(57)【要約】【課題】電子ビームの内部散乱による影響を低減させて、所定の光学的性能が得られる回折構造を描画して形成することができる母型の製造方法を提供する。【解決手段】基材に対して電子ビームを照射し、これを所定の照射量になるように走査して、所定のパターン形状を形成する光学素子を成形するための金型の母型を製造する母型の製造方法であって、前記所定の照射量よりも小さい第１の照射量を設定し、前記基材上に前記第１の照射量にて前記所定のパターン形状に対応する第１のパターン形状を描画し、前記第１のパターン形状が描画された基材を現像処理し、前記所定の照射量よりも小さい第２の照射量を設定し、前記現像処理を施されることで前記第１のパターン形状が形成された基材上に前記第２の照射量にて前記所定のパターン形状に対応する第２のパターン形状を描画し、前記第２のパターン形状が描画された基材を現像処理することを特徴とする。【選択図】      図２
2004302090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に対して電子ビームを照射して、その照射量が所定の照射量になるように前記電子ビームを走査することで、前記基材上に所定のパターン形状を形成する光学素子を成形するための金型の母型を製造する母型の製造方法であって、
前記所定の照射量よりも小さい第１の照射量を設定する第１の照射量設定工程と、
前記基材上に、前記第１の照射量にて、前記所定のパターン形状に対応する第１のパターン形状を描画する第１の描画工程と、
前記第１のパターン形状が描画された基材を現像処理する第１の現像工程と、
前記所定の照射量よりも小さい第２の照射量を設定する第２の照射量設定工程と、
前記第１のパターン形状が描画された基材を現像処理することで前記第１のパターン形状が形成された基材上に、前記第２の照射量にて、前記所定のパターン形状に対応する第２のパターン形状を描画する第２の描画工程と、
前記第２のパターン形状が描画された基材を現像処理する第２の現像工程と、を含むことを特徴とする母型の製造方法。
【請求項２】
前記第１の照射量設定工程においては、前記第１の照射量を、前記所定の照射量の半分に調整して、
前記第２の照射量設定工程においては、前記第２の照射量を、前記所定の照射量の半分よりも大きく調整することを特徴とする請求項１記載の母型の製造方法。
【請求項３】
前記第１の描画工程の前に、
前記基材を載置台に載置する第１の載置工程と、
前記載置台に載置された基材上に設けられたアライメントマークの位置を検出して、前記基材と前記電子ビームの出射位置との位置関係を調整する第１の描画位置調整工程を含み、
前記第２の描画工程の前に、
前記第１のパターン形状を有する基材を前記載置台に載置する第２の載置工程と、
前記載置台に載置された前記第１のパターン形状を有する基材上に設けられたアライメントマークの位置を検出して、前記第１のパターン形状を有する基材と前記電子ビームの出射位置との位置関係が、前記第１の描画工程における前記基材と前記電子ビームの出射位置との位置関係と同様になるように、前記電子ビームの走査位置を調整する第２の描画位置調整工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の母型の製造方法。
【請求項４】
前記所定のパターン形状は、ブレーズ形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の母型の製造方法。
【請求項５】
前記基材の被描画面は、曲面形状を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の母型の製造方法。
【請求項６】
前記第２のパターン形状が形成された基材をエッチング処理することで、所定の構造が形成された母型を得るエッチング工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の母型の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の母型の製造方法によって製造されたことを特徴とする母型。
【請求項８】
請求項７記載の母型を用いて電鋳処理を行い、前記所定の構造が転写された金型を得ることを特徴とする金型の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の金型の製造方法によって製造されたことを特徴とする金型。
【請求項１０】
請求項９記載の金型によって成形されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１１】
基材に対して電子ビームを照射して、その照射量が所定の照射量になるように前記電子ビームを走査することで、前記基材上に所定のパターン形状を描画する電子ビーム描画装置であって、
前記電子ビームを出射する電子ビーム出射手段と、
前記電子ビーム出射手段により出射された電子ビームを偏向させることで走査する電子ビーム走査手段と、
前記所定のパターン形状に基づいて、前記基材上に、前記所定のパターン形状に対応する第１のパターン形状を描画するための前記電子ビームの第１の照射量と、前記第１のパターン形状が描画された基材を現像処理することで前記第１のパターン形状が形成された基材上に、前記所定のパターン形状に対応する第２のパターン形状を描画するための前記電子ビームの第２の照射量を設定する照射量設定手段と、
前記電子ビーム出射手段により出射される前記電子ビームの出射量及び／又は前記電子ビーム走査手段により走査される前記電子ビームの走査速度を制御することで、前記第１の照射量にて、前記基材上に前記第１のパターン形状を描画すると共に、前記第２の照射量にて、前記第１のパターン形状を有する基材上に前記第２のパターン形状を描画する制御手段と、を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項１２】
前記照射量設定手段は、
前記第１の照射量を、前記所定の照射量の半分に設定して、
前記第２の照射量を、前記所定の照射量の半分よりも大きく設定することを特徴とする請求項１１記載の電子ビーム描画装置。
【請求項１３】
前記基材を載置する載置手段と、
前記第１のパターン形状を描画する際に、前記載置台に載置された基材上に設けられたアライメントマークの第１の位置を検出して、前記基材と前記電子ビームの出射位置との位置関係を調整すると共に、前記所定のパターン形状を描画する際に、前記載置台に載置された前記第１のパターン形状を有する基材上に設けられたアライメントマークの第２の位置を検出して、前記第１のパターン形状を有する基材と前記電子ビームの出射位置との位置関係が、前記第１のパターン形状を描画する際の前記基材と前記電子ビームの出射位置との位置関係と同様になるように、前記電子ビームの走査位置を調整する位置調整手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームによる描画技術に関するものであり、特に被描画対象となる基材に対して、所定のパターン、例えば光学素子に対応する回折パターン等を描画する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、情報記録媒体としてＣＤ、ＤＶＤなどが広く利用されており、これらの記録媒体から情報を読み取る読取装置などの精密機器には、多くの光学素子が使用されている。
【０００３】
近年においては、これらの光学素子に要求されるスペックや性能が向上してきており、特に、ＤＶＤなどの記録媒体におけるピックアップレンズでは、記録密度の増加に対して、より精度の高い回折構造を形成することが要求されている。具体的には、光の波長より小さいレベル、例えばｎｍレベルでの加工精度が求められている。
【０００４】
ところで、これらの光学素子、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く、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。
【０００５】
従って、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は、この光学素子を射出成形するための成形型に、予め、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。
【０００６】
これまで、成形型は一般的な成形技術や加工技術の切削バイトによって加工されてきたが、そのような回折構造などの微細な形状を形成しようとすると、加工精度が劣るとともに、バイトの強度や寿命の点で限界があり、サブミクロンオーダー、或いは、それ以下のレベルでの精密な加工を行うことは困難である。
【０００７】
そこで、母型となる基材に対して電子ビームを照射して、そのような回折構造などの微細な形状を描画し、これを現像処理することで微細な形状を形成して母型を得て、この母型を用いて電鋳を行うことで、金型に微細な形状を転写形成して成形型を得ることが試みられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２‐３３３７２２号公報
（段落〔０１６１〕‐〔０１７０〕、第１３図）
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、基材に対して照射された電子ビームは、基材の内部において少なからず散乱を起こし、その程度は、基材の内部に向かうほど大きくなる傾向にある。このため、例えば基材上に回折構造としてブレーズを描画する際には、基材の最内部に位置するブレーズの溝部分においては、電子ビームの内部散乱により所定の範囲外までが描画による影響を受けて、現像後には、ブレーズの溝部分の形状は、顕著に丸みを帯びてしまうという問題があった。
【００１０】
このようにブレーズの溝部分の形状が丸みを帯びてしまうと、回折構造としての光学的性能に支障をきたすと共に、光学素子としての製品価値を低くすることになる。
【００１１】
特に、ＯＤレンズのような光学素子の場合には、設計値に対して数十ｎｍ以内のレベルでの加工精度が求められるため、このような問題は深刻になる。
【００１２】
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、電子ビームの内部散乱による影響を低減させることで、所定の光学的性能が得られる回折構造を描画して形成することができる母型の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【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照射して、その照射量が所定の照射量になるように前記電子ビームを走査することで、前記基材上に所定のパターン形状を形成する光学素子を成形するための金型の母型を製造する母型の製造方法であって、前記所定の照射量よりも小さい第１の照射量を設定する第１の照射量設定工程と、前記基材上に、前記第１の照射量にて、前記所定のパターン形状に対応する第１のパターン形状を描画する第１の描画工程と、前記第１のパターン形状が描画された基材を現像処理する第１の現像工程と、前記所定の照射量よりも小さい第２の照射量を設定する第２の照射量設定工程と、前記第１のパターン形状が描画された基材を現像処理することで前記第１のパターン形状が形成された基材上に、前記第２の照射量にて、前記所定のパターン形状に対応する第２のパターン形状を描画する第２の描画工程と、前記第２のパターン形状が描画された基材を現像処理する第２の現像工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。尚、以下においては、描画工程と現像工程とを２回繰り返す場合を例に挙げて、光学素子を得るまでの流れに沿って、母型の製造方法、電子ビーム描画装置、金型の製造方法、光学素子の順に説明するが、描画工程と現像工程とを繰り返す回数は、３回以上であっても良い。
【００１５】
［母型の製造方法］
まず、母型の製造方法について、図１乃至図３に示すフローチャートの流れに沿って、図４を参照しつつ説明する。
【００１６】
＜切削加工工程＞
図１に示すように、まず、ＳｉＯ２、ポリシリコン又はポリオレフィン等の樹脂材料からなる略半球型の形状を有する母型の素材１１０を、金属など導電性の素材からなる円盤状の基材１１１の中央開口１１１ｐに埋め込み、接着剤にて相対回転不能に固定して（図４（ａ）参照）、部材Ｅを得る（ステップＳ０１）。尚、部材Ｅは、本発明の「基材」に対応する。次に、治具（以下、ヤトイと呼ぶ）１５０の中央孔１５１を介して貫通させ、基材１１１のネジ孔１１１ｇに螺合させたボルト１５２により、基材１１１に対してヤトイ１５０を取り付けると共に、基材１１１に合マークＭＸとＩＤ番号ＮＸを付与する（ステップＳ０２）。図５に示すように、このＩＤ番号ＮＸは、取り付けたヤトイ１５０の個々に付された番号であり、それを特定するための情報として機能する。尚、本例では、基材１１１の外周面を接線方向に細い平面で切り取った溝１１１ｈ内に、レーザー描画でＩＤ番号ＮＸを刻設するようにしたが、印刷であっても良い。また、溝は、同一深さの全周溝であっても良い。また、基材１１１との位相を合わせるための合マークＭＸも、レーザー加工で刻設することができる。
【００１７】
次に、不図示のコンピュータ内に構築されたプロセス管理データベース内に、この部材Ｅに対応づける形で、ヤトイのＩＤ番号ＮＸ、取付面（方向）、締め付けトルク、作業環境温度（雰囲気温度）等を記憶する（ステップＳ０３）。その後、不図示の超精密旋盤（ＳＰＤＴ加工機）のチャックに、ヤトイ１５０を介して部材Ｅを取り付ける（ステップＳ０４）。さらに、部材Ｅを回転させなから、ダイヤモンド工具により、基材１１１の外周面１１１ｆを切削加工することで超精密旋盤、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｔｕｒｎｉｎｇ）加工機の回転軸に対して精度良く形成し、また、母型の素材１１０の上面を、図４（ｂ）に示すように切削加工し、母光学面（成形しようとする光学素子の光学曲面に相当）１１０ａを形成し、且つ、基材１１１の上面に周溝１１１ａ（第１のマーク）を切削加工する（ステップＳ０５）。この際、温度コントロールを実施しながら、送り量及び切込量を制御して、曲面の表面祖さ５０ｎｍ乃至は２０ｎｍを得る。また、このとき、母光学面１１０ａの光軸の位置は、その外形から確認することはできないが、同時に加工されることから母光学面１１０ａと周溝１１１ａとは、精度良く同軸に形成されることとなり、また、円筒面に形成された基材１１１の外周面１１１ｆも、光軸と精度良く同軸に形成される。ここで、周溝１１１ａは、例えば、暗視野部（凹部に相当）と明視野部（凸部に相当）とからなる複数の溝から形成されてよく、暗視野部、明視野部を各々複数個有するとさらに好ましい（これは、ダイヤモンド工具の先端が凹凸を有するものであれば、容易に形成できる）。また、周溝１１１ａの凹凸形状により、後述するごとく塗布されるレジスト飛散防止の堤防としても機能させることができる。
【００１８】
さらに、不図示のコンピュータに構築したプロセス管理データベースに、部材Ｅの切削加工時の作業環境温度を記憶し、且つ、部材ＥをＳＰＤＴ加工機から取り外し（ステップＳ０６）、ボルト１５２を緩めて部材Ｅからヤトイ１５０を取り外す（ステップＳ０７）。そして、目視で虹色に見えるダイヤモンド工具による加工痕（ツールマーク）を研磨して、虹色が見えなくなるまで研磨する。さらに、部材Ｅを、不図示のＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工機のステージ上にセットする（ステップＳ０８）。次に、ＦＩＢ加工機のステージ上の部材Ｅにおける周溝１１１ａを読み取り、例えばその内側エッジから母型の素材１１０の光軸の位置を決定し（ステップＳ０９）、決定した光軸から等距離で３つ（４つ以上でも良い）の第２のマーク１１１ｂを基材１１１上に描画する（図４（ｂ）及び図６参照）（ステップＳ１０）。この第２のマーク１１１ｂは、後述する第１の描画工程と、第２の描画工程において、部材Ｅに対する加工の基準、即ち、アライメントマークとして使用する。尚、ダイヤモンド工具により加工形成した周溝１１１ａの幅は比較的広いため、これを用いて加工の基準とすることは、加工精度を低下させる恐れがあるが、ＦＩＢ加工機は、幅が２０ｎｍ程度の精度の高い線を形成できるため、第２のマーク１１１ｂとして、例えば十字線を形成すると、２０ｎｍ×２０ｎｍの微細なマークを形成することができ、これを加工の基準とすることで、より高精度な加工が可能となる。次に、部材ＥをＦＩＢ加工機のステージから取り外す（ステップＳ１１）。
【００１９】
＜レジスト膜形成工程＞
次に、第２のマーク１１１ｂ上に保護テープ１１３を貼り付ける（図４（ｃ）参照）（ステップＳ１２）。この保護テープ１１３は、後加工で母型の素材１１０上に塗布されるレジストＬが、第２のマーク１１１ｂに付着しないようにするためのものである。これは、レジストＬが第２のマーク１１１ｂに付着すると、加工の基準として読み取りが不適切になるためである。尚、保護テープによる保護は、図４（ｃ）で示され、１つの第２のマーク１１１ｂのみ保護する場合を示しているが、他の第２のマーク１１１ｂについても同様である。さらに、部材Ｅを不図示のスピンコータにセットし（ステップＳ１３）、レジストＬを母型の素材１１０上に流下させながら被レジスト塗布基材を回転するプレスピンを実施し（ステップＳ１４）、その後、レジストＬの流下を停止して被レジスト塗布基材を回転させる本スピンを実施し、レジストＬの被膜を行う（図４（ｄ）参照）（ステップＳ１５）。プレスピンと本スピンとを分けることにより、複雑な曲面である母光学面１１０ａに、均一な膜厚のレジストＬを被膜させることが可能となる。ここで、レジストＬ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、後述する第１の現像工程と、第２の現像工程において除去される）。
【００２０】
その後、部材Ｅをスピンコータから取り外し（ステップＳ１６）、部材Ｅに対してベーキング（加熱）処理を施すことで、レジストＬの被膜を安定させる（ステップＳ１７）。この際の温度は、ほぼ１７０℃で、ほぼ２０分間加熱する。さらに、保護テープ１１３を剥がす（ステップＳ１８）。係る状態の部材Ｅが、図４（ｄ）に示されている。
【００２１】
＜形状測定工程＞
続いて、部材Ｅを後述する形状測定器（画像認識手段と記憶手段とを有する）にセットし（ステップＳ１９）、形状測定器の画像認識手段を用いて、第２のマーク１１１ｂを検出する（ステップＳ２０）。さらに、測定により得られた、若しくは、超精密旋盤に用いた母型の素材１１０の母光学面１１０ａの３次元座標を、第２のマーク１１１ｂに基づく３次元座標に変換して、これを記憶手段に記憶する（ステップＳ２１）。このように、母光学面１１０ａを第２のマーク１１１ｂに基づく３次元座標で記憶し直すのは、後述する第１の描画工程と、第２の描画工程において、適正に電子ビームによる描画を行うために、母光学面１１０ａの被描画面に対して電子ビームの焦点深度を合わせたり、電子銃と部材Ｅとの位置関係を調整する必要があるからである。尚、第２のマーク１１１ｂは、測定の際、測定データにかかる座標の基準点がどこなのかを作業者が視認するための位置認識のためのマークとしても利用できる。その後、部材Ｅを形状測定器から取り外す（ステップＳ２２）。
【００２２】
（形状測定器）
ここで、形状測定器について、図７を参照しながら説明する。
【００２３】
図７に示すように、形状測定器２００は、第１のレーザー測長器２０１、第２のレーザー測長器２０２、ピンホール２０５、ピンホール２０６、第１の受光部２０３及び第２の受光部２０４などを有し、さらに、これらの測定結果を算出するための不図示の測定算出部、測定結果を記憶する記憶部、各種制御系を備えた不図示の制御手段などを含み構成される。
【００２４】
このような構成において、第１のレーザー測長器２０１から部材Ｅに対して第１の光ビームＳ１を照射し、母型の素材１１０の平坦部１１０ｃで反射される第１の光ビームＳ１をピンホール２０５を介して第１の受光部２０３により受光して、第１の光強度分布を検出する。
【００２５】
この際に、第１の光ビームＳ１は、母型の素材１１０の平坦部１１０ｃにて反射されるため、第１の強度分布に基づき、母型の素材１１０の平坦部１１０ｃ上の（高さ）位置が測定算出されることになる。
【００２６】
さらに第２のレーザー測長器２０２から第１の光ビームＳ１と異なる方向から部材Ｅに対して第２の光ビームＳ２を照射し、母型の素材１１０の母光学面１１０ａを透過する第２の光ビームＳ２をピンホール２０６を介して第２の受光部２０４により受光して、第２の光強度分布を検出する。
【００２７】
この場合、第２の光ビームＳ２は、母型の素材１１０の母光学面１１０ａ上を透過することとなるので、第２の強度分布に基づき、母型の素材１１０の平坦部より突出する母光学面１１０ａ上の（高さ）位置が測定算出されることになる。尚、この母型の素材１１０の母光学面１１０ａ上の（高さ）位置の測定算出の原理については、後述する電子ビーム描画装置の（測定器）の処で説明する。
【００２８】
＜第１の載置工程＞
図２に示すように、さらに、部材Ｅを、後述する電子ビーム描画装置の３次元ステージにセット（ステップＳ２３）する。
【００２９】
＜第１の描画位置調整工程＞
続いて、測定器（走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）：電子ビーム描画装置に付属している）を介して部材Ｅの第２のマーク１１１ｂを検出し（ステップＳ２４）、その検出結果と、入力部より入力される形状測定器２００からの測定情報、具体的には、部材Ｅの形状データ、即ち、母光学面１１０ａの第２のマーク１１１ｂに基づく３次元座標に基づいて、電子銃と部材Ｅとの位置関係、即ち、電子銃と母光学面１１０ａとの３次元座標位置関係を調整する。この際、電子ビームの偏向位置の調整や３次元ステージの移動が行われることで、電子ビームの走査位置の調整が行われる。これにより母光学面１１０ａの適正な位置に電子ビームを照射して走査することができる。さらに、母光学面１１０ａに描画する所定のパターン形状に関する形状データを作成する（ステップＳ２５）。因みに、母光学面１１０ａの第２のマーク１１１ｂに基づく３次元座標は、部材Ｅの第２のマーク１１１ｂの検出と共に、測定器により測定しても良い。
【００３０】
＜第１の照射量設定工程＞
さらに、所定のパターン形状を構成する回折構造、例えばブレーズの回折輪帯を第１回目と、第２回目とに分けて描画するべく、第１回目の電子ビームの照射量を設定する。具体的には、ブレーズの回折輪帯に対応する中間形状（第１のパターン形状）を描画するべく、第１回目の電子ビームの照射量を、ブレーズの回折輪帯を描画するための電子ビームの照射量である所定の照射量の半分の値に設定する（ステップＳ２６）。尚、電子ビームの照射量は、単位面積当りの電子の注入量を示すドーズ量として表現され、以下においては、電子ビームの照射量をドーズ量と称することがある。尚、この第１の照射量設定工程の詳細については、後述する（第１、第２の照射量設定工程の詳細）の処で説明する。
【００３１】
＜第１の描画工程＞
さらに、被描画面に対して第１回目の描画を行うべく、母光学面１１０ａの被描画位置に電子ビームの焦点が合うように３次元ステージを移動させて、電子ビームＢの照射量が所定の照射量の半分（第１のドーズ量）になるように、これを照射して走査して、母光学面１１０ａにブレーズの回折輪帯に対応する中間形状（第１のパターン形状）を描画する（図４（ｄ）参照）（ステップＳ２７）。
【００３２】
このようにして、電子ビーム描画装置１にて描画後、３次元ステージより部材Ｅを取り外す（ステップＳ２８）。
【００３３】
＜第１の現像工程＞
さらに、不図示の現像装置によって、部材Ｅの現像処理を行って、ブレーズの回折輪帯に対応する中間形状１１０ｂｐ（第１の形状）を得る（図４（ｅ）参照）（ステップＳ２９）。
【００３４】
＜第２の描画位置調整工程＞
さらに、部材Ｅを、後述する電子ビーム描画装置の３次元ステージにセットする（ステップＳ３０）。
【００３５】
続いて、測定器を介して部材Ｅの第２のマーク１１１ｂを検出し（ステップＳ３１）、その検出結果に基づいて、当該第２の描画位置調整工程における電子銃と母光学面１１０ａとの３次元座標の位置関係を、上述した第１の描画位置調整工程における電子銃と母光学面１１０ａとの３次元座標の位置関係と同様に調整する。具体的には、当該第２の描画位置調整工程における電子銃と母光学面１１０ａとの３次元座標の位置関係を、上述した第１の描画位置調整工程における電子銃と母光学面１１０ａとの３次元座標の位置関係に変換する変換式を求めて、この変換式に従って、電子ビームの偏向位置の調整や３次元ステージの移動を行うことで、電子ビームの走査位置の調整が行われる。これにより、第１の描画位置調整工程と第２の描画位置調整工程における電子銃と母光学面１１０ａとの位置関係の誤差を補正して、母光学面１１０ａの適正な位置に電子ビームを照射して走査することができる（Ｓ３２）。
【００３６】
＜第２の照射量設定工程＞
続いて、第２回目の電子ビームの照射量を設定する。具体的には、ブレーズの回折輪帯に対応する第２のパターン形状を描画するべく、第２回目の電子ビームの照射量を、ブレーズの回折輪帯を描画するための電子ビームの照射量である所定の照射量の半分よりも大きな値に設定する（ステップＳ３３）。このように、本実施形態においては、ブレーズの回折輪帯に対応する中間形状（第１のパターン形状）を描画し、これを現像処理することで、その形状（第１のパターン形状）を形成して、さらに、第２のパターン形状を描画することで、結果として、所定のパターン形状であるブレーズの回折輪帯を描画する。尚、この第２の照射量設定工程の詳細については、後述する（第１、第２の照射量設定工程の詳細）の処で説明する。
【００３７】
＜第２の描画工程＞
さらに、被描画面に対して第２回目の描画を行うべく、母光学面１１０ａの被描画位置に電子ビームの焦点が合うように３次元ステージを移動させて、電子ビームＢの照射量が所定の照射量の半分よりも大きな値（第２のドーズ量）になるように、これを照射して走査して、母光学面１１０ａ上にブレーズの回折輪帯に対応する第２のパターン形状を描画する。これにより、結果として、所定のパターン形状であるブレーズの回折輪帯が描画される（図４（ｆ）参照）（ステップＳ３４）。
【００３８】
このようにして、電子ビーム描画装置１にて描画後、３次元ステージより部材Ｅを取り外す（ステップＳ３５）。
【００３９】
＜第２の現像工程＞
図２に示すように、さらに、不図示の現像装置によって、部材Ｅの現像処理を行って、所定のパターン形状であるブレーズの回折輪帯１１０ｂを得る（図４（ｇ）参照）（ステップＳ３６）。
【００４０】
＜エッチング工程＞
図３に示すように、さらに、所定のパターン形状であるブレーズの回折輪帯１１０ｂを得るためにエッチング処理が必要となる場合には、不図示のエッチング装置によって、部材Ｅのエッチング処理を行って、母型の素材１１０の母光学面１１０ａの表面を彫り込み、ブレーズ状の回折輪帯１１０ｂ（実際より誇張されて描かれている）を得る（ステップＳ３７）。
【００４１】
ここまでの工程により、部材Ｅは母型として完成される。
【００４２】
［電子ビーム描画装置］
ここで、上述した第１の描画工程と、第２の描画工程において用いられる電子ビーム描画装置の全体構成について、図８を参照しながら説明する。尚、以下においては、母型の素材１１０の母光学面１１０ａ上にレジストＬの膜が形成された部材Ｅは、基材１００に対応する。
【００４３】
（全体構成）
図８に示すように、電子ビーム描画装置１は、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１００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出射を行う電子銃２と、この電子銃２からの電子ビームを通過させるスリット３と、スリット３を通過する電子ビームの基材１００に対する焦点位置を制御するための電子レンズ４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５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１００上の走査位置を制御する偏向器６と、偏向を補正する補正用コイル７と、を含み構成される。これらの各部は、鏡筒８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。尚、電子銃２は、本発明の「電子ビーム出射手段」に対応する。また、偏向器６は、本発明の「電子ビーム走査手段」に対応する。
【００４４】
さらに、電子ビーム描画装置１は、描画対象となる基材１００を載置するための載置台であるＸＹＺステージ９と、このＸＹＺステージ９上の載置位置に基材１００を搬送するための搬送手段であるローダ１０と、ＸＹＺステージ９上の基材１００の表面の基準点を測定するための測定手段である測定器１１と、ＸＹＺステージ９を駆動するための駆動手段であるステージ駆動装置１２と、ローダを駆動するためのローダ駆動装置１３と、鏡筒８内及びＸＹＺステージ９を含む筐体１４内を真空となるように排気を行う真空排気装置１５と、これらの制御を司る制御手段である制御回路２０と、を含み構成される。尚、ＸＹＺステージ９は、本発明の「載置手段」に対応する。
【００４５】
電子レンズ４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４ａ、４ｂ、４ｃ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。
【００４６】
測定器１１は、基材１００に対してレーザーを照射することで基材１００を測定するレーザー測長器１１ａと、レーザー測長器１１ａにて発光されたレーザー光が基材１００を反射し当該反射光を受光する受光部１１ｂと、を含み構成される。尚、この詳細については後述する。
【００４７】
ステージ駆動装置１２は、ＸＹＺステージ９をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構と、Ｙ方向に駆動するＹ方向駆動機構と、Ｚ方向（電子ビームの進行方向）に駆動するＺ方向駆動機構と、θ方向に駆動するθ方向駆動機構と、を含み構成される。これにより、ＸＹＺステージ９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。
【００４８】
制御回路２０は、電子銃２に電源を供給するための電子銃電源部２１と、この電子銃電源部２１での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部２２と、電子レンズ４（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２３と、このレンズ電源部２３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２４と、を含み構成される。
【００４９】
さらに、制御回路２０は、補正用コイル７を制御するためのコイル制御部２５と、偏向器６にて成形方向の偏向を行うと共に、主走査方向及び副走査方向の偏向を行うための偏向部２６と、偏向部２６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Ｄ／Ａ変換器２７と、を含み構成される。
【００５０】
さらに、制御回路２０は、偏向器６における位置誤差を補正する、即ち、位置誤差補正信号などをＤ／Ａ変換器２７に対して供給して位置誤差補正を促す、或いは、コイル制御部２５に対して当該信号を供給することで、補正用コイル７にて位置誤差補正を行う位置誤差補正回路２８と、これら位置誤差補正回路２８並びにＤ／Ａ変換器２７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２９と、パターン形状などを基材１００に対応して生成するためのパターン発生回路３０と、を含み構成される。
【００５１】
さらに、制御回路２０は、レーザー測長器１１ａ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レーザー駆動制御回路３１と、レーザー測長器１１ａ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３２と、受光部１１ｂ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３３と、を含み構成される。
【００５２】
さらに、制御回路２０は、ステージ駆動装置１２を制御するためのステージ制御回路３４と、ローダ駆動装置１３を制御するローダ制御回路３５と、上述のレーザー駆動回路３１、レーザー出力制御回路３２、測定算出部３３、ステージ制御回路３４、ローダ制御回路３５を制御する機構制御回路３６と、真空排気装置１５の真空排気を制御する真空排気制御回路３７と、上述した形状測定装置や膜厚測定装置からの測定情報を入力するための測定情報入力部３８と、入力された測定情報やその他の情報を記憶するための記憶手段であるメモリ３９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４０と、これらの各部の制御を司る例えばＣＰＵなどにより構成された制御部４１と、を含み構成される。
【００５３】
（描画処理）
こ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１０によって搬送された基材１００がＸＹＺステージ９上に載置されると、真空排気装置１５によって鏡筒８及び筐体１４内の空気やダストなどを排気した後、電子銃２から電子ビームが照射される。
【００５４】
電子銃２から照射された電子ビームは、電子レンズ４を介して偏向器６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４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９上の基材１００の表面、例えば曲面部（曲面）１００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。
【００５５】
（描画位置調整処理）
但し、描画が行われるよりも前に、測定器１１によって、基材１００上の描画位置（描画位置のうち少なくとも高さ位置）、若しくは、後述するような基準点の位置が測定され、制御回路２０は、当該測定結果に基づき、上述した＜第１の描画位置調整工程＞や、＜第２の描画位置調整工程＞における電子銃と母光学面１１０ａとの位置関係、即ち、電子銃２と基材１００の曲面部１００ａとの位置関係の誤差を補正する処理を行う。
【００５６】
具体的には、＜第１の描画位置調整工程＞においては、電子銃２と基材１００の曲面部１００ａとの３次元座標の位置関係に基づいて、電子銃２から出射される電子ビームが、基材１００の曲面部１００ａ上の適正な位置に照射されるように、また、偏向器６により適正な方向に偏向されるように、制御部４１が、電界制御回路２９により、位置誤差補正回路２８並びにコイル制御部２５を制御して、補正用コイル７にて電子ビームＢの偏向位置の誤差補正を行う。或いは、機構制御回路３６を介して、ステージ制御回路３４により、ステージ駆動装置１２を制御して、ＸＹＺステージ９の位置調整を行う。
【００５７】
また、＜第２の描画位置調整工程＞においては、上述した＜第１の描画位置調整工程＞と、当該＜第２の描画位置調整工程＞における電子銃２と基材１００の曲面部１００ａとの３次元座標の位置関係に基づいて、制御部４１が、当該＜第２の描画位置調整工程＞における電子銃２と基材１００の曲面部１００ａとの３次元座標の位置関係を、＜第１の描画位置調整工程＞における電子銃２と基材１００の曲面部１００ａとの３次元座標の位置関係に変換する変換式を求めて、この変換式に従って、電子銃２から出射される電子ビームが、基材１００の曲面部１００ａ上の適正な位置に照射されるように、また、偏向器６により適正な方向に偏向されるように、電界制御回路２９により、位置誤差補正回路２８並びにコイル制御部２５を制御して、補正用コイル７にて電子ビームＢの偏向位置の誤差補正を行う。或いは、機構制御回路３６を介して、ステージ制御回路３４により、ステージ駆動装置１２を制御して、ＸＹＺステージ９の位置調整を行う。尚、制御部４１、電界制御回路２９、位置誤差補正回路２８、コイル制御部２５及び補正用コイル７で、或いは、制御部４１、機構制御回路３６、ステージ制御回路３４及びステージ駆動装置１２で、本発明の「位置調整手段」を構成する。
【００５８】
その上で、制御回路２０は、当該測定結果に基づき、レンズ制御部２４によりレンズ電源部２３を制御して、電子レンズ４のコイル４ａ、４ｂ、４ｃなどに流れる電流値などを調整することで、電子ビームＢの焦点位置が基材１００の曲面部１００ａ上の描画位置と一致するように調整する。或いは、ステージ制御回路３４により、ステージ駆動装置１２を制御して、電子ビームＢの焦点位置が基材１００の曲面部１００ａ上の描画位置と一致するように、ＸＹＺステージ９の位置を調整する。
【００５９】
尚、図９に示すように、電子ビームは、深い焦点深度ＦＺを有しているが、電子レンズ４の幅Ｄに対して絞り込まれた電子ビームＢは、ほぼ一定の太さのビームウエストＢＷを形成し、このビームウエストＢＷの範囲の電子ビーム進行方向における長さが、ここでいう焦点深度ＦＺに相当する。焦点位置は、このビームウエストＢＷの電子ビーム進行方向における位置であり、ここではビームウエストＢＷの電子ビーム進行方向における中央位置とする。
【００６０】
（測定器）
ここで、測定器１１について、図１０を参照しながら説明する。図１０に示すように、測定器１１は、より詳細には、レーザー測長器１１ａを構成する第１のレーザー測長器１１ａａ及び第２のレーザー測長器１１ａｂと、受光部１１ｂを構成する第１の受光部１１ｂａ及び第２の受光部１１ｂｂなどを有している。
【００６１】
このような構成において、第１のレーザー測長器１１ａａにより電子ビームと交差する方向から基材１００に対して第１の光ビームＳ１を照射し、基材１００の平坦部１００ｂで反射される第１の光ビームＳ１の受光によって、第１の光強度分布が検出される。
【００６２】
この際に、第１の光ビームＳ１は、基材１００の平坦部１００ｂにて反射されるため、第１の強度分布に基づき、基材１００の平坦部１００ｂ上の（高さ）位置が測定算出されることになる。尚、ここで高さ位置とは、Ｚ方向、即ち電子ビームＢの進行方向における位置を示す。
【００６３】
さらに第２のレーザー測長器１１ａｂ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１００に対して第２の光ビームＳ２を照射し、基材１００を透過する第２の光ビームＳ２が第２の受光部１１ｂｂに含まれるピンホール１１ｃ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。
【００６４】
この場合、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の光ビームＳ２は、基材１００の曲面部１００ａ上を透過することとなるので、第２の強度分布に基づき、基材１００の平坦部１００ｂより突出する曲面部１００ａ上の（高さ）位置が測定算出されることになる。
【００６５】
より詳細には、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の光ビームＳ２がＸＹ基準座標系における曲面部１００ａ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、第２の光ビームＳ２が曲面部１００ａ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、第２の受光部１１ｂｂにて検出された第２の光強度分布に基づき、曲面部１００ａ上の（高さ）位置が測定算出される。
【００６６】
この算出の際には、第２の受光部１１ｂｂの信号出力は、図１２に示す特性図のような、信号出力Ｏｐと基材１００の高さとの相関関係を有するので、制御回路２０のメモリ３９などにこの特性、即ち、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１１ｂｂ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。
【００６７】
そして、この基材１００の高さ位置を、例えば描画位置として、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。
【００６８】
（描画位置算出の原理の概要）
次に、当該電子ビーム描画装置１における描画位置算出の原理について説明する。
【００６９】
基材１００は、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平坦部１００ｂと、この平坦部１００ｂより突出形成された曲面を成す曲面部１００ａと、を含み構成される。この曲面部１００ａ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。
【００７０】
上述したように、基材１００においては、ＸＹＺステージ９上に載置される前に、形状測定器２００により第２のマーク１１１ｂ、例えば３個の基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２の位置を測定しておく。これにより、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。これにより、基材２の高さ位置分布、及び、その設計値からの誤差分布の算出を行うことができる。
【００７１】
一方、基材１００をＸＹＺステージ９上に載置した後にも、同様の測定を行う。即ち、図１３（Ａ）に示すように、基材１００上の第２のマーク１１１ｂ、例えば３個の基準点Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２を決定して、測定器１１を用いて、この位置を測定しておく。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。
【００７２】
さらに、これら基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２と、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、即ち、描画位置として電子ビームの焦点位置が制御される。
【００７３】
具体的には、図１３（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＝ビーム径の最も細い所）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。
【００７４】
そして、図１３（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。
【００７５】
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。
【００７６】
尚、上述した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４０に予め制御プログラムとして格納されている。
【００７７】
（制御系）
次に、当該電子ビーム描画装置１における制御系の構成について、図１４を参照しつつ説明する。
【００７８】
図１４に示すように、メモリ３９には、形状記憶テーブル３９ａが格納されており、この形状記憶テーブル３９ａには、パターン形状を構成する形状、例えばブレーズを描画する際の電子ビームの各走査位置に対応する照射量であるドーズ量の分布（ドーズ分布）を予め定義したドーズ分布情報３９ａａや、同じく、ブレーズの各走査位置に対応するビーム径を予め定義したビーム径情報３９ａｂや、上述した形状測定器からの測定情報、具体的には、基材１００を構成する母型の素材１１０の母光学面１１０ａの３次元座標である基材形状情報３９ａｃや、その他の情報３９ｂが含まれている。
【００７９】
また、プログラムメモリ４０には、制御部４１が、後述する処理を行うための処理プログラム４０ａや、ドーズ分布情報３９ａａに基づいてパターン形状としての回折構造、例えばブレーズの輪帯を描画する際の第１回目のドーズ量と、第２回目のドーズ量を設定するためのドーズ演算プログラム４０ｂや、その他の処理プログラム４０ｃが格納されている。
【００８０】
このような構成において、制御部４１は、処理プログラム４０ａに従って、メモリ３９の形状記憶テーブル３９ａに格納されるドーズ分布情報３９ａａと、ビーム径情報１６１ｂとに基づいて、パターン形状を構成する形状、例えば図１５（Ａ）に示すブレーズ３００の各走査位置に対応するドーズ量を算出すると共に、プローブ電流、走査ピッチ及び電子ビームＢの径を算出する。
【００８１】
また、パターン発生回路３０は、パターン形状としての回折構造の形状データ、例えば図１５（Ｂ）に示すブレーズ輪帯３００ａ（ブレーズ３００の輪帯）の形状データを作成する。
【００８２】
さらに、制御部４１は、ドーズ演算プログラム４０ｂに従って、メモリ３９の形状記憶テーブル３９ａに格納されるドーズ分布情報３９ａａに基づいて、後述するように、パターン形状としての回折構造、例えば図１５（Ｂ）に示すブレーズ輪帯３００ａを描画するための第１回目のドーズ量と、第２回目のドーズ量を設定する。尚、制御部４１、メモリ３９（ドーズ分布情報３９ａａを含む）、及び、プログラムメモリ４０（ドーズ演算プログラム４０ｂを含む）で、本発明の「照射量設定手段」を構成する。
【００８３】
さらに、制御部４１は、算出したプローブ電流、走査ピッチ、電子ビームＢの径及びドーズ量に従って、電子銃制御部２２、電界制御回路２９、レンズ制御部２４、電界制御回路２９などの制御を行う。これにより、描画を行う際のプローブ電流、走査ピッチ、電子ビームＢの径及び電子ビームの走査速度が適切化されて、第１回目のドーズ量、又は、第２回目のドーズ量にて、所定のパターン形状である、例えば図１５（Ｂ）に示すブレーズ輪帯３００ａに対応する中間形状（第１のパターン形状）、又は、図１５（Ｂ）に示すブレーズ輪帯３００ａに対応する第２のパターン形状が描画される。これにより、結果として、図１５（Ｂ）に示すブレーズ輪帯３００ａが描画される。尚、制御部４１は、本発明の「制御手段」に対応する。
【００８４】
因みに、ドーズ量の調整は、制御部４１からの指示の下、電子銃制御部２２が電子銃電源部２１を制御して、電子銃２に供給される電力の電流値や電圧値などを調整するか、制御部４１からの指示の下、電界制御回路２９がＤ／Ａ変換器２７を制御して、偏向器６の偏向により走査される電子ビームＢの走査速度を調整することで行われる。これらは、双方が行われても良い。
【００８５】
（第１、第２の照射量設定工程の詳細）
ここで、上述した制御部４１により行われるドーズ量の設定の詳細について説明する。
【００８６】
制御部４１は、まず、ドーズ演算プログラム４０ｂに従って、メモリ３９の形状記憶テーブル３９ａに格納されるドーズ分布情報３９ａａに基づいて、曲面部１００ａ上に所定のパターン形状としての回折構造、例えば図１５（Ｂ）に示すブレーズ輪帯３００ａを描画するべく、このブレーズ輪帯３００ａに対応する中間形状（第１のパターン形状）を描画するための第１回目のドーズ量と、ブレーズ輪帯３００ａに対応する第２のパターン形状を描画するための第２回目のドーズ量とを設定する。これにより、結果として、所定のパターン形状であるブレーズ輪帯３００ａが描画される。
【００８７】
ここで、例えば図１５（Ｂ）に示すブレーズ輪帯３００ａを描画するための所定のドーズ量（従来の通りに、描画工程と現像工程を一回ずつ行う場合のドーズ量）をＤｍとすると、制御部４１は、第１回目のドーズ量Ｄ１をＤ１＝Ｄｍ／２と設定する。即ち、制御部４１は、描画工程と現像工程を繰り返す回数をｎ回とすると、第１回目のドーズ量Ｄ１をＤ１＝Ｄｍ／ｎと設定する。
【００８８】
これにより、第１回目の描画工程においては、曲面部１００ａの内部、即ち、レジスト膜の内部に従来のドーズ量Ｄｍを与えた場合の１／２のエネルギーが蓄積される。
【００８９】
ところで、ポジ型のレジスト膜の場合、その溶解速度は、下記（式１）によって表される。
Ｒ＝Ｒ１（Ｃｍ＋Ｄ／Ｄ０）α…（式１）
ここで、Ｒ１は、ドーズ量が０の場合の溶解速度（〜０．１ｎ／ｓ）であり、Ｃｍは、現像パラメタ（〜１）であり、Ｄは、レジスト膜内の単位体積あたりのエネルギー蓄積量であり、Ｄ０は、レジスト鎖結合エネルギーであり、αは、現像パラメタ（〜１．５）である。因みに、Ｃｍは、通常１であり、αは、レジストの種類、或いは、現像工程における処方によって異なるが、概ね１．３〜２．０とされる。
【００９０】
ここで、上述したように、第１回目のドーズ量Ｄ１を、Ｄ１＝Ｄｍ／２と設定した場合には、その溶解速度は、（式１）から明らかなように、従来の１／２以下となる。従って、現像工程においては、現像時間を２倍以上とすることで、中間形状が得られるまで現像を促進させる必要がある。
【００９１】
この際、現像処理後に得られる中間形状（第１のパターン形状）は、曲面部１００ａにブレーズ輪帯３００ａを描画する際のドーズ量Ｄｍを与えて、現像時間を半分に短縮して、中間形状を得た場合と同様の形状になる。
【００９２】
しかしながら、これら両者には、未だ現像されていない部分のエネルギー蓄積量に関して相違があり、その蓄積量は、後者に対して前者は１／２になる。従って、第２回目のドーズ量Ｄ２を与えて、現像されていなかった部分を現像した場合には、過度に溶解速度が大きくなることもなく、所定の形状を得ることができる。
【００９３】
その効果を、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示す。ここで、図１６（Ａ）は、通常通りに描画工程と現像工程とを１回行った場合のブレーズ３００の形状を示しており、同図に示す点線は、理想形状を示している。また、図１６（Ｂ）は、描画工程と現像工程とを１回行った場合のブレーズ３００の形状を示しており、同図に示す実線が、描画工程と現像工程とを２回行った場合のブレーズ３００の形状を示している。また、同図に示す点線は、理想形状を示している。
【００９４】
図１６（Ａ）に示すように、通常通りに描画工程と現像工程とを１回行った場合には、ブレーズ３００の溝部３００ｃの形状は丸みを帯びて、理想形状から著しくかけ離れていることが分かる。一方、図１６（Ｂ）に示すように、描画工程と現像工程とを２回行った場合には、ブレーズ３００の溝部３００ｃの形状が丸みを帯びる程度が抑えられて、理想形状により近づいていることが分かる。
【００９５】
このように、描画工程と現像工程とを２回に分けて行う場合には、曲面部１００ａの内部に蓄積されるエネルギー蓄積量を抑えることができるので、電子ビームの内部散乱による影響を低減させて、ブレーズ３００の溝部３００ｃの形状が丸みを帯びる程度を抑えることができ、より理想的な形状を得る、即ち、所定の光学的性能が得られるブレーズ輪帯３００ａを描画することができる。
【００９６】
ところで、曲面部１００ａの内部、即ち、レジスト膜の内部での電子のエネルギー吸収量は、下記（式２）で表すことができる。
ｄＥ／ｄｓ＝−２πｅ４ρＮＡ／ＥΣ｛Ｃｉ［Ｚｉｌｏｇ（１．６６Ｅｉ／Ｉｉ）］／Ａｉ｝…（式２）
ここで、Ｅは、電子のエネルギーであり、ｓは、時間であり、ρは、レジスト密度であり、ＮＡは、アボガドロ定数であり、Ｃｉは、レジストを構成する各原子の含有率であり、Ｚｉは、その原子番号であり、Ｅｉは、その原子が遭遇したときの電子のエネルギーであり、Ｉｉは、そのイオン化エネルギーであり、Ａｉは、その原子数である。
【００９７】
因みに、原子が遭遇したときの電子のエネルギーＥｉは、電子のエネルギーＥとしても良いが、レジストは、Ｃ、Ｏ、Ｈ、その他Ｎなどの原子が決められた比率で含有されることで構成されており、それらの存在確立から、遭遇する原子毎に集計イオン化エネルギーとの関係で吸収が影響されるので、ここでは、その原子毎に、その遭遇したときの電子のエネルギーをＥｉとしている。
【００９８】
また一方で、上述した曲面部１００ａを描画する際の電子ビームのエネルギーは、３０ＫｅＶ〜１００ＫｅＶ程度であり、レジスト膜の厚さは０．５〜２μｍ程度であり、電子ビームの照射面積は、数μｍ２以上であるため、電子は、イオン化エネルギーに比べて遥かに大きなエネルギーでレジスト膜の内部を散乱することになる。
【００９９】
従って、レジスト膜の内部での電子のエネルギー吸収量ｄＥ／ｄｓは、（式２）においては、Σより左側の項（−２πｅ４ρＮＡ／Ｅ）の方が支配的となり、レジスト膜の内部においては、電子のエネルギーが低くなるほど吸収されやすくなる。従って、レジスト膜の内部での電子のエネルギー吸収量ｄＥ／ｄｓは、レジスト膜の内部に行くほど大きくなることになる。
【０１００】
このことを鑑みるに、第２回目の描画を行う際には、第１回目の描画によって、レジスト膜の内部に既に蓄積されたエネルギー量を考慮して、最適なドーズ量を与える必要があるが、この際には、既に中間形状（第１のパターン形状）が形成された所に電子ビームを照射するので、第２回目の描画によってドーズを与えるレジスト膜の厚さは、第１回目の描画の場合よりも小さく、レジスト膜の内部での散乱による近接効果の影響は、低減されることになる。
【０１０１】
また一方で、第１回目の描画と同様のエネルギー量を蓄積させるためには、上記（式２）からＤｍ／２より大きめの値に設定する必要があり、制御部４１は、第２回目のドーズ量Ｄ２をＤ２＞Ｄｍ／２と設定することになる。
【０１０２】
このように、描画工程と現像工程とを２回に分けて行う場合には、２回目の描画を行う際のレジスト膜の厚さを小さくすることができるので、電子ビームの内部散乱による影響を低減させて、ブレーズ３００の溝部３００ｃの形状が丸みを帯びる程度を抑えることができ、より理想的な所定のパターン形状、即ち、所定の光学的性能が得られるブレーズ輪帯３００ａを描画することができる。
【０１０３】
［金型の製造方法］
次に、金型の製造方法について、図３に示すフローチャートの流れに沿って、図４を参照しつつ説明する。
【０１０４】
＜電鋳工程＞
図３に示すように、さらに、スルファミン酸ニッケル浴中に、表面を活性処理した母型、即ち、部材Ｅを浸し、基材１１１と外部の電極１１４との間に電流を流すことで、電鋳１２０を成長させる（図４（ｆ）参照）（ステップＳ３８）。このとき、基材１１１の外周面１１１ｆに絶縁剤を塗布することで、絶縁剤が塗布された部分の電鋳形成を抑制できる。電鋳１２０は、その成長の過程で、母光学面１１０ａに精度良く対応した光学面転写面１２０ａと、ブレーズの回折輪帯１１０ｂに精度良く対応した輪帯転写面１２０ｂとを形成する。
【０１０５】
その後、不図示のコンピュータに構築されているデータベースを、処理中の部材Ｅに対応するヤトイ１５０のＩＤ番号ＮＸに基づいて検索し、得られた（即ち、切削加工工程で使用された）ヤトイ１５０を、所定の取り付け条件で部材Ｅ（基材１１１）に取り付ける（ステップＳ３９）。この所定の取り付け条件とは、第１の工程の取り付け条件であり、具体的には、合マークＭＸを合致させ基材１１１とヤトイ１５０との位相を合わせること、読み出した締め付け時作業環境温度（第１の工程時の作業環境温度）に対して±１．０度の作業環境温度とすること、読み出した締め付けトルク（切削加工工程時の締め付けトルク）で締め付けを行うこと、同じボルト１５２を用いて取り付けることをいう。
【０１０６】
さらに、不図示のコンピュータに構築されているデータベースに記憶された、処理中の部材Ｅの切削時作業環境温度にした上で、基材１１１の外周面１１１ｆを基準として、部材Ｅと電鋳１２０とヤトイ１５０とを一体で、ＳＰＤＴ加工機の回転軸と部材Ｅの光軸とを一致させるようにしてチャックに取り付け、電鋳１２０の外周面１２０ｃを切削加工する（図４（ｇ）参照）（ステップＳ４０）。
【０１０７】
加えて、図４（ｇ）に示すように、電鋳１２０に、裏打ち部材との位置決め部としてのピン孔１２０ｄ（中央）及びネジ孔１２０ｅを加工する。尚、ピン孔１２０ｄの代わりに円筒軸を形成しても良い。加工後に、部材Ｅと電鋳１２０とヤトイ１５０とを一体で、ＳＰＤＴ加工機から取り外す。
【０１０８】
さらに、電鋳１２０を、以下に述べるように裏打ち部材と一体化することで、可動コア１３０を形成する（ステップＳ４１）。
【０１０９】
図１７は、部材Ｅを取り付けた状態で示す可動コア１３０の断面図である。図１７において、可動コア１３０は、先端（図で右側）に配置した電鋳１２０と、後端（図で左側）に配置した押圧部１３６と、その間に配置された摺動部材１３５とから構成される。摺動部材１３５及び押圧部１３６が裏打ち部材となる。
【０１１０】
電鋳１２０は、そのピン孔１２０ｄに、円筒状の摺動部材１３５の端面中央から突出したピン部１３５ａを係合させることで、摺動部材１３５と所定の関係で位置決めされ、さらに、摺動部材１３５を軸線に平行に貫通する２つのボルト孔１３５ｂに挿通したボルト１３７を、ネジ孔１２０ｅに螺合させることで、電鋳１２０は摺動部材１３５に取り付けられる。
【０１１１】
摺動部材１３５は、ピン部１３５ａの設けられた端面（図で右端）に対向する端面（図で左端）の中央に突出して形成されたネジ軸１３５ｃを、略円筒状の押圧部１３６の端部に形成されたネジ孔１３６ａに螺合させることで、押圧部１３６に対して所定の位置関係で取り付けられる。図１７において、摺動部材１３５の外周面１３５ｅは、電鋳１２０及び押圧部１３６のフランジ部１３６ｂ以外の部分の外周面よりも大径となっている。裏打ち部材としての摺動部材１３５及び押圧部１３６を取り付けた後、ＳＰＤＴ加工機のチャックにヤトイ１５０を取り付けるようにする（ステップＳ４２）。
【０１１２】
さらに、不図示のコンピュータに構築されているデータベースから、処理中の部材Ｅの切削時作業環境温度にした上で、基材１１１の外周面１１１ｆを基準として、摺動部材１３５と押圧部１３６の外周面を仕上げる（ステップＳ４３）。このため、ヤトイ１５０を基材１１１より一旦取り外したにもかかわらず、母型１１０の同心円パターン（ブレーズの回折輪帯１１０ｂ）中心と、金型摺動部外形中心との同軸度を１μｍ以内に収めることができる。さらに、押圧部１３６の端面を切削加工し、全長を規定値に収める（ステップＳ４４）。
【０１１３】
その後、図１７の矢印Ｘで示す位置でカットすることにより、摺動部材１３５及び押圧部１３６に取り付けられた電鋳１２０から、部材Ｅとヤトイ１５０を脱型する（ステップＳ４５）。さらに、電鋳１２０と基材２１０を脱型後、可動コア１３０の先端の電鋳１２０を仕上げて、光学素子成形用金型を得る（ステップＳ４６）。
【０１１４】
ここまでの工程により。光学素子成形用金型が製作される。
【０１１５】
［光学素子の製造］
図１８は、このようにして形成された可動コア１３０を用いて光学素子を成形する状態を示す図である。図１８において、光学面転写面１４１ａを有する光学素子成形用金型１４１を保持する保持部１４２は、可動側キャビティ１４３に固定されている。可動側キャビティ１４３は、小開口１４３ａと、それに同軸な大開口１４３ｂとを有している。可動側キャビティ１４３内に可動コア１３０を挿入したときに、摺動部材１３５の外周面１３５ｅが、小開口１４３ａの内周面と摺動し、押圧部１３６のフランジ部１３６ｂの外周面１３６ｄが、大開口１４３ｂの内周面と摺動する。かかる２つの摺動部によって案内されることで、可動側キャビティ１４３に対して、大きく傾くことなく可動コア１３０は軸線方向に移動可能となる。
【０１１６】
光学素子成形用金型１４１、電鋳１２０の間に溶融した樹脂を射出し、可動コア１３０を矢印方向に加圧することで、光学素子ＯＥが成形される。本実施の形態によれば、母型の素材１１０から精度良く転写形成された光学素子成形用金型としての電鋳１２０を用いることで、光学素子ＯＥの光学面には、電鋳１２０の光学面転写面１２０ａが転写形成され、且つ、輪帯転写面１２０ｂに対応した回折輪帯が光軸に同心的に精度よく形成されることとなる。
【０１１７】
ここまでの工程により。光学素子が製作される。
【０１１８】
尚、以上のようにして光学素子成形用金型を加工する場合、電鋳１２０に、第２のマーク１１１ｂに対応する突起（不図示）が転写形成されているため、これを加工の基準として用いることで、その外周面等の精度の良い加工を行うこともできる。
【０１１９】
以上に説明したように、本実施形態における母型の製造方法によれば、描画工程と現像工程とを２回に分けて行うことで、電子ビームの内部散乱による影響を低減させて、所定の光学的性能が得られる回折構造を描画して形成することができる。
【０１２０】
尚、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば、描画工程と現像工程とを３回以上に分けて行うことにしても良い。
【０１２１】
また、例えば、形状測定器２００からの測定情報は、電子ビーム描画装置１の測定情報入力部１５８から入力される他、制御回路２０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３９などに格納されることにしても良い。
【０１２２】
また、例えば、部材Ｅの形状測定、即ち、母型の素材１１０の母光学面１１０ａの３次元座標の測定は、形状測定器２００によらず、電子ビーム描画装置１の測定器１１によって行うことにしても良い。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る母型の製造方法によれば、電子ビームの内部散乱による影響を低減させることで、所定の光学的性能が得られる回折構造を描画して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における母型の製造方法及び金型の製造方法を構成する工程を示すフローチャートである。
【図２】本実施の形態における母型の製造方法及び金型の製造方法を構成する工程を示すフローチャートである。
【図３】本実施の形態における母型の製造方法及び金型の製造方法を構成する工程を示すフローチャートである。
【図４】図１乃至図３に示す主要な工程において、処理される母型の素材と電極部材の組立体、即ち、部材Ｅを示す断面図である。
【図５】ヤトイを取り付けた部材Ｅの斜視図である。
【図６】図５に示す部材Ｅの上面図である。
【図７】形状測定器の全体構成を示す説明図である。
【図８】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】電子ビームのビームウエストを説明するための説明図である。
【図１０】測定器の全体構成を説明するための説明図である。
【図１１】測定器の測定原理を説明するための説明図である。
【図１２】信号出力と基材の高さとの関係を示す特性図である。
【図１３】同図（Ａ）（Ｂ）は、電子ビーム描画装置により描画される基材を示す説明図であり、同図（Ｃ）は、電子ビーム描画装置の描画原理を説明するための説明図である。
【図１４】電子ビーム描画装置の制御系の構成を示す説明図である。
【図１５】基材の曲面部にブレーズの輪帯が描画される過程を説明するための説明図である。
【図１６】同図（Ａ）は、描画工程と現像工程を１回行った場合のブレーズの形状を示す説明図であり、同図（Ｂ）は、描画工程と現像工程を２回行った場合のブレーズの形状（但し、実線の形状）を示す説明図である。
【図１７】可動コアの断面図である。
【図１８】可動コアを用いて光学素子を成形する状態を示す図である。
【符号の説明】
３０  パターン発生回路
３９  メモリ
３９ａ  形状記憶テーブル
３９ａａ  ドーズ分布情報
３９ａｂ  ビーム径情報
３９ａｃ  基材形状情報
３９ｂ  その他の情報
４０  プログラムメモリ
４０ａ  処理プログラム
４０ｂ  ドーズ演算プログラム
４０ｃ  その他の処理プログラム
４１  制御部
１００  基材
１００ａ  曲面部
１１０  母型の素材
１１０ａ  母光学面
３００  ブレーズ
３００ｃ  溝部
３００ａ  ブレーズ輪帯
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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