KR20040076600A - 전자선 기록 장치 및 전자선 조사 위치 검출 방법 - Google Patents

전자선 기록 장치 및 전자선 조사 위치 검출 방법 Download PDF

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KR20040076600A
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쓰쿠다마사히코
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 전자선 기록 장치는, 정보 기록 매체의 원반상에 전자선을 조사하는 전자 광학계 및 전자선이 상기 전자 광학계에 의해 원반 상에 조사됨과 동시에 상기 전자 광학계내의 전자선의 조사 위치를 검출하는 전자선 조사 위치 검출 장치를 구비한다.

Description

전자선 기록 장치 및 전자선 조사 위치 검출 방법{ELECTRON BEAM RECORDER AND ELECTRON BEAM IRRADIATION POSITION DETECTING METHOD}
본 발명은, 전자선(electron beam) 기록장치 및 전자선 위치 검출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 광 디스크 등의 정보 기록 매체의 원반(master)상에 신호가 나선상으로(spirally) 기록되는 전자선 기록장치 및 전자선 조사 위치 검출 방법에 관한 것이다.
(종래 기술의 설명)
일반적으로, 광디스크는 광원으로서 레이저나 전자선을 이용하는 광 디스크 마스터 기록장치를 이용하여, 포토레지스트가 코팅된 원반을 노광(露光) 및 현상하여 정보 피트(pit) 및 그루브(groove) 등의 요철 패턴이 표면상에 형성된 광디스크 원반을 제작하는 공정과, 광디스크 원반으로부터 요철 패턴을 전사한 "스탬퍼"(stamper)라고 하는 금속 금형(metallic die)을 제작하는 공정과, 상기 스탬퍼를 사용하여 수지제의 성형 기판(molded substrate)을 제작하는 공정과, 상기 성형 기판에 기록막이나 반사막 등을 성막(成膜)하여 서로 접합(接合)하는 공정 등으로 이루어진다.
전자선을 이용해서 광디스크 원반을 제작할 때, 노광에 사용하는 전자선 기록 장치는 일반적으로 다음과 같은 구성으로부터 이루어져 있다. 도 15에 전자선 기록 장치의 장치구성을 나타낸다. 종래의 전자선 기록 장치는, 전자선(1120)을 발생시키는 전자선 원(1101)과, 방출된 전자선(1120)을 레지스트 원반에 수속(收束)시켜, 입력되는 정보신호에 따라서 레지스트 원반(1109)상에 정보 패턴을 기록하기 위한 전자 광학계(1102)로부터 이루어지고, 이 전자선 원(1101)과 전자 광학계(1102)는 진공조(1113)내에 설치되어 있다.
전자선 원(1101)은 전류를 흘림으로써 전자를 방출시키는 필라멘트, 방출된 전자를 가두는(trap) 전극, 전자선(1120)을 인출하여 가속하는 전극 등으로 구성되어 있으며, 전자를 일점(一點)으로부터 방출하는 구조로 되어 있다.
또한, 전자 광학계(1102)는 전자선(1120)을 수속시키는 렌즈(1103), 전자선(1120)의 빔 지름(beam diameter)을 결정하는 애퍼쳐(aperture; 1104), 입력되는 정보신호에 대응해서 전자선(1120)의 방향을 직각으로 편향시키는 전극(1105, 1106), 전극(1105)에 의해 구부려진 전자선(1120)을 차폐하는 차폐판(1107), 레지스트 원반(1109) 표면에 전자선(1120)을 수속시키는 렌즈(1108)로 되어 있다.
또한, 레지스트 원반(1109)은 회전 스테이지(1110)위에 유지되어 있으며, 수평 이동 스테이지(1111)에 의해, 회전 스테이지(1110)와 함께 수평 이동할 수 있게 되어 있다. 원반(1109)을 회전 스테이지(1110)에 의해 회전시키면서, 수평 이동 스테이지(1111)에 의해 수평 이동시키면, 전자선(1120)을 원반(1109)에 나선상으로 조사할 수 있어서 광디스크의 정보신호를 원반(1109)상에 나선상으로 기록할 수 있다.
또한, 원반(1109)의 표면과 거의 같은 높이로 초점조정용 그리드(grid; 1112)가 설치되어 있다. 초점조정용 그리드(1112)는 렌즈(1108)가 원반(1109) 표면에 전자선(1120)을 수속시키도록, 렌즈(1108)의 초점위치를 조정하기 위해서 설치되며, 전자선(1120)을 초점조정용 그리드(1112)위에 조사할 때, 그리드(1112)에서 반사하는 반사전자나, 방출되는 2차 전자 등을 검출기로 검출함으로써, 그리드 상(grid image)을 모니터하고, 그리드 상이 보이는 상태에 의해, 렌즈(1108)의 초점위치를 조정할 수 있다.
전극(1105)은 전자선(1120)을 수평 이동 스테이지(1111)의 이동 방향과 거의 수직 방향으로 구부리도록 설치되어 있다. 전극(1105)은 그에 입력되는 신호에 따라 전자선(1120)을 차폐판(1107)쪽으로 구부리므로, 전극(1105)은 전자선(1120)을 원반에 조사할지 여부를 선택하여 정보 피트 패턴 등을 원반(1109)에 기록할 수 있게 되어 있다.
또한, 전극(1106)은, 전극(1105)에 대해서 거의 수직 방향으로 즉, 수평 이동 스테이지(1111)의 이동 방향과 거의 같은 방향으로 전자선(1120)을 구부리도록 설치되고 있으며, 전극(1106)에 입력되는 신호에 따라, 수평 이동 스테이지(1111)의 이동방향과 거의 같은 방향으로 전자선(1120)을 구부릴 수 있다. 수평 이동 스테이지(1111)의 이동 방향은, 기록되는 원반(1109)의 반경방향에 해당하고, 전극(1106)에 입력하는 신호에 의해, 광디스크의 트랙피치의 변동 등을 보정할 수 있다.
광디스크 등에서는, 기록되는 정보신호의 트랙피치를 고 정밀도로 기록하는 것이 필요하므로, 수평 이동 스테이지(1111)의 이동량(feed amount), 회전 스테이지(1110)의 비동기 진동(nonrepeatable runout), 또는 전자선(1120)의 조사 위치의 변동 등을 고 정밀도로 제어하는 것이 필요가 된다. 예를 들어 일본국 공개 특허공보 제2002-141012호에 개시된 바와 같이, 수평 이동 스테이지(1110) 등의 이동량은 레이저 길이 측정 등에 의해, 그 변위량을 검출하고, 전극(1106)을 구동함으로써 제거할 수 있다.
종래의 전자선 기록 장치의 경우, 수평 이동 스테이지(1111)의 이동량이나, 회전 스테이지(1110)의 비동기 진동 등의 기계 정밀도는 보정할 수 있다고 해도, 전자선(1120) 그 자체의 위치가 변동할 가능성이 대단히 높아서, 전자선(1120) 위치 변동을 보정하는 것이 대단히 중요하게 된다. 전자선(1120)의 위치 변동은 전자선(1120)에 작용하는 기록 장치 주변의 자장의 변동이나, 기록 장치의 기계적 진동, 음향 노이즈 및 전기적인 노이즈 등의 영향을 크게 받는다.
전자선 원(1101)이나, 전자 광학계(1102) 등은 일반적으로 진공조(1113) 내에 설치되고 있으므로, 그 진공조(1113)내에서 가속, 수속되는 전자선(1120)의 위치의 변동을 검출하는 것은 대단히 어렵다. 또한, 기록에 이용되는 전자선(1120)을, 원반(1109)과는 다른 검출물, 예를 들어, 초점조정용 그리드(1112)에 조사하고, 상기 검출물상에 형성된 상(像)을 검출하는 검출기의 신호를 이용하여 전자선(1120)의 조사 위치 변동을 검출하는 방법을 생각할 수 있지만, 원반(1109)에 대하여 신호를 기록하고 있을 때는 이 방법을 사용할 수 없으므로, 이 방법에 있어서도 원반(1109)에 대해서 신호를 기록하고 있을 때, 전자선(1120)의 위치 변동을 검출, 보정하는 것은 대단히 어렵다.
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 정보 기록 매체의 원반 상에 기록중의 전자선 조사 위치의 변동을 검출, 보정함으로써, 정보 기록 매체의 트랙피치 정밀도를 높이는 것을 주목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치에 대한 개략 단면도.
도 2는 도 1의 전자선 기록 장치의 전자선 조사 위치 검출 장치의 배치에 대한 평면도.
도 3은 도 1의 전자선 기록 장치에서 도 2의 전극, 차폐판 및 전자선 조사 위치 검출 장치의 상대 위치에 대한 평면도.
도 4A, 도 4B 및 도 4C는 도 2의 전자선 조사 위치 검출 장치내의 전자선의 정상 위치 및 편향을 나타내는 평면도.
도 5는 도 1의 전자선 기록 장치에서 도 2의 전자선 조사 위치 검출 장치의 전자선 조사 위치와 출력사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 도 1의 전자선 기록 장치의 변형례의 전자선 기록 장치의 배치를 나타내는 개략도.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치에 대한 개략 단면도.
도 8은 도 7의 전자선 기록 장치의 전자선 조사 위치 검출 장치의 배치에 대한 평면도.
도 9는 도 7의 전자선 기록 장치에서 도 8의 전자선 조사 위치 검출 장치의 다른 예의 배치에 대한 개략 단면도.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치에 대한 개략 단면도.
도 11은 도 10의 전자선 기록 장치의 전자선 조사 위치 검출 장치에 이용된 전자선과 두 개의 자장 센서사이의 위치관계를 나타내는 그래프.
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치를 나타내는 개략 단면도.
도 13은 도 12의 전자선 기록 장치의 전자선 조사 위치 검출 장치의 배치를 나타내는 개략 단면도.
도 14는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치를 나타내는 개략 단면도.
도 15는 종래 기술의 전자선 기록 장치의 배치를 나타내는 개략 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
101: 전자선 원 102: 전자 광학계
103: 렌즈 104: 애퍼처
105: 전극 106: 전극
107: 차폐판 108: 렌즈
109: 레지스트 원반 110: 회전 스테이지
111: 수평 이동 스테이지 112: 초점조정용 그리드
113: 진공조 114: 전자선 조사 위치 검출 장치
120: 전자선 121,122: 차폐판
121a,122a: 직선 가장자리 부 123,124: 전자선 검출기
140: 위치 정보 제어 장치 214: 전자선 조사 위치 검출 장치
221: 홀 222: 차폐판
222a: 제1 영역 222b: 제2 영역
223,224: 전자선 검출기 314: 전자선 조사 위치 검출 장치
315,316: 자장 센서 414: 전자선 조사 위치 검출 장치
421,422: 차폐판 421a,422a: 가장자리 부
423,424: 발광 층 425,426: 광센서
120A: 주전자선 부 120B: 부전자선 부
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 전자선의 광축(optical axis)의 편향시 전자선량의 일부가 차폐되도록 하고, 그 차폐된 전자선량을 검출함으로써, 전자선을 원반에 조사하는 것과 대략 동시에 전자선의 위치를 검출할 수 있는 전자선 조사 위치 검출 장치를 전자 광학계 내에 설치해서 기록 중에도 정밀도 좋게 전자선의 위치 변동을 보정할 수 있는 구성을 제안한다.
이러한 구성을 달성하도록, 본원발명의 전자선 기록 장치는, 정보 기록 매체의 원반상에 전자선을 조사하는 전자 광학계를 구비한다. 전자선 조사 위치 검출 장치는, 전자 광학계에 의해 원반상에 전자선이 조사됨과 거의 동시에 전자 광학계내의 전자선의 조사 위치를 검출한다.
본 발명의 목적 및 특징은 첨부 도면을 참조로 한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명확해 질 것이다.
이하 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 기술한다.
(제1 실시형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자선(120)을 이용하여 예를 들어 광디스크 등의 정보 기록 매체의 원반(109)상에 신호를 기록하는 전자선 기록 장치의 배치를 도시하는데, 이 전자선 기록 장치는 도 15의 종래의 전자선 기록 장치와 유사한 이하의 배치 부분을 갖는다. 즉, 전자선 기록 장치는 전자선(120)을 발생하는 전자선 원(101)과, 방출된 전자선(120)을 레지스트 원반(resist master;109) 상에 수속시켜, 입력되는 정보 신호에 따라서 레지스트 원반 상에 정보 패턴을 기록하기 위한 전자 광학계(102)로 이루어지며, 전자선 원(120)과 전자 광학계(102)는 진공조(113)내에 설치되어 있다.
전자선 원(101)은 전류를 흘림으로써 전자를 방출하는 필라멘트, 방출된 전자를 가두는 전극, 전자선(120)을 추출해서, 가속하는 전극 등으로 구성되어 있으며, 전자를 일점으로부터 전자를 방출하는 구조로 되어 있다.
또한, 전자 광학계(102)는 전자선을 수속하는 렌즈(103), 전자선의 빔 지름을 결정하는 애퍼처(104), 입력되는 정보 신호에 대응해서 전자선(120)의 방향을 직각 방향으로 편향시키는 전극(105, 106), 전극(105)에 의해 구부려진 전자선(120)을 차폐하는 차폐판(107), 레지스트 원반(109) 표면에 전자선을 수속하는 렌즈(108)로 되어 있다.
또한, 레지스트 원반(109)은 회전 스테이지(110)위에 유지되어 있으며, 수평 이동 스테이지(111)에 의해, 회전 스테이지(110)와 더불어 수평 이동할 수 있게 되어 있다. 회전 스테이지(110)에 의해 원반(109)을 회전시키면서, 수평 이동 스테이지(111)에 의해 원반(109)을 수평 이동시키면, 전자선(120)을 원반(109)상에 나선상으로 조사할 수 있으며, 광디스크의 정보신호를 나선상으로 기록할 수 있다.
또한, 원반(109) 표면과 거의 같은 높이에 초점조정용 그리드(112)가 설치되어 있다. 초점조정용 그리드(112)는 원반(109) 표면에 전자선(120)을 수속하도록 렌즈(108)의 초점위치를 조정하기 위해 설치되어 있다. 전자선을 초점조정용 그리드(112)위에 조사할 때, 초점조정용 그리드(112)에 의해 반사하는 반사전자나, 상기 그리드(112)로부터 방출되는 2차 전자를 검출기에서 검출함으로써, 그리드 상을 모니터하면, 그리드 상이 보이는 상태로부터, 렌즈(108)의 초점위치를 조정할 수 있다.
도 15의 종래의 전자선 기록 장치와 유사한 전술한 배치 이외에, 전자선(120)이 통과하는 위치를 검출하는 전자선 조사 위치 검출 장치(114)가 전자 광학계(102)내에 렌즈(108) 바로 아래에 설치된다. 이 전자선 조사 위치 검출 장치(114)는 이하와 같이 배치된다. 도 2는 전자선 원(101)으로부터 본 전자선 조사 위치 검출 장치(114)의 평면도이다. 도 2에 도시한 전자선 조사 위치 검출 장치(114)에 있어서, 상기 전자선 조사 위치 검출 장치(114)를 통과하는 전자선(120)의 대향측에 차폐판(121, 122)이 각각 설치되어 있다. 이 차폐판(121, 122)은 각기 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에 대략 수직인 방향 즉, 원반(109)의 회전 방향 Y로 연장하는 직선 가장자리 부(121a, 122a)를 갖는다. 차폐판(121, 122)은 각각의 가장자리 부(121a, 122a)가 대략 전자선(120)과 접촉하도록 제공된다.
또한, 전자선 검출기(123, 124)는 각기 차폐판(121, 122)에 접속되어 차폐판(121, 122) 상에 각각 조사된 전자선(120)량에 비례하는 신호 a,b를 출력한다. 따라서 전자선(120)이 전자선 기록 장치의 주변 자장의 변동, 또는 기계적 진동 및 전기 노이즈 등에 의해 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X로 편향되면, 전자선(120)의 일부가 차폐판(121 또는 122)에 조사되어 차폐판(121, 122)상에 조사된 전자선(120)량에 대응하는 신호 a 및 b가 각기 차폐판(121, 122)용으로 설치된 전자선 검출기(123, 124)로부터 각각 출력된다.
도 3은 전극(105, 106), 차폐판(107) 및 전자선 조사 위치 검출 장치(114)의 상대 위치를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(105)은 사이에 전자선(120)을 개재시킨 한 쌍의 전극 부로 형성되고, 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향에 대략 수직인 방향 즉, 원반(109)의 회전 방향 Y로 전자선(120)을 구부리도록 설치된다. 전극(105)은 그에 입력되는 신호에 따라 차폐판(107)쪽으로 전자선(120)을 구부릴 수 있어서 원반(109) 상에 전자선(120)을 조사할지 여부를 선택하여 정보비트 패턴을 원반(109)상에 기록할 수 있다.
또한 도 3에 있어서, 전극(106)은 사이에 전자선(120)을 개재시킨 한 쌍의 전극 부로 형성되고, 전극(105)의 방향에 대해서 거의 수직방향으로, 즉, 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X와 거의 같은 방향으로 전자선(120)을 구부리도록 설치되며, 전극(106)에 입력되는 신호에 따라 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X와 거의 같은 방향으로 전자선(120)을 구부릴 수 있다. 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X는 기록되는 원반(109)의 반경방향에 상당하므로, 전극(106)에 입력하는 신호에 의해, 광디스크의 트랙피치의 변동 등을 보정할 수 있다.
도 4A, 4B 및 4C는 전자선 조사 위치 검출 장치(114)의 전자선(120)의 정상 위치 및 편향을 도시하는데, 전자선(120)의 정상 위치를 나타내는 도 4A에 있어서, 차폐판(121, 122)은 그 가장자리 부(121a, 122a)가 거의 전자선(120)과 접촉하도록 설치되어 있다. 전자선 검출기(123, 124)가 전술한 바와 같이 각기 신호 a,b를 출력할 때, 전자선(120)의 조사 위치가 편향되면, 신호(b-a)는 도 5에 나타낸 바와 같이 변동한다. 도 5는 전자선(120)의 조사 위치와 신호(b-a) 사이의 관계를 나타낸다. 예를 들어, 전자선(120)의 정상 위치를 나타내는 도 4A에 있어서, 전자선(120)의 조사 위치는 차폐판(121, 122)사이의 중앙에 배치되고, 전자선(120)은 차폐판(121, 122)중 어느 것에도 차폐되지 않으므로, 전자선 검출기(123, 124)로부터의 출력 신호(a,b)는 거의 0으로 되어 신호(b-a)는 도 5에 원점 O로 도시한 바와 같이, 거의 0으로 된다.
또한, 전자선(120)의 조사 위치가 도 4A의 정상 위치로부터 도 4B에 나타낸 바와 같이, 차폐판(122)쪽으로 편향되었을 때, 차폐판(122)상에 설치된 전자선 검출기(124)는 차폐판(122)으로 차폐된 전자선(120)량에 비례하는 신호(b)를 출력하며, 한편, 차폐판(121)에 설치된 전자선 검출기(123)로부터의 출력 신호(a)는 0으로 된다. 따라서 신호(b-a)는 도 5의 곡선(131)으로 나타낸 바와 같이 플러스 영역으로 이동한다. 반대로 전자선(120)의 조사 위치가 도 4A의 정상 위치로부터 도 4C에 도시한 것처럼 화살표(B) 방향으로 차폐판(121)쪽으로 편향되는 경우, 차폐판(121)상에 설치된 전자선 검출기(123)가 차폐판(121)으로 차폐된 전자선(120)량에 비례하는 신호를 출력하고, 한편, 차폐판(122)상에 설치된 전자선 검출기(124)로부터의 출력 신호(b)는 0으로 된다. 따라서 신호(b-a)는 도 5의 곡선(132)으로 나타낸 마이너스로 이동한다. 따라서 전자선(120)의 위치는 신호(b-a)의 값으로부터 검출될 수 있다.
한편, 차폐판(121, 122)으로 차폐되지 않은 전자선 조사 위치 검출 장치(114)를 통과하는 전자선(120)은 원반(109)상에 조사되어 이 원반상에 신호를 기록할 수 있다. 따라서 전자선 조사 위치 검출 장치(114)를 이용함으로써, 전자 광학계(102)에 의해 원반(109)상에 전자선(120)이 조사되는 동안 전자 광학계(102)내의 전자선(120)의 위치 변동을 검출할 수 있다.
전자선 조사 위치 검출 장치(114)를 이용하여 광디스크의 원반(109)상에 기록된 트랙 피치의 변동을 모니터할 수 있으므로, 기록시에 원반(109)상에 기록된 트랙 피치의 변동이 허용 값 이내에 있는지 여부를 다음과 같이 판단할 수 있다.예를 들어, 원반(109)상에 기록하기 전에 전자선 편향 부재 즉, 전극(106)에 의해 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X로 전자선(120)이 초기에 크게 변위되고, 전자선 조사 위치 검출 장치(114)에 의해 전자선(120)의 위치 변동을 확인하면서 테스트 원반 등에 샘플이 기록된다. 전자 현미경 등으로 기록된 샘플의 형상을 조사함으로써, 전자선(120)의 조사 위치 변동량과 전자선 조사 위치 검출 장치(114)의 출력 신호 사이의 상관을 미리 확인한다. 여기서, 전자선(120)의 위치는 기록된 샘플의 형상으로부터 전자선(120) 조사 위치의 변동량을 확인할 수 있게 크게 변동시켜 둔다.
기록할 원반(109)의 트랙피치를 0.32㎛로 하고, 광디스크로서 허용되는 트랙피치 변동을 ±5nm로 한 경우, 테스트 원반의 기록 결과로부터, 트랙피치 변동을 허용 값 ±5nm이내로 제한하고 있을 때의, 전자선 조사 위치 검출 장치(114)의 출력 신호는 미리 환산하는 것이 가능하기 때문에, 광디스크 원반(109)을 실제로 기록하고 있을 때의 전자선 조사 위치 검출 장치(114)의 출력 신호를 계속 모니터하고 있으면, 이 원반(109)의 트랙피치 변동이 허용값 이내에 있는지 여부를 추정할 수 있다.
본 제1 실시형태에서는, 전자선 조사 위치 검출 장치(114)는 전자 광학계(102)내에 렌즈(108) 밑에 설치되어 있다. 즉, 전자선 조사 위치 검출 장치(114)는 전자 광학계(102)내에서, 원반(109)에 가장 가까운 위치에 배치되어 있지만, 전자 광학계(102)내에서, 다른 장소에 설치해도 문제는 없다. 그러나 전자선 조사 위치 검출 장치(114)가 원반(109)위에 기록되는 패턴의 지름 방향의 위치변동을 모니터 할 경우는, 가능한 한 원반(109)에 가까운 곳에 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 제1 실시형태에서는, 전자선 조사 위치 검출 장치(114)의 차폐판(121, 122)의 가장자리 부(121a, 122a)는 직선 형상으로 형성되지만, 직선 형상 이외의 형상 즉, 원형 등으로 되어도 유효하다.
도 6은 도 1의 전자선 기록 장치의 변형례의 전자선 기록 장치를 나타낸다. 이 변형례의 전자선 기록 장치는 전자선 조사 위치 검출 장치(114)와 전극(106) 사이에 접속된 위치 정보 제어 장치(140)를 구비한다. 이러한 도 6의 배치의 전자선 기록 장치를 이용함으로써, 전자선(120)의 조사 위치의 변동이 억제되어 원반(109)에 기록하는 패턴의 불균일한 이동을 저감할 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 전자선(120)의 조사 위치의 변동이 없을 때, 원점 O로 도시한 0-신호 O가 전자선 조사 위치 신호(b-a)로서 출력되고, 전자선(120)이 차폐판(122)쪽으로 변위될 때, 플러스 신호(131)가 신호(b-a)로서 출력된다. 반대로, 전자선(120)이 차폐판(121)쪽으로 변위될 때, 마이너스 신호(132)가 신호(b-a)로서 출력된다.
이 신호(b-a)는 위치 정보 제어 장치(140)에 입력되어 이 위치 정보 제어 장치(140)에서 신호의 증폭이나 감쇠를 받은 다음, 편향 전극(106)에 공급된다. 편향 전극(106)은 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X와 거의 같은 방향으로 전자선(120)을 구부릴 수 있다. 따라서 전자선 조사 위치 검출 장치(114)에 의해 검출된 전자선 위치 변동 정보를 이용하여 전자선(120)의 변동을 감소시키는 방향으로 전자선(120)을 구부리면, 전자선(120)의 조사 위치는 안정될 수 있다. 도 6의전자선 배치에 의해 원반(109) 등에 기록된 광디스크 트랙 피치의 변동을 보정할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치를 나타낸다. 제2 실시형태의 전자선 기록 장치에서, 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 애퍼처(104)는 제거되고, 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 전자선 조사 위치 검출 장치(114)는 전자선 조사 위치 검출 장치(214)로 대체된다. 제2 실시형태의 전자선 기록 장치의 다른 구성은 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 구성과 유사하므로, 간략화를 위해 이에 대한 설명은 생략한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 전자선 조사 위치 검출 장치(214)는 차폐판(222)을 구비하며, 전자선(120)의 빔 지름을 결정하는 홀(hole; 221)이 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X와 원반(109)의 회전 방향 Y에 차폐판(222)의 중앙에 설치된다.
홀(221)의 지름 이상인 빔 지름을 갖는 전자선(120)이 홀(221)을 통과할 때, 전자선(120)의 외주부가 차폐판(222)에 의해 차폐되어 상기 홀(221)을 통과한 전자선의 빔 지름이 결정된다. 또한, 차폐판(222)은 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에 대략 비례하는 방향에서 홀(221)에서 제1 영역(222a)과 제2 영역(222b)으로 2등분되고, 전자선 검출기(223, 224)가 각각 상기 제1 영역(222a)과 제2 영역(222b)에 접속되어 이 영역들 상에 조사된 전자선(120)량에 대응하는 신호(a,b)를 각각 출력한다.
홀(221)을 에워싸는 차폐판(222)의 제1 및 제2 영역(222a, 222b)의 가장자리부는 홀(221)의 가장자리 부의 윤곽과 거의 유사한 윤곽을 갖는다. 홀(221)을 통과하는 전자선(120)이 제2 영역(222b)쪽으로 편향되었을 때, 신호(b-a)는 도 5에 곡선(131)으로 도시한 바와 같이, 플러스 영역으로 이동한다. 반대로, 홀(221)을 통과하는 전자선(120)이 제1 영역(222a)쪽으로 편향되었을 때, 신호(b-a)는 도 5에 곡선(132)으로 도시한 바와 같이, 마이너스 영역으로 이동한다. 전자선 검출기(223, 224)로부터의 출력 신호(a,b)가 거의 동일한 강도를 가질 때, 신호(b-a)는 거의 0으로 된다. 즉, 신호(b-a)를 검출함으로써, 전자선 조사 위치 검출 장치(214) 상에 조사된 전자선(120)의 위치를 검출할 수 있다.
제2 실시형태에 있어서, 홀(221)은 원형으로 형성되지만, 원형 이외의 다른 형상 예를 들어, 정방형, 장방형 및 타원형 등으로 되어도 좋다.
또한, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 전자선 조사 위치 검출 장치(214)의 위치를 전자 광학계(102)내에서, 원반(109)에 가장 가까운 위치에 배치하고 있지만, 도 9에 나타낸 바와 같이 전자 광학계(102)내에서, 어느 위치에 배치해도 예를 들어, 렌즈(103)와 전극(105)사이에 배치해도 문제는 없다. 그러나 통상은, 될 수 있는 한 원반(109)에 가까운 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
전자선 조사 위치 검출 장치(214)를 이용함으로써, 광디스크의 원반(109)에 기록된 트랙 피치의 변동을 모니터할 수 있으므로, 원반(109)에 기록한 트랙 피치의 변동이 허용 값 이내에 있는지를 판단할 수 있다.
또한, 이 전자선 조사 위치 검출 장치(214)에 의해 출력된 전자선 조사 위치 신호(b-a)가 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에서 전자선(120)을 구부릴 수있는 편향 전극(106)에 피드백(feedback)되면, 전자선(120)의 조사 위치 변동을 억제할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치를 나타낸다. 이 제3 실시형태의 전자선 기록 장치에 있어서, 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 전자선 조사 위치 검출 장치(114)는 전자선 조사 위치 검출 장치(314)로 대체된다. 제3 실시형태의 전자선 기록 장치의 다른 구성은 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 구성과 유사하므로, 간략화를 위해 이에 대한 설명은 생략한다. 전자선 조사 위치 검출 장치(314)는 전자 광학계(102)내에서 전자선(120)의 광축에 위치한 중심축 주위에 생성된 자장의 강도를 검출하는 자장 센서(315, 316)를 구비한다. 이들 자장 센서(315, 316)는 각기 코일로 구성되고, 전자선(120)의 광축으로부터 거의 등 간격으로 이격되고, 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에서 서로 마주쳐서 그들 사이의 중심으로서 전자선(120)의 광축을 갖는다.
자장 센서(315, 316)사이를 주행하는 전자선으로 생성된 자장의 강도는 전자선(120)의 광축으로부터의 거리로 결정된다. 전자선(120)의 광축으로부터 자장으로의 거리가 증가함에 따라, 자장의 강도는 증가한다. 따라서 전자선(120)이 자장 센서(315, 316)사이의 거의 중심 위치를 통과하는 경우, 상기 자장 센서(315)를 통해 흐르는 전류의 량은 자장 센서(316)를 통해 흐르는 전류의 량과 거의 같게 된다. 그러나, 전자선(120)이 자장 센서(315, 316) 사이의 중심 위치로부터 편향되면, 자장 센서(315)를 통해 흐르는 전류의 량은 자장 센서(316)를 통해 흐르는 전류의 량과 다르게 된다.
도 11은 전자선(120)과 자장 센서(315, 316) 사이의 위치관계를 나타낸다. 자장 센서(315, 316)는 그들 사이의 중심으로서 전자선(120)의 위치(321)에 대해 대칭적으로 배치된다. 전자선(120)이 위치(321)에서 흐르는 경우, 자장 센서(315, 316)에서 발생된 전류의 량은 서로 거의 같게 설정된다. 따라서 전자선(120)이 위치(321)로부터 위치(322)로 편향되는 경우, 자장 센서(315)는 전자선(120)에 가깝게 되지만, 자장 센서(316)는 전자선(120)으로부터 멀어지게 놓인다. 전자선(120)에 의해 생성된 자장은 전자선(120)으로부터의 거리에 반비례한다. 따라서 자장 센서(315)에서 생성된 전류의 량은 자장 센서(316)에서 생성된 전류의 량 보다 크게 된다. 반대로, 전자선(120)이 위치(321)로부터 위치(323)로 편향되면, 자장 센서(315)에서 생성된 전류의 량은 자장 센서(316)에서 생성된 전류의 량보다 작게 된다. 즉, 자장 센서(315, 316)로부터 출력된 전류의 량을 모니터함으로써, 자장 센서(315, 316) 사이로 흐르는 전자선(120)의 광축의 위치를 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 두 개의 자장 센서(315, 316)가 전자선(120)의 광축에 대해 대칭이 되도록 전자선 위치 검출 장치(314)로서 설치되어, 전자선(120)이 변동하는 경우에도 자장 센서(315, 316)의 출력 차분 신호를 취함으로써 중심위치(321)로부터 전자선(120)의 편이를 검출할 수 있다.
여기서, 자장 센서(315, 316)는 전자선(120)의 광축에 대해 대칭으로 설치된다. 그러나 전자선(120)의 광축을 통과하고 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X와 나란하게 놓이는 위치에 설치되는 경우, 자장 센서(315, 316)가 전자선(120)의광축으로부터 같은 거리에 이격되지 않는 경우에도, 이들 자장 센서(315, 316)는 전자선(120)의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 단일 자장 센서라도 전자선(120)의 위치를 검출할 수 있다.
본 제3 실시형태에 있어서, 자장 센서(315, 316)는 코일로 형성되지만, 자장의 변동을 검출할 수 있는 센서는 또한 코일과 같은 효과를 얻을 수 있다.
광디스크의 원반(109)에 기록된 트랙 피치의 변동을 전자선 조사 위치 검출 장치(314)를 이용하여 모니터할 수 있으므로, 기록시 원반(109)상에 기록된 트랙 피치의 변동이 허용 값 이내에 있는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 전자선 조사 위치 검출 장치(314)에 의해 출력된 전자선 조사 위치 신호가 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에서 전자선(120)을 구부릴 수 있는 편향 전극(106)에 피드백되면, 전자선(120)의 조사 위치 변동이 억제될 수 있다.
(제4 실시형태)
도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치를 나타낸다. 제4 실시형태의 전자선 기록 장치에 있어서, 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 전자선 조사 위치 검출 장치(114)는 전자선 조사 위치 검출 장치(414)로 대체된다. 제4 실시형태의 전자선 기록 장치의 다른 구성은 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 구성과 유사하므로 간략화를 위해 이에 대한 설명은 생략한다. 도 13에 도시한 바와 같이, 전자선 조사 위치 검출 장치(414)는 차폐판(421, 422)을 구비하는데, 이들 차폐판들은, 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에서 서로 마주쳐서 전자 광학계(102)내의 전자선(120)의 광축을 그들 사이의 중심으로서 가지며, 또한전자선(120)과 대략 접촉하며, 상기 검출 장치는 또한 전자선(120)의 조사시 발광하며, 각기 차폐판(421, 422)상에 코팅된 예를 들어, 형광 물질로 된 발광 층(423, 424)과 상기 발광 층(423, 424)으로부터 방출된 광의 강도를 각각 검출하는 광센서(425, 426)를 구비하는데, 이들은 상기 차폐판(421, 422) 위에 설치되어 각기 상기 발광 층(423, 424)쪽으로 지향된다.
차폐판(421, 422)은 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에 대략 수직인 방향으로 연장하는 가장자리 부(421a, 422a)를 각각 갖는다. 차폐판(421, 422)은 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에 설치되어 각각의 그 가장자리 부(421a, 422a)가 전자선 조사 위치 검출 장치(414)를 통과하는 전자선(120)과 거의 접촉하게 된다.
전자선(120)이 전자선 기록 장치의 주변 자장의 변동 또는 기계적인 진동 및 전기적 노이즈에 의해 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에서 편향되면, 전자선(120)의 일 부분이 차폐판(421 또는 422) 상에 조사되어 차폐판(421 또는 422)상에 코팅된 발광 층(423 또는 424)으로부터 광이 방출된다. 광센서(425 또는 426)로서 상기 방출된 광량을 검출함으로써, 전자선(120)의 방향 및 편향량을 검출할 수 있다.
또한, 제4 실시형태에 있어서, 전자 광학계(102)내에 원반(109)과 가장 가까운 위치에 전자선 조사 위치 검출 장치(414)가 설치되지만, 상기 전자 광학계(102)내의 다른 위치에 설치될 수도 있다. 그러나 통상은, 전자선 조사 위치 검출 장치(414)는 원반(109)에 가능한 한 가깝게 위치하는 것이 바람직하다.
광디스크의 원반(109)상에 기록된 트랙 피치의 변동은 전자선 조사 위치 검출 장치(414)를 이용하여 모니터될 수 있으므로, 기록시 원반(109)에 기록된 트랙 피치의 변동이 허용 값 이내에 있는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 전자선 조사 위치 검출 장치(414)로부터 출력된 전자선 조사 위치 신호가 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에서 전자선(120)을 구부릴 수 있는 편향 전극(106)에 피드백되면, 전자선(120)의 조사 위치 변동이 억제될 수 있다.
(제5 실시형태)
도 14는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 전자선 기록 장치의 배치를 나타낸다. 이 제5 실시형태의 전자선 기록 장치에 있어서, 제1 실시형태의 애퍼처(104) 및 전자선 조사 위치 검출 장치(114)는 각각 애퍼처(504)와 전자선 조사 위치 검출 장치(514)로 대체된다. 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 렌즈(108) 밑에 설치된 전자선 조사 위치 검출 장치(114)와는 대조적으로, 전자선 조사 위치 검출 장치(514)가 애퍼처(504) 바로 아래에 설치된다. 제5 실시형태의 전자선 기록 장치의 다른 구성은 제1 실시형태의 전자선 기록 장치의 구성과 유사하므로, 간략화를 위해 이에 대한 설명은 생략한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 애퍼처(504)는 전자선 원(101)으로부터의 전자선(120)을 주전자선 부(120A)와 부전자선 부(120B)로 각각 2분할하는 홀(504a, 504b)을 갖는다. 주전자선 부(120A)는 전자 광학계(102)를 그대로 통과하여 원반(109)상에 조사되어 원반(109)상에 패턴을 기록하고, 한편 부전자선 부(120B)는 전자선 조사 위치 검출 장치(514)에 입력된다.
제1 실시형태의 전자선 조사 위치 검출 장치(114)와 제2 실시형태의 전자선조사 위치 검출 장치(214) 그리고 제4 실시형태의 전자선 조사 위치 검출 장치(414)는 전자선 조사 위치 검출 장치(514)로서 이용될 수 있다.
전술한 배치의 전자선 기록 장치에 있어서, 기록에 사용되는 주전자선 부(120A)가 외부 자장의 변동 또는 기계적 진동에 의해 편향되는 경우, 부전자선 부(120B) 또한 유사하게 편향될 수 있다. 따라서 주전자선 부(120A)의 위치적 변동과 부전자선 부(120B)의 위치적 변동사이의 상관이 원반(109)상에 패턴을 기록하기 전에 얻어지면, 전자선(120)에 의해 원반(109)상에 패턴이 기록됨과 동시에 전자선(120)의 조사 위치의 변동을 검출할 수 있다.
광디스크의 원반(109)상에 기록된 트랙 피치의 변동은 전자선 조사 위치 검출 장치(514)를 이용하여 모니터할 수 있으므로, 기록시 원반(109)에 기록된 트랙 피치의 변동이 허용 값 이내에 있는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 전자선 조사 위치 검출 장치(514)로부터 출력된 전자선 조사 위치 신호가 수평 이동 스테이지(111)의 이동 방향 X에서 전자선(120)을 구부릴 수 있는 편향 전극(106)에 피드백되면, 전자선(120)의 조사 위치 변동이 억제될 수 있다.
본 발명의 전술한 바로부터 명확한 바와 같이, 전자선 조사 위치 검출 장치를 이용함으로써, 전자선이 원반상에 기록됨과 동시에 전자선의 조사 위치 변동을 검출할 수 있으므로 원반상에 패턴을 기록할 수 있다. 따라서 원반에의 기록동안, 원반에 기록된 트랙 피치의 변동이 허용 값 이내에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 전자선 조사 위치 검출 장치의 신호를 이용하여 편향 전극을 구동함으로써,원반에 기록된 트랙 피치의 변동을 억제할 수 있다.

Claims (13)

  1. 정보 기록 매체의 원반에 전자선을 조사하는 전자 광학계 및,
    전자선이 상기 전자 광학계에 의해 원반에 조사됨과 동시에 전자 광학계내의 전자선의 조사 위치를 검출하는 전자선 조사 위치 검출 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자선 조사 위치 검출 장치는, 상기 전자 광학계내에서, 상기 원반에 가장 가까운 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자선 조사 위치 검출 장치는,
    상기 원반의 수평 이동 방향에서 상기 전자선과 거의 접촉하는 가장자리 부를 가지고, 상기 전자선을 차폐하는 적어도 하나의 차폐판 및,
    상기 차폐판에 의해 차폐된 전자선량을 검출하는 전자선 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전자선 조사 위치 검출 장치는,
    상기 전자선을 소정의 빔 지름으로 형성하는 홀(hole)을 구비하며, 상기 홀에서 상기 원반의 수평 이동방향에 거의 수직인 방향에서 제1 영역과 제2 영역으로분할되는 전자선 차폐판 및,
    상기 차폐판의 제1 영역 및 제2 영역으로 차폐된 전자선량을 제1과 제2 검출 신호로서 각각 검출하여, 상기 제1 및 제2 검출 신호의 차분 신호가 얻어지도록 하는 제1 및 제2 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전자선 조사 위치 검출 수단은, 상기 전자 광학계내의 상기 전자선의 광축에 위치한 중심축 주위에서 생성된 자장의 강도를 검출하는 적어도 하나의 자장 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자선 조사 위치 검출 장치는,
    상기 원반의 수평 이동 방향에서 전자선과 거의 접촉하고, 전사선의 조사시 발광하는 발광 층으로 코팅된 전자선을 차폐하는 적어도 하나의 차폐판 및,
    상기 발광 층쪽으로 지향되게 배치되고, 상기 발광 층에 의해 방출된 광의 강도를 검출하는 광센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전자선을 주전자선 부 및 부전자선 부로 각각 2등분하는 적어도 두 개의 홀을 구비하고, 상기 부전자선 부의 위치가 상기 전자선 조사 위치 검출 장치에 의해 검출되도록 하는 애퍼처를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전자 광학계내에 설치되고, 상기 원반의 수평 이동 방향으로 전자선을 편향시키는 전자선 편향 부재 및,
    상기 전자선 조사 위치 검출 장치의 검출 결과에 따라 상기 전자선 편향 부재를 제어하여 전자선의 조사 방향을 변경시키는 것을 특징으로 하는 전자선 기록 장치.
  9. 전자선에 의해 정보 기록 매체의 원반 상에 신호를 기록하기 위한 전자선 기록 장치 내에서, 전자선의 조사 위치를 검출하는 검출 방법에 있어서,
    상기 원반 상에 전자선을 조사하여 이 원반 상에 정보를 기록하는 조사단계;
    조사된 전자선을 차폐하는 단계;
    차폐된 전자선량을 검출하는 단계; 및,
    검출된 전자선량에 따라 전자선의 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사 위치 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전자선의 조사 방향은, 전자선의 검출량에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 전자선 조사 위치 검출 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 차폐판은 제1 영역과 제2 영역으로 분할되고, 상기 차폐판의 상기 제1 영역과 제2 영역으로 차폐된 전자선량을 제1 및 제2 검출 신호로서 각각 검출하여 상기 전자선의 위치가 제1 신호 및 제2 신호의 차분 신호에 의해검출되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사 위치 검출 방법.
  12. 제9항에 있어서, 전자선의 조사시 발광하는 발광 층으로 코팅된 차폐판에 의해 차폐된 전자선량을 검출하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사 위치 검출 방법.
  13. 전자선에 의해 정보 기록 매체의 원반 상에 신호를 기록하는 전자선 기록 장치 내에서 전자선의 조사 위치를 검출하는 방법에 있어서,
    상기 원반 상에 전자선을 조사하여 이 원반 상에 정보를 기록하는 조사단계;
    전자선의 광축에 위치한 중심축 주위에 생성된 자장의 량을 검출하는 단계; 및,
    검출된 자장의 량에 따라 전자선의 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자선 조사 위치 검출 방법.
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