JPH0798891A - Optical base disk exposure device - Google Patents

Optical base disk exposure device

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JPH0798891A
JPH0798891A JP5243096A JP24309693A JPH0798891A JP H0798891 A JPH0798891 A JP H0798891A JP 5243096 A JP5243096 A JP 5243096A JP 24309693 A JP24309693 A JP 24309693A JP H0798891 A JPH0798891 A JP H0798891A
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JP
Japan
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light
optical
resonator
laser
light source
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Application number
JP5243096A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Takeda
実 武田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To accurately form fine pits and to remarkably improve the production by using the extreme ultraviolet radiation transparent optical member for the optical parts through which the emitting light passes. CONSTITUTION:In a light intensity modulating device 11 and in an optical system 12, the synthesized quartz or fluorite is used as the ultraviolet radiation transparent member for the optical parts through which the emitting light passes. The light emitted from an ultraviolet laser light source emitting part 10 is sent to the modulator 11 and the light is modulated according to the pit recording signal sent from the formatter of a terminal 13. The modulated light is irradiated through autofocusing optical system 14 and through an objective lens 17a to an optical disk 17b. The laser light is rotated and scanned on the disk by a disk rotating mechanism. At the same time, the optical system 12 including the objective lens is moved in the radial direction from the center of the disk. Thus, the beam is scanned spirally on the disk and the photo resist is exposed to form the pit with high density.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、露光光源からの光で露
光パターンをフォトレジストが塗布された光ディスクの
原盤上に照射して露光する光ディスク原盤露光装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical disk master exposure apparatus that irradiates a master of an optical disk coated with a photoresist with an exposure pattern using light from an exposure light source to expose the master.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光ディスクの原盤をカッティング
するマスタリング装置は、露光光源から出射される波長
が400nm 前後のレーザ光、例えばKrレーザ(λ=413n
m)やArレーザ(λ=351nm)等の紫外波長域の連続発
振気体レーザを用いて対物レンズを介してレジストが塗
布されたディスク上に回折限界の微小スポットに絞り込
んで照射することによって露光処理を行っている。
2. Description of the Related Art A conventional mastering device for cutting a master disc of an optical disk is a laser beam having a wavelength of about 400 nm emitted from an exposure light source, for example, a Kr laser (λ = 413n).
m) or Ar laser (λ = 351 nm) continuous wave gas laser in the ultraviolet wavelength range is used to expose the disc on which the resist is applied through the objective lens by narrowing it down to a diffraction-limited micro-spot. It is carried out.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
は、光ディスクの高密度化に伴ってピットの加工寸法を
微細化しなければならない。このピットの加工寸法とし
て0.25μm以下の寸法が要求されるようになると、上述
したマスタリング装置で使用する気体レーザの波長では
集光レンズの開口数NAを1に近いレンズにしてもレー
ザ光を十分に絞り込むことができなくなる。このため、
光ディスク原盤の作成において0.25μm以下の寸法に精
度良く加工することが極めて困難である。
By the way, in the optical disc, the processing size of the pits must be miniaturized as the density of the optical disc is increased. When the processing size of this pit is required to be 0.25 μm or less, even if the condenser lens has a numerical aperture NA close to 1 at the wavelength of the gas laser used in the above-mentioned mastering device, the laser light will be sufficient. It becomes impossible to narrow down to. For this reason,
It is extremely difficult to accurately machine a master of an optical disc to a dimension of 0.25 μm or less.

【0004】また、これら気体レーザの露光波長での出
力パワーは、数100mW程度であるが、マスタリング
装置の光学系中での損失により、光ディスク原盤上に照
射される光強度は、1mW程度に低下してしまう。この
損失とフォトレジストの感度上の制約から、マスタリン
グ装置は露光時間が長くなり、特性を低下させるという
問題を有することになる。
Although the output power of these gas lasers at the exposure wavelength is about several hundred mW, the light intensity irradiated on the optical disk master is reduced to about 1 mW due to the loss in the optical system of the mastering device. Resulting in. Due to this loss and the restriction on the sensitivity of the photoresist, the mastering device has a problem that the exposure time becomes long and the characteristics are deteriorated.

【0005】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みてなされたものであり、微細なピットを高精度に形
成でき、生産性を大幅に向上させることができる光ディ
スク原盤露光装置の提供を目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above situation, and provides an optical disk master exposure apparatus capable of forming fine pits with high accuracy and greatly improving productivity. To aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光ディスク
原盤露光装置は、露光光源からの光でデータに応じたパ
ターンを形成して光ディスク原盤を作成する際に上記光
ディスク原盤を制御された回転速度で回転させながら、
移動手段で集光したスポットを回転中心から半径方向に
移動させる光ディスク原盤露光装置において、ダイオー
ドレーザ励起により発光されるレーザ光を第1の共振器
内部で波長変換し、上記第1の共振器からの出射光を外
部共振形の第2の共振器で波長変換された光を取り出す
光源手段と、該光源手段からの出射光を供給されるデー
タに応じた電気的なパルス信号で高速にスイッチングし
て光強度変調を行う変調手段と、該変調手段で変調され
た光を回折限界のスポットサイズに集光してフォトレジ
ストが塗布されたディスク原盤上に照射する光学系とを
有し、上記変調手段及び光学系は、出射光が透過する光
学部品に遠紫外線透過光学材料を使用することを特徴と
している。
An optical disk master exposure apparatus according to the present invention controls a rotation speed of the optical disk master when forming an optical disk master by forming a pattern according to data with light from an exposure light source. While rotating with
In an optical disk master exposure apparatus that moves a spot focused by a moving unit in a radial direction from a rotation center, laser light emitted by diode laser excitation is wavelength-converted inside a first resonator, and the laser is emitted from the first resonator. Light source means for extracting the light whose wavelength is converted by the external resonance type second resonator, and the output light from the light source means is switched at high speed by an electric pulse signal according to the data supplied. A light source for modulating light intensity, and an optical system for converging the light modulated by the light modulator to a diffraction-limited spot size and irradiating the light on a disk master coated with a photoresist. The means and the optical system are characterized by using a far-ultraviolet transmitting optical material for an optical component that transmits outgoing light.

【0007】ここで、上記光源手段は、少なくとも一対
の反射手段の出射側の光学的な透過特性を上記第2の共
振器の出射波長だけ透過させるのでなく、上記第1の共
振器が出射する波長の光も透過させるように構成されて
いる。
Here, the light source means does not transmit the optical transmission characteristics on the emission side of at least the pair of reflecting means by the emission wavelength of the second resonator, but emits light by the first resonator. It is also configured to transmit light having a wavelength.

【0008】また、上記光源手段の第1の共振器は、共
振器内部に設けられたレーザ媒質と第1の非線形光学素
子を有し、レーザ媒質に例えばNd:YAG、上記第1
の非線形光学素子にKTPを用いている。また、上記光
源手段の第2の共振器は、少なくとも一対の反射手段の
間に第2の非線形光学素子を設け、上記一対の反射手段
の少なくとも一方の反射手段を光軸方向に移動させる制
御手段を有している。上記第1の共振器からの出射光を
波長変換する第2の非線形光学素子には、例えばBBO
が用いられる。また、上記光源手段における第1の共振
器と第2の共振器の間に第1の共振器から出射される基
本波レーザ光を位相変調する位相変調手段を有してい
る。
The first resonator of the light source means has a laser medium and a first non-linear optical element provided inside the resonator, and the laser medium is, for example, Nd: YAG, the first nonlinear optical element.
KTP is used for the non-linear optical element. Further, the second resonator of the light source means is provided with a second nonlinear optical element between at least a pair of reflecting means, and at least one reflecting means of the pair of reflecting means is moved in the optical axis direction. have. The second nonlinear optical element that converts the wavelength of the light emitted from the first resonator is, for example, BBO.
Is used. Further, between the first resonator and the second resonator in the light source means, there is provided a phase modulating means for phase modulating the fundamental wave laser light emitted from the first resonator.

【0009】上記波長変換は、和周波混合や第2高調波
発生、第4高調波発生等を含み、レーザ媒質としては、
Nd:YAGに限定されるものでなく、Nd:YV
4 、Nd:BEL、LNP等がある。非線形結晶光学
素子には、KTPやBBOの他にLN、QPM LN、
LBO、KN等がある。上記制御手段の被制御部として
ボイスコイルモータのように、少なくとも1つのコイ
ル、1つ以上の磁石と磁性体からなるヨークとを有する
電磁アクチュエータで構成されており、サーボ制御が行
われている。
The above wavelength conversion includes sum frequency mixing, second harmonic generation, fourth harmonic generation, etc., and as a laser medium,
Not limited to Nd: YAG, but Nd: YV
There are O 4 , Nd: BEL, LNP and the like. In addition to KTP and BBO, nonlinear crystal optical elements include LN, QPM LN,
There are LBO, KN, etc. The controlled unit of the control unit is composed of an electromagnetic actuator having at least one coil, one or more magnets and a yoke made of a magnetic material, such as a voice coil motor, and servo control is performed.

【0010】また、上記遠紫外線透過光学材料は、合成
石英や螢石を使用している。
Further, the far-ultraviolet transmitting optical material uses synthetic quartz or fluorite.

【0011】[0011]

【作用】本発明に係る光ディスク原盤露光装置では、光
源手段からダイオードレーザ励起により発光されるレー
ザ光を第1の共振器内部、外部共振形の第2の共振器で
それぞれ順次に波長変換されたレーザ光を出射し、光強
度変調を行う変調手段で変調された光を透過する光学部
品に遠紫外線透過光学材料を使用した光学系で回折限界
のスポットサイズに集光してフォトレジストが塗布され
たディスク原盤上に照射することにより、短波長化され
た光を露光に十分な出射パワーで照射することができ
る。
In the optical disc master exposure apparatus according to the present invention, the laser light emitted by the diode laser excitation from the light source means is sequentially wavelength-converted by the inside of the first resonator and the outside resonance type second resonator. An optical system that uses a far-ultraviolet transmitting optical material for the optical component that emits laser light and transmits the light modulated by the modulation means that modulates the light intensity is focused to a diffraction-limited spot size and coated with photoresist. By irradiating the disc master with light having a short wavelength, it is possible to irradiate the light with a sufficient emission power for exposure.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明に係る光ディスク原盤露光装置
の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an optical disk master exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】本発明の光ディスク原盤露光装置について
図1を参照しながら説明する。光ディスク原盤露光装置
は、露光光源からの光でデータに応じたパターンを形成
して光ディスク原盤を作成する装置である。光ディスク
原盤露光装置は、例えば図1に示すように、ダイオード
レーザ励起により発光されるレーザ光を第1の共振器内
部で波長変換し、上記第1の共振器からの出射光を外部
共振形の第2の共振器で波長変換された光を取り出す光
源手段としての紫外レーザ光源出射部10と、該紫外レ
ーザ光源出射部10からの出射光を供給されるデータに
応じた電気的なパルス信号で高速にスイッチングして光
強度変調を行う変調手段としての光強度変調器11と、
該光強度変調器11で変調された光を回折限界のスポッ
トサイズに集光してフォトレジストが塗布されたディス
ク原盤上に照射する光学系12とを有している。
The optical disk master exposure apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The optical disk master exposure apparatus is an apparatus for forming an optical disk master by forming a pattern according to data with light from an exposure light source. For example, as shown in FIG. 1, the optical disc master exposure apparatus wavelength-converts laser light emitted by diode laser excitation inside a first resonator, and emits light from the first resonator into an external resonance type. An ultraviolet laser light source emitting section 10 as a light source means for extracting the light whose wavelength has been converted by the second resonator, and an electric pulse signal corresponding to the data supplied with the emitted light from the ultraviolet laser light source emitting section 10. A light intensity modulator 11 as a modulation means for switching at high speed to perform light intensity modulation;
An optical system 12 for converging the light modulated by the light intensity modulator 11 to a diffraction-limited spot size and irradiating it on a disk master coated with a photoresist.

【0014】ここで、上記光強度変調器11及び光学系
12は、出射光が透過する光学部品に遠紫外線透過光学
材料として合成石英あるいは螢石を使用している。光学
系12には、上記光強度変調器11を含めて光学系を構
成するものとみなしてもよい。
Here, the light intensity modulator 11 and the optical system 12 use synthetic quartz or fluorite as an optical material for transmitting far-ultraviolet rays in an optical component through which outgoing light is transmitted. The optical system 12 may be considered to constitute an optical system including the light intensity modulator 11.

【0015】紫外レーザ光源出射部10は、後段で詳述
するように半導体レーザで励起、発信させるYAGレー
ザの第4高調波の波長λ=266nmの光を数十mW程度で出
射する。出射された光は、ミラー10aで90°反射さ
れて光強度変調器11に送られる。光強度変調器11に
は、入力端子13を介して光ディスク原盤に記録するデ
ータが電気的なパルス信号を発生する、いわゆるフォー
マッタからピット記録信号として供給される。このデー
タに応じて光が変調される。光強度変調器11は、ブラ
ック回折を利用した音響光学効果あるいはポックルス効
果を利用する変調素子が適している。
The ultraviolet laser light source emitting section 10 emits light having a wavelength λ = 266 nm of the fourth harmonic of a YAG laser which is excited and emitted by a semiconductor laser at a level of several tens mW, as will be described later in detail. The emitted light is reflected by the mirror 10a by 90 ° and sent to the light intensity modulator 11. Data to be recorded on the optical disc master is supplied to the light intensity modulator 11 as a pit recording signal from a so-called formatter that generates an electrical pulse signal via the input terminal 13. The light is modulated according to this data. The light intensity modulator 11 is preferably a modulation element that utilizes the acousto-optic effect using Black diffraction or the Pockels effect.

【0016】この光変調された光がミラー10cで90
°反射されビームエキスパンダ15、フォーカス検出制
御系14の例えば偏光ビームスプリッタ(以下、PBS
という)14A、1/4波長板16を通過させ、ミラー
10dで90°反射させた後、高い開口率NAを有する
対物レンズ17aを透過させて予めフォトレジストが塗
布された光ディスク原盤17bに照射される。このと
き、対物レンズ17aは入射光、例えば波長λ=266nm用
に収差補正された高開口数NA値を有するレンズを用
い、回折限界までビームを絞って照射している。この対
物レンズ17aは、材質がこの波長領域の光を十分透過
する合成石英や螢石等で構成されている。また、光ディ
スク原盤17bは、スピンドルモータ18の矢印R方向
の回転に応じて回転する載置台19上に置かれている。
The light modulated by the mirror 10c is 90
Reflected beam expander 15 and focus detection control system 14 such as a polarization beam splitter (hereinafter, PBS)
14A, 1/4 wavelength plate 16, and after being reflected at 90 ° by the mirror 10d, it is transmitted through the objective lens 17a having a high numerical aperture NA and is irradiated onto the optical disc master 17b coated with a photoresist in advance. It At this time, as the objective lens 17a, an incident light, for example, a lens having a high numerical aperture NA value which is aberration-corrected for the wavelength λ = 266 nm is used, and the beam is focused and irradiated to the diffraction limit. The objective lens 17a is made of synthetic quartz, fluorite, or the like whose material sufficiently transmits light in this wavelength range. The optical disk master 17b is placed on a mounting table 19 that rotates in accordance with the rotation of the spindle motor 18 in the direction of arrow R.

【0017】一方、紫外レーザ光源出射部10は、波長
λ=266nmの光を出射すると共に、YAGレーザの第2高
調波の波長λ=532nmの光を同時に出射している。この光
の航路も上述した各光学素子を通過する光路であり、光
ディスク原盤17bに照射される。光ディスク原盤17
bでは、この光が反射され戻り光が対物レンズ17a、
ミラー10c、1/4波長板16を介してPBS14A
に供給される。ここで、この戻り光は、1/4波長板1
6を2回通過しているため、PBS14Aで反射されて
しまう。これによって、オートフォーカス光学系14の
PBS14Aは、戻り光を波長選択素子14Bを介して
フォーカス誤差量検出素子14Cに送る。波長選択素子
14Bの使用は、露光波長である第4高調波の光もPB
S14Aで相当量反射されるので多層干渉膜等を利用し
て露光波長の光を遮断する。
On the other hand, the ultraviolet laser light source emitting section 10 emits light of wavelength λ = 266 nm and simultaneously emits light of wavelength λ = 532 nm of the second harmonic of the YAG laser. The route of this light is also an optical path that passes through each of the above-mentioned optical elements, and is irradiated onto the optical disc master 17b. Optical disc master 17
In b, this light is reflected and the return light is the objective lens 17a,
PBS 14A through mirror 10c and quarter wave plate 16
Is supplied to. Here, this return light is a quarter wavelength plate 1
Since it has passed 6 twice, it is reflected by the PBS 14A. As a result, the PBS 14A of the autofocus optical system 14 sends the return light to the focus error amount detection element 14C via the wavelength selection element 14B. The use of the wavelength selection element 14B allows the light of the fourth harmonic, which is the exposure wavelength, to be emitted from the PB.
Since a considerable amount of light is reflected at S14A, the light of the exposure wavelength is blocked by using a multilayer interference film or the like.

【0018】フォーカス誤差量検出素子14Cは、例え
ば非点収差法等を用いて露光用の光が光ディスク原盤1
7b上に合焦するときのベストフォーカス位置からの位
置ずれ量を光学的に検知し、この検知量を電気信号に変
換する。この検出した電気信号がオートフォーカスサー
ボ系14の一部をなす駆動制御部14Dに供給される。
In the focus error amount detecting element 14C, the light for exposure is used for the optical disc master 1 by using, for example, the astigmatism method.
The amount of displacement from the best focus position when focusing on 7b is optically detected, and this detected amount is converted into an electric signal. The detected electric signal is supplied to the drive control unit 14D forming a part of the autofocus servo system 14.

【0019】ここで、上記非点収差法では、円筒レンズ
を検出レンズの後方に配置する構成にして非点収差を積
極的に利用して光検出器で検出する方法である。この円
筒レンズが円筒レンズの単一方向のみをレンズで上記単
一方向と直交する方向に対して平行平板と同じ作用しか
持たないので、検出レンズとこの円筒レンズの合焦位置
以外では収束せず、細いビーム像が結像することにより
フォーカスエラー信号を検出している。このフォーカス
エラー信号をゼロにするように制御することによって対
物レンズのフォーカスを最適な位置に保つようにしてい
る。
Here, the above-mentioned astigmatism method is a method in which the cylindrical lens is arranged behind the detection lens and the astigmatism is positively utilized for detection by the photodetector. Since this cylindrical lens has only the same function as a parallel plate with respect to the direction orthogonal to the above-mentioned single direction in the lens only in the single direction of the cylindrical lens, it does not converge at a position other than the focus position of the detection lens and this cylindrical lens The focus error signal is detected by forming a narrow beam image. By controlling the focus error signal to be zero, the focus of the objective lens is maintained at the optimum position.

【0020】駆動制御部11cでは、電気信号に基づい
て位置ずれを補正する駆動信号を生成して対物レンズ1
2aを上下に微動させる電磁アクチュエータ17c、1
7dに出力する。電磁アクチュエータ17c、17d
は、駆動信号で対物レンズ12aを上下(矢印A方向)
に微動させることによって光ディスク原盤17bの合焦
位置をベストの位置に自動的に調整して損失を抑えて露
光することができる。
The drive control unit 11c generates a drive signal for correcting the positional deviation based on the electric signal to generate the objective lens 1
Electromagnetic actuator 17c for slightly moving 2a up and down, 1
Output to 7d. Electromagnetic actuator 17c, 17d
Is the drive signal to move the objective lens 12a up and down (direction of arrow A)
By slightly moving the optical disc master 17b, the focus position of the optical disc master 17b can be automatically adjusted to the best position and exposure can be performed while suppressing loss.

【0021】ここで、例えばレーザ光のスポットサイズ
が対物レンズとして開口数NA=0.9の無収差レンズを使
用した場合、エアリーディスク(airy disc)としては
0.36μmまで絞ることができる。
Here, for example, when an aplanatic lens with a numerical aperture NA = 0.9 is used as the objective lens for the spot size of laser light, it is used as an airy disc.
It can be narrowed down to 0.36 μm.

【0022】このように形成したレーザ光をディスク回
転機構によりディスク上で回転走査させ、同時に対物レ
ンズを含む光学系をディスク中心から半径方向に移動さ
せることにより、スパイラル状にビームをディスク上で
走査させ、フォトレジストを露光して高密度にピットを
形成することができる。
The laser beam thus formed is rotated and scanned on the disk by the disk rotating mechanism, and at the same time, the optical system including the objective lens is moved in the radial direction from the center of the disk, so that the beam is spirally scanned on the disk. Then, the photoresist can be exposed to form high density pits.

【0023】つぎに、本発明の光ディスク原盤露光装置
で使用する紫外レーザ光源出射部10の基本原理及び基
本構成について図2及び図3を用い、具体的な構成につ
いて図4を参照しながら説明する。図2におけるレーザ
光源111は、後述するようなSHG(第2高調波発
生)レーザ光源装置で構成され、基本波レーザ光が出射
される。この基本波レーザ光は、いわゆるEO(電気光
学)素子やAO(音響光学)素子を用いた位相変調器1
12にて位相変調が施され、共振器反射光検出用の反射
面113を介して、集光用のレンズ114を介して、外
部共振器115に入射されるようになっている。この外
部共振器115は、凹面鏡(の反射面)116と平面鏡
(の反射面)117との間に、非線形光学結晶素子11
8が配置されて構成されている。外部共振器115は、
この共振器115の一対の反射面116、117の間の
光路長L R が所定長となって光路位相差Δが2πの整数
倍となるとき共振し、共振位相付近で反射率及び反射位
相が大きく変化する。共振器115の一対の反射面11
6、117の少なくとも一方、例えば反射面117は、
電磁アクチュエータ119により光軸方向に駆動される
ようになっている。
Next, the optical disk master exposure apparatus of the present invention
Principle and Basics of Ultraviolet Laser Light Source Emitting Section 10 Used in
This configuration will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
The description will be made with reference to FIG. Laser in Figure 2
The light source 111 uses an SHG (second harmonic wave generation), which will be described later.
Raw) Laser light source device and emits fundamental laser light
To be done. This fundamental wave laser light is a so-called EO (electrical light).
Phase modulator 1 using a science element or an AO (acousto-optic) element
Phase modulation is applied at 12, and the reflection for detecting the reflected light from the resonator is performed.
Through the surface 113, through the condenser lens 114,
The light is incident on the partial resonator 115. Out of this
The partial resonator 115 includes a concave mirror (reflection surface) 116 and a plane mirror.
The non-linear optical crystal element 11 is formed between (the reflection surface of) 117 and
8 are arranged and configured. The external resonator 115 is
Between the pair of reflecting surfaces 116 and 117 of the resonator 115,
Optical path length L RBecomes a predetermined length and the optical path phase difference Δ is an integer of 2π
Resonates when doubled, and the reflectance and the reflection position near the resonance phase
The phase changes greatly. A pair of reflecting surfaces 11 of the resonator 115
At least one of 6, 117, for example, the reflecting surface 117,
It is driven in the optical axis direction by the electromagnetic actuator 119.
It is like this.

【0024】ここで、上記レーザ光源111としてSH
Gレーザ光源装置を用い、例えばシングルモードのレー
ザ光を発生して外部共振器115に入力する場合、共振
器115内部の非線形光学結晶素子118として、例え
ばBBO(バリウムボレート)を用い、その非線形光学
効果により入射光に対する第2高調波(入射光がSHG
レーザの場合第4高調波)となるレーザ光を発生させ
る。この場合、外部共振器115の凹面鏡の反射面11
6は入射光をほとんど反射し、平面鏡の反射面117は
入射光のほとんどを反射すると共に、入射光の波長に対
して半波長に短波長化された出射光のほとんどを透過さ
せるようなダイクロイックミラーである。
SH is used as the laser light source 111.
When a single mode laser beam is generated and input to the external resonator 115 by using the G laser light source device, for example, BBO (barium borate) is used as the nonlinear optical crystal element 118 inside the resonator 115, and the nonlinear optical thereof is used. The second harmonic (incident light is SHG
In the case of a laser, a laser beam of the fourth harmonic) is generated. In this case, the reflection surface 11 of the concave mirror of the external resonator 115
Reference numeral 6 denotes a dichroic mirror that reflects almost all incident light, and the reflecting surface 117 of the plane mirror reflects most of the incident light and transmits most of the emitted light that has been shortened to half the wavelength of the incident light. Is.

【0025】発振器121は、上記光学的な位相変調器
112を駆動するための変調信号を出力し、この変調信
号がドライバ(駆動回路)122aを介して位相変調器
112に送られる。上記共振器115に送られるレーザ
光の反射光(戻り光)が反射面113を介してフォトダ
イオード等の光検出器123により検出され、この反射
光検出信号が同期検波回路122bに送られる。同期検
波回路122bには上記発振器121からの変調信号が
(必要に応じて波形整形や位相遅延等が施されて)供給
され、上記反射光検出信号と乗算されることにより、同
期検波が行われる。同期検波回路122bからの検出出
力信号は、LPF(ローパスフィルタ)122cを介す
ることにより共振器光路長の誤差信号となる。この誤差
信号がドライバ122dに送られ、このドライバ122
dからの駆動信号により上記電磁アクチュエータ119
を駆動して反射面117を光軸方向に移動させ、上記誤
差信号をゼロとするようなサーボを行わせることによ
り、外部共振器115の光路長LR が反射率の極小点
(共振点)となる長さに制御される。
The oscillator 121 outputs a modulation signal for driving the optical phase modulator 112, and this modulation signal is sent to the phase modulator 112 via a driver (driving circuit) 122a. The reflected light (return light) of the laser light sent to the resonator 115 is detected by the photodetector 123 such as a photodiode via the reflecting surface 113, and the reflected light detection signal is sent to the synchronous detection circuit 122b. The modulated signal from the oscillator 121 is supplied to the synchronous detection circuit 122b (with waveform shaping, phase delay, etc. if necessary), and is multiplied by the reflected light detection signal to perform synchronous detection. . The detection output signal from the synchronous detection circuit 122b becomes an error signal of the resonator optical path length by passing through the LPF (low pass filter) 122c. This error signal is sent to the driver 122d, and the driver 122d
The electromagnetic actuator 119 is driven by the drive signal from d.
Is driven to move the reflecting surface 117 in the optical axis direction and perform servo to make the error signal zero, whereby the optical path length L R of the external resonator 115 is the minimum point (resonance point) of the reflectance. Is controlled by the length.

【0026】電磁アクチュエータ119としては、いわ
ゆるボイスコイル駆動タイプのアクチュエータを使用で
き、サーボループの複共振周波数を数十kHz 〜100kHz以
上に持ってゆくことができ、この共振周波数の上昇と位
相廻りの減少により、サーボ帯域のカットオフ周波数を
拡げることができ、また駆動電流も少なくて済むことか
ら、回路構成を簡素化することができる。この結果、外
部共振回路115の共振器長LR の変化を波長の1/1
000〜1/10000、すなわち1オングストローム
以下に極めて安定に抑制するシステムを安価に構成する
ことができる。
A so-called voice coil drive type actuator can be used as the electromagnetic actuator 119, and the multiple resonance frequency of the servo loop can be brought to several tens of kHz to 100 kHz or more. Due to the reduction, the cut-off frequency of the servo band can be expanded, and the drive current can be reduced, so that the circuit configuration can be simplified. As a result, the change of the resonator length L R of the external resonance circuit 115 is reduced to 1/1 of the wavelength.
000 to 1/10000, that is, a system that suppresses extremely stably to 1 angstrom or less can be configured at low cost.

【0027】上記外部共振器115は、いわゆるファブ
リ−ペロー共振器を用いるこの共振器は光路位相差Δが
2πの整数倍のとき共振し、共振位相付近で大きく反射
位相が変化する。この位相変化を利用して共振器の周波
数制御を行うことが、DreverLockingとしてR.W.P.Dreve
r, et al.“Laser Phase and Frequency Stabilization
Using an Optical Resonator”, Applied Physics B 3
1. 97-105(1983)等に開示されており、外部共振器11
5は、この技術を利用している。
The external resonator 115 uses a so-called Fabry-Perot resonator. This resonator resonates when the optical path phase difference Δ is an integral multiple of 2π, and the reflection phase largely changes near the resonance phase. Using the phase change to control the frequency of the resonator is called RWPDreve as Drever Locking.
r, et al. “Laser Phase and Frequency Stabilization
Using an Optical Resonator ”, Applied Physics B 3
1. External resonator 11 disclosed in 97-105 (1983).
5 utilizes this technique.

【0028】本発明の光ディスク原盤装置には、短波長
の紫外光が必要なため、レーザ光源としては図3に示す
構成を採用する。ここで、レーザ光源21は、SHGレ
ーザ発振器である。紫外レーザ光源出射部10のレーザ
光源111は、例えば図3に示すように、共振器21の
一対の反射面22、23の間にはNd:YAG等のレー
ザ媒質24とKTP(KTiOPO4 )等の非線形光学
結晶素子25とを配設している。レーザ媒質24からの
波長の基本波レーザを非線形光学結晶素子25を通過さ
せて共振させることにより、SHGレーザ光を発生させ
て外部共振器26に送る。この外部共振器26の一対の
反射面27、28の一方、例えば反射面27が、電磁ア
クチュエータ29で光軸方向に駆動制御される。外部共
振器26では、内蔵する例えば、BBO等の非線形光学
結晶素子30により入射レーザ光の第2高調波、すなわ
ち元の基本レーザからみて第4高調波となるレーザ光が
発生され、外部共振器26より取り出される。
Since the optical disk master device of the present invention requires ultraviolet light of a short wavelength, the structure shown in FIG. 3 is adopted as the laser light source. Here, the laser light source 21 is an SHG laser oscillator. As shown in FIG. 3, the laser light source 111 of the ultraviolet laser light source emitting unit 10 includes a laser medium 24 such as Nd: YAG and KTP (KTiOPO 4 ) between a pair of reflecting surfaces 22 and 23 of a resonator 21, for example. And the non-linear optical crystal element 25 of FIG. The SHG laser light is generated and sent to the external resonator 26 by causing the fundamental wave laser of the wavelength from the laser medium 24 to pass through the nonlinear optical crystal element 25 and resonate. One of the pair of reflecting surfaces 27, 28 of the external resonator 26, for example, the reflecting surface 27 is driven and controlled by the electromagnetic actuator 29 in the optical axis direction. In the external resonator 26, a nonlinear optical crystal element 30 such as BBO built therein generates a second harmonic of the incident laser light, that is, a laser light that is a fourth harmonic as viewed from the original fundamental laser, and the external resonator 26 It is taken out from 26.

【0029】この具体例として紫外レーザ光源出射部1
0は、例えば図4に示すように構成される。ここで、前
述した図2や図3と共通する部分に同じ参照番号を付し
て説明を省略し、レーザ波長等について具体的な数値を
挙げて説明する。半導体レーザであるレーザダイオード
110は、波長810nmのレーザ光をレーザ光源111に
送る。レーザ光源111は、レーザ媒質Nd:YAGを
用い、波長1064nmの基本波レーザ光をKTP25で共振
させることによって第2高調波として上記波長の半分の
波長532nm を電気光学の位相変調器(EOM)112に
出射する。レーザ光源111の周波数fc (例えば約50
0〜600THz)のレーザ光に対して位相変調器112によ
り周波数fm (例えば10MHz)の位相変調が施され、サ
イドバンドfc ±fm が立てられる。この位相変調のキ
ャリア周波数の信号が信号源(発振器)121から供給
される。
As a specific example of this, an ultraviolet laser light source emitting section 1
0 is configured as shown in FIG. 4, for example. Here, parts common to those in FIG. 2 and FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and the laser wavelength and the like will be described by giving specific numerical values. The laser diode 110, which is a semiconductor laser, sends laser light having a wavelength of 810 nm to the laser light source 111. The laser light source 111 uses a laser medium Nd: YAG, and resonates a fundamental wave laser light having a wavelength of 1064 nm at the KTP 25 to generate a second harmonic wave having a wavelength of 532 nm, which is half the above wavelength, and an electro-optic phase modulator (EOM) 112. Emit to. The frequency f c of the laser light source 111 (for example, about 50
Phase modulation of the frequency f m (for example, 10 MHz) is performed on the laser light of 0 to 600 THz) by the phase modulator 112, and side bands f c ± f m are established. The signal of the carrier frequency of this phase modulation is supplied from the signal source (oscillator) 121.

【0030】共振周波数がf0 の外部共振器26より戻
ってきた光について周波数fc 、f c ±fm 間のビート
を検出するFMサイドバンド法により、共振器の光路長
の変化を光検出器123で検出し、共振器の反射率が極
小となる位置に対する極性を持った位置誤差検出信号を
検出し、電磁アクチュエータの一つであるボイスコイル
モータ29で反射面27を光軸方向に移動させ、位置誤
差検出信号がゼロとなるように制御する。高精度な位置
誤差検出を行うために図2の同期検波回路122b、L
PF122c、ドライバ122a、122dで構成され
るロッキング回路122で誤差信号を取り出している。
The resonance frequency is f0From the external resonator 26
Frequency f of the incoming lightc, F c± fmBeat between
By the FM sideband method to detect
Is detected by the photodetector 123, and the reflectance of the resonator is extremely low.
A position error detection signal with a polarity for a small position
Voice coil, which is one of the electromagnetic actuators to detect
The reflection surface 27 is moved in the optical axis direction by the motor 29, and
The difference detection signal is controlled to be zero. Highly accurate position
The synchronous detection circuit 122b, L of FIG.
Consists of a PF 122c and drivers 122a and 122d
The error signal is taken out by the locking circuit 122.

【0031】誤差信号がゼロになるように光路長をLR
に制御し、外部共振器26内のBBO30を介して出力
させることにより、第2高調波を第4高調波、すなわち
266nm の紫外波長のレーザ光にしてダイクロイックミラ
ー28から出射する。
The optical path length is set to L R so that the error signal becomes zero.
To output the second harmonic through the BBO 30 in the external resonator 26.
The laser light having an ultraviolet wavelength of 266 nm is emitted from the dichroic mirror 28.

【0032】なお、レーザ媒質としては、Nd:YAG
に限定されるものでなく、Nd:YVO4 、Nd:BE
L、LNP等がある。非線形結晶光学素子には、KTP
やBBOの他にLN、QPM LN、LBO、KN等が
ある。
The laser medium is Nd: YAG.
It is not limited to Nd: YVO 4 , Nd: BE
L, LNP, etc. For non-linear crystal optical elements, KTP
And BBO, LN, QPM LN, LBO, KN, etc.

【0033】以上のように構成することにより、短波長
化された光を露光に十分な出射パワーで照射して微細な
ピットを高精度に形成でき、露光時の回転数を高くする
ことにより、生産性を大幅に向上させることができる。
With the above-mentioned structure, fine wavelength pits can be formed with high precision by irradiating light with a short wavelength with an emission power sufficient for exposure, and by increasing the number of rotations during exposure, The productivity can be greatly improved.

【0034】なお、本発明の露光装置は、上述した実施
例のような屈折系の光学系を用いた投影露光装置にのみ
限定されるものでなく、例えば反射系の光学系や近接露
光装置にも応用することができる。
The exposure apparatus of the present invention is not limited to the projection exposure apparatus using the refraction-type optical system as in the above-described embodiments, and may be, for example, a reflection-type optical system or a proximity exposure apparatus. Can also be applied.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明に係る光ディスク原盤露光装置で
は、光源手段からダイオードレーザ励起により発光され
るレーザ光を第1の共振器内部、外部共振形の第2の共
振器でそれぞれ順次に波長変換されたレーザ光を出射
し、光強度変調を行う変調手段で変調された光を透過す
る光学部品に遠紫外線透過光学材料を使用した光学系で
回折限界のスポットサイズに集光してフォトレジストが
塗布されたディスク原盤上に照射することにより、短波
長化された光を露光に十分な出射パワーで照射して微細
なピットを高精度に形成でき、露光時の回転数を高くす
ることにより、生産性を大幅に向上させることができ
る。
In the optical disk master exposure apparatus according to the present invention, the laser light emitted from the light source means by the diode laser excitation is sequentially wavelength-converted in the first resonator and in the second resonator of the external resonance type. The far-ultraviolet transmitting optical material is used as an optical component that emits the laser light emitted and transmits the light modulated by the modulation means that modulates the light intensity. By irradiating the coated disc master with light with a wavelength shortened with an emission power sufficient for exposure, fine pits can be formed with high accuracy, and by increasing the number of rotations during exposure, The productivity can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る光ディスク原盤露光装置の一実施
例の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an optical disk master exposure apparatus according to the present invention.

【図2】上記ブロック図で使用される紫外レーザを発生
させるための基本原理を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a basic principle for generating an ultraviolet laser used in the above block diagram.

【図3】SHGレーザを用いた場合の第4高調波を発生
させる基本構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration for generating a fourth harmonic when an SHG laser is used.

【図4】本発明に係る光ディスク原盤露光装置の紫外レ
ーザ光源出射部の構成を示すブロック回路図である。
FIG. 4 is a block circuit diagram showing a configuration of an ultraviolet laser light source emitting unit of the optical disk master exposure apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・・・・・・紫外レーザ光源出射部 10a、10c、10d・・・ミラー 11・・・・・・・・光強度変調器 12・・・・・・・・光学系 13・・・・・・・・入力端子 14・・・・・・・・オートフォーカス光学系 14A・・・・・・・偏光ビームスプリッタ 14B・・・・・・・波長選択素子 14C・・・・・・・フォーカス誤差量検出素子 14D・・・・・・・駆動制御部 15・・・・・・・・ビームエキスパンダ 16・・・・・・・・1/4波長板 17a・・・・・・・対物レンズ 17b・・・・・・・光ディスク原盤 17c、17d・・・電磁アクチュエータ 18・・・・・・・・載置台 19・・・・・・・・スピンドルモータ 10 ... ・ ・ ・ UV laser light source emitting section 10a, 10c, 10d ・ ・ ・ Mirror 11 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Light intensity modulator 12 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Optical system 13 ・ ・ ・ ・Input terminal 14 Autofocus optical system 14A Polarizing beam splitter 14B Wavelength selection element 14C・ Focus error amount detection element 14D ・ ・ ・ ・ Drive control unit 15 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Beam expander 16 ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1/4 wavelength plate 17a ・ ・ ・ ・· Objective lens 17b ··· Optical disc master 17c, 17d · · Electromagnetic actuator 18 ··· Mounting table 19 ··· · Spindle motor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光光源からの光でデータに応じたパタ
ーンを形成して光ディスク原盤を作成する際に上記光デ
ィスク原盤を制御された回転速度で回転させながら、移
動手段で集光したスポットを回転中心から半径方向に移
動させる光ディスク原盤露光装置において、 ダイオードレーザ励起により発光されるレーザ光を第1
の共振器内部で波長変換し、上記第1の共振器からの出
射光を外部共振形の第2の共振器で波長変換された光を
取り出す光源手段と、 該光源手段からの出射光を供給されるデータに応じた電
気的なパルス信号で高速にスイッチングして光強度変調
を行う変調手段と、 該変調手段で変調された光を回折限界のスポットサイズ
に集光してフォトレジストが塗布されたディスク原盤上
に照射する光学系とを有し、 上記変調手段及び光学系は、出射光が透過する光学部品
に遠紫外線透過光学材料を使用することを特徴とする光
ディスク原盤露光装置。
1. When the optical disc master is formed by forming a pattern according to data with light from an exposure light source, the optical disc master is rotated at a controlled rotation speed while rotating a spot condensed by a moving means. In an optical disk master exposure device that moves in the radial direction from the center, laser light emitted by diode laser excitation
And a light source means for extracting the light emitted from the first resonator and having the wavelength converted by the external resonance type second resonator, and the light emitted from the light source means. Modulation means for performing high-speed light intensity modulation by switching with an electrical pulse signal according to the data to be recorded, and the light modulated by the modulation means is condensed to a diffraction-limited spot size to apply a photoresist. And an optical system for irradiating onto a disc master, wherein the modulating means and the optical system use a far-ultraviolet transmitting optical material for an optical component through which outgoing light is transmitted.
【請求項2】 上記遠紫外線透過光学材料は、合成石英
を使用することを特徴とする請求項1記載の光ディスク
原盤露光装置。
2. The optical disk master exposure apparatus according to claim 1, wherein the far-ultraviolet transmitting optical material is synthetic quartz.
【請求項3】 上記遠紫外線透過光学材料は、蛍石を使
用することを特徴とする請求項1記載の光ディスク原盤
露光装置。
3. The optical disc master exposure apparatus according to claim 1, wherein the far ultraviolet ray transmitting optical material uses fluorite.
JP5243096A 1993-09-29 1993-09-29 Optical base disk exposure device Pending JPH0798891A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004036565A1 (en) 2002-10-15 2004-04-29 Sony Corporation Optical recording medium master exposure device and optical recording medium master exposure method

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