(57)【要約】【課題】  情報記録媒体用原盤の１枚当たりの露光時間を短縮し、高記録密度の光情報記録媒体をより低コストで製造するための原盤露光装置及び原盤露光方法を提供する。【解決手段】  原盤露光装置は、波長が３９０ｎｍ以下の複数の半導体レーザ光源を用いてかぶりの補正を行う。立ち上がり時間１ｎｓ以下で露光波形を変調することが可能となるので、データレート３０Ｍｂｐｓ以上でピットパターンを露光することができる。この結果、１５Ｍｂｉｔ／ｍｍ２以上の記録密度で原盤露光することができる。【選択図】  図１
2005158243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトレジスト層が形成された情報記録媒体用の原盤にレーザ光を照射することによって前記フォトレジスト層に所要の露光パターンを形成する原盤露光装置であって、
第１及び第２の半導体レーザと、
第１の半導体レーザより出射された第１レーザビームが前記フォトレジスト層の感度以上の強度を有し且つ所定の露光信号に従って変調されるとともに、第２の半導体レーザより出射された第２レーザビームが前記フォトレジスト層の感度の１／２以下の強度を有し且つ前記所定の露光信号とは異なる信号に従って変調されるように、第１及び第２の半導体レーザを制御する制御器と、
第２レーザビームが前記フォトレジスト層上の第１レーザビームの照射位置の両側に照射されるように照射位置を調整する照射位置調整器とを備える原盤露光装置。
【請求項２】
前記フォトレジスト層上にピットパターンを形成するための第１及び第２の半導体レーザの波長が３９０ｎｍ以下であり、ピットパターン露光時のデータレートが３０Ｍｂｐｓ以上であることを特徴とする請求項１に記載の原盤露光装置。
【請求項３】
第１レーザビームが第２レーザビームと逆の位相を有することを特徴とする請求項１または２に記載の原盤露光装置。
【請求項４】
第２レーザビームを分割するためのビーム分割器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の原盤露光装置。
【請求項５】
前記ビーム分割器が回折格子であることを特徴とする請求項４に記載の原盤露光装置。
【請求項６】
第２の半導体レーザが２つの半導体レーザから構成され、該２つの半導体レーザから出射された２つのレーザビームが第１レーザビームの照射位置の両側に照射される請求項１〜３のいずれか一項に記載の原盤露光装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の原盤露光装置を用いて情報記録媒体用原盤を露光する方法であって、
波長が３９０ｎｍ以下で且つ前記フォトレジスト層の感度以上の強度の第１レーザビームと、波長が３９０ｎｍ以下で且つ前記フォトレジスト層の感度の１／２以下の強度のレーザビームとを用い、且つ、３０Ｍｂｐｓ以上のデータレートで原盤露光を行なうことを特徴とする情報記録媒体用原盤を露光する方法。
【請求項８】
記録密度１５Ｍｂｉｔ／ｍｍ２以上の記録密度を有する情報記録媒体用原盤を形成することを特徴とする請求項７に記載の情報記録媒体用原盤露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原盤露光装置及び原盤露光方法に係り、特に、高記録密度の情報記録媒体の製造に好適な原盤露光装置及び原盤露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報記録媒体の技術分野においては、記録密度の向上がますます重要な技術的課題になっており、従来より、情報トラックに沿った線記録密度の改善とトラックピッチの狭小化による面記録密度の改善の両面から、かかる技術的課題の解決が図られている。
【０００３】
ところで、光ディスクなどの情報記録媒体に用いられる情報記録媒体用基板は、所定パターンが形成されたスタンパを鋳型として射出成形により製造される。スタンパは原盤露光装置を用いて形成された原盤から複製される。このような原盤露光装置において、レーザ光源より出射された一定強度のレーザビームを光変調器にてパルス状に強度変調し、このパルス状に強度変調されたレーザビームを対物レンズにて原盤のフォトレジスト層に集光する。フォトレジスト層に照射されるレーザスポット１０１内のレーザの強度分布は、図１２に示すように、レーザスポット１０１の中心部が最も高強度であり、周辺部分に至るに従って漸次低強度となるガウシアン分布である。フォトレジスト層の感度Ｌは、レーザスポット１０１内におけるレーザ強度の最高値Ｌｍａｘより小さい所定の値に設定されているので、カッティングされたピット１０２の周辺には、フォトレジスト層の感度Ｌより低い強度（パワー）のレーザビームで露光された低露光部１０３が生じる。なお、ここでフォトレジスト層の感度Ｌとは、現像プロセスを実施した後の未露光部のフォトレジスト層の層厚をＨとしたときに、現像プロセスを実施した後のフォトレジスト層の層厚が０．９Ｈになるような露光強度とする。
【０００４】
線記録密度を改善するために露光信号のパルス幅を狭小化してゆくと、次のような問題が生じる。図１３に示すように、ピット１０２を形成するための露光信号のパルス幅がフォトレジスト層上に集光されるレーザスポット１０１の直径よりも小さくなった段階で、ピット１０２と隣接するピット１０２’の間（スペース）の部分において、ピット１０２，１０２’の周辺部分に生じた低露光部１０３，１０３’同士が互いに重なり合う。この低露光部が重なり合う現象は「かぶり」と呼ばれる。図１３中、Ｘ方向はトラック方向を示す。フォトレジストの露光強度は、フォトレジスト層上に照射されるレーザビームの強度とレーザスポットの照射時間との積算値であるから、図１３の上方に示したように、かぶりが生じない場合のフォトレジスト層の感度Ｌに相当する位置、すなわち、現像によりピット１０２のピットエッジが形成される位置Ｘ０がかぶりが生じることにより、位置Ｘ１にシフトする。隣接するピット１０２’についても同様にピットエッジがトラック方向においてピット１０２側に近づくようにシフトする。この結果、ピット１０２とピット１０２’との間に形成されるスペースの距離が短くなってしまう。それゆえ、低露光部１０３，１０３’のかぶりを生じると、ピット形成部分のフォトレジスト層の露光強度とスペース形成部分のフォトレジスト層の露光強度を厳密にコントロールすることが困難になる。この結果、フォトレジスト層の現像工程及び基板へのピットパターンの転写工程並びに基板への薄膜形成工程を経て情報記録媒体を作製したときに、ピット長の増大及びスペース長の減少を生じてピットエッジ位置がトラック方向へシフトし、再生信号のジッターが大きくなる。一方で、隣接する位置にピットが形成されない領域では、低露光部同士によるかぶりが生じないために、ピットエッジの位置は、図１３においてフォトレジストの感度Ｌで決まる位置（位置Ｘ０）となる。すなわち、ピットの周囲の状況（ピットの有無）によって、ピットエッジの位置が設計値から変動したりしなかったりすることになり、同じ長さのピットを形成した場合でもその長さにばらつきが生じることになる。これもまたジッターを悪化させる原因である。
【０００５】
かかる「かぶり」の影響を緩和するため、レーザスポット１０１の直径を考慮して露光信号にいわゆる「削り」を入れたり、或いはピット１０２の前端及び後端における露光不足とピット１０２のウエスト部における過剰露光とを解消するため、特に信号長の長い露光信号に関してその立上がり及び立下がりのレーザ強度と中間部分のレーザ強度の比を調整するなどの改善策が採られていた。
【０００６】
さらに、上記のような線記録密度を向上する際に生じるかぶりの問題に加えて、トラックピッチの狭小化による面記録密度を向上しようとする場合もまたかぶりの問題が生じる。トラックピッチがフォトレジスト層上に集光されるレーザスポットの直径よりも小さくなると、フォトレジスト層上に形成すべきランド部分に隣接トラックのピットをカッティングするためのレーザスポットが互いに重なり合って低露光部にかぶりを生じる。この結果、ピット形成部分のフォトレジスト層の露光強度とランド形成部分のフォトレジスト層の露光強度を厳密にコントロールすることが困難になり、ピット幅の増大及びランド幅の減少を生じて、隣接トラック間で信号のクロストークを生じやすくなる。
【０００７】
かかる不都合を解消するため、出願人は先に、光ディスク原盤を回転駆動するディスク回転部と、前記原盤又は光情報記録媒体の情報記録面と対向に配置され、補正信号にてパルス状に強度変調されたエネルギービーム（レーザビーム）を前記情報記録面に照射する光学ヘッドと、当該光学ヘッドを前記原盤又は光情報記録媒体の半径方向に移送するキャリッジと、情報信号を出力するフォーマッタと、カッティングクロックの発生部と、前記フォーマッタから供給された情報信号より補正信号を生成して前記光学ヘッドに供給する信号補正部とを備えた光情報記録装置において、先行する隣接トラックに記録する情報信号と記録しようとするトラックに記録する情報信号と後行する隣接トラックに記録する情報信号を第１乃至第３のメモリに分けて記憶し、記録しようとするトラックへの情報記録に際して、論理回路により各メモリに記憶された情報信号の論理積をとり、先行する隣接トラックに記録する情報信号及び／又は後行する隣接トラックに記録する情報信号とオーバーラップする情報信号についてそのレベル及び／又はパルス長を信号補正回路にて補正することを特徴とする光情報記録装置を提案した（特許文献１参照）。
【０００８】
このように、先行する隣接トラックに記録する情報信号と記録しようとするトラックに記録する情報信号と後行する隣接トラックに記録する情報信号を第１乃至第３のメモリに取り込んで論理回路により各メモリに記憶された情報信号の論理積をとると、原盤又は光情報記録媒体の半径方向に関する各トラックに記録される情報信号のオーバーラップ状態を検出することができるので、信号補正回路にてオーバーラップする情報信号のレベル及び／又はパルス長を補正することによって、情報信号のオーバーラップ状態（レーザビームのかぶりの状態）に関わりなく、同一の情報信号に対応するマーク（ピット）を光ディスク原盤に記録することができる。
【０００９】
また、本願出願人は先に、レーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザビームを第１と第２のレーザビームに２分割する第１のハーフミラーと、前記第１のレーザビームをピット列の露光信号にしたがって強度変調する第１の光変調器と、分割されたもう一方のレーザビームを前記露光信号とは逆位相（タイミング）の信号にしたがって強度変調する第２の光変調器と、前記強度変調された第２のレーザビームを第３、第４のレーザビームに分割する第２のビーム分割手段と、対物レンズとを備え、光ディスク原盤上に前記第１のレーザビームによって形成される第１のレーザスポットの内周側及び外周側に第３、第４のレーザビームにより第２、第３のレーザスポットを形成させる原盤露光装置を提案した（特許文献２参照）。
【００１０】
かかる構成を採用することにより、レーザビームの波長が２５７μｍで対物レンズの開口数が０．９の原盤露光装置において、面記録密度２７Ｍｂｉｔ／ｍｍ２以上、また、レーザビームの波長が３５１μｍで対物レンズの開口数が０．９の原盤露光装置において、面記録密度１５Ｍｂｉｔ／ｍｍ２以上の記録密度を有する情報記録媒体用原盤の露光が可能となった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１４８１３９
【特許文献２】特開２００３−３４６３９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかるに、本願出願人が先に提案した特許文献１の光情報記録装置は、フォーマッタに蓄えられた情報信号を、各情報信号ごとに、前後の隣接トラックに記録される情報信号を参照して補正するので、複雑な構成の信号補正回路が必要になるという問題がある。特に、ＤＶＤ−ＲＯＭ等に採用されているＣＬＶフォーマットの光ディスク原盤をカッティングする露光装置においては、光ディスク原盤の１回転当たりのチャンネルビット数が各トラックごとに変化するため、さらに複雑な構成の信号補正回路が必要になる。また、ＣＬＶフォーマットの光ディスク原盤をカッティングする露光装置においては、本装置に備えられるＣＬＶ回路の誤差により１周後に露光する隣接トラックの情報信号を正確に予測することは困難であり、したがって隣接トラック間で信号のクロストークを生じない光ディスク原盤をカッティングすることは事実上困難である。
【００１３】
また、本願出願人が先に提案した特許文献２の光情報記録装置は、レーザビームをピット列の露光信号にしたがって強度変調する第１及び第２の光変調器として音響光学変調器（ＡＯ変調器）を用いているため、変調速度が遅く立ち上がり／立ち下がり時間に１０ｎｓｅｃ程度必要となる。面記録密度が１５Ｍｂｉｔ／ｍｍ２以上の、精密で複雑な露光制御を要する情報記録媒体では、データレート２０Ｍｂｐｓ（例えば、３Ｔ＝２ｂｉｔの露光波形において、１００ｎｓ）以上の速度での原盤露光が困難であり、システムリードインデータ等を含めると一枚の情報記録媒体の露光時間が２時間以上かかっていた。
【００１４】
このように、原盤１枚当たりの露光時間が長いと生産速度が低く、その結果、情報記録媒体のコストアップに繋がる。特に、高密度ＲＯＭディスクを、現在普及しているＤＶＤと同等のコストで製造するには、ＤＶＤと同等の露光時間、即ち、１枚当たり９０分以下で露光を完了する必要がある。そのためには、データレート３０Ｍｂｐｓ以上で露光することが要求される。また、原盤露光装置自体の構造を簡略化し、コストダウンを図ることが望ましい。
【００１５】
本発明は、前記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、原盤露光における低露光部のかぶりに起因するジッターの低下を、複雑な回路構造を用いることなく防止し、高記録密度の光情報記録媒体の製造に好適な原盤露光方法及び原盤露光装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の別の目的は、情報記録媒体用原盤の１枚当たりの露光時間を短縮し、高記録密度の光情報記録媒体をより低コストで製造するための原盤露光装置及び原盤露光方法を提供することにある。
【００１７】
さらに、本発明の別の目的は、より簡単な構造で且つ低コストの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】
【００１８】
本発明の第１の態様に従えば、フォトレジスト層が形成された情報記録媒体用の原盤にレーザ光を照射することによって前記フォトレジスト層に所要の露光パターンを形成する原盤露光装置であって、
第１及び第２の半導体レーザと、
第１の半導体レーザより出射された第１レーザビームが前記フォトレジスト層の感度以上の強度を有し且つ所定の露光信号に従って変調されるとともに、第２の半導体レーザより出射された第２レーザビームが前記フォトレジスト層の感度の１／２以下の強度を有し且つ前記所定の露光信号とは異なる信号に従って変調されるように、第１及び第２の半導体レーザを制御する制御器と、
第２レーザビームが前記フォトレジスト層上の第１レーザビームの照射位置の両側に照射されるように照射位置を調整する照射位置調整器とを備える原盤露光装置が提供される。
【００１９】
本発明では、フォトレジスト層の感度以上の強度を有する第１レーザビーム（以下、適宜「高強度のレーザビーム」という）と、フォトレジスト層の感度１／２以下の強度を有する第２レーザビーム（以下、適宜「低強度のレーザビーム」という）でフォトレジストを露光する。高強度のレーザビームは、マーク(ピット)から形成されるパターンを露光するために用いられる。低強度のレーザビームは、基本的にはフォトレジストに現像パターンを生じさせないが、前述のかぶりと同じ状況を生じるための補助露光（またダミー露光）に用いられる。フォトレジストに現像パターンを生じさせるには、フォトレジストの感度（Ｌ）以上の露光光を照射する必要があり、フォトレジスト層の感度とは、現像プロセスを実施した後の未露光部のフォトレジスト層の層厚をＨとしたときに、現像プロセスを実施した後のフォトレジスト層の層厚が０．９Ｈになる露光光の強度とする。
【００２０】
低強度のレーザビームは、高強度のレーザビームと逆の位相（オンオフタイミング）を有するように制御器で制御すると、高強度のレーザビームが照射されているときには、基本的には低強度のレーザビームは照射されない。なお、本願において「逆の位相」とは、レーザービーム波形自体が完全に逆または対称の場合のみならず、ビットデータに基づいて一方のレーザービームの波形にレーザービームを照射するなんらかのオン信号を有し、他方のレーザービームの波形はレーザービームを照射しない波形を意味するものである。例えば、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すようにビットデータに従ってビーム（Ｂｅａｍ）１がオンのときはビーム（Ｂｅａｍ）２はオフであり、ビーム（Ｂｅａｍ）１がオフのときはビーム（Ｂｅａｍ）２はオンであり、オンの時の波形は種々の形状を取り得る。
【００２１】
ここで高強度のレーザビームは、図１２に示したように、ピット形成領域１０２の外側に低露光部１０３を形成するので、ピット形成領域がトラック方向またはそれと直交する方向（ディスク半径方向）に隣接する場合には、図１３に示したようなかぶりが生じ、かぶり領域には設計値よりも多い露光エネルギーが与えられる。かぶりによるピットのパターンの変形の様子を図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）の右側には、左側のピットパターンの平面図で表されたピット形成領域Ｐ２１とＰ３２を横断する直線Ｘ−Ｘ上に与えられた光の強度分布を模式的に示している。ピット形成領域Ｐ２１とＰ３２は互いにトラックと直交する方向に隣接しているので、光強度の分布曲線の裾は互いに重複して、図１１（ａ）の右側の破線で表されるような光強度の光を受けることになる。それゆえ、レジストの感度Ｌを越える部分がピット形成領域Ｐ２１とＰ３２の中間に近づき、図１１（ａ）の左側の破線で表したようにピット形成領域Ｐ２１とＰ３２が変形する。すなわち、ピット形成領域の周囲に別のピット形成領域が存在することにより当該ピット形成領域の形状が変化する。
【００２２】
一方、本発明の原盤露光装置では、高強度のレーザビームが照射されていないときには、低強度のレーザビームは照射され、それらのビームがオンオフ逆となるように照射され得る。低強度のレーザビームは、例えば、図１１（ｂ）に領域ＬＰ２１とＲＰ２１で表されるように、ピット形成領域Ｐ２１を形成する高強度のレーザビームの照射位置に対してディスク半径方向両側に、特に、トラックピッチｐと同程度の間隔ｄを隔てた位置に２ビームで照射される。低強度のレーザビームの強度は、前述のようにレジストの感度Ｌの１／２以下である。図１１（ｂ）の右側には、左側のピットパターンの平面図で表されたピット形成領域Ｐ３２と低強度のレーザビーム照射領域ＲＰ２２を横断する直線Ｙ−Ｙ上に与えられる光の強度分布を模式的に示している。ピット形成領域Ｐ３２を照射するビーム１は、低強度のレーザビーム照射領域ＲＰ２２を照射するビーム２と重複しているので、図１１（ｂ）の右側の破線で表したように、レジストの感度Ｌを越える部分が低強度のレーザビーム照射領域ＲＰ２２側にシフトする。同様にして、ピット形成領域Ｐ２１，Ｐ３１及びＰ３２の周囲にも低強度のレーザビーム照射領域ＬＰ２１，ＲＰ２１，ＬＰ２２及びＲＰ２２が存在するのでピット形成領域Ｐ２１，Ｐ３１及びＰ３２はいずれもその外周部の露光強度が一律に増大され、ピット形成領域間のかぶりが生じていない場所でも、そのようなかぶりと同様な現象が生じている。従って、図１１（ｂ）のピット形成領域Ｐ２１，Ｐ３１及びＰ３２の周囲に破線で示したように、ピット形成領域Ｐ２１，Ｐ３１及びＰ３２の周囲は一律に外側に広がる。この結果、現像によって形成されるマークやピットのサイズはトラック方向又はそれに直交する方向に隣接しているピットの有無に拘わらずに決まる。それゆえ、トラックピッチを狭小化してもピットサイズ及びピット形状の変動を抑制することができて、高記録密度情報記録媒体のジッター及びクロストークを低減することができる。本発明の原盤露光装置は、かぶりにより生じるフォトレジストの現像の不均一性を解消しており、フォトレジストの露光における２次元な光学補償露光（Ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を実行している。なお、領域ＬＰ２２では、トラックｔ１とｔ２に照射された低強度のレーザビームが重複しているが、前述のように低強度のレーザビームの強度はレジストの感度Ｌの１／２以下であるので、現像処理により領域ＬＰ２２にピットが形成されることはない。また、本発明をＣＬＶ方式の原盤露光装置に適用した場合にも、１周後に露光される隣接トラックの露光信号を正確に予測する必要がないので複雑な信号補正回路を必要とせず、また、レーザビームを強度変調する光学式の変調器も使用しないので、原盤露光装置の構成を簡略化できると共に、正確なピット列のカッティングが可能になる。
【００２３】
本発明の原盤露光装置を用いることにより、かぶりの発生によるピットサイズ及びピット形状の変動を抑制することができ、高記録密度情報記録媒体のジッター及びクロストークを低減することができる。
【００２４】
本発明の原盤露光装置では、他のレーザビーム（第２のレーザビーム）、すなわち、低強度のレーザビームは、そのビームスポットの外縁がピット領域に照射される高強度のレーザビームのスポットの外縁と重複するように照射される。この際、重複部分に照射されるビームのエネルギーは、高強度のレーザビームのスポットの外縁同士が重なる程度のエネルギー、すなわち、かぶりが生じる程度のエネルギーが与えられる必要がある。一方で、形成しようとするピットパターンによっては、低強度のレーザビームのスポット同士が重なることもあり得る。この場合、フォトレジストの感度Ｌを超えるようなエネルギーがスポットの重複部分に与えられると、現像により意図しないエリアにピットが形成されることになる。従って、低強度のレーザビームの強度は、その２倍値がフォトレジストの感度Ｌを超えないように、すなわち、フォトレジストの感度Ｌの１／２以下となるように制御器で制御される。
【００２５】
本発明の原盤露光装置では、高密度記録のために、前記フォトレジスト層上にピットパターンを形成するための第１及び第２の半導体レーザの波長を３９０ｎｍ以下にし得る。また、レーザ光源に半導体レーザを用いているので、光変調の応答性に優れるために、ピットパターン露光時のデータレートが３０Ｍｂｐｓ以上とすることができる。
【００２６】
本発明の原盤露光装置では、第２の半導体レーザから出射されたレーザビームを分割するためのビーム分割器をさらに備えることが好ましい。前記ビーム分割器は回折格子にし得る。また、本発明の原盤露光装置では、前記ビーム分割器を用いる代わりに、第２の半導体レーザが２つの半導体レーザから構成され、該２つの半導体レーザから出射された２つのレーザビームが第１レーザビームの照射位置の両側に照射されるようにしてもよい。
【００２７】
本発明の第２の態様に従えば、上記態様の原盤露光装置を用いて情報記録媒体用原盤を露光する方法であって、
波長が３９０ｎｍ以下で且つ前記フォトレジスト層の感度以上の強度の第１レーザビームと、波長が３９０ｎｍ以下で且つ前記フォトレジスト層の感度の１／２以下の強度のレーザビームとを用い、且つ、３０Ｍｂｐｓ以上のデータレートで原盤露光を行なうことを特徴とする情報記録媒体用原盤を露光する方法が提供される。本発明の原盤露光方法においては、記録密度１５Ｍｂｉｔ／ｍｍ２以上の記録密度を有する情報記録媒体用原盤を形成し得る。
【００２８】
本発明の原盤露光方法では、短波長の半導体レーザを光源として用いているため、微細な露光パターンを高速変調可能なレーザ光で形成することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の原盤露光装置は、かぶりの発生によるピットサイズ及びピット形状の変動を抑制することができ、ジッター及びクロストークが低減された光ディスクなどの高記録密度情報記録媒体の原盤を形成することができる。また、ＣＬＶ方式の原盤露光装置に適用した場合にも、１周後に露光される隣接トラックの露光信号を正確に予測する必要がないので、複雑な信号補正回路を必要とせず、原盤露光装置の構成を簡略化できると共に、正確なピット列のカッティングが可能になる。
【００３０】
また、本発明の原盤露光装置は、波長が３９０ｎｍ以下の複数の半導体レーザ光源を用いてかぶりの補正を行っているので、１５Ｍｂｉｔ／ｍｍ２以上の記録密度で原盤露光することができるとともに、立ち上がり時間１ｎｓ以下で変調することが可能となるので、データレート３０Ｍｂｐｓ以上でピットパターンを露光することができる。これにより、直径１２０ミリサイズ（現行のＣＤ及びＤＶＤと同一サイズ）のディスク用原盤露光において、上記のような高記録密度を維持しながら、１．５時間以内で完了することが可能となる。また、ディスクを低コストで製造することも可能となる。また、本発明の原盤露光装置では、ビーム分割器の代わりに半導体レーザ光源をさらに追加してフォトレジスト層上に照射されるレーザビームを構成することにより、原盤露光装置をより低コストで製造することができ、また、低強度のレーザビームの照射位置の調整が容易となる。
【００３１】
本発明の原盤露光方法は、現像によって形成されるマークやピットのサイズがピットがトラック方向又はそれに直交する方向に隣接しているか否かに拘わらずに定まる。それゆえ、トラックピッチを狭小化してもピットサイズ及びピット形状の変動を抑制することができ、高記録密度情報記録媒体のジッター及びクロストークを低減することができる。また、ＣＬＶ方式の原盤露光装置に適用した場合にも、１周後に露光される隣接トラックの露光信号を正確に予測する必要がないので、複雑な信号補正回路を必要とせず、原盤露光装置の構成を簡略化できると共に、正確なピット列のカッティングが可能になる。さらに、本発明の原盤露光方法では、最短マークが形成される領域のディスク半径方向の両側に前記フォトレジスト層の感度の１／２以下のレーザ強度を有するレーザビームを照射するので、最短マークの幅を他の長さのマークと同程度にすることができ、また、マーク長よりも長い幅のマークを形成することが可能となる。それゆえ、本発明の原盤露光方法を用いることで情報記録媒体の超高密度記録を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の原盤露光装置、原盤露光方法及び情報記録媒体用基板等を、光ディスク原盤露光装置、光ディスク原盤露光方法及び光ディスク基板を例にとって図を参照しながら説明する。
【００３３】
＜具体例１＞
具体例１−１
図１に示すように、本例の光ディスク原盤露光装置は、光ディスク原盤１と、当該光ディスク原盤１を回転駆動するターンテーブル２と、移動テーブル３とから主に構成されている。
【００３４】
光ディスク原盤１は、例えばガラス製の平滑なディスク状基板の表面に、均一厚さのフォトレジスト層を形成してなる。
【００３５】
ターンテーブル２は、図２に示すように、前記光ディスク原盤１を着脱可能に装着し、装着された光ディスク原盤１を所要の回転駆動方式で回転する。光ディスク原盤１の回転駆動方式には、ＣＡＶ方式、ＺＣＡＶ方式又はＣＬＶ方式があり、製造しようとする光ディスクの回転駆動方式に応じて選択される。
【００３６】
移動テーブル３上には、２つの半導体レーザ光源１１ａ及び１１ｂが隣接して設けられている。半導体レーザ光源１１ａ及び１１ｂには、各々、図示していないが、半導体レーザから出射したレーザビームを平行光に変換するコリメータレンズが設けられている。また、半導体レーザ光源１１ａ及び１１ｂを制御してレーザビームの強度及び出射タイミングを調整（変調）するためのレーザコントローラ（制御器）ＬＣが、半導体レーザ光源１１ａ及び１１ｂに接続されて移動テーブル３上に設けられている。
【００３７】
移動テーブル３上には、図１及び図２に示すように、半導体レーザ光源１１ｂから出射された偏光偏波面が紙面に対して平行な第２のレーザビーム２０の偏光偏波面を９０度回転させる１／２波長板３１と、１／２波長板３１によって偏光偏波面が９０度回転した第２のレーザビーム２０を０次回折光と±１次回折光とに分割する回折格子３２と、回折格子３２にて得られた±１次回折光３３の光路を変更する第４のミラー３４と、半導体レーザ光源１１ａから出射された第１のレーザビーム１６と±１次回折光３３とを合成する偏光ビームスプリッタ３５と、合成されたレーザビーム３６を光ディスク原盤１のフォトレジスト層に集光する対物レンズ３７と、対物レンズ３７のデフォーカスを検出するフォーカス検出器３８と、光ディスク原盤１からの反射光をフォーカス検出器３８に導くダイクロイックミラー３９とからなる移動光学系が搭載される。この移動テーブル３は、前記対物レンズ３７を光ディスク原盤１の半径方向に移送するように所定の範囲で光ディスク原盤１に対して移動する。なお、対物レンズ３７、フォーカス検出器３８及びダイクロイックミラー３９と光ディスク原盤１の配置関係を図２に表した。
【００３８】
光ディスク原盤１上に照射される第１のレーザビーム１６及び第２のレーザビーム２０の波形を図３（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示す。図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、光ディスク原盤１上に照射される第１のレーザビーム１６及び第２のレーザビーム２０が逆位相（オンオフタイミング）であり、第２のレーザビーム２０は、基本的には第１のレーザビーム１６のオン期間でオフに反転し、第１のレーザビーム１６のオフ期間でオンに反転する。これらの反転タイミングは、半導体レーザ光源１１ａと１１ｂとをレーザコントローラＬＣを用いて駆動することによって制御されている。より詳細には、レーザコントローラＬＣは、図３（ｃ）に例示するように、露光波形における先端及び後端のパルス幅Ｌ１、削りＬ３、３Ｔマーク以上のウエスト長Ｌ２、先端及び後瑞のレーザ強度Ｐ１とウエスト部のレーザ強度Ｐ２とを調整し、かつ、レーザ強度Ｐ１がフォトレジスト層の感度以上の所定の値になるように半導体レーザ光源１１ａを制御して、第１のレーザビーム１６を強度変調する。また、レーザコントローラＬＣは、半導体レーザ光源１１ｂを制御して、図３（ｄ）に示すように、露光波形における先端及び後端にパルス幅にＬ４の削りを入れるように第２のレーザビーム２０を強度変調する。ビーム２のパワーは、ビーム１のピークパワーＰ１のパワーの１０％程度であり、フォトレジストの感度Ｌに対して５０％以下、特に５〜１２％になるようにレーザコントローラＬＣにより制御される。
【００３９】
前述のように回折格子３２は、１／２波長板３１を通過した第２のレーザビームを０次回折光と±１次回折光とに分割するが、０次回折光は偏光ビームスプリッタ３５にて第１レーザビーム１６と重なり、光ディスク原盤に照射される第１レーザビーム１６の強度の制御を困難にする可能性がある。このため、前記回折格子３２としては、０次回折光の悪影響を回避するため、０次回折光の強度を±１次回折光の強度より低くなるように、特に０次回折光の強度が±１次回折光の強度の１／５以下になるような回折格子を用いることが好ましい。
【００４０】
第４のミラー３４は、回折格子３２にて得られた±１次回折光３３（ビーム（Ｂｅａｍ）２）を、偏光ビームスプリッタ３５、ダイクロイックミラー３９及び対物レンズ３７を介して、半導体レーザ光源１１ａから照射されたレーザビーム１６（ビーム（Ｂｅａｍ）１）の照射位置の両側部分に照射する。図３（ａ）に、ビーム１及びビーム２により露光されたピットパターンをパターン長さ（２Ｔ、８Ｔなど）とともに示す。このとき、ピットの非形成部におけるレーザビーム１６，３３の露光量を均一化するため、図３（ａ）に示すように、±１次回折光３３の光ディスク原盤１上における照射間隔ｄは、光ディスク原盤１にカッティングされるピット列のピッチ（トラックピッチ）ｐと等しくなるように調整され、また、±１次回折光３３の光ディスク原盤１上における照射位置は、前記ピット列の中心（トラック中心）からそれぞれ等距離の位置になるように±１次回折光３３が照射される。すなわち、ビーム２は隣接するトラックの境界上に照射される。このように±１次回折光の照射位置を調整することにより、隣接するトラックピッチ形成領域の外周部に、かぶりが生じた場合と同等の光エネルギーを与えることができる。
【００４１】
図３（ａ）中、ハッチングされたエリアは、ビーム２により露光されたエリアを示す。図３（ａ）に示したトラックｔ１〜ｔ３のうち、トラックｔ２のピットパターンは図３（ｂ）に示した波形（０又は１）に従って露光されている。ビットデータが存在しない場合（０信号）には、図３（ｃ）及び（ｄ）に示したように、ビーム１は照射されずにその代わりにビーム２がトラック中心の両側に照射される。この結果、ピット（露光マーク）が形成されていないエリアは低パワーのビーム２で露光されることになる。
【００４２】
トラックｔ１のピットＰ１１とトラックｔ２のピットＰ２１とに挟まれたエリアＰ／Ｐでは、ピットＰ１１とピットＰ２１を露光するための高パワーのビーム１の外延部（ビームスポットの外周部）が重なり合うためにかぶりが生じている。すなわち、エリアＰ／Ｐにはかぶりによる光エネルギーが与えられていることになる。従って、図３（ａ）に示した原盤上のフォトレジストは、全ての領域がいずれかの光（ビーム１、ビーム２またはかぶりに基づく光）で露光されていることになる。
【００４３】
上記のような原盤露光装置を用いて光ディスク原盤にカッティング（露光及び現像）を実施した。カッティング条件は、以下のとおりである。図３（ａ），（ｂ）に示すように（１，７）ＲＬＬ波形で最短が２Ｔ、最長が８Ｔのランダム波形よりなるビットデータを光ディスク原盤にカッティングした。ＣＤサイズで１５ＧＢの記録容量を実現するため、以下のような記録ストラテジを用いた。Ｔの長さを１０２ｎｍとし、また露光波形における先端及び後端のパルス幅Ｌ１をＬ１＝０．６Ｔ、削りＬ３をＬ３＝Ｔ−Ｌ１，３Ｔマーク以上のウエスト長Ｌ２をＬ２＝（ｎ−２）Ｔ、先端及び後端のレーザ強度Ｐ１とウエスト部のレーザ強度Ｐ２の関係をＰ２＝Ｐ１×（Ｌ１／Ｔ）とした。また、東京応化株式会社製のｉ線レジストが７５ｎｍの膜厚で塗布された光ディスク原盤を用い、半導体レーザ光源１１ａ及び１１ｂから照射されるレーザビームの波長がいずれも３５７μｍで対物レンズの開口数が０．９の原盤露光装置でビットデータのカッティングを行った。データレートは３６Ｍｂｐｓであった。光ディスク原盤を現像処理した後、ピットの表面形状をＡＦＭで計測した。
【００４４】
カッティングされたプリピットの長さと幅との関係を図５に示す。図５は、２Ｔ〜８Ｔのピットを形成した後、ＡＦＭでそれらの長さ及び幅を観測して、それらのピットの幅と長さの分布を表している。この結果からすれば、いずれの長さのピットも長さのばらつきが抑制されていることが分る。ピット長のばらつきの標準偏差は６％であることが分った。この結果からすれば、本実施形態に係る原盤露光装置を用いることで、高強度のレーザビーム１６が照射されないタイミングでは、その代わりに低強度のレーザビーム３３を所定エリアに照射することで高強度のレーザビームの照射部分の周囲に生じるかぶりと同じ状況を作り出すことで、かぶりの有無によるピットまたはスペースの大きさの変動を防止することができることが分る。すなわち、本発明の方法では、かぶりと同じ露光状態を原盤上のフォトレジスト全域に渡って強制的に生じさせているので、高強度のレーザビーム１６が隣接した二つのエリアに照射されたときにのみ生じるかぶりのピット寸法への影響を均一化している。なお、本発明では、レーザ光源として高速で変調可能な半導体レーザ光源を用いたので、ピットパターン露光時のデータレートを３０Ｍｂｐｓ以上とすることができる。その結果、ＣＤサイズ１枚当たりの露光時間を１．５時間以内とすることが可能となった。
【００４５】
上記原盤露光装置において、回折格子３２に代えて、ビーム分割器として、ウェッジプリズムや複数のハーフミラーとミラーの組合せなどを用いることができる。またこれらの光学部品のほか、図４に示すように、ドライバ回路４１の入力端に２周波の信号ｆ１，ｆ２が入力される音響光学偏向素子４２を用いることもできる。音響光学偏向素子４２に、２周波の信号ｆ１，ｆ２を入力することによりそれらの周波数に応じて入射レーザビームを２ビームに分割することができる。音響光学偏向素子４２を用いると、回折格子やウェッジプリズムなどの光学部品を用いた場合とは異なり、入力信号ｆ１，ｆ２を変更することによって所定強度の分割レーザビームを任意に生成することができるので、ランド部における露光強度及び音響光学偏向素子４２によって分割されたレーザビーム３３の間隔を任意に調整することができ、ピット列に形成されるピットのピット長及びスペース長をより正確に制御することができる。
【００４６】
具体例１−２
図６に、具体例１−１で説明した原盤露光装置を用いた原盤露光方法の別の具体例を示す。この例では、原盤露光装置の半導体レーザ光源１１ｂから照射するレーザビームの照射タイミングを変更した以外は、具体例１−１と同様にしてピットの露光パターンを形成した。図６（ａ）に示したように、トラックｔ１〜ｔ３には、それぞれ、具体例１−１と同様なピットパターンが形成されており、トラックｔ２を露光するビットデータ（図６（ｂ））及びその露光ビーム波形（図６（ｃ））もまたは具体例１−１と同様である。但し、ビーム２については、具体例１−１では、ビーム１と反転するパターンとしたが、この例では、図６（ａ）のトラックｔ２に示すように、ビーム１で最短ピットＰ２２（長さ２Ｔ）が照射されたときにもその両側のエリアＰ／Ｐ（２Ｔ）に、ビーム２が照射されるように、レーザコントローラＬＣを制御した。すなわち、図６（ｄ）の波形ｗ１及びｗ２からも分るように、２Ｔの長さの最短ピットが形成がされる場合に、そのピット（記録マーク）の両側に低露光パワーのビームを照射し、それ以外の場合には、ピットが形成されない場合にのみ低露光パワーのビームを照射している。二つのビーム２の照射間隔ｄは、トラックピッチｐと同じである。
【００４７】
本例の原盤露光方法によると、低強度のレーザビーム３３を最短ピットの隣接部に照射したので、他の長さのピットに比べて幅が狭くなる傾向のある最短ピットの幅を広げ、それにより、ピット幅をピット長さに拘わらず一層均一にすることができる。特に、最短ピットについて長さ（平均値が約２０５ｎｍ）よりも幅（平均値が約２２０ｎｍ）の方を大きくすることができる。従って、本例の原盤露光方法を用いれば、ピット長に拘わらず、幅の長いピットを確実に形成することができるので、線方向（トラック方向）に一層高密度な記録が可能な記録媒体を提供することができる。
【００４８】
具体例１−１と同様の条件及び記録ストラテジ（データレート３６Ｍｂｐｓ）でカッティングされたピットの表面形状を具体例１−１と同様の方法で計測した。計測結果を図７に示す。図７に示すように、最短ピット（２Ｔ）におけるピット幅が他のピット長のピットとほぼ同レベルであり、ピット幅の均一性がかなり向上していることが分る。さらに、各ピット長のばらつきの標準偏差を６％に抑制することができた。
【００４９】
なお、この具体例において、図６（ｄ）の波形ｗ１及びｗ２は、第３のレーザビームと捉えることもできる。さらに、実際に、第３のレーザビームを発生する半導体レーザ光源を第１及び第２のレーザビームを発生する半導体レーザ光源と別に設けても良い。
【００５０】
＜具体例２＞
次に、本発明に係る原盤露光装置及び露光方法の第２具体例を図８を参照しながら説明する。
【００５１】
図８に示すように、この具体例の原盤露光装置では、回折格子等のビーム分割器に代えて、第３のレーザビームを照射する半導体レーザ光源１１ｃを追加するとともに、第３のレーザビーム２０ｂの光路中に１／２波長板３１ｂを設け、第３のレーザビーム２０ｂの光路を変更するためのミラー３４ｂを追加した以外は、上記具体例１と同様に構成する。こうすることにより、フォトレジスト層上のビーム（Ｂｅａｍ）１の照射位置の両側に照射されるビーム（Ｂｅａｍ）２の一方を半導体レーザ光源１１ｂからの第２のレーザビームで、また、ビーム（Ｂｅａｍ）２の他方を半導体レーザ光源１１ｃからの第３のレーザビームで構成することができる。フォトレジスト層上のビーム（Ｂｅａｍ）１の照射位置の両側に照射されるビーム（Ｂｅａｍ）２の位置及びそれらの間隔は、ハーフミラー３４ａ及びミラー３４ｂの角度を変更することにより調整することができる。従って、具体例１の回折格子を用いる場合に比べ、ビーム２の照射位置を一層容易に調整することができ、露光スケジュールの変更に迅速に対応することが可能となる。
【００５２】
本例の原盤露光装置及び露光方法を用いると、具体例１−１及び１−２で使用した原盤露光装置と同様に高強度のレーザビームによるかぶりの影響を防止し、ジッターを抑制することができる。さらに、本例の原盤露光装置は、半導体レーザ光源を追加することのみで済み、且つ回折格子のような高価なビーム分割器も不要となるので、原盤露光装置を安価に製造することができる。
【００５３】
＜比較例＞
図９に、上記具体例に対する比較例として、半導体レーザ光源１１ａのみを用いて原盤露光を行なった場合のレーザビームの露光波形と光ディスク原盤の露光状態とを示す。また、図１０に、この原盤露光装置を用いてカッティングされたプリピットの長さと幅との関係を示す。ピット長のばらつきの標準偏差は９％であることが分った。この結果から、単一の半導体レーザ光源を用いただけでは、長さ方向にばらつきの少ないピットを形成することが困難であることが分かる。
【００５４】
＜光ディスクスタンパの製造方法＞
前記各具体例で露光された光ディスク原盤１のフォトレジスト層を現像処理し、現像された光ディスク原盤１のレジストパターンをニッケルメッキなどにより転写することにより光ディスクスタンパを作製することができる。
【００５５】
あるいは以下のようなＲＩＥ処理によるプロセスを実施しても良い。前記各具体例で露光された光ディスク原盤１のフォトレジスト層を現像処理し、所定のレジストパターンを有する光ディスク原盤１を得る。次いで、光ディスク原盤１に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理を行う。この際、レジストパターンはマスクとして作用する。ＲＩＥ処理により、光ディスク原盤１の表面に形成されるレジストパターンに対応するピットパターンが得られる。このピットパターンをニッケルメッキなどにより転写することによって光ディスクスタンパを作製することができる。
【００５６】
このように、本発明の光ディスクスタンパは、前記具体例の原盤露光装置及び原盤露光方法にて露光された光ディスク原盤１を用い、転写技術を応用することにより作製することができるので、信号を高密度に記録することができ、かつ信号のジッター及びクロストークを低減することができる。特に、前記ＲＩＥ処理を通じて得られた光ディスクスタンパは、以下の理由から信頼性が高い。フォトレジスト層における低強度のレーザビームの照射部分に浅い窪みが形成される。しかし、その部分にフォトレジスト層が残存している限り、フォトレジスト層はマスクとして機能し、その部分のＲＩＥ処理時のエッチングを防止できる。この結果、原盤には高強度のレーザビームにて露光されたレジストパターンのみに対応するピットパターンを形成することができる。従って、窪みの形成に伴う不都合の発生を防止することができ、フォトレジスト層を露光する時のマージンを広げることができる。
【００５７】
さらに、本発明の光ディスク基板は、前記の光ディスクスタンパを鋳型として用い、複製技術を応用することにより複製される。この光ディスク基板を用いてＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯなどの各種の光ディスクを製造することができる。このような光ディスクは、信号を高密度に記録することができ、かつ信号のジッター及びクロストークを低減することができる。特に、図７に示したように、長さよりも幅の方が長いピット（露光マーク）が形成された原盤を用いて作製した、長さよりも幅の方が長いピットが形成された基板を有する光ディスクは高い線記録密度を有することができるので、光ディスクの記録容量の向上を図ることができる。
【００５８】
なお、前記具体例において、特定の光ディスク原盤の露光装置、光ディスク原盤の露光方法、光ディスクスタンパ及び光ディスク基板を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他の形状及び他の方式の情報記録媒体用の露光装置、露光方法、スタンパ及び基板にも適用できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、フォトレジスト層の異なるエリアにレーザ強度がフォトレジスト層の感度以上の高強度のレーザビームとレーザ強度がフォトレジスト層の感度以下の低強度のレーザビームとを照射することにより、高強度のレーザビームの照射部分の周囲に生じるかぶりの問題を解決し、高強度のレーザビームの照射パターンやピット長さに関わりなく、所望のピットパターンを高速露光により形成することができ、特にピット長、ピット幅などのピットサイズ及びピット形状のばらつきを低減することができる。よって、トラックピッチを狭小化して高密度記録を行ってもジッター及びクロストークが低い情報記録媒体を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】具体例１−１の原盤露光装置の平面図である。
【図２】具体例１−１の原盤露光装置の集光系の側面図である。
【図３】具体例１−１の原盤露光装置より照射されるレーザビームの露光波形と光ディスク原盤の露光状態とを示す説明図である。
【図４】図１に示した原盤露光装置に備えられる第２のビーム分割器の他の例を示す概念図である。
【図５】具体例１−１の原盤露光装置を用いてカッティングされたプリピットの長さと幅との関係を示すグラフ図である。
【図６】具体例１−２の原盤露光装置より照射されるレーザビームの露光波形と光ディスク原盤の露光状態との他の例を示す説明図である。
【図７】具体例１−２の原盤露光方法でカッティングされたプリピットの長さと幅との関係を示すグラフである。
【図８】具体例２の原盤露光装置の平面図である。
【図９】比較例の原盤露光装置より照射されるレーザビームの露光波形と光ディスク原盤の露光状態とを示す説明図である。
【図１０】比較例の原盤露光装置を用いてカッティングされたプリピットの長さと幅との関係を示すグラフ図である。
【図１１】本発明の原理を、従来の方法と比較して説明する概念図である。
【図１２】低露光部の発生原理を示す説明図である。
【図１３】かぶりの発生原理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  光ディスク原盤、  ２  ターンテーブル、  ３  移動テーブル、  １１ａ，１１ｂ，１１ｃ  半導体レーザ光源、  １６  第１のレーザビーム（高強度のレーザビーム）、  ２０，２０ａ，２０ｂ  第２のレーザビーム、  ３１，３１ａ，３１ｂ  １／２波長板、  ３２  回折格子、  ３３  ±１次回折光（低強度のレーザビーム）、３４，３４ｂ  ミラー、３４ａ  ハーフミラー、  ３７  対物レンズ
【図１】
2005158243.tif 000003
【図２】
2005158243.tif 000004
【図３】
2005158243.tif 000005
【図４】
2005158243.tif 000006
【図５】
2005158243.tif 000007
【図６】
2005158243.tif 000008
【図７】
2005158243.tif 000009
【図８】
2005158243.tif 000010
【図９】
2005158243.tif 000011
【図１０】
2005158243.tif 000012
【図１１】
2005158243.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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