JP2007335055A - 電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】種々のパターンのＬＥＲを最小にして描画を行うことの可能な電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体を提供する。
【解決手段】基材２１上にパターンを描画する際、それぞれの描画パターンごとのパターン幅（エッジ形状）に固有のエッジ形状誤差であるＬＥＲが最小となるオフセット値に基づいて、フォーカスレンズ７を駆動して電子ビーム５の焦点をオフセットさせ、また回転ステージ２２，直動ステージ２３，スピンドルモータ２４を駆動して基材２１を回転・移動させて、デフォーカス量を可変しながらパターンを描画する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターンテーブルを有し種々のパターンのＬＥＲを最小にして描画を行うことの可能な電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体に関する。

電子ビームリソグラフィは、容易に０．１ｕｍ以下の収光径を実現できることから、半導体パターン、ナノテクデバイス等、ナノオーダの微細パターンを形成する必須ツールである。しかし、電子ビームリソグラフィでは、パターンの微細化とともにパターン側面の変動（ＬＥＲ：Line Edge Roughness）が大きな問題となってきている。２００７年の半導体のロードマップ（ＩＴＲＳ：International Technology Roadmap for Semiconductors）では、ＬＥＲは３ｎｍ以下が要求されている。

一方、光ディスクにおいても、容量５０ＧＢ／面以上を想定した場合、そのトラックピッチは０．２３μｍ以下となり、従来のレーザ光を用いたＬＢＲ（Laser Beam Recorder）では対応できず、収束電子ビームを用いた電子ビーム原盤露光装置（ＥＢＲ：Electron Beam Recorder）によるマスタリング技術の開発が各社で進められている。

さらにこのような電子ビーム原盤露光装置は、近年容量の増加が著しい磁気ディスクの容量増加への使用も検討されている。例えば、特開平１１−３２８７２５号公報に記載されているように、原盤に電子ビーム原盤露光装置でピッチ１００ｎｍ程度の微細な溝を形成し、分離領域により隔てられた数十ｎｍサイズの記録材が自然に整列する、いわゆる高分子のブロック共重合体の自己組織化を利用して、数十ｎｍサイズの磁性パターンを形成し、パターンドメディアと呼ばれる大容量磁気ディスクを作成する。このような微細な溝パターンは、パターンそのものがｎｍオーダーのため、ＬＥＲは、３ｎｍ以下と非常に平滑なパターンが要求されている。

一般的な電子ビーム原盤露光装置について、図９を用いて説明する。
鏡筒１内は１０^-5以下の真空度にされており、この鏡筒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。ピットのように電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせる必要がある場合は、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。照射ビーム径の変動を防ぐため、フォーカスレーザ１８の基板１３での反射光をセンサ１９で受光して原盤の面ぶれを検出し、フォーカスレンズ７を駆動して、照射ビームのフォーカス制御する。原盤１３は、回転ステージ１４と直動ステージ１５とにより、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５が原盤１３上に螺旋状に照射される。

これにより、電子ビーム５を連続的に照射した場合には、螺旋状に案内溝が形成され、電子ビーム５を間欠的に照射した場合には螺旋状にピットが形成される。案内溝、ピットをＷｏｂｂｌｅ（ウォブル）する必要がある場合には、偏向器１１によりフォーマッタ２６に従って、電子ビーム５を周期的に偏向することにより、Ｗｏｂｂｌｅさせる。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、精密に位置決めされる。

上記のようなＥＢＲの特徴としては、描画面積あたりの描画速度が、従来の半導体用電子ビーム描画装置に比べて桁違いに高速なことにある。この描画速度が高速なことを利用して、回折光学素子、サブ波長光学素子等を高速に描画する描画装置が、特許文献１に記載されている。特許文献１には、従来の半導体用電子ビーム描画装置が電子ビームの偏向速度の限界から、露光線速度が０．１ｍ／ｓｅｃ以下でしか露光できないのに対し、ＥＢＲでは５ｍ／ｓｅｃ以上の高速描画が可能であることを利用して、高速で基板を回転させながら電子ビームを走査軌跡が直線状になるように偏向させて従来の半導体用電子ビーム描画装置と同様なｘｙ座標パターンの描画を実現している。

なお、上述したサブ波長光学素子とは、図２に示すように、基板３０の全面に使用する波長よりも小さいピッチ（微細構造体３１の周期）Ａの周期で、それぞれの位置により基板材質が占める幅（微細構造体３１の幅）ａが変化している。このａを変化させることで、幅ａをピッチＡで割ったフィルファクタを変化させることができ、屈折率を位置により異ならせることが可能となる。これにより、任意の屈折率を作り出すことができ、その格子構造の変化により光の位相を変調することができる素子で、微細構造の高さ、ピッチを同一にし、構造体の幅のみを変調することにより、屈折率の周期構造で、光を集光したり曲げたりする素子が実現されている。

また、半導体用電子ビーム描画装置でフォーカスを可変する機構を有する従来技術としては、特許文献２，３に記載された発明が公知である。特許文献２では、ｘｙｚステージ上の基板に対し、電子ビームを照射して基板を露光する。この時にビーム径を可変するためにフォーカス位置を上下させる機構を有し、ビーム径を可変しながら露光することにより、露光パターンが階段状になることを防いでいる。

また特許文献３では、可変矩形型電子ビーム原盤露光装置において、斜め図形を描画する際にデフォーカスさせてビーム径を大きくかつ矩形から円形に変える。これにより、描画した画素と画素の境界の凹凸を少なくすることにより、ＬＥＲを改善している。
特開２００５−０８４４９０号公報 特開２００５−０７０６０１号公報 特許第３３４０２４８号公報

半導体用電子ビーム描画装置（ＬＢＲ）とＥＢＲとの基本的な違いは、半導体用電子ビーム描画装置が、基板上に電子ビームをｘｙ方向に偏向しながら照射して描画する（基本的に基板停止）のに対し、電子ビーム原盤露光装置は、回転ステージと直動ステージからなるｘθステージ上の基板に電子ビームを照射して描画する点にある。このため、停止した基板に電子ビームを照射し、電子ビームの偏向制御により電子ビーム照射位置を自由に制御可能な半導体用電子ビーム描画装置では、図３に示すようにビームを複数回走査して１つのパターンを描画するマルチスキャンで描画されるが、基板の回転に伴い描画位置が常に移動するＥＢＲでは、１回の走査で１つのパターンを描画するシングルスキャンで描画することになる。

前述の電子ビーム描画装置の場合には、複数回スキャンして１つのパターンを描画するマルチスキャンのため、パターンの幅はスキャン回数で可変できる。しかしＥＢＲはシングルスキャンのため、パターン幅は図４（ａ）に示すように電子ビーム径もしくは露光量で可変することになる。

電子ビーム径は、電子銃から出る電子のビーム電流を可変すれば可変できるが、ビーム電流を可変するとビーム径だけでなく、同じ露光線速度では当然露光量も同時に変化してしまうため、制御が困難なだけでなくビーム電流が安定するのに時間がかかるという問題がある。

よって、ＥＢＲでは露光線速度を可変することにより露光量を可変して、パターン幅を可変していた。図４（ａ）に示すような露光量の可変（露光線速度の可変）は、パターン幅を大きく正確に可変できる利点を有するが、図４（ｂ）に示すように、露光量を可変するとＬＥＲが悪化してしまう問題があることがわかった。

また、特許文献２に開示された発明では、ビーム径を可変するためにフォーカス位置を上下させる機構を有し、ビーム径を可変しながら露光するが、これは露光パターンと露光パターンとの境界を滑らかにするためにビームをぼかしている。したがって、露光パターンそのものは最適なデフォーカス量で露光されるわけではないので、ＬＥＲが悪化するという問題を有する。また、特許文献２の発明は、回転するターンテーブルを有する電子ビーム原盤露光装置でないため、描画速度が遅いという問題も有する。

また同様に、特許文献３に開示された発明においても、斜め図形を描画する際にデフォーカスさせて、ビーム径を大きくかつ矩形から円形に変えることによりＬＥＲを改善しているが、これも露光パターンと露光パターンとの境界を滑らかにするためにビームをぼかしているものである。パターン幅とデフォーカス量との関係については何ら記載されておらず、種々のパターン幅のＬＥＲを最小にすることはできない。

さらに特許文献１に開示された発明では、基板を回転させながら直線状に走査して、高速描画を実現しているが、デフォーカスに関しては何ら記載されていない。１回の走査で露光される幅を可変できないため、１部の領域でも高精度な描画をするためには、全域で描画ピッチを小さくせざるを得ない。その結果、描画速度が落ちてしまう問題があり、改善の余地がある。

そこで本発明は、描画するパターンのエッジ形状に基づいて、電子ビームの焦点をオフセットさせる電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光ディスクの原盤となる基材に電子ビームを照射して、基材にパターンを描画する電子ビーム描画装置であって、基材に電子ビームを照射する照射光学系と、載置された基材を回転させ、かつ基材を任意の方向に移動可能とするステージと、ステージに載置された基材と電子ビームの光源との距離を検知して、電子ビームの焦点を制御する焦点制御手段と、描画するパターンのエッジ形状に基づいて、焦点をオフセットさせるオフセット手段と、照射光学系とステージと焦点制御手段とオフセット手段とを制御する制御手段とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電子ビーム描画装置において、制御手段は、エッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるオフセット値に基づいて、焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の電子ビーム描画装置において、制御手段は、エッジ形状に基づいて、ステージが基材を回転および移動させる速度を制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の電子ビーム描画装置において、制御手段は、エッジ形状のエッジ形状誤差が最小となる電子ビームの露光量およびオフセット値に基づいて、ステージが基材を回転および移動させる速度を調整し、かつ焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２記載の電子ビーム描画装置において、照射光学系は、電子ビームを偏向させる偏向手段を有し、制御手段は、オフセット値に基づいて偏向手段に電子ビームを偏向させ、かつオフセット手段に焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、光ディスクの原盤となる基材に電子ビームを照射して、基材にパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、照射光学系により基材に電子ビームを照射する照射工程と、ステージに載置された基材を回転させ、かつ、基材を任意の方向に移動させる回転移動工程と、ステージに載置された基材と電子ビームの光源との距離を検知して、電子ビームの焦点を制御する焦点制御工程と、描画するパターンのエッジ形状に基づいて、焦点をオフセットさせるオフセット工程と、照射光学系とステージと焦点制御手段とオフセット手段とを制御する制御工程とを有し、制御工程は、描画されるパターンの幅のエッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるように、パターンを描画させることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６記載の電子ビーム描画方法において、制御工程は、エッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるオフセット値に基づいて、焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６または７記載の電子ビーム描画方法において、制御工程は、エッジ形状に基づいて、基材の回転速度および移動速度を制御することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８記載の電子ビーム描画方法において、制御工程は、エッジ形状のエッジ形状誤差が最小となる電子ビームの露光量およびオフセット値に基づいて、基材を回転および移動させる速度を調整し、かつ焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項６または７記載の電子ビーム描画方法において、照射光学系は、電子ビームを偏向させる偏向工程を有し、制御工程は、オフセット値に基づいて電子ビームを偏向させ、かつ焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、光ディスクの原盤となる基材に電子ビームを照射して、基材にパターンを描画する電子ビーム描画プログラムであって、照射光学系により基材に電子ビームを照射する照射処理と、ステージに載置された基材を回転させ、かつ、基材を任意の方向に移動させる回転移動処理と、ステージに載置された基材と電子ビームの光源との距離を検知して、電子ビームの焦点を制御する焦点制御処理と、描画するパターンのエッジ形状に基づいて、焦点をオフセットさせるオフセット処理と、照射光学系とステージと焦点制御手段とオフセット手段とを制御する制御処理とを実行させ、制御処理は、描画されるパターンの幅のエッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるように、パターンを描画するようコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１記載の電子ビーム描画プログラムにおいて、制御処理は、エッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるオフセット値に基づいて、焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２記載の電子ビーム描画プログラムにおいて、制御処理は、エッジ形状に基づいて、基材の回転速度および移動速度を制御させることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３記載の電子ビーム描画プログラムにおいて、制御処理は、エッジ形状のエッジ形状誤差が最小となる電子ビームの露光量およびオフセット値に基づいて、基材を回転および移動させる速度を調整し、かつ焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１１または１２記載の電子ビーム描画プログラムにおいて、照射光学系は、電子ビームを偏向させる偏向処理を有し、制御処理は、オフセット値に基づいて電子ビームを偏向させ、かつ焦点をオフセットさせることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１１から１５のいずれか１項記載の電子ビーム描画プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であることを特徴とする。

このように、本発明の電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体によれば、描画するパターンのエッジ形状に基づいて焦点をオフセットさせるので、描画パターンごとに最適なＬＥＲにて描画を行うことができる。

本実施形態の電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体では、ＬＥＲを最小にするパターン幅（エッジ形状）と最適なデフォーカス量との関係を求め、基材に描画するパターン幅ごとにデフォーカス量を可変しながら描画する。

また、描画するパターン幅が大きく変化する場合には、ＬＥＲを最小にするパターン幅と最適デフォーカス量、および最適な露光量との関係を求め、描画するパターン幅ごとにデフォーカス量および露光線速度を可変しながら描画する。

さらに、デフォーカス量を可変した際に生じる偏向位置誤差を予め求めておき、デフォーカス量ごとに偏向量を補正しながら描画する。

以下に、本実施形態の電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
図１は、本実施形態の電子ビーム描画装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の電子ビーム描画装置は、鏡筒１と試料室２とを有し、鏡筒１は、電子銃４と、第１電磁レンズ６と、フォーカスレンズ７と、第２電磁レンズ８と、ブランキング電極９と、絞り１０と、偏向器１１とを備えている。また、試料室２は、回転ステージ２２と、直動ステージ２３と、スピンドルモータ２４と、フォーカスレーザ２５と、センサ２６とを備えており、回転ステージ２２上には光ディスクなどの原盤となる基板２１が配置される。

鏡筒の１の内部は１０^-5以下の真空度に設定されており、まず、電子銃４から発生した電子ビーム５を第１電磁レンズ６で収束させて、さらに絞り１０にて収束後の電子ビーム５を絞る。なお、ピット形成時などのように電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせる必要がある場合には、この電子ビーム５の収束位置にて、フォーマッタ１８からの制御信号に従って間欠的にブランキング電極９を動作させて電子ビーム５を偏向させる。このようにして電子ビームのＯＮ／ＯＦＦを行っている。
そして、この電子ビーム５を第２電磁レンズ８で収束させて基板２１に照射する。

また、基板の面ブレによる照射ビーム径の変動を防ぐため、フォーカスレーザ２５から基板２１の基板面へとレーザを照射し、その反射光をセンサ２６で受光して原盤となる基板２１の面ブレを検出する。この検出値はフォーカス制御回路１９へと送られ、フォーカス制御回路１９は面ブレの値に応じてフォーカスレンズ７を駆動させるよう信号を送る。このようにフォーカスレンズを駆動させることで、照射される電子ビーム５のフォーカス制御を行う。

基板２１は、回転ステージ２２と直動ステージ２３とにより、半径方向に一定のピッチで動かしながら線速一定に回転させられる。そして、電子ビーム５が基板２１上に螺旋状または同心円状に照射される。このようにして、電子ビーム５を連続的に照射した場合には、螺旋状または同心円状の案内溝が形成され、また、電子ビーム５を間欠的に照射した場合には、螺旋状または同心円状にピットが形成される。

また、案内溝やピットをＷｏｂｂｌｅする必要がある場合には、フォーマッタ１８から偏向器ドライバ１６へと制御信号を送り、鏡筒１内の偏向器１１を駆動制御させて電子ビーム５を周期的に偏向することにより、Ｗｏｂｂｌｅさせる。また直動ステージ２３は、試料室２の外部に設けられた測長器３からのレーザ光によりその位置が検出される。この直動ステージ２３の位置情報は、測長器３から回転送りパルス発生器１７へと送られる。

回転送りパルス器１７は、測長器３からの位置情報に基づいて横送りドライバ１３へと制御信号を発信し、モータ１２を駆動させて直動ステージ２３を直線移動させる。また、回転送りパルス器１７にはスピンドルドライバ１４も接続されており、試料室２内のスピンドルモータ２４の駆動制御を行う。このような構成を取ることで、基板２１に対する電子ビーム照射の精密な位置決めを可能としている。

また、フォーマッタ１８は、基板２１に描画するパターン幅に応じて、ＬＥＲ（描画パターンのエッジ形状誤差）が最小の値となる最適デフォーカス量となるように、フォーカス制御回路１９へフォーカスオフセット電圧を出力する。これによって、パターン幅の異なる描画パターンが混在するような基板を、低いＬＥＲで描画することが可能になる。

この際、ＬＥＲが最小の値となる最適デフォーカス量については、下記の図５（ｂ）および図６（ｂ）にそれぞれ示す。この値に基づいてデフォーカス量を可変しながら描画することにより、ＬＥＲを最小にしたパターンを描画することができる。

ここで、本実施形態の電子ビーム描画装置を用いて大容量磁気ディスクを作成するため、ピッチを８０ｎｍおよび１００ｎｍとし、溝幅がピッチの１／２である微細な溝を１０ｎｍの電子ビーム径にて、デフォーカス：０μｍのパターンと５μｍのパターンとで、基板にそれぞれ描画を行った。その結果、両方の描画パターンともに、ＬＥＲは３ｎｍ以下に抑えることができた。
これに対して、従来技術の場合では、ピッチが１００ｎｍの溝のＬＥＲが４．５ｎｍとなり、本実施形態に比べて悪化してしまった。

次に、図５（ａ）は、ビーム径：２５ｎｍ、デフォーカス量：０，２，４，８μｍにそれぞれ設定し、様々な露光量で描画したパターンのＬＥＲを評価した評価結果を示すグラフ図である。
例えば、６０ｎｍのパターン幅を描画する場合には、デフォーカスさせないとＬＥＲは５以上になってしまう。一方、８μｍにてデフォーカスさせると、ＬＥＲが３．３程度に低減されることが分かる。

このように様々なデフォーカス量でＬＥＲを評価して、パターン幅ごとにＬＥＲを最小にするデフォーカス量、すなわち最適なデフォーカス量を求めたものが図５（ｂ）に示すグラフ図である。各パターンを描画する際には、この図５（ｂ）に示す関係をもとにして、デフォーカス量を可変しながら描画することで、常に最小のＬＥＲを有するパターンを描画することができる。

図５（ｄ）は、上述した図５（ａ）の横軸をパターン幅から露光量に変更してグラフ化した評価結果を示すグラフ図である。この図５（ｄ）に示すように、露光量を約１１００ｐＣ／ｃｍ（ビーム電流９２ｎＡ，露光線速度０．８４ｍ／ｓ）で描画することによって、デフォーカス量を変化させても最小のＬＥＲにて描画を行うことができる。

また図５（ｃ）は、パターン幅４０〜６０ｎｍのパターンを描画する際、デフォーカス量を図５（ｂ）に示す関係に従って可変しながら描画した場合のＬＥＲについて示したグラフ図である。この図５（ｃ）の菱形のグラフとして示すように、図５（ｂ）に示す最適デフォーカス量に基づきパターン描画することでＬＥＲを低く抑えることができる。

ちなみに、従来技術のようにデフォーカス量：０μｍでパターン幅４０〜６０ｎｍのパターンを描画すると、露光量を１１００〜２２００ｐＣ／ｃｍ（露光線速度０．４２〜０．９２ｍ／ｓ）に可変する必要がある。この場合、高速なパターン幅の可変ができないばかりでなく、ＬＥＲも図５（ｃ）の三角形のグラフに示すように、デフォーカス量を可変した場合に比べて大きく悪化した。

また、図６（ａ）は、ビーム径：４０μｍ、デフォーカス量：０，２．５，５．０，７．５，１２．５μｍにそれぞれ設定し、様々な露光量で描画したパターンのＬＥＲを評価した評価結果を示すグラフ図である。また図６（ｂ）は、パターン幅ごとにＬＥＲを最小にするデフォーカス量（最適デフォーカス量）を示すグラフ図である。

例えば、１２０ｎｍのパターン幅を描画する場合には、デフォーカスさせないとＬＥＲは６以上になってしまう。しかし７．５μｍにてデフォーカスさせることで、図６（ａ）に示すようにＬＥＲが３．９程度に低減されることが分かる。

図６（ｄ）は、上述した図６（ａ）の横軸をパターン幅から露光量に変更してグラフ化した評価結果を示すグラフ図である。この図６（ｄ）に示すように、露光量を約１．５ｎＣ／ｃｍ（ビーム電流３１５ｎＡ，露光線速度２．１ｍ／ｓ）とした場合、図６（ｂ）に示すような最適なデフォーカス量にしたがって、デフォーカス量を変化させてパターン幅６０〜２００ｎｍのパターンを描画した。その結果、ＬＥＲは図６（ｃ）の菱形のグラフに示すように小さい値へと低減させることができた。

さらに、ＬＥＲが最小になるデフォーカス量（０〜７．７μｍ）と露光量（１〜１．５ｎＣ／ｃｍ）とに可変してパターンを描画することで、ＬＥＲは図６（ｃ）の三角形のグラフに示すように、さらに小さい値へと低減させることができた。

一方、従来技術のようにデフォーカス量：０μｍで、露光量を１０００〜３０００ｐＣ／ｃｍ（露光線速度１．１５〜３．１５ｍ／ｓ）に可変して、パターン幅６０〜２００ｎｍのパターンを描画した。すると、得られたＬＥＲは、図６（ｃ）に示すように大きく悪化した。

また、本実施形態の電子ビーム描画装置において、フォーマッタ１８は上述したように、描画するパターン幅に応じてＬＥＲが最小になる、すなわち最適なデフォーカス量になるようにフォーカス制御回路１９へフォーカスオフセット電圧を出力する。さらにフォーマッタ１８は、回転送りパルス発生器１７に対してもＬＥＲが最小となる線速度になるように、線速度を制御する制御信号を出力する。これによって、パターン幅の異なる描画パターンが混在するような基板を、さらに低いＬＥＲで描画することが可能になる。

フォーマッタ１８が、フォーカス制御回路１９および回転送りパルス発生器１７に対してそれぞれ制御を行うような本実施形態の電子ビーム描画装置において、図２に示す微細構造（周期：３００ｎｍ，パターン幅：６０〜２００ｎｍ）を描画した。その結果、ＬＥＲは全ての描画パターンで４ｎｍ以下となり、パターン幅の変動が８ｎｍ以下の微細周期構造を描画することができた。
これに対して、従来技術の場合では、パターン幅：１８０ｎｍ以上のパターンについてはＬＥＲが１０ｎｍ以上となってしまい、またパターン幅変動も２０ｎｍ以上となり、所望の微細周期構造を描画することはできなかった。

さらに本実施形態の電子ビーム描画装置では、予めフォーカスオフセット電圧と偏向量とのズレの関係を計測しておき、フォーマッタ１８からフォーカスオフセット電圧に従って偏向電圧を調整することも可能である。レンズの焦点位置を可変することはレンズの倍率を可変することと等しい。すなわち、倍率が大きくなれば同じ偏向電圧であっても偏向量は小さくなるので、電圧と偏向量との関係を補正する必要がある。
この場合について、図７を用いて説明する。

図７において、ａは第２電磁レンズ８の焦点距離を示し、ｂは図１のフォーカスレンズ７によって可変されたデフォーカス量を示す。ここで、フォーカスした電子ビームの偏向量をＬとした場合、ｂだけデフォーカスした電子ビームの偏向量Ｌ’は、下記式（１）にて求められる。このようにして得られたＬ’とＬとの差分を補正する。
Ｌ’＝Ｌ＊（ａ−ｂ）／ａ・・・（１）

またここで、本実施形態の電子ビーム描画装置を用いて大容量光ディスクを作成するため、ピッチを２４０ｎｍとし、溝幅：１４０ｎｍのグルーブおよびピッチ幅：８０ｎｍのピットを、５０ｎｍの電子ビーム径にて、デフォーカス：０μｍのパターンと７．５μｍのパターンとで、基板にそれぞれ露光した。またデフォーカス時は、偏向量を上記だけ補正した。その結果、ピット，グルーブともにＬＥＲを４ｎｍ以下に抑えられ、両方とも十分なウォブル（Ｗｏｂｂｌｅ）信号が得られた。

また本実施形態の電子ビーム描画装置を用いて、図８に示すように、基板３０を基板回転方向（図８中の矢印３３方向）回転かつ半径方向に移動させながら、基板３０の一部に対して、電子ビームによる走査軌跡が直線状になるように偏向させて電子ビーム走査方向（図８中の矢印３２方向）に電子ビームを照射し、ピッチ：３００ｎｍ，パターン幅６０〜２００ｎｍの微細周期構造体３１を描画した。

従来技術を用いた場合、このようなパターン幅の異なるパターンの描画については、１つのパターンを描画するのに複数回電子ビームで走査して、走査回数を可変して描画するしかなかった。したがって、パターンの描画に時間がかかってしまっていた。しかし本実施形態のように、パターン幅を可変する手段としてデフォーカスを用いることにより、１回の電子ビーム走査でパターンの描画を行うことが可能になった。さらに、電子ビームを偏向補正することで、正確なパターンを描画することが可能となった。

以上、本実施形態の電子ビーム描画装置、電子ビーム描画方法、電子ビーム描画プログラムおよび記録媒体によれば、描画するパターン幅に応じて、ＬＥＲが最小となるようにデフォーカス量を制御しながらパターンの描画を行うことができる。したがって、パターン幅を高速に可変することが可能となり、かつ、パターン幅が変わっても常にＬＥＲを低く抑えたパターンを露光することができる。

また、デフォーカス量のみならず露光量も制御しながらパターンを描画するので、パターン幅を大きく可変すること可能となり、かつ、パターン幅が変わっても常にＬＥＲを低く抑えたパターンを露光することができる。

また、パターン幅の情報に基づいて、フォーマッタからフォーカス位置をＬＥＲが最小になるように制御する機構を備えているので、常にＬＥＲを低く抑えたパターンを露光することができる。またこの機構に加えて、ＬＥＲが最小になるように露光線速度を可変することができるので、これによっても、常にＬＥＲを低く抑えたパターンを露光することができる。

さらに本実施形態では、電子ビームを偏向させる機構、および電子ビームの偏向量を電子ビームの焦点位置のオフセット量に応じて可変する機構を備えている。したがって、ＬＥＲが最小となるようにフォーカス位置を制御して電子ビーム径を可変した場合であっても、電子ビームの偏向量による誤差が発生せず偏向量を一定に保つことができる。

本実施形態の電子ビーム描画装置の構成を示すブロック図である。 基板上に形成された微細周期構造を模式的に示す断面図である。 （ａ）は、マルチスキャンでの描画パターンを示す図である。（ｂ）は、シングルスキャンでの描画パターンを示す図である。 （ａ）は、シングルスキャン時における各ビーム径ごとのパターン幅と露光量との関係を示すグラフ図である。（ｂ）は、各ビーム径ごとのＬＥＲと露光量との関係を示すグラフ図である。 （ａ）は、電子ビーム径２５ｎｍにて、様々な露光量で描画したパターンのＬＥＲを評価した評価結果を示すグラフ図である。（ｂ）は、パターン幅ごとの最適デフォーカス量を示すグラフ図である。（ｃ）は、（ｂ）に示す最適デフォーカス量に従って可変しながら描画した場合のＬＥＲを示すグラフ図である。（ｄ）は、（ａ）の横軸をパターン幅から露光量に変更してグラフ化した評価結果を示すグラフ図である。 （ａ）は、電子ビーム径５０ｎｍにて、様々な露光量で描画したパターンのＬＥＲを評価した評価結果を示すグラフ図である。（ｂ）は、パターン幅ごとの最適デフォーカス量を示すグラフ図である。（ｃ）は、（ｂ）に示す最適デフォーカス量に従って可変しながら描画した場合のＬＥＲを示すグラフ図である。（ｄ）は、（ａ）の横軸をパターン幅から露光量に変更してグラフ化した評価結果を示すグラフ図である。 本実施形態の電磁レンズの焦点距離とでフォーカス量との関係を模式的に示す図である。 本実施形態の電子ビーム描画装置を用いて基板上に微細周期構造を形成した場合を示す図である。 従来の電子ビーム描画装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 鏡筒
２ 試料室
３ 測長器
４ 電子銃
５ 電子ビーム
６ 第１電磁レンズ
７ フォーカスレンズ
８ 第２電磁レンズ
９ ブランキング電極
１０ 絞り
１１ 偏向器
１２ モータ
１３ 横送りドライバ
１４ スピンドルドライバ
１５ ブランキングドライバ
１６ 偏向器ドライバ
１７ 回転送りパルス発生器
１８ フォーマッタ
１９ フォーカス制御回路
２０ 測長器３からのレーザ光
２１，３０ 基板
２２ 回転ステージ
２３ 直動ステージ
２４ スピンドルモータ
２５ フォーカスレーザ
２６ センサ
３１ 微細（周期）構造体

Claims (16)

1. 光ディスクの原盤となる基材に電子ビームを照射して、前記基材にパターンを描画する電子ビーム描画装置であって、
   前記基材に前記電子ビームを照射する照射光学系と、
   載置された前記基材を回転させ、かつ前記基材を任意の方向に移動可能とするステージと、
   前記ステージに載置された前記基材と前記電子ビームの光源との距離を検知して、前記電子ビームの焦点を制御する焦点制御手段と、
   描画する前記パターンのエッジ形状に基づいて、前記焦点をオフセットさせるオフセット手段と、
   前記照射光学系と前記ステージと前記焦点制御手段と前記オフセット手段とを制御する制御手段とを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
2. 前記制御手段は、前記エッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるオフセット値に基づいて、前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
3. 前記制御手段は、前記エッジ形状に基づいて、前記ステージが前記基材を回転および移動させる速度を制御する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装置。
4. 前記制御手段は、前記エッジ形状の前記エッジ形状誤差が最小となる前記電子ビームの露光量および前記オフセット値に基づいて、前記ステージが前記基材を回転および移動させる速度を調整し、かつ前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項３記載の電子ビーム描画装置。
5. 前記照射光学系は、前記電子ビームを偏向させる偏向手段を有し、
   前記制御手段は、前記オフセット値に基づいて当該偏向手段に前記電子ビームを偏向させ、かつ前記オフセット手段に前記焦点をオフセットさせる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装置。
6. 光ディスクの原盤となる基材に電子ビームを照射して、前記基材にパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、
   照射光学系により前記基材に前記電子ビームを照射する照射工程と、
   ステージに載置された前記基材を回転させ、かつ、前記基材を任意の方向に移動させる回転移動工程と、
   前記ステージに載置された前記基材と前記電子ビームの光源との距離を検知して、前記電子ビームの焦点を制御する焦点制御工程と、
   描画する前記パターンのエッジ形状に基づいて、前記焦点をオフセットさせるオフセット工程と、
   前記照射光学系と前記ステージと前記焦点制御手段と前記オフセット手段とを制御する制御工程とを有し、
   前記制御工程は、描画される前記パターンの幅のエッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるように、前記パターンを描画させることを特徴とする電子ビーム描画方法。
7. 前記制御工程は、前記エッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるオフセット値に基づいて、前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項６記載の電子ビーム描画方法。
8. 前記制御工程は、前記エッジ形状に基づいて、前記基材の回転速度および移動速度を制御することを特徴とする請求項６または７記載の電子ビーム描画方法。
9. 前記制御工程は、前記エッジ形状の前記エッジ形状誤差が最小となる前記電子ビームの露光量および前記オフセット値に基づいて、前記基材を回転および移動させる速度を調整し、かつ前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項８記載の電子ビーム描画方法。
10. 前記照射光学系は、前記電子ビームを偏向させる偏向工程を有し、
    前記制御工程は、前記オフセット値に基づいて前記電子ビームを偏向させ、かつ前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項６または７記載の電子ビーム描画方法。
11. 光ディスクの原盤となる基材に電子ビームを照射して、前記基材にパターンを描画する電子ビーム描画プログラムであって、
    照射光学系により前記基材に前記電子ビームを照射する照射処理と、
    ステージに載置された前記基材を回転させ、かつ、前記基材を任意の方向に移動させる回転移動処理と、
    前記ステージに載置された前記基材と前記電子ビームの光源との距離を検知して、前記電子ビームの焦点を制御する焦点制御処理と、
    描画する前記パターンのエッジ形状に基づいて、前記焦点をオフセットさせるオフセット処理と、
    前記照射光学系と前記ステージと前記焦点制御手段と前記オフセット手段とを制御する制御処理とを実行させ、
    前記制御処理は、描画される前記パターンの幅のエッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるように、前記パターンを描画するようコンピュータに実行させることを特徴とする電子ビーム描画プログラム。
12. 前記制御処理は、前記エッジ形状ごとにそれぞれ個別のエッジ形状誤差が最小となるオフセット値に基づいて、前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項１１記載の電子ビーム描画プログラム。
13. 前記制御処理は、前記エッジ形状に基づいて、前記基材の回転速度および移動速度を制御させることを特徴とする請求項１１または１２記載の電子ビーム描画プログラム。
14. 前記制御処理は、前記エッジ形状の前記エッジ形状誤差が最小となる前記電子ビームの露光量および前記オフセット値に基づいて、前記基材を回転および移動させる速度を調整し、かつ前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項１３記載の電子ビーム描画プログラム。
15. 前記照射光学系は、前記電子ビームを偏向させる偏向処理を有し、
    前記制御処理は、前記オフセット値に基づいて前記電子ビームを偏向させ、かつ前記焦点をオフセットさせることを特徴とする請求項１１または１２記載の電子ビーム描画プログラム。
16. 請求項１１から１５のいずれか１項記載の電子ビーム描画プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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