(57)【要約】【課題】温度変化によって生じるベースの変形による、フォーカス光の検出誤差を減少させることができ、長時間の安定した露光処理が可能となる光ディスク原盤露光装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、記録用レーザ光を集束して原盤に露光記録する対物レンズを取付けた光学ヘッドに取付けられる一つのベース部材上にフォーカス制御用の光学部品を配置したことを特徴とする光ディスク原盤露光装置である。また、本発明は、前記光ディスク原盤露光装置において、前記ベース部材の形状を前記対物レンズの光軸を中心にしてほぼ左右対称に形成したことを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録用レーザ光を集束して原盤に露光記録する対物レンズを取付けた光学ヘッドに取付けられる一つのベース部材上にフォーカス制御用の光学部品を配置したことを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
【請求項２】
前記ベース部材の形状を前記対物レンズの光軸を中心にしてほぼ左右対称に形成したことを特徴とする請求項１記載の光ディスク原盤露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の原盤を作成するための光ディスク原盤露光装置に関し、特に対物レンズと原盤との間隔を一定に保つ働きをするフォーカス制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の原盤露光装置における原盤と対物レンズとの間隔を一定に保つフォーカス制御装置としては、特開平７−１０６２１９号公報において知られている。
【０００３】
この従来技術には、紫外レーザ光源出射部からダイオードレーザ励起による固体レーザの第２の共振器で波長変換されたレーザ光を取り出すと共に、第１の共振器からのレーザ光を同時に出射させてフォーカス検出制御系でフォーカスの位置ずれ量を検出し、この検出量に応じて露光系の電磁アクチュエータを駆動制御して対物レンズを微動させ、対物レンズと原盤との間の焦点距離を調整する原盤露光装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１０６２１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術には、温度上昇に伴う自動焦点検出光学系の変形（歪み）について考慮されていなかった。例えば、周囲の温度上昇が１℃の場合、光検出器付近は４μｍほど歪んでしまい、フィードバック信号は４μｍの誤差をもったまま、フォーカス制御装置にフィードバックをかけるということになる。これはナノメートルオーダーの制御を行なう、原盤露光装置のフォーカス制御では致命的となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、温度変化によって生じるベース部材の変形（歪み）による、フォーカス光の検出誤差を減少させることができ、長時間の安定した露光処理が可能となる光ディスク原盤露光装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、記録用レーザ光を集束して原盤に露光記録する対物レンズを取付けた光学ヘッドに取付けられる一つのベース部材上にフォーカス制御用の光学部品を配置したことを特徴とする光ディスク原盤露光装置である。
【０００８】
また、本発明は、前記光ディスク原盤露光装置において、前記ベース部材の形状を前記対物レンズの光軸を中心にしてほぼ左右対称に形成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光ディスク原盤露光装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１０】
まず、本発明に係る光ディスク原盤露光装置の概略構成について図１を用いて説明する。即ち、本発明に係る光ディスク原盤露光装置５０は、露光用ビーム（記録用ビーム）を出射する光学系として、例えば、３００ｎｍ以下の波長を有する超紫外（ＤＵＶ）のレーザ光を出射する露光用レーザ光源（露光用レーザ発振器）１と、該出射された露光用レーザ光を反射するミラー２、パワー変動及びノイズを除去するノイズイータ３並びに該ノイズイータ３でパワー変動及びノイズが除去された露光用レーザ光を反射するミラー４、該ミラー４から得られる露光用レーザ光を光路６ａ、光路６ｂに分岐するビームスプリッタ５、上記光路６ａに設けられたピットを刻むためのオン・オフ信号を付加するレーザ変調器７、上記光路６ｂに設けられたウォーブル信号を付加するレーザ偏向素子８並びに上記レーザ変調器７で変調されたレーザ光と上記レーザ偏向素子８から偏向して得られるレーザ光とを光路６ｃに合流させるビームスプリッタ９からなる固定光学系とを設けて構成される。
【００１１】
矢印方向に直線運動させて原盤（円板状の被露光基板）１３上に露光するスライダ１０には、記録レンズ１１および自動焦点検出光学系２０を搭載した光学ヘッド（光学ヘッドの基部１２ａと該基部１２ａに対して上下に微動できるように支持された上下微動機構１２ｂとによって構成される。）を前後（矢印方向）に移動できる移動機構１２上に備えて構成される。自動焦点検出光学系２０は、光路６ｃを通過した露光用レーザ光（記録用レーザ光）を記録レンズ１１によって感光剤を塗布したガラスなどの原盤１３上で焦点をピットとして結ぶことを可能に検出する光学系で、記録レンズ１１と原盤１３の距離を計測する光源２４、照射光学系２５、２６、センサ３０（３０ａ、３０ｂ）で構成される。なお、自動焦点検出光学系２０を含むフォーカス制御装置４０については詳しく後述する。
【００１２】
原盤１３は、回転運動制御可能なターンテーブル１５上に吸着されて載置され、芯出機構（図示せず）で芯出しされる。また、スライダ１０には、露光用レーザ光のプロファイルを同時に観察することができるＣＣＤカメラ１５が搭載されている。
【００１３】
以上説明したように、記録用のピットを刻むためのオン・オフ信号が付加された露光用レーザ光（記録用レーザ光）または記録用のウォーブル信号が付加された露光用レーザ光（記録用レーザ光）をスライダ１０上まで出射する露光用光学系（露光用レーザ光源１および固定光学系よりなる。更に、後述するように光学ヘッドの記録レンズ１１まで含まれるものとする。）と、該露光用光学系から出射される露光用レーザ光を原盤１３上に集束照射して記録する記録レンズ１１、自動合焦点光学系２０およびレーザ光の記録プロファイルを観察するＣＣＤカメラ１５を搭載した光学ヘッドを備えた移動機構１２を取付けたスライダ１０と、原盤１３が吸着載置される回転運動制御可能なターンテーブル１６とが、防振フレーム（図示せず）で支持された石定盤（定盤）１９上に設置される。なお、露光用光学系としては、光学ヘッドの記録レンズ１１まで含まれるものとする。
【００１４】
そして、防振フレーム（防振台）で支持された石定盤１９上に設置された光学系並びに移動機構１２を取付けたスライダ１０およびターンテーブル１６等の機構全体が、クラス１０程度以下のクリーンな雰囲気で、温度がほぼ一定になるように制御されたクリーンルーム内に設置されている。該クリーンルーム内には、エアフィルタを介して温度制御されたクリーンな空気が供給されるように構成されている。また、クリーンルーム内の温度上昇を防止するために対流させるためのファンが設けられている。
【００１５】
次に、本発明に係る光ディスク原盤露光装置５０の動作について説明する。露光記録前に、フォトレジスト塗布工程でガラス等の基板１４ａ上にフォトレジスト１４ｂが塗布された原盤１３は、搬送ロボット機構（図示せず）により収納ボックス（図示せず）から取り出されてクリーンルーム内のターンテーブル（スピンドル）１６上に搬送されて例えば真空吸着される。その後、原盤１３は、吸着を解除して、芯出機構を用いて芯出しされ、吸着を作動させてターンテーブル１６上に芯出しされた状態で固定される。
【００１６】
次に、露光工程においては、露光用レーザ光源１から発振されたＤＵＶレーザ光は、ノイズイータ３でパワー変動及びノイズを除去した後、ブームスプリッタ５によって光路６ａと光路６ｂに分岐される。光路６ａのレーザ光はレーザ変調器７でピットを刻むためのオン・オフ信号を、光路６ｂのレーザ光はレーザ偏向素子８でウォーブル信号をそれぞれ付加され、ビームスプリッタ９で２つに分かれていたレーザ光は光路６ｃに合流される。その後、このように記録情報が付加された記録用レーザ光は、原盤１３に対して相対的に直線運動するスライダ１０上に直線移動する移動機構１２に搭載された記録レンズ１１を通り、合焦点状態に制御された原盤１３に集束照射されて露光記録される。
【００１７】
なお、スライダ１０の直線運動と移動機構１２の直線運動とターンテーブル１６の回転運動とを組み合わせることにより、記録レンズ１１の光軸１８の位置（記録用レーザ光の照射露光位置）は、原盤１３上を例えば螺旋状または同心円状（円周状）に露光軌跡をとることが可能となる。また、原盤１３に対してピットとしてオン・オフ信号を露光する場合にはレーザ変調器７を作動させ、原盤１３に対してウォーブル信号を露光する場合にはレーザ偏向素子８を作動させることになる。このように、露光記録する情報が、レーザ変調信号に変換されてレーザ変調器７またはレーザ偏向信号に変換されてレーザ偏向素子８に入力されることによって、原盤１３上に、例えば螺旋状または同心円状の露光軌跡を取ることによって露光記録されることになる。
【００１８】
即ち、石定盤１９上に配置された露光用レーザ発振器１より発振されたレーザ光が、石定盤１９上に規則正しく配置された光学系により、ノイズ除去、偏光、拡大、集光を繰り返し、高密度かつ出力が安定したレーザ光で極めて小さいピットにして原盤１３に照射して露光記録が行われる。
【００１９】
次に、本発明に係る自動焦点検出光学系を有するフォーカス制御装置の実施例について図２、図３、図４および図５を用いて説明する。図２は、本発明に係る自動焦点検出光学系を有するフォーカス制御装置の実施例を示す概略構成図である。図３は、本発明に係る自動焦点検出光学系を、光学ヘッドの基部（移動機構の基部）に対して上下に摺動可能に構成された上下スライダ（昇降機構）に固定される板状のベース部材を介して取り付ける状態を示す正面図である。図４は、その側面図である。図５は、本発明に係る上記板状のベース部材の形状を示す図である。
【００２０】
本発明に係る光ディスク原盤露光装置５０では、図２に示すような原盤１３と対物レンズ（記録レンズ）１１との間隔を一定に保つフォーカス制御装置４０が用いられている。フォーカス制御装置４０は、ベース部材２１に取付けられる光源２４、照射光学系２５、２６および光検出器３０（３０ａ、３０ｂ）から構成される自動焦点検出光学系２０と、上記光検出器３０ａ、３０ｂの各々で検出するスポット位置に応じた信号３２ａ、３２ｂに基づいて例えば上下微動機構１２ｂの駆動源（アクチュエータ）３５を駆動して対物レンズ１１の上下の位置を微動させて記録用レーザスポット光（露光用レーザスポット光）を原盤１３の表面に合焦点状態に制御する制御コントローラ３３とから構成される。制御コントローラ３３は、上下微動機構１２ｂの駆動源３５に制御信号３４を提供することになる。なお、対物レンズ１１を上下に微動する代わりに、原盤１３を上下に微動させてもよい。
【００２１】
ところで、フォーカス制御用のフォーカス光で原盤１３上のフォトレジスト１４ｂが露光されないように、露光用レーザ発振器１より発振された記録用レーザ光の波長と光源２４から出射されるフォーカス光の波長とは異ならしめなければならない。さらに、高記録密度を実現するために、記録用レーザ光として次世代用の深紫外域（ＤＵＶ）のレーザ光を用いる必要が生じることになる。そのため、対物レンズ（記録レンズ）１１としては、両方の波長に対応できる色消しレンズが存在しないことになる。このように、対物レンズ１１が色消しレンズで無い場合には、上記記録用レーザ光を平行光で対物レンズ１１に入射させたときの焦点に、波長の異なるフォーカス光の焦点を合わせるには、フォーカス光２９を対物レンズ１１に入射する際に、平行光でない状態にしなれけばならない。
【００２２】
即ち、光源２４から照射されたフォーカス光２８は、図３に示すように、ミラー２７で反射させて凹レンズ２５と凸レンズ２６（図３においては凸レンズ２６を示す）の組合せにより、平行光では無い状態に調整され、対物レンズ１１に入射される。これは対物レンズ１１が色消しレンズで無いために、記録光（図示せず）とフォーカス光を共に平行光で入射すると互いの合焦点が一致しないためである。このように、フォーカス光２９が平行光でないため、光源２４と対物レンズ１１の距離が変化すると、光検出器３０（３０ａ、３０ｂ）で誤った情報を検知してしまう。そのため、図３に示すように、光源２４、凹レンズ２５、凸レンズ２６、光検出器３０の光学系を一つのベース部材２１上に配置し、光路長の変動を防いでいる。
【００２３】
板状のベース部材２１は、図３および図５に示す如く対物レンズ１１の光軸１８を中心にして左右対称な形状で形成され、横案内溝または縦案内溝にはめ込むことによって、光源２４、凹レンズ２５、凸レンズ２６、および光検出器３０（３０ａ、３０ｂ）の光学系を一方向のみ微調整して固定設置する。そして、このベース部材２１は、光学ヘッドの基部（前後移動機構１２の基部）１２ａに対して上下に摺動可能に構成された上下スライダ（上下微動機構）１２ｂに、対物レンズ１１の光軸１８を中心にして左右対称に配置されたねじ等による固定部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄによって固定される。当然、上下スライダ（上下微動機構）１２ｂには、対物レンズ１１が固定され、駆動源（アクチュエータ）３５によって上下スライダ１２ｂを上下に微動させて記録用レーザ光が原盤１３の表面に自動焦点合わせができるように構成される。また、固定部２２ａと２２ｂ、２２ｃと２２ｄの中心線２３は、左右方向に対物レンズ１１の光軸１８と一致するように配置されており、ベース部材２１の形状は中心線２３に対して左右対称とする。このように、光源２４、凹レンズ２５、凸レンズ２６、および光検出器３０（３０ａ、３０ｂ）を取り付け固定するベース部材２１の形状を左右対称にすることにより、温度変化によって生じるベース部材２１の変形が左右対称になり、ベース部材２１の変形（歪み）を少なくすることができ、原盤１３で反射して対物レンズ１１を通して得られるスポット光３１ａ、３１ｂの各々の位置を光検出器３０ａ、３０ｂの各々で検出する検出誤差を少なくし、長時間の安定してフォーカス制御が可能となり、その結果長時間安定した露光が可能となる。
【００２４】
即ち、平行光でないフォーカス光２９を対物レンズ１１で集束させて感光剤（フォトレジスト）１４ｂの表面に対して斜め方向から照射し、感光剤１４ｂの表面および裏面（下地面）の各々から反射して対物レンズ１１を通して得られるスポット光３１ａ、３１ｂの各々の位置を光検出器３０ａ、３０ｂの各々で検出する。なお、記録用レーザスポット光を原盤１３の表面に合焦点状態になったとき、光検出器３０ａ、３０ｂの各々で検出するスポット光３１ａ、３１ｂの各々の位置は、予め求めてあるので、光検出器３０ａ、３０ｂの各々で検出されるスポット光３１ａ、３１ｂの各々の位置から記録用レーザスポット光による原盤１３の表面の焦点状態を検出することが可能となる。
【００２５】
なお、記録用レーザスポット光３７は、図４に示す左側からビームスプリッタ３６に入射し、ビームスプリッタ３６で反射して対物レンズ１１に入射されて原盤１３に露光記録されることになる。他方、フォーカス光２９は、上記記録用レーザスポット光３７とは波長が異なるため、図４に示す上方からブームスプリッタ３６に入射し、ビームスプリッタ３６を通して対物レンズ１１に入射し、対物レンズ１１で集束させて感光剤１４ｂの表面に対して斜め方向から照射し、感光剤１４ｂの表面および裏面（下地面）の各々から反射して対物レンズ１１を通して得られるスポット光３１ａ、３１ｂの各々の位置を光検出器３０ａ、３０ｂの各々で検出することができることになる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、温度変化によって生じるベース部材の変形（歪み）による、フォーカス光の検出誤差を減少させることができ、長時間の安定した露光処理が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ディスク原盤露光装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る自動焦点検出光学系を有するフォーカス制御装置の実施例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る自動焦点検出光学系を、光学ヘッドの基部（移動機構の基部）に対して上下に摺動可能に構成された上下スライダ（昇降機構）に固定される板状のベース部材を介して取り付ける状態を示す正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】本発明に係る上記板状のベース部材の形状を示す図である。
【符号の説明】
１…露光用レーザ光源（露光用レーザ発振器）、２…ミラー、３…ノイズイータ、４…ミラー、５…ビームスプリッタ、６ａ、６ｂ、６ｃ…光路、７…レーザ変調器、８…レーザ偏向素子、９…ビームスプリッタ、１０…スライダ、１１…記録レンズ（対物レンズ）、１２…移動機構、１２ａ…光学ヘッドの基部、１２ｂ…上下微動機構（上下スライダ）、１３…原盤、１４ａ…基板、１４ｂ…フォトレジスト（感光剤）、１５…ＣＣＤカメラ、１６…ターンテーブル、１８…対物レンズの光軸、１９…定盤、２０…自動焦点検出光学系、２１…ベース部材、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…固定部（ねじ等による）、２３…固定部の中心線、２４…光源、２５…凹レンズ（照明光学系）、２６…凸レンズ（照明光学系）、２９…フォーカス光、３０（３０ａ、３０ｂ）…光検出器（センサ）、３３…制御コントローラ、３５…上下微動機構の駆動源（アクチュエータ）、３６…ビームスプリッタ、３７…記録用レーザスポット光。
【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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