JP2005044459A - Exposing device for master disk of optical disk - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ディスクの原盤を製作する工程において、光ディスク原盤の表面に形成されたレジスト層に露光用レーザ光を照射して露光記録を行う光ディスク原盤露光装置に関し、特にレーザ光の露光スポットを最適に調整するための装置に係るものである。 The present invention relates to an optical disc master exposure apparatus that performs exposure recording by irradiating a resist layer formed on the surface of an optical disc master with an exposure laser beam in the step of manufacturing the master of the optical disc, and in particular, the exposure spot of the laser beam is optimized. The present invention relates to a device for adjusting to the above.
光ディスクの製造工程において、光ディスクのディスク基板を射出成形する際に用いられるスタンパを作成するための原盤を製作する工程では、光ディスク原盤の表面に形成されたレジスト層に、レーザ光源から出射される露光用レーザ光を対物レンズによって集束して照射し、露光記録を行なうようにしている。 In the manufacturing process of an optical disk, in the process of manufacturing a master for producing a stamper used when injection molding a disk substrate of an optical disk, an exposure emitted from a laser light source is applied to a resist layer formed on the surface of the optical disk master. The exposure laser beam is focused and irradiated by an objective lens to perform exposure recording.
この光ディスク原盤露光装置において確実な露光を行うためには、露光スポットを最適な径に調整する必要がある。従来、この光ディスク原盤露光装置における露光スポットの調整は、光ディスク原盤表面のレジスト層より反射された露光用レーザをCCDへ入射し、モニター上に映し出された露光スポットの形状を目視で観測することによって行っていた。 In order to perform reliable exposure in this optical disk master exposure apparatus, it is necessary to adjust the exposure spot to an optimum diameter. Conventionally, the adjustment of the exposure spot in this optical disc master exposure apparatus is performed by making an exposure laser reflected from the resist layer on the surface of the optical disc master incident on the CCD and visually observing the shape of the exposure spot projected on the monitor. I was going.
上記の如き露光スポットの調整方法では、次のような欠点がある。
(欠点1) 調整プロセスの複雑化
特に光軸調整後では、レジスト層表面での露光スポットの最適状態と、CCDより検出されたモニター上での露光スポット観察像の最適状態は、必ずしも一致しない。そこで両者の最適状態を一致させるべく、下記プロセス1から7による複雑な調整が必要であった。
プロセス1:未使用のレジスト原盤を使い、適当な半径値毎に露光スポットの状態を変化させながら露光を行う。
プロセス2:露光済み原盤を現像する。
プロセス3:現像済み原盤を回折光測定器にかける。または目視する。
プロセス4:測定結果または目視判断により決定した最適露光スポットの半径値を記録する。
プロセス5:プロセス4で記録した半径値での露光スポットの設定状態に調整する。
プロセス6:光ディスク原盤を装置へ再セット後、露光スポットの状態をCCDにて観測する。
プロセス7:モニター上の露光スポット観察像が最適になるよう、モニター用光学系の位置調整を行う。
上記のような複雑なプロセスを必要とするために従来は、露光スポットの最適化調整に相当な時間を要していた。
The exposure spot adjustment method as described above has the following drawbacks.
(Defect 1) Complicated adjustment process Especially after the optical axis adjustment, the optimum state of the exposure spot on the resist layer surface and the optimum state of the exposure spot observation image on the monitor detected by the CCD do not necessarily match. Therefore, complicated adjustment by the following
Process 1: Using an unused resist master, exposure is performed while changing the state of the exposure spot for each appropriate radius value.
Process 2: The exposed master is developed.
Process 3: The developed master is subjected to a diffracted light measuring device. Or visually.
Process 4: Record the radius value of the optimum exposure spot determined by the measurement result or visual judgment.
Process 5: Adjustment is made to the exposure spot setting state at the radius value recorded in process 4.
Process 6: After the optical disc master is reset in the apparatus, the state of the exposure spot is observed with the CCD.
Process 7: The position of the monitor optical system is adjusted so that the exposure spot observation image on the monitor is optimized.
Conventionally, since the complicated process as described above is required, considerable time is required for the optimization adjustment of the exposure spot.
(欠点2)再現性に欠ける
露光スポットの最適化調整を行う場合、モニター上での目視判断では観察者間で個人差があり、再現性に欠ける。
(Disadvantage 2) Lack of reproducibility When performing optimization adjustment of an exposure spot, there are individual differences among observers in visual judgment on a monitor, and reproducibility is lacking.
(欠点3)高密度光ディスクでは設定分解能が不足する
高密度化のためには対物レンズのNAを上げる必要がある。これは焦点深度を縮める方向に働くため、露光スポットの最適な設定には、より分解能を上げた正確な調整プロセスが必要となる。従来の方法では、上記(欠点1)のプロセスに従うが、プロセス1で設定分解能が不足すると、プロセス4で得た結果、最適値が検出できないことがある。この場合、再度、設定分解能を上げてプロセス1から7までの全行程を行う必要がある。この影響は、焦点深度の深い低密度な光ディスクでは問題にならないこともあるが、焦点深度が浅くなる高密度光ディスクではより顕在化してくる。
(Disadvantage 3) Setting resolution is insufficient for high-density optical discs To increase the density, it is necessary to increase the NA of the objective lens. Since this works in the direction of reducing the depth of focus, an optimal adjustment process with higher resolution is required for optimal setting of the exposure spot. In the conventional method, the process of the above (defect 1) is followed. However, if the setting resolution is insufficient in
上記の欠点を解消するために本発明は、
光ディスク原盤の表面に形成されたレジスト層に、レーザ光源から出射される露光用レーザ光を対物レンズによって集束して照射することで露光記録を行うようにした光ディスク原盤露光装置において、
光ディスク原盤に隣接する位置に設けられ、予めグルーブの形成された露光スポット調整用ディスクを載置する露光スポット調整用ステージと、
露光スポット調整用ディスクにレーザ光を照射し、グルーブで反射されたレーザ光を光検出器で読み取る光検出機能と、
露光スポット調整用ディスクを径方向へ移動させるスライド機構と、
露光スポット調整用ディスクの移動に伴い得られる光検出器の検出信号から、振幅レベルのピーク値を検出、保持するピーク検出機能と、
スライド機構の移動に伴い、レーザ光の露光スポットの大きさを変化させるフォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または露光用光学系の位置制御機能と、
フォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または露光用光学系の位置制御機能により得られるピーク検出機能のピーク検出信号のうち、最大振幅時の電気的オフセット量または露光用光学系の位置を記憶する記憶機能と、
記憶機能で記憶した電気的オフセット量または露光用光学系の位置を、レーザ光の露光スポット径の最適状態として設定する機能と、
を備えてなるものである。
さらにこの光ディスク原盤露光装置では、露光用光学系の位置制御にステッピングモータを用いることが好ましい。
In order to eliminate the above drawbacks, the present invention
In an optical disc master exposure apparatus configured to perform exposure recording by converging and irradiating a laser beam for exposure emitted from a laser light source by an objective lens onto a resist layer formed on the surface of the optical disc master,
An exposure spot adjustment stage which is provided at a position adjacent to the optical disk master and on which an exposure spot adjustment disk on which grooves have been previously formed is placed;
A light detection function of irradiating the exposure spot adjusting disk with laser light and reading the laser light reflected by the groove with a photodetector;
A slide mechanism for moving the exposure spot adjusting disk in the radial direction;
A peak detection function that detects and holds the peak value of the amplitude level from the detection signal of the photodetector obtained along with the movement of the exposure spot adjustment disk,
An electrical offset setting function for focus control that changes the size of the exposure spot of the laser light as the slide mechanism moves, or a position control function of the exposure optical system,
Memory that stores the electrical offset amount at the maximum amplitude or the position of the exposure optical system among the peak detection signals of the peak detection function obtained by the electrical offset setting function for focus control or the position control function of the exposure optical system Function and
A function of setting the electrical offset amount stored by the storage function or the position of the exposure optical system as the optimum state of the exposure spot diameter of the laser beam;
Is provided.
Further, in this optical disk master exposure apparatus, it is preferable to use a stepping motor for position control of the exposure optical system.
本発明による光ディスク原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が、原盤露光装置の中だけで閉じることで、上記最適露光スポットの調整プロセスがシステム化及び簡素化され、調整にかかる時間が大幅に削減される。
またこの光ディスク原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が全てシステム化され定量的に判断されるため、確実な再現性が確保できる。
さらにこの光ディスク原盤露光装置では、露光用光学系の位置制御にステッピングモータを採用することにより、容易に最適露光スポットの設定分解能を高めることが可能となる。
In the optical disc master exposure apparatus according to the present invention, the optimization adjustment of the exposure spot is closed only in the master exposure apparatus, so that the optimum exposure spot adjustment process is systematized and simplified, and the time required for the adjustment is greatly increased. Reduced.
Further, in this optical disc master exposure apparatus, all optimization adjustments of exposure spots are systematized and determined quantitatively, so that reliable reproducibility can be ensured.
Further, in this optical disk master exposure apparatus, it is possible to easily increase the setting resolution of the optimum exposure spot by adopting a stepping motor for position control of the exposure optical system.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係る光ディスク原盤露光装置は、例えばピットやグルーブ等を有する光ディスクのディスク基板を射出成形する際に用いられるスタンパを作成するためのものであり、図1に示すように、光ディスク原盤19上に形成されたレジスト層18上に露光用レーザ光を照射させて、レジスト層18に光ディスクのピットやグルーブに対応した所定パターンの潜像を記録するためのものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
An optical disk master exposure apparatus according to the present invention is for creating a stamper used when injection molding a disk substrate of an optical disk having, for example, pits and grooves. As shown in FIG. The
この原盤露光装置は、露光用レーザ光源ユニット1として、例えば、波長が266nmの紫外線レーザを用いている。レーザ光源ユニット1より出射された露光用レーザ光は、音響光学変調器等により変調された後、ハーフミラー2に到達し、一部がハーフミラー2で反射され、一部がハーフミラー2を透過して露光パワーを検出する光検出器35に入射される。ハーフミラー2により反射された露光用レーザ光の光路上には、1/4波長板3と、露光用レーザ光のビーム径を拡大させるレンズ4およびレンズ5より構成されるビームエキスパンダと、ダイクロイックミラー6と、露光用レーザ光を集束してレジスト層18上に照射させる対物レンズユニット7と、が設けられている。
This master exposure apparatus uses, for example, an ultraviolet laser having a wavelength of 266 nm as the exposure laser
ハーフミラー2により反射された露光用レーザ光は、1/4波長板3に入射し、円偏光の光とされる。1/4波長板3により円偏光とされた露光用レーザ光は、ビームエキスパンダを構成する第1のレンズ4と第2のレンズ5により、ビーム径が拡大される。ビームエキスパンダによりビーム径が拡大された露光用レーザ光は、ダイクロイックミラー6により光路が曲折されて、レジスト層18が形成された光ディスク原盤19の主面に対向するように配置された対物レンズユニット7に入射する。対物レンズユニット7に入射した露光用レーザ光は、この対物レンズユニット7により集束され、光ディスク原盤19上に形成されたレジスト層18に照射される。
The exposure laser beam reflected by the half mirror 2 enters the quarter-
レジスト層18が形成された光ディスク原盤19は、高回転精度で回転するエアスピンドル機構37上にチャッキングされている。そして、このエアスピンドル機構の回転に伴って、光ディスク原盤19上のレジスト層18に露光用レーザが照射される。
この原盤露光装置では、露光用レーザ光源1から対物レンズユニット7までの全ての光学系が、固定の光学定盤上に搭載されており、一方、エアスピンドル機構37と光ディスク原盤19、および後述する露光スポット調整用ステージ21は、光ディスク原盤19の径方向へ移動操作されるエアスライド機構36上に搭載されている。このエアスライド機構36は、スライド制御用コントローラ23からのスライド位置駆動信号32によって移動制御される。
The
In this master exposure apparatus, all the optical systems from the exposure
またこの原盤露光装置では、光ディスク原盤19上のレジスト層18に照射された露光用レーザ光の反射光を、ハーフミラー13および集光レンズ14を介してCCDユニット15により取り込み、レジスト層18上に照射された露光用レーザ光のスポット像をモニターする。
Also, in this master exposure apparatus, the reflected light of the exposure laser light irradiated on the
さらにこの原盤露光装置は、露光用レーザ光をレジスト層18上に照射するにあたり、露光用レーザ光の焦点が常にレジスト層18上に位置するように、フォーカス制御を行うように構成されている。このフォーカス制御は、オートフォーカス用光学系により検出されたフォーカスずれ量に応じて対物レンズユニット7をその光軸に沿った方向に移動させることにより行う。
Further, this master exposure apparatus is configured to perform focus control so that the focus of the exposure laser beam is always on the
オートフォーカス用光学系は、例えば波長が680nm程度のレーザ光として出射するフォーカス用レーザ光源8と、偏光ビームスプリッタ9を透過したレーザ光の光路上に配置された1/4波長板10および折り返しミラー11と、折り返しミラー11により反射されたレーザ光の光路上に配置されたダイクロイックミラー6と、対物レンズユニット7を介してレジスト層18に照射されたレーザ光の反射光の光路上に配置された光検出器12と、を備えて構成される。
The autofocus optical system includes, for example, a focus
この検出器12は、例えば2分割タイプのフォトディテクター等にて光信号を電気信号に変換し、これがギャップエラー信号25としてフォーカス制御用コントローラ22に入力される。ここで例えば一般的によく知られた離軸法等によってフォーカス用光源8のレジスト層18における集光状態の変化を反射光の変化として検出し、その検出信号に基くフォーカス制御用コントローラ22からの制御信号によって対物レンズユニット7の移動用アクチュエータ20を駆動させ、対物レンズユニット7を光軸方向に移動調整してフォーカス制御を行う。
尚、この原盤露光装置においてフォーカス制御用コントローラ22は、ホストコンピュータ24からのフォーカス用シーケンス制御信号33により制御される。またスライド制御用コントローラ23は、ホストコンピュータ24からのスライド用シーケンス制御信号34により制御される。
The
In this master exposure apparatus, the focus control controller 22 is controlled by a focus
次に、上記の如き原盤露光装置において、本発明の要となる露光スポットの最適化調整を実現するための構成を説明する。
光ディスク原盤19上のレジスト層18における露光用レーザの露光スポットは、その径が小さいほど、フォーカス系のギャップ制御に対する余裕度は増える。このレジスト層18上での露光スポット径を調整する手段として本発明では、エアスライド機構36上においてエアスピンドル37に隣接した位置に露光スポット調整用ステージ21を配置する。
Next, in the master exposure apparatus as described above, a configuration for realizing the optimization adjustment of the exposure spot, which is the key of the present invention, will be described.
The exposure spot of the exposure laser on the resist
この露光スポット調整用ステージ21上には、予め一定間隔で渦巻き状にグルーブの刻まれた試料として露光スポット調整用ディスクが設置されている。露光スポット調整用ステージ21は、露光スポット調整用ディスクの表面が隣接した光ディスク原盤の表面と同じ高さになるように予め高さを調整しておく。尚、ここで光ディスク原盤19上のフォトレジスト層18の厚み分は、採用する露光用光学系から決定される焦点深度に対する割合から加味するか否かを決定する。
On the exposure
次に、対物レンズユニット7の位置が、露光スポット調整用ステージ21上に来るよう、エアスライド機構36を光ディスク原盤19の径方向へ移動させる。
続いて、対物レンズユニット7を露光スポット調整用ステージ21上で下降させ、フォーカスサーボが働き始める位置で停止させる。露光用レーザの露光スポット調整用ステージ21上の露光スポット調整用ディスクの表面からの反射光は、ハーフミラー13で一部が透過し、集光レンズ16を介して光検出器17へ入射する。
Next, the
Subsequently, the objective lens unit 7 is lowered on the exposure
光検出器17から出力される露光パターン検出信号28は、エアスライド機構36を一定速度で移動させたとき、一定周期で一定振幅のSIN波として観測される。このSIN波は、その周期は露光スポット調整用ディスク上のパターンの間隔とエアスライドの送り速度から決定され、またその振幅は、露光スポット調整用ディスク表面の露光用レーザのスポット径により決定される。露光用レーザのスポット径が小さい程、振幅レベルは大きくなる。
The exposure
そこで、エアスライド機構36の一定速度での移動に伴い、露光スポット調整用ディスク表面上の露光スポット径を変化させれば、露光スポットの径に応じた露光パターン検出信号28の振幅レベルの変化として捉えることができる。
この場合、露光スポット径を変化させる方法は、例えば次の2方法が挙げられる。
(1)フォーカス制御用のギャップエラー信号25に、電気的にオフセットを付加し、フォーカスギャップ27を調整する。
(2)露光用レーザ光の光路上に配置されたレンズ4またはレンズ5の位置を露光用レーザの光軸方向へ調整する。
Therefore, if the exposure spot diameter on the exposure spot adjustment disk surface is changed as the
In this case, examples of the method for changing the exposure spot diameter include the following two methods.
(1) The
(2) The position of the lens 4 or the
即ち、先ず上記(1)の方法では、フォーカス制御用コントローラ22においてギャップエラー信号25にフォーカス制御用の電気的オフセットを付加し、フォーカス制御用コントローラ22からのギャップ制御信号26によって対物レンズユニット7の移動用アクチュエータ20を駆動させ、フォーカスギャップ27を調整する。あるいは、フォーカス制御用コントローラ22からのステージ高さ位置駆動信号31によって露光スポット調整用ステージ21の高さを変化させてフォーカスギャップ27を調整するようにしてもよい。このようにしてエアスライド機構の一定速度での移動に伴い、露光スポット径を変化すべくフォーカスギャップ27を調整することにより、露光スポット調整用ディスク表面上の露光スポットの径に応じた露光パターン検出信号28の振幅レベルの変化として捉えることができる。
That is, in the method (1), the focus control controller 22 adds an electrical offset for focus control to the
また上記(2)の方法では、エアスライド機構の一定速度での移動に伴い、フォーカス制御用コントローラ22からのレンズ位置駆動信号30によって露光用光学系の例えばレンズ4を露光用レーザの光軸方向へ移動制御することにより、露光スポット調整用ディスク表面上の露光スポットの径に応じた露光パターン検出信号28の振幅レベルの変化として捉えることができる。ここでレンズ4の位置制御機構には、例えばその相対位置が検出できるマイクロステッピングモータを利用する。この場合、ステッピングモータユニットに内蔵の原点信号29でパルスカウンターをクリアし、レンズ位置駆信号30の出力パルスをカウントすれば、そのカウント値に応じたレンズ4の露光用光学系の光軸方向での相対位置を知ることができる。
In the method (2), as the air slide mechanism moves at a constant speed, the lens 4 of the exposure optical system is moved in the optical axis direction of the exposure laser by the lens
そして上記(1)または(2)の方法により振幅レベルの変化として捉えた露光パターン検出信号28は、フォーカス制御用コントローラ22へ入力され、そこでピーク検出処理を行い、振幅レベルが最大となった時の電気的オフセット量またはレンズ位置駆動信号30のパルスカウント値を記憶する。ここで記憶した値が、露光スポット調整用ディスク表面における露光スポットを最適とする電気的オフセット量またはレンズ4の固定すべき位置として最終的に決定され、その設定に基いてフォーカスギャップ27またはレンズ4の位置が移動制御される。
The exposure
このようにして本発明による原盤露光装置では、光ディスク原盤19のレジスト層18に照射するレーザ光の露光スポットを最適な径に調整することができる。
そしてこの原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が、原盤露光装置の中だけで閉じることにより、上記最適露光スポットの調整プロセスがシステム化及び簡素化され、調整にかかる時間が大幅に削減される。
またこの原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が全てシステム化され定量的に判断されるため、確実な再現性が確保できる。
さらにこの原盤露光装置では、露光用光学系であるレンズ4の位置制御機構にマイクロステッピングモータを採用したことにより、容易に最適露光スポットの設定分解能を高めることが可能となる。
In this manner, in the master exposure apparatus according to the present invention, the exposure spot of the laser beam irradiated on the resist
In this master exposure apparatus, the exposure spot optimization adjustment is closed only in the master exposure apparatus, so that the optimum exposure spot adjustment process is systematized and simplified, and the time required for the adjustment is greatly reduced. The
Further, in this master exposure apparatus, since all optimization adjustments of exposure spots are systematized and quantitatively determined, reliable reproducibility can be ensured.
Further, in this master exposure apparatus, the setting resolution of the optimum exposure spot can be easily increased by adopting the micro stepping motor in the position control mechanism of the lens 4 that is the exposure optical system.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限ることなく他にも種々の実施形態を採り得るものであることは言うまでもない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to this and can take other various embodiments.
1 レーザ光源ユニット
4 レンズ(露光用光学系)
7 対物レンズユニット
17 光検出器
18 レジスト層
19 光ディスク原盤
21 露光スポット調整用ステージ
22 フォーカス制御用コントローラ
23 スライド制御用コントローラ
36 エアスライド機構
1 Laser light source unit 4 Lens (optical system for exposure)
7
Claims (2)
上記光ディスク原盤に隣接する位置に設けられ、予めグルーブの形成された露光スポット調整用ディスクを載置する露光スポット調整用ステージと、
上記露光スポット調整用ディスクに上記レーザ光を照射し、上記グルーブで反射されたレーザ光を光検出器で読み取る光検出機能と、
上記露光スポット調整用ディスクを径方向へ移動させるスライド機構と、
上記露光スポット調整用ディスクの移動に伴い得られる上記光検出器の検出信号から、振幅レベルのピーク値を検出、保持するピーク検出機能と、
上記スライド機構の移動に伴い、上記レーザ光の露光スポットの大きさを変化させるフォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または露光用光学系の位置制御機能と、
上記フォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または上記露光用光学系の位置制御機能により得られる上記ピーク検出機能のピーク検出信号のうち、最大振幅時の上記電気的オフセット量または上記露光用光学系の位置を記憶する記憶機能と、
上記記憶機能で記憶した上記電気的オフセット量または上記露光用光学系の位置を、上記レーザ光の露光スポット径の最適状態として設定する機能と、
を備えてなる光ディスク原盤露光装置。 In an optical disc master exposure apparatus configured to perform exposure recording by converging and irradiating an exposure laser beam emitted from a laser light source by an objective lens onto a resist layer formed on the surface of the optical disc master,
An exposure spot adjustment stage which is provided at a position adjacent to the optical disk master and on which an exposure spot adjustment disk on which grooves are formed in advance is placed;
A light detection function of irradiating the exposure spot adjusting disk with the laser light and reading the laser light reflected by the groove with a photodetector;
A slide mechanism for moving the exposure spot adjusting disk in the radial direction;
A peak detection function for detecting and holding the peak value of the amplitude level from the detection signal of the photodetector obtained along with the movement of the exposure spot adjustment disk,
An electrical offset setting function for focus control or a position control function of the exposure optical system that changes the size of the exposure spot of the laser light as the slide mechanism moves,
Of the peak detection signal of the peak detection function obtained by the electrical offset setting function for focus control or the position control function of the exposure optical system, the electrical offset amount at the maximum amplitude or the exposure optical system A memory function to memorize the position;
A function of setting the electrical offset amount stored by the storage function or the position of the exposure optical system as an optimum state of the exposure spot diameter of the laser beam;
An optical disc master exposure apparatus comprising:
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JP2019186684A (en) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 日本放送協会 | Encoder, decoder, converter, and learning device |
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- 2003-07-24 JP JP2003279349A patent/JP2005044459A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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