Оптимизация режимов записи дисков-оригиналов с фоточувствительным слоем As–S–Se

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптимизация режимов записи дисков-оригиналов с фоточувствительным слоем As-S-Se

С. А. Костюкевич1, П. Е. Шепелявый1, Н. Л. Москаленко1

А. В. Вышинская1, С. М. Шанойло2, Ю. А. Бородин2, В. Н. Христин2

1Институт физики полупроводников НАН Украины

пр. Науки, 41, 03028 Киев, Украина

2 Институт проблем регистрации информации НАН Украины

ул. Н. Шпака, 2, 03113 Киев, Украина

Приведены результаты влияния режимов записи и химического травления дисков-оригиналов с фоточувствительным слоем As-S-Se на геометрию микрорельефа оригиналов и штампов оптических дисков. Показано, что разрешающая способность неорганического резиста на основе фоточувствительного слоя As-S-Se позволяет использовать их в производстве как обычных, так и DVD компакт-дисков.

Ключевые слова: диск-оригинал, неорганический фоторезист, халькогенидное стекло, мастеринг.

Введение

В последние годы компакт-диски стали составной частью информационных систем, а также систем аудио- и видеозаписи. Разработчики и производители программного обеспечения, справочного материала, компьютерных игр, аудио- и видеозаписей получили в свои руки совершенное средство для распространения своей продукции, а пользователи, в свою очередь, прекрасный инструмент для создания архивов, баз данных, а главное -- средство получения достаточно полной информации об окружающем нас мире. Изготовление компакт-дисков включает в себя следующие этапы:

-- подготовку данных для записи на компакт-диске;

-- изготовление диска-оригинала;

-- запись информации на диске-оригинале;

-- изготовление штампа для тиражирования компакт-дисков;

-- штамповку компакт-дисков.

В процессе производства компакт-дисков одной из наиболее трудоемких является операция изготовления дисков-оригиналов, в основе которой лежит получение стеклянного или никелевого диска, покрытого слоем светочувствительного материала. При переходе на технологию DVD требования к стеклянным подложкам со светочувствительным слоем существенно повышаются (например, толщина фоторезиста для CD должна быть (150 5) нм, а для DVD -- (120 1) нм. Получение микрорельефных изображений на поверхности дисков-оригиналов и штампов является одной из ключевых операций для тиражирования компакт-дисков.

Для формирования таких изображений в традиционной технологии изготовления компакт-дисков наиболее часто используются пленки позитивных фото-резистов, на которых на станции записи записывается информация, а затем производится селективное травление облученных участков [1]. В технологии прямого мастеринга компакт-дисков можно использовать негативные резисты на основе халькогенидных стекол, исследования которых были проведены ранее [2-5]. Преимущества использования неорганических фоторезистов для записи дисков-оригиналов заключаются в том, что они: наносятся более чистыми методами сухой технологии (вакуумного напыления), в результате чего значительно снижается дефектность покрытий, легко обеспечивается их однородность по толщине, процесс изготовления покрытий нужной толщины легко контролируется и управляется; чувствительны в более широком спектральном диапазоне; обладают более высокой разрешающей способностью; создают неорганическую маску с повышенными защитными свойствами в кислых средах; обеспечивают требуемое для системы автофокусировки отражение света от поверхности пленки благодаря высокому значению показателя преломления ХСП (п > 2,3), в результате чего отпадает необходимость в отражающих подслоях металла.

В данной работе приведены результаты влияния режимов записи и химического травления дисков-оригиналов с фоточувствительным слоем As40S60-хSeх (х = 0, 10, 20) на геометрию микрорельефа оригиналов и штампов оптических дисков.

диск оригинал фоточувствительный штам

Экспериментальные результаты

Фоточувствительный слой для записи дисков-оригиналов формировался методом вакуумного резистивного испарения на стеклянные подложки тонкой пленки неорганического резиста на основе халькогенидного стекла As40S60-хSeх (х = 0, 10, 20). Толщина фоточувствительного слоя в экспериментах по записи дисков-оригиналов составляла от 100 до 300 нм. Постоянство толщины слоев в рабочей зоне удерживалось в пределах 1 нм, что обеспечивалось размещением подложек и испарителей на расстоянии не менее 350 мм и планетарным вращением подложек.

Исследование влияния режимов записи дисков-оригиналов осуществлялось на двухскоростной станции лазерной записи (СЛЗ), оптическая схема которой показана на рис. 1. В станции лазерной записи информация, подготовленная для представления на компакт-диск, записывается на диск-оригинал. Из всех систем

СЛЗ можно выделить следующие основные, которые обеспечивают заданную геометрию микрорельефа:

-- оптическая система;

-- система автофокусировки;

-- система позиционирования;

-- система вращения.

Оптическая система (ОС) СЛЗ предназначена для фокусировки лазерного излучения в дифракционно-ограниченное пятно минимальных размеров и выработки сигналов рассогласования и управления систем автоматической фокусировки, позиционирования и вращения. Функционально оптическую систему станции можно разделить на несколько каналов:

-- оптический канал записи информации;

-- оптический канал контроля качества записываемой информации;

-- оптический канал (датчик) системы автоматической фокусировки;

-- оптический канал (датчик) системы позиционирования.

Конструктивно перечисленные каналы могут быть исполнены как отдельные оптические подсистемы, выполняющие одну или несколько функций. Для фокусировки лазерного излучения в дифракционно-ограниченное пятно минимальных размеров, а также для модуляции по интенсивности излучения лазера предназначен оптический канал записи информации. Основными функциональными узлами этого канала являются лазер, модулятор, фокусирующий микрообъектив и линзовый расширитель пучка, служащий для согласования апертур (диаметров) лазерного пучка и фокусирующего микрообъектива. Кроме перечисленных узлов оптический канал записи содержит также зеркала, призмы, светоделители, фазовые оптические элементы, позволяющие рационально скомпоновать оптическую систему, выделить для сервосистем и систем контроля световые потоки в прямом и обратном ходе лучей.

Экспонирование слоя As40S60-хSeх (х = 0, 10, 20) проводилось остросфокуси-рованным лазерным излучением ( = 488 нм) разной мощности (0,23-0,82 мВт) на выходе микрообъектива. Затем производилось проявление резиста в селективном травителе негативного или позитивного типа на основе этилендиамина [6-10] в двух режимах: позитивном и негативном. При негативном травлении неэкспонированные участки резистного слоя полностью удалялись, а экспонированные оставались на подложке, а при позитивном наоборот -- экспонированные участки резистного слоя полностью удалялись, а неэкспонированные оставались на подложке. Топологии полученных микроструктур исследовались с помощью атомно-силового микроскопа серии Nanoscope IIIa Dimension 3000.

Проведенные исследования влияния режимов записи показали, что при увеличении мощности излучения на выходе микрообьектива ширина дорожек постепенно увеличивается. В поперечном разрезе они имеют форму близкую к равнобедренной трапеции с углом наклона боковой стороны, величина которого не зависит от мощности экспонирующего излучения и составляет 30-35.

Результаты исследований зависимости ширины информационных питов от мощности излучения на выходе микрообъектива при использовании фоточувствительного слоя As40S50Se10 обобщены на графике, представленном на рис. 2 ( -- при негативном травлении, -- при позитивном травлении).

Рис. 2. Зависимость ширины информационных питов от мощности излучения на выходе микрообъектива

Как видно из графика, ширину питов можно получить в пределах 230-550 нм при негативном и 320-700 нм при позитивном травлении, что соответствует параметрам как обычных, так и DVD компакт-дисков.

Результаты опытов по изготовлению никелевой матрицы с диска оригинала на основе фоточувствительных слоев As40S60-хSeх (х = 0, 10, 20) показали возможность получения высококачественных никелевых матриц для тиражирования компакт-дисков.

Выводы

В результате проведенных исследований показано, что разрешающая способность неорганического резиста на основе фоточувствительного слоя As40S60-хSeх (х = 0, 10, 20) позволяет использовать их в производстве как обычных, так и DVD компакт-дисков.

Литература

1. Петров В.В., Крючин А.А., Шанойло С.М., Атамась В.А., Христин В.Н., Бородин Ю.А. Особенности получения рельефных изображений на слоях позитивных фоторезистов дисков-оригиналов // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. -- 2001. -- Т. 3. -- № 3. -- С. 3-8.

2. Костюкевич С.А., Шепелявый П.Е., Москаленко Н.Л., Венгер Е.Ф., Свечников С.В., Петров В.В., Крючин А.А., Шанойло С.М. Исследование процесса мастеринга компакт-дисков на неорганических фоторезистах // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. -- 2001. -- Т. 3. -- № 4. -- С. 5-11.

3. Индутный И.З., Костюкевич С.А., Стронский А.В., Шепелявый П.Е., Минько В.И. Лазерная литография на слоях As2S3 // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. -- 1993. -- Т. 25. -- С. 52-58.

4. Костюкевич С.А., Индутный И.З., Шепелявый П.Е. Лазерная запись рельефных микрост-руктур на слоях As40S40Se20 // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. -- 1999. -- Т. 1. -- № 2. -- С. 19-24.

5. Костюкевич С.О., Індутний І.З., Сопінський Н.В., Шепелявий П.Є. Дослідження процесів старіння неорганічних резистів на основі шарів As-S-Se // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. -- 2002. -- Т. 4. -- № 1. -- С. 3-8.

6. Пат. 2165637 РФ, МКИ G 03 H 1/18, G 02 B 5/32. Способ изготовления голографических дифракционных решеток / Венгер Е.Ф., Костюкевич С.А., Шепелявый П.Е., Гольцов Ю.Г. (Украи-на). -- Заявл. 17.11.1999; Опубл. 20.04.2001, Бюл. № 11.

7. Пат. (декларац.) 36209А України, МКИ G 03 H 1/18, G 02 B 5/32. Спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток / Венгер Є.Ф., Костюкевич С.О., Шепелявий П.Є., Гольцов Ю.Г. (Україна). -- Заявл. 17.11.1999; Опубл. 16.04.2001, Бюл. № 3.

8. Пат. 2165902 РФ, МКИ С 03 С 15/00, 23/00. Способ приготовления негативного селективного травителя для резистных слоев халькогенидного стекла As2S3 / Венгер Е.Ф., Костюкевич С.А., Шепелявый П.Е., Гольцов Ю.Г., Бородин Ю.А., Крючин А.А., Петров В.В. (Украина). --Заявл. 27.07.1999; Опубл. 27.04.2001, Бюл. № 12.

9. Пат. (декларац.) 34995А України, МКИ С 03 С 15/00, 23/00, G 03 C 1/76. Спосіб приготування негативного селективного травника для резистних шарів халькогенідного скла / Венгер Є.Ф., Костюкевич С.О., Шепелявий П.Є., Гольцов Ю.Г., Бородін Ю.О., Крючин А.А., Петров В.В. Україна). -- Заявл. 27.07.1999; Опубл. 15.03.2001, Бюл. № 2.

10. Пат. 2008285 РФ, МКИ С 03 С 15/00, 23/00. Раствор для негативного травления халько-генидных стекол / Индутный И.З., Костюкевич С.А., Шепелявый П.Е. (Украина) Заявл. 20.06.1991; Опубл. 28.02.1994, Бюл. № 4.

Размещено на Allbest.ru