JP2002092977A - 光ディスク原盤製造装置 - Google Patents

光ディスク原盤製造装置

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JP2002092977A
JP2002092977A JP2000280305A JP2000280305A JP2002092977A JP 2002092977 A JP2002092977 A JP 2002092977A JP 2000280305 A JP2000280305 A JP 2000280305A JP 2000280305 A JP2000280305 A JP 2000280305A JP 2002092977 A JP2002092977 A JP 2002092977A
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Kenji Kamimura
健二 上村
Kazumi Kuriyama
和巳 栗山
Osamu Kumasaka
治 熊坂
Hiroyoshi Kaneda
弘喜 金田
Masami Sone
正己 曽根
Takeharu Iwata
丈晴 岩田
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Pioneer Electronic Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の光ディスク原盤の作製が可能な光デ
ィスク原盤製造装置を提供する。 【解決手段】 基板に向けて電子ビームを射出する電子
ビーム射出手段と、電子ビームを基板の主面上に収束せ
しめるフォーカス制御手段と、ターンテーブルを回転駆
動する回転駆動手段と、電子ビーム射出手段及びターン
テーブルを基板主面と平行な面内の所定方向に相対的に
移動せしめる移動手段と、所定方向におけるターンテー
ブルの第1の回転振れ非同期成分を検出して第1補正信
号を生成する第1補正信号生成手段と、所定方向に直交
する方向におけるターンテーブルの第2の回転振れ非同
期成分を検出して第2補正信号を生成する第2補正信号
生成手段と、第1補正信号及び第2補正信号に基づいて
電子ビームの偏向制御をなす偏向制御手段と、を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板に電子ビーム
を照射して光ディスク原盤を製造する製造装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、DVD(Digital Video Disc 又
は Digital Versatile Disc)等、大容量の画像・音声
データ、デジタルデータを記録可能な種々の光ディスク
が開発されている。例えば、直径12cmの光ディスク
の記憶容量を30GB(Giga-Byte)に高密度化するよ
うな研究開発が進められている。
【0003】しかしながら、従来の可視域や紫外域のレ
ーザ光を用いたディスク原盤のカッティングにおいて
は、記録用レーザ光のスポット径によって記録分解能が
制限される。そこで上記した光ディスクの高密度化を図
るために、可視域や紫外域のレーザ光よりもスポット径
が小さく、記録分解能の向上を図ることが可能な電子ビ
ームを用いたディスク原盤製造装置によってディスク原
盤のカッティング(電子ビーム露光)を行うことが検討
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる高密度光ディス
クは、トラックピッチが1μm以下と極めて微細であ
る。そのため、露光電子ビームの特性ばかりでなく、各
駆動機構の構造上の限界によってもその実現が困難であ
る。例えば、ディスク原盤の回転駆動装置において発生
する回転振れ等に対してもその対策が必要とされるが、
まだ、高精度の光ディスク原盤の作製を可能とする実用
的な光ディスク原盤製造装置は実現されるには至ってい
なかった。
【0005】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、高密度光ディスク
の製造を可能とする高精度な光ディスク原盤製造装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による光ディスク
原盤製造装置は、回転駆動されるターンテーブルに載置
された基板に電子ビームを照射して光ディスク原盤を製
造する製造装置であって、基板に向けて電子ビームを射
出する電子ビーム射出手段と、電子ビームを基板の主面
上に収束せしめるフォーカス制御手段と、ターンテーブ
ルを回転駆動する回転駆動手段と、電子ビーム射出手段
及びターンテーブルを基板主面と平行な面内の所定方向
に相対的に移動せしめる移動手段と、所定方向における
ターンテーブルの第1の回転振れ非同期成分を検出して
第1補正信号を生成する第1補正信号生成手段と、所定
方向に直交する方向におけるターンテーブルの第2の回
転振れ非同期成分を検出して第2補正信号を生成する第
2補正信号生成手段と、第1補正信号及び第2補正信号
に基づいて電子ビームの偏向制御をなす偏向制御手段
と、を有することを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を参照しつ
つ詳細に説明する。なお、以下の説明に用いられる図に
おいて、実質的に等価な構成要素には同一の参照符を付
している。図1は、本発明の第1の実施例である電子ビ
ームを用いた光ディスク原盤製造装置の1例を示すブロ
ック図である。まず、かかる光ディスク原盤の製造工程
の概要について以下に説明する。
【0008】電子ビームは、大気雰囲気中では著しく減
衰する特性を有していることから、真空雰囲気中で使用
される。従って、電子銃や光ディスク原盤(基板)の駆
動装置、移送装置等は真空雰囲気中で用いられる。光デ
ィスク原盤の製造には、例えば、シリコン(Si)基板
が用いられる。シリコン基板は、その主面上に電子線用
レジストが塗布される。電子線用レジストが塗布された
基板は、光ディスク原盤製造装置内において、回転駆動
されるとともに情報データ信号によって変調された電子
ビームが照射され、ピット、グルーブなどの微小凹凸パ
ターンの潜像が螺旋状に形成される。
【0009】当該基板は、電子ビーム露光が終了した
後、光ディスク原盤製造装置から取り出され、現像処理
が施される。次に、パターニング及びレジスト除去の処
理が行われ、基板上に微小な凹凸パターンが形成され
る。パターン形成された基板の表面には導電膜が形成さ
れ、電鋳処理が施されて光ディスク原盤(スタンパ)が
製造される。
【0010】図1に示すように、光ディスク原盤製造装
置10は、真空チャンバ11、及び真空チャンバ11内
に配された基板を駆動する駆動装置、及び真空チャンバ
11に取り付けられた電子ビーム射出ヘッド部40が設
けられている。光ディスク原盤用の光ディスク基板(以
下、単にディスク基板と称する)15は、ターンテーブ
ル16上に載置されている。ターンテーブル16は、デ
ィスク基板15を回転駆動する回転駆動装置であるスピ
ンドルモータ17によってディスク基板主面の垂直軸に
関して回転駆動される。スピンドルモータ17は送りス
テージ(以下、単にステージと称する)18内に収容さ
れている。ステージ18は、移動駆動装置である送りモ
ータ19に結合され、スピンドルモータ17及びターン
テーブル16をディスク基板15の主面と平行な面内の
所定方向に移動することができるようになっている。ス
テージ18及びターンテーブル16には、レーザ測距系
20内の光源からの測距用レーザ光を用いて測距するた
めに、レーザ測距系20の一部である干渉計、反射鏡な
どの光学要素が配されている。レーザ測距系20につい
ては、後に詳細に説明する。
【0011】ターンテーブル16は誘電体、例えば、セ
ラミック基板からなり、図示しない静電チャッキング機
構により保持されている。かかる静電チャッキング機構
は、セラミック基板とセラミック基板内に設けられ静電
分極を生起させるための導体からなる電極とを備えて構
成されている。当該電極には高電圧電源(図示しない)
が接続され、高電圧電源から当該電極に正の直流電圧が
印加されることによりセラミック基板に静電分極が生起
し、これによって吸着力を発揮するものである。すなわ
ち、直流電圧の印加によって誘電体(セラミック基板)
に吸着力を発揮させて、ディスク基板15を吸着保持し
ている。
【0012】また、真空チャンバ11には、ディスク基
板15の主面の高さを検出するための光源22、光検出
器23及び高さ検出部24が設けられている。光検出器
23は、例えば、ポジションセンサやCCD(Charge C
oupled Device)などを含み、光源22から射出され、
ディスク基板15の表面で反射された光ビームを受光
し、受光信号を高さ検出部24に供給する。高さ検出部
24は、受光信号に基づいてディスク基板15の主面の
高さを検出する。
【0013】真空チャンバ11は、エアーダンパなどの
防振台(図示しない)を介して設置され、外部からの振
動の伝達が抑制されている。また、真空チャンバ11
は、真空ポンプ28が接続されており、これによってチ
ャンバ内を排気することによりチャンバ内部が所定圧力
の真空雰囲気となるように設定されている。真空チャン
バ11内には回転及び移動駆動系を制御するための駆動
制御部30が設けられている。駆動制御部30は、光デ
ィスク原盤製造装置10全体の制御をなすCPU25の
制御の下で動作する。また、CPU25は計時装置(タ
イマ)26に接続されている。駆動制御部30は、レー
ザ測距系20からの測距データに基づいて駆動制御をな
す。駆動制御部30には、半径位置検出部35が設けら
れ、測距データに基づいて半径方向における電子ビーム
スポットの位置の検出が行われる。駆動制御部30は、
ステージ18の送り量の基準信号を生成する送り基準信
号生成部31、スピンドルモータ17の回転量の基準信
号を生成するスピンドル基準信号生成部32を有してい
る。これらの基準信号に基づいて、送り制御信号を生成
する送り制御部33、スピンドル制御をなすスピンドル
制御部34が設けられている。また、後述するように、
回転振れ・送り誤差信号及び電子ビーム偏向制御をなす
ための補正信号を生成する補正信号生成部37が設けら
れている。
【0014】電子ビームを射出する電子ビーム射出ヘッ
ド部40には、電子銃41、収束レンズ42、ブランキ
ング電極43、アパーチャ44,ビーム偏向電極45、
フォーカス調整レンズ46、及び対物レンズ47がこの
順で電子ビーム射出ヘッド部40内に配置されている。
電子ビーム射出ヘッド部40は、電子銃筒48の先端に
設けられた電子ビーム射出口49が真空チャンバ11内
の空間に向けられ、真空チャンバ11の天井面に取り付
けられている。また、電子ビーム射出口49はターンテ
ーブル16上のディスク基板15の主面に近接した位置
に対向して配置されている。
【0015】電子銃41は、加速高圧電源51から供給
される高電圧が印加される陰極(図示しない)により数
10KeVに加速された電子ビームを射出する。収束レ
ンズ42は、射出された電子ビームを収束してアパーチ
ャ44へと導く。ブランキング駆動部54は、記録制御
部52からの信号に基づいて動作し、ブランキング電極
43を制御して電子ビームのオン・オフ制御を行う。す
なわち、ブランキング電極43間に電圧を印加して通過
する電子ビームを大きく偏向させる。これにより、電子
ビームはアパーチャ44の絞り孔に収束されない状態と
なって電子ビームがアパーチャ44を通過するのを阻止
し、オフ状態とすることができる。
【0016】ビーム偏向駆動部55は、CPU25から
の制御信号に応答して、ビーム偏向電極45に電圧を印
加して通過する電子ビームを偏向させる。これにより、
ディスク基板15に対する電子ビームスポットの位置制
御を行う。フォーカスレンズ駆動部56は、高さ検出部
24からの検出信号に基づいてディスク基板15の主面
に照射される電子ビームスポットのフォーカス調整を行
う。
【0017】ブランキング駆動部54、ビーム偏向駆動
部55及びフォーカスレンズ駆動部56を含む電子ビー
ム駆動部57、加速高圧電源51、レーザ測距系20及
び真空ポンプ28はCPU25からの制御信号に基づい
て動作する。次に、上記した、ターンテーブル16の回
転振れを検出するためのレーザ測距系20について詳細
に説明する。図2は、レーザ測距系20の構成を示すブ
ロック図である。
【0018】ステージ18は、真空チャンバ11内にお
いて所定の送り方向(図2のx軸方向)に移送されるよ
うになっている。ステージ18上には、平面反射鏡61
及び平面鏡干渉計62,63が取り付けられている。真
空チャンバ11内でステージ18の外部に、平面鏡干渉
計64が取り付けられている。また、真空チャンバ11
の外部に、上記した光学要素にレーザ光を供給するため
のレーザ光源66及びビームスプリッタ65A〜65D
が配されている。干渉計62,63,64にはそれぞれ
ビームスプリッタ65D,65B,65Cを介してレー
ザ光が供給される。
【0019】干渉計62は、受光器(レシーバ)68と
共にx軸方向におけるターンテーブル16の回転振れを
検出する第1の測距系を構成している。すなわち、ター
ンテーブル16により反射されたレーザ光は干渉計62
を介してレシーバ68により検出される。検出信号は測
距回路ボード70に供給され、ターンテーブル16及び
干渉計62間の距離を表すx軸方向の測距データが生成
される。他方、干渉計63は、レシーバ69と共にター
ンテーブル16の送り方向に直交する方向(y軸方向)
におけるターンテーブル16の回転振れを検出する第2
の測距系を構成している。レシーバ69からの検出信号
は測距回路ボード70に供給され、ターンテーブル16
及び干渉計63間の距離を表すy軸方向の測距データが
生成される。また、干渉計64は反射鏡61及びレシー
バ67と共にステージ18の移動量を検出する第3の測
距系を構成している。レシーバ67からの検出信号は測
距回路ボード70に供給され、ステージ18及び干渉計
64間の距離を表すx軸方向の測距データが生成され
る。また、この移動量は、電子ビームスポットのx軸方
向における位置を表している。なお、上記した干渉計、
反射鏡、ビームスプリッタ、レシーバ等の光学要素はレ
ーザ光の光路が略同一面内になるように配されている。
【0020】上記したように、レシーバ67,68,6
9からの検出信号に基づき測距回路ボード70において
生成された各測距データは補正信号生成部37に送られ
る。補正信号生成部37において電子ビームの偏向制御
をなすための補正信号が生成され、ビーム偏向駆動部5
5に供給される。図3は、補正信号生成部37及び送り
制御部33の一例を示すブロック図である。補正信号生
成部37は、偏向補正信号生成部37Aを有する。偏向
補正信号生成部37Aは、スピンドルモータ17からの
回転信号、レーザ測距系20からのx軸及びy軸方向の
測距データを用いて電子ビームの偏向補正のための補正
信号を生成する。他方、送り制御部33は、送り基準信
号及び半径方向における電子ビームスポット位置を表す
半径位置信号を用いて送り制御信号が生成される。例え
ば、CLV(Consatant Line Velocity)制御の場合に
は、検出された半径位置に応じた送り基準信号が生成さ
れ、送り基準信号と送り位置(上記した第3の測距系か
らの測距データ)との誤差がゼロとなるように送り制御
信号が生成される。
【0021】図4は、偏向補正信号生成部37Aの構成
を示すブロック図である。まず、アドレスデータ生成部
72には、スピンドルモータ17の回転角を示すエンコ
ーダパルス信号(例えば、4096パルス/回転)及び
回転の基準位置となる回転角位置を示すエンコーダパル
ス基準信号(1パルス/回転)、また、レーザ測距系2
0のクロック信号(CK)が供給される。アドレスデー
タ生成部72は、エンコーダパルス基準信号を基準にエ
ンコーダパルスをカウントする。所定回転角毎のデータ
を処理するために、そのカウント値から、例えば、10
ビット(=1024)の回転角に応じたアドレスを生成
し、アドレスデータバスを介して偏向補正信号生成部3
7A内の各処理回路に供給する。
【0022】レーザ測距系20からのx軸方向の測距デ
ータは、x軸データ取り込み部73Aにおいて取り込ま
れる。同期成分生成回路74Aにおいて、取り込まれた
測距データから所定回転角毎の回転振れ同期成分(以
下、単に同期成分と称する)が生成され、メモリ75A
にアドレス毎に記憶される。なお、メモリ75Aは、回
転角に応じたアドレスで割り付けられている。非同期成
分生成回路76Aにおいて、測距データと記憶された同
期成分を用いて回転振れ非同期成分(以下、単に非同期
成分と称する)が生成される。非同期成分は、デジタル
/アナログ(D/A)変換器77Aにおいてアナログ信
号に変換され、所定帯域を有するフィルタ及び増幅部7
8Aにおいてx軸方向のビーム偏向補正信号が生成され
る。具体的には、ターンテーブル16の回転振れのうち
同期成分は、ターンテーブル16の端面精度や偏心等に
起因し、非同期成分はガタや振動に起因する。非同期成
分は、特にトラックピッチに悪影響を及ぼす。
【0023】x軸方向偏向補正信号は、加算器37Bに
おいて上記した送り制御信号に加算された後、偏向駆動
部55に供給される。当該x軸偏向補正は、上記した送
り制御によっては追従できない高域の誤差成分をx軸ビ
ーム偏向を制御することによって補正するものである。
すなわち、ステージ18のx軸方向における高域振動成
分及び回転振れ非同期成分に対するビーム偏向補正がな
される。
【0024】y軸方向の測距データに関しても、y軸デ
ータ取り込み部73B、同期成分生成回路74B、メモ
リ75B、非同期成分生成回路76B、D/A変換器7
7B及び所定帯域を有するフィルタ及び増幅部78Bに
おいて同様な処理がなされ、y軸方向のビーム偏向補正
信号が生成される。当該y軸偏向補正信号は、偏向駆動
部55に供給され、y軸方向の回転振れ非同期成分に対
するビーム偏向補正がなされる。
【0025】以下に、図5のフローチャートを参照しつ
つ、電子ビーム偏向制御動作について詳細に説明する。
まず、ディスク基板15が所定位置になるように制御し
た後、ディスク基板15を回転させる(ステップS1
1)。タイマ26により計時を開始する(ステップS1
2)。測距データ(x軸、y軸方向)を取り込み(ステ
ップS13)、両方向におけるアドレス毎の平均値を算
出する。この算出値をアドレス毎の同期成分Dref
(x,y)(以下、単にDrefと称する)としてメモリ
に記憶する(ステップS15)。次に、ディスク基板1
5が所定角度だけ回転したか否かが判別される(ステッ
プS16)。所定角回転したと判別された場合には測距
データD(i)(i=1,2,...)を取り込む(ステ
ップS17)。測距データD(i)からこのアドレス
(i)に対応する記憶された同期成分Dref(i)を減算し
て非同期成分を算出する(ステップS18)。上記した
ように、当該非同期成分からビーム偏向補正信号(x
軸、y軸方向)を生成し(ステップS19)、この偏向
補正信号に基づいて電子ビームの偏向制御がなされる
(ステップS20)。
【0026】次に、所定期間が経過したか否かが判別さ
れる(ステップS21)。所定期間が経過していない場
合には、ステップS16に移行し、所定角度だけ回転し
たか否かが判別される。すなわち、次のアドレスに対応
する角度に達したか否かが判別される。従って、ステッ
プS16〜S20を繰り返すことによってアドレス毎の
非同期成分がリアルタイムで算出され、偏向制御がなさ
れる。
【0027】ステップS21において、所定期間が経過
したと判別された場合には、偏向制御を続行するか否か
が判別される(ステップS221)。偏向制御を続行す
る場合にはステップS12に移行し、タイマ26の計時
開始(リセット)及びステップS13〜S15が実行さ
れ、同期成分Drefが新たに算出され、メモリに記憶さ
れる。すなわち、所定期間毎に同期成分が更新される。
同期成分を定期的に更新することによって、例えば、熱
膨張等による経時変化を相殺することが可能になる。
【0028】ステップS22において、偏向制御を続行
しないと判別された場合には、制御はメインルーチンに
戻る。従って、本発明によれば、ディスク基板の回転振
れによる悪影響を除去でき、高精度な光ディスク原盤を
製造可能な製造装置を実現できる。また、測長距離も短
いため、安定で確実な補正が可能である。さらに、リア
ルタイムで回転振れを正確に検出し、デジタル演算によ
って高速に補正をなすことが可能である。
【0029】
【発明の効果】上記したことから明らかなように、本発
明によれば、ディスク基板の回転振れによる悪影響を除
去し、高精度な光ディスク原盤製造装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である電子ビームを用い
た光ディスク原盤製造装置を示すブロック図である。
【図2】図1に示す光ディスク原盤製造装置のレーザ測
距系の構成を示すブロック図である。
【図3】補正信号生成部37及び送り制御部33の一例
を示すブロック図である。
【図4】偏向補正信号生成部37Aの構成を示すブロッ
ク図である。
【図5】電子ビーム偏向制御動作の手順について示すフ
ローチャートである。
【主要部分の符号の説明】
10 光ディスク原盤製造装置 11 真空チャンバ 15 光ディスク基板 16 ターンテーブル 17 スピンドルモータ 18 ステージ 19 送りモータ 20 レーザ測距系 25 CPU 26 タイマ 30 駆動制御部 31 送り基準信号生成部 33 送り制御部 35 半径位置検出部 37 補正信号生成部 40 電子ビーム射出ヘッド部 45 ビーム偏向電極 55 ビーム偏向駆動部 61 反射鏡 62,63,64 干渉計 67,68,69 レシーバ 70 測距回路ボード 74A,74B 同期成分生成回路 76A,76B 非同期成分生成回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊坂 治 山梨県甲府市大里町465番地 パイオニア 株式会社内 (72)発明者 金田 弘喜 山梨県甲府市大里町465番地 パイオニア 株式会社内 (72)発明者 曽根 正己 山梨県甲府市大里町465番地 パイオニア 株式会社内 (72)発明者 岩田 丈晴 山梨県甲府市大里町465番地 パイオニア 株式会社内 Fターム(参考) 5D121 BA01 BA03 BB38 GG02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転駆動されるターンテーブルに載置さ
    れた基板に電子ビームを照射して光ディスク原盤を製造
    する製造装置であって、 前記基板に向けて前記電子ビームを射出する電子ビーム
    射出手段と、 前記電子ビームを前記基板の主面上に収束せしめるフォ
    ーカス制御手段と、 前記ターンテーブルを回転駆動する回転駆動手段と、 前記電子ビーム射出手段及び前記ターンテーブルを前記
    主面と平行な面内の所定方向に相対的に移動せしめる移
    動手段と、 前記所定方向における前記ターンテーブルの第1の回転
    振れ非同期成分を検出して第1補正信号を生成する第1
    補正信号生成手段と、 前記所定方向に直交する方向における前記ターンテーブ
    ルの第2の回転振れ非同期成分を検出して第2補正信号
    を生成する第2補正信号生成手段と、 前記第1補正信号及び前記第2補正信号に基づいて前記
    電子ビームの偏向制御をなす偏向制御手段と、を有する
    ことを特徴とする製造装置。
  2. 【請求項2】 前記第1補正信号生成手段は、回転駆動
    時における前記ターンテーブルの前記所定方向における
    変位を測定する第1測距器と、前記第1測距器による所
    定回転角毎の測距値及び前記測距値の平均値に基づいて
    前記第1の回転振れ非同期成分を検出する第1非同期成
    分検出手段と、を含み、 前記第2補正信号生成手段は、前記ターンテーブルの前
    記所定方向の直交方向における変位を測定する第2測距
    器と、前記第2測距器による所定回転角毎の測距値及び
    前記測距値の平均値に基づいて前記第2の回転振れ非同
    期成分を検出する第2非同期成分検出手段と、を含むこ
    とを特徴とする請求項1記載の製造装置。
  3. 【請求項3】 前記第1非同期成分検出手段及び前記第
    2非同期成分検出手段は、所定期間毎にそれぞれ前記第
    1非同期成分及び前記第2非同期成分を検出することを
    特徴とする請求項2記載の製造装置。
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