JP2000173094A - 光ディスク用原盤の製造方法及び光ディスク用原盤の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスクの記録密度を向上させるために、
原盤露光機で微小ピットを記録できるようにする。 【解決手段】 原盤露光機において、記録レーザＡを２
つに分割し、一方のレーザＣは変調をかけずにＤＣ成分
のみで原盤を露光し、もう一方のレーザＢは、記録信号
に変調をかけ原盤を露光する。この２つのレーザは記録
原盤上でのスポットを、記録するトラックピッチの２分
の１の長さだけディスクの半径方向にずらすように調整
し、同時に露光する。また、変調がかけられたレーザビ
ームは、その光軸上に挿入された遮光体１１により楕円
形に整形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用原盤
への情報の記録を行なう光ディスク用原盤の製造方法お
よび光ディスク用原盤の製造装置、特に、光ディスクの
高密度化に伴う微小ピットを記録することに適した光デ
ィスク用原盤の製造方法および光ディスク用原盤の製造
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには様々なタイプがあるが、
情報が記録された光ディスクの原盤記録は、一般に図７
に示すような構成をした原盤露光機により行われる。図
７において、１は記録レーザ光源、６はパワーコントロ
ーラー、７，９，２２は反射ミラー、８はＥ／Ｏ変調
器、１０はビームエキスパンダ系、２０はフォーカスサ
ーボ光学系、２１はダイクロイックミラー、２３は記録
対物レンズ、２４はアクチュエーター、２５は記録原
盤、２６はターンテーブルである。

【０００３】記録レーザ光源１から出射された記録レー
ザ光Ａは、パワーコントローラー６によりノイズの除去
およびレーザ強度が可変され、Ｅ／Ｏ変調器８により記
録信号に光変調される。その後、ビームエキスパンダ系
１０によりビーム径が拡大され、記録対物レンズ２３に
より集光され、ターンテーブル２６上に置かれた記録原
盤２５上に照射される。フォーカスサーボ光学系２０か
らのレーザ光Ｅは、ダイクロイックミラー２１で反射さ
せられた後は、記録レーザ光Ａと同じ光路をたどり、記
録原盤２５に照射され、その戻り光がフォーカスサーボ
用の受光素子（図示せず）に入射し、その光量変化によ
りサーボ回路（図示せず）が動作し、記録対物レンズ２
３が収められたアクチュエーター２４を駆動することで
フォーカスサーボが行われている。なお、反射ミラー
７，９，２２は、光路の構成によっては、図の位置に挿
入されることに限られるものではなく、適宜の位置に適
宜の数の反射ミラーが挿入される。もちろん、反射ミラ
ー７，９，２２のいずれか、もしくは、すべてを用いな
いような光路構成が採用されることもある。

【０００４】一般に記録原盤は、ガラス板上にポジ型の
フォトレジストが塗布されていて、上記に示したような
原盤露光機でレーザ光が照射され、現像が施されること
により露光された部分が溶解され、ピットが形成され
る。約２０年の歴史を持つＬＤやＣＤに続いて、近年、
記録容量を大幅に増やしたＤＶＤが登場した。このＤＶ
Ｄの記録に際し、記録レーザの短波長化や原盤露光機の
機械精度の向上、フォトレジストを高解像度のものを使
用することなどで、対応している。今後は、このＤＶＤ
よりもさらに高密度な光ディスクが求められることにな
ると予想される。

【０００５】しかし、従来の露光機を用いて微小ピット
を形成することは難しい。現在光ディスク用原盤記録に
おいて使用している光源であるレーザビームの波長で
は、回折限界まで絞っても微細ピットの形成に限界があ
る。ＤＶＤ等で使用しているフォトレジストを用い、現
行の原盤露光装置で記録レーザを短波長化せずにピット
の幅や長さが小さくなるように記録すると、特に小さい
（長さの短い）ピットはエッジがだれてしまって再生時
に変調度が取れないという間題点が生じる。

【０００６】そこで、記録レーザのスポット径を小さく
する工夫として、超解像現象を利用したものや、フォト
レジスト層の上に光脱色性層を設け、透過率制御により
フォトレジストの感光領域を小さくするなどの方法によ
り、開発が進められている。装置の大幅な見直しをする
例としては、記録光源に電子ビームを用いたものや近接
場光学を応用したものなどが検討されている。

【０００７】特開平５−１８２２００号公報に記載され
た超解像現象を利用する方法では、サイドローブが盛り
上がる欠点があるため、フォトレジストがサイドローブ
により感光してしまうという問題がある。また、サイド
ローブによりフォトレジストが感光しない程度まで記録
パワーを下げた場合、エッジがだれたピット形状となっ
てしまい、再生時に十分な信号変調度が得られないとい
う問題がある。

【０００８】特開平１０−８３５８１号公報に記載され
た方法は、フォトレジスト層上に光脱色性層を設け、レ
ーザビームの透過率を制御することによりフォトレジス
トの感光領域を小さくする方法である。しかしながら、
この方法では、フォトレジスト層上に光脱色性層を形成
する際の膜厚制御が非常に難しく、原盤全面に亘って均
一な記録特性を得ることが困難であるという問題があ
り、さらに、光脱色層を形成する工程が増えるという問
題がある。

【０００９】特開平９−４４８４７号公報に記載された
方法は、記録光源に電子ビームを用いた方法である。こ
の方法では、原盤記録を真空中で行なわなければなら
ず、記録装置の高コスト化等実用化には多くの問題が残
っている。

【００１０】特開平１０−２５５３０２号公報に記載さ
れた方法は、レーザビームの波長よりも短い直径のピン
ホールにレーザビームを入射してスポット径を小さくす
る近接場光を応用した方法である。しかし、この方法で
は、微小スポット径が得られる範囲が、レーザビームが
ピンホールを出射してから僅かな範囲に限定されるた
め、浮上スライダ等を使用しなければならず原盤記録に
は不向きであると考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、小さい（長さの短い）ピッ
トの形成が容易な光ディスクの原盤記録における記録方
法を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、第１の部分と第２の部分とが交互に配列され、その
配列の間にグルーブとなる第３の部分が介在する光ディ
スク用原盤の製造方法において、前記第２の部分と前記
第３の部分を露光することを特徴とするものである。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の光ディスク用原盤の製造方法において、２つの記録レ
ーザ光を同時に用い、１つの記録レーザ光は前記第３の
部分を露光し、他の１つの記録レーザ光は記録信号に変
調されて前記第２の部分を露光することを特徴とするも
のである。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の光ディスク用原盤の製造方法において、記録信号に変
調されたレーザ光を、その光軸上に配置された遮光体を
用いることにより整形することを特徴とするものであ
る。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の光ディスク用原盤の製造方法において、記録信号に変
調されたレーザ光を、一方向にパワーを有するレンズま
たはミラー、もしくは、直交する２方向に異なるパワー
を有するレンズまたはミラーを用いることにより整形す
ることを特徴とするものである。

【００１６】請求項５に記載の発明は、光ディスク用原
盤の製造方法において、再生信号となるピット領域の周
囲の領域を露光することを特徴とするものである。

【００１７】請求項６に記載の発明は、光ディスク用原
盤を光ビームで露光する光ディスク用原盤の製造装置に
おいて、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを第
１の光ビームおよび第２の光ビームに分離する光ビーム
分離手段と、前記第１の光ビームを記録情報に従って変
調する変調手段と、該変調手段によって変調された前記
第１の光ビームを前記光ディスク用原盤の半径方向に幅
が広い楕円形状に整形する整形手段と、該整形手段によ
って整形された前記第１の光ビームおよび前記第２の光
ビームを対物レンズに入射する対物レンズ入射手段とを
具備し、前記第１の光ビームまたは前記第２の光ビーム
を前記光ディスク用原盤上でトラックピッチの略半分の
長さだけ半径方向にずらす光ビーム位置調整手段を有す
ることを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光ディスク用原
盤の製造方法の実施の形態の一例を説明するための原盤
記録装置の一例の概略構成図である。図中、図７と同様
の部分には同じ符号を付して説明を省略する。２，３，
１３，１５，１７，１９は反射ミラー、４は１／２波長
板、５は偏光ビームスプリッタ、１１は遮光体、１２は
偏光ビームスプリッタ、１４はパワーコントローラー、
１６はＥ／Ｏディフレクター、１８はビームエキスパン
ダ系である。

【００１９】この実施の形態では、原盤露光機の記録レ
ーザを２つに分割し、一方のレーザは変調をかけずにＤ
Ｃ成分のみで原盤を露光し、もう一方のレーザは、記録
信号に従った変調をかけ原盤を露光する。この２つのレ
ーザは記録原盤上でのスポットを、記録するトラックピ
ッチの２分の１の長さだけディスクの半径方向にずらす
ように調整し、同時に露光する。また、変調がかけられ
たレーザビームは、その光軸上に挿入された遮光体によ
り、大まかにいえば、光ディスク用原盤の半径方向に幅
が広い楕円形状にビーム整形される構成としている。こ
の形状は、光ディスク用原盤の半径方向の幅よりも周方
向の幅が狭い形状であるということもできる。

【００２０】以下、図１を参照しながら説明する。記録
レーザ光源１を出射したレーザ光Ａは偏光ビームスプリ
ッタ５により２つのレーザ光に分割される。１／２波長
板４は、偏光ビームスプリッタ５での透過・反射する光
量の比を調整するために用いている。偏光ビームスプリ
ッタ５を透過したレーザ光Ｂは、記録信号に光変調され
る光学系に導かれる。この光学系は、ピットを記録する
ための光学系であり、ここではＰ光学系と呼ぶことにす
る。

【００２１】Ｐ光学系に入射されたレーザ光Ｂは、パワ
ーコントローラー６によりノイズの除去が行なわれ、透
過光量が調整されることによりレーザ強度が変えられ、
Ｅ／Ｏ変調器８で記録する信号に従って光変調され、ビ
ームエキスパンダ系１０でビーム径が拡大される。ここ
までは、通常の原盤記録と同様である。また、偏光ビー
ムスプリッタ１２以降の光路についても図７で説明した
従来の構成と同様であり、フォーカスサーボ光学系２０
においても、図７で説明した従来の構成と同様である。

【００２２】この実施の形態では、ビームエキスパンダ
系１０の出力側に遮光体１１を配置した。遮光体１１が
ない状態では円形のビームであるが、遮光体１１を光路
に挿入してビームの一部を遮ることにより楕円形のビー
ムＤにすることができ、記録原盤２５上のスポットも楕
円形となる。

【００２３】一方、偏光ビームスプリッタ５で反射させ
られたレーザ光Ｃは、グルーブ記録のための光学系に導
かれる。このグルーブを記録するための光学系を、ここ
ではＧ光学系と呼ぶことにする。パワーコントローラー
１４で強度調整され、Ｅ／Ｏディフレクター１６により
ビームの出射角が調整され、記録原盤２５上でのスポッ
トの位置を動かすことができる。ここでは、記録原盤２
５上でのスポットにおいて、記録するトラックピッチの
半分の長さだけ、ピットを記録する光学系のスポットに
対して記録原盤の半径方向にずらすようにする。例え
ば、トラックピッチが０．６μｍだとすると、ピット列
の中心に対してグルーブの中心を０．３μｍずらすよう
に記録する。スポットの位置をずらす方法は、適宜の方
法が採用できるが、例えば、コンオプティクス社製のＥ
／Ｏディフレクターを使用した場合は、バイアス電圧を
調整することにより行なうことができる。バイアス電圧
とずれ量の関係は光学系にも依存するものなので、初め
はＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）などにより観察する必要
がある。また、ずらす方向は、ディスクの内周側，外周
側のどちらでもよい。

【００２４】次に、記録信号に変調されたビームを遮光
体１１により整形する方法について説明する。ビームを
整形する目的は、ピット長の短いピットに対してもある
程度のピット幅を保つことにある。ディスクの半径方向
に伸びた楕円形のスポットを得るには、対物レンズ２３
に入射するときは逆にディスクの半径方向が短い楕円形
状であればよい。これはレンズ効果によるものである。
このようなビーム形状にするためには、図１に示す光学
系において遮光体１１以降でビームの進行方向が変えら
れる個所が反射ミラー２２だけであるとすると、遮光体
１１をビームの上方、または下方から挿入するか、もし
くは上下をそれぞれ遮るスリットのような形のものであ
ってもよい。ビームを遮光する部分の遮光体の形状によ
り記録対物レンズでのスポット形状も変わるが、ここで
は一例としてビームと接する部分が直線の端面を有する
１枚の板状の遮光体について説明する。

【００２５】図３は、ビームに対して下方から遮光体１
１を入れた様子である。ビームと接する端面の位置を上
下方向をＺ軸として表わす。ビームの中心を０とし、端
面がビームの中心より下方にある場合をマイナス、ビー
ムを半分以上遮ってしまう場合をプラスとする。

【００２６】図４（Ａ）〜（Ｄ）は、遮光体１１後の位
置でビームの強度分布を測定した結果を示したものであ
る。各図において、左側にビームの断面と遮光体との関
係位置を示した。右側に図示したそれぞれ２つのグラフ
は、上方がビームの水平方向、下方が垂直方向の強度分
布である。図４（Ａ）は遮光体１１がないときであり、
きれいなガウス分布になっている。図４（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ）は、それぞれ、ビームと接する遮光体の
端面の位置が、−１ｍｍ，±０ｍｍ，＋１ｍｍのときの
様子である。元のビーム径は約４．５ｍｍとしたときの
ものである。

【００２７】図５は、Ｇ光学系によりグルーブを記録す
ると同時に、Ｐ光学系により遮光体１１（図１）による
遮光量を変えて１つのピットを記録したときの様子であ
る。図５（Ａ）は遮光体１１がないときのものであり、
図５（Ｂ）〜（Ｆ）は遮光量を変化させたものである。
図５（Ｂ）〜（Ｆ）において、遮光体の端面の位置はそ
れぞれ、−１．０ｍｍ，−０．５ｍｍ，±０．０ｍｍ，
＋０．５ｍｍ，＋１．０ｍｍである。遮光体１１までの
ビームの強度や信号の長さはすべて同じであり、遮光す
ることにより透過する光量は減少するが、形状が変化
し、楕円形状から、線状の形状へと変化する様子が示さ
れている。線状の形状に近い形状であるほど、短いピッ
トが形成できる。

【００２８】図６のグラフは、遮光体の端面の位置と透
過したビームの強度分布の関係を示すものである。遮光
体がないとき５ｍＷのビームにより測定した。実際の記
録についてであるが、Ｇ光学系により記録されるグルー
ブは、図２（Ａ）に示すようなものである。現像により
露光部が溶解した部分（第３の部分）を黒色で示してい
る。グルーブ幅が最適となる記録パワーで露光する。実
際には、ランドとして残る部分の幅が最適となるように
記録する。Ｐ光学系により記録されるピット（第２の部
分）は、遮光体１１があることにより楕円形のスポット
で記録するために図２（Ｂ）に示すような形状になる。
この２つを同時に記録すると、図２（Ａ）と図２（Ｂ）
を重ね合わせた図２（Ｃ）に示すようなものになり、現
像により残ったフォトレジストの個所（図２（Ｃ）の白
い箇所（第１の部分））をピットとしたディスクを作る
ことができる。通常のものに比べ、ピット部とランド部
の凹凸が逆転したものである。もちろん、その後の工程
において、凹凸が反転することがあったり、フォトレジ
ストについても、ポジ型とネガ型があるから、いずれを
ピットと呼んでも差し支えはない。したがって、本明細
書でいうピットは、凹部であっても凸部であってもよい
ものである。

【００２９】Ｐ光学系でのピットの記録は、再生時に最
適の信号が得られるように記録デューティーを調整する
必要がある。また、図２（Ｂ）では、ピット間の部分を
形成する露光部分の幅を同じ大きさで示したが、実際に
は露光部分の幅は露光部分の長さにより変わってくる。
それにより、グルーブの領域にはみ出して露光される
が、本発明ではグルーブとなる部分も露光されるから、
はみ出した部分はグルーブの記録と重なることになり、
現像により残る部分ではないので、記録部分の幅は影響
しない。すなわち、本発明では、記録信号に変調されて
露光するスポットの幅が一定ではなく、グルーブまでは
み出しても、一定幅の記録を形成することができる。

【００３０】このように幅方向に伸ばしたピット間の部
分とグルーブを同時に記録することにより、現像後にフ
ォトレジストが残る部分、すなわちピットの幅を一定に
でき、良好な再生信号を得ることができる。

【００３１】なお、ピット部とランド部は相対的な関係
であるから、ピットとして与えるデータをいずれに与え
てもよい。ただし、原盤において、露光部分の間の領域
である非露光部分の長さは、スポットの大きさに依存さ
れることなく、短くできるから、非露光部分にのみ情報
を与える記録形式の場合には、記録密度を高密度にで
き、本発明は有用である。ピット部とランド部の両方に
情報を与える記録方式の場合には、露光部分の長さはス
ポットの大きさに依存するが、上述したように、グルー
ブとなる領域が露光されることにより、スポットの幅に
考慮を払うことなく記録ができるので、楕円形のスポッ
トを用いるなど、線状に近いスポットが適用できるの
で、半径方向の幅が広いスポットを用いることができ、
高密度の記録が可能である。

【００３２】本発明の実施の形態では、スポットの形状
を変えるために、遮光体を用いたが、一方向にパワーを
有するシリンドリカルレンズやシリンドリカルミラー、
あるいは、直交する２方向に異なるパワーを有するレン
ズやミラーのような光学系を用いてレーザビームを楕円
に整形するなどの構成を採用してもよいものである。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来の原盤露光装置に大幅な改良を施すこと
なく比較的簡単な構成でありながら、一定の幅のピット
を形成でき、微小ピットも形成できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスク用原盤の製造 方法の実施
の形態の一例を説明するための原盤記録装置の一例の概
略構成図である。

【図２】露光パターンの説明図である。

【図３】ビームを成形するための遮光体の説明図であ
る。

【図４】遮光体の通過後の位置におけるビームの強度分
布の測定結果の説明図である。

【図５】ビームの形状を変えて記録したピットの説明図
である。

【図６】遮光体との端面の位置と透過したビームの強度
である。

【図７】従来の原盤露光機の一例の概略構成図である。

【符号の説明】

１…記録レーザ光源、４…１／２波長板、５…偏光ビー
ムスプリッタ、６…パワーコントローラー、２，３，１
３，１５，１７，１９…反射ミラー、８…Ｅ／Ｏ変調
器、１０…ビームエキスパンダ系、１１…遮光体、１２
…偏光ビームスプリッタ、１４…パワーコントローラ
ー、１６…Ｅ／Ｏディフレクター、１８…ビームエキス
パンダ系、２０…フォーカスサーボ光学系、２１…ダイ
クロイックミラー、２３…記録対物レンズ、２４…アク
チュエーター、２５…記録原盤、２６…ターンテーブ
ル。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部分と第２の部分とが交互に配列
   され、その配列の間にグルーブとなる第３の部分が介在
   する光ディスク用原盤の製造方法において、前記第２の
   部分と前記第３の部分を露光することを特徴とする光デ
   ィスク用原盤の製造方法。
2. 【請求項２】 ２つの記録レーザ光を同時に用い、１つ
   の記録レーザ光は前記第３の部分を露光し、他の１つの
   記録レーザ光は記録信号に変調されて前記第２の部分を
   露光することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク
   用原盤の製造方法。
3. 【請求項３】 記録信号に変調されたレーザ光を、その
   光軸上に配置された遮光体を用いることにより整形する
   ことを特徴とする請求項２に記載の光ディスク用原盤の
   製造方法。
4. 【請求項４】 記録信号に変調されたレーザ光を、一方
   向にパワーを有するレンズまたはミラー、もしくは、直
   交する２方向に異なるパワーを有するレンズまたはミラ
   ーを用いることにより整形することを特徴とする請求項
   ２に記載の光ディスク用原盤の製造方法。
5. 【請求項５】 光ディスク用原盤の製造方法において、
   再生信号となるピット領域の周囲の領域を露光すること
   を特徴とする光ディスク用原盤の製造方法。
6. 【請求項６】 光ディスク用原盤を光ビームで露光する
   光ディスク用原盤の製造装置において、光ビームを出射
   する光源と、前記光ビームを第１の光ビームおよび第２
   の光ビームに分離する光ビーム分離手段と、前記第１の
   光ビームを記録情報に従って変調する変調手段と、該変
   調手段によって変調された前記第１の光ビームを前記光
   ディスク用原盤の半径方向に幅が広い楕円形状に整形す
   る整形手段と、該整形手段によって整形された前記第１
   の光ビームおよび前記第２の光ビームを対物レンズに入
   射する対物レンズ入射手段とを具備し、前記第１の光ビ
   ームまたは前記第２の光ビームを前記光ディスク用原盤
   上でトラックピッチの略半分の長さだけ半径方向にずら
   す光ビーム位置調整手段を有することを特徴とする光デ
   ィスク用原盤の製造装置。