(57)【要約】【課題】パターニングディスクの記録パターンが微細化しても高精度にその偏芯量の測定が可能であり、かつ高価で複雑な装置を用いなくても従来の画像処理の手法を利用した測定装置の小変更のみでパターニングディスクの偏芯量の測定が可能なパターニングディスクの偏芯測定装置等が得ること。【解決手段】照明光を発する照明用光源１０１と、照明光を集光し、パターニングディスク１０４に照射する第１の光学系であるレンズ１０２と、パターニングディスク１０４から反射した回折光１１０を集光する対物レンズ１０６を含む第２の光学系１０３と、第２の光学系１０３で集光された回折光１１０を検知するセンサ部１０５とを有し、第１の光学系であるレンズ１０２の光軸と第２の光学系１０３の光軸とは所定の角度を有し、所定の角度は第２の光学系１０３に０次光１０９は入射しないが回折光１１０は入射する角度であることを特徴とするパターニングディスクの偏芯測定装置１００。【選択図】図１
2008123590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を発する照明用光源と、
前記照明光を集光し、パターニングディスクに照射する第１の光学系と、
前記パターニングディスクから反射した回折光を集光する第２の光学系と、
前記第２の光学系で集光された前記回折光を検知するセンサ部と、を有し、
前記第１の光学系の光軸と前記第２の光学系の光軸とは所定の角度を有し、当該所定の角度は当該第２の光学系に０次光は入射しないが回折光は入射する角度であることを特徴とするパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項２】
前記回折光は１次回折光であることを特徴とする請求項１に記載のパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項３】
前記パターニングディスクを保持して回転する回転機構部と、
前記照明用光源、前記第１の光学系、前記第２の光学系および前記センサ部の位置関係をずらさずに、前記回転機構部との位置を相対的に移動させる移動機構部と、
前記照明用光源、前記第１の光学系、前記第２の光学系および前記センサ部と前記回転機構部との相対的な位置を検出する位置検出機構部と、
前記パターニングディスクの溝部とミラー部とを判別する判別機構部と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載のパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項４】
前記判別機構部は、前記センサ部により検知された前記回折光を電気信号に変換し、当該電気信号の強弱を閾値を設定することにより判断することで前記パターニングディスクの前記溝部と前記ミラー部とを判別することを特徴とする請求項３に記載のパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項５】
照明光を発する第２の照明用光源と、
前記第２の照明用光源から発した前記照明光を集光し、前記パターニングディスクに照射するための第３の光学系と、
を更に有し、
前記パターニングディスクに照射された前記照明光のうち当該パターニングディスクから反射した０次光を前記第２の光学系により集光することを特徴とする請求項１に記載のパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項６】
照明光を発する照明用光源と、
前記照明光のうちパターニングディスクへ直接入射する照明光を選択的に遮る遮光板と、
前記照明光を集光し、前記パターニングディスクに照射する第１の光学系と、
前記パターニングディスクを透過し、回折した回折光を集光する第２の光学系と、
前記第２の光学系で集光された前記回折光を検知するセンサ部と、
を有することを特徴とするパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項７】
前記回折光は１次回折光であることを特徴とする請求項６に記載のパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項８】
前記第１の光学系により前記パターニングディスクに照射される前記照明光は、擬似暗視野照明として照射されることを特徴とする請求項６に記載のパターニングディスクの偏芯測定装置。
【請求項９】
照明用光源から発せられた照明光を第１の光学系により集光して、パターニングディスクに照射し、
前記パターニングディスクから反射した回折光を第２の光学系により集光し、
前記第２の光学系により集光された前記回折光を検知することにより前記パターニングディスクの偏芯量を測定することを特徴とするパターニングディスクの偏芯測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターニングディスクの偏芯測定装置等に関し、より詳しくは、パターニングディスクの記録パターンが微細化しても高精度に偏芯量の測定が可能なパターニングディスク偏芯測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
円盤状の記録メディアであるＣＤやＤＶＤなどのパターニングディスクは、同心円状あるいはらせん状に溝やピットによって記録パターンが作製された記録領域が存在する。
記録再生時にディスクは機械的に回転するが、この回転軸の中心と記録エリアの中心は必ずしも同一点にならず、この回転軸の中心と記録エリアの中心の差をパターニングディスクの偏芯量と称している。
【０００３】
光ディスクや光磁気ディスク等のパターニングディスクにおいて、偏芯量が大きくなると記録再生特性に不具合が発生したり、あるいはトラッキング不能に陥ってしまう可能性がある。このため、各種パターニングディスクにおいては、その規格において偏芯量の上限が厳格に規定されている。
【０００４】
パターニングディスクの偏芯の発生原因は、生産時のスタンパ起因のものや、射出成形時のセッティングによるもの、基板の張り合わせによるもの、基板とハブの接着に起因するものなどがあり、そのパターニングディスクの品種や製造プロセスにより様々な理由が挙げられる。
【０００５】
上記の様な理由で発生したパターニングディスクの偏芯は、目標トラックに対する光スポットのトラッキング精度の悪化や、信号の記録再生品位の低下、トラック追従性能の劣化を誘発するという問題の発生に繋がり、最悪の場合、記録再生エラーを招く可能性もある。
【０００６】
これらの現象を防止するため、作製したディスクの偏芯量を基板あるいはディスクの状態で把握しておくことは非常に重要な課題である。
【０００７】
パターニングディスクの偏芯量を測定する方法の一例として、プッシュ・プル信号等のトラッキング誤差信号に基づいて測定する方法がある。
この方法では、光ディスクをスピンドルモータなどの回転機構に取り付けて回転させ、光学ヘッドによりトラッキング誤差信号を検出する。光学ヘッドから照射された光ビームは、光ディスクが回転すると偏芯量に応じて記録パターンであるトラックを複数横切るので、偏芯量に応じた波数が観測される。このように１回転当りの波数をカウントし、カウントした波数から偏芯量を求めることができる。
【０００８】
しかし、この方法では、パターニングディスクに存在するピットや溝で構成される記録パターンに、レーザによりフォーカスをかけて実際に溝等の軌跡をたどる必要があり、装置の構成として複雑で高価な装置を必要としていた。
また、トラッキング誤差信号を検出するため、パターニングディスクとして完成していなければならず、反射膜のない基板状態では測定が行えなかった。
【０００９】
これに対し、画像処理の手法により溝のないミラー部と溝の存在する溝部の明暗の差を利用して、境界部を測定し偏芯量を求める方法がある。
図８は、画像処理の手法により溝のないミラー部と溝の存在す溝部の明暗の差を利用して、境界部を測定し偏芯量を求めるパターニングディスクの偏芯測定装置を示した図である。
この偏芯測定装置８００は、照明光を発する照明用光源８０１、照明用光源８０１から発した照明光を集光するレンズ８０２、レンズ８０２で集光された照明光をパターニングディスク８０４上に焦点を結ばせ、またパターニングディスク８０４より反射した０次光および回折光を集光する対物レンズ８０３、対物レンズ８０３により集光された０次光および回折光を反射するミラー８０５、ミラー８０５により反射された０次光および回折光をカメラ等のセンサ部８０７に集光するレンズ８０６から構成される。
【００１０】
図８（Ａ）に示すように、照明光がパターニングディスク８０４のミラー部８０８に照射される場合は、照明光はミラー部８０８で反射し、観察面の反射率に応じて０次光が対物レンズ８０３に戻る。この０次光はミラー８０５で方向を変え、カメラ等のセンサ部８０７で観察される。
【００１１】
これに対し照明光が、パターニングディスク８０４の溝部８０９に照射される場合は、図８（Ｂ）に示すように照射光がパターニングディスク８０４で反射し、観察面の反射率に応じた０次光と、溝部８０９で発生する回折光８１０が対物レンズ８０３に戻る。このため、溝部８０９を観察すると０次光と回折光８１０が干渉を起こし、０次光のみのミラー部分よりも像が暗く観察される。このコントラストの差をセンサ部８０７で確認することによりミラー部８０８と溝部８０９の境界を判別することが可能である。
【００１２】
この装置を用いた場合、反射膜のない基板状態でも測定可能であり、透過光でも測定が行える。また、この装置では顕微鏡のような簡単な機構と位置を測定できる機構があればよく、構成が簡単で安価な装置となる。
これまでのパターニングディスクにおいては、溝幅が広く溝が深かったため、ミラー部と溝部との光量差が大きく明確なコントラストが得られるので境界の判別には全く問題がなく、この装置で非常に容易に測定が行えた。
【００１３】
ところが、近年のパターニングディスクの高密度化に伴い、溝の間隔は狭くなり、それにより溝幅自体も狭くなりつつある。例えば、従来のＤＶＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）の溝の幅（トラックピッチ）は０．７４μｍであるが、次世代の光ディスクであるＨＤ  ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）においては、０．４μｍまで狭くなっている。
また、記録再生するレーザが短波長化することで溝の深さも浅くなる傾向にある。これは回折格子の役割を果たす溝等の記録パターンが小さくなり、回折格子の周期が細かくなることを意味している。
そして回折格子は、その周期が細かい場合、０次光に対して大きい角度に回折し、逆に粗い周期の場合は小さい角度に回折を生じる。
【００１４】
図９は、パターニングディスクの溝の周期が細かくなった場合に、溝部を観察した場合に生ずる回折光を説明した図である。
前述の図８（Ｂ）においては、０次光の中心線に対する回折光８１０の角度α１は十分に小さく、０次光と回折光８１０が対物レンズ８０３に入り、戻り光が干渉する。しかし、図９に示すように溝形状が従来よりも微細になったパターニングディスクを観察した場合、測定箇所に照射された光は溝部で回折する際に０次光に対して角度α２が大きくなり、回折光９０１が対物レンズ８０３外に逃げるため対物レンズ８０３には入射しなくなる。
その結果、０次光と回折光は干渉を起こさず、得られる像は０次光のみとなる。結局ミラー部を観察した場合と比較してあまり暗くならず、十分なコントラストが取れなくなり、ミラー部と溝部の判別が不可能になってしまう。
【００１５】
この問題が解決可能なパターニングディスクの偏芯測定を行う装置として、円盤状物体を保持し回転する回転機構部に装着し回転した状態で、レーザ発振器から円盤状物体に形成されたパターン上にレーザビームを照射し、そして円盤状物体に形成されたパターンによって回折する１次回折光を光位置センサ部で捕捉し、偏芯量を算出する偏芯調整装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１６】
【特許文献１】特開平６−４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記特開平６−４８９１号公報に開示された偏芯調整装置は、レーザ光を使用する構成であるため、装置の構成は複雑かつ高価であり、従来用いられている装置の小変更のみで使用できるようなものではない。また１次回折光を受光する光センサ部の位置合わせ等が困難であるという問題があった。
【００１８】
本発明は、従来の技術が有する上記のような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターニングディスクの溝やピッチで構成される記録パターンが微細化しても高精度に偏芯量の測定が可能なパターニングディスクの偏芯測定装置を提供しようとするものである。
【００１９】
本発明の目的はまた、パターニングディスクの溝やピッチで構成され記録パターンが微細化しても高精度に偏芯量の測定が可能なパターニングディスクの偏芯測定方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、鋭意検討した結果、記録再生するレーザ波長が従来よりも短くなる次世代の光ディスクや青色レーザ対応の光ディスク等のパターニングディスクにおいて溝幅が狭くなっても、高価で複雑な装置を用いずにミラー部と溝部の存在する境界部分の判別を可能にし、高精度にパターニングディスクの偏芯量を測定できる偏芯測定装置等を開発することに成功し、本発明の完成に至った。即ち、本発明は以下を要旨とするものである。
【００２１】
即ち、本発明によれば、照明光を発する照明用光源と、照明光を集光し、パターニングディスクに照射する第１の光学系と、パターニングディスクから反射した回折光を集光する第２の光学系と、第２の光学系で集光された回折光を検知するセンサ部とを有し、第１の光学系の光軸と第２の光学系の光軸とは所定の角度を有し、所定の角度は第２の光学系に０次光は入射しないが回折光は入射する角度であることを特徴とするパターニングディスクの偏芯測定装置が提供される。
【００２２】
ここで、回折光は１次回折光であることが好ましい。
また、パターニングディスクを保持して回転する回転機構部と、照明用光源、第１の光学系、第２の光学系およびセンサ部の位置関係をずらさずに、回転機構部との位置を相対的に移動させる移動機構部と、照明用光源、第１の光学系、第２の光学系およびセンサ部と回転機構部との相対的な位置を検出する位置検出機構部と、パターニングディスクの溝部とミラー部とを判別する判別機構部とを更に有することが好ましく、そして判別機構部は、センサ部により検知された回折光を電気信号に変換し、電気信号の強弱を閾値を設定することにより判断することでパターニングディスクの溝部とミラー部とを判別することが好ましい。
また、照明光を発する第２の照明用光源と、第２の照明用光源から発した照明光を集光し、パターニングディスクに照射するための第３の光学系とを更に有し、パターニングディスクに照射された照明光のうちパターニングディスクから反射した０次光を第２の光学系により集光することが更に好ましい。
【００２３】
一方、本発明によれば、照明光を発する照明用光源と、照明光のうちパターニングディスクへ直接入射する照明光を選択的に遮る遮光板と、照明光を集光しパターニングディスクに照射する第１の光学系と、パターニングディスクを透過し、回折した回折光を集光する第２の光学系と、第２の光学系で集光された回折光を検知するセンサ部とを有することを特徴とするパターニングディスクの偏芯測定装置が提供される。
【００２４】
ここで、回折光は１次回折光であることが好ましく、第１の光学系によりパターニングディスクに照射される照明光は、擬似暗視野照明として照射されることが更に好ましい。
【００２５】
更に、本発明によれば、照明用光源から発せられた照明光を第１の光学系により集光して、パターニングディスクに照射し、パターニングディスクから反射した回折光を第２の光学系により集光し、第２の光学系により集光された回折光を検知することによりパターニングディスクの偏芯量を測定することを特徴とするパターニングディスクの偏芯測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、パターニングディスクの記録パターンが微細化しても高精度に偏芯量の測定が可能なパターニングディスクの偏芯測定装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００２８】
本発明者らは鋭意検討の結果、現在の問題がパターニングディスクの記録パターンが微細化したことによる回折光の角度の変化である点に着目し、パターニングディスクを照射する照明光源の位置を工夫した。
【００２９】
即ち、従来観察部分であるパターニングディスクの面に対し、ほぼ９０度に入射させていた照明光を、意図的に斜めから入射させる方式とした。このとき、対物レンズはパターニングディスクから反射した０次光が入射しない位置とし、既知のディスクの溝形状を考慮して、反射された照明光のうち回折光のみが対物レンズに入射する角度とした。
【００３０】
図１は、本実施の形態が適用されるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の一例を示す図である。
図１に示すパターニングディスクの偏芯測定装置１００は、照明用光源１０１、照明用光源１０１から発した照明光を集光しパターニングディスク１０４上に焦点を結ばせる第１の光学系であるレンズ１０２、パターニングディスク１０４より反射した回折光を集光してセンサ部１０５に導く第２の光学系１０３、および回折光を検知するカメラ等のセンサ部１０５から構成される。
また第２の光学系１０３には対物レンズ１０６を含む。
【００３１】
この装置でパターニングディスク１０４のミラー部１０７を観察した場合は、図１（Ａ）に示すように、パターニングディスク１０４で反射した光は、対物レンズ１０６に入射しないので、センサ部１０５において、０次光１０９および回折光１１０の双方とも観察されず、非常に暗い像になる。
一方、この装置でパターニングディスク１０４の溝部１０８を観察した場合は、図１（Ｂ）に示すように、パターニングディスク１０４で反射した０次光１０９は観察されないが、回折光１１０が対物レンズ１０６に入射することで、ミラー部１０７を観察する場合より明るい像が観察される。この明暗の差によりミラー部１０７と溝部１０８の境界を判別し、これまで観察できなかった狭い、あるいは浅い溝部１０８を有するパターニングディスク１０４においてもその偏芯量を測定することが可能になる。
【００３２】
この装置において、照明用光源１０１と対物レンズ１０６の相対的な角度、即ち、第１の光学系であるレンズ１０２と第２の光学系１０３の関係は、その光軸の相対的な角度を調整し、回折光１１０が対物レンズ１０６に入射するが、０次光１０９は入射しない構成であればよく、第１の光学系であるレンズ１０２から入射される照明光を斜めから入射させても第２の光学系１０３の側を傾けてもよい。
しかし、光軸合わせ等の機器の調整を考慮すると、第２の光学系１０３の側を固定し、第１の光学系であるレンズ１０２の位置を調整できる構造とすることが好ましい。
【００３３】
観察する回折光は特に何次回折光かは選ばないが、±１次回折光は０次光の約４％を占め、±２次回折光、±３次回折光と比べると明るいため、本実施形態におけるパターニングディスクの偏芯測定装置に用いるには最適である。
仮に±２次回折光以降の回折光が入射しても±１次回折光に比較して暗いため判別が可能である。また、同時に０次光を観察することで、観察光が１次回折光であることと、照射光の入射角がおおよそ判別できる。
なお、本明細書中において、１次回折光とは、＋１次回折光と−１次回折光のどちらも含む意味であるものとする。また２次回折光、３次回折光の意味においても同様である。
【００３４】
第１の光学系と第２の光学系の光軸のなす相対的な角度は、パターニングディスクの溝部により構成される回折格子形状から回折光の生じる角度を算出することもできるが、実験的に求めることもできる。
【００３５】
照明用光源１０１については、特に限定はされないが、リング状のＬＥＤ照明や、リング状の蛍光灯、ドーム状のＬＥＤ照明等のような発光源が大きな面積を有するものは、０次光１０９と回折光１１０が共に対物レンズ１０６に入射しやすくなるため好ましくない。よって小さな面積から照明光を発する点状の光源が好ましい。また白色光源が好ましく、このような照明用光源１０１の例としてハロゲンランプ等が挙げられる。
【００３６】
図２は、図１の測定装置を用いてパターニングディスクのミラー部と溝部の判別を行う場合の説明図である。
ミラー部と溝部が存在する１つのパターニングディスク２０１上を、照明用光源１０１、第１の光学系であるレンズ１０２、第２の光学系１０３およびセンサ部１０５の位置関係をずらさずに、パターニングディスク２０１のスピンドル回転軸の中心を通るようにミラー部から溝部のある方向へ走査させる。
この場合、ミラー部と溝部の境界においてセンサ部１０５で捉えられる光量の変化が生じるため、この光量の変化を確認できた位置がミラー部と溝部の境界２０２である。
対物レンズ１０６と照明用光源１０１の移動量もしくはディスクの移動量を把握できれば回転軸に対するパターンの偏芯測定が可能となる。
【００３７】
図３は、本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の他の例を示す図である。
図３に示したパターニングディスクの偏芯測定装置３００は、図１に示したパターニングディスクの偏芯測定装置１００に加えて、パターニングディスク３０４を保持して回転する回転機構部３０１と、光学系１００を移動させる図示しない移動機構部と、光学系１００の位置を検出する位置検出機構部３０２とを有している。
【００３８】
なおここで、“光学系１００”とは、図１に示したパターニングディスクの偏芯測定装置１００に相当する部分であり、以下、“光学系１００”に言い換えて説明を行うものとする。
回転機構部３０１は、スピンドル部３０３を有し、そのスピンドル部３０３にパターニングディスク３０４を保持することができ、かつ回転可能である。スピンドル部３０３にはロータリーエンコーダ等の回転角度を把握できる機能を付加しておいてもよい。スピンドル部３０３の角度の制御は、回転制御部３０５により行い、角度の情報は手動で入力する。
また光学系１００は、図示しない移動機構部により移動することができ、位置検出機構部３０２はその位置を計測できる。
位置検出機構部３０２には、例えばリニアスケールなどを用いることができる。またスケールで計測した値はカウンタ３０６に表示できる構成としてもよい。
位置検出機構部３０２で計測する光学系１００の座標はスピンドル部３０３の中心軸の位置を例えば０に設定しておくと計算がしやすい。
【００３９】
図３に示すようなパターニングディスク３０４の偏芯測定装置３００を使用し、スピンドル部３０３の中心軸の位置を０（原点）として、走査していくと、ミラー部では光がカメラであるセンサ部に全く入らず、そのカメラの映像を映し出すモニタ３０７で観察できない。
観察部分がパターニングディスク３０４上の溝部にさしかかると、回折光が入射し、モニタ３０７に明暗の境が観察される。モニタ中央に印をつけ、スピンドル部３０３の中心軸の位置からの距離を位置検出機構部３０２で測定し記録する。
【００４０】
次に、スピンドル部３０３の角度を１８０度回転させて同じ作業を繰り返す。１回目に測定した座標をＸ１、１８０度回転させ測定した２回目の座標をＸ２とすれば、（｜（Ｘ１−Ｘ２）｜）／２がＸ方向のずれである。
同様にスピンドル部３０３の角度を９０度と２７０度で測定を行い、その測定値Ｙ１、Ｙ２より、（｜（Ｙ１−Ｙ２）｜）／２の計算を行うことで、Ｙ方向のずれが算出できる。
【００４１】
図４は、偏芯を有するパターニングディスクを測定した際のＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２の位置を説明する図である。
ここで、Ｘ１＞Ｘ２ならば、図４中でＸ方向の溝部のエリアの中心はＹ軸より右にあり、Ｘ２＞Ｘ１ならば、Ｘ方向の溝あるいはピットのエリアの中心はＹ軸より左にある。
Ｘ１＝Ｘ２ならば、Ｘ方向のディスクの溝部のエリアと回転軸の中心は等しく、Ｘ方向には偏芯がない。
また、Ｙ１＞Ｙ２ならば、図４中でＹ方向の溝部のエリアの中心はＸ軸より上にあり、Ｙ２＞Ｙ１ならば、Ｙ方向の溝部の中心はＸ軸より下にある。
Ｙ１＝Ｙ２ならば、Ｙ方向のディスクの溝部のエリアと回転軸の中心は等しく、Ｙ方向には偏芯がない。
【００４２】
そして、回転軸の中心から溝部のエリア中心までの距離は、以下の式により算出できる。
【００４３】
【数１】
2008123590.tif 000003
【００４４】
以上の方法により、これまで測定が出来なかった微細なパターンを有するディスクの偏芯量を測定することができる。
【００４５】
なお、上記の方法では４点の測定により座標を測定したが、３点測定や５点測定を行い、その点を通る円をコンピュータの計算により算出し、ユーザーエリアの中心座標を計算することで、最初にセッティングしたスピンドル部の回転軸中心との偏芯量を測定することもできる。
【００４６】
また、回転機構部３０１中にあるスピンドル部３０３の角度の制御は、回転制御部３０５により行っていたが、手動で行ってもよい。
また上記の例では、図示しない移動機構部は光学系１００を移動させるものであったが、回転機構部３０１の方を移動させるためのものであってもよい。
【００４７】
上記の例では、簡単な構成とするため、境界部の判定や記録エリアの位置計算、ディスクの角度情報入力、境界の判別や位置合わせをモニタ３０７を見ながら手動で行っていたが、全てを機器任せにすることも可能である。
【００４８】
図５は、このような場合に、本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の他の例を示す図である。
図５に示すパターニングディスクの偏芯測定装置５００は、図３のパターニングディスクの偏芯測定装置３００に、カウンタ３０６の情報及びカメラからの情報を入力し、パターニングディスク３０４のミラー部と溝部とを判別する機能を有する判別機構部５０１が加わっている。
ミラー部と溝部の境界において、モニタ３０７に明暗の差が観察されると、これを判別機構部５０１が画像処理で明暗の境界点を判別し、その座標をカウンタ３０６から取り込むことによりミラー部と溝部の境界の座標が測定可能である。
なおこの場合、回転制御部３０５と連動して測定を行うのが好ましく、全てを１台の制御装置にまとめて行ってもよい。
また、画像処理を用いずに、カメラをフォトディテクタに切り替えて、電気信号で境界を判別し、境界点の座標をカウンタ３０６で測定することも可能である。この場合、判別機構部５０１は、センサ部により検知された回折光を電気信号に変換し、電気信号の強弱を閾値を設定することにより判断することでパターニングディスク３０４の溝部とミラー部とを判別することになる。
境界点の座標を測定した後は前述と同様の計算を別途コンピュータに実行させれば、同様の測定結果がえられる。
【００４９】
一方、特にプラスチック製のパターニングディスクの偏芯量の測定においては、チルトやディスク自体のうねり、厚みムラが存在するため、ピント合わせが非常に困難である。しかし、ジャストフォーカスで測定を行わなければ信頼性が高い測定は行えない。
【００５０】
しかしながら、今まで述べた測定装置では、回折光を利用する暗視野観察を行っているため、暗い画像状態でのピント合わせが必要である。この様な場合、ピントが正確に合わずに像がぼやけ、これに起因してミラー部と溝部の境界判別が困難になり、正確な測定が行えないおそれがある。
【００５１】
図６は、このような場合に、本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の他の例を示す図である。
図６に示したパターニングディスクの偏芯測定装置６００は、図１で説明したパターニングディスクの偏芯測定装置１００に対し、第２の照明用光源６０１、および第２の照明用光源６０１から発した照明光を集光するための第３の光学系であるレンズ６０２を新たに備えている。
第２の照明用光源６０１から発した照明光は、レンズ６０２により集光され、対物レンズ１０６を通して、パターニングディスク１０４に照射される。パターニングディスク１０４から反射した光は、再び対物レンズ１０６により集光され、ミラー６０３により反射し、レンズ６０４により集光されて、センサ部１０５に入る。
この構成を用いることにより観察面は明るく照らしだされ、観察面のピント調整が容易になる。また、パターニングディスク１０４のミラー部と溝部の境界においては輝線が観察されるためその判別は可能である。
【００５２】
ところで本実施の形態においては、パターニングディスクで反射した光のうち０次光を対物レンズに入射させず、回折光を対物レンズに入射させる構成とすればパターニングディスクの偏芯測定装置として足りる。
よって今まで述べたような装置構成ではなく、他の例として例えば、限外顕微鏡あるいは暗視野顕微鏡と呼ばれる顕微鏡と同様の照明方法である暗視野照明を用い、中央部をさえぎったリングスリットを用いるなどの方法を用いて０次光を対物レンズに入射させない構成としてもよい。
【００５３】
図７は、このような場合に、本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の一例を示した図である。
図７（Ａ）に示したパターニングディスクの偏芯測定装置７００は、照明光を発する図示しない照明用光源７０１、パターニングディスク７０４と照明用光源７０１の間に位置し照明光のうちパターニングディスク７０４へ直接入射する照明光を選択的に遮る遮光板７０２、パターニングディスク７０４と遮光板７０２の間に位置し遮光板７０２で遮られる照明光よりも外側を通る照明光を集光しパターニングディスク７０４に照射する第１の光学系７０３、パターニングディスク７０４を透過し回折した回折光７０９を集光する第２の光学系７０５、第２の光学系７０５で集光された回折光を検知するカメラ等のセンサ部７０６を備えている。また第２の光学系７０５には対物レンズ７０７が含まれ、そしてパターニングディスク７０４と照明用光源７０１の間に絞り７０８を備えていてもよい。
なお、図７（Ｂ）は、遮光板７０２と絞り７０８の配置を上部から見た場合の図である。
【００５４】
図７（Ａ）に示すパターニングディスク７０４の偏芯測定装置７００では、遮光板７０２により対物レンズ７０７のＮ．Ａ．(開口数)と同じ大きさで遮光し、照明光をリング状にする。
これにより、パターニングディスク７０４上において、何も凹凸がないミラー部では対物レンズ７０７に入る光は全くなくなり、暗い像がセンサ部７０６に入る。
しかし、パターニングディスク７０４の溝部では、回折光が生じるため、対物レンズ７０７に回折光７０９が入り、センサ部７０６でミラーと溝部の境界を確認することができる。
図７（Ａ）に示したパターニングディスクの偏芯測定装置７００は、前述のパターニングディスクの偏芯測定装置と入れ替えることが可能であり、照明光を斜めから入射しなくともパターニングディスクの偏芯量の測定が可能である。
【００５５】
上記で示したパターニングディスクの偏芯測定装置７００は、暗視野照明を利用したものであったが、疑似暗視野照明を利用することも可能である。
この手法を実現するためには図７（Ａ）中の遮光板７０２の大きさを対物レンズ７０７のＮ．Ａ．(開口数)より少し小さくすればよい。それにより、視野全体が明るくなって観察物の表面が照らされ、観察物へのピント合わせが容易に出来るようになる。
なお、この場合は、図６において説明したピント合わせのための第２の照明用光源６０１も不要となる。
【００５６】
以上詳述したように、本発明によれば、パターニングディスクの記録パターンが微細化しても高精度にその偏芯量の測定が可能であり、かつ高価で複雑な装置を用いなくても従来の画像処理の手法を利用した測定装置の小変更のみでパターニングディスクの偏芯量の測定が可能なパターニングディスクの偏芯測定装置等が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施の形態が適用されるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図１の測定装置を用いてパターニングディスクのミラー部と溝部の判別を行う場合の説明図である。
【図３】本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の他の例を示す図である。
【図４】偏芯を有するパターニングディスクを測定した際のＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２の位置を説明する図である。
【図５】本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の他の例を示す図である。
【図６】本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の構成の他の例を示す図である。
【図７】本実施の形態が適用できるパターニングディスクの偏芯測定装置の一例を示した図である。
【図８】画像処理の手法により溝のないミラー部と溝の存在す溝部の明暗の差を利用して、境界部を測定し偏芯量を求めるパターニングディスクの偏芯測定装置を示した図である。
【図９】パターニングディスクの溝の周期が細かくなった場合に、溝部を観察した場合に生ずる回折光を説明した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００，３００，５００，６００，７００，８００…パターニングディスクの偏芯測定装置、１０１，６０１，７０１，８０１…照明用光源、１０２，６０２，６０４，８０２，８０６…レンズ、１０３，７０５…第２の光学系、１０４，２０１，３０４，７０４，８０４…パターニングディスク、１０５，７０６，８０７…センサ部、１０６，７０７，８０３…対物レンズ、１０７，８０８…ミラー部、１０８，８０９…溝部、１０９…０次光、１１０，７０９，８１０，９０１…回折光、２０２…境界、３０１…回転機構部、３０２…位置検出機構部、３０３…スピンドル部、３０５…回転制御部、３０６…カウンタ、３０７…モニタ、５０１…判別機構部、６０３，８０５…ミラー、７０２…遮光板、７０３…第１の光学系、７０８…絞り
【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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【図９】
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