DE2319041A1

DE2319041A1 - Herstellung von informationsspeicherplatten

Info

Publication number: DE2319041A1
Application number: DE2319041A
Authority: DE
Inventors: David Isaac Harris; Robert Michael Mehalso
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-04-19
Filing date: 1973-04-14
Publication date: 1973-11-08
Also published as: CA982418A; US3795534A; JPS4918301A; NL7305461A; FR2180835B1; JPS5117881B2; GB1413246A; FR2180835A1

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · 4odd Düsseldorf so · Cecilienallee 7b · Telefon 43S7

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RCA Corporation, 30, Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Herstellung von Informationsspeicherplatten"

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Videoplatten, insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen gleichförmiger Rillen in der Oberfläche einer Metallplatte, bevor Videoinformationen aufgenommen werden.

Bei einem System zur Aufnahme und Wiedergabe von Videoinformationen werden letztere dadurch aufgezeichnet, daß die Platte mit einem Resist überzogen und der Resist in der spiralförmigen Rille selektiv der Einwirkung eines Abtast-Elektronenmikroskops ausgesetzt wird, das die aufzunehmenden Videosignale in Modulationsinformationen umwandelte Nach Belichten und Entwickeln des Resists wird die Videoinformation auf der Platte, in Form geometrischer Änderungen im Grund der spiralförmigen Rille gespeichert. Diese Platte wird dann mittels Metallplatterung kopiert und die Metallkopie dazu verwendet, um eine Vinyl-Scheibe nach aus der Schallplattenindustrie bekannten Methoden zu prägen oder zu pressen. Die Vinyl-Kopie wird sodann metallisiert, um die Oberfläche leitfähig zu machen, und mit einem Dielektrikum beschichtet. Die zur Wiedergabe verwendete Nadel wirkt als eine zweite Elektrode eines Kondensators, der die Kapazitätsveränderungen in der Rille erfaßt, die den aufgenommenen Videoinformationen entsprechen.

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Um.einwandfreie Bilder ohne Störgeräusche wiederzugeben, muß für eine gute und gleichförmige Passung zwischen 'der Nadel und der Rille gesorgt sein. Da die Rillendichte in der Größenordnung zwischen etwa 400 und 1600/cm liegt ist es ohne weiteres einzusehen, daß das Schneiden dieser Rillen einen Herstellungsschritt bedeutet, bei dem außerordentlich enge Toleranzen hinsichtlich Tiefe und Breite der Rillen eingehalten werden müssen. Wenn der Radius der Rille., zu klein ist, wird die Nadel die Rille nur an den äußeren Kanten berühren und der Signalgraben zu tief sein, so daß das Signal verzerrt wird. Wenn der Radius der Rille zu groß ist, berührt die Nadel nur das Rillenzentrum, wodurch das Signal ebenfalls verzerrt wird_o

In der Praxis stellt das Schneiden von Rillen mit gleichförmigem Radius ein ernstes Herstellungsproblem dar. Die Spiralrillen werden mittels scharfer Nadeln bestimmter Form in eine auf der Metallscheibe befindliche Lackschicht geschnitten. Während des Schneidvorgangs variiert die Form und Tiefe der mittels der Nadel geschnittenen Rille etwas, was darauf zurückzuführen ist, daß beispielsweise Vibrationen der Umgebung auf die Nadel übertragen werden, oder daß sich der für den Antrieb der Schneidnadel verwendete Strom ändert, oder daß sich die Schneidnadel aufgrund des Abriebs zwischen Nadel und Lacfcchdcht ungleichförmig abnutzt. Außerdem machen sich sämtliche Änderungen der Tiefe und/oder der Zusammensetzung der Lackschicht in Form und Tiefe der Rillen bemerkbar,,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem eine sehr schmale, spiralförmige Rille vorgegebener Tiefe und mit gleichförmigem Radius in einer Informationsspeicherplatte, insbesondere in einer Videoplatte hergestellt werden kann.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine in eine Metallplatte geschnittene, ungleichförmige Spiralrille mit einem Fotoresist beschichtet wird, und daß durch geeignete Wahl der Rotationsgeschwindigkeit der Platte und der Viskosität der Fotoresistlösung gleichförmige Rillen vorbestimmter Tiefe und Kontur gebildet werden.

Im Rahmen der Erfindung können Nickel-Master folgendermaßen hergestellt werden:

Eine aus einem Aluminiumrohling bestehende Grundplatte mit einer Dicke von ungefähr 13 mm und 35 cm Durchmesser wird zunächst maschinell bearbeitet, um eine flache Oberfläche zu erhalten. Eine Schutzschicht wird sodann auf die Aluminiumoberfläche gebracht, um ein chemisches Angreifen der Aluminiumgrundplatte vor dem Aufbringen einer Lackschicht auf die Platte zu verhindern. Danach wird eine gleichförmige, ungefähr 0,13 mm dicke Schicht eines für die beabsichtigte Aufnahme geeigneten Lackes auf die Plattenoberfläche gebracht. Nach dem Trocknen wird die Lackschicht maschinell geglättet, und zwar bis zu einer Unebenheitstoleranz innerhalb 0,005 mm, und eine spiralförmige Rille mittels eines Saphir-Schneidwerkzeuges in die Lackschicht geschnitten. Die Tiefe des Schnittes beträgt ungefähr 0,013 mm, wobei die Rillendichte im allgemeinen ungefähr zwischen 400 und 1600 Rillen pro Zentimeter liegt»

Danach wird die Oberfläche der Lackschicht mit einer Stanno-Chlorid-Lösung sensibilisiert und eine leitende Schicht, beispielsweise aus Silber, chemisch auf der Lackschicht niedergeschlagen. Auf die Silberschicht wird sodann eine Nickelschicht elektroplattiert bis zu einer Tiefe von ungefähr 0,25 mm, um eine Nickelkopie der Lackschicht herzustellen.

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Die Nickelkopie wird sodann auf eine zweite Aluminiumgrundplatte geklebt, die in ähnlicher Weise wie die erste Grundplatte vorbereitet wird. Die maschinell bearbeitete Oberfläche der zweiten Aluminiumplatte wird mit einem Epoxyd besprüht und sodann auf die elektroplattierte Nickelkopie gepreßt, um die Kopie mit der zweiten Aluminiumplatte zu verbinden. Sobald das Epoxyd teilweise ausgehärtet ist, wird die- mehrlagige Anordnung an der Berührungsfläche zwischen der Lackschicht auf der ersten Aluminiumscheibe und der chemisch niedergeschlagenen Silberschicht getrennt.

Die zweite Grundplatte enthält nunmehr Rillen, die die negativen Kopien der Original-Lackrillen darstellen. Die Silberschicht dieser Platte wird mit einer Kaliumdiehromat-Lösung passiviert und sodann eine zweite Nickelschicht, ungefähr 0,25 mm dick, auf den Silberüberzug elektroplattiert, so daß ein Nickel-Master ent-, steht, der nunmehr eine positive Kopie der ursprünglichen Lackrillen darstellt.

Mit Hilfe einer Epoxyd-Schicht wird sodann auf die den Rillen gegenüberliegende Seite des Nickel-Masters eine dritte Aluminiumplatte gepreßt, die in der gleichen Weise wie die erste und zweite Scheibe vorbereitet wurde. Sobald das Epoxyd teilweise ausgehärtet ist, wird dieser Aufbau so getrennt, daß der Nickel-Master von der Nickel-Kopie an der Fläche zwischen dem Nickel-Master und dem passivierten Silberüberzug getrennt wird.

Der Nickel-Aufnahmemaster hat auf seiner Oberfläche positive Rillen und kann nunmehr als Master zur Aufnahme von Videoinformationen verwendet werden. Diese Platte besitzt spiralförmige Rillen ungleichförmiger Kontur und Radien.

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Erfindungsgemäß wird diese Platte nun auf einem mit variabler Geschwindigkeit zu betreibenden Plattenteller befestigt und eine Fotoresistlösung in bekannter Weise auf die mit den Rillen versehene Oberfläche der Platte gegeben. Fahrend der Fotoresist aufgebracht wird, wird die Platte schnell mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 100 bis ungefähr 2000 U/min, vorzugsweise zwischen ungefähr 100 und 300 U/min, gedreht. Die Zentrifugalkräfte, die durch diese Drehung entstehen, bewirken, daß überschüssiger Fotoresist von der Plattenoberflache entfernt wird. Die Menge an auf der Oberfläche und in den Rillen der Platte verbleibendem Fotoresist hängt von der Viskosität der Fotoresistlösung und der Drehgeschwindigkeit der Platte ab_o .

Sobald der überschüssige Fotoresist entfernt worden ist, was im allgemeinen je nach Rotationsgeschwindigkeit bis zu ungefähr 1 Minute dauert, wird der Plattenteller auf ungefähr 2 bis 10 U/min, abgebremst, bis die Fotoresistschicht getrocknet ist, was im allgemeinen ungefähr 10 bis 30 Minuten langer dauert.

Dieser Zweistufenprozeß ist für die Bildung gleichförmiger, flacher Rillen in der Platte wesentlich. Sobald die Platte mit konstant hoher Geschwindigkeit rotiert, überzieht der Fotoresist die Wände der Rille in gleichförmiger Dicke, wobei exakt der ungleichförmigen, ursprünglich geschnittenen Kontur gefolgt wird. Sofern die Platte mit konstanter niedriger Geschwindigkeit rotiert, verbleibt zuviel Fotoresist auf der Platte, so daß die Rillen gefüllt werden. Durch geeignete Wahl und Veränderung der Viskosität des Fotoresist und der Rotationsgeschwindigkeit der Platte während des Aufbringens und Trocknens des Fotoresists überzieht dieser die Wände der spiralförmigen Rille uneben bzw. ungleichmäßig, bil-

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det jedoch eine Rille mit gleichförmigem Profil, die für Videοaufnahmen geeignet ist.

Die im Rahmen der Erfindung geeigneten Fotoresiste sind bekanntj verschiedene Fotoresistlösungen sind kommerziell erhältliche Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Viskosität und Feststoffgehalte und können entweder positiv oder negativ sein» Die Viskosität und der Feststoffgehalt der Lösung können weiterhin in jeder gewünschten Weise geändert werden^ beispielsweise durch Verdünnen mit konventionellen_s dem Fachmann bekannten Verdünnungsmitteln. Für die Erfindung geeignete Fotoresiste besitzen eine Viskosität von ungefähr 0_g1 bis 200 cps_s vorzugsweise von 1" bis 10 cps.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert* jedoch sei betont^ daß sie nicht auf die darin beschriebenen Einzelheiten beschränkt ist„

Beispiel I

Teil Ao Eine Aluminiumplatte (A) mit einem Durchmesser von ungefähr 35 cm und einer spiralförmigen Rille (ungefähr 400 Rillen pro Zentimeter)_s mit einer Nadel mit einem 60°-¥inkel bis auf eine Tiefe von ungefähr 6 g. 4 Mikron geschnitten^ wurde auf einen mit variabler Geschwindigkeit zu betreibenden Plattenteller montiert und mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 300 U/min₀gedreht,, während eine Fotoresistlösung in überreichlicher Menge aufgebracht wurde, die 19»5 Gew_o-% Feststoffe enthielt und eine Viskosität von 4_S5 bis 4_S6 eps sowie ein spezifisches Gewicht von 1_s0 bis 1_s01 besaßο Die Rotation wurde eine Minute lang bei 300 U/min_o durchgeführt und dann auf ungefähr 5 U/min_o verringert^ welche Geschwindigkeit ungefähr 30 Minuten beibehalten wurde₀

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Teil B.'Der gleiche Fotoresist wurde in gleicher Weise auf eine ähnliche Platte (B) aufgebracht, jedoch mit dem Unterschied, daß die Rotation von 300 U/min. 30 Minuten lang aufrechterhalten wurde.

Teil G. Der Rillenradius wurde sodann an verschiedenen Stellen der Scheiben mittels mikrophotographischer Aufnahmen gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben, wobei die "radiale Meßstelle'" vom Zentrum der Platten aus festgelegt wurde„ Die sich ergebenden Vergleichswerte der beiden Platten sind mit "A" und "B" bezeichnet.

Tabelle

Radiale Meßstelle (inch)	Umfangsmeß- stelle	Rillenradius (Mikron) A B	6
3 1/8	0°	7	8
4 1/2	0°	7	6
5 1/2	0°	7	7
4 1/2	90°	7	6
4 1/2	180°	7	7
4 1/2	270°	7

Die vorstehenden Meßergebnisse zeigen, daß der Rillenradius der Platte A völlig gleichförmig war, während der der in herkömmlicher Weise hergestellten Platte dies nicht war.

Beispiel II

In diesem Fall wurde der Versuch in gleicher Weise wie beim Beispiel I durchgeführt, mit dem Unterschied, daß

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eine Platte mit einer Spiralrille einer Rillendichte von i6OO/cm, die mit einer einen Winkel von 120° aufweisenden Nadel Ms zu einer Tiefe von 1,1 Mikron geschnitten war, verwendet wurde. Der Fotoresist war mit einem Verdünnungsmittel im Verhältnis von 2 : 1 Volumenteile verdünnt worden. Die Platte wurde 30 Sekunden lang bei 100 U/min, und dann 30 Minuten lang bei 5 U/min, rotiert.

Die an verschiedenen Punkten der beschichteten Platten wie im Beispiel I vorgenommenen Messungen ergaben, daß die Rillen einen gleichförmigen Radius von 7,6 Mikron aufwiesen.

Beispiel III

Hierbei wurde entsprechend dem Beispiel II vorgegangen, mit der Ausnahme, daß die Rillen mit einer einen Winkel von 90° aufweisenden Nadel bis zu einer Tiefe von 2,5 Mikron geschnitten wurden. Die hergestellte Platte wies Rillen mit einem gleichförmigen Radius von 5,8 Mikron auf. .

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Claims

RCA Corporation, 30, Rockefeller Plaza, New York, N.Y₀ 10020 (V.St.A;)

Patentansprüche;

Verfahren zum Herstellen von Rillen mit gleichförmigem Radius in einer insbesondere zur Aufnahme von Videoinformationen geeigneten Platte:, , die Rillen mit ungleichförmigem Radius und ungleichförmiger Tiefe besitzt, dadurch gekennzeichnet , daß auf die gerillte Oberfläche eine Überdosis eines Fotoresists aufgebracht wird, der eine Viskosität von ungefähr 0,1 bis ungefähr 200 cps besitzt, während die Scheibe bei einer Geschwindigkeit von ungefähr bis.ungefähr 200 U/min, solange rotiert wird, bis der überschüssige Fotoresist entfernt ist, daß sodann die Rotation der Platte auf eine Geschwindigkeit von unge-r fähr 2 bis 10 U/min, reduziert und bei· dieser Geschwindigkeit solange fortgeführt wird, bis der Fotoresist getrocknet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rillen durch eine Spiralrille gebildet werden und soweit voneinander entfernt liegen, daß sich ungefähr 400 bis 1600 Rillen pro Zentimeter auf der Plattenoberfläche befinden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Viskosität des Fotoresists ungefähr 1 bis ungefähr 10 cps beträgt. .

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Platte bis zu einer Minute lang mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 100"bis 300 U/min, und danach ungefähr 10 bis 30 Minuten lang bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 2 bis 10 U/min, rotiert wird.

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