(57)【要約】【課題】多波長互換レンズとして、特に１μｍ〜１０μｍの範囲内の高さを有する回折レンズを精度よく作成することができる光学素子の製造方法、光学素子及び光学素子用金型を提供する。【解決手段】レジスト層１３とその下層に配置される基層１２とのエッチング選択比と前記基層１２に形成されるべき目標とする形状の第１の寸法とを乗じた第２の寸法となるように、前記レジスト層１３を加工する形状加工工程と、電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、基材１０の表面に対してプラズマ粒子を直進して入射させるバイアス電圧を基材１０に印加すると共に前記エッチング選択比に基づいて前記バイアス電圧の値を制御して基材１０に前記第１の寸法の形状を形成するプラズマ制御工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子成形用金型に用いる母型を製作する方法であって、
所定のエッチング選択比に基づき、基材上に配置されたレジスト層が所定の形状となるように加工する形状加工工程と、
プラズマ粒子を発生させるプラズマ発生工程と、
前記エッチング選択比に基づいてバイアス電圧の値を制御し、前記基材の表面に対して前記プラズマ粒子を直進して入射させるように前記バイアス電圧を前記基材に印加することにより、第１の寸法の形状を有する母型を得るプラズマ制御工程と、
を有することを特徴とする光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項２】
光学素子成形用金型に用いる母型を製作する方法であって、
所定のエッチング選択比に基づき、基材上に形成されたレジスト層を加工する形状加工工程と、
電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、
前記基材の表面に対するプラズマ粒子の入射直進性を助勢するバイアス電圧を前記基材に印加すると共に、前記エッチング選択比に基づいて前記バイアス電圧の値を制御して、第１の寸法の形状を有する母型を得るプラズマ制御工程と、
を有することを特徴とする光学素子成形用金型に用いる母型の制作方法。
【請求項３】
前記エッチング選択比は、前記レジスト層と前記基材とのエッチング速度の比又は前記レジスト層と前記基材とがエッチングされる深さの比であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項４】
前記形状加工工程において、レジスト層の加工は第２の寸法で加工されると共に、前記エッチング選択比は前記第１の寸法と前記第２の寸法との比であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項５】
前記第１の寸法は、前記基材に形成されるべき目標とする形状の寸法に対応し、前記第２の寸法は、前記第１の寸法に前記エッチング選択比を乗じた寸法であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項６】
前記第２の寸法は、前記形状加工工程によって加工されるレジスト層の深さであり、前記第１の寸法は、前記母型の形状における深さであることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項７】
前記形状加工工程は、電子ビームにより前記レジスト層に所定の形状を描画する描画工程及び係る描画工程により描画された前記所定の形状を現像する現像工程を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項８】
前記プラズマ発生工程及びプラズマ制御工程は、誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて行われることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項９】
前記基材上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程を有し、前記形状加工工程はレジスト層形成工程において形成されたレジスト層に対して行われることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項１０】
前記レジスト層形成工程では、基材上にレジスト液が塗布されることによって基材上にレジスト層が形成することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法。
【請求項１１】
前記請求項１から１０のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法により製作されたことを特徴とする母型。
【請求項１２】
母型の形状に基づき光学素子成形用金型を製作する方法であって、請求項１から１０いずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法によって製作された母型の形状を転写することにより光学素子成形用金型を得る転写工程を有することを特徴とする光学素子成形用金型の製作方法。
【請求項１３】
前記転写工程において、母型の形状は電鋳によって金型に転写されることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子成形用金型の製作方法。
【請求項１４】
前記請求項１２又は１３に記載の光学素子成形用金型の製作方法により製作されたことを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項１５】
前記請求項１２又は１３に記載の光学素子成形用金型の製作方法により製作された光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形することを特徴とする光学素子の製作方法。
【請求項１６】
ドライエッチングされた前記基材の表面に、表面保護膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の光学素子成形用金型の製作方法。
【請求項１７】
前記請求項１４に記載の光学素子成形用金型により製作されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
ブレーズの側壁に対する立ち上がり角度が略８０°以上をなすことを特徴とする請求項１７に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法、光学素子成形用金型、光学素子の製作方法及び光学素子に関し、特に前記製作方法は、ドライエッチングによりシリコン等の基材に任意形状を形成するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報記録媒体として、例えばＣＤ、ＤＶＤ等が広く使用されており、これらの記録媒体を読み取る読取装置などの精密機器には、多くの光学素子が利用されている。これらの機器に利用される光学素子、例えば光レンズなどは、ガラス製や樹脂製の光レンズを用いるのだが、低コスト化並びに小型化の観点から、特に、樹脂製の光レンズが多用されている。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いる。
【０００３】
ところで、最近では、光学素子に要求されるスペックや性能自体が向上してきており、例えば、光学機能面に回折構造などを有する光学素子を製造する際に、当該光学素子を射出成形するためには、成形金型にそのような回折構造を付与するための面を形成しておく必要がある。
【０００４】
半導体素子のパターン形成工程に限らず、このような回折構造等のパターンを、光学素子等の基材に形成する際においては、一面に所定のパターンのレジスト層が形成された基材に対して、エッチング装置等によりエッチング等の処理を施すことにより、当該パターンを基材に写し込む、いわゆる転写が行われている（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３３３７２２号（段落〔０１６８〕、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
記録媒体に記録される容量の向上は、近年においてめざましいものがあり、特に最近では次世代型光ディスク媒体として、青紫色のレーザー光源（発振波長４０５ｎｍ）を用いることによって大容量の情報を読み出すことができる記録媒体が利用されつつある。
当然のことながら、このような青紫色のレーザー光源を用いた次世代型光ディスクに記録された情報だけでなく、従来のＣＤ及び現行のＤＶＤに記録された情報も読み出すことができるレンズ（以下、多波長互換レンズとする。）が求められる。
しかしながら、前記多波長互換レンズには３μｍ以上、例えば、３．０μｍ〜６．０μｍ程度の高さをなすブレーズ形状が求められるので、露光機による描画法を採用したとしても、そのために要するマスクも膨大となり、コストがかかるばかりか、何度もアライメントを行う必要があり、形状が複雑になるほど精度が落ちるという欠点があった。
また、パターンの精度を維持して加工が可能な電子ビームによる描画法を用いた場合でも、作成されるブレーズ形状の高さは通常１．５μｍ程度であることから、そのようなレンズの製造は困難であった。
例えば、電子ビームによる描画方法においては、加速電圧を大きくすることで１．５μｍ以上の高さをなすブレーズ形状の加工を行うことが可能ではあるが、コストがかかるだけでなく、加速電圧を増大させてブレーズが深くなるにつれてレジスト層底部の形状が丸みを帯びてしまうことによる制御の困難性があるので、採用し難かった。すなわち、電子ビームで深い形状を作成するとなると、▲１▼描画時間を長くする、又は▲２▼電子ビームの加速電圧を増加させる、という手段が考えられるが、このような手段を採用すると、図１０に示すように、ブレーズの谷部で大きく形状が鈍（なま）ってしまい、目的とする程度の高い形状を形成できない。
【０００７】
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、多波長互換レンズとして、３μｍ以上、例えば、３．０μｍ〜６．０μｍ程度の高さをなす回折レンズを形状の鈍りがなく、高精度の作成を実現できる光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法、光学素子成形用金型、光学素子の製作方法及び光学素子を提供することにある。
【０００８】
【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に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、光学素子成形用金型に用いる母型を製作する方法であって、所定のエッチング選択比に基づき、基材上に配置されたレジスト層が所定の形状となるように加工する形状加工工程と、プラズマ粒子を発生させるプラズマ発生工程と、前記エッチング選択比に基づいてバイアス電圧の値を制御し、前記基材の表面に対して前記プラズマ粒子を直進して入射させるように前記バイアス電圧を前記基材に印加することにより、第１の寸法の形状を有する母型を得るプラズマ制御工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
係る方法を採用することにより、前記レジスト層（レジスト層）に対して電子ビームによる微細な描画が行われた後、レジスト層に描画された形状を保持しつつエッチングするプラズマ粒子を基材の表面に対して適正に誘導するので、これまで実現が困難であった起伏のある三次元微細形状（特に１μｍ〜１０μｍ程度）の光学素子の形成が可能となる。ここで、前記プラズマ制御工程は、前記基材に印加されたバイアス電圧によって基板表面に対して垂直に誘導させると共に、基層に形成される形状をレジスト層に形成された形状に基づいてエッチング幅を保持するように前記バイアス電圧を制御したいわば補整工程を意味する。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、光学素子成形用金型に用いる母型を製作する方法であって、所定のエッチング選択比に基づき、基材上に形成されたレジスト層を加工する形状加工工程と、電圧を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、前記基材の表面に対するプラズマ粒子の入射直進性を助勢するバイアス電圧を前記基材に印加すると共に、前記エッチング選択比に基づいて前記バイアス電圧の値を制御して、第１の寸法の形状を有する母型を得るプラズマ制御工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
係る方法を採用することにより、前記レジスト層（レジスト層）に対して電子ビームによる微細な描画が行われた後、レジスト層に描画された形状を保持しつつエッチングするプラズマ粒子を基材の表面に対して適正に誘導するので、これまで実現が困難であった起伏のある三次元微細形状（特に１μｍ〜１０μｍ程度）の光学素子の形成が可能となる。ここで、前記プラズマ制御工程における「前記基材の表面に対するプラズマ粒子の入射直進性の助勢」とは、前記基材に印加されたバイアス電圧によって基板表面に対して垂直に誘導させることを意味し、基層に形成される形状をレジスト層に形成された形状に基づいてエッチング幅を保持するように補整しつつ、プラズマ粒子に対して勢いをつける、という意味である。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項１又は２に記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記エッチング選択比は、前記レジスト層と前記基材とのエッチング速度の比又は前記レジスト層と前記基材とがエッチングされる深さの比であることを特徴とする。
【００１３】
係る方法を採用することにより、前記レジスト層に描画された形状を前記基層に所望の形状に適正に転写することができる。また、このエッチング選択比は前記レジスト層と前記基層とのエッチング速度の比又はエッチングされる深さの比に限られず、レジスト層及び基層の材質によって特定されるので、予め実験によって求められることが好ましい。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項１から３のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記形状加工工程において、レジスト層の加工は第２の寸法で加工されると共に、前記エッチング選択比は前記第１の寸法と前記第２の寸法との比であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項４に記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記第１の寸法は、前記基材に形成されるべき目標とする形状の寸法に対応し、前記第２の寸法は、前記第１の寸法に前記エッチング選択比を乗じた寸法であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項４又は５に記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記第２の寸法は、前記形状加工工程によって加工されるレジスト層の深さであり、前記第１の寸法は、前記母型の形状における深さであることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項１から６のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記形状加工工程は、電子ビームにより前記レジスト層に所定の形状を描画する描画工程及び係る描画工程により描画された前記所定の形状を現像する現像工程を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項１から７のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記プラズマ発生工程及びプラズマ制御工程は、誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて行われることを特徴とする。
【００１９】
係る方法のように、誘導結合型プラズマエッチングのようなプラズマ発生工程に影響される化学的なエッチングとプラズマ制御工程に影響される物理的なエッチングとを別々に制御できるドライエッチング装置を用いたエッチング工程を採用しているので、パラメータが多く、複雑なエッチング条件でも、バイアス電圧を変化させることでエッチング選択比を正確に制御できる点と、描画の斜面を滑らかに加工できるなどの三次元形状を精密に加工できる点とにより高さを自在に制御できる三次元微細形状の加工を有する光学素子を製造することが可能となる。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項１から８のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記基材上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程を有し、前記形状加工工程はレジスト層形成工程において形成されたレジスト層に対して行われることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項１から９のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、前記レジスト層形成工程では、基材上にレジスト液が塗布されることによって基材上にレジスト層が形成することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１１に記載の発明に係る母型は、前記請求項１から１０のいずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法により製作されたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１２に記載の発明に係る光学素子成形用金型の製作方法は、前記請求項１から１０いずれかに記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法によって製作された母型の形状を転写することにより光学素子成形用金型を得る転写工程を有することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１３に記載の発明に係る光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法は、請求項１２に記載の光学素子成形用金型に用いる母型の製作方法において、転写工程の母型の形状は電鋳によって金型に転写されることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１４に記載の発明に係る光学素子成形用金型は、前記請求項１２又は１３に記載の光学素子成形用金型の製作方法により製作されたことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１５に記載の発明に係る光学素子の製作方法は、前記請求項１２又は１３に記載の光学素子成形用金型の製作方法により製作された光学素子成形用金型を用いて光学素子を成形することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１６に記載の発明に係る光学素子成形用金型の製作方法は、請求項１２に記載の光学素子の製作方法において、ドライエッチングされた前記基材の表面に、表面保護膜を形成する工程を有することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１７に記載の発明に係る光学素子は、前記請求項１４に記載の光学素子成形用金型により製作されたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１８に記載の発明に係る光学素子は、請求項１７に記載の光学素子において、ブレーズの側壁に対する立ち上がり角度が略８０°以上をなすことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
（エッチング選択比を用いたエッチング工程の概要）
まず、本発明におけるエッチング選択比によるエッチング工程の概要について説明する。本実施の形態においては、表面（上面）にレジスト層が形成された基材（シリコン層）に対してエッチング処理を行う場合に、前記基材に形成されるべき目標とする第１の寸法を想定して、エッチング選択比及び第２の寸法としてレジスト層に加工されるパターン（例えば溝部）を設定する。つまり、エッチングの進行の度合いに応じた寸法にて予めレジスト層の溝部等の形状を作成しておくことにより、エッチング処理後の基材の溝部の寸法形状が特定の寸法形状となるようにするものである。
【００３１】
このようにして得られたエッチング処理後の溝部を有する基材を母型と呼び、この母型の形状を転写することにより光学素子成形用の金型が作成される。
【００３２】
このような、本発明のエッチング処理工程における基材の構成について、図１（Ａ）（Ｂ）を参照して以下に説明する。
【００３３】
具体的には、本実施の形態の基材１２は、例えば光学素子、半導体素子等の部材にて形成されることが好ましく、シリコン等からなる基材１２の表面（上面）に塗布材例えばレジスト液により回転塗布され加熱処理されたレジスト層１３とを備えている。
【００３４】
レジスト層１３は、例えば、電子ビーム描画装置等の電子ビーム等により、描画されたレジスト形状を有し、例えば、図１（Ａ）の例では、溝部１３ａが形成されている。
【００３５】
ここで、レジスト層１３と基材１２との境界面から溝部１３ａの底壁までのレジスト層の厚み（溝部レジスト厚み）をｂ、エッチングを進行させるべきレジスト層１３の厚み（レジストエッチング深さ）をｃとする。
【００３６】
上記のような構成を有する基材１２に対して、エッチング処理を施した場合、図１（Ｂ）のような構成の基材１２が生成され得る。
【００３７】
基材１２は、前記溝部１３ａを有するレジスト層１３がエッチング処理されることで得られる溝部１２ａを有する。ここで、この溝部１２ａの底壁から前記境界面までの距離（シリコン（Ｓｉ）層の溝部の溝深さ）をａとする。
【００３８】
（光学素子を成形するための金型製作）
次に、本発明の実施の形態における光学素子を成形するための金型製作について、図２（Ａ）〜（Ｆ）に基づいて説明する。具体的には、前述のようにして得られた溝部を備えた基材を母型として光学素子を射出成形するための金型製作について説明する。図２（Ａ）〜（Ｆ）は、本実施の形態の基材の構成を示す断面図である。
【００３９】
本実施の形態では、電子ビーム描画及びエッチング工程等によって基材を加工する工程に限らず、それら各工程を含むプロセス全体の工程により、光学素子等を成型するための母型及び金型を製造し、この金型に基づき射出成型により光学素子等を製造する工程等を説明する。尚、描画工程については後述する。
【００４０】
先ず、図２（Ａ）に示すように、機械加工により基材（シリコン素材等）の一面に曲面部３０６を有する基材３００の非球面加工を行う（切削加工工程）。
【００４１】
次いで、樹脂の基材３００の表面上の処理を行う。具体的には、図２（Ｂ）に示すように、基材３００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、スピンコートを行い、ベークなどを行うことによりレジスト層を得る。
【００４２】
なお、スピンコーティングの後には、当該レジスト層の膜厚測定を行い、レジスト層の評価を行う（レジスト膜評価工程）。
【００４３】
続いて、図２（Ｃ）に示すように、基材３００の位置決めを行い、当該基材３００をＸ，Ｙ、Ｚ軸にて各々制御しつつ３次元的に形状変化する基材に対して、上述した各実施の形態と同様に補正演算を加味した形状となるように電子ビームにより描画を行う。これにより、曲面状のレジスト層に例えば回折格子構造を形成することができる。
【００４４】
さらに、図２（Ｄ）に示すように、基材３００の現像処理を行う（現像工程）。さらにまた、表面硬化処理を行う。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）。
【００４５】
そして、ドライエッチングなどによりエッチング処理を行い、図２（Ｄ）に示すように基材上に回折格子構造３０２を得る。ここで、点線Ｋに示すように、周囲面部部分を切り取り、曲面部部分のみの形状とすることが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明のブレーズ形状は、従来のブレーズ形状（最小幅３μｍで高さ１．５μｍ）に比べて、高さが高く（最小幅３μｍで高さ４〜６μｍ）、ブレーズの頂点は通常に比べ鋭角になるため、型を抜くことが困難となる可能性がある。そこで本発明者は、ドライエッチングされた基材表面に保護膜を形成することで、電鋳形成する金型又は直接押圧形成された成形品の離型性を高める方策を勘案した。
【００４７】
具体的には、基材表面をＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜等でコーティングする。膜厚は微細パターンを崩さなければ厚いほど保護効果があると考えられるが、一例として１００ｎｍ以下で５％以内の膜厚ばらつきで制御するようにしてもよい。
【００４８】
前記保護膜の策定として、基材（Ｓｉ）の硬度がＨｖ２８０程度であるので、これ以上の硬度（望ましくはＨｖ５００以上）であれば、表面形状維持効果が増す。
【００４９】
前述したＤＬＣ膜は、離型性も良くさらに、硬度がＨｖ１５００以上あるため、保護効果も備えているからである。また、酸素アッシングによって容易に取り除くことができるため、繰り返し成膜ができ、何度も繰り返し利用できるため大幅なコストダウンを達成することができる。
【００５０】
加えて、窒化シリコンがＨｖ１６００程度の硬度をなすため、母材表面をフッ化又は窒化することも有効である。具体的には、母材（Ｓｉ）表面を数ｎｍ〜１μｍ程度の深さまでフッ化又は窒化することで表面の耐久性が上がり、前記表面保護膜と同様の効果が得られる。
【００５１】
次に、回折格子構造３０２を備えた曲面部のみの基材３００に対する金型３３０を作成するために、図２（Ｅ）に示すように、金型電鋳前処理を行った後、電鋳処理などを行い、図２（Ｆ）に示すように、基材３００と金型３３０とを剥離する処理を行う。
【００５２】
表面処理がなされた基材と剥離した金型３３０に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。そして、金型３３０の評価を行う。評価後、当該金型３３０を用いて光学素子を作成する。
【００５３】
このようにして、上述の光学素子を射出成形するための金型を製造でき、当該金型を用いて光学素子を容易に製造することができる。尚、図２（Ｄ）の工程で行われた基材をスタンプとして硬化型樹脂等に直接形状を転写することも可能である。
【００５４】
（曲面でのレジスト形状）
次に、本発明の実施の形態における曲面でのレジスト形状について、図３（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施の形態を示す説明図である。
【００５５】
本実施の形態においては、３次元形状に変化する基材上のレジスト層に所望の描画パターン例えば、回折格子構造が形成されるような場合を開示している。
【００５６】
具体的には、エッチング処理前の基材１９０は、図３（Ｃ）に示すように、一面に曲面部を有した基材１９２と、この基材１９２上に形成されたレジストからなる回折格子構造１９１を有している。
【００５７】
より詳細には、図３（Ａ）に示すように、基材１９２と、この基層１９２上に形成されたレジスト層１９４と、を有し、レジスト層１９４のブレーズ１９５の傾斜面は、曲面部の周縁に向かうに従い傾斜角度が急になり、かつ、ピッチ幅も短くなる構造を有している。
【００５８】
同基材１９０をエッチング処理した後の基材は、図３（Ｂ）に示すように、曲面部上の基材１９２を有し、この基材１９２にピッチ毎の回折格子構造のブレーズ１９３が形成される。
【００５９】
ここで、本実施の形態において、曲面部上の回折格子構造のブレーズ１９５を電子ビーム描画等により形成してレジスト形状を得る際には、予めブレーズ１９５が所定の形状となる第２の寸法にて形成するように設定入力し、当該第２の寸法に前述の補正係数にて補正した値を第１の寸法として、ブレーズ１９３が第１の寸法となるようにドーズ量等を調整制御して描画する。これにより、曲面部上の回折格子構造に対して同一条件下でエッチング処理を行ったとしても、目標としていた第１の寸法よりも進行しすぎたり、進行が足らなかったりすることはない。これにより、例えば一面に曲面部を有する基材（例えば、光学素子等）に回折格子構造等を形成する際にも、正確に最終構造を得ることができる。
【００６０】
先ず、基材上にスピンコートによりレジスト液を塗布し、ベーキングしてレジスト層を形成する（ステップ、以下「Ｓ」２０１）。
【００６１】
次に、電子ビーム描画装置のＸ，ＹＺステージに基材をセットする（Ｓ２０２）。
【００６２】
続いて、目標寸法等の入力に基づき、対応するドーズ量にて電子ビーム描画を行い（Ｓ２０３）、描画後のレジスト層を現像することで基材のレジスト形状を得る（Ｓ２０４）。
【００６３】
（プラズマエッチング処理）
次に、本実施の形態のプラズマエッチング処理について、図４を参照しつつ、簡単に説明する。
【００６４】
（プラズマ発生工程）
さらに、誘導結合プラズマエッチング装置のサセプタに載置した後、保持部材により基材を固定する（Ｓ２０６）。
【００６５】
続いて、基材を構成するレジスト層及び基材の材料の組み合わせ等の入力に基づき、テーブルからエッチング条件を取得して、そのエッチング条件に基づく設定を行う（Ｓ２０７）。次いで、ドライエッチングを行い基材にレジスト形状を転写する（Ｓ２０８）。
【００６６】
（プラズマ制御工程）
ここで、本実施の形態においては、元々のレジスト層の溝部の形状を、予め得たい形状に作成しておき、これをエッチング処理する際に、基材を構成するレジスト層及び基材の材料の組み合わせから、エッチング選択比を決定して、そのエッチング条件にてエッチング処理を行う。この際、予め実験により作成された特性テーブルや、レジスト層及び基材の材料の組み合わせに対応する双方のエッチング進行度合いの比を関連付けたテーブル等を作成しておき、当該テーブルに基づき、どのようなエッチング条件（高周波のアンテナに供給されるプラズマ生成用の高周波電圧値及びバイアス用の高周波電圧値、エッチングガスを含む処理ガスの処理室内における圧力値、エッチングガスを構成する、例えばＳＦ６とＯ２による混合比）にてエッチング処理を行うかを決定し、そのエッチング条件にてエッチング処理を施すことで基材に所望の形状を形成する。すなわち、前記テーブルに基づきバイアス電圧の制御を行うことで、レジスト層に形成された形状の精度を保持しつつ、所定の高さを有するブレーズ形状を基材に形成することができる。なお、電子ビーム描画の条件（焦点深度、ドーズ量）については、適宜設定することとし、本実施の形態においては説明を省略する。
【００６７】
（プラズマエッチング装置の構成について）
次に、基材に対してドライ（プラズマ）エッチング処理を行うためのプラズマエッチング装置の概略構成について説明する。本発明の実施の形態においては、高密度プラズマを発生できる誘導結合プラズマ処理装置を使用する。
【００６８】
誘導結合プラズマ処理装置の典型的な構造において、気密な処理室の天井に誘電体壁（窓板）が配設され、その誘電体壁上に高周波（ＲＦ）アンテナが配設される。高周波アンテナにより、処理室内に誘導電界が形成され、その電界により、処理ガスがプラズマに転化される。このようにして生成された処理ガスのプラズマを使用して、処理室内に配置された基材に対してエッチング等の処理が施される。
【００６９】
図５は、本実施の形態に係る誘導結合プラズマエッチング装置を示す断面図である。この装置は、例えば、光学素子の製造において、基材上にブレーズ形状等を形成するために使用される。
【００７０】
図５に示すように、プラズマエッチング装置１は、導電性材料、例えばアルミニウム製の筐体から分解可能に組立てられた気密な容器２０を有する。容器２０は、接地線２１によって接地される。なお、容器２０は、壁面から汚染物が発生しないように、内壁面が陽極酸化によりアルマイト処理される。
【００７１】
容器２０内は、上側のアンテナ室２４と、処理室２６とに気密に区画されることが好ましい。区画に際し仕切られる仕切り構造は、石英等からなるセグメントを組み合わせてなる誘電体壁３２を含む支持部３４により形成される。支持部３４の下面は、水平面上で実質的に整一した状態に形成される。
【００７２】
なお、支持部３４の下面は、更に、平滑な下面を有する石英等からなる誘電体カバー（図示せず）により被覆されることが好ましく、一方、誘電体壁３２の上側には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等からなる不図示の樹脂板を配設することが好ましい。
【００７３】
アンテナ室２４には、ヒータ６１が配設され、電源６２に接続される。ヒータ６１により支持部３４を介して誘電体壁３２を含む仕切り構造が加熱され、これにより、処理室２６に露出する仕切り構造の下面に副生成物が付着するのが防止される。
【００７４】
支持部３４は、導電性材料、望ましくは金属、例えばアルミニウム製の筐体からされた中空の部材からなり、シャワーヘッドを構成するためのシャワー筐体として兼用される。支持部３４を構成する筐体の内外表面は、壁面から汚染物が発生しないように、陽極酸化によりアルマイト処理される。支持部兼シャワー筐体３４には、ガス流路が内部に形成されると共に、ガス流路に連通し且つ後述するサセプタ、すなわち載置台７１に対して開口する複数のガス供給孔が下面に形成される。
【００７５】
支持部３４の中央に接続された管状の管部３５内には、支持部３４内のガス流路に連通するガス供給管５１が配設される。ガス供給管５１は、容器２０の天井を貫通し、容器２０外に配設された処理ガス源部５０に接続される。すなわち、プラズマ処理中、処理ガスが、処理ガス源部５０からガス供給管５１を介して、支持部兼シャワー筐体３４内に供給され、その下面のガス供給孔から処理室２６内に放出される。
【００７６】
アンテナ室２４内には、誘電体壁３２に面するように、仕切り構造上に配設された高周波（ＲＦ）のアンテナ３１が配設される。
【００７７】
アンテナ３１は、仕切り構造上の部分が例えば渦巻き状をなす平面型のコイルアンテナからなる。アンテナ３１は、一端部が容器２０の天井の略中央から導出され、整合器４１を介して高周波電源４２に接続される。一方、他端部は容器２０に接続され、これにより接地される。
【００７８】
プラズマ処理中、高周波電源４２からは、誘導電界形成用の高周波電圧がアンテナ３１へ供給される。アンテナ３１により、処理室２６内に誘導電界が形成され、この誘導電界により、支持部兼シャワー筐体３４から供給された処理ガスがプラズマに転化される。このため、高周波電源４２は、プラズマを発生させるのに十分な出力で高周波電圧を供給できるように設定される。
【００７９】
誘電体壁３２を挟んで高周波のアンテナ３１と対向するように、処理室２６内には基材を載置するための載置台であるサセプタ７１が配設される。サセプタ７１は、導電性材料、例えばアルミニウム製の部材からなり、その表面は、汚染物が発生しないように、陽極酸化によりアルマイト処理される。サセプタ７１の周囲には基材を固定するための保持部材７３が配設される。
【００８０】
サセプタ７１は、絶縁体枠７２内に収納され、更に、中空の支柱上に支持される。支柱は容器２０の底部を気密に貫通し、容器２０外に配設された駆動手段７４に支持される。すなわち、サセプタ７１は、基材のロード／アンロード時に、この駆動手段７４により例えば上下方向に駆動される。
【００８１】
サセプタ７１は、中空の支柱内に配置された給電棒により、整合器８１を介して高周波電源８２に接続される。プラズマ処理中、高周波電源８２からは、バイアス用の高周波電圧がサセプタ７１に印加される。このバイアス用の高周波電圧は、処理室２６内で励起されたプラズマ中のイオンを効果的に基材に引込むために使用される。
【００８２】
更に、サセプタ７１内には、基材の温度を制御するため、ヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度調整手段７５や温度センサ（図示せず）が配設され、温度調整手段７５を制御する温度制御手段７６に接続される。これ等の機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱を通して容器２０外に導出される。
【００８３】
処理室２６の底部には、排気管７７を介して、真空ポンプなどを含む真空排気機構が接続される。真空排気機構により、処理室２６内が排気されると共に、プラズマ処理中、処理室２６内が真空雰囲気、所定の圧力雰囲気に設定及び維持される。
【００８４】
本実施の形態にかかる電圧を出力するバイアス用の高周波電源８２には、自己バイアス電圧の供給を制御する制御手段９４が接続されている。
すなわち、本発明においては、基材に高周波電圧（自己バイアス電圧）を印加して前記基材の表面に対するプラズマ粒子の入射直進性を助勢する。
ここで、前記自己バイアス電圧とは、ドライエッチングプロセス中に基材が載置された基板（基板ホルダー）とアースとの間に生じる電位差である。
【００８５】
一方、上記自己バイアス電圧よりも周波数が相対的に高いプラズマ生成用電圧を出力するプラズマ生成用の高周波電源４２にも、上記制御手段９４が接続されており、この制御手段９４によってプラズマ生成用電圧の供給が制御される。この制御手段９４には、さらに、種々の設定入力値等を表示するための表示手段９３、操作入力を行うための操作入力手段９２、各種テーブルや種々の制御プログラム、設定情報等を記憶した記憶手段９１が接続される。なお、この制御手段９４と前述の電子ビーム描画装置の制御回路等が種々の通信手段を介してネットワーク接続することにより、電子ビーム描画装置にて設定され、演算された前記補正係数を含む情報が自動的に記憶手段９１に格納されて制御の際に利用可能に形成することが好ましい。
【００８６】
次に、図５の誘導結合プラズマエッチング装置を用いて、基材に対してプラズマエッチング処理を施す場合について説明する。
【００８７】
まず、ゲートバルブ２２を通して搬送手段により基材をサセプタ７１の載置面に載置した後、保持部材７３により基材をサセプタ７１に固定する。次に、処理室２６内にガス供給源５０からエッチングガス（例えばＳＦ６とＯ２による例えば混合比９：１の混合ガス）を含む処理ガス吐出させると共に、排気管７７を介して処理室２６内を真空引きすることにより、処理室２６内を所定の圧力雰囲気に維持する。
【００８８】
次に、高周波電源４２から所定の高周波電圧をアンテナ３１に印加することにより、仕切り壁構造を介して処理室２６内に均一な誘導電界を形成する。かかる誘導電界により、処理室２６内で処理ガスがプラズマに転化され、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このようにして生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源８２からサセプタ７１に対して印加される所定の高周波電圧によって、基材に効果的に引込まれ、基材に対して所望のエッチング処理が施される。
【００８９】
この際、制御手段９４の制御により、プラズマ生成用の高周波電源４２から所定の第１の周波数の第１の電圧の高周波電圧を印加すると共に、バイアス用の高周波電源８２から整合器８１を介して、上記プラズマ生成用の第１の電圧よりも相対的に低い第２の周波数である第２の電圧の高周波電圧を例えば、間欠的に印加する。
【００９０】
ここで、自己バイアス電圧の制御は、自己バイアス電圧を印加するオンサイクル、自己バイアス電圧を印加しないオフサイクル、とを交互に繰り返し、デューティー（オンサイクル時間／（オンサイクル時間＋オフサイクル時間））を制御することが好ましい。これにより、例えば、基材の特定箇所における比（基材のエッチングされた量／レジスト層のエッチングされた量）を制御できる。なお、自己バイアス電圧のオン・オフの周期を生成するために、特殊なパルス電源を用いても、ソフトウェアによって電源のオン・オフを制御してもよい。
【００９１】
（形状加工工程）
（電子ビーム描画）
ここで、本実施の形態においては、図１（Ｂ）に示す第１の寸法（例えば、溝部１２ａの溝深さがａで溝幅がｄ）の形状がエッチングによって基材１２に形成されることを想定して予めエッチング選択比を設定する。そして、そのエッチング選択比に基づいて、図１（Ａ）に示す形状の第２の寸法（例えば、溝部１３ａの溝深さがｃ−ｂで溝幅がｄ）となるように、その第２の寸法にてレジスト層１３を加工する。
【００９２】
ここで、この加工には、電子ビーム描画装置による描画加工を採用することが好ましい。
【００９３】
また、前記「エッチング選択比」とは、基材１２及びレジスト層１３のそれぞれをエッチングした場合のエッチング速度比であり、その値はエッチング手法や基材１２及びレジスト層１３の材質によって異なるため、種々の条件毎にエッチング選択比が予めテーブル化されておくことが望ましい。
【００９４】
すなわち、前記記憶手段に格納される情報として、例えば、基材１２とレジスト層１３が他の種々の材質にて形成された場合における前記特性のテーブル等を格納し、基材１２とレジスト層１３の材質の組み合わせを設定することにより、演算に使用されるテーブルを選択する構成としてもよい。ここで、レジスト層、すなわち、電子ビーム用レジストに用いられる材料としては、例えばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル；ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）の他、スチレン系、アクリル系の有機高分子材料や、これらにシリカ系無機材料を化学結合させたもの等が挙げられ、基材１２としては、樹脂例えばボリオレフィン等が挙げられる。さらに、基材１２がシリコンである場合には、第１導電型の不純物部材例えば、ｎ型シリコン等にて形成することが好ましい。こうすると、レジスト塗布後の光学的な膜厚評価を適用しやすいからである。
【００９５】
このようにして、電子ビーム描画装置により、当該第２の寸法となるような描画が行われることとなり、第２の寸法の溝深さを有する溝部１３ａを有するレジスト層１３であるレジスト形状を得ることができる。
【００９６】
このようにして得られたレジスト形状を有する基材１０に対して、例えば誘導結合型プラズマエッチング装置により、前記エッチング選択比に基づいたプラズマエッチング処理を行うと、図１（Ｂ）に示すような基材１４が得られる。そして、この基材１４の基材１２の溝部１２ａの溝深さを所望の長さとすることができる。
【００９７】
（電子ビーム描画装置の構成について）
次に、上述のような所望の溝深さ形状を得るために必要とされるレジスト形状を形成する、機能を達成するための前提となる電子ビーム描画装置そのものの全体の概略構成について、図６を参照して説明する。図６は、本実施の形態の電子ビーム描画装置の概略構成を示す図である。
【００９８】
本実施の形態の電子ビーム描画装置１００１は、図６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１００２（図１に示す基材１０に相当する）上を走査して、３次元的に基材上のレジスト層を描画可能とするものであり、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１０１２と、この電子銃１０１２からの電子ビームを通過させるスリット１０１４と、スリット１０１４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１０１６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１０１８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１００２上の走査位置等を制御する偏向器１０２０と、偏向を補正する補正用コイル１０２２と、を含んで構成されている。なお、これらの各部は、鏡筒１０１０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。
【００９９】
さらに、電子ビーム描画装置１００１は、描画対象となる基材１００２を載置するための載置台であるＸ，ＹＺステージ１０３０と、このＸ，ＹＺステージ１０３０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１０４０と、Ｘ，ＹＺステージ１０３０上の基材１００２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１０８０と、Ｘ，ＹＺステージ１０３０を駆動するための駆動手段であるステージ駆動手段１０５０と、ローダを駆動するためのローダ駆動装置１０６０と、鏡筒１０１０内及びＸ，ＹＺステージ１０３０を含む筐体１０１１内を真空となるように排気を行う真空排気装置１０７０と、これらの制御を司る制御手段である制御回路１１００と、を含んで構成されている。
【０１００】
なお、電子レンズ１０１６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１０１７ａ、１０１７ｂ、１０１７ｃ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。
【０１０１】
測定装置１０８０は、基材１００２に対してレーザーを照射することで基材１００２を測定する第１のレーザー測長器１０８２と、第１のレーザー測長器１０８２にて発光されたレーザー光（第１の照射光）が基材１００２を反射し当該反射光を受光する第１の受光部１０８４と、前記第１のレーザー測長器１０８２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１０８６と、前記第２のレーザー測長器１０８６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１０８８と、を含んで構成されている。
【０１０２】
ステージ駆動手段１０５０は、Ｘ，ＹＺステージ１０３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構１０５２と、Ｘ，ＹＺステージ１０３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構１０５４と、Ｘ，ＹＺステージ１０３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動機構５６と、Ｘ，ＹＺステージ１０３０をＺ軸を中心として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、Ｘ，ＹＺステージ１０３０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。
【０１０３】
制御回路１１００は、電子銃１０１２に電源を供給するための電子銃電源部１１０２と、この電子銃電源部１１０２での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部１１０４と、電子レンズ１０１６（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１１０６と、このレンズ電源部１１０６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１１０８と、を含んで構成される。
【０１０４】
さらに、制御回路１１００は、補正用コイル１０２２を制御するためのコイル制御部１１１０と、偏向器１０２０にて成形方向の偏向を行う成形偏向部１１１２ａと、偏向器１０２０にて副走査方向の偏向を行うための副偏向部１１１２ｂ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１１１２ｃと、成形偏向部１１１２ａ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１１１４ａと、副偏向部１１１２ｂ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１１１４ｂと、主偏向部１１１２ｃ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１１１４ｃと、を含んで構成される。
【０１０５】
さらに、制御回路１１００は、偏向器１０２０における位置誤差を補正する、すなわち、位置誤差補正信号などを各高速Ｄ／Ａ変換器１１１４ａ、１１１４ｂ、及び高精度Ｄ／Ａ変換器１１１４ｃ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１１１０に対して当該信号を供給することで補正用コイル１０２２にて位置誤差補正を行う位置誤差補正回路１１１６と、これら位置誤差補正回路１１１６並びに各高速Ｄ／Ａ変換器１１１４ａ、１１１４ｂ及び高精度Ｄ／Ａ変換器１１１４ｃ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１１１８と、描画パターンなどを前記基材１００２に対して生成するためのパターン発生回路１１２０と、を含んで構成される。
【０１０６】
またさらに、制御回路１１００は、第１のレーザー測長器１０８２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のレーザー駆動制御回路１１３０と、第２のレーザー測長器１０８６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のレーザー駆動制御回路１１３２と、第１のレーザー測長器１０８２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１１３４と、第２のレーザー測長器１０８６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１１３６と、第１の受光部１０８４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１１４０と、第２の受光部１０８８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１１４２と、を含んで構成される。
【０１０７】
さらにまた、制御回路１１００は、ステージ駆動手段１０５０を制御するためのステージ制御回路１１５０と、ローダ駆動装置１０６０を制御するローダ制御回路１１５２と、上述の第１、第２のレーザー駆動回路１１３０、１１３２・第１、第２のレーザー出力制御回路１１３４、１１３６・第１、第２の測定算出部１１４０、１１４２・ステージ制御回路１１５０・ローダ制御回路１１５２を制御する機構制御回路１１５４と、真空排気装置１０７０の真空排気を制御する真空排気制御回路１１５６と、測定情報を入力するための測定情報入力部１１５８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１１６０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１１６２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１１７０と、を含んで構成されている。
【０１０８】
上述のような構成を有する電子ビーム描画装置１００１において、ローダ１０４０によって搬送された基材１００２がＸ，ＹＺステージ１０３０上に載置されると、真空排気装置１０７０によって鏡筒１０１０及び筐体１０１１内の空気やダストなどを排気したした後、電子銃１０１２から電子ビームが照射される。
【０１０９】
電子銃１０１２から照射された電子ビームは、電子レンズ１０１６を介して偏向器１０２０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１０１６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、Ｘ，ＹＺステージ１０３０上の基材１００２の表面、例えば曲面部（曲面）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。
【０１１０】
この際に、測定装置１０８０によって、基材１００２上の描画位置（描画位置のうち少なくとも高さ位置）、もしくは基準点の位置が測定され、制御回路１１００は、当該測定結果に基づき、電子レンズ１０１６のコイル１０１７ａ、１０１７ｂ、１０１７ｃ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。
【０１１１】
あるいは、測定結果に基づき、制御回路１１００は、ステージ駆動手段１０５０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Ｘ，ＹＺステージ１０３０を移動させる。
【０１１２】
また、本実施の形態においては、電子ビームの制御、Ｘ，ＹＺステージ１０３０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。
【０１１３】
次に、測定装置１０８０は、第１のレーザー測長器１０８２、第１の受光部１０８４、第２のレーザー測長器１０８６、第２の受光部１０８８などを有する。
【０１１４】
第１のレーザー測長器１０８２により電子ビームと交差する方向から基材１００２に対して第１の光ビームＳ１を照射し、基材１００２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。
【０１１５】
この際に、第１の光ビームＳ１は、基材１００２の底部にて反射されるため、第１の強度分布に基づき、基材１００２の平坦部上の（高さ）位置が測定算出されることになる。しかし、この場合には、基材１００２の曲面部上の（高さ）位置を測定することができない。
【０１１６】
そこで、本実施の形態においては、さらに第２のレーザー測長器１０８６を設けている。すなわち、第２のレーザー測長器１０８６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１００２に対して第２の光ビームＳ２を照射し、基材１００２を透過する第２の光ビームＳ２が第２の受光部１０８８に含まれるピンホール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。
【０１１７】
この場合、前記第２の強度分布に基づき、基材の曲面部上の（高さ）位置を測定算出することができる。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。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、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（図示せず）に予め制御プログラムとして格納されることとなる。
【０１１９】
以上のように、本発明に係る装置と方法について、そのいくつかの特定の実施の形態に従って説明してきたが、当業者は本発明の主旨および範囲から逸脱することなく本発明の本文に記述した実施の形態に対して種々の変形が可能である。
【０１２０】
例えば、上述の各実施の形態では、基材の表面が平面あるいは凸状の曲面である構成としたが、これらに限定されるものではなく、例えば凹状の曲面であっても良い。
【０１２１】
また、上述の各実施の形態では、エッチング処理後の目標となる基材上の第１の寸法からエッチング選択比により第２の寸法を算出して電子ビーム描画装置を予め第２の寸法にて形成することで、エッチング後に第１の寸法の所望の形状を得る構成とした。つまり、例えば図７に示されるような特性をテーブル化して記憶手段に格納し、エッチング処理における誘導結合型プラズマエッチング装置のバイアス電圧を前記エッチング選択比に基づいて制御して基材に所望の形状を得るようにしたがこれに限定されるものではない。
【０１２２】
また、上述の実施の形態においては、誘導結合型エッチング装置を例に挙げて説明したが、装置の例は、かかる構成に限定されるものではなく、基材に自己バイアス電圧を印加できれば、平行平板型プラズマエッチング装置やマイクロ波型エッチング装置などのプラズマ源を備えたプラズマエッチング装置であってもよい。
【０１２３】
さらに、上述の各実施の形態においては、エッチング装置を例に挙げて説明したが、成膜装置やアッシング装置などの機能を備えた他の誘導結合プラズマ処理装置を利用する場合であってもよい。さらに、基材として、光レンズ等の光学素子、半導体素子に限らず、ＬＣＤガラス基板、半導体ウエハを処理する装置に当該テーブルを搭載してもよい。
【０１２４】
また、レジスト層としてレジスト層、シリコン層を構成する基材をエッチング処理する場合について説明したが、複数層を構成する基材のいずれかの層をエッチング処理する場合、基材と他の層構成を含む基材をエッチング処理する場合にも、本発明を適用することができる。
【０１２５】
さらに、上述の各実施の形態においては、光学素子等の光レンズが樹脂材料にて構成され、これが射出成型により製造される構成としたが、これに限定されず、例えば光学素子等の光レンズがガラス材料にて構成され、これがモールドにより製造される構成としても良い。
【０１２６】
よって、上述の実施の形態においては、光学素子等の光レンズを成型するための金型を製造し、この金型に基づき射出成型により光レンズを製造する場合を説明したが、これに限定されず、例えばエッチング処理後の光レンズの形状をガラス基材に転写することで、直接ガラス材料からなる光学レンズを成形したり、このガラス製金型に基づき射出成型あるいはモールドにより樹脂材料あるいはガラス材料からなる光レンズを製造する構成としても良い。
【０１２７】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
（実施例）
本発明の実施例につき、図７〜図９を参照して以下に説明する。
本発明の実施例においては、図７に示すように、エッチングパターン溝幅とプラズマエッチング装置の自己バイアス電圧との関係（Ａ）及びエッチング選択比の策定（Ｂ）を以下のエッチング条件にて行った。
（エッチング条件）
エッチング装置：アルバック社製  ＣＥ−３００Ｉ（ＩＣＰ（誘導結合型）プラズマエッチング装置
プロセスガス  ：ＳＦ６とＯ２との混合ガス
ガス混合率    ：ＳＦ６／Ｏ２・・・８／７
ガス圧力      ：０．３Ｐａ
ＲＦアンテナパワー：５０Ｗ（１００Ｗ以内）
バイアスパワー  ：１０Ｗ（基板とアース間の電圧；４１０Ｖ）
【０１３１】
図７（Ａ）に示すように、本発明に係るプラズマエッチング装置（誘導結合型）を用いてエッチングを行うことによって、レジスト層及び基材（図中Ｓｉパターンと表示）のそれぞれの溝は、ほぼ安定した幅で形成されていることがわかる。これは、レジスト層に対して電子ビームによる微細な描画が行われた後、前記誘導結合型プラズマエッチング装置が、レジスト層に描画された形状を保持しつつエッチングするプラズマ粒子を基材の表面に対して適正に誘導しているためと考えられる。
また、レジスト層に描画された形状は、基材表面に対するプラズマ粒子の直進性を担う前記誘導結合型プラズマエッチング装置の自己バイアス電圧によって特定された所定のエッチング選択比で基材に転写される。そこで、前記自己バイアス電圧に対するレジスト層と基材とのエッチング速度を図７（Ｂ）に示した。図７（Ｂ）に示すようなグラフに基づいて、レジスト層に形成された形状をどの程度の比率で基材に適正に転写するかを決定することができる。特に、エッチング速度とレジストエッチング速度との交点における自己バイアス電圧は、レジスト層に形成された形状と同じ高さで基材に形成される自己バイアス電圧（１倍のエッチング選択比）を示している。
このように、自己バイアス電圧と各層のエッチング速度との関係を予め実験によって算出した結果をエッチング選択比のテーブルとして記憶手段に記憶させておき、適正な溝幅を担保する誘導結合型プラズマエッチング装置の自己バイアス電圧に適用することによって所望の形状を好適に基材に形成することができる。
【０１３２】
また、このようなエッチング条件の下で、上述した本発明に係るエッチング方法を採用した結果を図８〜図９に示す。具体的に図８〜図９は、パターン幅（ピッチ）を３μｍ、深さを３．６μｍに設定して、電子ビーム描画法によって作成した（エッチング前の）レジスト層の形状を示す断面（図８）及び、エッチング選択比を２倍として得られた（エッチング後の）基材の形状を示す断面（図９）をそれぞれ図示したものである。また、図１０は図８及び図９の比較例として、１．８μｍの深さを目標にした場合（Ａ）及び３．６μｍの深さを目標にした場合（Ｂ）について、加速電圧を５０ｋｅＶの条件で電子ビームによる描画を行ったときのレジスト及び基材の形状をシミュレーションした図を示したものである。
【０１３３】
図８〜図９に示すように、良好なブレーズ断面形状が基材に形成（転写）されている。特に、本実施の形態による光学素子（基材）は、そのエッジ部分が、図１０に示す比較例のエッジ部分のように鈍（なま）っておらず、シャープに形成されているため、良好な光学素子を提供できることが明らかである。
【０１３４】
これは、従来のような、電子ビームによる描画加工及び通常のエッチング装置を用いることによって得られるブレーズ形状は、１．５μｍ程度の高さが事実上限界であり、それ以上の高さのブレーズ形状を得ようとした場合、エッジ部分（特に、ブレーズ形状の谷部分）が鈍（なま）ってしまい、適正なブレーズ形状を得ることが困難であることを証明するものである。すなわち、従来のように通常のエッチング装置を用いる限りにおいては、発生させたプラズマ粒子の基材表面への直進性を担保する要件がないため、本願発明は所定値以上の高さを有するブレーズ形状を安定して得ることが困難であるという問題を解決するものである。また、この用途には直進性の高い電圧の制御が可能なプラズマエッチングとの組み合わせがよいことを利用している点も本願発明の特徴である。
【０１３５】
実際に、本実施例におけるエッジ部分の曲率半径を計測したところ、ほぼ１５０ｎｍ程度と算出された。これは、従来の電子ビームによる描画工程及び通常のエッチング装置によるプラズマエッチング工程では、所定値以上の高さのブレーズ形状を得たい場合、エッジ部分（特に、ブレーズ形状の谷部分）をこの程度のシャープさに形成することは困難であると共に、本実施例では少なくともほぼ１５０ｎｍ程度には制御できることが実証された。
【０１３６】
また、図９に示すブレーズの側壁における「側壁立ち上がり角度」を「ブレーズの頂部と谷部とを結んだ面と光学面（ブレーズの形成されている面）とがなす角度」とした場合、本発明のエッチング方法によれば、エッチング後の「側壁立ち上がり角度」が約８０°以上となり、結果として、この母型から形状を転写された金型により成形された光学素子は非常に高い光学性能を有することがわかった。
【０１３７】
基材をドライエッチングした後、基材表面にたとえばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）層やＷＣ層のような離型性があり、硬質で表面保護効果のある層を形成する。このような層を形成した後、導電性膜を形成して電鋳金型を作ることで、金型の離型性が良くなり、かつ基材（母型）を繰り返し利用することが可能になる。離型性のある層及び表面保護効果のある層を形成した基材を直接光学レンズの金型として使用する場合も上記と同様の効果が得られる。また、基材表面にフッ素化等の処理を施した場合も上記と同等の効果が得られる。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レジスト層に対して電子ビームによる微細な描画が行われた後、前記誘導結合型プラズマエッチング装置が、レジスト層に描画された形状を保持しつつエッチングするプラズマ粒子を基材の表面に対して適正に誘導するので、これまで実現が困難であった起伏のある三次元微細形状（特に１μｍ〜１０μｍ程度）の光学素子の形成が可能となる。
【０１３９】
また、誘導結合型プラズマエッチングのような化学的なエッチングと物理的なエッチングとを別々に制御できるドライエッチング装置を用いているので、パラメータが多く、複雑なエッチング条件でも、自己バイアス電圧を変化させることでエッチング選択比を正確に制御できる点と、描画の斜面を滑らかに加工できるなどの三次元形状を精密に加工できる点とにより高さを自在に制御できる三次元微細形状の加工を有する光学素子及び金型を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエッチング装置にてエッチングされる基材の形状を示す断面図である。
【図２】本発明における基材の製造工程の概略を示す説明図である。
【図３】本発明に係るエッチング装置にてエッチングされる基材の形状を示す一実施の形態を示す断面図である。
【図４】基材を製造する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るエッチング装置の実施の形態の一例を示す説明図である。
【図６】電子ビーム描画装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図７】レジストエッチング厚みと溝深さとの関係を示す説明図である。
【図８】本実施例における電子ビーム描画法によって作成したエッチング前のレジスト層の形状を示す断面図である。
【図９】本実施例におけるエッチング選択比を２倍として得られたエッチング後の基材の形状を示す断面図である。
【図１０】本実施例における比較例として、電子ビームによる描画加工後、加速電圧を増大させてプラズマエッチングを行った場合のレジスト及び基材の形状をシミュレーションした図である。
【符号の説明】
１  プラズマエッチング装置
１２  基材
１２ａ  溝部
１３  レジスト層
１３ａ  溝部
１００１  電子ビーム描画装置
【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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