JP2003242923A - 電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビームカラム１２が内蔵される真空チャ
ンバー１５に静圧浮上パッド１９が連結され、この静圧
浮上パッド１９が被照射体１に非接触で吸着した状態で
電子ビームが被照射体１に照射される構造の電子ビーム
照射装置において、焦点のビームスポット径をより小さ
く絞ることができるようにする。 【解決手段】 電子ビームカラム１２の先端の対物レン
ズ部３０を切り離し、これを静圧浮上パッド１９と一体
化した構造とすることにより、対物レンズ部３０と被照
射体１との間の距離を近接させる。

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」等において、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】この部分真空方式の電子ビーム照射装置の
構成例を図１に示す。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、この装置は
電子ビームカラム１２の電子発生部１３から出射される
電子ビーム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。

【０００６】２はこの装置の基台であり、この基台２上
には原盤１を支持する支持機構部３が構成されている。
この支持機構部３は、基台２上に水平に配置固定される
ガイドレール４と、このガイドレール４に沿って水平の
一軸方向に移動可能に支持されるスライドテーブル５と
を有し、このスライドテーブル５に原盤１の回転駆動手
段であるスピンドルモーター６が搭載されており、この
スピンドルモーター６の回転軸に取り付けられた回転テ
ーブル７の上面に原盤１が載置支持される。

【０００７】回転テーブル７に載置された原盤１は、回
転テーブル７に設けられた真空吸着機構８によって吸着
固定され、これによって回転テーブル７と一体に原盤１
が回転されるようになっている。

【０００８】スライドテーブル５と基台２との間には、
図には表われていないがリニアモーターが設けられてお
り、このリニアモーターの駆動によってスライドテーブ
ル５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。

【０００９】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機構部１０が構
成されている。

【００１０】基台２上には垂直の支持柱１１ａと水平の
天板１１ｂによりなる支持構体１１が構成されており、
この支持構体１１の天板１１ｂに電子ビーム照射手段で
ある電子ビームカラム１２が垂直に載置支持されてい
る。さらに天板１１ｂには真空チャンバー１５が懸架支
持されており、この真空チャンバー１５に電子ビームカ
ラム１２の先端部が内蔵される形となっている。

【００１１】電子ビームカラム１２と真空チャンバー１
５には夫々排気管１６と１７を介して真空ポンプにより
なる排気手段が連結されており、この排気手段によって
電子ビームカラム１２と真空チャンバー１５の内部を排
気して電子ビームの照射に支障のない真空度に保つよう
にしてある。

【００１２】真空チャンバー１５の下端部の電子ビーム
出口には伸縮連結機構１８を介して静圧浮上パッド１９
が取り付けられており、この静圧浮上パッド１９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、その状態で電子ビームカラム１２の上端の電子発生
部１３から出射された電子ビームが静圧浮上パッド１９
の中心部の電子ビーム通口を通って原盤１に照射され
る。

【００１３】図２にこの静圧浮上パッド１９の詳細な構
造を示す。この静圧浮上パッド１９は、その中心部に電
子ビームが通る電子ビーム通口２０を有する金属製のブ
ロック２１により構成される。このブロック２１は二重
ベローズ構造の伸縮連結機構１８によって真空チャンバ
ー１５の下端開口部に気密的に連結されており、この伸
縮連結機構１８の伸縮によりブロック２１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５
μｍ程度の隙間を維持できるようになっている。

【００１４】そしてこのブロック２１を原盤１の方向に
引き寄せる力を発生させる手段としてブロック２１に
は、原盤１との対向面に開口する第１の吸引溝２２と第
２の吸引溝２３が設けられている。この第１の吸引溝２
２と第２の吸引溝２３は原盤１との対向面から見て電子
ビーム通口２０を中心とする同心円状に形成されている
もので、この第１の吸引溝２２と第２の吸引溝２３には
夫々排気管２４と２５を介して排気手段が連結され、こ
の排気手段によって第１の吸引溝２２と第２の吸引溝２
３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。

【００１５】この排気手段としては真空ポンプが用いら
れ、ここで電子ビーム通口２０に近い第１の吸引溝２２
には、これより外側の第２の吸引溝２３よりも高い真空
度に排気できる真空ポンプを連結し、第１の吸引溝２２
での吸引力が第２の吸引溝２３よりも強くなるように設
定する。

【００１６】さらにブロック２１には、第２の吸引溝２
３の外側において原盤１との対向面に露出する通気体２
６が埋め込まれている。この通気体２６は通気性を有す
る多孔質の固体材料によりなるもので、原盤１との対向
面から見て電子ビーム通口２０を中心とするリング状に
形成されており、この通気体２６の裏側においてブロッ
ク２１の内部には気体の流路２７が形成されている。

【００１７】この流路２７には給気手段が連結されてお
り、この給気手段から流路２７に圧縮気体（正圧）が供
給され、これが通気体２６から原盤１に向けて噴出され
るようになっている。

【００１８】このように構成される静圧浮上パッド１９
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２６から噴出される気体によって
静圧浮上パッド１９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２２及び２３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
９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程度の僅かな隙間を保
ちながら非接触で浮上する状態となるので、原盤１の回
転には支障がない。

【００１９】このとき通気体２６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
２及び２３で吸引されることにより電子ビーム通口２０
に至ることが回避され、この場合、通気体２６からの気
体は先ず第２の吸引溝２３で吸引され、さらに第１の吸
引溝２２で吸引されることになり、ここで第１の吸引溝
２２での吸引力は第２の吸引溝２３の吸引力より強くな
っているため、静圧浮上パッド１９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１５の
内部を電子ビームの照射に支障のない真空度に保つこと
ができるものである。

【００２０】３０は真空チャンバー１５に内蔵される電
子ビームカラム１２の先端の対物レンズ部であり、電子
ビームカラム１２の電子発生部から発せられた電子ビー
ムは電子ビーム通路３１を通ってこの対物レンズ部３０
の先端から出射され、静圧浮上パッド１９の電子ビーム
通口２０を通って原盤１の記録面に照射される。この対
物レンズ部３０においては電子ビーム通路３１の周りに
電磁コイル３２が配されており、この電磁コイル３２に
よって電子ビームが収束されて原盤１の記録面上にビー
ムスポットを形成する。

【００２１】そしてこのようにして原盤１に電子ビーム
が照射されると同時に、支持機構部３のスピンドルモー
ター６の駆動により原盤１が回転されると共にリニアモ
ーター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ものである。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】以上の如く構成される
従来の電子ビーム照射装置では、電子ビームカラム１２
の対物レンズ部３０と被照射体である原盤１との間に静
圧浮上パッド１９があるため、対物レンズ部３０の先端
と原盤１の記録面との間の距離、つまり作動距離を短く
するのに限界があった。一般に作動距離を短くすると電
子ビームの収束角を大きくとれるため、焦点のビームス
ポットの径を小さくでき、高密度記録等に有利となる
が、前述した従来の電子ビーム照射装置ではこの作動距
離を短くすることに制限があるため、ビームスポットの
径をより小さく絞るには限界があった。

【００２３】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、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、電子ビームカラムの対物レンズ部と
被照射体との間の作動距離を短くしてビームスポット径
をより小さくできる電子ビーム照射装置を提供すること
を課題としている。

【００２４】

【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、電子ビームカ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、電子ビームカラムの対物レンズ部を静圧浮上パッド
と一体化した構造としてなるものである。

【００２５】このように電子ビームカラムの対物レンズ
部を静圧浮上パッドと一体化したことにより、対物レン
ズ部と被照射体との間の作動距離を近接させられるた
め、被照射体に照射される電子ビームのスポット径をよ
り小さくすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例について詳述する。本例においても、前述した
従来例と同様に、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説明する。

【００２７】この電子ビーム照射装置の基本的な構成
は、前述した従来例の構成と同様である。即ちこの装置
は図１に示す如く、電子ビームカラム１２の電子発生部
１３から出射される電子ビーム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。

【００２８】２はこの装置の基台であり、この基台２上
には原盤１を支持する支持機構部３が構成されている。
この支持機構部３は、基台２上に水平に配置固定される
ガイドレール４と、このガイドレール４に沿って水平の
一軸方向に移動可能に支持されるスライドテーブル５と
を有し、このスライドテーブル５に原盤１の回転駆動手
段であるスピンドルモーター６が搭載されており、この
スピンドルモーター６の回転軸に取り付けられた回転テ
ーブル７の上面に原盤１が載置支持される。

【００２９】回転テーブル７に載置された原盤１は、回
転テーブル７に設けられた真空吸着機構８によって吸着
固定され、これによって回転テーブル７と一体に原盤１
が回転されるようになっている。

【００３０】スライドテーブル５と基台２との間には、
図には表われていないがリニアモーターが設けられてお
り、このリニアモーターの駆動によってスライドテーブ
ル５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。

【００３１】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機構部１０が構
成されている。

【００３２】基台２上には垂直の支持柱１１ａと水平の
天板１１ｂによりなる支持構体１１が構成されており、
この支持構体１１の天板１１ｂに電子ビーム照射手段で
ある電子ビームカラム１２が垂直に載置支持されてい
る。さらに天板１１ｂには真空チャンバー１５が懸架支
持されており、この真空チャンバー１５に電子ビームカ
ラム１２の先端部が内蔵される形となっている。

【００３３】電子ビームカラム１２と真空チャンバー１
５には夫々排気管１６と１７を介して真空ポンプにより
なる排気手段が連結されており、この排気手段によって
電子ビームカラム１２と真空チャンバー１５の内部を排
気して電子ビームの照射に支障のない真空度に保つよう
にしてある。

【００３４】真空チャンバー１５の下端部の電子ビーム
出口には伸縮連結機構１８を介して静圧浮上パッド１９
が取り付けられており、この静圧浮上パッド１９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、その状態で電子ビームカラム１２の上端の電子発生
部１３から出射された電子ビームが静圧浮上パッド１９
の中心部の電子ビーム通口を通って原盤１に照射され
る。

【００３５】図３にこの静圧浮上パッド１９の詳細な構
造を示す。この静圧浮上パッド１９は、その中心部に電
子ビームが通る電子ビーム通口２０を有する金属製のブ
ロック２１により構成される。このブロック２１は二重
ベローズ構造の伸縮連結機構１８によって真空チャンバ
ー１５の下端開口部に気密的に連結されており、この伸
縮連結機構１８の伸縮によりブロック２１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５
μｍ程度の隙間を維持できるようになっている。

【００３６】そしてこのブロック２１を原盤１の方向に
引き寄せる力を発生させる手段としてブロック２１に
は、原盤１との対向面に開口する第１の吸引溝２２と第
２の吸引溝２３が設けられている。この第１の吸引溝２
２と第２の吸引溝２３は原盤１との対向面から見て電子
ビーム通口２０を中心とする同心円状に形成されている
もので、この第１の吸引溝２２と第２の吸引溝２３には
夫々排気管２４と２５を介して排気手段が連結され、こ
の排気手段によって第１の吸引溝２２と第２の吸引溝２
３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。

【００３７】この排気手段としては真空ポンプが用いら
れ、ここで電子ビーム通口２０に近い第１の吸引溝２２
には、これより外側の第２の吸引溝２３よりも高い真空
度に排気できる真空ポンプを連結し、第１の吸引溝２２
での吸引力が第２の吸引溝２３よりも強くなるように設
定する。

【００３８】さらにブロック２１には、第２の吸引溝２
３の外側において原盤１との対向面に露出する通気体２
６が埋め込まれている。この通気体２６は通気性を有す
る多孔質の固体材料によりなるもので、原盤１との対向
面から見て電子ビーム通口２０を中心とするリング状に
形成されており、この通気体２６の裏側においてブロッ
ク２１の内部には気体の流路２７が形成されている。

【００３９】この流路２７には給気手段が連結されてお
り、この給気手段から流路２７に圧縮気体（正圧）が供
給され、これが通気体２６から原盤１に向けて噴出され
るようになっている。

【００４０】このように構成される静圧浮上パッド１９
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２６から噴出される気体によって
静圧浮上パッド１９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２２及び２３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
９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程度の僅かな隙間を保
ちながら非接触で浮上する状態となるので、原盤１の回
転には支障がない。

【００４１】このとき通気体２６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
２及び２３で吸引されることにより電子ビーム通口２０
に至ることが回避され、この場合、通気体２６からの気
体は先ず第２の吸引溝２３で吸引され、さらに第１の吸
引溝２２で吸引されることになり、ここで第１の吸引溝
２２での吸引力は第２の吸引溝２３の吸引力より強くな
っているため、静圧浮上パッド１９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１５の
内部を電子ビームの照射に支障のない真空度に保つこと
ができるものである。

【００４２】３０は真空チャンバー１５に内蔵される電
子ビームカラム１２の先端の対物レンズ部であり、電子
ビームカラム１２の電子発生部から発せられた電子ビー
ムは電子ビーム通路３１を通ってこの対物レンズ部３０
の先端から出射され、静圧浮上パッド１９の電子ビーム
通口２０を通って原盤１の記録面に照射される。この対
物レンズ部３０においては電子ビーム通路３１の周りに
電磁コイル３２が配されており、この電磁コイル３２に
よって電子ビームが収束されて原盤１の記録面上にビー
ムスポットを形成する。

【００４３】そしてこのようにして原盤１に電子ビーム
が照射されると同時に、支持機構部３のスピンドルモー
ター６の駆動により原盤１が回転されると共にリニアモ
ーター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ものである。

【００４４】このように構成される電子ビーム照射装置
において特に電子ビームカラム１２の対物レンズ部３０
について注目すると、本発明ではこの対物レンズ部３０
が静圧浮上パッド１９と一体化されている。即ち、この
対物レンズ部３０は従来は電子ビームカラム１２の先端
に一体に設けられていたが、本発明ではこの対物レンズ
部３０を切り離し、これを静圧浮上パッド１９のブロッ
ク２１に気体の漏れがないように結合した構造としてあ
る。

【００４５】このような構造としたことにより本例の電
子ビーム照射装置では、電子ビームカラム１２の対物レ
ンズ部３０の先端と被照射体である原盤１の記録面との
間の作動距離を近接させつつ真空チャンバー１５内の到
達真空度を維持することが可能となり、作動距離の近接
により原盤１の記録面に照射される電子ビームの収束角
を大きくとれるため、焦点のビームスポットの径をより
小さく絞ることができる。従ってこの電子ビーム照射装
置では、原盤１に記録される信号トラックの線幅をより
細くできるので、さらなる高密度記録が可能となるもの
である。

【００４６】図４は他の実施例を示すもので、ここでは
対物レンズ部３０は静圧浮上パッド１９のブロック２１
と一体に形成されており、この対物レンズ部３０の適切
な位置、本例ではスペース的に余裕のある上端部に、電
子ビーム通路３１を閉塞する封止弁３３を設けてある。

【００４７】この封止弁３３は電子ビーム通路３１を塞
ぐように組み込まれるボール状の弁であり、これには電
子ビーム通路３１と連通する孔３４が設けられている。
そしてこの封止弁３３にはロッド３５が一体に設けら
れ、さらにこのロッド３５には継手３６を介して操作ロ
ッド３７が連結されてこれが真空チャンバー１５の外部
に導出されており、この操作ロッド３７を軸回転操作す
ることで封止弁３３を回転させて電子ビーム通路３１を
開閉する構造となっている。

【００４８】即ち、封止弁３３の孔３４が電子ビーム通
路３１と対応している状態では電子ビーム通路３１が開
放され、この状態から操作ロッド３７によって封止弁３
３を回転させて孔３４を電子ビーム通路３１と非対応状
態とすることにより電子ビーム通路３１が閉塞される。

【００４９】そしてこのように静圧浮上パッド１９と一
体の対物レンズ部３０に電子ビーム通路３１を閉塞する
封止弁３３を設けたことにより、静圧浮上パッド１９の
排気を停止しても電子ビームカラム１２及び真空チャン
バー１５内を真空状態に維持することが可能となるもの
である。従って、原盤１を交換する時や静圧浮上パッド
１９の点検清掃時などでも電子ビームカラム１２内の圧
力、熱的平衡状態を安定に保つことが可能となり、電子
ビーム照射前の安定化時間を大幅に短縮することができ
る。

【００５０】尚、ここで用いられる封止弁３３は、図示
のようなボール状の弁に限ることなく、他にも例えばピ
ストン式やゲートバルブ状のものなど、対物レンズ部の
具体的形状に合わせて適切な形式を選ぶとよい。

【００５１】以上、本発明の実施例として本発明を光デ
ィスクの原盤記録に用いる電子ビーム照射装置に適用し
た例を示したが、本発明はこれに限ることなく他にも例
えば液晶や半導体製造で用いる石英、シリコンウェハな
どに対する電子ビームの照射や、電子ビーム照射による
各種の検査装置及び顕微鏡装置など、幅広い用途に適用
することができるものである。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から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、電子ビームカラムの対物レンズ部と被照
射体との間の作動距離をより近接させられるため、焦点
のビームスポットの径をより小さくすることができる。
これにより例えば光ディスクの原盤記録装置では信号ト
ラックの線幅をより細くできるので高密度記録に有利と
なり、また検査装置や顕微鏡装置などでは分解能をより
細かくできる効果がある。

【００５３】さらに本発明では、封止弁により真空チャ
ンバー内を常に真空状態に維持できるため、電子ビーム
カラムの熱的、機械的安定を維持できるので、電子ビー
ム照射前の安定化待ち時間をほぼ解消することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子ビーム照射装置の全体構造図である。

【図２】従来例を示す要部の縦断面図である。

【図３】本発明の実施例を示す要部の縦断面図である。

【図４】同、他の実施例を示す要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１‥‥原盤（被照射体）、１２‥‥電子ビームカラム、
１５‥‥真空チャンバー、１９‥‥静圧浮上パッド、３
０‥‥対物レンズ部、３１‥‥電子ビーム通路、３３‥
‥封止弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームカ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、上記電子ビームカラムの対物レンズ部を上記静圧浮
   上パッドと一体化した構造としたことを特徴とする電子
   ビーム照射装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子ビーム照射装置に
   おいて、上記対物レンズ部の適切な位置に、電子ビーム
   通路を閉塞し上記真空チャンバー内の真空を維持するた
   めの封止弁を設けたことを特徴とする電子ビーム照射装
   置。
3. 【請求項３】 電子ビームカラムが内蔵される真空チャ
   ンバーに静圧浮上パッドを連結し、この静圧浮上パッド
   を被照射体に非接触で吸着させた状態で電子ビームを被
   照射体に照射するようにした電子ビーム照射方法におい
   て、上記電子ビームカラムの対物レンズ部を上記静圧浮
   上パッドと一体化し、上記電子ビームカラムの対物レン
   ズ部と被照射体との間の距離をより近接させた状態で電
   子ビームを照射するようにしたことを特徴とする電子ビ
   ーム照射方法。