JP2006338828A - 光記録媒体、光ディスク原盤およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる深さのピットおよびグルーブを有するフォーマットの高密度光記録媒体において、ピットの安定な再生と記録領域の非常に安定な記録再生特性を実現する。
【解決手段】 光ディスク原盤（いわゆるスタンパ）の作製工程において、基板上に異なる感度の無機レジスト膜を２層または３層以上積層し、凹凸パターンの深さに応じてレーザの強度を変化させて無機レジスト層を露光する。浅い凹凸パターンを記録する場合は一般的にピット幅またはグルーブ幅が狭くなってしまうため、ウォブル信号との多重露光を行う。
【選択図】 図７

Description

この発明は、無機レジスト膜を用いて製造される光ディスク用原盤およびその製造方法、ならびにこの光ディスク用原盤により作製された光記録媒体に関する。

今日、光記録媒体としてはＣＤ（Compact Disc）、ＬＤ（Laser Disc）等に代表される再生専用の光ディスク、ＭＤ（Mini Disc）等に代表されるプリフォーマットとしての離散的情報パターンやトラッキング用の案内溝（グルーブ）が予め形成された書き込み可能な光ディスク、あるいはＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc - ReWritable）など、各種のものが提案されている。

このような各種光ディスクの製造プロセスは、一般に、ピットやグルーブ等の所望の凹凸パターンに応じた表面形状を有する、いわゆるスタンパと呼ばれる金属製の光ディスク原盤を作製する原盤作製工程と、そのスタンパの表面形状をディスク基板上に転写する成形工程、さらに記録層や保護層を形成する成膜工程から構成されている。

このうち、原盤製造工程では、表面を研磨したシリコン基板を洗浄、乾燥した後、このシリコン基板上に感光材料であるフォトレジストを塗布してレジスト層を形成し、レジスト層に対してレーザ光を照射してピットやグルーブのパターンを露光する方法が一般的に行われている。次いで、露光によってレジスト層に形成された潜像を現像することにより、ピットやグルーブのパターンに応じた凹凸パターンがシリコン基板上に形成され、さらにこれを金属表面に転写してスタンパが完成する。このようなレーザ光を用いた露光によって凹凸パターンを記録する方法では、サブミクロンのオーダーで所定のパターンをレジスト層表面に転写することが求められる。

このような凹凸パターンの深さは、再生時に検出される信号が好適に検出できるよう決定されるが、再生用レーザの実効的な波長λの場合において、入射光の変調度は深さλ／４で最大となるのに対し、トラッキングエラー信号（プッシュプル信号）は深さλ／８で最大となる。そこで、それぞれの信号が良好に検出されるよう考慮しなければならない。

以下の特許文献１では、段差のあるピットを形成することにより、トラッキングエラー信号および変調度のそれぞれを好適に得ることができる。
特開平５−１２０７３４号公報

図１に、特許文献１で形成された深さλ／４とλ／８の段差を有する凸形状のピットを示す。このような形状のピットを形成するには、一実施形態として、光ディスク原盤作製時において、基板側に感度の低いレジスト層を形成し、次いでディスク表面側に感度の高いレジスト層を形成し、この感度差のあるレジスト層にレーザを照射する方法が記載されている。また、他の実施形態として、例えばリアクティブイオンエッチング（Reactive Ion Etching 、以下ＲＩＥと適宜称する。）と酸素アッシングを用いる方法も記載されている。

種々の光記録媒体のうち、高密度光ディスクであるＤＶＤ−ＲＷのフォーマットを図２に示す。ＤＶＤ−ＲＷにおいては、ディスク自体の情報としてＴＯＣ（Table of Contents）情報あるいは所定周期のパルス信号等の情報が記録される、いわゆるリーダブルエンボスピット(Readable Embossed Pit、以下、ＲＥと適宜称する)１と、コピープロテクト情報等が記録される、いわゆるアンリーダブルエンボスピット(Unreadable Embossed Pit、以下、ＵＲＥと適宜称する)２の２種類のピット領域と、データ記録領域であるウォブルグルーブ(Wobble Groove)３との３種の凹凸パターンを基板上に形成するようになされている。ＤＶＤ−ＲＷのフォーマットには上記のピットが形成された領域とウォブルグルーブとが混在することになる。

ピットの深さは、再生用の光の実効的な波長λに対してλ／４の深さとすることが望ましく、また、記録層や誘電体層などを成膜する際に、記録トラックに沿う方向とディスクの半径方向において埋め込まれることから、ある程度の深さが必要となる。一方、グルーブについては、例えば記録層を相変化材料より構成する場合は、ジッターを良好に保つためにグルーブを比較的浅く形成する必要がある。このため、リーダブルエンボスピット１は比較的深く、グルーブ３は比較的浅く構成する。

ところが、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、比較的深いピットと比較的浅いグルーブを同一のフォーマット内で形成する場合、一般的にピットはレジストの感光が充分になされるようにレーザ１３によって露光されるため、原盤作製工程においてピットに対応する潜像１４ａはシリコン基板表面（レジスト層底面）まで形成される。一方、グルーブに対応する潜像１４ｂはレーザ１３の露光量を下げて浅く形成されるため、シリコン基板表面までは露光されない。

このため、図３Ｃに示されるように、現像後にレジスト層に形成されたピットに対応する凹部１５ａはシリコン基板１１まで現像されて略Ｕ字形状となるのに対し、グルーブに対応する凹部は浅く、Ｖ字形状となる。

ＤＶＤ−ＲＷは複雑なフォーマットであり、多くの規格や特性を満足しなければならない。例えば、リーダブルエンボスピット１では、再生特性（ジッター≦８．０％）と充分なプッシュプル（Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）信号量（≦０．２２）を得なければならない。また、記録領域であるウォブルグルーブ３の記録再生特性（記録ジッター≦８．０％）とウォブルグルーブの充分なプッシュプル信号量（≦０．２２）を得なければならない。

ところが、浅いＶ字形状のグルーブは、幅がピット幅に比して半分程度と小さくなり、また、露光パワーむらやレジストの分子サイズの影響によって深さが一定せず５〜１０ｎｍ程度の大きな深さ変動もあることから、プッシュプル信号量が減少し、プッシュプル特性も低下する。

そこで、ピットより浅い略Ｕ字形状のグルーブを形成し、さらに深いリーダブルエンボスピットＲＥと同程度のグルーブ幅にしてプッシュプル信号量およびプッシュプル特性の低下を防止するようにフォーマットを構成しなければならない。

深さの異なるピットおよびグルーブを形成する際、上述の特許文献に記載されたようなＲＩＥや、感度の異なるレジスト層を積層して露光する方法を用いることも可能である。しかしながら、上述の方法で形成した深いピットは再生特性が思わしくない。また、ＲＩＥを用いる場合光ディスク原盤作製工程が繁雑になってしまう。

また、さらに高密度のＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標、以下ＢＤと適宜称する。）において、書き換え型のＢＤ−ＲＥと再生専用型のＢＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）のピットおよびグルーブを兼ね備えたハイブリッド光ディスクを実現する場合、さらに微細な凹凸パターンを適切な深さで形成しなければならない。

したがって、この発明は上記問題点に鑑み、高密度の光記録媒体において異なる深さの微細凹凸パターンを有する光記録媒体、光ディスク原盤および光ディスク原盤の作製方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明では、感度の異なる無機レジスト層を基板上に成膜し、露光時に凹凸パターンの深さによってレーザの露光パワーを変化させることにより、異なる深さの凹凸パターンを有する光ディスク原盤および光記録媒体を得ることができる。

特に、無機レジスト層の成膜時に、酸素含有量の異なる合金酸化物をターゲットとして用いることにより、深さ変動の少ない安定した凹凸パターンの形成を行うことができる。

この発明によれば、エッチングのような繁雑な工程や電子ビーム等の高価かつ複雑な装置の使用を避け、レーザ等の露光装置により異なる深さの安定したピットおよびグルーブ形成が可能となる。

以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、光ディスク用原盤の製造方法について説明する。ガラスまたはシリコンからなる基板上にレジスト層を成膜する。このとき、レジスト層の成膜には例えばスパッタリング法が用いられる。この発明では、高密度光記録媒体での微細加工を実現するため、無機レジスト層を用いる。また、異なる深さの凹凸パターンの形成を容易にするため、熱を受けた場合の無機レジストの層変化の度合い（以下、感度と適宜称する。）の異なる無機レジスト膜を順次積層して無機レジスト層とする。この無機レジスト層に対して異なる露光パワーでレーザを照射することにより、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、異なる深さの凹部が同一面内に形成されるものである。なお、図４Ａは酸素含有量の異なる２層の無機レジスト層を積層した場合の断面図および露光パワーであり、図４Ｂは酸素含有量の異なる３層の無機レジスト層を積層した場合の断面図および露光パワーである。

無機レジストの感度は無機レジスト膜中の合金の組成比（酸素含有量の比）に応じて変化する。この組成比を変化させる方法としては、
（１）スパッタリング時の成膜出力の変化
（２）スパッタリング時の反応性ガス比率の変化
（３）レジスト材料の酸素含有量の変化
などが挙げられる。なお、この発明では、電子ビーム等の高価かつ複雑な装置の採用を避け、レーザ等の露光装置を用いることを前提としているため、上述の感度は露光感度と考えてよい。

以下、具体的に無機レジスト層の成膜方法を説明する。

ここで、図５に示される無機レジスト膜を成膜する成膜装置（スパッタリング装置）について説明する。成膜装置２０は、真空の成膜室２１に設けられた陽極に基板２２が取り付けられ、陰極にはターゲット２３ａ，２３ｂが取り付けられる。

放電ガス（例えば、Ａｒガス）はボンベ２４に格納され、マスフローコントローラ２５の制御の下、ストップバルブ２６を介して成膜室２１に提供される。マスフローコントローラ２５は、成膜中、所定量の放電ガスを所定タイミングで成膜室２１に送り込むように制御する。また、反応性ガス（例えば、酸素や窒素）は、ボンベ２７から、マスフローコントローラ２８、ストップバルブ２９を介して成膜室２１に提供される。マスフローコントローラ２８は、成膜中、所定量の反応性ガスを所定タイミングで成膜室２１に送り込むように制御する。

放電ガスと反応性ガスが成膜室２１に導入された時点で、陰極と陽極との間に所定の電圧をかけ、グロー放電を行う。このグロー放電によって発生したプラズマをエネルギー源にしてターゲット２３ａ，２３ｂからスパッタされた成膜物質を基板２２上に堆積させて薄膜を形成する。こうした成膜電力の制御は、電源Ａ３１、電源Ｂ３２、電源Ｃ３３等からなる成膜電力コントロール３４によって行われる。

この成膜装置２０は、上述したような反応性ガス比率の変更制御をマスフローコントローラ２５、２８を含む反応性ガス比率コントロール３０によって行い、成膜電力の変更制御を成膜電力コントロール３４によって行う。反応性ガス比率コントロール３０と成膜電力コントロール３４は、例えば、マイクロコンピュータによって制御され、制御内容はメモリにロードされたプログラム等を介して指示される。また、成膜時には放電ガスと反応性ガスを導入する前に、真空ポンプ３５にて成膜室内を真空状態に保つ。

基板２２上に形成される無機レジスト層の厚さは任意に設定可能であるが、所望のピットまたはグルーブの深さが得られるよう設定する必要がある。具体的には、ＢＤの場合は無機レジスト層３２の厚さが１５ｎｍないし８０ｎｍの範囲内、ＤＶＤ−ＲＷの場合は２０ｎｍないし９０ｎｍの範囲が望ましい。

また、ターゲットに用いる無機レジスト材料としては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステンモリブデン（ＷＭｏ）等の遷移金属の単体もしくは合金、またはそれらの酸化物が使用される。

今回、無機レジスト層の形成時には、基板の表面から離れるほど、すなわち無機レジスト層の表面に近いほど、無機レジスト膜の感度が増加するようにして無機レジスト膜を成膜した。つまり、成膜初期は感度の低い無機レジスト膜を成膜し、成膜末期には感度の高い無機レジスト膜を成膜すればよい。このような無機レジスト層を形成する方法としては、以下の３つの方法が挙げられる。

［方法１］
（１）スパッタリング装置において、成膜出力を一定（例えば、１５０Ｗ）にして放電する。
（２）無機レジスト膜の成膜中に、成膜の初期、末期で、以下のように反応性ガス比率を変更する。これにより、無機レジスト膜中の酸素含有量を調整する。
（ａ）成膜初期 第１層、２分、２０ｎｍ厚：反応性ガス比率＝７％
（ｂ）成膜末期 第２層、５分、５０ｎｍ厚：反応性ガス比率＝９％
ここで、例えば、（ａ）は、２分間スパッタリングを行って、２０ｎｍの厚さのレジスト膜を生成する。また、反応性ガス比率は放電ガスと反応性ガスの合計に対する反応性ガスの比率であり、例えばアルゴンおよび酸素を用いる場合、Ｏ₂／（Ａｒ＋Ｏ₂）で表される。

［方法２］
（１）スパッタリング装置において、反応性ガス比率を一定（例えば、８％）にして放電する。または、反応性ガスを流さずに、同酸素含有量の合金酸化物ターゲットを用いて放電することも可能である。
（２）無機レジスト膜の成膜中に、成膜出力を変更する。
（ａ）成膜初期 第１層、２分、２５ｎｍ厚：成膜出力＝２００Ｗ
（ｂ）成膜末期 第２層、６分、６０ｎｍ厚：成膜出力＝１００Ｗ

上記方法１、方法２では２つの成膜条件によって成膜を行っているが、連続成膜中に順次これらの条件を切り替えることができる。また、成膜条件を切り替える際に一旦成膜を停止させ、断続的な成膜を行うようにしてもよい。

［方法３］
（１）スパッタリング装置において、成膜出力を一定（１５０Ｗ）にして放電し、反応性ガスを流さずに、酸素含有量の異なる合金酸化物ターゲットを用いて、多層無機レジスト成膜する。
（２）酸素含有量の異なる合金酸化物ターゲットを用いて、多層無機レジスト膜中の酸素含有量を変化させ、レジスト感度を変化させる。
（ａ）成膜初期 第１層、２分、２５ｎｍ厚：酸素含有量５０％ターゲット
（ｂ）成膜末期 第２層、２分、２５ｎｍ厚：酸素含有量６２％ターゲット
（ｃ）成膜末期 第３層、２分、２５ｎｍ厚：酸素含有量７４％ターゲット

方法３では３つの成膜条件によって３層の成膜を行っているが、方法１または方法２と同様に２つの成膜条件によって２層の成膜を行ってもよい。

このような無機レジスト膜成膜時のスパッタリング制御によって、成膜初期は酸素含有量の少ない無機レジスト膜が成膜でき、成膜末期には酸素含有量の多い無機レジスト膜を成膜することができる。したがって、例えば方法３の場合、図６に示すように、基板２１の表面上に成膜した第１層４１ａは感度が低く、第２層４１ｂは中間の感度で、第３層４１ｃは感度の高い無機レジスト層４１を形成することができる。また、方法１および方法２のように、２つの成膜条件により無機レジスト膜を成膜した場合には、第１層は感度が低く、第２層は感度の高い無機レジスト層を形成することができる。

方法１、方法２および方法３における個々の条件および条件変更の回数は、所望のピットやグルーブの微細凹凸パターンの形状や傾斜角度になるよう任意に選択することが可能であり、この実施形態に限定されるものではない。さらに、上述の方法１、方法２および方法３では、成膜出力および反応性ガス比率、酸素含有量の異なる合金酸化物ターゲットいずれか１つを変化させるようにして成膜を行っているが、成膜出力、反応性ガス比率、合金酸化物ターゲットの酸素含有量の２つ以上の条件を同時に変化させて、レジスト膜の酸素濃度を好適に変化させることもできる。

このような無機レジスト基板３０を露光してＢＤやＤＶＤ−ＲＷのピットおよびグルーブに対応した凹凸パターンを得る。例えば、深いピットに対応する凹部を形成するときは感度の低い第１層４１ａを露光することができる強いパワーでレーザを照射し、浅いグルーブに対応する凹部を形成するときは第３層４１ｃまたは第２層４１ｂ露光するパワーでレーザを照射することにより、図７に示すような深い略Ｕ字形状のピット４２のみならず、浅い略Ｕ字形状のグルーブ４３も形成することができる。

以下、図８を参照して、この発明で使用した光学記録装置の構成について説明する。

この光学記録装置５０は、基板５１上に形成された無機レジスト層５２を露光して所望のピットおよびグルーブに対応した凹凸パターンの潜像を形成するためのものである。

この光学記録装置５０は、参照符号５５で示されるレーザ（露光光源）と、参照符号７０で示される変調光学系（ＯＭ：Optical Modulator）と、参照符号７２で示される光学移動テーブルと、参照符号５３で示されるターンテーブルと、参照符号５４で示されるスピンドルサーボとからなる。

レーザ５５としては任意のものが使用可能であるが、短波長のレーザ光を出射するものが好ましい。具体的には、例えば、波長λが４０６ｎｍのレーザ光を発振する半導体レーザを使用した。

レーザ５５より出射されたレーザ光は、平行ビームのまま直進してビームスプリッタＢＳで反射し、変調光学系７０に導かれる。変調光学系７０では、集光レンズＬ１を用いてレーザ光を音響光学変調器（ＡＯＭ：Acousto Optical Modulator）５６に集光し、このＡＯＭ５６により強度変調される。その後発散したレーザ光は、レンズＬ２によって平行ビームになる。そして、変調光学系７０から出射されたレーザ光はミラーＭ１によって反射され、移動光学テーブル７１上に水平且つ平行に導かれる。

移動光学テーブル７１内の偏向光学系（ＯＤ：Optical Deflector）７２に入射したレーザ光は、ウェッジプリズム５８を介して音響光学偏向器（ＡＯＤ：Acousto Optical Deflector）５９に入射し、このＡＯＤ５９により、入射したレーザビームを所望する露光パターンに対応するように光学偏向が施される。ここで、ＡＯＤ５９に使用される音響光学素子としては、例えば、酸化テルル（ＴｅＯ₂）が好適である。

ウェッジプリズム５８は、ＡＯＤ５９の音響光学素子の格子面に対してブラッグ条件を満たすように露光ビームが入射するようにするとともに、ＡＯＤ５９によって露光ビームに対して光学偏向を施しても、ビーム水平高さが変わらないようにするためのものである。換言すれば、ＡＯＤ５９およびウェッジプリズム５８は、ＡＯＤ５９の音響光学素子の格子面が第２の露光ビームに対してブラッグ条件を満たし、且つ、偏向光学系７２から出射されるレーザ光のビーム水平高さが変わらないように配置される。

ＡＯＤ５９には、このＡＯＤ５９を駆動するための駆動用ドライバ６０が取り付けられている。この駆動用ドライバ６０には、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）６１からの高周波信号が、アドレス情報を含む制御信号により変調されて供給される。そして、無機レジスト層５２の露光時には、所望の露光パターンに応じた信号が、電圧制御発振器６１から駆動用ドライバ６０に入力され、当該信号に応じて駆動用ドライバ６０によってＡＯＤ５９が駆動される。これにより、露光ビームに対して光学偏向が施される。

下記の数式に示すように、ウォブル（偏向）周波数の空間周波数が記録ビームの半径より小さい周期で多重露光することでグルーブを幅広にすることができる。

ｖ・１／ｆ ＜ Ｄ

ここで、ｖは線速度、ｆは偏向の周波数、Ｄはガラス原盤上のビームスポット系を示している。

たとえばＤＶＤ−ＲＷの場合、ｖ＝３．４９ｍ／ｓ、Ｄ＝２３０ｎｍとすると、ｆ＞１５．１７ＭＨｚとなる。しかし、通常ウォブル（偏向）周波数は５ＭＨｚ以下であるから、記録（Ｃｕｔｔｉｎｇ）の線速度ｖを１／４とする。すると、ｖ＝３．４９／４．０＝０．８７２５ｍ／ｓ、Ｄ＝２３０ｎｍより、ｆ＞３．７９４ＭＨｚであるため、ウォブル（偏向）周波数は５ＭＨｚで充分に多重露光することが可能である。

具体的には、リーダブルエンボスピットＲＥ、アンリーダブルエンボスピットＵＲＥの記録の場合は、線速度ｖ＝０．８７２５ｍ／ｓ、周波数ｆ＝（１４０．７／４．０）＝３５．１７５ｋＨｚにてグルーブをウォブルさせる。グルーブにクロック情報を付加するような場合には、例えば中心周波数が２２４ＭＨｚの高周波信号を周波数３５．１７５ｋＨｚの制御信号を、電圧制御発振器６１から駆動用ドライバ６０に供給する。そして、この信号に応じて、駆動用ドライバ６０によってＡＯＤ５９を駆動し、ＡＯＤ５９の音響光学素子のブラッグ角を変化させ、周波数３５．１７５ｋＨｚのウォブルに対応するように重ねて露光させた第２のレーザ光に対して光学偏向を施す。

また、データ記録部のウォブルグルーブの記録において、線速度ｖ＝０．８７２５ｍ／ｓ、周波数３５．１７５ｋＨｚのウォブルクロック信号と５ＭＨｚの高周波重畳信号により多重露光するような場合には、例えば中心周波数が２２４ＭＨｚの高周波信号を周波数３５．１７５ｋＨｚ＋５ＭＨｚの制御信号を、電圧制御発振器６１から駆動用ドライバ６０に供給する。そして、この信号に応じて、駆動用ドライバ６０によってＡＯＤ５９を駆動し、ＡＯＤ５９の音響光学素子のブラッグ角を変化させる。これにより、周波数３５．１７５ｋＨｚ＋５ＭＨｚのウォブルに対応するようにレーザ光に対して光学偏向を施す。５ＭＨｚの高周波重畳信号を多重露光することにより、ウォブルグルーブの幅を広くすることができる。

そして、このような偏向光学系ＯＤによって、リーダブルエンボスピットＲＥ、アンリーダブルエンボスピットＵＲＥ、データ記録部のウォブルグルーブのウォブルに対応するように光学偏向が施された第２のレーザ光は、ミラーＭ２によって反射されて進行方向が９０°曲げられた上で偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。レーザ光はＰＢＳによって反射される。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳは、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するようになされている。

そして、進行方向が同一方向となるように再合成されて偏光ビームスプリッタＰＢＳから出射したレーザ光は、拡大レンズＬ３によって所定のビーム径とされた上でミラーＭ３によって反射されて対物レンズ５４へと導かれ、対物レンズＬ４によって無機レジスト層５２上に集光される。これにより、無機レジスト層５２が露光され、所望のピットおよびグルーブに対応した潜像が形成されることとなる。このとき、無機レジスト層５２が塗布されている基板３１は、無機レジスト層５２の全面にわたって所望のパターンでの露光がなされるように、スピンドルサーボ５４によって回転駆動されるとともに、移動光学テーブル７１によって平行移動される。この結果、レーザ光の照射軌跡に応じた潜像が、無機レジスト層５２の全面にわたって形成される。

今回、対物レンズの開口数ＮＡを０．９にした。ＡＯＭ５６には、入力端子から信号がドライバ５７を介して供給される。ＡＯＭ５６に供給されるのは、ＲＥピットを形成する場合は、ＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation：８−１６変調）＋信号であり、ＵＲＥピットを形成する場合は、ＥＦＭ＋信号を一率に長くした変形ＥＦＭ＋信号であり、グルーブを形成する場合は、一定レベルのＤＣ信号である。ＥＦＭ＋信号や変形ＥＦＭ＋信号によって、レーザ光が強度変調（ＯＮ／ＯＦＦ）される。

上述した記録装置および記録方法を用いて、
（１）リーダブルエンボスピット形状の最適化においては、深さは無機レジスト層の厚さを変えることにより最適化が可能であり、リーダブルエンボスピット幅は、適切なレーザ光径や露光パワーにすることにより可能である。

（２）アンリーダブルエンボスピットおよび記録領域のウォブルグルーブの形状の最適化においては、深さは表面側無機レジスト層の厚さを変えることにより、ピット幅またはグルーブ幅は、適切なレーザ光径や露光パワー、多重露光のウォブル振幅量にすることにより可能である。上述の方法により、ＤＶＤ−ＲＷに適切なフォーマットを提供できる。

図９Ａ〜図９Ｆに示すように、レーザ５５によりピットまたはグルーブに対応するパターンの潜像が形成された無機レジスト基板５１（図９Ａ）は、図９Ｂに示すように無機レジスト層５２が上部となるようにして図示しない現像機のターンテーブルに載置され、水平面に対して回転させるとともに、無機レジスト層上に現像液８１を滴下して現像処理を施す。潜像が形成された部分は酸化変質していないために、アルカリの現像液に対して可溶性を示し、現像によって除去される。

次いで、図９Ｃに示すように、現像後の無機レジスト基板５１の凹凸パターン上に無電界メッキ法によりニッケル皮膜でなる導電化膜層を形成する。導電化膜層が形成された光デイスク原盤を電鋳装置に取り付け、電気メッキ法により導電化膜層上に３００±５［μｍ］程度の厚さになるようにメッキを施すことで、凹凸パターン形成部８２を有するニッケルメッキ層８３を形成する。

続いて、図９Ｄに示すように、基板５１からニッケルメッキ層８３をカッター等で剥離する。このニッケルメッキ層８３は、図９Ｅに示すように所定のサイズにトリミングが施された後、ニッケルメッキ層８３の信号形成面に付着した無機レジストをアセトン等を用いて洗浄し、スタンパ８４が完成する。

さらに、成型金型８５にスタンパ８４を配置し、ポリカーボネート（以下、ＰＣと適宜称する。）などの樹脂材料を注入して射出成型を行うことにより、所望のピットおよびグルーブパターンが転写されたディスク基板８６が作製される。

次に、成膜工程として、ピットおよびグルーブパターンが転写されたディスク基板上に記録層および保護層を形成する。具体的には例えば、先ず、ディスク基板の凹凸パターンが形成された面上に、ＳｉＮ等からなる第１の誘電体膜と、ＧｅＳｂＴｅ合金等からなる相変化記録膜と、ＳｉＮ等からなる第２の誘電体膜とをスパッタリングによって順次成膜する。さらに、第２の誘電体膜上にＡｌ等からなる光反射膜を成膜することにより、第１の誘電体膜、相変化記録膜、第２の誘電体膜および光反射膜からなる記録層を形成する。その後、記録層上に紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、紫外線硬化樹脂に対して紫外線を照射し硬化させることにより、保護層を形成する。以上の工程により、ＤＶＤ−ＲＷ相変化光ディスクが完成する。

上述のような光学記録装置および成膜装置により評価用ディスクを作製した。光ディスク原盤の作製工程では、［方法３］のように、酸素含有量の異なる合金酸化物ターゲットを用い、反応性ガスは用いずに無機レジスト層を形成した。なお、無機レジスト層成膜時の成膜出力は一定とし、１５０Ｗとして放電した。また、成膜時にはそれぞれ感度の異なる２層の無機レジスト膜をシリコン基板上に積層し、基板側の第１層を低感度レジスト膜、表面側の第２層を高感度レジスト膜として作製した。

＜実施例１＞
光学記録装置を用いて、ＤＶＤ−ＲＷフォーマットを有する無機レジスト基板Ａおよび無機レジスト基板Ｂを作製し、これらを用いて評価用ディスクＡおよび評価用ディスクＢを作製する。

［無機レジスト基板Ａ］
（ａ）成膜初期 第１層、１．８分、２２ｎｍ厚：酸素含有量５０％ターゲット
（ｂ）成膜末期 第２層、４．６分、５８ｎｍ厚：酸素含有量６２％ターゲット
とし、第１層２２ｎｍ、第２層５８ｎｍの合計８０ｎｍ厚の無機レジスト層を作製した。

［無機レジスト基板Ｂ］
（ａ）成膜初期 第１層、２．２分、２８ｎｍ厚：酸素含有量６２％ターゲット
（ｂ）成膜末期 第２層、４．６分、５８ｎｍ厚：酸素含有量７４％ターゲット
とし、第１層２８ｎｍ、第２層５８ｎｍの合計８６ｎｍ厚の無機レジスト層を作製した。

続いて、無機レジスト基板Ａおよび無機レジスト基板Ｂのそれぞれを、無機レジスト層が上部となるようにして光学記録装置のターンテーブル上に載置し、ＤＶＤ−ＲＷフォーマットを記録する。リーダブルエンボスピットＲＥは３ゾーン（ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３）に分け、記録領域は４ゾーン（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲ３，ＧＲ４）に分けて露光パワーを適切に変化させ、ピット形状およびグルーブ形状を変化させた。

さらに、これを現像し、スタンパを作製した後、射出成型によりポリカーボネート樹脂製のディスク基板を得た。この後、成膜工程を経てＤＶＤ−ＲＷフォーマットを有する相変化型の評価用ディスクＡおよび評価用ディスクＢを作製した。

なお、評価用ディスクＡは、リーダブルエンボスピットＲＥの深さが８０ｎｍ、アンリーダブルエンボスピットＵＲＥおよびウォブルグルーブの深さが２２ｎｍとなった。また、評価用ディスクＢは、リーダブルエンボスピットＲＥの深さが８６ｎｍ、アンリーダブルエンボスピットＵＲＥおよびウォブルグルーブの深さが２８ｎｍとなった。

このような評価用ディスクＡおよび評価用ディスクＢにおいて、リーダブルエンボスピットＲＥおよびウォブルグルーブの信号特性評価を行った。評価にはＤＶＤ−ＲＷ特性評価機ＤＤＵ−１０００（レーザ波長λ＝６６０ｎｍ、対物レンズ開口数ＮＡ＝０．６０）を用い、トラッキングはプッシュプル信号を用いて行った。

以下の表１に、評価用ディスクＡの評価の結果を示す。また、表２に、評価用ディスクＢの評価の結果を示す。なお、表中に記載された語句の意味は以下のとおりである。

Zone・・・領域、ＲＥ・・・リーダブルエンボスピット、ＧＲ・・・グルーブ、Radius・・・半径［ｍｍ］。

PP before ・・・記録前のプッシュプル信号量（０．２２〜０．４４の範囲が適正）
PP Dev.・・・プッシュプルデビエーション（０．１５未満が適正）
Rec. Jitter・・・記録特性 [％]（８．０％未満が適正）
RE Jitter ・・・再生特性 [％]（８．０％未満が適正）
｜EPPr1｜・・・ＥＰＰｒ１の絶対値 [dB]（３ｄＢより小が適正）

上記の表１および表２に示すとおり、評価用光ディスクＡおよび評価用光ディスクＢのすべてのリーダブルエンボスピットにおいて、再生特性（再生ジッター）および｜ＥＰＰｒ１｜が規格を満足し、安定したリーダブルエンボスピットの再生を実現した。リーダブルエンボスピット深さが８０〜８６ｎｍのとき、安定したリーダブルエンボスピットの再生を実現した。さらに、評価用光ディスクＡおよび評価用光ディスクＢのそれぞれは略Ｕ字形状の深いリーダブルエンボスピットを実現している。

また、評価用光ディスクＡおよび評価用光ディスクＢのすべての記録領域において、記録特性（記録ジッター）およびプッシュプルサーボ特性が規格を満足し、安定した記録再生特性を実現した。グルーブ深さが２２〜２８ｎｍのとき、安定した記録再生特性を実現した。さらに、Ｕ形状の浅いウォブルグルーブを実現し、グルーブ深さの変動も４ｎｍ以下であり十分小さく、非常に安定なトラッキングサーボを実現した。感度の異なる２層の無機レジストを積層しているので、感度のしきい値を超えない無機レジスト層はほとんど影響を受けず深さの変動を少なくできる。

上述のピット位相深さは一般的にλ／（５．２ｎ）〜λ／（４．９ｎ）のときに安定した記録再生特性を実現し、グルーブ深さはλ／（１９．０ｎ）〜λ／（１４．９ｎ）のとき安定なトラッキングサーボを実現できる。ここで、λは記録再生に用いるレーザ光の波長であり、ｎは光透過層の屈折率である。ＤＶＤ−ＲＷにおいてはλ＝６６０［ｎｍ］である。また、厚さ０．６ｍｍのＰＣ製ディスク基板が光透過層となるため、屈折率ｎ＝１．５８となる。

上記評価用光ディスクＡのリーダブルエンボスピット幅は、表１に示すように３０５〜３４８［ｎｍ］の範囲で形成されており、ウォブルグルーブ幅は３０１〜３４７［ｎｍ］の範囲で形成された。

また、評価用光ディスクＢについては表２に示すとおり、リーダブルエンボスピット幅は３０７〜３５０［ｎｍ］の範囲で形成されており、ウォブルグルーブ幅は３０３〜３４７［ｎｍ］の範囲で形成された。

ここで、それぞれの評価用ディスクについて、浅いグルーブ幅と深いピット幅との比（浅いグルーブ幅／深いピット幅）をとると、
評価用ディスクＡ：０．９８７（３０１／３０５）〜１．１３８（３４７／３０１）
評価用ディスクＢ：０．９８７（３０３／３０７）〜１．１３６（３４９／３０７）
となり、上述の方法を用いることにより、深いピットと浅いウォブルグルーブを同一面内に形成してもピット幅およびグルーブ幅は同程度で形成することが可能であり、再生特性の低下を妨げないことが分かる。

一般的に、浅いグルーブ幅は深いピット幅よりも小さく形成される。例えば、多重露光のウォブルなしの場合、浅いグルーブ幅は２００ｎｍ程度であった。今回、感度の異なる無機レジスト層を積層する方法および多重露光（ウォブル振幅±５０ｎｍ）を用いることで、略Ｕ字形状を有し、ピット幅と同等もしくは同等以上の幅を有する浅いグルーブを形成することを可能とした。

本発明により、リーダブルエンボスピットの安定な再生と記録領域の非常に安定な記録再生特性を有するＤＶＤ−ＲＷ媒体を実現した。

＜実施例２＞
光学記録装置を用いて、ＢＤ−ＲＥとＢＤ−ＲＯＭとのハイブリッドディスクのフォーマットを有する無機レジスト基板Ｃおよび無機レジスト基板Ｄを作製し、これらを用いて評価用ディスクＣおよび評価用ディスクＤを作製する。

［無機レジスト基板Ｃ］
（ａ）成膜初期 第１層、１．５分、１９ｎｍ厚：酸素含有量５０％ターゲット
（ｂ）成膜末期 第２層、３．２分、４０ｎｍ厚：酸素含有量６２％ターゲット
とし、第１層１９ｎｍ、第２層４０ｎｍの合計５９ｎｍ厚の無機レジスト層を作製した。

［無機レジスト基板Ｄ］
（ａ）成膜初期 第１層、２．０分、２４ｎｍ厚：酸素含有量６２％ターゲット
（ｂ）成膜末期 第２層、４．６分、５８ｎｍ厚：酸素含有量７４％ターゲット
とし、第１層２４ｎｍ、第２層５８ｎｍの合計８２ｎｍ厚の無機レジスト層を作製した。

続いて、無機レジスト基板Ｃおよび無機レジスト基板Ｄのそれぞれを、無機レジスト層が上部となるようにして光学記録装置のターンテーブル上に載置し、ハイブリッドディスクフォーマットを記録する。ピットは３ゾーン（ＲＯＭ１，ＲＯＭ２，ＲＯＭ３）に分け、記録領域は４ゾーン（ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＲ３，ＧＲ４）に分けて露光パワーを適切に変化させ、ピット形状およびグルーブ形状を変化させた。

次いで、実施例１と同様に現像、スタンパ作製、ディスク基板射出成型、成膜工程を経てＢＤ−ＲＥとＢＤ−ＲＯＭとのハイブリッドディスクフォーマットを有する相変化型の評価用ディスクＣおよび評価用ディスクＤを作製した。

なお、評価用ディスクＣは、ピット深さが５９ｎｍ、ウォブルグルーブの深さが１９ｎｍとなった。また、評価用ディスクＤは、ピット深さが５８ｎｍ、ウォブルグルーブの深さが２４ｎｍとなった。

このような評価用ディスクＣおよび評価用ディスクＤにおいて、ピットおよびウォブルグルーブの信号特性評価を行った。評価にはＢｌｕ−ｒａｙ標準評価機（レーザ波長λ＝４０６ｎｍ、対物レンズ開口数ＮＡ＝０．８５）を用い、トラッキングはディファレンシャルプッシュプル信号を用いて行った。

以下の表３に、評価用ディスクＣの評価の結果を示す。また、表４に、評価用ディスクＤの評価の結果を示す。なお、表中に記載された語句のうち、実施例１と異なる部分の意味は以下のとおりである。

ＲＯＭ・・・ピット
PP before ・・・記録前のプッシュプル信号量（０．２１〜０．４２の範囲が適正）
PP Dev.・・・プッシュプルデビエーション（０．１５未満が適正）
Rec. Jitter・・・記録特性 [％]（６．５％未満が適正）
ROM Jitter・・・再生特性 [％]（６．５％未満が適正）
ＤＰＤ・・・ディファレンシャルフェーズディテクション（０．２５〜０．５０の範囲が適正）

上記の表３および表４に示すとおり、評価用光ディスクＣおよび評価用光ディスクＤのすべてのピットにおいて、再生特性（再生ジッター）およびＤＰＤが規格を満足し、安定したピットの再生を実現した。ピット深さが５９〜８２ｎｍのとき、安定したピットの再生を実現した。さらに、略Ｕ字形状の深いピットを実現している。

上述のピット位相深さは一般的にλ／（４．６ｎ）〜λ／（３．３ｎ）のときに安定した記録再生特性を実現し、グルーブ深さはλ／（１４．４ｎ）〜λ／（１１．４ｎ）のとき安定なトラッキングサーボを実現できる。ＢＤにおいてはλ＝４０６［ｎｍ］であり、光透過層である厚さ０．１ｍｍのカバー層となるＰＳＡ（Pressure sensitive adhesive：感圧
接着シート）の屈折率ｎ＝１．４８となる。

評価用光ディスクＣおよび評価用光ディスクＤのすべての記録領域において、記録特性（記録ジッター）およびプッシュプルサーボ特性が規格を満足し、安定した記録再生特性を実現した。グルーブ深さが１９〜２４ｎｍのとき、安定した記録再生特性を実現した。さらに、略Ｕ字形状の浅いウォブルグルーブを実現し、グルーブ深さの変動も２ｎｍ以下であり十分小さく、非常に安定なトラッキングサーボを実現した。

なお、上記評価用光ディスクＣのピット幅は、表３に示すように１３５〜１５３［ｎｍ］の範囲で形成されており、ウォブルグルーブ幅は１５１〜１７５［ｎｍ］の範囲で形成された。

また、評価用光ディスクＤについては表４に示すとおり、ピット幅は１３８〜１５８［ｎｍ］の範囲で形成されており、ウォブルグルーブ幅は１５５〜１７６［ｎｍ］の範囲で形成された。

ここで、それぞれの評価用ディスクについて、浅いグルーブ幅と深いピット幅との比（浅いグルーブ幅／深いピット幅）をとると、
評価用ディスクＣ：１．１１９（１５１／１３５）〜１．２９６（１７５／１３５）
評価用ディスクＤ：１．１２３（１５５／１３８）〜１．２７５（１７６／１３８）
となり、ＢＤのハイブリッドディスクのフォーマットにおいても深さの異なるピットおよびグルーブを同一面内に形成してもグルーブ幅はピット幅と同程度以上で形成することが可能であり、再生特性の低下を妨げないことが分かる。

また、多重露光のウォブルなしの場合、浅いグルーブ幅は１１０ｎｍ程度であった。今回の方法を用いることにより（多重露光のウォブル振幅±３０ｎｍ）、略Ｕ字形状を有し、ピット幅と同等もしくは同等以上の幅を有する浅いグルーブを形成することを可能とした。

なお、実施例１および実施例２より、この発明では浅いグルーブ幅／深いピット幅を０．９８７〜１．２９６の範囲で作製することができることが分かる。

また、、同様の手法を用いて深いピットを深いグルーブとし、浅いグルーブを浅いピットに変更することも可能である。

このとき、浅いピット幅／深いグルーブ幅も０．９８７〜１．２９６とすることができる。

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

また、感度の異なるレジスト層の積層は２層に限らず、３層以上に多層化することにより、３段階以上の異なる深さを有する光ディスクフォーマットを実現することができる。

さらに、光記録媒体のみならず、多段階深さの凹凸パターンを有するデバイスを作製することも可能である。

従来のピット形成方法の一例を示す模式図である。 ＤＶＤ−ＲＷのフォーマットを示す模式図である。 異なる深さの凹凸パターンの形成方法の一例を示す模式図である。 異なる深さの凹凸パターンの形成方法の一例を示す断面図である。 この発明で用いた成膜装置を示す模式図である。 この発明を適用したレジスト基板の構成の一例を示す断面図である。 この発明を適用して深さの異なる凹凸パターンを形成したレジスト基板を示す断面図である。 この発明で用いた光学記録装置を示す略線図である。 スタンパおよびディスク基板の作製工程を示す模式図である。

符号の説明

１・・・リーダブルエンボスピット
２・・・アンリーダブルエンボスピット
３・・・ウォブルグルーブ
１１・・・基板
１２・・・レジスト層
１３・・・レーザ
１４ａ，１４ｂ・・・潜像
１５ａ・・・ピットに対応する凹部
１５ｂ・・・グルーブに対応する凹部
２０・・・成膜装置
２１・・・成膜室
２２，５１・・・基板
２３ａ，２３ｂ・・・ターゲット
２４，２７・・・ボンベ
２５，２８・・・マスフローコントローラ
２６，２９・・・ストップバルブ
３０・・・反応性ガス比率コントロール
３１，３２，３３・・・電源
３４・・・成膜電力コントロール
３５・・・真空ポンプ
４０・・・レジスト基板
４１，５２・・・無機レジスト層
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ・・・無機レジスト膜
４２・・・ピット
４３・・・グルーブ
５０・・・光学記録装置
５３・・・ターンテーブル
５４・・・スピンドルサーボ
５５・・・レーザ
５６・・・音響光学変調器
５７，６０・・・駆動用ドライバ
５８・・・ウェッジプリズム
５９・・・音響光学偏向器
６１・・・電圧制御発振器
７０・・・変調光学系
７１・・・移動光学テーブル
７２・・・偏向光学系
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３・・・ミラー
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・レンズ
Ｌ４・・・対物レンズ
ＢＳ・・・ビームスプリッタ
ＰＢＳ・・・偏光ビームスプリッタ
８１・・・現像液
８２・・・凹凸パターン形成部
８３・・・ニッケルメッキ層
８４・・・スタンパ
８５・・・成型金型
８６・・・ディスク基板

Claims (16)

1. 深い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブと、浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブとを有する光記録媒体において、
   上記浅い略Ｕ字形状のピットまたはグルーブの深さ変動が４ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。
2. 深い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブと、浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブとを有する光記録媒体において、
   上記浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブの幅／上記深い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブの幅の比が、０．９８７〜１．２９６であることを特徴とする光記録媒体。
3. 上記深い断面略Ｕ字形状のピット深さが８０〜８６ｎｍであり、上記浅い断面略Ｕ字形状のグルーブ深さが２２〜２８ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光記録媒体。
4. 記録または再生用のレーザ光の波長をλ、上記光記録媒体の光透過層の屈折率をｎとした場合、上記深い断面略Ｕ字形状のピット深さがλ／（５．２ｎ）〜λ／（４．９ｎ）であり、上記浅い断面略Ｕ字形状のグルーブ深さがλ／（１９．０ｎ）〜λ／（１４．９ｎ）であることを特徴とする請求項３に記載の光記録媒体。
5. 上記深い断面略Ｕ字形状のピット深さが５９〜８２ｎｍであり、上記浅い断面略Ｕ字形状のグルーブ深さが１９〜２４ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光記録媒体。
6. 記録または再生用のレーザ光の波長をλ、上記光記録媒体の光透過層の屈折率をｎとした場合、上記深い断面略Ｕ字形状のピット深さがλ／（４．６ｎ）〜λ／（３．３ｎ）であり、上記浅い断面略Ｕ字形状のグルーブ深さがλ／（１４．４ｎ）〜λ／（１１．４ｎ）であることを特徴とする請求項５に記載の光記録媒体。
7. 上記深い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブと、上記浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブは、円周方向に離散的に配置形成された複数個のピットとからなる第１および第２のエンボスピットと、円周方向に連続的に形成されたウォブルグルーブとからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光記録媒体。
8. 深い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブと、浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブとを有する光記録媒体の製造用の光ディスク原盤において、
   基板上に酸素含有量の異なる無機レジスト膜を２層以上成膜し、凹凸パターンの深さにより露光強度を変化させて無機レジスト層を露光することにより形成されたレジストパターンから得ることを特徴とする光ディスク原盤。
9. 上記浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブの幅／上記深い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブの幅の比が、０．９８７〜１．２９６となるように作製されたことを特徴とする請求項８に記載の光ディスク原盤。
10. 上記浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブの深さ変動が４ｎｍ以下となるように作製されたことを特徴とする請求項８に記載の光ディスク原盤。
11. 上記深い断面略Ｕ字形状のピット深さが８０〜８６ｎｍであり、上記浅い断面略Ｕ字形状のグルーブ深さが２２〜２８ｎｍとなるように作製されたことを特徴とする請求項８に記載の光ディスク原盤。
12. 深い断面略Ｕ字形状のピット深さが５９〜８２ｎｍであり、上記浅い断面略Ｕ字形状のグルーブ深さが１９〜２４ｎｍとなるように作製されたことを特徴とする請求項８に記載の光ディスク原盤。
13. 深い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブと、浅い断面略Ｕ字形状のピットまたはグルーブとを有する光記録媒体の製造用の光ディスク原盤の作製方法において、
    基板上に酸素含有量の異なる無機レジスト膜を２層以上成膜する工程と、
    凹凸パターンの深さにより露光強度を変化させて上記無機レジスト層を露光する工程と、
    上記無機レジスト層の露光部分を除去する現像工程と、
    現像により得られた凹凸パターンを有する上記基板より光ディスク原盤を得る原盤作製工程を有することを特徴とする光ディスク原盤の作製方法。
14. 上記無機レジスト層の成膜が、スパッタリング法によって行われることを特徴とする請求項１３に記載の光ディスク原盤の作製方法。
15. 上記スパッタリング法による成膜時に、無機レジスト材料として遷移金属の単体もしくは合金、またはそれらの酸化物を用いることを特徴とする請求項１４に記載の光ディスク原盤の作製方法。
16. 上記スパッタリング法による成膜時に、成膜出力、反応性ガス比率、および上記遷移金属の合金酸化物の酸素含有量の少なくとも１つを変化させることによって、酸素含有量の異なる上記無機レジスト層を成膜することを特徴とする請求項１４に記載の光ディスク原盤の作製方法。
    

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