JP5226557B2 - レーザ露光方法、フォトレジスト層の加工方法およびパターン成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、分離した複数の対象物に対してフォーカスサーボ制御を行いながらレーザ光を各対象物に照射するためのレーザ露光方法、フォトレジスト層の加工方法およびパターン成形品の製造方法に関する。

一般に、フォトレジスト層を塗布したワーク（対象物）にレーザ光を照射し、その照射した部分を現像によって除去することでワーク表面に凹凸を形成する技術が知られている。このような技術において、ワークを回転（自転）させながら加工する場合には、その回転中心の周速が遅いことにより、回転中心付近の部位の加工に時間がかかるとともに、レーザ出力と回転速度との関係より回転中心付近の部位を精度良く加工するのは難しかった。

この問題に対し、本願発明者は、ワークを支持する支持台の回転中心からずれた位置に複数のワークを支持台の円周方向に並べることで、複数のワークを公転させてまとめて加工する方法を考えている。しかし、この方法において、フォーカスサーボ制御を行いながら各ワークの加工を行うと、ワーク表面の反射率と各ワーク間の部分（支持台）の反射率とが異なることにより、フォーカスサーボ制御を良好に実行できないおそれがある。

なお、このようなフォーカスサーボ制御に関する技術としては、従来、ワーク表面に凹凸を形成する技術ではないが、テスト用の情報記録媒体（以下、「テスト片」という。）に情報を記録・再生する技術が知られている（特許文献１参照）。具体的に、この技術は、回転テーブルの中心からずれた位置に複数のテスト片を円周方向に並べ、各テスト片に対してヘッドで記録・再生する際には反射光に基づくフォーカスサーボ制御を実行し、２つのテスト片の間をヘッドが通過する際には反射光によらずにヘッド内の対物レンズを所定のフォーカス制御可能範囲内で上下に往復動させている。そのため、ヘッドが２つのテスト片の間を通過して次のテスト片に到達した後は、その対物レンズがフォーカス制御可能範囲内に入っているので、次のテスト片においても良好にフォーカスサーボ制御を実行することが可能となっている。

特開平３−１３４８３２号公報

しかしながら、従来技術では、２つのテスト片の間で対物レンズを上下に往復動させるので、次のテスト片に到達した際に対物レンズが正規位置から大きくずれる場合があり、この場合には、フォーカスサーボ制御が安定するまでに時間がかかるといった問題があった。

そこで、本発明は、フォーカスサーボ制御をより早く安定させることができるレーザ露光方法、フォトレジスト層の加工方法およびパターン成形品の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、間隔を空けて配設される複数の対象物を支持する支持台と、反射光に基づいて光学部品を動かすフォーカスサーボ制御を行いながら前記対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを、前記複数の対象物が並ぶ方向に相対移動させることで、前記レーザ光で複数の対象物を露光するレーザ露光方法であって、前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス開始位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を開始させる制御開始工程と、前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を停止させる制御停止工程と、前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置から次の対象物上のフォーカス開始位置に到達するまでの間、前記光学部品の位置を所定位置に保持する保持工程と、を備え、前記保持工程において、前記レーザ光照射装置からレーザ光を連続的または断続的に出射し続けることを特徴とする。

本発明によれば、対象物に対して相対移動するレーザ光が、対象物上のフォーカス開始位置に到達すると、フォーカスサーボ制御が開始される。すなわち、対象物から反射される反射光に基づいて光学部品が動かされて、レーザ光照射装置から出射されるレーザ光が対象物に対する所定位置に集光される。また、レーザ光が対象物上のフォーカス停止位置に到達すると、フォーカスサーボ制御が停止されて、光学部品の位置が所定位置に保持される。その後は、レーザ光が次の対象物のフォーカス開始位置に到達すると、再びフォーカスサーボ制御が開始されて、光学部品が所定位置から動き始めることとなる。そのため、支持台に配設される複数の対象物の表面位置を所定位置に対して略同じ位置にしておくことで、レーザ光が現在の対象物から次の対象物に移動した際に、光学部品の位置を次の対象物においても正規位置（後述する焦点位置と同義）に近い位置に維持させることができ、フォーカスサーボ制御をより早く安定させることができる。
また、保持工程の間中レーザ光の出射を止める方法に比べ、次の対象物のフォーカスサーボ制御開始時において、レーザ光を安定して出射させることができる。

また、本発明では、前記フォーカス開始位置および前記フォーカス停止位置が、前記レーザ光のすべてが前記対象物上に照射される位置に設定されているのが望ましい。

これによれば、フォーカス開始位置およびフォーカス停止位置においてレーザ光のすべてが対象物上に照射されているので、レーザ光が対象物からはみ出すことによってフォーカスサーボ制御が良好に実行できないといった不具合を解消することができる。

また、本発明では、前記制御開始工程、前記制御停止工程および前記保持工程において、前記レーザ光照射装置からレーザ光を断続的に出射し続けることが望ましい。

これによれば、レーザ光照射装置の制御は、レーザ光を常に断続的に出射し続けるといった単純な制御で済むので、制御精度を向上させることができる。

また、本発明において、前記所定位置は、前記フォーカスサーボ制御が停止したときの前記光学部品の位置とすることができる。

これによれば、フォーカスサーボ制御を停止したときの位置に光学部品を保持するので、光学部品を無駄に動かす必要がなく、駆動系の磨耗等を抑えることができる。

また、本発明において、前記所定位置は、次に露光する対象となる対象物の表面に対応した位置とすることができる。

これによれば、各対象物の表面の位置を略同じ位置に位置させることができない場合であっても、光学部品が次に露光する対象となる対象物の表面に対応した位置まで動いた後その位置で保持されるので、次の対象物において良好にフォーカスサーボ制御を実行できる。

また、本発明において、前記所定位置は、フォーカスエラー信号のＳ字カーブのピークの間に相当する位置とすることができる。

ここで、「フォーカスエラー信号」とは、フォーカスサーボ制御を実行しないで、単に光学部品を光軸方向における一方向に動かしていく場合において、反射光に基づいて得られるＳ字カーブ状の公知の信号をいう。そして、このフォーカスサーボ信号のＳ字カーブのピークの間においては、フォーカスサーボ制御がかかりやすくなっている。

これによれば、光学部品が、フォーカスエラー信号のＳ字カーブのピークの間に相当する位置に保持されるので、次の対象物において良好にフォーカスサーボ制御を開始することができる。

また、本発明では、前記支持台を回転させることで、前記複数の対象物を前記支持台の回転軸を中心に公転させるのが望ましい。

これによれば、シンプルな構造で複数の対象物を、レーザ光照射装置に対して相対移動させることができる。

また、本発明では、前記対象物における前記支持台の回転中心側のエッジから１μｍ以上内側の部位であり、かつ、前記対象物における前記支持台の回転中心から最も遠い側のエッジから１μｍ以上内側である部位に対して、レーザ光を照射するのが望ましい。

これによれば、対象物のエッジ部分に欠陥がある場合に、レーザ光が対象物からはみ出してフォーカスサーボ制御を良好に実行できなくなるといった不具合を解消することができる。

また、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法は、フォトレジスト層を有する複数の対象物を間隔を空けて支持する支持台と、反射光に基づいて光学部品を動かすフォーカスサーボ制御を行いながら前記対象物のフォトレジスト層にレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを、前記複数の対象物が並ぶ方向に相対移動させることで、前記レーザ光で複数の対象物のフォトレジスト層を露光するフォトレジスト層の加工方法であって、前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス開始位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を開始させる制御開始工程と、前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を停止させる制御停止工程と、前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置から次の対象物上のフォーカス開始位置に到達するまでの間、前記光学部品の位置を所定位置に保持する保持工程と、を備え、前記保持工程において、前記レーザ光照射装置からレーザ光を連続的または断続的に出射し続けることを特徴とする。

これによれば、レーザ光が対象物上のフォーカス停止位置から次の対象物上のフォーカス開始位置に到達するまでの間、光学部品の位置が所定位置に保持されるので、光学部品の位置を次の対象物においても正規位置に近い位置に維持させることができ、フォーカスサーボ制御をより早く安定させて、良好な加工を行うことができる。
また、保持工程の間中レーザ光の出射を止める方法に比べ、次の対象物のフォーカスサーボ制御開始時において、レーザ光を安定して出射させることができる。

また、前記フォトレジスト層の加工方法では、前記フォーカス開始位置よりも前記対象物の移動方向後側の位置に設定される加工開始位置に、前記レーザ光が到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御開始時よりもレーザ光の出力を上げる加工開始工程と、前記フォーカス停止位置よりも前記対象物の移動方向前側の位置に設定される加工停止位置に、前記レーザ光が到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御開始時の出力までレーザ光の出力を下げる加工停止工程と、を設けてもよい。

これによれば、まず、レーザ光が対象物上のフォーカス開始位置に到達すると、レーザ光照射装置から出射されている所定の出力値のレーザ光によってフォーカスサーボ制御が開始される。その後、レーザ光が加工開始位置に到達すると、レーザ光照射装置から出射されるレーザ光の出力が上げられることにより、この高出力のレーザ光によってフォトレジスト層が加工される。その後、レーザ光が加工停止位置に到達すると、レーザ光照射装置から出射されるレーザ光の出力が下げられることにより、フォトレジスト層の加工が終了する。その後、レーザ光がフォーカス停止位置に到達すると、フォーカスサーボ制御が停止されて、光学部品の位置が所定位置に保持される。そのため、各対象物上において良好にフォーカスサーボ制御が実行された状態で、レーザ光によるフォトレジスト層の加工が行われるので、各対象物のフォトレジスト層を精度良く加工することができる。

また、前記フォトレジスト層の加工方法では、前記加工開始工程において、前記条件の代わりに、前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が±３００μｍ以内になったことを条件として、前記フォーカスサーボ制御開始時よりもレーザ光の出力を上げてもよい。

ここで、本明細書において「焦点位置」とは、レーザ光が絞られた位置ではなく、対象物に良好にレーザ光が照射されている（焦点が合っている）状態のときの光学部品の位置をいう。

これによれば、光学部品の焦点位置までの距離が±３００μｍ以内になったときにおいては、光学部品が略焦点位置に位置しているので、レーザ光の出力を上げて加工を開始した時点から良好な加工形状をフォトレジスト層に形成することができる。そのため、無駄な加工を無くすことができ、レーザ出力の上昇に伴う電力消費を抑えることができる。

また、前記フォトレジスト層の加工方法では、前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合に、レーザ光の出力をフォーカスサーボ制御開始時の出力に維持または変更する加工禁止制御を実行してもよい。

これによれば、光学部品の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れてフォーカスサーボ制御が実行不能となった場合には、レーザ光の出力がフォーカスサーボ制御開始時の出力に維持または変更されて加工が禁止されるので、レーザ出力の無駄な上昇や無駄な加工を抑えることができる。

また、前記フォトレジスト層の加工方法では、前記加工禁止制御を実行した場合に、当該加工禁止制御を実行した際のフォーカス開始位置と同じ位置に前記レーザ光が戻ってくるように、前記支持台および前記レーザ光照射装置の少なくとも一方を相対移動させてもよい。

これによれば、フォーカスサーボ制御が実行不能となった場合には、再度同じフォーカス開始位置からフォーカスサーボ制御が実行されて加工が行われるので、不良品の発生を抑えることができる。

また、前記フォトレジスト層の加工方法では、前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合に、当該フォーカスサーボ制御におけるフォーカス開始位置に対応した欠陥情報を記憶手段に記録してもよい。

これによれば、欠陥情報が記憶手段に記録されるので、例えばこの欠陥情報に基づいて再加工や不良品の判定などを行うことができる。

また、前記フォトレジスト層の加工方法では、前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合に、すべての制御を停止させてもよい。

これによれば、無駄な加工を無くすことができるとともに、フォーカスサーボ制御が実行不能となった位置から再加工することも可能となる。

また、前記フォトレジスト層の加工方法では、前記フォトレジスト層が、ヒートモードの形状変化が可能な材料で形成されているのが望ましい。

これによれば、レーザ光をフォトレジスト層に照射するだけでフォトレジスト層に穴部を形成することができる。

また、前述したフォトレジスト層の加工方法は、パターン成形品の製造方法に利用できる。すなわち、本発明に係るパターン成形品の製造方法は、前述したフォトレジスト層の加工方法によってフォトレジスト層に形成される穴部パターンを利用して、当該穴部パターンに対応した形状が形成されるパターン成形品を製造することを特徴とする。

これによれば、パターン成形品の製造工程におけるフォトレジスト層の形成工程において、フォーカスサーボ制御をより早く安定させることができるので、フォトレジスト層が良好に加工され、ひいてはパターン成形品も良好に加工されることとなる。

本発明によれば、レーザ光が対象物上のフォーカス停止位置から次の対象物上のフォーカス開始位置に到達するまでの間、光学部品の位置が所定位置に保持されるので、光学部品の位置を次の対象物においても正規位置に近い位置に維持させることができ、フォーカスサーボ制御をより早く安定させることができる。

本発明に係るフォトレジスト層の加工方法を実行するための装置を示す斜視図である。 レーザ光照射装置を示す構成図である。 制御装置を示すブロック図（ａ）と、フォーカス手段が参照するマップ（ｂ）と、出力調整手段が参照するマップ（ｃ）である。 レーザ光照射装置がフォーカス開始位置に到達した状態を示す断面図（ａ）と、レーザ光照射装置が加工開始位置に到達した状態を示す断面図（ｂ）と、レーザ光照射装置が加工停止位置に到達した状態を示す断面図（ｃ）と、レーザ光照射装置がフォーカス停止位置に到達した状態を示す断面図（ｄ）と、２つワーク間で対物レンズの位置が保持されている状態を示す断面図（ｅ）である。 同期信号と加工信号の関係を示す説明図である。 フォーカスエラー信号を示す説明図である。 実施例の各種条件を示す表である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、フォトレジスト層加工装置１は、本発明に係るフォトレジスト層の加工方法を実行するための装置であり、主に、支持台２と、レーザ光照射装置３と、制御装置４とを備えて構成されている。

支持台２は、円板状の台であり、所定の回転速度で回転するように構成されており、適宜制御装置４により制御されている。また、支持台２の表面には、対象物の一例である円板状のワーク５を支持するための有底円筒状の凹部２１が、支持台２の回転中心からずれた位置において円周方向に所定の間隔を空けて複数（４つ）形成されている。これにより、支持台２を回転させると、複数のワーク５が支持台２の回転軸を中心にして公転するようになっている。

なお、支持台２の直径の上限値は、２ｍ以下が好ましく、１．５ｍ以下がより好ましく、１ｍ以下がさらに好ましい。また、直径の下限値は、５ｃｍ以上が好ましく、１０ｃｍ以上がより好ましい。なお、ワーク５を支持台２の外周寄りに設置すると、加工速度が速くなるので、そのように設置するのが好ましい。具体的には、支持台２の回転中心から半径の５％以上の位置にワーク５を設けるのが好ましく、回転中心から半径の１０％以上の位置にワーク５を設けるのがより好ましく、回転中心から半径の２０％以上の位置にワーク５を設けるのがさらに好ましい。

ワーク５は、円板状の基板５１と、基板５１上に形成されるフォトレジスト層５２とを備えて構成されている。そして、本実施形態に係るフォトレジスト層５２は、強い光の照射により光が熱に変換されてこの熱により材料が形状変化して穴部を形成することが可能な層であり、いわゆるヒートモード型のフォトレジスト材料の層である。なお、フォトレジスト層５２の具体例については、後で詳述することとする。

そして、このように構成されるワーク５は、複数（４つ）用意されて、支持台２の複数の凹部２１にそれぞれセットされる。この際、各ワーク５の表面５ａの位置（高さ）が所定の誤差範囲内に収まるように、標準タイプのワーク５よりも薄いワーク５をセットする場合には、スペーサ２２で表面５ａの高さを調整する。

レーザ光照射装置３は、図２に示すように、ワーク５からの反射光に基づいて光学部品の一例である対物レンズ３５を動かすフォーカスサーボ制御を行いながらワーク５にレーザ光を照射する装置であり、支持台２の径方向に移動可能となっている。具体的に、レーザ光照射装置３は、レーザ光源３１、第１レンズ３２、第２レンズ３３、ハーフミラー３４、対物レンズ３５、シリンドリカルレンズ３６およびディテクタ３７を備えている。

レーザ光源３１は、レーザ光を出射するものであり、制御装置４によってその出力が調整される。

第１レンズ３２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光のビーム径を拡大するものであり、レーザ光源３１の下流側（レーザ光の進行方向における下流側）に配置されている。

第２レンズ３３は、第１レンズ３２で拡径されたレーザ光を平行な光束に変換するものであり、第１レンズ３２の下流側に配置されている。

ハーフミラー３４は、第２レンズ３３の下流側に配置されており、レーザ光源３１から出射されてくるレーザ光を透過させるとともに、その反対側から戻ってくるレーザ光を所定の方向（レーザ光の光軸方向に対して略直交する方向）へ反射させている。

対物レンズ３５は、ハーフミラー３４を透過してきたレーザ光を集光するためのものであり、ハーフミラー３４の下流側に配置されている。そして、この対物レンズ３５は、制御装置４で適宜制御される駆動系によって光軸方向に往復動するようになっている。なお、駆動系としては、例えば公知のボイスコイルモータなどを使用できる。

シリンドリカルレンズ３６は、円柱の一部を切り取った蒲鉾型のレンズであり、一方向にのみレンズとして機能する。そして、このシリンドリカルレンズ３６は、ハーフミラー３４によって反射されるレーザ光の光路上に配置されている。

ディテクタ３７は、シリンドリカルレンズ３６の下流側に配置され、シリンドリカルレンズ３６で集光したレーザ光を４つに分割された光センサで検出する機能を有している。そして、このディテクタ３７の各光センサで検出されたレーザ光の光量は、制御装置４に出力されるようになっている。

制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信機器などの公知のハードウェア（図示せず）を備えている。以下の説明では、前記したハードウェアや、ＲＯＭからプログラムを読み込んだＣＰＵを、それぞれ機能的に示したブロック図である図３を参照して、制御装置４の詳細構造について説明することとする。

図３（ａ）に示すように、制御装置４は、フォーカス手段４１、同期手段４２、出力調整手段４３、移動制御手段４４および記憶手段４５を備えて構成されている。

フォーカス手段４１は、記憶手段４５に予め記憶されているフォーカス制御情報に基づいて、フォーカスサーボ制御のＯＮ・ＯＦＦを実行するとともに、フォーカスサーボ制御のＯＦＦ時には対物レンズ３５の位置をそのときの位置に保持させる機能を有している。具体的には、例えば、スイッチの切り換えにより、反射光に基づいてフォーカスサーボ制御を実行する回路をＯＦＦにし、対物レンズ３５を駆動させる駆動系に流す電流を保持する回路をＯＮとすることで、対物レンズ３５の位置をそのときの位置に保持させる。

具体的に、フォーカス手段４１は、図３（ｂ）に示すマップ（フォーカス制御情報）に基づいて、前述した制御を実行する。このマップにおいて、フォーカスサーボ制御のＯＮ・ＯＦＦが切り換えられるタイミングは、ワーク５上のフォーカス開始位置ＦＳやフォーカス停止位置ＦＥに対応して設定される（図４参照）。ここで、フォーカス開始位置ＦＳおよびフォーカス停止位置ＦＥは、支持台２の回転およびレーザ光照射装置３の移動によりレーザ光が描く螺旋状の軌跡上に設定されている。

また、フォーカス手段４１は、同期手段４２から出力されてくる同期信号に基づいて、後述する移動制御手段４４と同期して制御を実行しており、これにより、支持台２が安定して回転した後、支持台２に対する初期位置にレーザ光照射装置３が来たときに、フォーカス手段４１はフォーカスサーボ制御のＯＮ・ＯＦＦ制御を開始するようになっている。

以上により、フォーカス手段４１は、レーザ光がワーク５上のフォーカス開始位置ＦＳ（図４（ａ）参照）に到達すると、非点収差法に基づくフォーカスサーボ制御を開始させる。具体的に、フォーカス手段４１は、フォーカスサーボ制御中においては、ディテクタ３７から出力されてくる検出値に基づいて、対物レンズ３５の位置を演算し、その位置が焦点位置（フォトレジスト層５２に所定の径の穴部を形成するための所定位置）になるように移動距離に対応した電流を駆動系に出力して対物レンズ３５を移動させる。ここで、対物レンズ３５が焦点位置に位置する場合には、四分割光センサ上でレーザ光が真円となることから演算値は０となり、対物レンズ３５が焦点位置からずれた場合には、四分割光センサ上でレーザ光が縦長または横長の楕円になることから演算値はプラスまたはマイナスの値になる。

また、フォーカス手段４１は、レーザ光がワーク５上のフォーカス停止位置ＦＥ（図４（ｄ）参照）に到達すると、フォーカスサーボ制御を停止させ、対物レンズ３５の位置をそのときの位置に保持させる。

同期手段４２は、同期信号をフォーカス手段４１、出力調整手段４３および移動制御手段４４に常に出力する機能を有している。

出力調整手段４３は、記憶手段４５に予め記憶されている加工情報に基づいてレーザ光源３１を制御することで、レーザ光の出力を変化させる機能を有している。具体的に、出力調整手段４３は、図３（ｃ）に示すマップ（加工情報）に基づいて、レーザ光の出力を変化させる。このマップにおいて、レーザ出力を切り換えるタイミングは、ワーク５上の加工開始位置ＣＳや加工停止位置ＣＥに対応して設定される（図４参照）。ここで、加工開始位置ＣＳや加工停止位置ＣＥは、支持台２の回転およびレーザ光照射装置３の移動によりレーザ光が描く螺旋状の軌跡上に設定されている。

また、出力調整手段４３は、同期手段４２から出力されてくる同期信号に基づいて、フォーカス手段４１と同期して制御を実行しており、これにより、フォーカスサーボ制御の開始時においてはレーザ光の出力が所定値αに調整され、フォーカスサーボ制御の開始から所定時間後（加工開始位置ＣＳに到達したとき）にレーザ光の出力が所定値αより高い値βに上げられるようになっている。また、出力調整手段４３は、レーザ光の出力を所定値βに上げたときから所定時間後（加工停止位置ＣＥに到達したとき）に、レーザ光の出力を所定値αに戻すようになっている。

さらに、出力調整手段４３は、前述したようにレーザ光の出力をフォーカスサーボ制御開始時の出力（α）よりも上げている場合には、記憶手段４５に予め記憶されている穴部情報に基づいて、レーザ光源３１（またはレーザ光の光軸上に配置されるシャッタ）をＯＮ・ＯＦＦ制御する。これにより、フォトレジスト層５２の所定位置にレーザ光により所定パターンの穴部５２ａ（図４（ｃ）参照）が形成されるようになっている。

移動制御手段４４は、記憶手段４５に予め記憶されたプログラムに基づいて、支持台２の回転やレーザ光照射装置３の径方向への移動を制御する機能を有している。そして、移動制御手段４４は、同期手段４２からの同期信号に基づいて、支持台２の回転やレーザ光照射装置３の径方向への移動を開始させるようになっている。

記憶手段４５は、前述したフォーカス開始位置ＦＳ、フォーカス停止位置ＦＥ、加工開始位置ＣＳ、加工停止位置ＣＥを前述したようなフォーカスサーボ制御のＯＮ・ＯＦＦの切換のタイミング（図３（ｂ）参照）やレーザ出力の切換のタイミング（図３（ｃ）参照）として記憶するとともに、支持台２やレーザ光照射装置３の制御用のプログラムを記憶している。ここで、フォーカス開始位置ＦＳ、フォーカス停止位置ＦＥ、加工開始位置ＣＳおよび加工停止位置ＣＥは、支持台２の回転やレーザ光照射装置３の径方向への移動によりレーザ光が描く螺旋状の軌跡上に設定される位置であり、各ワーク５に対してそれぞれ設定されている。具体的には、図４（ａ）に示すように、各ワーク５の移動方向前側に位置する前端５ｂから距離Ｌ１だけ離れた位置が、フォーカス開始位置ＦＳとして設定される。また、図４（ｂ）に示すように、各ワーク５の前端５ｂから距離Ｌ１よりも長い距離Ｌ２だけ離れた位置が加工開始位置ＣＳとして設定される。また、図４（ｃ）に示すように、各ワーク５の移動方向後側に位置する後端５ｃから距離Ｌ３だけ離れた位置が、加工停止位置ＣＥとして設定される。また、図４（ｄ）に示すように、各ワーク５の後端５ｃから距離Ｌ３よりも短い距離Ｌ４だけ離れた位置が、フォーカス停止位置ＦＥとして設定される。

ここで、距離Ｌ１，Ｌ４は、レーザ光のすべてがワーク５上に照射されるような距離に設定されている。具体的に、レーザ光のスポット径が１μｍである場合には、距離Ｌ１，Ｌ４を１μｍ以上に設定するのが望ましい。具体的には、距離Ｌ１，Ｌ４の下限値は、１μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。距離Ｌ１，Ｌ４の下限値を前述した値に設定すると、レーザ光のすべてをワーク５上に確実に照射できるので、フォーカスサーボ制御を良好に実行できる。また、距離Ｌ１，Ｌ４の上限値は、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。距離Ｌ１，Ｌ４の上限値を前述した値に設定すると、ワーク５の加工面積を広くすることができ、生産性を上げることができる。

また、フォーカス開始位置ＦＳ、フォーカス停止位置ＦＥ、加工開始位置ＣＳおよび加工停止位置ＣＥは、各ワーク５における支持台２の回転中心側の内周側エッジから１μｍ以上内側の部位に設定されるとともに、各ワーク５における支持台２の回転中心から最も遠い側の外周側エッジから１μｍ以上内側である部位に設定される。これにより、内周側エッジから１μｍ以上内側であって、外周側エッジから１μｍ以上内側である部位に対して、レーザ光が照射され、内周側エッジおよび外周側エッジから１μｍの部分が加工されないようになっている。

なお、内周側エッジ側および外周側エッジ側に残される非加工部分の下限値は、１μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。下限値を前述した値に設定すると、レーザ光のすべてをワーク５上に確実に照射できるので、フォーカスサーボ制御を良好に実行できる。また、非加工部分の上限値は、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。上限値を前述した値に設定すると、ワーク５の加工面積を広くすることができ、生産性を上げることができる。

次に、本発明に係るレーザ露光方法およびフォトレジスト層の加工方法を説明する。

まず、支持台２を回転させるとともに、レーザ光照射装置３から所定値αの弱いレーザ光を出射させる。そして、支持台２の回転が安定した後、図４（ａ）に示すように、レーザ光がフォーカス開始位置ＦＳに到達すると、制御装置４は、フォーカスサーボ制御を開始する（制御開始工程）。

その後、図４（ｂ）に示すように、レーザ光が加工開始位置ＣＳに到達すると、制御装置４は、レーザ光の出力を上げて、レーザ光による加工を開始させる（加工開始工程）。これにより、ワーク５のフォトレジスト層５２に図４（ｃ）に示すような穴部５２ａ（穴部パターン）が形成される。なお、図４において、出力を上げた状態のレーザ光は太線で示している。

そして、図４（ｃ）に示すように、レーザ光が加工停止位置ＣＥに到達すると、制御装置４は、レーザ光の出力を下げて、レーザ光による加工を停止させる（加工停止工程）。その後、図４（ｄ）に示すように、レーザ光がフォーカス停止位置ＦＥに到達すると、制御装置４は、フォーカスサーボ制御を停止させるとともに（制御停止工程）、そのときの位置に対物レンズ３５を保持する（保持工程）。これにより、対物レンズ３５が、図４（ｅ）に示すように、フォーカス停止位置ＦＥから次のワーク５上のフォーカス開始位置ＦＳに到達するまでの間、その位置に保持される。この際、レーザ光照射装置３からはレーザ光が連続的に出力され続けるが、制御装置４は反射光の情報を無視して対物レンズ３５の位置を保持する。

なお、フォトレジスト層５２に穴部５２ａを形成した後は、さらにエッチングによって基板５１に穴を開けて基板５１上に穴部５２ａに対応した所定の凹部（ピットパターン）を形成して、情報記録媒体（パターン成形品）の基板５１を製造してもよい。また、蒸着やメッキなどでフォトレジスト層５２の穴部５２ａのパターンを転写したスタンパ（パターン成形品）などを製造してもよい。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
レーザ光がワーク５上のフォーカス停止位置ＦＥから次のワーク５上のフォーカス開始位置ＦＳに到達するまでの間、対物レンズ３５の位置が保持されるので、対物レンズ３５の位置を次のワーク５においても焦点位置に近い位置に維持させることができ、フォーカスサーボ制御をより早く安定させることができる。また、このように各ワーク５上において良好にフォーカスサーボ制御が実行された状態で、レーザ光によるフォトレジスト層５２の加工が行われるので、各ワーク５のフォトレジスト層５２を精度良く加工することができる。

フォーカス開始位置ＦＳおよびフォーカス停止位置ＦＥにおいて、レーザ光のすべてがワーク５上に照射されているので、レーザ光がワーク５からはみ出すことによってフォーカスサーボ制御が良好に実行できないといった不具合を解消することができる。
保持工程においてレーザ光を連続的に出射させ続けたので、保持工程においてレーザ光の出射を止める方法に比べ、次のワーク５のフォーカスサーボ制御開始時において、レーザ光を安定して出射させることができる。

フォーカスサーボ制御を停止したときの位置に対物レンズ３５を保持するので、対物レンズ３５を無駄に動かす必要がなく、駆動系の磨耗等を抑えることができる。
支持台２を回転させることで複数のワーク５を公転させたので、シンプルな構造で複数のワーク５を、レーザ光照射装置３に対して相対移動させることができる。

各ワーク５における支持台２の回転中心側のエッジから１μｍ以上内側であって、かつ、支持台２の回転中心から最も遠い側のエッジから１μｍ以上内側である部位に対して、レーザ光を照射したので、各ワーク５のエッジ部分に欠陥がある場合に、レーザ光がワーク５からはみ出してフォーカスサーボ制御を良好に実行できなくなるといった不具合を解消することができる。

フォトレジスト層５２をヒートモードの形状変化が可能な材料で形成したので、レーザ光をフォトレジスト層５２に照射するだけでフォトレジスト層５２に穴部５２ａを形成することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、保持工程においてレーザ光を連続的に出射させ続けたが、本発明はこれに限定されず、レーザ光を断続的に出射させ続けてもよい。また、この場合は、制御開始工程、制御停止工程および保持工程において、レーザ光照射装置からレーザ光を断続的に出射し続けることが望ましい。これによれば、レーザ光照射装置の制御は、レーザ光を常に断続的に出射し続けるといった単純な制御で済むので、制御効率を向上させることができる。さらに、この場合は、レーザの断続的な照射のタイミングを、スピンドルの回転に対応して出力される同期信号に同期させることにより、支持台の径方向に隣接するトラック間の加工位置関係を精密に制御することが望ましい。ここで、同期信号とは、位置を揃えるために定期的に出力される信号をいう。

具体的には、図５に示すように、支持台が１周するたびに同期信号が１回出力される場合にあっては、例えば、螺旋状の加工対象部分のうち最外周の１周分を加工するための第１加工信号ＷＳ１を所定の第１同期信号ＳＳ１に一致させて出力させ、螺旋状の加工対象部分のうち最外周に隣接する周の１周分を加工するための第２加工信号ＷＳ２を第１同期信号ＳＳ１の次に出力される第２同期信号ＳＳ２に一致させて出力させる。これによれば、支持台の径方向において隣接する各穴部５２ａの位置を揃える（所定の関係に維持させる）ことができる。なお、同期信号を前述したように１周の間に１回のみ出力させるだけであると、回転ムラで位置ずれが発生する可能性がある。そのため、同期信号は、１周の間に複数回出力させるのが好ましい。１周の間に出力させる同期信号の回数（パルスの回数）としては、１６回以上が好ましく、２５６回以上がより好ましく、１０２４回以上がさらに好ましい。

前記実施形態では、フォーカスサーボ制御を停止させたときの位置に対物レンズ３５を保持したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、次に露光する対象となるワーク５の表面に対応した位置まで対物レンズ３５を動かした後、その位置に保持してもよい。すなわち、各ワーク５の表面位置の情報を予め記憶手段４５に記憶しておき、この情報に基づいてフォーカスサーボ制御の停止後に対物レンズ３５を動かせばよい。これによれば、各ワーク５の表面の位置を略同じ位置に位置させることができない場合であっても、対物レンズ３５が次に露光する対象となるワーク５の表面に対応した位置まで動いた後その位置で保持されるので、次のワーク５において良好にフォーカスサーボ制御を実行できる。

前記実施形態では、フォーカスサーボ制御を停止させたときの位置に対物レンズ３５を保持したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、フォーカスサーボ制御を停止させたときに、対物レンズ３５を、フォーカスエラー信号のＳ字カーブのピークＰＥ１，ＰＥ２の間に相当する位置まで動かした後、その位置に保持してもよい。ここで、「フォーカスエラー信号」とは、フォーカスサーボ制御を実行しないで、例えば、単に対物レンズ３５をワーク５に近付けるように移動させる際（フォーカス駆動コイルＦＣへの駆動電圧を所定の勾配で下げていくことで、位置Ｐ１から位置Ｐ２まで対物レンズ３５を移動させる際）において、反射光に基づいて得られるＳ字カーブ状の公知の信号をいう。そして、このフォーカスエラー信号は、対物レンズ３５が焦点位置Ｐ５に位置した場合（光の強度信号が最大になった場合）に出力が０となり、この焦点位置Ｐ５を基準に対物レンズ３５がワーク５に近付いたり離れたりすることで、範囲ＡＲ内において各ピークＰＥ１，ＰＥ２に向かって比例的に変化するようになっている。そして、フォーカスエラー信号のＳ字カーブのピークＰＥ１，ＰＥ２の間に相当する位置は、例えば図に示す位置Ｐ３〜Ｐ４の範囲内の位置となっており、この範囲Ｐ３〜Ｐ４のうちのいずれかの位置に対物レンズ３５を保持させておけば、次の対象物において良好にフォーカスサーボ制御を実行することができる。

前記実施形態では、フォーカス開始位置ＦＳよりもワーク５の移動方向後側の位置に加工開始位置ＣＳを設定し、フォーカス停止位置ＦＥよりもワーク５の移動方向前側の位置に加工停止位置ＣＥを設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フォーカス開始位置ＦＳと同じ位置に加工開始位置ＣＳを設定してもよいし、フォーカス停止位置ＦＥと同じ位置に加工停止位置ＣＥを設定してもよい。すなわち、フォーカスサーボ制御と加工を同時に開始・終了してもよい。

前記実施形態では、レーザ光照射装置３が加工開始位置ＣＳに到達したときにレーザ光の出力を上げて加工を開始したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記実施形態において、加工開始位置ＣＳを設定せずに、フォーカス開始位置ＦＳで開始されたフォーカスサーボ制御によって対物レンズ３５の焦点位置までの距離が±３００μｍ以内になったときに、フォーカスサーボ制御時よりもレーザ光の出力を上げて加工を開始してもよい。すなわち、図３（ｃ）に示すマップに基づいて出力を調整するのではなく、フォーカスサーボ制御中は、焦点位置までの距離が±３００μｍ以内になったか否かを判断し、±３００μｍ以内になった場合にレーザ光の出力を上げる制御を行ってもよい。

これによれば、対物レンズ３５が略焦点位置に位置したときに加工を開始するので、加工を開始した時点から良好な加工形状をフォトレジスト層５２に形成することができる。そのため、無駄な加工を無くすことができ、レーザ出力の上昇に伴う電力消費を抑えることができる。なお、加工開始の基準となる対物レンズ３５の焦点位置までの距離は、±１００μｍが好ましく、±５０μｍがより好ましく、±１０μｍがさらに好ましい。

前記実施形態のフォーカスサーボ制御中において、対物レンズ３５の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合には、レーザ光の出力をフォーカスサーボ制御時の出力に維持または変更する加工禁止制御を実行してもよい。すなわち、フォーカスサーボ制御開始から加工開始までの間において対物レンズ３５の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合には、レーザ光の出力をフォーカスサーボ制御開始時の出力に維持させればよい。また、加工中において対物レンズ３５の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合には、レーザ光の出力をフォーカスサーボ制御開始時の出力まで下げればよい。

これによれば、対物レンズ３５の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れてフォーカスサーボ制御が実行不能となった場合には、レーザ光の出力がフォーカスサーボ制御時の出力に維持または変更されて加工が禁止されるので、レーザ出力の無駄な上昇や無駄な加工を抑えることができる。

前記実施形態のフォーカスサーボ制御中において、前記加工禁止制御を実行した場合には、当該加工禁止制御を実行した際のフォーカス開始位置ＦＳと同じ位置にレーザ光が戻ってくるように、支持台２およびレーザ光照射装置３の少なくとも一方を相対移動させてもよい。これによれば、フォーカスサーボ制御が実行不能となった場合には、再度同じフォーカス開始位置ＦＳからフォーカスサーボ制御が実行されて加工が行われるので、不良品の発生を抑えることができる。

前記実施形態のフォーカスサーボ制御中において、対物レンズ３５の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合には、当該フォーカスサーボ制御におけるフォーカス開始位置ＦＳに対応した欠陥情報を記憶手段４５に記録してもよい。これによれば、欠陥情報が記憶手段４５に記録されるので、例えばこの欠陥情報に基づいて再加工や不良品の判定などを行うことができる。

前記実施形態のフォーカスサーボ制御中において、対物レンズ３５の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合には、すべての制御を停止させてもよい。これによれば、無駄な加工を無くすことができるとともに、フォーカスサーボ制御が実行不能となった位置から再加工することも可能となる。

前記実施形態では、レーザ露光方法をフォトレジスト層５２の加工方法に利用したが、本発明はこれに限定されず、例えば従来のようなテスト片の記録・再生に本発明に係るレーザ露光方法を利用してもよい。

前記実施形態では、複数のワーク５を公転させたが、本発明はこれに限定されず、ワーク５をその表面方向に沿って直線状に移動させてもよい。

前記実施形態では、フォーカスサーボ制御によって駆動される光学部品として対物レンズ３５を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば前記実施形態に係るレーザ光源３１などを採用してもよい。
前記実施形態では、フォーカスサーボ制御を非点収差法に基づいて行ったが、本発明はこれに限定されず、例えばフーコー法などに基づいて行ってもよい。

前記実施形態では、ワーク５を円形としたが、本発明はこれに限定されず、例えば多角形としてもよい。また、ワーク５の数は、いくつであってもよい。さらに、同じ支持台２に載せる複数のワークの大きさ・形状をワークごとに変えてもよい。なお、ワークを多角形とした場合における内周側エッジおよび外周側エッジは、支持台の中心に最も近い部分が内周側エッジとなり、最も遠い部分が外周側エッジとなる。

フォトレジスト層５２の材料としては、前記実施形態のようなヒートモード型の材料に限らず、例えばフォトンモード型の材料や、露光によって現像液で溶解可能な物性に変化する材料などを採用することができる。なお、ヒートモード型のフォトレジスト材料の具体例や、フォトレジスト層の加工条件等は、以下に示す通りである。

ヒートモード型のフォトレジスト材料は、従来、光記録ディスクなどの記録層に多用されている記録材料、たとえば、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系などの記録材料を用いることができる。

本発明におけるフォトレジスト層は、色素をフォトレジスト材料として含有する色素型とすることが好ましい。
従って、フォトレジスト層に含有されるフォトレジスト材料としては、色素等の有機化合物が挙げられる。なお、フォトレジスト材料としては、有機材料に限られず、無機材料または無機材料と有機材料の複合材料を使用できる。ただし、有機材料であると、成膜をスピンコートやスプレー塗布により容易にでき、転移温度が低い材料を得易いため、有機材料を採用するのが好ましい。また、有機材料の中でも、光吸収量が分子設計で制御可能な色素を採用するのが好ましい。

ここで、フォトレジスト層の好適な例としては、メチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。中でも、オキソノール色素、フタロシアニン色素、シアニン色素が好ましい。

かかる色素型のフォトレジスト層は、露光波長領域に吸収を有する色素を含有していることが好ましい。特に、光の吸収量を示す消衰係数ｋの値は、その上限が、１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましく、３以下であることがさらに好ましく、１以下であることが最も好ましい。また、消衰係数ｋの下限値は、０．０００１以上であることが好ましく、０．００１以上であることがより好ましく、０．１以上であることがさらに好ましい。消衰係数ｋを前述した範囲内に設定すると、穴形状の均一性を高めることができる。なお、フォトレジスト層の屈折率の範囲としては、１．２〜３．０が好ましく、１．３〜２．５がより好ましく、１．４〜１．９がさらに好ましい。

なお、フォトレジスト層は、前記したように露光波長において光吸収があることが必要であり、かような観点からレーザ光源の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変することができる。
例えば、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。この中でも、フタロシアニン色素またはペンタメチンシアニン色素を用いるのが好ましい。
また、レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
さらに、レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。

以下、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、６６０ｎｍ付近であった場合、４０５ｎｍ付近であった場合に対し、フォトレジスト層（フォトレジスト材料）としてそれぞれ好ましい化合物の例を挙げる。ここで、以下の化学式１，２で示す化合物（Ｉ-１〜Ｉ-１０）は、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合の化合物である。また、化学式３，４で示す化合物（II-１〜II-８）は、６６０ｎｍ付近であった場合の化合物である。さらに、化学式５，６で示す化合物（III-１〜III-１４）は、４０５ｎｍ付近であった場合の化合物である。なお、本発明はこれらをフォトレジスト材料に用いた場合に限定されるものではない。

＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞

＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞

＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞

＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞

＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞

＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞

また、特開平４−７４６９０号公報、特開平８−１２７１７４号公報、同１１−５３７５８号公報、同１１−３３４２０４号公報、同１１−３３４２０５号公報、同１１−３３４２０６号公報、同１１−３３４２０７号公報、特開２０００−４３４２３号公報、同２０００−１０８５１３号公報、及び同２０００−１５８８１８号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。

このような色素型のフォトレジスト層は、色素を、結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液を調製し、次いで、この塗布液を、基板上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより形成できる。その際、塗布液を塗布する面の温度は、１０〜４０℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは、下限値が、１５℃以上であり、２０℃以上であることが更に好ましく、２３℃以上であることが特に好ましい。また、上限値としては、３５℃以下であることがより好ましく、３０℃以下であることが更に好ましく、２７℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さを均一とすることができる。
なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれが任意で組み合わせることができる。
ここで、フォトレジスト層は、単層でも重層でもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数回行うことによって形成される。
塗布液中の色素の濃度は、一般に０．０１〜３０質量％の範囲であり、好ましくは０．１〜２０質量％の範囲、より好ましくは０．５〜１５質量％の範囲、最も好ましくは０．５〜１０質量％の範囲である。

塗布液の溶剤としては、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン；ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素；ジメチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサン等の炭化水素；テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール；２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類；等を挙げることができる。なお、フッ素系溶剤、グリコールエーテル類、ケトン類が好ましい。特に好ましいのはフッ素形溶剤、グリコールエーテル類である。更に好ましいのは、２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルである。
上記溶剤は使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは二種以上を組み合わせて使用することができる。塗布液中には、更に、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、可塑剤、潤滑剤等各種の添加剤を目的に応じて添加してもよい。

塗布方法としては、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等を挙げることができる。なお、生産性に優れ膜厚のコントロールが容易であるという点でスピンコート法を採用するのが好ましい。
フォトレジスト層は、スピンコート法による形成に有利であるという点から、有機溶媒に対して色素を０．０１〜３０質量％で溶解することが好ましく、０．１〜２０質量％で溶解することがより好ましく、０．５〜１５質量％で溶解することがさらに好ましく、０．５〜１０質量％で溶解することが最も好ましい。また、フォトレジスト材料は、熱分解温度が１５０℃以上５００℃以下であることが好ましく、２００℃以上４００℃以下であることがより好ましい。
塗布の際、塗布液の温度は、２３〜５０℃の範囲であることが好ましく、２４〜４０℃の範囲であることがより好ましく、中でも、２５〜３０℃の範囲であることが特に好ましい。

塗布液が結合剤を含有する場合、結合剤の例としては、ゼラチン、セルロース誘導体、デキストラン、ロジン、ゴム等の天然有機高分子物質；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物等の合成有機高分子；を挙げることができる。フォトレジスト層の材料として結合剤を併用する場合に、結合剤の使用量は、一般に色素に対して０．０１倍量〜５０倍量（質量比）の範囲にあり、好ましくは０．１倍量〜５倍量（質量比）の範囲にある。

また、フォトレジスト層には、フォトレジスト層の耐光性を向上させるために、種々の褪色防止剤を含有させることができる。
褪色防止剤としては、一般的に一重項酸素クエンチャーが用いられる。一重項酸素クエンチャーとしては、既に公知の特許明細書等の刊行物に記載のものを利用することができる。
その具体例としては、特開昭５８−１７５６９３号公報、同５９−８１１９４号公報、同６０−１８３８７号公報、同６０−１９５８６号公報、同６０−１９５８７号公報、同６０−３５０５４号公報、同６０−３６１９０号公報、同６０−３６１９１号公報、同６０−４４５５４号公報、同６０−４４５５５号公報、同６０−４４３８９号公報、同６０−４４３９０号公報、同６０−５４８９２号公報、同６０−４７０６９号公報、同６３−２０９９９５号公報、特開平４−２５４９２号公報、特公平１−３８６８０号公報、及び同６−２６０２８号公報等の各公報、ドイツ特許３５０３９９号明細書、そして日本化学会誌１９９２年１０月号第１１４１頁等に記載のものを挙げることができる。前記一重項酸素クエンチャー等の褪色防止剤の使用量は、色素の量に対して、通常０．１〜５０質量％の範囲であり、好ましくは、０．５〜４５質量％の範囲、更に好ましくは、３〜４０質量％の範囲、特に好ましくは５〜２５質量％の範囲である。

なお、フォトレジスト層は材料の物性に合わせ、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の成膜法によって形成することもできる。

なお、色素は、穴部パターンの加工に用いるレーザ光の波長において、他の波長よりも光の吸収率が高いものが用いられる。
この色素の吸収ピークの波長は、必ずしも可視光の波長域内であるものに限定されず、紫外域や、赤外域にあるものであっても構わない。

なお、穴部パターンを形成するためのレーザ光の波長λｗは、大きなレーザパワーが得られる波長であればよく、例えば、フォトレジスト層に色素を用いる場合は、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１０００ｎｍ以下が好ましい。

また、レーザ光は、連続光でもパルス光でもよいが、自在に発光間隔が変更可能なレーザ光を採用するのが好ましい。例えば、半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザを直接オンオフ変調できない場合は、外部変調素子で変調するのが好ましい。

また、レーザパワーは、加工速度を高めるためには高い方が好ましい。ただし、レーザパワーを高めるにつれ、スキャン速度（レーザ光でフォトレジスト層を走査する速度；例えば、前記実施形態に係る支持台２の回転速度）を上げなければならない。そのため、レーザパワーの上限値は、スキャン速度の上限値を考慮して、１００Ｗが好ましく、１０Ｗがより好ましく、５Ｗがさらに好ましく、１Ｗが最も好ましい。また、レーザパワーの下限値は、０．１ｍＷが好ましく、０．５ｍＷがより好ましく、１ｍＷがさらに好ましい。

さらに、レーザ光は、発信波長幅およびコヒーレンシが優れていて、波長並みのスポットサイズに絞ることができるような光であることが好ましい。また、露光ストラテジ（穴部パターンを適正に形成するための光パルス照射条件）は、光ディスクで使われているようなストラテジを採用するのが好ましい。すなわち、光ディスクで使われているような、露光速度や照射するレーザ光の波高値、パルス幅などの条件を採用するのが好ましい。

フォトレジスト層の厚さは、エッチングに用いるエッチングガスの種類や、フォトレジスト層に形成する穴部の深さに対応させるのがよい。
この厚みは、例えば、１〜１００００ｎｍの範囲で適宜設定することができ、厚さの下限は、好ましくは１０ｎｍ以上であり、より好ましくは３０ｎｍ以上である。厚さの下限値を前述した値に設定すると、エッチングマスクとしての効果を十分発揮することができる。また、厚さの上限は、好ましくは１０００ｎｍ以下であり、より好ましくは５００ｎｍ以下である。厚さの上限値を前述した値に設定すると、大きなレーザパワーが不要になるとともに、容易に深い穴を形成することができ、さらには、加工速度を上げることができる。

また、フォトレジスト層ｔと、穴部の直径ｄとは、以下の関係であることが好ましい。すなわち、フォトレジスト層の厚さｔの上限値は、ｔ＜１０ｄを満たす値とするのが好ましく、ｔ＜５ｄを満たす値とするのがより好ましく、ｔ＜３ｄを満たす値とするのがさらに好ましい。また、フォトレジスト層の厚さｔの下限値は、ｔ＞ｄ／１００を満たす値とするのが好ましく、ｔ＞ｄ／１０を満たす値とするのがより好ましく、ｔ＞ｄ／５を満たす値とするのがさらに好ましい。なお、このように穴部の直径ｄとの関係でフォトレジスト層の厚さｔの上限値および下限値を設定すると、前述と同様に、エッチングマスクとしての効果や、加工速度の向上等を発揮することができる。

次に、本発明の効果を確認した一実施例について説明する。
実施例では、２０ｍｍ角の矩形のワークを直径１２０ｍｍの支持台上に複数設置するとともに、ワークの線速が０．１ｍ／ｓとなるように支持台を回転させ、波長４０５ｎｍのレーザ゛を、ＮＡ０．８５の光学系を用いて複数のワークに対してフォーカスサーボ制御および加工を行った。なお、ワークは、基板とフォトレジスト層とで構成した。詳細は以下の通りである。

・基板
材質 シリコン
厚さ ０．５ｍｍ
・色素層（フォトレジスト層）
下記化学式の色素材料２ｇをＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）溶剤１００ｍｌに溶解し、スピンコートした。スピンコートの際には、塗布開始回転数５００ｒｐｍ、塗布終了回転数１０００ｒｐｍとして塗布液を基板の内周部にディスペンスし、徐々に２２００ｒｐｍまで回転を上げた。なお、色素材料の屈折率ｎは１．９８６であり、消衰係数ｋは０．０４１８である。

そして、図７の表に示すように、実施例１〜３および比較例１，２のフォーカス開始位置ＦＳ、加工開始位置ＣＳ、加工停止位置ＣＥおよびフォーカス停止位置ＦＥをそれぞれ設定した。なお、この表において、ワーク５の前端５ｂ（図４参照）からの距離をプラスの値で示し、ワーク５の後端５ｃからの距離をマイナスの値で示している。

［実施例１］
フォーカス開始位置ＦＳ（図４のＬ１）を＋５００μｍ、加工開始位置ＣＳ（Ｌ２）を＋５５０μｍ、加工停止位置ＣＥ（Ｌ３）を−５５０μｍ、フォーカス停止位置ＦＥ（Ｌ４）を−５００μｍとした。すなわち、実施例１では、レーザ光がワーク５の前端５ｂおよび後端５ｃからはみ出さないように、各位置を設定した。また、フォーカスサーボ制御の開始、加工開始、加工停止、フォーカスサーボ制御の停止の順に制御が実行されるように、各位置を設定した。そして、フォーカスサーボ制御を停止した後は、対物レンズ３５をそのときの位置に保持した。その結果、次のワーク５においてもフォーカスサーボ制御が良好に実行されることが確認された。

［実施例２］
フォーカス開始位置ＦＳ（Ｌ１）を＋５００μｍ、加工開始位置ＣＳ（Ｌ２）を＋５５０μｍ、加工停止位置ＣＥ（Ｌ３）を０μｍ、フォーカス停止位置ＦＥ（Ｌ４）を０μｍとした。すなわち、実施例２では、レーザ光がワーク５の後端５ｃからはみ出す可能性がある位置に、加工停止位置ＣＥおよびフォーカス停止位置ＦＥを設定した。そして、フォーカスサーボ制御を停止した後は、対物レンズ３５の位置を次のワーク５の表面位置に合わせて再設定した。

その結果、仮にレーザ光がワーク５の後端５ｃからはみ出すことにより対物レンズ３５が好ましくない位置まで移動したとしても、レンズ位置の再設定により、対物レンズ３５が次のワーク５の表面に対応した位置に移動された後保持されて、次のワーク５においても良好にフォーカスサーボ制御が実行されることが確認された。

［実施例３］
フォーカス開始位置ＦＳ（Ｌ１）を＋１００μｍ、加工開始位置ＣＳ（Ｌ２）を＋１００μｍ、加工停止位置ＣＥ（Ｌ３）を−５５０μｍ、フォーカス停止位置ＦＥ（Ｌ４）を−５００μｍとした。すなわち、実施例３では、フォーカスサーボ制御と加工と同時に開始した。そして、フォーカスサーボ制御を停止した後は、対物レンズ３５の位置を次のワーク５の表面位置に合わせて再設定した。その結果、フォーカスサーボ制御と加工と同時に開始する場合であっても、次のワーク５においてフォーカスサーボ制御が良好に実行されることが確認された。また、距離Ｌ１，Ｌ２を１００μｍにしても、フォーカスサーボ制御が良好に実行されることが確認された。

［比較例１］
フォーカス開始位置ＦＳ（Ｌ１）を＋５００μｍ、加工開始位置ＣＳ（Ｌ２）を＋５５０μｍ、加工停止位置ＣＥ（Ｌ３）を０μｍ、フォーカス停止位置ＦＥ（Ｌ４）を０μｍとした。すなわち、比較例１では、レーザ光がワーク５の後端５ｃからはみ出す可能性がある位置に、加工停止位置ＣＥおよびフォーカス停止位置ＦＥを設定した。そして、フォーカスサーボ制御を停止した後は、対物レンズ３５をそのときの位置に保持した。

その結果、次のワーク５においてフォーカスサーボ制御をうまく実行できないことが確認された。これは、レーザ光がワーク５の後端５ｃからはみ出すことにより対物レンズ３５が好ましくない位置まで移動すると、対物レンズ３５がその好ましくない位置に保持されたままとなるので、次のワーク５においてフォーカスサーボ制御が実行できなくなったと考えられる。

［比較例２］
フォーカス開始位置ＦＳ（Ｌ１）を０μｍ、加工開始位置ＣＳ（Ｌ２）を０μｍ、加工停止位置ＣＥ（Ｌ３）を−５５０μｍ、フォーカス停止位置ＦＥ（Ｌ４）を−５００μｍとした。すなわち、比較例２では、レーザ光がワーク５の前端５ｂからはみ出す可能性がある位置に、フォーカス開始位置ＦＳおよび加工開始位置ＣＳを設定した。そして、フォーカスサーボ制御を停止した後は、対物レンズ３５をそのときの位置に保持した。

その結果、次のワーク５においてフォーカスサーボ制御をうまく実行できないことが確認された。これは、フォーカスサーボ制御終了後に仮に対物レンズ３５が好ましい位置に保持された場合であっても、次のワーク５のフォーカス開始位置ＦＳにおいてレーザ光がワーク５の前端５ｂからはみ出すことによって、対物レンズ３５が好ましくない位置まで移動して、フォーカスサーボ制御が実行できなくなったと考えられる。

［実施例４］
前述した化学式７に示した色素材料の代わりに以下の３種類の色素材料をそれぞれ用いてワークを作成し、前述した実施例１〜３と同様の各実験を行った。

＜オキソノール＞

屈折率ｎ：１．８３、消衰係数ｋ：０．２

＜シアニン＞

屈折率ｎ：１．４５、消衰係数ｋ：０．４

＜フタロシアニン＞
ＺｎＰｃ（α−ＳＯ_２Ｂｕ−ｓｅｃ）_４
屈折率ｎ：１．８２、消衰係数ｋ：０．１４

その結果、いずれの色素でも、フォーカス制御が良好に実行できることが確認された。すなわち、色素層からの反射光が得られるため、適切なフォーカス制御が可能となっている。

２ 支持台
３ レーザ光照射装置
４ 制御装置
５ ワーク
３１ レーザ光源
３５ 対物レンズ
４１ フォーカス手段
４２ 同期手段
４３ 出力調整手段
４４ 移動制御手段
４５ 記憶手段
５１ 基板
５２ フォトレジスト層
ＣＥ 加工停止位置
ＣＳ 加工開始位置
ＦＥ フォーカス停止位置
ＦＳ フォーカス開始位置

Claims (17)

1. 間隔を空けて配設される複数の対象物を支持する支持台と、反射光に基づいて光学部品を動かすフォーカスサーボ制御を行いながら前記対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを、前記複数の対象物が並ぶ方向に相対移動させることで、前記レーザ光で複数の対象物を露光するレーザ露光方法であって、
   前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス開始位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を開始させる制御開始工程と、
   前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を停止させる制御停止工程と、
   前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置から次の対象物上のフォーカス開始位置に到達するまでの間、前記光学部品の位置を所定位置に保持する保持工程と、を備え、
   前記保持工程において、前記レーザ光照射装置からレーザ光を連続的または断続的に出射し続けることを特徴とするレーザ露光方法。
2. 前記フォーカス開始位置および前記フォーカス停止位置は、前記レーザ光のすべてが前記対象物上に照射される位置であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ露光方法。
3. 前記制御開始工程、前記制御停止工程および前記保持工程において、
   前記レーザ光照射装置からレーザ光を断続的に出射し続けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ露光方法。
4. 前記所定位置は、前記フォーカスサーボ制御が停止したときの前記光学部品の位置であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のレーザ露光方法。
5. 前記所定位置は、次に露光する対象となる対象物の表面に対応した位置であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のレーザ露光方法。
6. 前記所定位置は、フォーカスエラー信号のＳ字カーブのピークの間に相当する位置であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のレーザ露光方法。
7. 前記支持台を回転させることで、前記複数の対象物を前記支持台の回転軸を中心に公転させることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のレーザ露光方法。
8. 前記対象物における前記支持台の回転中心側のエッジから１μｍ以上内側の部位であり、かつ、前記対象物における前記支持台の回転中心から最も遠い側のエッジから１μｍ以上内側である部位に対して、レーザ光を照射することを特徴とする請求項７に記載のレーザ露光方法。
9. フォトレジスト層を有する複数の対象物を間隔を空けて支持する支持台と、反射光に基づいて光学部品を動かすフォーカスサーボ制御を行いながら前記対象物のフォトレジスト層にレーザ光を照射するレーザ光照射装置とを、前記複数の対象物が並ぶ方向に相対移動させることで、前記レーザ光で複数の対象物のフォトレジスト層を露光するフォトレジスト層の加工方法であって、
   前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス開始位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を開始させる制御開始工程と、
   前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置に到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御を停止させる制御停止工程と、
   前記レーザ光照射装置から照射されるレーザ光が前記対象物上のフォーカス停止位置から次の対象物上のフォーカス開始位置に到達するまでの間、前記光学部品の位置を所定位置に保持する保持工程と、を備え
   前記保持工程において、前記レーザ光照射装置からレーザ光を連続的または断続的に出射し続けることを特徴とするフォトレジスト層の加工方法。
10. 前記フォーカス開始位置よりも前記対象物の移動方向後側の位置に設定される加工開始位置に、前記レーザ光が到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御開始時よりもレーザ光の出力を上げる加工開始工程と、
    前記フォーカス停止位置よりも前記対象物の移動方向前側の位置に設定される加工停止位置に、前記レーザ光が到達したことを条件として、前記フォーカスサーボ制御開始時の出力までレーザ光の出力を下げる加工停止工程と、を備えたことを特徴とする請求項９に記載のフォトレジスト層の加工方法。
11. 前記加工開始工程において、
    前記条件の代わりに、前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が±３００μｍ以内になったことを条件として、前記フォーカスサーボ制御開始時よりもレーザ光の出力を上げることを特徴とする請求項１０に記載のフォトレジスト層の加工方法。
12. 前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合に、レーザ光の出力をフォーカスサーボ制御開始時の出力に維持または変更する加工禁止制御を実行することを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のフォトレジスト層の加工方法。
13. 前記加工禁止制御を実行した場合に、当該加工禁止制御を実行した際のフォーカス開始位置と同じ位置に前記レーザ光が戻ってくるように、前記支持台および前記レーザ光照射装置の少なくとも一方を相対移動させることを特徴とする請求項１２に記載のフォトレジスト層の加工方法。
14. 前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合に、当該フォーカスサーボ制御におけるフォーカス開始位置に対応した欠陥情報を記憶手段に記録することを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のフォトレジスト層の加工方法。
15. 前記フォーカスサーボ制御において前記光学部品の焦点位置までの距離が所定範囲外に外れた場合に、すべての制御を停止させることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載のフォトレジスト層の加工方法。
16. 前記フォトレジスト層が、ヒートモードの形状変化が可能な材料で形成されていることを特徴とする請求項９〜請求項１５のいずれか１項に記載のフォトレジスト層の加工方法。
17. 請求項９〜請求項１６のいずれか１項に記載のフォトレジスト層の加工方法によって前記フォトレジスト層に形成される穴部パターンを利用して、当該穴部パターンに対応した形状が形成されるパターン成形品を製造することを特徴とするパターン成形品の製造方法。

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