JPH11288531A - ディスク原盤作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビームによりディスク原盤に高精度かつ
高密度のピットパターン等をカッティングする。 【解決手段】 電子ビームによるディスク原盤１に対す
るピットパターンの形成状態を検出する検出部１６を備
え、この検出部１６によって検出された検出値と基準値
とを制御部１５において比較する。制御部１５は、検出
値と基準値との差異量に基づく制御信号を電子ビーム出
射手段１４に供給してそのビーム偏向電極３９を駆動す
る。電子ビームは、差異量を補正する方向に偏向動作さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、回転制御された状
態でディスク原盤を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、電子ビームの偏向制御を
行う偏向制御電極及び電子ビームを集束してディスク原
盤の主面に照射させるフォーカス部とを有する電子ビー
ム出射手段と、原盤回転駆動機構と電子ビーム出射手段
と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、電子ビームによるディスク
原盤のカッティング状態を検出する検出部と、この検出
部によって検出された検出値と基準値とを比較し、これ
ら検出値と基準値との差異量に応じた補正制御信号を電
子ビーム出射手段に送出する制御部とを備えて構成され
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、検出部において電子ビー
ムによるディスク原盤のカッティング状態が検出されて
検出値が制御部へと送出される。ディスク原盤作成装置
は、制御部において検出値と基準値とを比較してその差
異量に応じた補正制御信号を生成して電子ビーム出射手
段に供給する。ディスク原盤作成装置は、電子ビーム出
射手段において補正制御信号に基づいて偏向制御電極が
駆動されることによって、ディスク原盤に照射される電
子ビームの偏向動作を行って情報信号等に応じた高精度
のパターン潜像を形成する。ディスク原盤作成装置は、
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１
００ｎｍ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。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潜像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潜像
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、その回転軸２２
と、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１
８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１
５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ＰＬ
Ｌ（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Ｂ
Ｅ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４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４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４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３
８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３０
ａ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１
４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４をカッティングする。

【００４０】電子銃３１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ＢＥを放出する。コンデンサーレンズ
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４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１
５から出力される制御信号Ｃに基づいて移動駆動駆動機
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１
０は、ビーム偏向電極３５が駆動されて、電子ビームＢ
Ｅ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４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４のカッティン
グの開始と終了とを、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Ｂ
Ｅ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４
５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２
１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５
１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５
６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５
６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５９
ａ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６
１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が一体に形成されている。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６
３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６
０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５
０は、ディスク原盤１に対して電子ビームＢＥを照射し
てピットパターン潜像４を形成する部位である原盤駆動
部５３が、磁力発生源で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５
０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７
０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、４
５、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、電子ビームによる
ディスク原盤のカッティング状態を検出してその検出値
を基準値とを比較してその差異量に応じた補正制御信号
によって電子ビーム出射手段を高速で補正制御するよう
にしたことから、極めて簡易な構成によって駆動系や制
御系における制御動作だけでは補正し得ない誤差が優れ
た周波数応答特性によって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、５
５ 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増原 慎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転制御された状態でディスク原盤を回
   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、上記電子ビームの偏向
   制御を行う偏向制御電極と、上記電子ビームを集束して
   上記ディスク原盤の主面に照射させるフォーカス部とを
   備えた電子ビーム出射手段と、 上記原盤回転駆動機構と上記電子ビーム出射手段とを上
   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、 上記電子ビームによる上記ディスク原盤のカッティング
   状態を検出する検出部と、 上記検出部によって検出された検出値と基準値とを比較
   し、これら検出値と基準値との差異量に応じた補正制御
   信号を上記電子ビーム出射手段に送出する制御部とを備
   え、 上記電子ビーム出射手段は、上記制御部から送出された
   上記補正制御信号に基づいて上記偏向制御電極が駆動さ
   れることにより上記ディスク原盤に照射される上記電子
   ビームの偏向動作を行って情報信号等に応じたパターン
   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. 【請求項２】 上記電子ビーム出射手段には、上記電子
   ビームの出射のオン・オフ制御を行う制御部が備えら
   れ、 上記電子ビーム出射手段は、上記制御部から送出される
   上記補正制御信号に基づいて駆動されることにより上記
   ディスク原盤に照射される上記電子ビームの出射のオン
   ・オフ位置や時間の補正動作を行って情報信号等に応じ
   たパターン潜像を形成することを特徴とした請求項１に
   記載のディスク原盤作成装置。
3. 【請求項３】 上記偏向制御電極は、電子ビームの出射
   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
   されることを特徴とした請求項１に記載のディスク原盤
   作成装置。
4. 【請求項４】 上記検出部は、上記原盤回転駆動機構に
   設けられて、その回転制御位置や時間誤差を検出して検
   出値を上記制御部へ送出することにより上記電子ビーム
   による上記ディスク原盤のカッティング状態を間接的に
   検出する検出部として構成され、 上記電子ビーム出射手段は、上記制御部から送出される
   上記検出部によって検出された検出値と基準値との差異
   量に応じた補正制御信号に基づいて上記偏向制御電極が
   駆動されることにより、上記ディスク原盤に照射される
   上記電子ビームのビームスポットのズレを補正する偏向
   動作を行って情報信号等に応じたパターン潜像を形成す
   ることを特徴とした請求項１に記載のディスク原盤作成
   装置。
5. 【請求項５】 上記検出部は、上記電子ビーム出射手段
   から出射された上記電子ビームの上記ディスク原盤の主
   面上におけるビームスポットの走査位置や時間誤差を直
   接検出して検出値を上記制御部へ送出する検出部として
   構成され、 上記電子ビーム出射手段は、上記制御部から送出される
   上記検出部によって検出された検出値と基準値との差異
   量に応じた補正制御信号に基づいて上記偏向制御電極が
   駆動されることにより、上記ディスク原盤に照射される
   上記電子ビームのビームスポットのズレを補正する偏向
   動作を行って情報信号等に応じたパターン潜像を形成す
   ることを特徴とした請求項１に記載のディスク原盤作成
   装置。
6. 【請求項６】 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して回転駆動するディスク回転部
   と、このディスク回転部と独立して構成されるとともに
   離間して配置された駆動部と、上記ディスク回転部と駆
   動部とを連結する連結手段と、上記ディスク回転部の回
   転状態を検出する回転検出器とを備えて構成され、 上記電子ビーム出射手段は、上記制御部から送出される
   上記検出部によって検出された上記ディスク回転部の回
   転状態の検出値と基準値との差異量に応じた補正制御信
   号に基づいて上記偏向制御電極が駆動されることによ
   り、上記ディスク原盤に照射される上記電子ビームのビ
   ームスポットのズレを補正する偏向動作を行って情報信
   号等に応じたパターン潜像を形成することを特徴とした
   請求項１に記載のディスク原盤作成装置。
7. 【請求項７】 上記連結手段には、上記駆動部に生じる
   機械的振動等の上記ディスク回転部への伝達を抑制する
   継手機構が付設されたことを特徴とした請求項６に記載
   のディスク原盤作成装置。