(57)【要約】【課題】原盤基板に微小パターンを形成でき、かつディスク原盤を低コストで作製できるディスク原盤製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】ディスク原盤製造装置１は、モータ１１と、一端がモータ１１の回動軸に接続された軸１２と、この軸１２のモータ１１と接続されていない方の端部が下面の中心に接続され、上面に原盤基板２０を載置する円盤状のステージ１３と、軸１２と離間し、かつ軸線が軸１２の軸線と略平行に配設される棒状の支持部１４と、この支持部１４の上端に配設され、支持部１４の軸線を回動中心として回動する回動部１５と、この回動部１５に一端が接続された板状のヘッド１６と、ヘッド１６の回動部１５に接続されていない方の端部に配設された電子線放出部１７と、モータ１１、回動部１５および電子線放出部１７と電気的に接続された制御部１８とを少なくとも備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成型法によりディスクを製造する際に使用されるディスク原盤を作製するディスク原盤製造装置において、
載置された原盤基板を同一面内で回転させる回転ステージと、
前記原盤基板に向けて電子を放出する電子線放出手段および
この電子線放出手段を支持する弾性部材からなるヘッドと
を有することを特徴とするディスク原盤製造装置。
【請求項２】
請求項１記載のディスク原盤製造装置において、
前記電子線放出手段は、
微小電子線放出源と、
電子通過孔を有し、前記微小電子線放出源を収容する外殻と、
前記電子通過孔に設けられ、前記微小電子線放出源近傍を高真空に保つメンブレンと
を有することを特徴とするディスク原盤製造装置。
【請求項３】
請求項２記載のディスク原盤製造装置において、
前記微小電子線放出源は、シリコン、ＬａＢ６、Ｗ、ＡＩＮ、ＴｉＷ、ＺｒＷ／Ｏ、ダイヤモンドまたはカーボンナノチューブのうちの何れか１つからなる
ことを特徴とするディスク原盤製造装置。
【請求項４】
電子線放出手段を弾性部材からなるヘッドに配設し、前記電子線放出手段の微小電子線放出源を電子線感光剤が塗布されかつ回転ステージに載置された原盤基板に対向させ、この原盤基板を高速に回転させて動圧を発生させ、この動圧を利用して前記微小電子線放出源と前記原盤基板との間隔を所定の距離に保つ
ことを特徴とするディスク原盤製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のディスク原盤製造方法において、
前記微小電子線放出源を電子通過孔を有する外殻に収容し、前記電子通過孔にメンブレンを設け、前記微小電子線放出源近傍を高真空に保つ
ことを特徴とするディスク原盤製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクト光磁気ディスクあるいはデジタルビデオディスクに代表されるディスク状記録メディアを、プレス成型法を用いて製造するために使用するディスク原盤を作製する製造装置および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プレス成型法を用いてコンパクト光磁気ディスクやデジタルビデオディスク等に代表されるディスク状記録メディアを大量かつ安価に製造するためには、記録メディアに形成される凹凸とは相反する凹凸を有するディスク原盤を使用している（特許文献１参照。）。すなわち、記録メディア上で凹形状となる情報記録部は、ディスク原盤上では凸形状になっており、記録メディア上で凸形状となる情報記録部は、ディスク原盤上では凹形状になっている。このような記録メディアを作製するためのディスク原盤は、レーザ描画装置を使用して作製されている（特許文献２参照。）。
また、記録密度の向上と原盤作製のプロセス余裕度の改善を目的として、レーザ光よりも微細な形状のビームを実現できる電子線を用いてパターン形成する方法も開発されており、既に、非常に細く絞られた電子線を使用すると、１０ｎｍ以下の細さのパターンを形成できることが報告されている（非特許文献１参照。）。
【０００３】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−６３７９４
【特許文献２】
特開平６−２１５４０８
【非特許文献１】
Ｊ．  Ｖａｃ．  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂ１９、２７０９、２００１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザ描画装置を用いてディスク原盤を作製する方法では、記録情報の高密度化に伴ってレーザ描画装置の短波長化または光学系の改良がなされているが、そのスポットサイズが波長に起因する限界に徐々に近づきつつあるため、高密度化に必要な微小パターンを形成できないという問題がある。
また、電子線描画装置を使用する方法では、レーザ描画装置のビーム径よりも細く絞られた電子線で微小なパターンを形成できるために、近年、原盤作製用の電子線描画装置の開発が進んでいるが、電子線の焦点がちょうど原盤基板上に位置するよう高真空中で原盤基板と電子線源との間隔を調整することは困難であった。このため、従来の電子線描画装置では、原盤基板と電子線源との位置を高真空中で調整するための高精度回転ステージ、極座標系で電子線を制御するための偏光器や電子線を微小な領域に集めるためのフォーカス機構など、一般的な半導体集積回路製造用の電子線描画装置とは異なる機能を実現する装置を必要とする。半導体集積回路用電子線描画装置自体が高価であることに加え、高真空中での高精度な回転ステージ等を特別に開発しなければならないため、電子線描画装置を使用する方法では、レーザ描画装置と比較して高コストであるという問題がある。
そこで、本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、原盤基板に微小なパターンを形成でき、かつディスク原盤を低コストで作製できるディスク原盤製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明にかかるディスク原盤製造装置は、プレス成型法によりディスクを製造する際に使用されるディスク原盤を作製するディスク原盤製造装置において、載置された原盤基板を同一面内で回転させる回転ステージと、原盤基板に向けて電子を放出する電子線放出手段およびこの電子線放出手段を支持する弾性部材からなるヘッドとを有することを特徴とする。このディスク原盤製造装置によれば、原盤基板を回転させると、この原盤基板の回転に基づいて発生する空気流によりヘッドに作用する浮上力と、ヘッドの弾性力とが釣り合い、電子線放出手段を所定の位置に保持することができる。
【０００７】
上記ディスク原盤製造装置において、電子線放出手段は、微小電子線放出源と、電子通過孔を有し、微小電子線放出源を収容する外殻と、電子通過孔に設けられ、微小電子線放出源近傍を高真空に保つメンブレンとを有するようにしてもよい。
【０００８】
上記ディスク原盤製造装置において、微小電子線放出源は、シリコン、ＬａＢ６、Ｗ、ＡＩＮ、ＴｉＷ、ＺｒＷ／Ｏ、ダイヤモンドまたはカーボンナノチューブのうちの何れか１つからなるようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明にかかるディスク原盤製造方法は、電子線放出手段を弾性部材からなるヘッドに配設し、電子線放出手段の微小電子線放出源を電子線感光剤が塗布されかつ回転ステージに載置された原盤基板に対向させ、この原盤基板を高速に回転させて動圧を発生させ、この動圧を利用して微小電子線放出源と原盤基板との間隔を所定の距離に保つことを特徴とする。
【００１０】
上記ディスク原盤製造方法において、微小電子線放出源を電子通過孔を有する外殻に収容し、電子通過孔にメンブレンを設け、微小電子線放出源近傍を高真空に保つようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施の形態にかかるディスク原盤製造装置の構成を示す側面図、図１（ｂ）は、本実施の形態にかかるディスク原盤製造装置の構成を示す正面図、図２は、電子線放出部の構成を示す断面図である。
本実施の形態にかかるディスク原盤製造装置１は、軸線が鉛直方向に沿った回動軸を有するモータ１１と、一端がモータ１１の回動軸に接続され、軸線がモータ１１の回動軸にそって配設された軸１２と、この軸１２のモータ１１と接続されていない方の端部が下面の中心に接続され、上面に原盤基板２０を載置する円盤状のステージ１３と、軸１２と離間し、かつ軸線が軸１２の軸線と略平行に配設される棒状の支持部１４と、この支持部１４の上端に配設され、支持部１４の軸線を回動中心として回動する回動部１５と、この回動部１５に一端が接続された板状のヘッド１６と、ヘッド１６の回動部１５に接続されていない方の端部に配設された電子線放出部１７と、モータ１１、回動部１５および電子線放出部１７と電気的に接続された制御部１８とを少なくとも備える。
【００１２】
モータ１１は、公知のモータからなり、ディスク原盤製造装置１の土台となるケースや基部等に配設され、制御部１８の指示に基づいて、自身の回動軸に接続された軸１２を介してステージ１３を回転させる。
【００１３】
ステージ１３は、円盤状の基板からなり、下面の中心に接続された軸１２を介してモータ１１により回転させられる。このようなステージ１３の上面には、原盤基板２０が電子線感光剤２０ａが塗布されていない面をステージ１３の上面に対向させて載置される。
支持部１４は、ディスク原盤製造装置１の土台となるケースや基部等に配設された基部１４ａと、この基部１４ａから立設された軸１４ｂとから構成され、この軸１４ｂの上端には回動部１５が設けられている。
回動部１５は、公知のモータを備え、ヘッド１６の一端をヘッド１６の長手方向が略水平になるように支持し、制御部１８の指示に基づいて、軸１４ｂの軸線を回動中心として自身が回動する。これにより、回動部１５は、ヘッド１６の回動部１５に接続されていない方の端部が水平方向に円弧を描くように移動させる。
【００１４】
ヘッド１６は、板ばね等の弾性部材からなり、後述する電子線放出部１７をステージ１３とともに回転する原盤基板２０上に支持する。本実施の形態において、ヘッド１６は、図１（ｂ）に示すように平面視略矩形で、厚さ方向に屈曲されて電子線放出部１７が配設された端部１６ａと、一端が回動部１５に接続された端部１６ｂと、端部１６ａと端部１６ｂとを連接する連接部１６ｃとを有し、図１（ａ）に示すように両端部１６ａ、１６ｂが略平行になるように形成されている。このような形状を有することにより、ヘッド１６は、端部１６ｂおよび連接部１６ｃが原盤基板２０に接触するのを防ぐことができる。
【００１５】
電子線放出部１７は、図１および図２に示すように、レーザ光線よりも微細なビーム径の電子線３０を放出する微小電子線放出源１７ａと、この微小電子線放出源１７ａの放出部１７ｂが原盤基板２０と対向する部分、すなわち電子通過孔１７ｃを除く周囲を覆う外殻１７ｄと、この外殻１７ｄの電子通過孔１７ｃを除く原盤基板２０と対向する面に配設された引き出し電極１７ｅとから構成される。このような電子線放出部１７は、放出部１７ｂを電子線感光剤２０ａが塗布された側の原盤基板２０に近接して配設される。
微小電子線放出源１７ａは、シリコン、ＬａＢ６、Ｗ、ＡＩＮ、ＴｉＷ、ＺｒＷ／Ｏ、ダイヤモンド、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーのうちの何れか１つの材料から構成される。
なお、微小電子線放出源１７ａおよび引き出し電極１７ｅは、図１（ａ）および図２に示すように、制御部１８と電気的に接続されており、微小電子線放出源１７ａに対して引き出し電極１７ｅが正電位となるように電圧を印加し、放出部１７ｂ近傍の電界強度が所定の値を超えると、放出部１７ｂから電子が放出される。ここで、微小電子線放出源１７ａおよび引き出し電極１７ｅは、例えばヘッド１６表面に形成された薄膜配線やワイヤ等により制御部１８と電気的に接続されるようにしてもよい。
【００１６】
制御部１８は、電源回路を有する公知のコンピュータ等から構成され、モータ１１、回動部１５および電子線放出部１７と電気的に接続され、これらに電力を供給し、ステージ１３の回転速度、ヘッド１６の移動および電子線放出部１７からの電子線の放出を制御する。また、制御部１８には、原盤基板２０に書き込む所定の情報が記録されており、電子線放出部１７の微小電子線放出源１７ａと引き出し電極１７ｅとの間に印加する引き出し電圧を制御し、所定の情報に基づいて原盤基板２０に電子線を照射する。
【００１７】
次に、本実施の形態にかかるディスク原盤製造装置１の動作について説明する。
制御部１８は、原盤基板２０がステージ１３に載置され、ヘッド１６に配設されている電子線放出部１７の放出部１７ｂが原盤基板２０の電子線に感光する電子線感光剤２０ａが塗布された面に対向し、かつ所定の距離だけ離間した状態において、ステージ１３を所定の速度で回転させると、ヘッド１６を露光開始位置に移動させる。このとき、原盤基板２０が高速に回転することで発生する空気流によりヘッド１６に作用する浮上力と、ヘッド１６の弾性力とが釣り合うため、ヘッド１６は原盤基板２０表面から所定の位置に保持される。これに伴って、電子線放出部１７と原盤基板２０との間隔も、所定の距離に保持される。このため、外殻３ｃの形状を所定の形状、例えば円柱状など原盤基板２０が高速に回転している際にヘッド１６が移動してもヘッド１６に作用する浮上力が変化しない形状等に形成し、原盤基板２０を高速に回転させて、電子線放出部１７と原盤基板２０との間隔が所定の間隔、すなわち微小電子線放出源１７ａから出射される電子線の焦点が原盤基板２０上に位置する場合のモータ１１の回転数を予め求めておく。これにより、制御部１８は、予め求めた回転数でモータ１１を回転させると、電子線放出部１７と原盤基板２０との間隔を常に所定の間隔に保持することができる。
【００１８】
次に、制御部１８は、原盤基板２０に書き込む所定の情報に基づいて電子線放出部１７の微小電子線放出源１７ａと引き出し電極１７ｅとの間に引き出し電圧を印加し、放出部１７ｂから引き出した電子線３０を電子線感光剤２０ａを塗布した原盤基板２０に照射する。ネガ型の電子線感光剤２０ａを使用した場合、電子線３０を照射された原盤基板２０を現像すると、その原盤基板２０には、必要な照射量を受けたビット部分の電子線感光剤２０ａが残り、その他の未露光部分の電子線感光剤が溶解する。このような原盤基板２０をマスクにしてエッチングによりディスク原盤を加工すると、ビット部分が凸形状のディスク原盤を作製することができる。このディスク原盤を使用して、記録メディアをプレス成型法でプレスすると、記録メディアには凹の形状が記録される。このようなプレス成型法において、上述したような方法で作成されたディスク原盤を使用することにより、コンパクトディスクまたはデジタルビデオディスクに代表されるディスク状記録メディアを大量に生産することができる。
【００１９】
上述したように、本実施の形態によれば、微小電子線放出源１７ａにより原盤基板２０にパターンを形成するので、非常に微小なパターンを形成することができる。
また、本実施の形態によれば、微小電子線放出源１７ａを弾性部材からなるヘッド１６の一端に配設し、モータ１１を所定の回転数で回転させることにより、所定の回転数で回転する原盤基板２０により発生する空気流によりヘッド１６に作用する浮上力と、ヘッド１６の弾性力とが釣り合い、微小電子線放出源１７ａと原盤基板２０との距離が常に所定の距離に保たれるため、電子線源と露光目標との相対位置を調整するための電子線偏光器等を削減することが可能となるので、装置自体の低コスト化を実現することができ、これに伴って、ディスク原盤およびディスク状記録メディアを安価に製造することができる。
【００２０】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図２に示す第１の実施の形態における電子線放出部１７の放出部１７ｂ側に電子通過孔１７ｃを覆うメンブレン４０ｆを、設けたものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素には、同じ名称または符号を付し、適宜説明を省略する。図３は、電子線放出部４０の断面図である。
【００２１】
電子線放出部４０から電子線３０を引き出すには、微小電子線放出源４０ａと引き出し電極４０ｅの間に引き出し電圧を印加する。この際、フィールドエミッション型電子線源の場合には、微小電子線放出源４０ａ近傍が１０−６Ｐａ程度の高真空であることが必要である。また、熱電子放出型の電子線源の場合でも、１０−４Ｐａより高い真空度が必要である。このため、図３において、例えばシリコンナイトライド（ＳｉＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイヤモンド等からなり、厚さ０．１〜３μｍ程度のメンブレン４０ｆを設けることにより、微小電子線放出源４０ａ近傍を高真空に保つことができるため、微小電子線放出源４０ａから効果的に電子線３０を引き出すことができる。なお、メンブレン４０ｆの材料および厚さは、電子線３０を通過させることができ、かつ、微小電子線放出源４０ａ近傍を高真空を保つことができれば適宜自由に設定することができる。
【００２２】
なお、本実施の形態において、微小電子線放出源４０ａに替えて、コンデンサレンズ等の集束レンズを備えた微小電子銃を使用することもできる。この場合、制御部１８は、微小電子銃の制御パラメータである引き出し電圧、加速電圧、コンデンサレンズなどの電圧値を変化させることにより、微小電子銃から出射させる電子線の焦点が原盤基板２０上に位置するように焦点距離を調整する。
このように、微小電子銃を使用する場合は、所定の電極以外で放電が生じないように、また、電子線が安定して放出されるように、電子線源やレンズ系を高真空に保つ必要があるため、図３で示すようなメンブレンを設ける。
【００２３】
上述したように、微小電子線源として微小電子銃を用いた場合は、微小電子銃の制御パラメータである引き出し電圧、加速電圧、コンデンサレンズなどの電圧値を変化させることにより、焦点距離を調整することができ、電子線の径を最細に絞り込むことが可能となる。その結果、微小電子線源単体をヘッド１６に配設した場合と比べて、より微細なパターンを形成することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、微小電子線源または微小電子銃の電子線放出部に近接して配設されたメンブレンにより微小電子線源または微小電子銃を高真空に保ち、これらの微小電子線源または微小電子銃を板ばねからなるヘッドの先端に配設し、電子放出部を電子線感光剤が塗布された原盤基板に対向させ、この原盤基板を高速に回転させて動圧を発生させることにより、この動圧による浮上力と、板ばねの弾性力とが釣り合うため、微小電子線源または微小電子銃と原盤基板との間隔を所定の距離に保つことができる。これにより、本発明は、微小電子線源または微小電子銃を所定の距離に配設するために高精度回転ステージ、偏光器またはフォーカス機構等の従来用いていた装置が不要になるため、ディスク原盤製造装置の低コスト化を実現することができ、これに伴ってディスク原盤およびディスク状記録メディアを安価に製造することができる。また、本発明によれば、微小電子線源または微小電子銃から出射される電子線により原盤基板にパターンを形成するので、非常に微小なパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）第１の実施の形態にかかるディスク原盤製造装置の構成を示す側面図、（ｂ）第１の実施の形態にかかるディスク原盤製造装置の構成を示す正面図である。
【図２】電子線放出部１７の構成を示す断面図である。
【図３】電子線放出部４０の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ディスク原盤製造装置、１１…モータ、１２…軸、１３…ステージ、１４…指示部、１４ａ…基部、１４ｂ…軸、１５…回動部、１６…ヘッド、１６ａ、１６ｂ…端部、１６ｃ…連接部、１７、４０…電子線放出部、１７ａ、４０ａ…微小電子線放出源、１７ｂ、４０ｂ…放出部、１７ｃ、４０ｃ…電子通過孔、１７ｄ、４０ｄ…外殻、１７ｅ、４０ｅ…引き出し電極、４０ｆ…メンブレン、１８…制御部、２０…原盤基板、２０ａ…電子線感光剤、３０…電子線。
【図１】
2004178768.tif 000003
【図２】
2004178768.tif 000004
【図３】
2004178768.tif 000005