36173

ИЗГОТОВЛЕНИЕ BD-ДИСКОВ

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мастеринг BDдисков Существует три основные технологии мастеринга BDдисков: метод PTM иммерсионный метод и метод записи пучком электронов. Системы EBR Electron Beam Recorder использующие для записи пучок электронов наиболее дороги но позволяют получить очень высокое разрешение.1 иллюстрирует процесс формирования дорожки записи. Такая длина волны близка к длине волны излучения газовых лазеров которые применяются для записи оптических дисков в форматах CD и DVD.

Русский

2013-09-21

401 KB

4 чел.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ BD-ДИСКОВ

Процесс изготовления BD-диска занимает всего 4 секунды. В будущем планируется это время сократить еще больше - до 3-3,5 секунд.

Мастеринг BD-дисков

Существует три основные технологии мастеринга BD-дисков: метод PTM, иммерсионный метод и метод записи пучком электронов.

Метод РТМ (Phase Transition Metal), где в качестве источника излучения используется синий лазер, является наиболее перспективным для реализации компактных и дешевых систем мастеринга.

В иммерсионном методе в качестве источника излучения используется ультрафиолетовый лазер, а запись осуществляется сквозь слой жидкости, которая вводится между внешней поверхностью высокоапертурного объектива (NA = 0,95) и поверхностью фоторезиста. Этот метод также является недорогим, хорошо согласуется с обычными системами мастеринга оптических дисков и уже используется европейскими компаниями.

Системы EBR (Electron Beam Recorder), использующие для записи пучок электронов, наиболее дороги, но позволяют получить очень высокое разрешение. Используются японскими компаниями.

Мастеринг с использованием технологии РТМ (Phase Transition Metal)

Основная идея этой технологии состоит в использовании специального неорганического материала, который способен изменять свое фазовое состояние при воздействии лазерного излучения из исходного аморфного до кристаллического. После этого экспонированные кристаллические зоны становятся растворимыми в обычной обрабатывающей жидкости. Таким образом, этот материал является разновидностью неорганического фоторезиста.

Рис. 10.1 иллюстрирует процесс формирования дорожки записи. Используемый здесь материал имеет максимальную чувствительность к излучению с длиной волны 405 нм. Такая длина волны близка к длине волны излучения газовых лазеров, которые применяются для записи оптических дисков в форматах CD и DVD. Здесь используется объектив с числовой апертурой 0,95 – такой же, как в обычных системах мастеринга. Изменение фазового состояния используемого в данной технологии неорганического резистивного материала происходит в результате термохимической, а не фотохимической реакции, как в обычном неорганическом фоторезисте. Поэтому кристаллизация материала происходит только в зоне, где интенсивность лазерного излучения выше границы термохимической реакции. Следовательно, размеры меток получаются значительно меньше диаметра записывающего пятна.


В качестве подложки для напыления фоторезиста здесь используются кремниевые пластины – главным образом из-за их умеренной теплопроводности в сравнении с обычными стеклянными, которые используются для изготовления мастер-дисков CD и DVD.

Оптическая головка и схема управления лазером в системе РТМ и в BD-рекордере очень похожи друг на друга. Если необходимо добиться более высокого качества записи, можно использовать те же самые мультиимпульсные стратегии записи, что используются в обычных потребительских рекордерах. Процесс изменения фазового состояния фоторезиста сопровождается изменением его отражающей способности, поэтому оценку качества записи можно осуществлять, наблюдая за изменением отражающей способности регистрирующего слоя. Такая особенность РТМ-системы позволяет быстро и легко определять оптимальные условия записи. Не нужно дожидаться полного завершения технологического процесса по изготовлению матрицы для тиражирования дисков, чтобы, оценив результат, внести в него коррективы и только потом произвести следующий эксперимент. Оптимизация процесса записи в реальном времени является одной из ключевых особенностей системы РТМ. Поскольку оптическая головка РТМ-системы похожа на оптическую головку обычного BD-рекордера, вся система получается компактной, легкой, отличается высокой надежностью и стабильностью в работе, а также малым потреблением энергии. Вдобавок ко всему ей, в отличие от обычных систем мастеринга с использованием газовых лазеров, не требуется громоздкая система водяного охлаждения.

Поскольку в технологии РТМ используются кремниевая подложка и неорганический фоторезист, то матрицу можно делать по полученному диску-оригиналу сразу после завершения его записи и последующей обработки в технологическом растворе. Более того, поскольку неорганический фоторезист обладает достаточной твердостью и прочностью, можно по одному диску-оригиналу изготовить до десяти матриц без малейшего ухудшения качества сигнала. Благодаря использованию относительно дешевых и легко доступных кремниевых пластин для изготовления основы мастер-диска из технологического процесса устраняются такие дорогостоящие операции, как полировка стеклянной подложки, контроль дефектов, металлизация фоторезиста, изготовление цельнометаллического оригинала и изготовление промежуточных копий. Такое упрощение технологического процесса, наряду с другими преимуществами, обеспечивает еще и очень существенное снижение себестоимости матриц.

Иммерсионный метод мастеринга

Одним из существенных преимуществ оптических дисков в сравнении с другими носителями информации является простота и низкая стоимость их тиражирования. Изготовление мастер-диска (мастеринг) является ключевым этапом в изготовлении штампа, с помощью которого в дальнейшем осуществляется тиражирование дисков BD-ROM. В период появления технологии BluRay эволюция оборудования для мастеринга оптических дисков еще не достигла того уровня, который требовался для записи дисков емкостью 25 ГБ, подобных дискам BD-ROM. Причина тому – невозможность получения записывающего пятна достаточно малых размеров.

Элегантным решением проблемы является использование метода погружения в жидкость, который просто добавляется в уже существующую инфраструктуру записывающего оборудования и позволяет усовершенствовать технологию мастеринга оптических дисков, не внося в нее чрезмерно больших изменений. Используя иммерсионную систему, хорошо известную в микроскопии, можно получить очень маленькое световое пятно для формирования крошечных пит BD-диска.

Иммерсионная система (от позднелат. immersio — погружение) — это оптическая система, в которой пространство между предметом и первой линзой заполнено иммерсионной жидкостью. Оптические характеристики иммерсионной жидкости (показатель преломления и дисперсия) входят в аберрационный расчет объектива и учитываются при определении его оптических параметров (увеличение, числовая апертура), а также при аберрационной коррекции (исправление по полю, ахроматизация, исправление хроматических и сферических аберраций).

На первый взгляд метод погружения в жидкость кажется неосуществимым в механизме записи с ее высокими скоростями записи и высокими требованиями к стабильности механических параметров. Однако разработанное техническое решение опровергает такое мнение (рис. 10.2).

В качестве иммерсионной жидкости могут использоваться глицерин (показатель преломления 1,4739) или дистиллированная вода (показатель преломления 1,3329). Иммерсионная жидкость вводится между вращающимся диском и объективом перед записывающим пятном через специальное отверстие.

Полученная таким путем система очень похожа на обычный лазерный рекордер, который используется для записи CD и DVD. Для записи одного BD-диска емкостью 25 Гб достаточно не более 30 мл иммерсионной жидкости.

Мастеринг с помощью пучка электронов

Для изготовления оптических дисков с высокой плотностью записи информации необходимо оборудование для мастеринга с высоким разрешением. Обычное оборудование с использованием лазерного рекордера не способно обеспечить мастеринг оптических дисков высокой плотности, поскольку его разрешающей способности для этого недостаточно. Для того чтобы повысить разрешение, было разработано оборудование, использующее для записи пучок электронов – электронно-лучевой рекордер EBR (Electron Beam Recorder). Конструкция EBR, разработанного фирмой Pioneer, показана на рис. 10.3.

Запись производится в вакуумной камере, которая при этом должна быть размещена на массивном основании с хорошей защитой от вибраций. Электронно-лучевая трубка располагается над центром вакуумной камеры. С одной из сторон камеры находится детектор вторичных электронов, необходимый для наблюдения за ходом процесса. Излучающая и детектирующая части датчика высоты располагаются с противоположных сторон вакуумной камеры.

Перемещение каретки с мастер-диском вдоль оси Х осуществляется с помощью двигателя постоянного тока и направляющего винта. Двигатель вращения диска, который закрепляется на его шпинделе, установлен в верхней части каретки. Источником потока электронов служит термоэлектронный эмиттер (Thermal Field EmitterTFE).

Пучок электронов, генерируемый TFE, фокусируется на поверхность диска с помощью двух электронных линз, расположенных внутри электронно-лучевой трубки. Точность фокусировки пучка – 6 мрад (половина угла сведения). Энергия пучка – 50 кЭв при величине тока 130 нА и диаметре луча 55 нм.

Модуляция луча осуществляется парой запирающих пластин, расположенных внутри электронно-лучевой трубки. Время запирания – около 10 нс. Колебания поверхности диска и его положение по вертикальной оси Z постоянно контролируются во время записи с помощью оптического датчика высоты и на основе сигнала ошибки, вырабатываемого этим датчиком,  поддерживается точное положение фокуса на поверхности диска путем регулировки фокусного расстояния электронных линз. Положение луча на записываемой дорожке контролируется путем измерения с помощью интерферометра положения расположенного на каретке зеркала. Сигнал ошибки отрабатывается путем перемещения каретки и с помощью отклоняющей системы, расположенной внутри электронно-лучевой трубки. С помощью отклоняющей системы отрабатывается также ошибка трекинга, возникающая из-за радиального биения диска.

Метод записи с помощью пучка электронов отличается высокой точностью и обладает большим запасом разрешающей способности. На рис. 10.4а показан образец записи, соответствующий диску BD-ROM емкостью 25 Гб, с шагом дорожек 320 нм и минимальной длиной пита 149 нм. Величина джиттера, обусловленного колебаниями размеров пит, не более 5%.

Рядом, на рис. 10.4б, для демонстрации потенциальных возможностей технологии EBR показана запись, выполненная в формате BD, но с плотностью записи, в 8 раз превышающей плотность записи на дисках BD-ROM – 201 Гб. Запись выполнена при точности фокусировки пучка 3 мрад (половина угла сведения). На рис. 10.4в показана полученная тем же путем сплошная спиральная дорожка.

Технология EBR существует с 2006 года (фирма Pioneer) и в будущем может использоваться для записи оптических дисков потребительских форматов с высокой плотностью записи.

Интенсивность лазерного излучения

Неорганический фоторезист

Распределение интенсивности  излучения в сфокусированном лазерном луче

раница фотохимической реакции

Граница термохимической реакции

Зона кристаллизации

Рис. 10.1. Механизм записи с использованием технологии РТМ

Направление вращения диска

Объектив

Поперечное сечение

Водяной след

Нижняя линза

Фокус

Вид снизу

Вводное отверстие для жидкости

Вводное отверстие для жидкости

Рис. 10.2. Принцип действия иммерсионной системы

Электронно-лучевая трубка

Датчик высоты

Устройство для оценки и регулировки параметров лазерного луча

Зеркало

Вакуумная камера

Перемещение по оси Y

Интерферометр

Лазерная головка

Диск

Детектор вторичных электронов

Порт коммутации

Двигатель постоянного тока

Перемещение по оси Х

Винт

Гибкие трубки

Перемещение по оси Y

Двигатель вращения диска

Рис. 10.3. Общий вид EBR, разработанного фирмой Pioneer

(а) BD-ROM 25 Гб

(б) ROM 201 Гб

(с) Простая спираль

Рис. 10.4. Образцы записи, полученные с помощью EBR


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61128. Кіммерійці та скіфи на території сучасної України 68 KB
  Мета: ознайомити учнів із господарським життям, культурною спадщиною та релігійними віруваннями кіммерійців і скіфів; розглянути причини, хід та наслідки скіфо-перських війн; розширити знання школярів про давню історію нашої держави.
61129. ПРИКЛАДКА ЯК РІЗНОВИД ОЗНАЧЕННЯ. НАПИСАННЯ НЕПОШИРЕНИХ ПРИКЛАДОК ЧЕРЕЗ ДЕФІС. ПРИКЛАДКИ, ЩО БЕРУТЬСЯ В ЛАПКИ 27.09 KB
  Мета: сформувати в учнів поняття про прикладку як різновид означення, його функцію в реченні; розвивати правописні вміння написання прикладок з означуваними словами окремо, через дефіс та в лапках...
61130. ДОДАТОК ЯК ДРУГОРЯДНИЙ ЧЛЕН РЕЧЕННЯ 388.1 KB
  Поглибити знання учнів про додаток як другорядний член речення; сформувати поняття про прямий і непрямий додаток; розвивати вміння визначати вид додатків у реченнях, розрізняти додаток і неузгоджене означення, удосконалити навички доречно використовувати додатки у власному мовленні
61131. Давня Індія 67.5 KB
  Мета: розповісти про природно-кліматичні умови і географічне положення Індії; ознайомитися з найдавнішими цивілізаціями долин річок Інд і Ґанґ; удосконалити навички встановлення взаємозвязку між географічним положенням і господарським розвитком країни...
61132. УСНИЙ ТВІР-ОПИС ПАМ’ЯТКИ ІСТОРІЇ ТА КУЛЬТУРИ ЗА КАРТИНОЮ В ПУБЛІЦИСТИЧНОМУ СТИЛІ 44.58 KB
  Ознайомити восьмикласників з вимогами до написання твору-опису за картиною в публіцистичному стилі; закріпити знання про опис як тип мовлення, його особливості та структуру; удосконалити вміння учнів усно складати твір-опис за картиною..
61133. Релігія та культура Давньої Індії 59 KB
  Мета: ознайомити учнів із найдавнішими культами та культурою Давньої Індії; дати уявлення про особливості суспільного устрою Індії; показати внесок давньоіндійської культури в розвиток світової науки і культури.
61134. ПИСЬМОВИЙ ТВІР-ОПИС ПАМ’ЯТКИ ІСТОРІЇ ТА КУЛЬТУРИ НА ОСНОВІ ОСОБИСТИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ І ВРАЖЕНЬ У ХУДОЖНЬОМУ СТИЛІ 40.5 KB
  Робота з текстами підготовча робота до складання творуопису пам’ятки історії та культури Прочитати висловлювання. Ще здається недавно рипіли гарби повз нього зі снопами клекотіла революція на цьому майдані соборному дзвони калатали на сполох кликали...
61135. Давній Китай 64.5 KB
  Після цього уроку учні зможуть: називати час виникнення цивілізації в Китаї появи могутньої держави в Китаї за Цінь Шіхуанді найвідоміших правителів Китаю особливості природних умов Китаю характерні риси господарського Китаю...