(57)【要約】【課題】ジャストフォーカスを維持することができると共に、静圧浮上パッドの姿勢変動を制御する。【解決手段】電子ビーム照射装置は、電子銃２における電子ビームの収束を行うフォーカス調整用電子レンズ２０および対物電子レンズ２１と、静圧浮上パッド６を伸縮可能に連結する伸縮連結機構５と、原盤１１に対する静圧浮上パッド６の中心の高さ方向の変位量を検出する変位センサーと、変位センサーで検出された変位量に応じてフォーカス調整用電子レンズ２０および対物電子レンズ２１により電子銃２における電子ビームの収束を行うことにより、静圧浮上パッド６が原盤１１に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッド６の位置に応じて、電子ビームのフォーカスを制御するホスト側制御部および電子銃側制御部とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子銃から発生される電子ビームの照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビームフォーカス制御装置において、
上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子銃における電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段と、
上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段と、
上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段と、
上記検出手段で検出された変位量に応じて上記電子ビームフォーカス手段により上記電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に応じて、上記電子ビームのフォーカスを制御する電子ビームフォーカス制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子ビームフォーカス制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子ビームフォーカス制御装置において、
上記検出手段は、非接触式で上記静圧浮上パッドの外周側の変位を検出することを特徴とする電子ビームフォーカス制御装置。
【請求項３】
記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子ビーム照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置において、
上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段と、
上記伸縮連結手段の伸縮に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能な姿勢制御用機構手段と、
上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際および上記姿勢制御用機構手段による上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段と、
上記検出手段で検出された変位量に応じて上記伸縮連結手段を伸縮させることにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御する姿勢制御用機構制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置において、
上記検出手段は、非接触式で上記静圧浮上パッドの外周側の変位を検出することを特徴とする電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置において、
上記姿勢制御用機構手段は、上記伸縮連結手段の外周側に少なくとも上記検出手段の個数と同等以上設けることを特徴とする電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置。
【請求項６】
請求項３記載の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置において、
上記姿勢制御用機構手段は、上記静圧浮上パッドの下面からのエア噴出し口を分割して少なくとも上記検出手段の個数と同等以上設けることを特徴とする電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置。
【請求項７】
記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子銃から発生される電子ビームの照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビームフォーカス制御方法において、
上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段による圧力調整ステップと、
上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段による検出ステップと、
上記検出手段で検出された変位量に応じて上記電子ビームフォーカス手段により上記電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に応じて、上記電子ビームのフォーカスを制御する電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御ステップと、
上記電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御に基づいて、上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子銃における電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段によりフォーカス調整ステップと、
を備えたことを特徴とする電子ビームフォーカス制御方法。
【請求項８】
請求項７記載の電子ビームフォーカス制御方法において、
上記電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御に基づいて、上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子ビームにより上記記録媒体に対する露光を行う露光ステップを備えたことを特徴とする電子ビームフォーカス制御方法。
【請求項９】
記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子ビーム照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法において、
上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段を用いた圧力調整ステップと、
上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際および上記伸縮連結手段の伸縮に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能な姿勢制御用機構手段による上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段を用いた検出ステップと、
上記検出手段で検出された変位量に応じて上記伸縮連結手段を伸縮させることにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御する姿勢制御用機構制御手段を用いた姿勢制御ステップと、
上記姿勢制御用機構制御手段による姿勢制御に基づいて、上記伸縮連結手段の伸縮に対して、上記姿勢制御用機構手段による上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える姿勢変更ステップと
を備えたことを特徴とする電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法において、
上記姿勢制御用機構制御手段による姿勢制御に基づいて、上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段によりフォーカス調整ステップ、または上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子ビームにより上記記録媒体に対する露光を行う露光ステップを備えたことを特徴とする電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法。
【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に適用して好適な電子ビームフォーカス制御装置、電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置、電子ビームフォーカス制御方法および電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法に関するものである。
【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、本出願人の先願として、従前のレーザー光よりもさらに微細なピットを形成できる電子ビームを原盤に照射して情報の記録を行う電子ビーム照射装置が提案されている（特願平４−２７６０６８号、特願２０００−５７３７４号）。
【０００３】
この電子ビームを原盤に照射して情報の記録を行う装置では、ピット幅が数ｎｍ〜数十ｎｍのグルーブ／ランドやピットを作成することができるが、高精度な情報の記録を可能とするため、電子ビーム照射ヘッドに対する原盤の距離に対応して適正に電子ビームを照射するため電子ビーム照射高さを正確に合わせる必要がある。
【０００４】
例えば、上述した電子ビーム照射装置などの差動静圧浮上パッドを用いた部分真空電子ビーム照射装置において、差動静圧浮上パッドの静圧軸受部に正圧を吸気し、かつ排気真空部を負圧で吸引することにより、原盤と差動静圧浮上パッドはμｍ程度の隙間を保ちながら非接触で吸着し、差動静圧浮上パッド内の中心部に行くに従い真空度を高くすることができる。この場合、差動静圧浮上パッド中心部では電子ビームの照射に差し支えない程度の真空度（１×１０−４［Ｐａ］程度）まで到達することが可能である。
【０００５】
ところで、回転する原盤と差動静圧浮上パッドとの距離を示す浮上量を常に一定に保つことは、露光プロセスの安定に大きな影響を与える。この浮上量は、基本的には差動静圧浮上パッド底面の多孔質の通気体から噴出される窒素などの正圧により可変可能である。この浮上量が多いと差動排気の効果が薄れ差動静圧浮上パッド内部の真空度が上がらず、電子ビームが散乱しビーム径が絞りきれなくなる。また、逆に浮上量が少ないと原盤と差動静圧浮上パッドが接触し、最悪の場合には差動静圧浮上パッドに致命的なダメージを与えてしまうことも考えられる。
【０００６】
一方、浮上圧により浮上量を調整する前提条件として、差動静圧浮上パッドが原盤に密着していながら、原盤に対して押しても、引いてもいないという両者の力のバランスが取れている状態が必要である。例えば、差動静圧浮上パッドが原盤を押し過ぎの状況の場合には、原盤側の移動テーブルやスピンドルモーターが差動静圧浮上パッドにより押し込まれて沈み込むため、フォーカスポイントが変化し露光プロセスの条件が変化する。他方で、浮上圧を上げても原盤がスムーズに回転可能となるような適正な浮上量を得ることは難しい。このため、電子ビーム照射ヘッド内部を真空にすることにより差動静圧浮上パッドが原盤から離れる方向に引っ張り上げられる力をキャンセルさせるため、本出願人の先願として真空配管装置（特願２００１−０５４７４２号）で示した二重構造のベローズの内部に正圧を付加し、差動静圧浮上パッドを原盤に近接する下方向に押し下げる力を発生させ、差動静圧浮上パッドが原盤に密着しながらも原盤に対して力のバランスが取れている状況を作り出すことが要求されていた。
【０００７】
上述した電子ビーム照射装置などの差動静圧浮上パッドを用いた部分真空電子ビーム照射装置において、本装置の基本構成および使用方法について、下記に簡単に説明する。
【０００８】
静圧浮上パッドは、原盤またはフォーカスステージ上で、数μｍ浮上した状態で、差動排気によりパッド内部に行くほど真空度が向上し、パッド中心部では電子ビームが照射可能な真空度まで達することが出来る。先ず、静圧浮上パッドが、フォーカスステージ上にある状態で、原盤をスピンドル上に真空吸着しセットする。その後、フォーカスステージ下のベローズの供給エアー圧を調節する事で、原盤とフォーカスステージの高さを±１μｍ以内に合わせる。フォーカスステージ上にあるエッチングで作成されたフォーカスマーク画像を確認し、画像が最も鮮明になる様、非点、フォーカス合わせをおこなう。このジャストフォーカス状態は、電子ビームが、最も丸く（＝楕円ではない）かつ小さく絞れた事を意味し、本来の目的である露光プロセスにおいては、トラックピッチやピット幅等を小さくする事が可能となる。上記フォーカス合わせ、ステージに関する詳しい内容については、「電子ビーム照射装置および電子ビーム照射方法」（特願２００１−０５４７４１号）参照。
【０００９】
上記フォーカス合わせ後、スライドユニットを移動させ、静圧浮上パッドを原盤上に乗り移りさせる。原盤とフォーカスステージの高さは合っているはずなので、その後の露光プロセス中、フォーカスステージで合わせた電子ビームのジャストフォーカス状態の維持が可能なはずである。
【００１０】
なお、特許文献１，２，３には、静圧浮上パッドの浮上量を制御するために、ギャップセンサーを設ける技術が開示されているが、いずれも、Ｘ−Ｙステージ上を移動する基板に対する制御であり、本願発明の対象とする回転テーブル上で回転する原盤に対する制御とは異なるものである。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５９−９３２４９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２２７５８号公報
【特許文献３】
特開平６−２００９４３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の電子ビーム照射装置では、実際的に、原盤全域（外周〜内周）で、常にジャストフォーカスを維持することは、非常に難しい問題として存在している。ここで、ジャストフォーカスの定義について説明する。電子ビームにも他の装置（例えばレーザー光を使用したもの、光学顕微鏡など）と同様に、ビーム径、形状が変化しない距離、すなわち焦点深度というものがあり、この焦点深度範囲内の変動であれば、ジャストフォーカスを維持していると考えることが出来る。
【００１３】
次に焦点深度に関する補足説明を以下に記す。回転する原盤と電子銃先端との距離（ワークディスタンス：ＷＤ）を常に一定に保つ事は、露光プロセスの安定に大きな影響を与える。ＷＤ量は、電子銃の種類によっても変わってくるが、一般的には数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の場合が多い。ところで、このＷＤが多少変動しても、その変動量が電子銃の焦点深度範囲内であれば、プロセス上何ら問題にはならない。この焦点深度は、Ｌ：焦点深度、Ｍ：観察倍率、ｄ：電子ビーム径、ｒ：肉眼で識別できる最小距離、α：ビーム開き角（ＷＤと反比例関係）とおくと、ＷＤおよび対物レンズ絞り径と次の数１式のように密接な関係がある。
【００１４】
【数１】
Ｌ＝（ｒ／Ｍ−ｄ）／２α）
【００１５】
この関係式より、焦点深度Ｌを長くするためには、ＷＤを長く取り（α＝小）、小さい径の対物絞り（ｄ＝小）を選択すれば良い事が判る。
【００１６】
現在、我々が、部分真空電子ビーム照射装置で使用している電子銃は、電子線をより細く絞り（高分解能）、かつ照射電流量を上げるために、ＷＤを８．５ｍｍと短くし、対物レンズ絞り径を大きくしている。そのため、設計上の焦点深度は、±１０μｍと非常に微小な範囲でしかない。
【００１７】
本装置において、原盤上で、電子ビームがこの±１０μｍの焦点深度を外れる原因として、第１に、スライドユニットの傾き（組み立て調整不足）、第２に、スピンドルの傾き（取り付け時の調整不足）、第３にスピンドル上の原盤を真空吸着する面の凹凸（加工精度の問題）、第４に、静圧浮上パッドの位置制御をしているベローズ（伸縮結合機構）に付加する窒素圧のアンバランス（調整不足）が挙げられる。
【００１８】
以上第１〜第４に述べた個々の精度をそれぞれ焦点深度内（数μｍ程度）に収める事は比較的簡単に達成出来るが、これら全てを複合させた累積精度で、常に±１０μｍ以内にＷＤを維持する事は、難しく、またその計測手段も無かった事から、露光・現像後のＳＥＭ像観察で、初めてデフォーカス（焦点深度外れ）によるパターンむらを発見するという問題が生じていたという不都合があった。
【００１９】
また、電子ビームの出射孔と上記被照射体とが接触するおそれがない程度に接近している従来の差動静圧浮上パッドは、電子ビーム通路を構成する筒状壁部の軸方向に関する制御部からの制御信号およびエアなどのエネルギーの供給によって、上記軸方向に伸縮する伸縮機構（ベローズ）によって構成されていた。しかし、上記伸縮連結機構（ベローズ）は１軸しかなく差動静圧浮上パッドと被照射体の対向面の大きさ全てを均一に浮上するように姿勢を制御することが難しかったという不都合があった。
【００２０】
また、被照射体の上面の変動およびフォーカス合わせステージへの移動時の差動静圧浮上パッドの姿勢変動を制御するのには１軸しかもたない上記伸縮連結機構（ベローズ）のみでは難しかったという不都合があった。
【００２１】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ジャストフォーカスを維持することができると共に、静圧浮上パッドの姿勢変動を制御することができる電子ビームフォーカス制御装置、電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置、電子ビームフォーカス制御方法および電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法を提供することを課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子ビームフォーカス制御装置は、電子ビーム照射ヘッドから照射される電子銃における電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段と、電子ビーム照射ヘッドに対して記録媒体に近接または離隔する方向に静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段と、伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段と、検出手段で検出された変位量に応じて電子ビームフォーカス手段により電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に応じて、電子ビームのフォーカスを制御する電子ビームフォーカス制御手段とを備えたものである。
【００２３】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
まず、初期化を行う。真空立ち上げ前に、伸縮連結手段に圧縮気体が付加されておらず大気圧の状態で、静圧浮上パッドと原盤間にギャップがあり、静圧浮上パッドが原盤に何等押圧力を加えていない状態において、原盤上面に０点リセットを行う。
【００２４】
次に、真空立ち上げを行う。装置立ち上げ時の真空引きの際には、差動静圧浮上パッドは、伸縮連結手段の二重構造のベローズの内側のベローズの有効断面積とマイナス１気圧の負圧との積に相当する力で伸縮連結手段が収縮力を受け、静圧浮上パッドが原盤から離れる方向で真空容器側に引き上げられようとする状態となる。
【００２５】
そして、伸縮連結手段での圧力調整を行う。この伸縮連結手段に働く収縮力をキャンセルし、差動静圧浮上パッドと原盤の相対位置を常に一定に保つため、この伸縮連結手段における内側のベローズと外側のベローズとの間の空間部に、電空レギュレーターから圧縮気体供給路を介して圧縮気体即ち正圧を供給し、内側のベローズの有効断面積と負圧との積による収縮力と、内側のベローズと外側のベローズとの間の空間部の有効断面積と正圧との積がほぼ等価となるように正圧を与えることにより、収縮力と伸張力がほぼつり合って中立となり、両者のバランスがとれた状態となる。
【００２６】
このとき、検出手段による電子ビームフォーカス手段に対するフィードバック調整を行う。検出手段は伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する。電子ビームフォーカス制御手段は、検出手段で検出された変位量に応じて電子ビームフォーカス手段により電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に応じて、電子ビームのフォーカスを制御する。
【００２７】
そして、フォーカス調整を行う。移動手段の原盤の径方向の移動により電子ビーム照射手段をフォーカスステージに対向させて、電子ビームコラムのフォーカス調整用電子レンズと対物電子レンズの電磁コイルによって電子ビームが電子ビーム照射手段を通じて、原盤上にフォーカスを合わせるようにすることにより、ジャストフォーカスポイントにフォーカス調整を行う。
【００２８】
この後に、移動手段の原盤の径方向の逆の移動により電子ビーム照射手段を原盤を支持する支持手段に対向させて、移動手段の原盤の径方向の正逆の移動により発生する変動分や原盤を交換したときの各原盤毎のうねりを吸収するために、二重構造のベローズの内部に付加する正圧の量が最適値になるように調整する。このとき、検出手段による電子ビームフォーカス手段に対するフィードバック調整を行う。これにより、差動静圧浮上パッドが原盤に密着しながら原盤に対してバランスを保ことができるため、原盤が差動静圧浮上パッドに所定距離だけ離れて非接触で吸着する。このことから、上述したフォーカス調整で合わせたジャストフォーカスポイントを維持することができる。
【００２９】
そして、露光を行う。電子ビーム照射手段の真空容器の下端部の伸縮連結手段を介して取り付けられている静圧浮上パッドが、原盤に対し僅かな隙間をもって非接触で吸着し、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。また、上述した回転手段による回転移動および移動手段による直線移動により原盤の内周から外周へ向けて連続的に露光が行われる。つまり、この静圧浮上パッドによって原盤上の一部分を真空にした状態で原盤に電子ビームが照射されると共に、同時に回転手段の駆動により原盤が回転されると共に移動手段の駆動によって原盤が径方向に移動されることで所定の線状のトラックに情報の記録が行われる。
【００３０】
また、本発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置は、電子ビーム照射ヘッドに対して記録媒体に近接または離隔する方向に静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段と、伸縮連結手段の伸縮に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能な姿勢制御用機構手段と、伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際および姿勢制御用機構手段による静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段と、検出手段で検出された変位量に応じて伸縮連結手段を伸縮させることにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッドの位置に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御する姿勢制御用機構制御手段とを備えたものである。
【００３１】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
検出手段は伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際および姿勢制御用機構手段による静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する。姿勢制御用機構制御手段は検出手段で検出された変位量に応じて伸縮連結手段を伸縮させることにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッドの位置に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御する。姿勢制御用機構手段は伸縮連結手段の伸縮に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能とする。
【００３２】
また、本発明の電子ビームフォーカス制御方法は、電子ビーム照射ヘッドに対して記録媒体に近接または離隔する方向に静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段による圧力調整ステップと、伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段による検出ステップと、検出手段で検出された変位量に応じて電子ビームフォーカス手段により電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッドの位置に応じて、電子ビームのフォーカスを制御する電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御ステップと、電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御に基づいて、電子ビーム照射ヘッドから照射される電子銃における電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段によりフォーカス調整ステップとを備えたものである。
【００３３】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
検出ステップにおいて、伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出手段により検出する。フォーカス制御ステップにおいて、検出手段で検出された変位量に応じて電子ビームフォーカス手段により電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッドの位置に応じて、電子ビームのフォーカスを電子ビームフォーカス制御手段により制御する。フォーカス調整ステップにおいて、電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御に基づいて、電子ビーム照射ヘッドから照射される電子銃における電子ビームの収束を電子ビームフォーカス手段により行う。
【００３４】
また、本発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法は、電子ビーム照射ヘッドに対して記録媒体に近接または離隔する方向に静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段を用いた圧力調整ステップと、伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際および伸縮連結手段の伸縮に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能な姿勢制御用機構手段による静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段を用いた検出ステップと、検出手段で検出された変位量に応じて伸縮連結手段を伸縮させることにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッドの位置に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御する姿勢制御用機構制御手段を用いた姿勢制御ステップと、姿勢制御用機構制御手段による姿勢制御に基づいて、伸縮連結手段の伸縮に対して、姿勢制御用機構手段による静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える姿勢変更ステップとを備えたものである。
【００３５】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
検出ステップにおいて、伸縮連結手段の伸縮による静圧浮上パッドが記録媒体に近接または離隔する際および伸縮連結手段の伸縮に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能な姿勢制御用機構手段による静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出手段を用いて検出する。姿勢制御ステップにおいて、検出手段で検出された変位量に応じて伸縮連結手段を伸縮させることにより、静圧浮上パッドが記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッドの位置に対して、静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を姿勢制御用機構制御手段を用いて制御する。姿勢変更ステップにおいて、姿勢制御用機構制御手段による姿勢制御に基づいて、伸縮連結手段の伸縮に対して、姿勢制御用機構手段による静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
ここでは、光ディスクの製造用スタンパの原盤作製において、例えばガラス基板上に塗布されたフォトレジスト層に対する電子ビーム描画によるパターン露光を行うための電子ビーム照射装置を例示してあり、この装置は図１に示す如く、電子銃２６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１１である記録媒体に照射して信号の記録（信号パターンの記録ビットの形成）を行うものである。
【００３７】
この電子ビーム照射装置は、いわゆる電子ビームコラム４と、原盤１１に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子ビーム照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドである電子ビーム照射手段１と、フォーカス制御を行うためのフォーカスステージ７と、電子ビーム照射手段１から出射される電子ビームｂの照射がなされる原盤１１と、原盤１１を回転及び径方向に移動可能に支持するスピンドルモーター８及び移動テーブル１８とを有して構成される。
【００３８】
また、電子ビームコラム４は、電子銃２と、図示はしないが、これより放出された電子ビームｂを収束するコンデンサ電子レンズと、電子ビーム変調器と、中央にアパーチャを有する制限板と、電子ビーム偏光器と、フォーカス調整用電子レンズ２０と、対物電子レンズ２１と、電子ビームｂの照射方向を偏向させる電子ビーム偏向器とを有して構成される。
【００３９】
電子ビーム変調器は、例えば相対向する偏向電極板よりなり、これらの間に所要の電圧を印加することによって電子ビームｂを偏向して、制限板のアパーチャを透過させたり、制限板によって遮断することによってオン・オフ変調を行うように構成されている。
【００４０】
また、電子ビーム偏光器は、例えば相対向する偏向電極板よりなり、電子ビームが照射される位置を原盤１１上の半径方向のトラック横断方向に微小移動することを可能に構成されている。
【００４１】
また、フォーカス調整用電子レンズ２０と対物電子レンズ２１は、それぞれ例えば電磁コイルより構成されて、これらによって電子ビームｂが電子ビーム照射手段２３を通じて、記録媒体１１上にフォーカスを合わせるように構成されている。
【００４２】
なお、フォーカス調整用電子レンズ２０は、手動調整可能であってフォーカス状態に固定または制御可能に構成されている。また、フォーカス調整用電子レンズ２０に例えばフォーカス制御部からのフォーカスエラー信号を供給してフォーカス制御をしてもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
まず、この装置において原盤１１を支持する支持機構部１２について説明する。
この支持機構部１２は、装置の基台上に固定されるベース１３と、このベース１３上に備えられた直線案内機構１４と、この直線案内機構１４により直線移動可能に支持され、原盤１１が載置される回転テーブル１５とにより構成されている。
【００４５】
直線案内機構１４は、ベース１３上に水平に配置されたガイドレール１６と、このガイドレール１６の左右両端部をベース１３に支持するスタンド１７ａ、１７ｂと、ガイドレール１６に沿って移動可能に支持された移動テーブル１８とから構成されており、この移動テーブル１８はその左右の脚部１８ａ、１８ｂに設けられた例えば静圧空気式の軸受１９によってガイドレール１６に対して移動可能に支持されている。
【００４６】
回転テーブル１５は直線案内機構１４の移動テーブル１８上に取り付けられており、例えば静圧空気式の回転軸受けにより低摩擦で回転可能に支持されている。
【００４７】
原盤１１はこの回転テーブル１５上に水平に載置された状態で吸着固定されるようになっており、この原盤１１を回転テーブル１５上で吸着する手段としては、真空吸着方式あるいは静電吸着方式が好適に用いられる。
【００４８】
この回転テーブル１５はその下に配置された電磁駆動型のスピンドルモーター８によって回転駆動されるようになっている。さらに回転テーブル１５の下には回転検出用のエンコーダーが配置されており、このエンコーダーと制御回路によって回転テーブル１５の回転駆動が制御される。
【００４９】
また移動テーブル１８とベース１３の間には電磁駆動型のリニアモーター９が構成されており、このリニアモーター９の駆動によって移動テーブル１８がガイドレール１６に沿って水平方向即ち原盤１１の径方向に移動されるようになっている。さらに、図には表れていないが、直線案内機構１４には移動テーブル１８の移動位置を検出するリニアスケールと、このリニアスケールの値を制御回路によってフィードバックして位置決め制御を行う駆動制御機構が設けられている。
【００５０】
このように構成される原盤の支持機構部１２に対して、その上方には、原盤１１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１が固定的に配置されている。
【００５１】
真空容器３は原盤１１の上方で懸架支持され、この真空容器３の内部に電子ビームコラム４が配置され、この電子ビームコラム４の上流の電子ビーム励起源である電子銃２から電子ビームｂが出射される。
【００５２】
電子ビームコラム４が内蔵される真空容器３には図示しない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容器３の内部を吸引することで電子ビームコラム４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。
【００５３】
この真空容器３の下端部の電子ビーム出口には伸縮連結機構５を介して静圧浮上パッド６が取り付けられており、この静圧浮上パッド６が原盤１１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２から出射された電子ビームｂが静圧浮上パッド２８の中心部の電子ビーム通路を通って原盤１１に照射される。
【００５４】
この静圧浮上パッド６は、その中心部に電子ビームｂが通る電子ビーム通路を有する例えば金属製のブロックにより構成される。このブロックはベローズ状の伸縮連結機構５によって真空容器３の下端の固定部に気密的に連結されており、この伸縮連結機構５の伸縮によりブロックは原盤１１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。
【００５５】
そしてこのブロックを原盤１１に吸着する手段としてブロックには、原盤１１との対向面に開口する第１の吸引溝及び第２の吸引溝が電子ビーム通路を中心とする同心円状に形成されている。
【００５６】
この第１の吸引溝と第２の吸引溝には夫々排気管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の吸引溝と第２の吸引溝から排気即ち気体の吸引が行われる如くなされている。
【００５７】
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、電子ビーム通路に近い第１の吸引溝には例えば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。
【００５８】
さらにブロックには、第２の吸引溝の外側において原盤１１との対向面に露出する通気体が埋め込まれている。この通気体は通気性を有する多孔質の金属を材料として電子ビーム通路を中心とするリング状に形成されており、この通気体の裏側においてブロックの内側には気体の流路が形成されている。
【００５９】
この流路には給気管を介して給気手段である圧縮気体供給源が連結されており、この給気手段から流路に例えば５×１０５［Ｐａ］程度の圧縮気体（正圧）が供給され、これが通気体から噴出されるようになっている。
【００６０】
このように構成された電子ビーム照射装置は、以下の動作をする。
この電子ビーム照射手段１の上部に設けられている電子ビームコラム４の上流の電子ビーム励起源である電子銃２から電子ビームｂが出射される。
【００６１】
この電子ビーム照射手段１の下端部の電子ビーム出口には伸縮連結機構５を介して静圧浮上パッド６が取り付けられており、この静圧浮上パッド６が原盤１１に対して５μｍ程度の僅かな隙間をもって非接触で浮上し、その状態で電子銃２から出射された電子ビームｂが静圧浮上パッド６の中心部の電子ビーム通路を通って原盤１１に照射される。
【００６２】
上述したように構成される静圧浮上パッド６を原盤１１の上に載せた状態で各排気手段及び給気手段である圧縮気体供給源を作動させると、通気体から噴出される気体によって静圧浮上パッド６が原盤１１から僅かに浮き上がり、同時に第１及び第２の吸引溝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６が原盤１１に吸い付くように作用し、このため静圧浮上パッド６は原盤１１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１１の回転には支障がない。
【００６３】
このとき通気体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の吸引溝で吸引されることにより電子ビーム通路に至ることが回避され、この場合、通気体からの気体は先ず第２の吸引溝で吸引され、さらに第１の吸引溝で吸引されることになり、ここで第１の吸引溝での吸引力は第２の吸引溝より強くなっているため、静圧浮上パッド６の中心部に行くほど真空度を高くでき、これによって真空容器３の内部即ち電子ビームコラム４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。
【００６４】
そしてこの静圧浮上パッド６によって原盤１１上の一部分を真空にした状態で原盤１１に電子ビームｂが照射され、同時にスピンドルモーター８の駆動により原盤１１が回転されると共に移動テーブル１８の駆動によって原盤１１が径方向に移動されることで所定の線状のトラックに情報の記録が行われる。
【００６５】
本実施の形態は、差動静圧浮上パッド６を用いた電子ビーム照射装置において、電子銃２の先端（対物レンズ２１）と原盤１１の距離（ワークディスタンス：ＷＤ）を一定に制御する方法に関するもので、以下に具体例について説明する。
【００６６】
前述した従来技術とその問題点の中で、大まかな本装置の構成および運用方法については述べているので、ここでは、新しく付加（追加）した機能についてのみに特化して説明する。
【００６７】
本実施の形態は、差動静圧浮上パッドを用いた電子ビーム照射装置において、常に電子ビームの焦点深度内で安定した露光を実現するための手段として、第１に、ワークディスタンスを（間接的に）測定するために、静圧浮上パッドの位置（高さ）を検知するための変位センサーを有し、第２に、その変位センサーは、電子ビーム位置（中心）の静圧浮上パッドの高さを正確に計測するために、複数個（最低３個以上）有し、第３に、変位センサーは、例えばレーザー式、接触式の様な電子ビームに影響を与えないものであり、第４に、その変位センサーの高さ情報を基に、電子ビームのフォーカスを司る電子銃のレンズ系（集束レンズ、対物レンズ）にフィードバックをかけるような制御システムを持つ電子ビームのフォーカス制御方法である。
【００６８】
また、この他に、同じく、その変位センサーの高さ情報を基に、静圧浮上パッドの位置を制御するベローズ供給窒素圧力にフィードバックをかけ、ワークディスタンスを矯正するような制御システムを持つ姿勢制御方法である。
【００６９】
図２に、静圧浮上パッドの側面に対する変位センサーの取り付け位置を示す。図３に、静圧浮上パッドの底面に対する変位センサーの取り付け位置を示す。
【００７０】
図２に示す差動静圧浮上パッドの側面に対する変位センサーの取り付け位置を示す図において、静圧浮上パッド６と伸縮連結機構（２重ベローズ）５はネジにて一体化されており、実際は真空容器３下部に固定されている。真空容器３内を真空ポンプで排気する事により、静圧浮上パッド６内面の有効面積に−１気圧に相当する力（静圧浮上パッド６を引っ張り上げ様とする方向）が働き、その力をキャンセルするように、圧縮窒素供給給口２３から伸縮連結機構（２重ベローズ）５内に窒素を導入する。この窒素圧は、静圧浮上パッド６下に配置される原盤１１およびスピンドルモーター８にまったく押し引きの力を与えないように調整される。
【００７１】
何らかの原因で、この供給窒素圧力が変化した場合、スピンドルモーター８は空気軸受け（軸受け剛性が弱い）のため、わずかな偏荷重でも姿勢が変化してしまう。例えば、ベローズ供給窒素圧が高すぎた場合、スピンドルモーター８は、静圧浮上パッド６により、そのモーメントが大きい外周ほど、押し込まれてしまう。逆に低すぎた場合は、引っ張り上げられてしまう。
【００７２】
この場合、せっかく露光前に、エアマイクロ方式でフォーカスステージ７と原盤１１との高さを１μｍ程度に合わせた事が無駄になり、当然フォーカスステージ７で合わせたジャストフォーカスも変わってしまい、まともな露光など出来ない。また、原盤１１以下の部品の組み立て精度、および加工精度によってもジャストフォーカス値が変わってくる。移動テーブル１８は、静圧浮上パッド６をフォーカスステージ７から原盤１１中心部まで移動させる必要があり、約１２０ｍｍのストローク量を持つ。このストローク中、走り精度（スピンドルモーター８およびフォーカスステージ７の高さを変えない様にする上下方向の変動量）ずれ量を０にする事は現実的に不可能で、どうしても数μｍ程度のずれは生じてしまう。
【００７３】
また、スピンドルモーター８の部品が傾いてついていた場合も同様の問題があるし、スピンドルモーター８の上面、すなわち原盤１１を吸着する面の加工精度に関しても、例えば吸着面全体（直径２００ｍｍ）を凹凸なしの０μｍの精度に入れる事は不可能で、実際は、スライド送り方向にも、あるいは、スピンドル回転方向（周方向）にも数μｍ程度の凹凸はある。これらずれ量が積み重なって、電子銃（１１０）の焦点深度±１０μｍを超えた場合、電子ビームはデフォーカスし、安定した露光が出来なくなってしまう。一方で、電子ビームを一層絞り、より解像度を向上させる新型電子銃の開発計画も進んでおり（その場合の焦点深度は±５μｍ）、メカ精度を向上させるだけの対応では追いつかなくなって来た。
【００７４】
そこで本実施の形態では、原盤１１の高さ変動に追従して上下する差動静圧浮上パッド６の上面（実際は伸縮連結機構（２重ベローズ）５の下側フランジ部）に変位センサー３３を取り付け、間接的に原盤１１の高さ変動を測定する事にした。この変位センサー３３は、電子ビームに影響を与えるような渦電流式以外、大抵の物は、使用可能である。本実施の形態では接触式を採用しているが、例えばレーザー式あるいは、静電容量式でも構わない。
【００７５】
また、この変位センサー３３は、図３に示す様に、静圧浮上パッド６の外周部に、例えば、０度、１２０度、２４０度の３４，３５，３６の位置に３箇所、または３ヶ以上の複数個設置し、平均化する事により、静圧浮上パッド６の中心の電子ビーム照射口付近の高さをより精度良く正確に知ることが可能となる。
【００７６】
実際、スピンドルモーター８に原盤１１を吸着して、変位センサー３３で測定した結果（変位センサーが、０度、１２０度、２４０度の３４，３５，３６の位置３ヶの平均値を使用したとき）図４に示す。縦軸は、静圧浮上パッドがフォーカスステージ７上の位置でのセンサー値を０として、その値からいくらずれたか、横軸は、スライドの移動位置（絶対値で、スピンドルモーター８の中心が０ｍｍ）を表す。この結果から、スピンドルモーター８の移動テーブル１８の送り方向に最大８μｍ程度の傾きが有り、またスピンドルモーター８の周方向すなわち角度によっては、最大３μｍの凹凸が有ることが判る。この場合、原盤１１全面に渡って安定した露光をする事は、まず無理である。
【００７７】
しかしながら、変位センサーを取り付けた事により、このずれ量が把握可能になったという事は、このずれ量に相当する分をフォーカス調整用電子レンズ２０および対物電子レンズ２１にフィードバックする事で、常に焦点深度のセンター付近での露光が可能になったとも言える。
【００７８】
図５に変位センサーによるフィードバック制御構成図を示し、実際のフィードバック経路について説明する。
フォーカスフィードバック系４６において、変位センサー３３とセンサー付属のアンプ３７からの出力データ（アナログ電圧）は、表示器３８によりデータ変換され、デジタル値として表示され、作業者が読み取る事ができる。一方、並列にＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）コンバータ３９を介して、装置を制御するホスト側制御部４０にも送られ、そのホスト側制御部４０内部で、高さのずれ量に相当するフォーカスフィードバック量４２を計算し、そのデータを電子銃２のシステムを制御する電子銃制御部４１に送る。この電子銃制御部４１が、実際には４５で示す電子銃２のフォーカス調整用電子レンズ２０および対物電子レンズ２１等の磁界型レンズに加える電圧を可変する事で、電子ビームのフォーカスを変化させる。
【００７９】
ところで、実際にフォーカスにフィードバックをかける方法について、以下に２つの方式について説明する。まず、実際の露光プロセスにおいて、スライド送りやスピンドル回転中、変位センサー３３からのデータをリアルタイムで取り込み、フィードバックをかける方法がある。この場合は、変位センサー３３の応答性が問題となり、例えば露光速度が、１／２倍速やそれ以下での露光条件では、スピンドル回転数が低く抑えられるので、本実施の形態で採用した接触式センサー（応答性２０Ｈｚ：１２００ｒｐｍ）でも十分にフォーカスフィードバックが可能である。
【００８０】
一方、それ以上の露光速度が必要となった場合は、レーザー変位センサー等の応答性が高い（数ＫＨｚまで対応）センサーを使用する事により、実用ＭＡＸ回転数５０００ｒｐｍ程度には十分に対応可能である。
【００８１】
フォーカスフィードバックのもう一つの方法として、フォーカス量を導き出すための原盤１１の高さデータを上記リアルタイムではなく、事前に調べて入手しておくというやり方がある。具体的には、原盤１１とフォーカスステージ７の高さ合わせをおこなった状態（当然フォーカスは、フォーカスステージ７上でジャストフォーカスに合わせてある）で、移動テーブル１８を移動させ、静圧浮上パッド６を原盤１１上に乗り移りさせる。
【００８２】
この時、移動テーブル１８をゆっくり移動しながら、スピンドルモーター８を回転させ、ある移動テーブル１８位置、スピンドルモーター８角度でのデータを取得していき、必要な原盤１１全域での高さデータを取り込んでいく。そのデータと初期のフォーカスステージ７上に静圧浮上パッド６があった時の変位センサー３３のデータとを比較する事で、正味の原盤高さのマッピングデータ（例：図４）が作成でき、これを基に、ホスト側制御部４０では必要な量のフォーカスフィードバック量４２を必要な場所（移動テーブル１８の位置、スピンドルモーター８の角度）でおこなう事も出来る。
【００８３】
ただし、このマッピングデータを計測＆取得するのに多少の時間を要すデメリットはあるが、装置の性格上、それ程タクトタイムに厳しい訳でもなく、問題にはならないと考える。以上の様な方法を用いることで、装置側のメカ組立て精度や加工精度等の積み上げ誤差により、フォーカスの焦点深度範囲を外れる場合でも、そのずれ量に応じたフォーカスフィードバックをおこなう事で、常に焦点深度内の安定した露光が可能となった。
【００８４】
ところで、ここで発想を転換してみる。
今問題になっている原盤１１上の凹凸（高さのずれ）を差動静圧浮上パッド６を使って矯正する事も可能である。当初伸縮連結機構（２重ベローズ）５内に付加する圧縮窒素圧をスピンドルモーター８に対して力の押し引きがない様に調整している事は前述した通りであるが、逆にこの圧力に対して高さデータをフィードバック（可変）をしてあげる事で、スピンドルモーター８の高さ位置の制御も可能である。例えば図４では、スライド位置が外側（６０ｍｍ）ではセンサー変位量が小さい、すなわち高さ方向が合っているが、内側に行くにしたがい、スピンドルモーター８の上面が下がっている事がわかる。
【００８５】
この場合には、内側では、ベローズ供給窒素圧を下げることで、スピンドルモーター８の面（＝原盤１１面）を上に引っ張り上げ、縦軸のセンサー変位量を０に近づける事が可能である。例えば、ベローズ供給窒素圧の制御は、電空レギュレーター等を使用すれば、比較的簡単におこなう事が出来る。この方法でも、フォーカス値一定（フォーカスフィードバックをかけない）というやり方でありながら、安定した露光をおこなう事が可能となる。
【００８６】
上述したオン実施の形態によれば、静圧浮上パッド６の位置検出用の変位センサー３３を設ける事で、第１に、静圧浮上パッド６の高さ（＝間接的に原盤１１上面位置）の測定（把握）が可能となり、第２に、フォーカスステージ７上で電子ビームをジャストフォーカスした際の初期のパッド高さに対して、回転テーブル１５への乗り移り後の制圧浮上パッド６の高さデータの取得および比較が可能となる（すなわちワークディスタンス：ＷＤ  変化量の把握が可能となる）。
【００８７】
第３に、様々な要因によって生じるそのワークディスタンスの変化にも、その変化量に対応した電子ビームへのフォーカスフィードバックをおこなう事が可能となり、第４に、そのＷＤの変化量を基に、ベローズ供給窒素圧にフィードバック（可変・制御）する事により、静圧浮上パッド６による押し引きを介して、ＷＤの調整が可能（ＷＤの一定化制御）となるので、いかなる場合においても、電子ビームの焦点深度（±１０μｍ）以内での露光が可能となり、常に安定した露光プロセスを行うことが可能となる。
【００８８】
ここで、変位センサー３３について説明する。
まず、振動について説明する。振動はその特性において直線振動、曲げ振動、ねじり振動の３つに大きく分類することができる。また、こうした振動を定量的に捕らえるためには、一般的に変位（ｍ）、速度（ｍ／ｓ）、加速度（ｍ／ｓ２）の３つの物理量が使用される。各物理量は微分及び積分することでそれぞれ相互に交換することが可能である。今、速度が周波数に対して一定である場合、変位並びに加速度の周波数に対する出力の特性は、周波数の低い範囲では変位の感度が高く、周波数が上がるにつれて速度へ、また加速度へと移っていく。このことから、周波数の低い場合は変位で、周波数が高い場合には加速度で測定した方が一般的には感度良く測れることになる。そこで、本実施の形態では、比較的周波数の低い支持部の変位を測定量としている。設備診断等では、数百Ｈｚまでは変位・速度で、それ以上の周波数では加速度で測定している。
【００８９】
次に、振動センサの選択について説明する。精度よく振動を検出するための適切なセンサを選択するために考慮すべき点を以下に述べる。まず、対象とする物理量は何であるか、具体的には、変位、速度または加速度のいずれであるかを判断する。また、測定対象物の大きさはどうか、具体的には、センサには、接触式と非接触式の２つのタイプがあり、接触式センサを使用する場合には、後述する質量効果について、また、接触・非接触に関わらず、センサの測定必要面積Ｓと対象とする測定物の面積Ｓ’について考慮する必要がある。つまり、Ｓ’／Ｓ＞１でないと正確な計測は不可能である。また、対象物の振動の大きさ、周波数範囲はどうか、具体的には、測定対象の振動の大きさ、周波数範囲のおおよその目安を求めておく必要がある。ここでの目安を誤ると、場合によってはセンサを破損する可能性が有るからである。また、測定環境はどうか、具体的には、測定対象並びに周囲環境の温度、湿度や埃、油、水の存在の有無をチェックする。測定方式によって得手・不得手があるからである。そこで、本実施の形態では、測定対象の支持部が回転するため非接触式センサを用いている。
【００９０】
以上をチェックした後に、測定対象に最適なセンサの選択を行う。
接触式センサの優位点は、比較的安価に計測が可能であり、取付・取り扱いが簡単である点である。また、注意点としては、質量効果がある点である。質量効果とは、測定を行うために取り付けたセンサの質量により測定対象体の固有振動数が影響を受け変化してしまうことをいう。
【００９１】
また、非接触式センサの優位点は、振動体に影響を与えないことであり、このため、回転体など接触式センサでは測定できない部位の計測に有効となる。注意点としては、センサは振動絶縁する必要がある点である。
【００９２】
次に、振動センサの原理と特長について説明する。
第１に、静電容量式の変位センサについて説明する。
測定原理としては、センサと対象測定物によって形成されるコンデンサの静電容量から、ギャップ（変位）を測定する。従って、測定対象は導体に制限される。静電容量Ｃは、導体の対向面積ＳとギャップＤの関数となり、センサと対向導体（測定対象）が平行平板であるとき所定の関係式が成り立つ。ここで面積Ｓが一定とすれば、ギャップＤは静電容量Ｃに反比例する。従って、静電容量Ｃが測定できれば、ギャップＤを求めることができる。
【００９３】
静電容量式の変位センサの優位点は、非接触検出である点、導体であれば全て無校正で使用可能である点、高精度・高安定性を有する点、ギャップゼロ至近から測定可能である点およびＤＣまで測定可能である点である。注意点としては、測定対象との導通が必要である点、測定対象表面上の油・水等の影響を受ける点および測定必要面積が比較的大きい点である。
【００９４】
第２に、渦電流方式の変位センサについて説明する。
測定原理としては、渦電流効果を利用したもので、測定対象は金属に制限される。センサ部のコイルのインダクタンスＬと変換部のコンデンサＣによりＬＣ共振回路を形成し、この回路を水晶発振子により共振状態とする。この高周波電流を流したコイルに対象となる金属を近づけるとコイルで発生する交流磁界により金属内に渦電流が流れる。この渦電流の強さは、到達する磁力線の強度、すなわちコイルと対象物との距離に依存するため、渦電流の強度によってインダクタンスＬは変化する。この結果、共振回路の端子電圧に変化が生じ、その変化は距離の関数となるため、この信号を検波することにより測定対象までのギャップを求めることができる。
【００９５】
渦電流方式の変位センサの優位点は、非接触検出である点、全ての金属が測定可能である点、測定対象表面上の油・水等の影響を受けない点、高温までの使用が可能である点およびＤＣまで測定可能である点である。注意点としては、測定必要面積が比較的大きい点およびセンサを並べて使用すると相互干渉が起こる点である。
【００９６】
第３に、レーザ（３角測量）式の変位センサについて説明する。
測定原理としては、光学式３角測量を利用した非接触変位センサである。光源にレーザを使用することで高精度と高安定性を確保している。センサの内部構造は以下のようになる。レーザ光を測定対象物に当てると、対象物体から拡散反射した光線の一部が、位置検出素子（ＰＳＤ）上に光スポットを作る。この光スポットの位置は対象物が近距離にある場合は位置検出素子上の点に、遠距離にある場合は位置検出素子外の点に集束する。対象物体の変位に応じたこの光スポットの動きを検出することで、物体までの変位量が測定できる。
【００９７】
レーザ３角測量式の変位センサの優位点は、非接触検出である点、測定点が地裁点、大振幅測定が可能である点およびＤＣまで測定可能である点である。注意点としては、微小振幅が測り難い点および高周波数の測定が不可（２ｋＨｚ）である点である。そこで、本実施の形態では、電子ビームの照射に影響を与えないものとしてレーザ３角測量式の変位センサを用いている。
【００９８】
第４に、圧電素子（電荷出力・アンプ内蔵）式の変位センサについて説明する。
測定原理としては、水晶の単結晶やチタンサンパリウムは、力を受けるとその表面に電荷が発生する。これを圧電効果と呼ぶ。圧電効果を生じる材料を圧電材料（圧電素子）という。圧電型加速度ピックアップは、圧電素子をサイズモ系のばねとして用い、また同時に機械電気変換素子として用いたセンサである。振動加速度に比例した電気信号を出力する。圧電型加速度ピックアップは、圧電素子への力の加わり方の違いにより、基本的に圧縮型とせん断型（シェア型）の２種類に大別される。圧縮型は、センサのベースとおもりの間に圧電素子を挟み込んだ構造となっている。シェア型は、ベースに垂直に立てられたポストとおもりの間に圧電素子を固定した構造となっている。なお、従来は圧縮型が使われていたが、最近では、ベース歪みや急激な温度変化の影響が少ないシェア型が普及している。
【００９９】
圧電素子（電荷出力・アンプ内蔵）式の変位センサの優位点としては、計測が比較的簡単である点、システムが安価に実現可能である点および安定性が高く、経年変化が少ない点である。注意点としては、接触式のため、質量効果、接触共振に注意が必要である点および等加速度運動の測定は不可である点である。
【０１００】
さらに、センサの固定方法による周波数特性の変化について説明する。センサを測定対象物に固定する際、どのような方法をとるかによってセンサの周波数特性が変化するため、測定周波数範囲に合わせて最適な固定方法をとる必要がある。
【０１０１】
なお、上述した変位センサに限らず、他の変位センサとして、レーザドップラ振動センサやねじり振動センサを用いてもよい。
【０１０２】
次に、電空レギュレータについて説明する。電空レギュレータは、図示はしないが、エアー源からの供給圧力を伸縮結合機構５に付加する圧縮気体となる出力圧力に供するためにオンまたはオフする給気用電磁弁と、エアー源からの供給圧力を排気のためにオンまたはオフする排気用電磁弁と、エアー源からの供給圧力の一部を伸縮結合機構５に付加する圧縮気体（正圧）となる出力圧力にするパイロットバルブと、伸縮結合機構５に付加する圧縮気体（正圧）となる出力圧力を検出する圧力センサと、高さ調整入力信号および圧力センサからの検出信号に応じて給気用電磁弁および排気用電磁弁のオンまたはオフを制御する制御回路と、圧力センサの検出した圧力を表示する圧力表示部とを有して構成される。なお、制御回路には、制御手段から変位センサ３３の変位信号に応じた制御信号および電源電圧が供給されている。
【０１０３】
このように構成された電空レギュレータの動作を説明する。制御回路に供給される高さ調整入力信号が増大すると、給気用電磁弁はオン、排気用電磁弁はオフ状態となる。このため、給気用電磁弁を通してエアー源からの供給圧力は、パイロットバルブに印加される。そして、パイロットバルブの主弁が開き、エアー源からの供給圧力の一部が伸縮結合機構５に付加する圧縮気体（正圧）となる出力圧力になる。
【０１０４】
この伸縮結合機構５に付加する圧縮気体（正圧）となる出力圧力は、圧力センサを介して制御回路にフィードバックされる。ここで、高さ調整入力信号に比例した出力圧力になるまで訂正動作が起きるため、常に高さ調整入力信号に比例した出力圧力が得られる。
【０１０５】
ここで、エアー源からの供給圧力は、複数レンジの加給圧が割り当てられ、複数レンジ毎に高さ調整入力信号に比例した出力圧力が出力される。ここで、高さ調整入力信号の電圧は、例えば、０〜５Ｖ、エアー源からの供給圧力は、例えば、０．７Ｐａ、伸縮結合機構５に付加する圧縮気体（正圧）となる出力圧力は、例えば、０〜０．５Ｐａである。
【０１０６】
ここで、制御手段について説明する。制御手段は、例えば、パーソナルコンピュータで構成され、演算部および記憶部を有して構成される。演算部は、変位センサ３３からの変位信号に応じた制御信号を生成する。例えば、変位センサ３３からの変位信号の値が比較的大きい場合には、伸縮結合機構５に付加する圧縮気体（正圧）の圧力を上げるように電空レギュレーターを制御する制御信号を生成し、逆に、変位センサ３３からの変位信号の値が比較的小さい場合には、伸縮結合機構５に付加する圧縮気体（正圧）の圧力を下げるように電空レギュレーターを制御する制御信号を生成する。記憶部は、演算部の演算に用いる制御プログラムや制御データを記憶するとともに、例えば、真空立ち上げ時の原盤に対する変位信号に対応した伸縮結合機構５に付加する圧縮気体の代表加圧値を記憶し、さらに、圧力調整時における各原盤に対する変位センサ３３からの変位信号の変位量に対する伸縮結合機構５に付加する圧縮気体の加圧値をテーブル上に記憶する。
【０１０７】
このように構成された電子ビーム照射装置のパッド位置制御の動作を以下に説明する。
図において、差動静圧浮上パッド６の静圧軸受け部の流路に例えば５×１０５［Ｐａ］程度の圧縮気体（正圧）が供給され、これが通気体から噴出されることにより、ブロックは、原盤１１上で数μｍ浮上しながら、非接触ではあるが、各排気手段を作動すれば、差動排気の原理により、差動静圧浮上パッド６の中心にいくに従い真空度を高くすることができる。差動静圧浮上パッド６の中心部では電子ビームの照射に差し支えない程度の真空度（１×１０−４［Ｐａ］程度）まで到達することが可能である。
【０１０８】
図６は、パッド位置制御の動作を示すフローチャートである。
図６において、ステップＳ１で、初期化を行う。具体的には、真空立ち上げ前に、伸縮結合機構５に圧縮気体が付加されておらず大気圧の状態で、静圧浮上パッド６と原盤１１間にギャップがあり、静圧浮上パッド６が原盤１１に何等押圧力を加えていない状態において、原盤１１上面に微細な位置検出が可能な電気マイクロメーターのプローブの針をセットし、０点リセットを行う。電気マイクロメーターは、接触式の測定プローブの接触点の変位を電気的に検出して増幅し、精密に変位を測定する装置であって、通常はコアをプローブとつなげた差動変圧器により測定する形式のものが多いが、コンデンサーの電極間の隙間の変化を利用した電気容量式や圧電素子を用いた圧電式や抵抗線歪み計を用いた抵抗式のものなどがある。ここでは、初期化時で原盤の回転がないため接触式の電気マイクロメーターを用いて原盤上面の基準値を０点にリセットする。
【０１０９】
ステップＳ２で、真空立ち上げを行う。具体的には、装置立ち上げ時の真空引きの際には、差動静圧浮上パッド６は、伸縮結合機構５の二重構造のベローズの内側のベローズの有効断面積とマイナス１気圧の負圧との積に相当する力で伸縮連結機構５が収縮力を受け、静圧浮上パッド６が原盤１１から離れる方向で真空容器３側に引き上げられようとする状態となる。
【０１１０】
ステップＳ３で、伸縮連結手段による圧力調整を行う。具体的には、この伸縮連結機構５に働く収縮力をキャンセルし、差動静圧浮上パッド６と原盤１１の相対位置を常に一定に保つため、この伸縮連結機構５における内側のベローズと外側のベローズとの間の空間部に、電空レギュレーターから圧縮気体供給路を介して圧縮気体即ち正圧を供給し、内側のベローズの有効断面積と負圧との積による収縮力と、内側のベローズと外側のベローズとの間の空間部の有効断面積と正圧との積がほぼ等価となるように正圧を与えることにより、収縮力と伸張力がほぼつり合って中立となり、両者のバランスがとれた状態となる。
【０１１１】
ステップＳ４で、変位センサーによるフィードバック調整を行う。具体的には変位センサー３３によるフォーカス調整用電子レンズ２０と対物電子レンズ２１に対するフォーカスフィードバック量４２を用いたフィードバック調整を行う。変位センサー３３は伸縮連結機構５の伸縮による静圧浮上パッド６が原盤１１に近接または離隔する際の原盤１１に対する静圧浮上パッド６の中心の高さ方向の変位量を検出する。ホスト制御部４０は変位センサー３３の変移量に応じてフォーカスフィードバック量４２を生成し、電子銃制御部４１はフォーカスフィードバック量４２によるフォーカス調整用電子レンズ２０と対物電子レンズ２１に対する駆動信号を生成し、変位センサー３３で検出された変位量に応じてフォーカス調整用電子レンズ２０と対物電子レンズ２１により電子銃２における電子ビームの収束を行うことにより、静圧浮上パッド６が原盤１１に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッド６の位置に応じて、電子ビームのフォーカスを制御する。
【０１１２】
ステップＳ５で、フォーカス調整を行う。具体的には、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の移動により電子ビーム照射手段１をフォーカスステージ７に対向させて、電子ビームコラム４のフォーカス調整用電子レンズ２０と対物電子レンズ２１の電磁コイルによって電子ビームｂが電子ビーム照射手段１を通じて、記録媒体１１上にフォーカスを合わせるようにすることにより、ジャストフォーカスポイントにフォーカス調整を行う。
ステップＳ６で、原盤対向を行う。具体的には、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の移動により電子ビーム照射手段１をフォーカスステージ７に対向する位置から原盤１１に対向させる。
【０１１３】
ステップＳ７で、変位センサーによるフィードバック調整を行う。具体的には、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の逆の移動により電子ビーム照射手段１を原盤１１を支持する支持部１５ｂに対向させて、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の正逆の移動により発生する変動分や原盤を交換したときの各原盤毎のうねりを吸収するために、二重構造のベローズの内部に付加する正圧の量が最適値になるように調整する際に、変位センサー３３によるフォーカス調整用電子レンズ２０と対物電子レンズ２１に対するフォーカスフィードバック量４２を用いたフィードバック調整を行う。これにより、差動静圧浮上パッド６が原盤１１に密着しながら原盤１１に対してバランスを保ことができるため、原盤１１が差動静圧浮上パッド６に所定距離だけ離れて非接触で吸着する。このことから、上述したフォーカス調整で合わせたジャストフォーカスポイントを維持することができる。
【０１１４】
ステップＳ８で、露光を行う。具体的には、電子ビーム照射手段１の真空容器３の下端部の伸縮連結機構５を介して取り付けられている静圧浮上パッド６が、原盤１１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２から出射された電子ビームｂが静圧浮上パッド６の中心部の電子ビーム通路を通って原盤１１に照射される。また、上述した支持機構部１２による回転移動および直線案内機構１４による直線移動により原盤１１の内周から外周へ向けて連続的に露光が行われる。つまり、この静圧浮上パッド６によって原盤１１上の一部分を真空にした状態で原盤１１に電子ビームｂが照射されると共に、同時にスピンドルモーター８の駆動により原盤１１が回転されると共に移動テーブル１８の駆動によって原盤１１が径方向に移動されることで所定の線状のトラックに情報の記録が行われる。
【０１１５】
ステップＳ９で、露光が終了したか否かの判断を行う。ステップＳ９で露光が終了していないときは、ステップＳ７へ戻って、ステップＳ７で、変位センサーによるフィードバック調整を行った後に、ステップＳ８で、露光を行う動作を露光終了まで繰り返す。
【０１１６】
次に、姿勢制御方法について以下に説明する。
本実施の形態は、電子ビームが照射される被照射体を回転及び径方向に移動可能に支持するスライドテーブルを有する支持機構部と上記被照射体上を部分的に真空状態にしてビームを照射する電子ビーム照射装置において、電子ビームの出射孔と上記被照射体とが接触するおそれがない程度に接近している電子ビームの出射孔のついている差動静圧浮上パッドの姿勢を制御するために、第１に、差動静圧浮上パッドの姿勢を数個の変位センサで検出するものであり、第２に、上記数個の変位センサで検出した結果をもとに上記差動静圧浮上パッドの姿勢を変化させる姿勢制御用機構を設けたものであり、第３に、上記差動静圧浮上パッドの姿勢を数個の変位センサで検出することにより差動静圧浮上パッドの姿勢を変化させる数個の機構を用いて姿勢制御をおこなう姿勢制御用機構制御部を備えたものである。
【０１１７】
本実施の形態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に関するものである。
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、以前のレーザー光よりもさらに微細なピットを形成できる電子ビームを原盤に照射して記録をおこなう装置が提案されている。
【０１１８】
この電子ビームを原盤に照射して記録を行う装置で電子ビームを照射する限定した部分を真空に維持し記録する方法がある。その方法の原盤周辺の概略を図１を用いて説明する。
【０１１９】
原盤１１周辺は移動テーブル１８の上にセットされた原盤１１の上面を接触しない距離で浮上している差動静圧浮上パッド６があり、差動静圧浮上パッド６を伸縮連結機構（２重ベローズ）５を介して支え、電子ビームの通路である電子ビームコラム４と電子ビーム通路を高真空に維持するための真空容器３からなりたっている。
【０１２０】
移動テーブル１８は原盤１１とともに矢印方向に移動する。この際、接触しない距離で浮上している差動静圧浮上パッド６は、原盤１１上面の変動に影響を受けることなく、差動静圧を利用して原盤１１との距離を一定に保っている。このときの距離の変化を伸縮連結機構（２重ベローズ）５で吸収する。
【０１２１】
しかしながら上記の伸縮連結機構（２重ベローズ）５をもった差動静圧浮上パッド６では、たとえば原盤１１からフォーカス合わせステージ７への移動の際、原盤１１とフォーカス合わせステージ７の隙間の影響で差動静圧のバランスがくずれるために、差動静圧浮上パッド６の姿勢がくずれ原盤１１との接触の可能性が高くなることがある。
【０１２２】
また、伸縮連結機構（２重ベローズ）５は真空容器３内の高真空を維持するために２重構造をとり、内側のベローズと外側のベローズ間に圧力をかけて力のバランスをとる構造をしている。しかし、この構造の場合内側と外側のベローズの隙間を一定にし、ベローズ円周上のバネ定数を一定にしないと差動静圧浮上パッド６に均等に力がからないため接触しない距離で浮上を確保できるが、均等に浮上させるためにはかなりの調整を必要としていた。
【０１２３】
図７は、姿勢制御用伸縮連結機構を示す図である。
本実施の形態は上記の問題を解決するために図７に示すように差動静圧浮上パッド６を支える伸縮連結機構（１重ベローズ）５を真空容器３内の高真空を維持する機能だけにし、別途、差動静圧浮上パッド６に圧力をかける姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１を伸縮連結機構（１重ベローズ）５の周囲に数個分割して取り付け、それぞれの圧力を個別に制御できる構造にした。姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１の数は、少なくとも変位センサーと同等以上とする。
【０１２４】
また、差動静圧浮上パッド６の姿勢を確認するためにとりつけられた数個の変位センサ３４，３５の情報をもとに姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１を変化させて差動静圧浮上パッド６の姿勢を制御できる構造とした。
【０１２５】
図８は、エア吹き出し口を分割した差動静圧浮上パッドを示す図である。
図８に示すように、差動静圧浮上パッド６のエア吹き出し口８１，８２，８３，８４を、例えば、差動静圧浮上パッド６の底面の円周に対して４分割し、またはそれ以外の複数に分割し、それぞれのエア吹き出し口８１，８２，８３，８４の圧力を個別に制御することができる構造とした。エア吹き出し口８１，８２，８３，８４の数は、少なくとも変位センサーと同等以上とする。
【０１２６】
また、差動静圧浮上パッド６の姿勢を確認するためにとりつけられた数個の変位センサ３４，３５の情報をもとにエア吹き出し口８１，８２，８３，８４の圧力を個別に変化させて差動静圧浮上パッド６の姿勢を制御できる構造とした。
【０１２７】
上述した姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１および差動静圧浮上パッド６のエア吹き出し口８１，８２，８３，８４は、図５に示した姿勢制御用機構４７に相当する。
【０１２８】
図５において、姿勢制御用機構フィードバック系４８において、変位センサー３３とセンサー付属のアンプ３７からの出力データ（アナログ電圧）は、表示器３８によりデータ変換され、デジタル値として表示され、作業者が読み取る事ができる。一方、並列にＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）コンバータ３９を介して、装置を制御するホスト側制御部４０にも送られ、そのホスト側制御部４０内部で、高さのずれ量に相当する姿勢制御用機構フィードバック量４３を計算し、そのデータを静圧浮上パッド６の姿勢を制御する姿勢制御用機構制御部４４に送る。この姿勢制御用機構制御部４４が、実際には４７で示す姿勢制御用機構４７に加える圧力を可変する事で、静圧浮上パッド６の姿勢を変化させる。
【０１２９】
なお、姿勢制御方法の動作を図６に示したパッド位置制御の動作を示すフローチャートを用いて説明する。
図６において、ステップＳ１で、初期化を行う。具体的には、真空立ち上げ前に、伸縮結合機構５に圧縮気体が付加されておらず大気圧の状態で、静圧浮上パッド６と原盤１１間にギャップがあり、静圧浮上パッド６が原盤１１に何等押圧力を加えていない状態において、原盤１１上面に微細な位置検出が可能な電気マイクロメーターのプローブの針をセットし、０点リセットを行う。電気マイクロメーターは、接触式の測定プローブの接触点の変位を電気的に検出して増幅し、精密に変位を測定する装置であって、通常はコアをプローブとつなげた差動変圧器により測定する形式のものが多いが、コンデンサーの電極間の隙間の変化を利用した電気容量式や圧電素子を用いた圧電式や抵抗線歪み計を用いた抵抗式のものなどがある。ここでは、初期化時で原盤の回転がないため接触式の電気マイクロメーターを用いて原盤上面の基準値を０点にリセットする。
【０１３０】
ステップＳ２で、真空立ち上げを行う。具体的には、装置立ち上げ時の真空引きの際には、差動静圧浮上パッド６は、伸縮結合機構５の二重構造のベローズの内側のベローズの有効断面積とマイナス１気圧の負圧との積に相当する力で伸縮連結機構５が収縮力を受け、静圧浮上パッド６が原盤１１から離れる方向で真空容器３側に引き上げられようとする状態となる。
【０１３１】
ステップＳ３で、伸縮連結手段による圧力調整を行う。具体的には、この伸縮連結機構５に働く収縮力をキャンセルし、差動静圧浮上パッド６と原盤１１の相対位置を常に一定に保つため、この伸縮連結機構５における内側のベローズと外側のベローズとの間の空間部に、電空レギュレーターから圧縮気体供給路を介して圧縮気体即ち正圧を供給し、内側のベローズの有効断面積と負圧との積による収縮力と、内側のベローズと外側のベローズとの間の空間部の有効断面積と正圧との積がほぼ等価となるように正圧を与えることにより、収縮力と伸張力がほぼつり合って中立となり、両者のバランスがとれた状態となる。
【０１３２】
ステップＳ４で、変位センサーによるフィードバック調整を行う。具体的には変位センサー３３による上述した姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１および差動静圧浮上パッド６のエア吹き出し口８１，８２，８３，８４に相当する図５に示した姿勢制御用機構４７に対する姿勢制御用機構フィードバック量４３を用いたフィードバック調整を行う。変位センサー３３は伸縮連結機構５の伸縮による静圧浮上パッド６が原盤１１に近接または離隔する際の原盤１１に対する静圧浮上パッド６の中心の高さ方向の変位量を検出する。ホスト制御部４０は変位センサー３３の変移量に応じて姿勢制御用機構フィードバック量４３を生成し、姿勢制御用機構制御部４４は姿勢制御用機構フィードバック量４３による上述した姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１および差動静圧浮上パッド６のエア吹き出し口８１，８２，８３，８４に相当する図５に示した姿勢制御用機構４７に対する駆動信号を生成し、変位センサー３３で検出された変位量に応じて姿勢制御用機構制御部４４が、姿勢制御用機構４７に加える圧力を可変する事で、姿勢制御のための圧力調整を行うことにより、静圧浮上パッド６が原盤１１に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の静圧浮上パッド６の位置に応じて、静圧浮上パッド６の姿勢を変化させる制御する。
【０１３３】
ステップＳ５で、フォーカス調整を行う。具体的には、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の移動により電子ビーム照射手段１をフォーカスステージ７に対向させて、電子ビームコラム４のフォーカス調整用電子レンズ２０と対物電子レンズ２１の電磁コイルによって電子ビームｂが電子ビーム照射手段１を通じて、記録媒体１１上にフォーカスを合わせるようにすることにより、ジャストフォーカスポイントにフォーカス調整を行う。
【０１３４】
ステップＳ６で、原盤対向を行う。具体的には、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の移動により電子ビーム照射手段１をフォーカスステージ７に対向する位置から原盤１１に対向させる。
【０１３５】
ステップＳ７で、変位センサーによるフィードバック調整を行う。具体的には、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の逆の移動により電子ビーム照射手段１を原盤１１を支持する支持部１５ｂに対向させて、移動テーブル１８の原盤１１の径方向の正逆の移動により発生する変動分や原盤を交換したときの各原盤毎のうねりを吸収するために、二重構造のベローズの内部に付加する正圧の量が最適値になるように調整する際に、変位センサー３３による姿勢制御用機構４７に対する姿勢制御用機構フィードバック量４３を用いたフィードバック調整を行う。これにより、差動静圧浮上パッド６が原盤１１に密着しながら原盤１１に対してバランスを保ことができるため、原盤１１が差動静圧浮上パッド６に所定距離だけ離れて非接触で吸着する。このことから、上述したフォーカス調整で合わせたジャストフォーカスポイントを維持することができる。また、移動テーブル１８による電子ビーム照射手段１を移動させた場合において、差動静圧浮上パッド６の姿勢を制御することができる。
【０１３６】
ステップＳ８で、露光を行う。具体的には、電子ビーム照射手段１の真空容器３の下端部の伸縮連結機構５を介して取り付けられている静圧浮上パッド６が、原盤１１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２から出射された電子ビームｂが静圧浮上パッド６の中心部の電子ビーム通路を通って原盤１１に照射される。また、上述した支持機構部１２による回転移動および直線案内機構１４による直線移動により原盤１１の内周から外周へ向けて連続的に露光が行われる。つまり、この静圧浮上パッド６によって原盤１１上の一部分を真空にした状態で原盤１１に電子ビームｂが照射されると共に、同時にスピンドルモーター８の駆動により原盤１１が回転されると共に移動テーブル１８の駆動によって原盤１１が径方向に移動されることで所定の線状のトラックに情報の記録が行われる。
【０１３７】
ステップＳ９で、露光が終了したか否かの判断を行う。ステップＳ９で露光が終了していないときは、ステップＳ７へ戻って、ステップＳ７で、変位センサーによるフィードバック調整を行った後に、ステップＳ８で、露光を行う動作を露光終了まで繰り返す。
【０１３８】
また、伸縮連結機構（２重ベローズ）５は真空容器３内の高真空を維持する目的と、内側と外側のベローズ間に圧力をかけて力のバランスをとるために２重構造をしている。しかし、この２重構造の場合内側と外側のベローズの隙間を厳密に一定にし、ベローズ円周上のバネ定数を一定にしないと差動静圧浮上パッド８に均等に力がからないため接触しない距離で浮上を確保できるが、均等に浮上させるためには調整が必要だった。
【０１３９】
図９は、姿勢調整用ばねユニットを示す図である。
図９に示すように差動静圧浮上パッド６を真空容器３に対して数個の姿勢調整用バネユニット９１でつる構造とし、原盤１１と差動静圧浮上パッド６の隙間を一定距離に調整できる構造とする。
【０１４０】
図５において、姿勢制御用機構フィードバック系４８において、変位センサー３３とセンサー付属のアンプ３７からの出力データ（アナログ電圧）は、表示器３８によりデータ変換され、デジタル値として表示され、作業者が読み取る事ができる。
【０１４１】
そこで、作業者は、表示器３８に表示されたデジタル値に対応する弾性係数を有する姿勢調整用バネユニット９１を用いることにより、静圧浮上パッド６の姿勢を変化させる。
【０１４２】
上述したように、本実施の形態では、上記の構造としたために、たとえば原盤１１からフォーカス合わせステージ７への移動の際に原盤１１とフォーカス合わせステージ７の隙間の影響でおこる差動静圧浮上パッド６の姿勢のくずれを変位センサー３３で検知し、姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１の圧力を制御して姿勢を修正可能な構造とした。
【０１４３】
また、原盤１１の上面の変動や原盤１１からフォーカス合わせステージ７への移動の際に原盤１１とフォーカス合わせステージ７の隙間の影響でおこる差動静圧浮上パッド７の姿勢のくずれは毎回決まった姿勢のくずれかたをするのでフィードフォワード制御することにより、さらに差動静圧浮上パッド６の姿勢を安定させることが可能になる。
【０１４４】
上記の方法を取ることにより差動静圧浮上パッド６と原盤１１表面との接触を回避可能とし、電子ビーム照射による露光時のレジストカスによる原盤１１のダメージをなくすことが可能になる。
【０１４５】
また、世の中の方向として対象となる被照射体、たとえばウェーハ、フラットパネル関連はサイズが大きくなる一方である。被照射体の大きさが変化しても作動制圧パッドの大きさは変更する必要がなく、姿勢制御用伸縮連結機構（ベローズ）７１も試料の大きさに影響されない。
【０１４６】
上述した本実施の形態では、変位センサーフィードバック調整後に露光を行う例のみを示したが、これに限らず、露光中に変位センサーフィードバック調整を行っても良く、または露光後に変位センサーフィードバック調整を行うようにしても良い。これにより、長時間にわたる露光中または露光後における浮上量の変動に対応することができる。
【０１４７】
なお、本発明は、上述した本実施の形態に限らず、本発明の適用範囲内であれば他の実施の形態にも適用されることはいうまでもない。
【０１４８】
【発明の効果】
この発明の電子ビームフォーカス制御装置は、記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子銃から発生される電子ビームの照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビームフォーカス制御装置において、上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子銃における電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段と、上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段と、上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段と、上記検出手段で検出された変位量に応じて上記電子ビームフォーカス手段により上記電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に応じて、上記電子ビームのフォーカスを制御する電子ビームフォーカス制御手段とを備えたので、フォーカス調整のための移動に伴うフォーカスのずれをなくすと共に、フォーカス調整で合わせたジャストフォーカスポイントを維持することができるという効果を奏する。
【０１４９】
また、この発明の電子ビームフォーカス制御装置は、上述において、上記検出手段は、非接触式で上記静圧浮上パッドの外周側の変位を検出するので、複数出力を平均化する事により、静圧浮上パッドの中心の電子ビーム照射口付近の高さをより精度良く正確に知ることができるという効果を奏する。
【０１５０】
また、この発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置は、記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子ビーム照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置において上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段と、上記伸縮連結手段の伸縮に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能な姿勢制御用機構手段と、上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際および上記姿勢制御用機構手段による上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段と、上記検出手段で検出された変位量に応じて上記伸縮連結手段を伸縮させることにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御する姿勢制御用機構制御手段とを備えたので、移動手段による電子ビーム照射手段を移動させた場合において、差動静圧浮上パッドの姿勢を制御することができるという効果を奏する。
【０１５１】
また、この発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置は、上述において、上記検出手段は、非接触式で上記静圧浮上パッドの外周側の変位を検出するので、複数出力を平均化する事により、静圧浮上パッドの中心の電子ビーム照射口付近の高さをより精度良く正確に知ることができるという効果を奏する。
【０１５２】
また、この発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置は、上述において、上記姿勢制御用機構手段は、上記伸縮連結手段の外周側に少なくとも上記検出手段の個数と同等以上設けるので、簡易に検出精度以上の姿勢制御をすることができるという効果を奏する。
【０１５３】
また、この発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御装置は、上述において、上記姿勢制御用機構手段は、上記静圧浮上パッドの下面からのエア噴出し口を分割して少なくとも上記検出手段の個数と同等以上設けるので、簡易に検出精度以上の姿勢制御をすることができるという効果を奏する。
【０１５４】
また、この発明の電子ビームフォーカス制御方法は、記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子銃から発生される電子ビームの照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビームフォーカス制御方法において、上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段による圧力調整ステップと、上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段による検出ステップと、上記検出手段で検出された変位量に応じて上記電子ビームフォーカス手段により上記電子銃における電子ビームの収束を行うことにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に応じて、上記電子ビームのフォーカスを制御する電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御ステップと、上記電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御に基づいて、上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子銃における電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段によりフォーカス調整ステップとを備えたので、フォーカス調整のための移動に伴うフォーカスのずれをなくすと共に、フォーカス調整で合わせたジャストフォーカスポイントを維持することができるという効果を奏する。
【０１５５】
また、この発明の電子ビームフォーカス制御方法は、上述において、上記電子ビームフォーカス制御手段によるフォーカス制御に基づいて、上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子ビームにより上記記録媒体に対する露光を行う露光ステップを備えたので、フォーカス調整で合わせたジャストフォーカスポイントを維持した状態で露光を行うことができるという効果を奏する。
【０１５６】
また、この発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法は、記録媒体に対して微小間隔をもって対向する位置を保ち電子ビーム照射を可能とする電子ビーム照射ヘッドと、上記記録媒体上を部分的に真空状態にして電子ビームを照射する上記電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、上記記録媒体の径方向の移動手段と、上記移動手段上に設けられた上記記録手段の回転手段と、上記回転手段の回転軸に取り付けられた記録媒体が水平に載置支持される支持手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム出口に設けられた静圧浮上パッドとを備え、回転及び径方向に移動可能に支持された上記記録媒体に電子ビームの照射による上記記録媒体の表面の形状または材質の変化によって線状に情報を記録するために、上記記録媒体に対する上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の上記静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法において、上記電子ビーム照射ヘッドに対して上記記録媒体に近接または離隔する方向に上記静圧浮上パッドを伸縮可能に連結する伸縮連結手段を用いた圧力調整ステップと、上記伸縮連結手段の伸縮による上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に近接または離隔する際および上記伸縮連結手段の伸縮に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御可能な姿勢制御用機構手段による上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える際の上記記録媒体に対する上記静圧浮上パッドの中心の高さ方向の変位量を検出する検出手段を用いた検出ステップと、上記検出手段で検出された変位量に応じて上記伸縮連結手段を伸縮させることにより、上記静圧浮上パッドが上記記録媒体に対して所定の隙間をもって非接触で浮上する際の上記静圧浮上パッドの位置に対して、上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を制御する姿勢制御用機構制御手段を用いた姿勢制御ステップと、上記姿勢制御用機構制御手段による姿勢制御に基づいて、上記伸縮連結手段の伸縮に対して、上記姿勢制御用機構手段による上記静圧浮上パッドの中心に対する姿勢を変える姿勢変更ステップとを備えたので、移動手段による電子ビーム照射ヘッドを移動させた場合において、差動静圧浮上パッドの姿勢を制御することができるという効果を奏する。
【０１５７】
また、この発明の電子ビーム照射ヘッドの姿勢制御方法は、上述において、上記姿勢制御用機構制御手段による姿勢制御に基づいて、上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子ビームの収束を行う電子ビームフォーカス手段によりフォーカス調整ステップ、または上記電子ビーム照射ヘッドから照射される上記電子ビームにより上記記録媒体に対する露光を行う露光ステップを備えたので、フォーカス調整のための移動に伴うフォーカスのずれをなくすと共に、フォーカス調整で合わせたジャストフォーカスポイントを維持した状態で露光を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に適用される電子ビーム照射装置の構成を示す図である。
【図２】静圧浮上パッドの側面に対する変位センサーの取り付け位置を示す図である。
【図３】静圧浮上パッドの底面に対する変位センサーの取り付け位置を示す図である。
【図４】スピンドル（原盤）上の高低差測定例を示す図である。
【図５】変位センサーによるフォードバック制御構成図である。
【図６】パッド位置制御の動作を示すフローチャートである。
【図７】姿勢制御用伸縮連結機構を示す図である。
【図８】エア吹き出し口を分割した静圧浮上パッドを示す図である。
【図９】姿勢調整用ばねユニットを示す図である。
【符号の説明】
１……電子ビーム照射手段、２……電子銃、３……真空容器、４……電子ビームコラム、５……伸縮結合機構、６……静圧浮上パッド、７……フォーカスステージ、８……スピンドルモーター、９……リニアモーター、１１……原盤、１２……支持機構部、１３……ベース、１４……直線案内機構、１５……回転テーブル、１６……ガイドレール、１７……スタンド、１８……脚部、１９……軸受、２０……フォーカス調整用電子レンズ、２１……対物電子レンズ、２３……圧縮窒素供給口、３３，３４，３５，３６……変位センサー、３７……アンプ、３８……表示器、３９……Ａ／Ｄコンバータ、４０……ホスト側制御部、４１……電子銃側制御部、４２……フォーカスフィードバック量、４３……姿勢制御用フィードバック量、４４……姿勢制御用機構制御部、４５……電子銃内の収束レンズおよび対物レンズ、４６……フォーカスフィードバック系、４７……姿勢制御用機構、４８……姿勢制御用機構フィードバック系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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