JPH11250509A - 光ディスク原盤の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ビームの露光スポット径のさらなる微小化
を図って、高密度記録に対応できるようにすることを目
的とする。 【解決手段】 回転される基板１６上の感光性層１６ａ
に必要なパターンに応じて強度変調された平行な光ザビ
ームＬを対物レンズ１５により集光させて露光するの
に、対物レンズ１５に供給する光ビームＬを半透過膜１
３ａの部分を通過させて、回折現象にて光強度の強い中
央のメインビームＬ１のまわりに発生するサイドローブ
Ｌ２の強さを露光に影響ない程度に抑えながら、メイン
ビームＬ１のビーム径を微小化することにより、上記の
目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクを製作
するためのレプリカ盤を製造するのに使用される光ディ
スク原盤の製造方法およびその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには、スパイラル状、あるい
は同心円状に、記録再生用光ビームのためのトラック案
内溝、この案内溝に沿った光学的情報としての凹凸状の
ピットが形成されている。

【０００３】光ディスク原盤は、マスタリングプロセス
にて製造され利用される。その手順は例えば回転駆動さ
れるガラス基板の上にポジ型の感光性層を塗布により形
成した後、前記スパイラル状、あるいは同心円上のトラ
ック案内溝や、これに沿った凹凸状のピットのパターン
をレーザ光による露光にて書き込み、その後の現像によ
り、スパイラル状ないしは同心円状のトラックガイド溝
や凹凸状のピットを持った光ディスク原盤が製造され
る。製造された光ディスク原盤はその書き込み面にニッ
ケルメッキ層を施し、これを分離することにより金属製
の型部材であるスタンパを製作するのに利用される。次
いで、レプリケーションプロセスにより製作されたスタ
ンパから光ディスクが製造される。その手順は例えばス
タンパを利用した射出成形によって光ディスク原盤と同
じ凹凸形状のパターンを持ったレプリカを製作し、製作
したレプリカの書き込み面にアルミニウムの保護膜を蒸
着により形成して、光ディスクを製造する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで近時では、各
種記録媒体にて取り扱う情報量が膨大化する一方であ
り、情報量の多い光ディスクにあってもさらなる高密度
記録が強く望まれている。

【０００５】直進光の一例であるレーザ光は、出射され
た後拡がる。これを有効利用するのに、その拡がるレー
ザ光の全部を受光できる開口数ＮＡを持ったコリメータ
レンズおよび対物レンズが必要であり、しかも、入射し
たレーザ光は微小なスポット径に絞って書き込み位置に
結像させるが、その微小化は現状の記録密度に対応する
のに限界に達している。

【０００６】従って、前記さらなる高密度記録に対応す
るために、記録トラックや凹凸状ピットのピッチのさら
なる微小化を図ろうとしても、そのような微小ピッチの
パターンを露光するのに必要な微小なスポット径は現状
の露光光学系では望めないし、レーザ光源の信頼性、お
よび露光光学系に必要な光学部品の信頼性や耐久性の面
においてもまだ不十分である。

【０００７】本発明の目的は、光ビームの露光スポット
径のさらなる微小化を図って、高密度記録に対応できる
光ディスク原盤の製造方法およびその装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光ディスク原盤の製造方法は、基板上の
感光性層に必要なパターンに応じて強度変調された平行
な光ビームを対物レンズにより集光させて露光し光学的
な書き込みを行い光ディスク原盤を製造するのに、平行
な光ビームをそのビーム径内に入る面積の半透過膜部分
を通過させて対物レンズに供給し前記露光を行うことを
特徴とするものである。

【０００９】平行光である光ビームの光強度は中央部で
強く、周辺で弱いいわゆるガウシアン分布を示すが、光
ビームをそのビーム径内に入る面積の半透過膜部分を通
過させると、その半透過膜の大きさと透過率とに応じた
光の回折現象により、光強度の強い中央のメインビーム
のまわりに、半透過膜の外回りに回り込んだ光強度の弱
いサイドローブが半透過膜のない場合よりも強い光強度
で発生するが、サイドローブの光強度は半透過膜を透過
率０のものと代替した場合よりも低く露光に影響しない
程度に抑えながら、露光に有効な強い光強度を持ったメ
インビームのビーム径が半透過膜がない場合よりも微小
化するので、サイドローブの影響なく従来よりも微小化
したスポット径にて従来よりも狭いピッチでトラック案
内溝や凹凸状のピットのパターンを露光することがで
き、さらなる高密度記録に対応することができ、半透過
膜は光ビームと同心に配置するのが好適である。

【００１０】この場合、感光性層の上にコントラスト増
強層を設けておいて上記の露光を行うと、コントラスト
増強層は、光ビームの、光強度の強い中央のメインビー
ムが入射する部分は直ちに透明になりその下の感光性層
を露光することができ、光強度の弱いまわりのサイドロ
ーブが入射する部分は、その光強度が一定値以下であれ
ば透明にならず、サイドローブが感光性層に達しないよ
うにするので、微小化した径のメインビームだけによる
高密度な書き込みを安定して達成することができる。

【００１１】以上のような光ディスク製造方法は、現状
の露光光学系の対物レンズと、これに平行光にした光ビ
ームを供給するコリメータレンズとの間に、光ビームが
通過する位置にそのビーム径内に入る面積の半透過膜を
有したフォトマスクを設けただけの簡単な装置によって
実現することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光ディスク原盤の
製造方法およびその装置の幾つかの実施の形態について
添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１３】（実施の形態１）本実施の形態１の光ディ
スク原盤の製造装置は、図１に示すように、直進光であ
る光ビームの光源となるＡｒガスレーザ１からのレーザ
光Ｌを、絞り２、コリメータ光学系４を通して、適当な
径の平行光とし、自動レーザ制御機（オートパワーコン
トローラ）６に入射させ、レーザパワーの安定化を図
る。自動レーザ制御機６から出射されたレーザ光Ｌは、
光変調器（Ｅ／Ｏモジュレータ）７に入射させ、トラッ
ク案内溝やピットを形成するための変調データに応じて
通過するレーザ光Ｌを強度変調する。光変調器７から出
射されたレーザ光Ｌは波長板８、コリメータ光学系１
０、偏光ビームスプリッタ１１を通過させる。波長板８
をレーザ光軸と垂直な面内で回転させることにより、偏
光ビームスプリッタ１１を透過するレーザパワーを調整
することができる。コリメータ光学系１０では、対物レ
ンズ１５の開口径に等しいか、それ以上になるような直
径の平行光にする。偏光ビームスプリッタ１１を透過し
たレーザ光Ｌは、フォトマスク１３のレーザ光Ｌのビー
ム径内に入る面積、つまりビームの横断面よりも小さく
その内側に入る大きさの面積を持ったの半透過膜１３ａ
の部分を通過させて対物レンズ１５に供給することによ
り、スピンドル１７に取付けられ回転される円盤などの
基板１６上の感光性層としての、例えば感光性膜１６ａ
に集光させて露光し、光トラック案内溝や凹凸状のピッ
トのパターンの書き込みを行い、現像など必要な処理を
伴って光ディスク原盤を製造する。

【００１４】なお、上記の露光光学系３１は、各光学要
素の配置上、必要に応じてミラー３、５、９、１２、１
４などの反射光学要素を用いて、レーザ光Ｌの光路を折
り曲げている。

【００１５】フォトマスク１３は図２の（ａ）に示すよ
うに、中央部に半透過膜１３ａを持ち、その周辺が透過
部１３ｂとされたもので、図２の（ｂ）に示すように半
透過膜１３ａはレーザ光Ｌの透過率が０．５１、透過部
１３ｂの透過率ａは１に設定されている。透過部１３ｂ
は半透過膜１３ａをレーザ光Ｌの通過光路にそのレーザ
光Ｌのビーム径に対応する所定の割合小さくした大きさ
で同心位置に位置させ、それ自体はレーザ光Ｌの通過を
妨げない支持部をなすもので、そのような支持条件を満
足する限り、どのような光像で半透過膜１３ａを設けて
もよい。しかし、本実施の形態１のような１つのフォト
マスク１３として設ければ、レンズ類と同じように支持
して簡単に設けることができる。

【００１６】平行光であるレーザ光Ｌの光強度は、中央
部で強く、周辺で弱いいわゆるガウシアン分布を示す
が、レーザ光Ｌが半透過膜１３ａの部分を通過する際
に、その半透過膜１３ａのレーザ光Ｌのビーム径に対す
る大きさと透過率とに応じた光の回折現象により、図１
に示すように光強度の強い中央のメインビームＬ１のま
わりに、光強度の弱いサイドローブＬ２が発生する。こ
れは光強度の強いメインビームＬ１が半透過膜１３ａを
透過する抵抗で半透過膜１３ａの部分の外まわりへ回折
する光量の影響と思われる。半透過膜１３ａの透過率ａ
を０．５１としたときの光強度分布を図３に実線で示し
てあり、サイドローブＬ２の光強度は、図３に破線で示
す半透過膜１３ａがない場合よりも強いものの、図３に
一点鎖線で示す半透過膜１３ａの代わりに透過率ａを０
としたときのように強くはなく、露光に影響しない程度
に抑えられる。一方、露光に有効な強い光強度を持った
メインビームＬ１の径は半透過膜１３ａがない場合より
も、従って、従来よりも微小化して、サイドローブＬ２
の影響なしに、従来よりも狭いピッチのトラック案内溝
やピットのパターンを露光して光学的に書き込むことが
でき、さらなる高密度記録に対応することができる。

【００１７】しかし、基本的には露光光学系３１は図１
に示すもののほか、基板１６上の感光性膜１６ａに必要
なパターンに応じて強度変調された平行なレーザ光Ｌを
対物レンズ１５により集光させて露光し光学的な書き込
みができる種々の構成のものを採用し、対物レンズ１５
に供給する平行なレーザ光Ｌが半透過膜１３ａの部分を
通過させられればよい。また、レーザ光Ｌに代って直進
光であれば他の種類の光ビームを利用することもでき
る。レーザ光Ｌのビームの横断面と半透膜１３ａ部分と
は相似形であるのが好適である。しかし、これに限られ
ることはない。

【００１８】次に、本実施の形態の１つの実施例につい
て述べると、平坦なガラスの基板１６を洗浄後、その表
面をシランカップリング剤で処理する。これは基板１６
と感光性膜１６ａとの密着性をよくするためである。こ
の基板１６の上にポジ型の感光性膜１６ａを塗布する。
ガラス基板１８は直径２００ｍｍ、厚み６ｍｍの平坦な
もので、洗浄後に処理するシランカップリング剤はＨＭ
ＤＳ（ヘキサメチルジシラサザン）を用いる。ポジ型の
感光性膜１６ａは東京応化工業社製のｉｐ−３３００を
用い、０．０８μｍの厚さに塗布し、８０℃で１５分ベ
ークした後、室温まで十分に自然冷却する。Ａｒガスレ
ーザ１は出力１５０ｍＷで波長３６３．８ｎｍの紫外レ
ーザ光Ｌを出射する。絞り２はこのレーザ光Ｌを直径
１．５ｍｍに絞って通過させる。コリメータ光学系４は
レーザ光Ｌを直径０．７５ｍｍの平行ビームにするもの
で、例えば、直径が１５ｍｍで、焦点距離が１００ｍｍ
と５０ｍｍの２個の平凸レンズを、１５０ｍｍの間隔で
レーザ光Ｌのビームに対して垂直に設置したものから構
成している。光変調器７は信号応答速度が５ＭＨｚ以上
のものが必要であり、５０ＭＨｚのものを採用してい
る。自動レーザ制御器６はレーザ光Ｌの光強度を４０ｍ
Ｗ程度にする。波長板８はλ／２板で、例えば、材質が
水晶のものを使用しているが、２枚のガラス板に雲母波
長板を挟んだものでもよい。コリメータ光学系１０は、
例えば直径が１５ｍｍで、焦点距離が３０ｍｍと１５０
ｍｍの２個の平凸レンズを、１５０ｍｍの間隔でレーザ
光Ｌのビームに対して垂直に設置したもので構成し、レ
ーザ光Ｌのビーム径を例えば対物レンズ１５の開口径に
等しい３．６ｍｍとしてある。

【００１９】フォトマスク１３は、例えば、直径２０ｍ
ｍ、厚み４ｍｍの光学的に透明、つまり透過率ａが１で
均質なガラス板、あるいはプラスチック板などの表面
に、アルミニウム、クロム、タンタル、ニッケルまた
は、その合金、あるいは誘電体膜、前記金属およびその
合金と誘電体膜の積層で図２に示すような半透過膜１３
ａを形成したものを用いる。また、半透過膜１３ａの直
径は２ｂ＝１ｍｍ、透過部１３ｂの直径は２ｃ＝４ｍｍ
である。対物レンズ１５は、例えば、焦点距離２ｍｍ、
開口数ＮＡが０．９、開口径３．６ｍｍのものを用い
る。露光後の現像に使用する現像液は東京応化工業社製
のＮＭＤ−Ｗ（２．３８％）を純水で７５％に希釈した
ものを使用し、現像は基板１６を回転させながら５０秒
間基板１６の表面に現像液を掛けながら行う。

【００２０】このときの感光性膜１６ａに照射されるレ
ーザ光Ｌのメインビームのスポット径は、１／ｅ² で
０．２８μｍとなり、半透過膜１３ａがない場合と比較
して２０％微小化でき、０．２μｍ程度の幅や径を持っ
たトラック案内溝やピットを高密度に形成できた。

【００２１】本発明者等の実験によると、フォトマスク
１３のレーザ光Ｌの透過率とメインビームＬ１の相対強
度との関係は図４に示す通りであり、透過率とサイドロ
ーブの相対強度との関係は図５に示す通りであり、透過
率とレーザ光Ｌのビーム径相対値との関係は図６に示す
通りである。これらの特性を考慮して必要なビーム径を
実現するための半透過膜１３ａの透過率ａや大きさを決
定すればよい。

【００２２】（実施の形態２）本実施の形態２は図７に
示すように、感光性膜１６ａの上にコントラスト増強層
２１を設けておいて上記実施の形態１の露光光学径３１
により、実施の形態１の場合と同様に露光を行うと、コ
ントラスト増強層２１は、レーザ光Ｌの、光強度の強い
中央のメインビームＬ１が入射する部分は直ちに透明に
なりその下の感光性膜１６ａを露光することができ、光
強度の弱いまわりのサイドローブＬ２が入射する部分
は、その光強度が一定値以下であれば透明にならず、感
光性膜１６ａに達しないようにするので、ビーム径が微
小化したメインビームＬ１だけによる高密度な光学的な
書き込みがサイドローブの影響なくより安定して達成す
ることができる。

【００２３】具体的な操作は、平坦なガラスの基板１６
を洗浄後、その表面をシランカップリング剤で処理す
る。これは基板１６と感光性膜１６ａとの密着性をよく
するためである。この基板１６の上にポジ型の感光性膜
１６ａを塗布する。これを８０℃で１５分ベークした
後、基板１８が室温になるまで十分に自然冷却する。次
いで、回転塗布により、ポジ型感光性膜１６ａの上にコ
ントラスト増強層２１を形成する。コントラスト増強層
２１は水溶性であるために露光後、純水で除去ができ
る。コントラスト増強層２１は露光するレーザ光Ｌに対
し初期透過率は２０％程度と低いが、強い光を照射する
と透過率が９０％以上となる。感光性膜１６ａ上にコン
トラスト増強層２１を形成したガラスの基板１６を実施
の形態１の装置で露光した後、基板１６を回転させなが
ら、表面を５分純水で洗浄する。これによりコントラス
ト増強層２１を除去することができ、その後感光性膜１
６ａを現像する。

【００２４】本実施の形態２の１つの実施例について説
明すると、ガラスの基板１６は直径２００ｍｍ、厚み６
ｍｍの平坦なもので、洗浄後に処理するシランカップリ
ング剤はＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラサザン）を用い
る。ポジ型の感光性膜１６ａは東京応化工業社製のｉｐ
−３３００を用い、０．０８μｍの厚さに塗布し、８０
℃で１５分ベークした後、室温まで十分に自然冷却す
る。コントラスト増強層２１は、東京応化工業社製のＡ
ＣＥＭ−３６５ｉＭを用い、０．３μｍの厚みに塗布す
る。このコントラスト増強層２１は露光を行うレーザ光
Ｌの波長３６３．８ｎｍに対して、透過率が２５％であ
るが、実施の形態１の場合と同じメインビームＬ１程度
の強い光を照射すると、透過率が９５％になる。現像液
は東京応化工業社製のＮＭＤ−Ｗ（２．３８％）を純水
で７５％に希釈したものを用いる。

【００２５】以上の条件によって、０．２μｍ程度の幅
や径を持ったトラック案内溝やピットを高密度に形成で
きた。

【００２６】なお、上記各実施の形態１、２では、基板
１６は感光性膜１６ａに露光して現像することによりト
ラック案内溝や凹凸状ピットを形成したが、感光性層と
して露光により凹部や凸部ができる材質のものを採用す
れば、現像は不要であるし、場合によっては露光による
変形や変質を伴って光ディスクそのものを製造するのに
も本発明は適用できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の光ディスク原盤の製造方法およ
びその装置は、光ビームの波長およびビーム径と、半透
過膜の大きさおよびその透過度との関係から、サイドロ
ーブの光強度を露光に影響しない程度に抑えながら、露
光に有効な強い光強度を持ったメインビームの径および
スポット径を微小化して、従来よりも狭いピッチの溝や
凹凸状ピットのパターンを光学的に書き込むことがで
き、現状の露光光学系に半透過膜を設けるだけで、さら
なる高密度記録に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す光ディスク原盤の
製造装置を示す概略構成図である。

【図２】図１の装置に用いたフォトマスクを示し、その
（ａ）はフォトマスクの平面図、その（ｂ）はフォトマ
スクの透過率の分布を示すグラフである。

【図３】フォトマスクの透過率と、透過するレーザ光の
相対強度との関係を示すグラフである。

【図４】フォトマスクの半透過膜部分の透過率と、メイ
ンビーム中心の相対強度との関係を示すグラフである。

【図５】フォトマスクの半透過膜部分の透過率と、メイ
ンビーム強度に対するサイドローブの相対強度との関係
を示すグラフである。

【図６】フォトマスクの半透過膜部分の透過率と、ビー
ム径（相対値）との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の実施の形態２の光デイスク原盤の製造
装置の要部の側面図である。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ７ 光変調器 ４、１０ コリメータ光学系 １３ フォトマスク １３ａ 半透過膜 １５ 対物レンズ １６ 基板 １６ａ 感光性膜 １７ スピンドル ２１ コントラスト増強層 ３１ 露光光学系 Ｌ レーザ光 Ｌ１ メインビーム Ｌ２ サイドローブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の感光性層に必要なパターンに応
   じて強度変調された平行な光ビームを対物レンズにより
   集光させて露光し光学的な書き込みを行い光ディスク原
   盤を製造する光ディスク原盤の製造方法において、 平行な光ビームをそのビーム径内に入る面積の半透過膜
   部分を通過させて対物レンズに供給し前記露光を行うこ
   とを特徴とする光ディスク原盤の製造方法。
2. 【請求項２】 感光性層の上にコントラスト増強層を設
   けて、前記露光を行う光ディスク原盤の製造方法。
3. 【請求項３】 感光性層を有した基板を回転させなが
   ら、必要なパターンに応じて強度変調されコリメータレ
   ンズにより平行にした光ビームを対物レンズに供給して
   感光性層に集光させて露光し、光学的な書き込みを行い
   光ディスク原盤を製造する光ディスク原盤の製造装置に
   おいて、 コリメータレンズと対物レンズとの間に、光ビームが通
   過する位置にビーム径内に入る面積の半透過膜を持った
   フォトマスクを設けたことを特徴とする光ディスク原盤
   の製造装置。