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      光衍射元件及其制造方法和應(yīng)用這種光衍射元件的光學(xué)拾取器裝置的制作方法

      文檔序號(hào):6770136閱讀:214來源:國(guó)知局
      專利名稱:光衍射元件及其制造方法和應(yīng)用這種光衍射元件的光學(xué)拾取器裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種光衍射元件及其制造方法和使用再生光盤的該光衍射元件的光學(xué)拾取器裝置。
      2.相關(guān)技術(shù)的描述光盤現(xiàn)在被廣泛地用作用于記錄音樂、圖像和數(shù)據(jù)的媒體。發(fā)展了多種用于將數(shù)據(jù)記錄到光盤并從光盤重現(xiàn)數(shù)據(jù)的裝置。其中,渴望提出一種具有小尺寸、高度集成形式并以高性能為特征的光學(xué)拾取器裝置。
      本申請(qǐng)已經(jīng)提出了一種光拾取器裝置300,如

      圖10所示,它旨在減小高度集成形式的尺寸。光學(xué)拾取器裝置300由這樣的結(jié)構(gòu)組成支座301、位于支座301上的作為光源的半導(dǎo)體激光器302、用于覆蓋支座301的罩套303、安裝在罩套303上的光透射基片304、安裝在光透射基片304上的半波長(zhǎng)板305、安裝在半波長(zhǎng)板305上的光束分離器306、用于將半導(dǎo)體激光器302發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換為平行光束的準(zhǔn)直透鏡307、用于將來自于準(zhǔn)直透鏡307的平行光束聚焦到磁光記錄介質(zhì)309的物鏡308和安裝在支座301上以檢測(cè)由光束分離器306分支出的并由磁光記錄介質(zhì)309反射的光的光檢測(cè)器310。
      光束分離器306包括由玻璃材料制成的第一元件315和由具有雙折射的材料制成的第二元件316。一偏振器/分離器膜形成在第一元件315和第二元件316之間的邊界表面上。
      在光透射基片304中,形成有第一衍射元件312和第二衍射元件311,從而構(gòu)成光衍射元件317。
      由半導(dǎo)體激光器302發(fā)射的一束光通過第一衍射元件312從而被分割成三束光,也就是,一束透射光(主光束)和±初級(jí)(primary)衍射光束(子束),然后,這些光束穿過半波長(zhǎng)板305,被光束分離器306的第一平面313和第二平面314所反射,穿過準(zhǔn)直透鏡307和物鏡308并且聚焦到磁光記錄介質(zhì)309上。
      由磁光記錄介質(zhì)309反射的光束以在由第一元件315的折射系數(shù)和第二元件316一對(duì)常態(tài)光和反常態(tài)光的折射系數(shù)的比率所確定的折射角被光束分離器306的第二平面314分離成常態(tài)光和反常態(tài)光。從而這樣被分離的六光束落到布置在其下的第二衍射元件311上。
      圖11為通過在光透射基片304上形成第一衍射元件312和第二衍射元件311獲得的光衍射元件317的平面圖。參照?qǐng)D11,第二衍射元件311被分成第一至第三區(qū)域311a至311c,并且落在第二衍射元件311上的六光束進(jìn)一步被分割成18束透射光和衍射光,然后這些光聚焦在光檢測(cè)器310上。
      圖12為說明聚焦在光檢測(cè)器310上的光點(diǎn)的示意圖。在透射過第二衍射元件的六光束中,主光束的常態(tài)光分量落在光檢測(cè)器部分310f上,主光束的反常態(tài)光分量落在光檢測(cè)器部分310e,子束的常態(tài)光分量和反常態(tài)光分量分別落在光檢測(cè)器部分310g和310h上。
      在由第二衍射元件311的第一區(qū)域311a衍射的六光束中,主光束的常態(tài)光分量和反常態(tài)光分量落在光檢測(cè)器部分310c和光檢測(cè)器部分310d之間的邊界上。
      在由第二衍射元件311的第二區(qū)域311b衍射的六光束中,主光束的常態(tài)光分量和反常態(tài)光分量落到光檢測(cè)器部分310b。
      在由第二衍射元件311的第二區(qū)域311c衍射的六光束中,主光束的常態(tài)光分量和反常態(tài)光分量落到光檢測(cè)器部分310a。
      通過控制由光檢測(cè)器部分310c和310d輸出的信號(hào)的差,根據(jù)刀刃(knife-edge)方法而獲得一聚焦誤差信號(hào)。通過控制由光檢測(cè)器部分310g和310h輸出的信號(hào)的不同,根據(jù)三束(three-beam)法而獲得一徑向誤差信號(hào)。通過控制由光檢測(cè)器部分310a和310b輸出的信號(hào)的差,而獲得一所謂的推挽(push-pull)信號(hào)。該推挽信號(hào)用于檢測(cè)以彎曲方式記錄在磁光記錄介質(zhì)上的地址信號(hào)。通過控制由光檢測(cè)器部分310e和310f輸出的信號(hào)的差而獲得磁光型信號(hào)。
      這樣的光學(xué)拾取器裝置300具有很好的光利用率,因?yàn)槌斯馐蛛x器306的第一元件315和第一衍射元件312之外,在由半導(dǎo)體激光器302發(fā)射的光束通過它而到達(dá)磁光記錄介質(zhì)309的光路中再?zèng)]有額外的光分支元件。此外,由于磁光信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)和徑向誤差信號(hào)都是通過共有的光檢測(cè)器310檢測(cè)的,光檢測(cè)器310在支座301上的面積能被減小,并且光學(xué)拾取器裝置300能以小型化低成本而實(shí)現(xiàn)。
      當(dāng)通過在光透射基片上形成衍射元件從而使衍射元件得以制造時(shí),一般來說,使用反應(yīng)離子蝕刻裝置(以下稱作RIE裝置)。
      圖13為普通衍射元件的剖視圖。節(jié)距(pitch)代表從衍射元件的一給定凹進(jìn)部分到鄰近的凹進(jìn)部分的寬度v,凹槽寬度代表衍射元件凹進(jìn)部分的寬度w,占空比(duty)代表凹槽寬度和節(jié)距的比率w/v,而凹槽深度代表凹進(jìn)部分的深度d。
      圖6為根據(jù)占空比被設(shè)定為0.5時(shí)的凹槽寬度的蝕刻時(shí)間與蝕刻深度的關(guān)系的曲線。即使當(dāng)蝕刻時(shí)間(t)相同時(shí),蝕刻效率隨著凹槽寬度的增加而增加(W0>W(wǎng)1>W(wǎng)2),因此凹槽深度隨之增加(d0>d1>d2)。
      圖7為說明衍射元件的凹槽深度和衍射效率的關(guān)系的曲線圖。通過這幅圖,當(dāng)占空比w/v設(shè)定為常值時(shí),也就是,w/v=0.5,0度(0-degree)衍射效率隨著凹槽深度的增加而下降,而初級(jí)衍射效率將隨之增加。
      在上述的作為光學(xué)拾取器裝置300組成部分的光衍射元件317中,第一衍射元件312具有一個(gè)比第二衍射元件大的節(jié)距。這些衍射元件分別有一個(gè)占空比值0.5。因此,當(dāng)對(duì)這些衍射元件的凹槽寬度進(jìn)行比較時(shí),第一衍射元件312具有一個(gè)較大的凹槽寬度。此外,當(dāng)對(duì)最佳凹槽寬度進(jìn)行比較時(shí),第一衍射元件312具有一個(gè)較小的凹槽深度。
      因此當(dāng)利用RIE裝置施加相同的蝕刻時(shí)間而試圖在光透射基片上同時(shí)形成第一衍射元件312和第二衍射元件311時(shí),具有較大凹槽寬度的第一衍射元件312形成具有較大的凹槽深度。因此,未能實(shí)現(xiàn)衍射元件的最佳凹槽深度。
      具體地講,當(dāng)蝕刻時(shí)間被調(diào)節(jié)以使第二衍射元件311呈現(xiàn)最佳凹槽深度時(shí),第一衍射元件312被形成獲得一個(gè)比最佳值大的凹槽深度,因?yàn)榈谝谎苌湓?12的凹槽寬度比第二衍射元件311的凹槽寬度大。因此,第一衍射元件312的初級(jí)衍射率變得比設(shè)計(jì)值大。也就是,由第一衍射元件312衍射的±初級(jí)衍射光的量變得比設(shè)計(jì)值大,并且穿過第一衍射元件312而傳遞到光盤309的光量減少了。因此,信噪比降低了,并且再現(xiàn)信號(hào)的質(zhì)量降低了。
      相反地,當(dāng)蝕刻時(shí)間被這樣地調(diào)節(jié)以使第一衍射元件312獲得一最佳凹槽深度時(shí),第二衍射元件311被形成獲得一比最佳值小的凹槽深度,因?yàn)榈诙苌湓?11的凹槽寬度比第一衍射元件312的凹槽寬度小。因此,第二衍射元件的初級(jí)衍射率變得比設(shè)計(jì)值小。也就是,由第二衍射元件311衍射的±初級(jí)衍射光的量變得比設(shè)計(jì)值小,并且過第二衍射元件311傳遞的光量增加了。因此,減少的光量被第二衍射元件311所衍射并被傳到光檢測(cè)器部分310a至310d,從而引起聚焦伺服信號(hào)和尋址信號(hào)的質(zhì)量的下降,并且對(duì)于穩(wěn)定地運(yùn)行聚焦和尋址變得困難。
      因此,在目前,蝕刻是通過兩個(gè)過程被實(shí)施的,以便兩個(gè)衍射元件311和312被形成以獲得最佳凹槽深度。即,衍射元件311和312不是同時(shí)形成在光透射基片304上的。相反,首先僅僅形成第一衍射元件312,然后再形成第二衍射元件311以構(gòu)成一個(gè)所期望的光衍射元件317。
      然而,按照這種制造方法,制造步驟的數(shù)量增加了一倍,另外,第一衍射元件312和第二衍射元件311必須被精確的定位,這使得很難以低成本地批量生產(chǎn)該裝置。
      發(fā)明概述本發(fā)明提供一種能獲得通過每個(gè)衍射元件的最佳衍射效率比(初級(jí)衍射率0度衍射率)的光衍射元件,一種通過一次處理而制造光衍射元件的方法,和利用這種光衍射元件的光學(xué)拾取器裝置。
      本發(fā)明提供一種光衍射元件,它包括第一衍射元件;和其節(jié)距比第一衍射元件的節(jié)距小的第二衍射元件,其中第一衍射元件的占空比小于第二衍射元件的占空比。
      在本發(fā)明中,優(yōu)選地,第二衍射元件的占空比為0.5,而第一衍射元件的占空比比0.5小。
      依據(jù)本發(fā)明,每個(gè)衍射元件具有一個(gè)與它的節(jié)距相應(yīng)的最佳占空比,并且提供有一個(gè)能夠呈現(xiàn)最佳衍射效率比的光衍射元件。
      本發(fā)明根據(jù)光刻技術(shù),進(jìn)一步提供一種制造包括有第一衍射元件和第二衍射元件的光衍射元件的方法,其中第二衍射元件的節(jié)距比第一衍射元件的節(jié)距小,所述方法包括利用光掩膜同時(shí)形成第一衍射元件和第二衍射元件,所束光掩膜使得第一衍射元件的占空比變得比第二衍射元件的占空比小。
      根據(jù)本發(fā)明,因?yàn)槭褂昧四軌蚴姑總€(gè)衍射元件獲得與它的節(jié)距相應(yīng)的最佳占空比的光掩膜,每個(gè)衍射元件能獲得最佳凹槽深度。因此,獲得了最佳衍射效率比。另外,因?yàn)榈谝谎苌湓偷诙苌湓峭瑫r(shí)形成的,具有不同節(jié)距的多個(gè)衍射元件能通過單一的過程而形成。因此有可能精確廉價(jià)的形成多個(gè)衍射元件。
      在本發(fā)明中,進(jìn)一步,優(yōu)選地,光掩模是使得第一衍射元件的占空比小于0.5的掩膜。
      根據(jù)本發(fā)明,由于使用了能使第一衍射元件的占空比變得比0.5小的光掩膜,第一衍射元件獲得一最佳凹槽深度。因此,通過第一衍射元件獲得了一最佳衍射效率比。
      本發(fā)明進(jìn)一步根據(jù)光刻技術(shù)而提供一種制造包含有第一衍射元件和第二衍射元件的光衍射元件的方法,其中第一和第二衍射元件具有不同的節(jié)距,所述方法包括通過具有不同透射率的兩種光透射部分的單一光掩膜進(jìn)行曝光,同時(shí)形成第一衍射元件和第二衍射元件。
      按照本發(fā)明,由于使用了具有不同透射率的兩種光透射部分的單一光掩膜,每個(gè)衍射元件都能獲得最佳凹槽深度。因此,有可能得到具有最佳衍射效率比的衍射元件。另外,由于第一衍射元件和第二衍射元件是同時(shí)形成的,具有不同節(jié)距的多個(gè)衍射元件能通過單一的處理而形成。因此有可能精確廉價(jià)地形成多個(gè)衍射元件。
      本發(fā)明進(jìn)一步提供一種光拾取器裝置,其中包括用于產(chǎn)生光束的光源;用于將由光源發(fā)射的光束分割成多條光束的第一衍射元件;用于將已經(jīng)穿過第一衍射元件的光束聚焦到一光記錄介質(zhì)的聚焦裝置;布置在第一衍射元件和聚焦裝置之間的光束分離器;布置在與光源相同封裝中的光檢測(cè)器;和用于衍射已經(jīng)穿過光束分離器并被光記錄介質(zhì)反射的光并將光引導(dǎo)至光檢測(cè)器的第二衍射元件;其中第一衍射元件和第二衍射元件形成在一個(gè)光透射基片上,并具有不同的占空比。
      在本發(fā)明中,優(yōu)選地,第一衍射元件的占空比小于第二衍射元件的占空比。
      在本發(fā)明中,優(yōu)選地,第二衍射元件的占空比為0.5,而第一衍射元件的占空比小于0.5。
      根據(jù)本發(fā)明,由于該裝置具有形成在一個(gè)光透射基片上且具有不同的占空比的第一衍射元件和第二衍射元件,所以每個(gè)衍射元件都獲得了最佳的凹槽深度和最佳衍射效率比。因此,能夠提供這樣一種光拾取器裝置它有效地利用光并能穩(wěn)定地再現(xiàn)記錄在光盤上的信號(hào)。此外,因?yàn)榈谝缓偷诙苌湓峭ㄟ^單一的處理而形成的,光拾取器裝置能以低成本而批量生產(chǎn)。
      附圖的簡(jiǎn)略說明本發(fā)明的其它和更多的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明而更加明顯,其中圖1為說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光拾取器裝置18的結(jié)構(gòu)的視圖;圖2為光衍射元件17的平面圖;圖3為說明聚焦在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光拾取裝置18的光檢測(cè)器上的光點(diǎn)的示意圖;圖4為說明制造光衍射元件17的步驟的流程圖;圖5A至5E為表示圖4中的每個(gè)步驟(a)至(e)中的處理過程的簡(jiǎn)化圖;圖6為根據(jù)衍射元件的凹槽寬度的蝕刻時(shí)間和蝕刻深度之間的關(guān)系的曲線;圖7為說明衍射元件的凹槽深度和衍射率關(guān)系的曲線圖;圖8A和8B為占空比被調(diào)節(jié)前后的衍射元件的剖面圖;圖9A和9B為形成在光衍射元件17上的第一衍射元件5和第二衍射元件6的剖面圖;圖10為傳統(tǒng)的光拾取器裝置300的結(jié)構(gòu)視圖;圖11為傳統(tǒng)的光拾取器裝置300中的光衍射元件317的平面圖;圖12為聚焦在傳統(tǒng)光拾取器裝置300的光檢測(cè)器310上的光點(diǎn)的示意圖;圖13為一般衍射元件的剖面圖。
      優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述下面參考附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
      圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光拾取器裝置18的示意圖。光拾取器裝置18讀取記錄在磁光記錄介質(zhì)11上的信號(hào)。
      光拾取器裝置18包括支座8、布置在支座8上以發(fā)射光束的光源1、覆蓋支座8的罩套19、一布置在罩套19上并具有第一衍射元件5和與第一衍射元件5并列且與之同時(shí)形成在光透射基片4上的第二衍射元件6的光衍射元件17、用于將光源1發(fā)射的光束轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐臏?zhǔn)直透鏡9、用于將來自于準(zhǔn)直透鏡9的平行光束聚焦在磁光記錄介質(zhì)11上的物鏡10、布置在光源1和準(zhǔn)直透鏡9之間的光束分離器2,所述光束分離器由一各向同性材料的第一元件13和一各向異性材料的第二元件12構(gòu)成并且在第一元件13和第二元件12相粘貼的平面14上具有一起偏器/分離器膜、一布置在光束分離器2和光源1之間的半波長(zhǎng)板3、布置在光束分離器2和準(zhǔn)直透鏡9之間的半波長(zhǎng)板16、和與光源1構(gòu)成在相同封裝中的光檢測(cè)器7。
      由光源1發(fā)射的光束通過第一衍射元件5并被分割成3束光,然后再通過半波長(zhǎng)板3以便轉(zhuǎn)換成s偏振光。通過半波長(zhǎng)板3的光束被第二表面15和第一表面14所反射,通過半波長(zhǎng)板16以便轉(zhuǎn)換成p偏振光,通過準(zhǔn)直透鏡9和物鏡10,然后被聚焦在光盤11上。被光盤11反射的光束通過物鏡10、準(zhǔn)直透鏡9和半波長(zhǎng)板16,在第一表面14被分離成以直角相交的兩種偏振光,然后進(jìn)一步通過半波長(zhǎng)板3??偣灿辛馔ㄟ^了半波長(zhǎng)板3而落在了第二衍射元件6上,如上所述,第二衍射元件與第一衍射元件5并置的形成在光透射底片4上。
      圖2為光衍射元件17的平面圖。光衍射元件17包括形成在一個(gè)光透射底片4上的第一衍射元件5和第二衍射元件6。當(dāng)?shù)谝谎苌湓?與第二衍射元件6進(jìn)行對(duì)比時(shí),第一衍射元件5具有一個(gè)比第二衍射元件6大的節(jié)距,并具有一個(gè)比第二衍射元件6小的占空比。此外,如圖2所示,第二衍射元件6被分成三,也就是第一至第三區(qū)域6a-6c。
      光檢測(cè)器7利用通過第二衍射元件6和被第二衍射元件6衍射的光來檢測(cè)信號(hào)。圖3為聚焦在光檢測(cè)器7上的光點(diǎn)的示意圖。
      在傳輸通過第二衍射元件6的六束光中,主光束的常態(tài)光分量聚焦到光檢測(cè)器部分7f,主光束的反常態(tài)光分量聚焦到光檢測(cè)器部分7e,子光束的常態(tài)光分量和反常態(tài)光分量分別聚焦到光檢測(cè)器部分7g和7h。
      在被第二衍射元件6的第一區(qū)域6c所衍射的六束光中,主光束的常態(tài)光分量聚焦到光檢測(cè)器部分7c和光檢測(cè)器部分7d之間的邊界。
      在被第二衍射元件6的第二區(qū)域6b所衍射的六束光中,主光束的常態(tài)光分量聚焦到光檢測(cè)部分7b。
      在被第二衍射元件6的第三區(qū)域6a所衍射的六束光中,主光束的常態(tài)光分量聚焦到光檢測(cè)部分7a。
      通過查找光檢測(cè)器7的光檢測(cè)部分7c和7d之間的差,根據(jù)傅科(Foucault’s)方法檢測(cè)出一聚焦誤差信號(hào)。通過查找光檢測(cè)器7的光檢測(cè)部分7a和7b之間的差,檢測(cè)出一地址信號(hào)。通過查找光檢測(cè)器7的光檢測(cè)部分7e和7f之間的差,檢測(cè)出一磁光信號(hào)。通過查找光檢測(cè)器7的光檢測(cè)部分7g和7h之間的差,根據(jù)3束法檢測(cè)出一徑向誤差信號(hào)。
      第一衍射元件5具有最佳的占空比,這使得它能夠獲得最佳的衍射效率比。因此,獲得了良好的信噪比,并且再現(xiàn)信號(hào)具有高質(zhì)量。第二衍射元件6也具有最佳的占空比,這也使得它能夠獲得最佳的衍射效率比。因此,獲得有良好的聚焦伺服信號(hào)和尋址信號(hào),并且聚焦和尋址能被穩(wěn)定的進(jìn)行。
      具有第一衍射元件5和第二衍射元件6且它們具有不同的占空比的光衍射元件17被用于光拾取器裝置18。換句話說,提供有一種光拾取器裝置18,它具有良好的光利用率,并能被大批生產(chǎn),而且能夠穩(wěn)定的再現(xiàn)記錄在光盤上的信號(hào)。
      接著,下面將敘述制造光衍射元件17的方法。
      圖4為說明根據(jù)光刻技術(shù)在由玻璃底片構(gòu)成的光透射底片4上同時(shí)形成第一衍射元件5和第二衍射元件6來制造光衍射元件17的步驟的流程圖。圖5A至5E為表示圖4中的每個(gè)步驟(a)至(e)中的處理過程的簡(jiǎn)化圖。
      如圖5A所示,在步驟(a),首先通過使用旋轉(zhuǎn)涂覆設(shè)備,感光保護(hù)膜被均勻地涂在玻璃底片上,然后預(yù)烘干。
      然后,在步驟(b),如圖5B所示,玻璃底片上的保護(hù)膜通過使用光掩膜曝光,其中光掩膜具有能夠使衍射元件5和6擁有最佳占空比的圖形。光掩膜被這樣設(shè)計(jì)以使第二衍射元件6具有0.5的占空比。至于第一衍射元件5,占空比被這樣的設(shè)置當(dāng)?shù)诙苌湓?通過最佳的一段時(shí)間的蝕刻而形成時(shí)第一衍射元件5擁有最佳衍射效率比。
      然后,在步驟(C),如圖5C所示,曝光后的保護(hù)膜被顯影,并被后烘干。直到這一步,用于第一衍射元件5和第二衍射元件6的保護(hù)膜圖形才被形成在玻璃基片上。
      然后,在步驟(d),如圖5D所示,在其上形成用于第一衍射元件5和第二衍射元件6的保護(hù)膜圖形的玻璃基片通過使用RIE裝置而發(fā)生蝕刻。蝕刻時(shí)間選擇為最適合形成第二衍射元件6。
      然后,在步驟(e),如圖5E所示,保留在玻璃基片上的保護(hù)膜通過清洗而被除去,因而形成第一衍射元件5和第二衍射元件6。
      下面說明的是如何在上面圖4的步驟(b)使第一衍射元件5的占空比達(dá)到最佳化。
      下面說明的是占空比、凹槽寬度、凹槽深度和衍射效率之間的關(guān)系。參照上面提到的圖6,當(dāng)施加了相同時(shí)間的蝕刻時(shí),凹槽深度隨著凹槽寬度的減小而減小。此外,參照上面提到的圖7,當(dāng)占空比相同時(shí),即當(dāng)凹槽寬度相同時(shí),隨著凹槽深度的減小,0度衍射效率將增加,而初級(jí)衍射效率將減小。此外,如圖7所示,即使當(dāng)凹槽深度相同時(shí),0度衍射效率將隨著占空比的減小,也就是隨著凹槽寬度的減小而增加。
      因此,根據(jù)上面的占空比、凹槽寬度、凹槽深度和衍射效率之間的關(guān)系,為了獲得最佳衍射效率,第一衍射元件5的占空比將被設(shè)定為不大于0.5。
      圖8A和8B為衍射元件的占空比被調(diào)節(jié)前后的剖面圖。圖8A為具有節(jié)距V0的衍射元件其占空比為0.5時(shí)的剖面圖,而圖8B為當(dāng)占空比被調(diào)節(jié)為小于0.5時(shí)的剖面圖。分別在圖8A和8B中示出的衍射元件被蝕刻相同的時(shí)間。當(dāng)衍射元件的占空比改變時(shí),且凹槽深度從W0減小到W1,那么,經(jīng)過蝕刻時(shí)間t之后而形成的凹槽深度將從d0下降到d1,如圖6所示。
      這里,當(dāng)與占空比為0.5的衍射元件進(jìn)行對(duì)比,依賴于符合效應(yīng),而該符合效應(yīng)來自于漸減的占空比而引起的0度衍射效率的增加和由于漸減的凹槽深度而引起的0度衍射效率的增加,衍射元件顯示出逐漸增加的0度衍射效率和逐漸減少的初級(jí)衍射效率,其占空比被調(diào)節(jié)為小于0.5,如圖7所示。
      圖9A為沿圖2的光衍射元件17所擁有的第一衍射元件5的①-①′線所做的剖面圖,圖9B為沿圖2的光衍射元件17所擁有的第二衍射元件6的②-②′線所做的剖面圖。第一衍射元件5具有節(jié)距V3而第二衍射元件6具有節(jié)距V4。
      第二衍射元件6具有凹槽寬度W4,且占空比w4/v4為0.5。至于第一衍射元件5,占空比基于上面的關(guān)系而被調(diào)節(jié),以便當(dāng)以最適合于制造第二衍射元件6的時(shí)間周期進(jìn)行蝕刻時(shí),第一衍射元件5呈現(xiàn)最佳的衍射效率比。依靠這一調(diào)節(jié),第一衍射元件5的凹槽寬度被設(shè)定為w3,而它的占空比w3/v3設(shè)置為小于0.5。
      因此,第一衍射元件的占空比設(shè)置為小于第二衍射元件的占空比,于是光掩膜基于其上而形成。通過使用這樣的光掩膜,根據(jù)光刻技術(shù),第一衍射元件5和第二衍射元件6被同時(shí)形成。被形成的第一衍射元件5具有凹槽深度d3,而第二衍射元件6具有凹槽深度d4.第一衍射元件5的凹槽深度d3小于用常規(guī)方法得到的凹槽深度。
      如上所述,通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第一衍射元件5的占空比,并利用基于由漸減的凹槽寬度而引起的0度衍射效率的增加和由作為漸減的凹槽寬度的結(jié)果的減漸的凹槽深度引起的0度衍射效率的增加而產(chǎn)生的協(xié)同作用,通過一個(gè)處理就可以制造出具有期望衍射效率比和不同節(jié)距的第一衍射元件5和第二衍射元件6。
      實(shí)例第一衍射元件和其節(jié)距小于第一衍射元件的節(jié)距的第二衍射元件,通過本發(fā)明的制造方法而形成在玻璃基片上。
      第一衍射元件具有的節(jié)距為20μm,而第二衍射元件具有的節(jié)距為5μm。光掩膜被這樣的形成,以使它們的占空比分別為0.45和0.5。通過使用旋轉(zhuǎn)涂覆機(jī)將一保護(hù)膜涂到玻璃基片上,通過緊密粘附在那里的光掩膜而被曝光,顯影,烘干,和蝕刻。通過同一時(shí)間的處理而形成的第一和第二衍射元件經(jīng)測(cè)量得到第一衍射元件的平均凹槽深度為0.259μm,而第二衍射元件的平均凹槽深度為0.254μm。此外,測(cè)量它們的衍射效率以計(jì)算衍射效率比。第一衍射元件顯示出的衍射效率比為1∶10.5,而第二衍射元件顯現(xiàn)出的衍射效率比為1∶9.9,它們都是最佳的比率。
      對(duì)比實(shí)例第一衍射元件和其節(jié)距比第一衍射元件小的第二衍射元件通過傳統(tǒng)的方法形成在玻璃基片上。
      第一衍射元件具有的節(jié)距為20μm,而第二衍射元件具有的節(jié)距為5μm。光掩膜被這樣的制備,以使它們的占空比分別為0.5。衍射元件以與實(shí)例中相同的方式被形成,并且測(cè)量它們的凹槽深度得到第一衍射元件的凹槽深度為0.261μm,而第二衍射元件的凹槽深度為0.254μm。此外,它們的衍射效率也被測(cè)量以計(jì)算衍射效率比。第一衍射元件顯示出的衍射效率比為1∶8.2,而第二衍射元件顯示出的衍射效率比為1∶9.9。因此,第二衍射元件顯示出一最佳的衍射效率比,但第一衍射元件并未呈現(xiàn)出最佳衍射效率比。
      依照上面的方法,第一衍射元件的占空比被改變用來設(shè)計(jì)一光掩膜,即使當(dāng)施加的蝕刻的時(shí)間最適合于形成第二衍射元件,所述光掩膜能使第一衍射元件的衍射效率比達(dá)到最佳化。然而,還可能這樣形成每個(gè)衍射元件通過利用半度(half-tone)光掩膜而使第一衍射元件曝光,而利用標(biāo)準(zhǔn)光掩膜使第二衍射元件曝光,以此來使它們表現(xiàn)出最佳的衍射效率比。
      在把形成在玻璃基片上的光致抗蝕劑曝光時(shí),在光透射部分具有100%透射率的標(biāo)準(zhǔn)光掩膜被用于第二衍射元件,而在光透射部分具有小于100%的透射率的光掩膜被用于第一衍射元件。當(dāng)使用上面的光掩膜進(jìn)行曝光并顯影時(shí),被曝光的第二衍射元件的光致抗蝕劑部分全都被除去,而被曝光的第一衍射元件的光致抗蝕劑部分并不除去,而是保留著。當(dāng)光透射基片以這樣一種狀態(tài)被蝕刻時(shí)即將第一衍射元件和第二衍射元件的圖案轉(zhuǎn)錄到光致抗蝕劑,保留的光致抗蝕劑將使第一衍射元件的凹槽深度變得比光透射基片使用標(biāo)準(zhǔn)光掩膜進(jìn)行曝光而被蝕刻時(shí)的凹槽深度小。
      因此,光致抗蝕劑的蝕刻比率和基片的蝕刻比率被預(yù)先測(cè)量,并且依靠這些比率,用于使第一衍射元件進(jìn)行曝光的光掩膜的光透射部分的透射率被設(shè)定為小于100%。通過使用其光透射部分的透射率被設(shè)定為小于100%的光掩膜來形成第一衍射元件,盡管受到的蝕刻的時(shí)間能給第二衍射元件提供一最佳凹槽深度,第一衍射元件能獲得一最佳凹槽深度,并且實(shí)現(xiàn)了期望的衍射效率比。
      通過使用上面的半度光掩膜來制造光衍射元件的方法而形成第一衍射元件和第二衍射元件,依據(jù)這種方式可能通過一個(gè)處理而在玻璃基片上形成多個(gè)具有最佳衍射效率比的衍射元件。
      上文描述了根據(jù)光衍射元件透射類型的情形來制造本發(fā)明的光衍射元件的方法。然而,本發(fā)明也能被應(yīng)用到反射類型的光衍射元件。
      在不脫離其精神或?qū)嵸|(zhì)特征的情況下,本發(fā)明可以體現(xiàn)在其它特定的形式。因此本發(fā)明的實(shí)施例被認(rèn)為是涉及到所說明的、并不受限制的各個(gè)方面,由所附權(quán)利要求而不是上文的說明限定的本發(fā)明的范圍和與權(quán)利要求等效的含義和范圍的所有變化都包括在其中。
      權(quán)利要求
      1.一種光衍射元件,包括第一衍射元件;和其節(jié)距比第一衍射元件小的第二衍射元件,其中第一衍射元件的占空比小于第二衍射元件的占空比。
      2.如權(quán)利要求1的光衍射元件,其中第二衍射元件的占空比為0.5,而第一衍射元件的占空比小于0.5。
      3.一種根據(jù)光刻技術(shù)制造光衍射元件的方法,所述光衍射元件包括第一衍射元件和其節(jié)距比第一衍射元件的節(jié)距小的第二衍射元件,該方法包括利用光掩膜同時(shí)形成第一衍射元件和第二衍射元件,所述光掩膜使得第一衍射元件的占空比小于第二衍射元件的占空比。
      4.如權(quán)利要求3的方法,其中光掩膜是使第一衍射元件的占空比小于0.5的掩膜。
      5.一種根據(jù)光刻技術(shù)制造光衍射元件的方法,所述光衍射元件包括具有不同節(jié)距的第一衍射元件和第二衍射元件,所述方法包括通過曝光而同時(shí)形成第一衍射元件和第二衍射元件,所述曝光是通過具有兩種不同透射率的光透射部分的單一光掩膜來實(shí)現(xiàn)的。
      6.一種光拾取器裝置,包括用于產(chǎn)生光束的光源;第一衍射元件,用于將光源發(fā)射的光束分割成多條光束;聚焦裝置,用于將通過第一衍射元件的光束聚焦到光記錄介質(zhì);布置在第一衍射元件和聚焦裝置之間的光束分離器;布置在與光源相同的封裝中的光檢測(cè)器;和第二衍射元件,用于對(duì)經(jīng)過光束分離器并被光記錄介質(zhì)反射的光進(jìn)行衍射,并將光導(dǎo)引至光檢測(cè)器;其中第一衍射元件和第二衍射元件形成在一個(gè)光透射基片上,并具有不同的占空比。
      7.如權(quán)利要求6的光拾取器裝置,其中第一衍射元件的占空比小于第二衍射元件的占空比。
      8.如權(quán)利要求6的光拾取器裝置,其中第二衍射元件的占空比為0.5,而第一衍射元件的占空比小于0.5。
      全文摘要
      本發(fā)明的目的是提供一種能夠通過多個(gè)獨(dú)立設(shè)置的衍射元件而獲得最佳衍射效率比的光衍射元件,一種通過單一的處理來制造光衍射元件的方法,和一種應(yīng)用所述光衍射元件的光拾取器裝置。光衍射元件包括第一衍射元件和其節(jié)距比第一衍射元件的節(jié)距小的第二衍射元件,第一衍射元件的占空比小于第二衍射元件的占空比。
      文檔編號(hào)G11B7/12GK1392438SQ0212057
      公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月11日
      發(fā)明者佐伯哲夫 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社
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