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【発明の名称】 電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射装置における真空シール方法
【発明者】 【氏名】三浦 佳久

【氏名】安芸 祐一
【要約】 【課題】電子ビームコラム１５が内蔵される真空チャンバー１４に静圧浮上パッド１８が連結され、この静圧浮上パッド１８が被照射体１に被接触で吸着した状態で電子ビームｂが静圧浮上パッド１８の電子ビーム通路１９を通って被照射体１に照射される構造の部分真空方式の電子ビーム照射装置において、静圧浮上パッド１８を被照射体１から離した状態でも真空チャンバー内を所要の真空度に維持できるようにする。

【解決手段】静圧浮上パッド１８の内部に、電子ビーム通路１９を開閉する真空シールバルブ３０を備え、静圧浮上パッド１８を被照射体１から離すときにはこの真空シールバルブ３０を作動させて電子ビーム通路１９を閉じることにより真空チャンバー１４内への大気の流入を防ぐ構造とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電子ビームコラムが内蔵される真空チャンバーに静圧浮上パッドが連結され、この静圧浮上パッドが被照射体に非接触で吸着した状態で電子ビームが静圧浮上パッドの電子ビーム通路を通って被照射体に照射される構造の電子ビーム照射装置において、上記静圧浮上パッドの内部に、上記電子ビーム通路を開閉する真空シールバルブを備えたことを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項２】 上記真空シールバルブは、圧縮気体の供給によりピストン式に移動する構造であることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項３】 上記真空シールバルブは、上記静圧浮上パッドの内部で僅かな隙間をもって移動される構造であることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項４】 上記真空シールバルブによって上記電子ビーム通路が閉じられた状態では、上記真空シールバルブがＯリングに圧着して上記電子ビーム通路を密封する構造であることを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項５】 上記真空シールバルブは、セラミックスを材料として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項６】 電子ビームコラムが内蔵される真空チャンバーに静圧浮上パッドが連結され、この静圧浮上パッドが被照射体に非接触で吸着した状態で電子ビームが静圧浮上パッドの電子ビーム通路を通って被照射体に照射される構造の電子ビーム照射装置において、上記静圧浮上パッドを被照射体から離すときに、上記静圧浮上パッドの内部に移動可能に設けられた真空シールバルブを移動させて上記電子ビーム通路を閉じることにより、上記真空チャンバー内を所要の真空度に維持するようにした電子ビーム照射装置における真空シール方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば光ディスクの原盤記録に用いられる電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射装置における真空シール方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクにおいては記録密度の一層の高密度化が求められており、これを実現するためには記録ピットをより微細に形成する必要がある。このため光ディスクの原盤の作製においては、従前のレーザー光に代えて電子ビームを原盤に照射して記録を行なう装置が提案されている。
【０００３】この電子ビーム照射装置では、電子ビームが気体分子と衝突して散乱することがないように、真空環境での電子ビーム照射が必要となる。この場合、電子ビーム照射装置全体を真空環境に置くとすると、大きな真空空間及び大型の排気手段が必要となり、装置が大型で高価なものとなる。
【０００４】そこでこれを回避するものとして本出願人は、先に「特願２０００−５７３７４」において、電子ビームを照射する部分のみを真空状態とする部分真空方式の電子ビーム照射装置を提案した。
【０００５】即ちこの電子ビーム照射装置は、電子ビームコラムが内蔵される真空チャンバーの電子ビーム出口に静圧浮上パッドが連結されてなり、この静圧浮上パッドは排気手段による吸引と給気手段による圧縮気体の供給により原盤に対し数μｍ程度の僅かな隙間をもって非接触で吸着され、その状態で電子銃から出射された電子ビームが静圧浮上パッドの中心部の電子ビーム通路を通って原盤に照射される構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように構成される電子ビーム照射装置において、原盤の取り替え作業を行なう場合、静圧浮上パッドを原盤から待避させる必要がある。この場合、静圧浮上パッドが原盤から完全に離れる状態となるので、静圧浮上パッドの電子ビーム通路から大気が真空チャンバーの内部に流入し、電子ビームコラムが大気開放状態に晒される。
【０００７】そのため、静圧浮上パッドを待避させる前の高真空を維持しているうちに電子ビームコラムのゲートバルブを閉じて電子銃を保護し、また真空チャンバー内を真空にする排気手段（真空ポンプ）を保護するためにその電源を切らなければならない等、非常に作業性が悪い。
【０００８】また、原盤を取り替えた後に再び真空システムを立ち上げる場合、真空チャンバー内の真空度が電子ビームの照射に支障のない程度まで上昇し、それが安定するまでには数時間を費やすことになり、これは電子ビーム照射によって原盤に記録を行なう時間よりも待ち時間の方が長いという非常に効率の悪いシステムであった。
【０００９】さらには、原盤の取り替えの度に真空チャンバー内を大気開放状態とするために、大気中の塵埃の吸い込みによる真空チャンバー及び電子ビームコラム内の汚染の問題もあった。
【００１０】本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、部分真空方式の電子ビーム照射装置において、被照射体（原盤）から静圧浮上パッドを離した状態でも真空チャンバー内を所要の真空度に維持することができるようにし、上記の問題点の解消することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために本発明は、電子ビームコラムが内蔵される真空チャンバーに静圧浮上パッドが連結され、この静圧浮上パッドが被照射体に非接触で吸着した状態で電子ビームが静圧浮上パッドの電子ビーム通路を通って被照射体に照射される構造の電子ビーム照射装置において、静圧浮上パッドの内部に、電子ビーム通路を開閉する真空シールバルブを備えてなるものである。
【００１２】このように構成される本発明の電子ビーム照射装置では、被照射体から静圧浮上パッドを離すときには真空シールバルブを作動させて電子ビーム通路を閉じることにより、電子ビーム通路から大気が真空チャンバー内に流入することはなく、電子ビームコラム内を電子ビームの照射に支障のない真空度に維持できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態例について詳述する。ここでは、光ディスクの原盤記録に用いる電子ビーム照射装置を例示してあり、はじめに図１及び図２を参照してこの電子ビーム照射装置の基本構成を説明する。
【００１４】この装置は図１に示す如く、電子銃１６から出射される電子ビームｂを被照射体であるディスク原盤１に照射して信号の記録（信号パターンの記録ピットの形成）を行なうものである。ここで電子ビームの照射には真空環境が必要であるが、特にこの装置では電子ビームを照射する部分のみを真空状態とし、それ以外の部分は大気中に置く部分真空方式が採用されている。
【００１５】先ず、この装置において原盤１を支持する支持機構部２について説明する。装置の基台３上にはガイドレール４が水平に配置されてその左右両端部が固定部５ａ，５ｂで固定されており、このガイドレール４にスライドテーブル６が左右の脚部７ａ，７ｂに設けられた軸受８によって移動可能に支持されている。ここで軸受８としては、静圧空気式軸受を用いることにより、スライドテーブル６の移動時の摩擦抵抗が極端に少ない高精度な移動機構を実現することができる。
【００１６】そしてこのスライドテーブル６には原盤１の回転手段であるモーター９が固定されており、このモーター９の回転軸に取り付けられた回転テーブル１０に原盤１が水平に載置支持されるようになっている。
【００１７】原盤回転用のモーター９は電磁駆動型のスピンドルモーターが用いられており、制御回路からの制御信号に基いてこのモーター９が駆動されることによって回転テーブル１０と一体に原盤１が回転されるものである。ここでこのモーター９は、回転軸の軸受に静圧空気式軸受を用いることにより、回転時の摩擦抵抗による負荷が少なくなって応答性のよい高精度な回転機構を実現することができる。
【００１８】またこの装置において原盤１を回転テーブル１０に固定保持するチャッキング方式としては、真空吸着方式が採用されている。
【００１９】さらにスライドテーブル６と基台３との間には、スライドテーブル６の移動手段であるモーター１１が配置されている。このスライドテーブル移動用のモーター１１には電磁駆動型のリニアモーターが用いられており、即ちこれは基台３側の固定子１１ａとスライドテーブル６側の移動子１１ｂとの間に例えばボイスコイル型の磁気回路が構成されてなるもので、制御回路からの制御信号に基いてこのモーター１１が駆動されることによってスライドテーブル６がガイドレール４に沿って水平に移動し、これと一体に原盤１がその径方向に移動される構造となっている。
【００２０】このように構成される原盤の支持機構部２に対しその上方には、原盤１上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する電子ビーム照射手段１３が固定配置されている。１４は原盤１の上方で懸架支持されている真空チャンバーで、この真空チャンバー１４の内部に電子ビームコラム１５が配置され、この電子ビームコラム１５の上流の電子ビーム励起源である電子銃１６から電子ビームｂが出射される。
【００２１】電子ビームコラム１５が内蔵される真空チャンバー１４には真空ポンプによりなる排気手段が連結されており、この排気手段によって真空チャンバー１４の内部を吸引することで電子ビームコラム１５内が電子ビームの照射に支障のない程度の真空度（１×１０-4〔Ｐａ〕程度）に保たれるようになっている。
【００２２】この真空チャンバー１４の下端部の電子ビーム出口には伸縮連結機構１７を介して静圧浮上パッド１８が取り付けられており、この静圧浮上パッド１８が原盤１に対し５μｍ程度の僅かな隙間をもって非接触で吸着し、その状態で電子銃１６から出射された電子ビームｂが静圧浮上パッド１８の中心部の電子ビーム通路を通って原盤１に照射される。
【００２３】図２に静圧浮上パッド１８の詳細な構造を示す。この静電浮上パッド１８は、その中心部に電子ビームｂが通る電子ビーム通路１９を有する例えば金属製のブロック２０により構成される。このブロック２０はベローズ状の伸縮連結機構１７によって真空チャンバー１４の下端の固定部１４ａに気密的に連結されており、この伸縮連結機構１７の伸縮によりブロック２０は原盤１に厚さムラや回転ぶれ等があってもそれに追従して確実に吸着できるようになっている。
【００２４】そしてこのブロック２０を原盤１に吸着する手段としてブロック２０には、原盤１との対向面に開口する第１の吸引溝２１及び第２の吸引溝２２が電子ビーム通路１９を中心とする同心円状に形成されている。
【００２５】この第１の吸引溝２１と第２の吸引溝２２には夫々排気管２３と２４を介して排気手段が連結されており、この排気手段によって第１の吸引溝２１と第２の吸引溝２２から排気即ち気体の吸引が行なわれる如くなされている。
【００２６】この排気手段としては真空ポンプが用いられ、この場合、電子ビーム通路１９に近い吸引溝ほど高い真空度に排気できる真空ポンプを連結する。即ち、電子ビーム通路１９に近い第１の吸引溝２１には例えば１×１０-1〔Ｐａ〕程度の真空度が得られる真空ポンプを連結し、これより外側の第２の吸引溝２２には５×１０3 〔Ｐａ〕程度の真空度が得られる真空ポンプを連結する。
【００２７】さらにブロック２０には、第２の吸引溝２２の外側において原盤１との対向面に露出する通気体２５が埋め込まれている。この通気体２５は通気性を有する多孔質の金属またはカーボン等のセラミックスを材料として電子ビーム通路１９を中心とするリング状に形成されており、この通気体２５の裏側においてブロック２０の内部には気体の流路２６が形成されている。
【００２８】この流路２６には給気管２７を介して給気手段が連結されており、この給気手段から流路２６に例えば５×１０5 〔Ｐａ〕程度の圧縮気体（正圧）が供給され、これが通気体２５から噴出されるようになっている。
【００２９】このように構成される静圧浮上パッド１８を原盤１の上に載せた状態で各排気手段及び給気手段を作動させると、通気体２５から噴出される気体によって静圧浮上パッド１８が原盤１から僅かに浮き上がり、同時に第１及び第２の吸引溝２１及び２２から気体が吸引されて溝内が負圧となることによって静圧浮上パッド１８が原盤１に吸い付くように作用し、このため静圧浮上パッド１８は原盤１に対し５μｍ程度の隙間ｄを保ちながら非接触で吸着される状態となるので、原盤１の回転には支障がない。
【００３０】このとき通気体２５から噴出される気体は、その周囲に形成されている第１及び第２の吸引溝２１及び２２で吸引されることにより電子ビーム通路１９に至ることが回避され、この場合、通気体２５からの気体は先ず第２の吸引溝２２で吸引され、さらに第１の吸引溝２１で吸引されることになり、ここで第１の吸引溝２１での吸引力は第２の吸引溝２２より強くなっているため、静圧浮上パッド１８の中心部にいくほど真空度を高くでき、これによって真空チャンバー１４の内部即ち電子ビームコラム１５内を電子ビームの照射に支障のない程度の真空度（１×１０-4〔Ｐａ〕程度）に保つことができるものである。
【００３１】そしてこの静圧浮上パッド１８によって原盤１上の一部分を真空にした状態で原盤１に電子ビームｂが照射され、同時に支持機構部２のモーター９の駆動により原盤１が回転されると共にモーター１１の駆動によって原盤１が径方向に移動されることで所定のトラックに記録が行なわれる。
【００３２】上記の如く構成される電子ビーム照射装置では、電子ビームを照射する部分のみを真空とする部分真空方式を採用したことにより、大きな空間の真空保持を必要とせず、このため大型の排気手段（真空ポンプ）の使用を回避でき、小型で廉価に装置を構成することができる。
【００３３】ところで、この部分真空方式の電子ビーム照射装置においては、原盤１の取り替え作業を行なう場合、静圧浮上パッド１８の第１及び第２の吸引溝２１及び２２からの排気（吸引）を停止し、静圧浮上パッド１８を原盤１上から半径方向もしくは上方向へ待避させる。
【００３４】このとき、静圧浮上パッド１８が原盤１から離れることによって静圧浮上パッド１８の電子ビーム通路１９から真空チャンバー１４の内部に大気が流入することを防止するために、特に本発明による電子ビーム照射装置においては、静圧浮上パッド１８の内部に真空シールバルブ機構を構築してある。
【００３５】この真空シールバルブ機構の詳細を図３に示す。本例においては、静圧浮上パッド１８を構成するブロック２０の内部に、電子ビーム通路１９と直交して直線棒状の真空シールバルブ３０が左右に移動可能に配置されている。この真空シールバルブ３０には電子ビーム通路１９の孔径と同等もしくは若干大きい径の孔３０ａが形成されており、真空シールバルブ３０の移動によってこの孔３０ａの位置が移動されることでバルブの切り換え動作即ち電子ビーム通路１９の開閉動作が行なわれる構造となっている。
【００３６】この真空シールバルブ３０の作動手段としてその左右両側にはエアーシリンダー部３１，３２が設けられ、このエアーシリンダー部３１，３２内に配されるピストン３１ａ，３２ａが真空シールバルブ３０の左右両端部に連結されている。左右のエアーシリンダー部３１，３２には夫々給気管３３，３４を介してエアーポンプによりなる給気手段が連結されており、この給気手段から左右のエアーシリンダー部３１，３２に選択的に圧縮気体が供給されることによってバルブの切り換え動作が行なわれる。
【００３７】即ち、図において左側のエアーシリンダー部３１に給気手段から圧縮気体が供給されると、その圧力によってピストン３１ａが押し込まれて真空シールバルブ３０は右方向に移動し、その状態では図示の如く真空シールバルブ３０の孔３０ａが電子ビーム通路１９と対応して電子ビーム通路１９が開いた状態となり、この状態で電子ビームｂの照射が行なわれる。これに対し右側のエアーシリンダー部３２に給気手段から圧縮気体が供給されると、その圧力によってピストン３２ａが押し込まれて真空シールバルブ３０は左方向へ移動し、その状態では真空シールバルブ３０の孔３０ａが電子ビーム通路１９からずれて電子ビーム通路１９が閉じた状態となる。
【００３８】このバルブの切り換え動作においてピストン３１ａ，３２ａの押し込み力はピストンの断面積×圧縮気体の圧力の積となり、この値が大きいほど押し込み力も大きくなり、バルブ切り換え動作時の安定性が増すことになる。また、ピストン３１ａ，３２ａに摺動時の摩擦抵抗を減らすために例えばテフロン（登録商標）コーティング等の表面処理を施すことでも同等の効果を得ることができる。
【００３９】ここで、真空シールバルブ３０と静圧浮上パッド１８の関係を見てみると、真空シールバルブ３０の上側は真空チャンバー１４に連結されている排気手段で排気され、また下側は第１及び第２の吸引溝２１及び２２に連結されている排気手段で排気されており、力のバランス的に上下で互いに負圧で平衡している。そのためバルブの切り換え動作において、支障となり得る上下方向の力のアンバランスは殆ど生じることがなく、スムーズな切り換え動作が行なわれる。尚、上記のバルブ切り換え動作が完了した後は、何れもエアーシリンダー部３１，３２への圧縮気体の供給を停止するものである。
【００４０】このように構成される真空シールバルブ機構を備えた静圧浮上パッド１８では、原盤１の切り取り替え時には先ず右側のエアーシリンダー部３２に給気手段から圧縮気体を供給して真空シールバルブ３０を左側に移動させて電子ビーム通路１９を閉じ、その後に第１及び第２の吸引溝２１及び２２からの排気を停止して静圧浮上パッド１８を原盤１から待避させるようにする。
【００４１】このとき、静止浮上パッド１８が原盤１から完全に離れても、真空シールバルブ３０によって電子ビーム通路１９が閉じられていることにより、電子ビーム通路１９から大気が真空チャンバー１４内に流入することはなく確実な真空シール状態が得られ、電子ビームコラム１５内を電子ビームの照射に支障のない程度の真空度（１×１０-4〔Ｐａ〕程度）に維持することができるものである。
【００４２】さらにこの真空シールバルブ機構では、バルブの切り換え動作の安定性を得るために、図４に示す如く真空シールバルブ３０が静圧浮上パッド１８の内部で僅かな隙間をもった状態で移動される構造とすると効果的である。即ちこの場合、静圧浮上パッド１８のブロック２０内において、真空シールバルブ３０とこの真空シールバルブ３０が通るバルブ通路３５との間には５０μｍ程度の隙間ｃが設けられており、これによって真空シールバルブ３０は切り換え動作時に少ない摺動抵抗でスムーズに移動することが可能となって安定した切り換え動作が行なわれる。
【００４３】図４（Ａ）は真空シールバルブ３０の孔３０ａが電子ビーム通路１９と対応して電子ビーム通路１９が開いた状態、（Ｂ）は真空シールバルブ３０によって電子ビーム通路１９が閉じて真空チャンバー内が真空シールされた状態であり、この真空シール状態では静圧浮上パッドが原盤から離れることにより前述した真空シールバルブ３０の上下の力のバランスが崩れ、即ち真空シールバルブ３０の上側は真空（負圧）で下側は大気圧となるので、真空シールバルブ３０はブロック２０に吸い付くように押し上げられて電子ビーム通路１９を塞ぎ、これによって確実に真空シール状態が維持される。
【００４４】さらにこの構成では、より確実な真空シール状態が得られるように、図５に示す如く静圧浮上パッド１８のブロック２０の内部において電子ビーム通路１９の周囲にゴム製のＯリング３６を設けてもよい。この場合、Ｏリング３６はバルブ通路３５に臨んで適当な潰し代をもって固定され、真空シールバルブ３０によって電子ビーム通路１９が閉じられた状態ではこのＯリング３６を潰すようにこのＯリング３６に真空シールバルブ３０が圧着し、これによって電子ビーム通路１９が密封されて真空チャンバー１４内の真空度をより確実に維持できる構造となっている。
【００４５】尚、この真空シール状態においても電子ビームが照射されることがあり、この場合真空シールバルブ３０に電子ビームが当たっても支障のないように、真空シールバルブ３０の材料としては耐熱性に優れたセラミックスを用いると好適である。
【００４６】そしてこの真空シール状態において原盤の取り替え作業を行なった後は、再び静圧浮上パッド１８を原盤１上に戻すようにする。このとき、静圧浮上パッド１８の通気体２５に浮上用の圧縮気体を常に供給したままにしておくと、原盤１との衝突を回避することが可能である。
【００４７】この静圧浮上パッド１８が原盤１上に戻された状態で、第１及び第２の吸引溝２１及び２２からの排気を再開すると、これによって真空シールバルブ３０の下側にも負圧が生じて真空シールバルブ３０の上下の力のバランスが平衡し、この状態で左側のエアーシリンダー部３１に給気手段から圧縮気体を供給することにより真空シールバルブ３０はスムーズに右側に移動して電子ビーム通路１９を開くように切り替わり、原盤１への電子ビームの照射が可能となる。
【００４８】以上、本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明はこの例に限ることなく他にも種々の実施形態を採り得るものであることは言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明は、静圧浮上パッドを用いた部分真空方式の電子ビーム照射装置において、静圧浮上パッドに電子ビーム通路を開閉する真空シールバルブを備えてなるものである。そしてこの電子ビーム照射装置では、被照射体から静圧浮上パッドを離すときには真空シールバルブを作動させて電子ビーム通路を閉じることにより、電子ビーム通路から大気が真空チャンバー内に流入することはなく、電子ビームコラム内を電子ビームの照射に支障のない真空度に維持することができる。
【００５０】従って本発明によれば、従来のように静圧浮上パッドを被照射体から離す度に電子ビームコラムのゲートバルブを閉じて電子銃を保護したり真空チャンバーの排気手段の電源を切ったりする必要がなくなるので、作業が簡略化、短時間化して作業性が向上し、また真空チャンバー内を常に真空状態に維持できるので、真空チャンバー及び電子ビームコラム内の汚染が防止される等の効果を得ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
【出願日】 平成１３年２月２８日（２００１．２．２８）
【代理人】 【識別番号】１０００８０８８３
【弁理士】
【氏名又は名称】松隈 秀盛
【公開番号】 特開２００２−２５７９９８（Ｐ２００２−２５７９９８Ａ）
【公開日】 平成１４年９月１１日（２００２．９．１１）
【出願番号】 特願２００１−５４７３９（Ｐ２００１−５４７３９）