JPH05258357A - 光ディスク原盤の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学系エレメントが三次元的に配置され、レ
ーザが複数の光路を経て基板に照射される装置であって
も、光軸を迅速かつ容易に精度よく調整する。 【構成】 レーザ光源１からのレーザ光を複数のハーフ
ミラーＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3などの光学系エレメントを介し
て基板３に照射する。複数の光路の交点部には、先行す
る光学系エレメントからのレーザ光のスポット位置を検
出する４分割光センサＰＤ1 ，ＰＤ2 ，ＰＤ3 が配設さ
れている。これらの光センサからの検出信号に基づい
て、適正光軸からのスポットのＸ軸方向及びＺ軸方向の
位置ずれが誤差検出回路により算出される。誤差検出回
路は、先行又は後続する光学系エレメントの位置を補正
する駆動手段に制御信号を与え、制御手段は、光学系エ
レメントによる光軸を適正位置に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク原盤を製造
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】光ディス
ク原盤は、次のような方法で作製されている。すなわ
ち、フォトレジトが塗布され、かつ回転中のガラス基板
にレーザ光のスポットを露光し、信号を潜像として記録
した後、現像してレジスト原盤を作製する。次いで、レ
ジスト原盤の表面をメッキなどにより導体化してニッケ
ル電鋳し、剥離・洗浄により光ディスク原盤としてのマ
スターを作製する。このマスターは、マザー原盤および
スタンパを作製するために利用される。

【０００３】図５は従来の光ディスク原盤の製造装置に
おける光学系を示す概略図である。

【０００４】この光学系は、Ｈｅ−Ｃｄレーザなどのレ
ーザ光源２１と、このレーザ光源２１からのレーザ光を
電気信号に基づいて変調する変調器２２と、この変調器
２２からのレーザ光を反射させるミラーＭ1 と、反射し
たレーザ光を、レンズＬ1 ，Ｌ2 で構成されたビームエ
キスパンド光学系を経て集光レンズＬ3 に導くミラーＭ
2 ，Ｍ3 を備えている。

【０００５】集光レンズＬ3 により集光したレーザ光
は、フォトレジストが塗布された基板２３に露光され
る。

【０００６】また、前記光学系は、集光レンズＬ3 の焦
点を制御するための補助光学系を備えている。この補助
光学系は、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどのレーザ光源２４と、
このレーザ光源２４からのレーザ光を、前記集光レンズ
Ｌ3 を介して前記基板２３上に斜めに入射させるための
レンズＬ4 、偏光ビームスプリッタ２５、ミラーＭ4を
備えている。

【０００７】前記基板２３からの反射光は、前記偏光ビ
ームスプリッタ２５を通じて、光スポットの位置を検出
する４分割光センサＰＤに導かれる。４分割光センサＰ
Ｄにより基板２３の光軸方向の変動が検出され、この検
出信号に基づいて、集光レンズＬ3 と基板２３との距離
を一定に保っている。

【０００８】このような光ディスク原盤の製造装置にお
いて、原盤にはトラックがピッチ１．６μｍ程度の高精
度で記録される。そして、装置の機械的精度により、前
記高精度のピッチでトラックを形成するため、光学系全
体を、大型で重厚な定盤上に構成すると共に、防振台上
に配置し、外部振動による悪影響を受けないようにされ
ている。

【０００９】しかし、温度が変化すると、光学系エレメ
ントの支持体などが熱膨張・収縮し、レーザ光の光軸が
ずれる。特に、レーザが複数の光路を経てディスクに照
射されるだけでなく、光学系エレメントが三次元的に配
置されているので、先行する光学系エレメントによる光
軸が若干でもずれると、後続する光学系エレメントによ
り光軸の位置ずれが次第に大きくなり、最終的には集光
レンズによる光軸が大きくずれることになる。そのた
め、光ディスク原盤にピットを精度よく形成できなくな
る。このような問題は、外部振動や風などの作用によっ
ても生じる。

【００１０】このような場合、光学系エレメントによる
光軸を、手動により順次調整することが行なわれてい
る。しかし、三次元的に配置された各光学系エレメント
の位置を手動により個別に調整して、光軸を適正な位置
に調整する作業は煩雑であるだけでなく、調整に長時間
を要する。

【００１１】従って、本発明の目的は、光学系エレメン
トが三次元的に配置され、レーザが複数の光路を経て基
板に照射される装置であっても、光軸を迅速かつ容易に
精度よく調整できる光ディスク原盤の製造装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、レーザ光源からのレーザを複数の光路を
経てディスクに照射し、光ディスク原盤を製造する装置
であって、複数の光路の交点部に配設され、先行する光
学系エレメントからのレーザ光の位置を検出する光学的
位置検出手段と、この位置検出手段からの検出信号に基
づいて、光学系エレメントの位置を制御する制御手段と
を備えている光ディスク原盤の製造装置を提供する。

【００１３】前記装置において、光学的位置検出手段
は、光スポットの位置を検出する４分割光センサで構成
され、制御手段は、前記４分割光センサからの検出信号
に基づいて、適正光軸からのスポットの位置ずれを検出
する誤差検出手段と、この誤差検出手段からの制御信号
に基づいて、光学系エレメントの位置を補正する駆動手
段とで構成されていてもよい。

【００１４】

【作用】前記構成の装置によれば、複数の光路の交点部
に配設された光学的位置検出手段により、先行する光学
系エレメントからのレーザ光の位置を検出できる。この
位置検出手段からの検出信号は、光軸の位置ずれに対応
するので、前記検出信号に基づいて、制御手段により、
光学系エレメントの位置を制御することにより、光軸を
適性位置に制御できる。

【００１５】光学的位置検出手段が４分割光センサで構
成されている場合には、光センサにより光スポットの位
置が検出され、検出信号は、制御手段の誤差検出手段に
与えられる。この誤差検出手段では、プッシュプル法な
どに準じた方法を利用して、適正な光軸からの位置ずれ
が検出される。さらに、誤差検出手段からの誤差信号
は、駆動手段に与えられ、光学系エレメントの位置を、
光学系の適正な光軸に補正する。

【００１６】

【実施例】以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の実
施例をより詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の光ディスク原盤の製造装置
における光学系を示す概略図であり、図２は図１に示す
光学系の要部を示す概略斜視図である。

【００１８】この光学系は、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ａｒレ
ーザなどのレーザ光源１と、このレーザ光源１からのレ
ーザ光を電気信号に基づいて変調する光変調素子を備え
た変調器２と、この変調器２からのレーザ光を反射させ
るハーフミラーＭ1 と、反射したレーザ光を、レンズＬ
1 ，Ｌ2 で構成されたビームエキスパンド光学系に導く
ためのハーフミラーＭ2 と、このハーフミラーＭ2 で反
射したレーザ光を集光レンズＬ3 に導くためのハーフミ
ラーＭ3 を備えている。

【００１９】前記ビームエキスバンド光学系は、前記ハ
ーフミラーＭ2 により反射したレーザ光束を、前記集光
レンズＬ3 の入射瞳に対応させて拡大するために利用さ
れる。集光レンズＬ3 により集光したレーザ光は、フォ
トレジストが塗布された基板３に露光される。

【００２０】このような光学系においては、複数の光路
が存在する。すなわち、前記レーザ光源１と第１のハー
フミラーＭ1 との間の光路、第１のハーフミラーＭ1 と
第２のハーフミラーＭ2 との間の光路、第２のハーフミ
ラーＭ2 と第３のハーフミラーＭ3 との間の光路、およ
び第３のハーフミラーＭ3 と集光レンズＬ3 との間の光
路が存在する。

【００２１】また、前記光学系は、集光レンズＬ3 によ
る焦点を制御するための補助光学系を備えている。この
補助光学系は、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどのレーザ光源４
と、コリメートレンズＬ4 、偏光ビームスプリッタ５、
１／４波長板６、および前記ハーフミラーＭ3 と集光レ
ンズＬ3 との間の光路に配されたハーフミラーＭ4 を備
えている。

【００２２】前記補助光学系のレーザ光源４からのレー
ザ光は、前記基板３上に斜めに入射される。また、前記
基板３からの反射光は、前記偏光ビームスプリッタ５、
レンズＬ5 を通じて、光スポットの位置を検出する４分
割光センサＰＤに導かれる。そのため、基板３の光軸方
向の変動は、４分割光センサＰＤにより検出され、この
検出信号に基づいて、オートフォーカシング機構によ
り、集光レンズＬ3 と基板３との距離は一定に保たれ
る。

【００２３】また、補助光学系においても、レーザ光源
４と偏光ビームスプリッタ５との間の光路、偏光ビーム
スプリッタ５と第４のハーフミラーＭ4 との間の光路、
および第４のハーフミラーＭ4 と集光レンズＬ3 との間
の光路が存在する。

【００２４】このような光学系は、複数の光学系エレメ
ント、すなわち、レーザ光源１，４、ハーフミラーＭ1
，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 、偏光ビームスプリッタ５および
４分割光センサＰＤなどが三次元的に配設されて構成さ
れている。そのため、１つの光学系エレメントが温度変
化などにより若干でも位置ずれすると、集光レンズＬ3
で集光したレーザ光のスポットが基板３の適正な位置か
ら大きくずれる。従って、光ディスク原盤の品質だけで
なく、歩留りが低下する。

【００２５】そこで、複数の光路の交点部には、先行す
る光学系エレメントからのレーザ光のスポット位置を検
出する４分割光センサが配設されている。すなわち、こ
の例では、前記第１乃至第３のハーフミラーＭ1 ，Ｍ2
，Ｍ3 の後部には、それぞれ、これらのハーフミラー
を透過したレーザ光のスポット位置を検出する４分割光
センサＰＤ1 ，ＰＤ2 ，ＰＤ3 が配設されている。これ
らの４分割光センサＰＤ1 ，ＰＤ2 ，ＰＤ3 によるスポ
ット位置は、先行する光学系エレメントの位置ずれに対
応する。

【００２６】図３は本発明の装置の電気的構成を示すブ
ロック図であり、図４は光学系エレメントを移動させる
駆動装置の概略斜視図である。なお、この例では、先行
する光学系エレメントであるレーザ光源１の前端部を水
平方向のうちＸ軸方向、および上下方向であるＺ1 方向
に移動させると共に、レーザ光源１の後端部を上下方向
であるＺ2 方向に移動させている。

【００２７】前記４分割光センサＰＤ1 ，ＰＤ2 ，ＰＤ
3 により検出された検出信号は、それぞれ、適正な光軸
からのＸ軸方向およびＺ軸方向の位置ずれ誤差を検出す
る誤差検出回路１１x ，１１z1，１１z2に与えられる。

【００２８】これらの誤差検出回路１１x ，１１z1，１
１z2では、適正光軸からの光スポットの位置ずれを次の
ようにして検出できる。

【００２９】すなわち、先行する光学系エレメントから
の光スポットのＸ軸方向の位置ずれ△Ｘは、前記４分割
光センサＰＤ1 ，ＰＤ2 ，ＰＤ3 の第１の光センサから
の検出信号Ｉ1 、第２の光センサからの検出信号Ｉ2 、
第３の光センサからの検出信号Ｉ3 、第４の光センサか
らの検出信号Ｉ4 に基づいて、誤差検出回路１１x にお
いて、下記式 △Ｘ＝（Ｉ1 ＋Ｉ4 ）−（Ｉ2 ＋Ｉ3 ）により検出でき
る。

【００３０】また、先行する光学系エレメントからの光
スポットの上下方向（Ｚ軸方向）の位置ずれ△Ｚは、誤
差検出回路１１z1，１１z2において、下記式 △Ｚ＝（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）−（Ｉ3 ＋Ｉ4 ）により検出でき
る。

【００３１】一方、前記レーザ光源１の前端部をＸ軸お
よびＺ1 軸方向へ移動させる駆動装置１４は、図４に示
されるように、レーザ光源１をＸ軸方向へ移動させる駆
動装置１４x と、レーザ光源をＺ1 軸方向へ移動させる
駆動装置１４z1とで構成されている。

【００３２】前記駆動装置１４x は、Ｘ軸方向に配設さ
れ、かつ蟻溝１５x により互いに摺動自在な一対の摺動
部材１６ａ，１６ｂと、上部の摺動部材１６ａの内面に
形成されたラック（図示せず）とを備えている。前記ラ
ックには、パルスモータ１７ａの回転軸に取付けられた
ピニオン（図示せず）が噛合っている。そのため、パル
スモータ１７ａの回転に伴なって、摺動部材１６ａがＸ
軸方向に移動する。

【００３３】また、駆動装置１４z1は、前記駆動装置１
４x 上に一体に形成されていると共にＺ軸方向に配設さ
れ、かつ蟻溝１５z により互いに摺動自在な一対の摺動
部材１６ｃ，１６ｄと、一方の摺動部材１６ｃの内面に
形成されたラック（図示せず）とを備えている。前記ラ
ックには、前記と同様に、パルスモータ１７ｂの回転軸
に取付けられたピニオン（図示せず）が噛合っている。
そのため、パルスモータ１７ｂの回転に伴なって、摺動
部材１６ｃがＺ1 軸方向に移動する。

【００３４】さらに、前記レーザ光源１の後端部をＺ2
軸方向へ移動させる駆動装置は、レーザ光源１をＺ2 軸
方向へ移動させる前記駆動装置１４z1と同様に構成され
ている。

【００３５】そして、前記誤差検出回路１１x により検
出された位置ずれ△Ｘに対応する誤差信号は、制御回路
１２x に与えられ、この制御回路１２x は、先行するレ
ーザ光源１をＸ軸方向に移動させるための制御信号を、
パルスモータ１７ａのドライバ１３x に与える。

【００３６】前記誤差検出回路１１z1，１１z2により算
出された位置ずれ△Ｚに対応する誤差信号は、それぞ
れ、制御回路１２z1，１２z2に与えられ、これらの制御
回路１２z1，１２z2は、レーザ光源１をＺ1 軸方向、Ｚ
2 軸方向に移動させるための制御信号をパルスモータ１
７ｃのドライバ１３z1，１３z2に与える。

【００３７】そのため、４分割光センサＰＤ1 ，ＰＤ2
，ＰＤ3 からの検出信号に応答して、駆動装置１４x
，１４z2，１４z2により、レーザ光源１をＸ軸、Ｚ1
軸及びＺ2 軸方向に移動させ、レーザ光のスポット位置
を調整できる。

【００３８】前記装置では、種々の態様で光軸を調整で
きる。例えば、レーザ光源１を移動させて光軸を適正位
置に調整する場合について説明する。なお、レーザ光源
１に後続する他の光学系エレメントであるハーフミラー
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 間の光軸は適切であると仮定する。

【００３９】この場合、第１の４分割光センサＰＤ1 か
らの検出信号に応答して、Ｘ軸誤差検出回路１１x によ
りＸ軸方向の誤差である位置ずれ△Ｘが検出され、制御
回路１２x は、制御信号をドライバ１３x に与える。そ
のため、パルスモータ１７ａは、４分割光センサＰＤ1
のＸ軸方向のセンターに光スポットが位置するまで、レ
ーザ光源１をＸ軸方向に移動させる。これにより、Ｘ軸
方向のステージが補正される。

【００４０】また、第２の４分割光センサＰＤ2 からの
検出信号に応答して、Ｚ1 軸誤差検出回路１１z1は、位
置ずれ△Ｚに対応する誤差信号を制御回路１２z1に与
え、この制御回路１２z1は制御信号をドライバ１３z1に
与える。そのため、パルスモータ１７ｂは、第２の４分
割光センサＰＤ2 のＺ軸方向のセンターに光スポットが
位置するまで、レーザ光源１をＺ軸方向に移動させる。
これにより、Ｚ1 軸方向のステージが補正される。

【００４１】第１の４分割光センサＰＤ2 の前方に位置
するハーフミラーＭ1 により反射されたレーザ光は、第
２の４分割光センサＰＤ2 に入射する。

【００４２】この第２の４分割光センサＰＤ2 からの検
出信号に応答して、Ｚ2 軸誤差検出回路１１z2は、位置
ずれ△Ｚに対応する誤差信号を制御回路１２z2に与え、
この制御回路１２z2は制御信号をドライバ１３z2に与え
る。そのため、パルスモータ１７ｂは、第２の４分割光
センサＰＤ2 のＺ軸方向のセンターに光スポットが位置
するまで、レーザ光源１をＺ軸方向に移動させる。これ
により、Ｚ2 軸方向のステージが補正される。

【００４３】また、前記操作により、第１の４分割光セ
ンサＰＤ1 において光スポットが位置ずれする場合に
は、前記と同様にして、第１の４分割光センサＰＤ1 の
センターに光スポットが位置するように、Ｘ軸、Ｚ1 軸
およびＸ2 軸方向にレーザ光源１が移動され、レーザ光
の光スポットの位置を適正光軸に制御する。

【００４４】さらに、第３の４分割光センサＰＤ3 から
の検出信号に応答して、前記と同様にして、誤差検出回
路１１x ，１１z1，１１z2からの誤差信号、制御回路１
２x，１２z1，１１z2からの制御信号により、ドライバ
１３x ，１３z1，１３z2はパルスモータ１７ａ，１７
ｂ，１７ｃを駆動し、４分割光センサＰＤ3 のＺ軸方向
のセンターに光スポットを位置させる。そのため、最終
的に光スポットの位置を、適正光軸に制御することがで
きる。

【００４５】なお、前記の例においては、レーザ光源１
を移動させて光軸を調整しているが、前記レーザ光源１
に後続する光学系エレメント（この例では、ハーフミラ
ーＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 ）をそれぞれ独立してＸ軸及
びＺ軸方向へ移動させて光軸を調整してもよく、前記レ
ーザ光源１を含む複数の光学系エレメントを相対的にＸ
軸及びＺ軸方向へ移動させて光軸を調整してもよい。ま
た、光軸の調整は適当な順序で行なうことができ、例え
ば、後続する光学系エレメントから先行する光学系エレ
メントの順に、光軸の調整を行なってもよい。

【００４６】また、補助光学系においても、レーザ光源
４、ハーフミラーＭ4 、偏光ビームスプリッタ５などの
光学系エレメントをＸ軸及びＺ軸方向に移動させて光軸
を調整してもよい。

【００４７】なお、光学系エレメントの水平方向のうち
Ｙ軸方向、この例では前後方向の位置ずれ△Ｙは、誤差
検出回路において、△Ｙ＝（Ｉ1 ＋Ｉ3 ）−（Ｉ2 ＋Ｉ
4 ）により検出できるので、上記と同様にして、先行又
は後続する光学系エレメントのＹ軸方向の位置ずれを補
正してもよい。しかし、先行する光学系エレメントのＹ
軸方向の位置ずれは、焦点ずれに対応するため、通常、
前記補助光学系の位置を制御することにより補正でき
る。

【００４８】光スポットの位置を検出する光学的位置検
出手段は、４分割光センサに限定されず、種々の光学セ
ンサ、例えば６分割センサなどが使用できる。また、前
記複数の光路の交点部に配されるハーフミラーに代え
て、偏光ビームスプリッタなどを設けてもよい。

【００４９】さらに、先行または後続する光学系エレメ
ントを移動させて適正光軸に補正する制御手段は、光デ
ィスク装置において利用されるオートトラッキングサー
ボ系の制御機構と同様の機構が採用できる。また、光学
的位置検出手段からの検出信号に基づいて、適正光軸か
らのスポットの位置ずれを検出する誤差検出手段におい
ては、オートトラッキングサーボに採用されている種々
の方法、例えば、３ビーム法、ウォブリング法、ヘテロ
ダイン法などに準じた方法が採用できる。

【００５０】光学系エレメントを移動させる駆動装置
は、前記構造に限定されず、例えば、光学系エレメント
を進退動させるシリンダなどであってもよい。なお、光
学系エレメントを移動させる駆動装置は、マイクロモー
タ、ステッピングモータなどの回転駆動手段による回転
運動を進退運動に変換する変換機構、例えばネジ送り機
構などで構成してもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明の光ディスク原盤の製造装置は、
複数の光路の交点部に配設された位置検出手段により、
先行する光学系エレメントからのレーザ光のスポット位
置を検出し、制御手段により、先行又は後続する光学系
エレメントの位置を制御できるので、光学系エレメント
が三次元的に配置され、レーザが複数の光路を経て基板
に照射される装置であっても、光軸を迅速かつ容易に精
度よく調整できる。

【００５２】前記装置において、光学的位置検出手段が
４分割光センサで構成され、制御手段が、誤差検出手段
と、駆動手段とで構成されている場合には、光軸をさら
に精度よく調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の製造装置における光学系を示す
概略図である。

【図２】図２は図１に示す光学系の要部を示す概略斜視
図である。

【図３】図３は本発明の装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図４は光学系エレメントを移動させる駆動装置
の概略斜視図である。

【図５】図５は従来の光ディスク原盤の製造装置におけ
る光学系を示す概略図である。

【符号の説明】

１，４…レーザ光源 ３…基板 Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 …ハーフミラー ＰＤ、ＰＤ1 ，ＰＤ2 ，ＰＤ3 …４分割光センサ １１x ，１１z1，１１z2…誤差検出回路 １２x ，１２z1，１２z2…制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源からのレーザを複数の光路を
   経てディスクに照射し、光ディスク原盤を製造する装置
   であって、複数の光路の交点部に配設され、先行する光
   学系エレメントからのレーザ光の位置を検出する光学的
   位置検出手段と、この位置検出手段からの検出信号に基
   づいて、光学系エレメントの位置を制御する制御手段と
   を備えている光ディスク原盤の製造装置。
2. 【請求項２】 光学的位置検出手段が、光スポットの位
   置を検出する４分割光センサで構成され、制御手段が、
   前記４分割光センサからの検出信号に基づいて、適正光
   軸からのスポットの位置ずれを検出する誤差検出手段
   と、この誤差検出手段からの制御信号に基づいて、光学
   系エレメントの位置を補正する駆動手段とで構成されて
   いる請求項１記載の光ディスク原盤の製造装置。