專利名稱：過(guò)程控制的方法和設(shè)備的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域發(fā)明的背景本發(fā)明涉及對(duì)光學(xué)母盤(pán)所進(jìn)行工藝過(guò)程的檢查，所說(shuō)的母盤(pán)可用于生產(chǎn)例如密紋盤(pán)或激光盤(pán)。本發(fā)明涉及檢查光學(xué)母盤(pán)的設(shè)備和檢查光學(xué)母盤(pán)的方法兩個(gè)方面。
先有技術(shù)概要光盤(pán)為密紋盤(pán)或激光盤(pán)一般是用進(jìn)行若干道制作母盤(pán)和復(fù)制的過(guò)程來(lái)制造的。這些過(guò)程大致如下首先，在一張扁平的、拋光玻璃母盤(pán)上(通常直徑是240mm，厚度是5-6mm)涂覆一層薄的、均勻的正光敏劑(通常厚度為130nm)。
其次，使一束藍(lán)激光通過(guò)一個(gè)具有高數(shù)值孔徑的物鏡型顯微透鏡從而使該激光束聚焦于有覆層的玻璃表面上的一個(gè)小點(diǎn)。激光是按電信號(hào)來(lái)加以調(diào)制的，而電信號(hào)則源于并表示要錄制的視頻、音頻或其他數(shù)據(jù)信號(hào)。通過(guò)使玻璃盤(pán)旋轉(zhuǎn)并同時(shí)在激光聚焦點(diǎn)和盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸線之間作徑向運(yùn)動(dòng)，從而，調(diào)制的光點(diǎn)會(huì)在有覆層的玻璃表面上刻出一條螺旋形的軌跡，它在一小的半徑處開(kāi)頭并逐漸向外。因此，在光敏劑層上便會(huì)形成潛象，它由螺旋軌跡上的一系列曝光和未曝光的部分組成。所述螺旋螺距通常為1.6μm。曝光區(qū)域的邊緣界限是不分明的，因?yàn)?，聚焦的光點(diǎn)周?chē)邢喈?dāng)大的衍射區(qū)，并且具有圓形的光照度輪廓。
下一步是對(duì)潛象加以顯象。方法是將有覆層的表面與顯象液(例如顯象水溶液)相接觸，通常是將玻璃在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)(有覆層的表面朝上)，同時(shí)將顯象液注于其上，于是顯象液會(huì)布滿表面并最終從盤(pán)的邊緣甩出。顯象液將光敏劑覆層的曝光區(qū)域溶解，而對(duì)未曝光區(qū)域的影響則要小得多，這樣，曝光的區(qū)域便變?yōu)楦矊又械陌伎?。?dāng)顯象液逐漸侵蝕光敏劑時(shí)，凹坑的截面開(kāi)始變圓，直至光敏劑層中每一個(gè)凹坑的曝光最甚部位(中心)的整個(gè)厚度都被溶解掉。這時(shí)，凹坑底部(由3玻璃表面所限定)的扁平中央部分會(huì)擴(kuò)大，同時(shí)凹坑的周壁向后傾斜并變得陡峭起來(lái)。
顯象過(guò)程并非無(wú)限制地繼續(xù)下去，而是恰到好處地在凹坑是有適當(dāng)?shù)某叽鐣r(shí)結(jié)束。凹坑尺寸的控制是十分重要的，因?yàn)檫@會(huì)影響最終由這種工藝過(guò)程所制出的光盤(pán)的可演放性，特別是影響所復(fù)制的信號(hào)波形的幅度和對(duì)稱性。按這種方式停止顯象的另一目的是保證凹坑周壁不至于太陡峭，否則在接下去的電鍍和模鑄過(guò)程中就難以進(jìn)行復(fù)制了。
制作母盤(pán)過(guò)程的許多方面，包括顯象中凹坑形狀的變化，在G.Bouwhui所編輯的《光盤(pán)系統(tǒng)原理》(《Principles of OpticalDisc System》)(Adam Hilger，1985)一書(shū)中有所論述。
凹坑的寬度通常是0.5μm，而凹坑的長(zhǎng)度以及它們?cè)谲壽E上的間距均是可變的，所錄下的信息就包含在這些變動(dòng)的長(zhǎng)度中。
制作母盤(pán)最后一個(gè)重要步驟是將母盤(pán)業(yè)經(jīng)顯象的表面鍍以金屬，一般是鍍銀或鍍鎳。這使得光盤(pán)表面具有導(dǎo)電性并可將相當(dāng)厚度(可達(dá)0.3mm)的鎳層鍍于其上。然后將該鎳層完整無(wú)缺地從玻璃上揭下來(lái)，從而形成一金屬母盤(pán)或父盤(pán)。
在后繼的電鍍和分離步驟中，可以制出金屬母盤(pán)的復(fù)制品。然后，這些復(fù)制品(稱為模子)用來(lái)作為注射(或注射/壓制)成型機(jī)中模具的一個(gè)面。另一個(gè)辦法是就使用金屬母盤(pán)本身。無(wú)論是哪種情況，都是用鑄模機(jī)來(lái)生產(chǎn)由塑料構(gòu)成的盤(pán)，盤(pán)的表面是經(jīng)顯象的、有覆層的玻璃母盤(pán)之帶有凹坑表面的復(fù)制品。
最后，在模制出的盤(pán)帶有信息的、有凹坑的表面上鍍以金屬(一般是鍍鋁)，在鍍有金屬的表面上涂漆加以保護(hù)并在漆層上印以標(biāo)簽信息。
通過(guò)使激光經(jīng)由透鏡穿過(guò)塑料的厚度而聚焦到金屬層的內(nèi)表面上，可以演放模制的盤(pán)。從光束方面來(lái)看，金屬內(nèi)表面帶有與原凹坑相反的復(fù)制形狀，即“凸點(diǎn)”。演放的信號(hào)來(lái)自反射回來(lái)進(jìn)入透鏡的光線，并且，在確定所得到的信號(hào)的性質(zhì)方面，凸點(diǎn)的衍射性質(zhì)量至關(guān)重要的。凸點(diǎn)的高度、寬度和形狀也都是十分重要的。
凸點(diǎn)的高度主要取決于原光敏劑覆層的厚度。凸點(diǎn)的寬度和形狀則不是那么容易明顯確定的，它們要受到曝光和顯象過(guò)程中多種參數(shù)的影響，這些參數(shù)包括激光的光照度、聚焦點(diǎn)的尺寸和輪廓、環(huán)境溫度和濕度、光敏劑的敏感度、顯象液的組成以及顯象時(shí)間。
如果全部有關(guān)參數(shù)都得到很好的控制，就可以使上述過(guò)程進(jìn)行穩(wěn)定的操作。通過(guò)觀察演放鍍金屬的玻璃母盤(pán)所得到的信號(hào)，甚至等到有了模制的復(fù)制盤(pán)并將它們演放后，可以反過(guò)來(lái)進(jìn)行微調(diào)。
但最好還是在早期階段進(jìn)行直接的控制，控制可以在顯象過(guò)程中進(jìn)行。在對(duì)凹坑顯象時(shí)，可以用光學(xué)方法對(duì)凹坑的形成進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控，一俟檢測(cè)到凹坑有了適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?，即可停止顯象處理(例如用淋洗水流替代顯象液流)。很明顯，用這種方法只能控制一個(gè)過(guò)程變量(顯象時(shí)間)。然而，這卻是一個(gè)重要的變量，它影響凹坑的尺寸，從而影響盤(pán)最終演放時(shí)帶有信息的信號(hào)的強(qiáng)度和對(duì)稱性。如果在這個(gè)階段可以控制凹坑的尺寸，那么上述過(guò)程對(duì)其他過(guò)程中參數(shù)變化的敏感度便會(huì)大大減小。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有必要對(duì)凹坑進(jìn)行顯微觀察或進(jìn)行相當(dāng)于演放所錄信息的操作以控制凹坑的尺寸。用相對(duì)粗略的觀察就可以取得實(shí)際控制所需的足夠信息。如果使一平行光束如直徑達(dá)數(shù)毫米的光束向上穿過(guò)玻璃射到覆層表面上的在覆層中存在有凹坑的區(qū)域，光線會(huì)被凹坑所衍射。這種衍射效應(yīng)在徑向上最為明顯，這是因?yàn)?，由于錄制軌跡的間隔是固定的，多數(shù)從盤(pán)上射出的衍射光在徑向平面上會(huì)匯集成離散的光束，它們代表著不同的衍射階(即使上述軌跡螺旋經(jīng)過(guò)光束的各個(gè)相鄰螺旋線是不同的但在切線方向上具有微小的準(zhǔn)隨機(jī)凹坑結(jié)構(gòu)，也可以觀察到所說(shuō)的衍射現(xiàn)象)。即使在沒(méi)有凹坑的情況下也可以看到的射出光束(通常的透射的光束)稱為零階光束。
另外，除通常的反射光束(稱為零階反射光束)之外，還可以看到有另一組光束回過(guò)來(lái)經(jīng)過(guò)玻璃。這種衍射光束與“透射”相反是“反射”的。
在觀察光敏劑層的周知方法中，使一激光束向上通過(guò)玻璃母盤(pán)并在盤(pán)的上方設(shè)置一個(gè)探測(cè)器，以便在顯象過(guò)程中遮敝所透射的衍射光束之一，通常是第一階衍射光束。當(dāng)所測(cè)得的光照度超過(guò)一預(yù)定的閾值時(shí)，顯象過(guò)程就會(huì)自動(dòng)停止。
這種周知的方法有一些顯著的問(wèn)題。在顯象過(guò)程中，有一層顯象液流布母盤(pán)的表面。如果這層液體是均勻和平整的，它不會(huì)改變不同光束在最終射入空氣中時(shí)的方向。然而，實(shí)際上在顯象液的表面存在有起伏的波紋形態(tài)。射出的光束在不平的液體表面上會(huì)被折射，因此它們的方向是變動(dòng)的。其結(jié)果之一是，探測(cè)第一階光束光照度的傳感器所要包括的范圍比液體表面是均勻和平整時(shí)所需的要大。更重要的是，零階(直接)光束也被隨機(jī)折射，這會(huì)偶而使其進(jìn)入第一階光束的傳感器。由于零階光束的強(qiáng)度比衍射光束要大好些倍，因此會(huì)嚴(yán)重地破壞測(cè)量的一致性。
因此有必要改進(jìn)周知方法的可靠性。
本發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在光學(xué)母盤(pán)的顯象過(guò)程中，在把一束光投射到光學(xué)母盤(pán)表面的一定區(qū)域上并且檢測(cè)至少一束衍射光從而監(jiān)控凹坑的形成時(shí)，有一個(gè)剛性體和顯象液層相接觸，此剛性體離光學(xué)母盤(pán)的表面有一定間距，并至少設(shè)置在光學(xué)母盤(pán)表面上投射有光束的區(qū)域附近。這樣，該剛性體便能防止顯象液層在光束所投射的區(qū)域處的厚度產(chǎn)生波動(dòng)或其他的變化，從而減少或消除顯象液層的這類變化對(duì)光學(xué)母盤(pán)顯象過(guò)程的檢查產(chǎn)生影響的風(fēng)險(xiǎn)。
剛性體最好是透明的，以便能起一窗口的作用，該窗口可用于射向光學(xué)母盤(pán)的光束和從光學(xué)母盤(pán)衍射的光束兩者或兩者之一。這樣，由于至少有一部分從光束源到衍射光束探測(cè)器的光徑必須經(jīng)過(guò)顯象液層，所以，可以看出，為了能一致地測(cè)定出衍射光束的光照度，精確控制其表面是很重要的。
然而，本發(fā)明也可用于這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中從光源到光學(xué)母盤(pán)以及從光學(xué)母盤(pán)到探測(cè)器的光束不經(jīng)過(guò)顯象液層。初一看，不再需要以本發(fā)明所必需的方式對(duì)顯象液層進(jìn)行控制。但實(shí)際情況并非如此，因?yàn)橹辽儆心承﹣?lái)自光源的光束會(huì)進(jìn)入顯象液層，并且存在著這樣的光線，它是從顯象劑層遠(yuǎn)離光盤(pán)的表面上反射出來(lái)的。特別是，會(huì)有直接的或零階光束反射，如果顯象液層表面有波紋或其他起伏，反射光線在方向上會(huì)有變動(dòng)，并會(huì)進(jìn)入探測(cè)器中，從而妨礙測(cè)量的一致性。因此，在這種情況下，控制顯象液層的表面也是很重要的。
在以上面的說(shuō)明中，“衍射”光束包括透射和反射兩者中的衍射。因此，射到光盤(pán)上的光束的光源，可以和探測(cè)衍射光束的探測(cè)器位于光學(xué)盤(pán)的同一側(cè)，或位于相反的一側(cè)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一方面可以用許多不同的方法，最簡(jiǎn)單的方法是，剛性體是一外殼上的透明窗口。該外殼是空心的，因此可以包容探測(cè)器，此探測(cè)器用于探測(cè)衍射光束和/或投射到光盤(pán)上的光束的光源。于是，遠(yuǎn)離光盤(pán)的窗口表面會(huì)保持干燥并且在窗口和光盤(pán)之間的空間內(nèi)充滿液體，以避免光束受到擾動(dòng)。較好的是至少有衍射光束經(jīng)過(guò)此窗口，而更好的是入射光束和衍射光束都經(jīng)過(guò)該窗口，但也可以讓入射光束經(jīng)過(guò)窗口并在光盤(pán)的另一側(cè)探測(cè)衍射光束。
也可以讓入射光束和衍射光束兩者沿它們到達(dá)或離開(kāi)與液體接觸的盤(pán)表面的路徑經(jīng)過(guò)光盤(pán)。在這種情況下，剛性體不一定是透明的。
為了保證有足夠的顯象液，一般在光盤(pán)附近設(shè)有供給顯象液的適當(dāng)設(shè)備。因而，在本發(fā)明的這個(gè)方面中，剛性體可以與供給顯象液的設(shè)備成一體。例如，剛性體可以是上述供給設(shè)備的壁面。還可以用另一種方案，其中，供給設(shè)備包括一個(gè)噴嘴，顯象液通過(guò)這個(gè)噴嘴達(dá)到光學(xué)母盤(pán)，在該噴嘴的壁面上可以設(shè)置一個(gè)窗口，以使衍射和/或入射的光束經(jīng)過(guò)噴嘴內(nèi)的顯象液，并經(jīng)過(guò)噴嘴壁面上的窗口射到探測(cè)器上，或者來(lái)自光源的光也是如此(視情況而定)。
在上述每一種結(jié)構(gòu)中，衍射(或入射)的光束由顯象液直接進(jìn)入剛性的透明體(或相反)，因?yàn)?，剛性透明體直接與顯象液接觸，這樣就避免了顯象液表面上波紋所引起的變動(dòng)。如上文所述，即使探測(cè)器相對(duì)剛性體位于光學(xué)盤(pán)的另一側(cè)，入射的光束也可以經(jīng)過(guò)透明體。
按照本發(fā)明的第二方面，在一光學(xué)母盤(pán)的顯象過(guò)程中，通過(guò)探測(cè)衍射光束的光照度來(lái)監(jiān)控凹坑的形成，從母盤(pán)的同一側(cè)來(lái)觀察衍射光，而入射光則是從該側(cè)照射到光盤(pán)上的，也就是說(shuō)，以反射的形式觀察衍射光。本發(fā)明的第二方面是獨(dú)立的，但也可以和第一方面一起使用。
使用反射的光束而不是透射的光束具有某些實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)。所有的光學(xué)零件可以安置在盤(pán)的上方，可以使測(cè)量不受玻璃的狀態(tài)例如玻璃下表面的狀態(tài)的影響，并且可在不干擾光學(xué)測(cè)量的情況下將母盤(pán)裝在一個(gè)不透明的轉(zhuǎn)臺(tái)上或星形結(jié)構(gòu)上。
還有一個(gè)更為基本的優(yōu)點(diǎn)。不管是在經(jīng)過(guò)母盤(pán)有凹坑的表面的透射中測(cè)量諸如第一階衍射光的強(qiáng)度，還是在從上述表面的反射中測(cè)量該衍射光的強(qiáng)度，該強(qiáng)度并無(wú)多大差別，這是周知的。然而，與透射相比，零階或直接光束會(huì)在反射中大大地減弱。這說(shuō)明，作為零階光束若干分之一的第一階光束的強(qiáng)度在反射中比在透射中大。因此，如果使用反射光束，從零階光束進(jìn)入第一階光束探測(cè)器的散射光所產(chǎn)生的后果不太嚴(yán)重。
按照本發(fā)明的第三方面，周期性地調(diào)制光源的光照度。這就有至少可以監(jiān)控一條衍射光束，同時(shí)排除環(huán)境光線的影響。這樣，通過(guò)使諸如第一階光束探測(cè)器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)相位敏感探測(cè)器，從而產(chǎn)生一直流輸出，所說(shuō)的探測(cè)器的參考輸入是用來(lái)調(diào)制激光的同一信號(hào)，而直流輸出則和所測(cè)得的與上述信號(hào)同步變化的光照度的分量成正比，由此，可以基本上避免對(duì)除來(lái)自上述光源的光束以外的所探測(cè)到的光束的直流輸出的影響。上述光源最好是一激光二極管，其光束輸出是以電學(xué)方式加以調(diào)制的。本發(fā)明的第三方面也是獨(dú)立的，或者可以與第一和/或第二方面一起使用。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明以下參照附圖以舉列的方式詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中
圖1示出了在一個(gè)表面上衍射的光束形式；圖2概略地示出一個(gè)光學(xué)傳感裝置，它說(shuō)明了本發(fā)明的總的原理；圖3示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)傳感裝置；圖4示出了一顯象裝置的概略圖，該顯象裝置包括了圖3中的光學(xué)傳感器；圖5示出了光學(xué)傳感器和一相鄰噴嘴的細(xì)部；圖6示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的組合在一起的光學(xué)傳感器和噴嘴；圖7示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的組合在一起的光學(xué)傳感器和噴嘴；圖8示出了一個(gè)響應(yīng)上述光學(xué)傳感裝置的輸出來(lái)控制顯象過(guò)程的電子系統(tǒng)的框圖；圖9示出了圖8中電子系統(tǒng)的改進(jìn)形式，它用于響應(yīng)上述光學(xué)傳感裝置的輸出而更精確地控制顯象過(guò)程。
詳細(xì)說(shuō)明在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例之前，先說(shuō)明作為本發(fā)明基礎(chǔ)的一般原理。
如上所述，本發(fā)明利用了從投射在光學(xué)母盤(pán)上的光束中所產(chǎn)生的衍射光束。在光束沿法線(即垂直地)投射到例如是光盤(pán)表面的表面100上，這樣一種簡(jiǎn)單的情況下或給出法線和第m階衍射光束之間的角度Qm＝sin-1(mλ/np)(等式1)式中，λ是光在真空中的波長(zhǎng)，p是軌跡的螺距，n是在其中觀察光束的介質(zhì)的折射指數(shù)。然而，光束不一定是要沿法線入射。圖1示出光盤(pán)(有覆層的)上表面100中的凹坑結(jié)構(gòu)在入射光束101與法線成小角度的情況下所衍射的光束形式。
應(yīng)該，雖然圖1示出了經(jīng)過(guò)光盤(pán)而到達(dá)表面100的入射光束101，但在入射光束101從盤(pán)的外面到達(dá)表面100時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生相似的一組衍射光束。
不同衍射階的強(qiáng)度取決于顯象后的凹坑的尺寸和形狀。因此，通過(guò)測(cè)量作為入射光束光照度的若干分之一的衍射光束的光照度(或者是射出零階光束光照度的若干分之一)，可以獲得顯象進(jìn)展情況的信息。
光的波長(zhǎng)應(yīng)足夠長(zhǎng)以便不會(huì)使光敏劑曝光，通常使用的是氦-氖激光(波長(zhǎng)633nm)。在這情況下，等式1表明，在軌跡螺距為1.6μm的情況下進(jìn)行法向入射時(shí)，會(huì)有兩條衍射光束在零階光束的兩側(cè)射入空氣，這兩條衍射光束與法線的交角為23°和52°。
實(shí)際上，用于過(guò)程控制最有效的信息是從第一階樂(lè)束之一的光照度中獲得的，因?yàn)檫@個(gè)光照度會(huì)在顯象的最佳階段范圍內(nèi)并在該最佳階段范圍之外平穩(wěn)地增加。而第二階光束的光照度則趨向于達(dá)到一定的極限，并于此后隨進(jìn)一步的顯象而下降。
不必涉及理論上的細(xì)節(jié)就能確定所需的閾值調(diào)整；通過(guò)建立一個(gè)閾調(diào)整值與最終模制盤(pán)的演放性質(zhì)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，就可以標(biāo)定所說(shuō)的系統(tǒng)，以供應(yīng)際使用。改變軌跡螺距或光敏劑覆層的厚度，會(huì)明顯地影響所需的調(diào)整值，然而，對(duì)它們的結(jié)果也可以建立經(jīng)驗(yàn)式來(lái)加以修正。軌跡螺距的變化會(huì)改變衍射光束的方向，光學(xué)傳感器必須適應(yīng)與所用軌跡螺距變化范圍(就激光盤(pán)而言，標(biāo)稱值為1.5-1.7μm)相對(duì)應(yīng)的光束方向的變化范圍。
關(guān)于這一主題的理論論述是J.H.T.Pasman的文章，該文章載于《音響工程學(xué)報(bào)》(J.Audio Eng.Soc)，第41卷，1/2期(1993年1月)。
在說(shuō)明了衍射光束的性質(zhì)之后，以下對(duì)這種衍射光束經(jīng)過(guò)與光學(xué)母盤(pán)相鄰接的透明體的情況作一般說(shuō)明。
圖2示出了光學(xué)母盤(pán)3，其上有覆層2，覆層2用的材料是光敏劑。在光學(xué)母盤(pán)3的加工過(guò)程中，使覆層2暴露于調(diào)制的激光，以便在覆層2中產(chǎn)生一系列曝光和未曝光的部分，這些部分對(duì)應(yīng)于要在光學(xué)母盤(pán)3上形成的凹坑應(yīng)具有的形式。為了使覆層2顯象以產(chǎn)生上述形式的凹坑，將覆層2暴露于顯象液(顯象劑)14。
本發(fā)明涉及到對(duì)顯象過(guò)程的檢查，圖2表明，外殼1與光學(xué)母盤(pán)3相鄰接，此外殼內(nèi)有一窗口4。將外殼1設(shè)置成能使窗口4和顯象液14接觸并浸在其中。所以，雖然在其他區(qū)域有波紋15，但在窗口4處顯象液14的表面卻沒(méi)有波紋。
為了能檢查顯象過(guò)程，有一束光6經(jīng)過(guò)窗口4入射到光盤(pán)3的覆層2上。如上文參照?qǐng)D1所述的那樣，在被光束6照射的覆層2區(qū)域有完全顯象和部分顯象的凹坑，它們會(huì)產(chǎn)生衍射的光束，包括第一階光束8(在反射中衍射)和零階反射光束10，圖2中沒(méi)有示出的是其它衍射光束，它們?cè)谕干渲幸约胺瓷渲醒苌?，這些衍射光束一般是按如以上參照?qǐng)D1所述那樣產(chǎn)生的。
然后，為了確定顯象液14對(duì)覆層2的顯象進(jìn)程，至少要監(jiān)控衍射光束中的一條(最好是第一階衍射光束8)。由于光束6和8的光徑是穩(wěn)定的，所以可以作精確的測(cè)量。
以下參照?qǐng)D3詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在圖3中，和圖2中部件相對(duì)應(yīng)的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。
在圖3中所示的實(shí)施列中，將一個(gè)防水金屬外殼1在顯象過(guò)程中放在一水平的玻璃母盤(pán)3的覆層2上方。在外殼1的底部裝有一合成的藍(lán)寶石窗4。用囊狀物包起來(lái)的固態(tài)激光二極管構(gòu)成了光源5，它發(fā)出平行的光束6，波長(zhǎng)為670nm。一圓形罩7將光束6的直徑限制為約1mm。按與垂直線成5-10°的小角度來(lái)設(shè)置激光二極管光源5以免反射光線反過(guò)來(lái)進(jìn)入該光源。外殼1相對(duì)母盤(pán)3在徑向上定位，以使(在覆層2中有顯象后的凹坑時(shí))第一階衍射光束8位于圖3的平面之內(nèi)，并能到達(dá)光電二極管傳感器9。對(duì)錄在盤(pán)3上軌跡螺距的任何允許值來(lái)說(shuō)，傳感器9大得足以截獲光束8(1.5-1.7μm的軌跡螺距范圍對(duì)應(yīng)于3.5°的角度范圍，或者在探測(cè)器距離為50mm時(shí)只有3mm)。
反射的零階光束10被一內(nèi)部為黑色的吸收杯11所截獲，以使能到達(dá)探濁器9的散射光最少。一零階光束探測(cè)順16可選擇地裝在杯11內(nèi)，因此，可以按零階讀數(shù)的若干分之一來(lái)測(cè)量第一階光束。然而，一般是用一個(gè)局部反饋回路來(lái)穩(wěn)定激光二極管5的輸出，因此，在無(wú)需直接測(cè)量零階光束10的情況下，就過(guò)程控制言，該輸出是足夠穩(wěn)定的。
最好在窗口4的近處裝一個(gè)光圈12，以防從母盤(pán)3的下表面13散射回來(lái)的光到達(dá)探測(cè)器9。
窗口4應(yīng)充分地接近覆層2，以保證顯象液14能將窗4弄濕，并充滿該窗口與覆層2之間的空間。0.5mm的距離從機(jī)械角度來(lái)講是可以做到的。為使顯象液充入上述空間，傳感器應(yīng)靠近顯象劑噴嘴安置并位于該噴嘴的“下游”(沿盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向)處。傳感器最好是安裝在支承噴嘴的同一個(gè)臂上。在所述的最佳實(shí)施列中，噴嘴將顯象劑噴布于盤(pán)上的若干范圍內(nèi)，以便至少蓋住盤(pán)上錄有節(jié)目的區(qū)域(就密紋盤(pán)而言，為23-58mm)，光學(xué)傳感器將光束6朝著所述范圍的下端(可能是30mm)射向盤(pán)上的一定范圍，因此，即使為了節(jié)省制母盤(pán)的時(shí)間而使錄制區(qū)域限于一個(gè)小的范圍，也能獲得有效的讀取操作。
選擇合成藍(lán)寶石來(lái)做窗口4是同時(shí)由其抗化學(xué)侵蝕性以及抗刮傷性所決定的。顯象溶液一般是堿性的，使用一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)現(xiàn)它對(duì)玻璃窗有侵蝕作用，使玻璃窗變得模糊。應(yīng)選用具有高拋光標(biāo)準(zhǔn)的窗口，并且最好使窗口的上表面帶有防反射覆層，以減少光線從入射光束6散射回探測(cè)器9。由于藍(lán)寶石具有高折射指數(shù)，所以，有1/4波長(zhǎng)的簡(jiǎn)單氟化鎂鍍層適用于此目的。
圖4示出了裝有圖3中傳感器的顯象裝置的概略正視圖。母盤(pán)3放置在一個(gè)三腳架30上，后者可在轂31上轉(zhuǎn)動(dòng)。兩條臂32和33在裝載盤(pán)3時(shí)是收縮的，但在顯象時(shí)則處于所示的位置。臂32可以通過(guò)一扇狀噴嘴3 4噴布顯象劑，臂33可通過(guò)一相似的噴嘴35噴布淋洗用的水。傳感器外殼1裝在噴嘴34的后面，而藍(lán)寶石窗口4則靠近盤(pán)3上表面上的覆層2。在所示的裝置中，從上方觀看時(shí)，盤(pán)3的旋轉(zhuǎn)方向是逆時(shí)針的，因此，會(huì)從噴嘴34將顯象劑帶向傳感器。
加工過(guò)程的順序可以始于從噴嘴35噴布淋洗水，接著是從噴嘴34噴布顯象液，然后再回到從噴嘴35中噴布淋洗水。在進(jìn)行最后的淋洗時(shí)，噴嘴34會(huì)縮回。在徹底淋洗之后，盤(pán)3高速旋轉(zhuǎn)甩干。根據(jù)第一階光束探測(cè)器9的輸出以電學(xué)的方式來(lái)確定淋洗水替代顯象液流的時(shí)間，如以下所述。
圖5示出了一靠近噴嘴34的傳感器外殼1的剖面圖。從圖5可以看到，外殼1和噴嘴34形成了一個(gè)整體的裝置，裝置34的形狀設(shè)計(jì)成其輸出口41靠近含有窗口4的外殼1的端部。探測(cè)器(在圖5中未示出)和光源5包括在外殼1中，這在上文參照?qǐng)D3已提到過(guò)。
圖6示出了第二實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)傳感器與噴嘴34結(jié)合在一起。激光二極管5、開(kāi)孔板7、探測(cè)器9和吸收器11和布局也和圖3中的布局相似，相對(duì)應(yīng)的部件用同一標(biāo)號(hào)指示。
在圖6的第二實(shí)施例中，來(lái)自激光二極管5的入射光束6、零階反射光束10和第一階衍射光束8均經(jīng)過(guò)一個(gè)構(gòu)成噴嘴34壁面的透明體35，而不是經(jīng)過(guò)空氣，透明體35是用丙烯酸塑料制成的。代替窗口4，噴嘴34有一扁平的拋光下表面40。下表面40在槽縫42的兩側(cè)是等長(zhǎng)的，顯象液是經(jīng)由槽縫42噴布的，因此，顯象液會(huì)在下表面40和覆層2之間流出，這樣就會(huì)形成進(jìn)出覆層2的在光學(xué)上是勻質(zhì)的光徑部分。下表面40和覆層2之間的間隙約為2mm左右。
入射光束6從激光二極管5進(jìn)入塑料體35，第一階光束8經(jīng)過(guò)塑料體35中另外的拋光表面離開(kāi)該塑料體。最好將塑料體35的材料切去，留下一段，將其粗糙的外表面漆成黑色，從而形成一個(gè)和圖3中吸收器11相似的吸收器。
圖7示出了另外一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，光學(xué)傳感器與噴嘴34結(jié)合在一起。激光二極管5、開(kāi)孔7、探測(cè)器9和吸收器11的布局也和圖3中的布局相似，但光束6、10和8會(huì)通過(guò)噴嘴34內(nèi)的顯象液，再經(jīng)過(guò)噴嘴34中的槽縫43到達(dá)盤(pán)的表面2，顯象液也是從上述槽縫中流出來(lái)的。槽縫43比圖6所示實(shí)施例中的槽縫42要寬一些(可以是2mm)，光束6經(jīng)過(guò)仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)，以從中間通過(guò)槽縫43。至少設(shè)置有一個(gè)拋光的窗口50以使光束6進(jìn)入噴嘴34的內(nèi)腔并使光束8離開(kāi)所說(shuō)的內(nèi)腔?？梢詾楣馐?和8提供分開(kāi)的窗口50，但一個(gè)窗口就足夠了。在噴嘴34中有形成泡2的可能性，因此，必須這樣引導(dǎo)液流，以便在有泡2的情況下，使泡泡停在不會(huì)遮斷光束6、10或8中任一束的地方。
圖3、5、6和7所示的傳感器結(jié)構(gòu)中的任何一種都可用于透射系統(tǒng)。在這種情況下，激光二極管光源5不一定要在傳感器組件之內(nèi)。相反，來(lái)自該激光二極管的入射光束從下面經(jīng)由玻璃盤(pán)3進(jìn)入窗口4、表面40或開(kāi)孔板43，這要視情況而定。如果用一個(gè)三腳架30夾持住盤(pán)3，那么，可在探測(cè)電子裝置內(nèi)修正三腳架30的腿所引起的周期性光束中斷。另外，如果盤(pán)3帶有一附加的中心轂，則可以不用三腳架，盤(pán)可以直接裝到轂31上。
圖8示出了本發(fā)明的第三方面的電子系統(tǒng)的框圖，該電子系統(tǒng)用于從探測(cè)器9的輸出中產(chǎn)生一使顯象過(guò)程終止的信號(hào)。激光二極管光源5具有一調(diào)制輸入，它可響應(yīng)外加的信號(hào)而使光的功率在低值和高值之間變換。振蕩器110產(chǎn)生方波信號(hào)111，其頻率在10KHz左右，該信號(hào)同時(shí)傳給激光二極管光源5的上述調(diào)制輸入和一相位敏感探測(cè)器或倍增器112的參考輸入。與此同時(shí)，使探測(cè)器9的輸出經(jīng)過(guò)前置放大器113、交流耦合順114和另一個(gè)放大器115，以產(chǎn)生一個(gè)交流耦合信號(hào)，此信號(hào)則被輸給倍增器112的信號(hào)輸入。倍增器112的輸出116由一低通濾波器117濾波，以除去與振蕩信號(hào)111相關(guān)的高頻部分。經(jīng)過(guò)濾波的輸出118由放大器119加以適當(dāng)放大，放大器119的輸出輸加給比較器121的一個(gè)輸入，比較器121的另一個(gè)輸入是來(lái)自電位計(jì)123的參考電壓122。比較器121的輸出124是這樣一種信號(hào)當(dāng)探測(cè)器9測(cè)到的第一階光束功率超過(guò)校準(zhǔn)電壓122所確定的閾值時(shí)，此信號(hào)便進(jìn)行轉(zhuǎn)換以使顯象過(guò)程停止。
電位計(jì)126還將調(diào)零電壓125輸給放大器119，就就能在覆層2中沒(méi)有顯象的凹坑時(shí)將輸出120調(diào)到零，以便對(duì)任何例如從窗口4表面散射到組件1中的探測(cè)器9的光線進(jìn)行補(bǔ)償。
信號(hào)111不必將激光二極管的輸出完全接通或斷開(kāi)。只要長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)它是穩(wěn)定的、適中的調(diào)制度就足夠了。
圖9示出了電子系統(tǒng)最后部分的改進(jìn)形式，其中，微分電路127將加到比較器121的參考電壓降代，降低值和電壓120的增大率成比例。造這種方法，該電路可以對(duì)響應(yīng)信號(hào)124而使顯象過(guò)程停止的各種閥的操作滯后性以較好的近似性予以補(bǔ)償。電壓120上升愈快，閾值電壓128愈低，因此，比較器121以按基本上固定的時(shí)間間隔在電壓120達(dá)到電壓122的時(shí)刻之前進(jìn)行操作。電路127的微分性能主要是由C1和R1確定的，額外的部件R2和C2用于限制高頻增益。
權(quán)利要求
1.一種檢查光學(xué)母盤(pán)(3)的方法，它包括提供一層顯象液(14)，該液層的表面與光學(xué)母盤(pán)(3)的一個(gè)表面相接觸，以將這個(gè)表面顯象；將一光束入射到光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的一個(gè)區(qū)域上；以及檢查因光束(6)在上述表面的上述區(qū)域處進(jìn)行衍射而產(chǎn)生的至少一條衍射光束(8，10)。上述方法的特征在于顯象液(14)層的另一表面與一剛性體(4，35，50)相接觸，此剛性體與上述光學(xué)母盤(pán)相間隔，上述顯象液(14)層在至少是光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的上述區(qū)域處的厚度是由光學(xué)母盤(pán)(3)和剛性體(4，35，50)之間的間距所決定的。
2.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，至少一條衍射光束(8，10)包括第一階衍射光束(8)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少一條衍射光束(8，10)包括第一階衍射光束(8)和零階光束(10)。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一條所述的方法，其特征在于，剛性體(4，35，50)是透明的，并且，至少光束(6)之一和至少一條衍射光束(8，10)會(huì)經(jīng)過(guò)剛性體(4，35，50)。
5.如前面權(quán)利要求中任何一條所述的方法，其特征在于，至少一條衍射光束(8，10)是由光束(6)在光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的上述區(qū)域處反射而產(chǎn)生的。
6.如權(quán)利要求1至4中任何一條所述的方法，其特征在于，至少一條衍射光束(8，10)是由光束(6)透射過(guò)光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面而產(chǎn)生的。
7.如前面權(quán)利要求中任何一條所述的方法，其特征在于，它包括通過(guò)一個(gè)噴嘴(34)來(lái)供給顯象液(14)，上述剛性體是位于噴嘴(34)內(nèi)的一個(gè)窗口(50)。
8.如前面權(quán)利要求中任何一條所述的方法，其特征在于，周期性地調(diào)制光束(6)的光照度。
9.如前面權(quán)利要求中任何一條所述的方法，其特征在于，光學(xué)母盤(pán)(3)覆有光敏劑(2)，從而形成了光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面，上述光敏劑在向光學(xué)母盤(pán)的上述表面供給一層顯象液(14)之前被暴露于調(diào)制的光線之下。
10.如前面權(quán)利要求中任何一條的所述的方法，其特征在于，光學(xué)母盤(pán)(3)在向其供給顯象液(14)層時(shí)是旋轉(zhuǎn)的。
11.一種檢查光學(xué)母盤(pán)(3)的方法，它包括供給一層顯象液(14)，該層的表面與母盤(pán)(3)的表面相接觸，以將這個(gè)表面顯象；將一光束(6)入射到光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的一個(gè)區(qū)域上；以及，至少檢查一條因光束(6)在上述表面的上述區(qū)域處進(jìn)行反射而產(chǎn)生的衍射光束(8，10)；上述方法的特征在于至少一條衍射光束(8，10)是由光束(6)在光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面處進(jìn)行反射而產(chǎn)生的。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，光束(8)包括第一階衍射光束(8)。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述方法，其特征在于，周期性地調(diào)制光束(6)的光照度。
14.一種檢查光學(xué)母盤(pán)(3)的方法，它包括供給一層顯象液(14)，該液層的表面與光學(xué)母盤(pán)(3)的表面相接觸，以將該表面顯象；將一光束入射到光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的一個(gè)區(qū)域上；以及，檢查至少一條因光束(6)在上述表面的上述區(qū)域處進(jìn)行衍射而產(chǎn)生的衍射光束(8，10)；上述方法的特征在于周期性地調(diào)制光束(6)的光照度。
15.一種檢查光學(xué)母盤(pán)(3)的設(shè)備，它包括支承裝置(30，31)，它用于支承光學(xué)母盤(pán)(3)；在光學(xué)母盤(pán)(3)被支承裝置(30，31)支承時(shí)向光學(xué)母盤(pán)(3)的表面供給一層顯象液(14)所用的裝置(34)；光源(5)，它用來(lái)在光學(xué)母盤(pán)(3)被支承裝置(30，31)支承時(shí)產(chǎn)生一條射向光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的一個(gè)區(qū)域的光束(6)；以及光探測(cè)器(9)，它用來(lái)檢查至少一條在光束(6)入射到光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的上述區(qū)域時(shí)由光束(6)所產(chǎn)生的衍射光束(8)；所述設(shè)備的特征在于有一個(gè)剛性體(4，35，50)設(shè)置在支承裝置(30，31)的附近，它要和顯象液(14)相接觸，以使顯象液(14)導(dǎo)的厚度至少在光學(xué)盤(pán)(3)的上述表面的上述區(qū)域處是由光學(xué)盤(pán)(3)和剛性體(4，35，50)之間的間距所決定的。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，剛性體(4，35，50)是透明的。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，上述剛性體是含有探測(cè)器(9)的外殼(1)中的一個(gè)窗口(4)。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，上述窗口是用藍(lán)寶石制成的。
19.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，剛性體(35)構(gòu)成了用于供給顯象液(14)的裝置的壁面。
20.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，用于供給顯象液(14)的裝置帶有一個(gè)噴嘴(34)，它伸向支承裝置(30，31)，并且上述剛性體是位于噴嘴(34)壁面中的透明窗口(50)。
21.如權(quán)利要求15到20中任何一條所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)光學(xué)母盤(pán)(3)支承在支承裝置(30，31)上時(shí)，光源(5)和探測(cè)器(9)位于光學(xué)母盤(pán)(3)的同一側(cè)。
22.如權(quán)利要求15到21中任何一條所述的設(shè)備，其特征在于，探測(cè)器(9)和供給顯象液的裝置(34)成一體。
23.如權(quán)利要求15至22中任何一條所述的設(shè)備，其特征在于，它具有控制裝置(110-128)，該裝置根據(jù)探測(cè)器(9)的輸出控制上述表面被顯象液(14)顯象的進(jìn)程，控制裝置(110-128)設(shè)置成能周期性地調(diào)制來(lái)自從光源(5)的光束的光照度。
24.如權(quán)利要求15到23中任何一條所述的設(shè)備，其特征在于，支承裝置(30，31)是可旋轉(zhuǎn)的，從而能使光學(xué)母盤(pán)(3)旋轉(zhuǎn)。
25.一種檢查光學(xué)母盤(pán)(3)的設(shè)備，它包括支承裝置(30，31)，它用于支承光學(xué)母盤(pán)(3)；用于在上述光學(xué)母盤(pán)(3)被上述支承裝置(30，31)所支承時(shí)將一層顯象液(14)供給光學(xué)母盤(pán)(3)的表面上的設(shè)備；光源(5)，它用于在光學(xué)母盤(pán)(3)被支承裝置(30，31)所支承時(shí)產(chǎn)生一條入射到光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的一個(gè)區(qū)域上的光束；以及光探測(cè)器(9)，它用于檢查至少一條在光束(6)入射到光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的上述區(qū)域上時(shí)由光束(6)所產(chǎn)生的衍射光束(8)；上述設(shè)備的特征在于當(dāng)光學(xué)母盤(pán)(3)由上述支承裝置(30，31)所支承時(shí)，光源(5)和探測(cè)器(9)位于光學(xué)母盤(pán)(3)的同一側(cè)。
26.一種檢查光學(xué)母盤(pán)(3)的設(shè)備，它包括支承裝置(30，31)，它用于支承光學(xué)母盤(pán)(3)；用于在上述光學(xué)母盤(pán)(3)由上述支承裝置(30，31)所支承，將顯象液(14)供給光學(xué)母盤(pán)(3)的表面上的裝置(34)；光源(5)，它用于在上述光學(xué)母盤(pán)(3)由上述支承裝置(30，31)所支承時(shí)產(chǎn)生入射到光學(xué)母盤(pán)(3)的一個(gè)區(qū)域上的一條光束(6)；以及光探測(cè)器(9)，它用于檢查至少一條在光束(6)入射到上述光學(xué)母盤(pán)(3)的上述表面的上述區(qū)域時(shí)光束(6)所產(chǎn)生的衍射光束(8)；上述設(shè)備的特征在于該設(shè)備還包括控制裝置(110-128)，該裝置用于根據(jù)探測(cè)器(9)的輸出控制顯象液(14)將上述表面顯象的進(jìn)程，控制裝置(110-128)設(shè)置成能周期性地調(diào)制從光源(5)射出的光束(6)的光照度。
全文摘要
為了檢查光學(xué)母盤(pán)上的光敏劑層被顯像液顯像的過(guò)程，使一透明體與顯像液(14)相接觸。然后，將來(lái)自光源的光束入射到光學(xué)母盤(pán)上，并且使衍射光束經(jīng)過(guò)顯像液和透明體射到探測(cè)器上。這樣，衍射光束的光徑是穩(wěn)定的。最好是通過(guò)反射從入射光束中獲得衍射光束，并且該衍射光束最好是第一階衍射光束。入射光束還最好是經(jīng)過(guò)調(diào)制的。然后，靠監(jiān)控探測(cè)器(9)所探測(cè)到的衍射光束(8)的變化，來(lái)監(jiān)控光敏劑層的顯像過(guò)程。
文檔編號(hào)G03F7/30GK1120866SQ9419172
公開(kāi)日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1994年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月7日
發(fā)明者杰拉爾德·A·J·雷諾茲, 喬納森·哈利德 申請(qǐng)人:光輪通訊國(guó)際有限公司