JPH0338020A - 微細パターン描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザビームを用いてレジストパターン等を描
画するための微細パターン描画装置に関する。

〔従来の技術〕

第１３図は例えば「光ディスク、オプトロニクス社製、
昭和６３年１月２０日発行」に記載されているディスク
の原盤の作製に用いた従来の微細パターン描画装置を示
す模式図であり、図中１は原盤、２はレーザ光源、３は
描画のための走査光学系を示している。

原盤ｌはガラスディスクｌａ上に感光物質１ｂを塗着し
て形成してあり、感光物質１ｂを塗着した面を上向きに
して回転台４ａ上にセントされ、回転サーボ機構４にて
回転駆動せしめられるようになっている。

レーザ発振装置２は＾ｒレーザ等にて形成されており、
露光量自動制御装置８で制御された光量のレーザビーム
を発振するようになっている。発振されたレーザビーム
ａは制御器６で制御された光変調器５を通過する際に変
調され、走査光学系３をｔｆ４成する凹レンズ１１に入
射せしめられろ。

走査光学系３はラジアル送りサーボ機構１０によって駆
動されるモータＭにより原盤１の回転に応して原盤１の
径方向に移動し、原盤１上をレーザビームにて走査せし
めるようになっている。

走査光学系３は前記した凹レンズ１１、反則器１２及び
対物レンズ１３を備えており、レーザビームａを凹レン
ズ１１にて拡径させ、反射器１２にて９０°その進行方
向を変えて対物レンズ１３にて感光物質１ｂ上で適切に
焦点を結ぶよう集光され、原盤１上に投射され、感光物
質１６を感光せしめるようになっている。

第１４図（イ）はレーザビームによる原盤ｌの感光物質
１ｂに対する露光態様を示す説明図であり、感光物質ｌ
ｂをレーザビームにて露光させ、潜像１ｃを形成する。

第１４図（口〉は原盤ｌの現像後の態様を示す説明図で
あり、第１４図（イ）に示す潜像１ｃが現像によってピ
ント１ｄに成形される。ピノトｌｄ、ｌｄ間のピンチは
通常１．６μｍ、ピント幅は０．７μｍ程度である。

２１は走査光学系３に設けた計測用のＨｅ−Ｎｅ　レー
ザ発振装置であって、出射されたレーザビームｂはハー
フミラ−２２で２分岐され、透過したレーザビームＣは
反射器２３．凹レンズ２４．ミラー２５を経て、またハ
ーフミラ−２２で反射されたレーザビームｄはミラー２
６．２７を経て夫々対物レンズ１３を透過し、原盤１に
投射せしめられるようになっている。そして原盤ｌから
反射された光は対物レンズ１３を経てその一部はミラー
２５．凹レンズ２４２反射器２３に戻り、ここで反射さ
れて増幅器７で増幅され、露光量自動制御装置８へ入力
され、レーザ発振装置２からの出力を調整するようにな
っている。

また、原盤ｌからの反射光の一部は反射器１２を経て自
動焦点合せサーボ機構９へ入力される。

自動焦点合せサーボ機構９は感光物質１ｂからの反射光
を取り込み、対物レンズ１３の焦点位置と感光物質１ｂ
表面との位置ずれ量を検出し、対物レンズ１３をレンズ
駆動装置１３ａにて移動し、その焦点位置を調整するよ
うになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでディスクに対する記録情報量はこれに形成され
たピソロｄの数に依存するから、記録情報を増すにはピ
・７ト数を増大する必要がある。このピ・７１数を増大
するためにはピット間ピッチを更に狭小化するか、或い
はビット自体を小さくせねばならないが、このためには
レーザビームスポットの狭小化が前提となる。しかし従
来技術にあってはこれに限界があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところはレーザビームスポットの狭小化を可
能とし、これによってピントの縮小化、ピント密度の増
大を図れるようにした微細パターン描画装置を提供する
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る微細パターン描画装置は、レーザビームの
光路中でその強度及び／又は位相の空間的分布を変化さ
せる。

〔作用〕

本発明にあってはこれによってレーザビーム、を集光し
たとき、ビームスポソト径を縮小することか可能となる
。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。

［実施例１］ 実施例１はレーザビームの光路中に配設してレーザビー
ム強度の空間的分布を変化させる場合を示しており、第
１図は本発明に係る微細パターン描画装置（以下本発明
装置という）をディスク原盤に対する記録装置として用
いた場合を示す模式図であり、図中１は原盤、２はレー
ザ発振装置、３は描画のための走査光学系を示している
。

原盤ｌはガラスディスクｌａ上に感光物質１ｂを塗着し
て形成してあり、感光物質１ｂを塗着した面を上向きに
して回転台４ａ上にセソトされ、回転サーボ機構４にて
回転駆動せしめられるようになっている。レーザ発振装
置２はＡｒレーザ等にて構成されており、露光量自動制
御装置８で制御された光量のレーザビームを発振するよ
うになっている。

発振されたレーザビームａは制御器６で制御された光変
調器５をｆｌ遇する際に変調され、走査光学系３を構成
する凹レンズ１１に入射セしめられる。

走査光学系３はラジアル送りサーボ機構１０によって駆
動されるモータＭにより原盤１の回転に応して原盤１の
径方向に移動し、原盤１上をレーザビームにて走査せし
めるようになっている。

走査光学系３は前記した凹レンズ１１、反射器１２゜対
物レンズ１３及び光学素子１４を備えており、レーザビ
ームａは凹レンズ１−１にて拡径され、反射器１２にて
９０°その進行方向を変えられ、光学素子１４にてレー
ザビームの一部を遮断された後、対物レンズ１３にて感
光物質ｌｂ上で適切に焦点を結ぶよう集光されて原盤ｌ
上に投射され、感光物ｆｆ１ｂを感光せしめるようにな
っている。

第２図は光学素子１４．対物レンズ１３及び原盤ｌ及び
これらに対するレーザビームを示す部分拡大図、第３図
（イ）は本発明装置に用いる光学素子の模式的平面図、
第３図（ロ）は同じく第３図（イ）のローロ線による断
面図であり、円板形をなす透光性基板１４ａの片面全面
に誘電体多層膜等によって構成される透光層１４ｂを、
また他面には中心部にＡｕ等のレーザビーム反射物質か
らなる遮光層１４ｄを、またその周縁部には誘電体多層
膜等によって構成される透光層１４ｃを夫々形成して構
成されており、第２図に示す如く遮光層１４ｄを設けた
側をレーザビームの入射側に向けて対物レンズ１３の直
前に配設され、これに入射した光は遮光層１４ｄと対応
する中心部分を遮光されてリング状のレーザビームとし
て対物レンズ１３で集光され、原盤１の感光物質ｉｂ上
に投射せしめられることとなる。

なお、遮光層１４ｄとしては反射物質に代えて光吸収物
質を用いてもよい。

第４図は上述した如き光学素子における遮光層１４ｄの
半径ｄ、透光層１４ｃの外半径ｄ２相互の比率率（β＝
ａｔ／ｄｘ）を変えたときの焦点位置におけるレーザビ
ームの強度分布を計算機のシミュレーションにより得た
結果を示すグラフであり、横軸にレーザビームの半径方
向の距離を、また縦軸に規格化されたレーザビーム強度
をとって示しである。

このグラフから明らかなように感光物質１ｂの閾値を例
えば０．２程度に設定するとビーム径はβ−〇の従来例
に対してβ＝０．６の時には約２０％、β−１の時には
約３０％減少し得ることが解る。

従ってレーザビーム径の減少に応して感光物質上のピノ
ト幅の縮小、ピント間ビノチの縮小が可能となり、それ
だけピント密度の増大が図れることとなる。

なお上述の実施例にあっては遮光層１４ｄを透光性基板
１４ａの中心部に同心状に設けた構成を示したが、これ
に限らず例えば第５図に示す如くレーザビームによる走
査方向（矢符方向）に対し、遮光層１４ｄが左、右対称
に位置すれば同心状に位置しないでも実質的に同じ効果
が得られる。

また上述の実り語例にあっては光学素子１４をレーザビ
ームの進行方向に対し、対物レンズ１３よりも前に配置
する構成を示したが、第６図に示す如く対物レンズ１３
の後に配置しても同様の効果が得られる。

更に対物レンズ１３の直前、直後に限らず、例えばレー
ザビームの光路ψの任意位置に光学素子１４を配置して
もよい。

なお、Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振装置２１、ハーフミラ−２
２、反射器２３、凹レンズ２４、稟う−２５．２６．２
７等からなる計測光学系は第１３図に示す従来装置と実
質的に同しであり、対応する部分に同じ番号を付して説
明を省略する。

［実施例２コ 実施例２は実施例１と同様にレーザビーム強度の空間的
分布を変化させる場合を示している。

第７図は本発明に用いる光学素子の他の例を示しており
、第７図（イ）は模式的平面図、第７図（ロ）は第７図
（イ）のローロ線による縦断面図である。この実施例に
あっては円板形をなす透光性基’ｔＪｉ１６ａの両面に
夫々誘電体多層膜からなる透光ＩＪ１６ｂ、　１６ｃを
形成すると共に、片面の遮光層１６ｃの表面中央にＡｕ
等の光反射機能又は光吸収機能を備えた遮光層１６ｄを
形成して構成しである。

他の構成は実施例１と実質的に同じである。

上述した実施例１，２にあっては光学素子１／１．１６
と対物レンズ１３とを別個の部品で構成したが、対物レ
ンズ１３の入射面上に直接遮光領域を形成してもよい。

この場合対物レンズ１３が複数のレンズで構成されてい
る場合は最も集光機能の大きいレンズを特定して、この
レンズに対して遮光領域を形成することは勿論である。

なお、実施例２においては遮光層１６ｄとしてＡｕ等光
を反射する材料又は吸収する材料を用いる場合について
説明したが、これに代えて例えばレーザビームに対する
光透過率が透光層１４ｃ、１６ｃと異なる材料を用いて
もよい。

［実施例３］ 実施例３はレーザビームの光路中に配設され、レーザビ
ームの位相の空間的分布を変化させる場合を示している
。第８図（イ）は本発明に用いる光学素子の更に他の例
を示す平面図、第８図（ロ）は第８図（イ）のローロ線
による断面図であり、この実施例にあっては透光性基板
１７ａの１１面中央部に円形の凹所１７ｆを形成し、こ
の凹所１７ｆの底面及び凹所以外の表面、並びに裏面に
夫々透光層１７ｂ、　１７ｃ、　１７ｄを積層形成して
構成しである。

第９図は上記した如き光学素子の使用態様を示す説明図
であり、レーザビームの進行方向に対し、対物レンズ１
３の直前に光学素子１７を配設し、レーザビームは前記
光学素子１７の凹所１７ｆ及び凹所１７ｆ以外の部分を
透過して位相の空間的分布を変化せしられた状態で対物
レンズ１３に入射し、原盤１上の感光物質１ｂ表面に入
射セしめられることとなる。

第１０図（イ〉は光学素子１７に入射する前のレーザビ
ームの位相分布図、第１０図〈口）は光学素子１７を透
過した後のレーザビームの位相分布図であり、横軸にレ
ーザビーム中心からの距離を、また縦軸に位相をとって
示しである。このグラフから明らかな如く、光学素子１
７に入射する前においては位相はレーザビームの径方向
において略直線に近い曲率の球面となっているが、光学
素子１７を透過した後はｎ−ｄ・２π／λ（但し、ｎ：
屈折率、ｄ：凹所１７ｆと非凹所部分との肉厚差、λ：
波長）だけ非凹所部分を透過した光の位相が凹所１７ｆ
を透過した光の位相よりも遅れることとなる。

この結果、原盤１上に集光したときのレーザビームスポ
ソトの強度分布は第１１図に示す如くになる。第１１図
は横軸にレーザビームの径方向の距離を、また縦軸に規
格化されたレーザビーム強度をとって示しである。グラ
フ中実線は本発明装置を用いたときの、破線は従来装置
を用いたときの弧度分布である。このグラフから明らか
なように例えば感光物質１ｂの闇値を０．２とすると従
来装置におけるレーザビームスポット径はＷ′であるの
に対し、本発明装置に依ったときはＷに縮小し得ている
ことが解る。

［実施例４］ 実施例４は実施例３と同様にレーザビームの位相の空間
的分布を変化させる場合を示しており、第１２図（イ）
は本発明装置に用いる光学素子の更に他の例を示す平面
図、第１２図（ロ）は第１２図（イ）のローロ線による
断面図である。光学素子１８は透光性基板１８ａの片面
に中央部と、周縁部とで屈折率の異なる２種の透光層１
８ｂ、　１８ｃを均一な厚さに積層形成して構成しであ
る。両法光層１８ｂ１８ｃの屈折率はいずれが小さく、
いずれが大きくてもよい。またその半径ｄｌ＋ｄ！の比
率についても特に限定するものではない。

他の構成は実施例１の場合と実質的に同しである。

実施例３．４の場合についても光学素子１７．１８にお
ける凹所１７ｆ　、透光層１８ｂを透光性基板１７ａ。

１８ａを同心に形成する代わりに第５図に示した場合と
同様にレーザビームによる走査方向に対し左。

右対称な関係を維持すれば透光性基板１７ａ、Ｌ８ａに
対し偏心して形成されていてもよいことは勿論である。

また上述の実施例３．４では光学素子１７．１８を対物
レンズ１３とは別体に構成した場合につき説明したが、
対物レンズ１３の表面に光学素子１７．１８を一体的に
形成してもよい。この場合対物レンズ１３が複数のレン
ズで構成されている場合は最も集光機能の大きいレンズ
を特定して、このレンズに対して遮光領域を形成するこ
とは勿論である。

また上述の各実施例１〜４は光路中に光学素子１４１６
．１７．１８を夫々単独に配設する）１４成につき説明
したが、各光学素子を適宜相互に組み合わせて用いても
よい。

更に上述した実施例１〜４は、ディスク原盤の記録装置
に適用した場合について説明したが、何らこれに限らず
、例えばレーザビームによりレジスト等の遮光物質を感
光させてパターンを描画する装置であれば何でもよい。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明装置にあってはレーザビーム弧度又は
位相の空間的分布に変化を与えることとしたからレーザ
ビームのビームスポット径を縮小することが出来て、よ
りピント間隔の縮小化、高密度化が図れて、記録量の向
上を図ることが出来るなど本発明は優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の模式図、第２図は光学素子の使用
態様を示す部分拡大図、第３図（イ）は光学素子の平面
図、第３図（ロ）は第３図（イ）のローロ線による断面
図、第４図は光学素子を用いたときのレーザビームスポ
ットの強度分布図、第５図は光学素子の変形例を示す説
明図、第６図は光学素子の他の配置態様を示す説明図、
第７図（イ）は本発明装置に用いる光学素子の更に他の
例を示す平面図、第７図（ロ）は第７図（イ）のローロ
線による断面図、第８図（イ）は本発明装置に用いる光
学素子の更に他の例を示す平面図、第８図（ロ）は第８
図（イ）のローロ線による断面図、第９図は第８図（イ
）、（口〉に示す光学素子の使用態様を示す説明図、第
１０図（イ）は第８図（イ〉、（ロ）に示す光学素子を
通過する前の位相分布図、第１Ｏ図（ロ）は第８図（イ
）、（ロ）に示す光学素子をｉｆ！！過した後の位相分
布図、第１１図は第８図（イ）、（ロ）に示す光学素子
を用いたときのレーザビームスポットの強度分布図、第
１２図（イ）は本発明装置に用いる光学素子の更に他の
例を示す平面図、第１２図（ロ）は第１２図（イ）のロ
ーロ線による断面図、第１３図は従来装置の模式図、第
１４図（イ）はレーザビームによる露光状態の説明図、
第１４図（ロ）は第１４図（イ）に示す原盤を現像した
後の状態を示す説明図である。 １・・・原盤　２・・・レーザ発振装置　３・・・走査
光学系　４・・・回転サーボ機構　１１・・・凹レンズ
　１２・・・反射器　１３・・・対物レンズ　１４．１
６．１７．１８・・・光学素子なお、図中、同一符号は
同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）集光させたレーザビームにて感光物質面を走査し
   て微細パターンを描画する装置において、 前記レーザビームの光路中にレーザビーム 強度の空間的分布を変化させる光学素子を配したことを
   特徴とする微細パターン描画装置。
2. （２）集光させたレーザビームにて感光物質面を走査し
   て微細パターンを描画する装置において、 前記レーザビームの光路中にレーザビーム の位相の空間的分布を変化させる光学素子を配したこと
   を特徴とする微細パターン描画装置。