TWI264718B - Optical recording medium master exposure device and optical recording medium master exposure method - Google Patents

Description

1264718 玖、發明說明： [發明所屬之技術領域】 本發明係有關於藉由照射來 阻的光記錄媒體原盤上之措施 圖案曝光之光記錄媒體原盤曝 曝光方法之相關技術。 【先前技術】 自曝光光源的光至塗敷有光 ’而進行對應於記錄資訊的 光裝置及光記錄媒體原盤之 製造 CD(Compact Disc)、MD(Mini 、dvd⑼咖 1 euatile Dlsc)等之各種光碟、光磁碟等之光記錄媒體時之 光记錄媒體原# ’係例如在圓盤狀之原盤用基板上覆蓋著 光阻且對應於記錄資訊之凹凸圖案係經由曝光和顯像而 形成於該表面，亦即經由所謂的切割而形成。 η進仃该切割之環狀作動裝置，亦即光記錄媒體原盤曝光 衣且，係使用自曝光光源而射出的波長為4〇〇 nm左右之雷 射光’例如Kr雷射（λ=413 nm)或Ar雷射（λ=35 1 nm)等之紫外 波長γ域的連續振盪固體雷射光源，並介由對物透鏡而聚 焦成繞射界限的微小光點，而照射於塗敷有抗蝕劑之原盤 上’據此而進行曝光處理。 如上述之各種光記錄媒體，係隨著提高其記錄容量之高 在度化’而被要求坑洞或溝槽的加工尺寸之細微化。但， 當被要求0.25 μηι以下的尺寸而作為該坑洞的加工尺寸 時’則上述之光記錄媒體原盤曝光裝置所使用之氣體雷射 的波長’係即使作成集光透鏡的數值孔徑ΝΑ接近於1的透 鏡’亦無法充分聚焦雷射光。因此，目前在光記錄媒體原

O:\87\87382.DOC 1264718 $衣作上，極難以精度佳地加工成Ο.” _以下之尺寸。 “作為加工細微圖案之技術，而揭露有將波長532 nm '.導體雷射激發高輪出綠色雷射作為激發光源，並使用 ::部：振器構造的第2諧波產生裝置而產生波長2 6 6 _之 T、/田射光’且作為光束光點尺寸係、使用數值孔徑ΝΑ=0·9 ，無像差對物透鏡，而取得Μ—之虛幻光點之例（例如， 麥考特開平7-98891號公報）。 、近年來，更加速光碟的高密度化之傾向，目前則必須形 成更微小之坑洞，例如必須形成0.2 μηι以下，且被要求更 短波長之光源。作為可利用於光記錄媒體原盤曝光裝置之 具有女·定性、低雜訊、以及光束品質之連續振盪之雷射光 源，則為市售之Deep υν振盪水冷卻氬氣雷射（以波長229 而取得輸出4〇 mW，且以波長238 nm而取得輸出丄⑻ mW)，其係在氬氣雷射的共振器内設置有BaB2〇4(BB〇)等之 非線形光學結晶。然而，波長比係229/266 = 0· 86，為了獲得 0.2 μηι以下之分解能，則必須併用更高να之對物透鏡等。 而且’由於使用多量的冷卻水，故亦具有必須迴避所組裝 的機器内之振動的對策之不便處。 進而作為南ΝΑ之光學系統’而進行利用使用ΝΑ> 1之固 體影像透鏡（SIL)之近接濾光光學系統的手段之技術檢討。 然而，其工作距離係在1 〇 〇 nm以下，例如極狹窄至數i 〇 nm，而必須充分留意塵埃之混入、或光記錄媒體原盤的表 面平滑性等之情形，並具有光記錄媒體原盤之旋轉數無法 更為向之問題。

O:\87\87382.DOC 1264718 ’則在最近係提案有使用 工法（例如，參考專利第 作為另外之高分解能化之手段 電子光束曝光裝置之微小坑洞加 3233650號公報。）。 然而’使用電子光束之方法係必須具備真空裝置，且形 成在真空中具有玻璃原盤之高精度高旋轉機構等之大規模 的裝置。 ' 另一方面，近年來，由於開發具有負的群速度分散之游 離修正電介質反射鏡，故不使用稜鏡配對或標準樣式配 對，而由以極度壓縮之構成而能實現彩色透鏡模式鎖定方 式的高重覆頻率之Ti : Sapphire(鈦·藍寶石）所組成之超短 脈衝雷射光源，係已多少被實用化。 該超短脈衝雷射光源之重覆頻率R係由共振器長度1而決 定，且定在波型（例如Z字型之光程時）係由R=c/2l(c :光 速），而進行波型（例如環狀型之光程時）係由r=c/l所供應。 揭露2 GHz的高重覆頻率之振盪器已被實用化之例而作 為其一例。例如欲獲得2 GHz之重覆頻率時，在環型之情形 時’則共振器長度L係成為1 5 cm(例如參考河田聰編，曰本 分光學會測定法系列3 8「超解像之光學」、學會出版中心， 1999年3月20日，第79頁。）。 該丁1 : Sapphire超短脈衝雷射光源，係由半導體雷射激發 南輸出綠色雷射所激發，並以中心波長760 nm至840 nm之 間’例如800 nm而施以脈衝振盪，而能安定地取得平均輸 出1 W，脈衝寬幅（FWhm : Full Width at Half Maximum， 半值全幅）為1〇〇伪（1〇〇><1〇-15秒）以下，例如23&者。光束之

0\87\87382.DOC 1264718 橫向模式係具有TEM00而雜訊亦為㈣以下之優異性能。 此外，例如Spectra Physics公司之丁™α 列、coherent a司之Mira ,丁、列等，重覆頻率8〇 且脈衝寬幅⑷ 1〇0 fS以下，平均輸出1〜以上者係已被實用化。 ，此外/亦揭路有使用如此之超短脈衝雷射光源而產生2 光子吸收過程，而形成較因利用非線形光學效應之超解像 特性之繞射界限更細微之圖案之情形（❹，參考河田聰 編、曰本分光學會測定法系列38「超解像之光學」、學會出 版中心、1 "9年3月2G日、第79頁、以及S. Kawata et al: features for functional microdevices" - Nature - 2001 , y〇i. 412 ， p. 697 。 ） 。 在上述文獻中，係揭露使用波長78〇 nm、重覆頻率％ MHz脈衝覓巾田丨⑼fs之雷射、數值孔徑NA 14之對物透 鏡’而形成寬幅120 nm之圖點狀圖案之例。 然而，現狀係利用2光子吸收過程，並藉由圖案曝光而形 成光記錄媒體用的記錄資訊之調變信號於抗蝕劑上，而利 用於光記錄媒體原盤的曝光之技術係尚未實現。 本發明係有鑑於如上述之情形而創作，其目的在於提供 一光記錄媒體原盤曝光裝置及光記錄媒體之曝光方法，其 係旎咼精度地形成細微之坑洞，並可大幅提升生產性。 【發明内容】 本發明係設置有： 調變手段，其係將來自曝光光源的光予以對應於記錄資 訊而進行光強度調變；以及 、

O:\87\87382.DOC 1264718 集光光學系統’其係將經該調變手段所調變的光予以隹 光於光記錄媒體原盤上之光阻上； 卞 且因應於記錄資訊而將光阻施以圖案曝光之光記錄媒 隸曝光裝置，其係、作成曝^光源係、由記錄資訊之時脈頻 千的1倍以上20倍以下的整數倍之重覆頻率之超短脈衝雷 射所構成，亚將該超短脈衝雷射的共振器長度作成可變方 式，並使超短脈衝雷射之重覆頻率同步於時脈步員率而進行 模式鎖定，且設置使脈衝振盈之外部同步機構之構成。τ 此外，本發明係在上述之光記錄媒體原盤曝光裝置當 中，作成在曝光光源和調變手段之間，設置有高次諧波^ 生手段’其係將超短脈衝雷射光源作為激發光源而藉由使 用非線形光學元件之波長變換，而射出短波長化的 成。 再 ;進而本發明係將一來自曝光光源的光予以對應於記錄資 Λ而進仃光強度調變，並將經該調變手段所調變的光予以 集光於光記錄媒體原盤上之光阻上，且因應於記錄資訊而 將光阻苑以圖案曝光之光記錄媒體原盤曝光裝置之曝光方 法，其係由記錄資訊之時脈頻率的i倍以上2〇倍以下的整數 倍之重覆頻率之超短脈衝雷射而構成曝光光源，並設置外 部同步機構，其係將該超短脈衝雷射的共振器長度作成可 變方式，並使超短脈衝雷射之重覆頻率同步於時脈頻率而 進行模式鎖定，並使脈衝振盪。 此外，本發明之光記錄媒體原盤曝光裝置，係設置有： 凋文手段，其係將來自曝光光源的光予以對應於記錄資

O:\87\87382.DOC 1264718 訊而進行光強度調變；以及 集光光學系統，其係將經該調變手段所調變的光予以集 光於光記錄媒體原盤上之光阻上； 且因應於記錄資訊而將光阻施以圖案曝光之光記錄媒體 原盤曝光裝置，其係作成由記錄資訊的時脈頻率的1〇倍以 上20倍以下之重覆頻率之超短脈衝雷射而構成曝光光源之 構成。 士進而本發明係在上述之構成當中，作成在曝光光源和調 變手段之間，設置有高次諧波產生手段’其係將超短脈衝 雷射光源作為激發光源而藉由使用非線形光學元件之波長 變換，而射出短波長化的光之構成。 此外’本發明係一將來自曝光光源的光予以對應於記錄 資訊而進行光強度調變，並將經調變手段所調變的光，予 以集光於光記錄媒體原盤上之光阻上，且因應於記錄資訊 而將光阻施以圖案曝光之光記錄媒體原盤之曝光方法，其 係將曝光光源作成記錄f訊之時脈頻率的1()倍以上倍以 下之重覆頻率之超短脈衝雷射。 進而本發明係在上述之各光記錄媒體原盤之曝光方法 中，將自前述曝光光源所射出的光，依據將曝光光源 激發光源之高次諧波產生Μ，並藉由使用非線形光學元 件之波長變換，施以短波長化而射出。 上述本电明之一，係使用超短脈衝雷射光源而作為 曝光光源，並且將其重覆頻率作成記錄資訊之時脈頻率的; U上20倍以下之整數倍，而且設置外部同步機構，其係

O:\87\87382.DOC -10- 1264718 將該超短脈衝雷射之共振器長度作成可變之方式。 光碟之記錄資訊信號之時脈料，在cd時係4 3廳2， 而在DVD時係26MHz。此外，近年來借"目之高密度光 碟，其再生光之波長人係405 nm，對物透鏡之數值孔徑NA 仏〇_85 ’而正開發之所謂則㈣^心時，則係mmhz。例 如由於Blu-ray Dlsc時為66 MHz，故和超短脈衝雷射的重覆 頻率大致相同程度，而必須配合資訊資料信號和雷射之脈 衝振盪之時序。 在本發明中係設置外部同步機構，其係用以調整作為曝 光光源而0之超短脈衝雷射光源之共振器長度，據此而 進行共振H長度之調整，且重f頻率係作成通料脈的m 上20以下之整數倍，亦即i倍、2倍、玲、…2〇倍之狀離。 如此處理而藉由使其同步之措施，即能以來自超短脈衝 雷射光源的光作為曝光光源，並確實進行同步於cd、 DVD、Blu-ray D1SC等之各種光記錄媒體所記錄的資訊信號 之圖案曝光。 另一方面，上述之另外的本發明，係使用超短脈衝雷射 光源而作為光記錄媒體原盤曝光裝置之曝光光源，並且將 其頻率作成記錄資訊之時脈頻率的1〇倍以上2〇倍以下之重 覆頻率。 光記錄媒體之記錄資訊信號之時脈，係如上述在CD時係 4_3 MHz ’ DVD時係26 MHz，此外，.π⑽時祕 MHz。若使用以此等頻率的1〇倍程度以上之高重覆頻率所 振盪之超短脈衝雷射光時，則在光記錄媒體的資訊信號記

O:\87\87382.DOC -11 - 1264718 口此使脈衝間隔充分小於信號之間隔，故处 脈衝得以積分平的 犯使各 的偏… 由於能抑制坑洞信號等之圖案 續振盈光作相η” 先前技術之連 _以下。處理，並能使再生時之信號跳動值作成 和由外部同步機構等，而無須使脈衝雷射光 複雜化脈^虎等作成同步，故能迴避裝置構成之 而且此時，藉由將重覆頻率作成2〇倍以下，即 細U的圖案曝光時，將超短、 仃 持充分之^ $田^的A輸出予以保 充刀之輸出，且較習知更能精度佳地進行圖案曝光。 形=*。己錄媒體之中’頻率最高的Blu, Disc之情 穿湯'、’則使用以66x10=660 MHz以上之高重覆頻率所 振盪之超短脈衝雷射即可。 亦即’如此之作成時脈頻率之1。倍以上之重覆頻率時， 由於係以極高之重覆頻率 々士、 仃脈衝振盪，故能和使用習 σ法之連續振盪雷射光時相同地， 敕$次> /、有…、/頁精度佳地調 正和貝汛記錄信號之光調變器之 點。 斤而此進仃曝光之優 ^ !光記錄媒體之時脈頻率係較上述之BU^ayDlsc更 :=右將超短脈衝雷射之重覆_作成iq倍以上時 t有無法充分獲得^輸出之虞。當尖端輸^法充分 !，則難以產生後述之2光子吸收過程，而亦恐難：進行以 u小的光點直徑為目的之曝光。

O:\87\87382.DOC 1264718 在4彳月形下’係以作成如前述之設置外部同步機構，且 將超短脈衝雷射之重覆頻率作成光記錄媒體之時脈頻率的 1倍以上10倍以下之整數倍，並同步於時脈信號之構成較為 理想。 此外，在上述之各本發明中，在曝光光源和調變手段之 間，没置咼次諧波產生手段，並藉由射出依據使用非線形 光學7L件之波長變換，而使超短脈衝雷射光源施以短波長 化而作為激發光源之光，而能取得更短波長之曝光光源。 如此，根據本發明之光記錄媒體原盤曝光裝置及光記錄 媒體原盤曝光方法，則虛擬性地射出視為和連續光同等之 重覆頻率較高之超短脈衝雷射光之曝光光源，或射出藉由 以其作為激發手段之高次諧波產生手段而施以短波長化之 超短脈衝雷射光，並藉由特定集光光學系統而將以光強度 調變手段所調變之光，予以集光成繞射界限之光點尺寸， 亚照射於光阻，據此而相較於習知，則能進行更細微之圖 案的坑洞等之凹凸圖案之曝光。 進而本發明係在上述之光記錄媒體原盤曝光裝置或光記 錄媒體原盤之曝光方法中’藉由2光子吸收過程而施以光阻 之曝光。使用尖端輸出(;尖峰輸出）為極高之超短脈衝雷射光 源而作為曝光光源’而且藉由集光光學系統而集光光束， 據此而在抗蝕劑内能極有效率地產生2光子吸收過程。例如 重覆頻率係i GHz’且對物透鏡射出後之雷射的平均功率係 W _時’光阻的表面上之光束光點内之光強度，係作成 尖端輸出而達於100 GW/cm2。

〇 \87>87382 DOC 1264718 -光子及收過私係非線形光學現象之一，且抗韻劑之曝光 係供應光束光點之強度分佈之2次方。抗蝕劑之2光子吸收 截面私、ίτ、小至10 46〜1(r47 cm4 s/ph〇t〇n程度之值，其抗蝕劑 之感度雖低，但，產生數％之吸收。 如此’因以高效率而產生2光子吸收，故必須提高超短脈 衝雷射光的尖端輸出。 在本發明中’雖係使用高重覆頻率之脈衝振盪，並且將 ”脈衝I巾田（FWHM)至少作成1 pS(ixi〇_12秒）以下，但，藉 由如此之規制脈衝寬幅，即能有效率地產生2光子吸收。 在抗蝕劑之曝光過程中，抗蝕劑面内之光源的光之吸收 分佈，在通常之吸收時，係比例於光束強度分佈，而2光子 吸收時，則比例於光束強度分佈之2次方。將光的吸收分佈 表示於圖5。在圖5中，I係表示光束強度分佈，且相當於通 常的吸收之情形。Ϊ2係表示光束強度分佈之2次方，且對應 於2光子吸收之情形。虛幻光點直徑d係成為 d—1.22 λ/ΝΑ 。對物透鏡之數值孔徑ΝΑ係ΝΑ = 0·9，波長λ=267 nm時，其 光點尺寸雖係〇·36 μιη，但，2光子吸收之情形時，則大致 相當於1//~2 = 〇.7倍之光束光點，亦即，相當於使用波長19〇 nm的曝光光源之通常的曝光時之光束光點尺寸。據此，記 錄線密度係成為1光子之（通常的）曝光時之大約1 4倍。 此外，本發明係在上述之各光記錄媒體原盤曝光裝置及 光記錄媒體原盤之曝光方法中，自集光光學系統而射出， 並將集光於光阻之雷射光的光點形狀作成延伸於雷射光的 O:\87\87382.DOC -14- 1264718 掃描方向之長圓形。 例如為了進行溝 (重覆頻率之 ：狀的圖案之曝光’則脈衝間隔 之線速）即必須配H ^之光記錄媒趙原盤時 於脈衝間隔係僅；::劑Γ感度而作成最佳狀態。但，由 皇猎由頻逼時脈而予以 狀的圖案之曝光。 文難以進行線 根據上述之本發明’由於自集光光 集光於抗蝕南1之# Φ上 ，、、，而射出，亚使 之光量八長圓化於光束掃描方向，故照射 刀佈P擴大，並呈現平均化，且 線狀之圖案。 ％付屏槽4的 進而在本發明中， 源之波長的一半以下 係將光阻之吸收尖峰波長作成曝光光 如此，作為光阻而曝光光源之波長帶域係透明狀，且在 其一半的波長當中，使用具有能吸收之材料，#此而能有 效地抑制通常之吸收（丨光子吸收）。 2光子吸收係同時吸收2個光子，並遷移抗蝕劑的電子於i 個光子所具有的能量之2倍能量程度上之準位。就吸收頻譜 而言，由於相當於以曝光光源的波長之一半的波長之光〇 光子）所激發之情形，故2光子吸收用之抗蝕劑，係藉由將 吸收尖峰波長作成曝光光源的波長之一半以下，而能有效 地產生2光子吸收，並能進行更細微之圖案曝光。 如此，在本發明中，由於使用超短脈衝雷射而作為曝光 光源，進而以集光光學系統而將光束聚焦至繞射界限，故 能高效率地進行2光子吸收’並經由2光子吸收過程，其抗

O:\87\87382.DOC 15 1264718 蝕4之感光係可供應光束光 艽末光點的強度分佈之2次方，且具有 用非線形效應之超解像特性， n ^ 冢知性且月匕進行較繞射界限更細 U之小坑洞的記錄。 【實施方式】 —乂下，*閱圖式而說明本發明之光碟原盤曝光裝置之一 貧施形態。 °二表示本卷明之光5己錄媒體原盤之曝光置裝置之一 模式丨生的構成圖。在該例中，其係設置有·· 次务變手段3，其係將來自曝光光源1的光予以對應於記錄 貪訊而進行光強度調變；以及 集光光學系統9,其係在圖示之例中，將經該調變手段3 所凋、欠之光，予以集光於碟狀之光記錄媒體原盤丨1上之光 阻12上； 且因應於記錄資訊而將光阻12施以圖案曝光。 如圖1所示，自曝光光源丨所射出之脈衝雷射光，係介由 在後段中詳細說明《高次冑波產生手段2，進而介由游離修 正光學系統4而以反射鏡^予以反射，並經由調變手段^而 以反射鏡lb予以反射，且介由光束擴展器5而導入至集光光 學糸統9。在該集光光學系統9當中，雷射光係介由自動對 焦光學系統6，其係在後段的實施例當中詳細說明其一例， 而通過1/4波長板7，進而藉由反射鏡1(：予以反射，並介由 對物透鏡8a，其係藉由電磁致動裝置讣和8(：而精度佳地調 整來自光記錄媒體原盤11的距離，而照射於光記錄媒體原 盤11上之例如特定記錄光執位置上。此外，光記錄媒體原 O:\87\87382 DOC -16- 1264718 盤i、固定於載置台i〇。載置台i〇係在本例中，藉由旋轉 手段14而如前頭a所示之作旋轉動作，此外，集光光學系統 9係雖未圖示，但，藉由例如配置於移動光學台上之措施， 而使其移動於光記錄媒體原盤丨丨的半徑方向，並能遍及光 記錄媒體原盤上的全面而照射曝光用光。 繼而在本發明中，係由記錄資訊之時脈頻率的1倍以上2〇 倍以下之整數倍的重覆頻率的超短脈衝雷射而構成曝光光 源1 〇 將超短脈衝雷射光源之脈衝信號之模式性的波形表示於 圖2 A ’此外’將藉由上述之調變手段3而使脈衝信號重疊於 記錄資訊的信號波形S之狀態之模式性的波形表示於圖 2B。如圖2A所示，適當地選定脈衝p的間隔，並將其頻率 作成圖2C所示之記錄資訊的時脈信號c的1倍以上2〇倍以 下的整數倍，圖示之例係作成1倍的頻率，且如圖2B所示， 使其重$於a己錄^说之“號S。在圖2 B中，係以虛線p，而表 不脈衝波形。據此，而能進行和記錄資訊同步之曝光，並 可對應於記錄資訊而進行光阻之圖案曝光。 如此，為了使曝光光源之超短脈衝雷射的重覆頻率，能 配合於記錄資訊之時脈頻率之整數倍，在本發明中係設置 例如圖3所示之外部同步機構。在圖3中，3〇係例如利用Ti : Sapphire之超短脈衝雷射光源，50係表示外部同步機構。 首先，超短脈衝雷射光源30係半導體雷射（未圖示）等之激 發光LiO為介由透鏡31、球面反射鏡32而射入至Ti : Sapphire 等之雷射媒質34。自雷射媒質34所射出的光係反射於球面

〇：\87\87382 DOC 1264718 反射鏡33，進而力 m去 射於局反射反射鏡35之後，射入至分 月文補4員稜鏡3 6 a和3 6 b。繼之八山 射鐘'友之’介由狹縫37並藉由高反射反 " 反射。繼而再度通過狹縫37，並介由分1補 償稜鏡36b和36a、古；5射田G 6 五"由刀放補 ^ 回、 射鏡35、球面反射鏡33而返 =晴I作為曝光用光係介由輪出窗口_合 二、先束分離器4〇 ’而將自雷射媒質34而返至球面反射 、’兄2之光作為射出光l丨2而自外部取得。 、=而在本發明中’以由高速的光二極體等所構成之光檢 測器41 ’檢測光束分離器4〇所部份輸出之光。繼而以相位 檢測=3’將來自該光檢測器41之輸出，亦即雷射脈衝振 盛之電氣信號、和記錄於光記錄媒體之資訊信號輸出裝置 之時脈信號產生器42的輸出，進行相位比較。此處，在作 成時脈信號之2以上的整數倍時，係進行和時脈信號產生器 42的信號之整數倍的時脈信號之相位比較。繼之，將自相 位檢測器43所輸出之信號，輸入至由PLL(Phase Lock Loop) 電路等所構成之控制部44，並將變換成特定控制量之控制 信，號輸入至壓電驅動部45，而使固定於前述之高反射反 射鏡38之壓電元件46，稍微移動於光軸方向，即能微幅調 整雷射共振器之共振器長度。又，該例之共振器長度係形 成自球面反射鏡32而達於高反射反射鏡38的光程之長度。 藉由作成如此之構成，而記錄資訊之時脈信號和雷射的 振盪脈衝之間之跳動即能作成1 ps以下。 繼而由於資訊記錄信號之光調變器驅動信號亦同步於時 脈信號而送訊，故超短脈衝雷射之脈衝振盪係能取得時序

O:\87\87382.DOC 1264718 狀態。將超短脈衝雷射光源之重覆頻率作成時脈信號的】 倍，亦即使其同步時，當光阻係例如使用（1,·變代碼而 記錄時，在2丁最短坑洞係照射2麵。若時脈信號之2倍的 頻率’尚述之Blu-ray Disc之愔开）往 «,> ,, ^ 信化㈡，則外部同步於132 MHz 時，以能使共振器長度R成為R=C/2L=1136 _(c係光速）之 :悲而配置超短脈衝雷射裝置内的光學系統即可，而在打 袁短坑洞係照射4脈衝之狀態。 又’在將超短脈衝雷射之重覆頻率作成時脈頻率的1〇倍 以上時，為了如前述將跳動抑制在10%以内，則設置外部 同步機構而雖未作成整數倍亦可，但，為了更喊實地抑制 跳動之情形’則設置外部同步機構並作成整 自無爭議。 你 此外’雖根據所使用之超短脈衝雷射之輪出，但為了取 :2光子吸收等多光子吸收的產生所必需之尖端輸出值，則 作成8倍以下之整數倍較為理想。 ^是，使用於上mrayDis。、或其以上之高時脈 頻率之光記錄媒體時’則作成4倍以下之整數倍較為理想。 進而在作成時脈頻率之卜4倍之整數倍時，】記錄標記内 之脈=數係變少’且恐有形成跳動的問題之情形時，則並 :在W述之圖2”所示之矩形波狀之記錄，而藉由在"己錄 標記内進行部份性地調整 稍微調整光量的“錄補償’而能 累计值之分佈，且能修正所形成之坑洞的 狀，據此而能抑制時序跳動等之下降。 此外’在另外之本發明中，係在上述之圖1所示之光記錄

O:\87\87382.DOC -19- 1264718 媒體原盤曝光裝置當中’由記錄資訊之時脈頻率㈣倍以 上20倍以下之重覆頻率的超短脈衝雷射而構成曝光光源卜 將該超短脈衝雷射光源之脈衝信號之模式性的波形表示 於圖4A，此外，將藉由上述之調變手段3而使脈衝信號重疊 於記錄資訊的信號波形S之狀態的模式性的波形表示於圖 4B。如圖4A所示，適當地選定脈衝p之間隔y，並作成圖沈 所示之記錄資訊之時脈信號0的1〇倍以上之頻率，而如圖 4B所示’ f疊於記錄資訊的信號。據此而能虛擬性地進行 被視為連續光之曝光，且能對應於記錄資訊而進行光阻之 圖案曝光。在圖4A中，pw係脈衝寬幅。 又，當提高雷射振盪之重覆頻率而進行時，由於即使平 均輸出係相同，而脈衝之尖端輸出亦下降，且後段之高次 諧波產生或抗蝕劑之2光子吸收的效率亦下降，故超短脈衝 雷射光源之重覆頻率係作成時脈信號的頻率之2〇倍以下。 此外，本發明係在上述之構成中，在曝光光源丨和調變手 段3之間，.如圖1所示，作成設置高次諧波產生手段2，其係 將超短脈衝雷射光源作為激發光源而藉由使用非線形光學 元件之波長變換，而射出短波長化的光之構成。 將該高次諧波產生手段2之一例之模式性的構成表示於 圖5。 在圖5中，26係表示第2諧波（SHG)產生部，27係表示延遲 線單位，28係表示第3諧波（THG)產生部。射入至第2譜波產 生部2 6之光L i ’係介由集光用透鏡19 a而射入至非線形光與 結晶20，並介由集光透鏡1 9b而以諧波分離器2丨a予以反 O:\87\87382.DOC -20- 1264718 射’並取出而作為L2-1，或在無設置該諧波分離器2 1 &時， 射入至延遲線單元27。 射入至延遲線單元27的光，係藉由諧波分離器2 1 b而分割 成基本波L1和第2諧波L2-2。基本波係藉由反射鏡22a、22b 而予以反射’並射入至第3高諧波產生部28，而第2諧波L2_2 係介由1/2波長板23，且藉由反射鏡22c、22d、21(：而予以反 射，並射入至第3諧波產生部28。 例士 F. Rotermund, et al: !fGeneration of the fourth harmonic of a femtosecond Ti: Sapphire laser” Optics Letters， July 1’ 1998’ Vol· 23, No· 13, p 1040 中，前述之中心波長係 使用800 nm之丁i : Sapphire超短脈衝雷射（重覆頻率82 MHz ’脈衝寬幅85 fs，平均輸出19 w)，並藉由使用第2諧 波產生（SHG)裝置，其係使用非線形光學結晶LiB3〇5(LB〇) 之型悲I之臨界相位整合，而能取得中心波長為4〇〇 nm，脈 衝寬幅雖因群速度分散而若干擴展之例如丨〇〇 fs，且平均輸 出6 0 0 m W之超短脈衝雷射光。 在第2諧波產生當中使用型態I之相位整合時，由於基本 波和第2谐波之偏光面係旋轉9 〇。，故例如表示一例於圖5所 不’在射入至使用型態I的相位整合之第2非線形光學結晶 24之前，藉由設置齊集ι/2波長板23於基本波七丨之措施，而 能使第2諧波L2-2的偏光面配合於基本波。

此外，由於因第1非線形光學結晶20内之波長分散，而延 遲於基本波L1並射出第2諧波L2-2，故藉由上述之延遲線單 元27,而在射入至第2非線形光學結晶24之前，使基本波[I O:\87\87382.DOC 〇 , 1264718

產生延遲。延遲之手段係藉由諧波分離器21b而分離該兩 波並僅將基本波L1之光程長度予以延長相當於延遲時間 的長度程度，且再度施以合波而進行。（參考c.RuUiereecL ’’Femtosecond Laser Ριι 1 qpc ” e · 咖r ruises，Spnnger，p. 170) 繼而如圖5所示，在第3諧波產生部28當中，射入合波至 非線形光學結晶24，並藉由混頻混合而將第3次諧波L3射出 於外一 19c和19d係表不集光透鏡，2ld係表示反射鏡， 係表示光束制動器，Lo係表示不需要之光。 又各透鏡19a〜19d係用以提高結晶内之光束強度，並提 升變換效率而配置。 由於超短脈衝雷射光之情形時，其尖端輸出係極高，且2 次之非線形光學現象之第2諧波產生係比例於雷射的強度 而使”又換效率大’故單次通過，亦即i次通過非線形光 學結晶之光程設定，亦能獲得高效率。但，例如在使用ι〇〇 fs以下的超短脈衝雷射之高次諧波產生時，因為具有非線 形光學結晶之群速度分散之情形，故其結晶係產生厚度和 群速度不調合之現象，而無法有效地進行波長變換。例如 LBO之結晶長度，其在脈衝寬幅係1〇〇 fs，中心波長係_ nm時，則必須作成u mm以下。 藉由例如中心波長 進而在上述之第3諧波產生部2 8當中 800 nm之基本波 和自上述之高次諧波產生手段所射出之 例如中心波長400 nm之第2諧波之混頻混合（sfm)，而能取 得中心波長267腿、脈衝寬幅115 fs、平均輸出ι〇〇 程 度之超短脈衝雷射光。該混頻混合係和第2譜波產生相同， O:\87\87382.DOC -22 - 1264718 係2次的非線形光學現象，雖能使用例如非線形光學結晶 BBO之型態I的臨界相位整合，但，其結晶長度亦基於上述 之理由’而必須成〇 · 4 m m以下。 進而藉由追加混頻混合用之非線形光學結晶（BB〇）而能 進行4-人邊波產生’且能獲得波長204 之光源。亦能獲得 脈衝寬幅340 fs、平均輸出丨5 mW。因此，至4次諧波之光 為止之波長係具有充分之平均輸出功率，並適用於本發明 之光兄錄媒體原盤曝光裝置及光記錄媒體原盤之曝光方 法，而能作為曝光光源而使用。 如上述在本發明中，使用重覆頻率之脈衝振盪時，雖將 其脈衝寬幅（FWHM)至少作成i ps(lxl〇]2秒）以下，但，藉 由如此之規制脈衝寬幅，而能有效率地產生2光子吸收。 又，在本發明中，藉由將光阻之吸收尖峰波長作成曝光 光源的波長的一半以下之措施，而能獲得如下之功效。 亦即，藉由曝光光源之波長帶域係透明，且在其一半的 波長當中’使用具有吸收性的材料而作為光阻，而能有效 率地抑制通常之吸收。 而在進行遍及光阻的全體厘疮 J王^ 7予度之曝光時，曝光光源之 —半的波長係較m及m㈣存在於長波長側較 為理想。 例如將光阻的厚度作成⑽nm程度之⑶用等之原盤施 以曝光時’對於在吸收尖峰波長之吸收係數，當選定構成 數％程度的吸收係數之曝光来 [尤九原和光阻時，則僅在抗蝕劑 之表面近傍無產生2光子吸收，而能產生遍及全體厚度的吸

0 \87\87382.DOC -23 - 1264718 收此外’疋阻之厚度為40 _程度之Blu-ray Disc用等之 原盤，係藉由選定構成1〇%程度的吸收係數之曝光光源和 光阻而同才水地產生遍及抗银劑的全體厚度的吸收，並在 顯像之後，能進行使原盤用基板的表面露出之圖案曝光。 又在使用别述之任意一個光源，其應留意之處，超短 脈衝雷射光之能帶寬幅(FWHM) 係例如脈衝編鸲 100 fs ’且為sech2形之傅利葉變換界限脈衝日寺，則為从. ㈣小：光速），且㈣·7_。因此，使用Na〇5 以上之南ΝΑ透鏡時，對物透鏡係必須使用消色透鏡，例如 顯微鏡等所使用之復消色差透鏡。此外，色像差係僅在折 射系統而產生，而即使使用集光光學系統，其係使用非球 面之凹面鏡，亦能迴避上述之問題。 此外，在本發明中’係將集光於自集光光學系統所射出 的抗姓劑之光束光點，在光束掃描方向施以長圓化。據此， 照射之光量分佈係擴散且平均化，而能輕易地獲得溝槽等 之線狀的圖案。 為了將光束光點作成長圓形，則例如在圖i中所說明之光 束擴展器5”形鏡頭等光學系統，亦即，相對於光束的掃 描方向而垂直的方向之光束直徑方面係更擴大即可。 具體而^，使用圓柱形透鏡、圓㈣凹面鏡、變形鏡頭 稜鏡等，而將光束擴大率之比作成數倍程度則較為理想。、 此外，作為在前述之圖1中所說明之光強度調變用之調變 手段，係使用電氣光學調變元件，其係利用以依據記錄資 訊信號所調變之壓電元件而驅動之音響光學元件内之超音 O:\87\87382.DOC -24- 1264718 波’而使光產生曲折繞身立塑 二一 外、凡射之9善先學功效，或者，利用依 據記錄貧訊信號而調變之波克爾斯功效。 由於丽述之透鏡、波長板、光調變器等全體之光學元件， 係具有正的群速度分散，故在射出曝光光源之時點，其脈 衝寬幅係調整成最小之狀態，而通過此等之超短脈衝雷射 先係在照射於光記錄媒體原盤之光阻日夺，則必定產生游 離，並擴大其脈衝寬幅。 因此，使用具有負的群速度分散之游離修正光學系統而 作為圖1所示之游離修正光學系統4,而事先供應負游離於 曝光光源射出後之超短脈衝光’並藉由與其相&，而在抗 蝕劑上獲得最短脈衝。作為該游離修正光學系統4，係能使 用分散稜鏡對或標準樣式對、游離反射鏡等。 此外，在脈衝寬幅之調整時所必須之脈衝寬幅的量測， 係能猎由使用習知之2次諧波產生法之自我組織裝置而進 行0 [貫施例1 ] 繼之’參閱圖1而說明有關於本發明之光記錄媒體原盤曝 光裝置之一例。該例係設置有： 曝光光源1，其係由Ti : Sapphire超短脈衝雷射光源所組 成； 问-人。自波產生手段2，其係將該超短脈衝雷射作為激發光 源； 具有負的群速度分散之游離修正光學系統4，其係預先修 正自此等的光所輸出之脈衝，在其係通過各種的光學零件

O:\87\87382.DOC -25- 1264718 呀所覆盍之正的群速度分散； /周又丁奴其係以因應於供應來自此的射出光的資料之 電氣性的脈衝錢而高速地㈣，而作為進行光強度調變 之調變手段； ’、光光系、’’充9，其係將經該調變手段3所調變的光，予 、木光於、’>〇射界限之光點尺寸，並照射於塗敷有光阻1 2之 光記錄媒體原盤11上；以及 光速擴展器5。 超短脈衝雷射光源係重覆頻率為和前述之Biu_ray Μ% 之時脈頻率相同之66MHz，且中心波長川聰，脈衝寬幅 80 fs平均輸出1.5 W之Ti ·· Sapphire雷射，亦即使用超短 脈衝雷射’其係使用Ti : SappMre而作為圖2中所說明之雷 射媒質34。 繼而使用前述之圖5中所說明之高次諧波產生手段3，而 產生波長408 nm之第2諧波或波長272 nm之第3諧波。在該 例中，作為圖5所不之第2諧波產生部26之非線形光學結晶 2〇，係使用型態〗之相位整合之LB〇。此外，第3諧波產生 部28之非線形光學結晶24係使用型態I之BBO。各種透鏡 19a〜19d係用以提高結晶内之光束強度，且用以提升變換效 率而配置。第2諧波係作成平均輸出6〇〇 mW，脈衝寬幅 (FWHM)l〇〇 fs，而第3諧波係作成平均輸出12〇，脈衝 寬幅係1 ps以下之12〇 fs，以取得射出光。 作為游離修正光學系統4係使用藍星級稜鏡對。 如圖1所不’射出光係以反射鏡la予以反射90。，並傳送

O:\87\87382 DOC -26- 1264718 至調變手段3。作為調變手段3的光強度調變器係使則” 調變帶域80 MHz之電氣光學元件E〇M。該調變手段3雖Z 圖示’但’自所謂的構成器而供應坑洞記錄信㉟，1係產 生-記錄於光記錄媒體原盤的資料係產生電氣性之脈衝信 號。並因應於該資料而使光進行調變。 該光調變的光係以反射鏡lb而予以反射9〇。，並介由光束 擴展器5、自動對焦光學系統6之例如偏光光束分離器(以 下’稱為PBS)6a而通過1/4波長板7 ,且以反射鏡^而予以 反射9〇。之後，透過具有高數值孔aNA之對物透鏡8a，而照 射於預先塗敷有光阻12之光記錄媒體原盤u。 作為光阻12係例如能使用丨射線用抗蝕劑 (JSR(株）PFRIX1110G等）、Kr雷射環狀作動用抗蝕劑（日本 靖工（株）DVR-100等）。 此時，對物透鏡8a係使用具有像差修正於射入光、例如 波長；1 =267 nm用之高數值孔徑^^值之透鏡，並聚焦光束 至繞射界限而予以照射。該對物透鏡8a係使用色消對物透 鏡，其係由材質能充分透過該波長區域的光之合成石英或 營光石等所構成。此外，光記錄媒體原盤11係固定於載置 台丨〇上’其係藉由軸馬達等之旋轉手段13，而旋轉於以箭 頭a所示的方向。 另一方面’高次諧波產生手段2係射出波長λ二272 nm之 第3譜波光，並且同時射出第2諧波之波長λ =4〇8 nm之光。 該光之光程亦為通過上述之各光學元件的光程，並照射於 光記錄媒體原盤11。

°^-A87382.D〇C -27- 1264718 自光έ己錄媒體原盤1 ；[而反射之 久珩之返回光，係介由對物透鏡 8a、反射鏡lc、以及1/4波县柘以 / 叹七反長扳7而射入至pBS 6a。此處，該 返回光係由於2次通過丨/4波長板7，故經pBs以而進行反 射。據此’而自動對焦光學系統6之PBS 6a係介由波長選擇 元件6b，而將返回光傳送至焦點誤差量檢測元件6C。波長 選擇元件6b係由於曝光波長之繁 丨、兀> 政抆<弟3谐波的光亦以pBs以而 反射相當的量，故利用多層干涉膜等而用以遮斷曝光波長 的光者。 焦點誤差量檢測元件6c係使用例如非點像差法等，而光 學性地檢測曝光用的光當合焦於光記錄媒體原盤u上時之 最佳焦點位置之位置偏離量’並將該檢測量變換成電氣信 號。該檢測之電氣信號係供應於構成自動對焦伺服器系統I 的一部份之驅動控制部6d。 此處上述之非點像差法係作成將圓筒狀透鏡配置於檢 測透鏡的後方之構成，並積極的利用非點像差法而以光檢 測器進行檢測之方法。該圓筒狀透鏡係僅具有單一方向之 透鏡作用，且由於僅對和該單一方向垂直的方向，具有和 平行平板相同的作用，故在檢測透鏡和該圓筒狀透鏡之合 焦位置以外係未收斂，並藉由使細小的光束像之成像而檢 測焦點誤差信號。藉由控制該焦點誤差信號使成為零之狀 恶’而保持對物透鏡之焦點於最佳位置。 驅動控制部6d係依據電氣信號而產生修正位置偏離的驅 動信號，並輸出於電磁致動裝置8b、8c，其係上下地微動 於對物透鏡8a。電磁致動裝置8b、8c係藉由以驅動信號而

O:\87\87382.DOC -28 - 1264718 "為私動對物透鏡8&於以箭頭b所示之上下方向，亦即接近 =_離於光阻的方向之措施，而自動地調整光記錄媒體原 ^ 1的口焦位置於最佳位置.而能抑制損失而施以曝光。 匕處例’雷射光之光點尺寸係使用數值孔徑ΝΑ = 0.9之 大像差透鏡0寸，其虛幻光碟（ailT disc)係能聚焦至〇·36 μπι。 匕藉由產生2光子吸收過程之措施，而能進行相當於 Qd6x(l//~2)与〇.25(μιη)之光點尺寸之曝光。 而且此時，藉由如上述將光束擴展器5作成變形鏡頭之光 學系統，並作成擴大於光束之掃描方向而予以長圓化之光 點形狀之措施，而溝槽寬幅係能以較習知更細之圖案進行 溝槽圖案之曝光。 將如此而形成之雷射光 體原盤11上進行旋轉掃描 系統，自光碟中心（原盤中 旋狀地在原盤上掃描光束 地形成坑洞。 ’藉由旋轉手段13而在光記錄媒 ’並同時將含有對物透鏡之光學 心）而移動於半徑方向，據此而螺 ，並將光阻施以曝光而能高密度 又’作為光阻12係除了上述之丨射 义心1对綠用抗钱劑寺之外，亦 可使用g射線用之正型抗蝕劑。介 ，〃 ^ 釗抗蝕劑之感光因為係光子模 式記錄’故兩重覆頻率之本7 & ^ 、 貝干之超短脈衝光之情形時，亦以每單

位面積之光子數的累計量而決定 S 伏疋琢先；!：。根據本發明， 和連續光照射之情形不同，幾伞 、 个1j成手不須介由熱感應模式。亦 即，由於能抑制因不必要之抗 ⑷W μ及上升而導致膨 或反應速度變化之情形，而能形成更細微之坑洞。' 上述之實施例1雖係敘述有關於中心波長81“m之情 O:\S7\S73S2.DOC -29 - 1264718 形’但’ Ti : Sapphire超短脈衝雷射係能產生76〇 nm程度之 振盪，而在該情形時，能以和前述相同的手段（中心設計波 長係有必要作全體變更），而利用380 mn之第2諧波光、以 及2 5 j n m之苐4皆波光。但，由於效率係多少已下降，故必 須提高激發超短脈衝雷射光源的雷射媒質之激發用綠色雷 射之輸出。 此外，進而藉由追加混頻混合用之非線形光學結晶（例如 BBO) ’而旎產生4次諸波（波長204 nm，平均輸出12 mW)。 該情形時，作為光束之光點尺寸，係使用數值孔徑NA 〇.9 之無像差對物透鏡而獲得〇 · 2 8 μηι之虛幻光點。 因此，能進行相當於〇·28χ(1/，2) = 0·2(μηι)之光點尺寸之 曝光。 該情形時，能使用KrF雷射（波長248 nm)或ArF雷射（波長 1 92 nm)用之抗蝕劑而作為高感度之抗蝕劑。 此外，在上述之實施例1當中，雖以第3諧波產生手段作 為南次邊波產生手段為例而予以說明，但，在圖5中所說明 之高次譜波產生手段，由於第2諧波產生部及混頻混合部， 係各自獨立分離，故亦能使用第2譜波而作為曝光光源。該 情形時，第2諧波產生係較第3諧波產生而其變換效率係更 高，且不僅能以相同的激發用之雷射功率而取得高曝光功 ¥ ’且雷射光之波長係接近於可視光帶域，而能使用多種 之玻璃材料，且易於進行透鏡設計，而且亦能減低光學元 件之限制。 [實施例2]

O:\87\87382.DOC -30- 1264718 ▲之°兒明有關於本發明之實施例2。 在該例中，光記錄媒體原盤曝光裝置之材料、構成雖和 上述之貝她例1之情形完全相同，但，可提高曝光光源之雷 射功率強度10倍程度。 /、Ρ在°亥例中’雖以重覆頻率66 MHz、中心波長8 1 6 nm、脈衝見幅8〇 fs作為曝光光源，但，平均輸出係使用以 2 W之丁！ · Sapphire作為雷射媒質之超短脈衝雷射光源。 進而為了提高高次諧波之雷射功率強度，藉由更縮短在 各非線形光學結晶2〇、24的前後之集光透鏡19a、19b、19c、 19d之焦點距離，且縮小結晶内之光束光點直徑，並增大激 lx光之兒場強度，據此即能提高波長變換效率、提高第3諧 波之雷射功率強度，並且獲得大約實施例1之10倍程度的功 率。但，脈衝寬幅係多少變寬。 使用自第3諧波產生部28所射出之272 nm，脈衝寬幅130 fs的超短脈衝光，而照射於ArF雷射用光阻之例如氟樹脂系 抗I虫劑而作為光阻。 抗钱劑面上之光束光點内之光強度係作成尖端輸出，而 達於100 GW/cm2，且明顯地產生2光子吸收並吸收數％，亦 即’能進行抗蝕劑的曝光過程之光反應。繼而在該例中， 使用NA二0.9之無像差對物透鏡而作為對物透鏡，而能獲得 〇·3 6 μηι之虛幻光點，並藉由產生2光子吸收過程之措施， 而能進行0.36x( 1//2) = 0.25 μηι之虛幻光點尺寸之曝光。 抗蝕劑的感光係供應光束光點之強度分佈的2次方。上述 之抗蝕劑係其通常的吸收，因為對波長269 nm的光而為透

O:\87\87382.DOC 1264718 明，故不產纟。僅2光子吸收過程在強度分佈車交高之處所而 局部性地產生。此後不僅ArF雷射（波長丨93 11〇1)用抗蝕劑（日 本靖工（株）ZARF001等）’而亦能以目前開發進行中之ρ，雷 射用氟樹脂系抗蝕劑而代用。 此外，在該情形下，亦藉由將光束擴展器5作成變形鏡頭 等光學系統，而擴大於光束的掃描方向，並作成長圓化之 光點形狀，據此而溝槽寬幅係能以較習知更細之圖案進行 溝槽圖案之曝光。 進而在該例中，亦將高次諧波產生手段作成分別使第2 譜波產生部及混頻混合部各自獨立地分離之圖5所示之構 成，據此而亦能使用第2諧波（波長4〇3 nm)而作為曝光光 源。該情形所使用之光阻，係使用如ArF雷射用抗蝕劑（日 本靖工（株）ZARF001等）或例如KrF雷射用抗蝕劑（曰本 JSR(株）KRFM89Y等）較為理想。 此外，由於2光子吸收截面積係極小之值，故為了提高抗 蝕劑的感度，則能使用添加2光子吸收截面積較高的有機色 素於抗蝕劑而作為增感劑。除了具有和實施例丨之情形相同 的優點之外，亦能擴大使用之光阻的選擇範圍。 [實施例3 ] 繼之，參閱圖1而說明有關於另外之本發明之光記錄媒體 原盤曝光裝置之一例。在該例中，亦具有·· 曝光光源1，其係由Ti : Sapphire超短脈衝雷射光源所組 成； 高次諧波產生手段2，其係將該超短脈衝雷射作為激發光 O:\87\87382.DOC -32- 1264718 源； 具有負的群速度分散之游離修正光學系統4，其係預先修 正自此等的光所輸出之脈衝’在其通過各種的光學零件時 所覆蓋之正的群速度分散； 干調變手段3，其係以因應於供應來自此的射出光的資料之 電氣性的脈衝信號而高速地切換’而作為進行光強度調變 之調變手段；以及 光速擴展器5、對物透鏡心、其係作為集光光學系統9, 其係將經該調變手段3所調變的光，予以集光於繞射界限之 光點尺寸，並照射於塗敷有光阻12之光記錄媒體原盤丨丨上。 超短脈衝雷射光源係使用重覆頻率為前述之Blu_ray Disc之時脈頻率（66 MHz)的10倍以上之？5〇 MHz，中心波長 816nm，脈衝寬幅80fs，平均輸出15 W2Ti:〜卯匕^雷 射。 使用前述之圖5中所說明之高次諧波產生手段3，而產生 波長408 nm之第2諧波或波長272 nm之第3諧波。在該例 中’作為圖5所示之第2譜波產生部2 6之非線形光學結晶 2 0 ’係使用型態I之相位整合之lb〇結晶。此外，第3諳波 產生部28之非線形光學結晶24係使用型態I之BBO。各種透 鏡19a至19d均係用以提南結晶内之光束強度，且提升其變 換效率而配置。第2諧波光係作成平均輸出20 mW ,脈衝寬 幅1 00 fs，而第3諧波係作成平均輸出4 mW，脈衝寬幅 (FWHM)為1 ps以下之130 fs，以獲取射出光。 而且在該例中，作為圖1所示之游離修正光學系統4，亦 O:\87\87382.DOC -- 1264718 使用監星級稜鏡對。如圖1所示，自游離修正光學系統4所 射出的光，係以反射鏡1 a而予以反射9 〇 ◦，並傳送至調變手 段3。調變手段3之光強度調變器係使用信號調變帶域5〇 MHz之電氣光學元件E〇M，並介由輸入端子而其係產生一 自所謂的構成器而供應坑洞記錄信號記錄於光記錄媒體原 盤的資料產生電氣性之脈衝信號，並因應於該記錄資訊而 將光施以調變。 將該光調變的光，如上述以反射鏡lb而予以反射9〇。，並 通過光束擴展器5、焦點檢測控制系統6之例如偏光光束分 離裔（PBS)6a、1/4波長板7，且在以反射鏡卜予以反射9〇。 之後，透過具有高數值孔徑^^之對物透鏡8a，並照射於預 先塗敷有光阻12之光記錄媒體原盤^。 作為光阻12係例如能使用丨射線用抗蝕劑 株WFIUXIHog等）、心雷射環狀作動用抗蝕劑（日本 靖工（株）DVR-100等）。 ^對物透鏡8&係使用具有高數值孔徑NA值之透鏡， 其係像差修正於射入光、例如波長；I二272 nm用，並聚焦其 光束至繞射界限而予以照射。此外，作為該對物透鏡 使用色消對物透鏡’其係由材質能充分透過該波長區域的 光之合成石英或螢光石等所構成。 同人伯波產生手段2係射出波長人二272 之第3諧波 光’並且同時射出第2譜波之波長λ=·謹之光。該光之 光程亦為通過上述之各光學元件的光程，並照射於光記錄 某體原孤1 1。另外之構成則和前述之實施例i相同。

O:\87\87382.DOC -34 - 1264718 在該例中，雷射光之光點尺寸係使用數值孔徑Na = 〇.9之 無像差透鏡時，其虛幻光碟（airydisc)係能縮小至Ο.% _。 因此’能進行相當於〇·36χ(1/νΛ2)_〇·25(μιη)之光點尺寸之 曝光。 將如此叩形成之雷射光，藉由光碟旋轉機構而在光碟上 進灯紋轉掃描，並同時將含有對物透鏡之光學系統，自光 碟中〜而移動於半徑方向，據此而螺旋狀地在光碟上掃描 光束，並將光阻施以曝光而能高密度地形成坑洞。光阻係 使用g射線用或；1射線用之正型抗蝕劑。抗蝕劑之感光因為 係光子模式5己錄，故鬲重覆頻率之超短脈衝光之情形時， 亦以每單位面積之光子數的累計量而決定感光量。根據本 各月則和連續光照射之情形不同，幾乎不須介由熱感應 杈式。亦即，由於能抑制因不必要之抗蝕劑的溫度上升而 導致膨脹或反應速度變化之情形，而能形成更細微之坑洞。 實施例3雖係敘述有關於中心波長816 nm之情形，但， Τι · Sapphire超短脈衝雷射係能產程度之振盪，而 在/丨月^/日守，月b以和前述相同的手段（中心設計波長係有必 要作王奴、艾更）’而利用38〇 nm之第2諧波光、以及253 nm 之第j σ曰波光。但，由於效率係多少已下降，故必須提高激 發用綠色雷射之輸出。 此外’進而藉由追加混頻混合用之非線形光學結 曰曰 (ΒΒ〇)’亦可考量4次諧波產生（波長200 nm近邊）之利用。 °亥凊形日才，作為光束之光點尺寸，係使用NA 0.9之無像差 對物透鏡而獲得〇·28 _之虛幻光點。因此，能進行相當於

0\87\87382.DOC -35 - 1264718 〇.28x(l/，2)与〇_2(μιη)之光點尺寸之曝光。平均輸出雖稍為 下降數10 μψ程度，但，藉由降低曝光用光之掃描速度，亦 即降低光記錄媒體原盤的旋轉數，則亦能量解決光源的雷 射功率下降之問題。 此外，在上述之實施例3當中，雖以第3諧波產生手段作 為高次譜波產生手段為例而予以說明，但，在圖5中所說明 之高次諧波產生手段，由於第2諧波產生部及混頻混合部， 係分別獨立地分離，故亦能使用第2諧波而作為曝光光源。 該情形時，第2諧波產生係較第3諧波產生而其變換效率為 更咼，且不僅能以相同的激發用之雷射功率而取得高曝光 功率，而雷射光之波長係接近於可視光帶域，而能使用多 種之玻璃材料，且易於進行透鏡設計，而且亦能減低光學 元件之限制。 [實施例4] 繼之’說明有關於本發明之實施例4。 在該例中，光記錄媒體原盤曝光裝置之材料、構成雖和 上述之實施例3之情形完全相同，但，為了可提高高次諧波 之雷射功率強度，則更縮短各非線形光學結晶之前之集光 透兄的........占距離，並縮小光束光點直徑而提高波長變換效 率 〇 在該例中，亦使用重覆頻率75〇ΜΗζ、中心波長8l6nm、 脈衝寬幅80 fs、平均輸出15…之丁丨：s —超短脈衝雷 射而作為曝光光源1。 將自第3譜波產生手段所射出之波長272 nm，脈衝寬幅為

O:\87\87382.DOC ' 36 - 1264718

Ps以下之1 3 0 fs的超短脈衝光，照射於ArF雷射用光阻之 例如氟系樹脂時，由於抗蝕劑面上之光束光點内之光強度 係作成尖端輸出，而達M100GW/cm2,故明顯地產生2光子 吸收並吸收數％，亦即，能進行抗蝕劑的曝光過程之光反 應。在該例中，使用ΝΑ = 〇·9之無像差透鏡而作為對物透鏡， 而能獲得0·36 μιη之虛幻光點，並能進行〇.36x(1//2)=〇.25^m) 之虛幻光點尺寸之曝光。 如上述，抗蝕劑的感光係供應光束光點之強度分佈的2 次方。亦即在該情形下，由於抗蝕劑係通常的吸收，且對 波長272 nm的光為透明，故不產生，僅2光子吸收過程在強 度分佈較高之處所而局部性地產生。繼而在該情形時，亦 不僅ArF雷射（波長193 nm)用抗蝕劑（日本靖工（株）ZARF〇〇l 等），且能以目前開發進行中之h雷射用氟樹脂系抗蝕劑而 予以取代使用。 此外，在該例中，亦使用將高次諧波產生手段作成分別 使第2諧波產生部及混頻混合部各自獨立分離之圖$所示之 構成，據此而亦能使用第2諧波（波長4〇3nm)而作為曝光光 源。該情形所使用之光阻，係使用如ArF雷射用抗蝕劑（日 本靖工（株）ZARF001等）或例如KrF雷射用抗蝕劑（曰本 JSR(株）KRFM89Y等）較為理想。 此外，在該情形時，| 了提高抗姓劑的感度，亦能使用 添加2光子吸收截面積較高的有機色素於抗蝕劑而作為增 感劑。除了具有和貫施例3之情形相同的優點之外，亦能擴 大使用之光阻的選擇範圍。

O:\87\87382.DOC 1264718 在上述之各實施例3和 覆㈣m 田〒错由將超短脈衝雷射之重 二作成光⑽媒體的記錄資訊之時脈頻率的丨。倍以上 雜广即能將和光記錄媒體的記錄資訊之時脈頻率之偏 作成日守脈的mo以下，並能抑制跳動情形於ι〇%以下。 :卜：如上述’當過度提高重覆頻率時，脈衝之尖端輸 P下~ ’且難以產生2光子吸收，而無法進行解像度較高 之圖案曝光。因此，在上述之本發明t，料量現狀所取 得之超短脈衝雷射光源的最大輸出或開發中之各種光記錄 媒體的時脈頻率而作為其上限，並選定於進行曝光之光記 錄媒體的時脈頻率的20倍程度以下者。 此外，在上述之實施形態和各實施例當中，雖以丁i : Sapphire超短脈衝雷射作為光源手段為例，但，亦可使用另 外之各種超短脈衝雷射光源。 例如，Nd : Vanadete超短脈衝雷射係能進行半導體雷射 激發，且市售有採用半導體可飽和吸收反射鏡（sesaiJ)之 中心波長1064 nm、時脈寬幅7 ps、平均輸出數％且重覆頻 率25 MHz至1 GHz者。亦能購得中心波長917 1^者。亦能 使用Nd: YAG、或Nd: YLF等而作為雷射媒質。此外，使 用Cr· : LiSAF、或Nd : Glass等之固體雷射媒質之超短脈衝 雷射，係脈衝寬幅100 fs以下，中心波長850 nm、1〇58 nm。 此外，在高次諧波產生手段當中，混頻混合或第2譜波產 生、含有第4諧波產生等之非線形結晶光學元件，其除了 BBO之外，尚有KDP、KTP、LN，此外，此等之週期分極 反轉型 KTP(PPKTP)或 PPLN、LB〇、Lil〇3、CBO等。 O:\B7\87382.DOC -38- 1264718 進而雖以微小至此 之几洞和溝槽之曝光為例而進行說 明，但，由於能和習知 逆 '、，貝先先源作同樣地處理，故不 僅微小坑洞和溝槽之开^成， ★ 士 m 成亦犯使用利用音響光學功效或 以/偏而同樣地進行擺動位址之形成。 J，本發明並不自限於光碟狀之光記錄媒體原盤用之 =:及曝光方法，能以適用於使用高精度的線性 致㈣置之Χ-Υ直線掃描系統之雷射騎裝置、或具備施加 於此等的旋轉系統或Χ-Υ直線掃描系統的ζ方向之透明載 片機構之3次元細微加卫裝置，以取代圖所示 段1 3。 本發明之光記錄媒體原盤曝光裝置及光記錄媒體之曝光 方法，係、藉由將自曝光光源所輸出之超短脈衝雷射光、或 自以此作為激發光源之高次諧波產生手段所輸出之短波長 的超短脈衝雷射光，調節其脈衝之重覆頻率為記錄於光記 錄媒體的資訊信號之時脈頻率之丨倍以上2〇倍以下之整數 倍，並進行光阻的曝光，據此而產生2光子吸收過程，且相 較於習知而能高精度地形成細微的〇·25 μχη以下程度之坑 洞0 此外，藉由將超短脈衝雷射的脈衝寬幅作成lx][(rl2秒以 下’即能更有效地產生2光子吸收過程，並能進行曝光光源 的波長之繞射界限以下之更細微的坑洞形成。 進而在上述之本發明中，藉由將照射於光記錄媒體原盤 的雷射光之光束光點作成長圓形之措施，而延伸於溝样等 之掃描方向之圖案的信號，亦具有極佳的形狀，並能進行 O:\87\87382.DOC -39- 1264718 圖案曝光。 :二在另外之本發明中’藉由將自曝光光源所輸出的 射光或自以此作為激發光源之高次諸波產生手 段所輸出之短波長的超短脈衝雷射光，將其重覆頻率作成 記錄資訊料脈頻率之倍以上20倍以下1進行光強度 。周.文之5周文手段而施以調變，並以集光光學系統而集光成 繞射界限之光點尺寸，而進行光阻之曝光，據此而能較習 知進行更細微之圖案曝光。 特別是在該情形時，產生2光子吸收過程，進而藉由高次 靖波產生手段，並使用更短波長的超短脈衝雷射，而能精 度佳地將0·25 μηι以下之細微的圖案施以曝光。 進而在上述之本發明中，藉由將超短脈衝雷射之脈衝寬 幅作成1X1 0 12秒以下之措施，而能更有效地產生2光子吸收 過矛王’並能進行曝光光源的波長之繞射界限以下之更細微 的坑洞。 此外，進而在上述之各本發明中，不僅使用如前述之高 數值孔徑的SIL之近過濾光學系統，且因為能採用遠過濾光 學系統，故能充分廣泛地取得工作距離，並提高曝光時之 旋轉數’據此而能大幅提升其生產性。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之光記錄媒體原盤曝光裝置之一例之模式 性構成圖。 圖2 Α係超短脈衝雷射光之脈衝波形之一例之說明圖。 圖2B係資訊信號的波形和超短脈衝雷射光的脈衝波形之 O:\87\87382.DOC -40- 1264718 一例之說明圖。 圖2 C係時脈信號的脈衝波形之一例之說明圖。 圖3係外部同步機構之說明圖。 圖4 A係超短脈衝雷射光之脈衝波形之一例之說明圖。 圖4B係資汛k號的波形和超短脈衝雷射光的脈衝波形之 一例之說明圖。 圖4C係時脈信號的脈衝波形之一例之說明圖。 圖5係高次諧波產生手段之一例之模式性的構成圖。 圖6係表示光阻之虛幻光點的吸收量之圖示。 【圖式代表符號說明】 1 曝光光源 la 、 lb 、 lc 反射鏡 2 高次諧波產生手段 3 調變手段 4 游離修正光學系統 5 光束擴展器 6 自動對焦光學系統 6a 偏光光束分離器 6b 波長選擇元件 6c 焦點誤差量檢測元件 6d 驅動控制部 7 1 / 4波長板 8a 對物透鏡 8b、8c 電磁致動裝置

O:\87\87382.DOC -41 - 1264718 9 集光光學系統 10 載置台 11 光記錄媒體原盤 12 光阻 13 旋轉手段 19a 、19b、 19c、 .19d 透鏡 20 非線形光學結晶 21a 、21b、 21c、 '21d 諧波分離器 22a 、22b、 22c、 22d 高反射反射鏡 23 1 / 2波長板 24 非線形光學結晶 25 光束制動器 26 第2諧波產生器 27 延遲線單元 28 第3諧波產生器 31 透鏡 32、 3 3 球面反射鏡 34 雷射媒質 35 高反射反射鏡 36a 、3 6b 分散補償棱鏡 37 狹縫 38 高反射反射鏡 39 輸出窗 40 光束分離器 O:\87\87382.DOC - 42 - 1264718 41 光檢測器 46 壓電元件 O:\87\87382.DOC -43 -

Claims (1)

1264718 拾、申請專利範圍： 1. 一種光記錄媒體原盤曝光裝置，其特徵在於： 七rL· 七 · θ又且韦 · 調變手段’其係將來自曝光光源的光作對應於記錄資 訊之光強度調變；以及 集光光學系統，其係將經該調變手段所調變的光予以 集光於光記錄媒體原盤上之光阻上； 且因應於别述έ己錄資訊而將前述光阻施以圖案曝光， 上述曝光光源係由前述記錄資訊之時脈頻率的1倍以 上20倍以下的整數倍之重覆頻率之超短脈衝雷射所構 成， 並將前述超短脈衝雷射的共振器長度作成可變方 式，亚使前述超短脈衝雷射之重覆頻率同步於前述時脈 頻率而進行模式鎖定，並設置作脈衝振盪的外部同步機 構。 2.如申明專利範圍第1項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 在丽述曝光光源和前述調變手段之間，設置有高次諧 波產生手段，其係將前述超短脈衝雷射光源作為激發光 源而藉由使用非線形光學元件之波長變換，而射出短波 長化的光。 ^如申睛專利範圍第1項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 /、 則述光阻之曝光，係經由2光子吸收過程而施行。 O:\87\87382.DOC 1264718 體原盤曝光裝置，其 4.如申請專利範圍第2項之光記錄媒 中 刖述光阻之曝光，係經由2光子吸收過程而施行。 5.如申請專利範圍第3項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 丽述曝光光源之脈衝寬幅係1 χ丨〇· 1 2秒以下。 6. 如申請專利範圍第4項之光記錄媒體原盤曝光裝置’其 中 前述曝光光源之脈衝寬幅係1χ1〇·!2秒以下。 7. 如申請專利範圍第3項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 、 自刖述集光光學系統而射出，且集光於前述光阻之雷 射光的光點形狀，係作成延伸於前述雷射光的掃描方= 之長圓形。 8. 如申巧專利乾圍第4項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 〃 自則述集光光學系統而射出，且集光於前述光阻之雷 射光的S點形狀，係作成延伸於前述雷射光的掃插方 之長圓形。 一種光記錄媒體原盤之曝光方法，其特徵在於： 將來自曝光光源的光作對應於記錄資訊之行光 調變，並將經該調變手 又 文千&所调變的光予以集光於光 媒體原盤上之光阻卜η σ匕綠 之九阻上，且因應於前述記錄資訊而將 光阻施以圖案曝光， 9. 1264718 刖述曝先光源係由前 L ^ σ己錄-貝訊之時脈頻率的1倍以 上20倍以下的整數仵 . °之重復頻率之超短脈衝雷射所構 成， 设置外部同步機構， 义 # ^係使兩述超短脈衝雷射的共振 杰長度形成可變方式. 、夺门止 ’亚使則述超短脈衝雷射之重覆頻 率同步於前述時脈斗§奢 頌率而進行模式鎖定，而作脈衝振 盈。 如申請專利範圍第9頊之 . 、 先σ己龢媒體原盤之曝光方法， 其中 :】述*光光源所射出的光，藉由將前 =激發光源μ切波產生手段，歸由❹非= 光干兀件之波長變換，施以短波長化並射出。 11 ·如申請專利範圍第9項 、之九5己錄媒體原盤之曝光方法， 其中 自用述木光光學系統而射出’且集光於前述光阻之帝 射光的光點形狀，係作成延伸於前述雷射光的掃描方: 之長圓形。 ^ a如申請專利範圍第1G項之光記錄媒體原盤之 法，其中 、万 ,自前述集光光學系統而射出，且集光於前述光阻之+ 射光的光點形狀，係、作成延伸於前述雷射光的掃二 之長圓形。 j向 Π. —種光記錄媒體原盤曝光裝置，其特徵在於： 設置有： O:\87\87382 DOC !264718 調變手段，其係將來自 訊之光強度調變；以及 曝光光源的光作對 應於記錄資 集 集光光學系統’其係將經該調變手段所調變的光予 光於光記錄媒體原盤上之光阻上； 以 且因應於前述記錄資訊而將前述光阻施以圖案曝光， 上述曝光光源係由前述記錄資訊之時脈頻率的⑺倍 以上π倍以下的重覆頻率之超短脈衝雷射所構成。D i4.如申請專利範圍第13項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 在前述曝光光源和前述調變手段之間，設置有高次諧 波產生手段，其係將前述超短脈衝雷射光源作為激發光 源而藉由使用非線形光學元件之波長變換，而射出短波 長4匕的光。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 前述光阻之曝光，係經由2光子吸收過程而施行。 16.如申請專利範圍第14項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 别述光阻之曝光，係經由2光子吸收過程而施行。 17·如申請專利範圍第15項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 前述曝光光源之脈衝寬幅係ΙχΙΟ·12秒以下。 18·如申請專利範圍第16項之光記錄媒體原盤曝光裝置，其 中 O:\87\87382 DOC 1264718

前述光阻施以圖案曝光， 方法，其特徵在於： 對應於記錄資訊而進行光 所調變的光予以集光於光 且因應於前述記錄資訊而將 的10倍 前述曝光光源係由前述記錄資訊之時脈頻率 以上20倍以下的重覆頻率之超短脈衝雷射所構成。 2〇·如申請專利範圍第19項之光記錄媒體原盤之曝光方 法，其中 將自前述曝光光源所射出的光，藉由將前述曝光光源 作為激發光源之高次t皆波產生手段，並藉由使用非線形 光學元件之波長變換，施以短波長化並射出。 O:\87\87382.DOC