(57)【要約】【課題】微細加工処理全体の加工効率を下げることなく、レーザ光を集光するレンズ系の焦点距離を最適な値に調整可能な露光装置を提供する。【解決手段】レジスト層１０１に対して、レンズ系１３によりレーザ光を集光して所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的に露光する露光処理部１０と、レンズ系１３の焦点距離を変化させて選択的に感光したレジスト層１０１に対し、レンズ系１３によりレジスト層が感光しないレーザ光を集光して反射光を検出するディテクタ１４と、ディテクタ１４による検出結果から、試験露光アシンメトリ値を算出するアシンメトリ算出部１６と、焦点距離の変化に対応した試験露光アシンメトリ値の変化が極値となる焦点距離を、レンズ系１３の焦点距離に設定するオフセット設定部１７と、オフセット設定部１７で設定した焦点距離で、レンズ系１３がレーザ光を集光してレジスト層１０１を露光するように露光処理部１０を制御するフォーカスサーボ制御部１５とを備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザ光により露光されて感光した感光領域が現像処理されることで微細加工される基板に成膜されたレジスト層に対して、レンズ系により該第１のレーザ光を集光して所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的に露光する露光処理部と、
上記レンズ系の焦点距離を変化させて上記第１のレーザ光により選択的に感光した上記レジスト層に対し、上記レンズ系により該レジスト層が感光しない第２のレーザ光を集光して該第２のレーザ光の反射光を検出する検出部と、
上記検出部による検出結果から、上記所定の走査方向に並んだ凹凸パターンのうち、最も幅が小さい第１の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸と、該第１の凹凸パターンより幅が大きい第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれ量を算出する算出部と、
上記焦点距離の変化に対応して上記算出部により算出される上記信号波形の中心軸のずれ量の変化が極値となる焦点距離を、上記レンズ系の焦点距離に設定する設定部と、
上記設定部で設定した焦点距離で、上記レンズ系が上記第１のレーザ光を集光して、上記レジスト層を露光するように上記露光処理部を制御する制御部とを備える露光装置。
【請求項２】
上記露光処理部は、上記感光領域が他の領域に対して熱変形するレジスト層に対して、上記レンズ系により該第１のレーザ光を集光して、上記所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的に露光する請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
上記露光処理部は、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト層に対して、上記レンズ系により該第１のレーザ光を集光して、上記所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的に露光する請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
上記露光処理部は、上記基板に成膜されたレジスト層として、光ディスク製造用スタンパに凹凸パターンを転写する光ディスク原盤に対して、上記レンズ系により該第１のレーザ光を集光して、光ディスクの記録信号を示す凹凸パターンに対応させて選択的に露光し、
上記算出部は、上記検出部による検出結果から、上記所定の走査方向に並んだ凹凸パターンのうち、上記記録信号の最小符号長を示す上記第１の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸と、該記録信号の最大符号長を示す上記第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれ量を示すアシンメトリ値を算出する請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の露光装置。
【請求項５】
上記レジスト層は、上記感光領域が熱変形により厚み方向に膨張する材料であり、
上記露光処理部は、上記レジスト層に対して、上記記録信号を示す凹凸パターンに対応させて選択的に上記第１のレーザ光を照射して露光し、
上記算出部は、下記式により上記アシンメトリ値を算出し、
上記制御部は、上記焦点距離の変化に対応して、上記算出部により算出されるアシンメトリ値が最大値となる焦点距離を、上記第１のレーザ光の焦点距離に設定して、上記レンズ系が上記第１のレーザ光を集光して、上記レジスト層を露光するように、上記露光処理部を制御する請求項４記載の露光装置。
｛（ＩＬＴ＋ＩＬＢ）−（ＩＳＴ＋ＩＳＢ）｝／｛２×（ＩＬＴ−ＩＬＢ）｝
ここで、ＩＳＴ、ＩＳＢは、それぞれ上記記録信号の最小符号長を示す上記第１の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形のトップレベルとボトムレベルである。
ＩＬＴ、ＩＬＢは、それぞれ上記記録信号の最大符号長を示す上記第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形のピークレベルとボトムレベルである。
【請求項６】
露光装置のレンズ系で集光された第１のレーザ光により、所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的に露光されて感光した感光領域が、現像処理されることで微細加工される基板に成膜されたレジスト層に対し、該レジスト層が感光しない第２のレーザ光を照射して該第２のレーザ光の反射光を検出する検出ステップと、
上記検出ステップによる検出結果から、上記所定の走査方向に並んだ凹凸パターンのうち、最も小さい第１の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸と、該第１の凹凸パターン幅より大きい第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれ量を算出する算出ステップと、
上記レンズ系の焦点距離の変化に対応して上記算出ステップにより算出される上記信号波形の中心軸のずれ量の変化が極値となる焦点距離を、該レンズ系の焦点距離に設定して、上記レジスト層を露光するように、上記露光装置を制御する制御ステップとを有する露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光処理により感光した感光領域が現像処理されることで微細加工される基板に成膜されたレジスト層に対して、レーザ光を照射して露光させる露光装置、及び、露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの高密度化が進み、例えば高密度光ディスクとしてブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）が普及しつつある。
【０００３】
従来から広く普及しているＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が、１枚（１記録層）の記録容量が４．７ＧＢ（Giga Byte）であったところ、ブルーレイディスクではその記録容量が２５ＧＢと大きく増大している。
【０００４】
このような高密度化は、光ディスク製造用スタンパに凹凸パターンを転写する光ディスク原盤のマスタリング工程において、ピットパターンを微細化することで可能になっている。
【０００５】
例えば、ブルーレイディスクのマスタリング工程においては高密度化を図るため、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト層を、露光処理により選択的に感光させ、現像して所定の形状にパターニングすることで、ディスク原盤のピットパターンを形成している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１５９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載の微細加工方法において、集光したレーザ光をレジスト層を選択的に露光するレーザ光の焦点距離を調整する際に、従来は、フォーカスオフセットを少しずつ変化させてバンドカットを行い、その外観がもっとも明るく見えるバンドを最適ポイントとしていた。また、フォーカスオフセットを少しずつずらして露光処理を行った上で、現像処理により微細加工を施した複数のテストカットに対して、光ピックアップ系による再生処理を行い、ＲＦ波形の振幅が最大となるところを最適ポイントとしていた。
【０００８】
しかし、見た目の判断となるため曖昧さがあり、経験を積まないと最適ポイントを見誤ることがあった。また、テストカットを用いて最適ポイントを設定する場合は、テストカットの作成時間を要することになり、テストカット自体を用意しておかなければならないことに加え、調整後は、原盤製造装置に搭載されたテストカットから、実際に所望とする微細加工を施す原盤に載せ換えなければならないなど、調整の効率が悪かった。
【０００９】
本発明は、この実情に鑑みて提案されたもので、感光領域が現像されることで微細加工されるレジスト層に対する露光処理において、微細加工処理全体の加工効率を下げることなく、レーザ光を集光するレンズ系の焦点距離を最適な値に調整可能な露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための手段として、本発明に係る露光装置は、第１のレーザ光により露光されて感光した感光領域が現像処理されることで微細加工される基板に成膜されたレジスト層に対して、レンズ系により該第１のレーザ光を集光して所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的に露光する露光処理部と、レンズ系の焦点距離を変化させて第１のレーザ光により選択的に感光したレジスト層に対し、レンズ系によりレジスト層が感光しない第２のレーザ光を集光して第２のレーザ光の反射光を検出する検出部と、検出部による検出結果から、所定の走査方向に並んだ凹凸パターンのうち、最も幅が小さい第１の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸と、第１の凹凸パターンより幅が大きい第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれ量を算出する算出部と、焦点距離の変化に対応して算出部により算出される信号波形の中心軸のずれ量の変化が極値となる焦点距離を、レンズ系の焦点距離に設定する設定部と、設定部で設定した焦点距離で、レンズ系が第１のレーザ光を集光して、レジスト層を露光するように露光処理部を制御する制御部とを備える。
【００１１】
また、本発明に係る露光方法は、露光装置のレンズ系で集光された第１のレーザ光により、所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的に露光されて感光した感光領域が、現像処理されることで微細加工される基板に成膜されたレジスト層に対し、レジスト層が感光しない第２のレーザ光を照射して第２のレーザ光の反射光を検出する検出ステップと、検出ステップによる検出結果から、所定の走査方向に並んだ凹凸パターンのうち、最も小さい第１の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸と、第１の凹凸パターン幅より大きい第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれ量を算出する算出ステップと、レンズ系の焦点距離の変化に対応して算出ステップにより算出される信号波形の中心軸のずれ量の変化が極値となる焦点距離を、レンズ系の焦点距離に設定して、レジスト層を露光するように、露光装置を制御する制御ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、レジスト層にレーザ光を集光するレンズ系の焦点距離が最適な焦点距離から外れるのに伴って、最も小さい第１の凹凸パターンを十分に形成できないことに起因して、第１及び第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれが一方向に変化する特性を利用して、焦点距離に調整する。このような特性を利用して、本発明は、微細加工処理全体の加工効率の低下を抑えつつ、上記レンズ系を最適な焦点距離に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光ディスク原盤の製造方法について説明するための図である。
【図２】光ディスク製造用のスタンパの製造方法について説明するための図である。
【図３】本発明が適用された露光装置の構成について説明するための図である。
【図４】信号波形からアシンメトリ値の算出処理について説明するための図である。
【図５】フォトディテクタにより観測される符号長の信号波形について説明するための図である。
【図６】アシンメトリ算出部の構成について説明するための図である。
【図７】符号長別のヒストグラムから、最小符号長、最大符号長に対応するトップレベル、ボトムレベルを抽出する処理について説明するための図である。
【図８】試験露光処理で設定したフォーカスオフセット値を横軸とし、縦軸を試験露光アシンメトリ値で表したときの特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００１５】
本発明が適用された露光装置は、露光処理により感光した感光領域が現像処理されることで微細加工される基板に成膜されたレジスト層に対して、レーザ光を照射して露光する装置である。まず、本発明が適用された露光装置の具体的な構成の説明に先立ち、この露光装置を用いた微細加工処理の具体例である光ディスク原盤の製造方法について、図１を参照して説明する。すなわち、説明は以下の順序で行う。
１．光ディスク原盤の製造方法
２．露光装置
【００１６】
＜１．光ディスク原盤の製造方法＞
光ディスク原盤の製造方法は、上述したように、本発明が適用された露光装置を用いた微細加工処理の具体例として、図１に示すような、成膜工程と、露光工程と、現像工程とから構成される。
【００１７】
＜成膜工程＞
成膜工程では、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト層１０１を、基板１００上に成膜する。
【００１８】
具体的に、成膜工程では、図１（Ａ）に示すように、ガラス又はシリコンウエハなどの絶縁材料からなる基板１００の上に、スパッタリング法により、無機系のレジスト材料からなるレジスト層１０１を均一に成膜する。
【００１９】
レジスト層１０１に適用されるレジスト材料は、上述したように、遷移金属の不完全酸化物であって、例えば、タングステン(Ｗ)やモリブデン(Ｍｏ)などの酸化物を使用し、酸化比率は所望の感光度やピット形状、非感光領域の現像液耐性が得られる条件を選択する。
【００２０】
このような遷移金属の不完全酸化物は、紫外線又は可視光に対して吸収を示し、紫外線又は可視光を照射されることでその化学的性質が変化する。また、遷移金属の不完全酸化物からなるレジスト材料は、膜材料の微粒子サイズが小さいために非感光領域と感光領域との境界部のパターンが明瞭なものとなり、分解能を高めることができる。
【００２１】
また、レジスト材料を構成する具体的な遷移金属としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ａｇ等が挙げられる。この中でも、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂを用いることが好ましく、紫外線又は可視光により大きな化学的変化を得られるといった観点から特にＭｏ、Ｗを用いることが好ましい。
【００２２】
なお、遷移金属の不完全酸化物としては、１種の遷移金属の不完全酸化物の他に、第２の遷移金属を添加したもの、さらに複数種類の遷移金属を添加したもの、遷移金属以外の他の元素が添加されたもの等のいずれも用いてよい。
【００２３】
＜露光工程＞
露光工程では、成膜工程により基板１００上に成膜されたレジスト層１０１を、光ディスクの記録用信号の凹凸パターンに対応させて選択的に露光する。
【００２４】
具体的には、露光工程では、図１（Ｂ）に示すように、露光装置１を用いて、レジスト層１０１に光ディスクに記録する信号パターンに対応した選択的な露光を施し、レジスト層１０１を感光させる。
【００２５】
露光装置１には、具体的には後述するように、レジスト層が感光可能なレーザパワーのレーザ光を発生するビーム発生源が設けられ、これによりレーザ光が、コリメータレンズ、ビームスプリッタ及び対物レンズを通じて、レジスト層１０１にフォーカシングされて照射するレンズ系を有する。露光用のレーザとしては、ピット形状に応じた波長の光が用いられるが、例えば、ブルーレイディスク（登録商標）では、波長４０５ｎｍのレーザを出射する発光ダイオードのレーザ光が用いられる。
【００２６】
＜現像工程＞
現像工程では、露光工程によりレジスト層１０１が感光した基板１００を現像して、レジスト層１０１に、凹凸パターンを形成する微細加工処理を行う。
【００２７】
具体的に、現像工程では、図１（Ｃ）に示すように、レジスト層１０１を現像することによって、基板１００上に、所定の凹凸パターン１０２を形成する。
【００２８】
現像処理としては、酸又はアルカリ等の液体によるウェットプロセスによって選択比を得ることが可能であり、使用目的、用途、装置設備等によって適宜使い分けることが可能である。ウェットプロセスに用いられるアルカリ現像液としては水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３等の無機アルカリ水溶液等を用いることができ、酸現像液としては、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等を用いることができる。
【００２９】
また、ウェットプロセスの他、プラズマ又は反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）と呼ばれるドライプロセスによっても、ガス種及び複数のガスの混合比を調整することにより現像が可能である。
【００３０】
以上のようにして製造される光ディスク原盤１１０は、図２に示す電鋳工程と離型工程とにより、光ディスク製造用のスタンパ１２０に凹凸パターン１０２が反転した凹凸パターン１２１を転写するのに用いられる。
【００３１】
＜電鋳工程＞
電鋳工程では、基板１００上の凹凸パターン１０２に対して、電鋳処理を施してスタンパを形成する。具体的には、電鋳工程では、図２（Ａ）に示すように、光ディスク原盤１１０の凹凸パターン１０２上にスタンパ１２０として、例えば金属ニッケル膜を析出させる。
【００３２】
＜離型工程＞
離型工程では、電鋳工程により形成されたスタンパ１２０を光ディスク原盤１１０から離型する。すなわち、離型工程では、図２（Ｂ）に示すように、光ディスク原盤１１０から金属ニッケル膜からなるスタンパ１２０を剥離する。この離型工程により剥離されたスタンパ１２０には、光ディスク原盤１１０の凹凸パターン１０２の形状を反転した凹凸パターン１２１が転写されることとなる。
【００３３】
光ディスク製造用として製造されたスタンパ１２０を用いた光ディスクの製造工程は、次のとおりである。すなわち、光ディスクは、スタンパ１２０の凹凸パターン１２１上に、射出成型法によって熱可塑性樹脂であるポリカーボネートからなる樹脂製ディスク基板として成形されて、成型された樹脂製ディスク基板が剥離され、所定の加工処理が施されることで得られることとなる。
【００３４】
以上のようにして、露光装置１を用いた微細加工処理を適用することで、光ディスク製造用のスタンパ１２０に対して凹凸パターン１２１を転写する光ディスク原盤１１０を製造することができる。
【００３５】
＜２．露光装置＞
次に、本発明が適用された露光装置１の構成について図３を参照して説明する。露光装置１は、基板１００のレジスト層１０１に対して、集光されたレーザ光を照射するフォーカスサーボ系の露光処理部１０として、レーザダイオード１１と、ビームスプリッタ１２と、レンズ系１３と、ディテクタ１４と、フォーカスサーボ制御部１５とを備える。
【００３６】
レーザダイオード１１は、微細加工の対象となる凹凸パターンの解像度に応じた波長のレーザ光を出射する。具体例として、レーザダイオード１１は、ブルーレイディスク（登録商標）で用いられる青紫色半導体レーザによる波長４０５ｎｍ程度の光ビームを出射するものとする。レーザダイオード１１は、レーザパワーを調整することで、レジスト層１０１が感光可能なレーザーパワーのレーザ光を出射する。
【００３７】
ビームスプリッタ１２は、レーザダイオード１１からの出射光の光路上に設けられており、レーザダイオード１１からの出射光がレンズ系１３の光軸方向に透過され、レーザ光が照射されたレジスト層１０１からの戻り光をディテクタ１４が検出可能に反射する。
【００３８】
レンズ系１３は、ビームスプリッタ１２を透過したレーザダイオード１１からの出射光を、基板１００上に成膜されたレジスト層１０１に集光する。このレンズ系１３には、集光位置までの焦点距離を調節するためのレンズ駆動部１３ａが設けられている。
【００３９】
ディテクタ１４は、例えば４つの独立した受光素子からなる４分割ディテクターが用いられ、ビームスプリッタ１２を介して、レーザ光が照射されたレジスト層１０１からの反射光を光電変換して、変換した電気信号を出力する。
【００４０】
フォーカスサーボ制御部１５は、ディテクタ１４により検出された検出信号に基づいて、レンズ系１３の焦点距離を調整するフォーカスドライブ信号を、レンズ駆動部１３ａに出力する。具体的に、フォーカスサーボ制御部１５は、予め最適な焦点距離となるように設定されたフォーカスオフセット値で示される焦点距離と、検出信号から得られる現実の焦点距離との誤差がなくなるような制御信号をフォーカスドライブ信号として出力する。
【００４１】
以上のような構成からなる露光装置１のフォーカスサーボ系では、フォーカスオフセット値で示される焦点距離に追従するように、レンズ系１３が制御される。
【００４２】
以上のような構成からなる露光装置１は、フォーカスオフセット値を適切に設定することで、微細加工処理全体の加工効率を下げることなく、レンズ系１３を最適な焦点距離に調整するため、フォーカスオフセット値を変化させて試験露光処理を施す。そして、露光装置１は、試験露光処理を施したレジスト層１０１を用いて、フォーカスオフセット値を調整するため、上記の構成に加えて、アシンメトリ算出部１６と、オフセット設定部１７とを備える。
【００４３】
アシンメトリ算出部１６は、フォーカスオフセット値を変化させて試験露光処理を施したレジスト層１０１に対して、レジスト層１０１が感光しないレーザーパワーのレーザ光が照射されたときにディテクタ１４により検出される検出信号を用いて、アシンメトリ値を算出する。
【００４４】
ここで、試験露光処理とは、レジスト層１０１のうち、上述した露光工程により実際に所望とする記録信号に対応した凹凸パターンに対応させて感光させる記録用領域以外の領域に、試験信号に対応した凹凸パターンに対応させて感光させるものとする。この試験露光は、記録用領域のレジスト材料の物性を精度良く推定するために、記録用領域外でその近傍において行われるのが特に好ましい。
【００４５】
また、アシンメトリ値は、記録信号の最小符号長を示す凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸と、記録信号の最大符号長を示す凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれ量である。具体的に、アシンメトリ値は、図４に示すように、最長符号長信号のＴｏｐ値ＬＴ、Ｂｏｔｔｏｍ値ＬＢ、最小符号長信号のＴｏｐ値ＳＴ、Ｂｏｔｔｏｍ値ＬＢを独立に測定し、下記式による計算により得られる値Ａｍである。
【００４６】
Ａｍ＝｛（ＩＬＴ＋ＩＬＢ）−（ＩＳＴ＋ＩＳＢ）｝／｛２×（ＩＬＴ−ＩＬＢ）｝
ここで、ＩＬＴ、ＩＬＢは、それぞれ記録信号の最小符号長に対応した反射光の信号波形のトップレベルとボトムレベルである。
【００４７】
ＩＳＴ、ＩＳＬは、それぞれ記録信号の最大符号長に対応した反射光の信号波形のピークレベルとボトムレベルである。
【００４８】
本実施形態においては、最小符号長を２Ｔとし、最大符号長を８Ｔとして、２Ｔから８ＴまでＴ刻みの長さで割り当てた各符号長で、光ディスクに記録される記録信号を表現するものとする。また、便宜上、レジスト層１０１が感光しないレーザーパワーのレーザ光が照射されたときに算出されるアシンメトリ値を「試験露光アシンメトリ値」と呼ぶ。
【００４９】
このようなピークレベルとボトムレベルとは、ディテクタ１４により検出される反射光の時間応答から測定可能であるが、しかし、図５に示すようにして各符号長の波形が、アイパターンとして観測されるため、ＳＮ比が悪いと精度良く測定することができない。
【００５０】
アシンメトリ算出部１６は、精度良く試験露光アシンメトリ値を算出するため、具体的には、図６に示すような信号処理系を有している。すなわち、アシンメトリ算出部１６は、入力バッファ２１と、スライサ２２と、クロック発振器２３と、符号長判定部２４と、デジタイザ２５と、ヒストグラム作成部２６とを備える。更に、アシンメトリ算出部１６は、２Ｔヒストグラム記憶部３１と、平均値判定部３２と、８Ｔヒストグラム記憶部３３と、Ｔｏｐ値判定部３４と、Ｂｏｔｔｏｍ値判定部３５と、演算部３６とを備える。
【００５１】
入力バッファ２１は、ディテクタ１４により検出された反射光を光電変換した検出信号を、スライサ２２とデジタイザ２５とに供給する。
【００５２】
スライサ２２は、入力バッファ２１から供給された信号波形に対して、所定のスライスレベルで２値化し、２値化した検出信号を符号長判定部２４に供給する。ここで、スライスレベルは、例えば、入力バッファ２１から供給された信号波形の上下限値の略中心の値が設定される。
【００５３】
クロック発振器２３は、必ずしもディテクタ１４の検出信号に同期している必要はないが、この検出信号の信号波形の情報をサンプリング定理を満たす十分高い周波数のクロック信号を発信して、符号長判定部２４とデジタイザ２５とにそれぞれ出力する。
【００５４】
符号長判定部２４は、スライサ２２から供給された２値化信号のパルス幅、クロック発振器２３で発信されるクロックでカウントして、カウントした数に基づいて、ディテクタ１４の検出信号の各時間における符号長を判別する。
【００５５】
デジタイザ２５は、入力バッファ２１から供給される信号を、クロック発振器２３で発信されるクロックでサンプリングして、サンプリングされた電圧データをヒストグラム作成部２６に供給する。
【００５６】
ヒストグラム作成部２６は、符号長判定部２４による判定結果に基づいて、デジタイザ２５から供給される電圧データに対して、各符号長毎に、電圧値を横軸として発生頻度を縦軸としたヒストグラムを作成する。
【００５７】
ここで、判別された符号長別のヒストグラムは、図７（Ａ）に示すような分布が得られる。この図７（Ａ）は最小符号長波形の電圧分布ヒストグラムＨＳと、最長符号長波形の電圧分布ヒストグラムＨＬを表しており、中央に高くピークを持つものが最小符号長、両端にピークを持つものが最長符号長のヒストグラムである。
【００５８】
ヒストグラム作成部２６は、最小符号長２Ｔに対応した電圧分布ヒストグラムを、２Ｔヒストグラム記憶部３１に記憶し、最大符号長８Ｔに対応した電圧分布ヒストグラムを、８Ｔヒストグラム記憶部３１に記憶する。
【００５９】
平均値判定部３２は、２Ｔヒストグラム記憶部３１に記憶された電圧分布ヒストグラムＨＳから、試験露光アシンメトリ値の算出に必要な値として、記録信号の最小符号長に対応した信号波形のトップレベルＩＬＴとボトムレベルＩＬＢとの合計値を抽出する。
【００６０】
具体的には、平均値判定部３２は、図７（Ｂ）に示すように、電圧分布ヒストグラムＨＳに表れる２つの凸部付近が正規分布に近似していると仮定する。そして、平均値判定部３２は、各凸部のピーク値からやや下の部分、たとえばピーク値からピーク値を３分の２にした図中Ｇ位置の値までの分布データを加重平均する。平均値判定部３２は、このように加重平均を算出することで、トップレベルＩＬＴとボトムレベルＩＬＢとの合計値、すなわち、最小符号長に対応した信号波形の平均値を判定する。
【００６１】
なお、平均値判定部３２は、電圧分布ヒストグラムＨＳに表れる２つの凸部から、トップレベルＩＬＴとボトムレベルＩＬＢとを表す代表点である図中のＥ、Ｆの位置の値を抽出する演算であれば、他の演算手法を用いてもよい。例えば、平均値判定部３２は、電圧分布ヒストグラムＨＳに表れる２つの凸部の分布領域から、最頻度値を使用する方法や中央値を用いる方法、ｎ次曲線近似をとってその極大値とする方法により、代表点を抽出してもよい。
【００６２】
Ｔｏｐ値判定部３４とＢｏｔｔｏｍ値判定部３５とは、８Ｔヒストグラム記憶部３１に記憶された電圧分布ヒストグラムＨＳから、記録信号の最大符号長に対応した信号波形のトップレベルＩＬＴとボトムレベルＩＬＢとをそれぞれ抽出する。
【００６３】
具体的に、Ｔｏｐ値判定部３４は、図７（Ｃ）に示すように、スライスレベル値Ｄより左右に分け、電圧分布ヒストグラムＨＳに表れる凸部付近が正規分布に近似していると仮定し、ピーク位置Ｂよりやや下の部分までからやや下の部分、たとえばピーク値からピーク値を３分の２にした図中Ｃ位置の値までの分布データを加重平均する。Ｔｏｐ値判定部３４は、このように加重平均を算出することで、トップレベルＩＬＴを抽出する。
【００６４】
Ｂｏｔｔｏｍ値判定部３４は、図７（Ｃ）に示すように、スライスレベル値Ｄより左右に分け、電圧分布ヒストグラムＨＳに表れる凸部付近が正規分布に近似していると仮定し、ピーク位置Ａよりやや下の部分までからやや下の部分、たとえばピーク値からピーク値を３分の２にした図中Ｃ位置の値までの分布データを加重平均する。Ｂｏｔｔｏｍ値判定部３４は、このように加重平均を算出することで、ボトムレベルＩＬＢを抽出する。
【００６５】
なお、Ｔｏｐ値判定部３４とＢｏｔｔｏｍ値判定部３５とは、電圧分布ヒストグラムＨＬに表れる２つの凸部から、トップレベルＩＬＴとボトムレベルＩＬＢとを表す代表点である図柱のＥ、Ｆの位置の値を抽出する演算であれば、他の演算手法を用いてもよい。例えば、Ｔｏｐ値判定部３４とＢｏｔｔｏｍ値判定部３５とは、電圧分布ヒストグラムＨＬに表れる２つの凸部の分布領域から、最頻度値を使用する方法や中央値を用いる方法、ｎ次曲線近似をとってその極大値とする方法により、代表点を抽出してもよい。
【００６６】
演算部３６は、平均値判定部３２で判定されたトップレベルＩＬＴとボトムレベルＩＬＢとの合計値、Ｔｏｐ値判定部３４で判定されたトップレベルＩＬＴ、及び、Ｂｏｔｔｏｍ値判定部３５で判定されたボトムレベルＩＬＢを用いて、試験露光アシンメトリ値を算出する。
【００６７】
以上のような構成によりアシンメトリ算出部１６は、検出信号のＳＮ比が悪くても、電圧分布ヒストグラムに表れる凸部から代表点を抽出する。これにより、アシンメトリ算出部１６は、試験露光処理が施されたレジスト層１０１からの反射光の信号特性を示すアシンメトリ値を精度良く算出することができる。
【００６８】
オフセット設定部１７は、露光工程で、焦点距離が最適な焦点距離から外れるのに伴って、最小符号長を示す凹凸パターンを十分に形成できないことに起因して、試験露光アシンメトリ値が一方向に変化する特性を利用して、フォーカスオフセット値を設定する。
【００６９】
遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト層１０１を用いた場合、試験露光処理で設定したフォーカスオフセット値を横軸とし、縦軸を試験露光アシンメトリ値で表したときは、図８に示すように上に凸となるように変化する。
【００７０】
このようにして、試験露光アシンメトリ値が変化するのは、次のとおりである。まず、遷移金属の不完全酸化物を含んだレジスト層１０１は、感光可能なレーザ光の照射によって生じる熱変形により厚み方向に膨張する特性を有する。このような形状変化に対応して、レジスト層１０１が感光しないレーザーパワーのレーザ光がレジスト層１０１に照射されると、上述した膨張位置の戻り光が相対的に小さい値としてディテクタ１４により検出される。
【００７１】
したがって、焦点距離が最適な焦点距離から外れるのに伴って、最小符号長を示す凹凸パターンを十分に形成できないと、ＩＳＴ、ＩＳＢの値が、それぞれＩＬＴ、ＩＬＢに対して大きな値なり、試験露光アシンメトリ値が単調減少する。換言すれば、試験露光アシンメトリ値が最も高い値のとき、最適な焦点距離に調整されて、最小符号長から最大符号長までの各符号長に対応する凹凸パターンに対応して感光可能であることを表している。
【００７２】
このような特性を利用して、オフセット設定部１７は、フォーカスオフセット値の変化に対応して、アシンメトリ算出部１６により算出される試験露光アシンメトリ値が最大値となる焦点距離を、内部メモリ１７ａに、露光工程前に記憶する。そして、オフセット設定部１７は、内部メモリ１７ａに記憶された情報を参照して、露光工程で用いるレーザ光のフォーカスオフセット値に設定する。
【００７３】
そして、露光装置１では、オフセット設定部１７で設定したフォーカスオフセット値を基準として、露光工程において、フォーカスサーボ制御部１５が、レジスト層１０１が露光されるように、レンズ系１３の焦点距離を制御する。
【００７４】
以上のようにして、露光装置１では、最適なフォーカスオフセット値から外れると、最も小さい第１の凹凸パターンを十分に形成できないことに起因して、試験露光アシンメトリ値が一方向に変化する特性を利用して、フォーカスオフセット値を設定する。よって、露光装置１は、微細加工処理全体の加工効率の低下を抑えつつ、レンズ系１３を最適な焦点距離に調整することができる。
【００７５】
このようにして、微細加工処理全体の加工効率の低下を抑えるのは、通常、現像処理後に形成された凹凸形状や、転写先のスタンパの凹凸形状を評価しなくても、試験露光後の感光領域の化学的変化を評価して、最適なフォーカスオフセット値かを判断できるからである。
【００７６】
なお、露光装置１では、感光領域が他の領域に対して熱変形により厚み方向に膨張するレジスト層に対して露光処理を行っているが、例えば収縮したりなど、感光領域の特性が変化するレジスト層にも適用可能である。この場合も、露光装置は、フォーカスオフセット値の変化に対応して算出される試験露光アシンメトリ値が、任意の点を中心として一方向に単調変化するので、極値となる焦点距離を、露光工程で用いるレーザ光のフォーカスオフセット値に設定すればよい。
【００７７】
また、本発明が適用される露光装置は、上述した光ディスク原盤の製造工程以外にも適用可能である。
【００７８】
例えば、本発明が適用される露光装置は、感光領域が現像処理されることで微細加工される基板に成膜されたレジスト層に、記録信号以外にも、所定の走査方向に並んだ凹凸パターンに対応させて選択的にレーザ光を照射して露光させる処理にも適用可能である。この微細加工処理において、試験露光アシンメトリ値に対応する評価値として最も幅が小さい第１の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸と、第１の凹凸パターンより幅が大きい第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれ量を用いればよい。
【００７９】
すなわち、最適な焦点距離から外れるのに伴って、第１及び第２の凹凸パターンに対応した反射光の信号波形の中心軸のずれが一方向に変化する特性を利用して、焦点距離に調整する。具体的に、露光装置では、焦点距離の変化に対応した中心軸のずれの変化が極値となる焦点距離を、基準焦点距離として設定することで、露光処理において、レーザ光をレジスト層に集光させるレンズ系を最適な焦点距離に調整できる。
【００８０】
また、本発明が適用される露光装置は、感光領域において熱変形するレジスト層に対して露光工程を施すもの以外にも適用可能である。すなわち、露光装置は、露光工程により屈折率などの物性が変化するレジスト層が成膜された基板に対しても、感光しないレーザーパワーのレーザ光によりこの物性の変化を検出して、焦点距離の変化に対応した中心軸のずれの変化が極値となる焦点距離を、基準焦点距離として設定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１  露光装置、１０  露光処理部、１１  レーザダイオード、１２  ビームスプリッタ、１３  レンズ系、１３ａ  レンズ駆動部、１４  ディテクタ、１５  フォーカスサーボ制御部、１６  アシンメトリ算出部、１７  オフセット設定部、１７ａ  内部メモリ、２１  入力バッファ、２２  スライサ、２３  クロック発振器、２４  符号長判定部、２５  デジタイザ、２６  ヒストグラム作成部、３１  ２Ｔヒストグラム記憶部、３２  平均値判定部、３３  ８Ｔヒストグラム記憶部、３４  Ｔｏｐ値判定部、３５  Ｂｏｔｔｏｍ値判定部、３６  演算部、１００  基板、１０１  レジスト層、１０２、１２１  凹凸パターン、１１０  光ディスク原盤、１２０  スタンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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