JP2003338258A

JP2003338258A - 電子線描画装置及びピット描画方法

Info

Publication number: JP2003338258A
Application number: JP2002143195A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kato; 恵三加藤; Tetsuya Nishida; 哲也西田; Hiroyuki Shinada; 博之品田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】情報領域にピットを形成する時に、ピットの
長さを変えずに幅の広いピットを均一に形成する。【解決手段】電子線描画装置に従来の非点補正コイル
７に加えて第２の非点補正コイル８を装備し、基板１０
の回転移動方向と直交方向の電子ビーム径を広くして描
画を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線描画装置を
用いた光ディスク原盤の作製方法、及びそれに適した電
子線描画装置に関する。

【従来の技術】近年、情報社会の進展により取り扱われ
る情報量が増大し、大容量の記憶媒体の要請が増加して
きた。このような状況下で、光ディスクは５．２ＧＢの
再生専用のＲＯＭ型の記憶媒体（ＤＶＤ−ＲＯＭ）が開
発され、広い分野で利用されている。しかし、画像情報
を取り扱う分野では膨大な情報を処理するため、さらに
大容量の記憶媒体が求められ、光ディスクではさらに大
容量化すべく開発を進めている。従来の基板の大きさは
直径１２ｃｍであり、大きさを変えずに記憶容量を増大
するには高密度化技術が必要となる。高密度化の手法と
しては、１ｂｉｔ当たりの凹凸ピット面積を小さくし、
トラックピッチを狭くして線密度を大きくする方法が採
られる。ピット面積はピット幅とピット長の積の関係に
あり、ピット長は情報信号に関係するが、ピット幅はレ
ーザスポット径に関係する。レーザ波長が短くなるとレ
ーザスポット径を小さくできる。

【０００２】特開平１−９８１４２号公報「光ディスク
マスターリング装置」では、非線形素子を用いた光学系
による短波長化光源を使用して露光する方法で、光ディ
スク原盤上に形成されるパターンの微細化を図ろうとし
ている。ピット幅の概算はレーザスポット径の約６０
％、レーザスポット径はレーザ波長とおおよそ同程度と
考えた場合、特開平１−９８１４２号公報では、レーザ
波長が４８８ｎｍの半分の２４４ｎｍになり、１４６ｎ
ｍのピット幅が形成できる。高密度化のためピット幅１
００ｎｍ以下を考えた場合、さらなる微細化技術が必要
である。露光用レーザ光の短波長化で対応する場合には
１６７ｎｍ以下のレーザ波長が必要である。しかし、現
状ではこの波長においては、レーザ光源、ホトレジス
ト、レーザ変調器等、いずれも開発中であり、実現困難
である。

【０００３】レーザの代わりに注目されたのが電子ビー
ムである。電子ビームによって原盤を作製する電子線描
画装置に関して、特開平１１−２８３２８２号公報「記
録媒体製造用原盤の製造方法」がある。電子ビーム径
は、数１０ｎｍとレーザスポット径よりはるかに小さく
できるので、１００ｎｍ以下のピット幅の形成が可能で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子線描画装置は、電
子ビームを発生して電子光学系で基板上のレジストに集
束させる筐体部と、基板を回転させる回転駆動機構及び
平行移動させる平行移動機構による機構部とから構成さ
れている。電子ビームは、ブランキング電極により情報
信号に対応したＯＮ／ＯＦＦを行い、レジストにピット
の潜像を照射する。そして、機構部により基板の内周か
ら外周まで情報信号に対応したピットを照射することが
可能である。

【０００５】ピットの幅寸法は、再生装置のスポット径
と比較して小さくするとＳ／Ｎが小さくなるので、大き
くしたい。その幅寸法は、最小の電子ビーム径の１〜４
倍である。電子ビームの照射量を多くすると幅寸法が変
化するので、照射量を変えて目的の幅寸法を得ている。
一方、ピットの長さ寸法は、ブランキング電極のＯＮ／
ＯＦＦによって制御する。その精度は数ｎｍが求められ
ている。しかし、幅寸法を得るために照射量を多くする
と、ピットの長さはブランキング電極のＯＮ／ＯＦＦで
照射したピット長より長くなり、その精度は著しく低下
するという問題があった。

【０００６】本発明は、電子線描画装置を用いて記録媒
体原盤を作製するに際し、精度の良いピット形状を形成
することのできる方法及び装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、スポット形
状が楕円形の電子ビームを用いてピットを描画すること
により達成される。スポット形状は、電子ビームに対し
て相対的に移動する基板の移動方向と直交する方向の寸
法が平行な方向の寸法より例えば１．２〜４倍程度大き
くなるようにする。また、基板の移動方向と直交する方
向の寸法が平行な方向の寸法より大きなスポット形状を
有する電子ビームを発生させるために、電子線描画装置
に従来の非点補正コイルに加えて第２の非点補正コイル
を備える。従来の電子線描画装置にも非点補正コイル
（第１の非点補正コイル）が搭載されているが、第１の
非点補正コイルは、非点補正方向が基板の回転移動方向
と直交方向であるとは限らない。第２の非点補正コイル
は非点補正方向が基板の回転移動方向と直交方向になる
ように配置するので、基板の回転移動方向と直交方向に
電子ビーム径を広くする調整が可能であり、幅が広くて
長さが高精度に制御されたピットの照射が可能になる。

【０００８】すなわち、本発明による電子線描画装置
は、電子ビームを放射する電子源と、前記電子源からの
電子ビームを集束するコンデンサーレンズと、前記電子
ビームをスポット形状に集束する対物レンズと、非点補
正を行う非点補正コイルと、前記電子ビームを偏向させ
る偏向電極と、基板を保持して回転移動させる機構とを
有する電子線描画装置において、前記対物レンズで集束
された電子ビームのスポット形状を制御する第２の非点
補正コイルを有することを特徴とする。第２の非点補正
コイルの非点補正方向は基板の回転移動方向と直交する
方向とする。

【０００９】本発明によれば、ピット長さが最小の電子
ビーム径で描画したものと同等の寸法精度を有し、ピッ
ト幅が広いピットを形成することが可能になる。

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明による原盤作製用
電子線描画装置の一例を示す概略図である。加速電圧が
印加された電子銃１から出射した電子ビーム２は、コン
デンサレンズ３で集束され、ブランキング電極４の間を
通過してアパーチャ５の開口部を通過し、対物レンズ６
によってレジスト塗布基板１０の上に集束される。対物
レンズ６とレジスト塗布基板１０の間には、偏向器９が
設けられている。第１の非点補正コイル７と第２の非点
補正コイル８は対物レンズ６の近傍に設けられている。
これらの電子光学系は筐体１５に取りつけられている。
加速電圧は３０ｋＶである。

【００１０】レジスト塗布基板１０は、回転駆動機構１
２の回転を伝えるターンテーブル１１の上に載置されて
いる。回転駆動機構１２は、ターンテーブル１１の半径
方向に移動する平行移動機構１３の上に載置されてい
る。平行移動機構１３は架台１４に固定されている。平
行移動機構１３と回転駆動機構１２との組み合わせによ
り、電子ビームをレジスト塗布基板１０上に螺旋状に照
射することが可能となる。

【００１１】電子線照射用の電子光学系及び基板駆動用
の機構部は真空中に配置されている。情報信号に対応し
たピットは、ブランキング電極４のＯＮ／ＯＦＦにより
電子ビーム２が偏向してアパーチャ５の開口部を通過し
たりしなかったりすることで露光される。

【００１２】図２は、図１の電子線描画装置を用いて本
発明による描画を行ったレジスト塗布基板を示す。図２
（ａ）は平面図、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図であ
る。レジスト塗布基板１０は、円板状のＳｉ基板２１の
上に電子線レジスト２２を塗布して構成されている。情
報領域２３は内周２４と外周２５の間の領域であり、情
報領域２３のレジスト２２にはピットが描画され凹凸が
形成されている。

【００１３】図３は、基板上の情報領域２３に形成され
たピット３２を示す拡大模式図である。矢印３１は基板
の回転移動方向（円周方向）を示す。図３には長さが同
じピット３２を図示してあるが、実際には情報に応じて
長さの異なるピットが描画される。

【００１４】図４は、従来の電子線描画装置に備えられ
ている非点補正コイルの説明図である。従来の非点補正
コイルは、互いに４５゜の角度で交差するＸ側非点補正
用コイル（ａ）とＹ側非点補正コイル（ｂ）とを組み合
わせて構成され、Ｘ側非点補正コイルとＹ側非点補正コ
イルに流す電流を独立に調整することによって方位及び
強さを調整することができる。図中の矢印３１は基板の
回転移動方向を示す。この非点補正コイルを用いると、
電子ビーム２が持っている非点収差を補正することがで
きる。非点補正コイルの取り付け位置は電子光学系の配
置から決められ、図４の配置になることが多い。そし
て、Ｘ側非点補正用コイル（ａ）及びＹ側非点補正コイ
ル（ｂ）の電子線描画装置への取り付け時の位置関係に
よって非点補正方向が決まってしまうため、電子ビーム
のスポット形状を長軸が所望の方向を向いた楕円形とす
るのは困難である。

【００１５】図５は、本発明の電子線描画装置が備える
第２の非点補正コイルを示す。本発明の電子線描画装置
は、図４に示した非点補正コイル（第１の非点補正コイ
ル）に加えて図５に示した非点補正コイルを備える。図
中の矢印３１は基板の回転移動方向を示す。第２の非点
補正コイルは、非点補正方向が基板の回転移動方向３１
と直交あるいは平行になるようにして設置されており、
電子ビーム２のスポット形状を長軸方向が基板の回転移
動方向３１と直交する方向の楕円形に変形させることが
できる。

【００１６】図６は、電子ビームのスポットと描画され
たピット形状の関係を示す図である。図６（ａ）は、精
度よく非点収差を調整された電子ビームのスポット６１
で描画されたピット形状６２である。ピット長をＬとす
る。この場合、ピット長Ｌは長さの偏差が小さく、精度
のよいピットが形成できる。図５（ｂ）に、図５（ａ）
の２倍のピット幅を形成するために照射量を大きくした
従来方法の電子ビームのスポット６３とピット形状６４
の関係を示す。電子ビームのスポット６３が電子ビーム
のスポット６１より大きくなったので、ピット６４は幅
寸法がピット６２の２倍になる。しかし、電子ビームの
スポット６３が大きくなったので、ピット長も長くな
る。ピット長Ｌより２Ｓ長くなり、長さの偏差が大きく
なる欠点があった。

【００１７】図６（ｃ）は、本発明による描画のピット
形状６６を示す。電子ビームのスポット６５は、第１の
非点補正コイル７で精密に非点収差を調整された電子ビ
ームのスポット６１を第２の非点補正コイル８を用いて
非点収差を発生させ、基板の回転移動方向３１と直交方
向に電子ビームのスポットを大きくしたもので、楕円形
状である。この電子ビームのスポット６５で描画する
と、ピット６６の形状になる。ピット幅はピット６４と
同じ寸法であり、ピット長はピット６２と同じＬであっ
た。したがって、本発明によればピット幅が広くてもピ
ット長さの偏差の少ない精度よいピットが形成できた。

【００１８】ピット幅はトラックピッチの半分であり、
光ディスク基板の密度（容量）によってトラックピッチ
が異なる。密度が高くなると、トラックピッチは狭くな
る。露光にレーザビームを用いるレーザマスターリング
では、連続発振のエキシマレーザ（波長約２５０ｎｍ）
及び光学素子が開発されており、ピット幅が０．２μｍ
までは描画可能であるが、ピット幅が０．２μｍ以下の
高密度光ディスクの作製には電子線描画装置が必要にな
ると考えられる。電子ビームの最小スポット径を５０ｎ
ｍとした時、ピット幅０．２μｍのピットを形成するに
は、０．２μｍ／０．０５μｍ＝４となり、電子ビーム
スポットの楕円率を４とすればよい。ただし、スポット
形状の楕円率が１．２以下では、照射量を大きくした従
来方法とピット長の精度に相異が見られず、スポット形
状を楕円形にしたことの効果が顕著ではない。

【００１９】電子銃１の加速電圧が高くなれば電子ビー
ムのスポット６１の径が小さくなるので、ピットエッジ
の曖昧な形成領域が小さくなり、ピット長の精度がさら
によいピットが形成できる。このように、長軸方向が基
板の移動方向と直交する楕円形のスポット形状を有する
電子ビームを用いて幅の広いピットを形成すれば、幅が
広くかつピット長さの誤差が少ない高精度なピットを形
成することができる。

【００２０】基板には、ガラス基板や石英基板が用いら
れる。これらは、絶縁物なためレジスト表面に導電膜を
形成して描画を行う。本発明では、基板にガラス基板や
石英基板を用いてもＳｉ基板と同様の効果が得られる。

【００２１】次に、以上のようにして作製した原盤を用
いて光ディスクを製造する工程の一例について説明す
る。光ディスクは、原盤作製工程の後、スタンパ作製工
程、射出成形工程、成膜工程を経て製造される。

【００２２】図７は、原盤からスタンパを作製する工程
の一例を説明する模式図である。まず、図７（ａ）に示
すように、上述のようにして作製した基板２１とパター
ン形成されたレジスト２２からなる原盤１０上に電解め
っきの電極のための導電膜７１を蒸着等の方法で形成す
る。次に、図７（ｂ）に示すように、導電膜７１を電極
として電解めっき（Ｎｉめっき）を行い、約３００μｍ
膜厚のＮｉめっき膜７２を形成する。そして、図７
（ｃ）のように基板表面に楔を入れて剥離を行う。この
時、めっき膜７２の側には，レジスト２２が付着してく
る。この残留レジストを除去するために、図７（ｄ）に
示すように、Ｏ₂アッシャーを行う。Ｏ₂アッシャーは有
機物と反応して除去するので、微少な残留レジストも除
去できる。こうして、図７（ｅ）に示すようなスタンパ
７５が得られる。

【００２３】図８は、このスタンパを用いて射出成形に
よって光ディスク基板を作製する工程を説明する模式図
である。図８（ａ）に示すように、スタンパ７５を射出
成形機の金型８１に設置した。次に、図８（ｂ）のよう
にスタンパ７５と圧力板８２の間に樹脂８３、ここでは
ＰＣ（Polycarbonate）を注入し、図８（ｃ）に示すよ
うに数トンの圧力で加圧した。そして、図８（ｄ）のよ
うに加圧を止めてＰＣ基板を取り出した。こうして、表
面に溝やピットが形成された光ディスク基板８５を得
た。

【００２４】図９は、光ディスク基板を用いて光ディス
クを作製する工程の説明図である。光ディスクの作製工
程では、図９（ａ），（ｂ）のようにしてＰＣ製の光デ
ィスク基板８５上に成膜９１を行う。成膜材料は光ディ
スク基板の用途によって異なる。ＣＤやＤＶＤ−ＲＯＭ
ではＡｌが使われる。ＣＤ−Ｒ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ、ミニディスク等では記録材料を成膜する。その上
に、図９（ｃ）のように、表面の保護用として高分子膜
９２を形成する。こうしてピット幅が小さく高記録密度
に適した光ディスク９５が得られる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、回転移動方向の電子ビ
ームスポット径が小さく回転移動方向と直交方向の電子
ビームスポット径が大きな楕円形状の電子ビームスポッ
トを形成でき、スポット形状が楕円形の電子ビームを用
いて描画するので、電子ビームを用いて幅が広くてピッ
ト長の精度のよいピットを形成でき、容量の異なる多種
の光ディスク原盤を容易に作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子線描画装置の一例を示す図。

【図２】Ｓｉ基板にピットを描画した外観図。

【図３】情報領域に形成されたピットの説明図。

【図４】従来の非点補正コイルの説明図。

【図５】第２の非点補正コイルの説明図。

【図６】電子ビーム径とピット形状を示す図。

【図７】原盤からスタンパを作製する工程の一例を説明
する模式図。

【図８】スタンパを用いて射出成形によって光ディスク
基板を作製する工程の説明図。

【図９】光ディスク基板を用いて光ディスクを作製する
工程の説明図。

【符号の説明】

１：電子銃、２：電子ビーム、３：コンデンサレンズ、
４：ブランキング電極、５：アパーチャ、６：対物レン
ズ、７：第１の非点補正コイル、８：第２の非点補正コ
イル、９：偏向器、１０：基板、１１：ターンテーブ
ル、１２：回転駆動機構、１３：平行移動機構、１４：
架台、１５：筐体、２１：Ｓｉ基板、２２：レジスト、
２３：情報領域、３１：基板の回転移動方向、３２：描
画されたピット、６１：精密に調整された電子ビームの
スポット、６２：精密に調整された電子ビームで描画さ
れたピット、６３：照射量の大きい電子ビームのスポッ
ト、６４：照射量の大きい電子ビームで描画されたピッ
ト、６５：非点収差を加えた電子ビームのスポット、６
６：非点収差を加えた電子ビーム描画されたピット、７
１：導電膜、７２：Ｎｉめっき膜、７５：スタンパ、８
１：金型、８２：圧力板、８３：樹脂、８５：光ディス
ク基板、９１：成膜、９２：高分子膜、９５：光ディス
ク、Ｌ：ピット長、Ｓ：ピット長の誤差

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ１１Ｂ 7/26 ５０１Ｇ１１Ｂ 7/26 ５０１５Ｄ１２１Ｈ０１Ｊ 37/153 Ｈ０１Ｊ 37/153 Ｚ５Ｆ０５６ 37/305 37/305 ＢＨ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｅ (72)発明者品田博之東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 2H097 AA00 AA03 AB10 BA10 CA16 LA20 5C033 DD03 DE07 JJ01 5C034 BB08 5D090 AA01 BB01 CC01 CC16 DD03 EE02 FF11 KK01 KK17 LL09 5D119 AA22 AA23 BA01 BB09 DA01 EB02 EB04 FA01 5D121 BB21 BB38 5F056 AA02 CB29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを放射する電子源と、前記電
子源からの電子ビームを集束するコンデンサーレンズ
と、前記電子ビームをスポット形状に集束する対物レン
ズと、非点補正を行う非点補正コイルと、前記電子ビー
ムを偏向させる偏向電極と、基板を保持して回転移動さ
せる機構とを有する電子線描画装置において、前記対物レンズで集束された電子ビームのスポット形状
を制御する第２の非点補正コイルを有することを特徴と
する電子線描画装置。
【請求項２】請求項１に記載の電子線描画装置におい
て、前記第２の非点補正コイルの非点補正方向は基板の
回転移動方向と直交する方向であることを特徴とする電
子線描画装置。
【請求項３】請求項１に記載の電子線描画装置で作製
された光ディスク原盤から作成されたスタンパを用いて
射出成形により作製された光ディスク基板。
【請求項４】回転する基板上に収束された電子線を照
射してピットを描画するピット描画方法において、前記
基板の回転移動方向と直交する方向の寸法が平行な方向
の寸法より大きなスポット形状を有する電子ビームを用
いることを特徴とするピット描画方法。