JP2004317537A - 電子ビーム描画方法、母型の製造方法、母型、金型の製造方法、金型、光学素子及び電子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より短い時間をもって描画を行い、且つ、電子ビームの所定描画領域内における基材の形状に影響されることなく、その描画形状を均一に保つことを可能にする電子ビーム描画方法を提供する。
【解決手段】電子ビームを偏向させる偏向器の入力信号に対して、電子ビームの所定描画領域（フィールド）内における基材２の（曲面部２ａの）形状に応じて振幅が調整された周波数信号を重畳させることで、基材２の被描画面（レジスト層Ｌの表面）においては、電子ビームＢを副走査方向（図におけるＹ方向）に振ることにより、電子ビームＢを蛇行させながら主走査方向（図におけるＸ方向）に走査すると同時に、その蛇行の度合いをフィールド内における所望の構造の描画形状に応じた値に調整する。
【選択図】 図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームによる描画技術に関するものであり、特に、被描画対象となる基材に対して所定のパターン、例えば光学素子に対応する回折パターン等を電子ビームによって描画する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報記録媒体として、例えばＣＤ、ＤＶＤ等が広く使用されており、これらの記録媒体を読み取る読取装置などの精密機器には、多くの光学素子が利用されている。これらの機器に利用される光学素子、例えば光レンズなどは、低コスト化並びに小型化の観点から、ガラス製の光レンズよりも樹脂製の光レンズを用いることが多い。
【０００３】
このような樹脂製の光レンズは、一般の射出成形によって製造されており、射出成形用の成形型も、一般的な切削加工によって形成されている。
【０００４】
ところで、最近では、光学素子に要求されるスペックや性能自体が向上してきており、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、当該光学素子を射出成形するためには、成形型にそのような回折構造を付与するための面を形成しておく必要がある。
【０００５】
しかしながら、現在用られているような成形技術や加工技術の切削バイトにて、成形型にそうした回折構造などの微細な形状を形成しようとすると、加工精度が劣るとともに、バイトの強度、寿命の点で限界があり、サブミクロンオーダー、或いは、それ以下の精密な加工を行うことが困難であった。
【０００６】
特に、ＣＤ−ＲＯＭのピックアップレンズと比較して、ＤＶＤ等の媒体におけるピックアップレンズでは、記録密度の増加に対して、より精度の高い回折構造が要求され、光の波長より小さいレベル、例えばｎｍレベルでの加工精度が求められる。しかし、上述のように従来の切削加工では、こうした加工精度は得られなかった。
【０００７】
一方、光学素子などを含む基材の表面上に所定の形状を描画加工するものとしては、光露光などの手法、例えばマスク露光を用いた露光装置などによって加工を行うことが行われている。
【０００８】
例えば、半導体のウエハ基板（フォトマスク）等の基材の表面に所望を形状を描画加工するための露光装置などを光学素子の面への加工もしくは成形型の加工などに用いることが考えられる。しかしながら、ウエハ基板用の装置は、平坦な材料しか加工することができないという問題がある。また、ウエハ基板用の装置では、基材の加工深さは、照射する光の露光エネルギー量で制御するが、光学素子のための回折格子などの精密加工、或いは、フォトニック結晶の作成などの場合、照射される光の波長より短い構造をレンズのような非平面上に正確に形成する必要がある。そのため、上述の制御手法の露光装置では求められるレベルの微細な加工には適さない。
【０００９】
さらに、レーザービームによる加工が考えられるが、レーザービームではミクロンレベルの加工では用いられることがあるものの、ビーム径を光学的に制御しており、ビームの集束に限界がある。従って、サブミクロンレベル、特に光の波長に近いレベルの加工は困難である。また焦点深度についても深い焦点深度が得られず、オートフォーカス等のメカニカルな手段を常に用いる必要があり、これも精度の高い加工を阻む要因となっていた。特に、曲面形状（ここではマクロ的に変化する面を有する３次元形状を含む）を有する光学素子の描画で高い精度が要求された時には、この問題は顕著なものとなる。
【００１０】
従って、平面状の基材を描画加工する場合は良いが、光レンズ用の成形型など、曲面等のダイナミックな３次元形状を有する基材に微細な形状を描画する場合には適さないという問題があった。
【００１１】
そこで、このような光レンズ用の成形型を作製するために、その母型となる光学素子の光学機能面に回折構造を形成するべく、電子ビーム描画装置を用いて描画を行うことが試みられている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
この電子ビーム描画装置においては、光レンズの原型である基材の表面に対して電子ビームを照射し、これを所定の描画時間内に所定のドーズ量にて走査することで、バイナリー形状やブレーズ形状の回折構造を描画する。
【００１３】
ところで、ドーズ量の最小分解能（以下、最小ドーズ分解能と称する）は、電子ビーム描画装置のＤ／Ａ変換器の最小時間分解能により決定されるため、ドーズ量の調整は、特に、高い電流値にて時間をかけないように描画を行う場合には顕著に段階的となる。従って、ブレーズ形状の回折構造を描画する場合には、滑らかなブレーズ傾斜面を形成しようとしても、上述の最小ドーズ分解能の大きさに起因して、基材を現像後に得られるブレーズの傾斜面部分の形状が階段状になってしまうという問題がある。
【００１４】
このように、ブレーズの傾斜面部分の形状が階段状になってしまうと、光レンズの光学特性が低下し、特に、回折効率の低下が招かれることとなる。また、製品の品質を鑑みた場合には、製品価値を低下させる要因にもなるため、光レンズの回折効率を向上させると共に、製品価値をも高めるためには、ブレーズの傾斜面部分の形状は、可能な限り滑らかにする必要がある。
【００１５】
そこで、このような問題を解決するべく、太いビーム径（例えば、電子ビームのデフォーカス位置）にて描画を行い、基材を現像後に得られるブレーズの傾斜面部分の形状を滑らかにすることが考えられるが、このような場合には、ブレーズのエッジ部分において、その立ち上がり形状が鈍くなるという問題が生じる。
【００１６】
このように、ブレーズのエッジ部分の立ち上がり形状が鈍くなってしまっても、光レンズの光学特性が低下し、特に、回折効率の低下が招かれることとなる。また、製品の品質を鑑みた場合には、製品価値を低下させる要因にもなるため、光レンズの回折効率を向上させると共に、製品価値をも高めるためには、ブレーズのエッジ部分の立ち上がり形状は、可能な限り鋭くする必要がある。
【００１７】
また一方で、太いビーム径にて照射される電子ビームは、外乱の影響を大きく受けるなどの欠点を有しており、また、例えば一般的なスポットビーム方式の電子ビーム描画装置においては、電子ビームの径は、通常、数ｎｍから数十ｎｍの範囲に設定されているが、電子ビームの径をこれ以上に太くすると、収差などが生じて実用的でなくなるという問題が生じる。
【００１８】
そこで、このような問題を解決するべく、本発明者は、細いビーム径にて描画を行いつつも、ブレーズの傾斜面部分を描画するべく電子ビームのドーズ量を第１のドーズ量から第２のドーズ量へ変化させる（但し、第１のドーズ量と第２のドーズ量の差は、Ｄ／Ａ変換器の最小クロックに基づく最小調整単位のドーズ量となっている）際には、基材の第１のドーズ量にて描画される部分と第２のドーズ量にて描画される部分の間に、これら２つのドーズ量にて描画される部分が混在するドーズ混在傾斜部を設けることで、現像後には、ドーズ混在傾斜部を第１のドーズ量にて描画される部分と第２のドーズ量にて描画される部分の中間的な高さに形成して、結果として、ブレーズの傾斜面部分を滑らかにし、且つ、エッジ部分の立ち上がりを鋭く形成する手法を提案している。
【００１９】
【特許文献１】
特願２００２−３３３７２２号公報
（段落〔００６１〕‐〔０１６０〕、第１図乃至第４図）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、細いビーム径にてブレーズの傾斜面部分と、ブレーズのエッジ部分の双方、即ち、ブレーズ全体を描画する場合には、描画にかかる時間が多大になるという問題が生じる。
【００２１】
従って、現状の手法によっては、ブレーズの傾斜面部分を滑らかに形成し、且つ、ブレーズのエッジ部分の立ち上がりを鋭く形成すると同時に、ブレーズを描画するのにかかる時間を短く抑えるということは不可能な状況にある。
【００２２】
また一方で、電子ビーム描画装置においては、１フィールド内において、同一の焦点深度内で描画を行う場合であっても、基材の形状によっては、各々の描画位置において、電子ビームの出射位置から当該描画位置までの距離に違いが生じるため、電子ビームには僅かながらにも収差が生じて、基材においては、ジャストフォーカス位置で描画される部分とデフォーカス位置で描画される部分とが生じることとなる。
【００２３】
このようなジャストフォーカス位置で描画した部分とデフォーカス位置で描画した部分とでは、描画される際のドーズ量に違いが生じるため、現像後に得られるレジストの形状が一様でなくなるという問題がある。特に、被描画層であるレジスト層を基材まで到達しない程度に描画する場合には、現像後のレジスト層表面において、その平面性に顕著な違いが現れる。
【００２４】
従って、このようなことを改善するために、電子ビームの収差を補正するべく電子ビームの径を調整する電子レンズの励磁を制御して、常に電子ビームのフォーカス位置におけるビーム径を一定にすることが望ましいが、ローティションや収差等の影響を加味しなくてはならず、制御が著しく困難になるという問題が生じる。
【００２５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より短い時間をもって描画を行い、且つ、電子ビームの所定描画領域内における基材の形状に影響されることなく、その描画形状を均一に保つことを可能にする電子ビーム描画方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、被描画対象である基材に対して、所定の描画領域毎に電子ビームを照射し、主走査方向に走査すると共に、前記主走査方向の走査を副走査方向に繰り返すことによって、所定のパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、前記基材の形状データ及び前記所定のパターンの形状データを取得する取得ステップと、前記基材の被描画面を複数の描画領域に区分する区分ステップと、前記区分された複数の描画領域の内、所定の描画領域毎に、前記基材の形状データ及び前記所定のパターンの形状データに基づいて、出射される電子ビームを、主走査方向に偏向させるための第１の入力信号と、副走査方向に偏向させるための第２の入力信号を生成する信号生成ステップと、前記所定の描画領域における前記基材の形状データに応じた特定の周波数を有する周波数信号を調整する周波数調整ステップと、前記第２の入力信号に対して、前記周波数信号を重畳する重畳ステップと、前記出射される電子ビームを、前記第１の入力信号に従って偏向させることで主走査方向に走査すると共に、前記周波数信号が重畳された前記第２の入力信号に従って偏向させることで副走査方向に走査する走査ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子ビーム描画方法の好適な一実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２８】
［基材の構成］
まず、電子ビーム描画装置により描画される基材の構成について説明する。尚、本例においては、曲面形状を成す基材の一面に円描画を行いつつ、ブレーズ形状の回折格子構造を形成する場合を例に採り、以下に説明を続けるが、本発明はこれに限らず、例えば基材の一面は、平面等であっても良い。また、回折格子構造は、バイナリー形状であっても良い。このような場合にも同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図１に、当該基材の現像処理後において、その一面に形成される描画パターン、並びに、その細部の形状を示す。図１に示すように、基材２の一面には、描画パターンの一例として円描画が施され、描画部分の一部であるＥ部分を拡大すれば、複数のブレーズ３からなる回折格子構造が形成されている。ブレーズ３は、傾斜部３ｂ及び側壁部３ａを形成し、傾斜部３ｂは、周方向に沿って曲面状に複数段形成されている。
【００３０】
より詳細には、図２に示すように、基材２は、少なくとも一面に形成された曲面部２ａを有し、回折格子を傾けて各ピッチＬ１毎に形成し、この回折格子の少なくとも１ピッチＬ１に、当該ピッチの区切り目位置にて曲面部２ａより立ち上がる側壁部３ａと、隣接する各側壁部３ａ、３ａ間に形成された傾斜部３ｂと、側壁部３ａと傾斜部３ｂとの境界領域に形成された溝部３ｃとが形成されている。
【００３１】
傾斜部３ｂは、一端が一方の側壁部３ａの基端に接し、他端が他方の側壁部３ａの先端に接する傾斜面を構成している。尚、この複数のブレーズ３からなる回折格子構造は、後述するように、曲面部２ａ上に塗布された塗布剤（レジスト）を電子ビーム描画装置により描画して、これを現像処理することで形成され、ブレーズ３の傾斜部３ｂ、側壁部３ａ及び溝部３ｃは、後述する電子ビーム描画装置の描画により一様な形状を形成する。
【００３２】
［電子ビーム描画装置の構成］
次に、上述の基材２を描画するために用いられる電子ビーム描画装置の具体的構成について説明する。
【００３３】
図３に、電子ビーム描画装置の全体構成を示す説明図を示す。図３に示すように、当該電子ビーム描画装置１は、大電流で高解像度の電子線プローブを形成して、これを高速に描画対象の基材２上で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照射手段である電子銃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１４を通過する電子ビームの前記基材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たアパーチャー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とを含み構成されている。尚、これら各部は、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。
【００３４】
尚、電子銃１２は、本発明の「電子ビーム照射手段」に対応する。また、偏向器２０は、本発明の「電子ビーム走査手段」に対応する。
【００３５】
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、を含み構成されている。
【００３６】
尚、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、１７ｃに電流を供給することで電子的なレンズを複数生成し、上述の電流値を制御することで、電子ビームの焦点位置及び焦点幅（ビームウエストの幅）を調整する。
【００３７】
測定装置８０は、基材２に対してレーザーを照射することで基材２を測定する第１のレーザー測長器８２と、第１のレーザー測長器８２にて発光されたレーザー光（第１の照射光）が基材２を反射し当該反射光を受光する第１の受光部８４と、前記第１のレーザー測長器８２とは異なる照射角度から照射を行う第２のレーザー測長器８６と、前記第２のレーザー測長器８６にて発光されたレーザー光（第２の照射光）が基材２を反射し当該反射光を受光する第２の受光部８８と、を含み構成されている。
【００３８】
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とを含み構成されている。尚、この他、Ｙ軸を中心とするα方向に回転駆動可能なα方向駆動機構、Ｘ軸を中心とするβ方向に回転駆動可能なβ方向駆動機構を設けて、ステージをピッチング、ヨーイング、ローリング可能に構成してもよい。これにより、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可能になる。
【００３９】
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とを含み構成される。尚、電子銃電源部１０２は、電子銃１２に電源を供給するための図示省略のＤ／Ａ変換器を有しており、電子銃制御部１０４が、この図示省略のＤ／Ａ変換器における電流、電圧などを調整制御することで、電子銃１２から照射される電子ビームのドーズ量が調整される。従って、このＤ／Ａ変換器の最小クロックに基づいて、当該電子ビーム描画装置の最小調整単位のドーズ量が決定されることとなる。
【００４０】
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２０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１１２ｂ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とを含み構成される。
【００４１】
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、即ち、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、或いは、コイル制御部１１０に対して当該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とを含み構成される。因みに、パターン発生回路１２０は、後述するようにメモリ１６０に格納される様々な描画パターンの形状に関する情報に基づいて、所定の描画パターンを生成する。
【００４２】
さらに、制御回路１００は、第１のレーザー測長器８２を上下左右に移動させることによるレーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度等の駆動制御を行う第１のレーザー駆動制御回路１３０と、第２のレーザー測長器８６を上下左右に移動させることによるレーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度等の駆動制御を行う第２のレーザー駆動制御回路１３２と、第１のレーザー測長器８２でのレーザー照射光の出力（レーザーの光強度）を調整制御するための第１のレーザー出力制御回路１３４と、第２のレーザー測長器８６でのレーザー照射光の出力を調整制御するための第２のレーザー出力制御回路１３６と、第１の受光部８４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とを含み構成される。
【００４３】
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のレーザー駆動回路１３０、１３２・第１、第２のレーザー出力制御回路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、これらの各部の制御を司る、例えばＣＰＵなどにて形成された制御部１７０とを含み構成されている。
【００４４】
また、当該電子ビーム描画装置１では、測定情報入力部１５８などを含む、所謂「操作系」乃至は「操作手段」においては、アナログスキャン方式／デジタルスキャン方式の選択、基本的な形状の描画パターンの複数からの選択等、各種コマンド操が可能となっている。
【００４５】
尚、上述の副偏向部１１２ｂ、高速Ｄ／Ａ変換器１１４ｂ、電界制御回路１１８、メモリ１６０、プログラムメモリ１６２及び制御部１７０は、本発明の「走査ピッチ制御手段」を構成する。
【００４６】
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後、電子銃１２から電子ビームが照射される。
【００４７】
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。
【００４８】
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）、若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、当該測定結果に基づき、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、即ち焦点位置を制御し、当該焦点位置が前記描画位置となるように移動制御される。
【００４９】
或いは、測定結果に基づき、制御回路１００は、ステージ駆動手段５０を制御することにより、前記電子ビームＢの焦点位置が前記描画位置となるようにＸＹＺステージ３０を移動させる。
【００５０】
また、本例においては、電子ビームの制御、ＸＹＺステージ３０の制御の何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。
【００５１】
（測定装置）
次に、測定装置８０について、図４を参照しつつ説明する。測定装置８０は、より詳細には、図４に示すように、第１のレーザー測長器８２、第１の受光部８４、第２のレーザー測長器８６、第２の受光部８８などを有する。
【００５２】
第１のレーザー測長器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Ｓ１を照射し、基材２を透過する第１の光ビームＳ１の受光によって、第１の光強度分布が検出される。
【００５３】
この際に、図４に示すように、第１の光ビームＳ１は、基材２の平坦部２ｂにて反射されるため、第１の強度分布に基づき、基材２の平坦部２ｂ上の（高さ）位置が測定算出されることになる。しかし、この場合には、基材２の曲面部２ａ上の（高さ）位置を測定することができない。
【００５４】
そこで、本例においては、さらに第２のレーザー測長器８６を設けている。即ち、第２のレーザー測長器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８４を介して受光されることによって、第２の光強度分布が検出される。
【００５５】
この場合、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の光ビームＳ２が曲面部２ａ上を透過することとなるので、前記第２の強度分布に基づき、基材２の平坦部２ｂより突出する曲面部２ａ上の（高さ）位置を測定算出することができる。
【００５６】
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５（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ＳＳ１、ＳＳ２が生じ、この散乱光分の光強度が弱まることとなる。このようにして、図６に示すように、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き、位置が測定算出される。
【００５７】
この算出の際には、図６に示すように、第２の受光部８８の信号出力Ｏｐは、図７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、即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Ｏｐに基づき、基材２の高さ位置を算出することができる。
【００５８】
そして、この基材２の高さ位置を、例えば描画位置として、前記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。
【００５９】
（描画位置算出の原理の概要）
次に、当該電子ビーム描画装置１における、描画を行う場合の描画位置算出の原理の概要について説明する。
【００６０】
まず、基材２は、図８（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、を含んで構成されている。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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。即ち、図８（Ａ）に示すように、基材２上の複数例えば３個の基準点Ｐ１０、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。
【００６３】
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前記Ｈｏ（ｘ、ｙ）に対応する高さ位置Ｈｐ（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、即ち、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。
【００６４】
尚、上述の第２の測定は、電子ビーム描画装置１の第１の測定手段である測定装置８０を用いて測定することができる。
【００６５】
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。
【００６６】
この場合、測定装置からの測定結果、即ち、基材２の厚み分布情報は、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。
【００６７】
上述のようにして、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。
【００６８】
具体的には、図８（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＝ビーム径の最も細い所）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の駆動制御の何れか一方又は双方によって行われる）。また、この際、電子ビームの焦点深度ＦＺ（ビームウエストＢＷ＝ビーム径の最も細い所）の焦点位置は、ＸＹＺステージ３０の駆動制御により、１フィールドの中央部に調整される。尚、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９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。因みに、上述のように、ビームウエストＢＷの幅は、電子レンズ１６のコイル１７ａ、１７ｂ、１７ｃなどに流れる各電流値を制御することで調整される。また、電子ビームＢの場合、図９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。
【００６９】
そして、図８（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、当該領域についても、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。
【００７０】
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。
【００７１】
尚、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。
【００７２】
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。
【００７３】
（制御系）
次に、当該電子ビーム描画装置１における制御系について、図１０を参照しつつ説明する。
【００７４】
図１０に示すように、メモリ１６０には、上述の予め測定情報入力部１５８にて入力された、若しくは、予め制御回路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た基材２の厚み分布情報が、その他の情報１６１ｄとして格納されており（これにより、基材の形状データが取得される。）、さらに、形状記憶テーブル１６１には、この基材２の厚み分布情報に基づき設定された、例えば、基材２の曲面部２ａに描画するブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂの各走査位置に対応するドーズ分布を予め定義したドーズ分布情報１６１ａや、同じく、ブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂの各走査位置に対応するビーム径を予め定義したビーム径情報１６１ｂや、ブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂを描画する際の各描画位置に対応するフィールドの区分、及び、後述する重畳量分割フィールドの区分の大きさを予め定義したフィールド区分情報１６１ｃが格納されている。因みに、フィールドの区分の大きさは、副偏向部１１２ｂからの入力信号により偏向器２０にて偏向される電子ビームＢの偏向範囲（走査範囲）に基づき設定される。また、重畳量分割フィールドの区分の大きさは、このフィールドの区分の大きさに基づき設定される。さらに、メモリ１６０には、後述する電子ビームＢの偏向信号に重畳する周波数の振幅の補正を行うための重畳量補正テーブル１６４が格納されている。
【００７５】
一方、プログラムメモリ１６２には、制御部１７０が後述する処理を行うための処理プログラム１６３ａや、その他の処理プログラム１６３ｃが格納されている。
【００７６】
因みに、図１０に示す設定手段１８１は、メモリ１６０の形状記憶テーブル１６１に含まれるドーズ分布情報１６１ａ、ビーム径情報１６１ｂ、フィールド区分情報１６１ｃと、メモリ１６０に格納される重畳量補正テーブル１６４などを設定するためのものである。また、表示手段１８２は、例えば走査線毎のドーズ分布情報等を表示するためのものである。
【００７７】
このような構成において、制御部１７０は、メモリ１６０の形状記憶テーブル１６１に格納されるドーズ分布情報１６１ａとビーム径情報１６１ｂに基づいて、プログラムメモリ１６２に格納される処理プログラム１６３ａに従って、ブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂの各走査位置に対応するドーズ量を算出すると共に、これをフィールド区分情報１６１ｃに基づいて区分したフィールドの各々と対応させる。さらに、制御部１７０の制御の下、パターン発生回路１２０は、区分したフィールドの各々に対応する描画パターンを発生させる。これにより、描画パターンの形状データが取得される。
【００７８】
さらに、制御部１７０は、上述のドーズ量から、ブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂの各走査位置に対応するプローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径を算出する。そして、算出したプローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径に基づいて、電子銃制御部１０４、電界制御回路１１８及びレンズ制御部１０８などの制御を行う。これにより、描画を行う際のプローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径は適切化される。尚、電子ビームＢの径は、アパーチャー１８の開口部の大きさを変更することでも調整することができる。
【００７９】
さらに、制御部１７０は、機構制御回路１５４により、ステージ制御回路１５０を制御して、このステージ制御回路１５０がステージ駆動手段５０を駆動制御することで、電子ビームＢの焦点位置が所定フィールド内の中央部に位置するようにＸＹＺステージ３０が移動される。これにより、適切化された電子ビームＢが所定フィールド内の所定描画位置に照射される。
【００８０】
（周波数重畳回路）
次に、本発明の特徴部分である副偏向部１１２ｂ、より詳細には、副偏向部１１２ｂを構成する周波数重畳回路について、図１１を参照しつつ説明する。
【００８１】
図１１に示すように、副偏向部１１２ｂは、高速Ｄ／Ａ変換機１１４ｂからの入力に基づいて、予め当該装置において定義されるＸ方向に関する偏向信号、より詳細には、Ｘ方向に関する“＋”と“−”の位相の偏向信号を偏向器２０の対向配置される偏向板２１ａ、２１ｂの各々に出力する入出力回路１１３ａ、１１３ｂと、Ｘ方向と直交するＹ方向に関する偏向信号、より詳細にはＹ方向に関する“＋”と“−”の位相の偏向信号を偏向器２０の対向配置される偏向板２１ｃ、２１ｄの各々に出力する入出力回路１１３ｃ、１１３ｄと、これら入出力回路１１３ａ、１１３ｂ及び入出力回路１１３ｃ、１１３ｄの内、何れかの位相側（本例においては、“−”の位相側である入出力回路１１３ｂ、１１３ｄ）に入力される信号に対して、特定の周波数を有する周波数信号（例えば高周波信号）を重畳する周波数重畳回路１１５と、を含んで構成されている。因みに、入出力回路１１３ｂ、１１３ｄは、高速Ｄ／Ａ変換機１１４ｂから入力され、入出力回路１１３ａ、１１３ｃを経由した電子ビームＢの偏向信号と、周波数重畳回路１１５からの周波数信号とを加算処理することで、これらを重畳すると共に、その極性を反転させる。また、これら入出力回路１１３ｂ、１１３ｄは、通常の演算回路によって構成することができる。
【００８２】
尚、高周波重畳回路１１５及び入出力回路１１３ｂ、１１３ｄで、本発明の「周波数重畳手段」を構成する。
【００８３】
上述したように、制御部１７０は、電子銃制御部１０４、電界制御回路１１８及びレンズ制御部１０８などの制御を行うことで、描画を行う際のプローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径を適切化した上で、機構制御回路１５４により、ステージ制御回路１５０を制御して、このステージ制御回路１５０がステージ駆動手段５０を駆動制御することで、電子ビームＢの焦点位置が所定フィールド内の中央部に位置するように、言い換えれば、所定フィールド内の中央部に電子銃１２の電子ビームの出射位置が位置するようにＸＹＺステージ３０を移動する。
【００８４】
このような準備が行われた上で、電子銃１２から電子ビームが照射されると、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は、ＸＹＺステージ３０上の被描画対象である基材２の表面、即ち、曲面部２ａ上の所定フィールド内の所定位置に対して照射される。この際、電子ビームＢは、上述の偏向器２０により偏向され、例えばフィールド内を副走査方向にシフトしつつ順次主走査方向に走査されることで（所定フィールド毎に、主走査方向の電子ビームの走査を副走査方向に繰り返すことで）、所定パターンの描画が行われる。
【００８５】
ここで、例えば基材２の曲面部２ａにブレーズ形状の回折構造を成形する場合には、１フィールド内において、制御部１７０による制御の下、上述のような構成を有する副偏向部１１２ｂによって、以下に説明するような電子ビームの描画が行われる。
【００８６】
尚、以下においては、上述した“予め当該装置において定義されるＸ方向”と“Ｘ方向と直交するＹ方向”は、それぞれ電子ビームＢの主走査方向と副走査方向に一致することとする。これに伴い、Ｘ方向に関する偏向信号は、本発明の「第１の入力信号」に対応することになる。また、Ｙ方向に関する偏向信号は、本発明の「第２の入力信号」に対応することになる。
【００８７】
上述したように、所定フィールド内の中央部に電子銃１２の電子ビームの出射位置が位置するようにＸＹＺステージ３０を移動した上で、基材２の曲面部２ａ上の所定フィールド内における所定位置に対して電子ビームを照射する場合には、電子ビームＢは、電子銃１２の電子ビームの出射位置から当該所定位置までの距離の違いにより僅かながらにも収差を生じ、各位置において、基材２の曲面部２ａ上のレジスト層Ｌに対して、図１２に示すような状態で照射されることとなる。但し、図１２においては、電子銃１２の電子ビームの出射位置の直下に位置する基材２の電子ビームＢの副走査方向における断面図を示しており、以下においては、この基材２の電子ビームＢの副走査方向における電子ビームＢの照射状態について説明する。
【００８８】
図１２に示すように、例えば電子銃１２より照射される電子ビームＢのビームウエストＢＷが、図における中央に位置する基材２の曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面に一致するように、その焦点位置が調整される場合には、当該位置が電子ビームＢのジャストフォーカス位置になる（尚、当該位置は、電子銃１２の電子ビームの出射位置の直下に位置するものとする）。すると、図における左側に位置する基材２の曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面においては、当該位置が電子ビームＢのジャストフォーカス位置よりも高い場所に位置するため、電子ビームＢはジャストフォーカス位置よりも手前側の位置で照射され、ジャストフォーカス位置でなくなる。同様に、図における右側に位置する基材２の曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面においては、当該位置が電子ビームＢのジャストフォーカス位置よりも低い場所に位置するため、電子ビームＢはジャストフォーカス位置よりも奥側の位置で照射され、ジャストフォーカス位置でなくなる。因みに、基材２の曲面部２ａ上のジャストフォーカス位置でなくなる部分においては、電子ビームＢのビーム径は、ジャストフォーカス位置である部分と比較してより大きくなる。これは、図９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のビーム径は、ビームウエストＢＷの位置において最も細くなるからである。
【００８９】
尚、上述した電子ビームＢのジャストフォーカス位置になる部分とジャストフォーカス位置でなくなる部分の関係は、上述したように、電子銃１２の電子ビームの出射位置が、当該フィールド内の中央部に位置するように位置調整されることから、基材２の電子ビームＢの主走査方向に関しても同様に生じることになる。
【００９０】
このように、基材２の曲面部２ａ上のレジスト層Ｌにおいてジャストフォーカス位置で描画される部分とデフォーカス位置で描画される部分とが生じると、ジャストフォーカス位置で描画された部分とデフォーカス位置で描画された部分とでは、現像後に得られるレジスト形状、即ち、ブレーズ３の側壁部３ａや傾斜部３ｂの形状が一様でなくなるため、これを改善する必要がある。
【００９１】
そこで、当該電子ビーム描画装置１においては、図１３に示すように、電子ビームＢを副走査方向（図におけるＹ方向）に振ることにより、電子ビームを蛇行させつつ主走査方向（図におけるＸ方向）に走査すると同時に、フィールド内における基材２の（曲面部２ａの）形状に応じて、その蛇行の度合いを調整することで、現像後に得られるブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂの形状を一様にする描画を行うこととする。
【００９２】
より詳細には、図１４に示すように、副偏向部１１２ｂの周波数重畳回路１１５によって、電子ビームＢの副走査方向であるＹ方向に関する偏向信号、より詳細には、入出力回路１１３ｄに入力されるＹ方向に関する偏向信号に対して、周波数信号を重畳することで、図１３に示すように、電子ビームＢを被描画層であるレジスト層Ｌにおいて、図におけるＹ方向に振ることにより、電子ビームを蛇行させながらＸ方向に走査する。
【００９３】
但し、上述の周波数信号は、フィールド内における基材２の（曲面部２ａの）形状に対応して、振幅が制御されたものとなっており、図１３に示すように、電子ビームＢの走査線の軌跡に関する振幅が、電子ビームの出射位置からフィールド内における基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）までの距離が大きくなるにつれ、小さくなるように調整される。これにより、現像後に得られるブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂの形状を一様にすることができる。尚、この周波数信号の振幅の調整の詳細については後述する。
【００９４】
尚、本例においては、Ｘ方向と電子ビームＢの主走査方向とが一致しているので、Ｘ方向に関する偏向信号、より詳細には、入出力回路１１３ｂに入力されるＸ方向に関する偏向信号に対して周波数信号を重畳する必要はない。
【００９５】
ところで、当該電子ビーム描画装置１においては、基材２の曲面部２ａにブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂを描画する場合に、従来の場合と比べて電子ビームを走査する走査回数を少なくすることができる。これは、図１５（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、電子ビームＢを、図におけるＹ方向に振ることにより、電子ビームを蛇行させながらＸ方向に走査する場合には、例えビームウエストＢＷの幅Ｄ_２が、従来におけるビームウエストＢＷの幅Ｄ_１と同様の値であっても、それ以上の範囲を描画することができるからである。
【００９６】
即ち、当該電子ビーム描画装置１においては、ブレーズ３の傾斜部３ｂを描画する際に、電子ビームＢを副走査方向（Ｙ方向）に振ることにより、電子ビームを蛇行させながら主走査方向（Ｘ方向）に走査することで、あたかも電子ビームを従来よりも太いビーム径にて走査したのと同様の効果を得ることができると共に、１フィールド内における基材２の（曲面部２ａの）形状、具体的には、高さ位置に応じて、電子ビームＢをＹ方向に振ることにより、電子ビームＢを蛇行させる際の、電子ビームＢの走査線の軌跡に関する振幅を、電子ビームの出射位置からフィールド内における基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）までの距離が大きくなるにつれ、小さくなるように調整することで、上述した１フィールド内における基材２の（曲面部２ａの）形状に起因する電子ビームＢのビーム径のバラツキを補正して、結果として、現像後に得られるブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂの形状を一様にすることができる。
【００９７】
因みに、このように電子ビームＢをＹ方向に振ることにより、電子ビームを蛇行させながらＸ方向に走査する場合であっても、電子ビームＢをＸ方向に走査する速度は、従来の場合と同様である。これは、電子ビームＢの主走査方向であるＸ方向に関する偏向信号、より詳細には、入出力回路１１３ａ、１１３ｂに入力されるＸ方向に関する偏向信号に関しては、従来と変わりはないからである。
【００９８】
従って、当該電子ビーム描画装置１においては、電子ビームＢを副走査方向に振ることにより、電子ビームを蛇行させながら走査することで、描画を行う際の電子ビームＢの走査回数を減少させることができ、より短時間で描画を終了させることができる。また、走査回数を従来の場合と同等とした場合においても、より滑らかな形状を得る効果が得られる。
【００９９】
ところが、このような場合には、被描画層であるレジストＬの単位面積当たりのドーズ量は低下するため、制御部１７０の制御の下、電子銃制御部１０４が、電子銃電源部１０２における電流、電圧などを調整制御することで、電子銃１２から照射される電子ビームＢの照射量を調整（多く）して、ドーズ量を従来の場合と同等にする。
【０１００】
さらに、当該電子ビーム描画装置１においては、上述した電子ビームＢの副走査方向であるＹ方向に関する偏向信号に対して重畳する周波数信号の振幅に応じて、隣接する電子ビームＢの走査ピッチ（描画間隔）を調整する制御を行う。尚、この走査ピッチの調整の詳細については後述する。
【０１０１】
図１１に戻って、周波数重畳回路１１５は、制御部１７０からのゲイン外部コントロール信号に従って、入出力回路１１３ｂ、１１３ｄに入力される信号に重畳する周波数信号の振幅を各々調整する可変ゲイン回路１１７ａ、１１７ｂと、入出力回路１１３ｂ、１１３ｄに入力される信号に重畳する周波数信号の周波数を調整する可変周波数回路１１９と、を含んで構成されている。因みに、可変ゲイン回路１１７ａ、１１７ｂは、可変抵抗減衰器などによって構成することができる。また、可変周波数回路１１９は、ＶＣＯ（Ｖａｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などによって構成することができる。
【０１０２】
尚、可変ゲイン回路１１７ａ、１１７ｂ及び制御部１７０は、本発明の「振幅調整手段」を構成する。
【０１０３】
これにより、当該電子ビーム描画装置１においては、図１３に示すように、電子ビームＢを被描画層であるレジスト層Ｌにおいて、図におけるＹ方向に振ることにより、電子ビームを蛇行させながらＸ方向に走査する際の走査線の軌跡に関する振幅を調整することができる。
【０１０４】
より詳細には、例えば、可変ゲイン回路１１７ｂによって、１フィールド内における重畳量分割フィールドの各々に対応する基材２の（曲面部２ａの）高さ位置に応じて、電子ビームＢの走査線の軌跡に関する振幅が、電子ビームの出射位置から１フィールド内における重畳量分割フィールドの各々に対応する基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）までの距離が大きくなるにつれ、小さくなるように、電子ビームＢの副走査方向であるＹ方向に関する偏向信号、より詳細には、入出力回路１１３ｄに入力されるＹ方向に関する偏向信号に対して重畳される周波数信号の振幅を調整することで、図１３に示すように、電子ビームＢを被描画層であるレジスト層Ｌにおいて、図におけるＹ方向に振ることにより、電子ビームを蛇行させながらＸ方向に走査する際の走査線の軌跡に関する振幅を適切に調整することができる。
【０１０５】
尚、電子ビームＢの副走査方向であるＹ方向に関する偏向信号、より詳細には、入出力回路１１３ｄに入力されるＹ方向に関する偏向信号に対して重畳される周波数信号は、所謂、高周波信号であり、偏向器２０の応答周波数帯域（カットオフ周波数）に近いため、例えば可変周波数回路１１９によって、電子ビームＢを被描画層であるレジスト層Ｌにおいて、図におけるＹ方向に振ることにより、電子ビームＢを蛇行させながらＸ方向に走査する際の走査線の軌跡に関する周波数を調整することも可能である。
【０１０６】
尚、上述したように、入出力回路１１３ｂ、１１３ｄに入力される信号に重畳する周波数信号の振幅は、制御部１７０からのゲイン外部コントロール信号に従って、可変ゲイン回路１１７ａ、１１７ｂが調整する。
【０１０７】
この際、制御部１７０は、１フィールド内における重畳量分割フィールドの各々に対応する基材２の（曲面部２ａの）高さ位置に関する情報を、予めメモリ１６０にその他の情報１６１ｄとして格納された基材２の厚み分布情報より得て、さらに、プログラムメモリ１６２に格納された処理プログラムに従って演算処理を行うことで、電子銃１２の電子ビームの出射位置から１フィールド内における重畳量分割フィールドの各々に対応する基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）までの距離を算出して、さらに、その距離に対応する周波数信号の振幅を算出して（この際、周波数信号の振幅は、電子ビームの出射位置からフィールド内における基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）までの距離が大きくなるにつれ、小さくなるように調整される。）、その振幅に関する情報を上述のゲイン外部コントロール信号として可変ゲイン回路１１７ａ、１１７ｂに送信する。
【０１０８】
ところで、制御部１７０は、上述の可変ゲイン回路１１７ｂによる電子ビームＢの走査線の軌跡に関する振幅の調整に関する制御に加えて、隣接する電子ビームＢの走査ピッチ（描画間隔）を調整する制御を行う。具体的には、制御部１７０は、電子ビームの走査間隔を、ビームウエストＢＷの幅と、電子ビームＢの走査線の軌跡に関する振幅と、電子ビームＢの走査線の軌跡に関する周波数とから決定される近接効果による影響（描画影響範囲）を鑑みて、互いの描画影響範囲が重なることなく、且つ、描画影響範囲から漏れる部分が無くなる値に決定する。因みに、このビームウエストＢＷの幅と、電子ビームＢの走査線の軌跡に関する振幅及び周波数から決定される近接効果による影響、即ち、描画影響範囲に関する情報は、予め、メモリ１６０にその他の情報１６１ｄとして格納されている。
【０１０９】
この際、制御部１７０は、上述した周波数信号の振幅及び周波数に関する情報と、メモリ１６０に、その他の情報１６１ｄとして格納される描画影響範囲に関する情報とに基づいて、プログラムメモリ１６２に格納された処理プログラムに従って演算処理を行うことで、隣接する電子ビームＢの描画間隔を算出して、さらに、電界制御回路１１８を制御することで、その描画間隔に電子ビームＢの走査ピッチを調整する制御を行う。
【０１１０】
（描画処理）
ここで、当該電子ビーム描画装置１の制御部１７０による描画処理の流れについて、図１６及び図１７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。尚、本例においては、基材２の曲面部２ａにブレーズ形状の回折構造を描画する場合を例に挙げるが、例えば基材の一面は、平面等であっても良い。また、回折格子構造は、バイナリー形状であっても良い。このような場合にも同様の効果を得ることができる。
【０１１１】
＜取得ステップ：その１＞
図１６に示すように、制御部１７０は、まず、描画を行う事前準備として、予め測定情報入力部１５８にて入力された、若しくは、予め制御回路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た基材２の厚み分布情報をメモリ１６０にその他の情報１６１ｄとして格納する（これにより、基材の形状データが取得される。）（Ｓ００）。
【０１１２】
次に、制御部１７０は、１フィールド内の各重畳量分割フィールドの各々に対応する基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）に対して照射される電子ビームＢのビーム径の測定を行う（Ｓ０１）。尚、この電子ビームＢのビーム径は、例えばライン描画やスポット描画を行った基材の被描画層であるレジスト層の現像後の形状から判断することにしても良い。
【０１１３】
次に、制御部１７０は、この電子ビームＢのビーム径の測定結果と、予めメモリ１６０にその他の情報１６１ｄとして格納された基材２の厚み分布情報、より詳細には、１フィールド内における重畳量分割フィールドの各々に対応する基材２の（曲面部２ａの）高さ位置に関する情報とに基づいて、プログラムメモリ１６２に格納された処理プログラムに従って演算処理を行うことで、電子銃１２の電子ビームの出射位置から１フィールド内における重畳量分割フィールドの各々に対応する基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）までの距離を算出して、さらに、その距離に対応する（電子ビームの出射位置からフィールド内における基材２の被描画面（曲面部２ａ上のレジスト層Ｌの表面）までの距離が大きくなるにつれ、小さくなるように調整される）周波数信号の振幅を算出することで、１フィールド内における重畳量分割フィールドの各々に対応する重畳量補正テーブルを作成する（Ｓ０２）。尚、此処に言う重畳量補正テーブルとは、具体的には、フィールド内の各重畳量分割フィールドにおいて電子ビームＢを走査する際に、上述した電子ビームＢを偏向させるための偏向信号に対して重畳する周波数信号の振幅を補正する補正値を規定するためのものであって、フィールド内の各重畳量分割フィールドと、その重畳量分割フィールドにおいて電子ビームＢを走査する際に、電子ビームＢを偏向させるための偏向信号に対して重畳する周波数信号の基準となる振幅に対する補正値とを関連付けたテーブルのことである。因みに、周波数信号の基準となる振幅とは、フィールド内の中央部に位置する重畳量分割フィールドにおいて電子ビームＢを走査する際に、電子ビームＢを偏向させるための偏向信号に対して重畳する周波数信号の振幅のことである。
【０１１４】
次に、制御部１７０は、この重畳量補正テーブル１６４をメモリ１６０に格納する（Ｓ０３）。
【０１１５】
このような事前準備が行われた後、制御部１７０は、基材２の曲面部２ａにブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂを描画する処理を行う。
【０１１６】
＜取得ステップ：その２＞
図１７に示すように、制御部１７０は、まず、メモリ１６０の形状記憶テーブル１６１に格納されるドーズ分布情報１６１ａ及びビーム径情報１６１ｂに基づいて、パターン発生回路１２０により描画パターンに関する情報（描画パターンデータ）を作成する（Ｓ０４）。これにより、基材及び描画パターンの形状データが取得される。
【０１１７】
＜区分ステップ＞
さらに、制御部１７０は、メモリ１６０に格納されるフィールド区分情報に基づいて、ブレーズ３を描画するためのフィールドの分割を行う。これにより、各フィールドに関する描画パターンが作成される（Ｓ０５）。
【０１１８】
＜走査ピッチ調整ステップ＞、＜信号生成ステップ＞
この際、制御部１７０は、プログラムメモリ１６２に格納された処理プログラムに従って演算処理を行うことで、ブレーズ３に関する描画データ、具体的には、ブレーズ３の形状に応じたドーズ量を算出して、さらに、このドーズ量に基づいて、各フィールドに関するプローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径に関する設定を行う。即ち、この際、走査ピッチは、周波数信号の振幅に応じて調整されると共に（Ｓ０６）、電子ビームＢを偏向させるための偏向信号（上述したＸ方向及びＹ方向に関する偏向信号）などが生成される（Ｓ０７）。
【０１１９】
次に、制御部１７０は、ステージ制御回路１５０を制御することで、ステージ駆動手段５０の駆動制御を行い、ＸＹＺステージ３０を所望の位置に移動する。即ち、電子銃１２の電子ビーム出射位置が第１のフィールドの中央部に位置するようにＸＹＺステージ３０を移動する（Ｓ０８）。
【０１２０】
＜周波数調整ステップ＞
次に、制御部１７０は、この第１のフィールド内における描画位置、即ち、第１の重畳量分割フィールドの位置を算出する（Ｓ０９）。さらに、メモリ１６０に格納される重畳量補正テーブル１６４を参照することで、この第１の重畳量分割フィールドに対応する重畳量の補正値を決定して、電子ビームＢを偏向させるための偏向信号に対して重畳する周波数信号の重畳量に変更があるか否かを判断する（Ｓ１０）。ここで、変更する必要があった場合には（Ｓ１０、Ｙｅｓ）、その第１の重畳量分割フィールドに対応する重畳量の補正値に基づいて、周波数信号の重畳量、即ち、振幅の変更を行う（Ｓ１１）。
【０１２１】
＜走査ステップ＞
次に、制御部１７０は、上述したプローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径に基づいて、電子銃制御部１０４、電界制御回路１１８及びレンズ制御部１０８などの制御を行うことで、プローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径を適切化して描画を開始する（Ｓ１２）。
【０１２２】
次に、制御部１７０は、この第１のフィールド内における全ての重畳量分割フィールドにおいて全ての領域の描画が完了したか否かを判断する（Ｓ１３）。ここで、描画が完了していない領域があった場合には（Ｓ１３、Ｎｏ）、当該領域について、上述の焦点位置の制御を行いつつ、ＸＹＺステージ３０を所望の高さに移動し、同様の走査による描画処理を行う（Ｓ０９〜Ｓ１２）。
【０１２３】
以降、Ｓ０９からＳ１３までの工程が、第１のフィールド内における全ての描画が完了するまで繰り返される。
【０１２４】
そして、第１のフィールド内における全ての描画が完了すると（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、制御部１７０は、全てのフィールドにおける全ての描画が完了したか否かを判断する（Ｓ１４）。当然、全てのフィールドにおける全ての描画は完了していないので（Ｓ１４、Ｎｏ）、次のフィールド内における描画へと以降する（Ｓ１５）。具体的には、制御部１７０は、ステージ制御回路１５０を制御することで、ステージ駆動手段５０の駆動制御を行い、ＸＹＺステージ３０を所望の位置に移動する。即ち、電子銃１２の電子ビーム出射位置が第２のフィールドの中央部に位置するようにＸＹＺステージ３０を移動する。
【０１２５】
以降、Ｓ０９からＳ１５までの工程が、全てのフィールドにおける全ての描画が完了するまで繰り返される。
【０１２６】
このようにして、全てのフィールドにおける全ての描画が終了すると（Ｓ１４、Ｙｅｓ）、基材２の曲面部２ａにブレーズ３の側壁部３ａ及び傾斜部３ｂを描画する処理は終了する。
【０１２７】
［金型の製造方法］
上述においては、本発明に係る電子ビーム描画装置によって、基材上に回折光子などの精密加工を施す工程について開示したが、以下においては、上述の工程を含むプロセス全体の工程、即ち、光学素子等の光レンズを成形によって製造するための金型を製造する工程について、図１８を参照しつつ説明する。
【０１２８】
まず、機械加工により金型（無電解ニッケル等）の加工を行う（加工工程）。次に、図１８（Ａ）に示すように、金型により所定の曲面からなる母光学面を有する基材２００Ａを樹脂成形する（樹脂成形工程）。さらに、基材２００を洗浄した後に乾燥を行う。
【０１２９】
＜形成ステップ＞
次いで、基材２００の表面処理を行う（樹脂表面処理工程）。この工程では、例えばＡｕ蒸着などの工程を行うこととなる。具体的には、図１８（Ｂ）に示すように、基材２００の位置決めを行い、レジストＬを滴下しつつスピナーを回転させて、スピンコートを行う。また、プリペークなども行う。これにより、母光学面上にレジスト膜が形成された基材２００Ｂが得られる。
【０１３０】
スピンコーティングの後には、当該レジスト膜の膜厚測定を行い、レジスト膜の評価を行う（レジスト膜評価工程）。さらに、図１８（Ｃ）に示すように、当該基材２００ＢをＸ、Ｙ、Ｚ軸にて各々制御しつつ、基材２００Ｂの位置決めを行い、基材２００Ｂ上に形成すべき所定の構造（ここでは回折格子構造）に応じて、当該レジスト膜に電子ビームＢによる描画（露光）を行う。
【０１３１】
＜現像ステップ＞
次に、基材２００Ｂ上のレジスト膜Ｌの表面平滑化処理を行う（表面平滑化工程）。さらに、図１８（Ｄ）に示すように、基材２００Ｂの位置決めなどを行いつつ、現像処理を行う（現像工程）。この際、電子ビームＢの描画による描画影響範囲、即ち、露光部分が取り除かれ、基材２００Ｂの母光学面上に所定の構造パターン２０２が形成される。さらに、表面硬化処理を行う。
【０１３２】
次いで、ＳＥＭ観察や膜厚測定器などにより、レジスト形状を評価する工程を行う（レジスト形状評価工程）。
【０１３３】
＜エッチングステップ＞
ここで、所定の形状を得るためにエッチングが必要な場合、即ち、現像工程において得られたレジスト形状を、さらにエッチングすることにより所定の形状を得る場合には、ドライエッチングなどによりエッチング処理を行う。このようにして、所定の構造を有する金型のマスターとなる母型が得られる。
【０１３４】
＜電鋳ステップ＞
そして、母型２００Ｃのレジスト表面への金属の蒸着を行い、金型電鋳前処理を行う（金属蒸着工程）。次に、図１８（Ｅ）に示すように、表面処理がなされた母型２００Ｃに対し、電鋳処理などを行い、母型２００Ｃ上の所定の構造が転写された電鋳部材２０３を作成する。
【０１３５】
次に、図１８（Ｆ）に示すように、母型２００Ｃと電鋳部材２０３とを剥離する処理を行い、また、外形を加工することにより金型２０４を得る。
【０１３６】
表面処理がなされた母型２００Ｃと剥離した金型２０４に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。そして、金型２０４の評価を行う。
【０１３７】
以上のようにして、後述する光学素子を射出成形するための成形型を容易に製造することができる。
【０１３８】
［光学素子の製造方法］
上述においては、光学素子等の光レンズを成形によって製造するための金型を製造する工程について説明したが、以下においては、上述の工程を含むプロセス全体の工程、即ち、光学素子等の光レンズを成形によって製造する工程について、図１９を参照しつつ説明する。
【０１３９】
上述した評価後の金型２０４を用いて、図１９（Ａ）に示すように、成形品３００を得るための樹脂成形を行う（樹脂成形工程）。次に、図１９（Ｂ）に示すように、当該成形品３００を洗浄した後に乾燥を行う。さらに、当該成形品３００の評価を行う。ここで評価が良しとされれば、当該成形品３００は、製品としての光学素子とされる。
【０１４０】
以上のようにして、光学素子を容易に製造することができる。
【０１４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る電子ビーム描画方法によれば、より短い時間をもって描画を行い、且つ、電子ビームの所定描画領域内における基材の形状に影響されることなく、その描画形状を均一に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学素子の原型である基材の一実施形態における概略構成について説明するための説明図である。
【図２】図１に示す基材の要部を詳細について説明するための説明図である。
【図３】電子ビーム描画装置の一実施形態における全体構成について説明するための説明図である。
【図４】図１に示す電子ビーム描画装置の測定装置における測定原理について説明するための説明図である。
【図５】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、基材の面高さを測定する手法について説明するための説明図である。
【図６】図１に示す電子ビーム描画装置の測定装置の投光及び受光の関係について説明するための説明図である。
【図７】測定装置の受光部から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８】同図（Ａ）（Ｂ）は、図１に示す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、その描画原理を説明するための説明図である。
【図９】電子ビームのビームウエストについて説明するための説明図である。
【図１０】図１に示す電子ビーム描画装置の制御系の詳細を表す機能ブロック図である。
【図１１】図１に示す電子ビーム描画装置の副偏向部を含む周辺部の構成について説明するための説明図である。
【図１２】電子ビームをフィールド内における基材の各描画位置に照射する場合に、電子ビームの収差によって、電子ビームの径にバラツキが生じること説明するための説明図である。
【図１３】図１に示す電子ビーム描画装置において行われる電子ビームの描画方法の一例について説明するための説明図である。
【図１４】図１に示す電子ビーム描画装置の副偏向部において、周波数重畳回路によって偏向信号に対して周波数信号が重畳される過程について説明するための説明図である。
【図１５】同図（Ａ）は、従来の電子ビームの走査における描画範囲について説明するための説明図であり、同図（Ｂ）は、図１に示す電子ビーム描画装置において行われる電子ビームの走査における描画範囲について説明するための説明図である。
【図１６】図１に示す電子ビーム描画装置によって描画が行われる際の制御部における描画処理の流れについて説明するフローチャートである。
【図１７】図１に示す電子ビーム描画装置によって描画が行われる際の制御部における描画処理の流れについて説明するフローチャートである。
【図１８】同図（Ａ）〜（Ｆ）は、基材を用いて成形用の金型を形成する場合の全体の処理手順を説明するための説明図である。
【図１９】同図（Ａ）〜（Ｂ）は、金型を用いて光学素子を成形する場合の全体の処理手順を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 電子ビーム描画装置
２ 基材
２ａ 曲面
３ ブレーズ
３ａ 側壁部
３ｂ 傾斜部
３ｃ 溝部
１２ 電子銃
１６ 電子レンズ
１８ アパーチャー
２０ 偏向器
２１ａ〜２１ｄ 偏向板
３０ ＸＹＺステージ
５０ ステージ駆動手段
１００ 制御回路
１１２ｂ 副偏向部
１１３ａ〜１１３ｄ 入出力回路
１１５ 周波数重畳回路
１１６ 位置誤差補正回路
１１７ａ、１１７ｂ 可変ゲイン回路
１１８ 電界制御回路
１１９ 可変周波数回路
１２０ パターン発生回路
１５０ ステージ制御回路
１５４ 機構制御回路
１６０ メモリ
１６１ 形状記憶テーブル
１６１ａ ドーズ分布情報
１６１ｂ ビーム径情報
１６１ｃ フィールド区分情報
１６１ｄ その他の情報
１６２ プログラムメモリ
１６３ａ 処理プログラム
１６３ｃ その他の処理プログラム
１６４ 重畳量補正テーブル
１７０ 制御部
１８１ 設定手段
１８２ 表示手段
Ｂ 電子ビーム
ＢＷ ビームウエスト
Ｌ レジスト層

Claims (17)

1. 被描画対象である基材に対して、所定の描画領域毎に電子ビームを照射し、主走査方向に走査すると共に、前記主走査方向の走査を副走査方向に繰り返すことによって、所定のパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、
   前記基材の形状データ及び前記所定のパターンの形状データを取得する取得ステップと、
   前記基材の被描画面を複数の描画領域に区分する区分ステップと、
   前記区分された複数の描画領域の内、所定の描画領域毎に、前記基材の形状データ及び前記所定のパターンの形状データに基づいて、出射される電子ビームを、主走査方向に偏向させるための第１の入力信号と、副走査方向に偏向させるための第２の入力信号を生成する信号生成ステップと、
   前記所定の描画領域における前記基材の形状データに応じた特定の周波数を有する周波数信号を調整する周波数調整ステップと、
   前記第２の入力信号に対して、前記周波数信号を重畳する重畳ステップと、
   前記出射される電子ビームを、前記第１の入力信号に従って偏向させることで主走査方向に走査すると共に、前記周波数信号が重畳された前記第２の入力信号に従って偏向させることで副走査方向に走査する走査ステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム描画方法。
2. 前記周波数信号は、前記所定の描画領域における前記基材の形状に応じて、振幅が調整されることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画方法。
3. 前記振幅は、前記基材の形状データに基づき、前記電子ビームの出射位置から前記所定の描画領域における前記基材の被描画面までの距離が大きくなるにつれ、小さくなるように調整されることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム描画方法。
4. 前記振幅は、前記基材の形状データに基づき、前記所定の描画領域内で、前記電子ビームの走査位置における前記基材の高さに応じて調整されることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム描画方法。
5. 前記周波数信号の振幅に応じて、前記電子ビームの副走査方向に関する走査ピッチを調整する走査ピッチ調整ステップを、さらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の電子ビーム描画方法。
6. 前記所定のパターンはブレーズ形状を有する回折構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の電子ビーム描画方法。
7. 前記基材の被描画面は、曲面形状を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の電子ビーム描画方法。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の電子ビーム描画方法によって描画された基材を用いて、光学素子を成形するための金型の母型を製造する母型の製造方法であって、
   前記基材を描画する前に、前記基材上にレジスト膜を形成する形成ステップと、
   前記描画された基材上のレジスト膜を現像し、所定の構造を有する母型を得る現像ステップを含むことを特徴とする母型の製造方法。
9. 前記現像ステップにおいて現像された基材をエッチング処理するエッチングステップを、さらに含むことを特徴とする請求項８記載の母型の製造方法。
10. 請求項８又は請求項９に記載の母型の製造方法によって製造されたことを特徴とする母型。
11. 請求項１０記載の母型を用いて電鋳処理を行い、前記母型上の前記所定の構造が転写された金型を得る電鋳ステップを含むことを特徴とする金型の製造方法。
12. 請求項１１記載の金型の製造方法によって製造されたことを特徴とする金型。
13. 請求項１２記載の金型によって成形されたことを特徴とする光学素子。
14. 被描画対象である基材に対して、所定のパターンを描画するべく、
    前記基材に対して、所定の描画領域毎に電子ビームを照射するための電子ビーム照射手段と、
    前記電子ビーム照射手段から照射される電子ビームを、第１の入力信号に従って偏向させることで主走査方向に走査すると共に、第２の入力信号に従って偏向させることで前記主走査方向の走査を副走査方向に繰り返す電子ビーム走査手段と、
    前記電子ビーム走査手段に入力される前記第２の入力信号に対して、前記所定の描画領域における前記基材の形状に対応して調整される特定の周波数を有する周波数信号を重畳する周波数重畳手段と、を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
15. 前記周波数重畳手段は、前記所定の描画領域における前記基材の形状に対応して、前記周波数信号の振幅を調整する振幅調整手段を有することを特徴とする請求項１４記載の電子ビーム描画装置。
16. 前記振幅調整手段は、前記周波数信号の振幅を、前記電子ビーム照射手段における前記電子ビームの出射位置から前記所定の描画領域における前記基材の被描画面までの距離が大きくなるにつれ、小さくなるように調整することを特徴とする請求項１５記載の電子ビーム描画装置。
17. 前記周波数信号の振幅に応じて、前記電子ビーム走査手段を制御することで、前記電子ビームの副走査方向に関する走査ピッチを調整する走査ピッチ制御手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１４乃至請求項１６の何れか一項に記載の電子ビーム描画装置。

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