專利名稱：光盤原盤曝光裝置和光盤原盤曝光方法以及針孔機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光盤原盤曝光裝置(exposure apparatus of an optical diskmaster)，尤其涉及使用偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的光盤原盤曝光裝置。
背景技術(shù)：
圖2示出傳統(tǒng)的光盤原盤曝光裝置的例子。在圖2中標號201標記激光源，202標記消除激光的低頻噪聲或完成功率控制的EO調(diào)制器，203標記使用信息信號完成調(diào)制的AO調(diào)制器，204標記將激光束聚焦到AO調(diào)制器的晶體中的透鏡系統(tǒng)，205標記EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，206標記聚焦激光束并將其放大到所需的激光直徑的光束擴展器，207標記偏振光束分離器(PBS)，208標記1/4波長板，209標記將激光束聚焦到抗蝕原盤(resist master)的光學(xué)頭，210標記轉(zhuǎn)動抗蝕原盤的轉(zhuǎn)盤，211標記鑒視從抗蝕原盤反射的激光束的CCD攝象機，212標記將激光束聚焦到CCD攝象機的透鏡。
從激光源201輸出的激光束進入稱為“噪聲消耗器”的EO調(diào)制器202，以減少輸入到EO調(diào)制器202的激光噪聲并將激光束調(diào)節(jié)到所需的強度。通過噪聲消耗器的激光束進入AO調(diào)制器203，后者使用信息信號完成強度調(diào)制。因為AO調(diào)制器203的調(diào)制速度取決于在晶體中的光束直徑，光束的聚焦的程度越大，調(diào)制變得越快，透鏡系統(tǒng)204安排得在AO調(diào)制器203的晶體中產(chǎn)生聚焦。從AO調(diào)制器203輸出的主要折射光輸入到EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器205，后者完成偏轉(zhuǎn)調(diào)制。從偏轉(zhuǎn)調(diào)制器205輸出的激光束由光束擴展器206放大光束直徑，然后由光學(xué)頭209聚焦到抗蝕原盤，以曝光及記錄信息信號。

發(fā)明內(nèi)容
通過如AO調(diào)制器和EO調(diào)制器那樣的光學(xué)單元的激光束在不小的程度上受波陣而變動的影響，其光束剖面以理想的高斯分布的形式變形。為了消除通過光學(xué)單元的激光束的波陣面的變動通常使用針孔形成光束。這是一個方法，通過光學(xué)單元并在不小程度上受波陣面變動影響的激光束被透鏡系統(tǒng)聚焦，與光束有幾乎相同的直徑的針孔設(shè)置在被聚焦激光束的焦點位置，由于波陣面變動未被聚焦和分布在激光束直徑之外的擾動分量被除去，單純地放出具有強的光束強度的中心區(qū)域，從而消除了波陣面變動的影響。
為了盡可能多地消除波陣面變動，將針孔放在光學(xué)頭前的最后級有效地消除激光束在通過所有光學(xué)單元后累積起來的波陣面變動。然而，在如圖2所示使用偏轉(zhuǎn)調(diào)制器205的光盤原盤曝光裝置的情況，如果針孔放在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器205之后如光束擴展器206的一對透鏡之間那樣的位置，當(dāng)激光束偏轉(zhuǎn)時該激光束將被針孔檔住，使得激光束受到強度調(diào)制，這就不能使用針孔形成光束。
考慮到上述傳統(tǒng)的問題，本發(fā)明的目的是減少從光盤原盤曝光裝置的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器輸出的光的波陣面變動，并改善通過物鏡的激光束的聚焦性能。
本發(fā)明第1發(fā)明的光盤原盤曝光裝置，具有激光源，用于偏轉(zhuǎn)從所述激光源的激光束得到的記錄激光束的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，和將所述記錄激光束聚焦的光盤原盤上的物鏡，包括設(shè)置在所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器和所述物鏡之間的透鏡系統(tǒng)，具有用于聚焦從所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器發(fā)射的所述激光束的第一透鏡和用于調(diào)節(jié)所述聚焦的激光束到所需光束直徑的第二透鏡，以及設(shè)置在所述透鏡系統(tǒng)的實際焦點位置的槽，在實質(zhì)上垂直于所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的偏轉(zhuǎn)方向的方向上以預(yù)定的寬度限止孔徑。
本發(fā)明第2發(fā)明的光盤原盤曝光裝置，具有激光源，用于偏轉(zhuǎn)從所述激光源的激光束獲得的記錄激光束的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，和用于將所述記錄激光束聚焦到光盤原盤上的物鏡，包括設(shè)置在所述激光源和所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之間的第一透鏡系統(tǒng)，具有用于聚焦所述激光束的第一透鏡和用于調(diào)節(jié)所述聚焦的激光束到所需光束直徑的第二透鏡，以及設(shè)置在所述第一透鏡系統(tǒng)的實際焦點位置的針孔，設(shè)置在所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器和所述物鏡之間的第二透鏡系統(tǒng)，具有用于聚焦從所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器發(fā)射的激光束的第三透鏡和用于調(diào)節(jié)所述聚焦的激光束到所需的光束直徑的第四透鏡，以及設(shè)置在所述第二透鏡系統(tǒng)的實際焦點位置的槽，在實質(zhì)上垂直于所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的偏轉(zhuǎn)方向的方向上以預(yù)定的寬度限止孔徑。
本發(fā)明第3發(fā)明的光盤原盤曝光裝置，是在本發(fā)明第1或2所述的發(fā)明中，所述激光源的波長為270nm或更小。
本發(fā)明第4發(fā)明的光盤原盤曝光裝置，是在本發(fā)明第2所述的發(fā)明中，所述針孔的直徑是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波長，f是用于聚焦所述激光束的透鏡的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透鏡的光束的半徑。
本發(fā)明第5發(fā)明的光盤原盤曝光裝置，是在本發(fā)明第1或2所述的發(fā)明中，所述針孔的直徑是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波長，f是用于聚焦所述激光束的透鏡的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透鏡的光束的半徑。
如上所述，例如本發(fā)明可以對光盤原盤曝光裝置采取一種結(jié)構(gòu)，它在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器前使用帶有光束成形針孔的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，從而消除了在激光束輸入到偏轉(zhuǎn)調(diào)制器前累積的激光束的波陣面變動，減少了從偏轉(zhuǎn)調(diào)制器輸出的光的波陣面變動，并改善了激光束在通過物鏡之后的聚焦性能。


圖1示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的實施例1。
圖2示出傳統(tǒng)的光盤原盤曝光裝置的例子。
圖3示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的實施例2。
圖4示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的實施例3。
圖5示出在通過光學(xué)單元以后的畸變量。
圖6示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的實施例4。
圖7示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的實施例5。
圖8示出針孔直徑和畸變量之間的關(guān)系。
圖9示出槽口寬度和畸變量之間的關(guān)系。
圖10是在本發(fā)明的實施例5中使用的液晶板的概示圖。
圖11A示出由平行的平板形成的小的波陣面變動的干涉圖案，和圖11B示出由平行的平板形成的波陣面變動的干涉圖案。
符號說明101 激光源102 EO調(diào)制器103 AO調(diào)制器104 透鏡系統(tǒng)105 針孔106 透鏡系統(tǒng)107 EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器108 光束擴展器109 偏振光束分離器110 1/4波長板111 光學(xué)頭112 轉(zhuǎn)盤113 CCD攝象機114 透鏡201 激光源202 EO調(diào)制器203 AO調(diào)制器204 透鏡系統(tǒng)205 EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器206 透鏡系統(tǒng)207 偏振光束分離器208 1/4波長板209 光學(xué)頭210 轉(zhuǎn)盤211 CCD攝象機212 透鏡301 激光源
302 EO調(diào)制器303 AO調(diào)制器304 透鏡系統(tǒng)305 EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器306 光束擴展器307 槽308 偏振光束分離器309 1/4波長板310 光頭311 轉(zhuǎn)盤312 CCD攝象機313 透鏡401 激光源402 EO調(diào)制器403 AO調(diào)制器404 透鏡系統(tǒng)405 針孔406 透鏡系統(tǒng)407 EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器408 光束擴展器409 槽410 偏振光束分離器411 1/4波長板412 光學(xué)頭413 轉(zhuǎn)盤414 CCD攝象機415 透鏡601 激光源602 EO調(diào)制器603 AO調(diào)制器604 透鏡系統(tǒng)
605 EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器606 光束擴展器607 針孔608 壓電單元609 偏轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生器610 偏振光束分離器611 1/4波長板612 光學(xué)頭613 轉(zhuǎn)盤614 CCD攝象機615 透鏡701 激光源702 EO調(diào)制器703 AO調(diào)制器704 透鏡系統(tǒng)705 液晶板706 EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器707 光束擴展器708 平行平板709 光電探測器710 操作線路711 偏振光束分離器712 1/4波長板713 光學(xué)頭714 轉(zhuǎn)盤715 CCD攝象機716 透鏡1001 分解的液晶板外周邊1002 分解的液晶板的中間周邊1003 分解的液晶板的內(nèi)部圓周1101 由光電探測器檢測的激光束
1102 干涉圖案1103 由光電探測器檢測的激光束1104 干涉圖案具體實施方式
本發(fā)明的實施例將在下面解釋[實施例1]圖1示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的例子。在圖1中，標號101標記用作激光源波長為248nm的氬離子激光器，102是消除激光的低頻噪聲并實現(xiàn)功率控制的EO調(diào)制器，103是使用信息信號完成調(diào)制的AO調(diào)制器，104是透鏡系統(tǒng)，它將激光束聚焦到AO調(diào)制器的晶體上，105是針孔，106是透鏡系統(tǒng)，它將激光束聚焦到針孔105并將輸出激光束整形成平行光束，107是EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，108是光束擴展器，它將激光束放大到所需的光束直徑，109是偏振光束分離器(PBS)，110是1/4波長板，111是光學(xué)頭，它將激光束聚焦到抗蝕原盤，112是轉(zhuǎn)動抗蝕原盤的轉(zhuǎn)盤，113是監(jiān)視從抗蝕原盤反射的激光束的CCD攝象機，114是將激光束聚焦到CCD攝象機的透鏡。
而且，透鏡系統(tǒng)106包括靠近激光源101用于聚焦的第一透鏡106a和靠近EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器107用于獲得預(yù)定的光束直徑的第二透鏡106B。在上述結(jié)構(gòu)中，激光源101對應(yīng)本發(fā)明的激光源，EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器107對應(yīng)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，透鏡系統(tǒng)106對應(yīng)本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)，第一透鏡106a對應(yīng)本發(fā)明的第一透鏡，第二透鏡對應(yīng)本發(fā)明的第二透鏡，針孔105對應(yīng)本發(fā)明的針孔，以及光學(xué)頭對應(yīng)本發(fā)明的物鏡。
從激光源101輸出的激光束進入稱為“噪聲消耗器”的EO調(diào)制器102，并將激光束調(diào)節(jié)到所需的強度。通過噪聲消耗器的激光束進入AO調(diào)制器103，后者使用信息信號完成強度調(diào)制。AO調(diào)制器103的調(diào)制速度取決于在晶體中光束的直徑，且當(dāng)光束聚焦程度增加時得到更快的調(diào)制，因而設(shè)置透鏡系統(tǒng)104產(chǎn)生在AO調(diào)制器103的晶體中的聚焦。從AO調(diào)制器103輸出的主要衍射光進入EO調(diào)制器107，后者完成偏轉(zhuǎn)調(diào)制。此外，從偏轉(zhuǎn)調(diào)制器107輸出的激光束由光束擴展器108放大其光束直徑，然后由光學(xué)頭111聚焦到抗蝕原盤并曝光/記錄信息信號。
通過如AO調(diào)制器和EO調(diào)制器那樣的光學(xué)單元的激光束接收波陣面變動，且它的光束剖面以理想的高斯分布的形式變形。通常一個透鏡在它的畸變量是30mλ或更多時降低了其聚焦性能。在波長為351nm時對從光學(xué)單元接收到的畸變的調(diào)查示出，畸變分量約為10mλ。對于351nm的波長，此畸變分量約為8nm。何定當(dāng)光通過光學(xué)單元時接收到的波陣面變動對于各個波長幾乎相同，能計算畸變分量隨波長的變化。圖5示出畸變分量隨波長的變化。當(dāng)波長短于270nm時畸變分量變成接近270nm波長的30mλ，這對物鏡的聚焦性能有大的影響。
因此，此實施例使用針孔完成光束成形以消除通過光學(xué)單元的激光束的波陣面變動。在方法中受波陣面變動影響的激光束被透鏡系統(tǒng)的透鏡聚焦，在激光束的焦點位置設(shè)置直徑與在那里的光束直徑幾乎相同的針孔，因而由于波陣面變動以及分布在激光束直徑以外的干擾分量在通過透鏡以獲得預(yù)定光束直徑以前被消除了，只放出高光束強度的中心區(qū)域，波陣面變動被消除了。此時，最好針孔的形狀實際上是理想的圓且它的內(nèi)圓圈光滑。
為了盡可能多地消除波陣面變動，將針孔放在光學(xué)頭前的最后級是有效的。然而，在如實施例1中所示使用偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的曝光裝置的情況，激光束被偏轉(zhuǎn)周而針孔不能放在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器107之后。因而，如透鏡系統(tǒng)106所示，同樣放大倍數(shù)的平凸透鏡，如勞一透鏡106a和第二透鏡106b，設(shè)置在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之前，而針孔設(shè)置在透鏡系統(tǒng)106的焦點位置，即在第一透鏡106a的焦點位置。此結(jié)構(gòu)使得可能消除在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器107前累積的波陣面變動。
被用于將激光束聚焦到針孔105的透鏡系統(tǒng)106聚焦的光束的焦點位置處的光束半徑給定為λ·f/(π·w)，其中λ是激光束的波長，f是透鏡的焦距，w是入射到透鏡上的光束的半徑。因此，針孔直徑dw被改變以決定激光束的畸變分量。圖8示出結(jié)果。水平軸示出相對于在透鏡焦點位置處光束半徑w的針孔直徑dw的大小。當(dāng)針孔的直徑近似或小于在透鏡系統(tǒng)106的焦點位置光束半徑的2.5倍時，畸變分量是30mλ或更小。
更具體地，假設(shè)激光波長是在270nm等級，從第一透鏡106a到焦距位置的透鏡焦距是在40mm等級，當(dāng)光束直徑(zw)在焦點位置處8μm時，針孔直徑設(shè)置成近似于10μm。針孔直徑的一個具體例子是設(shè)成10μm到30μm，且光束在焦點位置處的直徑根據(jù)上述公式調(diào)節(jié)到此范圍。
此外，有關(guān)使用針孔光束直徑的聚焦性能，進行下述試驗。
在覆蓋敷層的玻璃上一個記錄點被曝光/記錄。根據(jù)被記錄的記錄點的形狀計算由物鏡聚焦的激光束的光束直徑。當(dāng)激光波長為270nm且物鏡的NA為0.9時，傳統(tǒng)例子的光束直徑是0.33μm，而如在實施例1將針孔放在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器前完成光束成形的情況，得到的結(jié)果約為0.3μm的值。即，與不同光束成形的情況比較，可以肯定聚焦性能已經(jīng)改善約10％。
此外實施例1使中EO調(diào)制器和AO調(diào)制器，但是在不管調(diào)制器組合的其他組合情況也能得到類似的效果。
圖3示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的一個例子。在圖3中，標號301標記作為光源的波長為248nm的氬離子激光器，302標記EO調(diào)制器，它消除激光的低頻噪聲并實現(xiàn)功率控制，303標記AO調(diào)制器，它使用信息信號完成調(diào)制，304標記透鏡系統(tǒng)，它將激光束聚焦到AO調(diào)制器的晶體上，305標記EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，306標記光束擴展器，它將激光束放大則所需的光束直徑，307標記一個槽，它用預(yù)定的寬度并在實質(zhì)上垂直于所述EO調(diào)制器305的偏轉(zhuǎn)方向的方向上限止孔徑，308標記偏振光束分離器(PBS)，309標記1/4波長板，310標記將激光束聚焦到抗蝕原盤的光學(xué)頭，311標記轉(zhuǎn)動抗蝕原盤的轉(zhuǎn)盤，312標記鑒視從抗蝕原盤反射的激光束的CCD攝象機，313標記將激光束聚焦到CCD攝象機的透鏡。
此外，光束擴展器306具有靠近EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器305用于聚焦的第一透鏡306a和靠近光學(xué)頭310用于得到預(yù)定光束直徑的第二透鏡。在上述結(jié)構(gòu)中，激光源301對應(yīng)本發(fā)明的激光源，EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器305對應(yīng)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，光束擴展器306對應(yīng)本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)，第一透鏡306a對應(yīng)本發(fā)明的第一透鏡，第二透鏡306b對應(yīng)本發(fā)明的第二透鏡，槽307對應(yīng)本發(fā)明的槽，光學(xué)頭310對應(yīng)本發(fā)明的物鏡。
從激光源301輸出的激光束進入稱為“噪聲消耗器”的EO調(diào)制器302，以減少激光噪聲并調(diào)節(jié)激光束到所需的強度。通過噪聲消耗器的激光束進入AO調(diào)制器303，后者使用信息信號完成強度調(diào)制。AO調(diào)制器303的調(diào)制速度取決于在晶體中光束的直徑，并當(dāng)聚焦程度增加時得到更快的調(diào)制，因而設(shè)置透鏡系統(tǒng)304使得產(chǎn)生在AO調(diào)制器303的晶體中的聚焦。從AO調(diào)制器303輸出的主要衍射光進入EO調(diào)制器305，完成偏轉(zhuǎn)調(diào)制。此外，從偏轉(zhuǎn)調(diào)制器305輸出的激光束被光束擴展器306在光束直徑與放大并隨后被光學(xué)頭聚焦到抗蝕原盤，且曝光記錄信息信號。
通過如AO調(diào)制器和EO調(diào)制器那樣的光學(xué)單元的激光束受到波陣面變動，且它的光束剖面以理想高斯分布的形式變形。這同樣在圖5中說明。
在光束擴展器306前累積的波陣面變動未被聚焦到作為光束擴展器306的前透鏡的另一透鏡306的焦點位置，并分布在光束直徑之外。
因此，本實施例設(shè)置了槽307，它用預(yù)定的寬度并在實質(zhì)上垂直于所述EO調(diào)制器305的偏轉(zhuǎn)方向的方向上限止孔徑，在光束通過第二透鏡306b獲得預(yù)定的光束直徑以前消除分布在光束以外的波陣面變動分量，取出高光束強度的中心區(qū)域并消除波陣面變動。此外，本實施例不限制在EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器305的偏轉(zhuǎn)方向的孔徑，所以即使在偏轉(zhuǎn)過程中光束不被阻擋，在輸出中不產(chǎn)生強度調(diào)制。這就有可能在信號記錄點在曝光/記錄時改善聚焦性能。
第一透鏡306a用于激光束聚焦到槽，由它聚焦的光束的焦點位置處的光束半徑給定為λ·f/(π·w)，其中λ是激光源的波長，f是透鏡的焦距且w是入射到透鏡的光束的半徑。因此，改變槽的孔徑并檢查激光束的畸變分量。圖9示出結(jié)果，水平軸表示相對于在透鏡的焦點位置處光束半徑w，槽的孔徑的大小。當(dāng)槽寬度約為透鏡焦點處的光束半徑的2.5倍或更小時，在與實施例1相同的條件下畸變分量是30mλ或更小。
此外，在與實施例1相同的條件下進行有關(guān)使用槽時光束直徑聚焦性能的試驗。
一個記錄點在覆蓋敷層的玻璃板上曝光/記錄。根據(jù)被記錄的記錄點的形狀計算由物鏡聚焦的激光束的光束直徑。已經(jīng)肯定，如在本實施例2的情況用在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之后設(shè)置的槽實現(xiàn)光束成形的結(jié)果與沒有光束成形的情況比較，光束直徑聚焦性能改善約10％。
圖4示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的例子。在圖4中標號401標記用作光源的波長為248nm的氬離子激光器，402標記EO調(diào)制器，它消除激光的低頻噪聲并實現(xiàn)功率控制，403標記AO調(diào)制器。它使用信息信號完成調(diào)制，404標記透鏡系統(tǒng)，它將激光束聚焦到AO調(diào)制器403的晶體上，405標記針孔，406標記透鏡系統(tǒng)，它將激光束聚焦到針孔并將激光束輸出整形成并行光束，407標記EO調(diào)制器，408標記放大激光束到所需光束直徑的光束擴展器，409標記槽，它用預(yù)定的寬度并在實質(zhì)上垂直于所述EO調(diào)制器407的偏轉(zhuǎn)方向的方向上限止孔徑，410標記偏振光束分離器(PBS)，411標記1/4波長板，412標記光學(xué)頭，它將激光束聚焦到抗蝕原盤，413標記轉(zhuǎn)動抗蝕原盤的轉(zhuǎn)盤，414標記CCD攝象機，它鑒視從抗蝕原盤反射的激光束，415標記將激光束聚焦到CCD攝象機的透鏡。
此外，透鏡系統(tǒng)406具有靠近激光源401用于聚焦的第一透鏡406a和靠近EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器407用于獲得預(yù)定光束直徑的第二透鏡406b。
而且，光束擴展器408具有靠近EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器用于聚焦的第三透鏡408a和靠近光學(xué)頭412用于得到預(yù)定光束直徑的第四透鏡408b。在上述結(jié)構(gòu)中，激光源401對應(yīng)本發(fā)明的激光源，EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器407對應(yīng)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，透鏡系統(tǒng)406對應(yīng)本發(fā)明的第一透鏡，第一透鏡406a對應(yīng)本發(fā)明的第一透鏡，第二透鏡406b對應(yīng)本發(fā)明的第二透鏡，針孔405對應(yīng)本發(fā)明的針孔，光束擴展器306對應(yīng)本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)，第三透鏡408a對應(yīng)本發(fā)明的第三透鏡，第四透鏡408B對應(yīng)本發(fā)明的第四透鏡，槽409對應(yīng)本發(fā)明的槽，和光學(xué)頭412對應(yīng)本發(fā)明的物鏡。
從激光源401輸出的激光束進入稱為“噪聲消耗器”的EO調(diào)制器402以減少噪聲并調(diào)節(jié)激光束到所需的強度。通過噪聲消耗器的激光束進入AO調(diào)制器403，后者使用信息信號實現(xiàn)強度調(diào)制。AO調(diào)制器403的調(diào)制速度取決于在晶體中的光束直徑，并當(dāng)光束的聚焦程度增加時得到更快的調(diào)制，因此設(shè)置透鏡系統(tǒng)404產(chǎn)生在AO調(diào)制器403的晶體中的聚焦。從AO調(diào)制器403輸出的主要衍射光進入EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器407完成偏轉(zhuǎn)調(diào)制。此外，從EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器407輸出的激光束被光束擴展器408放大其光束直徑，并隨后被光學(xué)頭412聚焦到抗蝕原盤并曝光/記錄信息信號。
通過如AO調(diào)制器和EO調(diào)制器那樣的光學(xué)單元的激光束受到波陣面變動且它的剖面以理想的高斯分布的形式受到變形。通常，一個透鏡的聚焦性能在其畸變?yōu)?0mλ或更多時認為是變壞了。
因此，為了消除在EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器407前累積的波陣面變動分量，本實施例使用針孔405實現(xiàn)光束整形。如在透鏡系統(tǒng)406中所示，使用兩個平凸透鏡，即第一透鏡406a和第二透鏡406b，激光束用第一透鏡406a聚焦，并隨后光束被第二透鏡406b整形成平行光束。到這里為止累積的波陣面變動不被聚焦到由作為透鏡系統(tǒng)406的前透鏡的第一透鏡406聚焦的激光束的焦點位置，并分布在光束直徑之外。本實施例將針孔405放在透鏡系統(tǒng)406的第一透鏡406a的焦點位置，其孔直徑設(shè)置成只消除在光束直徑外的干擾分量并消除在光束通過第二透鏡406b前在光束直徑之外的干擾分量。作為針孔405的直徑使用在針孔405前的透鏡(第一透鏡406a)的焦點位置處的光束半徑的約2.3倍。
此外，有EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器407產(chǎn)生的波陣面變動不聚焦在作為光束擴展器408的前透鏡的第三透鏡408a的焦點位置并分布在光束直徑之外。本實施例將幾乎與光束直徑相同大小的槽409設(shè)置在作為光束擴展器408的前透鏡的第三透鏡408a的焦點位置，它用預(yù)定的寬度并在實質(zhì)上垂直于所述EO調(diào)制器305的偏轉(zhuǎn)方向的方向上限止孔徑，這樣在光束通過第四透鏡408b之前消除了分布在光束之外的波陣面變動分量，取出高光束強度的中心區(qū)域并消除波陣面變動。而且本實施例不限制在EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器407的偏轉(zhuǎn)方向上的孔徑以防止光束即使在偏轉(zhuǎn)時受到阻擋，并防止在輸出上發(fā)生強度調(diào)制。這就有可能在信號記錄點被曝光/記錄時改善記錄方向聚焦性能。這里，槽409的孔徑設(shè)置成第三透鏡408a的焦點位置處光束半徑的約2.3倍。
在本實施例中，在如實施例1和2的同樣條件下進行了一個試驗，曝光/記錄一個在覆蓋了敷層的玻璃板上的記錄點。根據(jù)被記錄的記錄點的形狀計算由物鏡聚焦的激光束的光束直徑。如在本實施例3的情況，作為將針孔設(shè)置在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器前以及將槽設(shè)置在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之后并實現(xiàn)光束成形的結(jié)果，可以肯定，與沒有光束成形的情況比較光束直徑的聚焦性能改善約10％。
圖6示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的例子。在圖6中標號601標記用作光源波長為248nm的氬離子激光器，602標記EO調(diào)制器，它消除激光的低頻噪聲并實現(xiàn)功率控制，603標記使用信息信號實現(xiàn)調(diào)制的AO調(diào)制器，604標記將激光束聚焦到AO調(diào)制器的晶體上的透鏡系統(tǒng)，605標記EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，606標記光束擴展器，它將激光束聚焦到針孔607并將激光束輸出整形成平行光束，607標記針孔，608標記壓電單元，它在通常垂直于激光束的光軸方向上移動針孔607，609標記偏轉(zhuǎn)信號發(fā)生器，610標記偏振光束分離器(PBS)，611標記1/4波長板，612標記光學(xué)頭，它將講述聚焦到抗蝕原盤，613標記轉(zhuǎn)動抗蝕原盤的轉(zhuǎn)盤，614標記鑒視從抗蝕原盤反射的激光束，615標記將激光束聚焦到CCD攝象機的透鏡。
此外，光束擴展器606具有靠近EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器605用于聚焦的第一透鏡606a和靠近光學(xué)頭用于得到預(yù)定的光束直徑的第二透鏡606b。另外，在上述結(jié)構(gòu)中，激光源601對應(yīng)本發(fā)明的激光源，EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器605對應(yīng)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，光束擴展器606對應(yīng)本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)，第一透鏡606a對應(yīng)本發(fā)明的第一透鏡，第二透鏡606B對應(yīng)本發(fā)明的第二透鏡，針孔607對應(yīng)本發(fā)明的針孔，壓電單元608對應(yīng)本發(fā)明的驅(qū)動裝置，光學(xué)頭612對應(yīng)本發(fā)明的物鏡。此外，本發(fā)明光盤原盤曝光裝置的操作的實施例和光盤原盤曝光方法的實施例以及針孔機構(gòu)將在下面說明。
從激光源601的激光束輸出進入所謂“噪聲消耗器”的EO調(diào)制器602，以減少激光噪聲并調(diào)節(jié)激光束到所需的強度。通過噪聲消耗器的激光束進入AO調(diào)制器603，后者使用信息信號完成強度調(diào)制。AO調(diào)制器603的調(diào)制速度取決于晶體中的光束直徑，并當(dāng)光束的聚焦程度增加時得到更快的調(diào)制，因而設(shè)置透鏡系統(tǒng)604以產(chǎn)生在AO調(diào)制器603的晶體中的聚焦。從AO調(diào)制器603的主要衍射光輸出進入EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器605，后者完成偏轉(zhuǎn)調(diào)制。此外，從EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器605輸出的激光束被光束擴展器606放大器光束直徑并隨后被光學(xué)頭612聚焦到抗蝕原盤，曝光/記錄信息信號。
通過如AO調(diào)制器和EO調(diào)制器那樣的光學(xué)單元的激光束受到波陣面變動，其光束剖面以理想的高斯分布形成變形。通常，當(dāng)一個透鏡的畸變是30mλ或更大時，它的聚焦性能認為是變壞了。這與參考圖5說明的相同。
因此，為了消除通過光學(xué)單元的激光束的波陣面變動，本實施例使用針孔實現(xiàn)光束成型。在此方法中，受波陣面變動影響的激光束被透鏡系統(tǒng)聚焦，與去那個位置的光束直徑幾乎相同的直徑的針孔設(shè)置在被聚焦的激光束的焦點位置以消除由于波陣面變動未能聚焦及分布在光束直徑以外的干擾分量，并只取出具有強光束強度的中心區(qū)域，從而在光束通過透鏡以得到預(yù)定的光束直徑以前消除波陣面變動。此時，如在實施例1的情況，針孔的形狀實質(zhì)上是一完善的圓且內(nèi)圓圈是光滑的。
為了盡可能多地消除波陣面變動將針孔放在光學(xué)頭前的最后級是有效的。然而，在使用偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的曝光裝置的情況，激光束被偏轉(zhuǎn)，因此針孔不能設(shè)置在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之后。
另一方面，本實施例將壓電單元608連接到針孔607，使能借助到壓電單元608的電壓輸入在主要平行于EO調(diào)制器605的偏轉(zhuǎn)方向中移動針孔607的位置，并即使在激光束偏轉(zhuǎn)時防止激光束被針孔609阻擋。當(dāng)EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器605的偏轉(zhuǎn)角是θ，透鏡系統(tǒng)的光束擴展器606的前透鏡的焦距為f，則真空607的移動距離是f·θ。偏轉(zhuǎn)信號生成器609輸出偏轉(zhuǎn)信號到偏轉(zhuǎn)調(diào)制器并輸出針孔移動信號到壓電單元608。兩個信號在信號延遲量中調(diào)節(jié)，并互相同步操作。此時，同步頻率能設(shè)成約數(shù)百個KHZ。
此外，在與實施例1同樣的條件下進行有關(guān)光束直徑聚焦性能的試驗。在覆蓋敷層的玻璃板上一個記錄點被曝光/記錄。根據(jù)被記錄的記錄點的形狀計算被物鏡聚焦的激光束的光束直徑。已經(jīng)肯定，用如在本實施例4的情況設(shè)置的針孔實現(xiàn)光束成型，其結(jié)果是，與不用光束成形的情況比較，光束直徑聚焦性能改善約10％。
此外，本實施例4使用EO調(diào)制器和AO調(diào)制器作為調(diào)制器，但是在與調(diào)制器組合無關(guān)的其他組合的情況中也能得到相似的效果。
此外，壓電單元用作移動針孔的裝置，但本發(fā)明的驅(qū)動裝置不限于此，只要它是與偏轉(zhuǎn)信號同步地移動針孔的裝置即可，如音圈和線性馬達均可使用。
圖7示出本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的例子。在圖7中標號701標記用作光源的波長為248nm的氬離子激光器，702標記EO調(diào)制器，它消除低頻激光噪聲并實現(xiàn)功率控制，703標記使用信息信號實現(xiàn)調(diào)制的AO調(diào)制器，704標記透鏡系統(tǒng)，它將激光束聚焦到AO調(diào)制器703的晶體上，705標記調(diào)節(jié)激光束的波陣面變動的液晶板，706標記EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，707標記將激光束放大到所需光束直徑的光束擴展器，708標記平行的平板，它分流激光束并在背面和前面產(chǎn)生反射光的干涉圖案，709標記接收干涉圖案的光電探測器，710標記操作線路，它識別由光電探測器709接收的干涉圖案并產(chǎn)生對液晶板705的輸入信號，711標記偏振光束分離器(PBS)，712標記1/4波長板，713標記光學(xué)頭，它將激光束聚焦到抗蝕原盤，714標記轉(zhuǎn)動抗蝕原盤的轉(zhuǎn)盤，715標記鑒視從抗蝕原盤反射的激光束的CCD攝象機，此外，光束擴展器707具有靠近EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器706用于聚焦的第一透鏡707a和靠近光學(xué)頭713用于得到預(yù)定光束直徑的第二透鏡707b。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，激光源701對應(yīng)本發(fā)明的激光源，EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器706對應(yīng)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，液晶板705對應(yīng)本發(fā)明的液晶板，平行平板708對應(yīng)本發(fā)明的平行平板，光電探測器709對應(yīng)本發(fā)明的光電探測器，操作線路710對應(yīng)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置，光學(xué)頭713對應(yīng)本發(fā)明的物鏡。此外，本發(fā)明的光盤原盤曝光裝置的操作實施例和光盤原盤曝光方法的實施例在下面說明。
從激光源701的激光束輸出進入所謂“噪聲消耗器”的EO調(diào)制器702以減少激光噪聲并調(diào)節(jié)激光束到所需的強度。通過噪聲消耗器的激光束進入AO調(diào)制器703，后者使用信息信號實現(xiàn)強度調(diào)制。AO調(diào)制器703的調(diào)制速度取決于在晶體中的光束直徑且當(dāng)光束的聚焦度增加時得到更快的調(diào)制，因而設(shè)置透鏡系統(tǒng)704以產(chǎn)生在AO調(diào)制器703的晶體中的聚焦。從AO調(diào)制器703輸出的主要衍射光進入實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)調(diào)制的EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器706。此外，如在前述實施例中的光束擴展器那樣，光束擴展器707放大從EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器706輸出的激光束的光束直徑，然后光束被光學(xué)頭713聚焦到抗蝕原盤并曝光/記錄信息信號。
通過如AO調(diào)制器和EO調(diào)制器那樣的光學(xué)單元的激光束受到波陣面變動，它的光速剖面以理想的高斯分布形式變形。這與參考圖5說明的情況相同。
在本實施例中，通過EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器706被光束擴展器707擴展其直徑并形成并行光束的部分激光束被平行平板708反射。在平行平板708的前面和背面上反射的光束由于平行平板708的厚度被重疊和移位，形成干涉圖案。此干涉圖案由光電探測器709鑒視。由于激光束的部分相移產(chǎn)生的激光束的波陣面變動并不形成干涉圖案的直線性陰影，但出現(xiàn)與由光電探測器709檢測的激光束1103一起的變形的線(圖中的黑線1104)，如圖11B所示，沒有波陣面變動的理想狀態(tài)用與由光電探測器709的激光束1101一起的干涉圖案的直線性陰影線(在圖中的黑線1102)表示，如圖11A所示。
操作線路710調(diào)節(jié)輸入到設(shè)置在EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器706之前的液晶板705的信號，并鑒視干涉圖案的陰影圖形。使用的液晶板705有三個同心的部分內(nèi)部圓1001，中間圓環(huán)1002和外圓環(huán)1003。此液晶板705能借助調(diào)節(jié)施加到各分別部分的電壓改變內(nèi)部圓1001，中間圓環(huán)1002和外圓環(huán)1003的光路經(jīng)長度，并能移動通過液晶板705的各個部分的激光束的相移。輸入到液晶的信號可以調(diào)節(jié)使得由光電探測器709鑒視的干涉圖案變得更直。此結(jié)構(gòu)能減少通過EO偏轉(zhuǎn)調(diào)制器706的激光束的波陣面變動。
這里用分成三個同心部分的液晶板709，但分割部分的數(shù)目可大可小。分割部分的數(shù)目越大，可能調(diào)節(jié)更精細。但是增加分割部分的數(shù)目增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因而希望按照所使用的激光束的光束直徑及應(yīng)用情況安排適當(dāng)數(shù)目。而且，操作線路710是本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置的例子，它可用如計算機或其CPU那樣的硬件或軟件替代。
此外，在與實施例1相同的條件下進行了有關(guān)光束直徑聚焦性能的試驗。在覆蓋敷層的玻璃板上曝光/記錄一個記錄點。根據(jù)被記錄的記錄點形狀計算由物鏡聚焦的激光束的光束直徑。可以肯定，借助使用液晶板調(diào)節(jié)波陣面完成光束成形，其結(jié)果是與沒有光束成形的情況比較，光束直徑的聚焦性能改善約10％。
此外，本實施例5使用EO調(diào)制器和AO調(diào)制器作為調(diào)制器，但是在無關(guān)調(diào)制器組合的其他組合的情況也可得到相似的效果。
如上所述，按照本發(fā)明，使用偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的光盤原盤曝光裝置設(shè)置一針孔用于在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之前作光束成形，或在偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之后設(shè)置光束成形槽，能因此消除累積的激光束的波陣面變動并改善通過物鏡的激光束的聚焦性能。
權(quán)利要求
1.一種光盤原盤曝光裝置，具有激光源，用于偏轉(zhuǎn)從所述激光源的激光束得到的記錄激光束的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，和將所述記錄激光束聚焦的光盤原盤上的物鏡，其特征在于，包括設(shè)置在所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器和所述物鏡之間的透鏡系統(tǒng)，具有用于聚焦從所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器發(fā)射的所述激光束的第一透鏡和用于調(diào)節(jié)所述聚焦的激光束到所需光束直徑的第二透鏡，以及設(shè)置在所述透鏡系統(tǒng)的實際焦點位置的槽，在實質(zhì)上垂直于所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的偏轉(zhuǎn)方向的方向上以預(yù)定的寬度限止孔徑。
2.一個光盤原盤曝光裝置，具有激光源，用于偏轉(zhuǎn)從所述激光源的激光束獲得的記錄激光束的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，和用于將所述記錄激光束聚焦到光盤原盤上的物鏡，其特征在于，包括設(shè)置在所述激光源和所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之間的第一透鏡系統(tǒng)，具有用于聚焦所述激光束的第一透鏡和用于調(diào)節(jié)所述聚焦的激光束到所需光束直徑的第二透鏡，以及設(shè)置在所述第一透鏡系統(tǒng)的實際焦點位置的針孔，設(shè)置在所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器和所述物鏡之間的第二透鏡系統(tǒng)，具有用于聚焦從所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器發(fā)射的激光束的第三透鏡和用于調(diào)節(jié)所述聚焦的激光束到所需的光束直徑的第四透鏡，以及設(shè)置在所述第二透鏡系統(tǒng)的實際焦點位置的槽，在實質(zhì)上垂直于所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器的偏轉(zhuǎn)方向的方向上以預(yù)定的寬度限止孔徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光盤原盤曝光裝置，其特征在于，所述激光源的波長為270nm或更小。
4.如權(quán)利要求2所述的光盤原盤曝光裝置，其特征在于，所述針孔的直徑是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波長，f是用于聚焦所述激光束的透鏡的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透鏡的光束的半徑。
5.如權(quán)利要求1或2所述的光盤原盤曝光裝置，其特征在于，所述針孔的直徑是2.5λ·f/w或更小，其中λ是所述激光源的波長，f是用于聚焦所述激光束的透鏡的焦距，且w是入射到用于聚焦所述激光束的透鏡的光束的半徑。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種光盤原盤曝光裝置，具有激光源，用于偏轉(zhuǎn)從所述激光源的激光束得到的記錄激光束的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器，和用于將所述記錄激光束聚焦的光盤原盤的物鏡，包括設(shè)置在所述的激光源和所述偏轉(zhuǎn)調(diào)制器之間的透鏡系統(tǒng)，具有用于聚焦所述激光束的第一透鏡和用于調(diào)節(jié)所述聚焦的激光束到所需光束直徑的第二透鏡，以及設(shè)置在所述透鏡系統(tǒng)實際焦點位置的針孔。
文檔編號G11B7/00GK1667727SQ200510059440
公開日2005年9月14日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者佃雅彥, 阿部伸也, 富山盛央, 佐藤秀二, 伊藤英一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社