CN1934503A - 电子束描绘装置 - Google Patents

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CN1934503A
CN1934503A CNA2005800091847A CN200580009184A CN1934503A CN 1934503 A CN1934503 A CN 1934503A CN A2005800091847 A CNA2005800091847 A CN A2005800091847A CN 200580009184 A CN200580009184 A CN 200580009184A CN 1934503 A CN1934503 A CN 1934503A
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Abstract

本发明提供了一种电子束描绘装置，该装置具有：射束偏转部，其使电子束偏转来使电子束的照射位置变化；同步信号生成部，其生成与基板旋转同步的同步信号；控制器，其在从一个圆的描绘转移到另一圆的描绘时，根据上述同步信号控制射束偏转部，使电子束朝基板的旋转半径方向以及基板的旋转切线方向即与基板旋转相反的方向偏转；以及射束遮断部，其在使电子束朝旋转半径方向偏转的期间遮断电子束朝基板的照射。

Description

电子束描绘装置
技术领域
本发明涉及用于制造母盘(original master)的射束描绘装置，特别是涉及用于呈同心圆状描绘圆的电子束描绘装置。
背景技术
磁盘或硬盘(HD：Hard Disk)用于个人计算机(PC)的存储装置、移动设备、车载设备等。近年来，其用途也进一步显著扩大，并且面记录密度也急速提高。
为了制造该高记录密度硬盘，广泛研究了电子束母盘制作(mastering)技术。在电子束描绘曝光装置中，从电子枪射出且由电子透镜会聚的电子束点被照射到涂布了抗蚀剂的基板上。该电子束点的照射位置由消隐控制***和射束偏转控制***控制，描绘期望的射束图形。例如，作为电子束曝光装置，开发了用于精度良好地制作光盘等记录介质的母盘的装置(例如，参照日本特开2002-367178号公报)。
因此，为了进行高记录密度的电子束描绘，有必要高精度地进行电子束点的照射位置控制。在近年来的硬盘中，采用了同心圆状的图形，而不是光盘等中采用的螺旋图形。在呈同心圆状进行电子束描绘的情况下，有必要描绘在圆(磁道)的始端和终端精度良好地连接的圆，期望实现能高精度地呈同心圆状进行描绘的装置。
在以往的x-θ系描绘装置等中呈同心圆状进行电子束描绘的情况下，由于与基板旋转同步的倾斜波而使电子束朝径向方向偏转。因此，发生以下不利情况：圆的接合部分的形状紊乱，而且在岸(land)部形成有曝光的部分等。并且，在旋转阶段存在旋转不均匀的情况下，也发生线不连接的情况。并且，虽然在使用消隐时没有岸的曝光部分，但发生线不连接的不利情况。因此，期望实现能高精度地描绘圆的射束描绘装置。
发明内容
在本发明要解决的课题中，提供一种电子束描绘装置作为一例，该装置在呈同心圆状进行电子束描绘的情况下，可描绘在圆的始端和终端高精度地连接的圆。
本发明的电子束描绘装置在使基板旋转的同时照射电子束，以在基板上呈同心圆状描绘多个圆，其特征在于，该装置具有：射束偏转部，其使电子束偏转来使电子束的照射位置变化；同步信号生成部，其生成与基板旋转同步的同步信号；控制器，其在从一个圆的描绘转移到另一圆的描绘时，根据上述同步信号控制射束偏转部，使电子束朝基板的旋转半径方向以及基板的旋转切线方向即与基板旋转相反的方向偏转；以及射束遮断部，其在使电子束朝旋转半径方向偏转的期间遮断电子束朝基板照射。
并且，本发明的电子束描绘方法在使基板旋转的同时照射电子束，以在基板上呈同心圆状描绘多个圆，其特征在于，该方法具有：遮断步骤，其在一个圆的描绘期间遮断电子束朝基板照射；以及描绘开始步骤，其在遮断中使电子束朝基板的至少旋转半径方向偏转，开始另一圆的描绘。
附图说明
图1是示意性地示出作为本发明的实施例1的电子束描绘装置的结构的方框图。
图2是示出盘的螺旋图形(虚线)和同心圆图形(实线)的平面图。
图3是对在基板上描绘多个同心圆图形的情况进行说明的示意性平面图。
图4是说明在实施例1中的进行同心圆15A和15B的描绘的情况的示意性平面图。
图5是与图4对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。
图6是示出图4和图5所示的描绘过程的流程图。
图7是示意性地示出通过消隐遮断电子束EB(射束：OFF)的情况的图。
图8是用于对在实施例2中从圆15A向圆15B转移描绘时的偏转控制进行说明的示意性平面图。
图9是与图8对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。
图10是用于对在实施例3中从圆15A向圆15B转移描绘时的偏转控制进行说明的示意性平面图。
图11是与图10对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。
图12是用于对在实施例4中从圆15A向圆15B转移描绘时的偏转控制进行说明的示意性平面图。
图13是与图12对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。另外，在以下所示的实施例中，对等价的构成要素附上相同的参照符号。
【实施例1】
图1是示意性地示出作为本发明的实施例1的电子束描绘装置10的结构的方框图。电子束描绘装置10是使用电子束制作磁盘制造用的母盘的母盘制作装置。
电子束描绘装置10设置有：真空室11；对配置在真空室11内的基板进行载置并使其旋转、平移的驱动装置；安装在真空室11中的电子束柱20；以及进行基板的驱动控制和电子束控制等的各种电路和控制***。
更详细地说，盘的母盘用基板15被载置在转台16上。转台16由作为旋转驱动基板15的旋转驱动装置的主轴电动机17相对于盘基板主面的垂直轴旋转驱动。主轴电动机17设置在进给台(以下简称为台)18上。台18与作为输送(平移驱动)装置的进给电动机19结合，可使主轴电动机17和转台16朝与基板15的主面平行的面内的规定方向移动。
转台16由电介质例如陶瓷构成，并具有静电卡紧机构(未作图示)。该静电卡紧机构构成为具有转台16(陶瓷)以及设置在转台16内用于产生静电极化的由导体构成的电极。该电极与高电压电源(未作图示)连接，通过从高电压电源向该电极施加电压，来吸附保持基板15。
在台18上配置有作为后述的激光测长***35的一部分的反射镜35A、干涉计等的光学要素。
真空室11通过空气阻尼器等的防振台(未作图示)来设置，使来自外部的振动传递得到抑制。并且，真空室11与真空泵(未作图示)连接，从而通过对室内进行排气，把真空室11的内部设定为规定压力的真空气氛。
在电子束柱20内，按以下顺序配置有：射出电子束的电子枪(发射器)21，会聚透镜22，消隐电极23，光圈24，射束偏转线圈25，对准线圈26，偏转电极27，聚焦透镜28，以及物镜29。
电子枪21使用被施加了从加速高压电源(未作图示)供给的高电压的阴极(未作图示)射出加速到几10KeV的电子束(EB)。会聚透镜22会聚所射出的电子束。消隐电极23根据来自消隐控制部31的调制信号进行电子束的接通/断开切换(ON/OFF)。即，通过对消隐电极23间施加电压来使通过的电子束大幅偏转，可阻止电子束通过光圈24，使电子束处于断开状态。
对准线圈26根据来自射束位置校正器32的校正信号进行电子束的位置校正。偏转电极27可根据来自偏转控制部33的控制信号对电子束进行高速偏转控制。通过该偏转控制，进行电子束点相对于基板15的位置控制。聚焦透镜28根据来自聚焦控制部34的控制信号进行电子束的聚焦控制。
并且，在真空室11内设置有用于检测基板15的主面高度的光源36A和光检测器36B。而且，在电子束描绘装置10内设置有高度检测部36。光检测器36B包含例如位置传感器、CCD(电荷耦合装置)等，并接受从光源36A射出且由基板15的表面反射的光束，把该受光信号提供给高度检测部36。高度检测部36根据受光信号检测基板15的主面高度，生成检测信号。表示基板15的主面高度的检测信号被提供给聚焦控制部34，聚焦控制部34根据该检测信号进行电子束的聚焦控制。
激光测长***35使用来自激光测长***35内的光源的测距用激光测量到台18的距离，把该测距数据即台18的位置数据发送到位置控制部37。位置控制部37根据位置数据生成用于校正射束位置的位置校正信号，并发送给射束位置校正器32。如上所述，射束位置校正器32根据该校正信号进行电子束的位置校正。并且，位置控制部37生成进行进给电动机19的控制的位置控制信号来提供给进给电动机19。
主轴电动机17的旋转由旋转控制部38控制。并且，旋转控制部38把主轴电动机17的旋转同步信号发送给描绘控制器39。该旋转同步信号包含表示基板15的基准旋转位置的信号、以及与基准旋转位置每次成规定旋转角的脉冲信号。旋转控制部38根据该旋转同步信号取得基板15的旋转角、旋转速度、旋转频率等。描绘控制器39把消隐控制信号和偏转控制信号分别发送给消隐控制部31和偏转控制部33，进行描绘控制。该描绘控制如后所述，与上述主轴电动机17的旋转信号同步进行。另外，针对消隐控制部31、射束位置校正器32、偏转控制部33、聚焦控制部34、位置控制部37以及旋转控制部38示出了主要信号线，然而这些各构成部与描绘控制器39双向连接。并且，电子束描绘装置10的各构成部构成为：与进行装置整体控制的未作图示的***控制器适当连接，并收发必要信号。
然后，以下详细说明使用电子束描绘装置10对硬盘母盘的同心圆状图形进行描绘(电子束曝光)的情况。
目前广泛使用的硬盘的磁道如图2所示，不是在CD、DVD等的光盘中采用的螺旋图形(虚线所示)，而是同心圆图形(实线所示)。以使用该装置(x-θ系描绘装置)依次描绘同心圆图形(图2的15A、15B、15C··等)的情况为例进行说明。
图3是示意性地示出在成为硬盘母盘的基板15上描绘多个同心圆图形的情况的平面图。在涂布了抗蚀剂的基板15上，如图所示呈同心圆状进行电子束描绘(电子束曝光)，描绘在同心圆的始端和终端精度良好地连接的圆(磁道)。即，首先从圆15A的始端15X开始描绘电子束，把圆描绘成在描绘结束点(圆15A的终端)处连接作为描绘开始点的15X。另外，在图中，为了便于说明，圆15A的始端和终端(连接点)15X的位置用黑圆(●)表示。然后，以圆15A的描绘连接点15X的半径(径向)方向外侧的点15Y为描绘连接点，同样描绘与圆15A同心的圆15B。而且，以描绘连接点15Y的半径(径向)方向外侧的点15Z为描绘连接点，同样描绘与圆15A、15B同心的同心圆15C。描绘连接点15X、15Y、15Z分别在同心圆15A、15B、15C中的同一半径方向的直线上。另外，在径向方向内侧描绘同心圆的情况也一样。
图4是用于说明进行同心圆15A和15B的描绘，以使圆在上述描绘连接点处精度良好地连接的情况的示意性平面图，将描绘连接点(开始点、结束点)附近进行放大示出。图5是与图4对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。并且，图6是示出该描绘过程的流程图。另外，以按照恒定线速度(CLV)V旋转控制基板15的情况为例进行说明。
径向方向即图中X方向的偏转控制信号(以下称为X偏转信号)是具有与主轴电动机17的旋转频率相同的周期的倾斜波，根据具有该倾斜波形的X偏转信号开始描绘圆(磁道)15A(步骤S11)，把圆15A描绘到在描绘开始点15X的附近且未到达描绘开始点15X的位置A(图3和图4)。在位置A处，根据具有倾斜波形的Y偏转信号，朝与基板15的旋转方向(-Y方向)相反的方向即切线方向(即，+Y方向)开始电子束的偏转(步骤S12)。在电子束到达位置B(即，圆15A的描绘开始点15X)的时刻，根据消隐信号遮断电子束(步骤S13)。如图7所示，通过对消隐电极23施加消隐电压，使电子束EB从光圈24的光阑孔大幅偏转，使电子束EB处于不通过光圈24的状态(射束；OFF)，可遮断电子束。在该状态下使电子束进一步偏转到圆15A上的位置C(朝与基板15的旋转方向相反的方向偏转)(步骤S14)。另外，位置C采用朝+Y方向距离位置B为DY/2的位置。
在电子束到达圆15A上的位置C的时刻，使电子束朝与之前相反的方向(基板15的旋转方向即切线方向，即图中-Y方向)偏转，并使电子束朝径向方向(即图中+X方向)偏转，把电子束高速切换和输送到圆15B上的位置D(步骤S15)。然后，根据倾斜波形的Y偏转信号，使电子束从位置D朝与旋转方向相反的方向即切线方向(图中+Y方向)偏转(步骤S16)。
在电子束到达圆15B上的位置E(即，位置15Y)的时刻，解除消隐电极23的消隐(射束：ON)(步骤S17)，使电子束EB通过光圈24。另外，位置D采用朝-Y方向距离位置E为DY/2的位置。从而从位置E再次开始描绘(曝光)。因此，在从圆15A的位置B到位置C的期间、在进行从圆15A的位置C到圆15B的位置D的X偏转和Y偏转的期间、以及从图15B的位置D到位置E的期间，电子束处于消隐(射束：OFF)状态，不进行描绘(曝光)。并且，在本实施例中，位置B和位置E是各圆的描绘开始点，也是描绘连接点。并且，位置B和位置E在成为描绘基准的同一半径方向的直线(以下也称为基准半径直线)上，分别是同心圆15A和15B的基准位置。该基准半径直线例如可决定成：使各圆的描绘连接位置在该基准半径直线上，或者如后所述，在进行重写的情况下，处于重写的中央位置。基准半径直线不限于此，可适当决定。
在圆15B上从位置E到位置F根据倾斜波形的Y偏转信号使电子束朝+Y方向偏转来进行描绘(步骤S18)。即，在位置F结束基于倾斜波形的Y偏转信号的偏转，继续进行圆15B的描绘。
通过重复进行以上动作，可进行同心圆图形的描绘。这里，要描绘的线在圆的始点和终点一致的条件由V＝DY/Tb(1-Tb/Ty)表示，其中，设基板的移动速度为V，位置C与位置D之间的Y偏转信号的偏转量为DY，位置A与位置F之间的期间为Ty，以及消隐时间为Tb。
如上所述，根据本发明，在从1个圆的描绘转移到另一圆的描绘时，使电子束不仅朝旋转半径(径向)方向偏转，而且朝与基板旋转(移动)相反的方向的旋转切线方向偏转。并且，即使在圆的描绘连接部中，也朝旋转切线方向偏转。因此，可描绘在始端和终端精度良好地连接的圆(磁道)。并且，即使在旋转阶段有旋转不均匀的情况下，也能高精度地使圆接合。
【实施例2】
以下参照附图对本发明的实施例2进行说明。
图8是用于对在从圆15A向圆15B转移描绘时的偏转控制进行说明的示意性平面图，将描绘连接点(开始点、结束点)附近进行放大示出。图9是与图8对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。
在圆15A的基准位置RA的附近位置A处，根据具有倾斜波形的Y偏转信号，朝与基板15的旋转(移动)方向相反的方向即切线方向(图中+Y方向)开始电子束的偏转，这一点与上述实施例1相同。在本实施例中，开始朝+Y方向偏转后，从位置B(例如，基准位置RA)增加偏转速度，在通过了基准位置RA的位置C处，根据消隐信号消隐电子束来遮断电子束(射束：OFF)。
然后，在进行偏转的同时移动到位置D后，使电子束朝与之前相反的方向(图中-Y方向)偏转，并使电子束朝下一圆(磁道)15B的方向(图中+X方向)偏转，把电子束高速输送到圆15B上的位置E。然后，根据倾斜波形的Y偏转信号使电子束朝切线方向(图中+Y方向)偏转直到到达位置F。另外，位置F被设定为圆15B中的到达基准半径直线上的基准位置RB以前的位置。在位置F处解除消隐，从而使电子束EB照射到基板15上(射束：ON)。在圆15B上的位置G(例如，基准半径直线上的位置RB)处减小偏转速度，在位置H处结束基于倾斜波形的Y偏转信号的偏转。
通过重复进行以上动作，可进行同心圆图形的描绘。在实施例1中，描绘开始点和描绘结束点在基准位置，进行不产生重写的消隐控制，然而在上述过程中重复进行了同心圆的描绘的情况下，产生重写区域。即，以圆15B为例进行说明，在继圆15B之后与上述一样描绘了圆15C的情况下，从圆15B的位置F到圆15B的描绘结束位置C’(与位置C对应的圆15B上的位置)的区间为重写部分(WO)。即，进行偏转和消隐控制，以便以圆15A和圆15B上的基准位置(RA、RB)为中心产生重写部分(WO)。
因此，可描绘在始端和终端高精度地连接的圆。并且，即使在旋转阶段有旋转不均匀的情况下，也能高精度地使圆接合。
【实施例3】
以下参照附图对本发明的实施例3进行说明。
图10是用于对从圆15A向圆15B转移描绘时的偏转控制进行说明的示意性平面图，将描绘连接点附近进行放大示出。图11是与图10对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。
从圆15A上的位置A开始基于Y偏转信号的偏转，从圆15A上的位置B施加规定增加率的消隐电压。即，通过呈倾斜状施加消隐电压，可调整照射到基板上的射束强度。在超过了基准位置的位置C处急剧增加消隐电压，完全消隐电子束来遮断电子束(射束：OFF)。即，从位置B到位置C射束强度逐渐减少，在位置C处完全为零。然后，在移动到位置D后，使电子束朝-Y方向偏转，并使电子束朝+X方向偏转，把电子束高速输送到圆15B上的位置E。
在圆15B上的未到达基准位置RB的位置F处使消隐电压急剧下降到规定电压，从而照射比完全接通状态低的射束强度的电子束。之后，使消隐电压以规定的减小率下降，在超过了基准位置的位置G(与圆15A上的位置C对应)处使射束完全处于接通状态。之后，在位置H处结束基于倾斜波形的Y偏转信号的偏转。
通过重复进行以上动作，可进行多个同心圆的描绘。因此，可描绘在始端和终端高精度地连接的圆。并且，即使在旋转阶段有旋转不均匀的情况下，也能高精度地使圆接合。另外，在上述过程中重复进行了同心圆的描述的情况下，产生重写区域。即，进行偏转和消隐控制，以便以圆15A和圆15B上的基准位置RA、RB为中心产生重写部分(WO)。
另外，可以在使电子束朝径向方向偏转的期间之前或者该期间之后的至少任意一方中，使射束的照射强度以规定的变化率变化。
【实施例4】
以下参照附图对本发明的实施例4进行说明。
图12是用于对从圆15A向圆15B转移描绘时的偏转控制进行说明的示意性平面图，将描绘连接点附近进行放大示出。图13是与图12对应的图，是示出消隐控制信号以及X方向和Y方向的偏转控制信号的图。
本实施例的描绘方法与上述实施例1的描绘方法的不同点是，Y方向的偏转控制信号使正弦波状信号与倾斜状信号重叠。另外，其他方面与实施例1的描绘方法相同。
更详细地说，在从位置A到位置C的期间，根据正弦波状的Y偏转信号朝切线方向(图中±Y方向)进行电子束的偏转。从位置C使电子束朝切线方向(图中-Y方向)偏转，并使电子束朝径向方向(图中+X方向)偏转，把电子束高速输送到位置D。然后，在从位置D到位置F的期间，根据正弦波状的Y偏转信号朝切线方向(图中±Y方向)进行电子束的偏转。另外，在从作为描绘连接点的位置B到位置E的期间，消隐电子束来遮断电子束(射束：OFF)，这一点与实施例1的情况一样，然而可以把电子束的遮断期间设定成进行重写。
如以上详细说明那样，根据本发明，当从1个圆的描绘转移到另一圆的描绘时，使电子束不仅朝旋转半径(径向)方向偏转，而且朝基板旋转(移动)的旋转切线方向偏转。并且，即使在圆的描绘连接部中，也朝与基板旋转相反的方向的旋转切线方向偏转。因此，可描绘在始端和终端精度良好地连接的圆(磁道)。并且，即使在旋转阶段有旋转不均匀的情况下，也能高精度地使圆接合。
另外，在上述实施例中，对使用电子束进行同心圆的描绘(曝光)的情况作了说明，然而不限于电子束，也能应用于使用光束等的射束进行描绘的情况。

Claims (6)

1.一种电子束描绘装置，该装置在使基板旋转的同时照射电子束，以在上述基板上呈同心圆状描绘多个圆，其特征在于，该装置具有：
射束偏转部，其使上述电子束偏转来使上述电子束的照射位置变化；
同步信号生成部，其生成与上述基板的旋转同步的同步信号；
控制器，其在从一个圆的描绘转移到另一圆的描绘时，根据上述同步信号控制上述射束偏转部，使上述电子束朝上述基板的旋转半径方向以及与上述基板的旋转相反方向的上述基板的旋转切线方向偏转；以及
射束遮断部，其在使上述电子束朝上述旋转半径方向偏转的期间遮断上述电子束朝上述基板的照射。
2.根据权利要求1所述的电子束描绘装置，其特征在于，上述控制器在从上述一个圆的描绘转移到上述另一圆的描绘之前，使上述电子束朝与上述基板的移动相同方向的上述基板的旋转切线方向偏转。
3.根据权利要求1所述的电子束描绘装置，其特征在于，上述控制器使上述电子束朝上述旋转切线方向偏转，以便重写上述圆的包含描绘连接位置的圆周部。
4.根据权利要求1所述的电子束描绘装置，其特征在于，上述射束遮断部在使上述电子束朝上述旋转半径方向偏转的期间之前或者该期间之后的任意一方中，使上述电子束朝上述基板的照射强度以规定的变化率变化。
5.一种电子束描绘方法，该方法在使基板旋转的同时照射电子束，以在上述基板上呈同心圆状描绘多个圆，其特征在于，该方法具有：
遮断步骤，其在一个圆的描绘期间遮断上述电子束朝上述基板的照射；以及
描绘开始步骤，其在上述遮断中使上述电子束朝上述基板的至少旋转半径方向偏转，开始另一圆的描绘。
6.根据权利要求5所述的电子束描绘方法，其特征在于，上述描绘开始步骤还使电子束朝旋转切线方向偏转。
CNA2005800091847A 2004-03-23 2005-03-22 电子束描绘装置 Pending CN1934503A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

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