WO2000065584A1 - Disque optique et procede de fabrication - Google Patents

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WO2000065584A1
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optical disc
reflective film
pit
film
disc according
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Minoru Takeda
Motohiro Furuki
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Sony Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to an optical disk capable of achieving high recording density and a method for manufacturing the optical disk.
  • a conventional optical disc for example, a DVD (Digital Versatile Disc) has a light transmissive disc substrate 100 having a signal recording section 100 in which a pit row is formed as shown in a schematic sectional view of FIG.
  • a reflective film 102 having a thickness of several tens of nm, for example, a thickness of 50 nm is formed on 1, and a protective layer 103 of an organic material having a thickness of, for example, about 10 ⁇ m is formed on the surface thereof. It is formed by adhesion.
  • the signal is read from the DVD by irradiating a reproduction laser beam 105 through the objective lens 104 from the optically transparent disc substrate 101 side, and returning the signal to the signal recording section 100 by the return light.
  • the pit is detected, that is, the recorded data is read.
  • the disk substrate has a thickness of 0.6 mm, and the signal is transmitted through the disk substrate 101, so that the numerical aperture NA of the objective lens for the reproduction pickup is obtained. Is restricted to about 0.6.
  • the size of the reproducing light spot is proportional to the wavelength of the reproducing laser 105; I, the ratio of the NA of the objective lens 104, and the SNOA.
  • the reproduction wavelength is 65 nm
  • NA is strong
  • the recording capacity of one side of the disc is 4.
  • the objective lens has an NA of 0.85 and a numerical aperture of NA.
  • the recording capacity of this optical disc is 25 GB on one side if it is simply proportionally calculated from the conventional DVD described above.
  • a normal optical disc manufacturing method first involves placing a laser cutty on a glass disk 106 with a diameter of about 20 O mm and a thickness of several mm and whose surface is precisely polished.
  • the photo-resist having sufficient sensitivity to the wavelength of the laser-light source 107 for recording of the recording device forms a photo-resist layer 107 which is uniformly spin-coated to a thickness of about 0.1 m. .
  • An exposure process is performed on the photo resist layer 107.
  • a laser light source for recording using a Kr laser, a laser light source of 108, and a laser beam of 413 nm of 109 are applied to an acousto-optic modulator, that is, an AOM (Acausto-Optic Modulator).
  • 110 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((
  • the photoresist layer 107 is developed with an alkaline developer to dissolve the exposed portion, and as shown in FIG. An original master 121 having a concave-convex pattern 120 on which a pit-dove is formed on the photo resist layer 107 is formed.
  • nickel (Ni) is electrolessly plated on the concave / convex pattern 120 of the master disk 121 so as to be embedded therein.
  • a metal layer 112 having a thickness of about 300 ⁇ m is deposited by successively performing keying and electric plating.
  • the metal layer 1 2 2 is separated from the master 1 2 1, and the separated metal layer 1 2 2 is used to form a stamper having an uneven pattern in which the uneven pattern 1 2 0 of the master 1 2 1 is inverted. Get three.
  • This stamper 123 is placed in, for example, an injection mold and injection molding is performed to produce an optical disc substrate 101 made of polycarbonate (PC) or the like as shown in FIG. I do.
  • PC polycarbonate
  • the pattern of the concavo-convex pattern of the stamper 120 was transferred, that is, the pitch corresponding to the concavo-convex pattern of the master disk.
  • a group is formed, and the signal recording unit 100 in FIG. 6 is formed.
  • the surface of the optical disc substrate 101 on which the signal recording section 100 was formed was sputtered using, for example, an aluminum (A 1) target 124. Then, the reflective film 102 shown in FIG. 6 is formed, and a protective film 103 is further formed thereon.
  • the protective film 103 is formed by applying an ultraviolet curable resin to the reflective film 102 so as to have a uniform film thickness by a spin coating method, and then irradiating the applied ultraviolet light to cure the resin.
  • the numerical limit of the objective lens 112 is about 0.9, which is the usual limit, and thus, the master is obtained by performing pattern exposure using laser light with a wavelength of 413 nm.
  • a pitch row having a minimum pitch length of 0.4 m and a track pitch of 0.74 ⁇ m is formed on the optical disc.
  • the width of the pit, that is, the length of the disc in the radial direction is about 0.35 m, which is half of the track pitch.
  • the conventional pattern exposure using a single laser beam with a wavelength of 413 nm for example, records 15 GB or more, especially 25 GB. It is not possible to reduce the size of the pits and to increase the precision to the extent that an optical disk for obtaining a capacity is constructed. Disclosure of the invention
  • the present invention provides an optical disc capable of achieving high-density recording, a recording capacity of, for example, 15 GB as described above, or a higher recording capacity of, for example, 25 GB, and a manufacturing method thereof. is there.
  • the reading of the record is performed by transmitting the signal recorded as the pit IJM from the light transmission layer side of the surface to a wavelength of 350 nm to 4 nm.
  • a configuration is adopted in which reading is performed by irradiating a laser beam with a short wavelength of 20 nm.
  • the pit row viewed from the side of the light transmitting layer to which the reproducing laser beam is irradiated includes a pit having a length and a width of 80 nm to 250 nm,
  • the thickness of the reflection film is 20 nm or less, for example, 8 nm or more.
  • the method of manufacturing an optical disk according to the present invention is the same as the method of manufacturing an optical disk according to the present invention described above, except that one laser beam having a wavelength of 200 nm to 370 nm is used in accordance with a recording signal.
  • the manufacturing process of an optical disc production master to form a pit row by exposing to light, and transferring the pit row of this master to both a length and a width of 80 ⁇ ! A process of fabricating an optical disc substrate having a pit row including 250 nm pits, and a step of forming a pit row of not more than 20 nm on the surface of the optical disc substrate on which the pit row is formed.
  • An optical disc is manufactured through a process of forming a reflective film.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of an optical disk according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of a pit of an optical disc according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the bottom jitter value of the reproduced signal using the thickness of the A 1 reflection film as a parameter.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of an example of a laser single-point heating device.
  • FIG. 5 is an optical path diagram showing an autofocus optical system as an example of a laser cutting device.
  • FIG. 6 is a sectional view of a conventional optical disc.
  • Fig. 7 is a configuration diagram of a conventional laser cutting apparatus for producing a master for optical disc production.
  • FIG. 8 is an explanatory view of a state in which a stamper is manufactured from an optical disc manufacturing master.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an optical disc. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • an optical disc 1 As shown in a schematic cross-sectional view of an example in FIG. 1, an optical disc 1 according to the present invention has a thickness of, for example, 1.1 mm in which a pit row having pits 2 according to a recording signal is formed. It has a disk substrate 3, a reflection film 4 formed on the surface of the optical disk substrate 3 on which the pits 2 are formed, and a light transmission layer 5 formed on the reflection film 4. .
  • reading out of the record that is, reproduction, is performed by transmitting a signal recorded as the pit system IJ from the light transmitting layer 5 side of the surface to a wavelength of 350 nm.
  • a configuration is adopted in which laser light 6 having a short wavelength of up to 420 nm is irradiated and read.
  • a row of pits viewed from the side of the light transmitting layer 5 to which the reproducing laser beam is irradiated shows a pit 2 having a length and a width of 80 nm to 250 nm.
  • a short wavelength for example, a wavelength of 350
  • NA of the objective lens 0.85
  • NA of 0.85 which is a high numerical aperture
  • skew margin for example, by using a blue-violet laser beam from a GaN-based laser of Allowance, that is, a so-called skew margin
  • the reproduction laser is not irradiated from the optical disk substrate side with a thickness of, for example, 0.6 mm.
  • Reproduced laser from light-transmitting layer 5 side which is much thinner, for example, 0.1 mm
  • EFM Eight to Fourteen Modularation
  • the optical disk substrate 3 has a cross-sectional shape having an angled taper with respect to the main surface 3a on which the pit 2 is formed, and the reflective film 5 is formed, for example, by sputtering.
  • the thickness T of the reflective film 4 and the length of the pit bottom ⁇ The effective length B of the pit when viewed from the light transmitting layer 5 side where the laser beam of the pit is irradiated with one laser beam is
  • the taper angle ⁇ typically ranges from about 40 ° to 80 °.
  • the length ⁇ of the bottom of the pit is considerably small at the shortest pit due to the taper angle. For example, if the depth of the pit is 90 nm and 0 is 60 °, In the direction of the disc, it is 12 O nm, and in the radial direction of the disc, it is 100 nm.
  • the effective pit size is
  • the value of B is 85 nm in the track direction and 65 nm in the radial direction of the disk, which is reduced to about 1 Z3 for the above-mentioned proper bit size.
  • the same pit reduction effect can be obtained with the longest pit having a length of about 3.7 times the shortest pit length, but the reduction ratio of the pit length in the track direction is determined by an appropriate pit length. About 5%. If the pit length deviates from the proper size, or if the shortest and longest pit lengths are unbalanced, the reproduced signal is affected and jitter is greatly degraded.
  • the deterioration of the jitter can be avoided by setting the thickness of the reflection film 4 to 20 nm or less.
  • the optical disc according to the present invention is formed on a signal pit.
  • the formation of a pit row of micro-sized pits of 250 nm or less is embedded by the reflective film 4 and the reproduction signal is reproduced. Degradation is prevented from occurring.
  • Figure 3 shows an optical disc on which an EFM signal pit train equivalent to an actual 15 GB density was formed, with the A1 reflection film thickness as a parameter and 15 nm, 20 nm, and 30 nm, respectively.
  • the structure of the optical disc is a case where a signal is read by irradiating a laser beam from the light transmitting layer 5 side, and the film thickness of the light transmitting layer 5 is set to 100 m. .
  • the reproducing optical system has a wavelength of 532 nm, but NA is 0.94.
  • the horizontal axis in Fig. 3 is the playback signal asymmetry and the vertical axis is the jitter value o
  • the film thickness is simply reduced in order to prevent the shortest bit from being buried by the reflective film, the reflectance of the optical disc substrate 3 decreases, and the S / N ratio of the reproduced signal deteriorates. . For this reason, a film thickness of 8 nm or more is preferable.
  • Table 1 shows the dependency of the reflectance of the reading laser (wavelength 407 nm) on the A1 reflecting surface with respect to the thickness of the A1 reflecting film.
  • the reflective film 4 of the optical disk according to the present invention can be used not only for A 1, which is widely used, but also for a metal capable of obtaining a high reflectivity with a thin film thickness as described above.
  • Metal material such as Au (gold) or Ag (silver), or two or more of these materials, or metal (alloy) material with Ti (titanium) added to each of these materials Can be.
  • the optical disc according to the present invention has a signal recording film such as a phase change film made of, for example, GeSb, Te, etc. formed between the reflection film 4 and the light transmission layer 5 so as to record data.
  • a signal recording film such as a phase change film made of, for example, GeSb, Te, etc. formed between the reflection film 4 and the light transmission layer 5 so as to record data.
  • a so-called repetitively recordable optical disc can be constructed.
  • the optical disc according to the present invention may be a so-called multilayer optical disc in which both the reflection film 4 and the signal recording film are formed or two or more signal recording films are formed in the present invention. it can.
  • a signal recording film having each pit row is laminated via a reflective film having a required reflectance, so that a single reproduction laser beam is focused on each signal recording film during reproduction.
  • an optical disc for reproducing a recording signal from each signal recording film can be configured.
  • the pit row according to the present invention described above is 80 nm.
  • An optical disc having a pit having a length and a width of up to 250 nm is obtained.
  • an optical disc for forming a pit row is formed by performing exposure in accordance with a recording signal with one laser beam having a wavelength of 200 nm to 370 nm.
  • this laser cutting device uses a short-wavelength recording laser beam
  • its basic configuration can be generally configured according to a conventional laser cutting device.
  • a recording laser-light source 20 for generating laser light having a wavelength of 2666 nm is provided.
  • the recording laser light source 20 includes a solid-state laser 21, a phase modulator 22, an external resonator 23, and an anamorphic optical system 24.
  • the solid-state laser 21 converts, for example, a YAG (yttrium aluminum garnet) laser (wavelength 1064 nm) and a laser beam from the laser into a second harmonic of 532 nm. generating Te SHG (Secondary Harmonic generator;.
  • a laser first light from the solid-state laser one 2 1, through the phase modulator 2 2, is introduced into the external resonator 2 3 external resonator 2 3, far ultraviolet region or in sufficiently high light transmittance example BB 0 having a ( ⁇ - B a B 2 0 4) wavelength further with 2 6 6 n m-converted into second harmonic by crystallization Conversion optics It has a crystal 25 and, for example, an optical resonator that forms a required resonator length by the mirrors M 1 to M 4 .
  • Mi La mono- and M is constituted by a mirror having a desired reflectance and transmittance properties
  • mirrors M 3 and M 4 are for example the mirror to have a nearly 1 0 0% reflectance Constitute.
  • one mirror for example, a mirror
  • the movement of M can be adjusted by an electromagnetic actuator 26 having a so-called VCM (voice voice motor) configuration, for example, so that the resonator length can be controlled.
  • VCM voice voice motor
  • light transmitted through a mirror, for example, from this resonator is detected by a photodetector 27 such as a photodiode PD, and the output thereof is used to control the actuating device 26.
  • Servo control is performed to obtain a resonance wavelength, and a laser beam of 266 nm with a high output and stable continuous oscillation wavelength is obtained.
  • the laser beam extracted from the external resonator 26 is shaped into a beam by an anamorphic optical system 24. In this way, the recording laser light source
  • the laser light 50 extracted from the recording laser light source 20 is split by, for example, a beam splitter 28, and a part of the laser light is converted to a photodetector 29 such as a photo diode. Thus, the power of the laser beam 50 is monitored.
  • the other laser beam split by the beam splitter 28 is condensed by a condensing lens 30 into a modulator 31 of, for example, A0M, and introduced into a recording signal.
  • the modulated laser light is modulated according to a collimating lens 32, a beam splitter 33, and a beam extractor, through lenses 34 and 35.
  • the beam is expanded by the beam expander 36, and is incident on the objective lens 39 as a beam diameter several times the diameter of the entrance pupil.
  • Reference numeral 40 denotes a mirror for directing the laser beam from the beam expander 36 to the objective lens 37.
  • the laser light condensed by the objective lens 37 irradiates the registry disk 39 for obtaining the optical disk production master mounted on the turntable 38 with a high-precision rotating air spindle. Is done.
  • the registration disk 39 rotates around its central axis by the rotation of the turntable 38.
  • the resist disc 39 has a structure in which a photo resist layer showing photosensitivity to the wavelength of the laser beam 50 is applied in advance on a substrate constituting the master, for example, a glass disc.
  • the photo-resist layer 50 of the resist disc 39 which is turned on and off in response to the recording signal by the modulator 31 described above, that is, the exposing laser light is Irradiation with spot size of 3 m or less.
  • a moving optical table 41 that moves in a direction along the radial direction of the turntable 31 is provided.
  • a beam expander 36 is provided, and an autofocus optical system (not shown), which will be described later, Be placed.
  • one light beam of the exposure laser is placed on the photo resist layer of the resist disc 39, for example, in a spiral shape or a ring shape. It is made to scan (scan).
  • a part of the laser beam that has passed through the above-described collimating lens 32 and arrived at the beam splitter 33 and is split by the beam splitter 33 is converted to a photodetector such as a photodiode.
  • the modulated laser detected by 4 2 is monitored by one light.
  • the return light of one exposure laser beam to the disk 39 passes through the beam splitter 33, and the optical path length is extended by, for example, mirrors 43, 44, 45, etc.
  • a CCD Charge Coupled Device
  • the monitor camera 47 of the type enhances the monitoring power of one exposure laser beam.
  • the focus of the objective lens 37 is always focused on the photo resist layer on the resist disc 39 by a focusing servo.
  • FIG. 5 shows a schematic configuration of an example of the optical system of the autofocus servo unit.
  • the objective lens 37 is supported by, for example, an actuator 60 having a VCM configuration so as to be slightly moved in the optical axis direction.
  • a laser light source 61 for autofocus optical lenses 62, 63, mirrors 64, 65, and a position detecting element (PSD) 66 are provided.
  • the laser light source 61 can be composed of, for example, a semiconductor laser having a frequency of 400 MHz and a wavelength of 68 Onm on which a high frequency superposition of a pulse duty of 50% is applied.
  • the laser light 67 from the laser light source 61 is tilted with respect to the optical axis of the optical system of the lenses 62 and 63, and irradiates the resist disc 39 through the objective lens 37 and returns.
  • the position is detected by the position detecting element (PSD) 66, and the detection output controls the actuator 60 to move the objective lens 37 in the optical axis direction. Performs focusing control.
  • PSD position detecting element
  • the optical system of the focusing servo means with this configuration should not use a polarizing optical system such as a polarizing beam splitter-PBS or 1Z 4-wavelength plate QWP as in a conventional focus servo. Therefore, the inclination angle of the laser beam incident on the objective lens 37 can be made sufficiently large without being restricted by the openings of these optical elements. That is, from the laser-light source 61 incident on the objective lens 37 There is a large gap between the forward laser beam 67a and the return beam from the focusing surface of the resist disc 39 after passing through the objective lens 37, that is, the backward laser beam 67b.
  • An angle can be formed, and these forward and return laser beams 67a and 67b are completely separated, and the position detecting element 66 reliably detects the focusing state, that is, focuses. It is possible to reliably obtain a single-bottle signal.
  • the tilt angle of the laser beam 67a incident on the objective lens 37 is made as large as possible, and the objective incident height Can be set to a sufficiently large value. Therefore, the optical gain expressed by the equation proportional to the objective incident height can be significantly larger than that of the conventional auto-focus optical system, and the auto-gain optical system It greatly contributes to the improvement of servo characteristics.
  • the interference fringes move on the position detecting element in accordance with the slight movement on the optical axis of the objective lens, and make the original position detecting signal of the returning laser beam inaccurate. Actually, if the auto focus servo is operated in the state where interference fringes are generated, the servo will oscillate frequently and it will be difficult to maintain normal auto focus operation.
  • the coherence distance is sufficiently reduced. 7 can be prevented from interfering with the noise laser beam due to the reflected light from the back of the objective lens, and the generation of interference fringes can be avoided.
  • the spot position of the laser beam for force pitting on the photo resist layer is accurately detected. be able to.
  • the auto focus servo hardly oscillated, and the normal operation of the auto focus servo was maintained.
  • the laser cutting device using the auto-focus optical system described in FIG. 5 described above can realize extremely stable and high-precision auto-focus servo operation, and can control optical discs with high recording density. Tuning can be carried out constantly and with high productivity.
  • This master was fabricated using the laser cutting device described above. An example of a manufacturing method will be described in detail.
  • a glass disk serving as a substrate for preparing a master disk having a diameter of about 200 nm and a thickness of several mm, which is precisely polished, is prepared.
  • the photoresist which shows high sensitivity to one laser beam of the wavelength range (wavelength 2666 nm), has a film thickness of approximately
  • a resist disc 39 having a photo resist layer uniformly spin-coated to 0.1 m is prepared.
  • the recording laser beam 50 is applied onto the resist disk 39 by the laser cutting device described with reference to FIGS. 4 and 5 by an objective lens 37 having a high NA of about 0.9. 0.3 // Focus light to a spot size of less than m.
  • the laser beam 50 is turned on and off on the resist disk 39 according to the recording signal by, for example, the A0M modulator 31, as described above. Scans in a spiral or ring shape, and forms an uneven pattern of pit rows including pits with a length in the track direction and a width in the disc radial direction of 80 nm to 25 O nm. Form a latent image (exposure step).
  • the track pitch of this pit row is from 150 nm to 45 nm
  • a concavo-convex pattern of a pit row including pits having both a length in the track direction and a width in the disc radial direction of 80 nm to 250 nm is obtained on the disc 39 (development step).
  • Ni (nickel) thin film having a thickness of several hundred A is deposited on the master by sputtering or electroless plating.
  • a metal layer is formed thereon in the same manner as described with reference to FIG. 8 by electric plating, and a Ni stamper having a thickness of about 300 / m is formed by separating the metal layer. Make it.
  • the backside polishing and edge treatment of the Ni stamper are performed (stamper manufacturing process).
  • the Ni stamper is placed in a mold, and injection molding of, for example, a polycarbonate (PC) is performed.
  • PC polycarbonate
  • both the length in the track direction and the width in the disc radial direction recorded by the above-described cutting are 80 ⁇ !
  • the concave / convex pattern of the pit rows and groups including 250 nm pits is transferred (transfer step).
  • a sputtering apparatus is used to apply a 20 nm or less, for example, 15 nm-thick A film to the surface of the optical disc substrate 3 where the pits or group-like patterns are formed on the signal recording portion side. 1 Form the reflective film 4 (reflection film formation process).
  • a light transmission layer 5 having a thickness of about 0.1 mm is formed on the metal reflection film 4 by, for example, curing with a UV curable resin such as Sincoat and UV irradiation (light transmission layer forming step). Do.
  • a UV curable resin such as Sincoat and UV irradiation
  • the spot diameter of the laser beam 6 for reproduction of the high recording density optical disc 3 according to the present invention manufactured by the above-described manufacturing method of the present invention may be 200 nm to 500 nm. Desirable.
  • the optical disc of the present invention includes an optical disc substrate on which a pit row corresponding to a recording signal is formed, and a reflection film formed on a surface of the optical disc substrate on which the pit row is formed.
  • An optical disc comprising a film and a light transmitting layer formed on a reflective film, wherein a signal recorded as the above-mentioned pit row is read out by irradiating a laser beam from the light transmitting layer side.
  • the pit train seen from the transmission layer side is 80 ⁇ ⁇ ! Includes pits with a length and width of ⁇ 250 nm and the thickness of the reflective film is set to 20 nm or less, so when cutting a pit row of a minute size of 250 nm or less, Also, since the pits are buried by the reflective film and the reproduced signal is not degraded, it is possible to obtain a high-quality, high-density optical disc.
  • the reflective film is made of at least one of aluminum, silver, and gold, or an alloy material containing the same, the most suitable material for the reflective film that reflects one laser beam is selected. By using this, it is possible to obtain good reflection characteristics as a reflection film for a high recording density optical disc.
  • the method of manufacturing an optical disk according to the present invention is directed to a method of manufacturing an optical disk by transferring an array of pits formed on a master disc in accordance with a recording signal to an optical disk substrate.
  • an exposure step is performed to expose and form a row of pits each including a pit having a length and width of 80 nm to 250 nm.
  • the reflective film by forming the reflective film using at least one of aluminum, silver, and gold, or an alloy material containing these materials, an optimal material for the reflective film that reflects laser light can be obtained. By using this, it is possible to manufacture a high recording density optical disk in which the reflection film has good reflection characteristics.
  • the reflectance of the reflective film is set to 15% or more, it is possible to manufacture a high-recording-density optical disc capable of reliably reading information recorded in a pit row.

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Description

明 細 書
光ディ スクおよびその製造方法
技術分野
本発明は、 高記録密度化が図られる光ディ スクおよびその製造 方法に関する。 背景技術
従来の光ディ スク、 例えば D V D (Digital Versatile Disc)は 図 6 にその概略断面図を示すように、 ピッ ト列が形成された信号 記録部 1 0 0を有する光透過性のディ スク基板 1 0 1上に、 厚さ 数十 n m例えば厚さ 5 0 n mの膜厚の反射膜 1 0 2が形成され、 その表面に例えば厚さ 1 0 μ m程度の有機材料による保護層 1 0 3が、 被着形成されて成る。
この D V Dからの信号の読み出しは、 光透過性のディ スク基板 1 0 1側から対物レンズ 1 0 4を通じて、 再生レーザー光 1 0 5 の照射がなされて、 その戻り光によって信号記録部 1 0 0のピッ 卜の検出、 すなわち記録データが読み出される。
通常の、 D V Dの場合、 ディ スク基板は、 厚さ 0. 6 mmであ り、 このディ スク基板 1 0 1 を透過して信号再生がなされるため 、 再生ピッ クアップの対物レンズの開口数 N. A. は、 0. 6程 度に制約される。
ところで、 再生光スポッ 卜のサイズは、 再生用レーザー 1 0 5 の波長； I と、 対物レンズ 1 0 4の N. A. の比、 スノ N. A. に 比例する。 従来通常の D V Dにおいては、 再生波長が 6 5 0 n m 、 N. A. 力く 0. 6であって、 ディ スク片面の記録容量は、 4.
7 G Bである。
いま、 仮に例えば波長スが 4 0 0 n mの再生用レーザ一光を用 いて、 対物レンズ N. A. 力く 0. 8 5の開口数 N. A. の対物レ ンズによって再生を行う光ディ スクを想定すると、 この光ディ ス クの記録容量は、 上述した従来の D V Dから単純に比例計算すれ ば、 その記録容量は、 片面で 2 5 G Bになる。
しかしながら、 これは、 再生用ピッ クアップの特性についての み考慮したものであって、 実際には、 光ディ スクのピッ トサイズ の微細化および高精度化が伴わなければならない。
通常の光ディ スクの製造方法は、 図 7 に示すように、 まず、 直 径約 2 0 O m m , 厚さ数 m mの、 表面が精密研磨されたガラス円 盤 1 0 6上に、 レーザーカ ツティ ング装置の記録用 レーザ一光源 1 0 7 の波長に充分感度を有するフ ォ 卜 レジス 卜が膜厚約 0 . 1 mに均一にスピンコー ト されたフ ォ ト レジス ト層 1 0 7 を形成 する。
このフ ォ ト レジス ト層 1 0 7 に対して、 露光処理を行う。 この 露光は、 例えば K r レーザ一による記録用 レーザー光源 1 0 8力、 らの 4 1 3 n mのレーザ一光 1 0 9 を、 音響光学変調器、 すなわ ち A O M ( Acausto-Opti c Modulator) 1 1 0 ίこよって言己録信号（こ 応じてオン · オフ変調し、 エキスパンダ一 1 1 1 および対物レン ズ 1 1 2 を通じてフ ォ 卜 レジス ト層 1 0 7上に集光照射し、 この レーザ一光スポッ 卜をフ ォ ト レジス ト層 1 0 7 に対してスパイラ ル状に走査し、 ピッ トやグループの潜像を形成するパターン露光 を行う。
その後、 このフ ォ ト レジス ト層 1 0 7 を、 アルカ リ現像液によ つて現像するこ とによつて露光された部分を溶解し、 図 8 に示す ように、 円盤 1 0 6上にフ ォ 卜 レジス ト層 1 0 7 にピッ トゃダル ―ブが形成された凹凸パター ン 1 2 0が形成た原盤 1 2 1が形成 される。
そ して、 この原盤 1 2 1 の凹凸パターン 1 2 0上に、 図 8 に示 すように、 これを埋込むように、 ニッケル （N i ) を無電解メ ッ キおよび電気メ ツキを順次行って厚さ 3 0 0 β m程度の金属層 1 1 2を被着形成する。 その後、 この金属層 1 2 2を、 原盤 1 2 1 より剝離してこの剝離された金属層 1 2 2 によって、 原盤 1 2 1 の凹凸パターン 1 2 0が反転した凹凸パターンを有するスタンパ — 1 2 3を得る。
このスタ ンパー 1 2 3を、 例えば射出成型金型内に配置して、 射出成型を行って、 図 9 に示すように、 ポリカーボネー ト （ P C ) 等より成る光ディ スク基板 1 0 1 を作製する。
この光ディ スク基板 1 0 1 には、 スタンパー 1 2 0の凹凸パタ ーンが転写されたすなわち原盤の凹凸パターンに対応するピッ ト
、 グループが形成され、 図 6の信号記録部 1 0 0が形成される。
この光ディ スク基板 1 0 1 の、 信号記録部 1 0 0が形成された 面に、 図 9 に示すように、 例えばアルミニウム （ A 1 ) ターゲッ ト 1 2 4を用いてスパッタ リ ングを行って、 図 6で示した反射膜 1 0 2を形成し、 更に、 この上に、 保護膜 1 0 3を形成する。 この保護膜 1 0 3 は、 反射膜 1 0 2上に通常紫外線硬化樹脂を スピンコ一 ト法により均一な膜厚となるように塗布した後、 これ に紫外線を照射して硬化させて形成する。
ここで、 対物レンズ 1 1 2の開口数は、 約 0 . 9程度が通常の 限界であるため、 このようにして、 波長 4 1 3 n mのレーザー光 によるパターン露光によって原盤作製を行って得た光ディ スクに は、 最短ピッ ト長 0 . 4 mおよびトラックピッチ 0 . 7 4 〃 m のピッ 卜列が形成される。 尚、 ピッ 卜の幅、 すなわちディ スクの 半径方向の長さは、 トラ ッ ク ピッチの半分の 0 . 3 5 m程度で ある。
このように、 ピッ 卜サイズの微細化および高精度化の制約によ つて、 従前における波長 4 1 3 n mのレーザ一光によるパターン 露光によって、 例えば 1 5 G B以上、 なかんずく 2 5 G Bの記録 容量を得る光ディ スクを構成する程度のピッ トサイズの微細化お よび高精度化が図られない。 発明の開示
本発明は、 高密度記録、 前述した例えば 1 5 G Bにおよぶ、 あ るいはこれ以上の例えば 2 5 G Bの高記録容量化を図ることがで きる光ディ スクおよびその製造方法を提供するものである。
本発明による光ディ スクにおいては、 記録信号に応じたピッ ト 列が形成された光ディ スク基板と、 この光ディ スク基板のピッ ト 列が形成された面に成膜された反射膜と、 この反射膜上に形成さ れた光透過層とを具備して成る。
そして、 この光ディ スクにあって、 その記録の読み出し、 すな わち再生は、 そのピッ ト歹 IJと して記録された信号を表面の光透過 層側から、 波長 3 5 0 n m〜 4 2 0 n mという短波長のレーザ一 光を照射して読み出す構成とする。
また、 この光ディ スクにあって、 その再生レーザ一光が照射さ れる光透過層側からみたピッ 卜列が、 8 0 n m〜 2 5 0 n mの長 さおよび幅を有するピッ 卜を含み、 反射膜の厚さは 2 0 n m以下 、 例えば 8 n m以上とする。
そして、 本発明による光ディ スクの製造方法は、 上述した本発 明による光ディ スクを作製する製造方法にあつて、 波長 2 0 0 n m〜 3 7 0 n mのレーザ一光を記録信号に応じて露光してピッ ト 列を形成する光ディ スク製造用原盤の作製工程と、 この原盤のピ ッ ト列を転写して長さおよび幅が共に 8 0 η π！〜 2 5 0 n mのピ ッ トを含むピッ ト列が形成された光ディ スク基板を作製する工程 と、 この光ディ スク基板のピッ ト列が形成された面に膜厚 2 0 n m以下の反射膜を成膜する工程を経て光ディ スクを作製する。 図面の簡単な説明
図 1 は本発明による光デイ スクの一例の概略断面図である。 図 2 は本発明による光ディ スクのピッ トの拡大断面図である。 図 3 は A 1 反射膜の膜厚をパラメータとする再生信号のボトム ジッター値を示す図である。
図 4 はレーザ一力ッティ ング装置の一例の構成図である。
図 5 はレーザーカ ツティ ング装置の一例のォー トフォ一カス光 学系を示す光路図である。
図 6 は従来の光ディ スクの断面図である。
図 7 は従来の光デイ スク製造用原盤作製のレーザーカツティ ン グ装置の構成図である。
図 8 は光ディ スク製造用原盤からのスタンパー作製状態の説明 図である。
図 9光ディ スクの製造方法の説明図である。 発明を実施する最良の形態
図 1 にその一例の概略断面図を示すように、 本発明による光デ イ スク 1 は、 記録信号に応じたピッ ト 2を有するピッ ト列が形成 された厚さ例えば 1 . 1 m mの光ディ スク基板 3 と、 この光ディ スク基板 3のピッ 卜 2が形成された面に成膜された反射膜 4 と、 この反射膜 4上に形成された光透過層 5 とを有して成る。
そして、 この光ディ スク 1 にあって、 その記録の読み出し、 す なわち再生は、 そのピッ 卜歹 IJと して記録された信号を表面の光透 過層 5側から、 波長 3 5 0 n m〜 4 2 0 n mという短波長のレ一 ザ一光 6を照射して読み出す構成とする。
また、 この光ディ スクにあって、 その再生レーザ一光が照射さ れる光透過層 5側からみたピッ 卜列が、 8 0 n m ~ 2 5 0 n mの 長さおよび幅を有するピッ 卜 2を含み、 反射膜 4 は、 アルミニゥ ム （A l ) 、 銀 （A g ) 、 金 （A u ) のうちの 1種以上の材料、 または 2種以上の合金材料によって形成され、 その厚さは 2 O n m以下、 例えば 8 n m以上と し、 その反射率は 1 5 %以上とする o
光透過層 5の厚さ t は、 1 0 /z m〜 1 7 7 / m例えば 1 0 0 z m ( 0. 1 mm) とすることによって、 再生レーザー光と して、 短波長例えば波長 3 5 0 n m〜 4 2 0 n mの例えば G a N系レー ザ一による青紫レーザー光を用い、 対物レンズの開口数 N. A. を、 高開口数の例えば 0. 8 5 とするピックアップにおいて、 デ イ スクの傾きの許容、 すなわちいわゆるスキューマージンを確保 することができる。
言い換えれば、 本発明による光ディ スクによれば、 従来におけ るように、 その厚さが例えば 0. 6 mmという厚い光ディ スク基 板側からの再生レーザ一光照射によるものではなく、 これより格 段に薄い例えば 0. 1 m mという光透過層 5側からの再生レーザ
—光照射による光ディ スク構成と したことによって、 開口数 N. A. が例えば 0. 8 5の対物レンズの使用が可能となり、 レーザ —スポッ 卜の縮小化、 ひいては高密度化が図られるものである。
ところで、 上述したように、 ピッ 卜の微細化がなされると、 従 来通常におけると同様の反射膜の形成を行うと、 良質な信号再生 ができない。
これは、 例えば最短ピッ ト長 2 2 0 n m、 トラック ピッチ 4 1 0 n m © E F M (Eight to Fourteen Modularation)信号で記録さ れ、 ディ スクの片面記録容量 1 5 G B程度のピッ ト列と した場合 において、 従来の例えば 3 0 n m程度の A 1反射膜を成膜すると
、 ピッ ト内部がこの反射膜の厚さ分だけ埋め込まれることによつ て、 光透過層 5側からみたピッ トサイズを上述した目的のサイズ に設定することができない。 例えば図 2 に示すように、 光ディ スク基板 3のピッ ト 2が形成 される主面 3 aに対し、 角度 のテ一パを持った断面形状になつ ており、 反射膜 5が例えばスパッタ リ ングによってピッ ト 2の壁 面、 底面および主面に均等な厚さ Tに成膜されている場合、 反射 膜 4の膜厚 T、 ピッ ト底面の長さ Αによる、 反射膜 4の形成後の ピッ 卜の再生レーザ一光の照射がなされる光透過層 5側からみた ピッ 卜の実効的長さ Bは、
B = A - 2 · Τ · t a n ( θ / 2 )
となる。
テーパ角 Θは、 通常約 4 0 ° 〜 8 0 ° の範囲となる。 また、 ピ ッ 卜底面の長さ Αは、 テ一パ角 により最短ピッ トではかなり小 さ く なつており、 例えばピッ トの深さを 9 0 n m、 0を 6 0 ° と すると、 卜ラ ック方向で 1 2 O n m、 ディ スクの半径方向で 1 0 0 n m禾至度でめる。
したがって、 反射膜が 3 0 n m以上では、 実効的ピッ トサイズ
Bの値は、 トラ ック方向で 8 5 n m、 ディ スクの半径方向で 6 5 n mと、 上述した適正なピッ 卜サイズに約 1 Z 3程度に減少して しま う。
一方、 最短ピッ ト長の約 3 . 7倍の長さを有する最長ピッ 卜で も同様のピッ ト縮小効果が生じるが、 トラ ック方向のピッ ト長の 縮小率は、 適正なピッ 卜長に対して約 Ί 5 %である。 このような ピッ ト長の適正サイズからのずれ、 最短、 最長ピッ ト長のアンバ ラ ンスが生じると、 再生信号はその影響を受け、 ジッターが大き く劣化してしま う。
これに対し、 上述した本発明による光ディ スクにおいては、 そ の反射膜 4 の厚さを、 2 0 n m以下とするこ とによってジッター の劣化を回避できるものである。
すなわち、 本発明による光ディ スクは、 信号ピッ ト上に形成し た反射膜 4側から、 再生レーザー光を照射して記録データの再生 を行うに 2 5 0 n m以下の微小サイズのピッ 卜のピッ 卜列の形成 を反射膜 4 によって埋め込まれて、 再生信号の劣化が発生するこ とが回避されるようにしたものである。
図 3 は、 実際の 1 5 G B密度相当の E F M信号ピッ ト列を形成 した光ディ スクにおいて、 その A 1反射膜厚をパラメータとして 、 それぞれ 1 5 n m， 2 0 n m , 3 0 n mと した場合の再生信号 のボ トムジッター値を測定したものである。
この場合の、 光ディ スクの構造は、 光透過層 5側からレ一ザ一 光を照射して信号の読み取りを行った場合であり、 光透過層 5の 膜厚は 1 0 0 mと した。 この場合、 再生光学系は、 波長 5 3 2 n mとするものの、 N . Aは 0 . 9 4 と した場合である。 また、 図 3の横軸は、 再生信号ァシ ンメ ト リ一で縦軸がジッ夕一値であ る o
図 3から明らかなように、 A 1反射膜の膜厚が従来の 3 0 n m では、 ボ トムジッター値が 1 0 %近く まで増加して信号品質と し ては不十分であるが、 膜厚を 2 0 n m以下とすることによって 8 %近く に、 また 1 5 n mまで減少させると 6 %台の良好なジッタ —値が達成される。
しかしながら、 最短ピッ 卜の反射膜による埋め込みを防ぐため に、 単純にその膜厚を薄く して行く と光ディ スク基板 3の反射率 が低下することから、 再生信号の S / N比が劣化する。 このこと から 8 n m以上の膜厚とすることが好ま しい。
表 1 は A 1反射膜の膜厚に対する読み取り用レーザー （波長 4 0 7 n m ) の A 1反射面での反射率の依存性を示すものである。 表 1
Figure imgf000011_0001
上述したとことから、 膜厚が 8 n m〜 2 0 n m、 反射率が 1 5 %以上とする構成で、 1 5 G B以上の高記録容量の光ディ スクに おいて、 良好な品質の再生信号を得ることができることが分かる また、 本発明による光ディ スクの反射膜 4 は、 広範に利用され ている A 1 の他、 上述したように、 薄い膜厚で高い反射率が得ら れる金属の A u (金） や A g (銀） 等の金属材料、 あるいはこれ らの 2種以上の合金材料、 またはこれら各材料に T i (チタン） 等を添加した金属 （合金） 材料によって構成することができる。
また、 本発明による光ディ スクは、 反射膜 4 と光透過層 5 との 間に、 例えば、 G e S b ， T e等による相変化膜等の信号記録膜 を形成して、 データの、 いわゆる反復記録可能型の光ディ スクを 構成することができる。
更に、 本発明による光ディ スクは、 反射膜 4 と信号記録膜とを 双方共に、 または、 本発明に信号記録膜のみを 2層以上形成して 、 いわゆる多層構造の光ディ スク とすることもできる。
例えば、 それぞれピッ ト列を有する信号記録膜を、 所要の反射 率を有する反射膜を介して積層した構造とすることにより、 再生 時にそれぞれの信号記録膜に対して再生レーザ一光をフオーカシ ングさせるなどの方法によつて各信号記録膜から記録信号の再生 を行う光ディ スクを構成することができる。
次に、 本発明による光ディ スクの製造方法を説明する。 この製 造方法においては、 上述した本発明による、 ピッ ト列が 8 0 n m 〜 2 5 0 n mの長さおよび幅を有するピッ 卜を有する光ディ スク が得られるようになされるものである。
本発明による光ディ スクの製造方法においては、 波長 2 0 0 n m〜 3 7 0 n mのレーザ一光によつて記録信号に応じた露光がな されてピッ 卜列を形成する光ディ スク製造用原盤の作製工程と、 この原盤のピッ 卜列を転写して長さおよび幅が共に 8 0 n m〜 2 5 0 n mのピッ トを含むピッ ト列が形成された光ディ スク基板を 作製する工程と、 この光ディ スク基板のピッ ト列が形成された面 に膜厚 2 0 n m以下の反射膜を成膜する工程とを経ることによつ て光ディ スクを作製する。
本発明による製造方法の原盤作製の露光工程においては、 いわ ゆる レーザ一カ ッテイ ング装置を用いて行う。 このレーザ一力ッ ティ ング装置の一例を図 4の概略構成図を参照して説明する。
このレーザ一カッテイ ング装置は、 短波長の記録用レーザ一光 が用いられるものの、 その基本構成は、 通常従来のレーザーカツ ティ ング装置に準じた構成によることができる。
この装置においては、 例えば波長 2 6 6 n mのレーザー光を発 生する記録用レーザ一光源 2 0が設けられる。 この記録用レーザ 一光源 2 0 は、 固体レーザー 2 1 、 位相変調器 2 2、 外部共振器 2 3、 アナモルフィ ッ ク光学系 2 4を有して成る。
固体レーザ一 2 1 は、 例えば Y A G (イ ツ ト リ ウム アルミ二 ゥム ガーネッ ト） レーザー （波長 1 0 6 4 n m ) とこれよりの レーザー光を、 2倍波の 5 3 2 n mに変換して発生する S H G ( Secondary Harmonic Generator; とを有してなる 0 そして、 この 固体レーザ一 2 1からのレーザ一光を、 位相変調器 2 2を経て、 外部共振器 2 3 に導入する。 この外部共振器 2 3 は、 遠紫外域ま で充分高い光透過性を有する例えば B B 0 ( ^ - B a B 2 0 4 ) 結晶による更に 2倍波に変換して 2 6 6 n m-とする波長変換光学 結晶 2 5 と、 例えばミ ラー M , 〜M 4 によつて所要の共振器長を 形成する光共振器とを有する。 図において、 ミ ラ一 および M は、 所要の反射率および透過性を有する ミ ラーによって構成さ れ、 ミ ラー M 3 および M 4 は、 例えば殆ど 1 0 0 %の反射率を有 する ミ ラーによって構成する。 また、 1つのミ ラ一例えばミ ラー
M は、 例えばいわゆる V C M ( Voice Coi l Motor) 構成による 電磁ァクチユエ一夕 2 6 によって移動調整が可能になされて、 共 振器長を制御することができるようになされている。 そして、 こ の共振器から例えばミ ラー を透過する光をフオ トダイオー ド P D等の光検出器 2 7 によって検出してその出力によってァクチ ユエ一夕 2 6を制御し、 最適の共振器長、 すなわち共振波長とな るようにサ --ボ制御がなされ、 高出力で安定した連続発振波長に よる 2 6 6 n mのレーザー光を得る。 そして、 外部共振器 2 6よ り取り出されたレーザ一光をアナモルフィ ッ ク光学系 2 4 によつ てビーム形状を整形する。 このようにして、 記録用レーザー光源
2 0から波長 2 6 6 n mの数十 m Wの高出力の安定した連続発振 レーザー光 5 0を導出することができるようになされる。
そして、 この記録用レーザ一光源 2 0から取り出されたレーザ 一光 5 0 は、 例えばビームスプリ ッタ 2 8 によって分岐され、 一 部のレーザー光は、 フ ォ トダイオー ド等の光検出器 2 9 によって レーザー光 5 0のパワー等のモニタ一がなされる。
また、 ビームスプリ ツ夕 2 8 によって分岐された他のレーザー 光は、 集光レンズ 3 0 によつて例えば A 0 Mによる変調器 3 1 に 集光して導入され、 これによつて記録信号に応じて変調され、 こ の変調されたレーザー光がコ リ メ一 ト レンズ 3 2、 ビームスプリ ッタ 3 3、 レンズ 3 4および 3 5 によるビームエキスノ、。ンダ 3 6 へと導かれこのビームエキスパンダ 3 6 によって拡大されて、 対 物レンズ 3 9 に、 その入射瞳径の数倍のビーム径として入射させ る。 4 0 は、 ビームエキスパンダ 3 6からのレーザー光を対物レ ンズ 3 7 に向かわしめる ミ ラーである。
対物レンズ 3 7 によって集光されたレーザ一光は、 高精度回転 するエア一スピン ドルによる回転台 3 8上に装着された光デイ ス ク製造用原盤を得るためのレジス 卜円盤 3 9 に照射される。
このレジス 卜円盤 3 9 は、 回転台 3 8の回転によつてその中心 軸を中心に回転する。 この レジス 卜円盤 3 9 は、 レーザ一光 5 0 の波長に対して感光性を示すフ オ ト レジス ト層が、 原盤を構成す る基板、 例えばガラス円盤上に予め塗布された構成を有する。 そして、 このレジス ト円盤 3 9の、 フ ォ ト レジス ト層に、 上述 した変調器 3 1 によって記録信号に応じてオン · オフされたレ一 ザ一光 5 0すなわち露光レーザ一光が、 0 . 3 m以下のスポッ 卜サイズで照射される。
一方、 回転台 3 1 の半径方向に沿う方向に移動する移動光学テ —ブル 4 1が設けられ、 これに例えばビームエキスパンダ 3 6 と 図示しないが、 後述するォ一 トフ ォ一カス光学系が配置される。
このように して、 この移動光学テーブル 4 1 の移動と回転台 3 8の回転によって、 露光レーザ一光が、 レジス ト円盤 3 9 のフォ ト レジス 卜層上に例えばスパイラル状、 あるいはリ ング状に走査 (スキャ ン） するようになされる。
—方、 上述したコ リ メ ー ト レンズ 3 2を通過してビームスプリ ッ夕 3 3に到来しこれによつて分岐された一部のレーザ一光は、 フォ トダイォ一 ド等の光検出器 4 2 によって検出され変調レーザ 一光のモニターがなされる。
また、 円盤 3 9 に対する露光レーザ一光の戻り光は、 ビ一ムス プリ ッタ 3 3を透過し、 例えばミ ラ一 4 3、 4 4、 4 5等によつ て光路長が延長されて、 集光レンズ 4 6 によって集光され、 露光 レーザー光のモニタ一用の例えば C C D (Charge Coupled Device ) 型のモニターカメ ラ 4 7 によって露光レーザ一光のモニター力く なされる。
そして、 対物レンズ 3 7 は、 その焦点が、 常時、 レジス ト円盤 3 9上のフ ォ ト レジス 卜層にフ ォーカシングサ一ボによってフォ —カシングするようになされる。
このフ オーカシングを行うォー 卜フォーカスサ一ボ手段の光学 系は、 前述した移動光学テーブル 4 1上に配置される。 このォー トフォーカスサ一ボ手段の光学系の一例の概略構成を、 図 5に示 す。 対物レンズ 3 7 は、 例えば V C M構成によるァクチユエ一夕 6 0 によって、 光軸方向に微小移動するように支持される。
この場合、 オー トフ ォーカス用のレーザ一光源 6 1 と、 光学レ ンズ 6 2 、 6 3、 ミ ラー 6 4、 6 5、 位置検出素子 （ P S D ) 6 6を有して成る。
レーザー光源 6 1 は、 例えば、 周波数 4 0 0 M H z 、 パルスデ ユーティ ー 5 0 %の高周波重畳がかけられた波長 6 8 O n mの半 導体レーザ一によって構成する ことができる。
このレーザ一光源 6 1 からの レーザー光 6 7 は、 レンズ 6 2、 6 3の光学系の光軸に対し傾けて、 レジス 卜円盤 3 9 に対し、 対 物レンズ 3 7を通じて照射し、 その戻り光ミ ラ一 6 5を通じ、 位 置検出素子 （ P S D ) 6 6 によって検出し、 この検出出力によつ てァクチユエ一夕 6 0を制御して対物レンズ 3 7をその光軸方向 に移動してフォーカシング制御を行う。
この構成によるフ ォーカシングサーボ手段の光学系は、 従来通 常のフ ォーカスサ一ボにおけるような偏光ビームスプリ ッタ一 P B Sや、 1 Z 4波長板 Q W P等の偏光光学系を使用しないことか ら、 これらの光学素子の開口による制限を受けずに、 対物レンズ 3 7への入射レーザー光の傾き角を充分大き くすることができる 。 すなわち、 対物レンズ 3 7 に入射する レーザ一光源 6 1からの 往路のレーザ一光 6 7 a と、 対物レンズを 3 7を通過して、 レジ ス 卜円盤 3 9 のフォーカシング表面からの戻り光、 すなわち復路 のレーザ一光 6 7 b との間には大きな開き角を形成することがで き、 これら往路と復路のレーザー光 6 7 a と 6 7 bを完全に分離 し、 確実に位置検出素子 6 6 によるフ ォーカ シ ング状態の検出、 すなわちフ ォ ーカ シ ングサ一ボ信号を確実に得ることができる。
このようないわば無偏光のォ一 トフォ一カス光学系構成とする こ とにより、 対物レンズ 3 7への入射レーザ一光 6 7 aの傾き角 度を可能な限り大き く とり、 対物入射高さ も充分大きな値とする ことができるものである。 従って、 上記対物入射高さに比例する 式で表される光学的ゲイ ン も、 従来のオー ト フ ォーカス光学系と 比べて格段に大き くすることが可能となり、 オー ト フ ォーカス光 学系のサーボ特性の改善に大き く寄与する。
すなわち、 オー ト フ ォーカス光学系においては、 位置検出素子 上には、 露光フォ 卜 レジス ト層表面で反射され、 対物レンズを通 過して戻ってきた本来検出すべき露光レーザー光の他に、 フ ォ ト レ ジス 卜層表面に至らずに対物レンズ裏面、 すなわち対物レンズ のフ ォ 卜 レジス ト層との対向面とは反対側の面で反射されてその まま戻ってきたやや拡張されたレーザ一光 （以下ノイズレーザ一 光という） が存在し、 このノイズレーザー光は、 位置検出素子の 検出出力のバッ クグラウン ド的なノイズ成分と してォ一 トフォ一 カスサーボの動作に悪影響を及ぼす。
そして、 このノ イズレーザ一光が、 本来検出すべきフ ォ ト レジ ス ト層からの戻り光と干渉して干渉縞が発生すると、 サ一ボ特性 は大き く劣化するこ とから、 このような干渉縞の発生の影響は重 大である。 通常、 高周波重畳をかけないレーザー光は、 可千渉距 離が数十 c m程度であることから、 その本来検出すべきフ オ ト レ ジス 卜層からの戻り レーザー光と、 対物レンズ裏面からの反射光 によるノ ィズレーザー光との光路差は、 ほぼこの範囲内にある。 このため、 位置検出素子における干渉縞の発生は避け難い。
そして、 この干渉縞は、 対物レンズの光軸上の微動に伴い、 位 置検出素子上で流れるように動き、 本来の戻り レーザー光の位置 検出信号を不正確なものとする。 実際には、 干渉縞が生じる状態 で、 オー トフォーカスサーボを動作させると、 サ一ボが頻繁に発 振し、 正常なォー 卜フ ォーカス動作を維持することが困難となる o
これに対して、 上述した例えば 4 0 0 M H zの高周波重畳をか けたレーザ一光源 6 1 を用いる場合、 その可干渉距離が充分に減 少することから、 本来の戻り （復路） レーザー光 6 7 と対物レ ンズ裏面からの反射光によるノイズレーザー光とが干渉すること を回避でき、 干渉縞を発生させることを回避できる。 つまり、 本 来検出されるべき レーザ一光 6 7 bのみが位置検出素子 6 6上に 投射されることから、 正確にフォ 卜 レジス ト層に対する力ッティ ング用レーザー光のスポッ 卜位置検出を行う ことができる。 実際 に、 上述の構成による場合、 ォ一 トフ ォーカスサ一ボが発振する ことは殆どなく 、 正常なォ一 トフォ一カスサ一ボの動作を維持す ることが確認された。
上述の図 5で説明したオー トフ ォーカス光学系を使用したレー ザ一カツティ ング装置は、 極めて安定した高精度のォ一 トフォー カスサーボ動作を実現することができ、 高記録密度の光ディ スク のカ ツティ ングを、 常に安定して高生産性をもつて実行すること ができる。
したがって、 このレーザ一カッティ ング装置によって、 1 5 G
B密度のピッ ト列を有する光ディ スク基板を得る光ディ スク製造 用原盤を作製することができる。
この原盤作製を、 上述したレーザ一カツティ ング装置を用いて 作製する方法の一例を詳細に説明する。
先ず、 直径約 2 0 0 n m、 厚さ数 m mで表面が精密研磨された 原盤作製の基板となるガラス円盤を用意し、 その精密研磨面上に 、 上述した記録用レーザー光 5 0の遠紫外域の波長 （波長 2 6 6 n m ) のレーザ一光に高い感度を示すフ オ ト レジス トを、 膜厚約
0 . 1 mに均一にスピンコー ト したフ ォ ト レジス ト層を形成し たレジス ト円盤 3 9を用意する。
次に、 図 4および図 5で説明したレーザーカツティ ング装置に より、 記録用レーザー光 5 0をレジス ト円盤 3 9上に、 0 . 9程 度の高 N . Aの対物レンズ 3 7によって 0 . 3 // m以下のスポッ 卜サイズに集光させる。 この場合、 レーザ一光 5 0 は、 例えば A 0 M変調器 3 1 によつて記録信号に応じて、 レーザー光束を、 ォ ン ' オフさせつつレジス ト円盤 3 9上に、 前述したように、 スパ イラル状も し く はリ ング状に走査し、 卜ラック方向の長さおよび ディ スク半径方向の幅が共に 8 0 n m〜 2 5 O n mのピッ トを含 むピッ ト列の凹凸パターンの潜像を形成する （露光工程） 。 この ピッ 卜列の 卜ラ ッ ク ピッチは、 1 5 0 n m〜 4 5 O n mとされる o
このように、 ピッ 卜あるいはグループ状パターンの潜像が形成 されたレジス ト円盤 3 9 を、 アルカ リ現像液に浸漬してフオ ト レ ジス 卜の、 例えば露光された部分を溶解すれば、 レジス ト円盤 3 9上に 卜ラ ッ ク方向の長さおよびディ スク半径方向の幅が共に 8 0 n m〜 2 5 0 n mのピッ トを含むピッ ト列の凹凸パターンが得 られる （現像工程） 。
このようにして、 フォ ト レジス ト層のパターン化による凹凸パ タ一ンが形成された光ディ スク製造用の原盤を作製する。
そして、 この原盤上に、 スパッタ リ ング法あるいは無電解メ ッ キ法によって膜厚数百 Aの N i (ニッケル） 薄膜を堆積し、 これ を導電膜と してこの上に、 電気メ ツキによって、 図 8で説明した と同様にに金属層の形成、 およびこの金属層の剝離によって厚さ 約 3 0 0 / mの N i スタ ンパーを作製する。 この N i スタ ンパー の裏面研磨、 端面処理等を行う （スタ ンパー製作工程） 。
次に、 この N i スタ ンパ一を金型内に配置し、 例えばポリ力一 ボネー ト （ P C ) 等の射出成形を行い、 N i スタ ンパーのレプリ 力と してのプラスチッ ク製の例えば直径 1 2 O m mの図 1で示し た光ディ スク基板 3を作製する。
このようにして作製された光ディ スク基板 3の信号記録部には 、 上述したカツティ ングによって記録された トラ ック方向の長さ およびディ スク半径方向の幅が共に 8 0 η π！〜 2 5 0 n mのピッ 卜を含むピッ ト列およびグループによる凹凸パターンが転写され る （転写工程） 。
続いて、 スパッタ リ ング装置によって、 光ディ スク基板 3のピ ッ ト、 またはグループ状のパターンが形成された信号記録部側の 面に、 2 0 n m以下、 例えば、 膜厚 1 5 n mの A 1反射膜 4を成 膜する （反射膜の成膜工程） 。
更に、 この金属反射膜 4の上に、 厚さ 0 . 1 m m程度の光透過 層 5を、 例えば紫外線硬化樹脂のスビンコ一 卜および紫外線照射 によって硬化して形成する （光透過層形成工程） を行う。 このよ うにすると図 1 で示した本発明による光ディ スク 1が完成する。 上述した本発明製造方法によつて製造された本発明による高記 録密度の光ディ スク 3の再生用レーザ一光 6のスポッ ト径は、 2 0 0 n m ~ 5 0 0 n mであることが望ま しい。
尚、 上述した実施の形態において示した各部の具体的な形状お よび構造は、 本発明の実施形態の一例を例示例を示したものに過 ぎず、 これらによつて本発明の技術的範囲が限定的に解釈される ことがあってはならないものである。 以上説明したように本発明光ディ スクは、 記録信号に応じたピ ッ ト列が形成された光ディ スク基板と、 光ディ スク基板のピッ 卜 列が形成された面に成膜された反射膜と、 反射膜上に形成された 光透過層とを備え、 上記ピッ 卜列と して記録された信号を光透過 層側からレーザ一光を照射して読み出されるようにされた光ディ スクにおいて、 透過層側から見たピッ ト列が 8 0 η π！〜 2 5 0 n mの長さ及び幅を有するピッ トを含み、 反射膜の膜厚を 2 0 n m 以下と したので、 2 5 0 n m以下の微小サイズのピッ ト列をカツ ティ ングした際にも、 反射膜によってピッ 卜が埋められて再生信 号が劣化しないので、 良質の高記録密度光ディ スクを得ることが できる。
また、 反射膜を、 アルミニウム、 銀、 金のうちの 1種以上の材 料、 または、 これを含む合金材料によって形成したので、 レーザ 一光を反射する反射膜の材質と して最適な材料を用いることによ つて、 高記録密度の光ディ スクの反射膜として、 良好な反射特性 を得ることができるようになる。
また、 反射膜の反射率を 1 5 %以上にしたことにより、 ピッ 卜 列に記録された情報の読み取りを確実に行う ことができる。
また、 本発明光デイ スクの製造方法は、 原盤に記録信号に応じ て露光形成したピッ 卜列を光ディ スク基板に転写することによつ て光ディ スクを製造する光ディ スクの製造方法において、 波長が 2 0 0 n m以上のレーザ一光を用いて、 長さ及び幅が共に 8 0 n m〜 2 5 0 n mのピッ 卜を含むピッ 卜列を露光形成する露光工程 と、 原盤に形成されたピッ 卜列を光ディ スク基板に転写する転写 工程と、 光ディ スク基板のピッ ト列が転写された面に膜厚 2 0 n m以下の反射膜を成膜する成膜工程とを有するので、 2 5 0 n m 以下の微小サイズのピッ ト列をカツティ ングした際にも、 反射膜 によってピッ 卜が埋められて再生信号が劣化しないので、 良質の 高記録密度光ディ スクを製造することができる。
また、 反射膜を、 アルミニウム、 銀、 金のうちの 1種以上の材 料、 又は、 これらを含む合金材料によって形成することにより、 レーザー光を反射する反射膜の材質と して最適な材料を用いるこ とによって、 反射膜が良好な反射特性を有する高記録密度の光デ イ スクを製造することができる。
更に、 反射膜の反射率を 1 5 %以上にすることにより、 ピッ ト 列に記録された情報の読み取りを確実に行う ことが可能な高記録 密度の光ディ スクを製造することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 記録信号に応じたピッ 卜列が形成された光ディ スク基板と、 上記光ディ スク基板のピッ 卜列が形成された面に成膜された 反射膜と、
上記反射膜上に形成された光透過層とを備え、
上記ピッ 卜列と して記録された信号を光透過層側から、 波長 3 5 0 n m〜 4 2 0 n mのレーザ一光を照射して読み出される ようになされた光ディ スクであって、
上記光透過層側からみたピッ ト列が、 8 0 11 111から 2 5 0 11 mの長さおよび幅を有するピッ トを含み、
反射膜の厚さが 2 0 n m以下にされた
ことを特徴とする光ディ スク。
2 . 反射膜と光透過層との間に、 相変化膜等の信号記録膜を備え ている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ディ スク。
3 . 反射膜および Zまたは信号記録膜が 2層以上形成されている ことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の光ディ スク。
4 . 反射膜が、 アルミニウム、 銀、 金のうちの 1種以上の材料、 または 2種以上の合金材料によって形成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ディ スク。
5 . 反射膜が、 アルミニウム、 銀、 金のうちの 1種以上の材料、 または 2種以上の合金材料によって形成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の光ディ スク。
6 . 反射膜が、 アル ミ ニウム、 銀、 金のうちの 1種以上の材料、 または 2種以上の合金材料によって形成されている
ことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の光ディ スク。
7 . 反射膜の反射率が 1 5 %以上にした ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ディ スク。
8 . 反射膜の反射率が 1 5 %以上にした
ことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の光ディ スク。
. 反射膜の反射率が 1 5 %以上にした
ことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の光ディ スク。
1 0 . 反射膜の反射率が 1 5 %以上にした
ことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の光ディ スク。
1 1 . 反射膜の反射率が 1 5 %以上にした
ことを特徴とする請求の範囲第 5項記載の光ディ スク。
1 2 . 反射膜の反射率が 1 5 %以上にした
ことを特徴とする請求の範囲第 6項記載の光ディ スク。
1 3 . 波長 2 0 0 n m〜 3 7 0 n mのレーザー光によつて記録信 号に応じた露光がなされてピッ ト列を形成する光ディ スク製造 用原盤の作製工程と、
該原盤の上記ピッ ト列を転写して長さおよび幅が共に 8 0 n π！〜 2 5 0 n mのピッ トを含むピッ ト列が形成された光ディ ス ク基板を作製する工程と、
該光ディ スク基板の上記ピッ ト列が形成された面に膜厚 2 0 n m以下の反射膜を成膜する工程を有する
ことを特徴とする光ディ ス クの製造方法。
1 4 . 反射膜を、 アルミニウム、 銀、 金のうちの 1種以上の材料 、 又はこれらを含む合金材料によって形成する
ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の光ディ スクの製造 方法。
1 5 . 反射膜の反射率を 1 5 %以上にした
ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の光ディ スクの製造 方法。
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