JP4196324B2 - Manufacturing method of mold for molding optical element and manufacturing method of optical element - Google Patents

Manufacturing method of mold for molding optical element and manufacturing method of optical element Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子を成形可能な光学素子成形用金型を製造するための母型の製作方法、光学素子成形用金型の製作方法及び光学素子の製作方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、急速に発展している光ピックアップ装置の分野では、極めて高精度な対物レンズなどの光学素子が用いられている。プラスチックやガラスなどの素材を、金型を用いてそのような光学素子に成形すると、均一な形状の製品を迅速に製造することができるため、かかる金型成形は、そのような用途の光学素子の大量生産に適しているといえる。ここで、金型は消耗品であり、また不測の事態による破損なども予想されることから、高精度な光学素子を成形するためには、定期的或いは不定期の金型交換が必要であるといえる。従って、光学素子を成形するための金型も、一定精度の金型をある程度の量だけ予め用意しておく必要があるといえる。
【0003】
ここで、単結晶ダイヤモンド工具などを用いた切削加工で金型を製造した場合、手間がかかる上に、全く同一形状の金型を切り出すことは困難といえ、それ故金型交換前後で光学素子製品の形状バラツキが生じる恐れがあり、又コストもかかるという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し、光学素子の光学面に対応した母光学面を有する母型に対し、電鋳を成長させることで、金型を製作しようとする試みがある。このような電鋳による金型製作手法を用いると、精度の良い母型を一つ用意するだけで、寸法バラツキの少ない光学素子成形用金型を比較的容易に得ることができる。
【0005】
しかるに、素材の切削加工から複数の工程を経て母型が完成するため、その間、一連の加工の基準となる部位が必要である。光学素子の設計上の基準は、一般的には光軸であるので、本来的には光軸に一致するマークを設けるのが好ましいが、母光学面にそのようなマークを設けることは、光学面の形状を損なうため不可能である。
【0006】
これに対し、光ピックアップ装置に用いるある種の光学素子には、収差特性を良好にすべく光学面の光軸に同心の回折輪帯を設けることが行われている。そこで、母型の母光学面に回折輪帯に対応する輪帯を形成すれば、電鋳処理後、かかる輪帯を用いることで、光軸の位置を精度良く推定することはできる。しかしながら、輪帯から光軸を検出し、それを基準として加工を行うということは、輪帯を読み取る装置を必要とし、又手間もかかる。更に、母光学面に、回折輪帯に対応した輪帯のごとき、光軸に対して同心円の構成が存在しない場合、かかる手法を用いることができないという問題がある。
【0007】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、加工基準を確保することで、より容易に精度の高い光学素子成形用金型を製作できるその製作方法、並びにかかる光学素子成形用金型により成形される光学素子の製作方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的は以下の構成により解決される。
本発明の光学素子成形用金型の製作方法は、
母型部材を回転させつつ該母型部材上に光学素子の母光学面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材を回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記母型部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材の前記母光学面上に所定の形状を有する光学面を形成する工程と、
前記母型部材に対し電鋳処理を行うことにより、前記母型部材の光学面に対応する光学転写面を有する電鋳部材を形成する工程と、
前記光学素子成形用金型を得るべく、前記電鋳部材および前記母型部材を一体に回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記電鋳部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面に基づいて、前記電鋳部材の外周面を切削加工する工程と、を含むことを特徴とする。
【0009】
前記母型部材の前記母光学面上に所定の形状を有する光学面を形成する工程はさらに、
レジスト膜を前記母光学面上に形成する工程と、
前記レジスト膜に対し電子ビームを照射し、輪帯形状を描画する工程と、
現像処理を行って、前記母光学面に輪帯形状を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【0010】
更に、前記母型部材と前記電鋳部材を一体とし、前記母型部材の外周面を基準として前記電鋳部材の外周面が切削加工されることを特徴とする。
【0011】
更に、前記電鋳部材は、前記母型部材の外周面を基準として旋盤の回転軸と前記母型部材の光軸とを一致させるように前記母型部材を前記旋盤に取り付けた後に、切削加工されることを特徴とする。
【0012】
更に、前記母型部材は電極部材を含むとともに、前記電極部材の外周面に絶縁剤が設けられていることを特徴とする。
【0013】
更に、前記母型部材上の前記母光学面と前記母型部材の前記外周面は同時に加工されることを特徴とする。
【0014】
更に、前記母型部材は電極部材に母型の素材を固定することにより得られることを特徴とする。
【0015】
更に、母光学面は母型の素材が切削加工されることにより形成されることを特徴とする。
【0016】
更に、前記母型部材は電極部材に母型の素材を成膜することにより得られることを特徴とする。
【0017】
本発明の光学素子成形用金型の製作方法は、
第1の旋盤に母型部材を取り付ける工程と、
前記第1の旋盤上の前記母型部材を回転させつつ前記母型部材上に、光学素子の母光学面を切削加工により形成する工程と、
前記第1の旋盤上の前記母型部材を回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記母型部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材を前記第1の旋盤から取り外す工程と、
前記母型部材の前記母光学面上にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層上に所定の形状を描画する工程と、
前記母型部材の前記母光学面に所定の形状を有する光学面を形成するよう現像を行う工程と、
前記母型部材に対し電鋳処理を行うことにより、前記母型部材の光学面に対応する光学転写面を有する電鋳部材を形成する工程と、
前記母型部材と前記電鋳部材を第2の旋盤に取り付ける工程と、
前記光学素子成形用金型を得るべく、前記電鋳部材および前記母型部材を一体に回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記電鋳部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面に基づいて、前記電鋳部材の外周面を切削加工する工程と、
光学転写面を有する光学素子を得るべく、前記母型部材から前記電鋳部材を脱型する工程と、を含むことを特徴とする。
【0018】
更に、前記母型部材と前記電鋳部材を一体とし、前記母型部材の外周面を基準として前記電鋳部材の外周面が切削加工されることを特徴とする。
【0019】
さらに前記電鋳部材と裏打ち部材を一体化する工程と、
前記電鋳部材および前記裏打ち部材を前記母型部材とともに回転させつつ、前記母型部材の外周面に基づいて、前記裏打ち部材の外周面を切削加工することにより、母光学面の光軸と前記裏打ち部材の回転軸に一致させるための工程と、を含むことを特徴とする。
【0020】
更に、前記第1の旋盤と前記第2の旋盤は同一であることを特徴とする。
【0021】
更に、前記所定の形状は輪帯形状であることを特徴とする。
【0022】
本発明の光学素子成形用金型の製作方法は、
母型部材を回転させつつ母型部材上に、光学素子の母光学面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材を回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記母型部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材の前記母光学面上に所定の形状を有する光学面を形成する工程と、
前記母型部材に対し電鋳処理を行うことにより、前記母型部材の光学面に対応する光学転写面を有する電鋳部材を形成する工程と、
前記電鋳部材と裏打ち部材を一体化する工程と、
前記光学素子成形用金型を得るべく、前記電鋳部材および前記母型部材を一体に回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記裏打ち部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面に基づいて、前記裏打ち部材の外周面を切削加工する工程と、
光学転写面を有する光学素子を得るべく、前記母型から前記電鋳部材を脱型する工程と、を含むことを特徴とする。
【0023】
更に、前記電鋳部材の外周面を、前記母型部材と前記電鋳部材を一体で、前記母型部材の外周面を基準として切削加工することを特徴とする。
【0024】
更に、前記電鋳部材は、前記母型部材の外周面を基準として旋盤の回転軸と前記母型部材の光軸とを一致させるように前記旋盤に取り付けられた後に、切削加工されることを特徴とする。
【0025】
更に、前記裏打ち部材は摺動部材を含み、かつ前記母型部材の外周面に基づいて、前記摺動部材の外周面が切削加工されることを特徴とする。
【0026】
上述の方法によって製作された光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形する光学素子の製作方法も本発明である。
【0027】
更に、前記光学素子は、前記光学素子成形用金型に溶融した樹脂を射出することにより成形されることを特徴とする。
【0028】
本発明の光学素子成形用金型の製作方法は、
光学素子成形用金型を形成するための母型の素材を、電鋳形成用の電極部材に相対回転不能に取り付ける工程と、
前記母型の素材及び前記電極部材を回転させつつ、前記光学素子成形用金型から成形される光学素子の光学面に対応した母光学面を切削加工により形成し、且つ前記電極部材に、切削加工により第1のマークを形成し、更に前記電極部材の外周面を形成する工程と、
前記第1のマークに基づいて、前記電極部材に第2のマークを形成し、前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材に所定の処理を施す工程と、
前記母型部材の母光学面を含む表面において電鋳を成長させる工程と、
前記母型部材の外周面に基づいて、成長した前記電鋳の外周面を加工する工程と、を含むことを特徴とする。
【0029】
本発明の光学素子成形用金型の製作方法は、
電鋳形成用の電極部材を回転させつつ、前記光学素子成形用金型から成形される光学素子の光学面に対応した母光学面を切削加工により形成し、且つ前記電極部材に、切削加工により第1のマークを形成し、更に前記電極部材の外周面を形成する工程と、
前記第1のマークに基づいて、前記電極部材に第2のマークを形成する工程と、
光学素子成形用金型を形成するための母型の素材を、前記母光学面に成膜する工程と、
前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材に所定の処理を施す工程と、
前記母型部材の母光学面を含む表面において電鋳を成長させる工程と、
前記母型部材の外周面に基づいて、成長した前記電鋳の外周面を加工する工程と、を含むことを特徴とする。
【0030】
本発明の光学素子成形用金型の製作方法は、
光学素子成形用金型を形成するための母型の素材、および電鋳形成用の電極部材を有する母型部材を回転させつつ、前記光学素子成形用金型から成形される光学素子の光学面に対応した母光学面を切削加工により形成し、且つ切削加工により前記電極部材の外周面を形成する工程と、
前記母型部材の母光学面を含む表面において電鋳を成長させる工程と、
前記母型部材の外周面に基づいて、成長した前記電鋳の外周面を加工する工程と、を含むことを特徴とする。
【0031】
更に、前記成膜は、CVD法により行われることを特徴とする。
【0032】
更に、前記所定の処理は、前記母光学面に、同心円の形状を形成する処理であることを特徴とする。
【0033】
更に、前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材の3次元座標を決定する工程を含むことを特徴とする。
【0034】
更に、決定された前記3次元座標に基づいて、電子ビームにより光学素子の形状に対応する描画処理を行う工程を含むことを特徴とする。
【0035】
更に、前記描画処理は、光学素子の回折輪帯に対応した形状の描画を行う処理であることを特徴とする。
【0036】
更に、上述の光学素子成形用金型の製作方法により製作された光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形する光学素子の製作方法も本発明である。
【0037】
本発明では、前記母型部材の母光学面を含む表面において電鋳を成長させる工程と、前記母型部材の外周面に基づいて、成長した電鋳部材を加工する工程とを含む。前記母型部材に母光学面を形成する場合、例えばダイヤモンド工具などを用いて、前記母型部材を回転させながら切削加工を施すが、かかる場合、その回転軸は光軸に一致する。従って、この切削加工に並行して、前記母型部材の例えば外周面を回転切削加工すると、その外周面の軸線は、前記母光学面の光軸と精度良く一致することになる。そこで、前記母型部材の加工された外周面を基準として、例えば前記母型部材から成長させる電鋳部材(光学素子成形用金型の元となる)の外周面を加工したり、電鋳部材と裏打ち部材との位置決め部を加工したりすれば、最終的に高精度な光学素子を成形できることとなる。
【0038】
本発明にかかる製作方法により製作される母型は、電鋳により光学素子成形用金型を転写形成するものであるため、電鋳処理の前に電極部材を取り付ける必要がある。かかる場合、母光学面を形成する前から、電極部材に母型の素材を取り付けて(電極部材に母型の素材を成膜する場合を含む)一体としておけば、母型を製作する一連の工程において、加工の基準を導出するために利用できるという利点がある。これを前提として、母型の素材に母光学面を形成する場合、例えばダイヤモンド工具などを用いて、前記母型の素材を回転させながら切削加工を施すが、かかる場合、その回転軸は光軸に一致する。従って、この切削加工に並行して、前記電極部材に第1のマークを切削加工すると、例えば、この第1のマークを光軸から等距離に配置でき、言い換えると第1のマークから光軸が分かる。しかし、第1のマークは、切削加工により形成されたものであるため、マークが比較的大きく、以降の加工における基準とするには不十分である可能性がある。そこで、前記第1のマークに基づいて、より微細な第2のマークを前記電極部材に形成し、かかる第2のマークを加工の基準とすることで、以降の工程で高精度な加工を行うことができるのである。
【0039】
更に、前記第2の工程後に、レジスト膜を前記母光学面に形成し、前記レジスト膜に対し、前記第3の工程で前記所定の処理が実行されると好ましい。
【0040】
また母型は次のように製作することも可能である。即ち、電鋳形成用の電極部材を回転させつつ、前記光学素子成形用金型から成形される光学素子の光学面に対応した母光学面を切削加工により形成し、且つ前記電極部材に、切削加工により第1のマークを形成し、更に前記電極部材の外周面を形成する第4の工程と、前記第1のマークに基づいて、前記電極部材に第2のマークを形成する第5の工程と、光学素子成形用金型を形成するための母型の素材を、前記第4の工程により形成された前記母光学面に成膜する第6の工程と、前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材に所定の処理を施す第7の工程と、を含む方法であるが、この方法においても同様な作用効果を発揮することで、高精度な加工を行うことができる。尚、明らかではあるが、第5の工程を第6の工程の後で行っても良い。
【0041】
又、前記第6の工程後に、レジスト膜を前記母光学面に形成し、前記レジスト膜に対し、前記第7の工程で前記所定の処理が実行されると好ましい。
【0042】
更に、前記成膜は、CVD法により行われると好ましい。CVD(Chemical Vapor Deposition)法とは、薄膜や粒子にしたい材料の構成元素を含む化合物の一種類以上の原料ガスを反応部に供給し、気相又は基体表面での化学反応により微粒子や薄膜を作成する方法である。CVD法には、一般的に、成膜速度が大きいことや、基体への密着性に優れているなどの長所がある。
【0043】
又、前記第2のマークは、集束イオンビームを用いて形成されると、例えば線幅が20nmなど微細なマークを形成できるため、加工精度を高めることができる。
【0044】
更に、前記第3又は第7の工程は、前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材の3次元座標を決定する第8の工程を含むと、前記母光学面の形状を3次元座標で精度良く表せるため好ましい。
【0045】
又、前記第3又は第7の工程は、決定された前記3次元座標に基づいて、電子ビームにより光学素子の形状に対応する描画処理を行う第9の工程を含むと、電子ビームの狭い焦点範囲内に、被加工面を位置させることができるため、より高精度な加工を行うことができる。
【0046】
尚、前記描画処理は、光学素子の回折輪帯に対応した形状の描画を行う処理であると好ましい。
【0047】
更に、前記所定の処理は、前記母光学面に、同心円の形状を形成する処理であると、例えば、同心円の形状として、光学素子の回折輪帯に対応した微細な輪帯を形成できるので好ましい。但し、同心円の形状とは輪帯に限らない。
【0048】
更に、前記母型部材は、電鋳形成用の電極部材を含むと、電鋳処理の際に電極部材を取り付ける必要がなく、作業の手間が省けるが、電極部材を含まず母型の素材のみであっても良い。
【0049】
又、上記母型を用いて形成された光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形すると、精度の良い光学素子を製作できる。
【0050】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。図1は、本実施の形態にかかる金型の製作方法を構成する工程を示すフローチャートである。図2は、図1に示す主要な工程において、処理される母型の素材と電極部材の組立体(これを母型部材又は部材Aという)を示す断面図である。以後、母型部材(又は部材A)をここで製作する母型として説明する。図3は、部材Aの上面図である。尚、本実施の形態により製作される母型部材は、その母光学面に、光学素子の回折輪帯に対応した輪帯が形成されるものとする。
【0051】
まず、図1のステップS101(第1の工程)で、SiO又はポリシリコン製の略半球型の形状を有する母型の素材10を、金属など導電性の素材からなる円盤状の電極部材11の中央開口11aに埋め込み接着剤で相対回転不能に固定し(図2(a)参照)、部材Aを得る。その後、ステップS102で、詳細は後述する施盤(ここでは超精密旋盤(SPDT加工機)を含む)のチャックに部材Aを取り付ける。更に、ステップS103(第2の工程)で、部材Aを回転させなから、ダイヤモンド工具により、母型の素材10の上面を図1(b)に示すように切削加工し母光学面(成形しようとする光学素子の光学曲面に相当し、該母光学面は光軸を有する)10aを形成し、且つ電極部材11の上面に周溝11a(第1のマーク)を切削加工し、更に電極部材11の外周面11fを切削加工する(第10の工程)。このとき、母光学面10aの光軸の位置は、その外形から確認することはできないが、同時に加工されることから母光学面10aと周溝11aとは、精度良く同軸に形成されることとなり、又、円筒面に形成された電極部材11の外周面11fも、光軸と精度良く同軸に形成される。即ち、外周面11fは回転軸を有し、それは母光学面の光軸に一致することとなる。
【0052】
ここで、周溝11aは、例えば、暗視野部(凹部に相当)と明視野部(凸部に相当)とからなる複数の溝から形成されてよく、暗視野部、明視野部を各々複数個有するとさらに好ましい(これはダイヤモンド工具の先端が凹凸を有するものであれば容易に形成できる)。また、周溝11aの凹凸形状により、後述するごとく塗布されるレジスト飛散防止の堤防としても機能させることができる。
【0053】
更に、ステップS104で、部材Aを超精密旋盤から取り外し、ステップS105で、後述するFIB(Focused Ion Beam)加工機のステージ上にセットする。続くステップS106で、FIB加工機のステージ上の部材Aにおける周溝11aを読み取り、例えばその内側エッジから母型の素材10の光軸の位置を決定し、ステップS107で、決定した光軸から等距離で3つ(4つ以上でも良い)の第2のマーク11bを、電極部材11上に描画する(図2(b)及び図3参照)。ダイヤモンド工具により加工形成した周溝11aの幅は比較的広いため、これを用いて加工の基準とすることは、加工精度を低下させる恐れがあるが、FIB加工機は、幅が20nmの線を形成できるため、例えば十字線を形成すると、20nm×20nmの微細なマークを形成することができ、それを加工の基準とすることで、より高精度な加工が期待できる。
【0054】
ステップS108で、部材AをFIB加工機のステージから取り外し、ステップS109で、第2のマーク11b上に保護テープ13を貼り付ける(図2(c)参照)。この保護テープ13は、後加工で母型の素材10上に塗布されるレジストLが、第2のマーク11bに付着しないようにするためのものである。レジストLが第2のマーク11bに付着すると、加工の基準として読み取りが不適切になる恐れがある。
【0055】
更に、ステップS110で、部材Aを不図示のスピンコータにセットし、ステップS111で、レジストLを母型の素材10上に流下させながらプレスピンを実施し、その後ステップS112で本スピンを実施し、レジストLの被膜を行う(図2(d)参照)。プレスピンと本スピンとを分けたのは、複雑な曲面である母光学面10aに、均一な膜厚のレジストLを被膜させるためである。
【0056】
その後、ステップS113で、部材Aをスピンコータから取り外し、ステップS114で、ベーキングを行ってレジストLの被膜を安定させ、ステップS115で保護テープ13を剥がす。かかる状態の部材Aが、図2(d)に示されている。
【0057】
続いて、ステップS116で、部材Aを不図示の形状測定器(画像認識手段と記憶手段とを有する)にセットし、ステップS117で、形状測定器の画像認識手段を用いて、第2のマーク11bを検出する。更に、ステップS118で、超精密旋盤に用いた母型の素材10の母光学面10aの3次元座標を、第2のマーク11bに基づく3次元座標に変換して、これを記憶手段に記憶する。このように、母光学面10aを新たな3次元座標で記憶し直すのは、後工程で電子ビーム描画を行う際に、母光学面10aの被加工面に対して、狭い電子ビームの焦点深度を合わせるために、電子銃と部材Aとの相対位置を調整する必要があるからである。尚、第2のマーク11bは、測定の際、測定データにかかる座標の基準点がどこなのかを作業者が視認するための位置認識マークとして利用できる。その後、ステップS119で部材Aを形状測定器から取り外す。
【0058】
ステップS120で、部材Aを、後述する電子ビーム描画装置の3次元ステージにセットし、ステップS121で、読取手段(走査型電子顕微鏡:電子ビーム描画装置に付属していると好ましい)を介して部材Aの第2のマーク11bを検出し、それと記憶されている母光学面10aの3次元座標とから、母光学面10aの被加工面の形状を求め、ステップS122で、求めた被加工面の形状に対して電子ビームの焦点が合うように、3次元ステージを移動させ、電子ビームB(図2(d)参照)を照射し、所定の処理として所望の輪帯形状を描画する。描画後、ステップS123で、3次元ステージより部材Aを取り外し、ステップS124で現像処理を行って、輪帯形状のレジストを得る。ここで、同一点における電子ビームBの照射時間を長くすれば、それだけレジストの除去量が増大するため、位置と照射時間(ドーズ量)を調整することで、ブレーズ形状の輪帯になるよう、レジストを残すことができる。尚、電極部材11の外周面11fを基準として、上述したごとく輪帯形状のレジストを得ることで、後述するごとく母光学面にブレース状の輪帯を形成しても良い(第13の工程)。
【0059】
更に、ステップS125で、プラズマシャワーによるドライエッチングを経て、母型の素材10の母光学面10aの表面を彫り込んでブレーズ状の輪帯10b(所定の形状/なおここでは実際より誇張されて描かれている)を形成する(図2(e)参照)。ここまでの工程で加工処理された部材Aが、母型として製作されたこととなる。即ち、これらのプロセスの結果、限定の形状(パターン)を有する光学面が母光学面上に形成される。尚、本実施の形態では、第3の工程がステップS107,S121,S122に相当し、第7の工程がステップS121,S122に相当し、第8の工程がステップS121に相当し、第9の工程がステップS122に相当する。
【0060】
その後、ステップS126で、スルファミン酸ニッケル浴中に、表面を活性処理した母型部材すなわち部材Aを浸し、電極部材11と外部の電極14との間に電流を流すことで、電鋳部材20を成長させる(第11の工程:図2(f)参照)。このとき、電鋳に先立ち電極部材11の外周面11fに絶縁剤を塗布することで、絶縁剤が塗布された部分の電鋳形成を抑制できる。射出成形時に許容できるチルト角度を1分として以下の加工を行う場合、その基準面となる電鋳部材が形成されない外周面11fの軸線方向長さを7mm以上とすることが望ましい。電鋳部材20は、その成長の過程で、母光学面10aに精度良く対応した光学面転写面20aと、輪帯10bに精度良く対応した輪帯転写面20bとを形成する(光学面転写面20aと輪帯転写面20bを合わせて光学転写面と呼ぶ)。
【0061】
その後、ステップS127で、電極部材11の外周面11fを基準として、部材Aと電鋳部材20とを一体で、SPDT加工機の回転軸と部材Aの光軸とを一致させるようにしてチャックに取り付け、電鋳部材20の外周面20cを切削加工する(第12の工程:図2(g)参照)。この操作において、母光学面の光軸は電鋳部材の回転中心と一致することとなる。上述したように、外周面11fの軸線方向長さを7mm以上とすることで、例えば部材Aをチャックに取り付ける際に用いる支持部材(不図示)と、部材Aとの端面平行度を考慮する必要がなく、セットの手間が省ける。なお、ステップS103において、用いられるSPDT加工機(第1の施盤)とステップS127において用いられるSPDT加工機(第2の施盤であるがここでは同じもの)が用いられている。しかし、異なるSPDT加工機を用いることも可能である。
【0062】
加えて、図2(g)に示すように、電鋳部材20に、裏打ち部材との位置決め部としてのピン孔20d(中央)及びネジ孔20eを加工する(第12の工程)。尚、ピン孔20dの代わりに円筒軸を形成しても良い。
【0063】
ステップS128(前半)において、電鋳部材20を、以下に述べるように裏打ち部材と一体化することで、可動コア30を形成する。
【0064】
図4は、可動コア30の断面図である。図4において、可動コア30は、先端(図で右側)に配置した電鋳部材20と、後端(図で左側)に配置した押圧部36と、その間に配置された摺動部材35とから構成される。摺動部材35及び押圧部36が裏打ち部材となる。
【0065】
電鋳部材20は、そのピン孔20dに、円筒状の摺動部材35の端面中央から突出したピン部35aを係合させることで、摺動部材35と所定の関係で位置決めされ、更に、摺動部材35を軸線に平行に貫通する2つのボルト孔35bに挿通したボルト37を、ネジ孔20eに螺合させることで、電鋳部材20は摺動部材35に取り付けられる。
【0066】
摺動部材35は、ピン部35aの設けられた端面(図で右端)に対向する端面(図で左端)の中央に突出して形成されたネジ軸35cを、略円筒状の押圧部36の端部に形成されたネジ孔36aに螺合させることで、押圧部36に対して所定の位置関係で取り付けられる。図4において、本実施例では電鋳部材20の摩耗を考慮し、摺動部材35の外周面35eは、電鋳部材20及び押圧部36のフランジ部36b以外の部分の外周面よりも大径となっている。ここで、図1のステップS128(後半)で、電極部材11の外周面11fを基準に、摺動部材35と押圧部36の外周面が回転とともに切削加工により仕上げられるため、ステップS103で形成された基準がステップS128まで首尾一貫して使用され、母型部材の同心円パターン(輪帯10b)中心と、金型摺動部外形中心との同軸度を1μm以内に収めることができる(即ち、母光学面の光軸が摺動部材35と押圧部36を有する裏打ち部材の回転中心に一致する状態となる)。なお、ステップS128において電鋳部材20を裏打ち部材と一体化した後、切削加工後の電鋳部材20の外周面を基準に、裏打ち部材外周面を(切削加工により母型部材と同軸になるように)仕上げることも可能である。
【0067】
その後、図4の矢印Xで示す位置でカットすることにより、部材Aから電鋳部材20を脱型する(図1のステップS129)。更に、ステップS130で、電鋳部材20と母型部材を脱型後、可動コア30の先端の電鋳部材20を仕上げて、光学素子成形用金型を得る。
【0068】
図5は、このようにして形成された可動コア30を用いて光学素子を成形する状態を示す図である。図5において、光学面転写面41aを有する光学素子成形用金型41を保持する保持部42は、可動側キャビティ43に固定されている。可動側キャビティ43は、小開口43aと、それに同軸な大開口43bとを有している。可動側キャビティ43内に可動コア30を挿入したときに、摺動部材35の外周面35eが、小開口43aの内周面と摺動し、押圧部36のフランジ部36bの外周面36dが、大開口43bの内周面と摺動する。かかる2つの摺動部によって案内されることで、可動側キャビティ43に対して、大きく傾くことなく可動コア30は軸線方向に移動可能となる。光学素子成形用金型31、電鋳部材20の間に溶融した樹脂を射出し、可動コア30を矢印方向に加圧することで、光学素子OEが成形される。本実施の形態によれば、母型部材から精度良く転写形成された光学素子成形用金型としての電鋳部材20を用いることで、光学素子OEの光学面には、電鋳部材20の光学面転写面20aが転写形成され、且つ輪帯転写面20bに対応した回折輪帯が光軸に同心的に精度よく形成されることとなる(即ち、光学素子OEの光学面には、電鋳部材20の光学転写面が光軸に対して精度良く形成される)。
【0069】
尚、以上のようにして光学素子成形用金型を加工する場合、電鋳部材20に、第2のマーク11bに対応する突起20cが転写形成されているため、これを加工の基準として用いることで、その外周面等の精度の良い加工を行うこともできる。
【0070】
本実施の形態によれば、母型の素材10と一体化された電極部材11に、第2のマーク11bを形成することで、後工程で、かかる第2のマーク11bに基づいて母型の素材10に、精度の良い加工を行えるという利点がある。又、電極部材11の外周面11fを、母型の素材10の母光学面10aと並行して切削加工することで、その光軸に同軸となるよう形成できるため、かかる外周面11fを基準面とすることで、以降の加工(例えば電鋳部材20の外周面加工)における加工精度を向上させることができる。
【0071】
次に、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態が、上述した第1の実施の形態と異なる点は、母型部材の構成である。より具体的には、図1に示す部材Aに類似した形状の、金属等の導電性の素材からなる電極部材111を用意し、その母光学面に相当する凸面111cに、母型の素材としてSiO又はポリシリコンの被膜を形成(成膜)している(図7参照)。かかる成膜はCVD処理で行うと好ましい。より具体的に、第2の実施の形態について説明する。
【0072】
図6は、第2の実施の形態にかかる母型部材の製作方法を構成する工程(一部の工程は図1を参照して省略する)を示すフローチャートである。図6において、ステップS201で、電極部材111を、超精密旋盤(SPDT加工機)のチャックに取り付ける。更に、ステップS202(第4の工程)で、電極部材111を回転させなから、ダイヤモンド工具により、凸面111cを切削加工し母光学面(最終的に成形しようとする光学素子の光学面に相当)を形成し、且つ電極部材111の周囲面111dに周溝111a(第1のマーク)を切削加工し、外周面111fを切削加工する(第10の工程)する。このとき、母光学面の光軸の位置は、その外形から確認することはできないが、同時に加工されることから母光学面と周溝111a及び外周面111fは、精度良く同軸に形成されることとなる。
【0073】
更に、ステップS203で、電極部材111を超精密旋盤から取り外し、ステップS204で、FIB加工機のステージ上にセットする。続くステップS205で、FIB加工機のステージ上の電極部材111における周溝111aを読み取り、例えばその内側エッジから光学面の光軸の位置を決定し、ステップS206(第5の工程)で、決定した光軸から等距離で3つ(4つ以上でも良い)の第2のマーク111bを、電極部材111の周囲面111c上に描画する(図7参照)。
【0074】
ステップS207で、FIB加工機から電極部材111を取り外し、ステップS208で、第2のマーク111b上に保護テープ113(図7参照)を貼り付ける。この保護テープ113は、母型の素材110を成膜する際に、第2のマーク111bまで成膜されないようにするためのものであり、且つ後加工で成膜された母型の素材110上に塗布されるレジストが、第2のマーク111bに付着しないようにするためのものである。それらの被膜やレジストにより、第2のマーク111bに付着すると、加工の基準として読み取りが不適切になる恐れがある。その後、ステップS209(第6の工程)で、母型の素材110が電極部材111にCVD処理で成膜され、成膜された電極部材111は、部材Aとしてスピンコータにセットされ、図1のステップS110からの工程を実行されて、金型の製作が行われるようになっている。
【0075】
本実施の形態で用いた第2のマーク11b、111bは、平面略十字形状を有しており、例えば、図3に示すように、第1のマーク11aと略平行に形成された平行線と、この平行線と略直交(直交でなくても交差していればよい)する直交線とからなる。これにより、位置認識用の第2のマーク11b、111bの認識精度が向上し、上述した各工程の露光装置、電子ビーム描画装置における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11b、111bの配置位置は、有効曲面部の有効径の少なくともほぼ3倍より離間した位置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11b、111b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。かかる場合、周囲面の表面がレジストL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ため、保護テープ13が不要になる。
【0076】
また、第2のマーク11b、111bは、周溝11a、111aの同心円と平行な曲線状の線を有していてもよく、これに限らず、直線同士を交差させた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11b、111b自体の形状測定を行い、その中心位置を決定することが好ましい。
【0077】
加えて、第2のマーク11b、111bは、交差する線同士の長さを等しくする以外に、一方のみ長くした十字形状であってもよい。これにより、マークの認識が容易になる。あるいは、部材A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。
【0078】
また、カーボンから第2のマーク11b、111bを形成し、更に十字でなく、単なる点のみで形成してもよい。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。
【0079】
(超精密旋盤:SPDT加工装置について)
以下、部材Aの切削加工に用いる超精密旋盤例えば、SPDT(SinglePoint Diamond Turning)の制御系の概略構成について、図8(a)及び図8(b)を参照しつつ説明する。
【0080】
超精密旋盤100は、図8(a)に示すように、部材A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。
【0081】
また、超精密旋盤100は、図8(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。
【0082】
ダイアモンド工具112は、図8(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。
【0083】
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、セットされた部材A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。
【0084】
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、前記部材A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。
【0085】
(集束イオンビーム(FIB)加工装置について)
(構成説明)
次に、第2のマーク11b、111b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9を参照しつつ説明する。
【0086】
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部材Aの加工や集束イオンビームを部材A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部材A上に照射し、部材A上のイオンビームの照射点を偏向器によって走査し、この走査によって部材A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。
【0087】
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9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、加工しようとする部材Aを載置し部材A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、部材A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。
【0088】
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。
【0089】
検出器215は、部材A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。
【0090】
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。
【0091】
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、部材A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。
【0092】
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、部材A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。
【0093】
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、部材A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が部材A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、線が部材Aに形成されたか否かを判定できようにしてよい。
【0094】
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作業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。
【0095】
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部材A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、部材Aの表面の画像データを画像認識部260上に表示できる。
【0096】
(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上に一面に母光学面10と第1のマーク11b、111bが形成された部材Aをセットし、周囲を真空状態にして、イオンビームを部材A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。
【0097】
次に、イオンビームで部材A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上の部材Aに到達する。
【0098】
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。
【0099】
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により部材A上で一点に集束され、例えば、ラスター状に走査され得る。
【0100】
走査により、部材A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。
【0101】
作業者は、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、部材A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部材Aの状態を観察してもよい。
【0102】
ここで、本実施の形態においては、部材A上の第1のマーク11a、111a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。
【0103】
そして、第1のマーク11a、111aの線に平行な平行線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、前記平行線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。
【0104】
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。部材A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、作業者の指示に応じて任意の位置の像を得ることができる。
【0105】
次に、前記平行線に略直交する直交線をイオンビームにより形成する。これらを、第1のマーク11a、111a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11b、111bを構成することができる。
【0106】
なお、第2のマーク11b、111b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ヶ所についての平行線をステージ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直交線を形成するようにしても構わない。
【0107】
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11b、111b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11a、111aを検出して第2のマーク11b、111b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11b、111b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。
【0108】
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ことができる。
【0109】
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。
【0110】
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、部材A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。
【0111】
(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10を参照して説明する。図10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。
【0112】
電子ビーム描画装置401は、図10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部材A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部材A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部材A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。
【0113】
さらに、電子ビーム描画装置411は、描画対象となる部材A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上の載置位置に部材A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上の部材A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、部材A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。
【0114】
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。
【0115】
測定装置480は、部材Aに対してレーザーを照射することで部材A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)が部材A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)が部材A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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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部材A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。
【0119】
(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部材A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。
【0120】
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上の部材A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。
【0121】
この際に、測定装置480によって、部材A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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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部材Aに対して第1の光ビームS1を照射し、部材A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。
【0125】
この際に、第1の光ビームS1は、部材Aの底部にて反射されるため、第1の強度分布に基づき、部材A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、部材Aの母光学面10上の(高さ)位置を測定することができない。
【0126】
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部材Aに対して第2の光ビームS2を照射し、部材A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。
【0127】
そして、この部材A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。
【0128】
以上、実施の形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は、上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良(実施の形態の組み合わせを含む)が可能であることは勿論である。
【0129】
【発明の効果】
本発明によれば、加工基準を確保することで、より容易に精度の高い母型を製作できる母型の製作方法、およびかかる母型を用いた光学素子成形用金型の製作方法、並びにかかる光学素子成形用金型により成形される光学素子の製作方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態にかかる金型の製作方法を構成する工程を示すフローチャートである。
【図2】図1に示す主要な工程において、処理される母型の素材と電極部材の組立体すなわち部材Aを示す断面図である。
【図3】部材Aの上面図である。
【図4】可動コア30の断面図である。
【図5】可動コア30を用いて光学素子を成形する状態を示す図である。
【図6】第2の実施の形態にかかる母型部材の製作方法を構成する工程(一部の工程は図1を参照して省略する)を示すフローチャートである。
【図7】第2の実施の形態にかかる母型部材の製作方法で処理される母型の素材と電極部材の組立体を示す断面図である
【図8】図8(a)は、部材Aの加工に用いられる超精密旋盤の構成の一例を示す概略構成図であり、図8(b)は、図8(a)の超精密旋盤において使用され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9】部材A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10】電子ビーム描画装置の構成の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
A 母型部材
10 母型の素材
11 電極部材
11a、111a 第1のマーク(周溝)
11b、111b 第2のマーク
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 relates to a manufacturing method of a mother mold for manufacturing an optical element molding die capable of molding an optical element, a manufacturing method of an optical element molding die, and an optical element manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical elements such as objective lenses with extremely high accuracy are used in the field of optical pickup devices that are rapidly developing. When a material such as plastic or glass is molded into such an optical element using a mold, a product having a uniform shape can be quickly produced. It can be said that it is suitable for mass production. Here, since the mold is a consumable item and is also expected to be damaged due to an unexpected situation, it is necessary to replace the mold regularly or irregularly in order to mold a highly accurate optical element. It can be said. Accordingly, it can be said that it is necessary to prepare a certain amount of molds with a certain accuracy in advance for molding the optical elements.
[0003]
Here, when a die is manufactured by cutting using a single crystal diamond tool or the like, it is time-consuming and it is difficult to cut out a die having the same shape. There is a possibility that the shape of the product may vary, and the cost is high.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, there is an attempt to produce a mold by growing electroforming on a mother mold having a mother optical surface corresponding to the optical surface of the optical element. When such a die manufacturing method by electroforming is used, an optical element molding die with little dimensional variation can be obtained relatively easily only by preparing one accurate mother die.
[0005]
However, since the mother die is completed through a plurality of steps from the cutting of the material, a part serving as a reference for a series of processing is necessary during that time. Since the design standard of the optical element is generally the optical axis, it is preferable to provide a mark that essentially matches the optical axis. However, providing such a mark on the mother optical surface is This is impossible because the shape of the surface is damaged.
[0006]
On the other hand, a certain type of optical element used in the optical pickup device is provided with a concentric diffraction ring zone on the optical axis of the optical surface in order to improve aberration characteristics. Therefore, if an annular zone corresponding to the diffraction annular zone is formed on the mother optical surface of the master die, the position of the optical axis can be accurately estimated by using the annular zone after the electroforming process. However, detecting the optical axis from the annular zone and performing processing based on the detected optical axis requires a device for reading the annular zone and is troublesome. Furthermore, there is a problem that such a method cannot be used when there is no concentric circle configuration with respect to the optical axis, such as an annular zone corresponding to the diffraction annular zone, on the mother optical surface.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and by ensuring a processing standard, a manufacturing method for manufacturing a highly accurate optical element molding die can be more easily produced, as well as such an optical device. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical element molded by an element molding die.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
This object is solved by the following configuration.
The manufacturing method of the optical element molding die of the present invention is as follows.
Forming the mother optical surface of the optical element on the mother member by cutting while rotating the mother member;
Forming the outer peripheral surface of the mother die member by cutting so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the mother die member while rotating the mother die member;
Forming an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother die member;
Forming an electroformed member having an optical transfer surface corresponding to the optical surface of the matrix member by performing an electroforming process on the matrix member;
In order to obtain the optical element molding die, the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the electroformed member while the electroformed member and the mother die member are rotated together. And a step of cutting the outer peripheral surface of the electroformed member based on the outer peripheral surface of the matrix member.
[0009]
The step of forming an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother die member further includes
Forming a resist film on the mother optical surface;
Irradiating the resist film with an electron beam and drawing an annular shape;
And performing a development process to form an annular shape on the mother optical surface.
[0010]
Further, the base member and the electroformed member are integrated, and the outer peripheral surface of the electroformed member is cut with reference to the outer peripheral surface of the base member.
[0011]
Further, the electroformed member is cut after attaching the mother die member to the lathe so that the rotation axis of the lathe and the optical axis of the mother die member coincide with each other on the basis of the outer peripheral surface of the mother die member. It is characterized by being.
[0012]
Further, the matrix member includes an electrode member, and an insulating agent is provided on an outer peripheral surface of the electrode member.
[0013]
Furthermore, the mother optical surface on the mother die member and the outer peripheral surface of the mother die member are processed simultaneously.
[0014]
Further, the matrix member is obtained by fixing a matrix material to the electrode member.
[0015]
Further, the mother optical surface is formed by cutting a mother material.
[0016]
Further, the matrix member is obtained by forming a matrix material on the electrode member.
[0017]
The manufacturing method of the optical element molding die of the present invention is as follows.
Attaching the matrix member to the first lathe;
Forming a mother optical surface of an optical element by cutting on the mother member while rotating the mother member on the first lathe;
The outer peripheral surface of the mother die member is cut so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the mother die member while rotating the mother die member on the first lathe. A step of forming by:
Removing the matrix member from the first lathe;
Forming a resist layer on the mother optical surface of the mother die member;
Drawing a predetermined shape on the resist layer;
Developing to form an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother mold member;
Forming an electroformed member having an optical transfer surface corresponding to the optical surface of the matrix member by performing an electroforming process on the matrix member;
Attaching the matrix member and the electroformed member to a second lathe;
In order to obtain the optical element molding die, the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the electroformed member while the electroformed member and the mother die member are rotated together. Cutting the outer peripheral surface of the electroformed member based on the outer peripheral surface of the matrix member;
Removing the electroformed member from the matrix member to obtain an optical element having an optical transfer surface.
[0018]
Further, the base member and the electroformed member are integrated, and the outer peripheral surface of the electroformed member is cut with reference to the outer peripheral surface of the base member.
[0019]
A step of integrating the electroformed member and the backing member;
By rotating the electroformed member and the backing member together with the matrix member and cutting the outer circumferential surface of the backing member based on the outer circumferential surface of the matrix member, the optical axis of the mother optical surface and the And a step for making it coincide with the rotational axis of the backing member.
[0020]
Further, the first lathe and the second lathe are the same.
[0021]
Further, the predetermined shape is an annular shape.
[0022]
The manufacturing method of the optical element molding die of the present invention is as follows.
Forming the mother optical surface of the optical element by cutting on the mother member while rotating the mother member;
Forming the outer peripheral surface of the mother die member by cutting so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the mother die member while rotating the mother die member;
Forming an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother die member;
Forming an electroformed member having an optical transfer surface corresponding to the optical surface of the matrix member by performing an electroforming process on the matrix member;
Integrating the electroformed member and the backing member;
In order to obtain the optical element molding die, the electroforming member and the mother die member are rotated together so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the backing member, Cutting the outer peripheral surface of the backing member based on the outer peripheral surface of the matrix member;
In order to obtain an optical element having an optical transfer surface, the step of demolding the electroformed member from the matrix.
[0023]
Furthermore, the outer peripheral surface of the electroformed member is cut with the mother die member and the electroformed member being integrated, with the outer peripheral surface of the mother die member as a reference.
[0024]
Furthermore, the electroformed member is cut after being attached to the lathe so that the rotation axis of the lathe and the optical axis of the master member coincide with each other on the basis of the outer peripheral surface of the master member. Features.
[0025]
Further, the backing member includes a sliding member, and the outer peripheral surface of the sliding member is cut based on the outer peripheral surface of the matrix member.
[0026]
An optical element manufacturing method for forming an optical element using the optical element molding die manufactured by the above-described method is also the present invention.
[0027]
Furthermore, the optical element is molded by injecting molten resin into the optical element molding die.
[0028]
The manufacturing method of the optical element molding die of the present invention is as follows.
A process of attaching a base material for forming an optical element molding die to an electrode member for electroforming so as not to be relatively rotatable,
A mother optical surface corresponding to an optical surface of an optical element molded from the optical element molding die is formed by cutting while rotating the matrix material and the electrode member, and cutting is performed on the electrode member. Forming a first mark by processing and further forming an outer peripheral surface of the electrode member;
Forming a second mark on the electrode member based on the first mark, and applying a predetermined treatment to the matrix material based on the second mark;
Growing electroforming on a surface including a mother optical surface of the matrix member;
And processing the grown outer peripheral surface of the electroforming based on the outer peripheral surface of the matrix member.
[0029]
The manufacturing method of the optical element molding die of the present invention is as follows.
While rotating the electrode member for electroforming, a mother optical surface corresponding to the optical surface of the optical element molded from the optical element molding die is formed by cutting, and the electrode member is cut by cutting. Forming a first mark and further forming an outer peripheral surface of the electrode member;
Forming a second mark on the electrode member based on the first mark;
A step of forming a matrix material for forming an optical element molding die on the mother optical surface;
Applying a predetermined treatment to the matrix material based on the second mark;
Growing electroforming on a surface including a mother optical surface of the matrix member;
And processing the grown outer peripheral surface of the electroforming based on the outer peripheral surface of the matrix member.
[0030]
The manufacturing method of the optical element molding die of the present invention is as follows.
An optical surface of an optical element molded from the optical element molding die while rotating a matrix member having an electrode member for forming an electroforming material and a matrix material for forming the optical element molding die Forming a mother optical surface corresponding to the cutting process, and forming the outer peripheral surface of the electrode member by cutting process;
Growing electroforming on a surface including a mother optical surface of the matrix member;
And processing the grown outer peripheral surface of the electroforming based on the outer peripheral surface of the matrix member.
[0031]
Further, the film formation is performed by a CVD method.
[0032]
Further, the predetermined process is a process of forming a concentric shape on the mother optical surface.
[0033]
Further, the method includes a step of determining three-dimensional coordinates of the matrix material based on the second mark.
[0034]
Further, the method includes a step of performing drawing processing corresponding to the shape of the optical element by an electron beam based on the determined three-dimensional coordinates.
[0035]
Further, the drawing process is a process of drawing a shape corresponding to the diffraction zone of the optical element.
[0036]
Furthermore, an optical element manufacturing method for forming an optical element using the optical element molding die manufactured by the above-described optical element molding mold manufacturing method is also the present invention.
[0037]
The present invention includes a step of growing electroforming on the surface including the mother optical surface of the mother die member, and a step of processing the grown electroformed member based on the outer peripheral surface of the mother die member. When forming a mother optical surface on the mother die member, for example, a diamond tool is used to perform cutting while rotating the mother die member. In such a case, the rotation axis coincides with the optical axis. Accordingly, when, for example, the outer peripheral surface of the mother die member is rotationally cut in parallel with the cutting, the axis of the outer peripheral surface coincides with the optical axis of the mother optical surface with high accuracy. Therefore, for example, the outer peripheral surface of an electroformed member (which is a base of an optical element molding die) grown from the master member is processed, or the electroformed member is processed based on the processed outer peripheral surface of the master member. If the positioning portion between the lining member and the backing member is processed, a highly accurate optical element can be finally formed.
[0038]
Since the mother die manufactured by the manufacturing method according to the present invention is to transfer and form an optical element molding die by electroforming, it is necessary to attach an electrode member before electroforming. In such a case, before the mother optical surface is formed, if a matrix material is attached to the electrode member (including the case where the matrix material is formed on the electrode member) and integrated, a series of fabrication of the matrix is performed. In the process, there is an advantage that it can be used to derive a processing standard. Based on this assumption, when forming the mother optical surface on the matrix material, for example, using a diamond tool or the like, cutting is performed while rotating the matrix material. In such a case, the rotation axis is the optical axis. Matches. Therefore, when the first mark is cut on the electrode member in parallel with the cutting process, for example, the first mark can be arranged at an equal distance from the optical axis. In other words, the optical axis is shifted from the first mark. I understand. However, since the first mark is formed by cutting, the mark is relatively large and may not be sufficient as a reference in subsequent processing. Therefore, based on the first mark, a finer second mark is formed on the electrode member, and the second mark is used as a reference for processing, thereby performing high-precision processing in the subsequent steps. It can be done.
[0039]
Furthermore, it is preferable that after the second step, a resist film is formed on the mother optical surface, and the predetermined process is performed on the resist film in the third step.
[0040]
The master mold can also be manufactured as follows. That is, while rotating the electrode member for forming the electroforming, a mother optical surface corresponding to the optical surface of the optical element molded from the optical element molding die is formed by cutting, and cutting is performed on the electrode member. A fourth step of forming a first mark by processing and further forming an outer peripheral surface of the electrode member; and a fifth step of forming a second mark on the electrode member based on the first mark. And a sixth step of forming a base material for forming an optical element molding die on the base optical surface formed by the fourth step, and the second mark. The seventh step of subjecting the matrix material to a predetermined treatment includes a seventh step, and this method can also provide high-precision processing by exhibiting the same effect. In addition, although it is clear, the fifth step may be performed after the sixth step.
[0041]
Further, it is preferable that after the sixth step, a resist film is formed on the mother optical surface, and the predetermined process is performed on the resist film in the seventh step.
[0042]
Further, the film formation is preferably performed by a CVD method. The CVD (Chemical Vapor Deposition) method is a method of supplying one or more source gases of a compound containing the constituent elements of the material to be made into thin films and particles to the reaction section, and forming fine particles and thin films by chemical reaction on the gas phase or substrate surface. How to create. In general, the CVD method has advantages such as a high deposition rate and excellent adhesion to a substrate.
[0043]
Further, when the second mark is formed using a focused ion beam, a fine mark having a line width of, for example, 20 nm can be formed, so that the processing accuracy can be increased.
[0044]
Furthermore, when the third or seventh step includes an eighth step of determining a three-dimensional coordinate of the matrix material based on the second mark, the shape of the mother optical surface is three-dimensionally determined. This is preferable because it can be expressed accurately with coordinates.
[0045]
The third or seventh step includes a ninth step of performing a drawing process corresponding to the shape of the optical element by the electron beam based on the determined three-dimensional coordinates. Since the surface to be processed can be positioned within the range, higher-accuracy processing can be performed.
[0046]
The drawing process is preferably a process for drawing a shape corresponding to the diffraction zone of the optical element.
[0047]
Further, it is preferable that the predetermined process is a process of forming a concentric shape on the mother optical surface because, for example, a fine annular zone corresponding to the diffraction annular zone of the optical element can be formed as the concentric shape. . However, the concentric shape is not limited to the annular zone.
[0048]
Furthermore, if the matrix member includes an electrode member for forming an electroforming, it is not necessary to attach the electrode member during the electroforming process, and the work can be saved. It may be.
[0049]
Further, when an optical element is molded using an optical element molding die formed using the above-described mother mold, an optical element with high accuracy can be manufactured.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing the steps constituting the mold manufacturing method according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a matrix material and electrode member assembly (this is called a matrix member or member A) to be processed in the main steps shown in FIG. Hereinafter, the mother die member (or member A) will be described as a mother die manufactured here. FIG. 3 is a top view of the member A. FIG. Note that the mother die member manufactured according to the present embodiment is formed with an annular zone corresponding to the diffraction annular zone of the optical element on its mother optical surface.
[0051]
First, in step S101 (first step) of FIG. 2 Alternatively, a matrix material 10 made of polysilicon having a substantially hemispherical shape is embedded in a central opening 11a of a disk-shaped electrode member 11 made of a conductive material such as metal, and fixed with an adhesive so as not to be relatively rotatable (see FIG. 2 (a)), the member A is obtained. Thereafter, in step S102, the member A is attached to a chuck of a lathe described later (including an ultra-precision lathe (SPDT processing machine)). Further, since the member A is not rotated in step S103 (second step), the upper surface of the base material 10 is cut with a diamond tool as shown in FIG. 10a is formed, and the peripheral groove 11a (first mark) is cut on the upper surface of the electrode member 11, and the electrode member is further cut. 11 outer peripheral surface 11f is cut (tenth step). At this time, the position of the optical axis of the mother optical surface 10a cannot be confirmed from its outer shape, but the mother optical surface 10a and the circumferential groove 11a are formed coaxially with high precision because they are processed simultaneously. Moreover, the outer peripheral surface 11f of the electrode member 11 formed on the cylindrical surface is also formed coaxially with the optical axis with high accuracy. That is, the outer peripheral surface 11f has a rotation axis, which coincides with the optical axis of the mother optical surface.
[0052]
Here, the circumferential groove 11a may be formed of, for example, a plurality of grooves including a dark field portion (corresponding to a concave portion) and a bright field portion (corresponding to a convex portion). It is more preferable to have one (this can be easily formed if the tip of the diamond tool has irregularities). Further, the uneven shape of the circumferential groove 11a can function as a dike for preventing resist scattering applied as will be described later.
[0053]
Further, in step S104, the member A is removed from the ultra-precision lathe, and in step S105, it is set on a stage of a FIB (Focused Ion Beam) processing machine to be described later. In subsequent step S106, the circumferential groove 11a in the member A on the stage of the FIB processing machine is read, for example, the position of the optical axis of the base material 10 is determined from the inner edge thereof, and in step S107, the determined optical axis is determined. The second (or four or more) second marks 11b at a distance are drawn on the electrode member 11 (see FIGS. 2B and 3). Since the circumferential groove 11a formed by processing with a diamond tool is relatively wide, using this as a reference for processing may reduce processing accuracy. However, the FIB processing machine uses a line with a width of 20 nm. For example, if a crosshair is formed, a fine mark of 20 nm × 20 nm can be formed. By using the mark as a processing reference, higher-precision processing can be expected.
[0054]
In step S108, the member A is removed from the stage of the FIB processing machine, and in step S109, the protective tape 13 is attached on the second mark 11b (see FIG. 2C). This protective tape 13 is for preventing the resist L applied on the base material 10 in the post-processing from adhering to the second mark 11b. If the resist L adheres to the second mark 11b, reading may be inappropriate as a processing reference.
[0055]
Further, in step S110, the member A is set on a spin coater (not shown), and in step S111, a press pin is performed while the resist L is allowed to flow onto the base material 10, and then the main spin is performed in step S112. The resist L is coated (see FIG. 2D). The reason for separating the press pin and the main spin is to coat the resist L having a uniform film thickness on the mother optical surface 10a which is a complicated curved surface.
[0056]
Thereafter, in step S113, the member A is removed from the spin coater, and in step S114, baking is performed to stabilize the film of the resist L. In step S115, the protective tape 13 is peeled off. The member A in such a state is shown in FIG.
[0057]
Subsequently, in step S116, the member A is set in a shape measuring instrument (not shown) (having an image recognition means and a storage means), and in step S117, the second mark is set using the image recognition means of the shape measuring instrument. 11b is detected. Further, in step S118, the three-dimensional coordinates of the mother optical surface 10a of the master material 10 used for the ultra-precision lathe are converted into three-dimensional coordinates based on the second mark 11b and stored in the storage means. . As described above, the mother optical surface 10a is re-stored with new three-dimensional coordinates because the focal depth of the narrow electron beam is smaller than the processing surface of the mother optical surface 10a when performing electron beam drawing in a later process. This is because it is necessary to adjust the relative position between the electron gun and the member A in order to match the two. Note that the second mark 11b can be used as a position recognition mark for an operator to visually recognize the reference point of coordinates related to measurement data during measurement. Thereafter, in step S119, the member A is removed from the shape measuring instrument.
[0058]
In step S120, the member A is set on a three-dimensional stage of an electron beam drawing apparatus, which will be described later, and in step S121, the member A is placed via a reading means (scanning electron microscope: preferably attached to the electron beam drawing apparatus). The second mark 11b of A is detected, and the shape of the work surface of the mother optical surface 10a is obtained from the stored three-dimensional coordinates of the mother optical surface 10a. In step S122, the obtained work surface is obtained. The three-dimensional stage is moved so that the electron beam is focused on the shape, the electron beam B (see FIG. 2D) is irradiated, and a desired annular zone shape is drawn as a predetermined process. After drawing, in step S123, the member A is removed from the three-dimensional stage, and development processing is performed in step S124 to obtain a ring-shaped resist. Here, if the irradiation time of the electron beam B at the same point is lengthened, the resist removal amount increases accordingly. Therefore, by adjusting the position and the irradiation time (dose amount), a blazed annular zone is obtained. Resist can be left. It should be noted that, as described above, a brace-shaped ring zone may be formed on the mother optical surface by obtaining a ring-shaped resist as described above with reference to the outer peripheral surface 11f of the electrode member 11 (13th step). .
[0059]
Further, in step S125, the surface of the mother optical surface 10a of the master material 10 is engraved by dry etching using a plasma shower, and a blazed annular zone 10b (predetermined shape / here, exaggerated from the actual drawing). (See FIG. 2E). The member A processed by the steps so far is manufactured as a mother die. That is, as a result of these processes, an optical surface having a limited shape (pattern) is formed on the mother optical surface. In the present embodiment, the third step corresponds to steps S107, S121, and S122, the seventh step corresponds to steps S121 and S122, the eighth step corresponds to step S121, and the ninth step The process corresponds to step S122.
[0060]
Thereafter, in step S126, the matrix member whose surface is activated, that is, the member A, is immersed in a nickel sulfamate bath, and an electric current is passed between the electrode member 11 and the external electrode 14, whereby the electroformed member 20 is formed. Growing (11th step: see FIG. 2F). At this time, by applying an insulating agent to the outer peripheral surface 11f of the electrode member 11 prior to electroforming, it is possible to suppress the electroforming of the portion where the insulating agent is applied. When the following processing is performed with an allowable tilt angle of 1 minute at the time of injection molding, it is desirable that the axial length of the outer peripheral surface 11f on which the electroformed member serving as the reference surface is not formed be 7 mm or more. In the process of growth, the electroformed member 20 forms an optical surface transfer surface 20a corresponding to the mother optical surface 10a with high accuracy and an annular transfer surface 20b corresponding to the annular zone 10b with high accuracy (optical surface transfer surface). 20a and annular transfer surface 20b are collectively referred to as an optical transfer surface).
[0061]
After that, in step S127, the member A and the electroformed member 20 are integrated with the outer peripheral surface 11f of the electrode member 11 as a reference, and the rotation axis of the SPDT processing machine and the optical axis of the member A are aligned with the chuck. Mounting and cutting the outer peripheral surface 20c of the electroformed member 20 (12th step: see FIG. 2 (g)). In this operation, the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the electroformed member. As described above, by setting the axial length of the outer peripheral surface 11f to 7 mm or more, for example, it is necessary to consider the end face parallelism between the support member (not shown) used when attaching the member A to the chuck and the member A, for example. There is no need to set. In step S103, the SPDT processing machine used (first lathe) and the SPDT processing machine used in step S127 (second lathe but the same here) are used. However, it is possible to use a different SPDT machine.
[0062]
In addition, as shown in FIG. 2G, a pin hole 20d (center) and a screw hole 20e as a positioning portion with the backing member are processed in the electroformed member 20 (a twelfth step). A cylindrical shaft may be formed instead of the pin hole 20d.
[0063]
In step S128 (first half), the electroformed member 20 is integrated with the backing member as described below to form the movable core 30.
[0064]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the movable core 30. In FIG. 4, the movable core 30 includes an electroformed member 20 disposed at the front end (right side in the figure), a pressing portion 36 disposed at the rear end (left side in the figure), and a sliding member 35 disposed therebetween. Composed. The sliding member 35 and the pressing portion 36 serve as a backing member.
[0065]
The electroformed member 20 is positioned in a predetermined relationship with the sliding member 35 by engaging the pin portion 20a protruding from the center of the end surface of the cylindrical sliding member 35 with the pin hole 20d. The electroformed member 20 is attached to the sliding member 35 by screwing the bolts 37 inserted into the two bolt holes 35b penetrating the moving member 35 in parallel with the axis into the screw holes 20e.
[0066]
The sliding member 35 has a screw shaft 35c formed so as to protrude from the center of an end surface (left end in the drawing) facing the end surface (right end in the drawing) provided with the pin portion 35a. It is attached to the pressing portion 36 in a predetermined positional relationship by being screwed into a screw hole 36a formed in the portion. In FIG. 4, in this embodiment, considering the wear of the electroformed member 20, the outer peripheral surface 35 e of the sliding member 35 has a larger diameter than the outer peripheral surface of the portion other than the electroformed member 20 and the flange portion 36 b of the pressing portion 36. It has become. Here, in step S128 (second half) in FIG. 1, the outer peripheral surfaces of the sliding member 35 and the pressing portion 36 are finished by cutting along with the rotation on the basis of the outer peripheral surface 11f of the electrode member 11, and thus formed in step S103. The standard is consistently used until step S128, and the coaxiality between the center of the concentric pattern (ring zone 10b) of the matrix member and the outer shape center of the mold sliding portion can be kept within 1 μm (that is, the matrix The optical axis of the optical surface coincides with the rotation center of the backing member having the sliding member 35 and the pressing portion 36). In step S128, after the electroformed member 20 is integrated with the backing member, the outer peripheral surface of the backing member is made coaxial with the matrix member by cutting with reference to the outer peripheral surface of the electroformed member 20 after cutting. It is also possible to finish.
[0067]
Thereafter, the electroformed member 20 is removed from the member A by cutting at a position indicated by an arrow X in FIG. 4 (step S129 in FIG. 1). Further, in step S130, after the electroformed member 20 and the matrix member are removed from the mold, the electroformed member 20 at the tip of the movable core 30 is finished to obtain an optical element molding die.
[0068]
FIG. 5 is a diagram showing a state in which an optical element is molded using the movable core 30 formed as described above. In FIG. 5, the holding portion 42 that holds the optical element molding die 41 having the optical surface transfer surface 41 a is fixed to the movable side cavity 43. The movable cavity 43 has a small opening 43a and a large opening 43b coaxial therewith. When the movable core 30 is inserted into the movable side cavity 43, the outer peripheral surface 35e of the sliding member 35 slides with the inner peripheral surface of the small opening 43a, and the outer peripheral surface 36d of the flange portion 36b of the pressing portion 36 is It slides on the inner peripheral surface of the large opening 43b. By being guided by the two sliding portions, the movable core 30 can move in the axial direction without being largely inclined with respect to the movable side cavity 43. The molten resin is injected between the optical element molding die 31 and the electroformed member 20, and the movable core 30 is pressurized in the direction of the arrow, whereby the optical element OE is molded. According to the present embodiment, by using the electroformed member 20 as an optical element molding die that is accurately transferred from the mother mold member, the optical surface of the optical element OE is provided on the optical surface of the electroformed member 20. The surface transfer surface 20a is transferred and the diffraction ring zone corresponding to the zone transfer surface 20b is accurately formed concentrically with the optical axis (that is, the optical surface of the optical element OE is electroformed. The optical transfer surface of the member 20 is accurately formed with respect to the optical axis).
[0069]
When processing the optical element molding die as described above, since the projection 20c corresponding to the second mark 11b is transferred and formed on the electroformed member 20, this should be used as a processing reference. Thus, it is possible to perform processing of the outer peripheral surface and the like with high accuracy.
[0070]
According to the present embodiment, by forming the second mark 11b on the electrode member 11 integrated with the matrix material 10, the matrix of the matrix is formed in the subsequent process based on the second mark 11b. The material 10 has the advantage that it can be processed with high accuracy. Further, by cutting the outer peripheral surface 11f of the electrode member 11 in parallel with the mother optical surface 10a of the base material 10, the outer peripheral surface 11f can be formed so as to be coaxial with the optical axis. By doing, the process precision in subsequent processes (for example, outer peripheral surface process of the electroformed member 20) can be improved.
[0071]
Next, a second embodiment will be described. The difference between the second embodiment and the first embodiment described above is the configuration of the matrix member. More specifically, an electrode member 111 made of a conductive material such as a metal having a shape similar to that of the member A shown in FIG. 1 is prepared, and the convex surface 111c corresponding to the mother optical surface thereof is used as a mother mold material. SiO 2 Alternatively, a polysilicon film is formed (see FIG. 7). Such film formation is preferably performed by a CVD process. More specifically, the second embodiment will be described.
[0072]
FIG. 6 is a flowchart showing a process (part of the process is omitted with reference to FIG. 1) constituting the manufacturing method of the matrix member according to the second embodiment. In FIG. 6, in step S201, the electrode member 111 is attached to the chuck of an ultra-precision lathe (SPDT processing machine). Further, since the electrode member 111 is not rotated in step S202 (fourth step), the convex surface 111c is cut with a diamond tool, and the mother optical surface (corresponding to the optical surface of the optical element to be finally formed) is obtained. The peripheral groove 111a (first mark) is cut on the peripheral surface 111d of the electrode member 111, and the outer peripheral surface 111f is cut (tenth step). At this time, the position of the optical axis of the mother optical surface cannot be confirmed from its outer shape, but the mother optical surface, the circumferential groove 111a, and the outer circumferential surface 111f are formed coaxially with high precision because they are processed simultaneously. It becomes.
[0073]
Further, in step S203, the electrode member 111 is removed from the ultraprecision lathe, and in step S204, it is set on the stage of the FIB processing machine. In subsequent step S205, the circumferential groove 111a in the electrode member 111 on the stage of the FIB processing machine is read, for example, the position of the optical axis of the optical surface is determined from the inner edge, and determined in step S206 (fifth step). Three (or four or more) second marks 111b at equal distances from the optical axis are drawn on the peripheral surface 111c of the electrode member 111 (see FIG. 7).
[0074]
In step S207, the electrode member 111 is removed from the FIB processing machine, and in step S208, the protective tape 113 (see FIG. 7) is pasted on the second mark 111b. This protective tape 113 is used to prevent film formation up to the second mark 111b when forming the matrix material 110, and on the matrix material 110 formed by post-processing. This is to prevent the resist applied to the second mark 111b from adhering. If the film or resist adheres to the second mark 111b, the reading may become inappropriate as a processing standard. Thereafter, in step S209 (sixth process), the matrix material 110 is formed on the electrode member 111 by CVD, and the formed electrode member 111 is set as the member A on the spin coater, and the step of FIG. By performing the steps from S110, the mold is manufactured.
[0075]
The second marks 11b and 111b used in the present embodiment have a plane substantially cross shape. For example, as shown in FIG. 3, parallel lines formed substantially parallel to the first mark 11a , And an orthogonal line that is substantially orthogonal (if it is not orthogonal, it only needs to intersect). Thereby, the recognition accuracy of the second marks 11b and 111b for position recognition is improved, and the positioning accuracy in the exposure apparatus and the electron beam drawing apparatus in each step described above can be improved. It should be noted that the second marks 11b and 111b are preferably arranged at positions separated from at least approximately three times the effective diameter of the effective curved surface portion. Furthermore, in the above-described example, the second marks 11b and 111b are formed with concave concave portions by engraving. However, the present invention is not limited to this, and the second marks 11b and 111b may be configured with convex convex portions. In such a case, even if the peripheral surface is covered with the resist L, the position of the subsequent process can be recognized by the convex mark, and thus the protective tape 13 becomes unnecessary.
[0076]
Further, the second marks 11b and 111b may have curved lines parallel to the concentric circles of the circumferential grooves 11a and 111a, and are not limited thereto, and may be crosses in which straight lines intersect each other. . 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 the shape is not so, the shape of the second marks 11b and 111b itself is measured to determine the center position thereof. preferable.
[0077]
In addition, the second marks 11b and 111b may have a cross shape in which only one of the second marks 11b and 111b is elongated in addition to making the lengths of the intersecting lines equal. This facilitates mark recognition. Or it is good also as a structure which deposits the thin film which consists of carbon (carbon) vapor-deposited on the member A, 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.
[0078]
Further, the second marks 11b and 111b may be formed from carbon, and may be formed by only a point, not 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.
[0079]
(Ultra-precision lathe: SPDT processing equipment)
Hereinafter, a schematic configuration of a control system of an ultra-precision lathe used for cutting the member A, for example, SPDT (Single Point Diamond Turning) will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b).
[0080]
As shown in FIG. 8A, the ultra-precision lathe 100 includes a fixed portion 111 that is a rotation holding member for fixing the workpiece 110 such as the member A, 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.
[0081]
Further, as shown in FIG. 8A, the ultra-precision lathe 100 is driven (or added) in the X-axis direction by the Z-direction drive means 131 for controlling 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.
[0082]
As shown in FIG. 8 (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.
[0083]
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 member A. 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.
[0084]
In the present embodiment, when machining the member A using the ultra-precision lathe as described above, while controlling the temperature, the feed amount and the cutting amount are controlled to control the curved portion. It will be cut.
[0085]
(About focused ion beam (FIB) processing equipment)
(Configuration explanation)
Next, a schematic configuration of the focused ion beam processing apparatus for forming the second marks 11b and 111b will be described with reference to FIG.
[0086]
A focused ion beam processing apparatus (FIB: Focused Ion Beam apparatus) processes a member A with a focused ion beam using a metal ion source such as Ga and observes a scanned image obtained by scanning the member A with a focused ion beam ( SIM (Scanning Ion Microscope) is performed, and an ion beam generated from an ion source and accelerated is finely focused by an electrostatic condenser lens, an objective lens, or the like, and irradiated onto the member A. The irradiation point of the beam is scanned by a deflector, for example, secondary electrons generated from the member A by this scanning are detected, and a scanned image or the like is displayed based on this detection signal.
[0087]
The focused ion beam processing apparatus 200 is maintained in a high vacuum. As shown in FIG. 9, 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 member A to be processed are placed The position and inclination of the member A A stage 214 that can be freely adjusted, a detector 215 for detecting a position recognition mark, a laser interferometer 217 including a laser supply source 216 and an optical system, a stage driving means 220 for driving the stage 214, and control of each part thereof A control circuit 230 for performing the operation, an operation input unit 261 for performing the operation input, an image recognition unit 260 for observing and recognizing the member A and the scanned image, a power source (not shown), and the like.
[0088]
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.
[0089]
The detector 215 is for detecting, for example, secondary electrons generated based on the irradiation of the ion beam onto the member A.
[0090]
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.
[0091]
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. The second focusing control circuit 234 for controlling focusing by the 206, the deflection control circuit 235 for controlling the deflector of the deflector 208, the stage control circuit 236 for controlling the stage driving means 220, and the secondary generated by the member A 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, 1st to 4th alignment control circuits 240, 241, 242, and 243 for controlling the image 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.
[0092]
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 can store the data corresponding to the cross sections formed at specific positions of the member A, for example, in the order of the position data.
[0093]
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. Further, the image data is subjected to image processing such as contour extraction due to a change in luminance, and the size and position of a characteristic part of the surface of the member A such as a hole or a line formed by an ion beam are recognized, The stage 214 may be configured to determine whether or not the member A is disposed at a desired position and whether or not holes and lines having a desired size are formed in the member A by an ion beam.
[0094]
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 an operator instruction input from the operation input unit 261 or the like.
[0095]
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 member A 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 position and display the image data of the surface of the member A on the image recognition unit 260.
[0096]
(Description of operation)
In the focused ion beam apparatus 200 having the above-described configuration, first, the member A in which the mother optical surface 10 and the first marks 11b and 111b are formed on one surface on the stage 214 provided in the focused ion beam apparatus 200. 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 member A.
[0097]
Next, a certain area on the member A is scanned with the 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 member A on the stage 214.
[0098]
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.
[0099]
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 one point on the member A by the objective lens 206 and scanned, for example, in a raster shape.
[0100]
By scanning, secondary electrons and secondary ions emitted from the surface of the member A are detected, and based on the detection result, image processing is performed by the display processing unit 251 to recognize a SIM image indicating the surface shape of the region. Displayed on the 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.
[0101]
For example, the operator 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, a SIM image of the surface of the member A is acquired, a processing area is set for a specific location, a processing time of the processing area, and an ion beam diameter and current value of an ion beam used for processing are specified. To do. Note that the state of the member A may be observed using another observation optical system (not shown).
[0102]
Here, in the present embodiment, the image recognition unit 260 recognizes the first marks 11 a and 111 a on the member A based on the detection signal from the detector 215.
[0103]
Then, parallel lines parallel to the lines of the first marks 11a and 111a are formed by an ion beam. At this time, it is preferable to form the parallel lines so as to draw a part of the arc or linearly by the relative movement of the stage 214 and the ion beam.
[0104]
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 member A, the type of ion beam (difference in ion beam current value), energy, dose, etc., the processing region 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 in accordance with an operator's instruction. be able to.
[0105]
Next, an orthogonal line substantially orthogonal to the parallel line is formed by an ion beam. By forming a plurality of these, for example, three places in the direction along the circumference of the concentric circles of the first marks 11a and 111a, a plurality of second marks 11b and 111b can be formed.
[0106]
Note that the formation procedure when forming the second marks 11b and 111b at three locations is not limited to the above, and the parallel lines at the three locations are formed by rotating the stage 214 intermittently in advance. Then, after that, an orthogonal line may be formed for each location.
[0107]
Furthermore, 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 11b and 111b, "3" In the case of forming five places, by inputting “5”, the first marks 11a and 111a are automatically detected and the points where the second marks 11b and 111b are to be formed are automatically calculated. It is preferable that the second marks 11b and 111b are automatically formed by pressing an execution start button or the like.
[0108]
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. The second mark can be formed by scanning the focused ion beam at the coordinate position.
[0109]
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.
[0110]
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 member A are sequentially acquired to obtain three-dimensional image data. You may have the structure which obtains arbitrary cross sections by image conversion while accumulating.
[0111]
(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. 10 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the electron beam lithography apparatus of this example.
[0112]
As shown in FIG. 10, the electron beam drawing apparatus 401 forms a high-resolution electron beam probe with a large current and scans the member A to be drawn at a high speed, thereby forming a high-resolution electron beam probe. Then, an electron gun 412 which is an electron beam generating means for generating an electron beam and irradiating the target with a 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 with respect to the member A, an aperture 418 disposed on a path through which the electron beam is emitted and configured to have a desired electron beam shape by an opening, and deflecting the electron beam A deflector 420 that controls the scanning position on the target member A and a correction coil 422 that corrects the deflection. It is configured. These parts are arranged in the lens barrel 410 and maintained in a vacuum state when the electron beam is emitted.
[0113]
Further, the electron beam drawing apparatus 411 is an XYZ stage 430 that is a placement table for placing the member A to be drawn, and a transport unit for transporting the member A to a placement position on the XYZ stage 430. A loader 440, a measuring device 480 that is a measuring means for measuring the reference point of the surface of the member A on the XYZ stage 430, a stage driving means 450 that is a driving means for driving the XYZ stage 430, a loader , A vacuum exhaust device 470 that exhausts the interior of the lens barrel 410 and the housing 411 including the XYZ stage 430 to be a vacuum, and an observation system 491 that observes the member A. , And a control circuit 492 which is a control means for controlling these controls.
[0114]
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.
[0115]
The measuring device 480 includes a first laser length measuring device 482 that measures the member A by irradiating the member A with a laser, and a laser beam emitted from the first laser length measuring device 482 (the first laser length measuring device 482). A first light receiving portion 484 that reflects the member A and receives the reflected light, and a second laser length measuring device 486 that performs irradiation from an irradiation angle different from that of the first laser length measuring device 482. And a second light receiving portion 488 that receives the reflected light when the laser light (second irradiation light) emitted from the second laser length measuring device 486 reflects the member A. Yes.
[0116]
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.
[0117]
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.
[0118]
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. To generate 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 unit for controlling the electric field of the electron beam, a drawing pattern, and the like for the member A Pattern generation circuit, various laser control systems, a stage control circuit for controlling the stage driving means 450, a loader control circuit for controlling the loader driving device 460, a measurement information input unit for inputting measurement information, and input information Memory that is a storage means for storing 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.
[0119]
(Description of operation)
In the electron beam lithography apparatus 401 having the above-described configuration, when the member A conveyed by the loader 440 is placed on the XYZ stage 430, the vacuum exhaust device 470 causes air in the lens barrel 410 and the housing 411 to After exhausting dust and the like, an electron beam is irradiated from the electron gun 412.
[0120]
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 may be performed by irradiating the drawing position on the surface of the member A on the XYZ stage 430, for example, the curved surface portion (curved surface) 12.
[0121]
At this time, the measurement device 480 measures the drawing position on the member A (at least the height position among the drawing positions) 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, and 417c of the electron lens 416 so that the focal position becomes the drawing position. Move controlled.
[0122]
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.
[0123]
In this example, the control may be performed by either the electron beam control or the XYZ stage 430 control, or by using both.
[0124]
Next, the first laser beam length 482 of the measuring device 480 irradiates the member A with the first light beam S1 from the direction intersecting the electron beam, and the first light beam S1 transmitted through the member A is irradiated. The first light intensity distribution is detected by receiving light.
[0125]
At this time, since the first light beam S1 is reflected at the bottom of the member A, the (height) position on the flat portion of the member A is measured and calculated based on the first intensity distribution. Become. However, in this case, the (height) position of the member A on the mother optical surface 10 cannot be measured.
[0126]
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 member A 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 second light beam S2 through the member A. Is received by the second light receiving unit 488, the second light intensity distribution is detected, and the position is measured and calculated based on the second light intensity distribution.
[0127]
Then, using the height position of the member A as a drawing position, for example, the focus position of the electron beam is adjusted and drawing is performed.
[0128]
The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, but may be appropriately changed or improved (including combinations of the embodiments). Of course, it is possible.
[0129]
【The invention's effect】
According to the present invention, a manufacturing method of a mother die that can easily manufacture a highly accurate mother die by securing a processing standard, a manufacturing method of an optical element molding die using such a mother die, and such a method It is possible to provide a method for manufacturing an optical element molded by an optical element molding die.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing steps constituting a mold manufacturing method according to a first embodiment;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an assembly of a matrix material and an electrode member to be processed, that is, a member A in the main process shown in FIG.
3 is a top view of member A. FIG.
4 is a cross-sectional view of the movable core 30. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which an optical element is molded using a movable core 30. FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing a process (part of the process is omitted with reference to FIG. 1) constituting the manufacturing method of the matrix member according to the second embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an assembly of a matrix material and an electrode member processed by the matrix member manufacturing method according to the second embodiment;
8A is a schematic configuration diagram showing an example of the configuration of an ultra-precision lathe used for machining the member A, and FIG. 8B is a diagram of the ultra-precision lathe in FIG. 8A. It is a perspective view which shows an example of the blade edge | tip of the diamond tool used.
9 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a focused ion beam processing apparatus used for processing the member A. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of an electron beam drawing apparatus.
[Explanation of symbols]
A Matrix material
10 Matrix material
11 Electrode member
11a, 111a First mark (circumferential groove)
11b, 111b Second mark
100 Super-precision lathe (SPDT processing equipment)
200 Focused ion beam processing equipment
301 Coating material coating device
401 Electron beam drawing apparatus

Claims (29)

母型部材を回転させつつ該母型部材上に光学素子の母光学面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材を回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記母型部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材の前記母光学面上に所定の形状を有する光学面を形成する工程と、
前記母型部材に対し電鋳処理を行うことにより、前記母型部材の光学面に対応する光学転写面を有する電鋳部材を形成する工程と、
前記光学素子成形用金型を得るべく、前記電鋳部材および前記母型部材を一体に回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記電鋳部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面に基づいて、前記電鋳部材の外周面を切削加工する工程と、を含むことを特徴とする光学素子成形用金型の製作方法。
Forming the mother optical surface of the optical element on the mother member by cutting while rotating the mother member;
Forming the outer peripheral surface of the mother die member by cutting so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the mother die member while rotating the mother die member;
Forming an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother die member;
Forming an electroformed member having an optical transfer surface corresponding to the optical surface of the matrix member by performing an electroforming process on the matrix member;
In order to obtain the optical element molding die, the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the electroformed member while the electroformed member and the mother die member are rotated together. And a step of cutting the outer peripheral surface of the electroformed member on the basis of the outer peripheral surface of the mother die member.
前記母型部材の前記母光学面上に所定の形状を有する光学面を形成する工程はさらに、
レジスト膜を前記母光学面上に形成する工程と、
前記レジスト膜に対し電子ビームを照射し、輪帯形状を描画する工程と、
現像処理を行って、前記母光学面に輪帯形状を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の光学素子成形用金型の製作方法。
The step of forming an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother die member further includes
Forming a resist film on the mother optical surface;
Irradiating the resist film with an electron beam and drawing an annular shape;
The method for producing a mold for forming an optical element according to claim 1, further comprising: performing a development process to form an annular shape on the mother optical surface.
前記母型部材と前記電鋳部材を一体とし、前記母型部材の外周面を基準として前記電鋳部材の外周面が切削加工されることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子成形用金型の製作方法。3. The optical element according to claim 1, wherein the base member and the electroformed member are integrated, and the outer peripheral surface of the electroformed member is cut with reference to the outer peripheral surface of the base member. Manufacturing method of mold for molding. 前記電鋳部材は、前記母型部材の外周面を基準として旋盤の回転軸と前記母型部材の光軸とを一致させるように前記母型部材を前記旋盤に取り付けた後に、切削加工されることを特徴とする請求項3に記載の光学素子成形用金型の製作方法。The electroformed member is cut after attaching the mother die member to the lathe so that the rotation axis of the lathe and the optical axis of the mother die member coincide with each other on the basis of the outer peripheral surface of the mother die member. The method for producing an optical element molding die according to claim 3. 前記母型部材は電極部材を含むとともに、前記電極部材の外周面に絶縁剤が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法。5. The method for manufacturing an optical element molding die according to claim 1, wherein the matrix member includes an electrode member, and an insulating agent is provided on an outer peripheral surface of the electrode member. . 前記母型部材上の前記母光学面と前記母型部材の前記外周面は同時に加工されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法。6. The method of manufacturing an optical element molding die according to claim 1, wherein the mother optical surface on the mother member and the outer peripheral surface of the mother member are processed simultaneously. 前記母型部材は電極部材に母型の素材を固定することにより得られることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法。The method for manufacturing an optical element molding die according to any one of claims 1 to 6, wherein the matrix member is obtained by fixing a matrix material to an electrode member. 母光学面は母型の素材が切削加工されることにより形成されることを特徴とする請求項7に記載の光学素子成形用金型の製作方法。The method for producing an optical element molding die according to claim 7, wherein the mother optical surface is formed by cutting a material of the mother die. 前記母型部材は電極部材に母型の素材を成膜することにより得られることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法。7. The method for manufacturing an optical element molding die according to claim 1, wherein the matrix member is obtained by forming a matrix material on an electrode member. 第1の旋盤に母型部材を取り付ける工程と、
前記第1の旋盤上の前記母型部材を回転させつつ前記母型部材上に、光学素子の母光学面を切削加工により形成する工程と、
前記第1の旋盤上の前記母型部材を回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記母型部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材を前記第1の旋盤から取り外す工程と、
前記母型部材の前記母光学面上にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層上に所定の形状を描画する工程と、
前記母型部材の前記母光学面に所定の形状を有する光学面を形成するよう現像を行う工程と、
前記母型部材に対し電鋳処理を行うことにより、前記母型部材の光学面に対応する光学転写面を有する電鋳部材を形成する工程と、
前記母型部材と前記電鋳部材を第2の旋盤に取り付ける工程と、
前記光学素子成形用金型を得るべく、前記電鋳部材および前記母型部材を一体に回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記電鋳部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面に基づいて、前記電鋳部材の外周面を切削加工する工程と、
光学転写面を有する光学素子を得るべく、前記母型部材から前記電鋳部材を脱型する工程と、を含むことを特徴とする光学素子成形用金型の製作方法。
Attaching the matrix member to the first lathe;
Forming a mother optical surface of an optical element by cutting on the mother member while rotating the mother member on the first lathe;
The outer peripheral surface of the mother die member is cut so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the mother die member while rotating the mother die member on the first lathe. A step of forming by:
Removing the matrix member from the first lathe;
Forming a resist layer on the mother optical surface of the mother die member;
Drawing a predetermined shape on the resist layer;
Developing to form an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother mold member;
Forming an electroformed member having an optical transfer surface corresponding to the optical surface of the matrix member by performing an electroforming process on the matrix member;
Attaching the matrix member and the electroformed member to a second lathe;
In order to obtain the optical element molding die, the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the electroformed member while the electroformed member and the mother die member are rotated together. Cutting the outer peripheral surface of the electroformed member based on the outer peripheral surface of the matrix member;
And a step of removing the electroformed member from the matrix member in order to obtain an optical element having an optical transfer surface.
前記母型部材と前記電鋳部材を一体とし、前記母型部材の外周面を基準として前記電鋳部材の外周面が切削加工されることを特徴とする請求項10に記載の光学素子成形用金型の製作方法。11. The optical element molding according to claim 10, wherein the matrix member and the electroformed member are integrated, and the outer peripheral surface of the electroformed member is cut with reference to the outer peripheral surface of the matrix member. Mold production method. さらに前記電鋳部材と裏打ち部材を一体化する工程と、
前記電鋳部材および前記裏打ち部材を前記母型部材とともに回転させつつ、前記母型部材の外周面に基づいて、前記裏打ち部材の外周面を切削加工することにより、母光学面の光軸と前記裏打ち部材の回転軸に一致させるための工程と、を含むことを特徴とする請求項10又は11に記載の光学素子成形用金型の製作方法。
A step of integrating the electroformed member and the backing member;
By rotating the electroformed member and the backing member together with the matrix member and cutting the outer circumferential surface of the backing member based on the outer circumferential surface of the matrix member, the optical axis of the mother optical surface and the The method for manufacturing an optical element molding die according to claim 10, further comprising a step for matching with the rotation axis of the backing member.
前記第1の旋盤と前記第2の旋盤は同一であることを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法。The method for manufacturing an optical element molding die according to any one of claims 10 to 12, wherein the first lathe and the second lathe are the same. 前記所定の形状は輪帯形状であることを特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法。The method for manufacturing an optical element molding die according to any one of claims 10 to 13, wherein the predetermined shape is an annular shape. 母型部材を回転させつつ母型部材上に、光学素子の母光学面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材を回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記母型部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面を切削加工により形成する工程と、
前記母型部材の前記母光学面上に所定の形状を有する光学面を形成する工程と、
前記母型部材に対し電鋳処理を行うことにより、前記母型部材の光学面に対応する光学転写面を有する電鋳部材を形成する工程と、
前記電鋳部材と裏打ち部材を一体化する工程と、
前記光学素子成形用金型を得るべく、前記電鋳部材および前記母型部材を一体に回転させつつ、前記母光学面の光軸が前記裏打ち部材の外周面の回転中心と一致するように、前記母型部材の外周面に基づいて、前記裏打ち部材の外周面を切削加工する工程と、
光学転写面を有する光学素子を得るべく、前記母型から前記電鋳部材を脱型する工程と、を含むことを特徴とする光学素子成形用金型の製作方法。
Forming the mother optical surface of the optical element by cutting on the mother member while rotating the mother member;
Forming the outer peripheral surface of the mother die member by cutting so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the mother die member while rotating the mother die member;
Forming an optical surface having a predetermined shape on the mother optical surface of the mother die member;
Forming an electroformed member having an optical transfer surface corresponding to the optical surface of the matrix member by performing an electroforming process on the matrix member;
Integrating the electroformed member and the backing member;
In order to obtain the optical element molding die, the electroforming member and the mother die member are rotated together so that the optical axis of the mother optical surface coincides with the rotation center of the outer peripheral surface of the backing member, Cutting the outer peripheral surface of the backing member based on the outer peripheral surface of the matrix member;
And a step of removing the electroformed member from the mother die in order to obtain an optical element having an optical transfer surface.
前記電鋳部材の外周面を、前記母型部材と前記電鋳部材を一体で、前記母型部材の外周面を基準として切削加工することを特徴とする請求項15に記載の光学素子成形用金型の製作方法。16. The optical element forming device according to claim 15, wherein the outer peripheral surface of the electroformed member is cut with the mother die member and the electroformed member integrally, with the outer peripheral surface of the mother die member as a reference. Mold production method. 前記電鋳部材は、前記母型部材の外周面を基準として旋盤の回転軸と前記母型部材の光軸とを一致させるように前記旋盤に取り付けられた後に、切削加工されることを特徴とする請求項16に記載の光学素子成形用金型の製作方法。The electroformed member is cut after being attached to the lathe so that the rotation axis of the lathe and the optical axis of the master member coincide with each other on the basis of the outer peripheral surface of the master member. The method for producing a mold for molding an optical element according to claim 16. 前記裏打ち部材は摺動部材を含み、かつ前記母型部材の外周面に基づいて、前記摺動部材の外周面が切削加工されることを特徴とする請求項15乃至17のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法。The said backing member contains a sliding member, and the outer peripheral surface of the said sliding member is cut based on the outer peripheral surface of the said matrix member, The Claim 15 thru | or 17 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method of optical element molding die. 請求項1乃至18のいずれかに記載の方法によって製作された光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形する光学素子の製作方法。An optical element manufacturing method for forming an optical element using the optical element molding die manufactured by the method according to claim 1. 前記光学素子は、前記光学素子成形用金型に溶融した樹脂を射出することにより成形されることを特徴とする請求項19に記載の光学素子の製作方法。The method of manufacturing an optical element according to claim 19, wherein the optical element is molded by injecting molten resin into the optical element molding die. 光学素子成形用金型を形成するための母型の素材を、電鋳形成用の電極部材に相対回転不能に取り付ける工程と、
前記母型の素材及び前記電極部材を回転させつつ、前記光学素子成形用金型から成形される光学素子の光学面に対応した母光学面を切削加工により形成し、且つ前記電極部材に、切削加工により第1のマークを形成し、更に前記電極部材の外周面を形成する工程と、
前記第1のマークに基づいて、前記電極部材に第2のマークを形成し、前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材に所定の処理を施す工程と、
前記母型部材の母光学面を含む表面において電鋳を成長させる工程と、
前記母型部材の外周面に基づいて、成長した前記電鋳の外周面を加工する工程と、を含むことを特徴とする光学素子成形用金型の製作方法。
A process of attaching a base material for forming an optical element molding die to an electrode member for electroforming so as not to be relatively rotatable,
A mother optical surface corresponding to an optical surface of an optical element molded from the optical element molding die is formed by cutting while rotating the matrix material and the electrode member, and cutting is performed on the electrode member. Forming a first mark by processing and further forming an outer peripheral surface of the electrode member;
Forming a second mark on the electrode member based on the first mark, and applying a predetermined treatment to the matrix material based on the second mark;
Growing electroforming on a surface including a mother optical surface of the matrix member;
And a step of processing the grown outer peripheral surface of the electroforming based on the outer peripheral surface of the matrix member.
電鋳形成用の電極部材を回転させつつ、前記光学素子成形用金型から成形される光学素子の光学面に対応した母光学面を切削加工により形成し、且つ前記電極部材に、切削加工により第1のマークを形成し、更に前記電極部材の外周面を形成する工程と、
前記第1のマークに基づいて、前記電極部材に第2のマークを形成する工程と、
光学素子成形用金型を形成するための母型の素材を、前記母光学面に成膜する工程と、
前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材に所定の処理を施す工程と、
前記母型部材の母光学面を含む表面において電鋳を成長させる工程と、
前記母型部材の外周面に基づいて、成長した前記電鋳の外周面を加工する工程と、を含むことを特徴とする光学素子成形用金型の製作方法。
While rotating the electrode member for electroforming, a mother optical surface corresponding to the optical surface of the optical element molded from the optical element molding die is formed by cutting, and the electrode member is cut by cutting. Forming a first mark and further forming an outer peripheral surface of the electrode member;
Forming a second mark on the electrode member based on the first mark;
A step of forming a matrix material for forming an optical element molding die on the mother optical surface;
Applying a predetermined treatment to the matrix material based on the second mark;
Growing electroforming on a surface including a mother optical surface of the matrix member;
And a step of processing the grown outer peripheral surface of the electroforming based on the outer peripheral surface of the matrix member.
光学素子成形用金型を形成するための母型の素材、および電鋳形成用の電極部材を有する母型部材を回転させつつ、前記光学素子成形用金型から成形される光学素子の光学面に対応した母光学面を切削加工により形成し、且つ切削加工により前記電極部材の外周面を形成する工程と、
前記母型部材の母光学面を含む表面において電鋳を成長させる工程と、
前記母型部材の外周面に基づいて、成長した前記電鋳の外周面を加工する工程と、を含むことを特徴とする光学素子成形用金型の製作方法。
An optical surface of an optical element molded from the optical element molding die while rotating a matrix member having an electrode member for forming an electroforming material and a matrix material for forming the optical element molding die Forming a mother optical surface corresponding to the cutting process, and forming the outer peripheral surface of the electrode member by cutting process;
Growing electroforming on a surface including a mother optical surface of the matrix member;
And a step of processing the grown outer peripheral surface of the electroforming based on the outer peripheral surface of the matrix member.
前記成膜は、CVD法により行われることを特徴とする請求項22に記載の光学素子成形用金型の製作方法。The method of manufacturing an optical element molding die according to claim 22, wherein the film formation is performed by a CVD method. 前記所定の処理は、前記母光学面に、同心円の形状を形成する処理であることを特徴とする請求項21又は22に記載の光学素子成形用金型の製作方法。23. The method for manufacturing an optical element molding die according to claim 21, wherein the predetermined process is a process of forming a concentric shape on the mother optical surface. 前記第2のマークに基づいて、前記母型の素材の3次元座標を決定する工程を含むことを特徴とする請求項21又は22に記載の光学素子成形用金型の製作方法。23. The method of manufacturing an optical element molding die according to claim 21, further comprising a step of determining three-dimensional coordinates of the matrix material based on the second mark. 決定された前記3次元座標に基づいて、電子ビームにより光学素子の形状に対応する描画処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項26に記載の光学素子成形用金型の製作方法。27. The method for producing an optical element molding die according to claim 26, further comprising a step of performing drawing processing corresponding to the shape of the optical element by an electron beam based on the determined three-dimensional coordinates. 前記描画処理は、光学素子の回折輪帯に対応した形状の描画を行う処理であることを特徴とする請求項27に記載の光学素子成形用金型の製作方法。28. The method for producing an optical element molding die according to claim 27, wherein the drawing process is a process of drawing a shape corresponding to a diffraction zone of the optical element. 請求項21乃至28のいずれかに記載の光学素子成形用金型の製作方法により製作された光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形することを特徴とする光学素子の製作方法。An optical element manufacturing method, wherein an optical element is molded using the optical element molding mold manufactured by the optical element molding mold manufacturing method according to any one of claims 21 to 28.
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