WO2006070555A1

WO2006070555A1 - ビーム記録方法及び装置

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Publication number: WO2006070555A1
Application number: PCT/JP2005/021934
Authority: WO
Inventors: Osamu Kasono; Osamu Kumasaka
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2006-07-06
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Abstract

　レジスト層が形成された基板に対して相対的に露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部と、露光ビームの偏向量に基づいて基板の移動速度を調整する基板速度調整部と、記録信号の露光時における露光ビームの偏向速度を当該基板の移動速度に対応させて変化させる制御をなす偏向制御部と、を有する。

Description

明細書ビーム記録方法及び装置技術分野

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

背景技術

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 : Digi tal Versat i le Disc) 、 Blu- rayディスク等の光ディスク、磁気記録用のハードディスクなどの大容量ディスクの原盤製造装置に広く適用されている。

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

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

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

【非特許文献 1】 Υ· ヮダ他、「電子ビーム記録装置を用いた高密度記録」、ジャパン ·ジャーナル ·ォブ ·ァプライド ·フィジックス第 40巻、 1653— 1660頁 (2001) (" Hig h-Dens i ty Record ing us ing an El ec t ron Beam Recorder , Y. Wada et al . , Jpn. J. Ap pi . Phys. Vo l . 40 (2001) , pp. 1653-1660) (第 1655頁、図 4 )

【特言牧献 1】特開 2 0 0 0— 3 1 5 6 3 7号公報（第 3頁、図 2 )

発明の開示

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

本発明による記録装置は、基板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することによりレジスト層に潜像を形成する記録装置であつて、基板に対して相対的に露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部と、露光ビ一ムの偏向量に基づいて基板の移動速度を調整する基板速度調整部と、記録信号の露光時における露光ビームの偏向速度を当該基板の移動速度に対応させて変化させる制御をなす偏向制御部と、を有することを特徴としている。本発明による記録装置は、棊板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することによりレジス卜層に潜像を形成する記録装置であつて、基板に対して相対的に露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部と、記録信号のデューティ比に応じて基板の移動速度を調る基度調整部と、記録信号の露光時における露光ビームの偏向速度を当該基板の移動速度に対応させて変化させる制御をなす偏向制御部と、を有することを特徴としている。

本発明による記録方法は、基板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することによりレジス卜層に潜像を形成する記録方法であつて、基板に対して相対的に露光ビームの照射位置を移動させるステップと、露光ビームの偏向量に基づいて基板の移動速度を調整するステップと、記録信号の露光時における露光ビームの偏向速度を当該基板の移動速度に対応させて変ィ匕させる制御をなすステップと、を有することをとしている。

本発明による記録方法は、基板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することによりレジスト層に潜像を形成する記録方法であつて、基板に対して相対的に露光ビームの照射位置を移動させるステップと、記録信号のデユーティ比に応じて基板の移動速度を調整するステツプと、記録信号の露光時における露光ビームの偏向速度を当該基板の移動速度に対応させて変化させる制御をなすステップと、を有することを特徴としている。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例 1である電子ビーム記録装置の構成を模式的に示すプロック図である。

図 2は、基板の線速度を一定として、？電子ビーム描画を行う場合の電子ビーム（E B) の偏向量を模式的に示す図である。

図 3は、実施例 1における記録制御の原理を模式的に説明する図である。

図 4は、基 ¾I^Vsub及び偏向速度 Vbeamに速度変ィ匕（Δ ν) を与えた場合のビーム偏向量（W) の変化を説明するための模式的な図である。

図 5は、実施例 1における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図である。図 6は、 Sステージ及び Xステージの追従周波数帯域、ローパスフィル夕の通過周波数帯域、及び記録動作を行う周波数帯域を模式的に示す図である。

図 7は、実施例 2における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図である。図 8は、デューティ比 D Iに基づいてビーム偏向速度 Vbeam及び基板速度 Vsubを算出する場合の一例を、所定区間におけるデューティ比が小である場合について示す図である図 9は、デューティ比 D Iに基づいてビーム偏向速度 Vbeam及び基板速度 Vsubを算出する場合の一例を、所定区間におけるデューティ比が犬である場合について示す図である図 1 0は、実施例 3における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図である図 1 1は、実施例 4における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図である図 1 2は、実施例 5における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図である。

図 1 3は、ピット及びスペース長を半 I側し、記録制御をなす手順を示すフローチャートである。発明を実施するための形態

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、 »な構成要素には同一の参照符を付している。

【実施例 1】

図 1は、本発明の実施例 1である電子ビーム記録装置 1 0の構成を模式的に示すプロック図である。電子ビーム記録装置 1 0は、電子ビームを用い、光ディスク製造用の原盤を作成するディスクマスタリング装置である。

電子ビーム記録装置 1 0は、真空チャンバ 1 1、及び真空チャンバ 1 1内に配された基板 1 5を載置及び回転、 il駆動する駆動装置、及び真空チャンバ 1 1に取り付けられた電子ビームカラム 2 0、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 1 5は、その表面にレジストが塗布され、ターンテーブル 1 6上に載置されている。夕一ンテーブル 1 6は、基板 1 5を回転駆動する回転駆動装置であるスピンドルモータ 1 7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、スピンドルモー夕 1 7は送りステージ（以下、 Xステージともいう。）

1 8上に設けられている。 Xステージ i sは、移送 (mm 装置である送りモー夕 1

9に結合され、スピンドルモー夕 1 7及び夕一ンテーブル 1 6を基板 1 5の主面と平行な面内の所定方向方向）に移動すること力 τきるようになつている。従って、 Xステージ 1 8、スピンドルモータ 1 7及びターンテーブル 1 6によってステージが構成されている。

スピンドルモー夕 1 Ί及び Xステージ 1 8は、ステージ駆動部 3 7によって駆動され、その駆動量である Xステージ 1 8の送り量、及びターンテーブル 1 6 (すなわち、基板 1 5 ) の回転角はコントローラ 3 0によって制御される。

ターンテ一カレ 1 6は誘電体、例えば、セラミックからなり、静電チヤッキング機構 ( 図示しない）を有している。かかる静電チヤツキング機構は、ターンテーブル 1 6 (セラミック）とターンテーブル 1 6内に設けられ静電分極を生起させるための導体からなる電極とを備えて構成されている。当該電極には高電圧電源（図示しない）が接続され、高電圧電源から当該電極に電圧が印加されることにより基板 1 5を吸着保持している。

Xステージ 1 8上には、レーザ干渉計 3 5の一部である反射鏡 3 5 Aが己されている。真空チャンバ 1 1は、エアーダンバなどの防振台（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 1 1は、真空ポンプ（図示しない）が接続されており、これによつてチャンバ内を排気することによって真空チャンバ 1 1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 2 0内には、電子ビームを射出する電子銃（ェミツ夕） 2 1、 i|辣レンズ 2 2、ブランキング電極 2 3、アパーチャ 2 4、ビーム偏向電極 2 5、フォーカスレンズ 2 7、対物レンズ 2 8がこの順で配置されている。また、コントローラ 3 0からのビーム位置補正信号に基づいて電子ビームの位置補正を行うァライメント電極を含んでいる電子銃 2 1は、加速高圧電源（図示しない）カゝら供給される高電圧が印加される, ( 図示しない）により数 1 0 k e Vに加速された電子ビーム（E B) を射出する。収束レンズ 2 2は、射出された電子ビームを収束する。ブランキング電極 2 3は、ブランキング制御部 3 1からの変調信号に基づいて電子ビームのオン/オフ切換（ONZO F F) を行う。すなわち、ブランキング電極 2 3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 2 4を通過するのを阻止し、電子ビ一ムをォフ状態とすることができる。

ビーム偏向電極 2 5は、ビーム偏向部 3 3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。カゝかる偏向制御により、基板 1 5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 2 8は、フォーカス制御部 3 4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 1 1には、基板 1 5の表面の高さを検出するための光源 3 6 A及び纖出器 3 6 Bが設けられている。さらに、電子ビーム記 @¾置 1 0には高さ検出部 3 6 が設けられている。光検出器 3 6 Bは、例えば、ポジションセンサや C CD (Charge Cou pled Device) などを含み、光源 3 6 Aから射出され基板 1 5の表面で反射された光ビ一ムを受光し、その受光信号を高さ検出部 3 6に供給する。高さ検出部 3 6は、受光信号に基づいて基板 1 5の表面の高さを検出し、検出信号を生成する。基板 1 5の表面の高さを表す検出信号は、フォーカス制御部 3 4に供給されフォーカス制御部 3 4は当纖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 3 5は、レ一ザ干渉計 3 5内の光源からの測距用レーザ光を用いて Xステ —ジ 1 8までの距離を測距し、その測距デ一夕、すなわち Xステージ 1 8の送り（X方向 ) 位置データをステージ駆動部 3 7に送る。さらに、スピンドルモータ 1 7の回転信号も、ステージ駆動部 3 7に送られる。当該回転信号は、基板 1 5の基準回転位置を表す回転同期信号、及び基準回転位置からの所定回転角ごとのパルス信号を含んでいる。ステージ駆動部 3 7は、当該回転信号により基板 1 5の回転角、回転速度、回転周波数等を得る。ステージ駆動部 3 7は、 Xステージ 1 8からの送り位置データ及びスピンドルモータ 1 7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 3 0に供給する。また、ステージ駆動部 3 7は、コントローラ 3 0からの制御信号に基づいて、スピンドルモー夕 1 7及び送りモ一夕 1 9を睡し、回転及び送り（X 0ステージ）駆動がなされる。なお、系ステージを有する場合について説明したが、 XY系ステージを用い、ステージ駆動部 3 7が当該 XY系ステージを駆動してビームスポットの X, Y位置制御をなすように構成されていてもよい。

コントローラ 3 0には、記録すべき情報データ（記録データ） RDが'供糸合される。記録データ RDは、ディスク記録に用いられる変調データ、例えば DVDディスクでは 8 1 6変調等による変調データである。尚、以下においては、当! ¾|己録データがデジタル信号である場合について説明するが、純然たるデジタル信号でない場合にも删することができる。例えば、従来のアナログ ·レーザディスクのような、すなわちキャリア信号に FM 変調や AM変調等の変調を施し、リミッ夕回路を通した波形でマスタリングを行う記録形態に対しても適用が可能である。

コントローラ 3 0は、ブランキング制御部 3 1、ビーム偏向部 3 3及びフォーカス制御部 3 4にそれぞれブランキング制御信号 S B、偏向制御信号 S D及びフォーカス制御信号 S Fを送出し、記録（露光又は描画）制御を行う。すなわち、記録データに基づいて基板 1 5上のレジストに電子ビームが照射され電子ビームの照射によって露光された箇所にのみ記録ピットに対応した潜像が形成されて記録がなされる。

かかる記録制御は、上記した送り位置データ及び回転位置データに基づレゝて行われる。なお、ブランキング制御部 3 1、ビ一ム偏向部 3 3、フォーカス制御部 3 4、ステージ駆動部 3 7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 3 0に双方的に接続され、必要な信号を送受信し得るように構成されている。

次に、力る電子ビーム記録装置 1 0を用いて光ディスクのピットパターンを記録（電子ビーム露光）する場合について以下に詳細に説明する。まず、ピットパターンの記録動作の原理について説明する。図 2は、基板の線速度を一定として、電子ビーム描画を行う場合の電子ビーム（E B) の偏向量を模式的に示している。理解の容易さのため、基板の移動に対して相対的に電子ビームカラム 2 0カ够動するように図示している。また、電子ビームの偏向量を誇張して示している。

基板 1 5は線速度 Vsub (以下、基腿度という）で移動し（図中、左方向）、各ピットを記録するときの電子ビーム（E B) の偏向速度 Vbeamは記録速度（露光速度） Vexp が一定となるように定められる。すなわち、基板速度 Vsubと電子ビームの偏向速度 Vbe amの相対速度がピッ卜の記録に適切であるよう、 Vexp= Vsub— Vbeamの関係を保つように制御される。また、スペース部においては電子ビームのブランキングを行わずに、ビームを次のピットの記録位置まで哪寺に先送りするよう高速偏向を行う。

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

図 2 ( a)は、己録デ一夕（変調データ）のピットが密（ピットのデューティ比が大）なピットパターンを記録する場合について示している。ピットパターンを位置 P 1から位置 P 2まで記録を行ったとき、電子ビームカラム 2 0は相対位置 A 1から相対位置 A 2まで移動する。ピットのデューティ比が犬であるため、カラム位置に対して記録位置が後方 ( 基板 1 5の移動方向）にずれていき、記録位置 P 2においてビームの偏向量 Wは— D l、偏向角はひ 1となる。なお、ビームの偏向量 W及び偏向角 αは、所定の照射位置を基準として、例えばビームが基板に垂直に照射される位置を基準として定義される。一方、図 2(b)に示すように、記録データのピットが疎（ピットのデューティ比が小）である場合には、カラム位置が A1から A2まで移動したとき、カラム位置に対して記録位置が前方（基板 15の移動と反対方向）にずれていき、記録位置 P 2，においてビームの偏向量は +D2、偏向角は α2となる。かかる偏向量（Dl, D2) が大きくなると、ビ —ムの基板に対する偏向角（ひ）が大きくなり、ビームスポットの径の増大、変形などビ —ム収束特性が低下し、記辦冑度が低下することになる。

図 3は、記録制御の原理を模式的に説明する図である。連続する記録区間 Rl, R2, R 3において、記録区間 R 2においてピッ卜のデューティ比が定値より小（ピットが ) である場合、すなわち、当該区間におけるピット部のスペース部に対する比率が^?定値以下である場合を示している。

ピットのデューティ比が定範囲内である記録区間 R 1においては、基板速度 Vsub= Vs、偏向速度 Vbeam=Vbで記録がなされる。なお、当該速度差 Vsub— Vbeam=Vs_ Vbが記録速度 Vexp (すなわち、 Vsub—Vbeam=Vexp) であるように制御される。ピッ卜のデューティ比が小である記録区間 R 2においては、基度及び偏向速度をそれぞれ AVだけ増加させる（Δν>0) 。すなわち、 Vsub=Vs + AV、 Vbeam=Vb+AV であり、同じ速度（Δν) だけ変化させているので、ピット記録速度 Vexpは変化しない。つまり、 Vsub_Vbeam= (Vs + AV) 一（Vb+厶 V) =Vexpの関係が、記録区間 R 2においても保たれている。

記録区間 R 3においては、記録区間 R1と同様に、基板速度 Vsub=Vs、偏向速度 Vbe am=Vbでの制御がなされる。

なお、図 3に示した場合と反対に、記録区間 R 2においてピットのデューティ比が定値より大（ピット力 S密）である場合、すなわち、当該区間におけるピット部のスペース部に対する比率が所定値を超える場合には、上記と反対に、当該区間 R 2において基観度 Vsub及び偏向速度 Vbeamを同じ速度△ Vだけ減少、すなわち上記式 Vsub二 Vs + Δ V 、 Vbeam=Vb+AVにおいて Δν<0とすればよい。

図 4は、基度 Vsub及 DC 向速度 Vbeamに速度変化（Δν) を与えた場合のビーム偏向量（W) の変化を説明するための模式的な図である。図中の傾斜部がピット記録部分で、その傾きがビーム偏向速度 Vbeamを表している。図中の鉛直部が高速でビーム偏向を行い、露光（記録）を行わないスペース部分に対応する。また、記録データにおけるピット及びスペースのデ一夕列を、 " ピット（スペース） " で表している。より具体的には、図において、時刻 11までの記録データ列については、ピット及びスペースが 3 T， 2 Τ, 3Τ, 3Τ, IT, 3T， 2 Τ, 3 Τと交互に連なっているが（Τは単位ピット長）、これを" · · 3(2) 3(3) 1 (3) 2(3)" として示している。また、時刻 tl〜t2における記録データ列についても同様に" （4)2(3)2(4)3(3)2(2)2(2) · · ·" として示している。

時刻 Uまでの区間は、速度変ィ匕を与えず（Δν=0) 、ピットパターンのデューティ比が小である区間（時刻 tl〜！ ;2) において基 β度 Vsub及び偏向速度 Vbeamに速度変化（Δν) を与えた場合（実線）を示している。尚、時刻 tl〜t 2において速度変化を与えなかった場合を破線で示している。速度変化 (AV>0) を与えた時刻 tl以降では、基板速度 Vsub及び偏向速度 Vbeamは増加され時刻 12において 2 T分の偏向量調整がなされているの力 sわかる。

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

換言すれば、ピットパターンにおけるデューティ比、あるいは累積するビーム偏向量に応じた適切な相対速度で基板が力ラムに対して進行するよう調整することによって、ビーム偏向量が過大となり、ビームの 4辣特性が悪化するのを回避することができる。なお、上記においては、理解の容易さのため、速度変化（Δ ν) が一定である場合について図示及び説明したが一定である場合に限らない。すなわち、連続的に基板速度 Vsub及び偏向速度 Vbeamを変ィ匕させる（すなわち、 Δνを変化させる）調整を行うよう制御することができる。

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

図 5は、本実施例における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図であり、ビームの偏向制御及び基板 1 5の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。本実施例の記録制御においては、記録区間を分けずに連続的に偏向速度及び基板速度 ( 線速度）を変化させて記録制御を行う。より具体的には、記録データ（すなわち、記録すべき情報データ） R Dの記録実行時におけるビーム偏向量に応じて基板速度 Vsub及び偏向速度 Vbeamを変ィ匕させて偏向量調整を行っている。

より具体的には、電子ビーム記録装置 1 0の全体の制御をなすシステムコン卜ローラとして機能するコントローラ 3 0内には、偏向'線速度制御部 4 0が設けられている。偏向 •線速度制御部 4 0は、ビーム偏向信号及び線速度信号を生成する偏向 ·線速度信号生成器 4 1を有している。また、偏向'線速度制御部 4 0には、口一パスフィル夕（L P F) 4 2、コンパレー夕 4 3及び増幅器 4 4からなるフィードバックループと、半径補正器 4 5と、加 4 6とが設けられている。なお、口一パスフィル夕 4 2の代わりにバンドパスフィルタ（B P F) 等を用いることもできる。

偏向'線速度信号生 β 4 1は、記録データ RD及び記録（露光）線速度 Vexpに基づいて、ビーム偏向量を指定するビーム偏向信号 W、及び基板の線速度を指定する基板線速度信号 Vsubを生成する。なお、説明の簡便さのため、ビーム偏向量 W、基板線速度 Vsu b、記録線速度 Vexp等を表す信号にも同一の参照符を付して説明する。

本実施例においては、露光ビームの偏向量を表す信号の直流近傍成分を生成する口一パスフィル夕回路を有し、当該直流近傍成分の値に応じて基板の移動速度を調るように構成されている。より具体的には、上記フィードバックループにおいて、口一パスフィル夕 4 2はビーム偏向信号 Wのうち高域力ットオフ周波数 ( f c) 以下の成分を抽出する。口一パスフィル夕 4 2を通過した当該低域成分信号はコンパレー夕 4 3において所定の目標値（例えば、 0 ) と比較される。そして、その比較された結果、すなわち当該目標値との差分信号は増幅器 4 4により増幅され偏向 ·線速度信号生 §4 1にフィ一ドバックされる。偏向 ·線速度信号生成器 4 1は、当該低域成分の差分信号が目標値となるようにビーム偏向量 W (Vbeam) 及び基板線速度 Vsubを制御する。なお、上記したように、ピット記録速度 Vexpは変化しないよう、つまり Vsub— Vbeam= Vexpの関係が保たれるよう制御される。当該目標値としては、例えば、ビーム偏向角がゼロ（ディスクに垂直にビームが入射する状態に対応）とすることができる。

基板線速度信号 Vsubは、ステージ駆動部 3 7内に設けられた線速度変 β 3 8に供給される。線速度変 β 3 8は、基板線速度信号 Vsubを Θ成分及び X成分に分解し、それぞれ回転駆動部 3 7 A及び送り（X方向）駆動部 3 7 Bに供給する。

スピンドルモータ 1 7及び Xステージ 1 8を含む X Θステージ系は機械的追従限界を有する。図 6は、 0ステージ及び Xステージの追従周波数帯域、口一パスフィル夕（L P F) 4 2の通過周波数帯域、及び記録動作を行う周波数帯域を模式的に示している。 Θ ステージ及び Xステージの追従限界周波数をそれぞれ f 1, f 2とし、フィル夕 4 2の高域カツ卜オフ周波数を f cとする。つまり、 Θステージ及び Xステージの当該限界周波数以下においてはステージ系は機械的に追従可能である。従って、回転駆動部 3 7 A 及び送り睡部 3 7 Bは、基板の線速度信号 Vsubの 0成分及び X成分のうち、それぞれ限界周波数 Π, f 2以下の周波数の回転成分 ( 6Ό) 及び送り成分 (X0) によってスピンドルモー夕 1 7及び Xステージ 1 8を駆動する。当該限界周波数 ( f 1, f 2) を超える残留分である回転成分 ( θ \) 及び送り成分 (XI) は、それぞれ半径補正器 4 5及びビーム偏向部 3 3に供給される。半径補正器 4 5において、ビームの半径位置の補正信号が生成され、加算器 4 6において偏向 ·線速度信号生成器 4 1からのビーム偏向信号と加算されビーム偏向部 3 3に供給される。すなわち、動作帯域の狭い機械系 (X Θステージ系）の残留エラ一分は、ビーム偏向信号にフィードフォワードで加算され、ビームの偏向によって補正される。また、ローパスフィルタ（L P F) 4 2のカットオフ周波数（i c ) 以上の周波数はピット記録に使用される。

このようにビーム偏向量 Wに関し、口一パスフィル夕（L P F) 4 2を通過した信号が目標値となるように基板速度 Vsub及び偏向速度 Vbeamを調整する制御をかけることによつて、ビーム偏向量 Wに応じた適切な相対速度で基板を電子ビームカラムに対して進行させ、ビーム偏向量 Wが目標値に近づくようフィードバック制御を行っている。かかる制御によってビーム偏向量の増大による収束特性の劣化、及び電子ビームのブランキングを回避することができる。

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

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

【実施例 2】

図 7は、実施例 2における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図であり、ビームの偏向制御及び基板 1 5の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。コントローラ 3 0内には、偏向'線速度制御部 4 0が設けられている。また、偏向'線速度制御部 4 0には、デューティ比算出器 5 1が設けられている。その他は、図 5に示した構成と同様である。

デューティ比算出器 5 1は、記録すべき情報データ（記録データ） RDをモニタし、当 |¾1己録デ一夕 RDのデューティ比 D Iを算出して偏向 ·線速度信号生成器 4 1に供給する。偏向 ·線速度信号生 β4 1は、当該デューティ比 D Iに基づいてビーム偏向速度 Vbe am及び基板速度 Vsubを確定する。すなわち、ビーム偏向速度 Vbeam及び基板速度 Vsub の調直 (A V) を算出する。そして当該算出結果に基づいてビーム偏向信号 W、及び基板線速度信号 Vsubを生成する。

より具体的には、デューティ比算出器 5 1は、記録データ RDを取り込み、記録デ一夕 RD中のデータ列のデューティ比を算出する。例えば、記録データ RDの所定数のピットを取り込み、あるいは所定期間のデータ列ごとにデ一夕を取り込み、当該データ列のデュ —ティ比を算出する。偏向'線速度信号生成器 4 1は、当該デューティ比 D Iに基づいてビーム偏向速度 Vbeam及び基板速度 Vsubを算出する。なお、 Vsub— Vbeam=Vexpの関係が保たれるよう制御される点は上記した実施例と同様である。

図 8及び図 9は、所定区間におけるデューティ比 D Iに基づいてビーム偏向速度 Vbeam 及び基 «31度 Vsub、すなわち Δνを算出する場合の一例を模式的に示している。尚、図 8はデューティ比が小（D I = 0. 4 5 ) である場合、図 9はデューティ比が大 (D I = 0. 5 5 ) である場合について示している。

デューティ比算出器 5 1は、記録データ RDの所定区間におけるピットデューティ比を算出する。偏向 ·線速度信号生成器 4 1は、算出されたデューティ比 D Iに基づいて基板速度 Vsub及びビーム偏向速度 Vbeamを算出する。例えば、一例として下記の如き式を用いて算出する。

Vsub= 1 D I X Vexp,

Vbeam=Vsub-Vexp= ( l—D I ) ノ D I X Vexp

デューティ比が 0. 5であれば、 Vsub= 2 X Vexp, Vbeam= 1 X Vexpであるので、上記区間について算出されたデュ一ティ比が小（D I = 0. 4 5 ) のとき、

Vsub= 2. 2 2 X Vexp, Vbeam= 1 . 2 2 X Vexp となり、基板速度 Vsub及びビーム偏向速度 Vbeamには△ V = 0. 22 Vexp (> 0 ) が加えられる。すなわち、これらの速度を増加させるよう制御がなされる。

一方、算出されたデューティ比が大 (DI=0. 55) のとき（図 9) 、

Vsub= 1. 82 X Vexp, Vbeam^ 0. 82 X Vexp

となり、基板速度 Vsub及びビーム偏向速度 Vbeamには Δν=—0. 18 Vexp (く 0) が加えられる。すなわち、これらの速度を減じるよう制御がなされる。

あるいは、デューティ比に応じて Δνを離散的に変化させるようにしてもよい。例えば、デューティ比算出器 51は、記録データ RDの所定区間におけるデューティ比が定範囲内であるか否か、又は、当該所定範囲の下限以下（W1) であるか若しくは所定範囲の上限（W2) を超えているかを確定する。そして、デューティ比が、当該所定範囲内のときは当該範囲内であることを示すデューティ比 D I =W0を、当該所定範囲の下限以下の場合（データがの場合）には DI=W1を、当該所定範囲の上限を超えている場合 ( デ一夕が密の場合）には D I =W2を偏向 ·線速度信号生 β 41に供給する。偏向 ·線速度信号生 «41は、供給されたデューティ比 DIを選択信号として用いて、速度調整値（Δν) を低速 AVL (DI=W2のとき）、中速 AVM (DI=W0のとき）及び速 AVH (D I=W1のとき）から選択する。ここで、 ΔνΚΔνΜ<ΔνΗである。そして当該選択された速度調整値 (AV) に基づいてビーム偏向信号 W、及び基板線速度信号 Vsubを生成する。なお、 Vsub— Vbeam= Vexpの関係が保たれるよう制御される点は上記した実施例と同様である。

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

【実施例 3】 .

図 1 0は、実施例 3における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図であり、ビームの偏向制御及び基板 1 5の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。コントローラ 3 0内に、偏向'線速度制御部 4 0が設けられている点は上記した実施例と同様である。

本実施例においては、偏向.線速度制御部 4 0内には、偏向量判別器 5 2が設けられている。偏向量判別器 5 2は、偏向'線速度信号生/ β4 1から出力されたビーム偏向信号 Wをモニタし、ビーム偏向量が定範囲内であるか否かを判別する。偏向量判別器 5 2は、当該偏向量が上限偏向量を超えたときに上限偏向量信号 WUを、下限偏向量を下回ったときに下限偏向量信号 WLを、偏向'線速度信号生 4 1に供給する。ここで、上限偏向量及び下限偏向量の値は、ビームのブランキングが必要となるビーム偏向量（寸値）よりも小さく設定しておく。

偏向 ·線速度信号生成器 4 1は、上限偏向量信号 WU及び下限偏向量信号 WLを受信していない場合には、速度調整値 (A V) を中速値 Δ νΜとしてビーム偏向信号 W、及び基板線速度信号 Vsubを生成する。そして、偏向'線速度信号生成器 4 1は、上限偏向量信号 WUを受信したときには速度調鍾（A V) を低速値 A VLに切換え、下限偏向量信号 WLを受信したときには速度調直 (A V) を高速値 A VHに切換える。ここで、 AVL く Δ νΜく A VHである。偏向'線速度信号生 β4 1は、当該速度調衝直 (A V) に基づいてビーム偏向信号 W、及び基板線速度信号 Vsubを生成する。なお、 Vsub— Vbeam = Vexpの関係が保たれるよう制御される点は上記した実施例と同様である。

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

【実施例 4】

図 1 1は、実施例 4における制御系についての詳細構成の一例を示すプロック図であり、ビームの偏向制御及び基板 1 5の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している本実施例においては、偏向量推定器 5 3が設けられている。偏向量推定器 5 3は、記録データ R Dの所定区間のデ一夕列を取り込み、現在の基 ¾1度 Vsub，ビーム偏向速度 Vb earn, 及び A Vに基づいて、当該データ列を記録する際のビーム偏向量を推定する。偏向量推定器 5 3は、当該推定値を表す信号 E Sを偏向 ·線速度信号生雌 4 1に供給する。偏向 ·線速度信号生成器 4 1は当該推定信号 E Sに基づいて、当該データ列を記録する際のビーム偏向速度 Vbeam、基 «1度 Vsub、調難 Δνを確定する。.より具体的には、ビーム偏向量が電子ビームのブランキングが必要となる範囲を超えないように偏向速度 Vbe am, 基板速度 Vsub、調整値 Δνを確定する。あるいは、電子ビーム露光のスループットが高くなるようにこれらの値を確定する。そして当該確定結果に基づレゝてビーム偏向信号 W、及び基板線速度信号 Vsubを生成する。なお、偏向'線速度信号生成器 4 1は、偏向量推定器 5 3がデータ列を取り込み、少なくとも当該データ列に関する推定の実行に要する期間だけ上記データ列の記録を遅延させる。あるいは当該データ列の偏向 ·線速度信号生成器 4 1への入力を遅延させる遅延器（図示しない）を備える構成としてもよい。かかる制御によって、電子ビームのブランキングが必要となる確率を低減することができ、電子ビームの損失を低減できると共に、電子ビーム露光のスループットを向上することができる。また、簡易な回路構成でスループットの高い記録装置を提供することができる。

【実施例 5】

図 1 2は、実施例 5における制御系についての詳細構成の一例を示すブロック図であり、ビームの偏向制御及び基板 1 5の位置制御を行う制御系部分について詳細に示している。本実施例においては、ピッ卜 ·スペース長判別器 5 5が設けられている。その他の構成については上記した実施例と同様である。

ピッ卜 ·スペース長判別器 5 5は、記録デ一夕 RDをモニタし、所定長を超えるピット及びスペースが記録データ RDに含まれているカゝ否かを判別する。以下に、ピット及びスペース長を判別し、記録制御をなす手順について図 1 3のフローチャートを参照して詳細に説明する。

まず、ピット 'スペース長判別器 5 5は、記録データ RDを順次取り込み（ステップ S 1 1 ) 、所定長を超えるピット又はスペースであるか否かを判別する（ステップ S 1 2 ) 。ピット又はスペースが定長を超えない場合にはステップ S 1 1に戻り、データ取り込み及び j別を繰り返す。

ステップ S 1 2において、ピット又はスペースが所定長を超えると判別された場合には、スペースであるかピットであるかが判別される（ステップ S 1 3 ) 。所定長を超えるスペースであると判別された場合には、ビームを一端遮断する（ステップ S 1 4) 。当該スペースに後続するピットを記録するタイミングの到来を待つ（ステップ S 1 5 ) 。すなわち、当該後続ピットの記録を開始するのに最適であるカラム及び基板の相対位置、例えばビーム偏向角力 Sゼロあるいは所定範囲内の偏向量となる位置、まで基板が回転するのを待つ。当該記録タイミングに合わせてビ一ムをオンし、当該後続ピットの記録を行う（ステップ S 1 6) 。

次に、記録制御終了か否かが判別され（ステップ S 1 7 ) 、記録制御を続行する場合にはステップ S 1 1に戻り、上記した手順を繰り返す。

ステップ S 1 3において、所定長を超えるピットであると判別された場合には、当該ピッ卜の一部の記録を行う（ステップ S 1 8) 。次に、ビームを遮断し（ステップ S 1 9 ) 、当該ピットの残部（未記録部分）を記録するタイミングの到来を待つ（ステップ S 2 0 ) 。すなわち、当該ピットの残部の記録を開始するのに最適であるカラム及び基板の相対位置まで基板が回転するのを待つ。当該記録タイミングに合わせてビームをオンし、当該ピットの残部の記録を行う（ステップ S 2 1 ) 。すなわち、ステップ S 1 8及びステップ S 2 1において当該ピットを分割して記録を行うが、当該分割位置は、ビーム偏向角又はが偏向量が定範囲を超えないように行われる。また、 2つに分割する場合について説明したが、ピッ卜が非常に長い場合には、ステップ S 1 8〜S 2 1を繰り返し、 3つ以上に分割して記録を行うようにしてもよい。次に、記録制御終了か否かが判別され（ステップ S 1 7 ) 、記録制御を続行する場合にはステップ S 1 1に戻り、上記した手順を繰り返す。

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

以上、種々の実施例について説明したように、ビーム電流のロスが無く、高精度でスル一プットの高いビーム記録装置を提供することができる。

なお、電子ビームを用いたビーム記録装置について説明したが、偏向装置を備えたレーザビーム記録装置、あるいは他の? 粒子ビーム記録装置につレても薩が可能である。また、 X >ステージ系を用いたビーム記録装置に限らず、 XYステージ系を備えたビーム記録装置につレても iifflが可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 基板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することにより前記レジス卜層に潜像を形成する記録装置であつて、

前記基板に対して相対的に前記露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部と、前記露光ビームの偏向量に基づいて前記基板の移動速度を調 !TTる基«度調整部と、前記記録信号の露光時における前記露光ビームの偏向速度を前記基板の移動速度に対応させて変化させる制御をなす偏向制御部と、を有することを特徴とする記録装置。

2 . 前記露光ビームの偏向量の直流近傍成分を生成するローパスフィル夕回路を有し、前記基板速度調整部は前記直流近傍成分の値に応じて前記基板の移動速度を調整することを特徴とする請求項 1に記載の記録装置。

3. 前記露光ビームの偏向量が所定範囲を超えるか否かを判別する偏向量判別器を有し、前記基板速度調整部は前記偏向量が前記所定範囲を超えると判別された場合に前記基板の移動速度を所定速度に切り換えることを特徴とする請求項 1に記載の記 iig置。

4. 前記記録信号に基づいて前記露光ビームの偏向量を推定する推定器を有し、前記基板速度調整部は前記推定器における推定値に基づいて前記基板の移動速度を調整することを特徴とする請求項 1に記載の記録装置。

5 . 前記記録信号のピット長及びスペース長に基づいて前記露光ビームの偏向量力^?定範囲を超えるか否かを判別する半器と、前記偏向量が前記所定範囲を超えると判別された場合に前記露光ビームの遮断を行い前記露光ビームの照射開始位置を調整する照射調整と、をさらに有することを特徴とする請求項 1に記載の記録装置。

6. 基板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することにより前記レジスト層に潜像を形成する記録装置であって、前記基板に対して相対的に前記露光ビームの照射位置を移動させるビーム偏向部と、前記記録信号のデューティ比に応じて前記基板の移動速度を調整する基板速度調整部と前記記録信号の露光時における前記露光ビームの偏向速度を前 ¾板の移動速度に対応させて変ィ匕させる制御をなす偏向制御部と、を有することを特徴とする記録装置。

7 . 前記記録信号におけるピットのデューティ比を判別するデューティ比判別器を有し、前記基観度調聽は前記ピットのデューティ比が所定下限値未満であると判別された場合に前記基板の移動速度をより高速値に切換え、前記ピッ卜のデューティ比が所定上限値を超えると判別された場合に前記基板の移動速度をより低速値に切換えることを特徴とする請求項 6に記載の記録装置。

8 . 基板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することにより前記レジスト層に潜像を形成する記録方法であって、

前記基板に対して相対的に前記露光ビームの照射位置を移動させるステップと、前記露光ビームの偏向量に基づいて前記基板の移動速度を調整するステップと、前記記録信号の露光時における前記露光ビームの偏向速度を前記基板の移動速度に対応させて変化させる制御をなすステップと、を有することをとする記録方法。

9 . 基板を移動させつつ基板上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて露光ビームを照射することにより前記レジスト層に潜像を形成する記録方法であって、

前記基板に対して相対的に前記露光ビームの照射位置を移動させるステップと、前記記録信号のデューティ比に応じて前記基板の移動速度を調整するステツプと、前記記録信号の露光時における前記露光ビームの偏向速度を前記基板の移動速度に対応させて変ィ匕させる制御をなすステツプと、を有することを特徴とする記録方法。