(57)【要約】【課題】高コスト化を招くことなく、高いスループットで精度良く描画する。【解決手段】  電子線描画装置は、電子光学鏡筒及び試料室を有する本体部、及び主制御装置２５０などを備えている。主制御装置２５０は、制御装置２５１、回転コントローラ２５２、位置コントローラ２５３、同心円演算処理装置２５４、多角形演算処理装置２５５を有している。そして、多角形演算処理装置２５５は、多角形を描画する際の基板の回転数、描画開始位置、多角形の辺の数、及び走査電極の偏向感度に基づいて、偏向周波数を演算する振幅演算調整回路、偏向周波数と同じ周波数の方形波信号から２次関数波信号を生成する第１の信号処理回路、及び２次関数波信号における基板の半径方向の外向きの偏向成分を折り返し、半径方向の内向きの偏向成分と加算して、同心円生成信号に重畳する第２の信号処理回路を有している。【選択図】図４
2011017841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機構により回転するとともに、移動機構により前記回転機構の回転軸に直交する軸方向に移動するテーブル上に載置された基板に、照射手段から照射されるビームを偏向手段で偏向させて照射する描画装置において、
前記基板に直線を描画する際に、
前記直線をその辺の一部に含む多角形の中心から前記直線上の点までの長さと前記多角形が内接する円の半径との差を２次関数で近似して第１の偏向信号を生成するとともに、該第１の偏向信号を、前記多角形が内接する円を描画するとしたときの第２の偏向信号に加算する偏向信号生成装置を備えることを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記偏向信号生成装置は、描画する際の前記基板の回転数、描画開始位置、前記多角形の辺の数、及び前記偏向手段の偏向感度に基づいて、偏向周波数を演算する振幅演算調整回路と、前記偏向周波数と同じ周波数の信号から２次関数波信号を生成する第１の信号処理回路と、前記２次関数波信号における前記基板の半径方向の外向きの偏向成分を折り返し、半径方向の内向きの偏向成分と加算して、前記第２の偏向信号に重畳する第２の信号処理回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記偏向周波数ｆは、前記多角形の辺の数ｎ、前記基板の回転数Ｎを用いて、（ｎ・Ｎ）／（２・６０）であることを特徴とする請求項２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記第１の信号処理回路は、前記偏向周波数と同じ周波数の方形波信号または三角波信号を生成し、該方形波信号または三角波信号をアナログ積分して前記２次関数波信号を生成することを特徴とする請求項２又は３に記載の描画装置。
【請求項５】
前記第２の信号処理回路は、前記２次関数波信号の正成分のみを通過させる第１の信号クリップ回路と、前記２次関数波信号の負成分のみを通過させる第２の信号クリップ回路と、前記第１の信号クリップ回路の出力信号を反転した信号と前記第２の信号クリップ回路の出力信号とを加算する加算回路とを有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の描画装置。
【請求項６】
回転機構により回転するとともに移動機構により前記回転の回転軸に直交する軸方向に移動するテーブル上に載置された基板に、照射手段から照射されるビームを偏向手段で偏向させて照射する描画装置を用いた描画方法において、
前記基板に直線を描画する際に、
前記直線をその辺の一部に含む多角形の中心から前記直線上の点までの長さと前記多角形が内接する円の半径との差を２次関数で近似して第１の偏向信号を生成する工程と；
前記多角形が内接する円を描画するとしたときの第２の偏向信号を生成する工程と；
前記第１の偏向信号を前記第２の偏向信号に加算する工程と；を含むことを特徴とする描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、描画装置及び描画方法に係り、更に詳しくは、基板にパターンを描画する描画装置及び描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線を用いて基板にパターンを描画する電子線描画装置は、光ディスク、ハードディスク、及び各種半導体素子等の加工手段として用いられている。
【０００３】
一般的に、電子線描画装置では、電子銃から放射された電子ビームを電子レンズで収束し、偏向器で偏向させてステージ上に載置されている描画対象物に照射し、描画対象物に所望のパターンを描画する。
【０００４】
光ディスクやハードディスク等のように、同心円状あるいはスパイラル状のパターンを描画する用途では、ステージとして１軸直動ステージと回転ステージを組み合わせた、いわゆるＸ−θステージが用いられていた。また、半導体分野のリソグラフィ用途では、ステージとして直交２軸直動ステージ、いわゆるＸ−Ｙステージが用いられていた。
【０００５】
例えば、特許文献１には、ビーム照射手段から照射される光ビームを光学系を介して回転移動手段により回転移動及びスライド移動手段によりスライド移動するターンテーブル上の原盤に回転半径方向に偏向手段により偏向させて照射することにより、原盤を露光する露光装置において、回転移動手段の回転に応じて同心円を露光させるための同心円偏向信号を生成して偏向手段に供給する同心円演算処理手段と、スライド移動手段によりスライド移動した同心円の半径と、生成される多角形の中心からの長さの差分に相当する信号を同心円偏向信号に重畳させて多角形を露光させるための多角形露光信号として偏向手段に供給する多角形演算処理手段と、を備えた露光装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、半導体ウエハを載置した試料台を所定の一方向に連続的に移動させながら、これに交差する方向に一定の幅で電子線を走査しつつ、電子線の照射および照射停止を制御することで所望の図形を描画する電子ビーム露光方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、試料台を間歇的に移動させることによって、電子光学系の光軸に半導体ウエハの所望の部位を位置決めするとともに、電子光学系の光軸の回りの所定の偏向範囲内すなわちフイ−ルドを複数のサブ・フイ−ルドに分割し、光軸から個々のサブ・フイ−ルド内の基準位置への主偏向と、個々のサブ・フイ−ルド内における基準位置を中心とする副偏向とを重畳させることによる電子線の到達位置の制御と、その時の光電子面形状の制御とを適宜組み合わせて目的のパタ−ンを塗り潰すように描画する電子ビーム露光方法が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、被描画物を区画して構成される複数の単位領域の各々を、電子光学系の光軸の回りの最大偏向可能領域を２以上に分割した大きさに含まれる複数のフイ−ルドに区分するとともに、単位領域の境界とは無関係に任意の隣接する複数のフイ−ルドが最大偏向可能領域に含まれるように電子光学系の光軸の被描画物に対する間歇的な位置決め動作を行う電子線描画方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、光ディスクやハードディスクでは大容量化が進み、これらを加工する際に、数十ｎｍオーダーの精度が要求されるようになり、電子線描画装置の描画精度もさらに高精度のものが要求されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている露光装置では、直線長が長くなり、多角形の辺数が小さくなると、補間精度が劣化し、描画される直線の直線性が損なわれるため、露光精度の低下を招くおそれがあった。そこで、直線性を維持しようとすると、非常に高分解能な回転検出器が必要になり、その処理回路も高速なものが要求され、装置が高価になるという不都合があった。
【００１１】
また、特許文献２及び特許文献３に開示されている電子ビーム露光方法、並びに特許文献４に開示されている電子線描画方法では、スループットが低いという不都合があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１の観点からすると、回転機構により回転するとともに、移動機構により前記回転機構の回転軸に直交する軸方向に移動するテーブル上に載置された基板に、照射手段から照射されるビームを偏向手段で偏向させて照射する描画装置において、前記基板に直線を描画する際に、前記直線をその辺の一部に含む多角形の中心から前記直線上の点までの長さと前記多角形が内接する円の半径との差を２次関数で近似して第１の偏向信号を生成するとともに、該第１の偏向信号を、前記多角形が内接する円を描画するとしたときの第２の偏向信号に加算する偏向信号生成装置を備えることを特徴とする描画装置である。
【００１３】
これによれば、高コスト化を招くことなく、高いスループットで精度良く描画することが可能となる。
【００１４】
本発明は、第２の観点からすると、回転機構により回転するとともに移動機構により前記回転の回転軸に直交する軸方向に移動するテーブル上に載置された基板に、照射手段から照射されるビームを偏向手段で偏向させて照射する描画装置を用いた描画方法において、前記基板に直線を描画する際に、前記直線をその辺の一部に含む多角形の中心から前記直線上の点までの長さと前記多角形が内接する円の半径との差を２次関数で近似して第１の偏向信号を生成する工程と；前記多角形が内接する円を描画するとしたときの第２の偏向信号を生成する工程と；前記第１の偏向信号を、前記第２の偏向信号に加算する工程と；を含むことを特徴とする描画方法である。
【００１５】
これによれば、高コスト化を招くことなく、高いスループットで精度良く描画することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子線描画装置２００の概略的な構成を説明するための図である。
【図２】回転角度検出装置の出力信号を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】描画パターンを説明するための図である。
【図４】主制御装置を説明するためのブロック図である。
【図５】同心円生成信号を説明するための図である。
【図６】スパイラル状の多角形を説明するための図である。
【図７】偏向量を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）は電子線偏向量と回転角度との関係を説明するための図であり、図８（Ｂ）は電子線偏向量と時間との関係を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）は関数Ｆ（ｔ）の計算値を説明するための図であり、図９（Ｂ）は、関数Ｆ（ｔ）の計算値にフィットする２次関数及びその関数誤差を説明するための図である。
【図１０】主制御装置における多角形演算処理装置を説明するためのブロック図である。
【図１１】多角形演算処理装置における振幅演算調整回路を説明するためのブロック図である。
【図１２】多角形演算処理装置における第１の信号処理回路を説明するためのブロック図である。
【図１３】図１３（Ａ）〜図１３（Ｅ）は、それぞれ第１の信号処理回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】第１の信号処理回路における第１積分器及び第２積分器を説明するための回路図である。
【図１５】第１の信号処理回路における第１積分器及び第２積分器の周波数特性を説明するための図である。
【図１６】第１の振幅調整信号Ｖａと回転周波数との関係を説明するための図である。
【図１７】第２の振幅調整信号Ｖｂと回転周波数との関係を説明するための図である。
【図１８】多角形演算処理装置における第２の信号処理回路を説明するためのブロック図である。
【図１９】図１９（Ａ）〜図１９（Ｇ）は、それぞれ第２の信号処理回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図２０】第２の信号処理回路における正側クランプ回路を説明するための回路図である。
【図２１】図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）は、それぞれ第２の信号処理回路における正側クランプ回路の動作を説明するための図である。
【図２２】第２の信号処理回路における負側クランプ回路を説明するための回路図である。
【図２３】図２３（Ａ）〜図２３（Ｃ）は、それぞれ第２の信号処理回路における負側クランプ回路の動作を説明するための図である。
【図２４】第２の信号処理回路における信号反転回路を説明するための回路図である。
【図２５】第２の信号処理回路における可変ゲイン調整器のゲインと第３の振幅調整信号Ｖｃとの関係を説明するための図である。
【図２６】ＱＳの変化を説明するための回路図である。
【図２７】第１の信号処理回路の変形例を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２６に基づいて説明する。図１には一実施形態に係る描画装置としての電子線描画装置２００の概略構成が示されている。この電子線描画装置２００は、感光材料（フォトレジスト）が塗布された基板Ｗに電子線を照射して、基板Ｗの描画面に微細パターンを描画する電子線描画装置である。
【００１８】
電子線描画装置２００は、電子光学鏡筒２１０及び試料室２２０を有する本体部、及び主制御装置２５０などを備えている。この本体部は、除振台２４０の上に設置されている。ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、重力方向をＺ軸方向としている。
【００１９】
電子光学鏡筒２１０は、長手方向をＺ軸方向し、−Ｚ側が開放された円筒状の鏡筒である。そして、電子光学鏡筒２１０は、試料室２２０の上面（＋Ｚ側の面）に形成された開口に、上方から隙間なく嵌合されている。
【００２０】
電子光学鏡筒２１０の内部には、電子銃２０１、磁界レンズ２０２、ブランキング電極２０３、アパーチャ部材２０４、走査電極２０５、及び対物レンズ２０６などが収容されている。
【００２１】
試料室２２０の内部には、ステージ２２１、スライド位置検出装置２２２、回転駆動モータ２２３、回転角度検出装置２２４、及びエアスピンドル２２５などが収容されている。
【００２２】
試料室２２０の外壁には、ステージ２２１を駆動するための駆動モータ２３０が取り付けられている。
【００２３】
電子光学鏡筒２１０及び試料室２２０の内部は、バルブ２３１を介してポンプ２３２により排気され、１０−５Ｐａオーダーの真空度に保持されている。
【００２４】
電子銃２０１は、熱と電界により陰極から取り出した電子を射出する熱電界放射型の電子銃であり、例えば、直径２０〜５０ｎｍ程度の電子線を下方（ここでは、−Ｚ方向）へ射出する。
【００２５】
磁界レンズ２０２は、電子銃２０１の−Ｚ側に配置された環状のレンズであり、電子銃２０１から射出された電子線に対して、印加電圧に応じた集束する方向のパワーを作用させる。
【００２６】
ブランキング電極２０３は、磁界レンズ２０２の−Ｚ側に配置され、Ｘ軸方向に所定間隔隔てて相互に対向するように配置された１組の長方形板状の電極を有している。このブランキング電極２０３は、磁界レンズ２０２を通過した電子線をＸ軸方向に偏向させることで、アパーチャ部材２０４で電子線を遮蔽し、基板Ｗに対する電子線のブランキングを行うことができるようになっている。
【００２７】
アパーチャ部材２０４は、中央に電子線が通過することができる開口を有する板状の部材である。このアパーチャ部材２０４は、ブランキング電極２０３を通過した電子線が収束する点（以下、「クロスオーバポイント」という）近傍に開口が位置するように配置されている。クロスオーバポイントを通過した電子線は、発散しつつアパーチャ部材２０４を通過することによりそのビーム径が整形される。
【００２８】
走査電極２０５は、アパーチャ部材２０４の−Ｚ側に配置されている。この走査電極２０５は、Ｘ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極を有し、アパーチャ部材２０４を通過した電子線を印加電圧に応じてＸ軸方向に偏向する。これにより、基板Ｗ上における電子線の照射位置の調整を行うことができる。ここでは、走査電極２０５に正（＋）電圧が印加されると、基板Ｗの外周方向に電子線が偏向されるようになっている。なお、印加電圧と基板Ｗ上での照射位置の移動量との関係は、偏向感度と呼ばれている。ここでは、走査電極２０５の偏向感度は、１μｍ／Ｖである。
【００２９】
対物レンズ２０６は、走査電極２０５の−Ｚ側に配置され、走査電極２０５を通過した電子線を、基板Ｗの表面に収束させる。
【００３０】
エアスピンドル２２５は、例えばラジアル方向及びスラスト方向に静圧軸受が形成されているエアスピンドルであり、ステージ２２１の＋Ｚ側の面に固定されている。このエアスピンドル２２５の上に基板Ｗが載置される。
【００３１】
回転駆動モータ２２３は、エアスピンドル２２５を回転駆動する。
【００３２】
回転角度検出装置２２４は、回転駆動モータ２２３に同軸状に設けられたロータリーエンコーダを有している。このロータリーエンコーダは、１／Ｅ（Ｅは数千の値）回転毎にパルスを出力するＡ相信号とＢ相信号、及び１回転毎にパルスを出力する原点信号を送出する（図２参照）。
【００３３】
駆動モータ２３０は、ステージ２２１をＸ軸方向へ所定の速度で移動させる。
【００３４】
スライド位置検出装置２２２は、ステージ２２１の移動量に比例したパルス数の信号を出力する。ここでは、例えば、１パルス当たり１ｎｍ以下の分解能を有するレーザホロスケール等を有している。
【００３５】
主制御装置２５０は、上位装置３００（例えば、パソコン）からの指示に応じて、電子銃２０１、磁界レンズ２０２、ブランキング電極２０３、走査電極２０５、対物レンズ２０６、回転駆動モータ２２３、及び駆動モータ２３０を制御する。
【００３６】
上位装置３００には、作業者によって、描画パターンに関する情報、及び描画条件に関する情報が含まれる描画データが不図示の入力装置を介して入力される。ここでは、一例として図３に示されるように、それぞれの外接円が同心円となる互いに大きさが異なる複数の６角形を描画するものとする。また、各６角形では、その内側あるいは外側に隣接する他の６角形との間隔であるトラックピッチＴｐは一定（例えば、１００ｎｍ）である。例えば、ガラス基板にこのような多角形を描画し、ストライプ部分を所定の大きさに切り分けることにより、トラックピッチＴｐで高品質の回折格子を容易に量産することができる。
【００３７】
そして、上位装置３００は、作業者によって描画データが入力されると、該描画データに基づいて、描画する際の基板Ｗの回転数を指示する回転指令情報Ｓ３０１、上記トラックピッチＴｐ、走査電極２０５の偏向感度Ｄｓ、描画される多角形の辺の数ｎ（ここでは、６）、及び描画開始位置情報Ｓ３０２を含む各種情報を、それぞれ所定のタイミングで主制御装置２５０に通知する。
【００３８】
主制御装置２５０は、一例として図４に示されるように、制御装置２５１、回転コントローラ２５２、位置コントローラ２５３、同心円演算処理装置２５４、多角形演算処理装置２５５を有している。
【００３９】
回転コントローラ２５２は、上位装置３００から回転指令情報Ｓ３０１が入力されると、回転角度検出装置２２４の出力信号Ｓ２２４をモニタしつつ、回転駆動モータ２２３の回転数が上位装置３００から指示された回転数と一致するように、回転駆動モータ２２３を制御する。ここでは、回転コントローラ２５２は、ＰＬＬ回路を有している。
【００４０】
位置コントローラ２５３は、上位装置３００から描画開始位置情報Ｓ３０２が入力されると、スライド位置検出装置２２２の出力信号Ｓ２２２をモニタしつつ、ステージ２２１の位置が指定された描画開始位置に対応する位置となるように、駆動モータ２３０を制御する。ここでは、サーボ制御が行われる。また、位置コントローラ２５３は、スライド位置検出装置２２２の出力信号Ｓ２２２から得たステージ２２１の現在位置情報Ｓ５３ａを、多角形演算処理装置２５５に出力する。
【００４１】
同心円演算処理装置２５４は、上位装置３００からトラックピッチＴｐ及び偏向感度Ｄｓに関する情報が入力されると、一例として図５に示されるように、回転角度検出装置２２４からの原点信号の立ち上がりタイミングを起点としてＡ相信号（又はＢ相信号）のパルス数をカウントし、Ｅパルス目のカウント値で−Ｖｔｐ（＝Ｔｐ／Ｄｓ）となる同心円生成信号Ｓ５４を多角形演算処理装置２５５に出力する。なお、一例として図６に示されるように、スパイラル状の多角形、すなわち、いわゆる一筆書きのようにして多角形を描画するときは、同心円演算処理装置２５４は、常に０［Ｖ］の信号を出力する。
【００４２】
図４に戻り、多角形演算処理装置２５５は、上位装置３００から回転指令情報Ｓ３０１、多角形の辺の数ｎ、及び偏向感度Ｄｓに関する情報が入力されると、位置コントローラ２５３からのステージ２２１の現在位置情報Ｓ５３ａを参照し、直線を形成するのに必要な偏向量に対応する偏向電圧を求め、同心円演算処理装置２５４からの同心円生成信号Ｓ５４に加算して、走査電極２０５に印加する電圧信号を生成する。
【００４３】
ここで、一例として図７に示されるように、多角形の１辺ＰＵを点Ｐから点Ｕに向かって描画しようとし、現在点Ｑの位置まで描画されたものとする。このとき、点Ｑでの、該多角形の外接円に対する電子線の偏向量ＱＳは、幾何学的に以下のようにして求めることができる。なお、点Ｏは描画する多角形の外接円の中心、ｒは該外接円の半径、αは線分ＯＰと線分ＯＵのなす角度、θは線分ＯＰと線分ＯＱのなす角度である。
【００４４】
線分ＯＴ＝線分ＯＳ・ｃｏｓ（α／２−θ）＝ｒｃｏｓ（α／２−θ）  ……（１）
【００４５】
線分ＯＶ＝線分ＯＰ・ｃｏｓ（α／２）＝ｒｃｏｓ（α／２）  ……（２）
【００４６】
三角形ＯＴＳと三角形ＯＱＶは相似であるため、線分ＯＳ：線分ＯＱ＝線分ＯＴ：線分ＯＶであり、線分ＯＱ・線分ＯＴ＝線分ＯＳ・線分ＯＶとなる。そこで、次の（３）式が成立する
【００４７】
線分ＯＱ＝線分ＯＳ・線分ＯＶ／線分ＯＴ  ……（３）
【００４８】
上記（１）式及び（２）式の関係を上記（３）式に代入すると、次の（４）式が得られる。
【００４９】
線分ＯＱ＝ｒ・ｒｃｏｓ（α／２）／ｒｃｏｓ（α／２−θ）
＝ｒｃｏｓ（α／２）／ｃｏｓ（α／２−θ）  ……（４）
【００５０】
線分ＱＳ＝線分ＯＳ−線分ＯＱ
＝ｒ−ｒｃｏｓ（α／２）／ｃｏｓ（α／２−θ）
＝ｒ｛１−ｃｏｓ（α／２）／ｃｏｓ（α／２−θ）｝  ……（５）
【００５１】
従来は、上記（５）式を用いて、外接円に対する電子線の偏向量を逐次演算し、その演算結果を用いて走査電極２０５の印加電圧を求めていた。
【００５２】
ところで、基板Ｗの回転数をＮ、点Ｐから点Ｑまでの描画に要した時間をｔとすると、上記θは次の（６）式で示される。
【００５３】
θ＝π・ｎ・Ｎ・ｔ／６０  ……（６）
【００５４】
そこで、上記（５）式は、次の（７）式に書き換えることができる。
【００５５】
線分ＱＳ＝ｒ・｛１−ｃｏｓ（α／２）／ｃｏｓ（α／２−π・ｎ・Ｎ・ｔ／６０）｝  ……（７）
【００５６】
例えば、ｒ＝１０ｍｍ、Ｎ＝１Ｈｚ（６０ｒｐｍ）のときに、正３０角形、正６０角形、正９０角形について、それぞれ多角形の１辺である１本の直線を形成する際の外接円に対する電子線の偏向量（以下では、便宜上、「電子線偏向量」と略述する）を計算した。図８（Ａ）には、電子線偏向量と回転角度θとの関係が示され、図８（Ｂ）には、電子線偏向量と時間ｔとの関係が示されている。これらによると、描画する多角形の辺数が多くなると、言い換えると描画する直線の本数が多くなると、直線１本を形成するときの回転角度の最大値、所要時間、及び電子線偏向量の最大値はいずれも小さくなる。
【００５７】
本実施形態では、上記（７）式に着目し、次の（８）式で示される関数Ｆ（ｔ）を考える。
【００５８】
Ｆ（ｔ）＝１−ｃｏｓ（α／２）／ｃｏｓ（α／２−π・ｎ・Ｎ・ｔ／６０）  ……（８）
【００５９】
上記（８）式に、ｒ＝１０ｍｍ、Ｎ＝１Ｈｚ（６０ｒｐｍ）、ｎ＝３０、直線１本を形成する時間ｔ＝０．００００秒〜０．００３３秒を代入して得られたＦ（ｔ）の値が図９（Ａ）に示されている。そして、この時間範囲では、図９（Ｂ）に示されるように、Ｆ（ｔ）は、次の（９）式のように時間ｔの２次関数で近似することができる。このときの関数誤差Ｒ２値は、０．９９９９９７５であった。このように誤差Ｒ２値はほぼ１であり、時間ｔの２次関数近似がＦ（ｔ）の近似として利用できることがわかる。
【００６０】
Ｆ（ｔ）＝−１９．７２５７３４９・ｔ２＋０．６５７６３５６・ｔ  ……（９）
【００６１】
そして、次の（１０）式を用いて電子線偏向量を求める。なお、ｒの値は、多角形毎に異なる値である。
【００６２】
線分ＱＳ＝ｒ・Ｆ（ｔ）  ……（１０）
【００６３】
ところで、最大偏向量ＱＳｍａｘは、上記（５）式において、θ＝α／２を代入することにより、次の（１１）式で表される。
【００６４】
ＱＳｍａｘ＝ｒ・｛１−ｃｏｓ（α／２）｝  ……（１１）
【００６５】
また、最大偏向量ＱＳｍａｘに対応する走査電極２０５の印加電圧をＶｕは、次の（１２）式から求めることができる。
【００６６】
Ｖｕ＝ＱＳｍａｘ／Ｄｓ  ……（１２）
【００６７】
次に、多角形演算処理装置２５５について詳細に説明する。
【００６８】
多角形演算処理装置２５５は、一例として図１０に示されるように、振幅演算調整回路２５５Ａ、第１の信号処理回路２５５Ｂ、及び第２の信号処理回路２５５Ｃを有している。
【００６９】
振幅演算調整回路２５５Ａは、一例として図１１に示されるように、Ｉ／Ｏ回路５５Ａ−１、ＣＰＵ５５Ａ−２、ＲＯＭ５５Ａ−３、ＲＡＭ５５Ａ−４、Ｄ／Ａ変換器５５Ａ−５を有している。
【００７０】
Ｉ／Ｏ回路５５Ａ−１には、上位装置３００からの回転指令情報Ｓ３０１、偏向感度Ｄｓ及び多角形の辺の数ｎ、並びに位置コントローラ２５３からの現在位置情報Ｓ５３ａが入力される。これらの入力情報は、ＲＡＭ５５Ａ−４に格納される。
【００７１】
ＲＯＭ５５Ａ−３には、ＣＰＵ５５Ａ−２で解読可能なコードで記述された演算プログラムが格納されている。
【００７２】
ＣＰＵ５５Ａ−２は、演算プログラムを実行する。そして、ＣＰＵ５５Ａ−２は、偏向周波数ｆ＝ｎ・Ｎ／（２・６０）を算出し、ＲＡＭ５５Ａ−４に保存する。
【００７３】
Ｄ／Ａ変換器５５Ａ−５は、３ｃｈのＤ／Ａ変換器であり、デジタルデータをアナログ信号に変換する。そして、Ｄ／Ａ変換器５５Ａ−５は、第１の振幅調整信号Ｖａ、第２の振幅調整信号Ｖｂ、及び第３の振幅調整信号Ｖｃを出力する。
【００７４】
第１の信号処理回路２５５Ｂは、一例として図１２に示されるように、パルス発振器５５Ｂ−１、第１積分器５５Ｂ−２、第１可変ゲイン調整器５５Ｂ−３、第２積分器５５Ｂ−４、第２可変ゲイン調整器５５Ｂ−５を有している。
【００７５】
パルス発振器５５Ｂ−１は、振幅演算調整回路２５５Ａでの演算処理結果から得られた偏向周波数ｆをＩ／Ｏ回路５５Ａ−１を介して受け取り、周波数ｆで振幅が固定値（Ｖｐ）の方形波を発振する（図１３（Ａ）参照）。
【００７６】
第１積分器５５Ｂ−２は、パルス発振器５５Ｂ−１からの信号に含まれるパルスを積分し、周波数ｆの三角波信号を生成する（図１３（Ｂ）参照）。
【００７７】
第１可変ゲイン調整器５５Ｂ−３は、第１積分器５５Ｂ−２からの三角波信号を、Ｄ／Ａ変換器５５Ａ−５からの第１の振幅調整信号Ｖａに応じて増幅する（図１３（Ｃ）参照）。
【００７８】
第２積分器５５Ｂ−４は、第１可変ゲイン調整器５５Ｂ−３で振幅調整された三角波信号を積分して２次関数波信号を生成する（図１３（Ｄ）参照）。
【００７９】
第２可変ゲイン調整器５５Ｂ−５は、第２積分器５５Ｂ−４からの２次関数波信号を、Ｄ／Ａ変換器５５Ａ−５からの第２の振幅調整信号Ｖｂに応じて増幅する（図１３（Ｅ）参照）。
【００８０】
第１積分器５５Ｂ−２及び第２積分器５５Ｂ−４としては、一例として図１４に示されるように、オペアンプの帰還抵抗に並列にコンデンサを設けた回路構成の積分器を用いている。この積分器の周波数特性が図１５に示されている。このように、第１積分器５５Ｂ−２及び第２積分器５５Ｂ−４は、折れ点周波数ｆｃ＝１／（Ｒ２×Ｃ）以降は、傾き−２０ｄＢ／ｄｅｃでゲインが減衰する周波数特性を有している。
【００８１】
そこで、第１可変ゲイン調整器５５Ｂ−３では、三角波信号の振幅を振幅Ｖｐに回復させ、出力信号の振幅がＶｐとなるようにＤ／Ａ変換器５５Ａ−５からの第１の振幅調整信号Ｖａが作用する。
【００８２】
同様に、第２可変ゲイン調整器５５Ｂ−５では、２次関数波信号の振幅を振幅Ｖｐに回復させ、出力信号の振幅がＶｐとなるようにＤ／Ａ変換器５５Ａ−５からの第２の振幅調整信号Ｖｂが作用する。
【００８３】
ここで、振幅の復元演算には、第１積分器５５Ｂ−２及び第２積分器５５Ｂ−４の理論的な周波数特性式を利用することもできるが、例えば、図１６に示されるように、第１可変ゲイン調整器５５Ｂ−３において、積分後の信号振幅の復元に必要な回転周波数に対する第１の振幅調整信号Ｖａ値を予め採取し、近似式を算出して利用するほうが好ましい。ここでは、次の（１３）式が得られている。関数誤差Ｒ２値は、０．９９９５であった。
【００８４】
Ｖａ＝２・１０−１３・ｆ５−４・１０−１０・ｆ４＋２・１０−７・ｆ３−５・１０−５・ｆ２＋０．００７９・ｆ＋０．００７６  ……（１３）
【００８５】
同様に、図１７に示されるように、第２可変ゲイン調整器５５Ｂ−５において、積分後の信号振幅の復元に必要な回転周波数に対する第２の振幅調整信号Ｖｂ値を予め採取し、近似式を算出して利用するほうが好ましい。ここでは、次の（１４）式が得られている。関数誤差Ｒ２値は、０．９９９３であった。
【００８６】
Ｖｂ＝１０−１２・ｆ５＋７・１０−１０・ｆ４−２・１０−７・ｆ３＋８・１０−７・ｆ２＋０．００４３・ｆ＋０．２１４８  ……（１４）
【００８７】
第２の信号処理回路２５５Ｃは、図１８に示されるように、正側クランプ回路５５Ｃ−１、負側クランプ手段５５Ｃ−２、信号反転回路５５Ｃ−３、第１加算器５５Ｃ−４、可変ゲイン調整器５５Ｃ−５、第２加算器５５Ｃ−６、及び駆動増幅器５５Ｃ−７を有している。
【００８８】
正側クランプ回路５５Ｃ−１は、第１の信号処理回路２５５Ｂの第２可変ゲイン調整器５５Ｂ−５からの２次関数波信号の正側部分をクランプする（図１９（Ａ）参照）。
【００８９】
ここでは、正側クランプ回路５５Ｃ−１は、図２０に示されるように、オペアンプの反転回路の帰還部にダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を設けて出力をクランプする構成である。この正側クランプ回路５５Ｃ−１では、図２１（Ａ）〜図２１（Ｃ）に示されるように、２次関数波信号の正側（＋）成分、すなわち、基板Ｗにおける半径方向外向きの偏向成分が除去されて、２次関数波信号の負側成分、すなわち、半径方向内向きの偏向成分だけが取り出される。
【００９０】
図１８に戻り、負側クランプ手段５５Ｃ−２は、第１の信号処理回路２５５Ｂの第２可変ゲイン調整器５５Ｂ−５からの２次関数波信号の負側部分をクランプする（図１９（Ｂ）参照）。
【００９１】
ここでは、負側クランプ手段５５Ｃ−２は、図２２に示されるように、オペアンプの反転回路の帰還部にダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を設けて出力をクランプする構成である。この負側クランプ手段５５Ｃ−２では、図２３（Ａ）〜図２３（Ｃ）に示されるように、２次関数波信号の負側（−）成分、すなわち、半径方向内向きの偏向成分が除去されて、２次関数波信号の正側成分、すなわち、半径方向外向きの偏向成分だけが取り出される。
【００９２】
図１８に戻り、信号反転回路５５Ｃ−３は、負側クランプ手段５５Ｃ−２の出力信号を反転する（図１９（Ｃ）参照）。
【００９３】
この信号反転回路５５Ｃ−３には、図２４に示されるように、オペアンプが用いられている。ここでは、２次関数波信号の正側成分、すなわち、基板Ｗにおける半径方向外向きの偏向成分が折り返される。
【００９４】
図１８に戻り、第１加算器５５Ｃ−４は、正側クランプ回路５５Ｃ−１の出力信号と信号反転回路５５Ｃ−３の出力信号を加算する（図１９（Ｄ）参照）。すなわち、この第１加算器５５Ｃ−４では、半径方向内向きの偏向成分と、折り返された半径方向外向きの偏向成分とが加算される。
【００９５】
可変ゲイン調整器５５Ｃ−５は、第１加算器５５Ｃ−４の出力信号を、Ｄ／Ａ変換器５５Ａ−５からの第３の振幅調整信号Ｖｃに応じて増幅する（図１９（Ｅ）参照）。図１９（Ｅ）における電圧Ｖｕは、多角形を描画するときの同心円に対する偏向量に対応する電圧である。
【００９６】
可変ゲイン調整器５５Ｃ−５は、第３の振幅調整信号Ｖｃに対して、図２５に示されるような特性を有している。
【００９７】
図１８に戻り、第２加算器５５Ｃ−６は、同心円生成信号Ｓ５４（図１９（Ｆ）参照）と可変ゲイン調整器５５Ｃ−５の出力信号とを加算する（図１９（Ｇ）参照）。
【００９８】
駆動増幅器５５Ｃ−７は、第２加算器５５Ｃ−６の出力信号を増幅する。ここで増幅された信号が、走査電極２０５に出力される。
【００９９】
第１加算器５５Ｃ−４及び第２加算器５５Ｃ−６は、オペアンプを用いた加算回路を有している。
【０１００】
ところで、一定の回転数で描画する、いわゆるＣＡＶ描画の場合には、同心円に対する偏向量は、最初の多角形の最初の描画開始位置でＦ（ｔ）の値を計算し、該Ｆ（ｔ）の値を用いて上記（１０）式から得られる偏向量を第３の振幅調整信号Ｖｃに応じて線形増加させるだけで良い。例えば、多角形の描画を開始するときの半径方向の位置をｒ０とすると、そのときのＱＳは、ｒ０・Ｆ（ｔ）である。そして、描画が進行し、半径方向の位置がｒ（＝ｒ０＋Δｒ）になると、そのときのＱＳは、ｒ・Ｆ（ｔ）＝（ｒ０＋Δｒ）・Ｆ（ｔ）＝ｒ０・Ｆ（ｔ）＋Δｒ・Ｆ（ｔ）＝Ｋ・Ｆ（ｔ）となる。ここで、Ｋは可変ゲイン調整器５５Ｃ−５のアンプゲインである。すなわち、ＱＳは、ｒ０・Ｆ（ｔ）を基点として、線形増加する（図２６参照）。
【０１０１】
また、一定の線速度υで描画する、いわゆるＣＬＶ描画の場合には、回転数Ｎは、次の（１５）式で示されるように、ｒの値に応じて変化する。
【０１０２】
Ｎ＝６０・υ／（２・π・ｒ）  ……（１５）
【０１０３】
この場合、回転数の変遷に従い、次の（１６）式に示される偏向周波数ｆを計算して２次関数波の周波数を逐次変える必要がある。
【０１０４】
ｆ＝ｎ・Ｎ／（２・６０）  ……（１６）
【０１０５】
以上のように、上位装置３００から回転指令情報Ｓ３０１、トラックピッチＴｐ、走査電極２０５の偏向感度Ｄｓ、描画される多角形の辺の数ｎ、及び多角形の各辺の描画開始位置情報Ｓ３０２を含む各種情報が入力されると、所望の同心状の多角形及びスパイラル状の多角形を精度良く描画することができる。
【０１０６】
本実施形態では、多角形を描画するのに必要な偏向信号として２次関数近似した偏向信号を生成し、同心円生成信号に重畳しているので、直線の長さが長くても、言い換えると多角形の辺の数が少なくても、近似の精度が劣化しないので直線性が損なわれることはない。
【０１０７】
また、偏向信号は、描画条件から算出された偏向周波数と同じ周波数のパルス信号をアナログ信号処理して得られた２次関数近似信号から生成され、回転角度検出装置２２４の分解能に依存しないので、直線性維持に高分解能な回転角度検出装置が不要であり、高価な処理回路も必要としないので安価な装置となる。さらに、高速駆動されたＸ−θステージで描画が可能であるため、スループットも高い。
【０１０８】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る電子線描画装置２００では、多角形演算処理装置２５５によって本発明の偏向信号生成装置が構成されている。
【０１０９】
また、多角形演算処理装置２５５において、本発明の描画方法における第１の偏向信号を生成する工程、第２の偏向信号を生成する工程、及び加算する工程がそれぞれ実施されている。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態に係る電子線描画装置２００によると、電子光学鏡筒２１０及び試料室２２０を有する本体部、及び主制御装置２５０などを備えている。主制御装置２５０は、制御装置２５１、回転コントローラ２５２、位置コントローラ２５３、同心円演算処理装置２５４、多角形演算処理装置２５５を有している。
【０１１１】
そして、多角形演算処理装置２５５は、多角形を描画する際の基板Ｗの回転数、描画開始位置、多角形の辺の数、及び走査電極２０５の偏向感度に基づいて、偏向周波数を演算する振幅演算調整回路２５５Ａ、前記偏向周波数と同じ周波数の方形波信号から２次関数波信号を生成する第１の信号処理回路２５５Ｂ、及び前記２次関数波信号における基板Ｗの半径方向の外向きの偏向成分を折り返し、半径方向の内向きの偏向成分と加算して、同心円生成信号に重畳する第２の信号処理回路２５５Ｃを有している。
【０１１２】
すなわち、多角形演算処理装置２５５は、基板Ｗに直線を描画する際に、前記直線をその辺の一部に含む多角形の中心から前記直線上の点までの長さと前記多角形が内接する円の半径との差を２次関数で近似して偏向信号を生成するとともに、該偏向信号を同心円生成信号に加算している。
【０１１３】
この場合は、長さの長い直線を描画するときも、近似の精度が劣化しないので直線性が損なわれることはない。そこで、高コスト化を招くことなく、高いスループットで精度良く描画することができる。
【０１１４】
なお、上記実施形態において、前記第１の信号処理回路２５５Ｂに代えて、図２７に示される信号処理回路２５５Ｂ´を用いても良い。この信号処理回路２５５Ｂ´は、前記パルス発振器５５Ｂ−１に代えて、三角波発振器５５Ｂ−１ａを用い、積分器及び可変ゲインを一段構成にしている。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本発明の描画装置によれば、高コスト化を招くことなく、高いスループットで精度良く描画するのに適している。また、本発明の描画方法によれば、高コスト化を招くことなく、高いスループットで精度良く描画するのに適している。
【符号の説明】
【０１１６】
２００…電子線描画装置（描画装置）、２０１…電子銃（照射手段）、２０５…走査電極（偏向手段）、２２１…ステージ（テーブル）、２２３…回転駆動モータ（回転機構の一部）、２３０…駆動モータ（移動機構の一部）、２５５…多角形演算処理装置（偏向信号生成装置）、２５５Ａ…振幅演算調整回路、２５５Ｂ…第１の信号処理回路、２５５Ｃ…第２の信号処理回路、Ｗ…基板。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１７】
【特許文献１】特開２００４−３６１８５５号公報
【特許文献２】特公昭５７−６４４号公報
【特許文献３】特公昭５６−４７６９５号公報
【特許文献４】特開平２−２９１１０７号公報
【図１】
2011017841.tif 000003
【図２】
2011017841.tif 000004
【図３】
2011017841.tif 000005
【図４】
2011017841.tif 000006
【図５】
2011017841.tif 000007
【図６】
2011017841.tif 000008
【図７】
2011017841.tif 000009
【図８】
2011017841.tif 000010
【図９】
2011017841.tif 000011
【図１０】
2011017841.tif 000012
【図１１】
2011017841.tif 000013
【図１２】
2011017841.tif 000014
【図１３】
2011017841.tif 000015
【図１４】
2011017841.tif 000016
【図１５】
2011017841.tif 000017
【図１６】
2011017841.tif 000018
【図１７】
2011017841.tif 000019
【図１８】
2011017841.tif 000020
【図１９】
2011017841.tif 000021
【図２０】
2011017841.tif 000022
【図２１】
2011017841.tif 000023
【図２２】
2011017841.tif 000024
【図２３】
2011017841.tif 000025
【図２４】
2011017841.tif 000026
【図２５】
2011017841.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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