露光装置及び露光方法並びに微細加工装置及び微細加工方法
【課題】本発明は、極めて微細な加工を簡易な制御により行う。
【解決手段】光ディスク用原盤製造装置２０は遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板１００上に成膜してレジスト層１０２を形成しレジスト基板１０３を得て、当該レジスト層１０２に特異出力光ＬＥを照射し所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させる。その後光ディスク用原盤製造装置２０は、当該パターンが露光されたレジスト基板１０３を現像し光ディスク用原盤を得る。これにより露光部２６は、レジスト層１０２にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくして光ディスク用原盤製造装置２０は極めて微細な加工を簡易な制御により行うことができる。
【解決手段】光ディスク用原盤製造装置２０は遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板１００上に成膜してレジスト層１０２を形成しレジスト基板１０３を得て、当該レジスト層１０２に特異出力光ＬＥを照射し所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させる。その後光ディスク用原盤製造装置２０は、当該パターンが露光されたレジスト基板１０３を現像し光ディスク用原盤を得る。これにより露光部２６は、レジスト層１０２にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくして光ディスク用原盤製造装置２０は極めて微細な加工を簡易な制御により行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置及び露光方法並びに微細加工装置及び微細加工方法に関し、例えば光ディスク用原盤製造装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種情報を記録保存する記録媒体等のパターンを加工するために利用されるリソグラフィ技術として、紫外線と有機レジストとを組み合わせた光リソグラフィや、電子線を用いる電子線リソグラフィ等が知られている。
【０００３】
かかる光リソグラフィでは、特殊な光源や装置が必要であり、短波長の光源の開発が困難であった。また電子線リソグラフィでは、大型の設備や装置が必要であり、さらにパターンを描画する速度が極めて遅かった。
【０００４】
そこで、装置の小型化やパターンの描画速度の向上、より微細なパターンの描画を図るための手法の一つとして、熱リソグラフィを利用する手法がある。
【０００５】
熱リソグラフィとは、光スポット内に生じた温度分布を利用する方法である。光を物質に照射した場合、その物質が光を吸収する性質を持っていると、光のエネルギーは熱に変換される。ここで、光をレンズによって基板上に集光すると、当該集光された光は図３１に示すように、基板上でガウス分布を持った光強度分布となる。また、物質が光を吸収して発熱する熱分布も、同様な温度分布になる。
【０００６】
よって、光を吸収し発熱すると急激に変化する材料を光吸収物質として用いると、図３１に示す熱リソグラフィ描画サイズのように、光のスポット径以下の微細な描画が可能となる。
【０００７】
そのような熱リソグラフィを利用したものとして、例えば、基板の上に無機系のレジスト材料からなるレジスト層を成膜し、露光、現像等の工程を経て光ディスク用原盤を得るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３８７９７２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらこのような熱リソグラフィでは、露光の工程において基板のレジスト層にパターンを描画する際、レジスト層で熱が拡散してしまうため、さらなる微細なパターニングを行うことができなかった。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、極めて微細な加工を容易に実現する露光装置及び露光方法並びに微細加工装置及び微細加工方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため本発明の露光装置においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより照射するよう半導体レーザの焦点を移動させ、レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう半導体レーザの照射を制御するようにした。
【００１１】
これにより本発明の露光装置では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【００１２】
さらに本発明の露光方法においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより照射するよう半導体レーザの焦点を移動させ、レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう半導体レーザの照射を制御するようにした。
【００１３】
これにより本発明の露光方法では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【００１４】
また本発明の微細加工装置においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより出射し所望の凹凸パターンと対応する形状を露光した後に現像し所望の凹凸パターンを形成するようにした。
【００１５】
これにより本発明の微細加工装置では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【００１６】
また本発明の微細加工方法においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより出射し所望の凹凸パターンと対応する形状を露光した後に現像し所望の凹凸パターンを形成するようにした。
【００１７】
これにより本発明の微細加工方法では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくして本発明によれば、極めて微細な加工を容易に実現する露光装置及び露光方法並びに微細加工装置及び微細加工方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．半導体レーザによる短パルス出力原理
２．第１の実施の形態（光ディスク用原盤製造装置、製造方法）
３．第２の実施の形態（ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置、製造方法）
４．他の実施の形態
【００２０】
＜１．半導体レーザによる短パルス出力原理＞
まず、半導体レーザ３から高い光強度でなり短いパルス状でなるレーザ光ＬＬを出力する原理について説明する。
【００２１】
［１−１．短パルス光源の構成］
ここでは、図１に示す短パルス光源装置１を例に説明する。この短パルス光源装置１は、レーザ制御部２と半導体レーザ３とから構成されている。
【００２２】
半導体レーザ３は、半導体発光を利用する一般的な半導体レーザ（例えばソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３）でなる。レーザ制御部２は、半導体レーザ３に供給する駆動信号ＳＤを制御することにより、当該半導体レーザ３からパルス状のレーザ光ＬＬを出力させるようになされている。
【００２３】
レーザ制御部２は、所定のタイミングで複数種類のパルス状の信号を生成するパルス信号発生器４、及び半導体レーザ３を駆動する駆動回路６により構成されている（詳しくは後述する）。
【００２４】
パルス信号発生器４は、その内部で所定の周期ＴＳの矩形波でなる同期信号ＳＳを生成しており、当該同期信号ＳＳに基づいたタイミングで動作すると共に、当該同期信号ＳＳを外部の測定装置等（図示せず）へ供給し得るようになされている。
【００２５】
またパルス信号発生器４は、図２（Ａ）に示すように、周期ＴＳごとにパルス状に変化するパルス信号ＳＬを生成し、これを駆動回路６へ供給する。このパルス信号ＳＬは、駆動回路６に対し、半導体レーザ３へ電源を供給すべきタイミング、期間及び電圧レベルの大きさを示している。
【００２６】
因みに図１に示すように、駆動回路６はパルス信号発生器４よりパルス信号ＳＬを供給されている。本発明はこれに限らず、駆動回路６はレーザ制御部２の外部より信号を供給されるような構成としても良い。
【００２７】
駆動回路６は、パルス信号ＳＬを基に、図２（Ｂ）に示すようなレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
【００２８】
このとき駆動回路６は、パルス信号ＳＬを所定の増幅率で増幅することによりレーザ駆動信号ＳＤを生成する。このためレーザ駆動信号ＳＤのピーク電圧ＶＤは、パルス信号ＳＬのピーク電圧ＶＬに応じて変化することになる。因みにレーザ駆動信号ＳＤは、駆動回路６の増幅特性により、その波形が歪まされている。
【００２９】
半導体レーザ３は、レーザ駆動信号ＳＤの供給を受けると、図２（Ｃ）に示すように、光強度ＬＴをパルス状に変化させながらレーザ光ＬＬを出射する。以下では、レーザ光をパルス状に出射することを「パルス出力する」と表記する。
【００３０】
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２の制御により、他の光学部品等を用いることなく、半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを直接的にパルス出力するようになされている。
【００３１】
［１−２．緩和振動モードによるレーザ光のパルス出力］
ところで、一般にレーザの特性は、いわゆるレート方程式により表されることが知られている。例えば、閉込係数Γ、光子寿命τｐｈ［ｓ］、キャリア寿命τｓ［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ、活性層厚ｄ［ｍｍ］、電荷素量ｑ［Ｃ］、最大利得ｇmax、キャリア密度Ｎ、光子密度Ｓ、注入キャリア密度Ｊ、光速ｃ［ｍ／ｓ］、透明化キャリア密度Ｎ０、群屈折率ｎｇ及び面積Ａｇを用いると、レート方程式は次に示す（１）式のように表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
次に、（１）式のレート方程式を基に、注入キャリア密度Ｊと光子密度Ｓとの関係を算出した結果を図３のグラフに示し、注入キャリア密度Ｊとキャリア密度Ｎとの関係を算出した結果を図４のグラフに示す。
【００３４】
因みにこれらの算出結果は、閉込係数Γ＝０．３、光子寿命τｐｈ＝１ｅ−１２［ｓ］、キャリア寿命τｓ＝１ｅ−９［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ＝０．０３、活性層厚ｄ＝０．１［μｍ］、電荷素量ｑ＝１．６ｅ−１９［Ｃ］、及び面積Ａｇ＝３ｅ−１６［ｃｍ２］として得られたものである。
【００３５】
図４に示したように、一般的な半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊ（すなわちレーザ駆動信号ＳＤ）の増大に応じてキャリア密度Ｎが飽和状態の少し手前となる飽和前点Ｓｌにおいて、発光を開始する。
【００３６】
また図３に示したように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊの増大に伴って光子密度Ｓ（すなわち光強度）を増大させる。さらに図３と対応する図５に示すように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊのさらなる増大に伴って、光子密度Ｓをさらに増大させることがわかる。
【００３７】
次に、図５に示した特性曲線上に、注入キャリア密度Ｊが比較的大きいポイントＰＴ１、及び当該ポイントＰＴ１よりも注入キャリア密度Ｊが順次小さくなるポイントＰＴ２及びＰＴ３をそれぞれ選定した。
【００３８】
続いて、ポイントＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３における、レーザ駆動信号ＳＤの印加を開始してからの、光子密度Ｓが変化する様子を算出した結果を図６、図７及び図８にそれぞれ示す。因みに、注入キャリア密度Ｊの大きさは半導体レーザに供給されるレーザ駆動信号ＳＤの大きさに対応しており、また光子密度Ｓの大きさは光強度の大きさに対応している。
【００３９】
図６に示すように、ポイントＰＴ１において、光子密度Ｓは、いわゆる緩和振動により大きく振動してその振幅が大きくなり、かつ振幅の周期（すなわち極小値から極小値まで）となる振動周期ｔａが約６０［ｐｓ］と小さいことが確認された。また光子密度Ｓの値は、発光開始直後に出現する第１波の振幅が最も大きく、第２波、第３波と徐々に減衰し、やがて安定している。
【００４０】
このポイントＰＴ１の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約３×１０１６と、光子密度Ｓが安定したときの値である安定値（約１×１０１６）の約３倍であった。
【００４１】
ここで、レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの時間を発光開始時間τｄとすると、（１）式に示したレート方程式から当該発光開始時間τｄを算出することができる。
【００４２】
すなわち、発振以前に光子密度Ｓ＝０であったとすると、（１）式における上段の式は、次に示す（２）式のように表すことができる。
【００４３】
【数２】
【００４４】
ここでキャリア密度Ｎを閾値Ｎｔｈとすると、発光開始時間τｄを次に示す（３）式のように表すことができる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
このように発光開始時間τｄは、注入キャリア密度Ｊに反比例することがわかる。
【００４７】
図６に示すように、ポイントＰＴ１では、（３）式から発光開始時間τｄが約２００［ｐｓ］と算出される。このポイントＰＴ１では、半導体レーザに大きな電圧値でなるレーザ駆動信号ＳＤを印加しているため、当該レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの発光開始時間τｄも短くなっている。
【００４８】
図７に示すように、ポイントＰＴ１よりもレーザ駆動信号ＳＤの値が小さいポイントＰＴ２では、明確な緩和振動を生じているものの、ポイントＰＴ１と比して振動の振幅が小さくなり、且つ振動周期ｔａが約１００［ｐｓ］と大きくなった。
【００４９】
またポイントＰＴ２の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約４００［ｐｓ］となり、ポイントＰＴ１と比して大きくなった。このポイントＰＴ２では、光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約８×１０１５となり、安定値（約４×１０１５）の約２倍であった。
【００５０】
図８に示すように、ポイントＰＴ２よりも供給したレーザ駆動信号ＳＤの値がさらに小さいポイントＰＴ３では、緩和振動が殆どみられなかった。またポイントＰＴ３の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約１［ｎｓ］となり、比較的長いことが確認された。このポイントＰＴ３の光子密度Ｓにおける最大値は安定値とほぼ同一であり、約１．２×１０１５であった。
【００５１】
ところで一般的なレーザ光源では、半導体レーザに対してポイントＰＴ３のように緩和振動の殆どみられない比較的低い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加するようになされている。すなわち一般的なレーザ光源は、レーザ光の出射開始直後における光強度の変動幅を小さく抑えることにより、レーザ光ＬＬの出力を安定させるようになされている。
【００５２】
以下では、短パルス光源装置１において、半導体レーザ３に比較的低い電圧でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給することにより、緩和振動を生じず安定した光強度でなるレーザ光ＬＬを出力する動作モードを、通常モードと呼ぶ。また、この通常モードにおいて半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤの電圧を通常電圧ＶＮと呼び、当該半導体レーザ３から出力されたレーザ光ＬＬを通常出力光ＬＮと呼ぶ。
【００５３】
これに加えて本実施の形態による短パルス光源装置１は、ポイントＰＴ１及びＰＴ２の場合のように、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤが供給されることにより、光強度特性に緩和振動を生じさせる動作モード（以下、これを緩和振動モードと呼ぶ）を有している。
【００５４】
この緩和振動モードの場合、短パルス光源装置１は、レーザ駆動信号ＳＤの電圧Ｖ（以下これを振動電圧ＶＢと呼ぶ）を通常電圧ＶＮよりも高めることになる（例えば１．５倍以上）。この結果、短パルス光源装置１は、レーザ光の瞬間的な光強度ＬＴの最大値を、通常モードの場合よりも増大させることができる。
【００５５】
すなわち短パルス光源装置１は、緩和振動モードで動作する場合、半導体レーザ３に対して比較的高い振動電圧ＶＢを供給することにより、当該振動電圧ＶＢに応じた大きな光強度でなるレーザ光ＬＬを出射することができる。
【００５６】
これを別の観点から見れば、半導体レーザ３は、振動電圧ＶＢでなるレーザ駆動信号ＳＤが印加されることにより、通常電圧ＶＮを印加していた従来と比して、レーザ光ＬＬの光強度を大幅に増加させることが可能となる。
【００５７】
例えば半導体レーザは、ポイントＰＴ１において緩和振動の第１波による光子密度Ｓが約３×１０１６であり、通常電圧ＶＤＮを印加した場合を示すポイントＰＴ３の場合（約１．２×１０１５）と比して、半導体レーザ３の光強度を２０倍以上に増大させることが可能となる。
【００５８】
実際上、一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３ＶＦ）に対して、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加した時に測定された光強度特性の波形を図９に示す。ここで図９では、半導体レーザに対して矩形のパルス状でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給し、その結果得られたレーザ光ＬＬの光強度特性の波形を示している。
【００５９】
この図９から、図６及び図７において光子密度Ｓの算出結果としてみられた緩和振動が、実際の光強度の変化としても生じていることが確認された。
【００６０】
ここで、半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤとレーザ光ＬＬの光強度との関係について、詳細に検討する。
【００６１】
図１０（Ａ）は、図７と同様、光子密度Ｓの時間変化の様子を示している。例えば図１０（Ｂ）に示すように、短パルス光源装置１のレーザ制御部２は、緩和振動を生じさせるのに十分な振動電圧ＶＢ１でなるパルス状のレーザ駆動信号ＳＤを半導体レーザ３に供給する。
【００６２】
このときレーザ制御部２は、レーザ駆動信号ＳＤを、発光開始時間τｄに緩和振動の振動周期ｔａを加算した時間（すなわちτｄ＋ｔａ、以下これを供給時間τＰＤと呼ぶ）に亘ってローレベルからハイレベルに立ち上げることにより、矩形状のパルス信号とする。
【００６３】
なお説明の都合上、レーザ駆動信号ＳＤのうちパルス状に立ち上がっている部分を駆動パルスＰＤ１と呼ぶ。
【００６４】
この結果半導体レーザ３は、図１０（Ｃ）に示すように、緩和振動における第１波の部分のみに相当するパルス状のレーザ光ＬＬ（以下、これを振動出力光ＬＢと呼ぶ）を出射することができる。
【００６５】
このときレーザ制御部２は、パルス状でなる駆動パルスＰＤを供給しているため、高い振動電圧ＶＢの印加時間を比較的短く抑えることができ、半導体レーザ３の平均消費電力を低下させて過発熱等による当該半導体レーザ３の不具合や破壊を防止させることができる。
【００６６】
一方レーザ制御部２は、図１０（Ｄ）に示すように、緩和振動を生じさせ得る程度に高い電圧であり、且つ振動電圧ＶＢ１よりも低い振動電圧ＶＢ２でなる駆動パルスＰＤ２を半導体レーザ３へ供給し得るようにもなされている。
【００６７】
この場合半導体レーザ３は、図１０（Ｅ）に示すように、駆動パルスＰＤ１が供給された場合と比して光強度の小さい振動出力光ＬＢを出射することができる。
【００６８】
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２から比較的高い振動電圧ＶＢでなる駆動パルスＰＤ（すなわち駆動パルスＰＤ１又はＰＤ２）を半導体レーザ３へ供給する緩和振動モードで動作し得るようになされている。このとき短パルス光源装置１は、光強度が緩和振動によりパルス状に変化する振動出力光ＬＢを出射し得るようになされている。
【００６９】
［１−３．特異モードによるレーザ光のパルス出力］
さらに短パルス光源装置１は、通常モード及び緩和振動モードに加えて、振動電圧ＶＢよりも高い特異電圧ＶＥでなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給する特異モードで動作するようにもなされている。
【００７０】
このとき短パルス光源装置１は、半導体レーザ３から振動出力光ＬＢよりもさらに大きな光強度でなるレーザ光ＬＬをパルス出力し得るようになされている。
【００７１】
［１−３−１．光測定装置の構成］
ここでは、短パルス光源装置１から出射されたレーザ光ＬＬを測定及び分析する光測定装置１１（図１１）を用いることにより、短パルス光源装置１における駆動パルスＰＤの電圧Ｖを変化させた場合のレーザ光ＬＬの光強度を測定する実験を行った。
【００７２】
光測定装置１１は、短パルス光源装置１の半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを出射させ、これをコリメータレンズ１２へ入射させる。
【００７３】
続いて光測定装置１１は、レーザ光ＬＬをコリメータレンズ１２によって発散光から平行光に変換して集光レンズ１５へ入射させ、さらに集光レンズ１５によって集光させる。
【００７４】
その後光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光サンプルオシロスコープ１６（浜松ホトニクス株式会社製、Ｃ８１８８−０１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの光強度を測定し、その時間変化を光強度特性ＵＴ（後述する）として示すようになされている。
【００７５】
また光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光スペクトラムアナザイザ１７（株式会社エーディーシー製、Ｑ８３４１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの波長を分析し、その分布特性を波長特性ＵＷ（後述する）として示すようになされている。
【００７６】
また光測定装置１１は、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にパワーメータ１４（株式会社エーディーシー製、Ｑ８２３０）が設置されており、当該パワーメータ１４によりレーザ光ＬＬの光強度ＬＴを測定するようになされている。
【００７７】
さらに光測定装置１１は、必要に応じて、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にＢＰＦ（Band Pass Filter）１３を設置し得るようにもなされている。このＢＰＦ１３は、レーザ光ＬＬにおける特定波長成分の透過率を低減させることができる。
【００７８】
［１−３−２．設定パルスと駆動パルスとの関係］
ところで短パルス光源装置１では、実際に生成されるパルス信号ＳＬやレーザ駆動信号ＳＤ等がいわゆる高周波信号であることから、それぞれの波形が理想的な矩形波から変形した、いわゆる「なまった」波形となることが予想される。
【００７９】
そこで、パルス信号発生器４に対し、図１２（Ａ）に示すように、パルス幅Ｗｓが１．５［ｎｓ］でなる矩形状の設定パルスＰＬｓを含むパルス信号ＳＬを出力するよう設定した。このパルス信号ＳＬを所定の測定装置により測定したところ、図１２（Ｂ）に示すような測定結果が得られた。
【００８０】
図１２（Ｂ）のパルス信号ＳＬにおいて、設定パルスＰＬｓに対応して生成されるパルス（以下、これを生成パルスＰＬと呼ぶ）の半値幅である生成信号パルス半値幅ＰＬｈａｌｆは、約１．５［ｎｓ］であった。
【００８１】
また、パルス信号発生器４から駆動回路６に対し上述したパルス信号ＳＬを供給した際に、当該駆動回路６から半導体レーザ３に実際に供給されたレーザ駆動信号ＳＤについても同様に測定したところ、図１２（Ｃ）に示すような測定結果が得られた。
【００８２】
このレーザ駆動信号ＳＤにおいて、生成パルスＰＬに対応して出現するパルス（すなわち駆動パルスＰＤ）の半値幅である駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆは、生成パルスＰＬの信号レベルに応じて約１．５［ｎｓ］〜約１．７［ｎｓ］の範囲で変化した。
【００８３】
このときの生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤにおける電圧パルス半値幅ＰＤｈａｌｆの関係、及び当該生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘの関係を、図１３に重ねて示す。
【００８４】
この図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘも増加することが分かる。
【００８５】
また図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、駆動パルスＰＤの駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆも徐々に増加することが分かる。
【００８６】
このことを換言すると、短パルス光源装置１は、一定のパルス幅でなる設定パルスＰＬｓをパルス信号発生器４に設定した場合であっても、駆動回路６に供給する生成パルスＰＬの最大電圧値を変化させることにより、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤのパルス幅及び電圧値を変化させることができる。
【００８７】
［１−３−３．駆動パルスの電圧と出力されるレーザ光との関係］
そこで、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを様々な値に設定した場合について、当該駆動パルスＰＤに応じて半導体レーザ３から出力されるレーザ光ＬＬの光強度を、光測定装置１１（図１１）の光サンプルオシロスコープ１６によりそれぞれ測定した。
【００８８】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、この測定の結果を示す。ここでこの図１４において、時間軸（横軸）は相対的な時間を表しており、絶対的な時間を表していない。またこの測定においては、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００８９】
図１４（Ａ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１には、比較的幅広い小さな出力ピーク（時間１５５０［ｐｓ］近傍）が１つのみ確認され、緩和振動による振動は見られなかった。すなわち光強度特性ＵＴ１は、短パルス光源装置１が通常モードで動作し半導体レーザ３から通常出力光ＬＮを出力していることを表している。
【００９０】
また図１４（Ａ）に示したように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ２には、緩和振動による複数のピークが確認された。すなわち光強度特性ＵＴ２は、短パルス光源装置１が緩和振動モードで動作し半導体レーザ３から振動出力光ＬＢを出力していることを表している。
【００９１】
一方、図１４（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］、２２．０［Ｖ］、２６．０［Ｖ］及び２９．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６には、比較的早い時間に先頭のピークとして表れるピーク部分と、その後細かい振動を伴い緩やかに減衰するスロープ部分が確認された。
【００９２】
光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６は、先頭のピーク部分の後に大きなピークが表れていないことから、第１波に続いて第２波、第３波のピークを有する緩和振動モードによる光強度特性ＷＴ２（図１４（Ａ））と比して、波形の傾向が明らかに異なっている。
【００９３】
因みに、光測定装置１１の光サンプルオシロスコープ１６における解像度が約３０［ｐｓ］以上であるため図１４等には表われていないが、別途ストリークカメラを用いた実験により、先頭ピーク部分のピーク幅（半値幅）は、約１０［ｐｓ］であることが確認された。
【００９４】
このように光サンプルオシロスコープ１６における解像度が低いため、光測定装置１１では、必ずしも正しい光強度ＬＴを測定できていない可能性がある。この場合、図１４等における先頭ピーク部分の最大光強度は、実際の値よりも低く表われることになる。
【００９５】
次に、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときのレーザ光ＬＬについて、さらに詳細に分析する。
【００９６】
ここでは、光測定装置１１を用い、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときに半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬについて、その光強度特性ＵＴ及び波長特性ＵＷを光サンプルオシロスコープ１６及び光スペクトラムアナライザ１７によりそれぞれ測定した。
【００９７】
図１５〜図１９は、この測定の結果をそれぞれ示す。因みに図１５（Ａ）〜図１９（Ａ）では、光スペクトラムアナライザ１７により測定したレーザ光ＬＬの波長特性ＵＷ（すなわち波長ごとに分解した結果）を表している。また図１５（Ｂ）〜図１９（Ｂ）は、図１４と同様に、光サンプルオシロスコープ１６により測定したレーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ（すなわち時間変化の様子）を示している。この測定において、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００９８】
図１５（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１１波形にはピークが１個のみ確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は通常モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは通常出力光ＬＮであるといえる。
【００９９】
また図１５（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１１には、波長約４０４［ｎｍ］に１個のピークのみが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］であることがわかる。
【０１００】
図１６（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１２には比較的大きなピークが複数確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は緩和振動モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢであるといえる。
【０１０１】
また図１６（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１２には、波長約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］に２個のピークが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］であることがわかる。
【０１０２】
図１７（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１３には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
【０１０３】
このとき図１８（Ａ）に示すように、波長特性ＵＷ１３には、約４０４［ｎｍ］及び約４０８［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１３では、緩和振動モードで確認された約４０６［ｎｍ］のピークが長波長側へ２［ｎｍ］移動しており、さらに３９８［ｎｍ］近傍が僅かに盛り上がっていることが確認された。
【０１０４】
図１８（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１４には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
【０１０５】
また図１８（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１４では、約３９８［ｎｍ］と約４０３［ｎｍ］に２個の大きなピークが確認された。この波長特性ＵＷ１４では、波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））と比して、約４０８［ｎｍ］のピークが非常に小さくなっており、その代わりに約３９８［ｎｍ］に大きなピークが形成されていることが確認された。
【０１０６】
図１９（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが３８．４［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１５には先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が明確に見られた。
【０１０７】
また図１９（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１５では、約３９８［ｎｍ］及び約４０４［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１５は、波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））と比較すると、約４０８［ｎｍ］のピークが完全に消失しており、また約３９８［ｎｍ］に明確なピークが形成されていることが確認された。
【０１０８】
これらのことから、短パルス光源装置１では、振動電圧ＶＢよりも大きな特異電圧ＶＥ（すなわち最大電圧値Ｖｍａｘ）でなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給したことにより、振動出力光ＬＢとはその波形及び波長の異なるレーザ光ＬＬを出力し得ることが確認された。またこのレーザ光ＬＬの発光開始時間τｄは、上述したレート方程式から導かれる（２）式とは一致しなかった。
【０１０９】
ここでレーザ光ＬＬの波長に着目する。レーザ光ＬＬは、最大電圧値Ｖｍａｘが高くなるにつれて通常出力光ＬＮ（図１５）から振動出力光ＬＢ（図１６）へと変化し、さらに当該振動出力光ＬＢからその波長を変化させる。
【０１１０】
具体的に振動出力光ＬＢ（図１６）は、その波長特性ＵＷ１２において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約３［ｎｍ］（３±２［ｎｍ］以内）長波長側にピークを有する。
【０１１１】
これに対して図１９に示したレーザ光ＬＬは、その波長特性ＵＷ１５において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約６［ｎｍ］（６±２［ｎｍ］以内）短波長側にピークを有する。
【０１１２】
そこで以下では、図１９に示したようなレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥと呼び、短パルス光源装置１において半導体レーザ３から当該特異出力光ＬＥを出力するような動作モードを特異モードと呼ぶ。
【０１１３】
［１−３−４．特異モードにおけるレーザ光の波長］
ところで、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））に対して最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））を比較すると、長波長側のピークは消失し、代りに短波長側のピークが出現している。
【０１１４】
すなわち波長特性ＵＷは、最大電圧値Ｖｍａｘの上昇に伴いレーザ光ＬＬが振動出力光ＬＢから特異出力光ＬＥへ変化する過程において、長波長側のピークが徐々に減少し、その代りに短波長側のピークが増大していくことがわかる。
【０１１５】
そこで、以下では、波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積以上となるレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥとし、当該波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積未満となるレーザ光ＬＬを振動出力光ＬＢと定義する。
【０１１６】
因みに、図１８のように２つのピークが重複する場合には、通常出力光ＬＮの波長から６［ｎｍ］短波長側の波長を短波長側の中心波長とし、当該中心波長±３［ｎｍ］の範囲における面積を当該ピークの面積とする。
【０１１７】
従って、この定義により、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき（図１７）のレーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢとなり、最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき（図１８）のレーザ光ＬＬは特異出力光ＬＥとなる。
【０１１８】
次に、光測定装置１１において短パルス光源装置１を特異モードで動作させ、光ビームＬＬ（すなわち特異出力光ＬＥ）の光強度特性ＵＴ１６及び波長特性ＵＷ１６を測定した。また、光測定装置１１にＢＰＦ１３を設置することにより光ビームＬＬにおける波長４０６±５［ｎｍ］の透過率を低下させるようにした状態で、同様に光強度特性ＵＴ１７及び波長特性ＵＷ１７を測定した。
【０１１９】
図２０に、光強度特性ＵＴ１６及び光強度特性ＵＴ１７を重ねて示す。この図２０から分かるように、ＢＰＦ１３が設置されたときの光強度特性ＵＴ１７は、光強度特性ＵＴ１６と比較して、ピーク部分の光強度が殆ど同等であったのに対し、スロープ部分の光強度が大きく減少した。
【０１２０】
このことは、スロープ部分の波長が約４０４［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３により出射高強度が減少したのに対し、ピーク部分の波長が約３９８［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３によっては光強度が減少しなかったことを表している。
【０１２１】
また図２１（Ａ）及び（Ｂ）に、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ示す。因みに図２１は、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ最大の光強度に応じて正規化しており、縦軸の光強度を相対値としている。
【０１２２】
波長特性ＵＷ１６（図２１（Ａ））では、光強度特性ＵＴ１６において大きな面積を有するスロープ部分に対応するように、波長４０４［ｎｍ］の光強度が波長３９８［ｎｍ］の光強度に比して大きくなっている。
【０１２３】
一方波長特性ＵＷ１７では、スロープ部分の減少に伴い、波長４０４［ｎｍ］の光強度と波長３９８［ｎｍ］の光強度とがほぼ同程度となった。
【０１２４】
このことからも、特異出力光ＬＥは、図２２に示す光強度特性ＵＴにおける特異スロープＥＳＬの波長が約４０４［ｎｍ］であり特異ピークＥＰＫの波長が約３９８［ｎｍ］であること、すなわちピーク部分の波長がスロープ部分の波長よりも短いことが分かった。
【０１２５】
これを換言すると、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるピーク部分は、通常出力光ＬＮの場合と比して、その波長が約６［ｎｍ］短波長側にシフトすることになる。因みに、他の実験において通常出力光ＬＮの波長が異なる他の半導体レーザを用いた場合であっても、同様の結果が得られた。
【０１２６】
また光測定装置１１において、半導体レーザ３としてソニー株式会社製ＳＬＤ３２３３を使用して特異出力光ＬＥを測定したところ、図２２に示すような光強度特性ＵＴ２０が得られた。
【０１２７】
このとき、特異出力光ＬＥにおけるピーク部分（以下これを特異ピークＥＰＫと呼び、このとき出力される光ビームを特異ピーク光ＬＥＰと呼ぶ）の光強度は、パワーメータ１４により測定したところ、約１２［Ｗ］であった。この約１２［Ｗ］という光強度は、振動出力光ＬＢにおける最大の光強度（約１［Ｗ］〜２［Ｗ］）と比して極めて大きい値といえる。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、この光強度は表れていない。
【０１２８】
さらにストリークカメラ（図示せず）による分析の結果、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴは、特異ピークＥＰＫにおけるピーク幅が１０［ｐｓ］程度であり、振動出力光ＬＢにおけるピーク幅（約３０［ｐｓ］）と比較して小さくなることも確認された。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、このピーク幅は表れていない。
【０１２９】
一方、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるスロープ部分（以下、これを特異スロープＥＳＬと呼び、このとき出力される光ビームを特異スロープ光ＬＥＳと呼ぶ）は、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と同一であり、最大の光強度は約１［Ｗ］〜２［Ｗ］程度であった。
【０１３０】
このように短パルス光源装置１は、半導体レーザ３に対し振動電圧ＶＢよりもさらに高い特異電圧ＶＥでなるレーザ駆動信号ＳＤを供給することにより、特異出力光ＬＥとして特異ピーク光ＬＥＰ及び特異スロープ光ＬＥＳを順次出射することができる。
【０１３１】
＜２．第１の実施の形態＞
［２−１．光ディスク用原盤製造装置］
第１の実施の形態では、光ディスクを製造する際に用いられる原盤を製造する製造装置について説明する。この製造装置は、後述するように露光部２６を有している。また当該露光部２６は、上述した短パルス光源装置１と同様に構成された短パルス光源部１０が組み込まれている（詳しくは後述する）。
【０１３２】
図２３に示すように、光ディスク用原盤製造装置２０は制御部２１、操作部２２、表示部２３、ウェーハローダ２４、スパッタリング部２５、露光部２６、現像部２７及び洗浄脱水部２８より構成されている。
【０１３３】
光ディスク用原盤製造装置２０は全体として制御部２１が統括制御している。制御部２１は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)と、各種プログラム等が格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークエリア等として用いられるＲＡＭ(Random Access Memory)とによって構成されている。
【０１３４】
光ディスク用原盤製造装置２０は操作部２２を介して、例えば製造する原盤の種類を選択するなどのユーザによる操作を受け付ける。
【０１３５】
表示部２３は、製造過程の各種情報等を表示する。
【０１３６】
原盤を製造する際ウェーハローダ２４は、後述するスパッタリング部２５によりレジスト層が成膜される基板を、製造装置へ引き込む。当該基板は、図示しないウェーハハンドラによりウェーハローダ２４からスパッタリング部２５へ運ばれる。
【０１３７】
スパッタリング部２５は、スパッタリング法により基板上にレジスト層を成膜し、レジスト基板を作製する。当該レジスト基板は、図示しないウェーハハンドラにより露光部２６へ運ばれる。
【０１３８】
露光部２６は、レジスト基板に対してレーザ光を照射して露光する。当該露光されたレジスト基板は、図示しないウェーハハンドラにより現像部２７へ運ばれる。
【０１３９】
現像部２７は、露光されたレジスト基板を現像し原盤を作製する。当該原盤は、図示しないウェーハハンドラにより洗浄脱水部２８へ運ばれ、洗浄される。
【０１４０】
［２−２．光ディスク用原盤製造手順］
まず、光ディスク用原盤製造装置２０により光ディスク用原盤製造処理を行う際の光ディスク用原盤製造処理手順について、図２４のフローチャートを用いて説明する。
【０１４１】
光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、光ディスク用原盤製造処理手順ＲＴ１（図２４）を開始すると、ステップＳＰ１へ移る。
【０１４２】
ステップＳＰ１において制御部２１は、スパッタリング部２５においてスパッタリング法により、図２６（Ａ）に示す円板状の基板１００の上に所定の無機系のレジスト材料からなるレジスト層１０２を均一に成膜し、次のステップＳＰ２へ移る。レジスト層１０２に適用される材料及びレジスト層形成工程の詳細については後述する。
【０１４３】
因みに、図２６（Ｂ）に示すように、レジスト層１０２の露光感度の改善のために基板１００とレジスト層１０２との間に所定の中間層１０１を形成してもよい。以下、図２６（Ｂ）に示すようなレジスト層１０２が成膜された基板１００をレジスト基板１０３とも呼ぶ。
【０１４４】
ステップＳＰ２において制御部２１は、上述した短パルス光源部１０が組み込まれた露光部２６を利用して、図２６（Ｃ）に示すようにレジスト層１０２に所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させ、次のステップＳＰ３へ移る。レジスト層露光工程の詳細については後述する。
【０１４５】
ステップＳＰ３において制御部２１は、現像部２７においてレジスト層１０２を現像することにより、所望の凹凸パターンが形成された図２６（Ｄ）に示す円盤状の原盤１０４を得て、次のステップＳＰ４へ移る。レジスト層現像工程の詳細については後述する。
【０１４６】
ステップＳＰ４において制御部２１は、電鋳法によって原盤１０４の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させ（図２６（Ｅ））、次のステップＳＰ５へ移る。
【０１４７】
ステップＳＰ５において制御部２１は、ステップＳＰ４において得られた、原盤１０４に析出させた金属ニッケル膜を原盤１０４から剥離させる。その後制御部２１は剥離させた金属ニッケル膜に所定の加工を施し、原盤１０４の凹凸パターンが転写された図２６（Ｆ）に示す成型用スタンパ１０５を得て、次のステップＳＰ６へ移り光ディスク用原盤製造処理手順ＲＴ１（図２４）を終了する。
【０１４８】
因みにその後制御部２１は、射出成型法によって、熱可塑性樹脂であるポリカーボネートからなる図２７（Ｇ）に示す樹脂製ディスク基板１０６を、成型用スタンパ１０５から成形する。
【０１４９】
さらに制御部２１は成型用スタンパ１０５を剥離し（図２７（Ｈ））、得られた樹脂製ディスク基板１０６の凹凸面にＡｌ合金等の反射膜１０７（図２７（Ｉ））と膜厚０．１［ｍｍ］程度の保護膜１０８とを成膜することにより、
図２７（Ｊ）に示す光ディスク１０９を得る。
【０１５０】
次に、レジスト材料、レジスト層形成工程、露光工程及び現像工程について詳細に説明する。
【０１５１】
［２−２−１．レジスト材料］
まず、レジスト層１０２に用いられるレジスト材料について説明する。
【０１５２】
上記レジスト層１０２に適用されるレジスト材料は、遷移金属の不完全酸化物である。ここで、遷移金属の不完全酸化物とは、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成より酸素含有量が少ない方向にずれた化合物である。すなわち、遷移金属の不完全酸化物における酸素の含有量が、当該遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さい化合物のことと定義する。
【０１５３】
例えば、遷移金属の酸化物として化学式ＭｏＯ３について説明する。化学式ＭｏＯ３の酸化状態を組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算すると、ｘ＝０．７５の場合が完全酸化物であるのに対して、０＜ｘ＜０．７５で表される場合に化学量論組成より酸素含有量が不足した不完全酸化物であるといえる。
【０１５４】
また、遷移金属では１つの元素が価数の異なる酸化物を形成可能なものがあるが、この場合には、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成より実際の酸素含有量が不足している場合を本発明の範囲内とする。
【０１５５】
例えばＭｏは、先に述べた３価の酸化物（ＭｏＯ３）が最も安定であるが、その他に１価の酸化物（ＭｏＯ）も存在する。この場合には組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算すると、０＜ｘ＜０．５の範囲内であるとき化学量論組成より酸素含有量が不足した不完全酸化物であるといえる。因みに遷移金属酸化物の価数は、市販の分析装置で分析可能である。
【０１５６】
このような遷移金属の不完全酸化物は、紫外線又は可視光に対して吸収を示し、紫外線又は可視光を照射されることでその化学的性質が変化する。これにより、無機レジストでありながら現像工程において露光される部分と露光されない部分とでエッチング速度に差が生じる、いわゆる選択比が得られる。
【０１５７】
また、遷移金属の不完全酸化物からなるレジスト材料は、膜材料の微粒子サイズが小さいために露光される部分と露光されない部分との境界部の凹凸パターンが明瞭なものとなり、分解能を高めることができる。
【０１５８】
ところで、遷移金属の不完全酸化物は、酸化の度合いによってそのレジスト材料としての特性が変化するため、適宜最適な酸化の度合いを選択する。
【０１５９】
例えば、遷移金属の完全酸化物の化学量論組成より大幅に酸素含有量が少ない不完全酸化物では、露光工程で大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合を伴う。このため、遷移金属の完全酸化物の化学量論組成より僅かに酸素含有量が少ない不完全酸化物であることが好ましい。
【０１６０】
レジスト材料を構成する具体的な遷移金属としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ａｇ等が挙げられる。この中でも、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂを用いることが好ましく、紫外線又は可視光により大きな化学的変化を得られるといった見地から特にＭｏ、Ｗを用いることが好ましい。
【０１６１】
因みに、遷移金属の不完全酸化物としては、１種の遷移金属の不完全酸化物の他に、第２の遷移金属を添加したもの、さらに複数種類の遷移金属を添加したもの、遷移金属以外の他の元素が添加されたもの等のいずれも、本発明の範囲に含まれ、特に複数種の金属元素を含むものが好ましい。
【０１６２】
ここで、１種の遷移金属の不完全酸化物の他に、第２の遷移金属を添加したもの、さらに３種以上の遷移金属を添加したものの場合、結晶構造のある１種の遷移金属原子の一部が他の遷移金属原子で置換されたものと考えられる。この場合、当該複数種類の遷移金属がとりうる化学量論組成に対して酸素含有量が不足しているか否かで不完全酸化物かどうかを判断することとする。
【０１６３】
また、遷移金属以外の他の元素としては、Ａｌ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ等のうち少なくとも１種を使用可能である。２種以上の遷移金属を組み合せて用いることで、あるいは遷移金属以外の他の元素を添加することにより、遷移金属の不完全酸化物の結晶粒が小さくなる。これにより、露光される部分と露光されない部分との境界部がさらに明瞭となり、分解能の大幅な向上が図られる。また、露光感度を改善することができる。
【０１６４】
因みに、上記レジスト材料は、所定の遷移金属を含んだターゲットを用いたＡｒ＋Ｏ２雰囲気中のスパッタリング法によって作製すればよい。例えば、チャンバー内への導入ガスの全流量に対してＯ２を５［％］〜２０［％］とし、ガス圧は通常のスパッタリングのガス圧（１［Ｐａ］〜１０［Ｐａ］）とする。
【０１６５】
［２−２−２．レジスト層形成工程］
次に、基板１００上にレジスト層１０２を成膜し、レジスト基盤１０３を得る工程について説明する。
【０１６６】
具体的な成膜方法としては、例えば遷移金属の単体からなるスパッタターゲットとして表面が充分に平滑とされた基板１００を用いて、アルゴン及び酸素雰囲気中でスパッタリング法により成膜を行う方法が挙げられる。この場合には、真空雰囲気中の酸素ガス濃度を変えることにより、遷移金属の不完全酸化物の酸化度合いを制御できる。
【０１６７】
２種類以上の遷移金属を含む遷移金属の不完全酸化物をスパッタリング法により成膜する場合には、異なる種類のスパッタターゲット上で基板１００を常に回転させることにより複数種類の遷移金属を混合させる。混合割合は、それぞれのスパッタ投入パワーを変えることにより制御する。
【０１６８】
また、先に述べた金属ターゲットを用いた酸素雰囲気中のスパッタリング法の他、予め所望量の酸素を含有する遷移金属の不完全酸化物からなるターゲットを用いて通常のアルゴン雰囲気中でスパッタリングを行うことによっても、遷移金属の不完全酸化物からなるレジスト層１０２を同様に成膜できる。
【０１６９】
さらに、スパッタリング法の他、蒸着法によっても遷移金属の不完全酸化物からなるレジスト層１０２を容易に成膜可能である。
【０１７０】
基板１００としては、ガラス、ポリカーボネート等のプラスチック、シリコン、アルミナチタンカーバイド、ニッケル等を用いることができる。レジスト層１０２の膜厚は任意に設定可能であるが、例えば１０［ｎｍ］〜８０［ｎｍ］の範囲内とすることができる。
【０１７１】
以上により、基板１００にレジスト層１０２が成膜されたレジスト基板１０３が得られる。
【０１７２】
［２−２−３．レジスト層露光工程］
次に、レジスト層形成工程により得られたレジスト基板１０３に対してレーザ光を照射して露光し、レジスト層１０２の科学的性質を変化させる工程について説明する。
【０１７３】
図２５に示すように露光部２６は、全体として露光制御部３０が統括制御している。露光制御部３０は、図示しないＣＰＵと、各種プログラム等が格納されるＲＯＭと、当該ＣＰＵのワークエリア等として用いられるＲＡＭとによって構成されている。
【０１７４】
露光制御部３０は、回転駆動部３１を介してスピンドルモータ３２を回転駆動させることにより、ターンテーブル３３に載置されたレジスト基板１０３を所望の速度で回転させるようになされている。
【０１７５】
また露光制御部３０は、送り機構駆動部３４を介して送り機構３５を駆動させることにより、ターンテーブル３３をレジスト基板１０３の半径方向へ移動させるようになされている。
【０１７６】
また露光制御部３０は、フォーカス駆動部３７を介してアクチュエータ４２を駆動させることにより、対物レンズ４０を光軸方向に移動させるようになされている。
【０１７７】
ここで、露光部２６は上述した短パルス光源装置１と同様に構成された短パルス光源部１０が組み込まれている。当該短パルス光源部１０は、露光制御部３０からレーザ制御部２の駆動回路６へ供給されるレーザ制御信号Ｓ４を所定の増幅率で増幅して、レーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
【０１７８】
露光制御部３０は露光を開始する前に、レジスト層１０２が露光されない程度となる、図２９に示す照射閾値Ｐｔｈ未満のレーザ光ＬＬ（詳しくは後述する）を、レーザ制御部２へレーザ制御信号Ｓ４を供給することにより照射する。
【０１７９】
半導体レーザ３はレーザ制御部２より供給されたレーザ駆動信号ＳＤに基づいて発散光でなる所定光量の光ビームを出射し、コリメータレンズ３８へ入射させる。コリメータレンズ３８は光ビームを発散光から平行光に変換し、ビームスプリッタ３９へ入射させる。
【０１８０】
ビームスプリッタ３９は、上記コリメータレンズ３８から入射された光ビームを透過するとともに、当該光ビームがレジスト層１０２により反射されてなる反射光ビームを反射させることにより、レジスト層１０２への往路側の光ビームの光路と、復路側の光ビームの光路とを分離する。
【０１８１】
対物レンズ４０は、上記ビームスプリッタ３９から入射された光ビームを集光し、レジスト層１０２へ照射する。また、対物レンズ４０はレジスト層１０２からの反射光ビームを発散光から平行光に変換し、ビームスプリッタ３９へ入射させる。
【０１８２】
集光レンズ４１は、ビームスプリッタ３９にて反射された、レジスト層１０２からの反射光ビームを収束させ、フォトディテクタ３６へ照射する。
【０１８３】
露光制御部３０は、当該反射光ビームをフォトディテクタ３６を介して検出し、反射光量信号及びフォーカスエラー信号等よりなる検出信号Ｓ０を得る。
【０１８４】
また露光制御部３０は、検出信号Ｓ０及び所望の記録信号を表すデータ信号Ｓ１を用いて所定の演算処理を行う。露光制御部３０は当該演算処理に基づき、回転駆動信号Ｓ２、送り機構駆動信号Ｓ３、レーザ制御信号Ｓ４及びフォーカス駆動信号Ｓ５を生成し、これらをそれぞれ、回転駆動部３１、送り機構駆動部３４、レーザ制御部２及びフォーカス駆動部３７へ供給する。
【０１８５】
続いて露光制御部３０は、検出信号Ｓ０及びデータ信号Ｓ１に基づいて生成したフォーカス駆動信号Ｓ５を供給することによりアクチュエータ４２を駆動し、対物レンズ４０を光軸方向の適切な位置にフォーカシングさせる。
【０１８６】
上述したように照射閾値Ｐｔｈ未満のレーザ光ＬＬを用いてフォーカシングをかけた後、送り機構駆動部３４は、露光制御部３０から供給された送り機構駆動信号Ｓ３に基づいて送り機構３５を駆動し、ターンテーブル３３をレジスト基板１０３の半径方向へ移動させる。これにより送り機構駆動部３４は、レジスト基板１０３の半径方向に関する所望の露光位置を、レーザ光ＬＬの照射位置に合わせることができる。
【０１８７】
そして露光制御部３０は、データ信号Ｓ１及び予めＲＯＭに格納されたライトストラテジに基づいて、レーザ制御部２へレーザ制御信号Ｓ４を供給することにより、半導体レーザ３から照射閾値Ｐｔｈ以上のレーザ光となる特異出力光ＬＥを出射させる。それと同時に露光制御部３０は、ターンテーブル３３を回転させレジスト層１０２に対して露光を行う。
【０１８８】
ここで露光制御部３０は、例えば図２８（Ａ）に示す情報データの信号を記録させる場合、上述したライトストラテジに基づいて、図２８（Ｂ）に示す信号を生成する。すなわち露光制御部３０は、ハイレベルとローレベルの矩形状のパルス信号を、上記記録する信号がハイレベルの期間一定周期繰り返し、また上記記録する信号がローレベルの期間はレーザ光の出力を停止するような、レーザ制御信号Ｓ４をレーザ制御部２へ供給する。
【０１８９】
これに応じてレーザ制御部２は、レーザ制御信号Ｓ４を所定の増幅率で増幅して図２８（Ｃ）に示すレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給することにより、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させる。
【０１９０】
また回転駆動部３１は、露光制御部３０から供給された回転駆動信号Ｓ２に基づいてスピンドルモータ３２を駆動し、ターンテーブル３３を適切な回転速度で回転させる。これにより回転駆動部３１は、レジスト基板１０３の回転方向に関する所望の露光位置をレーザ光ＬＬの照射位置に合わせることができる。
【０１９１】
露光制御部３０は、ターンテーブル３３を回転させながら、レジスト基板１０３の半径方向にターンテーブル３３を連続的に僅かな距離ずつ移動させることによって、微細凹凸の潜像を得る。
【０１９２】
このように、露光制御部３０が送り機構駆動部３４及び回転駆動部３１を介して送り機構３５及びターンテーブル３３を制御し、ターンテーブル３３に載置したレジスト基板１０３の半径方向及び回転方向の露光位置を精度よく変化させる。これにより、露光制御部３０はレジスト基板１０３の所望の位置にレーザ光ＬＬの焦点を合わせるよう照射位置を制御する。
【０１９３】
また露光制御部３０は、フォーカス駆動部３７を介してアクチュエータ４２を制御し対物レンズ４０のフォーカシングを行う。
【０１９４】
さらに露光制御部３０は、データ信号Ｓ１及びライトストラテジに基づいたレーザ駆動信号Ｓ４をレーザ制御部２へ供給し、半導体レーザ３の照射を制御しながら特異出力光ＬＥを出力させ、露光を行う。
【０１９５】
ここで、光ディスク用原盤製造装置２０で製造される光ディスク用原盤１０４が記録用ディスク用の原盤である場合、露光制御部３０はターンテーブル３３を一定の線速度となるよう回転させる。それとともに露光制御部３０は、特異出力光ＬＥをレジスト層１０２へ照射し、レジスト基板１０３の半径方向にターンテーブル３３を所望の距離だけ往復移動させながら、半径方向の一方向に連続的に僅かな距離ずつ移動させる。これにより露光制御部３０は、現像することで半径方向に蛇行する螺旋状の案内溝となる、凹凸の潜像を形成するようレジスト層１０２を露光する。
【０１９６】
また、光ディスク用原盤製造装置２０で製造される光ディスク用原盤１０４が再生用ディスク用の原盤である場合、露光制御部３０はターンテーブル３３を一定の線速度となるよう回転させる。それとともに露光制御部３０は、特異出力光ＬＥのレジスト層１０２への照射、非照射を情報データに合わせて繰り返し、レジスト基板１０３の半径方向の一方向にターンテーブル３３を連続的に僅かな距離ずつ移動させる。これにより露光制御部３０は、現像することで螺旋状の凹凸ピットとなる、情報データを表す凹凸の潜像を形成するようレジスト層１０２を露光する。
【０１９７】
以上により露光部２６は、レジスト層１０２に所望の形状を生成し露光する。
【０１９８】
［２−２−４．レジスト層現像工程］
次に、レジスト層露光工程によりパターンが露光されたレジスト基板１０３を現像することにより、原盤１０４を得る工程について説明する。
【０１９９】
現像処理としては、酸又はアルカリ等の液体によるウェットプロセスによって選択比を得ることが可能であり、使用目的、用途、装置設備等によって適宜使い分けることが可能である。
【０２００】
ウェットプロセスに用いられるアルカリ現像液としては水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３等の無機アルカリ水溶液等を用いることができ、酸現像液としては、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等を用いることができる。
【０２０１】
また、ウェットプロセスの他、プラズマ又は反応性イオンエッチングＲＩＥ（Reactive Ion Etching）と呼ばれるドライプロセスによっても、ガス種及び複数のガスの混合比を調整することにより現像が可能である。
【０２０２】
ここで、露光感度の調整方法について説明する。例えば化学式ＷＯ３で表される遷移金属の酸化物を組成割合Ｗ１‐ｘＯｘに換算した場合、ｘは０．１＜ｘ＜０．７５の範囲内で良好な露光感度が得られる。
【０２０３】
このとき、ｘ＝０．１は、露光工程における大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合が発生する臨界値である。また、ｘを０．４＜ｘ＜０．７程度とすることで最も高い露光感度が得られる。
【０２０４】
また、化学式ＭｏＯ３で表される遷移金属の酸化物を組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算した場合、ｘは０．１＜ｘ＜０．７５の範囲内で良好な露光感度が得られる。このとき、ｘ＝０．１は、露光工程における大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合が発生する臨界値である。また、ｘを０．４＜ｘ＜０．７程度とすることで最も高い露光感度が得られる。
【０２０５】
また、化学式ＭｏＯで表される遷移金属の酸化物を組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算した場合、ｘは０．１＜ｘ＜０．５の範囲内で良好な露光感度が得られる。このとき、ｘ＝０．１は、露光工程における大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合が発生する臨界値である。
【０２０６】
レジスト材料の露光感度が高い程、露光時の照射パワーを低減できる他、パルス幅又は線速度に対応する露光時間を短くできるなどの利点を有する。しかし逆に感度が高すぎるとフォーカス設定時に不要な露光を生じる、又はプロセス室照明環境により悪影響を受けるといった不都合が生じるため、用途によって最適な露光感度を適宜選択する。
【０２０７】
本発明のレジスト材料の露光感度の調整には、酸素含有量を増減することの他に、遷移金属の不完全酸化物に第２の遷移金属を添加することが有効である。例えば、Ｗ１‐ｘＯｘにＭｏを添加することにより、露光感度を約３０％程度改善することができる。
【０２０８】
また、露光感度の調整は、レジスト材料の組成を変化させる他に、基板材料を選択することや、基板に露光前処理を施すことによっても可能である。実際上、石英、シリコン、ガラス、及びプラスチック（ポリカーボネート）を基板１００として用いた場合の、基板種類の違いによる露光感度の違いを調べたところ、基板の種類により露光感度が異なり、具体的にはシリコン、石英、ガラス、プラスチックの順に感度が高いことが確認された。この順序は、熱伝導率の順に対応しており、熱伝導率が小さい基板ほど露光感度が良好となる結果であった。これは、熱伝導率が小さい基板ほど、露光時の温度上昇が著しいため、温度上昇に伴ってレジスト材料の化学的性質が大きく変化するためと考えられる。
【０２０９】
露光前処理としては、基板とレジスト材料との間に中間層１０１、２０１を形成する処理、熱処理、紫外線照射する処理等がある。特に、単結晶シリコンからなるシリコンウエハのように熱伝導率が大きい基板を用いる場合には、中間層として熱伝導率の比較的低い層を基板上に形成することによって、露光感度を適切に改善することができる。これは、中間層によって露光時のレジスト材料への熱の蓄積が改善されるためである。
【０２１０】
因みに、上記中間層を構成する熱伝導率の低いものとして、アモルファスシリコン、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）窒化シリコン（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等が適している。また、その中間層はスパッタリング法やその他の蒸着法によって形成すればよい。
【０２１１】
また、石英基板上に厚さ５［μｍ］の紫外線硬化樹脂をスピンコートした後紫外線の照射により液状樹脂を硬化させた基板１００では、その露光感度が未処理の石英基板に比べて改善していることが確認された。これも、紫外線硬化樹脂の熱伝導率がプラスチック程度に低いことから説明可能と考えられる。
【０２１２】
また、熱処理、紫外線照射等の露光前処理によっても露光感度の改善が可能である。これらの露光前処理を施すことによって、不完全ではあるもののある程度本発明のレジスト材料の化学的性質が変化するためと考えられる。
【０２１３】
以上により、露光されたパターンに応じたピット又は案内溝の微細凹凸が形成されてなる光ディスク用原盤１０４が得られる。
【０２１４】
［２−３．動作及び効果］
以上の構成において、光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、基板１００の上に、スパッタリング法により遷移金属の不完全酸化物からなる無機系のレジスト材料を用いてレジスト層１０２を均一に成膜し、レジスト基板１０３を得る。
【０２１５】
その後光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６の露光制御部３０は、レジスト層１０２が露光されない程度のレーザ光ＬＬをレジスト層１０２へ照射し、所望の位置にターンテーブル３３を移動させる。
【０２１６】
ここで、従来の有機レジストからなるレジスト層１０２に対する露光工程では、露光に用いる光源自身でレジスト層にフォーカシングをすることは行われなかった。これは、有機レジストの露光に対する化学的性質の変化が連続的であるため、フォーカシングに必要な程度の微弱光であっても、その光の照射によって有機材料からなるレジスト層に不要な露光が行われるためである。
【０２１７】
このため、有機レジストが感度を有しない波長の光源、例えば波長６３３［ｎｍ］の赤色の光源を別途用意し、その光でフォーカシングを行っていた。このように、従来の有機レジスト用の露光部は、２つの異なる波長の光源を用いるために、波長分離が可能な光学系を設けざるを得なく光学系が非常に複雑となることや、そのコストが増加するなどの欠点を有する。
【０２１８】
さらに、従来の有機レジスト用の露光部では、対物レンズ４０の高さ位置制御に用いられるフォーカスエラー信号の分解能が、検出に用いる光源（例えば波長６３３［ｎｍ］）の波長に比例する。このため露光部は、露光に用いる光源により得られるようなフォーカシングエラー信号の分解能が得られず、精度が高く安定したフォーカシングを行えないといった問題を有する。
【０２１９】
これに対して、遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジストである本発明のレジスト材料は、図２９に示すように、露光に対する化学的性質の変化が極めて急峻である。すなわち、露光が開始される照射閾値Ｐｔｈ未満の光強度に対しては、繰り返しの照射に対しても不要な露光が行われないため、照射閾値Ｐｔｈ未満の光強度によって露光光源自身でフォーカシングをかけることが可能となる。
【０２２０】
これにより、本発明の光ディスク用原盤製造装置では、従来の有機レジスト用の露光部で用いられていたような波長分離を行う光学系が不要となり、露光部の低コスト化を達成するとともに、露光波長に相当する高精度なフォーカシングを実現して正確な微細加工を達成できる。
【０２２１】
また、無機レジストである本発明のレジスト材料では、照射閾値Ｐｔｈ未満の微弱光では露光されないため、通常の有機レジストを用いるプロセスで必要とされる、室内照明の紫外光のカットも不要となる。
【０２２２】
上述したようにターンテーブル３３を移動させた後、光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６の露光制御部３０は、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させ、レジスト層１０２に対して露光を行う。
【０２２３】
これにより、レジスト層１０２にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑えることができ、従来の熱リソグラフィと比して、露光される部分と露光されない部分の境界部のパターンがより明瞭なものとなり、微細なパターニングを安定して行うことが可能となる。
【０２２４】
これは、一般に熱ストラテジにおいて、レジスト層１０２にレーザを照射し発生させる熱によりレジスト材料の科学的性質を変化させるためには、ある程度エネルギーを要する。ここで、図３０（Ａ）に示すような従来の熱リソグラフィの光強度では、図３０（Ｂ）に示す本発明の熱リソグラフィと比べて、上述した必要なエネルギーに達するまでに、より多くの時間が必要となる。このため当該時間を経ている間に熱が拡散してしまい、所望の位置以外の当該位置周辺部の科学的性質までもが変化し、微細加工が困難となるためと推測される。
【０２２５】
また、露光部２６の露光制御部３０は、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させる際、データ信号Ｓ１及びライトストラテジに基づいて図２８（Ｂ）に示すレーザ駆動信号Ｓ４をレーザ制御部２へ供給する。そしてレーザ制御部２は、供給されたレーザ駆動信号Ｓ４を所定の増幅率で増幅してレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
【０２２６】
ここで従来の熱リソグラフィでは、レジスト層１０２にパターンを描画する際、徐々に熱がたまっていくため、記録する信号に合わせて単純にレーザ光の照射、非照射を切り替えるだけでは、レーザ光移動方向の先（図２８における右方向）に向かうほど、記録されるマークが涙型に歪んでしまう。
【０２２７】
そのため適切なパターニングができず、例えば図２８（Ａ）に示す信号を記録するためには、図２８（Ｄ）に示すような、いわゆる冷却区間を有するレーザ駆動信号を生成するための複雑なレーザ光の制御を必要とした。
【０２２８】
これに対して特異出力光ＬＥをレジスト層１０２に照射する場合、レーザ光をパルス出力するため照射時間が非常に短く、余分な熱のたまりを大幅に抑えることができる。
【０２２９】
このため露光制御部３０は、図２８（Ｃ）に示したように、記録する信号がハイレベルの期間一定周期のパルス出力を繰り返すようなレーザ駆動信号を生成するのみといった、極めて簡易なレーザ光の制御により、所望の信号を記録することができる。
【０２３０】
また、露光に用いる光源として特異出力光ＬＥを用いたが、特異出力光ＬＥは、特異ピーク光ＬＥＰだけでなく特異スロープ光ＬＥＳをも含む。ここで図２２に示すように、特異スロープ光ＬＥＳの光強度は特異ピーク光ＬＥＰよりも低く、レジスト層１０２が露光しない程度の光強度に抑えられている。よって特異ピーク光ＬＥＰがレジスト層１０２を露光するに際し、特異スロープ光ＬＥＳまでもがレジスト層１０２を露光するなどの影響を与えることはないと考えられる。
【０２３１】
レジスト層１０２への露光完了後、光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６の露光制御部３０は、レジスト層１０２を現像することにより、所定の凹凸パターンが形成された原盤１０４を得る。
【０２３２】
その後光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、図示しない電鋳部により電鋳法を用いて原盤１０４の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させる。
【０２３３】
さらに光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、図示しない剥離部により原盤１０４に析出させた金属ニッケル膜を原盤１０４から剥離させた後に所定の加工を施し、原盤１０４の凹凸パターンが転写された成型用スタンパ１０５を得る。
【０２３４】
以上の構成によれば、光ディスク用原盤製造装置２０は遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板１００上に成膜してレジスト層１０２を形成し、レジスト基板１０３を得る。その後光ディスク用原盤製造装置２０は、レジスト層１０２に特異出力光ＬＥを照射し、所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させる。その後光ディスク用原盤製造装置２０は、当該パターンが露光されたレジスト基板１０３を現像し光ディスク用原盤を得る。これにより露光部２６は、レジスト層１０２にレーザ光が照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくして光ディスク用原盤製造装置２０は極めて微細な加工を簡易な制御により行うことができる。
【０２３５】
＜３．第２の実施の形態＞
［３−１．ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置］
第２の実施の形態では、ハードディスクのプラッタを製造する際に用いられる原盤を製造する製造装置について説明する。このハードディスクのプラッタは、一般的な平面状のプラッタと異なり、記録に不要な部分の磁性材料を溝加工して除去した後に当該溝を非磁性材料で充填することにより、記録トラック間を分離してトラック間の干渉を低減し得るようになされている。
【０２３６】
図２３に示すように、プラッタ用原盤製造装置５０は第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０と同様に構成されている。
【０２３７】
［３−２．プラッタ用原盤の製造手順］
図２４に示したフローチャートのように、プラッタ用原盤製造装置５０によりプラッタ用原盤製造処理を行う際のプラッタ用原盤製造処理手順は、光ディスク用原盤製造処理手順と同様の手順となっている。また、レジスト材料、レジスト層形成工程及びレジスト層現像工程については、第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０と同様となっている。
【０２３８】
因みにその後制御部５１は、ナノインプリントリソグラフィ法によりディスク基板上の樹脂レジストにパターンを転写し、転写された樹脂パターンをマスク材として、ドライエッチング手法でディスク基板表面に溝を加工形成する。
【０２３９】
さらに制御部５１は磁気ヘッドの浮上安定性を確保するために、一旦形成した溝に再び非磁性材料を埋め込み平坦化した後、保護膜、潤滑膜を形成することによりプラッタを得るようになされている。
【０２４０】
図２５に示すように露光部５６は、露光制御部６０、レジスト基板２０３が光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６と異なっているものの、それ以外はほぼ同様に構成されている。
【０２４１】
またレジスト層露光工程は、第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０の露光工程とほぼ同様となっている。
【０２４２】
ここで、プラッタ用原盤製造装置５０で製造される原盤２０４が、本実施の形態のようなハードディスク等の同心円状のトラックが用いられるディスクを作製する際に用いられるディスク原盤である場合は、以下のように露光を行う。
【０２４３】
まず露光制御部６０は、ターンテーブル３３を一定の線速度となるよう回転させる。それとともに露光制御部６０は、特異出力光ＬＥをレジスト層２０２へトラック一周分照射する。そして露光制御部６０は特異出力光ＬＥを非照射とし、次のトラックの位置へ、レジスト基板２０３の半径方向の一方向にターンテーブル３３をステップ的に移動させる。その後露光制御部６０は再び特異出力光ＬＥをレジスト層２０２へトラック一周分照射する。上記制御を繰り返すことにより露光制御部６０は、現像することで同心円状の溝となる、凹凸の潜像を形成するようレジスト層２０２を露光する。
【０２４４】
［３−３．動作及び効果］
以上の構成において、プラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１は、基板２００の上に、スパッタリング法により遷移金属の不完全酸化物からなる無機系のレジスト材料を用いてレジスト層２０２を均一に成膜し、レジスト基板２０３を得る。
【０２４５】
その後露光部５６の露光制御部６０は、レジスト層２０２が露光されない程度のレーザ光ＬＬをレジスト層２０２へ照射し、所望の位置にターンテーブル３３を移動させる。
【０２４６】
ターンテーブル３３の移動後、露光部５６の露光制御部６０は、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させ、レジスト層２０２に対して露光を行う。
【０２４７】
ここで、従来ハードディスクのプラッタ用原盤製造に用いられる電子線リソグラフィが露光に多くの時間を要することを解決するために、従来のような熱リソグラフィを用いる手法も考えられる。しかしその場合、露光に要する時間は大幅に短縮するが、電子線リソグラフィを用いたパターニングよりも微細に加工できない可能性がある。
【０２４８】
これに対して本実施の形態の場合、不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板２００上に成膜してレジスト層２０２を形成し、当該レジスト層２０２に、パターニング速度の速い可視光である特異出力光ＬＥを照射し露光している。
【０２４９】
これにより本実施の形態のプラッタ用原盤製造装置５０は、従来の電子線リソグラフィを用いた手法と同等に微細なパターニングができ、かつ露光に要する時間を大幅に短縮することができる。そのため本実施の形態は、いわゆるディスクリートトラックメディアの原盤の製造にも適用することができる。
【０２５０】
レジスト層２０２への露光完了後、プラッタ用原盤製造装置５０の露光部５６の露光制御部６０は、レジスト層２０２を現像することにより、所定の凹凸パターンが形成された原盤２０４を得る。
【０２５１】
その後プラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１は、図示しない電鋳部により電鋳法を用いて原盤２０４の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させる。
【０２５２】
さらにプラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１は、図示しない剥離部により原盤２０４に析出させた金属ニッケル膜を原盤２０４から剥離させた後に所定の加工を施し、原盤２０４の凹凸パターンが転写された成型用スタンパ２０５を得る。
【０２５３】
その他、プラッタ用原盤製造装置５０は、第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０とほぼ同様の作用効果を奏し得る。
【０２５４】
以上の構成によれば、プラッタ用原盤製造装置５０は、遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板２００上に成膜してレジスト層２０２を形成し、レジスト基板２０３を得る。その後プラッタ用原盤製造装置５０は、レジスト層２０２に特異出力光ＬＥを照射し、所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させる。その後プラッタ用原盤製造装置５０は、当該パターンが露光されたレジスト基板２０３を現像しプラッタ用原盤を得る。これにより露光部５６は、レジスト層２０２にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくしてプラッタ用原盤製造装置５０は、極めて微細な加工を簡易な制御により行うことができる。
【０２５５】
＜４．他の実施の形態＞
なお上述した実施の形態においては、本発明を光ディスク用原盤製造装置２０、ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０に適用した場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、Ｆｌａｓｈメモリ、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ（Application Specific IC）等の半導体デバイス、磁気ヘッド等の磁気デバイス、液晶、ＥＬ（Electro Luminescence）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の表示デバイス、光記録媒体、光変調素子等の光デバイス、パターンドメディア等の種々のデバイスの作製に適用しても良い。この場合、リソグラフィ技術を用いるものであれば良い。
【０２５６】
また上述した実施の形態においては、レジスト層１０２又は２０２を露光するに際し、レジストが露光されない程度の微弱光で所望の位置にターンテーブル３３を移動させる場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば１発の特異出力光ＬＥを照射して、その反射光に基づいて制御しても良い。ここで、１発の特異出力光ＬＥのみでは、レジスト層１０２又は２０２に科学的性質の変化を生じさせるほどのエネルギーがなく、レーザ光を照射した位置のレジスト層１０２又は２０２の科学的性質が、その後の現像等の工程において問題になるほど変化してしまうことはないと考えられる。これにより、微弱な光を当てるという駆動の制御を行わなくてよく、常に特異出力光ＬＥを出力させればよいため、レーザ光の制御を簡易にできる。
【０２５７】
さらに上述した実施の形態においては、対物レンズ４０等の光学系の位置を固定し、ターンテーブル３３を送り機構３５により半径方向に移動させることにより、レジスト基板１０３又は２０３へのレーザ光照射位置を変化させる場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばターンテーブル３３を固定して光学系を半径方向に移動させても良い。
【０２５８】
さらに上述した実施の形態においては、露光部２６又は５６に組み込まれた短パルス光源部１０は、露光制御部３０又は６０からレーザ制御部２の駆動回路６へ供給されるレーザ制御信号Ｓ４を、所定の増幅率で増幅してレーザ駆動信号ＳＤを生成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば露光制御部３０又は６０から、レーザ制御部２のパルス信号発生器４へレーザ制御信号Ｓ４としてデータ信号Ｓ１及びライトストラテジを供給することにより、レーザ制御部２がレーザ駆動信号ＳＤを生成しても良い。
【０２５９】
さらに上述した実施の形態においては、円盤状の基板１００又は２００に基づいて円盤状の原盤１０４又は２０４を作製する場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば四角形の基板に基づいて四角形の原盤を作製するなど、種々の形状からなる基板に基づき、種々の形状からなる原盤を作製しても良い。
【０２６０】
さらに上述した実施の形態においては、光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１又はハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１が、予めＲＯＭに格納されているプログラムに従い、上述した光ディスク用原盤製造処理手順ＲＴ１又はハードディスクのプラッタ用原盤製造処理手順ＲＴ１を行う場合について述べた。本発明はこれに限らず、光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１又はハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１が、例えば記録媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたプログラム、その他種々のルートによってインストールしたアプリケーションプログラムに従って、上述した光ディスク用原盤製造処理手順又はハードディスクのプラッタ用原盤製造処理手順を行っても良い。
【０２６１】
さらに上述した実施の形態においては、露光部２６の露光制御部３０又は露光部５６の露光制御部６０が、予めＲＯＭに格納されているプログラムに従い、上述した露光工程を行う場合について述べた。本発明はこれに限らず、露光部２６の露光制御部３０又は露光部５６の露光制御部６０が、例えば記録媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたプログラム、その他種々のルートによってインストールしたアプリケーションプログラムに従って、上述した露光工程を行っても良い。
【０２６２】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、位置制御部としての露光制御部３０、回転駆動部３１及び送り機構駆動部３４と、照射制御部としての露光制御部３０及びレーザ制御部２とによって露光装置としての露光部２６を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、位置制御部と、照射制御部とによって露光装置を構成しても良い。
【０２６３】
さらに上述した第２の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、位置制御部としての露光制御部６０、回転駆動部３１及び送り機構駆動部３４と、照射制御部としての露光制御部６０及びレーザ制御部２とによって露光装置としての露光部５６を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、位置制御部と、照射制御部とによって露光装置を構成しても良い。
【０２６４】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、レジスト層形成部としてのスパッタリング部２５と、露光部としての露光部２６と、現像部としての現像部２７とによって微細加工装置としての光ディスク用原盤製造装置２０を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、レジスト層形成部と、露光部と、現像部とによって微細加工装置を構成しても良い。
【０２６５】
さらに上述した第２の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、レジスト層形成部としてのスパッタリング部５５と、露光部としての露光部５６と、現像部としての現像部５７とによって微細加工装置としてのハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、レジスト層形成部と、露光部と、現像部とによって微細加工装置を構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２６６】
本発明は、微細加工装置等で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２６７】
【図１】短パルス光源装置の構成を示す略線図である。
【図２】パルス信号及びレーザ駆動信号を示す略線図である。
【図３】注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。
【図４】注入キャリア密度とキャリア密度との関係の説明に供する略線図である。
【図５】注入キャリア密度と光子密度との関係（２）の説明に供する略線図である。
【図６】ＰＴ１における光子密度の説明に供する略線図である。
【図７】ＰＴ２における光子密度の説明に供する略線図である。
【図８】ＰＴ３における光子密度の説明に供する略線図である。
【図９】実際の発光波形を示す略線図である。
【図１０】駆動信号と光強度との関係を示す略線図である。
【図１１】光測定装置の構成を示す略線図である。
【図１２】各パルスの形状を示す略線図である。
【図１３】パルス信号と駆動パルスとの関係を示す略線図である。
【図１４】駆動パルスの電圧を変化させたときの光強度特性を示す略線図である。
【図１５】駆動パルスの電圧が８．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１６】駆動パルスの電圧が１３．２［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１７】駆動パルスの電圧が１５．６［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１８】駆動パルスの電圧が１７．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１９】駆動パルスの電圧が３８．４［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図２０】ＢＰＦの有無による光強度特性の相違を示す略線図である。
【図２１】ＢＰＦの有無による波長特性の相違を示す略線図である。
【図２２】特異出力光の光強度特性を示す略線図である。
【図２３】光ディスク用原盤製造装置、ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置の構成を示す略線図である。
【図２４】光ディスク用原盤、ハードディスクのプラッタ用原盤の製造手順を示すフローチャートである。
【図２５】露光部の全体構成を示す略線図である。
【図２６】光ディスク用原盤、ハードディスクのプラッタ用原盤の製造工程を示す略線図である。
【図２７】光ディスクの製造工程を示す略線図である。
【図２８】ライトストラテジを示す略線図である。
【図２９】光源の光強度とエッチング速度との関係を示す略線図である。
【図３０】従来の熱リソグラフィと本発明の熱リソグラフィでのレジスト層における熱拡散を示す略線図である。
【図３１】光スポット内の光強度分布及び熱分布による描画サイズを示す略線図である。
【符号の説明】
【０２６８】
２……レーザ制御部、３……半導体レーザ、１０……短パルス光源部、３０、６０……露光制御部、３７……フォーカス駆動部、３１……回転駆動部、３４……送り機構駆動部、Ｓ０……検出信号、Ｓ１……データ信号、Ｓ２……回転駆動信号、Ｓ３……送り機構駆動信号、Ｓ４……レーザ制御信号、Ｓ５……フォーカス駆動信号、１００、２００……基板、１０１、２０１……中間層、１０２、２０２……レジスト層、１０３、２０３……レジスト基板、１０４、２０４……原盤、１０５、２０５……成型用スタンパ、１０６……樹脂製ディスク、１０７……反射膜、１０８……保護膜、１０９……光ディスク、ＬＥ……特異出力光、ＬＥＰ……特異ピーク光、ＬＥＳ……特異スロープ光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置及び露光方法並びに微細加工装置及び微細加工方法に関し、例えば光ディスク用原盤製造装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種情報を記録保存する記録媒体等のパターンを加工するために利用されるリソグラフィ技術として、紫外線と有機レジストとを組み合わせた光リソグラフィや、電子線を用いる電子線リソグラフィ等が知られている。
【０００３】
かかる光リソグラフィでは、特殊な光源や装置が必要であり、短波長の光源の開発が困難であった。また電子線リソグラフィでは、大型の設備や装置が必要であり、さらにパターンを描画する速度が極めて遅かった。
【０００４】
そこで、装置の小型化やパターンの描画速度の向上、より微細なパターンの描画を図るための手法の一つとして、熱リソグラフィを利用する手法がある。
【０００５】
熱リソグラフィとは、光スポット内に生じた温度分布を利用する方法である。光を物質に照射した場合、その物質が光を吸収する性質を持っていると、光のエネルギーは熱に変換される。ここで、光をレンズによって基板上に集光すると、当該集光された光は図３１に示すように、基板上でガウス分布を持った光強度分布となる。また、物質が光を吸収して発熱する熱分布も、同様な温度分布になる。
【０００６】
よって、光を吸収し発熱すると急激に変化する材料を光吸収物質として用いると、図３１に示す熱リソグラフィ描画サイズのように、光のスポット径以下の微細な描画が可能となる。
【０００７】
そのような熱リソグラフィを利用したものとして、例えば、基板の上に無機系のレジスト材料からなるレジスト層を成膜し、露光、現像等の工程を経て光ディスク用原盤を得るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３８７９７２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらこのような熱リソグラフィでは、露光の工程において基板のレジスト層にパターンを描画する際、レジスト層で熱が拡散してしまうため、さらなる微細なパターニングを行うことができなかった。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、極めて微細な加工を容易に実現する露光装置及び露光方法並びに微細加工装置及び微細加工方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため本発明の露光装置においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより照射するよう半導体レーザの焦点を移動させ、レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう半導体レーザの照射を制御するようにした。
【００１１】
これにより本発明の露光装置では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【００１２】
さらに本発明の露光方法においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより照射するよう半導体レーザの焦点を移動させ、レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう半導体レーザの照射を制御するようにした。
【００１３】
これにより本発明の露光方法では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【００１４】
また本発明の微細加工装置においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより出射し所望の凹凸パターンと対応する形状を露光した後に現像し所望の凹凸パターンを形成するようにした。
【００１５】
これにより本発明の微細加工装置では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【００１６】
また本発明の微細加工方法においては、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層に、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより出射し所望の凹凸パターンと対応する形状を露光した後に現像し所望の凹凸パターンを形成するようにした。
【００１７】
これにより本発明の微細加工方法では、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レジスト層にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくして本発明によれば、極めて微細な加工を容易に実現する露光装置及び露光方法並びに微細加工装置及び微細加工方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．半導体レーザによる短パルス出力原理
２．第１の実施の形態（光ディスク用原盤製造装置、製造方法）
３．第２の実施の形態（ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置、製造方法）
４．他の実施の形態
【００２０】
＜１．半導体レーザによる短パルス出力原理＞
まず、半導体レーザ３から高い光強度でなり短いパルス状でなるレーザ光ＬＬを出力する原理について説明する。
【００２１】
［１−１．短パルス光源の構成］
ここでは、図１に示す短パルス光源装置１を例に説明する。この短パルス光源装置１は、レーザ制御部２と半導体レーザ３とから構成されている。
【００２２】
半導体レーザ３は、半導体発光を利用する一般的な半導体レーザ（例えばソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３）でなる。レーザ制御部２は、半導体レーザ３に供給する駆動信号ＳＤを制御することにより、当該半導体レーザ３からパルス状のレーザ光ＬＬを出力させるようになされている。
【００２３】
レーザ制御部２は、所定のタイミングで複数種類のパルス状の信号を生成するパルス信号発生器４、及び半導体レーザ３を駆動する駆動回路６により構成されている（詳しくは後述する）。
【００２４】
パルス信号発生器４は、その内部で所定の周期ＴＳの矩形波でなる同期信号ＳＳを生成しており、当該同期信号ＳＳに基づいたタイミングで動作すると共に、当該同期信号ＳＳを外部の測定装置等（図示せず）へ供給し得るようになされている。
【００２５】
またパルス信号発生器４は、図２（Ａ）に示すように、周期ＴＳごとにパルス状に変化するパルス信号ＳＬを生成し、これを駆動回路６へ供給する。このパルス信号ＳＬは、駆動回路６に対し、半導体レーザ３へ電源を供給すべきタイミング、期間及び電圧レベルの大きさを示している。
【００２６】
因みに図１に示すように、駆動回路６はパルス信号発生器４よりパルス信号ＳＬを供給されている。本発明はこれに限らず、駆動回路６はレーザ制御部２の外部より信号を供給されるような構成としても良い。
【００２７】
駆動回路６は、パルス信号ＳＬを基に、図２（Ｂ）に示すようなレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
【００２８】
このとき駆動回路６は、パルス信号ＳＬを所定の増幅率で増幅することによりレーザ駆動信号ＳＤを生成する。このためレーザ駆動信号ＳＤのピーク電圧ＶＤは、パルス信号ＳＬのピーク電圧ＶＬに応じて変化することになる。因みにレーザ駆動信号ＳＤは、駆動回路６の増幅特性により、その波形が歪まされている。
【００２９】
半導体レーザ３は、レーザ駆動信号ＳＤの供給を受けると、図２（Ｃ）に示すように、光強度ＬＴをパルス状に変化させながらレーザ光ＬＬを出射する。以下では、レーザ光をパルス状に出射することを「パルス出力する」と表記する。
【００３０】
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２の制御により、他の光学部品等を用いることなく、半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを直接的にパルス出力するようになされている。
【００３１】
［１−２．緩和振動モードによるレーザ光のパルス出力］
ところで、一般にレーザの特性は、いわゆるレート方程式により表されることが知られている。例えば、閉込係数Γ、光子寿命τｐｈ［ｓ］、キャリア寿命τｓ［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ、活性層厚ｄ［ｍｍ］、電荷素量ｑ［Ｃ］、最大利得ｇmax、キャリア密度Ｎ、光子密度Ｓ、注入キャリア密度Ｊ、光速ｃ［ｍ／ｓ］、透明化キャリア密度Ｎ０、群屈折率ｎｇ及び面積Ａｇを用いると、レート方程式は次に示す（１）式のように表される。
【００３２】
【数１】
【００３３】
次に、（１）式のレート方程式を基に、注入キャリア密度Ｊと光子密度Ｓとの関係を算出した結果を図３のグラフに示し、注入キャリア密度Ｊとキャリア密度Ｎとの関係を算出した結果を図４のグラフに示す。
【００３４】
因みにこれらの算出結果は、閉込係数Γ＝０．３、光子寿命τｐｈ＝１ｅ−１２［ｓ］、キャリア寿命τｓ＝１ｅ−９［ｓ］、自然放出結合係数Ｃｓ＝０．０３、活性層厚ｄ＝０．１［μｍ］、電荷素量ｑ＝１．６ｅ−１９［Ｃ］、及び面積Ａｇ＝３ｅ−１６［ｃｍ２］として得られたものである。
【００３５】
図４に示したように、一般的な半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊ（すなわちレーザ駆動信号ＳＤ）の増大に応じてキャリア密度Ｎが飽和状態の少し手前となる飽和前点Ｓｌにおいて、発光を開始する。
【００３６】
また図３に示したように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊの増大に伴って光子密度Ｓ（すなわち光強度）を増大させる。さらに図３と対応する図５に示すように、半導体レーザは、注入キャリア密度Ｊのさらなる増大に伴って、光子密度Ｓをさらに増大させることがわかる。
【００３７】
次に、図５に示した特性曲線上に、注入キャリア密度Ｊが比較的大きいポイントＰＴ１、及び当該ポイントＰＴ１よりも注入キャリア密度Ｊが順次小さくなるポイントＰＴ２及びＰＴ３をそれぞれ選定した。
【００３８】
続いて、ポイントＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３における、レーザ駆動信号ＳＤの印加を開始してからの、光子密度Ｓが変化する様子を算出した結果を図６、図７及び図８にそれぞれ示す。因みに、注入キャリア密度Ｊの大きさは半導体レーザに供給されるレーザ駆動信号ＳＤの大きさに対応しており、また光子密度Ｓの大きさは光強度の大きさに対応している。
【００３９】
図６に示すように、ポイントＰＴ１において、光子密度Ｓは、いわゆる緩和振動により大きく振動してその振幅が大きくなり、かつ振幅の周期（すなわち極小値から極小値まで）となる振動周期ｔａが約６０［ｐｓ］と小さいことが確認された。また光子密度Ｓの値は、発光開始直後に出現する第１波の振幅が最も大きく、第２波、第３波と徐々に減衰し、やがて安定している。
【００４０】
このポイントＰＴ１の光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約３×１０１６と、光子密度Ｓが安定したときの値である安定値（約１×１０１６）の約３倍であった。
【００４１】
ここで、レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの時間を発光開始時間τｄとすると、（１）式に示したレート方程式から当該発光開始時間τｄを算出することができる。
【００４２】
すなわち、発振以前に光子密度Ｓ＝０であったとすると、（１）式における上段の式は、次に示す（２）式のように表すことができる。
【００４３】
【数２】
【００４４】
ここでキャリア密度Ｎを閾値Ｎｔｈとすると、発光開始時間τｄを次に示す（３）式のように表すことができる。
【００４５】
【数３】
【００４６】
このように発光開始時間τｄは、注入キャリア密度Ｊに反比例することがわかる。
【００４７】
図６に示すように、ポイントＰＴ１では、（３）式から発光開始時間τｄが約２００［ｐｓ］と算出される。このポイントＰＴ１では、半導体レーザに大きな電圧値でなるレーザ駆動信号ＳＤを印加しているため、当該レーザ駆動信号ＳＤを印加し始めてから発光を開始するまでの発光開始時間τｄも短くなっている。
【００４８】
図７に示すように、ポイントＰＴ１よりもレーザ駆動信号ＳＤの値が小さいポイントＰＴ２では、明確な緩和振動を生じているものの、ポイントＰＴ１と比して振動の振幅が小さくなり、且つ振動周期ｔａが約１００［ｐｓ］と大きくなった。
【００４９】
またポイントＰＴ２の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約４００［ｐｓ］となり、ポイントＰＴ１と比して大きくなった。このポイントＰＴ２では、光子密度Ｓにおける第１波の最大値は約８×１０１５となり、安定値（約４×１０１５）の約２倍であった。
【００５０】
図８に示すように、ポイントＰＴ２よりも供給したレーザ駆動信号ＳＤの値がさらに小さいポイントＰＴ３では、緩和振動が殆どみられなかった。またポイントＰＴ３の場合、（３）式から算出される発光開始時間τｄは約１［ｎｓ］となり、比較的長いことが確認された。このポイントＰＴ３の光子密度Ｓにおける最大値は安定値とほぼ同一であり、約１．２×１０１５であった。
【００５１】
ところで一般的なレーザ光源では、半導体レーザに対してポイントＰＴ３のように緩和振動の殆どみられない比較的低い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加するようになされている。すなわち一般的なレーザ光源は、レーザ光の出射開始直後における光強度の変動幅を小さく抑えることにより、レーザ光ＬＬの出力を安定させるようになされている。
【００５２】
以下では、短パルス光源装置１において、半導体レーザ３に比較的低い電圧でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給することにより、緩和振動を生じず安定した光強度でなるレーザ光ＬＬを出力する動作モードを、通常モードと呼ぶ。また、この通常モードにおいて半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤの電圧を通常電圧ＶＮと呼び、当該半導体レーザ３から出力されたレーザ光ＬＬを通常出力光ＬＮと呼ぶ。
【００５３】
これに加えて本実施の形態による短パルス光源装置１は、ポイントＰＴ１及びＰＴ２の場合のように、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤが供給されることにより、光強度特性に緩和振動を生じさせる動作モード（以下、これを緩和振動モードと呼ぶ）を有している。
【００５４】
この緩和振動モードの場合、短パルス光源装置１は、レーザ駆動信号ＳＤの電圧Ｖ（以下これを振動電圧ＶＢと呼ぶ）を通常電圧ＶＮよりも高めることになる（例えば１．５倍以上）。この結果、短パルス光源装置１は、レーザ光の瞬間的な光強度ＬＴの最大値を、通常モードの場合よりも増大させることができる。
【００５５】
すなわち短パルス光源装置１は、緩和振動モードで動作する場合、半導体レーザ３に対して比較的高い振動電圧ＶＢを供給することにより、当該振動電圧ＶＢに応じた大きな光強度でなるレーザ光ＬＬを出射することができる。
【００５６】
これを別の観点から見れば、半導体レーザ３は、振動電圧ＶＢでなるレーザ駆動信号ＳＤが印加されることにより、通常電圧ＶＮを印加していた従来と比して、レーザ光ＬＬの光強度を大幅に増加させることが可能となる。
【００５７】
例えば半導体レーザは、ポイントＰＴ１において緩和振動の第１波による光子密度Ｓが約３×１０１６であり、通常電圧ＶＤＮを印加した場合を示すポイントＰＴ３の場合（約１．２×１０１５）と比して、半導体レーザ３の光強度を２０倍以上に増大させることが可能となる。
【００５８】
実際上、一般的な半導体レーザ（ソニー株式会社製、ＳＬＤ３２３３ＶＦ）に対して、比較的高い電圧のレーザ駆動信号ＳＤを印加した時に測定された光強度特性の波形を図９に示す。ここで図９では、半導体レーザに対して矩形のパルス状でなるレーザ駆動信号ＳＤを供給し、その結果得られたレーザ光ＬＬの光強度特性の波形を示している。
【００５９】
この図９から、図６及び図７において光子密度Ｓの算出結果としてみられた緩和振動が、実際の光強度の変化としても生じていることが確認された。
【００６０】
ここで、半導体レーザ３に供給するレーザ駆動信号ＳＤとレーザ光ＬＬの光強度との関係について、詳細に検討する。
【００６１】
図１０（Ａ）は、図７と同様、光子密度Ｓの時間変化の様子を示している。例えば図１０（Ｂ）に示すように、短パルス光源装置１のレーザ制御部２は、緩和振動を生じさせるのに十分な振動電圧ＶＢ１でなるパルス状のレーザ駆動信号ＳＤを半導体レーザ３に供給する。
【００６２】
このときレーザ制御部２は、レーザ駆動信号ＳＤを、発光開始時間τｄに緩和振動の振動周期ｔａを加算した時間（すなわちτｄ＋ｔａ、以下これを供給時間τＰＤと呼ぶ）に亘ってローレベルからハイレベルに立ち上げることにより、矩形状のパルス信号とする。
【００６３】
なお説明の都合上、レーザ駆動信号ＳＤのうちパルス状に立ち上がっている部分を駆動パルスＰＤ１と呼ぶ。
【００６４】
この結果半導体レーザ３は、図１０（Ｃ）に示すように、緩和振動における第１波の部分のみに相当するパルス状のレーザ光ＬＬ（以下、これを振動出力光ＬＢと呼ぶ）を出射することができる。
【００６５】
このときレーザ制御部２は、パルス状でなる駆動パルスＰＤを供給しているため、高い振動電圧ＶＢの印加時間を比較的短く抑えることができ、半導体レーザ３の平均消費電力を低下させて過発熱等による当該半導体レーザ３の不具合や破壊を防止させることができる。
【００６６】
一方レーザ制御部２は、図１０（Ｄ）に示すように、緩和振動を生じさせ得る程度に高い電圧であり、且つ振動電圧ＶＢ１よりも低い振動電圧ＶＢ２でなる駆動パルスＰＤ２を半導体レーザ３へ供給し得るようにもなされている。
【００６７】
この場合半導体レーザ３は、図１０（Ｅ）に示すように、駆動パルスＰＤ１が供給された場合と比して光強度の小さい振動出力光ＬＢを出射することができる。
【００６８】
このように短パルス光源装置１は、レーザ制御部２から比較的高い振動電圧ＶＢでなる駆動パルスＰＤ（すなわち駆動パルスＰＤ１又はＰＤ２）を半導体レーザ３へ供給する緩和振動モードで動作し得るようになされている。このとき短パルス光源装置１は、光強度が緩和振動によりパルス状に変化する振動出力光ＬＢを出射し得るようになされている。
【００６９】
［１−３．特異モードによるレーザ光のパルス出力］
さらに短パルス光源装置１は、通常モード及び緩和振動モードに加えて、振動電圧ＶＢよりも高い特異電圧ＶＥでなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給する特異モードで動作するようにもなされている。
【００７０】
このとき短パルス光源装置１は、半導体レーザ３から振動出力光ＬＢよりもさらに大きな光強度でなるレーザ光ＬＬをパルス出力し得るようになされている。
【００７１】
［１−３−１．光測定装置の構成］
ここでは、短パルス光源装置１から出射されたレーザ光ＬＬを測定及び分析する光測定装置１１（図１１）を用いることにより、短パルス光源装置１における駆動パルスＰＤの電圧Ｖを変化させた場合のレーザ光ＬＬの光強度を測定する実験を行った。
【００７２】
光測定装置１１は、短パルス光源装置１の半導体レーザ３からレーザ光ＬＬを出射させ、これをコリメータレンズ１２へ入射させる。
【００７３】
続いて光測定装置１１は、レーザ光ＬＬをコリメータレンズ１２によって発散光から平行光に変換して集光レンズ１５へ入射させ、さらに集光レンズ１５によって集光させる。
【００７４】
その後光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光サンプルオシロスコープ１６（浜松ホトニクス株式会社製、Ｃ８１８８−０１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの光強度を測定し、その時間変化を光強度特性ＵＴ（後述する）として示すようになされている。
【００７５】
また光測定装置１１は、レーザ光ＬＬを光スペクトラムアナザイザ１７（株式会社エーディーシー製、Ｑ８３４１）へ供給することにより、当該レーザ光ＬＬの波長を分析し、その分布特性を波長特性ＵＷ（後述する）として示すようになされている。
【００７６】
また光測定装置１１は、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にパワーメータ１４（株式会社エーディーシー製、Ｑ８２３０）が設置されており、当該パワーメータ１４によりレーザ光ＬＬの光強度ＬＴを測定するようになされている。
【００７７】
さらに光測定装置１１は、必要に応じて、コリメータレンズ１２及び集光レンズ１５の間にＢＰＦ（Band Pass Filter）１３を設置し得るようにもなされている。このＢＰＦ１３は、レーザ光ＬＬにおける特定波長成分の透過率を低減させることができる。
【００７８】
［１−３−２．設定パルスと駆動パルスとの関係］
ところで短パルス光源装置１では、実際に生成されるパルス信号ＳＬやレーザ駆動信号ＳＤ等がいわゆる高周波信号であることから、それぞれの波形が理想的な矩形波から変形した、いわゆる「なまった」波形となることが予想される。
【００７９】
そこで、パルス信号発生器４に対し、図１２（Ａ）に示すように、パルス幅Ｗｓが１．５［ｎｓ］でなる矩形状の設定パルスＰＬｓを含むパルス信号ＳＬを出力するよう設定した。このパルス信号ＳＬを所定の測定装置により測定したところ、図１２（Ｂ）に示すような測定結果が得られた。
【００８０】
図１２（Ｂ）のパルス信号ＳＬにおいて、設定パルスＰＬｓに対応して生成されるパルス（以下、これを生成パルスＰＬと呼ぶ）の半値幅である生成信号パルス半値幅ＰＬｈａｌｆは、約１．５［ｎｓ］であった。
【００８１】
また、パルス信号発生器４から駆動回路６に対し上述したパルス信号ＳＬを供給した際に、当該駆動回路６から半導体レーザ３に実際に供給されたレーザ駆動信号ＳＤについても同様に測定したところ、図１２（Ｃ）に示すような測定結果が得られた。
【００８２】
このレーザ駆動信号ＳＤにおいて、生成パルスＰＬに対応して出現するパルス（すなわち駆動パルスＰＤ）の半値幅である駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆは、生成パルスＰＬの信号レベルに応じて約１．５［ｎｓ］〜約１．７［ｎｓ］の範囲で変化した。
【００８３】
このときの生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤにおける電圧パルス半値幅ＰＤｈａｌｆの関係、及び当該生成パルスＰＬの最大電圧値に対する駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘの関係を、図１３に重ねて示す。
【００８４】
この図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘも増加することが分かる。
【００８５】
また図１３から、駆動回路６へ供給される生成パルスＰＬの最大電圧値が増加するに連れ、駆動パルスＰＤの駆動パルス半値幅ＰＤｈａｌｆも徐々に増加することが分かる。
【００８６】
このことを換言すると、短パルス光源装置１は、一定のパルス幅でなる設定パルスＰＬｓをパルス信号発生器４に設定した場合であっても、駆動回路６に供給する生成パルスＰＬの最大電圧値を変化させることにより、当該駆動回路６から出力されるレーザ駆動信号ＳＤにおける駆動パルスＰＤのパルス幅及び電圧値を変化させることができる。
【００８７】
［１−３−３．駆動パルスの電圧と出力されるレーザ光との関係］
そこで、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを様々な値に設定した場合について、当該駆動パルスＰＤに応じて半導体レーザ３から出力されるレーザ光ＬＬの光強度を、光測定装置１１（図１１）の光サンプルオシロスコープ１６によりそれぞれ測定した。
【００８８】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、この測定の結果を示す。ここでこの図１４において、時間軸（横軸）は相対的な時間を表しており、絶対的な時間を表していない。またこの測定においては、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００８９】
図１４（Ａ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１には、比較的幅広い小さな出力ピーク（時間１５５０［ｐｓ］近傍）が１つのみ確認され、緩和振動による振動は見られなかった。すなわち光強度特性ＵＴ１は、短パルス光源装置１が通常モードで動作し半導体レーザ３から通常出力光ＬＮを出力していることを表している。
【００９０】
また図１４（Ａ）に示したように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ２には、緩和振動による複数のピークが確認された。すなわち光強度特性ＵＴ２は、短パルス光源装置１が緩和振動モードで動作し半導体レーザ３から振動出力光ＬＢを出力していることを表している。
【００９１】
一方、図１４（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］、２２．０［Ｖ］、２６．０［Ｖ］及び２９．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６には、比較的早い時間に先頭のピークとして表れるピーク部分と、その後細かい振動を伴い緩やかに減衰するスロープ部分が確認された。
【００９２】
光強度特性ＵＴ３、ＵＴ４、ＵＴ５及びＵＴ６は、先頭のピーク部分の後に大きなピークが表れていないことから、第１波に続いて第２波、第３波のピークを有する緩和振動モードによる光強度特性ＷＴ２（図１４（Ａ））と比して、波形の傾向が明らかに異なっている。
【００９３】
因みに、光測定装置１１の光サンプルオシロスコープ１６における解像度が約３０［ｐｓ］以上であるため図１４等には表われていないが、別途ストリークカメラを用いた実験により、先頭ピーク部分のピーク幅（半値幅）は、約１０［ｐｓ］であることが確認された。
【００９４】
このように光サンプルオシロスコープ１６における解像度が低いため、光測定装置１１では、必ずしも正しい光強度ＬＴを測定できていない可能性がある。この場合、図１４等における先頭ピーク部分の最大光強度は、実際の値よりも低く表われることになる。
【００９５】
次に、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときのレーザ光ＬＬについて、さらに詳細に分析する。
【００９６】
ここでは、光測定装置１１を用い、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘを変化させたときに半導体レーザ３から出射されるレーザ光ＬＬについて、その光強度特性ＵＴ及び波長特性ＵＷを光サンプルオシロスコープ１６及び光スペクトラムアナライザ１７によりそれぞれ測定した。
【００９７】
図１５〜図１９は、この測定の結果をそれぞれ示す。因みに図１５（Ａ）〜図１９（Ａ）では、光スペクトラムアナライザ１７により測定したレーザ光ＬＬの波長特性ＵＷ（すなわち波長ごとに分解した結果）を表している。また図１５（Ｂ）〜図１９（Ｂ）は、図１４と同様に、光サンプルオシロスコープ１６により測定したレーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ（すなわち時間変化の様子）を示している。この測定において、ＢＰＦ１３は設置されていない。
【００９８】
図１５（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが８．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１１波形にはピークが１個のみ確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は通常モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは通常出力光ＬＮであるといえる。
【００９９】
また図１５（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１１には、波長約４０４［ｎｍ］に１個のピークのみが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］であることがわかる。
【０１００】
図１６（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１３．２［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１２には比較的大きなピークが複数確認された。このことから、このとき短パルス光源装置１は緩和振動モードで動作しており、当該レーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢであるといえる。
【０１０１】
また図１６（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１２には、波長約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］に２個のピークが確認された。このことから、このレーザ光ＬＬの波長は約４０４［ｎｍ］及び約４０７［ｎｍ］であることがわかる。
【０１０２】
図１７（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１３には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
【０１０３】
このとき図１８（Ａ）に示すように、波長特性ＵＷ１３には、約４０４［ｎｍ］及び約４０８［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１３では、緩和振動モードで確認された約４０６［ｎｍ］のピークが長波長側へ２［ｎｍ］移動しており、さらに３９８［ｎｍ］近傍が僅かに盛り上がっていることが確認された。
【０１０４】
図１８（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１４には、先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。
【０１０５】
また図１８（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１４では、約３９８［ｎｍ］と約４０３［ｎｍ］に２個の大きなピークが確認された。この波長特性ＵＷ１４では、波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））と比して、約４０８［ｎｍ］のピークが非常に小さくなっており、その代わりに約３９８［ｎｍ］に大きなピークが形成されていることが確認された。
【０１０６】
図１９（Ｂ）に示すように、駆動パルスＰＤの最大電圧値Ｖｍａｘが３８．４［Ｖ］のとき、レーザ光ＬＬの光強度特性ＵＴ１５には先頭のピーク部分及び緩やかに減衰するスロープ部分が明確に見られた。
【０１０７】
また図１９（Ａ）に示すように、このときの波長特性ＵＷ１５では、約３９８［ｎｍ］及び約４０４［ｎｍ］に２個のピークが確認された。この波長特性ＵＷ１５は、波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））と比較すると、約４０８［ｎｍ］のピークが完全に消失しており、また約３９８［ｎｍ］に明確なピークが形成されていることが確認された。
【０１０８】
これらのことから、短パルス光源装置１では、振動電圧ＶＢよりも大きな特異電圧ＶＥ（すなわち最大電圧値Ｖｍａｘ）でなる駆動パルスＰＤを半導体レーザ３に供給したことにより、振動出力光ＬＢとはその波形及び波長の異なるレーザ光ＬＬを出力し得ることが確認された。またこのレーザ光ＬＬの発光開始時間τｄは、上述したレート方程式から導かれる（２）式とは一致しなかった。
【０１０９】
ここでレーザ光ＬＬの波長に着目する。レーザ光ＬＬは、最大電圧値Ｖｍａｘが高くなるにつれて通常出力光ＬＮ（図１５）から振動出力光ＬＢ（図１６）へと変化し、さらに当該振動出力光ＬＢからその波長を変化させる。
【０１１０】
具体的に振動出力光ＬＢ（図１６）は、その波長特性ＵＷ１２において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約３［ｎｍ］（３±２［ｎｍ］以内）長波長側にピークを有する。
【０１１１】
これに対して図１９に示したレーザ光ＬＬは、その波長特性ＵＷ１５において、通常出力光ＬＮとほぼ同等の波長（通常出力光ＬＮの波長から±２［ｎｍ］以内）のピークに加えて、当該通常出力光ＬＮよりも約６［ｎｍ］（６±２［ｎｍ］以内）短波長側にピークを有する。
【０１１２】
そこで以下では、図１９に示したようなレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥと呼び、短パルス光源装置１において半導体レーザ３から当該特異出力光ＬＥを出力するような動作モードを特異モードと呼ぶ。
【０１１３】
［１−３−４．特異モードにおけるレーザ光の波長］
ところで、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１３（図１７（Ａ））に対して最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のときの波長特性ＵＷ１４（図１８（Ａ））を比較すると、長波長側のピークは消失し、代りに短波長側のピークが出現している。
【０１１４】
すなわち波長特性ＵＷは、最大電圧値Ｖｍａｘの上昇に伴いレーザ光ＬＬが振動出力光ＬＢから特異出力光ＬＥへ変化する過程において、長波長側のピークが徐々に減少し、その代りに短波長側のピークが増大していくことがわかる。
【０１１５】
そこで、以下では、波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積以上となるレーザ光ＬＬを特異出力光ＬＥとし、当該波長特性ＵＷにおいて短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積未満となるレーザ光ＬＬを振動出力光ＬＢと定義する。
【０１１６】
因みに、図１８のように２つのピークが重複する場合には、通常出力光ＬＮの波長から６［ｎｍ］短波長側の波長を短波長側の中心波長とし、当該中心波長±３［ｎｍ］の範囲における面積を当該ピークの面積とする。
【０１１７】
従って、この定義により、最大電圧値Ｖｍａｘが１５．６［Ｖ］のとき（図１７）のレーザ光ＬＬは振動出力光ＬＢとなり、最大電圧値Ｖｍａｘが１７．８［Ｖ］のとき（図１８）のレーザ光ＬＬは特異出力光ＬＥとなる。
【０１１８】
次に、光測定装置１１において短パルス光源装置１を特異モードで動作させ、光ビームＬＬ（すなわち特異出力光ＬＥ）の光強度特性ＵＴ１６及び波長特性ＵＷ１６を測定した。また、光測定装置１１にＢＰＦ１３を設置することにより光ビームＬＬにおける波長４０６±５［ｎｍ］の透過率を低下させるようにした状態で、同様に光強度特性ＵＴ１７及び波長特性ＵＷ１７を測定した。
【０１１９】
図２０に、光強度特性ＵＴ１６及び光強度特性ＵＴ１７を重ねて示す。この図２０から分かるように、ＢＰＦ１３が設置されたときの光強度特性ＵＴ１７は、光強度特性ＵＴ１６と比較して、ピーク部分の光強度が殆ど同等であったのに対し、スロープ部分の光強度が大きく減少した。
【０１２０】
このことは、スロープ部分の波長が約４０４［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３により出射高強度が減少したのに対し、ピーク部分の波長が約３９８［ｎｍ］であるためにＢＰＦ１３によっては光強度が減少しなかったことを表している。
【０１２１】
また図２１（Ａ）及び（Ｂ）に、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ示す。因みに図２１は、波長特性ＵＷ１６及びＵＷ１７をそれぞれ最大の光強度に応じて正規化しており、縦軸の光強度を相対値としている。
【０１２２】
波長特性ＵＷ１６（図２１（Ａ））では、光強度特性ＵＴ１６において大きな面積を有するスロープ部分に対応するように、波長４０４［ｎｍ］の光強度が波長３９８［ｎｍ］の光強度に比して大きくなっている。
【０１２３】
一方波長特性ＵＷ１７では、スロープ部分の減少に伴い、波長４０４［ｎｍ］の光強度と波長３９８［ｎｍ］の光強度とがほぼ同程度となった。
【０１２４】
このことからも、特異出力光ＬＥは、図２２に示す光強度特性ＵＴにおける特異スロープＥＳＬの波長が約４０４［ｎｍ］であり特異ピークＥＰＫの波長が約３９８［ｎｍ］であること、すなわちピーク部分の波長がスロープ部分の波長よりも短いことが分かった。
【０１２５】
これを換言すると、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるピーク部分は、通常出力光ＬＮの場合と比して、その波長が約６［ｎｍ］短波長側にシフトすることになる。因みに、他の実験において通常出力光ＬＮの波長が異なる他の半導体レーザを用いた場合であっても、同様の結果が得られた。
【０１２６】
また光測定装置１１において、半導体レーザ３としてソニー株式会社製ＳＬＤ３２３３を使用して特異出力光ＬＥを測定したところ、図２２に示すような光強度特性ＵＴ２０が得られた。
【０１２７】
このとき、特異出力光ＬＥにおけるピーク部分（以下これを特異ピークＥＰＫと呼び、このとき出力される光ビームを特異ピーク光ＬＥＰと呼ぶ）の光強度は、パワーメータ１４により測定したところ、約１２［Ｗ］であった。この約１２［Ｗ］という光強度は、振動出力光ＬＢにおける最大の光強度（約１［Ｗ］〜２［Ｗ］）と比して極めて大きい値といえる。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、この光強度は表れていない。
【０１２８】
さらにストリークカメラ（図示せず）による分析の結果、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴは、特異ピークＥＰＫにおけるピーク幅が１０［ｐｓ］程度であり、振動出力光ＬＢにおけるピーク幅（約３０［ｐｓ］）と比較して小さくなることも確認された。因みに図２２では、光サンプルオシロスコープ１６の解像度が低いために、このピーク幅は表れていない。
【０１２９】
一方、特異出力光ＬＥの光強度特性ＵＴにおけるスロープ部分（以下、これを特異スロープＥＳＬと呼び、このとき出力される光ビームを特異スロープ光ＬＥＳと呼ぶ）は、その波長が通常モードにおけるレーザ光ＬＬの波長と同一であり、最大の光強度は約１［Ｗ］〜２［Ｗ］程度であった。
【０１３０】
このように短パルス光源装置１は、半導体レーザ３に対し振動電圧ＶＢよりもさらに高い特異電圧ＶＥでなるレーザ駆動信号ＳＤを供給することにより、特異出力光ＬＥとして特異ピーク光ＬＥＰ及び特異スロープ光ＬＥＳを順次出射することができる。
【０１３１】
＜２．第１の実施の形態＞
［２−１．光ディスク用原盤製造装置］
第１の実施の形態では、光ディスクを製造する際に用いられる原盤を製造する製造装置について説明する。この製造装置は、後述するように露光部２６を有している。また当該露光部２６は、上述した短パルス光源装置１と同様に構成された短パルス光源部１０が組み込まれている（詳しくは後述する）。
【０１３２】
図２３に示すように、光ディスク用原盤製造装置２０は制御部２１、操作部２２、表示部２３、ウェーハローダ２４、スパッタリング部２５、露光部２６、現像部２７及び洗浄脱水部２８より構成されている。
【０１３３】
光ディスク用原盤製造装置２０は全体として制御部２１が統括制御している。制御部２１は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)と、各種プログラム等が格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークエリア等として用いられるＲＡＭ(Random Access Memory)とによって構成されている。
【０１３４】
光ディスク用原盤製造装置２０は操作部２２を介して、例えば製造する原盤の種類を選択するなどのユーザによる操作を受け付ける。
【０１３５】
表示部２３は、製造過程の各種情報等を表示する。
【０１３６】
原盤を製造する際ウェーハローダ２４は、後述するスパッタリング部２５によりレジスト層が成膜される基板を、製造装置へ引き込む。当該基板は、図示しないウェーハハンドラによりウェーハローダ２４からスパッタリング部２５へ運ばれる。
【０１３７】
スパッタリング部２５は、スパッタリング法により基板上にレジスト層を成膜し、レジスト基板を作製する。当該レジスト基板は、図示しないウェーハハンドラにより露光部２６へ運ばれる。
【０１３８】
露光部２６は、レジスト基板に対してレーザ光を照射して露光する。当該露光されたレジスト基板は、図示しないウェーハハンドラにより現像部２７へ運ばれる。
【０１３９】
現像部２７は、露光されたレジスト基板を現像し原盤を作製する。当該原盤は、図示しないウェーハハンドラにより洗浄脱水部２８へ運ばれ、洗浄される。
【０１４０】
［２−２．光ディスク用原盤製造手順］
まず、光ディスク用原盤製造装置２０により光ディスク用原盤製造処理を行う際の光ディスク用原盤製造処理手順について、図２４のフローチャートを用いて説明する。
【０１４１】
光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、光ディスク用原盤製造処理手順ＲＴ１（図２４）を開始すると、ステップＳＰ１へ移る。
【０１４２】
ステップＳＰ１において制御部２１は、スパッタリング部２５においてスパッタリング法により、図２６（Ａ）に示す円板状の基板１００の上に所定の無機系のレジスト材料からなるレジスト層１０２を均一に成膜し、次のステップＳＰ２へ移る。レジスト層１０２に適用される材料及びレジスト層形成工程の詳細については後述する。
【０１４３】
因みに、図２６（Ｂ）に示すように、レジスト層１０２の露光感度の改善のために基板１００とレジスト層１０２との間に所定の中間層１０１を形成してもよい。以下、図２６（Ｂ）に示すようなレジスト層１０２が成膜された基板１００をレジスト基板１０３とも呼ぶ。
【０１４４】
ステップＳＰ２において制御部２１は、上述した短パルス光源部１０が組み込まれた露光部２６を利用して、図２６（Ｃ）に示すようにレジスト層１０２に所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させ、次のステップＳＰ３へ移る。レジスト層露光工程の詳細については後述する。
【０１４５】
ステップＳＰ３において制御部２１は、現像部２７においてレジスト層１０２を現像することにより、所望の凹凸パターンが形成された図２６（Ｄ）に示す円盤状の原盤１０４を得て、次のステップＳＰ４へ移る。レジスト層現像工程の詳細については後述する。
【０１４６】
ステップＳＰ４において制御部２１は、電鋳法によって原盤１０４の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させ（図２６（Ｅ））、次のステップＳＰ５へ移る。
【０１４７】
ステップＳＰ５において制御部２１は、ステップＳＰ４において得られた、原盤１０４に析出させた金属ニッケル膜を原盤１０４から剥離させる。その後制御部２１は剥離させた金属ニッケル膜に所定の加工を施し、原盤１０４の凹凸パターンが転写された図２６（Ｆ）に示す成型用スタンパ１０５を得て、次のステップＳＰ６へ移り光ディスク用原盤製造処理手順ＲＴ１（図２４）を終了する。
【０１４８】
因みにその後制御部２１は、射出成型法によって、熱可塑性樹脂であるポリカーボネートからなる図２７（Ｇ）に示す樹脂製ディスク基板１０６を、成型用スタンパ１０５から成形する。
【０１４９】
さらに制御部２１は成型用スタンパ１０５を剥離し（図２７（Ｈ））、得られた樹脂製ディスク基板１０６の凹凸面にＡｌ合金等の反射膜１０７（図２７（Ｉ））と膜厚０．１［ｍｍ］程度の保護膜１０８とを成膜することにより、
図２７（Ｊ）に示す光ディスク１０９を得る。
【０１５０】
次に、レジスト材料、レジスト層形成工程、露光工程及び現像工程について詳細に説明する。
【０１５１】
［２−２−１．レジスト材料］
まず、レジスト層１０２に用いられるレジスト材料について説明する。
【０１５２】
上記レジスト層１０２に適用されるレジスト材料は、遷移金属の不完全酸化物である。ここで、遷移金属の不完全酸化物とは、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成より酸素含有量が少ない方向にずれた化合物である。すなわち、遷移金属の不完全酸化物における酸素の含有量が、当該遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さい化合物のことと定義する。
【０１５３】
例えば、遷移金属の酸化物として化学式ＭｏＯ３について説明する。化学式ＭｏＯ３の酸化状態を組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算すると、ｘ＝０．７５の場合が完全酸化物であるのに対して、０＜ｘ＜０．７５で表される場合に化学量論組成より酸素含有量が不足した不完全酸化物であるといえる。
【０１５４】
また、遷移金属では１つの元素が価数の異なる酸化物を形成可能なものがあるが、この場合には、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成より実際の酸素含有量が不足している場合を本発明の範囲内とする。
【０１５５】
例えばＭｏは、先に述べた３価の酸化物（ＭｏＯ３）が最も安定であるが、その他に１価の酸化物（ＭｏＯ）も存在する。この場合には組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算すると、０＜ｘ＜０．５の範囲内であるとき化学量論組成より酸素含有量が不足した不完全酸化物であるといえる。因みに遷移金属酸化物の価数は、市販の分析装置で分析可能である。
【０１５６】
このような遷移金属の不完全酸化物は、紫外線又は可視光に対して吸収を示し、紫外線又は可視光を照射されることでその化学的性質が変化する。これにより、無機レジストでありながら現像工程において露光される部分と露光されない部分とでエッチング速度に差が生じる、いわゆる選択比が得られる。
【０１５７】
また、遷移金属の不完全酸化物からなるレジスト材料は、膜材料の微粒子サイズが小さいために露光される部分と露光されない部分との境界部の凹凸パターンが明瞭なものとなり、分解能を高めることができる。
【０１５８】
ところで、遷移金属の不完全酸化物は、酸化の度合いによってそのレジスト材料としての特性が変化するため、適宜最適な酸化の度合いを選択する。
【０１５９】
例えば、遷移金属の完全酸化物の化学量論組成より大幅に酸素含有量が少ない不完全酸化物では、露光工程で大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合を伴う。このため、遷移金属の完全酸化物の化学量論組成より僅かに酸素含有量が少ない不完全酸化物であることが好ましい。
【０１６０】
レジスト材料を構成する具体的な遷移金属としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｒｕ、Ａｇ等が挙げられる。この中でも、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂを用いることが好ましく、紫外線又は可視光により大きな化学的変化を得られるといった見地から特にＭｏ、Ｗを用いることが好ましい。
【０１６１】
因みに、遷移金属の不完全酸化物としては、１種の遷移金属の不完全酸化物の他に、第２の遷移金属を添加したもの、さらに複数種類の遷移金属を添加したもの、遷移金属以外の他の元素が添加されたもの等のいずれも、本発明の範囲に含まれ、特に複数種の金属元素を含むものが好ましい。
【０１６２】
ここで、１種の遷移金属の不完全酸化物の他に、第２の遷移金属を添加したもの、さらに３種以上の遷移金属を添加したものの場合、結晶構造のある１種の遷移金属原子の一部が他の遷移金属原子で置換されたものと考えられる。この場合、当該複数種類の遷移金属がとりうる化学量論組成に対して酸素含有量が不足しているか否かで不完全酸化物かどうかを判断することとする。
【０１６３】
また、遷移金属以外の他の元素としては、Ａｌ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ等のうち少なくとも１種を使用可能である。２種以上の遷移金属を組み合せて用いることで、あるいは遷移金属以外の他の元素を添加することにより、遷移金属の不完全酸化物の結晶粒が小さくなる。これにより、露光される部分と露光されない部分との境界部がさらに明瞭となり、分解能の大幅な向上が図られる。また、露光感度を改善することができる。
【０１６４】
因みに、上記レジスト材料は、所定の遷移金属を含んだターゲットを用いたＡｒ＋Ｏ２雰囲気中のスパッタリング法によって作製すればよい。例えば、チャンバー内への導入ガスの全流量に対してＯ２を５［％］〜２０［％］とし、ガス圧は通常のスパッタリングのガス圧（１［Ｐａ］〜１０［Ｐａ］）とする。
【０１６５】
［２−２−２．レジスト層形成工程］
次に、基板１００上にレジスト層１０２を成膜し、レジスト基盤１０３を得る工程について説明する。
【０１６６】
具体的な成膜方法としては、例えば遷移金属の単体からなるスパッタターゲットとして表面が充分に平滑とされた基板１００を用いて、アルゴン及び酸素雰囲気中でスパッタリング法により成膜を行う方法が挙げられる。この場合には、真空雰囲気中の酸素ガス濃度を変えることにより、遷移金属の不完全酸化物の酸化度合いを制御できる。
【０１６７】
２種類以上の遷移金属を含む遷移金属の不完全酸化物をスパッタリング法により成膜する場合には、異なる種類のスパッタターゲット上で基板１００を常に回転させることにより複数種類の遷移金属を混合させる。混合割合は、それぞれのスパッタ投入パワーを変えることにより制御する。
【０１６８】
また、先に述べた金属ターゲットを用いた酸素雰囲気中のスパッタリング法の他、予め所望量の酸素を含有する遷移金属の不完全酸化物からなるターゲットを用いて通常のアルゴン雰囲気中でスパッタリングを行うことによっても、遷移金属の不完全酸化物からなるレジスト層１０２を同様に成膜できる。
【０１６９】
さらに、スパッタリング法の他、蒸着法によっても遷移金属の不完全酸化物からなるレジスト層１０２を容易に成膜可能である。
【０１７０】
基板１００としては、ガラス、ポリカーボネート等のプラスチック、シリコン、アルミナチタンカーバイド、ニッケル等を用いることができる。レジスト層１０２の膜厚は任意に設定可能であるが、例えば１０［ｎｍ］〜８０［ｎｍ］の範囲内とすることができる。
【０１７１】
以上により、基板１００にレジスト層１０２が成膜されたレジスト基板１０３が得られる。
【０１７２】
［２−２−３．レジスト層露光工程］
次に、レジスト層形成工程により得られたレジスト基板１０３に対してレーザ光を照射して露光し、レジスト層１０２の科学的性質を変化させる工程について説明する。
【０１７３】
図２５に示すように露光部２６は、全体として露光制御部３０が統括制御している。露光制御部３０は、図示しないＣＰＵと、各種プログラム等が格納されるＲＯＭと、当該ＣＰＵのワークエリア等として用いられるＲＡＭとによって構成されている。
【０１７４】
露光制御部３０は、回転駆動部３１を介してスピンドルモータ３２を回転駆動させることにより、ターンテーブル３３に載置されたレジスト基板１０３を所望の速度で回転させるようになされている。
【０１７５】
また露光制御部３０は、送り機構駆動部３４を介して送り機構３５を駆動させることにより、ターンテーブル３３をレジスト基板１０３の半径方向へ移動させるようになされている。
【０１７６】
また露光制御部３０は、フォーカス駆動部３７を介してアクチュエータ４２を駆動させることにより、対物レンズ４０を光軸方向に移動させるようになされている。
【０１７７】
ここで、露光部２６は上述した短パルス光源装置１と同様に構成された短パルス光源部１０が組み込まれている。当該短パルス光源部１０は、露光制御部３０からレーザ制御部２の駆動回路６へ供給されるレーザ制御信号Ｓ４を所定の増幅率で増幅して、レーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
【０１７８】
露光制御部３０は露光を開始する前に、レジスト層１０２が露光されない程度となる、図２９に示す照射閾値Ｐｔｈ未満のレーザ光ＬＬ（詳しくは後述する）を、レーザ制御部２へレーザ制御信号Ｓ４を供給することにより照射する。
【０１７９】
半導体レーザ３はレーザ制御部２より供給されたレーザ駆動信号ＳＤに基づいて発散光でなる所定光量の光ビームを出射し、コリメータレンズ３８へ入射させる。コリメータレンズ３８は光ビームを発散光から平行光に変換し、ビームスプリッタ３９へ入射させる。
【０１８０】
ビームスプリッタ３９は、上記コリメータレンズ３８から入射された光ビームを透過するとともに、当該光ビームがレジスト層１０２により反射されてなる反射光ビームを反射させることにより、レジスト層１０２への往路側の光ビームの光路と、復路側の光ビームの光路とを分離する。
【０１８１】
対物レンズ４０は、上記ビームスプリッタ３９から入射された光ビームを集光し、レジスト層１０２へ照射する。また、対物レンズ４０はレジスト層１０２からの反射光ビームを発散光から平行光に変換し、ビームスプリッタ３９へ入射させる。
【０１８２】
集光レンズ４１は、ビームスプリッタ３９にて反射された、レジスト層１０２からの反射光ビームを収束させ、フォトディテクタ３６へ照射する。
【０１８３】
露光制御部３０は、当該反射光ビームをフォトディテクタ３６を介して検出し、反射光量信号及びフォーカスエラー信号等よりなる検出信号Ｓ０を得る。
【０１８４】
また露光制御部３０は、検出信号Ｓ０及び所望の記録信号を表すデータ信号Ｓ１を用いて所定の演算処理を行う。露光制御部３０は当該演算処理に基づき、回転駆動信号Ｓ２、送り機構駆動信号Ｓ３、レーザ制御信号Ｓ４及びフォーカス駆動信号Ｓ５を生成し、これらをそれぞれ、回転駆動部３１、送り機構駆動部３４、レーザ制御部２及びフォーカス駆動部３７へ供給する。
【０１８５】
続いて露光制御部３０は、検出信号Ｓ０及びデータ信号Ｓ１に基づいて生成したフォーカス駆動信号Ｓ５を供給することによりアクチュエータ４２を駆動し、対物レンズ４０を光軸方向の適切な位置にフォーカシングさせる。
【０１８６】
上述したように照射閾値Ｐｔｈ未満のレーザ光ＬＬを用いてフォーカシングをかけた後、送り機構駆動部３４は、露光制御部３０から供給された送り機構駆動信号Ｓ３に基づいて送り機構３５を駆動し、ターンテーブル３３をレジスト基板１０３の半径方向へ移動させる。これにより送り機構駆動部３４は、レジスト基板１０３の半径方向に関する所望の露光位置を、レーザ光ＬＬの照射位置に合わせることができる。
【０１８７】
そして露光制御部３０は、データ信号Ｓ１及び予めＲＯＭに格納されたライトストラテジに基づいて、レーザ制御部２へレーザ制御信号Ｓ４を供給することにより、半導体レーザ３から照射閾値Ｐｔｈ以上のレーザ光となる特異出力光ＬＥを出射させる。それと同時に露光制御部３０は、ターンテーブル３３を回転させレジスト層１０２に対して露光を行う。
【０１８８】
ここで露光制御部３０は、例えば図２８（Ａ）に示す情報データの信号を記録させる場合、上述したライトストラテジに基づいて、図２８（Ｂ）に示す信号を生成する。すなわち露光制御部３０は、ハイレベルとローレベルの矩形状のパルス信号を、上記記録する信号がハイレベルの期間一定周期繰り返し、また上記記録する信号がローレベルの期間はレーザ光の出力を停止するような、レーザ制御信号Ｓ４をレーザ制御部２へ供給する。
【０１８９】
これに応じてレーザ制御部２は、レーザ制御信号Ｓ４を所定の増幅率で増幅して図２８（Ｃ）に示すレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給することにより、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させる。
【０１９０】
また回転駆動部３１は、露光制御部３０から供給された回転駆動信号Ｓ２に基づいてスピンドルモータ３２を駆動し、ターンテーブル３３を適切な回転速度で回転させる。これにより回転駆動部３１は、レジスト基板１０３の回転方向に関する所望の露光位置をレーザ光ＬＬの照射位置に合わせることができる。
【０１９１】
露光制御部３０は、ターンテーブル３３を回転させながら、レジスト基板１０３の半径方向にターンテーブル３３を連続的に僅かな距離ずつ移動させることによって、微細凹凸の潜像を得る。
【０１９２】
このように、露光制御部３０が送り機構駆動部３４及び回転駆動部３１を介して送り機構３５及びターンテーブル３３を制御し、ターンテーブル３３に載置したレジスト基板１０３の半径方向及び回転方向の露光位置を精度よく変化させる。これにより、露光制御部３０はレジスト基板１０３の所望の位置にレーザ光ＬＬの焦点を合わせるよう照射位置を制御する。
【０１９３】
また露光制御部３０は、フォーカス駆動部３７を介してアクチュエータ４２を制御し対物レンズ４０のフォーカシングを行う。
【０１９４】
さらに露光制御部３０は、データ信号Ｓ１及びライトストラテジに基づいたレーザ駆動信号Ｓ４をレーザ制御部２へ供給し、半導体レーザ３の照射を制御しながら特異出力光ＬＥを出力させ、露光を行う。
【０１９５】
ここで、光ディスク用原盤製造装置２０で製造される光ディスク用原盤１０４が記録用ディスク用の原盤である場合、露光制御部３０はターンテーブル３３を一定の線速度となるよう回転させる。それとともに露光制御部３０は、特異出力光ＬＥをレジスト層１０２へ照射し、レジスト基板１０３の半径方向にターンテーブル３３を所望の距離だけ往復移動させながら、半径方向の一方向に連続的に僅かな距離ずつ移動させる。これにより露光制御部３０は、現像することで半径方向に蛇行する螺旋状の案内溝となる、凹凸の潜像を形成するようレジスト層１０２を露光する。
【０１９６】
また、光ディスク用原盤製造装置２０で製造される光ディスク用原盤１０４が再生用ディスク用の原盤である場合、露光制御部３０はターンテーブル３３を一定の線速度となるよう回転させる。それとともに露光制御部３０は、特異出力光ＬＥのレジスト層１０２への照射、非照射を情報データに合わせて繰り返し、レジスト基板１０３の半径方向の一方向にターンテーブル３３を連続的に僅かな距離ずつ移動させる。これにより露光制御部３０は、現像することで螺旋状の凹凸ピットとなる、情報データを表す凹凸の潜像を形成するようレジスト層１０２を露光する。
【０１９７】
以上により露光部２６は、レジスト層１０２に所望の形状を生成し露光する。
【０１９８】
［２−２−４．レジスト層現像工程］
次に、レジスト層露光工程によりパターンが露光されたレジスト基板１０３を現像することにより、原盤１０４を得る工程について説明する。
【０１９９】
現像処理としては、酸又はアルカリ等の液体によるウェットプロセスによって選択比を得ることが可能であり、使用目的、用途、装置設備等によって適宜使い分けることが可能である。
【０２００】
ウェットプロセスに用いられるアルカリ現像液としては水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３等の無機アルカリ水溶液等を用いることができ、酸現像液としては、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等を用いることができる。
【０２０１】
また、ウェットプロセスの他、プラズマ又は反応性イオンエッチングＲＩＥ（Reactive Ion Etching）と呼ばれるドライプロセスによっても、ガス種及び複数のガスの混合比を調整することにより現像が可能である。
【０２０２】
ここで、露光感度の調整方法について説明する。例えば化学式ＷＯ３で表される遷移金属の酸化物を組成割合Ｗ１‐ｘＯｘに換算した場合、ｘは０．１＜ｘ＜０．７５の範囲内で良好な露光感度が得られる。
【０２０３】
このとき、ｘ＝０．１は、露光工程における大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合が発生する臨界値である。また、ｘを０．４＜ｘ＜０．７程度とすることで最も高い露光感度が得られる。
【０２０４】
また、化学式ＭｏＯ３で表される遷移金属の酸化物を組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算した場合、ｘは０．１＜ｘ＜０．７５の範囲内で良好な露光感度が得られる。このとき、ｘ＝０．１は、露光工程における大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合が発生する臨界値である。また、ｘを０．４＜ｘ＜０．７程度とすることで最も高い露光感度が得られる。
【０２０５】
また、化学式ＭｏＯで表される遷移金属の酸化物を組成割合ＭｏＯ１‐ｘＯｘに換算した場合、ｘは０．１＜ｘ＜０．５の範囲内で良好な露光感度が得られる。このとき、ｘ＝０．１は、露光工程における大きな照射パワーを要したり、現像処理に長時間を有したりするなどの不都合が発生する臨界値である。
【０２０６】
レジスト材料の露光感度が高い程、露光時の照射パワーを低減できる他、パルス幅又は線速度に対応する露光時間を短くできるなどの利点を有する。しかし逆に感度が高すぎるとフォーカス設定時に不要な露光を生じる、又はプロセス室照明環境により悪影響を受けるといった不都合が生じるため、用途によって最適な露光感度を適宜選択する。
【０２０７】
本発明のレジスト材料の露光感度の調整には、酸素含有量を増減することの他に、遷移金属の不完全酸化物に第２の遷移金属を添加することが有効である。例えば、Ｗ１‐ｘＯｘにＭｏを添加することにより、露光感度を約３０％程度改善することができる。
【０２０８】
また、露光感度の調整は、レジスト材料の組成を変化させる他に、基板材料を選択することや、基板に露光前処理を施すことによっても可能である。実際上、石英、シリコン、ガラス、及びプラスチック（ポリカーボネート）を基板１００として用いた場合の、基板種類の違いによる露光感度の違いを調べたところ、基板の種類により露光感度が異なり、具体的にはシリコン、石英、ガラス、プラスチックの順に感度が高いことが確認された。この順序は、熱伝導率の順に対応しており、熱伝導率が小さい基板ほど露光感度が良好となる結果であった。これは、熱伝導率が小さい基板ほど、露光時の温度上昇が著しいため、温度上昇に伴ってレジスト材料の化学的性質が大きく変化するためと考えられる。
【０２０９】
露光前処理としては、基板とレジスト材料との間に中間層１０１、２０１を形成する処理、熱処理、紫外線照射する処理等がある。特に、単結晶シリコンからなるシリコンウエハのように熱伝導率が大きい基板を用いる場合には、中間層として熱伝導率の比較的低い層を基板上に形成することによって、露光感度を適切に改善することができる。これは、中間層によって露光時のレジスト材料への熱の蓄積が改善されるためである。
【０２１０】
因みに、上記中間層を構成する熱伝導率の低いものとして、アモルファスシリコン、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）窒化シリコン（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等が適している。また、その中間層はスパッタリング法やその他の蒸着法によって形成すればよい。
【０２１１】
また、石英基板上に厚さ５［μｍ］の紫外線硬化樹脂をスピンコートした後紫外線の照射により液状樹脂を硬化させた基板１００では、その露光感度が未処理の石英基板に比べて改善していることが確認された。これも、紫外線硬化樹脂の熱伝導率がプラスチック程度に低いことから説明可能と考えられる。
【０２１２】
また、熱処理、紫外線照射等の露光前処理によっても露光感度の改善が可能である。これらの露光前処理を施すことによって、不完全ではあるもののある程度本発明のレジスト材料の化学的性質が変化するためと考えられる。
【０２１３】
以上により、露光されたパターンに応じたピット又は案内溝の微細凹凸が形成されてなる光ディスク用原盤１０４が得られる。
【０２１４】
［２−３．動作及び効果］
以上の構成において、光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、基板１００の上に、スパッタリング法により遷移金属の不完全酸化物からなる無機系のレジスト材料を用いてレジスト層１０２を均一に成膜し、レジスト基板１０３を得る。
【０２１５】
その後光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６の露光制御部３０は、レジスト層１０２が露光されない程度のレーザ光ＬＬをレジスト層１０２へ照射し、所望の位置にターンテーブル３３を移動させる。
【０２１６】
ここで、従来の有機レジストからなるレジスト層１０２に対する露光工程では、露光に用いる光源自身でレジスト層にフォーカシングをすることは行われなかった。これは、有機レジストの露光に対する化学的性質の変化が連続的であるため、フォーカシングに必要な程度の微弱光であっても、その光の照射によって有機材料からなるレジスト層に不要な露光が行われるためである。
【０２１７】
このため、有機レジストが感度を有しない波長の光源、例えば波長６３３［ｎｍ］の赤色の光源を別途用意し、その光でフォーカシングを行っていた。このように、従来の有機レジスト用の露光部は、２つの異なる波長の光源を用いるために、波長分離が可能な光学系を設けざるを得なく光学系が非常に複雑となることや、そのコストが増加するなどの欠点を有する。
【０２１８】
さらに、従来の有機レジスト用の露光部では、対物レンズ４０の高さ位置制御に用いられるフォーカスエラー信号の分解能が、検出に用いる光源（例えば波長６３３［ｎｍ］）の波長に比例する。このため露光部は、露光に用いる光源により得られるようなフォーカシングエラー信号の分解能が得られず、精度が高く安定したフォーカシングを行えないといった問題を有する。
【０２１９】
これに対して、遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジストである本発明のレジスト材料は、図２９に示すように、露光に対する化学的性質の変化が極めて急峻である。すなわち、露光が開始される照射閾値Ｐｔｈ未満の光強度に対しては、繰り返しの照射に対しても不要な露光が行われないため、照射閾値Ｐｔｈ未満の光強度によって露光光源自身でフォーカシングをかけることが可能となる。
【０２２０】
これにより、本発明の光ディスク用原盤製造装置では、従来の有機レジスト用の露光部で用いられていたような波長分離を行う光学系が不要となり、露光部の低コスト化を達成するとともに、露光波長に相当する高精度なフォーカシングを実現して正確な微細加工を達成できる。
【０２２１】
また、無機レジストである本発明のレジスト材料では、照射閾値Ｐｔｈ未満の微弱光では露光されないため、通常の有機レジストを用いるプロセスで必要とされる、室内照明の紫外光のカットも不要となる。
【０２２２】
上述したようにターンテーブル３３を移動させた後、光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６の露光制御部３０は、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させ、レジスト層１０２に対して露光を行う。
【０２２３】
これにより、レジスト層１０２にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑えることができ、従来の熱リソグラフィと比して、露光される部分と露光されない部分の境界部のパターンがより明瞭なものとなり、微細なパターニングを安定して行うことが可能となる。
【０２２４】
これは、一般に熱ストラテジにおいて、レジスト層１０２にレーザを照射し発生させる熱によりレジスト材料の科学的性質を変化させるためには、ある程度エネルギーを要する。ここで、図３０（Ａ）に示すような従来の熱リソグラフィの光強度では、図３０（Ｂ）に示す本発明の熱リソグラフィと比べて、上述した必要なエネルギーに達するまでに、より多くの時間が必要となる。このため当該時間を経ている間に熱が拡散してしまい、所望の位置以外の当該位置周辺部の科学的性質までもが変化し、微細加工が困難となるためと推測される。
【０２２５】
また、露光部２６の露光制御部３０は、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させる際、データ信号Ｓ１及びライトストラテジに基づいて図２８（Ｂ）に示すレーザ駆動信号Ｓ４をレーザ制御部２へ供給する。そしてレーザ制御部２は、供給されたレーザ駆動信号Ｓ４を所定の増幅率で増幅してレーザ駆動信号ＳＤを生成し、これを半導体レーザ３へ供給する。
【０２２６】
ここで従来の熱リソグラフィでは、レジスト層１０２にパターンを描画する際、徐々に熱がたまっていくため、記録する信号に合わせて単純にレーザ光の照射、非照射を切り替えるだけでは、レーザ光移動方向の先（図２８における右方向）に向かうほど、記録されるマークが涙型に歪んでしまう。
【０２２７】
そのため適切なパターニングができず、例えば図２８（Ａ）に示す信号を記録するためには、図２８（Ｄ）に示すような、いわゆる冷却区間を有するレーザ駆動信号を生成するための複雑なレーザ光の制御を必要とした。
【０２２８】
これに対して特異出力光ＬＥをレジスト層１０２に照射する場合、レーザ光をパルス出力するため照射時間が非常に短く、余分な熱のたまりを大幅に抑えることができる。
【０２２９】
このため露光制御部３０は、図２８（Ｃ）に示したように、記録する信号がハイレベルの期間一定周期のパルス出力を繰り返すようなレーザ駆動信号を生成するのみといった、極めて簡易なレーザ光の制御により、所望の信号を記録することができる。
【０２３０】
また、露光に用いる光源として特異出力光ＬＥを用いたが、特異出力光ＬＥは、特異ピーク光ＬＥＰだけでなく特異スロープ光ＬＥＳをも含む。ここで図２２に示すように、特異スロープ光ＬＥＳの光強度は特異ピーク光ＬＥＰよりも低く、レジスト層１０２が露光しない程度の光強度に抑えられている。よって特異ピーク光ＬＥＰがレジスト層１０２を露光するに際し、特異スロープ光ＬＥＳまでもがレジスト層１０２を露光するなどの影響を与えることはないと考えられる。
【０２３１】
レジスト層１０２への露光完了後、光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６の露光制御部３０は、レジスト層１０２を現像することにより、所定の凹凸パターンが形成された原盤１０４を得る。
【０２３２】
その後光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、図示しない電鋳部により電鋳法を用いて原盤１０４の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させる。
【０２３３】
さらに光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１は、図示しない剥離部により原盤１０４に析出させた金属ニッケル膜を原盤１０４から剥離させた後に所定の加工を施し、原盤１０４の凹凸パターンが転写された成型用スタンパ１０５を得る。
【０２３４】
以上の構成によれば、光ディスク用原盤製造装置２０は遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板１００上に成膜してレジスト層１０２を形成し、レジスト基板１０３を得る。その後光ディスク用原盤製造装置２０は、レジスト層１０２に特異出力光ＬＥを照射し、所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させる。その後光ディスク用原盤製造装置２０は、当該パターンが露光されたレジスト基板１０３を現像し光ディスク用原盤を得る。これにより露光部２６は、レジスト層１０２にレーザ光が照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくして光ディスク用原盤製造装置２０は極めて微細な加工を簡易な制御により行うことができる。
【０２３５】
＜３．第２の実施の形態＞
［３−１．ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置］
第２の実施の形態では、ハードディスクのプラッタを製造する際に用いられる原盤を製造する製造装置について説明する。このハードディスクのプラッタは、一般的な平面状のプラッタと異なり、記録に不要な部分の磁性材料を溝加工して除去した後に当該溝を非磁性材料で充填することにより、記録トラック間を分離してトラック間の干渉を低減し得るようになされている。
【０２３６】
図２３に示すように、プラッタ用原盤製造装置５０は第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０と同様に構成されている。
【０２３７】
［３−２．プラッタ用原盤の製造手順］
図２４に示したフローチャートのように、プラッタ用原盤製造装置５０によりプラッタ用原盤製造処理を行う際のプラッタ用原盤製造処理手順は、光ディスク用原盤製造処理手順と同様の手順となっている。また、レジスト材料、レジスト層形成工程及びレジスト層現像工程については、第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０と同様となっている。
【０２３８】
因みにその後制御部５１は、ナノインプリントリソグラフィ法によりディスク基板上の樹脂レジストにパターンを転写し、転写された樹脂パターンをマスク材として、ドライエッチング手法でディスク基板表面に溝を加工形成する。
【０２３９】
さらに制御部５１は磁気ヘッドの浮上安定性を確保するために、一旦形成した溝に再び非磁性材料を埋め込み平坦化した後、保護膜、潤滑膜を形成することによりプラッタを得るようになされている。
【０２４０】
図２５に示すように露光部５６は、露光制御部６０、レジスト基板２０３が光ディスク用原盤製造装置２０の露光部２６と異なっているものの、それ以外はほぼ同様に構成されている。
【０２４１】
またレジスト層露光工程は、第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０の露光工程とほぼ同様となっている。
【０２４２】
ここで、プラッタ用原盤製造装置５０で製造される原盤２０４が、本実施の形態のようなハードディスク等の同心円状のトラックが用いられるディスクを作製する際に用いられるディスク原盤である場合は、以下のように露光を行う。
【０２４３】
まず露光制御部６０は、ターンテーブル３３を一定の線速度となるよう回転させる。それとともに露光制御部６０は、特異出力光ＬＥをレジスト層２０２へトラック一周分照射する。そして露光制御部６０は特異出力光ＬＥを非照射とし、次のトラックの位置へ、レジスト基板２０３の半径方向の一方向にターンテーブル３３をステップ的に移動させる。その後露光制御部６０は再び特異出力光ＬＥをレジスト層２０２へトラック一周分照射する。上記制御を繰り返すことにより露光制御部６０は、現像することで同心円状の溝となる、凹凸の潜像を形成するようレジスト層２０２を露光する。
【０２４４】
［３−３．動作及び効果］
以上の構成において、プラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１は、基板２００の上に、スパッタリング法により遷移金属の不完全酸化物からなる無機系のレジスト材料を用いてレジスト層２０２を均一に成膜し、レジスト基板２０３を得る。
【０２４５】
その後露光部５６の露光制御部６０は、レジスト層２０２が露光されない程度のレーザ光ＬＬをレジスト層２０２へ照射し、所望の位置にターンテーブル３３を移動させる。
【０２４６】
ターンテーブル３３の移動後、露光部５６の露光制御部６０は、半導体レーザ３から特異出力光ＬＥを出射させ、レジスト層２０２に対して露光を行う。
【０２４７】
ここで、従来ハードディスクのプラッタ用原盤製造に用いられる電子線リソグラフィが露光に多くの時間を要することを解決するために、従来のような熱リソグラフィを用いる手法も考えられる。しかしその場合、露光に要する時間は大幅に短縮するが、電子線リソグラフィを用いたパターニングよりも微細に加工できない可能性がある。
【０２４８】
これに対して本実施の形態の場合、不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板２００上に成膜してレジスト層２０２を形成し、当該レジスト層２０２に、パターニング速度の速い可視光である特異出力光ＬＥを照射し露光している。
【０２４９】
これにより本実施の形態のプラッタ用原盤製造装置５０は、従来の電子線リソグラフィを用いた手法と同等に微細なパターニングができ、かつ露光に要する時間を大幅に短縮することができる。そのため本実施の形態は、いわゆるディスクリートトラックメディアの原盤の製造にも適用することができる。
【０２５０】
レジスト層２０２への露光完了後、プラッタ用原盤製造装置５０の露光部５６の露光制御部６０は、レジスト層２０２を現像することにより、所定の凹凸パターンが形成された原盤２０４を得る。
【０２５１】
その後プラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１は、図示しない電鋳部により電鋳法を用いて原盤２０４の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させる。
【０２５２】
さらにプラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１は、図示しない剥離部により原盤２０４に析出させた金属ニッケル膜を原盤２０４から剥離させた後に所定の加工を施し、原盤２０４の凹凸パターンが転写された成型用スタンパ２０５を得る。
【０２５３】
その他、プラッタ用原盤製造装置５０は、第１の実施の形態における光ディスク用原盤製造装置２０とほぼ同様の作用効果を奏し得る。
【０２５４】
以上の構成によれば、プラッタ用原盤製造装置５０は、遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト材料を基板２００上に成膜してレジスト層２０２を形成し、レジスト基板２０３を得る。その後プラッタ用原盤製造装置５０は、レジスト層２０２に特異出力光ＬＥを照射し、所望の凹凸パターンと対応した選択的な露光を施し感光させる。その後プラッタ用原盤製造装置５０は、当該パターンが露光されたレジスト基板２０３を現像しプラッタ用原盤を得る。これにより露光部５６は、レジスト層２０２にレーザ光を照射し発生させる熱の拡散を抑え、微細なパターンの露光ができる。かくしてプラッタ用原盤製造装置５０は、極めて微細な加工を簡易な制御により行うことができる。
【０２５５】
＜４．他の実施の形態＞
なお上述した実施の形態においては、本発明を光ディスク用原盤製造装置２０、ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０に適用した場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、Ｆｌａｓｈメモリ、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ（Application Specific IC）等の半導体デバイス、磁気ヘッド等の磁気デバイス、液晶、ＥＬ（Electro Luminescence）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の表示デバイス、光記録媒体、光変調素子等の光デバイス、パターンドメディア等の種々のデバイスの作製に適用しても良い。この場合、リソグラフィ技術を用いるものであれば良い。
【０２５６】
また上述した実施の形態においては、レジスト層１０２又は２０２を露光するに際し、レジストが露光されない程度の微弱光で所望の位置にターンテーブル３３を移動させる場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば１発の特異出力光ＬＥを照射して、その反射光に基づいて制御しても良い。ここで、１発の特異出力光ＬＥのみでは、レジスト層１０２又は２０２に科学的性質の変化を生じさせるほどのエネルギーがなく、レーザ光を照射した位置のレジスト層１０２又は２０２の科学的性質が、その後の現像等の工程において問題になるほど変化してしまうことはないと考えられる。これにより、微弱な光を当てるという駆動の制御を行わなくてよく、常に特異出力光ＬＥを出力させればよいため、レーザ光の制御を簡易にできる。
【０２５７】
さらに上述した実施の形態においては、対物レンズ４０等の光学系の位置を固定し、ターンテーブル３３を送り機構３５により半径方向に移動させることにより、レジスト基板１０３又は２０３へのレーザ光照射位置を変化させる場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばターンテーブル３３を固定して光学系を半径方向に移動させても良い。
【０２５８】
さらに上述した実施の形態においては、露光部２６又は５６に組み込まれた短パルス光源部１０は、露光制御部３０又は６０からレーザ制御部２の駆動回路６へ供給されるレーザ制御信号Ｓ４を、所定の増幅率で増幅してレーザ駆動信号ＳＤを生成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば露光制御部３０又は６０から、レーザ制御部２のパルス信号発生器４へレーザ制御信号Ｓ４としてデータ信号Ｓ１及びライトストラテジを供給することにより、レーザ制御部２がレーザ駆動信号ＳＤを生成しても良い。
【０２５９】
さらに上述した実施の形態においては、円盤状の基板１００又は２００に基づいて円盤状の原盤１０４又は２０４を作製する場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えば四角形の基板に基づいて四角形の原盤を作製するなど、種々の形状からなる基板に基づき、種々の形状からなる原盤を作製しても良い。
【０２６０】
さらに上述した実施の形態においては、光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１又はハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１が、予めＲＯＭに格納されているプログラムに従い、上述した光ディスク用原盤製造処理手順ＲＴ１又はハードディスクのプラッタ用原盤製造処理手順ＲＴ１を行う場合について述べた。本発明はこれに限らず、光ディスク用原盤製造装置２０の制御部２１又はハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０の制御部５１が、例えば記録媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたプログラム、その他種々のルートによってインストールしたアプリケーションプログラムに従って、上述した光ディスク用原盤製造処理手順又はハードディスクのプラッタ用原盤製造処理手順を行っても良い。
【０２６１】
さらに上述した実施の形態においては、露光部２６の露光制御部３０又は露光部５６の露光制御部６０が、予めＲＯＭに格納されているプログラムに従い、上述した露光工程を行う場合について述べた。本発明はこれに限らず、露光部２６の露光制御部３０又は露光部５６の露光制御部６０が、例えば記録媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたプログラム、その他種々のルートによってインストールしたアプリケーションプログラムに従って、上述した露光工程を行っても良い。
【０２６２】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、位置制御部としての露光制御部３０、回転駆動部３１及び送り機構駆動部３４と、照射制御部としての露光制御部３０及びレーザ制御部２とによって露光装置としての露光部２６を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、位置制御部と、照射制御部とによって露光装置を構成しても良い。
【０２６３】
さらに上述した第２の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、位置制御部としての露光制御部６０、回転駆動部３１及び送り機構駆動部３４と、照射制御部としての露光制御部６０及びレーザ制御部２とによって露光装置としての露光部５６を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、位置制御部と、照射制御部とによって露光装置を構成しても良い。
【０２６４】
さらに上述した第１の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、レジスト層形成部としてのスパッタリング部２５と、露光部としての露光部２６と、現像部としての現像部２７とによって微細加工装置としての光ディスク用原盤製造装置２０を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、レジスト層形成部と、露光部と、現像部とによって微細加工装置を構成しても良い。
【０２６５】
さらに上述した第２の実施の形態においては、半導体レーザとしての半導体レーザ３と、レジスト層形成部としてのスパッタリング部５５と、露光部としての露光部５６と、現像部としての現像部５７とによって微細加工装置としてのハードディスクのプラッタ用原盤製造装置５０を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる半導体レーザと、レジスト層形成部と、露光部と、現像部とによって微細加工装置を構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０２６６】
本発明は、微細加工装置等で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２６７】
【図１】短パルス光源装置の構成を示す略線図である。
【図２】パルス信号及びレーザ駆動信号を示す略線図である。
【図３】注入キャリア密度と光子密度との関係（１）の説明に供する略線図である。
【図４】注入キャリア密度とキャリア密度との関係の説明に供する略線図である。
【図５】注入キャリア密度と光子密度との関係（２）の説明に供する略線図である。
【図６】ＰＴ１における光子密度の説明に供する略線図である。
【図７】ＰＴ２における光子密度の説明に供する略線図である。
【図８】ＰＴ３における光子密度の説明に供する略線図である。
【図９】実際の発光波形を示す略線図である。
【図１０】駆動信号と光強度との関係を示す略線図である。
【図１１】光測定装置の構成を示す略線図である。
【図１２】各パルスの形状を示す略線図である。
【図１３】パルス信号と駆動パルスとの関係を示す略線図である。
【図１４】駆動パルスの電圧を変化させたときの光強度特性を示す略線図である。
【図１５】駆動パルスの電圧が８．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１６】駆動パルスの電圧が１３．２［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１７】駆動パルスの電圧が１５．６［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１８】駆動パルスの電圧が１７．８［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図１９】駆動パルスの電圧が３８．４［Ｖ］のときにおける波長特性及び光強度特性を示す略線図である。
【図２０】ＢＰＦの有無による光強度特性の相違を示す略線図である。
【図２１】ＢＰＦの有無による波長特性の相違を示す略線図である。
【図２２】特異出力光の光強度特性を示す略線図である。
【図２３】光ディスク用原盤製造装置、ハードディスクのプラッタ用原盤製造装置の構成を示す略線図である。
【図２４】光ディスク用原盤、ハードディスクのプラッタ用原盤の製造手順を示すフローチャートである。
【図２５】露光部の全体構成を示す略線図である。
【図２６】光ディスク用原盤、ハードディスクのプラッタ用原盤の製造工程を示す略線図である。
【図２７】光ディスクの製造工程を示す略線図である。
【図２８】ライトストラテジを示す略線図である。
【図２９】光源の光強度とエッチング速度との関係を示す略線図である。
【図３０】従来の熱リソグラフィと本発明の熱リソグラフィでのレジスト層における熱拡散を示す略線図である。
【図３１】光スポット内の光強度分布及び熱分布による描画サイズを示す略線図である。
【符号の説明】
【０２６８】
２……レーザ制御部、３……半導体レーザ、１０……短パルス光源部、３０、６０……露光制御部、３７……フォーカス駆動部、３１……回転駆動部、３４……送り機構駆動部、Ｓ０……検出信号、Ｓ１……データ信号、Ｓ２……回転駆動信号、Ｓ３……送り機構駆動信号、Ｓ４……レーザ制御信号、Ｓ５……フォーカス駆動信号、１００、２００……基板、１０１、２０１……中間層、１０２、２０２……レジスト層、１０３、２０３……レジスト基板、１０４、２０４……原盤、１０５、２０５……成型用スタンパ、１０６……樹脂製ディスク、１０７……反射膜、１０８……保護膜、１０９……光ディスク、ＬＥ……特異出力光、ＬＥＰ……特異ピーク光、ＬＥＳ……特異スロープ光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に上記レーザ光を照射するよう、上記半導体レーザの焦点を移動させる位置制御部と、
上記レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう上記半導体レーザの照射を制御する照射制御部と
を有する露光装置。
【請求項２】
上記位置制御部は、上記所望の形状に対応させて上記半導体レーザの焦点を連続的に螺旋状に移動させる
請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
上記照射制御部は、情報データに応じて上記レーザ光を照射する
請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
上記位置制御部は、上記所望の形状に対応させて所望の距離だけ螺旋における半径方向に往復移動させながら、上記半導体レーザの焦点を連続的に螺旋状に移動させる
請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
上記位置制御部は、上記所望の形状に対応させて上記半導体レーザの焦点を同心円状に移動させ、
上記照射制御部は、上記所望の形状に対応させて上記レーザ光を照射する
請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
上記照射制御部は、上記所望の形状に対応させて上記レーザ光を所定周期でなる複数のパルス状に出力させ、又は当該レーザ光の出力を停止させる
請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
上記照射制御部は、情報データに応じて上記レーザ光を所定周期でなる複数のパルス状に出力させ、又は当該レーザ光の出力を停止させる
請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより出射する出射ステップと、
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に上記レーザ光を照射するよう、上記半導体レーザの焦点を移動させる位置制御ステップと、
上記レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう上記半導体レーザの照射を制御する照射制御ステップと
を有する露光方法。
【請求項９】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層を基板上に成膜するレジスト層形成部と、
上記レジスト層に上記レーザ光を照射し所望の凹凸パターンと対応する形状を露光する露光部と、
上記露光部により露光された上記レジスト層を現像し所望の凹凸パターンを形成する現像部と
を有する微細加工装置。
【請求項１０】
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層を基板上に成膜するレジスト層形成ステップと、
上記レジスト層に所望の凹凸パターンと対応する形状を生成するよう、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として照射し露光する露光ステップと、
上記露光部により露光された上記レジスト層を現像し所望の凹凸パターンを形成する現像ステップと
を有する微細加工方法。
【請求項１】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に上記レーザ光を照射するよう、上記半導体レーザの焦点を移動させる位置制御部と、
上記レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう上記半導体レーザの照射を制御する照射制御部と
を有する露光装置。
【請求項２】
上記位置制御部は、上記所望の形状に対応させて上記半導体レーザの焦点を連続的に螺旋状に移動させる
請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
上記照射制御部は、情報データに応じて上記レーザ光を照射する
請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
上記位置制御部は、上記所望の形状に対応させて所望の距離だけ螺旋における半径方向に往復移動させながら、上記半導体レーザの焦点を連続的に螺旋状に移動させる
請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
上記位置制御部は、上記所望の形状に対応させて上記半導体レーザの焦点を同心円状に移動させ、
上記照射制御部は、上記所望の形状に対応させて上記レーザ光を照射する
請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
上記照射制御部は、上記所望の形状に対応させて上記レーザ光を所定周期でなる複数のパルス状に出力させ、又は当該レーザ光の出力を停止させる
請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
上記照射制御部は、情報データに応じて上記レーザ光を所定周期でなる複数のパルス状に出力させ、又は当該レーザ光の出力を停止させる
請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として半導体レーザより出射する出射ステップと、
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層の所望の位置に上記レーザ光を照射するよう、上記半導体レーザの焦点を移動させる位置制御ステップと、
上記レジスト層に所望の形状を生成し露光するよう上記半導体レーザの照射を制御する照射制御ステップと
を有する露光方法。
【請求項９】
パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として出射する半導体レーザと、
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層を基板上に成膜するレジスト層形成部と、
上記レジスト層に上記レーザ光を照射し所望の凹凸パターンと対応する形状を露光する露光部と、
上記露光部により露光された上記レジスト層を現像し所望の凹凸パターンを形成する現像部と
を有する微細加工装置。
【請求項１０】
遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より少ない酸素を含有する、遷移金属の不完全酸化物を含むレジスト材料よりなるレジスト層を基板上に成膜するレジスト層形成ステップと、
上記レジスト層に所望の凹凸パターンと対応する形状を生成するよう、パルス状でなり所定の特異電圧でなる駆動パルスが供給された際、パルス状の光強度特性を有する特異ピーク光をレーザ光として照射し露光する露光ステップと、
上記露光部により露光された上記レジスト層を現像し所望の凹凸パターンを形成する現像ステップと
を有する微細加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−１２２３０５（Ｐ２０１０−１２２３０５Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９３５４９（Ｐ２００８−２９３５４９）
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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