JPH06302015A

JPH06302015A - 光ディスク原盤製造装置

Info

Publication number: JPH06302015A
Application number: JP8900793A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Katsuta; 伸一勝田; Kenichi Ishizuka; 賢一石塚; Naoki Omura; 直樹大村; Kazuhiko Yamada; 一彦山田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】光ディスクのマスタリングプロセスに於いて、
形成ピット、溝の幅を光学系の大幅な変更を行うこと無
く細くして、高密度化を図る。【構成】ガラス基板１上に、スピンコート法によりポジ
型レジスト２を塗布し、この上に水溶性の拡散防止膜３
と光退色性膜４を設ける。そして、マスターライターで
露光し、集束ビーム５により露光が行われるがマスター
ライター光学系には超解像用マスクを平行ビーム中に設
置してメインビームを細くするようにする。露光終了後
に水洗により拡散防止膜３、光退色性膜膜４を除去し、
更に現像器により露光部の現像がなされ、ビームの照射
された部分がピットとして形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生専用ＲＯＭ型光デ
ィスクのピット形成、或いは記録可能光ディスクのトラ
ッキング用の溝形成において線幅を細くする為の原盤製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の進展により組織、個人共に
扱うデータ量は飛躍的に増大しつつある。その中にあっ
て光ディスクは、再生専用としてのＲＯＭ型、或いは記
録可能なタイプとして追記型、書換型等が開発され各方
面で使用され始めている。大容量と言われる光ディスク
においても益々の高密度化が要求されつつある。特に画
像情報を扱おうとすると膨大なデータとなり従来の片面
３００ＭＢ（情処用１３０ｍｍ追記型、追記型及び書換
型ディスク）、片面５４０ＭＢ（ＣＤ）、片面６００Ｍ
Ｂ（ＣＤ−ＲＯＭ）と言った光ディスクでは容量不足に
陥る。

【０００３】そこで、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、単にトラッ
クピッチを小さくして線密度を上げるだけではサーボが
かからなくなる上に、ピット或いは溝部以外のランド部
が狭く、変調度がとれなくなる。そこで、形成されるピ
ット或いはトラッキング用の溝自体の幅を細くする必要
がある。これ迄にこのような光ディスク上に形成される
パターンの微細化に関して、特許公開平１ー０９８１４
２「光ディスクマスタリング装置」では、非線形光学素
子を用いて波長を短くした光源を使用して露光する方
法、特許公開平１ー３１７２４１「光ディスク原盤作製
法」では、光退色性層の問題点を示し、プロセス上の改
善方法として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
を図ろうとしている。しかしながら、これらの場合、プ
ロセスのみでの微細化は、露光現像に関わる温度、時間
の管理が厳しくなる一方、更なる微細化には対応できな
い。また、非線形素子を使用して、波長を短くする手法
は、光学系が複雑になり調整が難しいという問題を有し
ている。

【０００４】次に、従来例の光ディスク原盤製造装置に
よる露光プロセスについて図面を参照して説明する。

【０００５】従来例の光ディスク原盤製造装置は、原盤
を作成する光ディスク原盤露光装置（マスターライタ
ー）と、それにより作成された原盤に電極用ニッケル膜
の成膜、電鋳、剥離、形状加工、研磨等を行いスタンパ
を作成するスタンパ作成装置とで構成される。

【０００６】図７は従来例の光ディスク原盤製造装置に
おける光ディスク原盤露光装置の構成図である。

【０００７】この光ディスク原盤露光装置では、光源で
あるＡｒガスレーザー１１（λ：４５７．９ｎｍ）から
でたレーザー光は絞り１２、オートレーザーコントロー
ル１３、絞り１４、波長板１５、偏光ビームスプリッタ
１６を経てビームが２系統に分割される。すなわちサブ
ビーム系は、パワー制御用のＥ／Ｏモジュレータ２１、
絞り２２、シャッター２３’を経て、ビームスプリッタ
２４、λ／４板２５へ、メインビーム系は、メインビー
ム変調用のＥ／Ｏモジュレータ１７、ＮＤフィルター１
８、ミラー１９、絞り２２、シャッター２３を経て、ビ
ームスプリッタ２４でサブビーム系と再度合成され、コ
リメータレンズ２６で拡大した平行光としてシャッター
２７を経て集光レンズ（対物レンズ）２８ａを有する光
学ヘッド２８へ入れられる。スピンドル３１上にある被
露光体（レジスト、光退色性層付きガラス原盤）へ光学
ヘッド２８から照射が行われるが、フォーカスサーボ
は、レジストの感光波長からはずれているＨｅ−Ｎｅレ
ーザー（波長：６３３ｎｍ）３０により行われている。

【０００８】そして、この光ディスク原盤露光装置によ
り作成された原盤に、スタンパ作成装置で、まず電極用
ニッケル膜を成膜し、それを電鋳して剥離を行い、裏面
研磨後、成形金型に合わせた形状加工をして、最終的な
スタンパを作成する。

【０００９】次に、光ディスク原盤露光装置による露光
プロセスについて図面を参照して説明する。

【００１０】図８は従来例の光ディスク原盤露光装置に
よる通常レジストのみを用いた光ディスクの露光プロセ
スの概略図、図９（ａ）〜（ｄ）は従来例の露光プロセ
スの各工程を示す概略図である。

【００１１】レジスト塗布装置により図９（ａ）のガラ
ス基板１上にレジスト２が塗布（ｂ）され、従来例の光
ディスク原盤露光装置によりそのレジスト２が集光ビー
ム（超解像マスク無し、通常ビーム）５′により露光
（ｃ）され、その露光部６が現像（ｄ）されて現像後の
形成ピット７′が形成される。

【００１２】従来例の光ディスク原盤製造装置における
サイドローブと本発明による光ディスク原盤製造装置に
おけるサイドローブとによる露光状態を図６に示す。こ
のように従来例のレジストのみのものはピットに隣接す
る部分において、サイドローブにより露光されてしま
う。これは、超解像マスクの選定によるが、メインビー
ムを細くすると、光量が低下し、さらに、サイドローブ
が上昇する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光ディ
スク原盤製造装置のままで光ディスクの高密度化を図る
と幾つかの大きな技術的課題に直面する。即ち、記録密
度を上げるということは単位面積により多くのデータを
書き込むことになる。従来のピット幅や溝幅のまま高密
度化を図ると理屈の上でトラックピッチよりもピット幅
或いは溝幅が細い間は単位面積のデータ量は増すが、そ
れ以上の高密度化は望めない。また実際は、トラックエ
ラー信号の急激な低下を招くことからピット幅、溝幅が
トラックピッチよりも細くてもディスクとしての特性が
確保できなくなる。

【００１４】基本的には、露光に用いる光ディスク原盤
露光装置より形成される露光ビーム径を微小化すること
が望まれる。露光ビーム径（波長λ／開口数ＮＡ）を小
さくすればよいことからＮＡを大きくするか、λを短波
長化すればよい。ＮＡ（ＮＡ≦１）は、現状のマスタリ
ングでは既に０．９を越える物が使用されており、改善
の幅は、小さい。また、フォーカスサーボの焦点深度も
更に厳しくなる傾向がある。従ってλを小さくすること
が望まれるが現状のマスタリング用光源としては、連続
発振が出来、十分に絞り込める単一モードレーザーであ
り、寿命、安定性、ノイズ等の問題を一応解決している
レーザーとしては、λが近紫外域を使用せざるを得な
い。この近紫外域の波長の光に対してもＮＡの大きな空
気中で使用することから難しく、更に可視域から外れる
とビームそのものが見えなくなることから、光学系調整
にも支障をきたすという問題点がある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、現状の光学系
を用い、より細いピット或いは溝を形成ことを目的とす
る。

【００１６】そのため、本発明の光ディスク原盤製造装
置は、露光用レーザー光路のコリメーターレンズを通過
後の平行ビーム区間に超解像マスクを設置してメインビ
ームの微小化をはかりこのビームを使用して露光する。
この超解像現象を利用してメインビームの微小化を図っ
た際に発生するサイドローブにより発生するレジスト膜
への露光、かぶり等の影響を回避、抑制する為に、レジ
スト膜上に光退色性を設ける。サイドローブ強度がレジ
スト膜上光退色性層の透過率上昇によるピット、溝形成
露光パワー以下にする。このレジスト膜上に設ける光退
色性層は、ニトロン化合物系材料であり、初期透過率が
１０％以下になるような光学密度、膜厚に設定する。レ
ジスト膜と光退色層との間にポリビニルアルコールを主
材料とした水溶性の拡散防止層を設け、現像前に水洗に
より光退色性層を除去することを特徴とする。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１８】本発明の一実施例の光ディスク原盤製造装
置は、原盤を作成する光ディスク原盤露光装置（マスタ
ーライター）と、それにより作成された原盤に電極用ニ
ッケル膜の成膜、電鋳、剥離、形状加工、研磨等を行い
スタンパを作成するスタンパ作成装置とで構成される。

【００１９】図１は本発明による光ディスク原盤製造装
置の一実施例における光ディスク原盤露光装置の構成図
である。

【００２０】この光ディスク原盤露光装置（マスターラ
イター）では、光源であるＡｒガスレーザー１１（λ：
４５７．９ｎｍ）からでたレーザー光は絞り１２、オー
トレーザーコントロール１３、絞り１４、波長板１５、
偏光ビームスプリッタ１６を経てビームが２系統に分割
される。すなわちサブビーム系は、パワー制御用のＥ／
Ｏモジュレータ２１、絞り２２、シャッター２３’を経
て、ビームスプリッタ２４、λ／４板２５へ、メインビ
ーム系は、メインビーム変調用のＥ／Ｏモジュレータ１
７、ＮＤフィルター１８、ミラー１９、絞り２２、シャ
ッター２３を経て、ビームスプリッタ２４でサブビーム
系と再度合成され、コリメータレンズ２６で拡大した平
行光としてシャッター２７、超解像マスク９を経て集光
レンズ（対物レンズ）２８ａを有する光学ヘッド２８へ
入れられる。スピンドル３１上にある被露光体（レジス
ト、光退色性層付きガラス原盤）へ光学ヘッド２８から
照射が行われるが、フォーカスサーボは、レジストの感
光波長からはずれているＨｅ−Ｎｅレーザー（波長：６
３３ｎｍ）３０により行われている。

【００２１】本実施例の超解像用の超解像マスク９は、
図１のコリメーターレンズ２６と集光レンズ２８ａを有
する光学ヘッド２８との間にビームに対し垂直になるよ
うに設置されている。

【００２２】そして、この光ディスク原盤露光装置によ
り作成された原盤に、スタンパ作成装置で、まず電極用
ニッケル膜を成膜し、それを電鋳して剥離を行い、成形
金型に合わせた形状加工をして研磨を行い、最終的なス
タンパを作成する。

【００２３】次に、本実施例の光ディスク原盤製造装置
による露光プロセスについて図面を参照して説明する。

【００２４】図２は本実施例の光ディスク原盤製造装置
による光退色性層および超解像ビームを用いたマスタリ
ングプロセスを示す概略図、図２（ａ）〜（ｆ）はマス
タリングプロセスの各工程を示す基板の断面図である。

【００２５】図２（ａ）に示す十分な平坦性と清浄度が
確保されたガラス基板１上に、スピンコート法によりポ
ジ型レジスト２を塗布する（ｂ）。使用するレジストの
種類としては、例えばシプレイ・ファーイースト（株）
製１４００，９６００（商品登録名）等がある。膜厚と
しては、実際のピット深さに合わせて決定するが、この
深さは再生光源の波長、トラッキング方式等により選定
する必要がある。此処では約８５０オングストロームと
した。この上に水溶性の拡散防止膜３と光退色性膜４を
設ける（ｃ）。具体的には、ポリビニルアルコールを主
成分とするバリアコート、例えば、信越化学工業株式会
社製ＢＣ５，ＢＣ６（商品登録名）等、光退色性層とし
ては同社製ＣＥＭ４２０ＷＳ（商品登録名）等があげら
れる。４２０ＷＳに関しては、初期透過率が今回使用し
たマスターライターに搭載されているアルゴンレーザー
の使用波長λ４５７．９ｎｍでの１０％以下になる膜厚
を選定した。今回は２０００〜３０００オングストロー
ム程度の膜厚になるようにスピンナーを用いて塗布を行
っている。（ｄ）では、前述光ディスク原盤露光装置で
の露光を示している。集束ビーム（超解像ビーム）５に
より露光が行われるが光ディスク原盤露光装置光学系に
は超解像用マスクをコリメーター通過後の平行ビーム中
に設置してメインビームを細くするような工夫がなされ
ている。露光終了後に水洗により拡散防止膜３、光退色
性膜膜４が除去され、ポジ型レジスト２上に露光部６す
なわち拡散防止層、光退色性層除去後の露光部６′が残
る（ｅ）。更に現像器により拡散防止層、光退色性層除
去後の露光部６′の現像がなされ、集光ビーム５の照射
された部分が形成ピット７として形成される（ｆ）。実
際のディスク化においては、この後、電極用ニッケル膜
の成膜、電鋳、剥離、形状加工、研磨等を経てスタンパ
を作成する。更にポリカーボネート（ＰＣ）に代表され
るプラスチックでの射出成形工程を経て反射膜或いは機
能性記録膜を設け、保護樹脂塗布、場合に依ってはレー
ベル印刷、帯電防止機能の付与等が行われ、ディスクと
して製品化される。

【００２６】図３は図２の光ディスク原盤製造装置に使
用されている超解像の発生原理図、図３（ａ）はコリメ
ート光の平行ビーム区間に超解像マスクを設置したとこ
ろを示す斜視図、図３（ｂ）は入射ビームの強度分布を
示すグラフ、図３（ｃ）は集光スポットの強度分布を示
すグラフ、図４は図２の光ディスク原盤製造装置へ超解
像を応用した場合のビーム形状および強度分布を示すグ
ラフ、図４（ａ）は通常ビームによるビーム形状及び強
度分布を示すグラフ、図４（ｂ）はストライプ型による
ビーム形状及び強度分布を示すグラフ、図４（ｃ）は円
形型によるビーム形状及び強度分布を示すグラフ、図５
は図２の光ディスク原盤製造装置に各種超解像マスクを
用い計算上のビーム径に対する形成ピットの実測値を示
すグラフ、図６は図８の光ディスク原盤製造装置および
図２の光ディスク原盤製造装置におけるサイドローブに
よる露光状態を示すグラフである。

【００２７】超解像は、集光レンズに入射する光の強度
または、位相分布を従来の一ような平面波やガウス分布
から変化させることで回折限界を越える微小スポットを
実現する手段である。図３（ａ）に示すようにコリメー
ト光８と集光レンズ２８ａとの間に超解像マスク９を設
置、これにより集束ビーム５で結像されたレジスト塗布
済み基板４では、通常ビームよりも細いビームが得られ
る〔図３（ｂ）に示す入射ビーム強度分布１０ａが図３
（ｃ）に示す集光スポット強度分布１０ｂとなる）。実
際の各種マスクを用いた際のビーム形状及び強度分布を
図４（ａ）〜（ｃ）に示す。通常ビームに比較して明ら
かにメインビームは細くなることが分かる。円形型或い
はストライプ型のマスクの設計の仕方にも依るが傾向は
メインビームが細くなればなるほどサイドローブ強度が
増す。

【００２８】図５に図２の光ディスク原盤製造装置に各
種超解像マスクを用い計算上のビーム径に対する形成ピ
ットの実測値を示し、図６に実際の露光に超解像を用い
た際の結果を示している。サイドローブ強度の増大によ
っても露光が行われてしまう。これを緩和するために図
２に示したプロセスを用い、サイドローブでの露光を光
退色性により吸収、緩和させる。

【００２９】次に、従来の光ディスク原盤製造装置およ
び本実施例の光ディスク原盤製造装置により実際の光デ
ィスクを作成した。超解像を用いた遮光率の低いマスク
ではサイドローブ強度が低く成るが、メインビーム径が
さほど細く成らず形成ピット幅の改善への効果は少な
い。このような場合は、通常のレジストのみでもサイド
ローブの影響は少ない。しかし、比較的遮光率の高いメ
インビームの細いビームではサイドローブの影響が大き
く従来のレジストのみでは図６に示すようにサイドロー
ブによる露光がなされてしまう。本プロセスを用いた例
を図６中の▲に示す。これをビーム径計算値が同じ位置
の従来例のレジストのみのもの（図中「レジストのみ」
と記載）と比較すると、サイドローブの影響が大きく緩
和されている。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク原盤製造装置は、超解像現象を用いることにより、形
成ピット幅、トラッキング用の溝幅が細く出来、高密度
化が進んだ場合にも、クロストークの抑制、トラックエ
ラー信号の低減化を抑制することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ディスク原盤製造装置の一実施
例における光ディスク原盤露光装置の構成図である。

【図２】本実施例の光ディスク原盤製造装置による光退
色性層および超解像ビームを用いたマスタリングプロセ
スを示す概略図である。図２（ａ）〜（ｆ）はマスタリ
ングプロセスの各工程を示す基板の断面図である。

【図３】図２の光ディスク原盤製造装置に使用されてい
る超解像の発生原理図である。図３（ａ）はコリメート
光の平行ビーム区間に超解像マスクを設置したところを
示す斜視図である。図３（ｂ）は入射ビームの強度分布
を示すグラフである。図３（ｃ）は集光スポットの強度
分布を示すグラフである。

【図４】図２の光ディスク原盤製造装置へ超解像を応用
した場合のビーム形状および強度分布を示すグラフであ
る。図４（ａ）は通常ビームによるビーム形状及び強度
分布を示すグラフである。図４（ｂ）はストライプ型に
よるビーム形状及び強度分布を示すグラフである。図４
（ｃ）は円形型によるビーム形状及び強度分布を示すグ
ラフである。

【図５】図２の光ディスク原盤製造装置に各種超解像マ
スクを用い計算上のビーム径に対する形成ピットの実測
値を示すグラフである。

【図６】図８の光ディスク原盤製造装置および図２の光
ディスク原盤製造装置におけるサイドローブによる露光
状態を示すグラフである。

【図７】従来例の光ディスク原盤製造装置における光デ
ィスク原盤露光装置の構成図である。

【図８】従来例の光ディスク原盤製造装置による通常レ
ジストのみを用いた光ディスクの露光プロセス概略図で
ある。

【符号の説明】

１マスタリング用ガラス基板（原盤）２レジスト３拡散防止層４光退色性層４′ レジスト塗布済み基板５集光ビーム（超解像ビーム）５′ 集光ビーム（超解像マスク無し、通常ビーム）６露光部６′ 拡散防止層、光退色性層除去後の露光部７現像後の形成ピット７′ 現像後の形成ピット８コリメート光９超解像マスク１０ａ入射ビーム強度分布１０ｂ集光スポット強度分布１１Ａｒガスレーザー１２絞り１３オートレーザーコントロール１４絞り１５波長板１６偏光ビームスプリッタ１７Ｅ／Ｏモジュレータ１８ＮＤフィルター１９ミラー２０絞り２１Ｅ／Ｏモジュレータ２２絞り２３シャッター２３′ シャッター２４ビームスプリッタ２５ λ／４板２６コリメーターレンズ２７シャッター２８光学ヘッド２８ａ集光レンズ（対物レンズ）２９ミラー３０Ｈｅ−Ｎｅレーザー３１スピンドル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田一彦東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射されたレーザー光をコリメ
ータレンズ、対物レンズを通して集光させ、再生専用の
ＲＯＭ型光ディスク或いは記録可能な光ディスクの微細
なピットおよびトラッキング用の溝を形成し、原盤を作
成する光ディスク原盤露光装置と、前記原盤に電極用ニ
ッケル膜の成膜、電鋳、剥離、形状加工、研磨を行いス
タンパを作成するスタンパ作成装置とを有する光ディス
ク原盤製造装置において、前記光ディスク原盤露光装置
が、露光用レーザー光路のコリメーターレンズを通過後
の平行ビーム区間に超解像マスクを設置して対物レンズ
により集光させメインビームの微小化をはかりこのビー
ムを使用してレジスト膜を露光する機能を有することを
特徴とする光ディスク原盤製造装置。
【請求項２】前記レジスト膜上に光退色性層を設ける
ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク原盤製造装
置。
【請求項３】超解像現象を利用してメインビームの微
小化を図った際に発生するサイドローブの強度が前記レ
ジスト膜上の光退色性層の透過率上昇によるピットおよ
びトラッキング用の溝形成露光パワー以下であることを
特徴とする請求項２記載の光ディスク原盤製造装置。
【請求項４】前記レジスト膜上に設ける光退色性層
は、ニトロン化合物系材料であり、初期透過率が１０％
以下になるような光学密度、膜厚であることを特徴とす
る請求項１記載の光ディスク原盤製造装置。
【請求項５】前記レジスト膜と前記光退色性層との間
にポリビニルアルコールを主材料とした水溶性の拡散防
止層を設け、現像前に水洗により光退色性層を除去する
ことを特徴とする請求項４記載の光ディスク原盤製造装
置。