JP4454182B2 - 電子ビーム式原盤露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動機構によって回転する原盤に電子ビームを照射することにより光ディスク、光磁気ディスク等の情報記録媒体の原盤を作成する電子ビーム式原盤露光装置に関し、詳しくは、原盤の高さを検出するための高さセンサの取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電子ビーム式原盤露光装置では、レジストを塗布した原盤（ガラス原盤）を、スピンドルモータを用いた回転駆動機構によって回転駆動し、原盤のレジストに露光用の電子ビームを照射しながら、照射スポットを原盤の半径方向に移動させる。これにより、渦巻状又は同心円状に配列された情報ピット列をレジスト上に形成する。露光ビームとして電子ビームを用いることにより、レーザ光（可視光又は紫外光）を用いる場合に比べて一層微細な情報ピット列を形成することができる。つまり、一層高密度の情報記録が可能になる。
【０００３】
図１は、従来の電子ビーム式原盤露光装置の概略構成を示す図である。電子ビーム式原盤露光装置は、電子ビーム鏡筒１１と真空室１２とを備えている。電子ビーム鏡筒１１は、電子ビーム１３を発生する電子銃、電子ビーム１３を拡大・縮小する電子ビーム光学系、電子ビーム１３のオン・オフを制御するブランキング機構、及び電子ビーム１３が原盤１４を照射するスポット位置を補正するための偏向補正機構等を内蔵している。
【０００４】
真空室１２の内部は高真空状態に保持され、原盤１４を回転駆動するスピンドルモータを用いた回転ステージ１５と、この回転ステージ１５が載置された直動ステージ１６が真空室１２の内部に収容されている。表面にレジストが塗布された原盤１４が回転ステージ１５に載置され、この回転ステージ１５は直動ステージ１６によって原盤１４の半径方向に直線駆動される。直動ステージ１６は、直動ステージ駆動モータ１７とその回転軸の回転運動を直線運動に変換する螺子送り機構によって駆動される。
【０００５】
こうして、原盤１４を回転させながら半径方向に移動すると共に、電子ビーム鏡筒１１から電子ビーム１３を原盤１４に照射する。電子ビーム鏡筒１１の内部では、原盤１４に形成すべきピットに応じて電子ビーム１３のオン・オフがブランキング機構によって制御され、かつ、直動ステージ１６による原盤１４の半径方向の位置誤差を補正すべく、電子ビーム１３のスポット位置を偏向補正機構によって補正する。
【０００６】
上記のようにして、原盤１４の表面における電子ビームスポットの位置制御を精度良く行っている。また、電子ビーム１３が原盤１４の表面で最小スポット径となるように電子ビーム１３を絞るフォーカス制御が電子ビーム鏡筒１１内の電子ビーム光学系によって行われる。しかし、回転ステージ１５のターンテーブルの面ぶれや、原盤１４の表面のうねり（又は反り）に起因して、原盤１４の回転に伴ってその表面が電子ビーム１３の光軸方向（フォーカス方向）±３０μｍ程度変動する。これに対して電子ビーム１３のフォーカス距離の許容量（焦点深度）は±１μm程度しかない。
【０００７】
そこで、図１に示すように、原盤１４の表面の高さを検出する高さセンサ１８を設け、その検出情報に基づいて電子ビーム光学系の電子レンズ（対物レンズ）を制御することにより、電子ビーム１３の最小スポットが常に原盤１４の表面に来るようにしている（フォーカス制御）。レーザ光を露光ビームとして使用する光学式の光ディスク原盤露光装置の焦点深度が±０．１μm以下であるのに対して、電子ビーム式原盤露光装置に要求されるフォーカス精度は１桁以上大きいが、このようなフォーカス制御は電子ビーム式原盤露光装置にとっても必要不可欠である。
【０００８】
高さセンサ１８は、投光部１８ａと受光部１８ｂとからなる。投光部１８ａから発したレーザ光１９が真空室１２の上部壁１２ａに設けられた透明窓Ｗ１を通って真空室１２の内部に入射し、原盤１４の電子ビーム１３による露光箇所の近傍で反射する。この反射光２０は、真空室１２の上部壁１２ａに設けられた別の透明窓Ｗ２を通って高さセンサ１８の受光部１８ｂに入射する。
【０００９】
図２は、高さセンサ１８による原盤１４の高さ検出の原理を説明するための図である。投光部１８ａの投光器２１から発したレーザ光１９は、原盤表面１４ａで反射し、反射光２０が受光部１８ｂの受光位置センサ２２に入射する。仮に原盤表面１４ａが破線１４ａ’で示すように上昇すると、反射光２０が２０’へ移動し、受光位置センサ２２による受光位置（入射位置）がＸ１からＸ２へ移動する。つまり、原盤表面１４ａの上下方向位置（高さ）に応じて受光位置センサ２２によるＸ方向の受光位置が変化するので、逆に、この受光位置を検出すれば、原盤表面１４ａの高さが分かる。このような受光位置センサ２２として、ＰＳＤを用いてアナログ的に受光位置を検出するセンサやＣＣＤを用いてディジタル的に受光位置を検出するセンサがある。
【００１０】
なお、レーザ光１９の代わりに通常の白色光を用いる場合もあるが、本発明では光源の種別により限定されるものではないので、以降においてもレーザ光の例で説明する。
【００１１】
図３は、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂの光学系の例を示す図である。実際には、図３に示すように、投光レンズ２３を用いてレーザ光１９を原盤表面１４ａに収束させると共に、受光レンズ２４を用いて反射光２０を受光位置センサ２２に収束させることにより、検出精度及び感度を高めている。
【００１２】
図１において、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂは、真空室１２の上部壁１２ａの上（真空室１２の外側）に設置されているが、これはレーザ光１９及び反射光２０の光軸合わせ等の調整を容易にするためである。投光部１８ａ及び受光部１８ｂが分離しているので、両者を固定する際に両者の位置や向きを精密に調整する必要がある。構造上は投光部１８ａ及び受光部１８ｂを真空室１２の内部に収容することも可能であるが、上記のような調整作業が困難になる。また、投光部１８ａ及び受光部１８ｂを電子ビーム１３に近付け過ぎると電子ビーム１３に悪影響を及ぼすおそれがあるので、図１に示すような位置関係としている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電子ビーム式原盤露光装置において、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂを真空室１２の上部壁１２ａに固定し、位置や角度を調整した後に、高さセンサ１８の検出値に変動が生じる現象が発生した。すなわち、受光部１８ｂの受光位置センサ２２の出力値にオフセットが生じる現象が発生した。その原因を調べた結果、大気圧の変動と相関があることがわかった。
【００１４】
つまり、真空室１２の上部壁１２ａが大気圧によって撓み（窪み）、その撓み量が大気圧の変動に応じて変動する。その結果、レーザ光１９及び反射光２０の光軸が成す角度が変動し、受光位置センサ２２の出力値にオフセットが生じることがわかった。真空室１２の壁（特に上部壁１２ａの全体）の厚さを単に増加して、大気圧の変動による受光位置センサ２２の出力値オフセットが生じないようにしようとすれば、非現実的な厚みになってしまう。
【００１５】
本発明は上記のような従来の課題に鑑みて為されたものであり、電子ビーム式原盤露光装置における原盤高さ検出用の高さセンサの大気圧変動に起因するオフセットを軽減することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第１の構成は、回転駆動される原盤の表面に電子ビームを照射することにより、原盤の表面に渦巻状又は同心円状に配列された情報ピット列を形成する電子ビーム式原盤露光装置であって、前記原盤を載置して回転する回転ステージ及び前記原盤を半径方向に駆動する直動ステージが収容された真空室と、前記真空室の上部壁に固定され、前記原盤の表面に対して電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、前記上部壁に形成された第１の透明窓を介して前記原盤の電子ビーム照射スポットの近傍に向かって斜めに光線を投光する投光部、及び、前記原盤の表面で反射した光線を、前記上部壁に形成された第２の透明窓を介して受光する受光部からなり、前記受光部が有する受光位置センサにおける受光位置に基づいて前記原盤の表面の高さを検出する高さセンサとを備え、前記高さセンサの投光部及び受光部が、高さセンサ固定部材を介して前記電子ビーム鏡筒に固定されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、大気圧の変動によって真空室の上部壁の撓み状態が変化しても、高さセンサの投光部及び受光部の位置関係及び角度関係に変化は生じない。したがって、電子ビーム鏡筒と原盤の表面との相対距離を常に正しく検出することができる。
【００１８】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第２の構成は、上記の構成において、高さセンサの投光部及び受光部が、高さセンサ固定部材を介して上部壁の電子ビーム鏡筒の取り付け部近傍に固定されていることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、大気圧の変動によって真空室の上部壁の撓み状態が変化しても、高さセンサの投光部及び受光部の位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じない。その結果、電子ビーム鏡筒と原盤の表面との相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２０】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第３の構成は、上記の構成において、高さセンサの投光部及び受光部が、上部壁の電子ビーム鏡筒の取り付け部を含む肉厚部に固定され、前記肉厚部の周囲に肉薄部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、大気圧が変動したときの真空室の上部壁の変形は肉薄部に集中し、電子ビーム鏡筒と投光部及び受光部が固定された上部壁の肉厚部はほとんど撓まないで上下移動するだけである。したがって、投光部及び受光部の位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じず、電子ビーム鏡筒と原盤の表面との相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２２】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第４の構成は、上記の構成において、投光部は光源部と中継投光部とに分けられ、受光部は中継受光部と受光センサ部とに分けられ、前記中継投光部及び前記中継受光部のみが高さセンサ固定部材を介して電子ビーム鏡筒に固定されていることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、投光部及び受光部の全部の重量が電子ビーム鏡筒に加わる第１の構成に比べて、電子ビーム鏡筒に加わる重量を軽減することができるので、電子ビーム鏡筒の振動に伴う電子ビームの振動を抑えることができる。この構成において、前記中継投光部及び前記中継受光部が、反射又は屈折によって光軸の角度を変更する手段（ミラー又はプリズム）をそれぞれ備えていることが好ましい。これにより、大気圧の変動に起因する受光センサ部の受光位置センサにおける受光位置の移動方向と、原盤の表面の高さの変動に起因する受光位置の移動方向とを分離して検出することが可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、第１の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。図４に示すように、この実施形態の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置では、図１に示した構造と異なり、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂが、真空室１２の上部壁１２ａに固定されるのではなく、高さセンサ固定部材３１を介して電子ビーム鏡筒１１に固定されている。
【００２５】
つまり、水平方向に延びる板状の高さセンサ固定部材３１の略中央部が電子ビーム鏡筒１１に固定され、高さセンサ固定部材３１の両端部に投光部１８ａ及び受光部１８ｂが固定されている。高さセンサ固定部材３１の両端部は、投光部１８ａから投光されるレーザ光１９の光軸、及び受光部１８ｂの光軸が所定の角度になるように斜めに曲げられている。
【００２６】
このような高さセンサ１８の取り付け構造によれば、大気圧の変動によって真空室１２の上部壁１２ａの撓み状態が変化しても、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂの位置関係及び角度関係に変化は生じない。そして、高さセンサ固定部材３１を介して電子ビーム鏡筒１１に固定された投光部１８ａ及び受光部１８ｂは、電子ビーム鏡筒１１と共に上下移動する。したがって、電子ビーム鏡筒１１と原盤表面１４ａとの相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２７】
図５は、第２の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。この実施形態の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置では、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂが、高さセンサ固定部材３２を介して、真空室１２の上部壁１２ａの電子ビーム鏡筒１１の取り付け部近傍に取り付けられている。つまり、図５に示すように、高さセンサ固定部材３２は、上部壁１２ａの電子ビーム鏡筒１１の取り付け部のすぐ外側に固定された両側部分からそれぞれ上方に延びた後に水平方向に延び、その先端部で斜め下方に延びる形状を有する。そして、この下方に延びる一対の先端部に投光部１８ａ又は受光部１８ｂが固定されている。
【００２８】
このような高さセンサ１８の取り付け構造によれば、大気圧の変動によって真空室１２の上部壁１２ａの撓み状態が変化したとき、電子ビーム鏡筒１１と共に投光部１８ａ及び受光部１８ｂも上下移動するが、投光部１８ａ及び受光部１８ｂの位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じない。したがって、電子ビーム鏡筒１１と原盤表面１４ａとの相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２９】
なお、図４に示した実施形態の高さセンサ取り付け構造では、電子ビーム鏡筒１１に固定された高さセンサ固定部材３１とその両端部に固定された投光部１８ａ及び受光部１８ｂの重量が電子ビーム鏡筒１１に加わるために、電子ビーム鏡筒１１が振動しやすくなるデメリットが生ずる。電子ビーム鏡筒１１が振動すると、原盤１４に照射される電子ビーム１３が振動し原盤１４に形成される情報ピットの位置精度が悪くなる。このようなデメリットは、図５に示した実施形態の高さセンサ取り付け構造では生じない。
【００３０】
図６は、第３の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。この実施形態の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置では、図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同様に、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂを真空室１２の上部壁１２ａに直接固定している。しかし、図６に示すように、この実施形態では、投光部１８ａ及び受光部１８ｂが固定された上部壁１２ａを肉厚に形成すると共に、その周囲に肉薄部１２ｂを形成している。
【００３１】
このような構造とすることにより、大気圧の変動による真空室１２の壁面の変形は上部壁の肉薄部１２ｂに集中し、上部壁１２ａの撓みはほとんど発生しなくなる。つまり、大気圧が変動すると、電子ビーム鏡筒１１と投光部１８ａ及び受光部１８ｂが固定された上部壁１２ａがほとんど撓まないで上下移動する。この結果、投光部１８ａ及び受光部１８ｂの位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じない。したがって、電子ビーム鏡筒１１と原盤表面１４ａとの相対距離を常に正しく検出することができる。
【００３２】
図７は、第４の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。（ａ）は平面視を示し、（ｂ）は側面視を示している。また、この実施形態における高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂの光学系を図８に簡略化して示す。この実施形態は図４を用いて説明した第１の実施形態の変形例に相当する。この実施形態では、投光部１８ａ及び受光部１８ｂの全てではなく一部が高さセンサ固定部材３１’を介して電子ビーム鏡筒１１に固定されている。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、投光部１８ａは、真空室１２の上部壁１２ａに固定された光源部１８ａ１と高さセンサ固定部材３１’に固定された中継投光部１８ａ２とに分かれている。同様に、受光部１８ｂは、真空室１２の上部壁１２ａに固定された受光センサ部１８ｂ１と高さセンサ固定部材３１’に固定された中継受光部１８ｂ２とに分かれている。
【００３４】
図８に示す光学系において、投光器（光源）２１から発したレーザ光は投光コリメータレンズ３３で平行光１９’にされた後、投光レンズ２３で原盤表面１４ａに収束される。原盤表面１４ａで反射した反射光２０は、受光コリメータレンズ３４で平行光２０’にされた後、受光レンズ２４で受光位置センサ２２に収束される。光源２１及び投光コリメータレンズ３３は光源部１８ａ１に備えられ、投光レンズ２３は中継投光部１８ａ２に備えられている。同様に、受光コリメータレンズ３４は中継受光部１８ｂ２に備えられ、受光レンズ２４及び受光位置センサ２２は受光センサ部１８ｂ１に備えられている。
【００３５】
実際には、中継投光部１８ａ２には投光レンズ２３に加えて、投光路を水平方向から斜め下方向に図７の如く変更するためのミラー又はプリズムが備えられている。同様に、中継受光部１８ｂ２には受光コリメータレンズ３４に加えて、受光路を斜め上方向から水平方向に図７の如く変更するためのミラー又はプリズムが備えられている。
【００３６】
光源部１８ａ１から中継投光部１８ａ２への光１９’は平行光であるので、光源部１８ａ１と中継投光部１８ａ２との距離は任意に設定できる。同様に、中継受光部１８ｂ２から受光センサ部１８ｂ１への光２０’も平行光であるので、受光センサ部１８ｂ１と中継受光部１８ｂ２との距離は任意に設定できる。また、大気圧の変動によって真空室１２の上部壁肉薄部１２ｂが撓み電子ビーム鏡筒１１に固定された高さセンサ固定部材３１’が上下変動すると、受光センサ部１８ｂ１の受光位置センサ２２の受光位置（入射位置）が上下方向に変動するが、原盤表面１４ａの高さに相当する情報は受光位置センサ２２の左右方向の受光位置として検出することができるので問題ない。
【００３７】
この実施形態によれば、電子ビーム鏡筒１１に高さセンサ１８を固定する場合に電子ビーム鏡筒１１に加わる重量をできるだけ軽減することができるので、前述のような電子ビーム鏡筒１１の振動に伴う電子ビーム１３の振動が緩和され、原盤１４に形成される情報ピットの位置精度の低下を抑えることができる。
【００３８】
以上、いくつかの実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施形態を必要に応じて種々変形した形態で実施してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の電子ビーム式原盤露光装置によれば、原盤高さ検出用の高さセンサの取り付け構造を工夫したことにより、大気圧変動に起因する高さセンサの出力変動（オフセット）を軽減し、原盤に形成する情報ピットの位置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子ビーム式原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】高さセンサによる原盤の高さ検出の原理を説明するための図である。
【図３】高さセンサの投光部及び受光部の光学系の例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面視を示し、（ｂ）は側面視を示している。
【図８】第４の実施形態における高さセンサの投光部及び受光部の光学系を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１１ 電子ビーム鏡筒
１２ 真空室
１２ａ 上部壁
１２ｂ 肉薄部
１３ 電子ビーム
１４ 原盤
１４ａ 原盤表面
１５ 回転ステージ
１６ 直動ステージ
１８ 高さセンサ
１８ａ 投光部
１８ａ１ 光源部
１８ａ１ 中継投光部
１８ｂ 受光部
１８ｂ２ 受光センサ部
１８ｂ２ 中継受光部
１９，２０ 光線
３１，３２ 高さセンサ固定部材
Ｗ１，Ｗ２ 透明窓
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動機構によって回転する原盤に電子ビームを照射することにより光ディスク、光磁気ディスク等の情報記録媒体の原盤を作成する電子ビーム式原盤露光装置に関し、詳しくは、原盤の高さを検出するための高さセンサの取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電子ビーム式原盤露光装置では、レジストを塗布した原盤（ガラス原盤）を、スピンドルモータを用いた回転駆動機構によって回転駆動し、原盤のレジストに露光用の電子ビームを照射しながら、照射スポットを原盤の半径方向に移動させる。これにより、渦巻状又は同心円状に配列された情報ピット列をレジスト上に形成する。露光ビームとして電子ビームを用いることにより、レーザ光（可視光又は紫外光）を用いる場合に比べて一層微細な情報ピット列を形成することができる。つまり、一層高密度の情報記録が可能になる。
【０００３】
図１は、従来の電子ビーム式原盤露光装置の概略構成を示す図である。電子ビーム式原盤露光装置は、電子ビーム鏡筒１１と真空室１２とを備えている。電子ビーム鏡筒１１は、電子ビーム１３を発生する電子銃、電子ビーム１３を拡大・縮小する電子ビーム光学系、電子ビーム１３のオン・オフを制御するブランキング機構、及び電子ビーム１３が原盤１４を照射するスポット位置を補正するための偏向補正機構等を内蔵している。
【０００４】
真空室１２の内部は高真空状態に保持され、原盤１４を回転駆動するスピンドルモータを用いた回転ステージ１５と、この回転ステージ１５が載置された直動ステージ１６が真空室１２の内部に収容されている。表面にレジストが塗布された原盤１４が回転ステージ１５に載置され、この回転ステージ１５は直動ステージ１６によって原盤１４の半径方向に直線駆動される。直動ステージ１６は、直動ステージ駆動モータ１７とその回転軸の回転運動を直線運動に変換する螺子送り機構によって駆動される。
【０００５】
こうして、原盤１４を回転させながら半径方向に移動すると共に、電子ビーム鏡筒１１から電子ビーム１３を原盤１４に照射する。電子ビーム鏡筒１１の内部では、原盤１４に形成すべきピットに応じて電子ビーム１３のオン・オフがブランキング機構によって制御され、かつ、直動ステージ１６による原盤１４の半径方向の位置誤差を補正すべく、電子ビーム１３のスポット位置を偏向補正機構によって補正する。
【０００６】
上記のようにして、原盤１４の表面における電子ビームスポットの位置制御を精度良く行っている。また、電子ビーム１３が原盤１４の表面で最小スポット径となるように電子ビーム１３を絞るフォーカス制御が電子ビーム鏡筒１１内の電子ビーム光学系によって行われる。しかし、回転ステージ１５のターンテーブルの面ぶれや、原盤１４の表面のうねり（又は反り）に起因して、原盤１４の回転に伴ってその表面が電子ビーム１３の光軸方向（フォーカス方向）±３０μｍ程度変動する。これに対して電子ビーム１３のフォーカス距離の許容量（焦点深度）は±１μm程度しかない。
【０００７】
そこで、図１に示すように、原盤１４の表面の高さを検出する高さセンサ１８を設け、その検出情報に基づいて電子ビーム光学系の電子レンズ（対物レンズ）を制御することにより、電子ビーム１３の最小スポットが常に原盤１４の表面に来るようにしている（フォーカス制御）。レーザ光を露光ビームとして使用する光学式の光ディスク原盤露光装置の焦点深度が±０．１μm以下であるのに対して、電子ビーム式原盤露光装置に要求されるフォーカス精度は１桁以上大きいが、このようなフォーカス制御は電子ビーム式原盤露光装置にとっても必要不可欠である。
【０００８】
高さセンサ１８は、投光部１８ａと受光部１８ｂとからなる。投光部１８ａから発したレーザ光１９が真空室１２の上部壁１２ａに設けられた透明窓Ｗ１を通って真空室１２の内部に入射し、原盤１４の電子ビーム１３による露光箇所の近傍で反射する。この反射光２０は、真空室１２の上部壁１２ａに設けられた別の透明窓Ｗ２を通って高さセンサ１８の受光部１８ｂに入射する。
【０００９】
図２は、高さセンサ１８による原盤１４の高さ検出の原理を説明するための図である。投光部１８ａの投光器２１から発したレーザ光１９は、原盤表面１４ａで反射し、反射光２０が受光部１８ｂの受光位置センサ２２に入射する。仮に原盤表面１４ａが破線１４ａ’で示すように上昇すると、反射光２０が２０’へ移動し、受光位置センサ２２による受光位置（入射位置）がＸ１からＸ２へ移動する。つまり、原盤表面１４ａの上下方向位置（高さ）に応じて受光位置センサ２２によるＸ方向の受光位置が変化するので、逆に、この受光位置を検出すれば、原盤表面１４ａの高さが分かる。このような受光位置センサ２２として、ＰＳＤを用いてアナログ的に受光位置を検出するセンサやＣＣＤを用いてディジタル的に受光位置を検出するセンサがある。
【００１０】
なお、レーザ光１９の代わりに通常の白色光を用いる場合もあるが、本発明では光源の種別により限定されるものではないので、以降においてもレーザ光の例で説明する。
【００１１】
図３は、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂの光学系の例を示す図である。実際には、図３に示すように、投光レンズ２３を用いてレーザ光１９を原盤表面１４ａに収束させると共に、受光レンズ２４を用いて反射光２０を受光位置センサ２２に収束させることにより、検出精度及び感度を高めている。
【００１２】
図１において、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂは、真空室１２の上部壁１２ａの上（真空室１２の外側）に設置されているが、これはレーザ光１９及び反射光２０の光軸合わせ等の調整を容易にするためである。投光部１８ａ及び受光部１８ｂが分離しているので、両者を固定する際に両者の位置や向きを精密に調整する必要がある。構造上は投光部１８ａ及び受光部１８ｂを真空室１２の内部に収容することも可能であるが、上記のような調整作業が困難になる。また、投光部１８ａ及び受光部１８ｂを電子ビーム１３に近付け過ぎると電子ビーム１３に悪影響を及ぼすおそれがあるので、図１に示すような位置関係としている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電子ビーム式原盤露光装置において、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂを真空室１２の上部壁１２ａに固定し、位置や角度を調整した後に、高さセンサ１８の検出値に変動が生じる現象が発生した。すなわち、受光部１８ｂの受光位置センサ２２の出力値にオフセットが生じる現象が発生した。その原因を調べた結果、大気圧の変動と相関があることがわかった。
【００１４】
つまり、真空室１２の上部壁１２ａが大気圧によって撓み（窪み）、その撓み量が大気圧の変動に応じて変動する。その結果、レーザ光１９及び反射光２０の光軸が成す角度が変動し、受光位置センサ２２の出力値にオフセットが生じることがわかった。真空室１２の壁（特に上部壁１２ａの全体）の厚さを単に増加して、大気圧の変動による受光位置センサ２２の出力値オフセットが生じないようにしようとすれば、非現実的な厚みになってしまう。
【００１５】
本発明は上記のような従来の課題に鑑みて為されたものであり、電子ビーム式原盤露光装置における原盤高さ検出用の高さセンサの大気圧変動に起因するオフセットを軽減することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第１の構成は、回転駆動される原盤の表面に電子ビームを照射することにより、原盤の表面に渦巻状又は同心円状に配列された情報ピット列を形成する電子ビーム式原盤露光装置であって、前記原盤を載置して回転する回転ステージ及び前記原盤を半径方向に駆動する直動ステージが収容された真空室と、前記真空室の上部壁に固定され、前記原盤の表面に対して電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、前記上部壁に形成された第１の透明窓を介して前記原盤の電子ビーム照射スポットの近傍に向かって斜めに光線を投光する投光部、及び、前記原盤の表面で反射した光線を、前記上部壁に形成された第２の透明窓を介して受光する受光部からなり、前記受光部が有する受光位置センサにおける受光位置に基づいて前記原盤の表面の高さを検出する高さセンサとを備え、前記高さセンサの投光部及び受光部が、高さセンサ固定部材を介して前記電子ビーム鏡筒に固定されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、大気圧の変動によって真空室の上部壁の撓み状態が変化しても、高さセンサの投光部及び受光部の位置関係及び角度関係に変化は生じない。したがって、電子ビーム鏡筒と原盤の表面との相対距離を常に正しく検出することができる。
【００１８】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第２の構成は、上記の構成において、高さセンサの投光部及び受光部が、高さセンサ固定部材を介して上部壁の電子ビーム鏡筒の取り付け部近傍に固定されていることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、大気圧の変動によって真空室の上部壁の撓み状態が変化しても、高さセンサの投光部及び受光部の位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じない。その結果、電子ビーム鏡筒と原盤の表面との相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２０】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第３の構成は、上記の構成において、高さセンサの投光部及び受光部が、上部壁の電子ビーム鏡筒の取り付け部を含む肉厚部に固定され、前記肉厚部の周囲に肉薄部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、大気圧が変動したときの真空室の上部壁の変形は肉薄部に集中し、電子ビーム鏡筒と投光部及び受光部が固定された上部壁の肉厚部はほとんど撓まないで上下移動するだけである。したがって、投光部及び受光部の位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じず、電子ビーム鏡筒と原盤の表面との相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２２】
本発明による電子ビーム式原盤露光装置の第４の構成は、上記の構成において、投光部は光源部と中継投光部とに分けられ、受光部は中継受光部と受光センサ部とに分けられ、前記中継投光部及び前記中継受光部のみが高さセンサ固定部材を介して電子ビーム鏡筒に固定されていることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、投光部及び受光部の全部の重量が電子ビーム鏡筒に加わる第１の構成に比べて、電子ビーム鏡筒に加わる重量を軽減することができるので、電子ビーム鏡筒の振動に伴う電子ビームの振動を抑えることができる。この構成において、前記中継投光部及び前記中継受光部が、反射又は屈折によって光軸の角度を変更する手段（ミラー又はプリズム）をそれぞれ備えていることが好ましい。これにより、大気圧の変動に起因する受光センサ部の受光位置センサにおける受光位置の移動方向と、原盤の表面の高さの変動に起因する受光位置の移動方向とを分離して検出することが可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図４は、第１の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。図４に示すように、この実施形態の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置では、図１に示した構造と異なり、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂが、真空室１２の上部壁１２ａに固定されるのではなく、高さセンサ固定部材３１を介して電子ビーム鏡筒１１に固定されている。
【００２５】
つまり、水平方向に延びる板状の高さセンサ固定部材３１の略中央部が電子ビーム鏡筒１１に固定され、高さセンサ固定部材３１の両端部に投光部１８ａ及び受光部１８ｂが固定されている。高さセンサ固定部材３１の両端部は、投光部１８ａから投光されるレーザ光１９の光軸、及び受光部１８ｂの光軸が所定の角度になるように斜めに曲げられている。
【００２６】
このような高さセンサ１８の取り付け構造によれば、大気圧の変動によって真空室１２の上部壁１２ａの撓み状態が変化しても、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂの位置関係及び角度関係に変化は生じない。そして、高さセンサ固定部材３１を介して電子ビーム鏡筒１１に固定された投光部１８ａ及び受光部１８ｂは、電子ビーム鏡筒１１と共に上下移動する。したがって、電子ビーム鏡筒１１と原盤表面１４ａとの相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２７】
図５は、第２の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。この実施形態の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置では、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂが、高さセンサ固定部材３２を介して、真空室１２の上部壁１２ａの電子ビーム鏡筒１１の取り付け部近傍に取り付けられている。つまり、図５に示すように、高さセンサ固定部材３２は、上部壁１２ａの電子ビーム鏡筒１１の取り付け部のすぐ外側に固定された両側部分からそれぞれ上方に延びた後に水平方向に延び、その先端部で斜め下方に延びる形状を有する。そして、この下方に延びる一対の先端部に投光部１８ａ又は受光部１８ｂが固定されている。
【００２８】
このような高さセンサ１８の取り付け構造によれば、大気圧の変動によって真空室１２の上部壁１２ａの撓み状態が変化したとき、電子ビーム鏡筒１１と共に投光部１８ａ及び受光部１８ｂも上下移動するが、投光部１８ａ及び受光部１８ｂの位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じない。したがって、電子ビーム鏡筒１１と原盤表面１４ａとの相対距離を常に正しく検出することができる。
【００２９】
なお、図４に示した実施形態の高さセンサ取り付け構造では、電子ビーム鏡筒１１に固定された高さセンサ固定部材３１とその両端部に固定された投光部１８ａ及び受光部１８ｂの重量が電子ビーム鏡筒１１に加わるために、電子ビーム鏡筒１１が振動しやすくなるデメリットが生ずる。電子ビーム鏡筒１１が振動すると、原盤１４に照射される電子ビーム１３が振動し原盤１４に形成される情報ピットの位置精度が悪くなる。このようなデメリットは、図５に示した実施形態の高さセンサ取り付け構造では生じない。
【００３０】
図６は、第３の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。この実施形態の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置では、図１に示した従来の電子ビーム式光ディスク原盤露光装置と同様に、高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂを真空室１２の上部壁１２ａに直接固定している。しかし、図６に示すように、この実施形態では、投光部１８ａ及び受光部１８ｂが固定された上部壁１２ａを肉厚に形成すると共に、その周囲に肉薄部１２ｂを形成している。
【００３１】
このような構造とすることにより、大気圧の変動による真空室１２の壁面の変形は上部壁の肉薄部１２ｂに集中し、上部壁１２ａの撓みはほとんど発生しなくなる。つまり、大気圧が変動すると、電子ビーム鏡筒１１と投光部１８ａ及び受光部１８ｂが固定された上部壁１２ａがほとんど撓まないで上下移動する。この結果、投光部１８ａ及び受光部１８ｂの位置関係及び角度関係に変化はほとんど生じない。したがって、電子ビーム鏡筒１１と原盤表面１４ａとの相対距離を常に正しく検出することができる。
【００３２】
図７は、第４の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。（ａ）は平面視を示し、（ｂ）は側面視を示している。また、この実施形態における高さセンサ１８の投光部１８ａ及び受光部１８ｂの光学系を図８に簡略化して示す。この実施形態は図４を用いて説明した第１の実施形態の変形例に相当する。この実施形態では、投光部１８ａ及び受光部１８ｂの全てではなく一部が高さセンサ固定部材３１’を介して電子ビーム鏡筒１１に固定されている。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、投光部１８ａは、真空室１２の上部壁１２ａに固定された光源部１８ａ１と高さセンサ固定部材３１’に固定された中継投光部１８ａ２とに分かれている。同様に、受光部１８ｂは、真空室１２の上部壁１２ａに固定された受光センサ部１８ｂ１と高さセンサ固定部材３１’に固定された中継受光部１８ｂ２とに分かれている。
【００３４】
図８に示す光学系において、投光器（光源）２１から発したレーザ光は投光コリメータレンズ３３で平行光１９’にされた後、投光レンズ２３で原盤表面１４ａに収束される。原盤表面１４ａで反射した反射光２０は、受光コリメータレンズ３４で平行光２０’にされた後、受光レンズ２４で受光位置センサ２２に収束される。光源２１及び投光コリメータレンズ３３は光源部１８ａ１に備えられ、投光レンズ２３は中継投光部１８ａ２に備えられている。同様に、受光コリメータレンズ３４は中継受光部１８ｂ２に備えられ、受光レンズ２４及び受光位置センサ２２は受光センサ部１８ｂ１に備えられている。
【００３５】
実際には、中継投光部１８ａ２には投光レンズ２３に加えて、投光路を水平方向から斜め下方向に図７の如く変更するためのミラー又はプリズムが備えられている。同様に、中継受光部１８ｂ２には受光コリメータレンズ３４に加えて、受光路を斜め上方向から水平方向に図７の如く変更するためのミラー又はプリズムが備えられている。
【００３６】
光源部１８ａ１から中継投光部１８ａ２への光１９’は平行光であるので、光源部１８ａ１と中継投光部１８ａ２との距離は任意に設定できる。同様に、中継受光部１８ｂ２から受光センサ部１８ｂ１への光２０’も平行光であるので、受光センサ部１８ｂ１と中継受光部１８ｂ２との距離は任意に設定できる。また、大気圧の変動によって真空室１２の上部壁肉薄部１２ｂが撓み電子ビーム鏡筒１１に固定された高さセンサ固定部材３１’が上下変動すると、受光センサ部１８ｂ１の受光位置センサ２２の受光位置（入射位置）が上下方向に変動するが、原盤表面１４ａの高さに相当する情報は受光位置センサ２２の左右方向の受光位置として検出することができるので問題ない。
【００３７】
この実施形態によれば、電子ビーム鏡筒１１に高さセンサ１８を固定する場合に電子ビーム鏡筒１１に加わる重量をできるだけ軽減することができるので、前述のような電子ビーム鏡筒１１の振動に伴う電子ビーム１３の振動が緩和され、原盤１４に形成される情報ピットの位置精度の低下を抑えることができる。
【００３８】
以上、いくつかの実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施形態を必要に応じて種々変形した形態で実施してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の電子ビーム式原盤露光装置によれば、原盤高さ検出用の高さセンサの取り付け構造を工夫したことにより、大気圧変動に起因する高さセンサの出力変動（オフセット）を軽減し、原盤に形成する情報ピットの位置精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子ビーム式原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】高さセンサによる原盤の高さ検出の原理を説明するための図である。
【図３】高さセンサの投光部及び受光部の光学系の例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る電子ビーム式光ディスク原盤露光装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面視を示し、（ｂ）は側面視を示している。
【図８】第４の実施形態における高さセンサの投光部及び受光部の光学系を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１１ 電子ビーム鏡筒
１２ 真空室
１２ａ 上部壁
１２ｂ 肉薄部
１３ 電子ビーム
１４ 原盤
１４ａ 原盤表面
１５ 回転ステージ
１６ 直動ステージ
１８ 高さセンサ
１８ａ 投光部
１８ａ１ 光源部
１８ａ１ 中継投光部
１８ｂ 受光部
１８ｂ２ 受光センサ部
１８ｂ２ 中継受光部
１９，２０ 光線
３１，３２ 高さセンサ固定部材
Ｗ１，Ｗ２ 透明窓
Claims (5)
- 回転駆動される原盤の表面に電子ビームを照射するための電子ビーム式原盤露光装置であって、
前記原盤を載置して回転する回転ステージ及び前記原盤を半径方向に駆動する直動ステージが収容された真空室と、
前記真空室の上部壁に固定され、前記原盤の表面に対して電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、
前記上部壁に形成された第１の透明窓を介して前記原盤の電子ビーム照射スポットの近傍に向かって斜めに光線を投光する投光部、及び、前記原盤の表面で反射した光線を、前記上部壁に形成された第２の透明窓を介して受光する受光部からなり、前記受光部が有する受光位置センサにおける受光位置に基づいて前記原盤の表面の高さを検出する高さセンサとを備え、
前記高さセンサの投光部及び受光部が、高さセンサ固定部材を介して前記電子ビーム鏡筒に固定されていることを特徴とする電子ビーム式原盤露光装置。 - 回転駆動される原盤の表面に電子ビームを照射するための電子ビーム式原盤露光装置であって、
前記原盤を載置して回転する回転ステージ及び前記原盤を半径方向に駆動する直動ステージが収容された真空室と、
前記真空室の上部壁に固定され、前記原盤の表面に対して電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、
前記上部壁に形成された第１の透明窓を介して前記原盤の電子ビーム照射スポットの近傍に向かって斜めに光線を投光する投光部、及び、前記原盤の表面で反射した光線を、前記上部壁に形成された第２の透明窓を介して受光する受光部からなり、前記受光部が有する受光位置センサにおける受光位置に基づいて前記原盤の表面の高さを検出する高さセンサとを備え、
前記高さセンサの投光部及び受光部が、高さセンサ固定部材を介して前記上部壁の前記電子ビーム鏡筒の取り付け部近傍に固定されていることを特徴とする電子ビーム式原盤露光装置。 - 回転駆動される原盤の表面に電子ビームを照射するための電子ビーム式原盤露光装置であって、
前記原盤を載置して回転する回転ステージ及び前記原盤を半径方向に駆動する直動ステージが収容された真空室と、
前記真空室の上部壁に固定され、前記原盤の表面に対して電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、
前記上部壁に形成された第１の透明窓を介して前記原盤の電子ビーム照射スポットの近傍に向かって斜めに光線を投光する投光部、及び、前記原盤の表面で反射した光線を、前記上部壁に形成された第２の透明窓を介して受光する受光部からなり、前記受光部が有する受光位置センサにおける受光位置に基づいて前記原盤の表面の高さを検出する高さセンサとを備え、
前記高さセンサの投光部及び受光部が、前記上部壁の前記電子ビーム鏡筒の取り付け部を含む肉厚部に固定され、前記肉厚部の周囲に肉薄部が形成されていることを特徴とする電子ビーム式原盤露光装置。 - 回転駆動される原盤の表面に電子ビームを照射するための電子ビーム式原盤露光装置であって、
前記原盤を載置して回転する回転ステージ及び前記原盤を半径方向に駆動する直動ステージが収容された真空室と、
前記真空室の上部壁に固定され、前記原盤の表面に対して電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、
前記上部壁に形成された第１の透明窓を介して前記原盤の電子ビーム照射スポットの近傍に向かって斜めに光線を投光する投光部、及び、前記原盤の表面で反射した光線を、前記上部壁に形成された第２の透明窓を介して受光する受光部からなり、前記受光部が有する受光位置センサにおける受光位置に基づいて前記原盤の表面の高さを検出する高さセンサとを備え、
前記投光部は光源部と中継投光部とに分けられ、前記受光部は中継受光部と受光センサ部とに分けられ、前記中継投光部及び前記中継受光部のみが高さセンサ固定部材を介して前記電子ビーム鏡筒に固定されていることを特徴とする電子ビーム式原盤露光装置。 - 前記中継投光部及び前記中継受光部は、反射又は屈折によって光軸の角度を変更する手段をそれぞれ備えていることを特徴とする
請求項４記載の電子ビーム式原盤露光装置。
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