(57)【要約】【課題】ｘｙステージ式の描画装置よりも広い描画範囲にわたって高精度に自由なパターンを描画可能なｘθステージ式の描画装置を提供する。【解決手段】ターンテーブル１４上において回転する基材における矩形の描画領域１８に電子ビームを照射して描画する際、基準角度位置１２の半径位置をｒ、基準角度位置での線速度をＶとすると、基準角度位置１２の各半径位置での回転数がＶ／２πｒになるように制御し、電子ビームの照射位置が描画領域１８以外の領域を移動して特定角度位置３５に到達したときに半径位置を切り替えるとともに、半径位置に対応する回転数に切り替え、基準角度位置１２を基準とした時間情報によって電子ビームを断続するように制御することによって描画領域１８に描画する。【選択図】図３
2005084490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する基材表面に対して、電子ビーム照射装置を半径方向に相対的に移動させて所定ピッチごとに電子ビームを照射して、前記基材表面にパターンを描画する電子ビーム描画方法において、電子ビーム照射可能領域の一部をパターン描画領域として設定し、電子ビームの照射位置が前記パターン描画領域を移動する間は、前記基材の回転を、基準角度位置の半径位置をｒ、基準角度位置での線速度をＶとすると、基準角度位置の各半径位置での回転数がＶ／２πｒになるように制御し、さらに、電子ビームの照射位置が前記パターン描画領域以外の領域を移動する間において半径位置に対応した回転数に切り替え、回転数を切り替えた後における所定の角度位置を基準とした時間情報によって前記電子ビームを断続するように制御することによって前記パターン描画領域に描画することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項２】
前記回転数の変更を前記パターン描画領域以外の特定角度位置で行うことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画方法。
【請求項３】
前記照射位置の変更を前記パターン描画領域以外の特定角度位置で行うことを特徴とする請求項１または２記載の電子ビーム描画方法。
【請求項４】
前記照射位置の変更量が所定ピッチのゼロを含む倍数であることを特徴とする請求項３記載の電子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記基材を半径方向に移動させる直動ステージを設け、ピッチをＰ、線速度をＶ、描画開始半径をｒ0とすると、時間ｔ後の半径位置ｒが、
ｒ＝√(ｔ・Ｐ／π・Ｖ＋(ｒ0)2）
となるように制御し、かつ前記回転数の変更は、前記パターン描画領域以外の特定角度位置で行うことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画方法。
【請求項６】
前記パターン描画領域内の全ての描画が基準角度位置に垂直になるように、電子ビームを回転中心から基準角度の方向の軸に対して平行な方向に偏向することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
【請求項７】
基準角度位置から所定時間後の電子ビーム位置と基準角度位置との距離が、パターン描画領域内の全ての半径位置において等しくなるように、電子ビームを回転中心から基準角度の方向の軸に対して垂直な方向に偏向することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
【請求項８】
電子ビームを断続するための基準角度位置を複数有し、前記パターン描画領域を複数有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法。
【請求項９】
基材を回転させながら、基材に電子ビームを照射してパターンを描画する電子ビーム描画装置であって、基材を回転させる回転ステージ機構と、基材を半径方向に移動させる直動ステージ機構と、前記回転ステージ機構の基準角度位置を検出する検出手段と、この基準角度位置における電子ビーム照射位置となる半径位置を検出し、検出された半径位置を基に回転数を可変する回転制御手段と、電子ビームを半径方向・回転方向に偏向させる偏向手段と、電子ビーム照射可能領域の一部に設定したパターン描画領域内において基準角度位置からの時間情報によって電子ビームを回転ステージの接線方向に描画する電子ビーム照射機構とを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを使用した回折格子、フレネルレンズ、フォトニック結晶等のような光学素子を加工するために用いられる電子ビーム描画方法および描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回折格子、フレネルレンズ等の光学素子は、従来、干渉露光等によってレジスト等を露光してパターンを形成し、レジスト等をマスクにして基板をエッチングするとか、基板をマスターにして逆型を作成し、これに樹脂等を成形して作成された。
【０００３】
最近では、これらの光学素子は、パターンの微細化により、特許文献１，２に記載されているような電子ビーム描画装置を用いて基板に塗布されたレジスト等に電子ビームを照射してパターンを描画する工法が多く用いられるようになってきている。また、フォトニック結晶の作成などの場合においても同様に、電子ビームを用いて描画される。これらの光学素子は、半導体素子等と異なり、数ｍｍから数ｃｍと広い面積を有する場合が多く、またこの面積内での相対的な位置も高い精度が要求される。
【０００４】
図１２は従来の描画方法の一例を示す説明図であり、描画フィールド（試料ステージを移動することなく電子ビームの偏向のみでパターンを描画できる領域）内をｘｙ偏向電子ビームによって描画し、ｘｙステージの移動の繰り返しによりパターンを形成するものである。
【０００５】
このような従来の電子ビーム描画装置（以下、ｘｙステージ式描画装置）によれば、電子ビームを偏向して描画フィールドを露光するが、電子ビームの偏向量が大きいと必然的に描画フィールドの端の部分でビームがデフォーカスとなってしまう。そのため、描画フィールドは最大でも２ｍｍ角程度の矩形であって、通常は０．５ｍｍ角と狭い範囲しかビームの偏向だけでは描画できない。また、ステージの位置決め精度（重ね合わせ精度）は、最も高精度な描画装置でも、少なくとも０．０５μｍ程度以上のため、フィールド間で微小な誤差が生じてしまう。
【０００６】
上述した電子ビーム描画装置の資料ステージはｘｙ方向に駆動されるが、これとは別に、従来、ターンテーブル上に光ディスクの原盤等を載置し、回転する原盤に電子ビームを露光する原盤露光装置、言い換えれば、ｘθステージ式電子ビーム描画装置が提案されている。
【０００７】
図１３は原盤露光装置の一例を示す構成図であり、１は鏡筒を示し、この鏡筒１には、電子銃４、電磁レンズ６、ブランキング電極９、絞り１０、偏向器１１、５は電子ビーム、電磁レンズ８が設けられている。２は試料室を示し、この資料室には、原盤１３を載置するターンテーブル１４、ターンテーブル１３を回転させるスピンドルモータ１７、スピンドルモータ１７をスライド方向に移動可能に支持する直動ステージ１５が備えられている。
【０００８】
１６は直動ステージ１５を駆動するモータ、３は直動ステージ１５の位置を検出する測長器、２１はモータ１６を駆動制御する横送りドライバ、２２はスピンドルモータ１７を駆動制御するスピンドルドライバ、２５は測長器３の検出結果に基づいて横送りドライバ２１およびスピンドルドライバ２２にパルス信号を出力する回転送りパルス発生器、２３はプランキング電極９を駆動制御するブランキングドライバ、２４は偏向器１１を駆動制御する偏向器ドライバ、２６はブランキングドライバ２３および偏向器ドライバ２４に制御信号を出力するフォーマッタを示す。
【０００９】
鏡筒１内は１０-5以下の真空度にされており、鏡筒１内の電子銃４から発生した電子ビーム５を電磁レンズ６で収束させ、収束後、絞り１０で電子ビーム５を絞る。この収束位置で間欠的にブランキング電極９でフォーマッタ２６からの信号に従って電子ビーム５を偏向させることにより、電子ビーム５のＯＮ／ＯＦＦを行う。この電子ビーム５を電磁レンズ８で収束させて原盤１３に照射する。原盤１３は、ターンテーブル１４と、直動ステージ１５により、半径方向に一定ピッチで動かしながら線速一定に回転させられて、電子ビームが原盤１３上に螺旋状に照射される。
【００１０】
また、偏向器１１により電子ビームを周期的に偏向することもできる。また、直動ステージ１５は、測長器３により位置を検出しながら、移動させることにより、精密位置決めされる。
【特許文献１】特開平７−２９４７３０号公報
【特許文献２】特許第２８５３６５９号公報
【特許文献３】特開２０００−１１４６４号公報
【特許文献４】特開２０００−２０７７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１、特許文献２のようなｘｙステージ式描画装置によれば、前述のように、高精度に位置決め可能な描画フィールドが狭く、この領域だけでは光学素子の描画は不可能である。そこで、描画フィールド内の露光と、試料ステージの移動の繰り返しによりパターンを形成するが、この場合、描画フィールドと描画フィールドの位置ずれの問題があった。
【００１２】
そこで、前述したような、ターンテーブルを有するｘθステージ式描画装置によって露光することにより、ｘｙ座標をｘθ座標に変換すれば、広い描画範囲にわたって高精度に描画が可能になる。この種の技術としては特許文献４がある。
【００１３】
レーザーを使用したｘθステージ式描画装置であれば、ＣＡＶ（Constant Angular Velocity）制御し、半径位置における線速の差による露光量の差を補うように、半径位置における光量を変調しながら露光すれば、描画位置の光量が一定でありかつ角度位置が正確に求まるため、ｘｙ座標をｘθ座標に変換することが容易に可能となり、広い描画範囲にわたって高精度に自由なパターンを描画することができる。
【００１４】
しかし、このような電子ビーム装置においては、電子ビームの強度を精度良く変調することが困難であるため、原盤の全域にわたって均一に露光することは困難である。そこで、半径位置における線速度を一定にするため、ターンテーブルをＣＬＶ（Constant Linear Velocity）駆動することが考えられる。しかし、ＣＬＶ制御では回転数が連続的に変わっていくため、角度位置を精密に決定することは不可能であり、ｘθステージ式描画装置では、高精度に自由なパターンを描画することが困難であるため、光学素子等を描画することへの適用は困難であった。
【００１５】
また、描画パターンが特許文献４で開示されているように円形のパターンであればＣＡＶでも問題はないが、一般の描画装置で描画されているような矩形パターンの場合、ｘｙ座標をｘθ座標に変換する必要が生じ、この変換において誤差が生じてしまう問題がある。
【００１６】
本発明は、このような問題点を解決し、広い描画範囲にわたって高精度に自由なパターンを描画可能な電子ビーム描画方法および描画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回転する基材表面に対して、電子ビーム照射装置を半径方向に相対的に移動させて所定ピッチごとに電子ビームを照射して、前記基材表面にパターンを描画する電子ビーム描画方法において、電子ビーム照射可能領域の一部をパターン描画領域として設定し、電子ビームの照射位置が前記パターン描画領域を移動する間は、前記基材の回転を、基準角度位置の半径位置をｒ、基準角度位置での線速度をＶとすると、基準角度位置の各半径位置での回転数がＶ／２πｒになるように制御し、さらに、電子ビームの照射位置が前記パターン描画領域以外の領域を移動する間において半径位置に対応した回転数に切り替え、回転数を切り替えた後における所定の角度位置を基準とした時間情報によって前記電子ビームを断続するように制御することによって前記パターン描画領域に描画することを特徴とする。このように構成したことにより、パターン描画領域内での回転数を一定にすることにより、回転方向の位置精度を向上させることが可能となり、広い描画範囲にわたって自由なパターンを描画することが可能となる。
【００１８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の電子ビーム描画方法に係る発明において、前記回転数の変更を前記パターン描画領域以外の特定角度位置で行うことを特徴とする。このように構成したことにより、特定角度位置での回転数の切り替え時点から次のパターン描画領域内までの時間を延ばすことにより、パターン描画領域内での回転精度を向上させることが可能となり、しかも回転方向の位置精度を向上させることが可能となる。その結果、描画パターン領域内での回転数精度が向上するので、大面積をより高精度に露光可能になる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の電子ビーム描画方法に係る発明において、前記照射位置の変更を前記パターン描画領域以外の特定角度位置で行うことを特徴とする。このように構成したことにより、パターン描画領域内でのビームの軌跡を円にすることが可能になる。その結果、露光を螺旋でなく、同心円露光するので、描画領域内の半径位置精度が向上し、大面積をより高精度に露光可能になる。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の電子ビーム描画方法に係る発明において、前記照射位置の変更量が所定ピッチのゼロを含む倍数であることを特徴とする。このように構成したことにより、特にゼロを含むことにより、パターン領域内の同一の半径位置においてＤＯＳＥ量を可変にしながら複数回露光することにより、現像後のレジスト残膜量を可変にすることができる。その結果、露光回数によりＤＯＳＥ量を複数段階に変調可能になるので、フレネルレンズ、回折光素子等深さ方向に加工する必要のある基材の露光が可能になる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の電子ビーム描画方法に係る発明において、前記基材を半径方向に移動させる直動ステージを設け、ピッチをＰ、線速度をＶ、描画開始半径をｒ0とすると、時間ｔ後の半径位置ｒが、
ｒ＝√(ｔ・Ｐ／π・Ｖ＋(ｒ0)2）
となるように制御し、かつ前記回転数の変更は、前記パターン描画領域以外の特定角度位置で行うことを特徴とする。このように構成したことにより、直動ステージを連続移動させることにより、パターン描画領域内での半径位置精度を向上させることが可能になる。その結果、直動ステージを連続移動させることにより、位置決め精度の向上と、位置決めに要する時間の削減が図れる。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法に係る発明において、前記パターン描画領域内の全ての描画が基準角度位置に垂直になるように、電子ビームを回転中心から基準角度の方向の軸に対して平行な方向に偏向することを特徴とする。このように構成したことにより、パターン領域内で、基準角度位置に垂直な方向（ｘ軸方向）に直線描画可能な電子ビーム描画方法を提供することが可能になる。その結果、パターン描画領域内での描画を円弧でなく直線描画するので、ｙ軸方向の精度が向上し、直線性の要求される回折光素子等での加工精度が向上する。
【００２３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法に係る発明において、基準角度位置から所定時間後の電子ビーム位置と基準角度位置との距離が、パターン描画領域内の全ての半径位置において等しくなるように、電子ビームを回転中心から基準角度の方向の軸に対して垂直な方向に偏向することを特徴とする。このように構成したことにより、パターン領域内で、基準角度位置に平行な方向（ｙ軸方向）の描画パターンの整列度が高い電子ビーム描画方法を提供することが可能になる。その結果、パターン描画領域内での基準角度位置に平行な方向がｙ軸に平行になるので、ｘ方向の精度が向上し、整列性が要求される回折光素子等での加工精度が向上する。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子ビーム描画方法に係る発明において、電子ビームを断続するための基準角度位置を複数有し、前記パターン描画領域を複数有することを特徴とする。このように構成したことにより、複数の描画領域を１度に描画可能な電子ビーム描画方法を提供することが可能になり、１度の描画で複数個の光学素子の加工が可能になる。
【００２５】
請求項９に係る発明は、基材を回転させながら、基材に電子ビームを照射してパターンを描画する電子ビーム描画装置であって、基材を回転させる回転ステージ機構と、基材を半径方向に移動させる直動ステージ機構と、前記回転ステージ機構の基準角度位置を検出する検出手段と、この基準角度位置における電子ビーム照射位置となる半径位置を検出し、検出された半径位置を基に回転数を可変する回転制御手段と、電子ビームを半径方向・回転方向に偏向させる偏向手段と、電子ビーム照射可能領域の一部に設定したパターン描画領域内において基準角度位置からの時間情報によって電子ビームを回転ステージの接線方向に描画する電子ビーム照射機構とを有することを特徴とする。このように構成したことにより、広い描画範囲にわたって高精度に自由なパターンを描画可能な電子ビーム描画装置を提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ｘθステージ式の電子ビーム描画装置において、基準角度位置からの時間情報で露光することにより、従来のｘｙステージ式の電子ビーム描画装置で問題であった露光フィールドと露光フィールドのつなぎ合わせ部においてずれのない大面積の描画が可能になり、また、パターン領域内において基準角度位置での線速度が一定になるようにかつ描画領域内での回転数を一定に制御するので、描画領域内の全位置を、半径と基準角度位置からの時間情報とによって高精度に表現でき、大面積を高精度に露光可能になる。さらに、従来のｘｙステージ式の電子ビーム描画装置では小さな露光フィールドを描画して次の露光フィールドに移動するごとにｘｙステージの移動・停止を繰り返していたが、本発明によれば、描画中に基材の回転を停止させることがほとんどないため、広い面積を高速に描画することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１実施形態における電子ビーム描画装置の基本構成を示す説明図であり、３０は表面にレジストを塗布した基材を示す。なお、図１３に示す原盤露光装置と同一の部材については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
図２はターンテーブルとともに基材３０を回転させながら基材に電子ビームを照射してパターンを描画する時の概要を説明するための図であり、１２は基準角度位置、１８は描画領域を示す。この描画領域１８は矩形領域であり、矩形の１辺の角度位置が一致するように設定されている。そして、ターンテーブル１４を回転させながら電子ビームを照射するとともに、直動ステージ１５を連続的に移動させることにより、仮に、電子ビームが常時照射されていたとすると、基材３０全域には螺旋状の電子ビームの軌跡７が描かれるようになる。また、描画領域１８においては円弧状の電子ビームの軌跡７が等間隔で描かれるようになる。
【００３０】
このように基材３０を回転させながら電子ビームを照射することにより、従来のｘｙステージ式描画装置に比較して数百倍の広い領域を１度に描画可能になり、特に、描画パターンの座標系がｘθ座標であれば、広い範囲に渡って自由なパターンを容易に描画することが可能になる。
【００３１】
ところで、背景技術の欄でも説明したように、ターンテーブル１４をＣＡＶ制御する場合には、半径位置における線速度が変わるために電子ビームの露光量が一定にならない。そこで、電子ビームの強度を可変制御することが考えられるが、前述のように電子ビームの強度を可変することは困難である。また、半径位置における線速度を一定にするためにＣＬＶ制御で露光すると、半径位置は正確に制御検出できるが、螺旋状の軌跡を描くために半径位置は常に変化し、描画領域１８内においても回転数が連続的に変化するため、角度位置を正確に決定することは困難である。その結果、制御検出した角度位置には大きな誤差が生じてしまい、図２のような描画をしても、従来のｘｙステージ式描画装置のような描画位置精度は達成できない。ここで、角度をロータリーエンコーダ等で検出する方法も考えられるが、図２において、例えば、ターンテーブル１４が直径１５０ｍｍで描画領域が１０ｍｍ×２０ｍｍの大きさであるとすると、１００万パルス／回転でも半径６０ｍｍの位置では１パルスあたり１１μｍにもなり、従来の描画装置のような描画位置精度は達成できない。
【００３２】
次に記載する本発明の第１の実施形態の描画方法は、上記の点について鑑みなされたものである。
【００３３】
図３は本発明の第１の実施形態の描画方法による描画パターンを示す説明図であり、３５は特定角度位置を示し、この特定角度位置３５は描画領域１８以外の領域に設定されており、図３においてはターンテーブル１４の原点パルスがｙ軸で発生すると、ｙ軸が基準角度位置１２として設定され、ターンテーブル１４が基準角度位置１２から９０度回転した角度すなわちｘ軸が特定角度位置３５として設定される。
【００３４】
第１の実施形態の描画方法は図１に示した描画装置を用いるものであり、ターンテーブル１４の回転数を、基準角度位置１２の半径位置ｒ(ｍｍ)、基準角度位置１２での線速度をＶ(ｍｍ／ｓ)とすると、回転数ｋ(ｒｐｓ)をＶ／２πｒになるように半径毎に制御する。基準角度位置１２は、ターンテーブル原点パルス、ロータリーエンコーダパルス等から検出される。
【００３５】
また半径位置切り替えは、図３に示すように、半径位置制御時間を考慮して基準角度位置１２から所定距離離れた特定角度位置３５において切り替えられる。ここで、回転数の切り替えは、半径位置の切り替えと同時に行われる。図３においては、半径位置の切り替えが短時間で行われるため基材３０全体における描画パターンは略同心円状になる。
【００３６】
このように回転制御することより、基準角度位置１２における半径位置に対応する回転数も安定してｋ(ｒｐｓ)に制御することが可能になる。また、図３では１回転毎に１ピッチずつ半径位置を可変にしているが、描画するパターンにより、同一半径を複数回回転する場合もあれば、複数ピッチ分半径位置を一度に移動する場合もあるため、半径位置の変更量は所定ピッチのゼロを含む倍数になるように直動ステージ１５が移動制御される。また、描画領域１８内では各半径位置において回転数ｋの変動はないため、図３のように電子ビームの照射位置が基準角度位置１２からの時間をパラメータとして正確に表現される。なお、図３に示す例によれば、計時開始点が基準角度位置１２となるが、それ以外の角度位置でも適宜設定可能である。
すなわち、半径ｒ(ｍｍ)の時、基準角度位置１２からｔ(ｓｅｃ)後の描画位置座標は、図４に示すように、（数１）で表される。
【００３７】
【数１】
2005084490.tif 000003
このような回転制御によって描画することにより、強度を変調できない電子ビーム描画であっても、少なくとも描画領域１８においては線速が一定になるため、電子ビーム強度を変調する必要が無くなり、広い面積の描画が可能になる。
【００３８】
ところで、描画パターンとして円形のパターンを描画する場合には問題にならないが、ｘｙステージ式描画装置で露光されているようなｘｙ座標で表現されたパターンを描画する場合には、描画パターンをｘｙ座標からｘθ座標に変換する必要がある。しかし、描画パターンをｘθ座標に変換すると、描画ピッチの最大１／２程度の誤差が生じてしまう問題がある。第１の実施形態においては、前述のようにｘｙ座標で表現された描画パターンをｘθ座標に変換することによる変換誤差を有するので、変換誤差を小さくするため、描画ピッチを小さくするしかない。しかし、描画ピッチを小さくすることには限界がある。
【００３９】
次に記載する第２，３の実施形態の描画方法は、上記の点について鑑みなされたものである。
【００４０】
第２，３の実施形態の描画方法は、図１に示す描画装置に、電子ビーム５をｘｙ軸方向に偏向させる機能を追加した描画装置を用い、パターン描画領域１８内の全ての領域に描画する際に電子ビームを偏向するものである。
【００４１】
図５，図６は本発明の第２の実施形態の描画方法による描画領域内における電子ビームの軌跡を示す説明図である。
【００４２】
第２の実施形態の描画方法は、第１の実施形態の描画方法においてパターン描画領域１８内の領域に描画する際に電子ビームをｙ軸方向に偏向させ、図５に示すように、基準角度位置１２に垂直（ｘ軸に平行）になるように偏向器１１を制御し、図６に示すように、半径位置制御時間を考慮して基準角度位置１２から所定距離離れた特定角度位置３５において、半径位置および回転数の切り替えが行われる。
【００４３】
偏向器１１の制御において、ｙ軸方向の偏向量△ｙとすると、
【００４４】
【数２】
2005084490.tif 000004
とすることにより、描画領域１８内における電子ビームの軌跡７がｘ軸に平行になる。よって、半径ｒ(ｍｍ)の時、基準角度位置１２からｔ(ｓｅｃ)後の描画位置座標は、（数３）で表される。
【００４５】
【数３】
2005084490.tif 000005
このように描画することにより、回折格子のようにパターンの直線性が要求される光学素子を作成する際の描画精度が向上する。
【００４６】
図７は本発明の第３の実施形態の描画方法による描画領域内における電子ビームの軌跡を示す説明図である。
【００４７】
第３の実施形態の描画方法は、パターン描画領域１８内の全ての領域に描画する際に電子ビームをｘ軸方向に偏向させ、図７に示すように、基準角度位置１２（ｙ軸）からの所定時間後のビーム位置と基準角度位置１２との距離が、パターン描画領域内の全ての半径位置において等しくなるように偏向器１１を制御するものである。
【００４８】
すなわち、偏向量△ｘを
【００４９】
【数４】
2005084490.tif 000006
とすることにより、図７に示すように描画領域１８内において電子ビームの軌跡７がｙ軸方向に整列する。よって、半径ｒ(ｍｍ)の時、基準角度位置１２から時間ｔ(ｓｅｃ)後の描画位置座標は、（数５）で表される。
【００５０】
【数５】
2005084490.tif 000007
これにより回折格子のようにパターン隔性のばらつきが問題となる光学素子の精度が向上する。
【００５１】
また、第２，第３実施形態の両方を実施して、ｘ，ｙ方向の偏向を行うことにより、半径ｒ(ｍｍ)の時、基準角度位置１２からｔ(ｓｅｃ)後の描画位置座標は、（Ｖt，ｒ)と非常に簡単になり、描画精度の向上だけでなく、（ｘ，ｙ）座標で記載されたＣＡＤとかの図をそのままフォーマッタ信号に変換可能になり、ｘｙ座標からｘθ座標への変換誤差がなくなる。
【００５２】
すなわち、従来のｘｙステージ式描画装置は、露光フィールド（通常０．５ｍｍ角）を、距離０．５ｍｍのｘ方向偏向とｙ方向１ピッチ偏向移動の繰り返しにより、露光していたが（この場合の偏向量は、±０．２５ｍｍ）、第２，第３の実施形態の両方を実施することにより、全く同じ偏向量の電子ビーム走査、つまり、距離５ｍｍのｘ方向描画とｙ方向１ピッチ移動の繰り返しによって５ｍｍ角の領域の描画が可能になる。
【００５３】
また、本実施形態のｙ方向の偏向は、半径が小さくなる１方向のみなので、予め半径が大きくなる方向にオフセット（上記の例では、オフセット量０．２５ｍｍ）を持たせることにより、ｙ方向偏向量△ｙは、１／２にできる。すなわち、全く同じ偏向量(０．２５ｍｍ)の電子ビーム走査において、予めオフセットを持たせることにより、７ｍｍ角の領域の描画が可能になる。
【００５４】
図８は第２，第３の実施形態の両方の描画方法を実施して作成した回折格子を示すものであり、図８（ａ）は回折格子の斜視図、図８（ｂ）は露光Ｄｏｓｅ量を示す図、図８（ｃ）は各トラックの露光パルスを示す図であり、４０はガラス基板、４１はガラス基板４０上に形成したＰＭＭＡを示す。ガラス基板４０上のＰＭＭＡ４１の膜に露光する際に、図８（ｂ）のように露光Ｄｏｓｅ量を可変することにより、ＰＭＭＡ４１の膜の現像後の残膜量を変調し、図８（ａ）に示す回折格子を作成する。露光Ｄｏｓｅ量の可変は、同一トラックを１０周ずつ露光し、各トラックの露光パルスを図８（ｃ）に示すように、１週目の露光パルスの幅を最も大きくし、周回ごと露光パルスの幅を徐々に小さくし、１０週目の露光パルスの幅を最も小さくするように制御する。その結果、高精度で大面積の回折格子が得られるようになる。
【００５５】
なお、図６，図７に示す描画は、描画領域１８内における電子ビームの進行方向の最初の位置を基準角度位置１２として設定したが、図９のように描画領域１８より９０度手前を（図８では−ｘ軸に）基準角度位置１２として設定し、半径ｒ(ｍｍ)の時、基準角度位置１２から時間ｔ(ｓｅｃ)後の描画位置座標を、
【００５６】
【数６】
2005084490.tif 000008
とすることにより、図９に示すように、描画領域１８が図６，図７に示す描画領域よりも２倍に取ることができる。これにより、例えば、表面に微細回折パターンを形成したｆθレンズのような、細長い光学素子の描画が容易になる。
【００５７】
次に本発明の第４の実施形態について説明する。
【００５８】
前述した第１〜３の実施形態における直動ステージ１５を、特定角度位置において移動の必要がある時のみ駆動され、移動と停止を繰り返すものである。
これに対し、第４の実施形態おける直動ステージ１５は、描画中は停止することなく移動し続けるようにしたものである。直動ステージ１５は、ピッチＰ(ｍｍ)、線速度をＶ(ｍｍ／ｓ)、描画開始半径をｒ0(ｍｍ)とすると、時間ｔ(ｓｅｃ)後の半径位置ｒ（ｍｍ）が、（数７）となるように制御される。
【００５９】
【数７】
2005084490.tif 000009
電子ビームの偏向に関しては、第２，３の実施形態と同様である。第２，３の実施形態の場合には、描画中も直動ステージ１５が移動するので、基準角度位置での半径をｒ1(ｍｍ)とすると、時間ｔ秒後には、△ｒ(ｍｍ)は（数８）だけ移動する。
【００６０】
【数８】
2005084490.tif 000010
例えば、半径５０ｍｍ、ピッチ０．１μｍ、線速８０００ｍｍ／ｓで１０ｍｍ角の領域を露光した場合でも移動量は、７ｎｍ未満となる。すなわち、描画領域が小さい場合には、△ｒを無視して、第２，第３の実施形態と同様なｘｙ方向の偏向により、ＣＡＤ等の図のようなｘｙ座標で記載された図をそのままフォーマッタ信号に変換して描画することができる。
【００６１】
また、微小ではあるが、△ｒをなくすためには、ｙ軸方向の偏向量△ｙを
【００６２】
【数９】
2005084490.tif 000011
とすることにより、△ｒをゼロにできる。
【００６３】
これにより、第１の実施形態のように、同じところを複数回描画して露光量を可変するような露光はできないが、直動ステージ１５の移動がより連続的になり、ビーム照射のＯＮ／ＯＦＦで描画可能なパターンの場合、第１の実施形態のように直動ステージ１５の移動が不連続的な場合よりも送り位置精度の向上が図れ、送り位置決め時間がない利点を有する。
【００６４】
この結果、第１〜３の実施形態では、描画領域をターンテーブル上に１つだけ設けたが、第４の実施形態によれば、図１０のように描画領域を複数設けることにより、１度に複数個の光学素子を描画することができる。
【００６５】
図１１に上記描画方法で作成したフォトニック結晶導波路を示す。表面にＳiＯ2を形成したＳiウェハーに電子ビームレジストを塗布し、０．２μｍ径の円形パターンを０．６μｍピッチで形成し、これをＲＩＥ(リアクティブイオンエッチング）により図１１のようなパターンを形成した。この場合の導波損失（波長１４００ｎｍ)を測定したところ、７ｄＢ／ｍｍという低い導波損失となった。このように、本実施形態の描画方法は、フォトニック結晶導波路のような、数１００ｎｍの円筒孔を数１００ｎｍの間隔で高精度に作る必要がある数ｍｍ以上の大きさの素子を作成するための描画方法として最適である。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明に係る実施の形態は上述したものに限るものではない。例えば、上述した実施の形態によれば、全て光源は電子ビームであって、ｘθ型ターンテーブルを有する装置に関して記載したが、レーザを光源とする装置に関しても、同様に露光可能であり、さらに、電子ビーム以外のイオンビーム、ｘ線等の光源に対しても適用できる。また、本発明は、ｘθ型のターンテーブルを有する光ディスク用原盤露光装置等、電子ビーム以外の光源の加工装置にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態における電子ビーム描画装置の基本構成を示す説明図
【図２】ターンテーブルとともに基材を回転させながら基材に電子ビームを照射してパターンを描画する時の概要を説明するための図
【図３】本発明の第１の実施形態の描画方法による描画パターンを示す説明図
【図４】半径ｒ(ｍｍ)の時、基準角度位置からｔ(ｓｅｃ)後の描画位置座標を示す説明図
【図５】本発明の第２の実施形態の描画方法による描画領域内における電子ビームの軌跡を示す説明図
【図６】本発明の第２の実施形態の描画方法による描画領域内における電子ビームの軌跡を示す説明図
【図７】本発明の第３の実施形態の描画方法による描画領域内における電子ビームの軌跡を示す説明図
【図８】第２，第３の実施形態の両方の描画方法を実施して作成した回折格子を示す説明図
【図９】描画領域より９０度手前に基準角度位置を設定し、半径ｒの時、基準角度位置から時間ｔ後の描画位置座標示す説明図
【図１０】描画領域を複数設けた例を示す説明図
【図１１】第２〜第４実施の形態の描画方法で作成した導波路を示す説明図
【図１２】従来の描画方法の一例を示す説明図
【図１３】原盤露光装置の一例を示す構成図
【符号の説明】
【００６８】
１  鏡筒
２  試料室
３  測長器
４  電子銃
５  電子ビーム
６  電磁レンズ
７  電子ビームの軌跡
８  電磁レンズ
９  ブランキング電極
１０  絞り
１１  偏向器
１２  基準角度位置
１３  原盤
１４  ターンテーブル
１５  直動ステージ
１６  モータ
１７  スピンドルモータ
１８  描画領域
２１  横送りドライバ
２２  スピンドルドライバ
２３  ブランキングドライバ
２４  偏向器ドライバ
２５  フォーマッタ
２６  回転送りパルス発生器
３０  基材
３５  特定角度位置
４０  ガラス基板
４１  ＰＭＭＡ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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