JPH0636353A

JPH0636353A - バイポーラ光学記憶装置およびその製造方法

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Publication number: JPH0636353A
Application number: JP5087331A
Authority: JP
Inventors: John C Cheng; ジョン・チャン−チャン・チェン; Iii William D Hinsberg; ウィリアム・ディナン・ヒンスベルグ、サード; Jr Robert T Lynch; ロバート・トーマス・リンチ、ジュニア; Scott A Macdonald; スコット・アーサー・マクドナルド; Lester A Pederson; レスター・アーリン・ペデルソン; James S Wong; ジェイムス・ステファン・ウォン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2702375B2; US5432047A

Abstract

(57)【要約】【目的】二重深さ光学データ記憶装置の能力と信頼性
の向上。【構成】基板８を有する光学データ記憶装置１は、基
板上に同心円あるいは螺旋状に形成した複数の案内用リ
ッジ１０または逆グルーブを有し、リッジは基板表面に
平行かつ離れた側の平坦面内に配列させた。この記憶装
置は、さらに、リッジのほぼ中間で基板内に形成したピ
ット７を有す。このピットは基板表面より下に底を有す
る。このアドレスピットと案内リッジの両方を有する光
学データ記憶装置の製造方法も新規なものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学データ記憶装置に関
し、特に読取り専用データを形成した光学データ記憶装
置に関する。さらに詳細には、本発明はバイポーラパタ
ーンの形で符号化したデータを有する光学データ記憶媒
体あるいは光学データ記憶媒体複製用のスタンパマスタ
の製造プロセスに関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度光学記憶ダイレクトアクセス記憶
装置は、通常円形でデータが記録されている同心円デー
タトラックあるいは螺旋データトラックを有する。通常
の光学データ記憶装置では、グルーブによって隣接する
光学データトラック間の分離および物理的識別をおこな
っている。

【０００３】通常の記憶装置のデータトラックは複数の
「セクタ」から成り、各セクタはアドレス部分若しくは
「ヘッダ」と情報部分を有す。ヘッダは、あるトラック
内の情報の相対的位置を識別する役割を持つアドレス可
能なユニットである。

【０００４】通常の記憶装置では、トラックは「グルー
ブ」によって識別され、「ヘッダ」は別の「ピット」に
よって識別される。そのグルーブおよびピットは光学デ
ータ記憶装置の製造プロセスにおいて基板の表面に前も
って形成される。こうした光学データ記憶装置は「あら
かじめフォーマットした」構造を作り出す。すなわち、
トラッキングおよびアドレス情報をそれぞれ提供する複
数のグルーブおよびピットを有する構造である。

【０００５】あるいは、あらかじめ形成した装置のピッ
トは、従来の永久読取り専用ディスクまたは事前記録デ
ィスク用に通常使用されるように光学データ記憶装置基
板の表面上のヘッダおよびデジタルデータの内容（各セ
クタ内に記録された実際の情報）から構成される。従っ
て、「読取り専用」光学データ記憶装置は、デジタルデ
ータの内容そのものと同様なトラッキングおよびアドレ
ス情報を与える複数のグルーブやピットを必要とする事
前形成構造のものとされる。

【０００６】公知技術には、グルーブとピットの両方を
基板表面の互いに平行な面に同一方向に形成した基板を
有する光学データ記憶装置の例として、二重深さ光学デ
ータ記憶装置がある。一例によれば、そのグルーブとピ
ットは基板の面から下方に向かって基板内に一体に形成
される。また、別の例では、グルーブとピットは基板の
面から上方に向かって基板上に一体に形成される。その
例では、光学データ記憶装置のトラック部分は逆グルー
ブあるいは「リッジ」によって分けられ、その頂上部は
光学データ記憶装置の半径方向に隣接するデータトラッ
ク部のほぼ上に位置させ、ヘッダ部分（および読取り専
用装置のセクタ内のデジタル情報）は逆ピットあるいは
「ヒル」から成る。このグルーブは、初めの公知例の二
重深さ構造のグルーブより浅く、リッジは二重深さ構造
のヒルよりも短い。

【０００７】通常の操作では、光学データ記憶装置のグ
ルーブは記憶サブシステムの読取り／書込みヘッドの半
径方向位置の検知と修正に利用される。一般的には、半
径方向位置は米国特許第４、３６３、１１６号に記載の
ような「プッシュプル」方式あるいは差動方式によって
保持、または修正される。この方式では、光学データ記
憶装置は「読取り」光線の照射にさらされ、読取り光線
は反射してゼロ位、第一位、および高位の副光線にな
る。ゼロ位の副光線と第一位の副光線間の角度差は「位
相深さ」と定義づけされる。

【０００８】プッシュプル方式は、異なった順位の反射
読取り光線を受ける２個の検出器を利用している。この
２個の検出器の出力信号の差は、装置の（グルーブかリ
ッジで示される）トラックに対する読取り光線の半径方
向に関する情報を提供する。この出力信号が異なれば、
読取り光線はトラックの中心軸と一致せず、この差をサ
ーボシステムに供給して読取り光線の方向を修正する。

【０００９】従来技術は、このプッシュプルあるいは差
動信号が二重深さ装置におけるグルーブとピット（リッ
ジとヒル）の相対深さ（高さ）の関数として変化し、相
対深さ（高さ）が位相深さを規定することを示してい
る。さらに、プッシュプル信号はピットとグルーブの
「底」（または、上記後者の従来例におけるヒルとリッ
ジの「頂上」）の「平面」の相対的程度の関数として変
化する。理想的には、適切な位相深さの構造と共に、相
対的に平坦なピットおよびグルーブの底（またはヒルと
リッジの頂上）が一定の包絡線を有する、かなり正確な
プッシュプル信号を発生させることになる。すなわち、
光学データ記憶装置の各グルーブ（またはリッジ）の中
央軸で振幅ゼロとなり、グルーブまたはリッジの頂上へ
のほぼ中間で振幅最大となる信号である。

【００１０】二重深さ装置の製造において、基板には初
めに感光性フォトレジストを塗布する。光源を選択的に
減衰させるか、強度を変化させてフォトレジスト上に所
望の露光パターンを作る。フォトレジストは現像され、
グルーブとピットの所望パターンを形成する。露光強度
は形成するグルーブとピットの相対深さを決定する。得
られた装置は光学データ記憶装置その物として、あるい
は光学データ記憶装置の複製用のスタンパマスタとして
利用する。

【００１１】上記二重深さ装置の製造方法により、うま
く制御された相対深さ（高さ）と平坦な底（頂上）を有
するグルーブとピット（リッジとヒル）を得ることにな
る。しかし、光源の減衰制御は不正確であり、フォトレ
ジストを露光するために使用する光源は、その強度がガ
ウス分布し光源の中心から放射状に不可避的に減少し、
連続的な現像処理は限定したものとなる。したがって、
二重深さ光学データ記憶構造の得られるグルーブとピッ
ト（リッジとヒル）の配列や形状は、望ましい相対深さ
（高さ）が欠落し、実際には丸い底（頂上）を持つこと
になる。逆に、この得られる配列や形状もプッシュプル
信号に影響を与え、間違ったトラッキング情報を導くこ
とになる。

【００１２】上記プロセスに対する改良については米国
特許第５、０６０、２２３号に記載がある。その特許に
よれば、グルーブのピッチを定義するのと同様に、入射
読取り光線の波長と装置基板の反射率の関数としてピッ
トを規定している。上記プロセスに対する他の改良は米
国特許第４、４６９、４２４号に記載がある。この特許
によれば、現像プロセスの間、モニタ光線を利用してグ
ルーブとピットの深さと幅を所定の許容範囲内に正確に
制御する。さらに、他の改良としては米国特許第４、７
３２、８４４号があり、中間層によって分離した２層の
フォトレジストが露光され、個別に取り除かれる。こう
して得られる二重深さ装置は、より正確に制御された深
さと幅を有するグルーブとピットを実現する。また、米
国特許第４、８９３、２９８号は、トラック幅をトラッ
ク周期の関数として定義した別の改良例を示している。
さらに、この特許にはトラッキンググルーブとデータピ
ットの例、あるいはリッジとヒルの別の例についての記
載がある。二重深さ光学データ記憶装置構造の相対深さ
（高さ）および形状を制御するための従来技術における
これらの試みにもかかわらず、得られる装置は二重深さ
構造そのものの実用的な限界に縛られた。すなわち、一
方では光学データ記憶装置のサイズを縮小する必要があ
るが、小型化は二重深さ光学データ記憶装置の実施を制
限してしまうことになる。

【００１３】理想的ではない光学データ記憶装置の配列
形状を有する二重深さの光学記憶装置構造の実用的な結
論は、振幅を変化させながらの信号包絡線になる。厳し
いケースでは、トラッキングエラー信号の振幅は最小の
承認可能レベルを下回るほど減衰し、通常にトラッキン
グ制御をすることが不可能となる。

【００１４】従来技術は上記の二重深さ構造のいくつか
の欠点を示している。つまり、露光不充分なフォトレジ
ストを使用することは狭い現像処理領域を生み出してし
まい、望ましくないグルーブとピットの配列、形状とな
る。従来の製造プロセスは、現像工程がグルーブとピッ
トの形成工程と同一の一工程からなっている。このよう
に、グルーブとピット形状の制御用手段は露光工程の正
確な制御の影響を受ける。従来の製造プロセスを用いて
所望のトラッキングおよびアクセス性能を得ようとする
と、歩どまりが低下する傾向がある。さらに、そのプロ
セスはガラス基板には応用できない。ガラス基板は高性
能記憶装置用の優れた光学特性および機械特性を有す
る。

【００１５】二重深さ光学データ記憶装置の製造プロセ
スおよびその改良は、ピットと「逆」グルーブ（あるい
はリッジ）の両方から成る光学データ記憶装置には不適
当である。その理由は、単一の現像およびエッチング工
程において２種の個別な形状を制御するには能力的に限
界がある。従来の製造方法は、ピットとグルーブあるい
はリッジとヒルのどちらか一方のみ有する二重深さ装置
を提供している。本発明は、それぞれが基板表面に平行
な面で、基板から反対方向に設けられたピットとリッジ
の両方を有する装置としてのバイポーラ構造に関する。

【００１６】ＥＰ０２２０５７８にはバイポーラパター
ン形成プロセスに関する記載とクレームがある。この方
法は、バイポーラパターンを有する自己整列型半導体構
造の製造プロセスを使用したものである。自己整列型半
導体装置の製造プロセスは光学データ記憶装置の製造に
おいて無視されてきた。半導体装置では、バイポーラパ
ターンを使用して半導体基板と組み合わせた異種の層に
より種々の電気特性を得ている。こうした要求は光学デ
ータ記憶装置にはない。さらに、ＥＰ０２２０５７８の
プロセスが大型のリソグラフ配列構造用に使われるが、
高性能の光学データ記憶装置に必要な小型の配列構造に
は実用的ではない。すなわち、ＥＰ０２２０５７８に記
載のフォトレジストはミクロン未満の解像が可能ではあ
るが、ＥＰ０２２０５７８に記載の光学マスクシステム
は可能ではない。さらに、その光学システムについての
理にかなった改良（口径値を増大させてレンズの能力を
改良することなど）があっても光学データ記憶装置に要
求される配列構造をプリントできるわけではない。

【００１７】前述したように、より望ましいグルーブと
ピットの配列、形状を生み出すために従来の製造プロセ
スを改良する幾多の試みがなされているが、コスト上の
効果的な解決については今日までのところ研究がほとん
どなされていない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記したような種々の
問題に鑑みて、本発明が目的とするのは、従来の二重深
さ光学データ記憶装置の能力と信頼性の欠如を克服し、
かつ向上させた光学データ記憶装置を提供することであ
る。また、本発明の他の目的は、より小型の光学データ
記憶装置の製造を可能にし、かつ従来の二重深さ光学デ
ータ記憶装置の物理的限界を克服する光学データ記憶装
置の製造方法を提供することである。さらに、本発明の
他の目的は、光学データ記憶装置のトラッキングおよび
アクセス能力を向上させるために光学データ記憶装置の
基板に正確に制御されたピットとグルーブ形状を形成す
るプロセスを提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学データ記憶装置は２種トーン型フォト
レジストを塗布したガラス基板を用い、実質的に２種の
波長を持つレーザ光源に選択的に露光させる。露光させ
た表面を最初に現像し、エッチング処理をしてレーザ光
源の第一波長によって投影した映像から得られるパター
ンをガラス基板に形成する。次に、基板を開放露光し、
現像、エッチングをおこない、レーザ光源の第二波長に
よって投影した映像から得られるレリーフパターンをガ
ラス基板に形成する。

【００２０】

【作用】このプロセスは、「平坦な」ピット底とリッジ
面を有するピットとリッジを持ったバイポーラ装置を製
造する。位相深さの良好な制御に加え、ピットとリッジ
の改良された配列、形状により期待以上の特性を有する
プッシュプル読取り信号が得られる。すなわち、その信
号は、ほんのしるし程度の違いがあるが、最適な二重深
さ装置におけると同様のものである。さらに、この結果
として得られた位相深さを有するバイポーラ光学データ
記憶装置の本来の構造は、より小型の光学データ記憶装
置の実施を可能とするものである。

【００２１】

【実施例】本発明の理解を容易にするため、初めに従来
技術例を詳細に説明する。図１は、一部を図示した複数
の同心円トラック２を有する従来の光学データ記憶装置
例を示している。各トラック２は複数のセクタ５に分け
られており、各セクタはデータ含有トラック部４から成
っている。トラック部４に沿ってユーザが情報を記録す
ることが可能であり、あるいは読取り専用情報を製造プ
ロセスにおいて一体に形成することもできる。さらに、
各セクタは読取り専用ヘッダ部３を有し、記録データの
相対位置を識別するための役割をする。別の例（図示せ
ず）は複数のセクタに分割された螺旋トラックを利用し
ている。

【００２２】図２は、図１からの従来技術による光学デ
ータ記憶装置の半径方向に隣接するトラック２を示した
ものである。連続した同心円トラック２、あるいは螺旋
トラックの連続した回転の間に、グルーブ６を基板８の
表面に形成し、半径方向の隣接したトラック間を区別す
る役割をさせる。フィルム９を必要に応じて基板８の表
面上に設けることもできる。さらに、ピット７を隣接す
るグルーブ６のほぼ中間で、グルーブ６と同一方向に一
体形成させる。すなわち、トラック２および基板表面が
通常、平面を形成する。グルーブ６とピット７は、その
平面に対して通常は下方へ向けて形成される。別の構成
例によれば、このピットとグルーブはトラック２表面上
に設けられる（図示せず）。また、他の構成例では、グ
ルーブ６の相対深さ（高さ）はピット７の深さ（高さ）
より浅い（低い）。上記の特徴によって二重深さ光学デ
ータ記憶装置とする。

【００２３】図３は光学データ記憶装置あるいは二重深
さ形状を有するスタンパマスタを製造する従来技術のプ
ロセスによって得たグルーブとピットの状態を示すもの
である。すなわち、光ディスクあるいはスタンパマスタ
１は装置基板８内で下方へ向けて設けられたピット７と
それより浅いグルーブ６を持っている。この二重深さプ
ロセスでは、初めに基板８上にフォトレジスト層１１を
塗布する。次に、種々のマスキングを行ったり、強さを
弱めることができる光源によってフォトレジスト層１１
に照射をおこなう。このマスキングや光源の強度調整に
よって基板上に潜像パターンを形成する。図３の（ａ）
に示すように、潜像パターンは最大露光部１２、中間露
光部１３、非露光部等から構成する。そして、フォトレ
ジスト１１を現像する。こうして得られた構造は図３の
（ｂ）に示すスタンパマスタである。スタンパは通常、
次のようにして製造する。初めに真空蒸着によってニッ
ケルの薄膜をこのスタンパマスタ表面上に設け、次にニ
ッケル浴内で電気鋳造して厚い層を形成する。こうして
得られたニッケルスタンパをスタンパマスタから剥ぎ取
り、洗浄し、仕上げする。このスタンパを鋳型内に設置
した後、射出成形技術を使用して図３の（ｃ）に示すプ
ラスチック基板を製造する。このプラスチック基板の形
状は、図３の（ｂ）に示す原型のスタンパマスタ形状の
複製である。上記した従来技術のプロセスにより、デー
タピット７はフォトレジスト１１の最大露光部１２に対
応した部分に形成され、それより浅いグルーブ６は露光
量を下げた中間露光部１３に対応する部分に形成され
る。

【００２４】図４は従来技術による記録−再生装置の一
例を示す。この装置では、レーザ光線が、ヘリウム−ネ
オンレーザまたはダイオードレーザのようなレーザ光源
２１から出力される。レーザ光線は変調装置２２、レン
ズ２３、偏向型光線スプリッタ２４、レンズ２５、１／
４波長板２６、回転鏡２７、および対物レンズ２８等を
経て光ディスク１に照射される。そして、光ディスク１
からの反射光は、光電変換素子によって読み取られる。

【００２５】図４に示すように、レーザ光線のトラッキ
ング制御は、２個の分割フォトダイオードＤＡ，ＤＢ、
加算器２９、差動装置３０、および回転鏡駆動装置３１
等から成るトラッキング制御装置によって行われる。図
５に示すように、レーザ光線の光軸０が光ディスク１の
各案内グルーブ６の中心にある時、すなわち、正確なト
ラッキング状態の時、光ディスク１からの反射レーザ光
線は２個の分割フォトダイオードＤＡ，ＤＢに等量の光
を分配する。したがって、フォトダイオードＤＡ，ＤＢ
の出力Ａ，Ｂは互いに等しく、差動装置３０の出力（Ａ
−Ｂ）はゼロになる。しかし、図５において、レーザ光
線の光軸０が右方向および左方向にずれている時、つま
り、ずれたトラッキング状態にある時、フォトダイオー
ドＤＡ，ＤＢの出力Ａ，Ｂは等しくならず、差動装置３
０の出力（Ａ−Ｂ）はゼロではない。この場合、トラッ
キングエラー信号が回転鏡駆動装置３１に送られ回転鏡
２７を回転する。トラッキングサーボ制御は、２個の分
割フォトダイオードＤＡ，ＤＢの出力Ａ，Ｂが互いに等
しくなるまで、すなわち回転鏡２７の回転による光軸０
のずれによって発生するトラッキングエラー信号がなく
なるまで、この回転鏡２７に対して行われる。

【００２６】上記トラッキングサーボ制御関数はトラッ
キングエラー信号の大きさの影響をうける。すなわち、
サーボ関数は図５に示したようにトラッキングエラー信
号の振幅の大きさが増大するにしたがって向上する。事
前形成ピット７を有する光ディスク１の部分では、この
トラッキングエラー信号の振幅はデータ部４に比べて小
さくなる傾向がある。これはトラッキングエラー信号の
振幅が案内グルーブ６や事前形成ピット７の断面形状に
よって変化可能であることを意味する。

【００２７】あらかじめ予期できないことではあるが、
図５のトラッキングエラー信号の仕組みは、グルーブと
逆ピット、またはヒル（逆グルーブ、またはリッジ、と
ピットも同様）を有する光学データ記憶装置の実施例に
おいて有効である。しかし、この予期できぬトラッキン
グエラー信号特性を加えた今までの製造方法は、実行可
能な記憶媒体としてのバイポーラ光学データ記憶装置を
含んでいない。本発明は、ピットとリッジの両方を有し
た基板で、そのピットとリッジは基板表面に平行で表面
の反対側に設けられたことを特徴とするバイポーラ光学
データ記憶装置に関する。

【００２８】図６は本発明による光学データ記憶装置の
望ましい実施例を示したものである。図６の光学データ
記憶装置は、次の点を除いて図２に示した例と類似のも
のである。すなわち、図２ではトラッキンググルーブ６
が逆グルーブあるいはリッジ１０から成り、それらのピ
ークは光学データ記憶装置の表面上の半径方向で隣接し
て設けられていた。本発明の実施例では、基板８は薄膜
記録層９を有する。例えば、ビスマスあるいはテリリウ
ムを主成分として含有する剥離性一回書込みフィルム
は、光学データ記憶装置の一回書込み用の記録層９とし
て用いる。また、テルビウム、鉄、コバルトを主成分と
して含有する磁気−光学フィルムは、光学データ記憶装
置の再書込み可能な記録層９として使用する。

【００２９】図６のバイポーラ光ディスク装置への読取
り入射光線は、図７に示すようなトラッキングエラー信
号を生み出す。本発明の望ましい実施例では、読取り入
射光線は６７０ｎｍの波長を持つレーザ光線を使用す
る。図７において、レーザ光線の光軸が光ディスクの各
逆グルーブ対１０の中央にある時、つまり、正確なトラ
ッキング状態にある時、光ディスク１からの反射レーザ
光線は図４に示した２個の分割フォトダイオードＤＡ，
ＤＢに同量の光を分配する。フォトダイオードＤＡ，Ｄ
Ｂの出力Ａ，Ｂが互いに等しいので、差動装置３０の出
力（Ａ−Ｂ）はゼロとなる。しかし、図７において、レ
ーザ光線の光軸０が右方向および左方向にずれている
時、つまり、ずれたトラッキング状態にある時、フォト
ダイオードＤＡ，ＤＢの出力Ａ，Ｂは等しくならず、差
動装置３０の出力（Ａ−Ｂ）はゼロとはならない。そし
て、得られた図７に示すトラッキングエラー信号は、図
５の二重深さ構造のトラッキングエラー信号と実質的に
大きな違いはない。二重深さ構造の場合のように、事前
フォーマットのピット７を有するディスク１の部分は、
小さい振幅のトラッキングエラー信号を持つことが可能
である。

【００３０】本発明による光学データ記憶媒体用のバイ
ポーラパターン製造プロセスについて詳細に説明する。
この方法は、例えばＥＰ０２２０５７８に記載のような
バイポーラパターンを有する自己整列型半導体構造の製
造プロセスに基づいたものである。自己整列型半導体装
置の製造プロセスは光学データ記憶装置の製造において
無視されていた。半導体装置では、バイポーラパターン
を使用して半導体基板に組み合わせた異種の層によって
種々の電気特性を得ている。こうした要求は光学データ
記憶装置にはない。さらに、この半導体構造の製造プロ
セスが大型のリソグラフ配列構造用に使われるが、高性
能の光学データ記憶装置に必要な小型の配列構造には実
用的ではない。従来技術のバイポーラ半導体装置に使用
したフォトレジストはミクロン未満の解像が可能ではあ
るが、この半導体装置用の光学マスクシステムは可能で
はない。さらに、従来技術の光学システムについての理
にかなった改良（口径値を増大させてレンズの能力を改
良することなど）があっても光学データ記憶装置に要求
される配列構造をプリントできるわけではない。

【００３１】図８は本発明による光学データ記憶媒体用
のバイポーラパターン製造プロセスにおける基板の形状
変化を示したものである。図８の（ａ）では、２種トー
ン型フォトレジスト１４を公知の方法、例えば、スピン
塗布によって光ディスク基板８上に設ける。このフォト
レジスト組成は母材樹脂と２種の光活性添加物から成
り、その陽画トーンは第一波長の光源の露光によって分
解を促進させ、陰画トーンは第二波長の光源の露光によ
って遅延させる。この２種トーン型フォトレジスト組
成、フォトレジストの露光、現像等は公知文献の方法、
例えばＨｉｎｓｂｕｒｇ，ＭａｃＤｏｎａｌｄ，Ｐｅｄ
ｅｒｓｏｎ，Ｗｉｌｌｓｏｎ等による「ＡＬｉｔｈｏｇ
ｒａｐｈｉｃＡｎａｌｏｇｏｆＣｏｌｏｒＰｈ
ｏｔｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｉｎｇ
Ｐｈｏｔｏ−ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙｕｓｉｎｇａ
ＲｅｓｉｓｔｗｉｔｈＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｔＴｏｎｅ」に基づいて行われる。こ
の望ましい実施例では、ジアゾケトン／フェノール樹脂
から成る陽画トーン樹脂と、アジ化物／フェノール樹脂
から成る陰画トーン樹脂から構成した単一組成物の形を
とるフォトレジスト組成物を用いる。

【００３２】大多数のフォトレジストは本来１種のトー
ンで画像形成が可能である。図９は非露光状態、および
近紫外線と中間紫外線の所定線量にモノクロ露光した後
の２種トーン型フォトレジストフィルムに対する水溶性
アルカリ現像液におけるフィルム厚さと時間との関係を
示したものである。この溶解率の相違が、非露光、近紫
外線露光、中間紫外線露光のフォトレジストによって形
成した潜像を識別する手段を提供する。

【００３３】図１０は２種トーン型フォトレジスト溶解
作用を示し、このフォトレジストはジアゾナフトキノン
の全てを分解するのに充分な近紫外線の照射を受け、水
溶性塩基で現像する。

【００３４】この２種トーン型フォトレジストの陰画ト
ーンと陽画トーンの画像形成用のプロセスは図１１に簡
略に示してある。陽画プロセスと陰画プロセスを組み合
わせ、平行状態で露光をおこない、連続的に現像を実施
して、正確に制御したリッジとピットを有するバイポー
ラ光学データ記憶装置が得られる。

【００３５】図８の（ａ）に示すように、このフォトレ
ジストを露光するために照射光源を使用する。本実施例
では、光源として第一波長（ＵＶ−４）と第二波長（Ｕ
Ｖ−３）の２種のレーザ光線源を有する１台のマスター
ライタを採用している。このタイプのマスターライタは
前述した米国特許第４、８９３、２９８号に例が示され
ている。その第一波長（ＵＶ−４）、３４０−４４０ｎ
ｍ、は光活性添加剤を露光して、２種トーン型フォトレ
ジスト１４の陽画トーンの溶解を促進させるに必要な帯
域幅を提供する。同様に、第二波長（ＵＶ−３），２８
５−３１５ｎｍ、は光活性添加剤を露光して、２種トー
ン型フォトレジスト１４の陰画トーンの溶解を遅延させ
るに必要な帯域幅を提供する。あるいは、照射光源に対
して光学データ記憶装置を回転させたり、種々の時間に
ついて間欠的に露光させたりして２種トーン型フォトレ
ジストを露光させることもできる。レーザ光線源ＵＶ−
４はセクタアドレス用ピット７の記録用、ＵＶ−３はト
ラッキング用リッジ１０の記録用に使用する。

【００３６】図８の（ｂ）に示すように、フォトレジス
ト１４の陽画トーンは初めに現像され、第一波長ＵＶ−
４の露光を受けた範囲を除去する。この工程では基板８
を水溶性アルカリ現像液に浸し、図９の３本の曲線で示
される溶解速度を適用する。このようにして、ＵＶ−４
の露光を受けた範囲のみ溶解する。初めに現像したフォ
トレジスト１４は、その下の基板上に第一画像を設け
る。そして、この第一画像は基板に転写され、反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）や通常の水溶性エッチング、
あるいはスパッタエッチング等の従来方法を用いてエッ
チングをおこなって図８の（ｃ）に示すような深さｄ１
を形成する。さらに、この深さｄ１は入射読取り光線の
約１／４波長とされる。

【００３７】次に、図８の（ｄ）に示す工程で、この基
板は残ったフォトレジスト１４の陰画トーンのみ活性化
する帯域幅の照射による露光を全面的に受ける。残った
フォトレジスト１４は初めと同様に図１０の溶解速度を
適用する現像工程によって処理され、この現像によって
中間紫外線によるパターン範囲に対応したレリーフ画像
が得られる。

【００３８】図８の（ｅ）で示すように、現像したフォ
トレジストはその下の基板に第二画像を設け、基板も同
様に現像されて対応するレリーフ画像を作り、深さｄ２
となるようにエッチング処理をおこなう。このエッチン
グ処理は基板表面全体に施されるので、前にエッチング
処理したピット７を含んだ基板全体がエッチングされ
る。さらに、この深さｄ２は入射読取り光線の約１／８
波長とされる。しかし、エッチング率は一定であり、相
対ピット深さｄ１は維持される。最終的な剥離工程の
後、基板には２種の異なったパターンが残り、その一方
は深さｄ１のピット７であり、他方は高さｄ２のリッジ
１０である。こうして、基板は活性状態の再書込み可能
記録層あるいは一度書込み記録層、および／または反射
密閉層あるいは保護密閉層を設ける用意ができた。

【００３９】

【発明の効果】本発明によるプロセスはピットとリッジ
を持った光学データ記憶装置用のバイポーラ構造を提供
するもので、位相深さの良好な制御に加え、ピットとリ
ッジの改良された配列、形状により期待以上の特性を有
するプッシュプル読取り信号が得られる。得られたバイ
ポーラ光学データ記憶装置の構造は、より小型の光学デ
ータ記憶装置の製造を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の光ディスクの平面図である。

【図２】図１に示した二重深さ光学データ記憶装置用の
従来の光ディスクの断面を示す斜視図である。

【図３】光量を抑制して露光したフォトレジストを用い
る従来のプロセスによる、二重深さ光学データ記憶装置
の従来技術の製造プロセスにおける連続工程をしめす説
明図である。

【図４】光ディスク用の従来技術の記録−再生装置の構
成を示すブロック図である。

【図５】従来技術の二重深さ光ディスク装置の一般的な
トラッキングエラー信号特性を説明するための断面図で
ある。

【図６】図１と同様なバイポーラ光学データ記憶装置用
の本発明による光ディスクの断面を示す斜視図である。

【図７】バイポーラ光ディスク装置の一般的なトラッキ
ングエラー信号特性を説明するための断面図である。

【図８】２種トーン型フォトレジストを有する本発明に
よる二重深さ光学データ記憶装置製造プロセスの連続的
な工程を示す説明図である。

【図９】２種トーン型フォトレジストの近紫外光線によ
る露光部、中間紫外光線による露光部、非露光部の溶解
速度を示す図である。

【図１０】２種トーン型フォトレジストの近紫外光線に
よる露光部、近紫外光線と中間紫外光線による露光部の
溶解速度を示す図である。

【図１１】２種トーン型フォトレジストを使用した陽画
トーンおよび陰画トーンのリソグラフプロセスを示す概
略説明図である。

【符号の説明】

１光学データ記憶装置２同心円トラック７ピット８基板９薄膜記録層１０リッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウィリアム・ディナン・ヒンスベルグ、サードアメリカ合衆国94539 カリフォルニア州フレモント、ラデロ・ストリート 40635 (72)発明者ロバート・トーマス・リンチ、ジュニアアメリカ合衆国95120 カリフォルニア州サンノセ、マウント・パクロン・ドライブ 6726 (72)発明者スコット・アーサー・マクドナルドアメリカ合衆国95128 カリフォルニア州サンノセ、ヘスター・アベニュー 1622 (72)発明者レスター・アーリン・ペデルソンアメリカ合衆国93612 カリフォルニア州クロイス、ギブソン・アベニュー 2549 (72)発明者ジェイムス・ステファン・ウォンアメリカ合衆国95148 カリフォルニア州サンノセ、デードハム・ドライブ 3754

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽画トーンと陰画トーンを有する２種トー
ン型フォトレジストをガラス基板に塗布する工程と、該フォトレジストを第一波長、第二波長を有する光源か
らの第一波長の照射で露光する工程と、該光源の第一波長によって形成された第一画像を作製す
るために該フォトレジストの陽画トーンを現像する工程
と、該第一画像によって特定された範囲について該ガラス基
板をエッチングする工程と、該第二波長の照射で該２種トーン型フォトレジストを大
量露光する工程と、該光源の第二波長によって形成された第二画像を作製す
るために該フォトレジストの陰画トーンを現像する工程
と、該第二画像によって特定された範囲について該ガラス基
板をエッチングする工程と、残りのフォトレジストを剥ぎ取る工程とを有することを
特徴とするバイポーラ光学記憶装置の製造方法。
【請求項２】上記露光工程は、照射光源に対して光学デ
ータ記憶装置を回転させること、およびフォトレジスト
を種々の時間で間欠的に露光することから成ることを特
徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】該第一波長は約３４０乃至４４０ｎｍで、
該第二波長は約２８５乃至３１５ｎｍであることを特徴
とする請求項１記載の製造方法。
【請求項４】平坦な表面を有するガラス基板と、該基板上に該平坦面から上方に向けて一体形成された複
数のトラッキングリッジと、該基板内に該平坦面から下方に向けて一体形成された複
数の情報ピットとを有することを特徴とするバイポーラ
光学データ記憶装置。
【請求項５】該基板の上面に設けた再書込み可能な層を
さらに有することを特徴とする請求項４記載の記憶装
置。
【請求項６】該基板の上面に設けた一回書込み層をさら
に有することを特徴とする請求項４記載の記憶装置。
【請求項７】該基板の上面に設けた反射層をさらに有す
ることを特徴とする請求項４記載の記憶装置。
【請求項８】平坦な表面を有するガラス基板と、該基板内に該平坦面から下方に向けて一体形成された複
数のトラッキンググルーブと、該基板上に該平坦面から上方に向けて一体形成された複
数のデータヒルとを有することを特徴とするバイポーラ
光学データ記憶装置。
【請求項９】該基板の上面に設けた再書込み可能な層を
さらに有することを特徴とする請求項８記載の記憶装
置。
【請求項１０】該基板の上面に設けた一回書込み層をさ
らに有することを特徴とする請求項８記載の記憶装置。
【請求項１１】該基板の上面に設けた反射層をさらに有
することを特徴とする請求項８記載の記憶装置。