New materials and deep UV laser in direct mastering processing

Titolo: New materials and deep UV laser in direct mastering processing (MUL-DIMA) Tipologia / Finanziamento: Pacchetto Integrato di Agevolazioni PIA-Innovazione Misura 2.1.a - Programma Operativo Nazionale (PON) Responsabile di progetto Alfredo Mazzulla Importo totale finanziamento (EUR): 3.300.000 Importo finanziamento per Unità Operativa (EUR): 454.000 Numero contratto: Prog. N. A15/1484/P Atto di conferimento: Tipologia: Protocollo Numero: 5633 Data: 31/07/2006 Dettagli : Atto del Responsabile CNR-INFM Altri partner italiani o stranieri: Dip. di Fisica Università della Calabria; MAGI DISC S.R.L. (già Magi Comunicazione S.r.l.) Periodo di attività: Dal: 20/03/2006 Al: 19/03/2008 Finalità del progetto: La tecnologia di mastering diretto, benché attualmente sembri la migliore sia dal punto di vista economico che ambientale, può essere migliorata ed eventualmente estesa ai nuovi supporti ad alta densità di cui si prevede una larga diffusione in tempi brevi. Gli obiettivi primari che ci si pone sono due - Migliorare la durata del master. - Ottimizzare il processo produttivo in termini di costi e tempi. Al fine di ottenere questi obiettivi saranno attivate le linee di ricerca di seguito indicate. Ricerca di un substrato alternativo a quello di nickel, che al momento è fornito da un produttore unico. Individuazione e studio di nuovi photoresist le cui proprietà permettano di eliminare passi del processo produttivo. Fra questi vi sono i cosiddetti photoresist negativi, che rispetto a quello attualmente utilizzato (positivo ad image reversal), non richiedono la cottura per l'inversione e l'esposizione UV integrale. Studi sull'introduzione di uno strato intermedio, fra substrato metallico e photoresist, al fine di migliorare la resa degli stamper. La presenza di uno strato intermedio opportuno (tipicamente di tipo polimerico, ceramico, metallico o ibrido) rende la superficie metallica più omogenea, migliorando il controllo della registrazione dei dati e inoltre minimizzando effetti indesiderati (onda stazionaria) presenti durante la scrittura laser. Infine saranno prese in considerazione altre tecniche di deposizione oltre lo spincoating: evaporazione, sputtering, spray, plasma polymerization, al fine di valutare il miglior metodo di applicazione dei materiali. Attività svolta: Il programma di ricerca e di sviluppo precompetitivo atteso dal progetto è suddiviso in sette attività eseguite, tranne parte della quinta e l'intera sesta, esclusivamente presso i laboratori Licryl. Tutte le fasi delle attività sono state completate entro le scadenze, e gli obiettivi previsti hanno trovato riscontro nei risultati. I prodotti sono riassunti nei punti seguenti: o Sono stati reperiti i materiali alternativi (prima attività); o Sono stati ottenuti i substrati idonei per gli stamper utilizzando i materiali individuati (seconda attività); o Sono state ottenute le strutture a rilievo, bumps (terza attività), aventi dimensioni e forme compatibili agli standard richiesti (quarta attività); o Sono stati prodotti gli stamper (quinta attività) e fatte le prove di replica (sesta attività); o È stato ottenuto complessivamente un miglioramento della densità di scrittura attraverso la riduzione delle dimensioni dei rilievi (settima attività). Gli studi avanzati effettuati sui materiali validi individuati nella prima attività hanno dimostrato nelle successive attività una buona compatibilità nella produzione degli stamper e, in prospettiva, la possibilità di essere sfruttati come supporti nei formati ad alta densità di informazione, come indicano i risultati della settima attività. Gli stamper ad alta densità potranno essere prodotti da una macchina di mastering dotata di laser a lunghezza d'onda di 375 oppure 405 nanometri e fornita di ottiche di focalizzazione con un alto valore di apertura numerica, eventualmente ad immersione in acqua. Risultati ottenuti: Dal punto di vista tecnico si è ottenuta la realizzazione di un substrato innovativo per la realizzazione degli stamper attraverso il sistema del mastering diretto. Tale substrato potrà costituire un supporto per la tecnologia ad alta densità. Sostanzialmente, per la produzione di stamper ad alta densità possono essere utilizzate macchine di mastering il cui sistema di focalizzazione adoperi obiettivi ad immersione in acqua, equipaggiate con laser di lunghezza d'onda compatibili con i photoresist di interesse (375nm e 405nm). Un ulteriore beneficio è l'incremento del know-how e del livello di specializzazione del personale. Dal punto di vista economico l'acquisizione di un sistema di mastering permette un oggettivo abbattimento dei costi di produzione delle repliche dovuti all'acquisizione degli stamper da ditte esterne, oltre alla possibilità di divenire fornitore di stamper. Inoltre, un sistema di mastering interno all'azienda garantisce la protezione dei contenuti e permette un'ottimale gestione dei tempi di produzione e di consegna delle repliche. La realizzazione dei supporti per la replicazione dei DVD con l'adozione del nuovo sistema di mastering consentirà alla Magi di mettere a punto, attraverso il programma di investimenti previsti dalla fase di industrializzazione dei risultati attualmente in corso di realizzazione, una linea di replica estremamente economica ed efficiente, che continuerà ad essere supportata da un'attività di ricerca e sviluppo svolta all'interno della stessa unità locale. Dal punto di vista della ricaduta di tali effetti sull'occupazione, la Magi prevede di poter rispettare le previsioni prospettate nel progetto originario concernenti le risorse umane da impiegare. Sia l'attività di ricerca in laboratorio sia i processi di lavorazione della macchina per il mastering diretto non prevedono l'utilizzo di sostanze inquinanti per l'ambiente o pericolose per gli addetti, con il conseguente miglioramento delle condizioni lavorative. I materiali impiegati sono quasi totalmente riutilizzati nelle fasi di lavorazione o ad ogni modo riciclabili. La tecnologia del sistema permette un minor consumo idrico ed elettrico rispetto alle altre. Infatti, i materiali fotosensibili impiegati fanno uso di sviluppatori e solventi a base di soluzioni alcaline acquose. Circa il 90% delle sostanze organiche contenute in questi materiali è separabile mediante tecniche di precipitazione per mezzo di un semplice aumento del pH (indice di acidità). Il liquido ottenuto è quindi filtrato e il suo pH è riportato a valori tali da rendere riciclabile l'acqua residua. In conclusione le lavorazioni hanno un basso impatto ambientale in quanto i materiali sono facilmente trattati e smaltiti.