(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク原盤を回転駆動する回転駆動装置と、電子ビームの偏向制御を行う偏向手段及び前記電子ビームを集束して前記ディスク原盤の主面上に照射するフォーカス制御手段を備えた電子ビーム出射手段と、前記回転駆動装置と前記電子ビーム出射手段とを前記ディスク原盤の半径方向に相対的に移動させる移動駆動装置とを備えたディスク原盤作成装置であって、前記回転駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングから少なくとも１端部が露出しつつ収容され静圧空気軸受によって回転自在に支持されたスピンドルシャフトと、前記スピンドルシャフトを回転駆動するモータと、前記モータの近傍に配置された温度センサ及び電気加熱器と、前記温度センサの出力に基づいて電気加熱器を制御する温調コントローラとを有することを特徴とするディスク原盤作成装置。
【請求項２】
前記温調コントローラは、前記モータの温度が前記モータが所定の回転速度を継続した際の所定温度となるように前記電気加熱器を制御することを特徴とする請求項１記載のディスク原盤作成装置。
【請求項３】
前記回転駆動装置、前記電子ビーム出射手段及び前記移動駆動装置を真空雰囲気下に置く真空雰囲気形成手段を備えることを特徴とする請求項１記載のディスク原盤作成装置。
【請求項４】
前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングの側壁内部に配置されていることを特徴とする請求項１記載のディスク原盤作成装置。
【請求項５】
前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングに接して外装されていることを特徴とする請求項１記載のディスク原盤作成装置。
【請求項６】
ディスク原盤を回転駆動する回転駆動装置と、電子ビームの偏向制御を行う偏向手段及び前記電子ビームを集束して前記ディスク原盤の主面上に照射するフォーカス制御手段を備えた電子ビーム出射手段と、前記回転駆動装置と前記電子ビーム出射手段とを前記ディスク原盤の半径方向に相対的に移動させる移動駆動装置とを備えたディスク原盤作成装置であって、前記回転駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングから少なくとも１端部が露出しつつ収容され静圧空気軸受によって回転自在に支持されたスピンドルシャフトと、前記スピンドルシャフトを回転駆動するモータと、前記ハウジングと前記スピンドルシャフトとの間隙に介在する磁性流体シールと、前記磁性流体シール及び前記モータの近傍に配置された温度センサ及び電気加熱器と、前記温度センサの出力に基づいて電気加熱器を制御する温調コントローラとを有することを特徴とするディスク原盤作成装置。
【請求項７】
前記温調コントローラは、前記磁性流体シール及び前記モータの温度が前記モータが所定の回転速度を継続した際の所定温度となるように前記電気加熱器を制御することを特徴とする請求項６記載のディスク原盤作成装置。
【請求項８】
前記回転駆動装置、前記電子ビーム出射手段及び前記移動駆動装置を真空雰囲気下に置く真空雰囲気形成手段を備えることを特徴とする請求項６記載のディスク原盤作成装置。
【請求項９】
前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングの側壁内部に配置されていることを特徴とする請求項６記載のディスク原盤作成装置。
【請求項１０】
前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングに接して外装されていることを特徴とする請求項６記載のディスク原盤作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動装置に関し、特に磁性流体シールを用いた回転駆動装置及びこれを用いたディスク原盤作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可視域、紫外域のレーザ光を用いたディスク原盤のカッティングは、記録用レーザ光のスポット径の限界によって記録分解能が制限される。そこで、可視域、紫外域のレーザ光よりも短波長で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なうことが検討され、走査形電子顕微鏡の鏡筒を用いたディスク原盤作成装置が開発されている。
【０００３】
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、その伝搬経路に他の媒体が存在するのは好ましくなく、真空雰囲気下で使用される。従って、電子銃、原盤回転駆動装置、原盤移送装置は、真空容器に収容され真空雰囲気内で用いられる。
ディスク原盤作成装置には、ディスク原盤に対して微細なピッチで微小な凹凸パターンの潜像を形成することから、各駆動装置が極めて高精度に位置決め制御されると共に駆動制御される必要がある。
【０００４】
情報記録媒体用原盤に情報を記録（カッティング）する際、原盤をターンテーブル上に載置し、電子ビーム照射手段から電子ビームを出射させて原盤表面に照射させることで表面上に潜像を形成させる。この場合、ターンテーブルに回転力を付与する原盤回転駆動装置として電磁モータを用いるため、かかるモータの近傍には電磁場が発生する。この電磁場は、出射される電子ビームの飛翔方向等に悪影響を及ぼし、カッティング精度を低下させる。
【０００５】
そこで、特許第３０４０８８７号公報（特開平６−１３１７０６号）に示されるような、モータよる電磁場の影響を電子ビームから遮断すべく、電磁モータを磁気シールド手段により囲繞したディスク原盤作成装置が開発されている。
従来のディスク原盤作成装置における回転駆動装置において、スピンドルシャフトは、静圧空気軸受によりハウジング内に軸支され、モータによって回転駆動される。ハウジングとスピンドルシャフトとの径方向の間隙には、軸受け用のエアーを真空室から遮断するための磁性流体シールが設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転駆動装置では、高速回転で使用した場合、磁性流体シール及びモータから、発生する熱がスピンドルシャフト及びその周囲に伝わる。この発熱の影響により、スピンドルシャフトが熱膨張し、その長さが変化する。このため軸上に取り付けられ、原盤を載置するターンテーブルの高さが変化するために、原盤に収束する電子ビームの焦点の焦点調整が不安定になる。また、磁性流体中で温度分布のムラが生じ、スピンドルシャフトの回転が不安定になる。よって、得られた原盤のトラックピッチ変動や再生信号のジッタの量が多くなるなど記録精度が低下する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、駆動時の温度変化の影響を抑制した回転駆動装置及びこれを用いたディスク原盤作成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングから少なくとも１端部が露出しつつ収容され軸受によって回転自在に支持されたスピンドルシャフトと、前記スピンドルシャフトを回転駆動するモータと、前記ハウジングと前記スピンドルシャフトとの間隙に介在する磁性流体シールとを備え、真空雰囲気内で用いられる回転駆動装置であって、
前記磁性流体シール及び前記モータの近傍に配置された温度センサ及び電気加熱器と、前記温度センサの出力に基づいて電気加熱器を制御する温調コントローラとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の回転駆動装置においては、前記温調コントローラは、前記磁性流体シール及び前記モータの温度が前記モータが所定の回転速度を継続した際の所定温度となるように前記電気加熱器を制御することを特徴とする。
本発明の回転駆動装置においては、前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングの側壁内部に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の回転駆動装置においては、前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングに接して外装されていることを特徴とする。
本発明のディスク原盤作成装置は、ディスク原盤を回転駆動する回転駆動装置と、電子ビームの偏向制御を行う偏向手段及び前記電子ビームを集束して前記ディスク原盤の主面上に照射するフォーカス制御手段を備えた電子ビーム出射手段と、前記回転駆動装置と前記電子ビーム出射手段とを前記ディスク原盤の半径方向に相対的に移動させる移動駆動装置とを備えたディスク原盤作成装置であって、
前記回転駆動装置は、ハウジングと、前記ハウジングから少なくとも１端部が露出しつつ収容され静圧空気軸受によって回転自在に支持されたスピンドルシャフトと、前記スピンドルシャフトを回転駆動するモータと、前記ハウジングと前記スピンドルシャフトとの間隙に介在する磁性流体シールと、前記磁性流体シール及び前記モータの近傍に配置された温度センサ及び電気加熱器と、前記温度センサの出力に基づいて電気加熱器を制御する温調コントローラとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のディスク原盤作成装置においては、前記温調コントローラは、前記磁性流体シール及び前記モータの温度が前記モータが所定の回転速度を継続した際の所定温度となるように前記電気加熱器を制御することを特徴とする。
本発明のディスク原盤作成装置においては、前記回転駆動装置、前記電子ビーム出射手段及び前記移動駆動手段を真空雰囲気下に置く真空雰囲気形成手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明のディスク原盤作成装置においては、前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングの側壁内部に配置されていることを特徴とする。
本発明のディスク原盤作成装置においては、前記温度センサ及び電気加熱器は、前記ハウジングに接して外装されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、回転駆動装置１０のハウジング１１内部には、スピンドルシャフト１２と、スピンドルシャフトを回転駆動するモータ１３が収容されている。スピンドルシャフト１２はハウジング１１から少なくとも１端部が露出し、静圧空気軸受１４によって回転自在に軸支されている。この例ではスピンドルシャフト１２の端部近傍において、磁性流体シール１５が、ハウジング１１の開口部とスピンドルシャフト１２との径方向の間隙に介在するように、スピンドルシャフト１２を囲繞して設けられている。磁性流体シール１５によりハウジング１１内部の気密性が保持される。
【００１４】
ハウジング１１の側壁内部の磁性流体シール１５近傍及びモータ１３の近傍に、それぞれ電気加熱器であるヒータ２１及び熱電対などの温度センサ２２が配置されている。磁性流体シール１５近傍のヒータ２１は環状の磁性流体シール１５を囲繞するように、モータ１３の近傍のヒータ２１は環状のモータ１３のコイルを囲繞するように、それぞれ内蔵されている。温度センサ２２はそれぞれの部位のハウジング１１の側壁内部へ埋設されている。それぞれヒータ２１及び温度センサ２２は温調コントローラ２３に接続されており、温調コントローラ２３は、温度センサ２２の出力に基づいてヒータ２１への電力を制御し、これによって磁性流体シール１５近傍及びモータ１３の近傍の温度が制御される。
【００１５】
温調コントローラ２３は、回転駆動装置１０を室温以上の所定の温度、例えばモータ１３が最高回転で回転を継続した場合の最高温度、となるように温度制御する。例えば、温調コントローラ２３は、温度センサ２２で磁性流体シール１５近傍及びモータ１３の近傍の温度を検出しつつ、ヒータ２１へ電流を供給し、所定の温度より低いときはヒータ２１へ電流を供給し、所定の温度に達するとヒータ２１へ電流を停止するオン／オフ制御を行う。また、温調コントローラ２３は、磁性流体シール１５近傍と、モータ１３の近傍とで、独立して温度制御することもできる。さらに、他の例では、かかる温度制御はヒータ２１への電流量を連続的に制御することによっても可能である。
【００１６】
以上の構成により、回転停止時、低速回転時及び高速回転時ともに、磁性流体シール１５近傍及びモータ１３の近傍の温度が一定に保たれるため、同一の条件で使用することででき、温度変化の影響を受けることがない。
上記の温度制御機構付き回転駆動装置は、真空チャンバ内で真空雰囲気下で使用されるのに適している。すなわち、真空雰囲気下においては、温度を一定にするのに水などの冷却流体を用いることは配管上の問題があり、また、冷却ファンを用いることもできない。さらに、冷却流体や冷却ファンでは、正確な温度制御が困難である。
【００１７】
上記回転駆動装置の例では、ヒータ２１及び温度センサ２２をハウジング内に内蔵する構成を示したが、図２に示すように、ハウジング１１の外表面に接して外装して配置するようにしても良い。
次に、上記回転駆動装置を用いたディスク原盤作成装置を説明する。
図３に示すように、ディスク原盤作成装置３０は、真空チャンバ３１と、真空チャンバ内に配置されたディスク原盤１００を回転駆動するターンテーブル１０１付き回転駆動装置１０と、この回転駆動装置をディスク原盤の半径方向に移動させる原盤移動駆動装置４０と、真空チャンバ３１に取り付けられた電子ビーム出射ヘッド部と、を備えている。電子ビーム出射ヘッド部は、一端に電子ビーム出射口５０ａが形成された電子銃筒５０と、電子銃筒５０の各要素を制御する制御部とから構成される。
【００１８】
電子銃筒５０は、その電子ビーム出射口５０ａが真空チャンバ３１内部に挿入されるように、鉛直に真空チャンバ３１へ固定されている。すなわち、電子銃筒５０がその電子ビーム出射口５０ａが真空チャンバ３１内の空間に臨ませた状態で真空チャンバの天井面に取り付けられている。電子ビーム出射口は、回転駆動装置１０のターンテーブル１０１上に位置決めされたディスク原盤１００の主面と近接した状態で対向配置されている。
【００１９】
電子銃筒５０は要素として、電子ビーム出射口５０ａ反対側から、電子銃５１、集束レンズ５２、ブランキング電極５３、アパーチャ５４、ビーム偏向電極５５、フォーカス調整レンズ５６及び対物レンズ５７を筒体内に備え、この順で内部に配置されている。
図３のディスク原盤作成装置におけるディスク原盤の回転駆動装置１０には、図２に示す温度制御機構付き回転駆動装置が用いられている。すなわち、回転駆動装置のハウジング内の磁性流体シール近傍及びモータの近傍にヒータ２１、温度センサ２２を配置し、温調コントローラ２３で温度制御を行う。これにより、回転駆動装置に起因する記録ビームのフォーカス変動、記録信号のジッター、及び記録トラックピッチ変動などを抑制することができる。
【００２０】
真空チャンバ３１は、エアーダンパーなどの防振台３２を介して設置され、外部からの振動の伝達が抑制される。真空チャンバ３１には真空ポンプ３３が接続されており、これにより真空チャンバ内部を排気することにより内部空間が所定の真空条件に設定される。
ターンテーブル１０１がスピンドルシャフト１２の端部に固定された回転駆動装置１０である原盤回転駆動装置は、原盤移動駆動装置４０により水平方向に移動自在に支持されている。
【００２１】
ターンテーブル１０１は、図示しない真空チャッキング機構、機械的チャッキング機構、静電チャッキング機構のいずれかによりディスク原盤１００を位置決め載置している。
電子ビーム出射ヘッド部における電子銃筒５０の各要素を制御する制御部は、ブランキング電極を調整駆動するブランキング電極駆動部５３０、ビーム偏向電極を調整駆動するビーム偏向電極駆動部５５０、フォーカス調整レンズ５６を調整駆動するフォーカスレンズ駆動部５６０、及びこれら駆動部を制御する主制御部６００を備えている。
【００２２】
主制御部６００により制御される電源部５１０の電力供給によって、電子銃５１は、１０ＫＶ前後の高電圧により陰極から発せられた電子を、陽極により数十ＫｅＶに加速して電子ビームを放出する。集束レンズ５２は、放出された電子ビームを集束してアパーチャ５４へと導く。ブランキング電極５３は電子ビーム出射のオン／オフ制御を行う。
【００２３】
ブランキング電極駆動部５３０は、主制御部６００から供給される制御信号に応答して、ブランキング電極５３間に電圧を印加して通過する電子ビームを大きく偏向させる。これにより、電子ビームはアパーチャ５４の絞り孔に集束されない状態となって電子ビームの出射が阻止され、オフ状態となる。
ビーム偏向電極駆動部５５０は、主制御部６００から供給される制御信号に応答して、電極５５間に電圧を印加して通過する電子ビームを偏向させる。これにより、ディスク原盤１００の所定位置に対する電子ビームスポットの位置制御を行う。
【００２４】
フォーカスレンズ駆動部５６０は、高さ測定部７００からの制御信号に応答してディスク原盤の主面に照射される電子ビームのビームスポットの焦点調整を行う。高さ測定部７００は、光源７０１から出射され、ディスク原盤１００の表面で反射された光をディテクタ７０２（ポジションセンサ、ＣＣＤなど）で受光し、その出力に基づいてディスク原盤の主面の高さを検出する。
【００２５】
主制御部６００は、電子ビーム出射ヘッド部の各要素へだけでなく、各種制御信号を、回転駆動装置１０、原盤移動駆動装置４０、真空ポンプ３３、温調コントローラ２３などに供給し、これらを制御する。
上記のディスク原盤作成装置を用いたディスク原盤の作製は、概ね以下の手順である。ディスク原盤をディスク原盤作成装置のターンテーブルに装着して、装置内部を所定雰囲気にする。ディスク原盤は、ガラスなどからなる基板と、その上にスピンコート法などにより所定の厚さに塗布形成された電子線用レジスト層からなる。
【００２６】
情報信号によって変調された電子ビームを原盤の主面に直接照射すると共に、原盤を回転させることで、ピットやグループなどの微小凹凸パターンの潜像を螺旋状に配列した潜像（現像後のピット）を原盤上に形成する。
ディスク原盤は、カッティング終了後に現像処理が施され、電子ビームで照射された部分のレジスト層が除去され、微小な凹凸パターンが形成され、情報が記録されたディスク原盤が作製される。なお、微小な凹凸パターンが形成されたディスク原盤表面に導電膜を形成し、電鋳処理が施されてスタンパが作製される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、磁性流体シール及びモータから発生する通常の熱を越えて或る程度熱を回転駆動装置に供給することができ、この熱の制御により、磁性流体シール中で温度分布のムラを抑制し、スピンドルシャフトの回転を安定に保つことができる。また、スピンドルのシャフト長などの周辺部品の寸法、位置関係も一定となり、安定したフォーカス特性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例の回転駆動装置を示す概略部分断面図である。
【図２】本発明による他の実施例の回転駆動装置を示す概略部分断面図である。
【図３】本発明による実施例の温度制御機構付き回転駆動装置を電子ビームを用いたディスク原盤作成装置を示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
１０  回転駆動装置
１１  ハウジング
１２  スピンドルシャフト
１３  モータ
１４  静圧空気軸受
１５  磁性流体シール
３０  ディスク原盤作成装置
３１  真空チャンバ
４０  原盤移動駆動装置
５０  電子銃筒
５０ａ  電子ビーム出射口
５１  電子銃
５２  集束レンズ
５３  ブランキング電極
５４  アパーチャ
５５  ビーム偏向電極
５６  フォーカス調整レンズ
５７  対物レンズ
１００  ディスク原盤
１０１  ターンテーブル
５１０  電源部
５３０  ブランキング電極駆動部
５５０  ビーム偏向電極駆動部
５６０  フォーカスレンズ駆動部
６００  主制御部
【図１】
0004261751.tif 000002
【図２】
0004261751.tif 000003
【図３】
0004261751.tif 000004