(57)【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媒体の回転手段と、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位置制御装置において、
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が載置支持される上記支持手段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させる際に、上記変位量がなくなるまで上記静圧浮上パッドの位置を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の位置制御装置において、
上記検出手段は、上記支持手段が載置支持する上記記録媒体の外周側に対向する位置に設けられることを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の位置制御装置において、
上記制御手段は、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を介して上記支持手段を押圧する際の押圧量の増減を制御することを特徴とする位置制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の位置制御装置において、
上記検出手段は、上記記録媒体の外周側にうねりとなって現れる変位を検出することを特徴とする位置制御装置。
【請求項５】
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媒体の回転手段と、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位置制御方法において、
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て、上記伸縮連結手段の伸縮により上記静圧浮上パッドを上記記録媒体に近接または離隔する伸縮ステップと、
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伸縮ステップの際の上記記録媒体が載置支持される上記支持手段の変位量を検出する検出ステップと、
上記検出ステップ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させる際に、上記変位量がなくなるまで上記静圧浮上パッドの位置を制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする位置制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の位置制御方法において、
上記伸縮ステップは上記記録媒体に対する変位の代表値を保持し、記録媒体を交換する毎に上記検出ステップは上記代表値に対する個々の記録媒体の差異を検出し、上記制御ステップは上記代表値に対する差異をゼロにするように上記制御を行うことを特徴とする位置制御方法。
【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媒体の回転手段と、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が載置支持される上記支持手段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させる際に、上記変位量がなくなるまで上記静圧浮上パッドの位置を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項８】
請求項７記載の電子ビーム照射装置において、
上記検出手段は、上記移動手段による上記記録媒体の径方向の移動に伴う上記電子ビーム照射ヘッドのフォーカス調整の後に上記検出を行うことを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項９】
請求項７記載の電子ビーム照射装置において、
少なくとも上記制御手段による上記制御の後に上記記録媒体に対する露光を行い、さらに上記制御手段による上記制御を上記記録媒体に対する露光中または露光後に行うことを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電子ビーム照射装置において、
上記制御手段は、上記検出手段で検出された変位量に応じた圧力を上記伸縮連結手段の内部に供給し、上記伸縮連結手段の伸縮する力を打ち消させることを特徴とする電子ビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光ディスクの原盤記録に用いられる位置制御装置、位置制御方法および電子ビーム照射装置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給気し、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数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】
【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、装置の性格上、一度真空立ち上げを行った後は、基本的には差動静圧浮上パッド内の中心部の真空状態を維持する必要があるため、二重構造のベローズの内部に付加する正圧の調整は、真空立ち上げ時にしか設定できない。そのため、厳密な意味では、ある厚みの単一な原盤となるウェハーのみに対して二重構造のベローズの内部に付加すべき正圧の調整値を示していることになる。
【０００８】
ここで、現在使用しているウェハーの厚みの規格として±２０μｍの公差が認められているため、最大４０μｍの厚みが変わるウェハーが装置に装着される可能性がある。そのため、ウェハーを交換したときに二重構造のベローズの内部に付加すべき各ウェハーに適合する繊細な正圧の調整は困難である。このことは、言い換えれば、実際の浮上量は、ウェハーの交換毎にウェハーの厚みにより数μｍレベルで変化することを意味している。
【０００９】
また、差動静圧浮上パッドと原盤間の相対位置が変わることで、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保っている力のバランスが崩れてしまうため、原盤が上下方向、つまり差動静圧浮上パッドに近接または離隔する方向に所定量だけ移動する。ここで、上述した真空立ち上げの後にフォーカス調整を行うため、移動テーブルを原盤の径方向に移動させて電子ビーム照射ヘッドを一旦移動テーブル上の原盤を支持する支持部の横に設けられたフォーカスステージ（特願２００１−０５４７４１号参照）に対向させた後に、露光を行うため、移動テーブルを原盤の径方向に逆に移動させて電子ビーム照射ヘッドを移動テーブル上の原盤を支持する支持部に対向させる。ところが、上述した原盤の移動量が原盤に対して照射される電子ビームの焦点深度、具体的には設計上１０μｍ以上に大きいと、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が変わってしまい、結果としてフォーカスが外れたデフォーカス状態で露光を行うことになってしまうという不都合があった。
【００１０】
ここで、フォーカス自体の調整範囲は±１００μｍ程度あるため、ウェハー公差の±２０μｍによる最大４０μｍのウェハー厚みの変化には十分に対応することができる。しかしながら、移動テーブルの原盤の径方向の移動により電子ビーム照射ヘッドをフォーカスステージに対向させてジャストフォーカスポイントにフォーカス調整を行った後に、移動テーブルの原盤の径方向の逆の移動により電子ビーム照射ヘッドを原盤を支持する支持部に対向させて露光を行うが、その際の移動テーブルの原盤の径方向の正逆の移動により変動が発生するため、二重構造のベローズの内部に付加する正圧の量が最適ではなくなる。このため、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保っている力のバランスが崩れてしまうため、原盤が上下方向、つまり差動静圧浮上パッドに近接または離隔する方向に所定量だけ移動する。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が焦点深度以上に変わってしまうという不都合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、静圧浮上パッドに対する原盤の距離を示す浮上量を適正に制御することができる位置制御装置、位置制御方法および電子ビーム照射装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置制御装置は、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、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電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、記録媒体の径方向の移動手段と、移動手段上に設けられた記録媒体の回転手段と、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、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記録媒体に電子ビームの照射による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、記録媒体に対する電子ビーム照射ヘッドの先端部の静圧浮上パッドの位置を制御する位置制御装置において、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が載置支持される支持手段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させる際に、変位量がなくなるまで静圧浮上パッドの位置を制御する制御手段とを備えたものである。
【００１３】
また、本発明の位置制御方法は、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、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電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、記録媒体の径方向の移動手段と、移動手段上に設けられた記録媒体の回転手段と、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、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記録媒体に電子ビームの照射による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、記録媒体に対する電子ビーム照射ヘッドの先端部の静圧浮上パッドの位置を制御する位置制御方法において、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て、伸縮連結手段の伸縮により静圧浮上パッドを記録媒体に近接または離隔する伸縮ステップと、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伸縮ステップの際の記録媒体が載置支持される支持手段の変位量を検出する検出ステップと、検出ステップ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させる際に、変位量がなくなるまで静圧浮上パッドの位置を制御する制御ステップとを備えたものである。
【００１４】
また、本発明の電子ビーム照射装置は、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、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電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、記録媒体の径方向の移動手段と、移動手段上に設けられた記録媒体の回転手段と、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、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記録媒体に電子ビームの照射による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、記記録媒体に対する電子ビーム照射ヘッドの先端部の静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビーム照射装置において、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が載置支持される支持手段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させる際に、変位量がなくなるまで静圧浮上パッドの位置を制御する制御手段とを備えたものである。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
そして、ウェハー代表値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。
【００１８】
ここで、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。
【００１９】
この後に、最適圧力調整を行う。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。制御手段は、検出手段からの変位信号に応じた制御信号を生成し、電空レギュレーターは伸縮連結手段に付加する圧縮気体（正圧）の圧力を検出手段からの変位信号がゼロになるように制御する。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。
【００２０】
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。
【００２１】
【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。
【００２２】
この電子ビーム照射装置は、いわゆる電子ビームコラム２５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２３と、フォーカス制御を行うためのフォーカスステージ２２と、電子ビーム照射手段２３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２０及び移動テーブル１８とを有して構成される。
【００２３】
また、電子ビームコラム２５は、電子銃２６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と、対物電子レンズと、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、フォーカス調整用電子レンズと対物電子レンズは、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、原盤１１上にフォーカスを合わせるように構成されている。
【００２７】
なお、フォーカス調整用電子レンズは、手動調整可能であってフォーカス状態に固定されている。また、フォーカス調整用電子レンズ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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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２０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。
【００３４】
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２１が構成されており、このリニアモーター２１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。
【００３５】
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２３が固定的に配置されている。
【００３６】
真空容器２４は原盤１１の上方で懸架支持され、この真空容器２４の内部に電子ビームコラム２５が配置され、この電子ビームコラム２５の上流の電子ビーム励起源である電子銃２６から電子ビームｂが出射される。
【００３７】
電子ビームコラム２５が内蔵される真空容器２４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２４の内部を吸引することで電子ビームコラム２５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。
【００３８】
この真空容器２４の下端部の電子ビーム出口には伸縮連結機構２７を介して静圧浮上パッド２８が取り付けられており、この静圧浮上パッド２８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２６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。
【００３９】
図２に静圧浮上パッド２８の詳細な構造を示す。
この静圧浮上パッド２８は、その中心部に電子ビームｂが通る電子ビーム通路２９を有する例えば金属製のブロック３０により構成される。このブロック３０はベローズ状の伸縮連結機構２７によって真空容器２４の下端の固定部２４ａに気密的に連結されており、この伸縮連結機構２７の伸縮によりブロック３０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。
【００４０】
そしてこのブロック３０を原盤１１に吸着する手段としてブロック３０には、原盤１１との対向面に開口する第１の吸引溝３１及び第２の吸引溝３２が電子ビーム通路２９を中心とする同心円状に形成されている。
【００４１】
この第１の吸引溝３１と第２の吸引溝３２には夫々排気管３３と３４を介して排気手段４１、４２が連結されており、この排気手段４１、４２によって第１の吸引溝３１と第２の吸引溝３２から排気即ち気体の吸引が行われる如くなされている。
【００４２】
この排気手段４１、４２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２９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２９に近い第１の吸引溝３１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３２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。
【００４３】
さらにブロック３０には、第２の吸引溝３２の外側において原盤１１との対向面に露出する通気体３５が埋め込まれている。この通気体３５は通気性を有する多孔質の金属およびカーボン等を材料として電子ビーム通路２９を中心とするリング状に形成されており、この通気体３５の裏側においてブロック３０の内側には気体の流路３６が形成されている。
【００４４】
この流路３６には給気管３７を介して給気手段である圧縮気体供給源４３が連結されており、この給気手段から流路３６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３５から噴出されるようになっている。
【００４５】
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２３の上部に設けられている電子ビームコラム２５の上流の電子ビーム励起源である電子銃２６から電子ビームｂが出射される。
【００４６】
この電子ビーム照射手段２３の下端部の電子ビーム出口には伸縮連結機構２７を介して静圧浮上パッド２８が取り付けられており、この静圧浮上パッド２８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２６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。
【００４７】
上述したように構成される静圧浮上パッド２８を原盤１１の上に載せた状態で各排気手段４１、４２及び給気手段である圧縮気体供給源４３を作動させると、通気体３５から噴出される気体によって静圧浮上パッド２８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３１及び３２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２８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２８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。
【００４８】
このとき通気体３５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３１及び３２で吸引されることにより電子ビーム通路２９に至ることが回避され、この場合、通気体３５からの気体は先ず第２の吸引溝３２で吸引され、さらに第１の吸引溝３１で吸引されることになり、ここで第１の吸引溝３１での吸引力は第２の吸引溝３２より強くなっているため、静圧浮上パッド２８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２４の内部即ち電子ビームコラム２５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。
【００４９】
そしてこの静圧浮上パッド２８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２０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。
【００５０】
このように構成される電子ビーム照射装置において、静圧浮上パッド２８と真空容器２４とを連結する伸縮連結機構２７の二重構造のベローズの内部に、後述するように本実施の形態によるパッド位置の制御のための正圧が供給されることにより、いかなる原盤に対しても原盤１１に対する静圧浮上パッド２８の浮上量を適正に制御することができる。
【００５１】
即ちここで伸縮連結機構２７は内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとで構成される二重構造を有している。これらの内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂは何れも金属または樹脂製の柔軟に屈曲可能なベローズであり、夫々上端部が真空容器２４側の固定部２４ａに、下端部が静圧浮上パッド２８側の固定部２８ａに気密的に連結固定されている。
【００５２】
そして、この伸縮連結機構２７における内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに、後述する給気手段から圧縮気体供給路４８を介して圧縮気体即ち正圧が供給されるようになっている。
【００５３】
この伸縮連結機構２７においては、内側のベローズ２７ａの内部が負圧状態になるので、内側のベローズ２７ａの有効断面積と負圧との積に相当する力で伸縮連結機構２７が収縮力を受け、静圧浮上パッド２８が真空容器２４側に引き上げられようとする。ここで静圧浮上パッド２８と原盤１１は前述した如く微小の隙間でつり合っており、隙間を広げようとすると吸い付こうとする力が発生するので原盤１１を引き上げようとする。
【００５４】
そこで内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに後述する給気手段から圧縮気体供給路４８を介して正圧を供給し、内側のベローズ２７ａ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２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃ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と、収縮力と伸張力がほぼつり合って中立となり、静圧浮上パッド２８や原盤１１を引き上げる力がキャンセルされ、静圧浮上パッド２８は無負荷で安定して一定の隙間を保ちながら原盤１１の微小な変動に追従できるようになり、より高精度な記録が可能となる。
【００５５】
上述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。
【００５６】
図３は、電子ビーム照射装置のパッド位置制御部の構成を示す図である。
図３において、パッド位置制御部は、伸縮連結機構２７の伸縮による静圧浮上パッド２８の下降または上昇の際の支持部１５ｂの変位を検出するスピンドル変位センサー４４と、スピンドル変位センサー４４で検出された変位量に基づいて制御信号を生成する制御手段４５と、制御手段４５で生成された制御信号によりエアー源４７から圧縮気体を生成する電空レギュレーター４６と、電空レギュレーター４６で生成された圧縮気体を伸縮連結機構２７における内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに供給する圧縮気体供給路４８とを有して構成される。ここで、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は、原盤１１の外周側が大きなうねりとなって現れるため、スピンドル変位センサー４４は、移動テーブル１８上の原盤１１の外周側に対向する位置に設けられる。
【００５７】
ここで、スピンドル変位センサー４４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１５ｂ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。
【００５８】
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１５ｂが回転するため非接触式センサを用いている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ＳｅｎｓｉｎｇＤｅｖｉｃｅ））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。
【００６６】
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、測定点が小さい点、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程度まで）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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
次に、電空レギュレーター４６について説明する。電空レギュレーターは、図示はしないが、エアー源４７からの供給圧力を伸縮連結機構２７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４７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４７からの供給圧力の一部を伸縮連結機構２７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、伸縮連結機構２７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４５からスピンドル変位センサー４４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。
【００７２】
このように構成された電空レギュレーターの動作を説明する。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４７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４７からの供給圧力の一部が伸縮連結機構２７に付加する圧縮気体（正圧）となる出力圧力になる。
【００７３】
この伸縮連結機構２７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。
【００７４】
ここで、エアー源４７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４７からの供給圧力は、例えば、０．７Ｐａ、伸縮連結機構２７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。
【００７５】
ここで、制御手段４５について説明する。制御手段４５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、スピンドル変位センサー４４からの変位信号に応じた制御信号を生成する。例えば、スピンドル変位センサー４４からの変位信号の値が比較的大きい場合には、伸縮連結機構２７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４６を制御する制御信号を生成し、逆に、スピンドル変位センサー４４からの変位信号の値が比較的小さい場合には、伸縮連結機構２７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４６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連結機構２７に付加する圧縮気体の代表加圧値を記憶し、さらに、最適圧力調整時における各原盤に対するスピンドル変位センサー４４からの変位信号の変位量に対する伸縮連結機構２７に付加する圧縮気体の加圧値をテーブル上に記憶する。
【００７６】
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３において、差動静圧浮上パッド２８の静圧軸受け部の流路３６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３５から噴出されることにより、ブロック３０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４０、４１、４２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２８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２８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。
【００７７】
図４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４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、伸縮連結機構２７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２８と原盤１１間にギャップがあり、静圧浮上パッド２８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。
【００７８】
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２８は、伸縮連結機構２７の二重構造のベローズの内側のベローズ２７ａ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２７が収縮力を受け、静圧浮上パッド２８が原盤１１から離れる方向で真空容器２４側に引き上げられようとする状態となる。
【００７９】
ステップＳ３で、ウェハー代表値での圧力調整を行う。具体的には、この伸縮連結機構２７に働く収縮力をキャンセルし、差動静圧浮上パッド２８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２７における内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに、電空レギュレーター４６から圧縮気体供給路４８を介して圧縮気体即ち正圧を供給し、内側のベローズ２７ａ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２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃ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。
【００８０】
ステップＳ４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２３をフォーカスステージ２２に対向させて、電子ビームコラム２５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。
【００８１】
ステップＳ５で、最適圧力調整を行う。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２３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。制御手段４５は、スピンドル変位センサー４４からの変位信号に応じた制御信号を生成し、電空レギュレーター４６は伸縮連結機構２７に付加する圧縮気体（正圧）の圧力をスピンドル変位センサー４４からの変位信号がゼロになるように制御する。これにより、差動静圧浮上パッド２８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２８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。
【００８２】
ステップＳ６で、露光を行う。具体的には、電子ビーム照射手段２３の真空容器２４の下端部の伸縮連結機構２７を介して取り付けられている静圧浮上パッド２８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２６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２９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２８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２０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。
【００８３】
図５は、代表値圧力調整の動作を示すフローチャートである。図５は、図４のステップＳ３の動作を詳細に示すものである。この代表値圧力調整は、調整時に使用した原盤ウェハーのみに適用するものである。図７に代表値圧力調整期間Ｔ１を示す。この代表値圧力調整期間Ｔ１は、押圧量が最大の場合から０に集束するまで調整すると共に、一般的に真空立ち上げ後から電子銃２６の安定するまで代表値圧力調整を行うため、比較的長く、例えば、約２４時間である。
【００８４】
ステップＳ１１で、２重ベローズ内部に圧縮気体の加圧を行う。具体的には、伸縮連結機構２７は内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとで構成される二重構造を有している。これらの内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂは何れも金属または樹脂製の柔軟に屈曲可能なベローズであり、夫々上端部が真空容器２４側の固定部２４ａに、下端部が静圧浮上パッド２８側の固定部２８ａに気密的に連結固定されている。そして、この伸縮連結機構２７における内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに、電空レギュレーター４６から圧縮気体供給路４８を介して圧縮気体即ち正圧が供給される。
【００８５】
ステップＳ１２で、２重ベローズが伸張される。具体的には、図４に示したステップＳ２の真空立ち上げ時には、この伸縮連結機構２７においては、内側のベローズ２７ａの内部が負圧状態になるので、内側のベローズ２７ａの有効断面積と負圧との積に相当する力で伸縮連結機構２７が収縮力を受け、静圧浮上パッド２８が真空容器２４側に引き上げられようとする。ここでステップＳ１１で２重ベローズ内部に圧縮気体の加圧を行うと、内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃが正圧状態になるので、伸縮連結機構２７では内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃの有効断面積と正圧との積に相当する力で伸縮連結機構２７が伸張力を受ける。これにより、静圧浮上パッド２８と原盤１１との隙間が広がろうとする。
【００８６】
ステップＳ１３で、パッドが下降する。具体的には、正圧の供給により伸縮連結機構２７において、内側のベローズ２７ａの有効断面積と負圧との積による収縮力よりも、内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃの有効断面積と正圧との積による伸張力が大きくなり、内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂが伸張することにより、伸縮連結機構２７と気密的に連結固定されている静圧浮上パッド２８が支持部１５ｂ側に下降する。
【００８７】
ステップＳ１４で、支持部が押圧される。具体的には、静圧浮上パッド２８が原盤１１を介して支持部１５ｂを押圧する。
【００８８】
ステップＳ１５で、押圧量が所定値であるか否かを判断する。具体的には、支持部１５ｂが静圧浮上パッド２８により約２０μｍ程度押し込まれたか否かを制御手段４５がスピンドル変位センサー４４の変位信号により判断する。ステップＳ１５で押圧量が所定値であるときはステップＳ１６へ進み、押圧量が所定値でないときはステップＳ１１へ戻ってステップＳ１１〜ステップＳ１５までの処理および判断を繰り返す。
【００８９】
ステップＳ１６で、排気手段を作用させる。具体的には、この静圧浮上パッド２８の第１の吸引溝３１と第２の吸引溝３２には夫々排気管３３と３４を介して排気手段４１、４２が連結されているので、この排気手段４１、４２によって第１の吸引溝３１と第２の吸引溝３２から排気即ち気体の吸引が行われる。この排気手段４１、４２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２９に近い第１の吸引溝３１には例えば１×１０-1［Ｐａ］程度の真空度が得られ、外側の第２の吸引溝３２には５×１０3 ［Ｐａ］程度の真空度が得られ、これより、電子ビーム通路２９に近い吸引溝ほど高い真空度に排気できる。
【００９０】
ステップＳ１７で、２重ベローズが収縮される。具体的には、ステップＳ１６の排気手段の作用により、この伸縮連結機構２７においては、内側のベローズ２７ａの内部の負圧が排気状態になるので、内側のベローズ２７ａの内部が一層負圧状態になるので、伸縮連結機構２７では内側のベローズ２７ａの有効断面積と負圧との積に相当する力で伸縮連結機構２７が伸縮力を受ける。これにより、静圧浮上パッド２８と原盤１１との隙間が狭くなろうとする。
【００９１】
ステップＳ１８で、パッドが上昇する。具体的には、排気手段の作用により伸縮連結機構２７において、内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃの有効断面積と正圧との積による伸張力よりも、内側のベローズ２７ａの有効断面積と負圧との積による収縮力が大きくなり、内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂが収縮することにより、伸縮連結機構２７と気密的に連結固定されている静圧浮上パッド２８が真空容器２４側に上昇する。これにより、静圧浮上パッド２８が原盤１１を介して支持部１５ｂを押圧する押圧量が徐々に減少する。
【００９２】
ステップＳ１９で、押圧量が０であるか否かを判断する。具体的には、支持部１５ｂが静圧浮上パッド２８により押し込まれる押圧量が０であるか否かを制御手段４５がスピンドル変位センサー４４の変位信号により判断する。ステップＳ１９で押圧量が０であるときはステップＳ２０へ進み、押圧量が０でないときはステップＳ１１へ戻ってステップＳ１１〜ステップＳ１９までの処理および判断を繰り返す。
【００９３】
ステップＳ２０で、ウェハー代表値を保持する。具体的には、制御手段４５は、真空立ち上げ時の原盤１１に対する変位信号に対応した伸縮連結機構２７に付加する圧縮気体の代表加圧値を記憶する。
【００９４】
図６は、最適圧力調整の動作を示すフローチャートである。図６は、図４のステップＳ５の動作を詳細に示すものである。図７に最適圧力調整期間Ｔ２を示す。この最適値圧力調整期間Ｔ２は、原盤ウェハーの交換時や移動テーブル１８の変動により発生する比較的微小な押圧量から押圧量が０に集束するまで調整するため比較的短く、例えば、約数分以内である。
【００９５】
ステップＳ２１で、ウェハー代表値の読み出しを行う。具体的には、制御手段４５は、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連結機構２７に付加する圧縮気体の代表加圧値を読み出す。
【００９６】
ステップＳ２２で、ウェハー代表値による２重ベローズ内部への圧縮気体の加圧を行う。具体的には、伸縮連結機構２７は内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとで構成される二重構造を有している。これらの内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂは何れも金属または樹脂製の柔軟に屈曲可能なベローズであり、夫々上端部が真空容器２４側の固定部２４ａに、下端部が静圧浮上パッド２８側の固定部２８ａに気密的に連結固定されている。そして、この伸縮連結機構２７における内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに、電空レギュレーター４６から圧縮気体供給路４８を介してウェハー代表値による圧縮気体即ち正圧が供給される。
【００９７】
ステップＳ２３で、押圧量が０か否かを判断する。具体的には、支持部１５ｂが静圧浮上パッド２８により押し込まれる押圧量が０であるか否かを制御手段４５がスピンドル変位センサー４４の変位信号により判断する。ステップＳ２３で移動テーブル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がないため押圧量が０であるときは終了し、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があるため押圧量が０でないときはステップＳ２４へ進む。
【００９８】
ステップＳ２４で、２重ベローズの内部への圧縮気体の加圧を可変にして、ステップＳ２３へ戻ってステップＳ２３〜ステップＳ２４までの処理および判断を繰り返す。具体的には、スピンドル変位センサー４４は伸縮連結機構２７の伸縮による静圧浮上パッド２８の下降または上昇の際の支持部１５ｂの変位を検出し、制御手段４５はスピンドル変位センサー４４で検出された変位量に基づいて制御信号を生成し、電空レギュレーター４６は制御手段４５で生成された制御信号によりエアー源４７から圧縮気体を生成し、電空レギュレーター４６で生成された圧縮気体は圧縮気体供給路４８を介して伸縮連結機構２７における内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに供給される。
【００９９】
つまり、制御手段４５の演算部は、スピンドル変位センサー４４からの変位信号に応じた制御信号を生成する。例えば、スピンドル変位センサー４４からの変位信号の値が比較的大きい場合には、伸縮連結機構２７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４６を制御する制御信号を生成し、逆に、スピンドル変位センサー４４からの変位信号の値が比較的小さい場合には、伸縮連結機構２７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４６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、最適圧力調整時における各原盤に対するスピンドル変位センサー４４からの変位信号の変位量に対する伸縮連結機構２７に付加する圧縮気体の加圧値をテーブル上に記憶する。
【０１００】
このようにして、内側のベローズ２７ａと外側のベローズ２７ｂとの間の空間部２７ｃに電空レギュレーター４６から圧縮気体供給路４８を介して正圧を供給し、収縮力と伸張力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、静圧浮上パッド２８や原盤１１を引き上げる力または押圧する力がキャンセルされ、静圧浮上パッド２８は無負荷で安定して一定の隙間を保ちながら原盤１１の微小な変動に追従できるようになり、より高精度な記録が可能となる。
【０１０１】
これにより、いかなる厚みの原盤に対しても原盤１１に対する静圧浮上パッド２８の浮上量を一定に制御することができる。このため、電子ビームのフォーカス調整における焦点深度（１０μｍ）以内で浮上量が同じ条件、例えば、電子ビーム照射手段２３の電子ビームコラム２５内の真空度が同じ条件で安定した露光を行うことができる。
【０１０２】
上述した本実施の形態では、最適圧力調整後に露光を行う例のみを示したが、これに限らず、図８Ａに示すようにステップＳ６−１およびステップＳ６−２における露光中に再度ステップＳ５−１における最適圧力調整を行っても良く、または図８Ｂに示すようにステップＳ６−１における露光後に再度ステップＳ５−１における最適圧力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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
【発明の効果】
この発明の位置制御装置は、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、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電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、記録媒体の径方向の移動手段と、移動手段上に設けられた記録媒体の回転手段と、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、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記録媒体に電子ビームの照射による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、記録媒体に対する電子ビーム照射ヘッドの先端部の静圧浮上パッドの位置を制御する位置制御装置において、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させるように静圧浮上パッドの位置を制御する制御手段とを備えたので、静圧浮上パッドの記録媒体に対する隙間を示す浮上量を検出することにより、静圧浮上パッドが記録媒体に与えている力を示す、伸縮連結手段の変位量を測定することにより、その変位量が０になるように伸縮連結手段を伸縮させてフィードバック制御をかけることにより、いかなる場合においても、記録媒体に対する静圧浮上パッドの浮上量を一定に制御することができるという効果を奏する。
【０１０５】
また、この発明の位置制御装置は、上述において、検出手段は、非接触式であるので、振動体である移動手段や記録媒体に影響を与えないようにすることができ、このため、移動手段の記録媒体の径方向の正逆の移動により発生する変動分や記録媒体を交換したときの各記録媒体毎のうねりによる変位量の検出を精度よく行うことができるという効果を奏する。
【０１０６】
また、この発明の位置制御装置は、上述において、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を介して支持手段を押圧する際の押圧量の増減を検出するので、移動手段の記録媒体の径方向の正逆の移動により発生する変動分や記録媒体を交換したときの各記録媒体毎のうねりを検出することができるという効果を奏する。
【０１０７】
また、この発明の位置制御装置は、上述において、検出手段は、記録媒体の外周側の変位を検出するので、移動手段の記録媒体の径方向の正逆の移動により発生する変動分や記録媒体を交換したときの各記録媒体毎のうねりは、記録媒体の外周側が大きなうねりとなって現れるため、効率よく変位の検出をすることができるという効果を奏する。
【０１０８】
また、この発明の位置制御方法は、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、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電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、記録媒体の径方向の移動手段と、移動手段上に設けられた記録媒体の回転手段と、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、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記録媒体に電子ビームの照射による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、記録媒体に対する電子ビーム照射ヘッドの先端部の静圧浮上パッドの位置を制御する位置制御方法において、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て、伸縮連結手段の伸縮により静圧浮上パッドを記録媒体に近接または離隔する伸縮ステップと、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伸縮ステップの際の記録媒体に対する静圧浮上パッドの変位量を検出する検出ステップと、検出ステップ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させるように静圧浮上パッドの位置を制御する制御ステップとを備えたので、静圧浮上パッドの記録媒体に対する隙間を示す浮上量を検出することにより、静圧浮上パッドが記録媒体に与えている力を示す、伸縮連結手段の変位量を測定することにより、その変位量が０になるように伸縮連結手段を伸縮させてフィードバック制御をかけることにより、いかなる場合においても、記録媒体に対する静圧浮上パッドの浮上量を一定に制御することができるという効果を奏する。
【０１０９】
また、この発明の位置制御方法は、上述において、伸縮ステップは記録媒体に対する変位の代表値を保持し、記録媒体を交換する毎に検出ステップは代表値に対する個々の記録媒体の差異を検出し、制御ステップは代表値に対する差異をゼロにするように制御を行うので、記録媒体を交換したときに代表値に対する差分だけを常にゼロにするように制御することができるという効果を奏する。
【０１１０】
また、この発明の電子ビーム照射装置は、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、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電子ビーム照射ヘッドを固定配置する固定配置手段と、記録媒体の径方向の移動手段と、移動手段上に設けられた記録媒体の回転手段と、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、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記録媒体に電子ビームの照射による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、記録媒体に対する電子ビーム照射ヘッドの先端部の静圧浮上パッドの位置を制御する電子ビーム照射装置において、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させるように静圧浮上パッドの位置を制御する制御手段とを備えたので、静圧浮上パッドの記録媒体に対する隙間を示す浮上量を検出することにより、静圧浮上パッドが記録媒体に与えている力を示す、伸縮連結手段の変位量を測定することにより、その変位量が０になるように伸縮連結手段を伸縮させてフィードバック制御をかけることにより、いかなる場合においても、電子ビーム焦点深度以内での露光を行うことが可能となり、常に安定した露光プロセスを可能にすることができるという効果を奏する。
【０１１１】
また、この発明の電子ビーム照射装置は、上述において、検出手段は、移動手段による記録媒体の径方向の移動に伴う電子ビーム照射ヘッドのフォーカス調整の後に検出を行うので、フォーカス調整の状態を維持して、移動手段の記録媒体の径方向の正逆の移動により発生する変動分や記録媒体を交換したときの各記録媒体毎のうねりを検出することができるという効果を奏する。
【０１１２】
また、この発明の電子ビーム照射装置は、上述において、少なくとも制御手段による制御の後に記録媒体に対する露光を行い、さらに制御手段による制御を記録媒体に対する露光中または露光後に行うので、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という効果を奏する。
【０１１３】
また、この発明の電子ビーム照射装置は、上述において、制御手段は、検出手段で検出された変位量に応じた圧力を伸縮連結手段の内部に供給し、伸縮連結手段の伸縮する力を打ち消させるので、伸縮連結手段の伸縮による変位量を調整することにより静圧浮上パッドの記録媒体に対する隙間を示す浮上量を一定に制御する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】電子ビーム照射装置の要部を示す図である。
【図３】電子ビーム照射装置のパッド位置制御の構成を示す図である。
【図４】パッド位置制御の動作を示すフローチャートである。
【図５】代表値圧力調整の動作を示すフローチャートである。
【図６】最適圧力調整の動作を示すフローチャートである。
【図７】代表値圧力調整期間と最適圧力調整期間を示す図である。
【図８】他のパッド位置制御の動作を示すフローチャートであり、図８Ａは露光中の最適圧力調整、図８Ｂは露光後の最適圧力調整である。
【符号の説明】
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……スピンドルモーター、２１……リニアモーター、２２……フォーカスステージ、２３……電子ビーム照射手段、２４……真空容器、２５……電子ビームコラム、２６……電子銃、２７……伸縮連結機構、２８……静圧浮上パッド、２９……電子ビーム通路、３０……ブロック、３１……第１の吸引溝、３２……第２の吸引溝、３３、３４……排気管、３５……通気体、３６……流路、３７……吸気管、４１、４２……排気手段、４３……圧縮気体供給源、４４……スピンドル変位センサー、４５……制御手段、４６……電空レギュレーター、４７……エアー源、４８……圧縮気体供給路
【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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