(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、上記電子ビームのフォーカスを合わせるために上記支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、上記電子ビーム照射ヘッドを上記フォーカステーブルに対向させた状態で上記記録媒体に対する上記電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際に上記フォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する検出装置において、
上記静圧浮上パッドの内部に設けられて、上記電子ビーム通路をピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シールバルブ手段と、
上記真空シールバルブ手段と上記記録媒体との間に設けられて、上記電子ビームの照射による上記記録媒体から発生する反射電子信号を検出する反射電子検出手段と、
を備えることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出装置において、
上記反射電子検出手段は、検出された反射電子信号を取り出す信号線の被覆部を覆うカバーを設けたことを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の検出装置において、
上記静圧浮上パッド内部の真空を維持しながら上記反射電子検出手段から検出された反射電子信号を取り出す信号線を上記静圧浮上パッドの外部の上記信号処理手段に配設するための端子を設けたことを特徴とする検出装置。
【請求項４】
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、上記電子ビームのフォーカスを合わせるために上記支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、上記電子ビーム照射ヘッドを上記フォーカステーブルに対向させた状態で上記記録媒体に対する上記電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際に上記フォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する検出方法において、
上記電子ビーム通路を上記静圧浮上パッドの内部に設けられた真空シールバルブのピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シール切り替えステップと、
上記電子ビームの照射による上記記録媒体から発生する反射電子信号を上記真空シールバルブと上記記録媒体との間に設けられた反射電子検出器により検出する反射電子検出ステップと、
を備えることを特徴とする検出方法。
【請求項５】
請求項４記載の検出方法において、
上記反射電子検出ステップの検出は、上記真空シール切り替えステップにより真空シール状態から電子ビームの照射状態へ切り替えた後に行うことを特徴とする検出方法。
【請求項６】
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高さおよびフォーカスを合わせるために上記支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、上記電子ビーム照射ヘッドを上記フォーカステーブルに対向させた状態で上記記録媒体に対する上記電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、上記電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際に上記フォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する電子ビーム照射装置において、
上記静圧浮上パッドの内部に設けられて、上記電子ビーム通路をピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シールバルブ手段と、
上記真空シールバルブ手段と上記記録媒体との間に設けられて、上記電子ビームの照射による上記記録媒体から発生する反射電子信号を検出する反射電子検出手段と、
を備えることを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項７】
請求項６記載の電子ビーム照射装置において、
上記反射電子検出手段は、検出された反射電子信号を取り出す信号線の被覆部を覆うカバーを設け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６記載の電子ビーム照射装置において、
上記静圧浮上パッド内部の真空を維持しながら上記反射電子検出手段から検出された反射電子信号を取り出す信号線を上記静圧浮上パッドの外部の上記信号処理手段に配設するための端子を設けた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電子ビームのフォーカスを合わせるための信号を検出する検出装置、検出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】
ここで、一般的な電子ビーム照射系および検出系として図１０に示す従来の走査型電子顕微鏡の構成について説明する。
【０００６】
この走査型電子顕微鏡１００は、いわゆる電子ビームコラム１０１と、試料１０３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１０６と、電子ビーム照射ヘッド１０６から出射される電子ビーム１０２の照射がなされる試料１０３とを有して構成される。
【０００７】
また、電子ビームコラム１０１は、電子銃１１１と、これより放出された電子ビーム１０２を収束するコンデンサ電子レンズ１１２と、電子ビーム変調器１１３と、中央にアパーチャ１１４を有する制限板１１５と、電子ビーム偏向器１１６と、フォーカス調整用電子レンズ１１７と、対物電子レンズ１１８とを有して構成される。
【０００８】
電子ビーム変調器１１３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１０２を偏向して、制限板１１５のアパーチャ１１４を透過させたり、制限板１１５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。
【０００９】
また、電子ビーム偏向器１１６は、例えば相対向する偏向電極板よりなり、電子ビーム１０２が照射される位置を試料１０３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。
【００１０】
また、フォーカス調整用電子レンズ１１７と対物電子レンズ１１８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１０２が電子ビーム照射ヘッド１０６を通じて、試料１０３上にフォーカスを合わせるように構成されている。
【００１１】
なお、フォーカス調整用電子レンズ１１７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１１７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。
【００１２】
また、試料１０３に照射された電子ビーム１０２は、試料１０３の表面形状や材質に依存した量だけ、その一部が反射されて反射電子１０７となり、例えば、電子ビーム照射ヘッド１０６などに取り付けられた半導体検出器１０８によって、反射電子１０７の量を検出することができる。ここで、半導体検出器１０８は、例えば、複数の環状型Ｐ−Ｎ接合半導体素子から構成されるものである。
【００１３】
また、ここで電子ビームの照射には真空環境が必要であるが、この走査型電子顕微鏡１００では、電子ビームコラム１０１、電子ビーム照射ヘッド１０６、半導体検出器１０８および試料１０３が入る試料室等のすべてを真空状態に収める全真空方式が採用されている。
【００１４】
なお、電子ビームコラム１０１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電子ビームコラム１０１の内部を吸引することで電子ビームコラム１０１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。
【００１５】
このように構成された走査型電子顕微鏡１００は、以下の動作をする。
この電子ビーム照射ヘッド１０６の上部に設けられている電子ビームコラム１０１の上流の電子ビーム励起源である電子銃１１１から電子ビーム１０２が出射される。
【００１６】
電子ビーム照射ヘッド１０６を介して照射されて試料１０３に届いた電子ビーム１０２は、試料１０３中への電子の入射に対して一部が透過、残りが反射という３つのパターンの行動を示す。このとき、半導体検出器１０８で電子の入射や透過から生じる吸収電流量や試料１０３から跳ね返る二次電子あるいは反射電子量を検出することで、信号処理回路１１９により信号処理された試料１０３の観察画像信号１２１を得ることができる。従って、これらの信号量は試料１０３の画像品質に対応するものであり、この画像品質を向上させるためには、この信号量を増加させることが必要である。
【００１７】
例えば、電子ビームの照射によって試料１０３から発生した反射電子は、反射角度片側４５度で上方向に飛び出す。この試料１０３の上側には何も遮るものがないため、この半導体検出器１０８を電子ビームコラム１０１の電子ビーム照射ヘッド１０６の先端に設けても十分な検出量の反射電子を捕捉することが可能であり、フォーカス調整用電子レンズ１１７を用いて電子ビームのフォーカスを合わせるために必要な鮮明な観察画像を得ることができる。
【００１８】
図１１は、試料と反射電子検出器を示す図である。
図１１において、試料１０３への入射電子ビーム１０２の反射電子１０７を２分割された半導体検出器１０８Ａ，１０８Ｂで検出し、半導体検出器１０８Ａ，１０８Ｂで検出された検出信号Ａ，Ｂを増幅器１２２Ａ，１２２Ｂで増幅して、演算器１２３で加算（Ａ＋Ｂ）および減算（Ａ−Ｂ）処理を施して、組成像１２４および凹凸像１２５を得ることができる。図１１で示す増幅器１２２Ａ，１２２Ｂおよび演算器１２３は、図１０で示した信号処理回路１１９に対応するものである。
【００１９】
図１２は、従来の電子ビーム照射装置における反射電子検出器の配置を示す図である。図１２に示す従来の電子ビーム照射装置では、静圧浮上パッド１３１の電子ビーム照射口１３３を電子ビームコラム１３２へ向けて例えば片側４５度の開き角で開くテーパ形状とすることにより、電子ビームコラム１３２の先端に設けられた反射電子検出器１３４で十分に原盤１３５からの反射電子を捕捉することができる。
【００２０】
一方、本出願人は、上述した従来の電子ビーム照射装置の他に、例えば、特願２００２−５０１４６号の「電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射方法」を出願している。図１３は、従来の電子ビーム照射装置における反射電子検出器の配置を示す図である。この出願においては、原盤交換を行う場合に、原盤上から静圧浮上パッドを待避させる必要があり、このときの静圧浮上パッドから電子ビームコラム内部の真空度が低下することによる電子ビームの散乱等の不具合が発生する可能性があった。そのため、図１３に示すように、静圧浮上パッド１４１の先端部において、ピストン１４５を圧縮バネ１４６の弾性力に抗してエアー継ぎ手１４７を介してエアーを給気して電子ビーム照射口１４３を閉じることにより真空シール状態にする真空シールバルブが記載されている。
【００２１】
これによれば、静圧浮上パッドの原盤上からの待避時にこの真空シールバルブを閉じることにより、電子ビームコラム内部を高真空に維持可能とすることができ、その結果、排気手段などの真空系および電子銃などの電子ビーム照射系の遮断が不要となるため、装置の立ち上げ時における真空引きおよび電子ビームの安定に必要なデッドタイムとなる待ち時間を数時間から数分程度に大幅に短縮することができ、原盤交換、メンテナンス作業簡略化、短時間化により作業性を向上させることができ、常に装置内部を高真空状態に置くことができるため、電子ビームコラム内部および静圧浮上パッド内部の大気圧による汚染を防止することにより、電子銃の長寿命化を図ることができるという効果を奏することができる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した図１３に示す従来の電子ビーム照射装置における真空シールバルブは、静圧浮上パッド１４１の先端部においてピストン１４５を圧縮バネ１４６の弾性力に抗してエアー継ぎ手１４７を介してエアーを給気して原盤１４８と平行な方向に進出させて電子ビーム照射口１４３を閉じることにより電子ビームコラム１４２内部および静圧浮上パッド１４１内部を真空シール状態にするようにしている。
【００２３】
従って、上述した真空シールバルブによる電子ビームコラム内部および静圧浮上パッド内部の真空シール性だけを考えれば、電子ビーム照射口１４３の口径はより小さい方が構造的に有利であるので、図１２のテーパ形状の電子ビーム照射口１３３は不利となる。
【００２４】
しかしながら、電子ビーム照射口１４３の口径を小さくするということは、フォーカス合わせの際のフォーカスステージ上のマークに照射した電子ビームにより発生した捕捉可能な反射電子量の減少を意味し、また画像観察の際の原盤１４８上に照射した電子ビームにより発生した捕捉可能な観察画像信号量の減少を意味する。
【００２５】
例えば、上述した真空シールバルブのピストン１４５を静圧浮上パッド１４１に設けるためには、必要となる給排機構とピストン１４５の径などの構造上の制約から、ピストン１４５の長手方向の中心が原盤１４８上面から６ｍｍ程度の高さにある必要がある。
【００２６】
この場合、電子ビーム照射口１４３の口径が例えばΦ１ｍｍだとすると、図１３に示すように、片側４５度の反射電子の反射角の内、大部分が電子ビーム照射口１４３の貫通孔内部の孔側面で遮られてしまい、有効角としてほんの一部分の例えば３．８１度しか電子ビーム照射口１４３の貫通孔を通過しないことがわかる。
【００２７】
これでは、不鮮明な観察画像しか得られないので、フォーカス合わせの際にジャストフォーカスにフォーカス合わせをすることが困難である。このように、静圧浮上パッド１４１内に上述した真空シールバルブを設けることで、従来の反射電子検出器１４４を用いてジャストフォーカスにフォーカス合わせをするための反射電子検出を行うことができないことになるので、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。
【００２８】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、真空シールバルブを設けた状態でも、ジャストフォーカスにフォーカス合わせをするための反射電子検出を行うことができる検出装置、検出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。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の検出装置は、前提として、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手段の回転手段と、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、電子ビームのフォーカスを合わせるために支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、電子ビーム照射ヘッドをフォーカステーブルに対向させた状態で記録媒体に対する電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際にフォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する検出装置において、適用される。
【００３０】
本発明の検出装置は、特に、静圧浮上パッドの内部に設けられて、電子ビーム通路をピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シールバルブ手段と、真空シールバルブ手段と記録媒体との間に設けられて、電子ビームの照射による記録媒体から発生する反射電子信号を検出する反射電子検出手段とを備えるものである。
【００３１】
また、本発明の検出方法は、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手段の回転手段と、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、電子ビームのフォーカスを合わせるために支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、電子ビーム照射ヘッドをフォーカステーブルに対向させた状態で記録媒体に対する電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際にフォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する検出方法において、適用される。
【００３２】
本発明の検出方法は、特に、電子ビーム通路を静圧浮上パッドの内部に設けられた真空シールバルブのピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シール切り替えステップと、電子ビームの照射による記録媒体から発生する反射電子信号を真空シールバルブと記録媒体との間に設けられた反射電子検出器により検出する反射電子検出ステップとを備えるものである。
【００３３】
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手段の回転手段と、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高さおよびフォーカスを合わせるために支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、電子ビーム照射ヘッドをフォーカステーブルに対向させた状態で記録媒体に対する電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際にフォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する電子ビーム照射装置において、適用される。
【００３４】
本発明の電子ビーム照射装置は、特に、静圧浮上パッドの内部に設けられて、電子ビーム通路をピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シールバルブ手段と、真空シールバルブ手段と記録媒体との間に設けられて、電子ビームの照射による記録媒体から発生する反射電子信号を検出する反射電子検出手段とを備えるものである。
【００３５】
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、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。
【００３６】
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、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。
【００３７】
真空シールバルブ手段は、静圧浮上パッドの内部に設けられて、電子ビーム通路をピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える。真空シールバルブ手段は、原盤の交換や電子ビーム照射手段の移動の際には真空シール状態に切り替え、フォーカス合わせおよび原盤露光の際には電子ビームの照射状態に切り替える。
【００３８】
ここで、真空シールバルブ手段により、真空シール状態に切り替えた後に電子ビーム照射手段の移動を行い、電子ビームの照射状態に切り替えた後にフォーカス合わせを行う。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、原盤上に電子ビームが照射される。
【００３９】
反射電子検出手段は、真空シールバルブ手段と原盤との間に設けられて、電子ビームの照射によるフォーカスステージから発生する反射電子信号を検出する。原盤からの反射電子は反射電子検出手段に捕捉されるまで何等遮られることがないため、反射電子の反射角の内、大部分が反射電子検出器により捕捉される。反射電子検出手段により検出された反射電子信号に基づいて、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。
【００４０】
そして、真空シールバルブ手段により、真空シール状態に切り替えた後に電子ビーム照射手段の移動を行い、電子ビームの照射状態に切り替えた後に露光を行う。電子ビーム照射手段の真空容器の下端部の静圧浮上パッドが、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ジャストフォーカスで原盤に照射される。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。
【００４１】
【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。
【００４２】
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。
【００４３】
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ｂのフォーカスを調整する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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、電子ビーム偏向器は、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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から電子ビームｂが出射される。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
静圧浮上パッド２８の中心部の電子ビーム通路の先端部には、後述するように、原盤１１に照射された電子ビームｂの反射電子を検出する反射電子検出器４０が配置されている。
【００５９】
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により構成される。この静圧浮上パッド２８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の伸縮により静圧浮上パッド２８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。
【００６０】
そしてこの静圧浮上パッド２８を原盤１１に吸着する手段として静圧浮上パッド２８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。
【００６１】
この第１の吸引溝３１と第２の吸引溝３２には夫々図示しない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。
【００６２】
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。
【００６３】
さらに静圧浮上パッド２８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３３が埋め込まれている。この通気体３３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２９を中心とするリング状に形成されており、この通気体３３の裏側において静圧浮上パッド２８の内側には気体の流路が形成されている。
【００６４】
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３３から噴出されるようになっている。
【００６５】
ところで、この部分真空方式の電子ビーム照射装置においては、原盤１１の取り替え作業を行う場合、静圧浮上パッド２８の第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を停止し、静圧浮上パッド２８を原盤１１から半径方向もしくは上方向へ待避させる。
【００６６】
このとき、静圧浮上パッド２８が原盤１１から離れることによって静圧浮上パッド２８の電子ビーム通路２９から真空容器２４の内部に大気が流入することを防止するために、この電子ビーム照射装置においては、静圧浮上パッド２８の内部に真空シールバルブ機構を構築してある。
【００６７】
この真空シールバルブ機構の詳細を図２を参照して説明する。
静圧浮上パッド２８の内部にピストン３４によりなる真空シールバルブが電子ビーム通路２９と直交して左右に摺動可能に組み込まれている。
【００６８】
この真空シールバルブを構成するピストン３４は後述するように断面が丸型形状の棒状体によりなるもので、このピストン３４の移動によって電子ビーム通路２９が開閉される構造となっている。
【００６９】
このピストン３４の作動手段として静圧浮上パッド２８の内部にはエアーシリンダー部３６が設けられており、このエアーシリンダー部３６にピストン３４の基部３４ａが隙間無く摺動可能に嵌め込まれている。このエアーシリンダー部３６の外側にはエアー継手３７および給気管３８を介してエアーポンプよりなる給気手段３９が連結されており、この給気手段からエアーシリンダー部３６に圧縮気体が供給されることによってピストン３４が押し込まれるようになっている。
【００７０】
さらにこのエアーシリンダー部３６の内側には圧縮コイルバネ３５が組み込まれており、このバネ３５の弾性力によってピストン３４に戻り力が付与されている。
【００７１】
通常の状態、即ち給気手段から圧縮気体が供給されていない状態ではピストン３４はバネ３５の戻り力によって電子ビーム通路２９から離れた後退位置にあり、このため電子ビーム通路２９は開いた状態にあって、この状態で電子ビームの照射が行われる。
【００７２】
そして静圧浮上パッド２８の待避時には、給気手段から圧縮気体を供給することにより、ピストン３４がバネ３５の戻り力に抗して押し込まれて前進移動し、電子ビーム通路２９を塞ぐ状態となる。この状態で原盤の交換やフォーカス合わせのための電子ビーム照射ヘッドである電子ビーム照射手段２３の移動が行われる。
【００７３】
これによって、電子ビーム通路２９が閉じられて真空シールが行われ、即ちこの状態では電子ビーム通路２９から静圧浮上パッド２８から電子ビームコラム２５を含む真空容器２４内に大気が流入することはない。
【００７４】
次に、上述した真空シールバルブ機構を設けた状態における反射電子検出器の配置を図２を参照して説明する。
静圧浮上パッド２８の中心部の第１の吸引溝の内周側の原盤１１に対向する面に円形の掘り込み３０を設け、掘り込み３０の底面部に原盤１１に照射された電子ビームｂの反射電子を検出する反射電子検出器４０を電気的に絶縁を保ちながら接着剤等で固定して配置する。この場合、掘り込み３０の深さは、例えば約４ｍｍであり、この掘り込み３０の深さの寸法は原盤１１上面からの反射電子の戻り角である片側４５度を考慮して決定している。また、原盤１１と反射電子検出器４０との間には何も遮るものがないため、十分な量の反射電子量の捕捉が可能になる。
【００７５】
一方、ピストン３４の長手方向の中心が原盤１１上面から６ｍｍ程度の高さであり、ピストン３４の直径がΦ２ｍｍであるとすると、ピストン３４の上下の最薄部では、１ｍｍ程度の肉厚が残っているため、十分に反射電子検出器４０の取付のための精密加工に耐えられる。
【００７６】
図３は、反射電子検出器および電流導入端子の配置を示す図である。
反射電子検出器４０から検出された微小な検出信号は、静圧浮上パッド２８の外側に配置された図１０に示す信号処理回路１１９に供給されて信号処理を施されて画像信号が生成され、この画像信号をディスプレイに供給することにより、ディスプレイに観察画像を表示することができる。ここで、図１０に示す信号処理回路１１９は、図１１に示す増幅器１２２Ａ，１２２Ｂおよび演算器１２３が対応する。
【００７７】
反射電子検出器４０近傍の静圧浮上パッド２８内部は、例えば１×１０-3［Ｐａ］程度の高真空状態であり、この高真空状態から静圧浮上パッド２８の外側の例えば５×１０5 ［Ｐａ］程度の大気圧部まで真空状態を維持しながら、反射電子検出器４０から検出された微小な検出信号を取り出すための電流導入端子４３を、上述した真空シールバルブ機構とは反対側で掘り込み３０から静圧浮上パッド２８内部の貫通孔を通じて静圧浮上パッド２８の外側へ導く端部に設けている。
【００７８】
反射電子検出器４０から検出された微小な検出信号は、掘り込み３０から静圧浮上パッド２８内部の貫通孔内を配設した信号線４２を通じて静圧浮上パッド２８内部から取り出され、一度電流導入端子４３で中継される。電流導入端子４３は上述した真空状態を維持するために静圧浮上パッド２８内部を真空シール状態にしながら信号線４４により図１０に示す信号処理回路１１９に検出信号を供給する。
【００７９】
ここで、掘り込み３０において、信号線４２の反射電子検出器４０側の端部は静圧浮上パッド２８との絶縁のための被覆部を多少残している状態にある。原盤１１に照射した電子ビームｂに基づいて、反射電子以外にも電子ビームの入射に基づいて放出される二次電子、元素特有のエネルギーを有するオージェ電子（Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ）、場合によってはＸ線等さまざまな散乱電子が発生している。これらの散乱電子が信号線４２の反射電子検出器４０側の端部の被覆部に蓄積すると、図１０に示す信号処理回路１１９で生成される画像信号に外乱が生じるため、この画像信号がディスプレイに供給されると、ディスプレイに画像の流れや揺れ等が発生した不鮮明な観察画像を表示する。このため、フォーカス合わせに必要な鮮明な観察画像を表示することができない。
【００８０】
これを防止するため、最低限電子ビームｂが通過することができ、かつ反射電子の片側４５度の反射角を妨げない穴を有する金属製のチャージ防止カバー４１を、掘り込み３０の信号線４２の反射電子検出器４０側の端部の被覆部に散乱電子が蓄積しないように、導電性のある例えば銀ペースト等の接着剤で固定する。チャージ防止カバー４１は、非磁性材の金属で、例えば、黄銅、またはアルミニウムに数１０μのニッケルメッキを施したもので構成する。
【００８１】
図６に、チャージ防止カバーを示し、図６Ａは長円形、図６Ｂは円形である。チャージ防止カバーは反射電子検出器４０の形状に応じて形成される。
図６Ａにおいて、長円形のチャージ防止カバー４１は、掘り込み３０の直径内に収まる底面部６１に最低限電子ビームｂが通過することができ、かつ反射電子の片側４５度の反射角を妨げない穴６４を有する。また、長円形のチャージ防止カバー４１は、長円形の反射電子検出器４０を囲むものであって掘り込み３０の深さ内に収まる深さの囲み部６２を有する。また、長円形のチャージ防止カバー４１は、掘り込み３０の信号線４２の長円形の反射電子検出器４０側の端部の被覆部を覆うように開口部６３を有している。
【００８２】
図６Ｂにおいて、円形のチャージ防止カバー６５は、掘り込み３０の直径内に収まる底面部６６に最低限電子ビームｂが通過することができ、かつ反射電子の片側４５度の反射角を妨げない穴６９を有する。また、円形のチャージ防止カバー６５は、円形の反射電子検出器４０を囲むものであって掘り込み３０の深さ内に収まる深さの囲み部６７を有する。また、円形のチャージ防止カバー６５は、掘り込み３０の信号線４２の長円形の反射電子検出器４０側の端部の被覆部を覆うように開口部６８を有している。
【００８３】
図４は反射電子検出器を示す図であり、図４Ａは断面、図４Ｂは底面である。図４は、チャージ防止カバー４１を外した状態を示している。
図４Ａに示すように、静圧浮上パッド２８の中心部の第１の吸引溝の内周側の原盤１１に対向する面に設けられた円形の掘り込み３０の底面部に、電気的に絶縁を保ちながら基板４５上に原盤１１に照射された電子ビームｂの反射電子を片側４５度の反射角を保ちながら検出する反射電子検出器４０を接着剤等で固定する。
【００８４】
図４Ｂに示すように、円形の掘り込み３０に電気的に絶縁を保ちながら基板４５が設けられ、基板４５上に検出信号にノイズがのらないようにするためのアース板４６および検出信号の基準レベルを付与するための信号グランド板４７が設けられ、信号グランド板４７上に絶縁シート４８が設けられ、絶縁シート４８上に反射電子検出器４０の半導体検出器Ａ，Ｂが２分割で設けられる。反射電子検出器４０の半導体検出器Ａ，Ｂの２分割の方向は、原盤１１に記録される情報トラックの横断方向に対応する。
【００８５】
反射電子検出器４０の半導体検出器Ａ，Ｂの２つの検出信号と、アース板４６からのアースおよび信号グランド板４７からの信号グランドとが４本の信号線４２に導通するように接続される。
【００８６】
これにより、反射電子検出器４０側の端部の被覆部に散乱電子が蓄積しないようにして、検出信号の精度を向上させることができ、この検出信号を用いてフォーカス合わせに必要な鮮明な観察画像をディスプレイに表示することができる。
【００８７】
図５は、電流導入端子を示す図であり、図５Ａは断面、図５Ｂは側面である。図７はピンを示す斜視図であり、図８は電流導入端子を示す斜視図である。図９は、電流導入端子による真空シールの手順を示す流れ図である。
【００８８】
図５Ａに示すように、電流導入端子４３本体は例えばセラミックで構成される。図９に示すステップＳ１で、この電流導入端子４３本体の図８で示す８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄの４つの穴４３に図７に示す例えば黄銅等の導電性材料の４本のピンが挿入される。
【００８９】
また、電流導入端子４３本体は図８に示す中央外周に凸状部を有する円柱状のシール材用空間８４を有している。図９に示すステップＳ２で、電流導入端子４３本体のシール材用空間８４に絶縁シール材５２を注射器で流し込んで硬化させて一体化させる。
【００９０】
この際に、硬化した絶縁シール材５２の凸状部がストッパーとなって電流導入端子４３本体から絶縁シール材５２が離脱しないように構成されている。また、図７に示すピン５１の凸部７２と凸部７４の間に設けられた凹部７３に入り込む硬化した絶縁シール材５２がストッパーとなって絶縁シール材５２からピン５１が離脱しないように構成されている。従って、電流導入端子４３本体を真空シールすると共に、電流導入端子４３本体からピン５１が離脱しないように構成されている。
【００９１】
これにより、電流導入端子４３は静圧浮上パッド２８内部の真空シール状態を維持することにより十分な反射電子量を得ることができるので、検出信号の精度を向上させることができ、この検出信号を用いてフォーカス合わせに必要な鮮明な観察画像をディスプレイに表示することができる。
【００９２】
図９に示すステップＳ３で、図７に示すピン５１の両端部のハンダ付け部７１、７５に信号線をハンダ付けする。この際に、いわゆるハンダの濡れ性を改善して、信号線４２、４４をピン５１のハンダ付け部７１、７５に接触させた状態でハンダが容易に流れ込むように、ピン５１は黄銅の表面上に金メッキ０．１μｍを施し、さらに下処理としてニッケルメッキ２μｍを施している。
【００９３】
図９に示すステップＳ４で、電流導入端子４３本体の図８に示す円柱部８１にＯリング５３をはめ込んで、図９に示すステップＳ５で、図５Ｂに示す取付ネジ５４ａ、５４ｂで電流導入端子４３本体を静圧浮上パッド２８に固定する。固定の際に、図９に示すステップＳ６で、Ｏリング５３を角状に潰すことで、静圧浮上パッド２８と電流導入端子４３本体とを真空シールする。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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３３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。
【００９７】
このとき通気体３３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３３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。
【００９８】
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。
【００９９】
このように構成された電子ビーム照射装置の反射電子検出の動作を以下に説明する。
まず、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。
【０１００】
次に、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。その際、原盤上面の基準値０が変化しない様に伸縮連結機構２７の二重構造ベローズ間に正圧を付加し、引き上げ力とバランスさせる。
【０１０１】
次に、真空シールバルブ機構の動作をする。
真空シールバルブ機構は、静圧浮上パッド２８の内部に設けられて、電子ビーム通路２９をピストン３４により開閉して電子ビームｂの照射状態と真空シール状態とを切り替える。真空シールバルブ機構は、原盤１１の交換や電子ビーム照射手段２３の移動の際には真空シール状態に切り替え、フォーカス合わせおよび原盤露光の際には電子ビームｂの照射状態に切り替える。
【０１０２】
ここで、真空シールバルブ機構により、真空シール状態に切り替えた後に電子ビーム照射手段２３の移動を行い、電子ビームｂの照射状態に切り替えた後にフォーカス合わせを行う。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が電子ビーム照射手段２３を通じて、原盤１１上に電子ビームｂが照射される。
【０１０３】
このとき、反射電子検出器４０は、真空シールバルブ機構のピストン３４と原盤１１との間に設けられて、電子ビームｂの照射によるフォーカスステージ２２から発生する反射電子信号を検出する。原盤１１からの反射電子は反射電子検出器４０に捕捉されるまで何等遮られることがないため、反射電子の反射角の内、大部分が反射電子検出器４０に捕捉される。反射電子検出器４０により検出された反射電子信号に基づいて、原盤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。
【０１０４】
これにより、原盤の交換やフォーカス合わせのための電子ビーム照射ヘッドである電子ビーム照射手段２３の移動が行われた後に、真空状態を維持した状態で、反射電子検出器４０により十分な反射電子量の検出を行うことができる。
【０１０５】
そして、最後に、真空シールバルブ機構により、真空シール状態に切り替えた後に電子ビーム照射手段の移動を行い、電子ビームの照射状態に切り替えた後に露光を行う。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を通ってジャストフォーカスで原盤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。
【０１０６】
上述した本実施の形態によれば、差動静圧浮上パッド内の真空シールバルブ機構の下部に反射電子検出器を設けることにより、反射電子検出器を原盤に近づけてワークディスタンスを小さくすることができ、真空シールバルブ機構による真空シール性能を損なうことなく、反射電子の強度を上げることにより十分な反射電子量を捕捉することができ、高精度の反射電子検出を行うことができる。
【０１０７】
また、この反射電子検出器により検出された反射電子検出信号から散乱電子による影響のない鮮明な観察画像が得られるので、露光前の電子ビームのフォーカスや非点収差合わせを容易に行うことができる。
【０１０８】
また、鮮明な観察画像に基づいて、ジャストフォーカスポイントにフォーカス調整を行うことができる。これにより、目視によるフォーカス合わせの精度を向上させることができる。
【０１０９】
また、十分な反射電子量が得られるので、電子ビームｂの径を例えばφ数十ｎｍ程度に絞ることができるので、電子銃２６の寿命を長くすることができる。
【０１１０】
また、電子ビームｂの径を絞ることができるので、より微細な例えば線幅百ｎｍ以下のパターンの露光をすることにより、更なる高密度記録を行うことができる。
【０１１１】
なお、エネルギーの低い二次電子で得られる像とエネルギーの高い反射電子で得られる像を比較すると、二次電子像はあらゆる方向に出た電子を検出器に簡単に集められるので、光学顕微鏡における無影照明的な像が得られ、反射電子は検出器に面した方向に出た電子だけを検出するので、光学顕微鏡における片側照明的な像が得られる。
【０１１２】
また、反射電子信号を利用することによって以下の利点がある。
背面散乱電子（Ｂａｃｋｓｃａｔｅｒｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ）いわゆる反射電子は試料の組成、表面の凹凸、結晶性、磁性などによりその量と方向が変わる。これは、第１に、試料の平均原子番号に依存する反射電子発生効率、第２に、試料面での反射電子の角度依存性、第３に、結晶性試料に入射する電子線の入射角を変えた時の反射電子強度などが、反射電子像のコントラストとなる。
【０１１３】
また、試料自身には組成の違いと共に、試料表面の凹凸が混在しているが、反射電子像におけるこの二つの情報を分離するために、入射電子ビーム軸に対して対称な位置に半導体検出器を設け、その各々の検出信号を電気的に演算することによって分離される。各々の検出信号を加算することで組成像を、また減算することによって凹凸像が得られる。また、組成像では結晶性試料の場合、その結晶の傾きがブラッグ条件の前後で反射電子強度が大きく変わることを利用して、結晶方位の異なりがいわゆるチャネリングコントラストとして捕らえられる。
【０１１４】
この反射電子の発生領域は二次電子のそれに比べて大きく、数１０ｎｍとなり、従って空間分解能が劣るが、エネルギーが大きいため帯電の影響を受け難く、また試料汚染の影響も受け難いなどの特長がある。
【０１１５】
上述した本実施の形態では、２分割の半導体検出器４０Ａ，４０７Ｂを設ける例を示したが、これに限らず、４分割の半導体検出器４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを設けて、原盤作成用の電子ビーム照射装置や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に適用しても良い。
【０１１６】
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。
【０１１７】
【発明の効果】
この発明の検出装置は、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手段の回転手段と、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、電子ビームのフォーカスを合わせるために支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、電子ビーム照射ヘッドをフォーカステーブルに対向させた状態で記録媒体に対する電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際にフォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する検出装置において、静圧浮上パッドの内部に設けられて、電子ビーム通路をピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シールバルブ手段と、真空シールバルブ手段と記録媒体との間に設けられて、電子ビームの照射による記録媒体から発生する反射電子信号を検出する反射電子検出手段とを備えるので、静圧浮上パッド内の真空シールバルブ手段の下部に反射電子検出手段を設けることにより、反射電子検出手段を記録媒体に近づけてワークディスタンスを小さくすることができ、真空シールバルブ手段による真空シール性能を損なうことなく、反射電子の強度を上げることにより十分な反射電子量を捕捉することができ、高精度の反射電子検出を行うことができるという効果を奏する。
【０１１８】
また、この発明の検出装置は、上述において、反射電子検出手段は、検出された反射電子信号を取り出す信号線の被覆部を覆うカバーを設けたので、信号線の反射電子検出手段側の端部の被覆部に散乱電子が蓄積しないようにして、検出信号による検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【０１１９】
また、この発明の検出装置は、上述において、静圧浮上パッド内部の真空を維持しながら反射電子検出手段から検出された反射電子信号を取り出す信号線を静圧浮上パッドの外部の信号処理手段に配設するための端子を設けたので、静圧浮上パッド内部の真空シール状態を維持することにより十分な反射電子量を得ることができるので、検出信号による検出の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【０１２０】
また、この発明の検出方法は、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上記記録手段の回転手段と、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、電子ビームのフォーカスを合わせるために支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、電子ビーム照射ヘッドをフォーカステーブルに対向させた状態で記録媒体に対する電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際にフォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する検出方法において、電子ビーム通路を静圧浮上パッドの内部に設けられた真空シールバルブのピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シール切り替えステップと、電子ビームの照射による記録媒体から発生する反射電子信号を真空シールバルブと記録媒体との間に設けられた反射電子検出器により検出する反射電子検出ステップとを備えるので、静圧浮上パッド内の真空シールバルブの下部に反射電子検出器を設けて反射電子検出を行うことにより、反射電子検出器を記録媒体に近づけてワークディスタンスを小さくすることができ、真空シールバルブによる真空シール性能を損なうことなく、反射電子の強度を上げることにより十分な反射電子量を捕捉することができ、高精度の反射電子検出を行うことができるという効果を奏する。
【０１２１】
また、この発明の検出方法は、上述において、反射電子検出ステップの検出は、真空シール切り替えステップにより真空シール状態から電子ビームの照射状態へ切り替えた後に行うので、原盤の交換やフォーカス合わせのための電子ビーム照射手段の移動が行われた後に、真空状態を維持した状態で、反射電子検出器により十分な反射電子量の検出を行うことができるという効果を奏する。
【０１２２】
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手段の回転手段と、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高さおよびフォーカスを合わせるために支持手段の横に設けられたフォーカステーブルと、電子ビーム照射ヘッドをフォーカステーブルに対向させた状態で記録媒体に対する電子ビームのフォーカスを調整可能にするフォーカス調整手段と、電子ビーム照射ヘッドの先端部の電子ビーム通路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際にフォーカス調整手段を用いてフォーカスを合わせるための信号を検出する電子ビーム照射装置において、静圧浮上パッドの内部に設けられて、電子ビーム通路をピストンにより開閉して電子ビームの照射状態と真空シール状態とを切り替える真空シールバルブ手段と、真空シールバルブ手段と記録媒体との間に設けられて、電子ビームの照射による記録媒体から発生する反射電子信号を検出する反射電子検出手段とを備えるので、差動静圧浮上パッド内の真空シールバルブ手段の下部に反射電子検出手段を設けることにより、反射電子検出手段を記録媒体に近づけてワークディスタンスを小さくすることができ、真空シールバルブ手段による真空シール性能を損なうことなく、反射電子の強度を上げることにより十分な反射電子量を捕捉することができ、高精度の反射電子検出を行うことができるので、露光前の電子ビームのフォーカスや非点収差合わせを容易に行うことができ、また、鮮明な観察画像に基づいて、ジャストフォーカスポイントにフォーカス調整を行うことができ、また、十分な反射電子量が得られるので、電子ビームの径を絞ることができるので、電子銃の寿命を長くすることができ、また、電子ビームの径を絞ることができるので、より微細なパターンの露光をすることにより、更なる高密度記録による露光を行うことができるという効果を奏する。
【０１２３】
また、この発明の電子ビーム照射装置は、上述において、反射電子検出手段は、検出された反射電子信号を取り出す信号線の被覆部を覆うカバーを設けたので、信号線の反射電子検出手段側の端部の被覆部に散乱電子が蓄積しないようにして、検出信号による検出の精度を向上させることにより、この反射電子検出手段により検出された反射電子検出信号から散乱電子による影響のないフォーカス合わせに必要な鮮明な観察画像を得ることができるという効果を奏する。
【０１２４】
また、この発明の電子ビーム照射装置は、上述において、静圧浮上パッド内部の真空を維持しながら反射電子検出手段から検出された反射電子信号を取り出す信号線を静圧浮上パッドの外部の信号処理手段に配設するための端子を設けたので、静圧浮上パッド内部の真空シール状態を維持することにより十分な反射電子量を得ることができるので、検出信号による検出の精度を向上させることにより、この反射電子検出信号を用いてフォーカス合わせに必要な鮮明な観察画像を得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】反射電子検出器および電流導入端子の配置を示す図である。
【図４】反射電子検出器を示す図であり、図４Ａは断面、図４Ｂは底面である。
【図５】電流導入端子を示す図であり、図５Ａは断面、図５Ｂは側面である。
【図６】チャージ防止カバーを示す斜視図であり、図６Ａは長円形、図６Ｂは円形である。
【図７】ピンを示す斜視図である。
【図８】電流導入端子を示す斜視図である。
【図９】電流導入端子による真空シールの手順を示す流れ図である。
【図１０】従来の走査型電子顕微鏡の構成を示す図である。
【図１１】試料と反射電子検出器を示す図である。
【図１２】従来の反射電子検出器の配置を示す図である。
【図１３】従来の反射電子検出器の配置を示す図である。
【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……正圧浮上パッド、２９……電子ビーム通路、３０……掘り込み、３１……第１の吸引溝、３２……第２の吸引溝、３３……通気体、３４……ピストン、３５……圧縮バネ、３６……エアーシリンダー部、３７……エアー継ぎ手、３８……給気管、４０……反射電子検出器、４１……チャージ防止カバー、４２、４４……信号線、４３……電流導入端子
【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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