越来越多的CD制造厂开始加入DVD生产行业，我们相信他们将会遇到同一个问题—水纹。显而易见解决光盘表面的水纹问题需要母盘与压片紧密配合。以前解决水纹问题的方法往往由注塑机制造商和塑料供应商提供。我们发现一个非常好的母盘有时也可能复制出满是水纹的子盘，这种现象使得许多压片工程师想许多办法在压片过程中解决水纹问题。但是我们也发现引起水纹的90%的因素能够通过调整母盘的生产工艺加以解决。
高密度光盘与传统的CD在母盘生产方面有许多不同，其不同点不仅仅在光路设计更加精细而且生产流程也略有不同。许多问题在CD产品中并不重要，但在DVD生产中就显得非常重要。例如，坑型扭曲和复制过程的损耗，对于传统的CD产品并不重要，但对DVD来说会造成信号失真和影响DVD的SYMMETRY值。DVD信息坑的斜度比CD的要陡，这样可以得到好的JITTER和低的BLER。为了减少SYMME? TRY的损耗和获取好的双折射，工程师倾向于提高DVD模具的温度。以复制DVD-RAM为例，为了精确的复制坑和槽，模具温度要达到135C，这时水纹极易出现。其原因是：复制过程的高模温不仅精确的复制了信息坑和槽，同时也复制了母盘表面的缺陷。
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水纹产生的原因
水纹看起来好象是在光盘有缺陷的地方化了妆，这些缺陷是由母盘上的缺陷引起的，也可能是注塑过程产生的。信息坑损坏和盘面表面缺陷会引起光的折射或沿某一方向的反射，其结果使得盘面看起来很“脏”。当这种类型的水纹用裸眼都能看见的时候，说明盘片上多处的信息坑已经被损坏。
盘面上有水纹，其BLER和JITTER相应也会高一些。水纹通常不会造成CD播放困难，但是严重的水纹对DVD来说就显得十分重要，因为它是DVD的一个严格的指标。下面是一些水纹产生的原因：
. 信息坑的斜度很陡
. 母盘上可见的缺陷
. 母盘表面残留了光刻胶和化学品
. 不合理的背面抛光
. 复制材料的收缩率
. 不平行的脱模
1 信息坑斜度过陡产生水纹
影响信息坑和槽形状的因素有很多，如刻录激光的波长，光路校准状态，光路设计，光刻胶的类型，嚗光功率和显影时间。假设所有因素都很稳定，随着显影时间的增长信息坑的斜度也随之变陡。当信息坑的斜度足够陡时，水纹就会出现--斜度越陡水纹越严重。母盘最小的拔模角度（不会出现水纹）可以由以下公式定义：
MPA=CA-MRA-SC-SSC
MPA：最小的不会出现水纹的拔模角
CA 模具的临界拔模角
MRA：基片模具的拔模角
SC：系统恒定常数
SSC：母盘的表面状态
CA是信息坑的几何尺寸和基片冷却的复合函数，它随着信息坑的高度、宽度以及冷却时间的变化而变化，信息坑越窄、越浅，CA的值越高。SC与注塑机和模具设计有关，差的注塑机和模具设计，其SC要高一些。SC的值由经验确定。SSC与母盘表面平整度、粗糙度有关。母盘的表面不平整，背面粗糙，SSC相应会高。
当每一个参数都固定以后，解决水纹问题的唯一方法是减少信息坑的斜度，也就是说增大拔模角。解决方法是减少显影时间。但是生产母盘的工程师倾向于增加一点显影时间，这样可以获得好的JITTER和HF信号。显影不足的信息坑其JITTER值较差，HF信号低和SYMMETRY高。尽管信息坑的拔模角度较大易脱模，但是在高速ROM驱动器存在读取困难。另外，BLER较普通情况要高。在减少显影时间增大拔模斜度时，为了保证信号的质量，必须改变目镜输入光的宽度，改变聚焦延迟值，改变光刻胶的烘烤状态和改变信号功率。
当每个参数都达到优化点时，问题就出在SYMMETRY上。改变EFM信号的频宽比或调整调制器的偏离电压不失为一个好方法。根据我们使用Nimbus UV LBR的经验，控制刻录功率，使得水纹的控制来得更加容易和有效。我们使用UV激光生产DVD和CD母盘，在控制水纹方面还没有遇到特别困难的地方。通常来讲不同类型的注塑机具有不同的特性。不同的复制系统，不同的信息坑斜度产生不同的水纹。根据我们的经验，一些注塑系统其母盘信息坑斜度可达70度不产生水纹。但是有些注塑机只能接受斜度小于45度的信息坑。我们认为差别源于基片分离工序，注塑模具工艺设计，模具是否平行出模。高温模具的分离工艺与低温模具的分离工艺有很大的差别。
尽管可以通过改变注塑工艺来减少水纹，但我们不建议通过改变复制工艺来消除水纹。因为这样将影响双折射率，变形，折射率和基片的动平衡，还会进一步影响到子盘的信号质量。此外如果CD-ROM的动平衡差会损伤CD-ROM驱动器的马达驱动轴，尤其在高速CD-ROM驱动器上播放时。36倍速驱动器的向心力是单倍速驱动器的1296倍。因此CD-ROM的注塑工艺较CD-AUDIO要严格。我们的观点：复制工程师尽力保持基片质量良好，使设备的处在正常状态。如果设备处在一个正常状态，只需适当更改模具分离工艺参数。将水纹的问题留给母盘来解决。
有时，工程师可能发现随着信息坑斜度的增大水纹消失了，其中的原因是盘片的每一部分都有水纹，这样一来失去了参照物，无法看到水纹。但是如果用AFM或SEM来分析，信息坑损伤的情况就一目了然。使用高倍测量设备，增加信息坑的第一级折射，降低零级反射，水纹可以被放得足够大。通常来说，信息坑的斜度大，宽度窄，平行脱模，基片脱模角度大，母盘表面平整，背面平滑，水纹少。
2 母盘表面缺陷
母盘表面的缺陷大多来自光刻胶喷涂工序，或使用化学方法沉积金属工序。如果将水喷到母盘表面上，此类污点极易看到。表面缺陷或污点，显现的形式有一定的差别。光刻胶有时会从玻璃母盘上剥落残留在母盘表面，或者在电铸过程中采用了不合适的工艺也会产生污点。避免光刻胶残留在母盘表面可采用以下方法：
. 使用干净且无缺陷的玻璃母盘
. 彻底清洗化学溶液的流动管道；使用正确的涂膜方式
. 修正喷嘴的位置
3 光刻胶或化学物质残留在母盘表面产生的水纹
在标准的母盘生产工艺中，经过UV激光嚗光和氢氧化钠清洗去除光刻胶。实践证明用化学方法很难彻底清除光刻胶和残留在母盘表面的化学物质。母盘上的残留物通常情况下不可见，但是经过高温模具复制，水纹就显现出来。在使用溅射镀镍的系统中，光刻胶与镍交联后变得十分坚固，极易产生水纹。如果使用化学浸镀方法的系统，相对问题很少。如果母盘表面残留了光刻胶会造成PC或PMMA极难从母盘上分离，其结果也会产生水纹。有时工程师会采用一些化学品去清除母盘上的光刻胶或化学物质，如双氧水，丙酮。但是此类方法仅能去除一部分，不能完全去除，当槽较浅时，用高温模具复制，此时的水纹更严重。这里有几个解决方案：
第一，等离子除尘法，在一个高真空环境下，氧离子与光刻胶或化学物质反应。这种方法在日本被广泛采用。
第二种方法：减小信息坑的斜度，以CD母盘为例，最大的无水纹信息坑的倾角（MPA），如用溅射的方法沉积第一层金属层较化学沉积镍的方法减少5度。因为光刻胶只能在湿润的状态下才能去处。我们还使用了一种方法-在母盘表面上溅射一层镍，也就是说在母盘表面再附着一层镍。这一层镍可以覆盖残留在母盘表面的光刻胶和化学物质，这样一来可以使母盘表面更加均匀。通过使用不同的沉积速度、基片的温度和沉积金属薄层的类型，可以提高表面的光滑度，增加母盘的MPA。
从我们生产DVD产品的过程中，我们发现这个方法既可以保护信息坑的形状又可以消除水纹。镀不同厚度的金属膜，可以降低基片与母盘之间的附着力。当MPA增加的时候，水纹会相应减少。对于高密度光盘而言这是非常重要的。因此针对高密度光盘，选择最优的信息坑斜度比传统的CD产品来得更重要。我们发现经过再次溅射以后的母盘的MPA要比只经过等离子清洗的MPA大。我们确信经过等离子清洗以后，再镀上第二层金属薄膜，可以减少PC与母盘之间的附着力，可以达到容易脱模的目的。这一点对将来的超密度光盘来说显得更重要。
4 不适当的背面抛光产生水纹
母盘的背面抛光与水纹也有关系。如果抛光以后母盘背面的粗糙度仍然很高，母盘与背面的接触面减少，热传递效率降低。此时水纹产生的原因是冷却不充分。要消除水纹，背面的粗糙度应小于0.5um，这一点对DVD母盘尤为重要。但是冷却效果降低也可能源于模具中的水结垢。因此，我们建议使用纯水作为冷却水。
5 复制过程的收缩率--产生水纹
收缩率高，产生水纹。不同的模具设计产生不同的水纹，但通常呈圆形。通常看到的是黑色圆带状，如果将一个透明的基片放在偏振光下观察，圆形带状收缩带呈黑色圆环沿半径由里向外。由收缩率高而产生的水纹，只能有复制系统解决。如果使用一个标准的机器，可以通过以下测量解决水纹问题：
. 提高模温
. 提高注塑冲程
. 提高注塑压力/速度
. 提高合模压力
. 降低初始夹持力
. 增大喷嘴
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未来的发展方向
随着光盘业的不断发展，对信息信号质量的要求越来越高，那么信息坑也越来越小，越来越陡，脱模势必更困难，水纹现象会更普遍。我们认为改善母盘表面的平整度，减少母盘与基片的附着力，可以使脱模更容易。另外增加母盘的硬度可以减少注塑过程信息坑的损伤。随着时间的推移，水纹产生的原因渐渐明了，标准的解决问题的方法也会总结出来。母盘设备制造商会集成新的生产工艺用以消除水纹。
在压片方面，平行脱模非常重要。建议在注塑机的气路上加装一个高压气缓冲器，这有助于增强模具的脱模能力。随着模具精度的提高，设备的恒定常数（SC）减小。我们认为开发新的注塑机的电子伺服系统是其未来发展方向。
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