KR100552024B1 - 마스터광디스크용노광장치 - Google Patents

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KR100552024B1
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Abstract

마스터 광 디스크(master optical disc)의 원하는 영역을 고정밀도로 노광할 수 있는 마스터 광 디스크용 노광 장치를 제공하여, 넓은 폭의 요철을 마스터 광 디스크 내부에 형성한다. 상세히는, 상기 마스터 광 디스크용 노광 장치는 기록된 정보 신호에 대응하는 소정의 패턴을 형성하기에 적합하게 되어 있는, 광 디스크의 기판중 포토 레지스트가 도포된 부분을 노광한다. 마스터 광 디스크용 노광 장치는 광원으로부터 출사된 레이저광을 집광하기 위한 집광 광학 소자(15), 집광 광학 소자(15)에 의해 집광된 레이저광을 워블링하기 위한 편향 광학 소자(16), 및 집광 광학 소자(15)의 초점 위치의 후단에 배열되어 대물 렌즈의 전단 위치에서 편향 광학 소자(16)에 의해 워블링된 레이저광을 재결상하기 위한 광학계(17)를 포함한다.

Description

마스터 광 디스크용 노광 장치{LIGHT EXPOSURE APPARATUS FOR MASTER OPTICAL DISC}
본 발명은 피트(pit) 및 그루브(groove)가 형성된 광 디스크를 제조할 때의 마스터 디스크(master disc)로서 사용되는 마스터 광 디스크를 광에 노출시키기 위한 마스터 광 디스크의 노광 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기록 가능한 광 디스크는, 동심 그루브(concentric groove) 또는 나선형으로 확장하는 그루브(spirally extending groove)로 형성되어 있다. 그루브가 형성된 부분에 정보 신호를 기록하는 그루브 기록 방식(groove-recording type)의 광 디스크가 있다. 광 디스크 중에는 또한, 그루브와 그루브와의 사이에 형성되는 볼록부인 랜드(land)에 정보 신호를 기록하는 랜드 기록 방식(land-recording type)의 광 디스크가 있다. 또한, 광 디스크에서 그루브 및 랜드에 정보 신호를 기록하는 랜드·그루브 기록 방식(land-and-groove recording type)이 있다.
이들 어떤 방식에서도, 소위 마스터링 공정(mastering process)에서 마스터 광 디스크가 마련되며, 소위 마스터 디스크(master disc), 파더 디스크(father disc), 마더 디스크(mother disc) 및 스탬퍼(stamper)를 이용하여 광 디스크가 마련된다. 즉, 광 디스크를 제조하는 때는, 그루브 및 랜드에 대응하는 요철(crest and valley)이 고정밀도로 형성된 마스터 광 디스크가 필요하다. 이하의 설명에서, 마스터 광 디스크에 형성되며 광 디스크의 피트가 형성된 위치에 대응하는 부분을 "피트 형성부"라고 하고, 마찬가지로 마스터 광 디스크에 형성되며 광 디스크의 그루브가 형성된 위치에 대응하는 부분을 "그루브 형성부"라고 한다.
이 마스터 광 디스크를 제조할 때는, 피트 형성부 및 그루브 형성부를 노광에 의해 형성하기 위해 유리 기판 상에 소정의 두께로 도포된 포토 레지스트에 레이저 광빔을 조사한다. 즉, 마스터 광 디스크에서는 피트 형성부 및 그루브 형성부에 레이저 광빔이 조사되고, 이 레이저 광빔이 조사된 포토 레지스트 영역이 현상 공정동안 에칭되는 한편, 레이저 광빔이 조사된 부분 이외 영역의 포토 레지스트는 경화된다. 이것에 의해 마스터 광 디스크에 원하는 형상을 갖는 피트 형성부 및 그루브 형성부가 형성되게 된다.
포토 레지스트에 레이저 광빔을 조사하는 것에 있어서는, 일본국 공개 특허 공보 64-35742호 공보에 기술되어 있는 바와 같이 워블링법(wobbling method)이 채용된다. 이 워블링법에 의해, 포토 레지스트 상에 조사된 레이저 광을 마스터 광 디스크의 반경을 따라 진동시켜(oscillating) 피트나 그루브를 폭 넓게 형성하게 된다.
이 워블링법을 채용하여 효과적인 노광을 행하기 위해서는 도 1에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 웨지형(wedge-shaped) 원통 렌즈(100A, 100B)를 갖는 노광 장치(101)가 이용되고 있다. 이 노광 장치(101)는 레이저 광빔을 출사하기 위한 광원(도시 안됨), 이 광원으로부터 출사된 레이저광의 광축상에 배치된 한 쌍의 웨지형 원통 렌즈(100A, 100B)와, 이들 한 쌍의 웨지형 원통 렌즈(100A, 100B)의 사이에 배치된 음향 광학 소자(102)와, 한 쌍의 웨지형 원통 렌즈(100A, 100B)를 통하여 투과하는 레이저광의 광축상에 배치되어 레이저광을 집광하는 집광 렌즈(103)와, 이 집광 렌즈(103)의 초점 위치(focal position)보다 후단에 배치된 대물 렌즈(104)를 포함한다.
노광 장치(101)에서, 한 쌍의 웨지형 원통 렌즈(100A, 100B)를 투과한 레이저광이 소정의 방향으로 집광되면서 이것과 직교하는 방향으로는 콜리메이트(collimated)되어 음향 광학 소자(102)에 입사된다. 즉, 음향 광학 소자(102)에 입사되는 레이저광은 종방향으로 집광되는 거의 스폿(spot) 형상으로 된다.
음향 광학 소자(102)는 그 상부에 소정의 주파수의 소밀파(compression wave)가 중첩되는 상태에서 입사된 레이저광을 워블링(wobbling)시킨다. 소밀파는 거의 선형의 스폿 형상에 평행한 방향으로부터 종방향으로 중첩되어 레이저광을 워블링시킨다.
그리고, 음향 광학 소자(102)에 의해 워블링된 레이저 광빔은 반대측의 웨지형 원통 렌즈(100B)를 투과하여 원래의 형상으로 복원되어, 집광 렌즈(103)에 조사된다. 이 집광 렌즈(103)는 그 초점 위치가 대물 렌즈(104)의 전단에 있고, 워블링된 레이저광을 초점 위치에 집광시킨다. 그리고, 워블링된 레이저 광은 대물 렌즈(104)를 통해 마스터 광 디스크(105)에 노광된다.
또한, 워블링법을 채용하여 마스터 광 디스크를 노광시킬 경우 도 2에 도시한 바와 같은, 노광 장치(110)를 이용하는 경우가 종종 있다. 이 노광 장치(110)는 도시하지 않은 광원과, 이 광원으로부터 출사된 레이저광의 광축 상에 배치된 집광 렌즈(111)와, 집광 렌즈(111)의 초점 위치보다도 전단에 배치된 음향 광학 소자(112)와, 집광 렌즈(111)의 초점 위치보다도 하단에 배치된 대물 렌즈(113)를 포함한다.
이 노광 장치(110)에서는, 광원으로부터 출사된 레이저광이 집광 렌즈(111)에 의해 집광되어 초점 위치보다 앞선 위치에서 음향 광학 소자(112)에 입력된다. 레이저광은 상술한 노광 장치(101)의 음향 광학 소자(102)와 유사하게, 음향 광학 소자(112)에서 소밀파를 레이저광에 중첩시킨다. 이 때, 이 노광 장치(110)의 음향 광학 소자(112)에 입사하는 레이저광은 원형의 형상으로 된다. 그리고, 워블링된 레이저광은 대물 렌즈(113)를 통해 마스터 광 디스크(114)에 노광된다.
한편, 워블링법을 채용하여, 요철이 고정밀도로 형성된 마스터 광 디스크를 제조하기 위해서는 상술한 바와 같은 음향 광학 소자(102, 112)에서 고주파수의 소밀파를 사용할 것을 고려할 수도 있다. 즉, 고주파수의 소밀파를 사용하여, 워블링된 레이저광의 진동의 주파수를 증가시킬 수 있어 노광할 영역의 가장자리를 고정밀도로 형성할 수 있게 한다. 또한, 워블링법을 채용하여 폭이 넓은 피트나 그루브를 형성하기 위해서는, 워블링된 레이저광의 진폭을 크게 하는 것도 고려할 수도 있다.
도 1에 도시한 노광 장치(101)에서 음향 광학 소자(102)는 거의 선형으로 집광된 레이저광에 대해 그 스폿 형상에 평행한 방향으로 종방향으로 소밀파가 중첩되어 있었다. 이 노광 장치에서는 고주파수의 소밀파를 이용하면, 스폿 형상의 길이 방향의 폭은 소밀파의 파장과 거의 같게 된다. 이에 따라 레이저 광은 그 광속(light flux) 내에서의 회절 방향이 불균일하게 되어 레이저광의 산란(scattering)을 야기시킨다. 그리하여, 마스터 광 디스크를 노광하는 워블링된 레이저광은 원하는 스폿 형상이 아니다.
결과적으로, 마스터 광 디스크는 원하는 영역 이외의 영역에 노광되게 됨으로써 원하는 형상의 피트 형성부 및 그루브 형성부를 가질 수는 없다. 즉, 상술한 노광 장치로는 피트 형성부 및 그루브 형성부를 요철 형상이 고정밀도로 나타나도록 노광하는 것이 곤란하다고 하는 문제점이 있었다.
한편, 상술한 노광 장치(110)에서는 음향 광학 소자(112)가 집광 렌즈(111)의 초점 위치에서 전단에 배치되어 있다. 또한, 이 경우, 음향 광학 소자(112)가 고주파수의 소밀파를 사용하기 때문에 스폿 직경이 작은 레이저광을 공급할 필요가 있다.
이러한 경우, 음향 광학 소자(112)는 집광 렌즈(111)의 초점 위치에 가까운 곳에 배치될 필요가 있다. 그리고, 고주파수의 소밀파에 관련하여 음향 광학 소자(112)를 집광 렌즈(111)의 초점 위치에 가깝게 배치할수록 음향 광학 소자(112)에 의한 광 편향(light deflection)은 작아지게 된다. 즉, 이 노광 장치(110)에서 레이저광의 진폭은 작아지게 된다.
그리하여, 상술한 노광 장치(110)에는 좀더 큰 워블링 피트(wobbling pit)를 형성하기에 적합한 피트 형성부 또는 그루브 형성부와 위치 대응하게 마스터 광 디스크가 노광될 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 마스터 광 디스크 상에 폭이 넓고 고정밀도의 요철을 형성하기 위해서 마스터 광 디스크의 원하는 영역을 고정밀도로 노광할 수 있는 마스터 광 디스크의 노광 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 마스터 광 디스크중 포토 레지스트가 도포된 부분을, 정보 신호가 기록된 소정의 패턴과 위치 대응하여 노광하는 마스터 광 디스크의 노광 장치에 있어서, 광원으로부터 출사된 레이저광을 집광하는 집광 광학 소자와, 상기 집광 광학 소자로부터 출사된 레이저광을 워블링시키기 위한 편향 광학 소자(deflection optical element)와, 집광 광학 소자의 초점 위치보다 후단에 배치되고 상기 편향 광학 소자에 의해 워블링된 레이저광을 대물 렌즈의 전단에 재결상(re-imaging)하는 광학계(optical system)를 구비한다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 마스터 광 디스크용 노광 장치는 집광 광학 소자의 초점 위치로부터 미리 설정된 위치에 있는 편향 광학 소자를 포함한다. 이 노광 장치에서 편향 광학 소자에는 스폿 직경이 작은 레이저 광빔이 조사된다. 결과적으로, 이 노광 장치의 편향 광학 소자는 스폿 직경이 작은 레이저광을 워블링시키게 됨으로써, 레이저 광빔의 양호한 워블링을 보장하게 된다.
그리고, 이 노광 장치의 광학계는 편향 광학 소자에 의해 워블링된 레이저광을 원하는 초점 거리에서 재결상한다. 이에 따라, 이 노광 장치는 재결상된 레이저광의 진폭을 소정의 값으로 설정할 수 있다. 즉, 이 노광 장치에서는 워블링된 레이저광의 진폭을 광학계에 의해 조절하여 원하는 진폭으로 워블링된 레이저광으로서 마스터 광 디스크에 노광할 수 있다.
본 발명에 따른 마스터 광 디스크용 노광 장치의 형태에서, 레이저광은, 고주파수의 소밀파가 사용되는 경우에도 만족할만하게 워블링될 수 있으면서, 워블링된 레이저광이 진폭을 증가시킬 수도 있다. 그리하여, 광 디스크 원방용 노광 장치로서, 고정밀도 및 넓은 폭의 요철을 갖는 마스터 광 디스크가 제공될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 마스터 광 디스크용 노광 장치의 바람직한 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이 마스터 광 디스크의 노광 장치는 광자기 디스크(magneto-optic disc)로 예시되며, 정보 신호로서 형성된 피트와 트랙킹 서보를 위한 안내홈인 그루브가 형성된 광 디스크를 형성하기 위해 사용된다.
도 3을 참조로 하면, 마스터 디스크의 노광 장치는, 레이저광을 출사하기 위한 레이저 광원(1)과, 파워 제어용의 제1 광학 변조 소자(2)와, 레이저광의 스폿 직경을 조절하기 위한 레이저 조절 유닛(3)과 이 레이저 조절 유닛(3)에 대해 제어 신호를 공급하기 위한 제어부(4)와 레이저 광 조사부(5)를 포함한다. 그리고, 이 노광 장치는 워블링된 레이저광을 마스터 광 디스크(6)의 소정의 영역에 조사하는 것이다.
마스터 광 디스크(6)는 유리 등으로 된 거의 디스크 형상의 기판(7)과, 이 기판(7) 상에 형성된 포토 레지스트층(8)을 포함한다. 광 디스크의 피트에 대응하는 포토 레지스트층(8) 부분에 피트 형성부가 형성되어 있고, 마찬가지로, 광 디스크의 그루브에 대응하는 부분에 그루브 형성부가 형성되어 있다. 이들 피트 형성부 및 그루브 형성부는 리세스로서 형성되어 있다.
이 마스터 광 디스크(6)를 제조할 때는 유리 등의 기판(7) 상에 소정의 막 두께로 포토 레지스트층(8)을 제일 먼저 형성한다. 사용된 기판(7)은 고도로 평면화됨(planarized)과 동시에, 그 표면에는 먼지 등의 부착물이 거의 없는 상태가 된다. 그리고, 이와 같이 고도로 평탄화된 표면에 대해 포토 레지스트를 도포한다. 이 때, 포토 레지스트는 기판(7) 상에 형성된 크롬 등의 금속 박막 또는 실란 결합제(silane coupling agent) 의 유기 물질의 프라이머층(primer layer)을 형성하고 그 층상에 도포해도 좋다.
이 포토 레지스트층(8)은 피트 형성부 및 그루브 형성부의 깊이를 규정하기 위해서 그 막 두께가 엄밀하게 제어되어 도포된다. 이 때, 포토 레지스트층(8)의 막 두께를 제어하기 위해서는 소위 엘립소미터(ellipsometer)를 사용할 수도 있고, 반사율(reflectance value)로부터 막 두께를 산출하여 제어할 수도 있다.
이 노광 장치에 있어서, 이 레이저 조절 유닛(3)은 레이저 광원(1)으로부터 출사된 레이저광을 굴절시키기 위한 제1 미러(10)와, 이 제1 미러(10)에 의해서 반사된 레이저광의 광축 상에 순서대로 배치되는 제1 렌즈(11), 제2 광학 변조 소자(12), 제2 렌즈(13) 및 제2 미러(14)를 포함한다. 이 레이저 조절 유닛(3)에 있어서, 제2 광학 변조 소자(12)는 제어부(4)와 접속되어 있다.
레이저 광 조사부(5)는 그 상부에 레이저 광원(1)에 의해 출사한 레이저광이 입사하고, 그 레이저광의 광 경로 상에 순서대로 배치된 제1 집광 렌즈(15), 편향 광학 소자로서의 음향 광학 소자(16), 광학계(17), 제3 미러(18) 및 대물 렌즈(19)를 포함한다. 또한, 이 레이저 광 조사부(5)에 있어서 광학계(17)는 레이저광의 광축상에 콜리메이터 렌즈(20)와 제2 집광 렌즈(21)를 순서대로 구비한다.
이 노광 장치에서 음향 광학 소자(16)는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 집광 렌즈(15)의 회절광의 광축 상에 제1 집광 렌즈(15)의 초점 위치로부터 초점 거리(도4의 f1)의 1/2 이내의 위치에 배치된다. 이 음향 광학 소자(16)는 제어부(4)와 접속됨으로써 약 5 MHz 정도의 고주파수의 소밀파가 레이저광에 중첩된다. 상세히는, 거의 선형 형상인 스폿을 갖는 레이저 광빔이, 소정의 주파수를 갖는 소밀파가 공급되는 음향 광학 소자(16)에 입사된다. 이때, 소밀파는 입사 레이저광의 선형 형상 스폿의 종방향으로부터 음향 광학 소자에 제공된다. 다르게 설명하면, 소밀파는 입사된 스폿 형상의 레이저광에 종방향으로부터 음향 광학 소자에 공급된다. 이는 음향 광학 소자에 입사된 레이저광을 소정의 주파수에서 도 4에 도시된 진폭 A1로 워블링시킨다.
이 노광 장치에서 광학계(17)는 도 4에 도시한 바와 같이 음향 광학 소자(16)에 의해 워블링된 레이저광의 광축 상에 순서대로 구비된 콜리메이터 렌즈(20)와 제2 집광 렌즈(21)를 포함한다. 음향 광학 소자(16)에 의해 워블링된 레이저 광이란 음향 광학 소자(16) 내에서 회절된 1차 회절광을 의미한다.
이 광학계(17)에 있어서, 콜리메이터 렌즈(20)는 제1 집광 렌즈(15)의 초점 위치보다도 후단에 배치된다. 콜리메이터 렌즈(20)는 제1 집광 렌즈(15)의 초점 위치 F1 보다도 도 4에 도시된 거리 f2 만큼 후단에 배치되어 있다. 그리고, 제2 집광 렌즈(21)는 콜리메이터 렌즈(20)로부터 출사한 레이저광의 광축 상에 배치되고 도 4에서 초점 거리가 f3으로 표시되는 초점 위치 F3을 나타낸다. 이 광학계(17)에서는 점 위치 F3에서의 레이저 LW0의 진폭을 A2로서 나타낸다.
이 노광 장치에서 상술한 콜리메이터 렌즈(20)는 광축에 대해 평행한 방향으로 이동가능하다. 즉, 이 광학계(17)에서, 제1 집광 렌즈(15)의 초점 위치 F1로부터 콜리메이터 렌즈(20)까지의 거리 f2를 원하는 크기로 설정할 수 있다. 또한, 이 노광 장치에서, 제2 집광 렌즈(21)는 고정된 초점 위치 F3을 갖고서 원하는 초점 거리 f3을 갖는다. 여기서, 초점 거리 f3을 원하는 값으로 하기 위해서, 제2 집광 렌즈(21)는 가변 초점 렌즈(varifocal lenses)로 설계하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성된 노광 장치에서, 포토 레지스트층(8) 상에 워블링된 레이저광을 조사하여 피트 형성부 및 그루브 형성부에 대응한 포토 레지스트층(8) 영역을 노광한다.
이 노광 장치에서, 레이저 광원(1)으로부터 소정의 레이저 광빔이 출사되어 제1 광학 변조 소자(2)에 입사된다. 레이저 광원(1)으로부터 출사한 레이저 광빔은 제1 광학 변조 소자(2)에서 파워(power) 제어되어 레이저 광 L0로 된다. 이 때, 입사한 레이저 광빔의 강도를 변조시키는 제1 광학 변조 소자(2)는 전기 광학 변조(opto-electric modulation), 음향 광학 변조(acoustic-optical modulation) 또는 자기 광학 변조(photo-magnetic modulation) 등을 수행하도록 설계될 수도 있다.
그리하여, 레이저 광빔은 강도 변조되어 레이저 조절 유닛(3)에 입사된다. 이 레이저 조절 유닛(3)은 피트 형성부 및 그루브 형성부에 대응한 위치의 포토 레지스트층(8)의 부분을 노광하도록 레이저 광 L0의 온·오프를 전환하도록 조절된다.
이 레이저 조절 유닛(3)에서 레이저 L0은, 제1 미러(10)에 의해 굴절되어 제1 렌즈(11)에 입사된다. 레이저 L0은 제1 렌즈(11)에 의해 소정의 스폿 직경으로 형성되어 제2 광학 변조 소자(12)에 입사된다. 이 제2 광학 변조 소자(12)는 제어부(4)로부터 제어 신호를 공급받아 이 제어 신호에 따라서 입사한 레이저 L0을 투과(transmit) 또는 차폐(shield)한다. 이 제2 광학 변조 소자(12)는 예를 들면, 음향 광학 변조기로서 설계될 수 있다.
이 때, 제어부(4)는 포토 레지스트층(8) 상에 조사되는 레이저광이 피트 형성부 또는 그루브 형성부내에 있을 경우 또는 없을 경우에 각각, 레이저 광 L0을 투과시키든지 또는 차폐시킨다. 그리하여, 이 노광 장치로는 피트 형성부 및 그루브 형성부에 대응한 포토 레지스트층(8)의 부분에만 노광할 수 있다. 제2 광학 변조 소자(12)를 투과한 레이저 광 L0은 제2 렌즈(13)에 입사되어 콜리메이션된다. 콜리메이션된 레이저 L0은 제2 미러(14)에서 굴절되어 레이저 광 조사부(5)에 입사된다. 이러한 방법으로, 레이저 L0은 레이저 조절 유닛(3)에서 원하는 타이밍에 콜리메이션되어 레이저 광 조사부(5)에 입사된다.
이 노광 장치에서, 입사한 레이저 L0을 레이저 광 조사부(5)의 음향 광학 소자(16)인 음향 광학 소자(16)에 의해 워블링시켜서 레이저 LW0으로 하고 이 레이저 LW0을 마스터 광 디스크(6)에 조사한다.
이 레이저 광 조사부(5)의 레이저 조절 유닛(3)으로부터 출사한 레이저 광 L0이 제1 집광 렌즈(15)에 입사된다. 이 제1 집광 렌즈(15)는 도 2에 도시한 바와 같이, 초점 거리 f1을 갖는 렌즈이고, 레이저 L0을 초점 위치 F1로 집광한다. 이 레이저 광 조사부(5)에서, 레이저 L0의 광축 상에는 음향 광학 소자(16)가 배치되어 있다. 이 음향 광학 소자(16)에는 제1 집광 렌즈(15)에 의해 집광된 레이저 광 L0이 입사하게 된다.
이 음향 광학 소자(16)는 초점 위치 F1로부터 초점 거리 f1의 1/2이내의 위치에 배치된다. 그리하여, 음향 광학 소자(16)에는 제1 집광 렌즈(15)를 통해 작은 스폿 직경의 레이저 L0이 조사된다. 이 음향 광학 소자(16)에서 조사된 레이저 광 L0에 소밀파가 중첩되어 레이저 광 L0을 워블링시킨다. 그리고, 이 음향 광학 소자(16)로 제1 집광 렌즈(15)에 의해 집광된 레이저 광 L0을 회절시킨다. 이 음향 광학 소자(16)로부터는 회절된 레이저 L0의 1차 회절광이 출사하게 된다.
이 음향 광학 소자(16)에서 만약 소밀파가 고주파수로 된다면, 소밀파의 파장보다 레이저 광 L0의 스폿 직경이 더 작아지게 된다. 그리하여, 음향 광학 소자(16)에서 레이저 광 L0은 그 광빔 내의 회절 방향으로 균일해진다. 이러한 레이저 광은 산란되지 않고 소밀파에 의한 편향이 광빔 내에서 균일하다. 따라서, 이 레이저 광 조사부(5)에서는 소밀파가 약 6MHz라고 하는 고주파수의 경우라도 레이저 L0을 양호하게 워블링할 수 있다.
그리고, 진폭 A1로 워블링된 레이저 광 LW0은 콜리메이터 렌즈(20)에 입사된다. 레이저 광 LW0은 초점 위치 F1로부터 거리 f2만큼 이격한 콜리메이터 렌즈(20)에서 콜리메이션된다. 콜리메이터 렌즈(20)에 의해 콜리메이트된 레이저 광 LW0은 제2 집광 렌즈(21)에 입사하여 진폭A2로 초점 위치 F3 상에 집광된다.
본 노광 장치에서, 레이저 광 LW0의 진폭 확대 배율(A2/A1)을 f3/f2로서 나타낼 수 있다. 즉, 이 레이저 광 LW0은 도 4에 도시된 노광 장치에 있어서의 f3/f2의 값을 조절함으로써 원하는 진폭을 가질 수 있다. 특히, 이 노광 장치로는 f3>f2되는 관계를 만족시킴으로써 레이저 광 LW0의 진폭을 확대할 수 있다.
따라서, 이 노광 장치에서, 포토 레지스트층(8) 상에 피트 형성부 혹은 그루브 형성부를 폭 넓게 노광할 경우, f3>f2 되는 관계를 만족시키도록 콜리메이터 렌즈(20)의 초점 거리 f2 및 제2 집광 렌즈(21)의 초점 거리 f3을 조절한다. 그리하여, 이 노광 장치는 폭이 넓은 피트 형성부 혹은 그루브 형성부를 용이하게 노광할 수 있다.
상세히는, 만약 가변 초점 렌즈가 초점 위치 F1을 변화시키지 않고서 초점 거리 f2를 변화시킬 수 있다면 콜리메이터 렌즈(20)로서 사용되기에 충분하다. 제2 집광 렌즈(21)를 가변 초점 렌즈로 한다면, 초점 위치 F3을 변화시키지 않고서, 초점 거리 f3을 소정의 값으로 설정할 수 있다. 이 노광 장치에 따르면, 폭이 넓은 피트 형성부 또는 그루브 형성부에 대응하여 포토 레지스트층(8)의 부분을 레이저 광에 노광시킬 수 있다.
또한, 이 노광 장치에서 확대 배율 A2/A1을 증가시키기 위해서는, 초점 위치 F1, F2를 변화시키지 않고서 초점 거리 f1, f2를 변화시키도록 하는 광학 소자를 사용한다. 이러한 광학 소자를 광축상에 배치함으로써, 확대 배율 A2/A1은 소정의 값으로 설정할 수 있다. 이 경우에서, 폭이 넓은 피트 형성부 또는 그루브 형성부에 대응하여 포토 레지스트(8) 영역을 용이하게 노광할 수 있다.
그리고, 레이저 광 LW0은 광학계(17)에 의해 소정의 진폭으로 조정된 후에 제3 미러(18)에서 굴절되어 대물 렌즈(19)에 입사된다. 레이저 광 LW0은 대물 렌즈(19)를 통해 포토 레지스트층(8)에 조사된다. 이 대물 렌즈(19)는 축소 배율이 1/100으로 되고 제2 집광 렌즈(21)의 초점 위치 F3에서의 레이저 광 LW0을 1/100으로 축소하여 노광한다.
상술된 본 실시 형태의 노광 장치는 제1 집광 렌즈(15)의 초점 위치 F1로부터 초점 거리 f1의 1/2 이내의 위치에 음향 광학 소자(16)가 제공되고, 약 6MHz 정도의 고주파수의 소밀파를 사용하는 것으로도 레이저광을 양호하게 워블링시킬 수 있다. 그리하여, 이 노광 장치는 피트 형성부 및 그루브 형성부를 형성하는 위치에 대응하여 포토 레지스트층(8)을 고정밀도로 노광할 수 있다. 결국, 이 노광 장치에 따르면, 고정밀도로 요철이 형성된 마스터 광 디스크(6)를 제작할 수 있다.
이 노광 장치에서, 음향 광학 소자(15)에 의해 워블링된 레이저 광을 광학계(17)에 의해 재결상하고 있다. 그리하여, 이 노광 장치에서 재결상할 때의 레이저 광의 진폭 A2를 소정의 값으로 할 수 있다. 즉, 이 노광 장치로는 워블링된 레이저광의 진폭 A1을 광학계(17)에 의해 조절함으로써, 레이저광을 진폭 A2에서 워블링된 레이저 광으로서 마스터 광 디스크(6)를 노광하기 위해 사용될 수 있다.
그리하여, 이 노광 장치는 진폭 A2를 크게 함으로써 폭이 넓은 피트 형성부 혹은 그루브 형성부의 위치에 대응하여 포토 레지스트층(8) 부분을 양호하게 노광할 수 있다. 즉, 이 노광 장치에 따르면, 폭이 넓은 피트 형성부 및 그루브 형성부를 갖는 마스터 광 디스크(6)를 용이하게 제작할 수 있다.
그런데, 본 발명에 따른 마스터 광 디스크용 노광 장치는 상술한 실시의 형태의 노광 장치에 한정되는 것이 아니고, 도 5에 도시된 변형된 구조를 갖는 노광 장치일 수도 있다. 이하의 설명에서, 상술한 노광 장치와 동일한 구성에 관해 동일한 참조 부호로 나타내고 그 구성 및 동작의 상세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시하는 노광 장치는 레이저 광을 출사하기 위한 레이저 광원(1)과, 파워 제어용의 제1 광학 변조 소자(2)와, 레이저 광의 스폿 직경을 조절하기 위한 레이저 조절 유닛(3)과, 이 레이저 조절 유닛(3)에 대해 제어 신호를 공급하기 위한 제어부(4)와, 레이저 광을 워블링시키고 상기 워블링된 레이저광을 조사하기 위한 레이저 광 조사부(30)를 포함한다.
이 노광 장치에서, 레이저 광 조사부(30)는 레이저 조절 유닛(3)으로부터 출사된 레이저 광이 입사하여, 그 레이저광의 광축상에 순서대로 배치된 제1 집광 렌즈(31), 편향 광학 소자인 음향 광학 소자(32), 광학계(33), 제3 미러(34) 및 대물 렌즈(35)를 포함한다. 이 레이저 광 조사부(30)에서 음향 광학 소자(32)는 제어부(4)와 접속되어 있다. 이 레이저 광 조사부(5)에서 광학계(33)는 레이저광의 광축 상에 가변 초점 렌즈(36)를 포함한다.
이 노광 장치에서 음향 광학 소자(32)는 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 집광 렌즈(31)의 굴절광의 광축 상에서 도 6의 G1로 도시된 제1 집광 렌즈(31)의 초점 위치로부터 도 6의 g1로 도시된 초점 거리의 1/2 이내의 거리에 배치된다.
이 음향 광학 소자(32)는 제어부(4)와 접속됨으로써 약 6MHz 정도의 고주파수의 소밀파가 레이저광에 중첩된다. 이 음향 광학 소자(32)는 입사한 레이저광에 소밀파를 중첩시키도록 조정되어, 레이저광은 도 6의 진폭 B1에서 소정의 주파수로 워블링된다.
또한, 이 노광 장치에서 광학계(33)는 음향 광학 소자(32)에 의해 워블링된 레이저광의 광축상에 배치된 가변 초점 렌즈(36)를 포함한다. 도 4에서, 제1 집광 렌즈(31)의 초점 위치 G1과 가변 초점 렌즈(36)와의 간격을 g2로 나타내는 한편, 이 가변 초점 렌즈(36)의 초점 위치와 초점 거리를 각각 G3, g3으로 나타냈다.
이상과 같은 본 실시예의 노광 장치에서, 제1 집광 렌즈(31)에 의해 집광된 1차 회절광을 음향 광학 소자(32)에 의해 워블링하여, 광학계(33)에 의해 워블링된 레이저광의 진폭을 조절한다.
즉, 이 노광 장치에서 레이저 조절 유닛(3)으로부터 출사된 레이저 광 L0가 제1 집광 렌즈(31)에 의해 집광되어 음향 광학 소자(32)에 입사된다. 상술한 바와 같이, 음향 광학 소자(32)에 입사하는 레이저 광 L0는 음향 광학 소자(32)가 소정의 위치에 배치되어 있기 때문에 스폿 직경이 감소된다. 그리하여, 이 노광 장치에서 중첩된 소밀파의 광빔 내의 회절 방향이 균일해짐으로써 광빔 내에서 균일하게 편향된다. 그리하여, 이 레이저 광 조사부(30)에서는 소밀파가 약 5 MHz의 고주파수인 경우라도 레이저 광 L0를 양호하게 워블링할 수 있다.
워블링된 레이저 광 LW0는 가변 초점 렌즈(36)에 의해 재결상된다. 즉, 이 레이저 광 조사부(30)에서, 초점 위치 G1에서의 레이저 광 LW0의 진폭 B1은 가변 초점 렌즈(36)의 초점 위치 G3 상에서의 레이저 광 LW0의 진폭 B2로 변화된다. 이 때, 진폭의 확대 배율 B2/B1은 g3/ g2로서 나타낸다. 그러나, 이와 동시에 초점 위치 g3이 대물 렌즈(35)와 전단에서 일치하도록, 제1 집광 렌즈(31)의 초점 위치 G1 또는 음향 광학 소자(32)의 위치를 조절할 필요가 있다. 상세히는, 이 광학계(33)를 도 4에 도시한 광학계(17)에 적용하면 1/g2-1/g3= 1/f3 이 되도록 조절할 필요가 있다.
따라서 본 노광 장치에서, 확대 배율 B2/ B1을 1 이상으로 함으로써, 레이저 광 LW0를 큰 진폭으로 워블링할 수 있다. 그리하여, 이 노광 장치에 따르면, 폭이 넓은 피트 형성부 혹은 그루브 형성부의 위치에 대응하여 포토 레지스트층(8)중 원하는 영역을 노광할 수 있음으로써, 폭이 넓은 피트 형성부 혹은 그루브 형성부를 갖는 마스터 광 디스크를 제작할 수 있게 된다.
본 발명에 관한 노광 장치는 편향 광학 소자로서 음향 광학 소자(16 또는 32)를 갖는 것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 편향 광학 소자로서는 레이저광을 소정의 파장으로 진폭시킬 수 있는 것이면 만족한다. 예를 들면, 전기 광학적 또는 자기 광학적으로 설계될 수 있는 편향 광학 소자가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 마스터 광 디스크의 노광 장치는, 고주파수의 소밀파를 이용한 경우에도 레이저광을 양호하게 워블링시킬 수 있음과 동시에, 워블링된 레이저광의 진폭을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 이 마스터 광 디스크의 노광 장치는 고정밀도를 갖고 폭이 넓은 요철을 갖는 마스터 광 디스크를 제작할 수 있다.
도 1은 종래의 노광 장치의 주요부의 광로를 도시하는 도면.
도 2는 종래의 노광 장치의 주요부의 광로를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 마스터 광 디스크의 노광 장치의 구조를 도시하는 도면.
도 4는 노광 장치에 있어서의 레이저 광 조사부의 주요부의 광로를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 다른 마스터 광 디스크의 노광 장치의 구조를 도시하는 도면.
도 6은 도 3에 도시된 노광 장치에 있어서의 레이저 광 조사부의 주요부의 광로를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 레이저 광원
2 : 제1 광학 변조 소자
3 : 레이저 조절 유닛
4 : 제어부
5 : 레이저 광 조사부
6 : 마스터 광 디스크
15 : 제1 집광 렌즈
16 : 음향 광학 소자
17 : 광학계

Claims (5)

  1. 마스터 광 디스크(master optical disc) 상의 포토 레지스트가 도포된 부분을, 정보 신호가 기록된 소정의 패턴이 형성된 위치에 대응하여 노광시키기 위한, 상기 마스터 광 디스크의 노광 장치(light exposure device)에 있어서,
    광원으로부터 출사된 레이저광을 집광하기 위한 집광 광학 소자(light condensing optical element),
    상기 집광 광학 소자로부터 출사된 상기 레이저광을 워블링(wobbling)하기 위한 편향 광학 소자(deflecting optical element), 및
    상기 집광 광학 소자의 초점 위치보다 후단에 배치되어, 상기 편향 광학 소자에 의해 워블링된 상기 레이저광을 대물 렌즈의 전단에서 재결상(re-imaging)하는 광학계(optical system)
    를 포함하며,
    상기 광학계는, 상기 레이저광을 콜리메이팅(collimating)하는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈보다 후단에 배치되어 상기 콜리메이팅된 레이저광을 상기 대물 렌즈의 전단에 결상하는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 광 디스크의 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학계는 상기 편향 광학 소자에 의해 워블링된 상기 레이저광이 입사되는 가변 초점 렌즈(varifocal lenses)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 광 디스크의 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 편향 광학 소자는 상기 집광 광학 소자의 상기 초점 위치로부터 초점 거리의 1/2 이내의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 마스터 광 디스크의 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 편향 광학 소자는 음향 광학 소자(acoustic optical element)인 것을 특징으로 하는 마스터 광 디스크의 노광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광학계에 의해 재결상된 상기 레이저광의 워블링폭(wobbling width)은 상기 집광 광학 소자의 상기 초점 위치에서의 워블링폭 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 마스터 광 디스크의 노광 장치.
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