JP2002357766A - 対物レンズ、レーザ露光装置、レーザ露光方法、ディスク原盤作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折光学系と回折光学素子とを一体として、
紫外線レーザ光と特定波長の可視光レーザとを共に集光
して被照射面上に光スポットをそれぞれ色収差なく高い
透過率で照射形成できる対物レンズを提供する。 【解決手段】 紫外線レーザ光と可視光レーザとを共に
集光して、像面１４ａ上に光スポットをそれぞれ色収差
なく照射形成する対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃであって、
レンズ１１Ａ１と、レンズ１１Ａ１の入射側の直前に配
設し、かつ紫外線レーザ光に対して略１００％の回折効
率を有する回折光学素子１１Ａ２〜１１Ｃ２とを備えて
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、紫外線レーザ光と
特定波長の可視光レーザとを共に収差なく集光する対物
レンズ、この対物レンズを用いて露光用の光源として前
記紫外線レーザ光を用いると共に露光の際のフォーカス
エラー検出用の光源として前記可視光レーザを用いるレ
ーザ露光装置、レーザ露光方法、ディスク原盤作成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、光ディスク用の原盤記録機を例に
して説明する。ここで、光ディスク用の原盤記録機とは、
記録専用(ＲＯＭ) 型光ディスク、追記(Ｒ)型光ディス
ク、繰り返し記録 (ＲＷ，ＲＡＭ) 型光ディスクを構成
するディスク基板を作成するための元になるディスク原
盤を作成するディスク原盤作成装置を指すものである。

【０００３】ディスク原盤は、ディスク状のガラス基板
表面全体に塗付する感光剤としてフォトレジストを用い
ている。このフォトレジストは、電磁波である光の電場の
強さに応じて感光作用が発現する特性を有している。こ
のことは通常、フォトンモードによる記録と呼ばれてい
る。このために、露光に用いる露光用レーザを用いてフ
ォーカスエラー検出を行なうと、実作業上で問題が生じ
る（例えば、フォーカスサーボをかけたままでは、対物
レンズをディスク原盤上の任意の半径へ移動させること
が出来ない。従って、ディスク原盤の半径方向の任意の
位置に露光用レーザを照射して露光用光スポットを形成
し、この位置から露光を開始することが困難である）。

【０００４】そこで、このフォトレジストが感光しない
波長の可視光レーザを、フォーカスエラー検出のための
フォーカスエラー検出用レーザとして用いて、フォーカ
スエラー検出を行なっている。フォーカスエラー検出用
レーザとして、典型的には、６３３ｎｍの波長のヘリウ
ム・ネオン・レーザあるいは、６３０ｎｍから６９０ｎ
ｍの波長の半導体レーザが用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した光ディスク用
の原盤記録機は、光ディスクの記録容量の増加に伴い、
一段と微小なピット又はグルーブをディスク原盤上に形
成(刻設)することが求められており、このために高い解
像度の露光が要求されるようになってきている。この解
像度は、ディスク原盤上に照射形成される露光用光スポ
ットの大きさ(径)で決まる。ディスク原盤上で合焦（ジ
ャストフォーカス)時の露光用光スポットの径が小さい
ほど、解像度が高まる。

【０００６】この露光用光スポットの大きさは露光用レ
ーザの波長と対物レンズの開口数とにより規定される。
対物レンズの開口数は事実上上限に近い値であるので、
露光用レーザの波長を原盤記録機の世代交代毎(光ディ
スクの記録容量の増加に伴って)に次第に短くすること
が必要となっている。露光用レーザとしては、コンパク
トディスク（ＣＤ）対応の原盤記録機では、４５８ｎｍ
の波長のレーザが多く用いられ、ＣＤとして十分な解像
度を有していたが、デジタル・バーサタイル・ディスク
（以下ＤＶＤと記す）対応の原盤記録機では、４１３ｎ
ｍないし３５１ｎｍの波長のレーザを用いることが必須
になっている。

【０００７】ところで、近年、情報通信及び画像処理技
術の急速な発展に伴って、光ディスクに対しても記録容
量の大容量化が望まれている。既存の外形寸法(直径１
２０ｍｍ)を維持しながら光ディスクの大容量化を図る
には、ピット又はグルーブのパターンを一段と微細化し
て、記録密度の向上を図る必要がある。前記したＤＶＤ
の次世代の高密度型光ディスクに対応したディスク原盤
を作成する際に用いられる露光用レーザとしては、ＤＶ
Ｄで用いられる３５１ｎｍの波長のレーザでは十分な解
像度が得られないので、これよりもさらに短波長の露光
用レーザを用いることが必要である。このため、波長が
３００ｎｍから２００ｎｍの深紫外線を露光用レーザと
して用いた原盤記録機が開発されるようになってきた。
なお、紫外線とは４００ｎｍ以下の波長の光の総称であ
るが、波長により細分化されて呼ばれている。例えば、
２００ｎｍから３００ｎｍの光は、深紫外線と呼ばれ、
空気に吸収され空気中で扱うことの出来ない２００ｎｍ
以下の光は真空紫外線と呼ばれている。

【０００８】しかしながら、露光用レーザの波長を深紫
外線領域まで短くすると、これに応じて対物レンズに適
用可能な硝材が限定されることになる。例えば、露光用
レーザとして、波長が２５０ｎｍ程度の深紫外線レーザ
光を用いる場合、対物レンズに適用可能な硝材は、石英
ガラス又は螢石に限定される。実際には螢石を用いて対
物レンズとして十分なサイズの均一なレンズを作製する
ことは極めて困難なため、対物レンズを石英ガラスのみ
の単一の硝材により作製することになる。

【０００９】石英ガラスのみの単一の硝材により作製さ
れる対物レンズは、例えば多群多数枚構造の対物レンズ
であり、この対物レンズは露光用レーザとして深紫外線
レーザ光が入射した場合に収差なく集光できるようにさ
れている。この対物レンズへ、フォーカスエラー検出用
レーザとして可視光レーザを通過すると、単一の硝材で
作られているため、可視光レーザの焦点距離が深紫外線
レーザ光の焦点距離とは異なるため、可視光レーザに対
する焦点面が深紫外線レーザ光に対する焦点面と一致し
ない。光学的には、これは軸上色収差と呼ばれている。
ここではこの深紫外線レーザ光とフォーカスエラー検出
用レーザとの間の軸上色収差を色収差と呼ぶ。この色収
差は対物レンズの焦点距離が１５％も違う程度に大きな
ものである。

【００１０】換言すれば、こうした波長の違いによる結
果、露光用レーザとフォーカスエラー検出用レーザとを
共にこの対物レンズを通過して、ディスク原盤表面に露
光用光スポットとフォーカスエラー検出用光スポットと
を共に照射形成した場合には、フォーカスエラー検出用
光スポットが前記した色収差により、フォーカス検出用
レーザの焦点面と露光用レーザの焦点面とが大きくずれ
るという問題が発生する。

【００１１】こうした多群多数枚構成の対物レンズに発
生する色収差を除去する一つの手法としては、特願２０
００−３３４８７号公報に記載されてあるものがある。
即ち、フォーカスエラー検出用レーザを対物レンズに入
射するまでの間の往路光路中に、フォーカスエラー検出
用レーザが対物レンズを通過することによって発生する
色収差を相殺できるような光学特性(実際には、波長が
長くなることにより対物レンズの焦点距離が長くなるこ
とを補正するため、補正レンズは凸レンズの光学特性)
を有する補正レンズを設けるものである。この補正レン
ズをフォーカス検出光の往路光路中に設けてないと、露
光用光スポットがディスク原盤表面で合焦状態(光スポ
ットが点状)であっても、色収差を有するフォーカスエ
ラー検出用光スポットは合焦状態ではなくなる(光スポ
ットが円状である)ために、不正確なフォーカスエラー
検出になるから、これにより高解像度の露光が行えな
い。

【００１２】このように、前記した補正レンズをフォー
カスエラー検出用レーザの往路光路中に設けることによ
って、前記した波長差を有する露光用レーザとフォーカ
スエラー検出用レーザとを共に対物レンズに入射して集
光した場合でも、ディスク原盤表面に照射形成されるフ
ォーカスエラー検出用光スポットには前記した色収差を
有していないので、これにより正確なフォーカスエラー
検出が可能となるので、高解像度の露光が期待できる。

【００１３】ここまで述べてきたことは、露光用光スポ
ットとフォーカスエラー検出用光スポットとが形成され
るディスク原盤の表面が、理想的に平坦であることを前
提としてる。しかし現実には、ディスク原盤表面は常時平
坦ではなく、露光の際にディスク原盤を回転するとディ
スク原盤に面振れが発生したり、あるいは、ディスク原盤
を内周から外周へ向かって露光していった場合に、この
半径方向に亘ってその表面に微小な高さ位置の変化が生
じている(ディスク原盤表面が理想的な平坦面に対して
微視的に凸状あるいは凹状となっている)。こうしたディ
スク原盤表面を露光する場合には、この表面の微小な高
さ位置の変化の状態に追従して、対物レンズをフォーカ
ス方向に微小移動（位置制御）して、ディスク原盤表面
に照射形成する露光用光スポットが常時合焦状態となる
ようにフォーカス制御を行なう必要がある。

【００１４】前記した特願２０００−３３４８７号公報
には、前記した補正レンズを通過したフォーカスエラー
検出用レーザが対物レンズの光軸に対してやや斜めに入
射する構造の光学系が記載されてある。この場合には、対
物レンズをフォーカス方向に位置制御する前記したフォ
ーカス制御を行なうと、所定の位置に固定されている補
正レンズに対する対物レンズの間隔が変化(微小収縮、微
小伸張)することになる。

【００１５】この間隔の変化ために、対物レンズの光軸
に対してやや斜めに入射しているフォーカスエラー検出
用レーザがディスク原盤の表面で反射して、対物レンズ
を再び通過して出射する戻り光の光路(フォーカスエラ
ー検出光の復路光路)が、正規の戻り光の光路（ディスク
原盤表面が理想的に平坦であるときに設定した、補正レ
ンズと対物レンズとの間が所定の間隔を形成することに
よって得られるフォーカスエラー検出光の復路光路）か
らずれることになる。

【００１６】前記した正規の戻り光の光路の終端にはフ
ォーカスエラー検出器が備えられている。このフォーカ
スエラー検出器は正規の戻り光の光路上にある戻り光を
受光すると、フォーカスエラーなし(合焦状態)を検出出
力する位置にある。一方、この正規の戻り光の光路上から
外れた戻り光を受光すると、フォーカスエラー検出器は
フォーカスエラーあり(非合焦状態)を検出出力する。

【００１７】換言すれば、前記した補正レンズを通過し
たフォーカスエラー検出用レーザが対物レンズの光軸に
対してやや斜めに入射している状態で、前記したような
対物レンズをガラス基板の非平坦状態の表面に追従させ
るフォーカス制御を行った場合には、ディスク原盤上で
露光用レーザ（深紫外線レーザ光）の光スポットが合焦
状態の時に、フォーカスエラー検出用レーザの戻り光は
前記した正規の戻り光の光路からずれた状態でフォーカ
スエラー検出器に入射するものとなる。

【００１８】このため、フォーカスサーボ動作(フォー
カス制御動作)が行われた場合には、フォーカスエラー
検出器上の誤差が無くなるように対物レンズとディスク
原盤の間隔が調整されるため、結果として深紫外線スポ
ットにデフォーカスが生じる。この結果、高解像度な露
光を行なうことが極めて難しいという問題があった。

【００１９】この問題を解決するための一つの方法とし
て、対物レンズと補正レンズとを共にフォーカスアクチ
ュエータ内に組み込み、両者一体でフォーカスエラー検
出動作を行なうことが考えられる。しかしながら、そのよ
うにすると、露光用レーザ光である紫外線が補正レンズ
を通過することになるので、露光用光スポットに不都合
が色収差が包含してしまうため、このような構成を取る
ことは露光に不適当なものであった。

【００２０】そこで、本発明は上記の問題に着目してな
されたものであり、特に、屈折光学系と、前記屈折光学系
の入射側の直前に配設しかつ紫外線レーザ光に対して略
１００％の回折効率を有する回折光学素子とを備えたか
ら、前記屈折光学系と前記回折光学素子とを一体として、
紫外線レーザ光と特定波長の可視光レーザとを共に集光
して被照射面上に光スポットを高い透過率で照射形成す
ることができる対物レンズを提供することを目的とす
る。 また、本発明は、前記した本発明の対物レンズを、レーザ
露光装置、レーザ露光方法、ディスク原盤作成装置にそれ
ぞれ用いることによって、ディスク原盤である被露光媒
体の表面が面振れ等によって微小な高さ位置の変化が生
じた場合などに、前記したフォーカス制御動作により前
記対物レンズがフォーカス方向(被照射面に対して鉛直
方向(垂直方向))に移動しても、前記した特定波長の可
視光レーザであるフォーカスエラー検出用レーザが前記
対物レンズで集光した後に被露光媒体の表面で反射して
再び対物レンズを透過して出射する戻り光をフォーカス
エラー検出手段で確実に受光できるので、これによっ
て、その表面に微小な高さ位置の変化が生じている被露
光媒体を紫外線レーザ光を用いて露光する際にも、常時
安定した高精度なフォーカスエラー検出ができ、この結
果、高解像度のピット又はグルーブ等の露光を行なうこ
とができるレーザ露光装置、レーザ露光方法、ディスク原
盤作成装置をそれぞれ提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、下記する(１)〜(６)の構成を有する
対物レンズ、レーザ露光装置、レーザ露光方法、ディスク
原盤作成装置を提供する。 (１) 図１〜図４に示すように、紫外線レーザ光(波長２
６６ｎｍ) を被照射面(像面) １４ａ上に集光する対物
レンズ１１Ａ〜１１Ｃであって、屈折光学系(図６に示
す構造のレンズ)１１Ａ１と、前記屈折光学系１１Ａ１の
入射側の直前に配設し、かつ前記紫外線レーザ光に対し
て略１００％の回折効率(対物レンズに入射する紫外線
がブレーズ型回折素子の１次回折光を用いる場合を例と
すると、図５に示すように「１次光(１次回折光)」の前
記紫外線レーザ光が、１の回折効率)を有する回折光学素
子１１Ａ２〜１１Ｃ２とを備え、特定波長の可視光レー
ザ(波長６３２．８ｎｍ)を前記被照射面１４ａと略同一
の面へ集光するようにしたことを特徴とする対物レン
ズ。 （２） 前記回折光学素子１１Ａ２(図１)は、２値型の
回折光学素子であり、入射する前記可視光レーザ(波長
６３２．８ｎｍ)のみを集光して出射することを特徴と
する請求項１記載の対物レンズ。 （３） 前記回折光学素子１１Ｂ２(図３)は、ブレーズ
型の回折光学素子であり、入射する前記紫外線レーザ光
(１次回折光である波長２６６ｎｍの紫外線レーザ光)の
みを拡大して出射することを特徴とする請求項１記載の
対物レンズ。 （４） 図７、図８に示すように、入射する露光用の紫外
線レーザ光(波長２６６ｎｍ)２を集光して露光すべき被
露光媒体(ガラス原盤)１４側へ出射する対物レンズ１１
Ａ〜１１Ｃと、前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃから出射
する前記紫外線レーザ光の照射によって前記被露光媒体
１４上に形成する光スポットが合焦状態の露光用光スポ
ットとして前記被露光媒体１４上を露光するように、前
記合焦状態を検出するために用いかつ可視光レーザ(波
長６３２．８ｎｍ)であるフォーカスエラー検出用レー
ザ(フォーカス検出用レーザビーム)１２を前記対物レン
ズ１１Ａ〜１１Ｃで集光して前記被露光媒体１４上に照
射し、前記フォーカスエラー検出用レーザ１２を照射し
た前記被露光媒体１４上から反射する戻り光１３を、前
記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃを再び通過した後にフォー
カスエラー検出手段(２分割光検出器)２３に供給し、前
記フォーカスエラー検出手段２３の検出出力が合焦状態
の場合には前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃをフォーカス
方向に位置制御せず、前記フォーカスエラー検出手段２
３の検出出力が合焦状態でない場合には、前記フォーカ
スエラー検出手段２３の検出出力が合焦状態となるまで
の間、前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃをフォーカス方向
に位置制御する一連のフォーカス制御を行なうフォーカ
ス制御手段とを備えたレーザ露光装置(レーザカッティ
ング装置)ＡＡにおいて、前記対物レンズ１１Ａ〜１１
Ｃは、屈折光学系(図６に示す構造のレンズ)１１Ａ１と、
前記屈折光学系１１Ａ１の入射側の直前に配設しかつ前
記紫外線レーザ光(紫外線レーザビーム)２に対して略１
００％の回折効率(対物レンズに入射する紫外線がブレ
ーズ型回折素子の１次回折光を用いる場合を例とする
と、図５に示すように「１次光(１次回折光)」の前記紫
外線レーザ光が、１の回折効率)を有する回折光学素子１
１Ａ２〜１１Ｃ２とを備えたことを特徴とするレーザ露
光装置。 （５） 屈折光学系(図６に示す構造のレンズ)１１Ａ１
と、前記屈折光学系１１Ａ１の入射側の直前に配設しか
つ紫外線レーザ光(波長２６６ｎｍの紫外線レーザビー
ム)に対して略１００％の回折効率(対物レンズに入射す
る紫外線がブレーズ型回折素子の１次回折光を用いる場
合を例とすると、図５に示すように「１次光(１次回折
光)」の前記紫外線レーザ光が、１の回折効率)を有する
回折光学素子１１Ａ２〜１１Ｃ２とを備えた対物レンズ
１１Ａ〜１１Ｃを介して、露光用の前記紫外線レーザ光
を集光して露光すべき被露光媒体(ガラス原盤)１４へ照
射して前記被露光媒体１４上に光スポットを形成する光
スポット形成ステップと、次に、前記被露光媒体１４上に
形成する光スポットが合焦状態の露光用光スポットとし
て前記被露光媒体１４上を露光するように、前記合焦状
態を検出するために用いかつ可視光レーザ(波長６３
２．８ｎｍ)であるフォーカスエラー検出用レーザ(フォ
ーカス検出用レーザビーム)１２を前記対物レンズ１１
Ａ〜１１Ｃで集光して前記被露光媒体１４上に照射し、
前記フォーカスエラー検出用レーザ１２を照射した前記
被露光媒体１４上から反射する戻り光１３を、前記対物
レンズ１１Ａ〜１１Ｃを再び通過した後にフォーカスエ
ラー検出手段(２分割光検出器)２３に供給し、前記フォ
ーカスエラー検出手段２３の検出出力が合焦状態の場合
には前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃをフォーカス方向に
位置制御せず、前記フォーカスエラー検出手段２３の検
出出力が合焦状態でない場合には、前記フォーカスエラ
ー検出手段２３の検出出力が合焦状態となるまでの間、
前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃをフォーカス方向に位置
制御する一連のフォーカス制御を行なうフォーカス制御
ステップとを備えたことを特徴とするレーザ露光方法。 （６） ディスク状記録媒体を構成する(微小ピット、微
細なグルーブが同心円状又は螺旋状に形成してある)デ
ィスク基板を作成するための元になるディスク原盤(デ
ィスク形状のガラス原盤)１４を作成するディスク原盤
作成装置(レーザカッティング装置)ＡＡであって、入射
する露光用の紫外線レーザ光(紫外線レーザビーム、波
長２６６ｎｍ)２を集光して露光すべき前記ディスク原
盤１４側へ出射する対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃと、前記
対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃから出射する前記紫外線レー
ザ光２の照射によって前記ディスク原盤１４上に形成す
る光スポットが合焦状態の露光用光スポットとして前記
ディスク原盤１４上を露光するように、前記合焦状態を
検出するために用いられかつ可視光レーザ(波長６３
２．８ｎｍ)であるフォーカスエラー検出用レーザ(フォ
ーカス検出用レーザビーム)１２を前記対物レンズ１１
Ａ〜１１Ｃで集光して前記ディスク原盤１４上に照射
し、前記フォーカスエラー検出用レーザ１２を照射した
前記ディスク原盤１４上から反射する戻り光１３を、前
記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃを再び通過した後にフォー
カスエラー検出手段(２分割光検出器)２３に供給し、前
記フォーカスエラー検出手段２３の検出出力が合焦状態
の場合には前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃをフォーカス
方向に位置制御せず、前記フォーカスエラー検出手段２
３の検出出力が合焦状態でない場合には、前記フォーカ
スエラー検出手段２３の検出出力が合焦状態となるまで
の間、前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃをフォーカス方向
に位置制御する一連のフォーカス制御を行なうフォーカ
ス制御手段とを備えたディスク原盤作成装置において、
前記対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃは、屈折光学系(図６に示
す構造のレンズ)１１Ａ１と、前記屈折光学系１１Ａ１の
入射側の直前に配設しかつ前記紫外線レーザ光２に対し
て略１００％の回折効率(対物レンズに入射する紫外線
がブレーズ型回折素子の１次回折光を用いる場合を例と
すると、図５に示すように「１次光(１次回折光)」の前
記紫外線レーザ光が、１の回折効率)を有する回折光学素
子１１Ａ２〜１１Ｃ２とを備えたことを特徴とするディ
スク原盤作成装置。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る対物レンズ、
レーザ露光装置、レーザ露光方法、ディスク原盤作成装置
につき、その好ましい実施例について説明する。図１は本
発明の対物レンズの第１実施例である２値型の回折光学
素子を用いた対物レンズを説明するための図、図２は対
物レンズを構成する２値型の回折光学素子の溝部分を説
明するための図、図３は本発明の対物レンズの第２実施
例であるブレーズ型の回折光学素子を用いた対物レンズ
を説明するための図、図４は本発明の対物レンズの第３
実施例であるブレーズ型の回折光学素子を用いた対物レ
ンズを説明するための図、図５は回折光学素子の波長対
回折効率の特性図、図６は対物レンズを構成する屈折光
学系の構成を説明するための図、図７は本発明のレーザ
露光装置の一実施例である光ディスク用の原盤記録機
（レーザカッティングマシン）の記録(露光)光学系を説
明するための図、図８はフォーカス誤差検出光の光学系
を説明するための図である。

【００２３】図１〜図８中、１は紫外線レーザ光源、２は
紫外線レーザビーム、２ａは紫外線レーザ光路、３は光変
調器、４，６，８，２２はミラー、５は光偏向器、７はビ
ーム拡大光学系、７ａ，７ｂはレンズ、９はダイクロイッ
クミラー、１０はフォーカスアクチュエータ、１１Ａ〜１
１Ｃは対物レンズ、１１Ａ１はレンズ(屈折光学系)、１１
Ａ２，１１Ｂ２，１１Ｃ２は回折光学素子、１１Ｃ２ａ
は屈折面、１１Ｃ２ｂは回折光学素子面、１２はフォーカ
ス検出用レーザビーム、１２ａはフォーカス検出用レー
ザ光路、１３は戻り光、１４はガラス原盤、１４ａは像面
(被照射面)、１５はターンテーブル、１６はスピンドルモ
ータ、１７はフィード送り機構、１８はフィード送りモー
タ、２０はレーザ光源、２３は２分割光検出器(フォーカ
スエラー検出手段)、ａは光軸、ＡＡはレーザカッティン
グ装置。

【００２４】本発明のレーザ露光装置の一実施例である
レーザカッティングマシン(ディスク原盤作成装置)は、
記録用レーザ(露光用レーザ)として、波長が２００ｎｍ
〜４００ｎｍの紫外線レーザ光、とりわけ２００ｎｍ〜
３００ｎｍの深紫外線、例えば、波長が２６６ｎｍの紫
外線レーザ光であるＹＡＧ４倍波レーザを用いると共
に、フォーカス誤差検出光(可視光レーザ) として、波長
が６３２．８ｎｍのヘリウムネオンレーザまたは、波長
が６３０ｎｍから６９０ｎｍの半導体レーザを用いる。
レーザカッティングマシンに用いる対物レンズは前記し
た紫外線レーザ光と可視光レーザとを共に入射集光し
て、像面１４ａ(図１に、露光スポットとフォーカス誤差
検出スポットとを共に照射形成する。

【００２５】この対物レンズに要求される光学的な性能
は、次の通りである。１）紫外線レーザ光に対しては、こ
れを露光に用いるので、光透過率が出来るだけ高いこ
と。加えて、前記した露光スポットは小さい(点状に集
光できる)ことが要求されるので、収差が非常に少ない
ものであること。２）可視光レーザに対しては、これを
フォーカス誤差検出光に用いるので、前記した露光スポ
ットと略同一の面に集光される、すなわち紫外線レーザ
光と可視光レーザとの特定の２波長に関して、軸上色収
差小さいことである。この収差の大きさについては、可
視光レーザは微少なパターンを露光するわけではないの
で、紫外線レーザ光に対する場合と異なり、大きな収差
があっても問題はない。また光透過率は、フォーカス誤
差を検出するのに必要な程度の光量が得られればよいの
で、ある程度高い光透過率が必要であるが、紫外線レー
ザ光に対する要求値ほど高くない。以下、特に断らない
限り、紫外線レーザ光の波長を２６６ｎｍ、可視光レー
ザの波長を６３２．８ｎｍとして、実施例を述べる。

【００２６】本発明の対物レンズの第１実施例である対
物レンズ１１Ａは、図１に示すように、通常の屈折レンズ
(屈折光学系)で構成されたレンズ１１Ａ１の入射側に、
２値(バイナリ)型の回折光学素子１１Ａ２を設けたもの
である。回折光学素子１１Ａ２の光軸とレンズ１１Ａ１
の光軸ａとは同一軸線上にある。図１中、光軸ａより上側
に示す光路２ａは、紫外線レーザ光の紫外線レーザ光路
を示し、光軸ａより下側に示す光路１２ａは、可視光レー
ザの可視光レーザ光路を示している。

【００２７】前記したレンズ１１Ａ１は、石英ガラスの
みでそれぞれ作製された、例えば７群７枚の屈折レンズ
光学系(図６)で構成される（ここでは都合上、１枚の凸
レンズ(屈折レンズ)として図１に示してある）。こうし
た構成のレンズ１１Ａ１は全体として、入射紫外線レー
ザ光(０次回折光、光路２ａ)を集光して無収差で出射す
る単体の対物レンズとして機能するように設計されてい
る(レンズ１１Ａ１の焦点は像面１４ａの位置)。こうし
てレンズ１１Ａ１で集光しここから出射した紫外線レー
ザ光は、像面１４ａで合焦した露光スポットを形成する。

【００２８】また、前記したレンズ１１Ａ１の入射側に
設けられる前記した回折光学素子１１Ａ２は、その入射
面１１Ａ２ａは平面状であり、また、その出射面１１Ａ２
ｂにはバイナリ型（２値型）のホログラムレンズが形成
されている。このホログラムレンズは、光軸を中心とし
て、環状溝(図２)ｇを同心円状に多数密に形成して、入射
可視光レーザ(１次回折光)に対してのみ凸レンズの作用
を行なう。これにより回折光学素子１１Ａ２は、入射集光
した可視光レーザを出射する。

【００２９】具体的には、このホログラムを構成する環
状溝ｇの深さｄ(図２)は、紫外線レーザ光に対して１波
長の位相差をもって出射するのに必要な深さである(紫
外線レーザ光は入射時と同相で出射する)。即ち、ここで、
回折光学素子１１Ａ２の材料の屈折率をｎ、紫外線レー
ザ光の波長をλとすると、環状溝ｇの深さｄは、ｄ＝λ
／（ｎ−１）と規定できる。例えば、回折光学素子１１
Ａ２の材料を石英ガラスとすると、石英ガラスの屈折率
ｎは１．４９９７、紫外線レーザ光の波長λは２６６ｎ
ｍであるから、環状溝ｇの深さｄは、５３２ｎｍと規定
することができる。

【００３０】こうして、前記したホログラムレンズを備
えた回折光学素子１１Ａ２に０次回折光として通過する
紫外線レーザ光の透過率は、理論上は１００％になり、
高い光透過率が実現できる。さらに回折光学素子１１Ａ
２を通過しても０次回折光(単なる透過光)として出射す
るから、波面収差に対する影響もなく、前記した要求項
目１）を満足する。

【００３１】ところで、前記した光学特性を有する回折
光学素子１１Ａ２は、紫外線レーザ光を波面収差が生じ
ない０次回折光として出射するためだけであるので、紫
外線レーザ光にとり光学的な機能を何ら有していない素
子といえる。このことから、回折光学素子１１Ａ２の出
射側に設けられている前記したレンズ１１Ａ１(図６)の
設計は、入射する紫外線レーザ光を集光して像面１４ａ
にその焦点が合致するように行なうだけでよい。

【００３２】ここで、可視光レーザが回折光学素子１１
Ａ２に入射すると、２つの１次回折光を含め、０次回折
光からより高次に至る多種類の回折光を出射する。ここ
では、前述した色収差を補正するのに必要な凸レンズの
作用が生じ回折光として１次回折光を用いる。以下は、
この１次回折光を用いるものとして説明する。

【００３３】回折光学素子１１Ａ２の１次回折光の回折
効率は、入射光の波長が長くなるにつれて、環状溝ｇの
深さｄにより発生する位相差が１８０度に近づく方向に
変化するので、上昇する。可視光レーザ（波長６３２．８
ｎｍ）では、１次回折光の回折効率は３５．３９％にな
る。この値はバイナリ型の回折光学素子における１次回
折効率の理論上の最大値である４０％に比較的近い値で
あり、十分高い値と言える。そして、フォーカス誤差検
出にとって充分な光量を得ることができる値である。

【００３４】さて、入射する可視光レーザに対する回折
光学素子１１Ａ２の集光機能を説明する。この機能は可
視光レーザ(１次回折光)に対してのみ、凸レンズの作用
(集光)が生じる機能である。可視光レーザを、回折光学素
子１１Ａ２、レンズ１１Ａ１に順次通過することにより、
像面１４ａに合焦状態の光スポットを形成できる。勿論、
紫外線レーザ光を、回折光学素子１１Ａ２、レンズ１１Ａ
１に順次通過することにより、像面１４ａに合焦状態の
紫外線レーザ光を形成することは言うまでもない。こう
して、像面１４ａ上に２つの波長の間で色収差が発生す
ることなく、光スポットを集光することが出来る。

【００３５】ここで、前記した対物レンズ１１Ａの設計
例を示す。このレンズ１１Ａ１の焦点距離は、紫外線レ
ーザ光（波長２６６ｎｍ）に対して焦点距離は２ｍｍ、
入射可視光レーザ（波長６３２．８ｎｍ）に対して焦点
距離は２．３ｍｍである。また、レンズ１１Ａ１の開口数
は、入射紫外線レーザ光に対して０．９となされている。

【００３６】一方、レンズ１１Ａ１の入射側に配置する
回折光学素子１１Ａ２に形成されるホログラムレンズ
(凸レンズ)の焦点距離は、可視光レーザ（波長６３２．
８ｎｍ）に対して、約１８．５ｍｍとなるようにすれば
良い。

【００３７】前記した回折光学素子１１Ａ２は凸レンズ
の機能を出すために、ホログラムレンズを用いているが、
ホログラムレンズを構成する環状溝ｇの溝間ピッチｅ
は、最も狭くなる最外周付近で、６．５μｍとなる。環状
溝ｇの溝間ピッチｅは、内周側(光軸側)から外周側へ行
くに従い、次第に大となる。

【００３８】繰り返すまでもないが、前記したレンズ１
１Ａ１には紫外線レーザ光のみに充分高い光透過率を有
する石英ガラスで作製されているので、可視光レーザに
対してはこれを透過すると色収差を発生することにな
る。この色収差はレンズ単独(レンズ１１Ａ１自体)では
除去できないから、可視光レーザを入射集光した光スポ
ットには大きな色収差が発生する。

【００３９】ここにおいて、回折光学素子１１Ａ２の第
１の目的は、色収差の内で前述のように軸上色収差を補
正することであるが、さらに、第２の目的として、前記し
たレンズ１１Ａ１で生じる球面収差の色収差をも、軸上
色収差と同時に補正できるようにすることであり、この
ために最適化設計を行なう。この最適化設計手法は、例
えば、前記したホログラムレンズの溝間ピッチｅを、その
内周側(光軸側)から外周に向かって次第に長く(大)する
ように設計することである。 こうして、可視光レーザを、回折光学素子１１Ａ２、レン
ズ１１Ａ１に順次通過することにより、像面１４ａに、合
焦状態の光スポットを形成できる。勿論、この光スポット
には軸上色収差、球面収差が発生していないことは言う
までもない。

【００４０】本発明の対物レンズの第２実施例である対
物レンズ１１Ｂは、図３に示すように、ブレーズ型の回折
光学素子１１Ｂ２を用いた対物レンズである。 ブレーズ型（フレネルレンズ型)の回折光学素子１１Ｂ
２は、対物レンズ１１Ａ(図１)で用いたレンズ１１Ａ１
の入射側に、配置したものである。前述したものと同一構
成部分には同一符号を付しその説明を省略する。

【００４１】前記したレンズ１１Ａ１の入射側に設けら
れる回折光学素子１１Ｂ２は、その入射面１１Ｂ２ａは
平面状であり、また、その出射面１１Ｂ２ｂにはフレネル
レンズが形成されている。このフレネルレンズは、入射紫
外線レーザ光(１次回折光)に対してのみ凹レンズの作用
を行ない、これを拡散光として出射するものである。一
方、入射可視光レーザの０次回折光は、そのまま平行光
で出射する。 前記した対物レンズ１１Ｂは入射紫外線レーザ光に対し
てのみ凹レンズの作用を行ない、入射可視光レーザはそ
のまま出射するものである。

【００４２】以上述べたことを換言するならば、前記し
た回折光学素子１１Ｃ２(図３)は、屈折面を入射側に持
ち、ブレーズ型の回折光学素子を出射側に持つ素子であ
り、入射する紫外線レーザ光の１次回折光を並行光で出
射し、可視光レーザの０次回折光を収束光として出射す
るものである。

【００４３】図５には、紫外線レーザ光でブレーズ(波
長２６６ｎｍの紫外線レーザ光の回折効率は、０次光
(０次回折光)が０％、１次光(１次回折光)が１００％)
した石英ガラス製の回折光学素子１１Ｂ２の回折効率の
波長依存性を示している。ここにおいて、可視光レーザ
（波長６３２．８ｎｍ）における回折効率は、０次光が
５３．８％、１次光が２８．３％である。実施例２の構
成の場合は、回折効率の高い０次光を用いているので、
光の利用率の点で有利である。

【００４４】本発明の対物レンズの第３実施例である対
物レンズ１１Ｃは、図４に示すように、屈折面と回折面と
を有するブレーズ型の回折光学素子１１Ｃ２を用いた対
物レンズである。この回折光学素子１１Ｃ２は、対物レン
ズ１１Ａ(図１)で用いたレンズ１１Ａ１の入射側に、配
置したものである。前述したものと同一構成部分には同
一符号を付しその説明を省略する。

【００４５】回折光学素子１１Ｃ２は、入射面１１Ｃ２
ａが屈折面、出射面１１Ｃ２ｂが回折面である屈折レン
ズの形態であり、平行光で紫外線レーザ光が入射した場
合には、無収差で集光し出射するという、単体で対物レ
ンズとして機能するように設計されている。

【００４６】また、この回折光学素子１１Ｃ２は、入射
紫外線レーザ光(０次回折光)に対しては凸レンズの作用
を行なう屈折面と、入射紫外線レーザ光(１次回折光)に
対しては凹レンズの作用を行なうブレーズした回折面と
の組み合わせによりなるが、素子としてはパワーを有し
ていない。一方、入射可視光レーザの０次回折光をフォ
ーカス誤差検出光として用いるとすると、入射可視光レ
ーザ(０次回折光)に対しては屈折面の凸レンズの作用の
みが機能する。こうした回折光学素子１１Ｃ２の屈折面
及び回折面の光学的な作用により、前述した色収差を補
正することが出来る。

【００４７】さて、次に前述した対物レンズ１１Ａ〜１
１Ｃ(図１、図２、図３)のいずれか１の対物レンズを用
いたレーザカッティングマシン(ディスク原盤作成装置)
について、図７、図８を用いて説明する。 以下の説明においては、レーザカッティング装置ＡＡに
対物レンズ１１Ａを用いた場合について説明する。図
７、図８には図示の都合上、対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃ
を１つの凸レンズとして示している。図７、図８におい
て前述したものと同一構成部分には同一符号を付しその
説明を省略する。

【００４８】レーザカッティングマシンは、記録用レー
ザ(露光用レーザ)として、波長が２００ｎｍ〜４００ｎ
ｍの紫外線レーザ光、とりわけ２００ｎｍ〜３００ｎｍ
の深紫外線、例えば、波長が２６６ｎｍの紫外線レーザ
光であるＹＡＧ４倍波レーザを用いている。

【００４９】図７に示すレーザカッティング装置ＡＡ
は、後述するフォーカス検出系の説明(ガラス原盤(ディ
スク原盤)１４表面に高さ位置の変化が生じた場合に、フ
ォーカス誤差検出光（フォーカス検出用レーザ）１２が
対物レンズ１１の光軸ａに対して略平行に入射した後に
ガラス原盤１４表面から反射するフォーカス誤差検出光
１２のフォーカス誤差検出光（戻り光）１３の光路が平
行移動することを説明すること)が目的なので、前記し
た紫外線レーザ光による記録光学系の説明は最小限にと
どめる。

【００５０】前記した紫外線レーザ光の紫外線レーザ光
源１より出射した紫外線レーザビーム２は光変調器３に
供給され、ここで紫外線レーザ光の露光量の調整が行な
われる。この光変調器３としては電気光学素子を用いた
ＥＯ変調器あるいは音響光学変調器が用いられる。光変
調器３で露光量の調整がなされた紫外線レーザビーム２
はミラー４でその光路が直角に偏向された後、光偏向器
５に入力する。この光偏向器５は電気光学素子を用いた
ＥＯ偏向器あるいは音響光学偏向器が用いられる。記録
ピット列あるいはグルーブを蛇行(ウォブル)して露光す
る場合には、この光偏向器５でビームが偏向される。な
お、図１には示していないが、前記した露光量、偏向量
等は、紫外線レーザビーム２の光路上に適切に配置され
た光検出器で検出した信号に基いて最適に制御される。

【００５１】前記した光偏向器５で光偏向がなされた紫
外線レーザビーム２はミラー５でその光路がさらに直角
に偏向された後に、レンズ７ａ，７ｂで構成されるビー
ム拡大光学系７に供給される。前記したミラー４で光路
が偏向された紫外線レーザビーム２はビーム拡大光学系
７を通過することによって、対物レンズ１１Ａの入射瞳
径よりも大きな光束径に変換される。この後、ビーム拡大
光学系７を出射した紫外線レーザビーム２はミラー８で
その光路がさらに直角に偏向され、ダイクロイックミラ
ー９を通過した後に、対物レンズ１１Ａに導かれてここ
で集光されて、表面に感光材料が塗布されているガラス
原盤１４上の露光すべき露光位置に照射される。 こうして、この露光位置に露光用光スポットが照射形成
されることにより、この露光位置を感光することができ
る。対物レンズ１１Ａの周囲にはフォーカスアクチュエ
ータ１０が設けられており、このフォーカスアクチュエ
ータ１０に印加する駆動制御信号によって対物レンズ１
１Ａはフォーカス方向に位置制御される。

【００５２】ここで、対物レンズ１１Ａの入射側に設け
られているダイクロイックミラー９は、ミラー８側から
入射する紫外線レーザビーム２は全て透過するが、フォ
ーカス誤差検出光の光学系(図８)から入射するフォーカ
ス誤差検出光１２は全て対物レンズ１１Ａ側へ反射する
という、分光特性(波長選択性)を付与されている。この
フォーカス誤差検出光１２は対物レンズ１１Ａの光軸ａ
に対して略平行に入射してここで集光されて、ガラス原
盤１４上に照射形成されている露光用光スポットの近傍
にフォーカス誤差検出用光スポットとして照射形成され
る。

【００５３】前記した２つの光スポット(露光用光スポ
ットｓフォーカス誤差検出用光スポットと)が同じ場所
に照射されない理由は、二つある。第１の理由は、２つ
の光線(紫外線レーザビーム２とフォーカス誤差検出光
１２と)の間に僅かな角度誤差があっても、同じ場所に
集光されることはないことである。

【００５４】第２の理由は、前述した軸上色収差が補正
されていても、実際には、前記した２つの光線の波長の
違いにより球面収差の色収差も可視光では発生してお
り、この球面収差の色収差のために、対物レンズ１１Ａ
の中心(光軸ａ)から離れた点に入射されるフォーカス誤
差検出光１２が紫外線レーザビーム２と異なった場所に
集光されるという理由である。

【００５５】なお、ガラス原盤１４の表面に形成される
フォーカス誤差検出光１２の焦点面は、紫外線レーザビ
ーム２の焦点面とは必ずしも一致していない。その理由
は、フォーカス誤差検出光１２の機能は、記録(露光)を
するためのものではなく、フォーカス誤差信号を検出す
るためのものであるから、ガラス原盤１４の表面上で、
限界（波長限界）まで小さな光スポットに集光されてい
る必要はない。そもそも、フォーカス誤差検出光１２は
上記した球面収差の色収差のため、その最良像面であっ
ても、拡がりをもっている光スポットを形成する。この
ため、厳密な意味で、フォーカス誤差検出光１２の光ス
ポットの大きさ乃至ガラス原盤１４上でのレーザビーム
の径を定義することは困難であるが、大まかに言って、
数μｍから１０数μｍ(５μｍ〜から１５μｍ)程度の半
径の中に、フォーカス誤差検出光１２のビームの光束の
過半が入っていれば、十分な性能が得られる。

【００５６】露光用光スポットとフォーカス誤差検出用
光スポットとが同時に照射形成されるガラス原盤１４
は、ターンテーブル１５上に載置され、スピンドルモー
タ１６の回転によって高回転精度で回転するエアースピ
ンドル(図示せず)上にチャッキングされている。このエ
アースピンドルの回転に伴って、紫外線レーザビーム２
とフォーカス誤差検出光１２とが共に対物レンズ１１Ａ
を介してガラス原盤１４上に集光照射される。

【００５７】ここで、フィード送りモータ１８を回転し
て、スピンドルモータ１６が固定されているフィード送
り機構１７をターンテーブル１５の半径方向に移送する
か、あるいは、対物レンズ１１Ａをターンテーブル１５
の半径方向に動かすことで、ターンテーブル１５上に載
置してあるガラス原盤１４の表面にスパイラル状の記録
ピット列あるいはグルーブの記録(露光)がなされる。図
７では、スピンドルモータ１６を半径方向に送る構成が
示されている。

【００５８】前述した構成のレーザカッティング装置Ａ
Ａは、記録用レーザである紫外線レーザビーム２をガラ
ス原盤１４上に照射するに際し、紫外線レーザビーム２
の焦点が常にガラス原盤１４上に位置するためのフォー
カス制御を行うように構成されている。このフォーカス
制御は、フォーカス誤差検出光の光学系(図８)により検
出されたフォーカスずれ量に応じて対物レンズ１１Ａを
その光軸ａに沿った方向に対して平行移動させることに
より行う。

【００５９】フォーカス誤差検出光の光学系は、図８に
示すように、レーザ光源２０、ミラー２２、２分割光検
出器２３を備えている。レーザ光源２０は前記したフォ
ーカス誤差検出光１２を出射する。フォーカス誤差検出
光１２は、波長が６３２．８ｎｍのヘリウムネオンレー
ザまたは、波長が６３０ｎｍから６９０ｎｍの半導体レ
ーザ(可視光レーザ)が用いられる。

【００６０】次に、記録用レーザ(紫外線レーザビーム)
２と異なる波長の可視光レーザを、フォーカス誤差検出
光１２に使用する理由について述べる。 ガラス原盤記録１４の表面に塗付されるフォトレジスト
は、電磁波である光の電場の作用で露光される。従っ
て、市販されている有機材料、相変化媒体あるいは光磁
気媒体を用いた光ディスクに対する記録(露光)の場合
は、記録用レーザ(紫外線レーザビーム)２の光照射によ
る温度上昇の作用で記録がなされるため、低パワーの記
録用レーザが照射された場合には記録されないものとは
異なり、記録光量(露光光量)に関する閾値がなく、非常
に低い露光量でも感光してしまうフォトレジストであ
る。

【００６１】このために、同一レーザを用いて記録用と
フォーカス誤差検出用とを兼用した場合には、ガラス原
盤１４の任意の半径位置に記録（露光）を行なおうとし
てその部分にレーザを照射すると、この照射によってそ
の部分のフォトレジストは直ちに感光してしまう結果、
正常な露光ができない不都合が生じる。

【００６２】そこで、ガラス原盤１４上に塗付したフォ
トレジストに感光しない程度の波長(長波長)を有するレ
ーザを、前記したフォーカス誤差検出光１２として用い
ることによって、ガラス原盤１４の任意の半径位置に記
録（露光）を行なおうとしてフォーカス誤差検出光１２
を照射してサーボ動作を行ったまま、対物レンズ１１Ａ
とガラス原盤１４の半径方向の位置を調整しても、この
照射によってその部分のフォトレジストは感光しないの
で、任意の半径から容易に記録を開始出来る。

【００６３】さて、図８に戻って説明するに、レーザ光
源２０を出射したフォーカス誤差検出光１２は、ダイク
ロイックミラー９にて記録用レーザ（紫外線レーザビー
ム）２と同一の光路上へ導かれて、対物レンズ１１Ａに
記録用レーザと共に入射される。

【００６４】ここで、フォーカス誤差検出光１２は、対
物レンズ１１Ａに略平行でかつ光軸ａから適切な量変位
された対物レンズ１１Ａの部位に入射されるように予め
設定されている。また、フォーカス誤差検出光１２の直
径は、入射する対物レンズ１１Ａの瞳の直径に比べて十
分小さく、かつガラス原盤１４表面からの反射光(戻り
光)であるフォーカス誤差検出光１３がフォーカス誤差
検出に際して、対物レンズ１１Ａの内部ないし瞳でけら
れて、光量変化に起因してフォーカス誤差検出に支障が
発生しないように設定される。

【００６５】フォーカス誤差検出光１２によるフォーカ
スエラー検出用光スポットが形成されているガラス原盤
１４表面の位置は、対物レンズ１１Ａの焦点距離の波長
による違いのため、紫外線レーザビーム２による露光用
光スポットの位置とは一致する。

【００６６】こうして、対物レンズ１１Ａで集光された
フォーカス誤差検出光１２は、図８に示すように、ガラ
ス原盤１４の表面で反射される。反射されたフォーカス
誤差検出光１３が対物レンズ１１Ａに再び入射した後に
出射すると、対物レンズ１１Ａの光軸ａに対して、やや
大きな角度を持って出射するものとなる。この後、フォ
ーカス誤差検出光１３はフォーカス誤差検出光１２の光
路とは光路を辿り、ミラー２２で反射され、２分割光検
出器２３の受光面へ導かれる。フォーカス誤差検出光１
２の光路（往路）とフォーカス誤差検出光１３の光路
(復路)との分離は、ここに述べた方法ではなく、偏光プ
リズムと１／４波長板とを組み合わせたいわゆる偏光分
離光学系を用いても可能である。

【００６７】２分割検出器２３は、フォーカス誤差があ
る場合に生じる、フォーカス誤差検出光１３の受光位置
の変化を差動法で検出する。なお、復路光学系では、フ
ォーカス誤差検出光（復路ビーム）１３は緩やかな拡が
りを持った拡散光になる。そこで、２分割検出器２３の
前段に凸レンズを配置して、復路ビームの直径を小さく
して検出器で検出し易いくしても良い。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、特
に、屈折光学系と、前記屈折光学系の入射側の直前に配設
し、かつ紫外線レーザ光に対して略１００％の回折効率
を有する回折光学素子とを備えたから、前記屈折光学系
と前記回折光学素子とを一体として、紫外線レーザ光と
特定波長の可視光レーザとを共に集光して被照射面上に
光スポットをそれぞれ収差(色収差)なく高い透過率で照
射形成することができる対物レンズを提供することがで
きる。 また、前記した本発明の対物レンズを、レーザ露光装置、
レーザ露光方法、ディスク原盤作成装置にそれぞれ用い
ることによって、ディスク原盤である被露光媒体の表面
が面振れ等によって微小な高さ位置の変化が生じた場合
などに、前記したフォーカス制御動作により前記対物レ
ンズがフォーカス方向に移動しても、前記した特定波長
の可視光レーザであるフォーカスエラー検出用レーザが
前記対物レンズで集光した後に被露光媒体の表面で反射
して再び対物レンズを透過して出射する戻り光をフォー
カスエラー検出手段で確実に受光できるので、これによ
って、その表面に微小な高さ位置の変化が生じている被
露光媒体を紫外線レーザ光を用いて露光する際にも、常
時安定した高精度なフォーカスエラー検出ができ、高解
像度のピット又はグルーブ等の露光を行なうことができ
るレーザ露光装置、レーザ露光方法、ディスク原盤作成装
置をそれぞれ提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の対物レンズの第１実施例である２値
型の回折光学素子を用いた対物レンズを説明するための
図

【図２】 対物レンズを構成する２値型の回折光学素子
の溝部分を説明するための図

【図３】 本発明の対物レンズの第２実施例であるブレ
ーズ型の回折光学素子を用いた対物レンズを説明するた
めの図

【図４】 本発明の対物レンズの第３実施例であるブレ
ーズ型の回折光学素子を用いた対物レンズを説明するた
めの図

【図５】 回折光学素子の波長対回折効率の特性図

【図６】 対物レンズを構成する屈折光学系の構成を説
明するための図

【図７】 本発明のレーザ露光装置の一実施例である光
ディスク用の原盤記録機（レーザカッティングマシン）
の記録(露光)光学系を説明するための図

【図８】 フォーカス誤差検出光の光学系を説明するた
めの図

【符号の説明】

２ 紫外線レーザビーム (紫外線レーザ光) １１Ａ〜１１Ｃ 対物レンズ １１Ａ１ レンズ (屈折光学系) １１Ａ２〜１１Ｃ２ 回折光学素子 １２ フォーカス誤差検出光、フォーカス検出用レーザ
ビーム (フォーカスエラー検出用レーザ) １３ フォーカス誤差検出光 (戻り光) １４ ガラス原盤（被露光媒体、ディスク原盤) １４ａ 像面 (被照射面) ２３ ２分割光検出器 (フォーカスエラー検出手段) ａ 光軸 ＡＡ レーザカッティング装置(レーザ露光装置、ディ
スク原盤作成装置)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/09 Ｇ１１Ｂ 7/09 Ｂ ５Ｄ１２１ 7/135 7/135 Ａ 7/26 ５０１ 7/26 ５０１ Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA04 AA13 AA14 AA18 AA26 AA45 AA55 AA63 AA64 CA05 CA09 CA11 CA17 2H087 KA26 LA01 NA04 PA07 PA08 PA17 PB07 PB08 QA02 QA03 QA06 QA13 QA18 QA21 QA22 QA25 QA32 QA41 QA45 RA46 2H097 CA17 LA10 LA20 5D118 AA01 BA01 BB09 CD02 DA08 DC03 5D119 AA11 BA01 BB09 EA03 FA02 JA43 JA46 JB10 5D121 BB21 BB38

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線レーザ光を被照射面上に集光する
   対物レンズであって、 屈折光学系と、前記屈折光学系の入射側の直前に配設し、
   かつ前記紫外線レーザ光に対して略１００％の回折効率
   を有する回折光学素子とを備え、 特定波長の可視光レーザを前記被照射面と略同一の面へ
   集光するようにしたことを特徴とする対物レンズ。
2. 【請求項２】 前記回折光学素子は、２値型の回折光学
   素子であり、入射する前記可視光レーザのみを集光して
   出射することを特徴とする請求項１記載の対物レンズ。
3. 【請求項３】 前記回折光学素子は、ブレーズ型の回折
   光学素子であり、入射する前記紫外線レーザ光のみを拡
   大して出射することを特徴とする請求項１記載の対物レ
   ンズ。
4. 【請求項４】 入射する露光用の紫外線レーザ光を集光
   して露光すべき被露光媒体側へ出射する対物レンズと、
   前記対物レンズから出射する前記紫外線レーザ光の照射
   によって前記被露光媒体上に形成する光スポットが合焦
   状態の露光用光スポットとして前記被露光媒体上を露光
   するように、前記合焦状態を検出するために用いかつ可
   視光レーザであるフォーカスエラー検出用レーザを前記
   対物レンズで集光して前記被露光媒体上に照射し、前記
   フォーカスエラー検出用レーザを照射した前記被露光媒
   体上から反射する戻り光を、前記対物レンズを再び通過
   した後にフォーカスエラー検出手段に供給し、前記フォ
   ーカスエラー検出手段の検出出力が合焦状態の場合には
   前記対物レンズをフォーカス方向に位置制御せず、前記
   フォーカスエラー検出手段の検出出力が合焦状態でない
   場合には、前記フォーカスエラー検出手段の検出出力が
   合焦状態となるまでの間、前記対物レンズをフォーカス
   方向に位置制御する一連のフォーカス制御を行なうフォ
   ーカス制御手段とを備えたレーザ露光装置において、 前記対物レンズは、屈折光学系と、前記屈折光学系の入射
   側の直前に配設しかつ前記紫外線レーザ光に対して略１
   ００％の回折効率を有する回折光学素子とを備えたこと
   を特徴とするレーザ露光装置。
5. 【請求項５】 屈折光学系と、前記屈折光学系の入射側
   の直前に配設しかつ紫外線レーザ光に対して略１００％
   の回折効率を有する回折光学素子とを備えた対物レンズ
   を介して、露光用の前記紫外線レーザ光を集光して露光
   すべき被露光媒体へ照射して前記被露光媒体上に光スポ
   ットを形成する光スポット形成ステップと、次に、前記被
   露光媒体上に形成する光スポットが合焦状態の露光用光
   スポットとして前記被露光媒体上を露光するように、前
   記合焦状態を検出するために用いかつ可視光レーザであ
   るフォーカスエラー検出用レーザを前記対物レンズで集
   光して前記被露光媒体上に照射し、前記フォーカスエラ
   ー検出用レーザを照射した前記被露光媒体上から反射す
   る戻り光を、前記対物レンズを再び通過した後にフォー
   カスエラー検出手段に供給し、前記フォーカスエラー検
   出手段の検出出力が合焦状態の場合には前記対物レンズ
   をフォーカス方向に位置制御せず、前記フォーカスエラ
   ー検出手段の検出出力が合焦状態でない場合には、前記
   フォーカスエラー検出手段の検出出力が合焦状態となる
   までの間、前記対物レンズをフォーカス方向に位置制御
   する一連のフォーカス制御を行なうフォーカス制御ステ
   ップとを備えたことを特徴とするレーザ露光方法。
6. 【請求項６】 ディスク状記録媒体を構成するディスク
   基板を作成するための元になるディスク原盤を作成する
   ディスク原盤作成装置であって、入射する露光用の紫外
   線レーザ光を集光して露光すべき前記ディスク原盤側へ
   出射する対物レンズと、前記対物レンズから出射する前
   記紫外線レーザ光の照射によって前記ディスク原盤上に
   形成する光スポットが合焦状態の露光用光スポットとし
   て前記ディスク原盤上を露光するように、前記合焦状態
   を検出するために用いられかつ可視光レーザであるフォ
   ーカスエラー検出用レーザを前記対物レンズで集光して
   前記ディスク原盤上に照射し、前記フォーカスエラー検
   出用レーザを照射した前記ディスク原盤上から反射する
   戻り光を、前記対物レンズを再び通過した後にフォーカ
   スエラー検出手段に供給し、前記フォーカスエラー検出
   手段の検出出力が合焦状態の場合には前記対物レンズを
   フォーカス方向に位置制御せず、前記フォーカスエラー
   検出手段の検出出力が合焦状態でない場合には、前記フ
   ォーカスエラー検出手段の検出出力が合焦状態となるま
   での間、前記対物レンズをフォーカス方向に位置制御す
   る一連のフォーカス制御を行なうフォーカス制御手段と
   を備えたディスク原盤作成装置において、 前記対物レンズは、屈折光学系と、前記屈折光学系の入射
   側の直前に配設しかつ前記紫外線レーザ光に対して略１
   ００％の回折効率を有する回折光学素子とを備えたこと
   を特徴とするディスク原盤作成装置。