(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用レーザービームをディスク原盤に照射して前記ディスク原盤を露光する露光装置において、
ＳＨＧにより波長３００〔ｎｍ〕以下の前記露光用レーザービームを出射するレーザー光源と、
前記露光用レーザービームを変調する変調手段と、
近接場効果により前記変調手段で変調された前記露光用レーザービームを前記ディスク原盤に照射する開口数１．０以上の対物レンズと、
前記対物レンズの出射面で全反射されて前記露光用レーザービームの光路を戻る前記露光用レーザービームの全反射光を受光して全反射光の光量検出結果を出力する全反射光の受光手段と、
前記全反射光の光量検出結果に基づいて前記対物レンズをフォーカス制御するフォーカス制御手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記変調手段から出射される前記露光用レーザービームの光量を検出して露光用レーザービームの光量検出結果を出力する露光用レーザービームの受光手段を有し、
前記フォーカス制御手段は、
前記全反射光の光量検出結果を前記露光用レーザービームの光量検出結果で正規化し、正規化した光量検出結果が所定値となるように、前記対物レンズをフォーカス制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記全反射光の受光手段の入射光について、前記対物レンズの出射面に臨界角未満で入射する成分を遮光するマスクを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記変調手段により、併せて前記ディスク原盤に照射する前記露光用レーザービームのピーク光量を一定値に保持する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記変調手段は、
音響光学素子である
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
前記音響光学素子が、
合成石英により作成された
ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記全反射光を前記露光用ビームから分離して前記全反射の受光手段に向けて出射する光分離手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記ディスク原盤からの戻り光を前記露光用レーザービームより分離する光分離手段と、
前記光分離手段で分離された前記戻り光を受光して前記戻り光における光量分布を検出する撮像手段とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項９】
前記レーザー光源から前記対物レンズまでの光学部品の少なくとも一部は、
合成石英により構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記対物レンズを保持する保持部材より吹き出す空気の圧力により、前記ディスク原盤から前記対物レンズまでの距離をほぼ一定距離に維持する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記露光用レーザービームの前記ディスク原盤への照射により、前記ディスク原盤に、深さ１００〔ｎｍ〕以下、幅２００〔ｎｍ〕以下のピットに対応する潜像を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記露光用レーザービームの前記ディスク原盤への照射により、前記ディスク原盤に、深さ１００〔ｎｍ〕以下、幅２００〔ｎｍ〕以下のグルーブに対応する潜像を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１３】
露光用レーザービームをディスク原盤に照射して前記ディスク原盤を露光する露光方法において、
ＳＨＧによる波長３００〔ｎｍ〕以下の前記露光用レーザービームを変調手段で変調し、
開口数１．０以上の対物レンズを用いて近接場効果により前記ディスク原盤に照射し、
前記対物レンズの出射面で全反射されて前記露光用レーザービームの光路を戻る前記露光用レーザービームの全反射光の光量検出結果に基づいて、前記対物レンズをフォーカス制御する
ことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置及び露光方法に関し、例えば光ディスクの作成に使用するディスク原盤の露光装置に適用することができる。本発明は、ＳＨＧによる波長３００〔ｎｍ〕以下の露光用レーザービームを変調手段で変調し、開口数１．０以上の対物レンズを用いて近接場効果によりディスク原盤に照射することにより、従来に比して格段的に記録密度を向上してなる光ディスクについてディスク原盤を露光することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクの製造工程は、露光装置によりディスク原盤を露光した後、このディスク原盤を現像してマザーディスクを作成し、このマサーディスクよりスタンパーを作成して光ディスクを量産するようになされている。
【０００３】
すなわち図６は、この種の露光装置を上方より見た平面図である。この露光装置１は、露光用レーザービームによりディスク原盤２を露光し、これによりピット、グルーブに対応する潜像をディスク原盤２に作成する。
【０００４】
ここでディスク原盤２は、直径２００〔ｍｍ〕前後、厚さ数〔ｍｍ〕のガラス円盤の表面を精密研磨した後、フォトレジストをスピンコートして厚さ０．１〔μｍ〕程度のレジスト膜を形成して作成される。なおこのフォトレジストとしては、露光用レーザービームに対して充分な感度を有する感光剤が適用される。ディスク原盤２は、エアースピンドルにチャンキングされてこの露光装置１に保持され、所定の回転速度で回転駆動される。
【０００５】
レーザー光源３は、例えばＫｒイオンレーザーが適用され、波長４１３〔ｎｍ〕のレーザービームを露光用レーザービームＬ１として出射する。ミラー４及び５は、このレーザー光源３より出射された露光用レーザービームＬ１の光路を折り曲げ、ＥＯＭ（Electro Optic Modulator ）に導く。ＥＯＭ６は、駆動信号に応じて露光用レーザービームＬ１の偏光面を回転させて出射し、続く偏光ビームスプリッタ７は、この露光用レーザービームＬ１より所定偏光面の成分を選択的に透過する。
【０００６】
ハーフミラー８は、この偏光ビームスプリッタ７より出射される露光用レーザービームＬ１を２つの光束に分解し、受光素子９は、このうちのハーフミラー８を透過した側の光束を受光して光量検出結果を出力する。露光装置１においては、この光量検出結果に基づいて、ＥＯＭ６の駆動信号を補正し、これにより自動光量制御回路を構成して露光用レーザービームＬ１の光量が一定光量になるように制御する。
【０００７】
レンズ１０は、ハーフミラー８で反射された側の露光用レーザービームＬ１を集光して音響光学素子（ＡＯＭ：Acousto Optic Modulator ）１１に入射し、音響光学素子１１は、ピット列に対応する変調信号により露光用レーザービームＬ１をオンオフ変調して出射する。続くレンズ１２は、この音響光学素子１１の出射光を平行光線に変換して出射する。ハーフミラー１３は、このレンズ１２の出射光を２つの光束に分解する。受光素子１４は、ハーフミラー１３で２つに分けられた光束のうちの一方を受光して受光結果を出力し、これにより露光装置１では、音響光学素子１１による露光用レーザービームＬ１の変調結果をモニタできるようになされている。
【０００８】
これに対して凹レンズ１５は、ハーフミラー１３で２つに分けられた光束のうちの他方の光束を発散光により出射し、続く凸レンズ１６は、この発散光を平行光線に変換する。これにより凹レンズ１５及び凸レンズ１６は、ビームエキスパンダを構成し、露光用レーザービームＬ１のビーム径を所定値に設定して出射する。
【０００９】
ミラー１７は、このビームエキスパンダより出射される露光用レーザービームＬ１をビームスプリッタ１８を介して受け、この露光用レーザービームＬ１をディスク原盤２に向けて出射する。対物レンズ１９は、顕微鏡の対物レンズに類似した２群のレンズにより構成され、図７に示すように、このミラー１７で光路を折り曲げた露光用レーザービームＬ１をディスク原盤２のレジスト膜に集光することによりピットの潜像を形成する。
【００１０】
このようにしてディスク原盤２を露光するにつき、露光装置１は、露光用レーザービームＬ１がディスク原盤２のレジスト膜で反射し、その結果得られる戻り光Ｌ２が露光用レーザービームＬ１の光路を逆に辿ってハーフミラー１３に入射する。ミラー２２、２３、２４は、このハーフミラー１３を透過する戻り光の光路を順次折り曲げ、レンズ２５は、ミラー２３で反射された戻り光をＣＣＤカメラである撮像装置２６に導く。ここで撮像装置２６は、この戻り光を受光することにより、ディスク原盤２のレジスト膜上における露光用レーザービームＬ１のビーム形状を検出する。これにより露光装置１は、このビーム形状の観察により正しくフォーカス制御されているか否か監視できるようになされ、さらにはフォーカス制御の制御目標を設定できるようになされている。
【００１１】
露光装置１においては、これらレーザー光源３からハーフミラー１３までの露光用レーザービームＬ１を処理する光学系、ハーフミラー１３から撮像装置２６までの戻り光を受光する光学系にあっては、この露光装置１のベースである光学定盤に固定されて配置される。これに対して凹レンズ１５から対物レンズ１９までの光学系は、移動光学テーブル２９上に配置され、この移動光学テーブル２９は、所定の駆動機構によりディスク原盤２の半径方向に移動できるようになされている。これにより露光装置１では、ディスク原盤２を回転駆動した状態で、移動光学テーブル２９をディスク原盤２の外周方向に徐々に移動させることにより、ディスク原盤２にらせん状に露光用レーザービームＬ１の走査軌跡を形成し、この走査軌跡に音響光学素子１１により変調に応じたピット列の潜像を作成するようになされている。
【００１２】
露光装置１においては、この移動光学テーブル２９上に、さらにオートフォーカス光学系が配置される。ここでオートフォーカス光学系において、レーザーダイオード３０は、例えば波長６８０〔ｎｍ〕のレーザービームＬＦを出射し、偏光ビームスプリッタ３１は、このレーザービームＬＦを反射してビームスプリッタ１７に出射する。１／４波長板３２は、この偏光ビームスプリッタ３１より出射されるレーザービームＬＦに位相差を与えて出射し、ビームスプリッタ１８は、このレーザービームＬＦを露光用レーザービームＬＲと合成してミラー１７に出射する。これによりオートフォーカス光学系においては、このレーザービームＬＦを露光用レーザービームＬＲと共にディスク原盤２に照射する。
【００１３】
ここでレーザービームＬＦにおいては、露光用レーザービームＬＲに比して極めて小さなビーム径により露光用レーザービームＬＲと合成され、さらに対物レンズ１９等の光学系の光軸とほぼ一致してなる露光用レーザービームＬＲの光軸に対して、光軸が所定距離だけ離間するように合成される。
【００１４】
これによりオートフォーカス光学系は、レーザービームＬＦをディスク原盤２に斜め入射し、ディスク原盤２のレジスト層で正反射して得られる戻り光については、光軸の位置が対物レンズ１９からレジスト層までの距離に応じて変化するようになされている。オートフォーカス光学系は、このようにして得られる戻り光について、レーザービームＬＦの光路を逆に辿って１／４波長板３２を透過する際に位相差を与え、これにより続く偏光ビームスプリッタ３２でレーザービームＬＦと分離する。さらに続く位置検出素子３３により受光し、その受光位置により対物レンズ１９からレジスト層までの距離を検出する。
【００１５】
オートフォーカス光学系は、この位置検出素子３３における戻り光の集光位置の変化が対物レンズ１９からレジスト層までの距離の変化の約１００倍となるように、レーザービームＬＦの光軸位置等が調整され、この位置検出結果に基づいて対物レンズ１９を光軸方向に変位させることによりフォーカス制御するようになされている。
【００１６】
露光装置１は、これら光学系、機構系が、設置場所の外部振動の影響を受けないようにエアー定盤上に搭載され、これにより露光精度を向上できるようになされている。
【００１７】
このようにしてディスク原盤２を露光する露光装置１においては、対物レンズ１９の開口数ＮＡ、レジスト特性等によるプロセスファクターＫ（通常は０．８〜０．９である）、露光用レーザービームＬ１の波長λを用いて、解像度をＰとすると、Ｐ＝Ｋ・（λ／ＮＡ）で表すことができる。これにより例えば直径１２〔ｃｍ〕により片面で４．７〔ＧＢ〕の情報容量を持つＤＶＤにあっては、波長４１３〔ｎｍ〕の露光用レーザービーム、開口数ＮＡ＝０．９の対物レンズ１９を用いて、最短ピット長０．４〔μｍ〕、トラックピッチ０．７４〔μｍ〕によりピット列の潜像を作成して、最短ピット長０．４〔μｍ〕の解像度（Ｐ＝０．３７〔μｍ〕）を確保できるようになされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで光ディスクにおいては、近年の情報通信技術、画像処理技術の急速な発展に伴い、容量の増大が求められるようになされている。
【００１９】
この場合に、例えばＤＶＤと同一の直径１２〔ｃｍ〕により片面で情報容量１５〔ＧＢ〕を確保するためには、ＤＶＤと同一フォーマットにより記録するとして、最短ピット長０．２２〔μｍ〕、トラックピッチ０．４１〔μｍ〕によりピット列を形成してこの容量を確保することができる。
【００２０】
この場合、露光装置においては、上述した解像度Ｐの関係式より最短ピット長に対応する解像度を確保する必要があり、開口数ＮＡにあっては、レンズの設計製作精度より現状のＮＡ＝０．９が限界と考えられることにより、露光用レーザービームの波長を短くして、波長２５０〔ｎｍ〕程度の遠紫外線レーザーを使用することにより１５〔ＧＢ〕の容量を確保することができる。
【００２１】
しかしながらさらに記録容量を増大して直径１２〔ｃｍ〕により片面で例えば情報容量４０〔ＧＢ〕を確保するためには、単に露光用レーザービームＬ１を短波長化しただけでは、対応できなくなる問題がある。
【００２２】
すなわち直径１２〔ｃｍ〕により片面で情報容量４０〔ＧＢ〕を確保するためには、ＤＶＤと同一フォーマットにより記録するとして、最短ピット長０．１４〔μｍ〕、トラックピッチ０．２５〔μｍ〕によりピット列を形成することが必要になる。
【００２３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して格段的に記録密度を向上してなる光ディスクについての露光装置及び露光方法を提案しようとするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１又は請求項１３に係る発明においては、露光装置及び露光方法に適用して、ＳＨＧによる波長３００〔ｎｍ〕以下の露光用レーザービームを変調手段で変調し、開口数１．０以上の対物レンズを用いて近接場効果によりディスク原盤に照射する。また対物レンズの出射面で全反射されて露光用レーザービームの光路を戻る露光用レーザービームの全反射光の光量検出結果に基づいて、対物レンズをフォーカス制御する。
【００２５】
請求項１又は請求項１３の構成によれば、ＳＨＧによる波長３００〔ｎｍ〕以下の露光用レーザービームであることにより、小型の光源により短波長で露光に適したレーザービームを出射することができる。また開口数１．０以上の対物レンズを用いて近接場効果によりディスク原盤に露光用レーザービームを照射することにより、従来に比して格段的に微細な潜像を形成することができ、その分従来に比して格段的に記録密度を向上してなる光ディスクについてディスク原盤を露光することができる。また対物レンズの出射面で全反射されて露光用レーザービームの光路を戻る露光用レーザービームの全反射光の光量検出結果に基づいて、対物レンズをフォーカス制御することにより、確実にフォーカス制御することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２７】
（１）実施の形態の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る露光装置を示す平面図である。この露光装置４１は、レーザー光源４３より出射される波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームを用いて近接場記録（ＮＦＲ：Near Field Recording）によりディスク原盤２を露光する。なおこの露光装置４１において、図６について上述した露光装置１と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２８】
すなわちレーザー光源４３において、ＳＨＧ光源４４は、内蔵のＳＨＧ（Second Harmonic Generation）結晶にＹＡＧレーザー（波長１０６４〔ｎｍ〕）を入射してその２倍の高調波を出射することにより、波長５３２〔ｎｍ〕のレーザービームを出射する。ミラー４６及び４７は、このレーザービームの光路を折り曲げて外部共振器４８に入射する。
【００２９】
外部共振器４８は、向き合うように配置されたハーフミラー４９Ａ及び４９Ｂ、ミラー４９Ｃ及び４９Ｄにより光共振器が構成され、これら４つのミラー４９Ａ〜４９Ｄのうちの１つのミラー４９Ｄがボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voce Coil Motor ）構成のアクチュエータにより移動して光共振器の共振周波数が調整されるようになされている。外部共振器４８は、ハーフミラー４９Ａを介してこのミラー４９Ｄの反射光を受光素子５０で検出して得られる光量検出結果に基づいて、このアクチュエータが可動され、これにより５３２〔ｎｍ〕のレーザービームを増幅する。
【００３０】
外部共振器４８は、このハーフミラー４９Ａ及び４９Ｂの間に、非線型光学素子であるＢＢＯ（β−Ｂa Ｂ2 Ｏ4 ）結晶５１が配置され、これにより波長５３２〔ｎｍ〕の１／２波長である波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームＬ２を生成する。外部共振器４８は、ハーフミラー４９Ｂを透過させてこの露光用レーザービームＬ２を出射する。
【００３１】
かくするにつき外部共振器４８によれば、出力２００〔ｍＷ〕による波長５３２〔ｎｍ〕のレーザービームを用いて、ディスク原盤２の露光に十分な出力２０〔ｍＷ〕による波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームＬ２を出射することができる。なお、このようにして得られる露光用レーザービームＬ２は、シングルモードで発振させることができ、また空間的にも時間的にも高いコヒーレンシーを有し、周波数ノイズについても周波数１００〔Ｈｚ〕〜２〔ＭＨｚ〕の範囲で、ＲＩＮ値−１１５〔ｄＢ／Ｈｚ〕以下を確保することができる。
【００３２】
レンズ５２は、この露光用レーザービームＬ２を略平行光線に変換して出射し、続くミラー５４及び５５は、この露光用レーザービームＬ２の光路を折り返す。続くアナモルフィック光学系５６は、アナモルフィックプリズム等により構成され、露光用レーザービームＬ２のビーム形状を整形して出射する。
【００３３】
ハーフミラー５８は、このようにしてレーザー光源４３より出射される露光用レーザービームＬ２を２つの光束に分解し、受光素子５９は、このうちのハーフミラー５８を透過した側の光束を受光して光量検出結果を出力する。露光装置４１においては、この光量検出結果に基づいて、露光用レーザービームＬ２の光量をモニタできるようになされている。
【００３４】
レンズ６０は、ハーフミラー５８で反射された側の露光用レーザービームＬ２を集光して音響光学素子６１に入射する。
【００３５】
音響光学素子６１は、露光用レーザービームＬ２に対して十分な透過率、回折効率を確保することができる合成石英（Fused Silica）等により構成され、ディスク原盤２に形成するピット列の潜像に対応する記録信号により露光用レーザービームＬ２をオンオフ制御して出射し、このオンオフ制御において、後述する受光素子６４の受光結果に基づいて露光用レーザービームＬ２の光量を一定光量に立ち上げる。これにより音響光学素子６１は、光変調器を構成すると共に、自動光量制御機構の一部を構成する。なお音響光学素子６１は、露光用レーザービームＬ１を１００〔μｍ〕程度のビーム径により入射して、３０〔ＭＨｚ〕程度の変調周波数帯域を確保することができる。
【００３６】
続くレンズ６２は、この音響光学素子６１の出射光を平行光線に変換して出射し、ハーフミラー６３は、このレンズ６２の出射光を２つの光束に分解する。受光素子６４は、ハーフミラー６３で２つに分けられた光束のうちの一方を受光して受光結果を出力する。これにより露光装置１は、音響光学素子６１による露光用レーザービームＬ１の変調結果をモニタできるようになされ、またこの受光結果により露光用レーザービームＬ２の光量を制御し、さらにはフォーカス制御に役立てるようになされている。
【００３７】
すなわち図２に示すように、露光装置１においては、ピット列の潜像に対応する記録信号ＲＥＣを基準にして、サンプルホールド回路（ＳＨ）６６により受光素子６４の受光結果をサンプルホールドし、そのサンプルホールド結果を比較回路６７により光量基準値ＲＥＦと比較する。駆動回路６８は、記録信号ＲＥＣに応動して音響光学素子６１から出射される露光用レーザービームＬ２の光量が立ち上がるように音響光学素子６１を駆動し、この駆動において、この比較回路６７の比較結果を基準にして露光用レーザービームＬ１のピーク光量を制御する。これにより露光装置１においては、音響光学素子６１を自動光量制御にも使用して、簡易な構成で確実に露光用レーザービームＬ２の光量を制御できるようになされている。
【００３８】
これに対して移動光学テーブル２９に搭載されてなる凹レンズ７５は（図１）、ハーフミラー６３で２つに分けられた光束のうちの他方の光束を発散光により出射し、続く凸レンズ７６は、この発散光を平行光線に変換する。これにより凹レンズ７５及び凸レンズ７６は、ビームエキスパンダを構成し、露光用レーザービームＬ１のビーム径を１０〜２０倍程度に拡大して出射する。
【００３９】
１／４波長板７７は、ハーフミラー７８を介してビームエキスパンダより出射される露光用レーザービームＬ２を受け、この露光用レーザービームＬ２を円偏光に変換して出射する。続くミラー７９は、この露光用レーザービームＬ２の光路を折り曲げて対物レンズ８０の入射瞳に入射する。
【００４０】
対物レンズ８０は、図３に示すように、いわゆる後玉レンズ８０Ａと先玉レンズ８０Ｂとの２つのレンズを組み合わせて構成され、後玉レンズ８０Ａは、両凸レンズにより構成される。これに対して先玉レンズ８０Ｂは、先玉レンズがＳＩＬ型の半球型レンズにより構成され、先端中央に４０〔μｍΦ〕の突起が形成されるようになされ、この突起によりディスク原盤２への吸着が防止されるようになされている。
【００４１】
後玉レンズ８０Ａ及び先玉レンズ８０Ｂは、波長２６６〔ｎｍ〕で十分高い透過率を有する例えば合成石英により構成され、先玉レンズ８０Ｂに形成された突起の先端側平面に露光用レーザービームＬ２を集光する。ここでこのような対物レンズ８０にあっては、後玉レンズ８０Ａの開口数ＮＡと先玉レンズ８０Ｂに屈折率ｎを用いて、全体の開口数をｎ2 ×ＮＡで表し得、この実施の形態では後玉レンズ８０Ａの開口数ＮＡを０．６２に設定し、合成石英である先玉レンズ８０Ｂの屈折率ｎが波長２６６〔ｎｍ〕で１．５であることから、全体としての開口数ＮＡが１．４に設定されるようになされている。
【００４２】
これにより露光装置４１では、近接場記録の採用により値１以上の高開口数により露光用レーザービームＬ２を集光して極めて微小なビームスポットを形成できるようになされ、さらにこのようにしてビームスポットを形成して近接場の効果により先玉レンズ８０Ｂに近接して配置されたディスク原盤２のレジスト層に露光用レーザービームＬ２を照射するようになされている。
【００４３】
かくするにつき対物レンズ８０は、静圧型浮上パッド８２及びピエゾアクチュエータ８３により近接場効果を発揮可能にディスク原盤２に近接して保持される。すなわち静圧型浮上パッド８２は、対物レンズ８０を囲む円筒形状により構成され、板ばね８４を介してディスク原盤２に押圧されるように移動光学テーブル２９に保持される。静圧型浮上パッド８２は、側方に高圧エアーの流入口８２Ａが形成され、この流入口８２Ａより流入する高圧エアーをディスク原盤２側の端面より吹き出し、これによりディスク原盤２より浮上するようになされている。
【００４４】
また静圧型浮上パッド８２は、同様に、側方にエアーの流出口８２Ｂが形成され、この流出口８２Ｂが真空ポンプに接続されてエアーが流出するように構成される。さらにこのエアーの流入口が、ディスク原盤２側の端面、エアーの吹き出し口より内側に形成されるようになされている。これにより静圧型浮上パッド８２は、高圧エアーの吹き出し量と真空ポンプによる吸引力とを制御して、ディスク原盤２側の先端がディスク原盤２の表面より３〔μｍ〕程度浮上するようになされている。
【００４５】
ピエゾアクチュエータ８３は、圧電素子であるピエゾ素子を積層して印可電圧に応じて伸縮するように構成される。ピエゾアクチュエータ８３は、静圧型浮上パッド８２の内側にリング状に配置され、対物レンズ８０は、このピエゾアクチュエータ８３を介して静圧型浮上パッド８２に保持される。これによりピエゾアクチュエータ８３は、印加電圧に応じて矢印Ａにより示すように伸縮し、対物レンズ８０の先端とディスク原盤２の表面との間隔を変化させる。これらの構成により対物レンズ８０は、ディスク原盤２側の先端がディスク原盤２の表面より数１０〜数〔ｎｍ〕の範囲で、種々の距離に精度良く設定保持できるようになされている。
【００４６】
これらにより露光装置４１においては、対物レンズ８０より露光用レーザービームの戻り光Ｌ３が得られ（図１）、この戻り光Ｌ３が露光用レーザービームの光路を逆に辿って移動光学テーブル２９の光学系に導かれることになる。この移動光学テーブル２９上に配置された光学系のうち、ビームエキスパンダと１／４波長板７７との間に介挿されたハーフミラー７８は、この戻り光を２つの光束に分離する。
【００４７】
ミラー８７は、このハーフミラー７８で分離された２つの光束のうちの、ハーフミラー７８を透過した戻り光をハーフミラー６３を介して入射し、光路を折り曲げて出射する。続くミラー８８及び８９は、同様に、戻り光の光路を折り曲げ、レンズ９０は、ミラー８９で反射された戻り光Ｌ３を撮像装置９１に導く。ここで撮像装置９１は、波長３００〔ｎｍ〕以下の波長にも十分な感度を有する２次元イメージセンサーを用いて構成され、戻り光を撮像して戻りのビーム形状を検出する。これにより露光装置４１は、このビーム形状の観察により正しくフォーカス制御されているか否か監視できるようになされ、さらにはフォーカス制御の制御目標を設定できるようになされている。
【００４８】
これに対して移動光学テーブル２９に搭載されてなるミラー９２は、ハーフミラー７８で分離された２つの光束のうち、ハーフミラー７８で反射された側の戻り光を反射することにより、この戻り光の光路を折り曲げて出射する。レンズ９３は、この戻り光を受光素子９４の受光面に入射し、受光素子９４は、この戻り光の受光結果である光量検出結果Ｓ１を出力する。
【００４９】
ここでこれらハーフミラー７９から受光素子９４までの光学系は、ミラー９２の反射面、レンズ９３の入射面、又はレンズ９３の出射面の部分的なマスクにより、又は戻り光Ｌ３の光路上に配置したマスクにより、先玉レンズ８０Ｂの出射面に臨界角以上の入射角で入射した成分（すなわち先玉レンズ８０Ｂの出射面で全反射した成分である）のみ、選択的に受光素子９４に導くようになされている。
【００５０】
フォーカス制御回路９６は、このようにして受光素子９４で検出される戻り光の光量検出結果Ｓ１に基づいて、上述したピエゾアクチュエータ８３を駆動することによりフォーカス制御する。
【００５１】
すなわち図４に示すように、対物レンズ８０にあっては、先玉レンズ８０Ｂの出射面に焦点が形成され、開口数ＮＡが１以上であることにより、先玉レンズ８０Ｂの出射面に対して露光用レーザービームＬ２は、臨界角以上の大きさの集束角により集光される。ディスク原盤２の表面Ｍと先玉レンズ８０Ｂの出射面との間隔ｄが十分に離れている場合、このように臨界角以上の大きさの集束角により集光される露光用レーザービームＬ２にあっては、臨界角以下の入射角により出射面に入射する成分Ｌ２Ａが出射面を透過してディスク原盤２側に出射されるのに対し、臨界角以上の入射角により出射面に入射する成分Ｌ２Ｂにあっては、出射面で全反射されることになる。
【００５２】
このように出射面に臨界角以上の角度により入射する成分Ｌ２Ｂは、図５に示すように、ディスク原盤２の表面Ｍと先玉レンズ８０Ｂの出射面との間隔ｄを徐々に小さくして、この距離ｄが露光用レーザービームＬ２の波長により小さくなると、近接場効果によりディスク原盤２側に徐々に漏れ出すようになり、これに伴い全反射して光源側に戻される光量（符号Ｌ２Ｃで示す成分である）も徐々に単調低下するようになる。この成分Ｌ２Ｂは、ディスク原盤２に先玉レンズ８０Ｂの出射面が完全に密着すると、ほとんど全反射しなくなる。
【００５３】
これによりこの全反射する戻り光Ｌ２Ｃの光量が所定光量になるようにピエゾアクチュエータ８３を駆動して、極めて対物レンズ８０をディスク原盤２に近接して配置して近接場効果によりディスク原盤２を露光する場合でも、、対物レンズ８０を精度良くフォーカス制御することができる。また上述した撮像装置９１による撮像結果においては、この全反射による戻り光Ｌ２Ｃをディスク原盤２からの戻り光と共に目視により観察して光量分布を確認してフォーカス制御の状態を監視することができる。
【００５４】
フォーカス制御回路９６は、この制御原理に従って、受光素子９４より得られる受光結果Ｓ１を、受光素子６４より得られる露光用レーザービームＬ２の光量検出結果Ｓ２により正規化し、これにより露光用レーザービームＬ２の光量変化による戻り光の光量変化を補正する。さらにフォーカス制御回路９６は、この正規化した光量が所定の制御目標値ＣＭになるようにピエゾアクチュエータ８３を駆動する。
【００５５】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、この露光装置４１においては（図１）、ディスク原盤２がエアースピンドルにチャンキングされてこの露光装置４１のターンテーブルに配置され、所定の回転速度により回転駆動される。この状態で露光装置４１では、レーザー光源４３より波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームＬ２が出射され、この露光用レーザービームＬ２が光変調器である音響光学素子６１によりオンオフ変調された後、移動光学テーブル２９に保持された光学系によりディスク原盤２に照射される。このようにしてディスク原盤２を露光するにつき、露光装置４１は、露光用レーザービームＬ２がディスク原盤２の回転に同期してディスク原盤２の外周側に移動し、これによりディスク原盤２にらせん状に露光用レーザビームＬ２の走査軌跡が作成され、この走査軌跡に音響光学素子６１のオンオフ変調に対応するピット列の潜像が作成される。これによりディスク原盤２においては、続いて現像して潜像に対応する微細な凹凸形状が形成され、さらにこの凹凸形状を転写してなるスタンパーが作成され、このスタンパーより光ディスクが量産される。
【００５６】
このようにして波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームＬ２を出射するレーザー光源においては、ＳＨＧ光源により波長５３２〔ｎｍ〕のレーザービームを生成した後、さらに外部共振器４８においてＢＢＯ結晶５１によりこの高調波である露光用レーザービームＬ２を生成することにより、ＳＨＧにより露光用レーザービームＬ２が生成される。これにより露光装置４１においては、小型でディスク原盤２の露光に適したレーザービームを生成することができる。
【００５７】
すなわちこのような波長２６６〔ｎｍ〕近傍のレーザービームを出射する方法としては、エキシマレーザー、ガスレーザーがあるものの、ガスレーザーにおいては、光源が大型化し、またエキシマレーザーにおいては、パルス発振であることにより、ディスク原盤２の露光に不適な欠点がある。これに対してＳＨＧによる場合には、小型化でかつ連続したコヒーレンシーなレーザービームを出射することができ、これにより露光装置４１に適用して全体形状の大型化を防止して、簡易かつ確実にディスク原盤２を露光することができる。
【００５８】
これに対して音響光学素子６１にあっては（図２）、出射光の受光素子６４による受光結果が記録信号ＲＥＣを基準にしてサンプルホールドされ、これによりオン時における露光用レーザービームＬ１の出射光量が検出され、この出射光量が基準値ＲＥＦで決まる光量となるように、駆動回路６８により駆動される。これにより露光装置４１においては、音響光学素子６１により露光用レーザービームＬ２を記録信号により変調すると共に、併せて光量を制御する。
【００５９】
すなわち図７について上述したようなＥＯＭを用いた光量の制御にあっては、短波長のレーザービームには適用できない欠点がある。これに対してこの実施の形態においては、波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームに対しても十分な光透過率を有する合成石英により構成されていることにより、この露光用レーザービームについても、確実に変調し、また光量を制御することができる。
【００６０】
露光装置４１において、このようにして変調された露光用レーザービームを集光する対物レンズ８０においては（図３）、開口数が１以上の１．４に設定され、先玉レンズ８０Ｂの出射面に露光用レーザービームＬ２が集光される。さらにディスク原盤２に極めて近接して配置して、近接場効果によりいわゆる先玉レンズ８０Ｂの出射面より漏れ出す露光用レーザービームＬ２によりディスク原盤２が露光される。これにより露光装置４１においては、短波長の露光用レーザービームＬ２を用いた近接場記録により、極めて微細なピット形状の潜像を形成することができる。
【００６１】
すなわちスポットサイズにあっては、波長λと対物レンズの開口数ＮＡを用いて０．６１λ／ＮＡで表されることにより、この実施の形態においては、１２０〔ｎｍ〕のスポットサイズによりディスク原盤２を露光して、ピット幅１２０〔ｎｍ〕によりピット形状の潜像を作成することができる。なおこのピットの大きさは、直径１２〔ｃｍ〕による光ディスクに４０〔ＧＢ〕相当の記録密度を確保することになる。
【００６２】
露光装置４１では、この対物レンズ８０が、ピエゾアクチュエータ８３を介して静圧型浮上パッド８２により移動光学テーブル２９に保持され、この静圧型浮上パッド８２の先端より吹き出すエアーと、この先端より吸引されるエアーとのバランスによりディスク原盤２に近接して保持される。すなわち露光装置４１では、この対物レンズ８０が空気の静圧により一定間隔だけディスク原盤２より浮上するようにして、ディスク原盤２に近接して保持される。このような静圧による浮上にあっては、エアーの吐出量、吸引量の調整により、ディスク原盤２への衝突を有効に回避して対物レンズ８０を近接して保持することができる。これにより露光装置４１においては、安定に微細な潜像を形成することができる。
【００６３】
このようにして対物レンズ８０の出射面に集光される露光用レーザービームＬ２は（図１）、戻り光がハーフミラー６３により露光用レーザービームＬ２から分離された後、撮像装置９１により撮像されて光量分布が検出される。またハーフミラー７１により一部が露光用レーザービームＬ２から分離され、受光素子９４で受光される。受光素子９４における受光の際に、光路に配置されたマスクにより、戻り光は、対物レンズ８０の出射面に臨界角以上の入射角で入射した成分のみが選択的に受光される（図４）。
【００６４】
このようにして得られる戻り光にあっては、ディスク原盤２に対物レンズ８０の先端が近接して近接場効果が発揮されると、ディスク原盤２と対物レンズ８０との距離に応じて光量が変化することにより（図５）、露光装置４１は、この関係を利用してフォーカス制御される。
【００６５】
すなわち露光装置４１においては、撮像装置９１の撮像結果をモニタ装置により確認して戻り光の光量分布を確認しながら、ピエゾアクチュエータ８３の印加電圧を可変して対物レンズ８０の先端を徐々にディスク原盤２に近づけて、ディスク原盤までの最適な距離であるいわゆる最適なフォーカス位置を検出することができる。
【００６６】
従ってこの最適なフォーカス位置において受光素子９４より得られる受光結果を基準にして、フォーカス制御回路９６によりフォーカス制御して、安定かつ確実にフォーカス制御することができる。
【００６７】
かくするにつきこのようなフォーカス制御における制御目標の設定に使用される戻り光の撮像結果にあっては、また受光素子９４による全反射戻り光の受光結果にあっては、露光中において、正しく露光されているか否かの確認に利用することができる。
【００６８】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、ＳＨＧによる波長３００〔ｎｍ〕以下である波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームを変調手段である音響光学素子で変調し、開口数１．０以上である開口数１．４の対物レンズを用いて近接場効果によりディスク原盤に照射することにより、従来に比して格段的に記録密度を向上してなる光ディスクについてディスク原盤を露光することができる。
【００６９】
さらにこの音響光学素子を合成石英で構成したことにより、波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームについても、安定かつ確実に変調してディスク原盤２を露光することができる。
【００７０】
またこの変調用の音響光学素子を用いて併せて自動光量制御機構を構成することにより、波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームについても、安定かつ確実に変調してディスク原盤２を露光することができる。
【００７１】
さらに露光用レーザービームより戻り光を分離して受光素子９４により光量を検出することにより、露光中において、近接場効果によりディスク原盤２が正しく露光されているか否か確認することができる。
【００７２】
またこの受光結果を用いたフォーカス制御により、ディスク原盤２に極めて近接して対物レンズ８０を保持して安定かつ確実に露光することができる。
【００７３】
また露光用レーザービームより戻り光を分離して撮像装置９１により撮像することにより、適切にフォーカス制御の制御目標を設定することができ、また露光中において、近接場効果によりディスク原盤２が正しく露光されているか否か確認することができる。
【００７４】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、２つのレンズにより対物レンズを構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば後玉レンズをさらに複数のレンズにより構成するようにしてもよい。
【００７５】
また上述の実施の形態においては、対物レンズ、音響光学素子を合成石英により構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他のレンズ、ミラー等を合成石英により構成するようにしてもよい。
【００７６】
また上述の実施の形態においては、波長２６６〔ｎｍ〕の露光用レーザービームによりディスク原盤を露光する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、波長３００〔ｎｍ〕以下の露光用レーザービームによりディスク原盤を露光する場合に適用して上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また上述の実施の形態においては、静圧浮上方式とピエゾアクチュエータのとの組み合わせによりディスク原盤に対物レンズを近接して保持する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばフライングヘッド構成によりディスク原盤に対物レンズを近接して保持する場合等にも広く適用することができる。
【００７８】
また上述の実施の形態においては、ピット列による潜像をディスク原盤に作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、グルーブによる潜像を作成する場合にも広く適用することができる。なお上述の条件により作成する場合には、グループ幅２００〔ｎｍ〕以下のグルーブを簡易に作成することができる。
【００７９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ＳＨＧによる波長３００〔ｎｍ〕以下の露光用レーザービームを変調手段で変調し、開口数１．０以上の対物レンズを用いて近接場効果によりディスク原盤に照射することにより、従来に比して格段的に記録密度を向上してなる光ディスクについてディスク原盤を露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置を示す平面図である。
【図２】図１の露光装置における自動光量制御機構を示すブロック図である。
【図３】図１の露光装置における対物レンズの周辺構成を示す断面図である。
【図４】フォーカス制御の説明に供する略線図である。
【図５】戻り光の光量の変化を示す特性曲線図である。
【図６】従来の露光装置を示す平面図である。
【図７】図６の露光装置の動作の説明に供する斜視図である。
【符号の説明】
１、４１……露光装置、２……ディスク原盤、３、４３……レーザー光源、、９、１４、３０、５０、５９、６４、９４……受光素子、１１、６１……音響光学素子、１９、８０……対物レンズ、２６、９１……撮像装置、４４……ＳＨＧ光源、８２……静圧型浮上パッド、９６……フォーカス制御回路
【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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