JPH06215408A - レーザー露光装置 - Google Patents

レーザー露光装置

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JPH06215408A
JPH06215408A JP4240238A JP24023892A JPH06215408A JP H06215408 A JPH06215408 A JP H06215408A JP 4240238 A JP4240238 A JP 4240238A JP 24023892 A JP24023892 A JP 24023892A JP H06215408 A JPH06215408 A JP H06215408A
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JP
Japan
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exposure apparatus
laser exposure
light
laser
mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP4240238A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Katsuta
伸一 勝田
Kenichi Ishizuka
賢一 石塚
Naoki Omura
直樹 大村
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Optical Head (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザー露光により感光材料に変調された微小
なパターンを記録した原盤から複数の成形レプリカをす
る際の形成ピット幅を細くする。 【構成】超解像用のマスク22は、コリメーターレンズ
16と光学ヘッド18との間にビームに対し垂直になる
ように設置する。また、ストライプ型のマスクは、ビー
ムが照射される原盤に対し半径方向に複数のサイドロー
ブとメインビームが並ぶように設置する。マスクパター
ンは、サイドローブのメインビーム強度に対する相対強
度が40%以下であり、ストライプ型の場合には、複数
のサイドローブとメインビームが半径方向に並ぶような
構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク用マスター
リングプロセスに使用されるレーザー露光装置に関し、
特にビーム径状の微細化に関する。
【0002】
【従来の技術】大容量、非接触、媒体交換が可能、しか
も大量複製が可能な外部メモリである光ディスクが世に
出て10年が経過した。当初、心配されたディスクの信
頼性、寿命等に関しても問題の無いレベルに達し、更な
る高密度化が重要な課題になりつつある。単位面積あた
りの記録密度を上げるには、トラックピッチを詰める、
線記録密度を上げる方法が必要になる。光ディスクの場
合には、集束されるレーザービーム径により記録密度が
大きく支配される。ビーム径は、使用するレーザーの波
長、対物レンズの開口数(NA≦1)に大きく支配され
る。実際のディスクドライブに仕様される光学ヘッドも
従来の780nm〜830nmの半導体レーザーから可
視光域の650〜680nm付近の使用が検討され始め
ている。また更なる短波長化としてSHG(Secon
d Harmonic Generation, 第2
高調波発生)に代表される532nm付近の光源も検討
の対象になろうとしている。
【0003】一方、トラッキング用の溝領域、或いはR
OM等を作成するマスターリング作成時の露光ビームに
も細いビームが要求されつつある。ドライブに搭載され
る光学ヘッドは使用環境の厳しさ、ディスクの反り、調
整のしやすさ等を考慮して、対物レンズの開口数は、
0.45〜0.6程度が広く使用されている。これに対
しマスターリングでは、被露光体原盤にガラスを中心に
した機械特性がかなり良好なものを使用することから焦
点深度はかなり浅いものの0.9〜0.93と言った高
い開口数を有する対物レンズを使用している。また、光
源としても、小型化の要求が比較的少ないこと、短波長
光源が強く求められることからアルゴン、クリプトン、
キセノンと言ったレーザーガスチューブが使用されてい
る。このことからも通常のディスクドライブ使用される
レーザービームに比べてマスターリング用レーザー露光
装置は、かなり絞られたレーザービームを使用している
ことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光ディ
スクの高記録密度化の要求からマスターリングにおいて
もより細いレーザービームが必要になりつつある。対物
レンズの開口数は、現状でも限界に近い。また、光源を
更に短波長にする方法もあるが現段階では、ノイズレベ
ルが従来のアルゴン等のガスチューブに比較して高いこ
と、ガスチューブそのものの寿命が短いために交換頻度
が多くなり、その都度光学系の調整に多大な時間を費す
結果になる。
【0005】本発明の目的は、上記の欠点を解消し、従
来光学系を用いた状態でビーム径を細くする手段として
超解像現象を用いるレーザー露光装置を提供することに
ある。
【0006】これは、光学ヘッド等では実際に検討され
た物であるが、マスターリングプロセスへの導入は聞か
れない。基本的には、コリメーターレンズと対物レンズ
との間に遮光板を設け、メインビームの形状を細くする
方法である。この際、サイドローブと称する光の分布が
メインビーム側方に現れる。これを如何に低くして、メ
インビームを出来るため細くするための遮光板設計が重
要になる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本第一の発明のレーザー
露光装置は、感光性膜を設けた円盤を回転させながら対
物レンズで集束させたレーザービームにて露光を行うレ
ーザー露光装置において、対物レンズにレーザの平行光
を供給するコリメーターレンズと対物レンズとの間にス
トライプ状または円形状の遮光板を設置している。
【0008】本第二の発明のレーザー露光装置は、上記
第一の発明のレーザー露光装置徴であって、設置するス
トライプ状遮光板または円形遮光板が、共に左右対称な
形状であり、コリメーター光軸の中心と前記遮光板の対
称軸が一致している。
【0009】本第三の発明のレーザー露光装置は、上記
第一、二の発明のいずれか一つのレーザー露光装置徴で
あって、ストライプ状遮光板が、対物レンズから感光性
膜を設けた円盤の回転に対し、トラック幅が細く、円盤
半径方向にサイドローブが形成されるように設置されて
いる。
【0010】本第四の発明のレーザー露光装置は、上記
第一、二、三の発明のいずれか一つのレーザー露光装置
徴であって、遮光板が、ストライプ、円形共に単なる
線、円に留まらず、幅の異なる複数の線、幅の異なるド
ーナツ状円の組み合わせとし、メインビーム強度に対す
るサイドローブ相対強度が40%以下となっている。
【0011】本第五の発明のレーザー露光装置は、上記
第一、二、三、四の発明のいずれか一つのレーザー露光
装置徴であって、遮光板の材質が、低膨張ガラス基板状
にクロム、タンタル、ニッケルまたはこれら合金、積層
膜からなり、エッチングにより形成されている。
【作用】E/Oモジュレータ等で変調されたレーザービ
ームはコリメーターレンズを通過して平行ビームとなり
対物レンズで集光される。このコリメーターレンズと対
物レンズとの間に遮光板を設けることにより、ビームは
焦点上でメインビームとサイドローブに分離される。サ
イドローブが高いと露光時にメインビームと同じように
変調された状態で記録されてしまう。この為、トラック
間の通常未露光部にサイドローブによる露光がなされ
る。トラックピッチにもよるがメインビームの両わきに
サイドローブが形成される通常の未露光部に前後2回の
別々に変調された信号が記録されることになる。これを
抑制するために2次のサイドローブの他に3次のサイド
ローブを発生させ、サイドローブ全体が低くなる様なマ
スクを設計する。センタービーム径とサイドローブの高
さはトレードオフの関係だが、これにより問題となるサ
イドローブ相対強度は比較的低く押さえることが可能に
なる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0013】図1は本発明の一実施例のレーザー露光装
置の構成図、図2,3は本実施例のレーザー露光装置の
ストライプ型、円形型のマスクを用いた際のビーム径状
の概念図、図4〜7は本実施例のレーザー露光装置の波
動光学に基づいた各種マスクパターンによるビーム系と
サイドローブとの関係およびメインビームの相対強度等
に関する計算結果を示す図である。
【0014】図1には、オーソドックスなマスターリン
グ用レーザー露光装置を示す。
【0015】波長λ=457.9nmのArガスレーザ
ー1を光源とし絞り2、自動レーザー制御器(オートレ
ーザーコントロール)3でレーザーパワーの安定を図
る。再度絞り4を通過後、波長板5および偏光ビームス
プリッタにてメインビーム系とサブビーム系にレーザー
光を分割及びその比率を割り振る。メインビーム系(7
→8→9→10→13→14)では、ROM領域の変調
されたピット成形にサブビーム系(11→12→13´
→14)は、隣接した溝を形成するために使用されてい
る。
【0016】ここで、上記のメインビーム系およびサブ
ビーム系の各項番はそれぞれメインビーム用E/Oモジ
ュレータ(EOM)7、NDフィルター8、ミラー9、
絞り10、サブビーム用E/Oモジュレータ(EOM)
11、絞り12、シャッター13,13´、ビームスプ
リッタ(PBS)14を示す。
【0017】メインビーム用E/Oモジュレータ(EO
M)7およびサブビーム用E/Oモジュレータ(EO
M)11では、入力信号に応じ通過する光を変調して、
NDフィルター8にてメインビームパワーの微調節を行
う。
【0018】λ/4板15にて円偏光となったビームを
コリメーターレンズ16で平行光として光学ヘッドに入
射してスピンドル21に取り付けられた感光体(レジス
ト等)を設けたガラス原盤等を回転させながら露光を行
う。フォーカス系はミラー19及びHe−Neレーザー
20を用いた光学系にて取っている。
【0019】本実施例の超解像用のマスク22は、図中
コリメーターレンズ16と対物レンズを有する光学ヘッ
ド18との間にビームに対し垂直になるように設置して
いる。また、ストライプ型のマスクは、ビームが照射さ
れる原盤に対し半径方向に複数のサイドローブとメイン
ビームが並ぶように設置した。
【0020】使用するマスクのパターンに応じてビーム
の形状は変化する。
【0021】図2,3には、ストライプ型、円形型のマ
スクを用いた際のビーム径状の概念図を示している。ま
た、波動光学に基づいた各種マスクパターンによるビー
ム系とサイドローブとの関係およびメインビームの相対
強度等に関する計算結果を図4〜7に示す。
【0022】これらを元に低膨張ガラス基板状にクロム
による各種マスクパターンをエッチング等を用い形成し
た。
【0023】以上説明した本実施例のレーザー露光装置
を用い、これらマスクの中から実際のマスクを作成して
ビームの形状を観察した。図8はマスクが無い現状マス
ターライターによるビーム形状と本実施例のレーザー露
光装置のマスクが有る場合のビーム形状との測定例を示
す図、図8(a)はマスクが無い現状マスターライター
によるビーム形状測定例を示す図、図8(b)は本実施
例のレーザー露光装置のマスクが有る場合のビーム形状
測定例を示す図、図9は本実施例のレーザー露光装置の
予備検討高密度ROMディスクピットと予備検討超解像
マスクを用いた際の形成ピット観察結果を示す図、図1
0は通常露光のピットと本実施例のレーザー露光装置の
サイドローブ強度を押さえたマスクを使用して露光した
ピットを示す図、図10(a)は通常露光のピットを示
す図、図10(b)は本実施例のレーザー露光装置のサ
イドローブ強度を押さえたマスクを使用して露光したピ
ットを示す図である。
【0024】図8(a)はマスクが無い現状マスターラ
イターによるビーム形状を示しており、図8(b)で
は、マスクを挿入した際のビームパターンと形状を測定
している。この時のマスクによる遮光率は約45%であ
る。また、サイドローブのメインビームに対するサイド
ローブ相対強度は約48%。この様なビームを使用して
露光実験をした結果を図9に示す。確かにビームの幅は
狭くなっているがサイドローブの影響によりピットの脇
にも露光がなされ、メインビームと同様な変調されたピ
ットが形成されている。更に別マスクで遮光率約36
%、サイドローブ相対強度約30%のマスクを用いて露
光した際のピット形状観察結果を図10(b)に示す。
図9に比較するとサイドローブの影響は大幅に緩和され
た良好なピット形状が確認される。またこの時は、円形
状であることからサイドローブがリング状に形成され相
対的に低くなること、2次のサイドローブ以外の3次以
降のサイドローブに強度が散ることなどでサイドローブ
の低減に大きく寄与している。このことからもサイドロ
ーブのメインビームに対する相対強度は40%以下が望
ましいことが分かる。ここで、図10(a)は通常露光
のピットを示している。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザー
露光装置は、サイドローブのメインビームに対する相対
強度を40%以下にすることにより、レーザー露光によ
り感光材料に変調された微小なパターンを記録した原盤
から複数の成形レプリカをする際の形成ピット幅を細く
することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のレーザー露光装置の構成図
である。
【図2】本実施例のレーザー露光装置のストライプ型、
円形型のマスクを用いた際のビーム径状の概念図であ
る。
【図3】本実施例のレーザー露光装置のストライプ型、
円形型のマスクを用いた際のビーム径状の概念図であ
る。
【図4】本実施例のレーザー露光装置の波動光学に基づ
いた各種マスクパターンによるビーム系とサイドローブ
との関係およびメインビームの相対強度等に関する計算
結果を示す図である。
【図5】本実施例のレーザー露光装置の波動光学に基づ
いた各種マスクパターンによるビーム系とサイドローブ
との関係およびメインビームの相対強度等に関する計算
結果を示す図である。
【図6】本実施例のレーザー露光装置の波動光学に基づ
いた各種マスクパターンによるビーム系とサイドローブ
との関係およびメインビームの相対強度等に関する計算
結果を示す図である。
【図7】本実施例のレーザー露光装置の波動光学に基づ
いた各種マスクパターンによるビーム系とサイドローブ
との関係およびメインビームの相対強度等に関する計算
結果を示す図である。
【図8】マスクが無い現状マスターライターによるビー
ム形状と本実施例のレーザー露光装置のマスクが有る場
合のビーム形状との測定例を示す図である。図8(a)
はマスクが無い現状マスターライターによるビーム形状
測定例を示す図である。図8(b)は本実施例のレーザ
ー露光装置のマスクが有る場合のビーム形状測定例を示
す図である。
【図9】本実施例のレーザー露光装置の予備検討高密度
ROMディスクピットと予備検討超解像マスクを用いた
際の形成ピット観察結果を示す図である。
【図10】通常露光のピットと本実施例のレーザー露光
装置のサイドローブ強度を押さえたマスクを使用して露
光したピットを示す図である。図10(a)は通常露光
のピットを示す図である。図10(b)は本実施例のレ
ーザー露光装置のサイドローブ強度を押さえたマスクを
使用して露光したピットを示す図である。
【符号の説明】
1 Arガスレーザー 2,4 絞り 3 自動レーザー制御器(オートレーザーコントロー
ル) 5 波長板 6 偏光ビームスプリッタ(PBS) 7 メインビーム用E/Oモジュレータ(EOM) 8 NDフィルター 9 ミラー 10 絞り 11 サブビーム用E/Oモジュレータ(EOM) 12 絞り 13,13´,17 シャッター 14 ビームスプリッタ(PBS) 15 λ/4板 16 コリメーターレンズ 18 光学ヘッド 19 ミラー 20 He−Neレーザー 21 スピンドル 22 超解像用のマスク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年12月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光性膜を設けた円盤を回転させながら
    対物レンズで集束させたレーザービームにて露光を行う
    光ディスク作成用のレーザー露光装置において、前記対
    物レンズにレーザの平行光を供給するコリメーターレン
    ズと前記対物レンズとの間にストライプ状または円形状
    の遮光板を設置したことを特徴とするレーザー露光装
    置。
  2. 【請求項2】 前記設置するストライプ状遮光板または
    円形遮光板が、共に左右対称な形状であり、コリメータ
    ー光軸の中心と前記遮光板の対称軸が一致していること
    を特徴とする請求項1記載のレーザー露光装置。
  3. 【請求項3】 前記ストライプ状遮光板が、前記対物レ
    ンズから前記感光性膜を設けた円盤の回転に対し、トラ
    ックの幅が細く、円盤半径方向にサイドローブが形成さ
    れるように設置されていることを特徴とする請求項1,
    2のいずれか1項に記載のレーザー露光装置。
  4. 【請求項4】 前記遮光板が、ストライプ、円形共に単
    なる線、円に留まらず、幅の異なる複数の線、幅の異な
    るドーナツ状円の組み合わせとし、メインビーム強度に
    対するサイドローブ相対強度が40%以下であることを
    特徴とする請求項1,2,3のいずれか1項に記載のレ
    ーザー露光装置。
  5. 【請求項5】 前記遮光板の材質が、低膨張ガラス基板
    状にクロム、タンタル、ニッケルまたはこれら合金、積
    層膜からなり、エッチングにより形成されることを特徴
    とする請求項1,2,3,4項のいずれか1項に記載の
    レーザー露光装置。
JP4240238A 1992-09-09 1992-09-09 レーザー露光装置 Pending JPH06215408A (ja)

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