CN1169132C - 波束辐照仪与光学设备和制造原盘与信息记录介质的方法 - Google Patents

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Abstract

一种波束辐照仪，包括一用于产生光束、电子束和离子束中至少之一的波束发生器(41)，以及一用于聚焦从波束发生器(41)发出的波束的聚焦镜头(48)。该波束辐照仪包括至少第一和第二调焦机构(71)和(72)，其中每个调焦机构相对于构成聚焦镜头的同一透镜系统控制波束的焦点位置，以便利用聚焦镜头(48)把波束聚焦到辐照物体(40)上，从而可获得细微的波束光斑并进行可靠而稳定的调焦。

Description

波束辐照仪与光学设备和制造原盘与信息记录介质的方法
技术领域
本发明涉及波束辐照仪、带有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备、制造用于信息记录介质的原盘的方法以及制造信息记录介质的方法。
背景技术
作为信息记录介质有CD-ROMs(袖珍盘-只读存储器)，即所谓的CD-Rs，和可记录盘，例如永磁光盘。图8表示了这种记录介质的透视图。图9A和9B的每一个是表示部分光盘截面的基本部分示意斜视图。在光盘基片1上形成的信号记录区域2上，细微的凹凸18如图9A和B所示被形成。细微的凹凸18例如被成形为图9A所示的连续凹槽3。另一方面，一系列凹坑4成螺旋形地在具有例如1μm到2μm范围的预定记录槽间距的每一记录槽上被成形。
在具有细微凹凸成形于其上的信号记录表面上，形成有反光膜或保护膜，例如在CD-ROMs的情况下。在相变型、永磁光学记录型或类似型可记录光盘的情况下，使用相变薄膜或磁性薄膜的记录层形成在其上具有细微的凹凸形成的信号记录表面上，并且反光膜和保护膜也在其上形成。
例如，在上面描述的可记录光盘中，所谓的处于凹槽3之间的纹间表面通常被用作记录区，并且凹槽3被用作跟踪用的光反射区。
由这种信息记录介质例如光盘再现和在可记录光盘上进行光学记录，通过通常从背对着记录表面的基片1的后表面照射激光同时转动光盘来实施。
例如在专用于再现的CD-ROM中，信息的读出和跟踪通过检测来自于凹坑4的被反射光或被折射光来进行。
在可记录的光盘中，信息通过辐照以激光被光学写入(被记录在)设置于例如纹间表面区的记录层上。通过使用被反射的光，进行被记录信息的读出(再现)。为了让用于记录或再现的激光总是辐照在预定的记录槽上，例如来自凹槽3的反射光被进行检测，并且跟踪得以实现。
就上面描述的细微凹凸的形成来说，它们是通过例如注模法与光盘基片1的模压一起同时被模压的。作为一种替代方法，例如紫外线固化树脂层通过涂敷在光盘基片1上形成，并且细微的凹凸也在其上形成。后面的方法是所谓的2P法(光致聚合法)，或类似方法。
在注模法和2P法两者之一的方法中，具有与形成在光盘基片1上的细微凹凸相比为图形颠倒的细微凹凸的压模被使用。例如，在注模法的情况下，具有上面描述的颠倒图形的压模被置于该压模的型腔中，并且具有从该压模转移来的凹凸的光盘基片通过树脂注模法模压而成。在2P法的情况下，包括对着例如被涂敷在光盘基片上的紫外线固化树脂层挤压该压模的步骤，由此形成细微的凹凸，然后用紫外光照射进行固化，并由此形成具有从压模转移来的细微凹凸的光盘。
制造这种其上形成有细微凹凸的压模的方法，现将参照图10A到图10C所示相应步骤的透视图进行描述。在这种情况下，首先制造原盘。就原盘的制造来说，用作原盘基片并且具有光滑的镜面的类似光盘的基片11，例如玻璃基片，如图10A所示被准备。
在该基片11的光滑镜面上，包含例如正性光致抗蚀剂的光致抗蚀剂层12通过利用旋转涂敷法或类似的方法被涂敷，以使其具有所要求的厚度，例如图10B所示的0.1μm的厚度。
然后，该光致抗蚀剂层12对着所要求的图形曝光。换句话说，与如图10C所示基片11围绕其中心轴旋转的同时，激光束20通过聚焦透镜21聚焦到光致抗蚀剂层12上，并且在激光束20沿基片11的径向方向相对移动时对其进行辐照。细微凹凸的潜在图象，即凹槽或凹坑的潜在图像22沿螺旋线方向形成。
由此，对该图形曝过光的光致抗蚀剂层12被进行显影。这样做就得到了具有细微凹凸13的信息记录介质，而每一细微的凹凸包括根据预定的曝光图形通过去除光致抗蚀剂层12形成的凹槽或凹坑。在这个例子中，得到了制造光盘用的原盘14。图11A或B表示其局部透视图。
通过使用由此被成形的原盘14，制造一个压模。就压模的制造来说，金属层15被形成在具有通过使用如图12A所示的Ni镀层形成于其上的细微凹凸13的原盘14表面上。金属层15从原盘14上被剥离。通过这样做，包括具有由原盘14的细微凹凸图形颠倒成形的细微凹凸16的金属层15的压模17如图12B所示被形成。
通过使用由此形成的压模17，使用上面描述的注模法或2P法，就能如图13A和13B所示得到一光盘，即具有与压模17的细微凹凸16相比为图形颠倒的细微凹凸18，也即具有如图9A和9B所示的凹槽3和凹坑4的信息记录介质19。
在这种情况下，压模17从经过Ni镀层的原盘14形成。另一种方法包括以下步骤：从经过Ni镀层的原盘14制造所谓的原模(master)，通过转换原模制造所谓的母模，以及通过从母模的转换制造压模。
用在光致抗蚀剂层12曝光过程中的曝光装置，也即波束辐照仪，具有如图14所示的示意结构。为被曝光的光致抗蚀剂层12设置了用于产生激光的波束发生器31。从波束发生器31发出的激光经由反射镜32、聚光镜33、调制器34，准直透镜35、反射镜36与37和物镜即聚焦透镜21，被聚焦且被辐照在待曝光的基片11的光致抗蚀剂层12上。
关于辐照物体，根据拟被最终获得的细微凹凸的潜像即对应的曝光图形，通过使用调制器34，波束辐照装置进行波束的光强度调制或者实际上的接通和断开波束。作为该调制器34，使用例如光学晶体的声光调制器(AOM)可被应用。
在使用AOM的调制器34中，折射率的纵波通过使超声波入射在光学晶体上而在光学晶体内形成。对由纵波形成的衍射光栅，以满足布喇格条件的入射角入射的激光束被布喇格衍射。由此获得例如相对于如被传播的光线一样传播的0级光以预定衍射角衍射的初级衍射光。该衍射光的光强取决于入射在晶体上的超声波强度。换句话说，关于衍射光是否存在的选择可通过接通或断开超声波进行。通过使用该初级衍射光作为曝光用激光束，因此可进行曝光用激光束的强度调制，即根据对超声波的控制也即根据接通或断开超声波来接通或断开曝光用激光束。
由于信息记录介质例如光盘的记录密度近年来已经提高，故上述细微的凹凸即凹坑和凹槽形成得多么小已经变为大问题。
在解决该问题的一个方法中，曝光光斑的直径，即聚光光斑直径做得很小。该光斑直径φ由式φ＝1.22λ/N.A给出，
其中N.A.是聚焦透镜(物镜)的数值孔径，λ是光波长。为使光斑直径φ较小，因而具有短波长的光被使用，或者具有较大数值孔径的聚焦透镜被使用。
其中就数值孔径而言，在聚光点周围的折射率通过采用使用固体浸没透镜(SIL)的聚焦透镜能变得较大。因此，它的数值孔径能等于或大于1.0。
在该固体浸没透镜中，它的一个主要表面例如为半球面，并且它的另一个主要表面是平面。通过使激光光束入射到半球面上，聚光光斑可在平面上形成。
由于聚光点的折射率变成固体浸没透镜的折射率，故聚光光斑的直径就能做到足够小。例如，如果被具有0.9数值孔径的透镜聚焦的激光束入射到具有2.0的折射率同时维持该聚焦角度的SIL的半球面上，那么在其平面一侧形成的光斑就变为与具有1.8数值孔径的透镜所聚焦的光斑相等。换句话说，聚光光斑的直径能通过使用SIL变得较小。
然而，当聚光光斑在使用SIL进行激光束聚光的情况下形成于该SIL平面一侧的外面时，包含在聚焦光束中的具有大的聚焦角度的部分在该平面上被全反射且不会射到平面的外侧。因此，在这种情况下，形成在SIL外侧的聚光光斑变成与具有等于或小于1.0的数值孔径的透镜相同。在使用SIL的情况下，光辐照物体例如被曝光的表面必须保持在实际上与SIL的平面并不接触但光学上与之接触的这样一个位置。换句话说，被曝光的表面必须处于光波的辐度在所谓的近场区即在该平面的光漏出区并没有变为1/10的这样一个位置。也可以说，被曝光的表面必须处于SIL的被曝光表面与平面之间的距离等于或小于 这样一个位置。例如，当数值孔径是1.8时，被曝光的表面必须置于保持在大约等于波长λ的1/4的极微小距离的这样一个位置。当具有大约400nmλ的波束被使用时，等于1/4光波长的距离大约是100nm。按照传统的波束辐照仪例如曝光装置的结构，很难稳定地使聚焦透镜与辐照物体之间间隔保持在这样一个距离上。
例如，在上述SIL被固定到使用电磁线圈的伺服执行机构上而且调焦伺服机构被应用的这样一种结构中，现在假定其伺服增益大约为40dB，并且带有辐照物体例如光致抗蚀剂层12的基片11以若干μm的厚度变化。在这种情况下，调聚剩余量总计数十nm。因此，不可能对如上所述SIL的曝光表面和平面之间大约等于100nm的距离稳定地实现焦点调整。
作为保持SIL与辐照物体之间距离在一较小值的设备配置，可采用由辐照物体转动引起的风压使SIL从辐照物体浮起的动压力型空气滑动器结构。在这种情况下，辐照物体的转速变化会引起SIL与辐照物体间距离的变化以及它们间碰撞的危险。
作为波束辐照仪，为制造用于获取信息记录介质原盘用的曝光装置，大部分已被进行描述。然而，被包括在对和/或从高密度信息记录介质(例如上述光盘)进行记录和/或再现信息用的光学装置中的，即被包括在所谓的拾取装置内的波束辐照仪中，也存在着同样问题。
发明内容
本发明能使调焦可靠而且稳定，即使是在辐照物体例如利用该SIL被置于上述聚焦透镜附近至一定程度，以使该辐照物体置于近场区中的情况下。
换句话说，本发明的目的在于提供一种能提供细微波束光斑的波束辐照仪，带有这种波束辐照仪的用于信息记录介质的光学设备，用于制造由此能实现高密度记录的信息记录介质用原盘的方法，以及用于制造信息记录介质的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种波束辐照仪，其包括用于产生光束、电子束与离子束中至少之一用的波束发生器，以及一用于聚焦从波束发生器发出的波束用的聚焦镜头，其中该波束辐照仪至少包括第一和第二调焦机构，每一调焦机构以重叠方式控制波束相对于聚焦镜头或构成聚焦镜头的同一透镜系统的焦点位置，以便通过使用该聚焦镜头把波束聚焦到辐照物体上。
此外，根据本发明的另一方面，提供一种具有一波束辐照仪的用于相对一信息记录介质进行记录和/或再现的光学设备，其包括上述本发明的波束辐照仪。
此外，根据本发明的又一方面，提供一种制造信息记录介质用原盘的方法，它是一种用于制造信息记录介质用原盘的方法，而该原盘被用于制造其上形成有细微凹凸的信息记录介质。用于信息记录介质的原盘的获得经过以下步骤：通过使用包括用于产生光束、电子束与离子束中至少之一的波束发生器和用于聚焦从波束发生器发出的波束的聚焦镜头的波束辐照仪，在涂敷到原盘基片上的光致抗蚀剂层上进行曝光处理的曝光步骤；以及在光致抗蚀剂层上进行显影处理的显影处理步骤。
另外，根据本发明的再一方面，提供一种制造信息记录介质的方法，它是一种制造其上形成有细微凹凸的信息记录介质的方法。该方法包括以下步骤：制造原盘，通过使用该原盘制造压模，以及通过使用该压模形成信息记录介质。
在这种情况下，制造原盘的步骤包括以下步骤：通过使用包括用于产生光束、电子束与离子束中至少之一的波束发生器和用于聚焦从该波束发生器发出的波束的聚焦镜头的波束辐照仪，在涂敷到原盘基片上的光致抗蚀剂层上进行曝光处理的曝光步骤；以及在该光致抗蚀剂层上进行显影处理的显影处理步骤。
如上所述，在用于控制本发明装置中波束焦点位置的调焦过程中，对于聚焦镜头或构成该聚焦镜头的同一透镜系统例如粗调和微调，即低频带中的调焦和高频带中的调焦，通过等于或大于包括第一和第二调焦机构在内的两级调焦机构进行。结果，焦点位置调整准确而稳定地进行。
在本发明方法中，原盘通过使用本发明的这种装置进行制造，并且信息记录介质通过使用该原盘进行制造。因此，可获得能进行高密度记录的优秀的信息记录介质。
在日本专利申请公开No.4-184722中，公开了一种通过使用具有小直径的透镜和物镜进行伺服调焦的结构。然而在本发明中，第一调焦和第二调焦是对共同的透镜进行。结果，位置设定即调焦能被更准确且容易的控制。因此，特别是在近场区中的调节，位置设定即调焦能以高精度和高稳定性被控制。
附图说明
图1是根据本发明的波束辐照仪一实例的示意剖面图；
图2是表示根据本发明的波束辐照仪一聚焦镜头实例的示意剖面图；
图3是本发明装置中调焦误差检测器一实例的示意配置图；
图4是本发明装置中调焦误差检测器的另一实例的示意配置图；
图5是本发明装置中调焦误差检测器的又一实例的示意配置图；
图6是本发明装置中调焦误差检测器的再一实例的示意配置图；
图7是表示根据本发明使用波束辐照仪用于信息记录介质的再现装置实例的示意配置图；
图8是一信息记录介质实例的透视图；
图9A和9B分别是信息记录介质的主要部分的透视图；
图10A，10B和10C是用于制造信息记录介质制造用的压模的原盘的制造过程图；
图11A和11B是表示压模制造用原盘实例的主要部分透视图；
图12A和12B分别是压模制造过程图；
图13A和13B分别是信息记录介质的制造过程图；以及
图14是构成传统曝光装置的波束辐照仪的配置图。
具体实施方式
根据本发明的波束辐照仪，包括用于产生光束、电子束和离子束中至少之一的波束发生器，以及用于聚焦从该波束发生器发出的波束的聚焦镜头。
聚焦镜头把波束汇聚在辐照物体上。就构成该聚焦镜头的同一透镜系统而言，用于控制波束聚焦位置的至少第一和第二调焦机构在本发明中被提供。
图1为表示根据本发明的波束辐照仪实例的示意配置图。该波束辐照仪可被应用到用于辐照光束39例如激光到辐照物体40上的曝光装置。例如参照图10到13所描绘的内容，该波束辐照仪可被应用到制造用于获取压模以制造信息记录介质的压模的原盘用的曝光装置中。
在这种情况下，辐照物体40具有光致抗蚀剂层12被涂敷在构成原盘的类似圆盘的基片11上的这样一种结构。然后，该辐照物体40被夹持，以使其可围绕其中心轴O转动。
在该实例中，波束发生器41是产生激光光束用的激光光源。激光光束39经由反射镜42、聚光镜43、调制器44、准直透镜45、反射镜46与47以及聚焦镜头48聚焦在辐照物体40上，或在这个实例中聚焦在构成原盘的基片11上的光致抗蚀剂层12上。
以与图14中描绘的调制器34同样的方式，调制器44例如由声光调制器构成。调制器44具有进行波束光密度调制的功能，或对应于辐照物体40或在这个例子中为待最终获得的细微凹凸的潜影(即曝光图形)实际接通或断开波束的功能。
换句话说，在这种情况下，纵波通过使超声波入射到使用声光调制器的调制器44的光学晶体上形成于该光学晶体中。由该纵波形成一衍射光栅。通过由波束发生器41产生的激光束的初级衍射光获得的并且入射在该衍射光栅上的激光束，被用作辐照物体40的辐照波束，即用作曝光光束。
此外，由声光调制器44制成的调制器在沿着辐照物体40的平面并垂直于O轴的方向上，能够起到偏转光束的偏转器的作用。在这种情况下，由聚光镜43产生的焦点位置稍微偏斜，以产生在入射到调制器44的光学晶体上的光中的少量扩散。通过改变施加到光学晶体上的超声波频率，初级光的衍射角被改变。其结果获得了偏转。
另一方面，聚焦镜头48可具有双透镜结构。
该聚焦镜头48可具有例如提供一物镜51并且较早描述的SIL52置于末端这样一种结构。由此通过使用SIL，数值孔径与较早描述的一样可被做得较大。辐照物体40必须置于所谓的近场区，即在SIL52和辐照物体40间的距离等于或小于 的从SIL52的平面漏出光的区域中。例如，当数值孔径是1.8时，照射物体必须被置于它们之间的间隔大约等于波长λ的1/4的位置。
该聚焦透镜48具有至少为两级调焦机构，即第一调焦机构71用于在低频段进行调焦，以及第二调焦机构72用于在高频段进行调焦。
图2表示聚焦镜头48的示意剖面图。如图所示，聚焦镜头48被置于相对于采取例如圆盘形被置于旋转基板53上的辐照物体40被调整定位的执行机构54中。执行机构54包括第一调焦机构71和第二调焦机构72。
在聚焦镜头48中，物镜51和SIL52被夹持在透镜筒中，以便以预定位置关系被置于同一光轴上。平面一侧的表面，即SIL52的末端面具有其中心部分剩下而其余部分被切去这样的外形，以便在另一个部件例如辐照物体倾斜的情况下避免它们间的碰撞。
执行机构54包括一臂60，一例如板簧或类似物的弹性体61，以及一经由该弹性体固定到该臂上的空气滑动器62。该空气滑动器62通过空气层的介入相对于辐照物体40被浮起。用于在空气滑动器62和臂60之间支撑聚焦镜头48的支座63被固定到空气滑动器62上。该支座采取例如圆柱形状。
在支座63与空气滑动器62相反端一侧部分上，使用例如压电片的位移装置64被设置。通过该位移装置64，聚焦镜头48被夹持在支座63内。SIL52的末端面面对着与辐照物体40相反的空气滑动器62的表面。
在背对辐照物体40的空气滑动器62的表面上，从其内喷出空气的喷嘴65被设置。喷嘴65通过导管67从高压空气供给源66被供以高压空气。由此形成空气滑动器62一直从辐照物体40浮起的静压空气滑动器。
就高压空气供给源66来说，控制例如它的供给量和压力用的控制装置68被设置。该控制装置例如为SIL52的背对末端面进行初始粗调，而SIL设置在该聚焦镜头末端且几乎与背对辐照物体40的空气滑动器62的表面对齐，对辐照物体40来说，它们之间保持着所需要的间隔。以这种方式，选择和确定聚焦镜头48位置用的第一调焦机构71得以构成。
例如，包括位移装置64的压电片从电压供给单元70被供以电压。通过它的位移即其压电效应，聚焦镜头48适于沿着支座63的轴作微小移动。用来对聚焦镜头48相对于辐照物体40的位置进行控制，即进行调焦控制的第二调焦机构72因而被构成。电压供给单元70在从检测调焦误差的检测器69输送来的调焦伺服信号基础上，适于把取决于调焦误差的电压输送到例如包括位移装置64的压电片上。
换句话说，第一调焦机构71在上述配置中进行的可以说是通过使用高压空气的压力控制机构的低频带控制，而第二调焦机构进行的可以说是通过使用电驱动器的控制机构的高频带控制。第一和第二调焦机构的频带只在它们的一部分控制频率中相互重叠。
通过该执行机构进行的与辐照物体40相关的焦点位置调整，现将进行描述。首先，所需要的电压被加到位移装置64的压电片上，以给聚焦镜头48提供这样一个方向的位移以使其与辐照物体40分开。在这样一种状态，从高压空气供给源66供给高压空气是受控制装置68所控制的，并且该高压空气是从喷嘴65喷出的。于是在保持空气滑动器62几乎水平的同时，即保持空气滑动器几乎平行于辐照物体40的同时，臂60被降低。通过这样做，随着空气滑动器62接近辐照物体40时，空气滑动器62和辐照物体40间的压力就变高。因为由它们之间存在空气而获得的所谓“空气轴承”，所以它们不会相互碰撞。空气滑动器62和辐照物体40的间隔总是接近保持在一个数值，例如10μm，其比所需要的数值例如100nm足够大。
此时，聚焦镜头48和辐照物体40的间隔被粗调成例如20μm。通过将位移装置64控制在这种状态，聚焦镜头便被引导靠近辐照物体40直到它们的间隔变为例如100nm。此外，在高频带使用调焦伺服机构进行微调。
第二调焦机构72的调焦误差检测器69由使用例如静电电容器的检测装置构成。图3表示该检测装置的一个实例的示意配置。导电性薄膜81例如Al蒸镀薄膜或类似物在围绕设置在聚焦镜头48末端平坦表面部分的面部上形成。另一方面，在例如照射物体40的光致抗蚀剂层12的表面上。形成了由例如薄到可以展现其对光束39的高透明性这种程度的Al蒸镀薄膜制成的半透明导电性薄膜82。当导电性薄膜81和82之间的距离减小时静电电容的增加为静电电容检测器83所检测。
由此检测到的聚焦镜头48的位置检测信号，被输入上述第二调焦机构72的电压供给单元70中。取决于位置检测信号的电压被加到位移装置64的压电片上。通过这种方式，设定聚焦镜头48和辐照物体40间距至例如100nm的调焦控制，即在近场区中的调焦控制，可被进行。
图4表示调焦误差检测器69另一实例的示意配置。在这个实例中，使用了激光多普勒配置。在这种情况下，激光多普勒差速计86被提供。反射薄膜84例如Al蒸镀薄膜或类似物在设置于聚焦镜头48末端的SIL平坦表面部分的周围面部上形成。另一方面，在例如辐照物体40的光致抗蚀剂层12的表面上，形成了由例如较薄的Al蒸镀薄膜构成的半透明反射膜85。通过从激光多普勒差速计86发射两种长度的测量波束87和88。SIL和辐照物体间的距离被检测到。
同样在这种情况下，由此检测到的检测信号被输入电压供给单元70中，以控制位移装置64。
图5表示调焦误差检测器69的又一实例的示意配置。如图所示，使用所谓离轴方法的配置可被使用。在这种情况下，不同于进行所需要的光辐照用的光束的用于检测的波束90，以其轴与光轴偏离这样一种状态入射到聚焦镜头48上。该检测波束是光束，例如在波长上不同于所需要的辐照用光束且不导致光辐照的固有目的(例如光致抗蚀剂层12上的曝光效应)的激光束。检测波束90对聚焦镜头48的入射角偏离光轴一定角度，以使该检测波束没有在SIL的末端表面上被全反射。
在从辐照物体40的表面例如光致抗蚀剂层12的表面被反射光的焦点位置，适于能检测该位置的检测器91被提供。该检测器通过使用例如一维位置传感器检测焦点位置。检测器通过配置位置传感器二极管(PSDs)，分裂式光电二极管(Split photodiod)或类似物形成。
在这种情况下，SIL52的端表面和辐照物体40表面(例如光致抗蚀剂层12表面)的折射率并不完全互相一致，即使是在它们实际上互相接触的近场区中。因此存在着光学界面。结果获得了被反射的光，即检测波束90的返回光。如果辐照物体40的表面如虚线a所示与SIL52的端平面分开，那么返回光的返回角就如虚线b所示偏移。取决于偏移角的输出变化可利用检测器91获得。换句话说，调焦误差信号可从检测器91检测。
通过以误差信号控制施加电压到例如位移装置64的压电片上的电压供给单元，使用聚焦镜头48的位置微调例如约100nm的位置控制(也即近场区的控制)，可被进行调焦控制。
图6表示调焦误差检测器69再一个实例的示意配置。在该实例中，图1所表示的反射镜46或47由分束器94构成。例如，来自辐照物体40的一部分返回光被分束。在被分开的返回光的光路上，设置了聚光透镜95和由例如玻璃制成以提供象散的平行平板92。象散即波束的光斑形状，被例如带有扇形光电二极管(quadrant photodiode)的检测器93所检测。换句话说，获得了调焦误差信号。
在上述波束辐照仪中，粗调通过第一调焦机构71进行；此外，细调通过第二调焦机构72进行。换句话说，低频带中的位置调节即调焦，由第一调焦机构进行；此外，高频带中的位置调节即调焦，由第二调焦机构进行，而且两者以重叠方式。结果，与辐照物体40相关的聚焦镜头48的调焦可在具有等于或小于 的微小间隔例如100nm的近场区中被准确而稳定地完成。
顺便指出，上述波束辐照仪并不限于用于光致抗蚀剂层12曝光的波束辐照仪。也可能形成用作光学记录仪的光学设备，作为图1所示的辐照物体40，该光学设备通过利用如所谓CD-R的可记录信息记录介质、具有光学磁性记录层的磁光记录介质、或具有利用相变记录用的记录层的信息记录介质，进行信息记录。或者用作再现如此被记录的信息用的所谓拾取装置的光学设备可被形成。
图7是用作再现装置并且具有根据上述波束辐照仪结构的光学设备实例的示意配置图。在该光学设备中，辐照物体40是信息记录介质19，并且记录在该信息记录介质上的信息被光学读出。也在该光学设备中，用于产生激光的波束发生器41被提供。从波束发生器获得的线偏振的激光束，经由例如偏振分束器101、1/4波片102、反射镜103和上述聚焦镜头48被辐照在信息记录介质19上。由信息记录介质19的信息所调制的返回光再一次经由聚焦镜头48和反射镜103通过1/4波片102。借助1/4波片，返回光被转换为偏振方向与入射光相差90°的被偏振光。此被偏振的光例如为偏振分束器101所反射。于是此被偏振光的光路被分开。结果，例如光强度或与克尔旋转角相应的光强度为检测装置104所检测。被记录信息的再现输出由此获得。
也在该情况下，聚焦镜头48的位置控制，即调焦控制，由第一和第二调焦机构71和72按与参照图1到6描述的同样方式进行。
根据本发明的波束辐照仪及其许多部件，例如聚焦镜头、第一与第二调焦机构以及控制它们用的控制信号检测装置，并不限于上面图1到7描述的那些例子，但可采用各种结构。
例如，在图3和4所示的配置中，导电薄膜81和反射薄膜84在SIL52上形成。然而，它们可被置于聚焦镜头48的支承部分例如空气滑动器62或类似物上。
此外，在本发明中，对于设置在基片11上光致抗蚀剂层12的曝光处理，是通过使用上述波束辐照仪进行的，以制造信息记录介质用原盘并且使用它制造信息记录介质。
换句话说，在信息记录介质用的原盘制造中，类似圆盘的基片11如玻璃基片，用作原盘的基片并且具有光滑的镜面，它是以与参照图10(图10A)所作描述的同样方式制备的。在该基片11的光滑镜面上，包含例如正性光致抗蚀剂的光致抗蚀剂层12通过使用旋转涂敷法或类似方法涂敷，以便具有所需要的厚度，例如0.1μm的厚度(图10B)。
然后，根据本发明参照图1的描述，该光致抗蚀剂层12通过使用波束辐照仪进行曝光处理。换句话说，在基片11被绕着其中心轴转动的同时，激光通过上述聚焦镜头48聚焦在光致抗蚀剂层12上，并在它沿基片11径向方向相对移动时被辐照。具有细微凹凸的潜影即凹槽或凹坑的潜影23沿着螺线方向形成(图10C)。
由此对图形曝光的光致抗蚀剂层12进行显影。通过这样做，获得了具有细微凹凸13的信息记录介质，每个细微凹凸由通过根据预定曝光模式去除光致抗蚀剂层12形成的凹槽或凹坑组成。在这个例子中，制造光盘用的原盘14被获得。图11A或B表示其局部透视图。
通过使用如此形成的原盘14，压模被制造。就压模的制造而言，金属层15在带有通过使用Ni镀层(图12A)形成于其上的细微凹凸13的原盘14表面上形成。金属层15从原盘14上被剥离(图12B)。以这种方式，形成包括具有由颠倒原盘14细微凹凸13图案形成的细微凹凸16的金属层15的压模17。
通过使用由此形成的压模17，就能如图13所示使用上面描述的注模法或2P法获得光盘，即具有与压模17细微凹凸相比为图案颠倒的细微凹凸18(也即具有图9A和B所示的凹槽3与凹坑4)的信息记录介质。
也在这种情况下，压模17通过Ni镀层从原盘14形成。作为替换的方法包括以下步骤：从经过Ni镀层的原盘14制造所谓的原模，通过转换原模制造所谓的母模，以及通过从母模的转换制造压模。
在上述实例中，已经描述了从波束发生器41产生的波束是光束例如激光束或类似物的情况。该波束可以是电子束或离子束。在这样一个条件下，包括聚焦镜头之类的光学系统可通过使用例如由电场等形成的电子透镜构成。
在本发明中，如上所述，粗调是由第一调焦机构71进行的；此外，微调是由第二调焦机构72进行的。换句话说，以叠加的方式进行，位置控制即低频带中的调焦控制，由第一调节机构进行；此外，位置控制即高频带中的调焦控制，由第二调焦机构进行。结果，通过与辐照物体40相关的聚焦镜头48，即使在具有上述等于或小于 例如100nm的细微间隔的近场区，调焦也能被准确而稳定地完成。
在根据本发明的波束辐照仪中，如上所述准确而稳定的设定是可能的，即使波束辐照仪具有双透镜配置而且SIL用在终端一侧，即使是在SIL和辐照物体之间具有上述等于或小于 例如100nm微小间隔的近场区内。结果，聚焦镜头的数值孔径可被设置到一足够大的值。因此，辐照光斑直径可被设定到足够小的值。
在本发明装置被用作制造信息记录介质用原盘用的曝光装置的情况下，其细微的凹凸能准确并且足够精细地形成。因此，通过使用本发明方法获得并通过使用从原盘获得的压模制造的信息记录介质，可作为具有优秀性能的高密度记录介质获得。
此外，在本发明中，共用聚焦镜头的位置调节从而其调焦控制是通过调焦机构多级进行的。因此，可以避免调焦的困难以及由许多透镜中每个的位置控制分别进行情况下造成的装置复杂性。高精度、可靠而稳定的波束辐照仪可被形成。
通过将根据本发明配置的波束辐照仪形成为关于一些信息记录介质或其中任一个进行记录和/或再现用的光学设备，即拾取装置，所以具有优秀的记录和再现特性的拾取装置可被形成。
由于参照附图对本发明的优选实施例进行描述，故可以理解，本发明并不局限于上面提到的实施例，同时在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明精神或范围的条件下，可由本领域的技术人员作出许多变化和改进。

Claims (30)

1.一种波束辐照仪，其包括用于产生光束、电子束和离子束中至少之一的波束发生器，以及聚焦从该波束发生器发出的波束用的聚焦镜头，
该波束辐照仪的特征在于包括：
至少第一和第二调焦机构，其中每个调焦机构控制波束相对于聚焦镜头或构成该聚焦镜头的同一透镜系统的焦点位置，以便利用该聚焦镜头将该波束聚焦到辐照物体上，其中上述第一和第二调焦机构至少在部分不同频率的波段控制波束的焦点位置。
2.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于：第一调焦机构包括用于在低频段进行调焦的控制机构，而第二调焦机构包括用于在高频段进行调焦的控制机构。
3.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于，第一和第二调焦机构包括仅在部分波段互相重叠的不同频率波段进行调焦用的控制机构。
4.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于，第一调焦机构包括使用高压空气的压力控制机构，而第二调焦机构包括使用电驱动器的控制机构。
5.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于第一调焦机构包括通过使用高压空气一直将执行机构浮起用的焦点控制机构、夹持聚焦镜头并对其进行位置控制的执行机构，而第二调焦机构包括使用电驱动器进行执行机构微调用的控制机构。
6.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于，不同于该波束的焦点检测用波束，以其光轴与聚焦镜头光轴偏离这样一种状态入射到聚焦镜头上，并且被辐照到辐照物体上，来自该辐照物体的返回光的偏转角被检测，而且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
7.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于，来自辐照物体的波束的部分或全部返回光被提供以象散，它的光斑形状被检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
8.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于聚焦镜头或其支承部分与辐照物体间的距离被作为静电电容检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
9.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于，聚焦镜头或其支承部分和辐照物体间的距离通过使用激光束多普勒方法被检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
10.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于，聚焦镜头或其支承部分和辐照物体间的距离通过使用激光位移测量计被检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
11.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于辐照物体为转动的圆板。
12.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于，辐照物体是被涂敷与施加以光致抗蚀剂层的信息记录介质用的原盘基片，并且波束被聚焦在光致抗蚀剂层上。
13.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于波束的聚焦镜头包括双透镜。
14.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于辐照物体被置于构成聚焦镜头的透镜最后末端面附近至如此程度，以使辐照物体进入近场区。
15.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于辐照物体和构成聚焦镜头的透镜最后末端面间的距离等于或小于λ·loge10/(2π√(N.A.)2-1)，其中λ是波束的波长，π是圆周和它的直径的比率，并且N.A.是聚焦镜头的数值孔径(N.A.＞1.0)。
16.根据权利要求1的波束辐照仪，其特征在于聚焦镜头的末级透镜包括一SIL(固体浸没透镜)。
17.一种光学设备，其具有一波束发生器和一聚焦从该波束发生器发出的波束用的聚焦镜头，
其特征在于该波束辐照仪包括至少第一和第二调焦机构，其中每个调焦机构控制波束相对于聚焦镜头或构成该聚焦镜头的同一透镜系统的焦点位置，以便利用该聚焦镜头把波束聚焦到信息记录介质上，其中上述第一和第二调焦机构至少在部分不同频率的波段控制波束的焦点位置。
18.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的信息光学设备，其特征在于第一调焦机构包括用于在低频段进行调焦的控制机构，而第二调焦机构包括用于在高频段进行调焦的控制机构。
19.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于第一和第二调焦机构包括仅在部分波段互相重叠的不同频率波段进行调焦用的控制机构。
20.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于第一调焦机构包括使用高压空气的压力控制机构，而第二调焦机构包括使用电驱动器的控制机构。
21.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于第一调焦机构包括通过使用高压空气一直将执行机构浮起用的焦点控制机构、夹持聚焦镜头并对其进行位置控制的执行机构，而第二调焦机构包括使用电驱动器进行执行机构微调用的控制机构。
22.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于，不同于该波束的焦点检测用波束，以其光轴与聚焦镜头光轴偏离这样一种状态入射到聚焦镜头上，并且被辐照到信息记录介质上，来自该信息记录介质的返回光的偏转角被检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
23.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于，来自信息记录介质的部分或全部返回光被提供以象散，它的光斑形状被检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
24.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于聚焦镜头或它的支承部分与信息记录介质间的距离被作为静电电容检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
25.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于聚焦镜头或它的支承部分和信息记录介质间的距离通过使用激光束多普勒方法被检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
26.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于聚焦镜头或它的支承部分和信息记录介质间的距离通过使用激光位移测量计被检测，并且所得到的检测信号作为调焦信号被提供给第二调焦机构。
27.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于波束的聚焦镜头包括双透镜。
28.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于信息记录介质被置于构成聚焦镜头的透镜最后末端面附近至如此程度，以使信息记录介质进入近场区。
29.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于信息记录介质和构成聚焦镜头的透镜最后末端面间的距离等于或小于λ·loge10/(2π√(N.A.)2-1)，其中λ是波束的波长，π是圆周与它的直径的比率，并且N.A.是聚焦镜头的数值孔径。
30.根据权利要求17的具有信息记录介质用波束辐照仪的光学设备，其特征在于聚焦镜头的末端级透镜包括一SIL(固体浸没透镜)。
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