JP2002140840A - 光ディスク及びその原盤製造装置 - Google Patents

光ディスク及びその原盤製造装置

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JP2002140840A JP2000334119A JP2000334119A JP2002140840A JP 2002140840 A JP2002140840 A JP 2002140840A JP 2000334119 A JP2000334119 A JP 2000334119A JP 2000334119 A JP2000334119 A JP 2000334119A JP 2002140840 A JP2002140840 A JP 2002140840A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度の光ディスク及びその原盤の作製が可
能な光ディスク原盤製造装置を提供する。 【解決手段】 電子ビームを出射するビーム源及び電子
ビームを基板の主面上に収束せしめる制御手段を備えた
光ディスク原盤製造装置において、制御手段は、ビーム
源から出射された電子ビームを絞り込む整形アパーチャ
を含み、基板の接線方向における整形アパーチャの接線
方向内径が、基板の半径方向における整形アパーチャの
半径方向内径より小さい。プリピットを有するランド及
びグルーブを備えた光ディスクは、その接線方向におけ
るプリピットの接線方向内径が、その半径方向における
グルーブのライン幅より小さい。

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し、
さらにかかる光ディスク原盤から複製される光ディスク
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＤＶＤ（Digital Versatile Dis
c）など、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
ーザ光ビームを用いたディスク原盤のカッティングすな
わちマスタリング方法においては、記録用レーザ光ビー
ムのスポット径すなわちその波長と対物レンズの開口数
ＮＡによって記録分解能が制限される（０．２μｍ程
度）。そこで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
が、光ディスク原盤製造装置を用いて記録型光ディスク
原盤を作製する場合においては、必要なプリピットサイ
ズから電子ビームスポットサイズを決定するアパーチャ
の開口の大きさいわゆるアパーチャサイズが決定され
る。なお、アパーチャは貫通開口を有する金属板であ
る。
【０００５】しかし、１本の電子ビーム記録においてプ
リピットのマスタリングとグルーブなどの太いラインを
両立させて記録することはできない欠点があった。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
的は、高密度光ディスク及びその製造を可能とする光デ
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】本発明の光ディスク原盤
製造装置は、電子ビームを出射するビーム源及び前記電
子ビームを基板の主面上に収束せしめる制御手段を備え
た光ディスク原盤製造装置であって、前記制御手段は、
前記ビーム源から出射された電子ビームを絞り込む整形
アパーチャを含み、前記基板の接線方向における前記整
形アパーチャの接線方向内径が、前記基板の半径方向に
おける前記整形アパーチャの半径方向内径より小さいこ
とを特徴とする。
【０００７】本発明の光ディスク原盤製造装置において
は、前記接線方向内径をｘ、前記半径方向内径をｙとす
ると、ｘ＜ｙ≦３ｘであることを特徴とする。本発明の
光ディスクは、プリピットを有するランド及びグルーブ
を備えた光ディスクであって、その接線方向におけるプ
リピットの接線方向内径が、その半径方向における前記
グルーブのライン幅より小さいことを特徴とする。
【０００８】本発明の光ディスクにおいては、前記プリ
ピットの接線方向内径をｖ、前記ライン幅をｈとする
と、ｖ＜ｈ≦３ｖであることを特徴とする請求項３記載
の光ディスク。本発明の光ディスクにおいては、前記プ
リピットの接線方向内径は、１００ｎｍ以上かつ３００
ｎｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しつつ詳細に説明する。光ディスク原盤の製造工程にお
いて用いられる電子ビームは、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、移送装置などは真空雰囲気中で動作する。
【００１０】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、プリピット、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。
【００１１】光ディスク原盤製造装置は、後で詳述する
が、その電子ビームカラム部において電子ビームを出射
するビーム源及び電子ビームを基板の主面上に収束せし
める制御手段を備えている。そして制御手段がビーム源
から出射された電子ビームを絞り込む整形アパーチャを
含んでおり、図１に示すように、整形アパーチャ１は基
板の接線方向における整形アパーチャの接線方向内径ｘ
が、基板の半径方向における整形アパーチャの半径方向
内径ｙより小さくなるように構成されている。
【００１２】マスタリングにおいては、必要なプリピッ
トサイズから基板接線方向の電子ビーム径が最適になる
ように接線方向の整形アパーチャ径を決定し、かつ必要
なライン幅から基板半径方向整形アパーチャ径を決定す
る。このように決定された基板接線方向と基板半径方向
の比を持った例えば、図１に示すような、楕円又は長い
円形状の開口である整形アパーチャ１を使用することに
より１本の電子線において高密度光記録用基板のマスタ
リングを行うことができる。
【００１３】整形アパーチャ１を備えた光ディスク原盤
製造装置を用いることにより、光記録用基板に必要な例
えば、図２に示すような、プリピットサイズが１００ｎ
ｍ〜３００ｎｍで、マスタリングライン幅が１００ｎｍ
〜９００ｎｍが達成できる。そして、プリピットサイズ
及びライン幅から整形アパーチャの開口比率が、基板接
線方向サイズ：基板半径方向サイズ＝１：１〜１：３と
なるように、決定できる。したがって、整形アパーチャ
の接線方向内径をｘ、その半径方向内径をｙとすると、
ｘ＜ｙ≦３ｘとなることが好ましい。
【００１４】上記開口比率を変更することにより電子ビ
ームプロファイルは例えば、図２に示すような、整形ア
パーチャ比と同様に１：１（図２（Ｂ））〜１：３（図
２（Ａ））と自由に変更することが可能となり、プリピ
ットランドグルーブ構造の基板形状を実現することが可
能となる。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、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。
【００１５】得られた光ディスク原盤は、プリピットを
有するランド及びグルーブを備えた光ディスクであっ
て、その接線方向におけるプリピットの接線方向内径
が、その半径方向におけるグルーブのライン幅より小さ
いものである。上記ｘ＜ｙ≦３ｘの範囲で整形アパーチ
ャの開口比率が設定されているので、プリピットの接線
方向内径をｖ、ライン幅をｈとすると、ｖ＜ｈ≦３ｖで
ある光ディスクが得られる。また、光ディスクにおい
て、プリピットの接線方向内径は、１００ｎｍ以上かつ
３００ｎｍ以下である。
【００１６】図３は、本発明の実施の形態の電子ビーム
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。図３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１
１に取り付けられた電子ビームカラム部４０が設けられ
ている。
【００１７】光ディスク原盤用の基板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、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１
６を基板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にはレーザ距離測定用の光源２０ａから
のレーザ光を反射する反射鏡２０ｂなどが設けられ、真
空チャンバ１１側壁には光検出器２０ｃが設けられてい
る。これらはレーザ距離測定系をなす。
【００１８】ターンテーブル１６には例えば外周チャッ
キング機構が設けられており、基板１５の外周を保持し
ている。また、真空チャンバ１１には、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、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基板１５の主面の高さを検出する。
【００１９】真空チャンバ１１は、エアーダンパなどの
防振台（図示せず）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１
１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全体の制御をなすコントローラ２５
の制御の下で動作する。駆動制御部３０は、レーザ距離
測定系２０からの距離測定データに基づいてステージ１
８の駆動制御をなす。
【００２０】電子ビームを射出する電子ビームカラム部
４０には、電子銃４１、収束レンズ４２、ブランキング
電極４３、オンオフ制御アパーチャ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４
７がこの順で電子ビームカラム部４０内に配置されてい
る。電子ビームカラム部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。
【００２１】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（図示せず）により数１
０ＫｅＶ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オンオフ制
御アパーチャ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、電子ビームはオンオフ制御アパーチャ４４の絞り
孔に収束されない状態となって電子ビームがオンオフ制
御アパーチャ４４を通過するのを阻止し、オフ状態とす
ることができる。
【００２２】ビーム偏向駆動部５５は、コントローラ２
５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、基板１５に対する電子ビームスポットの位置制御
を行う。ビーム偏向駆動部５５直下に、図１に示す整形
アパーチャ１が絞りとして設けられている。整形アパー
チャ１は交換自在である。また、機械的にその開口を円
から楕円又は長円に変化させるように構成してもよい。
【００２３】整形アパーチャ１直下のフォーカスレンズ
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。なお、駆動制御部３０、加速高圧
電源５１、記録制御部５２、ビーム偏向駆動部５５及び
フォーカスレンズ駆動部５６はコントローラ２５からの
制御信号に基づいて動作する。
【００２４】かかる光ディスク原盤製造装置における整
形アパーチャサイズとビーム径特性の関係を測定した。
測定方法としてはナイフエッジ測定方法を用いた。これ
は、ナイフエッジ資料下層にファラデーカップ（電流
計）を配置し、ナイフエッジ試料に直交する方向に所定
整形アパーチャで絞り込まれた電子ビームを走査して、
電流値変化を測定することにより、電子ビーム径に対応
する電流値の立ち上がり時間が測定できる。光ディスク
原盤製造装置において、プリピットサイズに応じて電子
ビームカラム部内の整形アパーチャサイズを６０ｎｍか
ら１２０ｎｍへ変更したナイフエッジ測定方法を実行し
た。
【００２５】図４に、整形アパーチャサイズとビーム径
特性との関係を測定した結果を示す。図４から、整形ア
パーチャ径が６０ｎｍから１２０ｎｍへ入れ替えた場合
に電流値の立ち上がり時間（ビーム径に対応）が２８０
μｓ（４０ｍＡ飽和）から５６０μｓ（１２０ｍＡ飽
和）と変化したことにより、整形アパーチャサイズとビ
ーム径特性の関係に相似関係があることが分かる。この
ようにして、整形アパーチャの各方向の寸法に依存する
得られるビーム径すなわち潜像の寸法依存性が確認され
た。なお、整形アパーチャの形状は楕円又は長円形状に
限定されず、長方形などの多角形形状でも応用可能であ
る。
【００２６】
【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、整形アパーチャの開口形状を変化させるこ
とができるので、１つの電子ビームにより、グルーブ及
びプリピットを同時にマスタリングできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子ビームを用いた光ディスク原
盤製造装置における整形アパーチャを示す平面図であ
る。
【図２】本発明による光ディスク及びそれに照射された
電子ビームのプロファイルを示す部分拡大平面図であ
る。
【図３】本発明によ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４】整形アパーチャサイズとビーム径特性との関係
を測定した結果を示すグラフである。
【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 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 ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ レーザ距離測定系 ２５ コントローラ ３０ 駆動制御部 ４０ 電子ビームカラム部 ４５ ビーム偏向電極 ５５ ビーム偏向駆動部 ６１ 反射鏡

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子ビームを出射するビーム源及び前記
    電子ビームを基板の主面上に収束せしめる制御手段を備
    えた光ディスク原盤製造装置であって、 前記制御手段は、前記ビーム源から出射された電子ビー
    ムを絞り込む整形アパーチャを含み、 前記基板の接線方向における前記整形アパーチャの接線
    方向内径が、前記基板の半径方向における前記整形アパ
    ーチャの半径方向内径より小さいことを特徴とする光デ
    ィスク原盤製造装置。
  2. 【請求項２】 前記接線方向内径をｘ、前記半径方向内
    径をｙとすると、ｘ＜ｙ≦３ｘであることを特徴とする
    請求項１記載の光ディスク原盤製造装置。
  3. 【請求項３】 プリピットを有するランド及びグルーブ
    を備えた光ディスクであって、その接線方向におけるプ
    リピットの接線方向内径が、その半径方向における前記
    グルーブのライン幅より小さいことを特徴とする光ディ
    スク。
  4. 【請求項４】 前記プリピットの接線方向内径をｖ、前
    記ライン幅をｈとすると、ｖ＜ｈ≦３ｖであることを特
    徴とする請求項３記載の光ディスク。
  5. 【請求項５】 前記プリピットの接線方向内径は、１０
    ０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下であることを特徴とする
    請求項４記載の光ディスク。
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