(57)【要約】【課題】トラックピッチが狭ピッチの光ディスクにおいても、短時間で高精度な狭ピッチの測定を行うことのできる微小ピッチ測定方法及びその装置を提供する。【解決手段】光ディスク１１（試料）を真空チャンバ２０内の試料移動手段２１上に載置し、光ディスク１１を一定速度で移動させながら電子ビーム照射機構３０が電子ビームを光ディスク１１に照射し、光ディスク１１からの電子を電子検出手段２７で検出し、検出された電子信号と測定された光ディスク１１の移動量から、トラックピッチを計測する。また、電子ビーム照射機構３０には、高速偏向器３３が備わっており、偏向エリア内を平均化してトラックピッチを測定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を相対的に測定方向へ移動させながら電子ビームを試料表面に照射し、前記試料表面からの電子信号を測定して、前記試料の微小ピッチを測定することを特徴とする微小ピッチ測定方法。
【請求項２】
測定された前記電子信号からサンプリングパルスを生成し、当該サンプリングパルスの立上り位置または立下り位置の間隔から前記試料の微小ピッチを測定することを特徴とする請求項１に記載した微小ピッチ測定方法。
【請求項３】
前記微小ピッチはトラックピッチであることを特徴とする請求項１または２に記載した微小ピッチ測定方法。
【請求項４】
試料表面に電子ビームを照射する電子ビーム照射機構と、
前記試料を前記電子ビーム照射機構に対して相対的に測定方向へ移動させる試料移動手段と、
前記試料表面からの電子を検出する電子検出手段と、
前記電子検出手段によって検出された電子信号と前記試料の位置から微小ピッチを求める演算手段と、を備えたことを特徴とする微小ピッチ測定装置。
【請求項５】
前記微小ピッチはトラックピッチであることを特徴とする請求項４に記載した微小ピッチ測定装置。
【請求項６】
前記電子ビーム照射機構が、前記試料表面までの距離を測定し測定結果に基づいて、前記電子ビームのフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えていることを特徴とする請求項４または５に記載した微小ピッチ測定装置。
【請求項７】
前記電子ビーム照射機構が、前記電子ビームを偏向させるための高速偏向器を備えていることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載した微小ピッチ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微小ピッチ測定方法及びその装置に関し、特に、光ディスク等のトラックピッチを測定する微小ピッチ測定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微小ピッチである光ディスクのトラックピッチの測定は、光学顕微鏡等を用いる方法が採用されている。例えば、レーザー光を光ディスクに照射し、その回折光を観測してトラックピッチを測定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図１に従来のトラックピッチ測定装置および測定方法の概略構成を示し、トラックピッチ測定方法を説明する。
【０００４】
図１に示すように、従来の光ディスクのトラックピッチ測定装置５０は、ヘリウム−ネオンレーザに代表されるガスレーザまたは半導体レーザ等を用いて、レーザ光を発生させるレーザ発生部５１からのレーザー光を光ディスク５２に照射し、その回折光をスクリーン５３で観測して光ディスク５２のトラックＴのトラックピッチＴｐを測定する。
【０００５】
上記レーザ光のビーム径は、０．３〜１ｍｍ程であり、レーザ光を光ディスク５２に照射し、その照射領域内での平均化処理により、トラックピッチを測定している。
【０００６】
ここで、０次元回折光Ｌ０と±１次元回折光Ｌ＋，Ｌ−との間隔をｄ、光学ディスク５２とスクリーン５３との間隔をＬとすると、トラックピッチＴｐは、
Ｔｐ＝（λ／ｄ）×Ｌと表される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−３２９５３３号公報（第１２図、第２頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光学顕微鏡の場合は、レーザ波長λと対物レンズＮＡより解像限界が決まってしまう。現在、分解能の高いものとしては、紫外線レーザ（λ＝２６６ｎｍ）とＮＡ０．９の対物レンズを持った顕微鏡が市販されているが、この解像限界はおよそ０．１５μｍである。
【０００９】
今後、光ディスクがさらに高密度化し、トラックピッチが狭ピッチ（例えば０．３μｍ以下）になった場合、前述した顕微鏡でも解像限界（０．１５μｍ）に近く、精度よくトラックピッチを測定することができないという問題がある。また、１観察エリアごとにステッピングモータで順次送りながら測定するため、ディスクの全域を測定するにはかなりの測定時間が必要になるという問題が一例として挙げられる。
【００１０】
本発明は、前述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、トラックピッチが狭ピッチの光ディスクにおいても、短時間で高精度な狭ピッチの測定を行うことのできる微小ピッチ測定方法及びその装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項１に記載の微小ピッチ測定方法は、試料を相対的に測定方向へ移動させながら電子ビームを試料表面に照射し、前記試料表面からの電子信号を測定して、前記試料の微小ピッチを測定することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の微小ピッチ測定装置は、試料表面に電子ビームを照射する電子ビーム照射機構と、前記試料を前記電子ビーム照射機構に対して相対的に測定方向へ移動させる試料移動手段と、前記試料表面からの電子を検出する電子検出手段と、前記電子検出手段によって検出された電子信号と前記試料の位置から微小ピッチを求める演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る微小ピッチ測定方法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る微小ピッチ測定装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図２に示すように、微小ピッチ測定装置１０は、真空チャンバ２０と、真空チャンバ２０内でトラックピッチを測定する試料である光ディスク１１に、電子ビームを照射する電子ビーム照射機構である電子ビーム照射ヘッド３０と、電子ビーム照射ヘッド３０及び真空チャンバ２０内の種々の機器の制御及び演算手段であるＣＰＵ４０を備えている。
【００１５】
電子ビーム照射ヘッド３０は、電子ビームを照射する電子銃３１、電子ビームを収束させる収束レンズ３２、高速偏向器であるビーム偏向電極３３、電子ビームの焦点を調整するフォーカス調整機構としてのフォーカス調整レンズ３４等を備え、電子ビーム照射ヘッド３０の先端部（下端部）は真空チャンバ２０の内部に配置されている。
【００１６】
ビーム偏向電極３３は偏向駆動部４１を介してＣＰＵ４０により制御され、測定方向に直交する方向へ電子ビームを高速偏向させている。
【００１７】
フォーカス調整レンズ３４は、フォーカス駆動部４２を介してＣＰＵ４０により制御され、電子ビームが光ディスク１１の表面に所定の径以下で収束するようにしている。
【００１８】
真空チャンバ２０内には、光ディスク１１を、電子ビーム照射ヘッド３０に対して、相対的に測定方向（図２の左右方向）へ移動させる試料移動手段２１を有している。
【００１９】
試料移動手段２１には、測定方向であるＸ軸方向へ移動するＸステージ２２と、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向、Ｚ軸方向及び回転方向等その他の方向へ移動するためのＹＺθステージ２３を備えている。光ディスク１１はＹＺθステージ２３の上に載置される。
【００２０】
Ｘステージ２２は、ボールネジ２４等を介してＤＣモータ２５により移動される。ＤＣモータ２５は、位置制御部４３を介してＣＰＵ４０により制御される。
【００２１】
なお、Ｘステージ２２の測定方向位置は、レーザ測長器４４により測定され、ＣＰＵ４０に位置信号が送られる。
【００２２】
真空チャンバ２０内には、光ディスク１１の表面高さを検出するハイトセンサ２６が設けられており、測定値がＣＰＵ４０に送られている。
従って、ＣＰＵ４０は、ハイトセンサ２６により測定された光ディスク１１の表面の高さに基づいて、フォーカス駆動部４２を駆動し、電子ビームが光ディスク１１の表面に、ビーム径が例えば５０ｎｍ以下で集光するように制御する。
【００２３】
また、真空チャンバ２０内には、電子ビーム照射ヘッド３０から照射され、光ディスク１１の表面からの２次電子を検出する電子検出手段である電子検出器２７が設けられている。
【００２４】
電子検出器２７により検出された電子信号は、ローパスフィルター４６を介して後述するサンプリングパルス発生器４７に送られ、ＣＰＵ４０により処理される。
【００２５】
次に、図２及び図３を参照して、本実施の形態に係る微小ピッチ測定方法について説明する。
【００２６】
本実施の形態に係る微小ピッチ測定方法は、図２に示した微小ピッチ測定装置１０において、光ディスク１１（試料）を、ＤＣモータ２５によりＸステージ２２を測定方向へ一定速度で移動させながら、電子ビーム照射ヘッド３０から電子ビームを光ディスク１１の表面に照射し、光ディスク１１の表面からの２次電子を電子検出器２７で検出して、この検出信号からＣＰＵ４０の演算処理により、トラックピッチを求めるものである。
【００２７】
なお、Ｘステージ２２は、レーザ測長器４４、ＤＣモータ２５、位置制御部４３による閉ループ制御により高精度で移動する。
【００２８】
図３は、電子検出器２７により検出された電子信号からトラックピッチを求める方法を説明するための図である。
図３（Ａ）には、試料である光ディスク１１の断面が示されており、ディスク表面に記録トラックを形成するために、螺旋状または同心円状に設けられた凹状溝であるグルーブと、凸状部であるランドが交互に設けられている。ここで測定するトラックピッチは、隣接するグルーブ間の間隔とする。
【００２９】
光ディスク１１を、ＤＣモータ２５によりＸステージ２２をＸ方向（測定方向）へ一定速度で移動させながら、電子ビーム照射ヘッド３０から電子ビームを光ディスク１１の表面に照射する。この電子ビーム照射の際には、図３（Ｂ）に示すように、所定の偏光エリア内で電子ビームをＹ方向（測定方向に直交する方向）に偏向させる。すなわち、ＣＰＵ４０の制御により、偏向駆動部４１を駆動し、ビーム偏向電極３３に、例えば正弦波状の電圧を印加して、所定の偏光エリア内で電子ビームを高速偏向させる。
【００３０】
そして、上記図３（Ｂ）のようにして電子ビーム照射ヘッド３０から電子ビームを光ディスク１１の表面に照射し、光ディスク１１からの電子を電子検出器２７で検出する。次に、電子検出器２７から出力される電子信号を図３（Ｃ）に示す。この電子信号は、Ｙ方向（測定方向に直交する方向）に高速偏向された偏向エリア内の反射ビーム強度を平均化した値に相当する。
【００３１】
図３（Ｃ）に示した上記電子信号は、ローパスフィルター４６により、ある一定のスライスレベルでスライスされ、サンプリングパルス発生器４７により、電子信号の立下り（ｆａｌｌ）のサンプリングパルスが図３（Ｄ）のように得られる。また同様に、電子信号の立上り（ｒｉｓｅ）のサンプリングパルスが図３（Ｅ）のように得られる。
【００３２】
図３（Ｄ）のサンプリングパルスは、図３（Ｂ）に示すグルーブの右側エッジ部分によって発生したパルス信号であり、図３（Ｅ）のサンプリングパルスはグルーブの左側エッジ部分によって発生したパルス信号である。
【００３３】
それぞれのサンプリングパルスは、ＣＰＵ４０に送信され、一方、立下り（ｆａｌｌ）のサンプリングパルスに相当するＸステージ２２の測定方向位置は、レーザ測長器４４により測定され、ＣＰＵ４０に位置信号が送られる。
これにより、立下り（ｆａｌｌ）のサンプリングパルス間隔に相当するＸステージ２２の移動量の平均値Ｐ１が求められる。
同様にして、立上り（ｒｉｓｅ）のサンプリングパルスのパルス間隔に相当するＸステージ２２の移動量の平均値Ｐ２も求められる。
【００３４】
さらに、ＣＰＵ４０はＰ１とＰ２との平均値Ｐ（Ｐ＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２）を算出する。このように、光ディスク１１上の隣接するグルーブ間の間隔の平均値Ｐとしてトラックピッチが求められる。
【００３５】
なお、本実施の形態の微小ピッチ測定方法では、前述のようにトラックピッチとして隣接するグルーブ間の間隔を測定したが、光ディスク１１上の記録トラックに記録されたピット列の間隔を測定してもよい。また、微小ピッチ測定として、ピットそのものの幅や長さなどを測定してもよい。
【００３６】
以上の微小ピッチ測定方法及びその装置によれば、電子ビームを用いてトラックピッチの測定を行うので、従来の光学顕微鏡を用いた場合よりも高解像度を得ることができ、狭ピッチのトラックピッチ（例えば０．３μｍ以下）を高精度で測定することができ、さらに微小なピッチの測定も可能になる。
【００３７】
また、光ディスク１１として例えばコンパクトディスク（ＣＤ）の場合、ＣＤの記録エリア３４ｍｍを、Ｘステージ２２の送り速度５μｍ／ｓで測定すると、２時間弱で測定できる。このように、トラックピッチを短時間で測定することができる。
【００３８】
また、高速偏向器であるビーム偏向電極３３により、電子ビームを測定方向に直交する方向へ高速偏向し、偏向エリア内を平均化してトラックピッチを求めることができるので、偏向しない場合と比べて高精度な測定を行うことができる。また、トラックピッチのみならず、これまで測定できなかったピット形状（幅、長さ等）なども測定することも可能である。
【００３９】
また、電子ビーム照射機構により試料表面に電子ビームを照射する際に、フォーカス調整機構により常に試料表面に電子ビームが焦点を結ぶようにすることができるので、より電子ビームの分解能を高めて測定を行うことができる。
【００４０】
なお、本発明の微小ピッチ測定方法及びその装置は、前述した実施の形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、電子検出器２７で検出する電子は、２次電子に限定されるものでなく、反射電子等であってもよい。このように、反射電子等を検出する場合でも同様の微小ピッチ測定装置の構成で、同様の測定方法を用いて測定可能であり、同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のトラックピッチ測定装置および測定方法の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る微小ピッチ測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る微小ピッチ測定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　微小ピッチ測定装置
１１　光ディスク（試料）
２１　試料移動手段
２７　電子検出器（電子検出手段）
３０　電子ビーム照射ヘッド（電子ビーム照射機構）
３３　ビーム偏向電極（高速偏向器）
３４　フォーカス調整レンズ（フォーカス調整機構）
４０　ＣＰＵ（演算手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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