處理，以獲得其平均表面偏差值(Rz)在2微米以下。
2.一種提供半制成壓模的方法，其包括以下步驟a)選擇一基本上為圓盤形狀的構件(100)，其具有基本上為平的第一表面(105；106)以及用以形成該半制成壓模后表面的第二表面(112)，所述第一表面為適于結構化且基本上未予結構化的，其特征在于以下步驟b)在上述第一表面(105)上施加一輻照敏感層(120；240)，以提供一未經曝光且能夠曝光的半制成壓模；c)將此未曝光的半制成壓模封裝在一保護性外殼中(S50)，以使該敏感膜基本上保持在未被曝光；以及d)在執行步驟c)之前對此半制成壓模進行處理(S30)，所述處理包括d1)使該半制成壓模的內圓周成形(S30)。
3.一種提供半制成壓模的方法，其包括以下步驟a)選擇一基本上為圓盤形狀的構件(100)，其具有基本上為平的第一表面(105；106)以及用以形成該半制成壓模后表面的第二表面(112)；所述第一表面為適于制作且基本上未予制作的，其特征在于以下步驟b)在上述第一表面(105)上施加一輻照敏感層(120；240)，以提供一未經曝光且能夠曝光的半制成壓模；c)將此未曝光的半制成壓模封裝在一保護性外殼中(S50)，以使該敏感膜基本上保持在未被曝光；以及d)在執行步驟c)之前對此半制成壓模進行處理(S30)，以使其幾何形狀與注模機的模具一致，所述處理包括d2)使該半制成壓模的內圓周成形(S30)；以及d3)使該半制成壓模的外圓周成形，以使上述這些圓周基本上為圓形且基本上同心。
4.根據權利要求2或3的方法，其中所述處理包括d1)對該半制成壓模的上述第二表面(112)進行處理，以獲得其平均表面偏差(Rz)在2微米以下。
5.根據權利要求1的方法，其中所述處理包括d2)使該半制成壓模的內圓周成形(S30)。
6.根據權利要求2或5的方法，其中所述處理包括d3)使該半制成壓模的外圓周成形，以使上述這些圓周基本上為圓形且基本上同心。
7.根據權利要求2，5或6的方法，其中所述半制成壓模的內圓周是在上述輻照敏感層(120；240)被施加之后通過沖壓成形(S30)。
8.根據權利要求1，4或5的方法，其中所述處理包括拋光處理。
9.根據權利要求1，4，5或8的方法，其中所述處理包括拋光上述第二表面(112)，以便獲得其最大表面偏差值(Rmax)在3微米以下。
10.根據前述任一權利要求的方法，其中所述圓盤形狀構件(100)由金屬制成。
11.根據前述任一權利要求的方法，進一步包括在該圓盤形狀構件(100)平的表面(105)至少一部分上面提供一金屬層(110；230)的步驟。
12.根據權利要求11的方法，其中所述敏感層被施加在該金屬層(110；230)的表面(106)上。
13.根據權利要求11或12的方法，其中該金屬層(110)包括氮化鈦。
14.根據權利要求1-13中任一權利要求的方法，進一步包括如下步驟在壓模(100)的上述表面(105)上提供一防蝕層(220)；在該防蝕層(220)上面提供另一層(230)，所述另一層(230)包括通過某種腐蝕劑能被很好地蝕刻的第一種材料；該防蝕層包括不太能被上述腐蝕劑蝕刻的材料。
15.一種制造光盤復制品的工藝過程，包括以下步驟接收一封裝在外殼中的通過權利要求1-14中任一權利要求的工藝方法獲得的半制成壓模；從上述外殼中取出上述半制成壓模；對敏感層(240)曝光以便將一信息圖案記錄下來；以及根據被記錄的信息圖案結構化上述第一表面，以便獲得結構化的壓模；將上述結構化的壓模安裝在一模具中；將樹脂注入上述模具中而形成上述結構化壓模的復制品，以使上述復制品中的結構成為該壓模結構的鏡象；從上述模具中取出上述復制品。
16.一種半制成壓模，包括a)一基本上為圓盤形狀的構件(100)，其具有一基本上為平的第一表面(105；106)以及用以形成該半制成壓模后表面的第二表面(112)；所述第一表面為適于結構化且基本上未予結構化的，其特征在于b)上述第一表面(105)的至少一部分被涂敷一輻照敏感層(120；240)，以使上述構件(100)構成一未經曝光且能夠曝光的半制成壓模；d1)上述第二表面(112)具有平均表面偏差值(Rz)在2微米以下；以及d2)上述半制成壓模具有一內圓周。
17.根據權利要求16的半制成壓模，其特征在于上述內圓周基本上為圓的，并有一外圓周形成，以使上述這些圓周基本上同心。
18.一套零件，包括a)一根據權利要求16或17的半制成壓模，以及b)一封裝上述半制成壓模的保護性外殼，以使該敏感膜基本上保持在未被曝光。
19.根據權利要求18的一套零件，其中該外殼包括用于防止外部輻射到達被封裝的半制成壓模機構的機構。
20.根據權利要求18或19的一套另件，其中該外殼是可封口的；該外殼在被封口時適于保持抗氧化。
21.一種獲得結構化壓模的方法，其包括以下步驟接收一內裝至少一個根據權利要求16或17的半制成壓模的保護性外殼；從該保護性外殼中取出上述至少一個半制成壓模；對敏感層(240)曝光以便將一信息圖案記錄下來；以及根據被記錄的信息圖案結構化上述第一表面，以便獲得一結構化的壓模。
22.根據權利要求21的方法，其中所述的結構化步驟包括在感光層中產生出許多壓痕的圖案；使該半制成壓模經受蝕刻工藝過程，以在該圓盤形狀構件(110；230)的第一表面(105；106)上獲得許多壓痕的圖案，且第一表面(105；106；110；230)上的該圖案與感光層中的該圖案相對應。
全文摘要
一種提供半制成壓模的方法,該方法包括以下步驟:a)選擇一圓盤形狀的構件(100),其具有平的第一表面(105;106)和用以形成該半制成壓模后表面的第二表面(112);該圓盤形構件(100)的第一表面為適于結構化且基本上未予結構化的;b)在上述第一表面(105)上施加一輻照敏感層(120;240),以提供一未經曝光且能夠曝光的半制成壓模;c)將此未曝光的半制成壓模封裝在一保護性外殼中(S50),以使該敏感膜基本上保持在未被曝光;以及d)在執行步驟c)之前對此半制成壓模進行處理(S30),以使其幾何形狀適于安裝在注模機中;所述處理包括對半制成壓模的上述第二表面(112)進行處理,以獲得小于2微米的平均表面偏差值(R
文檔編號G11B7/26GK1259222SQ98805759
公開日2000年7月5日 申請日期1998年5月29日 優先權日1997年6月2日
發明者歐夫·約赫曼, 奧克·比爾曼 申請人:圖萊克斯阿爾法股份公司