JP2003294927A - ビーム描画装置、基材の高さ測定装置、ビーム描画方法、基材の高さ測定方法、これらの装置または方法に使用するプローブ、及びこのプローブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビームを用いて３次元描画する際の、３
次元曲面基材の曲面高さ測定において精度よく測定で
き、高さ測定用光ビームの光軸と電子ビームの集光位置
とが直交するように高精度に調整できるビーム描画装置
及び方法を提供する。３次元形状を有する基材の高さを
精度よく測定できる基材の高さ検出装置及び方法を提供
する。これらの装置または方法に使用するプローブ及び
このプローブの製造方法を提供する。 【解決手段】 この基材の高さ測定装置は、３次元的に
形状変化する曲面部２ａを含む基材２の曲面部の高さを
検出するために基材に対して略水平方向から光ビームを
照射する光照射手段８６と、光照射手段からの光ビーム
を受光する受光手段８８と、基材を載置する載置台９０
と、載置台に支持され載置台から高さ方向に離れた自由
端に凹部を有する調整部材７１と、を備え、光照射手段
から調整部材の凹部に照射した光ビームを受光手段によ
り受光することで凹部を基準にして光ビームの高さ位置
を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム描画装置、
基材の高さ測定装置、ビーム描画方法、基材の高さ測定
方法、これらの装置または方法に使用するプローブ、及
びこのプローブの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光学機能面に回折構造などを有
する光学素子を製造する際には、最近の光学素子に対す
る高性能化の要求により、光学素子の曲面上に所望の描
画パターンをサブミクロンオーダーの高精度で形成する
ことが必要である。このような描画パターンは電子ビー
ムによる３次元描画で形成できるが、精度良く描画する
ために基材上の曲面の位置、特に高さ位置を精度よく測
定することが必要となる。また、かかる電子ビームを用
いて３次元描画する際の、３次元曲面基材の曲面高さ測
定において、高さ測定用光ビームの光軸が電子ビームの
集光位置と直交するように高精度な調整が必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、電子ビーム等を用いて３次元描画する際の、３次
元曲面基材の曲面高さ測定において精度よく測定でき、
また高さ測定用光ビームの光軸と電子ビーム等の集光位
置とが直交するように高精度に調整できるビーム描画装
置及び方法を提供することを目的とする。また、３次元
形状を有する基材の高さを精度よく測定できる基材の高
さ検出装置及び方法を提供することを目的とする。ま
た、更に、これらの装置または方法に使用するプロー
ブ、及びこのプローブの製造方法を提供することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるビーム描画装置は、ビームを照射する
ビーム照射手段と、前記ビーム照射手段から照射された
ビームの焦点位置を可変とするための可変手段と、前記
可変手段を通過して合焦されたビームの照射により描画
される被描画面に曲面部を有する基材を載置する載置台
と、前記基材上に描画される描画位置を測定するための
測定手段と、前記測定手段により測定された前記描画位
置に基づいて前記ビームの焦点位置を可変制御する制御
手段と、前記載置台に支持され前記ビームの焦点位置を
調整するための位置合わせ面を有する調整部材と、を具
備し、前記測定手段は、前記曲面部の高さを測定するた
めに前記基材に対して略水平方向から光ビームを照射す
る光照射手段と、前記光ビームが前記基材を透過した透
過光を受光する受光手段と、を備え、前記光照射手段か
ら前記調整部材の位置合わせ面近傍のエッジ部分に照射
した光ビームを前記受光手段により受光することで前記
エッジ部分を基準にして前記光ビームの高さ方向の位置
を調整することを特徴とする。

【０００５】このビーム描画装置によれば、ビームの焦
点位置を調整するための位置合わせ面を有する調整部材
を用いて、そのエッジ部分を基準にして光ビームの高さ
位置を調整することにより、基材の曲面部の高さ位置を
精度よく測定できる。また、ビームの焦点位置をエッジ
部分近傍の位置合わせ面で行うので、光ビームの光軸と
ビームの集光位置とが直交するように高精度に調整で
き、このため、ビームによる３次元描画を精度よく行う
ことができる。

【０００６】また、前記調整部材は前記位置合わせ面の
前記ビームの焦点位置となる中心を通り前記高さ方向に
沿った軸上に孔部を有し、前記孔部に照射し通過した光
ビームを前記受光手段により受光することで前記光ビー
ムの光軸位置及びフォーカス位置の少なくとも一方を調
整することができる。これにより、位置合わせ面の中心
と同軸上にある孔部で光ビームの光軸位置及びフォーカ
ス位置を調整してから、そのまま高さ方向に移動するだ
けで上述の光ビームの高さ調整を簡単に行うことができ
る。この孔部は例えばスリット状またはピンポール状に
構成できる。また、前記孔部の水平方向の幅が前記光ビ
ームの径よりも小さくすることで、光軸位置及びフォー
カス位置を精度よく調整できる。

【０００７】また、前記調整部材は前記エッジ部分に前
記位置合わせ面から凹んだ凹部を有することが好まし
く、光ビームの高さ調整時に調整部材の基準となる部分
を特定し易い。この場合、前記調整部材は前記エッジ部
分の凹部内に前記位置合わせ面が形成された柱部を有す
ることが好ましい。また、前記孔部は前記凹部の下方に
細長く延びるようにスリット状に形成されていることが
好ましい。なお、前記調整部材は厚さ１０μｍ以下の極
薄材から構成され、前記柱部に形成された位置合わせ面
の最大寸法が７μｍであることが好ましい。

【０００８】また、前記測定手段は前記基材上の平面位
置の測定のための光照射手段及び受光手段を更に備え、
前記載置台が３軸ステージにより３次元方向に移動が可
能であるように構成できる。

【０００９】また、前記ビーム照射手段は電子ビームを
照射し、前記可変手段は電子レンズから構成されるよう
にできる。

【００１０】また、本発明による基材の高さ測定装置
は、３次元的に形状変化する曲面部を一面に少なくとも
含む基材の前記曲面部の高さを検出するために前記基材
に対して略水平方向から光ビームを照射する光照射手段
と、前記光照射手段からの光ビームを受光する受光手段
と、前記基材を載置する載置台と、前記載置台に支持さ
れ前記載置台から高さ方向に離れた自由端に凹部を有す
る調整部材と、を備え、前記光照射手段から前記調整部
材の凹部に照射した光ビームを前記受光手段により受光
することで前記凹部を基準にして前記光ビームの高さ位
置を調整することを特徴とする。

【００１１】この基材の高さ測定装置によれば、調整部
材の凹部に光ビームを照射して凹部を基準にして光ビー
ムの高さ位置を調整することにより、基材の曲面部の高
さ位置を精度よく測定できる。また、光ビームの高さ調
整時に調整部材の基準となる部分を特定し確認し易い。

【００１２】また、前記調整部材は前記凹部の水平方向
の中心を通り前記高さ方向に沿った軸上に孔部を有し、
前記孔部に照射し通過した光ビームを前記受光手段によ
り受光することで前記光ビームの光軸位置及びフォーカ
ス位置の少なくとも一方を調整することができる。ま
た、前記孔部の水平方向の幅が前記光ビームの径よりも
小さくすることで、光軸位置及びフォーカス位置を精度
よく調整できる。また、前記孔部は前記凹部の下方に細
長く延びるようにスリット状に形成されていることが好
ましい。

【００１３】また、前記載置台を少なくとも前記高さ方
向に移動させるステージを更に備え、前記光ビームの高
さ位置は前記ステージ上の前記載置台を高さ方向に移動
することにより調整するようにできる。

【００１４】また、本発明によるビーム描画方法は、ビ
ームを照射し焦点位置に合焦し、前記合焦されたビーム
の照射により曲面部を有する基材の被描画面に描画する
ビーム描画方法であって、前記基材に関する略水平方向
から光ビームを前記ビームの焦点位置を調整する位置合
わせ面を有する調整部材の前記位置合わせ面近傍のエッ
ジ部分に照射しその光ビームを受光することで前記エッ
ジ部分を基準にして前記光ビームの高さ方向の位置を調
整するステップと、前記ビームの焦点位置を前記調整部
材の位置合わせ面で調整するステップと、前記光ビーム
が前記基材を透過した透過光を受光することで前記曲面
部の高さを測定し前記基材上に描画される描画位置を測
定するステップと、前記測定された描画位置に基づいて
前記ビームの焦点位置を可変制御するステップと、を含
むことを特徴とする。

【００１５】このビーム描画方法によれば、ビームの焦
点位置を調整するための位置合わせ面を有する調整部材
を用いて、そのエッジ部分を基準にして光ビームの高さ
位置を調整することにより、基材の曲面部の高さ位置を
精度よく測定できる。また、ビームの焦点位置をエッジ
部分近傍の位置合わせ面で行うので、光ビームの光軸と
ビームの集光位置とが直交するように高精度に調整で
き、このため、ビームによる３次元描画を精度よく行う
ことができる。

【００１６】また、本発明による別のビーム描画方法
は、ビームを照射し焦点位置に合焦し、前記合焦された
ビームの照射により曲面部を有する基材の被描画面に描
画するビーム描画方法であって、前記基材に関する略水
平方向から光ビームを前記ビームの焦点位置を調整する
位置合わせ面を有する調整部材に照射し、前記位置合わ
せ面の焦点位置中心を通り前記調整部材の高さ方向に沿
った軸上にある孔部を通過した光ビームを受光すること
で前記光ビームの光軸を調整するとともに前記光ビーム
のフォーカス位置を調整するステップと、前記調整部材
の位置合わせ面近傍のエッジ部分に前記光ビームを照射
しその光ビームを受光することで前記エッジ部分を基準
にして前記光ビームの高さ方向の位置を調整するステッ
プと、前記ビームの焦点位置を前記調整部材の位置合わ
せ面で調整するステップと、前記光ビームが前記基材を
透過した透過光を受光することで前記曲面部の高さを測
定し前記基材上に描画される描画位置を測定するステッ
プと、前記測定された描画位置に基づいて前記ビームの
焦点位置を可変制御するステップと、を含むことを特徴
とする。

【００１７】このビーム描画方法によれば、ビームの焦
点位置を調整するための位置合わせ面を有する調整部材
を用いて、そのエッジ部分を基準にして光ビームの高さ
位置を調整することにより、基材の曲面部の高さ位置を
精度よく測定できる。また、ビームの焦点位置をエッジ
部分近傍の位置合わせ面で行うので、光ビームの光軸と
ビームの集光位置とが直交するように高精度に調整で
き、このため、ビームによる３次元描画を精度よく行う
ことができる。さらに、位置合わせ面の中心と同軸上に
ある孔部で光ビームの光軸位置及びフォーカス位置を調
整してから、そのまま高さ方向に移動するだけで上述の
光ビームの高さ調整を簡単に行うことができる。

【００１８】また、前記位置合わせ面から凹んだ凹部に
前記光ビームを照射し、前記光ビームの高さ方向の位置
を調整することで光ビームの高さ調整時に調整部材の基
準となる部分を特定し易い。この場合、前記凹部内に形
成された柱部の位置合わせ面で前記ビームの焦点位置を
調整することが好ましい。また、前記描画位置を測定す
る際に前記基材上の平面位置を測定するようにできる。

【００１９】また、上記ビーム描画方法では、前記基材
は光学素子に対応可能であり、また、前記基材に基づき
光学素子を射出成形するための金型作製処理を行うこと
ができる。

【００２０】また、本発明による基材の高さ測定方法
は、３次元的に形状変化する曲面部を一面に少なくとも
含む基材の前記曲面部の高さを検出するために前記基材
に対して略水平方向から光ビームを照射し、前記基材を
透過した透過光を受光することで前記基材の高さ位置を
測定する方法であって、前記基材を載置する載置台に支
持された調整部材に前記水平方向から光ビームを照射す
るステップと、前記調整部材の前記載置台から高さ方向
に離れた自由端に形成された凹部に照射された前記光ビ
ームを受光することで前記凹部を基準にして前記光ビー
ムの高さ方向の位置を調整するステップと、を含むこと
を特徴とする。

【００２１】この基材の高さ測定方法によれば、調整部
材の凹部に光ビームを照射して凹部を基準にして光ビー
ムの高さ位置を調整することにより、基材の曲面部の高
さ位置を精度よく測定できる。また、光ビームの高さ調
整時に調整部材の基準となる部分を特定し易い。

【００２２】また、前記調整部材の前記凹部の水平方向
の中心を通り前記高さ方向に沿った軸上に設けられた孔
部に前記光ビームを照射し、前記孔部を通過した光ビー
ムを受光することで前記光ビームの光軸位置を調整する
とともに前記光ビームのフォーカス位置を調整すること
ができる。

【００２３】また、前記光ビームの高さ位置は前記載置
台を高さ方向に移動することにより調整することができ
る。

【００２４】また、本発明によるプローブは、上述の調
整部材または上述の方法に用いる調整部材を含むことを
特徴とし、上述の各装置に備えて、また、上述の各方法
に用いて基材の高さ測定用光ビームの高さ調整を精度よ
く行うことができる。

【００２５】また、本発明による別のプローブは、上述
の調整部材の孔部がスリット状またはピンホール状に構
成されている前記調整部材を含むことを特徴とし、ビー
ムによる３次元描画において調整部材の位置合わせ面で
ビームの焦点位置を調整し、位置合わせ面の中心と同軸
上にある孔部で光ビームの光軸位置を調整するので、光
ビームの光軸とビームの集光位置とが直交するように高
精度に調整できる。

【００２６】また、本発明によるプローブ製造方法は、
上述のプローブにおける前記調整部材を集束イオンビー
ム（focused ion beam）法により加工し製造することを
特徴とする。これにより、凹部、凹部内の柱部、孔部等
を短時間で高精度に加工ができ、また仕上がり状態を見
ながらの直接加工を行うことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による第１及び第２
の実施の形態について図面を用いて説明する。

【００２８】〈第１の実施の形態〉

【００２９】図１は本実施の形態の電子ビーム描画装置
に含まれる測定装置の構成の一例であり、３次元形状を
有する基材の高さを検出測定する測定装置の全体の概略
構成を示す説明図である。

【００３０】本実施の形態の測定装置は、３次元的に変
化する形状を有する基材に、電子ビーム描画を行う際
に、基材の３次元形状を測定するものであり、この測定
装置は、３次元電子ビーム描画を行う一連の工程にて利
用されるが、電子ビーム描画装置と一体的に構成しても
よいし、単独で形成してもよい。

【００３１】基材２は、図１に示すように、一面が曲面
形状を有する曲面部２ａと、曲面部２ａの周囲に形成さ
れた周囲面部である平坦部２ｂと、裏面側の底部２ｃと
を有する。

【００３２】本実施の形態の測定装置８０は、図１に示
すように、基材２に対してレーザ光を照射することで基
材２を測定する第１のレーザ光照射部８２と、第１のレ
ーザ光照射部８２にて発光されたレーザ光（第１の照射
光）が基材２で反射しその反射光を受光する第１の受光
部８４と、第１のレーザ光照射部８２とは異なる照射角
度から照射を行う第２のレーザ光照射部８６と、第２の
レーザ光照射部８６にて発光されたレーザ光（第２の照
射光）が基材２を透過しその透過光を受光する第２の受
光部８８と、を含む。ここで、「透過」とは基材の一部
をレーザ光等の一部が通過する状態を指し、「透過光」
とは後述するようにレーザ光等の光の一部が散乱した残
りの光を指すものとする。

【００３３】第１のレーザ光照射部８２により電子ビー
ムと交差する方向から基材２に対して第１の光ビームＳ
１を照射し、平坦部２ｂ上で反射する第１の光ビームＳ
１の受光によって第１の光強度分布が検出される。この
際に、図１に示すように、第１の光ビームＳ１は、基材
２の底部２ｃにて反射されるため、第１の強度分布に基
づいて基材２の平坦部２ｂ上の平面位置が測定算出でき
る。

【００３４】また、第２のレーザ光照射部８６によっ
て、第１の光ビームＳ１と異なる電子ビームとほぼ直交
する方向、即ち基材２の水平方向から基材２に対して第
２の光ビームＳ２を照射し、基材２を透過する第２の光
ビームＳ２が第２の受光部８８に含まれるピンホール８
９を介して受光されて第２の光強度分布が検出される。

【００３５】この場合、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、第２の光ビームＳ２が曲面部２ａ上を透過するの
で、第２の強度分布に基づいて基材２の平坦部２ｂより
突出する曲面部２ａ上の高さ位置を測定算出できる。

【００３６】具体的には、第２の光ビームＳ２がＸＹ基
準座標系における曲面部２ａ上のある位置（ｘ、ｙ）の
特定の高さを透過すると、この位置（ｘ、ｙ）におい
て、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の光ビーム
Ｓ２が曲面部２ａの曲面にて当たることにより散乱光Ｓ
Ｓ１、ＳＳ２が生じ、この散乱光分の光強度が弱まる。
このため、第２の受光部８８にて検出された第２の光強
度分布に基づいて高さ位置が測定算出される。

【００３７】この算出の際には、第２の受光部８８の信
号出力Ｏｐは、図８に示す特性図のような、信号出力Ｏ
ｐと基材の高さとの相関関係を有するので、第２の受光
部８８での信号出力Ｏｐに基づき、基材の高さ位置を算
出することができる。そして、この基材の高さ位置を、
例えば描画位置として、電子ビームの焦点位置の調整が
行われ描画が行われることとなる。従って、後述のよう
に、測定装置８０において精度良い高さ検出を行うこと
は、曲面部２ａを有する基材２に対して電子ビームによ
り描画パターンを描画する際の描画精度をも向上させる
ことにもなる。

【００３８】次に、図１の測定装置が搭載される電子ビ
ーム描画装置の全体の概略構成について、図３を参照し
て説明する。図３は、電子ビーム描画装置の全体構成を
概略的に示す説明図である。

【００３９】本実施形態例の電子ビーム描画装置１は、
図３に示すように、大電流で高解像度の電子線プローブ
を形成して高速に描画対象の基材２上を走査するもので
あり、高解像度の電子線プローブを形成し、電子ビーム
を生成してターゲットに対してビーム照射を行う電子ビ
ーム生成手段である電子銃１２と、この電子銃１２から
の電子ビームを通過させるスリット１４と、スリット１
４を通過する電子ビームの基材２に対する焦点位置を制
御するための電子レンズ１６と、電子ビームが出射され
る経路上に配設され開口により電子ビームを所望の形状
とするためのアパーチャー１８と、電子ビームを偏向さ
せることでターゲットである基材２上の走査位置等を制
御する偏向器２０と、偏向を補正する補正用コイル２２
と、を含む。なお、これらの各部は、鏡筒１０内に配設
されて電子ビーム出射時には真空状態に維持される。

【００４０】さらに、電子ビーム描画装置１は、描画対
象となる基材２を載置するための載置台であるＸＹＺス
テージ３０と、このＸＹＺステージ３０上の載置位置に
基材２を搬送するための搬送手段であるローダ４０と、
ＸＹＺステージ３０上の基材２の表面の基準点を測定す
るための測定手段である測定装置８０と、ＸＹＺステー
ジ３０を駆動するための駆動手段であるステージ駆動手
段５０と、ローダを駆動するためのローダ駆動装置６０
と、鏡筒１０内及びＸＹＺステージ３０を含む筐体１１
内を真空となるように排気を行う真空排気装置７０と、
これらの制御を司る制御手段である制御回路１００と、
を含む。

【００４１】電子レンズ１６は、高さ方向に沿って複数
箇所に離間して設置される各コイル１７ａ、１７ｂ、１
７ｃの各々の電流値によって電子的なレンズが複数生成
されることで各々制御され、電子ビームの焦点位置が制
御される。

【００４２】ステージ駆動手段５０は、ＸＹＺステージ
３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構５２と、ＸＹＺ
ステージ３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構５４
と、ＸＹＺステージ３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動
機構５６と、ＸＹＺステージ３０をθ方向に駆動するθ
方向駆動機構５８と、を含む。これによって、ＸＹＺス
テージ３０を３次元的に動作させたり、アライメントを
行うことができる。

【００４３】制御回路１００は、電子銃１２に電源を供
給するための電子銃電源部１０２と、この電子銃電源部
１０２での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部
１０４と、電子レンズ１６（複数の各電子的なレンズを
各々）を動作させるためのレンズ電源部１０６と、この
レンズ電源部１０６での各電子レンズに対応する各電流
を調整制御するレンズ制御部１０８と、を含む。

【００４４】さらに、制御回路１００は、補正用コイル
２２を制御するためのコイル制御部１１０と、偏向器２
０にて成形方向の偏向を行う成形偏向部１１２ａと、偏
向器２０にて副走査方向の偏向を行うための副偏向部１
１２ｂと、偏向器２０にて主走査方向の偏向を行うため
の主偏向部１１２ｃと、成形偏向部１１２ａを制御する
ためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速
Ｄ／Ａ変換器１１４ａと、副偏向部１１２ｂを制御する
ためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速
Ｄ／Ａ変換器１１４ｂと、主偏向部１１２ｃを制御する
ためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高精
度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃと、を含む。

【００４５】さらに、制御回路１００は、偏向器２０に
おける位置誤差を補正する、乃ち、位置誤差補正信号な
どを各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ、及び高精
度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃに対して供給して位置誤差補正
を促すあるいはコイル制御部１１０に対してその信号を
供給することで補正用コイル２２にて位置誤差補正を行
う位置誤差補正回路１１６と、これら位置誤差補正回路
１１６並びに各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ及
び高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃを制御して電子ビームの
電界を制御する電界制御手段である電界制御回路１１８
と、描画パターンなどを基材２に対して生成するための
パターン発生回路１２０と、を含む。

【００４６】さらに、制御回路１００は、レーザ制御系
１３０を含み、このレーザ制御系１３０は、第１のレー
ザ光照射部８２及び第１の受光部８４の制御を行う第１
のレーザ制御系１３１と、第２のレーザ光照射部８６及
び第２の受光部８８の制御を行う第２のレーザ制御系１
３２と、を有する。これらの制御系には、図示しない
が、レーザ照射光の出力（レーザの光強度）を調整制御
するための各種制御回路が含まれている。

【００４７】また、制御回路１００は、第１の受光部８
４での受光結果に基づき、測定結果を算出するための第
１の測定算出部１４０と、第２の受光部８８での受光結
果に基づき、測定結果を算出するための第２の測定算出
部１４２と、を含む。

【００４８】さらに、制御回路１００は、ステージ駆動
手段５０を制御するためのステージ制御回路１５０と、
ローダ駆動装置６０を制御するローダ制御回路１５２
と、上述の第１、第２のレーザ駆動回路１３０、１３２
・第１、第２のレーザ出力制御回路１３４、１３６・第
１、第２の測定算出部１４０、１４２・ステージ制御回
路１５０・ローダ制御回路１５２を制御する機構制御回
路１５４と、真空排気装置７０の真空排気を制御する真
空排気制御回路１５６と、測定情報を入力するための測
定情報入力部１５８と、入力された情報や他の複数の情
報を記憶するための記憶手段であるメモリ１６０と、各
種制御を行うための制御プログラムを記憶したプログラ
ムメモリ１６２と、各種描画ラインの制御を行うための
制御系３００と、これらの各部の制御を司る例えばＣＰ
Ｕなどにて形成された制御部１７０と、を含む。

【００４９】上述のような構成を有する電子ビーム描画
装置１において、ローダ４０によって搬送された基材２
がＸＹＺステージ３０上に載置されると、真空排気装置
７０によって鏡筒１０及び筐体１１内の空気やダストな
どを排気したした後、電子銃１２から電子ビームが照射
される。

【００５０】電子銃１２から照射された電子ビームは、
電子レンズ１６を介して偏向器２０により偏向され、偏
向された電子ビームＢ（以下、この電子レンズ１６を通
過後の偏向制御された電子ビームに関してのみ「電子ビ
ームＢ」と符号を付与することがある）は、ＸＹＺステ
ージ３０上の基材２の表面、例えば曲面部（曲面）２ａ
上の描画位置に対して照射されることで描画が行われ
る。

【００５１】この際に、測定装置８０によって、基材２
上の描画位置（描画位置のうち少なくとも高さ位置）、
もしくは後述するような基準点の位置が測定され、制御
回路１００は、その測定結果に基づき、電子レンズ１６
のコイル１７ａ、１７ｂ、１７ｃなどに流れる各電流値
などを調整制御して、電子ビームＢの焦点深度の位置、
すなわち焦点位置を制御し、その焦点位置が描画位置と
なるように移動制御される。

【００５２】あるいは、測定結果に基づき、制御回路１
００は、ステージ駆動手段５０を制御することにより、
電子ビームＢの焦点位置が描画位置となるようにＸＹＺ
ステージ３０を移動させる。

【００５３】また、本例においては、電子ビームの制
御、ＸＹＺステージ３０の制御のいずれか一方の制御に
よって行っても、双方を利用して行ってもよい。

【００５４】さらに、本実施の形態では、電子ビーム描
画装置１に測定装置８０を搭載する場合に、第２のレー
ザ光照射部８６と第２の受光部８８との離間距離を、載
置台たるＸＹＺステージ３０のＸＹ平面方向（載置面方
向）での移動ストローク以上にした状態で配設されてい
る。このような構成とすることにより、筐体１１の一部
を穿設することにより、測定装置８０を搭載でき、特
に、筐体１１を大幅に改造することを要しない。

【００５５】次に、基材の載置台に設けた電子ビーム焦
点位置と高さ検出用光ビームとの位置合わせ調整用プロ
ーブの調整部材について説明する。図１５は、図３の電
子ビーム描画装置及び基材の載置台を概略的に示す斜視
図である。図１６（Ａ）は図１５の調整部材を拡大して
示す図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＡ部を更に拡大
して示す図、図１６（Ｃ）は図１５の調整部材の上端面
に形成した電子ビーム焦点位置のマークを示す図、及び
図１６（Ｄ）は図１５の調整部材の上端面に形成した凹
部及び電子ビーム焦点位置のマークを示す図である。

【００５６】図１５のように、基材２を載置する載置台
９０には調整用プローブの調整部材７１が直立するよう
にして設けられている。載置台９０は電子ビーム描画装
置１の筐体１１内に導入されてステージ３０に載せられ
る。なお、図１５の載置台９０を省略し、ステージ３０
を載置台としてステージ３０の表面上に調整部材７１を
設けてもよい。

【００５７】調整部材７１は、図１６（Ａ）のように、
全体的に長方形状の厚さ５μｍ程度の極薄材から構成さ
れ、その上端面７１ａに形成された凹部７２と、凹部の
下方に細長く延びるようにスリット状に形成された孔部
７３と、を有する。凹部７２の水平方向（図１６（Ａ）
の横方向）の中心及びスリット状孔部７３の幅方向の中
心を図の一点鎖線で示す軸７６が通っており、両者の各
中心は同軸上にある。

【００５８】また、調整部材７１の凹部７２内には、図
１６（Ｂ）のように、凹部７２の底面から直立するよう
にして柱部７４が位置し、柱部７４はその中心が軸７６
上に位置するように形成されている。柱部７４の上端面
７５は、調整部材７１の上端面７１ａと同一平面に構成
され、電子ビームの焦点位置を調整するための位置合わ
せ面を構成する。

【００５９】調整部材７１のスリット状孔部７３の幅ｓ
は、例えば数μｍ乃至数十μｍであり、第２のレーザ光
照射部８６から照射されたレーザ光（第２光ビーム）の
調整部材７１の位置におけるビーム径よりも小さくする
ことで、第２光ビームのスリット状孔部７３における光
軸調整及びフォーカス調整を精度よく行うことができ、
好ましい。また、スリット状孔部７３の上端７３ａと調
整部材７１の上端面７１ａとの間の距離αは上記ビーム
半径以上であることが好ましい。また、スリット状孔部
はピンポール状に構成してもよい。また、柱部７４の位
置合わせ面７５における最大寸法ｔは数μｍである。

【００６０】また、本実施の形態における電子ビーム描
画装置１は、図１５に示すように、ステージ３０上の基
材２や調整部材７１を図の上方から走査型電子顕微鏡像
により観察できるようにしたＳＥＭ(scanning type ele
ctron microscope)像モニタ９２と、電子レンズ１６に
よる電子ビームの焦点位置を調整するための電子ビーム
フォーカシング調整部９３を更に備える。電子ビームフ
ォーカシング調整部７３は図３の制御部１７０に含ま
れ、レンズ制御部１０８等を介して電子レンズ１６の焦
点位置を調整するようになっている。

【００６１】次に、本実施の形態の電子ビーム描画装置
１における、描画を行う場合の原理の概要について、説
明する。

【００６２】先ず、基材２は、図４（Ａ）（Ｂ）に示す
ように、例えば樹脂等による光学素子例えば光レンズ等
にて形成されることが好ましく、断面略平板状の平坦部
２ｂと、この平坦部２ｂより突出形成された曲面をなす
曲面部２ａと、を含む。この曲面部２ａの曲面は、球面
に限らず、非球面などの他のあらゆる高さ方向に変化を
有する自由曲面であってよい。

【００６３】このような基材２において、予め基材２を
ＸＹＺステージ３０上に載置する前に、基材２上の複数
例えば３個の基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２を決定して
この位置を測定しておく（第１の測定）。これによっ
て、例えば、基準点Ｐ００とＰ０１によりＸ軸、基準点
Ｐ００とＰ０２によりＹ軸が定義され、３次元座標系に
おける第１の基準座標系が算出される。ここで、第１の
基準座標系における高さ位置をＨｏ（ｘ、ｙ）（第１の
高さ位置）とする。これによって、基材２の厚み分布の
算出を行うことができる。

【００６４】一方、基材２をＸＹＺステージ３０上に載
置した後も、同様の処理を行う。すなわち、図４（Ａ）
に示すように、基材２上の複数例えば３個の基準点Ｐ１
０、Ｐ１１、Ｐ１２を決定してこの位置を測定しておく
（第２の測定）。これによって、例えば、基準点Ｐ１０
とＰ１１によりＸ軸、基準点Ｐ１０とＰ１２によりＹ軸
が定義され、３次元座標系における第２の基準座標系が
算出される。

【００６５】さらに、これらの基準点Ｐ００、Ｐ０１、
Ｐ０２、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２により第１の基準座標
系を第２の基準座標系に変換するための座標変換行列な
どを算出して、この座標変換行列を利用して、第２の基
準座標系におけるＨｏ（ｘ、ｙ）に対応する高さ位置Ｈ
ｐ（ｘ、ｙ）（第２の高さ位置）を算出して、この位置
を最適フォーカス位置、すなわち描画位置として電子ビ
ームの焦点位置が合わされるべき位置とすることとな
る。これにより、上述の基材２の厚み分布の補正を行う
ことができる。

【００６６】なお、上述の第２の測定は、電子ビーム描
画装置１の測定装置８０を用いて測定することができ
る。そして、第１の測定は、予め別の場所において他の
測定装置を用いて測定しおく必要がある。このような、
基材２をＸＹＺステージ３０上に載置する前に予め基準
点を測定するための測定装置としては、上述の測定装置
８０と全く同様の構成の測定装置（第２の測定手段）を
採用することができる。

【００６７】この場合、測定装置からの測定結果は、例
えば図３に示す測定情報入力部１５８にて入力された
り、制御回路１００と接続される不図示のネットワーク
を介してデータ転送されて、メモリ１６０などに格納さ
れることとなる。もちろん、この測定装置が不要となる
場合も考えられる。

【００６８】上記のようにして、描画位置が算出され
て、電子ビームの焦点位置が制御されて描画が行われる
こととなる。

【００６９】具体的には、図４（Ｃ）に示すように、電
子ビームの焦点深度ＦＺ（ビームウエストＢＷ）の焦点
位置を、３次元基準座標系における単位空間の１フィー
ルド（ｍ＝１）内の描画位置に調整制御する（この制御
は、上述したように、電子レンズ１６による電流値の調
整もしくはＸＹＺステージ３０の駆動制御のいずれか一
方又は双方によって行われる。）。なお、本例において
は、１フィールドの高さ分を焦点深度ＦＺより長くなる
ように、フィールドを設定してあるがこれに限定される
ものではない。ここで、焦点深度ＦＺとは、図５に示す
ように、電子レンズ１６を介して照射される電子ビーム
Ｂにおいて、ビームウエストＢＷが有効な範囲の高さを
示す。なお、電子ビームＢの場合、図５に示すように、
電子レンズ１６の幅Ｄ、電子レンズ１６よりビームウエ
スト（ビーム径の最も細い所）ＢＷまでの深さｆとする
と、Ｄ／ｆは、０．０１程度であり、例えば５０ｎｍ程
度の解像度を有し、焦点深度は例えば数十μ程度ある。

【００７０】そして、図４（Ｃ）に示すように、例えば
１フィールド内をＹ方向にシフトしつつ順次Ｘ方向に走
査することにより、１フィールド内の描画が行われるこ
ととなる。さらに、１フィールド内において、描画され
ていない領域があれば、その領域についても、上述の焦
点位置の制御を行いつつＺ方向に移動し、同様の走査に
よる描画処理を行うこととなる。

【００７１】次に、１フィールド内の描画が行われた
後、他のフィールド、例えばｍ＝２のフィールド、ｍ＝
３のフィールドにおいても、上述同様に、測定や描画位
置の算出を行いつつ描画処理がリアルタイムで行われる
こととなる。このようにして、描画されるべき描画領域
について全ての描画が終了すると、基材２の表面におけ
る描画処理が終了することとなる。

【００７２】なお、本例では、この描画領域を被描画層
とし、この被描画層における曲面部２ａの表面の曲面に
該当する部分を被描画面としている。

【００７３】さらに、上述のような各種演算処理、測定
処理、制御処理などの処理を行う処理プログラムは、プ
ログラムメモリ１６２に予め制御プログラムとして格納
されることとなる。

【００７４】なお、電子ビーム描画装置１のメモリ１６
０には、不図示の形状記憶テーブルを有し、この形状記
憶テーブルには、例えば基材２の曲面部２ａに回折格子
を傾けて各ピッチ毎に形成する際の走査位置に対するド
ーズ量分布を予め定義したドーズ分布の特性などに関す
るドーズ分布情報、その他の情報が格納されている。

【００７５】また、プログラムメモリ１６２には、これ
らの処理を行う処理プログラム、ドーズ分布情報などの
情報をもとに、曲面部２ａ上の所定の傾斜角度における
ドーズ分布特性など演算により算出するためのドーズ分
布演算プログラム、その他の処理プログラムなどを有し
ている。

【００７６】このため、制御部１７０は、測定装置８０
にて測定された描画位置に基づき、電子レンズの電流値
を調整して電子ビームの焦点位置を描画位置に応じて可
変制御するとともに、焦点位置における焦点深度内につ
いて、ドーズ分布の特性に基づいて、そのドーズ量を算
出しつつ基材の描画を行うように制御する。

【００７７】あるいは、制御部１７０は、測定装置８０
にて測定された描画位置に基づき、駆動手段によりＸＹ
Ｚステージ３０を昇降させて、電子銃１２にて照射され
た電子ビームの焦点位置を描画位置に応じて可変制御す
るとともに、焦点位置における焦点深度内について、メ
モリ１６０のドーズ分布の特性に基づいて、そのドーズ
量を算出しつつ基材の描画を行うように制御する。

【００７８】さらに、制御系３００は、例えば円描画時
に正多角形（不定多角形を含む）に近似するのに必要な
（円の半径に応じた）種々のデータ（例えば、ある一つ
の半径ｋｍｍの円について、その多角形による分割数
ｎ、各辺の位置各点位置の座標情報並びにクロック数の
倍数値、さらにはＺ方向の位置などの各円に応じた情報
等）、さらには円描画に限らず種々の曲線を描画する際
に直線近似するのに必要な種々のデータ、各種描画パタ
ーン（矩形、三角形、多角形、縦線、横線、斜線、円
板、円周、三角周、円弧、扇形、楕円等）に関するデー
タを含む。

【００７９】そして、ある一の円について、正多角形に
近似され、各辺が算出されると、ある一つの辺、奇数番
目の辺が描画されると、次の辺、偶数番目の辺が描画さ
れ、さらに次ぎの辺、奇数番目の辺が描画される、とい
う具合に交互に各辺が直線的に描画（走査）されること
となる。そして、ある一の円について描画が終了する
と、他の次の円を描画するように促す処理を行なう。こ
のようにして、各円について多角形で近似した描画を行
うことができる。

【００８０】次に、高さ検出において精度を向上させる
ために、第２のレーザ光照射部８６より基材２に対して
照射されるビーム径を所定の値以下とし、加えて、対象
性の良いビーム形状とするような構成について、図９〜
図１４を用いて説明する。

【００８１】ここで、高さ検出の原理は、前述したよう
に、図６及び図７に示すように、高さ検出用ビームであ
る第２の光ビームＳ２が曲面部２ａ上のある位置の特定
の高さを透過し、その際に、曲面部２ａの曲面にて当た
ることにより生じる散乱光ＳＳ１、ＳＳ２の散乱光分に
より弱められた光強度の第２の光ビームＳ２を、第２の
受光部８８にて検出し、この検出された第２の光強度分
布に基づき、位置が測定算出される。

【００８２】この算出の際には、図７に示すように、第
２の受光部８８の信号出力Ｏｐは、図８に示す特性図の
ような、信号出力Ｏｐと基材の高さとの相関関係を有す
るので、制御回路１００のメモリ１６０などにこの特
性、すなわち相関関係を示した相関テーブルを予め格納
しておくことにより、第２の受光部８８での信号出力Ｏ
ｐに基づき、基材の高さ位置を算出できる。

【００８３】そして、この基材の高さ位置を描画位置と
して、図６、図７、図１５のように、調整部材７１で電
子ビーム焦点位置と高さ検出用ビームとの位置を合わせ
るようにして後述のように調整することで電子ビームの
焦点位置の調整が行われ、描画が行われる。

【００８４】このような前提の下、以下に測定装置８０
の制御系の概要について、図９を用いて説明する。

【００８５】測定装置８０は、図９に示すように、第２
のレーザ光照射部８６、第２の受光部８８、ピンホール
８９を有し、さらに、この測定装置８０の第２のレーザ
に関して制御を行う第２のレーザ制御系１３２を構成し
ている。

【００８６】第２のレーザ光照射部８６は、例えば半導
体レーザ等にて形成される光源８６ａと、光源８６ａか
ら出射されたレーザビーム径のビーム径を所定の値に設
定可能（ないしは可変可能）な第１の光学系８６ｂ−１
と、光強度分布のビーム形状を任意の形状（好ましくは
常に対象性のよいビーム形状）に整形ないしは変換する
ためのビーム整形ディフューザないしはそれに類する第
２の光学系８６ｂ−２と、ビームを集束させる等各種処
理を行うためのその他の光学系８６ｂ−３と、第１の光
学系８６ｂ−１を基材の曲面部の傾斜面の傾斜角度θな
いしは（曲面部を球面に近似した場合の）半径Ｒ等に応
じてビーム径を可変制御するビーム径制御手段８６ｃ
と、第２の光学系８６ｂ−２のビーム形状を必要に応じ
て整形制御するビーム形状制御手段８６ｄと、を含む。

【００８７】第２のレーザ制御系１３２は、第２の受光
部８８からの受光信号に基づいて、各種演算処理や後述
する光強度分布補正を行うための受光側制御系４００
と、傾斜角度θないしは半径Ｒに応じた所定の高さ測定
理論誤差Δｈ以下となるビーム径情報、光強度分布のビ
ーム形状情報等を格納した記憶手段１３４と、ステージ
制御回路１５０並びに前記各部の制御を司る制御手段１
３３と、を含む。

【００８８】第１の光学系８６ｂ−１は、例えば、光源
８６ａから出射されたレーザ光を所望のビーム径に変換
する一又は複数のコリメータレンズ等にて形成すること
が好ましい。第２の光学系８６ｂ−２は、例えば対象性
のよいビーム形状に整形ないしは変換するための一又は
複数のビーム整形ディフューザないしは素子等にて形成
することが好ましい。その他の光学系８６ｂ−３は、レ
ーザ光を集光させるための集光レンズ、レーザ光を切り
出すスリット等を含むことが好ましい。なお、必要に応
じて上記いずれかの光学系がない構成であってもよい。

【００８９】ビーム径制御手段８６ｃ、ビーム形状制御
手段８６ｄは、例えば、必要に応じてビーム径、ビーム
形状を可変制御するためのものであり、（例えば、第１
の光学系８６ｂ−１に複数のレンズをＲ、θに応じて選
択的に使用する系を構成する場合には）設定条件に応じ
た変更制御を行うための機構等にて構成され得る。な
お、例えば、基材が特定のＲ、θで値が決まっているよ
うな場合には、第１、第２の光学系の可変制御を要しな
いので、ビーム径制御手段８６ｃがない構成であっても
よい。さらに、光源８６ａは常に対象性の良いビーム形
状を出射することが確定的である場合には、第２の光学
系８６ｂ−２、ビーム形状制御手段８６ｄのない構成で
あっても構わない。

【００９０】上記のような構成を有する測定装置８０に
おいて、光源８６ａから出射されたレーザ光は、第１の
光学系８６ｂ−１により所望のビーム径に変換される。
この際、記憶手段１３４には、基材の曲面部の傾斜角度
θないしは半径Ｒに応じた所定の高さ測定理論誤差Δｈ
以下となるビーム径情報が格納されているので、ビーム
径制御手段８６ｃは、描画される基材２の形状に応じ
て、レーザ光のビーム径が所定の径以下となるようにす
ることのできるビーム径となるように制御する。

【００９１】加えて、レーザ光は、第２の光学系８６ｂ
−２により、対象性の良いビーム形状に整形する。つま
り、光源８６ｂから出射されるレーザ光が対象性のない
ビーム形状である場合には、対象性のある形状に整形さ
れ得る。

【００９２】ここに、「対象性の良いビーム形状」と
は、例えば、ガウシアン分布に類似する形状等が挙げら
れる。これにより、ガウシアン状の滑らかな強度分布に
類似させることができる。つまり、対象性を有すること
で、図１０に示すように曲面部上の傾斜面によって隠れ
る領域が断面左側の場合には右の領域を計測し、逆に反
対側のキャ面のように隠れる領域が断面右側の場合には
左の領域を計測し、これら右、左いずれの側の光強度分
布を計測したとしても、どこから計測しても中心が出せ
るようなビーム形状とすることができ、測定誤差を低減
できる。

【００９３】そして、その他の光学系８６ｂ−３により
基材２の曲面部２ａ上の所定位置に対して集光するよう
に調整されたレーザ光は、基材２の曲面部２ａ上を透過
し、曲面部上の散乱成分の除いたレーザ光がピンホール
８９を介して第２の受光部８８に入射し、高さが測定さ
れる。なお、受光側制御系４００において、必要に応じ
て、傾斜位置に応じた光量強度分布の補正等の各種補正
処理、各種演算処理が行われる。

【００９４】このようにして、ステージ制御回路１５０
でＺ軸方向に移動しつつ高さ測定が行われる。

【００９５】ここで、ビーム径が１００μｍ以下とする
と好ましい理由について説明する。図１０においては、
基材の曲面部における半径をＲ（曲面部を円であると仮
定した場合）とした時に、高さを検出するための検出用
の照射光である高さ計測ビームが紙面に垂直な方向に直
進した際の断面の状態が描かれている。

【００９６】ここで、光量強度分布の中心を必ず測定位
置とする際には、図１０に示すように、実際の高さ位置
ｈ１と検出された中心点（測定点）Ｏ１との間に測定誤
差Δｈが生じてくる。つまり、光量強度分布の中心Ｏ１
（光量が最大となる中心）を算出すると、求めたい場所
の高さｈ１を測定できずに、実際は、点Ｏ１を測定して
いることになってしまう。

【００９７】この図１０から明らかなように、面積だけ
を考えた場合には、仮に、半径Ｒに対して相対的にビー
ム径が大きい場合には、面積Ｓ０が大きくなるため、測
定誤差Δｈが大きくなり、逆にビーム径が小さい場合に
は、測定誤差Δｈが小さくなる。また、照射される曲面
上の傾斜位置によっても、面積Ｓ０が変化し、特に曲面
部の中心軸Ｏから裾野方向Ｋに向かうに従い測定誤差Δ
ｈが大きくなる。

【００９８】ただし、Ｓ０＝Ｓ１＋Ｓ２のとき、受光量
が１／２であると想定している。また、ビーム形状が、
ガウシアン分布に類似する形状である場合には、Δｈは
小さくなることも想定されよう。

【００９９】そこで、これら各パラメータと測定誤差Δ
ｈとの相関関係を具体的に検証すべく、本発明者等が鋭
意検討を行った結果、図１１に示すような関連性がある
ことが判明した。

【０１００】図１１には、Ｒ＝１．５ｍｍの場合であっ
て、θ＝４５度、θ＝６０度の場合における、高さの測
定誤差Δｈとビーム径との関係を示す特性図が開示され
ている。

【０１０１】ここで、電子ビームの焦点深度は、例えば
１０μｍ〜数十μｍ程度であるために、描画時間の短
縮、つなぎ部分を少なくし、１回の高さ調整でより広い
領域の描画を持たせるために、高さ検出精度たる高さの
測定誤差Δｈは、±１μｍ以内とすることが好ましい。

【０１０２】すなわち、高さ検出精度が±１μ以内であ
るのは、電子ビームの焦点深度と関係しており、焦点深
度がある特定値である際に、この測定誤差が多い分だ
け、１回に描画できる範囲が狭くなる。

【０１０３】つまり、３次元描画で考えた場合に、ある
一つの高さ位置において、高さの測定誤差が大きいと、
ＸＹ平面方向にて、ある狭い描画領域でしか描画できな
いこととなる。この範囲が狭まると、１回の描画領域が
小さくなるために、１回の描画層で移動するＸＹステー
ジの移動が何回も必要となり、ステージ移動の回数が非
常に多くなる。このため、何回も移動を行うと、何回も
繋ぎが必要になり、繋ぎの精度が落ち、描画部分の細部
は滑らかな面とならず、段差の非常に多いいびつな面と
なってしまう。

【０１０４】そこで、１回の描画領域を大きし、連続し
た形状を構成する必要がある。このために、特定の焦点
深度を有する電子ビームの描画位置が設定された特定の
高さ位置において、載置面方向にステージを移動させず
に描画される描画領域が、曲面部上に描画される任意の
描画パターン形状の細部が連続した面を有するような広
さとなるような、高さ位置における測定誤差とする必要
がある。

【０１０５】従って、電子ビームの焦点深度を例えば１
０μｍ〜数十μｍ程度とすると、高さの測定誤差Δｈが
±１μｍ以内とする必要があるのである。このように、
測定誤差Δｈは、基材の曲面部上に形成する描画パター
ンの最終的な形状に影響を及ぼす。

【０１０６】なお、例えば、仮に、測定誤差Δｈを例え
ば２倍の±２μｍ以下で設定した場合には、±１μｍ以
内で設定した場合より多くのステージ移動回数が必要と
され、逆に半分の±０．５μｍ以下で設定した場合に
は、±１μｍ以内で設定した場合より少ないステージ移
動回数で済む。

【０１０７】図１１に説明を戻すと、測定誤差Δｈの許
容範囲（±１μｍ）内におさまるビーム径としては、θ
＝６０度の場合にはΔｈが１μｍ以内となるビーム径ｂ
１（１３０μｍ前後）、θ＝４５度の場合にはΔｈが１
μｍ以内となるビーム径ｂ２（１７５μｍ前後）とする
のが好ましい。

【０１０８】さらに、ビーム径を１００μｍ以内とすれ
ば、さらに誤差が小さくなるので好ましい。その理由
は、１００μｍ以上だとノイズの問題が生じるからであ
り、また、１００μｍ程度であれば、簡単な光学系で達
成でき、ビーム径を例えば１００μｍに絞り込む場合に
は、普通のレンズで達成できる。このように、１００μ
ｍであれば、充分に精度を出しながらも、構成としても
簡単になるという効果がある。なお、曲面部の傾斜面の
勾配として、θ＝６０以上になると、電子ビームで描画
する際に、エネルギーの分布、方向が斜めになり、散乱
するので好ましくない。

【０１０９】以上、Ｒ＝１．５ｍｍの場合について述べ
たが、当然のことながら、Ｒ＝３、Ｒ＝４、Ｒ＝数ミリ
等であってもよいし、さらには、θは任意の角度であっ
てもよい。その場合も、高精度検知に必要とされるビー
ム径は変化する。

【０１１０】乃ち、一般的には、図１２に示す符号１３
４ａに示すように、ビーム径条件は、（１１）に示す条
件とするのが好ましく、この場合、Δｈは、（１２）式
のように定義される。ここで、Ｌは、（１３）式のよう
に定義され、Ｔは、（１４）式のように定義され、ｒは
ビーム半径、Ｒは基材曲率、αはノイズ、光量のＡ／Ｄ
変換分解能等を示す。

【０１１１】すなわち、曲面部上の測定すべき高さ位置
の高さとビーム径の光軸中心との間の測定誤差をΔｈ、
曲面部の曲率半径をＲ、照射光のビーム半径をｒ、基材
の底面に対する曲面部上の傾斜面のなす角度をθ、出射
光に関するノイズその他の補正値をα、とした場合に、
ビーム径は、ｔａｎ（９０−θ）＝ＴとなるＴ、Ｒ−√
（Ｒ^２−ｒ^２）／２＋Ｒ^２ｓｉｎ（２ｒ／３）／（２
ｒ）＝ＬとなるＬ、で表される、Δｈ＝（Ｌ−Ｒ）Ｔ＋
√｛２ＲＬ−Ｌ^２＋（ＲＴ）^２｝｝／｛（１＋Ｔ ^２）ｃ
ｏｓ（９０−θ）｝が、Δｈ＋α＜略１μｍの条件を満
たすビーム径２ｒとすることが好ましい。

【０１１２】これらの関係を定義したテーブル等を記憶
手段１３４に格納しておき、必要に応じて演算可能に構
成しておくことが好ましい。

【０１１３】次に、本実施の形態のような測定装置を用
いた場合と、触針式による測定装置とを用いた場合の比
較例について、図１４を用いて説明する。

【０１１４】同図に示すように、基材の曲面部の曲率Ｒ
＝４ｍｍ、傾斜角度θ＝４９度とした場合には、触針式
の測定装置（精度０．２μｍ以内）との測定誤差は、±
０．７５μｍ程度となり、レーザ光による測定装置であ
っても高い測定精度が得られることがわかる。

【０１１５】なお、本実施の形態の精度評価には、図１
３に示すように、縦方向では、２０μｍ、横方向では３
０μｍのビーム形状を有しるレーザ光を使用したことを
前提としている。図１３は、上述のような対象性のよい
ビーム形状とした場合の基材位置でのビーム形状を、縦
（図１３（Ａ））、横（図１３（Ｂ））方向の各々につ
いて開示したものである。

【０１１６】光学系を構成する場合には、第２の照射部
８６と第２の受光部８８との間の距離が接近するほどビ
ーム径が絞りやすいが、第２の照射部８６とＸＹＺステ
ージ３０、及び第２の受光部８８とＸＹＺステージ３０
との間の距離は、ＸＹＺステージ３０が移動可能なスト
ローク分以上離間した位置（ステージ移動に干渉しない
領域）に配設する必要がある。これにより、測定装置８
０とＸＹＺステージ３０との干渉を防止することができ
る。

【０１１７】また、ストローク分離した構成とすること
により、電子ビーム描画装置１内の筐体１１を穿設して
ガラス等で真空状態を保ちつつ、測定装置の照射部、受
光部を設置すればよいので、簡単な構成で達成できる。

【０１１８】ただし、測定装置の配設の仕方によって
は、上述のストロークの確保が不要となる場合も想定し
得る。

【０１１９】上述のような構成の電子ビーム描画装置に
て基材上に描画を行う場合の処理手順について説明す
る。

【０１２０】先ず、描画処理の全体の概略的な処理の流
れにおいては、予め、基材の３基準点Ｐ０ｎ＝（ｘｎ、
ｙｎ、ｚｎ）、ｎ＝１〜３の各測定、並びに基材の各部
の高さＨｏ（ｘ、ｙ）の測定を他の測定装置により行
う。

【０１２１】次に、図１５，図１６に示す調整用プロー
ブの調整部材７１を用いて高さ位置測定用光ビームの高
さ方向の位置調整及び電子ビームの焦点位置調整等を行
い、描画開始準備を行う。この調整部材７１を用いた調
整ステップについて図１７を参照して説明する。

【０１２２】まず、図１５のように、調整部材７１が取
り付けられ基材２を載せた載置台９０を電子ビーム描画
装置１内に挿入し、ステージ３０に載せる（Ｓ５１）。
次に、図１５のステージ３０をＸＹ方向に移動させて第
２のレーザ光照射部８６からの第２の光ビームが調整部
材７１のスリット状孔部７３のある測定中心位置付近を
照射するように移動させる（Ｓ５２）。そして、第２の
光ビームが調整部材７１のスリット状孔部７３を通過し
て入射したときの第２の受光部８８からの出力（Ｏｐ）
が最大になるように調整部材７１の孔部７３の位置をス
テージ３０でＸＹ方向に更に移動させ微調整する（Ｓ５
３）。これにより、第２の光ビームの光軸を調整すると
ともにフォーカス位置を調整する。

【０１２３】次に、第２の光ビームが調整部材７１の上
端面７１ａにある凹部７２を照射するようにステージ３
０をＺ方向に距離α移動させる（Ｓ５４）。そして、ス
テージ３０をＺ方向に移動させながら（Ｓ５５）、第２
の光ビームが調整部材７１の凹部７２で通過して入射し
たときの第２の受光部８８からの出力（Ｏｐ）が調整部
材７１のない場合の出力Ｏｐ_ｍａｘの半分になるまでＺ
方向に移動させ（Ｓ５６）、Ｏｐ＝Ｏｐ_ｍａｘ／２とな
ったＺ方向位置でステージ３０を停止する（Ｓ５７）。
これにより、第２のレーザ光照射部８６から照射される
第２の光ビームのＺ方向位置（高さ位置）を基準位置に
高精度に合わせることができる。このため、第２の光ビ
ームにより基材２の曲面部２ａの高さ位置を精度よく測
定できるようになる。

【０１２４】なお、この調整時に、調整部材７１の上端
面７１ａからスリット状孔部７３の上端７３ａまでビー
ム半径以上の距離αだけ離れているので、上端７３ａか
ら光ビームが洩れて第２の受光部８８に入射することが
なく、精度が低下せず、好ましい。

【０１２５】次に、図１５のＳＥＭ像モニタ９２で載置
台９０上の調整部材７１の図１６（Ｂ）の位置合わせ面
７５を観察しながら電子ビームフォーカシング調整部９
３により図３の電子ビーム描画装置１内の電子ビームを
調整部材７１の位置合わせ面７５に合焦させる（Ｓ５
８）。

【０１２６】上述のように、高さ位置測定用の第２の光
ビームの高さ位置を凹部７２で調整するとともに、凹部
７２と同軸上の位置合わせ面７５で電子ビームの焦点位
置を調整するので、図７のように、高さ測定用光ビーム
Ｓ２の光軸と電子ビームＥＢの集光位置とが直交するよ
うに高精度に調整できる。

【０１２７】なお、調整部材７１の上端面７１ａには電
子ビームフォーカス調整のために図１６（Ｃ）のような
位置合わせマーク７７を設けたものでもよいが、第２光
ビームの高さ位置調整時に図の正面から確認するための
工夫が必要となる。このため、図１６（Ｄ）のように上
端面７１ａに位置合わせマーク７９を形成するとともに
そのマーク７９の間に凹部７８を形成するようにしても
よい。

【０１２８】以上のようにして、電子ビーム描画装置１
に測定された基材２のセットを行い、調整ステップを実
行することで描画開始準備を行う。なお、このステップ
では、前記他の測定装置にて測定された測定結果を、電
子ビーム描画装置１の測定情報入力部１５８を用いて入
力を行う。入力された測定結果は、メモリ１６０等に記
憶されることとなる。

【０１２９】なお、電子ビーム描画装置１と他の測定装
置とを一つのクリーンルームもしくはチャンバ内にてネ
ットワーク接続し、他の測定装置にて測定された測定結
果が一義的に電子ビーム描画装置１内のメモリ１６０内
に格納される「システム」を構成している場合には、上
述の入力作業は不要となる。この「システム」は、上述
のセット前に予め基材を測定するための他の測定装置
（第２の測定装置）と、セット後に基材を測定するため
の測定装置（第１の測定装置）との都合２つの測定装置
を含む電子ビーム描画装置として定義してもよい。さら
には、これらの測定装置を一つにして双方の測定を兼用
できる構成（例えば基材をチャックしてからステージ上
に搬送する間の搬送路において、セット前の測定位置
（第１位置）とセット後の測定位置（第２位置）との間
を測定装置が移動するとともに、セット前測定用の測定
ステージを第１位置に、ステージを第２位置に位置させ
る構成、あるいは、測定ステージとステージとを用意し
ておき、描画位置の測定位置に必要に応じていずれかの
ステージを位置させる構成等）としてもよい。

【０１３０】次に、基材２の３基準点Ｐ１ｎ（Ｘｎ、Ｙ
ｎ、Ｚｎ）のうち、Ｚｎの測定を、電子ビーム描画装置
１の描画領域に設けられた測定装置８０を用いて測定を
行う。

【０１３１】ここで、上述のような高さ検出、測定用の
照射光を、ビーム径を所定の径以下としたり、ビーム形
状（光量強度分布）をガウシアン形状としたり、場合に
よっては各種の補正演算により精度良く高さ検出を行
う。

【０１３２】すると、電子ビーム描画装置１では、上記
予め測定された３基準点Ｐ０ｎ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の
情報及び各部の高さＨｏ（ｘ、ｙ）の情報（第１の座標
系）と、上記測定された３基準点Ｐ１ｎ（Ｘｎ、Ｙｎ、
Ｚｎ）の情報（第２の座標系）と、に基づき、電子ビー
ム描画装置１内におけるビームの最適フォーカス位置Ｈ
ｐ（ｘ、ｙ）の算出を行う。なお、この算出を行うため
の演算アルゴリズムを具現化した処理プログラムは、例
えばプログラムメモリに格納されて、制御部によって他
の処理プログラムとともに必要に応じて処理されること
となる。この処理プログラムは、例えば制御部１７０及
びプログラムメモリ１６２を含む最適フォーカス位置算
出手段を構成できる。

【０１３３】ところで、これは、あくまでも１フィール
ド（例えば０．５×０．５×０．０５ｍｍ等の単位空
間）（ｍ＝１）についてである。因みに、この１フィー
ルド内をビームが走査することで後述する描画が行われ
る。

【０１３４】次いで、ＸＹＺステージ３０を、ｍ分割さ
れた特定の１フィールドに移動し、焦点深度ｆ内にある
位置について描画を実施する処理を行う。

【０１３５】また、焦点深度内にある位置で、未だ描画
されていない部分があれば、その部分について描画を行
うこととなる。

【０１３６】そして、その１フィールドの描画が完了し
たか否かの判断処理を行い、この判断処理において、そ
のフィールドについて描画が完了したものと判断された
場合には、ｍ←ｍ＋１とする処理を行い、次の一フィー
ルド（第２フィールド）について同様の処理を行うこと
となる。

【０１３７】一方、判断処理において、その第１フィー
ルドについて描画が完了していないものと判断された場
合には、ＸＹＺステージ３０を相対移動させることで、
Ｚ軸を微小移動させ、電子ビームのフォーカス位置を微
小移動させる（第１処理）。もしくは、電磁レンズの電
流をレンズ制御部によって調整制御することでビームの
フォーカス位置を微小移動させる（第２処理）。あるい
は、第１処理及び第２処理の双方の制御によってフォー
カス位置の調整制御を行う。

【０１３８】次に、フォーカス電流を変更した場合に
は、この電流値に対応する描画位置ｘ、ｙの補正を行う
補正処理を実行する。そして、全ての描画が完了してい
ないものと判断された場合には戻り、全ての描画が完了
したものと判断された場合には、処理を終了する。

【０１３９】以上のように本実施の形態によれば、電子
ビームの焦点深度は、例えば１０μｍ〜数十μｍ程度で
ある場合に、高さ検出精度たる高さの測定誤差Δｈは±
１μｍ以内となるビーム径とすることにより、描画時間
の短縮、つなぎ部分を少なくし、１回の高さ調整でより
広い領域の描画を持たせるために、精度良い描画を行う
ことができる。これにより、測定装置としても、十分な
測定精度を得ることが出来る。特に、ビーム径を１００
μｍ以下とすることにより、ノイズの影響も低減され、
しかも、簡単な光学系構成で実現できるので、特別高性
能なレンズ及びレンズ群が不要となる。

【０１４０】また、ビーム形状（光量強度分布）を、対
象性の良いビーム形状、とりわけガウシアン分布あるい
はそれに類する分布形状とすることにより、測定される
基材の曲面部の傾斜方向に関わらず計測が可能となる。

【０１４１】また、照射部及び受光部をＸＹＺステージ
の移動ストローク以上離間して配設することにより、描
画装置の試料室（筐体）の大幅な改造を避けることが出
来る。しかも、光源として半導体レーザを利用すること
により、低コストでしかも、上述した作用効果を容易に
達成できる。

【０１４２】また、高さ測定用光ビームＳ２の光軸と電
子ビームＥＢの集光位置とが直交するように高精度に調
整できるので、基材２の曲面部２ａにおける３次元描画
を精度よく行うことができる。

【０１４３】なお、他の効果としては、エネルギー線例
えば電子ビームによる直接描画・直接加工技術を利用す
れば、電子ビームは、例えばレーザビーム等に比べる
と、波長が短いことから、非常に精密な加工に適してい
る。しかも、電子ビームは、ビーム照射方向（加工物の
厚さ方向）について、加工精度の点で有利であり、基材
と電子ビーム照射手段（例えば光源等）とを相対的に移
動させても、十分に位置精度を確保することができる。
このため、３次元形状を有する立体的な対象物、特に連
続した曲面を有する基材を加工することが容易に可能に
なる。従って、球面あるいは非球面形状の光学機能面に
回折構造を有する光学素子を形成することができ、より
立体的な加工が容易に実現できる。そして、この場合、
予め基材の形状を高精度の測定装置により把握しておい
てフィードバック等の制御により焦点位置を容易に算出
できるので、曲面を有する基材においても容易に精度良
く描画を行うことができる。

【０１４４】〈第２の実施の形態〉

【０１４５】次に、図１６のような調整用プローブの調
整部材の加工方法に関する第２の実施の形態について図
１８及び図１９に基づいて説明する。図１８は、本実施
の形態で使用可能な集束イオンビーム装置の要部を概略
的に示す図であり、図１９は図１８の集束イオンビーム
装置により調整部材の凹部及び柱部を加工する手順
（Ａ）〜（Ｃ）を説明するための図である。

【０１４６】図１の集束イオンビーム（focused ion be
am）装置１００１では、ガリウム液体金属イオン源１１
００のエミッタ１１ａに加速電圧を印加し電極１１ｂに
負の高電圧を印加すると、エミッタ１１ａからイオンが
放出され、電極１１ｂ及び１１ｃで構成される集束レン
ズで集束される。集束されたイオンビームＢは、ビーム
を平行にするコンデンサレンズ１２００と、ビーム照射
のオンオフを行うブランカ１３００と、ビーム位置をア
パチャ１５００に対し調整するアライナ１４００と、ビ
ーム開角を決めるアパチャ１５００と、ビームを対物レ
ンズ１７００の中心に通すためのアライナ１６００と、
ビームを被加工物１０００の表面にスポット状に合焦さ
せる対物レンズ１７００と、ビームを被加工物１０００
の表面上で走査させるように電界または磁界によりビー
ムを偏向させる偏向走査部１８００とを順に通過し、Ｘ
Ｙステージ２１００上に取り付け固定された図１６の調
整部材７１を加工するための被加工物１０００の表面に
照射される。

【０１４７】また、ＸＹステージ２１００は駆動部２１
ａ、２１ｂによりＸＹ方向に微小に移動し、ＸＹステー
ジ制御部２２００の駆動部２１ａ、２１ｂの制御により
集束イオンビームの照射点と被加工物１０００との相対
位置を微小調整できる。図１８の集束イオンビーム装置
の上述の各部分全体として制御装置２３００により制御
される。

【０１４８】次に、図１６のような調整部材７１の凹部
７２と柱部７４を加工する手順を説明する。ＸＹステー
ジ２１００上に固定された被加工物１０００に対し集束
イオンビームを照射しながらＸＹステージ２１００をＸ
Ｙ方向に微小に移動させることで、図１９（Ａ）に示す
ように、図１６の調整部材７１の上端面７１ａで集束イ
オンビームを図の矢印のように移動させながら照射す
る。これにより図１９（Ｂ）のように凹部７２を形成す
る。このとき、２つの凹部７２の間に柱部の原形部７４
ａが形成される。次に、図１９（Ｂ）の矢印のように同
様にして集束イオンビームを原形部７４ａで移動させな
がら照射することで、図１９（Ｃ）のように柱部７４を
形成する。

【０１４９】以上のようにして図１８の集束イオンビー
ム装置１００１により微細な加工を短時間で高精度に行
うことができ、調整部材７１の凹部７２，柱部７４を精
度よくしかも短時間で加工することができる。また、上
述のようにして柱部７４を形成するので、調整部材７１
の上端面７１ａが柱部７４における位置合わせ面７５と
なる。また、図１６の調整部材７１の孔部７３をも同様
にして高精度に加工できる。

【０１５０】なお、本発明にかかる高さ測定装置・方法
及び電子ビーム描画装置・方法は、そのいくつかの特定
の実施の形態に従って説明してきたが、当業者は本発明
の主旨および範囲から逸脱することなく本発明の本文に
記述した実施の形態に対して種々の変形が可能である。
例えば、上述の各実施の形態では、ビーム描画装置とし
ての電子ビーム描画装置に測定装置を搭載する構成を開
示したが、測定装置単独であってもよいし、他の種々の
製造装置に測定装置を搭載した構成であってもよい。ま
た、本発明によるビーム描画装置は、電子ビームによる
描画以外にも例えばレーザビームにより描画するように
構成してもよい。

【０１５１】また、上述の第１の実施の形態における基
材として光学素子に対応させることができ、３次元的に
高精度の描画パターンを形成することができるので、例
えば基材上に回折輪帯等を高精度に形成することがで
き、この基材により光学性能に優れた光学素子を形成す
ることもできる。また、本実施の形態の測定装置を適用
して高さ位置測定をして電子ビーム描画を行うことで、
つなぎの少ない高精度の描画パターンの形成が可能であ
る。また、例えば、描画後は、現像、エッチング処理、
金型作成処理などを行うことで、その金型を用いて成形
品を作製することで、上述の光学素子を射出成形するた
めの成形型をも容易に高精度に製造できる。

【０１５２】なお、本発明にいう「曲面部」とは、３次
元的に形状が一様に（連続的に）変化する曲面である
が、世間一般ないしは当業者間で用いられる字義、辞書
的字義にとどまらず、前記のような解釈に限らず、いわ
ゆる凸部状のもの（天面が平面で側壁（側壁は曲面、鉛
直面、傾斜面（逆テーパ、テーパに限らない）、等に限
らない）を有するもの）等、不連続面で構成されるもの
を含む。さらに、一部に平面を有してもよい。また、
「少なくとも曲面部を一面に含んでなる基材」とは、基
材の一面に曲面部を有し、同じ一面に他の凸部あるいは
曲面部等の任意の形状を有してもよく、言わずもがな他
方の面の形状は任意である。

【０１５３】さらに、上記実施形態には種々の段階が含
まれており、開示される複数の構成要件における適宜な
組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。つまり、
上述の各実施の形態同士、あるいはそれらのいずれかと
各変形例のいずれかとの組み合わせによる例をも含むこ
とは言うまでもない。この場合において、本実施形態に
おいて特に記載しなくとも、各実施の形態及び変形例に
開示した各構成から自明な作用効果については、当然の
ことながら本例においてもその作用効果を奏することが
できる。また、実施形態に示される全構成要件から幾つ
かの構成要件が削除された構成であってもよい。

【０１５４】

【発明の効果】本発明によれば、ビームを用いて３次元
描画する際の、３次元曲面基材の曲面高さ測定において
精度よく測定できるとともに高さ測定用光ビームの光軸
とビームの集光位置とが直交するように高精度に調整で
きるビーム描画装置及び方法を提供できる。また、３次
元形状を有する基材の高さを精度よく測定できる基材の
高さ検出装置及び方法を提供できる。また、更に、これ
らの装置または方法に使用するプローブ、及びこのプロ
ーブの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における測定装置の概略構成
を示す説明図である。

【図２】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、基材の面高さを測定す
る手法を説明するための説明図である。

【図３】第１の実施の形態における電子ビーム描画装置
の全体の概略構成を示す説明図である。

【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、図３の電子ビーム描画装
置にて描画される基材を示す説明図であり、同図（Ｃ）
は、描画原理を説明するための説明図である。

【図５】図３の電子ビーム描画装置におけるビームウエ
ストを説明するための説明図である。

【図６】図１の測定装置のレーザ光と電子ビームの焦点
深度との関係を説明するための説明図である。

【図７】図１の測定装置の光照射と受光との関係を示す
説明図である。

【図８】図１の測定装置の信号出力と基材の高さとの関
係を示す特性図である。

【図９】図１の測定装置の概略構成を機能的に示した機
能ブロック図である。

【図１０】測定誤差を説明するための説明図である。

【図１１】測定誤差とビーム径との関係を説明した説明
図である。

【図１２】ビーム径の条件を説明するための説明図であ
る。

【図１３】図１３（Ａ）（Ｂ）は、基材位置でのビーム
形状を示す説明図である。

【図１４】第１の実施の形態の測定装置と触針式の測定
装置との測定誤差の比較を示すための説明図である。

【図１５】図３の電子ビーム描画装置及び基材の載置台
を概略的に示す斜視図である。

【図１６】図１６（Ａ）は図１５の調整部材を拡大して
示す図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＡ部を更に拡大
して示す図、図１６（Ｃ）は図１５の調整部材の上端面
に形成した電子ビーム焦点位置のマークを示す図、及び
図１６（Ｄ）は図１５の調整部材の上端面に形成した凹
部及び電子ビーム焦点位置のマークを示す図である。

【図１７】図１５の電子ビーム描画装置における調整部
材を用いた調整ステップを説明するためのフローチャー
トである。

【図１８】第２の実施の形態で使用可能な集束イオンビ
ーム装置の要部を概略的に示す図である。

【図１９】図１８の集束イオンビーム装置により調整部
材の凹部及び柱部を加工する手順（Ａ）〜（Ｃ）を説明
するための図である。

【符号の説明】

１ 電子ビーム描画装置 ２ 基材 ２ａ 曲面部 ３０ ＸＹＺステージ（載置台） ７１ 調整部材 ７１ａ 上端面（自由端） ７２ 凹部 ７３ スリット状孔部 ７４ 柱部 ７５ 位置合わせ面 ８０ 測定装置 ８２ 第１のレーザ光照射部 ８４ 第１の受光部 ８６ 第２のレーザ光照射部（光照射手段） ８８ 第２の受光部（受光手段） ９０ 載置台 １００ 制御回路 １３１ 第１のレーザ制御系 １３２ 第２のレーザ制御系 １４０ 第１の測定算出部 １４２ 第２の測定算出部 １５０ ステージ制御回路 １５２ ローダ制御回路 １５４ 機構制御回路 １５６ 真空排気制御回路 １５８ 測定情報入力部 １６０ メモリ １６２ プログラムメモリ １７０ 制御部 １００１ 集束イオンビーム装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長澤 忠広 東京都日野市さくら町１番地 コニカ株式 会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA24 BB05 CC21 FF23 FF41 GG04 HH04 HH12 HH14 HH15 JJ01 JJ05 JJ15 LL28 QQ25 TT08 2H049 AA31 AA33 AA37 AA68 AA69 5C034 BB02 BB07 BB08

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビームを照射するビーム照射手段と、 前記ビーム照射手段から照射されたビームの焦点位置を
   可変とするための可変手段と、 前記可変手段を通過して合焦されたビームの照射により
   描画される被描画面に曲面部を有する基材を載置する載
   置台と、 前記基材上に描画される描画位置を測定するための測定
   手段と、 前記測定手段により測定された前記描画位置に基づいて
   前記ビームの焦点位置を可変制御する制御手段と、 前記載置台に支持され前記ビームの焦点位置を調整する
   ための位置合わせ面を有する調整部材と、を具備し、 前記測定手段は、前記曲面部の高さを測定するために前
   記基材に対して略水平方向から光ビームを照射する光照
   射手段と、前記光ビームが前記基材を透過した透過光を
   受光する受光手段と、を備え、前記光照射手段から前記
   調整部材の位置合わせ面近傍のエッジ部分に照射した光
   ビームを前記受光手段により受光することで前記エッジ
   部分を基準にして前記光ビームの高さ方向の位置を調整
   することを特徴とするビーム描画装置。
2. 【請求項２】 前記調整部材は前記位置合わせ面の前記
   ビームの焦点位置となる中心を通り前記高さ方向に沿っ
   た軸上に孔部を有し、前記孔部に照射し通過した光ビー
   ムを前記受光手段により受光することで前記光ビームの
   光軸位置及びフォーカス位置の少なくとも一方を調整す
   ることを特徴とする請求項１に記載のビーム描画装置。
3. 【請求項３】 前記孔部の水平方向の幅が前記光ビーム
   の径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のビ
   ーム描画装置。
4. 【請求項４】 前記調整部材は前記エッジ部分に前記位
   置合わせ面から凹んだ凹部を有することを特徴とする請
   求項１，２または３に記載のビーム描画装置。
5. 【請求項５】 前記調整部材は前記エッジ部分の凹部内
   に前記位置合わせ面が形成された柱部を有することを特
   徴とする請求項４に記載のビーム描画装置。
6. 【請求項６】 前記孔部は前記凹部の下方に細長く延び
   るようにスリット状に形成されていることを特徴とする
   請求項４または５に記載のビーム描画装置。
7. 【請求項７】 前記測定手段は前記基材上の平面位置の
   測定のための光照射手段及び受光手段を更に備え、 前記載置台が３軸ステージにより３次元方向に移動が可
   能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１
   項に記載のビーム描画装置。
8. 【請求項８】 前記ビーム照射手段は電子ビームを照射
   し、 前記可変手段は電子レンズから構成されることを特徴と
   する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のビーム描画
   装置。
9. 【請求項９】 ３次元的に形状変化する曲面部を一面に
   少なくとも含む基材の前記曲面部の高さを検出するため
   に前記基材に対して略水平方向から光ビームを照射する
   光照射手段と、 前記光照射手段からの光ビームを受光する受光手段と、 前記基材を載置する載置台と、 前記載置台に支持され前記載置台から高さ方向に離れた
   自由端に凹部を有する調整部材と、を備え、 前記光照射手段から前記調整部材の凹部に照射した光ビ
   ームを前記受光手段により受光することで前記凹部を基
   準にして前記光ビームの高さ位置を調整することを特徴
   とする基材の高さ測定装置。
10. 【請求項１０】 前記調整部材は前記凹部の水平方向の
    中心を通り前記高さ方向に沿った軸上に孔部を有し、前
    記孔部に照射し通過した光ビームを前記受光手段により
    受光することで前記光ビームの光軸位置及びフォーカス
    位置の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求
    項９に記載の基材の高さ測定装置。
11. 【請求項１１】 前記孔部の水平方向の幅が前記光ビー
    ムの径よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載
    の基材の高さ測定装置。
12. 【請求項１２】 前記孔部は前記凹部の下方に細長く延
    びるようにスリット状に形成されていることを特徴とす
    る請求項１０または１１に記載の基材の高さ測定装置。
13. 【請求項１３】 前記載置台を少なくとも前記高さ方向
    に移動させるステージを更に備え、前記光ビームの高さ
    位置は前記ステージ上の前記載置台を高さ方向に移動す
    ることにより調整することを特徴とする請求項９乃至１
    ２のいずれか１項に記載の基材の高さ測定装置。
14. 【請求項１４】 ビームを照射し焦点位置に合焦し、前
    記合焦されたビームの照射により曲面部を有する基材の
    被描画面に描画するビーム描画方法であって、 前記基材に関する略水平方向から光ビームを前記ビーム
    の焦点位置を調整する位置合わせ面を有する調整部材の
    前記位置合わせ面近傍のエッジ部分に照射しその光ビー
    ムを受光することで前記エッジ部分を基準にして前記光
    ビームの高さ方向の位置を調整するステップと、 前記ビームの焦点位置を前記調整部材の位置合わせ面で
    調整するステップと、 前記光ビームが前記基材を透過した透過光を受光するこ
    とで前記曲面部の高さを測定し前記基材上に描画される
    描画位置を測定するステップと、 前記測定された描画位置に基づいて前記ビームの焦点位
    置を可変制御するステップと、を含むことを特徴とする
    ビーム描画方法。
15. 【請求項１５】 ビームを照射し焦点位置に合焦し、前
    記合焦されたビームの照射により曲面部を有する基材の
    被描画面に描画するビーム描画方法であって、 前記基材に関する略水平方向から光ビームを前記ビーム
    の焦点位置を調整する位置合わせ面を有する調整部材に
    照射し、前記位置合わせ面の焦点位置中心を通り前記調
    整部材の高さ方向に沿った軸上にある孔部を通過した光
    ビームを受光することで前記光ビームの光軸を調整する
    とともに前記光ビームのフォーカス位置を調整するステ
    ップと、 前記調整部材の位置合わせ面近傍のエッジ部分に前記光
    ビームを照射しその光ビームを受光することで前記エッ
    ジ部分を基準にして前記光ビームの高さ方向の位置を調
    整するステップと、 前記ビームの焦点位置を前記調整部材の位置合わせ面で
    調整するステップと、 前記光ビームが前記基材を透過した透過光を受光するこ
    とで前記曲面部の高さを測定し前記基材上に描画される
    描画位置を測定するステップと、 前記測定された描画位置に基づいて前記ビームの焦点位
    置を可変制御するステップと、を含むことを特徴とする
    ビーム描画方法。
16. 【請求項１６】 前記位置合わせ面から凹んだ凹部に前
    記光ビームを照射し、前記光ビームの高さ方向の位置を
    調整することを特徴とする請求項１４または１５に記載
    のビーム描画方法。
17. 【請求項１７】 前記凹部内に形成された柱部の位置合
    わせ面で前記ビームの焦点位置を調整することを特徴と
    する請求項１６に記載のビーム描画方法。
18. 【請求項１８】 前記描画位置を測定する際に前記基材
    上の平面位置を測定することを特徴とする請求項１４乃
    至１７のいずれか１項に記載のビーム描画方法。
19. 【請求項１９】 前記基材は光学素子に対応することを
    特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の
    ビーム描画方法。
20. 【請求項２０】 前記基材に基づき光学素子を射出成形
    するための金型作製処理を行うことを特徴とする請求項
    １４乃至１９のいずれか１項に記載のビーム描画方法。
21. 【請求項２１】 ３次元的に形状変化する曲面部を一面
    に少なくとも含む基材の前記曲面部の高さを検出するた
    めに前記基材に対して略水平方向から光ビームを照射
    し、前記基材を透過した透過光を受光することで前記基
    材の高さ位置を測定する方法であって、 前記基材を載置する載置台に支持された調整部材に前記
    水平方向から光ビームを照射するステップと、 前記調整部材の前記載置台から高さ方向に離れた自由端
    に形成された凹部に照射された前記光ビームを受光する
    ことで前記凹部を基準にして前記光ビームの高さ方向の
    位置を調整するステップと、を含むことを特徴とする基
    材の高さ測定方法。
22. 【請求項２２】 前記調整部材の前記凹部の水平方向の
    中心を通り前記高さ方向に沿った軸上に設けられた孔部
    に前記光ビームを照射し、前記孔部を通過した光ビーム
    を受光することで前記光ビームの光軸位置を調整すると
    ともに前記光ビームのフォーカス位置を調整することを
    特徴とする請求項２１に記載の基材の高さ測定方法。
23. 【請求項２３】 前記光ビームの高さ位置は前記載置台
    を高さ方向に移動することにより調整することを特徴と
    する請求項２１または２２に記載の基材の高さ測定方
    法。
24. 【請求項２４】 請求項１乃至１３のいずれか１項に記
    載の前記調整部材または請求項１４乃至２３のいずれか
    １項に記載の方法に用いる前記調整部材を含むことを特
    徴とするプローブ。
25. 【請求項２５】 請求項２、３、１０または１１に記載
    の前記孔部または請求項１５または２２に記載の方法に
    用いる前記孔部がスリット状またはピンホール状に構成
    されている前記調整部材を含むことを特徴とするプロー
    ブ。
26. 【請求項２６】 請求項２４または２５に記載のプロー
    ブにおける前記調整部材を集束イオンビーム法により加
    工し製造することを特徴とするプローブ製造方法。