DE3824889A1

DE3824889A1 - Optischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE3824889A1
Application number: DE19883824889
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Pilz; Gerhard Dipl Chem Lorenz; Ingo Dipl Chem Dr Hussla; Norbert Dipl Ing Weimer
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1990-01-25

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Aufzeichnungsträ ger, insbesondere eine Audio, Video oder ROM Compact Disk, bestehend aus einem Substrat aus einem durchscheinenden Werkstoff, mit einer Vielzahl von in das Substrat einge formten oder eingeschnittenen Vertiefungen, sogenannten Pits, und mit einer auf der einen Seitenfläche des Sub strats festhaftenden, das Licht reflektierenden, die Pits überziehenden Schicht.

Es sind Disks der in Frage stehenden Art allgemein be kannt, deren Substrat oder kreisscheibenförmiger Aufzeich nungsträger aus einem Kunststoff gefertigt ist, wobei die Pits mit Hilfe einer Masterdisk eingepreßt werden, bevor die Substrate dann in einer Hochvakuumkammer mit einer Schicht Aluminium bedampft und die aufgedampfte Aluminium schicht noch mit einem Lack überzogen wird, der die Metallschicht vor Korrosion schützt, so daß die fertigen Disks relativ unempfindlich gegen Berührung bzw. Hand schweiß sind. Diese Disks haben den Nachteil, daß sich nur vergleichsweise wenige Pits auf ihr unterbringen lassen, so daß die Informationsdichte nur durchschnittlich ist.

Weiterhin ist ein optischer Aufzeichnungsträger bekannt (US 42 41 355), bei dem ein Substrat aus durchscheinendem Glas vorgesehen ist, das einseitig mit einer ersten, das Licht reflektierenden Schicht, beispielsweise aus Gold, überzogen ist, auf die eine zweite Schicht aus einer das Licht absorbierenden Farbe, z.B. aus einem Phthalocyanin farbstoff, aufgebracht ist. Mit Hilfe eines Laserstrahls kann die lichtabsorbierende Schicht örtlich verdampft werden, so daß Aussparungen oder Pits entstehen, durch die ein Lichtstrahl auf die lichtreflektierende Schicht fallen kann. Mit einer geeigneten Anordnung, Anzahl und Größe von Pits stellt das so beschichtete Substrat einen sehr leistungsfähigen Aufzeichnungsträger dar. Dieser bekannte Aufzeichnungsträger hat jedoch insbesondere den Nachteil, daß die aufgetragenen Schichten außerordentlich empfind lich gegen mechanische Beschädigungen sind. Außerdem ist dieses bekannte Herstellungsverfahren sehr langwierig und aufwendig und damit auch teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufzeichnungsträger zu schaffen, der bei hoher Unempfindlichkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen und höheren Temperaturen mit einer besonders hohen Zahl von Pits versehen werden kann, so daß der Aufzeichnungs träger letztlich eine hohe Informationsdichte ermöglicht. Das Verfahren zur Herstellung und auch die erforderliche Vorrichtung sollen in der Praxis gut beherrschbar sein, eine preiswerte und auch eine automatisierte Herstellung ermöglichen. Schließlich soll der für das Substrat ver wendete Werkstoff billig, jederzeit verfügbar und auch alterungsbeständig sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Substrat aus einem Silicatglas, vorzugsweise aus einem Alumo-Silicatglas, wie es unter der Bezeichnung "Sodalime glas" im Handel ist, gebildet ist und die Pits mit Hilfe eines Vakuum-Ätzverfahrens, vorzugsweise einem plasma unterstützten Ätzverfahren, in das Substrat eingeformt werden, wobei die erhabenen Partien des Substrats zwischen den einzelnen Pits (die sogenannten Spaces) während des Ätzverfahrens mit einer Lackschicht abgedeckt sind.

Vorzugsweise findet ein Verfahren Anwendung, bei dem das aus dem Silicatglas gebildete Substrat in einem ersten Verfahrensschritt in an sich bekannter Weise einseitig mit einem Fotolack beschichtet, danach von einer das Muster für die Pits aufweisenden Maske abgedeckt und belichtet, entwickelt und schließlich getrocknet wird, so daß das Substrat von einer perforierten Lackschicht von etwa 120-300 nm Dicke überzogen ist; in einem zweiten Verfah rensschritt ist das Substrat in einer Vakuumkammer einem plasmaunterstützten Ätzverfahren ausgesetzt, wobei das Substrat in einem dritten Verfahrensschritt, beispiels weise mit Hilfe eines an sich bekannten Naßätzverfahrens von der Lackschicht befreit und schließlich mit einer das Licht reflektierenden Metallschicht bedampft wird.

Bei einem bevorzugten Verfahren erfolgt die Beseitigung der Lackschicht durch Baden in rauchender HNO₃, durch anschließendes Spülen in Bädern mit H₂O und Dimethylketon und Trockenblasen mit N₂. Zweckmäßigerweise wird die geätzte Fläche des Substrats in einer Vakuumkammer mit einer Schicht aus Aluminium, von 120 nm Dicke bei einer Substrattemperatur von etwa 70°C bedampft, wobei ein Rezipientendruck von 1×10^-6 mbar bis 4×10^-6 mbar eingehalten wird.

Um eine konturenscharfe und gleichmäßige Ätzung der Pits zu ermöglichen, werden als Prozeßgase Tetrafluormethan (CF₄) und/oder Trifluormethan (CHF₃) in die Vakuumkammer eingeleitet und ein Druck von etwa 80 µbar bei einer Leistung von etwa 100 Watt eingestellt.

Bevorzugt gelangt ein RIE-(Reactive Ion Etching)Prozeß zur Anwendung, dessen HF-Plasma mit einer Frequenz von 13,5 MHz angeregt wird.

Zweckmäßigerweise haben die in das Substrat eingeätzten Pits eine Tiefe von etwa 120 nm, wobei auch ihre Breite innerhalb enger Toleranzen bleiben soll. Die Abweichung der Pits in der Breite vom Lochmuster der Lackschicht ist dazu auf maximal 40 nm begrenzt.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist anhand der anhängenden Zeichnungen näher erläutert, die das Schema einer Vakuum ätzvorrichtung und den Teil-Längsschnitt durch ein Sub strat im Bereich von Pits zeigen.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 zum Trockenätzen der Substra te besteht aus einer Vakuumkammer 3, die an einen Vakuum pumpensatz 4 und über Rohrleitungen 7, 8 an Gasquellen 5, 6 angeschlossen ist. Die beiden Rohrleitungen 7, 8 münden in ein Mischrohr 9 ein, wobei in die Rohrleitungen 7, 8 Ventile 10, 11 eingeschaltet sind, über die der Gasein tritt in das Mischrohr 9 geöffnet oder abgesperrt bzw. dosiert werden kann. Das Mischrohr 9 mündet oberhalb der Anode 12 in die Vakuumkammer 3 ein, wobei die Anode 12 im wesentlichen aus einer mit vertikalen Bohrungen 13, 13′, . . . versehenen Metallplatte besteht und das anodenseitige Ende des Mischrohrs 9 als Trichter 19 ausgebildet ist. Unterhalb der Anode 12 ist die Kathode 14 ortsfest ange ordnet, die ebenfalls als solide Metallplatte ausgebildet ist. Auf der Kathode 14 ist das Substrat 15 aufgelegt, und zwar derart, daß die mit Lack 16 überzogene Seite der Anode 12 zugekehrt ist. Die Kathode 14 ist gegenüber der Vakuumkammer 3 elektrisch isoliert und über einen Strom leiter an die Spannungsquelle 18 angeschlossen. Nicht näher dargestellt ist eine Schleuse, über die das Substrat 15 in die Vakuumkammer 3 eingeschleust werden kann.

Die vor dem Trockenätzprozeß aufgebrachte Fotolackschicht hat bei einem Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 2) eine Dicke von 120-300 nm, wobei vorher ein Haftvermittler aus einer Schicht von 2,2 nm TiO₂ aufgebracht wird. Das Substrat 15 selbst besteht aus einem gewöhnlichen Sili catglas, das einen hohen Anteil an Alkali-, Erdalkali- und Aluminiumoxiden enthält. Zweckmäßigerweise ist die chemi sche Zusammensetzung des Substrats

71% SiO₂
15% Na
10-16% CaO, MgO
0-2% Al₂O₃.

Die Anordnung der Pits ist auf einer Spiralbahn vorgesehen mit einer Länge für Pits und Spaces von

803-861 nm
1081-1141 nm
1359-1419 nm
1637-1697 nm usw.

wobei der Spurabstand = 1,0µm und die Spurbreite 0,6µm beträgt. Die geätzte Diskseite wird mit 120 nm Aluminium bedampft, wobei sich die Oberfläche der Disk auf ca. 70°C erwärmt. Ausgeführt wird diese Beschichtung an einer Anlage A 700 Q der Fa. LH bei 1-4×10^-6mbar nach ca. einer Stunde Pumpzeit. Das Naßätzen mit rauchender HNO₃, Spülen mit H₂O, Waschen mit Dimethylketon, Spülen mit H₂O und Trockenblasen mit N₂ ergibt eine vollständige Entfer nung des Fotolacks bei glatten Oberflächen (REM).

Auflistung der Einzelteile:

3 Vakuumkammer
4 Pumpensatz
5 Gasquelle
6 Gasquelle
7 Rohrleitung
8 Rohrleitung
9 Mischrohr
10 Ventil
11 Ventil
12 Anode
13, 13′, . . . Bohrung
14 Kathode
16 Lackschicht
17 Stromleiter
18 Stromquelle
19 Trichter
20, 20′, . . . Pit

Claims

1. Optischer Aufzeichnungsträger, insbesondere Audio, Video oder ROM Compact Disk, bestehend aus einem Substrat aus einem durchscheinenden Werkstoff, mit einer Vielzahl von in das Substrat (15) eingeformten oder eingeschnittenen Vertiefungen, sogenannten Pits (20, 20′, . . .) und mit einer auf der einen Seiten fläche des Substrats festhaftenden, das Licht reflek tierenden, die Pits überziehenden Schicht (16) da durch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem Silicatglas, vorzugsweise aus einem Alumo-Silicat glas, gebildet ist und die Pits (20, 20′, . . .) im Wege eines Vakuumätzverfahrens, vorzugsweise einem plasmaunterstützten Ätzverfahren in das Substrat (15) geformt sind.

2. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich nungsträgers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Silicatglas gebildete Substrat

1. in an sich bekannterweise zunächst einseitig mit einem Fotolack beschichtet, danach von einer das Muster für die Pits aufweisenden Maske abgedeckt und belichtet und schließlich die belichtete Fotolackschicht entwickelt wird,
2. in einer Vakuumkammer (3) einem plasmaunter stützten Ätzverfahren ausgesetzt wird und
3. in einem Ätzverfahren von den Resten des Foto lacks bzw. der Maske befreit und dann mit einer Lichtreflektiomsschicht beschichtet wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich nungsträgers nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beseitigung der Lackschicht durch Baden in rauchender HNO₃ durch anschließendes Spülen in Bädern mit R₂O (D.I. Wasser) und Dimethyl keton und Trockenblasen mit N₂ erfolgt.

4. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich nungsträgers nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geätzte Fläche des Substrats (15) in einer Vakuumkammer mit einer Schicht aus Alu minium von 120 nm Dicke bei einer Substrattemperatur von etwa 70°C und bei einem Rezipientendruck von 1×10^-6 mbar bis 4×10^-6 mbar bedampft wird.

5. Vefahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Prozeßgase Tetrafluormethan (CF₄) und/oder Trifluor methan (CHF₃) in die Vakuumkammer (3) eingeleitet und ein Druck von etwa 80 µbar bei einer HF-Leistung von etwa 100 Watt eingestellt werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein RIE-(Reactive Ion Etching)Prozeß zur Anwendung gelangt, dessen HF-Plasma mit einer Frequenz von 13,56 MHz angeregt wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem plasmaunterstützten Ätzverfahren in die Oberfläche des Substrats (15) eingeätzten Pits (20) eine Tiefe (t) von etwa 120 nm aufweisen.

8. Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeich nungsträgers nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung (b, b′) der Pits (20, 20′, . . .) in ihrer Breite (B) vom Lochmuster der Lackschicht (16) auf max. 40 nm begrenzt ist.