(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の裏面からの反射光の影響を受けない光ディスクの表面評価方法とその評価方法を実現することができる表面評価装置を提供する。【解決手段】干渉計１００が被測定物である光ディスク基板１５０の表面に対して計測光の光軸が傾斜角Φ０で傾斜するように設置されている。一方、回折光ＤＦは基板１５０の表面から伸びる仮想垂線ＶＬに対してΦ１の角度で出射される。Φ０＝Φ１となるように干渉計１００の傾斜角を設定すると、干渉計１００に回折光ＤＦが入射されるようになる。回折光ＤＦと参照光ＲＦとの干渉によって生じた干渉縞を観測することにより表面の凹凸を評価する。【選択図】図１
2009211751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に螺旋状の案内溝が形成された基板を有する光ディスクの表面評価方法において、
計測光を発生する光源と、前記光源から発せられた計測光の一部を反射しその他を透過することにより分割するとともに前記基板から返ってきた回折光を反射するビームスプリッタと、前記基板から返ってきた前記回折光と前記計測光の一部とを干渉させて形成された干渉縞を撮影する撮像装置と、前記ビームスプリッタによって反射された前記計測光の一部または前記回折光を前記撮像装置に向けて反射する反射板と、を有する干渉計を用い、
前記干渉計の光軸を前記基板の表面に対して傾斜させた状態で計測光の照射を行い、
このときの前記干渉計の光軸の傾きと、前記回折光の光路の傾斜角と、が同じになるようにした
ことを特徴とする光ディスクの表面評価方法。
【請求項２】
前記基板の仮想垂線に対する前記干渉計の光軸の傾斜角をΦ０、前記基板の仮想垂線に対する前記回折光の光路の傾斜角をΦ１、前記基板の案内溝の間隔をＰ、計測光の波長をλとしたとき、
Φ０＝Φ１＝ｓｉｎ−１（ｎλ／２Ｐ）
（ｎは回折光の次数）
であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスクの表面評価方法。
【請求項３】
一方の面に螺旋状の案内溝が形成された基板を有する光ディスクの表面評価装置において、
計測光を発生する光源と、前記光源から発せられた計測光の一部を反射しその他を透過することにより分割するとともに前記基板から返ってきた回折光を反射するビームスプリッタと、前記基板から返ってきた前記回折光と前記計測光の一部とを干渉させて形成された干渉縞を撮影する撮像装置と、前記ビームスプリッタによって反射された前記計測光の一部または前記回折光を前記撮像装置に向けて反射する反射板と、を有する干渉計を備え、
前記干渉計は前記基板の表面に対して光軸が傾斜するように設置され、前記基板の表面から伸びる仮想垂線に対する前記干渉計の光軸の傾斜角をΦ０、前記基板の表面から伸びる仮想垂線に対する前記回折光の光路の傾斜角をΦ１、前記基板の案内溝の間隔をＰ、計測光の波長をλとしたとき、
Φ０＝Φ１＝ｓｉｎ−１（ｎλ／２Ｐ）
（ｎは回折光の次数）
であることを特徴とする光ディスクの表面評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクの表面の欠陥を光学的に検出して評価を行う方法と、その方法によって光ディスクの表面の欠陥を光学的に検出する評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
追記型ＣＤ（ＣＤ−Ｒ）、追記型ＤＶＤ（ＤＶＤ±Ｒ）または追記型ブルーレイディスク（ＢＤ−Ｒ）等の光ディスクは、ディスク状基板の一方の面上に、記録層、反射層、及び必要に応じて保護層を形成した構造を有している。また、前記基板の一方の面にはグルーブと呼ばれる螺旋状または同心円状の案内溝が形成され、隣り合うグルーブの間はランドと呼ばれる凸部となっている。このような光ディスクは、記録用レーザ光をグルーブ上の記録層に照射してピットを形成することにより記録が行われ、このピットの長さ、ピットとピットの間の部分（スペース）の長さ及びこれらの配列を、再生用レーザ光を照射して反射光を光電変換して再生信号として読み取ることによって再生が行われる。
【０００３】
このような光ディスクは、記録容量が高くなるにつれて基板に形成されるグルーブの間隔すなわちトラックピッチが狭くなる。例えば片面一層で４．７ＧＢの記録容量を有するＤＶＤ−Ｒの場合はトラックピッチが０．７４μｍであるが、片面一層で２５ＧＢの記録容量を有するＢＤ−Ｒの場合はトラックピッチが０．３２μｍである。また、このような光ディスクでは、高速記録の要求が高く、例えば１６倍速等に対応することが要求されてきている。そのため、基板の製造には、グルーブを形成する場合の精度の高さが要求される。
【０００４】
このような光ディスクは、生産時におけるバラツキ等の原因により、基板のグルーブが形成された表面に凹凸が形成される場合がある。なお、ここでは以後、特に断りが無い場合は基板のグルーブが形成されている側の面を表面ということにする。表面に凹凸が形成された基板を用いた光ディスクに記録用レーザ光及び再生用レーザ光を照射した場合、凹凸による厚みバラツキによってレーザ光の焦点位置に目標とする位置からのズレが生じる。このズレによって球面収差やデフォーカス等のフォーカスエラーや、トラッキングエラーが発生する。フォーカスエラーやトラッキングエラーは、データ復号エラー等のような、光ディスクへの書き込み及び光ディスクからのデータの読み出しが正常に行われないような影響を与える。特に近年は上記のように光ディスクの記録再生速度の高速化が進んでおり、その影響はさらに大きくなってきている。そこでこれらのエラーを防止するため、光ディスクの基板の表面の評価が必要になってきている。  
【０００５】
このような光ディスクの基板の表面の凹凸を評価する方法としては、特開２００５−１１４６３０号公報に開示されているように、基板の表面にレーザ光を照射して、その反射光または回折光を検出することにより欠陥を検出する方法が提案されている。また、このような欠陥の検出には、例えばマイケルソン干渉計やフィゾー干渉計等の干渉計が用いられる。  
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１４６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これらの方法で光透過性の基板の表面の評価を行った場合、次のような問題点がある。光透過性の基板に計測光を照射すると、基板の表面で反射された反射光と基板の表面のグルーブによる回折光とともに、基板の表面を透過して基板の裏面で反射された反射光が検出される。従来の方法では、図６に示すように、表面の反射光ＲＥＦ１または回折光と、裏面からの反射光ＲＥＦ２が重畳されて検出される。  
【０００８】
この裏面からの反射光ＲＥＦ２は、裏面の凹凸を反映したものであるとともに、表面の反射光ＲＥＦ１と略同じレベルである。そのため、表面の反射光ＲＥＦ１と裏面の反射光ＲＥＦ２とが多重干渉を起こすと、表面の凹凸の正確な計測ができなくなってしまう。  
【０００９】
そこで本発明では、裏面からの反射光の影響を受けない光ディスクの表面評価方法を提案するとともに、そのような評価方法を実現することができる表面評価装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では第一の解決手段として、一方の面に螺旋状の案内溝が形成された基板を有する光ディスクの表面を評価する方法において、計測光を発生する光源と、前記光源から発せられた計測光の一部を反射しその他を透過することにより分割するとともに前記基板から返ってきた回折光を反射するビームスプリッタと、前記基板から返ってきた前記回折光と前記計測光の一部とを干渉させて形成された干渉縞を撮影する撮像装置と、前記ビームスプリッタによって反射された前記計測光の一部または前記回折光を前記撮像装置に向けて反射する反射板と、を有する干渉計を用い、前記干渉計の光軸を前記基板の表面に対して傾斜させた状態で計測光の照射を行い、このときの前記干渉計の光軸の傾きと、前記回折光の光路の傾斜角と、が同じになるようにした光ディスクの表面評価方法を提案する。
【００１１】
上記第一の解決手段に開示された干渉計は、光源から発せられた計測光の一部を参照光として用い、被測定物から返ってきた光と干渉させて計測する構造を有している。このような干渉計を被測定物である基板に対して傾斜させた状態にすると、基板からの反射光は干渉計に返ってこなくなる。しかしながら、回折光は、反射光とは異なる方向例えば干渉計のある方向に返ってくる。このとき干渉計の光軸の傾きと回折光の光路の傾斜角とが同じになるようにすると、回折光の光路が計測光の光路と一致し、参照光と回折光が干渉して撮像装置で撮影される。こうして撮影された干渉縞によって表面の凹凸を評価することができる。上記第一の解決手段によれば、基板の裏面からの反射光の影響を受けずに基板の表面の凹凸を評価することができる。  
【００１２】
また、本発明では第ニの解決手段として、上記の第一の解決手段に加えて、前記基板の仮想垂線に対する前記干渉計の光軸の傾斜角をΦ０、前記基板の仮想垂線に対する前記回折光の光路の傾斜角をΦ１、前記基板の案内溝の間隔をＰ、計測光の波長をλとしたとき、Φ０＝Φ１＝ｓｉｎ−１（ｎλ／２Ｐ）（ｎは回折光の次数）である光ディスクの表面評価方法を提案する。上記第二の解決手段によれば、Φ０＝Φ１＝ｓｉｎ−１（ｎλ／２Ｐ）を満たした場合に、基板の表面から返ってきた回折光が計測光の光路に沿って干渉計に入射されるようになる。
【００１３】
また、本発明では第三の解決手段として、一方の面に螺旋状の案内溝形成された基板を有する光ディスクの表面評価装置において、計測光を発生する光源と、前記光源から発せられた計測光の一部を反射しその他を透過することにより分割するとともに前記基板から返ってきた回折光を反射するビームスプリッタと、前記基板から返ってきた前記回折光と前記計測光の一部とを干渉させて形成された干渉縞を撮影する撮像装置と、前記ビームスプリッタによって反射された前記計測光の一部または前記回折光を前記撮像装置に向けて反射する反射板と、を有する干渉計を備え、前記干渉計は前記基板の表面に対して光軸が傾斜するように設置され、前記基板の表面から伸びる仮想垂線に対する前記干渉計の光軸の傾斜角をΦ０、前記基板の表面から伸びる仮想垂線に対する前記回折光の光路の傾斜角をΦ１、前記基板の案内溝の間隔をＰ、計測光の波長をλとしたとき、Φ０＝Φ１＝ｓｉｎ−１（ｎλ／２Ｐ）（ｎは回折光の次数）である光ディスクの表面評価装置を提案する。
【００１４】
上記第三の解決手段によれば、上記第一の解決手段及び第二の解決手段を用いて基板の裏面からの反射光の影響を受けずに基板の表面の凹凸を評価することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、裏面からの反射光の影響を受けずに表面の凹凸を評価することができる光ディスクの表面評価方法を実現することができる。また、そのような評価方法を実現することができる表面評価装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の光ディスクの表面評価方法及び評価装置に係る実施形態について、図面に基づいて説明する。図１に本発明の光ディスクの評価装置の概略図を示す。
【００１７】
本発明の評価装置は、計測光を発生する光源１０１と、入射された光の一部を反射しその他を透過することにより分割するビームスプリッタ１０２と、被測定物から返ってきた光と参照光とを干渉させて形成された干渉縞を撮影する撮像装置１０３と、ビームスプリッタ１０２によって反射された光を撮像装置１０３に向けて反射する反射板１０４と、を有する干渉計１００を備えている。光源１０１は図示しない制御手段に接続されている。また撮像装置１０３は図示しない表示装置例えばモニター等に接続されており、観測した干渉縞を表示させる。光源１０１としてはレーザ光等を用いることができる。また、撮像装置１０３としてはＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等を用いたカメラを用いることができる。なお、図１ではコリメータレンズや集光レンズ等のレンズ類を便宜上省略してある。
【００１８】
本発明の評価装置は、この干渉計１００が被測定物である光ディスク基板１５０の表面に対して計測光の光軸が傾斜するように設置されている。その傾斜角は基板１５０の表面から伸びる仮想垂線ＶＬに対してΦ０にされている。このように干渉計１００を傾斜させることにより、基板１５０の裏面からの反射光が干渉計に返ってこなくなる。一方、基板１５０の表面は所定のトラックピッチで案内溝が形成されているので回折格子と同じになる。そのため回折光が発生する。発生した回折光の光路は仮想垂線ＶＬに対してΦ１の傾斜角を有している。回折光の光路は、一部は反射光と同じ方向であるが、他の一部は干渉計１００のある方向である。ここでΦ０＝Φ１となるように干渉計の傾斜角を設定すると、干渉計１００に回折光が入射されるようになる。なお、基板１５０は半径方向において回折格子と同様になるので、干渉計１００からの計測光の照射は基板１５０の半径方向から行われる。
【００１９】
次にこのような評価装置の動作について説明する。まず光源１０１から計測光ＭＢ１が出射される。計測光ＭＢ１はビームスプリッタ１０２で一部の光ＭＢ２が反射され、残りが透過して基板１５０へ照射される。一部の光ＭＢ２は反射板１０４で反射され、参照光ＲＦとなって撮像装置１０３へ入射される。
【００２０】
一方計測光ＭＢ１は基板１５０へ傾斜角Φ０で照射される。続いて基板１５０の表面の案内溝によって回折光ＤＦが発生し、傾斜角Φ０で出射される。ここでΦ０＝Φ１なので回折光ＤＦは干渉計１００に入射される。干渉計１００に入射された回折光ＤＦは、ビームスプリッタ１０２に反射されて撮像装置１０３へ入射される。このとき回折光ＤＦと参照光ＲＦとが干渉を起こす。回折光ＤＦと参照光ＲＦとの干渉によって生じた像は撮像装置１０３によって撮影される。
【００２１】
続いて回転機構１５１及び図示しないターンテーブル等の固定手段によって回転可能に設置されている基板１５０を回転させて、基板１５０の表面を走査させる。これにより図２または図３に示すような干渉縞が観測される。なお、回転機構１５１は評価装置と連動させたり、一体化させる必要は特にないが、評価装置と連動させたり一体化させても良い。回転機構１５１としては、スピンドルモータ等が用いられる。
【００２２】
このようにして観測される干渉縞を図２または図３に模式的に示す。図２は基板１５０の表面に凹凸欠陥のない状態を示すものである。基板１５０の表面に凹凸欠陥がない場合、略同じ幅の縞が略等間隔で同心円状に並ぶ干渉縞が観測される。
【００２３】
図３は基板１５０の表面に凹凸欠陥がある状態を示すものである。基板１５０の表面に凹凸欠陥がある場合、縞の間隔が変化したり縞の幅が変化する等の、縞の形状が歪んだ部分Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが発生する。このような干渉縞の歪んだ部分の大きさは、凹凸欠陥の高さや面積によって変化する。基板１５０の評価は干渉縞の歪んだ部分の数や大きさによって行うことができる。すなわち基板１５０の表面の評価が干渉縞の状態を目視することによって行うことができるようになる。
【００２４】
ここで、干渉計の傾斜角Φ０と回折光の光路の傾斜角Φ１とを一致させる方法について図４に基づいて説明する。表面に案内溝ＧＶがトラックピッチＰで形成されている基板１５０に波長λの計測光ＭＢを入射角Φ０で照射すると、回折光ＤＦが出射角Φ１で出射される。このときの関係は、Φ０及びΦ１を基板１５０の表面から伸びる仮想垂線ＶＬに対する角度とすると、
Ｐ×ｓｉｎΦ０＋Ｐ×ｓｉｎΦ１＝ｎλ・・・・（１）
の式で表すことができる。なお、ｎλのｎは回折光の次数を示すもので、一次回折光であればｎ＝１である。
【００２５】
ここで、Φ０＝Φ１とすると、（１）式は
ｓｉｎΦ０＝ｎλ／２Ｐ・・・・（２）
となる。（２）式からΦ０＝Φ１＝ｓｉｎ−１（ｎλ／２Ｐ）が得られる。すなわちこの式を満たす条件であれば干渉計の傾斜角Φ０と回折光の光路の傾斜角Φ１とを一致させることができる。例えば、トラックピッチ０．３２μｍのＢＤ−Ｒの基板の表面を波長４０５ｎｍのレーザ光で一次回折光にて計測する場合、ｎ＝１、λ＝４０５（ｎｍ）、Ｐ＝３２０（ｎｍ）とすると、Φ０＝Φ１≒３９．２５°となる。
【００２６】
次に本発明の評価装置に係る実施形態の別例について図５に基づいて説明する。前出の実施形態と異なる点は、ビームスプリッタ１０２向きが逆になっている点である。別例の評価装置の動作は以下のようになる。
【００２７】
まず光源１０１から計測光ＭＢ１が出射される。計測光ＭＢ１はビームスプリッタ１０２で一部が透過して基板１５０へ照射される。残りの一部はビームスプリッタ１０２で反射され、参照光ＲＦとなって撮像装置１０３へ入射される。
【００２８】
一方計測光ＭＢ１は基板１５０へ傾斜角Φ０で照射される。続いて基板１５０の表面の案内溝によって回折光ＤＦが発生し、傾斜角Φ０で出射される。ここでΦ０＝Φ１なので回折光ＤＦは干渉計１００に入射される。干渉計１００に入射された回折光ＤＦは、ビームスプリッタ１０２に反射されて反射板１０４へ入射される。
【００２９】
次いで回折光ＤＦは反射板１０４によって反射され、撮像装置１０３へ入射される。このとき回折光ＤＦと参照光ＲＦとが干渉を起こす。回折光ＤＦと参照光ＲＦとの干渉によって生じた像は撮像装置１０３によって撮影される。なお、作用及び効果は前出の実施形態と同様である。
【００３０】
以上、本発明の光ディスクの表面評価方法と評価装置の実施形態について説明してきたが、上記に開示されているものに限定されることはなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば干渉計１００を基板１５０に対して傾斜させるのではなく、基板１５０の方を傾斜させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の評価装置を示す概略図である。
【図２】本発明の評価装置で観測された干渉縞の一例である。
【図３】本発明の評価装置で観測された干渉縞の一例である。
【図４】計測光の入射角と回折光の出射角とを一致させる方法を説明するための略図である。
【図５】本発明の評価装置の別例を示す概略図である。
【図６】従来の干渉計を用いた評価方法の問題点を説明するための略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  干渉計
１０１  光源
１０２  ビームスプリッタ
１０３  撮像装置
１０４  反射板
１５０  光ディスク基板
１５１  回転機構
【図１】
2009211751.tif 000003
【図２】
2009211751.tif 000004
【図３】
2009211751.tif 000005
【図４】
2009211751.tif 000006
【図５】
2009211751.tif 000007
【図６】
2009211751.tif 000008