JP2012141249A - Rotation control device and rotation control method - Google Patents

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弘昭 北原
Satoshi Sugiura
聡 杉浦
Takayuki Kasuya
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation control device capable of improving accuracy of rotation control of a workbench with compact structure, and a rotation control method.SOLUTION: A rotation control method includes: a step of generating a rotational unevenness signal and a rotational run-out amount signal by processing a read signal of a rotary encoder which rotates interlocking with rotation of a rotor; a step of performing rotational speed servo control of the rotor at a rotational drive part according to the rotational unevenness signal; and a step of performing position servo control over a workpiece at a processing part according to the rotational run-out amount signal.

Description

本発明は、ターンテーブル等の回転体を備えた回転制御装置及び回転制御方法に関する。   The present invention relates to a rotation control device and a rotation control method provided with a rotating body such as a turntable.

基盤技術の高機能化・高精度化に伴い、回転系の高精度加工または高精度な位置計測のためには、モータなどの部品精度を向上させるだけでは不十分である。そのため回転ムラ量や回転ブレ量を検出し、補正量を求め加工機または計測器にフィードバックする必要がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   With the advancement of functionality and accuracy of basic technology, it is not sufficient to improve the accuracy of parts such as motors for high-precision machining of rotary systems or high-precision position measurement. Therefore, it is necessary to detect the amount of rotation unevenness and the amount of rotation blur, determine the correction amount, and feed it back to the processing machine or measuring instrument (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).

回転ムラ量の検出にはロータリーエンコーダが、回転ブレ量の検出にはレーザ測長器が用いられている。従来の高精度回転型エンコーダーから検出される信号は、内部に組み込まれる同心円状に配置されたスリット列の各スリットの位置を検出して生成される(例えば、特許文献3、特許文献4参照)。   A rotary encoder is used to detect the amount of rotation unevenness, and a laser length measuring device is used to detect the amount of rotation blur. A signal detected from a conventional high-accuracy rotary encoder is generated by detecting the position of each slit in a concentric arrangement of slits incorporated therein (see, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4). .

国際公開第2007/111260公報International Publication No. 2007/111260 国際公開第2007/111261公報International Publication No. 2007/111126 特開平6−76293号公報JP-A-6-76293 特開平8−212552号公報JP-A-8-212552

しかしながら、技術の高度化により要求される精度はナノメータレベルとなり、従来のエンコーダーでは十分な性能を得られない。その要因は、スリットの製造工程および検出器の性能(分解能)に依存しているからである。高精度なスリットの製造は、レーザを光源とした回転型描画装置にて作製されるが、レーザ光源の波長限界で決定される分解能により、スリットの不鮮明さ、および長サイズかによるパルス数制限が挙げられる。また、従来のレーザ測長器では検出精度が悪いという問題がある。   However, the accuracy required by the advancement of technology is on the nanometer level, and sufficient performance cannot be obtained with a conventional encoder. This is because the factor depends on the manufacturing process of the slit and the performance (resolution) of the detector. High-precision slits are manufactured with a rotary drawing device using a laser as a light source, but the resolution determined by the wavelength limit of the laser light source limits the blurring of the slit and the number of pulses depending on whether it is a long size. Can be mentioned. Further, the conventional laser length measuring device has a problem that detection accuracy is poor.

更に、高精度化のために、ロータリーエンコーダとレーザ測長器の2つの検出器とそのシステムを狭い場所に収めて設計する必要があった。   Furthermore, in order to improve the accuracy, it was necessary to design the two detectors of the rotary encoder and the laser length measuring device and the system in a narrow space.

そこで、本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、コンパクトな構成で回転体(作業台)の回転制御の精度の向上を図ることができる回転制御装置及び回転制御方法を提供することが本発明の目的である。   Therefore, the problems to be solved by the present invention include the above-mentioned drawbacks as an example, and a rotation control device and rotation control capable of improving the accuracy of rotation control of a rotating body (work table) with a compact configuration. It is an object of the present invention to provide a method.

請求項1に係る発明の回転体制御装置は、回転自在な回転体を回転させる回転駆動部と、前記回転体に載置されたワークに対して処理する処理部と、を含む回転作業台装置であって、前記回転体の回転に連動して回転するロータリーエンコーダと、前記ロータリーエンコーダの読取信号を処理して回転ムラ信号と回転ブレ量信号とを得る信号処理回路と、を含み、前記回転駆動部は、前記回転ムラ信号に応じて前記回転体の回転速度サーボ制御をなし、前記処理部は、前記回転ブレ量信号に応じて前記ワークに対する位置サーボ制御をなすことを特徴としている。   A rotating body control device according to a first aspect of the present invention is a rotary worktable device including a rotation driving unit that rotates a rotatable rotating body, and a processing unit that processes a workpiece placed on the rotating body. A rotary encoder that rotates in conjunction with rotation of the rotating body, and a signal processing circuit that processes a read signal of the rotary encoder to obtain a rotation unevenness signal and a rotation blur amount signal, and the rotation The drive unit performs rotation speed servo control of the rotating body according to the rotation unevenness signal, and the processing unit performs position servo control for the workpiece according to the rotation blur amount signal.

請求項4に係る発明の回転制御方法は、回転自在な回転体を回転させる回転駆動部と、前記回転体上に載置されたワークに対して処理する処理部と、を含む回転制御装置の回転制御方法であって、前記回転体の回転に連動して回転するロータリーエンコーダからの読取信号を処理して回転ムラ信号と回転ブレ量信号とを生成するステップと、前記回転駆動部において前記回転ムラ信号に応じて前記回転体の回転速度サーボ制御をなすステップと、前記処理部において前記回転ブレ量信号に応じて前記ワークに対する位置サーボ制御をなすステップと、を備えることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rotation control method comprising: a rotation drive unit that rotates a rotatable rotating body; and a processing unit that processes a workpiece placed on the rotating body. A rotation control method, comprising: processing a read signal from a rotary encoder that rotates in conjunction with rotation of the rotating body to generate a rotation unevenness signal and a rotation blur amount signal; and There are provided a step of performing rotational speed servo control of the rotating body in accordance with the unevenness signal, and a step of performing position servo control on the workpiece in accordance with the rotational blur amount signal in the processing unit.

請求項1及び4に係る発明によれば、回転体の回転に連動して回転するロータリーエンコーダからの読取信号を処理して回転ムラ信号と回転ブレ量信号とを生成し、回転駆動部において回転ムラ信号に応じて回転体の回転速度サーボ制御をなし、処理部において回転ブレ量信号に応じてワークに対する位置サーボ制御をなすので、コンパクトな構成で回転体の回転制御の精度向上を図ることができる。   According to the first and fourth aspects of the invention, the read signal from the rotary encoder that rotates in conjunction with the rotation of the rotating body is processed to generate the rotation unevenness signal and the rotation blur amount signal, and the rotation drive unit rotates the rotation signal. Since the rotation speed servo control of the rotating body is performed according to the unevenness signal and the position servo control for the workpiece is performed according to the rotation blur signal in the processing unit, the accuracy of the rotation control of the rotating body can be improved with a compact configuration. it can.

本発明による回転制御装置のシステム図である。It is a system diagram of a rotation control device according to the present invention. 図1の装置中のロータリーエンコーダの構成図である。It is a block diagram of the rotary encoder in the apparatus of FIG. 図2のロータリーエンコーダの作成方法を示す図である。It is a figure which shows the production method of the rotary encoder of FIG. 回転ムラ量を生成する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of producing | generating the amount of rotation nonuniformity. 回転振れ量を生成する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of producing | generating a rotational shake amount. 本発明が適用された回転型電子線描画装置を示す図である。It is a figure which shows the rotary electron beam drawing apparatus to which this invention was applied. 図6の装置のロータリーエンコーダ及びコントローラを具体的に示す図である。It is a figure which shows specifically the rotary encoder and controller of the apparatus of FIG.

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明のロータリーエンコーダを用いた回転制御のシステムを示したブロック図である。システムは、スリット列またはピット列が形成されたロータリーエンコーダ1と、スリットまたはピットを読取る光ピックアップと、モータ3と、軸4、ターンテーブル(回転体である回転作業台)5からなり、ロータリーエンコーダ1とターンテーブル5は軸4で結合され、軸4はモータ5の駆動軸でありモータ5の回転によって、ロータリーエンコーダ1とターンテーブル5は回転する。   FIG. 1 is a block diagram showing a rotation control system using the rotary encoder of the present invention. The system is composed of a rotary encoder 1 in which slit rows or pit rows are formed, an optical pickup that reads slits or pits, a motor 3, a shaft 4, and a turntable (rotating work table 5). 1 and the turntable 5 are coupled by a shaft 4. The shaft 4 is a drive shaft of a motor 5, and the rotary encoder 1 and the turntable 5 are rotated by the rotation of the motor 5.

光ピックアップ2が読取った読取信号は、信号生成部6に供給され、回転ムラ量に応じた回転ムラ信号S1と回転ブレ量(軸ブレ量)に応じた回転振れ信号S2を生成する。生成された回転ムラ信号S1はモータ制御部7に供給され、検出された回転ムラ量S1に基づいて、回転ムラ量を補正しモータの回転を制御する。また、回転ブレ量信号S2は図示せぬ回路または各種のコントロールを行う制御部へ供給され、回転ブレの補正を行う。   The read signal read by the optical pickup 2 is supplied to the signal generation unit 6 to generate a rotation unevenness signal S1 corresponding to the rotation unevenness amount and a rotation shake signal S2 corresponding to the rotation shake amount (axis shake amount). The generated rotation unevenness signal S1 is supplied to the motor control unit 7, and based on the detected rotation unevenness amount S1, the rotation unevenness amount is corrected to control the rotation of the motor. The rotation blur amount signal S2 is supplied to a circuit (not shown) or a control unit that performs various controls, and corrects the rotation blur.

図2はロータリーエンコーダ5の構造を示した図である。   FIG. 2 shows the structure of the rotary encoder 5.

ロータリーエンコーダ5はガラス基板から構成され、ガラス基板の一方の表面にスリットまたはピットからなるパターン部が形成されている。図2の例はパターン部にスリット1・・・nが形成されている例を示している。各スリットは周方向に等間隔で配置されている。1つのスリットは、周方向の長さが半径方向の長さより長い長方形状をしている。   The rotary encoder 5 is composed of a glass substrate, and a pattern portion composed of slits or pits is formed on one surface of the glass substrate. The example of FIG. 2 shows an example in which slits 1... N are formed in the pattern portion. The slits are arranged at equal intervals in the circumferential direction. One slit has a rectangular shape in which the length in the circumferential direction is longer than the length in the radial direction.

図3はロータリーエンコーダ5の製造工程を示した図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of the rotary encoder 5.

ロータリーエンコーダ5は、電子線描画工程S100、パターンニング工程S200、金属層エッチング工程S300、レジスト除去工程S400、基板エッチング工程S500、金属層除去工程S600からなる。   The rotary encoder 5 includes an electron beam drawing process S100, a patterning process S200, a metal layer etching process S300, a resist removing process S400, a substrate etching process S500, and a metal layer removing process S600.

電子線描画工程S100でのスリットの描画には、例えば、解像度の高い加速電圧100kV電子カラムを備えた回転型電子線描画装置を用いる。100keVの高エネルギー電子を用いて電子線レジストに描画することでレジスト内での電子前方散乱を低減するとともに、電子線レジストおよび基板からの後方散乱を低減することが可能となる。基板100上に金属層101が形成され、金属層101上に電子線レジスト102が形成された基板に電子線を照射する。基板100は平坦性が確保され、硬度のある材料である例えばガラス基板を用いる。   For the slit drawing in the electron beam drawing step S100, for example, a rotary electron beam drawing apparatus including an electron column with a high resolution acceleration voltage of 100 kV is used. By drawing on the electron beam resist using high-energy electrons of 100 keV, it becomes possible to reduce electron forward scattering in the resist and to reduce back scattering from the electron beam resist and the substrate. The substrate on which the metal layer 101 is formed on the substrate 100 and the electron beam resist 102 is formed on the metal layer 101 is irradiated with an electron beam. As the substrate 100, for example, a glass substrate which is a material having a flatness and hardness is used.

また、スリット形状をパターニングする際には、電子線描画にて作製するパターンを半径方向に連結する必要がある。さらに回転方向に対して連続間隔で精度よく整列配置することが必要となる。電子線描画においては光源のパワー変調を実施することは精度劣化を引き起こすことから、一定パワーでの描画となる。よって連続描画にて高精度にパターニングを実施するためには、CLV(線速度一定)制御にて描画する。つまり、スリットは一回の電子線照射で形成されるのではなく、まずスリットの最内周側を一回転目で描画し、2回転目で次の部分を1回転目の描画位置と接するように描画する。そしてさらに複数回点目の描画を行い、最終回転目でスリットの最外周側の描画を完了し(図2での例では、六回転で1つのスリットに相当するパターンが描画されることになる)、図2に示すスリットを形成する。   Further, when patterning the slit shape, it is necessary to connect the patterns produced by electron beam drawing in the radial direction. In addition, it is necessary to arrange and arrange accurately at continuous intervals with respect to the rotation direction. In electron beam drawing, performing power modulation of the light source causes deterioration in accuracy, and therefore drawing with constant power. Therefore, in order to perform patterning with high accuracy by continuous drawing, drawing is performed by CLV (constant linear velocity) control. In other words, the slit is not formed by one electron beam irradiation, but first, the innermost circumference side of the slit is drawn by the first rotation, and the next portion is in contact with the drawing position of the first rotation by the second rotation. To draw. Further, drawing is performed a plurality of times, and drawing on the outermost peripheral side of the slit is completed at the final rotation (in the example in FIG. 2, a pattern corresponding to one slit is drawn by six rotations). ), The slit shown in FIG. 2 is formed.

次に、パターンニング工程S200にて、電子線が照射された部分を処理し、電子レジストのパターニングを行い、電子線レジストからなるマスクを作成する。   Next, in the patterning step S200, the portion irradiated with the electron beam is processed, the electron resist is patterned, and a mask made of the electron beam resist is created.

次に、金属層エッチング工程S300にて、電子線レジストをマスクとして、電子線レジスト下方に位置する基板エッチング用マスクとして機能する金属層101、例えばクロム(Cr)をエッチングする。これにより基板エッチング用金属マスクを形成する。   Next, in the metal layer etching step S300, the metal layer 101 that functions as a substrate etching mask located below the electron beam resist, for example, chromium (Cr) is etched using the electron beam resist as a mask. Thereby, a metal mask for substrate etching is formed.

次に、レジスト除去工程S400にて、残ったレジストをアッシングなどの工程で除去し、形成した金属マスクを露出させる。   Next, in the resist removal step S400, the remaining resist is removed by a process such as ashing to expose the formed metal mask.

次に、形成した金属マスク用いて、ガラス基板100のエッチングを実施する。ガラス基板100のエッチング深さに関しては、検出器の開発にて必要とされる深さに合わせる。エッチングにおいては、大面積の一括エッチングを実施する。
最後に、金属層除去工程S600にて残った金属マスクを除去し洗浄し、ガラス基板上にスリットが形成されたロータリーエンコーダ5が完成する。
Next, the glass substrate 100 is etched using the formed metal mask. The etching depth of the glass substrate 100 is adjusted to the depth required in the development of the detector. In the etching, large area batch etching is performed.
Finally, the metal mask remaining in the metal layer removing step S600 is removed and washed to complete the rotary encoder 5 in which slits are formed on the glass substrate.

なお、ロータリーエンコーダは図3に示した工程の製造方法に限ることなく、S400のレジストを除去した後の金属マスクが残る状態をロータリーエンコーダとしてもよいし、S600の金属層を除去したがラス基板上に、反射率を高めるため新たな金属を反射膜として形成してロータリーエンコーダとしてもよい。   The rotary encoder is not limited to the manufacturing method in the process shown in FIG. 3, and the state in which the metal mask remains after removing the resist in S400 may be used as the rotary encoder, or the metal layer in S600 is removed. On top of that, a new metal may be formed as a reflective film in order to increase the reflectivity so as to be a rotary encoder.

ロータリーエンコーダ5のスリットの読取信号から回転ムラ量を生成する方法について説明する。スリットの読取手段としては、青色半導体レーザを搭載した光ピックアップ2を用いる。例えば、波長405nmの半導体レーザを搭載した光ピックアップ2にて検出システムを構成し、ロータリーエンコーダ5の回転軸に対して同心円形状に形成されたスリットからの再生信号の検出を実施する。   A method for generating the rotation unevenness amount from the reading signal of the slit of the rotary encoder 5 will be described. As the slit reading means, an optical pickup 2 equipped with a blue semiconductor laser is used. For example, a detection system is configured by the optical pickup 2 equipped with a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm, and a reproduction signal is detected from a slit formed concentrically with respect to the rotation axis of the rotary encoder 5.

信号検出の際に、光ピックアップ2の光学システムにてスリット表面にフォーカスをかけるとともに、形成されたスリットにトラッキングをかけ、反射光量差の信号を検出し、回転ステージの回転制御用信号の生成および回転振れ量信号生成を行う。これについては後述する。   At the time of signal detection, the optical system of the optical pickup 2 focuses the slit surface, tracks the formed slit, detects the reflected light amount difference signal, generates a rotation stage rotation control signal, and A rotational shake amount signal is generated. This will be described later.

図4を用いて、スリットの再生信号から、回転誤差として発生する回転ムラを検出し、補正を実施するための回転ムラ信号S1の生成について説明する。   The generation of the rotation unevenness signal S1 for detecting the rotation unevenness generated as the rotation error from the reproduction signal of the slit and performing the correction will be described with reference to FIG.

光ピックアップからの再生光は、スリット表面にフォーカスがかけられた状態で、連続したスリットを通過する(図中、L1)。これにより、パルス状の回転検出信号(図中、L3)が得られる。従来のロータリーエンコーダを用いた回転検出信号にくらべて、小さいビーム径でフォーカスサーボをかけながらスリットを読取ることにより回転検出信号の精度が向上する。この回転検出信号を回転基準信号(L2)と比較することにより回転ムラ検出信号(L4)を生成する。つまり、回転基準信号(L2)のクロックの立ち上がり位置と回転検出信号(L3)の立ち上がり位置、または、回転基準信号(L2)のクロックの立ち下がり位置と回転検出信号(L3)の立ち下がり位置をそれぞれ比較し、差分を回転ムラ量として検出する。回転ムラ量の大きさを示す信号が回転ムラ検出信号(L4)である。回転ムラ検出信号は、図1の信号生成部6の回転ムラ信号S1としてモータなどの回転制御にフィードバックされる。   The reproduction light from the optical pickup passes through the continuous slit in a state where the surface of the slit is focused (L1 in the figure). Thereby, a pulse-like rotation detection signal (L3 in the figure) is obtained. Compared with a rotation detection signal using a conventional rotary encoder, the accuracy of the rotation detection signal is improved by reading the slit while applying focus servo with a small beam diameter. The rotation unevenness detection signal (L4) is generated by comparing this rotation detection signal with the rotation reference signal (L2). That is, the rising position of the clock of the rotation reference signal (L2) and the rising position of the rotation detection signal (L3), or the falling position of the clock of the rotation reference signal (L2) and the falling position of the rotation detection signal (L3). Each is compared, and the difference is detected as the amount of rotation unevenness. A signal indicating the amount of rotation unevenness is the rotation unevenness detection signal (L4). The rotation unevenness detection signal is fed back to the rotation control of the motor or the like as the rotation unevenness signal S1 of the signal generator 6 in FIG.

図5を用いて、スリットの再生信号から、スピンドルモータなどの機械精度誤差として発生する回転ブレ量信号S2の生成について説明する。   With reference to FIG. 5, generation of the rotational shake amount signal S2 generated as a mechanical accuracy error of a spindle motor or the like from the slit reproduction signal will be described.

光ピックアップ2がスリット列を再生するにあたり、トラッキングをかけることでトラッキングサーボ信号を抽出する。トラッキングサーボは光ディスクの記録再生で周知である3ビーム法や位相差法を用いて行われる。
1回転分のトラッキング信号を複数回検出し、平均値化することによりトラッキング信号(L10)を得る。既知である回転基準値(L11)とトラッキング信号(L10)との差分が回転ブレ量の大きさを示す信号が回転ブレ量信号(図示せず)となる。回転ブレ量は、図1の信号生成部6の回転ブレ量信号S2として、例えば同心円状のパターン描画のビーム位置制御や微細加工のための加工器の位置制御にフィードバックされる。
図1〜5の例では、ロータリーエンコーダ5に形成されたスリット列またはピット列が形成された面を、光ピックアップで読取る構成を用いて説明したが、これに限らない。例えば、スリット列またはピット列が形成された面側から光を照射し、ロータリーエンコーダを透過した光を、スリット列またはピット列が形成された面とは反対の面側で受光するように、ピックアップを構成してもよい。
When the optical pickup 2 reproduces the slit row, tracking servo signals are extracted by applying tracking. The tracking servo is performed using a three-beam method or a phase difference method that is well-known in recording and reproduction of optical disks.
The tracking signal for one rotation is detected a plurality of times and averaged to obtain the tracking signal (L10). A signal indicating that the difference between the known rotation reference value (L11) and the tracking signal (L10) indicates the amount of rotation blur is a rotation blur signal (not shown). The rotation blur amount is fed back to the beam position control of concentric pattern drawing or the position control of a processing machine for fine processing, for example, as a rotation blur amount signal S2 of the signal generator 6 in FIG.
Although the example of FIGS. 1-5 demonstrated using the structure which reads the surface in which the slit row | line | column or pit row | line | column formed in the rotary encoder 5 was formed with an optical pick-up, it is not restricted to this. For example, pickup is performed so that light is irradiated from the surface side where the slit row or pit row is formed, and light transmitted through the rotary encoder is received on the side opposite to the surface where the slit row or pit row is formed. May be configured.

図6は、本発明が適用された電子ビーム描画装置10の構成を模式的に示すブロック図である。電子ビーム描画装置10は、電子ビームを用い、ハード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。   FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of the electron beam lithography apparatus 10 to which the present invention is applied. The electron beam drawing apparatus 10 is a disk mastering apparatus that uses an electron beam to create a master for manufacturing a hard disk.

電子ビーム描画装置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。   The electron beam drawing apparatus 10 includes a vacuum chamber 11, a driving device for placing, rotating, and driving the substrate 15 disposed in the vacuum chamber 11, an electron beam column 20 attached to the vacuum chamber 11, and a substrate Various circuits and control systems for driving control and electron beam control are provided.

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(回転作業台、回転体)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。   More specifically, the substrate 15 for the master disk is coated with a resist on the surface thereof and placed on a turntable (rotary work table, rotating body) 16. The turntable 16 is rotationally driven with respect to the vertical axis of the main surface of the disk substrate by a spindle motor 17 which is a rotational drive device that rotationally drives the substrate 15. The spindle motor 17 is provided on a feed stage (hereinafter also referred to as X stage) 18. The X stage 18 is coupled to a feed motor 19 which is a transfer (translation drive) device, and can move the spindle motor 17 and the turntable 16 in a predetermined direction (x direction) in a plane parallel to the main surface of the substrate 15. It can be done. Therefore, the Xθ stage is constituted by the X stage 18, the spindle motor 17 and the turntable 16.

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。   The spindle motor 17 and the X stage 18 are driven by a stage drive unit 37, and the feed amount of the X stage 18 that is the drive amount and the rotation angle of the turntable 16 (that is, the substrate 15) are controlled by the controller 30.

ターンテーブル16は誘電体、例えば、セラミックからなり、基板15を保持する静電チャッキング機構(図示しない)などのチャッキング機構を有している。かかるチャッキング機構によって、ターンテーブル16上に載置された基板15はターンテーブル16に確実に固定される。   The turntable 16 is made of a dielectric material, for example, ceramic, and has a chucking mechanism such as an electrostatic chucking mechanism (not shown) that holds the substrate 15. By such a chucking mechanism, the substrate 15 placed on the turntable 16 is securely fixed to the turntable 16.

Xステージ18上には、レーザ干渉計35の一部である反射鏡35Aが配されている。   On the X stage 18, a reflecting mirror 35A that is a part of the laser interferometer 35 is disposed.

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。   The vacuum chamber 11 is installed via an anti-vibration table (not shown) such as an air damper, and transmission of vibration from the outside is suppressed. The vacuum chamber 11 is connected to a vacuum pump (not shown), and the interior of the vacuum chamber 11 is set to a vacuum atmosphere at a predetermined pressure by evacuating the chamber.

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。   In the electron beam column 20, an electron gun (emitter) 21 for emitting an electron beam, a converging lens 22, a blanking electrode 23, an aperture 24, a beam deflection electrode 25, a focus lens 27, and an objective lens 28 are arranged in this order. ing.

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、例えば、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。   The electron gun 21 emits an electron beam (EB) accelerated to, for example, several tens of KeV by a cathode (not shown) to which a high voltage supplied from an acceleration high-voltage power source (not shown) is applied. The converging lens 22 converges the emitted electron beam. The blanking electrode 23 performs on / off switching (ON / OFF) of the electron beam based on the modulation signal from the blanking control unit 31. That is, by applying a voltage between the blanking electrodes 23 to greatly deflect the passing electron beam, the electron beam can be prevented from passing through the aperture 24 and the electron beam can be turned off.

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。   The beam deflection electrode 25 can control the deflection of the electron beam at high speed based on a control signal from the beam deflection unit 33. With this deflection control, the position of the electron beam spot relative to the substrate 15 is controlled. The focus lens 28 is driven based on a drive signal from the focus control unit 34, and electron beam focus control is performed.

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。   Further, the vacuum chamber 11 is provided with a height detection unit 36 for detecting the height of the surface of the substrate 15. The photodetector 36B includes, for example, a position sensor, a CCD (Charge Coupled Device), etc., receives a light beam emitted from the light source 36A and reflected by the surface of the substrate 15, and receives the received light signal from the height detector 36. To supply. The height detection unit 36 detects the height of the surface of the substrate 15 based on the light reception signal, and generates a detection signal. A detection signal indicating the height of the surface of the substrate 15 is supplied to the focus control unit 34, and the focus control unit 34 performs focus control of the electron beam based on the detection signal.

レーザ干渉計35は、レーザ干渉計35内の光源から照射されるレーザ光を用いてXステージ18の変位を測長し、その測長データ、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。   The laser interferometer 35 measures the displacement of the X stage 18 using the laser light emitted from the light source in the laser interferometer 35, and obtains the measured data, that is, the feed (X direction) position data of the X stage 18. This is sent to the stage drive unit 37.

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に供給される。より詳細には、当該回転信号は、基板15の基準回転位置を表す原点信号、及び基準回転位置からの所定回転角ごとのパルス信号(ロータリエンコーダ信号)を含んでいる。ステージ駆動部37は、当該回転信号によりターンテーブル16(基板15)の回転角、回転速度等を得る。   Further, the rotation signal of the spindle motor 17 is also supplied to the stage drive unit 37. More specifically, the rotation signal includes an origin signal indicating the reference rotation position of the substrate 15 and a pulse signal (rotary encoder signal) for each predetermined rotation angle from the reference rotation position. The stage drive unit 37 obtains the rotation angle, rotation speed, and the like of the turntable 16 (substrate 15) from the rotation signal.

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、回転及び送り駆動がなされる。   The stage drive unit 37 generates position data representing the position of the electron beam spot on the substrate based on the feed position data from the X stage 18 and the rotation signal from the spindle motor 17, and supplies the position data to the controller 30. Further, the stage drive unit 37 drives the spindle motor 17 and the feed motor 19 based on a control signal from the controller 30 to perform rotation and feed drive.

コントローラ30には、ディスクリートトラックメディアやパターンドメディア等の用いられるトラックパターン・データや記録(露光)すべきデータ(記録データ)RDが供給される。   The controller 30 is supplied with track pattern data, such as discrete track media and patterned media, and data (recording data) RD to be recorded (exposed).

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CB、偏向制御信号CD及びフォーカス制御信号CFを送出し、当該記録データRDに基づいてデータ記録(露光又は描画)制御を行う。すなわち、記録データRDに基づいて基板15上のレジストに電子ビーム(EB)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潜像が形成されて記録(露光)がなされる。   The controller 30 sends a blanking control signal CB, a deflection control signal CD, and a focus control signal CF to the blanking control unit 31, the beam deflection unit 33, and the focus control unit 34, respectively, and records data based on the recording data RD ( (Exposure or drawing) control. That is, the resist on the substrate 15 is irradiated with an electron beam (EB) based on the recording data RD, and a latent image is formed only at a portion exposed by the electron beam irradiation to perform recording (exposure).

さらに、電子ビーム描画装置10には、ターンテーブル16の回転時における半径方向(以下、ラジアル方向という。)における回転振れを検出するために上記の回転作業台装置が利用される。コントローラ30は検出された回転振れに基づいてビーム偏向部33を制御し、電子ビームの照射位置を調整(補正)する。   Further, the electron beam drawing apparatus 10 uses the rotary work table apparatus described above to detect rotational runout in the radial direction (hereinafter referred to as a radial direction) when the turntable 16 rotates. The controller 30 controls the beam deflection unit 33 based on the detected rotational shake and adjusts (corrects) the irradiation position of the electron beam.

かかる電子ビーム描画装置10の記録制御は、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。   The recording control of the electron beam drawing apparatus 10 is performed based on the above-described feed position data and rotation position data. The main signal lines related to the blanking control unit 31, the beam deflection unit 33, the focus control unit 34, and the stage drive unit 37 have been shown, but these components are connected to the controller 30 in both directions to transmit and receive necessary signals. It is configured to be able to.

電子ビーム描画装置10においては、ターンテーブル16はその主面(xy平面)上に描画されるべき基板(図示しない)を載置し、その基板と共にスピンドルモータ17によって回転される。   In the electron beam drawing apparatus 10, the turntable 16 mounts a substrate (not shown) to be drawn on its main surface (xy plane), and is rotated by the spindle motor 17 together with the substrate.

図7に示すように、スピンドルモータ17の回転軸53には円板状のロータリーエンコーダ54が取り付けられている。ロータリーエンコーダ54のガラス基板55には図2に示されたように複数のスリットからなるパターン(図示せず)が形成されている。ロータリーエンコーダ54の光ピックアップ56はガラス基板55のスリットを読取ってパルス状のロータリーエンコーダ信号を生成する。   As shown in FIG. 7, a disc-shaped rotary encoder 54 is attached to the rotating shaft 53 of the spindle motor 17. On the glass substrate 55 of the rotary encoder 54, a pattern (not shown) composed of a plurality of slits is formed as shown in FIG. The optical pickup 56 of the rotary encoder 54 reads the slit of the glass substrate 55 and generates a pulsed rotary encoder signal.

ターンテーブル16を回転させるスピンドルモータ17は、コントローラ30によってその回転が制御される。   The rotation of the spindle motor 17 that rotates the turntable 16 is controlled by the controller 30.

コントローラ30は、回転ムラ検出部62、回転ブレ量検出部63、ビーム照射位置修正器64及びモータ回転制御部65を備えている。   The controller 30 includes a rotation unevenness detector 62, a rotation blur amount detector 63, a beam irradiation position corrector 64, and a motor rotation controller 65.

回転ムラ検出部62は図示しない基準信号発生器からの基準信号とロータリーエンコーダ54からのロータリーエンコーダ信号とに基づいて動作する。すなわち、回転ムラ検出部62は基準信号とロータリーエンコーダ信号との差量を回転ムラを示す回転ムラ信号として生成する。   The rotation unevenness detector 62 operates based on a reference signal from a reference signal generator (not shown) and a rotary encoder signal from the rotary encoder 54. That is, the rotation unevenness detection unit 62 generates a difference amount between the reference signal and the rotary encoder signal as a rotation unevenness signal indicating rotation unevenness.

モータ回転制御部65は回転ムラ信号を入力し、その回転ムラ信号が示す回転ムラを減少させるようにステージ駆動部37を介してスピンドルモータ17を駆動する。モータ回転制御部65はステージ駆動部37を介して例えば、スピンドルモータ17の印加電圧を制御することにより回転ムラ信号が示す回転ムラを減少させるように動作する。   The motor rotation control unit 65 receives the rotation unevenness signal, and drives the spindle motor 17 via the stage drive unit 37 so as to reduce the rotation unevenness indicated by the rotation unevenness signal. The motor rotation control unit 65 operates to reduce the rotation unevenness indicated by the rotation unevenness signal by controlling the voltage applied to the spindle motor 17 via the stage drive unit 37, for example.

回転ブレ量検出部63はロータリーエンコーダ54からのロータリーエンコーダ信号に基づいてガラス盤55のスリット列からなるトラックの中心に対するトラッキングエラーを回転ブレ量信号として検出する。   Based on the rotary encoder signal from the rotary encoder 54, the rotational blur amount detection unit 63 detects a tracking error with respect to the center of the track formed by the slit row of the glass board 55 as a rotational blur amount signal.

ビーム照射位置修正器64は回転ブレ量信号を入力し、その回転ブレ量信号に応じてx方向及びy方向の偏向修正信号を生成してビーム偏向部33に供給する。これにより、ビーム偏向部33はビーム偏向電極25を介して電子ビームの偏向を制御するので、x方向及びy方向の回転ブレが補正される。   The beam irradiation position corrector 64 receives a rotational shake amount signal, generates deflection correction signals in the x direction and the y direction according to the rotational shake amount signal, and supplies them to the beam deflection unit 33. As a result, the beam deflection unit 33 controls the deflection of the electron beam via the beam deflection electrode 25, so that rotational blurring in the x and y directions is corrected.

Claims (4)

回転自在な回転体を回転させる回転駆動部と、前記回転体上に載置されたワークに対して処理する処理部と、を含む回転制御装置であって、
前記回転体の回転に連動して回転するロータリーエンコーダと、
前記ロータリーエンコーダの読取信号を処理して回転ムラ信号と回転ブレ量信号とを得る信号処理回路と、を含み、
前記回転駆動部は、前記回転ムラ信号に応じて前記回転体の回転速度サーボ制御をなし、
前記処理部は、前記回転ブレ量信号に応じて前記ワークに対する位置サーボ制御をなすことを特徴とする回転制御装置。
A rotation control device comprising: a rotation drive unit that rotates a rotatable rotating body; and a processing unit that processes a workpiece placed on the rotating body,
A rotary encoder that rotates in conjunction with the rotation of the rotating body;
A signal processing circuit that processes a read signal of the rotary encoder to obtain a rotation unevenness signal and a rotation blur amount signal,
The rotation driving unit performs rotation speed servo control of the rotating body according to the rotation unevenness signal,
The rotation control device, wherein the processing unit performs position servo control on the workpiece in accordance with the rotation blur amount signal.
前記回転ブレ量信号は、前記ロータ上に設けられたスリット列又はピット列のトラッキングサーボ信号であることを特徴とする請求項1記載の回転制御装置。     2. The rotation control device according to claim 1, wherein the rotation blur amount signal is a tracking servo signal of a slit row or a pit row provided on the rotor. 前記回転ムラ信号は、前記ロータ上に設けられたスリット列又はピット列のスリット又はピットのピッチに応じた周波数を有する周波数信号であることを特徴とする請求項1記載の回転制御装置。   2. The rotation control device according to claim 1, wherein the rotation unevenness signal is a frequency signal having a frequency corresponding to a pitch of slits or pits of a slit row or a pit row provided on the rotor. 回転自在な回転体を回転させる回転駆動部と、前記回転体上に載置されたワークに対して処理する処理部と、を含む回転制御装置の回転制御方法であって、
前記回転体の回転に連動して回転するロータリーエンコーダの読取信号を処理して回転ムラ信号と回転ブレ量信号とを生成するステップと、
前記回転駆動部において前記回転ムラ信号に応じて前記回転体の回転速度サーボ制御をなすステップと、
前記処理部において前記回転ブレ量信号に応じて前記ワークに対する位置サーボ制御をなすステップと、を備えることを特徴とする回転制御方法。
A rotation control method for a rotation control device, comprising: a rotation driving unit that rotates a rotatable rotating body; and a processing unit that processes a workpiece placed on the rotating body,
Processing a read signal of a rotary encoder that rotates in conjunction with rotation of the rotating body to generate a rotation unevenness signal and a rotation blur amount signal;
Performing rotation speed servo control of the rotating body according to the rotation unevenness signal in the rotation driving unit;
And a step of performing position servo control on the workpiece in accordance with the rotation blur amount signal in the processing unit.
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