JP4087663B2

JP4087663B2 - Master exposure apparatus and master exposure method

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Publication number: JP4087663B2
Application number: JP2002242454A
Authority: JP
Inventors: 敬夫稲垣; 明俊鈴木; 祐一安芸; 洋川瀬; 眞伸山本; 直毅伊達; 節雄則岡; 充小泉; 隆夫新倉; 正男武藤
Original assignee: Jeol Ltd; Sony Corp
Current assignee: Jeol Ltd; Sony Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP2004086935A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク原盤、例えば、光記録媒体、光磁気記録媒体、相変化記録媒体、磁気記録媒体等の製造用原盤作成において、原盤を作成する為の基体上に電子ビームを照射し、微細な露光パターンを形成する原盤露光方法および原盤露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば１０Ｇｂｙｔｅを超える大容量記録メディア等に代表される次世代のディスク状記録媒体は、その更なる高容量化を図る上で極めて微小なパターンを形成し、集積度を向上させる必要がある。しかし、それらの製造過程において、従来の可視光もしくはＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｒａｙｓ）等のレーザービームでの露光を利用した記録方法および記録装置は、要求されるサイズのパターンを形成する為の物理的な限界に来ている。そこで、より微細加工が可能な電子ビームでの露光を利用した原盤露光方法および露光装置が必要となる。
【０００３】
上述したパターンの露光は、高精度な位置決め手段にて原盤となる基体を回転・平行移動或いはビーム自体を偏向させながら、基体に感光材料を塗布した所定の位置に所定の強度と形状のビームの照射を、露光パターンに従い高速でＯＮ／ＯＦＦすることで行われる。ディスク原盤作成用の電子ビーム露光装置は、よく知られる半導体製造用の電子ビーム露光装置とは露光方法に大きな違いがあり、前者の装置は電子ビームのスポットの位置を固定もしくは半固定した上で基体側を回転・平行移動させながら形成されるパターンが連なったスパイラル状になるように露光を行う。従って、一旦露光を開始すると一連のパターンが終了するまでビームスポットを基体上から外すという不連続動作が不可能な為に、電子検出器にビームを入射させる等の手段にて露光中の照射電流量を測定するのが困難であった。そのためパターンの露光が適正な照射電流量で行われていたか否かの判別は、最終的に原盤が完成してからその特性検査により行われていた。
【０００４】
ところで、ディスク原盤の作成において、ピット或いはグルーブと呼ばれる露光パターンの形成寸法の正確さが要求される。ビーム露光ではそれに影響する大きな要因としてビームのフォーカススポット径、ドーズ量が上げられるが、電子ビーム露光の場合ではフォーカススポット径、ドーズ量を安定にさせるにはその照射電流量を安定させることが必要となってくる。ディスク原盤製作に必要な露光時間は長時間に及ぶため、その露光時間中における温度変化等が原因となり物理的な形而変化を引き起こすことで照射電流量がドリフトし、一定したパターンが露光できないという問題が発生する。そこで、ディスク原盤作成用の電子ビーム露光装置においても露光中の電子ビームの照射電流量を測定し、その制御を行う必要が生じてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の原盤露光方法および露光装置では、電子ビームを直接電子検出器に入射させ照射電流量を測定できない場合、間接的に照射電流量を測定する方法として、比較的高いエネルギーを持つ反射電子を利用することが一般的である。均一な状態の基体に一定の照射電流量の電子ビームを当てると、反射電子検出器で検出できる反射電子量も一定になることから、露光前に電子ビームを照射される基体の照射電流量と反射電流量との相関関係が分かっていれば、露光中であっても電子ビームの照射電流量は反射電子量を測定することによって求められることになる。
【０００６】
しかしながら、ディスク原盤の製作において電子ビームの照射をブランキング等の手法を用いて十数から数十ＭＨｚで高速ＯＮ／ＯＦＦ動作させる場合、反射電子検出器の反応動作保証速度である応答周波数が早いものでも数ＭＨｚ程度であるため、正確に反射電子量を測定することは不可能である。従って、上述した方法を利用して電子ビームの照射電流量を簡単には求めることはできないという不都合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基体に照射する電子ビームの露光動作を中断させることなく照射電流量の測定を常時行い、その測定値により照射電流量の制御を行うことができる電子ビームを用いた原盤露光装置及び原盤露光方法を実現することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため本発明は、電子銃を制御する電子銃制御部と、上記基体に上記電子銃による上記電子ビームを照射することによって発生する反射電子を検出する反射電子検出手段とを有し、上記基体に照射された電子ビームの反射電子量を検出して上記反射電子量に基づいて推定した電子ビームの照射電流量をモニタする照射電流量モニタ部と、上記電子銃による上記電子ビームの照射をＯＮ／ＯＦＦさせる上記電子ビームブランキング手段に入力される露光パターン信号を検出して上記露光パターンに基づく電子ビームの照射量率を検出する照射量率検出手段と、上記電子銃による上記電子ビームを検出部に直接入射させ電子ビームの照射電流量を検出する照射電流量検出手段を有し、少なくとも上記電子ビームの上記検出部への直接入射に基づく電子ビームの照射電流量と上記露光パターンに基づく電子ビーム照射量率の所定期間の変化情報と上記反射電子量に基づく反射電子量の所定期間の変化情報とにより、上記電子ビームの発生を制御する照射電流量検出制御部とを備え、上記照射電流量検出制御部は、上記反射電子量に基づく電子ビームの照射電流量の信号と上記電子ビームブランキング手段に入力される露光パターン信号をそれぞれ平均化処理して比較データとすることにより、露光中の上記電子ビームの照射電流量を制御するようにしたものである。
【０００９】
また、本願発明は、調整動作中の上記電子銃による上記電子ビームを検出部に直接入射させ電子ビームの照射電流量を照射電流量検出手段により検出して測定し、上記基体に上記電子銃による上記電子ビームを照射することによって発生する反射電子を反射電子検出手段により検出して測定する調整測定ステップと、上記直接測定の電子ビームの照射電流量の変化に対する上記反射電子測定の反射電子量の変化情報を記録したデータテーブルを生成するテーブル生成ステップと、露光動作を開始する露光開始ステップと、上記露光動作中において上記基体に上記電子銃による上記電子ビームを照射することによって発生する反射電子を反射電子検出手段により検出して測定する露光測定ステップと、上記露光動作中において上記基体に上記電子銃による上記電子ビーム照射をＯＮ／ＯＦＦさせる上記電子ビームブランキング手段に入力される露光パターン信号を検出して上記露光パターンに基づく電子ビームの照射量率検出手段により検出した照射量率と上記データテーブルの変化情報に基づき予測値を補間計算処理により推測する露光推測ステップと、上記データテーブルの変化情報に基づく予測値と上記測定値とにずれが生じたか否かを判定するずれ判定ステップと、上記予測値と上記測定値とにずれが生じたときに電子ビームの照射電流量の制御補正値を計算処理する補正計算ステップと、補正計算後の制御値により上記電子銃に対するエミッション電流を制御する制御ステップとを備え、露光中の上記電子ビームの照射電流量を制御するようにしたものである。
【００１０】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
まず、電子ビームを基体に照射する前に、電子ビーム経路に挿入された直接電子検出手段を用いて検出された検出信号が電流信号から電圧信号に変換され照射電流量検出制御部において増幅した後に平均化処理される。平均化処理された信号は量子化され量子化された直接照射電流量情報を記憶手段へ記憶する。照射電流量検出制御部は、直接照射電流量情報を単位変換処理した後、表示手段に調整値が視覚化される。この調整値を表示手段で確認しながら、目的の値になるように電子ビーム照射調整手段を調整する。照射電流量検出制御部は、調整後の直接照射電流量情報に基づき電子銃制御部からの制御により電子銃からの電子ビームの照射電流量を制御する。これにより、照射電流量を直接測定することにより、基体に照射したい所定の照射電流量に合わせることができる。
【００１１】
電子ビーム経路に挿入された直接電子検出手段を電子ビーム経路から引き出し、電子ビームの照射されるポイントが基体の本来の情報を記録するための露光対象範囲の外の範囲になるように、移動機構部の回転駆動機構と平行移動機構によって回転動作と平行移動動作をすることにより基体を移動させ、電子ビームを基体に照射させる。そして、照射電流量検出制御部の指令に基づいて、露光パターン信号発生器より１００％照射状態の入力波形の信号を電子ビームブランキング手段に供給し、電子ビームが基体に１００％照射される状態にする。
【００１２】
反射電子検出手段により検出された電子ビームの反射電子に基づく反射電子量の検出信号は照射電流モニタ制御部に供給される。照射電流モニタ制御部で分配された信号は、加算処理を施された後に、照射電流量検出制御部において平均化処理される。平均化処理された信号は量子化データに変換される。量子化データに変換された反射電子情報を、基体の情報、電子ビームの直接照射電流量情報と、基体への照射量率１００％情報と併せて、記憶手段に記憶する。
【００１３】
露光パターン信号発生器よりデータテーブル作成中の照射量率αの入力波形の信号を発生させて、この照射量率αの入力波形の信号を電子ビームブランキング装置に供給し、電子ビームを基体に照射させる。データテーブル作成中の照射量率αの反射電子測定の出力波形の平均化処理された信号は量子化データに変換される。量子化データに変換された照射量率αの反射電子情報を、電子ビームの照射電流量と、基体への照射量率α％情報と併せて、データテーブルを作成して記憶する。
【００１４】
データテーブルの作成が終了したら、電子ビームの照射されるポイントが基体の本来の情報を記録するための露光対象範囲になるように、回転駆動機構と平行移動機構によって回転動作と平行移動動作をすることにより基体を移動させ、電子ビームを基体に照射させる。そして、露光パターン信号発生手段より露光動作のための入力波形を電子ビームブランキング手段に供給し、照射された電子ビームにより基体の露光を開始する。
【００１５】
露光動作中に、照射電流量検出制御部において露光パターン信号発生手段より露光動作中の照射量率の変化するパルス状の入力波形の信号を発生させて、この照射量率の変化するパルス状の入力波形の信号を電子ビームブランキング手段に供給する。この照射量率の変化するパルス状の入力波形の信号は平均化処理される。平均化処理された信号は量子化データに変換される。量子化データは露光動作中における電子ビームの所定時間の照射量率βとして記憶手段へ記憶する。
【００１６】
上述した照射量率βを求める処理と並行して、露光中の反射電子検出手段により検出された電子ビームの反射電子に基づく反射電子量の検出信号は平均化処理される。平均化処理された信号は量子化データに変換される。この測定した反射電子の反射電子情報を記憶手段へ記憶する。
【００１７】
照射電流量検出制御部により記憶手段に記憶されているデータテーブルにおいて照射量率βのときの予想される反射電子の反射電子量の出力値が補間計算処理により求められる。本来の電子ビームの照射量率βの予想される出力値に対して、測定した反射電子の反射電子量の出力値との間にずれが生じていることを照射電流量検出制御部が検出すると、露光動作中に電子ビームの照射電流量率１００％の場合の照射電流量が変化していると予測する。
【００１８】
照射電流量検出制御部は、露光中の測定した反射電子の反射電子量の出力値を記憶手段へ記憶する。照射電流量検出制御部により記憶手段に記憶されているデータテーブルの情報において測定した反射電子の反射電子量の出力値から逆補間計算処理等の演算処理を用いて、出力値のずれを補正するための実際の照射電流量率κを求める。
【００１９】
算出された実際の照射電流量の値を元に、照射電流量検出制御部は、電子ビームの照射電流量とエミッション電流の相関式よりエミッション電流の制御値を求める。照射電流量検出制御部は、エミッション電流の制御値を電子銃制御部のエミッション電流量制御手段に供給する。エミッション電流量制御手段からの制御に基づいて、フィラメント電流制御手段により電子銃のフィラメントを加熱させることで熱電子を放出させ、加速電圧制御手段で電子銃のアノード間に電圧を印加することで電子ビームを放出する。
【００２０】
或いは算出された実際の照射電流量の値を元に、照射電流量検出制御部は、電子ビームの照射電流量とコンデンサレンズの開口率との相関式よりコンデンサレンズの励磁電流の制御値を求める。照射電流量検出制御部は、コンデンサレンズの励磁電流の制御値を励磁電流量制御手段に供給する。励磁電流量制御手段からの制御に基づいて、コンデンサレンズの開口率を変化させることで電子ビーム絞り機構を通過する電子ビームの照射電流密度を変化させ照射電流量を変化する。
【００２１】
また、露光条件が変更されたときは、変更後の露光条件に基いてデータテーブルの構成を増やす処理をして、露光条件が変更されないときは、前の処理で作成されたデータテーブルを用いて、露光動作を行う。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、上述した課題を達成するための実施の形態を図面を参照しながら説明する。
本実施の形態の原盤露光装置は、電子ビームを照射し情報パターンを記録する露光装置に関し、露光対象に照射される電子ビームの照射電流量を検出し、露光動作を中断することなく測定可能な照射電流量の検出量を出射される電子ビームの照射するための電流量の制御信号として用いることにより、より安定した電子ビームによる原盤露光を可能とするものである。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態に適用される電子ビームを用いた原盤露光装置を示している。図２は、図１における照射電流モニタ部、照射電流量検出制御部、電子銃制御部の構成を示す内部ブロック図である。
【００２４】
電子銃制御部３８は、電子銃１により電子ビームを発生する電子ビーム発生手段を制御する。電子銃制御部３８において、電子銃１は、例えばエミッション電流量制御装置３０からの制御に基づいて、フィラメント電流制御回路３１により電子銃１のフィラメントを加熱させることで熱電子を放出させ、加速電圧制御回路３２で電子銃１のアノード間に電圧を印加することで電子ビームを放出する。電子銃１から放出された電子ビームは、電子ビーム照射調整手段において、軸合わせコイル２、コンデンサレンズ３、対物レンズ絞り５、対物レンズ７を用い電子ビームの照射電流量調整、光軸調整がなされることで電子ビームが集束されて露光対象である基体９に照射される。
【００２５】
また、照射電流量モニタ部４０は、基体９に電子ビーム照射調整手段による電子ビームを照射することによって発生する反射電子を検出する反射電子検出器８ａ，８ｂとを有し、基体９に照射された電子ビームの反射電子量を検出して反射電子量に基づく照射電流量をモニタする。照射電流量モニタ部４０において、電子ビームが基体９に照射されたときに発生する反射電子の電子量が反射電子検出器８ａ，８ｂによって検出されて電流信号となりプリアンプ回路１１ａ，１１ｂに供給される。反射電子の電流信号は、プリアンプ回路１１ａ，１１ｂで電流信号から電圧信号に変換され増幅されて照射電流モニタ回路１２に供給される。照射電流モニタ回路１２において電圧信号は微小信号であるため、分配される前段階で一旦増幅し、分配された後にメインアンプ回路１３ａ、１３ｂ、１４に供給される。分配された電圧信号は、メインアンプ回路１３ａ、１３ｂ、１４において、アンプ１３ａ、１３ｂにより増幅され、加減算器１４により加算処理または減算処理を施された後に２次元視覚化処理装置３４に供給される。
【００２６】
図３は、照射電流モニタ回路１２の回路例を示す図である。図３において、端子Ｐ１および端子Ｐ２に供給された信号は、アンプ１２ａ（アンプ１２ａ−１、アンプ１２ａ−２）およびアンプ１２ｂ（アンプ１２ｂ−１、アンプ１２ｂ−２）により増幅され、端子Ｐ１−１、単位Ｐ１−２および端子Ｐ２−１、単位Ｐ２−２により分配される。加算回路１２ｃは抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびオペアンプＯＰ１からなり、端子Ｐ１−２および端子Ｐ２−１の電圧を加算して−５〜−１０倍に反転出力し、アンプ１２ｄにより２倍〜１０倍に増幅して端子Ｐ３に出力する。加算回路１２ｅは抵抗器Ｒ４、Ｒ５およびオペアンプＯＰ２からなり、端子Ｐ２−１または端子Ｐ２−２の電圧を−１倍に反転出力し、端子Ｐ４に出力する。
【００２７】
図４は、メインアンプ回路１３ａ、１３ｂ、１４の回路例を示す図である。図４において、端子Ｐ５および端子Ｐ６に供給された信号は、アンプ１３ａ（アンプ１３ａ−１、アンプ１３ａ−２、アンプ１３ａ−３）およびアンプ１３ｂ（アンプ１３ｂ−１、アンプ１３ｂ−２、アンプ１３ｂ−３）により増幅される。なお、スイッチＳＷ１およびＳＷ２、ＳＷ３およびＳＷ４、ＳＷ５およびＳＷ６、スイッチＳＷ７およびＳＷ８、ＳＷ９およびＳＷ１０、ＳＷ１１およびＳＷ２０は連動して切り替えられる。また、アンプ１３ａ−３およびアンプ１３ｂ−３は抵抗器Ｒ１８、Ｒ１９およびＲ２０、Ｒ２１の分圧により倍率が付加される。減算回路１４ａは、抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３およびオペアンプＯＰ３からなり、アンプ１３ａ−３およびアンプ１３ｂ−３の電圧を減算して１０倍に出力し、端子Ｐ７に出力する。加算回路１４ｂは、抵抗器Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７およびオペアンプＯＰ４からなり、アンプ１３ａ−３およびアンプ１３ｂ−３の電圧を加算して−１０倍に反転出力し、端子Ｐ８に出力する。
【００２８】
基体９上に照射される電子ビームは、走査信号発生器３３からの走査信号を供給された電子ビーム走査コイル６によって２次元偏向され、基体９上を走査する。２次元視覚化処理装置３４において、電子ビームを走査してメインアンプ回路１３ａ、１３ｂ、１４から得られる信号を、走査信号発生器３３から供給される走査信号に従って同期処理することにより、フォーカス調整用のモニタリング信号を生成して、このフォーカス調整用のモニタリング信号は２次元表示装置３５により視覚化される。
【００２９】
このようにして、電子銃１から出射して加速された電子ビームは、軸合わせコイル２、コンデンサレンズ３、対物レンズ絞り５、対物レンズ７を用いて電子ビームの照射電流量調整、光軸調整がなされることで電子ビームの照射対象である基体９に集束される。電子ビームは走査コイル６によって走査信号発生器３３からのスキャニング信号に従い２次元的に偏向され、基体９の表面をスキャンする。スキャンされたときの反射電子量が反射電子検出器８ａ、８ｂによって検出され、検出された信号はスキャニング信号と共に２次元視覚化処理装置３４に入力され、２次元表示装置３５にて視覚化される。
【００３０】
また、照射電流量検出制御部３９は、電子ビーム照射調整手段による電子ビームを直接入射させ照射電流量を検出する直接電子検出器１０を有し、少なくとも反射電子量に基づく照射電流量と電子ビームの直接入射に基づく照射電流量の所定期間の変化情報により、電子ビームの発生を制御する。
【００３１】
照射電流量検出制御部３９において、露光パターン信号発生器２１からの露光パターン信号を積分器２２により平均化処理してＡ／Ｄ変換器２３により量子化し、直接電子検出器１０により検出された電子ビームの直接入射に基づく照射電流量の検出信号をアンプ１７、１８により増幅した後に積分器１９により平均化処理してＡ／Ｄ変換器２０により量子化し、反射電子検出器８ａ，８ｂにより検出された電子ビームの反射電子に基づく照射電流量の検出信号を積分器１５により平均化処理してＡ／Ｄ変換器１６により量子化する。各々量子化された露光パターン情報、反射電子情報および直接照射電流量情報をディジタルプロセッシングユニット（以下、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ））２６がリードライト回路２５により記憶装置２４へ記憶する。ＤＳＰ２６は、露光パターン情報、反射電子情報および直接照射電流量情報の各々を比較処理し、比較処理された比較情報を出力し、出力された情報に基づき電子ビームの照射電流量を制御する。なお、照射電流量検出制御部３９の詳細は後述する。
【００３２】
基体９は回転駆動機構２８と平行移動機構２９によって回転動作と平行移動動作が可能であり、上述した構成により調整されて基体９上の所定の位置に集光された電子ビームは、照射電流量検出制御部３９における露光パターン信号発生器２１から供給される露光パターン信号に従って電子ビームブランキング装置４でＯＮ／ＯＦＦされながら、回転駆動機構２８と平行移動機構２９によって回転動作および平行移動動作する基体９上に照射され露光パターンを形成する。
【００３３】
以下に、本実施の形態に適用される電子ビームを用いた原盤露光装置の具体的な動作説明をする。本実施の形態における目的は、安定した露光結果を得るために、電子ビームの照射電流量を一定に制御することである。そこで、本実施の形態では、電子ビームの照射電流量の変化を検出してこれをフィードバックして制御値を得て、この制御値を用いて電子銃のエミッション電流量を制御することにより、照射電流量を安定に制御する。このために必要な露光動作中の照射電流量の測定に特有の構成および動作がある。以下、このための手段を、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３４】
図５は、電子ビーム露光装置の動作を示すフローチャートである。
図５において、ステップＳ１で、照射電流量を直接測定して調整する。具体的には、まず、電子ビームを基体９に照射する前に、電子ビームの通過経路に直接電子検出器１０を挿入し、ＤＳＰ２６の指令に基づいて、露光パターン信号発生器２１より図７に示す電子ビーム１００％照射状態にするのと同じくＤＣ信号の入力波形の信号を電子ビームブランキング装置４に供給し、直接電子検出器１０に対し電子ビーム照射を行う。検出信号が電流信号から電圧信号に変換され照射電流量検出制御部３８においてアンプ１７、１８により増幅した後に積分器１９により平均化処理される。平均化処理された信号はＡ／Ｄ変換器２０により量子化され量子化された直接照射電流量情報をＤＳＰ２６がリードライト回路２５により記憶装置２４へ記憶する。ＤＳＰ２６は、直接照射電流量情報を単位変換処理した後、表示装置３６に調整値が視覚化される。この調整値を表示装置３６で確認しながら、目的の値になるようにコンデンサレンズ３等を用いて調整する。ＤＳＰ２６は、調整後の直接照射電流量情報に基づき電子銃制御部３７からの制御により電子銃１からの電子ビームの照射電流量を制御する。照射電流量を直接測定することにより、基体９に照射したい所定の照射電流量に合わせることができる。
【００３５】
ステップＳ２で、電子ビームを１００％照射状態にする。具体的には、電子ビームの照射されるポイントが基体９の本来の情報を記録するための露光対象範囲の外の範囲になるように、回転駆動機構２８と平行移動機構２９によって回転動作と平行移動動作をすることにより基体９を移動させ、電子ビーム経路に挿入された直接電子検出器１０を電子ビーム経路から引き出し、電子ビームを基体９に照射させる。そして、ＤＳＰ２６の指令に基づいて、露光パターン信号発生器２１より図７に示す電子ビーム１００％照射状態のＤＣ信号の入力波形の信号を電子ビームブランキング装置４に供給し、電子ビームが基体９に１００％照射される状態にする。図７において、ＤＣ信号はビームオフのとき０［Ｖ］、ビームオンのとき１［Ｖ］である。
【００３６】
ステップＳ３で、基体情報、反射電子測定の反射電子量および照射量率１００％情報を保存する。具体的には、反射電子検出器８ａ，８ｂにより検出された電子ビームの反射電子に基づく反射電子量の検出信号は照射電流モニタ回路１２に供給される。照射電流モニタ回路１２で分配された信号のうち、メインアンプ１３ａ，１３ｂ，１４に入力されない方の信号は、加算回路１２ｃで加算処理を施された後に、積分器１５により平均化処理される。平均化処理された信号はＡ／Ｄ変換器１６により量子化データに変換される。例えば、図８は、図７に示す電子ビーム１００％照射状態のＤＣ信号の入力波形の信号を、電子ビームブランキング装置４に入力したときの、電子ビーム１００％照射状態の反射電子測定の積分器１５後の出力波形を示す図である。図８において、積分器１５後の出力波形はビームオフ８２のとき０［ｍＶ］、ビームオン８１のとき２００［ｍＶ］である。Ａ／Ｄ変換器１６により量子化データに変換された反射電子情報を、図６においてデータテーブルに示すように、ステップＳ１で求めた調整後の直接照射電流量情報、基体９の情報、例えばウエハに塗布したレジスト種類および膜厚等と、電子ビームの反射電子量と、基体９への照射量率１００％情報と併せて、ＤＳＰ２６がリードライト回路２５により記憶装置２４へ記憶する。
【００３７】
ステップＳ４で、反射電子測定の照射電流量と照射量率αのデータテーブルを作成する。具体的には、ＤＳＰ２６の指令に基づいて、露光パターン信号発生器２１より図９に示すデータテーブル作成中の照射量率αの入力波形の信号を発生させて、この照射量率αの入力波形の信号を電子ビームブランキング装置４に供給し、電子ビームを基体９に照射させる。図９において、照射量率αの入力波形は、照射量率１００％のうち、照射量率α％のとき１［Ｖ］、照射量率（１００−α）％のとき０［Ｖ］のパルス状の波形である。上述した図９に示した照射量率αの入力波形の信号を電子ビームブランキング装置４に入力した場合に得られる、データテーブル作成中の照射量率αの反射電子測定の出力波形を図１０に示す。図１０において、積分器１５の入力波形１０１がノコギリ波状であるのに対して積分器１５の出力波形１０２は平均化処理が施されて一定レベルとして出力される。
【００３８】
平均化処理された信号はＡ／Ｄ変換器１６により量子化データに変換される。Ａ／Ｄ変換器１６により量子化データに変換された照射量率αの反射電子情報を、図６においてデータテーブルに示すように、電子ビームの反射電子量と、基体９への照射量率α％情報と併せて、ＤＳＰ２６がリードライト回路２５により記憶装置２４へ記憶する。このとき、図６においてデータテーブルに示すように、例えば照射量率α［％］を０、１０、２０、・・・８０、９０、１００と１０％ずつ変化させて、このときの上述したように反射電子情報として測定される反射電子量［ｍＡ］をＩ₀，Ｉ₁₀，Ｉ₂₀，・・・Ｉ₈₀，Ｉ₉₀，Ｉ₁₀₀としたデータテーブルを作成する。
【００３９】
ステップＳ５で、露光動作を開始する。具体的には、上述したステップＳ４の処理によりデータテーブルの作成が終了したら、電子ビームの照射されるポイントが基体９の本来の情報を記録するための露光対象範囲になるように、回転駆動機構２８と平行移動機構２９によって回転動作と平行移動動作をすることにより基体９を移動させ、電子ビームを基体９に照射させる。そして、ＤＳＰ２６の指令に基づいて、露光パターン信号発生器２１より露光動作のための入力波形を電子ビームブランキング装置４に供給し、照射された電子ビームにより基体９への露光を開始する。
【００４０】
ステップＳ６で、露光動作中の照射量率βと反射電子測定の反射電子量を検出する。具体的には、露光動作中に、露光パターン信号発生器２１より図１１に示す露光動作中のパルス状の入力波形の信号を発生させて、このパルス状の入力波形の信号を電子ビームブランキング装置４に供給する。このパルス状の入力波形の信号は積分器２２により平均化処理される。図１２は、露光動作中の電子ビームブランキング装置４に供給されたパルス状の入力波形の信号の積分器後の平均化処理されて一定レベルの入力波形を示す図である。図１２において、照射量率βの積分器後の入力波形は、１［Ｖ］を点線で示す１００％として、比率に応じて０〜１の中間のレベル［Ｖ］の実線で示すβ％となる。平均化処理された信号はＡ／Ｄ変換器２３により量子化され量子化された照射量率βの照射電流量情報をＤＳＰ２６がリードライト回路２５により記憶装置２４へ記憶する。このＤＳＰ２６により読み込まれた照射量率βの照射電流量情報の値により、図１２に示すように、露光動作中の電子ビームの照射量率βが分かる。
【００４１】
上述した照射量率βを求める処理と並行して、露光中の反射電子検出器８ａ，８ｂにより検出された電子ビームの反射電子に基づく反射電子量の検出信号は図１３に示すように露光動作中の照射量率βの反射電子測定の積分器前のノコギリ波状の出力波形の信号である。この照射量率βの反射電子測定の積分器前のノコギリ波状の出力波形の信号は、積分器１５により平均化処理される。図１４は、露光動作中の照射量率βの反射電子測定の積分器後の平均化処理されて一定レベルの出力波形を示す図である。図１４において、点線で示す予想される出力電圧値１４１に対して、実線で示す測定した出力電圧値１４２となる場合を示している。平均化処理された信号はＡ／Ｄ変換器１６により量子化データに変換される。この照射量率βの反射電子測定の反射電子量情報をＤＳＰ２６がリードライト回路２５により記憶装置２４へ記憶する。
【００４２】
ステップＳ７で、予測値と測定値にずれが生じているか否かを判断する。具体的には、ＤＳＰ２６は、記憶装置２４に記憶されているデータテーブルにおいて補間計算処理により照射量率βのときの予想される反射電子量の出力電圧値が求められる。なお、図６に示すデータテーブルにおいては反射電子量［ｍＡ］を示しているが、電圧値［ｍＶ］に変換した値を記憶しておくとよい。図１４で示すように、本来の電子ビームの照射量率βの予想される出力電圧値１４１に対して、測定した出力電圧値１４２との間にずれが生じていることをＤＳＰ２６が検出すると、ＤＳＰ２６は露光動作中に電子ビームの照射電流量率１００％の場合の照射電流量が変化していると予測する。
【００４３】
照射電流量検出制御部は、露光中の測定した反射電子の反射電子量の出力値を記憶手段へ記憶する。照射電流量検出制御部により記憶手段に記憶されているデータテーブルの情報において測定した反射電子の反射電子量の出力値から逆補間計算処理等の演算処理を用いて、出力値のずれを補正するための実際の照射電流量率κを求める。
ステップＳ８で、補正計算処理により実際の照射電流量を求める。具体的には、ＤＳＰ２６は、ステップＳ６の処理で得られた露光中の測定した反射電子の反射電子量の出力値をリードライト回路２５により記憶装置２４へ記憶する。ＤＳＰ２６は、ステップＳ４の処理で作成したデータテーブルの情報をリードライト回路２５により記憶装置２４から読み出す。ＤＳＰ２６は、読み出したデータテーブルの情報において測定した反射電子の反射電子量の出力値から逆補間処理等の演算処理を用いて、上述した図１４に示した出力電圧値のずれを補正するための実際の照射電流量率κを求める。このとき、実際の照射電流量率κとすると、実際の照射電流量は以下の数１式で算出される。
【００４４】
【数１】
実際の照射電流量＝目的の照射電流量×（κ／β）
【００４５】
ステップＳ９で、補正計算後の制御値によりエミッション電流を制御する。具体的には、上述した数１式で算出された実際の照射電流量の値を元に、ＤＳＰ２６は、図示しない電子ビームの照射電流量とエミッション電流の相関式よりエミッション電流の制御値を求める。ＤＳＰ２６は、エミッション電流の制御値を電子銃制御部３８のエミッション電流量制御装置３０に供給する。エミッション電流量制御装置３０からの制御に基づいて、フィラメント電流制御回路３１により電子銃１のフィラメントを加熱させることで熱電子を放出させ、加速電圧制御回路３２で電子銃１のアノード間に電圧を印加することで電子ビームを放出する。
【００４６】
ステップＳ１０で、露光動作が終了か否かを判断する。ステップＳ１０で露光動作が終了していないときはステップ６へ戻る。ステップ１０で露光動作が終了したときはステップ１１へ進み、ステップ１１でプロセスの終了か否かを判断する。プロセスが終了でないときはステップＳ１２へ進み、ステップＳ１２で、露光条件が変更されたか否かを判断する。ステップＳ１２で露光条件が変更されたときは、ステップＳ１へ戻って、変更後の露光条件に基いてデータテーブルの構成を増やす処理をして、ステップＳ１〜ステップＳ１２までの判断および処理を繰り返す。ステップＳ１２で露光条件が変更されないときは、ステップＳ５へ戻って、ステップＳ４で作成されたデータテーブルを用いて、ステップＳ５〜ステップＳ１２までの判断および処理を繰り返す。なお、ステップＳ７で予測値と測定値にずれが生じていないときは、直ちにステップＳ１０に進む。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれは、従来困難であるとされていた電子ビームを使ったディスク原盤露光装置における露光動作中での電子ビームの照射電流量の測定が可能となり、それによって正確な露光パターンを形成するために問題とされていた照射電流量の安定性を保証することができる。
【００４８】
【発明の効果】
この発明の原盤露光装置は、電子銃により電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、上記電子ビーム発生手段から射出された上記電子ビームを上記電子ビームの照射対象である基体に集束させるための電子ビーム照射調整手段と、上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームの照射を入力される露光パターン信号に従い高速でＯＮ／ＯＦＦさせる電子ビームブランキング手段とを有し、移動機構部により露光動作に伴って上記基体を回転駆動すると共に平行移動をさせながらディスク原盤となる基体表面に塗布された感光材料に電子ビームを照射し、露光パターンを形成するディスク原盤作成用の原盤露光装置において、上記電子ビーム発生手段を制御する電子銃制御部と、上記基体に上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームを照射することによって発生する反射電子を検出する反射電子検出手段とを有し、上記基体に照射された電子ビームの反射電子量を検出して上記反射電子量に基づく照射電流量をモニタする照射電流量モニタ部と、上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームを直接入射させ照射電流量を検出する照射電流量検出手段を有し、少なくとも上記電子ビームの直接入射に基づく照射電流量と上記露光パターンに基づく電子ビーム照射量率の所定期間の変化情報と上記反射電子量に基づく反射電子量の所定期間の変化情報により、上記電子ビームの発生を制御する照射電流量検出制御部とを備え、露光中の上記電子ビームの照射電流量を制御するようにしたので、従来困難であるとされていた電子ビームを使ったディスク原盤露光装置における露光動作中での電子ビームの照射電流量の測定が可能となり、露光動作中に照射電流量が変化した場合に変化情報に応じて照射電流量を制御するので、それによって正確な露光パターンを形成するために問題とされていた照射電流量の安定性を保証することができるという効果を奏する。
【００４９】
また、この発明の原盤露光装置は、上述において、上記照射電流量検出制御部は、上記反射電子に基づく照射電流量の信号と上記電子ビームブランキング手段に入力される上記露光パターン信号をそれぞれ平均化処理するようにしたので、上記検出信号のノイズに強く、また高周波でＯＮ／ＯＦＦするような信号に対して検出器の応答性能が悪く検出信号が歪んでも露光動作における照射電流量の変化を安定して検出することができるという効果を奏する。
【００５０】
また、この発明の原盤露光装置は、上述において、上記反射電子に基づく照射電流量の信号と上記電子ビームブランキング手段に入力される上記露光パターン信号をそれぞれ平均化処理した各情報を上記制御手段に対する制御帰還値とするようにしたので、露光動作における照射電流量の変化情報に応じて照射電流量を制御することができるという効果を奏する。
【００５１】
また、この発明の原盤露光装置は、上述において、上記照射電流量検出制御部は、入力される上記露光パターン信号を信号処理のあと量子化する露光パターン量子化手段と、上記反射電子検出手段により検出された反射電子の信号を信号処理のあと量子化する反射電子量子化手段と、上記照射電流量検出手段により検出された照射電流量の信号を信号処理のあと量子化する照射電流量量子化手段と、上記露光パターン量子化手段、上記反射電子量子化手段および上記照射電流量量子化手段により各々量子化された上記露光パターン情報、反射電子情報および照射電流量情報を記憶する記憶手段とを有するので、露光パターン信号発生手段からの露光パターン信号を平均化処理して量子化し、反射電子検出手段により検出された電子ビームの反射電子に基づく照射電流量の検出信号を平均化処理して量子化し、直接電子検出手段により検出された電子ビームの直接入射に基づく照射電流量の検出信号を増幅した後に平均化処理して量子化し、各々量子化された露光パターン情報、反射電子情報および直接照射電流量情報を記憶手段へ記憶することができるという効果を奏する。
【００５２】
また、この発明の原盤露光装置は、上述において、上記照射電流量検出制御部は、上記露光パターン量子化手段、上記反射電子量子化手段および上記照射電流量量子化手段により各々量子化された上記露光パターン情報、反射電子情報および照射電流量情報の各々を比較処理する比較手段と、上記比較手段により比較処理された比較情報を出力する比較情報出力手段と、上記比較情報出力手段により出力された情報に基づき上記電子ビームの照射電流量を制御する制御手段とを有するので、露光パターン情報、反射電子情報および直接照射電流量情報の各々を比較処理し、比較処理された比較情報を出力し、出力された情報に基づき電子ビームの照射電流量を制御することができるという効果を奏する。
【００５３】
また、この発明の原盤露光方法は、電子ビーム発生手段により電子銃から電子ビームを発生し、電子ビーム照射調整手段により上記電子ビーム発生手段から射出された上記電子ビームを上記電子ビームの照射対象である基体に集束させ、上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームの照射を電子ビームブランキング手段により入力される露光パターン信号に従い高速でＯＮ／ＯＦＦさせ、移動機構部により露光動作に伴って上記基体を回転駆動すると共に平行移動をさせながらディスク原盤となる基体表面に塗布された感光材料に電子ビームを照射し、露光パターンを形成するディスク原盤作成用の原盤露光方法において、調整動作中の上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームを直接入射させ照射電流量を照射電流量検出手段により検出して測定し、上記基体に上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームを照射することによって発生する反射電子を反射電子検出手段により検出して測定する調整測定ステップと、上記直接測定の照射電流量の変化に対する上記反射電子測定の反射電子量の変化情報とを記録したデータテーブルを生成するテーブル生成ステップと、露光動作を開始する露光開始ステップと、上記露光動作中の上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームを直接入射させ照射電流量を照射電流量検出手段により検出して測定し、上記基体に上記電子ビーム照射調整手段による上記電子ビームを照射することによって発生する反射電子を反射電子検出手段により検出して測定する露光測定ステップと、露光動作中において基体に電子ビーム照射調整手段による電子ビーム照射をＯＮ／ＯＦＦさせる電子ビームブランキング手段に入力される露光パターン信号を検出して露光パターンに基づく電子ビームの照射量率検出手段により検出した照射量率とデータテーブルの変化情報に基づき予測値を補間計算処理により推測する露光推測ステップと、データテーブルの変化情報に基づく予測値と測定値とにずれが生じたか否かを判定するずれ判定ステップと、予測値と測定値とにずれが生じたときに照射電流量の制御補正値を計算処理する補正計算ステップと、補正計算後の制御値により上記電子ビーム発生手段の電子銃に対するエミッション電流を制御する制御ステップとを備え、露光中の上記電子ビームの照射電流量を制御するようにしたので、測定値からデータテーブルを生成し、従来困難であるとされていた電子ビームを使ったディスク原盤露光装置における露光動作中での電子ビームの照射電流量の測定が可能となり、露光動作中に照射電流量が変化した場合に変化情報に応じてデータテーブルから得られる目的の照射電流量に基づいて補間した実際の照射電流量を求めて、補間後の照射電流量により電子ビームの照射電流量を制御するので、それによって正確な露光パターンを形成するために問題とされていた照射電流量の安定性を保証することができるという効果を奏する。
【００５４】
また、この発明の原盤露光プロセスは、上述において、上記露光動作の条件が変更されたか否かを判断するステップを有し、上記露光動作の条件が変更されたとき、上記テーブル生成ステップにより変更後のデータテーブルを生成した後に調整測定ステップより露光プロセスを開始し、上記露光動作の条件が変更されないとき、同じデータテーブルを用いて露光開始ステップより露光プロセスを開始するようにしたので、露光条件が変更されたときは、変更後の露光条件に基いてデータテーブルの構成を増やす処理をして、露光条件が変更されないときは、前の処理で作成されたデータテーブルを用いて、露光動作を行うことができるという効果を奏する。
【００５５】
また、この発明の原盤露光方法は、上述において、上記データテーブルに露光動作に用いた基体情報を記録するので、基体固有の情報によって発生する入力された照射量率に対して反射電子測定される出力値の変化をデータテーブルに記録したデータベースを構築することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に適用される電子ビーム露光装置の構成を示す図である。
【図２】制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】照射電流モニタ回路の回路例を示す図である。
【図４】メインアンプ回路の回路例を示す図である。
【図５】電子ビーム露光装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】データテーブルを示す図である。
【図７】電子ビーム１００％照射状態のＤＣ信号の入力波形を示す図である。
【図８】電子ビーム１００％照射状態の反射電子測定の積分器１５後の出力波形を示す図である。
【図９】データテーブル作成中の照射量率αの入力波形を示す図である。
【図１０】データテーブル作成中の照射量率αの反射電子測定の出力波形を示す図である。
【図１１】露光動作中の照射量率βの積分器前の入力波形を示す図である。
【図１２】露光動作中の照射量率βの積分器後の入力波形を示す図である。
【図１３】露光動作中の照射量率βの反射電子測定の積分器前の出力波形を示す図である。
【図１４】露光動作中の照射量率βの反射電子測定の積分器後の出力波形を示す図である。
【符号の説明】
１……電子銃、２……軸合わせコイル、３……コンデンサレンズ、４……電子ビームブランキング装置、５……対物レンズ絞り、６……電子ビーム走査コイル、７……対物レンズ、８ａ，８ｂ……反射電子検出器、９……基体、１０……直接電子検出器、１１ａ，１１ｂ……プリアンプ回路、１２……照射電流モニタ回路、１３ａ，１３ｂ……アンプ、１４……加減算回路、１５……積分器、１６……Ａ／Ｄ変換器、１７、１８……アンプ、１９……積分器、２０……Ａ／Ｄ変換器、２１……露光パターン信号発生器、２２……積分器、２３……Ａ／Ｄ変換器、２４……記憶装置、２５……メモリリードライト回路、２６……ＤＳＰ、２７……駆動制御装置、３０……エミッション電流量制御装置、３１……フィラメント電流制御回路、３２……加速電圧制御回路、３３……走査信号発生器、３４……２次元視覚化処理装置、３５……２次元表示装置、３６……表示装置、３７……励磁電流制御装置、３８……電子銃制御部、３９……照射電流量検出制御部、４０……照射電流モニタ部、４１……コンデンサレンズ制御部、４２……駆動制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the production of a master disc for manufacturing a disc master, for example, an optical recording medium, a magneto-optical recording medium, a phase change recording medium, a magnetic recording medium, etc., a substrate for producing the master is irradiated with an electron beam. The present invention relates to a master exposure method and a master exposure apparatus that form an appropriate exposure pattern.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, a next-generation disc-shaped recording medium represented by a large-capacity recording medium exceeding 10 Gbytes, for example, needs to form extremely minute patterns and improve the degree of integration in order to further increase the capacity. . However, in these manufacturing processes, the conventional recording method and recording apparatus using exposure with a laser beam such as visible light or UV (Ultraviolet ray) have physical limitations for forming a pattern having a required size. Have come to. Therefore, there is a need for a master exposure method and an exposure apparatus that utilize exposure with an electron beam that allows finer processing.
[0003]
The above-described pattern exposure is performed by applying a beam of a predetermined intensity and shape to a predetermined position where a photosensitive material is applied to the substrate while rotating or translating the substrate serving as a master or deflecting the beam itself with high-precision positioning means. Irradiation is performed by turning ON / OFF at high speed according to the exposure pattern. The electron beam exposure apparatus for creating a master disc has a great difference in exposure method from the well-known electron beam exposure apparatus for semiconductor manufacturing. The former apparatus fixes the position of the electron beam spot or semi-fixes it. Exposure is performed so as to form a spiral pattern of patterns formed while rotating and translating the substrate side. Therefore, once the exposure is started, the discontinuous operation of removing the beam spot from the substrate is impossible until the series of patterns is completed. Therefore, the irradiation current during the exposure by means such as making the beam incident on the electron detector. It was difficult to measure the amount. For this reason, whether or not pattern exposure has been performed with an appropriate amount of irradiation current has been performed by characteristic inspection after the master is finally completed.
[0004]
By the way, in the creation of the master disc, the accuracy of the exposure pattern formation dimension called pit or groove is required. In beam exposure, the focus spot diameter and dose amount of the beam can be increased as a major factor affecting it, but in the case of electron beam exposure, it is necessary to stabilize the irradiation current amount in order to stabilize the focus spot diameter and dose amount. It becomes. Since the exposure time required to manufacture the master disc is long, the amount of irradiation current drifts by causing physical metamorphosis caused by temperature changes during the exposure time, and a constant pattern cannot be exposed. A problem occurs. Therefore, it has become necessary to measure and control the amount of electron beam irradiation current during exposure even in an electron beam exposure apparatus for creating a master disc.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional master exposure method and exposure apparatus described above have relatively high energy as a method for indirectly measuring the irradiation current amount when the electron beam is directly incident on the electron detector and the irradiation current amount cannot be measured. It is common to use reflected electrons. When an electron beam with a constant irradiation current amount is applied to a uniform substrate, the amount of reflected electrons that can be detected by the backscattered electron detector also becomes constant. If the correlation with the amount of reflected current is known, the amount of electron beam irradiation current can be obtained by measuring the amount of reflected electrons even during exposure.
[0006]
However, when the disk master is manufactured, when the electron beam irradiation is performed at a high speed ON / OFF operation at a dozen to several tens of MHz using a technique such as blanking, the response frequency that is the guaranteed operation speed of the reflected electron detector is high. Even if it is about several MHz, it is impossible to accurately measure the amount of reflected electrons. Therefore, there is a disadvantage that the amount of electron beam irradiation current cannot be easily obtained using the above-described method.
[0007]
Therefore, the present invention has been made in view of such points, and always measures the amount of irradiation current without interrupting the exposure operation of the electron beam that irradiates the substrate, and controls the amount of irradiation current based on the measured value. An object is to realize a master exposure apparatus and a master exposure method using an electron beam that can be performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an electronic gun An electron gun control unit that controls the electron beam and the base gun Backscattered electron detecting means for detecting backscattered electrons generated by irradiating the electron beam by means of, and detecting a backscattered electron amount of the electron beam irradiated on the substrate and based on the backscattered electron amount. Of the estimated electron beam An irradiation current amount monitoring unit for monitoring the irradiation current amount; gun Detecting an exposure pattern signal input to the electron beam blanking means for turning on / off the irradiation of the electron beam by the electron beam and detecting an electron beam based on the exposure pattern. Detect dose rate Irradiation rate detection means and the electron gun By the above electron beam In the detection part Direct incident Electron beam An irradiation current amount detecting means for detecting an irradiation current amount, at least of the electron beam; To the detector Based on direct incidence Electron beam The amount of irradiation current for controlling the generation of the electron beam based on the change information of the electron beam dose rate based on the exposure current amount and the exposure pattern in a predetermined period and the change information of the reflected electron amount in the predetermined period based on the amount of reflected electrons A detection control unit, The irradiation current amount detection control unit averages the irradiation current amount signal of the electron beam based on the amount of reflected electrons and the exposure pattern signal input to the electron beam blanking means to obtain comparison data. , The irradiation current amount of the electron beam during exposure is controlled.
[0009]
Further, the present invention provides the above electronic device during the adjustment operation. gun By the above electron beam In the detection part Direct incident Electron beam The irradiation current amount is detected and measured by the irradiation current amount detection means, and the electron is applied to the substrate. gun An adjustment measurement step of detecting and measuring reflected electrons generated by irradiating the electron beam by the reflected electron detection means, and the direct measurement Electron beam A table generation step for generating a data table in which information on the change in the amount of reflected electrons in the reflected electron measurement with respect to a change in the amount of irradiation current is recorded; an exposure start step for starting an exposure operation; and the electron on the substrate during the exposure operation gun An exposure measurement step of detecting and measuring reflected electrons generated by irradiating the electron beam by means of reflected electron detection means, and the electrons on the substrate during the exposure operation gun The exposure rate signal input to the electron beam blanking means for turning on / off the electron beam irradiation according to the above and the dose rate detected by the electron beam dose rate detection means based on the exposure pattern and the data table An exposure estimation step of estimating a predicted value based on change information of the image by interpolation calculation processing, a shift determination step of determining whether a shift has occurred between the predicted value based on the change information of the data table and the measured value, When there is a discrepancy between the predicted value and the measured value Electron beam A correction calculation step for calculating a control correction value for the irradiation current amount, and a control step for controlling an emission current for the electron gun based on the control value after the correction calculation, to control the irradiation current amount of the electron beam during exposure. It is what you do.
[0010]
Therefore, according to the present invention, the following operations are performed.
First, before the electron beam is irradiated onto the substrate, the detection signal detected using the direct electron detection means inserted in the electron beam path is converted from a current signal to a voltage signal and amplified by the irradiation current amount detection control unit. Averaged. The averaged signal is quantized and the quantized direct irradiation current amount information is stored in the storage means. The irradiation current amount detection control unit performs unit conversion processing on the direct irradiation current amount information, and then the adjustment value is visualized on the display means. While checking this adjustment value on the display means, the electron beam irradiation adjusting means is adjusted so as to be the target value. The irradiation current amount detection control unit controls the irradiation current amount of the electron beam from the electron gun by the control from the electron gun control unit based on the adjusted direct irradiation current amount information. Thereby, by directly measuring the irradiation current amount, it is possible to match the predetermined irradiation current amount to be irradiated to the substrate.
[0011]
The direct electron detection means inserted in the electron beam path is pulled out of the electron beam path, and the moving mechanism is such that the point irradiated with the electron beam is outside the exposure target range for recording the original information of the substrate. The substrate is moved by rotating and translating by the rotation driving mechanism and the translation mechanism of the part, and the substrate is irradiated with the electron beam. Then, based on a command from the irradiation current amount detection control unit, a signal having an input waveform of 100% irradiation state is supplied to the electron beam blanking means from the exposure pattern signal generator, and the substrate is irradiated with 100% of the electron beam. To.
[0012]
A detection signal of the amount of reflected electrons based on the reflected electrons of the electron beam detected by the reflected electron detection means is supplied to the irradiation current monitor control unit. The signal distributed by the irradiation current monitor control unit is subjected to addition processing and then averaged by the irradiation current amount detection control unit. The averaged signal is converted into quantized data. The reflected electron information converted into the quantized data is stored in the storage unit together with information on the substrate, information on the amount of direct irradiation current of the electron beam, and information on the irradiation rate 100% on the substrate.
[0013]
An exposure pattern signal generator generates an input waveform signal with an irradiation rate α during data table creation, and supplies the input waveform signal with the irradiation rate α to an electron beam blanking device. Irradiate. The signal obtained by averaging the output waveform of the reflected electron measurement at the irradiation rate α during the creation of the data table is converted into quantized data. The reflected electron information of the irradiation rate α converted into the quantized data is stored together with the electron beam irradiation current amount and the irradiation rate α% information on the substrate.
[0014]
When the creation of the data table is completed, the rotation drive mechanism and the parallel movement mechanism perform the rotation operation and the parallel movement operation so that the point irradiated with the electron beam becomes the exposure target range for recording the original information of the substrate. As a result, the substrate is moved, and the substrate is irradiated with an electron beam. Then, an input waveform for the exposure operation is supplied from the exposure pattern signal generating means to the electron beam blanking means, and exposure of the substrate is started by the irradiated electron beam.
[0015]
During the exposure operation, the irradiation current amount detection control unit generates a pulse-shaped input waveform signal that changes the dose rate during the exposure operation from the exposure pattern signal generation means, and the pulse-like shape that changes the dose rate. An input waveform signal is supplied to the electron beam blanking means. The pulse-like input waveform signal with the dose rate changing is averaged. The averaged signal is converted into quantized data. The quantized data is stored in the storage means as a dose rate β of the electron beam for a predetermined time during the exposure operation.
[0016]
In parallel with the above-described processing for obtaining the dose rate β, the detection signal of the amount of reflected electrons based on the reflected electrons of the electron beam detected by the reflected electron detection means during exposure is averaged. The averaged signal is converted into quantized data. The measured reflected electron information of the reflected electrons is stored in the storage means.
[0017]
In the data table stored in the storage means by the irradiation current amount detection control unit, an expected output value of the reflected electron amount of the reflected electrons at the irradiation rate β is obtained by interpolation calculation processing. When the irradiation current amount detection control unit detects that there is a deviation between the expected output value of the original electron beam irradiation rate β and the output value of the reflected electron amount of the measured reflected electrons. It is predicted that the amount of irradiation current changes when the irradiation current amount rate of the electron beam is 100% during the exposure operation.
[0018]
The irradiation current amount detection control unit stores the output value of the reflected electron amount of the measured reflected electrons during the exposure in the storage unit. The output current deviation is corrected from the output value of the reflected electron amount of the reflected electrons measured in the data table information stored in the storage means by the irradiation current amount detection control unit using an arithmetic process such as a reverse interpolation calculation process. The actual irradiation current amount rate κ is obtained.
[0019]
Based on the calculated value of the actual irradiation current amount, the irradiation current amount detection control unit obtains a control value of the emission current from a correlation equation between the irradiation current amount of the electron beam and the emission current. The irradiation current amount detection control unit supplies the emission current control value to the emission current amount control means of the electron gun control unit. Based on the control from the emission current amount control means, the filament current control means heats the filament of the electron gun to emit thermionic electrons, and the acceleration voltage control means applies the voltage between the anodes of the electron gun. Emit a beam.
[0020]
Alternatively, based on the calculated value of the actual irradiation current amount, the irradiation current amount detection control unit obtains the control value of the excitation current of the condenser lens from the correlation equation between the irradiation current amount of the electron beam and the aperture ratio of the condenser lens. . The irradiation current amount detection control unit supplies a control value of the excitation current of the condenser lens to the excitation current amount control means. Based on the control from the excitation current amount control means, the irradiation current density of the electron beam passing through the electron beam aperture mechanism is changed by changing the aperture ratio of the condenser lens, thereby changing the irradiation current amount.
[0021]
Also, when the exposure conditions are changed, the data table configuration is increased based on the changed exposure conditions. When the exposure conditions are not changed, the data table created in the previous process is used. Then, the exposure operation is performed.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for achieving the above-described problem will be described with reference to the drawings.
The master exposure apparatus according to the present embodiment relates to an exposure apparatus that irradiates an electron beam and records an information pattern, and can detect an irradiation current amount of the electron beam irradiated to an exposure target and measure the exposure operation without interruption. By using the detection amount of the irradiation current amount as a control signal for the amount of current for irradiating the emitted electron beam, it is possible to perform master exposure with a more stable electron beam.
[0023]
FIG. 1 shows a master exposure apparatus using an electron beam applied to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an internal block diagram showing the configuration of the irradiation current monitor unit, irradiation current amount detection control unit, and electron gun control unit in FIG.
[0024]
The electron gun control unit 38 controls electron beam generating means for generating an electron beam by the electron gun 1. In the electron gun control unit 38, the electron gun 1 emits thermoelectrons by heating the filament of the electron gun 1 by the filament current control circuit 31 based on the control from the emission current amount control device 30, for example, and the acceleration voltage The control circuit 32 applies a voltage between the anodes of the electron gun 1 to emit an electron beam. The electron beam emitted from the electron gun 1 is adjusted by the electron beam irradiation adjusting means using the axis alignment coil 2, the condenser lens 3, the objective lens diaphragm 5, and the objective lens 7 to adjust the irradiation current amount of the electron beam and the optical axis. As a result, the electron beam is focused and irradiated onto the substrate 9 to be exposed.
[0025]
The irradiation current amount monitor unit 40 includes reflected electron detectors 8a and 8b that detect reflected electrons generated by irradiating the base body 9 with an electron beam by an electron beam irradiation adjusting unit. The amount of reflected electrons of the electron beam is detected and the irradiation current amount based on the amount of reflected electrons is monitored. In the irradiation current amount monitoring unit 40, the amount of reflected electrons generated when the electron beam is irradiated onto the substrate 9 is detected by the reflected electron detectors 8a and 8b to become a current signal and supplied to the preamplifier circuits 11a and 11b. . The current signal of the reflected electrons is converted from the current signal to the voltage signal by the preamplifier circuits 11 a and 11 b, amplified, and supplied to the irradiation current monitor circuit 12. Since the voltage signal in the irradiation current monitor circuit 12 is a minute signal, the voltage signal is amplified once before being distributed and then supplied to the main amplifier circuits 13a, 13b, and 14 after being distributed. The distributed voltage signal is amplified by the amplifiers 13a, 13b in the main amplifier circuits 13a, 13b, 14, and is subjected to addition processing or subtraction processing by the adder / subtractor 14, and then supplied to the two-dimensional visualization processing device 34. .
[0026]
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit example of the irradiation current monitor circuit 12. In FIG. 3, the signals supplied to the terminal P1 and the terminal P2 are amplified by the amplifier 12a (amplifier 12a-1, amplifier 12a-2) and the amplifier 12b (amplifier 12b-1, amplifier 12b-2), and the terminal P1- 1, the unit P1-2, the terminal P2-1, and the unit P2-2. The adder circuit 12c includes resistors R1, R2, and R3 and an operational amplifier OP1, adds the voltages of the terminals P1-2 and P2-1, and inverts and outputs the output by -5 to -10 times, and doubles to 10 by the amplifier 12d. Amplified twice and output to the terminal P3. The adder circuit 12e includes resistors R4 and R5 and an operational amplifier OP2. The adder circuit 12e inverts and outputs the voltage at the terminal P2-1 or the terminal P2-2 by -1 and outputs the inverted voltage to the terminal P4.
[0027]
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit example of the main amplifier circuits 13a, 13b, and 14. In FIG. In FIG. 4, the signals supplied to the terminal P5 and the terminal P6 are the amplifier 13a (amplifier 13a-1, amplifier 13a-2, amplifier 13a-3) and amplifier 13b (amplifier 13b-1, amplifier 13b-2, amplifier 13b). -3) is amplified. The switches SW1 and SW2, SW3 and SW4, SW5 and SW6, switches SW7 and SW8, SW9 and SW10, SW11 and SW20 are switched in conjunction with each other. In addition, the amplifier 13a-3 and the amplifier 13b-3 are multiplied by the magnification of the resistors R18, R19, R20, and R21. The subtracting circuit 14a includes resistors R11, R12, R13 and an operational amplifier OP3. The subtracting circuit 14a subtracts the voltages of the amplifiers 13a-3 and 13b-3 and outputs the result to the terminal P7. The adder circuit 14b includes resistors R15, R16, R17 and an operational amplifier OP4. The adder circuit 14b adds the voltages of the amplifiers 13a-3 and 13b-3, inverts the output by -10 times, and outputs it to the terminal P8.
[0028]
The electron beam irradiated onto the substrate 9 is two-dimensionally deflected by the electron beam scanning coil 6 supplied with the scanning signal from the scanning signal generator 33 and scans the substrate 9. In the two-dimensional visualization processing device 34, the signals obtained from the main amplifier circuits 13a, 13b, and 14 by scanning the electron beam are synchronously processed in accordance with the scanning signal supplied from the scanning signal generator 33, thereby adjusting the focus. The monitoring signal for focus adjustment is visualized by the two-dimensional display device 35.
[0029]
In this way, the electron beam emitted from the electron gun 1 and accelerated is adjusted by adjusting the irradiation current amount of the electron beam and adjusting the optical axis by using the axis alignment coil 2, the condenser lens 3, the objective lens diaphragm 5, and the objective lens 7. Is focused on the substrate 9 that is the target of electron beam irradiation. The electron beam is deflected two-dimensionally by the scanning coil 6 in accordance with the scanning signal from the scanning signal generator 33 and scans the surface of the substrate 9. The amount of reflected electrons at the time of scanning is detected by the reflected electron detectors 8a and 8b, and the detected signal is input to the two-dimensional visualization processing device 34 together with the scanning signal and visualized by the two-dimensional display device 35. .
[0030]
The irradiation current amount detection control unit 39 includes a direct electron detector 10 that directly detects the amount of irradiation current by causing the electron beam from the electron beam irradiation adjusting unit to directly enter the irradiation current amount and the electron beam based on the amount of reflected electrons. The generation of the electron beam is controlled based on the change information of the irradiation current amount based on the direct incidence of the light for a predetermined period.
[0031]
In the irradiation current amount detection control unit 39, the exposure pattern signal from the exposure pattern signal generator 21 is averaged by the integrator 22, quantized by the A / D converter 23, and directly detected by the electron detector 10. The detection signal of the irradiation current amount based on the direct incidence of the beam is amplified by the amplifiers 17 and 18, averaged by the integrator 19, quantized by the A / D converter 20, and detected by the reflected electron detectors 8 a and 8 b. The detection signal of the irradiation current amount based on the reflected electrons of the electron beam is averaged by the integrator 15 and quantized by the A / D converter 16. A digital processing unit (hereinafter referred to as a DSP (Digital Signal Processor)) 26 stores the quantized exposure pattern information, backscattered electron information, and direct irradiation current amount information in the storage device 24 by the read / write circuit 25. The DSP 26 compares each of the exposure pattern information, the reflected electron information, and the direct irradiation current amount information, outputs the comparison processing comparison information, and controls the irradiation current amount of the electron beam based on the output information. Details of the irradiation current amount detection control unit 39 will be described later.
[0032]
The substrate 9 can be rotated and translated by the rotation drive mechanism 28 and the translation mechanism 29, and the electron beam adjusted by the above-described configuration and condensed at a predetermined position on the substrate 9 is an irradiation current amount. A substrate that is rotated and translated by a rotation drive mechanism 28 and a translation mechanism 29 while being turned ON / OFF by the electron beam blanking device 4 in accordance with the exposure pattern signal supplied from the exposure pattern signal generator 21 in the detection controller 39. 9 is irradiated to form an exposure pattern.
[0033]
The specific operation of the master exposure apparatus using the electron beam applied to this embodiment will be described below. The purpose of this embodiment is to control the amount of electron beam irradiation current to be constant in order to obtain a stable exposure result. Therefore, in this embodiment, a change in the amount of irradiation current of the electron beam is detected, and this is fed back to obtain a control value. By using this control value, the emission current amount of the electron gun is controlled, Stable control of the amount of current. For this purpose, there are configurations and operations specific to the measurement of the amount of irradiation current required during the exposure operation. Hereinafter, the means for this will be described in detail with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the electron beam exposure apparatus.
In FIG. 5, the irradiation current amount is directly measured and adjusted in step S1. Specifically, first, before irradiating the substrate 9 with the electron beam, the electron detector 10 is inserted directly into the electron beam passage path, and the exposure pattern signal generator 21 in FIG. The input signal of the DC signal is supplied to the electron beam blanking device 4 in the same manner as in the 100% electron beam irradiation state shown, and the electron detector 10 is directly irradiated with the electron beam. The detection signal is converted from a current signal to a voltage signal, amplified by the irradiation current amount detection control unit 38 by the amplifiers 17 and 18, and then averaged by the integrator 19. The averaged signal is quantized by the A / D converter 20, and the direct irradiation current amount information quantized by the DSP 26 is stored in the storage device 24 by the read / write circuit 25. After the DSP 26 performs unit conversion processing on the direct irradiation current amount information, the adjustment value is visualized on the display device 36. While confirming this adjustment value on the display device 36, adjustment is performed using the condenser lens 3 or the like so as to obtain a target value. The DSP 26 controls the irradiation current amount of the electron beam from the electron gun 1 by the control from the electron gun control unit 37 based on the adjusted direct irradiation current amount information. By directly measuring the amount of irradiation current, it can be adjusted to a predetermined amount of irradiation current to be applied to the substrate 9.
[0035]
In step S2, an electron beam is irradiated by 100%. Specifically, the rotation drive mechanism 28 and the parallel movement mechanism 29 are parallel to the rotation operation so that the point irradiated with the electron beam is outside the exposure target range for recording the original information of the substrate 9. The substrate 9 is moved by performing the moving operation, the direct electron detector 10 inserted in the electron beam path is pulled out from the electron beam path, and the substrate 9 is irradiated with the electron beam. Then, based on a command from the DSP 26, the exposure pattern signal generator 21 supplies an input waveform signal of a DC signal in a 100% electron beam irradiation state shown in FIG. 100% is irradiated. In FIG. 7, the DC signal is 0 [V] when the beam is off, and 1 [V] when the beam is on.
[0036]
In step S3, the base information, the amount of reflected electrons in the reflected electron measurement, and information on the irradiation rate 100% are stored. Specifically, the detection signal of the amount of reflected electrons based on the reflected electrons of the electron beam detected by the reflected electron detectors 8 a and 8 b is supplied to the irradiation current monitor circuit 12. Of the signals distributed by the irradiation current monitor circuit 12, the signal that is not input to the main amplifiers 13 a, 13 b, and 14 is added by the adder circuit 12 c and then averaged by the integrator 15. The averaged signal is converted into quantized data by the A / D converter 16. For example, FIG. 8 shows the integration of the reflected electron measurement in the 100% electron beam irradiation state when the signal of the input waveform of the DC signal in the 100% electron beam irradiation state shown in FIG. It is a figure which shows the output waveform after the container 15. FIG. In FIG. 8, the output waveform after the integrator 15 is 0 [mV] when the beam is off 82 and 200 [mV] when the beam is 81. As shown in the data table in FIG. 6, the reflected electron information converted into the quantized data by the A / D converter 16 is the direct irradiation current amount information after adjustment obtained in step S1, the information on the substrate 9, such as the wafer. The DSP 26 stores in the storage device 24 by the read / write circuit 25 together with the resist type and film thickness applied to the substrate, the amount of reflected electrons of the electron beam, and information on the irradiation rate 100% on the substrate 9.
[0037]
In step S4, a data table for the amount of irradiation current and amount of irradiation α for backscattered electron measurement is created. Specifically, based on a command from the DSP 26, the exposure pattern signal generator 21 generates an input waveform signal of the dose rate α during the creation of the data table shown in FIG. Is supplied to the electron beam blanking device 4 to irradiate the substrate 9 with the electron beam. In FIG. 9, the input waveform of the irradiation rate α is a pulse of 1 [V] when the irradiation rate is α% and 0 [V] when the irradiation rate is (100−α)%. This is a waveform. The output waveform of the backscattered electron measurement at the dose rate α during the creation of the data table obtained when the input waveform signal at the dose rate α shown in FIG. 9 is input to the electron beam blanking device 4 is shown in FIG. Shown in In FIG. 10, the input waveform 101 of the integrator 15 has a sawtooth waveform, whereas the output waveform 102 of the integrator 15 is averaged and output as a constant level.
[0038]
The averaged signal is converted into quantized data by the A / D converter 16. As shown in the data table of FIG. 6, the reflected electron information of the irradiation rate α converted into the quantized data by the A / D converter 16 shows the reflected electron amount of the electron beam and the irradiation rate α to the substrate 9. The DSP 26 stores the information in the storage device 24 by the read / write circuit 25 together with the% information. At this time, as shown in the data table in FIG. 6, for example, the dose rate α [%] is changed by 10%, 0, 10, 20,..., 80, 90, 100, as described above. The amount of reflected electrons [mA] measured as reflected electron information is I ₀ , I _Ten , I ₂₀ , ... I ₈₀ , I ₉₀ , I ₁₀₀ Create a data table.
[0039]
In step S5, an exposure operation is started. Specifically, when the creation of the data table is completed by the processing of step S4 described above, the rotation drive mechanism is set so that the point irradiated with the electron beam becomes the exposure target range for recording the original information of the substrate 9. The substrate 9 is moved by rotating and translating by the movement mechanism 28 and the translation mechanism 29, and the substrate 9 is irradiated with the electron beam. Then, based on a command from the DSP 26, an exposure waveform signal generator 21 supplies an input waveform for an exposure operation to the electron beam blanking device 4, and exposure of the substrate 9 is started by the irradiated electron beam.
[0040]
In step S6, the dose rate β during the exposure operation and the amount of reflected electrons in the reflected electron measurement are detected. Specifically, during the exposure operation, a pulse-like input waveform signal during the exposure operation shown in FIG. 11 is generated from the exposure pattern signal generator 21, and this pulse-like input waveform signal is electron beam blanked. Supply to device 4. This pulse-shaped input waveform signal is averaged by the integrator 22. FIG. 12 is a diagram showing an input waveform at a constant level after the integration of the pulsed input waveform signal supplied to the electron beam blanking device 4 during the exposure operation after the integrator. In FIG. 12, the input waveform after the integration of the dose rate β is 100% indicated by a dotted line as 1 [V], and β% indicated by a solid line of an intermediate level [V] between 0 and 1 according to the ratio. Become. The averaged signal is quantized by the A / D converter 23, and the DSP 26 stores the irradiation current amount information of the irradiation rate β that is quantized in the storage device 24 by the read / write circuit 25. From the value of the irradiation current amount information of the irradiation rate β read by the DSP 26, as shown in FIG. 12, the irradiation rate β of the electron beam during the exposure operation can be known.
[0041]
In parallel with the above-described processing for obtaining the dose rate β, the detection signal of the amount of reflected electrons based on the backscattered electrons detected by the backscattered electron detectors 8a and 8b during the exposure is shown in FIG. It is a signal having an output waveform in a sawtooth waveform before the integrator for measuring the backscattered electrons at the irradiation rate β. The sawtooth wave output waveform signal before the integrator for the backscattered electron measurement at the irradiation rate β is averaged by the integrator 15. FIG. 14 is a diagram showing an output waveform at a certain level after the averaging processing after the integrator of the backscattered electron measurement of the dose rate β during the exposure operation. FIG. 14 shows a case where the measured output voltage value 142 indicated by the solid line is the expected output voltage value 141 indicated by the dotted line. The averaged signal is converted into quantized data by the A / D converter 16. The DSP 26 stores the reflected electron amount information of the reflected electron measurement at the irradiation rate β in the storage device 24 by the read / write circuit 25.
[0042]
In step S7, it is determined whether or not there is a difference between the predicted value and the measured value. Specifically, the DSP 26 obtains an expected output voltage value of the amount of reflected electrons at the dose rate β by interpolation calculation processing in the data table stored in the storage device 24. In addition, although the amount of reflected electrons [mA] is shown in the data table shown in FIG. 6, a value converted into a voltage value [mV] may be stored. As shown in FIG. 14, when the DSP 26 detects that a deviation occurs between the expected output voltage value 141 of the original electron beam irradiation rate β and the measured output voltage value 142, The DSP 26 predicts that the irradiation current amount changes when the irradiation current amount rate of the electron beam is 100% during the exposure operation.
[0043]
The irradiation current amount detection control unit stores the output value of the reflected electron amount of the measured reflected electrons during the exposure in the storage unit. The output current deviation is corrected from the output value of the reflected electron amount of the reflected electrons measured in the data table information stored in the storage means by the irradiation current amount detection control unit using an arithmetic process such as a reverse interpolation calculation process. The actual irradiation current amount rate κ is obtained.
In step S8, an actual irradiation current amount is obtained by a correction calculation process. Specifically, the DSP 26 stores the output value of the reflected electron amount of the reflected electrons measured during the exposure obtained in the process of step S <b> 6 in the storage device 24 by the read / write circuit 25. The DSP 26 reads the information in the data table created in the process of step S4 from the storage device 24 by the read / write circuit 25. The DSP 26 corrects the deviation of the output voltage value shown in FIG. 14 using an arithmetic process such as a reverse interpolation process from the output value of the reflected electron quantity of the reflected electrons measured in the information of the read data table. The actual irradiation current rate κ is obtained. At this time, assuming that the actual irradiation current amount rate κ, the actual irradiation current amount is calculated by the following equation (1).
[0044]
[Expression 1]
Actual irradiation current amount = target irradiation current amount × (κ / β)
[0045]
In step S9, the emission current is controlled by the control value after the correction calculation. Specifically, based on the value of the actual irradiation current amount calculated by Equation 1 described above, the DSP 26 obtains a control value of the emission current from a correlation equation between an electron beam irradiation current amount and an emission current (not shown). . The DSP 26 supplies the emission current control value to the emission current amount control device 30 of the electron gun controller 38. Based on the control from the emission current amount control device 30, the filament current control circuit 31 heats the filament of the electron gun 1 to emit thermoelectrons, and the acceleration voltage control circuit 32 sets the voltage between the anodes of the electron gun 1. When applied, an electron beam is emitted.
[0046]
In step S10, it is determined whether or not the exposure operation is finished. If the exposure operation is not completed in step S10, the process returns to step 6. When the exposure operation is completed in step 10, the process proceeds to step 11, and in step 11, it is determined whether or not the process is completed. When the process is not finished, the process proceeds to step S12, and it is determined whether or not the exposure conditions are changed in step S12. When the exposure condition is changed in step S12, the process returns to step S1, the process of increasing the data table configuration is performed based on the changed exposure condition, and the determination and process from step S1 to step S12 are repeated. When the exposure condition is not changed in step S12, the process returns to step S5, and the determination and processing from step S5 to step S12 are repeated using the data table created in step S4. If there is no deviation between the predicted value and the measured value in step S7, the process immediately proceeds to step S10.
[0047]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to measure the irradiation current amount of the electron beam during the exposure operation in the disk master exposure apparatus using the electron beam, which has been considered difficult in the past. Thus, it is possible to guarantee the stability of the irradiation current amount, which has been a problem for forming an accurate exposure pattern.
[0048]
【The invention's effect】
The master exposure apparatus according to the present invention includes an electron beam generating means for generating an electron beam by an electron gun, and an electron for focusing the electron beam emitted from the electron beam generating means on a substrate to which the electron beam is irradiated. A beam irradiation adjusting means; and an electron beam blanking means for turning on / off the electron beam irradiation by the electron beam irradiation adjusting means at a high speed in accordance with an inputted exposure pattern signal. In the master exposure apparatus for making a master disk, the electron beam is irradiated to the photosensitive material applied to the surface of the base serving as a disk master while rotating the base and moving in parallel. An electron gun control unit for controlling the generating means, and the electron beam irradiation adjusting means on the substrate. Backscattered electron detection means for detecting backscattered electrons generated by irradiating the beam, and detecting the amount of backscattered electrons of the electron beam applied to the substrate and monitoring the amount of irradiation current based on the amount of backscattered electrons An irradiation current amount monitoring unit for detecting the amount of irradiation current by direct incidence of the electron beam by the electron beam irradiation adjusting unit, and an irradiation current amount based on at least the direct incidence of the electron beam; An irradiation current amount detection control unit that controls the generation of the electron beam based on the change information of the electron beam irradiation rate based on the exposure pattern for a predetermined period and the change information of the reflected electron amount based on the reflected electron amount for a predetermined period; Since the exposure current amount of the electron beam during exposure is controlled, a disc master exposure apparatus using an electron beam which has been considered difficult in the past It is possible to measure the amount of irradiation current of the electron beam during the exposure operation, and when the amount of irradiation current changes during the exposure operation, the amount of irradiation current is controlled according to the change information. There is an effect that it is possible to guarantee the stability of the irradiation current amount, which has been regarded as a problem for the formation.
[0049]
In the master exposure apparatus according to the present invention, the irradiation current amount detection control unit averages the irradiation current amount signal based on the reflected electrons and the exposure pattern signal input to the electron beam blanking means. Since it is resistant to noise of the detection signal and the response performance of the detector is poor with respect to a signal that is turned on / off at a high frequency, even if the detection signal is distorted, the change in the amount of irradiation current in the exposure operation is changed. There exists an effect that it can detect stably.
[0050]
In the master exposure apparatus of the present invention, in the above description, the control means outputs each information obtained by averaging the signal of the irradiation current amount based on the reflected electrons and the exposure pattern signal input to the electron beam blanking means. Therefore, the irradiation current amount can be controlled according to the change information of the irradiation current amount in the exposure operation.
[0051]
In the master exposure apparatus according to the present invention, the irradiation current amount detection control unit includes the exposure pattern quantization means for quantizing the input exposure pattern signal after signal processing and the backscattered electron detection means. Reflected electron quantization means for quantizing the detected reflected electron signal after signal processing, and irradiation current amount quantization for quantizing the irradiation current amount signal detected by the irradiation current amount detecting means after signal processing And storage means for storing the exposure pattern information, the reflected electron information and the irradiation current amount information respectively quantized by the exposure pattern quantization means, the reflected electron quantization means and the irradiation current amount quantization means. Therefore, the exposure pattern signal from the exposure pattern signal generation means is averaged and quantized, and the reflection of the electron beam detected by the reflected electron detection means is detected. The detection signal of the amount of irradiation current based on electrons is averaged and quantized, and the detection signal of the amount of irradiation current based on direct incidence of the electron beam detected by the direct electron detection means is amplified and then averaged and quantized. Each of the quantized exposure pattern information, reflected electron information, and direct irradiation current amount information can be stored in the storage means.
[0052]
Further, in the master exposure apparatus of the present invention, in the above, the irradiation current amount detection control unit is quantized by the exposure pattern quantization means, the backscattered electron quantization means, and the irradiation current amount quantization means, respectively. Comparison means for comparing each of the exposure pattern information, backscattered electron information and irradiation current amount information, comparison information output means for outputting comparison information subjected to comparison processing by the comparison means, and output by the comparison information output means Control means for controlling the amount of irradiation current of the electron beam based on the information, so that each of the exposure pattern information, the reflected electron information and the direct irradiation current amount information is compared, and the comparison processed comparison information is output, There is an effect that the amount of irradiation current of the electron beam can be controlled based on the output information.
[0053]
In the master exposure method of the present invention, an electron beam is generated from an electron gun by an electron beam generating unit, and the electron beam emitted from the electron beam generating unit by an electron beam irradiation adjusting unit is irradiated with the electron beam. Focusing on a certain substrate, the electron beam irradiation by the electron beam irradiation adjusting means is turned on / off at high speed according to the exposure pattern signal inputted by the electron beam blanking means, and the substrate is accompanied by an exposure operation by the moving mechanism section. In the master exposure method for making a master disc, the electron beam is applied to the photosensitive material applied to the surface of the substrate that becomes the master disc while being rotated and rotated, and the above-mentioned electron during the adjustment operation in the master exposure method for creating the master disc The above-mentioned electron beam is directly incident by the beam irradiation adjusting means and the irradiation current amount is detected. An adjustment measurement step for detecting and measuring reflected electrons generated by irradiating the base with the electron beam by the electron beam irradiation adjusting means and measuring the reflected electron, and the direct measurement irradiation. A table generation step for generating a data table in which information on the change in the amount of reflected electrons in the reflected electron measurement with respect to a change in the amount of current is recorded; an exposure start step for starting an exposure operation; and the electron beam irradiation adjustment during the exposure operation The electron beam by the means is directly incident, the amount of irradiation current is detected and measured by the irradiation current amount detection means, and the reflected electrons generated by irradiating the electron beam by the electron beam irradiation adjusting means to the base are reflected electrons. An exposure measurement step for detecting and measuring by the detection means, and an electron beam on the substrate during the exposure operation. The exposure pattern signal input to the electron beam blanking means for turning on / off the electron beam irradiation by the irradiation adjusting means and detecting the exposure rate and the data table detected by the electron beam irradiation rate detection means based on the exposure pattern An exposure estimation step for estimating a predicted value based on change information by interpolation calculation processing, a shift determination step for determining whether or not a shift has occurred between the predicted value based on the change information in the data table and the measured value, and the predicted value and measurement A correction calculation step for calculating a control correction value of the irradiation current amount when a deviation occurs in the value, and a control step for controlling an emission current for the electron gun of the electron beam generating means by the control value after the correction calculation Since the amount of irradiation current of the electron beam during exposure is controlled, a data table is generated from the measured values. It is possible to measure the irradiation current amount of the electron beam during the exposure operation in the original disc exposure apparatus using the electron beam, which has been considered difficult, and change information when the irradiation current amount changes during the exposure operation. Accordingly, the actual irradiation current amount interpolated based on the target irradiation current amount obtained from the data table is obtained, and the irradiation current amount of the electron beam is controlled by the irradiation current amount after interpolation. There is an effect that it is possible to guarantee the stability of the irradiation current amount, which has been a problem for forming the pattern.
[0054]
The master exposure process according to the present invention further includes a step of determining whether or not the conditions for the exposure operation have been changed in the above, and when the conditions for the exposure operation have been changed, After the data table is generated, the exposure process is started from the adjustment measurement step, and when the exposure operation conditions are not changed, the exposure process is started from the exposure start step using the same data table. When the exposure condition is changed, the data table configuration is increased based on the changed exposure condition. When the exposure condition is not changed, the exposure operation is performed using the data table created in the previous process. There is an effect that can be.
[0055]
In the master exposure method of the present invention, since the substrate information used for the exposure operation is recorded in the data table in the above description, the reflected electron measurement is performed with respect to the input dose rate generated by the information specific to the substrate. There is an effect that a database in which changes in output values are recorded in a data table can be constructed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electron beam exposure apparatus applied to the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit example of an irradiation current monitor circuit.
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit example of a main amplifier circuit.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the electron beam exposure apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing a data table.
FIG. 7 is a diagram showing an input waveform of a DC signal in an irradiation state of 100% electron beam.
FIG. 8 is a diagram showing an output waveform after the integrator 15 for measuring reflected electrons in an irradiation state of 100% of an electron beam.
FIG. 9 is a diagram showing an input waveform of an irradiation rate α during creation of a data table.
FIG. 10 is a diagram showing an output waveform of measurement of reflected electrons at an irradiation rate α during creation of a data table.
FIG. 11 is a diagram showing an input waveform before an integrator of an irradiation rate β during an exposure operation.
FIG. 12 is a diagram showing an input waveform after an integrator of the dose rate β during the exposure operation.
FIG. 13 is a diagram showing an output waveform before an integrator for measuring reflected electrons at an irradiation rate β during an exposure operation;
FIG. 14 is a diagram showing an output waveform after an integrator for measuring reflected electrons at an irradiation rate β during an exposure operation;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Axis alignment coil, 3 ... Condenser lens, 4 ... Electron beam blanking device, 5 ... Objective lens aperture, 6 ... Electron beam scanning coil, 7 ... Objective lens, 8a , 8b ... Backscattered electron detector, 9 ... Base, 10 ... Direct electron detector, 11a, 11b ... Preamplifier circuit, 12 ... Irradiation current monitor circuit, 13a, 13b ... Amplifier, 14 ... Addition / subtraction circuit , 15 ... integrator, 16 ... A / D converter, 17, 18 ... amplifier, 19 ... integrator, 20 ... A / D converter, 21 ... exposure pattern signal generator, 22 ... Integrator, 23... A / D converter, 24... Storage device, 25... Memory read / write circuit, 26... DSP, 27 .. drive control device, 30. Filament current control circuit, 32 ... Acceleration voltage control circuit, 33 ... Scanning signal generator, 34 ... 2D visualization processing device, 35 ... 2D display device, 36 ... Display device, 37 ... Excitation current control device, 38 ... Electronics Gun control unit 39... Irradiation current amount detection control unit 40... Irradiation current monitor unit 41... Condenser lens control unit 42.

Claims

An electron gun , an electron beam focusing means for focusing the electron beam emitted from the electron gun on a substrate to which the electron beam is irradiated, and an exposure pattern to which the irradiation of the electron beam by the electron gun is input An electron beam blanking means that turns on and off at high speed in accordance with a signal, and a photosensitive mechanism applied to the surface of the substrate serving as a disk master while rotating and simultaneously moving the substrate in accordance with the exposure operation by the moving mechanism. In a master exposure device for creating a master disc that irradiates the material with an electron beam and forms an exposure pattern,
An electron gun control unit for controlling the electron gun,
Backscattered electron detecting means for detecting backscattered electrons generated by irradiating the electron beam from the electron gun onto the base, and detecting the amount of backscattered electrons of the electron beam irradiated on the base. and irradiation current amount monitor unit for monitoring the irradiation current amount of the electron beam that is estimated based on the amount,
Dose rate detection means for detecting an exposure pattern signal input to the electron beam blanking means for turning on / off the irradiation of the electron beam by the electron gun and detecting an electron beam dose rate based on the exposure pattern When,
Irradiation of an electron beam based on at least the direct incidence of the electron beam on the detection unit, comprising irradiation current amount detection means for detecting the amount of electron beam irradiation current by direct incidence of the electron beam from the electron gun on the detection unit Irradiation current amount detection for controlling the generation of the electron beam based on the change information of the electron beam irradiation rate based on the current amount and the exposure pattern for a predetermined period and the change information of the reflected electron amount on the predetermined period based on the reflected electron amount A control unit,
The irradiation current amount detection control unit averages the irradiation current amount signal of the electron beam based on the amount of reflected electrons and the exposure pattern signal input to the electron beam blanking means to obtain comparison data. ,
A master exposure apparatus characterized by controlling an irradiation current amount of the electron beam during exposure.

The master exposure apparatus according to claim 1,
In means for controlling irradiation current amount of the electron beam during the exposure by the control information obtained from the irradiation current amount detection control unit, the control of the electron gun control unit for controlling the electron gun, as further the electron beam focusing means 2. A master exposure apparatus comprising a condenser lens section , wherein the condenser lens section changes an irradiation current density of an electron beam passing through an electron beam stop mechanism to control an irradiation current amount of the electron beam .

The master exposure apparatus according to claim 2,
A control feedback value for the electron gun controller is obtained from each information obtained by averaging the irradiation current signal of the electron beam based on the amount of reflected electrons and the exposure pattern signal input to the electron beam blanking means. A master exposure apparatus characterized by that.

The master exposure apparatus according to claim 1,
The irradiation current amount detection control unit is
Exposure pattern quantization means for quantizing the input exposure pattern signal after signal processing; and reflected electron quantization means for quantizing the reflected electron signal detected by the reflected electron detection means after signal processing; irradiation current amount quantum of after the quantization of the signal processing irradiation current amount of the signal of the detected electron beam by direct irradiation current amount detecting means for detecting the irradiation current amount of the electron beam is incident directly the electron beam to the detection unit And storage means for storing the exposure pattern information, the reflected electron information and the direct irradiation current amount information respectively quantized by the exposure pattern quantization means, the reflected electron quantization means and the irradiation current amount quantization means A master exposure apparatus characterized by comprising:

The master exposure apparatus according to claim 1,
The irradiation current amount detection control unit is
Comparing means for comparing and processing each of the exposure pattern information, reflected electron information and direct irradiation current amount information quantized by the exposure pattern quantization means, the reflected electron quantization means and the direct irradiation current amount quantization means, respectively. And comparison information output means for outputting comparison information subjected to comparison processing by the comparison means, and control means for controlling the irradiation current amount of the electron beam based on the information output by the comparison information output means. A master exposure device.

An electron beam is generated from an electron gun , the electron beam emitted from the electron gun is focused by an electron beam focusing means on a substrate that is an irradiation target of the electron beam, and the electron beam is irradiated by the electron gun. Photosensitivity applied to the surface of the substrate serving as a disk master while being turned on and off at the high speed according to the exposure pattern signal inputted by the blanking means, and rotating and moving in parallel with the exposure mechanism by the moving mechanism. In the master exposure method for creating a master disc by irradiating the material with an electron beam and forming an exposure pattern,
The electron beam from the electron gun during the adjustment operation is directly incident on the detector, the irradiation current amount of the electron beam is detected and measured by the irradiation current amount detection means, and the electron beam is irradiated to the base by the electron gun. An adjustment measurement step for detecting and measuring reflected electrons generated by the reflected electron detecting means;
A table generation step for generating a data table in which change information of the reflected electron amount of the reflected electron measurement with respect to a change in the irradiation current amount of the electron beam of the direct measurement is recorded;
An exposure start step for starting an exposure operation;
An exposure measurement step in which reflected electrons generated by irradiating the electron beam from the electron gun onto the substrate during the exposure operation are detected and measured by reflected electron detection means;
Detecting an exposure rate signal of the electron beam based on the exposure pattern by detecting an exposure pattern signal input to the electron beam blanking means for turning on / off the electron beam irradiation by the electron gun on the substrate during the exposure operation An exposure estimation step of estimating a predicted value by interpolation calculation processing based on the dose rate detected by the means and change information of the data table;
A deviation determination step for determining whether or not a deviation has occurred between the predicted value based on the change information of the data table and the measured value;
A correction calculation step of calculating a control correction value of the irradiation current amount of the electron beam when a deviation occurs between the predicted value and the measured value;
A control step of controlling an emission current for the electron gun by a control value after correction calculation,
A master exposure method characterized by controlling an irradiation current amount of the electron beam during exposure.

The master exposure method according to claim 6,
Determining whether the conditions of the exposure operation have been changed,
When the conditions of the exposure operation are changed, the exposure operation is started by the exposure start step after generating the changed data table by the table generation step,
A master exposure method, wherein when the conditions of the exposure operation are not changed, the exposure operation is started by an exposure start step using the same data table.

The master exposure method according to claim 6,
A master exposure method, wherein substrate information used for an exposure operation is recorded in the data table.