KR100314089B1 - 광디스크제조용글래스원반감광제의현상상태검사시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광디스크 제조용 글래스 원반 감광제 현상상태의 검사시스템에 관하여 개시한 것이다.

본 발명에 의한 광디스크 제조용 글래스 원반 감광제 현상상태의 검사시스템은, 광디스크 제조공정에 있어서 디스크 마스터 공정 상의 스탬퍼를 얻기 위한 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태를 측정, 검사하기 위하여 CCD를 이응하여 상기 글래스 원반을 통과한 회절광에 대한 정보를 감지하고, 이에 대한 정보를 토대로 제어부가 감광제의 현상상태를 데이터로 산출함으로써, 디스크 상에 기록된 신호 트랙의 피치 변동이나 현상액의 투입량, 현상공정에서 발생하는 현상액의 파도무의 발생 현상에 관계없이 보다 정밀한 측정을 통하여 현상공정을 조절할 수 있고, 현상결과에 대한 정확한 평가를 할 수 있는 동시에 현상공정 중 트랙 피치의 측정도 가능한 효과를 가진다.

Description

광디스크 제조용 글래스 원반 감광제의 현상상태 검사시스템

제1도는 일반적인 컴팩트 디스크의 일부를 절개하여 발췌 도시한 개략적 사시도,

제2도는 일반적인 광디스크 제조 프로세스를 개략적으로 나타내 보인 제조 정도,

제3도는 종래의 일반적인 광디스크 제조용 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상 중 현상상태를 측정하기 위한 시스템의 개략도,

제4도는 종래의 일반적인 광디스크 제조용 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상 후 현상정도의 균일도를 검사하기 위한 시스템의 개략도,

제5도는 본 발명에 따른 광디스크 제조용 글래스 원반 감광제의 현상상태를 측정, 검사하기 위한 시스템의 개략적 구성도,

제6도는 제5도에서 광 파장(λ)이 413 일때 각 트랙 피치에 따른 1차 회절광과 2차 회절광의 회절각도 및 CCD상의 위치를 나타내 보인도표,

제7도는 제5도에서 CCD와 제어부의 중앙처리 프로세서를 연결하는 인터페이스 회로에 대한 블럭도이다.

제8도는 제5도에서 감광제의 현상상태를 측정, 검사하기 위한 시스템의 제어부에 포함한 중앙처리 프로세서 프로그램의 플로우차트도.

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 발광원 12 : 글래스 원반

13 : 감광제막 14 : 현상액

15 : 0차 회절광 16. 17 : 1차 회절광

18, 19 : 2차 회절광 15',16' : 포토 디텍터 (Photo Detector)

17', 18', 19' : 포토 디텍터 20 : 고체촬상소자(CCD)

21 : 구동부 22 : 반사경

23 : Kr레이저 24 : 지그

30 : 컨트롤러 31,32 : A/D변환기

33 : 멀티플렉서 34,35,38,39 : 버퍼(Buffer)

36,37 : RAM

본 발명은 광디스크 제조용 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태의 검사시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광디스크 제조공정에 있어서 디스크 마스터 공정 상의 스탬퍼를 얻기 위한 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태를 고체촬상소자(CCD)를 이용하여 검사하는 시스템에 관한것이다.

일반적으로, 컴팩트 디스크(CD)나 레이저 디스크(LD) 및 광자기 디스크(MOD)등과 같이 음성정보나 영상정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 매체로 사용되는 광디스크는 종래의 접촉식 기록/재생 매체인 레코더 플레이어(LP)나 테이프 레코더에 비하여 휠씬 많은 대용량의 정보저장이 가능하고, 정보재생의 질적인 효과가 뛰어나다는 점 등 그 성능이 훨씬 우수한 것으로서 최근 각광을 받고 있으며, 특히 그 주류를 이루고 있는 컴팩트 디스크는 날로 그 보급이 확대되고 있는 추세에 있다.

상기한 컴팩트 디스크는 레이저를 이용한 비접촉식 레코딩방식을 채용한 것으로서, 제1도에 개략적으로 도시한 바와 같이 투명한 플라스틱을 기본재료로 하여 된 직경 120mm, 두께 1.2mm로 된 원반의 편면에 타원형의 홈으로 된 피트(pit; 1)가 다수 형성되어 트랙(2)을 이루고 있으며, 이 피트에 음성신호를 디지탈화하여 기록하는 동시에 피트면에서 레이저광을 반사하기 위한 알루미늄막이 증착되어 있고, 그 위에 알루미늄을 보호하기 위한 부호 코팅이 형성되어 있는 구조로 되어 있다, 그리고 재생시에는 광디스크를 고속으로 회전시켜 피트에 레이저광을 비추어 반사된 광신호응을 재현함으로써 기록된 정보를 재생하게 된다.

이러한 광디스크의 제조는 제2도에 개략적으로 도시한 제조공정도에 나타나 있는 바와 같이, 글래스 원판을 초청장, 초정밀 연마를 통하여 글래스 원반으로 가공한 다음, 이 글래스 원반 위에 감광제(photoresister)를 소정 두께로 일정하게 코팅하여 레이저빔 레코더에 장착한다.

그런 다음 기록하고자 하는 음성 및 영상정보의 신호를 디지탈화하여 기록한 고밀도 자기테이프를 테이프 마스터링 즉, 상기 고밀도 자기테이프에 기록된 신호를 광학적으로 기록 및 재생하기가 용이하도록 EMF(Eight-to-Fourteen Modulation) 변조과정을 거쳐서 상기 레이저 빔 레코더에 입력하게 된다. 이때, 상기 신호는 고출력 레이저 빔을 개폐하여 회전하는 상기 글래스 원반 위에 형성된 감광제막을 부분적으로 노광시킨다.

그리고나서, 상기한 바와 같이 하여 레이저빔 레코딩이 끝나면 상기 글라스 원반 위에 현상액을 뿌려 노광된 부분의 감광제를 녹여냄으로써, 피트라고 하는 미세한 타원형 홈을 형성시키고, 이 피트 위에 금속박막을 진공 증착하여 소위 디스크 마스터 (Disc Master)를 완성하게 된다.

이후, 상기한 바와 같은 프로세서에 의해 완성된 디스크 마스터로부터 동일한 신호를 가진 다수의 컴팩트 디스크를 복제하기 위하여 매트릭싱(Matrixing) 리플리케이션(Replication)공정을 거치게되는데, 상기 메트릭싱 공정에서는 상기 디스크 마스터의 신호면 위에 니켈(Ni)을 일렉트로포밍(Electroforming)으로 형성, 분리시켜 신호가 음각으로 전사된 니켈-파더 (Ni-Father)를 형성시킨다. 그런 다음, 상기 니켈-파더에 똑같은 과정을 반복하여 마더(Mother)및 스탬퍼(Stamper)를 형성시킨다.

그리고, 상기 리플리케이션 공정에서는 상기 스탬퍼를 원판으로 투명수지를 사출성형하여 원래의 디스크 마스터와 똑같은 신호를 갖는 투명수지 기판을 형성한 다음, 그 신호면 위에 진공증착으로 얇은 금속반사막을 형성하고, 그 위에 보호막을 코팅함으러써 컴팩트 디스크의 제조가 완성된다.

상기한 바와 같은 광디스크 제조공정의 대부분은 클린룸 등에서 실내에 미세한 먼지나 온도, 습도 및 진동 등 그 제조환경에 대한 엄격한 관리를 통하여 이루어지며, 이러한 환경관리는 오히려 반도체 제조공정에서 보다 더 염격한 정도가 요구된다고 할 수 있다.

특히, 상기한 광디스크 제조 공정 중에서 스탬퍼를 얻기 위한 디스크 마스터링 공정에서는 감광제의 막 두께에 대한 오차의 범위가 ±5nm 정도의 초정밀 제어를 필요로 하고 있는 반면에 감광제는 단시간내에 현상되기 때문에, 소정 장치를 통하여 상기 감광제의 현상과정 중에 감광제가 현상되는 상태를 측정하고, 현상 후에는 감광제가 현상된 상태의 균일한 정도를 검사하여, 이를 토대로 현상액의 주입량과 시간등을 조절해 줌으로써 감광제의 최적 현상조건을 설정해 주고 있다.

본 발명은 상기와 같은 감광제 현상 상태와 정도의 측정 및 검사장치에 관하여 개시하고자 한다.

제3도 및 제4도에 종래의 광디스크 제조용 글래스 원반에 감광제 현상상태의 측정 및 검사시스템에 대한 구성을 개략적으로 나타내었는데, 제3도는 종래의 일반적인 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상중의 현상상태를 측정하기 위한 시스템의 개략도이고, 제4도는 종래의 일반적인 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상 후 현상정도의 균일도를 검사하기 위한 시스템의 개략도이다.

제3도 및 제4도를 참조하면, 종래의 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태의 측정 및 검사시스템은 글래스 원반(12) 하부에 구비되어 있는 발광원(11)으로부터 출사된 레이저빔이 글래스 원반(12) 하부에 구비되어 있는 발강원(11)으로부터 출사된 레이저빔이 글래스 원반(12)으로 수직 입사되어 감광제막(13)을 통과하게 되면, 다음식(1)에 따라 일정한 각도를 유지하며 0차 회절광(15)과 1차(회절광(16, 17) 및 2차 회절광(18,19)으로 회절하게 된다.

상기 식 (1)에서, m은 0차, 1차, 2차... 등의 회절차수를 나타내며, θ_m는 회절각, λ는 입사광의 파장, p는 글래스 원반 상에 도포된 감광제를 기록용 레이저로 감광시킬때 피트의 트랙 피치를 나타낸다.

제3도 및 제4도에 도시된 시스템에서 1차 회절광(16, 17)과 2차 회절광(18, 19)은 상기 식(1)에서 알 수 있는 바와 같이 피트의 트랙피치(p)와 입사광의 파장( λ)에 대한 함수관계를 이루는 회절각(θ_m)을 갖게되며, 이러한 회절광을 종래의 시스템에서는 포토 디텍터(Photo Detector;15', 16', 17', 18', 19')를 이용하여 감지함으로써 광디스크 제조용 글래스 원반에 감광제 현상상태를 다음 식 (2) 및 (3)에 의해 측정 및 검사하였다.

즉,

상기 식 (Z) 및 (3)에서, W는 피트의 폭, D는 피트의 깊이 (감광제가 현상된 깊이 )를 나타내며, n_r는 감광제의 리플랙티브 인덱스(Refractive Index), n_a는 공기의 리플랙티브 인덱스(Refractive Index)를 나타내고, I₁은 1차 회절광의 세기, I₂는 2차 회절광의 세기를 나타내는 것이다.

여기서, 최근의 광디스크 제조기술에 있어서 피트의 트랙 피치(p)는 1.6㎛에서 1.0㎛, 0,8㎛로 점차 줄어드는 고밀도화로 진행되고 있는 추세에 있다. 따라서, 이러한 피트의 트랙 피치 변화는 회절광의 회절각도( θm)를 변하게 하므로 상술한 종래의 시스템으로 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 제3도에 도시된 광디스크 제조용 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상 중 현상상태를 측정하는 경우에 있어서는 측정 결과에 따라 현상액의 양과 시간을 조절해야 하므로 매우 정밀한 측정이 이루어져야 한다 그러나, 1차 및 2차 회절광은 현상액 (14)의 양에 따라 현상액 통과시에 재차 회절되며, 이때 회절되는 거 리 역시 현상액의 양에 따라 변하게 되므로 현상액이 일정치 않은 경우에는 일정한 위치에서 고정된 상태로 현상상태를 측정하는 종래의 고정식 포토 디택터로는 측정 이 어려운 문제점이 있었다.

그리고 현상액을 디스크 상에 뿌려 줄때 현상액이 디스크 상을 흘러내릴 경우 파도와 같은 모양을 형성하게 되는데, 이로 인하여 회절광의 위치가 임으로 변하게 되므로 종래의 고정식 포토 디택터로는 감광제의 현상상태의 측정이 어렵거나 측정하더라고 그 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광디스크 제조공정에 있어서 디스크 마스터 공정 상의 스탬퍼를 얻기 위한 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태를 고체촬상소자(CCD)를 이용하여 보다 정밀하게 검사할 수 있도록 된 광디스크 제조용 글래스 원반 감광제의 현상상태 검사시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광디스크 제조용 글래스 원반 감광제의 현상상태 검사시스템은, 감광제가 도포된 고아디스크 제조용 글래스 원반을 외전시키는 구동부와, 상기 글래스 원반에 광을 조사하는 광원을 구비하여 된 감광제 현상상태 검사시스템에 있어서, 상기 광원과 상기 글래스 원반 사이에는 광진로 변경수단이 마련되며, 상기 글래스 원반의 상부에는 상기 광원으로부터 조사되어 상기 글래스를 투과한 회절광을 감지하여 광 정보를 저장하는 회절광 감지수단이 구비되어 있고, 상기 회절광 감지수단에 의해 감지된 광 정보를 읽고 해석하여 상기 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태를 데이타로 산출하는 제어부를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 광디스크 제조용 글래스 원반 감광제의 현상상태 검사시스템에 있어서, 상기 광진로 변경수단은 반사경인 것이 바람직하며, 상기 회절광 감지수단은 고체촬상소자(CCD)인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제어부는 상기 회절광 감지수단에 의해 저장된 광정보 신호를 디지털화하기 위한, A/D변환기와, 상기 A/D변환기에 의해 디지털화된 신호를 저장하고 기억하기 위한 RAM 및 이 RAM에 의해 기억된 신호를 감광제의 현상상태에 대한 데이터로 산출하는 중앙처리 프로세서를 포함하여 된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제5도는 본 발명에 따른 광디스크 제조용 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태를 검사하기 위한 시스템의 개략적 구성을 나타내 보인것으로서, 이를 참조하면 본 발명에 의한 시스템은 감광제가 도포된 장디스크 제조용 글래스 원반(12)을 회전시키는 구동부(21)와 상기 글래스 원반(12)에 광을 조사하는 광원인 Kr레이저(23)를 구비하고 있으며, 상기 글래스 원반(12)과 상기 Kr레이저 (23) 사이에는 광원에서 출사된 광의 진로를 소정 각도로 변경시켜 주는 반사경 (22)이 마련되어 있다. 그리고, 상기 글래스 원반(12)의 상부에는 상기 Kr레이저(23)로부터 출사된 광이 상기 글래스 원반(12)을 투과하면서 회절되는 회절광에 대한 정보를 감지하는 감지수단인 고체촬상소자(CCD;20)가 지그(24)에 의해 지지된채 상기 글래스 원반(12)의 상면으로부터 소정 높이 이격된 상태로 설치되어 있으며, 상기 고체촬상소자(CCD;20)에는 감지된 회절광에 대한 정보를 읽고 해석하여 상기 글래스 원반(12)에 도포된 감광제의 현상상태를 데이타로 산출하는 제어부(25)가 연결되어 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 고체촬상소자는 그 폭이 70mm이며, 글래스 원반의 상면으로부터 15mm 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어부(25)는 상기 고체촬상소자(이하, CCD;20)에 의해 감지된 회절광 정보에 대한 신호를 디지탈화하기 위한 A/D변환기 (31, 32)와 이 A/D변환기(31, 32)에 의해 디지탈화 된 신호를 저장하고 기억하기 위한 RAM(36, 37) 및 이 RAM(36 37)에 의해 기억된 신호를 감광제의 현상상태에 대한 데이타로 산출하는 중앙처리프로세서를 포함한다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태의 검사시스템은 다음과 같은 작용원리에 의한 감광제 현상상태를 측정, 검사하게 된다.

즉, 회절광은 피트의 트랙 피치(p)의 규격과 현상액의 양에 따라 상기 CCD(20)상의 임의의 위치에 맺히게 된다.

제6도는 각 트랙 피치(p)에 따른 1차 회절광과 2차 회절광의 회절각 및 CCD상의 위치를 나타낸 표이다.

여기서, 본 발명의 실시예에 사용된 광원은 트랙 피치 0.85㎛까지 2차 회절광 측정이 가능하도록 413Kr레이저를 사용하였고, CCD는 14㎛×14㎛×5.000 엘리먼츠(Elements)로 된 블루칼라(Blue Color)용 CCD를 사용한다.

상기 한 바와 같이 CCD를 통해 저장된 데이터 즉, 회절광의 세기, 각도 등의 정보는 제7도에 예시한 본 발명 시스템의 CCD와 제어부에 포함된 중앙처리 프로세서를 연결하는 인터페이스 회로 블록도에 나타나 있는 바와 같이 A/D변환기(31, 32)를 통하여 디지탈화한 후, 멀티플렉서(33)와 버퍼(Buffer: 34, 35)를 통하여 RAM(36, 37)에 저장되고, 이 데이터를 다시 RAM에서 읽어내어 버퍼(38, 39)를 통해 중앙처리 프로세서 (미도시)로 보내진다.

여기서, 상기 CCD에 의해 입력된 정보의 출력이 이븐(Even), 오드(Odd)로 나뉘어 나오는 경우에 CCD의 출력이 순차적으로 하나의 아웃풋(out put)으로 나오게 되면, 상기 A/D변환기(31)를 통하여 디지탈화한 후, 버퍼(38)를 통하여 데이터를 곧 바로 중앙처리 프로세서로 보내면 된다. 이와 같이, CCD에 의한 정보 출력이 이븐(Even), 오드(Odd)로 구분되어 나오는 경우에 이를, A/D변환을 통해 디지탈화하고 순차적으로 재배치하기 위해서 멀티플렉서(33) 및 RAM(36, 37)을 구비하여 이들을 중앙처리 프로세서와 동기시켜 조절하도록 컨트롤러(30)가 클록(CLDCK)과 컨트를 신호를 각 CCD소자에 보내게 된다.

상기와 같이 하여 중앙처리 프로세서로 보내진 데이터는 제8도에 예시된 본 발명 시스템의 제어부에 포함된 중앙처리 프로세서 프로그램의 플로우차트에 나타나 있는 흐름을 따라 CCD로부터 읽어 온 0차 회절광의 CCD상의 위치와 세기, 1차 및 2차 회절광의 CCD상의 위치와 세기를 산출하고, 이 결과 데이터를 이용하여 측정 디스크의 회절각(θm)을 산출하여, 이 θm으로부터 측정 디스크의 트랙 피치를 산출한다(θm는 회절각, m은 광의 회절차수).

그런 다음, 상기 식 (2) 및 (3)과 측정된 회절광의 세기를 이용하여 감광제의 현상상태를 측정하게 된다 이때, CCD소자에 CCD보호용 글래스가 있다면 이에 따른 회절편차를 보상해 줌으로써 사기와 같이 감광제의 현상상태를 측정할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 광디스크 제조용 글래스 원반 감광제 현상상태의 검사시스템은, 광디스크 제조공정에 있어서 디스크 마스터 공정 상의 스탬퍼를 얻기 위한 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태를 측정, 검사하기 위하여 CCD를 이용한다. 그리하여 CCD에 의해 글래스 원반을 통과한 회절광에 대한 정보를 감지하고, 이에 대한 정보를 토대로 제어부가 감광제의 현상상태를 데이터로 산출함으로써, 디스크상에 기록된 신호 트랙의 피치 변동이나 현상액의 투입량, 현상공정에서 발생하는 현상액의 파도무의 발생 현상에 관계없이 보다 정밀한 측정을 통하여 현상공정을 조절할 수 있고, 현상결과에 대한 정확한 평가를 할 수 있는 동시에 현상공정 중 트랙피치의 측정도 가능한 매우 효과적인 발명이다.

Claims (4)

1. (정정) 감광제가 도포된 광디스크 제조용 글래스 원반을 회전시키는 구동부와, 상기 글래스 원반에 광을 조사하는 광원을 구비하여 된 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태 검사시스템에 있어서, 상기 광원과 상기 글래스 원반 사이에는 장진로 변경수단이 마련되며, 상기 글래스 원반의 상부에는 상기 광원으로부터 조사되어 상기 글래스를 투과한 회절광에 대한 정보를 감지하는 회절광 감지수단이 구비되어 있고, 상기 회절광 감지수단에 의해 감지된 광 정보에 의해 상기 글래스 원반에 도포된 감광제의 현상상태를 데이터로 산출하는 제어부를 포함하여 돈 것을 특징으로 하는 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태 검사시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 광진로 변경수단은 반사경인 것을 특징으로 하는 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태 검사시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 회절광 감지수단은 고체촬상소자(CCD)인 것을 특징으로 하는 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태 검사시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 회절광 감지수단에 의해 저장된 광정보 신호를 디지탈화하기 위한 A/D변환기와, 상기 A/D변환기에 의해 디지탈화된 신호를 저장하고 기억하기 위한 RAM 및 이 RAM에 의해 기억된 신호를 감광제의 현상상태에 대한 데이타로 산출하는 중앙처리 프로세서를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광디스크 제조용 글래스 원반의 감광제 현상상태 검사시스템.