JP3984019B2 - 電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームの照射スポット形状を所望の形状に調整して対象物に照射する電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極めて小さなビームスポット径が得られる電子ビームを用いた電子ビーム装置は、半導体製造における電子ビーム描画装置等の製造装置や電子顕微鏡等の測定装置に広く応用されている。また、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：Digital Versatile Disc）や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への適用も検討されている。また、走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭという）等の測定装置、評価装置においても広く用いられている。
【０００３】
例えば、ＤＶＤ等の光ディスクの原盤製造装置（マスタリング装置）においては、記録（カッティング）するピット幅あるいはグルーブ幅の精度が重要であり、そのためには記録ビーム径を十分に制御する必要がある。電子ビーム装置の電子カラムは所定のビーム径が得られるように設計されているが、設計性能を得るためには精密な光軸（電子ビーム軸）調整が必要である。そのため、通常、記録開始前にビーム径を測定し、所定値の範囲に入るように調整がなされる。
【０００４】
このように、上記した電子ビーム装置において高い精度を得るためには、ビーム径、すなわち収差及びフォーカスを高精度に評価し、調整する必要がある。ビーム径を測定する方法としては、例えば、微細構造を有する試料を電子ビーム装置のＳＥＭ機能を用いて観測し、そのＳＥＭ画像の解像度からビーム径を推測することができる。しかしながら、ＳＥＭ画像表示系のコントラストや明度の調整には任意性があることなどから測定の再現性に問題がある。従って、研究用途には用いられているが、製造装置等への適用には問題がある。
【０００５】
また、他のビーム径測定方法としては、エッジ信号を用いた方法がある。より詳細には、真直で平滑なエッジ部を有する試料上でビームを１次元走査し、そのエッジ近傍で生じた検出信号の強度変化を用いてビーム径を評価することができる。検出手段としてはいくつかの方法があるが、最も実績のある方法はナイフエッジ法で、シリコン等に穴をあけた試料、あるいはクロスワイヤを用い、その下部へ到達する電流の強度変化を測定する。すなわち、ナイフエッジ（すなわち、例えば、タングステンワイヤ等のクロスワイヤ）に垂直にあてたビームを走査し、ナイフエッジの下方に至る電流波形を測定する。ステップ状の信号波形の立ち上がり時間と走査速度からビーム径を算出する。しかしながら、かかる方法において、実際には検出信号のＳ／Ｎ（信号／雑音比）は十分ではなく、ノイズによる変動が大きい。より正確に測定するためには、複数回の測定を行い、平均化を行う必要があるが、精度の高い測定値を得るには時間を要する。
【０００６】
かかる方法では、互いに直交する（それぞれ、ｘ軸、ｙ軸とする）エッジを有する試料を用い、ｙ方向のエッジに垂直にビームを走査してｘ方向のビーム径の、同様に、ｘ方向のエッジに垂直にビームを走査してｙ方向のビーム径の評価が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した直交方向におけるビーム径評価においては、軸対称収差と軸に非対称な収差とを分離することができない。さらに、焦点ずれと収差とを分離することができない。例えば、図１に示すように、焦点ずれ及び非点収差がない場合（図１(ａ)）に比べ、焦点ずれがある場合（図１(ｂ)）にはビーム径（プロファイル）が広がり、互いに直交する方向（ｘ、ｙ方向とする）の双方のエッジ信号による測定値が大きく現れる。また、軸対称でない非点収差がある場合（例えば、図１(ｃ)に示すように、ｘ軸又はｙ軸から４５°方向にビームが広がった場合）にも、やはりｘ、ｙ方向の双方のビーム径は大きく観測され、従ってエッジ信号による測定値が大きくなる。このため、測定されたｘ、ｙ方向のビーム径の測定値から焦点ずれを調整すべきか、非点収差を調整すべきかを判別することができない。また、前述のように、正確なビーム径を求めるには、測定を適当な回数だけ行い、平均化を行う必要があるため、時間がかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高速かつ高精度に電子ビームのフォーカス及び収差の調整をなすことが可能な電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子ビーム装置は、対象物に電子ビームを照射する電子ビーム装置であって、電子ビーム照射手段と、前記対象物の近傍に設けられた基準試料と、前記基準試料から生ずる電子に基づいて、前記電子ビームの照射スポット形状を所望の形状となるように前記電子ビームを調整する制御手段と、を備え、前記基準試料は、各々が同一平面内において単一点を中心とする半径方向に整列した複数の格子構造からなる少なくとも１つの基準パターンを含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明による電子ビーム調整方法は、上記電子ビーム装置における電子ビームの調整方法であって、電子ビームをして同一基準パターン内の複数の格子構造を順に走査せしめつつ当該走査によって生ずる電子の変化を電気信号に変換する変換ステップと、当該電気信号中の格子構造毎に対応する複数の波形ブロックを比較して波形ブロック同士が一様になるように電子ビームを調整する調整ステップと、を有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明に用いられる図において、実質的に等価な構成要素には同一の参照符を付している。
［第１の実施例］
図２は、本発明の実施例である電子ビーム装置を適用したディスク原盤製造装置１０の断面図であり、図３は、図２に示す断面に直交する方向における断面図である。本発明による電子ビーム装置は、光ディスク、磁気ディスク等の原盤を製造する原盤製造装置１０の一部として構成されている。以下においては、光ディスク原盤（マスターディスク又はスタンパ）の製造装置を例に説明する。まず、かかる光ディスク原盤の製造工程の概要について以下に簡単に説明する。
【００１２】
光ディスク原盤の製造には、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板が用いられる。シリコン基板は、その主面上に電子線用レジストが塗布される。電子線用レジストが塗布された基板は、光ディスク原盤製造装置内において、回転駆動されるとともに情報データ信号によって変調された電子ビームが照射され、ピット、グルーブなどの微小凹凸パターンの潜像が螺旋状に形成される。
【００１３】
当該基板は、電子ビーム露光が終了した後、光ディスク原盤製造装置から取り出され、現像処理が施される。次に、パターニング及びレジスト除去の処理が行われ、基板上に微小な凹凸パターンが形成される。パターン形成された基板の表面には導電膜が形成され、電鋳処理が施されて光ディスク原盤（スタンパ）が製造される。
【００１４】
図２及び図３に示すように、ディスク原盤製造装置１０は、真空チャンバ１１、及び真空チャンバ１１に取り付けられた電子ビーム射出部（電子カラム）２０を有する。真空チャンバ１１内には、対象物としてのディスク原盤用基板（以下、ディスク基板と称する）１２、ディスク基板１２を載置するターンテーブル１３、ターンテーブル１３を回転させる回転装置であるスピンドルモータ１４を有する。スピンドルモータ１４は、回転コントローラ１８によって回転速度が制御される。ディスク基板１２、ターンテーブル１３及びスピンドルモータ１４は、送りモータ１７Ａによって所定方向（ｘ方向）に移動可能なステージ（以下、Ｘステージという）１５Ａ上に載置されている。送りモータ１７Ａは、送りコントローラ１５によってｘ方向の位置が制御される。
【００１５】
また、Ｘステージ１５Ａ上には、ｘ方向に垂直な面内における水平方向（ｙ方向）に移動可能なステージ（以下、Ｙステージという）１５Ｂが設けられ、Ｙステージ１５Ｂ上にはｘ方向に垂直な面内における鉛直方向（ｚ方向）に移動可能なステージ（以下、Ｚステージという）１５Ｃが設けられている。Ｙステージ１５Ｂ及びＺステージ１５Ｃには、ステップモータ等の駆動部（図示しない）が取り付けられており、それぞれＹステージ調整回路１７Ｂ、Ｚステージ調整回路１７Ｃからの調整信号により位置を調整することができるようになっている。Ｚステージ１５Ｃ上には、後に詳述する電子ビーム調整用の評価基準試料（以下、基準サンプルという）５０が保持されている。なお、図２及び図３は、電子ビーム調整時における配置状態について示している。すなわち、電子ビームが基準サンプル５０に照射されるようにＸステージ１５Ａを移動させた場合を示している。
【００１６】
さらに、Ｘステージ１５Ａ上には、真空チャンバ１１の外部から測長用レーザ光を反射するための反射鏡１９が設けられている。測長用レーザ光は、レーザ測長器３１から発せられ、真空チャンバ１１のウインドウ部１１Ａを経て反射鏡１９により反射される。当該反射光はウインドウ部１１Ａを経てレーザ測長器３１により受光され、Ｘステージ１５Ａの位置が測定される。レーザ測長器３１からの測定位置信号は送りコントローラ１５に供給される。送りコントローラ１５は、測定位置信号を基準位置信号とを比較し、メインコントローラ３０の制御の下、Ｘステージ１５Ａの位置を制御する。尚、上記した送りコントローラ１５、回転コントローラ１８、調整回路１７Ｂ，１７Ｃ等及び後述する種々の各構成要素はメインコントローラ３０の制御によって動作する。
【００１７】
次に、電子ビームを射出する電子ビーム射出部２０について説明する。電子ビーム射出部２０には、電子銃２１、収束レンズ２２、ブランキング電極２３、アパーチャ２４、ＸＹ走査用ビーム偏向器２５、ビーム位置補正用ビーム偏向器２６、非点収差補正器２７、フォーカスレンズ２８及び対物レンズ２９がこの順で電子ビーム射出部２０内に配置されている。
【００１８】
電子銃２１には加速電圧源３２から高電圧が供給され、数１０ＫｅＶに加速された電子ビームを射出する。収束レンズ２２は、射出された電子ビームを収束してアパーチャ２４へと導く。ビーム変調器３３は、メインコントローラ３０の制御の下、ブランキング電極２３を駆動し、電子ビームのオン・オフ制御を行う。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、オフ状態とすることができる。
【００１９】
ビームスキャンコントローラ３５は、後に詳述するように、ＸＹ走査用ビーム偏向器２５を駆動してビーム走査等をなす、いわゆるテレビスキャンシステムである。
ビーム位置補正回路３６は、送りコントローラ１５からの位置誤差信号に基づいてビーム位置補正用ビーム偏向器２６を駆動し、ビーム位置の補正を行う。非点収差補正回路３７は、メインコントローラ３０の制御の下、非点収差補正器２７を駆動し、非点収差の補正を行う。
【００２０】
真空チャンバ１１には、ディスク基板１２の主面の高さを検出するための高さ測定器３９が設けられている。高さ測定器３９は、例えば、ポジションセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを含み、光源から射出され、ディスク基板１２の表面で反射された光ビームを受光し、当該受光信号に基づいてディスク基板１２の主面の高さを検出する。高さ測定器３９は、高さ検出信号をフォーカス調整回路３８に供給する。フォーカス調整回路３８は、高さ検出信号に基づいてディスク基板１５の主面に照射される電子ビームのフォーカス調整を行う。
【００２１】
また、真空チャンバ１１は、ディスク基板１５、基準サンプル５０など、電子ビームが照射された物体から放出された２次電子、又は電子ビームが照射された物体から反射された反射電子を検出する電子検出器３４が設けられている。
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には、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りチャンバ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。
【００２２】
図４は、ビームスキャンコントローラ３５の構成を示すブロック図である。セクション３５Ａ（一点鎖線で囲んだ部分）は、一般的なＳＥＭ装置で用いられるテレビスキャンシステムである。セクション３５Ａは、水平・垂直スキャン信号生成回路４１Ａ、４１Ｂ、水平・垂直ゲイン調整回路４２Ａ、４２ＢからなるＳＥＭ倍率調整部、ＳＥＭ像を回転させるスキャンローテーション回路４３、及び偏向ドライバ回路４４Ａ、４４Ｂを有している。
【００２３】
ビームスキャンコントローラ３５は、さらに、電子ビームを円周に沿ってスキャンさせるための円周スキャン信号生成回路４５Ａ、４５Ｂを有している。電子ビームの水平スキャン及び垂直スキャンによってリサージュ軌道を描くための水平スキャン信号ｆH(t)及び垂直スキャン信号ｆV(t)の一般式は、
ｆH(t)＝ａcos（ωt＋α）
ｆV(t)＝ｂcos（ωt＋β）
で表される。電子ビームを円周に沿ってスキャンさせるための条件は、
ｂ＝ａ かつ β＝α±（π／２）
で表される。
【００２４】
以下に、電子ビーム調整用の基準サンプル５０の構成について詳細に説明する。電子ビームが照射される基準サンプル５０の評価面は、例えば、一辺が約１０ミリメートル（ｍｍ）の正方形形状を有している。当該評価面上には、基本的なテストパターンであるセル５１が複数配列されている。図５に示すように、セル５１は一辺が１０マイクロメートル（μｍ）の正方形のセル領域を有し、当該セル領域内にライン・アンド・スペースからなる格子構造（以下、単にライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）という）５１Ａが複数形成されている。より詳細には、８個の同一構造のライン・アンド・スペース５１Ａがセル領域内の半径２μｍの円周に沿って４５°の角度間隔でライン・アンド・スペースが略放射状になるように配置され、１つの基準パターンを構成している。換言すれば、各ライン・アンド・スペース５１Ａは、８個の同一構造が当該円のまわりに回転移動させたように放射状（すなわち、八つ折り放射形対称）に配置されている。
【００２５】
図６はライン・アンド・スペース５１Ａの拡大図である。ライン・アンド・スペース５１Ａは、例えば、一辺が１μｍの正方形形状を有し、一定間隔で配されたライン及びスペースから構成されている。同一セル内の各ライン・アンド・スペース５１Ａにおけるラインの幅及びスペースの幅は同一であるが、ライン幅とスペース幅が異なるように形成してもよい。なお、後に詳述するように、異なるライン幅及びスペース幅を有する複数のライン・アンド・スペースが同一セル内に形成されていてもよい。
【００２６】
本実施例においては、基準サンプル５０上には異なるライン幅及びスペース幅のライン・アンド・スペース５１Ａを有するセルが複数配されている。上記したように、同一セル内の各ライン・アンド・スペース５１Ａにおけるライン幅及びスペース幅は同一である。図７に示すように、ライン幅（スペース幅）が６０，８０，１００，１６０，２５０ナノメートル（ｎｍ）のライン・アンド・スペース５１Ａを有するセルが横一列に配され、これが縦方向に１００回繰り返された５×１００のセルから構成されている。従って、この構成（以下、ストリップという）５２は横５０μｍ、縦１ｍｍの大きさを有する。
【００２７】
図８に示すように、ストリップ５２を２０本並べてフィールド５３が構成される。すなわち、フィールド５３は、一辺が１ｍｍの正方形形状を有する。評価面上にフィールド５３が形成されることによって基準サンプル５０が構成される。以下に、図９，１０のフローチャートを参照しつつ、電子ビーム調整動作について詳細に説明する。なお、かかる調整動作は、メインコントローラ３０の制御によってなされる。
【００２８】
記録用のディスク基板１２をターンテーブル１３上に載置する。Ｘステージ１５Ａを移動させ、また、必要によってはＹステージ１５Ｂ、Ｚステージ１５Ｃを移動させて電子ビームがディスク基板１２上の所定位置、例えば、最外周近傍に照射されるように調整する。このときの配置を図１１及び図１２の断面図に示す。調整完了後、ディスク基板１２を所定速度で回転させる（ステップＳ１１）。次に、高さ測定器３９によって回転時の記録面の高さの変動を測定し、平均値を得る（ステップＳ１２）。
【００２９】
Ｘステージ１５Ａを調整して、図２及び図３に示すように、電子ビーム径調整用の基準サンプル５０を電子ビーム照射位置に移動させる（ステップＳ１３）。ビームスキャンコントローラ３５をＳＥＭモードにし、画面中心と試料中心が一致するよう位置調整を行う（ステップＳ１４）。試料面の高さがステップＳ１１で測定した記録面の高さの平均値に一致するようＺステージ１５Ｃを調整する（ステップＳ１５）。画面中心と試料中心との一致、及び試料面と記録面の高さ測定平均値との一致の両者が満たされたか否か、すなわち調整が完了したか否かを判別する（ステップＳ１６）。調整が完了していないと判別された場合には、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４及び／又はステップＳ１５の調整を繰り返す。
【００３０】
ステップＳ１６において、調整が完了したと判別された場合には、ビームスキャンコントローラ３５をＳＥＭモードから調整モードに変更する（ステップＳ１７）。メインコントローラ３０は基準サンプル５０上の所定のセルを選択する。メインコントローラ３０は、当該所定セルのライン・アンド・スペース５１Ａが配された円周に沿って電子ビームのスポット位置を回転（移動）させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ１８）。すなわち、電子ビームはライン・アンド・スペース５１Ａのライン（スペース）と略直交するするように円周上を走査される。
【００３１】
電子ビームを当該円周に沿って１回転させた場合のＳＥＭ信号は、オシロスコープに表示される。このときのＳＥＭ信号波形を、(i)焦点ずれ及び非点収差が無い場合、(ii)焦点ずれが有る場合、(iii)非点収差が有る場合、について模式的に図１３に示す。ビーム径がライン・アンド・スペース寸法と同等あるいはそれ以下のとき、信号振幅は最大となる。従って、(i)焦点ずれ及び非点収差が無い場合に信号振幅は最大で、各ライン・アンド・スペース５１Ａからの信号振幅はほぼ等しい。(ii)焦点ずれが有る場合には、ビーム径がライン・アンド・スペース寸法に比べて大きくなるにしたがい信号振幅は小さくなる。(iii)非点収差が有る場合には、各ライン・アンド・スペース５１Ａからの信号振幅は変化する。従って、信号振幅の変動により、焦点ずれ及び非点収差のいずれか、あるいは両者を調整すべきかを区別して、かつ迅速に判別することができる。
【００３２】
次に、メインコントローラ３０は、信号レベルが所定値以上かつ回転角に対する各ライン・アンド・スペース５１Ａに対応する波形ブロック間の信号レベル差が所定値以下か否かを判別する（ステップＳ１９）。信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たさない場合には、上記したように、メインコントローラ３０は検出された信号振幅の変動に基づいてフォーカス、非点収差及び／又は光軸（ビーム軸）の調整を行う（ステップＳ２０）。その後、ステップＳ１９を実行する。ステップＳ１９において、信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たすと判別された場合には、走査を行ったセルのライン・アンド・スペースが基準サンプル５０のセルのうち最小のものか否かを判別する（ステップＳ２１）。最小のライン・アンド・スペースのセルであると判別された場合には、本ルーチンを抜ける。一方、最小のライン・アンド・スペースのセルではないと判別された場合には、１段階小さなライン・アンド・スペースのセルを選択し、上記したのと同様に、当該セルの円周に沿って電子ビームのスポット位置を移動させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ２２）。その後、ステップＳ１９に戻って上記したステップを繰り返すことによって電子ビームのフォーカス、収差及びビーム軸の調整を行う。かかる処理により、電子ビームの調整を短時間かつ高精度に行うことができる。
【００３３】
［第２の実施例］
以下に本発明の第２の実施例について説明する。なお、ディスク原盤製造装置１０の構成は第１の実施例と同様である。
本実施例における基準サンプル５０の構成について詳細に説明する。基準サンプル５０は、一辺が約１０ミリメートル（ｍｍ）の正方形形状を有している。当該評価面上には、セル５５が複数配列されている。図１４に示すように、セル５５は一辺が２４μｍの正方形のセル領域を有し、当該セル領域内にライン・アンド・スペース５６Ａ〜５６Ｄが複数形成されている。より詳細には、図１５に示すように、ライン・アンド・スペース５６Ａ〜５６Ｄは、ライン（スペース）に垂直な辺（長辺、長さ：ａ）及び平行な辺（短辺、長さ：ｂ）を有する矩形形状を有している。図１４に示すように、８個の同一構造のライン・アンド・スペース５６Ａが、セル領域内の直径５μｍの円周に沿って４５°の角度間隔で配置され、１つの基準パターンを構成している。同様に、ライン・アンド・スペース５６Ｂ〜５６Ｄが、それぞれ直径が８，１２．５，２０μｍでライン・アンド・スペース５６Ａと同心円の円周に沿って４５°の角度間隔で配置され、３つの基準パターンを構成している。各ライン・アンド・スペース５６Ａ〜５６Ｄ（それぞれ、タイプＡ〜Ｄ）は一定間隔で配されたライン及びスペースから構成され、図１６に示すように、円の直径に応じてライン・アンド・スペースの幅が変化するように構成されている。
【００３４】
基準サンプル５０上には上記したセル５５が複数形成されている。例えば、第１の実施例の場合と同様に、複数のセル５５からストリップが構成され、さらに複数のストリップからフィールドが構成されている。
以下に、図９及び図１７のフローチャートを参照しつつ、このように構成された基準サンプル５０を用いた電子ビーム調整動作について詳細に説明する。
【００３５】
図９のフローチャートに示すように、第１の実施例の場合と同様な処理ステップＳ１１〜Ｓ１７を実行する。
次に、メインコントローラ３０は、セル５５の内の所定円（例えば、直径が最大の円）を選択し、ビームを当該円周上で回転させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ３１）。信号レベルが所定値以上かつ回転角に対するライン・アンド・スペースからの信号レベル差が所定値以下か否かを判別する（ステップＳ３２）。信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たさない場合には、メインコントローラ３０は検出された信号振幅の変動に基づいてフォーカス、非点収差及び／又は光軸（ビーム軸）の調整を行う（ステップＳ３３）。その後、ステップＳ３２を実行する。ステップＳ３２において、信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たすと判別された場合には、走査を行ったライン・アンド・スペースが半径最小のものか否かを判別する（ステップＳ３４）。半径最小のライン・アンド・スペースであると判別された場合には、本ルーチンを抜ける。一方、半径最小のライン・アンド・スペースではないと判別された場合には、１段階半径の小さな円を選択し、上記したのと同様に、当該セルの円周に沿って電子ビームのスポット位置を移動させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ３５）。その後、ステップＳ３２に戻って上記したステップを繰り返すことによって電子ビームのフォーカス、収差及びビーム軸の調整を行う。かかる処理により、電子ビームの収差及びフォーカスの調整を短時間かつ高精度に行うことができる。
【００３６】
［第３の実施例］
以下に本発明の第３の実施例について説明する。なお、ディスク原盤製造装置１０の構成は第１の実施例と同様である。
本実施例における基準サンプル５０の構成について以下に説明する。基準サンプル５０の評価面上には、セル５８が複数配列されている。セル５８内には、図１８に示すように、８個の同一構造のライン・アンド・スペース５９Ａが、所定円の円周に沿って４５°の角度間隔で配置され、１つの基準パターンを構成している。更に、ライン・アンド・スペース５９Ａと異なるライン・アンド・スペース寸法を有する８個の同一構造のライン・アンド・スペース５９Ｂが、当該所定円の円周に沿って、ライン・アンド・スペース５９Ａの間に（すなわち、ライン・アンド・スペース５９Ａと２２．５°の角度ずれて）配置され、１つの基準パターンを構成している。かかるセル構成を用いることにより、当該円周に沿って電子ビームを１回転させるだけで２種類の異なるライン・アンド・スペースに関するＳＥＭ信号を取得することが可能となる。従って、取得したＳＥＭ信号により迅速にフォーカス、収差及びビーム軸の調整量を確定することが可能となる。また、かかる信号の処理において、内挿、外挿等の推定を用いることによってさらに高速、高精度に電子ビームの調整を行うことが可能となる。
【００３７】
さらに、同一基準サンプル上にこれと同様なセル、しかし異なるライン・アンド・スペースを有するセルを設けるようにしてもよい。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えば非点収差によって生じるような軸対称でないビームプロファイルと焦点ずれによって生じるような軸対称なビームプロファイルとを明確かつ迅速に判別することができ、電子ビームの調整を短時間かつ高精度に行うことができる。
【００３８】
上記した実施例において示した数値等は例示であって、適宜変更してもよい。また、上記した実施例を適宜組合せ、又は変更して適用することも本発明の範囲内である。
上記した実施例においては、円周に沿って電子ビームのスポット位置を移動する場合を例に説明したが、必ずしも真円に沿って移動させる必要はなく、単一点を中心として走査すればよい。
【００３９】
なお、ディスク原盤として光ディスク原盤を例に説明したが、本発明はこれに限らず、電子ビームを用いて磁気ディスク原盤などを製造する装置等に適用できる。また、本発明は、電子ビーム描画装置等の製造装置、電子顕微鏡等の測定装置に広く適用することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
上記したことから明らかなように、本発明によれば、電子ビームの調整を短時間かつ高精度に行うことが電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦点ずれ又は非点収差によるビームプロファイル及びエッジ信号を示す図である。
【図２】本発明の実施例である電子ビーム装置を適用したディスク原盤製造装置の断面図である。
【図３】図２に示す断面に直交する方向におけるディスク原盤製造装置の断面図である。
【図４】ビームスキャンコントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるセルの構成を模式的に示す図である。
【図６】図５に示すセル内のライン・アンド・スペースの拡大図である。
【図７】異なるライン・アンド・スペースを有する複数のセルが配されたストリップの構成を模式的に示す図である。
【図８】複数のストリップからなるフィールドの構成を模式的に示す図である。
【図９】電子ビーム調整動作の手順について示すフローチャートである。
【図１０】電子ビーム調整動作の手順について示すフローチャートである。
【図１１】電子ビームがディスク基板上の所定位置、例えば、最外周近傍に照射される場合の配置を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す断面に直交する方向における断面図である。
【図１３】 (i)焦点ずれ及び非点収差が無い場合、(ii)焦点ずれが有る場合、(iii)非点収差が有る場合、のＳＥＭ信号波形を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施例におけるセルの構成を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施例におけるセルのライン・アンド・スペースを模式的に示す図である。
【図１６】図１５に示すライン・アンド・スペースの形状を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施例における電子ビーム調整動作の手順について示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施例におけるセルの構成を模式的に示す図である。
【主要部分の符号の説明】
１０ ディスク原盤製造装置
１２ ディスク基板
１３ ターンテーブル
１４ スピンドルモータ
１５ 送りコントローラ
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ Ｘ，Ｙ，Ｚステージ
１７Ａ 送りモータ
１７Ｂ，１７Ｃ Ｙ，Ｚステージ調整回路
１８ 回転コントローラ
１９ 反射鏡
３０ メインコントローラ
３１ レーザ測長器
３３ ビーム変調器
３４ 電子検出器
３５ ビームスキャンコントローラ
３６ ビーム位置補正回路
３７ 非点収差補正回路
３８ フォーカス調整回路
３９ 高さ測定器
５０ 基準サンプル
５１，５５，５８ セル
５１Ａ，５６Ａ〜５６Ｄ ライン・アンド・スペース
５９Ａ，５９Ｂ ライン・アンド・スペース
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームの照射スポット形状を所望の形状に調整して対象物に照射する電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極めて小さなビームスポット径が得られる電子ビームを用いた電子ビーム装置は、半導体製造における電子ビーム描画装置等の製造装置や電子顕微鏡等の測定装置に広く応用されている。また、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：Digital Versatile Disc）や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への適用も検討されている。また、走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭという）等の測定装置、評価装置においても広く用いられている。
【０００３】
例えば、ＤＶＤ等の光ディスクの原盤製造装置（マスタリング装置）においては、記録（カッティング）するピット幅あるいはグルーブ幅の精度が重要であり、そのためには記録ビーム径を十分に制御する必要がある。電子ビーム装置の電子カラムは所定のビーム径が得られるように設計されているが、設計性能を得るためには精密な光軸（電子ビーム軸）調整が必要である。そのため、通常、記録開始前にビーム径を測定し、所定値の範囲に入るように調整がなされる。
【０００４】
このように、上記した電子ビーム装置において高い精度を得るためには、ビーム径、すなわち収差及びフォーカスを高精度に評価し、調整する必要がある。ビーム径を測定する方法としては、例えば、微細構造を有する試料を電子ビーム装置のＳＥＭ機能を用いて観測し、そのＳＥＭ画像の解像度からビーム径を推測することができる。しかしながら、ＳＥＭ画像表示系のコントラストや明度の調整には任意性があることなどから測定の再現性に問題がある。従って、研究用途には用いられているが、製造装置等への適用には問題がある。
【０００５】
また、他のビーム径測定方法としては、エッジ信号を用いた方法がある。より詳細には、真直で平滑なエッジ部を有する試料上でビームを１次元走査し、そのエッジ近傍で生じた検出信号の強度変化を用いてビーム径を評価することができる。検出手段としてはいくつかの方法があるが、最も実績のある方法はナイフエッジ法で、シリコン等に穴をあけた試料、あるいはクロスワイヤを用い、その下部へ到達する電流の強度変化を測定する。すなわち、ナイフエッジ（すなわち、例えば、タングステンワイヤ等のクロスワイヤ）に垂直にあてたビームを走査し、ナイフエッジの下方に至る電流波形を測定する。ステップ状の信号波形の立ち上がり時間と走査速度からビーム径を算出する。しかしながら、かかる方法において、実際には検出信号のＳ／Ｎ（信号／雑音比）は十分ではなく、ノイズによる変動が大きい。より正確に測定するためには、複数回の測定を行い、平均化を行う必要があるが、精度の高い測定値を得るには時間を要する。
【０００６】
かかる方法では、互いに直交する（それぞれ、ｘ軸、ｙ軸とする）エッジを有する試料を用い、ｙ方向のエッジに垂直にビームを走査してｘ方向のビーム径の、同様に、ｘ方向のエッジに垂直にビームを走査してｙ方向のビーム径の評価が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した直交方向におけるビーム径評価においては、軸対称収差と軸に非対称な収差とを分離することができない。さらに、焦点ずれと収差とを分離することができない。例えば、図１に示すように、焦点ずれ及び非点収差がない場合（図１(ａ)）に比べ、焦点ずれがある場合（図１(ｂ)）にはビーム径（プロファイル）が広がり、互いに直交する方向（ｘ、ｙ方向とする）の双方のエッジ信号による測定値が大きく現れる。また、軸対称でない非点収差がある場合（例えば、図１(ｃ)に示すように、ｘ軸又はｙ軸から４５°方向にビームが広がった場合）にも、やはりｘ、ｙ方向の双方のビーム径は大きく観測され、従ってエッジ信号による測定値が大きくなる。このため、測定されたｘ、ｙ方向のビーム径の測定値から焦点ずれを調整すべきか、非点収差を調整すべきかを判別することができない。また、前述のように、正確なビーム径を求めるには、測定を適当な回数だけ行い、平均化を行う必要があるため、時間がかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高速かつ高精度に電子ビームのフォーカス及び収差の調整をなすことが可能な電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子ビーム装置は、対象物に電子ビームを照射する電子ビーム装置であって、電子ビーム照射手段と、前記対象物の近傍に設けられた基準試料と、前記基準試料から生ずる電子に基づいて、前記電子ビームの照射スポット形状を所望の形状となるように前記電子ビームを調整する制御手段と、を備え、前記基準試料は、各々が同一平面内において単一点を中心とする半径方向に整列した複数の格子構造からなる少なくとも１つの基準パターンを含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明による電子ビーム調整方法は、上記電子ビーム装置における電子ビームの調整方法であって、電子ビームをして同一基準パターン内の複数の格子構造を順に走査せしめつつ当該走査によって生ずる電子の変化を電気信号に変換する変換ステップと、当該電気信号中の格子構造毎に対応する複数の波形ブロックを比較して波形ブロック同士が一様になるように電子ビームを調整する調整ステップと、を有することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明に用いられる図において、実質的に等価な構成要素には同一の参照符を付している。
［第１の実施例］
図２は、本発明の実施例である電子ビーム装置を適用したディスク原盤製造装置１０の断面図であり、図３は、図２に示す断面に直交する方向における断面図である。本発明による電子ビーム装置は、光ディスク、磁気ディスク等の原盤を製造する原盤製造装置１０の一部として構成されている。以下においては、光ディスク原盤（マスターディスク又はスタンパ）の製造装置を例に説明する。まず、かかる光ディスク原盤の製造工程の概要について以下に簡単に説明する。
【００１２】
光ディスク原盤の製造には、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板が用いられる。シリコン基板は、その主面上に電子線用レジストが塗布される。電子線用レジストが塗布された基板は、光ディスク原盤製造装置内において、回転駆動されるとともに情報データ信号によって変調された電子ビームが照射され、ピット、グルーブなどの微小凹凸パターンの潜像が螺旋状に形成される。
【００１３】
当該基板は、電子ビーム露光が終了した後、光ディスク原盤製造装置から取り出され、現像処理が施される。次に、パターニング及びレジスト除去の処理が行われ、基板上に微小な凹凸パターンが形成される。パターン形成された基板の表面には導電膜が形成され、電鋳処理が施されて光ディスク原盤（スタンパ）が製造される。
【００１４】
図２及び図３に示すように、ディスク原盤製造装置１０は、真空チャンバ１１、及び真空チャンバ１１に取り付けられた電子ビーム射出部（電子カラム）２０を有する。真空チャンバ１１内には、対象物としてのディスク原盤用基板（以下、ディスク基板と称する）１２、ディスク基板１２を載置するターンテーブル１３、ターンテーブル１３を回転させる回転装置であるスピンドルモータ１４を有する。スピンドルモータ１４は、回転コントローラ１８によって回転速度が制御される。ディスク基板１２、ターンテーブル１３及びスピンドルモータ１４は、送りモータ１７Ａによって所定方向（ｘ方向）に移動可能なステージ（以下、Ｘステージという）１５Ａ上に載置されている。送りモータ１７Ａは、送りコントローラ１５によってｘ方向の位置が制御される。
【００１５】
また、Ｘステージ１５Ａ上には、ｘ方向に垂直な面内における水平方向（ｙ方向）に移動可能なステージ（以下、Ｙステージという）１５Ｂが設けられ、Ｙステージ１５Ｂ上にはｘ方向に垂直な面内における鉛直方向（ｚ方向）に移動可能なステージ（以下、Ｚステージという）１５Ｃが設けられている。Ｙステージ１５Ｂ及びＺステージ１５Ｃには、ステップモータ等の駆動部（図示しない）が取り付けられており、それぞれＹステージ調整回路１７Ｂ、Ｚステージ調整回路１７Ｃからの調整信号により位置を調整することができるようになっている。Ｚステージ１５Ｃ上には、後に詳述する電子ビーム調整用の評価基準試料（以下、基準サンプルという）５０が保持されている。なお、図２及び図３は、電子ビーム調整時における配置状態について示している。すなわち、電子ビームが基準サンプル５０に照射されるようにＸステージ１５Ａを移動させた場合を示している。
【００１６】
さらに、Ｘステージ１５Ａ上には、真空チャンバ１１の外部から測長用レーザ光を反射するための反射鏡１９が設けられている。測長用レーザ光は、レーザ測長器３１から発せられ、真空チャンバ１１のウインドウ部１１Ａを経て反射鏡１９により反射される。当該反射光はウインドウ部１１Ａを経てレーザ測長器３１により受光され、Ｘステージ１５Ａの位置が測定される。レーザ測長器３１からの測定位置信号は送りコントローラ１５に供給される。送りコントローラ１５は、測定位置信号を基準位置信号とを比較し、メインコントローラ３０の制御の下、Ｘステージ１５Ａの位置を制御する。尚、上記した送りコントローラ１５、回転コントローラ１８、調整回路１７Ｂ，１７Ｃ等及び後述する種々の各構成要素はメインコントローラ３０の制御によって動作する。
【００１７】
次に、電子ビームを射出する電子ビーム射出部２０について説明する。電子ビーム射出部２０には、電子銃２１、収束レンズ２２、ブランキング電極２３、アパーチャ２４、ＸＹ走査用ビーム偏向器２５、ビーム位置補正用ビーム偏向器２６、非点収差補正器２７、フォーカスレンズ２８及び対物レンズ２９がこの順で電子ビーム射出部２０内に配置されている。
【００１８】
電子銃２１には加速電圧源３２から高電圧が供給され、数１０ＫｅＶに加速された電子ビームを射出する。収束レンズ２２は、射出された電子ビームを収束してアパーチャ２４へと導く。ビーム変調器３３は、メインコントローラ３０の制御の下、ブランキング電極２３を駆動し、電子ビームのオン・オフ制御を行う。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、オフ状態とすることができる。
【００１９】
ビームスキャンコントローラ３５は、後に詳述するように、ＸＹ走査用ビーム偏向器２５を駆動してビーム走査等をなす、いわゆるテレビスキャンシステムである。
ビーム位置補正回路３６は、送りコントローラ１５からの位置誤差信号に基づいてビーム位置補正用ビーム偏向器２６を駆動し、ビーム位置の補正を行う。非点収差補正回路３７は、メインコントローラ３０の制御の下、非点収差補正器２７を駆動し、非点収差の補正を行う。
【００２０】
真空チャンバ１１には、ディスク基板１２の主面の高さを検出するための高さ測定器３９が設けられている。高さ測定器３９は、例えば、ポジションセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを含み、光源から射出され、ディスク基板１２の表面で反射された光ビームを受光し、当該受光信号に基づいてディスク基板１２の主面の高さを検出する。高さ測定器３９は、高さ検出信号をフォーカス調整回路３８に供給する。フォーカス調整回路３８は、高さ検出信号に基づいてディスク基板１５の主面に照射される電子ビームのフォーカス調整を行う。
【００２１】
また、真空チャンバ１１は、ディスク基板１５、基準サンプル５０など、電子ビームが照射された物体から放出された２次電子、又は電子ビームが照射された物体から反射された反射電子を検出する電子検出器３４が設けられている。
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には、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りチャンバ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。
【００２２】
図４は、ビームスキャンコントローラ３５の構成を示すブロック図である。セクション３５Ａ（一点鎖線で囲んだ部分）は、一般的なＳＥＭ装置で用いられるテレビスキャンシステムである。セクション３５Ａは、水平・垂直スキャン信号生成回路４１Ａ、４１Ｂ、水平・垂直ゲイン調整回路４２Ａ、４２ＢからなるＳＥＭ倍率調整部、ＳＥＭ像を回転させるスキャンローテーション回路４３、及び偏向ドライバ回路４４Ａ、４４Ｂを有している。
【００２３】
ビームスキャンコントローラ３５は、さらに、電子ビームを円周に沿ってスキャンさせるための円周スキャン信号生成回路４５Ａ、４５Ｂを有している。電子ビームの水平スキャン及び垂直スキャンによってリサージュ軌道を描くための水平スキャン信号ｆH(t)及び垂直スキャン信号ｆV(t)の一般式は、
ｆH(t)＝ａcos（ωt＋α）
ｆV(t)＝ｂcos（ωt＋β）
で表される。電子ビームを円周に沿ってスキャンさせるための条件は、
ｂ＝ａ かつ β＝α±（π／２）
で表される。
【００２４】
以下に、電子ビーム調整用の基準サンプル５０の構成について詳細に説明する。電子ビームが照射される基準サンプル５０の評価面は、例えば、一辺が約１０ミリメートル（ｍｍ）の正方形形状を有している。当該評価面上には、基本的なテストパターンであるセル５１が複数配列されている。図５に示すように、セル５１は一辺が１０マイクロメートル（μｍ）の正方形のセル領域を有し、当該セル領域内にライン・アンド・スペースからなる格子構造（以下、単にライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）という）５１Ａが複数形成されている。より詳細には、８個の同一構造のライン・アンド・スペース５１Ａがセル領域内の半径２μｍの円周に沿って４５°の角度間隔でライン・アンド・スペースが略放射状になるように配置され、１つの基準パターンを構成している。換言すれば、各ライン・アンド・スペース５１Ａは、８個の同一構造が当該円のまわりに回転移動させたように放射状（すなわち、八つ折り放射形対称）に配置されている。
【００２５】
図６はライン・アンド・スペース５１Ａの拡大図である。ライン・アンド・スペース５１Ａは、例えば、一辺が１μｍの正方形形状を有し、一定間隔で配されたライン及びスペースから構成されている。同一セル内の各ライン・アンド・スペース５１Ａにおけるラインの幅及びスペースの幅は同一であるが、ライン幅とスペース幅が異なるように形成してもよい。なお、後に詳述するように、異なるライン幅及びスペース幅を有する複数のライン・アンド・スペースが同一セル内に形成されていてもよい。
【００２６】
本実施例においては、基準サンプル５０上には異なるライン幅及びスペース幅のライン・アンド・スペース５１Ａを有するセルが複数配されている。上記したように、同一セル内の各ライン・アンド・スペース５１Ａにおけるライン幅及びスペース幅は同一である。図７に示すように、ライン幅（スペース幅）が６０，８０，１００，１６０，２５０ナノメートル（ｎｍ）のライン・アンド・スペース５１Ａを有するセルが横一列に配され、これが縦方向に１００回繰り返された５×１００のセルから構成されている。従って、この構成（以下、ストリップという）５２は横５０μｍ、縦１ｍｍの大きさを有する。
【００２７】
図８に示すように、ストリップ５２を２０本並べてフィールド５３が構成される。すなわち、フィールド５３は、一辺が１ｍｍの正方形形状を有する。評価面上にフィールド５３が形成されることによって基準サンプル５０が構成される。以下に、図９，１０のフローチャートを参照しつつ、電子ビーム調整動作について詳細に説明する。なお、かかる調整動作は、メインコントローラ３０の制御によってなされる。
【００２８】
記録用のディスク基板１２をターンテーブル１３上に載置する。Ｘステージ１５Ａを移動させ、また、必要によってはＹステージ１５Ｂ、Ｚステージ１５Ｃを移動させて電子ビームがディスク基板１２上の所定位置、例えば、最外周近傍に照射されるように調整する。このときの配置を図１１及び図１２の断面図に示す。調整完了後、ディスク基板１２を所定速度で回転させる（ステップＳ１１）。次に、高さ測定器３９によって回転時の記録面の高さの変動を測定し、平均値を得る（ステップＳ１２）。
【００２９】
Ｘステージ１５Ａを調整して、図２及び図３に示すように、電子ビーム径調整用の基準サンプル５０を電子ビーム照射位置に移動させる（ステップＳ１３）。ビームスキャンコントローラ３５をＳＥＭモードにし、画面中心と試料中心が一致するよう位置調整を行う（ステップＳ１４）。試料面の高さがステップＳ１１で測定した記録面の高さの平均値に一致するようＺステージ１５Ｃを調整する（ステップＳ１５）。画面中心と試料中心との一致、及び試料面と記録面の高さ測定平均値との一致の両者が満たされたか否か、すなわち調整が完了したか否かを判別する（ステップＳ１６）。調整が完了していないと判別された場合には、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４及び／又はステップＳ１５の調整を繰り返す。
【００３０】
ステップＳ１６において、調整が完了したと判別された場合には、ビームスキャンコントローラ３５をＳＥＭモードから調整モードに変更する（ステップＳ１７）。メインコントローラ３０は基準サンプル５０上の所定のセルを選択する。メインコントローラ３０は、当該所定セルのライン・アンド・スペース５１Ａが配された円周に沿って電子ビームのスポット位置を回転（移動）させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ１８）。すなわち、電子ビームはライン・アンド・スペース５１Ａのライン（スペース）と略直交するするように円周上を走査される。
【００３１】
電子ビームを当該円周に沿って１回転させた場合のＳＥＭ信号は、オシロスコープに表示される。このときのＳＥＭ信号波形を、(i)焦点ずれ及び非点収差が無い場合、(ii)焦点ずれが有る場合、(iii)非点収差が有る場合、について模式的に図１３に示す。ビーム径がライン・アンド・スペース寸法と同等あるいはそれ以下のとき、信号振幅は最大となる。従って、(i)焦点ずれ及び非点収差が無い場合に信号振幅は最大で、各ライン・アンド・スペース５１Ａからの信号振幅はほぼ等しい。(ii)焦点ずれが有る場合には、ビーム径がライン・アンド・スペース寸法に比べて大きくなるにしたがい信号振幅は小さくなる。(iii)非点収差が有る場合には、各ライン・アンド・スペース５１Ａからの信号振幅は変化する。従って、信号振幅の変動により、焦点ずれ及び非点収差のいずれか、あるいは両者を調整すべきかを区別して、かつ迅速に判別することができる。
【００３２】
次に、メインコントローラ３０は、信号レベルが所定値以上かつ回転角に対する各ライン・アンド・スペース５１Ａに対応する波形ブロック間の信号レベル差が所定値以下か否かを判別する（ステップＳ１９）。信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たさない場合には、上記したように、メインコントローラ３０は検出された信号振幅の変動に基づいてフォーカス、非点収差及び／又は光軸（ビーム軸）の調整を行う（ステップＳ２０）。その後、ステップＳ１９を実行する。ステップＳ１９において、信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たすと判別された場合には、走査を行ったセルのライン・アンド・スペースが基準サンプル５０のセルのうち最小のものか否かを判別する（ステップＳ２１）。最小のライン・アンド・スペースのセルであると判別された場合には、本ルーチンを抜ける。一方、最小のライン・アンド・スペースのセルではないと判別された場合には、１段階小さなライン・アンド・スペースのセルを選択し、上記したのと同様に、当該セルの円周に沿って電子ビームのスポット位置を移動させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ２２）。その後、ステップＳ１９に戻って上記したステップを繰り返すことによって電子ビームのフォーカス、収差及びビーム軸の調整を行う。かかる処理により、電子ビームの調整を短時間かつ高精度に行うことができる。
【００３３】
［第２の実施例］
以下に本発明の第２の実施例について説明する。なお、ディスク原盤製造装置１０の構成は第１の実施例と同様である。
本実施例における基準サンプル５０の構成について詳細に説明する。基準サンプル５０は、一辺が約１０ミリメートル（ｍｍ）の正方形形状を有している。当該評価面上には、セル５５が複数配列されている。図１４に示すように、セル５５は一辺が２４μｍの正方形のセル領域を有し、当該セル領域内にライン・アンド・スペース５６Ａ〜５６Ｄが複数形成されている。より詳細には、図１５に示すように、ライン・アンド・スペース５６Ａ〜５６Ｄは、ライン（スペース）に垂直な辺（長辺、長さ：ａ）及び平行な辺（短辺、長さ：ｂ）を有する矩形形状を有している。図１４に示すように、８個の同一構造のライン・アンド・スペース５６Ａが、セル領域内の直径５μｍの円周に沿って４５°の角度間隔で配置され、１つの基準パターンを構成している。同様に、ライン・アンド・スペース５６Ｂ〜５６Ｄが、それぞれ直径が８，１２．５，２０μｍでライン・アンド・スペース５６Ａと同心円の円周に沿って４５°の角度間隔で配置され、３つの基準パターンを構成している。各ライン・アンド・スペース５６Ａ〜５６Ｄ（それぞれ、タイプＡ〜Ｄ）は一定間隔で配されたライン及びスペースから構成され、図１６に示すように、円の直径に応じてライン・アンド・スペースの幅が変化するように構成されている。
【００３４】
基準サンプル５０上には上記したセル５５が複数形成されている。例えば、第１の実施例の場合と同様に、複数のセル５５からストリップが構成され、さらに複数のストリップからフィールドが構成されている。
以下に、図９及び図１７のフローチャートを参照しつつ、このように構成された基準サンプル５０を用いた電子ビーム調整動作について詳細に説明する。
【００３５】
図９のフローチャートに示すように、第１の実施例の場合と同様な処理ステップＳ１１〜Ｓ１７を実行する。
次に、メインコントローラ３０は、セル５５の内の所定円（例えば、直径が最大の円）を選択し、ビームを当該円周上で回転させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ３１）。信号レベルが所定値以上かつ回転角に対するライン・アンド・スペースからの信号レベル差が所定値以下か否かを判別する（ステップＳ３２）。信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たさない場合には、メインコントローラ３０は検出された信号振幅の変動に基づいてフォーカス、非点収差及び／又は光軸（ビーム軸）の調整を行う（ステップＳ３３）。その後、ステップＳ３２を実行する。ステップＳ３２において、信号レベルが所定値以上かつ信号レベル差が所定値以下を満たすと判別された場合には、走査を行ったライン・アンド・スペースが半径最小のものか否かを判別する（ステップＳ３４）。半径最小のライン・アンド・スペースであると判別された場合には、本ルーチンを抜ける。一方、半径最小のライン・アンド・スペースではないと判別された場合には、１段階半径の小さな円を選択し、上記したのと同様に、当該セルの円周に沿って電子ビームのスポット位置を移動させ、ＳＥＭ信号を取得する（ステップＳ３５）。その後、ステップＳ３２に戻って上記したステップを繰り返すことによって電子ビームのフォーカス、収差及びビーム軸の調整を行う。かかる処理により、電子ビームの収差及びフォーカスの調整を短時間かつ高精度に行うことができる。
【００３６】
［第３の実施例］
以下に本発明の第３の実施例について説明する。なお、ディスク原盤製造装置１０の構成は第１の実施例と同様である。
本実施例における基準サンプル５０の構成について以下に説明する。基準サンプル５０の評価面上には、セル５８が複数配列されている。セル５８内には、図１８に示すように、８個の同一構造のライン・アンド・スペース５９Ａが、所定円の円周に沿って４５°の角度間隔で配置され、１つの基準パターンを構成している。更に、ライン・アンド・スペース５９Ａと異なるライン・アンド・スペース寸法を有する８個の同一構造のライン・アンド・スペース５９Ｂが、当該所定円の円周に沿って、ライン・アンド・スペース５９Ａの間に（すなわち、ライン・アンド・スペース５９Ａと２２．５°の角度ずれて）配置され、１つの基準パターンを構成している。かかるセル構成を用いることにより、当該円周に沿って電子ビームを１回転させるだけで２種類の異なるライン・アンド・スペースに関するＳＥＭ信号を取得することが可能となる。従って、取得したＳＥＭ信号により迅速にフォーカス、収差及びビーム軸の調整量を確定することが可能となる。また、かかる信号の処理において、内挿、外挿等の推定を用いることによってさらに高速、高精度に電子ビームの調整を行うことが可能となる。
【００３７】
さらに、同一基準サンプル上にこれと同様なセル、しかし異なるライン・アンド・スペースを有するセルを設けるようにしてもよい。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えば非点収差によって生じるような軸対称でないビームプロファイルと焦点ずれによって生じるような軸対称なビームプロファイルとを明確かつ迅速に判別することができ、電子ビームの調整を短時間かつ高精度に行うことができる。
【００３８】
上記した実施例において示した数値等は例示であって、適宜変更してもよい。また、上記した実施例を適宜組合せ、又は変更して適用することも本発明の範囲内である。
上記した実施例においては、円周に沿って電子ビームのスポット位置を移動する場合を例に説明したが、必ずしも真円に沿って移動させる必要はなく、単一点を中心として走査すればよい。
【００３９】
なお、ディスク原盤として光ディスク原盤を例に説明したが、本発明はこれに限らず、電子ビームを用いて磁気ディスク原盤などを製造する装置等に適用できる。また、本発明は、電子ビーム描画装置等の製造装置、電子顕微鏡等の測定装置に広く適用することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
上記したことから明らかなように、本発明によれば、電子ビームの調整を短時間かつ高精度に行うことが電子ビーム装置及び電子ビーム調整方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦点ずれ又は非点収差によるビームプロファイル及びエッジ信号を示す図である。
【図２】本発明の実施例である電子ビーム装置を適用したディスク原盤製造装置の断面図である。
【図３】図２に示す断面に直交する方向におけるディスク原盤製造装置の断面図である。
【図４】ビームスキャンコントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるセルの構成を模式的に示す図である。
【図６】図５に示すセル内のライン・アンド・スペースの拡大図である。
【図７】異なるライン・アンド・スペースを有する複数のセルが配されたストリップの構成を模式的に示す図である。
【図８】複数のストリップからなるフィールドの構成を模式的に示す図である。
【図９】電子ビーム調整動作の手順について示すフローチャートである。
【図１０】電子ビーム調整動作の手順について示すフローチャートである。
【図１１】電子ビームがディスク基板上の所定位置、例えば、最外周近傍に照射される場合の配置を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す断面に直交する方向における断面図である。
【図１３】 (i)焦点ずれ及び非点収差が無い場合、(ii)焦点ずれが有る場合、(iii)非点収差が有る場合、のＳＥＭ信号波形を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施例におけるセルの構成を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施例におけるセルのライン・アンド・スペースを模式的に示す図である。
【図１６】図１５に示すライン・アンド・スペースの形状を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施例における電子ビーム調整動作の手順について示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施例におけるセルの構成を模式的に示す図である。
【主要部分の符号の説明】
１０ ディスク原盤製造装置
１２ ディスク基板
１３ ターンテーブル
１４ スピンドルモータ
１５ 送りコントローラ
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ Ｘ，Ｙ，Ｚステージ
１７Ａ 送りモータ
１７Ｂ，１７Ｃ Ｙ，Ｚステージ調整回路
１８ 回転コントローラ
１９ 反射鏡
３０ メインコントローラ
３１ レーザ測長器
３３ ビーム変調器
３４ 電子検出器
３５ ビームスキャンコントローラ
３６ ビーム位置補正回路
３７ 非点収差補正回路
３８ フォーカス調整回路
３９ 高さ測定器
５０ 基準サンプル
５１，５５，５８ セル
５１Ａ，５６Ａ〜５６Ｄ ライン・アンド・スペース
５９Ａ，５９Ｂ ライン・アンド・スペース
Claims (9)
- 対象物に電子ビームを照射する電子ビーム装置であって、
電子ビーム照射手段と、
前記対象物の近傍に設けられた基準試料と、
前記基準試料から生ずる電子に基づいて、前記電子ビームの照射スポット形状を所望の形状となるように前記電子ビームを調整する制御手段と、を備え、
前記基準試料は、各々が同一平面内において単一点を中心とする半径方向に整列した複数の格子構造からなる少なくとも１つの基準パターンを含むことを特徴とする電子ビーム装置。 - 前記基準パターンは、複数であって、前記基準パターンの各々は半径の異なる複数の円の円周に沿って配されていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム装置。
- 前記格子構造におけるライン幅及び／又はスペース幅は、格子構造の前記単一点からの距離に応じて定められていることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム装置。
- 前記複数の格子構造は、単一点に関して放射形対称に配されていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム装置。
- 前記基準パターンは、複数であって、前記基準パターンの各々は同一円周上に配され、ライン幅及び／又はスペース幅が異なることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム装置。
- 前記対象物は、電子線用レジストが塗布された基板であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の電子ビーム装置。
- 請求項１記載の電子ビーム装置における電子ビームの調整方法であって、
前記電子ビームをして同一基準パターン内の前記複数の格子構造を順に走査せしめつつ前記走査によって生ずる電子の変化を電気信号に変換する変換ステップと、
前記電気信号中の前記格子構造毎に対応する複数の波形ブロックを比較して前記波形ブロック同士が一様になるように前記電子ビームを調整する調整ステップと、を有することを特徴とする調整方法。 - 前記調整ステップを繰り返して前記波形ブロックの振幅が最大となるように前記電子ビームを調整することを特徴とする請求項７記載の調整方法。
- 前記変換ステップ及び前記調整ステップを前記基準パターンの複数について実行することを特徴とする請求項８記載の調整方法。
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