JP2005144531A - Shape creation method - Google Patents

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Osamu Masuda
修 増田
Kazumi Furuta
和三 古田
Makiko Imae
真紀子 今榮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape creation method which makes it possible to obtain a shape of higher accuracy through electron beams lithography. <P>SOLUTION: Since post baking treatment is performed, a rupture occurs in a position of ≤20% of the maximum height in a three-dimensional shape of resist after development and the stress within the resist is released, the deformation of the resist is therefore suppressed and the highly accurate three-dimensional shape can be created. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、形状創成方法に関し、特に微細構造を有する光学素子を成形するための母型や光学素子成形用金型を製造するのに好適な形状創成方法に関する。   The present invention relates to a shape creation method, and more particularly to a shape creation method suitable for manufacturing a mother die for molding an optical element having a microstructure and an optical element molding die.

たとえば、近年、急速に発展している光ピックアップ装置の分野では、極めて高精度な対物レンズなどの光学素子が用いられている。プラスチックやガラスなどの素材を金型を用いて、そのような光学素子を成形すると、均一な形状の製品を迅速に製造することができるため、金型成形は大量生産に適しているといえる。かかる金型は、一般的には、例えば単結晶ダイヤモンド工具などによって、一つ一つ切削されて製作されることが多い。しかるに、金型は、使用回数に応じて各部が摩耗する消耗品であることから、定期的に交換することが必要である。従って、交換に備えて同一形状の金型を用意しなくてはならないが、単結晶ダイヤモンド工具などによる切削加工で金型を製造した場合、全く同一形状の金型を切り出すことは困難といえ、それ故金型交換前後で光学素子製品の形状バラツキが生じる恐れがあり、又コストもかかるという問題がある。   For example, in the field of optical pickup devices that have been rapidly developed in recent years, optical elements such as extremely high-precision objective lenses are used. Molding can be said to be suitable for mass production because a uniform shaped product can be rapidly produced when such an optical element is molded using a mold made of plastic or glass. In general, such dies are often manufactured by cutting one by one using, for example, a single crystal diamond tool. However, since the mold is a consumable part that wears out in accordance with the number of uses, it is necessary to replace the mold periodically. Therefore, it is necessary to prepare a mold of the same shape in preparation for replacement, but when a mold is manufactured by cutting with a single crystal diamond tool or the like, it can be said that it is difficult to cut out a mold of the same shape, Therefore, there is a possibility that the shape of the optical element product may vary before and after the mold replacement, and there is a problem that the cost is high.

これに対し、光学素子の光学面に対応した母光学面を有する母型に対し、例えば電鋳を成長させることで、金型を作成しようとする試みがある。このような試みによれば、母型の母光学面に形成したパターンがたとえ微細なものであっても、それを精度良く転写形成することができる。   On the other hand, there is an attempt to create a die by growing, for example, electroforming on a mother die having a mother optical surface corresponding to the optical surface of the optical element. According to such an attempt, even if the pattern formed on the mother optical surface of the mother die is fine, it can be transferred and formed with high accuracy.

ところで、このような用途に用いる母型のパターンは、被描画基材の母光学面にレジストを塗布し、例えば電子ビーム描画で微細パターン等を形成しレジストを現像した後、ドライエッチングにより得ることができる。このような母型を接着剤等で治具に取り付けた後、母型の母光学面を覆うように電鋳を成長させることで、金型となる電鋳部材を形成できる。   By the way, the master pattern used for such a purpose is obtained by applying a resist to the mother optical surface of the substrate to be drawn, forming a fine pattern by, for example, electron beam drawing, developing the resist, and then performing dry etching. Can do. After such a mother die is attached to a jig with an adhesive or the like, an electroformed member that becomes a die can be formed by growing electroforming so as to cover the mother optical surface of the mother die.

ここで、電子ビーム描画について説明する。このような電子ビーム描画の従来例が、特許文献1に開示されている。
特開平5−113503号公報
Here, electron beam drawing will be described. A conventional example of such electron beam drawing is disclosed in Patent Document 1.
JP-A-5-113503

電子ビーム描画は微細パターンを形成するものであるため、微動機構によるビームの走引領域(フィールドという)は、例えば0.5mm×0.5mmと極めて小さなものとなっている。これに対し、光ピックアップ装置の対物レンズ等の光学素子は、その径が3mm程度であり、被描画基材の母光学面もそれに応じたサイズとなっているので、かかる被描画基材の母光学面に一度で微細パターンを形成することはできない。そこで、電子ビームの一つのフィールド内で描画し終わったら、隣のフィールドを電子ビーム描画できるように電子ビーム照射源と被描画基材とを相対移動させ、その後更に隣のフィールド内において電子ビーム描画を行う順次描画手法が考案された。これをステップ・アンド・リピート方式という。   Since electron beam drawing forms a fine pattern, a beam running region (called a field) by a fine movement mechanism is extremely small, for example, 0.5 mm × 0.5 mm. On the other hand, an optical element such as an objective lens of the optical pickup device has a diameter of about 3 mm, and the mother optical surface of the drawing base is also sized accordingly. A fine pattern cannot be formed on the optical surface at once. Therefore, after drawing within one field of the electron beam, the electron beam irradiation source and the substrate to be drawn are moved relative to each other so that the next field can be drawn with the electron beam, and then the electron beam is drawn within the next field. A sequential drawing method has been devised. This is called a step-and-repeat method.

ここで、本発明者らは、ステップ・アンド・リピート方式で電子ビーム描画を行い更に現像を行うことで得られた被描画基材の母光学面において、フィールドとフィールドの境界部に不具合が生じることを発見した。かかる不具合について説明する。   Here, the inventors of the present invention have a problem at the boundary between the fields on the mother optical surface of the substrate to be drawn obtained by performing electron beam drawing by the step-and-repeat method and further developing. I discovered that. Such a problem will be described.

図1は、微細構造の斜面を創成するための電子ビーム描画処理を模式的に示したレジストの断面斜視図である。図2は、電子ビーム描画処理におけるレジストを電子ビームの照射方向に見た図である。図1において、基板S上にレジストRが均一な厚さで塗布されており、これに電子ビームを照射すれば、そのドーズ量に応じてレジストRが変質することを利用し、基板S上のレジストRを現像することで、一点鎖線のごとく斜面を有する微細構造を形成することができる   FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of a resist schematically showing an electron beam drawing process for creating a finely structured slope. FIG. 2 is a view of the resist in the electron beam drawing process as seen in the electron beam irradiation direction. In FIG. 1, a resist R is applied on a substrate S with a uniform thickness, and if an electron beam is irradiated to the resist R, the resist R changes in quality according to the dose amount. By developing the resist R, it is possible to form a fine structure having an inclined surface like a one-dot chain line.

電子ビーム描画処理においては、図2に示すように、電子ビームBは、1フィールドf11の始端から終端まで点線で示す矢印の方向に走引され、終端までいけば、1ピッチ分平行にずらして再度始端から終端まで走引を行っており、形成したい斜面が深くなるにつれて、走引速度を低下させ、ドーズ量を増大することで、現像時により深い位置までレジストが除去されるようにしている。1フィールドf11の電子ビーム描画が終了すれば、隣接するフィールドf12へ移動し、同様な電子ビーム描画処理を行っている。さらに、その列(f11、f12、・・・のフィールド)の描画が終了すると、隣の列のf21、f22、・・・のフィールドの描画を同様に順次行っている。   In the electron beam drawing process, as shown in FIG. 2, the electron beam B is traversed in the direction of the arrow indicated by the dotted line from the start end to the end of one field f11. The running is performed again from the start to the end, and as the slope to be formed becomes deeper, the running speed is reduced and the dose is increased so that the resist is removed to a deeper position during development. . When the electron beam drawing for one field f11 is completed, the process moves to the adjacent field f12, and the same electron beam drawing process is performed. Further, when the drawing of the columns (fields f11, f12,...) Is completed, the fields f21, f22,.

さて、電子ビームの走引において、フィールドf11とそれに隣接するフィールドf12との間の境界は、フィールドf11における電子ビームの走引の終端となると同時に、それに隣接するフィールドf12における電子ビームの走引の始端となっている。また、フィールドf11とフィールドf21との間の境界(図において破線Kで示し、以下境界Kと称す。)は、一つのフィールドの電子ビームの走査領域の境界となっている。   Now, in the electron beam running, the boundary between the field f11 and the adjacent field f12 is the end of the electron beam running in the field f11, and at the same time, the boundary of the electron beam running in the adjacent field f12. It is the beginning. Further, the boundary between the field f11 and the field f21 (indicated by the broken line K in the figure, hereinafter referred to as the boundary K) is the boundary of the scanning region of the electron beam of one field.

このようにステップ・アンド・リピートで電子ビーム描画を行い、更に現像することで得られたレジストの拡大断面図(縦横比は実際と異なる)を図3に示す。本発明者らは、形成された断面鋸歯状の周期的パターンにおいて、境界K付近のピーク値が、他のピーク値より低くなるという現象に注目した(点線参照)。かかる現象は、境界Kを挟んで、フィールドf11,f21の上面が細溝に向かって傾斜したため、それにより境界K付近の鋸歯が倒れてしまうことに起因するものと考えられる。しかるに、本来レジストの上面は、母光学面の基礎となるべき部分であり、鋸歯の倒れなどが生じると、その回折格子を通過した光において、結像に寄与しない光が生じ、透過効率や回折効率を低下させるなど光学特性に悪影響を与える恐れがある。   FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view (aspect ratio is different from the actual one) of the resist obtained by performing electron beam writing by step-and-repeat in this way and further developing. The present inventors paid attention to the phenomenon that the peak value in the vicinity of the boundary K is lower than the other peak values in the formed periodic sawtooth-shaped periodic pattern (see dotted line). Such a phenomenon is considered to be caused by the fact that the upper surfaces of the fields f11 and f21 are inclined toward the narrow groove across the boundary K, so that the sawtooth near the boundary K falls down. However, the upper surface of the resist is originally a portion that should be the basis of the mother optical surface, and when the sawtooth falls, light that does not contribute to image formation occurs in the light that has passed through the diffraction grating, and transmission efficiency and diffraction There is a risk of adversely affecting the optical characteristics such as reducing the efficiency.

本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、電子ビーム描画を通じて、より高精度な形状を得ることができる形状創成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and an object thereof is to provide a shape creation method capable of obtaining a more accurate shape through electron beam drawing.

第1の本発明の形状創成方法は、複数のフィールド毎に電子ビームを、基材上に塗布されたレジストに照射し、現像を行うことで3次元形状を創成する形状創成方法であって、
前記レジストと前記基材との結合を、局所的に分断することを特徴とする。
A shape creation method according to a first aspect of the present invention is a shape creation method for creating a three-dimensional shape by irradiating a resist applied on a substrate with an electron beam for each of a plurality of fields, and developing the resist.
The bond between the resist and the substrate is locally divided.

第2の本発明の形状創成方法は、複数のフィールド毎に電子ビームを、基材上に塗布されたレジストに照射し、現像を行うことで3次元形状を創成する形状創成方法であって、
前記レジストの表面の所定位置に断裂を生じさせることを特徴とする。
The shape creation method of the second aspect of the present invention is a shape creation method for creating a three-dimensional shape by irradiating a resist applied on a substrate with an electron beam for each of a plurality of fields, and developing the resist.
Rupture is caused at a predetermined position on the resist surface.

本発明者らは、鋭意研究を行い、境界Bを挟んで、フィールドf11,f21の上面がなぜ細溝に向かって傾斜するのかを解明した。本発明者らの仮説は、以下の通りである。まず被描画基材にレジストを均一にコーティングした後、電子ビーム描画前にレジストを、Tg(100℃程度)でベーキングする。しかるに、ベーキング後の冷却の際に、被描画基材とレジストとの間に熱膨張の差が生じ、内部応力として残存しているところへ、電子ビーム描画及び現像を行った結果、フィールドf11、f21の間に細溝が生じたため、これを起点として応力が解放され、細溝に向かって傾く斜面が形成されたというものである。   The present inventors have conducted intensive research and have clarified why the upper surfaces of the fields f11 and f21 are inclined toward the narrow groove across the boundary B. Our hypothesis is as follows. First, a resist is uniformly coated on a substrate to be drawn, and then the resist is baked at Tg (about 100 ° C.) before electron beam drawing. However, when cooling is performed after baking, a difference in thermal expansion occurs between the substrate to be drawn and the resist, and electron beam drawing and development are performed on the portion remaining as internal stress. As a result, field f11, Since a narrow groove was formed between f21, the stress was released starting from this, and a slope inclined toward the narrow groove was formed.

このような仮説に基づき、本発明者らは、レジストと基材との間の熱膨張の差に基づく応力を解放する方法を案出した。より具体的には、レジストと基材との結合を、局所的に分断するものである。すなわち、レジストと基材とが密着結合しているため熱膨張の差が生じるのであるから、これを局所的に分断すれば、熱膨張の差に基づく応力を緩和できレジストの変形を阻止することができる。   Based on this hypothesis, the present inventors have devised a method for releasing stress based on the difference in thermal expansion between the resist and the substrate. More specifically, the bond between the resist and the substrate is locally broken. That is, since the resist and the base material are tightly bonded, a difference in thermal expansion occurs. Therefore, if this is locally divided, the stress based on the difference in thermal expansion can be relieved and deformation of the resist can be prevented. Can do.

しかるに、どのようにすればレジストと基材との結合を局所的に分断することができるかという問題が残る。これに対し、本発明者らは、レジストの表面の所定位置に断裂を生じさせることで、レジストと基材との結合を局所的に分断することができることを案出した。更にそのような断裂は、電子ビーム描画後、現像前あるいは現像後にレジストをベーキングすることで生じさせうることを発見したのである。   However, there remains a problem of how the bond between the resist and the substrate can be locally broken. On the other hand, the present inventors have devised that the bond between the resist and the substrate can be locally broken by causing a tear at a predetermined position on the resist surface. Furthermore, it has been discovered that such tearing can be caused by baking the resist after electron beam writing, before or after development.

従来技術と同様なステップ・アンド・リピートで電子ビーム描画を行い、ベーキングを行い、更に現像することで得られたレジストの拡大断面図(縦横比は実際と異なる)を図4に示す。図4から明らかなように、本発明にかかる形状創成方法によれば、形成された断面鋸歯状の周期的パターンにおいて、境界K付近のピーク値が、他のピーク値と等しくなり、高精度な微細構造を形成することができる。   FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view (aspect ratio is different from the actual one) of a resist obtained by performing electron beam writing, baking, and developing in the same step-and-repeat as in the prior art. As apparent from FIG. 4, according to the shape creation method according to the present invention, in the formed periodic sawtooth pattern, the peak value near the boundary K becomes equal to the other peak values, which is highly accurate. A microstructure can be formed.

従って、前記断裂を、前記電子ビーム照射後、前記現像の前もしくは後に前記レジストをベーキングすることで生じさせると好ましい。   Therefore, it is preferable that the tearing is caused by baking the resist after the electron beam irradiation and before or after the development.

又、前記断裂を、前記電子ビーム照射後、前記現像の前に前記レジストをベーキングすることにより生じさせると好ましい。   The tearing is preferably caused by baking the resist after the electron beam irradiation and before the development.

前記レジストのベーキング温度は、レジストの軟化点以上ガラス転移点以下であると、適切な断裂を形成できるので好ましい。   When the resist baking temperature is not lower than the softening point of the resist and not higher than the glass transition point, it is preferable to form appropriate tears.

更に、本発明者らは、レジストと基材との結合を局所的に分断する別な手法を案出した。より具体的には、通常より高いドーズ量で現像を行うことにより、例えば現像後に基材までレジストが除去された状態、或いは基材に対して薄いレジストが付着した状態を生じさせることができ、それによりレジストと基材との結合を局所的に分断することができるというものである。   Furthermore, the present inventors have devised another method for locally breaking the bond between the resist and the substrate. More specifically, by performing development with a dose amount higher than usual, for example, a state in which the resist is removed to the base material after development, or a state in which a thin resist is attached to the base material can be generated. As a result, the bond between the resist and the substrate can be locally broken.

前記断裂は、現像後における前記レジストの3次元形状における最大高さの20%以下の位置に生じると好ましい。   The tear is preferably generated at a position of 20% or less of the maximum height in the three-dimensional shape of the resist after development.

前記レジストの表面の所定位置において、周辺の電子ビームの照射領域におけるドーズ量の2倍以上のドーズ量で、電子ビームを照射することによって、前記断裂を形成すると好ましい。   Preferably, the fracture is formed by irradiating the electron beam at a predetermined position on the resist surface with a dose amount more than twice the dose amount in the peripheral electron beam irradiation region.

前記断裂は、各フィールドに少なくとも一つ設けられていると好ましい。更には、前記断裂は、各フィールドに複数設けられているとより好ましい。   Preferably, at least one tear is provided in each field. Furthermore, it is more preferable that a plurality of the tears are provided in each field.

本発明によれば、より高精度な形状が得られるように電子ビーム描画を行える形状創成方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shape creation method which can perform electron beam drawing so that a more highly accurate shape can be obtained can be provided.

以下、本発明の好適な実施の形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。先ず、電子ビームにより描画される被描画基材について、図5〜図6を参照しつつ説明する。図5には、基材上に描画される描画パターン並びにその細部の描画形状が開示されている。   Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. First, a drawing substrate to be drawn by an electron beam will be described with reference to FIGS. FIG. 5 discloses a drawing pattern drawn on the substrate and a drawing shape of the details thereof.

同図に示されるように、本実施の形態の被描画基材(以下、基材という)2上に描画される描画パターンの一例として円描画による回折輪帯が開示されており、基材2の描画部分の一部であるA部分を拡大してみると、図6に示すように基材2には、複数のブレーズ3からなる回折輪帯が形成されている。   As shown in the figure, as an example of a drawing pattern drawn on a drawing base material (hereinafter referred to as a base material) 2 of the present embodiment, a diffraction ring zone by circular drawing is disclosed. When the portion A which is a part of the drawing portion is enlarged, a diffraction zone composed of a plurality of blazes 3 is formed on the base material 2 as shown in FIG.

ブレーズ3は、傾斜部(斜面)3b及び側壁部3aを繰り返し接続した形状を有している。より詳細には、図7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(基材の母光学面)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前記曲面部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。なお、この回折輪帯は、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)を描画することにより形成されることが好ましい。   The blaze 3 has a shape in which an inclined portion (slope) 3b and a side wall portion 3a are repeatedly connected. More specifically, as shown in FIG. 7, the base material 2 has a curved surface portion 2a (base optical surface of the base material) formed on at least one surface, and is formed for each pitch L1 by tilting the diffraction grating. , At least one pitch L1 of the diffraction grating, a side wall portion 3a rising from the curved surface portion 2a at the pitch break, a slope portion 3b formed between the adjacent side wall portions 3a and 3a ′, and a side wall A groove 3c formed in a boundary region between the portion 3a and the inclined portion 3b ′ is formed. In addition, it is preferable that this diffraction ring zone is formed by drawing the coating agent (resist) apply | coated on the curved-surface part 2a so that it may mention later.

ここでレジストは加熱又は紫外線等によって硬化する高分子の樹脂材料が用いられており、電子ビームによって与えられたエネルギー量に応じて分子間の結合が切れ、分解される特性を有している(分解された部分は後述の現像液によって除去される)。   Here, a polymer resin material that is cured by heating or ultraviolet rays is used for the resist, and the bond between molecules is broken and decomposed in accordance with the amount of energy given by the electron beam ( The decomposed portion is removed by a developer described later).

本発明のステップ・アンド・リピート方式において、図5に示される基材上で描画される領域は、図20(基材の上面図)のように複数のフィールド(描画領域)に分割されて各フィールド毎に順次ビームによる描画と、ビームと基材の相対移動のステップが繰り返され、所定のパターン(ここでは回折輪帯)が基材上に描画される。   In the step-and-repeat method of the present invention, the area drawn on the base material shown in FIG. 5 is divided into a plurality of fields (drawing areas) as shown in FIG. 20 (top view of the base material). For each field, the beam drawing and the relative movement steps of the beam and the substrate are repeated, and a predetermined pattern (here, the diffraction ring zone) is drawn on the substrate.

具体的には各フィールドは描画される回折輪帯に応じて同心円状に配置され、各フィールドは扇状の形状を有する。このように同心円状に配置されたフィールドは回折輪帯の同心円の中心から同心円の半径方向に連なって配置されている(例えば図20の第1の描画領域Aと第2の描画領域B)。このようにして基材上の描画領域は複数の描画領域に分割される。なお図から分かるように半径方向に配置されるフィールドの数は、描画される基材の大きさ、ビームの走査可能距離によって変化する。   Specifically, each field is arranged concentrically according to the drawn diffraction zone, and each field has a fan shape. The fields arranged concentrically in this way are arranged continuously from the center of the concentric circle of the diffraction zone in the radial direction of the concentric circle (for example, the first drawing area A and the second drawing area B in FIG. 20). In this way, the drawing area on the substrate is divided into a plurality of drawing areas. As can be seen from the figure, the number of fields arranged in the radial direction varies depending on the size of the substrate to be drawn and the scannable distance of the beam.

本実施の形態では主としてこれら複数に分割されたフィールドのうち、半径方向に隣接するフィールド(例えば図20の第1の描画領域Aと第2の描画領域B)とパターンの関係を予め決定し、ビームの経時的ずれが生じ、フィールドの間隔が変化しても適正な描画が行えるようにしている。   In the present embodiment, among the fields divided into a plurality of fields, the relationship between the field adjacent to the radial direction (for example, the first drawing area A and the second drawing area B in FIG. 20) and the pattern is determined in advance. Appropriate writing can be performed even if the beam shifts with time and the field interval changes.

また、かかる基材2は、光ピックアップ装置に用いる光学素子たとえば対物レンズの成形用金型を形成するための母型の素材であることが好ましい。上記の描画によって得られた母型から複数の同一形状の金型が作成されるので、金型交換時における光学素子製品の形状バラツキを防ぐことができる。このような光学素子においては、異なる波長の情報記録光を用いてDVD・CD互換を達成する光ピックアップ装置において、収差補正のために回折輪帯を設けることが行われている。以下、このような基材を形成するための前提となる電子ビーム描画装置の具体的構成について説明することとする。   Moreover, it is preferable that the base material 2 is a matrix material for forming an optical element used in the optical pickup device, for example, a mold for forming an objective lens. Since a plurality of dies having the same shape are created from the mother die obtained by the above drawing, it is possible to prevent variation in the shape of the optical element product at the time of die replacement. In such an optical element, a diffraction ring zone is provided for aberration correction in an optical pickup device that achieves DVD / CD compatibility using information recording light of different wavelengths. Hereinafter, a specific configuration of an electron beam drawing apparatus which is a premise for forming such a base material will be described.

(電子ビーム描画装置の全体構成)
次に、電子ビーム描画装置の全体の概略構成について、図8を参照して説明する。図8は、本例の電子ビーム描画装置の全体構成を示す説明図である。
(Overall configuration of electron beam lithography system)
Next, the overall schematic configuration of the electron beam drawing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the electron beam lithography apparatus of this example.

本実施形態の電子ビーム描画装置1は、図8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、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、を含んで構成されており、電子ビームからなる高解像度の電子線プローブを形成し、電子線プローブを走査する事でターゲットに対してビーム照射を行う。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。   As shown in FIG. 8, the electron beam drawing apparatus 1 of the present embodiment forms a high-resolution electron beam probe with a large current and scans the substrate 2 to be drawn at a high speed. An electron gun 12 as means, a slit 14 through which an electron beam from the electron gun 12 passes, an electron lens 16 for controlling the focal position of the electron beam passing through the slit 14 with respect to the substrate 2, and an electron beam An aperture 18 disposed on the path from which the light is emitted, a deflector 20 that controls a scanning position on the base material 2 that is a target by deflecting an electron beam, and a correction coil 22 that corrects the deflection. The high-resolution electron beam probe made of an electron beam is formed, and the target is irradiated with the beam by scanning the electron beam probe. These parts are arranged in the lens barrel 10 and maintained in a vacuum state when the electron beam is emitted.

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、を含んで構成されている。   Further, the electron beam drawing apparatus 1 includes an XYZ stage 30 that is a placement table for placing the base material 2 to be drawn, and a transport for transporting the base material 2 to a placement position on the XYZ stage 30. A loader 40 as a means, a measuring device 80 as a measuring means for measuring a reference point of the surface of the base material 2 on the XYZ stage 30, and a stage driving means 50 as a driving means for driving the XYZ stage 30. A loader driving device 60 for driving the loader, a vacuum exhaust device 70 for exhausting the interior of the lens barrel 10 and the housing 11 including the XYZ stage 30 so as to be evacuated, and control means for controlling these And a control circuit 100.

なお、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。   The electronic lens 16 is controlled by generating a plurality of electronic lenses according to the current values of the coils 17a, 17b, and 17c, which are spaced apart at a plurality of locations along the height direction. The focal position of the electron beam is controlled.

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の高さ方向の位置を測定する第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の平坦部より反射したときに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)のうち基材2により遮られる光を除いた光を受光する第2の受光部88と、を含んで構成されている。   The measuring device 80 emits light from the first laser length measuring device 82 that measures the position in the height direction of the base material 2 by irradiating the base material 2 with a laser, and the first laser length measuring device 82. Irradiation different from the first laser length measuring device 82 and the first light receiving portion 84 that receives the reflected light when the laser beam (first irradiation light) reflected from the flat portion of the substrate 2 is reflected. The second laser length measuring device 86 that irradiates from an angle and the laser light (second irradiation light) emitted by the second laser length measuring device 86 are excluded from the light blocked by the base material 2. And a second light receiving portion 88 that receives light.

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、を含んで構成されている。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。すなわち、XYZステージ30上に基材2を載置すれば、ビーム照射源としての電子銃12との相対位置を任意に変更できるため、上述したステップ・アンド・リピート方式で描画を行える。   The stage drive means 50 includes an X direction drive mechanism 52 that drives the XYZ stage 30 in the X direction, a Y direction drive mechanism 54 that drives the XYZ stage 30 in the Y direction, and a Z direction drive that drives the XYZ stage 30 in the Z direction. The mechanism 56 includes a θ-direction drive mechanism 58 that drives the XYZ stage 30 in the θ direction. As a result, the XYZ stage 30 can be operated three-dimensionally and alignment can be performed. That is, if the base material 2 is placed on the XYZ stage 30, the relative position with the electron gun 12 as a beam irradiation source can be arbitrarily changed, so that drawing can be performed by the above-described step-and-repeat method.

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、を含んで構成される。   The control circuit 100 includes an electron gun power supply unit 102 for supplying power to the electron gun 12, an electron gun control unit 104 for adjusting and controlling current and voltage in the electron gun power supply unit 102, and an electron lens 16 (multiple A lens power supply unit 106 for operating each of the electronic lenses, and a lens control unit 108 for adjusting and controlling currents corresponding to the electronic lenses in the lens power supply unit 106. The

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、を含んで構成される。   Further, the control circuit 100 includes a coil control unit 110 for controlling the correction coil 22, a shaping deflection unit 112 a for deflecting in the molding direction by the deflector 20, and a deflection in the sub-scanning direction by the deflector 20. A sub-deflection unit 112b for performing the deflection, a main deflection unit 112c for performing deflection in the main scanning direction by the deflector 20, and a high-speed D / D that converts and controls a digital signal to an analog signal to control the shaping deflection unit 112a. A converter 114a, a high-speed D / A converter 114b that converts and converts a digital signal into an analog signal to control the sub-deflector 112b, and a digital signal that is converted to an analog signal to control the main deflector 112c And a high-precision D / A converter 114c.

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前記基材2に対して生成するためのパターン発生回路120と、を含んで構成される。   Further, the control circuit 100 corrects a position error in the deflector 20, and supplies a position error correction signal or the like to each of the high-speed D / A converters 114a and 114b and the high-precision D / A converter 114c. The position error correction circuit 116 that performs position error correction by the correction coil 22 by prompting the position error correction or supplying the signal to the coil control unit 110, the position error correction circuit 116, and each high-speed D / D An electric field control circuit 118, which is an electric field control means for controlling the electric field of the electron beam by controlling the A converters 114a and 114b and the high-precision D / A converter 114c, and a drawing pattern and the like are generated for the substrate 2. And a pattern generation circuit 120 for this purpose.

またさらに、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−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−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、を含んで構成される。   Still further, the control circuit 100 is a first laser drive control circuit for controlling the movement of the laser irradiation position and the angle of the laser irradiation angle by moving the first laser length measuring device 82 up and down and left and right. 130, a second laser drive control circuit 132 that controls the movement of the laser irradiation position and the angle of the laser irradiation angle by moving the second laser length measuring device 86 up, down, left, and right; The first laser output control circuit 134 for adjusting and controlling the output (laser light intensity) of the laser irradiation light in the laser length measuring device 82 and the output of the laser irradiation light in the second laser length measuring device 86 A second laser output control circuit 136 for adjusting and controlling a first measurement calculation unit 140 for calculating a measurement result based on a light reception result of the first light reception unit 84, a second reception unit Based on the light receiving result of the section 88 configured to include a second measuring calculation unit 142 for calculating the measurement results.

さらにまた、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、を含んで構成されている。   Furthermore, the control circuit 100 includes a stage control circuit 150 for controlling the stage driving means 50, a loader control circuit 152 for controlling the loader driving device 60, and the first and second laser driving circuits 130 and 132 described above. First and second laser output control circuits 134 and 136 First and second measurement calculation units 140 and 142 A stage control circuit 150 A mechanism control circuit 154 for controlling the loader control circuit 152, and a vacuum exhaust device 70 An evacuation control circuit 156 for controlling the evacuation of the gas, a measurement information input unit 158 for inputting measurement information, a memory 160 which is a storage means for storing inputted information and other plural information, It is formed by a program memory 162 that stores a control program for performing various controls, and for example, a CPU that controls these components. It is configured to include a control unit 170, a.

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。   In the electron beam drawing apparatus 1 having the above-described configuration, when the base material 2 transported by the loader 40 is placed on the XYZ stage 30, the air in the lens barrel 10 and the casing 11 is evacuated by the vacuum exhaust device 70. After exhausting dust and dust, an electron beam is irradiated from the electron gun 12.

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。   The electron beam irradiated from the electron gun 12 is deflected by the deflector 20 through the electron lens 16 and is deflected by the deflected electron beam B (hereinafter, only with respect to the electron beam whose deflection is controlled after passing through the electron lens 16, “ Drawing may be performed by irradiating the drawing position on the surface of the base material 2 on the XYZ stage 30, for example, the curved surface portion (curved surface) 2a.

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、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、すなわ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。   At this time, the drawing position on the substrate 2 (at least the height position among the drawing positions) or the position of a reference point as will be described later is measured by the measuring device 80, and the control circuit 100 is based on the measurement result. The position of the focal depth of the electron beam B, that is, the focal position is controlled by adjusting and controlling the respective current values flowing through the coils 17a, 17b, 17c, etc. of the electron lens 16, so that the focal position becomes the drawing position. The movement is controlled.

あるいは、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。   Alternatively, based on the measurement result, the control circuit 100 controls the stage driving unit 50 to move the XYZ stage 30 so that the focal position of the electron beam B becomes the drawing position.

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。   In this example, the control may be performed by either one of the electron beam control and the XYZ stage 30 control, or by using both.

(測定装置)
次に、測定装置80について、図9〜11を参照しつつ説明する。測定装置80は、より詳細には、図9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。
(measuring device)
Next, the measuring apparatus 80 will be described with reference to FIGS. More specifically, the measuring device 80 includes a first laser length measuring device 82, a first light receiving portion 84, a second laser length measuring device 86, a second light receiving portion 88 and the like as shown in FIG. Have.

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の平坦部2bに対して第1の光ビームS1を照射し、基材2の平坦部2bより反射する第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。   First light beam S1 is applied to the flat portion 2b of the substrate 2 from the direction intersecting the electron beam by the first laser length measuring device 82, and is reflected from the flat portion 2b of the substrate 2. The first light intensity distribution is detected by receiving the beam S1.

この際に、図9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。   At this time, as shown in FIG. 9, the first light beam S1 is reflected by the flat portion 2b of the base material 2, and therefore on the flat portion 2b of the base material 2 based on the first intensity distribution. The (height) position is measured and calculated. However, in this case, the (height) position on the curved surface portion 2a of the substrate 2 cannot be measured.

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。すなわち、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、第2の光ビームS2のうち基材2により遮られる光を除いた光が第2の受光部88に含まれるピンホール89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。   Therefore, in this example, a second laser length measuring device 86 is further provided. In other words, the second laser length measuring device 86 irradiates the base material 2 with the second light beam S2 from a direction substantially orthogonal to the electron beam different from the first light beam S1, and the second light beam S2. The light except the light blocked by the base material 2 is received through the pinhole 89 included in the second light receiving unit 88, whereby the second light intensity distribution is detected.

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10(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10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。   Specifically, when the second light beam S2 passes through a specific height at a certain position (x, y) on the curved surface portion 2a in the XY reference coordinate system, at this position (x, y), FIG. As shown in A) to (C), when the second light beam S2 hits the curved surface of the curved surface portion 2a, scattered light SS1 and SS2 are generated, and the light intensity of the scattered light is weakened. In this way, as shown in FIG. 10, the position is measured and calculated based on the second light intensity distribution detected by the second light receiving unit 88.

この算出の際には、図11に示すように、第2の受光部88の信号出力Opは、図12に示す特性図のような、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Opに基づき、基材の高さ位置を算出することができる。   In this calculation, as shown in FIG. 11, the signal output Op of the second light receiving unit 88 has a correlation with the height of the base material as shown in the characteristic diagram of FIG. By storing a correlation table indicating the characteristics, that is, the correlation in the memory 160 of 100 in advance, the height position of the base material is calculated based on the signal output Op in the second light receiving unit 88. Can do.

そして、この基材の高さ位置を、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。   Then, using the height position of the base material as a drawing position, for example, the focus position of the electron beam is adjusted and drawing is performed.

(描画位置算出の原理の概要)
次に、本例の特徴である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。
(Outline of drawing position calculation principle)
Next, an outline of the principle in the case of performing drawing in the electron beam drawing apparatus 1 which is a feature of this example will be described.

先ず、基材2は、例えば樹脂等による光学素子例えば対物レンズ成形用金型を形成するための母型の素材であると好ましく、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。   First, the base material 2 is preferably a base material for forming an optical element made of, for example, resin or the like, for example, a mold for forming an objective lens, and has a flat portion 2b having a substantially flat cross section and a protrusion from the flat portion 2b. And a curved surface portion 2a forming a curved surface. The curved surface of the curved surface portion 2a is not limited to a spherical surface, and may be a free curved surface having a change in any other height direction such as an aspherical surface.

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(基材の3次元形状を示す座標データ)の算出を行うことができる。   In such a base material 2, before placing the base material 2 on the XYZ stage 30, a plurality of, for example, three reference points P00, P01, P02 on the base material 2 are determined and their positions are measured. (First measurement). Thereby, for example, the X axis is defined by the reference points P00 and P01, the Y axis is defined by the reference points P00 and P02, and the first reference coordinate system in the three-dimensional coordinate system is calculated. Here, the height position in the first reference coordinate system is assumed to be Ho (x, y) (first height position). Thereby, the thickness distribution of the base material 2 (coordinate data indicating the three-dimensional shape of the base material) can be calculated.

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13(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。   On the other hand, similar processing is performed after the substrate 2 is placed on the XYZ stage 30. That is, as shown in FIG. 13A, a plurality of, for example, three reference points P10, P11, P12 on the base material 2 are determined and their positions are measured (second measurement). Thereby, for example, the X axis is defined by the reference points P10 and P11, the Y axis is defined by the reference points P10 and P12, and the second reference coordinate system in the three-dimensional coordinate system is calculated.

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、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。   Further, a coordinate conversion matrix for converting the first reference coordinate system to the second reference coordinate system is calculated by using these reference points P00, P01, P02, P10, P11, and P12. The height position Hp (x, y) (second height position) corresponding to the Ho (x, y) in the second reference coordinate system is calculated, and this position is determined as the optimum focus position, In other words, the focus position of the electron beam is set as the drawing position. Thereby, correction of the thickness distribution of the above-mentioned base material 2 can be performed.

なお、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。   Note that the second measurement described above can be performed using the measurement device 80 which is the first measurement means of the electron beam drawing apparatus 1.

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。   The first measurement needs to be measured in advance at another location using another measurement device. As such a measuring apparatus for measuring the reference point in advance before placing the substrate 2 on the XYZ stage 30, a measuring apparatus (second measuring means) having the same configuration as the measuring apparatus 80 described above is used. ) Can be adopted.

この場合、測定装置からの測定結果は、例えば図8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。   In this case, the measurement result from the measurement device is input by, for example, the measurement information input unit 158 shown in FIG. 8 or transferred via a network (not shown) connected to the control circuit 100 to the memory 160 or the like. Will be stored. Of course, there may be a case where this measuring apparatus is unnecessary.

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。   As described above, the drawing position is calculated, and the focal position of the electron beam is controlled to perform drawing.

具体的には、図13(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、電子ビームは図14に示されるように深い焦点深度を有しており、電子レンズ16により絞り込まれた電子ビームは、焦点深度FZ内においてほぼ一定の太さのビームウエストBWを形成する。ここで焦点深度FZとは、この太さが一定のビームウエストの電子ビーム進行方向における長さをいう。なお前述の焦点位置はこのビームウエストの電子ビーム進行方向における中央位置を指している。また、電子ビームBの場合、図14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。   Specifically, as shown in FIG. 13C, the focal position of the electron beam focal depth FZ (beam waist BW) is drawn in one field (m = 1) of the unit space in the three-dimensional reference coordinate system. The position is adjusted and controlled (this control is performed by either or both of the adjustment of the current value by the electron lens 16 and the drive control of the XYZ stage 30 as described above). The electron beam has a deep focal depth as shown in FIG. 14, and the electron beam narrowed down by the electron lens 16 forms a beam waist BW having a substantially constant thickness within the focal depth FZ. Here, the focal depth FZ refers to the length of the beam waist having a constant thickness in the electron beam traveling direction. Note that the above-mentioned focal position indicates the center position of the beam waist in the electron beam traveling direction. In the case of the electron beam B, as shown in FIG. 14, when the width D of the electron lens 16 and the depth f from the electron lens 16 to the beam waist (the narrowest part of the beam diameter) BW, D / f is The resolution is about 0.01, for example, has a resolution of about 50 nm, and the depth of focus is about several tens of μ, for example.

そして、図13(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。   Then, as shown in FIG. 13C, for example, drawing in one field is performed by sequentially scanning in the X direction while shifting in one field in the Y direction. Further, if there is an undrawn area in one field, the area is also moved in the Z direction while controlling the above-described focal position, and the drawing process by the same scanning is performed.

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。   Next, after drawing in one field, drawing processing is performed in real time while measuring and calculating the drawing position in other fields, for example, the field of m = 2 and the field of m = 3, as described above. Will be done. In this way, when all the drawing is finished for the drawing area to be drawn, the drawing process on the surface of the substrate 2 is finished.

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。   Furthermore, a processing program for performing various arithmetic processes, measurement processes, control processes, and the like as described above is stored in the program memory 162 in advance as a control program.

(ドーズ分布)
図15は、本実施の形態の特徴的構成の電子ビーム描画装置の制御系の機能ブロック図である。同図に示すように、電子ビーム描画装置1のメモリ160には、形状記憶テーブル161を有し、この形状記憶テーブル161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161a、各ピッチ毎に表面反射防止用の凹凸を形成する際に、当該凹凸部分のドーズ量に関するドーズ分布情報161b、ドーズ分布を補正演算したドーズ分布補正演算情報161c、その他の情報161dなどが格納されている。なお、ドーズ分布補正演算情報161cとは、ドーズ量などを算出するためのもととなるテーブルないしは演算情報である。
(Dose distribution)
FIG. 15 is a functional block diagram of the control system of the electron beam lithography apparatus having the characteristic configuration of the present embodiment. As shown in the figure, the memory 160 of the electron beam drawing apparatus 1 has a shape storage table 161. In this shape storage table 161, for example, the diffraction grating is tilted on the curved surface portion 2a of the substrate 2 and each pitch is set. The dose distribution information 161a relating to the dose distribution characteristics that predefine the dose distribution with respect to the scanning position when forming each time, and the dose amount of the uneven portion when forming the surface reflection preventing unevenness for each pitch The dose distribution information 161b, the dose distribution correction calculation information 161c obtained by correcting the dose distribution, and other information 161d are stored. The dose distribution correction calculation information 161c is a table or calculation information that is a basis for calculating a dose amount and the like.

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163a、前記ドーズ分布情報161a、161bやドーズ分布補正演算情報161c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163b、その他の処理プログラム163cなどを有している。   The program memory 162 stores a dose at a predetermined inclination angle on the curved surface portion 2a based on information such as the processing program 163a for performing these processes, the dose distribution information 161a, 161b, and the dose distribution correction calculation information 161c. A dose distribution calculation program 163b and other processing programs 163c for calculating distribution characteristics and the like are included.

このような構成を有する制御系において、ドーズ分布情報は予めメモリ160の形状記憶テーブル161などに格納され、処理プログラム163aに基づいて、描画時に当該ドーズ分布情報を抽出し、そのドーズ分布情報によって種々の描画が行われることとなる。   In the control system having such a configuration, the dose distribution information is stored in advance in the shape storage table 161 of the memory 160, and the dose distribution information is extracted at the time of drawing based on the processing program 163a. Will be drawn.

あるいは、制御部170は、処理プログラム163aにより所定の描画アルゴリズムを実行しつつ、ドーズ量を算出するルーチンに至ると、ドーズ分布演算プログラム163bを実行し、傾斜角度に応じたドーズ分布を算出するためのある程度の基本的情報、すなわち、ドーズ分布情報161a、161b、ドーズ分布補正演算情報161cなど格納したテーブルを参照しつつ、対応するドーズ分布特性情報を算出したのち、この算出したドーズ分布特性情報を前記メモリ160の所定の一時記憶領域に格納し、そのドーズ分布特性情報を参照しつつドーズ量を算出して描画を行うといった手法であってもよい。   Alternatively, when the control unit 170 reaches a routine for calculating a dose amount while executing a predetermined drawing algorithm by the processing program 163a, the control unit 170 executes the dose distribution calculation program 163b to calculate a dose distribution according to the inclination angle. After calculating the corresponding dose distribution characteristic information while referring to the stored tables such as the dose distribution information 161a, 161b, the dose distribution correction calculation information 161c, etc., the calculated dose distribution characteristic information A method may be used in which the image is stored in a predetermined temporary storage area of the memory 160 and the drawing is performed by calculating the dose amount while referring to the dose distribution characteristic information.

(制御系の具体的構成)
次に、前記円描画を正多角形で近似して直線的に走査する場合の各種処理を行なうための制御系の具体的構成について、図16を参照しつつ説明する。図16には、本実施の形態の電子ビーム描画装置の制御系の詳細な構成が開示されている。
(Specific configuration of control system)
Next, a specific configuration of a control system for performing various processes when the circle drawing is approximated by a regular polygon and linearly scanned will be described with reference to FIG. FIG. 16 discloses a detailed configuration of a control system of the electron beam drawing apparatus according to the present embodiment.

電子ビーム描画装置の制御系300は、図16に示すように、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)に関するデータを記憶する描画パターン記憶手段である描画パターンデータメモリ301と、を含んで構成される。   As shown in FIG. 16, the control system 300 of the electron beam drawing apparatus performs various data (according to the radius of the circle) necessary to approximate a regular polygon (including an indefinite polygon) at the time of drawing a circle, for example. For example, for a circle with a radius of kmm, information corresponding to each circle, such as the number of divisions n by the polygon, the coordinate information of the position of each side, the multiple of the number of clocks, and the position in the Z direction Etc., and not only circle drawing but also various data necessary for linear approximation when drawing various curves, various drawing patterns (rectangle, triangle, polygon, vertical line, horizontal line, diagonal line, disk, A drawing pattern data memory 301 which is a drawing pattern storage means for storing data relating to a circle, a triangle, a circular arc, a sector, an ellipse, and the like.

また、制御系300は、前記描画パターンデータメモリ301の描画パターンデータに基づいて、描画条件の演算を行う描画条件演算手段310と、前記描画条件演算手段310から(2k+1)ライン((k=0、1、2・・)である場合は(2k+1)であるが、(k=1、2、・・)である場合は(2k−1)としてもよい)乃ち奇数ラインの描画条件を演算する(2k+1)ライン描画条件演算手段311と、(2k+1)ライン描画条件演算手段311に基づいて1ラインの時定数を設定する時定数設定回路312と、(2k+1)ライン描画条件演算手段311に基づいて1ラインの始点並びに終点の電圧を設定する始点/終点電圧設定回路313と、(2k+1)ライン描画条件演算手段311に基づいてカウンタ数を設定するカウンタ数設定回路314と、(2k+1)ライン描画条件演算手段311に基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成回路315と、奇数ラインの偏向信号を出力するための偏向信号出力回路320と、を含んで構成されている。   In addition, the control system 300 includes a drawing condition calculation unit 310 that calculates a drawing condition based on the drawing pattern data in the drawing pattern data memory 301, and a (2k + 1) line ((k = 0) from the drawing condition calculation unit 310. , 1, 2,..., (2k + 1), but if (k = 1, 2,...), It may be (2k-1). (2k + 1) line drawing condition calculation means 311; (2k + 1) time constant setting circuit 312 for setting a time constant for one line based on line drawing condition calculation means 311; and (2k + 1) line drawing condition calculation means 311 based on The number of counters is set based on the start / end point voltage setting circuit 313 for setting the start and end voltages of one line and the (2k + 1) line drawing condition calculation means 311. A counter number setting circuit 314; an enable signal generation circuit 315 for generating an enable signal based on the (2k + 1) line drawing condition calculation means 311; and a deflection signal output circuit 320 for outputting a deflection signal for odd lines. It consists of

さらに、制御系300は、前記描画条件演算手段310から(2k)ライン乃ち偶数ラインの描画条件を演算する(2k)ライン描画条件演算手段331と、(2k)ライン描画条件演算手段331に基づいて1ラインの時定数を設定する時定数設定回路332と、(2k)ライン描画条件演算手段331に基づいて1ラインの始点並びに終点の電圧を設定する始点/終点電圧設定回路333と、(2k)ライン描画条件演算手段331に基づいてカウンタ数を設定するカウンタ数設定回路334と、(2k)ライン描画条件演算手段331に基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成回路335と、偶数ラインの偏向信号を出力するための偏向信号出力回路340と、描画条件演算手段310に基づいて、次の等高線に移動するときなどにブランキングを行うブランキングアンプ350と、描画条件演算手段310での描画条件と、奇数ラインの偏向信号出力回路320並びに偶数ラインの偏向信号出力回路340からの情報とに基づいて、奇数ラインの処理と偶数ラインの処理とを切り換える切換回路360と、を含んで構成されている。   Further, the control system 300 is based on the (2k) line drawing condition calculation means 331 and (2k) line drawing condition calculation means 331 for calculating the drawing conditions of (2k) lines and even lines from the drawing condition calculation means 310. A time constant setting circuit 332 for setting a time constant for one line, (2k) a start / end point voltage setting circuit 333 for setting the start and end voltages of one line based on the line drawing condition calculation means 331, and (2k) Counter number setting circuit 334 for setting the number of counters based on line drawing condition calculation means 331, (2k) enable signal generation circuit 335 for generating an enable signal based on line drawing condition calculation means 331, and even line deflection signal Based on the deflection signal output circuit 340 for outputting the image and the drawing condition calculation means 310, and moves to the next contour line. Based on the blanking amplifier 350 that performs blanking at times, the drawing conditions in the drawing condition calculation unit 310, and the information from the deflection signal output circuit 320 of the odd lines and the deflection signal output circuit 340 of the even lines. And a switching circuit 360 for switching between line processing and even line processing.

奇数ラインの偏向信号出力回路320は、走査クロックCL1と、カウンタ数設定回路314からの奇数ラインカウント信号CL6と、イネーブル信号発生回路315のイネーブル信号とに基づいてカウント処理を行う計数手段であるカウンタ回路321と、カウンタ回路321からのカウントタイミングと、始点/終点電圧設定回路313での奇数ライン描画条件信号CL3とに基づいて、DA変換を行うDA変換回路322と、このDA変換回路322にて変換されたアナログ信号を平滑化する処理(偏向信号の高周波成分を除去する等の処理)を行う平滑化回路323と、を含んで構成される。   The odd line deflection signal output circuit 320 is a counter that is a counting unit that performs counting processing based on the scanning clock CL1, the odd line count signal CL6 from the counter number setting circuit 314, and the enable signal of the enable signal generation circuit 315. Based on the count timing from the circuit 321, the counter circuit 321, and the odd line drawing condition signal CL 3 in the start / end voltage setting circuit 313, the DA conversion circuit 322 that performs DA conversion, and the DA conversion circuit 322 And a smoothing circuit 323 that performs a process of smoothing the converted analog signal (a process such as removing a high-frequency component of the deflection signal).

偶数ラインの偏向信号出力回路340は、走査クロックCL1と、カウンタ数設定回路334からの偶数ラインカウント信号CL7と、イネーブル信号発生回路335のイネーブル信号とに基づいてカウント処理を行う計数手段であるカウンタ回路341と、カウンタ回路341からのカウントタイミングと、始点/終点電圧設定回路333での偶数ライン描画条件信号CL5とに基づいて、DA変換を行うDA変換回路342と、このDA変換回路342にて変換されたアナログ信号を平滑化する処理を行う平滑化回路343と、を含んで構成される。   The even line deflection signal output circuit 340 is a counter that is a counting means that performs a counting process based on the scanning clock CL1, the even line count signal CL7 from the counter number setting circuit 334, and the enable signal of the enable signal generation circuit 335. A DA conversion circuit 342 that performs DA conversion based on the circuit 341, the count timing from the counter circuit 341, and the even line drawing condition signal CL5 in the start / end voltage setting circuit 333, and the DA conversion circuit 342 And a smoothing circuit 343 that performs a process of smoothing the converted analog signal.

なお、これらの制御系300を構成する各部は、いずれも図8に示すCPU等の制御部170(制御手段)にて制御可能な構成としている。また、これら制御系300は、X偏向用の制御系とY偏向用の制御系を各々形成する構成としてもよい。   It should be noted that each part constituting these control systems 300 can be controlled by a control part 170 (control means) such as a CPU shown in FIG. The control system 300 may be configured to form an X deflection control system and a Y deflection control system, respectively.

またなお、本実施形態の描画パターンデータメモリ301と描画条件演算手段310などを含む制御系300で、「演算手段」を構成できる。この「演算手段」は、走査される走査ライン上に、DA変換器の最小時間分解能の整数倍の時間に対応する距離に相当する少なくとも2点の各位置を演算する機能を有する。この場合、制御部170の「制御手段」は、前記演算手段にて演算された各位置間を前記電子ビームによりほぼ直線的に走査するように制御することとなる。また、同様にして、本発明の他の態様の「演算手段」では、略円状に走査される走査ライン上に、DA変換器の最小時間分解能の整数倍の時間に対応する距離を一辺とする多角形の各頂点位置を算出する機能を有する。また、制御手段は、演算手段にて演算された各位置間を前記電子ビームによりほぼ直線的に走査するのは同様である。   In addition, the “calculation unit” can be configured by the control system 300 including the drawing pattern data memory 301 and the drawing condition calculation unit 310 according to the present embodiment. This "calculation means" has a function of calculating at least two positions corresponding to a distance corresponding to a time that is an integral multiple of the minimum time resolution of the DA converter on the scanned scanning line. In this case, the “control unit” of the control unit 170 performs control so that each position calculated by the calculation unit is scanned almost linearly by the electron beam. Similarly, in the “arithmetic means” of another aspect of the present invention, a distance corresponding to a time that is an integral multiple of the minimum time resolution of the DA converter is defined as one side on a scanning line scanned in a substantially circular shape. A function of calculating the position of each vertex of the polygon. Similarly, the control means scans between the positions calculated by the calculation means almost linearly by the electron beam.

上記のような構成を有する制御系300は、概略次のように作用する。すなわち、描画条件演算手段310が描画パターンデータメモリ301から直線近似による走査(描画)に必要な情報を取得すると、所定の描画条件の演算処理を行ない、例えば一つの円に対して正多角形の各辺に近似された場合の各辺のうち最初の辺、奇数番目のラインに関する情報は、(2k+1)ライン描画条件演算手段311へ、次の辺、偶数番目のラインに関する情報は、(2k)ライン描画条件演算手段331へ各々伝達される。   The control system 300 having the above configuration generally operates as follows. That is, when the drawing condition calculation unit 310 acquires information necessary for scanning (drawing) by linear approximation from the drawing pattern data memory 301, a calculation process of a predetermined drawing condition is performed, for example, a regular polygon for one circle. Information about the first and odd-numbered lines of each side when approximated to each side is (2k + 1) to the line drawing condition calculation means 311. Information about the next side and even-numbered lines is (2k). Each is transmitted to the line drawing condition calculation means 331.

これにより、例えば、(2k+1)ライン描画条件演算手段311は、奇数ラインに関する描画条件を生成し、走査クロックCL1と生成された奇数ライン描画条件生成信号CL2とに基づいて、偏向信号出力回路320から奇数ライン偏向信号CL9を出力する。   Thereby, for example, the (2k + 1) line drawing condition calculation means 311 generates drawing conditions for odd lines, and from the deflection signal output circuit 320 based on the scanning clock CL1 and the generated odd line drawing condition generation signal CL2. An odd line deflection signal CL9 is output.

一方、例えば、(2k)ライン描画条件演算手段331は、偶数ラインに関する描画条件を生成し、走査クロックCL1と生成された偶数ライン描画条件生成信号CL4とに基づいて、偏向信号出力回路340から偶数ライン偏向信号CL10を出力する。   On the other hand, for example, the (2k) line drawing condition calculation means 331 generates drawing conditions regarding even lines, and outputs an even number from the deflection signal output circuit 340 based on the scanning clock CL1 and the generated even line drawing condition generation signal CL4. The line deflection signal CL10 is output.

これら奇数ライン偏向信号CL9と偶数ライン偏向信号CL10は、描画条件演算手段310のもとに切換回路360によって、その出力が交互に切り換わる。したがって、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。   The outputs of the odd line deflection signal CL9 and the even line deflection signal CL10 are alternately switched by the switching circuit 360 under the drawing condition calculation means 310. Therefore, when one side is approximated to a regular polygon and each side is calculated, one side, odd-numbered side is drawn, the next side, even-numbered side is drawn, Further, each side is alternately drawn (scanned) linearly, such that the next side and the odd-numbered side are drawn.

そして、ある一の円について描画が終了すると、描画条件演算手段310は、その旨をブランキングアンプ350に伝達し、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となる。   Then, when the drawing for a certain circle is completed, the drawing condition calculation means 310 transmits a message to that effect to the blanking amplifier 350, and performs a process for prompting the drawing of another next circle. In this way, drawing that approximates each circle with a polygon is performed.

次に、上述した電子ビーム描画を用いて、母型を形成し、その母型より光学素子成形金型を形成する工程を説明する。図17は、本実施の形態にかかる金型の製作方法を示すフローチャートである。図18は、図17に示す主要な工程において、処理される基材を示す断面図である。   Next, a process of forming a mother die using the above-described electron beam drawing and forming an optical element molding die from the mother die will be described. FIG. 17 is a flowchart showing a mold manufacturing method according to the present embodiment. 18 is a cross-sectional view showing a substrate to be processed in the main process shown in FIG.

まず、図17のステップS101で、樹脂材を加熱溶融させた後、元型K1、K2内の空間に射出して、基材2を射出成形する。このとき、元型K1の転写面K1aには輪帯は形成されていないが、光学素子の光学面に対応した非球面形状となっているので、射出成形された基材2の母光学面(すなわち非平面部2d)は、精度良く非球面形状が転写される。尚、基材2は、切削加工によりシリコンから切り出されても良い。   First, in step S101 of FIG. 17, after the resin material is heated and melted, the resin material is injected into the spaces in the original molds K1 and K2, and the base material 2 is injection-molded. At this time, an annular zone is not formed on the transfer surface K1a of the master mold K1, but since it has an aspherical shape corresponding to the optical surface of the optical element, the mother optical surface of the injection-molded substrate 2 ( That is, the non-planar portion 2d) is transferred with an aspheric shape with high accuracy. In addition, the base material 2 may be cut out from silicon by cutting.

続いて、ステップS102で、基材2を、不図示のスピンコータにセットし、ステップS103で、レジストLを基材2上に流下させながらプレスピンを実施し、その後ステップS104でプレスピンよりも高速に回転する本スピンを実施して、レジストLの被膜を行う(図18(b)参照)。プレスピンと本スピンとを分けたのは、非球面形状のような複雑な曲面である基材の母光学面2dに、均一な膜厚のレジストLを被膜させるためである。尚、レジストLを基材2にスプレー塗布して基材の母光学面2dを被膜することも可能である。ここで用いたレジスト樹脂の軟化点温度は70℃〜80℃であり、ガラス転移点温度110℃前後のものを用いた。   Subsequently, in step S102, the base material 2 is set on a spin coater (not shown), and in step S103, a press pin is performed while the resist L is allowed to flow onto the base material 2, and then in step S104, the speed is higher than that of the press pin. Then, the resist spin film is formed by carrying out the main spin rotating in the direction (see FIG. 18B). The reason why the press pin and the main spin are separated is that the resist L having a uniform thickness is coated on the base optical surface 2d of the base material, which is a complicated curved surface such as an aspherical shape. It is also possible to coat the base optical surface 2d of the base material by spraying the resist L onto the base material 2. The softening point temperature of the resist resin used here is 70 ° C. to 80 ° C., and a glass transition temperature around 110 ° C. is used.

その後、ステップS105で、基材2をスピンコータから取り外し、ステップS106で、雰囲気温度180℃で20分間ベーキング処理を行って、レジストLの被膜を硬化し安定させる。ここで、一回のレジストLの被膜処理では、十分な膜厚を得ることができない場合には、ステップS102〜S106の工程を繰り返し、レジストLの被膜を積層させて十分な膜厚になったところで(ステップS107)、ステップS108で、不図示の電子ビーム描画装置から照射される電子ビームBを用いて、基材2の母光学面2d上のレジストLに電子ビーム描画処理を施す(図18(c)参照)。   Thereafter, in step S105, the substrate 2 is removed from the spin coater, and in step S106, a baking process is performed at an atmospheric temperature of 180 ° C. for 20 minutes to cure and stabilize the resist L film. Here, when a sufficient film thickness cannot be obtained by a single coating process of the resist L, the processes of steps S102 to S106 are repeated to form a sufficient film thickness by laminating the resist L film. Incidentally (step S107), in step S108, an electron beam drawing process is performed on the resist L on the mother optical surface 2d of the substrate 2 using the electron beam B irradiated from an electron beam drawing apparatus (not shown) (FIG. 18). (See (c)).

電子ビーム描画処理後、ステップS108Aにおいて、ポストベーキング処理を行う。より具体的には、レジストの軟化点以上ガラス転移点以下で、レジストをベーキングする。尚、レジストをベーキングするのは現像後であってもよい。ポストベーキング処理の一例を示す。加熱条件としては、設定温度は100℃であって、オーブン加熱の場合は20分間程度、ホットプレート加熱の場合は5分間程度の加熱を行うことで、ベーキング処理を行う。その後、ステップS109で、基材2に対して現像処理及びリンス処理を行って(図18(d)参照)、不要なレジストを排除することで、輪帯形状のレジストLを得る。ここで、ドーズ量に応じてレジストLの除去量が増大するため、ブレーズ形状の回折輪帯になるよう、レジストLを残すことができる。本実施の形態によれば、ポストベーキング処理を行っているので、現像後にレジストの3次元形状における最大高さの20%以下の位置に断裂が生じ、レジスト内の応力を解放することから、レジストの変形を抑えて高精度な3次元形状を創成できる。   After the electron beam drawing process, a post-baking process is performed in step S108A. More specifically, the resist is baked above the softening point of the resist and below the glass transition point. Note that the resist may be baked after development. An example of a post-baking process is shown. As for the heating conditions, the set temperature is 100 ° C., and baking is performed by heating for about 20 minutes in the case of oven heating and for about 5 minutes in the case of hot plate heating. After that, in step S109, the base material 2 is subjected to development processing and rinsing processing (see FIG. 18D), and unnecessary resist is removed to obtain a ring-shaped resist L. Here, since the removal amount of the resist L increases in accordance with the dose amount, the resist L can be left so as to form a blazed diffraction ring zone. According to this embodiment, since post-baking is performed, tearing occurs at a position of 20% or less of the maximum height in the three-dimensional shape of the resist after development, and stress in the resist is released. It is possible to create a highly accurate three-dimensional shape by suppressing the deformation of.

上記のように、電子ビーム描画処理後、現像処理前にポストベーキングする場合、電子ビーム描画処理時点で、電子ビームが照射された部分では、レジスト樹脂の樹脂分子内の原子間結合が切断され、樹脂分子としての分子量小さくなる現象が生じる。電子ビームの照射量が多い部分では分子量がより小さくなり樹脂の強度は低下する。この状態でレジストの軟化点以上ガラス転移点以下でポストベーキングすると、レジスト樹脂全体を軟化させることで、レジストの厚み方向で深い領域までかかる原子間結合が切断され樹脂分子量がより小さくなって強度が弱くなった部分が、レジストの内部の応力すなわち収縮しようとする力に抗することができずに断裂する。これにより、所望の断裂を生じさせることができる。現像処理後にポストベーキングする場合、現像後に残留するレジストには、レジストの厚みが厚い部分と薄い部分とが形成されている。その状態で、ポストベーキングすると、レジスト樹脂全体を軟化させることで残留しているレジストの薄くなっている部分は、レジストの内部の応力すなわち収縮しようとする力に抗することができずに断裂する。いずれの場合も、レジストのガラス点以下の設定温度で加熱しているので、レジスト全体の3次元形状を崩すことなく所望の断裂を得ることができる。   As described above, when post-baking after the electron beam drawing process and before the development process, at the time of the electron beam drawing process, in the portion irradiated with the electron beam, the interatomic bonds in the resin molecules of the resist resin are broken, A phenomenon occurs in which the molecular weight of the resin molecule is reduced. In a portion where the amount of electron beam irradiation is large, the molecular weight becomes smaller and the strength of the resin decreases. In this state, when post baking is performed at a resist softening point or more and a glass transition point or less, the entire resist resin is softened, so that the interatomic bond extending to a deep region in the thickness direction of the resist is cut, and the resin molecular weight becomes smaller and the strength is increased. The weakened portion can not resist the stress inside the resist, that is, the force to shrink, and tears. Thereby, a desired tear can be produced. When post-baking after development, the resist remaining after development is formed with a thick portion and a thin portion of the resist. When post-baking is performed in this state, the thinned portion of the resist remaining by softening the entire resist resin is torn without being able to resist the internal stress of the resist, that is, the force to shrink. . In any case, since the heating is performed at a set temperature not higher than the glass point of the resist, a desired tear can be obtained without destroying the three-dimensional shape of the entire resist.

更に、ステップS110で、プラズマシャワーによるドライエッチングを経て、基材2の母光学面2dの表面を彫り込んでブレーズ状の回折輪帯3(実際より誇張されて描かれている)を形成する(図18(e)参照)。更に、ステップS111で、基材2を円筒状の治具(不図示)に接着する。その後、基材2に裏打ち部材を配置し、ステップS112で、スルファミン酸ニッケル浴中に、表面を活性処理した基材2を浸し電鋳を成長させ、電鋳部材を得る。更に、ステップS113で、電鋳部材を切断して、ステップS114で、基材2と電鋳部材とを脱型する。脱型された電鋳部材は、ステップS115で機械加工され、光学素子成形用金型として成形装置に組み込まれ、光学素子の成形に用いられる。   In step S110, the surface of the base optical surface 2d of the substrate 2 is engraved by dry etching using a plasma shower to form a blazed diffraction zone 3 (exaggerated from the actual drawing) (see FIG. 18 (e)). Further, in step S111, the base material 2 is bonded to a cylindrical jig (not shown). Thereafter, a backing member is disposed on the base material 2, and in step S112, the base material 2 whose surface is activated in a nickel sulfamate bath is immersed to grow electroforming to obtain an electroformed member. Further, in step S113, the electroformed member is cut, and in step S114, the base material 2 and the electroformed member are removed. The removed electroformed member is machined in step S115, incorporated into a molding apparatus as an optical element molding die, and used for molding an optical element.

図19は、本実施の形態にかかるビーム描画方法により形成された光学素子の一例としての対物レンズを含む光ピックアップ装置の概略図である。図19において、光ピックアップ装置400は、半導体レーザー401、コリメートレンズ402、分離プリズム403、対物レンズ404、DVD、CD等の光磁気ディスク405(光磁気記録媒体)、1/2波長板406、偏光分離素子407、集光レンズ408、シリンドリカルレンズ409、分割光検出器410を有する。   FIG. 19 is a schematic diagram of an optical pickup device including an objective lens as an example of an optical element formed by the beam drawing method according to the present embodiment. In FIG. 19, an optical pickup device 400 includes a semiconductor laser 401, a collimator lens 402, a separation prism 403, an objective lens 404, a magneto-optical disk 405 (a magneto-optical recording medium) such as a DVD and a CD, a half-wave plate 406, a polarization A separation element 407, a condenser lens 408, a cylindrical lens 409, and a split photodetector 410 are included.

上記のような構成を有する光ピックアップ装置400において、半導体レーザー1からのレーザー光は、コリメートレンズ402で平行光となり、分離プリズム403で対物レンズ404側に反射され、対物レンズ404によって回折限界まで集光されて光磁気ディスク405(光磁気記録媒体)に照射される。   In the optical pickup device 400 having the above-described configuration, the laser light from the semiconductor laser 1 is converted into parallel light by the collimator lens 402, reflected by the separation prism 403 toward the objective lens 404, and collected by the objective lens 404 to the diffraction limit. Light is applied to the magneto-optical disk 405 (a magneto-optical recording medium).

光磁気ディスク405からのレーザー反射光は、対物レンズ404に入光して再び平行光となり、分離プリズム403を透過し、更に、1/2波長板406を透過し偏光方位を45度回転した後、偏光分離素子407に入射し、この偏光分離素子407で、光路が近接したP,S両偏光からなる2つの光束に分離される。前記P,S両偏光の光束はそれぞれ集光レンズ408,シリンドリカルレンズ409によって集光されて、分割光検出器410の分離受光領域(受光素子)にそれぞれのスポットを形成する。   The laser reflected light from the magneto-optical disk 405 enters the objective lens 404 and becomes parallel light again, passes through the separation prism 403, further passes through the half-wave plate 406, and rotates the polarization direction by 45 degrees. Then, the light is incident on the polarization separation element 407, and is separated into two light fluxes composed of both P and S polarizations whose optical paths are close to each other. The P- and S-polarized light beams are condensed by a condensing lens 408 and a cylindrical lens 409, respectively, to form respective spots in a separate light receiving region (light receiving element) of the split photodetector 410.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。たとえば、図21に示すように、周辺の電子ビームの照射領域におけるドーズ量の2倍以上のドーズ量で、例えば隣接する鋸歯の間の位置に電子ビームを照射することによって、基材Sの表面が露出するような断裂Gを形成することでも、レジストRの内部応力を解放することができる。具体的には、1μmから3μm程度の膜厚のレジストRに対して、通常の照射領域に対しては最大300μC/cm2のドーズ量(入射電子量)であるところ、上記断裂Gを形成させる照射領域にはその2倍以上、具体的には、600μC/cm2以上のドーズ量で電子ビームの照射を行う。例えば、上記断裂Gを形成させる領域への電子ビーム照射は、電子ビームの加速電圧の大きさが50kV程度の場合、3000μC/cm2から6000μC/cm2のドーズ量が好ましい。本発明は、光学素子を成形するための型のみならず、種々の描画処理に適用可能である。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. For example, as shown in FIG. 21, the surface of the substrate S is irradiated by irradiating the electron beam to a position between adjacent saw teeth at a dose amount that is twice or more the dose amount in the irradiation region of the surrounding electron beam. The internal stress of the resist R can also be released by forming a tear G that exposes. Specifically, the resist R having a film thickness of about 1 μm to 3 μm has a dose amount (incident electron amount) of 300 μC / cm 2 at a maximum with respect to a normal irradiation region, and the irradiation for forming the above-mentioned tear G. The region is irradiated with an electron beam at twice or more, specifically, at a dose of 600 μC / cm 2 or more. For example, the electron beam irradiation to the region where the tear G is formed preferably has a dose amount of 3000 μC / cm 2 to 6000 μC / cm 2 when the acceleration voltage of the electron beam is about 50 kV. The present invention can be applied not only to a mold for molding an optical element but also to various drawing processes.

微細構造の斜面を創成するための電子ビーム描画処理を模式的に示したレジストの断面斜視図である。It is the cross-sectional perspective view of the resist which showed typically the electron beam drawing process for creating the inclined surface of a fine structure. 電子ビーム描画処理におけるレジストを電子ビームの照射方向に見た図である。It is the figure which looked at the resist in an electron beam drawing process in the irradiation direction of the electron beam. 従来の手法で電子ビーム描画を行い、更に現像することで得られたレジストの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the resist obtained by performing electron beam drawing by the conventional method, and developing further. 本発明の方法で電子ビーム描画を行い、更に現像することで得られたレジストの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the resist obtained by performing electron beam drawing by the method of the present invention, and developing further. 本発明の基材の概略構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of schematic structure of the base material of this invention. 図5の基材の要部を詳細に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part of the base material of FIG. 5 in detail. 回折輪帯の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a diffraction ring zone. 本発明のビーム描画装置の全体の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the whole beam drawing apparatus of this invention. 測定装置の原理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle of a measuring apparatus. 同図(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。The same figure (A)-(C) is explanatory drawing for demonstrating the method of measuring the surface height of a base material. 測定装置の投光と受光との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the light projection and light reception of a measuring apparatus. 信号出力と基材の高さとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a signal output and the height of a base material. 同図(A)(B)は、図6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。FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing a base material drawn by the electron beam drawing apparatus of FIG. 6, and FIGS. 6C are explanatory views for explaining the drawing principle. 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。It is explanatory drawing for demonstrating the beam waist in an electron beam drawing apparatus. 電子ビーム描画装置において、所定のドーズ分布にて描画を行うための制御系の詳細を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing details of a control system for performing drawing with a predetermined dose distribution in an electron beam drawing apparatus. 電子ビーム描画装置のさらに詳細な制御系の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the more detailed control system of an electron beam drawing apparatus. 本実施の形態にかかる金型の製作方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the metal mold | die concerning this Embodiment. 図17に示す主要な工程において、処理される母型(基材)を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a matrix (base material) to be processed in the main process shown in FIG. 17. 光ピックアップ装置の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of an optical pick-up apparatus. 描画領域を模式的に示す基材の上面図である。It is a top view of the base material which shows a drawing area | region typically. 基材上のレジストを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the resist on a base material.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子ビーム描画装置
2 基材(被描画基材)
3 回折輪帯
3a 側壁部
3b 傾斜部
3c 溝部
10 鏡筒
12 電子銃
14 スリット
16 電子レンズ
18 アパーチャー
20 偏向器
22 補正用コイル
30 XYZステージ
40 ローダ
50 ステージ駆動手段
60 ローダ駆動装置
70 真空排気装置
80 測定装置
82 第1のレーザ測長器
84 第1の受光部
86 第2のレーザー測長器
88 第2の受光部
100 制御回路
110 コイル制御部
112a 成形偏向部
112b 副偏向部
112c 主偏向部
116 位置誤差補正回路
118 電界制御回路
120 パターン発生回路
130 第1のレーザー駆動制御回路
132 第2のレーザー駆動制御回路
134 第1のレーザー出力制御回路
136 第2のレーザー出力制御回路
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
300 制御系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron beam drawing apparatus 2 Base material (drawing base material)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Diffraction ring zone 3a Side wall part 3b Inclination part 3c Groove part 10 Lens barrel 12 Electron gun 14 Slit 16 Electron lens 18 Aperture 20 Deflector 22 Correction coil 30 XYZ stage 40 Loader 50 Stage drive means 60 Loader drive apparatus 70 Vacuum exhaust apparatus 80 Measuring device 82 First laser length measuring device 84 First light receiving portion 86 Second laser length measuring device 88 Second light receiving portion 100 Control circuit 110 Coil control portion 112a Molding deflection portion 112b Sub deflection portion 112c Main deflection portion 116 Position error correction circuit 118 Electric field control circuit 120 Pattern generation circuit 130 First laser drive control circuit 132 Second laser drive control circuit 134 First laser output control circuit 136 Second laser output control circuit 140 First measurement calculation Unit 142 Second measurement calculation unit 150 Stage control circuit 152 loader control circuit 154 mechanism control circuit 156 evacuation control circuit 158 measurement information input section 160 memory 162 a program memory 170 the control unit 300 control system

Claims (8)

複数のフィールド毎に電子ビームを、基材上に塗布されたレジストに照射し、現像を行うことで3次元形状を創成する形状創成方法であって、
前記レジストと前記基材との結合を、局所的に分断することを特徴とする形状創成方法。
A shape creation method for creating a three-dimensional shape by irradiating a resist applied on a substrate with an electron beam for each of a plurality of fields and performing development,
A shape creation method characterized by locally breaking the bond between the resist and the substrate.
複数のフィールド毎に電子ビームを、基材上に塗布されたレジストに照射し、現像を行うことで3次元形状を創成する形状創成方法であって、
前記レジストの表面の所定位置に断裂を生じさせることを特徴とする形状創成方法。
A shape creation method for creating a three-dimensional shape by irradiating a resist applied on a substrate with an electron beam for each of a plurality of fields and performing development,
A shape generating method, wherein a tear is generated at a predetermined position on the surface of the resist.
前記断裂は、前記電子ビーム照射後、前記現像の前もしくは後に前記レジストをベーキングすることにより生じることを特徴とする請求項2に記載の形状創成方法。   The shape creation method according to claim 2, wherein the tearing occurs by baking the resist after the electron beam irradiation and before or after the development. 前記断裂は、前記電子ビーム照射後、前記現像の前に前記レジストをベーキングすることにより生じることを特徴とする請求項2又は3に記載の形状創成方法。   4. The shape creation method according to claim 2, wherein the tearing is caused by baking the resist after the electron beam irradiation and before the development. 前記レジストのベーキング温度は、レジストの軟化点以上ガラス転移点以下であることを特徴とする請求項3又は4に記載の形状創生方法。   The shape creation method according to claim 3 or 4, wherein a baking temperature of the resist is not less than a softening point of the resist and not more than a glass transition point. 前記断裂は、現像後における前記レジストの3次元形状における最大高さの20%以下の位置に生じることを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の形状創成方法。   The shape creation method according to claim 2, wherein the tearing occurs at a position of 20% or less of a maximum height in the three-dimensional shape of the resist after development. 前記レジストの表面の所定位置において、周辺の電子ビームの照射領域におけるドーズ量の2倍以上のドーズ量で、電子ビームを照射することによって、前記断裂を形成することを特徴とする請求項2に記載の形状創成方法。   3. The fracture is formed by irradiating an electron beam at a predetermined position on the surface of the resist at a dose amount more than twice a dose amount in a peripheral electron beam irradiation region. The shape creation method described. 前記断裂は、各フィールドに少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の形状創成方法。


The shape creation method according to claim 1, wherein at least one of the tears is provided in each field.


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