CN1321973A - 电子束照射装置、电子束照射方法、原版盘、压模和记录媒体 - Google Patents

Abstract

提供一种电子束照射装置、电子束照射方法、原版盘、压模和记录媒体,其能够有效地避免电子束的散射并避免提供大规模的真空室。电子束照射装置包括:支持受电子束照射体(3)的支持部分(4);经微小间隔与电子束照射体相对的电子束照射头(6),电子束照射头具有电子束发射孔(5)。在电子束照射头中提供与电子束发射孔(5)相通的电子束路径(20),此外,围绕电子束发射孔形成一个或多个从面对电子束照射体的电子束照射头的表面开口的环形吸气槽(61)和(62)。真空泵连接于电子束路径和环形吸气槽,把电子束路径维持在高真空状态。

Description

电子束照射装置、电子束照射 方法、原版盘、压模和记录媒体

本发明涉及电子束照射装置，例如在通过使用注射膜、2P方法(光致聚合作用)等形成光记录媒体、光磁记录媒体、相变记录媒体、磁记录媒体等的原版盘制造中用于把电子束用于抗蚀剂的图案照射的电子束蚀刻的照射装置。本发明还涉及电子束照射方法、原版盘、压模和记录媒体。

在最近几年，各种信息记录媒体，如光盘、磁光盘和相变光盘要求有更高密度。要求形成细小数据记录坑和槽，如记录媒体上的轨道槽。

结果，要求在上述原版盘的制造中还形成细小不均衡图案。

在这种原版盘的制造期间，对涂覆并形成在基片上的抗蚀剂层进行激光图案曝光。通过显影，在抗蚀剂层上形成细小图案。例如，在其上进行镍电镀。形成具有精细图案的相反图案的压模，或形成用于制造压模的母压模或原版压模。

以这种方法，通过例如基片沿着基片表面的旋转引起的激光光斑与基片之间的相对运动和例如基片沿着基片表面的单向移动，抗蚀剂层的顶部用螺旋形式或同心形式的光斑来扫描。当这样进行扫描时，通过记录信号调制激光。从进行而记录图案的曝光。

但是在应用使用激光的曝光方法时，光斑直径有限制，这是由于激光波长引起的光学限制，并且在形成充分细小的图案时会出现问题。

另一方面，在使用电子束时，可实施更细小的图案。

但是在使用该电子束曝光时，需要在真空室内工作以防止电子束与空气分子相碰撞而被散射，因此装置尺寸变大。另外，由于上述基片旋转、运动驱动机构、信号引线真空密封等使得结构复杂化。这样引发装置价格的提高。因此，例如上述原版盘的成本提高并且从而引起记录媒体的成本提高。

与此相对，例如在日本公开专利11-288529和11-328750中已经提出了能够避免使用这种大型真空室的装置。在提出的装置中，在电子光学镜筒中提供能够发射电子束的光阑以仅在容纳电子枪会聚透镜、偏转装置、聚焦调整装置等的电子束柱体内部保持真空。电子束适合于通过一个空间，在该空间中，在电子束柱体和具有抗蚀剂层的基片的配置部分之间的短路径中提供氦气。基片的配置部分，即基片的旋转和运动机构部分设置在空气中。这样减少了维持在高真空状态的部分。从而降低了该装置的尺寸并且简化了该装置。

在使用上述的其中部分空间由光阑做成真空的配置的情况下，对于光阑选择容易发射电子束的材料和厚度。电子束由光阑散射并且在到达电子束曝光表面即抗蚀剂层的空间中与气体分子碰撞。因此，妨碍了形成更细小图案。

本发明提供一种电子束照射装置、电子束照射方法、原版盘、压模和记录媒体，从而可有效地避免电子束的这种散射并避免了提供大规模的真空室。

换言之，在上述原版盘制作中，电子束照射装置、原版盘、压模和记录媒体可能在形成于基片上的抗蚀剂层上形成细小图案，降低装置的尺寸，促进处理，改善可靠性并降低成本。

图1是根据本发明的电子束照射装置的一个例子的简单配置图；

图2是根据本发明的电子束照射装置的一个例子的主要部分的简单配置图；

图3是根据本发明的电子束照射装置的一个例子的电子束照射头的底视图；

图4A到4D是使用本发明用于记录媒体制造的原版盘制造的制造过程图。

根据本发明的电子束照射装置包括用于支持要用电子束照射的电子束照射体的支持部分和经微小间隔与电子束照射体相对的电子束照射头，该头具有电子束发射孔，用于以电子束照射电子束照射体。

在电子束照射头中，提供与电子束发射孔相通的电子束路径，并且此外，围绕电子束发射孔形成从面对电子束照射体的电子束照射头打开的至少一个环形吸气槽。把抽气装置，即真空泵连接于电子束路径和环形吸气槽，并且把电子束路径维持在高真空状态。

换言之，在本发明的配置中，把与用于电子束照射体的电子束发射孔相通的电子束路径抽真空，并把电子束路径维持在真空状态。围绕电子束发射孔提供环形吸气槽。从这里，电子束照射头与电子束照射体之间的微小间隔部分中的气体，并且尤其是存在于电子束发射孔附近的气体被排除。由于这种配置，带来的效果是进入到电子束发射孔的气体和存在于电子束发射孔与电子束照射体之间的空间中的气体被有效排除。

以这种方式，电子束照射头中的电子束路径可维持在高真空状态。另外，从电子束发射孔到电子束照射体的飞行路径也维持在高真空状态。

因此，可有效避免由光阑引起的电子束散射和在电子束的飞行期间由与气体分子碰撞引起的电子束散射。

图1是执行根据本发明的电子束照射装置的模式的一个例子的简单配置图。

电子束照射装置包括所谓的电子束柱体1、用于支持用电子束2照射的电子束照射体3的支持部分4和经微小间隔“d”面对电子束照射体3并且具有用于以电子束照射电子束照射体3的电子束发射孔5的电子束照射头6。

电子束柱体1包括例如电子枪11、用于会聚从电子枪11发射的电子束的会聚电子透镜12、电子束调整装置13、在其中心具有孔径14的限制板15、偏转装置16、聚焦调整装置17和物(镜)电子透镜18。

电子束调制装置13包括例如彼此相对的偏转电极板。通过在偏转电极板之间应用所需的电压来偏转电子束。从而经限制板15的孔径14发射电子束或由限制板15截断电子束。以这种方式，进行通—断调制。

而且，偏转装置16进行偏转，例如用于引起电子束的稍微互换，即引起电子束在电子束照射体上摆动。这个偏转装置16也由例如彼此相对的偏转电极板构成。这些电极之间，输入摆动信号。

而且，每个聚焦电子透镜17和物镜电子透镜18由例如电磁线圈构成。通过聚焦电子透镜17和物镜电子透镜18，经电子束照射头6把电子束2聚焦在电子束照射体3上。在这种情况下，聚焦电子透镜17提供有例如聚焦伺服信号。

而且，上述电子束柱体1可具有递降的真空度，使得真空度在电子束发射侧低而在电子枪11侧真空度高，与在例如扫描相应于低真空的电子显微镜中使用的柱体一样。在这种情况下，可更稳定地进行电子束照射。

对于电子束照射头6，图2表示其一个例子的简单剖面图，并且图3表示其正视图。如图2和3所示，电子束照射头6包括例如由例如陶瓷或金属制成的具有与电子束发射孔5相通的电子束路径20的块21。

而且，在块21中，至少一个向面对电子束照射体3的块21的表面开放的环形吸气槽形成在电子束发射孔5的周围。在图2的例子中，第一和第二环形吸气槽61和62围绕电子束发射孔5同心形成。

并未围绕块21的第一和第二环形吸气槽61和62，提供电子束照射头6的静压浮动装置，即所谓的静压支承部分。

块21，即电子束照射头6通过延伸连接装置41，如波纹管连接于电子束柱体1的静止部分40。通过延伸连接装置41的收缩和延伸，把电子束照射头6维持成可沿着箭头“a”的轴中心方向移动。

由于电子束照射头6可移动，通过后面所述的静态浮动装置22的操作使电子束照射头6与电子束照射体3之间的空间总是保持恒定的空间而不依靠例如电子束照射体3的厚度不均匀性。

在这种情况下，密封延伸连接装置41的内部。通过延伸连接装置41的内部来自电子束柱体1的电子束2到达电子束路径20而根本不受阻挡。

抽气装置，即真空泵连接于例如电子束路径20和第一和第二环形吸气槽61和62的每一个。

在这种情况下，作为连接于电子束路径20的抽气装置50，使用诸如低温泵、涡流分子泵或离子溅射泵等的具有例如10^-8pa的真空性能的抽气装置50。把电子束路径20带入大约1×10^-4Pa的真空状态。

更靠近中心的吸气槽，即电子束发射孔5连接于能够抽气达到更高真空度的抽气装置。换言之，把能达到例如大约1×10^-1Pa的真空度的抽气装置51连接于第一吸气槽61，并把能达到例如大约5×10³Pa的真空度的抽气装置52连接于第二吸气槽62。

而且，静压浮动装置22，即静压支承部分在面对电子束照射体3的该块的部分中形成环形。例如，静压浮动装置22，即静压支承部分在面对电子束照射体3的块21的表面中具有开口。静压浮动装置22，即静压支承部分以环形形成在电子数发射孔5周围以位于外吸气槽外部，该外吸气槽在本例中是第二吸气槽62。

静压浮动装置，即静压支承部分22包括具有例如上述环形的压缩气体路径22a和通风垫22b以填充其开口。

压缩气体提供源53连接于环形压缩气体路径22a以提供例如5X10⁵Pa的压缩气体。作为这种气体，要求使用例如氮气(N)或轻原子量的惰性气体氦气(He)、氖气(Ne)或氩气(Ar)。如后所述，这个气体不进入电子数路径20。但是要求电子枪11的电子发射阴极材料甚至在未可预见的偶然事件发生时都不退化，并且气体进入电子路径20。

而且，要求通风垫22b是每一静压支承面具有高负载承载能力并具有高刚度的多孔垫。

现在例示上述电子数照射头6的各个部分的尺寸。例如，电子数发射孔5具有大约10到200微米范围内的直径。电子数发射孔5的中心和第一环形吸气槽61之间的距离D1大约是2.5毫米。第一环形吸气槽61宽度W1在大约4到5mm的范围内。第一和第二环形吸气槽61和62的距离d2大约为2毫米。第二环形吸气槽62宽度W2在大约2mm。第二环形吸气槽62与静压浮动装置22之间的距离D3大约是2毫米。静压浮动装置22宽度W3在大约5到10mm的范围内。静压浮动装置22与块21的外圆周表面之间的距离D4大约是2mm。

尽管未示出，可提供用于打开和关闭电子束路径的闸阀，例如在与电子数柱体1连接的侧上的端部附近，或在与电子数柱体1连接的侧上电子数照射头6的端部附近。

另一方面，电子束照射体3的支持部分4具有使用例如真空吸盘或静电吸盘的吸附装置23的转台结构。

转台可通过主轴24绕电子束照射体3的板表面的中心轴旋转。另外，转台可沿着垂直于旋转中心轴的面在直线方向上移动，如箭头“b”所示。通过旋转和直线移动，电子束照射体3的照射表面相对于电子束2移动。电子束照射体3的照射表面可以用电子束2以螺旋形式或同心形式扫描。

作为用于引起直线方向的运动的驱动装置，要求使用能够进行磁自由驱动的超音线性电机、磁屏蔽型音圈电机等，以避免对电子束的影响。而且，对于这个驱动器，要求使用来自具有10nm或更小分辨率的线性规模反馈控制来进行驱动。

而且，要求主轴具有一种这样的配置以使得主轴由静压控制支承部分来接收。以这种方式，可能平滑旋转并且旋转(速度)准确性可提高。这样，电子束2的照射图***度可提高。

而且，对于该主轴的驱动电机，也要求采用使用无刷电机的具有磁屏蔽驱动部分的直接旋转驱动结构。

电子束照射体3通过在整体具有高平整度并且表面粗糙度优良的基片31上涂覆抗蚀剂层32来形成，例如图4A所示。例如，在形成用于记录媒体制造的原版盘时，光刻胶层32形成在基片31上，基片如玻璃基片、石英基片或硅晶片。

通过用电子束2图案照射光刻胶层32，在光刻胶层32上形成通过随后的显影可显影为图案的潜在图像。

而且，在本发明的装置中，电子束照射头6和电子束照射体3的表面(即电子束照射表面)之间的空间“d”做得很小，例如大约5微米。

通过应用上述本发明的设备在电子束照射体3上进行电子束光刻的情况在下面说明。

首先把电子束照射体放置在支持部分4上，即转台上，并且由吸附装置23吸附。

在这种状态中，使电子束照射头6接近电子束照射体3的电子束照射表面，即抗蚀剂的涂覆表面。此时，使静态浮动装置22进入操作状态，气体从通风垫22b吹出。但是在第一和第二环形吸气槽61和62中，不进行抽气操作。以这种方式，从静压浮动装置22吹出的气体被吹向电子束照射体3的电子束照射表面。在这种状态中避免了电子束照射头6与照射表面的碰撞或接触，因此，电子束照射头6在这种粗调状态中更靠近电子束照射体3的电子束照射表面，使得空间大于上述的“d”，却更靠近那里。

在这种状态中，进行第一和第二环形吸气槽61和62的抽气操作，即进行抽真空的调整。空间“d”通过静压浮动装置22引起的正压和第一和第二环形吸气槽61和62引起的负压之间的差分操作被设置成预定窄空间，如5微米。

在环形吸气槽61和62的真空度升高到预定值后，在电子束柱体1等中提供的闸阀被打开并且电子束照射体3的顶表面用从电子束发射孔5发射的电子束2照射。

通过进行电子束照射体3的旋转和直线移动，电子束照射体3的顶表面，即抗蚀剂层用电子束2照射以画出螺旋或环形轨迹。此时，通过施加取决于电子束的目标照射图案的调整信号到电子束调整装置13，电子束接通或断开并且以螺旋或环形格式形成目标照射图案。

此时，如果轨迹摆动，那需要的电子数摆动可通过应用要求的摆动信号到上述偏转装置16来进行。

此时，在本发明的配置中，与用于电子数照射体3的电子束发射孔5相通的电子数路径20由抽真空装置50抽真空以达到真空状态。另一方面，从静压浮动装置22吹出气体。但是由于在电子束发射孔5之间即电子束发射孔5周围形成环形吸气槽61和62，气体由环形吸气槽61和62抽出并且防止气体到达电子束发射孔5。

换言之，从静压浮动装置22提供的大部分气体首先由第二环形吸气槽62吸附。另外，在上述结构中，气体由第一环形吸气槽61吸附。此时，电子束射头6和电子束照射体3之间的空间“d”小。因此，第一和第二环形吸气槽61和62之间的通风少。另外，通过使得第二环形吸气槽62和电子数发射孔5之间的距离D1例如为上述的情况要求的大约5毫米那样大并使得第一环形吸气槽61的真空度大，第二环形吸气槽62和电子束发射孔5之间的极小。结果，几乎避免了空气分子泄漏到电子束发射孔5。

以这种方式，电子束照射头6中的电子束路径维持在高真空状态。另外，电子束发射孔和电子束照射体之间的飞行路径维持在高真空状态。

参考图4说明使用上述本发明的装置和注入模压或2P方法形成具有例如细小不均匀图案的记录媒体的原版盘或压模的情况。首先，如图4A所示，准备整体具有高平整度和表面粗糙度的基片31。在基片31的光滑表面上，均匀涂覆抗蚀剂层32以达到要求的厚度。基片31由例如玻璃基片、石英基片或硅晶片的基片构成。抗蚀剂层32可由例如正型或负型的光刻胶构成。

对应于目标细小不均匀图案的抗蚀剂层32的图案使用上述本发明的装置和上述过程进行电子束照射。此后，进行显影处理并且把用电子束照射的部分或不用电子束照射的部分移除，以在抗蚀剂层32上形成细小图案71。

以这种方式，获得具有由抗蚀剂层32的细小图案71构成的细小不均匀图案的原版盘72。

如图4c所示，在原版盘72上镀Ni等。将其与原版盘72分离并且制造具有细小不均匀图案73的压模74，如图4D所示。尽管未示出，使用注入模压、AP方法等可获得具有细小不均匀图案的记录媒体。

在上述例子中，表示出通过从原版盘转录来制造压模的情况。但是，还可能制造原版压模，用于通过转录和拷贝制造多个压模，并获得母压模，通过转录来制造原版压模。

而且，在一些情况下，基片31是自身形成记录媒体的基片。通过使用上述方法在其上形成图案化的抗蚀剂层32。通过使用其作为掩膜，在基片上进行例如RIE(反应离子蚀刻)来直接形成记录媒体。以同样方式，也可能应用于直接形成压模、原版压模和母压模的情况。

在上述本发明的装置的例子中，表示出提供抽气装置50到52的情况。但是，也可使用常用抽气装置。而且，尽管未示出，提供在电子束柱体1中的抽气装置可普遍使用。

本发明的装置不限于图示的例子，而是可进行各种改变。

而且，在上述例子中，使用于在抗蚀剂上用电子束进行图案照射的情况中的电子束照射装置已经进行了主要描述。但是，本发明并不限于这个例子，而是其也可应用于具有电子束照射装置的各种装置，诸如反射扫描电子显微镜。

在本发明的装置和方法中，对与用于电子束照射体的电子束发射孔5连通的电子束路径20抽气，并把电子束路径维持在真空状态，如上所述。在电子束发射孔5周围设置环形吸气槽。从这里，电子束照射头与电子束照射体之间的很小间隔中的气体，尤其是存在于电子束发射孔附近的气体被排除。由于这种配置，进入到电子束发射孔5的气体和从电子束发射孔5排出以及存在于电流束路径中的气体，即存在于电子束发射孔和电子束照射体之间的空间中的气体被有效排除。

甚至在使用气体而不使用机械方法，即不接触就由静压浮动装置维持电子束发射孔和电子束照射体之间的微小间隔的情况下，把电子束照射头6的电子束路径20维持在高真空状态。另外，把从电子束发射孔到电子束照射体之间的飞行路径维持在高真空状态。

因此在本发明的装置和方法中，可有效避免由光阑引起的电子束散射和在电子束的飞行期间由与气体分子碰撞引起的电子束散射。

当把本发明的装置用作用于制造电子束照射所获得的目标产品的电子束光刻装置时，这种产品诸如是上述原版盘、压模或记录媒体，可实现更高密度记录、用于原版盘制造的成本降低并且从而记录媒体的成本降低。

而且，在本发明的装置和方法中，不必要在大空间内维持真空状态。因此，避免了使用大尺寸的和高性能的抽气装置，即真空泵。结果，实现了简单、尺寸小并且廉价的装置。

参考附图描述了本发明的优选实施例，应理解本发明并不限于上述实施例，在不背离后附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，熟悉本领域的技术人员可实施各种改变和修改。

Claims (13)

1．一种电子束照射装置，其特征在于所述电子束照射装置包括：

用于支持要用电子束照射的电子束照射体的支持部分和

经微小间隔与所述电子束照射体相对的头，所述头具有电子束发射孔，用于使电子束照射所述电子束照射体，

在所述电子束照射头上，围绕与所述电子束发射孔相通的电子束路径形成从面对所述电子束照射体的所述电子束照射头的表面开口的至少一个环形吸气槽，

抽气装置，连接于所述电子束路径和所述环形吸气槽，并且把所述电子束路径维持在高真空状态。

2．根据权利要求1的电子束照射装置，其特征在于围绕作为中心的所述电子束发射孔设置至少两个环形吸气槽，并且环形吸气槽越靠近中心设置，环形吸气槽抽出的真空度越高。

3．根据权利要求1的电子束照射装置，其特征在于所述电子束照射头与所述电子束照射体之间的微小间隔由静压浮动结构维持。

4．根据权利要求1的电子束照射装置，其特征在于所述电子束照射头与所述电子束照射体之间的微小间隔使用氮气或惰性气体由静压浮动结构维持。

5．根据权利要求1的电子束照射装置，其特征在于所述电子束照射体是形成用于以涂覆的抗蚀剂进行记录媒体制造的原版盘的基片，形成压模的基片，或形成记录媒体的基片。

6．一种电子束照射方法，经微小间隔把具有用于以电子束照射电子束照射体的电子束发射孔的电子束照射头与支持部分支持的电子束照射体相，并用电子束照射电子束照射体，所述电子束照射方法包括步骤：

围绕电子束路径的所述电子束照射头与所述电子束发射孔相通，所述环形吸气槽从面对所述电子束照射体的所述电子束照射头的表面开口；

在对所述电子束路径和所述环形吸气槽抽气的同时，把所述电子束路径维持在高真空状态。

7．根据权利要求6的电子束照射方法，包括步骤：

围绕作为中心的所述电子束发射孔设置至少两个环形吸气槽，并且

对环形吸气槽抽气，使得把环形吸气槽抽成其越靠近中心设置其抽出的真空度越高。

8．根据权利要求6的电子束照射方法，其中使用静压浮动结构来维持所述电子束照射头与所述电子束照射体之间的所述微小间隔。

9．根据权利要求6的电子束照射方法，其中所述电子束照射头与所述电子束照射体之间的所述微小间隔通过使用氮气或惰性气体的静压浮动结构维持。

10．根据权利要求6的电子束照射方法，其中所述电子束照射体是形成用于以涂覆的抗蚀剂进行记录媒体制造的原版盘的基片，形成压模的基片，或形成记录媒体的基片。

11．一种使用电子束照射装置制造的原版盘，所述电子速照射装置以从电子枪发射的电子束照射在形成于基片上的抗蚀剂层，所述电子束照射装置包括

用于支持要用所述电子束照射的基片的支持部分，

经微小间隔与所述主体相对的头，所述头具有电子束发射孔，用于以所述电子束照射所述基片，

围绕与所述电子束发射孔相通的电子束路径在所述电子束照射头上形成至少一个环形吸气槽，所述环形吸气槽从面对所述体的所述电子束照射头的表面开口，

连接于所述电子束路径和所述环形吸气槽的抽气装置，把所述电子束路径维持在高真空状态。

12．一种使用电子束照射装置制造的压膜，所述电子速照射装置以从电子枪发射的电子束照射在形成于基片上的抗蚀剂层，所述电子束照射装置包括：

用于支持要用所述电子束照射的基片的支持部分，

经微小间隔与所述主体相对的头，所述头具有电子束发射孔，用于以所述电子束照射所述基片，

围绕与所述电子束发射孔相通的电子束路径在所述电子束照射头中形成至少一个环形吸气槽，所述环形吸气槽从面对所述体的所述电子束照射头的表面打开，

连接于所述电子束路径和所述环形吸气槽的抽气装置，把所述电子束路径维持在高真空状态。

13．一种使用电子束照射装置制造的记录媒体，所述电子速照射装置以从电子枪发射的电子束照射在形成于基片上的抗蚀剂层，所述电子束照射装置包括：

用于支持要用所述电子束照射的基片的支持部分，

经微小间隔与所述主体相对的头，所述头具有电子束发射孔，用于以所述电子束照射所述基片，

围绕与所述电子束发射孔相通的电子束路径在所述电子束照射头中形成至少一个环形吸气槽，所述环形吸气槽从面对所述体的所述电子束照射头的表面打开，

连接于所述电子束路径和所述环形吸气槽的抽气装置，把所述电子束路径维持在高真空状态。

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