JPH1011812A - 光ディスク原盤作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パターンの微細化，鮮明化により光ディスクの
高記録密度化を図る。 【解決手段】レーザ光束中に位相シフト手段３を設けた
超解像光学系を用いて、レジストと光記録膜を組合せた
基板に露光することで、回折限界以下の狭い案内溝を形
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の製造方
法に係り、特にその原盤の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには再生専用型と読み書き可
能型とがある。前者にはレーザディスク（ＬＤ）やコン
パクトディスク（ＣＤ）があり現在大量に生産されてい
る。再生専用型光ディスクには上記以外にマルチメディ
ア媒体としてＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｉ，ＤＶ−Ｉなどが
あり、これらは今後大きく発展しようとしている。特に
電子出版物メディアとして、光ディスクに対する期待は
大きい。

【０００３】これらの光ディスクは、まず原盤から電鋳
プロセスでニッケルのスタンパを作り、これを用いて射
出成形法で大量に円板を製造していた。この原盤は次の
ようにして製造されている。

【０００４】まず１０mm程度の厚いガラス基板の上に、
フォトレジストを回転塗布により約１００ｎｍ厚に塗
り、これに信号変調されたレーザ光で露光するいわゆる
カッティングを行う。変調信号は同心円状あるいはスパ
イラル状のトラックに沿って、データの記録番地や、タ
イミング用のクロックを表わすプリフォーマット信号
と、記録，再生用レーザ光の案内溝用信号とから成り立
っている。

【０００５】出来上がったプリフォーマットおよび、レ
ーザ光の案内溝の形状には、条件がある。深さに関して
は、光ディスク装置のレーザ光の波長をλ，円板の屈折
率をｎとすると、それぞれ約λ／４ｎ，λ／８ｎが適当
である。案内溝がλ／８ｎということは塗布されたフォ
トレジストの厚さの中間厚さに設定することになる。ま
た、トラックに垂直な方向の幅に関しては、光ディスク
装置のレーザ光のスポット直径との関連が大きく、スポ
ット直径の約半分程度が適当な大きさとなっている。

【０００６】さらに、トラックピッチは情報記録密度に
関連しており、隣接するトラック同士の干渉すなわちク
ロストークの量によって必然的に決まってくるものであ
り、光スポット直径が限界となっている。光ディスク装
置に採用されている集光用対物レンズの開口数をＮＡと
し、光の波長をλとすると、そのスポット直径はλ／Ｎ
Ａである。このように光ディスク装置では、光スポット
直径、すなわち光の基本性能である波長が制限事項とな
って、記録密度限界が決まっている。

【０００７】これに対処する方策の一つとして特開平3
−63947号公報，特開平1−317241 号公報がある。これ
は光学系に超解像技術を応用し、レンズの性能以上に光
を集光させ、さらに弱い光では現像されにくい層をフォ
トレジスト表面に形成する手法、いわゆる難溶化層形成
と相まって波長限界以上の細いピット、狭い案内溝を形
成しようとの試みである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクの高記録密
度化を図るには、ドライブ装置にあっては、波長を短波
長化して、光スポット直径の微小化を図る必要があり、
光ディスク円板においてはそれに対応して凹凸パターン
や、トラックピッチの微小化を図る必要がある。上述し
た従来技術では、光スポット直径が一定のため、通常の
現像処理条件だけではパターンの大幅な微小化は困難で
ある。凹凸パターンを微小化するには、光スポットの微
小化を図るのも一つの方法である。

【０００９】しかし、カッティング用レーザは、低雑音
の連続発振レーザである必要があり、大幅な短波長化は
難しく、現時点では、３２５ｎｍ程度が限界と考えられ
る。現在よく用いられているＡｒレーザの波長４５８ｎ
ｍに較べ、約３割の短波長化となるが、光変調器や記録
用の集光レンズの短波長化対応困難という問題が残って
いる。また、レンズのＮＡを現在以上に大きくするのは
非常に難しい。

【００１０】一方、記録用の変調信号は同心円状あるい
はスパイラル状のトラックに沿って、データの記録番地
や、タイミング用のクロックを表わすプリフォーマット
信号と、光ディスクドライブ装置のレーザ光をガイドす
る案内溝用信号とから成り立っている。これらマークや
案内溝を小さくする手法の一つに超解像を利用した微小
スポット形成がある。また、原盤に使用している光感光
材料がレジストを使用しているところから、露光された
領域と露光されない領域との境界がクリアでなくあいま
いな露光領域となって、表面が荒れたり、平坦領域が狭
くなり、本来必要な情報記録領域幅が狭くなり、結果と
して再生信号出力が小さくなり、Ｓ／Ｎが小さくなって
しまっていた。

【００１１】本発明の目的は、光量ロスが小さくしか
も、微小光スポットを形成する手段を提供し、露光され
た領域と露光されない領域との境界をクリアにする高密
度記録原盤を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ために、本発明では、基板表面に光感光性材料を塗布す
る工程と、その表面に光ディスクの案内溝情報あるいは
セクタマークなどのアドレス情報を有する変調信号で点
滅するレーザ光で露光する工程と、現像処理工程により
凹凸パターンを形成する光ディスクの原盤作製方法にお
いて、光感光性材料の上に光記録膜が形成され、露光す
る光が通常の回折限界以下の大きさであり、現像処理
後、光記録膜を除去し、光ディスク原盤を作製した。

【００１３】また、レ−ザから出射した光ビームの一部
に位相シフトあるいは光遮蔽マスクを付与した後、光ビ
ームを集光し、露光用のレーザ光のＸあるいはＹ方向の
いずれかまたは両方でのスポットサイズが回折限界より
も小さい光を用いて、光ディスク原盤を作製した。ま
た、光感光性材料を塗布した後全面均一露光し、光ディ
スク原盤を作製した。また、現像処理工程により凹凸パ
ターンを形成する前に全面均一露光し、光ディスク原盤
を作製した。また、光記録膜を除去する前に高温処理
し、光ディスク原盤を作製した。その高温処理温度は２
００℃以下であることが望ましい。さらに、上記光記録
膜として穴開け記録膜を用いて光ディスク原盤を作製し
た。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例を図を用いて
説明する。図１は光ディスク原盤カッティング装置にお
ける光学系の概念を示す。また図５は本発明による光デ
ィスク原盤の作成工程を示す。

【００１５】アルゴンレーザ１（スペクトラ・フィジッ
クス社製；波長４５８ｎｍ，出力；２００ｍＷ）からの
光は鏡２によりその進行方向を９０度変え、鏡２により
反射された光はさらに鏡２により進行方向を変え位相シ
フト板３を通過した後、光集光用のレンズ４を通過し
て、その焦点近傍に配置された原盤５の表面に、ほぼ垂
直な光軸方向に絞り込まれる。なお、レーザ光は強度変
調用のＡＯ（アカスト・オプチックス）変調器（図示せ
ず）を通過し、光強度変調もしくは偏向あるいは両方を
兼ねた機能を有している。

【００１６】原盤５は厚さ１０mmのガラス基板６の上
に、ポジ型ホトレジスト７（シップレー社；ＡＺ１３５
０など）を８０ｎｍの厚さに回転塗布し、さらにその上
にＰｂ₅Ｔｅ₈₀Ｓｅ₁₅ の組成の穴あけ記録膜を３０ｎｍ
の厚さに、高周波マグネトロンスパッタリング法で形成
した。原盤５は回転モータ９により６００rpm の速度で
回転している。

【００１７】光ビーム光路中に位相シフト板３を配置
し、通常の回折限界以下の光スポットを形成している。
位相シフト板３はその中心部と周辺部とで、レーザ光の
位相が二分の一波長分(位相π)シフトしていればよいの
で、位相シフト板３の構成は、図２（ａ）に示すよう
に、例えば透明なガラス板あるいは光学的に均質なプラ
スチックなどの表面に、ビームの中心部だけに透明な材
料、例えばＳｉＯ，ＳｉＮなどを、（屈折率―１）×厚
さが二分の一波長あるいはその奇数倍となるように蒸
着，スパッタリングあるいはＣＶＤなどの方法で付け
た。ここではガラス基板の上に直径１.５mmの光ビーム
の中心部分直径０.７mmに、屈折率１.８ のＳｉＯを波
長４５８ｎｍのアルゴンレーザ用に２８６ｎｍスパッタ
リングした。

【００１８】図２（ｂ）は位相シフタを使用しない場合
における集光用レンズ４通過後のレーザ光の焦点近傍で
の光強度分布であり、図２（ｃ）は位相シフタを使用し
た場合における集光レンズ４通過後のレーザ光の焦点近
傍での光強度分布である。ここで使用した位相シフタ
は、一辺５０mm，厚さ１mmのガラス板の中心部分の直径
０.７mm 以内と、その外側の範囲とで位相が二分の一波
長分シフトするようにＳｉＯをスパッタリングしたもの
である。

【００１９】図２（ｂ）と（ｃ）を比較してわかるよう
に、（ｃ）の中心スポットはガウス分布した通常のレー
ザ光（ｂ）よりも直径が小さく、より小さいマークを記
録するのに適している。ただしこの場合、同心円状の第
２次高調波が生じているが強度が小さいのでレジストに
は感光されない。

【００２０】別の位相シフト板の構成を図３に示す。図
に示すようにビームの中心に位相シフトを与えるように
した。位相シフトの幅Ｗはビーム直径１.５mm の約７０
％すなわち１mmとした。この位相シフト板の特長は図の
Ｙ方向はスポット幅が回折限界以下となるように狭く、
Ｘ方向では逆に広くなる性質を有している。この特長を
利用して、位相シフトと案内溝との位置関係をシフトの
長手方向（図３のＹ方向）が案内溝幅方向となるように
配置すると、回折限界以下の狭い案内溝が形成できる。
なお、位相シフトの量は図２と同様に二分の一波長（２
８６ｎｍ）である。

【００２１】この形状の位相シフタを使用した場合の光
強度をシミュレーションした結果、位相シフト無しを基
準に相対値で表わすと、光ビーム幅に対しシフト領域の
幅との比αが０.７の時、中心スポットの幅は１.８ 、
他方が約０.８となった。図３のＸ方向には高次回折光
があらわれたが、図３のＹ方向には高次回折光はあらわ
れなかった。

【００２２】先に説明した原盤５に、このＹ方向を案内
溝幅とする光スポットを照射し、光記録膜にパターンを
形成した。その後レジストを現像処理すると、光記録膜
にパターンを形成した部分のレジストが除去され、凹凸
パターンが形成できた。その後、１２０℃１時間のべー
キングを行い、レジストを変質させ、化学的に除去でき
ないようにした後、記録膜をアルカリ溶液で除去した。
そうすると、従来に比較して狭い案内溝が形成できた。

【００２３】また、図４（ｂ）に示すようにレジストパ
ターン端部での肩のだれが減少し、パターン平坦部分が
増加した。図において（ａ）は従来光スポットで露光し
た場合のレジストパターンを示し、（ｂ）は本発明での
レジストパターンを示す。

【００２４】以上説明した原盤作製工程は一例であり、
以下に述べる例においても同様な効果を発揮することは
いうまでもない。

【００２５】レジスト塗布後、全面均一露光した後光記
録膜を形成し、パターン露光，現像によりパターンを形
成する。また、パターン露光後、全面均一露光し現像に
よりパターンを形成する。あるいは、ここで述べた全面
均一露光は省略することもできる。その場合は、光記録
膜へのパターン露光と同時にレジストにも露光が実施さ
れ、現像処理によりパターンを形成した。あるいは光記
録膜として相変化記録膜，色素含有光記録膜を用いても
同様な効果がある。この場合、パターン露光後光記録膜
を除去し、レジスト現像を行うようにすることが望まし
い。

【００２６】

【発明の効果】本発明ではレーザ光での光ディスク用原
盤露光を行う際、レーザ光束中の一部に位相シフトを付
与し、レジストと光記録膜を組合せることで、回折限界
以下の小さい光スポットを得ることができたことで、狭
い案内溝を形成でき、しかもレジストパターン端部の斜
面部分が小さい光ディスク原盤が作成できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスク原盤カッティング装置における光学
系の説明図。

【図２】位相シフト板及び光スポットの光強度分布図。

【図３】案内溝用位相シフト板の説明図。

【図４】レジストパターン断面の説明図。

【図５】本発明の原盤作製工程のフローチャート。

【符号の説明】

１…アルゴンレーザ、２…鏡、３…位相シフト板、４…
レンズ、５…原盤、６…基板、７…レジスト、８…光記
録膜、９…回転モータ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板表面に光感光性材料を塗布する工程
   と、前記基板表面を光ディスクの案内溝情報あるいはセ
   クタマークなどのアドレス情報を有する変調信号で点滅
   するレーザ光で露光する工程と、現像処理工程により凹
   凸パターンを形成する光ディスクの原盤作製方法におい
   て、前記光感光性材料の上に光記録膜が形成され、露光
   する光が通常の回折限界以下の大きさであり、現像処理
   後、前記光記録膜を除去することを特徴とする光ディス
   ク原盤作製方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記レ−ザから出射し
   た光ビームの一部に位相シフトあるいは光遮蔽マスクを
   付与した後、前記光ビームを集光し、露光用のレーザ光
   のＸあるいはＹ方向のいずれかまたは両方の光スポット
   サイズが回折限界よりも小さい光ディスク原盤作製方
   法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記光
   感光性材料を塗布した後、全面均一露光し、その後、前
   記光記録膜を形成した光ディスク原盤作製方法。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、前記現像
   処理工程により凹凸パターンを形成する前に全面均一露
   光する光ディスク原盤作製方法。
5. 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
   光記録膜を除去する前に高温処理する光ディスク原盤作
   製方法。
6. 【請求項６】請求項５において、前記高温処理温度が２
   ００℃以下である光ディスク原盤作製方法。
7. 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
   て、前記光記録膜として穴開け記録膜あるいは相変化記
   録膜，色素含有光記録膜を用いた光ディスク原盤作製方
   法。