JPH11149670A - 露光方法及びこれを用いた露光装置、ならびに原盤及び光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録光波長の短波長化や対物レンズの大ＮＡ
化を図ることなく、記録密度を大にして光記録媒体の高
容量化を図る露光方法及びこれを用いた露光装置、なら
びに原盤及び光ディスクを提供することである。 【解決手段】 記録用光源１２から出射された光束をＡ
ＯＤやＥＯＤ等の光偏向素子を用いて偏向する偏向部１
５を変調部１４とビームエキスパンダ部１６との間に配
設するとともに、変調部１４に供給する変調信号と偏向
部１５に供給する走査信号とを生成する記録信号供給部
１８を配設し、変調部１４に変調信号を供給するととも
に変調信号と同期する走査信号を偏向部１５に供給し、
露光スポットを光ディスク原盤８のタンジェンシャル方
向に走査しつつ、フォトレジスト膜９に露光パターンを
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光方法及びこれを
用いた露光装置、ならびに原盤及び光ディスクに関し、
さらに詳しくは、光ディスク原盤等の原盤上に形成され
たフォトレジスト膜に露光スポットを照射して露光し、
ピットあるいはグルーブを形成する露光方法及びこれを
用いた露光装置、ならびに原盤及び光ディスクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体の一例である光ディスクは、
図６の概略外観斜視図に示したように、光学的に透明な
プラスチック等で構成されたディスク基板２の少なくと
も一方の面に信号記録領域３が形成されている。そし
て、ＣＤ（商品名、Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）に代表
されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）型
の光ディスク１の信号記録領域３には、図６における信
号記録領域３を拡大した概略拡大図である図７（ａ）に
示したようなピット５、あるいは相変化型ディスクや光
磁気ディスクに代表されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃ
ｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）型の光ディスク１の信号記録
領域３には、同様の概略拡大図である図７（ｂ）に示し
たようなグルーブ６が、例えば１〜２μｍの所定のトラ
ックピッチでスパイラル状に形成されている。

【０００３】ピット５が形成されているＲＯＭ型の光デ
ィスク１では、信号記録領域３のタンジェンシャル方向
に形成された複数のピット５によりデータが構成されて
おり、ピット５はトラッキング用回折格子としても用い
られている。そして、ピット５が形成された信号記録領
域３の面上には光反射層（図示せず）が形成されてい
る。グルーブ６が形成されているＲＡＭ型の光ディスク
１では、信号記録領域３における凹凸の一方、例えば図
７（ｂ）における凸側であるランド７にデータを記録
し、他方の凹側であるグルーブ６をトラッキング用に用
いるのが一般的であり、図示を何れも省略するが、グル
ーブ６及びランド７が形成された信号記録領域３の面上
には相変化膜あるいは磁性膜が形成され、これらの膜上
にはさらに光反射層が形成されている。また、ＲＡＭ型
の光ディスク１や信号記録領域３にＲＯＭ領域とＲＡＭ
領域とを共有するパーシャルＲＯＭ型の光ディスク１に
おいても、ディスク固有情報やアドレス等の付帯情報は
ピット５によるデータが予め形成されているのが一般的
である。

【０００４】これらの光ディスク１は、図示を省略する
が、光学ピックアップ装置を構成する半導体レーザ等の
光源から出射され、対物レンズを用い集光された光束を
読み取り面４側から照射し、ＲＡＭ型の光ディスク１で
あれば、例えばランド７への信号の記録あるいはランド
７に記録された信号の読み取りが行われる。この場合の
トラッキングは、グルーブ６で回折された反射光を検出
することにより行われる。また、ＲＯＭ型の光ディスク
１であれば、同様に光源から出射され、対物レンズを用
い集光された光束を読み取り面４側から照射し、ピット
５により回折された反射光を検出して信号の読み出しと
トラッキングが行われる。このように、光ディスク１の
信号記録領域３に形成されるピット５やグルーブ６等の
形状及び寸法精度は、光ディスク１としての性能を左右
するものであるため高精度での形成が要求される。

【０００５】以下、光ディスク原盤から光ディスク１を
作製するまでの工程順について、概略工程説明図である
図８（ａ）〜（ｃ）及び図８（ｃ）に続く概略工程説明
図である図９（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。な
お、図９（ａ）は光ディスク原盤８に形成されたグルー
ブ６及びランド７の部分を拡大した概略拡大斜視図であ
り、図９（ｂ）は光ディスク原盤８に形成されたグルー
ブ６及びランド７の部分の概略断面図であり、図９
（ｃ）は光ディスク原盤８から転写したディスク基板２
の概略断面図である。

【０００６】先ず、図８（ａ）に示したように、光ディ
スク原盤８の表面を十分平坦に研磨した後、これを十分
に洗浄する。

【０００７】次に、図８（ｂ）に示したように、光ディ
スク原盤８上に、例えば露光処理によりアルカリ可溶性
に変化するフォトレジスト膜９をほぼ０．１μｍの厚さ
に塗布する。一般的に、この塗布工程は回転塗布法によ
り行われる。

【０００８】次に、図８（ｃ）に示したように、後に述
べる露光装置の露光光学系を構成する対物レンズ１７を
用い集光された露光スポットをフォトレジスト膜９に照
射して露光する。このとき、光ディスク原盤８を回転さ
せながら露光スポットを一回転あたり所定のトラックピ
ッチでラジアル方向に移動させることにより、図８
（（ｃ）に示したように、フォトレジスト膜９にスパイ
ラル状のグルーブ６の潜像１０、または、このとき露光
スポットを断続的に照射してフォトレジスト膜９にピッ
ト５の潜像１０を形成する。

【０００９】次に、フォトレジスト膜９上に形成された
潜像１０を、例えばアルカリ性現像液で現像することに
より露光部、即ち、フォトレジスト膜９の感光部分を除
去すれば、ＲＯＭ型の光ディスク１用光ディスク原盤８
には連続したピット５が形成され、ＲＡＭ型の光ディス
ク１用光ディスク原盤８には、図９（ａ）に示したよう
に、フォトレジスト膜９に連続溝であるグルーブ６とラ
ンド７がラジアル方向に交互に形成される。

【００１０】次に、図９（ｂ）に示したように、現像処
理されてフォトレジスト膜９にグルーブ６とランド７あ
るいはピット５が形成された光ディスク原盤８上にニッ
ケルメッキ等を施してスタンパ前駆体１１ａを形成す
る。そしてこのスタンパ前駆体１１ａを剥がすことによ
りフォトレジスト膜９のグルーブ６及びランド７あるい
はピット５を転写したスタンパ１１が作製される。

【００１１】次に、図９（ｃ）に示したように、スタン
パ１１の凹凸形状を射出成型法等により光ディスク１の
基板材料であるプラスチック材料に転写してグルーブ６
及びランド７が形成されたレプリカとしてのディスク基
板２を作製する。そして、ディスク基板２の作製後に、
このディスク基板２のグルーブ６及びランド７が形成さ
れた凹凸面上あるいはピット５が形成された面上、即ち
信号記録領域３の面上に記録膜、反射膜及び保護膜を形
成すれば、光記録媒体としての光ディスク１の作製が完
了する。

【００１２】図１０は、上記した光ディスク原盤８にグ
ルーブ６及びランド７あるいはピット５の潜像１０を形
成する露光装置の構成及び露光光学系を示す概略構成図
である。符号１２は、例えば波長が４１３ｎｍのＫｒイ
オンレーザ等の記録用光源であり、符号１３は記録用光
源１２から出射される光束の出力の不安定さを除去する
とともに最終的な記録光強度を制御し、ＥＯ（電気光学
結晶素子）等で構成された記録光強度制御部である。符
号１４は変調信号に応じた長さのピットを形成するため
の変調手段を有する変調部であり、変調部１４を構成す
る変調器には数十ＭＨｚの帯域で使用できる性能が要求
され、一般的にはＥＯＭ（電気光学結晶素子変調器）あ
るいはＡＯＭ（音響光学結晶素子変調器）が用いられ
る。符号１６は記録光束の径を拡大する光学系を有する
ビームエキスパンダ部であり、ビームエキスパンダ部１
６における拡大率により光ディスク原盤８のフォトレジ
スト膜９に対物レンズ１７を用い集光される露光スポッ
トの径が制御される。このような構成により、光ディス
ク原盤８を所定の回転数で回転させながら露光スポット
をラジアル方向に一回転当たり所定のトラックピッチ移
動させれば、グルーブ６の潜像１０あるいはピット５の
潜像１０を所定のトラックピッチでスパイラル状に形成
することができる。

【００１３】近年、従来のＣＤと比較して約５倍の記録
密度であるＤＶＤ（商品名、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓ
ａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等が商品化され、光ディスク１
の分野では益々高密度記録化の傾向にある。このため、
露光スポット径を小にする等の手段により、更に小であ
るグルーブ６やピット５の形成を可能とする露光技術が
求められている。露光スポット径φは、記録光波長λ及
び対物レンズ１７の開口数ＮＡから回折限界（φ＝１．
２２×（λ／ＮＡ））において最小となる。従って、露
光スポット径φをより小とするためには、対物レンズ１
７の開口数ＮＡを大とする、記録光波長λを小とする、
あるいは対物レンズ１７の開口数ＮＡを大とするととも
に記録光波長λを小とすることが必要となる。

【００１４】しかしながら、露光装置で使用されている
対物レンズ１７の開口数ＮＡは、一般的に開口数ＮＡの
理論的最大値の１にほぼ同等である０．９〜０．９５の
ものが既に使用されている。また、記録光波長λに関し
てはほぼ３５０ｎｍの紫外光の使用が実用化され始めて
いるが、これよりも短波長である２００ｎｍのものを使
用する場合にはフォトレジスト膜９をはじめとして従来
プロセスの大幅な変更の必要性、この波長に対応した光
学部品の確保の困難性、この波長領域における人体への
悪影響等の問題点がある。以上の理由から、より小径の
露光スポットを得ることは現在のところ困難であり、上
記した手段以外で小径な露光スポットを形成する手段が
求められている。そして、仮に現在よりも小径の露光ス
ポットの形成が可能になったとしても、それを用いて可
能な範囲内で最大の記録密度を得るための技術は、当然
求められると推察される。

【００１５】ところで、記録密度をタンジェンシャル方
向とラジアル方向とに分けて考えた場合、更なる高密度
化に対して、タンジェンシャル方向では従来の露光方法
であっても改善の余地がある。即ち、ＣＤやＤＶＤのよ
うなＲＯＭ型の光ディスク１では、トラックピッチと最
短ピット周期（最短ピット長×２）との比率はほぼ１：
１であり、この比率は今後も大きく変わらないものと推
察される（ＣＤではトラックピッチ１．６μｍ、最短ピ
ット周期１．６７μｍであり、ＤＶＤではトラックピッ
チ０．７４μｍ、最短ピット周期０．８０μｍ）。従っ
て、この比率を１：１としたまま記録密度を大にしてい
くと、例えばピット５の潜像１０の露光及び現像工程に
おいては、分離形成可能なピット５の周期が一般的にラ
ジアル方向と比較してタンジェンシャル方向の方が大と
なるため、ラジアル方向よりもタンジェンシャル方向に
おけるピット５の形成の方が先ず困難となる。

【００１６】タンジェンシャル方向におけるピット５の
形成の方が先ず困難となる理由について、フォトレジス
ト膜９に照射される集光スポットの概略状態図である図
１１（ａ）〜（ｃ）を参照して、更に詳細に説明する。
変調信号電圧レベルが「１」であり、フォトレジスト膜
９に露光スポットが照射されている時間をｔとし、露光
スポットのタンジェンシャル方向の相対速度をＶ_t とす
れば、露光スポットの移動距離ＬはＬ＝Ｖ_t ×ｔとな
る。これに対して露光スポットのラジアル方向の相対速
度をＶ_r とするとＶ_r ＝０である。光ディスク原盤８の
フォトレジスト膜９に照射される露光スポットの平面形
状はほぼ円形であるが、実際の露光スポットの形状は露
光スポットの移動距離Ｌだけ伸びているものと考えられ
る。従って、より短い周期でピット５を分離形成するこ
とに関しては、タンジェンシャル方向が露光スポットの
移動距離Ｌの分だけ不利となる。例えば、記録光波長λ
＝３５１ｎｍ、対物レンズ１７のＮＡ＝０．９０の露光
光学系で市販のｉ線用のフォトレジスト膜９（膜厚ｄ＝
約１００ｎｍ）を露光した場合、ラジアル方向にはグル
ーブ６でトラックピッチ０．３０μｍまで隣接トラック
と完全に分離して形成することができたが、タンジェン
シャル方向では分離形成できた最短のピット５の周期は
０．３６μｍまでであった（このときの露光スポットの
移動距離Ｌは０．１８μｍ）。

【００１７】このことは、ピット５の記録方法を改善す
れば、タンジェンシャル方向においてもラジアル方向と
同程度のピット５の周期での記録が可能であることを意
味している。具体的には、露光スポットの移動距離Ｌを
できるだけ小とすることにより実現可能であり、上記し
た露光スポットの移動距離Ｌ＝Ｖ_t ×ｔからＶ_t が一定
の場合にはフォトレジスト膜９に露光スポットが照射さ
れている時間ｔをより小とすれば良い。ここでピット５
の周期をＰ_l とし、これに対応した変調信号の時間長を
ｔ₀ とし、フォトレジスト膜９に露光スポットが照射さ
れている時間ｔとｔ₀ との比ｔ／ｔ₀ で表されるパルス
デューティをＤ（Ｄ＝ｔ／ｔ₀ ）とすれば、周期がＰ_l
であるピット５の露光において、記録信号のパルスデュ
ーティＤをできる限り０に近づけることによりピット５
の周期Ｐ_l を最小値とすることができる。

【００１８】しかしながら、記録光強度の強度を変えず
に露光スポットの移動距離Ｌを小とすると、ピット５の
サイズ（幅、長さ）の確保が困難となる問題点が発生す
る。即ち、露光スポットの光束の強度分布が一様な径φ
を有する円であると仮定すると、図１１（ａ）〜（ｃ）
に示したような直交するｘｙ軸で構成される座標におい
て、露光スポットの移動距離Ｌに対応して露光スポット
Ｓ₀ の中心点を（（（−Ｌ／２），０）から（Ｌ／２，
０）までｘ軸に沿って移動させてピット５を形成したと
する。このとき座標の原点がピット５の中心となるが、
この点における被露光量（積算露光量）Ｑは露光スポッ
トの通過距離に比例し、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）
に示した露光スポットの移動距離Ｌ≧露光スポット径φ
の状態においては、露光スポットの移動距離Ｌの変化に
対して被露光量（積算露光量）Ｑは変化せずに一定値と
なり、図１１（ｃ）に示した露光スポットの移動距離Ｌ
＜露光スポット径φの状態においては、露光スポットの
移動距離Ｌが大となるとともに被露光量（積算露光量）
Ｑも大となる比例関係となる。図１２はこれをグラフに
示したものであり、露光スポットの移動距離Ｌ＜露光ス
ポット径φの状態における被露光量Ｑは露光スポットの
移動距離Ｌが小になるとともに比例して小になることが
わかる。ところで、実際の露光スポットは光束中心から
周辺に向かって強度が小となるガウシャン分布となって
おり、図１３に示したように、露光スポット径φより小
の移動距離Ｌでピット５を形成する場合には被露光量Ｑ
が減少し、結果的に充分なサイズを有するピット５の形
成が困難であったり、あるいはフォトレジスト膜９に形
成されたピット５の潜像１０の現像が困難となる場合が
ある。このようなピット５からは再生信号振幅が十分得
られず、エラーレートの増加をまねく。

【００１９】従来技術を用いて上記した問題点を解決す
る手段としては、タンジェンシャル方向の長さが小であ
るピット５について、不足する被露光量Ｑをピット５の
長さに対応して変化させて最適化を図ることが考えられ
る。即ち、記録光強度を変調信号電圧レベルで最適化を
図る方法である。これを図１４を参照して説明する。例
えば光ディスク原盤８のフォトレジスト膜９にランダム
なピットパターンを形成する場合、図１０に示し参照し
た事例の露光装置における変調部１４の変調器へ変調信
号を供給するとともに、例えばＥＯを用いた記録光強度
制御部１３に、ピット５毎に所望の露光強度が得られる
ように変調信号と同期した光強度制御信号を供給すれば
よい。あるいは、変調部１４の変調器にＥＯＭあるいは
ＡＯＭを用いた場合には、変調信号電圧レベル「１」を
ピット５毎に変えることで同様の結果を得ることができ
る。

【００２０】しかしながら、上記した手段では露光スポ
ットの移動距離Ｌを小とすればするほど露光スポットの
記録光強度を大としなければならない。例えば、露光ス
ポットの移動距離Ｌ＝０である場合には、必要な露光ス
ポットの記録光強度は無限大となり、出力に限界のある
現在の記録用光源１２では実現が困難であるとともに、
露光スポットの移動距離Ｌを小とする限界は記録用光源
１２の出力値に制限される。従って、現在の露光装置に
使用される記録用光源１２の出力、露光光学系の光量損
失、フォトレジスト膜９材料の感度、露光光学系を構成
する光学素子の耐久性等を考慮すれば、上記した手段に
より露光スポットの移動距離Ｌをより小とすることは困
難である。

【００２１】そこで、露光スポットの記録光強度の必要
最大強度を小とするために、露光スポットのタンジェン
シャル方向の相対速度を小とする方法が考えられる。記
録光強度Ｉと露光スポットのタンジェンシャル方向の相
対速度との関係について、露光スポットのタンジェンシ
ャル方向の相対速度をＶ_t をパラメータにし、図１５
（ａ）に示したような関係（記録光強度Ｉ＝一定）にあ
る場合と、記録光強度線密度をＩ_v として図１５（ｂ）
に示したような関係（記録光強度Ｉ∝露光スポットのタ
ンジェンシャル方向の相対速度Ｖ_t （Ｉ_v （ｎ）＝Ｉ_n
／Ｖ，ｎ＝１，２，３ Ｉ_v （１）＜Ｉ_v （２）＜Ｉ_v
（３））にある場合についてグルーブ６の露光と現像を
行い、露光スポットのタンジェンシャル方向の相対速度
をＶ_t に対するグルーブ６の幅Ｗを比較した結果、図１
５（ａ）に示したように、記録光強度Ｉが一定である場
合は露光スポットのタンジェンシャル方向の相対速度Ｖ
_t が大になるとともにグルーブ６の幅が小となるが、図
１５（ｂ）に示したように、記録光強度Ｉ∝露光スポッ
トのタンジェンシャル方向の相対速度Ｖ_t の関係にある
場合はグルーブ６の幅Ｗが露光スポットのタンジェンシ
ャル方向の相対速度Ｖ_t に対して変化せず、Ｉ_V ＝Ｉ_n
／Ｖの値が大であるほどグルーブ６の幅Ｗも大となる。
従って、実際の記録光強度Ｉの指標となるのは、記録光
強度Ｉを露光スポットのタンジェンシャル方向の相対速
度Ｖ_t に基づく値とする、いわば記録光強度線密度Ｉ_V
であることがわかる。

【００２２】露光スポットの移動距離Ｌ＝０であれば記
録光強度線密度Ｉ_V をほぼ無限大にする必要があるが、
そのためには記録光強度Ｉを無限大とするかわりに露光
スポットのタンジェンシャル方向の相対速度Ｖ_t を０と
しても良い。しかしながら、これには以下の欠点があ
る。１．単純に単一長のピット５のみを露光してピット
５を形成する場合でも、実際の露光装置では精度の保証
が可能な光ディスク原盤８を回転駆動するターンテーブ
ル回転数（通常、１５０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍ）には下
限があるので、露光スポットのタンジェンシャル方向の
相対速度Ｖ_t の最小値を０とすることは困難である。
２．ランダムなピットパターンを形成する場合では、タ
ンジェンシャル方向の長さが小であるピット５を形成す
るときのみ露光スポットのタンジェンシャル方向の相対
速度Ｖ_t を小としなくてはならないが、これは数百ｒｐ
ｍで回転する光ディスク原盤８の回転数を最大数ＭＨｚ
で変化させる必要があり、実現困難である。

【００２３】上記したように、現在の露光技術では記録
光強度線密度Ｉ_V が有限値に制限されるので、露光スポ
ットの移動距離Ｌをタンジェンシャル方向における記録
密度向上に寄与するほど充分に小とすることが困難であ
り、ましてや露光スポットの移動距離Ｌ＝０とすること
は困難であった。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】記録光波長の短波長化
や対物レンズＮＡを大とする、あるいは記録光波長の短
波長化とともに対物レンズＮＡを大とする手段を用いる
ことなく、記録密度を大にして光記録媒体の高容量化を
図る露光方法及びこれを用いた露光装置、ならびに原盤
及び光ディスクを提供することである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の露光方法では、記録用光源から出射された
光束を変調手段に供給される変調信号に基づいて変調
し、変調された光束をＡＯＤあるいはＥＯＤ等の光偏向
素子を用いた偏向手段により偏向し、偏向された光束を
対物レンズを用い集光して露光スポットを形成し、この
集光スポットを原盤上に形成されたフォトレジスト膜に
照射して変調信号に基づく露光パターンを形成する露光
方法において、偏向手段に、変調信号と同期して露光ス
ポットを原盤の回転方向とほぼ同方向に走査する走査信
号を供給しつつ、フォトレジスト膜に露光パターンを形
成することを特徴とする。また、この露光方法により作
製された原盤と、この原盤を用いて作製された光ディス
クを特徴とする。

【００２６】本発明の露光装置では、少なくとも記録用
光源と、記録用光源から出射された光束を変調する変調
手段と、変調手段により変調された光束をＡＯＤあるい
はＥＯＤ等の光偏向素子を用いて偏向する偏向手段とを
有し、偏向手段により偏向された光束を、対物レンズを
用い集光して露光スポットを形成し、この集光スポット
を原盤上に形成されたフォトレジスト膜に照射して露光
パターンを形成する露光装置において、変調手段に供給
する変調信号と、偏向手段に、変調信号と同期して露光
スポットを原盤の回転方向とほぼ同方向に走査する走査
信号とを供給する記録信号供給手段を有し、フォトレジ
スト膜に露光スポットの径よりも小である露光パターン
を形成することを特徴とする。また、この露光装置によ
り作製された原盤と、この原盤を用いて作製された光デ
ィスクを特徴とする。

【００２７】上述した手段によれば、記録用光源からの
出射された光束を変調する変調信号を操作することな
く、また、露光スポットの移動速度を露光装置で制御す
ることなく、実効的な記録信号パルスをほぼ０とするこ
とが可能であり、露光スポット径よりも小径であるピッ
トの形成が可能となり、しかも、記録光強度線密度は記
録信号パルス長に反比例して大となるので被露光量は自
動的に補償され、形成されるピットからは充分な再生信
号振幅を得ることができる露光方法及び露光装置の提供
ができる。従って、この露光方法及び露光装置を用いれ
ば、高密度化に対応する光ディスク原盤等の原盤が提供
でき、さらに、この原盤を用いれば、高密度化に対応す
る光ディスクを提供することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の露光方法及びこれを用い
た露光装置は、露光装置を構成する変調部とビームエキ
スパンダ部との間に、対物レンズを用い集光される露光
スポットをタンジェンシャル方向に走査させるＡＯＤあ
るいはＥＯＤ等の光偏向素子で構成された偏向手段を設
けるとともに、変調部に変調信号及び偏向手段に走査信
号を供給する記録信号供給手段を設け、偏向手段に供給
される走査信号により露光スポットをタンジェンシャル
方向に走査するものである。この走査方向は、ＡＯＤあ
るいはＥＯＤ等の光偏向素子の光軸に対して垂直な面内
の設置角度の調整により容易に行うことができる。以
下、図１〜図２を参照して本発明の実施の形態例につい
て説明する。なお、図中の構成要素で従来の技術と同様
の構造を成しているものについては、同一の参照符号を
付すものとする。

【００２９】図１は、露光スポットのタンジェンシャル
方向の相対速度を小にして露光スポット径よりも小径の
ピットが形成可能であることを説明する概略説明図であ
り、図１（ａ）は光ディスク原盤８のフォトレジスト膜
９に露光光学系を構成する対物レンズ１７を用い集光さ
れる露光スポットを照射して露光している状態の概略説
明図であり、図１（ｂ）は従来の露光方法を示し、図１
（ｃ）は本発明の露光方法を示す。従来の露光方法及び
露光装置では、露光スポットのフォトレジスト膜９にお
けるタンジェンシャル方向の相対速度Ｖ_t は、光ディス
ク原盤８の回転により生じる線速度Ｖ_g のみから与えら
れていた。従って、図１（ｂ）に示したように、従来の
露光方法及び露光装置では、露光スポットが照射される
時間ｔ（ＰｏｉｎｔＡからＰｏｉｎｔＢまで）により露
光されて形成されるピットのタンジェンシャル方向の露
光距離ＬはＬ＝Ｖ_g ×ｔとなる。これに対して、本発明
では、図１（（ｃ）に示したように、露光スポットをタ
ンジェンシャル方向に走査して光ディスク原盤８の回転
により生じる線速度Ｖ_g と同方向へ同速度の線速度Ｖ_s
を与えるので、露光スポットのフォトレジスト膜９にお
けるタンジェンシャル方向の相対速度Ｖ_t はＶ_t ＝Ｖ_g
−Ｖ_s となる。従って、露光スポットが照射される時間
ｔ（ＰｏｉｎｔＡからＰｏｉｎｔＢの手前のＰｏｉｎｔ
Ｃまで）により露光されて形成されるピットのタンジェ
ンシャル方向の露光距離ＬはＬ＝（Ｖ_g −Ｖ_s ）×ｔと
なる。即ち、露光スポットのタンジェンシャル方向の走
査振幅を制御することにより、露光スポット径φよりも
小径のピットを形成することが可能となる。 そして、
Ｖ_g ＝Ｖ_s とすればＶ_t ＝０となり、タンジェンシャル
方向の長さが極めて小であるピットを形成することが可
能となる。

【００３０】以下、上記したタンジェンシャル方向の長
さが極めて小であるピットを形成する手順について、単
一の周期ピットの露光における記録信号の周期をＴ₀ 、
変調信号電圧レベル「１」の時間をＴとし、変調信号電
圧レベル「１」となる前の対物レンズ１７に対する露光
スポットの位置を初期位置（ＰｏｉｎｔＡ）とした場合
について、概略説明図である図２（ａ）〜（ｄ）を参照
して説明する。

【００３１】先ず、図２（ａ）〜（ｂ）に示したよう
に、変調信号電圧レベル「１」の時に記録用光源から出
射された光束が対物レンズ１７を用い集光された露光ス
ポットを、光ディスク原盤速度Ｖ_g と同方向のタンジェ
ンシャル方向に露光スポット速度Ｖ_s で時間Ｔ（ｔ₁ か
らｔ₂ ）の間走査させる。これにより形成されるピット
の潜像の長さは、ＰｏｉｎｔＡからＰｏｉｎｔＣまでの
タンジェンシャル方向の露光距離Ｌ＝（Ｖ_g −Ｖ_s ）×
Ｔとなる。

【００３２】次に、図２（ｃ）〜（ｄ）に示したよう
に、記録用光源からの発光を停止（変調信号電圧レベル
「０」）している変調信号電圧レベルが「０」である時
間（ｔ₂ からｔ₃ ）を利用し、見かけの露光スポット
を、光ディスク原盤速度Ｖ_g と逆方向のタンジェンシャ
ル方向に露光スポット速度Ｖ_s で走査し、対物レンズ１
７に対して露光スポットが初期位置（ＰｏｉｎｔＢ）と
なる位置に戻す。そして、図２（ａ）〜（ｄ）の手順を
繰り返すことにより、露光スポット径φよりも小径のピ
ット等、タンジェンシャル方向の長さが極めて小である
ピットを形成することができる。

【００３３】ランダムなピットパターンの形成に上記し
た事例の方法が適用可能となるのは、被露光量が不足し
て充分なピットサイズに形成できず、露光スポット径φ
よりも小である露光スポット移動距離Ｌでピットを形成
する場合である。現在、光ディスク１の記録に供される
変調信号として一般的に使用されているのはデジタル信
号であり、変調信号パターンのピット長（変調信号パル
ス幅）は有限個に限定される。例えば、ＤＶＤに用いら
れているＥＦＭ＋と称される信号では３Ｔ，４Ｔ，５
Ｔ，・・・・，１４Ｔ（１Ｔは基準のＣｌｏｃｋ長を表
す）の１２種類である。これらの中で記録補償の対象と
なるピット長はせいぜい小である方から１〜２種なの
で、この１〜２種のみについて上記した事例の露光方法
を適用すれば良い。そして、この１〜２種の信号は予め
ピット長が分かっているので、適切な補償量（露光スポ
ットの走査速度Ｖ_s ）を数回の試行から求めることは容
易に行うことができる。このことにより、従来の露光方
法及びこれを用いた露光装置では充分なサイズに形成す
ることが困難であったピットを、ランダムなピットパタ
ーンにおいても充分な再生信号振幅が得られるほぼ理想
的なサイズに形成することができる。さらに、従来では
分離形成することが困難であったタンジェンシャル方向
の周期が小であるピットの形成も可能となる。以上のこ
とから、本発明はＲＯＭ及びＲＡＭ型の光ディスク原盤
のマスタリングに限定されず、光磁気ディスクや相変化
型光ディスク等のＲＡＭ型におけるデータの記録時にも
適用することができる。

【００３４】以下、本発明を適用した実施例について図
３〜図５を参照して説明する。なお、実施の形態例と同
様に、図中の構成要素で従来の技術と同様の構造を成し
ているものについては、同一の参照符号を付すものとす
る。

【００３５】

【実施例】図３は、露光装置の構成及び露光光学系を示
した概略構成図である。符号１２は、例えば波長が４１
３ｎｍのＫｒイオンレーザ等の記録用光源であり、符号
１３は記録用光源１２から出射される光束の出力の不安
定さを除去するとともに最終的な記録光強度を制御し、
ＥＯ（電気光学結晶素子）等で構成された記録光強度制
御部である。符号１４は変調信号に応じた長さのピット
を形成するための変調手段を有する変調部であり、変調
部１４を構成する変調器には数十ＭＨｚの帯域で使用で
きる性能が要求され、一般的にはＥＯＭ（電気光学結晶
素子変調器）あるいはＡＯＭ（音響光学結晶素子変調
器）が用いられる。符号１５は偏向手段を有する偏向部
であり、ＥＯＤ（電気光学結晶光偏向素子）あるいはＡ
ＯＤ（音響光学結晶光偏向素子）等の光偏向素子で構成
されている。この偏向部１５により、光ディスク原盤８
のフォトレジスト膜９に照射される露光スポットのタン
ジェンシャル方向への走査が行われる。符号１６は記録
光束の径を拡大する光学系を有するビームエキスパンダ
部であり、ビームエキスパンダ部１６における拡大率に
より光ディスク原盤８のフォトレジスト膜９に対物レン
ズ１７を用い集光される露光スポットの径が制御され
る。記録信号供給部１８からは変調部１４を構成する変
調器に記録用光源１２から出射される光束を変調する変
調信号が供給され、この変調信号と同期して露光スポッ
トをタンジェンシャル方向に走査する走査信号が偏向部
１５に供給される。このような構成により、光ディスク
原盤８を所定の回転数で回転させながら露光スポットを
ラジアル方向に一回転当たり所定のトラックピッチ移動
させれば、グルーブ６の潜像あるいはピット５の潜像を
所定のトラックピッチでスパイラル状に形成することが
できる。

【００３６】上記した偏向部１５を構成する光偏向素子
としてはＡＯＤよりも、走査周波数がピット形成時の記
録光変調周波数と同等の数十ＭＨｚに対応可能なＥＯＤ
が望ましい。

【００３７】図４は、変調部１４に供給される変調信号
と偏向部１５に供給される走査信号との関係について、
単一周期のピットを形成する場合を説明する概略説明図
である。変調信号は通常の矩形波で良く、パルスデュー
ティについては本発明によって実効的な値を変えること
が可能であり、特に問題となることはない。そして、変
調信号と同期した走査信号は偏向部１５を構成する光偏
向素子の駆動装置に供給され、供給される電圧Ｅと露光
スポットの変位量ΔＸとは、下記の式１の関係にある。

【００３８】ΔＸ＝α×Ｅ （１） （但し、αは比例定数）

【００３９】露光スポットは、変調信号のパルス立ち上
がり時である初期位置においては変位量ΔＸ＝０であ
り、立ち下がり時においてほぼ最大変位量ΔＸ_max とな
り、次のパルス立ち上がり時にまた初期位置に戻ること
となる。そして、変調信号電圧レベル「１」の時間Ｔの
間の露光スポットの移動速度Ｖ_s は、下記の式２で表す
ことができる。

【００４０】Ｖ_s ＝ΔＸ_max ／Ｔ （２）

【００４１】このように露光スポットを走査させる信号
パターンとしては、一般的に図４の走査信号例１に示し
たような三角波が用いられる。そして、三角波のピーク
電圧をＥ_top とし、走査信号の三角波のピークと変調信
号のパルスの立ち下がりのタイミングを一致させると、
上記した式１と式２から、下記の式３が導かれる。

【００４２】Ｖ_s ＝（α×Ｅ_top ）／Ｔ （３） この式３から走査信号のピーク電圧値Ｅ_top で露光スポ
ットの移動速度Ｖ_s を制御できることが分かる。但し、
ピーク電圧値Ｅ_top の正負は露光スポットの移動速度Ｖ
_s と光ディスク原盤８の回転により生じる線速度Ｖ_g が
同方向となるようにする。露光スポットが初期位置に戻
るまでの経路は任意であり、従って、次の変調信号のパ
ルスの立ち上がり時において走査信号の電圧が０となっ
ていれば良く、例えば図４の走査信号例２に示したよう
な鋸波状の信号パターンであっても良い。

【００４３】図５は、変調部１４に供給される変調信号
と偏向部１５に供給される走査信号との関係について、
ランダムなピットパターンを形成する場合を説明する概
略関係説明図である。ランダムなピットパターンを形成
する場合、記録補償の必要な長さのピットについてのみ
偏向部１５に、変調信号に同期した三角波あるいは鋸波
等の波形を記録信号供給部１８から供給すれば良い。即
ち、それぞれの長さのピットに対応する補償量を、上記
した単一周期のピットを形成する場合と同様に、走査信
号のピーク電圧値Ｅ_top により制御することが可能であ
る。

【００４４】

【発明の効果】本発明の露光方法及びこれを用いた露光
装置によれば、記録光波長の短波長化や対物レンズＮＡ
を大とする、あるいは記録光波長の短波長化とともに対
物レンズＮＡを大とする手段を用いることなく、高密度
化に対応した光ディスク原盤等の原盤の提供が可能とな
る。従って、この原盤を用いれば、高密度化に対応した
光ディスクの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の露光スポットのタンジェンシャル方
向の相対速度を小にして露光スポット径よりも小径のピ
ットが形成可能であることを説明する概略説明図であ
り、（ａ）は光ディスク原盤のフォトレジスト膜に露光
スポットを照射して露光している状態の概略説明図であ
り、（ｂ）は従来の露光方法を示し、（ｃ）は本発明の
露光方法を示す。

【図２】 本発明の実施の形態例を説明し、（ａ）〜
（ｄ）はタンジェンシャル方向の長さが小であるピット
を形成する手順についての概略説明図である。

【図３】 本発明の露光装置の構成及び露光光学系の概
略構成図である。

【図４】 本発明の変調部に供給される変調信号と偏向
手段に供給される走査信号との関係について、単一周期
のピットを形成する場合の概略説明図である。

【図５】 本発明の変調部に供給される変調信号と偏向
手段に供給される走査信号との関係について、ランダム
なピットパターンを形成する場合の概略説明図である。

【図６】 従来の光ディスクの概略外観斜視図である。

【図７】 （ａ）〜（ｂ）は、図６における信号記録領
域を拡大した概略拡大図である。

【図８】 （ａ）〜（ｃ）は、従来の光ディスク原盤か
ら光ディスクを作製する概略工程説明図である。

【図９】 図８（ｃ）に続く概略工程説明図であり、
（ａ）は光ディスク原盤に形成されたグルーブ及びラン
ドの部分を拡大した概略拡大斜視図であり、（ｂ）は光
ディスク原盤に形成されたグルーブ及びランドの部分の
概略断面図であり、（ｃ）は光ディスク原盤から転写し
たディスク基板の概略断面図である。

【図１０】 従来の露光装置の構成及び露光光学系の概
略構成図である。

【図１１】 （ａ）〜（ｃ）は、従来のタンジェンシャ
ル方向におけるピットサイズの確保が困難となる理由の
概略説明図である。

【図１２】 従来の被露光量と露光スポットの移動距離
との関係のグラフである。

【図１３】 従来の被露光量と形成されるピット形状と
の関係の概略説明図である。

【図１４】 従来の変調信号電圧レベルと形成されるピ
ット形状との関係の概略説明図である。

【図１５】 従来の露光スポットのタンジェンシャル方
向の相対速度とグルーブ幅との関係を示し、（ａ）は記
録光強度が一定である場合のグラフであり、（（ｂ）は
記録光強度∝露光スポットのタンジェンシャル方向の相
対速度である場合のグラフである。

【符号の説明】

１…光ディスク、２…ディスク基板、３…信号記録領
域、４…読み取り面、５…ピット、６…グルーブ、７…
ランド、８…光ディスク原盤、９…フォトレジスト膜、
１０…潜像、１１…スタンパ、１１ａ…スタンパ前駆
体、１２…記録用光源、１３…記録光強度制御部、１４
…変調部、１５…偏向部、１６…ビームエキスパンダ
部、１７…対物レンズ、１８…記録信号供給部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録用光源から出射された光束を、変調
   手段に供給される変調信号に基づいて変調し、 前記変調手段により変調された前記光束を偏向手段を用
   いて偏向し、 前記偏向手段により偏向された前記光束を、対物レンズ
   を用い集光して露光スポットを形成し、 前記露光スポットを、原盤上に形成されたフォトレジス
   ト膜に照射して前記変調信号に基づく露光パターンを形
   成する露光方法において、 前記偏向手段に、前記変調信号と同期して前記露光スポ
   ットを前記原盤の回転方向とほぼ同方向に走査する走査
   信号を供給しつつ、前記フォトレジスト膜に前記露光パ
   ターンを形成することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 前記偏向手段に光偏向素子を用いること
   を特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 【請求項３】 前記光偏向素子が電気光学結晶光偏向素
   子であることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
4. 【請求項４】 前記原盤が光ディスク原盤であることを
   特徴とする請求項１に記載の露光方法。
5. 【請求項５】 請求項１の露光方法により作製されたこ
   とを特徴とする原盤。
6. 【請求項６】 請求項１の露光方法により作製された原
   盤を用いて作製されたことを特徴とする光ディスク。
7. 【請求項７】 少なくとも記録用光源と、 前記記録用光源から出射された光束を変調する変調手段
   と、 前記変調手段により変調された前記光束を偏向する偏向
   手段とを有し、 前記偏向手段により偏向された前記光束を、対物レンズ
   を用い集光して露光スポットを形成し、 前記露光スポットを、原盤上に形成されたフォトレジス
   ト膜に照射して露光パターンを形成する露光装置におい
   て、 前記変調手段に供給する変調信号と、前記偏向手段に供
   給する走査信号とを生成する記録信号供給手段を有し、 前記変調手段に前記変調信号を供給するとともに、前記
   変調信号と同期する前記走査信号を前記偏向手段に供給
   し、 前記露光スポットを前記原盤の回転方向とほぼ同方向に
   走査しつつ前記フォトレジスト膜に前記露光パターンを
   形成することを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 前記原盤が光ディスク原盤であることを
   特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 【請求項９】 請求項７の露光装置により作製されたこ
   とを特徴とする原盤。
10. 【請求項１０】 請求項７の露光装置により作製された
    原盤を用いて作製されたことを特徴とする光ディスク。