JP2010146698A - ビーム記録方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子ビーム電流のロスが無く、高精度でスループットの高い、原盤露光用ビーム記録装置及び記録方法の提供。
【解決手段】基板１５を回転させつつ、基板上に形成されたレジスト層に露光ビームを照射することのよって潜像を形成する原盤露光方法において、スペースパターンを形成する場合に、露光ビームをブランキングさせるか（３１）、もしくは、次に記録すべき潜像へ露光ビームを偏向させるか（３３）、の何れかを選択的に実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビーム、レーザビーム、荷電ビーム等の露光ビームを用いたビーム記録装置及び記録方法、特に、露光ビームを用いて光ディスク、磁気ディスク等の記録媒体の原盤を製造するビーム記録装置及び記録方法に関する。

電子ビームやレーザビーム等の露光ビームを用いてリソグラフィを行うビーム記録装置は、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：Digital Versatile Disc）、Blu-rayディスク等の光ディスク、磁気記録用のハードディスクなどの大容量ディスクの原盤製造装置に広く適用されている。

例えば、上記の如き光ディスク等を製造する際には、先ず、トラックに沿った所定の凹凸パターンを原盤に形成し、この原盤からディスクスタンパを形成する。そして、該ディスクスタンパを用いて合成樹脂などを加熱プレス加工または射出成形し、該パターンが原盤から転写された記録面上を金属蒸着処理した後、透光性基板などを形成する。該パターンの原盤への記録は、ビーム記録装置によってなされる。

ビーム記録装置は、原盤となる基板記録面を回転させつつ、ビームを適宜半径方向に送ることにより、螺旋状又は同心円状のトラック軌跡を基板記録面上に描くように制御する。更に、ビームのブランキングを行うことによって、その軌跡上において、ビーム照射をオン／オフさせることにより当該記録面上にピットを記録していた（非特許文献１参照）。あるいは、ビームのオン／オフ制御に代わってビームの偏向制御によってピットパターンを記録していた（特許文献１参照）。

しかしながら、ビームのブランキングを行うことによりデータのスペース部を実現する場合には、ビーム電流のロスが生じるという問題があった。また、ビームの偏向制御によってピットパターンを記録する場合であっても、ビーム偏向が大きくなると焦点ずれ（デフォーカス）が生じるため、長いスペースに対してはブランキングを行う必要がある。

従って、ビーム電流のロスが無く、スループットの高いビーム記録装置の実現が望まれていた。

Ｙ．ワダ他、「電子ビーム記録装置を用いた高密度記録」、ジャパン・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス第40巻、1653−1660頁(2001)（"High-Density Recording using an Electron Beam Recorder", Y. Wada et al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40(2001),pp.1653-1660）（第1655頁、図４）

特開２０００−３１５６３７号公報（第３頁、図２）

本発明が解決しようとする課題には、ビーム電流のロスが無く、高精度でスループットの高いビーム記録装置及び記録方法を提供することが一例として挙げられる。

本発明による製造方法は、基板を回転させつつ、基板上に形成されたレジスト層に、露光ビームを照射することによりレジスト層にスペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンが形成された基板を製造する製造方法であって、
露光ビームを偏向させて照射位置を移動させる工程と、
露光ビームの偏向によって潜像を形成する工程と、
上記潜像パターンのうち、スペースパターンを形成する場合には、露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ露光ビームを偏向させるか、の何れかを選択的に実行してスペースパターンを形成する工程と、
を有することを特徴としている。

また、本発明による記録方法は、基板を回転させつつ、基板上に形成されたレジスト層に、露光ビームを照射することによりレジスト層にスペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンを形成する記録方法であって、
露光ビームを偏向させることで照射位置を移動させる工程と、
露光ビームの偏向によって潜像を形成する工程と、
上記潜像パターンのうち、スペースパターンを形成する場合には、露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ露光ビームを偏向させるか、の何れかを選択的に実行してスペースパターンを形成する工程と、
を有することを特徴としている。

また、本発明による記録装置は、基板を回転させつつ、基板上に形成されたレジスト層に、露光ビームを照射することによりレジスト層にスペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンを形成する記録装置であって、
露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部と、
露光ビームをブランキングさせるビーム遮断手段と、
上記潜像パターンのうち、スペースパターンを形成する場合には、露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ露光ビームを偏向させるか、を使い分けて、スペースパターンを形成する制御手段と、
を有することを特徴としている。

また、本発明による制御装置は、露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部を有し、基板を回転させつつ基板上に形成されたレジスト層に、ビーム偏向部により偏向された露光ビームを照射することにより、レジスト層に、スペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンを形成する記録装置を制御する制御装置であって、
露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向信号を生成するビーム偏向信号部と、
露光ビームをブランキングさせるビーム遮断信号を生成するビーム遮断信号生成部と、
上記潜像パターンのうち、スペースパターンを形成する場合には、露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ露光ビームを偏向させるか、を使い分けて、上記ビーム偏向信号又は上記ビーム遮断信号を生成する信号生成部と、
を有することを特徴としている。

本発明の実施例１である電子ビーム記録装置の構成を模式的に示すブロック図である。 基板の線速度を一定として、電子ビーム描画を行う場合の電子ビーム（ＥＢ）の偏向量を模式的に示す図である。 実施例１における記録制御の原理を模式的に説明する図である。 基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamに速度変化（ΔＶ）を与えた場合のビーム偏向量（Ｗ）の変化を説明するための模式的な図である。 実施例１における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図である。 θステージ及びＸステージの追従周波数帯域、ローパスフィルタの通過周波数帯域、及び記録動作を行う周波数帯域を模式的に示す図である。 実施例２における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図である。 デューティ比ＤＩに基づいてビーム偏向速度Ｖbeam及び基板速度Ｖsubを算出する場合の一例を、所定区間におけるデューティ比が小である場合について示す図である。 デューティ比ＤＩに基づいてビーム偏向速度Ｖbeam及び基板速度Ｖsubを算出する場合の一例を、所定区間におけるデューティ比が大である場合について示す図である。 実施例３における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図である。 実施例４における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図である。 実施例５における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図である。 ピット及びスペース長を判別し、記録制御をなす手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施例において、等価な構成要素には同一の参照符を付している。

図１は、本発明の実施例１である電子ビーム記録装置１０の構成を模式的に示すブロック図である。電子ビーム記録装置１０は、電子ビームを用い、光ディスク製造用の原盤を作成するディスクマスタリング装置である。

電子ビーム記録装置１０は、真空チャンバ１１、及び真空チャンバ１１内に配された基板１５を載置及び回転、並進駆動する駆動装置、及び真空チャンバ１１に取り付けられた電子ビームカラム２０、及び基板の駆動制御及び電子ビーム制御等をなす種々の回路、制御系が設けられている。

より詳細には、ディスク原盤用の基板１５は、その表面にレジストが塗布され、ターンテーブル１６上に載置されている。ターンテーブル１６は、基板１５を回転駆動する回転駆動装置であるスピンドルモータ１７によってディスク基板主面の垂直軸に関して回転駆動される。また、スピンドルモータ１７は送りステージ（以下、Ｘステージともいう。）１８上に設けられている。Ｘステージ１８は、移送（並進駆動）装置である送りモータ１９に結合され、スピンドルモータ１７及びターンテーブル１６を基板１５の主面と平行な面内の所定方向（ｘ方向）に移動することができるようになっている。従って、Ｘステージ１８、スピンドルモータ１７及びターンテーブル１６によってＸθステージが構成されている。

スピンドルモータ１７及びＸステージ１８は、ステージ駆動部３７によって駆動され、その駆動量であるＸステージ１８の送り量、及びターンテーブル１６（すなわち、基板１５）の回転角はコントローラ３０によって制御される。

ターンテーブル１６は誘電体、例えば、セラミックからなり、静電チャッキング機構（図示しない）を有している。かかる静電チャッキング機構は、ターンテーブル１６（セラミック）とターンテーブル１６内に設けられ静電分極を生起させるための導体からなる電極とを備えて構成されている。当該電極には高電圧電源（図示しない）が接続され、高電圧電源から当該電極に電圧が印加されることにより基板１５を吸着保持している。

Ｘステージ１８上には、レーザ干渉系３５の一部である反射鏡３５Ａが配されている。

真空チャンバ１１は、エアーダンパなどの防振台（図示しない）を介して設置され、外部からの振動の伝達が抑制されている。また、真空チャンバ１１は、真空ポンプ（図示しない）が接続されており、これによってチャンバ内を排気することによって真空チャンバ１１の内部が所定圧力の真空雰囲気となるように設定されている。

電子ビームカラム２０内には、電子ビームを射出する電子銃（エミッタ）２１、収束レンズ２２、ブランキング電極２３、アパーチャ２４、ビーム偏向電極２５、フォーカスレンズ２７、対物レンズ２８がこの順で配置されている。また、コントローラ３０からのビーム位置補正信号に基づいて電子ビームの位置補正を行うアライメント電極を含んでいる。

電子銃２１は、加速高圧電源（図示しない）から供給される高電圧が印加される陰極（図示しない）により数１０ＫｅＶに加速された電子ビーム（ＥＢ）を射出する。収束レンズ２２は、射出された電子ビームを収束する。ブランキング電極２３は、ブランキング制御部３１からの変調信号に基づいて電子ビームのオン／オフ切換（ＯＮ／ＯＦＦ）を行う。すなわち、ブランキング電極２３間に電圧を印加して通過する電子ビームを大きく偏向させることにより、電子ビームがアパーチャ２４を通過するのを阻止し、電子ビームをオフ状態とすることができる。

ビーム偏向電極２５は、ビーム偏向部３３からの制御信号に基づいて電子ビームを高速で偏向制御することができる。かかる偏向制御により、基板１５に対する電子ビームスポットの位置制御を行う。フォーカスレンズ２８は、フォーカス制御部３４からの駆動信号に基づいて駆動され、電子ビームのフォーカス制御が行われる。

また、真空チャンバ１１には、基板１５の表面の高さを検出するための光源３６Ａ及び光検出器３６Ｂが設けられている。さらに、電子ビーム記録装置１０には高さ検出部３６が設けられている。光検出器３６Ｂは、例えば、ポジションセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを含み、光源３６Ａから射出され、基板１５の表面で反射された光ビームを受光し、その受光信号を高さ検出部３６に供給する。高さ検出部３６は、受光信号に基づいて基板１５の表面の高さを検出し、検出信号を生成する。基板１５の表面の高さを表す検出信号は、フォーカス制御部３４に供給され、フォーカス制御部３４は当該検出信号に基づいて電子ビームのフォーカス制御を行う。

レーザ干渉系３５は、レーザ干渉系３５内の光源からの測距用レーザ光を用いてＸステージ１８までの距離を測距し、その測距データ、すなわちＸステージ１８の送り（Ｘ方向）位置データをステージ駆動部３７に送る。さらに、スピンドルモータ１７の回転信号も、ステージ駆動部３７に送られる。当該回転信号は、基板１５の基準回転位置を表す回転同期信号、及び基準回転位置からの所定回転角ごとのパルス信号を含んでいる。ステージ駆動部３７は、当該回転信号により基板１５の回転角、回転速度、回転周波数等を得る。

ステージ駆動部３７は、Ｘステージ１８からの送り位置データ及びスピンドルモータ１７からの回転信号に基づいて、電子ビームスポットの基板上の位置を表す位置データを生成し、コントローラ３０に供給する。また、ステージ駆動部３７は、コントローラ３０からの制御信号に基づいて、スピンドルモータ１７及び送りモータ１９を駆動し、回転及び送り（Ｘθステージ）駆動がなされる。なお、Ｘθ系ステージを有する場合について説明したが、ＸＹ系ステージを用い、ステージ駆動部３７が当該ＸＹ系ステージを駆動してビームスポットのＸ，Ｙ位置制御をなすように構成されていてもよい。

コントローラ３０には、記録すべき情報データ（記録データ）ＲＤが供給される。記録データＲＤは、ディスク記録に用いられる変調データ、例えばＤＶＤディスクでは８／１６変調等による変調データである。尚、以下においては、当該記録データがデジタル信号である場合について説明するが、純然たるデジタル信号でない場合にも適用することができる。例えば、従来のアナログ・レーザディスクのような、すなわちキャリア信号にＦＭ変調やＡＭ変調等の変調を施し、リミッタ回路を通した波形でマスタリングを行う記録形
態に対しても適用が可能である。

コントローラ３０は、ブランキング制御部３１、ビーム偏向部３３及びフォーカス制御部３４にそれぞれブランキング制御信号ＳＢ、偏向制御信号ＳＤ及びフォーカス制御信号ＳＦを送出し、記録（露光又は描画）制御を行う。すなわち、記録データに基づいて基板１５上のレジストに電子ビームが照射され、電子ビームの照射によって露光された箇所にのみ記録ピットに対応した潜像が形成されて記録がなされる。

かかる記録制御は、上記した送り位置データ及び回転位置データに基づいて行われる。なお、ブランキング制御部３１、ビーム偏向部３３、フォーカス制御部３４、ステージ駆動部３７に関して主たる信号線について示したが、これら各構成部はコントローラ３０に双方的に接続され、必要な信号を送受信し得るように構成されている。

次に、かかる電子ビーム記録装置１０を用いて光ディスクのピットパターンを記録（電子ビーム露光）する場合について以下に詳細に説明する。

まず、ピットパターンの記録動作の原理について説明する。図２は、基板の線速度を一定として、電子ビーム描画を行う場合の電子ビーム（ＥＢ）の偏向量を模式的に示している。理解の容易さのため、基板の移動に対して相対的に電子ビームカラム２０が移動するように図示している。また、電子ビームの偏向量を誇張して示している。

基板１５は線速度Ｖsub（以下、基板速度という）で移動し（図中、左方向）、各ピットを記録するときの電子ビーム（ＥＢ）の偏向速度Ｖbeamは記録速度（露光速度）Ｖexpが一定となるように定められる。すなわち、基板速度Ｖsubと電子ビームの偏向速度Ｖbeamの相対速度がピットの記録に適切であるよう、Ｖexp＝Ｖsub−Ｖbeamの関係を保つように制御される。また、スペース部においては電子ビームのブランキングを行わずに、ビームを次のピットの記録位置まで瞬時に先送りするよう高速偏向を行う。

なお、基板速度Ｖsub及びビーム偏向速度Ｖbeamの相対速度（記録速度）Ｖexpは、必ずしも厳密に一定である必要はない。適切な記録速度はレジストの感度、層厚、環境温度等のリソグラフィにおける諸条件によって異なるのであり、一定の許容幅を有するからである。また、その許容幅もピットの幅、トラックピッチ等の記録条件によって異なる。従って、当該相対速度Ｖexpは、かかる条件を満たす範囲で変動してもよい。

図２(ａ)は、記録データ（変調データ）のピットが密（ピットのデューティ比が大）なピットパターンを記録する場合について示している。ピットパターンを位置Ｐ１から位置Ｐ２まで記録を行ったとき、電子ビームカラム２０は相対位置Ａ１から相対位置Ａ２まで移動する。ピットのデューティ比が大であるため、カラム位置に対して記録位置が後方（基板１５の移動方向）にずれていき、記録位置Ｐ２においてビームの偏向量Ｗは−Ｄ1、偏向角はα1となる。なお、ビームの偏向量Ｗ及び偏向角αは、所定の照射位置を基準として、例えばビームが基板に垂直に照射される位置を基準として定義される。

一方、図２(ｂ)に示すように、記録データのピットが疎（ピットのデューティ比が小）である場合には、カラム位置がＡ１からＡ２まで移動したとき、カラム位置に対して記録位置が前方（基板１５の移動と反対方向）にずれていき、記録位置Ｐ２’においてビームの偏向量は＋Ｄ2、偏向角はα2となる。かかる偏向量（Ｄ1，Ｄ2）が大きくなると、ビームの基板に対する偏向角（α）が大きくなり、ビームスポットの径の増大、変形などビーム収束特性が低下し、記録精度が低下することになる。

図３は、記録制御の原理を模式的に説明する図である。連続する記録区間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３において、記録区間Ｒ２においてピットのデューティ比が所定値より小（ピットが疎）である場合、すなわち、当該区間におけるピット部のスペース部に対する比率が所定値以下である場合を示している。

ピットのデューティ比が所定範囲内である記録区間Ｒ１においては、基板速度Ｖsub＝Ｖs、偏向速度Ｖbeam＝Ｖbで記録がなされる。なお、当該速度差Ｖsub−Ｖbeam＝Ｖs−Ｖbが記録速度Ｖexp（すなわち、Ｖsub−Ｖbeam＝Ｖexp）であるように制御される。ピットのデューティ比が小である記録区間Ｒ２においては、基板速度及び偏向速度をそれぞれΔＶだけ増加させる（ΔＶ＞０）。すなわち、Ｖsub＝Ｖs＋ΔＶ、Ｖbeam＝Ｖb＋ΔＶであり、同じ速度（ΔＶ）だけ変化させているので、ピット記録速度Ｖexpは変化しない。つまり、Ｖsub−Ｖbeam＝（Ｖs＋ΔＶ）−（Ｖb＋ΔＶ）＝Ｖexpの関係が、記録区間Ｒ２においても保たれている。

記録区間Ｒ３においては、記録区間Ｒ１と同様に、基板速度Ｖsub＝Ｖs、偏向速度Ｖbeam＝Ｖbでの制御がなされる。

なお、図３に示した場合と反対に、記録区間Ｒ２においてピットのデューティ比が所定値より大（ピットが密）である場合、すなわち、当該区間におけるピット部のスペース部に対する比率が所定値を超える場合には、上記と反対に、当該区間Ｒ２において基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamを同じ速度ΔＶだけ減少、すなわち上記式Ｖsub＝Ｖs＋ΔＶ、Ｖbeam＝Ｖb＋ΔＶにおいてΔＶ＜０とすればよい。

図４は、基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamに速度変化（ΔＶ）を与えた場合のビーム偏向量（Ｗ）の変化を説明するための模式的な図である。図中の傾斜部がピット記録部分で、その傾きがビーム偏向速度Ｖbeamを表している。図中の鉛直部が高速でビーム偏向を行い、露光（記録）を行わないスペース部分に対応する。また、記録データにおけるピット及びスペースのデータ列を、”ピット（スペース）”で表している。より具体的には、図において、時刻ｔ1までの記録データ列については、ピット及びスペースが３Ｔ，２Ｔ，３Ｔ，３Ｔ，１Ｔ，３Ｔ，２Ｔ，３Ｔと交互に連なっているが（Ｔは単位ピット長）、これを”・・３(２)３(３)１(３)２(３)”として示している。また、時刻ｔ1〜ｔ2における記録データ列についても同様に”(４)２(３)２(４)３(３)２(２)２(２)・・・”として示している。

時刻ｔ1までの区間は、速度変化を与えず（ΔＶ＝０）、ピットパターンのデューティ比が小である区間（時刻ｔ1〜ｔ2）において基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamに速度変化（ΔＶ）を与えた場合（実線）を示している。尚、時刻ｔ1〜ｔ2において速度変化を与えなかった場合を破線で示している。速度変化（ΔＶ＞０）を与えた時刻ｔ1以降では、基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamは増加され、時刻ｔ2において２Ｔ分の偏向量調整がなされているのがわかる。

すなわち、ピットパターンにおけるデューティ比に応じてピット記録（露光）時におけるビーム偏向量は変化する。つまり、１のピットの記録が終了した後、スペース部において電子ビームは高速で次のピット記録位置に偏向されるが、デューティ比が大である区間が連続すればビームの偏向量Ｗ（偏向角α）は累積する。すなわち、図４に示すように、ビームの記録ごとに記録の開始位置及び終了位置（すなわち、偏向開始位置及び終了位置）がずれていき、ビームの偏向の大きさが累積的に増大する。デューティ比が小である区間が連続する場合も同様である。しかしながら、基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamに速度変化（ΔＶ）を与えることによって当該累積的に増大するビーム偏向量（又は偏向角）を減少させることができ、所定範囲内であるように調整することができる。なお、以下においては、このようにピットを記録するに従い累積していくビーム偏向量を累積偏向量又は偏向量積分値ともいう。

換言すれば、ピットパターンにおけるデューティ比、あるいは累積するビーム偏向量に応じた適切な相対速度で基板がカラムに対して進行するよう調整することによって、ビーム偏向量が過大となり、ビームの収束特性が悪化するのを回避することができる。なお、上記においては、理解の容易さのため、速度変化（ΔＶ）が一定である場合について図示及び説明したが一定である場合に限らない。すなわち、連続的に基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamを変化させる（すなわち、ΔＶを変化させる）調整を行うよう制御することができる。

以上、基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamを変化させて偏向量調整を行う制御の原理を概略的に説明したが、上記原理を応用して種々の制御を行うことができる。

図５は、本実施例における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図であり、ビームの偏向制御及び基板１５の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。

本実施例の記録制御においては、記録区間を分けずに連続的に偏向速度及び基板速度（線速度）を変化させて記録制御を行う。より具体的には、記録データ（すなわち、記録すべき情報データ）ＲＤの記録実行時におけるビーム偏向量に応じて基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamを変化させて偏向量調整を行っている。

より具体的には、電子ビーム記録装置１０の全体の制御をなすシステムコントローラとして機能するコントローラ３０内には、偏向・線速度制御部４０が設けられている。偏向・線速度制御部４０は、ビーム偏向信号及び線速度信号を生成する偏向・線速度信号生成器４１を有している。また、偏向・線速度制御部４０には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２、コンパレータ４３及び増幅器４４からなるフィードバックループと、半径補正器４５と、加算器４６とが設けられている。なお、ローパスフィルタ４２の代わりにバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等を用いることもできる。

偏向・線速度信号生成器４１は、記録データＲＤ及び記録（露光）線速度Ｖexpに基づいて、ビーム偏向量を指定するビーム偏向信号Ｗ、及び基板の線速度を指定する基板線速度信号Ｖsubを生成する。なお、説明の簡便さのため、ビーム偏向量Ｗ、基板線速度Ｖsub、記録線速度Ｖexp等を表す信号にも同一の参照符を付して説明する。

本実施例においては、露光ビームの偏向量を表す信号の直流近傍成分を生成するローパスフィルタ回路を有し、当該直流近傍成分の値に応じて基板の移動速度を調整するように構成されている。より具体的には、上記フィードバックループにおいて、ローパスフィルタ４２はビーム偏向信号Ｗのうち高域カットオフ周波数（ｆc）以下の成分を抽出する。ローパスフィルタ４２を通過した当該低域成分信号はコンパレータ４３において所定の目標値（例えば、０）と比較される。そして、その比較された結果、すなわち当該目標値との差分信号は増幅器４４により増幅され、偏向・線速度信号生成器４１にフィードバックされる。偏向・線速度信号生成器４１は、当該低域成分の差分信号が目標値となるようにビーム偏向量Ｗ（Ｖbeam）及び基板線速度Ｖsubを制御する。なお、上記したように、ピット記録速度Ｖexpは変化しないよう、つまりＶsub−Ｖbeam＝Ｖexpの関係が保たれるよう制御される。当該目標値としては、例えば、ビーム偏向角がゼロ（ディスクに垂直にビームが入射する状態に対応）とすることができる。

基板線速度信号Ｖsubは、ステージ駆動部３７内に設けられた線速度変換器３８に供給される。線速度変換器３８は、基板線速度信号Ｖsubをθ成分及びＸ成分に分解し、それぞれ回転駆動部３７Ａ及び送り（Ｘ方向）駆動部３７Ｂに供給する。

スピンドルモータ１７及びＸステージ１８を含むＸθステージ系は機械的追従限界を有する。図６は、θステージ及びＸステージの追従周波数帯域、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２の通過周波数帯域、及び記録動作を行う周波数帯域を模式的に示している。θステージ及びＸステージの追従限界周波数をそれぞれｆ1，ｆ2とし、フィルタ４２の高域カットオフ周波数をｆcとする。つまり、θステージ及びＸステージの当該限界周波数以下においてはＸθステージ系は機械的に追従可能である。従って、回転駆動部３７Ａ及び送り駆動部３７Ｂは、基板の線速度信号Ｖsubのθ成分及びＸ成分のうち、それぞれ限界周波数ｆ1，ｆ2以下の周波数の回転成分（θ0）及び送り成分（Ｘ0）によってスピンドルモータ１７及びＸステージ１８を駆動する。当該限界周波数（ｆ1，ｆ2）を超える残留分である回転成分（θ1）及び送り成分（Ｘ1）は、それぞれ半径補正器４５及びビーム偏向部３３に供給される。半径補正器４５において、ビームの半径位置の補正信号が生成され、加算器４６において偏向・線速度信号生成器４１からのビーム偏向信号と加算されビーム偏向部３３に供給される。すなわち、動作帯域の狭い機械系（Ｘθステージ系）の残留エラー分は、ビーム偏向信号にフィードフォワードで加算され、ビームの偏向によって補正される。また、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２のカットオフ周波数（ｆc）以上の周波数はピット記録に使用される。

このようにビーム偏向量Ｗに関し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２を通過した信号が目標値となるように基板速度Ｖsub及び偏向速度Ｖbeamを調整する制御をかけることによって、ビーム偏向量Ｗに応じた適切な相対速度で基板を電子ビームカラムに対して進行させ、ビーム偏向量Ｗが目標値に近づくようフィードバック制御を行っている。かかる制御によってビーム偏向量の増大による収束特性の劣化、及び電子ビームのブランキングを回避することができる。

上記したように、ビーム偏向速度及び基板速度（線速度）を変化させて記録制御を行っている。かかるビーム偏向制御及び基板の回転及び送り制御によって、電子ビームのブランキングを最小限に抑えることができ、電子ビームの損失を低減できると共に、電子ビーム露光のスループットを向上することができる。

なお、電子ビームを用いたビーム記録装置について説明したが、偏向装置を備えたレーザビーム記録装置、あるいは他の荷電粒子ビーム記録装置についても適用が可能である。また、Ｘθステージ系を用いたビーム記録装置に限らず、ＸＹステージ系を備えたビーム記録装置についても適用が可能である。

図７は、実施例２における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図であり、ビームの偏向制御及び基板１５の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。

コントローラ３０内には、偏向・線速度制御部４０が設けられている。また、偏向・線速度制御部４０には、デューティ比算出器５１が設けられている。その他は、図５に示した構成と同様である。

デューティ比算出器５１は、記録すべき情報データ（記録データ）ＲＤをモニタし、当該記録データＲＤのデューティ比ＤＩを算出して偏向・線速度信号生成器４１に供給する。偏向・線速度信号生成器４１は、当該デューティ比ＤＩに基づいてビーム偏向速度Ｖbeam及び基板速度Ｖsubを確定する。すなわち、ビーム偏向速度Ｖbeam及び基板速度Ｖsubの調整値（ΔＶ）を算出する。そして当該算出結果に基づいてビーム偏向信号Ｗ、及び基板線速度信号Ｖsubを生成する。

より具体的には、デューティ比算出器５１は、記録データＲＤを取り込み、記録データＲＤ中のデータ列のデューティ比を算出する。例えば、記録データＲＤの所定数のピットを取り込み、あるいは所定期間のデータ列ごとにデータを取り込み、当該データ列のデューティ比を算出する。偏向・線速度信号生成器４１は、当該デューティ比ＤＩに基づいてビーム偏向速度Ｖbeam及び基板速度Ｖsubを算出する。なお、Ｖsub−Ｖbeam＝Ｖexpの関係が保たれるよう制御される点は上記した実施例と同様である。

図８及び図９は、所定区間におけるデューティ比ＤＩに基づいてビーム偏向速度Ｖbeam及び基板速度Ｖsub、すなわちΔＶを算出する場合の一例を模式的に示している。尚、図８はデューティ比が小（ＤＩ＝０．４５）である場合、図９はデューティ比が大（ＤＩ＝０．５５）である場合について示している。

デューティ比算出器５１は、記録データＲＤの所定区間におけるピットデューティ比を算出する。偏向・線速度信号生成器４１は、算出されたデューティ比ＤＩに基づいて基板速度Ｖsub及びビーム偏向速度Ｖbeamを算出する。例えば、一例として下記の如き式を用いて算出する。

Ｖsub＝１／ＤＩ×Ｖexp，
Ｖbeam＝Ｖsub−Ｖexp＝（１−ＤＩ）／ＤＩ×Ｖexp

デューティ比が０．５であれば、Ｖsub＝２×Ｖexp、Ｖbeam＝１×Ｖexpであるので、上記区間について算出されたデューティ比が小（ＤＩ＝０．４５）のとき、
Ｖsub＝２．２２×Ｖexp、Ｖbeam＝１．２２×Ｖexp
となり、基板速度Ｖsub及びビーム偏向速度ＶbeamにはΔＶ＝０．２２Ｖexp（＞０）が加えられる。すなわち、これらの速度を増加させるよう制御がなされる。

一方、算出されたデューティ比が大（ＤＩ＝０．５５）のとき（図９）、
Ｖsub＝１．８２×Ｖexp、Ｖbeam＝０．８２×Ｖexp
となり、基板速度Ｖsub及びビーム偏向速度ＶbeamにはΔＶ＝−０．１８Ｖexp（＜０）が加えられる。すなわち、これらの速度を減じるよう制御がなされる。

あるいは、デューティ比に応じてΔＶを離散的に変化させるようにしてもよい。例えば、デューティ比算出器５１は、記録データＲＤの所定区間におけるデューティ比が所定範囲内であるか否か、又は、当該所定範囲の下限以下（Ｗ１）であるか若しくは所定範囲の上限（Ｗ２）を超えているかを確定する。そして、デューティ比が、当該所定範囲内のときは当該範囲内であることを示すデューティ比ＤＩ＝Ｗ０を、当該所定範囲の下限以下の場合（データが疎の場合）にはＤＩ＝Ｗ１を、当該所定範囲の上限を超えている場合（データが密の場合）にはＤＩ＝Ｗ２を偏向・線速度信号生成器４１に供給する。偏向・線速度信号生成器４１は、供給されたデューティ比ＤＩを選択信号として用いて、速度調整値（ΔＶ）を低速ΔＶL（ＤＩ＝Ｗ２のとき）、中速ΔＶM（ＤＩ＝Ｗ０のとき）及び高速ΔＶH（ＤＩ＝Ｗ１のとき）から選択する。ここで、ΔＶL＜ΔＶM＜ΔＶHである。そして当該選択された速度調整値（ΔＶ）に基づいてビーム偏向信号Ｗ、及び基板線速度信号Ｖsubを生成する。なお、Ｖsub−Ｖbeam＝Ｖexpの関係が保たれるよう制御される点は上記した実施例と同様である。

かかる制御によって、電子ビームのブランキングを最小限に抑えることができ、電子ビームの損失を低減できると共に、電子ビーム露光のスループットを向上することができる。また、記録データＲＤを取り込み、データ列のデューティ比を得ているので、高精度にビーム偏向制御ができ、スループットを大きく改善することができる。

図１０は、実施例３における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図であり、ビームの偏向制御及び基板１５の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。コントローラ３０内に、偏向・線速度制御部４０が設けられている点は上記した実施例と同様である。

本実施例においては、偏向・線速度制御部４０内には、偏向量判別器５２が設けられている。偏向量判別器５２は、偏向・線速度信号生成器４１から出力されたビーム偏向信号Ｗをモニタし、ビーム偏向量が所定範囲内であるか否かを判別する。偏向量判別器５２は、当該偏向量が上限偏向量を超えたときに上限偏向量信号ＷUを、下限偏向量を下回ったときに下限偏向量信号ＷLを、偏向・線速度信号生成器４１に供給する。ここで、上限偏向量及び下限偏向量の絶対値は、ビームのブランキングが必要となるビーム偏向量（絶対値）よりも小さく設定しておく。

偏向・線速度信号生成器４１は、上限偏向量信号ＷU及び下限偏向量信号ＷLを受信していない場合には、速度調整値（ΔＶ）を中速値ΔＶMとしてビーム偏向信号Ｗ、及び基板線速度信号Ｖsubを生成する。そして、偏向・線速度信号生成器４１は、上限偏向量信号ＷUを受信したときには速度調整値（ΔＶ）を低速値ΔＶLに切換え、下限偏向量信号ＷLを受信したときには速度調整値（ΔＶ）を高速値ΔＶHに切換える。ここで、ΔＶL＜ΔＶM＜ΔＶHである。偏向・線速度信号生成器４１は、当該速度調整値（ΔＶ）に基づいてビーム偏向信号Ｗ、及び基板線速度信号Ｖsubを生成する。なお、Ｖsub−Ｖbeam＝Ｖexpの関係が保たれるよう制御される点は上記した実施例と同様である。

かかる制御によって、電子ビームのブランキングが必要となる頻度を低減することができ、電子ビームの損失を低減できると共に、電子ビーム露光のスループットを向上することができる。また、簡易な回路構成でスループットの高い記録装置を提供することができる。

図１１は、実施例４における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図であり、ビームの偏向制御及び基板１５の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。

本実施例においては、偏向量推定器５３が設けられている。偏向量推定器５３は、記録データＲＤの所定区間のデータ列を取り込み、現在の基板速度Ｖsub，ビーム偏向速度Ｖbeam、及びΔＶに基づいて、当該データ列を記録する際のビーム偏向量を推定する。偏向量推定器５３は、当該推定値を表す信号ＥＳを偏向・線速度信号生成器４１に供給する。偏向・線速度信号生成器４１は当該推定信号ＥＳに基づいて、当該データ列を記録する際のビーム偏向速度Ｖbeam、基板速度Ｖsub、調整値ΔＶを確定する。より具体的には、ビーム偏向量が電子ビームのブランキングが必要となる範囲を超えないように偏向速度Ｖbeam、基板速度Ｖsub、調整値ΔＶを確定する。あるいは、電子ビーム露光のスループットが高くなるようにこれらの値を確定する。そして当該確定結果に基づいてビーム偏向信号Ｗ、及び基板線速度信号Ｖsubを生成する。なお、偏向・線速度信号生成器４１は、偏向量推定器５３がデータ列を取り込み、少なくとも当該データ列に関する推定の実行に要する期間だけ上記データ列の記録を遅延させる。あるいは当該データ列の偏向・線速度信号生成器４１への入力を遅延させる遅延器（図示しない）を備える構成としてもよい。

かかる制御によって、電子ビームのブランキングが必要となる確率を低減することができ、電子ビームの損失を低減できると共に、電子ビーム露光のスループットを向上することができる。また、簡易な回路構成でスループットの高い記録装置を提供することができる。

図１２は、実施例５における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図であり、ビームの偏向制御及び基板１５の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。本実施例においては、ピット・スペース長判別器５５が設けられている。その他の構成については上記した実施例と同様である。

ピット・スペース長判別器５５は、記録データＲＤをモニタし、所定長を超えるピット及びスペースが記録データＲＤに含まれているか否かを判別する。以下に、ピット及びスペース長を判別し、記録制御をなす手順について図１３のフローチャートを参照して詳細に説明する。

まず、ピット・スペース長判別器５５は、記録データＲＤを順次取り込み（ステップＳ１１）、所定長を超えるピット又はスペースであるか否かを判別する（ステップＳ１２）。ピット又はスペースが所定長を超えない場合にはステップＳ１１に戻り、データ取り込み及び判別を繰り返す。

ステップＳ１２において、ピット又はスペースが所定長を超えると判別された場合には、スペースであるかピットであるかが判別される（ステップＳ１３）。所定長を超えるスペースであると判別された場合には、ビームを一端遮断する（ステップＳ１４）。当該スペースに後続するピットを記録するタイミングの到来を待つ（ステップＳ１５）。すなわち、当該後続ピットの記録を開始するのに最適であるカラム及び基板の相対位置、例えばビーム偏向角がゼロあるいは所定範囲内の偏向量となる位置、まで基板が回転するのを待つ。当該記録タイミングに合わせてビームをオンし、当該後続ピットの記録を行う（ステップＳ１６）。

次に、記録制御終了か否かが判別され（ステップＳ１７）、記録制御を続行する場合にはステップＳ１１に戻り、上記した手順を繰り返す。

ステップＳ１３において、所定長を超えるピットであると判別された場合には、当該ピットの一部の記録を行う（ステップＳ１８）。次に、ビームを遮断し（ステップＳ１９）、当該ピットの残部（未記録部分）を記録するタイミングの到来を待つ（ステップＳ２０）。すなわち、当該ピットの残部の記録を開始するのに最適であるカラム及び基板の相対位置まで基板が回転するのを待つ。当該記録タイミングに合わせてビームをオンし、当該ピットの残部の記録を行う（ステップＳ２１）。すなわち、ステップＳ１８及びステップＳ２１において当該ピットを分割して記録を行うが、当該分割位置は、ビーム偏向角又はが偏向量が所定範囲を超えないように行われる。また、２つに分割する場合について説明したが、ピットが非常に長い場合には、ステップＳ１８〜Ｓ２１を繰り返し、３つ以上に分割して記録を行うようにしてもよい。次に、記録制御終了か否かが判別され（ステップＳ１７）、記録制御を続行する場合にはステップＳ１１に戻り、上記した手順を繰り返す。

上記したように、ビーム偏向速度及び基板速度（線速度）を変化させるとともに、長いピット又はスペースを記録する必要が生じた場合にはビーム遮断を併用することによって、スループットの高い記録装置を提供することができる。

以上、種々の実施例について説明したように、ビーム電流のロスが無く、高精度でスループットの高いビーム記録装置を提供することができる。

なお、電子ビームを用いたビーム記録装置について説明したが、偏向装置を備えたレーザビーム記録装置、あるいは他の荷電粒子ビーム記録装置についても適用が可能である。また、Ｘθステージ系を用いたビーム記録装置に限らず、ＸＹステージ系を備えたビーム記録装置についても適用が可能である。

Claims (15)

1. 基板を回転させつつ、基板上に形成されたレジスト層に、露光ビームを照射することにより前記レジスト層にスペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンが形成された基板を製造する製造方法であって、
   前記露光ビームを偏向させて照射位置を移動させる工程と、
   前記露光ビームの偏向によって潜像を形成する工程と、
   前記潜像パターンのうち、前記スペースパターンを形成する場合には、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、の何れかを選択的に実行して前記スペースパターンを形成する工程と、
   を有することを特徴とする製造方法。
2. 前記スペースパターンを形成する工程は、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、を決定し、当該決定に基づいて前記スペースパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記スペースパターンを形成する工程は、記録すべき前記潜像パターンに含まれるスペースパターンの長さに応じて前記露光ビームをブランキングするか、前記ブランキングを行わずに前記露光ビームを記録すべき潜像まで偏向させるか、を決定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 前記スペースパターンを形成する工程は、記録すべき前記潜像パターンに含まれるスペースパターンが所定長を超える場合には、前記露光ビームをブランキングさせ、前記スペースパターンが前記所定長を超えない場合には、前記ブランキングを行わずに前記露光ビームを記録すべき潜像まで偏向させることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
5. 基板を回転させつつ、基板上に形成されたレジスト層に、露光ビームを照射することにより前記レジスト層にスペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンを形成する記録方法であって、
   前記露光ビームを偏向させることで照射位置を移動させる工程と、
   前記露光ビームの偏向によって潜像を形成する工程と、
   前記潜像パターンのうち、前記スペースパターンを形成する場合には、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、の何れかを選択的に実行して前記スペースパターンを形成する工程と、
   を有することを特徴とする記録方法。
6. 前記スペースパターンを形成する工程は、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、を決定し、当該決定に基づいて前記スペースパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の記録方法。
7. 前記スペースパターンを形成する工程は、記録すべき前記潜像パターンに含まれるスペースパターンの長さに応じて前記露光ビームをブランキングするか、前記ブランキングを行わずに前記露光ビームを記録すべき潜像まで偏向させるかを決定する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の記録方法。
8. 前記スペースパターンを形成する工程は、記録すべき前記潜像パターンに含まれるスペースパターンが所定長を超える場合には、前記露光ビームをブランキングさせ、前記スペースパターンが前記所定長を超えない場合には、前記ブランキングを行わずに前記露光ビームを記録すべき潜像まで偏向させることを特徴とする請求項５に記載の記録方法。
9. 基板を回転させつつ、基板上に形成されたレジスト層に、露光ビームを照射することにより前記レジスト層にスペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンを形成する記録装置であって、
   前記露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部と、
   前記露光ビームをブランキングさせるビーム遮断手段と、
   前記潜像パターンのうち、前記スペースパターンを形成する場合には、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、を使い分けて、前記スペースパターンを形成する制御手段と、
   を有することを特徴とする記録装置。
10. 前記制御手段は、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、を決定し、当該決定に基づいて前記スペースパターンを形成することを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
11. 前記制御装置は、形成する前記スペースパターンが所定長を超える場合には、前記露光ビームをブランキングさせ、前記スペースパターンが前記所定長を超えない場合には、ブランキングを行わずに前記露光ビームを記録すべき潜像まで偏向させることを特徴とする請求項９に記載の記録装置。
12. 記録すべき前記潜像パターンに含まれるスペースパターンを検出する第1検出手段と、
    前記第1検出手段により検出されたスペースパターンが所定長を超えるか否かを判別する第1判別手段と、を有し
    前記制御手段は、前記第1判別手段が前記スペースパターンが所定長を超えると判別した場合には、前記露光ビームをブランキングさせることを特徴とする請求項１１に記載の記録装置。
13. 露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部を有し、基板を回転させつつ基板上に形成されたレジスト層に、前記ビーム偏向部により偏向された前記露光ビームを照射することにより、前記レジスト層に、スペースパターン及びマークパターンからなる潜像パターンを形成する記録装置を制御する制御装置であって、
    前記露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向信号を生成するビーム偏向信号部と、
    前記露光ビームをブランキングさせるビーム遮断信号を生成するビーム遮断信号生成部と、
    前記潜像パターンのうち、前記スペースパターンを形成する場合には、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、を使い分けて、前記ビーム偏向信号又は前記ビーム遮断信号を生成する信号生成部と、
    を有することを特徴とする制御装置。
14. 前記信号生成部は、前記露光ビームをブランキングさせるか、もしくは次に記録すべき潜像へ前記露光ビームを偏向させるか、を決定し、当該決定に基づいて前記ビーム偏向信号又は前記ビーム遮断信号を生成することを特徴とする請求項１３に記載の制御装置。
15. 記録すべき前記潜像パターンに含まれるスペースパターンが所定長を超えるか否かを判別する第1判別手段、を有し
    前記信号生成部は、前記第1判別手段により前記スペースパターンが所定長を超えると判別された場合には前記ビーム遮断信号を生成することを特徴とする請求項１３に記載の制御装置。

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