JP4026219B2

JP4026219B2 - ディスク原盤作成装置

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Publication number: JP4026219B2
Application number: JP08760198A
Authority: JP
Inventors: 祐一安芸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JPH11288535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクや光磁気ディスク等のディスク状光記録媒体を製作する際に用いられるディスク原盤の作成装置に関し、さらに詳しくはこのディスク原盤に情報信号等に対応したピットパターンや情報信号等が記録されるグルーブパターンを電子ビームによってカッティングするディスク原盤作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、光ディスクは、ガラス原板からスタンパを製作するディスク原盤工程と、スタンパを組み込んだ成形金型によってディスクを成形するディスク化工程とを経て製作される。すなわち、ディスク原盤工程は、一般に主面にフォトレジスト層を形成したガラス原板に記録すべき情報信号等に対応したピットパターン潜像を形成するフォトレジスト層のカッティングを行った後、現像処理等や電鋳処理を施してスタンパを形成するためのディスク原盤を製作する。
【０００３】
ディスク原盤のカッティングは、従来、大気雰囲気中で光源から出射された可視光や紫外線レーザを高倍率の対物レンズによって波長レベルのスポット径まで集束してガラス原板に形成したフォトレジスト層に照射することにより行っていた。したがって、光ディスクにおいては、情報信号等の高密度記録化の要求が大きいものの、記録用レーザ光のスポット径の限界によって記録すべき情報信号等の記録分解能が制限されることからその達成に限界があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスクにおいては、ディスク原盤のカッティングに際して、可視光や紫外線レーザよりも波長が短く記録分解能の向上が図られる電子ビームを用いることによって情報信号等の高密度記録化を達成する方法が検討されている。ディスク原盤作成装置は、電子ビームが大気中において著しく拡散、減衰する特性を有していることから、従来のレーザカッティング装置のレーザ光源を単に電子ビームを出射集束する電子銃に置き換えることによって構成することはできない。ディスク原盤作成装置は、電子銃或いはディスク原盤等の電子ビームが伝播或いは通過する部位を真空空間中に構成しなければならない。
【０００５】
提案された電子ビームを用いるディスク原盤作成装置は、従来のレーザを用いたディスク原盤作成装置と同様に、電子ビームの照射位置とディスク原盤の半径方向の相対的移動とを直線移動機構によって行うように構成されている。すなわち、かかるディスク原盤作成装置においても、ディスク原盤が、ターンテーブルやスピンドルモータ等からなる回転駆動機構によって位置決め保持して回転駆動されるとともに、この回転駆動機構をトラッキング駆動機構によりディスク原盤の直径方向に移動動作させるように構成されている。
【０００６】
ディスク原盤作成装置は、ディスク原盤に対して微細なピッチで微小なピットパターン潜像を形成することから、各駆動機構が極めて高精度に位置決め制御されるとともに駆動制御されなければならない。ディスク原盤作成装置は、かかる高精度の位置決め制御或いは駆動制御を行うために、トラッキング駆動機構の可動部位が低摩擦係数であるとともに摩擦変動が小さい機構によって構成されなければならない。勿論、ディスク原盤作成装置は、上述したように少なくともディスク原盤と電子ビームの出射部とが真空条件に保持されることを必須の構成要件とされなければならない。
【０００７】
すなわち、ディスク原盤作成装置は、ディスク原盤を駆動する回転駆動機構がトラッキング駆動機構によって高精度に位置決め制御されて直線移動されるとともに、移動領域の全域に亘ってシールド機構により真空槽の真空条件が保持される構成が必要とされる。しかしながら、かかる条件を達成する構成は、未だ実現されておらず、電子ビームによってカッティングを行う実用的なディスク原盤作成装置の実現が困難な状況にある。
【０００８】
このため、電子ビームを用いたディスク原盤作成装置としては、例えば電子銃や、ディスク原盤の駆動機構を構成する回転駆動機構とトラッキング駆動機構等を全て真空槽内に収納して構成することが考慮される。しかしながら、かかるディスク原盤作成装置は、真空槽が大型化するとともにこの真空槽内の真空条件を保持するために大容量の真空ポンプを必要とすることから、莫大な設備コストとランニングコストとが必要となって光ディスクの製造コストを増大させるといった問題がある。また、ディスク原盤作成装置は、真空槽内を所定の真空条件に設定するための準備時間が長くなって効率が低下するとともに保守点検等の能率も悪くなるといった問題がある。
【０００９】
さらに、かかるディスク原盤作成装置においては、各機構部が真空条件下で高精度の位置決め制御、駆動制御が行われなければならない。機構部は、真空条件下において、大気雰囲気中と比較して各部の摩擦力が大きくなるといった特徴を有している。ディスク原盤作成装置は、微細加工装置であることから、各機構部に使用する潤滑剤の影響を抑えるためにその使用量が制限される。したがって、ディスク原盤作成装置は、各機構部位が上述した厳しい条件をクリアする材質、構造、品質を以って構成されなければならずその実現が極めて困難であるばかりでなく、例え実用化された場合にも大気雰囲気中で使用されるものと比較して極めて高価となってしまうといった問題がある。
【００１０】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決して電子ビームによるディスク原盤のカッティングの実用化を達成したディスク原盤作成装置を提供することを目的に提案されたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明にかかるディスク原盤作成装置は、主面に電子線用レジスト層が成膜形成されてなるディスク原盤をターンテーブル上に位置決め保持した状態で収納する真空槽と、上記ターンテーブルを含み上記ディスク原盤を所定の速度で回転駆動する原盤回転機構部と、上記真空槽内に臨ませられた電子ビーム出射面から記録する情報信号等に応じて電子ビームスポットを上記ディスク原盤の主面に照射して上記電子線用レジスト層のカッティングを行う電子ビーム出射ヘッド機構部とを備え、上記原盤回転機構部と上記電子ビーム出射ヘッド機構部とは、いずれか一方の機構部が固定部として構成されるとともに他方の機構部が上記真空槽に対して静圧軸受によって回転部を支持されてなる回転駆動機構にその回転中心に対して偏芯された位置に搭載されることにより円弧状の軌道上に沿って移動される回動部として構成されてなり、上記回転駆動機構は、上記真空槽の外部に設けられており、上記原盤回転機構によって回転駆動される上記ディスク原盤に対して、上記電子ビームスポットが半径方向にスパイラル状に移動して上記電子線用レジスト層のカッティングが行われる。
また、本発明にかかるディスク原盤作成装置は、ディスク原盤をターンテーブル上に保持した状態で収納する真空槽と、上記ターンテーブルを含み上記ディスク原盤を回転駆動する原盤回転機構部と、上記真空槽内に臨ませられた電子ビーム出射面から電子ビームスポットを上記ディスク原盤に照射する電子ビーム出射ヘッド機構部とを備え、上記原盤回転機構部と上記電子ビーム出射ヘッド機構部とは、いずれか一方の機構部が固定部として構成されるとともに他方の機構部が上記真空槽に対して静圧軸受によって回転部を支持されてなる回転駆動機構に上記回転駆動機構の回転中心に対して偏芯された位置に搭載されることによって回動される回動部として構成されてなり、上記回転駆動機構は、上記真空槽の外部に設けられており、上記ディスク原盤に対して、上記電子ビームスポットが半径方向にスパイラル状に移動する。
【００１２】
以上のように構成された本発明にかかるディスク原盤作成装置によれば、原盤回転機構部の駆動部位や回転駆動機構がそれぞれ静圧軸受を介して真空槽の外部に設けられることから、真空槽の小型化が図られるとともに、これら各駆動機構を真空条件下で高精度に駆動されるために必要な特殊な仕様で構成する必要は無くかつ高精度の位置決め制御や駆動制御が可能となる。また、ディスク原盤作成装置によれば、各静圧軸受によって真空槽内の真空条件が確実に保持される。したがって、ディスク原盤作成装置は、電子ビーム出射ヘッド機構から出射される電子ビームによってディスク原盤の電子線用レジスト層に記録する情報信号等に応じたピットパターン潜像等を極めて高精度かつ高密度にカッティングすることが可能となり、情報信号等の高密度記録化が図られたディスク状光記録媒体の製造を実現する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態として示すディスク原盤作成装置１０は、光ディスクの製造工程に設置されてディスク原盤１に情報信号等に応じてピットパターン潜像をスパイラル状にカッティングする。ディスク原盤作成装置１０は、例えば直径１２ｃｍの光ディスクについて記憶容量が３０ＧＢとする高密度記録化を図るために、ディスク原盤１に対してトラックピッチが０．２９μｍ、ピッチ幅が０．１４μｍ、最短ピッチ長が０．１６μｍのピットパターン潜像をカッティングする。
【００１４】
ディスク原盤１は、図６（Ａ）に示すように、高精度に研磨した厚みが数ｍｍの石英ガラス板２の表面に電子線用レジスト層３が塗布されてなる。ディスク原盤１は、石英ガラス板２の他にも、例えばセラミックや金属板等が用いられ、数十ｎｍ以下の表面粗さでかつ数μｍ以下の平行平面を以って精密に形成される。勿論、ディスク原盤１は、情報信号等の記録エリアよりも大きな外径を有し、円盤或いは多角形に形成される。
【００１５】
電子線用レジスト層３は、例えばスピンコート法等によって石英ガラス板２の表面に電子線用レジスト剤が均一な厚みで塗布されてなる。電子線用レジスト剤には、露光により酸が生成され、この酸が触媒として作用する感光性樹脂からなるいわゆる化学増幅形レジストが用いられる。電子線用レジスト層３は、厚みが１００ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲でλ／（４ｎ）（但し、λは読取光の波長、ｎはディスク基板の屈折率）の条件を満たして成膜される。
【００１６】
ディスク原盤１には、後述するようにディスク原盤作成装置１０によって情報信号等に応じて変調された電子ビームが電子線用レジスト層３に照射される。ディスク原盤１には、図５に示すように、回転駆動された状態で電子ビームがその主面に対して円弧状軌道を以って移動しながら電子線用レジスト層３に照射される。ディスク原盤１は、電子線用レジスト層３の電子ビームが照射された部分がアルカリ可溶状態となる。
【００１７】
したがって、ディスク原盤１は、カッティング終了後にアルカリ現像液による現像処理が施されることによって露光された部分の電子線用レジスト剤が除去され、図６（Ｂ）に示すように、石英ガラス板２の表面に情報信号等に応じたピットパターン４が精密に形成される。ディスク原盤１は、従来と同様に、無電解メッキやスバッタリング等によってピットパターン４が形成された表面の導体化処理が施された後、電鋳メッキ処理が施されてレプリカのスタンパを形成する。
【００１８】
ディスク原盤作成装置１０は、図１に示すように、真空槽１１と、ディスク原盤１を回転駆動する原盤回転駆動機構１２と、電子ビームを出射する電子ビーム出射ヘッド機構１３と、この電子ビーム出射ヘッド機構１３を回動させるヘッド回動駆動機構１４等の各部によって構成される。真空槽１１は、エアーダンパ１５によって外部振動を除去する防振対策を施された状態で設置される。
【００１９】
真空槽１１には、詳細を省略する真空ポンプ１６の給排管１６ａが接続されており、この真空ポンプ１６を駆動することによって内部空間部１７が所定の真空条件に設定保持される。さらに、真空槽１１には、図示しないが内部空間部１７にディスク原盤１を搬送して原盤回転駆動機構１２に設置する搬送機構や、全体を大気雰囲気中にさらすこと無くディスク原盤１の出し入れを可能とするゲート機構等が付設される。
【００２０】
真空槽１１には、底面部１１ａに後述する原盤回転駆動機構１２の出力軸２５を内部空間部１７へと貫通させる軸穴１８が形成されている。この軸穴１８は、図１に示すように底面部１１ａの中心に対して、側方に偏位した位置に形成されている。軸穴１８には、内部空間部１７を真空条件に保持するとともに出力軸２５を回転自在に軸支する磁性流体シール１９が組み付けられている。
【００２１】
磁性流体シール１９は、詳細を省略するが、周知のように磁性体を内包するコロイド流体を着磁された軸穴１８或いは出力軸２５との間に保持させてその磁力圧によりこの出力軸２５を低摩擦係数かつ低摩擦変動で軸穴１８に軸支するとともに真空槽１１の真空条件を保持する。また、磁性流体シール１９は、磁性流体の作用によって真空槽１１の内部空間部１７と大気との間をシールドしてこの内部空間部１７の真空条件を保持する作用を奏する。
【００２２】
真空槽１１には、天井部１１ｂに後述するヘッド回動駆動機構１４のヘッド取付部材３５を回転自在に支持するガイド軸穴２０が形成されている。ガイド軸穴２０は、図１及び図２に示すように、その中心が天井部１１ｂの中心に位置するようにして、換言すれば底面部１１ａの軸穴１８と中心を異にして形成されている。ガイド軸穴２０にも、内部空間部１７を真空条件に保持するとともにヘッド取付部材３５を回転自在に支持する磁性流体シール２１が組み付けられている。この磁性流体シール２１も、上述した磁性流体シール１９と同様に構成されている。磁性流体シール２１は、後述するようにもっぱら回動されるヘッド取付部材３５の筒状脚部３７を低摩擦係数かつ低摩擦変動でガイド軸穴２０に軸支するとともに真空槽１１の真空条件を保持して内部空間部１７に臨ませる作用を奏している。
【００２３】
真空槽１１には、図１及び図２に示すように、天井部１１ｂの上面に環状の静圧軸受部２２が設けられている。静圧軸受部２２は、上述したヘッド回動駆動機構１４のヘッド取付部材３５を回転自在に支持する軸受であり、内周部分に全周に亘って軸受穴２２ａが形成されている。静圧軸受部２２は、例えば多孔質絞り部材等の絞りと数１０ミクロン以下のすきまで構成され、内部空間２３が高圧の空気流で満たされており、真空槽１１の内部空間部１７の真空条件を保持する作用も奏している。
【００２４】
原盤回転駆動機構１２は、真空槽１１の外部に設けられ静圧軸受やエンコーダ等を内蔵したＤＣブラシレスモータ２４と、上述した磁性流体シール１９を介して真空槽１１の内部空間部１７に導かれた出力軸２５と、この出力軸２５の先端部に取り付けられて回転駆動されるとともにディスク原盤１を位置決め載置するターンテーブル２６等の部材によって構成されている。ＤＣブラシレスモータ２４は、図示しないサーボ機構により回転速度が精密に制御されるＰＬＬ制御型ＤＣブラシレスモータにより構成される。ＤＣブラシレスモータ２４は、例えば図示しない回転型エンコーダによって検出される速度パルス信号と記録制御部から供給される指令パルス信号との位相差が検出され、その差を最小限に抑えるように回転速度が制御される。ＤＣブラシレスモータ２４は、例えば３６００ｒｐｍ程度までの高速回転駆動が可能とされ、サーボ機構によって１回転当たり１０^-7以下の回転ジッタで制御される。
【００２５】
出力軸２５は、大気雰囲気から軸穴１８を貫通して真空雰囲気中に延在されるが、磁性流体シール１９によって低摩擦係数及び低摩擦変動を以って軸受けされることから円滑な回転動作を行う。ターンテーブル２６は、詳細を省略するがその主面上にディスク原盤１を位置決めした状態で真空チャッキングするとともにＤＣブラシレスモータ２４によって所定の速度を以って回転駆動される。
【００２６】
原盤回転駆動機構１２は、上述したように駆動部位が大気雰囲気中に配置されるとともにディスク原盤１の載置部が真空槽１１の内部空間部１７に配置されてなる。原盤回転駆動機構１２は、出力軸２５を真空槽１１に設けた磁性流体シール１９によって軸受けされることから、ターンテーブル２６が円滑かつ精密に回転されるとともに真空槽１１を確実にシールドしてその内部空間部１７の真空条件を確実に保持する。また、原盤回転駆動機構１２は、上述したように軸穴１８が真空槽１１の中心に対して側方に偏位した位置に設けられていることから、その回転中心も真空槽１１の中心に対して偏位してターンテーブル２６を回転駆動する。
【００２７】
電子ビーム出射ヘッド機構１３は、詳細を後述するようにヘッド回動駆動機構１４によって駆動されるヘッド取付部材３５に搭載されており、円弧状の軌道に沿って移動される。電子ビーム出射ヘッド機構１３は、図示しないコンピュータ制御装置により、電子ビーム出射のオン・オフ、電子ビームのビームスポットのサイズ調整或いは電子ビームのウォブリング等の制御が行われる。電子ビーム出射ヘッド機構１３は、図３に詳細を示すように、一端側が電子ビームを出射する電子ビーム出射面２７ａとして構成された有底筒状の電子銃筒２７と、この電子銃筒２７の内部に順に組み合わされた電子銃２８と、コンデンサレンズ２９と、ブランキング電極３０と、アパーチャ３１と、ビーム偏向電極３２と、フォーカス調整レンズ３３と、対物レンズ３４等によって構成されてなる。
【００２８】
電子ビーム出射ヘッド機構１３は、電子銃筒２７がヘッド取付部材３５に設けた取付穴３６に貫通されるとともにその外周部に一体に形成した取付フランジ部２７ｂを固定することによって、ヘッド取付部材３５に取り付けられている。電子ビーム出射ヘッド機構１３は、この状態において電子ビーム出射面２７ａが真空槽１１の内部空間部１７に臨ませられている。電子ビーム出射ヘッド機構１３は、詳細には電子ビーム出射面２７ａが原盤回転駆動機構１２のターンテーブル２６上に位置決め載置されたディスク原盤１の主面と近接した状態で対向位置している。
【００２９】
電子銃２８は、例えばＬａＢ₆等の熱電子線銃によって構成され、陽極により数１０ＫｅＶに加速された電子ビームを放出する。コンデンサレンズ２９は、放出された電子ビームを集束してアパーチャ３１へと導く。ブランキング電極３０は、コンピュータ制御装置からの出力信号に基づいて電子ビーム出射のオン・オフ制御を行う。ブランキング電極３０は、詳細には電極間に電圧が印加されることにより電子ビームを大きく偏向させてアパーチャ３１の電子ビーム出射孔３１ａに集束させないようにすることによって電子ビームをオフ状態とする。
【００３０】
ビーム偏向電極３２は、電極間に電圧が印加されることにより電子ビームを偏向させるが、電子ビーム出射面２７ａから出射される電子ビームをディスク原盤１上でｎｍからμｍの精度で偏向させるウォブリング作用を奏する電極である。フォーカス調整レンズ３３は、進行方向に垂直に電界を与えて進路を偏向させる静電型或いは進行方向に垂直に磁界を与えて進路を偏向させる電磁型レンズであり、対物レンズ３４とともにディスク原盤１に照射される電子ビームを数ｎｍから数μｍのスポット径に集光させて照射する。
【００３１】
以上のように構成された電子ビーム出射ヘッド機構１３は、図１及び図２に示すように、そのビーム軸Ｌ１がヘッド回動駆動機構１４を構成するヘッド取付部材３５にその回転中心Ｏ１から外方へと偏芯量Δｘを以って偏芯位置されるようにして搭載されている。勿論、電子ビーム出射ヘッド機構１３は、後述するようにヘッド回動駆動機構１４によってヘッド取付部材３５が回動された際に、ディスク原盤１のピットパターン形成領域を通過する円弧軌道上を通過するようにしてこのヘッド取付部材３５に搭載される。
【００３２】
ヘッド回動駆動機構１４は、ヘッド取付部材３５と、ヘッド駆動部材３９と、ボイスコイルモータ４２と、ピニオン４４等の部材によって構成される。ヘッド取付部材３５は、図１及び図２に示すように、底面に筒状脚部３７が一体に形成された全体略円盤状を呈しており、その外周部３８が上述した真空槽１１に設けた静圧軸受部２２によって回動自在に支持されている。
【００３３】
すなわち、ヘッド取付部材３５は、外周部３８が軸受穴２２ａを介して高圧空気流が充填された内部空間２３に臨ませられることによって、真空槽１１に対して、その略中心位置を回動中心Ｏ１として回動自在に組み合わされている。ヘッド取付部材３５は、この状態において筒状脚部３７がガイド軸穴２０を介して真空槽１１の内部空間部１７に臨ませられており、搭載した電子ビーム出射ヘッド機構１３の先端部をこの内部空間部１７に臨ませる。
【００３４】
ヘッド取付部材３５には、回動中心Ｏ１に対して電子ビーム出射ヘッド機構１３の取付位置とほぼ対向する位置の上面に、ヘッド駆動部材３９が取付部４１を介して一体に取り付けられている。ヘッド駆動部材３９は、ヘッド取付部材３５と同心円の一部を構成する全体が円弧状を呈して形成されるとともに、静圧軸受部２２を迂回するために断面がクランク状を呈して形成されている。ヘッド駆動部材３９には、ヘッド取付部材３５の上面と平行に対峙する水平部の外周縁に外周ウォームギャ４０が形成されている。
【００３５】
ヘッド駆動部材３９は、ボイスコイルモータ４２、回転軸４３及び外周ウォームギャ４０と噛合するピニオン４４からなる駆動部によりディスク原盤１を載置したターンテーブル２６の回転角度に応じて高精度に位置決め制御されて回動される。すなわち、ターンテーブル２６は、上述したＤＣブラシレスモータ２４に組み込まれた図示しない高分解能の回転型エンコーダによってその回転角度がパルス信号或いは回転角度をあらわすデジタル信号やアナログ信号として制御部へと供給されるように構成されている。制御部は、このターンテーブル２６の角度情報に基づいて目標位置との位置誤差を検出してボイスコイルモータ４２に制御出力を送出する。
【００３６】
ボイスコイルモータ４２は、この制御出力に基づいて回転軸４３を所定の速度で回転させる。回転軸４３には、ピニオン４４が固定されている。したがって、ヘッド駆動部材３９は、ピニオン４４と噛合する外周ウォームギャ４０を介して所定の速度で円弧状軌道を以って回動される。ヘッド回動駆動機構１４は、ヘッド駆動部材３９が一体化されたヘッド取付部材３５を静圧軸受部２２を介して高精度にかつ円滑に回動させる。したがって、このヘッド取付部材３５に搭載された電子ビーム出射ヘッド機構１３は、上述したようにディスク原盤１のピットパターン形成領域を通過する円弧軌道上に沿って所定の速度で移動される。なお、ヘッド回動駆動機構１４は、バックラッシュが少なく高精度に位置決め伝達を可能とする外周ウォームギャ４０とピニオン４４とによって精密送り機構を構成したが、かかる送り機構に限定されるものでは無いことは勿論である。
【００３７】
以上のように構成されたディスク原盤作成装置１０においては、真空槽１１を開放して内部空間部１７に収納された原盤回転駆動機構１２のターンテーブル２６上にディスク原盤１が載置される。ディスク原盤１は、カッティング動作中に遠心力が発生して位置ずれが生じないように、その重心位置をターンテーブル２６の回転中心に一致させて真空チャッキングされる。ディスク原盤作成装置１０は、ディスク原盤１を設置した状態で真空ポンプ１６が駆動されて真空槽１１の内部空間部１７を排気して所定の真空条件に設定する。
【００３８】
ディスク原盤作成装置１０は、電子ビーム出射ヘッド機構１３の制御部を調整操作して、電子ビーム出射面２７ａから出射される電子ビームが所定のスポット径でディスク原盤１の電子線用レジスト層３に集束するようにする。なお、この調整操作は、例えば電子ビームが電子線用レジスト層３で焦点を結ぶようにしたり、予め定めた間隔にディスク原盤１の主面と電子ビーム出射面２７ａとを調整位置させる等によって行う。
【００３９】
ディスク原盤作成装置１０は、ヘッド回動駆動機構１４を駆動してディスク原盤１に形成するピットパターンの開始位置に電子ビーム出射面２７ａから出射される電子ビームのスポットが位置するように、ヘッド駆動部材３９及びヘッド取付部材３５を介して電子ビーム出射ヘッド機構１３をディスク原盤１の半径方向に移動させる。ディスク原盤作成装置１０は、原盤回転駆動機構１２を駆動してディスク原盤１を所定の速度で回転駆動する。ディスク原盤作成装置１０は、電子ビーム出射ヘッド機構１３から電子ビームをディスク原盤１に照射するとともに、ヘッド回動駆動機構１４を駆動して電子ビーム出射ヘッド機構１３をディスク原盤１の半径方向へと移動させる。
【００４０】
ディスク原盤作成装置１０は、上述したようにディスク原盤１の回転中心とヘッド取付部材３５の回転中心Ｏ１とが偏芯位置されるとともに、電子ビーム出射ヘッド機構１３がヘッド取付部材３５に対してその回転中心Ｏ１からΔｘの偏芯量を以って偏芯して取り付けられて構成されている。したがって、ディスク原盤作成装置１０は、電子ビーム出射ヘッド機構１３から出射された電子ビームが回転駆動されるディスク原盤１の主面に対してスパイラル状に走査して情報信号等に応じたピットパターンのカッティングを行う。
【００４１】
ディスク原盤作成装置１０は、ディスク原盤１に対するピットパターンのカッティングを、角速度一定、線速度一定或いはこれらを複合して行うことが可能であり、また電子ビーム出射ヘッド機構１３の円弧移動の状態によって変化する円弧角度とピットパターンのトラックピッチの間隔も制御部の演算によって補正が可能とされる。ディスク原盤作成装置１０は、ディスク原盤１に対するピットパターンのカッティングの開始と終了とが、電子ビームの出射オン・オフとカッティング開始／終了位置または時間によって制御される。ディスク原盤作成装置１０は、ディスク原盤１の回転動作と電子ビームの出射オンによる走査とが実際の記録開始位置または時間よりも先行して行われる。また、ディスク原盤作成装置１０は、ディスク原盤１の停止動作と電子ビームの出射オフとが、実際の記録終了位置又は時間よりも遅れて行われる。
【００４２】
ディスク原盤作成装置１０は、電子ビーム出射ヘッド機構１３のヘッド取付部材３５の回転中心Ｏ１からの偏芯量Δｘが、電子ビームがディスク原盤１の情報信号等の記録領域５の内周部５ａから外周部５ｂまでを図４破線ａで示すように走査可能とすることから、少なくとも記録領域５の半分の偏芯量に設定される。また、ディスク原盤作成装置１０は、ディスク原盤１の記録領域５の内周部５ａ或いは外周部５ｂの領域外に例えば制御信号等の情報信号が記録される場合があるので、同図破線ｂで示すように電子ビームがこのディスク原盤１を走査可能とするように偏芯量Δｘを設定することが好ましい。さらに、ディスク原盤作成装置１０は、同図破線ｃ、ｄに示すように電子ビームの円弧状軌道の曲率が大きいほど、走査中の円弧移動と直線移動との軌跡差が小さくなるので補正量も少なくなる。したがって、ディスク原盤作成装置１０は、これらの条件と各機構部等の大きさ等の条件を勘案して最適な偏芯量Δｘが設定される。
【００４３】
上述した第１の実施の形態として示したディスク原盤作成装置１０は、回転駆動されるディスク原盤１に対して電子ビーム出射ヘッド機構１３が円弧状の軌道に沿って半径方向に移動するように構成されている。本発明の第２の実施の形態として図７に示したディスク原盤作成装置５０は、電子ビーム出射ヘッド機構１３が固定されるとともにディスク原盤１が回転駆動されながらこの電子ビーム出射ヘッド機構１３に対して円弧状の軌道に沿って移動されるように構成したことを特徴とする。なお、以下のディスク原盤作成装置５０の説明において、上述したディスク原盤作成装置１０の各部と対応する部位については同一符号を付すことによってその詳細な説明を省略する。
【００４４】
ディスク原盤作成装置５０は、真空槽１１の上面部１１ｂに、その中心から側方に偏位した位置に設けられた取付穴１１ｃに電子ビーム出射ヘッド機構１３が直接取り付けられている。電子ビーム出射ヘッド機構１３は、電子銃筒２７の外周面と取付穴１１ｃの内面とに図示しないシールド構造が設けられることによって真空槽１１の内部空間部１７の真空条件を保持した状態でその電子ビーム出射面２７ａが内部空間部１７に臨ませられている。
【００４５】
ディスク原盤作成装置５０は、真空槽１１の底面部１１ａの中心に位置して、原盤回転駆動機構１２を円弧状の軌道に沿って回動動作させる詳細を後述する原盤回動機構５１を組み付ける大きな内径のガイド軸穴５２が形成されている。ガイド軸穴５２には、後述する原盤回動機構５１の原盤回転機構取付部材５７の外周部とガイド軸穴１１ｃの内周壁との間に構成される間隙を確実にシーリングして真空槽１１の内部空間部１７の真空条件を保持する磁性流体シール５３が設けられている。磁性流体シール５３は、摩擦係数、摩擦変動を低減して原盤回転機構取付部材５７を回転自在に支持して円滑に回動されるように作用する。なお、磁性流体シール５３は、上述したディスク原盤作成装置１０の磁性流体シール２１と対応する部材である。
【００４６】
真空槽１１には、その底面部１１ａにガイド軸穴５２と同心円をなす環状の静圧軸受部５４が設けられている。静圧軸受部５４は、原盤回転機構取付部材５７を真空槽１１の真空条件を保持しながら低摩擦係数、低摩擦変動を以って円滑にかつ精密に回動動作させる部位であり、上述した静圧軸受部２２と対応する。静圧軸受部５４は、内部空間５５が高圧の空気流で満たされており、側面に全周に亘って軸受穴５６が開口されている。
【００４７】
原盤回動機構５１は、原盤回転機構取付部材５７と、原盤駆動部材６３と、ボイスコイルモータ６４と、回転軸６６及びピニオン６７等の部材によって構成される。原盤回転機構取付部材５７は、上述したヘッド取付部材３５に対応する部材であり、図７に示すように主面部５８にその回転中心０２に対して原盤回転駆動機構１２をその回転中心０３を側方へΔｙの偏芯量を以って搭載してなる。
【００４８】
すなわち、原盤回転機構取付部材５７は、主面部５８がガイド軸穴５２の内径よりもやや小径とされた外径を有する円盤状に形成されるとともに、底面部に原盤回転駆動機構１２のＤＣブラシレスモータ２４を組み付ける組付空間部５９が構成されてなる。原盤回転機構取付部材５７には、主面部５８に中心より外周側にΔｙの間隔を以ってＤＣブラシレスモータ２４の出力軸２５を真空槽１１の内部空間部１７に貫通させる軸穴６０が設けられている。軸穴６０には、磁性流体シール６１が組み付けられており、出力軸２５が真空槽１１の真空条件を保持しながら低摩擦係数、低摩擦変動を以って円滑に回転させる。
【００４９】
原盤回転機構取付部材５７は、その外周部６２が軸受穴５６を介して高圧空気流が充填された内部空間５５に臨ませられることによって、上述した真空槽１１に設けた静圧軸受部５４によって回動自在に支持されている。原盤回転機構取付部材５７は、この状態において搭載した原盤回転駆動機構１２のターンテーブル２６を真空槽１１の内部空間部１７に臨ませる。原盤回転機構取付部材５７は、このように静圧軸受部５４によって回動自在に支持されることから、真空槽１１の内部空間部１７の真空条件を保持しながら低摩擦係数、低摩擦変動を以って円滑かつ高精度に位置決め制御されて回転する。
【００５０】
原盤回転機構取付部材５７には、回転中心Ｏ２に対して原盤回転駆動機構１２の取付位置と対向する位置に原盤駆動部材６３が取り付けられている。原盤駆動部材６３は、上述したヘッド駆動部材３９と対応する部材であって、原盤回転機構取付部材５７と同心円の一部を構成する全体が円弧状を呈して形成されるとともに、静圧軸受部５５を迂回するために断面がクランク状を呈して形成されている。原盤回転機構取付部材５７には、外周縁に外周ウォームギャ６４が一体に形成されている。
【００５１】
原盤回転機構取付部材５７は、ボイスコイルモータ６５、回転軸６６及び外周ウォームギャ６４と噛合するピニオン６７からなる駆動部によりディスク原盤１を載置したターンテーブル２６の回転角度に応じて高精度に位置決め制御されて回動される。これらボイスコイルモータ６５、回転軸６６及びピニオン６７は、上述したボイスコイルモータ４２、回転軸４３及びピニオン４４にそれぞれ対応しており、その構成並びに動作の説明を省略する。勿論、ボイスコイルモータ６５は、ターンテーブル２６に付設した回転型エンコーダの検出出力に基づく制御部からの制御信号によって回転速度が制御される。
【００５２】
以上のように構成されたディスク原盤作成装置５０は、ディスク原盤１に対する基本的なカッティング操作が上述したディスク原盤作成装置１０によるディスク原盤１に対するカッティング操作とほぼ同様に行われる。ディスク原盤作成装置５０は、上述したように電子ビーム出射ヘッド機構１３が固定されるとともにディスク原盤１を載置して回転駆動する原盤回転駆動機構１２が円弧状の軌道を以って回動する。
【００５３】
ディスク原盤作成装置５０は、ディスク原盤１を設置した状態で真空ポンプ１６が駆動されて真空槽１１の内部空間部１７を排気して所定の真空条件に設定する。真空槽１１は、底面部１１ａに原盤回転駆動機構１２を搭載した原盤回転機構取付部材５７が回転自在に組み合わされているが、磁性流体シール６１及び静圧軸受部５４によって内部空間部１７の真空条件が保持される。
【００５４】
ディスク原盤作成装置５０は、電子ビーム出射ヘッド機構１３等についての所定の調整操作を行った後、原盤回転駆動機構１２を駆動してディスク原盤１を所定の速度で回転駆動するとともに電子ビーム出射ヘッド機構１３から電子ビームをディスク原盤１に照射する。ディスク原盤作成装置５０は、この状態で原盤回動機構５１の原盤回転機構取付部材５７が回転されて回転中心Ｏ２に対して偏芯されて搭載された原盤回転駆動機構１２を円弧状軌道に沿って移動させる。
【００５５】
ディスク原盤作成装置５０は、円弧状軌道に沿って移動される原盤回転駆動機構１２のターンテーブル２６上に位置決め載置された状態で回転されるディスク原盤１に対して電子ビーム出射ヘッド機構１３から出射された電子ビームを照射する。電子ビームは、円弧移動と直線移動との軌跡差により回転駆動されるディスク原盤１の主面をスパイラル状に走査して情報信号等に応じたピットパターンのカッティングを行う。
【００５６】
ディスク原盤作成装置５０は、上述したように電子ビーム出射ヘッド機構１３を固定部として構成するとともに原盤回転駆動機構１２を可動部として構成してなる。これに対して、上述したディスク原盤作成装置１０は、上述したように電子ビーム出射ヘッド機構１３を可動部として構成するとともに原盤回転駆動機構１２を固定部として構成してなる。かかる構成は、原盤回転駆動機構１２と電子ビーム出射ヘッド機構１３のいずれが軽量でありより簡易な構造で高精度に位置決めされた状態で駆動されるかによって選択される。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるディスク原盤作成装置によれば、ディスク原盤を回転駆動する原盤回転機構部と電子ビームを出射する電子ビーム出射ヘッド機構部のいずれか一方の機構部を固定部として構成するとともに、他方の機構部が静圧軸受によって回転部位を支持されてなる回動駆動機構にその回転中心に対して偏芯された位置に搭載されることによって円弧状に回動動作する回動部として構成され、真空条件が確実に保持された真空槽内でディスク原盤に対する電子ビームの照射が行われるとともに原盤回転機構や回転駆動機構の駆動部位が大気雰囲気中に配置されることから、ディスク原盤に対する情報信号等に応じたピットパターン潜像等が極めて高精度かつ高密度にカッティングされる。ディスク原盤作成装置は、真空槽の小型化が図られるとともに駆動部位を真空条件での特殊仕様に構成する必要が無いことから小型化、簡易化或いはコスト低減が図られまた高精度のディスク原盤を効率よくかつ低コストで製作することを可能とする。さらに、ディスク原盤作成装置は、真空槽内の清浄度の維持が容易であるとともに駆動部位が真空槽の外部に設けられたことによって保守点検等が容易に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるディスク原盤作成装置の第１の実施の形態を示す要部縦断面図である。
【図２】同ディスク原盤作成装置の要部平面図である。
【図３】同ディスク原盤作成装置に備えられる電子ビーム出射ヘッド機構の詳細を示す要部縦断面図である。
【図４】同ディスク原盤作成装置によるピットパターン形成動作の説明図である。
【図５】同ディスク原盤作成装置によるピットパターン形成動作の原理を説明する模式図である。
【図６】ディスク原盤を説明する縦断面図であり、同図（Ａ）はディスク原盤を示し、同図（Ｂ）はピットパターンが形成された状態を示す。
【図７】本発明にかかるディスク原盤作成装置の第２の実施の形態を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
１ディスク原盤、３電子線用レジスト層、４ピットパターン、１０ディスク原盤作成装置、１１真空槽、１２原盤回転駆動機構、１３電子ビーム出射ヘッド機構、１４ヘッド回動駆動機構、１７真空空間部、１８軸穴、１９磁性流体シール、２０ガイド穴、２１磁性流体シール、２２静圧軸受部、２４ＤＣブラシレスモータ、２５出力軸、２６ターンテーブル、２７電子銃筒、２７ａ電子ビーム出射面、２８電子銃、３４対物レンズ、３５ヘッド取付部材、３９ヘッド駆動部材、４０外周ウォームギャ部、４２ボイスコイルモータ、４３回転軸、４４ピニオン、５０ディスク原盤作成装置、５１原盤回動機構、５２ガイド軸穴、５３磁性流体シール、５４静圧軸受部、５７原盤回転機構取付部材、６１磁性流体シール、６３原盤駆動部材、６４外周ウォームギャ部、６５ボイスコイルモータ、６６回転軸、６７ピニオン

Claims

主面に電子線用レジスト層が成膜形成されてなるディスク原盤をターンテーブル上に位置決め保持した状態で収納する真空槽と、
上記ターンテーブルを含み上記ディスク原盤を所定の速度で回転駆動する原盤回転機構部と、
上記真空槽内に臨ませられた電子ビーム出射面から記録する情報信号等に応じて電子ビームスポットを上記ディスク原盤の主面に照射して上記電子線用レジスト層のカッティングを行う電子ビーム出射ヘッド機構部とを備え、
上記原盤回転機構部と上記電子ビーム出射ヘッド機構部とは、いずれか一方の機構部が固定部として構成されるとともに他方の機構部が上記真空槽に対して静圧軸受によって回転部を支持されてなる回転駆動機構にその回転中心に対して偏芯された位置に搭載されることにより円弧状の軌道上に沿って移動される回動部として構成されてなり、
上記回転駆動機構は、上記真空槽の外部に設けられており、
上記原盤回転機構によって回転駆動される上記ディスク原盤に対して、上記電子ビームスポットが半径方向にスパイラル状に移動して上記電子線用レジスト層のカッティングが行われることを特徴としたディスク原盤作成装置。
上記回転駆動機構は、
上記真空槽に静圧軸受及び磁性流体シールを介して回転自在に支持されるとともに上記電子ビーム出射ヘッド機構を回転中心から偏芯した位置に搭載してなる回動支持部材と、
上記回動支持部材に一体に設けられた円弧状の被駆動部材と、
上記被駆動部材を円弧状軌道に沿って回動させる駆動部材とから構成されることによって、上記電子ビーム出射ヘッド機構部を回動部として構成し、
上記電子ビーム出射ヘッド機構から出射する電子ビームが上記原盤回転機構によって回転駆動される上記ディスク原盤に対して円弧状軌道に沿って走査させることを特徴とする請求項１に記載のディスク原盤作成装置。
上記回転駆動機構は、
上記真空槽に静圧軸受を介して回転自在に支持されるとともに上記原盤回転機構を回転中心から偏芯した位置に搭載してなる回動支持部材と、
上記回動支持部材に一体に設けられた円弧状の被駆動部材と、
上記被駆動部材を円弧状軌道に沿って回動させる駆動部材とから構成されることによって、上記原盤回転機構部を回動部として構成し、
上記原盤回転機構によって回転駆動される上記ディスク原盤が上記真空槽に取り付けられた上記電子ビーム出射ヘッド機構に対して円弧状軌道に沿って移動されながら出射される電子ビームを走査されることを特徴とする請求項１に記載のディスク原盤作成装置。
ディスク原盤をターンテーブル上に保持した状態で収納する真空槽と、
上記ターンテーブルを含み上記ディスク原盤を回転駆動する原盤回転機構部と、
上記真空槽内に臨ませられた電子ビーム出射面から電子ビームスポットを上記ディスク原盤に照射する電子ビーム出射ヘッド機構部とを備え、
上記原盤回転機構部と上記電子ビーム出射ヘッド機構部とは、いずれか一方の機構部が固定部として構成されるとともに他方の機構部が上記真空槽に対して静圧軸受によって回転部を支持されてなる回転駆動機構に上記回転駆動機構の回転中心に対して偏芯された位置に搭載されることによって回動される回動部として構成されてなり、
上記回転駆動機構は、上記真空槽の外部に設けられており、
上記ディスク原盤に対して、上記電子ビームスポットが半径方向にスパイラル状に移動することを特徴とするディスク原盤作成装置。
上記回転駆動機構は、
上記真空槽に静圧軸受及び磁性流体シールを介して回転自在に支持されるとともに上記電子ビーム出射ヘッド機構を回転中心から偏芯した位置に搭載してなる回動支持部材と、
上記回動支持部材に一体に設けられた円弧状の被駆動部材と、
上記被駆動部材を円弧状軌道に沿って回動させる駆動部材とから構成されることによって、上記電子ビーム出射ヘッド機構部を回動部として構成されることを特徴とする請求項４に記載のディスク原盤作成装置。
上記固定部が上記真空槽に対して静圧軸受によって支持されることを特徴とする請求項５に記載のディスク原盤作成装置。
上記回転駆動機構は、
上記真空槽に静圧軸受を介して回転自在に支持されるとともに上記原盤回転機構を回転中心から偏芯した位置に搭載してなる回動支持部材と、
上記回動支持部材に一体に設けられた円弧状の被駆動部材と、
上記被駆動部材を円弧状軌道に沿って回動させる駆動部材とから構成されることによって、上記原盤回転機構部を回動部として構成されることを特徴とする請求項４に記載のディスク原盤作成装置。
上記被駆動部材が上記回転支持部材に対して静圧軸受によって支持されることを特徴とする請求項７に記載のディスク原盤作成装置。