JP2004213708A - 光ディスク原盤露光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レジスト板を同心円状やスパイラル状に露光する際のピッチムラを低減できる光ディスク原盤露光装置を提供する。
【解決手段】真空チャンバ11内に設置されたターンテーブル8上に搭載されたレジスト板13に電子ビーム照射し、レジスト板13を露光する光ディスク原盤露光装置であって、ターンテーブル8の外周側面の全周に亘って、該外周側面に対して45°傾斜した位置検出用鏡面81を形成する。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジスト板をターンテーブル上で回転させながら露光して光ディスクの原盤を作成する「光ディスク原盤露光装置」に関し、特に、レジスト基板を同心円状やスパイラル状に露光する際のピッチムラを低減できる光ディスク原盤露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ディスクを製造する際には、先ずガラス原盤(ガラスマスタ)を形成し、これを基に金属原盤(メタルマスタ)やスタンパなどを順次形成し、溶融したプラスチックをスタンパを型にして固める手法が用いられる。
【0003】
このため、光ディスクを製造する際の大本となるガラス原盤には、高い寸法精度が要求されており、ガラス原盤の精度が良くないと、これを基に製造した光ディスクの品質が低下してしまうこととなる。
【0004】
ガラス原盤を形成する際には、フォトレジストを塗布した円盤状のガラス基板(レジスト板)にレーザ光を照射して感光させることで信号を記録し、これを現像することでレーザ光を当てた部分のみを除去してピットを形成する方法が用いられる。
【0005】
光ディスクの原盤を露光させる従来の装置としては、特許文献1に開示される「光ディスク原盤露光装置」がある。
この装置は、真空チャンバとは別に、ワークであるレジスト板を真空チャンバ内に入れるための予備室としてロードロック室を設けておくことで、レジスト板を投入してから露光開始までの時間を短縮したものである。
【0006】
なお、ワークが載置されるテーブルの位置を精密に制御するための従来技術としては、特許文献2に開示される「スライドテーブル装置」や特許文献3に開示される「摩擦進退駆動装置」がある。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−319190号公報
【特許文献2】
特開平11−195246号公報
【特許文献3】
特開平11−195248号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
レジスト板にレーザ光を照射して感光させる(露光する)際には、原盤露光装置のターンテーブルにレジスト板を固定した上でターンテーブルを回転させる必要がある。レジスト板をターンテーブルに固定する方法としては、静電吸着や真空吸着などが用いられるが、これらの方法ではレジスタ板を固定した際の偏芯によって軸振動が発生する。
【0009】
ターンテーブルの回転軸に軸振動が発生すると、本来ならスパイラル状や同心円状に配設されるべきピットのピッチ精度が悪化する原因となる。このため、ターンテーブルの位置変動に合わせてレーザ光の照射方向や焦点距離を変化させ、レジスト板上の所定の位置に所定の口径のレーザ光が照射されるようにしなければならない。
【0010】
回転中のレジスト板へ照射するレーザ光の位置を制御したり、焦点距離を制御したりするためには、ターンテーブルがどの位置にあるかを精度良く検出する必要がある。
しかし、特許文献1には、回転中のターンテーブルの位置を高精度に検出する技術は開示されていない。また、特許文献2及び特許文献3に開示される発明は、ワークが載置されるテーブルを直線的に移動させる装置であり、載置したワークを回転させるテーブル(ターンテーブル)に適用できるものではない。
【0011】
このように、従来は、回転中のターンテーブルの位置を精度良く検出することはできなかったため、ターンテーブルの位置変動に合わせてレーザ光の照射方向を変化させたり、焦点距離を変化させたりして、レジスト板に形成する溝のピッチにムラが生じないようにすることはできなかった。このため、ガラスマスタのエイドが悪化し、これを基に製造した光ディスクの品質が低下してしまう場合があった。
【0012】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、レジスト板を同心円状やスパイラル状に露光する際のピッチムラを低減できる光ディスク原盤露光装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、真空チャンバ内に設置されたターンテーブル上に搭載されたレジスト板に電子ビーム照射し、レジスト板を露光する光ディスク原盤露光装置であって、ターンテーブルの外周側面の全周に亘って、該外周側面に対して45°傾斜した位置検出用鏡面が形成されたことを特徴とする光ディスク原盤露光装置を提供するものである。
【0014】
本発明に係る光ディスク原盤露光装置は、測定光を発する発光源と受光素子とを備えた位置検出センサと、測定光を反射する反射ミラーとをさらに有し、位置検出センサと反射ミラーとは、反射ミラーにおいて反射された測定光が検出用鏡面に対して垂直に入射するように配置され、位置検出センサは、検出用鏡面部において反射された後に反射ミラーで反射されて受光素子に入光した測定光に基づいて、ターンテーブルの位置変動を検出することが好ましい。
これに加えて、位置検出センサと反射ミラーとが、ターンテーブルが設置された部材と同一の部材に配置されることがより好ましい、
さらに加えて、位置検出センサが検出したターンテーブルの位置変動のうち、ターンテーブルの回転軸と垂直な方向の位置変位に基づいて電子ビームを偏向し、ターンテーブルの回転軸と平行な方向の位置変位に基づいて電子ビームの焦点距離を制御することがより好ましい。
【0015】
または、本発明に係る光ディスク原盤露光装置は、測定光を発する光源と、受光素子を備えた第1及び第2の位置検出センサと、測定光を反射する反射ミラーと、入光した光の一部を反射し一部を透過するハーフミラーとをさらに有し、光源が発した測定光が、反射ミラーにおいて反射された後に測定用鏡面に入射するように、光源と反射ミラーとが配置され、検出用鏡面においてターンテーブルの回転軸と垂直な方向へ反射された測定光が入射するようにハーフミラーが配置され、ハーフミラーを通過した測定光が第1の位置検出センサに入光し、ハーフミラーがターンテーブルの回転軸と平行な方向へ反射した測定光が第2の位置検出センサに入光するように、第1及び第2の受光素子が配置され、第1の位置検出センサは、ターンテーブルの回転軸と垂直方向の該ターンテーブルの位置変動を、受光した測定光に基づいて検出し、第2の位置検出センサは、ターンテーブルの回転軸と平行方向の該ターンテーブルの位置変動を、受光した測定光に基づいて検出することが好ましい。
これに加えて、光源、第1及び第2の位置検出センサ、反射ミラー及びハーフミラーは、ターンテーブルが設置された部材と同一の部材に配置されることがより好ましい。
さらに加えて、第1の位置検出センサの検出結果に応じて電子ビームを偏向し、第2の位置検出センサの検出結果に応じて電子ビームの焦点距離を制御することがより好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態について説明する。図1に、本発明を好適に実施した光ディスク原盤露光装置の構成を示す。
本実施形態に係る光ディスク原盤露光装置は、電子銃1、コンデンサレンズ2、電子ビーム変調部3(電極)、アパーチャ4からなる電子ビーム発生系と、電子ビーム偏向部5(電極)、第1のフォーカスレンズ6、第2のフォーカスレンズ7からなる電子ビームレンズ系と、ターンテーブル8、スピンドルモータ9、スライドユニット10、ロードロック室12、定盤14からなる駆動系を有しており、これらが真空チャンバ11に内に配置されている。
【0017】
電子ビームを発生させる電子ビーム発生系と電子ビームを収束させる電子ビームレンズ系とからなる電子ビームユニットは、本実施形態に係る光ディスク原盤露光装置の光源であり、これは真空チャンバ11内に設置されている。
【0018】
真空チャンバ11には、内部に配置されたターンテーブル8の延長上に予備チャンバとしてロードロック室12が配置されている。
【0019】
レジスト板13を回転・横移動させるための駆動系は、真空チャンバ11内の電子ビームユニットの直下に配置されており、レジスト板13を回転移動させることで、電子ビームユニットがレジスト板13上に収束させた電子ビームが、レジスト板13にスパイラル状や同心円状の溝を形成する。
【0020】
これらの各部材の筐体は、振動を除去するための石定盤14等に設置され、外乱振動の影響を防止している。
【0021】
電子ビームユニットの動作について説明する。
電子銃1が出射した電子ビームは、コンデンサレンズ2に入光するとこれによって集光され、平行光から収束光に変換される。コンデンサレンズ2によって集光された電子ビームは、一対の電極で構成された電子ビーム変調部3が発生させている電磁場を通過することで変調される。変調は、上記の電極対が発生させる電界の強度を変化させることで電子ビームを偏向させる。
【0022】
電子ビーム変調部3によって偏向された電子ビームは、アパーチャ4へ向けて照射される。
電子ビーム変調部3による電子ビームの偏向が大きければ、アパーチャ4の遮断効果によって電子ビームがレジスト板13まで到達せず、電子ビームがの偏向小さければ(全く偏向させない場合を含む)、アパーチャ4を通過した電子ビームがレジスト板13まで到達するため、電子ビーム変調部3の作用によって、光変調と同様のON/OFF変調が可能となる。
【0023】
また、アパーチャ4は、電子ビームが通過する際にそのビーム形状を所定の大きさに整形し、電子ビームレンズ系には、整形した電子ビームを導入させる。
【0024】
電子ビームレンズ系に入射した電子ビームは、一対の電極で構成された電子ビーム偏向部5が発生させている電磁場を通過することで偏向角が与えられる。電子ビーム偏向部5が電子ビームに偏向角を与えることにより、レジスト板13にウォブル溝を形成することが可能となる。なお、ウォブル溝をしないのであれば、電子ビーム偏向部5が電子ビームを偏向させる必要はない。
【0025】
電子ビーム偏向部5を通過した電子ビームは、第1のフォーカスレンズ6及び第2のフォーカスレンズ7によって焦点距離及びスポット径が調整され、回転するレジスト板13の面上に集光される。なお、第1のフォーカスレンズ6及び第2のフォーカスレンズ7は、レジスト板13の回転に伴う面ブレに追従して、フォーカス及びスポット径を調整するように駆動される。
【0026】
レジスト板13を回転駆動させる駆動系は、レーザ光を用いてレジスト板を露光する光ディスク原盤露光装置と基本的には同様であるが、電子ビーム露光特有の構成となっている。
【0027】
駆動系の動作について説明する。図2に、本実施形態に係る光ディスク原盤露光装置の駆動系の構成を示す。駆動系は、装置の構成上真空チャンバ11内に設置する必要があり、真空チャンバ11内に収納できるように小型化する必要がある。
ターンテーブル8を回転させるスピンドルモータ9は、スライドユニット10上に設置されている。スライドユニット10が横移動することにより、レジスト板13にスパイラル状・同心円状に電子ビームを照射して、溝を形成することが可能となる。
【0028】
電磁場が電子ビームに与える影響を極力低減するため、スピンドルモータ9には磁気シールドが施されており、回転モータによって発生する電磁場が電子ビームに影響を与えないようになっている。
【0029】
また、スライドユニット10においても、クロスローラガイド33を用いることで、空気圧で移動対象を浮上させて移動させるエアスライドを使用した場合に生じる真空チャンバ11内の真空破壊(真空度が低下すること)を防止するとともに、エアスライドと同等の高剛性化を図っている。
【0030】
露光半径位置の制御は、分解能の高いスケール30(例えば、レーザスケール)やディテクタ31によってターンテーブル8の移動距離をリアルタイムに測定し、送りモータ32とスピンドルモータ9とを同期制御することによって行う。
換言すると、スケール30やディテクタ31を用いることにより、露光半径位置を検出し、検出結果に基づいて送りモータ32とスピンドルモータ9とを同期制御することで、レジスト板13上に所定形状(スパイラルや同心円など)の溝が形成されるようにレジスト板13を回転及び横移動させる。なお、移動ベース28はスプリング35によって弾発付勢されており、送りモータ32が送りネジ34を回転させることによって、スプリング35の弾性力に打ち勝って送りネジ34の軸方向に沿って移動する。
【0031】
また、スケール30は、移動ベース28、固定ベース27に設置されているため、ターンテーブル8の設置環境と同じ真空チャンバ11内に存在することとなる。よって、スケール30やディテクタ31は、大気中に設置された場合とは異なり、空気の揺らぎなどの影響を受けないため、位置測定及び駆動制御を正確かつ安定して行うことができる。
【0032】
ターンテーブル8の側面には、ターンテーブル8の回転時の位置の変動を測定するための鏡面部分(測定用鏡面部)81が形成されており、非接触式のセンサが静電容量やレーザ光の干渉などに基づいて、スピンドルモータ9の駆動軸の軸変動を検出する。
【0033】
測定用鏡面部81は、ターンテーブル8の底面に対して45°にカットされており、測定用鏡面部81からの検出信号に基づいてターンテーブル8の軸ブレ、すなわち位置変動を2方向(X方向、Y方向)を成分として検出する。信号処理部50は、非接触式のセンサから入力された位置変動の検出結果の信号に基づいて、電子ビームレンズ系での電子ビームの偏向及びフォーカスをフィードバック制御し、ターンテーブル8の回転に伴う軸変動を除去し、レジスト板13に形成される同心円状やスパイラル状の溝の真円度を向上させる。
【0034】
測定用鏡面部81において反射されたレーザ光に基づいてターンテーブル8の位置変動を検出する手順を示す。
図3に、照射系と検出系とを一体化して設置する場合の構成を示す。
検出センサ22や反射ミラー21は、測定用のレーザ光が測定用鏡面部81に対して垂直に照射されるように配置する。測定用鏡面部81に照射されたレーザ光は、検出センサ22においてX,Yの2方向成分を含んだ位置信号として検出されるため、反射ミラー21に対する入射角θを基に、X,Yのベクトル成分に分離できる。
【0035】
ターンテーブル8の位置が変動すると、反射ミラー21に対するレーザ光の入射角が変わって、検出センサ22が検出する光のX,Y方向成分もそれぞれ変化する。よって、信号処理部50は、検出センサ22が検出する光のX,Y方向成分が変化するため、これを基にしてターンテーブル8の位置変動を検出することが可能となる。
【0036】
信号処理部50は、測定光のX方向の成分については、電子ビームレンズ系が備える電子ビーム偏向部5へのフィードバック信号として、測定光のY方向成分については、同じく電子ビームレンズ系が備える第1のフォーカスレンズ6及び第2のフォーカスレンズ7の位置を調整するためのフィードバック信号として出力する。
【0037】
電子ビームレンズ系の制御ユニット(不図示)は、ターンテーブル8で発生する軸ぶれを打ち消すように、信号処理部50からのフィードバック信号に基づいて電子ビームの照射方向やフォーカス位置(焦点距離)、スポット径などを調整する。これにより、レジスト板13に形成される溝の真円度を向上させピッチムラを軽減する。
【0038】
上記のように、ターンテーブル8の検出用鏡面部81に対して位置検出用レーザ光が垂直に入射するように、反射ミラー21や位置検出センサ22を配置することにより、測長光軸が1光軸系である簡単な光学系でX,Y両方向の位置検出が可能となる。
【0039】
また、ターンテーブル8の軸ぶれだけを検出できるため、スピンドルモータ9固有の同期/非同期変動を検出することが可能となる。
【0040】
図4に、ターンテーブル8の位置を検出するための照射系と検出系とを別個に設置した場合の装置構成を示す。レーザ光源23が発した測定用レーザ光は、反射ミラー21によって反射されてターンテーブル8に形成された測定用鏡面部81に入射する。測定用鏡面部81において反射されたレーザ光は、ハーフミラー24に入射し、X方向へ進行する光とY方向へ進行する光とに分離される。X方向へ進行した光は位置検出センサ25xによって、Y方向へ進行した光は位置検出センサ25yによってそれぞれ検出される。
【0041】
信号処理部50は、位置検出センサ25xの出力信号に基づいて電子ビームレンズ系が備える電子ビーム偏向部5へフィードバック信号を出力し、位置検出センサ25yの出力信号に基づいて同じく電子ビームレンズ系が備える第1のフォーカスレンズ6及び第2のフォーカスレンズ7の位置を調整するためのフィードバック信号を出力する。
【0042】
電子ビームレンズ系の制御ユニット(不図示)は、信号処理部からのフィードバック信号に基づいて、電子ビーム偏向部5や第1のフォーカスレンズ6及び第2のフォーカスレンズ7を駆動し、ターンテーブル8で発生する軸ぶれを打ち消すように電子ビームの照射方向やフォーカス位置(焦点距離)などを調整する。これにより、レジスト板13に形成される溝の真円度を向上させピッチムラを軽減する。
【0043】
このように、ターンテーブル8の鏡面加工された検出面に反射ミラーを介して下方より位置検出用レーザ光を照射し、位置検出用レーザ光をターンテーブル8の移動軸と平行に反射させ、これをハーフミラー24でX方向へ進行する光とY方向へ進行する光とに分離し、X,Yの各方向へ進行した位置測定用レーザ光を検出すれば、ターンテーブル8の位置変動を同一平面上で検出することが可能となる。よって、測定面と検出系との位置ずれによる検出誤差を含まない正確な測定が可能となる。
【0044】
また、ターンテーブル8の軸ぶれだけを検出できるため、スピンドルモータ9固有の同期/非同期変動を検出することが可能となる。
【0045】
さらに、位置検出センサ25x,25yで得られたターンテーブル8の位置信号をX,Y方向に分離し、X方向は電子ビームの偏向制御、Y方向は電子ビームのフォーカス制御に用いることで、レジスト板13を同心円状又はスパイラル状に露光する際に、ターンテーブル8の振動によって生じるピッチムラや溝形状の変動を低減できる。
【0046】
ロードロック室12は、ワークであるレジスト板13を真空チャンバ11内に入れるための予備室である。通常、レジスト板13を露光する際には、真空チャンバ11内の気圧を1.0×10-6Torr(1.33×10-4Pa)以下に減圧する必要があるため、レジスト板13の設置や取り出しのたびに真空チャンバ11を大気開放していると、所定の真空圧まで減圧するために多大な時間を要してしまう。
【0047】
そこで、本実施形態においては、予備室としてロードロック室12を設けておき、真空チャンバ11内は常時1.0×10-6Torr以下の真空度を保つように制御する。ワーク(レジスト板13)投入の際は、ロードロック室12を大気開放してレジスト板13をロードロック室12に設置した後、真空チャンバ11と同等の真空度となるまでロードロック室12内を減圧する。
【0048】
ロードロック室12内の真空度が真空チャンバ11内と同程度となったら、ロードロック室12と真空チャンバ11とを隔てている隔壁を開き、レジスト板13を真空チャンバ11内に搬送し、ターンテーブル8上にレジスト板13を設置する。
【0049】
上記のように、予備の真空室としてロードロック室12を設けることで、レジスト板13を露光する際に、レジスト板13をターンテーブル8上に取り付けてから露光を開始するまでの時間を大幅に低減できる。
【0050】
本実施形態に係る光ディスク原盤露光装置は、X,Y方向成分を含むターンテーブル8の位置変動を両方向について同時に検出できるため、センサ類の部品点数を削減でき、移動ステージの重量増加を防ぐことができる。
【0051】
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態において示した電子ビーム発生系や電子ビームレンズ系の構成は、本発明の実施の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
また、ターンテーブルの送り機構なども上記実施形態の構成に限定されるものではない。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【0052】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、レジスト板を精度良くターンテーブルに固定できる光ディスク原盤露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を好適に実施した光ディスク原盤露光装置の構成を示す図である。
【図2】ターンテーブルを横方向へ移動させる駆動系の構成を示す図である。
【図3】ターンテーブルの位置変動を検出するための機構の一例を示す図である。
【図4】ターンテーブルの位置変動を検出するための機構の別の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 電子銃
2 コンデンサレンズ
3 電子ビーム変調部(電極)
4 アパーチャ
5 電子ビーム偏向部(電極)
6 第1のフォーカスレンズ
7 第2のフォーカスレンズ
8 ターンテーブル
9 スピンドルモータ
10 スライドユニット
11 真空チャンバ
12 ロードロック室
13 レジスト板
14 定盤
21 反射鏡
22 検出センサ
23 レーザ光源
24 ハーフミラー
25x、25y 位置検出センサ
27 固定ベース
28 移動ベース
30 スケール
31 ディテクタ
32 送りモータ
33 クロスローラガイド
34 送りネジ
35 スプリング
50 信号処理部
81 測定用鏡面部

Claims (7)

  1. 真空チャンバ内に設置されたターンテーブル上に搭載されたレジスト板に電子ビーム照射し、前記レジスト板を露光する光ディスク原盤露光装置であって、
    前記ターンテーブルの外周側面の全周に亘って、該外周側面に対して45°傾斜した位置検出用鏡面が形成されたことを特徴とする光ディスク原盤露光装置。
  2. 測定光を発する発光源と受光素子とを備えた位置検出センサと、前記測定光を反射する反射ミラーとをさらに有し、
    前記位置検出センサと前記反射ミラーとは、前記反射ミラーにおいて反射された前記測定光が前記検出用鏡面に対して垂直に入射するように配置され、
    前記位置検出センサは、前記検出用鏡面部において反射された後に前記反射ミラーで反射されて前記受光素子に入光した前記測定光に基づいて、前記ターンテーブルの位置変動を検出することを特徴とする請求項1記載の光ディスク原盤露光装置。
  3. 前記位置検出センサと前記反射ミラーとが、前記ターンテーブルが設置された部材と同一の部材に配置されたことを特徴とする請求項2記載の光ディスク原盤露光装置。
  4. 前記位置検出センサが検出した前記ターンテーブルの位置変動のうち、前記ターンテーブルの回転軸と垂直な方向の位置変位に基づいて前記電子ビームを偏向し、前記ターンテーブルの回転軸と平行な方向の位置変位に基づいて前記電子ビームの焦点距離を制御することを特徴とする請求項3記載の光ディスク原盤露光装置。
  5. 測定光を発する光源と、受光素子を備えた第1及び第2の位置検出センサと、前記測定光を反射する反射ミラーと、入光した光の一部を反射し一部を透過するハーフミラーとをさらに有し、
    前記光源が発した測定光が、前記反射ミラーにおいて反射された後に前記測定用鏡面に入射するように、前記光源と前記反射ミラーとが配置され、
    前記検出用鏡面において前記ターンテーブルの回転軸と垂直な方向へ反射された前記測定光が入射するように前記ハーフミラーが配置され、
    前記ハーフミラーを通過した前記測定光が前記第1の位置検出センサに入光し、前記ハーフミラーが前記ターンテーブルの回転軸と平行な方向へ反射した前記測定光が前記第2の位置検出センサに入光するように、前記第1及び第2の受光素子が配置され、
    前記第1の位置検出センサは、前記ターンテーブルの回転軸と垂直方向の該ターンテーブルの位置変動を、受光した前記測定光に基づいて検出し、
    前記第2の位置検出センサは、前記ターンテーブルの回転軸と平行方向の該ターンテーブルの位置変動を、受光した前記測定光に基づいて検出することを特徴とする請求項1記載の光ディスク原盤露光装置。
  6. 前記光源、前記第1及び第2の位置検出センサ、前記反射ミラー及び前記ハーフミラーは、前記ターンテーブルが設置された部材と同一の部材に配置されたことを特徴とする請求項4記載の光ディスク原盤露光装置。
  7. 前記第1の位置検出センサの検出結果に応じて前記電子ビームを偏向し、前記第2の位置検出センサの検出結果に応じて前記電子ビームの焦点距離を制御することを特徴とする請求項6記載の光ディスク原盤露光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005338755A (ja) * 2004-04-26 2005-12-08 Ricoh Co Ltd 回転駆動装置と電子線描画装置及び光ディスク

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