(57)【要約】  【課題】  高密度光ディスク用原盤と低密度光ディスク用原盤とを同一の露光装置によって作成可能とする。  【解決手段】  光源１から出射したレーザ光は、コリメータレンズ２で平行光となり、ビームスプリッタ３、スポット成形用光学素子９を介して対物レンズ４に入射され、対物レンズ４により集光され、ディスク原盤５上にスポットが形成される。対物レンズ４からのレーザ光によってディスク原盤５上の無機レジスト層が露光される。スポット成形用光学素子９によって高密度光ディスク原盤と、低密度光ディスク原盤との間で、スポットサイズが切り替えられる。低密度光ディスク原盤の作成時には、スポット径が高密度光ディスク原盤の作成時に比してより大きくされる。スポット成形用光学素子９として液晶素子または倍率変換素子が使用される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に成膜された遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト層を露光する光ディスク原盤露光装置において、
レーザ光源から無機レジスト層に至る露光用レーザビームの光路中に、スポット成形用光学素子を配置し、
上記スポット成形用光学素子によって、低密度光ディスク用原盤の作成時には、高密度光ディスク用原盤の作成時に比してスポット径を大きくするようにした光ディスク原盤露光装置。
【請求項２】
請求項１の光ディスク原盤露光装置において、
上記スポット成形用光学素子は、分割された複数の電極に電圧を印加することによって、面内に所定の電圧分布を生じさせ、上記電圧分布と対応する位相差を発生する液晶素子であり、
低密度光ディスク用原盤の作成時には、高密度光ディスク用原盤の作成時に比してスポット径を大きくするように、上記電圧分布を切り替える光ディスク原盤露光装置。
【請求項３】
請求項１の光ディスク原盤露光装置において、
上記スポット成形用光学素子は、ビームスポット径を縮小する倍率変換素子であり、
上記高密度光ディスク用原盤露光時には、上記倍率変換素子を上記光路から離脱させる光ディスク原盤露光装置。
【請求項４】
請求項１の光ディスク原盤露光装置において、
上記スポット成形用光学素子は、ビームスポット径を拡大する倍率変換素子であり、
上記低密度光ディスク用原盤露光時には、上記倍率変換素子を上記光路から離脱させる光ディスク原盤露光装置。
【請求項５】
請求項１の光ディスク原盤露光装置において、
ターゲット材として遷移金属の単体または合金または合金酸化物を使用し、酸素または窒素を反応性ガスとして使用するスパッタリング法により上記無機レジスト層が基板上に成膜された光ディスク原盤露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無機材料からなるレジストを用いた光ディスク原盤露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、情報記録媒体として用いられる光ディスクはその用途に応じて、ＭＤ（Mini Disc ）、ＭＯ（Magneto Optical ）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤと適宜略称する）規格等様々なフォーマットが提案されている。いずれのフォーマットで使用される光ディスク基板も、一般的には樹脂材料の射出成型により作製されており光ディスクの低価格化が実現されている。
【０００３】
光ディスク基板の射出成型においては、光ディスクにグルーブやピット等のパターンを具備させるために、それらのパターンを転写させる光記録媒体製造用原盤としてのスタンパが射出成型装置のキャビティ内に配設される。ここで、スタンパの作製方法の概略について図１を参照して説明する。
【０００４】
まず、ガラス原盤１０１上に、スピンコート法等によってごく薄くフォトレジスト（感光剤）１０２を塗布し、ガラス原盤１０１を回転させながらカッティング装置のレーザ１０３により露光する。フォトレジスト膜には、露光によってグルーブまたはピットに対応したパターンの潜像が形成される。
【０００５】
その後、回転するガラス原盤上に現像液１０４を滴下し、現像処理をすることで、光ディスクのグルーブまたはピットに対応した凹凸のレジストパターンをガラス原盤１０１上に形成する。
【０００６】
次に、このガラス原盤上にメッキ処理によりニッケル等の金属１０５を析出させ、これを剥離させ、トリミングを行うことでスタンパ１０６が得られる。スタンパ１０６が射出成型装置のキャビティ内に配設され、キャビティ内に樹脂が注入されることによって、ディスク基板が作製される。
【０００７】
従来、ガラス原盤上に塗布される感光剤はノボラック樹脂系のフォトレジストが用いられていた。このレジスト材料は、いわゆるポジ型のレジスト材料である。すなわち、露光した箇所が現像液に選択的に溶解し易く、現像後に未露光部のレジストがガラス原盤に残される。このガラス原盤あるいは基体にメッキ処理して得られるスタンパにはガラス原盤上のレジストとは凹凸が反転したパターンが形成される。
【０００８】
上記のような感光剤を使用することにより形成されうる最短ピット長は使用する露光用光源（レーザ）の波長λならびに光源から出た光束を感光剤に収束させるための対物レンズの開口数ＮＡで以下の式により決定される。
【０００９】
Ｐ＝Ｋ×λ／ＮＡ
【００１０】
上式において比例定数Ｋは使用するレーザとフォトレジストとの組み合わせで決まる数値であり、概ね０．５〜０．８程度となる。即ち、光ディスクの高記録密度化に対応してより微細なパターンを形成していくためには、光源の短波長化と対物レンズのＮＡを大きくすることが必要である。
【００１１】
光源の短波長化については紫外線レーザ、あるいは電子ビーム露光等の検討もなされているが、装置の複雑化、安定性の面で従来のカッティング装置に比較して問題があった。ＮＡはその定義上１以下となり、一般的に使用される対物レンズでも０．９前後である。Ｋを０．８７、使用するレーザの波長をＤＶＤ用スタンパの露光で使用されるレーザ波長４１３ｎｍとし、ＮＡを０．９とすると最短ピット長（スポット径）は０．８７×４１３／０．９＝３９９ｎｍ程度となる。
【００１２】
既存のＤＶＤの仕様は、直径１２ｃｍの光ディスクの片面に４．７ＧＢの情報容量があり、最小ピット長が４００ｎｍとされ、トラックピッチが７４０ｎｍとされている。したがって、ＤＶＤの光ディスクを作製することは問題がない。
【００１３】
しかしながら、片面２５ＧＢのＢＤ規格の光ディスクの場合では、最短ピット長を１７０ｎｍ程度とすることが要求される。Ｋ＝０．８７、ＮＡ＝０．９５とした場合、λ＝１８５．６ｎｍとなる。しかしながら、このような短波長のレーザは、現状では、非常に特殊なものであり、レーザカッティング装置のシステムのコストが大幅に上昇する問題点が生じる。
【００１４】
一方、下記の特許文献１で開示される遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト材料では４０５ｎｍ程度の可視レーザによる露光によっても、熱記録の特性によりスポット径より小さいパターンの露光が可能であることが示されており、ＢＤ規格の光ディスクあるいはそれ以上の高記録密度化に対応した光ディスクのマスタリング技術に有用な技術として注目される。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−３１５９８８号公報
【００１６】
ここでいう遷移金属の不完全酸化物とは、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成より酸素含有量が少ない方向にずれた化合物のこと、すなわち遷移金属の不完全酸化物における酸素の含有量が、上記遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さい化合物のことである。
【００１７】
無機レジスト層は、遷移金属、特に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステンモリブデンの何れかからなる無機レジスト材料において、ガラス原盤あるいはシリコンウェハー等の基体上にアルゴンならびに酸素の混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより作製される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ＢＤ規格の光ディスクの露光に使用できる露光装置は、より記録密度が低いＤＶＤ等の露光にも兼用できることが望ましい。遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト層を露光する露光装置では、できるだけ小さな光スポットで露光することが望ましいので回折限界の光スポットを形成できる光学系を用いている。しかしながら、同じ露光装置でより低密度なディスク原盤を作製しようとすると、原盤上での光スポットが小さすぎるために、適切な大きさのピットが形成できない問題があった。また、光学系を別に用意すると装置全体が大きくなってしまう問題点があった。
【００１９】
高密度光ディスク例えばＢＤ規格のＲＯＭ型の光ディスクの場合、原盤上に形成する最も小さなピットのサイズは、０．１５〔μｍ〕×０．１６〔μｍ〕である。波長４０５ｎｍのレーザと、ＮＡ＝０．９５の対物レンズを用いた場合、原盤上のスポットサイズは、回折限界では半値全幅で０．２３〔μｍ〕となり、ピットの露光に適している。
【００２０】
一方、低密度ディスクの場合、原盤上に形成する最も小さなピットのサイズは、０．４０〔μｍ〕×０．３７〔μｍ〕である。ＢＤ規格のＲＯＭ型の光ディスクのピットと比較して大きく、上述した光スポットは小さすぎて露光に適さない。
【００２１】
したがって、この発明の目的は、記録密度が異なる２種類以上の光ディスクの原盤の露光に適用することが可能な光ディスク原盤露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決するために、この発明は、基板上に成膜された遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト層を露光する光ディスク原盤露光装置において、
レーザ光源から無機レジスト層に至る露光用レーザビームの光路中に、スポット成形用光学素子を配置し、
スポット成形用光学素子によって、低密度光ディスク用原盤の作成時には、高密度光ディスク用原盤の作成時に比してスポット径を大きくするようにした光ディスク原盤露光装置である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジストを使用することによって、簡単な構成で高密度の光ディスク用の露光を行うことができると共に、光路中に挿入されたスポット成形素子によって、高密度光ディスクおよび低密度光ディスクの両方の光ディスク原盤を同一の露光装置によって作成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明による光ディスク原盤露光装置の一実施形態を示す。参照符号１は、レーザ光を発生する光源を示す。光源１としては、任意のものが使用可能であるが、短波長のレーザ光を出射するものが好ましい。具体的には、４０５ｎｍの波長の青色半導体レーザで光源１が構成される。光源１は、記録信号に応じてオン／オフされる。ここで、レーザ光のオフは、レーザ光の強度が無機レジスト層に対してピットを熱記録しない程度とされることを意味する。
【００２５】
光源１から出射したレーザ光は、コリメータレンズ２で平行光となり、ビームスプリッタ３、スポット成形用光学素子９を介して対物レンズ４に入射され、対物レンズ４により集光され、ディスク原盤５上にスポットを形成する。対物レンズ４の開口率ＮＡ＝０．８５とされる。ディスク原盤５は、ターンテーブル６上に置かれている。ターンテーブル６は、図示しないが、スピンドルモータによって回転される。
【００２６】
ビームスプリッタ３によって、光ディスク原盤５から戻った光ビームが集光レンズ７を介してフォトディテクタ８に入射される。フォトディテクタ８は、例えば２分割フォトディテクタの構成とされ、露光ビームが正しくトラック上を走査するように、露光位置を制御するトラッキングサーボと、露光ビームが原盤上に正しくフォーカスするように、対物レンズ４の高さ方向の位置を制御するフォーカスサーボとがなされる。
【００２７】
対物レンズ４からのレーザ光によってディスク原盤５上の無機レジスト層が露光される。無機レジスト層の全面にわたって所望のパターンでの露光がなされるように、光ディスク原盤５がターンテーブル６と共に、原盤の径方向に移動される。具体的には、内側から外側へのスパイラル状トラックによりデータエリアの露光がなされる。
【００２８】
所定の変調によるピットを線速度一定（４．９２ｍ／ｓ）で、トラックピッチ（０．３２μｍ）で書き込む。変調方式は、１−７ＰＰとし、チャンネルクロック周波数を６６ＭHzとした。１−７ＰＰ変調は、チャンネルクロック周期をＴとするとき、２Ｔ〜８Ｔの長さのピットと、２Ｔ〜８Ｔの長さのランドの組合せによりなる変調方式である。この条件で、ＢＤ規格の光ディスクの２５ＧＢ相当の密度が得られる。最短ピットである２Ｔの長さは１５０ｎｍである。
【００２９】
光ディスク原盤５は、例えば単結晶シリコンからなるシリコンウェハーの基板上に中間層例えばアモルファスシリコン層を介して無機レジスト層が成膜されたものである。すなわち、スパッタリングにより遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジスト層が成膜される。該不完全酸化物は、酸素の含有量が遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さいものであるようなレジスト材からなる。アモルファスシリコン層は、記録感度の改善のために設けられた中間層である。
【００３０】
例えばターゲットとして、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）を使用し、成膜ガスにアルゴン（Ａｒ）ならびに酸素（Ｏ2）を導入することで、タングステン（Ｗ）
ならびにモリブデン（Ｍｏ）の不完全酸化物からなる無機レジスト材料を得ることができる。また、成膜ガス中の酸素濃度を変えることにより、遷移金属の不完全酸化物の酸化度合いを制御することが可能である。
【００３１】
このような方法で露光された光ディスク原盤５の無機レジストを現像することにより、所望の露光パターンに応じたピット、グルーブ等の凹凸パターンに対応するの潜像が形成された光ディスク用レジスト原盤が得られる。
【００３２】
次に、潜像が形成された光ディスク原盤５を回転させながら現像液例えばテトラメチルアンモニウム水酸化溶液を滴下することにより現像する。
【００３３】
無機レジスト層上に集光されたスポットの光強度による熱量がしきい値を超えると、不完全酸化物がアモルファス状態から結晶状態に変化し、アルカリの現像液に対して可溶性となることを利用して凹凸形状を形成することができる。記録信号に対応して、露光光量を変化させることによって、光ディスク原盤５上に記録マークを有無を形成することができる。熱記録であるために、スポットの形状より小さなサイズのピットまたはグルーブを形成することが可能となる。
【００３４】
この発明の一実施形態は、スポット成形用光学素子９によって高密度光ディスク原盤と、低密度光ディスク原盤との間で、スポットサイズを切り替えるものである。一例として、スポット成形用光学素子９として液晶素子が使用される。
【００３５】
液晶素子は電圧を加えることにより屈折率を変化させることができるので、液晶素子を透過する光の光路長を制御できる。このことを利用して液晶素子に加える電圧を液晶素子の場所ごとに変化させることにより、透過する光の光路長を場所ごとに変え、対物レンズ４に入射する光の位相を均一からずらし収差を与えることで、光ディスク原盤５上に形成される光スポットの大きさを低密度光ディスク用の露光に適応して大きくすることができる。
【００３６】
液晶素子は電圧を与えない場合は、透過光の位相に影響を与えないので、高密度光ディスク用の露光を行う場合には、電圧を印加しないことで、回折限界の光スポットを形成することが可能である。このように可動部なしに、印加電圧のオン／オフのみで、高密度光ディスクと低密度ディスクのそれぞれの露光に適した光スポットを得ることができる。
【００３７】
上述した方法は、元々収差がないことを前提として液晶素子によって収差を発生するものである。これに対して、収差を補正するために液晶素子を使用している場合に対してもこの発明を適用できる。すなわち、高密度光ディスクの露光において、回折限界の光スポットが必要な場合、露光用の光学系を構成する光学部品の設計値からのずれ等の誤差のために収差例えば球面収差が発生する。この発生する収差の種類があらかじめわかっている場合は、その球面収差を補正するパターンを有する液晶素子を用いることにより回折限界の光スポットを得ることができる。この場合では、高密度光ディスクの露光時に、液晶素子が収差補正のための素子として使用される。したがって、低密度光ディスクの露光時には、液晶素子の収差補正機能をなくすことで、球面収差が発生し、スポットサイズを大きくすることができる。
【００３８】
一例として対物レンズに残留の球面収差がある場合、その球面収差を補正する液晶素子の電極パターンを図３に示す。電極は、透明導電膜によって構成されている。光軸に一致する中心に対して同心円状に電極が形成されている。最も内側に高抵抗電極Ｅ１が形成され、その周囲にリング状に低抵抗電極Ｅ２が形成されている。さらに、外周側に向かって高抵抗電極Ｅ３、低抵抗電極Ｅ４、高抵抗電極Ｅ５、低抵抗電極Ｅ６が順番に形成されている。
【００３９】
低抵抗電極Ｅ２、Ｅ４およびＥ６のそれぞれと連続した電極パターンとして接続電極Ｓ１、Ｓ２およびＳ３が形成されている。かかる液晶素子は、図４Ａに示すような電極構成として表すことができる。中心位置が接続電極Ｓ１とされ、接続電極Ｓ１に対して電圧Ｖ１が印加される。中心位置から接続電極Ｓ２までの間に高抵抗電極Ｅ３による抵抗が分布する。さらに、接続電極Ｓ２から接続電極Ｓ３までの間に高抵抗電極Ｅ５による抵抗が分布する。電極の形成面と液晶層ＬＣを挟んだ反対面が共通電極ＣＯＭとされる。
【００４０】
図４Ｂに示すような電圧Ｖ１，Ｖ２およびＶ３を電極Ｓ１、Ｓ２およびＳ３にそれぞれ印加する。例えばＶ１＝Ｖ３（正の電圧）であり、Ｖ２＞Ｖ１，Ｖ３とされる。その場合、中心位置を０とし、半径をＲとする半径位置に対して電圧分布が図４Ｂに示すものとなる。
【００４１】
この電圧分布に応じて液晶の屈折率が制御され、位相差が発生する。それによって、対物レンズの球面収差を補正することができ、小さい径のビームスポットをレジスト層上に形成することができる。一方、低密度光ディスク露光時には、各接続電極Ｓ１、Ｓ２およびＳ３にそれぞれ互いに等しい一定電圧を印加する。その結果、液晶の屈折率が一定となり、球面収差を補正することができない。したがって、レジスト層上に形成されるビームスポットの径を大きくすることができる。このように、印加する電圧を制御することによって、スポットサイズを切り替えることができる。
【００４２】
スポット成形用光学素子９として、液晶素子以外の光学素子を使用しても良い。例えばレーザビームのスポット径をより小さくする倍率変換素子を用いても良い。倍率変換素子は、１個または複数個のレンズから成り、入射してきたレーザ光のビーム径を変換するものである。
【００４３】
倍率変換素子によって、ビーム径を小さくする方向に変換することにより、対物レンズに入射するビーム径を小さくし、対物レンズの実効的なＮＡを下げることができ、その結果、ディスク原盤上の光スポットのサイズを大きくすることができる。高密度ディスクを露光する場合は、図示しない機構により光路から倍率変換素子を取り除くことで、高密度ディスクの露光に適した光スポットを原盤上に形成することができる。
【００４４】
倍率変換素子としてビーム径を拡大する素子を使用することができる。その場合では、高密度光ディスク用原盤の作成時に倍率変換素子を光路中に入れ、低密度光ディスク用原盤の作成時に倍率変換素子を光路から取り除くようになされる。
【００４５】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば図２に示される露光光学系は、一例であって他の構成の光学系も可能である。すなわち、レーザ光源をオン／オフする代わりにレーザ強度変調部を使用しても良い。また、グルーブを形成する場合には、所定の強度のレーザ光を連続的に発生するようになされる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光ディスク基板成型用のスタンパ作製工程の概要を示す略線図である。
【図２】この発明による光ディスク原盤露光装置の一例を示す略線図である。
【図３】この発明におけるスポット成形用光学素子の一例としての液晶素子の電極構成を示す略線図である。
【図４】液晶素子の電極構成と電圧分布を示す略線図である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・光源
４・・・対物レンズ
５・・・光ディスク原盤
９・・・スポット成形用光学素子
Ｅ１，Ｅ３，Ｅ５・・・高抵抗電極
Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６・・・低抵抗電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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