JP2685013B2 - 光ディスクの原盤露光装置及び原盤露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの原盤にレ
ーザ光を照射して、必要な情報等を露光記録（マスタリ
ング）する原盤露光装置及び原盤露光方法に関し、特
に、光ディスクの原盤を露光するレーザ光（マスタリン
グ光）にＵＶ光等の短波長光源を用いた場合でも、当該
マスタリング光のモニタ、及び、対物レンズへの入射角
度の調整を容易かつ高精度に行なうことができ、良好な
ビームを得ることができる原盤露光装置及び原盤露光方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、磁気ディスク，磁気テー
プ等の他のメモリ媒体と比較して、記録密度が高く、大
容量であり、さらに大量複製も容易であることから、急
速に開発及び普及が進んでいる。現在では、再生専用の
ＲＯＭ媒体型，記録可能タイプの追記型及び書換型等、
用途に応じたタイプのものが開発され、各方面で使用さ
れている。

【０００３】このような光ディスクは、データを記録し
た光ディスクの原盤（スタンパ）を、原盤露光装置（マ
スターライター）によって作製し、この光ディスクの原
盤を用いて、合成樹脂基板等からなるディスクの板面上
に凹状又は溝状のピット（穴）を形成したレプリカ・デ
ィスクを製造することにより、大量に複製され、提供さ
れている。

【０００４】ここで、従来の光ディスクの原盤の作製工
程について説明する。 まず、原盤となるガラス円盤にフォトレジスト（感光
性樹脂）を塗布し、このガラス円盤（このような完成前
のものも含めて、以下「原盤」という）を、原盤露光装
置のスピンドル上にセットして一定速度で回転させる。 そして、この原盤にマスタリング光の光スポットを照
射し、必要な情報等を前記原盤に露光記録する。このと
き、前記光スポットが、前記原盤の半径方向に一定速度
で移動させられるので、前記原盤上にはスパイラル上の
露光跡（潜像）が形成される。 次いで、この原盤を現像すると、前記マスタリング光
によって露光された部分のフォトレジストが現像液によ
り溶け出し、ディスク板面上に凹凸状のピットの列（ト
ラック）が形成される。 その後、金属蒸着→欠陥チェック→ニッケルメッキ等
の工程を経て、光ディスクの原盤が完成する。

【０００５】ところが、このような高密度，大容量とい
われる光ディスクにおいても、現在、さらなる高密度化
及び大容量化が要求されつつある。例えば、画像情報を
取り扱う場合などは、特にデータが膨大となり、従来の
片面３００ＭＢ（情報用１３００ｍｍ追記型，書換型デ
ィスク），片面５４０ＭＢ（コンパクトディスク），片
面６００ＭＢ（ＣＤ−ＲＯＭ）といった光ディスクでは
容量不足となってしまう。

【０００６】このため、光ディスク片面あたりの容量の
増大化が求められるが、これを達成するためには、ピッ
ト自体の幅を細くして、光ディスク面上に多数のピット
を形成する必要がある。

【０００７】このようなピットの微細化を図った従来の
原盤露光装置としては、例えば、マスタリング光として
主に使用されていた可視光（例えば、Ａｒ：４５７．９
ｎｍ等）に代えて、より短波長のＵＶ光（Ａｒ：３６
３．８）を用いることにより、微細な収束ビームスポッ
トを形成する構成としたものがある。

【０００８】マスタリング光にＵＶ光を用いた原盤露光
装置の代表例としては、Joint International Symposiu
m on Optical Memory and Optical Data Storage 1993,
HawaiiのＰ３３，Ｐ４４等にて発表されたものがある。

【０００９】その他のピットの微細化を図った従来の原
盤露光装置としては、特開平１−０９８１４２号では、
マスタリング光を非線形光学素子によって短波長とし、
光ディスクの原盤を露光する構成の原盤露光装置が提案
されている。

【００１０】また、特開平１−３１７２４１号では、従
来の光退色性層の問題点を指摘し、これをプロセス上か
ら改善すべく、フォトレジスト膜表面を露光前に現像液
に曝して表面に難溶化層を形成することでピットの微細
化を図る光ディスクの原盤作成方法が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の短波長
のＵＶ光を用いた原盤露光装置のように、マスタリング
光の波長を短くすると、マスタリング光の原盤への入射
角度に、より高い精度が要求されることになる。

【００１２】すなわち、光ディスクの原盤露光には、ガ
ラス円盤に塗布されたフォトレジスト上に、マスタリン
グ光を収束させる対物レンズが用いられている。この対
物レンズの開口数ＮＡは、０．９前後といった非常に大
きなものであり、焦点深度ｄは次の式によって表わされ
る。 焦点深度ｄ＝λ／ＮＡ² ただし、λ＝マスタリング光の波長 この式からも分かるように、マスタリング光の波長λを
短くすると、対物レンズの焦点深度ｄが浅くなり、デフ
ォーカスとなり易くなってしまう。

【００１３】したがって、マスタリング光に短波長のＵ
Ｖ光を用いた原盤露光装置では、対物レンズに入射され
るマスタリング光に僅かな傾きや揺らぎがあると、ビー
ム形状が大きく乱れることとなり、また、マスタリング
光の光路に設けられた各種光学系部品の選定が収差に大
きく影響し、良好なピット形状を得ることが困難とな
る。

【００１４】ところが、従来のＵＶ光を用いた原盤露光
装置では、上述のように、マスタリング光の対物レンズ
への入射角度に高い精度が要求されるのに対し、ＵＶ光
であるマスタリング光を肉眼で確認することが困難であ
り、また、マスタリング光の入射角度の調整手段は、マ
スタリング光に可視光を用いていたときの延長技術であ
った。このため、マスタリング光の入射角度の調整に、
多大な時間と特殊な技能を必要とするという問題があっ
た。

【００１５】なお、このようなマスタリング光の入射角
度の調整が困難であるという問題は、マスタリング光を
非線形光学素子によって短波長としている特開平１−０
９８１４２号の原盤露光装置でも同様に生じる。

【００１６】また、特開平１−３１７２４１号の光ディ
スクの原盤作成方法では、従来方法を原則としてそのま
ま踏襲し、そのプロセス面のみからピットの微細化を図
ろうとするものであったため、露光現像に関わる温度，
時間の管理等が厳しくなるという割りに、一定以上のピ
ットの微細化に対応できないという問題があった。

【００１７】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、マスタリング光にＵＶ光等の短波長光源
を用いた場合でも、マスタリング光の対物レンズへの入
射角度の調整を容易かつ高精度に行なうことができ、良
好なビームを得ることが可能となり、ピットの微細化、
ひいては、光ディスクの大容量化，高密度化を図ること
ができる光ディスクの原盤露光装置及び原盤露光方法の
提供を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の光ディスクの原盤露光装置は、短波
長のマスタリング光を対物レンズによって収束し、光デ
ィスクの原盤を露光する原盤露光装置において、可視光
の調整用レーザ光を、前記対物レンズに垂直に照射する
調整用レーザ光源と、蛍光部材を塗布した受光面を有
し、この受光面で前記光ディスクの原盤から反射してき
た前記マスタリング光及び調整用レーザ光を受光して、
これら光のビームスポットをそれぞれ投影するスクリー
ンと、前記マスタリング光の光路上に配置された光学系
部材の少なくとも一つに設けられ、前記マスタリング光
の前記対物レンズへの入射角度を変化させるマスタリン
グ光調整手段とを備えた構成としてある。

【００１９】請求項２記載の原盤露光装置は、前記マス
タリング光の光路上に配置された光学系部材に含まれる
ミラー及び／又はレンズの波面収差を、前記マスタリン
グ光の波長λの１／４以下とした構成としてある。

【００２０】請求項３記載の光ディスクの原盤露光方法
は、請求項１又は２記載の光ディスクの原盤露光装置を
用いた原盤露光方法であって、前記マスタリング光調整
手段により、前記マスタリング光の前記対物レンズへの
入射角度を変化させ、前記スクリーン上に投影された前
記マスタリング光のビームスポットの光軸を、前記調整
用レーザ光のビームスポットの光軸と一致させることに
よって、前記マスタリング光を前記対物レンズに垂直に
照射させる方法としてある。

【００２１】

【作用】上記構成からなる本発明の光ディスクの原盤露
光装置及び原盤露光方法によれば、可視光である調整用
レーザ光を対物レンズに垂直に照射し、この調整用レー
ザ光を基準として、ＵＶ光であるマスタリング光の前記
対物レンズへの入射角度を調整する構成又は方法とした
ことにより、肉眼での確認が困難なＵＶ光の前記対物レ
ンズへの入射角度の調整を、肉眼によって容易かつ高精
度に行なうことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の光ディスクの原盤露光装置及
び原盤露光方法の実施例について、図面を参照しつつ説
明する。まず、本発明の光ディスクの原盤露光装置の実
施例について説明する。図１は本実施例に係る光ディス
クの原盤露光装置を示すブロック図である。また、図２
は本原盤露光装置の光ヘッドを示す説明図であり、図３
はマスタリング光をモニタするためのスクリーンを示す
平面図である。

【００２３】なお、本発明の光ディスクの原盤露光装置
は、マスタリング光に調整用レーザ光を重複させ、光デ
ィスクの原盤から反射してきたこれら光の戻り光をモニ
タしながら、前記マスタリング光の対物レンズへの入射
角度の調整を行なうという点に特徴がある。

【００２４】同図において、１０はマスタリング光源
（Ａｒレーザ発振管）であり、波長λ＝３６３．８ｎｍ
のＵＶ光（マスタリング光）１１を出射する。２０はオ
ートレーザコントローラであり、マスタリング光源１０
から出射されたマスタリング光１１の安定化及びノイズ
除去を行なう。

【００２５】３０はＥ／Ｏ変調器であり、オートレーザ
コントローラ２０からのマスタリング光１１を所定のパ
ルス長に変調する。４０は光学ヘッドであり、図２に示
すように、補正用ミラー４１，落とし込みミラー４２，
対物レンズ４３，偏光ビームスプリッタ４４及びダイク
ロックミラー４５が内蔵してある。

【００２６】この光学ヘッド４０は、Ｅ／Ｏ変調器３０
からのマスタリング光１１、及び、後述する調整用レー
ザ光源１からの調整用レーザ光１ａを、対物レンズ４３
によってガラス円盤１１１に塗布されたフォトレジスト
１１上（原盤１１０上）に収束させ、これらレーザ光１
ａ，１１のうち、前記マスタリング光１１により原盤デ
ータの露光記録を行なう。

【００２７】また、光学ヘッド４０に内蔵された補正用
ミラー４１は、入射されるマスタリング光１１及び調整
用レーザ光１ａを一致させる。落とし込みミラー４２
は、補正ミラー４１を透過したマスタリング光１１及び
調整用レーザ光１ａを反射させて、対物レンズ４３に入
射させる。

【００２８】偏光ビームスプリッタ４４及びダイクロッ
クミラー４５は、レーザ干渉測長器５０から出射された
干渉用レーザ光を対物レンズ４３に入射させ、原盤１１
０から反射してきた干渉用レーザ光を、図示しない二分
割ＰＤに出射させる。

【００２９】前記レーザ干渉測長器５０の内部には、図
示しないＨｅ−Ｎｅレーザ発振管が内蔵してあり、図１
及び図２に示すように、スキュービーム方式によるＨｅ
−Ｎｅレーザ（波長λ＝６３２．８ｎｍ）のλ／４の干
渉を用いて、光学ヘッド４０を原盤１１０の径方向に高
精度に移動させる。

【００３０】６１，６２，６３は絞りであり、マスタリ
ング光１１のビーム外周をカットして波面を揃える。７
１，７２，７３は部分透過ミラーであり、マスタリング
光の一部を透過させ、一部反射させる。７４は全反射ミ
ラーであり、Ｅ／Ｏ変調器３０からのマスタリング光１
１を光学ヘッド４０に反射させる。

【００３１】また、８０はビームポジションセンサであ
り、マスタリング光１１の光軸のずれをモニタするため
のものである。９１は第一メインビームモニタであり、
マスタリング光１１が正確に変調されているか否かをモ
ニタするためのものである。９２は第二メインビームモ
ニタであり、変調後のマスタリング光１１のパワー値を
モニタするためのものである。

【００３２】さらに、１０１及び１０３はコリメータで
あり、Ｅ／Ｏ変調器３０からのマスタリング光１１を拡
大し平行光とする。１０２はピンホールであり、コリメ
ータ１０１を透過したマスタリング光１１、及び、後述
するマスタリング光１１と調整用レーザ光１ａの戻り光
を透過させる。

【００３３】１０４はＮＤフィルタ（Neutral Density
filter 灰色フィルタ）であり、マスタリング光１１の
光強度を減少させる。１０５及び１０６は第一及び第二
シャッタであり、露光の開始及び終了を行なう。

【００３４】ここで、上述した全反射ミラー７４，落と
し込みミラー４２及び対物レンズ４３のそれぞれには、
図示していないが、マスタリング光１１の対物レンズ４
３への入射角度を変化させる（調整する）ためのマスタ
リング光調整手段が設けてある。これらマスタリング光
調整手段は、全反射ミラー７４，落とし込みミラー４
２，対物レンズ４３をそれぞれ水平方向に移動させる構
成としてあり、これら落とし込みミラー４２等を水平方
向に移動させることによって、マスタリング光１１が対
物レンズ４３に垂直に入射されるようにしている。

【００３５】また、上述したオートレーザコントローラ
２０とＥ／Ｏ変調器３０の組み立て時の波面収差、及
び、部分透過ミラー７１及び７２，コリメータ１０１及
び１０３，補正用ミラー４１，落とし込みミラー４２，
偏光ビームスプリッタ４５の波面収差は、マスタリング
光１１の波長λの１／４以下としてある。このような構
成としたことにより、これら光学系の平面性が向上し、
波面の揃った光学系となる。

【００３６】１は調整用レーザ光源（Ｈｅ−Ｎｅレーザ
発振管）であり、波長λ＝６３２．８ｎｍの可視光（調
整用レーザ光１ａ）を出射する。この調整用レーザ光源
１には、図示しないレーザ光調整手段が設けある。この
レーザ光調整手段は、調整用レーザ光源１を水平方向に
移動させる構成としてあり、調整用レーザ光源１から出
射される調整用レーザ光１ａが、常に、対物レンズ４３
に垂直に入射されるように設定してある。また、調整用
レーザ光１ａの出射開始及び終了は、調整用レーザ光源
１の手前に配置した第三シャッタ２によって行なう。

【００３７】３はスクリーンであり、部分反射ミラー７
２とコリメータ１０１の間に配置してある。図３に示す
ように、このスクリーン３の中央部には、通過孔３ａが
形成してあり、部分反射ミラー７２に反射されたマスタ
リング光１１をコリメータ１０１側に通過させる。この
通過孔３ａは、直径約１〜４ｍｍ程度の大きさとする。
また、スクリーン３の受光面（コリメータ１０１側の
面）には、ＵＶ光を受けた部分が発光する蛍光部材を塗
布してある。

【００３８】このような構成からなるスクリーン３は、
図３に示すように、原盤１１０から反射してきたマスタ
リング光１１及び調整用レーザ光１ａの戻り光をそれぞ
れ受光して、モニタ用ビームスポット（マスタリング
光）１２、及び、基準ビームスポット（調整用レーザ
光）１ｂを投影する。

【００３９】次に、上記構成からなる原盤露光装置を用
いた光ディスクの原盤露光方法の実施例について、図１
〜図３を参照して説明する。

【００４０】まず、調整用レーザ光１ａによる基準ビー
ムスポットの形成動作について説明する。図１におい
て、第三シャッタ２を開き、調整用レーザ光源１からの
調整用レーザ光１ａを光ヘッド４０に入射させる。する
と、図２に示すように、この調整用レーザ光１ａは、光
ヘッド４０内の補正用ミラー４１→落とし込みミラー４
２を経て、対物レンズ４３に垂直に入射される。

【００４１】そして、対物レンズ４３に垂直に入射され
た調整用レーザ光１ａは、原盤１１０に照射されてディ
スク面に反射される。原盤１１０に反射された調整用レ
ーザ光１ａの戻り光は、入射時と同一の光路を通過して
光ヘッド４０から再び出射される。その後、調整用レー
ザ光１ａの戻り光は、図１に示すように、全反射ミラー
７４→部分透過ミラー７３に反射されてスクリーン３に
照射される。これにより、スクリーン３上に基準ビーム
スポット１ｂが形成される（図３参照）。

【００４２】次に、マスタリング光の原盤１１０への入
射角度の調整動作について説明する。図１において、マ
スタリング光源１０から出射されたマスタリング光１１
は、オートレーザコントローラ２０→部分透過ミラー７
１→Ｅ／Ｏ変調器３０→部分透過ミラー７２→スクリー
ン３の通過光３ａ→部分透過ミラー７３→全反射ミラー
７４を介して光学ヘッド４０に入射される。その後、対
物レンズ４３に入射されたマスタリング光１１は、原盤
１１０のディスク面に反射され、上記調整用レーザ光１
ａのときと同様に、その戻り光がスクリーン３に照射さ
れる。これにより、スクリーン３上に、マスタリング光
１１のモニタ用ビームスポット１２が形成される（図３
参照）。

【００４３】ここで、マスタリング光１１が対物レンズ
４３に垂直に入射されている場合、このマスタリング光
１１の戻り光は、対物レンズ４３に垂直に入射されるよ
うにあらかじめ設定された調整用レーザ光１ａの戻り光
と同じ角度で反射され、スクリーン３上のモニタ用ビー
ムスポット１２の光軸が、基準ビームスポット１ｂの光
軸と一致することとなる。

【００４４】逆に、マスタリング光１１が対物レンズ４
３に垂直に入射されていない場合、このマスタリング光
１１の戻り光は、調整用レーザ光１ａの戻り光と異なる
角度に反射され、スクリーン３上のモニタ用ビームスポ
ット１２の光軸が、基準ビームスポット１ｂの光軸と一
致しないこととなる。

【００４５】このようにして、マスタリング光１１の対
物レンズ４３への入射角度をスクリーン３上でモニタ
し、モニタ用ビームスポット１２の光軸が、基準ビーム
スポット１ｂの光軸と一致していない場合は、前記マス
タリング光調整手段によって、全反射ミラー７４，落と
し込みミラー４２及び対物レンズ４３を水平方向に移動
させ、モニタ用ビームスポット１２の光軸が基準ビーム
スポット１ｂの光軸と一致するように、マスタリング光
１１の対物レンズ４３への入射角度を調整する。

【００４６】このような本実施例の光ディスクの原盤露
光装置及び原盤露光方法によれば、可視光である調整用
レーザ光１ａを対物レンズ４３に垂直に照射し、この調
整用レーザ光１ａを基準として、マスタリング光１１の
対物レンズ４３への入射角度を調整する構成又は方法と
したことにより、従来、困難とされていたＵＶ光の原盤
１１０への入射角度の調整を、肉眼によって容易かつ高
精度に行なうことができる。

【００４７】これにより、対物レンズ４３への入射角度
に著しく厳しい管理が要求される短波長光源を用いた原
盤露光装置において、簡単に良好なビームを得ることが
可能となり、ピットの微細化、ひいては、光ディスクの
大容量化，高密度化を図ることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の光ディ
スクの原盤露光装置及び原盤露光方法によれば、マスタ
リング光にＵＶ光等の短波長光源を用いた場合でも、マ
スタリング光の対物レンズへの入射角度の調整を容易か
つ高精度に行なうことができ、良好なビームを得ること
が可能となり、ピットの微細化、ひいては、光ディスク
の大容量化，高密度化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る光ディスクの原盤露光装
置を示すブロック図である。

【図２】本原盤露光装置の光ヘッドを示す説明図であ
る。

【図３】マスタリング光をモニタするためのスクリーン
を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 調整用レーザ光源（Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振管） １ａ 調整用レーザ光 １ｂ 基準ビームスポット ２ 第三シャッタ ３ スクリーン ３ａ 透過孔 １０ マスタリング光源（Ａｒレーザ発振管） １１ マスタリング光 ２０ オートレーザコントローラ ３０ Ｅ／Ｏ変調器 ４０ 光学ヘッド ４１ 補正用ミラー ４２ 落とし込みミラー ４３ 対物レンズ ４４ 偏光ビームスプリッタ ４５ ダイクロックミラー ５０ レーザ干渉測長器 ６１，６２，６３ 絞り ７１，７２，７３ 部分透過ミラー ７４ 全反射ミラー ７５ ミラー ８０ ビームポジションセンサ ９１ 第一メインビームモニタ ９２ 第二メインビームモニタ １０１，１０３ コリメータ １０２ ピンホール １０４ ＮＤフィルタ １０５ 第一シャッタ １０６ 第二シャッタ １１０ 原盤 １１１ ガラス円盤 １１２ フォトレジスト １２０ スピンドル

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短波長のマスタリング光を対物レンズに
   よって収束し、光ディスクの原盤を露光する原盤露光装
   置において、 可視光の調整用レーザ光を、前記対物レンズに垂直に照
   射する調整用レーザ光源と、 蛍光部材を塗布した受光面を有し、この受光面で前記光
   ディスクの原盤から反射してきた前記マスタリング光及
   び調整用レーザ光を受光して、これら光のビームスポッ
   トをそれぞれ投影するスクリーンと、 前記マスタリング光の光路上に配置された光学系部材の
   少なくとも一つに設けられ、前記マスタリング光の前記
   対物レンズへの入射角度を変化させるマスタリング光調
   整手段とを備えたことを特徴とする光ディスクの原盤露
   光装置。
2. 【請求項２】 前記マスタリング光の光路上に配置され
   た光学系部材に含まれるミラー及び／又はレンズの波面
   収差を、前記マスタリング光の波長λの１／４以下とし
   た請求項１記載の光ディスクの原盤露光装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の光ディスクの原盤
   露光装置を用いた原盤露光方法であって、 前記マスタリング光調整手段により、前記マスタリング
   光の前記対物レンズへの入射角度を変化させ、前記スク
   リーン上に投影された前記マスタリング光のビームスポ
   ットの光軸を、前記調整用レーザ光のビームスポットの
   光軸と一致させることによって、前記マスタリング光を
   前記対物レンズに垂直に入射させることを特徴とする光
   ディスクの原盤露光方法。