JP4250899B2 - 基材の描画方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子等の基材の描画方法に関し、特に、微細な形状を有する精密な光学素子の光学機能面に回折構造などを描画するものに関する
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報記録媒体として、例えばＣＤ、ＤＶＤ等が広く使用されており、これらの記録媒体を読み取る読取装置などの精密機器には、多くの光学素子が利用されている。これらの機器に利用される光学素子、例えば光レンズなどは、低コスト化並びに小型化の観点から、ガラス製の光レンズよりも樹脂製の光レンズを用いることが多い。
【０００３】
このような樹脂製の光レンズは、一般の射出成形によって製造されており、射出成形用の成形型も、一般的な切削加工によって形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、光学素子に要求されるスペックや性能自体が向上してきており、例えば、光学機能面に回折構造などを有する光学素子を製造する際に、当該光学素子を射出成形するためには、成形型にそのような回折構造を付与するための面を形成しておく必要がある。
【０００５】
しかし、現在用いていられるような成形技術や加工技術の切削バイトにて、成形型にそうした回折構造などの微細な形状を形成しようとすると、加工精度が劣るとともに、バイトの強度、寿命の点で限界があり、サブミクロンオーダーあるいはそれ以下の精密な加工を行うことができない。
【０００６】
特に、ＣＤ−ＲＯＭのピックアップレンズと比較して、ＤＶＤ等の媒体におけるピックアップレンズでは、記録密度の増加に対して、より精度の高い回折構造が要求され、光の波長より小さいレベル、例えばｎｍレベルでの加工精度が求められる。しかし、上述のように従来の切削加工ではこうした加工精度は得られなかった。
【０００７】
一方、光学素子などを含む基材の表面上に所望の形状を描画加工するものとしては、光露光などの手法、例えばマスク露光を用いた露光装置などによって加工を行うことが行われている。
【０００８】
例えば、半導体のウエハ基板（フォトマスク）等の基材の表面に所望を形状を描画加工するための露光装置などを上記光学素子の面への加工もしくは成形型の加工などに用いることが考えられる。しかしながら、ウエハ基板用の装置は、平坦な材料しか加工することができないという問題がある。また、ウエハ基板用の装置では、基材の加工深さは、照射する光の露光エネルギー量で制御するが、光学素子のための回折格子などの精密加工、あるいはフォトニック結晶の作成などの場合、照射される光の波長より短い構造をレンズのような非平面上に正確に形成する必要がある。そのため、上記制御手法の露光装置では求められるレベルの微細な加工には適さない。
【０００９】
さらに、レーザービームによる加工が考えられるが、レーザービームではミクロンレベルの加工では用いられることがあるものの、ビーム径を光学的に制御しており、ビームの集束に限界がある。従って、サブミクロンレベル、特に光の波長に近いレベルの加工は困難である。また焦点深度についても深い焦点深度が得られず、オートフォーカス等のメカニカルな手段を常に用いる必要があり、これも精度の高い加工を阻む要因となっていた。特に、曲面形状（ここではマクロ的に変化する面を有する３次元形状を含む）を有する光学素子の描画で高い精度が要求された時にはこの問題は顕著なものとなる。
【００１０】
従って、平面状の基材を描画加工する場合は良いが、光レンズ用の成形型など、曲面等のダイナミックな３次元形状を有する基材に微細な形状を描画する場合には適さないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、非平面形状の光学素子等の基材上に回折格子などの微細構造の描画加工を施すことである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、曲面を有する被描画層を含む基材に、所定の構造を形成するために、前記被描画層を電子ビームの照射方向における位置が異なる複数のフィールドに分割し、前記被描画層の各フィールドに対して順次電子ビームを照射し、前記電子ビームの焦点位置の調整もしくは前記基材の移動による位置調整のいずれか一方又は双方により行う位置調整ステップを含んで前記基材に対する電子ビームの焦点位置を相対的に変化させることにより、前記所定の構造の描画を行う基材の描画方法であって、前記描画を行う描画位置の少なくとも高さ位置を前記位置調整ステップにより調整される前記基材に対する相対的な電子ビームの焦点位置として算出する算出ステップを備え、前記算出ステップは、予め前記基材を描画ステージ上に載置する前に測定された前記基材上の複数の基準点に基づき、前記基材における３次元の第１の基準座表系を算出するステップと、前記第１の基準座標系での描画位置の少なくとも第１の高さ位置を算出するステップと、前記基材を描画ステージ上に搭載した際に測定される複数の基準点に基づき、前記基材における３次元の第２の基準座標系を算出するステップと、前記第１の高さに相当する第２の基準座標系での第２の高さを、前記電子ビームの前記描画位置における高さ位置として算出するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明は、前記所定の構造は、電子ビームの露光エネルギー量の制御により形成されることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項３に記載の発明は、前記露光エネルギー量は、ドーズ量に対応して制御されることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項４に記載の発明は、前記露光エネルギー量の制御により、加工深さを変化させることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項５に記載の発明は、前記電子ビームの前記焦点位置における焦点深度内で、前記電子ビームの前記露光エネルギー量が制御されることを特徴とする。
【００４６】
また、請求項６に記載の発明は、前記電子ビームは、前記基材上のレジスト層に対して照射されることを特徴とする。
【００４７】
また、請求項７に記載の発明は、前記基材の被描画面に形成される所定の構造は、光学素子上の特定の構造に対応するものであることを特徴とする。
【００４８】
また、請求項８に記載の発明は、前記特定の構造は、回折格子構造を含むことを特徴とする。
【００４９】
また、請求項９に記載の発明は、前記回折格子構造は、走査位置に応じた所定のドーズ量分布に基づき、形成されることを特徴とする。
【００５０】
また、請求項１０に記載の発明は、前記ドーズ量分布の特性は、予め定義されていることを特徴とする。
【００５１】
また、請求項１１に記載の発明は、前記ドーズ量分布の特性は、前記曲面部上の傾斜する傾斜角度に応じて抽出されたものであることを特徴とする。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。
【００６１】
［第１の実施の形態］
（電子ビーム描画装置の全体構成）
先ず、本発明の特徴である曲面を有する基材に描画を行う手法の説明に先立って、電子ビーム描画装置の全体の概略構成について、図１を参照して説明する。図１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。
【００６２】
本例の電子ビーム描画装置１は、図１に示すように、大電流で高解像度の電子線プローブを形成して高速に描画対象の基材２上を走査するものであり、高解像度の電子線プローブを形成し、電子ビームを生成してターゲットに対してビーム照射を行う電子ビーム生成手段である電子銃１２と、この電子銃１２からの電子ビームを通過させるスリット１４と、スリット１４を通過する電子ビームの前記基材２に対する焦点位置を制御するための電子レンズ１６と、電子ビームが出射される経路上に配設されたアパーチャー１８と、電子ビームを偏向させることでターゲットである基材２上の走査位置等を制御する偏向器２０と、偏向を補正する補正用コイル２２と、を含んで構成されている。なお、これらの各部は、鏡筒１０内に配設されて電子ビーム出射時には真空状態に維持される。
【００６３】
さらに、電子ビーム描画装置１は、描画対象となる基材２を載置するための載置台であるＸＹＺステージ３０と、このＸＹＺステージ３０上の載置位置に基材２を搬送するための搬送手段であるローダ４０と、ＸＹＺステージ３０上の基材２の表面の基準点を測定するための測定手段である測定装置８０と、ＸＹＺステージ３０を駆動するための駆動手段であるステージ駆動手段５０と、ローダを駆動するためのローダ駆動装置６０と、鏡筒１０内及びＸＹＺステージ３０を含む筐体１１内を真空となるように排気を行う真空排気装置７０と、これらの制御を司る制御手段である制御回路１００と、を含んで構成されている。
【００６４】
なお、電子レンズ１６は、高さ方向に沿って複数箇所に離間して設置される各コイル１７ａ、１７ｂ、１７ｃの各々の電流値によって電子的なレンズが複数生成されることで各々制御され、電子ビームの焦点位置が制御される。
【００６５】
測定装置８０は、基材２に対してレーザーを照射することで基材２を測定する第１のレーザー測長器８２と、第１のレーザー測長器８２にて発光されたレーザー光（第１の照射光）が基材２を反射し当該反射光を受光する第１の受光部８４と、前記第１のレーザー測長器８２とは異なる照射角度から照射を行う第２のレーザー測長器８６と、前記第２のレーザー測長器８６にて発光されたレーザー光（第２の照射光）が基材２を反射し当該反射光を受光する第２の受光部８８と、を含んで構成されている。なお、本例の第１のレーザー測長器と第１の受光部とで本発明の「第１の光学系」を構成し、第２のレーザー測長器と第２の受光部とで本発明の「第２の光学系」を構成している。
【００６６】
ステージ駆動手段５０は、ＸＹＺステージ３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構５２と、ＸＹＺステージ３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構５４と、ＸＹＺステージ３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動機構５６と、ＸＹＺステージ３０をθ方向に駆動するθ方向駆動機構５８と、を含んで構成されている。これによって、ＸＹＺステージ３０を３次元的に動作させたり、アライメントを行うことができる。
【００６７】
制御回路１００は、電子銃１２に電源を供給するための電子銃電源部１０２と、この電子銃電源部１０２での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部１０４と、電子レンズ１６（複数の各電子的なレンズを各々）を動作させるためのレンズ電源部１０６と、このレンズ電源部１０６での各電子レンズに対応する各電流を調整制御するレンズ制御部１０８と、を含んで構成される。
【００６８】
さらに、制御回路１００は、補正用コイル２２を制御するためのコイル制御部１１０と、偏向器２０にて成形方向の偏向を行う成形偏向部１１２ａと、偏向器２０にて副走査方向の偏向を行うための副偏向部１１２ｂと、偏向器２０にて主走査方向の偏向を行うための主偏向部１１２ｃと、成形偏向部１１２ａを制御するためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａと、副偏向部１１２ｂを制御するためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速Ｄ／Ａ変換器１１４ｂと、主偏向部１１２ｃを制御するためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃと、を含んで構成される。
【００６９】
さらに、制御回路１００は、偏向器２０における位置誤差を補正する、乃ち、位置誤差補正信号などを各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ、及び高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃに対して供給して位置誤差補正を促すあるいはコイル制御部１１０に対して当該信号を供給することで補正用コイル２２にて位置誤差補正を行う位置誤差補正回路１１６と、これら位置誤差補正回路１１６並びに各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ及び高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃを制御して電子ビームの電界を制御する電界制御手段である電界制御回路１１８と、描画パターンなどを前記基材２に対して生成するためのパターン発生回路１２０と、を含んで構成される。
【００７０】
またさらに、制御回路１００は、第１のレーザー測長器８２を上下左右に移動させることによるレーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度等の駆動制御を行う第１のレ−ザー駆動制御回路１３０と、第２のレーザー測長器８６を上下左右に移動させることによるレーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度等の駆動制御を行う第２のレ−ザー駆動制御回路１３２と、第１のレーザー測長器８２でのレーザー照射光の出力（レーザーの光強度）を調整制御するための第１のレーザー出力制御回路１３４と、第２のレーザー測長器８６でのレーザー照射光の出力を調整制御するための第２のレーザー出力制御回路１３６と、第１の受光部８４での受光結果に基づき、測定結果を算出するための第１の測定算出部１４０と、第２の受光部８８での受光結果に基づき、測定結果を算出するための第２の測定算出部１４２と、を含んで構成される。
【００７１】
さらにまた、制御回路１００は、ステージ駆動手段５０を制御するためのステージ制御回路１５０と、ローダ駆動装置６０を制御するローダ制御回路１５２と、上述の第１、第２のレーザー駆動回路１３０、１３２・第１、第２のレーザー出力制御回路１３４、１３６・第１、第２の測定算出部１４０、１４２・ステージ制御回路１５０・ローダ制御回路１５２を制御する機構制御回路１５４と、真空排気装置７０の真空排気を制御する真空排気制御回路１５６と、測定情報を入力するための測定情報入力部１５８と、入力された情報や他の複数の情報を記憶するための記憶手段であるメモリ１６０と、各種制御を行うための制御プログラムを記憶したプログラムメモリ１６２と、これらの各部の制御を司る例えばＣＰＵなどにて形成された制御部１７０と、を含んで構成されている。
【００７２】
なお、本例の第１の測定算出部と第２の測定算出部とで、本発明の「測定算出手段」を構成できる。また、制御回路１００、電子レンズ１６、補正用コイル２２、偏向器２０、ステージ駆動手段５０、ＸＹＺステージ３０などにより本発明にいう「移動手段」を構成できる。この移動手段は、曲面を有する前記被描画層に対応して、前記基材に対する電子ビームの焦点位置を相対的に移動する機能を有していればよい。
【００７３】
上述のような構成を有する電子ビーム描画装置１において、ローダ４０によって搬送された基材２がＸＹＺステージ３０上に載置されると、真空排気装置７０によって鏡筒１０及び筐体１１内の空気やダストなどを排気したした後、電子銃１２から電子ビームが照射される。
【００７４】
電子銃１２から照射された電子ビームは、電子レンズ１６を介して偏向器２０により偏向され、偏向された電子ビームＢ（以下、この電子レンズ１６を通過後の偏向制御された電子ビームに関してのみ「電子ビームＢ」と符号を付与することがある）は、ＸＹＺステージ３０上の基材２の表面、例えば曲面部（曲面）２ａ上の描画位置に対して照射されることで描画が行われる。
【００７５】
この際に、測定装置８０によって、基材２上の描画位置（描画位置のうち少なくとも高さ位置）、もしくは後述するような基準点の位置が測定され、制御回路１００は、当該測定結果に基づき、電子レンズ１６のコイル１７ａ、１７ｂ、１７ｃなどに流れる各電流値などを調整制御して、電子ビームＢの焦点深度の位置、すなわち焦点位置を制御し、当該焦点位置が前記描画位置となるように移動制御される。
【００７６】
あるいは、測定結果に基づき、制御回路１００は、ステージ駆動手段５０を制御することにより、前記電子ビームＢの焦点位置が前記描画位置となるようにＸＹＺステージ３０を移動させる。
【００７７】
また、本例においては、電子ビームの制御、ＸＹＺステージ３０の制御のいずれか一方の制御によって行っても、双方を利用して行ってもよい（なお、焦点位置の移動制御の詳細については後述する）。
【００７８】
（測定装置）
次に、測定装置８０について、図３を参照しつつ説明する。測定装置８０は、より詳細には、図３に示すように、第１のレーザー測長器８２、第１の受光部８４、第２のレーザー測長器８６、第２の受光部８８などを有する。
【００７９】
第１のレーザー測長器８２により電子ビームと交差する方向から基材２に対して第１の光ビームＳ１を照射し、基材２の平坦部２ｂで反射される第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。
【００８０】
この際に、図３に示すように、第１の光ビームＳ１は、基材２を平行移動させることで基材２の平坦部２ｂにて反射されるため、第１の強度分布に基づき、基材２の平坦部２ｂ上の（高さ）位置が測定算出されることになる。しかし、この場合には、基材２の曲面部２ａ上の（高さ）位置を測定することができない。
【００８１】
そこで、本例においては、さらに第２のレーザー測長器８６を設けている。すなわち、第２のレーザー測長器８６によって、第１の光ビームＳ１と異なる電子ビームとほぼ直交する方向から基材２に対して第２の光ビームＳ２を照射し、基材２を透過する第２の光ビームＳ２が第２の受光部８８に含まれるピンホール８４を介して受光されることによって、第２の光強度分布が検出される。
【００８２】
この場合、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の光ビームＳ２が曲面部２ａ上を透過することとなるので、前記第２の強度分布に基づき、基材２の平坦部２ｂより突出する曲面部２ａ上の（高さ）位置を測定算出することができる。
【００８３】
具体的には、第２の光ビームＳ２がＸＹ基準座標系における曲面部２ａ上のある位置（ｘ、ｙ）の特定の高さを透過すると、この位置（ｘ、ｙ）において、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の光ビームＳ２が曲面部２ａの曲面にて当たることにより散乱光ＳＳ１、ＳＳ２が生じ、この散乱光分の光強度が弱まることとなる。このようにして、図６に示すように、第２の受光部８８にて検出された第２の光強度分布に基づき、位置が測定算出される。
【００８４】
この算出の際には、図６に示すように、第２の受光部８８の信号出力Ｏｐは、図７に示す特性図のような、信号出力Ｏｐと基材の高さとの相関関係を有するので、制御回路１００のメモリ１６０などにこの特性、すなわち相関関係を示した相関テーブルを予め格納しておくことにより、第２の受光部８８での信号出力Ｏｐに基づき、基材の高さ位置を算出することができる。
【００８５】
そして、この基材の高さ位置を、例えば描画位置として、前記電子ビームの焦点位置の調整が行われ描画が行われることとなる。
【００８６】
（描画位置算出の原理の概要）
次に、本例の特徴である電子ビーム描画装置１における、描画を行う場合の原理の概要について、説明する。
【００８７】
先ず、基材２は、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、例えば樹脂等による光学素子例えば光レンズ等にて形成されることが好ましく、断面略平板状の平坦部２ｂと、この平坦部２ｂより突出形成された曲面をなす曲面部２ａと、を含んで構成されている。この曲面部２ａの曲面は、球面に限らず、非球面などの他のあらゆる高さ方向に変化を有する自由曲面であってよい。すなわち、階段状、その他マクロ的に変化する面を有する３次元形状表面を含む。
【００８８】
このような基材２において、予め基材２をＸＹＺステージ３０上に載置する前に、基材２上の複数例えば３個の基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２を決定してこの位置を測定しておく（第１の測定）。これによって、例えば、基準点Ｐ００とＰ０１によりＸ軸、基準点Ｐ００とＰ０２によりＹ軸が定義され、３次元座標系における第１の基準座標系が算出される。ここで、第１の基準座標系における高さ位置をＨｏ（ｘ、ｙ）（第１の高さ位置）とする。これによって、基材２の厚み分布の算出を行うことができる。
【００８９】
一方、基材２をＸＹＺステージ３０上に載置した後も、同様の処理を行う。すなわち、図２（Ａ）に示すように、基材２上の複数例えば３個の基準点Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２を決定してこの位置を測定しておく（第２の測定）。これによって、例えば、基準点Ｐ１０とＰ１１によりＸ軸、基準点Ｐ１０とＰ１２によりＹ軸が定義され、３次元座標系における第２の基準座標系が算出される。
【００９０】
さらに、これらの基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２により第１の基準座標系を第２の基準座標系に変換するための座標変換行列などを算出して、この座標変換行列を利用して、第２の基準座標系における前記Ｈｏ（ｘ、ｙ）に対応する高さ位置Ｈｐ（ｘ、ｙ）（第２の高さ位置）を算出して、この位置を最適フォーカス位置、すなわち描画位置として電子ビームの焦点位置が合わされるべき位置とすることとなる。これにより、上述の基材２の厚み分布の補正を行うことができる。
【００９１】
なお、上述の第２の測定は、電子ビーム描画装置１の第１の測定手段である測定装置８０を用いて測定することができる。
【００９２】
そして、第１の測定は、予め別の場所において他の測定装置を用いて測定しおく必要がある。このような、基材２をＸＹＺステージ３０上に載置する前に予め基準点を測定するための測定装置としては、上述の測定装置８０と全く同様の構成の測定装置２００（第２の測定手段）を採用することができる。
【００９３】
この測定装置２００は、図４に示すように、上記測定装置８０同様、第１のレーザー測長器２８２、第２のレーザー測長器２８６、ピンホール２８５を含む第１の受光部２８４、ピンホール２８９を含む第２の受光部２８８、これらの測定結果を算出するための不図示の測定算出部や、各種制御系を備えた付図示の制御手段なども含む。
【００９４】
この場合、測定装置２００からの測定結果は、例えば図１に示す測定情報入力部１５８にて入力されたり、制御回路１００と接続される不図示のネットワークを介してデータ転送されて、メモリ１６０などに格納されることとなる。
【００９５】
もちろん、後述する変形例のような場合に、この測定装置２００が不要となる場合も考えられる（詳細は後述する）。
【００９６】
上記のようにして、描画位置が算出されて、電子ビームの焦点位置が制御されて描画が行われることとなる。
【００９７】
具体的には、図２（Ｃ）に示すように、電子ビームの焦点深度ＦＺ（ビームウエストＢＷ）の焦点位置を、３次元基準座標系における単位空間の１フィールド（ｍ＝１）内の描画位置に調整制御する。（この制御は、上述したように、電子レンズ１６による電流値の調整もしくはＸＹＺステージ３０の駆動制御のいずれか一方又は双方によって行われる。）なお、本例においては、１フィールドの高さ分（１フィールドにおける電子ビームの照射方向の範囲）を焦点深度ＦＺより長くなるように、フィールドを設定してあるがこれに限定されるものではない。ここで、焦点深度ＦＺとは、図１４に示すように、電子レンズ１６を介して照射される電子ビームＢにおいて、ビームウエストＢＷが有効な範囲の長さを示す。なお、電子ビームＢの場合、図１４に示すように、電子レンズ１６の幅Ｄ、電子レンズ１６よりビームウエスト（ビーム径の最も細い所）ＢＷまでの深さｆとすると、Ｄ／ｆは、０．０１程度であり、例えば５０ｎｍ程度の解像度を有し、焦点深度は例えば数十μ程度ある。
【００９８】
そして、図２（Ｃ）に示すように、例えば１フィールド内をＹ方向にシフトしつつ順次Ｘ方向に走査することにより、１フィールド内の描画が行われることとなる。さらに、１フィールド内において、描画されていない領域があれば、当該領域についても、上述の焦点位置の制御を行いつつＺ方向に移動し、同様の走査による描画処理を行うこととなる。
【００９９】
次に、１フィールド内の描画が行われた後、他のフィールド、例えばｍ＝２のフィールド、ｍ＝３のフィールドにおいても、上述同様に、測定や描画位置の算出を行いつつ描画処理がリアルタイムで行われることとなる。このようにして、描画されるべき描画領域について全ての描画が終了すると、基材２の表面における描画処理が終了することとなる。
【０１００】
基材上に描画すべき所定の構造において、特に基材の加工深さは、所定の焦点深度内で照射する電子ビームの露光エネルギー量で変化するよう制御されている。なお、当該露光エネルギー量は描画されるべき構造に対応するドーズ量に対応する。当該ドーズ量分布の特性は予め定義されており、前記曲面部上の特定の構造の傾斜する傾斜角度に応じて抽出されたものである。
【０１０１】
なお、本例では、この描画領域を被描画層とし、この被描画層における曲面部２ａの表面の曲面に該当する部分を被描画面としている。
【０１０２】
さらに、上述のような各種演算処理、測定処理、制御処理などの処理を行う処理プログラムは、プログラムメモリ１６２に予め制御プログラムとして格納されることとなる。
【０１０３】
（処理手順について）
次に、上述のような構成の電子ビーム描画装置にて基材上に描画を行う場合の処理手順の詳細について、図８〜図１２を参照しつつ説明する。
【０１０４】
（描画全体処理）
先ず、描画処理の全体の概略的な処理の流れについて、図８を参照しつつ説明する。
【０１０５】
予め、基材の３基準点Ｐ０ｎ＝（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）、ｎ＝１〜３の各測定、並びに基材の各部の高さＨｏ（ｘ、ｙ）の測定を測定装置２００により行う（Ｓ１０１）。
【０１０６】
次に、電子ビーム描画装置１に測定された基材２のセットを行い、描画開始準備を行う（Ｓ１０２）。なお、このステップでは、前記測定装置２００にて測定された測定結果を、電子ビーム描画装置１の測定情報入力部１５８を用いて入力を行う。入力された測定結果は、メモリ１６０等に記憶されることとなる。
【０１０７】
なお、電子ビーム描画装置１と測定装置２００とを一つのクリーンルームもしくはチャンバ内にてネットワーク接続し、測定装置２００にて測定された測定結果が一義的に電子ビーム描画装置１内のメモリ１６０内に格納される「システム」を構成している場合には、上述の入力作業は不要となる。この「システム」は、上述のセット前に予め基材を測定するための測定装置（第２の測定装置）と、セット後に基材を測定するための測定装置（第１の測定装置）との都合２つの測定装置を含む電子ビーム描画装置として定義してもよい。さらには、これらの測定装置を一つにして双方の測定を兼用できる構成（例えば基材をチャックしてからステージ上に搬送する間の搬送路において、セット前の測定位置（第１位置）とセット後の測定位置（第２位置）との間を測定装置が移動するとともに、セット前測定用の測定ステージを前記第１位置に、ステージを第２位置に位置させる構成、あるいは、測定ステージとステージとを用意しておき、描画位置の測定位置に必要に応じていずれかのステージを位置させる構成等）としてもよい。
【０１０８】
次に、基材２の３基準点Ｐ１ｎ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）の測定を、電子ビーム描画装置１の描画領域に設けられた測定装置８０を用いて測定を行う（Ｓ１０３）。
【０１０９】
すると、電子ビーム描画装置１では、上記Ｓ１０１にて予め測定された３基準点Ｐ０ｎ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の情報及び各部の高さＨｏ（ｘ、ｙ）の情報（第１の座標系）と、上記Ｓ１０３にて測定された３基準点Ｐ１ｎ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）の情報（第２の座標系）と、に基づき、電子ビーム描画装置１内におけるビームの最適フォーカス位置Ｈｐ（ｘ、ｙ）の算出を行う（Ｓ１０４）。なお、この算出を行うための演算アルゴリズムを具現化した処理プログラムは、例えばプログラムメモリに格納されて、制御部によって他の処理プログラムとともに必要に応じて処理されることとなる。この処理プログラムは、例えば制御部１７０及びプログラムメモリ１６２を含む最適フォーカス位置算出手段を構成できる。（なお、座標系の変換処理等の詳細については後述する。）。
【０１１０】
ところで、このＳ１０４は、あくまでも１フィールド（例えば０．５×０．５×０．０５ｍｍ等の単位空間）（ｍ＝１）についてである。因みに、この１フィールド内をビームが走査することで後述する描画が行われる。
【０１１１】
次いで、ＸＹＺステージ３０を、ｍ分割された特定の１フィールドに移動し、焦点深度ｆ内にある位置について描画を実施する処理を行う（Ｓ１０５）。
【０１１２】
また、焦点深度内にある位置で、未だ描画されていない部分があれば、当該部分について描画を行うこととなる（Ｓ１０６）。
【０１１３】
そして、当該１フィールドの描画が完了したか否かの判断処理を行う（Ｓ１０７）。この判断処理において、当該フィールドについて描画が完了したものと判断された場合には、ｍ←ｍ＋１とする処理を行い（Ｓ１１１）、次の一フィールド（第２フィールド）について同様の処理を行うこととなる。
【０１１４】
一方、Ｓ１０７の判断処理において、当該第１フィールドについて描画が完了していないものと判断された場合には、ＸＹＺステージ３０及び鏡筒１０のいずれか一方又は双方を相対移動させることで、Ｚ軸を微小移動させ、電子ビームのフォーカス位置を微小移動させる（第１処理）。もしくは、電磁レンズの電流をレンズ制御部によって調整制御することでビームのフォーカス位置を微小移動させる（第２処理）。あるいは、第１処理及び第２処理の双方の制御によってフォーカス位置の調整制御を行う（Ｓ１０８）。
【０１１５】
次に、フォーカス電流を変更した場合には、この電流値に対応する描画位置ｘ、ｙの補正を行う補正処理を実行する（Ｓ１０９）。
【０１１６】
そして、全ての描画が完了したか否かの判断処理を行い（Ｓ１１０）、全ての描画が完了していないものと判断された場合には、Ｓ１０８に戻り、全ての描画が完了したものと判断された場合には、処理を終了する。
【０１１７】
（ＸＹＺステージを制御する場合）
次に、測定装置８０を用いて、基材を載置したＸＹＺステージをＺ方向に制御する場合の処理手順について、図９を参照しつつ説明する。
【０１１８】
なお、測定装置８０を略してＳＨＳ（スロープハイトセンサー）と呼ぶことがある。
【０１１９】
また、１フィールドの広さは、ｘ、ｙの描画範囲及びｚ焦点深度で規定される範囲であるが、本例では、例えば０．５×０．５×０．０５ｍｍ等とすることが好ましい。
【０１２０】
先ず、ＸＹＺステージ３０上に予め用意されている基準ゲージＡの先端部によって、ＳＨＳのビームが半ば散乱されている状態（出力Ｏｐ）で、基準ゲージＡ（図６参照）の先端部に電子線の焦点を合わせる（Ｓ２０１）。
【０１２１】
次に、ＸＹＺステージ３０を移動させ、基材の平坦部に電子ビームの焦点を合わせ、平坦部を測定する高さ測定器（ＦＨＳ）の出力をゼロアジャスト（調整）する（Ｓ２０２）。
【０１２２】
そして、基材２上の基準マークを検出後、電子ビーム描画装置１内での基材２の位置を認識後、ＸＹＺステージ３０を余裕をもって下降させた後、最初のフィールドへステージを移動させる（Ｓ２０３）。
【０１２３】
次いで、ＸＹＺステージ３０を、ＳＨＳの出力がＯｐになるかあるいはＦＨＳの出力が０になるまで、上昇させる（Ｓ２０４）。
【０１２４】
さらに、このフィールド（焦点深度内）の描画を行う（Ｓ２０５）。そして、ＸＹＺステージ３０を上昇させ、次のフィールドにステージを移動させる（Ｓ２０６）。
【０１２５】
次に、全ての描画が完了したか否かの判断処理を行う（Ｓ２０７）。この判断処理において、全ての描画が完了していないのと判断されると、Ｓ２０５に戻る。一方、前記判断処理において、すべての描画が完了していないものと判断されると、処理が終了する。
【０１２６】
（電子レンズを制御する場合）
次に、測定装置を用い、電子レンズに流す電流Ｉｒを制御する場合の処理手順について、図１０を参照しつつ説明する。
【０１２７】
なお、電流Ｉｒとビームフォーカス位置の関係は、ビーム電流、電子線のエナルギーに影響され、かつ、それ自身ヒステリシスを持つことを考慮し、制御を行う必要がある（以下、ビーム電流、電子線のエネルギーを固定し、電流Ｉｒは一方向から設定することとする）。なお、この場合の処理においては、１フィールドを例えば０．５×０．５ｍｍ程度に設定することが好ましい。
【０１２８】
先ず、ＸＹＺステージ３０上に予め用意されている基準ゲージＡの先端部によって、ＳＨＳのビームが半ば散乱されている状態（出力Ｏｐ）でＩｒを調整し、当該基準ゲージＡの先端部に電子線の焦点を合わせる（Ｓ３０１）。なお、この調整された電流をＩｒ１とする。なお、図７に示すように、ＳＨＳのセンサー出力がＯｐの位置は、丁度電子ビームのフォーカス位置に相当する。
【０１２９】
次に、ＸＹＺステージ３０を移動し、基材２の平坦部２ｂに電子ビームの焦点を合わせ、平坦部２ｂを測定する高さ測定器（ＦＨＳ）の出力をゼロアジャスト（調整）する（Ｓ３０２）。
【０１３０】
そして、基材２上の基準マークを検出後、電子ビーム描画装置１内での基材２の位置を認識後、ＸＹＺステージ３０を余裕をもって下降させた後、描画すべき最初のフィールドで設計寸法上最も低い（高い）部分にＳＨＳビームの測定位置（ｘ、ｙ）に合うように、ＸＹＺステージ３０を移動させる（Ｓ３０３）。
【０１３１】
次いで、ＳＨＳの出力がＯｐになるか、あるいはＦＨＳの出力が０になるまでステージを上昇させる（Ｓ３０４）。
【０１３２】
このフィールドで基材の設計寸法が焦点深度（ΔＺ〜０．０５ｍｍ）範囲のみ描画を行う（Ｓ３０５）。
【０１３３】
次に、電流Ｉｒを変更し、電子ビーム焦点を０．０５ｍｍ程度短く（長く）し、予め求めたＮ（Ｉｒ）に基づき、ビーム偏向電圧を制御し、このフォーカス位置で焦点深度内にある範囲を描画する（Ｓ３０６）。
【０１３４】
そして、該当フィールドで全ての位置の描画が終了するまで、上記Ｓ３０５〜Ｓ３０６を繰り返す（Ｓ３０７）。
【０１３５】
さらに、電子レンズ１６を調整する電流をＩｒ１に戻し、ＸＹＺステージ３０を余裕を持ち、下降させた後、次に描画すべきフィールドの設計寸法上最も低い（高い）部分にＳＨＳビームの測定位置（ｘ、ｙ）に合うようにＸＹＺステージ３０を移動させる（Ｓ３０８）。
【０１３６】
そして、すべての領域の描画が終了するまで、Ｓ３０５〜Ｓ３０８までを繰り返し行うこととなる（Ｓ３０９）。
【０１３７】
なお、電子線のエネルギーとビーム電流を固定した時に、ビームの偏向電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）と焦点部でのビーム位置（ｘ、ｙ）は、以下の関係で表される。
（ｘ、ｙ）＝Ｍ（Ｉｒ）×（Ｖｘ、Ｖｙ）
（Ｖｘ、Ｖｙ）＝Ｎ（Ｉｒ）×（ｘ、ｙ）
ここで、Ｎは、Ｍの逆行列である。また、予め使用するエネルギー、ビーム電流にて、Ｎ（Ｉｒ）をテスト描画より求めておくものとする。さらに、Ｉｒ１付近で精度を高めておくことが望ましい。
【０１３８】
（描画すべき位置を換算する処理）
次に、電子ビーム描画装置１にセットする前に、予め基材の各部を測定しておき、電子ビーム描画装置１内で基準点を再度測定し、該装置内で描画すべき位置（ｘ、ｙ、ｚ）を換算し、描画を実施する場合の処理手順について、図１１を参照しつつ説明する。
【０１３９】
図１１には、基材２上に描画すべき位置を換算するための処理手順が開示されている。なお、本例では、フィールドの広さは、ｘｙの描画範囲で規定される範囲（例えば０．５×０．５ｍｍ程度等）とすることが好ましい。
【０１４０】
先ず、描画位置に基材２をセットする前に予め基材の基準点Ｐ００（ｘ０、ｙ０、ｚ０）、Ｐ０１（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、Ｐ０２（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、及び基材の被照射部Ｑ０（ｘ、ｙ、ｚ）を、適当なピッチ（例えば１０μｍ×１０μｍ等）で３次元測定機にて測定をしておく（Ｓ４０１）。
【０１４１】
次いで、基材２を電子ビーム描画装置２へセットし、基材２の基準点を描画位置の電子線像が画面中央になる位置と、ハイトセンサーの出力が０になる位置Ｐ１０（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）、Ｐ１１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、Ｐ１２（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を、電子ビーム描画装置１のＸＹＺステージ３０の値から測定する（Ｓ４０２）。さらに、Ｐ００〜Ｐ０２とＰ１０〜Ｐ１２により変換行列Ｍを求める（Ｓ４０３）。
【０１４２】
描画すべき点Ｑ１（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を、対応するＱ０（ｘ、ｙ、ｚ）からＱ１＝Ｍ×Ｑ０により算出する。
【０１４３】
以降、Ｑ１の値（群）によりＸＹＺステージ３０の制御を行う。ただし、該当する位置がＱ１群に無い場合は、Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれに近傍点ｑｘ１、ｑｘ２、・・・から直接近似等により算出する（Ｓ４０４）。
【０１４４】
最初に描画するフィールドの最も低い（高い）部分へＸＹＺステージ３０を移動させる。このフィールドでＱ１の値が焦点深度（例えば約０．０５ｍｍ等）範囲のみ描画を行う（Ｓ４０５）。
【０１４５】
ＸＹＺステージ３０を、例えば約０．０５ｍｍ等下降（上昇）させる該当フィールドで、未だ描画されておらず、焦点深度内の部分の描画を行う（Ｓ４０６）。
【０１４６】
該当フィールドの描画が終了するまで、Ｓ４０５〜Ｓ４０６を繰り返す。そして、次のフィールドの最も低い（高い）部分にステージを移動させる（Ｓ４０７）。
【０１４７】
全ての描画が完了するまでＳ４０５〜Ｓ４０７を繰り返す（Ｓ４０８）。
【０１４８】
（行列Ｍの算出手順）
次に、上述のＳ４０３にて演算される行列Ｍの算出手順について、図１２を参照しつつ説明する。
【０１４９】
図１２に示すように、基材２を電子ビーム描画装置１にセットする前では、測定結果に基づき、図示のように基準位置を算出して第１の座標系の座標軸を決定する（Ｓ５０１）。
【０１５０】
次に、基材２を電子ビーム描画装置１にセットする後では、測定結果に基づき、図示のように基準位置を算出して第２の座標系の座標軸を決定する（Ｓ５０２）。
【０１５１】
ここで、Ｓ５０１にて定義された各基準位置Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２と、Ｓ５０２にて定義された各基準位置Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２との関係は、第１の座標系を第２の座標系に変換する座標変換行列をＭとすると、図示の式（１）〜（３）のように表すことができる。
【０１５２】
同様にして、Ｓ５０１における基材２の任意の位置Ｑ０と、Ｓ５０２における基材のＱ０に対応する位置Ｑ１との関係は、図示の式（４）にて表すことができる。
【０１５３】
このようにして座標変換行列Ｍの定義を行う（Ｓ５０３）。すなわち、このステップを、よりハードウエアに近いレベルでの処理についてみると、予め定義された座標変換行列Ｍの定義式（１）〜（４）をメモリ上の所定領域から呼び出す処理を行う。
【０１５４】
次に、座標変換行列Ｍを算出するための前段階として上記定義式（１）〜（３）を一括して扱い、図示のように行列化を行う（Ｓ５０４）。
【０１５５】
そして、座標変換行列Ｍを算出するための演算式が導き出される（Ｓ５０５）。なお、本例においては、理解を容易にするために、座標変換行列Ｍを算出するための演算式を算出する手順を順を追って説明したが、Ｓ５０３〜Ｓ５０５は一つのステップとし、前記演算式のみを予めメモリ上の所定領域に記憶しておいて、必要に応じて、Ｓ５０１、Ｓ５０２での測定算出結果に基づき演算を行う構成としてよい。これにより、座標変換行列Ｍを算出することができる。
【０１５６】
このようにして座標変換行列Ｍが算出されると、上述のＳ４０４以降の処理が行われることとなる。すなわち、座標変換行列Ｍに基づき、Ｓ５０３の式（４）を用いて、電子ビーム描画装置２にセットした後の任意の位置を得ることができる。
【０１５７】
以上のように本実施の形態によれば、球面あるいは非球面形状の光学機能面に回折構造を有する光学素子を形成したり、あるいは光学素子を射出成形するための成形型を制作するためには、より立体的な加工を行う必要があるが、本願発明者等は、検討の結果、エネルギー線例えば電子ビームによる直接描画・直接加工技術を利用すれば、電子ビームは、例えばレーザービーム等に比べると、波長が短いことから、非常に精密な加工に適していることが判明した。
【０１５８】
しかも、電子ビームは、ビーム照射方向（加工物の厚さ方向）について、加工精度の点で有利であり、基材と電子ビーム照射手段（例えば光源等）とを相対的に移動させても、十分に位置精度を確保することができる。このため、３次元形状を有する立体的な対象物、特に連続した曲面を有する基材を加工することが容易に可能になる。
【０１５９】
従って、球面あるいは非球面形状の光学機能面に回折構造を有する光学素子を形成することができ、より立体的な加工が容易に実現できる。
【０１６０】
なお、この場合、予め基材の形状を測定装置により把握しておいてフィードバック等の制御により焦点位置を容易に算出できるので、曲面を有する基材においても容易に精度良く描画を行うことができる。
【０１６１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明にかかる第２の実施の形態について、図１３に基づいて説明する。なお、以下には、前記第１の実施の形態の実質的に同様の構成に関しては説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
【０１６２】
上述の第１の実施の形態では、電子ビームにより基材上に回折光子などの精密加工を施す工程を開示したが、本例では、上記工程を含むプロセス全体の工程、特に、光学素子等の光レンズを成形によって製造するための金型等を製造する工程を説明する。
【０１６３】
先ず、機械加工により金型（無電解ニッケル等）の非球面加工を行う（加工工程）。次に、図１３（Ａ）に示すように、金型により前記半球面を有する基材２００の樹脂成形を行う（樹脂成形工程）。さらに、基材２００を洗浄した後に乾燥を行う。
【０１６４】
次いで、樹脂の基材２００の表面上の処理を行う（樹脂表面処理工程）。この工程では、例えばＡｕ蒸着などの工程を行うこととなる。具体的には、図１３（Ｂ）に示すように、基材２００の位置決めを行い、レジストＬを滴下しつつスピナーを回転させて、スピンコートを行う。また、プリペークなども行う。
【０１６５】
スピンコーティングの後には、当該レジスト膜の膜厚測定を行い、レジスト膜の評価を行う（レジスト膜評価工程）。さらに、図１３（Ｃ）に示すように、基材２００の位置決めを行い、当該基材２００をＸ、Ｙ、Ｚ軸にて各々制御しつつ、基材２００上に形成すべき所定の構造（ここでは回折格子構造）に応じて、当該レジスト膜に電子ビームによる露光を行う。
【０１６６】
次に、基材２００上のレジスト膜Ｌの表面平滑化処理を行う（表面平滑化工程）。さらに、図１３（Ｄ）に示すように、基材２００の位置決めなどを行いつつ、現像処理を行う（現像工程）。さらにまた、表面硬化処理を行う。
【０１６７】
次いで、ＳＥＭ観察や膜厚測定器などにより、レジスト形状を評価する工程を行う（レジスト形状評価工程）。
【０１６８】
さらに、その後、ドライエッチングなどによりエッチング処理を行う。そして、基材２００のレジスト表面への金属２０２の蒸着を行う（金属蒸着工程）。
【０１６９】
次に、表面処理がなされた基材２００に対する金型２０４を作成するために、図１３（Ｅ）に示すように、金型電鋳前処理を行った後、電鋳処理などを行い、図１３（Ｆ）に示すように、基材２００と金型２０４とを剥離する処理を行う。
【０１７０】
表面処理がなされた基材と剥離した金型２０４に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。そして、金型２０４の評価を行う。評価後、当該金型２０４を用いて射出成形による成形品を作成する。その後、当該成形品の評価を行う。
【０１７１】
以上のように、本実施の形態によれば、上述の光学素子を射出成形するための成形型をも容易に製造できる。
【０１７２】
なお、本発明にかかる装置と方法は、そのいくつかの特定の実施の形態に従って説明してきたが、当業者は本発明の主旨および範囲から逸脱することなく本発明の本文に記述した実施の形態に対して種々の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態では、光レンズ等の光学素子の基材を、直接描画する場合について説明したが、樹脂等の光レンズを射出成形により形成するための成形型（金型）を加工する場合に、上述の原理や処理手順、処理手法を用いてもよい。
【０１７３】
また、基材上の複数の基準点を測定し、この測定結果に基づき基準座標系を算出し、この座標系をもとに基材の厚み分布を測定するステップを、電子ビーム照射中に行う構成としてもよい。さらに、厚み分布に基づき、最適焦点位置を算出する算出ステップ並びに描画位置に当該焦点位置を合わせるように調整するステップを、電子ビーム照射中に行う構成としてもよい。この場合、ある一の描画位置にて描画を行っている電子ビーム照射中に、他の描画位置での前記焦点位置の算出等の演算処理を行いつつ、次に電子ビーム照射に備える構成とすることが好ましい。また、電子ビーム照射中に算出ステップにて算出できるものとしては、基材の厚み分布の他、厚み分布の補正等の処理も含まれる。
【０１７４】
さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。つまり、上述の各実施の形態同士、あるいはそれらのいずれかと各変形例のいずれかとの組み合わせによる例をも含むことは言うまでもない。この場合において、本実施形態において特に記載しなくとも、各実施の形態及び変形例に開示した各構成から自明な作用効果については、当然のことながら本例においても当該作用効果を奏することができる。また、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除された構成であってもよい。
【０１７５】
そして、これまでの記述は、本発明の実施の形態の一例のみを開示しており、所定の範囲内で適宜変形及び／又は変更が可能であるが、各実施の形態は例証するものであり、制限するものではない。
【０１７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電子ビームは、ビーム照射方向（加工物の厚さ方向）について、加工精度の点で有利であり、基材と電子ビーム照射手段とを相対的に移動させても、十分に位置精度を確保することができる。このため、３次元形状を有する立体的な対象物、特に連続した曲面を有する基材を加工することが容易に可能になる。
【０１７７】
従って、球面あるいは非球面形状の光学機能面に回折構造を有する光学素子を形成することができ、より立体的な加工が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム描画装置の全体の概略構成を示す説明図である。
【図２】同図（Ａ）（Ｂ）は、図１の電子ビーム描画装置にて描画される基材を示す説明図であり、同図（Ｃ）は、描画原理を説明するための説明図である。
【図３】測定装置の原理を説明するための説明図である。
【図４】測定装置の原理を説明するための説明図である。
【図５】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、基材の面高さを測定する手法を説明するための説明図である。
【図６】測定装置の投光と受光との関係を示す説明図である。
【図７】信号出力と基材の高さとの関係を示す特性図である。
【図８】本発明の電子ビーム描画装置にて基材を描画する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】基材を載置ずるステージをＺ方向に制御する手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の電子ビーム描画装置にて電子レンズに流す電流を制御する処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】描画中に補正する処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】基材上の描画すべき位置を換算する場合の処理手順を示す説明図である。
【図１３】同図（Ａ）〜（Ｆ）は、基材を用いて成形用の金型を形成する場合の全体の処理手順を説明するための説明図である。
【図１４】電子ビーム描画装置におけるビームウエストを説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 電子ビーム描画装置
２ 基材
１０ 鏡筒
１２ 電子銃
１４ スリット
１６ 電子レンズ
１８ アパーチャー
２０ 偏向器 ２２ 補正用コイル
３０ ＸＹＺステージ
４０ ローダ
５０ ステージ駆動手段
６０ ローダ駆動装置
７０ 真空排気装置
８０ 測定装置
８２ 第１のレーザ測長器
８４ 第１の受光部
８６ 第２のレーザー測長器
８８ 第２の受光部
１００ 制御回路
１１０ コイル制御部
１１２ａ 成形偏向部
１１２ｂ 副偏向部
１１２ｃ 主偏向部
１１６ 位置誤差補正回路
１１８ 電界制御回路
１２０ パターン発生回路
１３０ 第１のレーザー駆動制御回路
１３２ 第２のレーザー駆動制御回路
１３４ 第１のレーザー出力制御回路
１３６ 第２のレーザー出力制御回路
１４０ 第１の測定算出部
１４２ 第２の測定算出部
１５０ ステージ制御回路
１５２ ローダ制御回路
１５４ 機構制御回路
１５６ 真空排気制御回路
１５８ 測定情報入力部
１６０ メモリ
１６２ プログラムメモリ
１７０ 制御部

Claims (11)

1. 曲面を有する被描画層を含む基材に、所定の構造を形成するために、
   前記被描画層を電子ビームの照射方向における位置が異なる複数のフィールドに分割し、
   前記被描画層の各フィールドに対して順次電子ビームを照射し、前記電子ビームの焦点位置の調整もしくは前記基材の移動による位置調整のいずれか一方又は双方により行う位置調整ステップを含んで前記基材に対する電子ビームの焦点位置を相対的に変化させることにより、前記所定の構造の描画を行う基材の描画方法であって、
   前記描画を行う描画位置の少なくとも高さ位置を前記位置調整ステップにより調整される前記基材に対する相対的な電子ビームの焦点位置として算出する算出ステップを備え、
   前記算出ステップは、
   予め前記基材を描画ステージ上に載置する前に測定された前記基材上の複数の基準点に基づき、前記基材における３次元の第１の基準座表系を算出するステップと、
   前記第１の基準座標系での描画位置の少なくとも第１の高さ位置を算出するステップと、
   前記基材を描画ステージ上に搭載した際に測定される複数の基準点に基づき、前記基材における３次元の第２の基準座標系を算出するステップと、
   前記第１の高さに相当する第２の基準座標系での第２の高さを、前記電子ビームの前記描画位置における高さ位置として算出するステップと、
   を含むことを特徴とする基材の描画方法。
2. 前記所定の構造は、電子ビームの露光エネルギー量の制御により形成されることを特徴とする請求項１に記載の基材の描画方法。
3. 前記露光エネルギー量は、ドーズ量に対応して制御されることを特徴とする請求項２に記載の基材の描画方法。
4. 前記露光エネルギー量の制御により、加工深さを変化させることを特徴とする請求項３に記載の基材の描画方法。
5. 前記電子ビームの前記焦点位置における焦点深度内で、前記電子ビームの前記露光エネルギー量が制御されることを特徴とする請求項４に記載の基材の描画方法。
6. 前記電子ビームは、前記基材上のレジスト層に対して照射されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の基材の描画方法。
7. 前記基材の被描画面に形成される所定の構造は、光学素子上の特定の構造に対応するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の基材の描画方法。
8. 前記特定の構造は、回折格子構造を含むことを特徴とする請求項７に記載の基材の描画方法。
9. 前記回折格子構造は、走査位置に応じた所定のドーズ量分布に基づき、形成されることを特徴とする請求項８に記載の基材の描画方法。
10. 前記ドーズ量分布の特性は、予め定義されていることを特徴とする請求項９に記載の基材の描画方法。
11. 前記ドーズ量分布の特性は、前記曲面部上の傾斜する傾斜角度に応じて抽出されたものであることを特徴とする請求項９に記載の基材の描画方法。

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