JP2010072180A - 補正システム及び電子線描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に照射される電子線の照射位置を補正することにより、精度よく基板にパターンを描画する。
【解決手段】回転テーブルの回転誤差を、第１の検出器からの検出信号と、第２の検出器からの検出信号とに基づいて測定する。そして、第１の検出器からの検出信号と、第２の検出器からの検出信号とを用いた演算を行うことで、電子線の入射位置誤差を算出し、この算出結果に基づいて電子線の入射位置の補正を行う。これにより、電子線を所望の位置に精度よく入射させることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、補正システム及び電子線描画装置に係り、更に詳しくは、電子線の入射位置を補正する補正システム、及び試料にパターンを描画する電子線描画装置に関する。

近年、情報のデジタル化に伴い、光ディスクやハードディスクの大容量化に対する要求が高まっており、ＣＤ（Compact Disk）や、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの従来型光ディスクに代わり、例えば波長が４００ｎｍ程度の紫外光により情報の記録及び再生が行なわれる次世代型の光ディスクや、高密度記録が可能なパターンドメディアの研究開発が盛んに行なわれている。

次世代型光ディスクの原盤（スタンパ）やパターンドメディアの記録媒体等の製造工程では、記録層に形成されるパターンが従来型の光ディスクに比べて微細であることから、回転する基板に電子線を照射して基板の表面に、例えば、０．０５μｍ以下の極細線によるスパイラル状又は同心円状の微細パターンを描画することが可能な電子線描画装置が用いられる。

この種の装置では、基板上の目的の位置に正確に電子線を入射させなければならい。しかしながら、電子線の入射位置は、基板が載置された回転テーブルの回転誤差や回転速度ムラ等によっては、目的の位置から外れてしまうことがある。そこで、基板上の目的の位置に正確に電子線を入射せる方法が種々提案されている。

特開２００５−５００８４号公報 特開２００２−９２９７７号公報 ＮＴＮ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｎｏ．６９

特許文献１に記載の装置では、ロータリエンコーダからの出力信号と、ライトクロックＰＬＬ回路におけるＶＣＯからの出力信号を分周したものとを位相比較して、位相誤差を検出している。しかしながら、この装置では、位相計からの出力値は電圧値で出力されるが、出力電圧のフルスケールを位相差±２πの範囲に設定する必要があるため、位相検出感度をあげることが困難である。また１６ビットのＡＤコンバータを用いたのでは、分解能（１ＬＳＢ）は、２００μｒａｄ程度となり、記録面上に換算すると１０μｍ弱相当になってしまう。さらに、位相換算ノイズも５０μｒａｄ程度であり、ｎｍオーダの回転むらの補正信号を生成することができない。

また、特許文献２に記載の装置では、試料を搭載するターンテーブルの側面を用いて、回転振れの測定を行っている。しかしながら、ターンテーブルの形状誤差値を予め正確に測定したとしても、ターンテーブルを実際にスピンドルへ取付けることにより、その形状誤差が変化してしまう。このため、ターンテーブルの形状誤差を加味して、ターンテーブルの回転振れをｎｍオーダで計測することは極めて困難である。また、回転振れは、ターンテーブルを回転させるスピンドルの精度も加味して計測しなければならず、従来の方法では、回転振れをｎｍオーダで正確に測定することは困難である。

本発明は上述の事情の下になされたもので、その第１の目的は、試料に入射する電子線の入射位置を精度よく補正することが可能な補正システムを提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、電子線の入射位置の補正を行うことにより、試料にパターンを精度よく描画することが可能な電子線描画装置を提供することにある。

本発明は第１の観点からすると、回転テーブルの回転誤差による電子線の入射位置の変動を補正する補正システムであって、前記回転テーブルに設けられた回転軸の異なる２カ所の回転角度を検出するための、第１の検出器、及び第２の検出器と、前記第１の検出器及び前記第２の検出器からの検出信号に基づいて、前記回転誤差を測定する測定装置と；前記測定装置の測定結果に基づいて前記電子線を偏向して、前記回転テーブルに載置された試料に対する前記電子線の入射位置を補正する偏向装置と；を備える補正システムである。

これによれば、回転テーブルの回転誤差が、第１の検出器からの検出信号と、第２の検出器からの検出信号とに基づいて測定される。そして、第１の検出器からの検出信号と、第２の検出器からの検出信号とを用いた演算が行われることで、第１の検出器及び第２の検出器の取り付け誤差の影響が排除された回転誤差が計測され、この計測誤差に基づいて電子線の入射位置の補正が行われる。したがって、電子線を所望の位置に精度よく入射させることが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、回転する試料に電子線を照射して、前記試料にパターンを描画する電子線描画装置であって、前記試料を回転可能に保持する回転テーブルと；前記回転テーブルの回転軸を中心に、前記回転テーブルを回転させる回転機構と；本発明の補正システムと；を備える電子線描画装置である。

これによれば、本発明の補正システムにより電子線の入射位置の補正が行われることで、試料上の所望の位置に電子線が入射されるので、結果的に試料に精度よくパターンを描画することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１には本実施形態に係る電子線描画装置２００の概略構成が示されている。この電子線描画装置２００は、例えば真空度が１０^−４Ｐａ程度の環境下において、レジスト材がコーティングされた基板Ｗに電子線を照射して、基板Ｗの描画面に微細パターンを描画する電子線描画装置である。

図１に示されるように、この電子線描画装置２００は、電子線を基板に照射する照射装置１０、基板が載置される回転テーブル３１を備える回転テーブルユニット３０、回転テーブルユニット３０を収容する真空チャンバ４０、及び上記各部を制御する制御系を備えている。

前記真空チャンバ４０は、直方体状の中空部材であり上面には円形の開口が形成されている。

前記回転テーブルユニット３０は、真空チャンバ４０内部の底壁面上に配置されている。この回転テーブルユニット３０は、基板Ｗが載置される回転テーブル３１、回転テーブル３１を、鉛直軸にほぼ平行な回転軸３１ａを中心に所定の回転数で回転させるスピンドルモータ３５、回転テーブル３１をＸ軸方向に移動可能に保持する移動ステージ３４、及び前記移動ステージ３４を所定のストロークでＸ軸方向に駆動するスライドユニット３３、回転テーブル３１に形成された回転軸３１ａの下端部と上端部の回転角度を、それぞれ計測する第１エンコーダ３６Ａ、第２エンコーダ３６Ｂを備えている。

前記照射装置１０は、長手方向をＺ軸方向とするケーシング１１と、該ケーシング１１の内部上方から下方に向かって順次配置された、電子銃１２、磁界レンズ１３、ブランキング電極１４、アパーチャ部材１５、走査電極１６、及び対物レンズ１７を備えている。

前記ケーシング１１は、下方が開放された円筒状のケーシングであり、真空チャンバ４０上面に形成された開口に、上方から隙間なく嵌合されている。そして、真空チャンバ４０内部に位置する部分は、その直径が−Ｚ方向に向かって小さくなるテーパー形状となっている。

前記電子銃１２は、前記ケーシング１１の内部上方に配置されている。この電子銃１２は、陰極から熱と電界により取り出した電子を射出する熱電界放射型の電子銃であり、例えば、直径２０〜５０ｎｍ程度の電子線を下方（−Ｚ方向）へ射出する。

前記磁界レンズ１３は、電子銃１２の下方に配置された環状のレンズであり、電子銃１２から下方に射出された電子線に対して集束する方向のパワーを作用させる。

前記ブランキング電極１４は、Ｘ軸方向に所定間隔隔てて相互に対向するように配置された１組の長方形板状の電極を有し、制御装置７０によって印加される電圧に応じて、磁界レンズ１３を通過した電子線を、図中の点線で示されるように＋Ｘ方向へ偏向する。

前記アパーチャ部材１５は、中央に電子線が通過する開口が設けられた板状の部材である。このアパーチャ部材１５は、ブランキング電極１４を通過した電子線が収束する点近傍に開口が位置するように配置されている。

前記走査電極１６は、アパーチャ部材１５の下方に配置されている。この走査電極１６は、Ｘ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極と、Ｙ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極とを有し、印加される電圧に応じて、アパーチャ部材１５を通過した電子線をＸ軸方向又Ｙ軸方向へ偏向する。

前記対物レンズ１７は、走査電極１６の下方に配置され、走査電極１６を通過した電子線を、回転テーブル３１に載置された基板の表面に収束させる。

上述のように構成された照射装置１０では、電子銃１２から射出された電子線は、磁界レンズ１３を通過することにより集束され、アパーチャ部材１５に設けられた開口近傍（以下、クロスオーバポイントという）で一旦交差される。次に、クロスオーバポイントを通過した電子線は、発散しつつアパーチャ部材１５を通過することによりそのビーム径が整形される。そして、対物レンズ１７によって、回転テーブル３１に載置された基板Ｗの表面に収束される。

また、照射装置１０では、上記動作と並行してブランキング電極１４を制御して、電子線をＸ軸方向に偏向することで、アパーチャ部材１５で電子線を遮蔽し、基板Ｗに対する電子線のブランキングをすることができるようになっている。また、走査電極１６に印加する電圧を制御して、電子線をＸ軸方向又はＹ軸方向に偏向させることで、基板Ｗ上の電子線の照射位置の調整を行うことができるようになっている。

前記制御系は、基本クロック生成回路１００、フォーマッタ１０１、トラック方向ビーム照射位置補正回路１０２、送り方向ビーム照射位置補正回路１０３、パルスジェネレートシステム１０４、ブランカ制御回路１０５、トラック方向偏向制御回路１０６、送り方向偏向制御回路１０７、回転誤差測定回路１０８、回転駆動制御回路１０９、及び横送り駆動制御回路１１０等を含んで構成されている。

前記基本クロック生成回路１００は、制御系を構成する各部の動作を規定する所定周波数の基本クロック信号ＣＬＫを生成する。

前記ブランカ制御回路１０５は、フォーマッタ１０１から供給される信号に基づいて、電圧信号であるブランキング信号を生成し、ブランキング電極１４に供給する。これにより、電子線は、基板Ｗに描画されるパターン情報に基づいて変調される。

パルスジェネレートシステム１０４は、ＣＬＶ駆動状態で基板Ｗの表面にＣＡＶフォーマットの情報トラックを形成するための、信号Ｆｃｌｋ、及び該信号Ｆｃｌｋに対する誤差情報を含む信号ｄＦｃｌｋと、信号Ｔｃｌｋ、及び該信号Ｔｃｌｋに対する誤差情報を含む信号ｄＴｃｌｋと、信号Ｓｃｌｋ、及び該信号ｄＳｃｌｋに対する誤差情報を含む信号ｄＳｃｌｋとをそれぞれ生成し出力する。図２は、パルスジェネレートシステム１０４の一例を示すブロック図である。前記パルスジェネレートシステム１０４は、図２に示されるように、分周データラッチ回路１２０、分周回路１２１、遅延回路１２２、遅延パルス選択回路１２３、遅延パルス選択データラッチ回路１２４を有している。このように構成されたパルスジェネレートシステム１０４では、例えば、基本クロックＣＬＫが分周回路１２１で分周され、その結果得られる分周パルスが遅延回路１２２へ入力される。そして、遅延回路１２２で、微小時間分解能を有する遅延パルス群が生成され、遅延パルス選択回路１２３へ供給される。遅延パルス選択回路１２３は、遅延パルス群の中から所望の発生時間にもっとも近いパルスを選んで出力パルスとし、信号Ｆｃｌｋ、信号Ｔｃｌｋ、信号Ｓｃｌｋとして出力する。また、分周データ及び遅延パルス選択データは、出力パルス毎に更新される。

前記フォーマッタ１０１は、基本クロック信号ＣＬＫと、パルスジェネレートシステム１０４からの信号Ｆｃｌｋに基づいて、基板Ｗに描画されるパターン情報を含む信号を生成しブランカ制御回路１０５に出力する。

前記回転駆動制御回路１０９は、第１エンコーダ３６Ａを介して回転テーブル３１に形成された回転軸３１ａの下端部の回転数を計測しつつ、パルスジェネレートシステム１０４からの信号Ｔｃｌｋに基づいて、スピンドルモータ３５を駆動する。これにより、基板Ｗは所望の回転数で回転される。

前記横送り駆動回路１１０は、干渉計３７を介して回転テーブル３１のＸ軸方向の位置を計測しつつ、パルスジェネレートシステム１０４からの信号Ｓｃｌｋに基づいて、スライドユニット３３を介して移動ステージ３４をＸ軸方向に移動させる。これにより、回転テーブル３１は、位置指令情報に含まれる回転テーブル３１の目標位置と、干渉計３７を介して計測した回転テーブル３１の実測位置との偏差が零となるようにＸ軸方向へ移動される。また、横送り駆動回路１１０は、回転テーブル３１の目標位置と実測位置との偏差を含む偏差情報を送り方向ビーム照射位置補正回路１０３へ出力する。

前記回転誤差測定回路１０８は、図３に示されるように、第１高速クロックカウンタ１０８ａ、第２高速クロックカウンタ１０８ｂ、第１ラッチ回路１０８ｃ、第２ラッチ回路１０８ｄ、補正量演算回路１０８ｅを含んで構成されている。

前記第１高速クロックカウンタ１０８ａには、基本クロック生成回路１００からの基本クロック信号ＣＬＫと、第１エンコーダ３６Ａからのパルス信号Ｔｆｂが入力される。図４には、基本クロック信号ＣＬＫとパルス信号Ｔｆｂとが示されている。第１高速クロックカウンタ１０８ａは、第１エンコーダ３６Ａからの原点信号ＯＲＧに同期して、パルス信号Ｔｆｂの立ち上がりから次の立ち上がり、すなわちパルス信号Ｔｆｂの１周期を単位とするクロック信号ＣＬＫのパルス数をカウントし、このカウント数と基準カウント数の差分を含むデータΔＴ１（ｎ）を第１ラッチ回路１０８ｃに供給する。なお、パルス信号の周期は、例えば回転軸３１ａの傾きや偏心度合いなどにより増減するため、例えば図５における周期Ａを基準周期とすると、基準周期よりも周期の短い周期Ｂではカウント数が減少し、基準周期よりも周期の長い周期Ｃではカウント数が増加することとなる。

同様に、前記第２高速クロックカウンタ１０８ｂには、基本クロック生成回路１００からの基本クロック信号ＣＬＫと、第２エンコーダ３６Ｂからのパルス信号Ｍｆｂが入力される。そして、第２高速クロックカウンタ１０８ｂは、第１エンコーダ３６Ａからの原点信号ＯＲＧに同期して、パルス信号１周期を単位とするクロック信号ＣＬＫのパルス数をカウントし、このカウント数と基準カウント数との差分を含むデータΔＴ２（ｎ）を第２ラッチ回路１０８ｄに供給する。

前記第１ラッチ回路１０８ｃ、及び前記第２ラッチ回路１０８ｄは、前記データΔＴ１（ｎ）、ΔＴ２（ｎ）をそれぞれ記憶し、順次補正量演算回路１０８ｅに供給する。

前記補正量演算回路１０８ｅは、前記データΔＴ１（ｎ）、ΔＴ２（ｎ）を用いた演算を行うことで、試料に入射する電子線のＸ軸方向（送り方向）の補正量ｒ・Δθｘと、Ｙ軸方向の（トラック方向）の補正量ｒ・Δθｙを生成するための誤差データを算出する。

第１エンコーダ３６Ａ、及び第２エンコーダ３６Ｂからの出力に含まれるスピンドルモータに起因する回転誤差データは、回転軸振れ誤差と回転速度むら誤差が混ざったデータとなる。このうち、回転軸振れ誤差はトラック方向（Ｙ軸方向）と送り方向（Ｘ軸方向）の入射位置ずれを生じさせ、回転速度むら誤差は、トラック方向の入射位置ずれを生じさせる。補正量演算回路１０８ｅは、回転軸振れ誤差すなわち、送り方向の補正量を算出するためのデータを生成するとともに、トラック方向の補正量を算出するためのデータを生成する。

《回転誤差の測定》
まず、回転誤差を測定するにあたっては、基板Ｗに対する描画を開始する前に、第１エンコーダ３６Ａ及び第２エンコーダ３６Ｂの取付偏芯による読取り誤差データを作成し、メモリへ保存しておく。また、予め回転テーブル３１に形成された回転軸３１ａの回転軸ぶれ運動の回転中心Ｐの位置を測定しておく。図５は、回転軸３１ａの軸倒れの回転中心Ｐの求め方を説明するための図である。図５に示されるように、回転軸３１ａは、所定の軸倒れ角だけ倒れた状態で回転運動を続ける。

第１エンコーダ３６Ａ、及び第２エンコーダ３６Ｂそれぞれからのパルス信号の周期と、基準となる時間Ｔｃｂとの偏差ΔＴ１（ｎ）、及び偏差ΔＴ２（ｎ）それぞれを角度換算し、偏差ΔＴ１（ｎ）と偏差ΔＴ２（ｎ）の変化を示す曲線の振幅Ｂ、振幅Ａから、回転中心Ｐを求めることがでる。例えば、２つのエンコーダと回転中心Ｐまでの距離をそれぞれＳ、Ｒとすると、測定用ロータリエンコーダの振幅Ｂ、Ａとの関係は次式（１）で示される。

Ａ：Ｂ＝Ｒ：Ｓ…（１）

このように、予め回転中心Ｐを測定しておけば、２つのエンコーダ３６Ａ，３６Ｂの振幅比を予め把握しておくことができる。また、２つのエンコーダ３６Ａ，３６Ｂを回転中心に対して、対称に配置することで、２つのロータリエンコーダからの出力波形の位相差を１８０度とすることができる。

次に、第１エンコーダ３６Ａと、第２エンコーダ３６Ｂとの位置合わせを行う。この位置合わせは、回転軸３１ａの回転角度を、第１エンコーダ３６Ａと、第２エンコーダ３６Ｂとで同時に検出できるように、各エンコーダ３６Ａ，３６Ｂの検出ヘッドを微調整する。

回転誤差の測定では、回転軸３１ａの回転角度ごとに、回転軸３１ａの向きと味噌すり運動の回転中心を検出する必要がある。回転軸振れの検出については、第１エンコーダ３６Ａと、第２エンコーダ３６Ｂとからのパルス信号Ｔｆｂ、及びパルス信号Ｍｆｂに基づいて算出したデータΔＴ１（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）と、ΔＴ２（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）を用いる。そして、同時刻に測定した回転速度むらの測定データは両方のエンコーダ３６Ａ，３６Ｂで同じ値だけ検出されることに着目する。すなわち、両方の測定データの差分をとることで回転速度むら成分をキャンセルすることができる。予め、測定しておいた回転中心をもとに、回転軸振れの成分のみ分離抽出することができる。

次に、分離された回転軸振れ誤差と回転速度むら誤差から、トラック方向の位置誤差と送り方向位置誤差とを演算する。

図６（Ａ）は、データΔＴ１（ｎ）の変化を示す図であり、図６（Ｂ）は、データΔＴ２（ｎ）の変化を示す図である。補正量演算回路１０８ｅは、データΔＴ１（ｎ）及びデータΔＴ２（ｎ）が供給されると、まずデータΔＴ２（ｎ）からデータＴ１（ｎ）を減じることにより、図７（Ａ）に示されるデータΔＴ１２（ｎ）を算出する。

第１エンコーダ３６Ａ、及び第２エンコーダ３６Ｂは、同時に回転軸３１ａの角度を測定しているので、測定値に入り込む回転速度むら成分は時間的に等しくなる。したがって、データΔＴ１（ｎ）とデータΔＴ２（ｎ）との差を取ることで、速度むらの影響を除去することができる。さらに、データΔＴ１（ｎ）とデータΔＴ２（ｎ）との位相差は１８０度となるので、データΔＴ２（ｎ）の変化を示す曲線の振幅はＡ＋Ｂで表される。

次に、補正量演算回路１０８ｅは、データΔＴ２（ｎ）の振幅Ａの算出と、トラック方向の誤差データを生成する。第１エンコーダ３６Ａ及び第２エンコーダ３６Ｂによる回転軸３１ａの計測位置から、回転軸３１ａの軸倒れ回転中心Ｐまでの距離Ｒ及び距離Ｓは既知である。データΔＴ１（ｎ）の変化曲線の振幅とデータΔＴ２（ｎ）の変化曲線の振幅との比がわかっているので、双方の変化曲線の振幅の和Ａ＋Ｂは、次式（２）で示される。つまり、図７（Ａ）に示されるデータΔＴ１２ｎを（１＋Ｓ／Ｒ）で割ることで、トラック方向の回転軸振れ誤差データΔＴ２_１（ｎ）を生成することができる。この誤差データΔＴ２_１（ｎ）は、図７（Ｂ）の変化曲線に示されるようにその値が変化する。

Ａ＋Ｂ＝Ａ＋Ｓ×Ａ／Ｒ＝Ａ（１＋Ｓ／Ｒ） …（２）

次に、補正量演算回路１０８ｅは、送り方向の回転軸振れ誤差データΔＴ２_２（ｎ）を生成する。送り方向の回転軸振れ誤差の大きさは、トラック方向の回転軸振れ誤差、すなわち誤差データΔＴ２_１（ｎ）の変化曲線と同じ振幅となり、時間的に９０度位相が遅れた波形となる。このため、誤差データΔＴ２_２（ｎ）の変化曲線は、図７（Ｃ）に示されるようになる。

なお、回転軸３１ａの回転速度むら（コギング）は、図８に示される曲線のように変化する。この曲線は、ΔＴ２（ｎ）からΔＴ２_１（ｎ）を減ずることで得られる。ただし、このデータは、実際には、補正信号の生成には利用しない。

上述のように算出された、誤差データΔＴ２_１（ｎ）、誤差データΔＴ２_２（ｎ）それぞれは、トラック方向ビーム照射位置補正回路１０２、送り方向ビーム照射位置補正回路１０３へ供給される。

前記トラック方向ビーム照射位置補正回路１０２は、回転誤差測定回路１０８から供給された誤差データΔＴ２_１（ｎ）に基づいて、Ｙ軸方向の（トラック方向）補正量ｒ・Δθｙを算出し、この算出結果を含む制御信号をトラック方向偏向制御回路１０６に出力する。Ｙ軸方向の補正量ｒ・Δθｙは、上述のデータΔＴ２_１（ｎ）に、回転軸３１ａの回転角速度と、回転テーブル３１の回転中心から電子線の入射位置までの距離ｒとが乗じられることで算出される。なお、この補正量ｒ・Δθｙは、非同期誤差が考慮されていないが、非同期誤差を考慮する場合には、補正量ｒ・ΔθｙにＹ軸方向の非同期成分ΔＹを加算して、これを補正量としてもよい。非同期誤差は、例えば特開２００５−２７４５５０号公報に開示された方法で検出することができる。また、この補正量ｒ・Δθｙは、回転軸３１ａの回転角度ごとに算出される。

前記トラック方向偏向制御回路１０６は、トラック方向ビーム照射位置補正回路１０２から出力された制御信号に基づいて、電子線をトラック方向（Ｙ軸補方向）に偏向させるための信号Ｂｔを生成し、走査電極１６へ出力する。これにより、電子線は、Ｙ軸方向に偏向され、基板Ｗに対する電子線の入射位置は、信号Ｂｔに応じた量だけＹ軸方向へ補正される。

前記送り方向ビーム照射位置補正回路１０３は、回転誤差測定回路１０８から供給された誤差データΔＴ２_２（ｎ）に基づいて、Ｘ軸方向の（送り方向）補正量ｒ・Δθｘを算出し、この算出結果を含む制御信号を送り方向偏向制御回路１０７に出力する。Ｘ軸方向の補正量ｒ・Δθｘは、上述のデータΔＴ２_２（ｎ）に、回転軸３１ａの回転角速度と、回転テーブル３１の回転中心から電子線の入射位置までの距離ｒとが乗じられることで算出される。なお、この補正量ｒ・Δθｘは、非同期誤差が考慮されていないが、非同期誤差を考慮する場合には、補正量ｒ・ΔθｙにＸ軸方向の非同期成分ΔＸを加算して、これを補正量としてもよい。さらに、横送り駆動制御回路１１０からの送り誤差情報ΔＳを補正量ｒ・Δθｘに加算してこれを補正量としてもよい。また、この補正量ｒ・Δθｙは、回転軸３１ａの回転角度ごとに算出される。

前記送り方向偏向制御回路１０７は、送り方向ビーム照射位置補正回路１０３から供給される制御信号に基づいて、電子線を送り方向（Ｘ軸補方向）に偏向させるための信号Ｂｓを生成し、走査電極１６へ出力する。これにより、電子線は、Ｘ軸方向に偏向され、基板Ｗに対する電子線の入射位置は、信号Ｂｓに応じた量だけＸ軸方向へ補正される。

上述した電子線描画装置２００では、例えばユーザや上位装置からの描画開始指令を受けると、制御系の横送り駆動制御回路１１０により移動ステージ３４が駆動されるとともに、回転駆動制御回路１０９により回転テーブル３１が所定の回転数で回転される。そして、照射装置１０から、描画パターンに基づいて変調された電子線が基板Ｗの表面に照射されることで、基板Ｗの表面に同心円状又はスパイラル状のパターンが形成される。

そして、基板Ｗに電子線が照射されている間は、回転誤差測定回路１０８、トラック方向ビーム照射位置補正回路１０２、送り方向ビーム照射位置補正回路１０３により、電子線のＸ軸方向及びおＹ軸方向の入射位置ずれが演算され、この演算結果に基づいて、電子線の入射位置が補正される。したがって、基板Ｗに対して精度よくパターンが描画される。

なお、一般に、回転軸３１ａの回転誤差に起因する誤差成分には、回転軸振れ誤差、回転速度むら（コギング）、非同期回転誤差が含まれる。

《回転軸振れ誤差》
スピンドルモータの軸受構成としては、高い回転精度が得られるので、静圧軸受が一般的に用いられる。しかし、回転精度は、軸受の加工精度に依存するところが大きく、回転軸振れ誤差が生じる。また、その大きさは、負荷慣性によって異なり、回転速度依存性もある。回転数が大きいほど回転軸の軸倒れが大きくなり、回転軸振れ誤差が大きくなる傾向がある。特に、回転体の慣性モーメントにアンバランスがあると、回転軸の傾きも大きくなる。この運動を味噌すり運動などと呼ぶこともある。この味噌すり運動は結果として、スピンドルの回転周期に同期して、試料面の傾きの方向が変わるため、電子線は試料上を蛇行するように描画されてしまう。

図９（Ａ）は、回転軸の軸倒れを示す図である。回転軸は、中心軸に対して、回転中心Ｐにて倒れ角αで傾いた状態で回転を続ける。図９（Ｂ）は、回転軸が１回転する間の回転テーブル面における軸心の軌跡を現している。軸心軌跡は直径約０．２μｍの円形で、回転軸が１回転する間に回転軸心はこの軌跡上を１周する。図９（Ｃ）は、基板上に描画された電子線の軌跡である。

《回転速度むら（コギング）》
エアスピンドルを用いた場合、駆動モータとしてはＡＣサーボモータが一般的に用いられる。ＡＣサーボモータでは、モータ部の極数による影響のため、回転速度むらを完全にゼロにすることは難しい。図１０は、コギングによって回転速度むらに及ぼす影響を説明するための図である。本実施形態の場合には、一回転に４山の周期で回転速度むらが生じている。回転速度むらが生じると、トラック方向の描画位置において、スピンドル１回転に４回の粗密となって、描画されてしまう。

《非同期回転誤差》
静圧軸受隙間における気体の流れの非定常成分やモータからの振動や軸受の動的な角度剛性の不足などによって、非繰り返し成分の回転誤差が生じる。このように、非回転同期誤差が生じると、描画位置の非同期な描画位置ずれが、トラック方向と送り方向に生じてしまう。

図１１は、ロータリエンコーダの誤差データをフィードバック信号の補正を行えるように組み込んだ誤差補正制御系であり、参考文献３に開示されている。通常のＰＬＬ制御系に対して、誤差データを記録したメモリ、回転位置に応じた誤差データをメモリから取り出す読み取り回路、及び偏差検出回路の出力から誤差データを減じる減算器が付加された構成となっている。位相比較器は、基準パルスとロータリエンコーダの出力パルスの位相差に相当する幅のパルス列を出力する。このパルス出力は、偏差検出回路で位相差に比例する電圧に変換される。これにより、スピンドルの回転制御用のフィードバック信号として用いられる制御用ロータリエンコーダの測定値において、偏芯による誤差を除去した信号を得ることができるので、スピンドルの回転精度を向上させることができる。

また、ロータリエンコーダ取付け偏芯による測定誤差は、特許文献３に開示されている基準比較法，または時間法によって測定することができる。図１２は，エンコーダの誤差測定法を示す図である。図のように、基準比較法とは、予め精度が保証されている高精度ロータリーエンコーダ（基準エンコーダ）をターンテーブル上面にカップリングを介して取付け、制御用エンコーダの読取り値と順次比較測定していく方法である。時間法は、オープンループでモータに一定電流を流し、回転が安定した状態でのエンコーダの出力パルスを測定する方法である。ターンテーブルの慣性モーメントにより、スピンドルモータは、オープンループ制御のもと等速回転しているとみなすことができることを利用している。本実施形態においては、第１エンコーダ３６Ａ，第２エンコーダ３６Ｂの取付け偏芯に起因する測定誤差を、予め測定しておき、記憶手段に保存することとすることができる。

以上説明したように、本発明の補正システムは、電子線の入射位置を補正するのに適している。また、本発明の電子線描画装置は、基板にパターンを描画するのに適している。

本発明の一実施形態に係る電子線描画装置２００の概略的な構成を示す図である。 パルスジェネレートシステム１０４のブロック図である。 回転誤差測定回路１０８のブロック図である。 クロック信号とエンコーダ３６Ａ，３６Ｂからのパルス信号を示す図である。 回転軸３１ａの軸倒れの回転中心Ｐの求め方を説明するための図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、補正量演算回路１０８ｅの動作を説明するための図（その１、その２）である。 図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、補正量演算回路１０８ｅの動作を説明するための図（その３〜５）である。 回転軸３１ａの回転速度むらを説明するための図である。 図９（Ａ）は、回転軸の軸倒れを示す図である。図９（Ｂ）は回転テーブル面における軸心の軌跡を示す図である。図９（Ｃ）は、基板上に描画された電子線の軌跡を示す図である。 コギングによって回転速度むらに及ぼす影響を説明するための図である。 誤差補正制御系の一例を示す図である。 エンコーダの誤差測定法を説明するための図である。

符号の説明

１０…照射装置、１１…ケーシング、１２…電子銃、１３…磁界レンズ、１４…ブランキング電極、１５…アパーチャ部材、１６…走査電極、１７…対物レンズ、３０…回転テーブルユニット、３１…回転テーブル、３１ａ…回転軸、３３…スライドユニット、３４…移動ステージ、３５…スピンドルモータ、３６Ａ…第１エンコーダ、３６Ｂ…第２エンコーダ、３７…干渉計、４０…真空チャンバ、１００…基本クロック生成回路、１０１…フォーマッタ、１０２…トラック方向ビーム照射位置補正回路、１０３…送り方向ビーム照射位置補正回路、１０４…パルスジェネレートシステム、１０５…ブランカ制御回路、１０６…トラック方向偏向制御回路、１０７…送り方向偏向制御回路、１０８…回転誤差測定回路、１０８ａ…第１高速クロックカウンタ、１０８ｂ…第２高速クロックカウンタ、１０８ｃ…第１ラッチ回路、１０８ｄ…第２ラッチ回路、１０８ｅ…補正量演算回路、１０９…回転駆動制御回路、１１０…横送り駆動制御回路、１２０…分周データラッチ回路、１２１…分周回路、１２２…遅延回路、１２３…遅延パルス選択回路、１２４…遅延パルス選択データラッチ回路、２００…電子線描画装置、Ｗ…基板。

Claims (6)

1. 回転テーブルの回転誤差による電子線の入射位置を補正する補正システムであって、
   前記回転テーブルに設けられた回転軸の異なる２カ所の回転角度を検出するための、第１の検出器、及び第２の検出器と；
   前記第１の検出器及び前記第２の検出器からの検出信号に基づいて、前記回転誤差を測定する測定装置と；
   前記測定装置の測定結果に基づいて前記電子線を偏向して、前記回転テーブルに載置された試料に対する前記電子線の入射位置を補正する偏向装置と；を備える補正システム。
2. 前記測定装置は、
   基本クロック信号を発生する基本クロック発生装置と；
   前記第１の検出器からのパルス信号の１周期あたりの前記基本クロック信号のクロック数をカウントする第１カウンタ回路と；
   前記第２の検出器からのパルス信号の１周期あたりの前記基本クロック信号のクロック数をカウントする第２カウンタ回路と；
   前記第１カウンタ回路のカウント結果及び前記第２カウンタ回路のカウント結果と、基準値とを比較して得られたデータから、前記回転誤差を演算する演算回路と；を備えることを特徴とする請求項１に記載の補正システム。
3. 前記第１の検出器は、前記回転軸の一側の前記回転テーブル近傍の位置の回転角度を検出し、前記第２の検出器は、前記回転軸の他側の位置の回転角を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の補正システム。
4. 前記回転誤差には、前記回転テーブルの回転軸ぶれと回転速度むらが含まれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の補正システム。
5. 回転する試料に電子線を照射して、前記試料にパターンを描画する電子線描画装置であって、
   前記試料を回転可能に保持する回転テーブルと；
   前記回転テーブルの回転軸を中心に、前記回転テーブルを回転させる回転機構と；
   請求項１〜４に記載の補正システムと；を備える電子線描画装置。
6. 前記回転機構に回転される試料を保持する移動ステージと；
   前記移動ステージを所定方向へ移動させる移動機構と；を更に含む請求項５に記載の電子線描画装置。