(57)【要約】      （修正有）【課題】対物レンズもしくは原盤の位置を観測する位置観測機構を原盤近辺に配置した光記録媒体用原盤露光記録装置において、高精度なトラックピッチ精度を実現する光記録媒体用原盤露光記録装置を提供する。【解決手段】光記録媒体用原盤露光記録装置の位置観測機構を構成する板状のレーザーホログラムスケールのスケール部１０３ａを、光ディスク用原盤１０４の記録面に対して平行に配置する。これにより、原盤の回転運動から生ずる空気の対流の乱れを抑制し、露光用レーザー光１０５の揺れの発生を防止するので、高精度なトラックピッチ精度を実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用レーザー光と、フォトレジストが塗布された原盤と、前記露光用レーザー光を前記原盤に照射する対物レンズと、前記原盤を回転させる回転機構と、前記原盤の近辺に配置され、前記対物レンズもしくは前記原盤の位置を観測する位置観測機構と、前記位置観測機構の信号に基づき前記対物レンズもしくは前記原盤を前記原盤の面に平行に移動させる送り機構とを有する光記録媒体用原盤露光記録装置であって、前記位置観測機構はホログラムレーザースケールであり、かつ前記ホログラムレーザースケールのスケール部の観測面が前記原盤の記録面に対して平行に配置されていることを特徴とする光記録媒体用原盤露光記録装置。
【請求項２】
前記位置観測機構の分解能は１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体用原盤露光記録装置。
【請求項３】
前記位置観測機構は前記対物レンズの移動延長線上に配置することを特徴とする請求項１または２記載の光記録媒体用原盤露光記録装置。
【請求項４】
前記位置観測機構は前記対物レンズと略同じ高さに配置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光記録媒体用原盤露光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光記録媒体用原盤露光記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ、ＤＶＤ等に代表される光記録媒体の原盤露光記録に使用される原盤露光記録装置は、精度の良いスパイラル状の凹凸パターンからなる信号を露光するために、トラックの送り精度、ビームの集光性能、スピンドルの回転数精度、低非同期揺れ、対物レンズのフォーカス追従性能等の性能が要求される（例えば、特許文献１参照）。その中でもトラックピッチ精度に関しては、原盤露光記録装置で記録・形成された溝やピットなどを樹脂基板に写しとることで作製したディスクを光ピックアップで記録・再生する場合、トラックピッチの精度によっては、トラッキングサーボが不安定になり、ディスクの記録・再生へ重大な影響を与える。
【０００３】
トラックピッチを高精度に形成するためには、フォトレジストが塗布されたガラス原盤上に集光するレーザー光のスポット位置を高精度に制御する必要がある。ここでは、機械的な摩擦を抑制し移動を潤滑にするためのエアスライダ、リニアモーター、トルクの均一化を図った非同期揺れの少ないエアスピンドル、高分解能で記録位置を計測するホログラムレーザースケール等が使用される。ホログラムレーザースケールの分解能としては、例えばＤＶＤにおける原盤露光記録装置では、トラックピッチ０．７４μｍの信号列を形成する場合、２．７ｎｍ程度のものが使用されている。
【０００４】
図５にＣＤ、ＤＶＤ等に代表される従来の光記録媒体用の原盤露光記録装置の構成図を示す。
【０００５】
原盤露光記録装置は、露光用のレーザー光源と、露光用レーザー光を所望の記録パターンに応じて強度変調する変調器５０３と、露光用レーザー光を所望のウォブル信号に基づき偏向する偏向器５０４と、露光用レーザー光を拡大させるエキスパンダと、露光用レーザー光を集光させる対物レンズ５１２と、対物レンズ５１２と原盤５０８の距離を一定に保つフォーカス制御機構と、原盤５０８を回転させる回転機構５０６と、対物レンズ５１２を搭載したヘッドもしくは原盤５０８の位置を観測する位置観測機構５１５と、ヘッドもしくは原盤５０８を移動させる送り機構５０９から構成される。
【０００６】
露光は、所望のパターンに変調・偏向された露光用レーザー光を対物レンズ５１２を通し原盤５０８上のフォトレジストに集光することによって行われる。露光時には、フォーカス制御機構により対物レンズ５１２と原盤５０８との距離は一定に保たれる。また回転機構５０６により原盤５０８を回転させ、同時に送り機構により対物レンズ５１２を原盤５０８の半径方向に移動させることによりスパイラル状の記録パターンを得ることができる。対物レンズ５１２の換わりに原盤５０８を移動させることでも同様の信号を形成できる。露光後、現像することによって、光ディスク用の原盤が作製できる。
【０００７】
近年では光ディスクの高密度化・大容量化によりレーザー光のスポットサイズの微小化や、更なるトラックピッチの高精度化が要求されている。例えば、ＤＶＤでは、±３０ｎｍ以下のトラックピッチ精度が要求されていたが、トラックピッチが０．３〜０．３２μｍを有する光ディスクでは±４ｎｍ以下のトラックピッチ精度が要求される。
【０００８】
原盤露光記録装置はこれら光ディスクの大容量化・高密度化に伴うトラックピッチ精度の高精度化に対応するため、様々な改良がなされてきており、誤差、振動、揺れを低減したり、高精度化したりしてきた。例えば、ホログラムレーザースケールの高分解能化もトラックピッチ精度向上のための手段の一つであり、ＤＶＤでは２．７ｎｍであったものが、０．０７ｎｍと高分解能化している。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０８−２８７５２８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法で原盤上の対物レンズの位置を観測する場合、±３０ｎｍ以下の精度で十分であったため、位置観測機構は対物レンズを搭載したヘッドのどの位置に配置しても問題無かったが、光ディスクのトラックピッチ幅が狭まることに伴い、±４ｎｍ以下の精度が問われるため、ヘッドにピッチング、ヨーイング、ローリングの回転運動の成分がわずかでもあった場合、従来の精度では不十分であることが分かった。
【００１１】
図６ａでは従来の原盤露光記録装置における位置観測機構と対物レンズの位置関係を示したものである。位置観測機構６０１と対物レンズ６０２はガイド部（エアスライダガイド部とも呼ぶ）６０３を挟み反対側に位置している。そのため、例えばエアスライダガイド部６０３上のヘッド６０４にヨーイングの回転運動が生ずると、位置観測機構６０１での測定結果と実際の対物レンズ６０２の移動方向は逆方向となり、対物レンズ６０２の位置を正確に観測することができなくなる。図６ｂには対物レンズ６０２の位置を静電容量センサを用いて測定し、位置観測機構６０１での測定値と比較した結果である。図では静電容量センサを用いて測定した結果を実際の動きとして、位置観測機構６０１で観測した結果を観測結果として示している。図６ｂが示すように対物レンズ６０２の実際の動きと位置観測機構６０１で測定した結果は反対の方向を示しており、エアスライダガイド部６０３上のヘッド６０４はわずかに回転していることが分かる。すなわち、位置観測機構６０１での測定誤差が数ｎｍ発生していたことが分かる。
【００１２】
また、ヘッドのピッチング、ヨーイング、ローリングという回転運動は送り系の駆動点とヘッドの重心にずれが生ずることで発生するが、ヘッド上には対物レンズ等の光学部品を搭載するため、送り系駆動点とヘッド重心の位置を完全に一致させることは困難である。また、ヘッドの回転運動の影響を最小限にするためには位置観測機構を対物レンズ、つまり原盤近辺に配置する必要がある。しかしながら原盤近辺では原盤の回転で生ずる空気の対流が発生しており、位置観測機構の配置方法によっては空気の対流を乱し、位置観測機構で使用するレーザー光、または露光用レーザー光に揺れを生じさせ、トラックピッチ精度を低下させてしまうおそれがあった。
【００１３】
本発明の課題は上記問題点を解決するためになされたものであり、トラックピッチの変動を低減し、トラックピッチ精度を高精度化した光記録媒体用原盤露光記録装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置は、原盤もしくは対物レンズの位置を観測する位置観測機構にホログラムレーザースケールを用い、かつホログラムレーザースケールは原盤近辺に配置され、かつホログラムレーザースケールのスケール部の観測面は原盤の記録面に対して平行に配置することによって上記目的を達成する光記録媒体用原盤露光記録装置である。
【００１５】
また、本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置では、位置観測機構の分解能が１ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置では、位置観測機構は対物レンズの移動延長線上に配置され、対物レンズの位置を測定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置では、位置観測機構は対物レンズと同じ高さに配置することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施例においては、光ディスク用の原盤露光記録装置について説明するが、本発明はディスク形状の光ディスクに限らず、レーザー光や電子線などを使用し、スパイラルや同心円状の形状の信号列からなる情報層の情報を記録再生することのできる光記録媒体を作製するための原盤露光記録装置全般に適用できる。
【００１９】
本実施例ではＣＤと同サイズの直径１２ｃｍの光ディスクに一層あたり約２５ＧＢの容量を有する記録再生可能な光ディスクで、かつグルーブ記録フォーマットの光ディスクについて説明する。グルーブのトラックピッチは０．３２μｍ、溝幅はその約半分の０．１６μｍとしている。また、既知プッシュプル方式のトラッキングにおいて安定なトラッキングサーボ特性を得るため、トラックピッチ精度は±４ｎｍ以下となるように検討した。
【００２０】
図３は本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置の全体構成図を、図１には図３における詳細図を示したものである。はじめに全体構成図、図３を説明し、その後に詳細図、図１を説明する。
【００２１】
地盤の振動による外乱を台上に伝達しない除振台３０１上には、露光用レーザー光源３０２と、露光用レーザー光を所望の記録パターンに応じて強度変調する変調器３０３と、露光用レーザー光を所望のウォブルパターンに応じて偏向する偏向器３０４と、ビーム径を拡大するビームエキスパンダ等の固定光学系３０５が配置されている。露光用レーザー光源は微少なスポットサイズによる狭幅の溝形成を実現するため、波長として２４８ｎｍのＳＨＧ付きＡｒイオンレーザーを使用している。ここでは変調器、偏向器ともに示しているが、変調器のみ、もしくは偏向器のみ、もしくはその他の光学系の場合にも本発明は適用可能である。
【００２２】
回転機構３０６には固定部と回転部があり、固定部は前記除振台３０１上に設置され、回転部は空気軸受けによって支持されている。回転機構３０６の回転部上部にはターンテーブル３０７があり、ターンテーブル３０７上にはフォトレジストが塗布された原盤３０８が真空吸着によって設置されている。回転部の非同期揺れを最小限にするため、回転機構３０６は機械精度を上げて作製し、かつコアレスモーターを用いるなどして、機械的、電気的なアンバランス成分を極力排除している。さらに原盤３０８の設置の際には、原盤３０８の偏芯を除去している。
【００２３】
送り機構３０９はエアスライダとリニアモーターから構成されており、高精度の位置決めが可能である。また、エアスライダは除振台３０１に堅固に固定されているガイド部３１０と空気軸受けによって原盤３０８の半径方向に直線移動できるように支持された移動部３１１から成る。
【００２４】
エアスライダの移動部３１１はヘッドとも呼ばれ、ヘッドには対物レンズ３１２、フォーカス制御用の移動光学系３１３、フォーカス制御時に対物レンズ３１２を上下動させるアクチュエータ３１４等が配置される。
【００２５】
記録半径位置の観測は位置観測機構（３１５ａ、３１５ｂ）が行う。この位置観測機構はホログラムレーザースケールを用いており、除振台３０１上に強固に固定された固定部３１５ｂと、ヘッドに搭載された板状のスケール部３１５ａから成る。
【００２６】
露光用レーザー光源３０２から出射された露光用レーザー光は、変調器３０３等で所望の記録パターンに基づき強度変調、偏向され、ビーム径が拡大された後、移動光学系３１３および対物レンズ３１２を経てターンテーブル３０７上を回転する原盤３０８に集光され、露光記録が行われる。
【００２７】
露光記録の最中、対物レンズ３１２と原盤３０８の間隔はフォーカス制御機構により常に一定間隔に保たれており、また、回転機構３０６回転部の回転数と送り機構３０９の送り速度は位置観測機構３１５により測定した対物レンズ３１２の位置に応じて、制御用ドライバで制御している。記録は一般的にＣＡＶ記録か、ＣＬＶ記録、もしくはそれらの組み合わせで行われる。
【００２８】
図１には図３における原盤３０８、ヘッド（移動部３１１）付近の詳細図を示す。ヘッド１０１には前述の対物レンズ１０２の位置を正確に測定するための位置観測機構が取り付けられている。ここではレーザーホログラムスケールを使用しているため、レーザーホログラムスケールのスケール部１０３ａが取り付けられている。レーザーホログラムスケールの固定部１０３ｂは除振台上に設置されている。使用するレーザーホログラムスケールは０．０７ｎｍ程度の分解能を有しており、トラックピッチ０．３２μｍ、トラックピッチ精度±４ｎｍの高密度の記録に十分対応可能なものを用いている。なお、レーザーホログラムスケールのスケール部１０３ａはヘッド１０１の回転運動により生ずる測定誤差を最小限にするため、対物レンズ１０２の移動方向に略平行に配置され、かつ対物レンズ１０２の移動方向延長線上に配置されている。また、同様の理由により、レーザーホログラムスケールのスケール部１０３ａは対物レンズ１０２とほぼ同じ高さに設置している。
【００２９】
露光記録中、原盤１０４はターンテーブル上で回転する。原盤１０４は回転に伴い、周囲に空気の対流を発生させる。図２は原盤１０４上面から見た空気の対流を示した図である。図２で示す通り、原盤１０４の周囲に遮蔽物など何も無い場合、空気の対流は原盤１０４の外周方向に向かって渦巻き状となる。露光記録中の原盤１０４近辺に空気の対流を遮る遮蔽物がある場合、遮蔽物によって空気の対流が乱される。乱された空気の対流は露光用に用いる露光用レーザー光１０５やホログラムレーザースケールで使用するレーザー光に揺れを発生させ、トラックピッチ精度に影響を与える。露光用レーザー光１０５が揺れた場合は集光スポット位置の揺れを誘発させ、またホログラムレーザースケールで使用するレーザー光が揺れた場合はホログラムレーザースケールの位置位置観測精度を低下させることにより、トラックピッチ精度に影響を与える。
【００３０】
本発明によれば、板状の部品を原盤１０４の記録面に対して平行に配置することにより、その影響が最小限に抑制できる。図１では、レーザーホログラムスケールのスケール部１０３ａの幅方向が原盤１０４に対して垂直に配置されていると、原盤１０４で生ずる空気の対流を乱してしまう。しかしながら、レーザーホログラムスケールのスケール部１０３ａの幅方向を原盤１０４に対して平行に配置すると、空気の対流の乱れが最小限になり、結果としてトラックピッチ精度を向上させることが可能となる。
【００３１】
図４には従来の原盤露光記録装置における送り機構の送り精度と、本発明に係る原盤露光記録装置の送り機構の送り精度を比較した結果を示す。横軸に記録半径（ｍｍ）、縦軸に位置観測機構３１５で観測された位置の値（±ｎｍ）を示したものである。図４から明らかなように、全ての半径において本発明に係る原盤露光記録装置では従来と比較して、送り系精度が０．５ｎｍから１．５ｎｍ向上している。これにより±４ｎｍ以下のトラックピッチ精度を達成することができた。なお、本発明に係る原盤露光記録装置のトラックピッチ精度向上は上述の通り０．５ｎｍから１．５ｎｍと非常に微小であるため、位置観測機構の分解能は１ｎｍ以下であることが望ましい。
【００３２】
以上のように本発明に係る原盤露光記録装置により高精度のトラックピッチ制御が可能となる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では露光用レーザー光源３０２が除振台３０１上に配置されているとしたが、ヘッド上に配置されていてもよい。また送り系のエアスライダガイド部が一本で説明されているが、複数本のエアスライダガイド部があってもよい。また、対物レンズ３１２が移動するとしているが、原盤３０８が移動する機構系でも良い。その場合、位置観測機構３１５は原盤３０８の位置を測定する。
【００３４】
【発明の効果】
以上、本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置によれば、記録半径位置を観測するための位置観測機構を原盤近辺に配置し、かつ位置観測機構が板状の部品で構成し、位置観測機構の板状の部品を原盤に対して平行に配置することで、原盤の回転によって生ずる空気の対流に乱れを発生させることなく、トラックピッチ精度を向上させることが可能となる。
【００３５】
このとき位置観測機構の分解能は１ｎｍ以下であることが望ましい。また位置観測機構を対物レンズ延長線上、かつ同じ高さに配置することにより、ヘッドの回転から生ずる対物レンズ位置の測定誤差が最小限になり、トラックピッチ精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置の図
【図２】原盤近辺での空気の対流の図
【図３】本発明に係る光記録媒体用原盤露光記録装置の全体構成図
【図４】本発明と従来の光記録媒体用原盤露光記録装置の送り精度比較の図
【図５】従来の光記録媒体用原盤露光記録装置の図
【図６】従来の原盤露光記録装置での対物レンズと位置観測機構の位置関係の図
【符号の説明】
１０１，６０４  ヘッド
１０２，３１２，５１２，６０２  対物レンズ
１０３ａ  レーザーホログラムスケールのスケール部
１０３ｂ  レーザーホログラムスケールの固定部
１０４，３０８，５０８，６０５  原盤
１０５  露光用レーザー光
３０１，５０１  除振台
３０２，５０２  露光用レーザー光源
３０３，５０３  変調器
３０４，５０４  偏向器
３０５，５０５  固定光学系
３０６，５０６  回転機構
３０７，５０７  ターンテーブル
３０９，５０９  送り機構
３１０，５１０，６０３  ガイド部
３１１，５１１  移動部
３１３，５１３  移動光学系
３１４，５１４  アクチュエータ
３１５，５１５，６０１  位置観測機構
３１５ａ  位置観測機構のスケール部
３１５ｂ  位置観測機構の固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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