JP4196558B2 - Electron beam drawing method, substrate manufacturing method, and electron beam drawing apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム描画方法、基材の製造方法、基材、その基材を形成するための金型、及び電子ビーム描画装置に関し、特に、低ドーズ部のドーズ分布の与え方に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、情報記録媒体として、例えばＣＤ、ＤＶＤ等が広く使用されており、これらの記録媒体を読み取る読取装置などの精密機器には、多くの光学素子が利用されている。これらの機器に利用される光学素子、例えば光レンズなどは、低コスト化並びに小型化の観点から、ガラス製の光レンズよりも樹脂製の光レンズを用いることが多い。このような樹脂製の光レンズは、一般の射出成形によって製造されており、射出成形用の成形型も、一般的な切削加工によって形成されている。
【０００３】
ところで、最近では、光学素子に要求されるスペックや性能自体が向上してきており、例えば、光学機能面に回折構造などを有する光学素子を製造する際に、当該光学素子を射出成形するためには、成形型にそのような回折構造を付与するための面を形成しておく必要がある。
【０００４】
このような光学素子に回折構造を構成するために、電子ビーム描画装置を用いて描画を行うことが試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の電子ビーム描画装置においては、描画時間短縮の観点からできるだけ電流値を上げることが想定され得る。つまり、電流値を上昇させると電子ビームによる照射量が強くなるので、描画時間を短縮することができる。
【０００６】
しかしながら、描画時間を短縮しようとして電流値を上昇させると、低ドーズ量で描画するような低ドーズ領域で必要とされる時間が、デジタル描画可能な最小照射時間以下になってしまい、この領域（低ドーズ領域）でのデジタル描画を行うことができないという問題があった。
【０００７】
一方、電流値を上昇させずに低ドーズ領域を描画しようとすると、描画時間の短縮化に寄与できない。
【０００８】
他方、当該低ドーズ領域のみを全く描画しない構成とすると、基材を例えば光学素子で構成する場合には、光学性能の低下を招くという問題があった。
【０００９】
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、描画時間を短くしながらも、低ドーズ領域の描画を良好に行うことのでき、しかも光学性能の低下を防止可能な電子ビーム描画方法、基材の製造方法、基材、その基材を形成するための金型、及び電子ビーム描画装置を提供することにある。
【００１０】
【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、基材に対して電子ビームを特定の描画時間内に特定のドーズ量にて走査することにより前記基材を描画する電子ビーム描画方法であって、描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量に対応する特定領域に対して、前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と、描画されない未ドーズ部とを含む特定構造を形成するようにして描画する描画ステップを含むことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記特定構造を、光学性能に影響しない形状とするように、描画することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、前記特定構造を、断面略凹凸形状の凹凸部として形成することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、前記凹凸部の前記低ドーズ部を、当該凹凸部を透過する透過光の波長の特定数分の１以下のピッチに形成することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、前記凹凸部の前記未ドーズ部を、当該凹凸部を透過する透過光の波長の特定数分の１以下のピッチに形成することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、前記基材は、少なくとも一面に形成された曲面部に回折格子を傾けて各ピッチ毎に形成し、この回折格子の少なくとも１ピッチに、当該ピッチの区切り目位置にて前記曲面部より立ち上がる側壁部と、隣接する各側壁部間に形成された傾斜部と、を有し、前記描画ステップでは、前記傾斜部に前記凹凸部を描画することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、前記傾斜部は、一端が一方の前記側壁部の基端に接し、他端が他方の前記側壁部の先端に接する傾斜面の前記他端側の端部に前記凹凸部を有し、前記低ドーズ部を、当該凹凸部を透過する透過光の波長の特定数分の１以下の長さに形成するとともに、前記低ドーズ部と前記未ドーズ部からなる当該凹凸の１ピッチに対する前記低ドーズ部のデューティー比が、前記他端側の方向に向かうに従い段階的に小さくなる形状となるように描画されることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、前記傾斜部は、一端が一方の前記側壁部の基端に接し、他端が他方の前記側壁部の先端に接する傾斜面の前記他端側の端部に前記凹凸部を有し、前記未ドーズ部のピッチが、前記一端側の方向に向かうに従い段階的に小さくなる形状となるように描画されることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、前記特定構造を、描画された前記基材の他の領域もしくは前記基材自体の形状に起因した前記基材の性能に影響しない形状とするように、描画することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、前記特定構造が、前記電子ビームの走査方向のブランキングにより前記未ドーズ部を形成するようにして描画されることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明は、前記ブランキングによる未ドーズ部を、隣接する各走査ライン間で異なる位置に形成するように描画されることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１２に記載の発明は、前記ブランキングによる未ドーズ部を、隣接する各走査ラインで千鳥状に形成するように描画されることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１３に記載の発明は、前記ブランキングによる未ドーズ部間に形成される描画領域にて描画される描画の進行を、ＤＡ変換器の最小クロックに基づいて行われることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項１４に記載の発明は、前記ブランキングによる未ドーズ部間に形成される描画領域の間隔を、当該基材を透過する透過光の波長の特定数分の１以下とすることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項１５に記載の発明は、前記最小照射時間は、ＤＡ変換器の最小分解能である１ドットにおける時間であることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項１６に記載の発明は、前記描画ステップでは、前記未ドーズ部と前記低ドーズ部とを交互に繰り返したドーズ分布に基づいて、前記基材の描画を行うことを特徴としている。
【００２６】
また、請求項１７に記載の発明は、前記回折格子の各ピッチ構造は、前記曲面部上の傾斜する傾斜角度に応じて異なるように形成され、前記回折格子の各ピッチに応じて前記傾斜部の前記凹凸部の前記低ドーズ部のドーズ量が可変されることを特徴としている。
【００２７】
また、請求項１８に記載の発明は、前記特定構造は、バイナリー構造であることを特徴としている。
【００２８】
また、請求項１９に記載の発明は、基材に対して電子ビームを特定の描画時間内に特定のドーズ量にて走査することにより前記基材を線描画する電子ビーム描画方法であって、描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量に対応する特定領域に対して、周期的にブランキングを設けつつ前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて線描画する描画ステップを含むことを特徴としている。
【００２９】
また、請求項２０に記載の発明は、電子ビームを基材に対して走査することにより、描画可能な最小照射時間に対応する対応ドーズ量にて前記基材の描画を行うことのできる電子ビーム描画方法であって、前記最小照射時間以下に相当するドーズ量に対応する領域のうち、前記対応ドーズ量にて描画時間内で描画可能な特定領域のみを、光学性能に影響しない形状とするように描画する描画ステップを含むことを特徴としている。
【００３０】
また、請求項２１に記載の発明は、上述のいずれかに記載の電子ビーム描画方法を用いて基材を製造する基材の製造方法であって、前記電子ビームを照射した基材を現像し、現像された前記基材の表面で電鋳を行い、成型用の金型を形成するステップを含むことを特徴としている。
【００３１】
また、請求項２２に記載の発明は、上述のいずれかに記載の電子ビーム描画方法を用いて基材を製造する基材の製造方法であって、前記電子ビームを照射した基材を現像し、エッチング処理した前記基材に電鋳を行い、成型用の金型を形成するステップを含むことを特徴としている。
【００３２】
また、請求項２３に記載の発明は、前記成型用の金型を用いて成型基材を形成するステップを有することを特徴としている。
【００３３】
また、請求項２４に記載の発明は、前記基材を、光学素子にて形成することを特徴としている。
【００４８】
また、請求項２５に記載の発明は、基材に対して電子ビームを走査することにより前記基材の描画を行う電子ビーム描画装置であって、描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量に対応する特定領域に対して、前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と、描画されない未ドーズ部とを含むドーズ分布に関する情報を格納した格納手段と、前記格納手段の前記ドーズ分布に基づいて、前記基材並びに前記低ドーズ部の描画を行うように制御する制御手段と、を含むことを特徴としている。
【００４９】
また、請求項２６に記載の発明は、前記格納手段は、前記基材の形状に応じた第１のドーズ分布に関する情報を格納したメモリを含み、前記第１のドーズ分布に基づいて、前記低ドーズ部に対応する第２のドーズ分布に補正するための演算を行う演算手段をさらに有することを特徴としている。
【００５０】
また、請求項２７に記載の発明は、電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームの焦点位置を可変とするための電子レンズと、前記電子ビームを照射することで描画される描画パターンを有する基材を載置する載置台と、前記基材上に描画される描画位置を測定するための測定手段と、描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量に対応する特定領域に対して、前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と、描画されない未ドーズ部とを含むドーズ分布に関する情報を格納した格納手段と、前記測定手段にて測定された前記描画位置に基づき、前記電子レンズの電流値を調整して前記電子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御するとともに、前記焦点位置について、前記格納手段の前記ドーズ分布に基づいてドーズ量を算出しつつ前記基材並びに前記低ドーズ部の描画を行うように制御する制御手段と、を含むことを特徴としている。
【００５１】
【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。
【００５２】
［第１の実施の形態］
（基材について）
先ず、本実施の形態の特徴は、一面にブレーズ形状の回折格子を形成するように基材に対して３次元電子ビーム描画を行う際に、デジタル描画のドーズ最小時間に満たない領域をブレーズではなく、バイナリー構造を形成させるように描画する点にある。
【００５３】
ここに、本実施の形態においては、「描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域」として、「基材の曲面部上に形成されたブレーズの傾斜部の上端部」に適用した場合であって、「前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と、描画されない未ドーズ部とを含む特定構造」として、「基材の断面方向から見て断面略凹凸形状のバイナリー構造」に適用した場合を例に説明する。
【００５４】
以下、先ず最初に、電子ビームにより描画される基材の構成について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１には、基材上に描画される描画パターン並びにその細部の描画形状が開示されている。
【００５５】
同図に示すように、本実施形態の基材２上に描画される描画パターンの一例として円描画が開示されており、基材２の描画部分の一部であるＡ部分を拡大してみると、基材２は、複数のブレーズ３からなる回折格子構造が形成されている。
【００５６】
ブレーズ３は、傾斜部３ｂ及び側壁部３ａを形成し、当該側壁部３ｂは、周方向に沿って平面状に複数段形成されている。
【００５７】
より詳細には、図２に示すように、基材２は、少なくとも一面に形成された曲面部２ａを有し、回折格子を傾けて各ピッチＬ１毎に形成し、この回折格子の少なくとも１ピッチＬ１に、当該ピッチの区切り目位置にて前記曲面部２ａより立ち上がる側壁部３ａと、隣接する各側壁部３ａ、３ａ間に形成された傾斜部３ｂと、側壁部３ａと傾斜部３ｂとの境界領域に形成された溝部３ｃとが形成されている。
【００５８】
前記傾斜部３ｂは、一端が一方の前記側壁部３ａの基端に接し、他端が他方の前記側壁部３ａの先端に接する傾斜面を構成している。なお、この回折格子構造は、後述するように、曲面部２ａ上に塗布された塗布剤（レジスト）を描画することにより形成されることが好ましい。
【００５９】
図１に説明を戻すと、傾斜部３ｂには、後述する電子ビーム描画装置の電子ビームを低ドーズ量にて描画される低ドーズ領域（低ドーズ部）に形成される凹凸部３ｂａと、前記低ドーズ領域以外に形成される傾斜面部３ｂｂとが形成されている。
【００６０】
この凹凸部３ｂａは、図３（Ｂ）に示すように、複数の凹凸からなるバイナリーパターン形状（バイナリー構造）とすることが好ましく、傾斜面部３ｂｂ側の方向に向かうに従い、各凸部間の距離が広くなる、言い換えれば、側壁部３ａ側に向かうに従い、各凸部間の距離が狭くなるように構成することが好ましい。
【００６１】
より具体的には、図３（Ｂ）に示す例では、凹凸部３ｂａは、複数、例えば３つの凸部（未ドーズ部）ＢＩ１、ＢＩ２、ＢＩ３により構成され、凸部ＢＩ１は高さｄ１で長さＴ２、凸部ＢＩ２は高さｄ１で長さＴ５、凸部ＢＩ３は高さｄ１で長さＴ８にて形成されている。
【００６２】
この凸部ＢＩ１、ＢＩ２、ＢＩ３の天面は、未ドーズ部分（例えばレジスト層の天面の電子ビーム描画されない部分）であり、各凸部ＢＩ１、ＢＩ２、ＢＩ３間の凹部底壁は、例えば、最低（ないしは低）ドーズ量にて描画される最低ドーズ部（ないしは低ドーズ部）である。
【００６３】
ここで、凹凸のピッチをＴ１＝Ｔ４＝Ｔ７、各凸部ＢＩ１、ＢＩ２、ＢＩ３間の距離をＴ３、Ｔ６、Ｔ９とすると、Ｔ１＝Ｔ２＋Ｔ３、Ｔ４＝Ｔ５＋Ｔ６、Ｔ７＝Ｔ８＋Ｔ９となり、この時、Ｔ２＞Ｔ５＞Ｔ８、Ｔ９＞Ｔ６＞Ｔ３とすることにより、デューティー比は、（Ｔ２／Ｔ１）＞（Ｔ５／Ｔ４）＞（Ｔ８／Ｔ７）と傾斜面部３ｂｂ側に向かうに従い小さくなり、未ドーズ部分である凸部ＢＩ１、ＢＩ２、ＢＩ３の長さＴ２、Ｔ５、Ｔ８を段階的に減らす構成としている。
【００６４】
そして、凹凸部３ｂａの各凸部ＢＩ１、ＢＩ２、ＢＩ３のピッチ、長さＴ２、Ｔ５、Ｔ８、あるいは、間隔Ｔ９、Ｔ６、Ｔ３を、当該凹凸部３ｂａを透過する光の波長λの特定数分の１以下とするのが好ましい。つまり、図３（Ｂ）における、未ドーズ部のＴ２は、例えば、当該凹凸部３ｂａを透過する光の波長をλとすると、Ｔ２＝（ｋ１）λ（ただし、ｋ１＝０．ＸＸＸ・・）とする、乃ち、波長λの特定数分の１以下とするのが好ましい。同様に、低ドーズ部のＴ９は、Ｔ９＝（ｋ２）λ（ただし、ｋ２＝０．ＸＸＸ・・）乃ち、波長λの特定数分の１以下とするのが好ましい。
【００６５】
このようにすることにより、凹凸部３ｂａの構成そのものによる光の回折や散乱等を防止し、基材の回折格子機能等の光学性能の低下を防止することができる。なお、本実施の形態においては、基材として光学素子（レンズ）を用いた場合を例に説明しているために、特定領域に形成するバイナリー構造として、「光学性能に影響しない形状」とすることを前提に説明しているが、仮に基材が他の何らかの部材で構成されている場合にはこれに限らず、「描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域」に「最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と、描画されない未ドーズ部とを含む特定構造」を形成する場合には、例えばある種の制限事項として、「描画された基材の他の領域もしくは基材自体の形状に起因した基材の性能に影響しない形状」であればよい。乃ち、基材全体の機能に影響を及ぼさない程度の構造であれば、前記「低ドーズ部」や「未ドーズ部」を有していれば具体的形状は問わない。
【００６６】
説明を図３（Ｂ）に戻すと、本実施の形態においては、凹凸部３ｂａの構成を、デューティー比（Ｔ２／Ｔ１）、（Ｔ５／Ｔ４）、（Ｔ８／Ｔ７）を、傾斜面部３ｂｂ側に向かうに従い小さくして、未ドーズ部分である凸部ＢＩ１、ＢＩ２、ＢＩ３の長さＴ２、Ｔ５、Ｔ８を段階的に減らす構成としたが、これに限らず、均等に形成してもよい。さらに加えて、高さｄ１も等しい場合に限らず、例えば、凹部底壁が傾斜面部３ｂｂ側方向で若干下方に傾斜ないしは段階的に傾斜するように構成しても構わない。
【００６７】
また、凹凸部構造として、凹凸を設ける個数は、ブレーズの大きさに応じて個数を可変するようにしてよい。例えば、曲面部２ａの中心領域のブレーズでは少なく、周辺部側のブレーズになるに従い多く形成するようにしてもよい。
【００６８】
なお、円描画は、複数の直線部によって近似して描画する構成としてもよく、また、基材２としては、光学素子例えば、ピックアップレンズ等にて構成することが好ましい。
【００６９】
ここで、図３（Ａ）には、電子ビームによる描画を行う際の電流値と描画時間、電流値と最低ドーズタイムとの関係が開示されている。
【００７０】
同図において、横軸は、電子ビームによる描画を行う際の電流値を示し、左側の縦軸は描画時間、右側の縦軸は、デジタル描画におけるＤＡ変換器の最小分解能である１ドットの描画（照射）時間で、特に、Ｔｍｉｎは最小描画（照射）時間を示す。
【００７１】
同図から明らかなように、電流値を上昇させると、電子ビームによる照射量が多くなるために描画時間が少なくなる。この際、１ドットの最小描画時間Ｔｍｉｎは、例えば、０．２μｓとすると、当該最小描画時間に相当する描画時間内の電流値ＩＡにおいては、最低ドーズタイムがＴｍｉｎ以下となる。このため、最低ドーズないしは低ドーズ部の描画に必要とされる時間が小さくなるので、最低ドーズ量（低ドーズ量）の場合には、電流値ＩＡで描画を行うには無理があり、元来、低ドーズ量ですべての領域を描画しようとすると描画時間がかかってしまう。
【００７２】
そこで、本実施の形態においては、低ドーズで描画すべき特定領域に対して、すべての領域を描画せずに、ある一の領域のみを低ドーズ量にて低ドーズ部として描画し、他の領域は描画しない未ドーズ部として形成したバイナリー構造を構成するようにして、描画時間の低減を図っている。
【００７３】
さらには、図３（Ｂ）に示すように、凹凸の各ピッチを波長の特定数分の１以下とすることで、光学性能に影響を及ぼさない形状としている。例えば、低ドーズ部のピッチを波長の特定数分の１以下とし、デューティー比を段階的に減らす構成が好ましい。また、未ドーズ部ピッチを波長の特定数分の１以下とし、密度を減じて行く構成が好ましい。
【００７４】
このように、所定の時間内に描画しようとすると、低ドーズ部の描画は、描画時間が限られている分、所定の領域しか描画することができないが、この所定の領域を例えば図３（Ｂ）に示すような低ドーズ部と未ドーズ部によるバイナリーパターンとすることで、所定の描画時間内で描画が完了しなくとも、ブレーズとしての機能に影響なく（光学性能の低下を招くことなく）、この領域を形成できる。
【００７５】
以下、このような基材を形成するための前提となる電子ビーム描画装置の具体的構成について説明することとする。
【００７６】
（電子ビーム描画装置の全体構成）
次に、電子ビーム描画装置の全体の概略構成について、図４を参照して説明する。図４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。
【００７７】
本実施形態例の電子ビーム描画装置１は、図４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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。なお、この他、Ｙ軸を中心とするα方向に回転駆動可能なα方向駆動機構、Ｘ軸を中心とするβ方向に回転駆動可能なβ方向駆動機構を設けて、ステージをピッチング、ヨーイング、ローリング可能に構成してもよい。これによって、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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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、後述する制御系３００（詳細は後述する）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。
【００８７】
また、本実施形態の電子ビーム描画装置１では、測定情報入力部１５８などを含むいわゆる「操作系」ないしは「操作手段」においては、アナログスキャン方式、デジタルスキャン方式の選択、基本的な形状の複数の各描画パターンの選択等の各種コマンドの選択等の基本的な操作が可能となっていることは言うまでもない。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
（測定装置）
次に、測定装置８０について、図６を参照しつつ説明する。測定装置８０は、より詳細には、図６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。
【００９４】
第１のレーザー測長器８２により電子ビームと交差する方向から基材２に対して第１の光ビームＳ１を照射し、基材２を透過する第１の光ビームＳ１の受光によって、第１の光強度分布が検出される。
【００９５】
この際に、図６に示すように、第１の光ビームＳ１は、基材２の底部２ｃ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。
【００９６】
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。
【００９７】
この場合、図７（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。
【００９８】
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７（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８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。
【００９９】
この算出の際には、図８に示すように、第２の受光部８８の信号出力Ｏｐは、図９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。
【０１００】
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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
先ず、基材２は、図５（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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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５（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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
この場合、測定装置からの測定結果は、例えば図４に示す測定情報入力部１５８にて入力されたり、制御回路１００と接続される不図示のネットワークを介してデータ転送されて、メモリ１６０などに格納されることとなる。もちろん、この測定装置が不要となる場合も考えられる。
【０１０９】
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。
【０１１０】
具体的には、図５（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１０に示すように、電子レンズ１６を介して照射される電子ビームＢにおいて、ビームウエストＢＷが有効な範囲の高さを示す。なお、電子ビームＢの場合、図１０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。
【０１１１】
そして、図５（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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
（ドーズ分布）
図１１には、本実施の形態の特徴的構成の電子ビーム描画装置の制御系の機能ブロック図が開示されている。
【０１１６】
同図に示すように、電子ビーム描画装置１のメモリ１６０には、形状記憶テーブル１６１を有し、この形状記憶テーブル１６１には、例えば基材２の曲面部２ａに回折格子を傾けて各ピッチ毎に形成する際の走査位置に対するドーズ量分布や、最低ないしは低ドーズ部（描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域に対して描画する際の、前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部）と、描画されない未ドーズ部とを含むバイナリー構造を形成するためのドーズ分布（例えば、図３（Ｂ）に示す形状に対応するドーズ分布情報、後述する図１３に示すライン毎のドーズ分布情報等）、各ピッチ毎の低ドーズ部に最小時間描画用の凹凸部を形成する際に、当該凹凸部分のドーズに関する情報等、を予め定義したドーズ分布の特性などに関するドーズ分布情報１６１ａを有する。
【０１１７】
さらに、メモリ１６０は、ドーズ量と最低ドーズタイム（ドーズ最小時間）との相関関係を定義した相関テーブルや、図３（Ａ）に示す特性などをテーブル化したドーズ量―最低ドーズタイム相関情報１６１ｂ、ドーズ分布を補正演算したドーズ分布補正演算情報１６１ｃ、その他の情報１６１ｄなどが格納されている。なお、ドーズ分布補正演算情報１６１ｃとは、形状位置（描画ライン）に応じて演算によって算出されたドーズ量に対して、補正する図１３のテーブル等に基づいて補正演算を行った後のドーズ量などを示す演算情報である。
【０１１８】
また、プログラムメモリ１６２には、これらの処理を行う処理プログラム１６３ａ（より詳細には、例えば後述する図１６〜図１８のＳ１０１〜Ｓ１１８までの一連の処理など）、前記ドーズ分布情報１６１ａ、ドーズ量―最低ドーズタイム相関情報１６１ｂやドーズ分布補正演算情報１６１ｃなどの情報をもとに、曲面部２ａ上の所定の傾斜角度におけるドーズ分布特性、傾斜部上のバイナリー構造等の描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域に対して、前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と未ドーズ部とをどの描画ラインの位置に対して割り当てるか、ブレーズの形成箇所に応じた低ドーズ量を変更する必要がある場合にはその変更処理を含む処理等を演算により算出するためのドーズ分布補正演算プログラム１６３ｂ、その他の処理プログラム１６３ｃなどを有している。なお、本実施の形態のメモリ１６０にて「格納手段」を構成でき、また、本実施の形態のプログラムメモリ１６２と制御部１７０とで「制御手段」を構成できる。
【０１１９】
この際、制御手段は、ドーズ分布の特性に基づいて、当該ドーズ量を算出しつつ前記基材並びに凹凸部分の描画を行うように制御する。あるいは、曲面部に回折格子の少なくとも１ピッチ部分を傾けて形成し、かつ、当該１ピッチ部分に対して凹凸を形成する際に、当該凹凸部分のパターン（未ドーズ部と低ドーズ部のドーズ分布）を考慮した走査位置に対するドーズ量分布を予め定義したドーズ分布の特性に基づいて、当該ドーズ量を補正しつつ前記基材の曲面部並びに凹凸部分の描画を行うように制御する。
【０１２０】
また、制御手段は、前記回折格子に対する描画処理と、前記凹凸部分の描画処理とを行うように制御し、記ドーズ分布に基づいて、前記基材並びに前記低ドーズ部の描画を行うように制御する。
【０１２１】
さらに、制御手段は、測定手段にて測定された描画位置に基づき、電子レンズの電流値を調整して前記電子ビームの焦点位置を前記描画位置に応じて可変制御するとともに、前記焦点位置について、ドーズ分布に基づいてドーズ量を算出しつつ前記基材並びに前記低ドーズ部の描画を行うように制御する。
【０１２２】
また、メモリ１６０のドーズ分布情報１６１ａは、基材の形状に応じた第１のドーズ分布に関する情報を含んでいる。そして、ドーズ分布補正演算プログラム１６３ｂは、前記第１のドーズ分布に基づいて、前記低ドーズ部に対応する第２のドーズ分布（ドーズ分布補正演算情報１６１ｃ）に補正するための演算を行う。このドーズ分布補正演算プログラム１６３ｂ及び制御部１７０により本発明にいう「演算手段」を構成できる。
【０１２３】
さらに、制御系には、前記ドーズ分布を設定するための設定手段１８１や、例えばライン毎のドーズ情報等を表示可能な表示手段１８２を備えてよい。
【０１２４】
なおまた、この実施形態においては、傾斜部の低ドーズ部を描画する場合に限り、ドーズ分布を曲面部２ａ上の傾斜角度に応じて各々算出しつつ、バイナリー構造とするためのドーズ分布補正演算情報１６１ｃを算出する構成としたが、予めある程度の数のものを算出しておいてテーブル化し、当該テーブルを参照することによってドーズ量Ｄを抽出する構成であってももちろんよい。
【０１２５】
このような構成を有する制御系において、ドーズ分布情報は予めメモリ１６０の形状記憶テーブル１６１などに格納され、処理プログラム１６３ａに基づいて、描画時に当該ドーズ分布情報を抽出し、そのドーズ分布情報によって種々の描画が行われることとなる。
【０１２６】
つまり、制御部１７０は、処理プログラム１６３ａにより所定の描画アルゴリズムを実行しつつ、ドーズ量を算出するルーチンに至ると、ドーズ分布補正演算プログラム１６３ｂを実行し、元来のドーズ量に対して位置（描画ライン）に応じたバイナリー構造形成用の補正されたドーズ分布を算出するためのある程度の基本的情報、すなわち、ドーズ分布情報１６１ａ、ドーズ量―最低ドーズタイム相関情報１６１ｂなどの格納されたテーブルを参照しつつ、対応するドーズ分布補正演算情報を算出したのち、この算出したドーズ分布特性情報を前記メモリ１６０の所定の一時記憶領域に格納し、バイナリー構造で低ドーズ部を形成する時には、そのドーズ分布補正演算情報に基づいてを行う。
【０１２７】
ここで、凹凸部（バイナリー構造）のドーズ分布特性の具体的な態様について、図１３を参照して説明する。図１３には、図３（Ｂ）の凹凸部の描画パターンに略対応するドーズ分布の具体例が開示されている。図１３の例では、テーブル１６１ｅは、０〜７ラインまでは、ドーズ０で未ドーズ部を形成し、８、９ラインは、ドーズ１００で低ドーズ部を形成している。同様にして、１０〜１５ライン、１８〜２３ライン、２６〜３１ライン、３５〜３８ライン、４２〜４５ラインまでは未ドーズ部、１６、２７ライン、２４、２５ライン、３２〜３４ライン、３９〜４１ラインは低ドーズ部を構成し、凹凸によるバイナリーパターンを形成している。
【０１２８】
なお、この例では、計算上４５ライン以下が最低ドーズ以下となっている場合で、例えば１ラインピッチを１０ｎｍ〜３０ｎｍとし、最低ドーズを１００、ドーズ分解能を５０としている。
【０１２９】
このようにドーズ分布をライン毎に用意したテーブルを利用することで、補正演算を行いバイナリー構造の描画を行うことができる。具体的な処理ステップについては、後述の「処理手順」の項で説明する。
【０１３０】
（制御系の具体的構成）
次に、描画ラインを描画する際に、例えば、前記円描画を正多角形で近似して直線的に走査する場合の各種処理を行なうための制御系の具体的構成について、図１２を参照しつつ説明する。図１２には、本実施の形態の電子ビーム描画装置の制御系の詳細な構成が開示されている。
【０１３１】
電子ビーム描画装置の制御系３００は、図１２に示すように、例えば円描画時に正多角形（不定多角形を含む）に近似するのに必要な（円の半径に応じた）種々のデータ（例えば、ある一つの半径ｋｍｍの円について、その多角形による分割数ｎ、各辺の位置各点位置の座標情報並びにクロック数の倍数値、さらにはＺ方向の位置などの各円に応じた情報等）、さらには円描画に限らず種々の曲線を描画する際に直線近似するのに必要な種々のデータ、各種描画パターン（矩形、三角形、多角形、縦線、横線、斜線、円板、円周、三角周、円弧、扇形、楕円等）に関するデータを記憶する描画パターン記憶手段である描画パターンデータメモリ３０１と、を含んで構成される。
【０１３２】
また、制御系３００は、前記描画パターンデータメモリ３０１の描画パターンデータに基づいて、描画条件の演算を行う描画条件演算手段３１０と、前記描画条件演算手段３１０から（２ｎ＋１）ライン（ｎ＝０、１、２・・）である場合は（２ｎ＋１）であるが、（ｎ＝１、２、・・）である場合は（２ｎ−１）としてもよい）乃ち奇数ラインの描画条件を演算する（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいて１ラインの時定数を設定する時定数設定回路３１２と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいて１ラインの始点並びに終点の電圧を設定する始点／終点電圧設定回路３１３と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいてカウンタ数を設定するカウンタ数設定回路３１４と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成回路３１５と、奇数ラインの偏向信号を出力するための偏向信号出力回路３２０と、を含んで構成されている。
【０１３３】
さらに、制御系３００は、前記描画条件演算手段３１０から（２ｎ）ライン乃ち偶数ラインの描画条件を演算する（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいて１ラインの時定数を設定する時定数設定回路３３２と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいて１ラインの始点並びに終点の電圧を設定する始点／終点電圧設定回路３３３と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいてカウンタ数を設定するカウンタ数設定回路３３４と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成回路３３５と、偶数ラインの偏向信号を出力するための偏向信号出力回路３４０と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３１０に基づいて、次の等高線に移動するときなどにブランキングを行うブランキングアンプ３５０と、描画条件演算手段３１０での描画条件と、奇数ラインの偏向信号出力回路３２０並びに偶数ラインの偏向信号出力回路３４０からの情報とに基づいて、奇数ラインの処理と偶数ラインの処理とを切り換える切換回路３６０と、を含んで構成されている。
【０１３４】
奇数ラインの偏向信号出力回路３２０は、走査クロックＣＬ１と、カウンタ数設定回路３１４からの奇数ラインカウント信号ＣＬ６と、イネーブル信号発生回路３１５のイネーブル信号とに基づいてカウント処理を行う計数手段であるカウンタ回路３２１と、カウンタ回路３２１からのカウントタイミングと、始点／終点電圧設定回路３１３での奇数ライン描画条件信号ＣＬ３とに基づいて、ＤＡ変換を行うＤＡ変換回路３２２と、このＤＡ変換回路３２２にて変換されたアナログ信号を平滑化する処理（偏向信号の高周波成分を除去する等の処理）を行う平滑化回路３２３と、を含んで構成される。
【０１３５】
偶数ラインの偏向信号出力回路３４０は、走査クロックＣＬ１と、カウンタ数設定回路３３４からの偶数ラインカウント信号ＣＬ７と、イネーブル信号発生回路３３５のイネーブル信号とに基づいてカウント処理を行う計数手段であるカウンタ回路３４１と、カウンタ回路３４１からのカウントタイミングと、始点／終点電圧設定回路３３３での偶数ライン描画条件信号ＣＬ５とに基づいて、ＤＡ変換を行うＤＡ変換回路３４２と、このＤＡ変換回路３４２にて変換されたアナログ信号を平滑化する処理を行う平滑化回路３４３と、を含んで構成される。
【０１３６】
なお、これらの制御系３００を構成する各部は、いずれも図３に示すＣＰＵ等の制御部１７０（制御手段）にて制御可能な構成としている。また、これら制御系３００は、Ｘ偏向用の制御系とＹ偏向用の制御系を各々形成する構成としてもよい。
【０１３７】
なおまた、本実施形態の描画パターンデータメモリ３１０と描画条件演算手段３１０などを含む制御系３００で、「演算手段」を構成できる。この「演算手段」は、走査される走査ライン上に、ＤＡ変換器の最小時間分解能の整数倍の時間に対応する距離に相当する少なくとも２点の各位置を演算する機能を有する。この場合、制御部１７０の「制御手段」は、前記演算手段にて演算された各位置間を前記電子ビームによりほぼ直線的に走査するように制御することとなる。また、同様にして、本発明の他の態様の「演算手段」では、略円状に走査される走査ライン上に、ＤＡ変換器の最小時間分解能の整数倍の時間に対応する距離を一辺とする多角形の各頂点位置を算出する機能を有する。また、制御手段は、演算手段にて演算された各位置間を前記電子ビームによりほぼ直線的に走査するのは同様である。
【０１３８】
上記のような構成を有する制御系３００は、概略次のように作用する。すなわち、描画条件演算手段３１０が描画パターンデータメモリ３０１から直線近似による走査（描画）に必要な情報を取得すると、所定の描画条件の演算処理を行ない、例えば一つの円に対して正多角形の各辺に近似された場合の各辺のうち最初の辺、奇数番目のラインに関する情報は、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１へ、次の辺、偶数番目のラインに関する情報は、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１へ各々伝達される。
【０１３９】
これにより、例えば、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１は、奇数ラインに関する描画条件を生成し、走査クロックＣＬ１と生成された奇数ライン描画条件生成信号ＣＬ２とに基づいて、偏向信号出力回路３２０から奇数ライン偏向信号ＣＬ９を出力する。
【０１４０】
一方、例えば、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１は、偶数ラインに関する描画条件を生成し、走査クロックＣＬ１と生成された偶数ライン描画条件生成信号ＣＬ４とに基づいて、偏向信号出力回路３４０から偶数ライン偏向信号ＣＬ１０を出力する。
【０１４１】
これら奇数ライン偏向信号ＣＬ９と偶数ライン偏向信号ＣＬ１０は、描画条件演算手段３１０のもとに切換回路３６０によって、その出力が交互に切り換わる。したがって、ある一の円について、正多角形に近似され、各辺が算出されると、ある一つの辺、奇数番目の辺が描画されると、次の辺、偶数番目の辺が描画され、さらに次ぎの辺、奇数番目の辺が描画される、という具合に交互に各辺が直線的に描画（走査）されることとなる。
【０１４２】
そして、ある一の円について描画が終了すると、描画条件演算手段３１０は、その旨をブランキングアンプ３５０に伝達し、他の次の円を描画するように促す処理を行なう。このようにして、各円について多角形で近似した描画を行うこととなる。
【０１４３】
（基材の光学性能について）
次に、ブレーズの傾斜部上に、上述の凹凸部によるバイナリー構造（未ドーズ部及び低ドーズ部）を構成することにより、ブレーズとしての光学性能が低下しない根拠について説明する。
【０１４４】
図１４（Ａ）（Ｂ）は、基材のブレーズの低ドーズ領域のバイナリーパターンを含む基材の断面構造の一例が開示されており、同図（Ａ）には、断面積算図、同図（Ｂ）には、現像結果図が各々示されている。
【０１４５】
但し、同図においては、横軸は、回折格子構造のブレーズの横方向に沿った位置を示し（単位×１０ｎｍ）、縦軸は、回折格子構造のブレーズに垂直な上方向に沿った位置（単位μｍ）を示している。また、この図においては、レジスト層の厚みが１．５μｍを電子ビーム描画する場合を想定している。
【０１４６】
図１４（Ａ）に示されるように、基材の回折格子構造４０１は、複数のブレーズ４０３からなり、このブレーズ４０３は、側壁部４０３ａ、傾斜部４０３ｂを有し、側壁部４０３ａと傾斜部４０３ｂとの間には溝部４０３ｃを構成する。
【０１４７】
傾斜部４０３ｂには、バイナリー構造４０３ａｂと傾斜面部４０３ｂｂが形成され、バイナリー構造４０３ａｂは、上述したような未ドーズ部と低ドーズ部とからなる凹凸が複数形成された凹凸部を形成し、図の例では、６個の未ドーズ部（凸部）を構成している。
【０１４８】
このような形状の回折格子構造を現像した結果が、図１４（Ｂ）のような構成となる。図１４（Ｂ）では、バイナリー構造４１３ａｂ、傾斜面部４１３ｂｂが形成されている。
【０１４９】
本実施の形態の基材２では、曲面部２ａ上のブレーズの傾斜部の低ドーズ量にて形成される領域に、凹凸部を構成しており、このようにした構成にて生成される波の様子をＦＤＴＤ法等により解析した結果を、図１５（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ示す。
【０１５０】
図１５には、低ドーズ領域のパターンを種々の形状にした場合における、ＦＤＴＤ法による波の様子が開示されており、同図（Ａ）は、低ドーズ領域を可能な最小ドーズで処理した場合、同図（Ｂ）は、低ドーズ領域をバイナリーパターンで構成した場合を各々示す。
【０１５１】
但し、同図においては、いずれも、無限に広がる平面波を想定しており、横軸は、回折格子構造Ｇ１ないしＧ２の横方向に沿った位置を示し（単位×２０ｎｍ）、縦軸は、回折格子構造Ｇ１ないしＧ２に垂直な上方向に沿った位置（単位ｎｍ）を示している。また、この図においては、例えば、波長が２５０、Ｅｘ成分、屈折率が１．５である場合を想定し、さらに、図１５（Ａ）では、回折角が３．９３、図１５（Ｂ）では、回折角が４．７３である場合を想定している。
【０１５２】
図１５（Ｂ）から明らかなように、基材の回折格子構造Ｇ２は、複数のブレーズ４３３からなり、このブレーズ４３３は、側壁部４３３ａ、傾斜部４３３ｂを有する。
【０１５３】
傾斜部４３３ｂには、バイナリー構造４３３ａｂと傾斜面部４３３ｂｂが形成され、バイナリー構造４３３ａｂは、上述したような未ドーズ部と低ドーズ部とからなる凹凸が複数形成された凹凸部を形成している。
【０１５４】
このようなバイナリー構造を含む回折格子構造Ｇ２においては、波Ａ２に示されるように、通常の回折格子構造と遜色なく回折格子効果を実現でき、光学性能の低下は生じ得ず、前記のバイナリー構造を形成したとしても光学的な影響をブレーズに対して及ぼさない。
【０１５５】
一方、比較例として、図１５（Ａ）に示すような、傾斜部４２３が、平面部４２３ａと傾斜面部４２３ｂからなる回折格子構造Ｇ１においては、波Ａ１に示されるように、回折格子構造Ｇ２に比して回折角がやや小さくなる傾向にある。
【０１５６】
これらの図に示すように、図１に示すような形状の凹凸によるバイナリー構造を形成した場合には、図１５（Ｂ）に示すように、波Ａ２を良好に生成することが可能となる。また、バイナリーパターンは徐々に狭くし、かつ、凹凸の各ピッチを波長の特定数分の１以下にすることで、ブレーズの機能に影響なく平均的な振る舞いとなるので好ましいと言える。
【０１５７】
（処理手順について）
次に、上述のような構成を有する基材を、３次元的に描画可能な電子ビーム描画装置を用いて作成する際の処理手順について、図１６〜図１８を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、線分のブランキングを空けない場合のタイミングチャートを示している。
【０１５８】
先ず、母型材（基材）をＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｕｒｎｉｎｇ：超精密加工機によるダイアモンド切削）により非球面の加工を行う際に、同心円マークの同時加工を実施する（ステップ、以下「Ｓ」１０１）。この際、光学顕微鏡で、例えば±１μ以内の検出精度の形状が形成されることが好ましい。
【０１５９】
次に、ＦＩＢにて例えば３箇所にアライメントマークを付ける（Ｓ１０２）。ここに、十字形状のアライメントマークは、電子ビーム描画装置内で±２０ｎｍ以内の検出精度を有することが好ましい。
【０１６０】
さらに、前記アライメントマークの、同心円マークとの相対位置を光学顕微鏡にて観察測定し、非球面構造の中心に対する位置を測定し、データベース（ＤＢ）（ないしはメモリ（以下、同））へ記録しておく（Ｓ１０３）。なお、この測定精度は、±１μ以内であることが好ましく、中心基準とした３つのアライメントマークの位置、ｘ１ｙ１、ｘ２ｙ２、ｘ３ｙ３をデータベース（ＤＢ）へ登録する。
【０１６１】
また、レジスト塗布／ベーキング後の母型（基材）の各部の高さとアライメントマークの位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を測定しておく（Ｓ１０４）。ここで、中心基準で補正した母型（基材）：位置テーブルＴｂｌ１（ＯＸ、ＯＹ、ＯＺ）、アライメントマーク：ＯＡ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）（いずれも３＊３行列）を、データベース（ＤＢ）へ登録する。
【０１６２】
次に、斜面測定用の測定装置（高さ検出器）に、測定ビームの位置の一をあわせるとともに、電子線のビームをフォーカスしておく等、その他各種準備処理を行う（Ｓ１０５）。
【０１６３】
この際、ステージ上に取り付けたＥＢ（電子ビーム）フォーカス用針状（５０ｎｍレベル）の較正器に高さ検出用の測定ビームを投射すると共に、ＳＥＭモードにて電子ビーム描画装置で観察し、フォーカスを合わせる。
【０１６４】
次いで、図１７に示すように、母型（基材）を電子ビーム描画装置内へセットし、アライメントマークを読み取り（ＸＸｎ、ＹＹｎ、ＺＺｎ）、変換マトリックスＭａを算出して、電子ビーム描画装置内の母型の各部位置を求める（Ｓ１０６）。この際に、電子ビーム描画装置内においては、Ｓ１０６に示されるような各値をデータベース（ＤＢ）に登録することとなる。
【０１６５】
さらに、母型（基材）の形状から、最適なフィールド位置を決定する（Ｓ１０７）。ここで、フィールドは同心円の扇型に配分する。また、フィールド同士は、若干重なりを持たせる。そして、中央で第一輪帯にかからない部分は配分しない。
【０１６６】
そして、各フィールドについて、隣のフィールドのつなぎアドレスの計算を行う（Ｓ１０８）。この計算は平面として計算を行う。なお、多角形の１つの線分は、同一フィールド内に納める。ここに、「多角形」とは、上述の制御系の項目で説明したように、円描画を所定のｎ角形で近似した場合の少なくとも１本の描画ラインをいう。
【０１６７】
次に、対象とするフィールドについて、同一焦点深度領域の区分として、同一ラインは、同じ区分に入るようにする。また、フィールドの中央は、焦点深度区分の高さ中心となる（Ｓ１０９）。ここに、高さ５０μ以内は、同一焦点深度範囲とする。また、１〜数箇所程度に分割される。
【０１６８】
次いで、対象とするフィールドについて、同一焦点深度領域内での（ｘ、ｙ）アドレスの変換マトリクス（Ｘｃ、Ｙｃ）によりビーム偏向量を算出する（Ｓ１１０）。このＸｃ、Ｙｃは各々図示の式（１６）の通りとなる。ここに、Ｗｄはワークディスタンス、ｄは該当焦点深度区分の中央からＺ方向偏差を示す。
【０１６９】
さらに、図１８に示すように、対象とするフィールドについて、となりとのつなぎアドレスを換算する（Ｓ１１１）。ここで、Ｓ１０８にて算出したつなぎ位置をＳ１１０の式（１６）を用いて換算する。
【０１７０】
そして、対象とするフィールドについて、中心にＸＹＺステージを移動し、高さをＥＢ（電子ビーム）のフォーカス位置に設定する（Ｓ１１２）。つまり、ＸＹＺステージにてフィールド中心にセットする。また、測定装置（高さ検出器）の信号を検出しながら、ＸＹＺステージを移動し、高さ位置を読み取る。
【０１７１】
また、対象とするフィールドについて、一番外側（ｍ番目）の同一焦点深度内領域の高さ中心に電子ビーム（ＥＢ）のフォーカス位置に合わせる（Ｓ１１３）。具体的には、テーブルＢを参照し、ＸＹＺステージを所定量フィールド中心の高さ位置との差分を移動する。
【０１７２】
次に、対象とする同一焦点深度内について、一番外側（ｎ番目）のラインのドーズ量及び多角形の始点、終点の計算をする。なお、スタート（始点）、エンド（終点）は、隣のフィールドとのつなぎ点とする（Ｓ１１４）。この際、始点、終点は整数にするものとし、ドーズ量は、ラジアル位置（入射角度）で決まった最大ドーズ量と格子の位置で決められた係数に最大ドーズ量を掛け合わせたもので表される。
【０１７３】
次いで、前記計算したドーズ量が、ドーズ最小時間（１ドットの最小描画（照射）時間）に満たない場合には、例えば図１３のドーズ分布情報１６１ｅ等に基づいてドーズ量を補正する演算を行う（Ｓ１１５）。
【０１７４】
より具体的には、計算したドーズ量に対応する描画時間を、メモリ内のテーブルに基づいて算出し、当該描画時間とドーズ最小時間とを比較判断する。この比較の結果、前記描画時間が前記ドーズ最小時間よりも小さい場合には、前記ドーズ量を補正した補正ドーズ量に基づいて描画する。一方、前記比較の結果が、前記描画時間が前記ドーズ最小時間よりも大きい場合には算出されたドーズ量に基づいて描画を行う。
【０１７５】
このようにすることにより、当該ドーズ分布を与えることにより、図３（Ｂ）に示すようなバイナリー構造を含むブレーズ状の回折格子構造を描画することができる。そして、上記Ｓ１１３からＳ１１５を規定回数実施する（Ｓ１１６）。
【０１７６】
次に、ＸＹＺステージの移動、次のフィールドの描画を行う準備を行う（Ｓ１１７）。この際、フィールド番号、時間、温度などデータベース（ＤＢ）への登録を行う。
【０１７７】
このようにして、前記Ｓ１０９からＳ１１７を規定回数実施する（Ｓ１１８）ことで、曲面部上にブレーズ状の回折格子構造を有する基材において、電子ビームにより各ブレーズの低ドーズ領域にバイナリー構造を構成することができる。
【０１７８】
以上のように本実施の形態によれば、電流値を大きくした場合において、低ドーズで描画すべき特定領域に対して、すべての領域を描画せずに、ある一の領域のみを低ドーズ量にて低ドーズ部として描画し、他の領域は描画しない未ドーズ部として形成したバイナリー構造を構成することで、電流値を上げた下での低ドーズ領域の描画を所定の描画時間で描画することができ、描画時間の低減を図ることができる。
【０１７９】
このように、所定の時間内に描画しようとすると、低ドーズ部の描画は、描画時間が限られている分、所定の領域しか描画することができないが、この所定の領域を低ドーズ部と未ドーズ部によるバイナリー構造（特定構造）とすることで、所定の描画時間内で描画が完了しなくとも、ブレーズとしての機能に影響なく（光学性能の低下を招くことなく）、電流値を大きくした下での低ドーズの領域を形成できるので、描画時間の短縮化を図りながらも低ドーズ領域の描画を良好に行うことができる。
【０１８０】
さらには、バイナリー構造を凹凸形状とし、かつ、光学性能に影響を及ぼさない形状としている。例えば、低ドーズ部のピッチを波長の特定数分の１以下とし、デューティー比を段階的に減らす構成が好ましい。また、未ドーズ部ピッチを波長の特定数分の１以下とし、密度を減じて行く構成が好ましい。これにより、回折格子構造等を基材に形成する場合には、前記ブレーズの一部に前記バイナリー構造を形成したとしても、当該回折格子構造の機能に支障はなく、基材上に形成される形状に影響を及ぼさずに済む。このように、バイナリー構造を含む回折格子構造においては、通常の回折格子構造と遜色なく回折格子効果を実現でき、光学性能の低下は生じ得ず、前記のバイナリー構造を形成したとしても光学的な影響をブレーズに対して及ぼさない。
【０１８１】
つまり、曲面部上に回折格子構造を有する基材上にバイナリー構造である凹凸部を結果として形成したとしても、各凹凸部の各ピッチを波長の特定数分の１以下にすることで回折格子構造の機能の低下を防止しながらも、低ドーズ領域の描画を促すことができる。
【０１８２】
また、バイナリーパターンは徐々に狭くし、かつ、凹凸の各ピッチを波長の特定数分の１以下にすることで、ブレーズの機能に影響なく平均的な振る舞いとなるので好ましいと言える。
【０１８３】
なお、前記バイナリー構造としては、上述したものの他、種々のものが考えられるが、凹凸部のピッチを波長の特定数分の１以下とすることが、光学性能の低下の防止に顕著となる。さらに、回折格子構造を持たない基材であっても、「描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域」に適用できる。
【０１８４】
［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１９〜図２０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。
【０１８５】
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短描画時間でありながら低ドーズ部を形成できる構成を含む回折格子などの精密加工を施す工程を開示したが、本実施の形態では、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射出成形によって製造するための金型等を製造する工程を説明する。
【０１８６】
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１９（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５００を洗浄した後に乾燥を行う。
【０１８７】
次いで、樹脂の基材５００の表面上の処理を行う（樹脂表面処理工程）。そして、具体的には、図１９（Ｂ）に示すように、基材５００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。
【０１８８】
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）。そして、図１９（Ｃ）に示すように、基材５００の位置決めを行い、当該基材５００をＸ、Ｙ、Ｚ軸にて各々制御しつつ前記第１の実施の形態のように３次元の電子ビームによるバイナリー構造を含むブレーズ状の回折格子構造を有する曲面部の描画を行う（描画工程）。
【０１８９】
次に、基材５００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１９（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。
【０１９０】
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）。
【０１９１】
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。
【０１９２】
この際、回折格子構造５０２のＤ部を拡大すると、傾斜部５０２ｂ及び側壁部５０２ａからなる複数のブレーズにて回折格子構造が形成されており、さらに傾斜部５０２ｂには、バイナリー構造５０２ａｂが形成される。このバイナリー構造５０２ａｂは、凸部の幅が傾斜面方向に向かうに従い幅狭となるように形成される。このブレーズは、周辺部に向かうに従い回折格子面の角度が急となるため、バイナリー構造も回折格子面の角度変化に応じて変化するように形成することが好ましい。
【０１９３】
次に、表面処理がなされた基材５００に対する金型５０４を作成するために、図２０（Ａ）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２０（Ｂ）に示すように、基材５００と金型５０４とを剥離する処理を行う。そして、剥離した金型５０４に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。そして、金型５０４の評価を行う。
【０１９４】
この際、金型５０４には、Ｂ部を拡大して示すと、前記基材５００のブレーズに対応するように、凹部５０５が形成され、これら各凹部５０５には、前記基材５００の傾斜部５０２ｂのバイナリー構造に対応するように、複数の凹凸部５０６が形成されることとなる。
【０１９５】
このようにして、評価後、当該金型５０４を用いて、図２０（Ｃ）に示すように、射出成形により成形品を作成する。その後、当該成形品の評価を行う。
【０１９６】
この際、図２０（Ｃ）に示すように、最終成型基材である射出成型品５１０には、前記第１の実施の形態の基材同様の構成が完成され、曲面部上に複数のブレーズからなる回折格子構造５１１が形成される。そして、Ｃ部を拡大して示すと、回折格子の１つのピッチが側壁部５１２ｂ及び傾斜部５１２ａからなるブレーズを構成し、この傾斜部５１２ａには、バイナリー構造５１３が構成される。
【０１９７】
以上のように本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の基材として光学素子（例えばレンズ）を形成する場合に、３次元描画装置を用い曲面部上に回折格子を描画する際にあわせ、ブレーズの傾斜部上に「描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域に対して、前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と、描画されない未ドーズ部とを含む特定構造」であるバイナリー構造を描画し、金型形状としてブレーズの一部にバイナリー構造を成形させる様にし、当該光学素子を金型を用いて射出成形により製造できるため、製造にかかるコストダウンを図ることができる。
【０１９８】
なお、回折格子構造を持たない、射出成形で作成されるレンズの製造工程において基材を電子ビーム描画する際にも、前記第１の実施の形態の手法を適用できることは言うまでもない。
【０１９９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明にかかる第３の実施の形態について、図２１〜図２６に基づいて説明する。図２１は、本発明に係る第３の実施の形態を示す説明図である。
【０２００】
上述の実施の形態においては、未ドーズ部と低ドーズ部とを断面略凹凸形状に構成する場合を例示したが、本実施の形態においては、電子ビームの走査方向にて未ドーズ部及び低ドーズ部を形成する場合を開示している。
【０２０１】
より詳細には、電子ビームにより走査される描画線（走査方向のライン）を描画するにあたり、ブランキング区間を設け、このブランキング区間を未ドーズ部とし、線描画部分を低ドーズ部とするものである。
【０２０２】
具体的には、図２１に示すように、本実施の形態の基材の曲面部（ないしは平面部）上に形成された回折格子構造のブレーズ６０２は、断面方向から見た場合には、通常のブレーズの傾斜部と何ら変わりはない。
【０２０３】
しかしながら、基材を上方向から見た場合には、低ドーズ量にて線描画（本来は第１の実施の形態の図１に示されるように円描画であるが、本図においては説明の都合上極めて拡大して見た場合なので、線分として見えている）された複数の低ドーズ部たる描画線群Ｌ１１１、Ｌ１１２、Ｌ１１３、Ｌ１１４が、ブランキング区間ＢＫなる間隔を空けて形成されている。これら各描画線群Ｌ１１１〜Ｌ１１４による領域Ｌ１１では、断面方向では、領域６０３ｂａに対応している。
【０２０４】
一方、領域Ｌ１２では、通常通りの線描画にて形成された描画線からなる線群を形成し、断面方向では、領域６０３ｂｂの傾斜面部を構成することとなるために、傾斜面に応じたドーズ分布にて描画されることとなる。
【０２０５】
同様にして、他の領域のブレーズに対しても、平面バイナリー構造たる領域Ｌ２１、通常の傾斜部を構成する領域Ｌ２２を構成する。
【０２０６】
（制御系の構成について）
次に、上記のような各領域に応じた描画を行うための機能を達成する具体的な制御系の構成について、図２２を参照しつつ説明する。
【０２０７】
本実施の形態における制御系７００は、例えば、上記第１の実施の形態における図４の制御回路１００内に組み込まれるもので、線描画の際、周期的にブランキングを設けるモード（例えば、線描画を行う第１モード、ブランキングにより線描画を行わない第２のモード）を利用したモード切換制御により、描画ラインを所定の間隔をおいたものとして形成せしめるものであり、図２２に示すように、電子ビームを基材の表面上に走査（スキャン）するために所定のクロック（信号）に基づいてデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器であるスキャンＤＡＣ７０２と、このスキャンＤＡＣ７０２にて変換されたアナログ信号に基づいて、ビーム偏向信号を生成出力するためのビーム偏向信号出力回路７０３と、前記クロック（信号）のクロックを計数（カウント）するカウンター７１１と、ドーズパターン周期ｎ１に関する情報を格納した第１レジスタ７１３、ブランキング区間を形成するためのブランキング期間をｎ３―ｎ２（但し、符号７２０に示すように、ｎ１＞ｎ３、ｎ３＞ｎ２）とした場合に、ｎ２に関する情報を格納した第２レジスタ７１５と、ｎ３に関する情報を格納した第３レジスタ７１７と、カウンター７１１にてカウントされた計数値と第１レジスタ７１３に格納された情報とを比較してカウンター７１１のリセットを実行可能な第１比較器７１２と、カウンター７１１にてカウントされた計数値と第２レジスタ７１５に格納された情報とを比較する第２比較器７１４と、カウンター７１１にてカウントされた計数値と第３レジスタ７１７に格納された情報とを比較する第３比較器７１６と、第２比較器７１４にて比較された比較結果と、第３比較器７１７にて比較された比較結果との論理積を算出する論理ゲート７１８と、論理ゲート７１８から出力される結果に基づいて、所定の期間ブランキングオフとするブランキングオフ信号を生成出力するブランキングオフ信号出力回路７１９と、を含んで構成されている。
【０２０８】
なお、上述のスキャンＤＡＣ７０２、ビーム偏向信号出力回路７０３で、「ビーム偏向制御系」を構成でき、カウンター７１１、第１比較器７１２、第１レジスタ７１３、第２比較器７１４、第２レジスタ７１５、第３比較器７１６、第３レジスタ７１７、論理ゲート７１８、ブランキングオフ出力回路７１９により「モード切換手段であるブランキング制御系」を構成できる。
【０２０９】
上記のような構成を有する制御系７００において、クロックに基づくビーム偏向信号出力回路７０３からの偏向信号によって、特定の描画ライン（描画線）の描画が行われる。
【０２１０】
この際、クロックに基づいてｎ３＞ｎ２なるｎ２のカウント値に至り、カウンター７１１が当該カウント値を出力すると、第２比較器７１４は、例えば出力信号を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルとし、「Ｈ」レベルの信号を出力して、論理ゲート７１８の一方の入力に入力する。
【０２１１】
次に、クロックに基づいてｎ３＞ｎ２なるｎ３のカウント値に至り、カウンター７１１が当該カウント値を出力すると、第３比較器７１６は、例えば出力信号を「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルとし、「Ｈ」レベルの信号を出力して、論理ゲート７１８の他方の入力に入力する。
【０２１２】
この間、論理ゲート７１８の一方の入力が「Ｌ」レベル、他方の入力が「Ｌ」レベル、あるいは、一方の入力が「Ｈ」レベル、他方の入力が「Ｌ」レベルの場合には、論理ゲート７１８は、「Ｈ」を出力するので、「ブランキングオフ」となり、線描画が行われる。
【０２１３】
一方、論理ゲート７１８の一方の入力が「Ｈ」レベル、他方の入力が「Ｈ」レベル、あるいは、一方の入力が「Ｌ」レベル、他方の入力が「Ｈ」レベルの場合には、論理ゲート７１８は、「Ｌ」を出力するので、この間「ブランキングオン（期間）」となり、線描画が行われない。
【０２１４】
他方、クロックに基づいてｎ１＞ｎ３＞ｎ２なるｎ１のカウント値に至り、カウンター７１１が当該カウント値を出力すると、第１比較器７１２は、信号を出力し、カウンター７１１をリセットする。
【０２１５】
このようにして、ｎ１の周期毎に、以上の「ブランキングオフ」、「ブランキングオン」が繰り返され、例えば、図２１におけるＬ１１、Ｌ２１の領域において、描画ラインにブランキング区間（期間、部）Ｂｋを持たして、未ドーズ部と低ドーズ部による、いわば、平面方向での線バイナリー構造を形成することができる。
【０２１６】
このようにして、ブランキングによる未ドーズ部（ブランキング部、ブランキング区間）を設けることで、「描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域」、すなわち、電流値を大きく設定した場合の、低ドーズ量にて描画すべき領域であっても所定の時間内に描画を行うことができる。
【０２１７】
なお、本実施の形態においては、ブランキング区間を一定とし、ブランキングを空けない部分のスキャンＤＡＣの進行は最小クロックとするのが好ましい。さらに、ブランキングを空けない部分の間隔は、構造を透過する波長の特定数分の１以下とするのが好ましい。これにより、光学性能の低下を防止できる。
【０２１８】
ここで、上記のようなブランキングを設けた線描画によるブレーズ構成を、ＦＤＴＤ法により、波を解析した結果を図２３に示す。
【０２１９】
但し、同図においては、いずれも、無限に広がる平面波を想定しており、横軸は、回折格子構造Ｇ３の横方向に沿った位置を示し（単位×２０ｎｍ）、縦軸は、回折格子構造Ｇ３に垂直な上方向に沿った位置（単位ｎｍ）を示している。また、この図においては、例えば、波長が２５０、Ｅｘ成分、屈折率が１．５である場合を想定し、さらに、回折角が５．１である場合を想定している。
【０２２０】
図２３から明らかなように、基材の回折格子構造Ｇ３は、複数のブレーズ４４３からなり、このブレーズ４４３は、側壁部４４３ａ、傾斜部４４３ｂを有する。
【０２２１】
傾斜部４４３ｂには、ブランキング構造（線バイナリ構造）４４３ａｂと傾斜面部４４３ｂｂが形成され、ブランキング構造４４３ａｂは、上述したような未ドーズ部たるブランキング区間（部）と低ドーズ部の描画線が複数線群形成されている。
【０２２２】
このようなブランキング構造を含む回折格子構造Ｇ３においては、波Ａ３に示されるように、通常の回折格子構造と遜色なく回折格子効果を実現でき、光学性能の低下は生じ得ず、前記のブランキング構造を形成したとしても光学的な影響をブレーズに対して及ぼさない。なお、上記実施の形態の回折格子構造Ｇ１、Ｇ２に比して回折角がやや大きくなる傾向にある。
【０２２３】
（処理手順について）
次に、上述のような構成を有する基材を、３次元的に描画可能な電子ビーム描画装置を用いて作成する際の処理手順について、図２４〜図２６を参照しつつ説明する。
【０２２４】
先ず、母型材（基材）をＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｕｒｎｉｎｇ：超精密加工機によるダイアモンド切削）により非球面の加工を行う際に、同心円マークの同時加工を実施する（ステップ、以下「Ｓ」２０１）。この際、光学顕微鏡で、例えば±１μ以内の検出精度の形状が形成されることが好ましい。
【０２２５】
次に、ＦＩＢにて例えば３箇所にアライメントマークを付ける（Ｓ２０２）。ここに、十字形状のアライメントマークは、電子ビーム描画装置内で±２０ｎｍ以内の検出精度を有することが好ましい。
【０２２６】
さらに、前記アライメントマークの、同心円マークとの相対位置を光学顕微鏡にて観察測定し、非球面構造の中心に対する位置を測定し、データベース（ＤＢ）（ないしはメモリ（以下、同））へ記録しておく（Ｓ２０３）。なお、この測定精度は、±１μ以内であることが好ましく、中心基準とした３つのアライメントマークの位置、ｘ１ｙ１、ｘ２ｙ２、ｘ３ｙ３をデータベース（ＤＢ）へ登録する。
【０２２７】
また、レジスト塗布／ベーキング後の母型（基材）の各部の高さとアライメントマークの位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を測定しておく（Ｓ２０４）。ここで、中心基準で補正した母型（基材）：位置テーブルＴｂｌ１（ＯＸ、ＯＹ、ＯＺ）、アライメントマーク：ＯＡ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）（いずれも３＊３行列）を、データベース（ＤＢ）へ登録する。
【０２２８】
次に、斜面測定用の測定装置（高さ検出器）に、測定ビームの位置の一をあわせるとともに、電子線のビームをフォーカスしておく等、その他各種準備処理を行う（Ｓ２０５）。
【０２２９】
この際、ステージ上に取り付けたＥＢ（電子ビーム）フォーカス用針状（５０ｎｍレベル）の較正器に高さ検出用の測定ビームを投射すると共に、ＳＥＭモードにて電子ビーム描画装置で観察し、フォーカスを合わせる。
【０２３０】
次いで、図２５に示すように、母型（基材）を電子ビーム描画装置内へセットし、アライメントマークを読み取り（ＸＸｎ、ＹＹｎ、ＺＺｎ）、変換マトリックスＭａを算出して、電子ビーム描画装置内の母型の各部位置を求める（Ｓ２０６）。この際に、電子ビーム描画装置内においては、Ｓ２０６に示されるような各値をデータベース（ＤＢ）に登録することとなる。
【０２３１】
さらに、母型（基材）の形状から、最適なフィールド位置を決定する（Ｓ２０７）。ここで、フィールドは同心円の扇型に配分する。また、フィールド同士は、若干重なりを持たせる。そして、中央で第一輪帯にかからない部分は配分しない。
【０２３２】
そして、各フィールドについて、隣のフィールドのつなぎアドレスの計算を行う（Ｓ２０８）。この計算は平面として計算を行う。なお、多角形の１つの線分は、同一フィールド内に納める。ここに、「多角形」とは、上述の制御系の項目で説明したように、円描画を所定のｎ角形で近似した場合の少なくとも１本の描画ラインをいう。
【０２３３】
次に、対象とするフィールドについて、同一焦点深度領域の区分として、同一ラインは、同じ区分に入るようにする。また、フィールドの中央は、焦点深度区分の高さ中心となる（Ｓ２０９）。ここに、高さ５０μ以内は、同一焦点深度範囲とする。また、１〜数箇所程度に分割される。
【０２３４】
次いで、対象とするフィールドについて、同一焦点深度領域内での（ｘ、ｙ）アドレスの変換マトリクス（Ｘｃ、Ｙｃ）によりビーム偏向量を算出する（Ｓ１１０）。このＸｃ、Ｙｃは各々図示の式（１６）の通りとなる。ここに、Ｗｄはワークディスタンス、ｄは該当焦点深度区分の中央からＺ方向偏差を示す。
【０２３５】
さらに、図２６に示すように、対象とするフィールドについて、となりとのつなぎアドレスを換算する（Ｓ２１１）。ここで、Ｓ１０８にて算出したつなぎ位置をＳ２１０の式（１６）を用いて換算する。
【０２３６】
そして、対象とするフィールドについて、中心にＸＹＺステージを移動し、高さをＥＢ（電子ビーム）のフォーカス位置に設定する（Ｓ２１２）。つまり、ＸＹＺステージにてフィールド中心にセットする。また、測定装置（高さ検出器）の信号を検出しながら、ＸＹＺステージを移動し、高さ位置を読み取る。
【０２３７】
また、対象とするフィールドについて、一番外側（ｍ番目）の同一焦点深度内領域の高さ中心に電子ビーム（ＥＢ）のフォーカス位置に合わせる（Ｓ２１３）。具体的には、テーブルＢを参照し、ＸＹＺステージを所定量フィールド中心の高さ位置との差分を移動する。
【０２３８】
次に、対象とする同一焦点深度内について、一番外側（ｎ番目）のラインのドーズ量及び多角形の始点、終点の計算をする。なお、スタート（始点）、エンド（終点）は、隣のフィールドとのつなぎ点とする（Ｓ２１４）。この際、始点、終点は整数にするものとし、ドーズ量は、ラジアル位置（入射角度）で決まった最大ドーズ量と格子の位置で決められた係数に最大ドーズ量を掛け合わせたもので表される。
【０２３９】
次いで、前記計算したドーズ量が、ドーズ最小時間（１ドットの最小描画（照射）時間）に満たない場合には、例えば図２２で（ｎ３―ｎ２）／ｎ３＊最小ドーズ時間が計算したドーズと同じになるように、第１〜第３レジスタを設定し、線描画を行う（Ｓ２１５）。
【０２４０】
これにより、当該ドーズ分布を与えることにより、図２１に示すようなブランキング区間を有する描画線群を含むブレーズ状の回折格子構造を描画することができる。そして、上記Ｓ２１３からＳ２１５を規定回数実施する（Ｓ２１６）。
【０２４１】
次に、ＸＹＺステージの移動、次のフィールドの描画を行う準備を行う（Ｓ２１７）。この際、フィールド番号、時間、温度などデータベース（ＤＢ）への登録を行う。
【０２４２】
このようにして、前記Ｓ２０９からＳ２１７を規定回数実施する（Ｓ２１８）ことで、曲面部上にブレーズ状の回折格子構造を有する基材において、電子ビームにより各ブレーズの低ドーズ領域にブランキング区間を有する描画線群を構成することができる。
【０２４３】
以上のように本実施の形態によれば、未ドーズ部として線描画におけるブランキングを利用して、ブランキング構造を含む回折格子構造を形成しても、通常の回折格子構造と遜色なく回折格子効果を実現でき、光学性能の低下は生じ得ず、前記のブランキング構造を形成したとしても光学的な影響をブレーズに対して及ぼさない。
【０２４４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明にかかる第４の実施の形態について、図２７（Ａ）〜（Ｅ）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。図２７（Ａ）〜（Ｅ）は、本実施の形態の構成を示す説明図である。
【０２４５】
本実施の形態では、基材の曲面部上に形成された回折格子のブレーズの傾斜部の先端部における走査方向の描画ラインにおいて、低ドーズ部と未ドーズ部（ブランキング部）を種々の形状パターンで形成した例を開示している。
【０２４６】
例えば、図２７（Ａ）に示すように、ブランキング構造（平面バイナリー構造）８０１は、未ドーズ部であるブランキング部（ブランキング区間）８０１ａを斜めに形成している。
【０２４７】
図２７（Ｂ）に示す例では、ブランキング構造８０２は、隣接する各描画ライン間で各ブランキング部８０２ａ、８０２ａを千鳥状にして互いに隣合わないように構成している。
【０２４８】
図２７（Ｃ）に示す例では、ブランキング構造８０３は、場所に応じて低ドーズ部８０３ｂの長さを異なるように可変構成している。
【０２４９】
図２７（Ｄ）に示す例では、ブランキング構造８０４は、ブランキング部８０４ａを斜めに傾斜して形成した場合において、一定線群で傾斜方向を変える構成としている。
【０２５０】
図２７（Ｅ）に示す例では、ブランキング構造８０５は、複数の線群毎にブランキング部８０５ａの位置を変える構成としている。
【０２５１】
なお、いずれも線描画の描画ラインの区間は、波長の特定数分の１とするのが好ましい。光学特性が低下しないからである。
【０２５２】
以上のような各種描画パターンにてブランキング部を設けた構成としても、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏しながらも、描画パターンに応じて描画時間の短縮等を図ることができる。また、ブランキング部分を千鳥状等、互いに隣接しない構成とすることにより、ブランキング部分のみによる面領域が大きくなることを防止して、光学的な影響を低減することができる。
【０２５３】
［第５の実施の形態］
次に、本発明にかかる第５の実施の形態について、図２８に基づいて説明する。図２８は、本発明に係る第５の実施の形態の構成を示す説明図である。
【０２５４】
本実施の形態においては、前記第１の実施の形態のように、未ドーズ部と低ドーズ部とを断面略凹凸形状に構成しながらも、加えて前記第３の実施の形態のように、電子ビームの走査方向にも未ドーズ部及び低ドーズ部を形成する場合を開示している。
【０２５５】
より詳細には、電子ビームにより走査される描画線（走査方向のライン）を描画するにあたり、ブランキング区間を設け、このブランキング区間を未ドーズ部とし、線描画部分を低ドーズ部とし、この際断面にも略凹凸形状を形成するようにするものである。
【０２５６】
具体的には、図２８に示すように、本実施の形態の基材の曲面部（ないしは平面部）上に形成された回折格子構造のブレーズ８１２は、断面方向から見た場合には、電子ビームが低ドーズ量にて描画される低ドーズ領域（低ドーズ部）に形成される凹凸部８１３ｂａと、前記低ドーズ領域以外に形成される傾斜面部８１３ｂｂとが形成されている。
【０２５７】
加えて、基材を上方向から見た場合には、低ドーズ量にて線描画（本来は第１の実施の形態の図１に示されるように円描画であるが、本図においては説明の都合上極めて拡大して見た場合なので、線分として見えている）された複数の低ドーズ部たる描画線群Ｌ１１１、Ｌ１１２、Ｌ１１３、Ｌ１１４が、ブランキング区間ＢＫなる間隔を空けて形成されている。これら各描画線群Ｌ１１１〜Ｌ１１４による領域Ｌ１１では、断面方向では、凹凸部８１３ｂａに対応している。
【０２５８】
一方、領域Ｌ１２では、通常通りの線描画にて形成された描画線からなる線群を形成し、断面方向では、傾斜面部８１３ｂｂを構成することとなるために、傾斜面に応じたドーズ分布にて描画されることとなる。
【０２５９】
同様にして、他の領域のブレーズに対しても、バイナリーブランキング構造たる領域Ｌ２１、通常の傾斜部を構成する領域Ｌ２２を構成する。
【０２６０】
以上のように本実施の形態によれば、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏し、特に、必要に応じて空間領域内に低ドーズ部を任意に構成する場合に適する。
【０２６１】
［第６の実施の形態］
次に、本発明にかかる第６の実施の形態について、図２９に基づいて説明する。図２９は、本発明に係る第６の実施の形態の構成を示す説明図ある。
【０２６２】
本実施の形態のバイナリー構造９００では、断面バイナリー構造９０２の各凹凸において、平面方向ＨＡ１でブランキング部９０４ａを設け、この各ブランキング部９０４ａが断面方向ＤＡ１で各々異なる位置に形成されている。
【０２６３】
しかも、所定の個数のブランキング部９０４ａの間隔をおいて形成された断面バイナリー構造９０６においては、前記手前側の断面バイナリー構造９０２の凹凸パターンと異なる凹凸パターンを構成するようにしている。
【０２６４】
このような実施の形態によれば、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏し、特に、必要に応じて空間領域内に低ドーズ部を任意の形状に構成する場合に適する。
【０２６５】
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、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。
【０２６６】
例えば、図３０（Ｃ）に示すように、照射部を移動させていく手法を用いてもよい。
【０２６７】
図３０（Ａ）は、基材のブレーズを示す断面図であり、図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）のドーズ分布を示す説明図であり、同図（Ｃ）は、図３０（Ｂ）の一部（低ドーズ部）において照射部を移動させていく手法を説明するための説明図である。
【０２６８】
図３０（Ｃ）において、左側の縦軸は、最低ドーズタイムを１．０とした時のそのラインの平均ドーズを示す。一方、右側の縦軸は、第１レジスターから第３レジスターの各設定値ｎ１、ｎ２、ｎ３を示す。図の例では、全体の周期を１００クロックとしてその中のｎ２〜ｎ３の間だけブランキングをオフし、電子ビームの照射を行う。また、横軸は、ブレーズの位置に相当する走査線を示す。
【０２６９】
図３０（Ｃ）において、ｎ２、ｎ３は実線と点線があり、実線はブランキングの部分が走査線間で一致する。点線はブランキングの部分が移動していく。
【０２７０】
このようにしたことにより、低ドーズ部で走査線のピッチの変更ではなく、同じ走査線上の照射部／非照射部の比を変えることによっても同様の効果が得られる。また、ピッチ間隔の変更と組み合わせることにより、空間的に細かなドーズの調整ができ、光波にとって連続的なブレーズの変化が起こっているのに近い効果となる。つまり、波長に対してより細かな形状とすることにより、ブレーズのより平均的な性質を形成することができる。
【０２７１】
また、図３０（Ｄ）に示すように、照射部を千鳥状に配置する手法を用いてもよい。図３０（Ｄ）は、照射部を千鳥状に配置する手法を説明するための説明図である。
【０２７２】
図３０（Ｄ）において、左側の縦軸は、最低ドーズタイムを１．０とした時のそのラインの平均ドーズを示す。一方、右側の縦軸は、第１レジスターから第３レジスターの各設定値ｎ１、ｎ２、ｎ３を示す。図の例では、全体の周期を１００クロックとしてその中のｎ２〜ｎ３の間だけブランキングをオフし、電子ビームの照射を行う。また、横軸は、ブレーズの位置に相当する走査線を示す。
【０２７３】
図３０（Ｄ）において、矢印のついた点線の矢印部は、それぞれの走査線におけるｎ３とｎ２の値を示す。上側がｎ３で下側がｎ２を示す。
【０２７４】
図３１には、千鳥状の場合のドーズ照射パターンの一例が開示されている。このようにすることにより、隣の走査線のブランキングと重ならないようにすることで、空間的により細かな形状ができるようにすることができる。
【０２７５】
なお、上述の各実施の形態では、一面に曲面部を有する基材の曲面部上の回折格子の傾斜部上にバイナリー構造を形成する場合について説明したが、一面が平面の基材上にバイナリー構造を形成する場合であってももちろんよい。さらに、これに限らず、平面部上に回折格子を形成し、この回折格子の傾斜部上にバイナリー構造を形成する場合も含む。
【０２７６】
あるいは、「描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき（特定）領域」あれば、回折格子のブレーズに限らず、種々の形状に「前記最小照射時間に対応する低ドーズ量にて描画される低ドーズ部と、描画されない未ドーズ部とを含む特定構造」ないしは「前記対応ドーズ量にて描画時間内で描画可能な特定領域のみを、光学性能に影響しない形状とする」ように形成する際にも、適用できることは言うまでもない。
【０２７７】
また、傾斜部上に形成されるバイナリー構造の面積比は、制限されるものではなく、また、各ピッチの傾斜部に応じて異なるように形成してもよい。
【０２７８】
当然のことながら、これら基材ないしは光学素子の形状に応じて金型の形状もそれに対応するよう変更する必要がある。また、金型等の製造工程は、第２の実施の形態において、第１の実施の形態の場合につき説明したが、他の実施の形態における基材を製造する金型等を製造する場合にも同様の手法で形成してよい。
【０２７９】
さらに、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。
【０２８０】
また、基材としては、ＤＶＤやＣＤなどに用いられるピックアップレンズの例を開示したが、回折格子のない対物レンズ、回折格子ピッチ２０μのＤＶＤ―ＣＤ互換レンズ、回折格子ピッチ３μの高密度ブルーレーザー互換対物レンズなどに適用することも可能である。
【０２８１】
さらに、基材として光学素子を用いる場合に、当該基材を有する電子機器としては、ＤＶＤ、ＣＤ等の読取装置に限らず、多の種々の光学機器であってもよい。
【０２８２】
さらに、上述の実施の形態では、傾斜部及び側壁部の回折格子構造の描画と、バイナリー構造の描画とを一連の走査で描画する手順について説明したが、このような手順に限らず、先ず回折格子構造の描画を行った後に、バイナリー構造のみの描画を行うようにしてもよい。
【０２８３】
また、最終成型基材としては、一面にブレーズ状の回折格子を有し、各ブレーズに前記バイナリー構造を有していればよく、他方の面は、通常の平面、あるいは、偏光板機能、波長板機能、等を有する面を備えた光学素子として形成するかは任意である。
【０２８４】
さらに、基材としては、曲面部を有しなくても、少なくとも傾斜面が形成されているものであってもよい。また、基材が平面あるいは傾斜面であって、電子ビームを所定角度で傾斜した状態で照射する場合であってもよい。
【０２８５】
加えて、上述した電子ビーム描画装置に限らず、複数の各電子ビームにより各々独立して多重描画可能に構成した場合であってもよい。例えば、基材上の一方の描画線を描画しつつ、他方の描画線を描画可能に形成した構成において、上述のバイナリー構造を形成する描画手法を適用してもよい。
【０２８６】
さらに、上述の例では、「未ドーズ部」と「低ドーズ部」による２値、バイナリー構成としたが、これに限らず、必要に応じて第１のドーズ量による「第１ドーズ部」と、前記第１のドーズ量と異なる第２のドーズ量による「第２ドーズ部」によるバイナリー構造としてもよい。
【０２８７】
また、上述の各実施の形態の電子ビーム描画装置において処理される処理プログラム、説明された処理、メモリ内のデータ（各種テーブル等）の全体もしくは各部を情報記録媒体に記録した構成であってもよい。この情報記録媒体としては、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ並びに集積回路等を用いてよく、さらに当該情報を他のメディア例えばハードディスク等に記録して構成して用いてよい。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、特定時間内に描画しようとすると、低ドーズ部の描画は、描画時間が限られている分、所定の領域しか描画することができないが、描画すべき特定領域を低ドーズ部と未ドーズ部による特定構造とすることで、特定の描画時間内で描画が完了しないような低ドーズ量であっても、基材の機能に影響なく、電流値を大きくした下での低ドーズの領域を形成できるので、描画時間の短縮化を図りながらも低ドーズ領域の描画を良好に行うことができる。
【０２９１】
また、特定構造を、光学機能の性能の低下しない形状とすることにより、基材を光学素子として形成した場合の基材上に形成される形状に影響を及ぼさずに済む。
【０２９２】
さらに、曲面部上に回折格子構造を有する基材上にバイナリー構造である凹凸部を結果として形成したとしても、各凹凸部の各ピッチを波長の特定数分の１以下にすることで回折格子構造の機能の低下を防止しながらも、低ドーズ領域の描画を促すことができる。
【０２９３】
加えて、未ドーズ部として線描画におけるブランキングを利用して、ブランキング構造を含む回折格子構造を形成しても、通常の回折格子構造と遜色なく回折格子効果を実現でき、光学性能の低下は生じ得ず、前記ブランキングを形成したとしても光学的な影響を回折格子に対して及ぼさない。なお、回折格子構造を持たない基材であっても、「描画可能な最小照射時間以下に相当するドーズ量にて描画すべき特定領域」に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基材の概略構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の基材の要部を詳細に示す説明図である。
【図３】同図（Ａ）は、電子ビームによる描画を行う際の電流値と描画時間、電流値と最低ドーズタイムとの関係を示す説明図であり、同図（Ｂ）は、低ドーズにて形成される領域をバイナリーパターンとした場合の構成を示す説明図である。
【図４】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５】同図（Ａ）（Ｂ）は、図４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６】測定装置の原理を説明するための説明図である。
【図７】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８】測定装置の投光と受光との関係を示す説明図である。
【図９】信号出力と基材の高さとの関係を示す特性図である。
【図１０】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。
【図１１】電子ビーム描画装置において、所定のドーズ分布にて描画を行うためのドーズ量を制御する制御系の詳細を示す機能ブロック図である。
【図１２】電子ビーム描画装置にてデジタル描画を行うための線描画を制御するさらに詳細な制御系の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】低ドーズの領域をバイナリーパターンで形成するためのドーズ量の分布の一例を示す説明図である。
【図１４】同図（Ａ）（Ｂ）は、基材のブレーズの低ドーズ領域のバイナリーパターンを含む基材の断面構造の一例を示す図であり、（Ａ）は断面積算図、（Ｂ）は、現像結果図を各々示す。
【図１５】同図（Ａ）（Ｂ）は、低ドーズ領域のパターンを種々の形状にした場合における、ＦＤＴＤ法による波の様子を示す説明図であり、（Ａ）は、低ドーズ領域を可能な最小ドーズで処理した場合、（Ｂ）は、低ドーズ領域をバイナリーパターンで構成した場合を各々示す。
【図１６】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の一例を示すフローチャートである。
【図１７】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の一例を示すフローチャートである。
【図１８】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の一例を示すフローチャートである。
【図１９】同図（Ａ）〜（Ｄ）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２０】同図（Ａ）〜（Ｃ）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２１】基材のブレーズの低ドーズ領域を、ブランキング区間を設けた線描画により構成する場合の実施の形態の一例を示す説明図である。
【図２２】電子ビーム描画装置において、ブランキング区間を設けた線描画を行うための制御系の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
【図２３】基材の曲面部上のブレーズの低ドーズ領域を、ブランキング区間を設けた線描画により構成した場合における、ＦＤＴＤ法による波の様子を示す説明図である。
【図２４】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の一例を示すフローチャートである。
【図２５】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の一例を示すフローチャートである。
【図２６】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の一例を示すフローチャートである。
【図２７】同図（Ａ）〜（Ｅ）は、基材の曲面部上のブレーズの低ドーズ領域を、ブランキング区間を設けた線描画により構成する際の種々のパターンを示す説明図である。
【図２８】基材の曲面部上のブレーズの低ドーズ領域を、バイナリーパターンで、かつ、ブランキング区間を設けた線描画により構成する場合の実施の形態の一例を示す説明図である。
【図２９】基材の曲面部上のブレーズの低ドーズ領域を、バイナリーパターンで、かつ、ブランキング区間を設けた線描画により構成する場合の実施の形態の一例を示す説明図である。
【図３０】同図（Ａ）は、基材のブレーズを示す断面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）のドーズ分布を示す説明図、同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）の一部（低ドーズ部）において照射部を移動させていく手法を説明するための説明図、同図（Ｄ）は、照射部を千鳥状に配置する手法を説明するための説明図である。
【図３１】千鳥状の場合のドーズ照射パターンを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 電子ビーム描画装置
２ 基材
２ａ 曲面部
３ ブレーズ
３ａ 側壁部
３ｂ 傾斜部
３ｂａ 凹凸部（バイナリー構造）
１０ 鏡筒
１２ 電子銃
１４ スリット
１６ 電子レンズ
１８ アパーチャー
２０ 偏向器
２２ 補正用コイル
３０ ＸＹＺステージ
４０ ローダ
５０ ステージ駆動手段
６０ ローダ駆動装置
７０ 真空排気装置
８０ 測定装置
８２ 第１のレーザ測長器
８４ 第１の受光部
８６ 第２のレーザー測長器
８８ 第２の受光部
１００ 制御回路
１１０ コイル制御部
１１２ａ 成形偏向部
１１２ｂ 副偏向部
１１２ｃ 主偏向部
１１６ 位置誤差補正回路
１１８ 電界制御回路
１２０ パターン発生回路
１３０ 第１のレーザー駆動制御回路
１３２ 第２のレーザー駆動制御回路
１３４ 第１のレーザー出力制御回路
１３６ 第２のレーザー出力制御回路
１４０ 第１の測定算出部
１４２ 第２の測定算出部
１５０ ステージ制御回路
１５２ ローダ制御回路
１５４ 機構制御回路
１５６ 真空排気制御回路
１５８ 測定情報入力部
１６０ メモリ
１６２ プログラムメモリ
１７０ 制御部
３００ 制御系[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam drawing method, a base material manufacturing method, a base material, a mold for forming the base material, and an electron beam drawing apparatus, and in particular, to a method of giving a dose distribution of a low dose portion.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, CDs and DVDs have been widely used as information recording media, and many optical elements are used in precision instruments such as readers that read these recording media. Optical elements used in these devices, such as optical lenses, are often resin optical lenses rather than glass optical lenses from the viewpoint of cost reduction and miniaturization. Such a resin optical lens is manufactured by general injection molding, and a mold for injection molding is also formed by general cutting.
[0003]
By the way, recently, specifications and performance required for optical elements have been improved. For example, when manufacturing an optical element having a diffractive structure on an optical functional surface, in order to injection-mold the optical element. It is necessary to form a surface for giving such a diffractive structure to the mold.
[0004]
In order to construct a diffractive structure in such an optical element, it has been attempted to perform drawing using an electron beam drawing apparatus.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described electron beam drawing apparatus, it can be assumed that the current value is increased as much as possible from the viewpoint of shortening the drawing time. That is, when the current value is increased, the irradiation amount by the electron beam becomes stronger, so that the drawing time can be shortened.
[0006]
However, if the current value is increased in order to shorten the drawing time, the time required in the low dose region for drawing with a low dose amount becomes less than the minimum irradiation time that can be digitally drawn. There has been a problem that digital drawing cannot be performed in a low dose region.
[0007]
On the other hand, if an attempt is made to draw a low-dose region without increasing the current value, it cannot contribute to shortening the drawing time.
[0008]
On the other hand, if the configuration is such that only the low dose region is not drawn at all, there is a problem in that the optical performance is lowered when the substrate is formed of an optical element, for example.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to perform drawing in a low dose region satisfactorily while shortening the drawing time and to prevent deterioration of optical performance. An object of the present invention is to provide a possible electron beam drawing method, a substrate manufacturing method, a substrate, a mold for forming the substrate, and an electron beam drawing apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
[0011]
The invention according to
[0012]
The invention described in
[0013]
The invention according to
[0014]
The invention described in claim 5 is characterized in that the non-dose portion of the concavo-convex portion is formed at a pitch that is not more than a specific number of wavelengths of transmitted light that passes through the concavo-convex portion.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the base material, a diffraction grating is inclined at a curved surface portion formed on at least one surface and formed for each pitch, and the pitch is divided into at least one pitch of the diffraction grating. It has a side wall part rising from the curved surface part at an eye position, and an inclined part formed between each adjacent side wall part, and in the drawing step, the uneven part is drawn on the inclined part. Yes.
[0016]
In the invention according to claim 7, the inclined portion has an end on the other end side of an inclined surface in which one end is in contact with the base end of the one side wall portion and the other end is in contact with the tip end of the other side wall portion. And the low-dose portion is formed to have a length equal to or less than a specific number of wavelengths of transmitted light that passes through the concave-convex portion, and from the low-dose portion and the non-dose portion. The duty ratio of the low dose portion with respect to one pitch of the unevenness is drawn so that the duty ratio becomes gradually smaller toward the other end side.
[0017]
In the invention according to claim 8, the inclined portion has an end on the other end side of an inclined surface in which one end is in contact with the base end of the one side wall portion and the other end is in contact with the tip end of the other side wall portion. It has the said uneven | corrugated | grooved part in a part, It draws so that it may become a shape where the pitch of the said undosed part becomes small gradually as it goes to the direction of the said one end side.
[0018]
Further, the invention according to claim 9 is configured so that the specific structure has a shape that does not affect the performance of the base material due to other regions of the drawn base material or the shape of the base material itself. It is characterized by drawing.
[0019]
The invention described in
[0020]
The invention described in claim 11 is characterized in that the undose portion due to the blanking is drawn so as to be formed at different positions between adjacent scanning lines.
[0021]
The invention according to
[0022]
The invention according to claim 13 is characterized in that the progress of drawing drawn in a drawing area formed between undose portions by blanking is performed based on the minimum clock of the DA converter. Yes.
[0023]
Further, in the invention described in claim 14, the interval between the drawing regions formed between the non-dose portions by the blanking is set to be equal to or less than a specific number of wavelengths of the transmitted light transmitted through the base material. It is a feature.
[0024]
The invention according to claim 15 is characterized in that the minimum irradiation time is a time in one dot which is a minimum resolution of the DA converter.
[0025]
The invention described in
[0026]
Further, in the invention described in claim 17, each pitch structure of the diffraction grating is formed so as to differ according to an inclination angle inclined on the curved surface portion, and the inclined portion according to each pitch of the diffraction grating. The dose amount of the low dose portion of the uneven portion is variable.
[0027]
The invention according to claim 18 is characterized in that the specific structure is a binary structure.
[0028]
The invention according to claim 19 is an electron beam drawing method for drawing a line on the substrate by scanning the substrate with an electron beam at a specific dose within a specific drawing time. Including a drawing step of drawing a line at a low dose corresponding to the minimum irradiation time while periodically blanking a specific region corresponding to a dose corresponding to the minimum irradiation time that can be drawn. It is a feature.
[0029]
According to a twenty-second aspect of the present invention, an electron beam capable of performing drawing on the substrate with a corresponding dose corresponding to a minimum irradiation time that can be drawn by scanning the substrate with the electron beam. In the drawing method, among the regions corresponding to the dose corresponding to the minimum irradiation time or less, only a specific region that can be drawn within the drawing time with the corresponding dose is set to a shape that does not affect the optical performance. It is characterized by including a drawing step for drawing.
[0030]
The invention according to
[0031]
The invention described in claim 22 is a substrate manufacturing method for manufacturing a substrate using any one of the above-described electron beam drawing methods, wherein the substrate irradiated with the electron beam is developed. The method includes the step of electroforming the etched base material to form a molding die.
[0032]
The invention described in
[0033]
The invention as set forth in
[0048]
Claims 25 The invention described in 1 is an electron beam drawing apparatus that draws the base material by scanning the base material with an electron beam, the specific region corresponding to a dose amount corresponding to a minimum irradiation time that can be drawn Storage means for storing information relating to a dose distribution including a low dose portion drawn at a low dose amount corresponding to the minimum irradiation time and an undrawn portion not drawn, and the dose distribution of the storage means And a control means for controlling the base material and the low dose part to be drawn.
[0049]
Claims 26 The storage unit according to the present invention includes a memory storing information related to a first dose distribution according to a shape of the base material, and corresponds to the low dose portion based on the first dose distribution. It further has a calculation means for performing calculation for correcting to the second dose distribution.
[0050]
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0052]
[First Embodiment]
(About the base material)
First, the feature of the present embodiment is that when performing three-dimensional electron beam writing on a substrate so that a blazed diffraction grating is formed on one surface, an area that is less than the minimum time for digital drawing is not blaze. Rather, it is drawn to form a binary structure.
[0053]
Here, in the present embodiment, “the upper end of the inclined portion of the blaze formed on the curved surface portion of the substrate is used as“ a specific region to be drawn with a dose amount corresponding to the minimum irradiation time that can be drawn ”. As a “specific structure including a low dose portion drawn at a low dose corresponding to the minimum irradiation time and an undose portion not drawn” as “the cross-sectional direction of the substrate” A case where the present invention is applied to a “binary structure having a substantially concave-convex shape in section” will be described.
[0054]
Hereinafter, first, the structure of the base material drawn by an electron beam will be described with reference to FIGS. FIG. 1 discloses a drawing pattern drawn on a substrate and a drawing shape of the details thereof.
[0055]
As shown in the figure, circle drawing is disclosed as an example of a drawing pattern drawn on the
[0056]
The
[0057]
More specifically, as shown in FIG. 2, the
[0058]
The
[0059]
Returning to FIG. 1, the
[0060]
As shown in FIG. 3B, the uneven portion 3ba preferably has a binary pattern shape (binary structure) composed of a plurality of uneven portions, and the distance between the convex portions as it goes in the direction of the inclined surface portion 3bb. In other words, it is preferable that the distance between the convex portions becomes narrower toward the
[0061]
More specifically, in the example shown in FIG. 3B, the concavo-convex portion 3ba is composed of a plurality of, for example, three convex portions (non-dose portions) BI1, BI2, and BI3, and the convex portion BI1 has a height d1. The length T2 and the convex portion BI2 are formed with a height d1 and a length T5, and the convex portion BI3 is formed with a height d1 and a length T8.
[0062]
The top surfaces of the convex portions BI1, BI2, and BI3 are non-dose portions (for example, the portion of the top surface of the resist layer on which the electron beam is not drawn), and the bottom walls of the concave portions between the convex portions BI1, BI2, and BI3 are, for example, This is the lowest dose portion (or low dose portion) drawn with the minimum (or low) dose.
[0063]
Here, assuming that the uneven pitch is T1 = T4 = T7 and the distances between the convex portions BI1, BI2, and BI3 are T3, T6, and T9, T1 = T2 + T3, T4 = T5 + T6, and T7 = T8 + T9. By setting>T5> T8 and T9>T6> T3, the duty ratio becomes smaller as (T2 / T1)> (T5 / T4)> (T8 / T7) and toward the inclined surface portion 3bb side, and the non-dose portion The lengths T2, T5, and T8 of the convex portions BI1, BI2, and BI3 are reduced stepwise.
[0064]
The pitches, lengths T2, T5, and T8 of the convex portions BI1, BI2, and BI3 of the concavo-convex portion 3ba, or the intervals T9, T6, and T3 are set to a specific number of wavelengths λ of light transmitted through the concavo-convex portion 3ba. Is preferably 1 or less. That is, T2 of the undose portion in FIG. 3B is, for example, T2 = (k1) λ (where k1 = 0.XXX ···), where λ is the wavelength of light transmitted through the uneven portion 3ba. In other words, it is preferable to set it to a specific fraction of the wavelength λ or less. Similarly, T9 of the low dose portion is preferably T9 = (k2) λ (where k2 = 0.XXX ···), and is not more than a specific number of wavelengths λ.
[0065]
By doing so, it is possible to prevent light from being diffracted or scattered by the configuration of the concavo-convex portion 3ba itself, and to prevent a decrease in optical performance such as a diffraction grating function of the substrate. In this embodiment, since an example in which an optical element (lens) is used as a base material has been described as an example, a binary structure formed in a specific region has a “shape that does not affect optical performance”. However, this is not limited to the case where the base material is composed of some other member, and it is not limited to this. In the case of forming “a specific structure including a low dose portion drawn with a low dose corresponding to the minimum irradiation time and an undose portion not drawn” in the region, for example, as a certain restriction, Any shape that does not affect the performance of the substrate due to other regions of the drawn substrate or the shape of the substrate itself may be used. That is, as long as it has a structure that does not affect the function of the entire base material, the specific shape is not limited as long as it has the “low dose portion” and the “non-dose portion”.
[0066]
Returning to FIG. 3B, in the present embodiment, the configuration of the concavo-convex portion 3ba is the duty ratio (T2 / T1), (T5 / T4), (T8 / T7), and the inclined surface portion 3bb side. The lengths T2, T5, and T8 of the convex portions BI1, BI2, and BI3, which are undosed portions, are reduced step by step. However, the present invention is not limited to this, and they may be formed uniformly. In addition, the height d1 is not limited to the same value. For example, the bottom wall of the recess may be inclined slightly downward or stepwise in the direction of the inclined surface portion 3bb.
[0067]
Further, as the concavo-convex structure, the number of concavo-convex portions may be varied according to the size of the blaze. For example, the number of blazes in the central region of the
[0068]
The circle drawing may be drawn by approximating with a plurality of linear portions, and the
[0069]
Here, FIG. 3A discloses the relationship between the current value and the drawing time and the current value and the minimum dose time when drawing with the electron beam.
[0070]
In the figure, the horizontal axis indicates the current value when performing drawing with an electron beam, the vertical axis on the left is the drawing time, and the vertical axis on the right is the drawing of 1 dot, which is the minimum resolution of the DA converter in digital drawing. (Irradiation) time. In particular, Tmin indicates a minimum drawing (irradiation) time.
[0071]
As can be seen from the figure, when the current value is increased, the irradiation time by the electron beam increases, so that the drawing time decreases. At this time, if the minimum drawing time Tmin for one dot is 0.2 μs, for example, the minimum dose time is equal to or less than Tmin at the current value IA within the drawing time corresponding to the minimum drawing time. For this reason, the time required for drawing the minimum dose or the low dose portion is reduced. Therefore, in the case of the minimum dose amount (low dose amount), it is impossible to draw with the current value IA. If you try to draw all areas with a low dose, it will take a long time.
[0072]
Therefore, in the present embodiment, with respect to a specific region to be drawn at a low dose, without drawing all the regions, only a certain region is drawn as a low dose portion with a low dose amount, and other regions are drawn. The area is configured as a binary structure formed as a non-dose portion that is not drawn, thereby reducing the drawing time.
[0073]
Furthermore, as shown in FIG. 3B, each of the uneven pitches is set to a shape that does not affect the optical performance by setting the pitch to a specific number of wavelengths or less. For example, a configuration in which the pitch of the low dose portion is set to be equal to or less than a specific number of wavelengths and the duty ratio is gradually reduced is preferable. Moreover, the structure which makes an undose part pitch below 1/10 of the specific number of wavelengths, and reduces a density is preferable.
[0074]
As described above, if the drawing is performed within a predetermined time, the low-dose portion can be drawn only in a predetermined area because the drawing time is limited. B) By using a binary pattern composed of a low dose portion and a non-dose portion as shown in FIG. 5B, even if drawing is not completed within a predetermined drawing time, the function as a blaze is not affected (without causing deterioration in optical performance). ), This region can be formed.
[0075]
Hereinafter, a specific configuration of an electron beam drawing apparatus which is a premise for forming such a base material will be described.
[0076]
(Overall configuration of electron beam lithography system)
Next, the overall schematic configuration of the electron beam drawing apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the electron beam lithography apparatus of this example.
[0077]
As shown in FIG. 4, the electron
[0078]
Further, the electron
[0079]
The
[0080]
The measuring
[0081]
The stage drive means 50 includes an X direction drive mechanism 52 that drives the
[0082]
The
[0083]
Further, the
[0084]
Further, the
[0085]
Still further, the
[0086]
Furthermore, the
[0087]
Further, in the electron
[0088]
In the electron
[0089]
The electron beam irradiated from the
[0090]
At this time, the drawing position on the substrate 2 (at least the height position among the drawing positions) or the position of a reference point as will be described later is measured by the measuring
[0091]
Alternatively, based on the measurement result, the
[0092]
In this example, the control may be performed by either one of the electron beam control and the
[0093]
(measuring device)
Next, the measuring
[0094]
The first laser beam
[0095]
At this time, as shown in FIG. 6, the first light beam S1 is reflected by the bottom 2c of the
[0096]
Therefore, in this example, a second laser
[0097]
In this case, as shown in FIGS. 7A to 7C, the second light beam S2 is transmitted through the
[0098]
Specifically, when the second light beam S2 passes through a specific height at a certain position (x, y) on the
[0099]
At the time of this calculation, as shown in FIG. 8, the signal output Op of the second
[0100]
Then, using the height position of the base material as a drawing position, for example, the focus position of the electron beam is adjusted and drawing is performed.
[0101]
(Outline of drawing position calculation principle)
Next, an outline of the principle in the case of performing drawing in the electron
[0102]
First, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
[0103]
In such a
[0104]
On the other hand, similar processing is performed after the
[0105]
Further, a coordinate conversion matrix for converting the first reference coordinate system to the second reference coordinate system is calculated by using these reference points P00, P01, P02, P10, P11, and P12. The height position Hp (x, y) (second height position) corresponding to the Ho (x, y) in the second reference coordinate system is calculated, and this position is determined as the optimum focus position, In other words, the focus position of the electron beam is set as the drawing position. Thereby, correction of the thickness distribution of the above-mentioned
[0106]
Note that the second measurement described above can be performed using the
[0107]
The first measurement needs to be measured in advance at another location using another measurement device. As such a measuring apparatus for measuring the reference point in advance before placing the
[0108]
In this case, the measurement result from the measuring device is input by, for example, the measurement
[0109]
As described above, the drawing position is calculated, and the focal position of the electron beam is controlled to perform drawing.
[0110]
Specifically, as shown in FIG. 5C, the focal position of the electron beam focal depth FZ (beam waist BW) is drawn in one field (m = 1) of the unit space in the three-dimensional reference coordinate system. Adjust control to position. (This control is performed by either or both of the adjustment of the current value by the
[0111]
Then, as shown in FIG. 5C, for example, drawing in one field is performed by sequentially scanning in the X direction while shifting in one field in the Y direction. Further, if there is an undrawn area in one field, the area is also moved in the Z direction while controlling the above-described focal position, and the drawing process by the same scanning is performed.
[0112]
Next, after drawing in one field, drawing processing is performed in real time while measuring and calculating the drawing position in other fields, for example, the field of m = 2 and the field of m = 3, as described above. Will be done. In this way, when all the drawing is finished for the drawing area to be drawn, the drawing process on the surface of the
[0113]
In this example, the drawing area is a drawing layer, and a portion corresponding to the curved surface of the
[0114]
Furthermore, a processing program for performing various arithmetic processes, measurement processes, control processes, and the like as described above is stored in the
[0115]
(Dose distribution)
FIG. 11 discloses a functional block diagram of a control system of the electron beam lithography apparatus having a characteristic configuration of the present embodiment.
[0116]
As shown in the figure, the
[0117]
Furthermore, the
[0118]
In the
[0119]
At this time, the control means controls the drawing of the base material and the concavo-convex portion while calculating the dose amount based on the characteristics of the dose distribution. Alternatively, at least one pitch portion of the diffraction grating is inclined on the curved surface portion, and when the unevenness is formed on the one pitch portion, the pattern of the uneven portion (the dose distribution of the undose portion and the low dose portion). Based on the characteristics of the dose distribution that predefines the dose distribution with respect to the scanning position in consideration of ()), control is performed so as to draw the curved surface portion and the uneven portion of the base material while correcting the dose amount.
[0120]
Further, the control means controls to perform drawing processing on the diffraction grating and drawing processing of the uneven portion, and controls to perform drawing of the base material and the low dose portion based on the written dose distribution. To do.
[0121]
Further, the control means adjusts the current value of the electron lens based on the drawing position measured by the measuring means to variably control the focal position of the electron beam according to the drawing position. Control is performed so that the substrate and the low dose portion are drawn while calculating the dose amount based on the dose distribution.
[0122]
The
[0123]
Further, the control system may include a
[0124]
Further, in this embodiment, only when the low dose portion of the inclined portion is drawn, the dose distribution correction calculation for making the binary structure while calculating the dose distribution according to the inclination angle on the
[0125]
In the control system having such a configuration, the dose distribution information is stored in advance in the shape storage table 161 of the
[0126]
That is, when the
[0127]
Here, a specific aspect of the dose distribution characteristic of the uneven portion (binary structure) will be described with reference to FIG. FIG. 13 discloses a specific example of a dose distribution that substantially corresponds to the drawing pattern of the uneven portion in FIG. In the example of FIG. 13, the table 161 e forms a non-dose portion with a
[0128]
In this example, when 45 lines or less are the minimum dose or less in calculation, for example, one line pitch is 10 nm to 30 nm, the minimum dose is 100, and the dose resolution is 50.
[0129]
In this way, by using a table in which a dose distribution is prepared for each line, correction calculation can be performed and a binary structure can be drawn. Specific processing steps will be described in the “Processing Procedure” section below.
[0130]
(Specific configuration of control system)
Next, when drawing a drawing line, for example, refer to FIG. 12 for a specific configuration of a control system for performing various processes when the circle drawing is approximated by a regular polygon and linearly scanned. I will explain. FIG. 12 discloses a detailed configuration of a control system of the electron beam drawing apparatus according to the present embodiment.
[0131]
As shown in FIG. 12, the
[0132]
In addition, the
[0133]
Further, the
[0134]
The odd line deflection
[0135]
The even line deflection
[0136]
It should be noted that each part constituting these
[0137]
In addition, the “calculation unit” can be configured by the
[0138]
The
[0139]
Thereby, for example, the (2n + 1) line drawing condition calculation means 311 generates drawing conditions regarding odd lines, and from the deflection
[0140]
On the other hand, for example, the (2n) line drawing
[0141]
The outputs of the odd line deflection signal CL9 and the even line deflection signal CL10 are alternately switched by the switching
[0142]
Then, when the drawing for a certain circle is completed, the drawing condition calculation means 310 transmits a message to that effect to the blanking
[0143]
(About optical performance of substrate)
Next, the reason why the optical performance as a blaze is not deteriorated by forming the binary structure (the undose portion and the low dose portion) by the above-described uneven portion on the inclined portion of the blaze will be described.
[0144]
FIGS. 14A and 14B disclose an example of a cross-sectional structure of a base material including a binary pattern in a low dose region of a blaze of the base material. FIG. (B) shows development results.
[0145]
However, in the figure, the horizontal axis indicates the position along the horizontal direction of the blaze of the diffraction grating structure (unit × 10 nm), and the vertical axis indicates the position along the upward direction perpendicular to the blaze of the diffraction grating structure ( Unit μm). In this figure, it is assumed that the resist layer has a thickness of 1.5 μm and electron beam writing is performed.
[0146]
As shown in FIG. 14A, the substrate diffraction
[0147]
In the
[0148]
The result of developing the diffraction grating structure having such a shape is as shown in FIG. In FIG. 14B, a binary structure 413ab and an inclined surface portion 413bb are formed.
[0149]
In the
[0150]
FIG. 15 discloses the state of waves by the FDTD method when the pattern of the low dose region has various shapes, and FIG. 15A shows the case where the low dose region is processed with the lowest possible dose. FIG. 5B shows a case where the low dose region is configured by a binary pattern.
[0151]
However, in the figure, all assume a plane wave spreading infinitely, the horizontal axis indicates the position along the horizontal direction of the diffraction grating structures G1 and G2 (unit × 20 nm), and the vertical axis indicates diffraction. A position (unit: nm) along the upward direction perpendicular to the lattice structures G1 and G2 is shown. In this figure, for example, it is assumed that the wavelength is 250, the Ex component, and the refractive index is 1.5. Further, in FIG. 15A, the diffraction angle is 3.93 and FIG. Therefore, it is assumed that the diffraction angle is 4.73.
[0152]
As apparent from FIG. 15B, the diffraction grating structure G2 of the base material includes a plurality of
[0153]
The
[0154]
In the diffraction grating structure G2 including such a binary structure, as shown by the wave A2, the diffraction grating effect can be realized without any difference from the normal diffraction grating structure, and the optical performance cannot be lowered. Even if formed, the optical influence is not exerted on the blaze.
[0155]
On the other hand, as a comparative example, in the diffraction grating structure G1 in which the
[0156]
As shown in these drawings, when a binary structure having uneven shapes as shown in FIG. 1 is formed, the wave A2 can be generated satisfactorily as shown in FIG. 15B. In addition, it can be said that it is preferable to gradually narrow the binary pattern and to make each pitch of the unevenness less than or equal to a specific number of wavelengths because the average behavior can be obtained without affecting the function of the blaze.
[0157]
(About processing procedure)
Next, a processing procedure when a base material having the above-described configuration is created using an electron beam drawing apparatus capable of three-dimensional drawing will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a timing chart in the case where blanking of the line segment is not shown is shown.
[0158]
First, concentric circles are simultaneously processed when an aspheric surface is processed by SPDT (Single Point Diamond Turning: diamond cutting by an ultra-precision processing machine) on a base material (base material) (step, hereinafter “S” 101). ). At this time, it is preferable that a shape having a detection accuracy of, for example, ± 1 μm is formed with an optical microscope.
[0159]
Next, alignment marks are attached to, for example, three locations by FIB (S102). Here, the cross-shaped alignment mark preferably has a detection accuracy within ± 20 nm in the electron beam drawing apparatus.
[0160]
Further, the relative position of the alignment mark to the concentric circle mark is observed and measured with an optical microscope, and the position of the alignment mark with respect to the center of the aspherical structure is measured and recorded in a database (DB) (or memory (hereinafter the same)). (S103). The measurement accuracy is preferably within ± 1 μm, and the positions of the three alignment marks, x1y1, x2y2, and x3y3, which are the center reference, are registered in the database (DB).
[0161]
Further, the height of each part of the matrix (base material) after resist coating / baking and the position (Xn, Yn, Zn) of the alignment mark are measured (S104). Here, a matrix (base material) corrected by the center reference: position table Tbl1 (OX, OY, OZ), alignment mark: OA (Xn, Yn, Zn) (all 3 * 3 matrix) is stored in a database (DB ).
[0162]
Next, various other preparatory processes such as aligning the position of the measurement beam with the measuring device (height detector) for measuring the slope and focusing the beam of the electron beam are performed (S105).
[0163]
At this time, a measurement beam for height detection is projected onto a needle-like (50 nm level) calibrator for EB (electron beam) focus mounted on the stage, and is observed with an electron beam drawing apparatus in the SEM mode to focus. Adjust.
[0164]
Next, as shown in FIG. 17, the matrix (base material) is set in the electron beam drawing apparatus, the alignment marks are read (XXn, YYn, ZZn), the conversion matrix Ma is calculated, and the inside of the electron beam drawing apparatus is obtained. The position of each part of the matrix is obtained (S106). At this time, each value as shown in S106 is registered in the database (DB) in the electron beam drawing apparatus.
[0165]
Further, an optimum field position is determined from the shape of the matrix (base material) (S107). Here, the fields are distributed in concentric sectors. The fields are slightly overlapped. And the part which does not cover the first ring zone in the center is not distributed.
[0166]
Then, for each field, the connection address of the adjacent field is calculated (S108). This calculation is performed as a plane. Note that one line segment of the polygon is stored in the same field. Here, the “polygon” means at least one drawing line when a circle drawing is approximated by a predetermined n-gon as described in the item of the control system.
[0167]
Next, for the target field, the same line is included in the same section as the section of the same focal depth region. Further, the center of the field is the center of the height of the focal depth section (S109). Here, the range of 50 μm or less is the same focal depth range. Moreover, it is divided into about 1 to several places.
[0168]
Next, for the target field, the beam deflection amount is calculated by the conversion matrix (Xc, Yc) of the (x, y) address within the same focal depth region (S110). Xc and Yc are as shown in the equation (16). Here, Wd is a work distance, and d is a Z direction deviation from the center of the corresponding depth of focus section.
[0169]
Further, as shown in FIG. 18, the next connection address is converted for the target field (S111). Here, the connection position calculated in S108 is converted using Equation (16) of S110.
[0170]
Then, with respect to the target field, the XYZ stage is moved to the center, and the height is set to the focus position of EB (electron beam) (S112). That is, it is set at the center of the field on the XYZ stage. Further, the XYZ stage is moved while detecting the signal of the measuring device (height detector), and the height position is read.
[0171]
Further, the target field is adjusted to the focus position of the electron beam (EB) at the height center of the outermost (mth) region within the same focal depth (S113). Specifically, referring to Table B, the difference between the XYZ stage and the height position of the center of the field is moved by a predetermined amount.
[0172]
Next, the dose amount of the outermost (nth) line and the polygon start point and end point are calculated within the same focal depth. Note that the start (start point) and end (end point) are connection points with adjacent fields (S114). At this time, the start point and end point are assumed to be integers, and the dose amount is expressed by multiplying the maximum dose amount determined by the radial position (incident angle) and the coefficient determined by the grating position by the maximum dose amount. The
[0173]
Next, when the calculated dose amount is less than the minimum dose time (minimum drawing (irradiation) time for one dot), an operation for correcting the dose amount is performed based on, for example, the
[0174]
More specifically, the drawing time corresponding to the calculated dose amount is calculated based on a table in the memory, and the drawing time is compared with the minimum dose time. As a result of this comparison, when the drawing time is shorter than the minimum dose time, drawing is performed based on the corrected dose amount obtained by correcting the dose amount. On the other hand, if the comparison result shows that the drawing time is longer than the minimum dose time, drawing is performed based on the calculated dose amount.
[0175]
Thus, by giving the dose distribution, a blazed diffraction grating structure including a binary structure as shown in FIG. 3B can be drawn. Then, the above S113 to S115 are performed a prescribed number of times (S116).
[0176]
Next, preparations are made for moving the XYZ stage and drawing the next field (S117). At this time, the field number, time, temperature, etc. are registered in the database (DB).
[0177]
In this way, by performing the above-described S109 to S117 a predetermined number of times (S118), a binary structure is formed in the low dose region of each blaze by the electron beam in the base material having the blazed diffraction grating structure on the curved surface portion. can do.
[0178]
As described above, according to the present embodiment, when a current value is increased, a specific region to be drawn at a low dose is not drawn at all, and only a certain region is reduced in a low dose amount. By drawing a low dose region at a predetermined current, the binary structure is formed as a non-dose portion that is drawn as a low dose portion and other regions are not drawn. And the drawing time can be reduced.
[0179]
As described above, if an attempt is made to draw within a predetermined time, the drawing of the low dose portion can draw only a predetermined region because the drawing time is limited. By adopting a binary structure (specific structure) based on the undose portion, even if drawing is not completed within a specified drawing time, the current value is increased without affecting the function as a blaze (without causing a decrease in optical performance). Thus, the low-dose region can be formed, so that the low-dose region can be satisfactorily drawn while shortening the drawing time.
[0180]
Furthermore, the binary structure has a concavo-convex shape and does not affect the optical performance. For example, a configuration in which the pitch of the low dose portion is set to be equal to or less than a specific number of wavelengths and the duty ratio is gradually reduced is preferable. Moreover, the structure which makes an undose part pitch below 1/10 of the specific number of wavelengths, and reduces a density is preferable. Thereby, when forming the diffraction grating structure or the like on the base material, even if the binary structure is formed on a part of the blaze, the function of the diffraction grating structure is not hindered and formed on the base material. It does not affect the shape. As described above, in the diffraction grating structure including the binary structure, the diffraction grating effect can be realized without any difference from the normal diffraction grating structure, and the optical performance cannot be lowered. Even if the binary structure is formed, the optical structure is optical. Does not affect the blaze.
[0181]
In other words, even if uneven portions having a binary structure are formed as a result on a substrate having a diffraction grating structure on the curved surface portion, the diffraction grating can be obtained by setting each pitch of each uneven portion to a specific number of wavelengths or less. While preventing the deterioration of the function of the structure, drawing of a low dose region can be promoted.
[0182]
In addition, it can be said that it is preferable to gradually narrow the binary pattern and to make each pitch of the unevenness less than or equal to a specific number of wavelengths because the average behavior can be obtained without affecting the function of the blaze.
[0183]
In addition to the above-described binary structure, various ones are conceivable as the binary structure. However, when the pitch of the concavo-convex part is set to be equal to or less than a specific number of wavelengths, it is remarkable for prevention of deterioration of optical performance. Furthermore, even a base material that does not have a diffraction grating structure can be applied to “a specific region to be drawn with a dose corresponding to a minimum irradiation time that can be drawn”.
[0184]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the following, description of the substantially similar configuration of the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described.
[0185]
In the first embodiment described above, a process of performing precision processing such as a diffraction grating including a configuration capable of forming a low dose portion on a substrate with an electron beam while having a short writing time is disclosed. Then, the process of the whole process including the said process, especially the process of manufacturing the metal mold | die etc. for manufacturing optical lenses, such as an optical element, by injection molding are demonstrated.
[0186]
First, aspherical processing of a mold (electroless nickel or the like) is performed by machining (machining process). Next, as shown in FIG. 19A, resin molding of the
[0187]
Next, a treatment on the surface of the
[0188]
After spin coating, the thickness of the resist film is measured and the resist film is evaluated (resist film evaluation step). Then, as shown in FIG. 19C, the
[0189]
Next, the surface smoothing process of the resist film L on the
[0190]
Next, a step of evaluating the resist shape is performed by SEM observation or a film thickness measuring instrument (resist shape evaluation step).
[0191]
Further, after that, an etching process is performed by dry etching or the like.
[0192]
At this time, when the D portion of the diffraction
[0193]
Next, in order to create a
[0194]
At this time, in the
[0195]
In this way, after the evaluation, a molded product is created by injection molding using the
[0196]
At this time, as shown in FIG. 20C, the injection molded
[0197]
As described above, according to the present embodiment, when an optical element (for example, a lens) is formed as the base material of the first embodiment, the diffraction grating is drawn on the curved surface using the three-dimensional drawing device. At the same time, on the slanted portion of the blaze, “lowly drawn with a low dose amount corresponding to the minimum irradiation time for a specific region to be drawn with a dose amount corresponding to the minimum irradiation time that can be drawn”. A binary structure, which is a “specific structure including a dose part and a non-drawn part that is not drawn”, is drawn, and the binary structure is molded into a part of the blaze as a mold shape, and the optical element is injected using the mold. Since it can manufacture by shaping | molding, the cost reduction concerning manufacture can be aimed at.
[0198]
Needless to say, the technique of the first embodiment can also be applied to electron beam writing on a substrate in a manufacturing process of a lens having no diffraction grating structure and formed by injection molding.
[0199]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is an explanatory view showing a third embodiment according to the present invention.
[0200]
In the above-described embodiment, the case where the non-dose portion and the low dose portion are configured to have a substantially concavo-convex shape in the cross section is illustrated, but in this embodiment, the non-dose portion and the low dose portion in the scanning direction of the electron beam. The case where a part is formed is disclosed.
[0201]
More specifically, in drawing a drawing line (line in the scanning direction) scanned by an electron beam, a blanking section is provided, the blanking section is set as an undose portion, and the line drawing portion is set as a low dose portion. It is.
[0202]
Specifically, as shown in FIG. 21, the
[0203]
However, when the base material is viewed from above, line drawing is performed at a low dose (originally circular drawing as shown in FIG. 1 of the first embodiment. A plurality of drawing line groups L111, L112, L113, and L114, which are seen as line segments because they are extremely enlarged for the sake of convenience, are formed at intervals of a blanking interval BK. Yes. In the region L11 formed by these drawing line groups L111 to L114, the cross-sectional direction corresponds to the region 603ba.
[0204]
On the other hand, in the region L12, a line group composed of drawing lines formed by normal line drawing is formed, and in the cross-sectional direction, an inclined surface portion of the region 603bb is formed, so that a dose corresponding to the inclined surface is formed. It will be drawn in the distribution.
[0205]
Similarly, for a blaze in another region, a region L21 having a planar binary structure and a region L22 constituting a normal inclined portion are formed.
[0206]
(Control system configuration)
Next, a specific configuration of the control system that achieves a function for performing drawing according to each region as described above will be described with reference to FIG.
[0207]
The
[0208]
The above-described
[0209]
In the
[0210]
At this time, when the count value of n2 satisfying n3> n2 is reached based on the clock and the
[0211]
Next, when n3> n2 is reached based on the clock and the
[0212]
During this time, if one input of the
[0213]
On the other hand, when one input of the
[0214]
On the other hand, when the count value of n1 satisfying n1>n3> n2 is reached based on the clock and the
[0215]
In this way, the above “blanking off” and “blanking on” are repeated every n1 cycles. For example, in the region of L11 and L21 in FIG. ) With Bk, it is possible to form a line binary structure in a plane direction, that is, a non-dose portion and a low dose portion.
[0216]
In this way, by providing a non-dose portion (blanking portion, blanking section) due to blanking, “a specific region to be drawn with a dose amount corresponding to a drawing time equal to or less than the minimum irradiation time that can be drawn”, that is, current Drawing can be performed within a predetermined time even in an area to be drawn with a low dose when the value is set large.
[0217]
In the present embodiment, it is preferable that the blanking interval is constant and the progress of the scan DAC in the portion where blanking is not performed is the minimum clock. Furthermore, it is preferable that the interval between the blanking portions is not more than a specific number of wavelengths transmitted through the structure. Thereby, the fall of optical performance can be prevented.
[0218]
Here, FIG. 23 shows the result of analyzing the wave by the FDTD method for the blaze structure by line drawing provided with blanking as described above.
[0219]
However, in the figure, all assume a plane wave that extends infinitely, the horizontal axis indicates the position along the horizontal direction of the diffraction grating structure G3 (unit × 20 nm), and the vertical axis indicates the diffraction grating structure. A position (unit: nm) along the upward direction perpendicular to G3 is shown. Further, in this figure, for example, it is assumed that the wavelength is 250, the Ex component, and the refractive index is 1.5, and further that the diffraction angle is 5.1.
[0220]
As is clear from FIG. 23, the base material diffraction grating structure G3 includes a plurality of
[0221]
The
[0222]
In the diffraction grating structure G3 including such a blanking structure, as shown by the wave A3, the diffraction grating effect can be realized without any difference from the normal diffraction grating structure, and the optical performance cannot be lowered. Even if the ranking structure is formed, the optical influence is not exerted on the blaze. Note that the diffraction angle tends to be slightly larger than that of the diffraction grating structures G1 and G2 of the above embodiment.
[0223]
(About processing procedure)
Next, a processing procedure when a base material having the above-described configuration is created using an electron beam drawing apparatus capable of three-dimensional drawing will be described with reference to FIGS.
[0224]
First, concentric marks are simultaneously processed when an aspherical surface is processed by SPDT (Single Point Diamond Turning) (step, hereinafter “S” 201). ). At this time, it is preferable that a shape having a detection accuracy of, for example, ± 1 μm is formed with an optical microscope.
[0225]
Next, alignment marks are attached to, for example, three locations by FIB (S202). Here, the cross-shaped alignment mark preferably has a detection accuracy within ± 20 nm in the electron beam drawing apparatus.
[0226]
Further, the relative position of the alignment mark to the concentric circle mark is observed and measured with an optical microscope, and the position of the alignment mark with respect to the center of the aspherical structure is measured and recorded in a database (DB) (or memory (hereinafter the same)). (S203). The measurement accuracy is preferably within ± 1 μm, and the positions of the three alignment marks, x1y1, x2y2, and x3y3, which are the center reference, are registered in the database (DB).
[0227]
Further, the height of each part of the matrix (base material) after resist coating / baking and the position (Xn, Yn, Zn) of the alignment mark are measured (S204). Here, a matrix (base material) corrected by the center reference: position table Tbl1 (OX, OY, OZ), alignment mark: OA (Xn, Yn, Zn) (all 3 * 3 matrix) is stored in a database (DB ).
[0228]
Next, various other preparatory processes such as aligning the position of the measurement beam with the measuring device (height detector) for measuring the slope and focusing the beam of the electron beam are performed (S205).
[0229]
At this time, a measurement beam for height detection is projected onto a needle-like (50 nm level) calibrator for EB (electron beam) focus mounted on the stage, and is observed with an electron beam drawing apparatus in the SEM mode to focus. Adjust.
[0230]
Next, as shown in FIG. 25, the matrix (base material) is set in the electron beam drawing apparatus, the alignment marks are read (XXn, YYn, ZZn), the conversion matrix Ma is calculated, and the inside of the electron beam drawing apparatus is calculated. The position of each part of the matrix is obtained (S206). At this time, each value as shown in S206 is registered in the database (DB) in the electron beam drawing apparatus.
[0231]
Further, an optimum field position is determined from the shape of the matrix (base material) (S207). Here, the fields are distributed in concentric sectors. The fields are slightly overlapped. And the part which does not cover the first ring zone in the center is not distributed.
[0232]
Then, for each field, the connection address of the adjacent field is calculated (S208). This calculation is performed as a plane. Note that one line segment of the polygon is stored in the same field. Here, the “polygon” means at least one drawing line when a circle drawing is approximated by a predetermined n-gon as described in the item of the control system.
[0233]
Next, for the target field, the same line is included in the same section as the section of the same focal depth region. Further, the center of the field is the height center of the focal depth section (S209). Here, the range of 50 μm or less is the same focal depth range. Moreover, it is divided into about 1 to several places.
[0234]
Next, for the target field, the beam deflection amount is calculated by the conversion matrix (Xc, Yc) of the (x, y) address within the same focal depth region (S110). Xc and Yc are as shown in the equation (16). Here, Wd is a work distance, and d is a Z direction deviation from the center of the corresponding depth of focus section.
[0235]
Further, as shown in FIG. 26, the next connection address is converted for the target field (S211). Here, the connection position calculated in S108 is converted using the equation (16) of S210.
[0236]
Then, with respect to the target field, the XYZ stage is moved to the center, and the height is set to the focus position of EB (electron beam) (S212). That is, it is set at the center of the field on the XYZ stage. Further, the XYZ stage is moved while detecting the signal of the measuring device (height detector), and the height position is read.
[0237]
Further, the target field is adjusted to the focus position of the electron beam (EB) at the height center of the outermost (mth) region within the same focal depth (S213). Specifically, referring to Table B, the difference between the XYZ stage and the height position of the center of the field is moved by a predetermined amount.
[0238]
Next, the dose amount of the outermost (nth) line and the polygon start point and end point are calculated within the same focal depth. Note that the start (start point) and end (end point) are connection points with adjacent fields (S214). At this time, the start point and end point are assumed to be integers, and the dose amount is expressed by multiplying the maximum dose amount determined by the radial position (incident angle) and the coefficient determined by the grating position by the maximum dose amount. The
[0239]
Next, when the calculated dose amount is less than the minimum dose time (minimum drawing (irradiation) time for one dot), for example, (n3−n2) / n3 * minimum dose time calculated in FIG. The first to third registers are set so as to be the same, and line drawing is performed (S215).
[0240]
Thus, by giving the dose distribution, a blazed diffraction grating structure including a drawing line group having a blanking section as shown in FIG. 21 can be drawn. Then, S213 to S215 are carried out a specified number of times (S216).
[0241]
Next, preparations are made for moving the XYZ stage and drawing the next field (S217). At this time, the field number, time, temperature, etc. are registered in the database (DB).
[0242]
In this way, by performing the above-described S209 to S217 a predetermined number of times (S218), in the base material having the blazed diffraction grating structure on the curved surface portion, a blanking section is formed in the low dose region of each blazed by the electron beam A drawing line group can be formed.
[0243]
As described above, according to the present embodiment, even if a diffraction grating structure including a blanking structure is formed using blanking in line drawing as an undose portion, the diffraction grating is no different from a normal diffraction grating structure. The effect can be realized, the optical performance cannot be lowered, and even if the blanking structure is formed, the optical influence is not exerted on the blaze.
[0244]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the following, description of the substantially similar configuration of the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described. 27A to 27E are explanatory diagrams showing the configuration of the present embodiment.
[0245]
In this embodiment, the low-dose portion and the non-dose portion (blanking portion) have various shapes in the drawing line in the scanning direction at the tip of the blazed inclined portion of the diffraction grating formed on the curved surface portion of the substrate. An example of pattern formation is disclosed.
[0246]
For example, as shown in FIG. 27A, a blanking structure (planar binary structure) 801 has a blanking portion (blanking section) 801a that is an undose portion formed obliquely.
[0247]
In the example shown in FIG. 27B, the blanking
[0248]
In the example shown in FIG. 27C, the blanking
[0249]
In the example shown in FIG. 27D, the blanking
[0250]
In the example shown in FIG. 27E, the blanking
[0251]
In any case, it is preferable that the section of the drawing line of the line drawing is a specific number of wavelengths. This is because the optical characteristics do not deteriorate.
[0252]
Even with the configuration in which the blanking portion is provided in the various drawing patterns as described above, the drawing time can be shortened according to the drawing pattern while achieving the same operational effects as the third embodiment. it can. Further, by adopting a configuration in which the blanking portions are not adjacent to each other, such as a staggered pattern, it is possible to prevent an increase in surface area due to only the blanking portions and to reduce optical influences.
[0253]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 28 is an explanatory diagram showing the configuration of the fifth embodiment according to the present invention.
[0254]
In the present embodiment, as in the first embodiment, while the non-dose portion and the low dose portion are configured to have a substantially concavo-convex shape in cross section, in addition, as in the third embodiment, The case where an undose part and a low dose part are formed also in the scanning direction of an electron beam is disclosed.
[0255]
More specifically, in drawing a drawing line (line in the scanning direction) scanned by an electron beam, a blanking interval is provided, the blanking interval is set as an undose portion, and the line drawing portion is set as a low dose portion. A substantially uneven shape is also formed on the cross section.
[0256]
Specifically, as shown in FIG. 28, a
[0257]
In addition, when the substrate is viewed from above, line drawing is performed at a low dose (originally circular drawing as shown in FIG. 1 of the first embodiment, but in this figure, A plurality of drawing line groups L111, L112, L113, and L114, which are seen as line segments) are formed at intervals of a blanking interval BK. ing. In the region L11 formed by these drawing line groups L111 to L114, the cross-sectional direction corresponds to the uneven portion 813ba.
[0258]
On the other hand, in the region L12, a line group composed of drawing lines formed by normal line drawing is formed, and the inclined surface portion 813bb is formed in the cross-sectional direction, so that the dose distribution according to the inclined surface is obtained. Will be drawn.
[0259]
Similarly, with respect to blaze in other regions, a region L21 having a binary blanking structure and a region L22 forming a normal inclined portion are formed.
[0260]
As described above, according to the present embodiment, the same operational effects as those of the above-described embodiments can be obtained, and in particular, it is suitable for the case where a low dose portion is arbitrarily configured in the space region as necessary.
[0261]
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 29 is an explanatory diagram showing the configuration of the sixth embodiment according to the present invention.
[0262]
In the
[0263]
In addition, in the cross-sectional
[0264]
According to such embodiment, there exists an effect similar to said each embodiment, and it is suitable especially when comprising a low dose part in arbitrary shapes in a space area | region as needed.
[0265]
Although the apparatus and method according to the present invention have been described in accordance with some specific embodiments thereof, the embodiments described in the main text of the present invention can be used without departing from the spirit and scope of the present invention. Various modifications are possible.
[0266]
For example, as shown in FIG. 30C, a method of moving the irradiation unit may be used.
[0267]
30A is a cross-sectional view showing the blaze of the base material, FIG. 30B is an explanatory view showing the dose distribution of FIG. 30A, and FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the method of moving an irradiation part in a part (low dose part) of B).
[0268]
In FIG. 30C, the left vertical axis indicates the average dose of the line when the minimum dose time is 1.0. On the other hand, the vertical axis on the right indicates the set values n1, n2, and n3 of the first register to the third register. In the example shown in the figure, the entire period is set to 100 clocks, and blanking is turned off only between n2 and n3, and electron beam irradiation is performed. The horizontal axis indicates the scanning line corresponding to the blaze position.
[0269]
In FIG. 30C, there are a solid line and a dotted line for n2 and n3, and the blanking portion of the solid line matches between the scanning lines. As for the dotted line, the blanking part moves.
[0270]
By doing so, the same effect can be obtained not by changing the pitch of the scanning line at the low dose part but by changing the ratio of the irradiated part / non-irradiated part on the same scanning line. Also, by combining with a change in pitch interval, it is possible to adjust the spatially fine dose, and the effect is similar to a continuous change in blaze for light waves. That is, by making the shape finer with respect to the wavelength, it is possible to form a more average property of blaze.
[0271]
Further, as shown in FIG. 30D, a method of arranging the irradiation units in a staggered manner may be used. FIG. 30D is an explanatory diagram for explaining a method of arranging the irradiation units in a staggered manner.
[0272]
In FIG. 30D, the left vertical axis indicates the average dose of the line when the minimum dose time is 1.0. On the other hand, the vertical axis on the right indicates the set values n1, n2, and n3 of the first register to the third register. In the example shown in the figure, the entire period is set to 100 clocks, and blanking is turned off only between n2 and n3, and electron beam irradiation is performed. The horizontal axis indicates the scanning line corresponding to the blaze position.
[0273]
In FIG. 30D, dotted-line arrows with arrows indicate the values of n3 and n2 in the respective scanning lines. The upper side is n3 and the lower side is n2.
[0274]
FIG. 31 discloses an example of a dose irradiation pattern in the case of a staggered pattern. By doing so, it is possible to make a spatially finer shape by not overlapping the blanking of the adjacent scanning line.
[0275]
In each of the above-described embodiments, the case where the binary structure is formed on the inclined portion of the diffraction grating on the curved surface portion of the base material having the curved surface portion on one surface has been described. Of course, the structure may be formed. Furthermore, the present invention is not limited to this, and includes a case where a diffraction grating is formed on a plane portion and a binary structure is formed on an inclined portion of the diffraction grating.
[0276]
Alternatively, as long as “a (specific) region to be drawn with a dose equivalent to the minimum irradiation time that can be drawn” is used, various shapes can be used as “low dose corresponding to the minimum irradiation time”. Only a specific area that can be drawn within the drawing time with the corresponding dose amount is made into a shape that does not affect the optical performance. Needless to say, the present invention can also be applied to the formation.
[0277]
In addition, the area ratio of the binary structure formed on the inclined portion is not limited, and may be different depending on the inclined portion of each pitch.
[0278]
Naturally, it is necessary to change the shape of the mold so as to correspond to the shape of the substrate or optical element. Moreover, although the manufacturing process of a metal mold | die was demonstrated about the case of 1st Embodiment in 2nd Embodiment, when manufacturing the metal mold | die etc. which manufacture the base material in other embodiment. May be formed in the same manner.
[0279]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case of directly drawing the base material of an optical element such as an optical lens has been described, but a molding die (mold) for forming an optical lens such as a resin by injection molding is processed. In this case, the above-described principle, processing procedure, and processing method may be used.
[0280]
Moreover, although examples of pickup lenses used for DVDs and CDs have been disclosed as base materials, an objective lens without a diffraction grating, a DVD-CD compatible lens with a diffraction grating pitch of 20 μm, and a high-density blue laser with a diffraction grating pitch of 3 μm It is also possible to apply to compatible objective lenses.
[0281]
Furthermore, when an optical element is used as the base material, the electronic device having the base material is not limited to a reading device such as a DVD or a CD, but may be a variety of various optical devices.
[0282]
Furthermore, in the above-described embodiment, the procedure for drawing the diffraction grating structure of the inclined portion and the side wall portion and the drawing of the binary structure by a series of scans has been described. After the lattice structure is drawn, only the binary structure may be drawn.
[0283]
Further, as the final molding substrate, it is sufficient that one surface has a blazed diffraction grating and each blaze has the binary structure, and the other surface is a normal plane, or a polarizing plate function, wavelength Whether it is formed as an optical element having a surface having a plate function or the like is arbitrary.
[0284]
Furthermore, as a base material, even if it does not have a curved-surface part, the inclined surface may be formed at least. Alternatively, the substrate may be a flat surface or an inclined surface, and the electron beam may be irradiated in a state inclined at a predetermined angle.
[0285]
In addition, the present invention is not limited to the electron beam drawing apparatus described above, and may be configured such that multiple drawing can be performed independently by each of a plurality of electron beams. For example, in the configuration in which one drawing line on the base material is drawn while the other drawing line is formed so as to be drawn, the above-described drawing method for forming the binary structure may be applied.
[0286]
Furthermore, in the above-described example, a binary and binary configuration with “non-dose portion” and “low dose portion” is used. However, the present invention is not limited to this, and “first dose portion” with a first dose amount as necessary. A binary structure having a “second dose portion” having a second dose amount different from the first dose amount may be employed.
[0287]
Further, the processing program processed in the electron beam lithography apparatus of each of the above-described embodiments, the described processing, the entire data (various tables, etc.) or each part in the memory may be recorded on an information recording medium. Good. As the information recording medium, for example, a semiconductor memory such as a ROM, a RAM, a flash memory, and an integrated circuit may be used. Further, the information may be recorded on another medium such as a hard disk.
[0288]
Furthermore, the above embodiment includes various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. That is, it goes without saying that examples include combinations of the above-described embodiments, or any one of them and any of the modifications. In this case, even if not specifically described in the present embodiment, the operational effects obvious from the respective configurations disclosed in the respective embodiments and modifications can of course be exhibited in the present example as well. . Moreover, the structure by which some structural requirements were deleted from all the structural requirements shown by embodiment may be sufficient.
[0289]
The above description discloses only one example of the embodiment of the present invention, and can be appropriately modified and / or changed within a predetermined range. However, each embodiment is illustrative. , Not limiting.
[0290]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, if the drawing is performed within a specific time, the drawing of the low dose portion can draw only a predetermined area because the drawing time is limited. By making the specific region a specific structure with a low dose part and an un-dose part, the current value can be increased without affecting the function of the base material even if the dose is low so that drawing does not complete within a specific drawing time. Thus, the low-dose region can be formed, so that the low-dose region can be satisfactorily drawn while shortening the drawing time.
[0291]
Moreover, by making the specific structure into a shape that does not deteriorate the performance of the optical function, the shape formed on the base material when the base material is formed as an optical element is not affected.
[0292]
Furthermore, even if uneven portions having a binary structure are formed as a result on a substrate having a diffraction grating structure on the curved surface portion, the diffraction grating can be obtained by setting each pitch of each uneven portion to a specific number of wavelengths or less. While preventing the deterioration of the function of the structure, drawing of a low dose region can be promoted.
[0293]
In addition, even if a diffraction grating structure including a blanking structure is formed by using blanking in line drawing as a non-dose portion, the diffraction grating effect can be realized without being inferior to a normal diffraction grating structure, and optical performance is deteriorated. Cannot occur, and even if the blanking is formed, it does not exert an optical influence on the diffraction grating. Note that even a base material that does not have a diffraction grating structure can be applied to “a specific region to be drawn with a dose amount corresponding to a minimum irradiation time that can be drawn”.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a substrate of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing in detail a main part of the base material of FIG. 1;
FIG. 3A is an explanatory diagram showing the relationship between the current value and the drawing time when performing drawing with an electron beam, and the relationship between the current value and the minimum dose time, and FIG. 3B shows a low dose. It is explanatory drawing which shows a structure at the time of making the area | region formed by (2) into a binary pattern.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an overall schematic configuration of an electron beam lithography apparatus according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing a base material drawn by the electron beam drawing apparatus of FIG. 4, and FIG. 5C is an explanatory view for explaining the drawing principle. FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the principle of a measuring apparatus.
FIGS. 7A to 7C are explanatory diagrams for explaining a method of measuring the surface height of a substrate.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between light projection and light reception of the measurement apparatus.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the signal output and the height of the substrate.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a beam waist in an electron beam drawing apparatus.
FIG. 11 is a functional block diagram showing details of a control system for controlling a dose amount for performing drawing with a predetermined dose distribution in an electron beam drawing apparatus;
FIG. 12 is a functional block diagram showing a more detailed control system configuration for controlling line drawing for performing digital drawing with an electron beam drawing apparatus;
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a dose distribution for forming a low-dose region in a binary pattern.
FIGS. 14A and 14B are views showing an example of a cross-sectional structure of a base material including a binary pattern in a low dose region of a blaze of the base material, and FIG. ) Shows development results.
FIGS. 15A and 15B are explanatory views showing the state of waves by the FDTD method when the pattern of the low dose region is made into various shapes, and FIG. 15A shows the low dose region. When processing is performed with the minimum possible dose, (B) shows a case where the low dose region is constituted by a binary pattern.
FIG. 16 is a flowchart showing an example of a processing procedure when a substrate is drawn by the electron beam drawing apparatus of the present invention.
FIG. 17 is a flowchart showing an example of a processing procedure when a substrate is drawn by the electron beam drawing apparatus of the present invention.
FIG. 18 is a flowchart showing an example of a processing procedure when a substrate is drawn by the electron beam drawing apparatus of the present invention.
FIGS. 19A to 19D are explanatory views for explaining the entire processing procedure when a molding die is formed using a substrate. FIGS.
FIGS. 20A to 20C are explanatory views for explaining the entire processing procedure when a molding die is formed using a base material.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing an example of an embodiment in the case where a low dose region of a blaze of a base material is configured by line drawing provided with a blanking section.
FIG. 22 is a functional block diagram showing a detailed configuration of a control system for performing line drawing with a blanking section in the electron beam drawing apparatus.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing a state of waves by the FDTD method when a low-dose region of a blaze on a curved surface portion of a base material is configured by line drawing provided with a blanking section.
FIG. 24 is a flowchart showing an example of a processing procedure when a substrate is drawn by the electron beam drawing apparatus of the present invention.
FIG. 25 is a flowchart showing an example of a processing procedure when a substrate is drawn by the electron beam drawing apparatus of the present invention.
FIG. 26 is a flowchart showing an example of a processing procedure when a substrate is drawn by the electron beam drawing apparatus of the present invention.
FIGS. 27A to 27E are explanatory diagrams showing various patterns when the low-dose region of the blaze on the curved surface portion of the base material is configured by line drawing provided with a blanking section. is there.
FIG. 28 is an explanatory diagram showing an example of an embodiment in which a low-dose region of blazing on a curved surface portion of a base material is configured by line drawing with a binary pattern and a blanking section.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an example of an embodiment in which a low-dose region of blazing on a curved surface portion of a base material is configured by line drawing with a binary pattern and a blanking section.
30A is a cross-sectional view showing the blaze of the substrate, FIG. 30B is an explanatory diagram showing the dose distribution of FIG. 10A, and FIG. B) An explanatory diagram for explaining a method of moving the irradiation unit in a part (low dose portion), and (D) is an explanatory diagram for explaining a method of arranging the irradiation units in a staggered manner. It is.
FIG. 31 is an explanatory diagram showing a dose irradiation pattern in a staggered pattern.
[Explanation of symbols]
1 Electron beam drawing device
2 Base material
2a Curved surface
3 Blaze
3a Side wall
3b Inclined part
3ba Concavity and convexity (binary structure)
10 Lens tube
12 electron gun
14 Slit
16 Electronic lens
18 Aperture
20 Deflector
22 Correction coil
30 XYZ stage
40 Loader
50 Stage drive means
60 Loader drive device
70 Vacuum exhaust system
80 measuring device
82 First laser length measuring instrument
84 1st light-receiving part
86 Second laser length measuring instrument
88 2nd light-receiving part
100 Control circuit
110 Coil control unit
112a Deflection part
112b Sub deflection part
112c Main deflection part
116 Position error correction circuit
118 Electric field control circuit
120 pattern generation circuit
130 First laser drive control circuit
132 Second laser drive control circuit
134 First laser output control circuit
136 Second laser output control circuit
140 1st measurement calculation part
142 Second measurement calculation unit
150 stage control circuit
152 Loader Control Circuit
154 Mechanism control circuit
156 Vacuum exhaust control circuit
158 Measurement information input section
160 memory
162 Program memory
170 Control unit
300 Control system
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