(57)【要約】【課題】試料に照射される電子線の照射位置を補正することにより、精度よく試料にパターンを描画する。【解決手段】基板Ｗの表面にパターンが形成されている間に、位置コントローラ７４からは偏差情報が位置補正制御回路７２へ出力される。位置補正制御回路７２は、主として回転テーブルユニット３０を構成する回転機構３２の駆動に起因する回転同期振動成分と、スライドユニット３３によって移動ステージが移動されることに起因する振動成分とが除去された偏差情報に基づいて電子線を偏向することによって、基板Ｗ上の電子線の照射位置の補正を行う。これにより、電子線描画装置１００が載置された床面など、装置の外部から伝わる振動に基づく電子線の照射位置の変動分を効率的に補正することができ、結果的に、基板Ｗに精度よくパターンを描画することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動ステージに回転可能に保持された試料に電子線を照射してパターンを描画する電子線描画装置であって、
前記移動ステージの現在位置と目標位置との偏差を含む偏差情報に基づいて前記移動ステージを駆動する駆動装置と；
前記偏差情報から、前記移動ステージの駆動に起因する振動成分と、前記試料を回転させる回転機構の回転同期振動成分とを抽出して、前記偏差情報から前記振動成分及び前記回転同期振動成分を除去する処理装置と；
前記振動成分及び前記回転振動成分が除去された前記偏差情報に基づいて、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する偏向装置と；を備える電子線描画装置。
【請求項２】
前記処理装置は複数のノッチフィルタを有し、該ノッチフィルタのカットオフ周波数は前記振動成分及び前記回転同期振動成分の周波数に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子線描画装置。
【請求項３】
前記ノッチフィルタは、カットオフ周波数を変更することが可能であることを特徴とする請求項２に記載の電子線描画装置。
【請求項４】
前記ノッチフィルタは、Ｑ値を変更することが可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子線描画装置。
【請求項５】
移動ステージに回転可能に保持された試料に電子線を照射してパターンを描画する電子線描画方法であって、
位置情報に基づいて前記移動ステージを目標位置へ移動する移動工程と；
前記移動ステージの現在位置を計測する計測工程と；
前記移動ステージの前記目標位置と前記現在位置との偏差情報から、前記移動ステージの駆動に起因する振動成分と、前記試料を回転させる回転機構の回転同期振動成分とを除去する除去工程と；
前記振動成分と前記回転同期振動成分とが除去された偏差情報に基づいて前記電子線を偏向して、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する補正工程と；を含む電子線描画方法。
【請求項６】
前記除去工程は、前記振動成分と前記回転同期振動成分とに基づいてカットオフ周波数が設定されたノッチフィルタを用いて行われることを特徴とする請求項５に記載の電子線描画方法。
【請求項７】
前記振動成分と前記回転同期振動成分との周波数に基づいて、前記ノッチフィルタのカットオフ周波数を決定する工程を更に含む請求項６に記載の電子線描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線描画装置及び電子線描画方法に係り、更に詳しくは、電子線を用いて試料にパターンを描画する電子線描画装置及び電子線描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報のデジタル化に伴い、光ディスクやハードディスクの大容量化に対する要求が高まっており、ＣＤ（Compact Disk）や、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの従来型光ディスクに代わり、例えば波長が４００ｎｍ程度の紫外光により情報の記録及び再生が行なわれる次世代型の光ディスクや、高密度記録が可能なパターンドメディアの研究開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
次世代型光ディスクの原盤（スタンパ）やパターンドメディアの記録媒体等の製造工程では、記録層に形成されるパターンが従来型の光ディスクに比べて微細であることから、例えば、０．０５μｍ以下の極細線描画が可能な電子線描画装置がよく用いられている。この電子線描画装置は、回転する基板に電子線を照射して基板の表面にスパイラル状又は同心円状の微細パターンを描画する、或いは、ＸＹステージによって水平面内を移動する基板に直線上の微細パターンを描画するものである。
【０００４】
そして、この種の電子線描画装置に関しては、基板などに対するパターンの描画精度を向上させる技術が種々提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のマスタリング装置は、位置決め精度がミクロンオーダの直動ステージと、ディスク原盤の半径方向へ電子線を偏向する偏向手段とを備えている。そして、直動ステージを断続的に移動させるとともに回転ステージを軸ぶれが一定の値以下となる回転速度で回転させるとともに、電子ビームの照射位置を直動ステージの移動距離の範囲内で調整することで、ディスク原盤上に超高密度なピットを形成する。
【０００６】
特許文献２に記載の電子線描画装置では、床振動によるビーム位置変動を低減するために、床振動等の外部環境から電子線描画装置に伝達される振動を検出し、電子ビームの照射位置を偏向補正することによって高精度に描画を行う。
【０００７】
特許文献３に記載のマスタリング装置では、レーザ干渉計又はレーザホロスケールなどによって送りスライダーの微量な送りムラを検出し、この送りムラをレーザ光を偏向させることで光学的に補正するとともに、ピエゾアクチュエータの伸縮により、記録ヘッドを動作させることで送りスライダーの微量な送りムラを補正する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１６３８４５号公報
【特許文献２】特開平１１−１６８１５号公報
【特許文献３】特開平１０−２６１２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、直動ステージが停止している状態で電子ビームの偏向範囲内で露光を行い、露光が終了した時点で直動ステージを予め定められた所定距離ずつ継続的に移動させるため、直動ステージの位置決めに時間がかかり、描画時間が長くなるという不都合がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の装置は、床振動等の外部環境から電子線描画装置に伝達される振動に基づいて電子ビームの照射位置の補正を行っている。この方法では、床等とステージとでは振動量が異なる可能性があるため正確な補正を行うことができない。
【００１１】
また、特許文献３に記載の装置では、検出した信号の信号処理を行っていないため、振動成分や回転同期成分が除去されずパターンのピッチが乱れてしまう可能性がある。
【００１２】
本発明は上述の事情の下になされたもので、その第１の目的は、振動等に起因して変動する電子線の照射位置を補正して、試料に対して精度よくパターンを描画することが可能な電子線描画装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第２の目的は、振動等に起因して変動する電子線の照射位置を補正して、試料に対して精度よくパターンを描画することが可能な電子線描画方法を提供することにある
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は第１の観点からすると、移動ステージに回転可能に保持された試料に電子線を照射してパターンを描画する電子線描画装置であって、前記移動ステージの現在位置と目標位置との偏差を含む偏差情報に基づいて前記移動ステージを駆動する駆動装置と；前記偏差情報から、前記移動ステージの駆動に起因する振動成分と、前記試料を回転させる回転機構の回転同期振動成分とを抽出して、前記偏差情報から前記振動成分及び前記回転同期振動成分を除去する処理装置と；前記振動成分及び前記回転振動成分が除去された前記偏差情報に基づいて、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する偏向装置と；を備える電子線描画装置である。これによれば、振動成分と回転振動成分とが除去された偏差情報に基づいて電子線が偏向されることにより、試料に対する電子線の照射位置が補正される。
【００１５】
また、本発明は第２の観点からすると、移動ステージに回転可能に保持された試料に、電子線を照射してパターンを描画する電子線描画方法であって、位置情報に基づいて前記移動ステージを目標位置へ移動する移動工程と；前記移動ステージの現在位置を計測する計測工程と；前記移動ステージの前記目標位置と前記現在位置との偏差情報から、前記移動ステージの駆動に起因する振動成分と、前記試料を回転させる回転機構の回転同期振動成分とを除去する除去工程と；前記振動成分と前記回転同期振動成分とが除去された偏差情報に基づいて前記電子線を偏向して、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する補正工程と；を含む電子線描画方法である。これによれば、振動成分と回転振動成分とが除去された偏差情報に基づいて電子線が偏向されることにより、試料に対する電子線の照射位置が補正される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１には本実施形態に係る電子線描画装置１００の概略構成が示されている。この電子線描画装置１００は、例えば真空度が１０−４Ｐａ程度の環境下において、レジスト材がコーティングされた基板Ｗに電子ビームを照射して、基板Ｗの描画面に微細パターンを描画する電子線描画装置である。
【００１７】
図１に示されるように、この電子線描画装置１００は、電子ビームを基板に照射する照射装置１０、基板が載置される回転テーブル３１を備える回転テーブルユニット３０、回転テーブルユニット３０を収容する真空チャンバ４０、回転テーブルユニット３０の制御を行う位置コントローラ７４、照射装置１０に含まれる走査電極１６を制御する位置補正制御回路７２、及び上記各部を統括的に制御する制御装置７０などを備えている。
【００１８】
前記真空チャンバ４０は、直方体状の中空部材であり上面には円形の開口が形成されている。
【００１９】
前記回転テーブルユニット３０は、真空チャンバ４０内部の底壁面上に配置されている。この回転テーブルユニット３０は、基板Ｗが載置される回転テーブル３１、回転テーブル３１を鉛直軸回りに所定の回転数で回転する回転機構３２、回転機構３２を支持するとともにＸ軸方向に移動する移動ステージ３４、及び前記移動ステージ３４を所定のストロークでＸ軸方向に駆動するスライドユニット３３を備えている。
【００２０】
前記照射装置１０は、長手方向をＺ軸方向とするケーシング１１と、該ケーシング１１の内部上方から下方に向かって順次配置された、電子銃１２、磁界レンズ１３、ブランキング電極１４、アパーチャ部材１５、走査電極１６、及び対物レンズ１７を備えている。
【００２１】
前記ケーシング１１は、下方が開放された円筒状のケーシングであり、真空チャンバ４０の上面に形成された開口に、上方から隙間なく嵌合されている。そして、真空チャンバ４０内部に位置する部分は、その直径が−Ｚ方向に向かって小さくなるテーパー形状となっている。
【００２２】
前記電子銃１２は、前記ケーシング１１の内部上方に配置されている。この電子銃１２は、陰極から熱と電界により取り出した電子を射出する熱電界放射型の電子銃であり、例えば、直径２０〜５０ｎｍ程度の電子ビームを下方（−Ｚ方向）へ射出する。
【００２３】
前記磁界レンズ１３は、電子銃１２の下方に配置された環状のレンズであり、電子銃１２から下方に射出された電子ビームに対して集束する方向のパワーを作用させる。
【００２４】
前記ブランキング電極１４は、Ｘ軸方向に所定間隔隔てて相互に対向するように配置された１組の長方形板状の電極を有し、制御装置７０によって印加される電圧に応じて、磁界レンズ１３を通過した電子ビームを、図中の点線で示されるように＋Ｘ方向へ偏向する。
【００２５】
前記アパーチャ部材１５は、中央に電子ビームが通過する開口が設けられた板状の部材である。このアパーチャ部材１５は、ブランキング電極１４を通過した電子ビームが収束する点近傍に開口が位置するように配置されている。
【００２６】
前記走査電極１６は、アパーチャ部材１５の下方に配置されている。この走査電極１６は、Ｘ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極と、Ｙ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極とを有し、位置補正制御回路７２によって印加される電圧に応じて、アパーチャ部材１５を通過した電子ビームをＸ軸方向又Ｙ軸方向へ偏向する。
【００２７】
前記対物レンズ１７は、走査電極１６の下方に配置され、走査電極１６を通過した電子ビームを、回転テーブル３１に載置された基板の表面に収束させる。
【００２８】
上述のように構成された照射装置１０では、電子銃１２から射出された電子ビームは、磁界レンズ１３を通過することにより集束され、アパーチャ部材１５に設けられた開口近傍（以下、クロスオーバポイントという）で一旦交差される。次に、クロスオーバポイントを通過した電子ビームは、発散しつつアパーチャ部材１５を通過することによりそのビーム径が整形される。そして、対物レンズ１７によって、回転テーブル３１に載置された基板Ｗの表面に収束される。
【００２９】
また、照射装置１０では、上記動作と並行してブランキング電極１４を制御して、電子ビームをＸ軸方向に偏向することで、アパーチャ部材１５で電子ビームを遮蔽し、基板Ｗに対する電子ビームのブランキングをすることができるようになっている。また、走査電極１６に印加する電圧を制御して、電子ビームをＸ軸方向又はＹ軸方向に偏向させることにより、基板Ｗ上の電子ビーム照射位置の調整を行うことができるようになっている。
【００３０】
制御装置７０は、一例としてＣＰＵ、及び上記各部を制御するプログラムやパラメータが格納されたメモリなどを含んで構成された制御用コンピュータである。この制御装置７０は、例えばユーザからの指令に基づいて、照射装置１０及び回転機構３２の制御を行うとともに、位置コントローラ７４を介してスライドユニット３３の制御を行う。
【００３１】
前記位置コントローラ７４は、制御装置７０からの指示により、干渉計３６を介して回転テーブル３１のＸ軸方向の位置を計測しつつ、制御装置７０からの位置指令情報に基づいて、スライドユニット３３を介して移動ステージ３４をＸ軸方向に移動させる。これにより、回転テーブル３１は、位置指令情報に含まれる回転テーブル３１の目標位置と、干渉計３６を介して計測した回転テーブル３１の実測位置との偏差が零となるようにＸ軸方向へ移動される。また、位置コントローラ７４は、回転テーブル３１の目標位置と実測位置との偏差を含む偏差情報を位置補正制御回路７２に送信する。
【００３２】
前記位置補正制御回路７２は、図２（Ａ）に示されるように、信号バッファ回路７２ａ、信号処理回路７２ｂ、ゲイン調整回路７２ｃ、及び駆動回路７２ｄを含んで構成されている。そして、上述のように位置コントローラ７４から送信された偏差情報は、一旦信号バッファ回路７２ａに保存され、適宜信号処理回路７２ｂへ供給される。
【００３３】
前記信号処理回路７２ｂは図２（Ｂ）に示されるように、例えば３つのノッチフィルタ７３ａ，７３ｂ,７３ｃと、分析回路７３ｄを含んで構成されている。信号バッファ回路７２ａから供給された偏差情報は、分析回路７３ｄで周波数分析が行われる。図３には、偏差情報を分析した結果得られたパワースペクトルが示されている。図３では一例として、周波数がａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ（Ｈｚ）近傍であるときにパワースペクトラムが大きくなっており、このうちの周波数ａ、ｄ、ｇ（Ｈｚ）におけるパワースペクトラムは、主として回転テーブルユニット３０を構成する回転機構３２、スライドユニット３３などの駆動機構による振動成分及び回転同期振動成分である。
【００３４】
信号処理回路７２ｂでは、図３（Ａ）に示される分析結果に基づいて、３つのノッチフィルタ７３ａ〜７３ｃのカットオフ周波数が、それぞれａ、ｄ、ｇとなるように決定される。これによって、３つのノッチフィルタ７３ａ〜７３ｃを含む系のゲイン特性は図３（Ｂ）に示されるようになり、信号処理回路７２ｂからはノッチフィルタ７３ａ〜７３ｃによって振動成分及び回転同期振動成分が除去された偏差情報がゲイン調整回路７２ｃへ出力される。そして、この偏差情報は、前記ゲイン調整回路７２ｃによってゲインが所定の値となるように調整された後に前記駆動回路７２ｄへ供給される。
【００３５】
駆動回路７２ｄは、ゲイン調整回路７２ｃからの偏差情報に基づいて、走査電極１６に電圧を印加することで電子ビームを偏向する。
【００３６】
上述した電子線描画装置１００では、例えばユーザや上位装置からの描画開始指令を、制御装置７０が受信すると、制御装置７０は、回転機構３２を駆動し、また位置コントローラ７４を介してスライドユニット３３を駆動することにより、基板Ｗを所定の回転数で回転させながら＋Ｘ方向へ微小移動させる。次に、照射装置１０を駆動して、描画パターンに基づいて電子ビームをブランキングさせることにより変調した電子ビームを、基板Ｗの表面に照射して、基板Ｗの表面に同心円状又はスパイラル状のパターンを形成する。
【００３７】
本実施形態にかかる電子線描画装置１００では、基板Ｗの表面にパターンが形成されている間に、位置コントローラ７４から偏差情報が位置補正制御回路７２へ出力される。そして、位置補正制御回路７２によって走査電極１６が制御されることにより、主として回転テーブルユニット３０を構成する回転機構３２の駆動に起因する回転同期振動成分と、スライドユニット３３によって移動ステージが移動されることに起因する振動成分とが除去された偏差情報に基づいて電子ビームが偏向される。すなわち、主として回転テーブルユニット３０を構成する回転機構３２の駆動に起因する回転同期振動成分と、スライドユニット３３によって移動ステージが移動されることに起因する振動成分とが除去された偏差情報に基づいて、基板Ｗ上の電子ビームの照射位置の補正が行われる。これにより、電子線描画装置１００が載置された床面など、装置の外部から伝わる振動に基づく電子ビームの照射位置の変動分が効率的に補正され、結果的に、基板Ｗに精度よくパターンを描画することが可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態では位置補正制御回路７２を構成する信号処理回路７２ｂが、３つのノッチフィルタを備えている場合について説明したが、これに限らず、４つ以上のノッチフィルタを用いて、偏差情報から振動成分及び回転同期振動成分を除去することとしてもよい。
【００３９】
また、ノッチフィルタとしては種々の構成例が考えられるが、例えば図４に示される構成のフィルタを用いることができる。図４に示されるノッチフィルタの回路は、抵抗Ｒ１,Ｒ２、及びコンデンサＣ２からなるローパスフィルタ部と、コンデンサＣ４，Ｃ５、及び抵抗Ｒ３からなるハイパスフィルタ部と、入力インピーダンスを大きくするためのオペアンプａと、後述するＱ値を増加させるためのオペアンプｂ、及び抵抗Ｒ４，Ｒ５からなる帰還回路とを含んで構成されている。
【００４０】
このような構成のノッチフィルタでは、図５に示されるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を可変抵抗とすることによって、ノッチフィルタの周波数を任意に変更することが可能となる。そして、図６に示されるように、抵抗Ｒ４を可変抵抗とすることによって、ノッチフィルタのＱ値を変更することが可能となる。
【００４１】
ここで、Ｑ値は図７に示されるようにノッチフィルタのゲイン（振幅減衰）が−３ｄＢとなる２つの周波数ｆｈ及び周波数ｆｌと、これらの周波数ｆｈ，ｆｌの間の周波数ｆ０とを用いると次式で示される。
【００４２】
Ｑ＝ｆ０／（ｆｈ−ｆｌ）  …（１）
【００４３】
Ｑ値はその値が大きいほど、図７に示される曲線のｆｌからｆ０及びｆ０からｆｈまでの傾きが急峻になり、周波数が２ｆ０であるときの減衰率が小さくなる。周波数が２ｆ０であるときの減衰率が０．３ｄＢの場合にはＱ値は２．５となり、本実施形態ではＱ値が２．５となるように抵抗Ｒ４の抵抗値が決定される。
【００４４】
また、Ｑ値を大きくする場合には、Ｒ４からオペアンプｂまでの帰還を施すことが考えられる。ここで帰還率をβとすると、帰還率βは次式（２）で示される。
【００４５】
β＝Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５）…（２）
【００４６】
また、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ、Ｃ４＝Ｃ５=Ｃ、Ｃ２＝２Ｃ、Ｒ３＝Ｒ／２とすると、ノッチフィルタの増幅率Ａ（ω）は次式（３）で示される
【００４７】
【数１】
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ただしＱ、ω０は次式（４）及び次式（５）に示されるとおりである。
【００４８】
【数２】
2009164159.tif 000004
【００４９】
【数３】
2009164159.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明の電子線描画装置及び電子線描画方法は、試料にパターンを描画するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子線描画装置１００の概略的な構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は位置補正制御回路のブロック図であり、図２（Ｂ）は信号処理回路のブロック図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、位置補正制御回路の動作を説明するための図（その１、その２）である。
【図４】ノッチフィルタの構成例（その１）を示す図である。
【図５】ノッチフィルタの構成例（その２）を示す図である。
【図６】ノッチフィルタの構成例（その３）を示す図である。
【図７】ノッチフィルタのＱ値の定義を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…照射装置、１１…ケーシング、１２…電子銃、１３…磁界レンズ、１４…ブランキング電極、１５…アパーチャ部材、１６…走査電極、１７…対物レンズ、３０…回転テーブルユニット、３１…回転テーブル、３２…回転機構、３３…スライドユニット、３４…移動ステージ、３６…干渉計、４０…真空チャンバ、７０…制御装置、７２…位置補正制御回路、７２ａ…信号バッファ回路、７２ｂ…信号処理回路、７２ｃ…ゲイン調整回路、７２ｄ…駆動回路、７３ａ〜７３ｂ…ノッチフィルタ、７３ｄ…分析回路、７４…位置コントローラ、１００…電子線描画装置、Ｗ…基板。
【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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