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前製準備母版以供縮短複製時間
如要使複製時間縮短成為可能,就必須要有不會因複製時間短造成複製漏失的母版,因為透明片在射出後脫膜過程的PC料收縮率會依複製時間長短而相異。控制母版上記錄坑的幾何形狀可以藉由光阻劑塗佈及刻版雷射光束調整,以3.4秒的複製時間為例,改變光阻劑旋轉塗佈的轉速由700rpm降低到600rpm,光阻劑厚度將會由160nm改變到180nm。由於這項的改變,可以維持PP值在複製後仍保持5%以內。
為了要彌補透明片的收縮率造成之記錄坑徑向與切線向形變,我們改變了刻版雷射燒寫點的尺寸,這倒是較為容易,在刻版機上有個機械式的NA Stop,改變其上的針孔尺寸即能達此目的。以縮短複製的時間為例子,使用調整原為0.5NA的針孔成為卵形0.4´ 0.45NA,卵形之NA可用來調整對稱性與干擾。同時,使用變形後的NA可以使燒寫點的能量分布不同,這使得控制記錄坑的徑向與切線向斜率變得容易。當刻版機有電子式對稱性控制器時,採用圓形燒寫點則可能可以製做出短複製時間用的母版。
如果刻版機沒有機械式調整的NA,則可以利用雷射光束的展開器來控制展開比,因為這樣會改變物鏡的填充因子,藉以調整光點尺寸。因此,這樣的光點其對稱中心將比具有機械式可調整機型來的不好。無論如何,當記錄坑斜率小時,高斯光束(常態且較穩定的雷射光束)有助於控制碟片水紋缺陷。
當系統的對稱性是以電子式補償系統時,那就更需要改變刻版雷射燒寫點的尺寸,唯有如此改變才可以讓又細又窄的記錄坑之高場頻率不會降低SNR播放、解碼與伺服循環的控制。從我們的經驗來看,我們發現記錄坑的HHFW如在600nm左右,碟片在一般市售的碟機都能夠被播放,這當然是以最佳化光點尺寸作為其基本的指標,如果HHFW降低到450nm時,有些碟機將發生尋軌困難與不能回播的情形。
縮短複製時間的其他困難尚包括複製過程透明片的水紋與Jitter值,水紋的出現通常與伴隨著Jitter值變高,這樣的缺陷是由於母版上的記錄坑邊緣過於尖銳與表面粗糙,透明片脫膜困難所造成。眾所周知,Jitter質變高使得此碟片在播放時呈現不穩定,如果要消除,就是要有平坦度較高、記錄坑壁斜率適當的母版。在我們的經驗裡,利用曝光不足及過度顯影可以有效的控制上述條件,例如以秒的顯影時間取代原來的20秒,記錄坑壁的斜率由45° 降為40° ,此斜率可以很容易藉由多段顯影、降低曝光功率與雷射光束外形來達到控制目的。除了上述因素,在玻璃基版的前製作業中不同的光阻劑以及烘烤條件也會做出性質不同的母版,但是以顯影時間為最主要的控制變因,它的影響往往覆蓋其他影響因素之效果。
後烘烤製程我們並不建議採用它來作為控制記錄坑幾何形狀的製程,因為光阻劑與化學殘留劑會於烘烤時產生的強大機械鍵結力與後來的鎳層結合緊密,導致母版生成後表面缺陷。
電鑄成形與拋光
這兩個程序與母版得平整度有絕對的關係,母版的厚度誤差必須控制到2μm以內,以其防止厚度不均產生的殘留應力。同時,母版的背面儘可能要平坦,如果沒有平坦,在複製過程時射出機對模具加熱的傳導能力變差導致均勻性不佳,水紋或其他缺陷便會相對產生。
正常來說,電鑄一片母版大約需要1小時15分鐘,母版的硬度大概是HV180~200(維克氏硬度計指標),但這樣的母版並不足以好到供縮短複製時間製程使用,同時,要讓母版夠堅硬、耐久,熱傳效率要好,就必須使母板材質的密度越接近100%,如此,母版的硬度必須要增大(硬度更高意味材料變得更緻密化),基本上的做法便是降低電鑄的電流密度以求得,但卻伴隨著電鑄時間的拖長,然而及使用此法,也無法有效的改善殘留應力之問題。
為了徹底解決問題,我們必須加入某些特別的添加劑以提升硬度以及降低殘留應力,當加入這些添加劑後,可以同樣是1小時30分的電鑄時間卻可以得到硬度達HV 350的母版,添加劑A用來在使母版於低電流密度電鑄時仍保有高硬度;添加劑B則是相反的在高電流密度電鑄過程提高材料硬度的,添加劑調整到一種適合的比例時,可以獲得狀況最好的母版。
母版背拋是另一個重要的關鍵,好而恰當的背拋能夠提高母版與鏡面的接觸性以提高熱傳導率。我們改用溼式背拋取代原有的乾式背拋。母版被固定在拋光機的頭部前後移動,拋光盤則以旋轉方式背拋,以去離子水加入帶走被拋光後的鎳顆粒與雜物。背拋的時間大概要花45min才能得到平均粗糙度達0.03μm、最大粗糙度低於0.4μm;如以乾式背拋,則僅能得到平均粗糙度達0.07μm、最大粗糙度低於1μm。我們並不推薦使用拋光研磨粉末,因為這些粉末有可能跑到母版上面,導致母版對稱性值。拋光完成後,母版只要衝孔即完成製母版製程。(註:本文中並未提及衝孔對母版性質的重要性,最主要的影響是在於ECC值)
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