JP2002092977A

JP2002092977A - 光ディスク原盤製造装置

Info

Publication number: JP2002092977A
Application number: JP2000280305A
Authority: JP
Inventors: 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
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2002-03-29

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２５ＣＰＵ２６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

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。