(57)【要約】      （修正有）【課題】光ディスク原盤露光装置において、レジスト層へのレーザ光の露光スポット径の最適化調整をシステム化し、調整時間を短縮し、再現性ある調整を可能とする。【解決手段】光ディスク原盤１９に隣接する位置に、予めグルーブの形成された露光スポット調整用ディスクを載置する露光スポット調整用ステージ２１を設け、ステージ２１上の露光スポット調整用ディスクにレーザ光を照射し、グルーブで反射されたレーザ光を光検出器１７で読み取る。その状態でスライド機構３６により露光スポット調整用ディスクを径方向に移動させ、その移動に伴い得られる光検出器１７の検出信号から振幅レベルのピーク値を検出する。スライド機構３６の移動に伴い、露光スポット径を変化すべく例えば露光用光学系のレンズ４を移動させ、上記ピーク検出信号の最大振幅時のレンズ４の位置を記憶し、これが露光スポット径の最適状態となるようにレンズ４の位置を移動制御する。【選択図】  図１
2005044459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク原盤の表面に形成されたレジスト層に、レーザ光源から出射される露光用レーザ光を対物レンズによって集束して照射することで露光記録を行うようにした光ディスク原盤露光装置において、
上記光ディスク原盤に隣接する位置に設けられ、予めグルーブの形成された露光スポット調整用ディスクを載置する露光スポット調整用ステージと、
上記露光スポット調整用ディスクに上記レーザ光を照射し、上記グルーブで反射されたレーザ光を光検出器で読み取る光検出機能と、
上記露光スポット調整用ディスクを径方向へ移動させるスライド機構と、
上記露光スポット調整用ディスクの移動に伴い得られる上記光検出器の検出信号から、振幅レベルのピーク値を検出、保持するピーク検出機能と、
上記スライド機構の移動に伴い、上記レーザ光の露光スポットの大きさを変化させるフォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または露光用光学系の位置制御機能と、
上記フォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または上記露光用光学系の位置制御機能により得られる上記ピーク検出機能のピーク検出信号のうち、最大振幅時の上記電気的オフセット量または上記露光用光学系の位置を記憶する記憶機能と、
上記記憶機能で記憶した上記電気的オフセット量または上記露光用光学系の位置を、上記レーザ光の露光スポット径の最適状態として設定する機能と、
を備えてなる光ディスク原盤露光装置。
【請求項２】
上記露光用光学系の位置制御にステッピングモータを用いてなる請求項１に記載の光ディスク原盤露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクの原盤を製作する工程において、光ディスク原盤の表面に形成されたレジスト層に露光用レーザ光を照射して露光記録を行う光ディスク原盤露光装置に関し、特にレーザ光の露光スポットを最適に調整するための装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの製造工程において、光ディスクのディスク基板を射出成形する際に用いられるスタンパを作成するための原盤を製作する工程では、光ディスク原盤の表面に形成されたレジスト層に、レーザ光源から出射される露光用レーザ光を対物レンズによって集束して照射し、露光記録を行なうようにしている。
【０００３】
この光ディスク原盤露光装置において確実な露光を行うためには、露光スポットを最適な径に調整する必要がある。従来、この光ディスク原盤露光装置における露光スポットの調整は、光ディスク原盤表面のレジスト層より反射された露光用レーザをＣＣＤへ入射し、モニター上に映し出された露光スポットの形状を目視で観測することによって行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の如き露光スポットの調整方法では、次のような欠点がある。
（欠点１）  調整プロセスの複雑化
特に光軸調整後では、レジスト層表面での露光スポットの最適状態と、ＣＣＤより検出されたモニター上での露光スポット観察像の最適状態は、必ずしも一致しない。そこで両者の最適状態を一致させるべく、下記プロセス１から７による複雑な調整が必要であった。
プロセス１：未使用のレジスト原盤を使い、適当な半径値毎に露光スポットの状態を変化させながら露光を行う。
プロセス２：露光済み原盤を現像する。
プロセス３：現像済み原盤を回折光測定器にかける。または目視する。
プロセス４：測定結果または目視判断により決定した最適露光スポットの半径値を記録する。
プロセス５：プロセス４で記録した半径値での露光スポットの設定状態に調整する。
プロセス６：光ディスク原盤を装置へ再セット後、露光スポットの状態をＣＣＤにて観測する。
プロセス７：モニター上の露光スポット観察像が最適になるよう、モニター用光学系の位置調整を行う。
上記のような複雑なプロセスを必要とするために従来は、露光スポットの最適化調整に相当な時間を要していた。
【０００５】
（欠点２）再現性に欠ける
露光スポットの最適化調整を行う場合、モニター上での目視判断では観察者間で個人差があり、再現性に欠ける。
【０００６】
（欠点３）高密度光ディスクでは設定分解能が不足する
高密度化のためには対物レンズのＮＡを上げる必要がある。これは焦点深度を縮める方向に働くため、露光スポットの最適な設定には、より分解能を上げた正確な調整プロセスが必要となる。従来の方法では、上記(欠点１)のプロセスに従うが、プロセス１で設定分解能が不足すると、プロセス４で得た結果、最適値が検出できないことがある。この場合、再度、設定分解能を上げてプロセス１から７までの全行程を行う必要がある。この影響は、焦点深度の深い低密度な光ディスクでは問題にならないこともあるが、焦点深度が浅くなる高密度光ディスクではより顕在化してくる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の欠点を解消するために本発明は、
光ディスク原盤の表面に形成されたレジスト層に、レーザ光源から出射される露光用レーザ光を対物レンズによって集束して照射することで露光記録を行うようにした光ディスク原盤露光装置において、
光ディスク原盤に隣接する位置に設けられ、予めグルーブの形成された露光スポット調整用ディスクを載置する露光スポット調整用ステージと、
露光スポット調整用ディスクにレーザ光を照射し、グルーブで反射されたレーザ光を光検出器で読み取る光検出機能と、
露光スポット調整用ディスクを径方向へ移動させるスライド機構と、
露光スポット調整用ディスクの移動に伴い得られる光検出器の検出信号から、振幅レベルのピーク値を検出、保持するピーク検出機能と、
スライド機構の移動に伴い、レーザ光の露光スポットの大きさを変化させるフォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または露光用光学系の位置制御機能と、
フォーカス制御用の電気的オフセット設定機能または露光用光学系の位置制御機能により得られるピーク検出機能のピーク検出信号のうち、最大振幅時の電気的オフセット量または露光用光学系の位置を記憶する記憶機能と、
記憶機能で記憶した電気的オフセット量または露光用光学系の位置を、レーザ光の露光スポット径の最適状態として設定する機能と、
を備えてなるものである。
さらにこの光ディスク原盤露光装置では、露光用光学系の位置制御にステッピングモータを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による光ディスク原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が、原盤露光装置の中だけで閉じることで、上記最適露光スポットの調整プロセスがシステム化及び簡素化され、調整にかかる時間が大幅に削減される。
またこの光ディスク原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が全てシステム化され定量的に判断されるため、確実な再現性が確保できる。
さらにこの光ディスク原盤露光装置では、露光用光学系の位置制御にステッピングモータを採用することにより、容易に最適露光スポットの設定分解能を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係る光ディスク原盤露光装置は、例えばピットやグルーブ等を有する光ディスクのディスク基板を射出成形する際に用いられるスタンパを作成するためのものであり、図１に示すように、光ディスク原盤１９上に形成されたレジスト層１８上に露光用レーザ光を照射させて、レジスト層１８に光ディスクのピットやグルーブに対応した所定パターンの潜像を記録するためのものである。
【００１０】
この原盤露光装置は、露光用レーザ光源ユニット１として、例えば、波長が２６６ｎｍの紫外線レーザを用いている。レーザ光源ユニット１より出射された露光用レーザ光は、音響光学変調器等により変調された後、ハーフミラー２に到達し、一部がハーフミラー２で反射され、一部がハーフミラー２を透過して露光パワーを検出する光検出器３５に入射される。ハーフミラー２により反射された露光用レーザ光の光路上には、１／４波長板３と、露光用レーザ光のビーム径を拡大させるレンズ４およびレンズ５より構成されるビームエキスパンダと、ダイクロイックミラー６と、露光用レーザ光を集束してレジスト層１８上に照射させる対物レンズユニット７と、が設けられている。
【００１１】
ハーフミラー２により反射された露光用レーザ光は、１／４波長板３に入射し、円偏光の光とされる。１／４波長板３により円偏光とされた露光用レーザ光は、ビームエキスパンダを構成する第１のレンズ４と第２のレンズ５により、ビーム径が拡大される。ビームエキスパンダによりビーム径が拡大された露光用レーザ光は、ダイクロイックミラー６により光路が曲折されて、レジスト層１８が形成された光ディスク原盤１９の主面に対向するように配置された対物レンズユニット７に入射する。対物レンズユニット７に入射した露光用レーザ光は、この対物レンズユニット７により集束され、光ディスク原盤１９上に形成されたレジスト層１８に照射される。
【００１２】
レジスト層１８が形成された光ディスク原盤１９は、高回転精度で回転するエアスピンドル機構３７上にチャッキングされている。そして、このエアスピンドル機構の回転に伴って、光ディスク原盤１９上のレジスト層１８に露光用レーザが照射される。
この原盤露光装置では、露光用レーザ光源１から対物レンズユニット７までの全ての光学系が、固定の光学定盤上に搭載されており、一方、エアスピンドル機構３７と光ディスク原盤１９、および後述する露光スポット調整用ステージ２１は、光ディスク原盤１９の径方向へ移動操作されるエアスライド機構３６上に搭載されている。このエアスライド機構３６は、スライド制御用コントローラ２３からのスライド位置駆動信号３２によって移動制御される。
【００１３】
またこの原盤露光装置では、光ディスク原盤１９上のレジスト層１８に照射された露光用レーザ光の反射光を、ハーフミラー１３および集光レンズ１４を介してＣＣＤユニット１５により取り込み、レジスト層１８上に照射された露光用レーザ光のスポット像をモニターする。
【００１４】
さらにこの原盤露光装置は、露光用レーザ光をレジスト層１８上に照射するにあたり、露光用レーザ光の焦点が常にレジスト層１８上に位置するように、フォーカス制御を行うように構成されている。このフォーカス制御は、オートフォーカス用光学系により検出されたフォーカスずれ量に応じて対物レンズユニット７をその光軸に沿った方向に移動させることにより行う。
【００１５】
オートフォーカス用光学系は、例えば波長が６８０ｎｍ程度のレーザ光として出射するフォーカス用レーザ光源８と、偏光ビームスプリッタ９を透過したレーザ光の光路上に配置された１／４波長板１０および折り返しミラー１１と、折り返しミラー１１により反射されたレーザ光の光路上に配置されたダイクロイックミラー６と、対物レンズユニット７を介してレジスト層１８に照射されたレーザ光の反射光の光路上に配置された光検出器１２と、を備えて構成される。
【００１６】
この検出器１２は、例えば２分割タイプのフォトディテクター等にて光信号を電気信号に変換し、これがギャップエラー信号２５としてフォーカス制御用コントローラ２２に入力される。ここで例えば一般的によく知られた離軸法等によってフォーカス用光源８のレジスト層１８における集光状態の変化を反射光の変化として検出し、その検出信号に基くフォーカス制御用コントローラ２２からの制御信号によって対物レンズユニット７の移動用アクチュエータ２０を駆動させ、対物レンズユニット７を光軸方向に移動調整してフォーカス制御を行う。
尚、この原盤露光装置においてフォーカス制御用コントローラ２２は、ホストコンピュータ２４からのフォーカス用シーケンス制御信号３３により制御される。またスライド制御用コントローラ２３は、ホストコンピュータ２４からのスライド用シーケンス制御信号３４により制御される。
【００１７】
次に、上記の如き原盤露光装置において、本発明の要となる露光スポットの最適化調整を実現するための構成を説明する。
光ディスク原盤１９上のレジスト層１８における露光用レーザの露光スポットは、その径が小さいほど、フォーカス系のギャップ制御に対する余裕度は増える。このレジスト層１８上での露光スポット径を調整する手段として本発明では、エアスライド機構３６上においてエアスピンドル３７に隣接した位置に露光スポット調整用ステージ２１を配置する。
【００１８】
この露光スポット調整用ステージ２１上には、予め一定間隔で渦巻き状にグルーブの刻まれた試料として露光スポット調整用ディスクが設置されている。露光スポット調整用ステージ２１は、露光スポット調整用ディスクの表面が隣接した光ディスク原盤の表面と同じ高さになるように予め高さを調整しておく。尚、ここで光ディスク原盤１９上のフォトレジスト層１８の厚み分は、採用する露光用光学系から決定される焦点深度に対する割合から加味するか否かを決定する。
【００１９】
次に、対物レンズユニット７の位置が、露光スポット調整用ステージ２１上に来るよう、エアスライド機構３６を光ディスク原盤１９の径方向へ移動させる。
続いて、対物レンズユニット７を露光スポット調整用ステージ２１上で下降させ、フォーカスサーボが働き始める位置で停止させる。露光用レーザの露光スポット調整用ステージ２１上の露光スポット調整用ディスクの表面からの反射光は、ハーフミラー１３で一部が透過し、集光レンズ１６を介して光検出器１７へ入射する。
【００２０】
光検出器１７から出力される露光パターン検出信号２８は、エアスライド機構３６を一定速度で移動させたとき、一定周期で一定振幅のＳＩＮ波として観測される。このＳＩＮ波は、その周期は露光スポット調整用ディスク上のパターンの間隔とエアスライドの送り速度から決定され、またその振幅は、露光スポット調整用ディスク表面の露光用レーザのスポット径により決定される。露光用レーザのスポット径が小さい程、振幅レベルは大きくなる。
【００２１】
そこで、エアスライド機構３６の一定速度での移動に伴い、露光スポット調整用ディスク表面上の露光スポット径を変化させれば、露光スポットの径に応じた露光パターン検出信号２８の振幅レベルの変化として捉えることができる。
この場合、露光スポット径を変化させる方法は、例えば次の２方法が挙げられる。
(１)フォーカス制御用のギャップエラー信号２５に、電気的にオフセットを付加し、フォーカスギャップ２７を調整する。
(２)露光用レーザ光の光路上に配置されたレンズ４またはレンズ５の位置を露光用レーザの光軸方向へ調整する。
【００２２】
即ち、先ず上記(１)の方法では、フォーカス制御用コントローラ２２においてギャップエラー信号２５にフォーカス制御用の電気的オフセットを付加し、フォーカス制御用コントローラ２２からのギャップ制御信号２６によって対物レンズユニット７の移動用アクチュエータ２０を駆動させ、フォーカスギャップ２７を調整する。あるいは、フォーカス制御用コントローラ２２からのステージ高さ位置駆動信号３１によって露光スポット調整用ステージ２１の高さを変化させてフォーカスギャップ２７を調整するようにしてもよい。このようにしてエアスライド機構の一定速度での移動に伴い、露光スポット径を変化すべくフォーカスギャップ２７を調整することにより、露光スポット調整用ディスク表面上の露光スポットの径に応じた露光パターン検出信号２８の振幅レベルの変化として捉えることができる。
【００２３】
また上記(２)の方法では、エアスライド機構の一定速度での移動に伴い、フォーカス制御用コントローラ２２からのレンズ位置駆動信号３０によって露光用光学系の例えばレンズ４を露光用レーザの光軸方向へ移動制御することにより、露光スポット調整用ディスク表面上の露光スポットの径に応じた露光パターン検出信号２８の振幅レベルの変化として捉えることができる。ここでレンズ４の位置制御機構には、例えばその相対位置が検出できるマイクロステッピングモータを利用する。この場合、ステッピングモータユニットに内蔵の原点信号２９でパルスカウンターをクリアし、レンズ位置駆信号３０の出力パルスをカウントすれば、そのカウント値に応じたレンズ４の露光用光学系の光軸方向での相対位置を知ることができる。
【００２４】
そして上記(１)または(２)の方法により振幅レベルの変化として捉えた露光パターン検出信号２８は、フォーカス制御用コントローラ２２へ入力され、そこでピーク検出処理を行い、振幅レベルが最大となった時の電気的オフセット量またはレンズ位置駆動信号３０のパルスカウント値を記憶する。ここで記憶した値が、露光スポット調整用ディスク表面における露光スポットを最適とする電気的オフセット量またはレンズ４の固定すべき位置として最終的に決定され、その設定に基いてフォーカスギャップ２７またはレンズ４の位置が移動制御される。
【００２５】
このようにして本発明による原盤露光装置では、光ディスク原盤１９のレジスト層１８に照射するレーザ光の露光スポットを最適な径に調整することができる。
そしてこの原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が、原盤露光装置の中だけで閉じることにより、上記最適露光スポットの調整プロセスがシステム化及び簡素化され、調整にかかる時間が大幅に削減される。
またこの原盤露光装置では、露光スポットの最適化調整が全てシステム化され定量的に判断されるため、確実な再現性が確保できる。
さらにこの原盤露光装置では、露光用光学系であるレンズ４の位置制御機構にマイクロステッピングモータを採用したことにより、容易に最適露光スポットの設定分解能を高めることが可能となる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限ることなく他にも種々の実施形態を採り得るものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるディスク原盤露光装置のシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    レーザ光源ユニット
４    レンズ（露光用光学系）
７    対物レンズユニット
１７  光検出器
１８  レジスト層
１９  光ディスク原盤
２１  露光スポット調整用ステージ
２２  フォーカス制御用コントローラ
２３  スライド制御用コントローラ
３６  エアスライド機構
【図１】
2005044459.tif 000003