JP2000076707A - 光学記録媒体作製用原盤記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定パターンの記録をビーム照射により行う
場合に、基板と照射機構との接触を回避する。 【解決手段】 レジストを塗布した基板１を回転させる
回転基台３１と、照射機構３２と、照射機構３２を回転
基台３１に対して垂直方向およびこれに直交する面方向
に、移動可能とする昇降機構３３と、照射機構３２と、
昇降機構３３との間に介在する高さ位置変位機構３５と
を有するものとし、照射機構３２は、高さ位置変位機構
３５を介して昇降機構３３と接続し、照射機構３２は、
少なくとも、集束レンズ系３６と、焦点を調整する変位
駆動機構３７とが、気体静圧パッドハウジング３８によ
り支持された構造を有し、気体静圧パッドハウジング３
８には、基板と対向する底面に臨んで、気体供給パッド
３９が、配置されて成り、気体供給パッド３９を通じ
て、照射機構３２と、上記基板１との間に気体が供給さ
れるようにした原盤記録装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上のレジスト
にビームを集光照射し、所望の記録パターンを形成する
光学記録媒体作製用原盤記録装置。

【０００２】

【従来の技術】オーディオ用、ビデオ用、その他の各種
情報を記録する光学記録媒体として、その記録もしくは
再生を光照射によって行う光ディスク、光カード、光磁
気ディスク、相変化光学記録媒体等のＲＯＭ（Read Onl
y Disk) 型、追記型、書換え型等の光学記録媒体がある
が、例えば、コンパクトディスクにおけるような、ＲＯ
Ｍ型においては、データ情報、トラッキングサーボ信号
等の記録がなされる位相ピット、プリグルーブ等の微細
凹凸、また、追記型、書換え型等の光磁気、あるいは相
変化等のよる光学記録媒体においても、プリグルーブ等
の微細凹凸の形成がなされる。

【０００３】これら、微細凹凸が形成された光学記録媒
体の基板を作製する場合、この微細凹凸に対応する凹凸
面を有するスタンパーにより、圧縮成形、射出成形等に
よって作製される。このスタンパーは、光学記録媒体用
の原盤に金属メッキを施し、これを剥離することによ
り、複製される。

【０００４】以下に、光学記録媒体用の原盤を作製する
工程の一例について説明するが、この例においては、特
に、フォトレジストに光照射を行うことによって、所定
のパターン形成を行う場合について説明する。

【０００５】図３に示すように、例えば表面を充分平滑
研磨したガラス基板１０をを回転基台（図示せず）上に
載置し、所定の回転数で回転された状態で、図４に示す
ように、アルカリ可溶性となるフォトレジスト１１を、
例えば０．１μｍ程度の厚さに均一に塗布する。

【０００６】図５に示すように、レーザー光Ｌにより、
フォトレジスト１１を所定パターンに露光する。この露
光は、ガラス基板１０を回転させながら、レーザー光Ｌ
を、ガラス基板１０の半径方向に、一回転あたり、等距
離ずつ送ることにより、フォトレジスト１１に、溝の潜
像を、一定間隔でスパイラル状、あるいは同心円状に生
じさせて行う。

【０００７】次に、図６に示すように、ガラス基板１０
をアルカリ性現像液で現像し、露光部を除去する。この
ようにすると、ガラス基板１０上に、所定の微細凹凸パ
ターン１１ａの形成がされた光学記録媒体用の原盤２０
が得られる。

【０００８】フォトレジストに露光光を照射してパター
ン露光を行う、光学記録媒体作製用原盤記録装置につい
て、図７にその概略図を示す。この光学記録媒体作製用
原盤記録装置１００においては、回転基台１０１上に載
置された、例えばガラスの基板１０、の表面に、記録す
る信号に応じて点滅するレーザービームスポット等を集
束し照射する対物レンズ１０２を、平行板バネ等による
昇降機構１０３を用いて支持し、ボイスコイルモーター
等の変位駆動機構１０４で駆動制御することにより、こ
の対物レンズ１０２の位置を、基板１０の高さ方向、す
なわち、基板面と直交する方向に、柔軟に変化させるこ
とができるような構造としている。

【０００９】この従来の光学記録媒体作製用原盤記録装
置１００においては、回転基台１０１上に、基板１０の
表面の照射スポットの焦点がずれた場合の、スポットの
ずれた量を検出するときには、照射したレーザービーム
とは異なる波長のレーザービームを用いて、離軸法や、
非点収差法等の検出方法を用いたり、基板１０と対物レ
ンズ１０２との間の隙間の静電容量を測定したりする方
法を用いたりすることによって、これを検出することが
できる。

【００１０】この場合、回転基台１０１、および基板１
０は、平行平面度に関して高精度に制御されており、数
μｍ以下程度の高さの調整が可能とされている。

【００１１】しかしながら、原盤２０は、繰り返し再利
用されるため、一度使用した後、再研磨等の再生処理を
施した場合には、未使用のものと比較して、数十μｍ程
度の厚さの変動が生じる。

【００１２】また、従来の光学記録媒体作製用原盤記録
装置１００における対物レンズ１０２を用いて、基板１
０上に記録光を照射し、露光を行う場合には、微細な集
光スポットを形成する必要があるため、集光スポット径
は、電磁波の波長、あるいは露光光の波長程度にする。

【００１３】この場合には、対物レンズ１０２の開口数
ＮＡを高く、例えばＮＡ＝０．９程度にすることが必要
となり、集光スポットの径を一定値に保つ焦点深度とし
ては、０．１μｍ以下程度にするように制御されてい
る。

【００１４】この場合において、一般的に対物レンズ１
０２と基板１０との間隔は、１００μｍ以上程度とされ
ている。対物レンズを、高さ調節を行うことのできる昇
降機構１０５により、おおむねの高さの位置合わせを行
っておき、その後、必要に応じて、基板１０と、回転基
台１０１の高さの変動分だけ、焦点の調整を行うため、
変位駆動機構１０４を駆動させる際、この変位駆動機構
１０４による可動範囲を１００μｍ以下にしておけば、
対物レンズ１０２と、原盤２０とが接触してしまうこと
を防止することができた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
光学記録媒体の高記録密度化により、より微細なパター
ン形成を行う必要が生じた。これにより、ビームの集束
と照射を行う照射機構と、被露光体の基板との間隔が狭
小化した。すなわち、基板と対物レンズとの距離の近接
化が進んだため、対物レンズの高さ調節が微細なものと
なり、対物レンズと基板とが接触してしまう危険性があ
り、基板や対物レンズを破損する恐れが生じた。

【００１６】そこで、本発明においては、上述した従来
の実情に鑑みて、対物レンズ等の、照射機構により基板
上ににビームを集束し照射させて、記録パターンの形成
を行う場合、基板と対物レンズとが接触してしまうこと
を、効果的に回避する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の光学記録媒体作
製用原盤記録装置は、レジストを塗布した基板を載置
し、基板を回転させる回転基台と、レジスト上に、記録
ビームを集束し、照射する照射機構と、照射機構を上記
基板との対向部において、回転基台に対して垂直方向お
よびこれに直交する面方向に、移動可能とする昇降機構
と、照射機構と、昇降機構との間に介在する高さ位置変
位機構とを有する構成とし、照射機構は、高さ位置変位
機構を介して昇降機構と接続されてなるものとし、照射
機構は、少なくとも、集束レンズ系と、焦点を調整する
変位駆動機構とが、気体静圧パッドハウジングにより支
持された構造を有するものとし、気体静圧パッドハウジ
ングには、基板と対向する底面に臨んで、気体供給パッ
ドが、配置されて成り、気体供給パッドを通じて、照射
機構と、上記原盤との間に気体が供給されるようにする
ものとした。

【００１８】本発明の光学記録媒体作製用原盤記録装置
によれば、照射機構と、原盤との間に気体が供給される
ため、照射機構と、原盤との距離が狭まった場合に、そ
の間の圧力が高まり、照射機構を基板面上において押し
上げることができる。これにより、照射機構と、原盤と
の間の距離を所望の値に調整し保持することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、ビデオ用、オーディオ
用の光学記録媒体、例えばコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ビデオディスク、光磁気ディス
ク、ミニディスク（ＭＤ）、ディジタルバーサタイルデ
ィスク（ＤＶＤ）等の、光学記録媒体を構成する基板を
作製するための、原盤を作製する光学記録媒体作製用原
盤記録装置に係わるものである。

【００２０】本発明の光学記録媒体作製用原盤記録装置
は、レジストを塗布した基板を載置し、基板を回転させ
る回転基台と、レジスト上に、記録ビームを集束し、照
射する照射機構と、照射機構を上記基板との対向部にお
いて、回転基台に対して垂直方向およびこれに直交する
面方向に、移動可能とする昇降機構と、照射機構と、昇
降機構との間に介在する高さ位置変位機構とを有する構
成とし、照射機構は、高さ位置変位機構を介して昇降機
構と接続されてなるものとし、照射機構は、少なくと
も、集束レンズ系と、焦点を調整する変位駆動機構と
が、気体静圧パッドハウジングにより支持された構造を
有するものとし、気体静圧パッドハウジングには、基板
と対向する底面に臨んで、気体供給パッドが、配置され
て成り、気体供給パッドを通じて、照射機構と、上記基
板との間に気体が供給されるようにするものである。

【００２１】以下、本発明の光学記録媒体作製用原盤記
録装置の一例について、図を参照して説明する。なお、
以下の例においては、特に、基板上に塗布したフォトレ
ジスト上に、露光光を集光照射することにより、所定パ
ターンの記録を行う、フォトリソグラフィーにより、光
学記録媒体作製用の原盤を作製する装置について説明す
るが、本発明は、以下に示す例に限定されるものではな
く、レーザー光を用いて記録パターンを形成する場合の
ほか、電子ビームを用いて記録パターンを形成する場合
についても同様に適用することができる。

【００２２】先ず、本発明装置の説明に先立って、光学
記録媒体用の原盤を作製する方法について説明する。図
３に示す例えば表面を充分平滑研磨したガラス基板１０
を回転基台（図示せず）上に載置し、所定の回転数で回
転された状態で、図４に示すように、アルカリ可溶性と
なるフォトレジスト１１を、例えば０．１μｍ程度の厚
さに均一に塗布する。

【００２３】図５に示すように、レーザー光Ｌにより、
フォトレジスト１１を所定パターンに露光する。この露
光は、ガラス基板１０を回転させながら、レーザー光Ｌ
を、ガラス基板１０の半径方向に、一回転あたり、等距
離ずつ送ることにより、フォトレジスト１１に、溝の潜
像を、一定間隔でスパイラル状、あるいは同心円状に生
じさせて行う。

【００２４】図６に示すように、ガラス基板１０をアル
カリ性現像液で現像し、露光部を除去する。このように
すると、ガラス基板１０上に、所定の微細凹凸パターン
１１ａの形成がされた光学記録媒体用の原盤２０を作製
することができる。

【００２５】図１に、上述した原盤のパターン露光を行
う本発明の光学記録媒体作製用原盤記録装置３０の概略
図を示す。この光学記録媒体作製用原盤記録装置３０
は、例えば、鋳鉄、天然石等の形状寸法安定性、振動減
衰性に優れたマシンベース（図示せず）上に構成されて
おり、このマシンベースは、例えば空気ばね等の除振機
構により、床振動を減衰、絶縁できる構成とされてい
る。このとき、除振機構は除振機構の固有振動数により
固有振動領域で床振動を増幅して伝達したり、ベース上
の振動源によってベースが振動することを抑えるため、
ベース上の加速度を検出してこれを打ち消すように、床
とベースの間に駆動力を与えるアクティブ除振機構を用
いることが好ましい。

【００２６】この光学記録媒体作製用原盤記録装置３０
においては、所定の回転数で、面方向に回転する機能を
有する回転基台３１と、この回転基台３１上に載置され
た基板１の表面に、記録する信号に応じて点滅するレー
ザービームスポット等を照射する照射機構３２を有して
なる。

【００２７】この照射機構３２は、相対的に原盤１の面
方向、すなわち半径方向に走査できるようになされてい
る。例えば、原盤１を載置した回転基台３１をマシンベ
ース上に固定し、照射機構３２を、原盤１上における半
径位置を検出し、所望の位置に記録する信号に応じて点
滅するレーザービームスポット等を照射できるように構
成されている。

【００２８】また、この照射機構３２は、原盤１との高
さ方向の距離を調整することのできる昇降機構３３に昇
降機構可動部３４を介して支持されて、原盤１と対向す
るように配置されている。照射機構３３と、昇降機構可
動部３４との間には、例えば、板バネ、ダイアグラム、
ベローズ等の、原盤１の高さ方向においてその位置を容
易に調整できる、柔軟な構造の高さ位置変位機構３５が
配置されており、これにより、照射機構３２の、原盤１
に対する高さ方向の距離の微調整を行うようになされて
いる。

【００２９】上述した照射機構３２は、対物レンズ３
６、例えば、ボイスコイルモーター等の変位駆動機構３
７、気体静圧パッドハウジング３８、および気体供給パ
ッド３９により、構成されているものとする。

【００３０】この照射機構３２を構成する気体静圧パッ
ドハウジング３８は、上記高さ位置変位機構３５を介し
て昇降機構可動部３４と接続されてなる。この照射機構
３２を構成する気体静圧パッドハウジング３８は、例え
ばステンレス、アルミニウムの円筒形状のものを適用す
ることができ、円筒の中空部には、光を原盤上に集光す
る対物レンズ３６が配置されてなる。

【００３１】気体静圧パッドハウジング３８には、例え
ばセラミックス、カーボンよりなるリング形状の、通気
性の多孔質の気体供給パッド３９が、基板と対向する底
面に臨んで配置されて成る。

【００３２】また、この気体供給パッド３９には、気体
供給管４０が接続されてなり、この気体供給管４０を介
して、圧力制御機構４１により圧力制御された気体、例
えば空気、窒素等のガスが送り込まれるようになされ、
気体供給パッド３９を通じて照射機構３２と、基板との
間に気体が供給される。

【００３３】次に、図１に示した光学記録媒体作製用原
盤記録装置３０を用いて、基板１上のフォトレジストの
露光を行う場合について説明する。

【００３４】先ず、圧力制御機構４１により、気体圧力
を、例えば５ｋｇＦ／ｃｍ² 程度に調整し、気体供給管
４０を介して、気体供給パッド３９に送り込む。このよ
うにすると、気体供給パッド３９は多孔質であるため、
供給された気体は、原盤１と、照射機構３２との間に吹
き込まれる。

【００３５】次に、昇降機構３３により、昇降機構可動
部３４を動かすことにより、照射機構３２を降下させ
て、照射機構３２と、基板１との間の距離を、おおむね
所望の距離に合わせる。

【００３６】このようにして照射機構３２を降下させ
て、照射機構３２と、基板１との間の距離がせばまって
いき、例えば３０〜４０μｍ程度にすると、基板１と、
照射機構３２との間には、上述のように気体が吹き込ま
れているため、基板１と、照射機構３２との間の圧力が
急激に高くなり、照射機構３２を基板１上において基板
面から離れる方向に浮上させる力が働くようになる。

【００３７】この場合、基板１と、照射機構３２との間
の距離が狭ければ狭いほど基板１と、照射機構３２との
間の圧力を高くすることができるため、昇降機構３３に
より、照射機構３２を下げすぎた場合においても、基板
１と照射機構３２との間の圧力と、照射機構３２の基板
１に対向する面の面積によって定まる照射機構３２を浮
上させる力が働くことにより、例えば板バネ、ダイアグ
ラム、ベローズ等よりなる高さ変位機構３５が動作し
て、最終的に照射機構３２に基板１上で、下方向に働く
力と、上述した浮上力による基板１と反対方向に働く上
方向の力とが釣り合った位置において照射機構３２が静
止するようになり、基板１と、照射機構３２との間の距
離は、一定の値に保持することができる。

【００３８】なお、この照射機構３２と基板１との距離
は、圧力制御機構４１により、供給する気体圧力を調整
することによって、所望の値に調節することができる。

【００３９】次に、変位駆動機構３７により、対物レン
ズ３６の微調整を行い、基板１上に、正確に焦点が合う
ようにする。すなわち、基板１に厚さにむらがある場合
には、回転基台３１を回転させると光照射する位置によ
って基板１の相対的高さに変動を生じる。このような場
合には、基板１からの反射戻り光、または異なる波長の
検出用光ビームの反射戻り光による非点収差法や、ナイ
フエッジ法、離軸法等の合焦点ずれ検出方法、または、
対物レンズの先端部と基板１の面の静電容量や、トンネ
ル電流など間隔検出方法で、合焦点から対物レンズの位
置の変動を検出して、変動によるずれ量を打ち消すよう
に、変位駆動機構３７を駆動制御して合焦点状態とし、
これを、維持するものとする。

【００４０】このとき、この変位駆動機構３７による対
物レンズ３６の移動調整幅を、電気的、あるいは機械的
な手段により所望の値に限定し、合焦点状態での対物レ
ンズ３６の先端部と基板１との距離以下にすることによ
り、基板１と、対物レンズ３６とが接触してしまうこと
を回避することができ、これらの接触による破損を防止
することができる。

【００４１】上述のようにして、基板１上に露光光の焦
点位置を制御した後、図３〜図６を用いて説明したよう
に、ガラス基板１０をアルカリ性現像液で現像し、露光
部を除去する。このようにすると、ガラス基板１０上
に、所定の微細凹凸パターン１１ａの形成がされた光学
記録媒体用の原盤２０が得られる。

【００４２】次に、本発明の光学記録媒体作製用原盤記
録装置の、他の一例について、図２を参照して説明す
る。図２に示す光学記録媒体作製用原盤記録装置６０に
おいては、図１に示した光学記録媒体作製用原盤記録装
置３０と構成上共通する部分については、同一符号を付
して、重複説明を省略する。

【００４３】図２に示す光学記録媒体作製用原盤記録装
置６０は、気体静圧パッドハウジング３８の中に、気体
供給パッド３９に加えて、例えば、リング状の気体吸収
パッド４９を気体静圧パッドハウジングの底面に臨んで
備えられている。この気体吸収パッド４９は、その底面
が基板１と対向するように配置されている。

【００４４】また、この気体吸収パッド４９には、気体
吸引管４３が接続されてなり、この気体吸引管４３を介
して、圧力制御機構４２により圧力制御されて、基板１
と照射機構３２との間にある気体を吸引するようになさ
れている。

【００４５】このように、照射機構３２と基板１との間
に、気体供給パッド３９を介して気体を送り込むのみな
らず、気体吸収パッド４９によって照射機構３２と基板
１との間の気体を吸収することができるようにすると、
照射機構３２と基板１との間の距離の調整をさらに精密
に行うことができるようになる。すなわち、照射機構３
２の重量と、高さ調整変位機構３５による、基板１の方
向へ押しつける力に加え、照射機構３２と基板１との間
の気体を吸引したことによる負圧と負圧領域面積との積
にとって定まる吸引力がはたらくため、照射機構３２と
基板１との間の距離を、さらに狭めることができる。

【００４６】なお、この照射機構３２と基板１との間の
距離が、２０μｍ以下程度になると、急激に浮力剛性が
向上することが確かめられており、これにより、高さ位
置変位機構３５のばね定数が増大するので、浮上してい
る照射機構３２の固有振動数（共振周波数）を高い周波
数にすることが可能となる。これにより、基板１の表面
の厚さむらによる高さの変動に対する、照射機構３２の
浮上高さの追従精度を向上させることができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明の光学記録媒体作製用原盤記録装
置によれば、記録パターンの形成を行う際、基板と、照
射機構との間の距離をほぼ一定に保持することができ
る。これにより、焦点深度が大きい場合においては、変
位駆動機構によりレンズの位置を調整する必要がなくな
った。さらに焦点深度が浅い場合においても、変位駆動
機構の可動範囲を大幅に小さくすることができ、安定し
た制御特性を得ることができた。

【００４８】また、本発明の光学記録媒体作製用原盤記
録装置によれば、記録パターンの形成を行う際、基板と
照射機構とが接触してしまうことを回避することができ
るようになったため、これらの接触による破損を防止す
ることができた。

【００４９】また、照射機構と、基板との距離を、気体
静圧パッドに気体の吹き出し、吸い込みを行って調整す
るようにしたことにより、副次的に、基板表面に付着し
たごみやちりを吹き飛ばしたり、吸い込んだりして除去
することができるため、記録光を照射する基板の表面を
清浄に保つことができるようになり、信号欠陥の低減化
を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学記録媒体作製用原盤記録装置の概
略図を示す。

【図２】本発明の光学記録媒体作製用原盤記録装置の他
の一例の概略図を示す。

【図３】ガラス基板の概略図を示す。

【図４】ガラス基板上に、フォトレジストを塗布した状
態を示す。

【図５】フォトレジスト上に、レーザー光を集光させた
状態を示す。

【図６】原盤の概略図を示す。

【図７】従来の光学記録媒体作製用原盤記録装置の概略
図を示す。

【符号の説明】

１， １０ 基板、１１ フォトレジスト２０ 原盤、
３０，６０，１００ 光学記録媒体作製用原盤記録装
置、３１，１０１ 回転基台、３２ 照射機構、３６，
１０２ 対物レンズ、３７，１０４ 変位駆動機構、３
３，１０５ 昇降機構、３４ 昇降機構可動部、３５
高さ位置変位機構、３８ 気体静圧パッドハウジング、
３９ 気体供給パッド、４０ 気体供給管、４１，４２
圧力制御機構、４３ 気体吸引管、４９ 気体吸収パ
ッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 真伸 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5D121 BB21 BB38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レジストを塗布した基板を載置し、該基
   板を回転させる回転基台と、 上記レジスト上に、記録ビームを集束し、照射する照射
   機構と、 該照射機構を上記基板との対向部において、上記回転基
   台に対して垂直方向およびこれに直交する面方向に、移
   動可能とする昇降機構と、 上記照射機構と、上記昇降機構との間に介在する高さ位
   置変位機構とを有し、 上記照射機構は、上記高さ位置変位機構を介して上記昇
   降機構と接続されてなり、 上記照射機構は、少なくとも、集束レンズ系と、焦点を
   調整する変位駆動機構とが、気体静圧パッドハウジング
   により支持された構造を有し、 上記気体静圧パッドハウジングには、上記基板と対向す
   る底面に臨んで、気体供給パッドが、配置されて成り、 上記気体供給パッドを通じて、上記照射機構と、上記基
   板との間に気体が供給されることを特徴とする光学記録
   媒体作製用原盤記録装置。
2. 【請求項２】 上記照射機構を構成する気体静圧パッド
   ハウジングの、上記底面に臨んで、 気体吸収パッドが、備えられており、 上記気体吸収パッドを通じて、上記照射機構と、上記基
   板との間の気体が吸収されるようになされていることを
   特徴とする請求項１に記載の光学記録媒体作製用原盤記
   録装置。