JPH10289475A

JPH10289475A - 露光装置

Info

Publication number: JPH10289475A
Application number: JP9099198A
Authority: JP
Inventors: Shingo Imanishi; 慎悟今西; Shin Masuhara; 慎増原; Hisayuki Yamatsu; 久行山津; Toshiyuki Kashiwagi; 俊行柏木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27
Also published as: US6118574A

Abstract

(57)【要約】【課題】露光用のレーザビームを高速変調すると共に
十分な振幅で偏向させることができる露光装置を提供す
る。【解決手段】露光用レーザ１７２からの光ビームは、
ビームスプリッタ１７３で反射され、レンズ１７４で集
光され、レンズ１７４の焦点面からずらして設置されて
いるＡＯＭ１７５で変調および偏向される。ＡＯＭ１７
４で変調された拡散光は、レンズ１７６でコリメートさ
れ、反射鏡１７７，１７９および偏光ビームスプリッタ
１８６，１／４波長板１８７，レンズ１８８を経て、対
物レンズ１９０で集光されてガラス原盤１９１を露光す
る。光ビームを偏向しない場合には、反射鏡１８０で反
射され、レンズ１８１で集光され、ＡＯＭ１８２で変調
され、レンズ１８３，ビームスプリッタ１８４，１／４
波長板１８５を経て偏光ビームスプリッタ１８６に至る
光路を用いて、同様にガラス原盤１９１を露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク等の記
録媒体のマスタリング原盤を作成するための露光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】信号を高密度に記録する記録媒体である
光ディスクは、射出成型法などにより、マスタリング原
盤に形成された記録される信号に対応する凹凸形状が転
写（スタンピング）されて作成される。

【０００３】図５は、このように作成される光ディスク
の構造を示している。図５（ａ）に示す光ディスク１の
信号記録領域２には、光学的に透明なプラスチック製の
ディスク基板３の一方の面（信号面）４に、案内溝とし
て用いられるグルーブ５または連続したピット８の列
が、１〜２μｍ程度の所定のトラックピッチＰでスパイ
ラル状に形成されている。図５（ｂ）はグルーブ５の様
子を、また、図５（ｃ）はピット８の様子をそれぞれ示
している。このグルーブ５やピット８の列は、光ディス
ク１の半径方向に周期的に蛇行（ウォブリング）させて
形成される場合もある。

【０００４】記録可能な光ディスクである相変化型光デ
ィスクや光磁気ディスクでは、マスタリング原盤から信
号面４に転写されて形成される凹凸形状の一方（例えば
ランド６）が記録領域とされ、他方（例えばグルーブ
５）がトラッキング用の光反射領域とされるのが通常で
ある。グルーブ５やピット８の列がウォブリングさせて
形成される場合には、その周期的な変化が光ディスク１
の全面でアドレス情報として用いられる。また、再生専
用の光ディスクでは、信号面４のピット８の列が、記録
領域およびトラッキング用回折格子として用いられるの
が通常である。

【０００５】なお、グルーブ５が形成された信号面４に
は、いずれも図示していない相変化膜あるいは磁性膜か
らなる記録層、光反射層、保護層なども形成される。

【０００６】この光ディスク１に信号を記録したり再生
するときには、光ディスク１を回転させながら、信号面
４の反対側の面である読み取り面７に、光学ピックアッ
プからレーザ光が照射される。光ディスク１が記録可能
な光ディスクであるときは、照射されたレーザ光によっ
て、例えばランド６の記録層に信号が光学的に書き込ま
れる。また、光ディスク１に光学的に書き込まれた信号
は、光ディスク１から反射されたレーザ光によって読み
取られる。

【０００７】また、記録／再生用のレーザ光が常に所定
のトラック上に照射されるように、例えばグルーブ５か
らの反射光を検出してトラッキング制御が行われる。再
生専用の光ディスクでは、読み取り面７に照射されたレ
ーザ光を、ピット８の列が形成された信号面４から反射
・回折光として検出することにより、信号の読み取りと
トラッキング制御が行われる。

【０００８】光ディスクの信号面の凹凸形状は、記録媒
体としての性能を左右するため、マスタリング原盤から
光ディスク基板に高精度に転写されて形成されることが
要求される。

【０００９】図６は、光ディスクのマスタリング原盤を
作成する工程の概略を示している。まず、図６（ａ）の
ような、表面が十分平坦に研磨されて洗浄された円形の
ガラス原盤（ガラス基板）２３が用意される。そして、
図６（ｂ）のように、露光処理によってアルカリ可溶性
となる感光材料（フォトレジスト）がガラス原盤２３上
に塗布される。この塗布工程は、スピンナによる回転塗
布法により行われるのが一般的であり、フォトレジスト
層２０の厚さは０．１μｍ程度である。

【００１０】次に、図６（ｃ）に示すように、信号記録
用のレーザ光３１をレンズ３２で集光して、フォトレジ
スト層２０を露光する露光処理が行われる。このとき、
ガラス原盤２３を回転させながらレーザ光３１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
ジスト層２０にグルーブの潜像３３を一定の間隔（トラ
ックピッチＰ）でスパイラル状に形成することができ
る。また、このときレーザ光３１を断続的に照射すれ
ば、フォトレジスト層２０にピット列の潜像３３を同様
に形成することができる。さらに、レーザ光３１の集光
点を半径方向に周期的に偏向することにより、グルーブ
またはピット列の潜像を蛇行（ウォブリング）させるこ
とができる。

【００１１】ここで使用される露光装置はレーザカッテ
ィング装置と呼ばれ、ガラス原盤２３上のフォトレジス
ト層２０を露光して信号記録を行うためのレーザ光源、
記録される信号に応じてレーザ光を変調するための光変
調器、レーザ光をフォトレジスト層２０に集光するため
の光学系、ガラス原盤を回転させたり露光位置を移動さ
せるための光学定盤などから構成されている。

【００１２】図７は、図６のような露光処理（レーザカ
ッティング）が施されたガラス原盤をアルカリ性現像液
で現像して、フォトレジスト層の露光されてアルカリ可
溶性に変化した部分を溶解除去する工程を示している。

【００１３】図７（ａ）および（ｂ）は、いずれも現像
処理されたガラス原盤２３の様子を例示している。図７
（ａ）は、記録可能な光ディスクの原盤であり、フォト
レジスト層２０が露光されて溶解除去されたグルーブ２
５と、その間に残された凸部であるランド２６とがフォ
トレジスト層２０に半径方向に交互に形成される。ま
た、図７（ｂ）は、再生専用の光ディスクの原盤であ
り、フォトレジスト層２０が露光されて溶解除去された
ピット２８の連続した列が半径方向に繰り返し形成され
る。

【００１４】次に、図７（ｃ）に示すように、現像処理
されてフォトレジスト層２０に凹凸形状が形成されたガ
ラス原盤２３上にＮｉめっきが施され、フォトレジスト
層２０のグルーブ２５または連続したピット２８の列が
転写されたスタンパ３４が作成される。

【００１５】そして、図７（ｄ）に示すように、スタン
パ３４の凹凸形状を射出成型法などにより光ディスクの
プラスチック基板材料に転写して、グルーブ５とランド
６、またはピット８の列を有するディスク基板（レプリ
カ基板）３が作成される。

【００１６】なお、記録可能な光ディスクのレプリカ基
板３には、グルーブ５が形成された信号面４上に、記録
膜と反射膜および保護膜がさらに成膜される。また、再
生専用の光ディスクのレプリカ基板３には、ディスク基
板３のピット８が形成された信号面４上に、反射膜およ
び保護膜がさらに成膜される。

【００１７】上述した光ディスクの原盤を作成する際
に、ガラス原盤２３上のフォトレジスト層の露光の有無
を切り替える手段として、ＡＯＭ（Acousto-Optic Modu
lator；音響光学効果光変調器）が用いられる。また、
フォトレジスト層の露光位置を光ディスクの半径方向に
蛇行（ウォブリング）させるために露光用レーザ光を偏
向する手段として、ＡＯＤ（Acosto-Optic Deflector；
音響光学効果光偏向素子）が用いられる。なお、このＡ
ＯＭおよびＡＯＤの構造と動作原理については後述す
る。

【００１８】図８は、ＡＯＭおよびＡＯＤを用いて構成
された従来の露光装置の光学系の一例を示している。

【００１９】この露光装置は、露光用の光源である露光
用レーザ５２から出射してビームスプリッタ５３で分離
されたレーザ光を、ＡＯＭ６２により変調するための光
路と、ＡＯＭ５５により変調した後にＡＯＤ５８により
偏向するための光路とを備えている。

【００２０】この露光装置でレーザ光を偏向しない場合
には、露光用レーザ５２から出射したレーザ光は、固定
光学定盤５０上に設置された反射鏡６０で反射され、レ
ンズ６１で集光され、光変調器であるＡＯＭ６２で変調
される。ＡＯＭ６２で変調された後の拡散光は、レンズ
６３でコリメートされ、ビームスプリッタ６４で反射さ
れ、１／４波長板６５を透過して、移動光学定盤５１上
の偏光ビームスプリッタ６６および１／４波長板６７を
透過してレンズ６８で集光された後に対物レンズ７０で
集光されてガラス原盤７１を露光する。なお、１／４波
長板６５，６７は、光源側への戻り光を防ぐために設置
されている。

【００２１】また、この露光装置でレーザ光を偏向する
場合には、露光用レーザ５２から出射したレーザ光は、
固定光学定盤５０上に設置されたビームスプリッタ５３
で反射され、レンズ５４で集光され、ＡＯＭ５５で変調
される。変調された後の拡散光は、レンズ５６でコリメ
ートされ、反射鏡５７で反射され、移動光学定盤５１上
の光偏向器であるＡＯＤ５８で偏向された後に、反射鏡
５９および偏光ビームスプリッタ６６で反射され、レン
ズ６８で集光された後に対物レンズ７０で集光されてガ
ラス原盤７１を露光する。

【００２２】また、ビームスプリッタ６４では、ＡＯＭ
６２で変調されたレーザ光の一部がＣＣＤ７２に導かれ
てモニタされる。

【００２３】図９は、この露光装置の移動光学定盤５１
上の光学系を横から見た図である。このように、ＡＯＤ
５８で偏向（ウォブリング）されたレーザ光は、レンズ
６８で集光された後に反射鏡６９により下方に反射さ
れ、対物レンズ７０によりガラス原盤７１上の集光点７
２に集光さる。

【００２４】なお、ガラス原盤７１は、ターンテーブル
上で所定の回転数で回転されているため、移動光学定盤
５１をガラス原盤７１の半径方向に平行移動させること
によりスパイラル状に露光される。

【００２５】図１０は、ＡＯＤを用いて露光用のレーザ
光を偏向する光学系を備えた従来の露光装置で作成され
る光ディスクのグルーブの形状を具体的に示している。

【００２６】図１０（ａ）は、ミニディスクと呼ばれる
直径６４ｍｍの記録可能な光磁気ディスクのグルーブの
形状を示している。この光磁気ディスクのグルーブは、
通常の光ディスクより幅が広いグルーブ（ワイドグルー
ブ）をウォブリングさせた形状である。具体的には、ラ
ンドの幅が０．５μｍ，グルーブの幅が１．１μｍであ
り、トラックピッチＰは１．６μｍである。すなわち、
このグルーブ７５の幅は、集光された露光用レーザ光の
スポット７２の原盤上での径よりも大きい。このため、
グルーブ７５を形成するための原盤は、通常の光ディス
クの原盤よりも回転速度を遅くすると共に、集光スポッ
ト７２を音響光学効果光偏向器（ＡＯＤ）により偏向さ
せてグルーブ７５の幅に亘って振りながらグルーブの全
幅を塗りつぶすように露光される。

【００２７】また、グルーブ７５を周期的に蛇行させる
ウォブリング形状は、集光スポット７２をＡＯＤにより
光ディスクの半径方向に周期的に偏向させることにより
形成されている。このウォブリングの振幅は、±０．０
３μｍと小さい。また、このウォブリングの周波数は、
上記のグルーブの全幅を塗りつぶすためにレーザ光を偏
向する周波数よりも低く、ＡＯＤを駆動するための信号
の周波数（キャリア周波数）の中心値がこの周波数で周
期的に変化される。

【００２８】図１０（ｂ）は、ＥＣＭＡ（European Com
puter Machinery Association）−２３９規格によるＨ
Ｓフォーマットに従う、ＨＳディスクと呼ばれる直径８
８ｍｍの光磁気ディスクのグルーブの形状を示してい
る。この光磁気ディスクでは、蛇行したピット列７８が
グルーブの途中に周期的に現れる間隙に挿入されてお
り、トラックピッチＰは１．２μｍである。

【００２９】この蛇行したピット列７８を形成するため
の原盤は、露光用のレーザ光を変調器（ＡＯＭ）で変調
してピットを形成し、そのレーザ光を偏向器（ＡＯＤ）
で偏向することによりウォブリングさせて形成される。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクのマスタリ
ング原盤を作成するための露光装置に用いられている音
響光学効果素子であるＡＯＭやＡＯＤでは、入射した光
ビームの通過領域内に屈折率の粗密の周期に変化がある
と、一次回折光の射出方向が一義的に定まらずに同時に
多方向に回折されてしまうという問題がある。この現象
は、シリンドリカル効果と呼ばれており、光ビームを偏
向する周波数が高いほど、また、結晶中を透過する光ビ
ームの径が大きいほど強く現れる。なお、このシリンド
リカル効果については後述する。

【００３１】さらに、ＡＯＭには、入射するレーザ光の
ビーム径が大きいと変調の周波数を高くできないという
問題もある。

【００３２】図１１は、この問題を避けるために、ＡＯ
Ｍ内を通過するレーザビームの径を小さくするための代
表的な光学系を示している。すなわち、レーザ光９０は
絞り込み用のレンズ９１で集光され、その焦点面にＡＯ
Ｍ９２を設置することによりＡＯＭ内を通過するレーザ
ビームの径を小さくしている。

【００３３】しかし、この光学系を用いることにより、
ＡＯＭ９２によるレーザビームの高速変調は可能になる
が、レーザビームの進行方向を変化させることはできな
い。従って、露光装置にこの光学系を用いた場合には、
ガラス原盤上での露光位置を変化させることができない
ため、グルーブやピット列をウォブリングさせることが
できないという問題がある。

【００３４】図１２は、上記の問題を避けるために、レ
ーザビームを集光しないでＡＯＤに入射するようにし
て、原盤上での露光位置を変化させるための光学系の一
例を示している。しかし、露光装置にこの光学系を用い
た場合には、原盤上でレーザビームの露光位置を変化さ
せることは可能になるが、ＡＯＤに入射するレーザビー
ム径が大きいために、シリンドリカル効果が生じない偏
向速度（周波数）が低くなってしまう。すなわち、原盤
上でのグルーブやピット列のウォブリング周波数を高く
できないために、原盤全体を露光するために必要な時間
が長くなってしまうという問題がある。

【００３５】図１３は、上述した問題を避けるために、
露光用レーザ光を高速に変調すると共に高速に偏向する
ように構成された従来の露光装置の光学系の一例を示し
ている。

【００３６】この露光装置は、露光用の光源である露光
用レーザ１１２から出射してビームスプリッタ１１３で
分離されたレーザ光に対して、反射鏡１１７，１１９を
経る光路と、反射鏡１２０，ビームスプリッタ１２４，
１／４波長板１２５を経る光路とを備えている。そし
て、上記の２つの光路からの光は偏光ビームスプリッタ
１２６，１／４波長板１２７を経てレンズ１２８で集光
され、ＡＯＭ１１４で変調される。ＡＯＭ１１４で変調
された後の拡散光は、対物レンズ１３０で集光されてガ
ラス原盤１３１を露光する。なお、１／４波長板１２
４，１２７は、光源側への戻り光を防ぐために設置され
ている。

【００３７】また、ビームスプリッタ１２４では、レー
ザ光の一部がＣＣＤ１３２に導かれてモニタされる。

【００３８】図１４は、この露光装置の移動光学定盤１
１１上の光学系を横から見た図である。このように、Ａ
ＯＭ１１４で変調されたレーザ光は、反射鏡１２９によ
り下方に反射され、対物レンズ１３０によりガラス原盤
１３１上の集光点１３２に集光される。なお、この露光
装置では、レーザ光の高速変調と高速偏向を同時に実現
するために、光変調器ＡＯＭ１１４を対物レンズ１２８
の後焦点面から若干ずらした位置に設置している。

【００３９】なお、ガラス原盤１３１は、ターンテーブ
ル上で所定の回転数で回転されているため、移動光学定
盤１１１をガラス原盤１３１の半径方向に平行移動させ
ることによりスパイラル状に露光される。

【００４０】しかし、この露光装置では、露光用の光源
である露光用レーザ１１２から出射してビームスプリッ
タ１１３で分離された２本のレーザビームを同時に使用
する場合には、各光ビームに対して変調と偏向とを独立
に行えないという問題がある。

【００４１】図１５は、上述した問題を避けるために、
露光用レーザ光を高速に変調すると共に高速に偏向する
ように構成された従来の露光装置の光学系の別の例を示
している。

【００４２】この露光装置は、無限系対物レンズを用い
た光学系を用いており、露光用の光源である露光用レー
ザ１４２から出射してビームスプリッタ１４３で分離さ
れたレーザ光を、ＡＯＭ１５２により変調するための光
路と、ＡＯＭ１４５により変調するための光路とを備え
ている。

【００４３】この露光装置でレーザ光を偏向しない場合
には、露光用レーザ１４２から出射したレーザ光は、固
定光学定盤１４０上に設置された反射鏡１５０で反射さ
れ、レンズ１５１で集光され、光変調器であるＡＯＭ１
５２で変調される。ＡＯＭ１５２で変調された後の拡散
光は、レンズ１５３でコリメートされ、ビームスプリッ
タ１５４で反射され、１／４波長板１５５を透過して、
移動光学定盤１４１上の偏光ビームスプリッタ１５６お
よび１／４波長板１５７を透過して対物レンズ１６０で
集光されてガラス原盤１６１を露光する。なお、１／４
波長板１５５，１５７は、光源側への戻り光を防ぐため
に設置されている。

【００４４】また、この露光装置でレーザ光を偏向する
場合には、露光用レーザ１４２から出射したレーザ光
は、固定光学定盤１４０上に設置されたビームスプリッ
タ１４３で反射され、レンズ１４４で集光され、ＡＯＭ
１４５で変調される。変調された後の拡散光は、レンズ
１７６でコリメートされ、反射鏡１４７で反射され、移
動光学定盤１４１上の光偏向器であるＡＯＤ１４８で偏
向（ウォブリング）された後に、反射鏡１４９で反射さ
れ、１／４波長板１５７を透過して対物レンズ１６０に
入射してガラス原盤１６１を露光する。

【００４５】また、ビームスプリッタ１５４では、ＡＯ
Ｍ１５２で変調されたレーザ光の一部がＣＣＤ１６２に
導かれてモニタされる。

【００４６】図１６は、この露光装置の移動光学定盤１
４１上の光学系を横から見た図である。このように、Ａ
ＯＤ１４８で偏向された光は、反射鏡１５９により下方
に反射され、対物レンズ１６０によりガラス原盤１６１
上の集光点１６２ａ，１６２ｂに集光される。

【００４７】なお、ガラス原盤１６１は、ターンテーブ
ル上で所定の回転数で回転されているため、移動光学定
盤１４１をガラス原盤１６１の半径方向に平行移動させ
ることによりスパイラル状に露光される。

【００４８】しかし、このような露光装置では、ＡＯＭ
を設置するべき焦点面が無限遠にあるために、図１１に
例示したような、ＡＯＭ内を通過するレーザビームの径
を小さくするための光学系を適用できないという問題が
ある。

【００４９】本発明は、上記のような問題を解決するた
めに行われたものであり、露光用のレーザビームを高速
変調すると共に十分な振幅で偏向することができ、しか
も複雑な光学系を用いることなく複数のレーザビームを
用いることができる露光装置を提供することを目的とす
る。

【００５０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに提案する本発明の露光装置は、記録媒体の原盤上に
形成された感光層を露光する露光装置であって、露光用
の光源と、上記光源からの光を集光する第１の集光手段
と、上記第１の集光手段により集光された光を記録信号
に応じて変調する、上記第１の集光手段の焦点面からず
らして設置された音響光学効果光変調器と、上記音響光
学効果光変調器により変調された光を記録媒体の原盤上
に形成された感光層に集光する第２の集光手段とを備え
ることを特徴とするものである。

【００５１】上記の露光装置によれば、露光用のレーザ
ビームを高速変調すると共に十分な振幅で偏向させるこ
とができ、しかも複雑な光学系を用いることなく複数の
レーザビームを用いることができる露光装置を提供でき
る。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の露光装置の好ま
しい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００５３】まず、露光装置の構成を説明に先立って、
前述した音響光学効果を利用した変調器（ＡＯＭ）と光
偏向器（ＡＯＤ）について説明する。

【００５４】図１７は、音響光学効果素子の構造と動作
原理を示している。すなわち、光学結晶４５に取り付け
られた超音波振動子４６を駆動することにより超音波４
０が光学結晶４５に入射して伝搬すると、光学結晶４５
の内部には超音波４０の波長と強度に応じた周期的な屈
折率変化が生じて伝搬する。この周期的な屈折率変化の
波により実質的に形成される格子間隔ｄの位相型回折格
子に対して、ブラッグ回折条件を満たす角度θで入射し
た光はブラッグ回折される。なお、光学結晶４５中を伝
搬した超音波４０は、図示していない超音波吸収材によ
り吸収されるなどして、その反射による影響を生じない
ようにされている。

【００５５】光学結晶４５でブラッグ回折される一次回
折光４３の強度は、超音波４０の強度に依存する。つま
り、超音波４０の強度が低いときには入射光４１の大部
分は非回折（透過）光４２となり、超音波４０の強度が
高いときには入射光４１の大部分が一次回折光４３とな
る。

【００５６】ＡＯＭは、このこと利用するものであり、
光学結晶４５に印加される超音波４０を断続することに
より、一次回折光４３の有無を選択できる。すなわち、
超音波振動子４６を記録信号に応じて断続的に駆動する
ことにより超音波４０の強度を変調して、このとき光学
結晶４５から出射する一次回折光４３を原盤露光用の光
として用いれば、記録信号に応じたピット列を原盤上に
露光形成することができる。なお、以下の説明では、Ａ
ＯＭからの回折光の有無を制御することも含めて変調と
いう。また、光学結晶４５による回折角θは、超音波４
０の周波数（キャリア周波数）に依存する。つまり、入
射光４１の入射角を一定にしてキャリア周波数を変化さ
せることにより、ブラッグ回折条件を満足する角度θで
回折光が射出される。

【００５７】ＡＯＤは、このことを利用するものであ
り、光学結晶４５に印加される超音波４０の周波数を変
化させることにより、一次回折光４３の出射方向を制御
できる。すなわち、超音波振動子４６を駆動する周波数
を周期的に変化させることにより超音波４０の周波数を
周期的に変化させる。そして、これにより光学結晶４５
から出射する一次回折光４３の方向を周期的に変化させ
る。この周期的に偏向する一次回折光４３を原盤露光用
の光として用いれば、原盤上で露光形成されるグルーブ
やピット列をウォブリングさせることができる。

【００５８】図１８は、音響光学効果素子の光学結晶中
で、屈折率変化の波の周期が位置によって変化する様子
を模式的に示している。

【００５９】超音波振動子８６により印加される超音波
８０の周波数（キャリア周波数）が一定であるときに
は、屈折率の波が光学結晶８５中に定常的に存在するた
め、一次回折光４３の射出方向は一義的に決定される。
しかし、レーザ光を周期的に偏向させるためにキャリア
周波数を時間的に変化させると、超音波８０が光学結晶
８５中を伝搬して、光学結晶８５全体の屈折率の波の周
期が別の周期に変化するために、ある時間を要する。す
なわち、このときには光学結晶８５中の屈折率の波の周
期が位置によって異なる。しかも、偏向速度（周波数）
が高くなるほど光学結晶８５中で屈折率の変化が一定に
なる領域は狭くなる。

【００６０】例えば、ある波長の入射光８１が通過する
光学結晶８５の光路内に、間隔がｄ₁ の粗密波と間隔が
ｄ₂ の粗密波とが存在すると、図１８に示すように、光
学結晶８５中には、格子間隔がｄ₁ である回折格子と格
子間隔がｄ₂ である回折格子とが存在することに相当す
る。このため、格子間隔がｄ₁ である回折格子からはブ
ラッグの回折条件を満足する回折角θ₁ で一次回折光８
３が出射し、同様に、格子間隔がｄ₂ である回折格子か
らは、回折角θ₂ で一次回折光８３が出射することにな
る。この現象が前述したシリンドリカル効果である。

【００６１】図１は、音響光学効果素子が有する上述の
問題点を考慮して、露光用のレーザビームを高速変調す
ると共に、十分な振幅で偏向できるようにした本発明の
露光装置の光学系の構成を示している。

【００６２】この露光装置は、露光用の光源である露光
用レーザ１７２から出射して光路分離手段であるビーム
スプリッタ１７３で分離されたレーザ光を、ＡＯＭ１８
２により変調するための光路と、音響光学効果光変調器
ＡＯＭ１７５により変調および偏向するための光路とを
備えている。

【００６３】この露光装置でレーザ光を偏向しない場合
には、露光用レーザ１７２から出射したレーザ光は、固
定光学定盤１７０上に設置された反射鏡１８０で反射さ
れ、第１の集光手段であるレンズ１８１で集光され、Ａ
ＯＭ１８２で変調される。ＡＯＭ１８２で変調された後
の拡散光は、レンズ１８３でコリメートされ、ビームス
プリッタ１８４で反射され、１／４波長板１８５を透過
して、光路合成手段である移動光学定盤１７１上の偏光
ビームスプリッタ１８６および１／４波長板１８７を透
過してレンズ１８８で集光された後に第２の集光手段で
ある対物レンズ１９０で集光されてガラス原盤１９１を
露光する。なお、１／４波長板１８５，１８７は、光源
側への戻り光を防ぐために設置されている。

【００６４】また、この露光装置でレーザ光を偏向する
場合には、露光用レーザ１７２から出射したレーザ光
は、固定光学定盤１７０上に設置されたビームスプリッ
タ１７３で反射され、レンズ１７４で集光され、ＡＯＭ
１７５で変調されると共に偏向される。このＡＯＭ１７
５は、レンズ１７４の焦点面よりも光源側にずらして設
置されている。具体的には、本実施の形態においては、
集光レンズ１７４の焦点距離が８０ｍｍであり、ＡＯＭ
１７５は集光レンズ１７４の焦点面よりも１０ｍｍだけ
光源側にずらして設置されている。

【００６５】ＡＯＭ１７４で変調された後の拡散光は、
レンズ１７６でコリメートされ、反射鏡１７７で反射さ
れ、移動光学定盤１７１上の反射鏡１７９および偏光ビ
ームスプリッタ１８６で反射され、１／４波長板１８７
を透過してレンズ１８８で集光された後に対物レンズ１
９０で集光されてガラス原盤１９１を露光する。

【００６６】また、ビームスプリッタ１８４では、ＡＯ
Ｍ１８２で変調されたレーザ光の一部がＣＣＤ１９２に
導かれてモニタされる。

【００６７】図２は、この露光装置の移動光学定盤１７
１上の光学系を横から見た図である。このように、レン
ズ１８８で集光された光は、反射鏡１８９により下方に
反射され、対物レンズ１９０によりガラス原盤１９１上
の集光点１９２に集光される。

【００６８】なお、ガラス原盤１９１は、ターンテーブ
ル上で所定の回転数で回転されているため、移動光学定
盤１７１をガラス原盤１９１の半径方向に平行移動させ
ることによりスパイラル状に露光される。

【００６９】図３は、集光レンズとＡＯＭの配置を示し
ている。

【００７０】図３（ａ）は、従来の露光装置の光学系に
おける集光レンズとＡＯＭの配置を示している。このよ
うに、ＡＯＭ２０２が集光用レンズ２０１の焦点位置に
設置されていると、集光用レンズ２０３の焦点と露光原
盤上の集光点とが共役になっているために、ＡＯＭ２０
２でレーザ光２００を偏向しても原盤上での集光点の位
置は変化しない。すなわち、このような光学系を用いる
場合には、レーザビームの変調は可能であるが、ウォブ
リングができない。

【００７１】図３（ｂ）は、本発明の露光装置の光学系
における集光レンズとＡＯＭの配置を示している。この
図中に点線で示しているように、ＡＯＭ２０６が集光用
レンズの焦点位置から若干ずらして設置されていると、
ＡＯＭ２０６に入射するレーザ光２０４がレンズ２０５
で集光されて小径であるので高速に変調することがで
き、同時にＡＯＭ２０６でレーザ光２０４を偏向するこ
ともできる。

【００７２】なお、原盤上でのグルーブまたはピット列
のウォブリングの振幅が十分に必要であり、ウォブリン
グの周波数は低くても良い場合には、ＡＯＭ２０６を集
光用レンズ２０５の焦点位置から光軸方向に大きくずら
して設置すればよい。また、高速のウォブリングが必要
であり、ウォブリングの振幅は小さくてもよい場合に
は、ＡＯＭ２０６を集光用レンズ２０５の焦点位置から
近距離の位置に設置すればよい。

【００７３】本実施の形態において、通常の変調時に用
いられるキャリア周波数である２２４．０ＭＨｚを中心
にして４１．３ＭＨｚの幅で変化させると、ガラス原盤
上では約０．３５μｍのウォブリング振幅が得られる。
このときのウォブリング周波数は１ＭＨｚである。な
お、原盤上での上記のウォブリング振幅は、ウォブリン
グ周波数が直流から３ＭＨｚまでの範囲で変化しなかっ
た。

【００７４】ところで、光ディスクの記録密度がさらに
向上すると、トラックピッチＰは小さくなり、例えばコ
ンパクトディスク（ＣＤ）のトラックピッチの１／２で
ある０．８μｍ以下になる。このため、ピットをトラッ
クピッチＰに対して１／４だけ半径方向にずらすような
記録フォーマットに対しては、露光装置のウォブリング
振幅は０．２μｍ程度得られれば十分である。

【００７５】図４は、従来の光ディスクよりもさらに記
録密度を向上させた光ディスクの記録フォーマットの例
を示している。

【００７６】図４（ａ）は、グルーブの片側のエッジの
みをウォブリングさせる光ディスクのフォーマットを示
している。このグルーブ２１５は、２本の光ビームを制
御することができる光学系を用いて、２つの露光用レー
ザ光のスポット１６２ａ，１６２ｂにより原盤を露光し
て形成する。また、図４（ｂ）は、高速かつ高振幅のウ
ォブリングを行う光磁気ディスクの記録フォーマットを
示している。このグルーブ２１６は、原盤露光用レーザ
光のスポット１９２を一定の間隔で高速に偏向すること
により形成される。

【００７７】このように、光ディスクの高記録密度化に
伴って、種々のフォーマットに従うグルーブやピット列
のパターニングを行うことができる光学系を備えた露光
装置が必要になる。本発明の露光装置によれば、上述し
たようにレーザ光を高速変調できると共に、十分なウォ
ブリング振幅を得ることができるため、今後想定される
あらゆる記録フォーマットの光ディスクにも対応でき
る。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一つの音響光学効果光変調器（ＡＯＭ）を用いて光ビー
ムを高速変調すると共に高速偏向することができ、さら
に、複数の光ビームを用いる光学系においても各光ビー
ムを独立に高速に変調および偏向できる露光装置を提供
することができる。

【００７９】しかも、本発明によれば、従来の露光装置
の光学系におけるＡＯＭの設置位置を集光レンズの焦点
面から若干ずらすだけの簡単な変更を行うだけでよく、
光学部品を新たに付加する必要がない。さらに、光ビー
ムの偏向をウォブリングを光学系の光源側で行う構成で
あるため、例えば集光レンズの焦点距離を変更する等の
調整も容易であり、ＡＯＭに入射する光ビームの径を種
々の大きさにすることもできる。

【００８０】また、ＡＯＤを用いる従来の光学系の偏向
周波数の帯域が約１ＭＨｚであるのに対し、本発明の露
光装置におけるようにＡＯＭを集光レンズの焦点面から
ずらして設置した光学系のウォブリング周波数の帯域も
約１ＭＨｚである。すなわち、本発明の露光装置によれ
ば、前述したワイドグルーブを形成する原盤を露光する
場合のように、光ビームを高速に偏向しながら露光する
ことが必要な場合にも短時間で露光できる露光装置を提
供できる。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の光学系の基本的な構成を示
す図である。

【図２】本発明の露光装置の移動光学定盤上の光学系を
横から見た図である。

【図３】本発明の露光装置における集光レンズとＡＯＭ
の配置を説明するための図である。

【図４】高記録密度の光ディスクの記録フォーマットの
例を示す図である。

【図５】光ディスクの構造を説明するための図である。

【図６】光ディスクの原盤の露光処理工程を説明するた
めの図である。

【図７】光ディスクの原盤の現像処理工程およびスタン
パを説明するための図である。

【図８】ＡＯＭおよびＡＯＤを用いて構成された従来の
露光装置の光学系の一例を示す図である。

【図９】図８の露光装置の移動光学定盤上の光学系を横
から見た図である。

【図１０】光磁気ディスクのグルーブの形状の例を示す
図である。

【図１１】ＡＯＭ内を通過するレーザビームの径を小さ
くするための光学系の一例を示す図である。

【図１２】ＡＯＤにレーザビームを集光しないで入射す
る光学系を示す図である。

【図１３】ワイドグルーブを形成するための従来の露光
装置の光学系の一例を示す図である。

【図１４】図１３の露光装置の移動光学定盤上の光学系
を横から見た図である。

【図１５】無限系対物レンズを用いた光学系を備える従
来の露光装置の光学系の一例を示す図である。

【図１６】図１５の露光装置の移動光学定盤上の光学系
を横から見た図である。

【図１７】音響光学効果素子の構造と動作原理を説明す
るための図である。

【図１８】音響光学効果素子の光学結晶中で、屈折率の
波の周期が位置によって変化する様子を説明するための
図である。

【符号の説明】

１７０固定光学定盤、１７１移動光学定盤、１
７２露光用レーザ、１７３，１８４ビームスプリッ
タ、１７４，１７６，１８１，１８３，１８８レン
ズ、１７５，１８２ＡＯＭ、１７９，１８０反
射鏡、１８７，１８５１／４波長板、１８６偏
光ビームスプリッタ、１９０対物レンズ、１９１
ガラス原盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柏木俊行東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体の原盤上に形成された感光層を
露光する露光装置であって、露光用の光源と、上記光源からの光を集光する第１の集光手段と、上記第１の集光手段により集光された光を記録信号に応
じて変調する、上記第１の集光手段の焦点面からずらし
て設置された音響光学効果光変調器と、上記音響光学効果光変調器により変調された光を記録媒
体の原盤上に形成された感光層に集光する第２の集光手
段とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】上記音響光学効果光変調器は、上記第１
の集光手段により集光された光を記録信号に応じて変調
すると共に偏向することを特徴とする請求項１記載の露
光装置
【請求項３】上記光源からの光を複数の光路に分離す
る光路分離手段と、上記光路分離手段により複数に分離された光路を合成す
る光路合成手段とをさらに備え、上記集光手段と上記音響光学効果光変調器とが上記光路
合成手段よりも光源側に配置されることを特徴とする請
求項２記載の露光装置。
【請求項４】上記集光手段と上記音響光学効果光変調
器とが、上記光路分離手段により分離された複数の光路
のうちの少なくとも一つの光路に配置されることを特徴
とする請求項２記載の露光装置。