(57)【要約】  【課題】  電子ビーム描画における品質の向上を図れる電子ビーム描画方法を提供する。  【解決手段】  並行する電子ビームの開始点の位置を前記所定走査方向に振ることで、例えば５カウント目に不正距離が生じる場合にも、不正距離が生じる位置が所定走査方向に不揃いにずれることとなり、電子ビーム描画の品質を向上させることができる。【選択図】    図２
2006053311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを走査して描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビームの第１開始点を位置決めする第１ステップと、
前記第１開始点から、前記電子ビームを照射しながら所定走査方向に走査する第２ステップと、
別の電子ビームの走査を開始する第２開始点を、前記第１開始点から前記所定走査方向に第１の所定量だけシフトさせ、且つ前記所定走査方向と直交する方向にシフトさせた位置とする第３ステップと、
前記第２開始点から、前記電子ビームを照射しながら前記所定走査方向に走査する第４ステップと、
更に別の電子ビームの走査を開始する第３開始点を、前記第２開始点から前記所定走査方向に前記第１の所定量とは異なる第２の所定量だけシフトさせ、且つ前記所定走査方向と直交する方向にシフトさせた位置とする第５ステップと、
前記第３開始点から、前記電子ビームを照射しながら前記所定走査方向に走査する第６ステップと、を有することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項２】
電子ビームを走査して描画を行う電子ビーム描画方法において、
ｋを任意の整数、ｎを２以上の整数としたときに、所定走査方向の位置がカウント値（ｋ＋０）で決定される第１開始点から、カウンタが順次１つずつカウントアップするごとに、それに応じた位置へと電子ビームを前記所定走査方向に移動し、カウント値（ｋ＋ｎ）で決定される第１終点まで電子ビームを走査する第１ステップと、
別の電子ビームの走査を開始する第２開始点の前記所定走査方向に直交する方向の位置が、第１開始点の位置と異なるように決定する第２ステップと、
ｍをｋとは異なる任意の整数としたときに、前記所定走査方向の位置がカウント値（ｍ＋０）で決定される第２開始点から、カウンタが順次１つずつカウントアップするごとに、それに応じた位置へと電子ビームを所定走査方向に移動し、カウント値（ｍ＋ｎ）で決定される第２終点まで電子ビームを走査する第３ステップと、を有することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項３】
前記第２開始点における前記所定走査方向の位置は、前記第１開始点における前記所定走査方向位置に対し、カウント値（ｋ−ｍ）で決定される量だけずれていることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム描画方法。
【請求項４】
電子ビームを走査して描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビームの第１開始点を位置決めする第１ステップと、
前記第１開始点から、前記電子ビームを照射しながら第１終点まで所定走査方向に走査する第２ステップと、
別の電子ビームの走査を開始する第２開始点を、前記第１終点から、前記所定走査方向と交差する方向にシフトさせた位置とする第３ステップと、
前記第２開始点から、前記電子ビームを照射しながら前記所定走査方向と逆方向に走査する第４ステップと、を有することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記電子ビームの開始点を位置決めするために用いるＤ／Ａコンバータの分解能は、前記電子ビームを走査するために用いるＤ／Ａコンバータの分解能より高いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム描画方法に関し、例えば微細構造を有する光学素子を成形するための母型や光学素子成形用金型を製造するのに好適な電子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、近年、急速に発展している光ピックアップ装置の分野では、極めて高精度な対物レンズなどの光学素子が用いられている。プラスチックやガラスなどの素材を金型を用いて、そのような光学素子を成形すると、均一な形状の製品を迅速に製造することができるため、金型成形は大量生産に適しているといえる。かかる金型は、一般的には、例えば単結晶ダイヤモンド工具などによって、一つ一つ切削されて製作されることが多い。しかるに、金型は、使用回数に応じて各部が摩耗する消耗品であることから、定期的に交換することが必要である。従って、交換に備えて同一形状の金型を用意しなくてはならないが、単結晶ダイヤモンド工具などによる切削加工で金型を製造した場合、全く同一形状の金型を切り出すことは困難といえ、それ故金型交換前後で光学素子製品の形状バラツキが生じる恐れがあり、又コストもかかるという問題がある。
【０００３】
これに対し、光学素子の光学面に対応した母光学面を有する母型に対し、例えば電鋳を成長させることで、金型を作成しようとする試みがある。このような試みによれば、母型の母光学面に形成したパターンがたとえ微細なものであっても、それを精度良く転写形成することができる。
【０００４】
ところで、このような用途に用いる母型のパターンは、被描画基材の母光学面にレジストを塗布し、例えば電子ビーム描画で微細パターン等を形成しレジストを現像した後、ドライエッチングにより得ることができる。このような母型を接着剤等で治具に取り付けた後、母型の母光学面を覆うように電鋳を成長させることで、金型となる電鋳部材を形成できる。
【０００５】
ここで、電子ビーム描画について説明する。このような電子ビーム描画の従来例が、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０７７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子ビーム描画は微細パターンを形成するものであるため、微動機構によるビームの走引領域（フィールドという）は、例えば０．５ｍｍ×０．５ｍｍと極めて小さなものとなっている。これに対し、光ピックアップ装置の対物レンズ等の光学素子は、その径が３ｍｍ程度であり、被描画基材の母光学面もそれに応じたサイズとなっているので、かかる被描画基材の母光学面に一度で微細パターンを形成することはできない。そこで、電子ビームの一つのフィールド内で描画し終わったら、隣のフィールドを電子ビーム描画できるように電子ビーム照射源と被描画基材とを相対移動させ、その後更に隣のフィールド内において電子ビーム描画を行う順次描画手法が考案された。これをステップ・アンド・リピート方式という。
【０００７】
ここで、本発明者らは、ステップ・アンド・リピート方式で電子ビーム描画を行い更に現像を行うことで得られた被描画基材の母光学面において、本来的には平滑な面であるところに明確な線が現れることを見出した。かかる線は、連なった凸部もしくは凹部として観察される。かかる線が現れる理由について説明する。
【０００８】
図１は、従来技術によるステップ・アンド・リピート方式で電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。図１において、１つの描画フィールド内における電子ビームの走査を矢印で示し、電子ビームの走査によってなされた描画を線分で表す。電子銃から照射される電子ビームは、電子ビームが通過する電界を調整することで任意に偏向できる。かかる偏向は、ポジションＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高精度偏向部と、スキャンＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高速偏向部の２つの手段を用いて実現できる。まず、高精度偏向部により、最初の走査における電子ビームの開始点Ｓ１に、電子ビームが照射するように電界を調整する。更に、高速偏向部により、１カウントごとに所定走査方向に所定走査距離ａ／ｎだけ電子ビームを偏向させ、これをカウンタのカウントアップに応じてｎカウント分（ｎは２以上の整数）繰り返すことで開始点Ｓ１から終点Ｅ１まで電子ビームを走査する（図１（ａ）参照）。
【０００９】
続いて、次の走査における電子ビームの始点Ｓ２を、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけ移動した点とし、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する。更に、高速偏向部により、１カウントごとに前記所定走査方向に前記所定走査距離ａ／ｎだけ電子ビームを偏向させ、これをｎカウント分繰り返すことで始点Ｓ２から終点Ｅ２まで、電子ビームを走査する（図１（ｂ）参照）。
【００１０】
又、次の走査における電子ビームの始点Ｓ３を、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけ移動した点とし、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する。更に、高速偏向部により、１カウントごとに前記所定走査方向に前記所定走査距離ａ／ｎだけ電子ビームを偏向させ、これをｎカウント分繰り返すことで始点Ｓ３から終点Ｅ３まで、電子ビームを走査する（図１（ｃ）参照）。このようにして、面上の領域全体に電子ビーム走査を行うことで所望の描画を形成できる。ここで、開始点Ｓ１の位置決めに高精度偏向部を用いるのは、例えば位置情報の処理を１６ビットの信号を用いているために、より高い分解能を有するからである。一方、電子ビームの走査に高速偏向部を用いるのは、位置情報の処理を１２ビットの信号を用いているので、演算速度が速くなり、より効率的に走査を行えるからである。
【００１１】
しかるに、高速偏向部の処理において、デジタル値をアナログ値に変換する際に微分直線性誤差が生じ、距離ａ／ｎより長いもしくは短い不正距離の走査が生じることがある。かかる不正距離は、既定の距離ａ／ｎに対してわずかに長いもしくは短いものであるため、電子ビームの描画全体を損ねるものではないが、所定のカウント（例えば５カウント）ごとに生じるなど規則性を有することから、平行移動しつつ電子ビーム走査を行ってゆくと、不正距離で走査した部分が１列に並び、１本の線として明瞭に認識される恐れがあり、品質上問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電子ビーム描画における品質の向上を図れる電子ビーム描画方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の本発明の電子ビーム描画方法は、電子ビームを走査して描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビームの第１開始点を位置決めする第１ステップと、
前記第１開始点から、前記電子ビームを照射しながら所定走査方向に走査する第２ステップと、
別の電子ビームの走査を開始する第２開始点を、前記第１開始点から前記所定走査方向に第１の所定量だけシフトさせ、且つ前記所定走査方向と直交する方向にシフトさせた位置とする第３ステップと、
前記第２開始点から、前記電子ビームを照射しながら前記所定走査方向に走査する第４ステップと、
更に別の電子ビームの走査を開始する第３開始点を、前記第２開始点から前記所定走査方向に前記第１の所定量とは異なる第２の所定量だけシフトさせ、且つ前記所定走査方向と直交する方向にシフトさせた位置とする第５ステップと、
前記第３開始点から、前記電子ビームを照射しながら前記所定走査方向に走査する第６ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
図２は、第１の本発明の一例に従い電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。図２において、１つの描画フィールド内における電子ビームの走査を矢印で示し、電子ビームの走査によってなされた描画を線分で表す。電子銃から照射される電子ビームは、電子ビームが通過する電界を調整することで任意に偏向できる。かかる偏向は、ポジションＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高精度偏向部と、スキャンＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高速偏向部の２つの手段を用いて実現できる。まず、高精度偏向部により、最初の走査における電子ビームの開始点Ｓ１に、電子ビームが照射するように電界を調整する（第１ステップ）。更に、高速偏向部により、１カウントごとに所定走査方向に所定走査距離ａ／ｎだけ電子ビームを偏向させ、これをカウンタのカウントアップに応じてｎカウント分（ｎは２以上の整数）繰り返すことで開始点Ｓ１から終点Ｅ１まで電子ビームを走査する（第２ステップ；図２（ａ）参照）。ここまでは、従来技術と同じである。
【００１５】
続いて、次の走査における電子ビームの始点Ｓ２を、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけシフトし且つ前記所定走査方向に第１の所定量−ｃ（負の符号は走査方向と逆方向であることを意味する）だけシフトした点とし、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する（第３ステップ）。更に、高速偏向部により、１カウントごとに前記所定走査方向に前記所定走査距離ａ／ｎだけ電子ビームを偏向させ、これをｎカウント分繰り返すことで始点Ｓ２から終点Ｅ２まで、電子ビームを走査する（第４ステップ；図２（ｂ）参照）。
【００１６】
又、次の走査における電子ビームの始点Ｓ３を、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけシフトし且つ前記所定走査方向に第２の所定量ｄ（≠−ｃ）だけシフトした点とし、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する（第５ステップ）。更に、高速偏向部により、１カウントごとに前記所定走査方向に前記所定走査距離ａ／ｎだけ偏向させ、これを複数カウント分繰り返すことで始点Ｓ３から終点Ｅ３まで、電子ビームを走査する（第６ステップ；図２（ｃ）参照）。このようにして、面上の領域全体に電子ビーム走査を行うことで所望の描画を形成できる。
【００１７】
このように、並行する電子ビームの開始点の位置を前記所定走査方向に振ることで、例えば５カウント目に不正距離が生じる場合にも、不正距離が生じる位置が所定走査方向に不揃いにずれることとなり、電子ビーム描画の品質を向上させることができる。尚、この意味から、第１の所定距離と第２の所定距離とは、一方が他方の倍数でないことが好ましい。
【００１８】
第２の本発明の電子ビーム描画方法は、電子ビームを走査して描画を行う電子ビーム描画方法において、
ｋを任意の整数、ｎを２以上の整数としたときに、所定走査方向の位置がカウント値（ｋ＋０）で決定される第１開始点から、カウンタが順次１つずつカウントアップするごとに、それに応じた位置へと電子ビームを前記所定走査方向に移動し、カウント値（ｋ＋ｎ）で決定される第１終点まで電子ビームを走査する第１ステップと、
別の電子ビームの走査を開始する第２開始点の前記所定走査方向に直交する方向の位置が、第１開始点の位置と異なるように決定する第２ステップと、
ｍをｋとは異なる任意の整数としたときに、前記所定走査方向の位置がカウント値（ｍ＋０）で決定される第２開始点から、カウンタが順次１つずつカウントアップするごとに、それに応じた位置へと電子ビームを所定走査方向に移動し、カウント値（ｍ＋ｎ）で決定される第２終点まで電子ビームを走査する第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００１９】
図３は、第２の本発明の一例に従い電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。図３において、１つの描画フィールド内における電子ビームの走査を矢印で示し、電子ビームの走査によってなされた描画を線分で表す。電子銃から照射される電子ビームは、電子ビームが通過する電界を調整することで任意に偏向できる。かかる偏向は、ポジションＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高精度偏向部と、スキャンＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高速偏向部の２つの手段を用いて実現できる。まず、高精度偏向部により、最初の走査における電子ビームの開始点Ｓ１に、電子ビームが照射するように電界を調整する（第１ステップ）。本発明の整数ｋは、ここでは０とする。更に、高速偏向部により、１カウントごとに所定走査方向に距離ａ／ｎだけ偏向させ、これをカウンタのカウントアップに応じてｎカウント分（ｎは２以上の整数）繰り返すことで開始点Ｓ１から終点Ｅ１まで電子ビームを走査する（第１ステップ；図３（ａ）参照）。ここまでは、従来技術と同じである。
【００２０】
続いて、次の走査における電子ビーム走査の基準点Ｐを、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけシフトし且つ前記所定走査方向に距離−ｅだけシフトさせた位置とする。そして、基準点Ｐから距離ｍ・ａ／ｎ（但しｍ≠ｋ＝０）だけシフトした位置を電子ビーム走査の開始点Ｓ２とし、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する。更に、高速偏向部により、カウント値ｍ＋１からｍ＋ｎまで、１カウントごとに前記所定走査方向に前記所定走査距離ａ／ｎだけステージを移動させ、これをｎカウント分繰り返すことで始点Ｓ２から終点Ｅ２まで、電子ビームを走査する（第２ステップ；図３（ｂ）参照）。
【００２１】
又、次の走査における電子ビーム走査の基準点Ｐを、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけシフトし且つ前記所定走査方向に距離−ｅ’（但しｅ≠ｅ’）だけシフトさせた位置とする。そして、基準点Ｐから距離ｍ’・ａ／ｎ（但しｍ≠ｍ’）だけシフトした位置を電子ビーム走査の開始点Ｓ３とし、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する。更に、高速偏向部により、カウント値ｍ’＋１からｍ’＋ｎまで、１カウントごとに前記所定走査方向に前記所定走査距離ａ／ｎだけ偏向させ、これをｎカウント分繰り返すことで始点Ｓ３から終点Ｅ３まで、電子ビームを走査する（図３（ｃ）参照）。このようにして、面上の領域全体に電子ビーム走査を行うことで所望の描画を形成できる。
【００２２】
このように、並行する電子ビームの開始点の位置を前記所定走査方向にシフトさせ、且つかかるシフト量をカウント値に対応した距離で相殺することで、例えば５カウント目に不正距離が生じる場合にも、不正距離が生じる位置が所定走査方向にずれることとなり、電子ビーム描画の品質を向上させることができる。
【００２３】
特に、この例では、ｍ・ａ／ｎ−ｅ＝０及びｍ’・ａ／ｎ−ｅ’＝０とすることで、並行する電子ビームの開始点と終点とを一列に並べることができる。上述した第１の本発明によれば、不正距離が生じる位置が所定走査方向に不揃いにずれるが、電子ビーム走査の開始点と終点も不揃いにずれてしまうので、開始点もしくは終点に隣接する領域において、電子ビームの走査の終点もしくは開始点を同様にずらす必要が生じる。第２の本発明によれば、かかる不具合を解消できる。
【００２４】
従って、前記第２開始点における前記所定走査方向の位置は、前記第１開始点における前記所定走査方向位置に対し、カウント値（ｋ−ｍ）で決定される量だけずれていると好ましい。
【００２５】
第３の本発明の電子ビーム描画方法は、電子ビームを走査して描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビームの第１開始点を位置決めする第１ステップと、
前記第１開始点から、前記電子ビームを照射しながら第１終点まで所定走査方向に走査する第２ステップと、
別の電子ビームの走査を開始する第２開始点を、前記第１終点から、前記所定走査方向と交差する方向にシフトさせた位置とする第３ステップと、
前記第２開始点から、前記電子ビームを照射しながら前記所定走査方向と逆方向に走査する第４ステップと、を有することを特徴とする。
【００２６】
図４は、第３の本発明の一例に従い電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。図４において、１つの描画フィールド内における電子ビームの走査を矢印で示し、電子ビームの走査によってなされた描画を線分で表す。電子銃から照射される電子ビームは、電子ビームが通過する電界を調整することで任意に偏向できる。かかる偏向は、ポジションＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高精度偏向部と、スキャンＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を有する高速偏向部の２つの手段を用いて実現できる。まず、高精度偏向部により、最初の走査における電子ビームの開始点Ｓ１に、電子ビームが照射するように電界を調整する（第１ステップ）。更に、高速偏向部により、１カウントごとに所定走査方向に所定走査距離ａ／ｎだけ電子ビームを偏向させ、これをカウンタのカウントアップに応じてｎカウント分（ｎは２以上の整数）繰り返すことで開始点Ｓ１から終点Ｅ１まで電子ビームを走査する（第２ステップ；図４（ａ）参照）。ここまでは、従来技術と同じである。
【００２７】
続いて、次の走査における電子ビームの走査を開始する第２開始点Ｓ２を、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけシフトした位置とし（前記所定走査方向にもシフトして良い）、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する（第３ステップ）。更に、高速偏向部により、１カウントごとに前記所定走査方向と逆方向に前記所定走査距離ａ／ｎだけ偏向させ、これをｎカウント分繰り返すことで始点Ｓ２から終点Ｅ２まで、電子ビームを走査する（第４ステップ；図４（ｂ）参照）。
【００２８】
又、次の走査における電子ビームの走査を開始する第３開始点Ｓ３を、前記所定走査方向に直交する方向に既定量ｂだけシフトした位置とし（前記所定走査方向にもシフトして良い）、高精度偏向部により、ここに電子ビームが照射するように偏向する。更に、高速偏向部により、１カウントごとに前記所定走査方向（第２の電子ビーム走査とは逆方向）に前記所定走査距離ａ／ｎだけ偏向させ、これをｎカウント分繰り返すことで始点Ｓ３から終点Ｅ３まで、電子ビームを走査する（図４（ｃ）参照）。このようにして、面上の領域全体に電子ビーム走査を行うことで所望の描画を形成できる。
【００２９】
このように、電子ビームの終点の位置を前記所定走査方向にシフトさせて、別の電子ビームの開始点とし、そこから逆方向に走査することで、例えば５カウント目に不正距離が生じる場合にも、不正距離が生じる位置が重なる恐れは低く、それにより電子ビーム描画の品質を向上させることができる。
【００３０】
前記電子ビームの開始点を位置決めするために用いるＤ／Ａコンバータの分解能は、前記電子ビームを走査するために用いるＤ／Ａコンバータの分解能より高いと好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、電子ビーム描画における品質の向上を図れる電子ビーム描画方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施の形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。先ず、電子ビームにより描画される被描画基材について、図５〜図６を参照しつつ説明する。図５には、基材上に描画される描画パターン並びにその細部の描画形状が開示されている。
【００３３】
同図に示されるように、本実施の形態の被描画基材（以下、基材という）２上に描画される描画パターンの一例として円描画による回折輪帯が開示されており、基材２の描画部分の一部であるＡ部分を拡大してみると、図６に示すように基材２には、複数のブレーズ３からなる回折輪帯が形成されている。
【００３４】
ブレーズ３は、傾斜部（斜面）３ｂ及び側壁部３ａを繰り返し接続した形状を有している。より詳細には、図７に示すように、基材２は、少なくとも一面に形成された曲面部２ａ（基材の母光学面）を有し、回折格子を傾けて各ピッチＬ１毎に形成し、この回折格子の少なくとも１ピッチＬ１に、当該ピッチの区切り目位置にて前記曲面部２ａより立ち上がる側壁部３ａと、隣接する各側壁部３ａ、３ａ’間に形成された傾斜部３ｂと、側壁部３ａと傾斜部３ｂ’との境界領域に形成された溝部３ｃとが形成されている。なお、この回折輪帯は、後述するように、曲面部２ａ上に塗布された塗布剤（レジスト）を描画することにより形成されることが好ましい。
【００３５】
ここでレジストは加熱又は紫外線等によって硬化する高分子の樹脂材料が用いられており、電子ビームによって与えられたエネルギー量に応じて分子間の結合が切れ、分解される特性を有している（分解された部分は後述の現像液によって除去される）。
【００３６】
本発明のステップ・アンド・リピート方式において、図５に示される基材上で描画される領域は、複数のフィールド（描画領域）に分割されて各フィールド毎に順次ビームによる描画と、ビームと基材の相対移動のステップが繰り返され、所定のパターン（ここでは回折輪帯）が基材上に描画される。
【００３７】
具体的には各フィールドは描画される回折輪帯に応じて同心円状に配置され、各フィールドは扇状の形状を有する。このように同心円状に配置されたフィールドは回折輪帯の同心円の中心から同心円の半径方向に連なって配置されている。このようにして基材上の描画領域は複数の描画領域に分割される。なお半径方向に配置されるフィールドの数は、描画される基材の大きさ、ビームの走査可能距離によって変化する。
【００３８】
本実施の形態では主としてこれら複数に分割されたフィールドのうち、半径方向に隣接するフィールドとパターンの関係を予め決定し、ビームの経時的ずれが生じ、フィールドの間隔が変化しても適正な描画が行えるようにしている。
【００３９】
また、かかる基材２は、光ピックアップ装置に用いる光学素子たとえば対物レンズの成形用金型を形成するための母型の素材であることが好ましい。上記の描画によって得られた母型から複数の同一形状の金型が作成されるので、金型交換時における光学素子製品の形状バラツキを防ぐことができる。このような光学素子においては、異なる波長の情報記録光を用いてＤＶＤ・ＣＤ互換を達成する光ピックアップ装置において、収差補正のために回折輪帯を設けることが行われている。以下、このような基材を形成するための前提となる電子ビーム描画装置の具体的構成について説明することとする。
【００４０】
（電子ビーム描画装置の全体構成）
次に、電子ビーム描画装置の全体の概略構成について、図８、９を参照して説明する。図８は、本例の電子ビーム描画装置の全体構成を示す説明図である。図９は、位置制御演算部３００を示すブロック図である。
【００４１】
本実施形態の電子ビーム描画装置１は、図８に示すように、大電流で高解像度の電子線プローブを形成して高速に描画対象の基材２上を走査するものであり、電子ビーム生成手段である電子銃１２と、この電子銃１２からの電子ビームを通過させるスリット１４と、スリット１４を通過する電子ビームの前記基材２に対する焦点位置を制御するための電子レンズ１６と、電子ビームが出射される経路上に配設されたアパーチャー１８と、電子ビームを偏向させることでターゲットである基材２上の走査位置等を制御する偏向器２０と、偏向を補正する補正用コイル２２と、を含んで構成されており、電子ビームからなる高解像度の電子線プローブを形成し、電子線プローブを走査する事でターゲットに対してビーム照射を行う。なお、これらの各部は、鏡筒１０内に配設されて電子ビーム出射時には真空状態に維持される。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
測定装置８０は、基材２に対してレーザーを照射することで基材２の高さ方向の位置を測定するレーザー発振器８２と、レーザー発振器８２にて発光されたレーザー光（照射光）が基材２で反射したときに、その反射光を受光する受光部８４とを含んで構成されている。尚、レーザー発振器８２にはコリメータレンズが含まれている。
【００４５】
ステージ駆動手段５０は、ＸＹＺステージ３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構５２と、ＸＹＺステージ３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構５４と、ＸＹＺステージ３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動機構５６と、ＸＹＺステージ３０をθ方向に駆動するθ方向駆動機構５８と、を含んで構成されている。これによって、ＸＹＺステージ３０を３次元的に動作させたり、アライメントを行うことができる。すなわち、ＸＹＺステージ３０上に基材２を載置すれば、ビーム照射源としての電子銃１２との相対位置を任意に変更できるため、上述したステップ・アンド・リピート方式で描画を行える。
【００４６】
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。
【００４７】
さらに、制御回路１００は、偏向器２０にて電子ビームを偏向して基材上を走査させるための高速偏向部１１２ａと、偏向器２０にて高速偏向部１１２ａが電子ビームを走査させる領域の位置を指定するための高精度偏向部１１２ｂとを含んで構成されている。
【００４８】
又、制御回路１００は、偏向器２０における位置誤差を演算し、高速偏向部１１２ａ及び高精度偏向部１１２ｂに対して位置誤差補正を促す位置制御演算部３００と、高速偏向部１１２ａ及び高精度偏向部１１２ｂを制御して電子ビームの電界を制御する電界制御回路１１８と、描画パターンなどを基材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ている。パターン発生回路１２０は、メモリ１６０に記憶されている各種描画パターンの形状に関する情報に基づいて、所定の描画パターンを生成する。尚、位置制御演算部３００の詳細な構成については後述する。かかる位置制御演算部３００を設けたことにより、たとえば斜線を含む線を高精度且つ高速に描画することが可能となる。
【００４９】
またさらに、制御回路１００は、レーザー発振器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レーザー出力制御回路１３４と、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測定算出部１４０と、を含んで構成されている。
【００５０】
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、レーザー出力制御回路１３４、測定算出部１４０、ステージ制御回路１５０及びローダ制御回路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、基材２の性状や形状に関する情報を入力するための情報入力部１５８と、入力された情報や他の複数の情報を記憶するための記憶手段であるメモリ１６０と、各種制御を行うための制御プログラムを記憶したプログラムメモリ１６２と、これらの各部の制御を司る例えばＣＰＵなどにて形成された制御部１７０と、を含んで構成されている。
【００５１】
図９を参照して、位置制御演算部３００について説明する。電子ビーム描画装置１の位置制御演算部３００は、図９に示すように、描画パターンの終点誤差を算出し、描画条件の演算を行う演算手段３０１と、高精度偏向部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精度Ｄ／Ａ変換器（ポジションＤＡＣ）３０２と、可変減衰器３０７の減衰率を指定するために、演算手段３０１から送信された可変減衰器３０７の減衰率に関する信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するＡＴＴＤ／Ａ変換器３０３と、高速Ｄ／Ａ変換器（スキャンＤＡＣ）３０６の走査クロック数（カウント）を計数するカウンタ回路３０４と、演算手段３０１の演算結果に基づいて高速Ｄ／Ａ変換器３０６の走査クロック数を設定するクロック発生回路３０５と、高速偏向部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３０６と、高速Ｄ／Ａ変換器３０６から出力された線分のデータを、演算手段３０１によって演算された所定の減衰率に従って減衰する可変減衰器３０７とを含んで構成されている。
【００５２】
尚、高速Ｄ／Ａ変換器３０６は例えば１２ビットで処理し、高精度Ｄ／Ａ変換器３０２は例えば１６ビット又は１８ビットで処理する。尚、同じ線を描画する場合には、高速Ｄ／Ａ変換器３０６によって偏向器２０を駆動すると高速に描画することができ、高速Ｄ／Ａ変換器３０２によって偏向器２０を駆動すると高精度に描画することができる。
【００５３】
又、高精度Ｄ／Ａ変換器３０２は、描画する線のＸ成分の位置に関する制御を行う高精度ＸＤ／Ａ変換器３０２ａと、描画する線のＹ成分の位置に関する制御を行う高精度ＹＤ／Ａ変換器３０２ｂとによって構成されている。また、可変減衰器３０７は、描画する線のＸ成分を減衰する可変減衰器（Ｘ）３０７ａ と、描画する線のＹ成分を減衰する可変減衰器（Ｙ）３０７ｂ とによって構成されている。また、ＡＴＴＤ／Ａ変換器３０３ａは、可変減衰器（Ｘ）３０７ａ の減衰率を指定するために、演算手段３０１から送信された減衰率に関する信号をデジタル信号からアナログ信号に変換制御するＡＴＴＸＤ／Ａ変換器３０３ａと、可変減衰器（Ｙ）３０７ｂ の減衰率を指定するために、演算手段３０１から送信された減衰率に関する信号をデジタル信号からアナログ信号に変換制御するＡＴＴＹＤ／Ａ変換器３０３ｂとによって構成されている。位置制御演算部３００の制御により、基材２上に任意の開始点から終点まで描画する線分の位置制御を行うことができ、それにより例えば図２〜４に示すような描画を実現できる。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
測定装置８０について、図１０を参照しつつ説明する。測定装置８０は、レーザー発振器８２及び受光部８４を有する。
【００６０】
レーザー発振器８２により電子ビームと交差する方向から基材２に対して第１の光ビームＳ１を照射し、基材２の平面部２ａから反射する光ビームＳ１の受光によって、反射位置の変化が検出される。
【００６１】
この際に、図１０に示すように、光ビームＳ１は、基材２の平坦部２ａにて反射されるため反射位置の変化に基づき、基材２の平坦部２ａ上の（高さ）位置が測定算出されることになる。
【００６２】
従って、この基材２の高さ位置に基づき、電子ビームの焦点位置の調整が行われ、その後描画が行われることとなる。
【００６３】
図１１，１２に、従来技術の電子ビーム描画方法により形成した基材の表面（ａ）と、本実施の形態の電子ビーム描画方法により形成した基材の表面（ｂ）とを比較して示す。図１に示すような従来技術の電子ビーム描画方法により描画を行った場合、基材の表面において矢印で示す位置に高いピークができることがわかる。一方、図２〜４に示すような本実施の形態の電子ビーム描画方法により描画を行った場合、大きなピークが消えており、また表面粗さも従来技術のものに比べて半分になり、明らかに基材の品質が向上していることがわかる。
【００６４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。たとえば本発明のビーム描画方法は、電子ビームに限らず、他のビームにおいても適用が可能である。又、光学素子を成形するための型のみならず、種々の描画に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来技術によるステップ・アンド・リピート方式で電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。
【図２】第１の本発明の例によるステップ・アンド・リピート方式で電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。
【図３】第２の本発明の例によるステップ・アンド・リピート方式で電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。
【図４】第３の本発明の例によるステップ・アンド・リピート方式で電子ビーム描画を行う際の、電子ビームの走査を示した概略図である。
【図５】本発明の基材の概略構成の一例を示す説明図である。
【図６】図５の基材の要部を詳細に示す説明図である。
【図７】回折輪帯の概略断面図である。
【図８】本発明のビーム描画装置の全体の概略構成を示す説明図である。
【図９】位置制御演算部３００を示すブロック図である。
【図１０】測定装置の原理を説明するための説明図である。
【図１１】従来技術による電子ビーム描画方法により電子ビーム描画がなされた基材表面（ａ）と、本実施の形態による電子ビーム描画方法により電子ビーム描画がなされた基材表面（ｂ）の拡大写真である。
【図１２】従来技術による電子ビーム描画方法により電子ビーム描画がなされた基材表面（ａ）と、本実施の形態による電子ビーム描画方法により電子ビーム描画がなされた基材表面（ｂ）の粗さを３次元的に拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 電子ビーム描画装置
２ 基材
２ａ 平坦部
３ ブレーズ
３ａ 側壁部
３ｂ 傾斜部
３ｃ 溝部
１０ 鏡筒
１１ 筐体
１２ 電子銃
１４ スリット
１６ 電子レンズ
１７ａ コイル
１７ａ 各コイル
１８ アパーチャー
２０ 偏向器
２２ 補正用コイル
３０ ステージ
４０ ローダ
５０ ステージ駆動手段
５２ Ｘ方向駆動機構
５４ Ｙ方向駆動機構
５６ Ｚ方向駆動機構
５８ θ方向駆動機構
６０ ローダ駆動装置
７０ 真空排気装置
８０ 測定装置
８２ レーザー発振器
８４ 受光部
１００ 制御回路
１０２ 電子銃電源部
１０４ 電子銃制御部
１０６ レンズ電源部
１０８ レンズ制御部
１１２ａ 高速偏向部
１１２ｂ 高精度偏向部
１１８ 電界制御回路
１２０ パターン発生回路
１３４ レーザー出力制御回路
１４０ 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 情報入力部
１６０ メモリ
１６２ プログラムメモリ
１７０ 制御部
３００ 位置制御演算部
３０１ 演算手段
３０２ 高精度Ｄ／Ａ変換器
３０２ａ 高精度ＸＤ／Ａ変換器
３０２ｂ 高精度ＹＤ／Ａ変換器
３０３ ＡＴＴＤ／Ａ変換器
３０３ａ ＡＴＴＸＤ／Ａ変換器
３０３ｂ ＡＴＴＹＤ／Ａ変換器
３０４ カウンタ回路
３０５ クロック発生回路
３０６ 高速度Ｄ／Ａ変換器
３０７ 可変減衰器
３０７ａ 可変減衰器（Ｘ）
３０７ｂ 可変減衰器（Ｙ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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