JP4168618B2 - Substrate micromachining method and substrate manufacturing method - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材の微細加工方法、基材の製造方法に関し、特に、複数の製造工程を経て付加価値を加えられていく曲面を有する基材に、複数の工程間で加工位置の位置決め精度を高精度に保つことができる位置決め基準となるマークに関するものである。
【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。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。
【０００３】
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、成形金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。
【０００４】
このような光学素子を製造する際には、例えば、母材となる基材を加工する工程、加工された基材上に所望のパターン（例えば回折格子形状）を形成する工程、パターンが形成された基材に対して種々の処理を施し成形金型を形成する工程等を段階的に行う必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数の各製造工程では、各々各工程を実施するための専用の装置を用いることが一般的であり、これら各装置を利用して一つの基材の加工を行う際には、基材に対する位置決めを精度良く行う必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来においては、位置決めを精度良く行うための対策を何ら施されておらず、複数の各製造工程を経て付加価値を加えられていく基材に、複数の工程間で加工位置決め精度を高精度に保てないという問題があった。
【０００７】
特に、光学素子に回折格子などを形成するようなサブミクロンオーダーあるいはそれ以下の精密な加工を行うような場合には、例えば±数十ｎｍ以内の検出精度を要する場合も想定されうる。
【０００８】
このような場合、基材上に所望の描画パターンを形成する電子ビーム描画工程においては、基準座標系を算出するための基準点が必要であり、この基準点を高精度に検出できないと、描画パターンの描画加工精度も低下する。
【０００９】
さらに、光学素子の光軸にずれが生じないように、光学素子の中心軸の位置ずれを数μｍ以内に納める必要があるが、従来の手法では、位置ずれを解消することができなかった。
【００１０】
また、基材上の位置決め用のマークを構成することが考えられるが、当該マークを切削加工にて形成する場合には、切削加工された線部のエッジに、切削面のせん段域でのバイト毎の連続的な塑性変形等が形成され、切削部と非切削部とのエッジ部分の識別が難しく、加工後のマークの識別が難しいという問題点がある。
【００１１】
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、位置認識を精度良く行うことで、基材の各製造工程における加工精度の低下を防止しながらも、光学素子などの中心軸の位置ずれ解消に寄与でき、かつ、位置認識を容易に行うことのできる光学素子微細加工方法、基材の製造方法、及び基材を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電鋳によって形状を転写して光学素子の金型を製造するための基材の微細加工を行う微細加工方法であって、基材を回転保持し、基材の被加工面に対して切削手段を相対移動させることにより、前記基材を所定の形状に形成する第１工程と、前記基材の回転軸が移動しない状態で、前記基材に位置認識の基準となる位置認識部を形成する第２工程と、電子ビームによる描画を行う電子ビーム描画装置のステージ上に前記基材を載置するとともに、検出手段により前記基材の位置認識部を検出して位置座標を取得し、かつ、取得された位置座標に基づいて前記基材に３次元的に電子ビームによる描画を行う第３工程とを有し、前記位置認識部は、前記回転中心軸に対して略同心円状に形成された第１の位置認識部を含み、前記位置認識部は、前記第１の位置認識部を基準として形成された第２の位置認識部を含み、前記第２の位置認識部を前記第１の位置認識部より細い線にて形成することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記第２の位置認識部の位置座標に基づいて、前記基材に３次元的に電子ビームによる描画が行われることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記第１の位置認識部は、前記基材の回転中心と略同心の同心円状に形成され、前記第２工程は、前記第１の位置認識部を認識する工程と、前記第１の位置認識部と略平行な第１の線を形成する工程と、前記第１の線と略直交する第２の線を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記第１の線及び前記第２の線による略十字形状を、前記第１の位置認識部の周囲に亘って、前記基材の中心位置が算出可能な個数形成する工程をさらに有することを特徴としている。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、前記略十字形状を、前記第１の位置認識部の周囲に亘って少なくとも３個以上形成することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、前記第２工程では、集束イオンビーム加工装置を用いて微細線を掘り込むことにより前記第２の位置認識部を形成することを特徴としている。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、前記第１の位置認識部を、異なる面の向きを有する形状にて形成されることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、前記第１の位置認識部を、明視野と暗視野からなる線にて形成することを特徴としている。
【００２４】
また、請求項９に記載の発明は、前記明視野と暗視野からなる線を切削バイトの刃先の凹凸を利用して形成することを特徴としている。
【００２５】
また、請求項１０に記載の発明は、前記凹凸は、切削バイトの刃先の摩耗により形成されたものであることを特徴としている。
【００２６】
また、請求項１１に記載の発明は、前記明視野と暗視野からなる線は、断面略凹凸形状であることを特徴としている。
【００２７】
また、請求項１２に記載の発明は、前記凹凸は、前記第１の位置認識部を観察する観察光学系の焦点深度を超える段差を有することを特徴としている。
【００２８】
また、請求項１３に記載の発明は、前記明視野と暗視野とが交互に複数形成された線を、前記切削バイトの刃先の位置をずらして、複数回の切り込みにより形成することを特徴としている。
【００２９】
また、請求項１４に記載の発明は、基材を加工装置により加工することで基材の製造を行う基材の製造方法であって、前記基材を加工する加工装置の切削バイトを、前記基材を回転保持する回転保持部材に保持された前記基材の被加工面に対して相対移動させることにより、前記基材を特定の形状に形成する第１工程と、前記基材に前記特定の形状を形成した後に、前記回転保持部材に保持された前記基材が回転する回転中心軸が移動しない状態で、前記基材に位置認識の基準となる第１の位置認識部を形成する第２工程と、前記第１の位置認識部の位置を基準として、前記基材の位置決め用の基準となる第２の位置認識部を形成する第３工程とを有し、前記第２の位置認識部を前記第１の位置認識部より細い線にて形成し、電子ビームによる描画を行う電子ビーム描画装置のステージ上に前記基材を載置し、検出手段により前記基材の前記第２の位置認識部を検出して位置座標を取得し、取得された位置座標に基づいて前記基材に３次元的に電子ビームによる描画を行うことを特徴とする。
【００４８】
また、請求項１５に記載の発明は、前記基材への電子ビームによる描画の前に前記基材表面に塗布材を塗布し塗布層を形成し、前記塗布層に対して電子ビームが行われることを特徴としている。
【００５２】
また、請求項１６に記載の発明は、前記塗布材の塗布の前に前記第２の位置認識部に対して保護部材を貼付し、塗布材の塗布後、前記保護部材が取り外されることを特徴としている。
【００５４】
また、請求項１７に記載の発明は、前記基材が樹脂にて形成されることを特徴としている。
【００５５】
また、請求項１８に記載の発明は、前記金型を用いて、射出成型により成型基材を形成する工程を有することを特徴としている。
【００５６】
また、請求項１９に記載の発明は、前記切削バイトをダイアモンドバイトにて切削しながら形状加工を行うことを特徴としている。
【００６０】
【発明の実施の形態】
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。
【００６１】
［第１の実施の形態］
（基材の構成）
先ず、本発明の特徴は、基材に曲面部を加工する加工装置を用いて曲面部を加工し、基材を保持したまま、同一の段取りで前記曲面部と同一中心を持つ略同心円状の第１のマークを基材の曲面部の周辺部に加工し、前記第１のマークを認識し、第１のマークの近傍に第２のマークを少なくとも３個以上形成し、基材にレジスト塗布及びベーク処理後に、前記第２のマークを基準に曲面部の３次元形状を測定して、電子ビーム描画において描画フィールドを移動する際に「第２のマーク」を認識して位置決め行い基材の曲面部表面に電子ビーム描画を施すことに特徴を有するものである。
【００６２】
このような特徴の説明に先立って、先ず、基材の概略構成について、図１（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ａ）（Ｂ）は、本実施の形態の基材を示す説明図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図であり、特に（Ａ）は、（Ｂ）のＡ―Ａ断面を示している。
【００６３】
本実施の形態における基材１０は、加工装置の一例である旋盤（超精密旋盤）により加工され、加えて集束イオンビーム加工装置により加工された後の状態を示すものであり、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、光学素子例えばレンズ等を形成するのに好ましい材質、例えばｎ型シリコン、あるいは樹脂部材例えばポリオレフィン等にて形成され、断面略半円状に形成されて曲面を構成する曲面部１２と、この曲面部１２の周辺領域に亘って形成される周囲平面部１４と、前記曲面部１２とこの周囲平面部１４との間が滑らかな曲面となるように形成された周囲曲面部１６と、周囲平面部１４上に平面略同心円状（図１（Ｂ））であって断面略凹凸状（図１（Ａ））に形成された第１の位置認識部である第１のマーク１７と、前記第１のマーク１７を基準として複数例えば３個形成された第２の位置認識部である第２のマーク１５と、を含んで構成されている。なお、本例の周囲平面部１４と、周囲曲面部１６とで「周囲面部」を構成できる。
【００６４】
ここで、本実施の形態の基材１０は、より具体的には、図１（Ａ）に示すように、曲面例えば球面の頂部Ｘ１（基材１０の頂部）よりＸ２に至る領域を曲面部１２とし、一方、基材１０の周縁Ｘ４よりＸ３に至る球面である曲面部１２の周辺に亘って形成された周囲領域を周囲平面部１４とし、Ｘ２からＸ３の間までの周囲平面部１４と曲面部１２との境界領域を周囲曲面部１６としている。この周囲曲面部を構成するのは、レジスト塗布工程において、曲面部１２より周囲曲面部１６を介して周囲平面部１４に向けてレジストが滑らかに流下させることで、レジストの膜厚均一性を確保するためである。
【００６５】
曲面部１２は、頂部中心より、必要とされる所定の有効径ｒ１までの有効曲面部１２ａを含む。なお、曲面部１２は、図に示すような球面に限らず、非球面である他のあらゆる曲面であってもよい。
【００６６】
周囲平面部１４を構成することにより、レジスト塗布工程において、遠心力によって周囲にレジスト液を効率良く飛散させ、レジスト液が膜厚均一性を保ちながら流下することができる。
【００６７】
さらに、周囲平面部１４は、図１（Ｂ）に示すように、後述する各工程の各々において、基材１０に関する位置認識を行うための基準となる第１のマーク１７、第２のマーク１５を有する。ここで、第２のマーク１７は、例えば、電子ビーム描画工程においては、基材１０の曲面部１２上の高さ位置である電子ビーム描画位置を算出するための基準座標系を算出するためのものであり、曲面部１２の中心座標である中心Ｏを算出するための基準点でもある。また、第１のマーク１７は、第２のマーク１５を精度良く形成するための基準となるマークであり、詳細は後述するが曲面部１２と同一加工装置の同一段取りで略同心円状に形成することによって、中心軸と必ず等距離にある基準線とすることができるので、第２のマーク１５を形成する際には、この第１のマーク１７を基準とすることにより、周方向のいずれの位置においても、中心Ｏから等距離の位置を算出できうる。
【００６８】
周囲曲面部１６は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、曲面部１２の第１の半径Ｒ１が、周囲曲面部１６を構成する曲面の第２の半径Ｒ２のほぼ１倍〜ほぼ１０倍にて形成されるように、構成することが好ましい。さらには、第２の半径Ｒ２の接線の傾きがほぼゼロになる周囲平面部１４と周囲曲面部１６との境界領域位置Ｘ３を、有効曲面部１２ａの有効径ｒ１の少なくともほぼ２倍より離間した位置ｒ２に形成することが好ましい。こうすると、周囲曲面部１６によるレジストの滑らかな流下を促し、有効径ｒ１内の曲面部１２ａに均一な膜厚を得ることができるからである。
【００６９】
なお、本例においては、周囲曲面部１６を、球面に形成する例を示したがこれに限定されず、非球面であるあらゆる曲面あるいは平面にて形成してもよい。
【００７０】
第１のマーク１７は、曲面部１２に対して、曲面部１２の中心と同一の中心を有する平面略同心円形状にて形成されており、断面略凹凸形状に形成される。このために、第１のマーク１７の線は、図２（Ａ）に示すように、暗視野部１７ａ―１と明視野部１７ｂ―１とからなる線が複数形成され、暗視野部１７ａ―２、１７ａ―３、明視野部１７ｂ―２、１７ｂ―３を各々有する。また、図１（Ａ）の断面に示すような凹凸形状により第１のマーク１７自身がレジスト飛散防止の堤防としても機能できる。
【００７１】
一方、第２のマーク１５は、複数例えば３個形成されており、本例においては、図１（Ａ）に示すように、後述する集束イオンビーム加工装置等において彫り込まれる微細線によって略十字形状に形成されるとともに、その断面は、略凹状の凹部を構成している。
【００７２】
また、第２のマーク１５は、平面略十字形状を有しており、例えば、図１（Ｂ）に示すように、前記第１のマーク１７と略平行に形成された第１の線１５ａと、この第１の線１５ａと略直交する第２の線１５ｂとからなる。これにより、位置認識用の第２のマーク１５の認識精度が向上し、後述する各種工程の露光装置、ＥＢ（電子ビーム）描画装置での位置決め精度を向上させることができる。なお、第２のマーク１５の配置位置は、有効曲面部１２ａの有効径ｒ１の少なくともほぼ３倍より離間した位置ｒ３にて形成することが好ましい。さらに、上述の例では、第２のマーク１５を、彫り込みにより凹状の凹部にて形成する例を挙げたが、これに限定されず、断面凸状の凸部で構成としてもよい。これにより、周囲平面部１４の表面がレジストにより被覆されたとしても、凸状のマークによって、後工程の位置認識を行うことができる。
【００７３】
また、第２のマーク１５は、第１のマーク１５の同心円と平行な曲線状の第１の線１５ａを形成しているが、これに限らず、図３の符号１８ｂに示すような直線同士の十字であってもよい。人間の目によって認識しやすいからである。さらには、互いに直交する十字形状に限らず、少なくとも互いに交差する十字であっても、またさらに、その他の各種形状、例えば、丸や三角形状等であってもよい。ただし、エッジ、角を有する形状である方が点を特定できるので好ましいが、一方、そうでない場合には、第２のマーク１５自体の形状測定を行い第２のマーク１５の中心位置を決定することが好ましい。
【００７４】
加えて、第２のマーク１５は、図３に示す符号１８ｂのような形状に限らず、符号１８ａのように第１の線のみが長い形状であってもよい。これにより、マークを容易に見つけだすことができる。あるいは、符号１８ｃに示すように、基材１０上に蒸着した炭素（カーボン）からなる薄膜をデポジションし十字を形成する構成としてもよい。このように、方形状に面積を有することで、より認識しやすく構成できる。なお、方形状に限らず面積を有する形状、輪郭のある形状であれば、他の如何なる形状であってもよい。
【００７５】
また、図２（Ｂ）には、カーボンからなる第２のマーク１５を形成し、十字でなく、単なる点のみを形成している場合を例示している。このように、カーボンを蒸着により形成する場合には、境界線のエッジ効果により、境界線及び点がはっきりと視認されることにより、十字に形成しなくとも任意の形状を構成することができる。
【００７６】
さらにまた、基材１０の材質を例えば樹脂部材にて形成することにより、基材１０を射出成型や切削成型等の加工が容易となり、供給しやすくすることができる。すなわち、本発明者等が鋭意検討した結果、電子ビーム用レジスト、現像液に用いられる溶剤に対して、基材１０を、樹脂例えばボリオレフィン等にて形成したときに、溶剤による変化が少ないことが判明した。さらに、基材１０を、第１導電型の不純物部材例えば、ｎ型シリコン等にて形成することが好ましい。こうすると、レジスト塗布後の光学的な膜厚評価を適用しやすいからである。また、後述するドライエッチング工程において異方性を有する点からも好ましい。なお、異方性エッチングが可能な部材であれば、シリコンに限らず、種々の金属等であってもよい。
【００７７】
ここで、上記のような構成からなる基材１０は、概略以下のように作用する。なお、本実施の形態においては、「第１のマークを曲面部と同一加工装置の同一段取りで形成した点」、「第２のマークを第１のマークを基準に少なくとも３ヶ所以上形成した点」、等に特徴があるものであるから、以下、これらの各項目別に詳述する。
【００７８】
一般に、光学素子を製造する際の、射出成形上の条件として、光学素子の光軸にずれが生じないように、光学素子の中心線の位置ずれを１ミクロン以内に納める必要がある。このため、一つの金型を製造するにあたり、光学素子の回転中心を後から知ることができるような同心円を形成しておく必要がある。
【００７９】
前記同心円を形成するには、基材１０上に曲面部１２を各加工形成した加工装置と同一の加工装置で、かつ、同一の段取りで前記同心円を加工作成することで、基材の回転中心軸が移動しないため、曲面部の中心軸と、同心円の中心軸とは一義的に一致する構成となる。このようにして、第１のマークの同心円を加工形成しておく。
【００８０】
なお、この加工に利用される加工装置としては、詳細は後述するが例えば超精密旋盤であるＳＰＤＴ加工装置を用いることが好ましい。
【００８１】
具体的には、３次元形状を有する基材１０を切削加工する旋盤の切削バイトを、基材１０を回転保持する回転保持部材に保持された基材１０の被加工面に対して相対移動させることにより、旋盤を用いて送り量、切込量を制御しながら基材１０の切削加工を行う。そして、前記基材１０の曲面部１２を形成した後に、回転保持部材に基材１０を保持し基材が回転する回転中心軸が移動しない状態で、基材１０の曲面部１２の周囲に、切削バイトにより基材１０の位置認識の基準となる略同心円状の第１のマーク１７を切削加工する。
【００８２】
これにより、同一旋盤にて回転中心軸がずれないことから、同心円状に第１のマーク１７を形成することにより、中心位置は一義的に決まる。つまり、第１のマーク１７により中心位置を知ることができる。なお、同心円状の第１のマーク１７自体が形成されていれることにより、当該円から中心の座標を算出し、その中心を基準にして他の座標を出すようにして、後述する電子ビーム描画にかかる高さ測定に利用してもよい。
【００８３】
一方、第１のマーク１７を基準として第２のマーク１５を形成することで、第２のマーク１５からも正確な中心位置を把握できる。
【００８４】
ここで、３次元的に形状変化する基材１０の曲面部１２上に電子ビームにより描画パターンを描画する場合には、３次元座標系の基準位置として３ヶ所の基準点が必要となるが、これら基準点は、数十μｍのオーダーでの精度が要求されるため、基準位置として利用される基準マークも自ずと微細な線で形成する必要がある。
【００８５】
このため、前記旋盤による加工では、基材１０の加工面を加工する切削バイトの刃先の形状で決まる限られた線幅となるので、当該切削バイトの刃では（１回の仕上げで）基材上に微細な線を書くことができない。
【００８６】
そこで、同心円の第１のマーク１７を基準として第２のマーク１５を形成する場合には、例えば集束イオンビーム装置を用いて同心円の第２のマーク１５を形成することが好ましい。これにより、より分解能を上げ、微細な加工を行うことができる。つまり、微細線で構成された第２のマーク１５は、比較的太線で形成された第１のマークより充分小さい構成となる。
【００８７】
ところで、第２のマーク１５を形成する際には、同心円の第１のマーク１７を形成しておき、この第１のマーク１７を基準として、例えば、第１のマーク１７に略平行な第１の線１５ａを形成し、その後、第１の線１５ａと略直交する第２の線１５ｂを形成することにより、略十字形状の第２のマーク１５（第２の位置認識部）を形成することができる。
【００８８】
なお、第２のマーク１５を観察する際には、例えば１万倍以上の倍率で観察するので、第１のマーク１７はほぼ直線に見える。従って、この直線に対して平行になるように、集束イオンビーム加工装置により１本の線を引くことができるのである。
【００８９】
前記第２のマーク１５は、第１のマーク１７の同心円に沿った外周に間隔を置いて複数例えば３ヶ所形成することが好ましい。なお、複数の各第２のマーク１５は、等間隔に形成する必要はなく、中心位置を算出可能な少なくとも３点を有することが好ましい。
【００９０】
第２のマーク１５を３ヶ所に形成することにより、複数の各第２のマーク１５の各第２の線１５ｂが交差する点上には必ず曲面部１２の中心軸の位置となるので、第２のマーク１５の認識により曲面部１２の中心を算出することができる。また、曲面部１２の３次元形状を測定するための３次元基準座標系を算出する基準位置とすることができる。なお、３ヶ所に限らず、要は、曲面部１２の中心位置が算出可能な個数であればよい。
【００９１】
このように、第２のマーク１５により、後の工程においては、第２のマーク１５だけを見るだけで位置決め、位置認識（種々の製造装置に対する基材の位置の認識、３次元座標系を算出するための基準位置等の認識）を行うことができる。特に、３次元形状の電子ビーム描画を行う際には、高さを測定する必要があるが、この高さを測定する際に、測定データにかかる座標の基準点がどこなのかを人が視認するためには、認識できる点が必要であり、これらを認識する位置認識マークとして利用できる。
【００９２】
なお、第１のマーク１７の内側に第２のマーク１５があってもよいが、後述するレジスト塗布工程においてレジストを塗布する際に、第２のマーク１５を保護するための保護部材を貼付する場合があるために、第２のマーク１５が外側にある方が、当該貼付を行う際の操作容易性が向上する。
【００９３】
一方、第１のマーク１７の線には、明視野部１７ｂ―１・１７ｂ―２・１７ｂ―３と暗視野部部１７ａ―１・１７ａ―２・１７ａ―３が設けられている。この線は、回転体に対して切削バイトの刃先を押しつけることにより、同心円状に線が一周描かれる。
【００９４】
ここで、例えば、第１のマーク１７が単なる１本の線であると、切削部分のエッジの認識が悪い。
【００９５】
そこで、明るい部分と暗い部分による縞を複数形成し、明視野部１７ｂ―１・１７ｂ―２・１７ｂ―３と暗視野部１７ａ―１・１７ａ―２・１７ａ―３の境界を利用する。これにより、機械加工面が綺麗に見え、正確な位置認識を行うことができる。
【００９６】
前記明視野部部１７ｂ―１・１７ｂ―２・１７ｂ―３と暗視野部１７ａ―１・１７ａ―２・１７ａ―３とを形成するには、切削バイトの刃先に少なくとも１ヶ所以上の変曲点ないしは凹凸を構成することより形成することができる。特に、切削バイトの刃先が徐々に摩耗すると、刃先形状が変化するが、この変化した刃先を用いて線を描くことが好ましい。これにより、第１のマーク１７の断面には物理的な凹凸が一義的に形成され、特に切削バイトの刃先に複数の凹凸部分が構成されることにより、複数交互に形成される明視野部１７ｂ―１・１７ｂ―２・１７ｂ―３と暗視野部１７ａ―１・１７ａ―２・１７ａ―３が１回の切削により構成することができる。
【００９７】
なお、凹凸は、少なくとも面が変化する形状であればよく、面が変化することで反射光軸が変わり、明るい部分と暗い部分とが形成される。つまり、光学顕微鏡等で見る場合には、光が曲げられることで明暗の差として現れるので、反射光の向きを変える構成、例えば面の向きを異ならせる構成であればよい。また、観察系の焦点深度を超える凹凸の差異を付けることが好ましい。
【００９８】
以上のようにして、第１のマーク１７と第２のマーク１５とで２段階で精度を上げて、基準マークを作り、基準精度の得られた高精度のマークを使って、後工程の位置決めを行っていくことができる。
【００９９】
ここで、本実施の形態においては、基材を超精密旋盤たるＳＰＤＴ加工装置により加工を行う「基材及び第１のマークの加工工程」、集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ加工装置）による「第２のマークの加工工程」、レジスト塗布装置により「レジスト塗布工程」、電子ビーム描画装置による「電子ビーム描画工程」、現像装置、エッチング装置等による「現像工程」、「エッチング工程」、並びに「金型作成工程」、「射出成型工程」を有することとなるが、このうち、本実施の形態において特徴的な第１のマーク及び第２のマークを加工するためのＳＰＤＴ加工装置、集束イオンビーム加工装置の具体的構成の一例について、以下に説明することとする。
【０１００】
（ＳＰＤＴ加工装置について）
上述のような構成からなる基材において、曲面部並びに第１のマークに関しては、例えば（超精密）旋盤等にて加工を行い、第２のマークに関しては、例えば集束イオンビーム加工装置にて加工を行う。
【０１０１】
ここで、基材１０を加工するための超精密旋盤例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｕｒｎｉｎｇ）の制御系の概略構成について、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照しつつ説明する。
【０１０２】
超精密旋盤１００は、図４（Ａ）に示すように、基材などのワーク１１０を固定するための回転保持部材である固定部１１１と、前記ワーク１１０に対して加工を施すための切削バイトの刃先であるダイアモンド工具１１２と、前記固定部１１１をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライドテーブル１２０と、前記ダイアモンド工具１１２を保持しつつＸ軸方向（あるいは加えてＹ軸方向）に移動させるＸ軸スライドテーブル１２２と、Ｚ軸スライドテーブル１２０及びＸ軸スライドテーブル１２２を移動自在に保持する定盤１２４と、を含んで構成されている。なお、固定部１１１もしくはダイアモンド工具１１２のいずれか一方又は双方を回転駆動するための不図示の回転駆動手段が設けされ、後述の制御手段１３８に電気的に接続されている。
【０１０３】
また、超精密旋盤１００は、図４（Ａ）に示すように、Ｚ軸スライドテーブル１２０の駆動を制御するＺ方向駆動手段１３１と、Ｘ軸スライドテーブル１２２のＸ軸方向での駆動（あるいは加えてＹ軸方向での駆動）を制御するＸ方向駆動手段１３２及びＹ方向駆動手段１３３と、これらにより送り量を制御する送り量制御手段１３４と、切込量を制御する切込量制御手段１３５と、温度を制御する温度制御手段１３６と、各種制御条件や制御テーブルないしは処理プログラムを記憶した記憶手段１３７と、これら各部の制御を司る制御手段１３８と、を含んで構成される。
【０１０４】
ダイアモンド工具１１２は、図４（Ｂ）に示すように、本体部分を構成するダイアモンドチップ１１３と、この先端部に構成された頂角αからなるすくい面１１４と、側面部を構成する第１逃げ面１１５、第２逃げ面１１６から構成される。このすくい面１１４に含まれる刃先には、予めないしは摩耗による複数の凹凸部１１４ａが形成されている。
【０１０５】
上記のような構成を有する超精密旋盤１００において、概略以下のように作用する。すなわち、セットされた基材（母材）であるワーク１１０に対して、ダイアモンド工具１１２が相対移動することによって、ワーク１１０の加工を行うこととなる。この際、ダイアモンド工具１１２は、刃先がＲバイトの構成を有していることから、刃先の当たるポイントが順次変化し、摩耗に対しても強い。
【０１０６】
そして、本実施の形態においては、上述のような超精密旋盤を用いて、前記基材１０を加工する際には、温度コントロールを実施しながら、送り量、切込量を制御して曲面部の切削加工されることとなる。
【０１０７】
この際、摩耗等により前記凹凸部１１４ａが形成され得る。その後、ワーク１１０を固定部１１１に固定した状態で、固定部１１１を回転させて曲面部１２の周囲に、前記ダイアモンド工具１１２を用いて同心円状の第１のマーク１７を切削する。これにより、曲面部１２と同一中心の第１のマーク１７を得ることができる。
【０１０８】
なお、前記凹凸部１１４ａを予め構成した他のダイアモンド工具（不図示）を用いて第１のマーク１７を切削してもよい。この場合には、当該他のダイアモンド工具を用いて曲面部１２及び第１のマーク１７を形成するようにしてもよい。
【０１０９】
ところで、ダイアモンド工具１１２を用いて第１のマーク１７を形成する場合に、前記凹凸部１１４ａが摩耗により深く形成され得ない場合も想定し得る。その場合の方策として、刃先の位置をずらして複数回の切り込みで形成すし、結果として、凹凸のある断面を有する第１のマーク１７を形成するようにしてもよい。
【０１１０】
また、第１のマーク１７は、必ずしも切削バイトたるダイアモンド工具１１２で形成しなくてもよい。例えば、固定部１１１の回転により回転中心が出ている中で、曲面部１２を形成し、それと同一の回転中心に対して、同心円を形成できれば、他の装置により加工可能に構成してもよい。例えば、固定部１１１にワーク１１０を固定した状態で曲面部１２をダイアモンド工具１１２で形成し、同じく固定部１１１に固定した状態で、レーザービーム等を照射して形成したとしても構わない。
【０１１１】
（集束イオンビーム加工装置について）
（構成説明）
次に、第２のマークを形成するための集束イオンビーム加工装置の概略構成について、図５を参照しつつ説明する。
【０１１２】
集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ装置）は、Ｇａ等の金属イオン源を用いた集束イオンビームによる基材の加工や集束イオンビームを基材に走査して得られる走査像の観察（ＳＩＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を行うものであり、イオン源から発生し加速されたイオンビームを静電型のコンデンサレンズや対物レンズ等によって細かく集束して基材上に照射し、基材上のイオンビームの照射点を偏向器によって走査し、この走査によって基材から発生した、例えば、２次電子を検出し、この検出信号に基づいて、走査像等を表示するものである。以下に、一例としてＦＩＢの構成の一例を図５に示す。
【０１１３】
集束イオンビーム加工装置２００は、高真空に保持されており、図５に示すように、イオン源となる液体金属イオン源２０１、イオンを引き出す引出電極２０２、イオンビームを所望のエネルギーに加速する複数段よりなる加速管２０３、イオンビームを制限するアパーチャ２０５により開口を可変可能なコンデンサレンズ２０４、アパーチャ２０７により開口を可変調節可能でありイオンビームをフォーカスして試料に照射する対物レンズ２０６、偏向器２０８、ブランキング／Ｅ×Ｂ制限アパーチャを備えたＥ×Ｂ質量分析器２０９、エミッタアライメント２１０、アライメントセットスティグメータ２１１、アライメントセット２１２、アライメントセットスティグメータ２１３、加工しようとする基材を載置し基材の位置と傾きを自在に調節できるステージ２１４、位置認識マーク等を検出するための検出器２１５、レーザー供給源２１６及び光学系からなるレーザー干渉計２１７、ステージ２１４を駆動するステージ駆動手段２２０、及びこれらの各部の制御を行う制御回路２３０、操作入力を行うための操作入力部２６１、基材及び走査像を観察認識するための画像認識部２６０、不図示の電源等を含んで構成される。
【０１１４】
アパーチャ２０５、２０７は、例えば、イオンビームの通路を制限するなどして、イオンビーム径等を変更可能な開口を有しており、開口以外では、イオンビームが透過できない厚さを有している。なお、アパーチャをＮ段階の形成してもよい。
【０１１５】
検出器２１５は、基材１０へのイオンビームの照射に基づいて発生した、例えば２次電子を検出するためのものである。
【０１１６】
ステージ駆動手段２２０は、ステージをＸ方向に駆動するためのＸ方向駆動機構２２１と、Ｙ方向に駆動するためのＹ方向駆動機構と、Ｚ方向に駆動するためのＺ方向駆動機構と、θ方向に駆動するためのθ方向駆動機構と、を含んで構成される。
【０１１７】
制御回路２３０は、イオン源２０１を制御するイオン源制御回路２３１と、加速管２０３を制御する加速管制御回路２３２と、コンデンサレンズ２０４による集束を制御する第１の集束制御回路２３３と、対物レンズ２０６による集束を制御する第２の集束制御回路２３４と、偏向器２０８の偏向器を制御する偏向制御回路２３５と、ステージ駆動手段２２０を制御するステージ制御回路２３６と、基材で発生した二次イオンを検出する検出器２１からの信号処理を制御する検出器制御回路２３７と、レーザー干渉計２１７を制御するレーザー干渉計制御回路２３８と、Ｅ×Ｂ質量分析器２０９を制御することでイオンを選択するイオン選択制御回路２３９と、エミッタアライメント２１０・アライメントセットスティグメータ２１１・アライメントセット２１２・アライメントセットスティグメータ２１３を各々制御する第１〜第４の各アライメント制御回路２４０・２４１・２４２・２４３と、各種制御テーブル、プログラムを格納した記憶部２５０と、各種表示画像を表示処理する表示処理部２５１と、これらの制御を司るＣＰＵ等の制御部２５２と、を含んで構成されている。
【０１１８】
記憶部２５０は、例えば、半導体メモリやディスク装置などの記憶装置の一領域として実現され、画像データと位置データとの組み合わせ等をも記憶する。例えば、断面の位置座標などからなる位置データと、各断面画像データを構成する画素を、走査した順番に格納した断面画像データとを組み合わせて、一対のデータとして記憶できる。記憶部２５０には、このデータを記憶する領域が複数設けられており、基材１０の特定箇所に形成する各断面に対応する上記各データを、例えば、位置データの順番などに並べて、格納できる。
【０１１９】
表示処理部２５１は、特定箇所を表示するために、記憶部２５０に蓄積した各画像データおよび位置データに基づいて、例えば画像等を画像認識部２６０に表示するよう処理する。なお、表示処理部２５１は、記憶部２５０に格納したデータから、任意のＸ、Ｙ、Ｚ座標の画素のデータを読み出し、所望の視点から見た立体的な画像を画像認識部２６０に表示可能としてもよい。表示の方法としては、様々な方法が考えられるが、例えば、隣接する画素データから輪郭を抽出し、さらに、輪郭の前後関係を判定して、隠れている部分を破線などで表示できるようにすることが好ましい。また、該画像データに対して、輝度の変化による輪郭抽出などの画像処理を行い、イオンビームによって形成された孔、線など、基材の表面の特徴的な部分の大きさや位置を認識し、ステージ２１４が基材１０を所望の位置に配されているか否かや、イオンビームによって、所望の大きさの孔、線が基材１０に形成されたか否かを判定できようにしてよい。
【０１２０】
制御部２５２は、例えば検出器制御回路２３７を介して上記検出器２１５からの検出信号を受け取って、画像データを形成すると共に、操作入力部２６１の指示、あるいは、画像データなどに基づいて、各部へ各種条件を設定する。さらに、操作入力部２６１などから入力される使用者の指示などに応じて、ステージ２１４およびイオンビーム照射のための各部を制御できる。
【０１２１】
また、上記制御部２５２は、検出器制御回路２３７によって、デジタル値に変換された検出器２１５からの全ての検出信号を受け取る。該検出信号は、イオンビームが走査している位置、すなわち、イオンビームの偏向方向に応じて変化する。したがって、偏向方向と該検出信号とを同期させることにより、イオンビームの各走査位置における基材１０の表面形状および材質を検出できる。制御部２５２は、これらを走査位置に対応して再構成して、基材１０の表面の画像データを画像認識部２６０上に表示できる。
【０１２２】
（動作説明）
上述のような構成を有する集束イオンビーム装置２００において、最初に、集束イオンビーム装置２００に設けられたステージ２１４上に一面に曲面部１２と第１のマーク１７が形成された基材１０をセットし、周囲を真空状態にして、イオンビームを基材１０に走査可能な状態にまで、集束イオンビーム装置２００をセットアップする。
【０１２３】
次に、イオンビームで基材１０上のある領域を走査する。この際、イオン源２０１からのイオンは、引き出し電圧５〜１０ｋＶで発生し、加速管２０３にて加速される。加速されたイオンビームは、コンデンサレンズ２０４及び対物レンズ２０６により集束され、ステージ２１４上の基材１０に到達する。
【０１２４】
なお、Ａｕ―Ｓｉ―Ｂｅなどの合金イオン源を用いる場合には、Ｅ×Ｂ質量分析器２０９により必要とするイオンのみを直進させ、不要なイオンの軌道を曲げることによって、必要なイオンを分離選択することができる。
【０１２５】
また、Ｓｉのように、同位体が存在するイオンを扱う場合には、コンデンサレンズ２０４によるイオンビームのクロスオーバーポイントをＥ×Ｂ質量分析器２０９の中心にくるように調整制御されることが好ましい。これにより、同位体を分離せずに有効に利用できる。このようにして、イオンは、対物レンズ２０６により基材上で一点に集束され、例えば、ラスター状に走査され得る。
【０１２６】
走査により、基材１０の表面より放出される２次電子や２次イオンを検出し、検出結果に基づいて、表示処理部２５１により画像処理を施し、該領域の表面形状を示すＳＩＭ像を画像認識部２６０に表示する。例えば、ステージ２１４を移動させる毎にＳＩＭ像を表示し、特定箇所を表示できるようにステージ２１４の位置合わせを行う。
【０１２７】
使用者は、例えば、操作入力部２６１などを用いて、特定箇所を表示したＳＩＭ像に対し、例えば、加工の条件設定として、加工領域、加工時間、およびイオンビームの電流値等を指定するとよい。例えば、基材の表面のＳＩＭ画像を取得し、さらに、特定箇所に対して加工領域を設定し、該加工領域の加工時間と、加工に使用するイオンビームのイオンビーム径および電流値とを指定する。なお、不図示の他の観察光学系を利用して基材の状態を観察してもよい。
【０１２８】
ここで、本実施の形態においては、基材上の第１のマークを、検出器２１５からの検出信号に基づいて、画像認識部２６０にて認識させる。
【０１２９】
そして、第１のマーク１７の線に平行な第１の線１５ａをイオンビームにより形成する。この際、ステージ２１４並びにイオンビームの相対移動により、前記第１の線１５ａを弧の一部を描くようにないしは直線的に形成することが好ましい。
【０１３０】
この際、集束イオンビーム加工装置２００は、上記加工領域を走査する。基材の材質、イオンビームの種類（イオンビーム電流値の違い）やエネルギー、ドーズ量などによって、スパッタリングされる量が決まるので、１回の走査によって、加工領域は、略一定の深さまで堀り進められる。また、走査に対応して、２次電子や２次イオンの検出信号全てを記憶部２５０に記憶し、特定箇所における画像データを取得し、使用者の指示に応じて任意の位置の像を得ることができる。
【０１３１】
次に、前記第１の線１５ａに略直交する第２の線１５ｂを前記イオンビームにより形成する。
【０１３２】
これらを、前記第１のマーク１７の同心円の円周に沿った方向で、複数例えば、３ヶ所形成することにより複数の各第２のマーク１５を構成することができる。
【０１３３】
なお、第２のマーク１５を３ヶ所形成する場合の形成手順としては、上記のものに限らず、予め、３ヶ所についての第１の線１５ａをステージ２１４を間欠的に回転駆動させることで形成しておき、その後、各々の箇所についての第２の線１５ｂを形成するようにしても構わない。
【０１３４】
さらに、これら制御手順などを、予め記憶部２５０等に制御プログラムとして記憶しておき、操作入力部２６１からは、例えば、第２のマーク１５を３ヶ所形成する場合には、「３」、５ヶ所形成する場合には、「５」と操作入力することにより、自動的に第１のマーク１７を検出して第２のマーク１５を形成すべき点を自動算出し、実行開始ボタン等を押下することにより、第２のマーク１５の形成が自動的になされるような構成とすることが好ましい。
【０１３５】
このように、集束イオンビーム装置を利用し、集束イオンビーム装置の観察光学系や２次イオン画像等で観察を行い、第１のマークを認識して、集束イオンビーム装置のステージ位置で座標を知る。当該座標位置で集束イオンビームを走査して第２のマークを形成する。
【０１３６】
ここに、線幅（ビームの集束）は、例えば、好ましくは、略１ｎｍ〜略５０ｎｍ程度とする。ただし、Ｇａイオンを打ち込む場合に限る。さらに好ましくは、２０ｎｍ程度とする。光学素子の中心軸の位置ずれは１μｍ以内にする必要があり、この１μｍに対して充分小さい径により位置を決められるからである。
【０１３７】
以上のようにして、「同心円状の第１のマーク１７」を認識し、その近傍に、互いが直行する線で構成された位置決め基準用の第２のマーク１５を、集束イオンビーム加工装置により例えば、０.００１〜０.０５０［μｍ］の微細線にて彫り込むことにより形成できる。
【０１３８】
なお、集束イオンビーム加工装置としては、このような例に限らず、イオンビームによる加工と表面観測とを同時に行い、基材の表面に平行な平面の画像を順次取得し、３次元画像データとして蓄積すると共に、画像変換により任意の断面を得る構成を有してもよい。
【０１３９】
（塗布材塗布装置の全体構成について）
次に、上述のような第１、第２のマークが形成された基材に塗布材例えばレジストを塗布するレジスト塗布装置の全体の概略構成について、図６を参照して説明する。図６は、レジスト塗布工程において利用されるレジスト塗布装置の全体の概略構成を示す機能ブロック図である。
【０１４０】
本実施の形態のレジスト塗布装置３０１（塗布材塗布装置）は、図６に示すように、塗布材例えばレジストが塗布される被塗布基材である基材１０を回転軸Ｏを中心にして回転しつつ保持する保持部材であるスピンコータチャック３２０と、塗布材であるレジスト（図６に示すＬ）を、基材１０に対して回転中心軸Ｏの位置にて上方向から連続的に流下することでレジストを塗布する塗布材塗布手段３３４と、前記レジストの粘度を制御する粘度制御手段３３７と、前記塗布材塗布手段３３４にて塗布されるレジストの量を調整制御する塗布量制御手段３３６と、前記レジストを連続的に流下させる際のレジストの供給時間を制御する塗布材供給時間制御手段３３５と、前記スピンコータチャック３２０を回転中心軸Ｏを中心としてθ方向に回転駆動するための回転駆動手段である駆動手段３３０と、この駆動手段３３０において回転する場合のスピンコータチャック３２０の回転数を制御する回転数制御手段３３２と、塗布されるレジストの膜厚がほぼ均一となるように例えば所定のレジスト量と回転数との相関関係を示した相関テーブルやさらには周囲環境条件例えば温度制御条件をも加味した条件情報などの各種制御条件情報を格納した記憶手段３３８と、これらの制御を司る制御手段３４０と、を有する。
【０１４１】
なお、当然のことながら、このレジスト塗布装置３０１には、レジスト塗布時にレジスト塗布の制御条件の一つである周囲環境条件例えば温度条件を膜厚がほぼ均一となるように制御するために上述の制御手段３４０とリンクする図示しない温度制御手段を備えることとなる。また、この温度制御条件としては、例えば２２〜２４℃、ベーキング時は、１００〜２００℃等にて設定制御されることが好ましい。
【０１４２】
スピンコータチャック３２０は、基材１０を回転保持するために、基材１０の周縁部を規定することで、回転する際の遠心力が生じる第１の方向Ｆでの移動を規制する第１の方向規制部、あるいは基材１０をチャックするためのチャック部である凹部側壁部３２２と、基材１０の底面を自重により保持する凹部底壁部３２４と、を有してなり、断面略凹状に形成されている。
【０１４３】
なお、駆動手段３３０には、レジスト塗布面を構成するＸＹ平面上をＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ、スピンコータチャック３２０を移動させるように駆動するＸ軸方向駆動手段及びＹ軸方向駆動手段（不図示）と、基材１０を載置したスピンコータチャック３２０を、所定の載置位置よりレジスト塗布位置まで搬送した後に、レジスト塗布位置でのスピンコータチャック３２０のアライメント動作を行うための各方向（θ方向・Ｚ方向・Ｘ方向・Ｙ方向）の各調整機構（不図示）と、を含んで構成されている。
【０１４４】
制御手段３４０は、前記駆動手段３３０による回転数と、レジストの塗布量に基づき、粘度を制御する。また、前記塗布材供給時間制御手段３３５にて制御される供給時間に基づいて、前記塗布材塗布手段３３４による塗布材の供給の有無に応じ前記回転数制御手段３３２による第１、第２の回転数を制御する。さらに、塗布材塗布手段３３４により前記レジストが連続供給された後、前記駆動手段３３０により前記スピンコータチャック３２０を回転させる。
【０１４５】
上述のような構成を有するレジスト塗布装置３０１によれば、概略次のように作用する。すなわち、本実施形態のレジスト塗布装置３０１においては、後述の「処理手順」の項目にて詳述するが、「プレスピン中にレジストを連続供給して、本スピンを行う」処理手順を有する。
【０１４６】
レジスト塗布前には、予め基材１０の複数の各第２のマーク１５には、各々保護部材例えば保護テープを貼り付けておく。
【０１４７】
そして、レジスト塗布を行おうとする場合には、先ず、「プレスピン」と称される第１回目の回転の際には、駆動手段３３０によりスピンコータチャック３２０を回転しつつ、塗布材塗布手段３３４は、基材１０に対して連続的にレジストＬを流下させる。この際、記憶手段３３８には、所定のタイミングで駆動制御を行うよう各種制御情報がプログラムされており、前記制御情報に基づき、制御手段３４０は、塗布材供給時間制御手段３３５にてプレスピン中の一定期間に塗布材塗布手段３３４からレジストを供給するよう指示するとともに、所定の第１の回転数（例えば２００ｒｐｍ）にて駆動手段３３０が回転するように回転数制御手段３３２に指示（制御信号を供給）し、さらには、レジストの塗布量、粘度なども制御するよう、塗布量制御手段３３６、粘度制御手段３３７を制御する。
【０１４８】
次に、「本スピン」と称される第２回目の回転の際には、塗布材塗布手段３３４により連続流下されていたレジスト液を停止した上で、駆動手段３３０によりスピンコータチャック３２０を回転させる。この際、制御手段３４０は、一定期間レジストが供給されないよう塗布材供給時間制御手段３３５が制御するように指示するとともに、前記第１の回転数より大となる第２の回転数（例えば７００ｒｐｍ）にて駆動手段３３０が回転駆動するように回転数制御手段３３２に対して指示する。
【０１４９】
そして、レジスト塗布が終了すると、前記保護テープを剥がして、第２のマーク１５が見える状態で次工程に移行する。
【０１５０】
（電子ビーム描画装置について）
（構成説明）
次に、電子ビーム描画装置の全体の概略構成について、図７を参照して説明する。図７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。
【０１５１】
電子ビーム描画装置４０１は、図１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１０上を走査するものであり、高解像度の電子線プローブを形成し、電子ビームを生成してターゲットに対してビーム照射を行う電子ビーム生成手段である電子銃４１２と、この電子銃４１２からの電子ビームを通過させるスリット４１４と、スリット４１４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４１６と、電子ビームが出射される経路上に配設され開口により所望の電子ビームのビーム形状にするためのアパーチャー４１８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１０上の走査位置等を制御する偏向器４２０と、偏向を補正する補正用コイル４２２と、を含んで構成されている。なお、これらの各部は、鏡筒４１０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。
【０１５２】
さらに、電子ビーム描画装置４１１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４３０と、このＸＹＺステージ４３０上の載置位置に基材１０を搬送するための搬送手段であるローダ４４０と、ＸＹＺステージ４３０上の基材１０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４８０と、ＸＹＺステージ４３０を駆動するための駆動手段であるステージ駆動手段４５０と、ローダを駆動するためのローダ駆動装置４６０と、鏡筒４１０内及びＸＹＺステージ４３０を含む筐体４１１内を真空となるように排気を行う真空排気装置４７０と、基材１０上を観察する観察系４９１と、これらの制御を司る制御手段である制御回路４９２と、を含んで構成されている。
【０１５３】
なお、電子レンズ４１６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４１７ａ、４１７ｂ、４１７ｃ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。
【０１５４】
測定装置４８０は、基材１０に対してレーザーを照射することで基材１０を測定する第１のレーザー測長器４８２と、第１のレーザー測長器４８２にて発光されたレーザー光（第１の照射光）が基材１０を反射し当該反射光を受光する第１の受光部４８４と、前記第１のレーザー測長器４８２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４８６と、前記第２のレーザー測長器４８６にて発光されたレーザー光（第２の照射光）が基材１０を反射し当該反射光を受光する第２の受光部４８８と、を含んで構成されている。
【０１５５】
ステージ駆動手段４５０は、ＸＹＺステージ４３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構４５２と、ＸＹＺステージ４３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構４５４と、ＸＹＺステージ４３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動機構４５６と、ＸＹＺステージ４３０をθ方向に駆動するθ方向駆動機構４５８と、を含んで構成されている。これによって、ＸＹＺステージ４３０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。
【０１５６】
なお、制御回路４９２は、図示しないが、電子銃４１２に電源を供給するための電子銃電源部、この電子銃電源部での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部、電子レンズ４１６（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、このレンズ電源部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、を含んで構成される。
【０１５７】
さらに、制御回路４９２は、補正用コイル４２２を制御するためのコイル制御部、偏向器４２０にて成形方向の偏向を行う成形偏向部、偏向器４２０にて副走査方向の偏向を行うための副偏向部、偏向器４２０にて主走査方向の偏向を行うための主偏向部、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、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、各種レーザー制御系、ステージ駆動手段４５０を制御するためのステージ制御回路、ローダ駆動装置４６０を制御するローダ制御回路、測定情報を入力するための測定情報入力部、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、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、各部を備えた制御系、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、を含んで構成されている。
【０１５８】
（動作説明）
上述のような構成を有する電子ビーム描画装置４０１において、ローダ４４０によって搬送された基材１０がＸＹＺステージ４３０上に載置されると、真空排気装置４７０によって鏡筒４１０及び筐体４１１内の空気やダストなどを排気したした後、電子銃４１２から電子ビームが照射される。
【０１５９】
電子銃４１２から照射された電子ビームは、電子レンズ４１６を介して偏向器４２０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４１６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４３０上の基材１０の表面、例えば曲面部（曲面）１２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。
【０１６０】
この際に、測定装置４８０によって、基材１０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４９２は、当該測定結果に基づき、電子レンズ４１６のコイル４１７ａ、４１７ｂ、４１７ｃ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。
【０１６１】
あるいは、測定結果に基づき、制御回路４９２は、ステージ駆動手段４５０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４３０を移動させる。
【０１６２】
また、本例においては、電子ビームの制御、ＸＹＺステージ４３０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。
【０１６３】
次に、測定装置４８０の第１のレーザー測長器４８２により電子ビームと交差する方向から基材１０に対して第１の光ビームＳ１を照射し、基材１０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。
【０１６４】
この際に、第１の光ビームＳ１は、基材１０の底部にて反射されるため、第１の強度分布に基づき、基材１０の平坦部上の（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１０の曲面部１２上の（高さ）位置を測定することができない。
【０１６５】
そこで、本例においては、さらに第２のレーザー測長器４８６を設けている。すなわち、第２のレーザー測長器４８６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１０を透過する第２の光ビームＳ２が第２の受光部４８８に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、これに基づき、位置が測定算出される。
【０１６６】
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。
【０１６７】
（描画位置算出の原理の概要）
次に、電子ビーム描画装置４０１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。
【０１６８】
基材１０において、予め基材１０をＸＹＺステージ４３０上に載置する前に、基材１０上の複数例えば３個の前記第２のマーク１５による基準点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、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。
【０１６９】
一方、基材１０をＸＹＺステージ４３０上に載置した後も、同様の処理を行う。すなわち、基材１０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、３次元座標系における第２の基準座標系が算出される。
【０１７０】
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。
【０１７１】
なお、上述の第２の測定は、電子ビーム描画装置４０１の第１の測定手段である測定装置４８０を用いて測定することができる。
【０１７２】
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（形状測定器）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４３０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４８０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。この場合、測定装置からの測定結果は、例えば測定情報入力部にて入力されたり、制御回路４９２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、メモリなどに格納されることとなる。
【０１７３】
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。
【０１７４】
具体的には、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４１６による電流値の調整もしくはＸＹＺステージ４３０の駆動制御のいずれか一方又は双方によって行われる。）そして、例えば１フィールド内を順次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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
このようにして第２のマークを基準点として位置認識を行いつうｔ、描画工程が行われることとなる。
【０１７７】
（処理手順について）
次に、上述のような構成を有する基材を上述の各種の装置を用いて製造を行うに際し、その前提となる加工工程、集束イオンビーム加工装置による第２のマークの形成工程、さらには、前述のレジスト塗布する際における処理手順等について、図８〜図１０を参照しつつ詳述する。なお、図８、図９の説明では構成の符号は一部省略する。
【０１７８】
（ＳＰＤＴによる加工工程）
先ず、図８に示すように、基材を切削加工する際には、超精密旋盤例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｕｒｎｉｎｇ）加工装置のチャックである固定部に基材（母材）をセットする（ステップ、以下「Ｓ１０１」）。
【０１７９】
次に、基材に対して、ダイアモンド切削を行うことにより、曲面、非球面加工を実施する。
【０１８０】
続けて、同心円状の第１のマークの加工を行う（Ｓ１０２）。ここで、第１のマークは、基材に曲面部と同一の加工段取り、基材の外周部に略同心円状に形成加工される。この時点で、回転軸中心（３次元形状の頂点であり、後の光学素子の光軸）と、第１のマークとの間にズレが生じることは無い。
【０１８１】
さらに、ダイアモンド工具の刃先には、摩耗もしくは予め形成された凹凸部（あるいは、１個以上の変曲点を有する形状）を有しているために、１回の切り込みにより、光学顕微鏡などにおける暗視野部と明視野部とが交互に形成された凹凸からなる第１のマークが形成される。この第１のマークは、暗視野部と明視野部に相当する整ったエッジ画像を得るような形状的特徴（面の向きが異なる、観察系の焦点深度を超える凹凸の差異を付ける等）を有することとなる。なお、第１のマークを、刃先の位置をずらしての複数回の切り込みで形成してもよい。
【０１８２】
そして、ＳＰＤＴ加工装置のチャックである固定部から基材を取り外し（Ｓ１０３）、切削加工工程が終了する。さらに、基材を洗浄した後に乾燥を行う。
【０１８３】
（集束イオンビーム加工装置による第２のマーク形成工程）
次いで、切削加工されて曲面部並びに同心円状の第１のマークが形成された基材を、ＦＩＢ（集束イオンビーム）加工装置のステージ上にセットする（Ｓ１０４）。さらに、ＦＩＢ加工装置の画像認識手段（画像認識部）により同心円状の第１のマークの検出が行われる（Ｓ１０５）。
【０１８４】
続いて、前記同心円状の第１のマークの形成位置を基準として、ＦＩＢ加工により少なくとも３ヶ所以上に第２のマークを形成する（Ｓ１０６）。後続の工程では、この第２のマークにより、高精度な位置決めが可能になる。
【０１８５】
第２のマークは、集束イオンビーム（ＦＩＢ）で第１のマークを認識処理し、点、線、マークを掘り込む。線幅は、０.００１〜０.０５０［μｍ］、さらに好ましくは２０［ｎｍ］程度まで絞ることも可能。
【０１８６】
その後、第２のマークの形成された基材をＦＩＢ加工装置のステージ上から取り外す（Ｓ１０７）。これにより、第２のマークの加工工程が終了する。
【０１８７】
このようにして、図１０（Ａ）に示すように、曲面部５１６、第１のマーク５１７、及び第２のマーク５１５が形成された基材５００が得られる。
【０１８８】
次に、図８に示すように、基材上に形成された第２のマークに対して保護テープを貼付する（Ｓ１０８）。
【０１８９】
（塗布材塗布工程）
次いで、基材をスピンコータにセットし（Ｓ１０９）、レジスト（塗布材）を流下させながらプレスピン（第１の回転数での回転塗布）を行う（Ｓ１１０）。次いで、本スピン（第１の回転数より大きい第２の回転数で回転）を行う（Ｓ１１１）。
【０１９０】
より詳細には、所定のレジスト滴下位置にて駆動手段によりスピンコータチャックのアライメント動作が行われ、回転数制御手段によって、所定の第１の回転数（例えば２００ｒｐｍ）にてスピンコータチャックを駆動手段によりθ方向に回転させてプレスピンを開始する。
【０１９１】
そして、基材が回転された状態で、塗布材塗布手段にて所定量のレジスト液Ｌを回転中心に連続的に流下して供給することとなる。この際に、膜厚が均一となるような、スピンコータチャックの回転数に応じたレジスト塗布量、環境条件などの各種制御条件は、塗布量制御手段及び回転数制御手段並びに制御手段により制御される。
【０１９２】
このプレスピンでは、基材の前記曲面部の頂部に対して前記レジストを連続的に流下し、前記基材の所定の第１の回転数での回転に伴い前記頂部に流下された前記レジストが、ほぼ均一な膜厚を維持しつつ前記頂部より前記曲面部の周辺の周囲曲面部及び周囲平面部に向かうに従い滑らかに流下しながら前記レジストが塗布される。
【０１９３】
この間、レジストが連続供給されつつ、所定の回転数にて回転されると、レジストＬは、曲面部から周囲曲面部を経由して周囲平面部にまで広がることとなる。
【０１９４】
次に、所定期間経過後、塗布材供給時間制御手段は、レジスト供給を停止するように塗布材塗布手段に指示を出し、レジスト供給を停止し、前記第１の回転数より大となる第２の回転数（例えば７００ｒｐｍ）にまで、回転数制御手段を用いて回転数を上げ、本スピンを行う。この本スピンでは、回転数を例えば７００ｒｐｍとして転させることが好ましい。この本スピンでは、レジストの連続供給を停止し、前記レジストが塗布された前記被基材を前記第１の回転数より大きい第２の回転数にて回転する。
【０１９５】
続いて、レジストが塗布された基材に対して、所定の温度にてベーキング（加熱）処理を行う（Ｓ１１２）。その後、レジストが塗布された基材をスピンコータから取り外し（Ｓ１１３）、レジスト塗布工程が終了する。なお、本工程では、第２のマークに保護テープが貼付された状態でレジスト塗布がなされるので、第２のマークの形状は維持される。
【０１９６】
このようにして、図１０（Ｂ）に示すように、保護シール５２０が貼り付けされた上のレジストＬが塗布された基材５００が得られる。
【０１９７】
そして、図８に示すように、これらのレジスト塗布が終了した後に、第２のマークを保護していた保護テープを剥がすこととなる（Ｓ１１４）。
【０１９８】
なお、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ことが好ましい。
【０１９９】
（形状測定工程）
次に、基材を形状測定器（第２の測定装置）にセットし（Ｓ１１５）、形状測定器の画像認識手段により第２のマークが検出されることで（Ｓ１１６）、３次元形状測定にかかる基準位置の認識が行われる。
【０２００】
つまり、基材の第２のマークによる３基準点Ｐ０ｎ＝（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）、ｎ＝１〜３の各測定、並びに基材の各部の高さＨｏ（ｘ、ｙ）の測定を形状測定器により行う。
【０２０１】
さらに、検出された第２のマークを基準として、被塗布基材の形状データを測定し、記憶手段に記録する（Ｓ１１７）。続いて、基材を形状測定器から取り外すことにより（Ｓ１１８）、形状測定工程を終了する。
【０２０２】
（電子ビーム描画工程）
次いで、図９に示すように、電子ビーム（ＥＢ）描画装置のステージ上に前記形状測定器にて測定された基材をセットする（Ｓ１１９）。
【０２０３】
そして、電子ビーム描画装置に搭載された観察系であるＳＥＭにより第２のマークを検出し、電子ビーム描画装置のＸＹＺステージ上の第２のマークの位置座標を取得する（Ｓ１２０）。この際、前記形状測定器にて測定された形状データは、形状測定器の記憶手段から電子ビーム描画装置内の記憶手段に対して書き込み処理がなされる。この書き込みは、自動もしくは手動入力のいずれであってもよい。
【０２０４】
続いて、既に測定した基材の測定形状データに基づいて、電子ビーム描画装置の描画フィールドに合うように、電子ビーム描画装置のＸＹＺステージを駆動して、所望のドーズ量を与え（Ｓ１２１）、基材に対して所定の形状の電子ビーム描画を行う。乃ち、図１０（Ｃ）に示す基材５００に対して電子ビームＢによる描画を行う。
【０２０５】
なお、本実施の形態では、前記形状測定器にて測定された測定結果を、電子ビーム描画装置の測定情報入力部等を用いて入力を行うこととしたが、電子ビーム描画装置と形状測定器とを一つのクリーンルームもしくはチャンバ内にてネットワーク接続し、形状測定器にて測定された測定結果が一義的に電子ビーム描画装置内の記憶手段内に格納される「システム」を構成している場合には、上述の入力作業は不要となる。この「システム」は、上述のセット前に予め基材を測定するための形状測定器（第２の測定装置）と、セット後に基材を測定するための測定装置（第１の測定装置）との都合２つの測定装置を含む電子ビーム描画装置として定義してもよい。さらには、これらの測定装置を一つにして双方の測定を兼用できる構成（例えば基材をチャックしてからステージ上に搬送する間の搬送路において、セット前の測定位置（第１位置）とセット後の測定位置（第２位置）との間を測定装置が移動するとともに、セット前測定用の測定ステージを前記第１位置に、ステージを第２位置に位置させる構成、あるいは、測定ステージとステージとを用意しておき、描画位置の測定位置に必要に応じていずれかのステージを位置させる構成等）としてもよい。
【０２０６】
ここで、描画処理は、より詳細には、基材の第２のマークによる３基準点Ｐ１ｎ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）の測定を、電子ビーム描画装置の描画領域に設けられた測定装置を用いて測定を行う。
【０２０７】
すると、電子ビーム描画装置では、上記にて予め測定された３基準点Ｐ０ｎ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の情報及び各部の高さＨｏ（ｘ、ｙ）の情報（第１の座標系）と、上記測定された３基準点Ｐ１ｎ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）の情報（第２の座標系）と、に基づき、電子ビーム描画装置内におけるビームの最適フォーカス位置Ｈｐ（ｘ、ｙ）の算出を行う。
【０２０８】
ところで、これは、あくまでも１フィールド（例えば０．５×０．５×０．０５ｍｍ等の単位空間）（ｍ＝１）についてである。因みに、この１フィールド内をビームが走査することで描画が行われる。次いで、ＸＹＺステージを、ｍ分割された特定の１フィールドに移動し、焦点深度ｆ内にある位置について描画を実施する処理を行う。このようにして、他のフィールドについても描画を行う。
【０２０９】
続いて、電子ビーム描画装置のステージから描画された基材を取り外して（Ｓ１２２）、基材に対する電子ビーム描画工程を終了する。
【０２１０】
（現像、エッチング工程）
次に、図９に示すように、基材の位置決めなどを行いつつレジスト現像を行い、レジスト形状を得る（Ｓ１２３）。ここで、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ってもよい。
【０２１１】
続いて、基材に対してドライエッチング処理を行い、レジスト形状を基材に写す（Ｓ１２４）。これにより、例えば、図１０（Ｄ）に示すような回折格子構造５０２を得る。
【０２１２】
（金型形成工程）
そして、図１０（Ｅ）に示すように、表面処理がなされた基材５００に対する金型５３０を作成するために、図９に示すように、金型電鋳前処理を行った後、電鋳処理などを行い基材を電鋳する（Ｓ１２５）。
【０２１３】
次に、基材を取り外して脱型を行う（Ｓ１２６）。そして、電鋳に転写された第２のマークを基準として、電鋳に転写された基材形状部分の中心位置と、整形後の金型の外形中心位置と、が合致するように、電鋳を整形し、表面処理して金型形状を得る（Ｓ１２７）。
【０２１４】
このようにして、図１０（Ｆ）に示すように、回折格子に相当する形状５３３、第１のマークに相当する形状５３１、第２のマークに相当する形状５３２を有する金型５３０が得られる。
【０２１５】
その後、図示しないが、金型表面処理や、金型の評価を行い、評価後、当該金型を用いて射出成型により成型基材を得ることができる。その後、当該成形基材の評価を行う。
【０２１６】
以上のように本実施の形態によれば、第２のマークは、形状測定器（測定装置）による基材の形状測定における位置認識、３次元電子ビーム描画装置における位置座標を認識するための位置認識、金型作成時の位置認識等を行うために利用されるが、このような第２のマークを形成する際には、母材（基材）を加工して基材に曲面部を形成する加工工程の際に、続けて（同一段取りで）同心円状に形成されることとなる。
【０２１７】
通常、曲面部を形成する際には、基材を回転保持部材により回転させる一方、切削バイトを接触させることにより切削を行うが、同心円形状の第１のマークも同様にして加工することができる。すなわち、基材が回転する際の回転中心は固定された状態であるので、切削された曲面部の中心軸と、同心円形状の第１のマークの中心軸とは一致することとなる。これにより、第１のマークの線上は、曲面部の中心から等距離にある線を形成することができる。これにより、同心軸ズレを１（μｍ）以内にできる。、
そして、この第１のマークを基準として、第２のマークを形成するので、第１のマークを認識しなくとも、第２のマークを認識することにより、基材（曲面部）の中心位置を把握するための基準（基材上の位置）を認識することができる。
【０２１８】
この際、第２のマークを曲面部の中心点が算出可能な個数、例えば、少なくとも３ヶ所以上形成することにより、第２のマークを認識することによる曲面部の中心位置の認識がより容易かつ確実となる。
【０２１９】
また、第１のマークは、明視野と暗視野からなる凹凸の線部にて形成されるので、光学顕微鏡での第１のマークの凹部または凸部観察時に、凹部または凸部の範囲内に暗視野と明視野の境界線として整ったエッジ画像が得られるので、第１のマークの認識が容易となる。また、これらの明視野と暗視野からなる線部を形成する際には、切削バイトの刃先の凹凸を利用することにより容易に形成できる。特に、切削バイトが利用されるに従い、刃先の摩耗により凹凸形状（変曲点を１個以上有する）が一義的に形成される点に着目することにより、専用の凹凸が形成された刃を用意しなくとも、明視野と暗視野からなる線を形成することができる。
【０２２０】
また、このような刃形状により、１回の切り込みで複数の線を形成することも可能となる。
【０２２１】
なお、明視野と暗視野からなる線は、断面略凹凸形状を構成することが好ましく、少なくとも面の向きを変える構成であってもよい。この際、観察系の焦点深度を超える凹凸の差異（段差）を付けることにより、光学顕微鏡での凹部底壁観察時に、光学顕微鏡により明視野と暗視野の境界に相当する整ったエッジ画像を得ることができ、第１のマークの認識がより用意となる。
【０２２２】
さらに、第２のマークは、第１のマークの線と略平行な第１の線と、この第１の線と略直交する第２の線とからなる略十字形状を構成することより、第２のマークが微細な線であるにも関わらず、用意に認識することが可能となる。
【０２２３】
さらには、これらの線は集束イオンビーム加工装置により微細線として形成することができ、この微細線は、例えば略１〜略５０ｎｍ程度の幅にて形成することが好ましい。このような微細線を彫り込み付与したことにより、同心軸ズレは例えば略１［μｍ］以内に納まり、略０.００１〜略０.０５０［μｍ］の微細線であるために、後工程の電子ビーム描画装置のマーク認識情報の位置精度・分解能が向上する。
【０２２４】
また、第１の線もしくは第２の線を長く形成することにより、第２のマークをより見つけやすく形成することができる。
【０２２５】
さらに、第２のマークは、基材上に炭素を蒸着した薄膜を形成し、この薄膜を加工することにより形成してもよい。この場合には、カーボンによる線のエッジ効果に加えて、デポジションしたカーボン膜の中に辺を形成することで、点の外周に輪郭があり、面積が大きく、より人間が認識しやすい形状となる。
【０２２６】
この際、ＦＩＢ加工装置によりカーボンに対して０.００１〜０.０５０［μｍ］の間隔を開けて蒸着し、この間隙部が互いに直交するように構成するとさらに好ましい。これにより、レジスト塗布時に第２のマークを付与する予定箇所にレジストが塗広がらないようにするための保護テープ等を要しない。
【０２２７】
さらに、電子ビーム描画時のチャージアップ防止用の導電膜、たとえばＡｕ膜がレジスト上に程押されている場合であっても、彫り込み加工をすることでＡｕと基材材料、たとえばＳｉとの間でＳＥＭ観察像のコントラストを得ることができる。
【０２２８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明にかかる第２の実施の形態について、図１１に基づいて説明する。なお、以下には、前記第１の実施の形態の実質的に同様の構成に関しては説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
【０２２９】
上述の第１の実施の形態では、光学素子等の光レンズを射出成形によって製造するための金型等を製造する工程において、第１、第２のマークを電鋳に転写する構成としたが、第１、第２のマークの電鋳への転写を行わずに、基材の曲面部のみの形状を電鋳に転写し、基材の曲面部形状（及び曲面部上のブレーズ形状）を得るための金型を構成する手法を用いてもよい。
【０２３０】
すなわち、前記Ｓ１０１〜Ｓ１２４同様の処理を行う。具体的には、前述した超精密旋盤により母材に対して切削バイトにより機械加工を行い、図１１（Ａ）に示すように、曲面部６１６を有する基材６００を形成し、同一段取りで第１のマーク６１７を形成する。そして、ＦＩＢ加工装置により第２のマーク６１５を形成する。続いて、図１１（Ｂ）に示すように、第２のマーク６１５に対して保護テープ６２０を貼り付けてレジスト塗布を行い、終了後は当該保護テープ６２０を剥がして、図１１（Ｃ）に示すように電子ビーム描画を行う。
【０２３１】
そして、現像処理、エッチング処理を行い、図１１（Ｄ）に示す回折格子構造６０２を得る。
【０２３２】
ここまでは、前記第１の実施の形態同様であるが、ここで、点線Ｋに示すように、周囲面部部分を切り取り、曲面部部分のみの形状とする。
【０２３３】
そして、回折格子構造６０２を備えた曲面部のみの基材６００に対する金型６３０を作成するために、図１１（Ｅ）に示すように、金型電鋳前処理を行った後、電鋳処理などを行い、図１１（Ｆ）に示すように、基材６００と金型６３０とを剥離する処理を行う。
【０２３４】
表面処理がなされた基材と剥離した金型６３０に対して、表面処理を行い、金型６３０の評価を行う。評価後、当該金型６３０を用いて成形基材を作成する。
【０２３５】
以上のように本実施の形態によれば、上述の光学素子を射出成形するための金型を製造する場合に、曲面部のみの形状とすることもできる。なお、このような構成とする場合には、電子ビーム描画後であれば、どの工程で切断してもよい。これらの各工程のいずれかにおいて、周囲平面部及び周囲曲面部の切断処理を行うこととなる。これにより、周囲曲面部及び周囲平面部を各々切削した曲面部のみの基材を構成できる。
【０２３６】
さらには、上述の例では、第１，第２のマークを形成しない金型としたが、第２のマークのみ形成しない金型としてもよい。
【０２３７】
［第３の実施の形態］
次に、本発明にかかる第３の実施の形態について、図１２に基づいて説明する。図１２（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る第３の実施の形態を示す説明図である。
【０２３８】
上述の実施の形態では、第２の位置認識部として、第２のマークを形成すする構成としたが、例えば図１２（Ａ）（Ｂ）に示すような基材７３０のように、凹部又は凸部と、位置認識マークとを各々構成してもよい。具体的には、基材７３０は、有効曲面部７３２ａを含む曲面部７３２、周囲平面部７３４，周囲曲面部７３６、第１の位置認識部７３７と、周囲平面部７３４上に設けられたレジスト流出方向制御部材である凸部又は凹部７３８と、この凸部又は凹部７３８の外側であって周囲平面部７３４上に設けされた位置認識マーク７３５と、を含んで構成されている。これにより、凸部又は凹部７３８により、矢印Ｊのように、レジストが塗れ広がる方向を制御することができ、その外方に位置認識マーク７３５を形成することによって、この位置認識マーク７３５の周囲にレジストが塗り広がることはない。これにより、後工程での位置認識がより容易となる。なお、この位置認識マークは、周囲平面部と同一平面に構成することが好ましい。
【０２３９】
なお、本発明にかかる装置と方法は、そのいくつかの特定の実施の形態に従って説明してきたが、当業者は本発明の主旨および範囲から逸脱することなく本発明の本文に記述した実施の形態に対して種々の変形が可能である。
【０２４０】
例えば、レジスト塗布前の工程において、基材自体を射出成形で造る場合であってもよい。この場合、基材に対して予め第１、第２のマークを作成して、第１のマーク、第２のマークも含めて射出成形で作成してもよい。基材を大量生産する場合には、好ましい。
【０２４１】
また、１つの切削バイトにより基材の曲面部を形成し、その後、第１のマークを形成する手法並びに構成としたが、２つ以上の切削バイトを用いて、一方の切削バイトで曲面部を形成しつつ、他方の切削バイトで位置認識マークを形成する手法並びに構成であってもよい。
【０２４２】
さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。つまり、上述の各実施の形態同士、あるいはそれらのいずれかと各変形例のいずれかとの組み合わせによる例をも含むことは言うまでもない。この場合において、本実施形態において特に記載しなくとも、各実施の形態及び変形例に開示した各構成から自明な作用効果については、当然のことながら本例においても当該作用効果を奏することができる。また、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除された構成であってもよい。
【０２４３】
そして、これまでの記述は、本発明の実施の形態の一例のみを開示しており、所定の範囲内で適宜変形及び／又は変更が可能であるが、各実施の形態は例証するものであり、制限するものではない。
【０２４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基材を形成する際には、基材を回転保持部材により回転させる一方、切削バイトを接触させることにより切削を行うが、基材上に特定形状を形成する加工と同一の段取りで第１の位置認識部を加工することで、基材の回転中心と、第１の位置認識部の回転中心が一致する。これにより、第１の位置認識部を各種製造工程の各種位置認識の基準とすることで、各製造工程における位置認識の精度は向上し、加工精度は向上する。また、最終生成基材の位置ズレ等を低減できる。
【０２４５】
また、第１の位置認識部を基準として、第２の位置認識部を形成することで、第１の位置認識部を認識しなくとも、第２の位置認識部を認識することにより、基材の中心位置を把握するための基準を認識することができる。この第２の位置認識部は、例えば、３次元に形状変化する基材の形状測定における位置認識、３次元電子ビーム描画装置における位置座標を認識するための位置認識、金型作成時の位置認識等を行うために利用される。この際、第２の位置認識部を基材の中心点が算出可能な個数形成することにより、基材の中心位置の算出がより容易かつ確実となる。
【０２４６】
さらに、第２の位置認識部は、第１の位置認識部の線と略平行な第１の線と、この第１の線と略直交する第２の線とからなる略十字形状を構成することより、容易に認識することが可能となる。
【０２４７】
また、第１の位置認識部は、明視野と暗視野からなる線部にて形成されるので、観察時に境界線として整ったエッジ画像が得られるので、第１の位置認識部の認識が容易となる。さらには、明視野と暗視野からなる線部を形成する際には、切削バイトの刃先の摩耗による凹凸を利用することにより容易に形成できる。
【０２４８】
さらに、第２の位置認識部は、基材上に炭素を蒸着した薄膜を形成し、この薄膜を加工することにより形成でき、線のエッジ効果により、外周の輪郭による面積を有する分、より人間が認識しやすい形状となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一実施の形態における基材の構造を示す説明図であり、（Ａ）は、断面図、（Ｂ）は平面図を示す。
【図２】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一実施の形態における基材の詳細を示す説明図であり、（Ａ）は、第１の位置認識部の一例を示す平面図、（Ｂ）は、第２の位置認識部の一例を示す平面図である。
【図３】 本発明の一実施の形態における基材の第２の位置認識部の具体例を示す説明図である。
【図４】同図（Ａ）は、基材の加工に用いられる超精密旋盤の構成の一例を示す機能ブロック図であり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）の超精密旋盤におけるダイアモンド工具の刃先の一例を示す斜視図である。
【図５】基材の加工に用いられる集束イオンビーム加工装置の構成の一例を示す説明図である。
【図６】基材の加工に用いられる塗布剤塗布装置の構成の一例を示す説明図である。
【図７】電子ビーム描画装置の構成の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の基材の製造方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の基材の製造方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】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の一例を説明するための説明図である。
【図１１】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の一例を説明するための説明図である。
【図１２】同図（Ａ）（Ｂ）は、基材の他の実施の形態の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 基材
１２ 曲面部
１４ 周囲平面部
１５ 第２のマーク（第２の位置認識部）
１６ 周囲曲面部
１７ 第１のマーク（第１の位置認識部）
１００ 超精密旋盤（ＳＰＤＴ加工装置）
２００ 集束イオンビーム加工装置
３０１ 塗布材塗布装置
４０１ 電子ビーム描画装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention Base material With regard to the fine processing method and the base material manufacturing method, in particular, the base material having a curved surface to which added value is added through a plurality of manufacturing processes, and maintaining the positioning accuracy of the processing position between the plurality of processes with high accuracy. The present invention relates to a mark that serves as a positioning reference.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, CDs and DVDs are widely used as information recording media, and many optical elements are used in precision instruments such as reading devices that read these recording media. Optical elements used in these devices, such as optical lenses, are often resin optical lenses rather than glass optical lenses from the viewpoint of cost reduction and miniaturization. Such a resin optical lens is manufactured by general injection molding, and a mold for injection molding is also formed by general cutting.
[0003]
By the way, recently, specifications and performance required for optical elements have been improved. For example, when manufacturing an optical element having a diffractive structure on an optical functional surface, in order to injection-mold the optical element. It is necessary to form a surface for giving such a diffraction structure to the molding die.
[0004]
When manufacturing such an optical element, for example, a step of processing a base material serving as a base material, a step of forming a desired pattern (for example, a diffraction grating shape) on the processed base material, and a pattern are formed. It is necessary to carry out the step of performing various processes on the base material to form a molding die in a stepwise manner.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in each of the plurality of manufacturing steps, it is common to use a dedicated device for performing each step. When processing each base material using each of these devices, the base material It is necessary to perform positioning with respect to.
[0006]
However, in the past, no measures have been taken to perform positioning with high accuracy, and the processing positioning accuracy is increased between multiple processes on a base material that is added value through multiple manufacturing processes. There was a problem that the accuracy could not be kept.
[0007]
In particular, in the case of performing sub-micron order precision processing such as forming a diffraction grating or the like on an optical element, it may be assumed that detection accuracy within ± several tens of nm is required.
[0008]
In such a case, a reference point for calculating a reference coordinate system is necessary in the electron beam drawing process for forming a desired drawing pattern on the substrate. If this reference point cannot be detected with high accuracy, Pattern drawing accuracy is also reduced.
[0009]
Further, it is necessary to keep the positional deviation of the central axis of the optical element within several μm so that the optical axis of the optical element does not deviate. However, the conventional technique cannot eliminate the positional deviation.
[0010]
In addition, it is conceivable to form a positioning mark on the substrate. When the mark is formed by cutting, the edge of the cut line portion is formed at the stepped region of the cutting surface. There is a problem that continuous plastic deformation or the like for each bite is formed, it is difficult to identify the edge portion between the cutting portion and the non-cutting portion, and it is difficult to identify the mark after processing.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to perform an optical element while preventing a decrease in processing accuracy in each manufacturing process of a base material by accurately performing position recognition. It is an object of the present invention to provide an optical element micromachining method, a base material manufacturing method, and a base material that can contribute to the elimination of misalignment of the central axis and the like and can easily perform position recognition.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 The base material for transferring the shape by electroforming and manufacturing the mold of the optical element Perform microfabrication Fine A first method of forming the base material into a predetermined shape by rotating and holding the base material and moving the cutting means relative to the processing surface of the base material. In a state where the rotation axis does not move, the substrate is placed on a stage of a second step of forming a position recognition unit serving as a reference for position recognition on the substrate, and an electron beam drawing apparatus that performs drawing with an electron beam. And a third step of obtaining a position coordinate by detecting the position recognition unit of the base material by a detecting means, and performing drawing with an electron beam three-dimensionally on the base material based on the acquired position coordinate; The position recognition unit includes a first position recognition unit formed substantially concentrically with respect to the rotation center axis, and the position recognition unit is formed with reference to the first position recognition unit. A second position recognizing unit configured to include the second position recognizing unit. Is characterized in that the forming by thin lines than the first position identification unit parts.
[0015]
Claims 2 The invention described in (3) is characterized in that drawing is performed three-dimensionally on the base material by an electron beam based on the position coordinates of the second position recognition unit.
[0016]
Claims 3 The invention according to claim 1, wherein the first position recognition unit is formed in a concentric circle substantially concentric with the rotation center of the base material, and the second step is a step of recognizing the first position recognition unit; The method includes a step of forming a first line substantially parallel to the first position recognition unit, and a step of forming a second line substantially orthogonal to the first line.
[0017]
Claims 4 According to the invention described in (2), a process of forming a substantially cross shape by the first line and the second line so that the center position of the base material can be calculated around the first position recognition unit. It is characterized by further having.
[0018]
Claims 5 In the invention described in Item 1, at least three or more of the substantially cross-shaped shapes are formed around the periphery of the first position recognition unit.
[0019]
Claims 6 In the second aspect, in the second step, the second position recognition unit is formed by digging a fine line using a focused ion beam processing apparatus.
[0021]
Claims 7 The invention described in (1) is characterized in that the first position recognition unit is formed in a shape having a different surface orientation.
[0022]
Claims 8 The invention described in (1) is characterized in that the first position recognition unit is formed by a line composed of a bright field and a dark field.
[0024]
Claims 9 The invention described in (1) is characterized in that the line composed of the bright field and the dark field is formed using the unevenness of the cutting edge of the cutting tool.
[0025]
Claims 10 The invention described in 1 is characterized in that the unevenness is formed by wear of a cutting edge of a cutting tool.
[0026]
Claims 11 The invention described in 1 is characterized in that the line composed of the bright field and the dark field has a substantially concavo-convex shape in cross section.
[0027]
Claims 12 In the invention described in Item 1, the unevenness has a step that exceeds a depth of focus of an observation optical system that observes the first position recognition unit.
[0028]
Claims 13 The invention described in 1 is characterized in that a plurality of lines in which the bright field and dark field are alternately formed are formed by a plurality of incisions by shifting the position of the cutting edge of the cutting tool.
[0029]
Claims 14 The invention described in 1 is a base material manufacturing method for manufacturing a base material by processing the base material with a processing device, wherein the cutting tool of the processing device for processing the base material is rotated and held. A first step of forming the base material in a specific shape by moving the base material relative to the work surface of the base material held by the rotation holding member; After the specific shape is formed on the base material, the first position serving as a reference for position recognition on the base material in a state in which the rotation center axis of rotation of the base material held by the rotation holding member does not move. A second step of forming a recognition unit, and a third step of forming a second position recognition unit serving as a reference for positioning the base material with reference to the position of the first position recognition unit, The second position recognizing unit is formed with a line thinner than the first position recognizing unit, the base is placed on a stage of an electron beam drawing apparatus that performs drawing with an electron beam, and the base is detected by a detecting means. The second position recognition part of the material is detected to acquire position coordinates, and drawing with the electron beam is three-dimensionally performed on the base material based on the acquired position coordinates. It is characterized by that.
[0048]
Claims 15 The invention described in 1 is characterized in that a coating material is applied to the surface of the base material before the drawing with the electron beam on the base material to form a coating layer, and the electron beam is applied to the coating layer. .
[0052]
Claims 16 The invention described in 1 is characterized in that a protective member is affixed to the second position recognition portion before application of the coating material, and the protective member is removed after application of the coating material.
[0054]
Claims 17 The invention described in item 1 is characterized in that the substrate is formed of a resin.
[0055]
Claims 18 The invention described in 1 is characterized by having a step of forming a molding substrate by injection molding using the mold.
[0056]
Claims 19 The invention described in 1 is characterized in that shape machining is performed while cutting the cutting tool with a diamond tool.
[0060]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0061]
[First Embodiment]
(Structure of base material)
First, the feature of the present invention is that the curved surface portion is processed using a processing device that processes the curved surface portion on the base material, and the substantially same concentric circle shape having the same center as the curved surface portion is maintained with the base material held. Processing the first mark on the periphery of the curved surface of the substrate, recognizing the first mark, forming at least three or more second marks in the vicinity of the first mark, and applying a resist to the substrate After the baking process, the three-dimensional shape of the curved surface portion is measured with reference to the second mark, and when the drawing field is moved in the electron beam drawing, the “second mark” is recognized and positioned. It is characterized by performing electron beam drawing on the surface of the curved surface.
[0062]
Prior to the description of such features, first, a schematic configuration of the base material will be described with reference to FIGS. FIGS. 1A and 1B are explanatory views showing a base material of the present embodiment, in which FIG. 1A is a cross-sectional view, FIG. 1B is a plan view, and in particular, FIG. An AA cross section is shown.
[0063]
The base material 10 in the present embodiment shows a state after being processed by a lathe (ultra-precision lathe) which is an example of a processing apparatus and additionally processed by a focused ion beam processing apparatus. ) As shown in (B), it is made of a material preferable for forming an optical element such as a lens, for example, n-type silicon, or a resin member such as polyolefin, and has a substantially semicircular cross section to form a curved surface. Curved surface portion 12, a peripheral plane portion 14 formed over the peripheral region of the curved surface portion 12, and a periphery formed so that a smooth curved surface is formed between the curved surface portion 12 and the peripheral plane portion 14. A first position recognition unit that is formed on the curved surface portion 16 and the surrounding flat surface portion 14 in a substantially planar concentric shape (FIG. 1B) and a substantially uneven surface shape (FIG. 1A). Mark 17 and the first mark 7 and the second mark 15 are a plurality, for example, a second position identification unit which is three form the basis of, is configured to include a. The peripheral plane portion 14 and the peripheral curved surface portion 16 of this example can constitute a “peripheral surface portion”.
[0064]
Here, more specifically, as shown in FIG. 1A, the base material 10 of the present embodiment has a curved surface portion, for example, an area extending from the top X1 of the spherical surface (the top of the base material 10) to X2. 12, and on the other hand, a peripheral area formed around the curved surface portion 12 that is a spherical surface extending from the peripheral edge X4 to the X3 of the base material 10 is defined as a peripheral plane portion 14, and the peripheral plane portion 14 between X2 and X3 A boundary area with the curved surface portion 12 is a surrounding curved surface portion 16. The peripheral curved surface portion is configured by ensuring that the resist is smoothly flowed from the curved surface portion 12 to the peripheral flat surface portion 14 through the peripheral curved surface portion 16 in the resist coating process, thereby ensuring uniformity of the resist film thickness. It is to do.
[0065]
The curved surface portion 12 includes an effective curved surface portion 12a from the top center to a required effective diameter r1. The curved surface portion 12 is not limited to a spherical surface as shown in the figure, and may be any other curved surface that is an aspherical surface.
[0066]
By configuring the peripheral plane portion 14, in the resist coating process, the resist solution can be efficiently scattered around by the centrifugal force, and the resist solution can flow down while maintaining the film thickness uniformity.
[0067]
Further, as shown in FIG. 1B, the peripheral plane portion 14 includes a first mark 17 and a second mark 15 that serve as a reference for performing position recognition with respect to the base material 10 in each step described later. Have Here, the second mark 17 is, for example, for calculating a reference coordinate system for calculating an electron beam drawing position which is a height position on the curved surface portion 12 of the substrate 10 in the electron beam drawing process. It is also a reference point for calculating the center O, which is the center coordinate of the curved surface portion 12. The first mark 17 is a reference mark for forming the second mark 15 with high accuracy, and will be described in detail later. The first mark 17 is formed substantially concentrically with the same setup of the same processing apparatus as the curved surface portion 12. Therefore, when the second mark 15 is formed, any reference in the circumferential direction can be obtained by using the first mark 17 as a reference. Also at the position, a position equidistant from the center O can be calculated.
[0068]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the peripheral curved surface portion 16 has a first radius R1 of the curved surface portion 12 that is approximately 1 to approximately 1 times larger than a second radius R2 of the curved surface constituting the peripheral curved surface portion 16. It is preferable to configure so as to be formed 10 times. Furthermore, the boundary region position X3 between the peripheral flat surface portion 14 and the peripheral curved surface portion 16 where the inclination of the tangent line of the second radius R2 is substantially zero is separated from at least approximately twice the effective diameter r1 of the effective curved surface portion 12a. It is preferable to form at position r2. This is because smooth flow of the resist through the peripheral curved surface portion 16 is promoted, and a uniform film thickness can be obtained on the curved surface portion 12a within the effective diameter r1.
[0069]
In the present example, the peripheral curved surface portion 16 is formed as a spherical surface. However, the present invention is not limited to this.
[0070]
The first mark 17 is formed in a substantially plane concentric shape having the same center as the center of the curved surface portion 12 with respect to the curved surface portion 12, and has a substantially uneven shape in cross section. For this reason, as shown in FIG. 2A, the first mark 17 is formed with a plurality of dark field portions 17a-1 and bright field portions 17b-1, and the dark field portion 17a- 2 and 17a-3 and bright field portions 17b-2 and 17b-3, respectively. Further, the first mark 17 itself can function as a bank for preventing resist scattering due to the uneven shape as shown in the cross section of FIG.
[0071]
On the other hand, a plurality of, for example, three second marks 15 are formed, and in this example, as shown in FIG. 1A, a substantially cross shape is formed by fine lines engraved in a focused ion beam processing apparatus or the like to be described later. And the cross section forms a substantially concave recess.
[0072]
Further, the second mark 15 has a substantially cross shape in a plane. For example, as shown in FIG. 1B, a first line 15a formed substantially parallel to the first mark 17 The second line 15b is substantially perpendicular to the first line 15a. Thereby, the recognition accuracy of the second mark 15 for position recognition is improved, and the positioning accuracy in the exposure apparatus and EB (electron beam) drawing apparatus in various processes described later can be improved. The second mark 15 is preferably disposed at a position r3 that is at least approximately three times the effective diameter r1 of the effective curved surface portion 12a. Furthermore, in the above-described example, the second mark 15 is formed as a concave recess by engraving. However, the present invention is not limited to this, and the second mark 15 may be configured by a convex convex section. Thereby, even if the surface of the surrounding plane part 14 is coat | covered with the resist, the position recognition of a post process can be performed with a convex mark.
[0073]
Further, the second mark 15 forms a curved first line 15a parallel to the concentric circle of the first mark 15. However, the present invention is not limited to this, and straight lines as shown by reference numeral 18b in FIG. It may be a cross. This is because it is easily recognized by the human eye. Furthermore, it is not limited to cross shapes that are orthogonal to each other, and may be crosses that cross each other at least, or may be other various shapes such as a circle or a triangle. However, it is preferable that the shape has an edge or a corner because the point can be specified. On the other hand, if not, the shape of the second mark 15 itself is measured to determine the center position of the second mark 15. It is preferable.
[0074]
In addition, the second mark 15 is not limited to the shape like the reference numeral 18b shown in FIG. 3, and only the first line may be long like the reference numeral 18a. As a result, the mark can be easily found. Or as shown to the code | symbol 18c, it is good also as a structure which deposits the thin film which consists of carbon (carbon) vapor-deposited on the base material 10, and forms a cross. Thus, having an area in a square shape makes it easier to recognize. In addition, as long as it is not only a square shape but a shape having an area or a shape having a contour, any other shape may be used.
[0075]
Further, FIG. 2B illustrates a case where the second mark 15 made of carbon is formed and only a point is formed instead of a cross. As described above, when carbon is formed by vapor deposition, the boundary line and the point are clearly visually recognized by the edge effect of the boundary line, so that an arbitrary shape can be formed without forming a cross.
[0076]
Furthermore, by forming the material of the base material 10 by, for example, a resin member, the base material 10 can be easily processed such as injection molding and cutting molding, and can be supplied easily. That is, as a result of intensive studies by the present inventors, when the base material 10 is formed of a resin, such as a polyolefin, with respect to a solvent used in an electron beam resist or developer, there is little change due to the solvent. There was found. Furthermore, the base material 10 is preferably formed of a first conductivity type impurity member such as n-type silicon. This is because it is easy to apply optical film thickness evaluation after resist coating. Moreover, it is preferable also from the point which has anisotropy in the dry etching process mentioned later. In addition, as long as it is a member which can perform anisotropic etching, not only silicon but various metals etc. may be sufficient.
[0077]
Here, the base material 10 having the above-described configuration generally operates as follows. In the present embodiment, “the point where the first mark is formed by the same setup of the same processing apparatus as the curved surface part”, “the point where the second mark is formed at least at three places on the basis of the first mark. ”, Etc., and will be described in detail below for each of these items.
[0078]
In general, as an injection molding condition when manufacturing an optical element, it is necessary to keep the positional deviation of the center line of the optical element within 1 micron so that the optical axis of the optical element does not shift. For this reason, when manufacturing one metal mold | die, it is necessary to form the concentric circle which can know the rotation center of an optical element later.
[0079]
In order to form the concentric circles, the center of rotation of the base material is formed by processing and creating the concentric circles in the same processing apparatus as the processing apparatus in which each of the curved surface portions 12 is formed on the base material 10 and the same setup Since the axis does not move, the central axis of the curved surface portion and the central axis of the concentric circle are uniquely matched. In this way, a concentric circle of the first mark is formed by machining.
[0080]
As a processing apparatus used for this processing, although the details will be described later, it is preferable to use an SPDT processing apparatus which is an ultra-precision lathe, for example.
[0081]
Specifically, the cutting tool of a lathe for cutting the base material 10 having a three-dimensional shape is moved relative to the processing surface of the base material 10 held by the rotation holding member that holds the base material 10 in rotation. Thus, the base material 10 is cut while controlling the feed amount and the cutting amount using a lathe. And after forming the curved surface part 12 of the said base material 10, with the rotation holding member holding the base material 10 and the rotation center axis | shaft which a base material rotates does not move, A substantially concentric first mark 17 that serves as a reference for recognizing the position of the substrate 10 is cut by the cutting tool.
[0082]
Thereby, since the rotation center axis does not shift on the same lathe, the center position is uniquely determined by forming the first mark 17 concentrically. That is, the center position can be known from the first mark 17. In addition, since the concentric first mark 17 itself is formed, the coordinates of the center are calculated from the circle, and other coordinates are obtained with reference to the center, so that the electron beam drawing described later can be performed. You may utilize for this height measurement.
[0083]
On the other hand, by forming the second mark 15 on the basis of the first mark 17, the accurate center position can be grasped from the second mark 15.
[0084]
Here, when drawing a drawing pattern by an electron beam on the curved surface portion 12 of the base material 10 whose shape changes three-dimensionally, three reference points are required as reference positions of the three-dimensional coordinate system. Since these reference points are required to have an accuracy on the order of several tens of μm, it is necessary to form the reference marks used as the reference positions with fine lines.
[0085]
For this reason, in the processing by the lathe, the line width is limited, which is determined by the shape of the cutting edge of the cutting tool for processing the processed surface of the base material 10, and therefore the substrate of the cutting tool (by one finish) I can't write fine lines on top.
[0086]
Therefore, when forming the second mark 15 with reference to the concentric first mark 17, it is preferable to form the concentric second mark 15 using a focused ion beam device, for example. Thereby, the resolution can be further improved and fine processing can be performed. That is, the second mark 15 composed of fine lines is sufficiently smaller than the first mark formed of relatively thick lines.
[0087]
By the way, when forming the second mark 15, a concentric first mark 17 is formed, and the first mark 17 is used as a reference, for example, a first mark that is substantially parallel to the first mark 17. Forming a second mark 15 (second position recognition unit) having a substantially cross shape by forming a second line 15b that is substantially orthogonal to the first line 15a. Can do.
[0088]
When the second mark 15 is observed, for example, the observation is performed at a magnification of 10,000 times or more, so that the first mark 17 looks almost straight. Therefore, one line can be drawn by the focused ion beam processing apparatus so as to be parallel to the straight line.
[0089]
It is preferable that a plurality of, for example, three such second marks 15 are formed at intervals on the outer circumference along the concentric circle of the first mark 17. The plurality of second marks 15 do not need to be formed at equal intervals, and preferably have at least three points from which the center position can be calculated.
[0090]
By forming the second mark 15 in three places, the center line of the curved surface portion 12 is always positioned on the point where the second lines 15b of the plurality of second marks 15 intersect. The center of the curved surface portion 12 can be calculated by recognizing the second mark 15. In addition, a reference position for calculating a three-dimensional reference coordinate system for measuring the three-dimensional shape of the curved surface portion 12 can be used. The number is not limited to three, but may be any number as long as the center position of the curved surface portion 12 can be calculated.
[0091]
In this way, the second mark 15 allows positioning and position recognition (recognition of the position of the substrate with respect to various manufacturing apparatuses, calculation of a three-dimensional coordinate system) only by looking at the second mark 15 in the subsequent process. Recognition of a reference position or the like). In particular, when performing electron beam drawing of a three-dimensional shape, it is necessary to measure the height, but when measuring this height, a person visually recognizes the reference point of the coordinates related to the measurement data. In order to do this, points that can be recognized are necessary and can be used as position recognition marks for recognizing them.
[0092]
Although the second mark 15 may be present inside the first mark 17, a protective member for protecting the second mark 15 is affixed when applying a resist in a resist coating process described later. In some cases, the second mark 15 on the outside improves the ease of operation when performing the pasting.
[0093]
On the other hand, bright line portions 17b-1, 17b-2, 17b-3 and dark field portions 17a-1, 17a-2, 17a-3 are provided on the first mark 17 line. The line is drawn concentrically by pressing the cutting edge of the cutting tool against the rotating body.
[0094]
Here, for example, when the first mark 17 is a simple line, the edge of the cut portion is not recognized.
[0095]
Therefore, a plurality of stripes are formed by the bright part and the dark part, and the boundary between the bright field portions 17b-1, 17b-2, 17b-3 and the dark field portions 17a-1, 17a-2, 17a-3 is used. As a result, the machined surface looks beautiful and accurate position recognition can be performed.
[0096]
In order to form the bright field portion 17b-1, 17b-2, 17b-3 and the dark field portion 17a-1, 17a-2, 17a-3, at least one or more inflections on the cutting edge of the cutting tool It can be formed by forming dots or irregularities. In particular, when the cutting edge of the cutting tool is gradually worn, the shape of the cutting edge changes. It is preferable to draw a line using the changed cutting edge. Thereby, physical unevenness is uniquely formed in the cross section of the first mark 17, and in particular, a plurality of uneven portions are formed on the cutting edge of the cutting tool, whereby a plurality of bright field portions 17 b formed alternately. -1, 17b-2, 17b-3 and dark field portions 17a-1, 17a-2, 17a-3 can be formed by one cutting.
[0097]
In addition, the unevenness | corrugation should just be a shape from which a surface changes at least, and a reflective optical axis changes by changing a surface, and a bright part and a dark part are formed. In other words, when viewed with an optical microscope or the like, light appears as a difference between light and dark when it is bent. Therefore, any configuration that changes the direction of reflected light, such as a configuration that changes the direction of the surface, may be used. Moreover, it is preferable to give the unevenness | corrugation difference exceeding the depth of focus of an observation system.
[0098]
As described above, the first mark 17 and the second mark 15 are improved in accuracy in two steps to create a reference mark, and a high-accuracy mark obtained with the reference accuracy is used for positioning in the subsequent process. Can go on.
[0099]
Here, in the present embodiment, a “base material and first mark processing step” in which the base material is processed by an SPDT processing device that is an ultra-precision lathe, and “first” by a focused ion beam processing device (FIB processing device). 2 mark processing process "," resist coating process "by resist coating apparatus," electron beam drawing process "by electron beam drawing apparatus," development process "by developing apparatus, etching apparatus, etc.," etching process ", and" gold Of these, the SPDT processing apparatus and focused ion beam processing for processing the first mark and the second mark which are characteristic in the present embodiment are included. An example of a specific configuration of the apparatus will be described below.
[0100]
(SPDT processing equipment)
In the base material having the above-described configuration, the curved portion and the first mark are processed by, for example, an (ultra-precision) lathe, and the second mark is processed by, for example, a focused ion beam processing apparatus. I do.
[0101]
Here, a schematic configuration of a control system of an ultra-precision lathe for processing the substrate 10, for example, SPDT (Single Point Diamond Turning) will be described with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B).
[0102]
As shown in FIG. 4A, the ultra-precision lathe 100 includes a fixing portion 111 that is a rotation holding member for fixing a workpiece 110 such as a base material, and a cutting tool for processing the workpiece 110. A diamond tool 112 that is a cutting edge of the blade, a Z-axis slide table 120 that moves the fixed portion 111 in the Z-axis direction, and an X that moves the X-axis direction (or in addition to the Y-axis direction) while holding the diamond tool 112 An axis slide table 122 and a surface plate 124 that movably holds the Z axis slide table 120 and the X axis slide table 122 are configured. In addition, a rotation drive unit (not shown) for rotating and driving either one or both of the fixed portion 111 and the diamond tool 112 is provided, and is electrically connected to a control unit 138 described later.
[0103]
Further, as shown in FIG. 4A, the ultra-precision lathe 100 is driven (or added) in the X-axis direction by the Z-direction drive means 131 that controls the drive of the Z-axis slide table 120 and the X-axis slide table 122. X-direction drive means 132 and Y-direction drive means 133 for controlling the drive in the Y-axis direction, feed amount control means 134 for controlling the feed amount by these, and cut amount control means 135 for controlling the cut amount. And a temperature control means 136 for controlling the temperature, a storage means 137 for storing various control conditions and control tables or processing programs, and a control means 138 for controlling these parts.
[0104]
As shown in FIG. 4 (B), the diamond tool 112 includes a diamond tip 113 constituting the main body portion, a rake face 114 composed of the apex angle α formed at the tip portion, and a first relief constituting the side surface portion. It comprises a surface 115 and a second flank 116. On the cutting edge included in the rake face 114, a plurality of uneven portions 114a are formed in advance or due to wear.
[0105]
The ultra-precision lathe 100 having the above-described configuration operates as follows in general. That is, the workpiece 110 is processed by the relative movement of the diamond tool 112 with respect to the workpiece 110 that is the set base material (base material). At this time, since the cutting edge of the diamond tool 112 has an R bite configuration, the point on which the cutting edge strikes sequentially changes and is resistant to wear.
[0106]
And in this Embodiment, when processing the said base material 10 using the above ultra-precision lathe, while controlling temperature, controlling a feed amount and a cutting amount, a curved surface part Will be cut.
[0107]
At this time, the uneven portion 114a may be formed due to wear or the like. Thereafter, in a state where the workpiece 110 is fixed to the fixing portion 111, the fixing portion 111 is rotated to cut the concentric first marks 17 around the curved surface portion 12 using the diamond tool 112. Thereby, the 1st mark 17 of the same center as the curved surface part 12 can be obtained.
[0108]
In addition, you may cut the 1st mark 17 using the other diamond tool (not shown) which comprised the said uneven | corrugated | grooved part 114a previously. In this case, you may make it form the curved surface part 12 and the 1st mark 17 using the said other diamond tool.
[0109]
By the way, when forming the 1st mark 17 using the diamond tool 112, the case where the said uneven | corrugated | grooved part 114a cannot be formed deeply by abrasion can also be assumed. As a measure in that case, the position of the blade edge may be shifted and formed by multiple incisions, and as a result, the first mark 17 having an uneven cross section may be formed.
[0110]
Further, the first mark 17 is not necessarily formed by the diamond tool 112 as a cutting tool. For example, the curved surface portion 12 may be formed while the center of rotation is generated by the rotation of the fixed portion 111, and the concentric circle can be formed with respect to the same rotation center. . For example, the curved surface portion 12 may be formed with the diamond tool 112 in a state where the workpiece 110 is fixed to the fixing portion 111, and may be formed by irradiating a laser beam or the like while being fixed to the fixing portion 111.
[0111]
(About focused ion beam processing equipment)
(Configuration explanation)
Next, a schematic configuration of the focused ion beam processing apparatus for forming the second mark will be described with reference to FIG.
[0112]
A focused ion beam processing apparatus (FIB: Focused Ion Beam apparatus) processes a substrate with a focused ion beam using a metal ion source such as Ga, and observes a scanning image obtained by scanning the substrate with a focused ion beam ( SIM (Scanning Ion Microscope), ion beam generated from an ion source and accelerated by an electrostatic condenser lens, objective lens, etc., finely focused on the substrate, and ions on the substrate The irradiation point of the beam is scanned by a deflector, for example, secondary electrons generated from the substrate by this scanning are detected, and a scanned image or the like is displayed based on this detection signal. An example of the configuration of the FIB is shown in FIG. 5 as an example.
[0113]
The focused ion beam processing apparatus 200 is maintained in a high vacuum. As shown in FIG. 5, a liquid metal ion source 201 serving as an ion source, an extraction electrode 202 that extracts ions, and a plurality of ions that accelerate the ion beam to a desired energy. Accelerating tube 203 composed of stages, condenser lens 204 whose aperture can be varied by an aperture 205 for limiting the ion beam, objective lens 206 whose aperture can be variably adjusted by an aperture 207, and which focuses the ion beam and irradiates the sample, deflector 208, E × B mass analyzer 209 with blanking / E × B restriction aperture, emitter alignment 210, alignment set stigmator 211, alignment set 212, alignment set stigmator 213, and substrate to be processed Freely position and tilt the base material A stage 214 that can be adjusted to a position, a detector 215 for detecting a position recognition mark, a laser interferometer 217 comprising a laser source 216 and an optical system, a stage driving means 220 for driving the stage 214, and control of each of these parts. The control circuit 230 is configured to include an operation input unit 261 for performing operation input, an image recognition unit 260 for observing and recognizing the base material and the scanned image, a power source (not shown), and the like.
[0114]
The apertures 205 and 207 have openings that can change the diameter of the ion beam, for example, by restricting the path of the ion beam, and have a thickness that allows the ion beam to pass through other than the openings. . The aperture may be formed in N stages.
[0115]
The detector 215 is for detecting, for example, secondary electrons generated based on the irradiation of the ion beam onto the substrate 10.
[0116]
The stage driving means 220 includes an X direction driving mechanism 221 for driving the stage in the X direction, a Y direction driving mechanism for driving in the Y direction, a Z direction driving mechanism for driving in the Z direction, and a θ direction. And a θ-direction drive mechanism for driving the motor.
[0117]
The control circuit 230 includes an ion source control circuit 231 that controls the ion source 201, an acceleration tube control circuit 232 that controls the acceleration tube 203, a first focusing control circuit 233 that controls focusing by the condenser lens 204, and an objective lens. A second focusing control circuit 234 for controlling focusing by 206, a deflection control circuit 235 for controlling the deflector of the deflector 208, a stage control circuit 236 for controlling the stage driving means 220, and a secondary generated on the substrate. By controlling a detector control circuit 237 that controls signal processing from the detector 21 that detects ions, a laser interferometer control circuit 238 that controls the laser interferometer 217, and an E × B mass analyzer 209, ions are detected. Ion selection control circuit 239 to be selected, emitter alignment 210, alignment set stigmator 211, error 1st to 4th alignment control circuits 240, 241, 242, and 243 for controlling each of the instrument set 212 and alignment set stigmator 213, various control tables, a storage unit 250 that stores programs, and various display images are displayed. It includes a display processing unit 251 for processing and a control unit 252 such as a CPU that controls these operations.
[0118]
The storage unit 250 is realized as an area of a storage device such as a semiconductor memory or a disk device, and stores a combination of image data and position data. For example, a combination of position data including cross-section position coordinates and cross-sectional image data in which the pixels constituting each cross-sectional image data are stored in the scanning order can be stored as a pair of data. The storage unit 250 is provided with a plurality of areas for storing the data, and the above-described data corresponding to the respective cross sections formed at specific locations of the base material 10 can be stored, for example, arranged in the order of the position data. .
[0119]
The display processing unit 251 performs processing to display, for example, an image or the like on the image recognition unit 260 based on each image data and position data stored in the storage unit 250 in order to display a specific location. The display processing unit 251 can read pixel data of arbitrary X, Y, and Z coordinates from the data stored in the storage unit 250 and display a stereoscopic image viewed from a desired viewpoint on the image recognition unit 260. It is good. Various display methods can be considered. For example, a contour is extracted from adjacent pixel data, and the front-rear relationship of the contour is determined so that a hidden portion can be displayed with a broken line or the like. It is preferable. In addition, the image data is subjected to image processing such as contour extraction due to a change in brightness, and the size and position of characteristic portions of the surface of the substrate such as holes and lines formed by the ion beam are recognized, The stage 214 may be configured to determine whether or not the substrate 10 is disposed at a desired position and whether or not holes and lines having a desired size are formed on the substrate 10 by the ion beam.
[0120]
The control unit 252 receives a detection signal from the detector 215 via, for example, the detector control circuit 237, forms image data, and sets each unit based on an instruction from the operation input unit 261 or image data. Set various conditions. Further, the stage 214 and each unit for ion beam irradiation can be controlled in accordance with a user instruction input from the operation input unit 261 or the like.
[0121]
The control unit 252 receives all detection signals from the detector 215 converted into digital values by the detector control circuit 237. The detection signal changes according to the position where the ion beam is scanned, that is, the deflection direction of the ion beam. Therefore, the surface shape and material of the substrate 10 at each scanning position of the ion beam can be detected by synchronizing the deflection direction and the detection signal. The control unit 252 can reconstruct these corresponding to the scanning positions and display the image data of the surface of the substrate 10 on the image recognition unit 260.
[0122]
(Description of operation)
In the focused ion beam apparatus 200 having the above-described configuration, first, the base material 10 on which the curved surface portion 12 and the first mark 17 are formed on one surface is set on the stage 214 provided in the focused ion beam apparatus 200. Then, the focused ion beam apparatus 200 is set up until the surroundings are in a vacuum state and the ion beam can be scanned on the substrate 10.
[0123]
Next, a certain area on the substrate 10 is scanned with an ion beam. At this time, ions from the ion source 201 are generated at an extraction voltage of 5 to 10 kV and accelerated by the acceleration tube 203. The accelerated ion beam is focused by the condenser lens 204 and the objective lens 206 and reaches the substrate 10 on the stage 214.
[0124]
When an alloy ion source such as Au—Si—Be is used, only necessary ions are moved straight by the E × B mass analyzer 209, and the necessary ions are separated by bending the trajectory of unnecessary ions. You can choose.
[0125]
In addition, when handling an ion having an isotope such as Si, it is preferable that the crossover point of the ion beam by the condenser lens 204 is adjusted and controlled so as to be at the center of the E × B mass analyzer 209. . Thereby, it is possible to effectively use isotopes without separating them. In this way, the ions can be focused at a point on the substrate by the objective lens 206 and scanned, for example, in a raster shape.
[0126]
By scanning, secondary electrons and secondary ions emitted from the surface of the substrate 10 are detected, and based on the detection result, image processing is performed by the display processing unit 251 to display a SIM image indicating the surface shape of the region. It is displayed on the recognition unit 260. For example, each time the stage 214 is moved, a SIM image is displayed and the stage 214 is aligned so that a specific location can be displayed.
[0127]
For example, the user may specify, for example, a processing region, a processing time, and an ion beam current value as a processing condition setting for a SIM image displaying a specific location using the operation input unit 261 or the like. . For example, obtain a SIM image of the surface of the substrate, set a processing area for a specific location, specify the processing time of the processing area, and the ion beam diameter and current value of the ion beam used for processing To do. In addition, you may observe the state of a base material using the other observation optical system not shown.
[0128]
Here, in the present embodiment, the image recognition unit 260 recognizes the first mark on the base material based on the detection signal from the detector 215.
[0129]
Then, a first line 15a parallel to the line of the first mark 17 is formed by an ion beam. At this time, it is preferable to form the first line 15a so as to draw a part of the arc or linearly by the relative movement of the stage 214 and the ion beam.
[0130]
At this time, the focused ion beam processing apparatus 200 scans the processing region. Since the amount of sputtering is determined by the material of the substrate, the type of ion beam (difference in ion beam current value), energy, and dose, etc., the machining area is dug to a substantially constant depth by one scan. It is advanced. Corresponding to scanning, all detection signals of secondary electrons and secondary ions are stored in the storage unit 250, image data at a specific location is acquired, and an image at an arbitrary position is obtained according to a user instruction. be able to.
[0131]
Next, a second line 15b substantially orthogonal to the first line 15a is formed by the ion beam.
[0132]
By forming a plurality of these, for example, three places in the direction along the circumference of the concentric circle of the first mark 17, a plurality of second marks 15 can be formed.
[0133]
The formation procedure when forming the second marks 15 at three locations is not limited to the above, and the first lines 15a at the three locations are formed by rotating the stage 214 intermittently in advance. In addition, after that, the second lines 15b for the respective portions may be formed.
[0134]
Further, these control procedures are stored in advance as a control program in the storage unit 250 or the like, and when the operation input unit 261 forms, for example, three second marks 15, “3”, 5 When forming the location, by inputting “5”, the first mark 17 is automatically detected and the point where the second mark 15 should be formed is automatically calculated, and the execution start button or the like is pressed. Thus, it is preferable that the second mark 15 is automatically formed.
[0135]
In this way, using the focused ion beam device, the observation optical system of the focused ion beam device or the secondary ion image is used for observation, the first mark is recognized, and the coordinates are determined at the stage position of the focused ion beam device. know. A second ion is formed by scanning the focused ion beam at the coordinate position.
[0136]
Here, the line width (beam focusing) is preferably about 1 nm to about 50 nm, for example. However, this is limited to the case where Ga ions are implanted. More preferably, it is about 20 nm. This is because the positional deviation of the central axis of the optical element needs to be within 1 μm, and the position can be determined by a sufficiently small diameter with respect to this 1 μm.
[0137]
As described above, the “concentric first mark 17” is recognized, and the second mark 15 for positioning reference composed of lines perpendicular to each other is recognized by the focused ion beam processing apparatus. For example, it can be formed by engraving with fine lines of 0.001 to 0.050 [μm].
[0138]
Note that the focused ion beam processing apparatus is not limited to such an example, and processing with an ion beam and surface observation are simultaneously performed, and images of a plane parallel to the surface of the base material are sequentially acquired to obtain three-dimensional image data. You may have the structure which obtains arbitrary cross sections by image conversion while accumulating.
[0139]
(About the overall configuration of the coating material coating device)
Next, an overall schematic configuration of a resist coating apparatus that coats a coating material such as a resist on the base material on which the first and second marks as described above are formed will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a functional block diagram showing an overall schematic configuration of a resist coating apparatus used in the resist coating process.
[0140]
As shown in FIG. 6, the resist coating apparatus 301 (coating material coating apparatus) of the present embodiment rotates a base material 10, which is a base material to be coated with a coating material, for example, a resist, about a rotation axis O. The spin coater chuck 320, which is a holding member that holds the coating, and the resist (L, shown in FIG. 6), which is a coating material, continuously flow down from the upper direction at the position of the rotation center axis O with respect to the base material 10. Coating material application means 334 for applying resist, viscosity control means 337 for controlling the viscosity of the resist, application amount control means 336 for adjusting and controlling the amount of resist applied by the application material application means 334, A coating material supply time control means 335 for controlling the supply time of the resist when the resist is caused to flow continuously, and the spin coater chuck 320 in the θ direction about the rotation center axis O. A driving unit 330 that is a rotational driving unit for rolling and driving, a rotation number control unit 332 that controls the rotation number of the spin coater chuck 320 when rotating by the driving unit 330, and a film thickness of the resist to be applied are substantially uniform. For example, a storage table 338 storing various control condition information such as a correlation table showing a correlation between a predetermined resist amount and the number of rotations, and further ambient information such as condition information including temperature control conditions , And control means 340 for controlling these controls.
[0141]
As a matter of course, the resist coating apparatus 301 includes the above-described ambient environment condition, for example, a temperature condition, which is one of the resist coating control conditions at the time of resist coating, in order to control the film thickness to be substantially uniform. A temperature control means (not shown) linked to the control means 340 is provided. The temperature control conditions are preferably set and controlled at, for example, 22 to 24 ° C. and at the time of baking at 100 to 200 ° C.
[0142]
The spin coater chuck 320 regulates the movement in the first direction F in which the centrifugal force at the time of rotation is generated by defining the peripheral edge of the substrate 10 in order to rotate and hold the substrate 10. It has a concave portion side wall portion 322 that is a chuck portion for chucking the regulating portion or the base material 10 and a concave bottom wall portion 324 that holds the bottom surface of the base material 10 by its own weight, and is formed in a substantially concave shape in cross section. Has been.
[0143]
The driving means 330 includes an X-axis direction driving means and a Y-axis direction driving means (not used) for driving the spin coater chuck 320 to move in the X-axis and Y-axis directions on the XY plane constituting the resist coating surface, respectively. And the spin coater chuck 320 on which the base material 10 is placed are transported from a predetermined placement position to a resist coating position, and then each direction (θ direction) for performing the alignment operation of the spin coater chuck 320 at the resist coating position. Each adjustment mechanism (not shown) in the Z direction, the X direction, and the Y direction is configured.
[0144]
The control unit 340 controls the viscosity based on the number of rotations by the driving unit 330 and the amount of resist applied. Further, based on the supply time controlled by the coating material supply time control means 335, the first and second rotations by the rotation speed control means 332 according to the presence or absence of the supply of the coating material by the coating material application means 334. Control the number. Further, after the resist is continuously supplied by the coating material application unit 334, the spin coater chuck 320 is rotated by the driving unit 330.
[0145]
According to the resist coating apparatus 301 having the above-described configuration, the operation is as follows. That is, the resist coating apparatus 301 according to the present embodiment has a processing procedure of “performing a main spin by supplying resist continuously into a press pin”, which will be described in detail in “Processing procedure” described later.
[0146]
Before applying the resist, a protective member such as a protective tape is attached to each of the plurality of second marks 15 of the base material 10 in advance.
[0147]
When the resist coating is to be performed, first, during the first rotation called “press pin”, the coating material coating unit 334 is rotated while the spin coater chuck 320 is rotated by the driving unit 330. Then, the resist L is caused to flow down continuously with respect to the substrate 10. At this time, various control information is programmed in the storage unit 338 so as to perform drive control at a predetermined timing, and based on the control information, the control unit 340 performs press pin in the coating material supply time control unit 335. And instructing the rotational speed control means 332 to rotate the drive means 330 at a predetermined first rotational speed (for example, 200 rpm) (control signal). In addition, the coating amount control means 336 and the viscosity control means 337 are controlled so as to control the coating amount and viscosity of the resist.
[0148]
Next, at the time of the second rotation called “main spin”, the resist solution continuously flowing down by the coating material application unit 334 is stopped, and then the spin coater chuck 320 is rotated by the driving unit 330. . At this time, the control means 340 instructs the coating material supply time control means 335 to control so that the resist is not supplied for a certain period of time, and a second rotation speed (for example, 700 rpm) larger than the first rotation speed. The rotation number control means 332 is instructed so that the drive means 330 rotates.
[0149]
When the resist coating is completed, the protective tape is peeled off, and the process proceeds to the next step with the second mark 15 visible.
[0150]
(About electron beam lithography system)
(Configuration explanation)
Next, the overall schematic configuration of the electron beam drawing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the electron beam lithography apparatus of this example.
[0151]
As shown in FIG. 1, the electron beam drawing apparatus 401 forms a high-resolution electron beam probe with a large current and scans the substrate 10 to be drawn at a high speed. An electron gun 412 which is an electron beam generating means for forming and irradiating the target with an electron beam, a slit 414 for passing the electron beam from the electron gun 412, and an electron beam passing through the slit 414 An electron lens 416 for controlling the focal position of the electron beam with respect to the substrate 2, an aperture 418 disposed on a path through which the electron beam is emitted, and having a desired electron beam shape by an aperture, and an electron beam It includes a deflector 420 that controls the scanning position on the substrate 10 that is a target by deflecting, and a correction coil 422 that corrects the deflection. In is configured. These parts are arranged in the lens barrel 410 and maintained in a vacuum state when the electron beam is emitted.
[0152]
Further, the electron beam drawing apparatus 411 includes an XYZ stage 430 that is a placement table for placing the base material 2 to be drawn, and a transport for transporting the base material 10 to a placement position on the XYZ stage 430. A loader 440 as a means, a measuring device 480 as a measuring means for measuring the reference point of the surface of the base material 10 on the XYZ stage 430, and a stage driving means 450 as a driving means for driving the XYZ stage 430. And the loader driving device 460 for driving the loader, the vacuum exhaust device 470 for exhausting the interior of the lens barrel 410 and the housing 411 including the XYZ stage 430 so as to be evacuated, and the substrate 10 are observed. An observation system 491 and a control circuit 492 which is a control means for controlling these operations are included.
[0153]
The electronic lens 416 is respectively controlled by generating a plurality of electronic lenses according to the current values of the coils 417a, 417b, and 417c, which are separately provided at a plurality of locations along the height direction. The focal position of the electron beam is controlled.
[0154]
The measuring device 480 includes a first laser length measuring device 482 that measures the base material 10 by irradiating the base material 10 with laser, and a laser beam (first light emitted by the first laser length measuring device 482). The first laser light measurement unit 484 reflects the substrate 10 and receives the reflected light, and the second laser length measurement is performed from a different irradiation angle from the first laser length measuring device 482. And a second light receiving unit 488 that receives the reflected light when the laser light (second irradiation light) emitted by the second laser length measuring device 486 reflects off the substrate 10. It consists of
[0155]
The stage driving unit 450 includes an X direction driving mechanism 452 that drives the XYZ stage 430 in the X direction, a Y direction driving mechanism 454 that drives the XYZ stage 430 in the Y direction, and a Z direction driving that drives the XYZ stage 430 in the Z direction. A mechanism 456 and a θ-direction drive mechanism 458 for driving the XYZ stage 430 in the θ direction are configured. As a result, the XYZ stage 430 can be operated three-dimensionally and alignment can be performed.
[0156]
Although not shown, the control circuit 492 includes an electron gun power supply unit for supplying power to the electron gun 412, an electron gun control unit for adjusting and controlling current, voltage, and the like in the electron gun power supply unit, an electron lens 416 ( A lens power supply unit for operating each of the plurality of electronic lenses, and a lens control unit for adjusting and controlling each current corresponding to each electronic lens in the lens power supply unit.
[0157]
Further, the control circuit 492 includes a coil control unit for controlling the correction coil 422, a shaping deflection unit for deflecting in the molding direction by the deflector 420, and a secondary for performing deflection in the sub-scanning direction by the deflector 420. A deflection unit, a main deflection unit for deflecting in the main scanning direction by the deflector 420, an electric field control circuit which is an electric field control means for controlling the electric field of the electron beam, a drawing pattern, and the like are generated for the substrate 2. Pattern generation circuit, various laser control systems, stage control circuit for controlling stage driving means 450, loader control circuit for controlling loader driving device 460, measurement information input unit for inputting measurement information, input Memory that is a storage means for storing information and a plurality of other information, a program memory that stores a control program for performing various controls, and a control system that includes each unit Control unit, which is formed by, for example, CPU controls the these units, is configured to include a.
[0158]
(Description of operation)
In the electron beam drawing apparatus 401 having the above-described configuration, when the base material 10 transported by the loader 440 is placed on the XYZ stage 430, the vacuum exhaust device 470 causes the air in the lens barrel 410 and the casing 411 to flow. After exhausting the dust and the like, an electron beam is irradiated from the electron gun 412.
[0159]
The electron beam irradiated from the electron gun 412 is deflected by the deflector 420 via the electron lens 416, and the deflected electron beam B (hereinafter, only with respect to the deflection-controlled electron beam after passing through the electron lens 416) Drawing is performed by irradiating the drawing position on the surface of the base material 10 on the XYZ stage 430, for example, the curved surface portion (curved surface) 12.
[0160]
At this time, the measurement device 480 measures the drawing position (at least the height position among the drawing positions) on the base material 10 or the position of a reference point as described later, and the control circuit 492 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 each current value flowing through the coils 417a, 417b, 417c, etc. of the electron lens 416 so that the focal position becomes the drawing position. The movement is controlled.
[0161]
Alternatively, based on the measurement result, the control circuit 492 moves the XYZ stage 430 so that the focal position of the electron beam B becomes the drawing position by controlling the stage driving unit 450.
[0162]
In this example, the control may be performed by either the electron beam control or the XYZ stage 430 control, or by using both.
[0163]
Next, the first laser beam length 482 of the measuring device 480 irradiates the substrate 10 with the first light beam S1 from the direction intersecting the electron beam, and the first light beam transmitted through the substrate 10 is transmitted. The first light intensity distribution is detected by the light reception of S1.
[0164]
At this time, since the first light beam S1 is reflected at the bottom of the base material 10, the (height) position on the flat portion of the base material 10 is measured and calculated based on the first intensity distribution. It will be. However, in this case, the (height) position on the curved surface portion 12 of the substrate 10 cannot be measured.
[0165]
Therefore, in this example, a second laser length measuring device 486 is further provided. That is, the second laser length measuring device 486 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 transmits the base material 10. When the second light beam S2 is received by the second light receiving unit 488, the second light intensity distribution is detected, and based on this, the position is measured and calculated.
[0166]
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.
[0167]
(Outline of drawing position calculation principle)
Next, an outline of the principle of performing drawing in the electron beam drawing apparatus 401 will be described.
[0168]
In the base material 10, before placing the base material 10 on the XYZ stage 430 in advance, a plurality of, for example, three reference points P00, P01, P02 by the second marks 15 on the base material 10 are determined. The position is measured in advance (first measurement). As a result, a 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 can be calculated.
[0169]
On the other hand, the same processing is performed after the substrate 10 is placed on the XYZ stage 430. That is, a plurality of, for example, three reference points P10, P11, and P12 on the base material 10 are determined and their positions are measured (second measurement). As a result, a second reference coordinate system in the three-dimensional coordinate system is calculated.
[0170]
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.
[0171]
Note that the second measurement described above can be performed using a measurement device 480 which is a first measurement unit of the electron beam drawing apparatus 401.
[0172]
The first measurement needs to be measured in advance at another location using another measuring device (shape measuring device). As such a measuring device for measuring the reference point in advance before placing the substrate 2 on the XYZ stage 430, a measuring device (second measuring means) having the same configuration as the measuring device 480 described above is used. ) Can be adopted. In this case, the measurement result from the measurement device is input at, for example, a measurement information input unit, or is transferred via a network (not shown) connected to the control circuit 492 and stored in a memory or the like. .
[0173]
As described above, the drawing position is calculated, and the focal position of the electron beam is controlled to perform drawing.
[0174]
Specifically, the focal position of the electron beam focal depth FZ (beam waist BW) is adjusted and controlled to a drawing position in one field (m = 1) of the unit space in the three-dimensional reference coordinate system. (This control is performed by either or both of the adjustment of the current value by the electron lens 416 and the drive control of the XYZ stage 430 as described above.) And, for example, by sequentially scanning one field, 1 Drawing in the field will be performed. 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.
[0175]
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.
[0176]
In this way, the position of the second mark is used as a reference point and the drawing process is performed.
[0177]
(About processing procedure)
Next, when manufacturing the base material having the above-described configuration using the above-described various apparatuses, a processing step as a premise thereof, a formation step of the second mark by the focused ion beam processing apparatus, The processing procedure in applying the resist will be described in detail with reference to FIGS. In the description of FIGS. 8 and 9, some of the reference numerals are omitted.
[0178]
(Processing process by SPDT)
First, as shown in FIG. 8, when cutting a base material, the base material (base material) is set on a fixed portion which is a chuck of an ultra-precision lathe, for example, an SPDT (Single Point Diamond Turning) processing device ( Step, hereinafter “S101”).
[0179]
Next, curved cutting and aspherical processing are performed on the base material by diamond cutting.
[0180]
Subsequently, the concentric first mark is processed (S102). Here, the first mark is formed and processed in a substantially concentric manner on the outer peripheral portion of the base material on the base material in the same processing setup as the curved surface portion. At this point, there is no deviation between the rotation axis center (the apex of the three-dimensional shape and the optical axis of the subsequent optical element) and the first mark.
[0181]
In addition, since the cutting edge of the diamond tool has wear or a pre-formed uneven portion (or a shape having one or more inflection points), it is darkened in an optical microscope or the like by a single cut. A first mark is formed which is composed of irregularities in which a visual field part and a bright field part are alternately formed. This first mark has a shape feature (such as a different orientation of the surface, a difference in unevenness exceeding the depth of focus of the observation system, etc.) so as to obtain a clean edge image corresponding to the dark field portion and the bright field portion. Will have. Note that the first mark may be formed by a plurality of cuts by shifting the position of the blade edge.
[0182]
And a base material is removed from the fixing | fixed part which is a chuck | zipper of a SPDT processing apparatus (S103), and a cutting process is complete | finished. Further, the substrate is dried after being washed.
[0183]
(Second mark forming process by focused ion beam processing apparatus)
Next, the base material on which the curved surface portion and the concentric first mark are formed by cutting is set on the stage of a FIB (focused ion beam) processing apparatus (S104). Further, the concentric first mark is detected by the image recognition means (image recognition unit) of the FIB processing apparatus (S105).
[0184]
Subsequently, on the basis of the formation position of the concentric first mark, the second mark is formed in at least three places by FIB processing (S106). In the subsequent process, the second mark enables highly accurate positioning.
[0185]
The second mark recognizes the first mark with a focused ion beam (FIB) and digs in points, lines, and marks. The line width can be narrowed down to 0.001 to 0.050 [μm], more preferably about 20 [nm].
[0186]
Thereafter, the base material on which the second mark is formed is removed from the stage of the FIB processing apparatus (S107). Thereby, the processing process of the second mark is completed.
[0187]
In this way, as shown in FIG. 10A, the base material 500 on which the curved surface portion 516, the first mark 517, and the second mark 515 are formed is obtained.
[0188]
Next, as shown in FIG. 8, a protective tape is applied to the second mark formed on the substrate (S108).
[0189]
(Coating material application process)
Next, the base material is set on a spin coater (S109), and a press pin (rotational application at the first rotational speed) is performed while flowing down the resist (coating material) (S110). Next, the main spin (rotation at a second rotation speed larger than the first rotation speed) is performed (S111).
[0190]
More specifically, an alignment operation of the spin coater chuck is performed by a driving unit at a predetermined resist dropping position, and the spin coater chuck is driven by a driving unit at a predetermined first rotation number (for example, 200 rpm) by a rotation number control unit. Rotate in the direction to start the press pin.
[0191]
Then, in a state where the substrate is rotated, a predetermined amount of the resist solution L is continuously flowed down and supplied to the rotation center by the coating material applying means. At this time, various control conditions such as the resist coating amount and the environmental condition according to the rotation speed of the spin coater chuck so that the film thickness is uniform are controlled by the coating amount control means, the rotation speed control means, and the control means. .
[0192]
In this press pin, the resist continuously flows down to the top of the curved surface portion of the base material, and the resist that has flowed down to the top as the base material rotates at a predetermined first rotational speed The resist is applied while smoothly flowing down from the top portion toward the peripheral curved surface portion and the peripheral flat surface portion around the curved surface portion while maintaining a substantially uniform film thickness.
[0193]
During this time, when the resist is continuously supplied and rotated at a predetermined rotational speed, the resist L spreads from the curved surface portion to the peripheral flat surface portion via the peripheral curved surface portion.
[0194]
Next, after a predetermined period of time, the coating material supply time control unit issues an instruction to the coating material coating unit to stop the resist supply, stops the resist supply, and the second rotation speed becomes greater than the first rotation speed. The number of rotations is increased to the number of rotations (for example, 700 rpm) using the rotation number control means, and the main spin is performed. In this main spin, it is preferable to rotate at a rotation speed of, for example, 700 rpm. In this main spin, the continuous supply of the resist is stopped, and the substrate to which the resist is applied is rotated at a second rotational speed larger than the first rotational speed.
[0195]
Subsequently, a baking (heating) process is performed at a predetermined temperature on the substrate coated with the resist (S112). Thereafter, the substrate coated with the resist is removed from the spin coater (S113), and the resist coating process is completed. In this step, since the resist is applied with the protective tape applied to the second mark, the shape of the second mark is maintained.
[0196]
In this way, as shown in FIG. 10B, a base material 500 is obtained on which the resist L on which the protective seal 520 is attached is applied.
[0197]
Then, as shown in FIG. 8, after these resist coatings are completed, the protective tape protecting the second mark is peeled off (S114).
[0198]
Note that after the spin coating, it is preferable to measure the thickness of the resist film and evaluate the resist film.
[0199]
(Shape measurement process)
Next, the base material is set on a shape measuring device (second measuring device) (S115), and the second mark is detected by the image recognition means of the shape measuring device (S116). Such a reference position is recognized.
[0200]
That is, the three reference points P0n = (xn, yn, zn) by the second mark of the base material, each measurement of n = 1 to 3, and the measurement of the height Ho (x, y) of each part of the base material are shaped. Use a measuring instrument.
[0201]
Further, the shape data of the substrate to be coated is measured using the detected second mark as a reference and recorded in the storage means (S117). Then, a shape measurement process is complete | finished by removing a base material from a shape measuring device (S118).
[0202]
(Electron beam drawing process)
Next, as shown in FIG. 9, the base material measured by the shape measuring instrument is set on the stage of an electron beam (EB) drawing apparatus (S119).
[0203]
Then, the second mark is detected by the SEM which is an observation system mounted on the electron beam drawing apparatus, and the position coordinates of the second mark on the XYZ stage of the electron beam drawing apparatus are acquired (S120). At this time, the shape data measured by the shape measuring instrument is written from the storage means of the shape measuring instrument to the storage means in the electron beam drawing apparatus. This writing may be either automatic or manual input.
[0204]
Subsequently, based on the measured shape data of the base material that has already been measured, the XYZ stage of the electron beam drawing apparatus is driven so as to fit the drawing field of the electron beam drawing apparatus to give a desired dose (S121), A predetermined shape of electron beam writing is performed on the substrate. After that, drawing with the electron beam B is performed on the base material 500 shown in FIG.
[0205]
In the present embodiment, the measurement result measured by the shape measuring instrument is input using the measurement information input unit or the like of the electron beam drawing apparatus. However, the electron beam drawing apparatus and the shape measuring instrument are used. Are connected to a network in a single clean room or chamber, and the measurement results measured by the shape measuring device are uniquely stored in the storage means in the electron beam lithography system. In this case, the above input operation is not necessary. This "system" includes a shape measuring device (second measuring device) for measuring the substrate in advance before the above-mentioned setting, and a measuring device (first measuring device) for measuring the substrate after setting. It may be defined as an electron beam drawing apparatus including two measuring devices. Furthermore, a configuration in which these measurement devices can be combined into one for both measurements (for example, in the conveyance path between chucking the substrate and then conveying it onto the stage, the measurement position (first position) before setting) A configuration in which the measurement apparatus moves between the measurement position after setting (second position) and the measurement stage for measurement before setting is positioned at the first position and the stage is positioned at the second position, or the measurement stage A stage may be prepared, and any stage may be positioned as necessary at the drawing position measurement position.
[0206]
Here, in more detail, the drawing process uses a measuring device provided in the drawing region of the electron beam drawing apparatus to measure the three reference points P1n (Xn, Yn, Zn) by the second mark of the substrate. To measure.
[0207]
Then, in the electron beam drawing apparatus, the information on the three reference points P0n (xn, yn, zn) and the information on the height Ho (x, y) of each part (first coordinate system) measured in advance above, Based on the information (second coordinate system) of the measured three reference points P1n (Xn, Yn, Zn), the optimum focus position Hp (x, y) of the beam in the electron beam drawing apparatus is calculated. .
[0208]
Incidentally, this is only for one field (for example, a unit space such as 0.5 × 0.5 × 0.05 mm) (m = 1). Incidentally, drawing is performed by the beam scanning in this one field. Next, the XYZ stage is moved to a specific field divided by m and a drawing process is performed for a position within the focal depth f. In this way, drawing is performed for other fields.
[0209]
Subsequently, the base material drawn from the stage of the electron beam drawing apparatus is removed (S122), and the electron beam drawing process for the base material is ended.
[0210]
(Development and etching process)
Next, as shown in FIG. 9, resist development is performed while positioning the substrate, and a resist shape is obtained (S123). Here, a step of evaluating the resist shape may be performed by SEM observation or a film thickness measuring instrument.
[0211]
Subsequently, dry etching is performed on the substrate, and the resist shape is copied onto the substrate (S124). Thereby, for example, a diffraction grating structure 502 as shown in FIG.
[0212]
(Mold forming process)
Then, as shown in FIG. 10 (E), in order to create a mold 530 for the base material 500 that has been surface-treated, as shown in FIG. The substrate is electroformed by performing processing or the like (S125).
[0213]
Next, the substrate is removed and demolding is performed (S126). Then, with reference to the second mark transferred to the electroforming, the electroforming is performed so that the center position of the base material shape portion transferred to the electroforming matches the outer shape center position of the shaped mold. Is shaped and surface-treated to obtain a mold shape (S127).
[0214]
In this way, as shown in FIG. 10F, a mold 530 having a shape 533 corresponding to the diffraction grating, a shape 531 corresponding to the first mark, and a shape 532 corresponding to the second mark is obtained. .
[0215]
Thereafter, although not shown, a mold surface treatment or evaluation of the mold is performed, and after the evaluation, a molding substrate can be obtained by injection molding using the mold. Thereafter, the molded substrate is evaluated.
[0216]
As described above, according to the present embodiment, the second mark is a position for recognizing the position in the shape measurement of the base material by the shape measuring instrument (measuring device) and for recognizing the position coordinates in the three-dimensional electron beam drawing apparatus. It is used for recognition, position recognition at the time of mold creation, etc. When forming such a second mark, the base material (base material) is processed to form a curved surface portion on the base material In the processing step to be performed, it is formed concentrically continuously (with the same setup).
[0217]
Normally, when the curved surface portion is formed, the base material is rotated by the rotation holding member, and the cutting is performed by bringing the cutting tool into contact with the curved portion. However, the concentric first mark can be similarly processed. . That is, since the rotation center when the substrate rotates is in a fixed state, the central axis of the cut curved surface portion coincides with the central axis of the concentric first mark. Thereby, a line equidistant from the center of the curved surface portion can be formed on the line of the first mark. Thereby, the concentric axis deviation can be made within 1 (μm). ,
Since the second mark is formed on the basis of the first mark, the center position of the base material (curved surface portion) can be determined by recognizing the second mark without recognizing the first mark. The reference (position on the base material) for grasping can be recognized.
[0218]
At this time, the number of the second marks that can be calculated by the center point of the curved surface portion, for example, at least three or more, is formed so that the center position of the curved surface portion can be more easily recognized by recognizing the second mark. It will be certain.
[0219]
In addition, since the first mark is formed by an uneven line portion composed of a bright field and a dark field, when the concave portion or the convex portion of the first mark is observed with an optical microscope, the first mark is within the range of the concave portion or the convex portion. Since an edge image arranged as a boundary line between the dark field and the bright field is obtained, the first mark can be easily recognized. Moreover, when forming the line part which consists of these bright fields and dark fields, it can form easily by utilizing the unevenness | corrugation of the blade edge | tip of a cutting tool. In particular, as the cutting tool is used, a blade with a special concavo-convex shape is prepared by paying attention to the fact that the concavo-convex shape (having one or more inflection points) is uniquely formed by wear of the cutting edge. Without it, a line consisting of a bright field and a dark field can be formed.
[0220]
In addition, with such a blade shape, it is possible to form a plurality of lines with a single cut.
[0221]
In addition, it is preferable that the line which consists of a bright field and a dark field comprises a cross-sectional substantially uneven | corrugated shape, and the structure which changes the direction of a surface at least may be sufficient. At this time, by providing an uneven difference (step) exceeding the depth of focus of the observation system, an edge image corresponding to the boundary between the bright field and the dark field is obtained by the optical microscope when observing the bottom wall of the recess with the optical microscope. And the recognition of the first mark is more prepared.
[0222]
Further, the second mark has a substantially cross shape including a first line substantially parallel to the line of the first mark and a second line substantially orthogonal to the first line. Even though the 2 mark is a fine line, it can be readily recognized.
[0223]
Furthermore, these lines can be formed as fine lines by a focused ion beam processing apparatus, and these fine lines are preferably formed with a width of about 1 to about 50 nm, for example. By engraving and applying such fine lines, the concentric axis deviation falls within, for example, about 1 [μm], and is a fine line of about 0.001 to about 0.050 [μm]. The position accuracy and resolution of the mark recognition information of the beam drawing apparatus is improved.
[0224]
Further, by forming the first line or the second line longer, the second mark can be formed more easily.
[0225]
Further, the second mark may be formed by forming a thin film obtained by vapor-depositing carbon on a base material and processing the thin film. In this case, in addition to the edge effect of the line by carbon, by forming sides in the deposited carbon film, the outer periphery of the point has a contour, a large area, and a shape that is easier for humans to recognize Become.
[0226]
At this time, it is more preferable that the FIB processing apparatus is vapor-deposited with an interval of 0.001 to 0.050 [μm] with respect to carbon, and the gap portions are orthogonal to each other. This eliminates the need for a protective tape or the like for preventing the resist from spreading on the portion where the second mark is to be applied when the resist is applied.
[0227]
Furthermore, even when a conductive film for preventing charge-up at the time of electron beam writing, such as an Au film, is pressed onto the resist, by engraving, a gap between Au and a base material such as Si is obtained. The contrast of the SEM observation image can be obtained.
[0228]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the following, description of the substantially similar configuration of the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described.
[0229]
In the first embodiment described above, the first and second marks are transferred to electroforming in the process of manufacturing a mold or the like for manufacturing an optical lens such as an optical element by injection molding. Without transferring the first and second marks to electroforming, the shape of only the curved surface portion of the base material is transferred to electroforming, and the curved surface shape of the base material (and the blaze shape on the curved surface portion) is transferred. You may use the method of comprising the metal mold | die for obtaining.
[0230]
That is, the same processing as S101 to S124 is performed. Specifically, the base material is machined with a cutting bit on the base material by the above-described ultra-precision lathe to form a base material 600 having a curved surface portion 616 as shown in FIG. 1 mark 617 is formed. Then, the second mark 615 is formed by the FIB processing apparatus. Subsequently, as shown in FIG. 11B, a protective tape 620 is applied to the second mark 615 to apply a resist, and after completion, the protective tape 620 is peeled off, and FIG. Electron beam drawing is performed as shown.
[0231]
Then, development processing and etching processing are performed to obtain a diffraction grating structure 602 shown in FIG.
[0232]
The steps so far are the same as those in the first embodiment, but here, as indicated by the dotted line K, the peripheral surface portion is cut out to have a shape of only the curved surface portion.
[0233]
And in order to produce the metal mold | die 630 with respect to the base material 600 only of the curved surface part provided with the diffraction grating structure 602, as shown to FIG. Then, as shown in FIG. 11F, a process of peeling the base material 600 and the mold 630 is performed.
[0234]
A surface treatment is performed on the mold 630 peeled from the surface-treated substrate, and the mold 630 is evaluated. After the evaluation, a molding base material is created using the mold 630.
[0235]
As described above, according to the present embodiment, when a mold for injection molding the above-described optical element is manufactured, the shape of only the curved surface portion can be obtained. In the case of such a configuration, cutting may be performed in any process as long as it is after electron beam drawing. In any of these steps, the peripheral plane portion and the peripheral curved surface portion are cut. Thereby, the base material of only the curved surface part which each cut the surrounding curved surface part and the surrounding plane part can be comprised.
[0236]
Furthermore, in the above-described example, a mold that does not form the first and second marks is used, but a mold that does not form only the second mark may be used.
[0237]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 12 (A) and 12 (B) are explanatory diagrams showing a third embodiment according to the present invention.
[0238]
In the above-described embodiment, the second position recognition unit is configured to form the second mark. However, as shown in FIGS. 12A and 12B, for example, a recess or You may comprise a convex part and a position recognition mark, respectively. Specifically, the base material 730 includes a curved surface portion 732 including an effective curved surface portion 732a, a surrounding flat surface portion 734, a surrounding curved surface portion 736, a first position recognition portion 737, and a resist outflow provided on the surrounding flat surface portion 734. A convex portion or concave portion 738 which is a direction control member, and a position recognition mark 735 provided on the peripheral plane portion 734 outside the convex portion or concave portion 738 are configured. As a result, the direction in which the resist is spread and spread can be controlled by the convex portion or the concave portion 738 as shown by an arrow J. By forming the position recognition mark 735 on the outer side, the periphery of the position recognition mark 735 can be formed. The resist will not spread. Thereby, position recognition in a later process becomes easier. The position recognition mark is preferably configured on the same plane as the surrounding plane portion.
[0239]
Although the apparatus and method according to the present invention have been described according to some specific embodiments thereof, those skilled in the art will recognize the embodiments described in the text of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. Various modifications are possible.
[0240]
For example, the base material itself may be made by injection molding in the step before resist application. In this case, the first and second marks may be created in advance on the substrate, and the first mark and the second mark may be created by injection molding. This is preferable when the base material is mass-produced.
[0241]
In addition, the curved surface portion of the substrate is formed by one cutting tool, and then the first mark is formed and configured. However, the curved surface portion is formed by using one or more cutting tools by using two or more cutting tools. A method and a configuration in which the position recognition mark is formed with the other cutting tool while forming may be used.
[0242]
Furthermore, the above embodiment includes various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. That is, it goes without saying that examples include combinations of the above-described embodiments, or any one of them and any of the modifications. In this case, even if not specifically described in the present embodiment, the operational effects obvious from the respective configurations disclosed in the respective embodiments and modifications can of course be exhibited in the present example as well. . Moreover, the structure by which some structural requirements were deleted from all the structural requirements shown by embodiment may be sufficient.
[0243]
The above description discloses only one example of the embodiment of the present invention, and can be appropriately modified and / or changed within a predetermined range. However, each embodiment is illustrative. , Not limiting.
[0244]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the base material is formed, the base material is rotated by the rotation holding member, while cutting is performed by bringing the cutting tool into contact with the base material. By processing the first position recognition unit with the same setup as the processing to be formed, the rotation center of the substrate coincides with the rotation center of the first position recognition unit. Thus, by using the first position recognition unit as a reference for various position recognitions in various manufacturing processes, the accuracy of position recognition in each manufacturing process is improved, and the processing accuracy is improved. In addition, it is possible to reduce misalignment of the final generated base material.
[0245]
Further, by forming the second position recognition unit with reference to the first position recognition unit, the base material can be recognized by recognizing the second position recognition unit without recognizing the first position recognition unit. It is possible to recognize a reference for grasping the center position of the. For example, the second position recognizing unit recognizes the position in measuring the shape of the base material whose shape changes three-dimensionally, recognizes the position in the three-dimensional electron beam drawing apparatus, and recognizes the position when creating the mold. It is used for performing etc. At this time, by forming the number of second position recognition units that can calculate the center point of the base material, the calculation of the center position of the base material becomes easier and more reliable.
[0246]
Further, the second position recognition unit forms a substantially cross shape including a first line substantially parallel to the line of the first position recognition unit and a second line substantially orthogonal to the first line. Therefore, it becomes possible to recognize easily.
[0247]
In addition, since the first position recognition unit is formed by a line portion composed of a bright field and a dark field, an edge image arranged as a boundary line can be obtained at the time of observation, so that the first position recognition unit can be easily recognized. It becomes. Furthermore, when forming the line part which consists of a bright field and a dark field, it can form easily by utilizing the unevenness | corrugation by abrasion of the blade edge | tip of a cutting tool.
[0248]
Furthermore, the second position recognition unit can be formed by forming a thin film on which carbon is vapor-deposited on a base material and processing the thin film, and by the edge effect of the line, the second position recognition unit is more human because it has an area due to the outer contour. The shape is easy to recognize.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are explanatory views showing the structure of a substrate according to an embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a cross-sectional view and FIG. 1B is a plan view.
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing details of a base material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2A is a plan view showing an example of a first position recognition unit. (B) is a top view which shows an example of a 2nd position recognition part.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific example of a second position recognition unit for a substrate according to an embodiment of the present invention.
4A is a functional block diagram showing an example of the configuration of an ultra-precision lathe used for processing a substrate, and FIG. 4B is a diagram of the ultra-precision lathe of FIG. It is a perspective view which shows an example of the blade edge | tip of a diamond tool.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a focused ion beam processing apparatus used for processing a substrate.
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of the configuration of a coating agent coating apparatus used for processing a substrate.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of an electron beam drawing apparatus.
FIG. 8 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the substrate manufacturing method of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the substrate manufacturing method of the present invention.
FIGS. 10A to 10F are explanatory views for explaining an example of the entire processing procedure when a molding die is formed using a base material.
FIGS. 11A to 11F are explanatory views for explaining an example of the entire processing procedure when forming a molding die using a base material.
FIGS. 12A and 12B are explanatory views showing an example of another embodiment of a substrate.
[Explanation of symbols]
10 Base material
12 Curved surface
14 Perimeter plane
15 Second mark (second position recognition unit)
16 Surrounding curved surface
17 1st mark (1st position recognition part)
100 Super-precision lathe (SPDT processing equipment)
200 Focused ion beam processing equipment
301 Coating material coating device
401 Electron beam drawing apparatus

Claims (19)

電鋳によって形状を転写して光学素子の金型を製造するための基材の微細加工を行う微細加工方法であって、
基材を回転保持し、基材の被加工面に対して切削手段を相対移動させることにより、前記基材を所定の形状に形成する第１工程と、
前記基材の回転軸が移動しない状態で、前記基材に位置認識の基準となる位置認識部を形成する第２工程と、
電子ビームによる描画を行う電子ビーム描画装置のステージ上に前記基材を載置するとともに、検出手段により前記基材の位置認識部を検出して位置座標を取得し、かつ、取得された位置座標に基づいて前記基材に３次元的に電子ビームによる描画を行う第３工程とを有し、
前記位置認識部は、前記回転中心軸に対して略同心円状に形成された第１の位置認識部を含み、
前記位置認識部は、前記第１の位置認識部を基準として形成された第２の位置認識部を含み、前記第２の位置認識部を前記第１の位置認識部より細い線にて形成することを特徴とする光学素子の金型を製造するための基材の微細加工方法。A fine processing method for performing fine processing of substrates for manufacturing a mold of the optical element by transferring the shape by electroforming,
A first step of forming the base material in a predetermined shape by rotating and holding the base material and moving the cutting means relative to the processing surface of the base material;
A second step of forming a position recognition unit serving as a reference for position recognition on the base material in a state where the rotation axis of the base material does not move;
The substrate is placed on a stage of an electron beam drawing apparatus that performs drawing with an electron beam, the position recognition unit of the substrate is detected by the detection means, and the position coordinates are acquired, and the acquired position coordinates And a third step of performing three-dimensional drawing with an electron beam on the substrate based on
The position recognition unit includes a first position recognition unit formed substantially concentrically with respect to the rotation center axis,
The position recognition unit includes a second position recognition unit formed on the basis of the first position recognition unit, and the second position recognition unit is formed by a line thinner than the first position recognition unit. A substrate microfabrication method for producing a mold for an optical element. 前記第２の位置認識部の位置座標に基づいて、前記基材に３次元的に電子ビームによる描画が行われることを特徴とする請求項１に記載の基材の微細加工方法。The substrate microfabrication method according to claim 1, wherein the substrate is drawn three-dimensionally by an electron beam based on the position coordinates of the second position recognition unit. 前記第１の位置認識部は、前記基材の回転中心と略同心の同心円状に形成され、
前記第２工程は、
前記第１の位置認識部を認識する工程と、
前記第１の位置認識部と略平行な第１の線を形成する工程と、
前記第１の線と略直交する第２の線を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の基材の微細加工方法。The first position recognition unit is formed in a concentric shape substantially concentric with the rotation center of the base material,
The second step includes
Recognizing the first position recognition unit;
Forming a first line substantially parallel to the first position recognition unit;
Forming a second line substantially orthogonal to the first line;
The method for microfabricating a substrate according to claim 1, comprising: 前記第１の線及び前記第２の線による略十字形状を、前記第１の位置認識部の周囲に亘って、前記基材の中心位置が算出可能な個数形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基材の微細加工方法。The method further includes the step of forming a substantially cross shape by the first line and the second line so that the center position of the base material can be calculated around the first position recognition unit. The fine processing method of the base material according to claim 1. 前記略十字形状を、前記第１の位置認識部の周囲に亘って少なくとも３個以上形成することを特徴とする請求項４に記載の基材の微細加工方法。5. The substrate microfabrication method according to claim 4, wherein at least three of the substantially cross shapes are formed around the first position recognition portion. 前記第２工程では、集束イオンビーム加工装置を用いて微細線を掘り込むことにより前記第２の位置認識部を形成することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の基材の微細加工方法。4. The substrate fine according to claim 1, wherein in the second step, the second position recognition unit is formed by digging a fine line using a focused ion beam processing apparatus. 5. Processing method. 前記第１の位置認識部を、異なる面の向きを有する形状にて形成されることを特徴とする請求項１に記載の基材の微細加工方法。2. The substrate microfabrication method according to claim 1, wherein the first position recognition unit is formed in a shape having a different surface orientation. 前記第１の位置認識部を、明視野と暗視野からなる線にて形成することを特徴とする請求項１に記載の基材の微細加工方法。2. The substrate microfabrication method according to claim 1, wherein the first position recognition unit is formed by a line composed of a bright field and a dark field. 前記明視野と暗視野からなる線を切削バイトの刃先の凹凸を利用して形成することを特徴とする請求項８に記載の基材の微細加工方法。9. The substrate microfabrication method according to claim 8, wherein the line composed of the bright field and the dark field is formed by using unevenness of a cutting edge of a cutting tool. 前記凹凸は、切削バイトの刃先の摩耗により形成されたものであることを特徴とする請求項９に記載の基材の微細加工方法。The irregularities, fine processing method of a substrate according to claim 9, characterized in that formed by the wear of the cutting edge of the cutting tool. 前記明視野と暗視野からなる線は、断面略凹凸形状であることを特徴とする請求項８に記載の基材の微細加工方法。9. The method for finely processing a substrate according to claim 8, wherein the line composed of the bright field and the dark field has a substantially concavo-convex shape in cross section. 前記凹凸は、前記第１の位置認識部を観察する観察光学系の焦点深度を超える段差を有することを特徴とする請求項９に記載の基材の微細加工方法。10. The substrate microfabrication method according to claim 9, wherein the unevenness has a step that exceeds a depth of focus of an observation optical system that observes the first position recognition unit. 前記明視野と暗視野とが交互に複数形成された線を、前記切削バイトの刃先の位置をずらして、複数回の切り込みにより形成することを特徴とする請求項８に記載の基材の微細加工方法。The fine line of the base material according to claim 8, wherein the line in which the bright field and the dark field are alternately formed is formed by a plurality of incisions by shifting the position of the cutting edge of the cutting tool. Processing method. 基材を加工装置により加工することで基材の製造を行う基材の製造方法であって、
前記基材を加工する加工装置の切削バイトを、前記基材を回転保持する回転保持部材に保持された前記基材の被加工面に対して相対移動させることにより、前記基材を特定の形状に形成する第１工程と、
前記基材に前記特定の形状を形成した後に、前記回転保持部材に保持された前記基材が回転する回転中心軸が移動しない状態で、前記基材に位置認識の基準となる第１の位置認識部を形成する第２工程と、
前記第１の位置認識部の位置を基準として、前記基材の位置決め用の基準となる第２の位置認識部を形成する第３工程とを有し、
前記第２の位置認識部を前記第１の位置認識部より細い線にて形成し、電子ビームによる描画を行う電子ビーム描画装置のステージ上に前記基材を載置し、検出手段により前記基材の前記第２の位置認識部を検出して位置座標を取得し、取得された位置座標に基づいて前記基材に３次元的に電子ビームによる描画を行うことを特徴とする基材の製造方法。A method of manufacturing a substrate by manufacturing the substrate by processing the substrate with a processing apparatus,
By moving a cutting tool of a processing apparatus for processing the base material relative to a processing surface of the base material held by a rotation holding member that rotates and holds the base material, the base material is moved into a specific shape. Forming a first step;
After the specific shape is formed on the base material, the first position serving as a reference for position recognition on the base material in a state in which the rotation center axis of rotation of the base material held by the rotation holding member does not move. A second step of forming a recognition unit;
Using the position of the first position recognition unit as a reference, and forming a second position recognition unit serving as a reference for positioning the base material,
The second position recognizing unit is formed with a line thinner than the first position recognizing unit, the base is placed on a stage of an electron beam drawing apparatus that performs drawing with an electron beam, and the base is detected by a detecting means. Manufacturing a base material characterized in that the second position recognition unit of the material is detected to acquire position coordinates, and drawing is performed three-dimensionally on the base material by an electron beam based on the acquired position coordinates. Method. 前記基材への電子ビームによる描画の前に前記基材表面に塗布材を塗布し塗布層を形成し、前記塗布層に対して電子ビームが行われることを特徴とする請求項１４に記載の基材の製造方法。  15. The coating material according to claim 14, wherein a coating material is applied to the surface of the base material to form a coating layer before the electron beam is drawn on the base material, and the electron beam is applied to the coating layer. A method for producing a substrate. 前記塗布材の塗布の前に前記第２の位置認識部に対して保護部材を貼付し、塗布材の塗布後、前記保護部材が取り外されることを特徴とする請求項１５に記載の基材の製造方法。  The substrate according to claim 15, wherein a protective member is attached to the second position recognition unit before application of the application material, and the protection member is removed after application of the application material. Production method. 前記基材が樹脂にて形成されることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のうちいずれか一項に記載の基材の製造方法。The said base material is formed with resin, The manufacturing method of the base material as described in any one of Claim 14 thru | or 16 characterized by the above-mentioned. 前記基材がｎ型シリコンにて形成されることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のうちいずれか一項に記載の基材の製造方法。The method of manufacturing a base material according to any one of claims 14 to 16 , wherein the base material is formed of n-type silicon. 前記切削バイトをダイアモンドバイトにて切削しながら形状加工を行うことを特徴とする請求項１４に記載の基材の製造方法。  The method of manufacturing a base material according to claim 14, wherein the shape processing is performed while cutting the cutting tool with a diamond tool.
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