WO2011036801A1 - 電子ビーム記録装置 - Google Patents

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rotational shake
recording apparatus
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弘昭 北原
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Pioneer Corp
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    • G—PHYSICS
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    • G11B7/095—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble
    • G11B7/0953—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble to compensate for eccentricity of the disc or disc tracks
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    • G11B9/10—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using electron beam; Record carriers therefor

Definitions

  • the present invention relates to an electron beam recording apparatus, and more particularly to an electron beam recording apparatus that manufactures a master disk of a high-speed rotating recording medium such as a magnetic disk using an electron beam.
  • Beam recording devices that perform lithography using exposure beams such as electron beams and laser beams are digital versatile discs (DVD: Digital Versatile Disc), optical discs such as Blu-ray discs, and large-capacity discs such as hard discs for magnetic recording. It is widely applied to the master production equipment.
  • DVD Digital Versatile Disc
  • optical discs such as Blu-ray discs
  • large-capacity discs such as hard discs for magnetic recording. It is widely applied to the master production equipment.
  • a resist layer is formed on the recording surface of a substrate that becomes a master in manufacturing the above-described disc, and the substrate is rotated and translated to move the beam spot relative to the substrate recording surface.
  • control is performed so that a spiral or concentric track locus is drawn on the substrate recording surface to form a latent image on the resist.
  • rotational shake occurs due to mechanical accuracy such as a feed motor and a spindle motor that rotate and translate the substrate, and the track formation accuracy is lowered. Therefore, it is necessary to perform beam exposure while correcting the rotational shake by some method.
  • the rotational vibration of the disk substrate does not depend on the synchronous vibration (synchronous rotational vibration), which is a vibration component synchronized with the rotational frequency of the turntable (substrate), and the rotational frequency of the turntable (substrate).
  • synchronous rotational vibration a vibration component synchronized with the rotational frequency of the turntable (substrate), and the rotational frequency of the turntable (substrate).
  • asynchronous runout asynchronous runout
  • Patent Document 1 discloses a technique for correcting asynchronous rotational shake for the purpose of improving track pitch accuracy (relative positional accuracy with adjacent tracks) in an optical disc master exposure apparatus.
  • the hard disk has a high rotational speed during recording and reproduction, and the control band of the swing arm type control mechanism for performing the track control of the recording and reproduction head is narrow, so the track roundness accuracy required for the disk medium is severe. Therefore, a master exposure apparatus for producing such a disk medium needs to correct not only asynchronous rotational shake but also synchronous rotational shake with high accuracy.
  • a radial displacement (hereinafter also referred to as a radial displacement) of the turntable measured at a predetermined number of revolutions or less is used as a reference displacement, and a difference of the radial displacement measured in real time during beam exposure with respect to the reference displacement is calculated.
  • the irradiation position control (correction) of the recording beam is performed based on the calculation result (see, for example, Patent Document 2).
  • JP-A-9-190651 page 4, FIG. 1
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-317285 page 7-8, FIG. 3
  • An example of the present invention is to provide a high-accuracy electron beam recording apparatus capable of correcting rotational shake on the order of sub-nanometers to nanometers.
  • An electron beam recording apparatus is an electron that forms a latent image on a resist layer by irradiating the resist layer formed on the substrate with an electron beam according to a recording signal while rotating the turntable on which the substrate is placed.
  • a beam recording apparatus comprising a displacement detector having at least three displacement sensors arranged at different angles in the radial direction of the turntable and detecting the displacement of the rotating side surface of the turntable in the radial direction, and a perfect circle of the turntable Based on the shape calculator that calculates the shape data based on the degree error and the eccentric component of the turntable, the memory that stores the shape data, the detected displacement from the displacement sensor when the turntable is rotated, and the shape data,
  • a rotational runout calculator that calculates rotational runout that does not include the eccentric component of the turntable, and the above rotation It is characterized by having a beam irradiation position adjuster for adjusting the irradiation position of the electron beam on the basis of the record.
  • An electron beam recording apparatus is an electron beam recording apparatus that performs recording by irradiating an electron beam on a substrate according to a recording signal while rotating a turntable on which the substrate is mounted.
  • a displacement sensor for detecting displacement information in a direction
  • an eccentric component acquisition means for acquiring an eccentric component due to eccentricity of the turntable based on the displacement information
  • rotational shake information by subtracting the eccentric component from the displacement information
  • a beam irradiation position adjuster that adjusts the irradiation position of the electron beam based on the rotation vibration information.
  • An electron beam recording apparatus is an electron beam recording apparatus that performs recording by irradiating an electron beam on a substrate in accordance with a recording signal while rotating a turntable on which the substrate is mounted.
  • Displacement data acquisition means for acquiring displacement data that is displacement in a direction
  • eccentric component acquisition means for acquiring an eccentric component due to eccentricity of the turntable
  • rotational shake information obtained by removing the eccentric component from the displacement data
  • a beam irradiation position adjuster that adjusts the irradiation position of the electron beam based on the rotation shake information.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an electron beam recording apparatus that is an embodiment of the present invention. It is a figure shown about the structure which detects and calculates rotational shake, and adjusts the irradiation position of an electron beam (EB) based on the said calculation result. It is a top view which shows typically arrangement
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform example of roundness error data r ( ⁇ ). It is a figure which shows the example of a waveform of eccentric data e ((theta)). It is a figure which shows the example of a waveform of the calculated shape data f ((theta)).
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration in a case where exposure beam irradiation position correction is performed while updating shape data f ( ⁇ ) during exposure.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an electron beam recording apparatus 10 that is an embodiment of the present invention.
  • the electron beam recording apparatus 10 is a disk mastering apparatus that creates an original disk for manufacturing a hard disk using an electron beam.
  • the electron beam recording apparatus 10 includes a vacuum chamber 11, a driving device that places, rotates, and translates 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.
  • the substrate 15 for the master disc is coated on the surface with a resist and placed on the turntable 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 X ⁇ stage is constituted by the X stage 18, the spindle motor 17 and the turntable 16.
  • 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.
  • 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) for holding the substrate 15. By such a chucking mechanism, the substrate 15 placed on the turntable 16 is securely fixed to the turntable 16.
  • a chucking mechanism such as an electrostatic chucking mechanism (not shown) for holding the substrate 15.
  • a reflecting mirror 35A that is a part of the laser interferometer 35 is disposed on the X stage 18.
  • the vacuum chamber 11 is installed via an anti-vibration table (not shown) such as an air damper, and vibration transmission 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.
  • 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.
  • the electron gun 21 emits, for example, an electron beam (EB) accelerated to several tens of KeV by a cathode (not shown) to which a high voltage supplied from an acceleration high-voltage power supply (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.
  • the beam deflection electrode 25 can perform deflection control 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.
  • 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 as a 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the controller 30 is supplied with track pattern data, such as discrete track media and patterned media, and data (record data) RD to be recorded (exposed).
  • track pattern data such as discrete track media and patterned media
  • data (record data) RD to be recorded (exposed).
  • 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).
  • EB electron beam
  • the electron beam recording apparatus 10 is provided with a displacement detection device 41 that detects displacement in the radial direction (hereinafter referred to as the radial direction) when the turntable 16 rotates. More specifically, the turntable 16 has a cylindrical shape, and a substrate is placed on the main surface (main plane). The turntable 16 is rotationally driven with respect to its central axis, and the displacement detection device 41 detects the displacement of the side surface of the turntable 16 in the radial direction (radial direction). As will be described later, the displacement detection device 41 includes at least three displacement sensors.
  • the displacement (detected displacement) detected by the displacement detector 41 is supplied to the rotational shake calculator 43.
  • an amplification device 42 that amplifies the detection signal may be provided, and the amplified detection signal may be supplied from the amplification device 42 to the rotation shake calculator 43.
  • Rotational shake calculator 43 performs a predetermined calculation on the detected displacement to calculate rotational shake. Then, the calculated rotational shake is supplied to the controller 30. The controller 30 controls the beam deflection unit 33 based on the calculated rotational shake and adjusts (corrects) the irradiation position of the electron beam.
  • Such recording control is performed based on the above-mentioned 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.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration for detecting and calculating rotational shake and adjusting the irradiation position of the electron beam (EB) based on the calculation result.
  • a substrate 15 (not shown) is placed on the main surface (xy plane) of the turntable 16, and the center axis (z direction: shown as a rotation center axis RA) is set by a spindle motor 17 as shown in FIG. Rotated around.
  • the side surface 16A of the turntable 16 has a cylindrical shape.
  • the rotation of the spindle motor 17 that rotates the turntable 16 is controlled by a motor control circuit 45.
  • the motor control circuit 45 operates based on the reference signal from the reference signal generator 44 and the rotary encoder signal from the rotary encoder 46.
  • the rotary encoder signal from the rotary encoder 46 is supplied to the rotational shake calculator 43.
  • Rotational shake calculator 43 operates using the rotary encoder signal as a reference clock. That is, the rotational shake calculator 43 operates at the timing based on the rotation angle of the turntable 16 based on the rotary encoder signal.
  • the rotational shake calculator 43 calculates a roundness error representing an error from a perfect circle of the side shape of the turntable 16 that is a measured cylindrical surface in advance.
  • a method for calculating the roundness error for example, there is an arithmetic method based on the principle of three-point roundness measurement.
  • a displacement sensor and a rotational shake calculation for measuring the roundness error r ( ⁇ ) will be described.
  • the first to third displacement sensors 41A, 41B, and 41C are provided for displacement of a turntable side surface (cylindrical surface) 16A (hereinafter also simply referred to as a cylindrical surface 16A) during rotation, that is, in the radial direction of the turntable during rotation. Displacement (hereinafter also referred to as radial displacement) is detected.
  • the signals detected by the displacement sensors 41A, 41B, 41C are amplified by the first to third amplifiers 42A, 42B, 42C constituting the amplifying device 42, respectively, and then the first to third displacement detection signals S, respectively.
  • a, S B is supplied to the calculator 43 shake rotated S C.
  • the displacement sensors 41A, 41B, 41C detect the radial displacement of the turntable side surface 16A by an optical method, an electrical method, or the like.
  • the displacement sensors 41A, 41B, and 41C are configured as laser interferometers and have sufficient detection accuracy (for example, detection accuracy of sub-nanometer (ie, 1 nm or less)) compared to the accuracy of beam exposure.
  • the displacement may be detected not only by an optical method such as a laser interferometer but also by other methods.
  • a capacitance displacement meter that detects radial displacement based on a change in capacitance can be used.
  • FIG. 3 is a top view schematically showing the arrangement of the turntable 16 and the displacement sensors 41A, 41B, 41C.
  • the displacement sensor 41A is arranged in the X direction, and the displacement sensors 41B and 41C are arranged to make an angle ⁇ , (2 ⁇ ) with respect to the displacement sensor 41A ( ⁇ , ⁇ > 0).
  • the roundness error of the measurement target cylindrical surface 16A can be expressed as r ( ⁇ ) using a polar coordinate system.
  • the roundness error (hereinafter also referred to as roundness error data) r ( ⁇ ) can be expressed as an error from a perfect circle having a reference radius r 0 .
  • the spindle motor 17 is rotated, and the radial displacement of the measured cylindrical surface (side surface of the turntable) 16A is measured.
  • Radial displacement data S A ( ⁇ ), S B ( ⁇ ), and S C ( ⁇ ) from the displacement sensors 41A, 41B, and 41C (the direction away from the sensor is positive) are sent to the rotational shake calculator 43.
  • the pulse from the rotary encoder 46 is sampled and converted into digital / analog (D / A). At this time, processing such as filtering and averaging may be performed as necessary.
  • X and Y rotational vibration data x ( ⁇ ) and y ( ⁇ ) are obtained by the following calculation.
  • the roundness error data r ( ⁇ ) does not include the first-order Fourier component, that is, the eccentric component of the turntable side surface 16A.
  • the calculated rotational runouts x ( ⁇ ) and y ( ⁇ ) include the eccentric component of the turntable side surface 16A. ing.
  • the eccentricity of the turntable side surface 16A does not correspond to the eccentricity of the substrate to be drawn, but is merely the eccentricity of the cylindrical surface to be measured. A concentric circle eccentric to the center of rotation is recorded.
  • the eccentricity of the side surface of the turntable is usually in the sub-micrometer to micrometer even if precise mounting adjustment is performed. It is about a level. Therefore, when the recording position correction is performed using the above-described rotational shakes x ( ⁇ ) and y ( ⁇ ), the exposure beam is made larger than necessary to correct the recording position of the eccentric component on the side surface of the turntable that is not necessary. Will be deflected. Such a large deflection of the electron beam causes an increase in the aberration of the electron beam, which is disadvantageous for forming a fine pattern.
  • the beam irradiation position adjustment device also has a wide beam deflection range on the micrometer level in order to correct the nanometer level rotational shake, which is the original purpose, and the S / N ratio of the beam deflection signal. Is not preferable.
  • the rotational shake correction system in the present invention has a configuration that reduces the amplitude of rotational shake correction by using rotational shake data that does not include an eccentric component.
  • FIG. 4 shows a flow chart for calculating shape data in the recording apparatus which is Embodiment 1 of the present invention.
  • radial displacement data S A ( ⁇ ), S B ( ⁇ ), S C ( ⁇ ) of the turntable side surface 16A are taken in by the displacement sensors 41A, 41B, 41C, respectively.
  • the rotational shake calculator 43 calculates the roundness from the radial displacement data S A ( ⁇ ), S B ( ⁇ ), S C ( ⁇ ) by the three-point roundness measurement method, and calculates roundness error data r. ( ⁇ ) is set (step S22).
  • the roundness error data r ( ⁇ ) obtained by the three-point roundness measurement does not include a first-order Fourier component, that is, an eccentric component.
  • eccentricity data e ( ⁇ ) is calculated (step S22).
  • the eccentricity data e ( ⁇ ) is obtained, for example, by performing Fourier analysis on radial shake data of the displacement sensor.
  • the eccentric data e ( ⁇ ) can be obtained by performing Fourier transform on the sampled radial shake data S A ( ⁇ ), extracting only the primary component, and performing inverse Fourier transform.
  • the eccentricity data e ( ⁇ ) is added to the calculated roundness error data r ( ⁇ ) to calculate the shape data f ( ⁇ ) (step S23).
  • 5, 6 and 7 show waveform examples of roundness error data r ( ⁇ ), eccentricity data e ( ⁇ ) and calculated shape data f ( ⁇ ), respectively.
  • the shape data f ( ⁇ ) obtained in this way is stored in a memory such as a RAM provided in the rotational shake calculator 43 or the like.
  • the shape data f ( ⁇ ) is stored in a memory (RAM) 48.
  • the data is supplied to the subtracter 49 and the shape data f ( ⁇ ) is subtracted.
  • the rotational shake calculator 43 performs the above-described calculation such as subtraction by high-speed processing means such as a DSP (Digital Signal Processor).
  • high-speed processing means such as a DSP (Digital Signal Processor).
  • the two-dimensional rotational shake components x f ( ⁇ ) and y f ( ⁇ ) in the X and Y directions are calculated at high speed in real time.
  • the waveform data x f ( ⁇ ), y f ( ⁇ ) obtained in this way is supplied to the controller 30.
  • the controller 30 controls the beam deflection unit 33 based on the calculated rotational shake data x f ( ⁇ ), y f ( ⁇ ), and adjusts (corrects) the irradiation position of the electron beam (EB) in real time. That is, the recording position is corrected by displacing the irradiation position of the exposure beam (electron beam) according to the rotational shake signal.
  • the rotational shake data x f ( ⁇ ), y f ( ⁇ ) does not include an eccentric component. Therefore, the deflection range of the beam irradiation position adjusting device can be reduced. As a result, highly accurate concentric and spiral pattern recording can be realized while suppressing the influence of rotational shake without causing deterioration of the drawing pattern due to beam deflection aberration or deflection noise.
  • the installation angle of one of the displacement sensors (referred to as sensor A) coincide with the feed direction of the feed stage (X stage) (see FIG. 3). That is, when the disc master is exposed, it is the rotational shake in the radial direction of the turntable and the feed direction of the stage that actually affects the track roundness error. Therefore, by installing one of the three displacement sensors (sensor A) in the stage feed direction, the rotational shake in the stage feed direction can be obtained by simple subtraction as shown in the following equation. There is an advantage that the processing becomes simple and correction in real time becomes easy.
  • FIG. 9 shows an example of measured radial displacement data (for example, S A ( ⁇ )).
  • the measured radial displacement amplitude is on the order of sub-micrometers to micrometers (see FIG. 8).
  • the amplitude of the rotational shake that does not include such an eccentric component is on the order of several tens of nanometers, and it can be seen that the deflection range for beam irradiation position correction can be extremely small by using the rotational shake data.
  • the shape data f is obtained by adding the eccentricity data e ( ⁇ ) to the roundness error data r ( ⁇ ) calculated based on the principle of the three-point method roundness measurement. ( ⁇ ). Then, rotational shake data is calculated by calculating each real-time radial displacement data to be measured and the shape data f ( ⁇ ). Since the beam irradiation position adjustment is performed based on the rotational shake data that does not include the eccentric component, the deflection range of the position adjustment correction can be reduced, and highly accurate concentric circle and spiral pattern recording can be realized.
  • the displacement sensors 41A to 41C having sub-nanometer measurement sensitivity are used.
  • the displacement sensors 41A to 41C are arranged so as not to cause an error in the sensor mounting height (radial displacement measurement height).
  • An adjustment mechanism for adjusting the position (height) may be added. For example, when the controller 30 acquires the shape data f ( ⁇ ) by the controller 30, the height adjusting mechanism positions (displaces) the displacement sensors 41A to 41C so that the error of the shape data f ( ⁇ ) is within a predetermined range. Adjust.
  • the arrangement direction of the displacement sensor is not limited to that shown in FIG. 3 and may be any direction. However, depending on the combination of the relative angles ⁇ and ⁇ of the displacement sensors 41A to 41C, the calculation diverges and a Fourier series component that cannot be detected appears. Therefore, it is set at a relative angle that can detect all Fourier components up to the highest order. It is desirable to do.
  • the rotational shake component in the X direction that is the radial direction of the turntable 16 (substrate 15) and the feed direction of the stage that actually affects the track roundness error. It is. Therefore, as described above, it is desirable that one of the three displacement sensors 41A to 41C be installed in the X direction (feed direction). In this case, since simple subtraction is sufficient for the X direction, there is an advantage that the arithmetic processing at the time of correction is simplified.
  • four displacement sensors 41A to 41D may be used, and two of them may be installed in the X direction (displacement sensor 41A) and the Y direction (displacement sensor 41D).
  • the remaining two units are arranged at an angle at which the calculation does not diverge in the range up to the required Fourier order in the calculation of the three-point roundness measurement.
  • the shape data f ( ⁇ ) acquired in advance and stored in the memory (RAM) 48 is used to obtain rotational shake data x f ( ⁇ ), y f ( ⁇ ) to obtain an exposure beam.
  • shape data may be calculated in real time (real time), and the irradiation position may be adjusted in real time (real time). That is, the shape data f ( ⁇ ) at the time of recording (exposure) when the substrate is irradiated with an electron beam is calculated, and the rotational shake data x f ( ⁇ ), y f ( ⁇ ) is calculated using the shape waveform data r ( ⁇ ). ) May be calculated in real time (real time) to adjust the irradiation position of the electron beam.
  • the shape data f ( ⁇ ) may be updated while calculating the shape data in real time (real time). That is, for example, as shown in FIG. 12, the shape data calculation unit 43A calculates shape data f ( ⁇ ) in real time during exposure and supplies it to the averaging processing unit 50.
  • the averaging processing unit 50 sequentially updates the shape data f ( ⁇ ). For example, the moving average calculation of the shape data f ( ⁇ ) for a plurality of rotations is performed, and the shape data f ( ⁇ ) stored in the memory (RAM) 48 is appropriately updated with the moving average shape waveform data. For example, the averaging processing unit 50 controls to update the stored shape data f ( ⁇ ) every rotation.
  • the rotational shake calculator 43 calculates rotational shake data x f ( ⁇ ), y f ( ⁇ ) using the updated average shape data f ( ⁇ ) in real time during exposure. And supplied to the controller 30.
  • the shape data f ( ⁇ ) By configuring the shape data f ( ⁇ ) to be updated in real time in this way, the measurement height position changes due to the thermal expansion of the turntable or spindle, etc., and the measurement table shape waveform of the turntable changes. Since no error occurs in the shake calculation result, it is possible to cope with long-time exposure.

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Abstract

【目的】　サブナノメートルのオーダーの回転振れを補正することが可能な高精度な電子ビーム記録装置を提供する。 【解決手段】　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、ターンテーブルの回転側面のラジアル方向における変位を検知する少なくとも３つの変位センサを有する変位検知器と、ターンテーブルの真円度誤差及びターンテーブルの偏心成分に基づいて形状データを算出する形状算出器と、上記形状データを格納するメモリと、ターンテーブルの回転時における変位センサからの検知変位及び上記形状データに基づいて、ターンテーブルの偏心成分を含まない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

電子ビーム記録装置
　本発明は、電子ビーム記録装置、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、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。
　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。
　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。
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）
　本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。本発明は、サブナノメートルからナノメートルのオーダーの回転振れを補正することが可能な高精度な電子ビーム記録装置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上に形成されたレジスト層に記録信号に応じて電子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、ターンテーブルの回転側面のラジアル方向における変位を検知する少なくとも３つの変位センサを有する変位検知器と、ターンテーブルの真円度誤差及びターンテーブルの偏心成分に基づいて形状データを算出する形状算出器と、上記形状データを格納するメモリと、ターンテーブルの回転時における変位センサからの検知変位及び上記形状データに基づいて、ターンテーブルの偏心成分を含まない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。
　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上に記録信号に応じて電子ビームを照射することにより記録をなす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への変位情報を検知する変位センサと、上記変位情報に基づいてターンテーブルの偏心に起因する偏心成分を取得する偏心成分取得手段と、上記変位情報から上記偏心成分を減算して回転振れ情報を生成する回転振れ情報生成手段と、上記回転振れ情報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。
　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上に記録信号に応じて電子ビームを照射することにより記録をなす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への変位である変位データを取得する変位データ取得手段と、ターンテーブルの偏心に起因する偏心成分を取得する偏心成分取得手段と、上記変位データから上記偏心成分を取り除いた回転振れ情報を取得する回転振れ情報取得手段と、上記回転振れ情報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。
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。 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。 本発明の実施例１である形状データの算出フローチャートである。 真円度誤差データr(θ) の波形例を示す図である。 偏心データｅ(θ) の波形例を示す図である。 算出した形状データｆ(θ) の波形例を示す図である。 露光時において、メモリに格納された形状データｆ(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。 測定ラジアル変位データ（例えば、ＳＡ(θ)）の一例を示す図である。 測定ラジアル変位から形状データｆ(θ)＝r(θ)＋ｅ(θ)を減算した後の回転振れデータを示す図である。 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図である。 露光時において形状データｆ(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。
　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。
　　［電子ビーム記録装置の構成及び動作］
　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。
　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の側面形状の真円からの誤差を表す真円度誤差を算出する。かかる真円度誤差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。以下に、真円度誤差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の真円度誤差は極座標系を用いてｒ(θ)と表すことができる。なお、真円度誤差（以下、真円度誤差データともいう。）ｒ(θ)は、基準半径ｒ0の真円からの誤差として表すことができる。
　スピンドルモータ１７を回転させ、被測定円筒面（ターンテーブル側面）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データ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。こうして得られた真円度誤差データｒ(θ)と、変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃによって測定されたラジアル変位データＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)とを用いて、Ｘ方向及びＹ方向の回転振れデータｘ(θ)，ｙ(θ)が下記の演算によって得られる。
　ｘ(θ)=[{SB(θ)+r(θ-φ)}cosτ-{ Sc(θ)+ r(θ+τ)}cosφ]/sin(θ+τ)
　ｙ(θ)=-r(θ)-SA(θ)
　なお、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。
　しかしながら、上記真円度誤差データｒ(θ)には、原理上１次フーリエ成分すなわちターンテーブル側面１６Ａの偏心成分は含まれない。一方、測定される各ラジアル変位データにはターンテーブル側面の偏心成分が含まれているので、演算された回転振れｘ(θ)，ｙ(θ)にはターンテーブル側面１６Ａの偏心成分が含まれている。
　しかしながら、ターンテーブル側面１６Ａの偏心は、描画される基板の偏心に対応したものではなく、単なる被測定円筒面の偏心であるので、これに従って記録位置補正を行っても、載置された基板の回転中心に対して偏心した同心円を記録することになる。
　本発明が適用される電子ビーム記録装置の回転振れはサブナノメートルからナノメートルレベルであるのに対し、ターンテーブル側面の偏心は、精密な取付調整を行っても、通常、サブマイクロメートルからマイクロメートルレベル程度である。そのため、上記した回転振れｘ(θ)，ｙ(θ)を用いて記録位置補正を行う場合、本来必要の無いターンテーブル側面の偏心成分の記録位置補正のために、露光ビームを必要以上に大きく偏向させることになる。このように電子ビームを大きく偏向させることは、電子ビームの収差を増加させる原因になり、微細パターン形成のためには不利となる。
　さらに、ビーム照射位置調整装置にとっても、本来の目的であるナノメートルレベルの回転振れを補正するために、マイクロメートルレベルの広いビーム偏向範囲を持たせることになり、ビーム偏向信号のS/N比を考えると好ましくない。
　本発明における回転振れ補正系は、偏心成分を含まない回転振れデータを用いることによって、回転振れ補正の振幅を低減する構成を有している。図４は、本発明の実施例１である記録装置における形状データの算出フローチャートを示している。
　まず、変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの各々によってターンテーブル側面１６Ａのラジアル変位データＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)が取り込まれる。回転振れ演算器４３は、当該ラジアル変位データＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)から３点法真円度測定法により真円度を算出し真円度誤差データr(θ)とする（ステップＳ２２）。なお、上記したように、３点法真円度測定で求められた真円度誤差データr(θ)には、１次のフーリエ成分、すなわち偏心成分は含まれていない。
　また、偏心データｅ(θ)を算出する（ステップＳ２２）。偏心データｅ(θ)は、例えば、変位センサのラジアル振れデータをフーリエ解析することで得られる。具体的には、サンプリングされたラジアル振れデータＳＡ(θ)をフーリエ変換し、１次成分だけを抽出して逆フーリエ変換することによって偏心データｅ(θ)を求めることができる。
　算出された真円度誤差データr(θ)に偏心データｅ(θ)を加算し、形状データｆ(θ)を算出する（ステップＳ２３）。図５，６，７は、真円度誤差データr(θ)、偏心データｅ(θ)及び算出した形状データｆ(θ)の波形例をそれぞれ示している。このようにして得られた形状データｆ(θ)は、回転振れ演算器４３内などに設けられたＲＡＭ等のメモリに格納される。
　図８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データｆ(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。
　形状データｆ(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(角度位置θ)のデータ（ロータリーエンコーダ信号）に基づいて、メモリ（ＲＡＭ）４８に格納されていた形状データｆ(θ)（＝r(θ)＋ｅ(θ)）を読み出して回転振れ演算器４３内に設けられた減算器４９に送る。変位センサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃの各々からの（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ＳＡ(θ)，ＳＢ(θ)，ＳＣ(θ)がリアルタイムで減算器４９に供給され、形状データｆ(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ｘf(θ)，ｙf(θ)を算出する。
　ここで、回転振れ成分データｘf(θ)，ｙf(θ)は、
　ｘf(θ)= [{SB(θ)+f(θ-φ)}cosτ-{ Sc(θ)+ f(θ+τ)}cosφ]/sin(θ+τ)　　（１）
　ｙf(θ)= -f(θ)-SA(θ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
と表される。
　このように求められた波形データｘf(θ)，ｙf(θ)は、コントローラ３０に供給される。コントローラ３０は当該算出された回転振れデータｘf(θ)，ｙf(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。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。
　上記したように、回転振れデータｘf(θ)，ｙf(θ)には偏心成分は含まれない。そのため、ビーム照射位置調整装置の偏向範囲を小さくすることが可能となる。その結果、ビーム偏向収差や偏向ノイズによる描画パターンの劣化を招くことなく、回転振れの影響を抑制して高精度な同心円、スパイラルパターンの記録が実現できる。
　ここで、変位センサの１つ（センサＡとする）の設置角度を送りステージ（Ｘステージ）の送り方向に一致させる（図３参照）ことが望ましい。すなわち、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、ターンテーブルのラジアル方向であってステージの送り方向の回転振れである。従って、３台の変位センサのうちの１つ（センサＡ）をステージ送り方向に設置することにより、ステージ送り方向の回転振れを、次式のとおり単純な減算により求められるため、補正時の演算処理が簡単になり、リアルタイムでの補正が容易になるという利点がある。
　ｙf(θ)=-f(θ)-SA(θ)　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　図９は、測定ラジアル変位データ（例えば、ＳＡ(θ)）の一例を示している。上記したように、測定されるラジアル変位の振幅は、サブマイクロメートルからマイクロメートルのオーダーである（図８参照）。また、図１０は、当該測定ラジアル変位から形状データｆ(θ)＝r(θ)＋ｅ(θ)を減算した後の回転振れデータを示している。かかる偏心成分を含まない回転振れの振幅は、数十ｎｍのオーダーであり、当該回転振れデータを用いることによってビーム照射位置補正の偏向範囲が極めて小さくて済むことがわかる。
　このように、本発明によれば、３点法真円度測定の原理に基づいて計算された真円度誤差データr(θ)に、偏心データe(θ)を加算したものを形状データf(θ)としている。そして、測定されるリアルタイムの各ラジアル変位データと当該形状データf(θ)の演算により、回転振れデータを算出している。当該偏心成分を含まない回転振れデータに基づいてビーム照射位置調整を行うので、位置調整補正の偏向範囲を小さくすることが可能であり、高精度な同心円、スパイラルパターンの記録を実現できる。
　なお、位置調整時にリアルタイムで測定されるラジアル振れデータから偏心データを計算して減算し、それから、真円度誤差データを用いて回転振れデータを演算する方法もあるが、演算が複雑になる。また、真円度誤差データを用いて演算した回転振れデータから偏心成分を計算して減算する方法もあるが、演算が複雑であり、位置調整時におけるリアルタイムでの演算処理には不利な方法である。
　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によって形状データf(θ)を取得する際に形状データf(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。従って、上記したように、３台の変位センサ４１Ａ～４１Ｃのうち１台はＸ方向（送り方向）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１１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データf(θ)を用い、回転振れデータｘf(θ)，ｙf(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）で形状データを算出し、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）における形状データf(θ)を算出し、その形状波形データｒ(θ)を用いて回転振れデータｘf(θ)，ｙf(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。
　さらに、リアルタイム（実時間）で形状データを算出しつつ、形状データf(θ)を更新するようにしてもよい。すなわち、例えば、図１２に示すように、形状データ演算部４３Ａは、露光時においてリアルタイムで形状データf(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、形状データf(θ)を逐次更新する。例えば、複数回転分の形状データf(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に格納される形状データf(θ) を適宜更新する。例えば、平均化処理部５０は、１回転ごとに格納形状データf(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データf(θ)を用いて回転振れデータｘf(θ)，ｙf(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データf(θ)を更新するように構成することで、ターンテーブルやスピンドルの熱膨張などによって測定高さ位置が変化し、ターンテーブルの測定断面形状波形が変わっても回転振れの演算結果に誤差を生じないため、長時間の露光にも対応することができる。
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　形状データ演算部
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

Claims (17)

  1. 　基板を載置したターンテーブルを回転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電子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、前記ターンテーブルの回転側面のラジアル方向における変位を検知する少なくとも３つの変位センサを有する変位検知器と、　
    　前記ターンテーブルの真円度誤差及び前記ターンテーブルの偏心成分に基づいて形状データを算出する形状算出器と、
    　前記形状データを格納するメモリと、
    　前記ターンテーブルの回転時における前記変位センサからの検知変位及び前記形状データに基づいて、前記ターンテーブルの偏心成分を含まない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. 　前記ターンテーブルの偏心成分は、前記変位センサのラジアル方向における変位に基づいて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. 　前記真円度誤差は、前記変位検知器の検出する検知変位に基づいて、３点法真円度測定法により算出され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. 　前記形状算出器は、前記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回転角度に対する前記ターンテーブル側面の前記偏心成分を算出する偏心算出器を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
  5. 　前記形状算出器は、前記真円度誤差算出器で算出した真円度誤差と、前記偏心算出器で算出したターンテーブル側面の偏心成分とを加算して前記形状データを算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか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、前記形状データ及び前記ターンテーブルの回転時における前記前記変位センサからの検知変位と、に基づいて前記ターンテーブルの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。
  7. 　前記回転振れ演算器は、前記変位センサからの検知変位から、あらかじめ前記偏心算出器で算出したターンテーブル側面の偏心成分をそれぞれ減算した変位データ及び前記真円度誤差に基づいて、前記ターンテーブルの回転振れを算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
  8. 　前記回転振れ演算器は、前記変位センサからの検知変位及び前記真円度誤差に基づいて算出された前記ターンテーブルの回転振れから、前記偏心算出器で算出したターンテーブル側面の偏心成分を減算して回転振れを算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
  9. 　前記ターンテーブルを前記ターンテーブルのラジアル方向に移送する送りステージを有し、前記変位センサのうち１つは当該移送方向に配されてい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. 　前記変位検知器は４つの変位センサを有し、前記４つの変位センサのうちの１つは前記移送方向に配された変位センサ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９に記載の電子ビーム記録装置。
  11. 　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１ないし１０のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
  12. 　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、前記回転振れ算出部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データを算出することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
  13. 　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１２のいずれか１に記載の電子ビーム記録装置。
  14. 　基板を載置したターンテーブルを回転させつつ基板上に記録信号に応じて電子ビームを照射することにより記録をなす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への変位情報を検知する変位センサと、
    　前記変位情報に基づいて前記ターンテーブルの偏心に起因する偏心成分を取得する偏心成分取得手段と、
    　前記変位情報から前記偏心成分を減算して回転振れ情報を生成する回転振れ情報生成手段と、
    　前記回転振れ情報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。
  15. 　前記回転振れ情報生成手段は、前記ターンテーブルの形状成分と前記偏心成分とに基づいて前記回転振れ情報を生成することを特徴とする請求項１４に記載の電子ビーム記録装置。
  16. 　前記ターンテーブルの真円度誤差情報を取得する誤差情報手段を有し、
    　前記回転振れ情報生成手段は、前記真円度誤差情報及び前記偏心成分に基づいて前記回転振れ情報を生成することを特徴とする請求項１５に記載の電子ビーム記録装置。
  17. 　基板を載置したターンテーブルを回転させつつ基板上に記録信号に応じて電子ビームを照射することにより記録をなす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への変位である変位データを取得する変位データ取得手段と、
    　前記ターンテーブルの偏心に起因する偏心成分を取得する偏心成分取得手段と、
    　前記変位データから前記偏心成分を取り除いた回転振れ情報を取得する回転振れ情報取得手段と、
    　前記回転振れ情報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。
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