(57)【要約】【課題】レーザービームが変動しても、基準となる光量が変動し難い光学系、露光装置、露光方法、光学的記録媒体処理装置、および光学的記録媒体処理方法を提供する。【解決手段】光量一定化手段がレーザ光の光量を一定化し、ビーム径拡張手段がレーザ光のビーム径をレーザ光が入射するレンズの入射瞳の直径より大きく広げる。レーザ光の出力に変動があっても、光量一定化手段によりその出力の安定化が図られ、レーザ光の出射方向に変動があっても、レーザ光が入射するレンズの入射瞳の直径よりもそのビーム径が大きいためレンズに入射するレーザの光量の安定化が図られる。この結果、レーザ光の光量および出射方向の双方が変動してもレンズに入射するレーザ光の光量が安定になり、レーザ光を用いた種々の検出、測定等に便宜である。【選択図】  図１
2004258090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されるレーザ光の光量を一定化する光量一定化手段と、
前記光量一定化手段によって光量が一定化されたレーザ光のビーム径をレーザ光が入射するレンズの入射瞳の直径より大きく広げるビーム径拡張手段と、
を具備することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記ビーム径拡張手段が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張する
ことを特徴とする請求項１記載の光学系。
【請求項３】
被露光体を露光する露光用レーザ光を出射する露光用光源と、
前記露光用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光を出射するギャップ検出用光源と、
前記ギャップ検出用光源から出射されるギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化手段と、
前記光量一定化手段によって光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張手段と、
被露光体の露光面に対向して配置され、前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有し、かつ前記露光用光源から出射された露光用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射される収束レンズと、
前記収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の強度を検出する光強度検出手段と、
を具備することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記ビーム径拡張手段が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張する
ことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
被露光体を露光する露光用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化ステップと、
前記光量一定化ステップで光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張ステップと、
被露光体の露光面に対向して配置され、かつ前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有する収束レンズに、前記露光用光源から出射された露光用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射する収束レンズ入射ステップと、
前記収束レンズ入射ステップで入射した収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の反射光の強度を検出する光強度検出ステップと、
を具備することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
前記ビーム径拡張ステップでのビーム径の拡張が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張するビーム径拡張手段によって行われる
ことを特徴とする請求項５記載の露光方法。
【請求項７】
光学的記録媒体の記録または再生いずれかの処理を行う処理用レーザ光を出射する処理用光源と、
前記処理用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光を出射するギャップ検出用光源と、
前記ギャップ検出用光源から出射されるギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化手段と、
前記光量一定化手段によって光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張手段と、
光学的記録媒体の記録面に対向して配置され、前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有し、かつ前記処理用光源から出射された処理用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射される収束レンズと、
前記収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の強度を検出する光強度検出手段と、
を具備することを特徴とする光学的記録媒体処理装置。
【請求項８】
前記ビーム径拡張手段が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張する
ことを特徴とする請求項７記載の光学的記録媒体処理装置。
【請求項９】
光学的記録媒体の記録、再生の少なくともいずれかの処理を行う処理用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化ステップと、
前記光量一定化ステップで光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張ステップと、
光学的記録再生媒体の記録面に対向して配置され、前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有する収束レンズに、前記処理用光源から出射された処理用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射する収束レンズ入射ステップと、
前記収束レンズ入射ステップで入射した収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の反射光の強度を検出する光強度検出ステップと、
を具備することを特徴とする光学的記録媒体処理方法。
【請求項１０】
前記ビーム径拡張ステップでのビーム径の拡張が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張するビーム径拡張手段によって行われる
ことを特徴とする請求項９記載の光学的記録媒体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被露光体の露光や光学的記録媒体への情報の記録、再生等に利用できる光学系、被露光体を露光する露光装置及び露光方法、および光学的記録媒体への情報の記録、再生の少なくともいずれかの処理を行う光学的記録媒体処理装置及び光学的記録媒体処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクの高密度化のニーズに対応してスポット径をより微細化させるために、集光レンズと露光原盤や光ディスクとの間に、球形レンズの一部を切り取った形状をした高屈折率のレンズであるソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ：Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）を配置させる技術がある。ＳＩＬを対物レンズと組み合わせることで、対物レンズ自体の開口数よりも大きな開口数（例えば１よりも大きな開口数）が得られる。
ＳＩＬは、その下面が露光原盤等の上面と近接場光によって光学的に接続されるいわゆるニアフィールド領域（近接場領域）となるように露光原盤等の上に配置されるため、ＳＩＬと露光原盤等の間隔（ギャップ）の制御が必要となる。
【０００３】
ここで、露光用ビームとは別のギャップ検出用のレーザービームを用いてＳＩＬ先端での反射光量を検出することで、露光原盤等とＳＩＬの間隔を検出、制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この技術では、初期状態（近接場露光でない状態）でのＳＩＬ先端からの反射光量を基準として、所定の反射光量（引き込みレベル）を設定することで露光原盤等とＳＩＬの間隔を検出、制御する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３１９０号公報（段落［００２７］、図１参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ギャップ検出用のレーザービームは、微小な温度変化等の環境変化により、光量や出射方向、波長が微小変化することがある。
レーザービームの状態が変化した場合には基準となる反射量が変化する。この一方、引き込みレベルの設定は変化しないため、基準に対する引き込みレベルの割合が変化することになる。この割合の変化は、制御されるギャップの変動、ひいては最適な露光フォーカスポイントから外れたデフォーカス状態での露光につながるおそれがある。
【０００６】
上記に鑑み、本発明は、レーザービームが変動しても基準となる光量が変動し難い光学系、露光装置、露光方法、光学的記録媒体処理装置、および光学的記録媒体処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光学系では、入射されるレーザ光の光量を一定化する光量一定化手段と、前記光量一定化手段によって光量が一定化されたレーザ光のビーム径をレーザ光が入射するレンズの入射瞳の直径より大きく広げるビーム径拡張手段と、を具備することを特徴とする。
光量一定化手段がレーザ光の光量を一定化し、ビーム径拡張手段がレーザ光のビーム径をレーザ光が入射するレンズの入射瞳の直径より大きく広げる。レーザ光の出力に変動があっても、光量一定化手段によりその出力の安定化が図られる。また、レーザ光の出射方向に変動があっても、レーザ光が入射するレンズの入射瞳の直径よりもそのビーム径が大きいため、レンズに入射するレーザの光量の安定化が図られる。即ち、レーザ光の光量および出射方向の双方が変動してもレンズに入射するレーザ光の光量が安定になり、レーザ光を用いた種々の検出、測定等に便宜である。
【０００８】
ここで、前記ビーム径拡張手段が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張してもよい。
ビーム径拡張手段には何らかの意味で波長依存性を有するのが通例であるが、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張するということは、この波長依存性が小さいことを意味する（いわゆる「色消し」）。このようにビーム径拡張手段に波長依存性の小さなものを使うことで、レーザ光の発光波長に変動があってもレンズに入射するレーザ光の光量の安定化が図られる。
【０００９】
本発明に係る露光装置は、被露光体を露光する露光用レーザ光を出射する露光用光源と、前記露光用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光を出射するギャップ検出用光源と、前記ギャップ検出用光源から出射されるギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化手段と、前記光量一定化手段によって光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張手段と、被露光体の露光面に対向して配置され、前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有し、かつ前記露光用光源から出射された露光用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射される収束レンズと、前記収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の強度を検出する光強度検出手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
光量一定化手段がギャップ検出用レーザ光の光量を一定化し、ビーム径拡張手段がギャップ検出用レーザ光のビーム径をギャップ検出用レーザ光が入射する収束レンズの入射瞳の直径より大きく広げる。その結果、ギャップ検出用レーザ光の光量および出射方向の双方が変動しても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量が安定になり、被露光体の露光面と収束レンズ間のギャップの検出を良い精度で行うことができる。
【００１１】
ここで、前記ビーム径拡張手段が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張してもよい。
ビーム径拡張手段に波長依存性の小さなものを使うことで、ギャップ検出用レーザ光の発光波長に変動があっても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量の安定化が図られる。
【００１２】
本発明に係る露光方法は、被露光体を露光する露光用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化ステップと、前記光量一定化ステップで光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張ステップと、被露光体の露光面に対向して配置され、前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有する収束レンズに、前記露光用光源から出射された露光用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射する収束レンズ入射ステップと、前記収束レンズ入射ステップで入射した収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の反射光の強度を検出する光強度検出ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１３】
光量一定化ステップにおいてギャップ検出用レーザ光の光量を一定化し、ビーム径拡張ステップにおいてギャップ検出用レーザ光のビーム径をギャップ検出用レーザ光が入射する収束レンズの入射瞳の直径より大きく広げる。その結果、ギャップ検出用レーザ光の光量および出射方向の双方が変動しても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量が安定になり、被露光体の露光面と収束レンズ間のギャップの検出を良い精度で行うことができる。
【００１４】
ここで、ビーム径拡張ステップでのビーム径の拡張が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張するビーム径拡張手段によって行われてもよい。
ビーム径拡張手段に波長依存性の小さなものを使うことで、ギャップ検出用レーザ光の発光波長に変動があっても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量の安定化が図られる。
【００１５】
本発明に係る光学的記録媒体処理装置は、光学的記録媒体の記録または再生いずれかの処理を行う処理用レーザ光を出射する処理用光源と、前記処理用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光を出射するギャップ検出用光源と、前記ギャップ検出用光源から出射されるギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化手段と、前記光量一定化手段によって光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張手段と、光学的記録媒体の記録面に対向して配置され、前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有し、かつ前記処理用光源から出射された処理用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射される収束レンズと、前記収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の強度を検出する光強度検出手段と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
光量一定化手段がギャップ検出用レーザ光の光量を一定化し、ビーム径拡張手段がギャップ検出用レーザ光のビーム径をギャップ検出用レーザ光が入射する収束レンズの入射瞳の直径より大きく広げる。その結果、ギャップ検出用レーザ光の光量および出射方向の双方が変動しても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量が安定になり、光学的記録媒体の信号記録面と収束レンズ間のギャップの検出を良い精度で行うことができる。
【００１７】
ここで、前記ビーム径拡張手段が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張してもよい。
ビーム径拡張手段に波長依存性の小さなものを使うことで、ギャップ検出用レーザ光の発光波長に変動があっても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量の安定化が図られる。
【００１８】
本発明に係る光学的記録媒体処理方法は、光学的記録媒体の記録、再生の少なくともいずれかの処理を行う処理用レーザ光と異なる波長のギャップ検出用レーザ光の光量を一定化する光量一定化ステップと、前記光量一定化ステップで光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張ステップと、光学的記録再生媒体の記録面に対向して配置され、前記ビーム径拡張手段によってビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光のビーム径より小さな直径の入射瞳を有する収束レンズに、前記処理用光源から出射された処理用レーザ光と、該ビーム径が拡張されたギャップ検出用レーザ光と、が入射する収束レンズ入射ステップと、前記収束レンズ入射ステップで入射した収束レンズから反射された上記ギャップ検出用レーザ光の反射光の強度を検出する光強度検出ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１９】
光量一定化ステップにおいてギャップ検出用レーザ光の光量を一定化し、ビーム径拡張ステップにおいてギャップ検出用レーザ光のビーム径をギャップ検出用レーザ光が入射する収束レンズの入射瞳の直径より大きく広げる。その結果、ギャップ検出用レーザ光の光量および出射方向の双方が変動しても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量が安定になり、光学的記録媒体の信号記録面と収束レンズ間のギャップの検出を良い精度で行うことができる。
【００２０】
ここで、ビーム径拡張ステップでのビーム径の拡張が、少なくとも２つの異なる波長のレーザ光のビーム径を略同一のビーム径に拡張するビーム径拡張手段によって行われてもよい。
ビーム径拡張手段に波長依存性の小さなものを使うことで、ギャップ検出用レーザ光の発光波長に変動があっても収束レンズに入射するギャップ検出用レーザ光の光量の安定化が図られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
（露光装置）
図１は本発明の一実施形態に係る露光装置１００を表す模式図である。図１に示すように露光装置１００は、ギャップ検出用光源１１、光量一定化部１２、ビームエキスパンダ１３，偏光ビームスプリッタ１４、１／４波長板１５、ダイクロイックミラー１６，対物レンズ１７，ＳＩＬ（ソリッドイマージョンレンズ、Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）１８、集光レンズ２１、受光素子２２、ギャップ制御部２３、変位手段２４，露光用光源３１を備え、フォトレジスト層４０ａが塗布された露光用原盤４０を露光する。
【００２２】
ギャップ検出用光源１１は、露光用光源３１から出射される露光用レーザ光と異なる波長とされたギャップ検出用レーザ光を出射する。ここで、ギャップ検出用レーザ光の波長は、露光用レーザ光に比べ長波長とされ、かつ露光用原盤４０の感光帯域以外の波長とされている。例えば、フォトレジスト層４０ａがノボラック系のｇ線（４３６ｎｍ）である場合に、波長５３２ｎｍのＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザをギャップ検出用光源１１に用いることができる。
【００２３】
光量一定化部１２は、偏光制御素子１２ａ（ＥＯＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、偏光子１２ｂ、ビームスプリッター１２ｃ、受光素子１２ｄ、光量制御部１２ｅから構成され、ギャップ検出用光源１１から出射されたレーザ光の光量を時間的に一定化する光量一定化手段として機能する。
【００２４】
偏光制御素子１２ａと偏光子１２ｂの組み合わせによって、ギャップ検出用光源１１から出射されたレーザ光の光量が制御される（偏光制御素子１２ａによって偏光方向が変化されたレーザ光が偏光子１２ｂを通過することで、レーザ光の光量が変化する）。ギャップ検出用光源１１から出射されたギャップ検出用レーザ光が、ビームスプリッター１２ｃで分岐されて受光素子ｄに入射することで、ギャップ検出用レーザ光の光量がモニタされる。そして、この検出結果に基づき、光量制御部１２ｅが偏光制御素子１２ａをフィードバック制御する。
その結果、ギャップ検出用光源１１から出射されるギャップ検出用レーザ光の光量に変動があった場合でも、対物レンズ１７とＳＩＬから構成される収束レンズに入射する光量の一定化が図られる。
【００２５】
ビームエキスパンダ１３は、ギャップ検出用光源１１から出射されるギャップ検出用レーザ光のビーム径を広げるビーム径拡張手段として機能する。ギャップ検出用レーザ光は、ビームエキスパンダ１３を通過することで、Ｗｂまでビーム径が広げられる。このビーム径Ｗｂは対物レンズ１７とＳＩＬから構成される収束レンズの入射瞳Ｗｐより大きくなるように設定される。
その結果、ギャップ検出用光源１１から出射されるギャップ検出用レーザ光の出射方向に変動があった場合でも、対物レンズ１７とＳＩＬから構成される収束レンズに入射する光量の一定化が図られる。なお、この詳細は後述する。
【００２６】
ビームエキスパンダ１３は、その波長依存性が低減されたいわゆる「色消し」の素子を用いており、例えば、２つの波長でほぼ同一のビーム径が得られるようになっている。
その結果、ギャップ検出用光源１１から出射されるギャップ検出用レーザ光の波長に変動があった場合でも、対物レンズ１７とＳＩＬ１８から構成される収束レンズに入射する光量の一定化が図られる。なお、この詳細は後述する。
【００２７】
偏光ビームスプリッタ１４及び１／４波長板１５は、ギャップ検出用レーザ光の戻り光を受光素子２２で受光するために配設される。偏光ビームスプリッタ１４は、所定の直線偏光の光を透過し、この直線偏光と直交する直線偏光を反射する。１／４波長板１５は、透過する光に位相差を与えるものであり、直線偏光を円偏光に円偏光を直線偏光に変換する。
偏光ビームスプリッタ１４を通過した所定の直線偏光は１／４波長板１５によって円偏光になり、ＳＩＬ１８によって反射されて逆回りの円偏光になる。このため、反射した円偏光は１／４波長板１５を通過することで所定の直線偏光と直交する直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１４で反射されて、受光素子２２に入射する。
【００２８】
ダイクロイックミラー１６は、ギャップ検出用レーザ光を透過し、露光用レーザ光を反射する。
ダイクロイックミラー１６は、第１の波長の光を透過し、第２の波長の光を反射する光学素子であり、ここではギャップ検出用光源１１が出射するギャップ検出用レーザ光の波長を透過し、露光用光源３１から出射される露光用レーザ光を反射するように設定されている。
【００２９】
ＳＩＬ１８と対物レンズ１７とは、支持体１９により一体的に支持されている。ＳＩＬ１８は対物レンズ１７と組み合わされて、露光用原盤４０に対して露光用レーザ光を集光させる収束レンズを構成する。この収束レンズの入射瞳はＷｐである。なお、入射瞳は収束レンズへの入射光を制限する開口絞りの虚像（入射側からみたみかけ上の絞りの像）であり、その大きさは収束レンズに入射する光の空間的範囲を決定する。
【００３０】
対物レンズ１７は、ＳＩＬ１８に光を集光する集光レンズである。
ＳＩＬ１８は、略半球面形状とされ、対物レンズ１７を透過されたレーザ光が入射される入射面１８ａと、略平面形状とされ、露光用原盤４０に対向される対向面（以下、出射面という。）１８ｂとから構成されている。
【００３１】
露光用原盤４０（正確にはフォトレジスト層４０ａ）にＳＩＬ１８がいわゆるニアフィールド領域（近接場領域）の間隔（ギャップ）で対向することにより、ＳＩＬ１８の下面と露光用原盤４０の上面が近接場光で光学的に結合する。
なお、対物レンズ１７及びＳＩＬ１８により実現される開口数と、ＳＩＬ１８の屈折率ｎとの関係は、式（ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθｍａｘ）で表される。
ここで、最大入射角θｍａｘよりも小さい一定の入射角θ０と屈折率ｎとの積（ｎ×ｓｉｎθ０）が１とされ、屈折率ｎ及び最大入射角θｍａｘが設定されている。
【００３２】
集光レンズ２１は、偏光ビームスプリッタ１４で反射された光（ＳＩＬ１８の出射面１８ｂで反射されたギャップ検出用レーザ光の戻り光）を受光素子２２に集光する光学素子である。
受光素子２２は、ギャップ検出用レーザ光の戻り光の光強度を検出する光強度検出手段である。
【００３３】
ギャップ制御部２３は、受光素子２２での検出結果に基づいて、変位手段２４を駆動し、ＳＩＬ１８と露光用原盤４０との間の間隔（ギャップ）を制御する手段である。
ギャップ制御部２３によりギャップが最適距離に制御されることで、ＳＩＬ１８から出射された露光用レーザ光が露光用原盤４０上に所望の光スポットを形成する。
【００３４】
変位手段２４は、支持体１９に取り付けられ、支持体１９を変位させることにより、２群レンズを構成する対物レンズ１７及びＳＩＬ１８を、露光用原盤４０に対して接離方向に移動させる手段、例えば、電圧供給されて伸縮駆動されるピエゾスタックである。
【００３５】
露光用光源３１は、露光用レーザ光を出射する光源である。露光用光源３１は、フォトレジスト層４０ａを露光するための露光用レーザ光を出射する。露光用レーザ光は、例えば、４１３ｎｍの波長とされ、ギャップ検出用光源１１から出射するギャップ検出用レーザ光よりも短波長とされている。
露光用原盤４０は、ガラス等の所定の基板からなり、フォトレジスト層４０ａにより被覆されている。
【００３６】
（露光装置の動作）
以下に露光装置１００の動作につき説明する。
Ａ．露光用光源３１による露光用原盤４０の露光
露光用光源３１から出射された露光用レーザ光は、ダイクロイックミラー１６で反射され、対物レンズ１７で収束されて、ＳＩＬ１８に入射される。
ＳＩＬ１８に入射したレーザ光は、ＳＩＬ１８の入射面１８ａおよび出射面１８ｂにおいて屈折され、露光用原盤４０上に光スポットを形成する。
【００３７】
Ｂ．ギャップの検出、制御
露光用原盤４０の露光に際して、露光用原盤４０とＳＩＬ１８のギャップを適切に（近接場領域に）保つ必要があり、ギャップの検出、制御が行われる。このギャップ検出は、ギャップ検出用光源１１から出射されるギャップ検出用レーザ光を用いて行われる。
【００３８】
ギャップ検出用光源１１から出射されるギャップ検出用レーザ光は、光量一定化部１２により光量の一定化が図られる。光量が一定化されることで、ギャップの検出の精度の向上が図られる。なお、この詳細は後述する。
【００３９】
光量が一定化されたギャップ検出用レーザ光は、ビームエキスパンダ１３によりビーム径がＷｂに拡大される。このビーム径Ｗｂは対物レンズ１７とＳＩＬ１８とからなる収束レンズの入射瞳の直径よりも大きくなるように設定されていることから、ギャップ検出用レーザ光の出射方向が変動した場合にも精度よくギャップの検出を行うことができる。また、ビームエキスパンダ１３が波長依存性の少ない「色消し」の素子であることから、ギャップ検出用レーザ光の波長が変動した場合にも精度よくギャップの検出を行うことができる。なお、この詳細は後述する。
【００４０】
ビームエキスパンダ１３で大径とされたギャップ検出用レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１４、１／４波長板１５、およびダイクロイックミラー１６を透過して、対物レンズ１７に入射される。さらに、ギャップ検出用レーザ光は、対物レンズ１７及びＳＩＬ１８を透過し、露光用原盤４０に照射される。
【００４１】
ギャップ検出用レーザ光は、ＳＩＬ１８の出射面１８ｂにおいてその一部が反射され、戻り光（以下、ギャップ検出用戻り光という。）となって、ＳＩＬ１８、対物レンズ１７、ダイクロイックミラー１６を介して、１／４波長板１５に入射する。この戻り光は１／４波長板１５により、円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１４により受光素子２２側に向けて反射される。
【００４２】
受光素子２２側に向けて反射されたギャップ検出用戻り光は、集光レンズ２１により収束されて、受光素子２２で受光される。受光素子２２は、受光強度に応じた電気信号を出力する。ギャップ制御部２３は、この受光素子２２から出力される受光量を監視して、変位手段２４を駆動してギャップの制御を行う。
【００４３】
受光素子２２での受光量とギャップには次のような関係がある。
ＳＩＬ１８と露光用原盤４０の間隔（ギャップ）が、ニアフィールド領域を超えているときには、レーザ光は出射面１８ｂでほぼ１００％反射（全反射）される。一方、ギャップがニアフィールド領域に近づくと、出射面１８ｂと露光用原盤４０上面が近接場光で光学的に結合されることから、出射面１８ｂを透過するレーザ光が増加し、レーザ光の戻り光（ＳＩＬ１８の出射面１８ｂでの反射光）が減少する。即ち、ギャップがニアフィールド領域に達していることを、受光素子２２における受光量の低下として検出できる。
【００４４】
ギャップ制御部２３は、ギャップをニアフィールド領域に近づけていき、受光素子２２で検出されるギャップ検出用戻り光の強度が全反射から低下して所定の値となるように、変位手段２４を駆動する。例えば、受光素子２２における光強度が、全反射でのギャップ検出用戻り光の光強度に対して６０％になるようにしてギャップを制御する。
以上のようにしてギャップの検出、制御が行われる。
【００４５】
Ｃ．ギャップの検出精度の安定化
上述のように、ギャップの検出、制御は受光素子２２に入射するギャップ検出用レーザ光の戻り光の強度に基づいて行われる。このため、ギャップ検出用レーザ光の状態が変動すると、ギャップ自体には変動がなくても、戻り光の強度が変動し、ギャップ検出の精度が低下するおそれがある。例えば、ギャップ検出用レーザ光に波長５３２ｎｍのものを使用した場合に、戻り光の強度が３０％変化するとギャップの誤差は約１００ｎｍ、戻り光の強度が１％変化するとギャップの誤差は約３ｎｍとなる。
ギャップ検出用レーザ光の状態の変動として、ギャップ検出用光源１１から出射するギャップ検出用レーザ光の（１）光量の変動、（２）出射方向の変動、（３）波長の変動の３つが挙げられる。以下、この３つそれぞれに対して、戻り光の強度への影響、対策につき説明する。
【００４６】
（１）光量の変動への対策
ギャップ検出用レーザ光の光量の変動には、光量一定化部１２により対応することができる。
図２は、ギャップ検出用レーザー光をビームエキスパンダ１３に入射してビーム径を拡大した後に収束レンズに入射する様子を、光量一定化部１２を有する場合と有しない場合とを比較して表した模式図である。
【００４７】
図２（Ａ）では光量一定化部１２によりギャップ検出用レーザ光の光量の一定化を図っている。具体的には、偏光制御素子１２ａを通過した光を偏光子１２ｂに入射させることでギャップ検出用レーザ光の光量が一定になるよう、フィードバック制御を行っている。これにより、ギャップ検出用光源１１からの出射パワーが変動しても収束レンズへの入射光量、ひいては受光素子２２に入射するギャップ検出用レーザ光の戻り光の強度を一定に保つことができる。
これに対して、図２（Ｂ）の比較例では、ギャップ検出用光源１１から出射するギャップ検出用レーザ光の光量が変動すると収束レンズへの入射光量も変動する。このため、受光素子２２に入射するギャップ検出用レーザ光の戻り光の強度が変動する。
【００４８】
（２）出射方向の変動への対策
ギャップ検出用レーザ光の出射方向の変動には、ビームエキスパンダ１３により収束レンズの入射瞳Ｗｐよりギャップ検出用レーザ光のビーム径Ｗｂを大きくすることによって対応できる。
図３は、ギャップ検出用レーザー光をビームエキスパンダ１３に入射してビーム径を拡大した後に収束レンズに入射する様子を、ビーム径の拡大が十分な場合と十分でない場合とを比較して表した模式図である。
【００４９】
図３（Ａ）ではビームエキスパンダ１３によりビーム径Ｗｂが十分に拡大されているので、ギャップ検出用レーザー光の出射方向が少々ずれても、収束レンズの入射瞳で遮られる光量は一定で、収束レンズへの入射光量を一定に保つことができる。
図３（Ｂ）ではビームエキスパンダ１３によりビーム径Ｗｂｘが十分に拡大されていないので、ギャップ検出用レーザー光の出射方向が僅かでもずれると収束レンズの入射瞳で遮られる光量が変動し、収束レンズへの入射光量が減少する。
なお、ビームエキスパンダ１３により拡大されたビーム径Ｗｂは、収束レンズの入射瞳の直径Ｗｐの例えば、１．０５倍、１．１倍、１．５倍といったように多少のマージンをとることが好ましい。
【００５０】
（３）波長の変動への対策
ギャップ検出用レーザ光の波長の変動には、ビームエキスパンダ１３の色収差補正（色消し化）によって対応することができる。
図４は、ギャップ検出用レーザー光をビームエキスパンダ１３に入射してビーム径を拡大した後に収束レンズに入射する様子を、ビームエキスパンダ１３の色収差補正がされた場合とされない場合とを比較して表した模式図である。
【００５１】
図４（Ａ）では、ギャップ検出用レーザ光の波長変動帯域内で色収差補正が施されたビームエキスパンダ１３を用いてギャップ検出用レーザー光のビーム径を拡大し、収束レンズに入射させている。ギャップ検出用レーザ光に波長変動が生じてもビーム径Ｗｂが変動しないように屈折力が補正されるため（外部からは屈折率の波長分散による影響が見られない）、収束レンズの入射瞳を通過する光量は一定となり、収束レンズへの入射光量を一定に保つことができる。
図４（Ｂ）では、ギャップ検出用レーザ光の波長が変動した場合に色収差補正されていないビームエキスパンダ１３を用いてギャップ検出用レーザ光のビーム径を拡大しているため、ギャップ検出用レーザ光の波長が変動した場合に、レンズの屈折率の波長分散のために屈折力が変化し、ビーム径が変動したりビームが並行ビームでなくなったりする。その結果として収束レンズの入射瞳を通過する光量が変化し、収束レンズへの入射光量が変動する。
【００５２】
（４）
以上、図２〜４に示したように収束レンズへの入射光量が一定に保たれれば、収束レンズ先端に配置されたＳＩＬ１８の出射面１８ｂでの反射光量も一定となり、基準となる戻り光の光量を一定に保つことができる。これにより、引き込みレベルに対する戻り光の減少割合、ひいてはギャップを一定に保つことができる。したがって、露光用レーザ光のフォーカス位置の最適値がずれていくことがなく、露光を長時間に渡って安定に継続できる。
以上のように、ギャップ検出用光源１１が環境変化によりドリフトを生じても、ギャップを一定に保ち、長時間同じ条件で安定に露光を続けることが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態では、（ａ）光量一定化部１２、（ｂ）ビームエキスパンダ１３によるビーム径Ｗｂの十分な拡大（収束レンズの入射瞳の直径に対して）、（ｃ）ビームエキスパンダ１３の色収差補正（色消し化）の全部を実施した例を示したが、これらを部分的に実施することも可能である（（ａ）、（ｂ）、（ｃ）それぞれ個別、（ａ）と（ｂ）、（ａ）と（ｃ）、（ｂ）と（ｃ）の組み合わせが可能）。
【００５４】
（光学的記録媒体処理装置）
本発明は光学的記録媒体への情報の記録及び／又は再生を行う光学的記録媒体処理装置に適用することもできる。
図５は、本発明の一実施形態に係る光学的記録媒体処理装置２００の構成を表す模式図である。
この図５に示すように、光学的記録媒体処理装置２００は、上述した露光装置１００と略同様に構成されている。以下、光学的記録媒体処理装置２００において、上述した露光装置１００と同一の構成部分については、同一の番号を付し、同一の構成部分についての説明を省略する。
【００５５】
光学的記録媒体処理装置２００は、被照射体である光学的記録媒体６０の信号記録面６０ａにより変調された戻り光（以下、情報変調戻り光という。）の記録、再生系の構成部分として、処理用光源５１、偏光ビームスプリッタ５２、１／４波長板５３，集光レンズ５４、受光素子５５、および信号処理部５６を備えている。
処理用光源５１は、光学的記録媒体６０への情報の記録または／および再生を行う処理用レーザ光を出射する光源である。
【００５６】
処理用光源５１から出力された処理用レーザ光は、偏光ビームスプリッタ５２、１／４波長板５３を透過し、ダイクロイックミラー１６、対物レンズ１７、及びＳＩＬ１８を介して、光学的記録媒体６０の信号記録面６０ａ上に集光される。
信号記録面６０ａで反射された情報変調戻り光は、ＳＩＬ１８、対物レンズ１７を介しダイクロイックミラー１６で反射され、１／４波長板５３を透過して、偏光ビームスプリッタ５２に入射される。そして、情報変調戻り光は、偏光ビームスプリッタ５２により、受光素子５５側に向けて反射される。
偏光ビームスプリッタ５２と受光素子５５との間には、集光レンズ５４が配置されており、情報変調戻り光は、集光レンズ５４により受光素子５５上に集光される。
受光素子５５は、戻り光の光強度に応じた電気信号を出力する。この受光素子５５から出力された電気信号は、信号処理部５６に入力され、デジタル変換等の信号処理が施される。
【００５７】
光学的記録媒体処理装置２００においても、ギャップの検出、制御は受光素子２２に入射するギャップ検出用レーザ光の戻り光の強度に基づいて行われる。
そして、ギャップ検出用光源１１から出射するギャップ検出用レーザ光の（１）光量の変動、（２）出射方向の変動、（３）波長の変動のそれぞれに、（ａ）光量一定化部１２、（ｂ）ビームエキスパンダ１３によるビーム径Ｗｂの十分な拡大（収束レンズの入射瞳の直径に対して）、（ｃ）ビームエキスパンダ１３の色収差補正（色消し化）によって対応し、収束レンズへの入射光量が一定に保つことができる。
この結果、ギャップ検出用光源１１が環境変化によりドリフトを生じても、ギャップを一定に保ち、光学的記録媒体６０への安定した記録、再生を行うことが可能となる。
なお、これら（ａ）〜（ｃ）を任意に組み合わせて実施することも可能である。
【００５８】
以上の実施形態では、レーザ光を被照射体に照射する収束レンズが対物レンズ１７及びＳＩＬ１８のいわゆる２群レンズで構成されている場合を示している。しかし、これに限定されることなく、例えば、ＳＩＭ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｍｉｒｒｏｒ）を含むレンズや、３群レンズ以上からそのようなレンズ系を構成することもできる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、レーザービームが変動しても、基準となる光量が変動し難い光学系、露光装置、露光方法、光学的記録媒体処理装置、および光学的記録媒体処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を表す模式図である。
【図２】ギャップ検出用レーザー光を収束レンズに入射する様子を、光量一定化手段を有する場合と有しない場合とを比較して表した模式図である。
【図３】ギャップ検出用レーザー光をビームエキスパンダに入射してビーム径を拡大した後に収束レンズに入射する様子を、ビーム径の拡大が十分な場合と十分でない場合とを比較して表した模式図である。
【図４】ギャップ検出用レーザー光をビームエキスパンダに入射してビーム径を拡大した後に収束レンズに入射する様子を、ビームエキスパンダの色収差補正がされた場合とされない場合とを比較して表した模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光学的記録媒体処理装置の構成を表す模式図である。
【符号の説明】
１００  露光装置
１１  ギャップ検出用光源
１２  光量一定化部
１２ａ  偏光制御素子
１２ｂ  偏光子
１２ｃ  ビームスプリッター
１２ｄ  受光素子
１２ｅ  光量制御部
１３  ビームエキスパンダ
１４  偏光ビームスプリッタ
１５  １／４波長板
１６  ダイクロイックミラー
１７  対物レンズ
１８  ＳＩＬ
１８ａ  入射面
１８ｂ  出射面
１９  支持体
２１  集光レンズ
２２  受光素子
２３  ギャップ制御部
２４  変位手段
３１  露光用光源
【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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