Мастеринг

Мастеринг

Мастеринг — это промежуточный и очень важный этап технологии. Если провести аналогию с типографским делом, то премаcтеринг можно условно сравнить с вёрсткой, а мастеринг — с изготовлением фото-формы.
На этом этапе производится перенос отформатированной информации с виртуального образа мастер-диска (имиджа) на специальные стеклянный диск, называемый мастером. Впоследствии с этого мастера будет выращена никелевая матрица. Если продолжить аналогию с типографским делом, то матрица есть аналог печатной формы.

Мастерингом также называют и установку а точнее весь комплекс технологического оснащения в компании L-PRO, позволяющий произвести все вышеперечисленные операции.

Для простоты будем называть мастерингом роботизированный комплекс «SINGULUS MASTERING-CRYSTALLINE», а саму установку — станцией мастеринга.
Для изготовления мастера специалисты компании L-PRO используют пластину (мастергласс, masterglass) диаметром от 160 до 200 мм. Стекло применяют с плоскими, хорошо полированными поверхностями, с очень малым углом отклонения от параллельности.
Поверхность стекла моют и сушат в специальной машине, очень похожей на обыкновенную посудомоечную, по специальной программе с применением химических реагентов. Затем каждое стекло кладут в чистый контейнер, и в таком виде отправляют на станцию мастеринга, где робот-манипулятор кладёт её в стек (стеллаж). Попав в стек установки, стекло оказывается отделённым от внешнего мира. Это сделано для того, чтобы ни одна пылинка не попала на поверхность и не испортила красоту звучания музыки и кадр фильма.


Поэтому всё оборудование мастеринга расположено в помещениях компании L-PRO со специальной системой вентиляции и рециркуляции, с постоянной очисткой. Воздух забирается через отверстия внизу помещения, проходит через набор фильтров и подается в это же помещение сверху. Это и есть рециркуляция. Кроме того, некоторое количество воздуха берётся с улицы и через набор фильтров подаётся в это же помещение.

Таким образом, в помещении создаётся несколько повышенное давление, которое мешает пыли влететь через дверь, когда её открывает оператор.
К одежде оператора на заводе L-PRO тоже предъявляются определённые требования, не говоря об «одежде помещения». В качестве спецодежды наши сотрудники используют обычно халаты. Важно, чтобы они были из соответствующего материала. Хлопок, в данном случае, не подойдёт, так как он способствует распространению пыли. Нужна синтетика. Нельзя забывать и про головной убор.

Пол, стены и потолок должны быть изготовлены из материалов, не позволяющих накапливать пыль и не являющихся её источником. Раньше широко использовали мрамор, стекло, металл. Сейчас мы применяем полимерные материалы.

Станция мастеринга «SINGULUS MASTERING-CRYSTALLINE», как технологический комплекс, состоит из следующих основных блоков:

  • штабелер стёкол (стэк);
  • технологический блок промывки стёкол;
  • технологический блок нанесения фоторезиста;
  • технологический блок сушки фоторезиста;
  • рекордер (технологический блок записи имиджа на фоторезист стекла);
  • технологический блок проявки фоторезиста;
  • >металлизатор (технологический блок металлизации записанного мастера).

Мокрые процессы.
Стекло мыли, но для надёжности, перед началом рабочего цикла его ещё раз промывают деионизованной водой, так как в любой атмосфере существуют микробы, которые, быстро размножаясь, организуют колонии, а их геометрические размеры могут быть близки к размеру питов. В этом же боксе после промывки стекло сушат путём быстрого раскручивания на центрифуге. После этого стекло можно запускать в работу.

Как когда-то «первобытный» фотограф наносил на стеклянную пластинку фоточувствительный слой, на стеклянный диск наносится современный чувстви-тельный фоторезист с высокой разрешающей способностью. Фоторезист должен очень хорошо контактировать с поверхностью стекла, поэтому предварительно стекло ещё обрабатывают специальными растворами — адгезивами.
Толщина фоторезиста определяет глубину (или высоту) питов. Поэтому требования к слою фоторезиста очень высокие. Слой должен быть равномерным по толщине и находиться в пределах четверти длины волны считывающего лазера. Для этого используют специальную программу раскрутки центрифуги.

Теперь осталось подсушить фоторезист, и стекло готово к записи. Следует отметить, что сушка плёночного слоя фоторезиста является ответственным этапом. Сушка влияет и на толщину плёнки, и на процесс проявки, и на ряд других свойств плёнки фоторезиста. Климатические условия в рабочей камере установки должны поддерживаться очень точно, иначе все погрешности отразятся в дальнейшем на качестве матрицы.

Рекордер
Технологический бокс записи информации — рекордер — устройство использующее множество разных оптических эффектов. Его центральным звеном является лазер. Это, в сущности, светодиод, которых сейчас везде полно, начиная от индикаторов на PC и заканчивая фонариками. Работает он только в несколько ином режиме, и за счёт этого превращается в лазер.

Чаще всего в рекордерах для записи используют синий лазер с длиной волны 405 нм, а красный лазер — для юстировки оптической системы. Фокусировка луча — очень важный многоступенчатый процесс в юстировке. Она происходит перед каждым процессом записи заново. Более того, для CD и DVD требуется различный размер пятна (у них разные размеры питов). Луч лазера сфокусирован и отправляется на стартовую позицию.

Следует отметить, что современные установки устроены так, что оптическая скамья с лазером неподвижна. Более того сам луч тоже не перемещается по радиусу. Подвижным в этих системах является стол, на котором закреплено стекло. Стол не только вращается, но и перемещается перпендикулярно оси вращения.

Таким образом, на стекле пятно лазера рисует спираль с требуемым шагом (помним, что величина шага определяется форматом диска). Стол со стеклом вращается и перемещается по радиусу, лазер «включается-выключается» (на самом деле используют модулятор, который то пропускает свет, то не пропускает, а поведение его определяется подаваемым сигналом), В результате получается стекло с засвеченными полосками фоторезиста. Положение и длина этих полосок есть не что иное, как положение будущих питов, то есть геометрия информационного рельефа будущей никелевой матрицы.

Проявка фоторезиста
Мы получили стекло с засвеченным в нужных местах, а теперь эту фотопластину надо проявить. Проявка заключается в том, что стекло с фоторезистом поливают определённое время проявителем, затем промывают водой и сушат. В результате этой процедуры засвеченные лазером места превращаются в питы, то есть в ямы, плёнка фоторезиста, которая подверглась облучению лазером, растворяется проявителем и вымывается (в случае «положительного» фоторезиста у «отрицательного» — всё наоборот).

Понятно, что глубина пита зависит от толщины пленки фоторезиста, ширина — от размера пятна лазера, положение и длина — от скоростей вращения и поперечного перемещения стола и длительности импульсов включения и выключения лазера.

Металлизация
Нужную геометрию поверхности мы получили, но механические свойства оставляют желать лучшего. Отливать реплику с этого стекла, да ещё под давлением, и не одну штуку, а сотни тысяч — нельзя. Для этого лучше подойдёт металлическая пластинка (матрица). Будем решать задачу, как на неё перенести полученную геометрию рельефа без потерь и искажений.

Есть уже давно известный способ гальванопластики, широко применявшийся в производстве матриц для грампластинок. Но там нужен электрический контакт по всей поверхности. Для этого воспользуемся другим чудесным изобретением — магнетронным напылением. В вакуумной камере бокса металлизации происходит нанесением тонкой металлической (никелевой) плёнки на проявленную поверхность фоторезиста.

Для любознательных
Пояснения к процессу металлизации
Задача, которую ставит перед нами технологический процесс металлизации, сводится к следующему. Необходимо нанести токопроводящий материал на поверхность сложной геометрической формы.
Питы имеют ничтожно малые размеры, а плёнка должна точно повторить всю «геометрию, поверхности.
Электроформинг сейчас не применим, так как нет токопроводящей поверхности. Электроформингом можно будет воспользоваться только после нанесении тонкой металлической Плёнки, то есть после получении проводницей поверхности.
Среди известных методов нанесении тонких пленок в вакууме наиболее простым является метод термического испарении.
Суть этого метода сводится к следующему. В испаритель кладут испаряемый материал и вместе с поверхностью, на которую необходимо нанести пленку, помещают в вакуумную камеру. Из камеры откачивают воздух до давления 510′ мм рт. ст. и менее. Затем нагревают испаритель.

Meталл, находящийся в испарителе, начинает испаряться. Его атомы разлетаются в разные стороны и, попадая на подложку, образуют на ней плёнку. Как видно, то довольно простой процесс. Но наряду с преимуществами у него есть и недостатки. Этот процесс неудобно использовать для металлов с низким давлением паров (высокой температурой плавления).

Применение легкоплавких металлов в качестве промежуточного контакта несколько усложняет технологию классическогo мастеринга, но для технологии Firetrac применим.
Метод катодного напыления, при наличии преимущества перед испарением, обладает одним существенным недостатком — низкой скоростью напыления. Для ускорения процесса роста к имеющемуся электрическому полю добавляют магнитное поле.

При катодном напылении мы имеем катод с посаженной на него мишенью и анод — по сути, корпус вакуумной камеры. В камеру напускают рабочий газ (обычно аргон), а на катод подают напряжение порядка 1кВ. При появлении у поверхности катода электрона он разгоняется полем, в результате чего, при столкновении, ионизует атом рабочего газа.

Положительный ион рабочего газа, в свою очередь, благодаря наличию того же поля, получает при подлёте к катоду импульс, достаточный для того, чтобы выбить из мишени её атом. Второй электрон, образовавшийся в результате ударной ионизации атома рабочего газа, тоже участвует в процессе дальнейшей ионизации рабочего газа, и так далее, и так далее.

Как мы видим, получается лавинообразный процесс нарастания тока ионов рабочего газа, но всему есть предел. Так и здесь существуем некое состояние насыщения. В итоге мы получаем ток ионов рабочего газа, величина которого определяется поперечным сечением ионизации аргона, рабочим давлением аргона, напряжением, поданным на катод, и геометрией камеры напыления.

Ионный ток определяет скорость распыления мишени, а следовательно, и скорость роста плёнки. Для увеличения скорости роста, к имеющемуся электрическому полю добавляют магнитное поле. Оно увеличивает длину траектории электронов, превращая её в спираль и, следовательно, увеличивает вероятность ионизации.

Более того, вероятность ионизации рабочего газа возрастает именно у поверхности мишени на расстоянии, достаточном для того, чтобы ион рабочего газа получил от поля энергию для выбивания атома из мишени. Это и есть магнетронное напыление.

В отличие от катодного напыления, рабочее напряжение, подаваемое на катод, несколько ниже (порядка 500В), рабочее давление составляет порядка 10-3 мм рт. ст. Важно, чтобы рабочий газ в камере был чистым, без примесей кислорода влажность газа должна быть менее 0,012%). Для этого камеру предварительно откачивают до давления меньше 10-5 мм рт. ст. Для обеспечения такого вакуума используется турбомолекулярный насос. Эти насос неприхотлив и производителен.

Всё достаточно просто, по обыкновенным законам физики. Электромагнитное поле заставляет ионы рабочего газа (аргона) бомбить поверхность мишени из никеля. Атомы мишени разлетаются в разные стороны и оседают на поверхностях, преграждающих им путь, образуя при этом плотную тонкую плёнку. Одной из таких поверхностей в рабочей камере является поверхность стеклянного диска с фоторезистом. В результате этого получаем довольно прочное, но тонкое токо-проводящее покрытие из никеля. Оно точно копирует геометрию информационного рельефа фоторезиста. Это и есть мастер.

Металлическую плёнку толщиной в 100 нм и с «геометрией» информационного рельефа мы получили. Теперь будем наращивать прочный металл матрицы уже на другом участке технологии — электроформинге, но об этом читайте в другом разделе.