JP2010008833A - ビーム露光装置及びビーム露光装置の描画制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】直動ステージとスピンドル回転機構を用いたビーム露光装置において、簡単で安価な回路構成で、円弧パターンを原盤に露光する。
【解決手段】ＤＤＳ(Direct Digital synthesizer)により、スピンドルクロック、ライトクロック、ステージクロックを生成する回路（８０，８２，８４）と、ライトクロックから、１回転に１回程度、特定の描画位置を示すトリガ信号を発生するトリガ発生回路（８７）と、そのトリガが発生した半径及び円周方向位置を測定する測定回路（８８）と、測定結果により、クロック周波数を調整する周波数データ設定回路（８９）とを有する。磁気ディスク媒体等のサーボパターンのような円弧状の整列ピットを、より簡単な回路によって実現できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子ビーム等のビームを、回転駆動機構上の原盤に、照射して、磁気ディスク等の情報記録用原盤を作成するビーム露光装置及びその描画制御回路に関し、特に、磁気ディスク原盤に、サーボパターンを形成する際に有効な円弧状に整列する描画パターンをディスク全面に渡って描画するビーム露光装置及びその描画制御回路に関する。

電子ビームにより情報記録用媒体の原盤を描画する装置、いわゆるＥＢ（Electron Beam）マスタリング装置(以下、ＥＢＲと記す）は、回転している原盤の主面に、レジストを塗布し、直接、主面に、電子ビームを照射しながら、原盤を主面に沿って移動する。

この移動により、原盤に、螺旋状もしくは同心円上に、ピット列を形成する。このようなディスク状原盤への描画は、当初、光ディスクを対象にして、レーザ光を光学レンズで集光・照射する光学マスタリング装置（以下、ＬＢＲと記す）により、広く行われてきた。

一方、磁気ディスクのサーボ情報が露光、形成された原盤を、磁気ディスク媒体に転写し、磁気ディスク媒体にサーボ情報を作成する方法が開発されつつある。その原盤描画には、ＬＢＲでは、実現が困難な微細ビームが必要なことから、ＥＢＲの適用が考えられている。

図８は、光ディスクのなかでも極めて一般的なＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の情報ピットの説明図である。図８に示すように、光ディスク１００に形成される情報ピットは、ビット長に情報を対応させ、ディスク１００全面に渡って、長短ピットが、スパイラル状（渦巻き状）に続く構成であり、ディスク半径方向の左右の隣接した情報トラックと相対的な位置関係はない。

一方、図９に示すように、磁気ディスク１１０のサーボパターン（ＩＤ部と称す）１２０は、ディスクの半径方向に直線となる放射パターンが基本となっている。これら放射パターンを基本としたＩＤ部１２０と無記録部（後から記憶データを書くための白紙部分）が一組となって、セクタを構成し、セクタが、１周あたり数十〜数百組配置される。

１周当たりのＩＤ部の数は、全面に渡って、一定のため、ディスク１１０全体を、マクロ的に見ると、ＩＤ部が放射状の筋になって観察される。さらに、磁気ディスク装置は、大部分がスイングアームヘッドで、装置組み立て後、アーム先端のヘッドが、円弧状の移動軌跡を描くことから、ＩＤ部１２０は、放射状ではなく、円弧状に整列している。このため、ＥＢＲで、サーボパターンを描画する場合でも、このような円弧状に描画出来ることが望まれる。

図１０は、従来の電子ビーム露光装置のブロック図である。電子ビーム露光装置２００は、電子光学系２１０とステージ系２２０とで構成される。電子光学系２１０は，電子ビームを発生させる電子銃と、ビームを原盤上び絞り込む電子光学系、ビームのオン／オフを行うブランカ２１２、原盤主面に照射されるビーム位置を変化させる偏向制御系などから構成される。

一方、ステージ系２２０は、電子光学系の下部に設けられた真空チャンバ内に設置され、直動ステージと、直動ステージ上に搭載されたスピンドルモータ２２２と呼ばれる回転モータとを有する。スピンドルモータ２２２には、ターンテーブルが設けられ、このターンテーブル上に、レジストを塗布した原盤２３０を固定する。そして、モータ２２２を回転させながら、電子光学系２１０で作成した微小に集束させた電子ビームを、断続的に照射して、原盤２３０の円周上に、ピット列を形成する。

同時に、モータ２２２全体を、直線駆動する直動ステージで半径方向に移動させ、スパイラルもしくは同心円状に、記録域全面に描画する。

スピンドルモータ２２２は、１回転あたり数百〜数千パルスを発生させる、所謂ロータリーエンコーダが取り付けられており、モータ回転数に比例したパルス列を発生させる。一方、基準クロック発生部２４２からの基準クロックＦｒから、第２のクロック作成回路２４６が、回転速度の基準となるスピンドルクロック（SP_CLK）を生成する。

スピンドル制御回路２５０のＰＬＬ制御回路は、ロータリーエンコーダ信号（パルス列）とスピンドルクロックが一定位相差となるように、スピンドル制御回路２５０のモータ駆動回路をフィードバック制御する。

モータ駆動回路は、スピンドルモータ２２２を駆動する。従って、スピンドルクロックSP_CLKの周波数を上げると、スピンドルモータ２２２の回転数は上がり、逆に、スピンドルクロックの周波数を下げると、モータ２２２の回転数も下がる。

このような放射状のＩＤ部を、ＥＢＲで描画するためには、原盤２３０の１回転当たりの半径方向送り（直動ステージによる送り）を、ビーム径と同程度に小さくして、隣接トラックとの間の未露光部を無くし、さらに、露光タイミングを、正確に制御して、隣接トラックのピットエッジとの円周方向の相対位置ずれを、限りなく小さくする必要がある。この円周方向のピットエッジ位置が揃ったピットを整列ピットと呼ぶ。

従来、ＥＢＲのように、高精度なスピンドルモータ２２２を使用できる場合には，図１０に示すように、スピンドルモータ２２２に与える基準クロック（スピンドルクロック（SP_CLK））と、フォーマッタ２４０において作成される描画信号の基準となるクロック（ライトクロック(W_CLK)）とを、同一信号源２４２から作り、両クロックを同期する方法が採用されている。この方法は、比較的簡単に、高精度な整列ピットが描画出来る。

一方、この方法は、スピンドルクロックに対して、実際のスピンドルモータ２２２の回転が、より高精度に追従している間しか、円弧状の整列ピットを形成できない。このため、本来なら、原盤２３０の全面を、一定回転数で描画したいのに対し、ＥＢＲでは、回転数を変えなければならない。

この理由は、ＥＢＲが、ＬＢＲと異なり、ビームエネルギー（ＬＢＲの場合、光量、ＥＢＲの場合、ビーム電流）を可変に出来ないことに起因する。ビームエネルギーが一定の場合には、一定の描画速度で描画しないと、原盤２３０にビームで形成される溝幅が狭くなるなど、均一な描画が得られない。ＬＢＲでは、原盤の外周に行くほど、光量を上げることで、一定回転数で、描画が出来るが、ＥＢＲでは、一定の描画速度となるように、原盤２３０の外周と内周で、回転数を変える必要がある。

しかも、磁気ディスクのサーボパターンは、整列ピットが記録域全面に配置されているため、階段状に回転数を切り替えることが出来ない。段階状に回転数を切り替えると、スピンドル回転数の遷移領域では、回転精度が悪化し、ピットの整列が乱れてしまうためである。

したがって、スピンドルクロックを、限りなく連続に近い微小ステップで変化させ、更に、ライトクロックも、スピンドルクロックに同期させて変化させる必要がある。加えて、図９のような円弧状の整列ピットを形成するためには、両者の同期関係を微小に変化させ、ピットの形成位置を、精密に調整させる必要がある。

更に、直動ステージによる半径方向への送り制御は、１回転当たりの移動量を、同じにしなければ、トラックピッチが一定にならないので、スピンドルモータの回転数の変化に合わせて、送り速度も可変しなければならない。

このため、スピンドルクロック同様、フォーマッタ２４０からステージクロック(ST_CLK)を受け取り、１クロック当たりの移動量×クロック数、だけステージを移動させるフィードバック制御系が、ＥＢＲ側に用意されている。従って、フォーマッタ２４０においては、少なくともライトクロック（W_CLK）／スピンドルクロック(SP_CLK)／ステージクロック(ST_CLK)の３つのクロックを、同期関係を制御しつつ生成する必要がある。

このような同期制御を実現するため、本出願人は、高分解能周波数シンセサイザを実現する回路技術として知られているＤＤＳ（Direct Digital synthesizer)を応用したクロック同期方法を提案している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

ＤＤＳの基本的な動作原理については、上記特許文献等で周知であるので、詳細は割愛するが、簡単に説明すると、基本的に、高周波のリファレンスクロックＦｒとディジタルデータＤとを入力すると、ＦｒとＤから、次式（１）によって定まる周波数Ｆ０を出力する。

［数１］
Ｆ０＝Ｆｒ×（Ｄ／２^３２）・・・（１）
例えば、Ｆｒが１００ＭＨｚ、Ｄが３２ｂｉｔデータとすると、周波数分解能（１ｂｉｔあたりの周波数変化）は、０．２３Ｈｚとなり、極めて高い分解能が得られる。また、Ｆ０の最高周波数は、Ｆｒの１／３程度という制約があり、３０ＭＨｚ程度となる。

このようなＤＤＳ回路は、Ｄ＝３２〜４８ｂｉｔ、Ｆｒ＝１ＧＨｚ程度まで入力できる専用ＩＣが開発され、入手も容易である。

図１０に示すように、リファレンスクロック作成回路２４２からの基準クロックＦｒから、スピンドルクロックとライトクロックの発生する回路２６０Ａ，２６０Ｂに、ＤＤＳ回路を使用する。そして、周波数更新回路２６２Ａ，２６２ＢのデジタルデータＤにより、ＤＤＳ回路２６０Ａ，２６０Ｂの高分解能性を生かして、例えば、１回転毎に、ＤＤＳ回路２６０Ａ，２６０Ｂの周波数を再設定する。

これにより、スピンドルの回転精度を悪化させることなく、連続的に変化させることができ、周速一定という条件を満足する。

又、周波数シンセサイザもしくはパルスジェネレータと称し、高分解能で周波数設定できる測定器が、市販されている。これらの多くは、内部にＤＤＳ技術を使っており、パソコンなどのプロセッサから周波数設定するためのインターフェイスも備えている。

しかし、磁気ディスクのサーボパターンのように高い整列性の要求され、且つ円弧パターンまで描画しようとすると、この種の測定器を使用すると、ライトクロックとスピンドルクロックを実質的に連続可変できるものの、両者を同期して、可変できない。

即ち、プロセッサが周波数設定命令を送ってから、実際に周波数が変化するまでに、僅かだが、バラツキのある時間がかかり、この時間を予測できない。このため、これらが積算して最終的に大きな誤差が発生してしまう。

このため、図１０に示したように、フォーマッタ２４０に、周波数更新回路２６２Ａ，２６２Ｂを設けている。尚、図１０では、考え方は同一であるので、ステージクロック作成系を省略し、ライトクロックとスピンドルクロックの関係のみ図示している。

前記従来の提案による周波数更新回路２６２Ａ（２６２Ｂ）を、図１１で説明する。図１１に示すように、ライトクロック／スピンドルクロックを作成するＤＤＳ出力を、カウンタ２７０によってカウントする。さらに、切り替える次の周波数データＤ（ｎ＋１）を、設定レジスタ２７６に設定し、且つ現在の周波数で出力するパルス数Ｎ（ｎ）を、設定レジスタ２７４に設定しておく。

比較回路２７２が、カウンタ２７０が、出力パルスの数をカウントしたカウント値が、設定レジスタ２７４の設定値Ｎ（ｎ）に一致したことを検出した瞬間に、設定レジスタ２７６の設定値Ｄ（ｎ＋１）を、ＤＤＳ２６０Ａ（２６０Ｂ）にロードし、周波数を切り替える。

制御プロセッサ２７８は、周波数が切り替わったら（比較回路２７２からの一致のインタラプトを受けたら）、出力パルスカウンタ２７０をクリアして、周波数データＤ（ｎ＋１）でのＤＤＳ２６０Ａ（２６０Ｂ）からのパルス数のカウントを開始する。又、制御プロセッサ２７８は、次の周波数データＤ（ｎ＋２）を、設定レジスタ２７６に、次の切り替えまでのパルス数Ｎ（ｎ＋１）を、設定レジスタ２７４にセットする。

このような構成により、スピンドルクロック、ライトクロックの両方の切り替えタイミングが正確に予測できる。例えば、１回転当たりのスピンドルクロック数Ｎｓｐとライトクロック数Ｎｗとを、Ｎ（Ｎｓｐ）／Ｎ（Ｎｗ）としてセットし、１回転毎に、周波数を再計算することにより、整列ピットを全周に渡って形成できる。

即ち、描画半径位置Ｒ［ｍｍ］で、所望の周速Ｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］を得るためのスピンドル回転数ｆ［Ｈｚ］は、下記式（２）で表される。

［数２］
ｆ＝Ｖ／２πＲ・・・（２）
従って、スピンドルクロック周波数Ｆｓｐを、下記式（３）、ライトクロック周波数Ｆｗを、下記式（４）となるように、式（１）から、ライトクロック周波数データＤｗ，スピンドルクロック周波数データＤｓｐを求める。

［数３］
Ｆｓｐ＝ｆ×Ｎｓｐ・・・（３）

［数４］
Ｆｗ＝ｆ×Ｎｗ・・・（４）
そして、ＤＤＳ２６０Ａ（２６０Ｂ）に、Ｄｗ，Ｄｓｐを設定することにより、全面に整列ピットが得られる。実際には、ライト系のＦｗとＤｗの間に量子化誤差が発生する。即ち、Ｆｗが、式（４）より僅かに高いと、整列ピットは、徐々に上流側に、シフトし、低いと、下流側にシフトするが、どの程度シフトするかは、予測可能であり、設定周波数を調整することで、円弧状に整列させることも可能となる。
特開２００８−７６６０３号公報 特開２００６−１１９４８４号公報

従来技術では、１回転中の演算回数を増やすことで、高精度化が可能である。しかしながら、従来技術では、回路が複雑化し、高価になるという課題が生じる。

第１に、前述の通り、市販のシンセサイザを使うことはできないため、専用回路を製作する必要がある。

第２に、専用回路を作成する場合、市販されているＤＤＳ用ＩＣを用いるが、市販されているＤＤＳ用ＩＣは、ＤＤＳに、周波数データＤ（ｎ）がレジスタに設定されてから、ＤＤＳの周波数が切り替わるまでに遅れがある。この時、発生する僅かな誤差が、切り替えの度に積算され、最終的に大きな誤差となってしまう。

このため、予め遅れ時間を見込んだタイミングで、次の周波数データをロードする必要がある。即ち、図１１の周波数更新回路の比較回路２７２は、実際には、遅れ時間を見込むために、数百ＭＨｚ〜ＧＨｚに達するリファレンスクロックをカウントするタイマ回路を含む構成のものが、必要となり、複雑で高価なものとなる。

第３に、図１１に示したように、周波数の切り替えタイミングは、ライトクロックとスピンドルクロックで独立しているが、制御プロセッサ２７８は共通である。このため、比較回路２７２からの一致信号は、バラバラに届くことになり、制御ソフトを組む上で都合が悪く、制御ソフトが複雑化する。

従って、本発明の目的は、より簡単な回路や制御ソフトで、円弧状の整列ピットを描画するためのビーム露光装置及びその描画制御回路を提供することにある。

又、本発明の他の目的は、汎用の周波数シンセサイザを使用して、高精度に、円弧状の整列ピットを描画するためのビーム露光装置及びその描画制御回路を提供することにある。

この目的の達成のため、本発明は、ビームパワーを可変に出来ない露光ビームを、回転駆動機構に設置された記録媒体の原盤に照射して、前記記録媒体の原盤を露光するビーム露光装置において、前記回転駆動機構を半径方向に駆動する直動駆動機構と、前記原盤が設置され、前記原盤を回転する前記回転駆動機構と、前記露光ビームの照射をオン／オフ制御するブランキング機構と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記ブランキング機構の露光タイミングの基準となるライトクロック信号を作成する第１のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記回転駆動機構のスピンドルモータの回転速度の基準となるスピンドルクロック信号を生成する第２のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記直動駆動機構のステージ移動量の基準となるステージクロック信号を生成する第３のクロック生成回路と、前記ライトクロック信号から特定の描画位置を示すトリガパルスを発生させるトリガ発生回路と、前記スピンドルクロック信号と前記ステージクロック信号とを基準に、前記トリガパルス発生時の半径および円周方向位置を測定するトリガ発生位置測定回路と、前記トリガ発生位置の測定結果に応じて、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する周波数修正回路とを有する。

又、本発明のビームパワーを可変に出来ない露光ビームを、直動駆動機構上に設けられた回転駆動機構に設置された記録媒体の原盤に照射して、前記記録媒体の原盤を露光するビーム露光装置の描画制御回路において、直接型デジタルシンセサイザにより、ビーム露光の露光タイミングの基準となるライトクロック信号を作成する第１のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記回転駆動機構のスピンドルモータの回転速度の基準となるスピンドルクロック信号を生成する第２のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記直動駆動機構のステージ移動量の基準となるステージクロック信号を生成する第３のクロック生成回路と、前記ライトクロック信号から特定の描画位置を示すトリガパルスを発生させるトリガ発生回路と、前記スピンドルクロック信号と前記ステージクロック信号とを基準に、前記トリガパルス発生時の半径および円周方向位置を測定するトリガ発生位置測定回路と、前記トリガ発生位置の測定結果に応じて、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する周波数修正回路とを有する。

更に、本発明では、好ましくは、前記測定したトリガ発生位置を、表示装置の画面に表示する表示回路を更に有する。

更に、本発明では、好ましくは、前記第２のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記スピンドルクロック信号を出力する分周回路を更に有し、前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定する。

更に、本発明では、好ましくは、前記第３のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記ステージクロック信号を出力する第２の分周回路を更に有し、前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定する。

更に、本発明では、好ましくは、前記第１、第２及び第３のクロック生成回路は、同一の基準クロックから前記ライトクロック信号、スピンドルクロック信号及びステージクロック信号を生成する。

更に、本発明では、好ましくは、前記周波数修正回路は、前記トリガ発生位置の半径位置から目標円周位置を計算し、前記トリガ発生位置の測定円周位置と前記計算した目標円周位置とを比較して、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する。

更に、本発明では、好ましくは、前記露光ビームが、電子ビームである。

更に、本発明では、好ましくは、前記露光パターンが、前記原盤の半径方向に、円弧状又は放射状の延びるパターンである。

更に、本発明では、好ましくは、前記原盤が、磁気ディスクのサーボパターンの原盤である。

直動ステージとスピンドル回転機構を用いたビーム露光装置において、ＤＤＳ(Direct Digital synthesizer)技術を活用して、スピンドルクロックを滑らに変化させ、スピンドルモータの回転を精度劣化させずに、周速一定に保つことができる。又、１回転に１回程度、特定の描画位置を示すトリガ信号を発生させ、そのトリガが発生した半径及び円周方向位置を測定して、クロック周波数を調整するため、磁気ディスク媒体等のサーボパターンのような円弧状の整列ピットを、より簡単な回路によって実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、電子ビーム露光装置の構成、描画制御回路の第１の実施の形態、描画制御回路の第２の実施の形態、他の実施の形態の順で説明するが、本発明は、この実施の形態に限られない。

（電子ビーム露光装置）
図１は、本発明の電子ビーム露光装置の一実施の形態の構成図、図２は、図１のスピンドルモータの構成図である。図１に示すように、電子ビーム露光装置１は、電子光学系２とステージ系３を有する。

電子光学系２は，電子ビームを発生させる電子銃１２，ビームを拡大する電子光学系，ビームのオン／オフを行うブランカ１４、原盤７主面に照射されるビーム位置を変化する偏向制御系１６などから構成される。

一方、ステージ系３は、電子光学系２の下部に設けられた真空チャンバ４内に設置され、直動ステージ６上に、スピンドルモータと呼ばれる回転モータを有する回転ステージ５が搭載された構造である。

回転ステージ５のスピンドルモータに設けられたターンテーブル上に、レジストを塗布した原盤７を固定し、モータを回転させながら、電子光学系で作成した微小に集束させた電子ビームを、断続的に照射して、原盤７の円周上にピット列を形成する。

同時に、スピンドルモータ全体を、直動ステージ６で半径方向に移動させ、スパイラルもしくは同心円状に記録域全面に描画する。直動ステージ６は、ステージモータ６０の回転により、ステージを、原盤の半径方向に、直動するものである。このステージの位置を検出するため、ステージ６上には、ミラー６２が設けられ、レーザー測長器６４からの照射レーザー光を、反射する。レーザー測長器６４は、反射光を受光して、位置を検出する。

直動ステージ６の位置決め誤差やスピンドルモータの回転ムラを、偏向制御系１６により補正すれば、高精度な描画が可能であるが、偏向制御は、オープン制御であるため、直動ステージ６の位置決めやスピンドルモータ５の回転精度を、極力高める必要がある。

このため、スピンドルモータ５−１は、図２に示す如く、エアや漏洩磁場を嫌う電子ビーム描画であっても、エアスピンドル支持の電磁モータを厳重な磁気シール／真空シールを施したうえで使用している。

即ち、電磁モータ５０をエアーベアリング５２で支持し、真空シール５４で外部とシールし、内部を真空排気し、外部を、磁気シールする。この電磁モータ５０の回転軸にターンテーブル５−２を取り付け、ターンテーブル５−２に、原盤７を取り付ける。

また、電磁モータ５０の回転制御には、いわゆるＰＬＬ（Phase Lock Loop）制御が使われている。すなわち、スピンドルモータ（電磁モータ）５−１には、１回転あたり数百〜数千パルスを発生させるロータリーエンコーダ５８が取り付けられており、エンコーダ用ディテクタ５９により、モータ回転数に比例したパルス列を発生させる。

一方、基準クロック発生部からは回転速度の基準となるスピンドルクロック（SP_CLK）を生成させ、ＰＬＬ制御回路９４が、ロータリーエンコーダ信号とスピンドルクロックが一定の位相差になるように、モータ駆動回路にフィードバック制御を掛ける。従って、スピンドルクロックSP_CLKの周波数を上げると、スピンドルモータ５−１の回転数は上がり、周波数を下げると、モータ回転数も下がる。

図３は、制御回路を含めた電子ビーム露光装置のブロック図である。フォーマッタ８は、ライトクロック作成回路８０と、データジェネレータ８６と、スピンドルクロック作成回路８２と、ステージクロック作成回路８４とを有する。

スピンドルクロック作成回路８２は、基準クロック発生部からの基準クロックＦｒから、回転速度の基準となるスピンドルクロック（SP_CLK）を生成する。スピンドル制御回路９０のＰＬＬ制御回路９４は、ロータリーエンコーダ信号（パルス列）とスピンドルクロックが一致するように、スピンドル制御回路９０のモータ駆動回路をフィードバック制御する。

ライトクロック作成回路８０は、同じく、基準クロックＦｒから、描画信号の基準となるライトクロックを作成する。データジェネレータ８６は、ライトクロックに従い、描画データを生成し、ブランカ１４を制御する。即ち、スピンドルモータ５に与える基準クロック（スピンドルクロック（SP_CLK））と、フォーマッタ８において作成される描画信号の基準となるクロック（ライトクロック(W_CLK)）とを、同一信号源から作り、両クロックを同期する。

ステージクロック作成回路８４は、スピンドルクロック同様、基準クロックＦｒからステージクロック(ST_CLK)を作成し、ステージ制御回路９２に出力する。ステージ制御回路９２は、レーザー距離測定器６４からの測定距離をフィードバック入力とし、１クロック当たりの移動量×クロック数、だけステージを移動させるフィードバック系で構成されている。

従って、フォーマッタ８においては、少なくともライトクロック（W_CLK）／スピンドルクロック(SP_CLK)／ステージクロック(ST_CLK)の３つのクロックを、同期関係を制御しつつ生成する。

（描画制御回路の第１の実施の形態）
図４は、本発明の描画制御回路（フォーマッタ）の第１の実施の形態のブロック図であり、図５は、図４のプロセッサの制御フロー図、図６は、図４、図５の構成の描画制御の説明図である。

図４において、図３で示したものと同一のものは、同一の記号で示してあり、ライトクロック作成回路８０、スピンドルクロック作成回路８２、ステージクロック作成回路８４は、ＤＤＳ（Direct Digital synthesizer)で構成される。

更に、特定の描画位置を示すトリガ発生回路８７と、そのトリガが発生した半径及び円周方向位置を測定する測定回路８８と、その位置に応じてクロック周波数を設定する周波数設定回路８９とを有する。

トリガ発生回路８７は、分周回路から構成される。１回転分のデータを出力するために必要なライトクロック数は、描画パターンによって、Ｎ個と決まっている。トリガ発生回路８７は、ライトクロックを１／Ｎ分周する回路で構成され、１トラック(１回転)描画するたびに、パルス（トリガ）を発生する。このトリガの発生は、１回転に１パルスに限定したことはなく、発生位置が既知であれば、１回転中に複数回出してもよいし、複数回転に１パルスでもよい。

クロックシンセサイザ（ＤＤＳ）の分解能や、トリガ位置測定分解能、周波数設定処理スピード、などから設定されるべきものであるが、１回転に１パルスとすると、精度の面からも、処理スピードの面からも無理がない。

トリガ発生位置測定回路８８は、カウンタ回路と、トリガ発生位置のカウンタ値を読み取るラッチ回路から構成される。スピンドルクロックSP_CLKは、スピンドルモータ５のエンコーダ数に応じて作成される。エンコーダ数が、Ｍであると、スピンドルクロックSP_CLKが、Ｍパルスで、スピンドルモータ５が、１回転する。このため、Ｍカウント毎にリセットされるスピンドルカウンタを設け、トリガ発生位置のカウント値を、ラッチ回路に読み取る構成とする。これにより、（３６０／Ｍ）ｄｅｇ（度）の分解能で、円周方向位置が測定される。

一方、ステージクロックST_CLKは、直動ステージ６の１クロック当たりの移動量に応じて作成される。書き出し位置（図６の書き出し半径位置）は、既知であるから、書き出し位置をプリセットしたカウンタを設け、カウンタで、ステージクロックST_CLKをカウントしながら、トリガ発生位置のカウント値をラッチ回路で読み取る。これにより、半径方向位置が、ステージの１クロック当たりの移動量を分解能として、測定できる。

周波数設定回路３９は、トリガ発生位置の測定ごとに、処理を繰り返すマイクロプロセッサで構成される。図５に、プロセッサ内での処理の一例を示す。

（Ｓ１０）プロセッサ８９は、トリガ発生回路８７からトリガが発生され、トリガ発生位置検出回路８８が、トリガ発生位置（円周方向、半径方向の位置）を測定すると、ラッチ回路からトリガ発生位置を読取る。

（Ｓ１２）プロセッサ８９は、読取った半径位置と、予め与えられている周速（一定値）から、ライトクロックWCLK／スピンドルクロックSP_CLK／ステージクロックST_CLKの各々の周波数を計算する。

（Ｓ１４）ＤＤＳの周波数分解能は十分に高いため、この計算されたクロック周波数を、そのまま、ＤＤＳに設定しても、直ちに整列性が崩れることはないが、僅かな誤差が積算されて、徐々に整列の軌跡が所望の円弧から外れてしまう。このため、プロセッサ８９は、測定された半径位置から所望の円弧軌跡となるために必要な目標円周位置を計算する。図６に示すように、測定された半径位置から目標円周位置（目標トリガ軌跡の位置）を計算する。

（Ｓ１６）次に、プロセッサ８９は、測定された円周位置と目標円周位置とを比較し、測定された円周位置が、目標円周位置より下流だったか上流だったかを判定する。

（Ｓ１８）プロセッサ８９は、測定された円周位置が、目標円周位置より下流であると判定すると、計算したスピンドルクロックSP_CLKの周波数を最小分解能だけマイナスして、周波数を低く（遅く）する。

（Ｓ２０）プロセッサ８９は、測定された円周位置が、目標円周位置より上流であると判定すると、計算したスピンドルクロックSP_CLKの周波数を最小分解能だけプラスして、周波数を高く（速く）する。

（Ｓ２２）プロセッサ８９は、このように修正した、又は一致の場合に修正しないライトクロックWCLK／スピンドルクロックSP_CLK／ステージクロックST_CLKの各々の周波数を、各々のＤＤＳ８０，８２，８４に出力する。この修正を加えることにより、図６に示すように、所望の円弧軌跡から逸脱せずに、全面描画が可能となる。

このように、直動ステージを用いたＥＢＲを使用し、ＤＤＳ(Direct Digital synthesizer)技術を活用して、スピンドルクロックを滑らに変化させ、スピンドルモータの回転を精度劣化させずに、周速一定に保つ。これとともに、１回転に１回程度、特定の描画位置を示すトリガ信号を発生させ、そのトリガが発生した半径及び円周方向位置を測定して、クロック周波数を調整するため、磁気ディスク媒体のサーボパターンのような円弧状の整列ピットを、より簡単な回路によって実現できる。

尚、図５のフローでは、スピンドルクロックSP_CLKを修正しているが、図６のように、円弧軌跡は、スピンドルクロックSP_CLKとライトクロックW_CLKとの相対関係で決まるので、ライトクロックW_CLKの周波数を修正しても構わない。

さらに、この実施の形態では、図４の破線枠のように、パーソナルコンピュータ上の表示装置などに、トリガ発生位置を表示することができるトリガ発生位置表示回路９４を設けている。これにより、パーソナルコンピュータの画面上などに、図６のように、トリガ発生位置と目標位置の軌跡を表示することが容易に実現できる。

図５のプロセスにおける周波数計算や修正方法は、描画するパターンや描画条件によって変化するものであり、間違いがあると、再描画しなければならない事態を生じる。表示機能があると、これらのミスを、実際にＥＢＲに接続して描画する前に、チェックすることが可能となり、実用上極めて有用である。

（描画制御回路の第２の実施の形態）
図７は、本発明の描画制御回路（フォーマッタ）の第２の実施の形態のブロック図であり、図４で示したものと同一のものは、同一の記号で示している。図７においても、図４と同様に、ライトクロック作成回路８０、スピンドルクロック作成回路８２、ステージクロック作成回路８４は、ＤＤＳ（Direct Digital synthesizer)で構成される。

又、特定の描画位置を示すトリガ発生回路８７と、そのトリガが発生した半径及び円周方向位置を測定する測定回路８８と、その位置に応じてクロック周波数を設定する周波数設定回路８９とを有する。更に、スピンドルクロック、ステージクロックに対し、分周回路９６，９８を設ける。

この理由は、スピンドルモータ５のエンコーダ数Ｍは、多くとも４０００程度が一般的であり、測定分解能が、０．１ｄｅｇ（度）程度と不足気味となる場合がある。このような場合、図７のように、予め、ＤＤＳ（スピンドルクロック作成回路）８２からはスピンドルクロックSP_CLKのＸ倍(整数、２以上)の出力周波数を出力させる。

位置測定には、ＤＤＳ８２の出力を使用し、スピンドルモータ５には、分周回路９６で、１／Ｘに分周したスピンドルクロックSP_CLKを送る。これによって、測定分解能不足を補うことも可能である。

同様に、直動ステージ６の半径方向の測定分解能に関しても、通常は不足となることはないが、スピンドルクロックSP_CLKと同様に、分周回路９８を設けることにより、向上させることが可能である。

（他の実施の形態）
前述の実施の形態では、情報記録媒体として、磁気ディスクを例に説明したが、他の情報記憶媒体にも適用できる。同様に、サーボパターンの描画で説明したが、他の円弧又は放射状パターンの描画にも適用できる。

尚、本発明は、以下に付記する発明を包含する。

（付記１）ビームパワーを可変に出来ない露光ビームを、回転駆動機構に設置された記録媒体の原盤に照射して、前記記録媒体の原盤を露光するビーム露光装置において、前記回転駆動機構を半径方向に駆動する直動駆動機構と、前記原盤が設置され、前記原盤を回転する前記回転駆動機構と、前記露光ビームの照射をオン／オフ制御するブランキング機構と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記ブランキング機構の露光タイミングの基準となるライトクロック信号を作成する第１のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記回転駆動機構のスピンドルモータの回転速度の基準となるスピンドルクロック信号を生成する第２のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記直動駆動機構のステージ移動量の基準となるステージクロック信号を生成する第３のクロック生成回路と、前記ライトクロック信号から特定の描画位置を示すトリガパルスを発生させるトリガ発生回路と、前記スピンドルクロック信号と前記ステージクロック信号とを基準に、前記トリガパルス発生時の半径および円周方向位置を測定するトリガ発生位置測定回路と、前記トリガ発生位置の測定結果に応じて、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する周波数修正回路とを有することを特徴とするビーム露光装置。

（付記２）前記測定したトリガ発生位置を、表示装置の画面に表示する表示回路を更に有することを特徴とする付記１のビーム露光装置。

（付記３）前記第２のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記スピンドルクロック信号を出力する分周回路を更に有し、前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定することを特徴とする付記１のビーム露光装置。

（付記４）前記第３のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記ステージクロック信号を出力する第２の分周回路を更に有し、前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定することを特徴とする付記３のビーム露光装置。

（付記５）前記第１、第２及び第３のクロック生成回路は、同一の基準クロックから前記ライトクロック信号、スピンドルクロック信号及びステージクロック信号を生成することを特徴とする付記１のビーム露光装置。

（付記６）前記周波数修正回路は、前記トリガ発生位置の半径位置から目標円周位置を計算し、前記トリガ発生位置の測定円周位置と前記計算した目標円周位置とを比較して、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正することを特徴とする付記１のビーム露光装置。

（付記７）前記露光ビームが、電子ビームであることを特徴とする付記１のビーム露光装置。

（付記８）前記露光パターンが、前記原盤の半径方向に、円弧状又は放射状の延びるパターンであることを特徴とする付記１のビーム露光装置。

（付記９）前記原盤が、磁気ディスクのサーボパターンの原盤であることを特徴とする付記１のビーム露光装置。

（付記１０）ビームパワーを可変に出来ない露光ビームを、直動駆動機構上に設けられた回転駆動機構に設置された記録媒体の原盤に照射して、前記記録媒体の原盤を露光するビーム露光装置の描画制御回路において、直接型デジタルシンセサイザにより、ビーム露光の露光タイミングの基準となるライトクロック信号を作成する第１のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記回転駆動機構のスピンドルモータの回転速度の基準となるスピンドルクロック信号を生成する第２のクロック生成回路と、直接型デジタルシンセサイザにより、前記直動駆動機構のステージ移動量の基準となるステージクロック信号を生成する第３のクロック生成回路と、前記ライトクロック信号から特定の描画位置を示すトリガパルスを発生させるトリガ発生回路と、前記スピンドルクロック信号と前記ステージクロック信号とを基準に、前記トリガパルス発生時の半径および円周方向位置を測定するトリガ発生位置測定回路と、前記トリガ発生位置の測定結果に応じて、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する周波数修正回路とを有することを特徴とするビーム露光装置の描画制御回路。

（付記１１）前記測定したトリガ発生位置を、表示装置の画面に表示する表示回路を更に有することを特徴とする付記１０のビーム露光装置の描画制御回路。

（付記１２）前記第２のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記スピンドルクロック信号を出力する分周回路を更に有し、前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定することを特徴とする付記１０のビーム露光装置の描画制御回路。

（付記１３）前記第３のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記ステージクロック信号を出力する第２の分周回路を更に有し、前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定することを特徴とする付記１２のビーム露光装置の描画制御回路。

（付記１４）前記第１、第２及び第３のクロック生成回路は、同一の基準クロックから前記ライトクロック信号、スピンドルクロック信号及びステージクロック信号を生成することを特徴とする付記１０のビーム露光装置の描画制御回路。

（付記１５）前記周波数修正回路は、前記トリガ発生位置の半径位置から目標円周位置を計算し、前記トリガ発生位置の測定円周位置と前記計算した目標円周位置とを比較して、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正することを特徴とする付記１０のビーム露光装置の描画制御回路。

（付記１６）前記露光ビームが、電子ビームであることを特徴とする付記１０のビーム露光装置の描画制御回路。

（付記１７）前記露光パターンが、前記原盤の半径方向に、円弧状又は放射状の延びるパターンであることを特徴とする付記１０のビーム露光装置の描画制御回路。（図４、図９）
（付記１８）前記原盤が、磁気ディスクのサーボパターンの原盤であることを特徴とする付記１０のビーム露光装置の描画制御回路。

直動ステージとスピンドル回転機構を用いたビーム露光装置において、ＤＤＳ(Direct Digital synthesizer)技術を活用して、スピンドルクロックを滑らに変化させ、スピンドルモータの回転を精度劣化させずに、周速一定に保つことができる。又、１回転に１回程度、特定の描画位置を示すトリガ信号を発生させ、そのトリガが発生した半径及び円周方向位置を測定して、クロック周波数を調整するため、磁気ディスク媒体等のサーボパターンのような円弧状の整列ピットを、より簡単な回路によって実現できる。

本発明の一実施の形態のビーム露光装置の外観図である。 図１のビーム露光装置のスピンドルモータの構成図である。 図１のビーム露光装置の描画制御回路のブロック図である。 本発明の描画制御回路の第１の実施の形態のブロック図である。 図４のプロセッサの周波数修正制御フロー図である。 図４、図５の実施の形態の修正動作の説明図である。 本発明の描画制御回路の第２の実施の形態のブロック図である。 従来の光ディスク原盤の説明図である。 従来の磁気ディスク原盤の説明図である。 従来の電子ビーム露光装置の構成図である。 従来の描画制御回路の構成図である。

符号の説明

１ 電子ビーム露光装置
２ 電子光学系
３ ステージ系
４ 真空チャンバ
５ 回転ステージ（スピンドルモータ）
６ 直動ステージ
７ 原盤
１２ 電子銃
１４ ブランカ
１６ 偏向制御系
６０ 直動モータ
８０ ライトクロック生成回路（ＤＤＳ）
８２ スピンドルクロック生成回路（ＤＤＳ）
８４ ステージクロック生成回路（ＤＤＳ）
８７ トリガ発生回路
８８ トリガ発生位置検出回路
８９ 周波数データ設定回路

Claims (5)

1. ビームパワーを可変に出来ない露光ビームを、回転駆動機構に設置された記録媒体の原盤に照射して、前記記録媒体の原盤を露光するビーム露光装置において、
   前記回転駆動機構を半径方向に駆動する直動駆動機構と、
   前記原盤が設置され、前記原盤を回転する前記回転駆動機構と、
   前記露光ビームの照射をオン／オフ制御するブランキング機構と、
   直接型デジタルシンセサイザにより、前記ブランキング機構の露光タイミングの基準となるライトクロック信号を作成する第１のクロック生成回路と、
   直接型デジタルシンセサイザにより、前記回転駆動機構のスピンドルモータの回転速度の基準となるスピンドルクロック信号を生成する第２のクロック生成回路と、
   直接型デジタルシンセサイザにより、前記直動駆動機構のステージ移動量の基準となるステージクロック信号を生成する第３のクロック生成回路と、
   前記ライトクロック信号から特定の描画位置を示すトリガパルスを発生させるトリガ発生回路と、
   前記スピンドルクロック信号と前記ステージクロック信号とを基準に、前記トリガパルス発生時の半径および円周方向位置を測定するトリガ発生位置測定回路と、
   前記トリガ発生位置の測定結果に応じて、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する周波数修正回路とを有する
   ことを特徴とするビーム露光装置。
2. 前記第２のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記スピンドルクロック信号を出力する分周回路を更に有し、
   前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定する
   ことを特徴とする請求項１のビーム露光装置。
3. ビームパワーを可変に出来ない露光ビームを、直動駆動機構上に設けられた回転駆動機構に設置された記録媒体の原盤に照射して、前記記録媒体の原盤を露光するビーム露光装置の描画制御回路において、
   直接型デジタルシンセサイザにより、ビーム露光の露光タイミングの基準となるライトクロック信号を作成する第１のクロック生成回路と、
   直接型デジタルシンセサイザにより、前記回転駆動機構のスピンドルモータの回転速度の基準となるスピンドルクロック信号を生成する第２のクロック生成回路と、
   直接型デジタルシンセサイザにより、前記直動駆動機構のステージ移動量の基準となるステージクロック信号を生成する第３のクロック生成回路と、
   前記ライトクロック信号から特定の描画位置を示すトリガパルスを発生させるトリガ発生回路と、
   前記スピンドルクロック信号と前記ステージクロック信号とを基準に、前記トリガパルス発生時の半径および円周方向位置を測定するトリガ発生位置測定回路と、
   前記トリガ発生位置の測定結果に応じて、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する周波数修正回路とを有する
   ことを特徴とするビーム露光装置の描画制御回路。
4. 前記第２のクロック生成回路の出力クロック信号を分周して、前記スピンドルクロック信号を出力する分周回路を更に有し、
   前記トリガ発生位置測定回路は、前記分周前の出力クロック信号を基準に、トリガ発生位置を測定する
   ことを特徴とする請求項３のビーム露光装置の描画制御回路。
5. 前記周波数修正回路は、前記トリガ発生位置の半径位置から目標円周位置を計算し、前記トリガ発生位置の測定円周位置と前記計算した目標円周位置とを比較して、前記直接型デジタルシンセサイザにより、前記第１のクロック生成回路の前記ライトクロック信号もしくは前記第２のクロック生成回路の前記スピンドルクロック信号のいずれか１つの周波数を修正する
   ことを特徴とする請求項３のビーム露光装置の描画制御回路。