JPH0321805A - 光ディスクレプリカの凹部の深さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利川分野］ この発明は、光ディスクレプリカの凹部の深さ測定方法
に関し、詳しくは光ディスクの原盤より転写されたレプ
リカを対象とし、またこの発明における凹部は光ディス
クに設定または穿孔されたグルーブまたはピットを，ａ
味するものとし、その凹部の深さを光ディスク検査装置
により測定された干渉波のデータにより求めるものであ
る。

［従来の技術コ 最近開允が進展しいる光ディスクには谷種の形式がある
が、いずれも極めて微小なピ．ソトにより情報データが
高密度で記録されるものである。その製造過程を述べる
と、まず制御情報に対するグルーブと、記録データに対
するピ・ントを穿孔した原盤が製作され、スタンパと称
される過程を経て、プラスチックベースに転写されてレ
プリカが複製される。

第４図（ａ），（ｂ）および（Ｃ）により、光ディスク
のグルーブとピットの概念、およびそれらの検出方法を
説明する。図（ａ）において、光ディスク１には読み出
しヘッドの拉置制御のために細かいピッチで同心円のグ
ルーブｇが刻まれ、これに沿ってデータを示すピットｐ
が穿孔される。ＩＸＩ（ｂ）はグルーブｇとピットｐの
断面を示すもので、（イ）の場合はピットｐはグルーブ
ｇのム７置に穿孔され、《ロ）の場合はグルーブｇの間
に穿孔される。いずれの場合も、グルーブｇに比べてピ
ノトｐは２倍の深さである。なお形式によってはグルー
ブなしでピットのみが穿孔される場合もある。後記する
ように、ピットｐの読み出しは反射したレーザの１渉現
象を利用して行われ、ピッｌ−ｐの深さはレーザの波長
λの４　ｎ分の１が適ｔである。ここでｎはディスクｌ
のｋ１｛折率である。原盤、スタンパまたはレプリカの
ピットに欠陥があるときは読み出されたデータにエラー
が生ずるので光ディスク検査装置により検査される。原
盤、スタンパは金属製であるので表面側に対して、また
レプリカの場合は透明なプラスチックベース側よりレー
ザスポットを投射して検査が行われる。

第４図（ｃ）は、光ディスク検合装置における、レプリ
カに対するピットの検出方法を説明するもので、対物レ
ンズ２によりレーザビームＬをピノトの大きさに見合っ
た直径のスポットに集東し、プラスチックベース１′を
通してピノトｐを含む近傍に照射する。ピットの深さを
ｄとしベース１′の届折率をｎとするとき、ピントｐの
反射光とピット以外の面よりの反射光には光路差２　ｎ
　ｄがあり、両反射光は干渉する。深さｄが前記したよ
うに波長λの４ｎ分の１であるときは、両反射光の位相
差がπとなって′Ｆ渉波は消滅する。−１渉彼を対物レ
ンズ２により受光し、受光隨の変化によりピットｐが検
出される。また、グルーブｇはその深さがｄの２分の１
であるが、必要な制御情報は読み出しｎＪ能である。

［解決しようとする課題１ 上記により判明するように、グルーブおよびピットの深
さはそれらの検出に対して［Ｅな役割を持つので、原盤
の段階で検査が行われている。その方法は顕微鏡により
観察するもので、高精度ではあるが検査時間が長くかか
り、レプリカに適用するには不能率である。しかし、レ
プリカに対して凹部の深さを測定し、もし不適正であれ
ばこのデータを前の−［程にフィードバックして作業な
どを改善することができるので有用である。一方、原盤
、スタンパまたはレプリカに対して光ディスク検査装置
により行われる検合においては、ｌＦＩ１部に関しては
、第５図に示すように、゛ト行した多数のグルーブｇに
対して直径の大きいレーザスボノトＳを賄射し、グルー
ブ群が構成する同折格ｒによる回折光により、いわばマ
クロにグルーブの欠陥を検査する方法が行われているが
、個々のグルーブおよびピットの深さに対する検査は行
われていない。これに対して検査装置にはグルーブおよ
びピットに対する前記の検出機能があるので、これを利
用して深さ測定ができるならば、顕微鏡による方法より
効率の高い測定が可能となりｆ＋’効である。しかしな
がら従来においては、このような検出機能により深さを
測定する原ｐｌｌないしは方法は知られていない。

この発明は以−Ｌに鑑みてなされたもので、光ディスク
レプリカを対象とし、光ディスク検査装置により検出さ
れたグルーブまたはピントの検出イ警号より深さを測定
する方法を提供することを１−１的とするものである。

［課題を解決するためのＰ段］ この発明は、光ディスクに対してレーザスポットを投射
し、光ディスクに設定されたグルーブと、グルーブに沿
って穿孔されたテストデータに対するピットを請み出し
て１１己録性能を検査する光ディスク検査装置における
、光ディスクレプリカの凹部（グルーブまたはピント）
の深さ測定方法である。

光ディスクの原盤の凹部を透明なプラスチックベースの
表面に転写した被検査のレプリカに対して、レーザスポ
ットをプラスチックベース側、および反対の空気側より
それぞれ投射する。凹部のＨ作しない箇所におけるそれ
ぞれの反射光の強度ＩＩ　（　０），Ｉ２　（　０）　
、および凹部を含む近傍における凹部の深さｄによる光
路差により生ずるそれぞれの干渉波の強度１ｉ　（　ｄ
）．　　Ｉ２　　（ｄ）を測定し、測定された強度デー
タより、次式＝Ｍｔ　＝　［　ＩＩ　（０）−Ｉ１　（
ｄ）　］　／　Ｉｆ　（０）・・・（１）Ｍ２　　＝　
　［　Ｉ２　　（０）−Ｉ２　　（ｄ）　　コ　／１２
（０）　　・・・（２）ＲＩＭ＝Ｍ２／Ｍｔ　　　　　
　　　　　　　・・・（３）により、各干ル波に対する
変調度Ｍｌ　＋　Ｍ２お上び両変調波の比数Ｒｍを求め
る。これに対して、光ディスクの凹部の深さｄを変数と
する変調度の比数Ｒｍの理論曲線を参照して、被測定レ
プリカの凹部の深さを求めるものである。

上記における空気側よりのレーザスポットの投射におい
て、レーザスポットを投受光する対物レンズとレプリカ
の被投射而との間に、上記のプラスチックベースと同等
の屈折率および厚さをイ『する透明板を押入する。

［作用］ 第１図および第２図（ａ），（ｂ）を併用して、」二記
のレプリカのグルーブまたはピットの深さの潤定原理を
説明する。

一般に、干渉性のある同一波長λの２つのレーザを次式
： Ａ＝ａｏ　ｅｘｐ（ｊωｔ）　　　　　　　＝｛４）Ｂ
＝ｂ（１　ｅｘｐ（ｊ（ＩＪｔ＋φ）　　　　　−（５
）で表すと、Ａ．Ｂを合成してえられる干渉波の強度■
は、 Ｉ＝ａ０　２＋ｂ０　２＋２ａｏｂＯ　ｃｏｓφ　−（
６）？なる。φは２つのレーザの位相差で、これがＯま
たは２ｍπ（ｍ：整数）のとき、■は最大値Ｉ　ｗａｘ
となる。

Ｉｍａｘ　＝　（ａｏ　＋ｂｏ　）　２−（７）いま、
光ディスクレプリカのプラスチックベース側よりレーザ
を投射した場合について考えると、位相角φｌは凹部の
深さをｄ１プラスチックベースの屈折率をｎとして次式
で示される。

φ１　＝２ｎｄ●２π／λ　　　　　　　−（ｉｌｌ）
またこの場合の−「渉波強度Ｉ１　は、ＩＩ　（　ｄ）
　＝ａｇ　２　＋ｂ０　２＋２ａ■　ｂ■　ｃｏｓφｌ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）で
あり、その最大値は式（７）である。

式（９）により、Ｉ１は深さｄに関してｃｏｓ　ｉｎで
変化する。いま、Ｉｌとｌ　ｗａｘが測定されるとこれ
らの式よりφｌがえられ、従ってＣリ部の深さｄが求め
られる苦である。しかしながら、このような方法ではφ
ｌの解として２個または２個以トが成宿してｄの植が確
定しない。これを第１図により説明する。

第１図の聞線は式（９）によるもので、いまＩ！の測定
値をＩＩ’すると、これに対応する曲線の点はｒとＳの
２点であり、従って位相角はφｒまたはφＳとなり、式
（８）による深さはｄｒとｄｓのいずれか確定しない。

以ヒに対してこの発明においては、さらにレプリカの空
気に接する側よりレーザを投射して、干渉波の強度Ｉ２
とその最大値ｉ２ｍａｘを求める。

ただし、この場合は屈折率ｎを１とし、位相角φ２は次
式： φ２＝２ｄ●２π／λ　　　　　　　　・・・（ＩＩ）
により計算する。なお、以ドにおいては、Ｉはｄを変数
とするのでＩ　（ｄ）で表し、Ｉｍａｘはｄが０とき生
ずるのでＩ（０）と記す。

次に、Ｉ　（ｄ）とＩ　（０）を用いて次式によりＦ渉
波の変調度Ｍｔ　＋　Ｍ２と、それらの比数Ｒｍを求め
る。

Ｍｌ＝　［　Ｉｔ　（０）−Ｉｔ　（ｄ）　］　／　Ｉ
ｔ　（０）・・・０）Ｍ２　＝　［　Ｉ２　（０）−１
２　（ｄ）　］　／　Ｉ２　（０）・・・（２）Ｒ＋ｓ
　：　Ｍ２　／　Ｍｌ　　　　　　　　　　　　・”（
３）以．ヒに対して、第２図（ａ）は横軸をλ／４ｎを
単位とした深さｄとして、上記の各式により計算したＭ
１、Ｍ２の理論曲線を示し、図（ｂ）にＲｍの即論曲線
を示す。これに対して、上記によりレプリカの両側より
凹部を含む近傍と、凹部以外の而におけるそれぞれの干
渉波または反射光の強度Ｉ　ｌ（ｄ），　Ｉ　ｔ　（０
）およびＩ　２　（ｄ）．　Ｉ　２　（０）の値を測定
して、式０）〜（３）により変調度の比数Ｒｍを計算す
る。図（ｂ）に示すように、この場合は比数Ｒ＋ａと深
さｄが１対１に対応しているので、ｄの値は−義的に定
まる。なお、図（ａ）には基明化された干渉波強度、Ｉ
ｔ　／　ＩＩ　（０），１２　／　Ｉ２　（０）を、ま
た図（ｂ）には強度の比数Ｉ１／１２をＲｌで参考に記
載したが、Ｒｌに対してｄは、ｄ＝１の付近で２値をと
るので前記と同様に確定せず、利用することはできない
。

以Ｌにおいては深さｄを一般化しているので、ピットお
よびグルーブのいずれに対しても適用できるものである
。

第３１’４（ａ）．（ｂ），（ｃ）および（ｄ）により
、上記の測定における窄気側よりレーザスポットを投射
する場合に、対物レンズと被投射面との間に神入される
透明板の作用を説明する。図（ａ）は、レプリカに対し
てプラスチックベース側より投射する場合を示し、対物
レンズ２により集束されたレーザは、プラスチックベー
ス１′により屈折するので、これがない場合に比較して
焦点が移動して収差を生じ、焦点がボケる可能外がある
。対物レンズ２はこれを考慮して精度のよいスポットを
生ずるように設計されている。一方、空気側から同じ対
物レンズ２により投射するときは、プラスチ、ックベー
ス１′がないので、図（ｂ）に示すように、これと同一
の屈折率ｎと厚さＤを有する透明板３を、対物レンズ２
とプラスチックベースｌ′の間に挿入して同等のスポッ
トに集束させる。ただし、透明板３はレプリカの而に接
触しないので、深さｄによる光路差は空気側に対しては
ｎ＝１として２ｄとなる。図（Ｃ）は透明板３の作用を
さらに補足説明するもので、入射角０で透明板３に入射
した光は屈折するが元と平行に進み、焦点而Ｆにおいて
外方に移動する。移動酸δＳは入射角θが大きいほど、
また板厚Ｄが大きいほど太きい。一方、図（ｄ）におい
て通常の凸レンズでは球面収差があり、入射角θ′が大
きいほど焦点而Ｆにおける移動］辻δＳ′が大きい。た
だし、移動方向は透明板のδＳと反対であるので、透明
板を挿入することにより全く完全ではないが、収Ｘ５が
ある程度消表される。以−Ｌにより、透明板３により同
等のスポットが形成されるものである。

［実施例コ この発明による光ディスクレプリカの凹部の深さ測定方
法の実施例においては、光ディスク検査装置（図示省略
）においてレプリカを適当な位置に停１ヒし、両面に対
してレーザを投射して凹部を含む近傍におけるそれぞれ
の干渉波の強度ｈ，Ｉ２と、凹部の存イ［しない箇所に
おけるＩＩ（０），１２（０）とをそれぞれ測定する。

マイクロプロセッサなどにより、前記の式（１）　，（
２）　　および（３）によりそれぞれに対する変調度Ｍ
ｌ＋　Ｍ２とその比数Ｒ＋ｓを計算し、前記した第２図
（ｂ）の押論曲線Ｒｍを参照して計算値に対する深さｄ
を求める。

−なお、光ディスク検査装置の対物レンズ２と被投射而
との間に、適当な支持具により透明板３を着脱可能とし
て取り付け、空気側の測定の場合に透明板３を光路に挿
入するものである。

［発明の効果］ 以ヒの説明により明らかなように、この発明による光デ
ィスクレプリカの凹部の深さ測定方法によれば、レプリ
カのグルーブまたはピットの凹部の深さは、光ディスク
装置においてレプリカに対して両側からレーザを投射し
てそれぞれの干渉波強度が測定され、測定データよりそ
れぞれの変調度Ｍｌ　，Ｍ２と両変調度の比数ＲＩＩ１
が計算され、理論｛１１Ｉ線を参Ｆ．（｛　Ｌて計算さ
れた比数Ｒｍに対するＩ’ｌ１部の深さｄが一義的にえ
られるもので、従来の顕微鏡による方法に比較して尾速
、容易に測定され、深さデータをレプリカの複製［楳な
どにフィードバックして作業改身に資することができる
効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光ディスクレプリカの凹部の深さを測定する
１万法とその欠点の説明図、第２図ｌ（ａ）および（ｂ
）はこの発明による光ディスクレプリカの凹部の深さ測
定方法における干渉波に対する変調度Ｍｌ＋　Ｍ２のＥ
ＩＩ！，論ＩＩｈ線および変調度の比数Ｒｍの理論曲線
図、第３図（ａ）．（ｂ）．（ｃ）および（ｄ）は、こ
の允明による光ディスクレプリカの１！ｑ部の深さ測定
方法における透明板の作用の説明図、第４図（ａ），（
ｂ）および（ｃ）は、光ディスクのグルーブとピット、
およびそれらの検出方法の説明図、力５図は光ディスク
検合装置によるグルーブ欠陥の検査方法の説明図である
。 １・・・光ディスクまたはレプリカ、 １′・・・プラスチックベース、 ２・・・対物レンズ、　　　３・・・透明板、ｇ・・・
グルーブ、　　　　　ｐ・・・ビノト、Ｌ・・・レーザ
、　　　　　　Ｓ・・・レーザスポ，ト、Ｉ，Ｉｌ，Ｉ
２・・・１一渉波の強度、ｄ・・・凹部の深さ、　　　
φ・・・ム７相角、Ｍ・・・変調度、　　　　　　Ｒｎ
＋・・・変調度の比数、Ｄ・・・プラスチンクベースと
透明板のｒｔｌ、Ｆ・・・焦点而。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ディスクに対してレーザスポットを投射し、該
   光ディスクに設定されたグルーブと、該グルーブに沿っ
   て穿孔されたテストデータに対するピットを読み出して
   記録性能を検査する光ディスク検査装置において、 上記光ディスクの原盤の凹部を透明なプラスチックベー
   スの表面に転写した被検査のレプリカに対して、上記レ
   ーザスポットを上記プラスチックベース側、および反対
   の空気側よりそれぞれ投射し、上記凹部の存在しない箇
   所におけるそれぞれの反射光の強度Ｉ＿１（０）、Ｉ＿
   ２（０）、および上記凹部を含む近傍における該凹部の
   深さｄによる光路差により生ずるそれぞれの干渉波の強
   度Ｉ＿１（ｄ）、Ｉ＿２（ｄ）を測定し、該測定された
   強度データより、次式： Ｍ＿１＝［Ｉ＿１（０）−Ｉ＿１（ｄ）］／Ｉ＿１（０
   ）・・・（１）Ｍ＿２＝［Ｉ＿２（０）−Ｉ＿２（ｄ）
   ］／Ｉ＿２（０）・・・（２）Ｒ＿ｍ＝Ｍ＿２／Ｍ＿１
   ・・・（３） により、各上記干渉波に対する変調度Ｍ＿１、Ｍ＿２、
   および両変調度の比数Ｒ＿ｍを求め、上記凹部の深さｄ
   を変数とする上記比数Ｒ＿ｍの理論曲線を参照して、被
   測定レプリカの凹部の深さｄを求めることを特徴とする
   、光ディスクレプリカの凹部の深さ測定方法。
2. （２）上記における空気側よりのレーザスポットの投射
   において、該レーザスポットを投受光する対物レンズと
   上記レプリカの被投射面との間に、上記プラスチックベ
   ースと同等の屈折率および厚さを有する透明板を挿入す
   る、請求項１記載の光ディスクレプリカの凹部の深さ測
   定方法。