几种不同的检测方法

对CD－R和DVDR盘片的生产而言，了解盘片上预刻糟的几何形貌参数（深度和宽度）是非常重要的。目前，存在三种完全不同的方法来检测这类参数，它们是：原子力显微镜（ Atomic Force Microsoft, AFM）测量；衍射级次的评价（例如Steag ETA Optik公司的ETA－FI检测仪就是基于该原理而进行检测的）；对零级衍射处光损失的光谱拟台（例如 Steag ETA? OPtik公司的ETA－RT检测仪）。

第一种方法（AFM检测）对预刻槽深度的测量精度可以达到0.1nm的精确范围，因此这里仅将该方法作为一个参考标准。而预刻槽宽度的测量值则取决于检测位置距离预刻槽底部的高度，以及预刻槽侧壁的倾斜情况。第二种检测方法及其和其它两种检测方法的比较，已经在以前的文章中讨论过（参见《Groove Measurement》，R.W.Hertling），因此这里不再进行探讨。本文中，我们将主要讨论第三种检测方法对于CD－R和DVDR空白盘片的测量，并将它和AFM检测方法进行比较。同时，对一些实验结果进行简要的讨论。

实例和讨论

下面我们将通过两个具体的实例来看看第三种检测方法的实际检测效果，并对所获得的实验结果进行一个简单的讨论。

我们分别对两个进行了测量，一个是CD-R的—“CDR-3”，另外一个则是DVD-R的—“DVDR-l”。首先，采用AFM检测方法对两个上的预刻槽的深度和宽度进行了测量，然后我们再采用基于第三种检测方法的ETA－RT? vl.82检测仪（采用了ETA Groove v1.81软件模块）进行检测。对两张样盘的测量结果如下所示。

a) CD－R——CDR－3

采用AFM检测方法，测得CDR-3在半径为40mm处的预刻糟的深度为208.4nm，宽度为469nm，竞度测量的位置选在一半槽深再稍微偏上一点的位置（如图2所示）。

图1用AFM对CDR－3半径40mm处的沟槽深度进行测量

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图2? 用AFM对CDR－3半径40mm处的沟槽宽度进行测量

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同一张“CDR－3”，仍然在半径为40mm处，我们用ETA RT v1.82光学检测仪对其进行测量，并且用该设备中的软件模块ETA Goove v1.81对数据进行处理。反射谱和透射谱被用作对衍射损失的光谱拟合的输入，这种衍射损失是由可录盘片表面的预刻槽造成的。图3中显示了所有波长位于380nm到1040nm之间的零级次衍射光的反射谱（R）和透射谱（T）。对预刻槽的两个标准参数进行测量的结果为，槽深为205nm，宽度为443nm。预刻槽宽度是由测得的顶部宽度和底部宽度计算得到的。以距离预刻糟底部距离是整个槽深60％高度的位置作为测得的预刻槽宽度。由于所有波长光波反射谱和透射谱（R／T）包含了比单波长两个更高衍射级更多的信息，所以还可以检测出槽顶部的宽度和槽底部的宽度，这两个参数分别是：槽顶部宽度560nm，槽底部宽度267nm。

最后，利用ETA RT v1.82，我们还从盘片半径25mm到半径56mm处进行了径向扫描。在扫描的范围中，两个参数的平均值分别为预刻槽深度：203nm，宽度453nm。扫描得到的槽深的数值的变化范围在201nm到205nm之间，槽宽的值在419nm到475nm之间变化。从内圈到外圈，测得的槽宽的值在逐渐增大，例如在半径25mm处测得的槽宽值是420nm，而在半径为56mm处，测得的槽宽的值是465nm。

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图3 采用ETA-Groove在CDR-3从半径40mm位置处测得数据：深度205nm，宽度443nm

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图4 采用ETA-Groove在对CDR-3从半径25mm到56mm的扫描测试结果

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可见，无论是预刻槽的糟深还是糟宽，采用ETA的这种检测方法所获得的测量结果和用AFM检测方法得到的检测结果非常接近。在精深的测量结果偏差只3nm，仍然位于ETA－RT所采用的光学方法的规范之内，而AFM检测方法的测量精度也不过是1nm。而在槽宽的检测中，ETA－RT所用测量方法的精度大约是25nm，这远高于AFM检测方法的50nm的检测精度。

如果只能检测一种波长光的衍射级次，那么是不可能从衍射检测方法中获取有关槽顶部宽度和底部宽度的信息的。由于ETA－RT是对光的反射谱和透射谱进行分析，所以能给出比单纯衍射检测方法更多的信息。正是由于这种检测方法能够给出更多的测试信息，所以它并不象单纯衍射检测方法那样仅局限于对CD－R预刻槽进行测量，此外该检测方法的速度远远快于AFM检测方法。

在下文中，我们将要展示和讨论一个DVD－R的例子。在这个实例中，会出现一些非常新颖和有趣的光谱现象，这使得在DVD－R的测试中，ETA－RT会比在CD－R测试中进行更多的谱计算。

当然，测试结果还是一样的，包括了对槽深、槽宽、槽顶部宽度和底部宽度的测量。那些仅仅对零级次和1级次衍射光进行分析的光学检测设备是根本无法给出有关这些参数的检测信息的。这些设备使用的是波长大约为635nm左右的红色激光，由于不能检测到DVDR盘片上宽度为740nm的轨道节距所造成的二级衍射光，因此无法对DVDR盘片进行检测。仅仅从零级和1级衍射光束是不可能对预刻槽进行详细的测量的（需要给出不止一个参数的检测信息）。只有在假定预刻槽的两个参数（槽宽和槽深）中间的一个参数是保持恒定不变的情况下，通过一些校正因子，才可以对DVDR预刻槽进行测试。但是这种假定条件往往都不能真实反映盘片的实际情况，其测试结果一般也都值得商榷。

由于DVDR实例中具有更加复杂的物理背景，即使预刻c槽的深度和宽度的确是通过衍射效率来测量的，但由于其衍射情况完全不同于CD－R实例的事实，使得采用“校正因子”的做法妥当与否一直是人们争论的一个话题。

b）DVD－R—DVDR－l

采用AFM检测方法，测得DVDR－l在半径为42mm处的预刻槽的深度为163.7nm（如图5所示），宽度为258nm，宽度测量的位置选在一半槽深再稍微偏上一点的位置（如图6所示）。

图5 用AFM对DVDR－1半径42mm处的沟槽深度进行测量