JP3612920B2 - 光学記録媒体の原盤作製用露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学記録媒体の原盤作製用露光装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ用、ビデオ用、その他の各種情報を記録するコンパクトディスク（ＣＤ）や、レーザーディスク（ＬＤ）等の従来の光学記録媒体においては、その情報記録層にデータ情報、トラッキングサーボ信号等の記録がなされる位相ピット、プリグルーブ等の微細凹凸の形成がなされる。
【０００３】
この情報記録層を構成する微細凹凸は、光学記録媒体の基板の射出成形と同時に形成したり、あるいは、フォトポリマリゼーション法、いわゆる２Ｐ法等によって形成されたりすることができる。
【０００４】
これらの射出成形あるいは２Ｐ法においては、最終的に形成する微細凹凸を転写形成する微細凹凸を有するスタンパーが用いられる。
このスタンパーの作製においては、先ず、原盤の作製がなされる。この原盤はこれを構成する基板、例えば研磨した平滑なガラス板上にフォトレジストを塗布し、これをパターン露光して、微細凹凸を形成し、その表面に例えばＡｇメッキを施して成る。このようにして作製した原盤にメタルメッキを施し、これを剥離することによって、あるいはこの繰り返しによってスタンパーの形成がなされる。
【０００５】
図４にその概略構成を示すように、この原盤作製に際してのフォトレジストに対するパターン露光を行う原盤露光装置５０は、フォトレジストの感光する波長の露光用レーザービームＬを発生する露光レーザービーム発生源５１と、露光パターン例えば記録情報に応じて露光用レーザービームＬを変調する変調器５２とが設けられ、これにより例えば強度変調された露光用レーザービームＬを、ミラー５３により反射させて、対物レンズ５４に向かわせ、この対物レンズ５４を通じて原盤を作製する基板５５上のフォトレジスト５６面に露光用レーザービームＬを集束するようにして、微細な記録パターンの記録を行う。
この従来における原盤露光装置においては、対物レンズ５４と基板５５上のフォトレジスト５６との間は、図５に示すように単なる空間、すなわち空気が介在された構成とされている。
【０００６】
一方、昨今、光学記録媒体の高記録密度化が進み、原盤の露光においても、より微細な位置制御、すなわち露光用レーザービームＬのスポットの微小化が要求されている。
【０００７】
このように、露光用レーザービームＬのスポットの微小化、すなわち集光力の向上を図るために、図６に示すように、対物レンズ５４と、フォトレジスト５６との間を高屈折率の媒体、例えば液体で満たした状態で露光を行う液浸法、いわゆる油浸法が提案されている。
【０００８】
この図６において、露光用レーザービームＬと、フォトレジスト面５６の鉛直線とのなす角をθとし、対物レンズ５４の開口数をＮ．Ａ．とし、対物レンズ５４と、フォトレジスト５６との間の媒体の屈折率をｎとすると、フォトレジスト５６面上に集光される露光用レーザービームＬの径φは、露光用レーザービームＬの波長をλとするとき、下記（数１）により表される。
【０００９】
【数１】
φ＝（０．８２×λ）／Ｎ．Ａ．
（但しＮ．Ａ．＝ｎ×ｓｉｎθとする。）
【００１０】
すなわち、対物レンズ５４と、フォトレジスト５６との間の媒体として、その屈折率ｎが、空気の屈折率（ｎ_０ ＝１）よりも大きいものを適用すれば、対物レンズ５４の開口数Ｎ．Ａ．が大きくなり、その結果、φ（ビームＬの径）の値を小さくすることができ、露光用レーザービームＬの集光力の向上を図ることができるのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上述したように、フォトレジストの露光用レーザービームＬによる露光を行う場合には、対物レンズ５４と、基板５５とを、相対的に移動させる必要がある。例えば、円盤状の基板５５を用いた場合においては、基板５５を回転しつつ、露光用レーザービームＬを基板５５の半径方向に移動させて、フォトレジスト面上にスパイラル状にレーザービームスポットを走査させる。
【００１２】
しかしながら、上述した液浸法を用いてフォトレジストの露光を行う場合において、対物レンズ５４と、基板５５とを、相対的に移動させると、対物レンズ５４と、フォトレジスト５６との間の高屈折率の液体が、基板５５の移動、例えば回転に引きずられて動く。このとき、対物レンズ５４がこの高屈折率の液体の動きに逆らうように存在していることから、液体の動きによって対物レンズ５４に軸ぶれや、オートフォーカス動作の乱れ等、対物レンズの動作に影響が生じることになる。
【００１３】
このように対物レンズ５４の軸ぶれ等が生じた状態で、フォトレジストの露光を行うと、最終的に得られる光学記録媒体はトラックピッチむらや再生信号の変調度のむら等、粗悪な信号特性を有するものとなる。
【００１４】
そこで、本発明においては、液浸法を用いてフォトレジストの露光を行う場合において、露光用レーザービームＬの集光力の向上を図り、かつ対物レンズ５４の軸ぶれや、オートフォーカス動作の乱れを回避した光学記録媒体の原盤作製用露光装置を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学記録媒体の原盤作製用露光装置は、フォトレジスト層が塗布された基板の支持部と、露光光の対物レンズと、対物レンズと、フォトレジスト層が塗布された基板との間に配置され、液密性を有する固定透明遮蔽板とを有し、対物レンズまたは基板の支持部の少なくとも一方に、対物レンズを通過して上記フォトレジスト層に到来する露光スポットを、フォトレジスト層において移行走査させる相対的移行手段を具備し、対物レンズと固定透明遮蔽板との間、および固定透明遮蔽板とフォトレジスト層が塗布された基板との間とに、それぞれ露光光に対して光透過性を有する第１および第２の透明液体が充填された構成とする。
【００１６】
上述の本発明構成によれば、露光の際にフォトレジスト層が塗布された基板の回転に合わせて流れる第２の透明液体と対物レンズとの間に、固定透明遮蔽板を設けたため、第２の透明液体の流れを対物レンズに伝えないようにすることができ、対物レンズが接している第１の透明液体は、基板が回転するにもかかわらず、流れ（動き）を生じることがないので、対物レンズ５４の軸ぶれ等を生じることなく、液浸法の実現、すなわち露光用レーザービームＬの集光力の向上を図った光学記録媒体の原盤作製用露光装置を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の具体的な実施の形態について説明する。
以下において、ディスク状、いわゆる円盤状の光ディスクを作製する場合に、射出成形法、あるいは２Ｐ法による使用するスタンパーを転写して作製するガラス基板上のフォトレジスト面のパターン露光に適用する場合について説明するが、本発明における原盤作製用露光装置は、この形状に限定されるものではなく、光磁気ディスク、相変化ディスク、その他カード状、シート状等の、微細凹凸を情報記録層に有する各種光学記録媒体の作製に用いる原盤を露光する場合に適用することができる。
【００１８】
本発明の一実施例を説明する。
図１に本発明の原盤作製用露光装置の概略構成図を、図２に本発明の原盤作製用露光装置における露光機構の概略断面図を示す。
【００１９】
本発明の原盤作製用露光装置１０においては、図１に示すように、露光用レーザービームＬを発生する露光レーザービーム発生源１１と、露光パターン例えば記録情報に応じて露光用レーザービームＬを変調する変調器１２とが設けられ、これにより例えば強度変調された露光用レーザービームＬを、ミラー１３により反射させて、図１中の破線で囲まれた露光機構１００において、露光がなされる。
【００２０】
ここで、露光機構１００は、露光レーザービームＬを集光する対物レンズ１４、フォトレジスト１６が塗布された基板１５と、基板１５を支持する支持部２０と、対物レンズ１４と基板１５との間に配置された液密性を有する固定透明遮蔽板２１とからなり、対物レンズ１４の集光側の面と固定透明遮蔽板２１との間には、第１の透明液体３１が充填され、固定透明遮蔽板２１とフォトレジスト層１６が塗布された基板１５との間には、第２の透明液体３２が充填されている構成を有するものである。
【００２１】
本発明の原盤作製用露光装置１０における上記露光機構１００の概略構成図を図２に示す。
【００２２】
すなわち、図２に示す露光機構１００においては、フォトレジストが塗布されたフォトレジスト面１６を有する基板１５、例えば石英ガラスよりなる基板が、支持部２０により支持される。
この支持部２０は、例えば上面に基板１５を収容配置する凹部が設けられた円板体よりなり、その中心軸を中心として回転できるように支持され、回転機構１７例えばモーターの回転軸に連結されて回転するようになされる。
【００２３】
一方、ミラー１３と、露光用レーザービームＬを集光する対物レンズ１４は、支持部２０の半径方向と平行する方向に移動するようになされる。
このようにして支持部２０による基板１５の回転と、ミラー１３および対物レンズ１４の移動との共動によって、フォトレジスト層１６において露光用レーザービームＬを移行走査する相対的移行手段が構成される。
これらの対物レンズ１４と、基板１５とは、露光光に対して屈折率が同等である透明材料によって構成することが望ましい。
【００２４】
固定透明遮蔽板２１は、支持部２０すなわち基板１５の回転に影響されずに静止状態を保持する構成となっている。図示の例では、この固定透明遮蔽板２１上に円筒状側壁１０１が液密に配置されてこの固定透明遮蔽板２１と側壁１０１によって第１の透明液体３１が収容される。
【００２５】
対物レンズ１４と固定透明遮蔽板２１との間に、この第１の透明液体３１が充填される。
また、固定透明遮蔽板２１とフォトレジスト層１６が塗布された基板１５との間には、第２の透明液体３２が充填されている。これらの第１および第２の透明液体３１および３２は、それぞれ露光光に対して光透過性を有するものとする。
【００２６】
固定透明遮蔽板２１は、例えば石英ガラスによって構成することができるが、この固定透明遮蔽板２１は、対物レンズ１４と屈折率が同等ないしは近い透明基板によって構成する。
この第１の透明液体３１および第２の透明液体３２は、これらの屈折率が空気の屈折率よりも対物レンズ１４の屈折率に近いもので、さらに基板１５、固定透明遮蔽板２１のそれぞれの屈折率と同等である液体、例えばベンゼンを使用することができる。
【００２７】
また、フォトレジスト層１６の露光を行う場合に基板の支持部２０を回転機構１７により回転させた際に、第２の透明液体３２が原盤作製用露光装置１０の外側に飛散しないようにガード機構２２が設けられている。また、第２の透明液体３２は、固定透明遮蔽板２１と基板１５との間に充填されると共に、その水面が固定透明遮蔽板２１の露光に関与しない円筒状側壁１０１外の周辺部において、固定透明遮蔽板２１の上部に回り込むように充填されている。
【００２８】
また、第２の透明液体３２が基板１５の側面を回り込み、フォトレジスト層１６側に入り込むことを回避するため、基板１５とガード機構２２との間には、例えばＯリング２３を配置する。
【００２９】
上述したような構成を有する原盤作製用露光装置１０を用いて、基板１５上に塗布されたフォトレジスト１６の露光を行う場合について説明する。
【００３０】
図１に示した露光レーザービーム発生源１１から露光用レーザービームＬを発生させ、所定の露光パターンに応じて、この露光用レーザービームＬを変調器１２により変調する。そして、変調された露光用レーザービームＬは、ミラー１３により対物レンズ１４に導入されて対物レンズ１４により集光されるようにする。
【００３１】
図２に示すように、フォトレジスト１６が塗布された基板１５は、回転機構１７により回転する支持部２０に設置されて所定の回転数で回転させる。
このとき、第１の透明液体３１と、第２の透明液体３２とは、固定透明遮蔽板２１によって遮断されている。この固定透明遮蔽板２１が基板１５の回転に合わせて流れる第２の透明液体の流れを第１の透明液体３１に伝えないようにしているため、第１の透明液体３１には流れが生じることなく、静止した状態を保つことができる。すなわち、固定透明遮蔽板２１によって、第２の透明液体３２の流れを対物レンズ１４に伝わることが回避され、ブレや振動が生じない。
【００３２】
図３に、図２中の長円で囲まれた部分の拡大図を示す。この図３に示すように、第２の透明液体３２は、固定透明遮蔽板２１の周辺上部と下部とで、固定透明遮蔽板の外周部で連通するように配置する。
これにより、フォトレジスト層１６が塗布された基板１５の回転に伴う固定透明遮蔽板２１の下部の第２の透明液体３２における遠心力による外周方向への移動を、固定透明遮蔽板２１の上部に配置された第２の透明液体３２によって阻止することができる。
【００３３】
すなわち、基板１５が回転すると、図３に示すように、固定透明遮蔽板２１とフォトレジスト層１６が塗布された基板１５との間に充填された第２の透明液体３２は、回転により生じた遠心力によって外周側に引き寄せられ、これによって、固定透明遮蔽板２１に撓みが生じ、固定透明遮蔽板２１と基板１５との間隔に変動を来すとか、固定透明遮蔽板２１に破損を生じさせる。
【００３４】
また、固定透明遮蔽板２１と、基板１５との距離は極めて小に選定されているため、固定透明遮蔽板２１と基板１５との間の、第２の透明液体３２の量が少なくなると、固定透明遮蔽板２１と基板１５とが略接触した状態となるため、固定透明遮蔽板２１が基板１５の回転に影響されてしまい、静止した状態を保持できなくなってしまう。
【００３５】
これに対し、上述の本発明構成によれば、固定透明遮蔽板２１よりも上部周辺の第２の透明液体３２も基板１５の回転により生じた遠心力によって外周側に引き寄せられることから、固定透明遮蔽板２１よりも上部の第２の透明液体３２の液量を調整することによって、上述した固定透明遮蔽板２１と基板１５との間に充填された第２の透明液体３２の遠心力を相殺することができ、外周方向へ移動することを阻止し、固定透明遮蔽板２１と基板１５との間の、第２の透明液体３２の量が少なくなることを回避できる。
【００３６】
上述したように、回転機構１７によって基板１５を回転させた状態で、入射された露光用レーザービームＬは、第１および第２の透明液体３１および３２、固定透明遮蔽板２１、基板１５を介してフォトレジスト１６に集光されて、露光がなされ、微細凹凸が形成される。その後その表面に例えばＡｇメッキを施して原盤が作製される。このようにして作製された原盤にメタルメッキを施し、これを剥離することによって、あるいはこの繰り返しによって、光学記録媒体の微細凹凸を転写するためのスタンパーの形成がなされる。
【００３７】
上述のように、露光光の集光を行う対物レンズと、フォトレジストとの間を第１および第２の透明液体３１および３２を介してフォトレジストの露光を行うと、これらの屈折率は空気の屈折率よりも大とすることができるので、図６および（数１）において説明したように、露光ビームＬのスポット径を小さくすることができる。これにより、より精密な露光制御が可能となる。
上述した実施例においては、第１および第２の透明液体３１および３２として、ベンゼンを使用しており、このベンゼンの屈折率は１．５である。よって、（数１）より、露光ビームＬの径を空気を介して露光した場合に比べて１／１．５になる。すなわち、光学記録媒体の情報記録密度の観点では、線密度を１．５倍、面密度を２．２５倍にすることができる。
【００３８】
また、特に本発明においては、フォトレジスト層１６が塗布された基板１５の回転によって流れが生じてしまう第２の透明液体３２と、対物レンズ１４との間に、第２の透明液体３２の流れを対物レンズ１４に伝えない効果を有する固定透明遮蔽板２１を設けたため、対物レンズ１４が接している第１の透明液体３１は、基板１５や対物レンズ１４の相対的な移動にもかかわらず、流れが生じないので、対物レンズ１４の軸ぶれ等を生じることなく、安定して確実に所定のパターンをもって、所定の位置への露光を行うことができる。
【００３９】
上述した実施例においては、第１の透明液体３１、第２の透明液体３２として、同一のもの、すなわちベンゼンを用いた場合について説明したが、本発明この例に限定されることなく、これらの透明液体が、露光光に対して光透過性を有し、かつ等しい屈折率を有するものであれば、異なる液体を使用することができる。
【００４０】
上述した実施例においては、フォトレジスト層１６を塗布した１５を、フォトレジスト層を塗布した側が対物レンズ１４と対向する側とは反対側になるように配置されて、第２の透明液体３２と接触しないようになされている場合について説明したが、本発明はこの例に限定されることなく、基板１５をそのフォトレジスト層１６が対物レンズ１４と対向する側になるように配置されて、第２の透明液体３２と接するようになされた構成とすることもできる。
但し、この場合においては、フォトレジスト層１６と直接接触する第２の透明液体３２は、フォトレジスト１６に対して不溶性のものを使用することが必要である。
このように、フォトレジスト層１６を対物レンズ１４と対向するように基板１５を設置した場合、フォトレジスト層１６と、対物レンズ１４を上述の実施例よりも近接した状態で露光をすることができるため、より微細なパターンの露光が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、光学記録媒体用の原盤作製用露光装置において、液浸法を採り入れたことにより、露光用レーザービームＬの集光力の向上を図ることができた。
また、基板と、対物レンズとの間に固定透明遮蔽板を設けたことによって、液浸法によるにもかかわらず、基板の回転による第１の液体の流れを、対物レンズに伝えないようすることができ、対物レンズの軸ぶれや、オートフォーカス動作の乱れを効果的に回避することができた。
【００４２】
また、フォトレジスト層１６を対物レンズ１４と対向するように基板１５を設置し、フォトレジストが第２の透明液体３２と接触するようになされた構成とすることにより、フォトレジスト層１６と、対物レンズ１４との距離をより近接した状態として露光をすることができるため、より微細なパターンの露光が可能となった。
【００４３】
また、本発明は、第２の透明液体３２を、固定透明遮蔽板２１の上部と下部とで、固定透明遮蔽板の外周部で連通するようにし、この固定透明遮蔽板２１の上部の第２の透明液体３２の量を調節することにより、フォトレジスト層１６が塗布された基板１５の回転に伴う固定透明遮蔽板２１の下部の第２の透明液体３２における遠心力による外周方向への移動を、固定透明遮蔽板２１の上部の第２の透明液体３２の基板の回転により生じた遠心力によって阻止することができ、固定透明遮蔽板２１と基板１５との間の、第２の透明液体３２の量が少なくなることを回避できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における原盤露光装置の概略構成図を示す。
【図２】本発明における原盤露光装置の要部の概略構成図を示す。
【図３】本発明における原盤露光装置の要部の概略構成図を示す。
【図４】従来における原盤露光装置の概略構成図を示す。
【図５】従来における原盤露光装置の要部の概略構成図を示す。
【図６】液浸法を用いた場合に従来における原盤露光装置の要部の概略構成図を示す。
【符号の説明】
１０，５０ 原盤露光装置、１１，５１ 露光レーザービーム発生源、１２，５２ 変調器、１３，５３ ミラー、１４，５４ 対物レンズ、１５，５５ 基板、１６，５６ フォトレジスト、１７ 回転機構、２０ 基板の支持部、２１固定透明遮蔽板、２２ ガード機構、２３ Ｏリング、１００ 原盤露光装置の露光機構、１０１ 円筒状側壁

Claims (9)

1. 光学記録媒体の微細凹凸を形成する光学記録媒体の原盤作製用露光装置において、
   フォトレジスト層が塗布された基板の支持部と、
   露光光の対物レンズと、
   該対物レンズと、上記フォトレジスト層が塗布された基板との間に配置され、液密性を有する固定透明遮蔽板とを有し、
   上記対物レンズまたは上記基板の支持部の少なくとも一方に、上記対物レンズを通過して上記フォトレジスト層に到来する露光スポットを、上記フォトレジスト層において移行走査させる相対的移行手段を具備し、
   上記対物レンズと上記固定透明遮蔽板との間、および上記固定透明遮蔽板と上記フォトレジスト層が塗布された基板との間とに、それぞれ上記露光光に対して光透過性を有する第１および第２の透明液体が充填されたことを特徴とする光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
2. 上記基板の支持部が、上記基板をその面内で回転させる回転支持体よりなることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
3. 上記第１および第２の透明液体は、その屈折率が、空気の屈折率に比し上記対物レンズの屈折率に近い屈折率を有する液体であることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
4. 上記第１および第２の透明液体と、上記フォトレジスト層が塗布された基板と、上記固定透明遮蔽板とは、それらの屈折率が上記露光光に対して同等であることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
5. 上記第１および第２の透明液体は、同一の透明液体よりなることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
6. 上記フォトレジスト層が塗布された基板は、上記露光光に対して光透過性を有する基板より構成され、
   上記フォトレジスト層が、上記対物レンズと対向する側とは反対側に配置されて上記第２の透明液体と接触しないようになされていることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
7. 上記フォトレジスト層が塗布された基板と上記対物レンズとは、屈折率が上記露光光に対して同等である透明材料によって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
8. 上記フォトレジスト層が塗布された基板は、そのフォトレジスト層が、上記対物レンズと対向する側に配置されて上記第２の透明液体と接触するようになされ、
   上記第２の透明液体は、上記フォトレジスト層が可溶性を示さない透明液体よりなることを特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。
9. 上記第２の透明液体は、上記固定透明遮蔽板の上部と下部とで、上記固定透明遮蔽板の外周部で連通するように配置されて、
   上記フォトレジスト層が塗布された基板の回転に伴う固定透明遮蔽板の下部の第２の透明液体における遠心力による外周方向への移動を、固定透明遮蔽板の上部の第２の透明液体によって阻止する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の光学記録媒体の原盤作製用露光装置。

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