JPWO2007119475A1 - ディスク原盤露光装置及びその調整方法 - Google Patents

ディスク原盤露光装置及びその調整方法 Download PDF

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Abstract

ディスク原盤を回転せしめるターンテーブルと、ターンテーブルを少なくとも一方向に水平移動せしめる移動手段と、ターンテーブルに向けて電子ビームを照射してターンテーブル若しくはディスク原盤上にビームスポットを形成するビーム照射手段と、ビームを偏向せしめるビーム偏向手段と、移動手段、ビーム照射手段及びビーム偏向手段を制御する制御手段と、を有するディスク原盤露光装置であって、制御手段は、起動時において移動手段及びビーム偏向手段の少なくとも一方を駆動してビームスポットの原点をターンテーブルの回転中心に一致させるための初期動作をなす初期化手段を含んでいる。これにより、記録用ビームの照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのずれを簡易に調整する装置及び方法が提供される。

Description

本発明は、ディスク原盤に照射する記録用ビームの照射位置が調整されるディスク原盤露光装置及びその調整方法に関する。
大容量情報記録媒体として光ディスクや磁気ディスクであるいわゆるハードディスクが広く利用されており、その製造工程には高い記録分解能を有する電子ビームディスク原盤露光装置が用いられている。
かかるディスク原盤露光装置は、一般的に電子ビームをディスク原盤に照射せしめる電子ビーム発生系と、ディスク原盤を回転（θ）及び水平移動（ｘ）せしめるｘ−θステージ系とを備えており、電子ビームの照射位置（ビームスポット）を固定したままでディスク原盤の回転（θ）及び水平移動（ｘ）を制御することによって、ディスク原盤上にその回転中心に関して同心円状若しくはスパイラル状に記録情報を書込むものである（特許文献１）。
例えば図１（A）に示すようにディスク原盤Ｄの回転中心Ｏから半径方向に４本の放射状パターンを記録する場合は、ディスク原盤Ｄを９０度ずつ回転させてディスク原盤Ｄに電子ビームを照射して図１（Ｂ）に示す如く第１トラック目を記録し、続いてディスク原盤Ｄを所定距離水平移動せしめ、再度ディスク原盤Ｄを９０度ずつ回転させてディスク原盤に電子ビームを照射して図１（Ｃ）に示す如く第２トラック目を記録する。以降同様に、ディスク原盤Ｄを回転及び水平移動させて電子ビームを照射することによって図１（Ａ）に示す放射状パターンが形成される。
しかしながら、このような構成のディスク原盤露光装置では、長く使用しているうちに振動や温度変化等に起因して装置内の部品間のアラインメントに許容量を超えたずれが生じることがある。特に、ディスク原盤上に照射する記録用ビームのビームスポットの原点（すなわち、電子ビームに偏向が与えられていない時にディスク原盤上に照射されるビームスポットの位置）は、ディスク原盤の回転中心に一致していることを前提として前述した記録状態の書込みが制御されているため、例えば図２（Ａ）に示すように記録用ビームのビームスポットの原点ＯＢとディスク原盤Ｄの回転中心Ｏ０との間に距離Δｘ及び距離Δｙのずれが生じていた場合は、第１トラック目の記録位置が図２（Ｂ）のようになり、図１（Ａ）の如きパターンを形成することを企図したにもかかわらず、最終的に図２（Ｃ）のようなパターンが形成されてしまう。
特開平０６−１３１７０６号公報
本発明が解決しようとする課題には上記の問題が一例として挙げられ、記録用ビームのビームスポットの原点とディスク原盤の回転中心とのずれを簡易に調整する装置及び方法を提供することを目的としている。
この目的を達成するために、本発明に係るディスク原盤露光装置は、ディスク原盤を回転せしめるターンテーブルと、ターンテーブルを少なくとも一方向に水平移動せしめる移動手段と、ターンテーブルに向けて電子ビームを照射してターンテーブル若しくはディスク原盤上にビームスポットを形成するビーム照射手段と、ビームを偏向せしめるビーム偏向手段と、移動手段、ビーム照射手段及びビーム偏向手段を制御する制御手段と、を有しており、該制御手段は起動時において移動手段及びビーム偏向手段の少なくとも一方を駆動してビームスポットの原点をターンテーブルの回転中心に一致させるための初期動作をなす初期化手段を含んでいることを特徴としている。
また、本発明に係る照射位置調整方法は、ディスク原盤を回転せしめるターンテーブルと、ターンテーブルを少なくとも一方向に水平移動せしめる移動手段と、ターンテーブルに向けて電子ビームを照射してターンテーブル若しくはディスク原盤上にビームスポットを形成するビーム照射手段と、ビームを偏向せしめるビーム偏向手段と、移動手段、ビーム照射手段及びビーム偏向手段を制御する制御手段と、を有するディスク原盤露光装置のビーム照射位置の調整方法であって、起動時において移動手段及びビーム偏向手段の少なくとも一方を駆動してビームスポットの原点をターンテーブルの回転中心に一致させるための初期動作を行なうことを特徴としている。
ビームスポットの原点がターンテーブルの回転中心に一致していたときにディスク原盤に電子ビームを照射したときに形成されるパターンが示されたディスク原盤の平面図である。 ビームスポットの原点がターンテーブルの回転中心からずれていたときにディスク原盤に電子ビームを照射したときに形成されるパターンが示されたディスク原盤の平面図である。 本発明の実施の形態に係るディスク原盤露光装置のブロック図である。 マークが付されたディスク原盤の斜視図である。 本発明の第１実施例に係る照射位置調整ルーチンのフローチャートである。 本発明の第１実施例に係る照射位置調整ルーチンの詳細なフローチャートである。 走査の際にビーム偏向器に印加されるｘ方向及びｙ方向の印加電圧の時間変化を示すグラフである。 図７の印加電圧によって得られる走査ビームの軌跡を走査座標系上に示した線図である。 マークの位置を本発明の第１実施例に係る走査座標系上に示した線図である。 本発明の第２実施例に係る照射位置調整ルーチンの詳細なフローチャートである。 マークの位置を本発明の第２実施例に係る走査座標系上に示した線図である。 本発明の第３実施例に係る照射位置調整ルーチンのフローチャートである。 本発明の第３実施例に係るマーキングルーチンの詳細なフローチャートである。 ハードディスクの略平面図である。 ナノインプリント装置の概略図である。 本発明のディスク原盤露光装置を用いて作成したモールドを用いてハードディスクを製造する工程を説明した図である。
符号の説明
１００ ディスク原盤露光装置
２００ 電子ビーム発生系
２０１ 電子ビーム鏡筒
２０２ 電子ビーム源
２０３ コンデンサレンズ
２０４ ビーム変調器
２０５ アパチャ
２０６ ビーム偏向器
２０７ 対物レンズ
３００ 真空チャンバ系
３０１ 真空チャンバ
３０２ ターンテーブル
３０３ スピンドルモータ
３０４ 移動ステージ
３０５ 送りモータ
３０６ ネジ機構
３０７ 反射鏡
３０８ レーザ測長器
３０９ 定盤
３１０ マーク検出器
４１０ スピンドルモータ制御回路
４２０ 送りモータ制御回路
４３０ 照射位置調整回路
４４０ 記録信号発生回路
４５０ 検出信号処理回路
５０１ ＣＰＵ
５０２ ＲＡＭ
５０３ ＲＯＭ
７２０ ハードディスク
８００ 熱式ナノインプリント装置
Ｄ ディスク原盤.
Ｍ マーク
発明を実施するための形態
本発明の実施形態に係るディスク原盤露光装置を以下に説明する。
図３には本発明の実施形態に係るディスク原盤露光装置１００が示されている。
当該ディスク原盤露光装置１００は、電子ビーム発生系２００と真空チャンバ系３００とからなる。電子ビーム発生系２００においては、電子ビーム源２０２から発せられた電子ビームが、コンデンサレンズ２０３によって集束されてビーム変調器２０４に送られる。ビーム変調器２０４では記録信号発生回路４４０から送られてくる記録信号に応じて電子ビームがアパチャ２０５より下流に進行するか否かの制御が行なわれる。アパチャ２０５を通り抜けた電子ビームは、ｘ偏向コイル（図示せず）とｙ偏向コイル（図示せず）とからなるビーム偏向器２０６に送られ、ここで照射位置調整回路４３０から送られてくる調整信号に基づいて照射位置の補正が行われる。更に、ビーム偏向器２０６には後述するｘ−ｙ方向の二次元走査のための走査信号も照射位置調整回路４３０から送られてくる。ビーム偏向器２０６を出た電子ビームは、対物レンズ２０７において集束されてディスク原盤Ｄ上にビームスポットを形成する。これら電子ビーム発生系２００の構成要素は電子ビーム鏡筒２０１に収納されて真空チャンバ３０１上に設置されている。尚、電子ビーム源２０２、コンデンサレンズ２０３、ビーム変調器２０４、アパチャ２０５、対物レンズ２０７及び記録信号発生回路４４０が本発明のビーム照射手段に対応し、ビーム偏向器２０６及び照射位置調整回路４３０が本発明のビーム偏向手段に対応している。
一方、真空チャンバ系３００においては、ディスク原盤Ｄがターンテーブル３０２上のチャッキング装置（図示せず）等によって、ディスク原盤Ｄの回転中心とターンテーブル３０２の回転中心とが一致するように担持される。該ターンテーブル３０２は、スピンドルモータ３０３によって回転駆動される。スピンドルモータ３０３にはその回転を高精度に制御するためのロータリーエンコーダ（図示せず）が設けられている。ロータリーエンコーダから出力された回転角度信号はスピンドルモータ制御回路４１０で処理される。スピンドルモータ３０３は移動ステージ３０４上に設けられている。移動ステージ３０４は摺動自在に定盤３０９に搭載されており、更に、ネジ機構３０６を介して送りモータ３０５に連結されている。これにより移動ステージ３０４は送りモータ３０５の回転によって水平方向（ｘ方向）に往復移動する。尚、移動ステージ３０４、送りモータ３０５及びネジ機構３０６が本発明の移動手段に対応している。移動ステージ３０４の端部には反射鏡３０７が固定されている。更に、反射鏡３０７に対向する位置にはレーザ測長器３０８が設置されている。レーザ測長器３０８から発せられた測長用レーザ光は反射鏡３０７において反射されてレーザ測長器３０８の検出部（図示せず）で検出される。これによって反射鏡３０７とレーザ測長器３０８の検出部との間の距離が測定される。送りモータ制御回路４２０は、レーザ側長器３０８から送られてきた検出信号に基づいて送りモータ３０５の回転を制御する。なお、移動ステージ３０４はｘ方向及びｙ方向の２方向に移動するものであっても良い。この場合は移動ステージ３０４をｙ方向に水平移動せしめる機構及びその制御系が別途必要となる。本発明の実施形態に係る露光装置には更に後述する電子ビームの二次元走査の際に生じる二次電子若しくは反射電子を検出するためのマーク検出器３１０が設置されている。マーク検出器３１０で検出された検出信号は検出信号処理回路４５０で処理される。尚、マーク検出器３１０及び検出信号処理回路４５０が本発明のマーク位置検出手段に対応している。これら真空チャンバ系３００の構成要素は一部を除いて真空チャンバ３０１内に設置されており、真空チャンバ３０１内は真空に保たれている。また、上記した各種回路はバスを介してＲＡＭ５０２やＲＯＭ５０３等と共にＣＰＵ５０１に接続されて種々の制御が行なわれる。尚、ＣＰＵ５０１、ＲＡＭ５０２及びＲＯＭ５０３が本発明の制御手段に対応している。
次に、本発明の第１実施例の電子ビームのビームスポットの原点とディスク原盤の回転中心、すなわちターンテーブルの回転中心との間のずれの調整方法を図５に示すフローチャートに沿って説明する。
本発明の第１実施例の照射位置調整が行なわれるためには、ディスク原盤Ｄ上若しくはターンテーブル上にあって且つその回転中心を除いた位置に予め回転中心の算出用のマークが付されている必要がある。図４には、ディスク原盤Ｄ上の記録情報の書込みが行なわれない中央領域（図４において斜線部分で示す）であって且つ回転中心Ｏ以外の場所に、マークＭが付されている様子が示されている。マークをターンテーブル上に付す場合は、ディスク原盤をターンテーブル上に設置したときにディスク原盤の上記中央領域に真上から見て一致する領域であって且つ回転中心以外のターンテーブル上の領域にマークを付すのが好ましい。ここで、マークの形状、大きさ、色、材質等は後述の電子ビームでの走査において所望の精度でマークの検出が出来るのであればいかなるものであっても良い。
かかるディスク原盤Ｄをターンテーブル上に設置してディスク原盤露光装置を起動すると、初期動作、すなわち照射位置調整ルーチンが開始する（Ｓ１００ステップ）。なお、Ｓ１００ステップにおいて、例えば、ディスク原盤露光装置の積算運転時間、機器納入時からの経過時間、若しくは機器アラインメントに影響を及ぼし得る温度等の計測値等の値を確認して、その値が所定の閾値を超えた時のみ照射位置調整ルーチンに移行し、その値が閾値を超えていない時は照射位置調整ルーチンをスキップするようにしても良い。
図６に照射位置調整ルーチン（Ｓ３００ステップ）の詳細なフローチャートを示す。最初にＳ３０１において走査の回数を示すｎの値に初期値として１が設定される。次にＳ３０２において電子ビーム源２０２から電子ビームが発せられ、同時に照射位置調整回路４３０からビーム偏向器２０６に走査信号が送られることによってディスク原盤の中央領域がビーム原点を中心としてｘ−ｙ方向に二次元走査される。図７（Ａ）及び（Ｂ）にビーム偏向器２０６に送られる走査信号の様子を示す。具体的には、図７（Ａ）は、二次元走査においてビーム偏向器２０６のｘ偏向コイルに印加される印加電圧の変化を示しており、縦軸に印加電圧を横軸に時間を示している。また、図７（Ｂ）は、二次元走査においてビーム偏向器２０６のｙ偏向コイルに印加される印加電圧の変化を示しており、縦軸に印加電圧を横軸に時間を示している。なお、ｘ偏向コイルによって電子ビームにｘ方向の偏向が与えられ、ｙ偏向コイルによって電子ビームにｙ方向の偏向が与えられる。図８には上記図７（Ａ）及び（Ｂ）の印加電圧によって二次元走査されたときの走査ビームの軌跡を示している。ここにおいて、ｘ軸の値はビーム偏向器２０６のｘ偏向コイルに印加される印加電圧の値に対応しており、ｙ軸の値はビーム偏向器２０６のｙ偏向コイルに印加される印加電圧の値に対応している。すなわち、図８に示すｘ−ｙ座標系によって示される領域は電子ビームによって二次元走査される領域をビーム偏向器２０６のｘ偏向コイルに印加される印加電圧（最小印加電圧をｘＬvolt、最大印加電圧をｘＨvoltとする）と、ｙ偏向コイルに印加される印加電圧（最小印加電圧をｙＬvolt、最大印加電圧をｙＨvoltとする）と、によって示したものである。以下の説明において、かかる領域を印加電圧基準走査領域と称し、該領域に用いられている座標系を印加電圧基準走査座標系と称する。ここで、原点ＯＢ（ｘＢ、ｙＢ）は、ビーム偏向器２０６においてｘ方向及びｙ方向のいずれにも偏向がかけられていない電子ビームの照射位置の原点に対応している。なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）並びに図８は、説明のために走査線の本数を少なく表示している。かかる走査の際のビーム照射によって発生する二次電子や反射電子が、走査に同期してマーク検出器３１０で検出される。マーク検出器３１０で検出された検出信号は検出信号処理回路４５０で増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理が行なわれ、ＣＰＵに送られる。
図９（Ａ）は、二次元走査による検出結果が、印加電圧基準走査領域内に示されており、ここにおいてはマークＭの位置が点Ｐ１（ｘ１、ｙ１）として示されている。すなわち、ビーム偏向器２０６のｘ偏向コイルにｘ１の印加電圧を与え、且つ、ｙ偏向コイルにｙ１の印加電圧を与えることによって偏向された電子ビームがディスク原盤Ｄ若しくはターンテーブル上に形成するビームスポットの位置にマークＭが存在していることを示している。Ｓ３０３ステップにおいて、かかる座標の値（ｘ１、ｙ１）がメモリに記憶される。
次にＳ３０４においてｎの値がインクリメントされてｎ＝２となり、この値はＳ３０５ステップの判別式を満たさないので第２回目の走査を行なうべくＳ３０６ステップに進む。
Ｓ３０６ステップにおいては、スピンドルモータ制御回路４１０からスピンドルモータ３０３に信号が送られ、ターンテーブル３０２が０度より大きく１８０度より小さい所定の回転角度だけ回転する。その後、再度Ｓ３０２ステップが実施され、第２回目の走査が行なわれる。すなわち、第１回目の走査同様、電子ビーム源３０２から電子ビームが発せられ、照射位置調整回路４３０からビーム偏向器２０６に走査信号が送られてディスク原盤の中央領域がビーム原点を中心としてｘ−ｙ方向に二次元走査される。走査に同期して発生する二次電子や反射電子がマーク検出器３１０で検出される。マーク検出器３１０で検出された検出信号が、検出信号処理回路４５０を経てＣＰＵ５０１に送られる。
図９（Ｂ）に、第２回目の走査結果が印加電圧基準走査領域内に示されている。尚、第２回目の走査においても第１回目と同じ走査信号がビーム偏向器２０６に送られるので、図９（Ｂ）に示す印加電圧基準走査座標系と図９（Ａ）に示す印加電圧基準走査座標系とは実質的に同一である。図９（Ｂ）に示す点Ｐ２は第１回目の走査時の点Ｐ１から所定の回転角度だけ回転した後のマークＭの走査座標系上の位置であり、その座標の値（ｘ２、ｙ２）がメモリに記憶される。
続いてＳ３０４ステップにおいてｎの値がインクリメントされてｎ＝３となり、その値はＳ３０５ステップの判別式を満たさないので第３回目の走査を行うべくＳ３０６ステップに進む。Ｓ３０６ステップにおいて、スピンドルモータ制御回路４１０からスピンドルモータ３０３に信号が送られ、ターンテーブル３０２が再度所定の回転角度だけ回転する。続いてＳ３０２ステップにおいて第３回目の走査及び検査が第１回目及び第２回目同様行なわれ、その検出信号が検出信号処理回路４５０に送られる。
図９（Ｃ）に、第３回目の走査結果が印加電圧基準走査領域内に示されている。尚、第３回目の走査においても第１回目及び第２回目と同じ走査信号がビーム偏向器２０６に送られるので、図９（Ｃ）に示す印加電圧基準走査座標系と図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す印加電圧基準走査座標系とは実質的に同一である。図９（Ｃ）に示す点Ｐ３は第２回目の走査時の点Ｐ２から所定の回転角度だけ回転した後のマークＭの印加電圧基準走査座標系の位置であり、その座標の値（ｘ３、ｙ３）がメモリに記憶される。
続いてＳ３０４ステップにおいてｎの値がインクリメントされてｎ＝４となり、この値はＳ３０５ステップの判別式を満たすのでＳ３０７ステップに進む。
Ｓ３０７ステップにおいては、メモリから読み出された座標の値（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）及び（ｘ３、ｙ３）に基づいてターンテーブルの回転中心の走査座標系上の位置が求められる。図９（Ｄ）に、座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）及びＰ２（ｘ３、ｙ３）が印加電圧基準走査領域内に示されている。座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）及びＰ２（ｘ３、ｙ３）はターンテーブルの回転に伴ってマークＭが移動したときのマークＭの印加電圧基準走査座標系上の各位置を示しているので、座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）及びＰ２（ｘ３、ｙ３）を頂点とする三角形の外接円（図９（Ｄ）において点線で示す）の中心は印加電圧基準走査座標系におけるターンテーブルの回転中心位置を表わすことになる。第１実施例においては、点Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分の垂直２等分線と、点Ｐ２とＰ３とを結ぶ線分の垂直２等分線との交点を求めてターンテーブルの回転中心Ｏ０の印加電圧基準走査座標系上の座標（ｘ０、ｙ０）を求めている。
図９（Ｄ）から判るように点Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分の垂直２等分線（１）の式は、
<数１>
ｙ＝−｛（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）｝・ｘ＋（ｙ１＋ｙ２）／２＋｛（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）｝・｛（ｘ１＋ｘ２）／２｝
であり、点Ｐ２とＰ３とを結ぶ線分の垂直２等分線（２）の式は、
<数２>
ｙ＝−｛（ｘ３−ｘ２）／（ｙ３−ｙ２）｝・ｘ＋（ｙ２＋ｙ３）／２＋｛（ｘ３−ｘ２）／（ｙ３−ｙ２）｝・｛（ｘ２＋ｘ３）／２｝
であるので、これらの連立方程式を解くことによってターンテーブルの回転中心座標（ｘ０、ｙ０）の値が以下の通り定まる（Ｓ３０７ステップ）。
<数３>
ｘ０＝（ｙ３−ｙ１）／２＋（ｘ３−ｘ２）／（ｙ３−ｙ２）−｛（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）｝・｛（ｘ１＋ｘ２）／２｝
<数４>
ｙ０＝−｛（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）｝・〔（ｙ３−ｙ１）／２＋（ｘ３−ｘ２）／（ｙ３−ｙ２）−｛（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）｝・｛（ｘ１＋ｘ２）／２｝〕＋｛（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）｝・｛（ｘ１＋ｘ２）／２｝
すなわち、Ｓ３０１ステップ乃至Ｓ３０７ステップを実行する部分が本発明の回転中心偏倚量検出手段に対応している。なお、３点Ｐ１、Ｐ１及びＰ３の座標からそれらを通る円の中心の座標を求める算出法は上記以外に存在することはいうまでもない。
前述したように、印加電圧基準走査座標系におけるｘ軸は照射位置調整回路４３０からビーム偏向器２０６に送られたｘ方向の走査信号に対応しているので、数３のｘ０で表わされる印加信号を補正値として露光ステップの際にビーム偏向器に送ることによって照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのｘ方向の偏倚量、すなわち、ずれを調整することが可能となる。同様に、式４のｙ０で表わされる印加信号を補正値として露光ステップにおいてビーム偏向器に送ることによって照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのｙ方向のずれを調整することが可能となる（Ｓ３０８ステップ）。すなわち、Ｓ３０８ステップを実行する部分、並びに照射位置調整回路４３０及びビーム偏向器２０６が本発明の第１ビーム位置調整手段に対応している。
なお、上記実施例においては、ｘ方向のずれ及びｙ方向のずれをどちらもビーム偏向器によって調整することとしたが、かかる場合に限られるものではない。例えば、上記印加電圧基準走査座標系におけるｘ軸の値と移動ステージ３０４のｘ方向の移動距離との間の相関関係が予め判っていれるのであれば、照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのｘ方向のずれをビーム偏向器ではなく送りモータ制御回路４２０から供給される送りモータ３０５への信号によって移動ステージ３０４の移動として調整しても良い。すなわち、Ｓ３０８ステップを実行する部分、並びにモータ制御回路４２０、送りモータ３０５及び移動ステージ３０４が本発明の第２ビーム位置調整手段に対応している。更に、移動ステージ３０４がｘ方向及びｙ方向の２方向に移動するものであって、上記印加電圧基準走査座標系におけるｙ軸の値と移動ステージ３０４のＹ方向の移動距離との間の相関関係が予め判っていれるのであれば、上述のｘ方向の調整同様に照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのＹ方向のずれをビーム偏向器ではなく移動ステージのｙ方向の移動として調整しても良い。更に、移動ステージ３０４での調整とビーム偏向器での調整とを組み合わせて、例えば、荒い調整を移動ステージ３０４の移動によって行い、細かな調整をビーム偏向器の偏向によって行なうようにしても良い。
以上のように、本発明の第１実施例によれば、ディスク原盤又はターンテーブルに付されたマークが位置する領域を露光装置の露光時に使用する電子ビームで走査することによって、電子ビームの照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのずれを自動的に調整することが可能となるので、オペレータの手を煩わすことなく簡易にずれを調整することが可能となる。また、露光装置自身が生じる電子ビームを用いてずれを調整するので精度良く調整することが出来る。更に、ずれの調整をビーム偏向器と移動ステージとのどちらかから選択することが出来るので、種々のタイプの露光装置に対応することができる。
次に本発明の第２実施例のビームの照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのずれの調整方法について説明する。
第２実施例においては、照射位置調整ルーチンが第１実施例と異なっているので、以下照射位置調整ルーチンについて説明を行なう。図１０に本発明の第２実施例に係る照射位置調整ルーチンのフローチャートが示されている。
第１回目の走査が行なわれるステップは第１実施例と同様である。すなわち、ｎ＝１が設定され（Ｓ３１１ステップ）、照射位置調整回路４３０からビーム偏向器２０６に走査信号が送られてディスク原盤の中央領域がビーム原点を中止としてｘ−ｙ方向に二次元走査されて発生する二次電子や反射電子をマーク検出器３１０で検出し（Ｓ３１２ステップ）、マーク検出器３１０で検出された検出信号は検出信号処理回路４５０を経てＣＰＵ５０１に送られて点Ｐ１の印加電圧基準走査座標系における座標の値（ｘ１、ｙ１）が記憶され（Ｓ３１３ステップ）、ｎの値がインクリメントされてｎ＝２となり（Ｓ３１４ステップ）、ｎ＝２は判別式を満たさないのでＳ３１６ステップに進む（Ｓ３１５ステップ）。
Ｓ３１６ステップにおいては、スピンドルモータ制御回路４１０によってターンテーブル３０２の回転駆動が行なわれる。このとき、第２実施例においては、スピンドルモータ３０３に備わっているロータリーエンコーダ（図示せず）によってターンテーブルの回転角度が１８０度に制御される。
その後、再び第１回目の走査と同様に第２回目の走査が行なわれる。すなわち、照射位置調整回路４３０からビーム偏向器２０６に走査信号が送られてディスク原盤の中央領域がビーム原点を中心としてｘ−ｙ方向に二次元走査されて発生する二次電子や反射電子をマーク検出器３１０で検出し（Ｓ３１２ステップ）、マーク検出器３１０で検出された検出信号が、検出信号処理回路４５０を経てＣＰＵ５０１に送られて点Ｐ２の印加電圧基準走査座標系における座標の値（ｘ２、ｙ２）が記憶され（Ｓ３１３ステップ）、ｎの値がインクリメントされてｎ＝３となり（Ｓ３１４ステップ）、Ｓ３１５ステップに進む。
ここで第２実施例においては、Ｓ３１５ステップの判別式が第１実施例と異なっているため、２回の走査が完了すれば判別式を満たすのでＳ３１７ステップに進む。すなわち、第２実施例においては、３回目の走査は行なわれない。
Ｓ３１７ステップにおいては、メモリから読み出された座標の値（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）に基づいてターンテーブルの回転中心の印加電圧基準走査座標系上の位置が求められる。図１１に、座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１）及びＰ２（ｘ２、ｙ２）が印加電圧基準走査領域内に示されている。座標Ｐ１（ｘ１、ｙ１）及びＰ２（ｘ２、ｙ２）はディスク原盤の１８０度回転に伴ってマークＭが移動したときのマークＭの印加電圧基準走査座標系における位置を示しているので、点Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分の中心は印加電圧基準走査座標系のターンテーブルの回転中心位置を表わすことになる。
よって、図１１に示すように点Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分（１）の中心点、すなわち、ターンテーブルの回転中心Ｏ０の座標（ｘ０、ｙ０）は、
<数５>
ｘ０＝（ｘ１+ｘ２）／２
<数６>
ｘ０＝（ｙ１+ｙ２）／２
となる（Ｓ３１７ステップ）。すなわち、Ｓ３１１ステップ乃至Ｓ３１７ステップを実行する部分が本発明の回転中心偏倚量検出手段に対応している。
以降は第１実施例同様にｘ０で表わされる印加信号を補正値として露光ステップの際にビーム偏向器に送ることによって照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのｘ方向のずれを調整し、ｙ０で表わされる印加信号を補正値として露光ステップにおいてビーム偏向器に送ることによって照射位置の原点とターンテーブルの回転中心とのｙ方向のずれを調整する（Ｓ３１８ステップ）。
また、第１実施例同様にビーム偏向器ではなく移動ステージの移動として調整しても良い。更に、ビーム偏向器の偏向及び移動ステージの移動の組合せとして調整しても良い。
以上のように、本発明の第２実施例によれば、２回の走査のみでずれを調整することが可能であるので、短時間で照射位置調整を行なうことが可能となる。
次に本発明の第３実施例のビームスポットの原点とターンテーブルの回転中心とのずれの調整方法を図１２に示すフローチャートに沿って説明する。
本発明の第１実施例及び第２実施例においては、ディスク原盤Ｄ若しくはターンテーブル上に予めターンテーブルの回転中心の算出用のマークが付されているのが前提である。第３実施例は、ディスク原盤及びターンテーブルのいずれにもマークが付されていない場合を想定した照射位置調整方法であり、照射位置調整に先立って電子ビームを用いて走査領域にマーキングが行なわれる。なお、マーキングは電子ビームによって行なわれるため、被マーキング領域は電子ビームによってマーキングされ得る材質である必要がある。
先ずディスク原盤Ｄをターンテーブル上に設置した後、ディスク原盤露光装置を起動するとマーキングルーチンが開始する（Ｓ１００ステップ）。
図１３に、マーキングルーチン（Ｓ２００ステップ）の詳細なフローチャートが示されている。
先ず照射位置調整回路４３０からビーム偏向器２０６に信号、すなわち印加電圧が送られて電子ビームが偏向し得る状態となる（Ｓ２１１ステップ）。ここでビーム偏向器２０６に送られる信号は、ｘ偏向コイル又はｙ偏向コイルのどちらかのみに送られても良く、若しくは、ｘ偏向コイル及びｙ偏向コイルの両方に送られても良い。但し、ｘ偏向コイル及びｙ偏向コイルに送られる印加電圧は図８に示す領域内にマーキングが行なわれるようにすべく、各々ｘＬ〜ｘＨvolt及びｙＬ〜ｙＨvoltの間に設定する必要がある。ビーム偏向器２０６のｘ偏向コイル及びｙ偏向コイルに送られた信号は、（ｘ１、ｙ１）としてメモリに記憶される（Ｓ２１２ステップ）。次にディスク原盤に電子ビームが照射されてディスク原盤上にマークが付される（Ｓ２１３ステップ）。
マーキングが完了した後は、照射位置調整ステップ（Ｓ３００ステップ）にすすみ、以降は第１若しくは第２実施例と同様の照射位置調整を行なうことが可能となる。但し、第３実施例においては、ステップＳ２１２ステップにおいて照射位置調整回路４３０からビーム偏向器２０６に送られた偏向信号が（ｘ１、ｙ１）としてメモリに記憶されているので、照射位置調整ステップ（Ｓ３００ステップ）において走査ステップを第１実施例及び第２実施例から各々１回ずつ省くことが可能となる。すなわち、第１実施例と同様の照射位置調整ルーチンを行なうのであれば、図６のＳ３０１ステップにおいてはｎ＝１ではなくｎ＝２となる。よって、走査の回数は３回ではなく２回となる。また、第２実施例と同様の照射位置調整ルーチンを行なうのであれば、図９のＳ３１１ステップにおいてはｎ＝１ではなくｎ＝２となる。よって、走査の回数は２回ではなく１回となる。
以上のように、本発明の第３実施例によれば、ディスク原盤やターンテーブルに予めマークが付されていなくても照射位置調整を行なうことが可能であるので、予めマークを付す手間が省ける。また、第１実施例や第２実施例に比べて走査を１回省くことが可能となるので、簡易迅速にずれの調整を行なうことが可能となる。
次に、本発明の実施例のディスク原盤露光装置を用いて、パターンドメディアの一例としてのハードディスク等の磁気記録媒体を製造する方法について、図１４、図１５及び図１６を参照しながら説明する。
いわゆるハードディスクは、磁性粒子が人工的に規則正しく並べられた磁気記録媒体であり、論理的に磁性粒子１つにつき１ビットの記録が可能となるので、例えば、約25nmのビット間隔のパターンの場合は、約１Tbpsi（Tbit/inch2）の極めて高い記録密度が実現可能になる。
図１４には、ハードディスクに形成されるパターン形状の例が示されている。図１４に示されるように、ハードディスク７２０に形成されるパターン形状は、一般的にデータトラック部７２１とサーボパターン部７２２とからなる。データトラック部７２１には同心円状にドット列７２３の記録パターンが並んでいる。サーボパターン部７２２には、アドレス情報やトラック検出情報を示す方形のパターンや、クロックタイミングを抽出するトラックを横切る方向に延びたライン状のパターン等が形成されている。
上記の如きナノレベルのビット間隔のパターンを実現する方法として、ナノインプリントプロセスが提唱されている。ナノインプリントプロセスは、基板上に塗布された溶融状樹脂にモールド（転写型）を押圧しながら該樹脂を硬化することによって、モールドの片面に刻み込まれた数十〜数百ｎｍの凹凸形状を樹脂に転写するものである。なお、樹脂の硬化方法によって熱式ナノインプリントと光硬化式ナノインプリントとに大別されている（特開第2004−148494号及びS.Y. Chou et al., Appl. Phys. Lett. 67, 3314(1995)参照）。
熱式ナノインプリントの場合は、一般的に図１５に示すような熱式ナノインプリント装置が用いられている。すなわち、熱式ナノインプリント装置８００は、インプリント時にレジストから発生する溶媒等を除去すべく真空ポンプ８０４が接続されたチャンバ８０１内に設けられている。チャンバ８０１の上部には、モールド６００を支持するモールド支持部８０２が固定されている。モールド支持部８０２に対向するように、被転写物７１０を支持するステージ８０３が設置されている。ステージ８０３は油圧等によって駆動する昇降装置８０５に搭載されており、これによって被転写物７１０が持ち上げられてモールド６００に押し付けられ、転写が行なわれる。なお、ステージ８０３と昇降装置８０５との間にはロードセル８０６が設置されており、転写の際の押圧力が測定される。また、ステージ８０３には被転写物７１０を加熱・冷却するヒータ８０７及びクーラ８０８が設けられている。
このように、ナノインプリントを用いることによって10nm程度の凹凸パターンが転写可能であるため、かかるハードディスクを容易に作成することが可能となる。なお、上記したように、モールドには数十〜数百ｎｍの高精細な凹凸形状をパターニングする必要があるため、高精細パターンを高精度に形成することが可能な本発明のディスク原盤露光装置を用いることが望ましい。
ここで、本発明のディスク原盤露光装置を用いてモールドを作成する工程の一例を以下に説明する。先ず、Ｓｉ等の微細加工が可能な耐熱性材からなるベース部にスピンコータ等により電子ビーム露光用のレジストを塗布し、続いて本発明のディスク原盤露光装置を用いて電子線ビームをレジストに向けて照射してパターンを直接描画する。その後レジストを現像することによりレジストにマスクパターンを形成し、該マスクパターンが形成されたレジストをマスクとしてドライエッチングを行なってベース部にパターンを形成し、その後アッシング等によりエッチングマスクを取り除いてモールドが完成する。
次に図１６（a）〜（m）を参照して、図１４に示したハードディスクを上記したモールドを用いて製造する工程を説明する。
先ず、図１６（a）に示すように、特殊加工化学強化ガラス、Ｓiウエハ、アルミ板等の材料からなる記録媒体用ベース基板７００を準備する。
次に、このベース基板７００上にスパッタリング等で記録膜層７０１を成膜する。垂直磁気記録媒体の場合には当該記録膜層は、軟磁性下地層、中間層及び強磁性記録層からなる積層構造となる。続いて、記録膜層７０１の上にスパッタリング等でTaやTi等の金属からなるメタルマスク層７０２を形成し、最後に該メタルマスク層７０２の上に被転写材７０３をスピンコート等によって成膜して被転写物７１０が形成される。ハードディスクには、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等の熱可塑性樹脂が使用される。図１６（b）に上記の如く形成された被転写物７１０が示されている。尚、被転写材７０３に、光硬化性樹脂を用いても良い。この時は、ナノインプリント装置に光硬化式ナノインプリント装置が用いられる。
次に、図１６（c）に示すように、前述の被転写物７１０及び本発明のディスク原盤露光装置を用いて作成されたモールド６００を、被転写材７０３とモールド６００の凹凸面とが互いに向き合うようにして熱式ナノインプリント装置にセットし、ナノインプリント装置８００を起動する。これによって図１６（d）に示されるようにステージ８０３が上昇し、所定のシーケンスに従ってインプリントが行なわれる。インプリントが行なわれた後、図１６（e）に示されるようにステージ８０３が下降して転写が完了する。
次に、転写された被転写物７１０をナノインプリント装置８００から取り出し、被転写材７０３の残膜部分をO2ガス等を用いたアッシング等によって図１６（f）に示すように除去する。これによって、残った被転写材７０３のパターンが、メタルマスク層７０２をエッチングするためのエッチングマスクとなる。
次に、図１６（g）に示すように、被転写材７０３をエッチングマスクとしてCHF3ガス等を用いてメタルマスク層７０２をエッチング加工する。その後、図１６（h）に示すように、ウェットプロセスかO2ガス等を用いたドライアッシングによって被転写材７０３を除去する。
次に、図１６（i）に示すように、メタルマスク層７０２をエッチングマスクとしてArガス等を用いてドライエッチングで記録膜層７０１をエッチング加工する。その後、図１６（j）に示すように、ウェットプロセスかドライエッチングによってメタルマスク層７０２を除去する。
次に、図１６（k）に示すように、スパッタリングや塗布工程等で記録膜層７０１の表面に形成されたパターンの溝部分に非磁性材料７０５（磁気記録媒体の場合はSiO2等の非磁性材料）を充填する。
次に、図１６（l）に示すように、エッチバックやケミカルポリッシュ等によって表面を研磨して平坦化する。これによって記録材料が非記録性材料によって分離された構造が作成される。
最後に、図１６（m）に示すように、例えば記録膜層の保護膜７０６や潤滑膜７０７を塗布方式やディッピング方式によって表面に形成することでハードディスク７２０が完成する。
以上、詳細に説明したように、本発明によるディスク原盤露光装置を用いて原盤を作成することにより、高精度なパターン構造を有するパターンドメディアを製造することができる。また、実施例ではパターンドメディアを一例として説明したが、それに限らず、例えば、ディスクリートトラックメディアにも適用できる。

Claims (7)

  1. ディスク原盤を回転せしめるターンテーブルと、前記ターンテーブルを少なくとも一方向に水平移動せしめる移動手段と、前記ターンテーブルに向けて電子ビームを照射して前記ターンテーブル若しくはディスク原盤上にビームスポットを形成するビーム照射手段と、前記ビームを偏向せしめるビーム偏向手段と、前記移動手段、前記ビーム照射手段及び前記ビーム偏向手段を制御する制御手段と、を有するディスク原盤露光装置であって、
    前記制御手段は、起動時において前記移動手段及び前記ビーム偏向手段の少なくとも一方を駆動して前記ビームスポットの原点を前記ターンテーブルの回転中心に一致させるための初期動作をなす初期化手段を含んでいることを特徴とするディスク原盤露光装置。
  2. 前記ビームスポットの原点を前記ターンテーブルの回転中心に一致させるための前記初期動作は、前記ターンテーブル若しくは前記ディスク原盤表面上に設けられているマーク位置を検出することによって行なわれることを特徴とする請求項１記載のディスク原盤露光装置。
  3. 前記初期化手段は、前記ビームスポットから得られる二次電子又は反射電子に基づいて、前記マーク位置を示すマーク位置信号を得るマーク位置検出手段と、
    前記ターンテーブル若しくは前記ディスク原盤の異なる角度位置において得られる前記マーク信号の少なくとも２つに基づいて前記ターンテーブルの回転中心位置のビーム原点からの偏倚量を検知する回転中心偏倚量検知手段と、
    前記偏倚量に基づいて前記回転中心が前記ビーム原点に一致するように前記ビーム偏向手段を駆動する第１ビーム位置調整手段と、からなることを特徴とする請求項２記載のディスク原盤露光装置。
  4. 前記初期化手段は、前記ビームスポットから得られる二次電子又は反射電子に基づいて、前記マーク位置を示すマーク位置信号を得るマーク位置検出手段と、
    前記ターンテーブル若しくは前記ディスク原盤の異なる角度位置において得られる前記マーク信号の少なくとも２つに基づいて前記ターンテーブルの回転中心位置のビーム原点からの偏倚量を検知する回転中心偏倚量検知手段と、
    前記偏倚量に基づいて前記回転中心が前記ビーム原点に一致するように前記移動手段を駆動する第２ビーム位置調整手段と、からなることを特徴とする請求項１記載のディスク原盤露光装置。
  5. 前記ディスク原盤露光装置は、前記初期動作前に前記ビームを用いて前記ディスク原盤上で且つその回転中心を除く領域にマークを付すことを特徴とする請求項１に記載のディスク原盤露光装置。
  6. ディスク原盤を回転せしめるターンテーブルと、前記ターンテーブルを少なくとも一方向に水平移動せしめる移動手段と、前記ターンテーブルに向けて電子ビームを照射して前記ターンテーブル若しくはディスク原盤上にビームスポットを形成するビーム照射手段と、前記ビームを偏向せしめるビーム偏向手段と、前記移動手段、前記ビーム照射手段及び前記ビーム偏向手段を制御する制御手段と、を有するディスク原盤露光装置のビーム照射位置の調整方法であって、
    起動時において前記移動手段及び前記ビーム偏向手段の少なくとも一方を駆動して前記ビームスポットの原点を前記ターンテーブルの回転中心に一致させるための初期動作を行なうことを特徴とするビーム照射位置の調整方法。
  7. 前記調整方法は、前記ビームスポットから得られる二次電子又は反射電子に基づいて得られる前記ターンテーブル若しくは前記ディスク原盤表面上に設けられたマーク位置を示すマーク位置信号を得るマーク位置検出ステップと、
    前記ターンテーブル若しくは前記ディスク原盤の異なる角度位置において得られる前記マーク信号の少なくとも２つに基づいて前記ターンテーブルの回転中心位置のビーム原点からの偏倚量を検知する回転中心偏倚量検知ステップと、
    前記偏倚量に基づいて前記回転中心が前記ビーム原点に一致するように前記ビーム偏向手段を駆動するビーム位置調整ステップと、からなることを特徴とする請求項６記載のビーム照射位置の調整方法。
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