JP3323182B2 - 光ディスク原盤作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線を用いてパ
ターンを描画する光ディスク原盤の作製方法及び作製装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、光学的に情報を再生もし
くは記録再生するためのディスクであり、予めデータや
アドレス等の情報が凹凸によって記録されている。本明
細書にいう光ディスクには、ＣＤ−ＲＯＭ等の再生専用
光ディスクや、光磁気記録型あるいは相変化型等の書き
換え型光ディスク等が含まれる。

【０００３】光ディスクの基板の作製は、まず原盤を作
製し、その原盤からスタンパーを作製し、スタンパーか
ら複数のレプリカ基板を作製することにより行う。これ
らの工程の源流である原盤の作製は、ガラス等の基板に
レジストを塗布し、レジストにレーザー光線を照射し、
レジストの所定の部分のみを感光し（カッティング）、
その後レジストを現像することにより行う。しかし、近
年、光ディスクの高記録密度化に伴い、狭トラック化、
ピットの微細化の要求が高くなっており、その要求に応
えるため、より微細な構造を作ることが出来る新しい原
盤作製技術の開発が行われている。その一つに、例え
ば、第５７回応用物理学会学術講演会講演予稿集第９０
９頁、７ｐ―Ｅ―１０、１９９６に報告されている電子
線によりレジストを感光する方式がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子線を用いたカッテ
ィングでは、レーザー光線によるカッティングより微細
なパターンを形成できる利点がある。しかし、高記録密
度の光ディスクを作製するためには、この微細なパター
ンを位置精度よく形成することが必要とされる。

【０００５】また、近年、光ディスクの再生方法とし
て、１つのビームで複数のトラックを同時に再生する技
術の提案がなされている（例えば、第１回次世代光メモ
リシンポジウム講演資料９頁（平成１１年１１月１日）
参照)。この再生方法は、図６に示すように、２つのト
ラック４１，４２をまたいで集光したレーザー光のビー
ムスポット４０をトラックに沿って矢印４３の方向に移
動させる。そして、図示していないが、レーザー光の反
射光を分割ディテクタにより検出し、２つのトラック４
１，４２の情報を分離して、同時に再生するものであ
る。このような再生方法の場合、現状の１つのビームで
１つのトラックの情報のみを再生する方法と比較して、
光ディスクに記録されたパターンには半径方向、接線方
向（円周方向）の高い位置精度が要求される。

【０００６】ここでディスク半径方向のパターン位置精
度、すなわちトラック幅（一つのトラックの中心線とそ
れに隣接するトラックの中心線の間の間隔）の精度は、
従来、パターンを描画する電子銃と原盤の半径方向の相
対的な距離を変化させる送りモーターの精度で決まって
いた。すなわち、原盤が１回転する間に送りモーターが
所望の距離だけ移動していないと、トラック幅が変化し
てしまう。電子線カッティングでは、レーザー光線によ
るカッティングと比べ、狭いトラック幅でカッティング
を行うことから、さらに高精度な位置決め技術が必要と
されている。

【０００７】また、電子線による描画では、電子線の自
動焦点合わせを対物レンズの焦点位置を変化させること
により行うことから、電子線を偏向させると、電子線が
原盤に当たる位置が所望の位置からずれてしまうという
問題が発生する。この様子を図７を用いて説明する。

【０００８】電子銃２の対物レンズで収束され、アパー
チャー１８を通った電子線によって原盤にパターンを描
画する場合を考える。初めに原盤表面が図中の位置１０
０にあり、電子線の焦点が位置５０に結んでいるとす
る。次に、原盤表面が高さ方向にΔＸ移動して位置２０
０に来た場合、従来、電子線の焦点が位置７０になるよ
う対物レンズ１の焦点位置を調整していた。ここで、電
子銃２のディフレクター１９によって電子線を偏向し
て、位置５０から変位Ｙ離れた位置６０に電子線を当て
ようとした時、原盤表面は位置２００にあるので、電子
線は位置８０に当たってしまう。このことから、電子線
照射位置を所望の変位Ｙだけずらすつもりが、変位（Ｙ
＋ΔＹ）ずれてしまい、所望のカッティングをすること
ができなくなる。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑み、電子
線を用いた光ディスク原盤作製において、電子線を原盤
の所定位置に高精度に照射できる光ディスク原盤作製方
法及び作製装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題のうち、送り
モーターの精度からトラック幅が変化するという問題を
解決するため、本発明では、原盤が１回転する間に、複
数のトラックを形成する手段を採用した。その手段は、
例えば、電子線を半径方向及び接線方向（回転方向）に
偏向して、原盤が１回転する間に１つの電子線で複数の
トラックを形成（複数のトラックのパターンを描画）す
る方法である。また、複数の電子線を用いて、原盤が１
回転する間に複数のトラックを同時に形成（複数のトラ
ックのパターンを同時に描画）する方法もある。

【００１１】これらの手段により、原盤が１回転する間
に形成する複数のトラック間では、トラック幅を送りモ
ーターの精度に関係なく制御できることから、より高い
位置決め精度を達成することが出来る。

【００１２】また、原盤表面と電子銃の対物レンズとの
相対的な距離が変化することにより、原盤の所望の位置
に電子線が当たらなくなるという問題に対して、原盤表
面と対物レンズ間の距離が常に一定になるよう原盤位置
を制御する手段を用いる。この制御を実現するため、本
発明では、原盤表面位置を計測する機構を設けると共に
原盤と対物レンズとの間の距離を変化させる機構を原盤
固定治具に取り付け、原盤表面位置を計測する機構から
の信号をもとに、原盤と対物レンズとの間の距離を変化
させる機構に距離補正信号を送る補正回路を設けた。

【００１３】すなわち、本発明による光ディスク原盤作
製装置は、原盤を固定する原盤固定治具と、原盤固定治
具を回転させるローターと、電子線源及び該電子線源か
ら放出された電子線を原盤の表面に集束させるための対
物レンズを含む電子線照射部とを備える光ディスク原盤
作製装置において、電子線照射部と原盤表面との間の距
離の変化を検出する計測手段と、計測手段の検出信号を
もとに電子線照射部と原盤表面との間の距離が一定にな
るように原盤を原盤表面に垂直な方向に駆動する駆動手
段とを備えることを特徴とする。

【００１４】また、原盤と対物レンズとの間の距離を変
化させる機構にピエゾ素子を用いれば、原盤表面と対物
レンズの距離を電気的に瞬時に制御することができ、且
つ、基板を固定する治具に上記位置調整機能を取り付け
るスペースも小さくてすむという利点がある。なお、ピ
エゾ素子の代わりにモーターを用いることも可能であ
る。モーターを用いた場合、ピエゾ素子を用いた場合よ
り原盤が動く範囲を大きくできるが、装置自体が大きく
なる。

【００１５】このように、本発明によると、原盤が１回
転する間に複数のトラックを形成することにより、その
複数のトラック間で、トラック上の記録パターンの位置
を精度よくカッティングすることが出来る。また、電子
銃の対物レンズと基盤の間の距離を一定に制御すること
により、電子線を偏向させた時も、基板上の所定の位置
に電子線を照射することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を用いて、詳細に説明する。図１は本発明による光ディ
スク原盤作製装置の一例を示す模式図であり、（ａ）は
正面模式図、（ｂ）はそのＡＡ′断面図である。電子線
を放出する電子銃（電子線照射部）２は、電子線を放出
する電子線源１６、電子線源１６から電子線を引き出し
加速するための電極１７、電子線２０を原盤５の表面に
収束させる対物レンズ１、軌道外の電子線を除去し電子
線のスポット径を規定するためのアパーチャー１８、電
子線２０を偏向するディフレクター１９を備える。電子
線源１６、電極１７、対物レンズ１、ディフレクター１
９は、コントローラー２１によって制御される。電子銃
２には、レーザー光を出射する光源部６、光源部６から
出射されたレーザー光を収束する対物レンズ７、原盤５
の表面で反射されたレーザー光を集光するレンズ８、レ
ンズ８で集光されたレーザー光を検出する位置検出器９
を備える原盤の表面高さ計測装置が固定されている。電
子銃２から放出された電子線２０は、原盤５の表面に塗
布されたレジスト上に照射される。

【００１７】原盤５は原盤固定治具３により保持されて
おり、原盤固定治具３は図中に４つ示されているピエゾ
素子４を介してローター１３に固定されている。原盤
５、原盤固定治具３、ピエゾ素子４、ローター１３は、
回転モーター１２により一体として回転駆動される。ま
た、回転モーター１２は送りモーター１４により矢印１
５の方向に移動することができる。これらの機能から、
原盤５は、回転しながら矢印１５の方向に移動すること
ができ、原盤５に照射される電子線２０により、原盤５
のレジストは螺旋状に感光される。

【００１８】ここで、電子線２０の焦点合わせについて
説明する。まず原盤５が静止している時、原盤５に電子
線２０を照射することにより発生する２次電子を検出す
ることで得られる２次電子像を見ながら、対物レンズ１
の励磁電流を変化させて対物レンズ１の焦点を変化させ
る。２次電子像が最も鮮明に見える状態が、対物レンズ
１の焦点が原盤５表面上に合っている状態である。次
に、原盤５を回転モーター１２により回転させる。この
時、原盤５の面ぶれ、原盤厚さむら等の影響により、対
物レンズ１と原盤５表面との間の距離が変化する。この
変化を補正するため、本発明では以下に説明するフィー
ドバック制御を行う。

【００１９】まず、電子銃２と原盤５上のレジスト面と
の間の距離の変化を検出するため、光源部６から出射さ
れたレーザー光を対物レンズ７を介してレジスト上の電
子線２０が焦点を結ぶ位置に照射し、その反射光を対物
レンズ８を通して、位置検出器９で検出する。この位置
検出器９へのレーザー光の入射位置により原盤５表面の
高さ方向位置の変化を計測できる。位置検出器９の検出
信号から、補正回路１０で原盤５表面位置の変化を補正
する信号を算出し、その信号をピエゾドライバー１１に
送る。この信号をもとにピエゾドライバー１１は、ピエ
ゾ素子４を駆動する。ピエゾ素子４は原盤固定治具３に
接続されており、原盤固定治具３をローター１３に対し
て上下させて原盤５表面を適正な位置（電子線２０の焦
点位置）に補正することができる。また、ピエゾ素子４
は１０μｍ以上のストロークを有するものを用い、原盤
５の回転時の面ぶれ、原盤厚さむら等を吸収することが
できるようにする。以上の補正操作により、ディフレク
ター１９により電子線２０を偏向させた時でも原盤５と
電子銃２の対物レンズ１との間の距離を一定に保つこと
ができ、原盤の所定の位置に電子線を正確に照射してカ
ッティングを行うことが出来る。

【００２０】図１の光ディスク原盤作製装置を用いた本
発明の原盤作製方法の一例について説明する。図２は本
方法により作製中の光ディスク原盤の概略図である。図
は、隣接する４本のトラックを一緒にカッティングする
例を示している。図３は、図２の原盤５上での電子線照
射部を拡大して示した図である。原盤５は、例えば図３
中の矢印３０で示される方向に回転し、その時、電子線
は、図中の軌跡３１及び軌跡３２に沿って原盤５に照射
されるよう偏向される。ここで軌跡３１及び軌跡３２に
おいて、実線で描かれている部分は電子線が照射される
部分を示し、また、破線で描かれている部分は、電子線
を照射していない部分を示している。コントローラー２
１は、図３に示すように、一度に半径方向に４個所の位
置で記録パターンを形成するように電子銃２のディフレ
クター１９に制御信号を送って電子線を偏向する。

【００２１】１本の電子線で記録パターンを描画する場
合は、まず軌跡３１に沿った部分のみを描画し、原盤が
１周してもとの場所に戻ってきた時に軌跡３２に沿った
部分を描画する。また、後述する図４の装置のように複
数の電子線を使う場合、例えば電子線を２本使う場合に
は、軌跡３１と軌跡３２の両方に沿った部分を同時に描
画することが出来る。電子線を照射した後、原盤を現像
することにより記録パターン３３等のパターンを形成す
ることが出来る。

【００２２】図４は、本発明による光ディスク原盤作製
装置の他の例を示す模式図である。この光ディスク原盤
作製装置は、独立に偏向制御される複数の電子銃を備え
ている点で図１に示した光ディスク原盤作製装置と異な
っている。図４において、図１と同じ機能部分には、図
１と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００２３】図４に示した光ディスク原盤作製装置に
は、第１の電子銃２と第２の電子銃２３の２つの電子銃
が搭載されている。第２の電子銃２３は、第１の電子銃
２と同様の構造を有し、電子線源２４、電極２５、対物
レンズ２２、アパーチャー２６、ディフレクター２７を
備える。第１の電子銃２及び第２の電子銃２３はそれぞ
れコントローラ２１，２９により独立に制御されてい
る。従って、第１の電子銃２から照射される電子線２０
と、第２の電子銃２３から照射される電子線２８とは、
相互に独立して原盤５上にパターンを描画することがで
きる。

【００２４】図５は、図４に示した光ディスク原盤作製
装置を用いた原盤作製方法の一例の説明図である。図５
は原盤上での電子線照射部を拡大して示した図である。
原盤は、矢印３４の方向に回転する。第１及び第２の電
子銃２，２３からの２本の電子線２０，２８は、原盤５
上で半径方向に１もしくは２トラック分離れた所に焦点
を結ぶように調整される。この２つの電子線２０，２８
は、２列の軌跡３５に沿って各々原盤に照射される。さ
らに、原盤が１回転してもとの場所に戻ってきた時、今
度は２列の軌跡３６に沿って各々照射される。なお、軌
跡３５及び軌跡３６において、実線の部分は電子線が照
射される部分、破線の部分は電子線が照射されない部分
を示している。電子線を照射した後、原盤を現像するこ
とにより、記録パターン３７等のパターンが形成され
る。

【００２５】この方法によると、装置構成は複雑になる
が、図３に示したカッティング方法と比較して、電子線
を軌跡３１，３２のように複雑に偏向させる必要が無く
なり、簡単にカッティングを行うことができる。また、
同時に、電子線を複雑に偏向させる必要がないことか
ら、原盤の回転スピードを速くすることができ、カッテ
ィングに要する時間を短縮できる。

【００２６】以上のように複数のトラックを一度にカッ
ティングする場合、一度に描画したパターン間ではトラ
ック幅の精度を高くすることができる。ただ、原盤が１
周した後に描くパターンと以前に描いたパターンの間で
は、その位置精度が原盤作製装置の送りモーターの精度
に制限されてしまう。すなわち、位置精度の高いトラッ
ク間隔と位置精度の低いトラック間隔ができる。このた
め、複数のトラックを同時に再生する再生方法を用いる
場合に、同時再生するトラックは、一度に描画した複数
トラック（位置精度の高いトラック間隔のもの）のみと
するのが好ましく、原盤作製時に１周した前後でのつな
ぎ目を含む複数トラック（位置精度の低いトラック間隔
のもの）を同時には再生しないようにするのが好まし
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明によると、電子線を精度よく原盤
に照射できる光ディスク原盤作製方法及び装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ディスク原盤作製装置の一例を
示す模式図。

【図２】本発明の方法により作製中の光ディスク原盤の
概略図。

【図３】原盤上での電子線照射位置の軌跡を表した図。

【図４】本発明による光ディスク原盤作製装置の他の例
を示す模式図。

【図５】原盤上での電子線照射位置の軌跡を表した図。

【図６】１つのビームで複数のトラックを同時に再生す
る方法の説明図。

【図７】原盤への電子線照射時に照射位置にずれが生じ
ることの説明図。

【符号の説明】

１…対物レンズ、２…電子銃、３…基盤固定治具、４…
ピエゾ素子、５…原盤、６…光学系、７…対物レンズ、
８…対物レンズ、９…位置検出器、１０…補正回路、１
１…ピエゾドライバー、１２…回転モーター、１３…ロ
ーター、１４…送りモーター、１５…回転モーター移動
方向、１６…電子線源、１７…引き出し電極、１８…ア
パーチャー、１９…ディフレクター、２０…電子線、２
１…コントローラー、２２…対物レンズ、２３…電子
銃、２４…電子線源、２５…引き出し電極、２６…アパ
ーチャー、２７…ディフレクター、２８…電子線、２９
…コントローラー、３０…原盤回転方向、３１…電子線
照射軌跡、３２…電子線照射軌跡、３３…記録パター
ン、３４…原盤回転方向、３５…電子線照射軌跡、３６
…電子線照射軌跡、３７…記録パターン、４０…ビーム
スポット、４１…トラック、４２…トラック、４３…ビ
ームスポット移動方向、５０…電子線照射位置、６０…
電子線照射位置、７０…電子線照射位置、８０…電子線
照射位置、１００…原盤表面、２００…原盤表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/26 G03F 7/20 G11B 7/007

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する原盤に電子線照射部から照射さ
   れる電子線を用いてパターンを描画する光ディスク原盤
   作製方法において、電子線照射部と原盤表面との間の距離を計測し、その距
   離が一定になるように原盤を原盤表面に垂直な方向に駆
   動しつつ、電子線を回転する原盤の半径方向及び回転方
   向に偏向して 原盤が１回転する間に複数のトラックのパ
   ターンを描画することを特徴とする光ディスク原盤作製
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ディスク原盤作製方法
   において、複数の電子線を用いて複数のトラックのパタ
   ーンを描画することを特徴とする光ディスク原盤作製方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の光ディスク原盤作
   製方法において、ピエゾ素子によって前記原盤を原盤表
   面に垂直な方向に駆動することを特徴とする光ディスク
   原盤作製方法。