CN1282956A - 曝光设备与曝光方法 - Google Patents

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Abstract

揭示了一种曝光设备和曝光方法。例如,把准备用于制备光盘的光盘原版装到曝光装置上,以便对记录密度基本上提高的光盘的光盘原版进行曝光。由SHG发射的波长为300nm或更短的曝光激光束经调制器的调制,用数值孔径为1.0或更大的物镜利用近场效应加到光盘原版。

Description

曝光设备与曝光方法
本发明涉及一种曝光设备和一种曝光方法，所述曝光方法适用于例如形成光盘的光盘原版的曝光设备。波长为300nm或更短的SHG曝光激光束经调制装置调制，且利用数值孔径为1．0或更大的物镜通过邻近效应加到光盘原版上，据此得到记录密度基本上大于常规光盘的记录密度的光盘。根据本发明，可在这种光盘的光盘原版上进行曝光。
通常，在光盘生产中，曝光设备对光盘原版曝光，然后对光盘原版显影而制备母盘，再用母盘制备压模以大量生产光盘。
图6是俯视这类曝光设备的平面图。在该曝光设备1中，曝光激光束对光盘原版2曝光，由此在光盘原版2上形成相应于坑与槽的潜象。
为了制备光盘原版2，要对直径约200mm、厚几个mm的玻璃盘进行精密抛光，并通过旋涂光致抗蚀剂在其上形成厚约0．1μm的抗蚀剂层。作为光致抗蚀剂，施加一种对曝光激光束呈现足够大灵敏度的光敏材料。光盘原版2通过夹具装到空气主轴，并由曝光设备1固定以预定速度旋转。
作为激光器光源3，例如采用Kr离子激光器，它发射波长为413nm的激光束作为曝光激光束L1。反射镜4和5使激光源3发射的曝光激光束L1的光路弯折并导入电光调制器(EOM)6。EOM 6响应于驱动信号旋转曝光激光束L1的偏振平面并发射该激光束。接着，偏振分束器7选择性地让曝光激光束L1中的预定偏振面分量透射出去。
半反射镜8将偏振分束器7发射的曝光激光束L1分成两束，受光器(photoreceptor)9接收通过半反射镜8透射的该光束，并输出光量检测结果。在曝光设备1中，根据光量检测结果校正EOM6的驱动信号，由此形成一自动光量控制电路，经控制，使曝光激光束L1的光量保持恒定。
透镜10聚焦半反射镜8反射的曝光激光束L1并将它输入声光调制器(AOM)11，后者用响应于一行坑的调制信号对曝光激光束L1作通／断调制。接着，透镜12将声光调制器11输出的光束转换成平行光束并输出。半反射镜13将透镜12输出的光束分成两束。受光器14接收这两束中的一束并输出接收结果，因而在曝光设备1中，可监测声光调制器11对曝光激光束L1的调制结果。
另一方面，凹透镜15将半反射镜13分束得到的两束中的另一束输出作为发散光线。接着，凸透镜16将发散光线转换成平行光束。这样，凹透镜15与凸透镜16构成一扩束器，并在将光束直径设置成预定值后输出曝光激光束L1。
反射镜17经分束器18接收来自扩束器的曝光激光束L1并将它射向光盘原版2。用类似于显微镜物镜的透镜形成物镜19。如图7所示，光路已被反射镜17弯折的曝光激光束L1会聚在光盘原版2的抗蚀剂层上，由此形成坑潜象。
在曝光设备1这样对光盘原版2进行曝光时，曝光激光束L1被光盘原版2的抗蚀剂层反射，所得的返回光束沿与曝光激光束L1的光路相反的方向行进而射到半反射镜13上。反射镜22、23和24依次弯折经半反射镜13透射的返回光束的光路，而透镜25将反射镜23反射的返回光束导向由CCD摄象机组成的成象装置26。成象装置接收这种反回光，据此检测光盘原版2的抗蚀剂层上曝光激光束L1的光束结构。根据这一配置，曝光设备1可通过观察光束结构来进行监测，以检查聚焦控制是否准确。另外，还可在聚焦控制中设置控制目标。
在曝光设备1中，从激光源3到半反射镜13的光学系统(用于处理曝光激光束L1)和从半反射镜13到成象装置26的光学系统(用于接收返回光束)，都固定在作为该曝光设备基座的光学基板上。相反地，从凹透镜15到物镜19的光学系统装在可移动的光学平台29上，光学平台29可用预定的驱动机构沿光盘原版2的径向移动。在曝光设备1中，根据这一配置，可移动光学平台29随着光盘原版2的旋转而沿光盘原版2的周边方向逐渐移动，由此在光盘原版2上螺旋地形成曝光激光束的扫描轨迹，并在这一扫描轨迹上形成依据声光调制器11的调制的坑行潜象。
在曝光设备1中，还在可移动光学平台29上形成一自动聚焦光学系统。在自动聚焦光学系统中，激光二极管30发射波长例如为680nm的激光束LF，而偏振分束器31反射此激光束LF并发射至分色镜17。1／4波长板32对偏振分束器31发射的激光束LF加一相位差后将它射出，而分束器18将激光束LF与曝光激光束LR合成在一起后将其射向反射镜17。这样，在自动聚焦光学系统中，将激光束LF连同曝光激光束LR都加到光盘原版2。
将光束直径比曝光激光束LR的光束直径小得多的激光束LF与曝光激光束LR合成在一起。另外，如此进行合成，从而使激光束LF的光轴与曝光激光束LR的光轴分隔，而后者的光轴基本上与包括物镜19等在内的光学系统的光轴相一致。
根据这种配置，在自动聚焦光学系统中，对于经斜射到光盘原版2上的激光束LF在光盘原版2的抗蚀剂层上的镜面反射而得到的返回光束，光轴位置随物镜19与抗蚀剂层之间的距离而改变。对于这样得到的返回光束，当它经激光束LF的光路反向行进并通过1／4波长板32透射时，自动聚焦光学系统就对其加一相位差，从而偏振分束器32接着分离激光束LF。该光束又被位置检测装置33接收，并根据光接收位置来检测物镜19与抗蚀剂层之间的距离。
在自动聚焦光学系统中，调节激光束LF的光轴位置等，从而使返回光束在位置检测装置处的会聚位置变化大约是物镜19与抗蚀剂层之间距离变化的100倍，而物镜19沿光轴方向位移，从而进行聚焦控制。
曝光设备1装在空气基板上，因而光学系统与机械系统可以不受安装地点的外部振动的影响，从而提高了曝光精度。
在以这种方式对光盘原版2进行曝光的曝光设备1中，假设分辨率为P，P=K·(λ／NA)，其中的NA是物镜19的数值孔径，K是抗蚀剂特性等造成的处理因子(通常为0．8～0．9)，λ是曝光激光束L1的波长。这样，例如在直径为12cm、一面的信息容量为4．7GB的DVD中，运用波长为413nm的曝光激光束和数值孔径NA=0．9的物镜19，制备最小坑长为0．4μm、轨道(track)间距为0．74μm的坑行潜象，以保证分辨率P=0．37μm。
随着近年来信息／通信技术和图象处理技术的飞速发展，对光盘容量的提高提出了要求。
例如，在应用与DVD(12cm)同样直径和同样格式的光盘来保证一面实现15GB信息容量时，可通过形成最小坑长为0．22μm、轨道间距为0．41μm的坑行来保证这种容量。
在此情况下，在曝光设备中，必须根据上述的分辨率P的公式，保证相应于该最小坑长的分辨率。关于数值孔径NA，认为目前的NA=0．9是透镜设计精度的极限。这样，缩短曝光激光束的波长并应用波长约250nm的远紫外线辐射激光器，可保证15GB的容量。
然而，为了进一步提高记录容量并保证直径为12cm的一面的信息容量为例如40GB，简单地缩短曝光激光束L1的波长是不够的。
就是说，为了保证直径为12cm的一面的信息容量达到40GB，假设以与DVD相同的格式进行记录，就必须形成最小坑长为0．14μm、轨道间距为0．25μm的坑行。
本发明针对上述问题。相应地，本发明的一个目的是提供一种记录密度基本上提高的光盘的曝光设备与曝光方法。
在权项1或12的结构中，使用了波长为300nm或更短的SHG曝光激光束，从而可发射短波长激光束，并且可使用小尺寸光源发射适用于曝光的激光束。另外，利用数值孔径为1．0或更大的物镜，通过对光盘原版的近场效应把曝光激光束加到光盘原版上，可形成微细得多的潜象，并对用于记录密度基本上提高的光盘的光盘原版进行曝光。
图1是依据本发明一实施例的曝光设备的平面图；
图2是示出图1的曝光设备中的自动光量控制机构的方框图；
图3是示出图6的曝光设备中的物镜周围的结构的剖面图；
图4是示出聚焦控制的示意图；
图5是示出返回光束光量变化的特性曲线图；
图6是示出常规曝光设备的平面图；及
图7是示出图6的曝光设备的操作的透视图。
现参照附图详细描述本发明的一个实施例。
(1)实施例的结构
图1是示出依据本发明一实施例的曝光设备的平面图。在此曝光设备41中，用激光源43发射的波长为266nm的曝光激光束通过近场记录(NFR)对光盘原版2进行曝光。在该曝光激光束设备41中，用同一标号表示与参照图6所述的曝光设备的元件相同的元件，并省去对这些元件的描述。
在激光源43中，SHG光源44使YAG激光〔波长为1064nm〕射到内置的二次谐波发生(SHG)晶体并发射比原来加倍的谐波，从而发射波长为532nm的激光束。反射镜46与47弯折该激光束的光路，让它射到外部谐振器48上。
在外部谐振器48中，相互相对的半反射镜49A与49B及反射镜49C与49D形成一光学谐振器，而在这4块反射镜49A到49D中，由音圈电动机(VCM)结构的致动器移动一块反射镜49D，从而调节光学谐振器的谐振频率。在外部谐振器48中，根据光检测器50检测从反射镜49D经半透明反射镜49A反射的光的光量检测结果来驱动该致动器，从而放大532nm的激光束。
在外部谐振器48中，将一非线性型光学元件BBD(β-BaB2O4)晶体51置于半反射镜49A与49B之间，由此产生波长为266nm(532nm波长的一半)的曝光激光束L2。外部谐振器48允许激光束通过半反射镜49B透射，以发射此曝光激光束L2。
根据这种配置，在外部谐振器48中，应用波长为532nm、输出为200mW的激光束，可以发射波长为266nm、输出为20mW的曝光激光束L2，该激光束足以对光盘原版2进行曝光。这样得到的曝光激光束L2能以单模振荡，并具有在空间与时间上都高的高度相干性。至于频率噪声，可确保在100Hz～2MHz频率范围内的RIN值不大于115dB／Hz。
透镜52将此曝光激光束L2转换为基本上平行的光束并发射。接着，反射镜54与55弯折曝光激光束L2的光路。后接的变形(anamorphic)光学系统包括变形棱镜等等，在发射曝光激光束L2的光束结构之前对其整形。
半反射镜58将从激光源43如此发射出的激光束L2分为两束，光检测器59接收经半反射镜58透射的光束以输出光量检测结果。在曝光设备41中，可根据光量检测结果来监测曝光激光束L2的光量。
透镜60会聚半反射镜58反射的曝光激光束L2，让它射到声光调制器61上。
声光调制器61由熔融的硅石等形成，它可保证相对曝光激光束L2有足够大的透射率与衍射效率，且在输出光束前，用相应于在光盘原版2上形成的坑行潜象的记录信号对曝光激光束L2作通／断控制。在此通／断控制中，根据下述光检测器64的光接收结果，将曝光激光束L2的光量提高至一固定的光量，从而声光调制器61构成一光调制器，同时构成自动光量控制机构的一部分。声光调制器61能让曝光激光束L1以约100μm的光束直径射到其上，以保证调制频带约30MHz。
接着，透镜62在发射由声光调制器61发出的光束之前先将它转换成平行光束，半反射镜63则将透镜62发射的光束分为两束。光检测器64接收经半反射镜63的分割得到的两束中的一束，并输出接收结果，从而曝光设备能监测声光调制器61对激光束L1的调制结果。此外，接收结果还被用于控制曝光激光束L2的光量，并进一步应用于聚焦控制。
即如图2所示，在曝光设备1中，采样保持电路(SH)66把相应于坑行潜象的记录信号REC作为基准，对光检测器64的接收结果进行采样保持，比较电路67则将采样保持结果与光量基准值REF相比较。驱动电路68响应于该记录信号REC驱动声光调制器61，从而提高声光调制器61发射的曝光激光束L2的光量，并且在这种驱动中，把比较电路67的比较结果用作基准来控制曝光激光束L1的峰值光量，从而在曝光设备1中，声光调制器61也应用于自动光量控制，使得能以简单的结构可靠地控制曝光激光束L2的光量。
另一方面，装在可移动光学平台29上的凹透镜75(图1)以发散光线的形式发射经半反射镜63的分割得到的两束中的另一束。接着，凸透镜76将发散光线转换成平行光束，从而凹透镜75和凸透镜76构成一扩束器，所发射的曝光激光束L1的光束直径为原直径的10～20倍。
1／4波长板77经半反射镜78接收扩束器发出的曝光激光束L2，在将其转换成圆偏振光后发射该曝光激光束L2。接着，反射镜79弯折曝光激光束L2的光路，让它射到物镜80的入射光瞳上。
如图3所示，物镜80由所谓的后透镜80A与前透镜80B组合而成。例如，可用单个非球面双凸透镜或多块球面透镜的组合来形成后透镜80A。相反地，前透镜80B形成为SIL型半球面透镜，在其前端部分的中央有一40μmφ的突起，由该突起防止前透镜粘附于光盘原版2。
采用例如熔融的硅石等材料形成后透镜80A与前透镜80B，这类材料在266nm波长处表现出足够高的透射率，曝光激光束L2会聚在前透镜80B上形成的突起的前端处的平面上。在此物镜80中，可用后透镜80A的数值孔径NA和前透镜80B的折射率n把总的数值孔径表示为n2×NA。在本实施例中，后透镜80A的数值孔径NA设定为0．62，把由熔融硅石形成的前透镜80B在266nm波长下的折射率n设定为1．5，所以透镜整体的数值孔径NA设定在1．4。
根据这种配置，在曝光设备41中，通过采用近场记录，由高的数值孔径(1或1以上)来会聚曝光激光束L2，从而形成极微细的束点(beam spot)。另外，利用这样形成的束点与近场效应，通过近场效应将曝光激光束L2施加到紧贴到前透镜80B上的光盘原版2的抗蚀剂层。
这样，利用静压型悬浮垫(flying pad)82和压电致动器83保持物镜80靠近光盘原版2，从而可获得近场效应。即，静压型悬浮垫82形成包围物镜80的圆柱体并由可移动光学平台29固定，使之通过板簧84媒介物被压在光盘原版2上。静压型悬浮垫82的一侧上有一高压空气入口82A，把通过该入口82A流入的高压空气从光盘原版2一侧的端面吹出，从而静压型悬浮垫82在光盘原版2上悬浮。
类似地，静压型悬浮垫82的一侧上有一空气出口82B，该空气出口82B接至真空泵而让空气通过其流出。另外，在光盘原版2一侧端面的内侧和空气吹出口上形成空气入口，从而静压型悬浮垫82利用真空泵控制吹出的高压空气的数量与吸力，从而使光盘原版2一侧的前端在光盘原版2的表面上方约3μm悬浮。
压电致动器83通过堆迭压电元件而形成，因而可依据对其施加的电压而伸缩。压电致动器83在静压型悬浮垫82的内侧上以环形方式排列，通过该压电致动器83作为媒介物由静压型悬浮垫82固定物镜80，从而压电致动器83依据对其施加的电压而伸缩(如箭头A所示)，以改变物镜80的前端与光盘原版2的表面之间的距离。由此结构，可将物镜80精确地置于各种距离，使光盘原版2一侧的前端离光盘原版2的表面在几十至几nm范围内。
由此配置，在曝光设备41中，可从物镜80(图1)获得曝光激光束的返回光束L3，而该返回光束L3通过曝光激光束的光路反向行进而被导入可移动光学平台29的光学系统。在装在可移动光学平台29上的光学系统中，装在扩束器与1／4波长板77之间的半反射镜78将该返回光束分成两束。
在通过半反射镜78的分割而获得的两束中，使通过半反射镜78透射的返回光束经半反射镜63射到反射镜87上并从中射出，其光路已弯折。接着，反射镜88与89类似地弯折返回光束的光路，而透镜90将反射镜89反射的返回光束L3导向成象装置91。成象装置91利用对300nm或更短的波长表现出足够高灵敏度的二维图象传感器形成，它使返回光束成象以检测该返回光束的光束结构，从而通过观察光束结构，曝光设备41能监测是否准确地执行了聚焦控制，另外还能在聚焦控制中设定某个控制目标。
另一方面，在通过半反射镜78的分割获得的两束中，装在可移动光学平台29上的反射镜92反射半反射镜78反射的返回光束，从而发射光路弯折的返回光束。透镜93使该返回光束射到光检测器94的光接收表面上，而光检测器94输出光量检测结果S1，它是接收该返回光束的结果。
如此排列从半反射镜79到光检测器94的光学系统，从而通过部分地遮蔽反射镜92的反射表面、透镜93的入射表面或透镜93的输出表面，或者利用装在返回光束L3光路中的掩模，只选择性地把以不小于临界角的入射角射到前透镜80B输出表面上的分量(即，在前透镜80B的输出表面上经历过全反射的分量)导入光检测器94。
聚焦控制电路96根据光检测器94如此检测到的返回光束的光量检测结果S1，通过驱动上述压电致动器83来进行聚焦控制。
即如图4所示，在物镜80中，在前透镜80B的输出表面中形成焦点，而数值孔径NA为1或更大，从而相对于前透镜80B的输出表面而言，曝光激光束L2以不小于该临界角的聚焦角度(collection angle)会聚。当光盘原版2的表面M与前透镜80B的输出表面之间的距离d足够大时，在以不小于临界角的聚焦角度如此会聚的曝光激光束L2中，以不大于聚焦角度的入射角射到输出表面上的分量L2A经输出表面透射而射向光盘原版2一侧，至于以小于临界角的入射角射到输出表面上的分量L2B，已在输出表面处经历了全反射。
这样，如图5所示，当光盘原版2的表面M与前透镜80B的输出表面之间的距离d逐渐减小直到距离d小于曝光激光束L2的波长时，以不小于临界角的角度射到输出表面上的分量L2B通过近场效应开始逐渐漏泄到光盘原版2一侧，这样，逐渐单调地减小了全反射后返回光源一侧的光量(由符号L2C表示的分量)。当前透镜80B的输出表面与光盘原版2完全紧密接触时，分量L2B几乎不经历全反射。
这样，即使在如此驱动压电致动器83从而使正在经历全反射的返回光束L2C的光量可达到预定光量的情况下，其中物镜80安排得极靠近光盘原版2而利用近场效应对光盘原版2进行曝光，仍能对物镜80进行精确地聚焦控制。对于上述成象装置91获得的成象结果，通过目视观察正在经历全反射的返回光束L2C和从光盘原版2返回的光束来检查光量分布，可监测聚焦控制情况。
根据此控制原理，聚焦控制电路96根据从光检测器64得到的曝光激光束L2的光量检测结果S2，对从光检测器94得到的光接收结果S1进行归一化，从而补偿因曝光激光束L2的光量变化而引起的返回光束的光量变化。此外，聚焦控制电路96驱动压电致动器83，从而归一化的光量可达到预定的控制目标值CM。
(2)实施例的操作
在如上所述构成的曝光设备41中(图1)，把光盘原版2夹持在空气主轴上并装在以预定的旋转速度旋转的该曝光设备的转盘上。在此状态中，在曝光设备41里，激光源43发射波长为266nm的曝光激光束L2，此曝光激光束L2经声光调制器61(一种光调制器)的通／断调制，然后被可移动光学平台29所固定的光学系统加到光盘原版2上。在对光盘原版2作这样的曝光时，在曝光设备41中，与光盘原版2的旋转同步，将曝光激光束L2移向光盘原版2的外周，从而在光盘原版2上螺旋形地形成曝光激光束L2的扫描轨迹，并形成相应于声光调制器61的通／断调制的坑行潜象，从而在光盘原版2中，通过随后的显影形成相应于潜象的微细突起与凹陷。另外，通过转移这种凹陷／突起结构来制备压模，可用这种压模大量生产光盘。
在发射波长为266nm的曝光激光束L2的激光源中，由SHG光源产生波长为532nm的激光束，此外在外部谐振器48中，由BBO晶体51产生此曝光激光束L2(它是谐波)，从而由SHG产生曝光激光束L2。这样，在曝光设备41中，可以产生适于曝光小尺寸的光盘原版2的激光束。
这种波长接近266nm的激光束可用准分子激光器或气体激光器来发射。在气体激光器的情况下，光源尺寸相当大，而在准分子激光器的情况下，则不适于曝光光盘原版2，因为存在脉冲振荡。相反地，在SHG的情况下，可减少尺寸并发射连续相干的激光束，从而可防止曝光设备41的尺寸变得过大，可方便而可靠地对光盘原版2进行曝光。
另一方面，在声光调制器61中(图2)，光检测器64把记录信号REC用作基准，对输出光束的接收结果进行采样保持，从而检测“通”状态中曝光激光束L1的输出光量，并由驱动电路68进行驱动，从而该输出光量可以是基准值REF所确定的光量。这样，在曝光设备41中，声光调制器运用记录信号调制曝光激光束L2，同时控制光量。
就是说，利用以上参照图7所述的EOM的光量控制不能适用于短波长的激光束。在本实施例中，与此相反，采用了对波长为266nm的曝光激光束表现出足够高透光率的熔融硅石，因而能可靠地调制这种曝光激光束并控制光量。
在曝光设备41中，在会聚如此调制的曝光激光束的物镜80中，把数值孔径设为1．4，即大于1，并把曝光激光束L2会聚于前透镜80B的输出表面。另外，利用曝光激光束L2对光盘原版2进行曝光，而曝光激光束L2非常靠近光盘原版2，且它利用近场效应开始从所谓的前透镜80B的输出表面漏出，因而在曝光设备41中，使用短波长的曝光激光束L2通过近场记录能形成极微细的坑结构潜象。
关于光点大小，可表示为0．61λ／NA，这里的λ是波长，NA是物镜的数值孔径；在本实施例中，以120nm的光点尺寸对光盘原版2进行曝光，可制备坑的宽度为120nm的坑结构潜象。对于12cm直径的光盘，此坑尺寸可保证40GB的记录密度。
在曝光设备41中，通过压电致动器83作为媒介物，可移动光学平台29利用静压型悬浮垫82固定物镜80，并通过从静压型悬浮垫82的前端吹出的空气与从该前端吸入的空气之间的平衡，使物镜80靠近光盘原版2固定。即，在曝光设备41中，物镜80靠近光盘原版2固定，从而通过空气的静压力而使它悬浮在光盘原版2上一固定的距离。在这种静压悬浮中，通过调节排气与吸气量可保持物镜80靠近光盘原版2，从而有效地避免物镜与光盘原版2的碰撞，因而在曝光设备41中能以稳定的方式形成微细的潜象。
在如此会聚到物镜80的输出表面上的曝光激光束L2中(图1)，返回光束被半反射镜63从曝光激光束L2分离，然后由成象装置91成象以检测光量分布。另外，一部分光束被半反射镜71与曝光激光束L2分离，并被光检测器94接收。对于光检测器94的光接收，只选择性地接收返回光束中以不小于临界角的入射角射到物镜80的输出表面上的分量(图4)。
在如此获得的返回光束中，当使物镜80的前端靠近光盘原版2以发挥近场效应时，光量按光盘原版2与物镜80之间的距离而变化(图5)，从而曝光设备利用这种关系作聚焦控制。
就是说，在曝光设备41中，监测装置检查成象装置91的成象结果，还检查返回光束的光量分布，在这样做的同时，改变压电致动器83的施加电压而使物镜80的前端逐渐靠近光盘原版2，可检测相应于离光盘原版的最佳距离的所谓最佳焦点位置。
这样，应用光检测器94在此作为基准的最佳焦点位置上得到的光接收结果，由聚焦控制电路96进行聚焦控制，可稳定而可靠地进行聚焦控制。
因此，可利用在这种聚焦控制中设定控制目标所使用的返回光束的成象结果及光检测器94对全反射返回光束得出的光接收结果来检查是否在进行曝光。
(3)实施例的优点
在上述结构中，由波长为266nm(小于300nm)的SHG产生的曝光激光束，经声光调制器(一种调制装置)调制，利用近场效由数值孔径为1．4(大于1．10)的物镜把此曝光激光束加到光盘原版上，从而可对记录密度基本上提高的光盘的光盘原版进行曝光。
而且，由于声光调制器由熔融硅石组成，所以能对光盘原版2进行曝光，以稳定而可靠的方式调制波长为266nm的曝光激光束。
另外，通过构成使用这种声光调制器的自动光量控制机构，就能对光盘原版2进行曝光，以稳定而可靠的方式调制波长为266nm的曝光激光束。
再者，通过将曝光激光束与返回光束分离并用光检测器94检测光量，能在曝光期间检查是否利用近场应对光盘原版2准确地进行曝光。
还有，通过执行利用此光接收结果的聚焦控制，能以稳定而可靠的方式进行曝光，保持物镜80非常靠近光盘原版2。
此外，通过将返回光束与曝光激光束分离并用成象装置91成象，能在聚焦控制中适当地设定控制目标。另外，在曝光期间，可检查是否利用近场效应对光盘原版2准确地进行曝光。
(4)其它实施例
在上述实施例中，虽然物镜用两块透镜形成，但是这不是严格的限制。例如，后透镜可由多块透镜组成。
再者，在上述实施例中，虽然物镜与声光调制器均由熔融硅石构成，但是这不是严格的限制。其它透镜、反射镜等也可用熔融硅石构成。
还有，在上述实施例中，虽然用波长为266nm的曝光激光束对光盘原版曝光，但是这不是严格的限制。将本发明应用于以波长不大于300nm的曝光激光束对光盘原版曝光的情况可获得与上述实施例同样的效果。
另外，在上述实施例中，虽然通过静压悬浮系统与压电致动器相结合保持物镜靠近光盘原版，但是这不是严格的限制。例如，本发明也同样适用于以悬浮头结构保持物镜靠近光盘原版的情况。
此外，在上述实施例中，虽然在光盘原版上制备坑行潜象，但是这不是严格的限制。本发明同样适用于制备槽潜象的情况。在此情况下，能容易地形成宽度不大于200nm的槽。
如上所述，根据本发明，由SHG产生的波长为300nm或更短的曝光激光束经调制装置的调制，用数值孔径为1．0或更大的物镜通过近场效应施加于光盘原版，据此能对用于记录密度基本上提高的光盘的光盘原版进行曝光。

Claims (12)

1．一种将曝光激光束加到光盘原版对所述光盘原版进行曝光的曝光设备，包括：
激光源，用于由SHG发射波长为300nm或更短的曝光激光束；
调制装置，用于调制该曝光激光束；及
数值孔径为1．0或更大的物镜，适用于通过近场效应将调制装置调制的曝光激光束加到光盘原版上。
2．如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，调制装置将曝光激光束的峰值光量保持在固定值。
3．如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述调制装置是声光调制器。
4．如权利要求3所述的曝光设备，其特征在于，所述声光调制器由熔融硅石形成。
5．如权利要求1所述的曝光设备，还包括：
光分离装置，用于将在物镜的输出表面处经历全反射后通过曝光光束的光路返回的全反射光与所述曝光光束分离开来；及
光接收装置，用于接收被光分离装置分离的全反射光，以便输出光量检测结果。
6．如权利要求5所述的曝光设备，其特征在于，根据光量检测结果对所述物镜作聚焦控制。
7．如权利要求1所述的曝光设备，还包括：
光分离装置，用于将来自光盘原版的返回光束与曝光激光束分离开来；及
成象装置，用于接收被光分离装置分离的返回光束，以便检测返回光束的光量分离。
8．如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，从所述激光源到所述物镜至少有一部分光学零件由熔融硅石构成。
9．如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，利用固定所述物镜的固定部件吹出的空气的压力，将所述光盘原版与所述物镜之间的距离保持为基本上固定的距离。
10．如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，通过对所述光盘原版施加所述曝光激光束，在所述光盘原版上形成相应于深为100nm或更小、宽为200nm或更小的坑的潜象。
11．如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，通过对所述光盘原版施加所述曝光激光束，在所述光盘原版上形成相应于深为100nm或更小、宽为200nm或更小的槽的潜象。
12．一种将曝光激光束加到光盘原版对所述光盘原版进行曝光的曝光方法，包括以下步骤：
由调制装置调制SHG发射的波长为300nm或更短的曝光激光束；以及
用数值孔径为1．0或更大的物镜通过近场效应将曝光激光束施加给所述光盘原版。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1324586C (zh) * 2002-10-15 2007-07-04 索尼株式会社 光记录介质主盘曝光装置及光记录介质主盘曝光方法
CN101582269B (zh) * 2008-04-18 2011-11-16 松下电器产业株式会社 聚焦光学系统和光盘母盘曝光装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4186526B2 (ja) * 2002-07-01 2008-11-26 ソニー株式会社 情報記録および／または再生装置と光学ヘッド
US8576686B2 (en) * 2005-01-25 2013-11-05 Cinram Group, Inc. Apparatus for multilevel optical recording
EP1732071A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-13 Sony Corporation Lens positioning method, cutting method, positioning method and cutting apparatus

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5353292A (en) * 1991-10-31 1994-10-04 Hoya Corporation Laser light wavelength conversion apparatus capable of providing a uniform temperature distribution
US5581395A (en) * 1994-01-12 1996-12-03 Sony Corporation Non-linear optical crystal element
JPH07254744A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Sony Corp レーザ光発生装置
JP3707812B2 (ja) * 1994-09-27 2005-10-19 ソニー株式会社 光記録方法、光記録装置及び光記録媒体
JPH08203134A (ja) * 1995-01-31 1996-08-09 Sony Corp 光ディスク原盤記録装置
JP3456049B2 (ja) * 1995-03-07 2003-10-14 ソニー株式会社 半導体装置のデータ書き込み方法及び装置
AU1813097A (en) * 1996-03-06 1997-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Focusing apparatus and optical apparatus using the same
US6243350B1 (en) * 1996-05-01 2001-06-05 Terastor Corporation Optical storage systems with flying optical heads for near-field recording and reading
JPH09318985A (ja) * 1996-05-28 1997-12-12 Sony Corp 波長変換装置
CN1176508A (zh) * 1996-06-05 1998-03-18 三井石油化学工业株式会社 激光发生装置
JPH10334503A (ja) * 1997-05-28 1998-12-18 Sony Corp 光ディスク原盤の露光装置
US6181461B1 (en) * 1997-10-01 2001-01-30 Sony Corporation Optical system having stable resonator
JP3032500B2 (ja) * 1998-01-09 2000-04-17 株式会社リコー 光ディスク原盤の露光装置
JP4158066B2 (ja) * 1998-02-06 2008-10-01 ソニー株式会社 光学素子の製造方法
JPH11259903A (ja) * 1998-03-09 1999-09-24 Sharp Corp 光記録再生方法及び光記録再生装置並びに光記録媒体
US6075656A (en) * 1998-11-09 2000-06-13 Eastman Kodak Company High numerical aperture objective lens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1324586C (zh) * 2002-10-15 2007-07-04 索尼株式会社 光记录介质主盘曝光装置及光记录介质主盘曝光方法
CN101582269B (zh) * 2008-04-18 2011-11-16 松下电器产业株式会社 聚焦光学系统和光盘母盘曝光装置

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