JPH11273117A - 光ビームの光軸調整方法及びその装置、並びに露光方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度、定量性及び再現性良く、光ビームの光
軸を調整すること。 【解決手段】 入射光ビームに対して光変調器１０によ
る変調と光偏向素子１６による偏向との少なくとも一方
を施して所定の出射光ビームを得るに際し、変調手段１
０及び／又は偏向手段１６に、音響光学素子駆動装置２
５から光軸調整信号を供給して、前記出射光ビームの光
軸を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームの光軸調
整方法及びその装置、並びに露光方法及びその装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、再生専用の光ディスク、或いは、
光磁気ディスクや相変化型光ディスク等の記録可能な光
ディスクといったディスク状記録媒体は、支持体（例え
ばガラス基板）上に感光層（例えばフォトレジスト層）
を形成する工程、この感光層の所定領域を露光する工
程、露光後に現像して前記感光層に所定パターンの凹凸
（例えばグルーブと称する連続溝や連続したピット列）
を形成する工程、この凹凸に基づいて情報の記録及び／
又は再生に関与する凹凸（例えばグルーブやピット列）
を基体（例えばプラスチック基板）に形成する工程など
の種々の工程を経て作製される。

【０００３】この種のディスク状記録媒体（例えば光デ
ィスク５１）では、図５（Ａ）に示すように、信号記録
領域５３において、光学的に透明なプラスチック製のデ
ィスク基板５２の一方の面に連続溝状のグルーブ（又は
連続したピット列）が、トラック毎に所定のトラックピ
ッチｐ（例えば０．７〜１．６μｍ）でスパイラル状に
設けられている。

【０００４】例えば、図５（Ｂ）に示すように、記録可
能な光ディスク（相変化型光ディスク、光磁気ディスク
等）５１ａにおいては、信号面５６上における、凹凸の
一方（例えばランド５４）の記録エリア、他方（例えば
グルーブ５５）のトラッキング用光反射エリアとが、半
径方向にトラックピッチｐでスパイラル状に設けられて
いるものが多数を占めている。また、図示しないが、グ
ルーブ５５を設けた信号面５６上には、相変化型光ディ
スクの場合には相変化膜等が、或いは、光磁気ディスク
の場合には磁性膜及び光反射層等が形成されている。

【０００５】また、図５（Ｃ）に示すように、再生専用
の光ディスク５１ｂにおいては、信号面５６上における
ピット５８の列を記録エリア及びトラッキング用回折格
子として用いるものが多数を占めている。また、図示し
ないが、半径方向にトラックピッチｐでスパイラル状に
設けられているピット５８の列を設けた信号面５６上に
は、光反射層等が形成されている。

【０００６】これらの光ディスク５１においては、回転
する基板５２の一方の信号面５６とは反対側の信号読み
取り面５７に、光学ピックアップ（図示せず）からレー
ザー光等を照射することによって、信号記録や信号読み
取り等が行われる。例えば、記録可能な光ディスク５１
ａでは、その照射光ビームによって例えばランド５４上
の記録層に情報が書き込まれ、反射光ビームによって同
記録層へ書込みした情報が読み取られる。さらに、記録
または再生用のレーザー光が常に所定のトラック上に照
射されるように、例えばグルーブ５５からの反射光を検
出してトラッキングを行っている。また、再生専用の光
ディスク５１ｂでは、信号読み取り面５７への照射光に
対して、ピット５８の列を設けた信号面５６からの反射
・回折光を検出することで、情報の読み取り及びトラッ
キングを行っている。

【０００７】つまり、光ディスク基板５２表面の凹凸形
状は光情報記録媒体としての性能を左右するものである
ため、基板５２のグルーブ５５やピット列５８を高精度
に作製することが要求される。

【０００８】次に、図６を参照に、光ディスク５１の作
製方法を説明する。

【０００９】まず、図６（Ａ）に示すように、表面を十
分平坦に研磨、洗浄して作製されたガラス原盤（または
ガラス基板）６０上に、図６（Ｂ）に示すように、例え
ば露光処理によってアルカリ可溶性となるフォトレジス
ト６１を厚さ約０．１μｍ程度に塗布し、しかる後に乾
燥させる。

【００１０】次いで、図６（Ｃ）に示すように、記録用
レーザー光６４をフォトレジスト６１の表面に対物レン
ズ６３を介して集光して、フォトレジスト６１を所定パ
ターンに露光処理する。このとき、ガラス原盤６０を図
中矢印Ａ方向に回転させながら、レーザー光６４を一回
転あたり等距離ずつ半径方向に送ることにより、フォト
レジスト６１に溝（グルーブ又はピット列）の潜像６２
を一定の間隔（トラックピッチ）でスパイラル状に生じ
させる。フォトレジスト６１にレーザー光の照射を連続
的に行えば、グルーブ６５の潜像６２がトラックピッチ
ごとにスパイラル状に形成され、或いは、レーザー光の
照射を断続的に行えば、ピット列６７の潜像６２がトラ
ックピッチごとにスパイラル状に形成される。

【００１１】次いで、この原盤をアルカリ性現像液で現
像することにより、露光部（この場合はフォトレジスト
６１の感光部分）を除去する。これによって、図６
（Ｄ）に示すように、記録可能な光ディスク５１ａで
は、フォトレジスト６１にグルーブと称される連続溝６
５と連続溝間に残されたランド部と称される凸部６６と
が半径方向に交互に形成され、また、再生専用の光ディ
スク５１ｂでは、連続したピット６７の列が半径方向に
繰り返し形成される。

【００１２】次いで、図６（Ｅ）に示すように、ガラス
原盤６０上にＮｉメッキを施し、フォトレジスト６１中
に形成された連続溝６５（又は連続したピット列６７）
を転写したスタンパ６８を形成する。

【００１３】次いで、図６（Ｆ）に示すように、このス
タンパ６８の凹凸面を射出成形法などによって光ディス
クの基板材料であるプラスチック材料５２に転写し、基
板５２に図５に示した如きグルーブ５５とランド５４又
はピット列５８をそれぞれ形成し、レプリカを作製す
る。

【００１４】なお、図示省略するが、記録可能な光ディ
スク５１ａに関しては、このレプリカの作製後に、基板
５２のグルーブ５５のある凹凸面上に記録膜、反射膜等
を成膜する。また、再生専用の光ディスク５１ｂに関し
ては、基板５２のピット５８のある凹凸面上に反射膜や
保護膜を成膜する。

【００１５】次に、露光装置（以後、カッティングマシ
ンと呼ぶことがある）の一般的な構成及び光学系につい
て、まず基本となる構成部分を説明する。

【００１６】カッティングマシンは図７及び図８に示す
ように、主として、記録用レーザー光源７３、及び、レ
ーザー光源７３の出力の不安定さを除去し、最終的な記
録光強度を制御するため、電気光学結晶素子（ＥＯ：el
ectro-optic crystal ）７４やアナライザー７５からな
るサポートシステムが光源部（記録光強度制御装置）７
０として導入されている。

【００１７】また、電気的記録信号に応じた長さのピッ
トを形成するために、露光装置光学系の途中には、記録
信号電圧レベルを光強度に変換する変調器７９が配され
ている。例えば、記録信号レベルが「０」と「１」の２
値よりなる場合は、光のｏｎとｏｆｆによって変調され
る。この変調器７９には、数十ＭＨｚの帯域で使用でき
る性能が要求され、通常、ＥＯＭ（電気光学結晶素子変
調器：electro-opticmodulator ）、或いは、ＡＯＭ
（音響光学結晶素子変調器：acoust-optic modulator）
といった変調器が用いられる。また、変調器７９を有す
る光変調部７１は、この変調器７９にレーザー光を効率
良く導入するために、ビームスプリッター７６及びレン
ズ（凸レンズ）７８が設けられており、また、次段の光
学系に効率良く導くためにレンズ（凸レンズ）８０及び
ビームスプリッター８１を有している。

【００１８】なお、図８に示すように、例えば、Ｋｒイ
オンレーザー（発振波長λ＝３５１ｎｍ）からなるレー
ザー光源部７３から出射されたレーザー光は、その一部
がビームスプリッター７６を通過してフォトディテクタ
ー７７によってその強度が検出されるように構成されて
いる。このフォトディテクター７７によって検出された
強度信号は記録光パワー制御部８９に送られ、ここで参
照電圧（Ref.電圧）に基づいてレーザー光のパワーを一
定に保つための制御信号が生成されて、電気光学結晶素
子７４に送られるように構成されている（すなわちフィ
ードバックシステムが構成されている）。

【００１９】さらに、光変調部７１によって変調された
記録用レーザー光は、そのビーム径の拡大等を行うビー
ムエキスパンダー７２に入射する。ここでは、適当な焦
点距離を有するレンズ（凸レンズ）８２及び８３の拡大
率によって集光スポット径が調整される。例えば、レン
ズ８２の焦点距離をＬ₁ 、レンズ８３の焦点距離をＬ₂
とすると、ビームエキスパンダー７２の倍率ＭｅはＬ₂
／Ｌ₁ となる。

【００２０】そして、所定のＮＡ値（例えば、ＮＡ＝
０．９０）を有する対物レンズ８５によって記録用レー
ザー光が所定の位置に集光され、原盤を保持し回転させ
るターンテーブル９０上に配置されたガラス原盤６０に
照射される。そして、ガラス原盤６０を回転させなが
ら、移動定盤等に設置されているビームエキスパンダー
７２を図中矢印Ａ方向に移動させることによって、記録
用レーザー光を半径方向に一回転あたり等距離ずつ移動
させ、グルーブ或いはピットの潜像を一定のトラックピ
ッチでスパイラル状に形成する。

【００２１】なお、このビームエキスパンダー７２に
は、対物レンズ８５と露光面との距離を常時一定に保つ
ためのサーボシステムが導入されており、通常、フォト
レジストが感光しない波長のレーザー光を発振するフォ
ーカシング用レーザー光源８８を別途設けて、このレー
ザー光の反射光に基づいてフォトディテクター８７によ
って適宜焦点距離を検出しており、このレーザー光源８
８から出射されるレーザー光は、ビームスプリッター８
６及び光結合器（D.C.M ）８４を介して記録用レーザー
光と合流されるように構成されている。

【００２２】以上が、１つの記録用レーザー光を用いた
場合のカッティングマシンの基本構成である。このカッ
ティングマシンは、例えば所定のピット列を有する再生
専用の光ディスクの原盤露光に使用される。

【００２３】これに対して、相変化型光ディスクや光磁
気ディスク等の記録可能なディスク状記録媒体において
は、信号記録領域となるグルーブ構造以外に、記録時の
目標となるアドレス信号等を予め備付けておく必要があ
る。従って、後述するように、グルーブと別のスポット
でアドレス信号用のピットを露光したり、グルーブと別
のスポットを半径方向に振動させて蛇行グループを露光
する（ウォブリンググルーブと呼ぶことがある）といっ
た必要性が生じる。そこで、カッティングマシンの光学
系もそれに対応したものが実際には使用されている。

【００２４】図９に、上述の如き記録可能なディスク状
記録媒体の原盤露光に用いられる２ビーム記録光学系の
構成を示す。この２ビーム記録光学系は、ウォブリング
に対応した記録用レーザー光とグルーブ記録用レーザー
光とを光ディスク原盤に導くように構成された記録光学
系である。

【００２５】この２ビーム記録光学系は、図７及び図８
に示した光学系と基本的に同様の光学系（以下、チャン
ネルＡ又はＣｈ−Ａとする。）を有し、さらに新たに別
の光学系（以下、チャンネルＢ又はＣｈ−Ｂとする。：
この光学系も基本的に図７及び図８に示した光学系と同
じである。）を開設し、Ｃｈ−Ｂの光学系中に光偏向素
子を挿入してウォブリングを可能としたものである。つ
まり、図９中破線で示された部位が、図７及び８に新し
く開設された部分である。なお、このような光学系で現
在の光ディスクフォーマットはほぼ全て形成可能であ
る。

【００２６】この２ビーム記録光学系について更に詳細
に説明する。

【００２７】まず、電気光学結晶素子（ＥＯ）７４直後
のＣｈ−Ａにおけるビームスプリッター７６ａの透過率
を５０％程度にすることで、Ｃｈ−ＡとＣｈ−Ｂとに与
える光量がほぼ等しくなる。または、各チャンネル毎の
必要光量によって透過率を任意に選んでもよい。Ｃｈ−
Ｂは、変調部等に関してはＣｈ−Ａと全く同一の光学系
でよい。そして、それぞれのチャンネルに別の変調器７
９ａ、７９ｂを使用することで、全く独立して別の信号
を記録することが可能となる。例えばＣｈ−Ａではグル
ーブを、Ｃｈ−Ｂではピットを同時に露光することが可
能である。

【００２８】さらに、Ｃｈ−Ｂにおけるレーザー光は、
例えばＡＯＤ(Acousto-Optic Deflector）といった光偏
向素子９１を通過させることにより、光偏向素子９１へ
入力される電気信号に応じて光軸の方向を一平面内で微
小に振動させることが可能である。これによって、図１
０に示すように、ガラス原盤上に設けられたフォトレジ
スト６１に対する露光スポットの移動（移動量Δｒ）が
生じる。また、ウォブリングの方向は現在のフォーマッ
トでは半径方向であるので、その方向にスポットが移動
するように光偏向素子９１を設置している。

【００２９】そして、チャンネルＡ及びチャンネルＢの
それぞれのレーザー光は、レンズ８２及び８３からなる
ビームエキスパンダーの手前で、機械的保持機構９４に
保持された偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ：polariza
tion beam splitter）９３によって再び合流する。レー
ザー光は直線偏向の状態で出射されており、その結果、
偏光ビームスプリッター９３の手前では両チャンネルと
も同じ方向の直線偏光である。偏光ビームスプリッター
９３は、ある方向の直線偏光を１００％透過し、それと
垂直方向の直線偏光を１００％反射する素子なので、両
チャンネルの光量を最大限に利用するためには、片方の
チャンネルの直線偏光に半波長板（λ／２板）９５で９
０度の回転を与えればよい。

【００３０】図９に示したのは、Ｃｈ−Ｂが１００％反
射しており、半波長板９５によって偏光方向の９０度回
転したＣｈ−Ａが１００％透過している場合である。ま
た、一般に半波長板９５は、直線偏光の方向を、偏光方
向と波長板面内のある一方向（結晶軸方向）のなす角度
θに対して２θ回転させる素子なので、偏光回転角度は
任意に決定でき、それによって偏光ビームスプリッター
９３の透過率を０％から１００％まで調整することが可
能である。Ｃｈ−ＡとＣｈ−Ｂの光量比の最終的な調整
はそれを利用することもできる。

【００３１】次いで、偏光ビームスプリッター９３によ
って合流された後の両チャンネルのレーザー光は、前述
したビームエキスパンダーを通過した後、対物レンズ８
５によってガラス原盤６０上のフォトレジスト６１上に
集光され、Ｃｈ−ＡとＣｈ−Ｂとにそれぞれ対応した互
いに異なるスポットを形成する。両チャンネルのスポッ
トは半径方向に微小な距離（一般的に、トラックピッチ
の１／２以内＝最大１μｍ程度）をおいて使用すること
が多い。

【００３２】この半径方向の微小な距離の調整は、合流
後の両チャンネルのレーザー光の光軸が完全に一致した
状態から、Ｃｈ−Ｂのレーザー光における反射角度が半
径方向に必要量傾くように、偏光ビームスプリッター９
３に適当な「あおり角」を与えることでなされる。詳し
くは後述するが、このあおり調整機構は、図１１に示す
如き機械的なＰＢＳの保持機構９４によって行われてい
る。なお、このあおり角度によってスポットがガラス原
盤上で移動する原理は図１０に示すウォブリングの場合
と全く同じである。

【００３３】ちなみに、図１０に示すように、倍率Ｍｅ
のエキスパンダー透過前のあおり角度をθとすると、光
軸からのあおり角度θ’はθ’＝θ／Ｍｅで表され、ま
た、対物レンズ８５の焦点距離をｆとすると、露光スポ
ットのスポット移動量ΔｒはΔｒ＝ｆ・θ’で表される
ので、スポットの元の位置からの移動量Δｒは、 Δｒ＝（ｆ・θ）／Ｍｅ…（式１） となる。

【００３４】ここで、２ビーム記録光学系を用いる代表
的な例を一つ挙げる。光磁気ディスク等の記録可能な光
ディスク基板には、上述したように、信号記録領域とな
るグルーブ構造だけでなく、信号を正確に記録・再生す
るための付帯信号（トラックアドレス信号、ディスク回
転数を制御するためのクロック生成用信号など：以下、
総称してアドレス信号と呼ぶ）が、予め何らかの方法で
挿入されていなくてはならない。

【００３５】図１２に示すように、ＩＳＯ規格の光磁気
ディスク１０１では、アドレス信号がエンボスピット
（ＲＯＭと同じ凹凸で形成されたピット）によって円周
上に数十箇所挿入されている。溝の凹凸に関して、被露
光部をグルーブ１０２、他方をランド１０３とすると、
このフォーマットでは光磁気信号及びアドレスピット１
０６はランド上に位置しているので、グループ１０２を
露光するスポット１０５の他にアドレスピット１０６を
露光するためのスポット１０４が必要であり、それらは
原盤上で半径方向にトラックピッチのほぼ１／２の距離
Ｔ₁ をおいてフォーカスされるように配置される。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】近年、記録可能な光デ
ィスクのアドレスフォーマットに関しては多種多様の提
案がなされている。その中には、原盤露光の際、上述の
２ビームカッティングが必要とされるものが多く、更に
記録密度の向上に伴う基板凹凸パターンの微細化にあい
まって、前記２ビーム間隔の調整には従来以上の精度が
必要とされる。

【００３７】例えば、ＭＤ（ミニディスク）１１０の次
世代フォーマットとして採用される「間歇ウォブル方
式」（図１３参照）はその端的な例で、原盤露光の際に
は、２つの露光スポット１１３及び１１４は、原盤上で
半径方向に正確にトラックピッチ（＝０．９５μｍ）分
の間隔Ｔ₂ をおくように配置されねばならず、それらで
ダブルスパイラルのグルーブを記録する（片側のグルー
ブのみウォブリングするのでこの名称がついている）。
スポットＡ（直進）１１３とスポットＢ（ウォブル）１
１４との間の距離Ｔ₂ がトラックピッチＰからΔｐだけ
ずれると、それぞれのトラックピッチは、Ｐ＋Δｐ及び
Ｐ−Δｐとなり、この差が大きくなるにつれて両トラッ
クの再生信号特性も大きく異なってくるという問題を生
ずる。よって、Δｐは最大でも０．０１μｍに押さえる
ことが要求される。

【００３８】２ビームの間隔調整は、前述のとおりＣｈ
−ＡとＣｈ−Ｂが合流する場所となる偏光ビームスプリ
ッター９３に適当な「あおり角」を与えることで、反射
側ビーム（Ｃｈ−Ｂ）に光軸に対する傾斜各を持たせる
方法によって行われている（但し、この場合、ＰＢＳを
直進する側（Ｃｈ−Ａ）の原盤上での集光位置は変わら
ず、Ｃｈ−Ｂの集光位置が前記傾斜角に応じて移動す
る）。或いは、偏光ビームスプリッターに限らず、直前
のビームスプリッターでそれを行ってもよい。但し、光
偏向素子ＡＯＤが設けてある場合、このＡＯＤでは光線
の入射位置及び角度がある程度制限されるので、あおり
角調整にはＡＯＤ以降の光学部品を使用する方がよい。

【００３９】ここで、従来の２ビーム記録光学系カッテ
ィングマシンにおいては、偏光ビームスプリッター９３
に適当なあおり角を調整するために、偏光ビームスプリ
ッター９３は、図９及び図１１の如く、機械的保持機構
（ＰＢＳホルダー）９４によって機械的に保持、調整さ
れている。例えば、図１１に示す如きマイクロメーター
ヘッド９６を用いた構成によって、偏光ビームスプリッ
ター（ＰＢＳ）９３と入射光線とのなす角の微調整が行
われている。

【００４０】しかしながら、このような機械的保持機構
（ＰＢＳホルダー）９４を用いた方法では、特に０．０
１μｍ以下の高精度が求められるスポット集光位置調整
は非常に困難である。その理由を以下の（１）、（２）
に詳述する。

【００４１】（１）所望の精度自体を得るのが困難であ
る。原盤上のスポット移動量Δｒを例えば０．００５μ
ｍ（５ｎｍ）の精度で制御する場合に必要なビーム傾斜
角θを見積もると、対物レンズ（ＮＡ＝０．９程度）の
一般的な焦点距離をｆ＝２ｍｍ、エキスパンダーの倍率
をＭｅ＝４とした場合、（式１）より θ＝（Ｍｅ・Δｒ）／ｆ＝１０μｒａｄ＝０．５７ｍｄ
ｅｇ となる。この精度を手作業で出すことは、実際、図１１
に示したＰＢＳホルダー９４におけるマイクロメーター
ヘッドを用いても相当困難である。実際に従来より使用
されるＰＢＳホルダー９４において、マイクロメーター
最小目盛りに対するスポットの変位量を測定したところ
約３０ｎｍである（上記の光学系を使用した場合）の
で、それ以上スポット位置を厳密に決定しようとすると
勘に頼らざるを得ない。また、治具の寸法設計によって
精度を向上する手段はあるが、現状の４倍くらいの精度
を達成するためにはその治具自体が大きくなってしまう
のであまり現実的でない。

【００４２】（２）スポット調整に多大な時間と労力を
要する。上述したように、スポット間隔調整は、スポッ
ト間隔仮決定→テストカッティング→現像→原盤に形成
されたパターンの顕微鏡観察によるスポット間隔測定→
スポット間隔再調整、というサイクルを繰り返すことに
よって行われる。ところが、この調整の際に、前述のよ
うにスポット移動量を５ｎｍ程度の精度で定量的に把握
するの術がないので、いわば偶然目標精度が達成される
まで何度もこの試行を繰り返すことになる。現在の光デ
ィスクのトラックピッチ（０．７〜０．１μｍ）ではこ
れでも何とかなるが、近い将来トラックピッチが０．５
μｍ未満になってくると対応できない可能性が高い。

【００４３】このように、従来法に基づく２スポット間
隔調整では、スポット位置を例えば５ｎｍ程度のオーダ
ーで定量的に再現性良く形成できていない。

【００４４】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、入射光ビームに対し、変調手
段による変調と偏向手段による偏向との少なくとも一方
を施して所定の出射光ビームを得るに際し、精度、定量
性及び再現性良く、前記出射光ビームの光軸を調整す
る、光ビームの光軸調整方法及びその装置を提供するこ
とにある。

【００４５】また、本発明の他の目的は、前記光ビーム
の光軸調整方法及びその装置に準じて、精度、定量性及
び再現性良く、前記出射光ビームの光軸を調整して露光
処理を行う、露光方法（特に２つの光ビームを用いる光
ディスク原盤露光）及びその装置を提供することにあ
る。

【００４６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、入
射光ビームに対し、変調手段による変調と偏向手段によ
る偏向との少なくとも一方を施して、所定の出射光ビー
ムを得るに際し、前記変調手段及び／又は前記偏向手段
に光軸調整信号を供給して、前記出射光ビームの光軸を
調整する、光ビームの光軸調整方法（以下、本発明の光
軸調整方法と称する。）を提供するものである。

【００４７】本発明の光軸調整方法によれば、入射光ビ
ーム（特に記録用レーザー光）に対して変調手段による
変調と偏向手段による偏向との少なくとも一方を施して
所定の出射光ビームを得るに際し、前記変調手段及び／
又は前記偏向手段に光軸調整信号を供給して前記出射光
ビームの光軸を調整するので、変調や偏向のための光軸
調整を所望の精度で容易に実施できると同時に、微細な
光軸調整を定量的に再現性良く実施できる。

【００４８】また、本発明は、入射光ビームに対し、変
調と偏向との少なくとも一方を施して、光軸が調整され
た所定の出射光ビームを得る光ビームの光軸調整装置で
あって、前記変調を行う変調手段と前記偏向を行う偏向
手段との少なくとも一方と、これに光軸調整信号を供給
する信号供給手段とを有する、光ビームの光軸調整装置
（以下、本発明の光軸調整装置と称する。）を提供する
ものである。

【００４９】本発明の光軸調整装置によれば、本発明の
光軸調整方法を再現性良く実施できる。

【００５０】また、本発明は、入射光ビームに対し、変
調手段による変調と偏向手段による偏向との少なくとも
一方を施して、所定の出射光ビームを得るに際し、前記
変調手段及び／又は前記偏向手段に光軸調整信号を供給
して、前記出射光ビームの光軸を調整し、この出射光ビ
ームを被処理基体に対する露光用光ビームとして使用す
る、露光方法（以下、本発明の露光方法と称する。）を
提供するものである。

【００５１】本発明の露光方法によれば、入射光ビーム
（特に記録用レーザー光）に対して変調手段による変調
と偏向手段による偏向との少なくとも一方を施して所定
の出射光ビームを得るに際し、前記変調手段及び／又は
前記偏向手段に光軸調整信号を供給して前記出射光ビー
ムの光軸を調整し、この出射光ビームを被処理基体に対
する露光用光ビームとして使用するので、変調や偏向さ
れた光ビームを用いた露光処理を所望の精度で容易に実
施できると同時に、微細パターンの露光処理を定量的に
再現性良く実施できる。

【００５２】さらに、本発明は、入射光ビームに対し、
変調と偏向との少なくとも一方を施して、光軸が調整さ
れた所定の出射光ビームを被処理基体に対する露光用光
ビームとして使用する露光装置であって、前記変調を行
う変調手段と前記偏向を行う偏向手段との少なくとも一
方と、これに光軸調整信号を供給する信号供給手段とを
有する、露光装置（以下、本発明の露光装置と称す
る。）を提供するものである。

【００５３】本発明の露光装置によれば、本発明の露光
方法を再現性良く実施できる。

【００５４】

【発明の実施の形態】まず、本発明の光軸調整方法及び
本発明の光軸調整装置について説明する。

【００５５】本発明の光軸調整方法及び本発明の光軸調
整装置においては、前記光軸調整信号によって、前記光
軸の相対位置を保持できる。また、前記変調手段及び前
記偏向手段を音響光学素子とし、これらの音響光学素子
の少なくとも一方に、音響光学素子駆動手段から前記光
軸調整信号を供給し、前記音響光学素子からの出射光ビ
ームの屈折（回折）角を調整できる。

【００５６】すなわち、詳しくは後述するが、音響光学
素子から出射される光ビームの屈折角（回折角）は、音
響光学素子に印加する信号（音波）の周波数に比例す
る。この音響光学効果を利用して、前記変調手段及び／
又は前記偏向手段に所定の信号を印加することによっ
て、前記出射光ビームを所望の回折角に調整できる。こ
れは、特に、前記の光学系を大きく変更することなく、
前記音響光学素子に前記信号を印加するための信号印加
手段（例えば、音響光学素子駆動手段）を設けることに
よって容易に達成される。

【００５７】また、本発明の光軸調整方法においては、
光源から出射された光ビーム（出射光ビーム）を、ビー
ムスプリッターを用いて２つの光ビームに分割し、これ
らの分割光の一方の光ビームに対して前記変調及び前記
偏向を行い、かつ、他方の光ビームに対して別の変調手
段による変調を行い、さらにビームスプリッター（特に
偏光ビームスプリッター）を用いて前記一方及び前記他
方の各光ビームを合流させることができる。つまり、本
発明の光軸調整装置においては、光源から出射された光
ビームを２つの光ビームに分割するビームスプリッター
と、これらの分割光の一方の光ビームに対して前記変調
を行う前記変調手段及び前記偏向を行う前記偏向手段、
かつ、他方の光ビームに対して別の変調を行う変調手段
と、前記一方及び前記他方の各光ビームを合流させるビ
ームスプリッターとを有することが望ましい。本発明の
光ビームの光軸調整方法及びその装置においては、この
ように、２つの（若しくは３つ以上の）光ビームを用
い、これらの光ビームの光軸をそれぞれ調整する際に用
いることができる。なお、前記光ビームは、１つの光源
から出射された光ビームを分割してもよいが、２つの
（若しくは３つ以上の）光ビームにそれぞれ対応する光
源から出射された光ビームであってもよい。

【００５８】次に、本発明の露光方法及び本発明の露光
装置について説明する。

【００５９】本発明の露光方法及び本発明の露光装置に
おいては、前記光軸調整信号によって、前記光軸の相対
位置を保持することができる。

【００６０】また、前記変調手段及び前記偏向手段を音
響光学素子とし、これらの音響光学素子の少なくとも一
方に、音響光学素子駆動手段から前記光軸調整信号を供
給し、前記音響光学素子からの出射光ビームの屈折角を
調整することができる。

【００６１】従って、前記出射光ビームの焦点位置を所
望の位置に容易に保持でき、また、このような光学系
は、前記の光学系を大きく変更することなく、前記音響
光学素子に前記信号を印加するための信号印加手段（例
えば、音響光学素子駆動手段）を設けることによって容
易に達成される。

【００６２】また、本発明の露光方法においては、光源
から出射された光ビームを、ビームスプリッターを用い
て２つの光ビームに分割し、これらの分割光の一方の光
ビームに対して前記変調及び前記偏向を行い、かつ、他
方の光ビームに対して別の変調手段による変調を行い、
さらにビームスプリッターを用いて前記一方及び他方の
各光ビームを合流させることができる。つまり、本発明
の露光装置においては、光源から出射された光ビームを
２つの光ビームに分割するビームスプリッターと、これ
らの分割光の一方の光ビームに対して前記変調を行う前
記変調手段及び前記偏向を行う前記偏向手段、かつ、他
方の光ビームに対して別の変調を行う変調手段と、前記
一方及び前記他方の各光ビームを合流させるビームスプ
リッターとを有することが望ましい。

【００６３】また、前記一方及び他方の各光ビームを対
物レンズに入射させて前記被処理基体上に互いに異なる
２つのスポットを形成することができる。

【００６４】但し、前記光源から出射された光ビーム
は、２つの光ビームに限定されるものではなく、例え
ば、３つ以上の複数の光ビームに分割し、それぞれの光
ビームに独立に所定の変調等を施すと同時に前記光軸調
整信号を供給して、それぞれの光ビームの焦点位置を所
望の位置に調節してもよい。また、前記２つの光ビーム
（又は前記３つ以上の複数の光ビーム）は、１つの光源
から出射される光ビームの分割光に限定されるものでは
なく、それぞれ独立の光源から出射される光ビームを利
用してもよい。

【００６５】また、前記各光ビームは、光ディスクの原
盤露光に使用することが望ましく、特に、グルーブとピ
ット（特にアドレスピット）との微小な間隔のスポッ
ト、若しくは、グルーブとグルーブ（特にウォブリング
されたグルーブ、蛇行グルーブ）との微小な間隔のスポ
ットが必要な記録可能な光ディスクの原盤露光に使用す
ることが望ましい。

【００６６】この場合、特に、前記他方の光ビームをグ
ルーブ形成用の光ビームとし、前記一方の光ビームをピ
ット形成用又はウォブリンググルーブ形成用の光ビーム
とすることが望ましい。さらに、前記ピット形成用又は
ウォブリンググルーブ形成用の光ビーム（すなわち、前
記一方の光ビーム）の集光位置を、前記変調手段及び／
又は前記偏向手段によって調整することが望ましい。

【００６７】以上、本発明の露光方法及び本発明の露光
方法によれば、光学系中に配されている音響光学結晶素
子（ＡＯＤ又はＡＯＭ）を利用し、それらの素子へ供給
する所定の信号によって、光ビームへ与えるあおり角を
電気的に制御することができ、これらは、結晶中を伝搬
する超音波によって生ずる結晶内の周期的な粗密状態を
回折格子として、入射光ビームをブラッグの回折条件を
満たす角度方向へ回折する素子である。

【００６８】すなわち、音響光学素子における回折光の
出射角度を外部から電気的に制御することにより出射光
ビームに任意のあおり角がつけられるので、原盤上で所
望のスポット位置を得ることが可能となる。これらはス
ポット間隔調整に要求される精度、定量性、及び再現性
を非常に良く満たすことができる。

【００６９】次に、本発明に基づく望ましい実施の形態
例を図１〜図３を参照に説明する。

【００７０】本実施の形態に基づくカッティングマシン
（露光装置）は、図９に示した光学系と同様、記録可能
なディスク状記録媒体の原盤露光等に用いられる２ビー
ム記録光学系である。この２ビーム記録光学系は、グル
ーブ記録用レーザー光（以下、チャンネルＡとする）と
ウォブリングに対応した記録用レーザー光（以下、チャ
ンネルＢとする）とを光ディスク原盤に導くように構成
したものである。

【００７１】まず、図１に示すように、記録用レーザー
光を出射するレーザー光源１と、レーザー光源１の出力
の不安定さを除去し、最終的な記録光強度を制御するた
めの電気光学結晶素子（ＥＯ）２及びアナライザー３か
らなるサポートシステムとが光源部（記録光強度制御装
置）として設けられている。

【００７２】なお、電気光学結晶素子（ＥＯ）２の直後
に設けられているビームスプリッター４は、本実施の形
態においてはその透過率が５０％程度に設定されている
ので、チャンネルＡとチャンネルＢとに与える光量がほ
ぼ等しくなる。各チャンネル毎の必要光量によって透過
率を任意に選んでもよい。

【００７３】また、チャンネルＡ及びチャンネルＢには
それぞれ独立に電気的記録信号に応じた長さのピットを
形成するために、チャンネルＡには、記録信号電圧レベ
ルを光強度に変換する変調器９が、チャンネルＢには、
同じく変調器１０がそれぞれ図外の変調信号供給回路
（記録信号電圧供給回路）に接続されている。

【００７４】これらの変調器９及び１０においては、例
えば記録信号レベルが「０」と「１」の２値よりなる場
合は、光のｏｎとｏｆｆによって変調される。また、こ
れらの変調器は、数十ＭＨｚの帯域で使用できる性能が
要求され、音響光学素子（ＡＯＭ）からなる変調器が用
いられている。また、それぞれのチャンネルにおいて、
前記の各変調器を有する光変調部には、それぞれ変調器
９又は１０にそれぞれのレーザー光を効率良く導入する
ためのビームスプリッター４又は５、レンズ（凸レン
ズ）７又は８がそれぞれ設けられており、また、次段の
光学系に効率良くレーザー光を導くために、レンズ（凸
レンズ）１１又は１２、ビームスプリッター１３又は１
４がそれぞれ図示の如く設けられている。

【００７５】但し、詳しくは後述するが、チャンネルＢ
における変調器１０は、本発明に基づいて、前記信号供
給手段（又は前記音響光学素子駆動手段）としての音響
光学素子駆動装置２５から所定の光軸調整信号が供給さ
れるように構成されており、ここで、後述する音響光学
効果によって変調器１０から出射されるレーザー光の光
軸が適当に調整され、出射レーザー光の回折角が調整さ
れる。また、図中一点鎖線に示すように、前記光軸調整
信号は光偏向素子１６に供給し、偏向光の光軸調整を同
時に行うこともできる。

【００７６】なお、図示しないが、例えば、Ｋｒイオン
レーザー（発振波長λ＝３５１ｎｍ）からなるレーザー
光源部１から出射されたレーザー光は、その一部がビー
ムスプリッター４及び５を通過して、フォトディテクタ
ー（ＰＤ）６によってその強度が検出されるように構成
されている。このフォトディテクター６によって検出さ
れた強度信号は、図外の記録光パワー制御部に送られ、
ここでレーザー光のパワーを一定に保つための制御信号
が生成され、電気光学結晶素子２等に送られるように構
成されている。

【００７７】次に、チャンネルＢにおいて、変調器１０
によって変調及び光軸調整されたレーザー光は、ビーム
スプリッター１４を通過した後、ＡＯＤからなる光偏向
素子１６に入射し、ここで、図示しないウォブリンフ信
号生成回路から供給されたウォブリンフ信号に応じて、
光軸の方向が一平面内で微小に振動（ウォブリング）さ
れる。すなわち、前述したように、スポットの位置もウ
ォブリングされることになる。また、ウォブリングの方
向は現在のフォーマットでは半径方向であるので、その
方向にスポットが移動するように光偏向素子１６が設置
されている。

【００７８】そして、チャンネルＡ及びチャンネルＢの
それぞれのレーザー光は、所定の光学素子を経て、レン
ズ（凸レンズ）１９及び２０からなるビームエキスパン
ダーの手前の偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）９３に
よって再び合流される。

【００７９】ここで、各チャンネルを経由したレーザー
光は直線偏向の状態で出射されており、その結果、偏光
ビームスプリッター９３の手前では両チャンネルとも同
じ方向の直線偏光である。偏光ビームスプリッター１８
は、ある方向の直線偏光を１００％透過し、それと垂直
方向の直線偏光を１００％反射する素子であるので、両
チャンネルの光量を最大限に利用するために、チャンネ
ルＡの直線偏光に半波長板（λ／２板）１５が配されて
いる。

【００８０】すなわち、偏光ビームスプリッター１８で
は、チャンネルＢを伝搬したレーザー光が１００％反射
されており、λ／２板１５によって偏光方向の９０度回
転しされたチャンネルＡを伝搬したレーザー光が１００
％透過する。また、このλ／２板１５によって、偏光ビ
ームスプリッター１８の透過率を０％から１００％まで
任意に調整することも可能であり、チャンネルＡとチャ
ンネルＢとの光量比の最終的な調整はこれを利用して行
ってもよい。

【００８１】そして、それぞれ独立に変調された各チャ
ンネルのレーザー光は、偏光ビームスプリッター１８に
よって合流され、記録用レーザー光のビーム径の拡大等
を行うビームエキスパンダーに入射する。ここで、この
ビームエキスパンダーは図示しない移動定盤上に設けら
れ、レンズ１９及び２０を有するものであり、その拡大
率によって集光スポット径が適宜調整される。例えば、
レンズ１９の焦点距離をＬ₁ 、レンズ２０の焦点距離を
Ｌ₂ とすると、このビームエキスパンダーにおける倍率
ＭｅはＬ₂ ／Ｌ₁ となる。

【００８２】そして、所定のＮＡ値を有する対物レンズ
２１によって、それぞれ独立した各レーザー光が集光さ
れ、ガラス基板２３上に形成されたフォトレジスト２４
に照射される。そして、原盤２２を回転させながら前記
ビームエキスパンダーを所定の方向に移動させることに
よって、記録用レーザー光を半径方向に一回転あたり等
距離ずつ移動させ、グルーブ或いはピットの潜像を一定
のトラックピッチでスパイラル状に形成する。

【００８３】また、偏光ビームスプリッター１８によっ
て合流された後の両チャンネルのレーザー光は、前述の
ビームエキスパンダーを通過した後、対物レンズ２１に
よって原盤１１上に集光され、チャンネルＡとチャンネ
ルＢとにそれぞれ対応した異なるスポットを形成する
が、両チャンネルのスポットは半径方向に微小な距離
（特に、トラックピッチの１／２以内＝最大１μｍ程
度）をおいて使用される。

【００８４】なお、図示省略するが、このビームエキス
パンダーには、対物レンズ２１とフォトレジスト２４の
露光面との距離を常時一定に保つためのサーボシステム
が導入されており、通常、フォトレジストが感光しない
波長のレーザー光を発振するフォーカシング用レーザー
光源を別途設けて、このレーザー光の反射光に基づいて
適宜焦点距離が検出されるように構成されている。

【００８５】次に、図２を参照に、本実施の形態に基づ
く音響光学素子駆動装置について説明する。

【００８６】本実施の形態における変調器１０は、音響
光学結晶素子からなるものであり、この音響光学素子に
超音波を発生させる駆動装置には、その周波数を可変制
御すること、及び、特に０．１ＭＨｚのオーダーでそれ
を十分安定に維持されることが要求される。

【００８７】例えば図２に示すように、音響光学素子駆
動装置２５の基本構成は、音響光学素子１０に与える周
波数可変信号の発振源である発振器（ＶＣＯ：Voltage
Contorolled Ocillator ）３１と、発振器３１に発振周
波数設定値を入力する装置（図示省略）と、発振器３１
から出力された超音波の発振周波数を検知する周波数カ
ウンター３３、その検知された周波数と前記発振周波数
設定値の周波数との差を計算する演算器３４、この演算
器によって求められた差に応じて適切な補正をかけた電
圧を発振器３１に印加するＶＣＯ駆動電源３２からなる
サーボ機構（フィードバックグループ）とからなってい
る。発振器３１から出力されるＶＣＯ発振周波数は温度
ドリフトを起こすなど不安定であるため、前記のサーボ
機構（フィードバックグループ）により安定させること
が望ましい。

【００８８】次に、音響光学結晶素子の原理について、
図３を参照に説明する。

【００８９】図３に示すように、二酸化テルルを代表と
する音響光学素子結晶中に速度Ｖ／周波数Ｆの超音波が
入射すると、結晶内部に原子の周期的な粗密状態が形成
され、これが結晶へ入射される光に対して回折格子の役
割を果たす。この回折格子の格子間隔ｄは、 ｄ＝Ｖ／Ｆ …（式２） で表される。

【００９０】次に、入射光の波長をλ、音響光学結晶
（媒質）の屈折率をｎ₁ とすると、回折角度θ₁ はブラ
ッグの回折条件より、 ２ｎ₁ ・ｄ・ｓｉｎθ₁ ＝λ …（式３） となる。但し、この回折光は結晶（屈折率ｎ₁ ）と屈折
率ｎ₀ ＝１である空気との界面で屈折されるので、最終
的な空気中への屈折角度をθ₀ とすると、 ｎ₁ ・ｓｉｎθ₁ ＝ｓｉｎθ₀ …（式４） であるから、上の（式３）より、 ｓｉｎθ₀ ＝λ・Ｆ／Ｖ …（式５） となる。これにより、素子の駆動装置で任意に変化させ
得る超音波の周波数Ｆによって、回折角度θ₀ が制御で
きることが分かる。実際に、ＡＯＤでは外部電気信号に
応じてＦを変動させることにより、ビームの偏向を行っ
ている。

【００９１】上記方法によるスポット位置制御の精度
を、実際のデバイス及び装置の代表的数値を（式５）に
代入して見積もってみた。それらの数値を以下に示す。 ＡＯＭ素子：米Crystal Tdchnology社製 Model 4224-S （商品名） 二酸化テルル結晶／結晶中の超音波伝播速度Ｖ＝４．２６ｋｍ／ｓ ＡＯＭ駆動装置：エレナ電子社製の A-O-224VAH （商品名） 超音波中心周波数Ｆ設定値 ２２４．０ＭＨｚ（中心周波数付近で ΔＦ＝０．１ＭＨｚステップでの設定値変更可能） 入射レーザー光波長：λ＝３５１ｎｍ

【００９２】ここで、超音波の中心周波数Ｆにおける入
射光の回折角度をθ₀ の時、周波数をΔＦだけずらした
時の回折角度変位量をΔθ₀ とすると、（式５）より、 ｓｉｎ（θ₀ ＋Δθ₀ ）−ｓｉｎθ₀ ＝（λ／Ｖ）・（Ｆ＋ΔＦ）−（λ／Ｖ）・Ｆ ＝（λ／Ｖ）・ΔＦ …（式６） となる。上の値を使う時ｓｉｎθ₀ は十分小さいので、
ｓｉｎθ₀ ≒θ₀ と近似できるから（式６）は、 Δθ₀ ＝（λ／Ｖ）・ΔＦ …（式７） となり、ここでΔＦ＝０．１ＭＨｚとするとΔθ₀ ＝
４．２μｒａｄである。

【００９３】つまり、前述のカッティングマシン光学系
（対物レンズ焦点距離ｆ＝２ｍｍ、ビームエキスパンダ
ー倍率Ｍｅ＝４）にあてはめれば、これによる原盤上で
のスポット移動量Δｒは（式１）よりΔｒ≒２ｎｍと十
分な精度でスポット位置調整が可能であることが分かっ
た。

【００９４】上述したように、本実施の形態に基づく露
光方法は、位置精度の他に、定量性、再現性及び調整の
容易さに関しても、従来の機械的保持機構を用いた光軸
調整法と比較して非常に有利である。更に、従来の光学
系からの実質的な変更もなく、音響光学素子に光軸調整
用の信号を印加する回路（音響光学素子駆動装置）を設
けるだけであるため、容易に実行可能であることも本実
施の形態の利点である。

【００９５】特に、スポット位置制御の高精度化を達成
するために、ビームに必要量のあおり角を与える手段と
して、２ビームカッティング光学系中の音響光学結晶素
子（ＡＯＭ又はＡＯＤ）を利用して記録用レーザー光を
任意の微小角度偏向するので、現有の装置でも誤差２ｎ
ｍ程度にスポット間隔調整が可能となる。この調整は、
駆動装置の超音波周波数表示を見ながら行えるので、定
量的かつ非常に簡単であり、再現性も良い。

【００９６】以上の理由で、本発明により、高精度のス
ポット間隔調整が必要な２ビーム露光法を用いる光ディ
スク基板の作製が容易となる。また本発明の方法は、将
来更に微小形成パターンを形成する際に、より有効とな
る。

【００９７】以上、本発明を望ましい実施の形態につい
て説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるも
のではなく、光ディスクマスタリング原盤露光時だけで
なく、同程度のビーム偏向角精度を必要とするレーザー
を用いた露光装置（例えば、ＬＢＲ：レーザービームカ
ッティングレコーダー）、或いは、半導体装置の加工装
置、測定装置等に利用できる。光ディスクの場合では、
１スポットの絶対座標を１０ｎｍ程度の微小オーダーで
制御する必要が今のところないため、２スポットの相対
距離を調整する用途として使用したが、他の分野ではそ
のような用途で利用する可能性が考えられる。また、レ
ーザーを集光する必要がなくとも、ビームを微小な任意
の角度偏向し、その角度を保持する手段として、本発明
は利用できる。

【００９８】また、上述した実施の形態は、グルーブを
形成するチャンネルＡの光ビームを基準位置として、ウ
ォブリンググルーブを形成するチャンネルＢの光ビーム
の光軸位置を調整、保持したが、チャンネルＢの光ビー
ムの光軸を基準位置として、チャンネルＡの光ビームの
光軸位置を調整、保持してもよい。

【００９９】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例について説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【０１００】光学系については、図１及び図２に示した
ものと同じ２ビーム記録光学系を用いた。なお、本実施
例では、ビームの回折角度を制御するための音響光学素
子としては、変調器１０のＡＯＭを用いたが、上述した
ように偏向器１６のＡＯＤを使用することもできる。２
ビーム記録光学系でも、ウォブリングの必要がない時は
光学系にＡＯＤが含まれない場合があるが、その時は本
実施例の如くＡＯＭを前記の音響光学素子として使用す
ればよい。

【０１０１】この時、ビームの回折角度が原盤上でスポ
ットを移動させたい方向（光ディスクの場合、通常はト
ラックピッチの方向）とおおよそ一致するように変調器
１０の音響光学素子を設置する。

【０１０２】次に、本実施例による２スポット間隔調整
の、精度及び再現性についての測定結果を図４に示す。
図１に示した２ビーム記録光学系において、光変調器１
０として Crystal Technology 社製のＡＯＭ（Model 42
24-S）を用い、さらに、図２の構成よりなる音響光学素
子駆動装置２５、及び、波長λ＝３５１ｎｍの記録ビー
ム光を使用して２ビームそれぞれに対応するグルーブを
露光し、現像後にその間隔をレーザー顕微鏡のピッチ測
長機能を用いて測定した。

【０１０３】まず、超音波の周波数を２２２．０ＭＨｚ
から２２６．０ＭＨｚまで０．５ＭＨｚ刻みで変化させ
た時の２スポット間隔を上記方法で測定し、次に２２
６．０ＭＨｚから２２２．０ＭＨｚまで同じく０．５Ｍ
Ｈｚ刻みで逆方向に周波数を変化させて同様にスポット
間隔を測定することにより再現性を確認した。

【０１０４】なお、本実施例（図１及び図２参照）の記
録光学系、測定装置等に用いた光学素子は次の通りであ
る。 〔記録光学系〕 記録波長λ＝３５１ｎｍ（Ｋｒイオンレーザー） 対物レンズ焦点距離ｆ＝2.0mm(NA/0.90)／無限光学系対応（平行光入射） ビームエキスパンダー倍率Ｍｅ＝４．０ 〔チャンネルＢビーム偏向素子〕 Crystal Technology社製ＡＯＭ(Model 4224-S) 結晶材質：二酸化テルル／結晶内超音波伝播速度：Ｖ＝４．２６Ｋｍ／ｓ 〔ＡＯＭ駆動装置〕 超音波周波数２２４．０±２．０ＭＨｚ（０．５ＭＨｚステップ） 〔信号記録フォーマット〕 チャンネルＡトラック及びチャンネルＢトラックともにグルーブ 初期２スポット間隔：約１．０μｍ 〔トラック間隔測定装置〕 LASER TEC 社製 レーザー顕微鏡（型番 １ＬＭ−２１） レーザー波長λ＝６３３ｎｍ、対物レンズＮＡ＝０．９５ トラック間隔測定誤差見積値＝±２ｎｍ

【０１０５】この測定結果を図４に示す。図４から分か
るように、２ビームのスポット間隔は、駆動装置より発
せられる超音波の周波数に対してほぼ線形に変化してお
り、また再現性もある。スポット間隔変位量は前述の見
積り値２ｎｍ／０．１ＭＨｚとほぼ等しく、少なくとも
１０ｎｍの精度を出すには十分である。なお、測定結果
には±２ｎｍ程度の測定誤差を含んでいるので、実際の
精度はさらに良いと思われ、０．１ＭＨｚステップで周
波数を変化させれば２ｎｍに近い精度で制御可能である
ことが予想される。

【０１０６】このように、本実施例によれば、機械的機
構（ＰＢＳホルダー）によってスポット集光位置調整を
行うのではなく、超音波の周波数によって適宜スポット
集光位置調整が行われ、また、スポット集光位置の移動
量は超音波の周波数によって定量的に把握されるので、
特に０．０１μｍ以下の高精度が求められる場合でも、
そのスポット集光位置調整が十分に高精度、高再現性及
び高定量性にて実現可能である。

【０１０７】以上の理由で、本実施例において、高精度
のスポット間隔調整が必要な２ビーム露光法を用いる光
ディスク基板の作製が容易となる。また本実施例は、将
来更に微小形成パターンを形成する際に、より有効とな
る。

【０１０８】

【発明の作用効果】本発明の光軸調整方法によれば、入
射光ビームに対して変調手段による変調と偏向手段によ
る偏向との少なくとも一方を施して所定の出射光ビーム
を得るに際し、前記変調手段及び／又は前記偏向手段に
光軸調整信号を供給して、前記出射光ビームの光軸を調
整するので、変調や偏向のための光軸調整を所望の精度
で容易に実施できると同時に、微細な光軸調整を定量的
に再現性良く実施できる。

【０１０９】本発明の光軸調整装置によれば、入射光ビ
ームに対して変調と偏向との少なくとも一方を施して光
軸が調整された所定の出射光ビームを得る光ビームの光
軸調整装置であって、前記変調を行う変調手段と前記偏
向を行う偏向手段との少なくとも一方と、これに光軸調
整信号を供給する信号供給手段とを有しているので、本
発明の光軸調整方法を再現性良く実施できる。

【０１１０】本発明の露光方法によれば、入射光ビーム
に対して変調手段による変調と偏向手段による偏向との
少なくとも一方を施して所定の出射光ビームを得るに際
し、前記変調手段及び／又は前記偏向手段に光軸調整信
号を供給して、前記出射光ビームの光軸を調整し、この
出射光ビームを被処理基体に対する露光用光ビームとし
て使用するので、露光処理を所望の精度で容易に施すこ
とができると同時に、微細パターンの露光処理を定量的
に再現性良く実施できる。

【０１１１】本発明の露光装置によれば、入射光ビーム
に対して変調と偏向との少なくとも一方を施してて光軸
が調整された所定の出射光ビームを被処理基体に対する
露光用光ビームとして使用する露光装置であって、前記
変調を行う変調手段と前記偏向を行う偏向手段との少な
くとも一方と、これに光軸調整信号を供給する信号供給
手段とを有しているので、本発明の露光方法を再現性良
く実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるウォブリング対応の
２ビーム光学系の概略構成図である。

【図２】同、音響光学素子駆動装置の基本構成例を示す
概略構成図である。

【図３】音響光学結晶中の光ビームの回折原理を説明す
るための概略模式図である。

【図４】本発明の実施例による２スポット間隔調整の際
の精度及び再現性を示すグラフである。

【図５】光ディスクの概略斜視図（Ａ）、記録可能な光
ディスクの要部断面図（Ｂ）、再生専用光ディスクの要
部概略断面図（Ｃ）である。

【図６】光ディスクの一般的な製造工程を説明するため
の要部模式図である。

【図７】従来の１ビーム光学系に基づくカッティングマ
シン（露光装置）の概略構成図である。

【図８】同、カッティングマシンの基本的な記録光学系
の概略構成図である。

【図９】従来のウォブリング対応の２ビーム記録光学系
の概略構成図である。

【図１０】同、２ビーム記録光学系において光ビームに
あおり角を与えた場合の原盤上露光スポットの移動の様
子を示す要部概略図である。

【図１１】従来の機械式ビームあおり機構（ＰＢＳホル
ダー）の構成例を示す要部概略図である。

【図１２】２ビームカッティングの使用例（ランド上に
アドレスピットを形成する場合）の概略平面図である。

【図１３】同、２ビームカッティングの使用例（次世代
ミニディスクの間歇ウォブルフォーマット）の概略平面
図である。

【符号の説明】

１…レーザー光源、２…電気光学変調素子、３…アナラ
イザー、４、５、１３、１４、１７…ビームスプリッタ
ー、７、８、１１、１２、１９、２０…レンズ、９、１
０…光変調器、１５…λ／２板（半波長板）、１６…光
偏向素子、２１…対物レンズ、２２…原盤、２３…ガラ
ス基板、２４…フォトレジスト、２５…音響光学素子駆
動装置、３０…音響光学素子、３１…ＶＣＯ発振器、３
２…ＶＣＯ駆動電源、３３…周波数カウンター、３４…
演算器、５１…光ディスク、５１ａ…記録可能な光ディ
スク、５１ｂ…再生専用の光ディスク、５２…ディスク
基板、５３…信号記録領域、５４…ランド、５５…グル
ーブ、５６…信号面、５７…読み取り面、５８…ピッ
ト、６０…ガラス原盤、６１…フォトレジスト、６２…
グルーブ又はピット列の潜像、６３…レンズ、６４…レ
ーザー光、６５…グルーブ、６６…ランド、６８…Ｎｉ
メッキ層（スタンパー）７０…光源部、７１…光変調
部、７２…ビームエキスパンダー、７３…レーザー光
源、７４…ＥＯ変調器、７５…アナライザー、７６、７
６ａ、７６ｂ、８１、８１ａ、８１ｂ、８６、９２…ビ
ームスプリッター、７７、８７…フォトディテクター、
７８、７８ａ、７８ｂ、８０、８２、８３…レンズ、７
９、７９ａ、７９ｂ…ＡＯ変調器、８４…光結合器（D.
C.M ）、８５…対物レンズ、８９…記録光パワー制御回
路、９０…ターンテーブル、９１…光偏向器、９３…偏
光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、９４…機械的保持機
構、９５…半波長板、９６…マイクロメーターヘッド、
１０１…ランド上にアドレスピットを有する光ディス
ク、１０２…グルーブ（被露光部）、１０３…ランド、
１０４、１０５…露光スポット、１１０…次世代ＭＤの
間歇ウォブルフォーマット、１１１…トラックＡ、１１
２…トラックＢ、１１３…スポットＡ（直進）、１１４
…スポットＢ（ウォブル）

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年５月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】２ビームの間隔調整は、前述のとおりＣｈ
−ＡとＣｈ−Ｂが合流する場所となる偏光ビームスプリ
ッター９３に適当な「あおり角」を与えることで、反射
側ビーム（Ｃｈ−Ｂ）に光軸に対する傾斜角を持たせる
方法によって行われている（但し、この場合、ＰＢＳを
直進する側（Ｃｈ−Ａ）の原盤上での集光位置は変わら
ず、Ｃｈ−Ｂの集光位置が前記傾斜角に応じて移動す
る）。或いは、偏光ビームスプリッターに限らず、直前
のビームスプリッターでそれを行ってもよい。但し、光
偏向素子ＡＯＤが設けてある場合、このＡＯＤでは光線
の入射位置及び角度がある程度制限されるので、あおり
角調整にはＡＯＤ以降の光学部品を使用する方がよい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７７】次に、チャンネルＢにおいて、変調器１０
によって変調及び光軸調幣されたレーザー光は、ビーム
スプリッター１４を通過した後、ＡＯＤからなる光偏向
素子１６に入射し、ここで、図示しないウォブリング信
号生成回路から供給されたウォブリング信号に応じて、
光軸の方向が一平面内で微小に振動（ウォブリング）さ
れる。すなわち、前述したように、スポットの位置もウ
ォブリングされることになる。また、ウォブリングの方
向は現在のフォーマットでは半径方向であるので、その
方向にスポットが移動するように光偏向素子１６が設置
されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７８】そして、チャンネルＡ及びチャンネルＢの
それぞれのレーザー光は、所定の光学素子を経て、レン
ズ（凸レンズ）１９及び２０からなるビームエキスパン
ダーの手前の偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１８に
よって再び合流される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７９】ここで、各チャンネルを経由したレーザー
光は直線偏向の状態で出射されており、その結果、偏光
ビームスプリッター１８の手前では両チャンネルとも同
じ方向の直線偏光である。偏光ビームスプリッター１８
は、ある方向の直線偏光を１００％透過し、それと垂直
方向の直線偏光を１００％反射する素子であるので、両
チャンネルの光量を最大限に利用するために、チャンネ
ルＡの直線偏光に半波長板（λ／２板）１５が配されて
いる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９１】上記方法によるスポット位置制御の精度
を、実際のデバイス及び装置の代表的数値を（式５）に
代入して見積もってみた。それらの数値を以下に示す。 ＡＯＭ素子：米Ｃｒｙｓｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製 Ｍｏｄｅｌ ４ ２２４−Ｓ （商品名） 二酸化テルル結晶／結晶中の超音波伝播速度Ｖ＝４．２６ｋｍ／ｓ ＡＯＭ駆動装置：エレナ電子社製のＡ−Ｏ−２２４ＶＡＨ（商品名） 超音波中心周波数Ｆ設定値 ２２４．０ＭＨｚ（中心周波数付近で ΔＦ＝０．１ＭＨｚステップでの設定値変更可能） 入射レーザー光波長：λ＝３５１ｎｍ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光ビームに対し、変調手段による変
   調と偏向手段による偏向との少なくとも一方を施して、
   所定の出射光ビームを得るに際し、 前記変調手段及び／又は前記偏向手段に光軸調整信号を
   供給して、前記出射光ビームの光軸を調整する、光ビー
   ムの光軸調整方法。
2. 【請求項２】 前記光軸調整信号によって、前記光軸の
   相対位置を保持する、請求項１に記載した光ビームの光
   軸調整方法。
3. 【請求項３】 前記変調手段及び前記偏向手段を音響光
   学素子とし、これらの音響光学素子の少なくとも一方
   に、音響光学素子駆動手段から前記光軸調整信号を供給
   し、前記音響光学素子からの出射光ビームの屈折角を調
   整する、請求項１に記載した光ビームの光軸調整方法。
4. 【請求項４】 光源から出射された光ビームを、ビーム
   スプリッターを用いて２つの光ビームに分割し、 これらの分割光の一方の光ビームに対して前記変調及び
   前記偏向を行い、かつ、他方の光ビームに対して別の変
   調手段による変調を行い、 さらにビームスプリッターを用いて前記一方及び前記他
   方の各光ビームを合流させる、請求項１に記載した光ビ
   ームの光軸調整方法。
5. 【請求項５】 入射光ビームに対し、変調と偏向との少
   なくとも一方を施して、光軸が調整された所定の出射光
   ビームを得る光ビームの光軸調整装置であって、 前記変調を行う変調手段と前記偏向を行う偏向手段との
   少なくとも一方と、 これに光軸調整信号を供給する信号供給手段とを有す
   る、光ビームの光軸調整装置。
6. 【請求項６】 前記光軸調整信号によって、前記光軸の
   相対位置が保持される、請求項５に記載した光ビームの
   光軸調整装置。
7. 【請求項７】 前記変調手段及び前記偏向手段が音響光
   学素子であり、これらの音響光学素子の少なくとも一方
   に、音響光学素子駆動手段から前記光軸調整信号を供給
   し、前記音響光学素子からの出射光ビームの屈折角が調
   整される、請求項５に記載した光ビームの光軸調整装
   置。
8. 【請求項８】 光源から出射された光ビームを２つの光
   ビームに分割するビームスプリッターと、 これらの分割光の一方の光ビームに対して前記変調を行
   う前記変調手段及び前記偏向を行う前記偏向手段、か
   つ、他方の光ビームに対して別の変調を行う変調手段
   と、 前記一方及び前記他方の各光ビームを合流させるビーム
   スプリッターとを有する、請求項５に記載した光ビーム
   の光軸調整装置。
9. 【請求項９】 入射光ビームに対し、変調手段による変
   調と偏向手段による偏向との少なくとも一方を施して、
   所定の出射光ビームを得るに際し、 前記変調手段及び／又は前記偏向手段に光軸調整信号を
   供給して、前記出射光ビームの光軸を調整し、 この出射光ビームを被処理基体に対する露光用光ビーム
   として使用する、露光方法。
10. 【請求項１０】 前記光軸調整信号によって、前記光軸
    の相対位置を保持する、請求項９に記載した露光方法。
11. 【請求項１１】 前記変調手段及び前記偏向手段を音響
    光学素子とし、これらの音響光学素子の少なくとも一方
    に、音響光学素子駆動手段から前記光軸調整信号を供給
    し、前記音響光学素子からの出射光ビームの屈折角を調
    整する、請求項９に記載した露光方法。
12. 【請求項１２】 光源から出射された光ビームを、ビー
    ムスプリッターを用いて２つの光ビームに分割し、 これらの分割光の一方の光ビームに対して前記変調及び
    前記偏向を行い、かつ、他方の光ビームに対して別の変
    調手段による変調を行い、 さらにビームスプリッターを用いて前記一方及び前記他
    方の各光ビームを合流させる、請求項９に記載した露光
    方法。
13. 【請求項１３】 前記一方及び前記他方の各光ビームを
    対物レンズに入射させて前記被処理基体上に互いに異な
    る２つのスポットを形成する、請求項１２に記載した露
    光方法。
14. 【請求項１４】 前記各光ビームを光ディスクの原盤露
    光に使用する、請求項１３に記載した露光方法。
15. 【請求項１５】 前記他方の光ビームをグルーブ形成用
    の光ビームとし、前記一方の光ビームをピット形成用又
    はウォブリンググルーブ形成用の光ビームとする、請求
    項１４に記載した露光方法。
16. 【請求項１６】 前記ピット形成用又はウォブリンググ
    ルーブ形成用の光ビームの集光位置を前記変調手段及び
    ／又は前記偏向手段によって調整する、請求項１５に記
    載した露光方法。
17. 【請求項１７】 入射光ビームに対し、変調と偏向との
    少なくとも一方を施して、光軸が調整された所定の出射
    光ビームを被処理基体に対する露光用光ビームとして使
    用する露光装置であって、 前記変調を行う変調手段と前記偏向を行う偏向手段との
    少なくとも一方と、 これに光軸調整信号を供給する信号供給手段とを有す
    る、露光装置。
18. 【請求項１８】 前記光軸調整信号によって、前記光軸
    の相対位置が保持される、請求項１７に記載した露光装
    置。
19. 【請求項１９】 前記変調手段及び前記偏向手段を音響
    光学素子とし、これらの音響光学素子の少なくとも一方
    に、音響光学素子駆動手段から前記光軸調整信号を供給
    し、前記音響光学素子からの出射光ビームの屈折角が調
    整される、請求項１７に記載した露光装置。
20. 【請求項２０】 光源から出射された光ビームを２つの
    光ビームに分割するビームスプリッターと、 これらの分割光の一方の光ビームに対して前記変調を行
    う前記変調手段及び前記偏向を行う前記偏向手段、か
    つ、他方の光ビームに対して別の変調を行う変調手段
    と、 前記一方及び前記他方の各光ビームを合流させるビーム
    スプリッターとを有する、請求項１７に記載した露光装
    置。
21. 【請求項２１】 前記一方及び前記他方の各光ビームを
    対物レンズに入射させて前記被処理基体上に互いに異な
    る２つのスポットが形成される、請求項２０に記載した
    露光装置。
22. 【請求項２２】 前記各光ビームが光ディスクの原盤露
    光に使用される、請求項２１に記載した露光装置。
23. 【請求項２３】 前記他方の光ビームがグルーブ形成用
    の光ビームであり、前記一方の光ビームがピット形成用
    又はウォブリンググルーブ形成用の光ビームである、請
    求項２２に記載した露光装置。
24. 【請求項２４】 前記ピット形成用又はウォブリンググ
    ルーブ形成用の光ビームの集光位置が前記変調手段及び
    ／又は前記偏向手段によって調整される、請求項２３に
    記載した露光装置。