Un aparato de aplicación de haz de electrones para aplicar un haz de electrones a la superficie de un material (32) para grabar información sobre la superficie del material,

que comprende:

una fuente de electrones de tipo emisión de campo térmico (12) que emite un haz de electrones, una lente electrostática (14), dispuesta inmediatamente debajo de la fuente de electrones, que actúa como un electrodo de condensación para condensar en una segunda abertura angular más pequeña que una primera abertura angular el haz de electrones emitido por la fuente de electrones en la primera abertura angular, una lente condensadora (18), dispuesta en un lado aguas abajo de la lente electrostática, que condensa en un punto de cruce el haz de electrones una vez condensado en la segunda abertura angular por la lente electrostática; y una lente de objetivo (28), dispuesta en un lado aguas abajo de la lente condensadora, que condensa sobre la superficie del material el haz de electrones una vez condensado en el punto de cruce por la lente condensadora, donde el aparato comprende además:

una bobina de alineación de eje (16) dispuesta entre la lente electrostática y la lente condensadora para corregir un desplazamiento de eje del haz de electrones aplicado a la lente condensadora desde la lente electrostática; y un electrodo de supresión (20), dispuesto entre la lente condensadora y la lente de objetivo, que desvía el haz de electrones condensado en el punto de cruce por la lente condensadora.

Aparato de aplicación de haz de electrones para grabar información

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un aparato de aplicación de haz de electrones que aplica un haz de electrones sobre la superficie de un material para grabar información sobre la superficie del material, y a un aparato de trazado que graba información sobre la superficie de un material mediante la utilización de un haz de electrones aplicado por el aparato de aplicación de haz de electrones.

TÉCNICA ANTERIOR

En la actualidad existen los DVD (digital versatile disk, disco versátil digital) , que son un medio de grabación óptico con una gran capacidad de almacenamiento que permiten la escritura y el recableado de datos. La capacidad de almacenamiento de un DVD-R (grabable) o de un DVD-RW (regrabable) actual es de 4, 7 GB (gigabytes) para un lado en una sola capa, y tiene una dimensión de patrón en la que el ancho de surco es del orden de 400 nm y la distancia entre pistas (el ancho entre los surcos) es del orden de 740 nm.

En contraposición, existen los HD-DVD (high definition DVD, DVD de alta definición) , que son DVD de última generación. La capacidad de almacenamiento de un HD-DVD es del orden de 15 GB para un lado en una sola capa, tiene un ancho de surco del orden de 200 a 300 nm y una distancia entre pistas del orden de 600 nm. Además, la capacidad de almacenamiento de un disco Blu-ray es del orden de 23 a 27 GB para un lado en una sola capa, tiene un ancho de surco del orden de 140 a 170 nm y una distancia entre pistas del orden de 320 nm.

Además, se espera que los DVD de la siguiente generación tengan una capacidad de almacenamiento del orden de 50 a 100 GB para un lado de una sola cara. El ancho de sus surcos puede ser inferior a 100 nm y la distancia entre pistas puede ser del orden de 200 a 300 nm.

En los DVD actuales, la escritura de datos se lleva a cabo con un aparato de masterización óptico tal como un LBR (laser beam recording aparatus, aparato de grabación de haz de láser) . También se espera que en los HD-DVD de última generación pueda llevarse a cabo la escritura con un aparato de masterización óptico. Sin embargo, puesto que el patrón de hoyos de un disco Blu-ray de última generación o la dimensión de patrón de un DVD de siguiente generación son muy pequeños, la escritura de datos no puede llevarse a cabo mediante un aparato de masterización óptico.

Por consiguiente, para escribir datos en un disco Blu-ray de última generación o en un DVD de siguiente generación, se requiere un aparato de masterización de haz de electrones tal como un EBR (electron beam recording apparatus, aparato de grabación de haz de electrones) o similar, que genere un haz de electrones con un diámetro de haz muy pequeño con una corriente eléctrica elevada. Por ejemplo, se requiere un aparato de masterización de haz de electrones que genere un haz de electrones con un diámetro de haz no superior a 70 nm, con una corriente eléctrica elevada no inferior a 400 nA.

Con referencia a la FIG. 5 se describe un aparato de aplicación de haz de electrones de la técnica relacionada.

En el aparato de aplicación de haz de electrones mostrado en la FIG.5, un haz de electrones emitido desde una fuente de electrones 52 se corrige con relación a un desplazamiento de eje del mismo, pasa a través de una parte de orificio de una abertura selectora (abertura de supresión) 60 y, después, se condensa en un punto de cruce CP mediante una lente condensadora 58. Después, el haz de electrones del punto de cruce CP pasa a través de una parte de orificio de una abertura de objetivo 61, se corrige el astigmatismo del mismo mediante una bobina de corrección de astigmatismo 62, se corrige un foco del mismo mediante una lente de objetivo 66 y se condensa sobre la superficie de un material 70.

Cuando se escribe información sobre el material 70, la activación/desactivación del haz de electrones emitido por la fuente de electrones 52 se controla mediante electrodos de supresión 54 y la abertura selectora 60. Además, el haz de electrones que ha pasado a través de la parte de orificio de la abertura selectora 60, la lente condensadora 58 y la parte de orificio de la abertura de objetivo 61 y que se ha aplicado a la lente de objetivo 66 se desvía mediante electrodos de desviación electrostáticos 64 según la información que va a escribirse y, de ese modo, se controla la posición de un punto de haz producido sobre el material 70. Es decir, el haz de electrones recorre la superficie del material 70 y, de ese modo, la información se escribe en una posición predeterminada.

En el aparato de aplicación de haz de electrones 50 de la técnica anterior descrito anteriormente, pueden considerarse dos procedimientos para aumentar la cantidad de la corriente eléctrica del haz de electrones condensado sobre la superficie del material 70, los cuales se describen a continuación.

Como un primer procedimiento, mostrado en la FIG. 6, se aumenta la abertura angular efectiva del haz de electrones emitido desde la fuente de electrones 52 y, además, se aumenta el diámetro de abertura de la abertura selectora 60 (el paso del haz de electrones de la FIG. 6 está en una zona definida por las líneas internas hasta una zona definida por las líneas externas) . Al aumentarse la abertura angular efectiva del haz de electrones emitido desde la fuente de electrones 52, la lente condensadora 58 puede condensar una parte mayor del haz de electrones. Además, al aumentarse el diámetro de abertura de la abertura selectora 60, la lente de objetivo 66 puede condensar una parte mayor del haz de electrones. De ese modo puede aumentarse la cantidad de corriente eléctrica del haz de electrones condensado sobre la superficie del material 70.

Sin embargo, en este procedimiento la abertura angular de la lente de objetivo 66 aumenta a medida que aumenta el diámetro de abertura de la abertura selectora 60. Puesto que la aberración esférica de una lente aumenta en proporción a la tercera potencia de su abertura angular, el desplazamiento del punto focal aumenta debido a una diferencia en el paso de haz de electrones condensado sobre la superficie del material 70, lo que se produce debido a la aberración esférica de la lente de objetivo 66. Por consiguiente, resulta difícil condensar de manera suficiente el haz de electrones mediante la lente de objetivo 66 y, por tanto, es posible que no pueda reducirse de manera suficiente el diámetro del haz, o el diámetro de haz del haz de electrones aumenta.

En el segundo procedimiento, mostrado en la FIG. 7, la abertura angular de la lente de objetivo 66 no se modifica, pero el punto de cruce CP se lleva hacia abajo (por ejemplo, de CP1 a CP2) y, por tanto, disminuye la relación de reducción del diámetro de haz del haz de electrones condensado sobre la superficie del material 70 con respecto al diámetro de haz del haz de electrones emitido desde la fuente de electrones 52 (en la FIG. 7, el paso del haz de electrones está en una zona definida por las líneas internas hasta una zona definida por las líneas externas) . Al disminuir la relación de reducción de diámetro de haz del haz de electrones, aumenta la abertura angular efectiva del haz de electrones emitido desde la fuente de electrones 52 y, por tanto, es posible aumentar la cantidad de corriente eléctrica del haz de electrones condensado sobre la superficie del material 70.

Sin embargo, puesto que la relación de reducción de diámetro de haz del haz de electrones disminuye, este procedimiento solo puede aplicarse para el caso en que el diámetro de haz del haz de electrones emitido por la fuente de electrones 52 sea inicialmente pequeño, y este procedimiento no puede aplicarse para el caso en que el diámetro de haz sea inicialmente grande y, por tanto, el diámetro de haz debe reducirse. Además, puesto que la relación de reducción de diámetro de haz del haz de electrones disminuye, no puede ignorarse un cambio de posición de la fuente de electrones 52 debido a una posible vibración, un cambio de posición de la fuente de electrones 52 debido a un voltaje de entrada (ligero cambio de tensión) o similares, y tal cambio de posición de la fuente de electrones 52 puede provocar alguna variación en el haz de electrones condensado sobre la superficie del material 70.

Además, como se muestra en la FIG. 5, en el aparato de aplicación de haz de electrones de la técnica relacionada se aplican generalmente las dos aberturas, es decir, la abertura selectora 60 y la abertura de objetivo 66. La abertura... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de aplicación de haz de electrones para aplicar un haz de electrones a la superficie de un material (32) para grabar información sobre la superficie del material, que comprende:

una fuente de electrones de tipo emisión de campo térmico (12) que emite un haz de electrones, una lente electrostática (14) , dispuesta inmediatamente debajo de la fuente de electrones, que actúa como un electrodo de condensación para condensar en una segunda abertura angular más pequeña que una primera abertura angular el haz de electrones emitido por la fuente de electrones en la primera abertura angular, una lente condensadora (18) , dispuesta en un lado aguas abajo de la lente electrostática, que condensa en un punto de cruce el haz de electrones una vez condensado en la segunda abertura angular por la lente electrostática; y una lente de objetivo (28) , dispuesta en un lado aguas abajo de la lente condensadora, que condensa sobre la superficie del material el haz de electrones una vez condensado en el punto de cruce por la lente condensadora, donde el aparato comprende además:

una bobina de alineación de eje (16) dispuesta entre la lente electrostática y la lente condensadora para corregir un desplazamiento de eje del haz de electrones aplicado a la lente condensadora desde la lente electrostática; y un electrodo de supresión (20) , dispuesto entre la lente condensadora y la lente de objetivo, que desvía el haz de electrones condensado en el punto de cruce por la lente condensadora.

2. El aparato de aplicación de haz de electrones según la reivindicación 1, en el que:

una relación de reducción de diámetro de haz del haz de electrones condensado sobre la superficie del material con respecto a un diámetro de haz del haz de electrones emitido por la fuente de electrones cuando no se aplica la lente electrostática se fija dentro de un intervalo comprendido entre 1 y 10.

3. El aparato de aplicación de haz de electrones según la reivindicación 2, en el que:

la relación de reducción de diámetro de haz se fija aproximadamente igual a 1.

4. El aparato de aplicación de haz de electrones según la reivindicación 1, que comprende además:

una abertura (22) que actúa como una abertura selectora y como una abertura de objetivo, dispuesta entre la lente condensadora y la lente de objetivo, en un lado aguas abajo del electrodo de supresión, para controlar la activación/desactivación del haz de electrones junto con el electrodo de supresión, según la información que va a escribirse, para el caso de escritura de información, donde:

el punto de cruce está fijado cerca de, en un lado aguas arriba o un lado aguas abajo, de una parte de orificio de dicha abertura.

5. Un aparato de trazado que comprende el aparato de aplicación de haz de electrones según la reivindicación 1, configurado para grabar información sobre la superficie de un material mediante la utilización del haz de electrones aplicado por el aparato de aplicación de haz de electrones.

6. Un aparato de trazado que comprende el aparato de aplicación de haz de electrones según la reivindicación 2, configurado para grabar información sobre la superficie de un material mediante la utilización del haz de electrones aplicado por el aparato de aplicación de haz de electrones.

7. Un aparato de trazado que comprende el aparato de aplicación de haz de electrones según la reivindicación 3, configurado para grabar información sobre la superficie de un material mediante la utilización del haz de electrones aplicado por el aparato de aplicación de haz de electrones.

8. Un aparato de trazado que comprende el aparato de aplicación de haz de electrones según la reivindicación 4, configurado para grabar información sobre la superficie de un material mediante la utilización del haz de electrones aplicado por el aparato de aplicación de haz de electrones.