KR100549855B1 - 광 디스크 노광 장치 및, 그것의 포커싱 레이저 비임 보정방법 - Google Patents

광 디스크 노광 장치 및, 그것의 포커싱 레이저 비임 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 글래스 기판상에 도포된 포토레지스트를 감광시키는 기록용 레이저 비임을 발생시키는 기록용 레이저 비임 발생 장치; 상기 기록용 레이저 비임을 집속시킴으로써 상기 글래스 기판의 표면에 초점을 형성하도록 하는 대물 렌즈와; 포커싱 레이저 비임을 발생시키는 포커싱 레이저 비임 발생 장치와; 상기 포커싱 레이저 비임을 집속시키거나 발산시킴으로써 그것이 상기 대물 렌즈를 통과할때 상기 기록용 레이저 비임과 일치하는 초점을 형성하도록 하는 보정 렌즈; 및, 상기 글래스 기판상으로부터 반사된 포커싱 레이저 비임을 검출하는 2 분할 광검출기;를 구비하는 광 디스크 노광 장치 및, 그것의 포커싱 레이저 비임 보정 방법이 제공된다.

Description

광 디스크 노광 장치 및, 그것의 포커싱 레이저 비임 보정 방법{Optical disk light-exposure device and method for correcting focusing lazer beam thereof}
도 1은 통상적인 광 디스크 노광 장치에 대한 개략적인 구성도.
도 2는 기록용 레이저 비임과 포커싱 레이저 비임이 대물 렌즈를 통과할때의 초점 거리를 나타낸 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 광 디스크 노광 장치에 대한 개략적인 구성도.
도 4는 도 3 의 장치에 구비된 보정 렌즈의 개략적인 사시도.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
11. 글래스 디스크 12. 대물렌즈
13. 다이크로익 미러 14. 2 분할 광 검출기
15. 포커싱 레이저 비임 발생 장치
31. 글래스 디스크 32. 대물 렌즈
33. 보정 렌즈 33a. 통공
35. 포커싱용 레이저 비임 발생 장치
본 발명은 광 디스크 노광 장치 및, 그것의 포커싱 레이저 비임 보정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 디스크 제조 공정에서 사용되는 글래스 디스크를 노광하는데 있어서 포커싱 레이저 비임의 초점 거리를 보상할 수 있는 포커스 보정용 렌즈가 더 구비된 광 디스크 노광 장치 및, 그것의 포커싱 레이저 비임 보정 방법에 관한 것이다.
최근 기술의 비약적인 발전에 의해 대용량의 정보를 저장하고 정보를 고속으로 처리하는등의 성능이 크게 향상된 기록 매체들이 개발되고 사용되고 있는데, 이러한 기록 매체들중 하나가 광디스크이다. 광 디스크는 디스크 자체의 표면 상태를 변경시켜서 정보를 저장하게 되는데, 광 디스크는 기록 방식에 따라서 재생 전용형, 추가 기록 가능형 및, 재기록형으로 구분할 수 있다.
일반적인 광 디스크의 마스터 제조 공정은 다음과 같다. 우선 평평한 글래스 디스크의 표면을 충분히 연마하여 초음파로 세정 건조한다. 다음에 포토레지스트를 글래스 디스크의 표면에 도포하고 베이킹함으로써 포토레지스트 마스터 디스크를 마련한다. 이때, 포토레지스트의 두께는 실제 디스크의 그루브(groove) 또는 피트(pit)의 깊이에 해당하므로 사용하는 환경에서 가장 효율적으로 광학 효과를 얻을 수 있는 정확한 두께 설정이 필요하다.
다음에 기록하고자 하는 정보는 광 디스크 노광 장치를 이용하여 포토레지스트 마스터 디스크상의 포토레지스트를 감광시킴으로써 기록된다. 즉, 광 디스크 노광 장치에 구비된 기록용 레이저 비임을 조사함으로써 포토레지스트를 감광시키는 것이다. 다음에 현상액을 이용하여 노광된 부위를 식각하는 현상 공정을 거친다. 현상 공정이 종료되면 글래스 디스크상에 정보의 형태에 따라서 그루부 혹은 피트위에 니켈 도전막을 형성함으로써 디스크 마스터(disk master)를 만들게 되는데, 이것은 글래스 디스크를 전해 주조기에 투입하여 니켈막을 글래스 디스크상에 도금함으로써 이루어진다. 이어서 글래스 디스크의 표면에 형성된 니켈 셀(shell)의 이면을 적당한 표면의 상태로 연마하고 쉘을 분리하여 세척한다. 이때 분리된 셀을 메탈 마스터(metal master)라고 한다.
메탈 마스터의 정보면 상에 남겨진 포토레지스트는 이후에 제거되고, 그 위에 보호막이 형성된다. 다음에 메탈 마스터는 적절한 내경 및, 외경을 가지도록 가공되는데, 이는 이후에 메탈 마스터가 적용될 사출 성형기의 대응 형상에 적용될 수 있기 위한 조치이다. 다음에 메탈 마스터를 사출 성형기에 장착하고 용융 수지를 사출 압축함으로써 신호를 전사한 다음 냉각시켜서 디스크 기판을 제작하게 된다. 이때 제작된 디스크 기판은 재생 전용의 경우 알루미늄 반사막을, 기록 가능형은 기록막 및, 유전체 막을 형성하기 위한 스퍼터링 공정을 거쳐서 전제적인 디스크 제조 공정이 완료된다.
위와 같은 공정을 수행하는 여러 장치들중의 하나인 광 디스크 노광 장치는 글래스 디스크상의 포토레지트에 기록용 레이저 비임을 조사하여 감광 공정을 수행하는 장치인데, 이때 기록용 레이저 비임은 대물 렌즈에 의해서 집속된 후에 글래스 디스크 상에 조사된다. 이때 집속된 기록용 레이저 비임을 글래 디스크에 일정한 상태로 유지하기 위하여 포커스 비임을 이용하여 포커싱 작용을 하게 된다.
도 1 에 도시된 것은 통상적인 광 디스크 노광 장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도면을 참조하면, 광 디스크 노광 장치는 글래스 디스크(11)에 기록용 레이저 비임(16)을 조사할 수 있는 기록용 레이저 비임 발생 장치(미도시)와, 상기 기록용 레이저 비임(16)을 집속시키는 대물렌즈(12)와, 글래스 디스크(11)상에 포커싱 레이저 비임(15a)을 조사하는 포커스 레이저 발생 장치(15)와, 상기 글래스 디스크(11)의 표면으로부터 반사되는 포커싱 레이저 비임(15b,15c,15d)을 검출하는 2 분할 광 검출기(14)를 구비한다. 또한, 상기 기록용 레이저 비임(16)을 통과시킴과 동시에 포커싱 레이저 비임(15a,15b,15c,15d)을 반사시키는 다이크로익 미러(13)를 더 구비한다.
도 1 에 도시된 광 디스크 노광 장치에서는 포커싱 레이저 비임을 이용하여 기록용 레이저 비임의 초점을 글래스 디스크상에 유지하게 된다. 도 1 에 도시된 방법은 여러가지 포커스 방법들중 하나인 스큐빔(skew beam) 방법이다. 이것은 포커싱 레이저 비임(15a)을 대물 렌즈(12)의 중심을 통해서 입사시키지 않고, 대물 렌즈(12)의 중심으로부터 약간 벗어난 상태에서 입사시키는 것이다. 이렇게 입사된 포커싱 레이저 비임(15a)은 글래스 디스크(11)의 표면(11a,11b,11c)으로부터 반사될때, 마찬자리로 대물 렌즈(12)의 중심으로부터 벗어난 대칭의 위치를 통해 반사된다. 이와 같이 반사된 포커싱 레이저 비임(15b,15c,15d)은 다이크로익 미러(13)상에서 반사되어 2 분할 광 검출기(6)로 입사된다.
글래스 디스크(11)의 표면은 도면 번호 11a,11b 또는 11c 에 도시된 바와 같 이 상이한 위치에 놓일 수 있다. 도면 번호 11a 로 표시된 글래스 디스크(11)의 표면 위치는 대물 렌즈(12)에 의해서 집속된 기록용 레이저 비임(16)의 초점(A)이 글래스 디스크(11)의 표면에 일치하는 경우이며, 이때 포커싱 레이저 비임(15a)은 글래스 디스크(11)의 표면에서 반사하여 포커싱 레이저 비임(15b)으로서 2 분할 광검출기(14)로 검출된다. 이와 같이 글래스 디스크(11)가 정상의 위치에 있게되면 2 분할 광검출기(14)에 구비된 제 1 광검출기(14a)와 제 2 광검출기(14b)에서 검출되는 광량이 동일하게 된다.
한편, 도면 번호 11b 로 표시된 글래스 디스크(11)의 표면 위치는 대물 렌즈(12)에 의해서 집속된 기록용 레이저 비임(16)의 초점(A)보다 글래스 디스크(11)의 표면이 대물렌즈(12)에 가까운 경우이다. 이때 포커싱 레이저 비임(15a)은 글래스 디스크(11)의 표면에서 반사하여 포커싱 레이저 비임(15c)으로서 2 분할 광검출기(14)로 검출된다. 이와 같이 글래스 디스크(11)가 대물 렌즈(12)에 근접하게 되면 2 분할 광검출기(14)에 구비된 제 1 광검출기(14a)에서보다 제 2 광검출기(14b)에서 검출되는 광량이 커지게 되며, 따라서 그 광량의 차이로 인하여 글래스 디스크(11)와 대물 렌즈(12) 사이의 거리를 알 수 있다.
다른 한편으로, 글래스 기판(11)이 정상의 위치로부터 대물 렌즈(12)에서 멀어지는 방향으로 이격되면, 글래스 디스크(11)의 표면에서 반사하는 포커싱 레이저 비임(15d)은 2 분할 광검출기(14)에 구비된 제 1 광검출기(14a)에서 제 2 광검출기(14b)보다 검출되는 광량이 커지게 되는 것이다.
그런데 위에 설명된 바와 같은 포커싱 방법은 대물 렌즈의 초점 거리가 포커 싱 레이저 비임(15a)의 파장 거리와 기록용 레이저 비임(16)의 파장 거리에 대해서 모두 일치할 경우에만 정확성을 보장할 수 있다. 통상적으로 포커싱 레이저 비임으로는 파장이 633 nm 인 것이 사용되는 반면에, 기록용 레이저 비임으로는 266 nm 이 사용되기 때문에, 상이한 파장의 두가지 레이저 비임에 대해서 대물 렌즈의 초점 거리가 일치할 수 없다. 즉, 도 2 에 도시된 바와 같이, 대물 렌즈(21)를 통해서 상이한 파장의 두가지 레이저 비임(22,23)을 입사하면, 파장이 633 nm 인 포커싱 레이저 비임은 F1 의 초점을 가지는데 반하여, 파장이 266 nm 인 기록용 레이저 비임은 보다 짧은 F2 의 초점 거리를 가지는 것이다. 이와 같이 레이저 비임의 초점 거리가 상이하면 글래스 디스크상의 포토레지스트를 감광시킬 수 없을뿐만 아니라, 비록 감광시킨다 할지라도 원하는 비임 스폿을 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 광 디스크 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포커싱 레이저 비임을 대물 렌즈에 입사하기 전에 미리 집속 또는 발산시킴으로써 포커싱 레이저 비임이 대물 렌즈를 통과할때 기록용 레이저 비임과 초점 거리가 일치하는 광 디스크 노광 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 글래스 기판상에 도포된 포토레지스트를 감광시키는 기록용 레이저 비임을 발생시키는 기록용 레이저 비임 발생 장치; 상기 기록용 레이저 비임을 집속시킴으로써 상기 글래스 기판의 표면에 초점을 형성하도록 하는 대물 렌즈와; 포커싱 레이저 비임을 발생시키는 포커싱 레이저 비임 발생 장치와; 상기 포커싱 레이저 비임을 집속시키거나 발산시킴으로써 그것이 상기 대물 렌즈를 통과할때 상기 기록용 레이저 비임과 일치하는 초점을 형성하도록 하는 보정 렌즈; 및, 상기 글래스 기판상으로부터 반사된 포커싱 레이저 비임을 검출하는 2 분할 광검출기;를 구비하는 광 디스크 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 보정 렌즈의 중앙부에는 상기 기록용 레이저 비임이 통과될 수 있는 통공이 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 글래스 디스크로부터 반사된 포커싱 레이저 비임은 상기 대물 렌즈 및, 상기 보정 렌즈를 통과함으로써 평행광으로 변환되고, 미러에 의해서 반사되어 상기 2분할 광 검출기에 검출된다.
본 발명에 따르면, 글래스 기판상에 도포된 포토레지스트를 감광시키는 기록용 레이저 비임을 발생시키는 기록용 레이저 비임 발생 장치와; 상기 기록용 레이저 비임을 집속시킴으로써 상기 글래스 기판의 표면에 초점을 형성하도록 하는 대물 렌즈와; 포커싱 레이저 비임을 발생시키는 포커싱 레이저 비임 발생 장치와; 상기 글래스 기판상으로부터 반사된 포커싱 레이저 비임을 검출하는 2 분할 광검출기;를 구비하는 광 디스크 노광 장치의 포커싱 레이저 비임 보정 방법에 있어서, 상기 포커싱 레이저 비임을 집속시키거나 발산시킬 수 있는 보정 렌즈를 더 구비함으로써, 상기 기록용 레이저 비임과 상기 포커싱 레이저 비임이 상기 대물 렌즈를 통과할때 상호 일치하는 초점을 형성하게 하는 광 디스크 노광 장치의 포커싱 레이저 비임 보정 방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3 에 도시된 것은 본 발명에 따른 광 디스크 노광 장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 광 디스크 노광 장치는 기록용 레이저 비임(36)을 발생시키는 기록용 레이저 비임 발생 장치(미도시)와, 상기 기록용 레이저 비임(36)을 집속시킴으로써 글래스 기판(31)의 표면에 초점을 형성하도록 하는 대물 렌즈(32)와, 포커싱 레이저 비임(35a)을 발생시키는 포커싱 레이저 비임 발생 장치(35)와, 상기 포커싱 레이저 비임(35a)을 집속시키거나 발산시킴으로써 상기 대물 렌즈(32)를 통과할때 상기 기록용 레이저 비임(36)과 일치하는 초점을 형성하도록 하는 보정 렌즈(33)와, 상기 글래스 기판(31)상으로부터 반사된 포커싱 레이저 비임(35b)을 검출하는 2 분할 광검출기(34)를 구비한다. 상기 글래스 디스크(31)의 표면으로부터 반사되는 포커싱 레이저 비임(35b)은 미러(37)에 의해서 반사되어 상기 2 분할 광 검출기(34)로 입사된다.
본 발명의 주요 특징을 구성하는 보정 렌즈(33)는 포커싱 레이저 비임(35a)과 기록용 레이저 비임(36)이 대물 렌즈(32)를 통과할때 초점 거리가 같아지도록 하는 역할을 한다. 즉, 포커싱 레이저 비임(35a)은 보정 렌즈(33)에 의해서 집속되거나 발산됨으로써 적절한 형태로 변환되는데, 이렇게 변환된 포커싱 레이저 비임(35a)은 대물 렌즈(32)를 통과한 후에 글래스 디스크(31)에 입사될때 그 초점 거리가 기록용 레이저 비임(36)의 초점 거리와 같아지게 되는 것이다. 포커싱 레이 저 비임(35a)은 대물 렌즈(32)를 통과할때 중심 부분을 통과하지 않고 주변 부분을 통과하도록 각도를 가지고 입사된다. 대물 렌즈(32)에 의해서 굴절된 포커싱 레이저 비임(35a)은 글래스 디스크(31)의 표면에서 반사되며, 반사된 포커싱 레이저 비임(35a)은 다시 대물 렌즈(32)의 주변부를 통과하여 방사하게 되고, 다시 보정용 렌즈(33)를 통과함으로써 평행광으로 변환된다. 평행광으로 변환된 포커싱 레이저 비임(35a)은 미러(37)에 의해 반사되어 2 분할 광검출기(34)에 의해서 검출된다. 2 분할 광검출기(34)에 구비된 제 1 광검출부(34a) 및, 제 2 광검출부(34b)는 종래 기술을 설명한 도 1 의 예에서와 같이 각 광검출부에서 검출되는 광량의 차이로써 글래스 디스크(31)가 적절한 위치에 있는지의 여부를 판단할 수 있다.
기록용 레이저 비임(36)은 보정 렌즈(33)의 중심에 형성된 통공을 통과함으로써, 보정 렌즈(33)에 의한 영향을 전혀 받지 아니한다. 즉, 도 4 에 도시된 바와 같이 보정 렌즈(33)의 중심에는 통공(33a)이 형성되어 있으며, 이러한 통공(33a)을 통해서 기록용 레이저 비임(36)이 통과된다. 따라서 보정 렌즈(33)는 기록용 레이저 비임(36)에 의한 집속이나 발산의 영향을 받지 아니하고 대물 렌즈(32)를 향해 입사될 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 광 디스크 노광 장치는 기록용 레이저 비임과 포커싱 레이저 비임의 파장이 상이할 지라도 대물 렌즈에 의해서 집속될때 기록용 레이저 비임의 초점과 포커싱 레이저 비임의 초점이 일치하도록 보정 렌즈가 구비됨으로써 정확한 노광 작용이 이루어질 수 있다는 장점이 있다. 따라서 글래스 디스크는 포커싱 레 이저 비임에 의한 포커싱 작용에 의해서 적절한 평면 위치에 놓일 수 있게 되며, 그러한 위치는 기록용 레이저 비임의 초점이 형성되는 평면과 일치한다. 그에 의해서 기록용 레이저 비임은 글래스 디스크상의 포토레지스트상에 목적하는 피트 또는 그루브를 형성할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 글래스 기판상에 도포된 포토레지스트를 감광시키는 기록용 레이저 비임을 발생시키는 기록용 레이저 비임 발생 장치와;
    상기 기록용 레이저 비임을 집속시킴으로써 상기 글래스 기판의 표면에 초점을 형성하도록 하는 대물 렌즈와;
    포커싱 레이저 비임을 발생시키는 포커싱 레이저 비임 발생 장치와;
    상기 포커싱 레이저 비임을 집속시키거나 발산시킴으로써 그것이 상기 대물 렌즈를 통과할때 상기 기록용 레이저 비임과 일치하는 초점을 형성하도록 하는 보정 렌즈와;
    상기 글래스 기판상으로부터 반사된 포커싱 레이저 비임을 검출하는 2 분할 광검출기;를 구비하고,
    상기 글래스 디스크로부터 반사된 포커싱 레이저 비임은 상기 대물 렌즈 및, 상기 보정 렌즈를 통과함으로써 평행광으로 변환되고, 미러에 의해서 반사되어 상기 2분할 광 검출기에 검출되는 것을 광 디스크 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 렌즈의 중앙부에는 상기 기록용 레이저 비임이 통과될 수 있는 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 광 디스크 노광 장치.
  3. 삭제
  4. 글래스 기판상에 도포된 포토레지스트를 감광시키는 기록용 레이저 비임을 발생시키는 기록용 레이저 비임 발생 장치와;
    상기 기록용 레이저 비임을 집속시킴으로써 상기 글래스 기판의 표면에 초점을 형성하도록 하는 대물 렌즈와; 포커싱 레이저 비임을 발생시키는 포커싱 레이저 비임 발생 장치와;
    상기 글래스 기판상으로부터 반사된 포커싱 레이저 비임을 검출하는 2 분할 광검출기;를 구비하고,
    상기 글래스 디스크로부터 반사된 포커싱 레이저 비임은 상기 대물 렌즈 및, 상기 보정 렌즈를 통과함으로써 평행광으로 변환되고, 미러에 의해서 반사되어 상기 2분할 광 검출기에 검출되는 광 디스크 노광 장치의 포커싱 레이저 비임 보정 방법에 있어서,
    상기 포커싱 레이저 비임을 집속시키거나 발산시킬 수 있는 보정 렌즈를 더 구비함으로써, 상기 기록용 레이저 비임과 상기 포커싱 레이저 비임이 상기 대물 렌즈를 통과할때 상호 일치하는 초점을 형성하게 하는 광 디스크 노광 장치의 포커싱 레이저 비임 보정 방법.
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