JP2002257998A - 電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射装置における真空シール方法 - Google Patents

電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射装置における真空シール方法

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JP2002257998A
JP2002257998A JP2001054739A JP2001054739A JP2002257998A JP 2002257998 A JP2002257998 A JP 2002257998A JP 2001054739 A JP2001054739 A JP 2001054739A JP 2001054739 A JP2001054739 A JP 2001054739A JP 2002257998 A JP2002257998 A JP 2002257998A
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electron beam
static pressure
vacuum
seal valve
vacuum seal
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Yoshihisa Miura
佳久 三浦
Yuichi Aki
祐一 安芸
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビームコラム15が内蔵される真空チャ
ンバー14に静圧浮上パッド18が連結され、この静圧
浮上パッド18が被照射体1に被接触で吸着した状態で
電子ビームbが静圧浮上パッド18の電子ビーム通路1
9を通って被照射体1に照射される構造の部分真空方式
の電子ビーム照射装置において、静圧浮上パッド18を
被照射体1から離した状態でも真空チャンバー内を所要
の真空度に維持できるようにする。 【解決手段】 静圧浮上パッド18の内部に、電子ビー
ム通路19を開閉する真空シールバルブ30を備え、静
圧浮上パッド18を被照射体1から離すときにはこの真
空シールバルブ30を作動させて電子ビーム通路19を
閉じることにより真空チャンバー14内への大気の流入
を防ぐ構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば光ディスクの
原盤記録に用いられる電子ビーム照射装置及び電子ビー
ム照射装置における真空シール方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ディスクにおいては記録密度の
一層の高密度化が求められており、これを実現するため
には記録ピットをより微細に形成する必要がある。この
ため光ディスクの原盤の作製においては、従前のレーザ
ー光に代えて電子ビームを原盤に照射して記録を行なう
装置が提案されている。
【0003】この電子ビーム照射装置では、電子ビーム
が気体分子と衝突して散乱することがないように、真空
環境での電子ビーム照射が必要となる。この場合、電子
ビーム照射装置全体を真空環境に置くとすると、大きな
真空空間及び大型の排気手段が必要となり、装置が大型
で高価なものとなる。
【0004】そこでこれを回避するものとして本出願人
は、先に「特願2000−57374」において、電子
ビームを照射する部分のみを真空状態とする部分真空方
式の電子ビーム照射装置を提案した。
【0005】即ちこの電子ビーム照射装置は、電子ビー
ムコラムが内蔵される真空チャンバーの電子ビーム出口
に静圧浮上パッドが連結されてなり、この静圧浮上パッ
ドは排気手段による吸引と給気手段による圧縮気体の供
給により原盤に対し数μm程度の僅かな隙間をもって非
接触で吸着され、その状態で電子銃から出射された電子
ビームが静圧浮上パッドの中心部の電子ビーム通路を通
って原盤に照射される構造となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成される電子ビーム照射装置において、原盤の取り替
え作業を行なう場合、静圧浮上パッドを原盤から待避さ
せる必要がある。この場合、静圧浮上パッドが原盤から
完全に離れる状態となるので、静圧浮上パッドの電子ビ
ーム通路から大気が真空チャンバーの内部に流入し、電
子ビームコラムが大気開放状態に晒される。
【0007】そのため、静圧浮上パッドを待避させる前
の高真空を維持しているうちに電子ビームコラムのゲー
トバルブを閉じて電子銃を保護し、また真空チャンバー
内を真空にする排気手段(真空ポンプ)を保護するため
にその電源を切らなければならない等、非常に作業性が
悪い。
【0008】また、原盤を取り替えた後に再び真空シス
テムを立ち上げる場合、真空チャンバー内の真空度が電
子ビームの照射に支障のない程度まで上昇し、それが安
定するまでには数時間を費やすことになり、これは電子
ビーム照射によって原盤に記録を行なう時間よりも待ち
時間の方が長いという非常に効率の悪いシステムであっ
た。
【0009】さらには、原盤の取り替えの度に真空チャ
ンバー内を大気開放状態とするために、大気中の塵埃の
吸い込みによる真空チャンバー及び電子ビームコラム内
の汚染の問題もあった。
【0010】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、部分真空方式の電子ビーム照射装置におい
て、被照射体(原盤)から静圧浮上パッドを離した状態
でも真空チャンバー内を所要の真空度に維持することが
できるようにし、上記の問題点の解消することを課題と
している。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、電子ビームコラムが内蔵される真空チャ
ンバーに静圧浮上パッドが連結され、この静圧浮上パッ
ドが被照射体に非接触で吸着した状態で電子ビームが静
圧浮上パッドの電子ビーム通路を通って被照射体に照射
される構造の電子ビーム照射装置において、静圧浮上パ
ッドの内部に、電子ビーム通路を開閉する真空シールバ
ルブを備えてなるものである。
【0012】このように構成される本発明の電子ビーム
照射装置では、被照射体から静圧浮上パッドを離すとき
には真空シールバルブを作動させて電子ビーム通路を閉
じることにより、電子ビーム通路から大気が真空チャン
バー内に流入することはなく、電子ビームコラム内を電
子ビームの照射に支障のない真空度に維持できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態例について詳述する。ここでは、光ディス
クの原盤記録に用いる電子ビーム照射装置を例示してあ
り、はじめに図1及び図2を参照してこの電子ビーム照
射装置の基本構成を説明する。
【0014】この装置は図1に示す如く、電子銃16か
ら出射される電子ビームbを被照射体であるディスク原
盤1に照射して信号の記録(信号パターンの記録ピット
の形成)を行なうものである。ここで電子ビームの照射
には真空環境が必要であるが、特にこの装置では電子ビ
ームを照射する部分のみを真空状態とし、それ以外の部
分は大気中に置く部分真空方式が採用されている。
【0015】先ず、この装置において原盤1を支持する
支持機構部2について説明する。装置の基台3上にはガ
イドレール4が水平に配置されてその左右両端部が固定
部5a,5bで固定されており、このガイドレール4に
スライドテーブル6が左右の脚部7a,7bに設けられ
た軸受8によって移動可能に支持されている。ここで軸
受8としては、静圧空気式軸受を用いることにより、ス
ライドテーブル6の移動時の摩擦抵抗が極端に少ない高
精度な移動機構を実現することができる。
【0016】そしてこのスライドテーブル6には原盤1
の回転手段であるモーター9が固定されており、このモ
ーター9の回転軸に取り付けられた回転テーブル10に
原盤1が水平に載置支持されるようになっている。
【0017】原盤回転用のモーター9は電磁駆動型のス
ピンドルモーターが用いられており、制御回路からの制
御信号に基いてこのモーター9が駆動されることによっ
て回転テーブル10と一体に原盤1が回転されるもので
ある。ここでこのモーター9は、回転軸の軸受に静圧空
気式軸受を用いることにより、回転時の摩擦抵抗による
負荷が少なくなって応答性のよい高精度な回転機構を実
現することができる。
【0018】またこの装置において原盤1を回転テーブ
ル10に固定保持するチャッキング方式としては、真空
吸着方式が採用されている。
【0019】さらにスライドテーブル6と基台3との間
には、スライドテーブル6の移動手段であるモーター1
1が配置されている。このスライドテーブル移動用のモ
ーター11には電磁駆動型のリニアモーターが用いられ
ており、即ちこれは基台3側の固定子11aとスライド
テーブル6側の移動子11bとの間に例えばボイスコイ
ル型の磁気回路が構成されてなるもので、制御回路から
の制御信号に基いてこのモーター11が駆動されること
によってスライドテーブル6がガイドレール4に沿って
水平に移動し、これと一体に原盤1がその径方向に移動
される構造となっている。
【0020】このように構成される原盤の支持機構部2
に対しその上方には、原盤1上を部分的に真空状態にし
て電子ビームを照射する電子ビーム照射手段13が固定
配置されている。14は原盤1の上方で懸架支持されて
いる真空チャンバーで、この真空チャンバー14の内部
に電子ビームコラム15が配置され、この電子ビームコ
ラム15の上流の電子ビーム励起源である電子銃16か
ら電子ビームbが出射される。
【0021】電子ビームコラム15が内蔵される真空チ
ャンバー14には真空ポンプによりなる排気手段が連結
されており、この排気手段によって真空チャンバー14
の内部を吸引することで電子ビームコラム15内が電子
ビームの照射に支障のない程度の真空度(1×10
-4〔Pa〕程度)に保たれるようになっている。
【0022】この真空チャンバー14の下端部の電子ビ
ーム出口には伸縮連結機構17を介して静圧浮上パッド
18が取り付けられており、この静圧浮上パッド18が
原盤1に対し5μm程度の僅かな隙間をもって非接触で
吸着し、その状態で電子銃16から出射された電子ビー
ムbが静圧浮上パッド18の中心部の電子ビーム通路を
通って原盤1に照射される。
【0023】図2に静圧浮上パッド18の詳細な構造を
示す。この静電浮上パッド18は、その中心部に電子ビ
ームbが通る電子ビーム通路19を有する例えば金属製
のブロック20により構成される。このブロック20は
ベローズ状の伸縮連結機構17によって真空チャンバー
14の下端の固定部14aに気密的に連結されており、
この伸縮連結機構17の伸縮によりブロック20は原盤
1に厚さムラや回転ぶれ等があってもそれに追従して確
実に吸着できるようになっている。
【0024】そしてこのブロック20を原盤1に吸着す
る手段としてブロック20には、原盤1との対向面に開
口する第1の吸引溝21及び第2の吸引溝22が電子ビ
ーム通路19を中心とする同心円状に形成されている。
【0025】この第1の吸引溝21と第2の吸引溝22
には夫々排気管23と24を介して排気手段が連結され
ており、この排気手段によって第1の吸引溝21と第2
の吸引溝22から排気即ち気体の吸引が行なわれる如く
なされている。
【0026】この排気手段としては真空ポンプが用いら
れ、この場合、電子ビーム通路19に近い吸引溝ほど高
い真空度に排気できる真空ポンプを連結する。即ち、電
子ビーム通路19に近い第1の吸引溝21には例えば1
×10-1〔Pa〕程度の真空度が得られる真空ポンプを
連結し、これより外側の第2の吸引溝22には5×10
3 〔Pa〕程度の真空度が得られる真空ポンプを連結す
る。
【0027】さらにブロック20には、第2の吸引溝2
2の外側において原盤1との対向面に露出する通気体2
5が埋め込まれている。この通気体25は通気性を有す
る多孔質の金属またはカーボン等のセラミックスを材料
として電子ビーム通路19を中心とするリング状に形成
されており、この通気体25の裏側においてブロック2
0の内部には気体の流路26が形成されている。
【0028】この流路26には給気管27を介して給気
手段が連結されており、この給気手段から流路26に例
えば5×105 〔Pa〕程度の圧縮気体(正圧)が供給
され、これが通気体25から噴出されるようになってい
る。
【0029】このように構成される静圧浮上パッド18
を原盤1の上に載せた状態で各排気手段及び給気手段を
作動させると、通気体25から噴出される気体によって
静圧浮上パッド18が原盤1から僅かに浮き上がり、同
時に第1及び第2の吸引溝21及び22から気体が吸引
されて溝内が負圧となることによって静圧浮上パッド1
8が原盤1に吸い付くように作用し、このため静圧浮上
パッド18は原盤1に対し5μm程度の隙間dを保ちな
がら非接触で吸着される状態となるので、原盤1の回転
には支障がない。
【0030】このとき通気体25から噴出される気体
は、その周囲に形成されている第1及び第2の吸引溝2
1及び22で吸引されることにより電子ビーム通路19
に至ることが回避され、この場合、通気体25からの気
体は先ず第2の吸引溝22で吸引され、さらに第1の吸
引溝21で吸引されることになり、ここで第1の吸引溝
21での吸引力は第2の吸引溝22より強くなっている
ため、静圧浮上パッド18の中心部にいくほど真空度を
高くでき、これによって真空チャンバー14の内部即ち
電子ビームコラム15内を電子ビームの照射に支障のな
い程度の真空度(1×10-4〔Pa〕程度)に保つこと
ができるものである。
【0031】そしてこの静圧浮上パッド18によって原
盤1上の一部分を真空にした状態で原盤1に電子ビーム
bが照射され、同時に支持機構部2のモーター9の駆動
により原盤1が回転されると共にモーター11の駆動に
よって原盤1が径方向に移動されることで所定のトラッ
クに記録が行なわれる。
【0032】上記の如く構成される電子ビーム照射装置
では、電子ビームを照射する部分のみを真空とする部分
真空方式を採用したことにより、大きな空間の真空保持
を必要とせず、このため大型の排気手段(真空ポンプ)
の使用を回避でき、小型で廉価に装置を構成することが
できる。
【0033】ところで、この部分真空方式の電子ビーム
照射装置においては、原盤1の取り替え作業を行なう場
合、静圧浮上パッド18の第1及び第2の吸引溝21及
び22からの排気(吸引)を停止し、静圧浮上パッド1
8を原盤1上から半径方向もしくは上方向へ待避させ
る。
【0034】このとき、静圧浮上パッド18が原盤1か
ら離れることによって静圧浮上パッド18の電子ビーム
通路19から真空チャンバー14の内部に大気が流入す
ることを防止するために、特に本発明による電子ビーム
照射装置においては、静圧浮上パッド18の内部に真空
シールバルブ機構を構築してある。
【0035】この真空シールバルブ機構の詳細を図3に
示す。本例においては、静圧浮上パッド18を構成する
ブロック20の内部に、電子ビーム通路19と直交して
直線棒状の真空シールバルブ30が左右に移動可能に配
置されている。この真空シールバルブ30には電子ビー
ム通路19の孔径と同等もしくは若干大きい径の孔30
aが形成されており、真空シールバルブ30の移動によ
ってこの孔30aの位置が移動されることでバルブの切
り換え動作即ち電子ビーム通路19の開閉動作が行なわ
れる構造となっている。
【0036】この真空シールバルブ30の作動手段とし
てその左右両側にはエアーシリンダー部31,32が設
けられ、このエアーシリンダー部31,32内に配され
るピストン31a,32aが真空シールバルブ30の左
右両端部に連結されている。左右のエアーシリンダー部
31,32には夫々給気管33,34を介してエアーポ
ンプによりなる給気手段が連結されており、この給気手
段から左右のエアーシリンダー部31,32に選択的に
圧縮気体が供給されることによってバルブの切り換え動
作が行なわれる。
【0037】即ち、図において左側のエアーシリンダー
部31に給気手段から圧縮気体が供給されると、その圧
力によってピストン31aが押し込まれて真空シールバ
ルブ30は右方向に移動し、その状態では図示の如く真
空シールバルブ30の孔30aが電子ビーム通路19と
対応して電子ビーム通路19が開いた状態となり、この
状態で電子ビームbの照射が行なわれる。これに対し右
側のエアーシリンダー部32に給気手段から圧縮気体が
供給されると、その圧力によってピストン32aが押し
込まれて真空シールバルブ30は左方向へ移動し、その
状態では真空シールバルブ30の孔30aが電子ビーム
通路19からずれて電子ビーム通路19が閉じた状態と
なる。
【0038】このバルブの切り換え動作においてピスト
ン31a,32aの押し込み力はピストンの断面積×圧
縮気体の圧力の積となり、この値が大きいほど押し込み
力も大きくなり、バルブ切り換え動作時の安定性が増す
ことになる。また、ピストン31a,32aに摺動時の
摩擦抵抗を減らすために例えばテフロン(登録商標)コ
ーティング等の表面処理を施すことでも同等の効果を得
ることができる。
【0039】ここで、真空シールバルブ30と静圧浮上
パッド18の関係を見てみると、真空シールバルブ30
の上側は真空チャンバー14に連結されている排気手段
で排気され、また下側は第1及び第2の吸引溝21及び
22に連結されている排気手段で排気されており、力の
バランス的に上下で互いに負圧で平衡している。そのた
めバルブの切り換え動作において、支障となり得る上下
方向の力のアンバランスは殆ど生じることがなく、スム
ーズな切り換え動作が行なわれる。尚、上記のバルブ切
り換え動作が完了した後は、何れもエアーシリンダー部
31,32への圧縮気体の供給を停止するものである。
【0040】このように構成される真空シールバルブ機
構を備えた静圧浮上パッド18では、原盤1の切り取り
替え時には先ず右側のエアーシリンダー部32に給気手
段から圧縮気体を供給して真空シールバルブ30を左側
に移動させて電子ビーム通路19を閉じ、その後に第1
及び第2の吸引溝21及び22からの排気を停止して静
圧浮上パッド18を原盤1から待避させるようにする。
【0041】このとき、静止浮上パッド18が原盤1か
ら完全に離れても、真空シールバルブ30によって電子
ビーム通路19が閉じられていることにより、電子ビー
ム通路19から大気が真空チャンバー14内に流入する
ことはなく確実な真空シール状態が得られ、電子ビーム
コラム15内を電子ビームの照射に支障のない程度の真
空度(1×10-4〔Pa〕程度)に維持することができ
るものである。
【0042】さらにこの真空シールバルブ機構では、バ
ルブの切り換え動作の安定性を得るために、図4に示す
如く真空シールバルブ30が静圧浮上パッド18の内部
で僅かな隙間をもった状態で移動される構造とすると効
果的である。即ちこの場合、静圧浮上パッド18のブロ
ック20内において、真空シールバルブ30とこの真空
シールバルブ30が通るバルブ通路35との間には50
μm程度の隙間cが設けられており、これによって真空
シールバルブ30は切り換え動作時に少ない摺動抵抗で
スムーズに移動することが可能となって安定した切り換
え動作が行なわれる。
【0043】図4(A)は真空シールバルブ30の孔3
0aが電子ビーム通路19と対応して電子ビーム通路1
9が開いた状態、(B)は真空シールバルブ30によっ
て電子ビーム通路19が閉じて真空チャンバー内が真空
シールされた状態であり、この真空シール状態では静圧
浮上パッドが原盤から離れることにより前述した真空シ
ールバルブ30の上下の力のバランスが崩れ、即ち真空
シールバルブ30の上側は真空(負圧)で下側は大気圧
となるので、真空シールバルブ30はブロック20に吸
い付くように押し上げられて電子ビーム通路19を塞
ぎ、これによって確実に真空シール状態が維持される。
【0044】さらにこの構成では、より確実な真空シー
ル状態が得られるように、図5に示す如く静圧浮上パッ
ド18のブロック20の内部において電子ビーム通路1
9の周囲にゴム製のOリング36を設けてもよい。この
場合、Oリング36はバルブ通路35に臨んで適当な潰
し代をもって固定され、真空シールバルブ30によって
電子ビーム通路19が閉じられた状態ではこのOリング
36を潰すようにこのOリング36に真空シールバルブ
30が圧着し、これによって電子ビーム通路19が密封
されて真空チャンバー14内の真空度をより確実に維持
できる構造となっている。
【0045】尚、この真空シール状態においても電子ビ
ームが照射されることがあり、この場合真空シールバル
ブ30に電子ビームが当たっても支障のないように、真
空シールバルブ30の材料としては耐熱性に優れたセラ
ミックスを用いると好適である。
【0046】そしてこの真空シール状態において原盤の
取り替え作業を行なった後は、再び静圧浮上パッド18
を原盤1上に戻すようにする。このとき、静圧浮上パッ
ド18の通気体25に浮上用の圧縮気体を常に供給した
ままにしておくと、原盤1との衝突を回避することが可
能である。
【0047】この静圧浮上パッド18が原盤1上に戻さ
れた状態で、第1及び第2の吸引溝21及び22からの
排気を再開すると、これによって真空シールバルブ30
の下側にも負圧が生じて真空シールバルブ30の上下の
力のバランスが平衡し、この状態で左側のエアーシリン
ダー部31に給気手段から圧縮気体を供給することによ
り真空シールバルブ30はスムーズに右側に移動して電
子ビーム通路19を開くように切り替わり、原盤1への
電子ビームの照射が可能となる。
【0048】以上、本発明の実施の形態の一例について
説明したが、本発明はこの例に限ることなく他にも種々
の実施形態を採り得るものであることは言うまでもな
い。
【0049】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明は、静
圧浮上パッドを用いた部分真空方式の電子ビーム照射装
置において、静圧浮上パッドに電子ビーム通路を開閉す
る真空シールバルブを備えてなるものである。そしてこ
の電子ビーム照射装置では、被照射体から静圧浮上パッ
ドを離すときには真空シールバルブを作動させて電子ビ
ーム通路を閉じることにより、電子ビーム通路から大気
が真空チャンバー内に流入することはなく、電子ビーム
コラム内を電子ビームの照射に支障のない真空度に維持
することができる。
【0050】従って本発明によれば、従来のように静圧
浮上パッドを被照射体から離す度に電子ビームコラムの
ゲートバルブを閉じて電子銃を保護したり真空チャンバ
ーの排気手段の電源を切ったりする必要がなくなるの
で、作業が簡略化、短時間化して作業性が向上し、また
真空チャンバー内を常に真空状態に維持できるので、真
空チャンバー及び電子ビームコラム内の汚染が防止され
る等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される部分真空方式の電子ビーム
照射装置の基本構造を示す正面図である。
【図2】電子銃子ビーム照射装置に備えられる静圧浮上
パッドの構造を示す縦断面図である。
【図3】本発明を適用した静圧浮上パッドの縦断面図で
ある。
【図4】図3の静圧浮上パッドにおける真空シールバル
ブ内蔵部分の縦断面図である。
【図5】同、他の構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1‥‥原盤(被照射体)、14‥‥真空チャンバー、1
5‥‥電子ビームコラム、18‥‥静圧浮上パッド、1
9‥‥電子ビーム通路、30‥‥真空シールバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01J 37/20 H01J 37/20 Z 37/305 37/305 Z Fターム(参考) 2H097 BA02 CA16 DB14 LA20 5C001 AA01 AA07 CC08 5C033 KK07 KK09 5C034 BB06 5D121 AA02 BA03 BB32 BB38 BB40

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームコラムが内蔵される真空チャ
    ンバーに静圧浮上パッドが連結され、この静圧浮上パッ
    ドが被照射体に非接触で吸着した状態で電子ビームが静
    圧浮上パッドの電子ビーム通路を通って被照射体に照射
    される構造の電子ビーム照射装置において、上記静圧浮
    上パッドの内部に、上記電子ビーム通路を開閉する真空
    シールバルブを備えたことを特徴とする電子ビーム照射
    装置。
  2. 【請求項2】 上記真空シールバルブは、圧縮気体の供
    給によりピストン式に移動する構造であることを特徴と
    する請求項1に記載の電子ビーム照射装置。
  3. 【請求項3】 上記真空シールバルブは、上記静圧浮上
    パッドの内部で僅かな隙間をもって移動される構造であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム照射装
    置。
  4. 【請求項4】 上記真空シールバルブによって上記電子
    ビーム通路が閉じられた状態では、上記真空シールバル
    ブがOリングに圧着して上記電子ビーム通路を密封する
    構造であることを特徴とする請求項3に記載の電子ビー
    ム照射装置。
  5. 【請求項5】 上記真空シールバルブは、セラミックス
    を材料として形成されていることを特徴とする請求項1
    に記載の電子ビーム照射装置。
  6. 【請求項6】 電子ビームコラムが内蔵される真空チャ
    ンバーに静圧浮上パッドが連結され、この静圧浮上パッ
    ドが被照射体に非接触で吸着した状態で電子ビームが静
    圧浮上パッドの電子ビーム通路を通って被照射体に照射
    される構造の電子ビーム照射装置において、上記静圧浮
    上パッドを被照射体から離すときに、上記静圧浮上パッ
    ドの内部に移動可能に設けられた真空シールバルブを移
    動させて上記電子ビーム通路を閉じることにより、上記
    真空チャンバー内を所要の真空度に維持するようにした
    電子ビーム照射装置における真空シール方法。
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