專利名稱：電子束記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過將電子束照射到預(yù)定的位置來記錄信息的電子束記錄裝
置，并且具體涉及用于通過使用電子束打印模式(pattern)來生產(chǎn)母光盤(a master of optical disk)的電子束i己錄裝置。
背景技術(shù)：
近年來，對如母光盤曝光技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的微制造技術(shù)的精度改進(jìn)存 在日益增長的需求。例如，通過用于從玻璃板生產(chǎn)壓模的母盤生產(chǎn)處理、和 用于利用其上安裝有壓模的注模來生產(chǎn)光盤的磁盤生產(chǎn)處理而制造光盤。
在典型的母盤生產(chǎn)處理中，母盤生產(chǎn)機器從周圍環(huán)境中的光源發(fā)出可見 光、紫外線激光等，并且通過高倍物鏡將光線聚焦以具有波長級的點直徑。 利用這些光線，在其主要表面上具有光阻材料層的玻璃板上形成對應(yīng)于要記 錄的信息信號等的凹坑(pit)模式潛像。在切割光阻材料層之后，玻璃板進(jìn) 入顯影處理或者是電鑄處理以便成為壓模。
在切割母盤的同時，母盤生產(chǎn)機器旋轉(zhuǎn)母盤，以便相對移動可視光或紫 外光在母盤的徑向方向上的照射位置。這樣的使用可見光或紫外線激光的母 盤切割處理的問題在于，由于光點直徑的限制，要記錄的信息信號的記錄分 辨率受到限制，導(dǎo)致妨礙高密度記錄。
與通過激光束切割相比，通過電子束的切割能夠形成更精細(xì)的模式。
然而，在使用電子束的典型的母盤生產(chǎn)機器中，電子束被機器內(nèi)部和外 部的磁場波動而偏轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致被聚焦單元聚焦的電子束的點位置的變化。這 降低了母盤磁道間距的精度或造成再現(xiàn)抖動。
機器內(nèi)部和外部的^t場波動的原因包括由于車輛、電梯等的運動產(chǎn)生的 地》茲力(magnetism)的變化、從如配電盤的電源系統(tǒng)發(fā)射的電^茲波的變化、 以及由母盤生產(chǎn)機器的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)或磁盤傳輸機構(gòu)產(chǎn)生的磁力的變化。
尤其是，由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、磁盤傳輸機構(gòu)等產(chǎn)生的磁力引起電子束照射位置 的明顯變化。因此提出了各種方法來減小由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)或磁盤傳輸機構(gòu)等產(chǎn)生的磁力的影響(見專利文獻(xiàn)l-3)。
專利文獻(xiàn)1公開了一種磁屏蔽設(shè)備作為移除噪聲的方法，該磁屏蔽設(shè)備 阻擋企圖進(jìn)入具有由高導(dǎo)磁率材料構(gòu)成的壁的盒狀磁屏蔽室的磁噪聲。
在專利文獻(xiàn)l中公開的磁屏蔽設(shè)備包括檢測線圈，其穿過壁的孔和壁 周圍的開口 (wound),用于輸出與磁噪聲的變化對應(yīng)的感應(yīng)電壓作為檢測信 號；消除線圈，其接收外部電流，以便產(chǎn)生磁場來補償由檢測線圈檢測到的 磁噪聲；以及控制器，用于根據(jù)檢測線圈的輸出來控制要提供給消除線圈的 電流。 一對玄姆霍茲線圈用作消除線圈，它能夠在與檢測線圈檢測到的磁通 量相同的方向產(chǎn)生磁場。
專利文獻(xiàn)2公開了一種信息記錄器，它包含旋轉(zhuǎn)單元，用于旋轉(zhuǎn)信息 記錄介質(zhì)的主盤；照射單元，用于將信息記錄電子束照射到主盤的記錄表面 上；傳輸單元，用于在與記錄表面平行的方向上相對移動主盤和照射單元； 以及真空形成單元，用于在真空環(huán)境中容納旋轉(zhuǎn)單元和照射單元。
依照專利文獻(xiàn)2,信息記錄器的旋轉(zhuǎn)單元包含放置主盤的轉(zhuǎn)盤、用于支 撐轉(zhuǎn)盤的軸(spindle shaft )、用于旋轉(zhuǎn)軸的電磁發(fā)動機、和用于屏蔽在電磁發(fā) 動機中產(chǎn)生的磁力的磁屏蔽單元。
在專利文獻(xiàn)2的信息記錄器中，為了減小來自電磁發(fā)動機的磁噪聲，整 個電磁發(fā)動機由磁外殼(高導(dǎo)磁率材料)包圍以阻擋磁力，從而阻止由電磁 發(fā)動機產(chǎn)生的電磁場對電子束的影響。
專利文獻(xiàn)3公開了 一種電子束照射設(shè)備和一種用于消除由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)或主 盤傳輸機構(gòu)產(chǎn)生的磁力以及電子槍附近的磁力的影響的方法。專利文獻(xiàn)3的 電子束照射設(shè)備根據(jù)在布置于電子束發(fā)生器附近或真空室內(nèi)的多個磁檢測器 的輸出來驅(qū)動電子束偏轉(zhuǎn)電極，將電子束在用于消除由^F茲場的變化造成的電 子束的偏轉(zhuǎn)的方向上偏轉(zhuǎn)，從而校正了由于磁場變化造成的主盤上電子束焦 點的位移。
<專利文獻(xiàn)1>日本專利申請公開號2003-124683 <專利文獻(xiàn)2>日本專利申請公開號6-131706 <專利文獻(xiàn)3〉日本專利申請公開號2002-217086
回來參照專利文獻(xiàn)l中公開的磁屏蔽設(shè)備，盡管消除線圈需要高精度地 安裝，但由于亥姆霍茲線圈相對大的尺寸，難以精確安裝該亥姆霍茲線圈。 如果亥姆霍茲線圈未形成理想的形狀，則由該亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的^f茲場不一致，這導(dǎo)致設(shè)備精度的降低。而且，使用專利文獻(xiàn)1的磁屏蔽設(shè)備的設(shè)施大 而且貴。
參照專利文獻(xiàn)2的信息記錄器，電磁發(fā)動機包含旋轉(zhuǎn)部分，因此難以通 過將整個電磁發(fā)動機用磁外殼(高導(dǎo)磁率材料)包圍來完全屏蔽整個電磁發(fā) 動片幾的；茲力。
在專利文獻(xiàn)2中公開的信息記錄器的另一個問題是，如果使用了大量的 高導(dǎo)磁率材料，則旋轉(zhuǎn)單元的重量增加。
專利文獻(xiàn)2的信息記錄器的另一個問題是，如果還對整個設(shè)備提供^f茲屏 蔽，則在照射單元的磁屏蔽開口處和旋轉(zhuǎn)單元的磁外殼的開口處，在電子束 照射軸的方向產(chǎn)生磁場。產(chǎn)生的磁場對電子束產(chǎn)生影響，這妨礙了焦點的精 確校正，并且導(dǎo)致曝光質(zhì)量的降低。
參照專利文獻(xiàn)3的電子束照射設(shè)備，根據(jù)校正由于磁場變化造成主盤上 的電子束焦點的位移和調(diào)整電子束相對于目標(biāo)物體的焦點的方法，由于多個 磁檢測器估計電子束的照射點附近的磁場，所以不能夠精確計算電子束注入 (injecting)部分的干擾磁場。因此，專利文獻(xiàn)3中的電子束照射設(shè)備不能精 確地校正焦點，因此曝光質(zhì)量降低。
此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)3，由于設(shè)備配置的原因，為了消除地球磁力的影 響，整個電子束照射設(shè)備必須是磁屏蔽的。然而，由于在可使用性和構(gòu)造上 有很多局限性，如通風(fēng)和空調(diào)設(shè)施，這種配置對被屏蔽的設(shè)備內(nèi)部所產(chǎn)生的 磁場的變化不是很有效。而且，由于整個設(shè)備是磁屏蔽的，因此電子束照射 設(shè)備大而且貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種能夠通過以高定位精度將電子束照射在樣本的預(yù)定 位置上來記錄信息的電子束記錄裝置。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供了 一種通過使用電子束來在樣本的表面 上記錄信息的電子束記錄裝置。該電子束記錄裝置包括電子源，其照射電 子束；磁檢測器，其被配置為移動到照射軸上并移出照射軸，并獲取關(guān)于照 射軸的,茲信息；會聚位置控制部分，其根據(jù)由磁檢測器獲取的磁信息，計算 用于校正電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置的會聚位置校正量；以及會聚位置 調(diào)整部分，其調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置。會聚位置控制部分使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)會聚位置校正量調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該電子束記錄裝置能夠通過計算在照射軸上由 于磁場而引起的電子束關(guān)于樣本的會聚位置的位移，以高精度執(zhí)行電子束的 會聚位置控制。因此，電子束以高定位精度照射到樣本的預(yù)定位置來記錄信 息。此外，由于電子束以高定位精度照射樣本的預(yù)定位置，因此能以高形態(tài)
(shape)精度在樣本的表面上打印。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在該電子束記錄裝置中，因為根據(jù)當(dāng)關(guān)于測 試襯底的表面上的粒子調(diào)整焦點位置時獲得的焦點位置調(diào)整信息、經(jīng)驗性地 計算在照射軸上由于磁場而引起的電子束關(guān)于樣本的焦點位置位移，所以可 以高精度執(zhí)行電子束的焦點位置控制。因此，電子束以定位精度照射到樣本 的預(yù)定位置上來記錄信息。此外，因為電子束以高定位精度照射到樣本的預(yù) 定位置上，所以可以高形態(tài)精度在樣本的表面上打印。此外，因為使用表面 上具有粒子的測試襯底經(jīng)驗性地計算會聚位置的位移，所以電子束記錄裝置 簡單而且便宜。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在該電子束記錄裝置中，因為#4居當(dāng)關(guān)于測試 襯底的表面上的粒子調(diào)整照射位置時獲得的照射位置調(diào)整信息、經(jīng)驗性地計 算在照射軸上由于磁場而引起的電子束關(guān)于樣本的照射位置位移，所以除了 電子束的焦點位置控制外，還可以高精度執(zhí)行電子束的照射位置控制。因此， 電子束以更定位精度照射到樣本的預(yù)定位置上來記錄信息。此外，因為電子 束以更高定位精度照射到樣本的預(yù)定位置上，所以可以更高形態(tài)精度在樣本 的表面上打印。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，因為會聚位置調(diào)整部分包括靜電透鏡，所以即 使高速驅(qū)動，該電子束記錄裝置也可以高靈敏度執(zhí)行會聚位置調(diào)整(焦點位 置調(diào)整)，并且可以高形態(tài)精度執(zhí)行打印(記錄)。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第 的結(jié)構(gòu)的示意圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第 部分的結(jié)構(gòu)的框一實施例的電子束記錄裝置的示意圖，；
一實施例的電子束記錄裝置的靜電偏轉(zhuǎn)電極
一實施例的電子束記錄裝置的焦點位置控制圖4是圖示電子束的會聚位置的示意圖5是示出關(guān)于移動體位置、在Z方向上的磁通量密度的特性曲線的曲 線圖，其中垂直軸代表在Z方向上的磁通量密度，而水平軸代表移動體位置；
圖6是示出關(guān)于移動體位置、電子束的會聚位置特性的曲線圖，其中垂 直軸代表校正電壓，而水平軸代表移動體位置；
圖7是示出高度傳感器的敏感度特性的曲線圖，其中垂直軸代表高度4全 測的輸出，而水平軸代表4全測的位移；
圖8是示出靜電透鏡的敏感度特性的曲線圖，其中垂直軸代表施加到靜 電透鏡的電壓，而水平軸代表焦點位置調(diào)整量；
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子束記錄裝置的示意圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子束記錄裝置的照射位置控 制部分的結(jié)構(gòu)的框圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子束記錄裝置的靜電偏轉(zhuǎn)電 極的結(jié)構(gòu)的示意圖12A是示意性示出測試襯底的側(cè)視圖12B是示意性示出圖12A的測試襯底的俯^L圖13是示出關(guān)于移動體位置、電子束的會聚位置特性的曲線圖，其中垂 直軸代表會聚位置，而水平軸代表移動體位置；
圖14是圖示電子束的照射位置的位移的示意圖15是示出關(guān)于移動體位置、在X方向和Y方向上的^"茲通量密度的特 性曲線的曲線圖，其中垂直軸代表在X方向和Y方向上的^茲通量密度，而水 平軸代表移動體位置；
圖16是示出關(guān)于移動體位置、電子束的照射位置特性的曲線圖，其中垂 直軸代表校正電壓，而水平軸代表移動體位置；以及
圖17是示出關(guān)于移動體位置、電子束的傳播(travel)距離特性的曲線 圖，其中垂直軸代表電子束的傳播距離，而水平軸代表移動體位置。
具體實施例方式
在下面，參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的電子束記錄裝置。圖l是示出根據(jù) 本發(fā)明的第一實施例的電子束記錄裝置IO的示意圖。
電子束記錄裝置10例如用于通過在玻璃襯底上打印模式來生產(chǎn)母光盤。電子束記錄裝置10包括打印部分12、電子束產(chǎn)生器14、主控制器20、 焦點位置控制部分21、饋送控制部分22、位置檢測部分23、旋轉(zhuǎn)控制部分 24和旋轉(zhuǎn)角度檢測部分25。
主控制器20連接到焦點位置控制部分(會聚位置控制部分)21、饋送控 制部分22和旋轉(zhuǎn)控制部分24,并控制該焦點位置控制部分(會聚位置控制 部分)21、饋送控制部分22和旋轉(zhuǎn)控制部分24。
主控制器20還連接到例如下面描述的電子源62并控制它。
打印部分12位于例如電子束產(chǎn)生器14 (電子源62)的下面，并且在真 空室30中提供有饋送機構(gòu)單元32、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元34、磁檢測器36、和高度 傳感器38。真空室30例如安排在如氣壓伺服安裝器的振動隔離機構(gòu)部分(未 示出)之上。
真空室30在其上側(cè)有開口 30a,這個開口連接到電子束產(chǎn)生器14(透鏡 鏡筒60的末端部分60a)。
磁屏蔽板40位于真空室30的整個內(nèi)表面。磁屏蔽板40由如透磁合金的 高磁導(dǎo)磁率的材料制成，以便減少由于如地磁力的干擾。
饋送機構(gòu)單元32包括驅(qū)動發(fā)動機42、底座43、平臺44、移動體45、 送螺桿46、和位置傳感器47。
底座43放置在真空室30的底部30b上，它們之間插入磁屏蔽板40。平 臺44安排在底座43之上。移動體45放置在平臺44上，它們之間例如插入 在饋送方向上安排的如球形或者圓柱形滾筒的滾動軸承(未示出)。
在移動體45下面提供導(dǎo)向裝置(guide) 47a。還提供了檢測器47b,它 和導(dǎo)向裝置47a —起組成了位置傳感器47。導(dǎo)向裝置47a在移動體45上提供， 而檢測器47b在平臺44上提供。位置傳感器47是例如如激光刻度尺(scale) 的線性刻度尺(linear scale )。
位置傳感器47與位置檢測部分23連接，使得位置傳感器47輸出表示移 動體45 (樣本S)的位置的檢測信號到位置檢測部分23。位置檢測部分23 輸出檢測信號(樣本S的位置信息)到焦點位置控制部分21。
移動體45具有接收螺桿部分(未示出)，饋送螺桿46從其中穿過。凸出 到真空室30外的饋送螺桿46的末端連接到安裝在真空室30外的驅(qū)動發(fā)動機 42。例如，饋送螺桿46包括球形螺桿。
驅(qū)動發(fā)動機42連接到饋送控制部分22。饋送控制部分22控制驅(qū)動發(fā)動才幾42的i走轉(zhuǎn)。
通過由饋送控制部分22控制的驅(qū)動發(fā)動機42的旋轉(zhuǎn)使移動體45在X 方向上移動。在饋送機構(gòu)單元32中，位置傳感器47將檢測信號輸出到位置 檢測部分23來提供移動體45的當(dāng)前位置信息，然后位置檢測部分23將移動 體45的當(dāng)前位置信息輸出到饋送控制部分22。驅(qū)動發(fā)動機42的旋轉(zhuǎn)根據(jù)基 于當(dāng)前的位置信息提供的饋送控制部分22的輸出信號來控制，使得移動體 45在X方向上移動。饋送機構(gòu)單元32被提供有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元34。
旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元34包括空氣軸50、光學(xué)旋轉(zhuǎn)式編碼器51、旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動發(fā) 動機52、轉(zhuǎn)盤53、和卩磁性流體密封54。旋轉(zhuǎn)一幾構(gòu)單元34和移動體45 —起 在X方向上移動。樣本S被放置在轉(zhuǎn)盤53上并通過轉(zhuǎn)盤53轉(zhuǎn)動。
在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元34中，空氣軸50被固定到移動體45?？諝廨S50在壓 縮空氣推動的方向和徑向方向上符合流體靜力學(xué)地流動?？諝廨S50的壓縮空 氣從真空室30外提供。
轉(zhuǎn)盤53安裝在空氣軸50的上面。旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動發(fā)動機52在空氣軸50的 下面提供。旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動發(fā)動機52連接到通過其控制旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動發(fā)動機52的 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)控制部分24。旋轉(zhuǎn)控制部分24連接到主控制器20并由其控制。
光學(xué)旋轉(zhuǎn)式編碼器51固定到旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動發(fā)動機52的下部。光學(xué)旋轉(zhuǎn)式 編碼器51通常在每一轉(zhuǎn)輸出數(shù)千個A相位脈沖和B相位脈沖，并且在每一 轉(zhuǎn)輸出一個Z相位脈沖。
光學(xué)旋轉(zhuǎn)式編碼器51連接到旋轉(zhuǎn)角度檢測部分25,旋轉(zhuǎn)角度檢測部分 25根據(jù)光學(xué)旋轉(zhuǎn)式編碼器51的輸出信號檢測旋轉(zhuǎn)角度位置，并獲取旋轉(zhuǎn)速 度信息。旋轉(zhuǎn)角度檢測部分25連接到旋轉(zhuǎn)控制部分24。旋轉(zhuǎn)控制部分24根 據(jù)旋轉(zhuǎn)角度檢測部分25獲取的旋轉(zhuǎn)速度信息控制旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動發(fā)動機52的旋 轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動發(fā)動機52的旋轉(zhuǎn)引起轉(zhuǎn)盤53的旋轉(zhuǎn)。通過饋送機構(gòu)單元32, 轉(zhuǎn)盤53還和移動體45 —起在垂直于照射軸C的X方向上(平面上)移動。
照射軸C是從電子源62向下延伸的垂直線。
真空室30的內(nèi)部被抽成了真空。當(dāng)如上所述在真空中提供空氣軸50時， 通常為了真空密封的目的在空氣軸50的外圍提供磁性流體密封54。除了磁 性流體密封54之外，如差動抽空裝置(differential evacuation )的密封機構(gòu)一 般在空氣軸50的外圍提供。
在真空室30中提供磁檢測器36。磁檢測器36能夠移動到照射軸C上并移出照射軸C，并且能夠獲取關(guān)于照射軸C的磁信息。
磁檢測器36連接到在真空室30的上表面部分30c上提供的旋轉(zhuǎn)體48 的垂直方向上延伸的旋轉(zhuǎn)軸48a的臂狀物48b的末端。
旋轉(zhuǎn)體48的旋轉(zhuǎn)軸48a能夠通過空氣壓力移動。-茲檢測器36只有當(dāng)執(zhí) 行^t場的測量時才移動到電子束b的照射軸C上去，否則停在照射軸C外。
》茲4全測器36和焦點位置控制部分21連接，并且將所測量的移動體45 的每個位置的磁通量密度的信息(磁信息)輸出到焦點位置控制部分21。
磁檢測器36能夠獲得三個方向的磁通量密度信息(磁信息)，即，調(diào)整 焦點位置的聚焦方向(以下稱為Z方向)、與Z方向垂直并且是移動體45的 移動方向的X方向、以及與Z方向和X方向垂直的Y方向。；茲4企測器36不 限制于特定的傳感器，而可能是在本領(lǐng)域中公知的任何傳感器。
磁檢測器36不限于能夠測量三個方向(X、 Y和Z方向)上的磁通量密 度的磁檢測器。在本實施例中，如下所述，磁檢測器36用于控制電子束b在 Z方向上的焦點位置，并且可以是至少能夠獲取在Z方向上的磁通量密度信 息(磁信息)的任何檢測器。
高度傳感器38提供在真空室30的上表面部分30c。高度傳感器38基于 激光三角測量，檢測當(dāng)樣本S旋轉(zhuǎn)或移動時樣本S的高度位移或樣本S的表 面高度。
樣本S的表面高度指示例如在Z方向上到作為基準(zhǔn)面的轉(zhuǎn)盤53的表面 的距離。樣本S的高度位移指示例如在Z方向上到作為基準(zhǔn)面的轉(zhuǎn)盤53的表 面的位移量。
高度傳感器38包含發(fā)光部分38a和光接收部分38b。
發(fā)光部分38a發(fā)射例如半導(dǎo)體激光束(未示出)。光接收部分38b接收由 發(fā)光部分38a發(fā)射并由樣本S的表面反射后的激光束的反射光，并且基于接 收反射光的位置來計算樣本S的高度(樣本S的高度位移)。光接收部分38b 包含位置敏感檢測器(PSD)(未示出)和算術(shù)部分(未示出)。
光接收部分38b和焦點位置控制部分21連接，以便將由高度傳感器38 計算的高度作為輸出信號(高度信息)輸出到焦點位置控制部分21。
下面描述電子束產(chǎn)生器14。
電子束產(chǎn)生器14將電子束b照射到樣本的表面，以便在樣本S的表面記 錄信息。電子束產(chǎn)生器14包含在透鏡鏡筒60中的各種組成部分。透鏡鏡筒60 包含具有開放末端的錐形末端部分60a。透鏡鏡筒60還包括封閉的尾端部分 60b 。
在電子束產(chǎn)生器14中，透鏡鏡筒60在其中容納按照以下順序從尾端部 分60b起排列的電子源62、消隱電4及64、軸對準(zhǔn)線圈66、聚焦透4竟68、選 擇光圈70、象散校正線圈72、靜電偏轉(zhuǎn)電極(會聚位置調(diào)整部分)74、物鏡 76、和靜電透鏡(會聚位置調(diào)整部分)78。透鏡鏡筒60的末端部分60a連接 到真空室30的開口部分30a。
磁屏蔽板41放置在透鏡鏡筒60的末端部分60a的外圍，以便減少由于 如地磁力的干擾。磁屏蔽板41由如透磁合金的高磁導(dǎo)磁率材料制成。
在電子束產(chǎn)生器14中，電子源(電子槍)62是熱場照射類型的，并且 被安排在超高真空中。電子源62將電子束b照向轉(zhuǎn)盤53 。
電子源62照射電子束b是由主控制器20控制的。
由熱場照射類型的電子源62照射的電子束b具有約20到50nm的小的 直徑。因此，在得到具有小直徑的電子束b的方面，沒有必要減小電子束b 的直徑，該電子束b以相對于由電子源6 2照射的電子束b的直徑的高減小比 率聚焦在樣本S的表面。
消隱電極64用于控制與形成打印模式時電子束b的掃描同步地照射(開 /關(guān))電子束b到樣本S。更具體地，當(dāng)電子束b沒有被消隱電極64偏轉(zhuǎn)時， 電子束b被照射到樣本S的表面(開)。另一方面，當(dāng)電子束b被消隱電極 64偏轉(zhuǎn)時，電子束b不被照射到樣本S的表面(關(guān))。
消隱電極64連接到消隱驅(qū)動電路26。消隱驅(qū)動電路26從主控制器20 接收與要打印到樣本S表面的打印模式相對應(yīng)的打印消隱信號，并且輸出控 制信號以便控制照射電子束b到樣本S。
軸對準(zhǔn)線圈66布置在消隱電極64之下。軸對準(zhǔn)線圈66校正要入射到聚 焦透鏡68的電子束b的軸向位移。
聚焦透鏡68是聚焦電子束b到交叉點CP的磁透鏡(電磁透鏡)，該電 子束b的軸向位移由軸對準(zhǔn)線圈66來校正。物鏡76是將被聚焦透鏡68聚焦 到交叉點CP的電子束b聚焦到樣本S的表面的磁透鏡。聚焦透鏡68和物鏡 76以此順序安排在軸對準(zhǔn)線圈66的下面。
選擇光圏70根據(jù)信息寫入過程中要寫入的信息控制電子束b的開(寫入)/關(guān)(停止寫入)。更具體地，當(dāng)電子束b沒有被消隱電極64偏轉(zhuǎn)時，電子束
b穿過選擇光圈70的開口 70a以入射到樣本S的表面(開)。另一方面，當(dāng) 電子束b被消隱電極64偏轉(zhuǎn)時，電子束b被選擇光圈70屏蔽(關(guān))。
象散校正線圈72校正電子束b的象散并且被安排在選擇光圈70的下面。
靜電偏轉(zhuǎn)電極74至少在垂直于照射軸C延伸的方向(Z方向)的兩個方 向(X方向和Y方向)中的一個方向上調(diào)整電子束b的照射位置。靜電偏轉(zhuǎn) 電極74能夠調(diào)整會聚位置、特別是照射位置。
靜電偏轉(zhuǎn)電極74根據(jù)在信息寫入過程中要寫入的信息對電子束進(jìn)行偏 轉(zhuǎn)，以便控制電子束b在樣本S的表面上的照射(點)位置。靜電偏轉(zhuǎn)電極 74插入在象散校正線圈72和物鏡76之間。
如圖2所示，靜電偏轉(zhuǎn)電極74包括在X方向上4皮此相對的一對第一偏 轉(zhuǎn)電極板74a和在Y方向上彼此相對的一對第二偏轉(zhuǎn)電極板74b。該對第一 偏轉(zhuǎn)電極板74a和該對第二偏轉(zhuǎn)電極板74b的每個連接到主控制器20。
在這個實施例中，為了在X方向上偏轉(zhuǎn)電子束b,主控制器20施加對應(yīng) 于偏轉(zhuǎn)量的電壓到該對第一偏轉(zhuǎn)電極板74a。這樣在X方向上調(diào)整了要照射 到樣本S上的電子束b的位置。為了在Y方向上偏轉(zhuǎn)電子束b,主控制器20 施加對應(yīng)于偏轉(zhuǎn)量的電壓到該對第二偏轉(zhuǎn)電極板74b。這樣在Y方向上調(diào)整 了要照射到樣本S上的電子束b的位置。這樣，主控制器20控制電子束b的 偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)量。
靜電透鏡(會聚位置調(diào)整部分)78調(diào)整會聚位置，特別是調(diào)整電子束b 的焦點位置以便與樣本S的表面相交。靜電透鏡78 ^皮提供有用于改變焦距的 聚焦控制部分(未示出)。聚焦控制部分能夠根據(jù)需要改變靜電透鏡78的焦 距。
聚焦控制部分連接到焦點位置部分21。靜電透鏡78的焦距由來自焦點 位置控制部分21的輸出信號(從焦點位置控制部分21施加的電壓)來控制， 使得調(diào)整了電子束b相對于樣本S的表面的焦點位置。
因為靜電透鏡78通過電場力會聚電子束b，所以靜電透鏡78的靈敏度 比通過磁場力會聚電子束b的磁透鏡高。
在本實施例的電子束產(chǎn)生器14中，電子源62發(fā)射電子束b。在軸對準(zhǔn) 線圈66校正電子束b的軸向位移之后，聚焦透鏡68將電子束b聚焦到交叉 點CP上。然后，電子束b穿過選擇光圈70的開口 70a。之后，象散校正線圈72校正象散，并且物鏡76和靜電透鏡78校正焦點。因此，電子束b聚焦
到樣本s的表面上。
在本實施例的電子束產(chǎn)生器14中，當(dāng)寫入信息時，從電子源62照射的 電子束b由消隱電極64和選擇光圈70通過消隱驅(qū)動電路26來控制開和關(guān)。 已經(jīng)穿過選擇光圈70的開口 70a以入射到物鏡76的電子束b，根據(jù)要寫入的 信息，通過靜電偏轉(zhuǎn)電極74在X方向或Y方向偏轉(zhuǎn)。這樣，控制了樣本S 的表面上的點位置。也就是說，電子束b掃描樣本S的表面(X-Y平面)，以 便在樣本S的表面的預(yù)定位置寫入信息。
下面描述焦點位置控制部分21的配置。聚焦控制部分21根據(jù)由位置傳 感器47檢測到的移動體45 (轉(zhuǎn)盤53 )的位置、和通過磁;險測器36獲取關(guān)于 的移動體45的每個位置的磁通量密度信息(磁信息)，來計算用于控制電子 束b的焦點位置的校正電壓(校正量)?；谶@個校正電壓，焦點位置控制部 分21使得靜電透鏡78將電子束b的焦點位置調(diào)整到合適的位置。
圖3是示出根據(jù)本實施例的焦點位置控制部分21的結(jié)構(gòu)的框圖。
參照圖3，焦點位置控制部分21包含CPU 80、其中寫入了用于計算會 聚位置特性算術(shù)表達(dá)式的程序的ROM 81、 RAM 82、》茲通量密度測量電路83、 D/A轉(zhuǎn)換器電路85、加法器86、放大器87和驅(qū)動電路88。
CPU 80通過總線連接到ROM 81 、 RAM 82、磁通量密度測量電路83、 D/A轉(zhuǎn)換器電路85、主控制器20和位置檢測部分23 (位置傳感器47)。
CPU 80從ROM 81中讀出會聚位置特性算術(shù)表達(dá)式的計算程序，并且通 過使用會聚位置特性算術(shù)表達(dá)式的計算程序，根據(jù)位置檢測部分23 (位置傳 感器47)的輸出信號和移動體45的每個位置的磁通量密度信息，計算會聚 位置特性算術(shù)表達(dá)式。會聚位置特性算術(shù)表達(dá)式是高階多項式，如例如五次 函數(shù)。CPU80計算高階多項式的系數(shù)。
磁通量密度測量電路83基于磁檢測器36的輸出信號，測量例如Z方向 上的磁通量密度。
RAM 82保存由CPU 80計算的會聚位置特性算術(shù)表達(dá)式(高階多項式) 的系數(shù)。
D/A轉(zhuǎn)換器電路85將由CPU 80計算的、靜電透鏡78的數(shù)字施加的電 壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬電壓數(shù)據(jù)。
在焦點位置控制部分21中，D/A轉(zhuǎn)換器電路85和加法器86連接。加法器86和放大器87連接，并且》t大器87和驅(qū)動電路88連接。
加法器86將D/A轉(zhuǎn)換器電路85的模擬電壓數(shù)據(jù)(輸出信號)加到代表 樣本S的表面高度的高度傳感器38的輸出信號，并輸出相加信號。
放大器87使用預(yù)定的放大因子將加法器86的相加信號放大到靜電透鏡 78所需的級別。驅(qū)動電路88和靜電透鏡78連接。驅(qū)動電路88的輸出信號 (校正電壓)改變靜電透鏡78的焦距，使得調(diào)整靜電透鏡78的焦點，以將 電子束b聚焦到樣本S的表面上。
下面描述在電子束產(chǎn)生器14中控制電子束b的焦點的方法。首先，參照 圖4,描述受磁場Bz影響的電子束b的焦點位置。
圖4示出相對于代表聚焦方向(Z方向)的z軸的會聚半角e的電子束 流。速率為V的電子e響應(yīng)于由速度分量VR和磁場Bz而造成的洛倫茲力，開
始關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)。由于速度分量vr和會聚半角e (e《i)成比例，因此洛
倫茲力和到Z軸的距離r成比例。旋轉(zhuǎn)的電子e由于磁場Bz而受到垂直于Z
軸的方向上的力，使得彎曲了 5 e軌道。5 e和電子束直徑r成比例，并且
會聚到會聚點Ze。全部電子束流的會聚點Zd在聚焦方向(Z方向)上一致地 位移了位移量5Z。
因此，如果電場幅度(即，磁通量密度)已經(jīng)知道，則在每個位置上的 位移量5 Z能夠通過在徑向和Z方向積分來計算。
下面描述電子束b的會聚點的位移量的校正。
圖5是示出關(guān)于移動體位置、在Z方向上磁通量密度的特性曲線的曲線 圖，其中垂直軸代表Z方向上的磁通量密度，而水平軸代表移動體位置。在 圖5中示出的表示在移動體45的每個位置中的Z方向磁通量密度的曲線被稱 為特性曲線。
移動體位置表明以當(dāng)不受磁場影響時其上照射電子束b的轉(zhuǎn)盤53(旋轉(zhuǎn) 機構(gòu)單元34)的轉(zhuǎn)動中心的位置為參照(即，X=0 mm)、在X方向上轉(zhuǎn)盤53 的位置。
在本實施例中，圖5中示出的特性曲線的磁通量密度在徑向和Z方向上 積分，從而為移動體45的每個位置計算靜電透鏡78的校正電壓，如圖6所 示。這個校正電壓被從驅(qū)動電路88施加到靜電透鏡78。
要認(rèn)識到，在本實施例中，為了通過焦點位置控制部分21來計算校正電 壓(要施加到靜電透鏡78的電壓)，預(yù)先測量圖7中示出的高度傳感器38的高度檢測靈敏度和圖8中示出的靜電透鏡78的靈敏度。
此外，在本實施例中，因為磁場的影響依賴于移動體45的位置而變化， 所以校正電壓需要依賴于移動體45的位置而改變。因此，焦點位置控制部分 21基于移動體位置信息連續(xù)計算校正電壓。
例如，RAM82保存多項式近似的系數(shù)(移動體位置的函數(shù))，在圖6中 所示的特性通過該多項式近似而近似得到。通過多項式近似計算與當(dāng)前移動 位置信息相對應(yīng)的校正電壓。CPU80通過根據(jù)從ROM81中讀出的計算程序 來從RAM 82中讀出系數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)，并且使用位置檢測部分23的輸出數(shù)據(jù)， 執(zhí)行校正電壓的計算。計算結(jié)果輸出給D/A轉(zhuǎn)換器電路85。如果放大器87 的放大因子為1，則在圖6中示出的校正電壓從D/A轉(zhuǎn)換器電路85輸出給放 大器87。如果放大器87的放大因子為IO,則在圖6中示出的校正電壓的1/10 從D/A轉(zhuǎn)換器電路85輸出給放大器87。
在本實施例的電子束記錄裝置IO的電子束產(chǎn)生器14中，當(dāng)確定了記錄
(打印)到樣本S中所需要的電子源62的電流量時，在執(zhí)行記錄之前，磁檢 測器36移動到在電子束b的照射軸C上的工作距離位置附近。因此，磁檢測 器36測量每個移動體位置的Z方向上的磁通量密度，以便計算會聚位置特性
(見圖6)。
當(dāng)執(zhí)行記錄(打印)時，加法器86將對應(yīng)于由于磁場引起的焦點位置位 移量的輸出信號和高度傳感器38的輸出信號相加，并且電壓通過放大器87 和驅(qū)動電路88施加到靜電透鏡78。因此，靜電透鏡78控制電子束b的焦點。 在該電子束b的聚焦控制中，由于磁場的影響減小，因此電子束b能夠以高 焦點位置精度照射到樣本S的預(yù)定位置上以便記錄信息。而且，由于電子束 b的高焦點位置精度，因此打印模式可以高形態(tài)精度記錄在樣本S上。
本發(fā)明的第二實施例如下所示。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子束記錄裝置10a的示意圖。 圖IO是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子束記錄裝置10a的照射位置控制 部分100的結(jié)構(gòu)的框圖。圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子束記錄 裝置的靜電偏轉(zhuǎn)電極74的結(jié)構(gòu)的示意圖。與圖1到圖8中示出的本發(fā)明的第 一實施例的電子束記錄裝置IO的組成部分相同的電子束記錄裝置10a的組成 部分用相同的參考標(biāo)號表示，并且沒有詳細(xì)描述。
第二實施例的電子束記錄裝置10a和第一實施例的電子束記錄裝置10(見圖1)的不同在于，它除了能夠調(diào)整電子束b的焦點位置(會聚位置) 外，還能夠在X方向和Y方向上調(diào)整電子束b的照射位置(會聚位置)。
本實施例的電子束記錄裝置10a除了具有第 一 實施例中的電子束記錄裝 置10的校正焦點位置位移(散焦)的功能之外，還具有在X方向和Y方向 上調(diào)整照射位置的位移的功能。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在X方向和Y方向上的焦點位置位移和照射位 置位移是相互獨立發(fā)生的，并且即使校正是分開進(jìn)行的，焦點位置位移和照 射位置位移也能夠互不影響地校正。因此，焦點位置位移的校正和照射位置 位移的校正可以以任何順序執(zhí)行。
參照圖9,第二實施例的電子束記錄裝置10a和第一實施例的電子束記 錄裝置10 (見圖1)的不同還在于，第二實施例的電子束記錄裝置10a包含 真空室30中的次電子檢測器49、用于基于當(dāng)電子束b在X-Y平面上掃描時 從次電子檢測器49中輸出的信號形成圖像的圖像恢復(fù)(retrieving)部分27、 用于處理由圖像恢復(fù)部分27形成的圖像的圖像處理部分28、用于顯示圖像 的顯示部分、和用于控制電子束b的照射位置的照射位置控制部分(會聚位 置控制部分)100。除了這些區(qū)別之外，電子束記錄裝置10a的配置和第一實 施例的電子束記錄裝置IO的配置(見圖1)相同，且不做具體描述。
本實施例的電子束記錄裝置10a的照射位置控制部分100計算用于校正 電子束b在相互垂直的X方向和Y方向中的至少一個方向上的照射位置的校 正量，計算用于控制在X方向和Y方向中的至少一個方向上的照射位置的校 正電壓(校正量)，并且在X方向和Y方向中的至少一個方向上、使用,爭電 偏轉(zhuǎn)電極74調(diào)整電子束b在樣本S表面的照射位置。
照射控制部分100能夠校正照射位置。
次電子檢測器49檢測當(dāng)電子束b在X-Y平面上掃描樣本S的表面時產(chǎn) 生的次電子。
圖像恢復(fù)部分27根據(jù)次電子檢測器49的次電子的檢測結(jié)果形成次電子 反射圖像。
在本實施例的電子束記錄裝置10a中，主控制器20在X-Y平面上將電 子束b在樣本S的表面掃描。次電子檢測器49檢測執(zhí)行掃描時產(chǎn)生的次電子。 圖像恢復(fù)部分27形成次電子反射圖像。然后，顯示部分29顯示次電子反射圖像。
圖像處理部分28具有長度測量功能，用于測量在顯示部分29上顯示的 次電子反射圖像的對象的距離。
如下所述，圖像處理部分28執(zhí)行圖像處理和計算在X方向和Y方向上 的會聚點的位移量以及照射位置的位移量。圖像處理部分28的圖像處理結(jié)果 (在X方向和Y方向上的會聚點的位移量以及照射位置的位移量)可以輸出 到顯示部分29，以便在其上顯示。
如下所述，圖像處理部分28的圖像處理結(jié)果(會聚點的位移量)輸出到 焦點位置控制部分21，使得計算校正量以便為實現(xiàn)精確聚焦而對焦點位置重 新定位。
如下所述，圖像處理部分28的圖像處理結(jié)果(照射位置位移量)輸出到 照射位置控制部分100,使得計算校正量以便將照射位置定位到合適的位置。
照射位置控制部分100根據(jù)位置傳感器47檢測的移動體45 (轉(zhuǎn)盤53 ) 的位置、和由磁檢測器36獲取的移動體45的每個位置處的X方向上的磁通 量密度信息(磁信息)以及Y方向上的磁通量密度信息(磁信息)，計算用 于控制電子束b的照射位置的校正電壓。照射位置控制部分100將這個校正 電壓加到要從主控制器20施加來用于偏轉(zhuǎn)的電壓上，以便調(diào)整電子束b的照 射位置到合適的位置。
參照圖10，照射位置控制部分100與焦點位置控制部分21 (見圖3)的 不同在于，其沒有連接到高度傳感器38，沒有加法器86，并且具有ROM81a, 在該ROM 81a上面寫入了用于計算照射位置特性算術(shù)表達(dá)式的程序。除了這 些不同之外，照射位置控制部分100的配置和焦點位置控制部分21的配置大 體是相同的。
和焦點位置控制部分21相同，在照射位置控制部分100中，CPU80a通 過總線連接到ROM 81a、 RAM 82a、磁通量密度測量電路83a、 D/A轉(zhuǎn)換器 電路85a、位置檢測部分23 (位置傳感器47)、和圖像處理部分28。
CPU 80a從ROM 81a中讀出照射位置特性算術(shù)表達(dá)式的計算程序，并根 據(jù)位置檢測部分23 (位置傳感器47)的輸出信號和移動體45的每個位置在 X方向和Y方向上的磁通量密度信息，通過使用照射位置特性算術(shù)表達(dá)式的 計算程序來計算照射位置特性算術(shù)表達(dá)式。照射位置特性算術(shù)表達(dá)式是高階 多項式，如例如五次函數(shù)。CPU80a計算高階多項式的系數(shù)。磁通量密度測量電路83a根據(jù)磁檢測器36的輸出信號，測量例如在Z 方向上的磁通量密度和在Y方向上的磁通量密度。
RAM82a保存CPU80a計算的照射位置特性算術(shù)表達(dá)式(高階多項式) 的系數(shù)。
此外，由CPU80a計算出的、校正照射位置所需要的要施加到靜電偏轉(zhuǎn) 電極74 (—對第一偏轉(zhuǎn)電極板74a和一對第二偏轉(zhuǎn)電極4反74b )的才交正數(shù)字 電壓被D/A轉(zhuǎn)換器電路85a轉(zhuǎn)換為預(yù)定的模擬校正電壓。
在照射位置控制部分100中，D/A轉(zhuǎn)換器電路85a連接到放大器87a。 放大器87a連接到驅(qū)動電路88a。
放大器87a使用預(yù)定的放大因子放大校正電壓(模擬電壓)到靜電偏轉(zhuǎn) 電極74需要的級別。
驅(qū)動電路88a連接到靜電偏轉(zhuǎn)電極74。驅(qū)動電路88a的輸出信號(校正 電壓)改變靜電偏轉(zhuǎn)電極74的電子束b的照射位置，使得調(diào)整電子束b的照 射位置。這樣，如果不受磁場影響，則電子束b聚焦到樣本S表面上的預(yù)定 的照射位置。
在本實施例的電子束記錄裝置10a中，當(dāng)主控制器20偏轉(zhuǎn)電子束b時， 照射位置控制部分IOO校正照射位置。對于焦點位置，焦點位置控制部分21 控制焦點位置，以便如在第一實施例中一樣將電子束b聚焦到樣本S的表面。
下面將描述本實施例的電子束記錄裝置10a的焦點位置控制方法。
本實施例的電子束記錄裝置10a的焦點位置控制方法和第一實施例的電 子束記錄裝置IO的焦點位置控制方法的不同僅在于，其使用棵眼檢查焦點位 置位移，并且不再詳述。
圖12A是示意性示出測試襯底90的側(cè)視圖，并且圖12B是示意性示出 圖12A的測試襯底90的俯視圖。圖13是示出關(guān)于移動體45的位置、電子 束b的會聚位置特性的曲線圖，其中垂直軸代表會聚位置，而水平軸代表移 動體位置。
參照圖12A和圖12B,根據(jù)本實施例中的電子束記錄裝置10a的焦點位 置控制方法，所使用的測試襯底90有扁平的基座92，該基座92上面提供具 有約幾十納米到幾百納米的直徑的如例如黃金粒子(golden particle)和橡膠 5求(latex sphere )的壽立子94。
根據(jù)本實施例的電子束記錄裝置10a的焦點位置控制方法，主控制器20通過使用靜電偏轉(zhuǎn)電極74,在X-Y平面中將電子束b在測試襯底90的表面 上掃描。次電子檢測器49檢測執(zhí)行掃描時產(chǎn)生的次電子。圖像恢復(fù)部分27 根據(jù)次電子檢測器49的檢測結(jié)果形成次電子反射圖像。隨后，顯示部分29 顯示次電子反射圖像。利用在顯示部分29上顯示的次電子反射圖像，由于在 轉(zhuǎn)盤53 (旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元34 )的每個位置上的磁場造成的焦點位置位移(散焦) 通過棵眼檢查，并通過手動施加電壓到靜電透鏡78來調(diào)整焦點位置以實現(xiàn)精 確聚焦。為實現(xiàn)精確聚焦而施加的電壓作為焦點位置調(diào)整信息(散焦量)獲 得。之后，計算如圖13所示的電子束b的會聚位置特性。焦點位置控制部分 21根據(jù)電子束b的會聚位置特性計算校正電壓。根據(jù)校正電壓，調(diào)整靜電透 鏡78的焦距，使得調(diào)整電子束b相對于樣本S的表面的焦點位置。這樣，電 子束b的焦點位置被重定位到合適的位置。
在本實施例的電子束記錄裝置10a中，轉(zhuǎn)盤53被移動到X = 0 mm的位 置，并且電子束b的焦點被調(diào)整到粒子94。
之后，計算在基座92的表面上的會聚位置，也就是每個粒子94的散焦 量(為實現(xiàn)精確聚焦而施加的電壓)。使用計算的散焦量來計算近似表達(dá)式， 然后作為程序?qū)懭氲絉OM 81中。
例如，根據(jù)本實施例的電子束記錄裝置10a,優(yōu)選地，焦點位置控制部 分21的ROM 81是閃存ROM等，使得在例如在樣本S上記錄(曝光)的時 候?qū)懭胪ㄟ^計算散焦量來計算的會聚位置特性的系數(shù)數(shù)據(jù)。焦點位置控制部 分21可具有輸入部分，使得近似表達(dá)式的系數(shù)通過該輸入部分輸入。
下面描述在本實施例的電子束記錄裝置10a的電子束照射設(shè)備14中控制 電子束b的照射位置的方法。
首先，參照圖14，描述受磁場B影響的電子束b的照射位置的位移。
參照圖14,以加速電壓Va加速的質(zhì)量為m的電子e通過具有^茲通量密 度b的偏轉(zhuǎn)磁場區(qū)域。在這種情況下，滿足表達(dá)式r=(2m Va/e)1/2 x i/b， 其中R代表回旋加速器半徑。
當(dāng)電子e從位置Z。移動距離5 Z,到達(dá)ZP時，其從Z軸偏離位移量5 S。
根據(jù)幾何關(guān)系，距離5Zi和位移量5S之間的關(guān)系通過下面的表達(dá)式表
示
5S-(5Z力2R。
根據(jù)回旋加速器半徑R以及5Z,與位移量5S之間的關(guān)系，位移量5S通過下面的表達(dá)式表示
<formula>formula see original document page 22</formula>
相應(yīng)地，如果知道;茲通量密度分布，則電子束b的照射位置的位移量5S 由Z方向上的積分來確定。
下面描述電子束b的照射位置的位移量的校正。
圖15是示出關(guān)于移動體位置、在X方向和Y方向的磁通量密度的特性 曲線的曲線圖，其中垂直軸代表X方向和Y方向的磁通量密度，而水平軸代 表移動體位置。在圖15中，代表移動體45的每個位置上的X方向的磁通量 密度的曲線被稱為特性曲線D,,而代表Y方向的磁通量密度的曲線被稱為特
性曲線D2。
移動體位置指示以電子束b照射在其上的轉(zhuǎn)盤53 (旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元34 )的 旋轉(zhuǎn)中心的位置為基準(zhǔn)(也就是X二0mm)、轉(zhuǎn)盤53在X方向的位置。
在本實施例中，在圖15中所示的特性曲線Di和D2的磁通量密度在Z 方向上積分，從而對圖16所示的移動體45的每個位置計算靜電偏轉(zhuǎn)電極74 上的校正電壓。該校正電壓要從驅(qū)動電路88a施加到靜電偏轉(zhuǎn)電極74。注意 到，在計算照射位置的校正電壓時，停止轉(zhuǎn)盤53。
在本實施例中，照射位置控制部分100為計算校正電壓(要施加到靜電 偏轉(zhuǎn)電極74 (第一偏轉(zhuǎn)電極板74a和第二偏轉(zhuǎn)電極板74b)的電壓)，預(yù)先測 量靜電偏轉(zhuǎn)電極74 (第一偏轉(zhuǎn)電極板74a和第二偏轉(zhuǎn)電極板74b )的靈敏度。 在該實施例中，靜電偏轉(zhuǎn)電極74(第一偏轉(zhuǎn)電極板74a和第二偏轉(zhuǎn)電極板74b ) 的靈敏度例如在從1到5 m m/v的范圍內(nèi)。
此外，在本實施例中，由于^f茲場對照射位置的位移的影響取決于移動體 45的位置而變化，因此靜電偏轉(zhuǎn)電極74(第一偏轉(zhuǎn)電極板74a和第二偏轉(zhuǎn)電 極板74b)的校正電壓需要根據(jù)移動體45的位置而變化。因此，焦點位置控 制部分21根據(jù)移動體位置信息持續(xù)計算靜電偏轉(zhuǎn)電極74 (第一偏轉(zhuǎn)電極板 74a和第二偏轉(zhuǎn)電極板74b )的校正電壓。例如，RAM 82保存多項式近似(移 動體位置的函數(shù))的系數(shù)，通過該多項式近似近似得出如圖16所示的特性。 使用該多項式近似，計算對應(yīng)于當(dāng)前的移動位置信息的照射位置校正電壓。 CPU 80a通過根據(jù)從ROM 81 a中讀出的計算程序，從RAM 82a中讀出系數(shù) 的系數(shù)數(shù)據(jù)，并使用位置檢測部分23的輸出數(shù)據(jù)，執(zhí)行照射位置校正電壓的 計算。計算結(jié)果被輸出到D/A轉(zhuǎn)換器電路85a。如果放大器87a的放大因子是l,則如圖16所示的校正電壓從D/A轉(zhuǎn)換器電路85a輸出到放大器87a。 如果放大器87a的放大因子是10,則如圖16所示的校正電壓的1/10從D/A 轉(zhuǎn)換器電路85a輸出到放大器87a。從而校正了電子束b的照射位置的位移。
使用本實施例的電子束記錄裝置10a的照射位置控制方法，不僅能夠以 上述方式校正電子束b的照射位置，還可以通過使用在顯示部分29上顯示的 次電子反射圖像來校正電子束b的照射位置。
為了使用次電子反射圖像校正，固定臺架(stage)(未示出)從透鏡鏡筒 60的末端部分60a的開口處懸掛，并且在固定臺架上放置測試襯底90。
然后，主控制器20通過使用靜電偏轉(zhuǎn)電極74,在X-Y平面中將電子束 b在測試襯底卯的表面上掃描。次電子檢測器49在執(zhí)行掃描時檢測次電子。 圖像恢復(fù)部分27形成次電子反射圖像。之后，顯示部分29顯示次電子反射 圖像。
預(yù)先估計測試襯底90的粒子94的位置。將在顯示部分29上顯示的次電 子反射圖像中粒子的位置與測試襯底90的粒子94的位置互相比較，以便使 用圖像處理部分28的長度測量函數(shù)來測量粒子94的位置偏移。
由于在轉(zhuǎn)盤53 (旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元34)的每個位置上的磁場而引起的照射位 置位移，通過使用圖像處理部分28的長度測量函數(shù)，以肉眼來檢查。然后， 電壓手動施加到靜電偏轉(zhuǎn)電極74。照射位置被調(diào)整到合適的位置，使得如果 沒有磁場的影響，則在次電子反射圖像中出現(xiàn)粒子。應(yīng)該注意，在計算照射 位置的校正電壓時，停止轉(zhuǎn)盤53。
為了調(diào)整照射位置到合適的位置上而施加的電壓作為照射位置調(diào)整信息 獲得。然后，計算在圖17中表示的電子束b的傳播距離特性?；陔娮邮鴅 的傳播距離特性，在照射位置控制部分100中計算校正電壓，使得將電子束 b的照射位置調(diào)整到合適的照射位置。
在本實施例的電子束記錄裝置10a中，轉(zhuǎn)盤53移動到X=0 mm的位置， 并且獲得次電子圖像。
然后，使用長度測量函數(shù)計算粒子94在基座92表面的位置移動，也就 是每個粒子94的照射位置位移量(為調(diào)整到合適的照射位置而施加的電壓)。
在改變轉(zhuǎn)盤53的位置時，持續(xù)計算照射位置位移量(為調(diào)整到合適的照 射位置而施加的電壓)。使用計算的照射位置位移量計算近似表達(dá)式，然后將 其作為程序?qū)懭隦OM 81a中。根據(jù)本實施例的電子束記錄裝置10a,優(yōu)選地，照射位置控制部分100 的ROM 81是閃存ROM,使得在例如在樣本S上記錄(曝光)的時候?qū)懭胪?過計算照射位置位移量來計算的照射位置特性的系數(shù)數(shù)據(jù)。照射位置控制部 分100可以具有輸入部分，使得近似表達(dá)式的系數(shù)通過該輸入部分輸入。
雖然提供了從末端部分60a的開口處懸掛的測試村底90的固定臺架(未 示出)，但是配置并不局限于此。例如，在替代實施例中，磁;險測器36用作 固定臺架。在這個替代實施例中，在要照射電子束b的磁檢測器36的表面上 提供如例如黃金粒子和橡膠球的粒子，它們的直徑為數(shù)十納米到數(shù)百納米， 并且觀察次電子圖像。在另一個替代實施例中，以例如十字形或正方形的形 式在轉(zhuǎn)盤53的表面施加如例如黃金粒子和橡膠球的粒子，它們的直徑為數(shù)十 納米到數(shù)百納米，并且在轉(zhuǎn)盤53的表面觀察次電子圖像。
在第二實施例中，即使當(dāng)以上述方式計算會聚位置特性時，也獲得與第 一實施例同樣的優(yōu)點。此外，校正了在X方向和Y方向上的照射位置。因此， 和第一實施例相比，電子束b以高焦點位置精度和高照射位置精度照射到樣 本S的預(yù)定位置以用于記錄信息。類似地，打印模式也高質(zhì)量地記錄到樣本 S上。在本實施例中，因為使用表面上有粒子94的測試襯底卯經(jīng)驗性地計 算會聚位置的位移，因此電子束記錄裝置10簡單而且便宜。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，計算或經(jīng)驗性地計算由激光束b從其照射到樣 本S上的點下的磁場引起的會聚位置位移，使得以高精度控制電子束b的焦 點位置。此外，計算或經(jīng)驗性地計算由激光束b從其照射到樣本S上的點下 的磁場引起的照射位置位移，使得以高精度控制電子束b的照射位置。即， 電子束b以高焦點位置精度和高照射位置精度照射到樣本S的預(yù)定位置以用 于記錄信息。
本實施例的電子束記錄裝置10a的焦點位置控制方法和照射位置控制方 法不限于使用棵眼觀察的方法。例如，本實施例的電子束記錄裝置10a的焦 點位置控制方法和照射位置控制方法可以通過使用圖像處理部分28自動進(jìn) 行。
下面描述控制本實施例的電子束記錄裝置10a的電子束照射設(shè)備14中的 電子束b的焦點的第二方法。
除了通過圖像處理校正焦點位置位移之外，控制電子束記錄裝置10a中 的焦點的第二方法和上面描迷的電子束記錄裝置10a的焦點位置控制方法相同。因此，第二焦點控制方法不再詳述。
根據(jù)第二焦點控制方法，固定臺架(未示出)從透鏡鏡筒60的末端部分
60a的開口處懸掛，并且測試襯底90放置在固定臺架上。測試襯底90可以是 如圖12A和圖12B所示的襯底。
然后，主控制器20在X-Y平面中將電子束b在樣本襯底90的表面上掃 描。次電子檢測器49檢測執(zhí)行掃描時產(chǎn)生的次電子。圖像恢復(fù)部分27根據(jù) 次電子檢測器49的檢測結(jié)果形成次電子反射圖像。之后，圖像處理部分28 分析該次電子反射圖像。
圖像處理部分28計算在次電子反射圖像中的粒子94的尺寸，并且比較 計算的粒子94的尺寸與預(yù)先測量的粒子94的尺寸，以便計算焦點位置位移 量(散焦量)。
然后，將對轉(zhuǎn)盤53的每個位置計算次電子反射圖像中的粒子94的尺寸， 以便計算在每個位置由磁場引起的焦點位置位移(散焦量)。
對轉(zhuǎn)盤53的每個位置計算并為實現(xiàn)精確的聚焦而施加的電壓作為焦點 位置調(diào)整信息(散焦量)而獲得。這樣得到電子束b的會聚位置特性。根據(jù) 電子束b的會聚位置特性，在焦點位置控制部分21中計算校正電壓，使得調(diào) 整電子束b的焦點位置以達(dá)到合適的焦點位置。
在本實施例的電子束記錄裝置10a中，轉(zhuǎn)盤53移動到X = 0毫米的位置， 并且電子束b的焦點被調(diào)整到粒子94。
然后，計算基座92的表面上的每個粒子94的會聚位置，也就是散焦量 (為實現(xiàn)高精度聚焦而施加的電壓)。使用計算的散焦量計算近似表達(dá)式，然 后作為程序?qū)懭氲絉OM 81中。
下面描述在本實施例的電子束記錄裝置10a的電子束照射設(shè)備14中、控 制電子束b的照射位置的第二方法。
除了通過圖像處理來校正照射位置位移之外，在電子束記錄裝置10a中 控制照射位置的第二方法和上面描述的電子束記錄裝置10a的照射位置控制 方法相同。因此，第二種照射位置控制方法不再詳述。
根據(jù)第二種焦點位置控制方法，固定臺架(未示出)從透鏡鏡筒60的末 端部分60a的開口處懸掛，并且測試襯底卯放置在固定臺架上。
然后，主控制器20在X-Y平面中將電子束b在樣本襯底90的表面上掃 描。次電子檢測器49檢測執(zhí)行掃描時的次電子。圖像恢復(fù)部分27形成次電子反射圖像，并將圖像輸出到圖像顯示部分28。
測試襯底90的粒子94的尺寸和位置預(yù)先測量，并且測量的粒子94的尺 寸和位置存儲在圖像處理部分28中。
圖像處理部分28將存儲的粒子94的尺寸和位置與次電子反射圖像中的 粒子94的位置相比較，以便計算粒子94的位置偏移。
然后，基于粒子94的位置移動，電壓施加到靜電偏轉(zhuǎn)電極74,用于將 粒子94重定位到初始位置，從而計算每個位置的校正電壓。注意到，在計算 照射位置的校正電壓時，停止轉(zhuǎn)盤53。
因此，計算電子束b的傳播距離特性?；陔娮邮鴅的傳播距離特性， 在照射位置控制部分100中計算校正電壓，使得電子束b的照射位置調(diào)整以 達(dá)到合適的照射位置。
在本實施例的電子束記錄裝置10a中，轉(zhuǎn)盤53移動到X二0mm的位置， 并且獲得次電子圖像。
然后，圖像處理部分28計算粒子94在基座92表面上的位置偏移，即， 每個粒子94的照射位置位移量(為調(diào)整到合適的照射位置而施加的電壓)。
在改變轉(zhuǎn)盤53的位置時，連續(xù)計算照射位置位移量(為調(diào)整到合適的照 射位置而施加的電壓)。使用計算的照射位置位移量來計算近似表達(dá)式，之后 作為程序?qū)懭隦0M81a。
如上所述本實施例的電子束記錄裝置10a的第二焦點位置控制方法和第 二照射位置控制方法實現(xiàn)與描述的第 一種方法相同的優(yōu)點。
盡管已經(jīng)關(guān)于優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明的電子束記錄裝置，但是本領(lǐng)域 技術(shù)人員將顯而易見，本發(fā)明不限于這里說明的優(yōu)選實施例，并且可以在不 背離本發(fā)明的范圍的情況下做出變化和修改。
本申請基于2006年3月13日提交的日本優(yōu)先權(quán)申請?zhí)?006 - 067977、 和2007年1月12日提交的日本優(yōu)先權(quán)申請?zhí)?007 - 005045，其全部內(nèi)容通 過引用合并在此。
權(quán)利要求
1. 一種通過使用電子束將信息記錄到樣本表面的電子束記錄裝置，包括電子源，其照射電子束；磁檢測器，其被配置為移動到照射軸上并移出照射軸，并獲取關(guān)于照射軸的磁信息；會聚位置控制部分，其根據(jù)由磁檢測器獲取的磁信息，計算用于校正電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置的會聚位置校正量；以及會聚位置調(diào)整部分，其調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置；其中會聚位置控制部分使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)會聚位置校正量調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束記錄裝置， 其中會聚位置包括電子束的焦點位置；會聚位置調(diào)整部分調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的焦點位置；以及 會聚位置控制部分計算用于校正電子束在照射軸延伸方向上的焦點位置的焦點位置校正量，并使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)焦點位置校正量調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的焦點位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的電子束記錄裝置， 其中會聚位置包括電子束在垂直于照射軸延伸的方向、并且相互垂直的兩個方向中的至少 一 個方向上的照射位置；會聚位置調(diào)整部分調(diào)整在所述相互垂直的兩個方向中的至少一個方向 上、電子束關(guān)于樣本表面的照射位置；以及會聚位置控制部分計算照射位置校正量，該照射位置校正量用于校正電 子束在上述相互垂直的兩個方向中的至少一個方向上的照射位置，并使會聚 位置調(diào)整部分根據(jù)照射位置校正量，調(diào)整在上述相互垂直的兩個方向中的至 少一個方向上、電子束關(guān)于樣本表面的照射位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的電子束記錄裝置，還包括 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元，其包括其上放置樣本的可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤； 饋送機構(gòu)單元，其將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元的轉(zhuǎn)盤移動到垂直于電子束的照射軸的平面上；位置傳感器，其在饋送機構(gòu)單元中提供，并且檢測樣本的位置以獲取樣本的位置信息；以及高度傳感器，其檢測被旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元旋轉(zhuǎn)、并且被饋送機構(gòu)單元移動的樣本的表面的高度，以獲取樣本的高度信息；其中 會聚位置包括電子束的焦點位置；會聚位置調(diào)整部分調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的焦點位置；以及 會聚位置控制部分根據(jù)照射軸延伸方向上的磁場信息，計算用于校正電 子束的焦點位置的焦點位置校正量，磁場信息由磁檢測器獲取，并且對應(yīng)于 由高度傳感器獲取的樣本的高度信息和由位置傳感器獲取的樣本的位置信 息，并使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)焦點位置校正量調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的 焦點位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束記錄裝置，還包括 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元，其包括其上放置樣本的可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤； 饋送機構(gòu)單元，其將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元的轉(zhuǎn)盤移動到垂直于電子束的照射軸的平面上；位置傳感器，其在饋送機構(gòu)單元中提供，并且檢測樣本的位置以獲取樣 本的位置信息；以及高度傳感器，其檢測被旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元旋轉(zhuǎn)、并且被饋送機構(gòu)單元移動的 樣本的表面的高度，以獲取樣本的高度信息；其中其中會聚位置包括電子束在垂直于照射軸延伸的方向并且相互垂直的兩 個方向中的至少一個方向上的照射位置；會聚位置調(diào)整部分調(diào)整在所述相互垂直的兩個方向上的至少一個方向 上、電子束關(guān)于樣本表面的照射位置；其中》茲傳感器獲取在所述相互垂直的兩個方向上的至少一個方向上的石茲 信息；以及會聚位置控制部分根據(jù)在所述相互垂直的兩個方向上的至少一個方向上 的磁場信息，計算用于校正電子束在所述相互垂直的兩個方向上的至少一個 方向上的照射位置的照射位置校正量，^磁場信息由高度傳感器獲取，并且與 由高度傳感器獲取的樣本的高度信息和由位置傳感器獲取的樣本的位置信息 相對應(yīng)，并使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)照射位置校正量，調(diào)整在所述相互垂直 的兩個方向上的至少一個方向上、電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束記錄裝置，還包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元，其包括其上放置樣本的可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤；饋送機構(gòu)單元，其將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單元的轉(zhuǎn)盤移動到垂直于電子束的照射軸的平面上；以及位置傳感器，其在饋送機構(gòu)單元中提供，并且檢測樣本位置以獲取樣本 的位置信息；其中會聚位置包括電子束的焦點位置；會聚位置調(diào)整部分調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的焦點位置；會聚位置控制部分通過將電子束的焦點位置調(diào)整到向轉(zhuǎn)盤上;^文置的測試 襯底的表面施加的粒子，獲取樣本的每個位置的焦點位置調(diào)整信息；以及會聚位置控制部分使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)焦點位置調(diào)整信息調(diào)整電子 束的焦點位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束記錄裝置，其中會聚位置包括電子束在垂直于照射軸延伸方向并且相互垂直的兩個 方向中的至少一個方向上的照射位置；會聚位置調(diào)整部分調(diào)整在所述相互垂直的兩個方向的至少一個方向上、 電子束關(guān)于樣本表面的照射位置；會聚位置控制部分通過將電子束的照射位置調(diào)整到向轉(zhuǎn)盤上放置的測試 襯底的表面施加的粒子，獲取樣本每個位置的照射位置調(diào)整信息；以及會聚位置控制部分使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)照射位置調(diào)整信息調(diào)整電子 束在所述相互垂直的兩個方向的至少一個方向上的照射位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束記錄裝置，其中會聚位置調(diào)整部分包括 用于調(diào)整電子束的焦點位置的靜電透鏡。
全文摘要
公開了一種電子束記錄裝置，其通過使用電子束將信息記錄到樣本的表面上。該電子束記錄裝置包括電子源，其照射電子束；磁檢測器，其被配置為移動到照射軸上并移出照射軸，并獲取關(guān)于照射軸的磁信息；會聚位置控制部分，其根據(jù)磁信息計算用于校正電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置的會聚位置校正量；以及會聚位置調(diào)整部分，其調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置。會聚位置控制部分使會聚位置調(diào)整部分根據(jù)會聚位置校正量調(diào)整電子束關(guān)于樣本表面的會聚位置。
文檔編號G11B11/03GK101443847SQ20078001742
公開日2009年5月27日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者宮崎武司, 小原隆 申請人:株式會社理光;株式會社克萊斯泰克