JP4647272B2

JP4647272B2 - 電子ビーム描画装置

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Publication number: JP4647272B2
Application number: JP2004273240A
Authority: JP
Inventors: 一幸尾崎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006091093A

Description

本発明は、情報記録媒体の原盤を作製するのに使用することのできる電子ビーム描画装置に関する。

光ディスクや磁気ディスクの原盤の作製過程において、所定パターン（潜像）をレジスト膜に露光形成するための装置として、電子ビーム描画装置が知られている。原盤作製用途の電子ビーム描画装置は、例えば、ディスク形状を有する基材の上に形成されたレジスト膜に対して当該基材を回転させた状態で局所的に電子ビームを照射するように構成されている。また、このような原盤作製用途の電子ビーム描画装置は、光ディスクの原盤作製過程で従来から使用されているレーザビーム描画装置よりも、微細なパターンを描画するのに適している。パターン描画に必要な露光用ビーム径について、電子ビームはレーザビームよりも小さいからである。そのため、原盤作製用途の電子ビーム描画装置は、光ディスクの高記録密度化の観点から、或は、磁気ディスク原盤（磁気転写用マスター担体など）の作製に使用できるという点で、注目を集めている。原盤作製用途の電子ビーム描画装置については、例えば下記の特許文献１〜４に記載されている。

特開２０００−１１４６４号公報特開２００１−３４４８３３号公報特開２００２−２１７０８６号公報特開２００４−１７７７８３号公報

図６は、従来の原盤作製用途の電子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置Ｘ２の部分構成を表す。電子ビーム描画装置Ｘ２は、電子銃６１と、集束レンズ６２と、相対向する一対のブランキング電極６３と、絞り孔６４ａを有する絞り板６４と、偏向器６５と、対物レンズ６６と、フォーカスレンズ６７とを備え、表面に所定の凹凸パターンを有する原盤を作製する過程において、描画対象である原板６８に対して電子ビーム６９を照射することにより目的パターン（潜像）を描画ないし形成するように構成されたものである。

電子銃６１は電子ビーム６９を原板６８に向けて出射するためのものである。集束レンズ６２は、電子銃６１からの電子ビーム６９をブランキング電極６３間に集束させるためのものである。ブランキング電極６３は、所定のタイミングで当該電極間に電界を発生させて電子ビーム６９を所定の程度に偏向するためのものである。絞り板６４は、ブランキング電極６３により所定の程度に偏向された電子ビーム６９を遮断するためのものであり、所定の程度に偏向されない電子ビーム６９は絞り板６４の絞り孔６４ａを通過する。このようなブランキング電極６３および絞り板６４は、電子ビーム６９を変調するための変調器を構成する。偏向器６５は、例えば一対の偏向電極からなり、絞り孔６４ａを通過した電子ビーム６９を偏向することにより、原板６８における電子ビーム６９の照射位置を調節するためのものである。対物レンズ６６およびフォーカスレンズ６７は、原板６８に電子ビーム６９を集束させるためのものであり、フォーカスレンズ６７は、その集束位置を図中上下方向において微調整する機能を有する。原板６８は、ディスク形状の基材の上に所定のレジスト膜が設けられた構成（図示略）を有し、可動ステージ（図示略）により、回転可能かつ原板６８の径方向に並進移動可能に、支持されている。

電子ビーム描画装置Ｘ２によるパターン描画過程においては、可動ステージにより原板６８を回転させ且つ並進移動させつつ、描画目的のパターンの形状に応じて、原板６８のレジスト膜に対して露光用の電子ビーム６９を照射する。例えば、ブランキング電極６３および絞り板６４の協働により電子ビーム６９を変調し、描画予定箇所（レジスト膜において単一のピットの形成が予定される部分や連続したグルーブの形成が予定される部分など）ごとに、図７に示すような電子ビームパルス６９ａを発生させる。これにより、レジスト膜における各描画予定箇所は、単一の電子ビームパルス６９ａにより照射されて露光されることとなる。図７においては、図の簡略化の観点より、電子ビーム６９および電子ビームパルス６９ａを直線で表し、また、電子ビーム描画装置Ｘ２については電子銃６１、ブランキング電極６３、絞り板６４、および偏向器６５以外を省略する。

回転する描画対象（原板）に対してビームを照射することによりパターンを描画する方法においては、描画対象の回転態様に関し、角速度一定（Constant Angular Velocity：ＣＡＶ）方式、および、周速一定（Constant Line Velocity：ＣＬＶ）方式が知られている。ＣＡＶ方式では、原板回転数、原板送り速度、およびライトクロック周波数が一定の条件で原板にビームが照射されるので、比較的簡単な描画制御系で装置を制御することが可能である。また、ＣＡＶ方式では、原板回転や原板送りが定常的な状態でパターン描画が実行されるので、描画パターンについて高い位置精度が得られる。これに対し、ＣＬＶ方式では、原板に対するビーム照射箇所の周速がパターン描画過程にわたって一定となるように、ビーム照射箇所の半径位置に応じて原板回転数、原板送り速度、およびライトクロック周波数を所定の態様で変化させたうえで原板にビームを照射する必要があるので、比較的複雑な描画制御系が要求される。また、ＣＬＶ方式では、原板回転数や原板送り速度が常時的に変化する状態で（即ち、原板回転数や原板送り速度が常に過渡的な状態にあり従って安定していない状態で）パターン描画が実行されるので、ＣＡＶ方式よりも、描画パターンについて高い位置精度を達成しにくい。

光ディスクの原盤作製過程で従来から使用されているレーザビーム描画装置によると、ＣＡＶ方式およびＣＬＶ方式のいずれにおいても、実用的なパターン描画を実行できることが知られている。これに対し、例えば上述のような電子ビーム描画装置Ｘ２によると、ＣＡＶ方式では、実用的なパターン描画を実行することが困難であることが知られている。電子ビーム描画装置Ｘ２によると、電子ビーム６９の径を一定に維持した状態で当該電子ビーム６９の電流密度を逐次変化させることができないので、ＣＡＶ方式で上述のようなパターン描画を実行する場合、ビーム照射箇所の半径位置の変化による周速の変化に起因して、描画されるピット潜像やグルーブ潜像について、深さや幅が変化してしまうのである。

このため、従来の電子ビーム描画装置Ｘ２では、ＣＬＶ方式によりパターン描画を実行するのが一般的である。しかしながら、ＣＬＶ方式では、上述のように、複雑な描画制御系が必要とされるのに加え、ＣＡＶ方式よりも描画パターンについて高い位置精度を達成しにくい。したがって、電子ビーム描画装置Ｘ２によるＣＬＶ方式でのパターン描画においては、高精度なパターンを描画することが困難である。

ＣＬＶ方式でのこのような問題を回避すべく、電子ビーム描画装置Ｘ２によるＣＡＶ方式でのパターン描画において、図８に示すような複数の電子ビームパルス６９ｂを描画予定箇所ごとに照射する手法が提案されている。この手法では、レジスト膜における各描画予定箇所は、複数の電子ビームパルス６９ｂにより照射されて露光されることとなる。具体的には、この手法では、各描画部の単位面積当たりのドーズ量を均一にすることを目的として、電子ビーム照射箇所の半径位置に応じて電子ビームパルス６９ｂのデューティ比を変化させ、実効的な（正味の）電子ビーム電流を変化させる（例えば、半径位置が大きくなるに応じてデューティ比を大きくして実効ビーム電流を増大させる）のである。ＣＡＶ方式でのこのような電子ビーム描画手法は、上記の特許文献１に記載されている。

しかしながら、特許文献１によると、電子ビーム描画装置Ｘ２においてＣＡＶ方式での上述の描画手法を実現するためには、ブランキング電極６３による偏向のタイミングとその偏向持続時間（従って、電子ビームパルス６９ｂの発生の有無とデューティ比）を当該ブランキング電極６３のみを対象として制御することによって電子ビームパルス６９ｂを発生させなければならず、装置の制御系に対して過度の負担を強いる。このような構成によると、複雑なパターンを描画する際に原板回転速度に応じて実効電子ビーム電流を高速に変化させることが困難であり、従って、微細なパターンを高精度に描画するのが困難である。

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、微細なパターンを高精度に描画するのに適した電子ビーム描画装置を提供することを、目的とする。

本発明の第１の側面によると、電子ビーム描画装置が提供される。本装置は、電子ビームを出射するための電子銃と、描画対象（例えば、情報記録媒体原盤作製用の原板）を支持して当該描画対象を回転させることが可能かつ並進移動させることが可能な可動ステージと、電子銃からの電子ビームをパルス化して描画対象に向けて電子ビームパルスを発生させるためのパルス化手段と、電子ビームパルスのデューティ比を調節するためのデューティ比制御手段と、パルス化手段による電子ビームパルスの発生の有無を切り換えるためのスイッチング手段とを備える。本装置において、パルス化手段は、開口部を有する絞り板と、電子銃および絞り板の間に位置し且つ電子銃からの電子ビームが開口部を通過しないように当該電子ビームを偏向するための阻止電界を各々が発生可能な第１偏向器および第２偏向器とを有する。第１偏向器は、阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に、一定周期で変化する。第２偏向器は、阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に、第１偏向器と同じ周期で且つ異なるタイミングで変化する。電子ビームパルスは、第１偏向器が第２状態にあり且つ第２偏向器が第２状態にあるときに絞り板の開口部を通過した電子ビームからなる。デューティ比制御手段は、第１偏向器の変化のタイミングと第２偏向器の変化のタイミングとの時間差を変化させることにより、電子ビームパルスのデューティ比を調節する。

このような構成の電子ビーム描画装置においては、２つの偏向器（第１偏向器，第２偏向器）を個々に制御することにより電子ビームのパルス化と電子ビームパルスのデューティ比調節とを実行することができる。具体的には、上述の阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に一定周期で変化するように第１偏向器を作動させ、且つ、同じく阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に第１偏向器と同じ周期で且つ異なるタイミングで変化するように第２偏向器を作動させることにより、電子ビームをパルス化することができ、また、各偏向器における第２状態への変化のタイミングの時間差をデューティ比制御手段により変化させることにより、電子ビームパルスのデューティ比を調節することができる。このようなデューティ比調節は、例えば後述の遅延回路などを利用することにより、装置の制御系に対して過度の負担を課さずに、描画目的のパターンの位置および形状等に応じて動的かつ高速に制御することができる。

本発明の電子ビーム描画装置においては、更に、電子ビームのパルス化と電子ビームパルスの発生の有無の切り換えとを個々に制御することができる。具体的には、電子ビームのパルス化については、上述のように、デューティ比が調節されつつ２つの偏向器の作動により実行することができるのに対し、電子ビームパルスの発生の有無の切り換えについては、当該パルス化手段とは別個のスイッチング手段により実行することができる。

以上のように、本発明の電子ビーム描画装置によると、２つの偏向器を個々に制御することにより電子ビームのパルス化と電子ビームパルスのデューティ比調節とを実行することができるとともに、電子ビームのパルス化と電子ビームパルスの発生の有無の切り換えとを個々に制御することができ、そのため、デューティ比調節に関し、装置の制御系に対して過度の負担を課さずに、描画目的のパターンの位置および形状等に応じて動的かつ高速に制御することができる。したがって、本電子ビーム描画装置においては、複雑なパターンを描画する際に描画対象の回転速度に応じて実効電子ビーム電流を高速に変化させることが可能なのである。このような電子ビーム描画装置は、微細で複雑なパターンを高精度に描画するのに適している。

本発明の第１の側面において、好ましくは、パルス化手段は、クロック信号に同期して第１偏向器に周期的な矩形電圧波形を印加するための第１電圧印加手段と、クロック信号に同期して第２偏向器に周期的な矩形電圧波形を印加するための第２電圧印加手段と、クロック信号が入力され且つ当該クロック信号を遅延させて第１電圧印加手段に出力するための第１遅延回路および／またはクロック信号が入力され且つ当該クロック信号を遅延させて第２電圧印加手段に出力するための第２遅延回路と、を更に有する。このような構成は、装置の制御系に対して過度の負担を課さずに上述の電子ビームパルス化を実現するうえで好適である。

好ましくは、デューティ比制御手段は、第１遅延回路による遅延時間および／または第２遅延回路による遅延時間を調整する。このような構成は、装置の制御系に対して過度の負担を課さずに上述のデューティ比調節を実現するうえで好適である。

スイッチング手段は、電子銃および絞り板の間に位置し且つ電子銃からの電子ビームが開口部を通過しないように当該電子ビームを偏向するための阻止電界を発生可能な第３偏向器よりなる。このような構成は、装置の制御系に対して過度の負担を課さずに上述のスイッチング手段を実現するうえで好適である。

図１は、本発明に係る原盤作製用途の電子ビーム描画装置Ｘ１を表す。電子ビーム描画装置Ｘ１は、電子ビーム筒１１と、電子銃１２と、集束レンズ１３と、偏向器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと、絞り孔１５ａを有する絞り板１５と、対物レンズ１６と、フォーカスレンズ１７と、チャンバ２１と、回転ステージ２２と、スピンドルモータ２３と、直動ステージ２４と、直動用モータ２５と、制御計算機３０Ａと、フォーマッタ３０Ｂと、電子銃駆動回路３１と、集束レンズ駆動回路３２と、偏向器駆動回路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄと、遅延回路３４Ａ，３４Ｂと、フォーカスレンズ駆動回路３５と、スピンドルモータ駆動回路３６と、直動用モータ駆動回路３７と、回転位置検出系３８と、直動位置検出系３９とを備え、情報記録媒体の原盤の作製過程において、描画対象である原板Ｄに対して電子ビームＢ（電子ビームパルスＢｐ）を照射するように構成されたものである。原板Ｄは、ディスク形状の基材の上に所定のレジスト膜が設けられた構成（図示略）を有する。

電子ビーム筒１１は、電子銃１２、集束レンズ１３、偏向器１４Ａ〜１４Ｄ、絞り板１５、対物レンズ１６、およびフォーカスレンズ１７を収容し、電子ビームＢの発生およびパルス化を実行するための場を提供するためのものである。電子銃１２は、電子銃駆動回路３１からの指令に基づいて、電子ビームＢを原板Ｄに向けて出射するためのものである。集束レンズ１３は、集束レンズ駆動回路３２による制御に基づいて電子銃１２からの電子ビームＢを偏向器１４Ａと偏向器１４Ｂの間に集束させるためのものである。

偏向器１４Ａ〜１４Ｃは、各々、相対向する一対の偏向電極からなり、電子ビームＢが絞り孔１５ａを通過しないように当該電子ビームＢを偏向するための阻止電界を発生可能である。偏向器１４Ａは、偏向器駆動回路３３Ａによる制御に基づいて、阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に一定周期で変化するためのものである。偏向器１４Ｂは、偏向器駆動回路３３Ｂによる制御に基づいて、阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に偏向器１４Ａと同じ周期で且つ異なるタイミングで変化するためのものである。偏向器１４Ｃは、偏向器駆動回路３３Ｃによる制御に基づいて、阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に所定のタイミングで変化するためのものである。絞り板１５は、偏向器１４Ａ〜１４Ｃを通過して所定の程度に偏向された電子ビームＢを遮断するためのものであり、所定の程度に偏向されない電子ビームＢは絞り板１５の絞り孔１５ａを通過する。偏向器１４Ａ，１４Ｂおよび絞り板１５は、電子ビームＢをパルス化して原板Ｄに向けて電子ビームパルスＢｐを発生させるための、本発明におけるパルス化手段を構成し、電子ビームパルスＢｐは、偏向器１４Ａが第２状態にあり且つ偏向器１４Ｂが第２状態にあるときに絞り板１５の絞り孔１５ａを通過した電子ビームＢからなる。また、偏向器１４Ｃは、当該パルス化手段による電子ビームパルスＢｐの発生の有無を切り換えるための、本発明におけるスイッチング手段を構成する。

偏向器１４Ｄは、偏向器駆動回路３３Ｄによる制御に基づいて、絞り孔１５ａを通過することにより発生した電子ビームパルスＢｐを偏向することよって原板Ｄにおける電子ビームパルスＢｐの照射位置（または後述の照射目標位置）を原板Ｄの径方向Ｒにおいて調節するためのものである。偏向器１４Ｄは、例えば、相対向する一対の偏向電極からなる静電型偏向器として構成され、電子ビームパルスＢｐを偏向するための電界を発生可能である。本発明においては、偏向器１４Ｄについて、電子ビームパルスＢｐを偏向するための磁界を発生可能な電磁型偏向器として構成してもよい。

対物レンズ１６およびフォーカスレンズ１７は、各々、原板Ｄに電子ビームパルスＢｐを集束させるためのものであり、フォーカスレンズ１７は、フォーカスレンズ駆動回路３５による制御に基づいて電子ビームパルスＢｐの集束位置を図中上下方向において微調整する機能を有する。

チャンバ２１は、回転ステージ２２、スピンドルモータ２３、および直動ステージ２４を収容し、原板Ｄが真空雰囲気でパターン描画される場を提供するためのものである。回転ステージ２２は、原板Ｄが固定支持される部位であり、スピンドルモータ２３の稼働により所望の回転速度で回転可能である。スピンドルモータ２３は、直動ステージ２４により支持されている。直動ステージ２４は、直動用モータ２５の稼働により、スピンドルモータ２３、回転ステージ２２、およびこれに固定されている原板Ｄを当該原板Ｄの径方向Ｒに所望の送り速度で並進移動させるためのものである。直動ステージ２４および回転ステージ２２は、本発明における可動ステージを構成する。

電子銃駆動回路３１は、制御計算機３０Ａからの指令に基づいて電子銃１２について電子ビームＢの出射の有無を制御するための回路構成を有する。集束レンズ駆動回路３２は、制御計算機３０Ａからの指令に基づいて集束箇所の電子ビームＢの径を拡縮するための回路構成を有する。

遅延回路３４Ａは、フォーマッタ３０Ｂからクロック信号および第１遅延指定信号を受信し、当該遅延指定信号に従って当該クロック信号を遅延させて偏向器駆動回路３３Ａに出力するための、回路構成を有する。第１遅延指定信号は、遅延回路３４Ａによりクロック信号を遅延させるべき時間についての情報を含む信号であり、原板Ｄ上の位置情報と対応付けられて予め設定され、フォーマッタ３０Ｂにて記憶されている。偏向器駆動回路３３Ａは、遅延回路３４Ａからのクロック信号に同期して偏向器１４Ａに周期的な矩形電圧波形（上述の阻止電界を発生させるための電圧波形を含む）を印加するための回路構成を有する。

遅延回路３４Ｂは、フォーマッタ３０Ｂからクロック信号および第２遅延指定信号を受信し、当該遅延指定信号に従って当該クロック信号を遅延させて偏向器駆動回路３３Ｂに出力するための、回路構成を有する。第２遅延指定信号は、遅延回路３４Ｂによりクロック信号を遅延させるべき時間についての情報を含む信号であり、原板Ｄ上の位置情報と対応付けられて予め設定され、フォーマッタ３０Ｂにて記憶されている。偏向器駆動回路３３Ｂは、遅延回路３４Ｂからのクロック信号に同期して偏向器１４Ｂに周期的な矩形電圧波形（阻止電界を発生させるための電圧波形を含む）を印加するための回路構成を有する。

偏向器駆動回路３３Ａ，３３Ｂは、各々、本発明における第１および第２電圧印加手段に相当して偏向器駆動回路３３Ａ，３３Ｂおよび遅延回路３４Ａ，３４Ｂは、上述の偏向器１４Ａ，１４Ｂおよび絞り板１５と共に、本発明におけるパルス化手段を構成する。

偏向器駆動回路３３Ｃは、フォーマッタ３０Ｂからのクロック信号およびオン／オフ指定信号を受信し、所定のタイミングで偏向器１４Ｃにて阻止電界を発生するための、回路構成を有する。オン／オフ指定信号は、偏向器１４Ｃにおける阻止電界の発生についてのオン／オフ状態を指定する信号であり、原板Ｄ上の位置情報と対応付けられて予め設定され、フォーマッタ３０Ｂにて記憶されている。

偏向器駆動回路３３Ｄは、フォーマッタ３０Ｂからの偏向量指定信号を受信し所定のタイミングで偏向器１４Ｄにて所定の電界を発生するための回路構成を有する。偏向量指定信号は、偏向器１４Ｄによる電子ビームパルスＢｐの偏向量を指定する信号であり、原板Ｄ上の位置情報と対応付けられて予め設定されてフォーマッタ３０Ｂにて記憶されている。本発明においては、偏向器１４Ｄが上述のような電磁型偏向器として構成される場合、偏向器駆動回路３３Ｄは、フォーマッタ３０Ｂからの偏向量指定信号を受信して所定のタイミングで偏向器１４Ｄにて所定の磁界を発生するための回路構成を有する。

フォーカスレンズ駆動回路３５は、制御計算機３０Ａからの指令に基づいてフォーカスレンズ１７について焦点位置制御を実行するための回路構成を有する。

スピンドルモータ駆動回路３６は、フォーマッタ３０Ｂからの指令に基づいてスピンドルモータ２３の駆動ないし回転速度を制御するための回路構成を有する。直動用モータ駆動回路３７は、フォーマッタ３０Ｂからの指令に基づいて直動用モータ２５の駆動を制御するための回路構成を有する。

回転位置検出系３８は、回転ステージ２２ないしスピンドルモータ２３の回転位置（所定の基準角度からの回転角度）を検出して当該検出位置に相当する信号をフォーマッタ３０Ｂに出力するための要素および回路構成を有する。例えば、回転位置検出系３８は、スピンドルモータ２３に取り付けられた角度スケール（ロータリエンコーダ）を備え、当該スケールにて生成する回転位置信号をフォーマッタ３０Ｂに出力するように構成されている。この回転位置信号は、回転ステージ２２ないしスピンドルモータ２３の回転角度を追跡するのに利用され、また、回転位置信号の周波数の変化を計測することにより、回転ステージ２２ないしスピンドルモータ２３の回転速度が安定しているかどうかを確認するのに利用される。

直動位置検出系３９は、直動ステージ２４の可動方向における位置を検出して当該検出位置に相当する信号をフォーマッタ３０Ｂに出力するための要素および回路構成を有する。例えば、直動位置検出系３９は、直動ステージ２４に取り付けられた直動距離スケールを備え、当該スケールにて生成する直動位置信号をフォーマッタ３０Ｂに出力するように構成されている。この直動位置信号は、直動ステージ２４の直動位置および速度を追跡するのに利用され、また、直動ステージ２４の速度を常時的に測定することにより、直動ステージ２４の送り速度が安定しているかどうかを確認するのに利用される。

制御計算機３０Ａは、装置全体の制御を司る部位であり、直接的には、フォーマッタ３０Ｂ、電子銃駆動回路３１、集束レンズ駆動回路３２、およびフォーカスレンズ駆動回路３５と接続されてこれらとの間で所定の信号を授受するように構成されている。

フォーマッタ３０Ｂは、直接的には、制御計算機３０Ａに加えて遅延回路３４Ａ，３４Ｂ、偏向器駆動回路３３Ｃ，３３Ｄ、スピンドルモータ駆動回路３６、直動用モータ駆動回路３７、回転位置検出系３８、および直動位置検出系３９と接続されてこれらとの間で所定の信号を授受するように構成されている。また、フォーマッタ３０Ｂは、上述のように、原板Ｄ上における位置情報と、予め設定されている上述の第１および第２遅延指定信号とを、対応付けて記憶しているところ、当該第１および第２遅延指定信号を共通のクロック信号と共に遅延回路３４Ａ，３４Ｂに出力し、これにより、偏向器１４Ａの第１状態から第２状態への変化のタイミングと偏向器１４Ｂの第１状態から第２状態への変化のタイミングとの時間差を変化させ、電子ビームパルスＢｐのデューティ比を調節する機能を有する。このようなフォーマッタ３０Ｂは、電子ビームパルスＢｐのデューティ比を調節するための、本発明におけるデューティ比制御手段を構成する。

電子ビーム描画装置Ｘ１によるパターン描画過程においては、スピンドルモータ２３の稼働により回転ステージ２２を回転駆動させ且つ直動用モータ２５の稼働により直動ステージ２４を並進駆動させることによって、原板Ｄを回転させ且つ並進移動させる。原板Ｄの回転速度および送り速度は描画目的のパターンに応じて設定する。この状態で、描画予定箇所ごと又は単一の描画予定箇所内の各部位ごとにデューティ比が調節された、露光用の電子ビームパルスＢｐを発生させ、当該電子ビームパルスＢｐを図２に示すように原板Ｄに対して照射する。具体的には、電子銃１２から定常的に電子ビームＢを出射し、集光レンズ１３により当該電子ビームＢを集束させ、偏向器１４Ａ〜１４Ｃおよび絞り板１５の協働により、原板Ｄにおける描画予定箇所に応じて或は単一の描画予定箇所内の各部位に応じてデューティ比を適当に調節しつつ電子ビームパルスＢｐを絞り板１５の図中下方に発生させ、発生した電子ビームパルスＢｐを偏向器１４Ｄにより適宜偏向させ、対物レンズ１６およびフォーカスレンズ１７の協働により当該電子ビームパルスＢｐを集束させて原板Ｄのレジスト膜に照射する。図２においては、図の簡略化の観点より、電子ビームＢおよび電子ビームパルスＢｐを直線および破線で表し、また、電子ビーム描画装置Ｘ１については電子銃１２、偏向器１４Ａ〜１４Ｄ、および絞り板１５以外を省略する。

このような描画過程においては、制御計算機３０Ａからフォーマッタ３０Ｂを介して遅延回路３４Ａ，３４Ｂおよび偏向器駆動回路３３Ｃに、例えば図３（ａ）に示すようなクロック信号Ｃ（例えば１００ＭＨｚ）が送られる。

フォーマッタ３０Ｂから遅延回路３４Ａには、クロック信号Ｃに加えて、描画予定箇所に応じて或は単一の描画予定箇所内の各部位に応じて予め設定されている第１遅延指定信号が送られ、遅延回路３４Ａは、当該遅延指定信号に従ってクロック信号Ｃを遅延させて偏向器駆動回路３３Ａに出力する。偏向器駆動回路３３Ａは、遅延回路３４Ａからのクロック信号に同期して、例えば図３（ｂ）に示すような周期的（例えば１００ＭＨｚ）な矩形電圧波形を偏向器１４Ａに印加する。本実施形態では、偏向器１４Ａは、当該矩形電圧波形における高電圧レベルにおいて、上述の阻止電界を発生する第１状態にあり、また、０Ｖのレベルにおいて、上述の阻止電界を発生しない第２状態にある。このように、偏向器１４Ａは、第１状態から第２状態に一定周期（例えば１００ＭＨｚ）で変化する。

フォーマッタ３０Ｂから遅延回路３４Ｂには、クロック信号Ｃに加えて、描画予定箇所に応じて或は単一の描画予定箇所内の各部位に応じて予め設定されている第２遅延指定信号が送られ、遅延回路３４Ｂは、当該遅延指定信号に従ってクロック信号Ｃを遅延させて偏向器駆動回路３３Ｂに出力する。本実施形態では、遅延回路３４Ｂによるクロック信号の遅延時間は、遅延回路３４Ａによるそれよりも長い。偏向器駆動回路３３Ｂは、遅延回路３４Ｂからのクロック信号に同期して、例えば図３（ｃ）に示すような周期的（例えば１００ＭＨｚ）な矩形電圧波形を偏向器１４Ｂに印加する。本実施形態では、偏向器１４Ｂは、当該矩形電圧波形における高電圧レベルにおいて、上述の阻止電界を発生する第１状態にあり、また、０Ｖのレベルにおいて、上述の阻止電界を発生しない第２状態にある。このように、偏向器１４Ｂは、第１状態から第２状態に、第１偏向器と同じ周期（例えば１００ＭＨｚ）で且つ異なるタイミングで変化する。

フォーマッタ３０Ｂから偏向器駆動回路３３Ｃには、クロック信号Ｃに加えて、原板Ｄ上の位置に応じて予め設定されているオン／オフ指定信号が送られ、偏向器駆動回路３３Ｃは、所定のタイミングで、例えば図３（ｅ）に示すような阻止電界発生用の電圧を、偏向器１４Ｃに印加する。

以上のような制御手法においては、偏向器１４Ａが第２状態にあり且つ偏向器１４Ｂが第２状態にあるとき、図３（ｄ）に示すように、電子ビームパルスＢｐは潜在的に発生し得る。そして、更に偏向器１４Ｃがオン状態（阻止電界非発生状態）にあるときに、絞り板１５の絞り孔１５ａを電子ビームＢが通過して、図３（ｆ）に示すように電子ビームパルスＢｐ（例えば１００ＭＨｚ）が実際に発生する。これとともに、遅延回路３４Ａ，３４Ｂによるクロック信号Ｃの遅延時間の差を調整することにより、偏向器１４Ａの第１状態から第２状態への変化のタイミングと偏向器１４Ｂの第１状態から第２状態への変化のタイミングとの時間差Ｔを変化させ、電子ビームパルスＢｐのデューティ比（パルス幅時間／パルス間隔時間）が調節される。デューティ比は、パターン幅、パターン形状、近隣のパターン密度などに応じて、例えば、原板Ｄのレジスト膜に対する電子ビーム照射によるドーズ量が描画パターン全体にわたって一定となるように調節する。

電子ビーム描画装置Ｘ１においては、２つの偏向器１４Ａ，１４Ｂを個々に制御することにより電子ビームＢのパルス化と電子ビームパルスＢｐのデューティ比調節とを実行することができる。具体的には、上述の阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に一定周期で変化するように偏向器１４Ａを作動させ、且つ、同じく阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に偏向器１４Ａと同じ周期で且つ異なるタイミングで変化するように偏向器１４Ｂを作動させることにより、電子ビームＢをパルス化することができ、また、各偏向器１４Ａ，１４Ｂにおける第２状態への変化のタイミングの時間差Ｔを変化させることにより、電子ビームパルスＢｐのデューティ比を調節することができる。電子ビーム描画装置Ｘ１によると、このようなデューティ比調節について、装置の制御系に対して過度の負担を課さずに、描画パターンに応じて動的かつ高速に制御することができる。

電子ビーム描画装置Ｘ１においては、更に、電子ビームＢのパルス化と電子ビームパルスＢｐの発生の有無の切り換えとを個々に制御することができる。具体的には、電子ビームのパルス化については、上述のように、デューティ比が調節されつつ２つの偏向器１４Ａ，１４Ｂの作動により実行することができるのに対し、電子ビームパルスＢｐの発生の有無の切り換えについては、偏向器１４Ａ，１４Ｂとは別個の偏向器１４Ｃ（スイッチング手段）により実行することができる。

以上のように、電子ビーム描画装置Ｘ１によると、２つの偏向器１４Ａ，１４Ｂを個々に制御することにより電子ビームＢのパルス化と電子ビームパルスＢｐのデューティ比調節とを実行することができるとともに、電子ビームＢのパルス化と電子ビームパルスＢｐの発生の有無の切り換えとを個々に制御することができ、そのため、デューティ比調節に関し、装置の制御系に対して過度の負担を課さずに、描画パターンに応じて動的かつ高速に制御することができる。したがって、電子ビーム描画装置Ｘ１においては、複雑なパターンを描画する際に原板回転速度に応じて実効電子ビーム電流を高速に変化させることが可能なのである。このような電子ビーム描画装置Ｘ１は、微細で複雑なパターンを高精度に描画するのに適している。

電子ビーム描画装置Ｘ１による上述のようなパターン描画は、描画時間の短縮化の観点より、いわゆるゾーンＣＡＶ方式で行うのが好ましい。ゾーンＣＡＶ方式では、原板Ｄ上においてパターン描画の対象となる全ての領域は、例えば図４に示すように複数の円環領域Ａ₁〜Ａ_Nに区分され、円環領域Ａ₁〜Ａ_Nの各々において、原板Ｄの回転速度および送り速度について異なる条件でＣＡＶ方式パターン描画が実行される。図４では、図の明確化の観点より、原板Ｄ上においてパターン描画の対象でない領域に斜線ハッチングを付す。

一方、原板Ｄ上におけるパターン描画対象の全領域にわたって回転速度一定および送り速度一定のＣＡＶ方式でパターン描画を実行する場合、描画領域の最内周においては、原板Ｄの周速が最小となるので電子ビームパルスＢｐのデューティ比を最少に設定し、且つ、描画領域の最外周においては、原板Ｄの周速が最大となるので電子ビームパルスＢｐのデューティ比を最大に設定する必要がある。そのため、例えば、描画領域の最外周の半径が最内周の半径の２倍であって電子ビームパルスＢｐのデューティ比を最外周で５０％に、最内周で２５％に設定すると、描画領域全体に対する平均的な電子ビームパルスＢｐのデューティ比は３７.５％であり、電子ビーム電流の利用効率は比較的低く、従って、描画時間が増大してしまう。

これに対し、ゾーンＣＡＶ方式によると、小さな円環領域ほど原板Ｄの回転速度および送り速度を大きく設定するとともに電子ビームパルスＢｐのデューティ比を大きく設定することが可能であり、従って、電子ビーム電流の利用効率を向上させて描画時間を短縮化することが可能なのである。

図５は、電子ビーム描画装置Ｘ１を使用して行うゾーンＣＡＶ方式の電子ビーム描画方法の一例を表す。図５の（ａ）〜（ｄ）は、各々、原板Ｄの部分平面図を、当該原板Ｄの径方向に沿った仮想的な固定スケールＳと共に表す。

本電子ビーム描画方法においては、まず、図５（ａ）に示すように、最も内周側の円環領域Ａ₁についてパターン描画を実行する（描画工程）。具体的には、スピンドルモータ２３および直動用モータ２５の稼働により原板Ｄを所定の回転速度（第１回転速度）で回転させ（回転方向を図５（ａ）〜（ｄ）の右端に示す）且つ所定の送り速度（第１送り速度）で矢印Ｒ’方向に並進移動させた状態で、上述のように露光用の電子ビームパルスＢｐを発生させ、当該電子ビームパルスＢｐを原板Ｄ上に照射する。このとき、電子ビームパルスＢｐについては、上述のようにして、描画予定箇所の位置や形状等に応じてデューティ比を調節する。原板Ｄの表面における電子ビームパルスＢｐの照射箇所については○で示す。また、図の簡潔化の観点より、原板Ｄ上に形成されたパターン（潜像）については省略する。

次に、円環領域Ａ₁内のパターン描画が終了して電子ビームパルスＢｐの照射箇所または照射目標箇所が図５（ｂ）に示すように円環領域Ａ₁の最外周（即ち円環領域Ａ₁，Ａ₂間の境界）に至ったとき、偏向器１４Ｃ（スイッチング手段）の作動により電子ビームパルスＢｐの発生を停止した状態で、原板Ｄの回転速度および送り速度が第２回転速度および第２送り速度になるように、スピンドルモータ２３および直動用モータ２５の駆動態様を変更する（待機工程開始）。照射目標箇所とは、仮に偏向器１４Ｃがオン状態あるならば電子ビームパルスＢｐが照射される箇所であり（実際には偏向器１４Ｃがオフ状態であるために電子ビームパルスＢｐは照射されない）、偏向器１４Ｄに生ずる電界を調節することにより位置制御される。照射目標箇所については×で示す。

この後、原板Ｄの回転速度が第２回転速度に安定し且つ送り速度が第２送り速度に安定するまで、図５（ｃ）に示すように、電子ビームパルスＢｐの発生を停止した状態で待機する（待機工程）。本工程では、原板Ｄは回転しながら矢印Ｒ’方向に変位し続ける。このとき、原板Ｄ上における電子ビームパルスの照射目標箇所を偏向器１４Ｄの作動により円環領域Ａ₁および円環領域Ａ₂の境界に固定しておく。偏向器１４Ｄに生ずる電界を調節して電子ビームパルスＢｐの潜在的な偏向角度を調整することにより、照射目標箇所を円環領域Ａ₁および円環領域Ａ₂の境界に固定することができる。

次に、原板Ｄの回転速度が第２回転速度に安定し且つ送り速度が第２送り速度に安定した後、図５（ｄ）に示すように、円環領域Ａ₂についてパターン描画を実行する（描画工程）。具体的には、原板Ｄを第２回転速度で回転させ且つ第２送り速度で矢印Ｒ’方向に並進移動させた状態で、露光用の電子ビームパルスＢｐを発生させ（即ち、スイッチング手段である偏向器１４Ｃをオン状態とし）、当該電子ビームパルスＢｐを原板Ｄ上に照射する。このとき、電子ビームパルスＢｐについては、描画予定箇所の位置および形状等に応じてデューティ比を調節する。

この後、上述のような待機工程および描画工程を繰り返すことにより、残りの円環領域Ａ₃〜Ａ_Nに対するパターン描画を実行する。本発明においては、上述のように原板Ｄ上における内周側（円環領域Ａ₁）から外周側（円環領域Ａ_N）にかけて順次描画工程を実行するのに代えて、外周側（円環領域Ａ_N）から内周側（円環領域Ａ₁）にかけて順次描画工程を実行してもよい。

このような電子ビーム描画方法では、描画対象領域が隣接円環領域に移行するにあたり、待機工程にて、原板Ｄの回転速度が第２回転速度に安定し且つ原板Ｄの送り速度が第２送り速度に安定するまで、偏向器１４Ｃ（スイッチング手段）により電子ビームパルスＢｐの発生を停止した状態で待機することができる。そして、回転速度および送り速度が安定した後に、新たな円環領域について描画工程を実行することができる。描画すべきパターンが微細であるほど、原板Ｄの回転速度や送り速度が安定していない状態で電子ビームパルスを原板に照射して描画を実行すると、描画パターンの形状および位置等についての精度が低下しやすいところ、本方法では、上述のような待機工程を経た後に新な描画工程に移行するため、描画すべきパターンが微細であっても、新たな円環領域における境界の付近に描画されるパターンの形状および位置等について、微細パターンであることに起因する精度低下を適切に抑制することができる。また、本方法の待機工程において電子ビームパルス照射目標箇所を円環領域の境界に固定することは、描画パターンの連続性を確保するうえで好適である。

以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。

（付記１）電子ビームを出射するための電子銃と、
描画対象を支持して当該描画対象を回転させることが可能かつ並進移動させることが可能な可動ステージと、
前記電子銃からの電子ビームをパルス化して前記描画対象に向けて電子ビームパルスを発生させるためのパルス化手段と、
前記電子ビームパルスのデューティ比を調節するためのデューティ比制御手段と、
前記パルス化手段による前記電子ビームパルスの発生の有無を切り換えるためのスイッチング手段と、を備え、
前記パルス化手段は、開口部を有する絞り板と、前記電子銃および前記絞り板の間に位置し且つ前記電子銃からの前記電子ビームが前記開口部を通過しないように当該電子ビームを偏向するための阻止電界を各々が発生可能な第１偏向器および第２偏向器と、を有し、
前記第１偏向器は、前記阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に、一定周期で変化し、
前記第２偏向器は、前記阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に、前記第１偏向器と同じ周期で且つ異なるタイミングで変化し、
前記電子ビームパルスは、前記第１偏向器が前記第２状態にあり且つ前記第２偏向器が前記第２状態にあるときに前記絞り板の前記開口部を通過した電子ビームからなり、
前記デューティ比制御手段は、前記第１偏向器の前記変化のタイミングと前記第２偏向器の前記変化のタイミングとの差を変化させることにより、前記電子ビームパルスの前記デューティ比を調節する、電子ビーム描画装置。
（付記２）前記パルス化手段は、クロック信号に同期して前記第１偏向器に周期的な矩形電圧波形を印加するための第１電圧印加手段と、クロック信号に同期して前記第２偏向器に周期的な矩形電圧波形を印加するための第２電圧印加手段と、クロック信号が入力され且つ当該クロック信号を遅延させて前記第１電圧印加手段に出力するための第１遅延回路および／またはクロック信号が入力され且つ当該クロック信号を遅延させて前記第２電圧印加手段に出力するための第２遅延回路と、を更に有する、付記１に記載の電子ビーム描画装置。
（付記３）前記デューティ比制御手段は、前記第１遅延回路による遅延時間および／または前記第２遅延回路による遅延時間を調整する、付記２に記載の電子ビーム描画装置。
（付記４）前記スイッチング手段は、前記電子銃および前記絞り板の間に位置し且つ前記電子銃からの前記電子ビームが前記開口部を通過しないように当該電子ビームを偏向するための阻止電界を発生可能な第３偏向器よりなる、付記１から３のいずれか一つに記載の電子ビーム描画装置。
（付記５）電子ビームを出射するための電子銃と、
描画対象を支持して当該描画対象を回転させることが可能かつ並進移動させることが可能な可動ステージと、
前記電子銃からの電子ビームをパルス化して前記描画対象に向けて電子ビームパルスを発生させるためのパルス化手段と、
前記電子ビームパルスのデューティ比を調節するためのデューティ比制御手段と、
前記パルス化手段による前記電子ビームパルスの発生の有無を切り換えるためのスイッチング手段と、を備える電子ビーム描画装置により、描画対象に対してパターンを描画するための方法であって、
前記可動ステージにより前記描画対象を第１回転速度で回転させ且つ第１送り速度で並進移動させつつ前記電子ビームパルスの照射により当該描画対象における第１円環領域にパターンを描画するための第１描画工程と、
前記スイッチング手段により前記電子ビームパルスの発生を停止した状態で、前記可動ステージによる前記回転の速度を変更し且つ前記並進移動の速度を変更し、回転速度が第２回転速度になり且つ並進速度が第２送り速度になるまで待機するための待機工程と、
前記可動ステージにより前記描画対象を前記第２回転速度で回転させ且つ前記第２送り速度で並進移動させつつ前記電子ビームパルスの照射により当該描画対象における第２円環領域にパターンを描画するための第２描画工程と、を含む、電子ビーム描画方法。
（付記６）前記電子ビーム描画装置は、前記絞り板および前記描画対象の間に位置して前記電子ビームパルスを偏向するための偏向器を更に備え、前記待機工程では、前記描画対象上における電子ビームパルス照射目標箇所を前記偏向器により前記第１円環領域および前記第２円環領域の境界に固定する、付記５に記載の電子ビーム描画方法。

本発明に係る電子ビーム描画装置を表す。図１の電子ビーム描画装置における電子ビームパルス照射を表す。図１の電子ビーム描画装置における電子ビームパルスの発生とデューティ比調節の手法を表す。本発明に係るゾーンＣＡＶ方式での電子ビーム描画方法におけるゾーン区分の一例を表す。本発明に係るゾーンＣＡＶ方式の電子ビーム描画方法の一例を表す。従来の電子ビーム描画装置の部分構成図である。図６の電子ビーム描画装置における電子ビーム照射の一例を表す。図６の電子ビーム描画装置における電子ビーム照射の他の例を表す。

符号の説明

Ｘ１，Ｘ２電子ビーム描画装置
１２，６１電子銃
１４Ａ〜１４Ｄ，６５偏向器
１５，６４絞り板
１５ａ，６４ａ絞り孔
２２回転ステージ
２４直動ステージ
３０Ａ制御計算機
３０Ｂフォーマッタ
３３Ａ〜３３Ｄ偏向器駆動回路
３４Ａ，３４Ｂ遅延回路
３８回転位置検出系
３９直動位置検出系
Ｂ，６９電子ビーム
Ｂｐ，６９ａ，６９ｂ電子ビームパルス
Ｄ，６８原板

Claims

電子ビームを出射するための電子銃と、
描画対象を支持して当該描画対象を回転させることが可能かつ並進移動させることが可能な可動ステージと、
前記電子銃からの電子ビームをパルス化して前記描画対象に向けて電子ビームパルスを発生させるためのパルス化手段と、
前記電子ビームパルスのデューティ比を調節するためのデューティ比制御手段と、
前記パルス化手段による前記電子ビームパルスの発生の有無を切り換えるためのスイッチング手段と、を備え、
前記パルス化手段は、開口部を有する絞り板と、前記電子銃および前記絞り板の間に位置し且つ前記電子銃からの前記電子ビームが前記開口部を通過しないように当該電子ビームを偏向するための阻止電界を各々が発生可能な第１偏向器および第２偏向器と、を有し、
前記第１偏向器は、前記阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に、一定周期で変化し、
前記第２偏向器は、前記阻止電界を発生する第１状態から発生しない第２状態に、前記第１偏向器と同じ周期で且つ異なるタイミングで変化し、
前記電子ビームパルスは、前記第１偏向器が前記第２状態にあり且つ前記第２偏向器が前記第２状態にあるときに前記絞り板の前記開口部を通過した電子ビームからなり、
前記デューティ比制御手段は、前記第１偏向器の前記変化のタイミングと前記第２偏向器の前記変化のタイミングとの差を変化させることにより、前記電子ビームパルスの前記デューティ比を調節する、電子ビーム描画装置。
前記パルス化手段は、クロック信号に同期して前記第１偏向器に周期的な矩形電圧波形を印加するための第１電圧印加手段と、クロック信号に同期して前記第２偏向器に周期的な矩形電圧波形を印加するための第２電圧印加手段と、クロック信号が入力され且つ当該クロック信号を遅延させて前記第１電圧印加手段に出力するための第１遅延回路および／またはクロック信号が入力され且つ当該クロック信号を遅延させて前記第２電圧印加手段に出力するための第２遅延回路と、を更に有する、請求項１に記載の電子ビーム描画装置。
前記デューティ比制御手段は、前記第１遅延回路による遅延時間および／または前記第２遅延回路による遅延時間を調整する、請求項２に記載の電子ビーム描画装置。