JPWO2007111260A1 - ビーム記録装置及びビーム調整方法 - Google Patents

Abstract

ターンテーブルのラジアル方向に互いに異なる角度で配された少なくとも３つの変位センサを有する変位検知器と、上記少なくとも３つの変位センサの検知変位に基づいて、ターンテーブルの側面のラジアル方向における変位に対応する形状データを算出する形状算出器と、上記変位センサの少なくとも１つからの検知変位及び上記形状データに基づいて、回転非同期成分及び回転同期成分を含むターンテーブルの回転振れを算出する回転振れ演算器と、上記回転振れに基づいて電子ビームの照射位置を調整するビーム照射位置調整器と、を有している。

Description

本発明は、ビーム記録装置及びビーム調整方法、特に、電子ビームを用いて磁気ディスク等の高速回転記録媒体の原盤を製造する電子ビーム記録装置及びビーム調整方法に関する。

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、ハードディスクに代表される磁気記録媒体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。

かかるビーム記録装置は、上記したディスクを製造する際の原盤となる基板の記録面にレジスト層を形成し、基板を回転させるとともに、並進移動させて基板記録面に対してビームスポットを相対的に半径方向及び接線方向に適宜送ることにより、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いてレジストに潜像を形成するように制御する。

このようなビーム記録装置においては、基板を回転・並進移動させる送りモータやスピンドルモータ等の機械精度などにより回転振れが生じ、トラックの形成精度を低下させることになる。従って、かかる回転振れを何らかの方法で補正しつつビーム露光を行う必要がある。

ディスク基板の回転振れには、周知のように、ターンテーブル（基板）の回転周波数に同期した振れ成分である同期振れ（同期回転振れ）と、ターンテーブル（基板）の回転周波数に依存せず不規則な非同期振れ（非同期回転振れ）とがある。

非同期回転振れに関して、光ディスク原盤露光装置における補正技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１には、光ディスク原盤露光装置におけるトラックピッチ精度（隣接トラックとの相対的位置精度）の改善を目的として、非同期回転振れを補正するための技術が開示されている。

一方、同期回転振れは、トラックの真円精度（絶対的精度）を劣化させるものの、トラックピッチ精度には影響しない。この同期回転振れによる真円度誤差については、光ディスクの場合では再生機のトラッキングサーボによって追従することが可能であることから、これまで同期回転振れは非同期回転振れほどは重視されていなかった。しかし、近年、磁気記録媒体であるハードディスクの高記録密度化のために、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と称される磁気記録媒体を電子ビーム露光装置を使用して作成する要望が高まっている。

ハードディスクは記録再生時における回転速度が高く、また、記録再生ヘッドのトラック制御を行うためのスイングアーム式制御機構の制御帯域も狭いため、ディスク媒体に要求されるトラック真円精度が厳しい。そのため、かかるディスク媒体を作製するための原盤露光装置には非同期回転振れのみならず、同期回転振れについても高精度で補正する必要がある。

非同期回転振れ及び同期回転振れの両者を補正する従来技術（例えば、特許文献２、特許文献３参照）については、あらかじめ測定によって得たターンテーブルの半径方向（ラジアル方向）の変位情報に基づいて、記録ビーム位置の補正制御を行うことが開示されている。

例えば、所定の回転数以下で測定したターンテーブルのラジアル方向の変位（以下、ラジアル変位ともいう。）を基準変位として、ビーム露光時にリアルタイムで測定されるラジアル変位の当該基準変位に対する差分を演算して、当該演算結果に基づいて記録ビームの照射位置制御（補正）を行うことが開示されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、このような方法においては、回転振れの同期成分は低速回転時において小さいこと、及び回転数の増加に比例して回転同期成分も増大するとの仮定の下に、当該低速回転時の変位を基準とするものである。

しかしながら、低速回転時においても回転同期成分は無視できず、また、必ずしも回転数の増加に比例して回転同期成分が増大するとも限らない。従って、かかる方法では基準変位波形を取り込む回転時において含まれる同期回転振れ成分は未知であるため補正することはできない。

上記したように、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と称され、高速回転で記録再生がなされる磁気ディスク等の高記録密度化においては、非同期回転振れのみならず同期回転振れをも極めて高精度に補正する必要がある。すなわち、従来技術における補正方法は、かかる磁気ディスク等の同期回転振れに対しては不完全な補正方法であり真の回転同期成分を補正しきれないものであった。また、かかる問題点、課題は認識されていなかった。
特開平９−１９０６５１号公報（第４頁、図１） 特開２００３−３１７２８５号公報（第７−８頁、図３） 特開２００３−３６５４８号公報（第８頁、図６）

本発明が解決しようとする課題には、非同期回転振れのみならず同期回転振れをも極めて高精度に補正することが可能な電子ビーム記録装置及びビーム調整方法を提供することが一例として挙げられる。

本発明による電子ビーム記録装置は、基板を載置したターンテーブルを回転させつつ基板に向けて電子ビームを照射する電子ビーム記録装置であって、
ターンテーブルのラジアル方向に互いに異なる角度で配された少なくとも３つの変位センサを有する変位検知器と、
上記少なくとも３つの変位センサの検知変位に基づいて、ターンテーブルの側面のラジアル方向における変位に対応する形状データを算出する形状算出器と、
上記変位センサの少なくとも１つからの検知変位及び上記形状データに基づいて、回転非同期成分及び回転同期成分を含むターンテーブルの回転振れを算出する回転振れ演算器と、
上記回転振れに基づいて電子ビームの照射位置を調整するビーム照射位置調整器と、を有することを特徴としている。

また、本発明による方法は、基板を載置したターンテーブルを回転させつつ基板に向けて電子ビームを照射する電子ビーム記録装置におけるターンテーブルの回転振れを算出する方法であって、
上記ターンテーブルのラジアル方向の少なくとも３つの互いに異なる角度における変位を検出する変位検出ステップと、
上記互いに異なる角度における変位に基づいて、ターンテーブルの側面のラジアル方向における変位に対応する形状データを算出する形状データ算出ステップと、
上記互いに異なる角度における変位のうち少なくとも１の変位及び上記形状データに基づいて、回転非同期成分及び回転同期成分を含むターンテーブルの回転振れを算出する回転振れ算出ステップと、を有することを特徴としている。

また、本発明による方法は、上記のターンテーブルの回転振れを算出する方法を用いた電子ビームの照射位置調整方法であって、上記回転振れに基づいて電子ビームの照射位置を調整するステップを有することを特徴としている。

図１は、本発明の実施例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。 図２は、回転振れを検知・演算し、当該演算結果に基づいて電子ビーム（ＥＢ）の照射位置を調整する構成について示す図である。 図３は、ターンテーブル及び３台の変位センサの配置を模式的に示す上面図である。 図４(a)はターンテーブルの回転角度（θ）に対するラジアル変位波形の例を示す図であり、図４(b) はラジアル変位波形を成分毎に分離して示す図である。 図５は、露光時において、形状波形データr(θ)に基づいてビーム照射位置の調整を行う回転振れ演算器の動作を説明する図である。 図６は、本発明の改変例を示し、４台の変位センサの配置を模式的に示す上面図である。 図７は、露光時においてリアルタイムで形状波形データｒ(θ)を更新しつつ、露光ビームの照射位置補正をなす場合の構成を示すブロック図である。 図８は、変位信号ＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)により形状波形データr(θ)を算出し、格納する手順を示すフローチャートである。 図９は、形状波形データを描画の実行前に測定しておき、補正を行う場合のフローチャートである。 図１０は、記録時（露光時）における形状波形データｒ(θ)を算出し、リアルタイム補正を行う場合のフローチャートである。 図１１は、パターン磁気記録ディスクの構成を模式的に示す図である。 図１２は、本発明による電子ビーム記録装置により製造したインプリントモールドを用いてパターン記録媒体を製造する工程を示す図である。

符号の説明

１０ ビーム記録装置
１５ 基板
１６ ターンテーブル
１７ スピンドルモータ
１８ 送りステージ
２５ ビーム偏向電極
３０ コントローラ
３３ ビーム偏向部
３７ ステージ駆動部
４１ 変位検知装置
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ 変位センサ
４３ 回転振れ演算器
４３Ａ 形状波形演算部
４５ モータ制御回路
４６ ロータリーエンコーダ
４８ メモリ
４９ 減算器
５０ 平均化処理部
６０ パターン磁気記録ディスク
６２ データトラック部
６３ 磁性体ドット
７０ インプリントモールド

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、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。
［電子ビーム記録装置の構成及び動作］
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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

さらに、電子ビーム記録装置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。）における変位を検知する変位検知装置４１が設けられている。より詳細には、ターンテーブル１６は円柱形状を有し、その主面（主平面）上には基板が載置されている。そして、ターンテーブル１６は、その中心軸に関して回転駆動されるが、変位検知装置４１は、ターンテーブル１６の側面の半径方向（ラジアル方向）における変位を検知する。後述するように、変位検知装置４１は、少なくとも３つの変位センサから構成されている。なお、ラジアル変位を検知する被測定部は、ターンテーブル１６の側面に限らず、例えば、ターンテーブル１６の下部の回転軸側面でもよい。要するに、ターンテーブル１６と一体で回転する部分をもターンテーブルの一部とみなして当該部分の側面の変位を検知するように構成してもよい。

変位検知装置４１により検知された変位（検知変位）は回転振れ演算器４３に供給される。なお、当該検知信号を増幅する増幅装置４２が設けられ、当該増幅された検知信号が増幅装置４２から回転振れ演算器４３に供給されるように構成されていてもよい。

回転振れ演算器４３において検知変位に所定の演算がなされ、回転振れが算出される。そして、算出された回転振れはコントローラ３０に供給される。コントローラ３０は当該算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。

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。
［真円度誤差の算出、及び、回転振れの検知・演算］
次に、かかる電子ビーム記録装置１０において、回転振れを検知・演算し、当該回転振れに基づいてビーム照射位置を調整する構成及び動作について、図面を参照して詳細に説明する。

図２は、回転振れを検知・演算し、当該演算結果に基づいて電子ビーム（ＥＢ）の照射位置を調整する構成について示す図である。

ターンテーブル１６はその主面（ｘｙ平面）上に基板１５（図示しない）を載置し、図２に示すように、スピンドルモータ１７によってその中心軸（ｚ方向：回転中心軸ＲＡとして示す）のまわりに回転される。ターンテーブル１６の側面１６Ａは円筒形状を有している。

ターンテーブル１６を回転させるスピンドルモータ１７は、モータ制御回路４５によってその回転が制御される。モータ制御回路４５は、基準信号発生器４４からの基準信号及びロータリーエンコーダ４６からのロータリーエンコーダ信号に基づいて動作する。また、ロータリーエンコーダ４６からのロータリーエンコーダ信号は回転振れ演算器４３に供給される。

回転振れ演算器４３は、ロータリーエンコーダ信号を基準クロックとして動作する。すなわち、回転振れ演算器４３は、ロータリーエンコーダ信号を元にしたターンテーブル１６の回転角度基準のタイミングで動作する。

まず、回転振れ演算器４３は、あらかじめ被測定円筒面であるターンテーブル１６の側面形状、すなわち、ターンテーブル１６の回転角度θに対する波形を表す形状波形r(θ)、ターンテーブル１６の側面形状の真円からの誤差を表す真円度誤差を算出する。なお、真円の半径をｒ0としたとき、真円度誤差（Ｅc）はＥc(θ)＝r(θ)−ｒ0と表すことができる。

かかる形状波形r(θ)、真円度誤差（Ｅc）を算出する方法としては、例えば、３点法真円度測定の原理に基づいた演算法がある。なお、当該３点法真円度測定の原理については、例えば、非特許文献「日本機械学会論文集C編48巻425号P115(昭57-1)」などに詳しく述べられている。以下に、形状波形r(θ)を測定するための変位センサ及び回転振れ演算について説明する。

図２に示すように、ターンテーブル１６の側面１６Ａの周囲には変位検知装置４１である３つの変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ（それぞれ、第１、第２及び第３の変位センサ）が設けられている。第１〜第３の変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、回転時におけるターンテーブル側面（円筒面）１６Ａ（以下、単に円筒面１６Ａともいう）の変位、つまり、回転時におけるターンテーブルの半径方向の変位（以下、ラジアル変位ともいう。）を検知する。変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃにより検知された信号は、増幅装置４２を構成する第１〜第３のアンプ４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃによってそれぞれ増幅された後、それぞれ第１〜第３の変位検知信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣとして回転振れ演算器４３に供給される。

変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、光学的方法、電気的方法等によってターンテーブル側面１６Ａのラジアル変位を検知する。例えば、変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、レーザ干渉計として構成され、ビーム露光の精度に比べて十分な検知精度（例えば、サブナノメートル（すなわち、１ｎｍ以下）の検知精度）を有している。なお、レーザ干渉計のような光学的方法に限らず、他の方法によって変位を検知してもよい。例えば、静電容量の変化に基づいてラジアル変位を検知する静電容量型変位計などを用いることもできる。

図３は、ターンテーブル１６及び変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの配置を模式的に示す上面図である。

変位センサ４１ＡはＸ方向に、変位センサ４１Ｂ，４１Ｃは変位センサ４１Ａに対して角度φ，（２π−τ）をなすように配されている（φ，τ＞０）。変位センサ４１Ａの方向（Ｘ方向）を基準に回転角度θをとると、測定対象である円筒面１６Ａの形状は極座標系を用いてｒ(θ)と表すことができる。

スピンドルモータ１７を回転させ、被測定円筒面１６Ａのラジアル変位を測定する。変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの各々からのラジアル変位信号ＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)（センサから遠ざかる方向を正とする）は回転振れ演算器４３に送られ、ロータリーエンコーダ４６からのパルスをトリガとしてサンプリングされてデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換される。この際、必要に応じて、フィルタリング、平均化などの処理を行うようにしてもよい。

図４(a)は、ターンテーブル１６の回転角度（θ）に対するラジアル振れ波形の例である。このラジアル振れ波形を各成分毎に分解すると、図４(b)のような各成分波形として示される。ターンテーブル１６のラジアル振れは回転軸の偏心による変位成分（Ｅ１）、ターンテーブル１６の側面１６Ａの形状による形状変位成分（Ｅ２＝Ｅc(θ)：真円度誤差）、同期回転振れによる変位成分（Ｅ３）及び非同期回転振れによる変位成分（Ｅ４）からなる。

偏心による変位成分（Ｅ１）及び形状変位成分（Ｅ２）は、ターンテーブル１６が本来持っている真円度誤差と取り付け偏心によるものであり、回転周波数によって変化しない一定の波形を持つ成分である。一方、同期回転振れ成分（Ｅ３）は、回転周波数に同期した回転振れ成分であり、一般的には、回転周波数に依存して変化する（フーリエ成分が変化する）。また、非同期回転振れ成分（Ｅ４）は回転周波数に同期しない不規則な振れ成分である。

図８のフローチャートに示すように、回転振れ演算器４３は、あらかじめ上記したラジアル変位信号ＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)を取り込む（ステップＳ１１）。そして、３点法真円度測定法により被測定円筒面の形状波形データr(θ)を演算する（ステップＳ１２）。ここで、３点法真円度測定で求められる形状波形データr(θ)には、１次のフーリエ成分すなわち、偏心成分（Ｅ１）は含まれない。したがって、３点法真円度測定で求められる形状波形r(θ)は、正確には真円度誤差波形Ｅc(θ)である。

このようにして得られた形状波形データr(θ)は、回転振れ演算器４３内などに設けられたＲＡＭ等のメモリに格納しておく（ステップＳ１３）。

図５及び図９のフローチャートを参照して、露光時において、回転振れ演算器４３が、メモリに格納された形状波形データr(θ)に基づいてビーム照射位置の調整を行う場合について説明する。すなわち、形状波形データを描画の実行前に測定しておき、補正を行う場合について説明する。

形状波形データr(θ)はメモリ（ＲＡＭ）４８に格納されている。回転振れ演算器４３は、ロータリーエンコーダ４６（図２）からの回転角度(θ)のデータ（ロータリーエンコーダ信号）を読み出す（図９、ステップＳ２１）。また、変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの各々から（又はアンプ４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃによって増幅された後の）測定ラジアル変位データ、すなわち現在変位ＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)が取り込まれ（ステップＳ２２）、リアルタイムで減算器４９に供給される。そして、当該現在角度(θ)に基づいて、メモリ（ＲＡＭ）４８に格納されていた形状波形データr(θ)，r(θ−φ)，r(θ＋τ)を読み出し（ステップＳ２３）、回転振れ演算器４３内に設けられた減算器４９に送られる。そして、減算器４９において現在変位ＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)から形状波形データr(θ)が減算される。

回転振れ演算器４３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの高速処理手段によって上記した減算等の演算を実行する。これによってリアルタイムで高速にＸ，Ｙ方向２次元の回転振れ成分の波形データ、すなわち現在回転振れx(θ)，ｙ(θ)を算出する（ステップＳ２４）。ここで、波形データx(θ)，ｙ(θ)は、

と表される。

このように求められた波形データx(θ)，ｙ(θ)は、コントローラ３０に供給される。コントローラ３０は当該算出された波形データ（回転振れデータ）x(θ)，ｙ(θ)に基づいてビーム偏向部３３を制御し、電子ビーム（ＥＢ）の照射位置をリアルタイムで調整（補正）する（ステップＳ２５）。そして、かかる補正制御を続行する場合にはステップＳ２１に戻り、上記した手順を繰り返す（ステップＳ２６）。すなわち、露光ビーム（電子ビーム）の照射位置を回転振れ信号に応じて変位させることで記録位置補正を行う。これにより，スピンドルモータ１７の同期・非同期回転振れによる影響を受けず、トラック振れやトラックピッチむらの少ない、真円精度の良好な同心円やスパイラルパターンの露光を実現できる。

なお、一方向における軸振れを補正するように動作させることができる。この場合、簡略化した補正によりコントローラ３０等による演算負荷を低減することができる利点がある。例えば、ｘ方向軸振れの補正のため、変位センサから現在変位ＳＡ(θ)を読み出し、またメモリ４８から現在角度の形状データr(θ)を読み出し、現在回転振れ（ｘ方向軸振れ）x(θ)を算出するようにすることができる。そして、当該現在回転振れx(θ)に応じてビーム偏向補正を行うようにすることができる。

かかる波形データx(θ)，ｙ(θ)は、形状波形によるラジアル変位成分（すなわち、図４のＥ２＝Ｅc(θ)）を含まないものであり、真の回転振れの回転非同期成分及び回転同期成分（すなわち、図４のＥ１，Ｅ３，Ｅ４）を表している。つまり、前述のように、従来技術においては、基準変位波形を取り込む際において、当該取得基準変位波形にはその回転時（低速回転時）における同期回転振れ成分を含んでいた。そのため、当該同期回転振れ成分は実際の露光時における回転時には無視できるものとしてその差分について補正を行うものであり、真の回転同期成分を完全には補正しきれない補正方法であった。

また、同期回転振れは、偏重心がある場合の１次成分は回転数の２乗に比例するが、２次以上の高次成分に関しては、回転系の共振周波数などに関係して複雑な変化を示す。従って、回転同期成分は回転数に必ずしも比例するとはいえず、回転数に比例して補正しても完全には補正しきれない。

しかしながら、本実施例によれば、回転振れの回転非同期成分のみならず真の回転同期成分をも完全に補正することができる。また、回転非同期成分及び回転同期成分は、実際にはターンテーブル１６（基板１５）の回転速度に依存して変化するため、回転速度を変化させつつ露光を行うような場合、例えば、ＣＬＶ（Constant Line Velocity）方式によって露光を行う場合であっても、リアルタイムで、かつ極めて高精度に回転振れを補正しつつ電子ビーム（ＥＢ）の照射位置を調整できる。また、形状波形成分以外の回転振れ又はラジアル変位成分（Ｅ１，Ｅ３，Ｅ４）は、装置の環境などの装置状態の変化、外乱等によって時々刻々変化するものであるが、本実施例によれば、かかる変化にかかわらず、リアルタイムで、かつ極めて高精度に電子ビームの照射位置を調整できる。従って、ＣＡＶ（Constant Angular Velocity）方式によるような回転速度を一定にした露光の場合であっても、リアルタイムで極めて高精度に電子ビームの照射位置を調整できる。

なお、本実施例において、サブナノメートルの測定感度を有する変位センサ４１Ａ〜４１Ｃを使用したが、センサの取り付け高さ（ラジアル変位の測定高さ）に誤差を生じないように変位センサ４１Ａ〜４１Ｃの位置（高さ）を調整する調整機構を付加してもよい。当該高さ調整機構は、例えば、コントローラ３０によって形状波形データr(θ)を取得する際に形状波形データr(θ)の誤差が所定範囲内に収まるように変位センサ４１Ａ〜４１Ｃの位置（高さ）を調整する。

また、変位センサの配置方向は、図３に示すものに限らずどのような方向でも良い。ただし、変位センサ４１Ａ〜４１Ｃの相対角度φ，τの組み合わせによっては演算が発散して検出出来ないフーリエ級数成分が出てくるため、出来るだけ高い次数まで全てのフーリエ成分を検出できる相対角度に設置することが望ましい。

また、ディスク原盤露光の際、実際にトラック真円度誤差に影響を与えるのは、ターンテーブル１６（基板１５）のラジアル方向であってステージの送り方向であるＸ方向の回転振れ成分が支配的であるため、３台の変位センサ４１Ａ〜４１Ｃのうち１台はＸ方向に設置することが望ましい。この場合、Ｘ方向については単純な減算で済むため、補正時の演算処理が簡単になるという利点がある。

さらに、図６に示すように、４台の変位センサ４１Ａ〜４１Ｄを使用し、このうち２台をＸ方向（変位センサ４１Ａ）及びＹ方向（変位センサ４１Ｄ）に設置するようにしてもよい。また、残りの２台は、３点法真円度測定の演算において、必要なフーリエ次数までの範囲で演算が発散しない角度で配置される。このように配置することで、露光時におけるリアルタイムの演算を簡単化、高速化することができる。

また、上記した実施例では、あらかじめ取得し、メモリ（ＲＡＭ）４８に格納されていた形状波形データｒ(θ)を用い、回転振れ波形データx(θ)，ｙ(θ)を得て露光ビームの照射位置を調整する場合を例に説明した。しかしながら、リアルタイム（実時間）で形状波形を算出し、リアルタイム（実時間）で照射位置を調整してもよい。つまり、基板へ電子ビームを照射する記録時（露光時）における形状波形データｒ(θ)を算出し、その形状波形データｒ(θ)を用いて回転振れ波形データx(θ)，ｙ(θ)をリアルタイム（実時間）で算出して電子ビームの照射位置を調整するようにしてもよい。

図１０は、かかるリアルタイム補正を行う場合のフローチャートである。まず、ロータリーエンコーダ４６から現在角度(θ)が読み出される（ステップＳ３１）。そして、変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃから変位ＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)が取り込まれ（ステップＳ３２）、形状データr(θ)が算出される（ステップＳ３３）。

回転振れ演算器４３により回転振れx(θ)，ｙ(θ)が算出され（ステップＳ３４）、当該回転振れx(θ)，ｙ(θ)に応じてビーム偏向がなされ（ステップＳ３５）、リアルタイム補正がなされる。かかる補正制御を続行する場合にはステップＳ３１に戻り、上記した手順を繰り返す（ステップＳ３６）。

さらに、リアルタイム（実時間）で形状波形を算出しつつ、形状波形データｒ(θ)を更新するようにしてもよい。すなわち、例えば、図７に示すように、形状波形演算部４３Ａは、露光時においてリアルタイムで形状波形データｒ(θ)を算出し、平均化処理部５０に供給する。平均化処理部５０は、形状波形データｒ(θ)を逐次更新する。例えば、複数回転分の形状波形データｒ(θ)の移動平均演算を行い、当該移動平均形状波形データにより、メモリ（ＲＡＭ）４８に格納される形状波形データｒ(θ)適宜更新する。例えば、平均化処理部５０は、１回転ごとに格納形状波形データｒ(θ)を更新するように制御する。

回転振れ演算器４３は、図５に示したように、露光時においてリアルタイムで当該更新された平均形状波形データｒ(θ)を用いて回転振れ波形データx(θ)，ｙ(θ)を算出し、コントローラ３０に供給する。

このようにリアルタイムで形状波形データｒ(θ)を更新するように構成することで、温度変化などによって生じるターンテーブルの形状変化にも影響されずに、極めて誤差の少ない記録位置補正制御が可能となり、長時間の露光にも対応することができる。

また、本発明は、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のような高密度ハードディスクを製造する場合にも適用することができ、回転振れを補正してトラック真円度が高いハードディスクを製造することができる。また、一般的に、ハードディスクの記録再生ヘッドには、光ディスクで一般に用いられているトラッキングサーボ技術に相当するサーボ機構が用いられないため、トラック真円度が高いディスクであれば再生時のＳＮ比の向上につながる。

以下に、本発明による電子ビーム記録装置を用いて製造される高密度磁気記録媒体について、ディスク形状のパターンドメディアを例に説明する。

図１１に示すように、パターンドメディアと称されるパターン磁気記録ディスク６０は、サーボパターン部６１と、パターン化されたデータトラック部６２を有している。なお、図１１においてはデータトラック部６２のドットパターンは磁気記録ディスク６０の内周部及び外周部にしか描かれていないが、模式的に示してあるに過ぎず、磁気記録ディスク６０の有効径全体に渡って形成されている。また、サーボパターン部６１もその一部について示してあるに過ぎず、図に示された以外に形成されていてもよい。

さらに、図１１にはデータトラック部６２の一部６２Ａを拡大して示している。データトラック部６２には、同心円状に磁性体ドット６３が並んだ磁性体ドット列が形成されている。サーボパターン部６１には、アドレス情報やトラック検出情報を示す矩形のパターンや、クロックタイミングを抽出するためのトラックを横切る方向に延びたライン状のパターン、等が形成されている。そして、スイングアームヘッド６４によってデータの書き込み及び読み出しが行われる。

なお、ここでは、サーボパターン部６１は、現行のハードディスク媒体と同様な形態として示しているが、パターンドメディア用に最適化された新たなフォーマットのサーボパターン部を採用して、現行のハードディスク媒体とは異なるパターン形状、配置等の形態を有していてもよい。

かかるパターン磁気記録ディスク６０等のパターン記録媒体は、上記した電子ビーム記録装置を用いた描画、露光により形成されたレジストマスクを用い、直接記録材料をエッチングして作製することも可能である。しかしながら、製造効率が高くないため、量産工程としてインプリント方式による製造方法を用いることが好ましい。

以下に、上記した電子ビーム記録装置により製造した原盤（マスタ、又はモールドとも称される。）をインプリント転写型（以下、インプリントモールドという。）７０として用いてパターン記録媒体を製造する方法について図１２を参照して説明する。

なお、かかるインプリントモールド及びパターン記録媒体は、密度が５００Ｇｂｐｓｉ（Gbit/inch²）以上、特に、１〜１０Ｔｂｐｓｉ程度の非常に高い面記録密度に相当する超微細パターンにおいて効果的である。具体的には、約２５ｎｍ（ナノメートル）のピット間隔のパターンのインプリントモールドを用いることで、そのインプリントモールドから記録密度がおよそ１Ｔｂｐｓｉの高密度パターン記録媒体を作製することが可能になる。

図１２に示すように、Ｓｉウエハや強化ガラスなどの材料からなる記録媒体用ベース基板７１上に記録層７２、メタルマスク層７３及び転写材料層７４が形成されている。記録層７２は、スパッタリング等により磁性材料層を堆積して形成される。垂直磁気記録媒体の場合は、軟磁性材料層、中間層及び強磁性記録層がこの順で積層された積層構造を有している。

記録層（磁性材料層）７２上には、スパッタリング等によりＴａ，Ｔｉ等のメタルマスク層７３が形成される。メタルマスク層７３上には、例えば、熱可塑性樹脂のレジストが転写材料層７４として、スピンコート法等により形成される。インプリントモールド７０は、凹凸の転写面が転写材料層７４に向き合うようにインプリント装置（図示しない）にセットされる（図１２、工程１）。

次に、必要に応じて転写材料層７４が流動性を有するまで加熱した後、インプリントモールド７０を転写材料層７４に押圧する（工程２）。

次に、インプリントモールド７０を転写材料層７４から剥がすことで、インプリントモールド７０の凹凸パターンが転写材料層７４に転写される（工程３）。

転写材料層７４の凹部の不要な転写材料をアッシング等で除去し、残った転写材料をマスクとしてメタルマスク層７３をパターニングする。そして、当該パターニングされたメタルマスク層７３をマスクとして記録層（磁性材料層）７２を、例えばドライエッチングでパターニングする（工程４）。

当該パターニングにより形成された記録層（磁性材料層）７２の凹部（ピット）に非磁性材料７５を埋め込み、平坦化する。これにより記録材料（磁性材料）が非記録材料によって分離された構造が形成される（工程５）。なお、保護膜７６などを表面に形成してパターン記録媒体が完成される。

以上、詳細に説明したように、本発明による電子ビーム記録装置を用いて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のような高密度記録媒体を製造することができる。

Claims (19)

1. 基板を載置したターンテーブルを回転させつつ基板に向けて電子ビームを照射する電子ビーム記録装置であって、
   前記ターンテーブルのラジアル方向に互いに異なる角度で配された少なくとも３つの変位センサを有する変位検知器と、
   前記少なくとも３つの変位センサの検知変位に基づいて、前記ターンテーブルの側面の前記ラジアル方向における変位に対応する形状データを算出する形状算出器と、
   前記変位センサの少なくとも１つからの検知変位及び前記形状データに基づいて、回転非同期成分及び回転同期成分を含む前記ターンテーブルの回転振れを算出する回転振れ演算器と、
   前記回転振れに基づいて前記電子ビームの照射位置を調整するビーム照射位置調整器と、を有することを特徴とする電子ビーム記録装置。
2. 前記形状算出器は、３点法真円度測定法に基づいて形状データを算出することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム記録装置。
3. 前記ターンテーブルはステージ上に載置されており、前記少なくとも３つの変位センサのうち１つは前記ステージの移送方向に配されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム記録装置。
4. 前記変位検知器は４つの変位センサを有し、そのうち１つは前記移送方向と直交する方向に配されていることを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム記録装置。
5. 前記形状データを格納するメモリを備え、
   前記回転振れ演算器は、前記メモリに格納された形状データに基づいて前記回転振れを算出することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム記録装置。
6. 前記回転振れ演算器は、前記基板への電子ビーム記録に先立って算出された既算出形状データに基づいて前記回転振れを算出することを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム記録装置。
7. 前記形状算出器は、前記基板への電子ビーム記録時における形状データを実時間で算出し、前記回転振れ演算器は当該算出された形状データに基づいて回転振れを実時間で算出することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム記録装置。
8. 前記ターンテーブルを複数回回転させて前記形状データを平均化する平均化処理部を有し、前記回転振れ演算器は当該平均化された形状データに基づいて前記回転振れを算出することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
9. 前記形状データを更新する形状データ更新部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
10. 基板を載置したターンテーブルを回転させつつ基板に向けて電子ビームを照射する電子ビーム記録装置における前記ターンテーブルの回転振れを算出する方法であって、
    前記ターンテーブルのラジアル方向の少なくとも３つの互いに異なる角度における変位を検出する変位検出ステップと、
    前記互いに異なる角度における変位に基づいて、前記ターンテーブルの側面の前記ラジアル方向における変位に対応する形状データを算出する形状データ算出ステップと、
    前記互いに異なる角度における変位のうち少なくとも１の変位及び前記形状データに基づいて、回転非同期成分及び回転同期成分を含む前記ターンテーブルの回転振れを算出する回転振れ算出ステップと、を有することを特徴とする方法。
11. 前記形状データ算出ステップは、３点法真円度測定法に基づいて形状データを算出することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ターンテーブルはステージ上に載置されており、前記少なくとも３つの互いに異なる角度のうち１つは前記ステージの移送方向に対応することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記変位検出ステップは４つの互いに異なる角度における変位を検出し、そのうち１つは前記移送方向と直交する方向における変位であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記形状データを格納するステップを有し、
    前記回転振れ算出ステップは、当該格納された形状データに基づいて前記回転振れを算出することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
15. 前記回転振れ算出ステップは、前記基板への電子ビーム記録に先立って算出された既算出形状データに基づいて前記回転振れを算出することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
16. 前記形状データ算出ステップは、前記基板への電子ビーム記録時における形状データを実時間で算出し、前記回転振れ算出ステップは当該算出された形状データに基づいて回転振れを実時間で算出することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
17. 前記ターンテーブルを複数回回転させて前記形状データを平均化する平均化処理ステップを有し、前記回転振れ算出ステップは当該平均化された形状データに基づいて前記回転振れを算出することを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれか１に記載の方法。
18. 前記形状データを更新する形状データ更新ステップをさらに有することを特徴とする請求項１０ないし１７のいずれか１に記載の方法。
19. 請求項１０ないし１８のいずれか１に記載の方法を用いた電子ビームの照射位置調整方法であって、
    前記回転振れに基づいて前記電子ビームの照射位置を調整するステップを有することを特徴とする方法。

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