KR20060081409A - 디스크 원반의 제조방법, 디스크 원반의 제조장치, 디스크원반의 이동거리 차 검출방법, 및 디스크 원반의 이동거리차 검출장치 - Google Patents
디스크 원반의 제조방법, 디스크 원반의 제조장치, 디스크원반의 이동거리 차 검출방법, 및 디스크 원반의 이동거리차 검출장치 Download PDFInfo
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Abstract
곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스를 사용하여 정확한 디스크 원반의 이동정밀도를 실현하는 디스크 원반의 제조방법을 제공하는 것이다.
레지스트 원반(108)을 자전시키는 공정과, 상기 레지스트 원반(108)을 이동시키는 공정과, 상기 이동에 따른 상기 레지스트 원반(108) 중심점의 궤적 상의 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 레지스트 원반(108) 중심점의 직선상의 이동거리와의 차를 검출하는 공정과, 상기 검출결과에 기초하여 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정을 구비하는 디스크 원반의 제조방법이다.
디스크 원반의 제조, 자전, 이동, 궤적 상의 이동거리, 직선상의 이동거리
Description
본 발명은, 광디스크 등과 같이 원반(原盤) 상에 나선형으로 신호를 정밀도 높게 기록하는 경우에 유용한 디스크 원반의 제조방법, 디스크 원반의 이동거리 차(移動距離 差) 검출방법, 디스크 원반의 제조장치, 디스크 원반의 이동거리 차 검출장치, 디스크 원반의 검사방법, 디스크 원반의 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광디스크의 제조공정은, 레이저나 전자빔(電子線) 등을 소스(source)로 한 광디스크 원반 기록장치를 사용하여 포토레지스트가 도포된 디스크 원반을 노광하고, 노광된 디스크 원반을 현상함으로써 표면에 정보 피트(pit)나 홈 등의 요철패턴이 형성된 광디스크 원반을 제작하는 공정과, 광디스크 원반으로부터 요철패턴을 전사(轉寫)한 스탬퍼라고 불리는 금속 금형을 제작하는 공정과, 스탬퍼를 사용하여 수지제의 성형기판을 제작하는 공정과, 성형기판에 기록 막이나 반사 막 등을 성막(成膜)하여 부착시키는 공정을 구비한다.
광디스크의 정보피트나 홈 등의 패턴을 기록하기 위한 원반 기록장치의 일례로서, 기록 빔으로서 전자빔을 이용하는 전자빔 기록장치의 일반 예를 도 17에 도시한다.
전자빔 기록장치는, 전자빔을 발생시키는 전자빔 원(201)과, 방출된 전자빔을 레지스트 원반(210)에 수속(收束)시키고, 입력되는 정보신호에 따라 레지스트 원반(210) 상에 정보패턴을 기록하기 위한 전자광학계(202)를 구비하여 구성되어 있는 전자컬럼(203)이 진공조(槽)(213) 내에 설치된 구조로 되어 있다.
전자빔 원(201)은, 전류를 흘림으로써 전자를 방출시키는 필라멘트와, 방출된 전자를 가두는 전극, 전자빔을 인출하여 가속하는 전극 등을 가지며, 전자를 한 점에서 방출할 수 있다.
전자광학계(202)는, 전자빔을 수속시키는 렌즈(204), 전자빔의 빔 직경을 결정하는 조리개(aperture), 입력되는 정보신호에 따라서 전자빔을 편향시키는 전극(206, 207), 전극 206에서 편향된 전자빔이 차폐되는 차폐 판(208), 레지스트 원반(210) 표면에 전자빔을 수속시키는 렌즈(209)를 구비하고 있다.
레지스트 원반(210)은, 자전(自轉) 디바이스(211) 상에 유지되어 있고, 수평이동 디바이스(212)에 의해서 자전 디바이스(211)와 함께 수평이동된다. 레지스트 원반(210)을 회전시키면서 수평이동시키면, 전자빔을 레지스트 원반(210)에 나선 형상으로 조사할 수 있게 되어, 광디스크의 정보신호를 원반에 나선 형상으로 기록할 수 있다.
레지스트 원반(210)의 표면과 대략 동일한 높이에는 초점조정용 그리드 (grid, 214)가 설치되어 있다. 이는 레지스트 원반(210)의 표면에 전자빔을 수속시키기 위해, 렌즈(209)의 초점위치를 조정하기 위해 설치되어 있다. 전자빔이 초점조정용 그리드(214) 상에 조사되고, 초점조정용 그리드(214)에서 반사되는 반사전자나 방출되는 2차 전자 등을 검출기에 의해 검출함으로써, 초점조정용 그리드(214)는, 그리드 상(像)을 모니터하고, 상이 보이는 방향에 따라 렌즈(209)의 초첨위치를 조정할 수 있다.
전극 206은 전자빔을 수평이동 디바이스(212)의 이동방향과 대략 수직방향으로 편향하도록 설치되어 있다. 전극 206에 입력되는 신호에 따라서 전극 206이 전자빔을 차폐 판(208) 쪽으로 편향함으로써, 전자빔을 레지스트 원반(210)에 조사하는가 여부를 선택할 수 있어서, 레지스트 원반(210)에 정보피트 패턴 등을 기록할 수 있다.
전극 207은, 전극 206에 대해 대략 수직방향으로 전자빔을 편향하도록 설치되어 있고, 전극에 입력되는 신호에 따라서 전자빔을 수평이동 디바이스(212)의 이동방향과 대략 동일한 방향으로 편향할 수 있다. 수평이동 디바이스(212)의 이동방향은 기록되는 레지스트 원반(210)의 반경 방향에 상당하며, 전극 207에 입력하는 신호에 따라서 광디스크의 트랙 피치의 변동 등을 보정할 수 있게 된다.
수평이동 디바이스(212)로는, 예를 들어 도 18에 도시하는 바와 같이, 나사(301)를 모터(302)에 의해 회전시켜서, 레지스트 원반(303)을 유지한 스테이지(304)에 새겨진 나사 피치에 의해서 직선으로 레지스트 원반(303)을 이동시키는 나사이동방식이나, 또는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 일 점 401을 중심으로 하여 레지스트 원반(402)을 회전시키면서, 암(arm, 403)에 의해 곡률을 가지고 이송하는 스윙 암방식 등의 구조를 갖는 것이 있다. 수평이동 디바이스(212)의 이송 정밀도 등을 높이기 위해서 이용되는 수평이동 디바이스(212)의 위치검출장치로는, 레이저간섭 측장계(測長計) 등의 측장장치가 주로 이용된다. 도 18에 도시하는 바와 같은 직선적인 이동구조를 갖는 것은, 레이저간섭 측장계 등에 의해 외부로부터 레이저를 수평이동 디바이스(212)에 설치된 타겟에 조사하고, 그 반사 광 등에 의한 간섭패턴 등으로부터 수평이동 디바이스(212)의 위치를 측장하여 원하는 위치로부터의 편차량을 검출한다. 그리고, 검출된 편차를 보정하도록 수평이동 디바이스(212)를 구동시키거나, 또는 전극 207 등을 구동시켜서 전자빔의 조사위치를 제어함으로써 보정할 수 있다(예를 들어, 일본국 특개 2002-141012호 공보 참조).
도 19에 도시하는 것과 같은 스윙 암 방식의 수평이동 디바이스(212)에서는, 위치측정 점이 곡률을 가지고 이동하는 특성이 있으므로, 직선적 이동의 경우와는 달리 레이저간섭 측장계 등을 이용하기가 곤란하다. CD나 DVD 정도의 정보밀도를 갖는 광디스크를 작성하는 경우, 그 트랙 피치의 변동량의 허용 값은 크며, 스윙 암 방식과 같은 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스(212)를 이용해도, 레이저간섭계 등의 측장기를 이용하지 않고, 암을 구동하는 모터의 정밀도나, 회전축에 설치되어 있는 인코더 등의 출력의 모니터만으로 충분한 정밀도로 기록할 수 있었다.
그러나, 디지털 하이비전 정보 등의 대용량을 기록하는 차세대 광디스크에 있어서는, 그 트랙 피치도 DVD에 비해 약 절반 정도가 되며, 트랙 피치 변동량의 허용 값도 매우 작아지고 있다. 그로 인해, 스윙 암 방식 등과 같이 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스(212)에서도, 정확한 위치검출을 하여, 서보(servo)에 의해 위치를 제어하는 시스템의 도입이 필요하게 되었다.
즉, 스윙 암 방식의 경우, 수평이동 디바이스(212)의 이동에 따른 전자빔의 궤적은 도 19에 도시하는 점선이 된다. 이 궤적은 점 401을 중심으로 하는 원호 형상이므로, 레지스트 원반(402)의 반경 방향의 직선과 편차가 발생한다. 이 편차가 커지는 만큼 트랙 피치의 편차가 커지게 된다. 상기 대용량의 차세대 광디스크를 작성하는 경우에는 이와 같은 트랙 피치의 편차가 문제가 되고 있었다. 예를 들어, 도 19에 도시하는 예에서는, 레지스트 원반(402)의 둘레부 쪽이 중심 부근보다도 트랙 피치가 좁게 되어 있다.
또, 이와 같이 트랙 피치가 좁아지는 영역에서 진동 등에 의해 트랙 피치가 변동하는 경우도 있으며, 이와 같은 트랙 피치의 변동도 대용량의 차세대 광디스크를 작성할 때에 문제가 되었다.
또, 도 20은 도 18에 도시하는 나사이동방식의 수평이동 디바이스(212)를 구비하는 전자빔 기록장치의 단면을 도시한다. 레이저간섭 측장계(305)를 고정하고 있는 부분(예를 들어, 전자빔 기록장치의 경우, 수평이동 디바이스(212)의 베이스가 고정되어 있는 진공조 저면(306) 등)에 대한 수평이동 디바이스(212)의 위치보정은 가능하나, 실제로 기록 빔을 집속시키는 기록 빔 집속 디바이스(예를 들어, 전자빔 기록장치의 경우, 전자컬럼)와 수평이동 디바이스(212)의 상대적인 위치관계의 보정에는 이르지 못하는 경우가 있다. 그 경우, 기록 빔이 레지스트 원반 (210)에 조사됨으로써 형성되는 광디스크 등의 나선 형상 패턴의 이송 정밀도를 향상시키기 위해서는 불충분하였다.
본 발명은, 종래의 과제를 감안하여, 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스를 사용하여 정확한 디스크 원반의 이송 정밀도를 실현하는, 디스크 원반의 제조방법, 디스크 원반의 제조장치, 디스크 원반의 이동거리 차 검출방법, 디스크 원반의 이동거리 차 검출장치, 디스크 원반의 검사방법, 및 디스크 원반의 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 수평이동 디바이스와 기록 빔 집속 디바이스의 상대적인 위치관계를 파악할 수 있는, 디스크 원반의 제조방법, 디스크 원반의 제조장치, 디스크 원반의 검사방법, 디스크 원반의 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 제 1 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 공정과, 상기 디스크 원반을 이동시키는 공정과, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상 이동거리를 판독하는 공정과, 상기 중심점의 궤적 상 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리의 차를 검출하는 공정과, 상기 검출결과에 기초하여, 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정을 구비하는 디스크 원반의 제조방법이다.
제 2 발명은, 상기 디스크 원반의 이동은 상기 디스크 원반의 중심점과는 다른 회전 중심의 둘레로 회전하는 공전인 제 1 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 3 발명은, 상기 디스크 원반의 자전은 길다란 형상을 갖는 암의 일단에서 행하고, 상기 디스크 원반의 공전은 상기 암의 회전 중심의 둘레의 공전이며, 상기 디스크 원반 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은 상기 암의 단면에 설치된 소정의 패턴을 이용하여 행하는 제 2 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 4 발명은, 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은, 상기 암의 단면에 설치되며 상기 중심점의 궤적과 유사한 형상의 홀로그램 패턴에 레이저 광을 조사하여, 그 회절 광의 간섭무늬(干涉縞)를 계수(計數)함으로써 행하는 제 3 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 5 발명은, 상기 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은 상기 암의 단면에 설치된 자기(磁氣)패턴을 자기헤드에 의해 계수함으로써 행하는 제 3 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 6 발명은, 상기 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은, 상기 암의 단면에 설치된 직선 형상의 홀로그램 패턴에 레이저 광을 조사하여, 그 회절 광의 간섭무늬의 간격을 계측함으로써 행하는 제 3 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 7 발명은, 상기 간섭무늬 간격의 계측은 상기 암의 회전 한계점을 기준으로 하여 이루어지는 제 6 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 8 발명은, 상기 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정은 상기 디스크 원반으로 빔을 조사하는 위치를 제어하는 공정인 제 1 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 9 발명은, 상기 빔의 조사 위치의 제어는 전자빔을 전계에 의해 편향시킴으로써 행하는 제 8 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 10 발명은, 상기 빔의 조사 위치의 제어는 레이저 광을 AOD를 이용하여 편향함으로써 행하는 제 8 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 11 발명은, 상기 빔의 조사 위치의 제어는 레이저 광을 EOD를 이용하여 편향함으로써 행하는 제 8 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 12 발명은, 상기 빔의 조사 위치의 제어는, 레이저 광원을 압전소자를 이용하여 편향함으로써, 상기 레이저 광원으로부터 조사되는 레이저 광의 편향을 행하는 제 8 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 13 발명은, 상기 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정은 상기 이동속도를 제어하는 공정인 제 1 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 14 발명은, 상기 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정은 상기 자전속도를 제어하는 공정인 제 6 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 15 발명은, 상기 회절 광의 간섭무늬 간격의 계측 값, 기록 선속도, 및 이동피치에 기초하여, 상기 자전속도를 제어하는 제 14 발명의 디스크 원반의 제조방법이다.
제 16 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 자전 디바이스와, 상기 디스크 원반을 이동시키는 이동 디바이스와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리를 판독하는 이동거리 판독 디바이스와, 상기 이동거리 판독 디바이스에 의해 판독된 상기 중심점의 궤적 상의 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리와의 차를 검출하는 검출 디바이스와, 상기 검출결과에 기초하여 소정의 제조파라미터를 제어하는 제어 디바이스를 구비하는 디스크 원반의 제조장치이다.
제 17 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 공정과, 상기 디스크 원반을 이동시키는 공정과, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리를 판독하는 공정과, 상기 중심점의 궤적 상의 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리와의 차를 검출하는 공정을 구비하는 디스크 원반의 이동거리 차 검출방법이다.
제 18 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 자전 디바이스와, 상기 디스크 원반을 이동시키는 이동 디바이스와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리를 판독하는 이동거리 판독 디바이스와, 상기 이동거리 판독 디바이스에 의해 판독된 상기 중심점의 궤적 상의 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리와의 차를 검출하는 검출 디바이스를 구비하는 디스크 원반의 이동거리 차 검출장치이다.
제 19 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 공정과, 상기 디스크 원반을 이동시키는 공정과, 상기 디스크 원반에 빔을 조사하는 빔 조사 디바이스로부터 상기 디스크 원반에 빔을 조사하는 공정과, 상기 빔 조사 디바이스와 소정의 관계에 있는 기준으로부터의 상기 디스크 원반의 이동거리를 판독하는 공정을 구비하고, 상기 판독된 상기 디스크 원반의 이동거리에 기초하여 소정의 제조파라미터를 제어하는 디스크 원반의 제조방법이다.
제 20 발명은, 상기 기준은 상기 빔 조사 디바이스 상에 설정된 제 19 발명의 디스크 원반 제조방법이다.
제 21 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 자전 디바이스와, 상기 디스크 원반을 이동시키는 이동 디바이스와, 상기 디스크 원반에 빔을 조사하는 빔 조사 디바이스와, 상기 디스크 원반의 이동거리를 판독하는 이동거리 판독 디바이스와, 상기 빔 조사 디바이스와 소정의 관계에 있는 상기 이동거리의 판독을 위한 기준을 구비하며, 상기 이동거리의 판독은 상기 기준과 상기 디스크 원반의 거리를 판독함으로써 행하고, 상기 판독된 상기 디스크 원반의 이동거리에 기초하여 소정의 제조파라미터를 제어하는 디스크 원반의 제조방법이다.
제 22 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 공정과, 상기 디스크 원반을 이동시키는 공정과, 상기 디스크 원반에 빔을 조사하는 빔 조사 디바이스로부터 상기 디스크 원반에 빔을 조사하는 공정과, 상기 빔 조사 디바이스와 소정의 관계에 있는 기준으로부터의 상기 디스크 원반의 이동거리를 판독하는 공정과, 소정의 기간에 있어서, 상기 디스크 원반이 이동해야 할 거리와, 상기 판독공정에서 판독된 이동거리를 비교하는 공정을 구비하는 디스크 원반의 검사방법이다.
제 23 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 자전 디바이스와, 상기 디스크 원반을 이동시키는 이동 디바이스와, 상기 디스크 원반에 빔을 조사하는 빔 조사 디바이스와, 상기 빔 조사 디바이스와 소정의 관계에 있는 기준으로부터의 상기 디스크 원반의 이동거리를 판독하는 이동거리 판독 디바이스와, 소정의 기간에 있어서, 상기 디스크 원반이 이동해야 할 거리와, 상기 판독된 이동거리를 비교하는 비교 디바이스를 구비하는 디스크 원반의 검사장치이다.
제 24 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 공정과, 상기 디스크 원반을 이동시키는 공정과, 상기 디스크 원반의 위치에 기초하여 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정을 구비하는 디스크 원반의 제조방법이다.
제 25 발명은, 디스크 원반을 자전시키는 자전 디바이스와, 상기 디스크 원반을 이동시키는 이동 디바이스와, 상기 디스크 원반의 위치에 기초하여 소정의 제조파라미터를 제어하는 제어기를 구비하는 디스크 원반의 제조장치이다.
본 발명에 따르면, 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스를 사용하여 정확한 디스크 원반의 이동정밀도를 실현하는, 디스크 원반의 이동거리 차 검출방법, 디스크 원반의 이동거리 차 검출장치, 디스크 원반의 검사방법, 및 디스크 원반의 검사장치를 제공할 수 있다.
또한, 또 다른 본 발명에 따르면, 수평이동 디바이스와 기록 빔 집속 디바이스의 상대적인 위치관계를 파악할 수 있는, 디스크 원반의 제조방법, 디스크 원반의 제조장치, 디스크 원반의 검사방법, 디스크 원반의 검사장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에서의 디스크 원반 제조장치의 일례를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 수평이동 디바이스를 기록 빔 집속 디바이스 측에서 본 모식도,
도 3은 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 기록 점 변동 검출 디바이스의 제 1 실시 예를 도시하는 모식도,
도 4는 본 발명의 디스크 원반 제조방법에서 원반상의 기록 빔의 조사위치와 측정하고 싶은 기록 점의 궤도를 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 구성요소인 기록 점 변동 검출 디바이스의 일례를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 기록 점 변동제어장치의 일례를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 레이저 기록장치의 일례를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 AOD의 동작을 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 EOD의 동작을 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 반도체 레이저 광원의 구조를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예의 디스크 원반 제조장치의 일부인 기록 점 변동 검출 디바이스의 일례를 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 디스크 원반 제조방법에서 원반 이동 검출 디바이스의 이동을 확대하여 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 복수의 스케일(scale)과 스케일정보 검출 디바이스를 설치한 기록 점 변동 검출 디바이스의 예를 도시하는 도면,
도 14는 본 발명의 디스크 원반 제조장치의 일부인 원반이동량 검출 디바이스의 확대도,
도 15는 본 발명의 디바이스 원반 제조장치의 일부인 직선으로 이동하는 수평이동 디바이스에서의 기록 점 변동 검출 디바이스의 일례를 도시하는 도면,
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예의 디스크 원반 제조장치의 단면 구성도,
도 17은 종래의 디스크 원반 제조장치의 장치구성을 도시하는 도면,
도 18은 종래의 디스크 원반 제조장치에서의 직선으로 이동하는 수평이동 디바이스의 일례를 도시하는 도면,
도 19는 종래의 디스크 원반 제조장치에서의 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스의 일례를 도시하는 도면,
도 20은 직선으로 이동하는 수평이동 디바이스를 이용한 종래의 디바이스 원반 제조장치의 단면구성도.
(부호의 설명)
101 : 레이저 광원 102 : 레이저 수광부
103 : 간섭패턴 계측장치 104 : 원반이동량 검출 디바이스
105 : 스케일 106, 212 : 수평이동 디바이스
108 : 원반 109, 211 : 자전 디바이스
112 : 기록 점 이동량 보정 디바이스
201 : 전자빔 원 202 : 전자광학계
203 : 전자컬럼 204 : 렌즈
205 : 조리개 206, 207 : 전극
210 : 레지스트 원반 213 : 진공조
214 : 초점조정용 그리드 301 : 나사
302 : 모터 403 : 스윙 암
514 : 기록 점 변동 검출 디바이스 604 : 추
703 : 원반의 자전 중심 704 : 원반의 자전궤도
705 : 원반의 공전궤도 1502 : 기록 빔 편향 디바이스(AOD)
1504 : 기록 빔 집속 디바이스 1602 : 트랜스듀서(transducer)
1604 : 0차 투과 레이저 광 1605 : 1차 회절 레이저 광
1701 : 기록 빔 편향 디바이스(EOD) 1702 : 컨트롤러
1802 : 압전소자
이하에 본 발명의 실시 예에 대해 설명한다.
(제 1 실시 예)
도 1에 제 1 실시 예에서의 디스크 원반의 제조장치의 일례로서 전자빔 기록장치(500)를 도시한다. 전자빔 기록장치(500)는, 전자빔을 발생시키는 전자빔 원(501)과, 방출된 전자빔을 본 발명의 디스크 원반에 일례로서 대응하는 레지스트 원반(510) 상에 정보패턴을 기록하기 위한 전자광학계(502)를 구비하여 구성되어 있는 전자컬럼(503)이 진공조(513) 내에 설치된 구조로 되어 있다.
전자빔 원(501)은, 전류를 흘림으로써 전자를 방출시키는 필라멘트와, 방출된 전자를 가두는 전극, 전자빔을 인출하여 가속하는 전극 등을 구비하며, 전자를 한 점으로부터 방출할 수 있다.
전자광학계(502)는, 전자빔을 수속시키는 렌즈(504), 전자빔의 빔 직경을 결정하는 조리개(505), 입력되는 정보신호에 따라 전자빔을 편향시키는 전극 506, 507, 전극 506에서 편향된 전자빔이 차폐되는 차폐 판(508), 레지스트 원반(510) 표면에 전자빔을 수속시키는 렌즈(509)를 가지고 있다.
또, 레지스트 원반(510)은 자전 디바이스(511) 상에 유지되어 있고, 본 발명의 이동 디바이스에 일례로서 대응하는 수평이동 디바이스(512)에 의해서 자전 디바이스(511)별로 수평이동된다. 레지스트 원반(510)을 회전시키면서 수평이동시키면, 전자빔을 레지스트 원반(510)에 나선 형상으로 조사할 수 있게 되어, 광디스크의 정보신호를 레지스트 원반(510)에 나선 형상으로 기록할 수 있다.
전극 506은 전자빔을 수평이동 디바이스(512)의 이동방향과 대략 수직방향으로 편향하도록 설치되어 있다. 전극 506에 입력되는 신호에 따라서, 전극 506이 전자빔을 차폐 판(508) 측으로 편향함으로써, 전자빔을 레지스트 원반(510)에 조사할지 여부를 선택할 수 있고, 레지스트 원반(510)에 정보피트 패턴 등을 기록할 수 있게 되어 있다.
전극 507은, 전극 506에 대해 대략 수직방향으로 전자빔을 편향하도록 설치되어 있고, 전극에 입력되는 신호에 따라서 전자빔을 수평이동 디바이스(512)의 이동방향과 대략 동일한 방향으로 편향할 수 있다. 수평이동 디바이스(512)의 이동방 향은, 기록되는 레지스트 원반(510)의 반경 방향에 상당하며, 전극 507에 입력하는 신호에 의해 광디스크의 트랙 피치의 편차나 변동 등을 보정할 수 있게 된다. 또, 전자컬럼(503)과 수평이동 디바이스(512)의 상대적인 위치관계를 측정하는 기록 점 변동 검출 디바이스(514, 본 발명의 이동거리 판독 디바이스에 일례로서 대응)가 전자컬럼(503, 빔 조사장치)에 설치되어 있다.
수평이동 디바이스(512)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전자컬럼(503) 측에서 보면, 중심축(601)을 중심으로 하여 암(602)이 연장된 구조로 되어 있고, 자전 디바이스(603)가 암(602)의 일측 선단부에 지지되어 있으며, 또, 암(602)의 자전 디바이스(603)의 반대 측 선단부에는 자전 디바이스(603)와 대략 동일한 질량의 추(604)를 탑재하여 천칭과 같이 중량의 균형을 유지하고 있다. 자전 디바이스(603) 상에서 중심축(601)을 중심으로 하여 암(602)이 회전함으로써 레지스트 원반(510)의 전자빔이 조사되는 위치를 옮길 수 있다. 즉, 레지스트 원반(510)은 자전 디바이스(603)에 의해 자전하면서 중심축(601)을 중심으로 하여 공전한다. 그로 인해, 수평이동 디바이스(512)에 의해 자전 디바이스(603)의 수평위치가 이동되면, 전자컬럼(503)의 중심위치(606, 전자빔이 조사되는 위치)는, 도 2에 점선으로 도시하는 바와 같이, 자전 디바이스(603)의 중심점을 통과하여, 중심축(601)을 중심으로 하는 원호를 따라서 이동한다.
도 1, 도 2에 도시하는 전자빔 기록장치(500)에 있어서, 전자컬럼(503)과 수평이동 디바이스(512)의 상대적인 위치관계를 측정하는 기록 점 변동 검출 디바이스(514)를 도 3에 나타낸다.
기록 점 변동 검출 디바이스(514)는, 레이저 광원(101)과 레이저 수광부(102) 및 간섭패턴 계측장치(103)를 갖는 원반이동량 검출 디바이스(104)와, 본 발명의 소정 패턴의 일례인 홀로그램 패턴이 형성된 스케일(105)을 구비한다. 원반이동량 검출 디바이스(104)는 전자컬럼(503)에 접속되어 있고, 스케일(105)은 수평이동 디바이스(106)에 접속되어 있다. 레지스트 원반(108)은 자전 디바이스(109) 상에 유지되어 있으며, 자전 디바이스(109)는 수평이동 디바이스(106) 상에 설치되어 있다. 수평이동 디바이스(106)는 회전중심 107을 중심으로 회전하여, 자전 디바이스(109)를 곡률을 가지고 이동시킨다. 스케일(105)은 수평이동 디바이스(106)의 회전궤도(110)와 유사한 형상을 갖는 측면부(111)의 표면에 설치되어 있다. 즉, 측면부(111)는 회전중심 107을 중심으로 한 회전궤도(110)와 동심(同心)의 원호 상에 형성된다. 스케일(105)에 설정된 홀로그램 패턴에 레이저 광을 조사하고, 반사되어 오는 회절 광을 간섭시켜서 발생하는 간섭무늬의 명암패턴을 간섭패턴 계측장치(103)에서 계수함으로써 수평이동 디바이스(106)의 위치를 검출할 수 있다. 본 발명의 검출 디바이스에 일례로서 대응하는 원반이동량 검출 디바이스(104)로부터의 정보는 기록 점 이동량 보정 디바이스(112)에 입력된다.
이 기록 점 변동 검출 디바이스(514)는 다음과 같이 동작을 한다. 즉, 레지스트 원반(108)의 이동거리 차 검출방법은 다음의 동작에 의해 행한다.
도 4에 원반상의 기록 빔이 조사되어야 할 위치의 궤도와, 레지스트 원반(701)의 곡률을 갖는 이동에 따른 기록 점의 궤도를 도시한다. 레지스트 원반(701) 상에 기록되는 광디스크의 트랙 피치는, 직선궤도(702)의 화살표가 가리키는 바와 같이, 레지스트 원반(701)의 회전중심 703을 통과하여, 본래의 레지스트 원반(701)의 자전궤도(704)와 수직으로 교차하는 방향으로 등 간격으로 직선적으로 기록될 필요가 있다. 그러나, 레지스트 원반(701)을 곡률을 가지고 이동시키려면, 실제로 기록 빔이 조사되는 위치는 궤도(705) 위를 통과한다. 이 궤도(705)는 레지스트 원반(701)을 회전중심 107을 중심으로 회전(즉, 공전)시켰을 때의 레지스트 원반(701)의 회전중심 703의 궤적이다. 도 3에 도시하는 수평이동 디바이스(106)의 측면부(111)에 설치된, 등 간격으로 격자를 설치한 스케일(105)에 레이저를 조사하여 그 간섭패턴을 계측하면, 궤도(705) 상의 위치를 측정할 수 있다. 측정된 궤도(705) 상의 위치로부터 실제로 측정하고 싶은 직선궤도(702) 상의 위치를 구하기 위해서는, 궤도(705) 상 및 직선궤도(702) 상의 회전중심 703으로부터의 거리의 편차를 보정할 필요가 있다.
도 3에서의 부호 113으로 도시한 것과 같이, 수평이동 디바이스(106)의 회전중심 107에서부터 기록 빔의 조사위치까지의 거리를 r(m), 부호 114로 도시한 것과 같이, 수평이동 디바이스(106)의 회전중심 107에서부터 스케일(105)까지의 거리를 R(m)로 하고, 부호 115로 도시한 것과 같이, 스케일(105)을 검출할 수 있는 최소 단위만큼 수평이동 디바이스(106)가 이동했을 때의 이동각도를 θ(rad)로 하면, 스케일(105)에서 측정되는 원반중심에서의 이동거리는 nRθ(m)로 표시된다(n=0, 1, 2, 3, …). 그러나, 실제로 기록 빔이 조사되고 있는 위치는 원반 중심으로부터 2rcos[(π-nθ)/2]의 위치가 되어, 스케일(105)의 측정값으로부터 편차가 발생한다. 그래서 기록 점 이동량 보정 디바이스(112)에서 편차량을 보정한다.
스케일(105)에서는 Rθ씩 등 간격으로 이동거리를 계측할 수 있다. 즉, 등속(等速)으로 수평이동 디바이스가 회전하면, 스케일이 Rθ씩 이동할 때에 간섭무늬가 계수되고 있다. 그러나, 기록 빔이 조사되는 위치는 원반 중심에서 2rcos[(π-nθ)/2]가 되므로, 스케일에서 Rθ씩 등 간격으로 이동해도, 실제로는 2r[cos{(π-nθ)/2}-cos{[π-(n-1)θ]/2}]씩 이동하게 된다. 그래서 이들의 비율을 기록 점 이동량 보정 디바이스(112)에서 계산함으로써 편차량을 보정할 수 있다. 또한, 기록 점 이동량 보정 디바이스(112)에서 편차량을 보정하기 위해서는 기준점(원점)을 설정할 필요가 있다. 기준점은 다음과 같은 방법으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 수평이동 디바이스(106)가 이동할 수 있는 범위를 예를 들어 리미트(116)에 의해 기계적으로 제한한다. 이동범위의 한계점에서 기록 점 이동량 보정 디바이스(112)의 원점을 그때마다 확인하여, 만약 원점이 어긋나 있다면 원점을 재설정하고, 그 위치로부터의 간섭패턴을 계수하여 간다.
또, 기준점 측정용 레이저간섭 측장기 등을 진공조 내에 설치하여, 수평이동 디바이스의 측면부와의 거리를 측정할 수 있도록 배치한다. 수평이동 디바이스가 기준점으로 이동한 때의 수평이동 디바이스와의 거리를 계측한다. 정해진 거리에 온 때에 기록 점 이동량 보정 디바이스의 원점을 그때마다 확인하여, 만약 원점이 어긋나 있으면 원점을 재설정하고, 그 위치로부터의 간섭패턴을 계수하여 간다.
이와 같이 원점을 그때마다 확인함으로써 보다 정확한 수평이동 디바이스의 이동거리를 계측할 수 있다.
만약 원점이 어긋나 있으면 원점을 재설정하며, 이와 같은 구성을 취하면, 수평이동 디바이스(106)의 회전중심 107에서 스케일(105)까지의 거리 R과, 회전중심 107에서 기록 빔의 조사위치까지의 거리 r과의 비 R/r 만큼 스케일(105)의 분해능력을 향상시킬 수 있다.
또, 이 기능을 이용함으로써, 기록한 레지스트 원반(108)의 트랙 피치의 변동을 모니터할 수 있으므로, 기록한 원반의 양부(良否)를 기록 중에 판단할 수 있게 된다.
예를 들어, 다음과 같이 하여 광디스크 원반의 양부를 판단할 수 있다.
레이저 수광부(102)에서 검출되는 간섭무늬의 간격은 레이저 광의 파장 및 스케일(105) 상에 형성되어 있는 홀로그램 패턴의 격자간격에 의해 결정된다. 이 인접하고 있는 간섭무늬의 간격이 측정 가능한 기록점 변동의 분해능력을 결정하는 요소가 되므로, 허용되는 트랙 피치의 편차 이하가 되도록 간섭무늬 간격을 설정하면, 트랙 피치의 편차가 허용 값 이하인가 여부를 판단할 수 있다. 레지스트 원반(108)을 실제로 기록하고 있을 때의 기록 점 변동 검출 디바이스(514)의 위치정보와 원하는 위치정보의 차분(差分)신호를 계속 모니터하고 있으면, 이 레지스트 원반(108)의 트랙 피치의 편차가 허용 값 이내에서 제작되고 있는가 여부의 판단을 대략적으로 할 수 있게 된다.
또, 여기에서는 원반 이동량의 검출을 위해 홀로그램 스케일을 이용한 예를 설명하였으나, 도 5에 도시한 바와 같이, 스케일(805)을 자기(磁氣) 기록한 패턴으로 하여, 자기헤드(801)에서 스케일(805)의 자화(磁化)패턴을 판독하는 방법이라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 다음의 방법에 의해 검출한 기록 점 변동을 억제하여 원반에 기록하는 패턴의 트랙 피치의 불 균일을 감소시킬 수도 있다. 도 6에 그 일례를 도시한다.
기록 점 변동 검출 디바이스(914)에서 검출되는, 전자컬럼(903)과 수평이동 디바이스(912) 사이의 실제 상대위치와 원반에 기록될 때의 원하는 상대위치와의 차분을 오차신호 검출 디바이스(915, 본 발명의 비교부의 일 예에 대응)에 의해서 계산한다. 즉, 레지스트 원반(910)의 중심점의 궤적상의 이동거리와 레지스트 원반(910)의 중심점의 직선상 이동거리와의 차를 구한다. 양자의 차는 미리 결정해 둘 수 있으므로, 미리 대응관계를 표로 해두고, 궤적 상 거리를 구한 다음, 이 표로부터 구해도 된다. 이 오차신호로부터 관측되는 트랙 피치의 편차정보를 전자빔 편향전극(907)에 피드백한다. 전자빔 편향전극(907)에서는 전극중심을 통과하는 전자빔을 수평이동 디바이스(912)의 이동방향과 대략 동일한 방향으로 편향할 수 있으며, 오차신호 검출 디바이스(915)에서 계측된 오차만큼을 전자빔을 편향시킴으로써 상쇄한다. 이 구성에 의해 레지스트 원반(910)에 기록되는 광디스크의 트랙 피치의 변동 등을 보정할 수 있게 된다.
상기와 같은 디스크 원반 제조방법에 의하면, 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스와 기록 빔 수속 디바이스의 상대적인 위치정보를 정확하게 계측할 수 있다. 그리고, 이 상대적인 위치정보에 기초하여 이동 피치의 편차나 변동을 제어함으로써 디스크의 이동패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 상기에서는 전자빔 기록장치(500)를 사용하는 예를 설명하였으나, 레이저를 광원으로 한 레이저 기록장치를 사용해도 마찬가지로 기록 점 변동 검출이 가 능하다. 도 7에 레이저 기록장치(1500)의 일례를 나타낸다. 레이저 광원(1501)에서 출사된 레이저 광은, AOD(음향광학 편향기, 1502)를 투과한 후, 미러(1503)에 의해 레지스트 원반(1507) 쪽으로 빔이 휘어져서, 기록 빔 집속 디바이스(1504)에 의해 레지스트 원반(1507) 상에 집속된다. 레지스트 원반(1507)은 자전 디바이스(1508)에 의해 유지되어 있다. 기록 빔 집속 디바이스(1504)는 스윙 암(1509)에 고정되어 있으며, 회전 축(1510)을 중심으로 하여 스윙 암(1509)을 회전시킴으로써 레지스트 원반(1507)과의 상대적인 위치가 곡률을 가지고 이동하게 된다. 기록 빔 집속 디바이스(1504)의 측면부에는 스케일(1505)이 설치되어 있으며, 스케일정보 검출 디바이스(1506)에 의해 스케일(1505)의 정보를 검출한다. 스케일(1505) 및 스케일정보 검출 디바이스(1506)는, 레이저의 간섭을 이용하여 측정하는 것이나, 자기기록패턴을 판독하여 측정하는 것 등이 이용된다.
AOD(1502)는 레이저 광을 스윙 암(1509)의 이동방향으로 편향할 수 있다. 도 8에 AOD의 구조를 도시한다. AOD 소자(1601)에 트랜스듀서(1602)로부터 초음파를 입력한다. 그 초음파에 의해 소자 내에 굴절률 분포가 발생하여 회절격자를 구성한다. 거기에 레이저 광(1603)을 입력하면 회절이 발생한다. 회절 광(1605)은 AOD 소자(1601)에 입력하는 신호에 의해 그 회절 각이 변화하므로, 입력신호에 따라서 레이저 광(1603)을 편향할 수 있게 된다. 이와 같이 편향된 레이저 광을 기록 빔으로 사용한다. 이와 같은 동작에 의해, 스케일(1505)과 스케일정보 검출 디바이스(1506)에 의해 측정되는 레이저 광과 레지스트 원반(1507)과의 실제 상대적인 위치관계와 원하는 위치관계와의 사이에 오차가 발생한 경우, AOD(1502)를 구동함으로 써 오차를 보정할 수 있다.
또, 기록 빔의 편향 디바이스로는, 도 8에 도시한 것과 같은 AOD 만이 아니라, 도 9에 도시한 것과 같은 EOD 소자(1701)도 이용할 수 있다. 도 9에서는, 컨트롤러(1702)로부터 EOD 소자(1701)에 입력하는 신호에 의해 EOD 소자(1701) 내의 굴절률 분포를 컨트롤하여, 레이저 광(1703)을 방향 1704로 편향시킬 수 있다. 또, 도 10에 도시하는 바와 같이, 광원으로 사용하는 반도체 레이저(1801)의 방향을 압전소자(1802) 등에 의해 이동시킴으로써 레이저 광의 방향 1803을 방향 1804로 편향시켜도 된다.
(제 2 실시 예)
도 11에 본 발명의 제 2 실시 예의 디스크 원반 제조장치의 일부를 구성하는 기록 점 변동 검출 디바이스의 일례를 도시한다.
레지스트 원반(1006)은 자전 디바이스(1007) 상에 유지되어 있고, 자전 디바이스(1007)는 수평이동 디바이스(1004) 상에 설치되어 있다. 수평이동 디바이스(1004)는 회전중심 1005를 중심으로 회전하며, 자전 디바이스(1007)를 곡률을 가지고 이동시킨다. 직선 형상이며 그 길이방향이 레지스트 원반(1006)의 둘레방향과 대략 동일하고, 대략 동일한 간격으로 홀로그램격자가 새겨진 스케일(1001)이, 수평이동 디바이스(1004)의 회전궤도(1008)와 유사한 형상을 갖는 측면부(1003)에 접하도록 설치되어 있다. 스케일(1001)과 수평이동 디바이스(1004)의 접점은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 수평이동 디바이스의 회전중심 1005와 레지스트 원반(1006)의 회전중심 1013을 연결하는 직선상에 설치되어 있다. 또, 스케일(1001)에 는 레이저 광원과 레이저 수광부와 간섭패턴 계측장치를 갖는 스케일정보 검출 디바이스(1002)가 스케일(1001)의 표면과 대향하도록 자전 디바이스(1007) 상에 설치되어 있다. 이와 같이 스케일(1001)과 스케일정보 검출 디바이스(1002)에 의해 하나의 원반이동량 검출 디바이스를 형성하고 있다.
원반이동량 검출 디바이스의 출력신호는 기록 점 이동량 보정 디바이스(1009)에 입력된다.
스케일정보 검출 디바이스(1002)는 전자컬럼(503)에 접속되어 있고, 스케일(1001)은 수평이동 디바이스(1004)에 접속되어 있다.
스케일정보 검출 디바이스(1002)에서는, 스케일(1001)에 설정된 홀로그램 패턴에 레이저 광을 조사하고, 반사되어 오는 회절 광을 간섭시킴으로써 발생하는 간섭무늬의 명암패턴을 간섭패턴 계측장치에서 계수함으로써 위치를 검출할 수 있다.
원반이동량 검출 디바이스의 동작을 확대하여 도시한 도면이 도 12이다. 스케일(1101)에는 격자 형상의 홀로그램 패턴이 형성되어 있으며, 스케일정보 검출 디바이스(1102)로부터 레이저 광을 조사하고, 회절 광을 간섭시켜, 간섭무늬를 스케일정보 검출 디바이스(1102) 내의 레이저 수광부에서 검출한다. 그 간섭무늬의 명암을 계수함으로써 수평이동 디바이스(1004)의 위치를 측정한다. 수평이동 디바이스(1004)가 회전궤도(1103)에 따라서 곡률을 가지고 방향 1105로 이동한 때에 스케일정보 검출 디바이스(1102)는 위치 1105로 이동해 간다. 이때, 스케일(1101)과 위치 1105에서의 스케일정보 검출 디바이스(1102)는, 도 12에 도시하는 바와 같이 각도를 가지고 대향한다.
레지스트 원반(1006)의 회전중심을 부호 1108로 나타내면, 레지스트 원반(1006)의 반경 방향 1106으로 나타내지는 방향이다. 레지스트 원반(1006)에는 이 방향에 등 간격으로 트랙 피치가 기록될 필요가 있다. 그러나, 레지스트 원반(1006) 상에 조사되는 기록 빔의 궤적은 궤도 1107을 통과하므로 보정이 필요해지게 된다.
그러나, 도 12와 같이 레지스트 원반(1006)의 회전중심 1108과 수평이동 디바이스(1004)의 회전중심 1109를 연결하는 직선상과 대략 수직으로 교차하도록 스케일(1101)을 설치한 경우, 스케일(1101)에 조사되는 레이저 광의 위치도, 궤도 1110으로 표시한 것과 같이, 수평이동 디바이스(1004)의 회전궤도(1103)나 기록 빔의 궤적(1107)과 서로 유사한 궤적의 곡률을 가지고 이동하므로, 간섭무늬의 간격도 스케일(1101)과 스케일정보 검출 디바이스(1102)의 기울기가 커질수록 넓어지게 된다. 이 간섭무늬가 넓어지는 비율은 기록 빔의 조사위치가 곡률에 의한 레지스트 원반(1006)의 반경 방향 1106의 이동량의 변화 비율과 동일하므로, 간섭무늬의 간격이 동일해지도록 수평이동 디바이스(1004)를 구동하면, 광디스크의 트랙 피치도 등 간격으로 기록되게 된다.
또, 스케일의 기준점(원점) 위치는 다음과 같은 방법으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 수평이동 디바이스(1004)가 이동할 수 있는 범위를 기계적으로 제한하여, 이동범위의 한계점에서 원점으로 한다. 또, 기준점 측정용의 레이저간섭 측장기 등을 진공조 내에 설치하여, 수평이동수단의 측면부와의 거리를 측정할 수 있도록 배치한다. 수평이동 디바이스가 기준점으로 이동한 때의 수평이동 디바이스와의 거리를 계측하여, 정해진 거리에 도달한 때에 원점으로 한다.
스케일(1101)은, 수평이동 디바이스(1004)에 의해 레지스트 원반(1006)이 이동함에 따라, 스케일정보 검출 디바이스(1102)에 대한 방향이 위치 1105로 표시한 것과 같이 기울어져 가므로, 스케일(1101)의 길이나 폭은 물리적인 제약을 받는다. 또, 격자패턴과 레이저 및 레이저 수광부와의 기울기가 너무 커지면 간섭무늬를 검출할 수 없게 되므로 그 점에서도 제약을 받는다.
예를 들어, 수평이동 디바이스(1004)의 회전중심 1009로부터 스케일(1101)과 수평이동 디바이스(1004)의 접점까지의 거리를 50㎝, 회전중심 1109로부터 레지스트 원반(1006)의 회전중심 1108까지의 거리가 40㎝, 레지스트 원반(1006)에 기록하는 광디스크의 기록반경이 0mm에서 60mm까지로 하면, 스케일(1101)에 필요한 크기는, 길이가 수평이동 디바이스(1004)와의 접점에서 약 7.5㎝가 필요하며, 폭은 최저 5.5mm가 필요하게 된다. 그리고, 스케일정보 검출 디바이스(1102)는 이 5.5mm 폭의 스케일정보를 검출하는 스트로크가 필요하게 된다. 또한 스케일정보 검출 디바이스(1102)가 스케일(1101)의 정보를 검출하기 위한 기울기로는 0.15rad을 허용하는 것이어야 된다.
또, 레지스트 원반(1006) 상에 기록되는 패턴의 기록영역이 커지거나, 또 스케일정보 검출 디바이스(1102)와 스케일(1101)의 기울기의 허용 값이 작은 경우 등에는, 하나의 스케일(1101)과 스케일정보 검출 디바이스(1102)만으로는 기록 점 변동을 검출할 수 없는 경우를 고려할 수 있다. 그 경우, 도 13에 도시하는 바와 같이, 복수의 스케일(1201, 1202)과 스케일정보 검출 디바이스(1203, 1204)를 설치함 으로써 측정이 가능해진다.
레지스트 원반(1208)은 자전 디바이스(1209) 상에 유지되어 있고, 자전 디바이스(1209)는 수평이동 디바이스(1206) 상에 설치되어 있다. 수평이동 디바이스(1206)는 회전중심 1207을 중심으로 회전하며, 자전 디바이스(1209)를 곡률을 가지고 이동시킨다. 직선 형상으로 표면이 레지스트 원반(1208)의 표면과 대략 동일 방향을 가지며, 대략 동일한 간격으로 홀로그램격자가 새겨진 스케일 1201과 스케일 1202가 수평이동 디바이스(1206)의 회전궤도(1210)와 대략 동일한 곡률을 갖는 측면부(1205)에 접하도록 설치되어 있다. 스케일 1201과 수평이동 디바이스(1206)의 접점은, 도 13에 도시하는 바와 같이, 수평이동 디바이스(1206)의 회전중심 1207과 레지스트 원반(1208)의 회전중심 1216을 연결하는 직선상에 설치되어 있다. 또, 스케일 1202는, 스케일 1201과 R방향으로 어긋난 위치에 설치되며, 수평이동 디바이스(1206)의 이동방향으로도 어긋난 위치에 설치되어 있다.
또, 각 스케일은 원반 표면 측에서 보아서 서로 일부가 중첩되도록 설치되어 있다. 2개의 스케일을 중첩시키는 방법은, 스케일 1201의 길이가, 스케일 1202와 측면부(1205)의 접점과 회전중심 1207을 연결하는 직선의 위치까지 이르는 길이로 설정하고 있다. 또, 레이저 광원과 레이저 수광부와 간섭패턴 계측장치를 갖는 스케일정보 검출 디바이스 1203이 스케일 1201의 표면과 대향하도록 설치되어 있다.
또한, 스케일 1202에는, 마찬가지로 스케일정보 검출 디바이스 1204가 설치되어 있다. 이와 같이 스케일 1201과 스케일정보 검출 디바이스 1203으로 하나의 원반이동량 검출 디바이스를 형성하고, 스케일 1202와 스케일정보 검출 디바이스 1204로 하나의 원반이동량 검출 디바이스를 형성하고 있다. 각각의 원반이동량 검출 디바이스의 출력신호는 원반이동량 검출신호 선택장치(1211)에 입력되며, 각 원반이동량 검출 디바이스의 출력신호 중 어느 한쪽을 선택하여 기록 점 이동량 보정 디바이스(1212)에 입력한다. 또, 스케일정보 검출 디바이스(1203, 1204)는 전자컬럼(503)에 접속되어 있고, 스케일(1201, 1202)은 수평이동 디바이스(1206)에 접속되어 있다. 스케일정보 검출 디바이스(1203, 1204)에서는 스케일(1201, 1202)에 설치된 홀로그램 패턴에 레이저 광을 조사하여, 반사되어 오는 회절 광을 간섭시킴으로써 발생하는 간섭무늬의 명암패턴을 간섭패턴 계측장치에서 계수하여 수평이동 디바이스(1206)의 위치를 검출할 수 있다.
스케일 1201과 스케일정보 검출 디바이스 1203으로 구성되는 원반이동량 검출 디바이스에서의 기록 점 변동 검출방법은 앞서 설명한 바와 같다.
다음에, 스케일 1201과 스케일정보 검출 디바이스 1203으로 구성되는 원반이동량 검출 디바이스로부터 스케일 1202와 스케일정보 검출 디바이스 1204로 구성되는 원반이동량 검출 디바이스로의 절환(switching) 시의 동작을 설명한다.
도 14에 원반이동량 검출 디바이스의 확대도를 도시한다. 기록 빔이 레지스트 원반(1208)의 회전중심 1308로부터, 수평이동 디바이스(1206)의 회전중심 1309와 스케일 1305와 수평이동 디바이스(1206)의 접점 1313을 연결하는 직선과 궤적(1307)과 교차하는 위치(1314)까지 이동하는 동안에는, 스케일 1301과 스케일정보 검출 디바이스 1302로 구성되는 원반이동량 검출 디바이스에서 레지스트 원반(1208)의 이동량을 검출한다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이, 스케일정보 검출 디바 이스 1302에서 얻어지는 간섭무늬의 간격이 레지스트 원반(1208) 상의 측정해야 하는 반경 방향(1106)의 이동간격과 비례관계에 있으므로, 간섭무늬의 간격이 등 간격이 되도록 수평이동 디바이스(1206)를 구동시키면, 레지스트 원반(1208) 상에 기록되는 트랙 피치도 등 간격이 된다.
즉, 수평이동 디바이스(1206)의 회전에 따라, 계측된 간섭무늬의 간격과, 레지스트 원반(1208)에 대한 기록 선속도와 이동피치로부터 결정되는 기준간격을 비교하여, 양자의 차가 없게 되도록 수평이동 디바이스(1206)를 구성하도록 하면, 레지스트 원반(1208) 상에 기록되는 트랙 피치도 등 간격이 된다. 이와 같이, 수평이동 디바이스(1206)의 회전에 따른, 계측된 간섭무늬의 간격과 기준간격의 차를 산출하는 것은, 결국 수평이동 디바이스(1206)의 회전에 따른 레지스트 원반(1208)의 중심점의 궤적 상의 이동거리와 직선상의 이동거리의 차를 산출하는 것과 등가가 된다.
기록 빔이 위치 1314에 왔을 때, 스케일 1305와 스케일정보 검출 디바이스 1311로 구성되는 원반이동량 검출 디바이스로 절환된다. 이 구성에 의하면, 스케일 1305 중, 스케일 1305와 측면부와의 접점 1313으로부터 절반의 부분을 사용하게 된다. 이와 같이 하면, 측정해야 하는 방향 1306에서의 이동간격의 확대와 스케일 1305로부터 출력되는 간섭무늬의 간격의 확대는 비례관계가 되어, 트랙 피치의 보정이 용이하게 된다.
스케일정보 검출 디바이스 1311에서 검출되는 간섭무늬의 간격은, 레지스트 원반(1208) 상의 측정해야 하는 방향 1306의 이동간격과 비례관계에 있다. 그러나, 스케일정보 검출 디바이스 1302의 출력과는 계수(係數)가 다르므로, 양자의 출력을 정합(整合)시키기 위해서는 보정이 필요하게 된다. 수평이동 디바이스(1206)의 회전중심 1309와 스케일 1301 및 수평이동 디바이스(1206)의 접점 1312를 연결하는 직선과, 수평이동 디바이스(1206)의 회전중심 1309와 스케일 1305 및 수평이동 디바이스(1206)의 접점 1313을 연결하는 직선이 이루는 각 1305를 φ로 하면, 스케일정보 검출 디바이스 1302의 출력신호와 스케일정보 검출 디바이스 1311의 출력신호의 비는 cosφ배만큼 다르다. 그러므로, 원반이동량 검출 디바이스가 절환된 순간, 기록 점 이동량 보정 디바이스에서 스케일정보 검출 디바이스의 출력에 cosφ를 곱하는 보정을 행한다. 이 구성을 이용함으로써, 길고 정밀도가 높은 스케일을 제작하기가 곤란한 경우나, 또는 온도변화 등에 의해 스케일이 신축됨으로써 긴 스케일의 정밀도를 유지하기가 곤란한 경우에도, 짧고 정밀도가 높은 스케일을 이용하여 광범위의 기록 점 변동 검출이 가능하게 된다.
또, 본 실시 예에서는 홀로그램 격자를 갖는 스케일을 이용하여 위치검출을 행하였으나, 스케일을 자기 기록한 패턴으로 하고, 자기헤드에서 스케일의 자화패턴(본 발명의 소정 패턴 외의 일례로 대응한다)을 판독하는 방법을 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 이상의 설명에서는 수평이동 디바이스는 직사각형 형상의 암인 것으로 하였으나, 원형 등 다른 형상도 있을 수 있다. 그 경우에도, 디스크 원반의 중심과 수평이동 디바이스의 회전중심이 다르고, 수평이동 디바이스의 단부에서 디스크 원반의 중심점의 이동거리를 판독할 수 있으면 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 이상의 설명에서는 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스를 이용하여 기록 점 변동의 검출을 하는 방법을 설명하였으나, 도 15에 도시하는 바와 같이, 나사이동방식과 같이 직선적으로 화살표 1405의 방향으로 이동하는 수평이동 디바이스에서도, 스케일(1401, 1403)과 스케일정보 검출 디바이스(1402, 1404)를 도면에 도시한 것과 같이 배치함으로써, 짧고 정밀도가 좋은 스케일을 이용하여 광범위한 위치검출을 행할 수 있다.
또, 원반이동량 검출 디바이스는 2개만이 아니라, 3개 이상을 이용해도 동일하다.
또, 검출한 기록 점 변동정보를 이용하여 기록 빔 편향 디바이스를 구동시킴으로써, 기록 점 변동을 억제하고, 레지스트 원반에 기록하는 패턴의 트랙 피치의 불 균일을 감소시킬 수 있다.
또, 본 실시 예에 있어서, 직선 형상의 홀로그램 패턴으로부터 간섭무늬의 간격을 판독하고, 간섭무늬의 간격의 넓이를 원반의 회전속도에 피드백시키는 대신, 제 1 실시 예의 경우와 마찬가지로, 빔의 제어에 피드백을 하는 방법도 고려할 수 있다. 그와 같은 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 지금까지의 설명에 있어서, 각 레지스트 원반의 수평이동은 암에 의한 공전인 것으로 하였으나, 그 이외의 이동방법도 있을 수 있다. 그와 같은 경우에도, 레지스트 원반의 중심점의 궤적의 이동거리와 직선상의 이동거리와의 차를 검출할 수 있으면, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 지금까지의 설명에 있어서, 본 발명의 소정 패턴은 홀로그램 패턴 또는 자기패턴인 것으로 하였으나, 다른 패턴이 형성되어 있어도 된다. 그와 같은 경우도, 패턴으로부터 중심점의 궤적의 이동거리를 산출할 수 있으면, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 지금까지의 설명에 덧붙여, 각 레지스트 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리와 직선상의 이동거리의 차에 기초하여, 각 자전 디바이스의 자전속도를 제어하는 방법도 고려할 수 있다. 그와 같은 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 다만, 이 경우에는, 각 피트에서의 전자빔 또는 레이저의 조사량이 자전속도의 변동에 의해 변화하므로, 이 변화가 허용범위에 들어갈 것이 조건이 된다.
(제 3 실시 예)
도 16에 본 발명의 제 3 실시 예의 디스크 원반 제조장치를 도시한다. 도 20에 도시한 장치와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 부여하고 있다. 본 실시 예의 디스크 원반의 제조장치와 도 20에 도시한 장치의 다른 점은, 본 발명의 이동거리 판독 디바이스의 일례인 레이저간섭 측장계(1325)를 전자컬럼(203)에 설치한 점에 있다. 이와 같이, 수평이동 디바이스(212)의 이동거리를 전자컬럼(203)에 고정한 레이저간섭 측장계(1325)에 의해 측정하고, 측정결과를 제어 디바이스(1316)에 의해 전자빔의 조사위치를 제어함으로써, 전자컬럼(203)의 진동이나 편차 등에 의한 빔의 편차를 보정할 수 있어서, 보다 정확한 트랙 피치를 레지스트 원반(210)에 형성할 수 있다. 이 제어 디바이스(1316)에서는, 예를 들어 소정의 시간에서 수평이동 디바이스(212)가 이동해야 할 거리의 정보를 미리 저장하고 있고, 실제로 그 소정 시간에 이동한 수평이동 디바이스(212)의 거리를 비교함으로써, 빔의 편차 를 검출하는 등의 제어동작을 고려할 수 있다.
또, 본 실시 예에서 레이저간섭 측장계(1325)는 반드시 전자컬럼(203)에 고정되어 있지 않아도 된다. 즉, 레이저간섭 측장계(1325)가 전자컬럼(203)으로부터 간격을 두고 설치되어 있어도, 레이저간섭 측장계(1325)와 전자컬럼(203)의 거리, 및 그 거리의 변동을 계측할 수 있으면, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 본 발명의 기준은 레이저간섭 측장계(1325)에도 대응한다.
또한, 레이저간섭 측장계(1325)와는 별도로 전자컬럼(203)의 진동 등을 검출하기 위한 기준이 있는 것도 고려할 수 있다. 그 경우에도 이 기준과 전자컬럼(203)이 소정의 관계(즉, 고정되어 있거나 또는 양자 사이의 거리를 판독할 수 있는 관계)가 있으면 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 제 1 실시 예, 제 2 실시 예에서는, 기록 점 변동 검출 디바이스(514, 914)는 전자컬럼(503, 903)에 고정되어 있는 것으로 하여 설명하였으나, 상기와 같이, 기록 점 변동 검출 디바이스(514, 914)와 전자컬럼(503, 903)이 양자 사이의 거리를 판독될 수 있는 관계로 설치되어 있어도 된다.
또한, 지금까지의 설명에 있어서, 소정의 제조파라미터를 제어한다는 것은, 디스크 원반으로의 빔의 조사를 제어하는 것, 수평이동 디바이스의 이동속도를 제어하는 것, 또는 자전 디바이스의 자전속도를 제어하는 것에 대응한다.
또, 지금까지의 설명에 있어서, 차세대 기록매체 등의 고 기록밀도의 광디스크 원반을 제조하는 경우를 상정하여 왔지만, CD나 DVD 등의 종래형 광디스크 원반을 제조하는 경우에 본 발명이 이용되는 경우도 있을 수 있다. 그 경우에는, 기록 점 변동 검출 디바이스(514, 914)는 필요하지 않고, 수평이동 디바이스의 이동거리는, 수평이동 디바이스를 구동하는 모터의 정밀도가 충분하다면, 예를 들어 암의 회전 축에 설치되어 있는 인코더의 출력을 모니터함으로써 산출할 수 있다. 경과시간에 대응하는 수평이동 디바이스의 절대위치를 미리 테이블에 저장해 두고, 이 저장된 절대위치와 인코더 출력을 비교 디바이스가 비교하여, 제어기가 빔 조사위치의 편차를 상기와 같이 보정하는 것도 고려할 수 있다.
또, 지금까지는 디스크 원반의 제조장치, 및 그것을 이용한 디스크 원반의 제조방법을 설명하였으나, 수평이동 디바이스의 이동 편차를 보정하지 않으면, 본 발명은 디스크 원반의 검사장치, 디스크 원반의 검사방법, 디스크 원반의 이동거리 차 검출장치, 디스크 원반의 이동거리 차 검출방법이 될 수 있다.
본 발명에 관한 디스크 원반의 제조방법에 따르면, 곡률을 가지고 이동하는 수평이동 디바이스를 사용하여 정확한 디스크 원반의 이동정밀도를 실현할 수 있고, 또한 수평이동 디바이스와 기록 빔 집속 디바이스의 상대적인 위치관계를 파악할 수 있으며, 디스크 원반의 제조장치, 디스크 원반의 이동거리 차 검출방법, 디스크 원반의 이동거리 차 검출장치, 디스크 원반의 검사방법, 및 디스크 원반의 검사장치 등으로서 유용하다.
Claims (18)
- 디스크 원반을 자전시키는 공정과,상기 디스크 원반을 이동시키는 공정과,상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상 이동거리를 판독하는 공정과,상기 중심점의 궤적 상 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리의 차를 검출하는 공정과,상기 검출결과에 기초하여, 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 디스크 원반의 이동은 상기 디스크 원반의 중심점과는 다른 회전 중심의 둘레로 회전하는 공전인 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 디스크 원반의 자전은 길다란 형상을 갖는 암의 일단에서 행하고, 상기 디스크 원반의 공전은 상기 암의 회전 중심의 둘레의 공전이며,상기 디스크 원반 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은 상기 암의 단면에 설치된 소정의 패턴을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방 법.
- 제 3항에 있어서,상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은, 상기 암의 단면에 설치되며 상기 중심점의 궤적과 유사한 형상의 홀로그램 패턴에 레이저 광을 조사하여, 그 회절 광의 간섭무늬를 계수함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 3항에 있어서,상기 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은 상기 암의 단면에 설치된 자기패턴을 자기헤드에 의해 계수함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 3항에 있어서,상기 중심점의 궤적 상의 이동거리의 판독은, 상기 암의 단면에 설치된 직선 형상의 홀로그램 패턴에 레이저 광을 조사하여, 그 회절 광의 간섭무늬의 간격을 계측함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 간섭무늬 간격의 계측은 상기 암의 회전 한계점을 기준으로 하여 이루 어지는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정은 상기 디스크 원반으로 빔을 조사하는 위치를 제어하는 공정인 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 빔의 조사 위치의 제어는 전자빔을 전계에 의해 편향시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 빔의 조사 위치의 제어는 레이저 광을 AOD를 이용하여 편향함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 빔의 조사 위치의 제어는 레이저 광을 EOD를 이용하여 편향함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,상기 빔의 조사 위치의 제어는, 레이저 광원을 압전소자를 이용하여 편향함 으로써, 상기 레이저 광원으로부터 조사되는 레이저 광의 편향을 행하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정은 상기 이동속도를 제어하는 공정인 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 6항에 있어서,상기 소정의 제조파라미터를 제어하는 공정은 상기 자전속도를 제어하는 공정인 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 회절 광의 간섭무늬의 간격의 계측 값, 기록 선속도, 및 이동피치에 기초하여 상기 자전속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조방법.
- 디스크 원반을 자전시키는 자전 디바이스와,상기 디스크 원반을 이동시키는 이동 디바이스와,상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리를 판독하는 이동거리 판독 디바이스와,상기 이동거리 판독 디바이스에 의해 판독된 상기 중심점의 궤적 상의 이동 거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리와의 차를 검출하는 검출 디바이스와,상기 검출결과에 기초하여 소정의 제조파라미터를 제어하는 제어 디바이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 제조장치.
- 디스크 원반을 자전시키는 공정과,상기 디스크 원반을 이동시키는 공정과,상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리를 판독하는 공정과,상기 중심점의 궤적 상의 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리와의 차를 검출하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 이동거리 차 검출방법.
- 디스크 원반을 자전시키는 자전 디바이스와,상기 디스크 원반을 이동시키는 이동 디바이스와,상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 궤적 상의 이동거리를 판독하는 이동거리 판독 디바이스와,상기 이동거리 판독 디바이스에 의해 판독된 상기 중심점의 궤적 상의 이동거리와, 상기 이동에 따른 상기 디스크 원반의 중심점의 직선상의 이동거리와의 차를 검출하는 검출 디바이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 원반의 이동거 리 차 검출장치.
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