JPH10188333A

JPH10188333A - 原盤露光装置

Info

Publication number: JPH10188333A
Application number: JP9323745A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sugiyama; 寿紀杉山; Masashi Yoshihiro; 昌史吉弘; Susumu Imai; 奨今井; Osamu Ishizaki; 修石崎; Katsusuke Shimazaki; 勝輔島崎
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】情報ピットの微小化および狭トラックピッチ
化に対応した狭溝化を実現することができる原盤露光装
置を提供する。【解決手段】原盤露光装置はフォトレジスト２０を塗
布した原盤１９にレーザ光４集光する光学素子としてＮ
Ａ＞１を満たす固体イマージョンレンズ１７を用いる。
固体イマージョンレンズ１７とフォトレジスト２０との
間隔をエバネッセント光の減衰距離内に維持するために
静圧エアスライダ１６ａを用いる。制御された流量のエ
アは管３０を通じて静圧エアスライダ１６ａのエア吹出
口３０から吹き出される。エアスライダ１６ａはホルダ
３２によりベース２８のシリンダ部２８ａ内にエアベア
リング機構を介して支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の記
録媒体用基板の原盤を製造するための原盤露光装置に関
し、より詳細には原盤上に照射されるレーザ光のスポッ
ト径の回折限界を小さくすることができる光学素子を用
いた原盤露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスクや光磁気ディスクの
基板は、プリフォーマット信号がグルーブやプリエンボ
スピットとして形成された原盤を複製してスタンパを作
製し、スタンパを装着した射出成型器でプラスチック材
料等を射出成型することによって製造される。原盤にグ
ルーブやプリエンボスピットを形成するために原盤露光
装置が用いられている。原盤露光装置は、通常、フォト
レジストが塗布されたガラス原盤を回転しながら、原盤
面に照射するレーザ光をプリフォーマット信号に応じて
オンオフすることによって所定のパターンでフォトレジ
ストを感光する。かかる原盤露光装置として、例えば、
テレビジョン学会誌 Vol 37, No.6, 475-490頁（1983
年）には、レーザ光波長λ＝４５７．９８ｎｍ、レンズ
開口数ＮＡ＝０．９３の光ヘッドを用いて、原盤上にス
ポットサイズ約０．５μｍにレーザ光を絞り込むことが
できるＶＨＤ／ＡＨＤ方式ビデオディスクのレーザカッ
ティングマシンが開示されている。このカッティングマ
シンを用いると最小０．２５μｍのエンボスピットを形
成することができることが報告されている。また、この
カッティングマシンはレーザスポットを原盤に追従させ
るためにＨｅ−Ｎｅレーザを補助ビームとしたフォーカ
シングサーボ系を用いている。

【０００３】特開平６−１８７６６８号公報は、狭トラ
ックピッチ化、高密度記録しても隣接トラックからのク
ロストークを軽減することができる光ディスク原盤の製
造方法を開示しており、原盤露光において上記文献とほ
ぼ同様の構成のレーザカッティングマシンを使用してい
る。

【０００４】ところで、従来よりさらに高密度記録を可
能にするために、固体イマージョンレンズを用いた近接
場の光記録が注目されている。固体イマージョンレンズ
は屈折率が真空よりも大なる材料、例えば、屈折率の高
いガラス等で構成される球の一部を切断し、切断面と記
録媒体の記録面が平行となるように配置したレンズであ
り、光学系のＮＡを大きくすることで回折限界を小さく
することを可能にする。これは、固体イマージョンレン
ズの内部において、光を集光することによって空気中に
おける最小のスポット径よりも小さなスポット径を得る
ことができるためである。

【０００５】B.D.Terris等は、固体イマージョンレンズ
を用いることによって光学系のＮＡを１よりも大きく
し、真空中の最小スポット径より小さなスポット径を得
たことを報告している（“Near-field optical data st
orage using a solid immersion lnes”, Applied Phys
ics Letters, vol.65 pp.388-390 (1994) ）。この報告
によると、固体イマージョンレンズを用いるとレンズの
屈折率ｎに対して、ＮＡをｎまで大きくすることが可能
であり、入射光のＮＡと比較してｎ²倍まで大きくで
き、結果としてスポット径を１／ｎ²まで小さくするこ
とが可能となる。青色レ−ザを用いれば、１２５ｎｍの
スポット径が実現される可能性が生じ、この場合の記録
密度は約４０ギガビット平方インチにもなり得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年のマルチメディア
化による情報量の増大に伴い、光ディスク等の情報記録
媒体の高密度化、大容量化が要望されている。この要望
に応えるために、原盤露光装置においても光ディスク等
に記録するエンボスピットやグルーブのパターンを微小
化して露光する必要がある。

【０００７】本発明の目的は、情報ピットの微小化及び
狭トラックピッチ化に対応した狭溝化を実現することが
できる原盤露光装置を提供することにある。また、本発
明の目的は原盤露光装置に固体イマージョンレンズを用
いた場合に、原盤と固体イマージョンレンズを所定の間
隔で維持しエバネッセント波での原盤露光を確実に行う
ことができる機構を備えた原盤露光装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、フォトレジストを塗布した記録媒体製造用原盤に
レーザ光を集光して照射することによりフォトレジスト
を所望のパターンに感光する原盤露光装置において、上
記レーザ光を集光するための光学素子としてＮＡ＞１を
満たす固体イマージョンレンズを用い、上記固体イマー
ジョンレンズと上記フォトレジストを塗布した原盤の距
離を一定に保つ手段を備えることを特徴とする原盤露光
装置が提供される。

【０００９】本発明の原盤露光装置は、レーザ光をフォ
トレジストを塗布した原盤上に集光するための光学素子
としてＮＡ＞１の固体イマージョンレンズを用いる。図
１０に、光学素子１８として固体イマージョンレンズを
用いて原盤１９に照射されるレーザ光のスポット径をよ
り小さなスポット径にする原理を説明する。一般に、光
学素子を通じて集光される光のスポット径Ｓは下記式
（１）により表される。

【００１０】

【数１】Ｓ＝λ／（２ＮＡ）＝λ／（２ｎ・ｓｉｎθmax ）・・・（１）式中、λは光学素子に入射するレーザ光の波長、ＮＡは
光学素子の開口数、ｎは光学素子の屈折率、θmax は入
射光束の最も外側の光線と光軸とのなす角（入射角）を
示す。レーザ光の波長λを一定とした場合、スポット径
Ｓを小さくするには上式（１）からＮＡを大きくすれば
よいことがわかる。ＮＡはＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθmax で定
義されるので、ＮＡを増大するには屈折率ｎと入射角θ
max を大きくすればよい。屈折率の大きな材料として
は、Ｃ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃ Ｎ₄、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、
ＺｎＳ、ＴｉＯ₂、または高屈折率ガラス等が知られて
おり、これらの材料から光学素子を構成することができ
る。光学素子に高い屈折率の材料を用いると光学素子の
内部に入射した光の波長が短くなる。また、図１０に示
したように、入射光を光学素子（固体イマージョンレン
ズ）１７の表面で屈折させ且つ光学素子１７の底面（射
出面）１７ａに集光させると、光学素子１７内では底面
１７ａへの入射角θmax 、すなわち、光学素子１７の底
面１７ａに配置した物体（ここでは原盤１９）への入射
角θmax を光学素子１８の球面への入射角より大きくす
ることができる。

【００１１】光学素子１７は半径ｒの球の一部を切断し
て形成された半球型レンズ（固体イマージョンレンズ）
である。光学素子１７の切断面、すなわち、光学素子１
７の出射面１７ａは入射光の光軸に対して垂直に切断さ
れる。光学素子１７の切断位置は球の中心からｒ／ｎの
距離である。図１０に示したように、入射光の延長線
（図中、破線）が光学素子１７の中心から距離ｎｒだけ
下方にある位置で交わるように入射光を光学素子１７に
入射させると、入射光は光学素子１７の底面１７ａに集
光することになる。ここで、原盤１９を光学素子１７の
底面１７ａからエバネッセント光の減衰距離１０２内の
位置に配置すると、光学素子１７はエバネッセント場
（空気のギャップ）を介して原盤１９上に光の微小スポ
ットを形成する。光学素子１７は、前述したように光学
素子１７内での入射光の波長λの短波長化及び入射角θ
max の増加によってｎ²倍までＮＡを増加させることが
できる。換言すれば、理論的にはレーザ光のスポット径
が１／ｎ²まで小さくできる。それゆえ、光学素子とし
て固体イマージョンレンズを用いれば、原盤１９上に形
成されるスポットを空気中で得られる最小スポットより
も小さくできる。例えば、本発明の原盤露光装置では、
ピット幅が０．２μｍ以下のピットパターンを露光する
ことが可能である。

【００１２】本発明では、固体イマージョンレンズを原
盤露光装置の集光手段として用いているので、固体イマ
ージョンレンズの出射面は原盤の表面と平行でなければ
ならない。このために、本発明の原盤露光装置では固体
イマージョンレンズが光ヘッドに少なくとも２本以上の
梁により支持されていることが好ましい。

【００１３】さらに、上述のように固体イマージョンレ
ンズと原盤との距離はエバネッセント光の減衰距離内に
しなければならない。本発明においては、静圧型エアス
ライダを用いることによって固体イマージョンレンズと
原盤との距離をエバネッセント光の減衰距離内の一定の
距離に保つことができる。特に、本発明の原盤露光装置
は、スライダ底面に複数のガス吹出口が形成され且つス
ライダ内部に該ガス吹出口に通じるガス供給路が形成さ
れたエアスライダと、該ガス供給路に調整された流量で
ガスを送り込むガス供給源とを備えることが好ましい。

【００１４】また、本発明において、動圧型エアスライ
ダ上に固体イマージョンレンズを設置して線速度一定の
条件で原盤を回転させることにより、エアスライダを原
盤上から浮上させて固体イマージョンレンズと原盤との
距離をエバネッセント光の減衰距離内の一定の距離に保
つこともできる。動圧型エアスライダを用いることによ
り装置構成を簡略化することができる。動圧型エアスラ
イダとして、負圧正圧併用型スライダが好ましい。

【００１５】上記固体イマージョンレンズとフォトレジ
ストを塗布した原盤の距離をエバネッセント光の減衰距
離内の一定の距離に保つ手段として、エバネッセント光
を用いた自動焦点機構を用いることができる。かかる自
動焦点機構は、エアスライダと原盤との間隔を調整する
ためのアクチュエータと、固体イマージョンレンズ端面
とフォトレジストの間に異なる間隔が形成されるように
固体イマージョンレンズ端面に段差が形成された固体イ
マージョンレンズと、該段差が形成された固体イマージ
ョンレンズ端面に固体イマージョンレンズの内部側から
光を入射するための手段と、該段差が形成された固体イ
マージョンレンズ端面からの反射光を検出する光検出器
と、該光検出器からの出力に基づいて上記アクチュエー
タを制御するための制御系とから構成することができ
る。自動焦点機構を用いることにより、露光中であって
も固体イマージョンレンズとフォトレジストを塗布した
原盤の距離をモニターしながらエバネッセント光の減衰
距離内の距離に調整することができる。

【００１６】エアスライダを用いた本発明の原盤露光装
置は光ヘッドを備え、該光ヘッドが、上記エアスライダ
から光ヘッド基部に向かって延在するホルダ部材のよう
な部材と、該部材を固体イマージョンレンズの光軸方向
に移動可能にするとともに該光軸に直交する面内での移
動を拘束するように支持する支持機構とを備えることが
できる。原盤露光中に、固体イマージョンレンズを用い
たエアスライダは原盤上で浮上しているため、エアスラ
イダは固体イマージョンレンズの光軸と直交する方向、
すなわち、原盤の面内方向において微動するおそれがあ
る。かかるエアスライダの原盤の面内方向での微動は、
露光位置精度を低下させることになる。そこで、本発明
ではエアスライダから延在する部材と、該部材の原盤面
内方向での移動を防止するような該部材の支持機構を設
けることにより、かかるエアスライダの原盤の面内方向
の微動を防止している。

【００１７】上記支持機構は、光ヘッド内に形成され且
つ上記部材の少なくとも一部と嵌合可能な受容部、例え
ば、シリンダにすることができる。さらに、上記エアス
ライダから延在する部材と受容部とは固体イマージョン
レンズの光軸方向にエアベアリングにより相対移動可能
にすることができる。エアベアリングは、上記部材及び
その受容部の一方の壁面に気体吹き出し部を形成し、該
気体吹き出し部に気体を供給する気体供給装置を光ヘッ
ドまたは原盤露光装置に設けることによって構成するこ
とができる。なお、本発明の実施例５に示したように、
エアスライダから延在する部材は、後述するリレーレン
ズを保持する円筒状のホルダとし、受容部はホルダの外
径よりわずかに内径が大きいシリンダとし、ホルダ内を
固体イマージョンレンズに入射する光が通過するように
するのが好ましい。

【００１８】本発明の原盤露光装置は、固体イマージョ
ンレンズに入射するレーザ光の入射角を調整するための
リレーレンズをさらに備え、該リレーレンズを固体イマ
ージョンレンズに対して移動することによって固体イマ
ージョンレンズの底面に入射光を集光するための手段を
さらに備えることが好ましい。かかる手段を備えること
によって、リレーレンズからの入射光を確実に固体イマ
ージョンレンズの底面に集光させ、固体イマージョンレ
ンズの底面にエバネッセント光減衰距離を隔てて配置し
た原盤を微小スポットで確実に露光することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の固体イマージョン
レンズを用いた原盤露光装置の実施の形態及び実施例を
図面を参照しながら説明する。

【００２０】〔第１実施例〕本発明に従う原盤露光装置
の第１実施例を図１により説明する。図１は、原盤露光
装置１００の構成概略を示す。原盤露光装置１００は、
主に、露光用のレーザ光を出射するレーザ光源１、原盤
１９への照射タイミング及び照射位置をそれぞれ調整す
る音響光学（ＡＯ）変調器７及び音響光学（ＡＯ）偏向
器９、露光用光ヘッド２７、原盤１９を回転するターン
テーブル２１、照射されたスポットを観測するための撮
像管２４及びディスプレイ２６並びに光路を調整するた
めのビームスプリッター３、ミラー１１、ハーフミラー
１３、レンズ６等の種々の光学素子から構成されてい
る。

【００２１】レーザ光源１から出射されたレーザ光束２
はビームスプリッタ３により第１の光束４と第２の光束
５に分けられる。第１の光束４は、一対のレンズ６で挟
まれたＡＯ変調器７に入射して、記録すべき信号のタイ
ミングに応じたパルス光に変調される。ＡＯ変調器７で
変調されたパルス光はミラー８で反射された後、ＡＯ偏
向器９に入射して原盤１９の所定の半径方向位置を照射
するように偏向される。次いで、偏向された光は、偏光
ミラー１０及びミラー１１を経て光ヘッド２７に入射す
る。光ヘッド２７には後述するリレーレンズ１５及び固
体イマージョンレンズ１７が装着されており、それらの
レンズによりレーザ光は原盤１９の表面の所定位置に集
光される。原盤１９上には予め入射光に対して感光性の
フォトレジスト２０が塗布されている。一方、第２の光
束５はＥＯ変調器１２に入射する。ＡＯ変調器７の代わ
りにＥＯ変調器１２により照射タイミング及び露光量を
変調してもよい。ＥＯ変調器１２を通過した光はハーフ
ミラー１３で反射され、λ／２位相板１４を透過した
後、偏光ミラー１０、ミラー１１を経て光ヘッド２７に
到達する。

【００２２】光ヘッド２７から原盤１９上のフォトレジ
スト膜２０に照射された光は、液浸レンズと同じ原理に
より空気中の理論的な最小スポット径よりも小さなスポ
ットを形成してフォトレジスト膜２０を感光させる。こ
こで、固体イマージョンレンズ１８の端面とフォトレジ
スト膜２０表面との距離は後述する方法でエバネッセン
ト波が伝搬する距離以内に調整する必要がある。

【００２３】原盤１９のフォトレジスト膜２０の表面か
ら反射された光は、固体イマージョンレンズ１８及びリ
レーレンズ１５を透過して平行光となり、ミラー１１、
偏光ミラー１０、ハーフミラー１３を経てレンズ２２に
より撮像管２４上に集光される。撮像管２４のディスプ
レイ２６に表示されたスポット像２６ａ，２６ｂを観察
することにより、固体イマージョンレンズ１８によって
形成されるスポット形状を確認することができる。

【００２４】次に、図１に示した原盤露光装置１００の
光ヘッド２７の構造の詳細を図２及び図３を用いて説明
する。図２及び図３は、それぞれ、固体イマージョンレ
ンズ１７を静圧式の浮上型エアスライダ１６ａに搭載し
た光ヘッド２７の斜視図及び断面図を示す。

【００２５】図２に示すように光ヘッド２７は浮上型エ
アスライダ１６ａと、光ヘッドベース部２８とを備え、
浮上型エアスライダ１６ａはベース部２８の底面に固着
された４本の支持部材２９及びそれに接続された弾性部
材１８、例えば板バネにより支持されている。この支持
構造により、エアスライダ１６ａは、原盤平面と平行な
方向（図中Ｘ，Ｙ方向）に拘束され、固体イマージョン
レンズの光軸方向（図中Ｚ方向）に可動である。

【００２６】図３に示すように、エアスライダ１６ａは
その上部にピエゾ素子３３を介してリレーレンズ１５を
支持するホルダ３２を備える。エアスライダ１６ａの中
央に固体イマージョンレンズ１７が固定されて配置され
ている。ここで、リレーレンズ１５の焦点位置が固体イ
マージョンレンズ１７の端面（底面）１７ａと一致する
ように、ピエゾ素子３３により固体イマージョンレンズ
１７に対するリレーレンズ１５との光軸方向位置が調整
される。

【００２７】エアスライダ１６ａは、原盤１９の回転速
度や半径位置に拘らずスライダ１６ａと原盤に塗布され
たレジスト２０表面との距離、いわゆる浮上高さを常に
一定に保つための手段として、スライダ底面に形成され
た複数（４つ）のガス吹き出し口３０、ガス吹き出し口
３０に連結されたガス供給管３１及び空気や窒素等のガ
スを調整された流量でガス供給管３１に送り込むガス供
給源（図示しない）を備える（静圧型エアスライダ）。
エアスライダ１６ａの浮上高さは、エア吹き出し口３０
から排出されるガスの流量及びエアスライダ１６ａを支
持する板バネ１８ａの弾性定数を調整することによって
制御することができる。なお、エア吹き出し口３０は、
レジスト２０からあるいは雰囲気中からの塵等の異物が
詰まらないようにその開口部の面積がエア供給路の途中
（絞り部）に比べて大きくなるように形成されている。

【００２８】エアスライダ１６ａの浮上高さは、固体イ
マージョンレンズ１７の端面１７ａに集光された光のエ
バネッセント光の減衰距離内におかれる。この距離はレ
ーザ光源１の波長をλとすると３λ／１６以下が望まし
い。この距離が３λ／１６より長くなると、エバネッセ
ント光が減衰し、フォトレジストに露光される光量が少
なくなる。また、この距離の変動は露光量の変動になる
ので、距離変動量をλ／１６以下にすることが望まし
い。

【００２９】〔第２実施例〕
図４に、図１に示した原盤露
光装置１００に使用される光ヘッド２７の別の具体例を
示す。図４に示した光ヘッドは、リレーレンズ１５が光
ヘッドベース部２８にボイスコイルアクチュエータ１３
０を介して接続されている。ボイスコイルアクチュエー
タ１３０は、ボビン３４ａ、コイル３４ｂ、永久磁石３
５、ヨーク３６ａ，３６ｂ、上側バネ材３７ａ、下側バ
ネ材３７ｂから構成されている。ボビン３４ａはその内
側でリレーレンズ１５を支持し且つコイル３４ｂを流れ
る電流の向きに従って上下に駆動される。ボイスコイル
アクチュエータ１３０はドライバ６６からの制御信号を
受けてコイル３４ｂに流す電流を制御してリレーレンズ
１５を通過した光を固体イマージョンレンズの端面に集
光させる。

【００３０】光ヘッドベース部２８には、スライダ部材
１６ｂのベース部２８に対する位置変位（光軸方向）を
検出する静電容量センサ６０が設けれている。静電容量
センサ６０は、支持体６２ａ，６２ｂにそれぞれ支持さ
れた電極６１ａ，６１ｂ間の距離を測定する。センサ６
０の出力は変位検出回路６４を通じてボイスコイル型ア
クチュエータ１３０を駆動するドライバ６６に送られ
る。またドライバ６６には電極６１ａ，６１ｂ間の距離
を所定の値、すなわち、リレーレンズ１５を通過した光
が固体イマージョンレンズの端面１７ａに集光するよう
な位置関係（図１０参照）における電極６１ａ，６１ｂ
間距離に維持するための基準変位設定信号６５が送られ
る。ドライバ６６は変位検出回路６４からの出力と基準
変位設定信号６５とを比較して固体イマージョンレンズ
１７に対するリレーレンズ１５の位置を制御する。こう
して、固体イマージョンレンズ１７への入射光の入射角
は、その入射光が固体イマージョンレンズ１７に屈折入
射した後、レンズ内で端面１７ａに収束するように調整
される。

【００３１】図４に示した光ヘッドの他の構造は、第１
実施例と同様であるのでその説明を省略する。本実施例
の光ヘッドの構成を採用することにより、第１実施例に
比べてスライダ全体の質量が小さくなり、エアスライダ
部材１６ｂの原盤１９の上下動に対する追従性が向上す
るという利点がある。また、センサ６０を設けたことに
より原盤露光しながらリレーレンズ１５の焦点位置を正
確に制御することができ、それによって固体イマージョ
ンレンズ１７からのエバネッセント光による微小ピット
の露光を確実にする。

【００３２】〔第３実施例〕図５に、図１に示した原盤
露光装置１００に使用される光ヘッド２７の第１及び第
２実施例とは異なる例を示す。図５に示した光ヘッド
は、図３に示した第１実施例の光ヘッドと異なり、スラ
イダ１６ｃの底面からのガス吹き出しは行わない。すな
わち、この実施例の光ヘッドは、エアスライダ１６ｃの
浮上動作を原盤１９の回転により生じる気流及びエアス
ライダ１６ｃを可動に支持する板バネ１８ｃの弾性定数
によって制御するいわゆる動圧型エアスライダを採用し
ている。

【００３３】原盤１９の半径位置あるいは回転速度が変
化することによりエアスライダ１６ｃに対するフォトレ
ジスト面２０の相対速度が変動したとき、エアスライダ
１６ｃの浮上量は変化する。この動圧型エアスライダ１
６ｃはかかる浮上量の変化を抑制するため、図６に示し
たような形状の負圧正圧併用型スライダを採用してい
る。図６のスライダ１６ｃの底面図、左側側面図及びＡ
Ａ線断面図からわかるように、スライダ１６ｃの底面８
１には底面８１からわずかに突出し（図６では紙面前方
に突出）且つ図中矢印で示したディスク進行方向に延在
する凸部８０が形成されている。凸部８０はディスク進
行方向に沿ってその幅（ディスク進行方向と直交する方
向の長さ）が変化するように形成されている。スライダ
１６Ｃに対して原盤（図６に示さない）が回転駆動した
ときに発生する気流は矢印Ｂに示すように凸部８０の間
を通り抜ける。この際、気流は凸部８０の幅広（ＡＡ線
上）部分８０ａに挟まれた狭い領域で圧縮された後、幅
狭部分８０ｂに挟まれた幅の広い領域に拡散するために
その圧力が低下する。この低下した圧力（負圧）により
スライダ１６Ｃに原盤ディスクからの吸引力が働き、一
方で、スライダ１６Ｃには原盤の回転による浮力が作用
し、これらの力がバランスすることによりスライダ１６
Ｃは原盤との間で一定の間隔を維持することができる。
負圧正圧併用型スライダの詳細は、例えば、「ＭＲ／Ｇ
ＭＲヘッド技術」、第１１２頁（トリケップス出版）に
記載の磁気ディスクへの適用例の欄を参照することがで
きる。

【００３４】図５に示した光ヘッドの他の構成は、第１
実施例と同様であるのでその説明は省略する。この実施
例の光ヘッドの構成を採用することにより、エア供給手
段が不要になるため、原盤露光装置の構造を一層簡略化
することができる。

【００３５】〔第４実施例〕図７に、図１に示した原盤
露光装置１００に使用される光ヘッド２７の第１〜第３
実施例とは異なる例を示す。この実施例の光ヘッドでは
エアスライダ１６ｄの浮上量を制御するためにエバネッ
セント光による自動焦点機構を用いている。

【００３６】図７に示す様に、エアスライダ１６ｄは、
二組のバネ材１８ｃ，１８ｄによりベース部２８の支持
部材２９と連結されている。この例では、リレーレンズ
１５はエアスライダ１６ｄ上に設置されたホルダ３２に
固定されている。ホルダ３２上には、ボイスコイル型ア
クチュエータ１４０を構成するボビン３４ｅが固着され
ており、アクチュエータ１４０の他の構成要素であるコ
イル３４ｆ、永久磁石３５ｂ、ヨーク３６ｃ，３６ｄは
ベース部２８に装着されている。従って、アクチュエー
タ１４０が駆動すると、固体イマージョンレンズ１７及
びリレーレンズ１５が装着されたエアスライダ１６ｄが
ベース部２８に対して光軸方向（図面上下方向）に移動
することになる。

【００３７】エアスライダ１６ｄの内部には、外部から
固体イマージョンレンズ１７に通じる空洞（光路）１６
ｆ，１６ｇが光軸を挟んで対称に形成されおり、一方の
光路１６ｆの開口部（光入射口）にはＬＥＤ光源４０が
装着され、他方の光路１６ｇの開口部（光出射口）は、
光検出器４１，４２がそれぞれ装着されている。固体イ
マージョンレンズ１７の端面（底面）はその中央部１７
ｂが周縁部１７ｃから少なくともλ／４（λはレーザビ
ームの波長）突出するように段差が形成されている。従
って、フォトレジスト面２０と固体イマージョンレンズ
端面１７ｂ間に適正な浮上量（λ／１６〜３λ／１６
で、例えば、λ／８）が保たれているとき、フォトレジ
スト面２０と固体イマージョンレンズの周縁部１７ｃ
は、少なくとも３λ／８以上離れていることになる。

【００３８】光検出器４１，４２の出力ｄ₁，ｄ₂は、
図８に示した信号処理回路に接続されている。信号処理
回路は、一対のＩ−Ｖ変換器９１、アンプ９２、差動ア
ンプ９３、位相補償回路９４から構成されており、位相
補償回路９４からの制御信号はボイスコイル型アクチュ
エータ１４０のドライバ６６に入力される。上記信号処
理回路及びアクチュエータ１４０のドライバ６６がボイ
スコイル型アクチュエータの制御系を構成する。

【００３９】図７及び図８に示した構成の光ヘッドにお
けるエアスライダ１６ｄの浮上量の制御原理について以
下に説明する。図７において、ＬＥＤ４０から出射した
レーザ光は、空洞１６ｆを通って固体イマージョンレン
ズ１７の端面の中央部（突出部）１７ｂ及び周縁部１７
ｃに到達した後、全反射条件に従って反射される。一方
で、固体イマージョンレンズ１７の端面からエバネッセ
ント光が原盤１９の方向に漏れ出る。

【００４０】ここで、図９は、固体イマージョンレンズ
１７の端面と原盤１９のフォトレジスト２０表面の距離
に対する固体イマージョンレンズの端面からの反射率の
関係を示すグラフである。図９によると、フォトレジス
ト面２０と固体イマージョンレンズ端面の間隔がλ／８
である場合には、エバネッセント光により反射率が約３
５％であるのに対して、浮上量が３λ／８を超えると反
射率は９０％以上となる。すなわち、固体イマージョン
レンズ端面の中央部１７ｂからの反射率が約３５％であ
る場合には、周縁部１７ｃからの反射率は９０％であ
り、検出器４１及び４２において電流信号に変換された
電気信号ｄ１，ｄ２の比率は約３５: ９０となる。従っ
て、図８に示すような信号処理回路においてアンプ９２
のゲインを反射率の比の逆数１／（３５／９０）＝９０
／３５とすることによりレンズ中央部１７ｂでの浮上高
さがｈが丁度λ／８の時に作動アンプ９３を経て位相補
償回路から出力された制御信号ＰはＰ＝０となり、ｈ＞
λ／８の時には制御信号Ｐ＜０となり、ｈ＜λ／８の時
に制御信号Ｐ＞０となる。よって、この制御信号Ｐの極
性に基づいてドライバ６６によりボイスコイル型アクチ
ュエータ１４０を駆動すればエアスライダ１６ｄの正確
な浮上量に調整することができ、エバネッセント光によ
る微小ピットの露光を確実にすることができる。

【００４１】〔第５実施例〕図１１に、図１に示した原
盤露光装置１００に使用される光ヘッド２７の第１〜第
４実施例とは異なる例を示す。この実施例の光ヘッド
は、図３（第１実施例）に示した光ヘッドに、原盤露光
中にエアスライダ１６ａが原盤面内方向に微動すること
を防止するための機構をさらに備える。

【００４２】図１１に示した光ヘッドは、リレーレンズ
１５を支持し且つ上方に（ベース部２８に向かって）延
在する円筒状ホルダ３２と、ベース部２８の中央側壁が
下方に延在することにより形成されたシリンダ部２８ａ
を有する。シリンダ部２８ａの内径はホルダ３２の外径
よりも僅かに大きくなるように両者が形成されており、
それによりホルダ３２がシリンダ部２８ａ内で摺動（移
動）可能となる。シリンダ部２８ａの壁面にはガス吹き
出し孔２８ｂがシリンダ部２８ａの内周方向及びシリン
ダ部２８ａの中心軸方向に均一に形成されており、ガス
吹き出し孔２８ｂはシリンダ部２８ａ内部に形成された
環状のガス流路２８ｃと連絡されている。ガス供給管３
１は途中で分岐して、一方の分岐管３１ａはスライダ１
６ａのガス吹き出し口３０に連結し、他方の分岐管３１
ｂは環状のガス流路２８ｃに連結する。

【００４３】図１１に示した構造の光ヘッドにおいて、
ガス供給管３１から空気または窒素等のガスが供給され
ると、分岐管３１ｂ及び環状のガス流路２８ｃを通じて
ガス吹き出し孔２８ｂからガスが吹き出される。前述の
ようにガス吹き出し孔２８ｂはシリンダ部２８ａの内壁
に渡って均一に形成されているため、ガス吹き出し孔２
８ｂから吹き出したガスはシリンダ部２８ａの内周とホ
ルダ３２の外周の間に均一に充満し、常にホルダ３２を
シリンダ部２８ａ内の一定位置（シリンダ部２８ａの中
心）に位置付けるように付勢する。また、シリンダ部２
８ａの内周とホルダ３２の外周との間に充満したガス
は、エアベアリングとして機能して、ホルダ３２をシリ
ンダ部２８ａ内で光軸方向に移動可能にする。このよう
なホルダ及びシリンダ並びにエアベアリング機構を用い
ることにより、露光中にエアスライダ１６ａの光軸方向
の微動を許容しつつ、原盤面内方向における位置ずれを
防止することができ、所定の原盤半径方向及びトラック
方向における高精度な原盤露光を実現することができ
る。また、図１１に示した光ヘッドにおいても、実施例
１で説明したように、スライダ１６ａのガス吹き出し孔
３０から吹き出したガスは固体イマージョンレンズ１７
と原盤１９の露光面との間隔をエバネッセント光の減衰
範囲内に維持する。

【００４４】図１１では、図３の場合と同様に板バネ１
８ａを用いてエアスライダ１６ａをベース部２８に対し
て支持したが、前記エアベアリング機構を採用している
ために、板バネ１８ａを省略することができる。但し、
板バネ１８ａを省略する場合には、ホルダ３２がシリン
ダ部２８ａから脱落するのを防止する機構を別途設ける
のが望ましい。図１１に示した光ヘッドでは、エアベア
リング機構のガス吹き出し孔２８ｂに供給するガスの供
給源を、エアスライダ１６ａから吹き出すガスの供給源
と共用したが、エアベアリング機構専用のガス供給源を
設けてもよい。また、上記例では、ガス吹き出し孔２８
ｂはシリンダ部２８ａ側に設けたが、ホルダ３２の外周
面に設けてもよい。

【００４５】上記例では、エアベアリング機構を用いて
エアスライダ１６ａの原盤面内での移動を拘束したが、
エアベアリングの代わりに、磁気ベアリングを採用する
こともできる。すなわち、ホルダ３２とシリンダ部２８
ａとが互いに反発し合うような磁性材料からそれらを構
成することができる。また、エアベアリングの代わり
に、ボールベアリングのような機械式ベアリングを採用
してエアスライダ１６ａの原盤面内での移動を拘束して
もよい。

【００４６】以上、本発明の原盤露光装置を５つの実施
例を用いて具体的に説明してきたが本発明はこれに限定
されるものではなく、例えば、静圧型エアスライダと動
圧型エアスライダとを組み合わせた構成を採用してもよ
く、また、エバネッセント光による浮上量制御を静圧型
エアスライダに適用してもよい。また、第１実施例で静
圧型エアスライダの具体的構造を示したが、この構造に
限らず、原盤の回転による浮上力を用いずに原盤が静止
しているときでも外部から供給した空気圧によってエア
スライダを原盤から所定の高さに維持することができる
構造であれば任意の構造を採用することができる。ま
た、第５実施例で例示したエアベアリング機構を、本発
明のいずれのタイプのエアスライダにも適用することが
できる。

【００４７】本発明の原盤露光装置は、コンパクトディ
スク、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルビデオディスク等の再生
専用の光記録媒体、ＣＤ−Ｒのような追記型記録媒体、
光磁気ディスクのような書換え型光記録媒体のみならず
ハードディスク等に使用されるエンボスピットタイプの
磁気記録媒体を製造するために使用することができる。

【００４８】本発明では、原盤露光装置の集光レンズと
して固体イマージョンレンズを用い、固体イマージョン
レンズと原盤との間隔をエアスライダを用いて調整して
いる関係上、光ヘッドの原盤の半径方向に対する位置ず
れを防止する必要がある。本発明では少なくとも２本以
上の梁部材（例えば、図２及び図３の弾性部材１８）で
エアスライダを支持することによってかかる方向の光ヘ
ッドの剛性を高めている。この梁部材は固体イマージョ
ンレンズの端面を原盤表面に対して平行に維持するため
にも機能している。また、梁部材に代えてまたは梁部材
とともに実施例５に示したようなエアベアリングを用い
て光ヘッドの原盤面内方向に対する位置ずれを防止する
ことができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明の原盤露光装置は集光手段として
固体イマージョンレンズを用いているため、極めて微小
なピット、例えば、０．２μｍ以下のピットが形成され
る高密度記録媒体用の原盤を製造するのに好適である。
また、本発明で開示した静圧型または動圧型エアスライ
ダを用いることにより固体イマージョンレンズと原盤表
面との間隔を正確に制御することができ、エバネッセン
ト波による微小ピットの露光を実現することができる。
特に、動圧型のエアスライダを用いることによりより光
ヘッド、ひいては原盤露光装置の構成を簡素化すること
ができる。また、エバネッセント波を用いた自動焦点機
構を用いることにより露光中であっても原盤と固体イマ
ージョンレンズとの間隔を精密に制御することが可能と
なる。さらに、エアベアリング機構を用いて露光中のエ
アスライダの原盤面内方向の移動を防止することによ
り、高精度の露光位置制御が可能になる。従って、本発
明の原盤露光装置を用いることにより超高密度記録が可
能な情報記録媒体用基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う原盤露光装置の全体構成を説明す
る概念図である。

【図２】図１に示した本発明に従う原盤露光装置の光ヘ
ッドの第１実施例を示す斜視図である。

【図３】図１に示した本発明に従う原盤露光装置の光ヘ
ッドの第１の実施例を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例に従う原盤露光装置の光
ヘッドの断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例に従う原盤露光装置の光
ヘッドの断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例に従う原盤露光装置の光
ヘッドのエアスライダの構造を説明する図である。

【図７】本発明の第４の実施例に従う原盤露光装置の光
ヘッドの断面図である。

【図８】図７に示した光ヘッドのエアスライダの浮上量
を制御するために使用される信号制御回路のブロック図
である。

【図９】固体イマージョンレンズ端面とフォトレジスト
表面の距離に対する光の反射率の関係を示すグラフであ
る。

【図１０】固体イマージョンレンズを用いて原盤表面に
露光用のレーザ光を集光する様子を説明する図である。

【図１１】図３に示した光ヘッドに、エアスライダの原
盤面内方向の移動を防止するエアベアリング機構を採用
した実施例を説明する図である。

【符号の説明】

３ビームスプリッタ７ＡＯ変調器９ＡＯ偏向器１６静圧型エラースライダ１７固体イマージョンレンズ１８バネ部材２０フォトレジスト２７光ヘッド２８光ヘッドベース部２８ａシリンダ部２８ｂ気体吹き出し孔２９支持部材３０エア吹き出し口１００原盤露光装置１３０，１４０ボイスコイル型アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石崎修大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内 (72)発明者島崎勝輔大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトレジストを塗布した記録媒体製造
用原盤にレーザ光を集光して照射することによりフォト
レジストを所望のパターンに感光する原盤露光装置にお
いて、上記レーザ光を集光するための光学素子としてＮＡ＞１
を満たす固体イマージョンレンズを用い、上記固体イマージョンレンズと上記フォトレジストを塗
布した原盤の距離をエバネッセント光の減衰距離内の一
定の距離に保つ手段を備えることを特徴とする原盤露光
装置。
【請求項２】上記固体イマージョンレンズとフォトレ
ジストを塗布した原盤の距離をエバネッセント光の減衰
距離内の一定の距離に保つ手段として、該固体イマージ
ョンレンズを支持するエアスライダを用いたことを特徴
とする請求項１に記載の原盤露光装置。
【請求項３】上記エアスライダとして静圧型エアスラ
イダを用いたことを特徴とする請求項２に記載の原盤露
光装置。
【請求項４】上記固体イマージョンレンズとフォトレ
ジストを塗布した原盤の距離を一定に保つ手段は、スラ
イダ底面に複数のガス吹出口が形成され且つスライダ内
部に該ガス吹出口に通じるガス供給路が形成されたエア
スライダと、該ガス供給路に調整された流量でガスを送
り込むガス供給源とを備えることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか一項に記載の原盤露光装置。
【請求項５】上記エアスライダとして動圧型エアスラ
イダを用いたことを特徴とする請求項２に記載の原盤露
光装置。
【請求項６】動圧型エアスライダが負圧正圧併用型ス
ライダであることを特徴とする請求項５に記載の原盤露
光装置。
【請求項７】上記固体イマージョンレンズとフォトレ
ジストを塗布した原盤の距離をエバネッセント光の減衰
距離内の一定の距離に保つ手段として、上記エアスライ
ダと原盤との間隔を調整するためのアクチュエータと、
固体イマージョンレンズ端面とフォトレジストの間に異
なる間隔が形成されるように固体イマージョンレンズ端
面に段差が形成された固体イマージョンレンズと、該段
差が形成された固体イマージョンレンズ端面に固体イマ
ージョンレンズの内部側から光を入射するための手段
と、該段差が形成された固体イマージョンレンズ端面か
らの反射光を検出する光検出器と、該光検出器からの出
力に基づいて上記アクチュエータを制御するための制御
系とを備えることを特徴とする請求項２に記載の原盤露
光装置。
【請求項８】上記原盤露光装置が光ヘッドを備え、上
記固体イマージョンレンズが光ヘッドに少なくとも２本
以上の梁により支持されていることを特徴とする請求項
１〜７のいずれか一項に記載の原盤露光装置。
【請求項９】ピット幅が０．２μｍ以下のピットパタ
ーンを露光することが可能な請求項１〜８のいずれか一
項記載の原盤露光装置。
【請求項１０】上記原盤露光装置が光ヘッドを備え、
該光ヘッドが、上記エアスライダから光ヘッドの基部に
向かって延在する部材と、該部材を固体イマージョンレ
ンズの光軸方向に移動可能にするとともに該光軸に直交
する面内での移動を拘束するように支持する支持機構と
を備えることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項
に記載の原盤露光装置。
【請求項１１】上記支持機構が、光ヘッド基部内に形
成され且つ上記部材の少なくとも一部と嵌合可能な受容
部であることを特徴とする請求項１０に記載の原盤露光
装置。
【請求項１２】上記部材及び受容部の一方に気体吹き
出し部が形成されており、上記光ヘッドがさらに該気体
吹き出し部に気体を供給する気体供給装置を備えること
を特徴とする請求項１１に記載の原盤露光装置。
【請求項１３】エアベアリングにより上記部材と受容
部とは固体イマージョンレンズの光軸方向に相対移動可
能であることを特徴とする請求項１１または１２に記載
の原盤露光装置。
【請求項１４】上記固体イマージョンレンズに入射す
るレーザ光の入射角を調整するためのリレーレンズをさ
らに備え、該リレーレンズを固体イマージョンレンズに
対して移動することによって固体イマージョンレンズの
底面に入射光を集光するための手段をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の原
盤露光装置。
【請求項１５】上記固体イマージョンレンズと上記フ
ォトレジストを塗布した原盤の距離を、レーザ光の波長
λに対して３λ／１６以下に保つことを特徴とする請求
項１〜１４のいずれか一項に記載の原盤露光装置。