JP4196425B2 - ディスク原盤作成装置 - Google Patents

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工程である。
【０００３】
ディスク原盤のカッティングは、ディスク原盤作成装置によって、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等を高倍率の対物レンズにより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って行っていた。ディスク原盤作成装置は、ディスク原盤を回転駆動する原盤回転駆動機構と、レーザ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行う原盤移動駆動機構とを備えて構成されている。
【０００４】
ディスク原盤作成装置は、ターンテーブルやスピンドルモータ等からなる原盤回転駆動機構によってディスク原盤を位置決め保持して回転駆動するとともに、この原盤回転駆動機構を原盤移動駆動機構によりディスク原盤の半径方向に移動動作させる。ディスク原盤作成装置は、これによってディスク原盤に情報信号等に応じたピットパターン潜像をスパイラル状に形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスクにおいては、情報信号等の高密度記録化が検討されている。上述した可視光や紫外線レーザによるディスク原盤のカッティングは、記録用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。
【０００６】
また、従来のディスク原盤作成装置においては、フォトレジスト層の露光特性である波長感度特性の制約から、一般に５００ｎｍ以下の波長の紫外線レーザが用いられている。しかしながら、レーザ光源としては、信号記録周波数帯域において充分な分解能を以ってレーザビームの点滅を可能とするものが実現されていない。このため、従来のディスク原盤作成装置は、レーザ光源からレーザビームを連続して出射した状態とするとともに、このレーザビームの光路中に外部変調器を設置することによってディスク原盤に対するレーザビームのオン・オフ制御を行っていた。
【０００７】
さらに、従来のディスク原盤作成装置においては、レーザビームの偏向操作を行う必要がある場合には、レーザビームの光路中に外部偏向器を設置してその操作を行っていた。かかる外部変調器や外部偏向器は、極めて高価であるとともに、レーザビームの光路中に大きなスペースを確保しなければならず、装置全体が大型で高価なものとなるといった問題があった。また、かかる外部変調器や外部偏向器は、例えば音響光学素子や電気光学素子等の素子の歪みに起因する光学特性を利用してレーザビームの制御を行うことから、周波数応答特性が比較的低速であるとともにレーザビームの偏向角も微少であり充分なレーザビーム制御が行い得ないといった問題があった。
【０００８】
高密度記録化光ディスクの検討に際して、半導体プロセスに採用されるように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たディスク原盤作成装置によってディスク原盤のカッティングを行うことが検討されている。電子ビームは、大気雰囲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、伝播或いは通過する加工部位を真空条件に保持する必要がある。したがって、ディスク原盤作成装置は、従来のレーザビームを用いたディスク原盤作成装置に対して、単にそのレーザ光源を電子ビームを出射集束する電子銃に置き換えて構成することによる対応によっては実現されない。すなわち、ディスク原盤作成装置は、電子ビームの安定化を図るために、電子銃ばかりでなくディスク原盤を駆動する原盤回転駆動機構或いは原盤移動駆動機構を真空槽内に構成しなければならない。
【０００９】
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、従来のレーザビーム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原盤移動駆動機構によって行うように構成されている。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原盤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、この原盤回転駆動機構を原盤移動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。
【００１０】
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、原盤移動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。
【００１１】
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原盤回転駆動機構が原盤移動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。ディスク原盤作成装置は、このためにレーザビームによるディスク原盤作成装置のように各駆動部位を空気軸受によって支持する構成を採用することができない。
【００１２】
例えば、半導体プロセスには、一般に剛性、振動等の減衰性に優れ被駆動体に対する比較的高精度の静止位置決め精度が得られるとともに真空条件下においても使用可能であるベアリング軸受やコロ軸受等の機械的軸受が用いられている。しかしながら、かかる機械的軸受は、摩擦によって被駆動体に対して空気軸受と同等の高精度の定速駆動特性を得ることが困難である。
【００１３】
高密度化光ディスクは、トラックピッチが数ｎｍと極めて微細である。ディスク原盤作成装置は、上述したレーザビームの特性上の限界ばかりでなく各機構部の構造上の限界によってもその実現が困難である。さらに、ディスク原盤作成装置は、各機構部において発生する振動或いは外部振動、すなわち床振動、装置自体の振動、空調設備、建物振動、扉の開閉による振動等による圧力脈動、音響等による外乱の影響に対してもその対応が必要とされる。
【００１４】
上述した種々の問題から、電子ビームを利用して高密度記録化光ディスクを製造する高精度のディスク原盤の作成を可能とする実用的なディスク原盤作成装置が実現されるに至っていなかった。したがって、本発明は、高密度記録化光ディスクを製造する高精度のディスク原盤の作成を可能とする構造簡易な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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明にかかるディスク原盤作成装置は、真空槽と、原盤回転駆動機構と、電子ビーム出射ヘッド機構と、原盤移動駆動機構と、カッティング検出部と、制御部とを備える。ディスク原盤作成装置は、原盤回転駆動機構が、回転情報出力手段を設けた回転用駆動モータを備えて真空槽内に移動自在に設けられ、原板の表面に電子線用レジスト層を形成したディスク原盤を支持して回転駆動する。ディスク原盤作成装置は、電子ビーム出射ヘッド機構が、電子ビームを出射する電子銃と、電子ビームを集束して出射口からディスク原盤の主面に照射させるフォーカス部と、出射口の周囲に配置された複数個の制御電極片によって構成されて電子ビームの偏向制御を行う偏向制御電極とを備え、出射口を原盤回転駆動機構に支持したディスク原盤に対向させて真空槽に設けられる。ディスク原盤作成装置は、原盤移動駆動機構が、移動用駆動モータと、この移動用駆動モータにより移動動作されるスライダと、このスライダの移動量を計測する移動量計測手段とを備えて真空槽内に設けられ、原盤回転駆動機構又は電子ビーム出射ヘッド機構をディスク原盤の半径方向に対して相対的に移動させる。ディスク原盤作成装置は、カッティング検出部が、ディスク原盤上における電子ビーム出射ヘッド機構の電子銃から出射された電子ビームのビームスポット位置を直接検出する。ディスク原盤作成装置は、制御部が、ディスク原盤に所定のパターン潜像を形成するための電子ビームのビームスポット位置とディスク原盤の回転量及び移動量を規定した基準値を格納する。ディスク原盤作成装置は、制御部が、原盤回転駆動機構の回転情報出力手段から出力された回転用駆動モータの回転情報と基準値との差異量に基づいて回転用駆動モータをフィードバック制御する制御信号と、原盤移動駆動機構の移動量計測手段から出力される移動情報と基準値との差異量に基づいて移動用駆動モータをフィードバック制御する制御信号を出力する。ディスク原盤作成装置は、制御部が、カッティング検出部から出力されるカッティング位置情報と基準値との差異量に基づいて電子ビーム出射ヘッド機構の偏向制御電極を選択的に動作させてディスク原盤への電子ビームのスポット位置制御する制御信号を出力する。
【００１６】
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、原盤回転駆動機構によりディスク原盤を支持して回転駆動するとともに、原盤移動駆動機構により原盤回転駆動機構又は電子ビーム出射ヘッド機構をディスク原盤の半径方向に対して相対的に移動させながら電子ビーム出射ヘッド機構から電子ビームをディスク原盤に照射して電子線用レジスト層にパターン潜像を形成する。ディスク原盤作成装置によれば、原盤回転駆動機構においてディスク原盤を回転駆動する駆動モータの回転状態が回転情報出力手段により検出されて回転情報として制御部へと出力され、この回転情報と基準値との差異量に基づいて制御部から制御信号が出力されることにより回転用駆動モータのフィードバック制御が行われる。ディスク原盤作成装置によれば、原盤移動駆動機構においてディスク原盤の移動量が移動量計測手段により検出されて移動量情報として制御部へと出力され、この移動量情報と基準値との差異量に基づいて制御部から制御信号が出力されることにより移動用駆動モータのフィードバック制御が行われる。ディスク原盤作成装置によれば、これによりディスク原盤が精密に回転駆動と移動動作される。ディスク原盤作成装置においては、原盤回転駆動機構や原盤移動駆動機構の機構要素における摩擦変動や外乱による電子ビームへの影響等に起因して電子ビームのスポット位置のズレが生じることがある。ディスク原盤作成装置によれば、ディスク原盤上における電子ビーム出射ヘッド機構の電子銃から出射された電子ビームのビームスポット位置がカッティング検出部により直接検出されてカッティング位置情報として制御部へと出力され、このカッティング位置情報と基準値との差異量に基づいて制御部から出力された制御信号により電子ビーム出射ヘッド機構の偏向制御電極の選択的動作が行われる。ディスク原盤作成装置によれば、偏向制御電極の選択動作によりディスク原盤に照射される電子ビームの偏向動作が行われてスポット位置のズレが補正され、ディスク原盤の電子線用レジスト層に情報信号等に応じた高精度のパターン潜像が精密に形成される。ディスク原盤作成装置によれば、偏向制御電極による電子ビームの偏向動作が高速で行われることから周波数応答特性に優れ、また小型かつ廉価に構成される。
【００１７】
【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図１に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に情報信号等によって変調された電子ビームを照射し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。
【００１８】
ディスク原盤１は、図３（Ａ）に示すように、高精度に研磨した厚みが数ｍｍの石英ガラス等のディスク原板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、石英ガラス原板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。
【００１９】
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ディスク原板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。
【００２０】
ディスク原盤１は、後述するようにディスク原盤作成装置１０に装填され、図２に示すように、情報信号等に応じて変調された電子ビームＢＥが電子線用レジスト層３に照射されることによりピットパターン潜像が形成される。ディスク原盤１は、電子線用レジスト層３の電子ビームＢＥが照射された部分がアルカリ可溶状態となる。
【００２１】
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３（Ｂ）に示すように、ディスク原板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。
【００２２】
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、この真空槽１１内に配置されたディスク原盤１を回転駆動する原盤回転駆動機構１２及びこの原盤回転駆動機構１２をディスク原盤１の半径方向に移動させる原盤移動駆動機構１３と、真空槽１１に取り付けられた電子ビーム出射ヘッド機構１４と、制御部１５及びディスク原盤１に対する電子ビームＢＥの照射状態を検出するカッティング検出部１６等を備えて構成される。
【００２３】
ディスク原盤作成装置１０は、真空槽１１が図示しないエアーダンパ等の防振機構を介して設置されることにより、外部からの振動の伝達が抑制される。真空槽１１には、真空ポンプ１７が接続されており、この真空ポンプ１７を駆動して排気することによって内部空間部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に設置する原盤搬送機構や、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ている。
【００２４】
原盤回転駆動機構１２は、真空槽１１内に支持脚１９によって設置支持された基台１８に移動自在に搭載されている。原盤回転駆動機構１２は、基台１８に支持されて詳細を後述する原盤移動駆動機構１３によって移動動作されるスライダ２０と、このスライダ２０に搭載された回転用駆動モータ２１と、この回転用駆動モータ２１により回転駆動される回転軸２２と、この回転軸２２の先端に固定されたターンテーブル２３等の部材によって構成されている。スライダ２０は、基台１８に対して例えばベアリング軸受やコロ軸受等の機械的軸受によって図１において左右方向に移動自在に支持されている。スライダ２０は、後述するように基台１８に沿って円滑に移動動作されるとともに、精密に位置決めされて停止しかつこの停止状態が確実に保持される。
【００２５】
なお、スライダ２０は、例えば後述する電子ビーム出射ヘッド機構１４の電子ビーム出射口３０ａとターンテーブル２３との部位を高真空雰囲気に保持する条件において、基台１８に対してエアースライダ機構や静圧軸受機構等により円滑に移動動作されるように構成してよい。スライダ２０は、この場合、停止状態において精密に位置決めされて停止するとともにこの停止状態が確実に保持されるように構成される。
【００２６】
スライダ２０には、回転用駆動モータ２１が搭載される。スライダ２０は、回転用駆動モータ２１から生じる磁気力が電子ビームＢＥの軌跡に影響を及ぼさないようにするため、基台１８とともに高磁気抵抗材料、例えばセラミック材等を素材として形成することが好ましい。
【００２７】
回転用駆動モータ２１は、図示しないが回転軸２２の一端部を回転自在に軸支する例えば静圧軸受や回転型エンコーダが内蔵されており、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って構成される。回転用駆動モータ２１は、回転型エンコーダによって検出される速度パルス信号Ａを制御部１５へと送出する。回転用駆動モータ２１は、制御部１５において速度パルス信号Ａが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この制御部１５から送出される駆動制御信号Ｂによって回転速度のフィードバック制御が行われる。回転用駆動モータ２１は、例えば３６００ｒｐｍ程度までの高速回転駆動が可能とされるとともに、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。
【００２８】
速度パルス信号Ａは、後述するようにターンテーブル２３上に位置決め載置されて回転駆動されるディスク原盤１の回転角度情報として制御部１５に供給される。制御部１５は、この回転角度情報（速度パルス信号）Ａに基づいて後述する原盤移動駆動機構１３の移動用駆動モータ２６に対してその動作を制御する制御信号Ｃを送出する。
【００２９】
ターンテーブル２３は、その中心を回転軸２２の先端部に固定されており、この回転軸２２を介して制御部１５によって制御される回転用駆動モータ２０により所定の速度を以って回転駆動される。ターンテーブル２３は、図示を省略する真空チャッキング機構や機械的チャッキング機構によってその主面上にディスク原盤１を位置決め載置する。ターンテーブル２３は、後述するディスク原盤１のカッティング動作中にこのディスク原盤１に遠心力が発生して位置ズレが生じないように、重心位置を回転中心に一致させて位置決め状態で載置保持する。ターンテーブル２３は、高精度の平面加工が可能であり電子ビームＢＥの軌跡に影響を及ぼさないようにするため、高磁気抵抗材料、例えばセラミック材等を素材として形成することが好ましい。
【００３０】
原盤移動駆動機構１３は、スライダ２０に設けた連結部２４を介して駆動力を伝達することにより、このスライダ２０を上述した基台１８に沿って移動動作させる。原盤移動駆動機構１３は、ブラケット部材２５を介して真空槽１１に設置される移動用駆動モータ２６と、この移動用駆動モータ２６によって回転駆動される送りねじ軸２７とによって構成される。移動用駆動モータ２６は、上述したように、原盤回転駆動機構１２の回転用駆動モータ２０の回転角度情報Ａに基づいて制御部１５から供給される制御信号Ｃによって回転・停止の動作制御が行われる。
【００３１】
送りねじ軸２７は、例えば外周部にウォームギャからなる外周ねじが形成されている。送りねじ軸２７は、先端部が連結部２４に設けた図示しない軸穴に挿通されることによって、その内周壁に形成した内周ねじに対して外周ねじが噛合される。したがって、送りねじ軸２７は、移動用駆動モータ２６が駆動されると、連結部２４を介してスライダ２０を基台１８に沿ってターンテーブル２３と同期して移動動作させる。
【００３２】
なお、原盤移動駆動機構１３については、上述した構成に限定されるものでは無い。原盤移動駆動機構１３は、例えばスライダ２０にラックを設け、このラックと送りねじ軸２７との間にピニオンを噛み合わせて歯車伝達機構を構成する等種々の構成が採用される。また、原盤移動駆動機構１３は、例えばスライダ２０にその移動量を精密に計測する計測部を設け、この計測部によって計測した移動量を制御部１５へと送出して基準値との比較を行って移動用駆動モータ２６の回転・停止のフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００３３】
また、原盤回転駆動機構１２や原盤移動駆動機構１３は、上述した検出値と基準値との比較に基づく制御部１５からの制御信号によるフィードバック制御ばかりでなく、これらに加えて或いはこれらに代えた他のフィードバック制御を行うようにしてもよい。原盤回転駆動機構１２や原盤移動駆動機構１３は、各機構構成部材等の振動特性や外部から加えられる振動等の入力を予測或いは検出して、フィード・フォワード制御機能を付加して構成することによってより動作精度の向上を図るようにしてもよい。
【００３４】
上述した原盤回転駆動機構１２や原盤移動駆動機構１３は、その回転、直線移動における位置検出手段として、サブミクロンのスケールピッチを有しかつ検出値を検出回路によって高次に分周してサブナノメートルの分解能をもつ直線、及び回転計測器が実用化されて提供されているものが用いられる。また、原盤回転駆動機構１２や原盤移動駆動機構１３は、かかる回転、送り精度を有する実用化されて提供されている駆動要素が用いられて上述した各部が具体的に構成されてなる。ディスク原盤作成装置１０は、等速で所定の方向に動作する回転部の原盤回転駆動機構１２に上述したようにＰＬＬ（位相誤差比較）制御が採用され、また静止状態から可変速動作が行われる原盤移動駆動機構１３にたまりパルス（誤差パルス比較）制御が採用される。
【００３５】
ところで、ディスク原盤作成装置１０は、上述した各計測部や制御部及び各機構部が採用されて構成されるが、制御性能の周波数特性に起因する利得として誤差の発生を無くすのではなくこれを抑制するようにしている。したがって、ディスク原盤作成装置１０は、発生する誤差や各機構要素の摩擦変動による誤差、或いは外部や内部で発生する振動や騒音等による外乱等の様々な要因によってディスク原盤１に照射される電子ビームＢＥの照射位置が目標位置に対して誤差を生じることがある。ディスク原盤作成装置１０は、カッティング検出部１６によってディスク原盤１に対する電子ビームＢＥの照射位置を検出する。
【００３６】
カッティング検出部１６は、ディスク原盤１に形成されるピットパターン潜像の微細なトラックピッチ、すなわち０．２９μｍ程度の微細移動量を高精度に計測することが可能な光学型計測器等の適宜の計測器によって構成される。カッティング検出部１６は、例えば検査ビーム出射器２８と検査ビーム受光部２９とから構成される。カッティング検出部１６は、後述するように電子ビーム出射ヘッド機構１４からディスク原盤１の主面に出射されてピットパターン潜像を形成する電子ビームＢＥの位置を直接検出する。
【００３７】
カッティング検出部１６は、検査ビーム出射器２８から出射された検査ビームを検査ビーム受光部２９によって受光することにより、ディスク原盤１の主面上における電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳの位置を直接検出する。カッティング検出部１６は、電子ビームＢＥの位置、すなわちカッティング位置情報Ｄを制御部１５へと送出する。制御部１５は、上述した各情報Ａ乃至Ｄに基づいて制御信号Ｅ乃至Ｇを電子ビーム出射ヘッド機構１４へと供給して、電子ビームＢＥの出射のオン・オフ、電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＰのサイズ調整或いは電子ビームＢＥのウォブリング等の動作制御を行う。制御信号Ｅ乃至Ｇは、電子ビームＢＥによるピットパターン潜像の実際のカッティングの状態と基準値との差異を補正してなる制御信号として電子ビーム出射ヘッド機構１４に供給される。
【００３８】
電子ビーム出射ヘッド機構１４は、図４に詳細を示すように、一端部に電子ビームＢＥを出射する電子ビーム出射口３０ａが形成された有底筒状の電子銃筒３０と、この電子銃筒３０の内部に電子銃３１と、コンデンサレンズ３２と、ブランキング電極３３と、アパーチャ３４と、ビーム偏向電極３５と、フォーカス調整レンズ３６と、対物レンズ３７とがこの順で組み合わされてなる。電子ビーム出射ヘッド機構１４は、ブランキング電極３３を調整駆動するブランキング電極駆動部３８と、ビーム偏向電極３５を調整駆動するビーム偏向電極駆動部３９と、フォーカス調整レンズ３６を調整駆動するフォーカス調整レンズ駆動部４０とを備えている。
【００３９】
電子ビーム出射ヘッド機構１４は、図１に示すように、電子銃筒３０がその電子ビーム出射口３０ａを内部空間に臨ませた状態で真空槽１１の天井面に取り付けられている。電子ビーム出射ヘッド機構１４は、詳細には電子ビーム出射口３０ａが、図４に示すように原盤回転駆動機構１２のターンテーブル２３上に位置決め載置されて回転するディスク原盤１の主面と近接した状態で対向位置している。電子ビーム出射ヘッド機構１４は、その電子ビーム出射口３０ａとディスク原盤１の主面との間隔が２０μｍ乃至３０μｍに設定され、上述したように電子ビームＢＥを照射してディスク原盤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。
【００４０】
電子銃３１は、例えばＬａＢ_６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ＢＥを放出する。コンデンサレンズ３２は、放出された電子ビームＢＥを集束してアパーチャ３４へと導く。ブランキング電極３３は、制御部１５から送出される制御信号Ｅに基づいて電子ビームＢＥの出射のオン・オフ制御を行う。ブランキング電極３３は、制御信号Ｅがブランキング電極駆動部３８に供給されることにより、このブランキング電極駆動部３８から電極間に電圧が印加されて通過する電子ビームＢＥを大きく偏向させる。電子ビームＢＥは、これによってアパーチャ３４の絞り穴３４ａに集束されない状態となって電子ビーム出射口３０ａからの出射が阻止され、オフ状態となる。
【００４１】
ビーム偏向電極３５は、制御部１５から供給される制御信号Ｆに基づいて、ディスク原盤１の所定の位置に対する電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳの位置制御を行う。ビーム偏向電極３５は、制御信号Ｆがビーム偏向電極駆動部３９に供給されることにより、このビーム偏向電極駆動部３９から電極間に電圧が印加されて通過する電子ビームＢＥを偏向させる。ビーム偏向電極３５は、電子ビーム出射口３０ａから出射される電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳをディスク原盤１の主面上において数ｎｍから数μｍの精度で微偏向させるウォブリング作用を奏する。
【００４２】
フォーカス調整レンズ３６は、静電型或いは電磁型レンズによって構成され、制御部１５から供給される制御信号Ｇに基づいて、ディスク原盤１の所定の位置に電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳを集束させる。フォーカス調整レンズ３６は、制御信号Ｇがフォーカス調整レンズ駆動部４０に供給されることにより、このフォーカス調整レンズ駆動部４０から進行方向に対して垂直の電界或いは磁界が与えられことにより、通過する電子ビームＢＥの進路を偏向させる。フォーカス調整レンズ３６は、対物レンズ３７とともにディスク原盤１に照射される電子ビームＢＥを数ｎｍから数μｍのスポット径に集束させて照射する。
【００４３】
電子ビーム出射ヘッド機構１４は、上述した電子ビームＢＥに対する、ブランキング電極３３による出射のオン・オフ制御や、ビーム偏向電極３５によるビーム偏向制御或いはフォーカス調整レンズ３６によるフォーカス制御が各駆動部３８乃至４０に制御信号Ｅ乃至Ｇを供給することにより高速で行われる。したがって、電子ビーム出射ヘッド機構１４は、上述した各計測部の計測値に基づく制御性能の周波数特性が極めて良好に行われる。
【００４４】
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を開放して原盤回転駆動機構１２のターンテーブル２３上にディスク原盤１が位置決めされて載置される。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１７が駆動されて真空槽１１の内部空間を排気して所定の真空条件に設定する。ディスク原盤作成装置１０は、電子ビーム出射ヘッド機構１４の設定操作部を調整操作して、電子ビーム出射口３０ａから出射される電子ビームＢＥが所定のスポット径を有するビームスポットＢＥＳを以ってディスク原盤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ＢＥ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口３０ａとを調整位置させる等によって行う。
【００４５】
ディスク原盤作成装置１０は、原盤移動駆動機構１３を駆動してスライダ２０を移動させ、ディスク原盤１に形成するピットパターン潜像の開始位置に電子ビーム出射口３０ａから出射される電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳが位置するように設定される。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１４から電子ビームＢＥをディスク原盤１に照射する。
【００４６】
ディスク原盤作成装置１０は、原盤回転駆動機構１２から回転角度情報Ａが制御部１５へと送出され、この制御部１５から出力される制御信号Ｂに基づいて回転駆動モータ２１の回転動作が制御された状態でターンテーブル２３の駆動が行われる。ディスク原盤作成装置１０は、上述した回転角度情報Ａに基づく制御部１５から出力される制御信号Ｃに基づいて移動駆動機構１３の移動駆動モータ２６の回転動作が制御されて、スライダ２０がターンテーブル２３と同期して移動動作される。
【００４７】
ディスク原盤作成装置１０は、カッティング検出部１６からカッティング位置情報Ｄが制御部１５へと送出されて、この制御部１５から出力される各制御信号Ｅ乃至Ｇによって電子ビーム出射ヘッド機構１４の各部が駆動される。ディスク原盤作成装置１０は、ブランキング電極３３が駆動されて、電子ビームＢＥの出射のオン・オフ制御が行われる。ディスク原盤作成装置１０は、ビーム偏向電極３５が駆動されて、電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳの位置調整が行われる。ディスク原盤作成装置１０は、フォーカス調整レンズ３６が駆動されて、電子ビームＢＥのビームスポットＳの調整が行われる。
【００４８】
ディスク原盤作成装置１０は、ターンテーブル２３上に位置決め載置されたディスク原盤１が原盤回転駆動機構１２により所定の速度が回転駆動されるとともに原盤移動駆動機構１３によって半径方向へと移動される。ディスク原盤作成装置１０は、このように回転・移動するディスク原盤１に対して、電子ビーム出射ヘッド機構１４から出射された電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳがその主面をラセン状に走査して情報信号等に応じたピットパータン潜像を形成する。ディスク原盤作成装置１０は、上述したように各部が高精度に駆動されるとともに、各部の摩擦変動や外乱等によって電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳの位置ズレが生じた場合にも、その補正が極めて高速で行われる。したがって、ディスク原盤作成装置１０は、ディスク原盤１に、極めて微少な形状かつ微細なピッチのピットを微細なトラックピッチによって高精度に形成する。
【００４９】
なお、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潜像のカッティング動作の開始と終了とを、電子ビームＢＥの出射のオン・オフとカッティング動作の開始／終了位置又は時間によって制御する。また、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ＢＥの出射オンによる走査とが実際の記録開始位置又は時間よりも先行して行われる。さらに、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ＢＥ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。
【００５０】
上述したディスク原盤作成装置１０においては、電子銃筒３０内に配置されるビーム偏向電極３５をビーム偏向電極駆動部３９によって駆動して電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳの位置制御を行うように構成したが、かかる構成に限定されるものではない。電子ビームＢＥは、軌跡中の状態を直接検出するとともにその制御が可能であるといった特徴を有している。本発明の第２の実施の形態として図５及び図６に示したディスク原盤作成装置４５は、かかる電子ビームＢＥの特性を利用して、ディスク原盤１に照射される電子ビームＢＥのビームスポットＢＥＳ位置の近傍においてその位置を検出するとともに位置調整を行うように構成したことを特徴とする。
【００５１】
すなわち、ディスク原盤作成装置４５は、電子ビーム出射ヘッド機構１４の電子銃筒３０にビーム偏向電極４６を直接付設してなる。ビーム偏向電極４６は、具体的には、図６に示すように電子銃筒３０の電子ビーム出射面に電子ビーム出射口３０ａを囲んで接合された円弧状の複数個の電極片４７ａ乃至４７ｄによって構成される。なお、ディスク原盤作成装置４５は、その他の構成を上述したディスク原盤作成装置１０と同等に構成されることから、同一部位に同一符号を付すことによってその説明を省略する。
【００５２】
以上のように構成されたディスク原盤作成装置４５は、ビーム偏向電極４６の各電極片４７ａ乃至４７ｄに対して制御部１５から適宜の制御信号がそれぞれ供給される。制御信号は、上述したようにカッティング検出部１６によって検出されたカッティング位置情報Ｄに基づいて制御部１５において比較された基準値との差異を補正する制御信号である。ディスク原盤作成装置４５は、これによって各電極片４７ａ乃至４７ｄが独立して動作し、電子ビーム出射口３０ａに円周方向の磁界変化が発生する。したがって、ディスク原盤作成装置４５は、この電子ビーム出射口３０ａを通過する電子ビームＢＥの軌道を適宜偏向させる。
【００５３】
ディスク原盤作成装置１０、４５は、上述したようにカッティング検出部１６によって電子ビームＢＥによるディスク原盤１のカッティング状態を検出し、制御部１５を介して電子ビーム出射ヘッド機構１４を制御するように構成されている。また、ディスク原盤作成装置１０は、原盤回転駆動機構１２や原盤移動駆動機構１３に対して、フィードバック制御或いはフォワード・フィードバック制御を行って高精度の駆動を行うように構成されている。ところで、電子ビームＢＥは、上述したように原盤回転駆動機構１２の回転駆動モータ２１や原盤移動駆動機構１３の移動駆動モータ２６等から発生する磁力の影響を受けて、その軌道が不安定となるといった特性を有している。
【００５４】
本発明の第３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、原盤回転駆動機構５１が独立に構成された回転駆動部５２と回転検出部５４を有する原盤駆動部５３とからなる。ディスク原盤作成装置５０は、回転駆動部５２が原盤駆動部５３に対して離間して配置されてなる。回転駆動部５２は、回転駆動モータ５５と、回転軸５６と、駆動プーリ５７等の部材によって構成される。回転駆動モータ５５は、回転軸５６の一端部を回転自在に軸支する例えば静圧軸受が内蔵されており、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って構成される。
【００５５】
回転駆動部５２は、回転駆動モータ５５が後述するように制御部１５から出力される制御信号によって回転速度が精密に制御されることにより、回転軸５６を介して駆動プーリ５７を精密に回転駆動する。駆動プーリ５７には、ベルト５８が掛け合わされている。ベルト５８は、原盤駆動部５３側の従動プーリ６６に掛け合わされている。なお、原盤回転駆動機構５１は、精密な回転伝達を行うことから、例えばベルト５８にタイミングベルトを用いてもよい。
【００５６】
原盤駆動部５３は、軸受部材５９と、この軸受部材５９の軸穴５９ａに回転自在に軸受けされた回転軸構体６０とからなる。回転軸構体６０は、軸穴５９ａを貫通された軸部の両端に上フランジ部６１と下フランジ部６２とが一体に形成されてなる。上フランジ部６１には、ディスク原盤１を位置決め載置するターンテーブル２３が一体に設けられる。下フランジ部６２には、回転検出部５４を構成するエンコーダ板６３が固定されている。下フランジ部６２には、軸継手機構６５を介して従動プーリ６６が設けられている。
【００５７】
回転検出部５４は、例えばエンコーダ板６３と軸受部材５９の底面に設置されたパルス発生器６４とから構成される周知のエンコーダにより構成されている。回転検出部５４は、回転軸構体６０と一体に回転するエンコーダ板６３の信号部がパルス発生器６４のスリットを通過することによって、回転軸構体６０の回転情報、すなわち回転速度や回転角等の検出値を制御部１５へと送出する。原盤回転駆動機構５１は、この回転検出部５４からの検出値が制御部１５において基準値と比較され、その差異に基づく制御信号が回転駆動部５２の回転駆動モータ５５にフィードバックされて回転制御が行われる。
【００５８】
軸継手機構６５は、駆動系から発生する振動成分、すなわち駆動プーリ５７や従動プーリ６６とベルト５８との間に生じる微少な摩擦による周波数の高い振動成分やベルト５８に生じる振動成分が回転軸構体６０に伝達されないように作用する。すなわち、ディスク原盤作成装置においては、高周波数帯域のノイズがディスク原盤１のジッター精度に大きく影響を及ぼすとともに、上述した電子ビーム出射ヘッド機構１４に対するビーム偏向制御を行う際に低周波数帯域のノイズ補正が容易であるといった特徴がある。回転軸構体６０は、詳細を省略するが内部に減衰バネ等が内蔵されており、従動プーリ６６側から伝達される振動等を減衰してターンテーブル２３側への伝達を抑制する。換言すれば、軸継手機構６５は、回転駆動部５２から原盤駆動部５３への高周波数帯域の振動の伝達を抑制する機械的ローパスフィルタとして作用する。
【００５９】
上述したように、ディスク原盤作成装置５０は、ディスク原盤１を直接支持する原盤駆動部５３が、磁力発生源でもある回転駆動モータ５５を有しその駆動部を構成する回転駆動部５２と離間されることにより、磁力の影響を抑制されて電子ビームＢＥがディスク原盤１に安定した状態で照射される。また、ディスク原盤作成装置５０は、回転駆動部５２を独立に構成したことにより、回転駆動モータ５５を囲む電磁シールド機構６７を設けることが容易となりさらに信頼性の向上が図られる。
【００６０】
ところで、ディスク原盤作成装置５０においては、ターンテーブル２３を回転駆動することから回転駆動部５２の回転駆動モータ５５が比較的大きな駆動トルクを発生する必要がある。ディスク原盤作成装置５０は、これに対して駆動系において発生する上述した振動成分の補正制御には比較的軽微なトルクによって対応が可能である。したがって、ディスク原盤作成装置５０は、図８に示すように回転軸構体６０にトルク発生器７０を付設して駆動系に発生する振動成分の補正制御を行うことが可能とされる。
【００６１】
トルク発生器７０は、回転軸構体６０と軸継手機構６５との間に配設される。トルク発生器７０は、詳細を省略するが回転軸構体６０側に設けられたコイルとその外周部に配設された環状マグネット等によって構成される。トルク発生器７０は、これらコイルとマグネットとの間に発生する磁力によって回転軸構体６０に対してトルク制動を与えて駆動系に発生する振動成分の補正制御を行う。
【００６２】
ディスク原盤作成装置５０は、小型のトルク発生器７０を直接回転軸構体６０に設けたことによって、大きなトルクを発生する回転駆動モータ５５のトルク制御を行う場合と比較して、低電力化と制御動作のレスポンス向上が図られる。勿論、トルク発生器７０は、磁力を発生するが、小型に構成されることから電子ビームＢＥの軌跡にほとんど影響を及ぼすことは無い。
【００６３】
上述した各ディスク原盤作成装置１０、４５、５０においては、原盤回転駆動機構１２によって回転駆動されるディスク原盤１を原盤移動駆動機構１３によって半径方向に移動させるとともに電子ビーム出射ヘッド機構１４を真空槽１１に固定して構成される。本発明は、原盤回転駆動機構１２によって回転駆動されるディスク原盤１を真空槽１１に対して固定するとともに、電子ビーム出射ヘッド機構１４を移動駆動機構によって半径方向に移動させるように構成してもよい。
【００６４】
【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、原盤回転駆動機構や原盤移動駆動機構の動作を検出して基準値との差異に基づくフィードバック制御を行ってディスク原盤を駆動するとともにディスク原盤上における電子ビームのスポット位置を検出して基準値との差異に基づいて電子ビーム出射手段の偏向制御電極を駆動し てディスク原盤に照射される電子ビームの偏向動作を行うことから、駆動系や制御系における制御動作だけでは補正し得ない種々の原因による電子ビームのスポット位置のズレを極めて簡易な構成により優れた周波数応答特性によって高速で補正されるようになる。したがって、ディスク原盤作成装置は、ディスク原盤に対して情報信号等に応じてより微細で微少なピットからなるピットパターン潜像を微少なトラックピッチで高精度に形成することを可能とする。ディスク原盤作成装置は、これによって情報信号等の高密度記録化を図った高精度のディスク状記録媒体の製造の実用化を達成する。
【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構成図である。
【図２】 同ディスク原盤作成装置から出射される電子ビームによるディスク原盤へのピットパターンのカッテイング動作の説明図である。
【図３】 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４】 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５】 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構成図である。
【図６】 同ディスク原盤作成装置に備えられるビーム偏向電極の構成を説明する図である。
【図７】 本発明にかかるディスク原盤作成装置の第３の実施の形態を示す要部構成図である。
【図８】 同ディスク原盤作成装置に備えられるトルク制御部の構成説明図である。
【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 原盤移動駆動機構、１４ 電子ビーム出射ヘッド機構、１５ 制御部、１６ カッティング検出部、２０ スライダ、２１ 回転駆動モータ、２２ 回転軸、２３ ターンテーブル、２６ 移動駆動モータ、２７ 送りねじ軸、２８ 出射部、２９ 受光部、３１ 電子銃、３３ ブランキング電極、３４ アパーチャ、３５ ビーム偏向電極、３６ フォーカス調整レンズ、３７ 対物レンズ、３８ ブランキクング電極駆動部、３９ ビーム偏向電極駆動部、４０ フォーカスレンズ駆動部、４５ ディスク原盤作成装置、４６ ビーム偏向電極、４７ 電極片、５０ ディスク原盤作成装置、５１ 原盤回転駆動機構、５２ 回転駆動部、５３ 原盤駆動部、５４ 回転検出部、５５ 回転駆動モータ、５６ 回転軸、５７ 駆動プーリ、５９ 軸受、６０ 回転軸構体、６４ パルス発生器、６５ 軸継手機構、６６ 従動プーリ、７０ トルク発生器

Claims (2)

1. 真空槽と、
   回転情報出力手段を設けた回転用駆動モータを備えて上記真空槽内に移動自在に設けられ、原板の表面に電子線用レジスト層を形成したディスク原盤を支持して回転駆動する原盤回転駆動機構と、
   電子ビームを出射する電子銃と、上記電子ビームを集束して出射口から上記ディスク原盤の主面に照射させるフォーカス部と、上記出射口の周囲に配置された複数個の制御電極片によって構成されて上記電子ビームの偏向制御を行う偏向制御電極とを備え、上記出射口を上記原盤回転駆動機構に支持した上記ディスク原盤に対向させて上記真空槽に設けられる電子ビーム出射ヘッド機構と、
   移動用駆動モータと、この移動用駆動モータにより移動動作されるスライダと、このスライダの移動量を計測する移動量計測手段とを備えて上記真空槽内に設けられ、上記原盤回転駆動機構又は上記電子ビーム出射ヘッド機構を上記ディスク原盤の半径方向に対して相対的に移動させる原盤移動駆動機構と、
   上記ディスク原盤上における上記電子ビーム出射ヘッド機構の上記電子銃から出射された上記電子ビームのビームスポット位置を直接検出するカッティング検出部と、
   上記ディスク原盤に所定のパターン潜像を形成するための上記電子ビームのビームスポット位置と上記ディスク原盤の回転量及び移動量を規定した基準値を格納し、上記原盤回転駆動機構の上記回転情報出力手段から出力された上記回転用駆動モータの回転情報と上記基準値との差異量に基づいて上記回転用駆動モータをフィードバック制御する制御信号と、上記原盤移動駆動機構の上記移動量計測手段から出力される移動量情報と上記基準値との差異量に基づいて上記移動用駆動モータをフィードバック制御する制御信号を出力するとともに、上記カッティング検出部から出力されるカッティング位置情報と上記基準値との差異量に基づいて上記電子ビーム出射ヘッド機構の上記偏向制御電極を選択的に動作させて上記ディスク原盤への上記電子ビームのスポット位置制御する制御信号を出力する制御部とを備え、
   上記原盤回転駆動機構や上記原盤移動駆動機構の機械的変動或いは外乱に起因して生じる上記電子ビームのスポット位置のズレを、上記制御部から出力される上記カッティング位置情報と上記基準値との差異量に基づく上記制御信号により上記偏向制御電極の制御動作を行って補正しながら上記電子線用レジスト層にパターン潜像を形成することを特徴としたディスク原盤作成装置。
2. 上記原盤回転駆動機構は、
   上記ディスク原盤を位置決め載置するターンテーブルと、このターンテーブルを一体化して回転駆動する回転軸構体とを備える原盤駆動部と、
   上記回転用駆動モータを備え、上記原盤駆動部と独立して構成されるとともに離間して配置された回転駆動部と、
   上記原盤駆動部と上記回転駆動部とを連結する連結手段と、
   上記回転軸構体に付設されてその回転状態を検出する回転検出器からなる上記回転情報出力手段と
   から構成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。

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