JP2004291245A - Method for manufacturing matrix of mold for molding optical element, matrix, mold for molding optical element and coating apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing the matrix of a mold for molding an optical element, capable of removing the clogging with a resist and capable of applying a coating agent while well keeping the flatness of a base material, the matrix, a mold for molding the optical element and a coating apparatus. <P>SOLUTION: Since a circular linear groove 43 is provided to a spin coater chuck 40 in order to suck and hold the base material 10, the film thickness irregularity of a resist L can be suppressed and, even if the resist L flows in the linear groove 43, the resist L can be easily removed and labor at the time of production can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子成形用金型の母型の製作方法、母型、光学素子成形用金型及び塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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に成形すると、均一な形状の製品を迅速に製造することができるため、かかる金型成形は、そのような用途の光学素子の大量生産に適しているといえる。ここで、金型は消耗品であり、また不測の事態による破損なども予想されることから、高精度な光学素子を成形するためには、定期的或いは不定期の金型交換が必要であるといえる。従って、光学素子を成形するための金型（光学素子成形用金型ともいう）も、一定精度のものをある程度の量だけ予め用意しておく必要があるといえる。
【０００３】
ここで、単結晶ダイヤモンド工具などを用いた切削加工で金型を製造した場合、手間がかかる上に、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。
【０００４】
特に、光ピックアップ装置に用いるある種の光学素子には、収差特性を良好にすべく、光学面の光軸に同心に、断面がブレーズ形状の微細な回折輪帯を設けることが行われている。このような回折輪帯に対応した同心溝を、金型の光学面転写面に形成する場合、切削加工に手間と時間がかかるという問題がある。光学素子成形用金型を超鋼などで形成する場合、精度良く所望の光学面転写面形状を得るためには、ダイアモンド工具による切削加工等によらなくてはならない。
【０００５】
このような問題に対し、例えば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、化学反応を通じて電鋳等を成長させることで、金型を製作しようとする試みがある。このような電鋳による金型製作手法を用いると、例えば光学素子の回折輪帯に対応した輪帯を備えた非球面を精度良く形成した母型を一つ用意するだけで、寸法バラツキの少ない光学素子成形用金型を比較的容易に転写形成することができる。
【０００６】
かかる手法によれば、例えば回折輪帯に対応する輪帯を形成するために、母型の表面に塗布剤としてレジストを塗布し、電子描画を行い、現像処理し、電鋳処理を行って、光学素子成形用金型を得ることができる。ここで、光学素子の表面に高精度な回折輪帯を形成するためには、レジストの膜厚バラツキを狭い範囲に抑える必要がある。特に、高精度な光学素子を成形する場合には、より高精度な光学素子成形用金型が必要となり、従って、そのような金型を成形するための母型に対する精度要求は極めて高くなる。
【０００７】
膜厚バラツキを抑える手法として、例えば半導体製造分野で用いられているスピンコート処理がある。スピンコート処理は、基材をスピンチャックで吸着保持し、基材を回転させながら回転中心にレジストを滴下して、遠心力を用いて塗り広げ、膜厚を一定に制御するものである。このようなスピンコート処理に用いるスピンチャックの形状としては、例えば以下の特許文献１、２に記載されている。
【特許文献１】
特開平１０−１５００９７号公報
【特許文献２】
特開平９−６３９４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１，２において、スピンチャックの上面に、回転中心から放射状に並べられた複数の穿孔が形成され、この穿孔はスピンチャック内で放射方向に伸びる横穴によって連結され、更に横穴は中央の大径孔に連通して負圧ポンプに接続されている。従って、スピンチャックの上面に基材が配置され、負圧ポンプを動作させると、負圧になった穿孔に基材が吸着保持されるようになっている。ここで、スピンチャックの上面の平面度が高ければ、基材はスピンチャックの上面にならい、高い平面度に維持されるので、スピンコート時の膜厚バラツキを抑えることができる。
【０００９】
ところが、基材上に滴下されたレジストがその表面を伝わってスピンチャックに至り穿孔内に吸引されると、そこで固化したレジストにより、穿孔が目詰まりし吸着作用を損なった結果、局部的に平面度が低下する恐れがある。更に、固化したレジストを除去しようとしても、スピンチャックの上面側から穿孔内のレジストを針状の部材でつついて押し出そうとしても、レジストは奥に入り込むだけであって、目詰まりは解消しないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明者らはスピンチャックの溝形状を変更することを考えた。図８（ａ）は、本発明者らが考えたスピンチャックの上面図であり、図８（ｂ）は、かかるスピンチャックを軸線方向にＢ−Ｂ線で切断して示す断面図である。図８において、略円盤状のスピンチャック１は、中央に形成された穿孔１ａと、上面に形成され穿孔１ａを中心とした十字溝１ｂとを有している。このようなスピンチャック１によれば、レジストが十字溝１ｂ内に流れ込んだ後固化しても、溝に沿って掻き出すことで除去することができ、また穿孔１ａが目詰まりした場合でも、針状部材等でつつくことで下方に押し出すことが可能となっている。
【００１１】
ところが、このようにレジストの目詰まりを容易に除去できるスピンチャック１を用いて、本発明者らが実際にスピンコートを行ったところ、以下のような問題があることが判明した。図９は、本発明者らが行った試験結果を示す図であり、スピンチャック１に吸着保持した０．５ｍｍの石英板に、レジストを滴下することで得られた膜の厚さを回転中心から３ｍｍの位置で実測し、かかる実測値をプロットしたものである。図９から明らかなように、回転中心に対して上下左右方向に膜厚が厚い領域が形成されている。これは、十字溝１ｂがあるために、石英板が平面性を維持できず、たわんだところにレジストが多く付着したことで膜厚がばらついたものと考えられる。半導体製造分野においては、図９に示すような膜厚バラツキは、許容される値であるかもしれないが、高精度な光学素子成形用金型を製造する場合には、かかる膜厚バラツキは到底許容されないものである。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、レジストの目詰まりを除去可能であって、且つ基材の平面性を良好に維持しつつ塗布剤を被覆できる光学素子成形用金型の母型の製作方法、母型、光学素子成形用金型及び塗布装置塗布装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の塗布装置は、光学素子成形用金型の母型の製作方法であって、回転中心を有するとともに回転中心を囲う線状溝が表面に形成された保持部上に該線状溝を覆う基材を載置する載置ステップと、負圧により該基材を前記保持部に前記線状溝を通して吸着する吸着ステップと、前記保持部を回転させると共に前記保持部上の基材に塗布剤を塗布する回転塗布ステップと、前記塗布剤が塗布された基材上で、かつ前記線状溝の内側に相当する領域に対して所定のパターンを描画する描画ステップと、現像処理により前記基材上に形成された所定のパターンを現像する現像ステップと、を含むので、前記線状溝に塗布剤が流れ込んで固化したとしても、前記線状溝に沿って容易に除去できると共に、前記線状溝が回転中心を囲う形状となっているので、前記基材の平面度の悪化を抑制することで周方向における膜厚バラツキが抑えられ、高精度な塗布を行うことが可能である。又、前記線状溝の内側に相当する領域に対して所定のパターンを描画することで、少なくとも所定のパターンが描画される範囲の平面度の悪化を抑制でき、均一な膜厚の塗布剤を塗布することによって高精度な母型を得ることができる。
【００１４】
更に、前記回転塗布ステップの後、さらに塗布剤を塗布した前記基材をべーキングするステップを含むと好ましい。
【００１５】
又、前記現像ステップの後、さらに塗布剤を硬化するために前記所定のパターンが現像された前記基材にドライエッチングを施すステップを含むと好ましい。
【００１６】
更に、前記描画ステップにおける描画は電子ビームによる描画であると好ましい。
【００１７】
又、前記所定のパターンは回折輪帯形状であると好ましい。
【００１８】
更に、前記保持部に載置される基材は平板であると好ましいが、レンズのごとき光学素子に対応した３次元形状を有していても良い。
【００１９】
又、電鋳処理により前記所定のパターンを有する基材上に電鋳部材を形成する電鋳ステップと、形成された前記電鋳部材において、前記線状溝の内側に相当する領域以外を切削加工することにより、光学素子成形用金型を形成するステップと、を更に含むと好ましい。
【００２０】
更に、前記線状溝は円形状であると、前記基材の平面度の悪化をより抑制できるので好ましいが、これに限らず前記溝は多角形状、あるいは渦巻き形状を有していても良い。
【００２１】
又、前記線状溝は負圧供給部に接続されていると好ましい。
【００２２】
以上の光学素子成形用金型の母型の製作方法により高精度な母型が形成される。
【００２３】
以上の母型を用いて高精度な光学素子成形用金型が形成される。
【００２４】
以上の光学素子成形用金型を用いて高精度な光学素子が成形される。
【００２５】
第２の本発明の塗布装置は、基材を吸着保持して回転させるとともに該基材に塗布剤を塗布するための塗布装置において、回転中心を有するとともに回転中心を囲う単ーの線状溝が表面に形成された、該基材を保持するための保持部と、前記保持部を回転させる回転駆動部と、前記単一の線状溝に連通し、該線状溝内に生じる負圧により該基材を前記保持部に吸着保持するための負圧供給部と、前記保持部に保持された該基材上に塗布剤を供給する供給手段と、を含むので、前記線状溝に塗布剤が流れ込んで固化したとしても、前記線状溝に沿って容易に除去できると共に、前記線状溝が回転中心を囲う形状となっているので、前記基材の平面度の悪化を抑制することで周方向における膜厚バラツキが抑えられ、高精度な塗布を行うことが可能である。又、前記線状溝の内側に相当する領域に対して所定のパターンを描画することで、少なくとも所定のパターンが描画される範囲の平面度の悪化を抑制でき、均一な膜厚の塗布剤を塗布することによって高精度な母型を得ることができる。
【００２６】
更に、前記線状溝は円形状であると好ましい。
【００２７】
さらに前記線状溝と前記負圧供給部と連通する複数の連通孔を有すると好ましい。
【００２８】
【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。図１は、本実施の形態にかかる塗布装置の全体の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００２９】
本実施の形態の塗布装置３０は、図１に示すように、塗布剤例えばレジストが塗布される基材１０を回転軸Ａを中心にして回転しつつ保持する保持部であるスピンコータチャック４０と、塗布剤であるレジスト（図１に示すＬ）を、基材１０に対して回転中心軸Ａの位置にて上方向から連続的に流下することでレジストを供給する塗布剤供給手段である塗布剤塗布手段３１と、レジストの粘度を制御する粘度制御手段３２と、前記塗布剤塗布手段３１にて供給されるレジストの量を調整制御する塗布量制御手段３３と、前記レジストを連続的に流下させる際のレジストの供給時間を制御する塗布剤供給時間制御手段３４と、前記スピンコータチャック４０を回転中心軸Ａを中心としてθ方向に回転駆動するための回転駆動部であるモータ３５と、モータ３５を制御してスピンコータチャック４０の回転数を制御する回転制御手段３６と、塗布されるレジストの膜厚がほぼ均一となるように例えば所定のレジスト量と回転数との相関関係を示した相関テーブルやさらには周囲環境条件例えば温度制御条件をも加味した条件情報などの各種制御条件情報を格納した記憶手段３７と、スピンコータチャック４０に接続されて、基材１０を吸着保持するための負圧を創成する負圧源である負圧ポンプ３８と、これらを制御する制御手段３９とを有する。
【００３０】
なお、この塗布装置３０は、レジスト塗布時にレジスト塗布の制御条件の一つである周囲環境条件例えば温度条件を膜厚がほぼ均一となるように制御するために上述の制御手段３９とリンクする図示しない雰囲気温度制御手段を備えていると好ましい。その際の雰囲気温度制御条件としては、例えば２２〜２４℃、ベーキング時は、１００〜２００℃等にて設定制御されることが好ましい。
【００３１】
基材１０は、光学素子例えば平行平板等の金型を製造するための母型を形成するのに好ましい材質、例えば樹脂素材であるポリイミドやｎ型シリコンにて円盤状に形成されている。
【００３２】
図２は、スピンコータチャック４０の斜視図である。図１，２において、スピンコータチャック４０は、円筒状の軸４１の上端に円盤４２を連結したごとき一体形状を有し、平坦な面である円盤４２の上面には、回転軸Ａを中心とした円形の線状溝４３が形成されている。円形の線状溝４３の底部は、放射状に延在し互いに直交する２本（図１，２では１本のみ図示）の横孔（連通孔）４４により合計４カ所で連結されている。一対の横孔４４の交差部は、回転軸線Ａと同軸で軸４１を貫通する縦孔４５と連通している。
【００３３】
スピンコータチャック４０の軸４１は、モータ３５の回転軸となっており、モータ３５より所定の磁気力を受けることで、任意の回転速度で回転するようになっている。軸４１の下端に開口した縦孔４５は、相対回転可能なコネクタを介して配管４６に接続され、配管４６は、負圧供給部である負圧ポンプ３８に接続されている。
【００３４】
本実施の形態の動作を説明すると、基材１０をスピンコータチャック４０上に載置した後、負圧ポンプ３８を駆動することで、配管４６、縦孔４５、及び横孔４４を介して線状溝４３内が吸引されるため、基材１０が平面性を維持したまま、スピンコータチャック４０に吸着保持されるようになっている。その後、モータ３５を駆動することで、スピンコータチャック４０と基材１０とは一体で回転する。
【００３５】
このとき、制御手段３９は、モータ３５による回転数と、レジストの塗布量に基づき、粘度を制御する。また、塗布剤供給時間制御手段３４にて制御される供給時間に基づいて、塗布剤塗布手段３１による塗布剤の供給に応じ回転数制御手段３６を介してスピンコータチャック４０の回転数を制御することができる。
【００３６】
図３，４に、本発明者らが行った試験結果を示す。図３は、スピンチャック４０に吸着保持した０．５ｍｍの石英板に、レジストを滴下することで得られた膜の厚さを回転中心から３ｍｍの位置で実測し、かかる実測値をプロットしたものであり、図９と同様な試験結果を示している。尚、かかる試験で用いたスピンコータチャックは、上面外径がφ３０ｍｍ、円周溝の外径がφ１６ｍｍ、溝幅が１．５ｍｍであった。図３によれば、図９と比較して明らかなように膜厚バラツキを低減できる。
【００３７】
図４は、上述した試験において、中心から７〜８ｍｍの距離に溝を設けた場合の膜厚分布を求めた図である。図４に示す試験結果によれば、膜厚バラツキを４μｍ以内に収めるためには、中心から４ｍｍの範囲に、回折輪帯などの微細構造を設ければ良いことが分かる。
【００３８】
本実施の形態の塗布装置３０によれば、スピンコータチャック４０が基材１０を吸引保持するために円形の線状溝４３を設けているので、上述のようにレジストＬの膜厚バラツキを抑制することができるほか、万が一、レジストＬが線状溝４３に流れ込んでも、その除去を容易に行うことができ、製造時の手間を減少させることができる。
【００３９】
以下、本実施の形態にかかる光学素子成形用金型の製造方法ついて、図面を参照して具体的に説明する。図５は、本実施の形態にかかる母型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６は、図５に示す主要な工程において、処理される基材（母型の素材になる）を示す断面図である。尚、本実施の形態により製作される母型は、その母光学面に、平行平板である光学素子の回折輪帯に対応した輪帯が形成されるものとする。
【００４０】
まず、図５のステップＳ１０１で、薄板円盤状である基材１０を、スピンコータチャック４０にセットし（載置ステップ）、線状溝４３内の負圧を用いて基材１０を吸着保持し（吸着ステップ）、ステップＳ１０２で、スピンコータチャック４０を回転させつつ、そこに吸着保持された基材１０上にレジストＬを流下させながらスピンを実施して、レジストＬの被膜を行う（回転塗布ステップ、図６（ａ）参照）。
【００４１】
その後、ステップＳ１０３で、基材１０をスピンコータチャック４０から取り外し、ステップＳ１０４で、雰囲気温度１８０℃にて２０分間ベーキング処理を行って（ベーキングステップ）、レジストＬの被膜を安定させる。更に、ステップＳ１０５で、詳細については後述する電子ビーム描画装置を用いて、基材１０の母光学面１０ａ上のレジストＬに電子ビーム描画処理を施す（描画ステップ、図６（ｂ）参照）。電子ビームで描画する範囲を、スピンコータチャック４０の線状溝４３で囲われる領域Ｃ（線状溝の内側に相当する領域）内とすることで、均一な膜厚の塗布剤（レジスト層）上に精密な描画を行うことができ、精度の高いパターン形状を得ることができる。
【００４２】
電子ビーム描画処理後、ステップＳ１０６で、基材１０を現像液とリンス液に浸漬することで、現像処理及びリンス処理を順次行って（図６（ｃ）参照）、不要なレジストを排除することで、輪帯形状のレジストＬを得る（現像ステップ）。ここで、同一点における電子ビームＢの照射時間を長くすれば、それだけレジストの除去量が増大するため、位置と照射時間（ドーズ量）を調整することで、図６に示すようなブレーズ形状の輪帯になるよう、レジストＬを残すことができる。
【００４３】
更に、ステップＳ１０７で、プラズマシャワーによるドライエッチング（ドライエッチングを施す工程）を経て、基材１０の母光学面１０ａの表面を彫り込んでブレーズ状の輪帯１０ｂ（実際より誇張されて描かれている）を形成する（図６（ｄ）参照）。その後、ステップＳ１０８で、スルファミン酸ニッケル浴中に、表面を活性処理した基材１０を浸し、電極部材１１と外部の電極１２との間に電流を流すことで、電鋳２０を成長させる（電鋳ステップ、図６（ｅ）参照）。電鋳２０は、その成長の過程で、母光学面１０ａに精度良く対応した光学面転写面２０ａと、輪帯１０ｂに精度良く対応した輪帯転写面２０ｂとを形成する。
【００４４】
その後、ステップＳ１０９で、電鋳２０を所定形状にカット（切削加工）し、ステップＳ１１０で、電鋳２０を脱型し、光学素子製造装置に組み込めるように適切な機械加工を施すことで、光学素子成形用金型を得ることができる（光学素子成形用金型を形成するステップ）。
【００４５】
本実施の形態の電子ビーム描画に用いる電子ビーム描画装置について説明する。図７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。
【００４６】
電子ビーム描画装置４０１は、図７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１０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４１２と、この電子銃４１２からの電子ビームを通過させるスリット４１４と、スリット４１４を通過する電子ビームの前記基材１０に対する焦点位置を制御するための電子レンズ４１６と、電子ビームが出射される経路上に配設され開口により所望の電子ビームのビーム形状にするためのアパーチャー４１８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１０上の走査位置等を制御する偏向器４２０と、偏向を補正する補正用コイル４２２と、を含んで構成されている。なお、これらの各部は、鏡筒４１０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。
【００４７】
さらに、電子ビーム描画装置４０１は、描画対象となる基材１０を載置するための載置台であるＸＹＺステージ４３０と、このＸＹＺステージ４３０上の載置位置に基材１０を搬送するための搬送手段であるローダ４４０と、ＸＹＺステージ４３０上の基材１０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４８０と、ＸＹＺステージ４３０を駆動するための駆動手段であるステージ駆動手段４５０と、ローダ４４０を駆動するためのローダ駆動装置４６０と、鏡筒４１０内及びＸＹＺステージ４３０を含む筐体４１１内を真空となるように排気を行う真空排気装置４７０と、基材１０上を観察する観察系４９１と、これらの制御を司る制御手段である制御回路４９２と、を含んで構成されている。
【００４８】
なお、電子レンズ４１６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４１７ａ、４１７ｂ、４１７ｃ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。
【００４９】
測定装置４８０は、基材１０に対してレーザーを照射することで基材１０を測定する第１のレーザー測長器４８２と、第１のレーザー測長器４８２にて発光されたレーザー光（第１の照射光）が基材１０を反射し当該反射光を受光する第１の受光部４８４と、前記第１のレーザー測長器４８２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４８６と、前記第２のレーザー測長器４８６にて発光されたレーザー光（第２の照射光）が基材１０を反射し当該反射光を受光する第２の受光部４８８と、を含んで構成されている。
【００５０】
ステージ駆動手段４５０は、ＸＹＺステージ４３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構４５２と、ＸＹＺステージ４３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構４５４と、ＸＹＺステージ４３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動機構４５６と、ＸＹＺステージ４３０をθ方向に駆動するθ方向駆動機構４５８と、を含んで構成されている。これによって、ＸＹＺステージ４３０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。
【００５１】
なお、制御回路４９２は、図示しないが、電子銃４１２に電源を供給するための電子銃電源部、この電子銃電源部での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部、電子レンズ４１６（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、このレンズ電源部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、を含んで構成される。
【００５２】
さらに、制御回路４９２は、補正用コイル４２２を制御するためのコイル制御部、偏向器４２０にて成形方向の偏向を行う成形偏向部、偏向器４２０にて副走査方向の偏向を行うための副偏向部、偏向器４２０にて主走査方向の偏向を行うための主偏向部、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、描画パターンなどを前記基材１０に対して生成するためのパターン発生回路、各種レーザー制御系、ステージ駆動手段４５０を制御するためのステージ制御回路、ローダ駆動装置４６０を制御するローダ制御回路、測定情報を入力するための測定情報入力部、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、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、各部を備えた制御系、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、を含んで構成されている。
【００５３】
上述のような構成を有する電子ビーム描画装置４０１において、ローダ４４０によって搬送された基材１０がＸＹＺステージ４３０上に載置されると、真空排気装置４７０によって鏡筒４１０及び筐体４１１内の空気やダストなどを排気したした後、電子銃４１２から電子ビームが照射される。
【００５４】
電子銃４１２から照射された電子ビームは、電子レンズ４１６を介して偏向器４２０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４１６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４３０上の基材１０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。
【００５５】
この際に、測定装置４８０によって、基材１０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４９２は、当該測定結果に基づき、電子レンズ４１６のコイル４１７ａ、４１７ｂ、４１７ｃ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。
【００５６】
あるいは、測定結果に基づき、制御回路４９２は、ステージ駆動手段４５０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４３０を移動させる。
【００５７】
また、本例においては、電子ビームの制御、ＸＹＺステージ４３０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。
【００５８】
次に、測定装置４８０の第１のレーザー測長器４８２により電子ビームと交差する方向から基材１０に対して第１の光ビームＳ１を照射し、基材１０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。
【００５９】
この際に、第１の光ビームＳ１は、基材１０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１０の平坦部上の（高さ）位置が測定算出されることになる。そして、この基材１０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。
【００６０】
尚、基材１０の母光学面１０ａが３次元形状を有しているような場合、その底面の（高さ）位置が求められても、母光学面１０ａ上の位置が不明である場合がある。そこで、そのような場合には、第２のレーザー測長器４８６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１０に対して第２の光ビームＳ２を照射し、基材１０を透過する第２の光ビームＳ２が第２の受光部４８８にて受光することによって、第２の光強度分布が検出されるので、これに基づき、母光学面１０ａの位置が測定算出され、焦点深度の狭い電子ビームに合わせて適切な電子ビーム描画を行うことができる。
【００６１】
以上、実施の形態並びに実施例を参照して本発明を説明してきたが、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（実施の形態の組み合わせを含む）が可能であることは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、レジストの目詰まりを除去可能であって、且つ基材の平面性を良好に維持しつつ塗布剤を被覆できる光学素子成形用金型の母型の製作方法、母型、光学素子成形用金型及び塗布装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる塗布装置の全体の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】スピンコータチャック４０の斜視図である。
【図３】スピンチャック４０に吸着保持した０．５ｍｍの石英板に、レジストを滴下することで得られた膜の厚さを回転中心から３ｍｍの位置で実測し、かかる実測値をプロットした図である。
【図４】中心から７〜８ｍｍの距離に溝を設けた場合の膜厚分布を求めた図である。
【図５】本実施の形態にかかる母型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６】図５に示す主要な工程において、処理される基材（母型の素材になる）を示す断面図である。
【図７】電子ビーム描画装置の構成の一例を示す説明図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明者らが考えたスピンチャックの上面図であり、図８（ｂ）は、かかるスピンチャックを軸線方向にＢ−Ｂ線で切断して示す断面図である。
【図９】スピンチャック１に吸着保持した０．５ｍｍの石英板に、レジストを滴下することで得られた膜の厚さを回転中心から３ｍｍの位置で実測し、かかる実測値をプロットした図である。
【符号の説明】
１０ 基材
２０ 電鋳
３０ 塗布装置
４０ スピンコータチャック
４０１ 電子ビーム描画装置
Ｌ レジスト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a master for an optical element molding die, a master, an optical element molding die, and a coating apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of an optical pickup device that is rapidly developing, extremely high-precision optical elements such as objective lenses are used. When a material such as plastic or glass is molded into such an optical element using a mold, a product having a uniform shape can be rapidly manufactured. It is suitable for mass production of. Here, the mold is a consumable item, and is also expected to be damaged due to an unexpected situation. Therefore, in order to mold a high-precision optical element, it is necessary to exchange the mold regularly or irregularly. It can be said that. Therefore, it can be said that a mold for molding an optical element (also referred to as a mold for molding an optical element) needs to be prepared with a certain degree of accuracy in advance to a certain extent.
[0003]
Here, when a mold is manufactured by cutting using a single crystal diamond tool or the like, it can be said that it is troublesome and it is difficult to cut out a mold of exactly the same shape. There is a problem that the shape of the product may vary and the cost may increase.
[0004]
In particular, a certain type of optical element used in an optical pickup device is provided with a fine diffraction zone having a blazed cross section concentrically with the optical axis of an optical surface in order to improve aberration characteristics. . When the concentric grooves corresponding to such diffraction zones are formed on the optical surface transfer surface of the mold, there is a problem that the cutting process takes time and effort. When the optical element molding die is formed of super steel or the like, in order to obtain a desired optical surface transfer surface shape with high accuracy, it is necessary to perform cutting with a diamond tool or the like.
[0005]
In response to such a problem, for example, there has been an attempt to manufacture a mold by growing electroforming or the like through a chemical reaction on a mother mold having a mother optical surface corresponding to the optical surface of an optical element. With such a method of manufacturing a mold by electroforming, for example, only one master mold having an aspherical surface with a ring corresponding to the diffraction ring of the optical element formed with high precision is prepared, and there is little dimensional variation. An optical element molding die can be relatively easily transferred and formed.
[0006]
According to such a method, for example, in order to form a ring corresponding to the diffraction ring, a resist is applied as a coating agent to the surface of the matrix, electronic drawing is performed, development is performed, and electroforming is performed. An optical element molding die can be obtained. Here, in order to form a highly accurate diffraction zone on the surface of the optical element, it is necessary to suppress the thickness variation of the resist to a narrow range. In particular, when molding a high-precision optical element, a higher-precision mold for molding an optical element is required, and therefore, the precision requirement for a master mold for molding such a mold becomes extremely high.
[0007]
As a method of suppressing the thickness variation, for example, there is a spin coating process used in the semiconductor manufacturing field. In the spin coating process, a substrate is sucked and held by a spin chuck, a resist is dropped at the center of rotation while rotating the substrate, and the resist is spread using centrifugal force to control the film thickness to be constant. The shape of a spin chuck used for such a spin coating process is described in, for example, Patent Documents 1 and 2 below.
[Patent Document 1]
JP-A-10-15097
[Patent Document 2]
JP-A-9-63946
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, a plurality of perforations radially arranged from the rotation center are formed on the upper surface of the spin chuck, and the perforations are connected by lateral holes extending radially in the spin chuck. And is connected to a negative pressure pump. Therefore, when the substrate is disposed on the upper surface of the spin chuck and the negative pressure pump is operated, the substrate is sucked and held in the perforated holes having the negative pressure. Here, if the flatness of the upper surface of the spin chuck is high, the base material follows the upper surface of the spin chuck and is maintained at a high flatness, so that a variation in the film thickness during spin coating can be suppressed.
[0009]
However, when the resist dropped on the base material travels along its surface to reach the spin chuck and is sucked into the perforations, the solidified resist clogs the perforations and impairs the adsorption action, resulting in a locally flat surface. Degree may decrease. Furthermore, even if it is attempted to remove the solidified resist or to push out the resist in the perforation from the upper surface side of the spin chuck with a needle-shaped member, the resist merely enters the back and the clogging is not solved. There is a problem.
[0010]
Then, the present inventors considered changing the groove shape of the spin chuck. FIG. 8A is a top view of the spin chuck considered by the present inventors, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the spin chuck cut along line BB in the axial direction. 8, a substantially disk-shaped spin chuck 1 has a perforation 1a formed in the center and a cross groove 1b formed on the upper surface and centered on the perforation 1a. According to such a spin chuck 1, even if the resist solidifies after flowing into the cross groove 1b, it can be removed by scraping along the groove, and even if the perforation 1a is clogged, the needle-like shape can be obtained. It is possible to push it downward by poke with a member or the like.
[0011]
However, when the present inventors actually performed spin coating using the spin chuck 1 that can easily remove the clogging of the resist, it was found that the following problems were encountered. FIG. 9 is a diagram showing the results of a test performed by the present inventors. The thickness of a film obtained by dropping a resist on a 0.5 mm quartz plate held by suction on a spin chuck 1 is represented by the rotation center. Is measured at a position of 3 mm from, and the measured values are plotted. As is clear from FIG. 9, a region having a large thickness in the vertical and horizontal directions with respect to the rotation center is formed. This is considered to be because the quartz plate could not maintain the flatness due to the presence of the cross groove 1b, and the film thickness varied because a large amount of the resist adhered to the bent portion. In the semiconductor manufacturing field, the thickness variation as shown in FIG. 9 may be an acceptable value, but when manufacturing a highly accurate optical element molding die, such a thickness variation is extremely low. It is not acceptable.
[0012]
The present invention has been made in view of such problems of the related art, and is an optical element that can remove clogging of a resist and can coat a coating agent while maintaining good flatness of a substrate. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a mother die of a molding die, a mother die, an optical element molding die, and a coating device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A coating apparatus according to a first aspect of the present invention is a method for manufacturing a mother mold of an optical element molding die, the method comprising a step of forming a linear groove on a holding portion having a center of rotation and having a linear groove surrounding the center of rotation. A mounting step of mounting a base material covering the groove, a suction step of suctioning the base material to the holding section through the linear groove by a negative pressure, and a step of rotating the holding section and setting a base on the holding section. A spin coating step of applying a coating material to a material, a drawing step of drawing a predetermined pattern on an area corresponding to the inside of the linear groove on the base material coated with the coating material, and a developing process And a developing step of developing a predetermined pattern formed on the base material, so that even if the coating agent flows into the linear groove and solidifies, the coating agent can be easily removed along the linear groove. A shape in which the linear groove surrounds the center of rotation. Since Tsu, thickness variation is suppressed in the circumferential direction by suppressing deterioration of the flatness of the substrate, it is possible to perform highly accurate coating. Further, by drawing a predetermined pattern on an area corresponding to the inside of the linear groove, it is possible to suppress deterioration of flatness of at least a range where the predetermined pattern is drawn, and to apply a coating material having a uniform film thickness. By coating, a highly accurate matrix can be obtained.
[0014]
Furthermore, it is preferable that the method further includes a step of baking the base material coated with a coating agent after the spin coating step.
[0015]
It is preferable that the method further includes, after the developing step, a step of performing dry etching on the base material on which the predetermined pattern has been developed in order to cure the coating material.
[0016]
Further, it is preferable that the drawing in the drawing step is drawing by an electron beam.
[0017]
Preferably, the predetermined pattern has a diffraction ring shape.
[0018]
Further, the base material placed on the holding part is preferably a flat plate, but may have a three-dimensional shape corresponding to an optical element such as a lens.
[0019]
Also, an electroforming step of forming an electroformed member on the base material having the predetermined pattern by an electroforming process, and in the formed electroformed member, a region other than a region corresponding to the inside of the linear groove is cut. And thereby forming a mold for molding an optical element.
[0020]
Further, it is preferable that the linear groove has a circular shape, since the deterioration of the flatness of the substrate can be further suppressed. However, the present invention is not limited to this, and the groove may have a polygonal shape or a spiral shape.
[0021]
Preferably, the linear groove is connected to a negative pressure supply unit.
[0022]
A high-precision mother die is formed by the above-described method for manufacturing a master for an optical element molding die.
[0023]
A high-precision optical element molding die is formed by using the above-described master.
[0024]
A high-precision optical element is molded using the above-described optical element molding die.
[0025]
The coating apparatus according to the second aspect of the present invention is a coating apparatus for holding and rotating a substrate while applying a coating agent to the substrate, wherein the coating apparatus has a single linear groove having a rotation center and surrounding the rotation center. Formed on the surface, a holding portion for holding the substrate, a rotation driving portion for rotating the holding portion, and a negative pressure generated in the linear groove communicating with the single linear groove. A negative pressure supply unit for adsorbing and holding the base material on the holding unit, and a supply unit for supplying a coating agent on the base material held by the holding unit, so that the linear groove Even if the coating agent flows in and solidifies, it can be easily removed along the linear groove, and the linear groove has a shape surrounding the center of rotation, thereby suppressing the deterioration of the flatness of the base material. This suppresses variations in film thickness in the circumferential direction, enabling highly accurate coating. It is. Further, by drawing a predetermined pattern on an area corresponding to the inside of the linear groove, it is possible to suppress deterioration of flatness of at least a range where the predetermined pattern is drawn, and to apply a coating material having a uniform film thickness. By coating, a highly accurate matrix can be obtained.
[0026]
Further, the linear groove is preferably circular.
[0027]
Further, it is preferable to have a plurality of communication holes communicating with the linear groove and the negative pressure supply unit.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the entire coating apparatus according to the present embodiment.
[0029]
As shown in FIG. 1, the coating apparatus 30 of the present embodiment includes a spin coater chuck 40 that is a holding unit that holds the base material 10 on which a coating material, for example, a resist is applied, while rotating about a rotation axis A. The coating agent, which is a coating agent supply unit that supplies the resist by continuously flowing the resist (L shown in FIG. 1) as the coating agent from above at the position of the rotation center axis A with respect to the base material 10 Coating means 31, viscosity control means 32 for controlling the viscosity of the resist, coating amount control means 33 for adjusting and controlling the amount of resist supplied by the coating material applying means 31, and allowing the resist to flow continuously A coating agent supply time control means 34 for controlling the supply time of the resist at the time of rotation, and a motor 35 which is a rotation drive unit for rotating the spin coater chuck 40 in the θ direction about the rotation center axis A. A rotation control means 36 for controlling the number of rotations of the spin coater chuck 40 by controlling the motor 35, and a correlation between a predetermined amount of resist and the number of rotations, for example, so that the thickness of the applied resist is substantially uniform. The storage means 37 stores various control condition information such as a correlation table and various environmental condition conditions such as condition information taking into account temperature control conditions, and a spin coater chuck 40 for adsorbing and holding the substrate 10. It has a negative pressure pump 38 which is a negative pressure source for generating a negative pressure, and control means 39 for controlling these.
[0030]
The coating apparatus 30 is linked with the above-described control means 39 in order to control the ambient environment condition, for example, the temperature condition, which is one of the control conditions for resist coating at the time of resist coating, so that the film thickness becomes substantially uniform. It is preferable to provide an atmosphere temperature control unit that does not perform the control. Atmospheric temperature control conditions at this time are preferably set and controlled at, for example, 22 to 24 ° C, and during baking, at 100 to 200 ° C.
[0031]
The base material 10 is formed in a disk shape using a material suitable for forming a matrix for manufacturing a mold such as an optical element such as a parallel plate, for example, a resin material such as polyimide or n-type silicon.
[0032]
FIG. 2 is a perspective view of the spin coater chuck 40. 1 and 2, the spin coater chuck 40 has an integral shape such as a disk 42 connected to the upper end of a cylindrical shaft 41, and the upper surface of the disk 42, which is a flat surface, has a rotation axis A as a center. A circular linear groove 43 is formed. The bottoms of the circular linear grooves 43 are connected at a total of four locations by two (only one is shown in FIGS. 1 and 2) horizontal holes 44 extending radially and orthogonal to each other. The intersection of the pair of horizontal holes 44 communicates with a vertical hole 45 that passes through the shaft 41 coaxially with the rotation axis A.
[0033]
The shaft 41 of the spin coater chuck 40 is a rotation shaft of a motor 35, and receives a predetermined magnetic force from the motor 35 to rotate at an arbitrary rotation speed. The vertical hole 45 opened at the lower end of the shaft 41 is connected to a pipe 46 via a relatively rotatable connector, and the pipe 46 is connected to a negative pressure pump 38 as a negative pressure supply unit.
[0034]
The operation of the present embodiment will be described. After the substrate 10 is placed on the spin coater chuck 40, the negative pressure pump 38 is driven to form a line through the pipe 46, the vertical hole 45, and the horizontal hole 44. Since the inside of the groove 43 is sucked, the substrate 10 is sucked and held by the spin coater chuck 40 while maintaining the flatness. After that, by driving the motor 35, the spin coater chuck 40 and the substrate 10 rotate integrally.
[0035]
At this time, the control means 39 controls the viscosity based on the number of rotations by the motor 35 and the amount of resist applied. Further, based on the supply time controlled by the coating material supply time control means 34, the number of rotations of the spin coater chuck 40 is controlled via the rotation number control means 36 in accordance with the supply of the coating material by the coating material applying means 31. Can be.
[0036]
3 and 4 show the results of tests performed by the present inventors. FIG. 3 is a graph obtained by actually measuring the thickness of a film obtained by dropping a resist on a 0.5 mm quartz plate sucked and held by a spin chuck 40 at a position 3 mm from the center of rotation, and plotting such measured values. And the same test result as FIG. 9 is shown. The spin coater chuck used in this test had an outer diameter of the upper surface of φ30 mm, an outer diameter of the circumferential groove of φ16 mm, and a groove width of 1.5 mm. According to FIG. 3, the film thickness variation can be reduced as is apparent from comparison with FIG.
[0037]
FIG. 4 is a diagram illustrating a film thickness distribution obtained when a groove is provided at a distance of 7 to 8 mm from the center in the above-described test. According to the test results shown in FIG. 4, it is sufficient to provide a fine structure such as a diffraction ring zone in a range of 4 mm from the center in order to keep the thickness variation within 4 μm.
[0038]
According to the coating apparatus 30 of the present embodiment, since the spin coater chuck 40 is provided with the circular linear groove 43 for holding the substrate 10 by suction, the thickness variation of the resist L is suppressed as described above. In addition, even if the resist L flows into the linear groove 43, the removal can be easily performed, and the labor at the time of manufacturing can be reduced.
[0039]
Hereinafter, a method for manufacturing the optical element molding die according to the present embodiment will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing the steps constituting the method of manufacturing a matrix according to the present embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a base material (a material of a matrix) to be processed in the main steps shown in FIG. In the matrix manufactured according to the present embodiment, an annular zone corresponding to the diffraction annular zone of the optical element which is a parallel plate is formed on the optical surface of the matrix.
[0040]
First, in step S101 of FIG. 5, the thin disk-shaped base material 10 is set on the spin coater chuck 40 (mounting step), and the base material 10 is sucked and held using the negative pressure in the linear groove 43 ( In step S102, spinning is performed while rotating the spin coater chuck 40 and flowing down the resist L onto the base material 10 sucked and held therein, thereby forming a film of the resist L (rotation coating step, FIG. 6 (a)).
[0041]
Thereafter, in step S103, the substrate 10 is removed from the spin coater chuck 40, and in step S104, a baking process is performed at an ambient temperature of 180 ° C. for 20 minutes (baking step) to stabilize the film of the resist L. Further, in step S105, an electron beam drawing process is performed on the resist L on the mother optical surface 10a of the base material 10 by using an electron beam drawing device described in detail later (drawing step, see FIG. 6B). By setting the range to be drawn by the electron beam within the region C (region corresponding to the inside of the linear groove) surrounded by the linear groove 43 of the spin coater chuck 40, the coating film (resist layer) having a uniform film thickness is formed. In this case, accurate drawing can be performed, and a highly accurate pattern shape can be obtained.
[0042]
After the electron beam writing process, in Step S106, the developing process and the rinsing process are sequentially performed by immersing the base material 10 in a developing solution and a rinsing solution (see FIG. 6C) to remove unnecessary resist. Thus, an annular resist L is obtained (development step). Here, if the irradiation time of the electron beam B at the same point is lengthened, the amount of removal of the resist increases accordingly. By adjusting the position and the irradiation time (dose amount), the blaze shape as shown in FIG. The resist L can be left so as to form an annular zone.
[0043]
Further, in step S107, the surface of the mother optical surface 10a of the base material 10 is carved through dry etching (a step of performing dry etching) by a plasma shower, and the blazed annular zone 10b (illustrated exaggeratedly in reality). ) Is formed (see FIG. 6D). Thereafter, in step S108, the base material 10 whose surface has been subjected to the activation treatment is immersed in a nickel sulfamate bath, and an electric current is caused to flow between the electrode member 11 and the external electrode 12, thereby growing the electroforming 20 (electroforming). Casting step, see FIG. 6 (e)). In the course of its growth, the electroforming 20 forms an optical surface transfer surface 20a accurately corresponding to the mother optical surface 10a and an orbicular transfer surface 20b accurately corresponding to the orbicular zone 10b.
[0044]
Then, in step S109, the electroforming 20 is cut (cut) into a predetermined shape, and in step S110, the electroforming 20 is removed from the mold and subjected to appropriate machining so as to be incorporated into an optical element manufacturing apparatus. An element molding die can be obtained (step of forming an optical element molding die).
[0045]
An electron beam writing apparatus used for electron beam writing according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the electron beam writing apparatus of the present example.
[0046]
As shown in FIG. 7, the electron beam writing apparatus 401 forms a high-resolution electron beam probe with a large current and scans the substrate 10 to be written at a high speed. An electron gun 412, which is an electron beam generating means for forming and irradiating the target with a beam by generating an electron beam, a slit 414 for passing the electron beam from the electron gun 412, and an electron beam for passing through the slit 414 An electron lens 416 for controlling the focal position with respect to the base material 10, an aperture 418 arranged on a path from which the electron beam is emitted, and an aperture 418 for forming a desired electron beam shape through an opening; A deflector 420 that controls the scanning position and the like on the substrate 10 as a target by deflecting, and a correction coil 422 that corrects the deflection are provided. Nde is configured. These components are disposed in the lens barrel 410 and are kept in a vacuum state when emitting an electron beam.
[0047]
Further, the electron beam writing apparatus 401 includes an XYZ stage 430 that is a mounting table for mounting the substrate 10 on which an image is to be written, and a transport for transporting the substrate 10 to a mounting position on the XYZ stage 430. Loader 440, a measuring device 480 for measuring a reference point on the surface of the substrate 10 on the XYZ stage 430, and a stage driving unit 450 for driving the XYZ stage 430. A loader driving device 460 for driving the loader 440, a vacuum exhaust device 470 for exhausting the interior of the lens barrel 410 and the housing 411 including the XYZ stage 430 to a vacuum, and observing the substrate 10 And a control circuit 492 which is a control means for controlling these.
[0048]
The electronic lens 416 is controlled by generating a plurality of electronic lenses by the current values of the coils 417a, 417b, and 417c that are separately installed at a plurality of locations along the height direction. The focal position of the electron beam is controlled.
[0049]
The measuring device 480 includes a first laser length measuring device 482 that measures the base material 10 by irradiating the base material 10 with a laser, and a laser beam (first laser light emitted by the first laser length measuring device 482). (A first irradiation light) reflects the base material 10 and receives the reflected light, and a second laser length measurement device irradiates from a different irradiation angle from the first laser length measuring device 482. Device 486, and a second light receiving unit 488 that reflects the laser light (second irradiation light) emitted by the second laser length measuring device 486 on the base material 10 and receives the reflected light. It is composed of
[0050]
The stage driving means 450 includes an X direction driving mechanism 452 for driving the XYZ stage 430 in the X direction, a Y direction driving mechanism 454 for driving the XYZ stage 430 in the Y direction, and a Z direction driving mechanism for driving the XYZ stage 430 in the Z direction. A mechanism 456 and a θ-direction drive mechanism 458 for driving the XYZ stage 430 in the θ-direction are included. Thereby, the XYZ stage 430 can be operated three-dimensionally and alignment can be performed.
[0051]
Although not shown, the control circuit 492 includes an electron gun power supply unit for supplying power to the electron gun 412, an electron gun control unit for adjusting and controlling current, voltage, and the like in the electron gun power supply unit, and an electronic lens 416 ( A lens power supply for operating each of the plurality of electronic lenses), and a lens controller for adjusting and controlling each current corresponding to each electronic lens in the lens power supply.
[0052]
Further, the control circuit 492 includes a coil control unit for controlling the correction coil 422, a forming / deflecting unit for deflecting in the forming direction by the deflector 420, and a sub-control unit for deflecting in the sub-scanning direction by the deflector 420. A deflecting unit, a main deflecting unit for deflecting in the main scanning direction by the deflector 420, an electric field control circuit serving as electric field control means for controlling an electric field of the electron beam, a drawing pattern, and the like are generated on the substrate 10. Pattern generation circuit, various laser control systems, a stage control circuit for controlling the stage driving means 450, a loader control circuit for controlling the loader driving device 460, a measurement information input section for inputting measurement information, A memory as storage means for storing information and a plurality of other information, a program memory storing a control program for performing various controls, and a control including each unit It is configured to include a control unit, which is formed by a CPU for example controls the these units.
[0053]
In the electron beam writing apparatus 401 having the above-described configuration, when the substrate 10 transported by the loader 440 is placed on the XYZ stage 430, the vacuum exhaust device 470 causes the air in the lens barrel 410 and the housing 411 to escape. After exhausting gas and dust, an electron beam is emitted from the electron gun 412.
[0054]
The electron beam emitted from the electron gun 412 is deflected by the deflector 420 via the electron lens 416, and the deflected electron beam B (hereinafter, only the deflection-controlled electron beam after passing through the electron lens 416 is referred to as " The electron beam B is sometimes referred to as “electron beam B”), and the drawing is performed by irradiating the surface of the substrate 10 on the XYZ stage 430, for example, a drawing position on a curved surface (curved surface).
[0055]
At this time, the drawing position (at least the height position among the drawing positions) on the base material 10 or the position of a reference point, which will be described later, is measured by the measuring device 480, and the control circuit 492 determines the position based on the measurement result. The current values flowing through the coils 417a, 417b, 417c, etc. of the electron lens 416 are adjusted and controlled to control the position of the depth of focus of the electron beam B, that is, the focus position, so that the focus position becomes the drawing position. Is controlled.
[0056]
Alternatively, based on the measurement result, the control circuit 492 controls the stage driving unit 450 to move the XYZ stage 430 so that the focal position of the electron beam B becomes the drawing position.
[0057]
Further, in this example, control may be performed by either one of the control of the electron beam and the control of the XYZ stage 430, or both may be performed.
[0058]
Next, the base material 10 is irradiated with the first light beam S1 from the direction intersecting the electron beam by the first laser length measuring device 482 of the measuring device 480, and the first light beam transmitted through the base material 10 The first light intensity distribution is detected by the light reception in S1.
[0059]
At this time, since the first light beam S1 is reflected at the bottom of the substrate 10, the (height) position on the flat portion of the substrate 10 is measured and calculated based on the first intensity distribution. Will be. The height position of the substrate 10 is set as a drawing position, for example, and the focal position of the electron beam is adjusted to perform drawing.
[0060]
When the base optical surface 10a of the base material 10 has a three-dimensional shape, the position on the base optical surface 10a may not be known even if the (height) position of the bottom surface is obtained. is there. Therefore, in such a case, the base material 10 is irradiated with the second light beam S2 from the direction substantially orthogonal to the electron beam different from the first light beam S1 by the second laser length measuring device 486. The second light intensity distribution is detected by the second light beam S2 transmitted through the base material 10 being received by the second light receiving unit 488. Based on this, the position of the mother optical surface 10a is determined. It is possible to perform appropriate electron beam writing according to the measured and calculated electron beam having a small depth of focus.
[0061]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments and the examples. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and may be appropriately modified and improved (combinations of the embodiments may be used). Of course) is possible.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to remove clogging of the resist, and a method of manufacturing a mold of an optical element molding mold capable of coating a coating agent while maintaining good flatness of a substrate, a mold, An optical element molding die and a coating device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of an entire coating apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of a spin coater chuck 40.
FIG. 3 is a diagram in which the thickness of a film obtained by dropping a resist on a 0.5 mm quartz plate sucked and held by a spin chuck 40 is measured at a position 3 mm from a rotation center, and the measured values are plotted. It is.
FIG. 4 is a view showing a film thickness distribution when a groove is provided at a distance of 7 to 8 mm from the center.
FIG. 5 is a flowchart showing steps constituting a method of manufacturing a matrix according to the present embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a base material (a material of a matrix) to be processed in the main steps shown in FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a configuration of an electron beam writing apparatus.
FIG. 8A is a top view of a spin chuck considered by the present inventors, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the spin chuck cut along a line BB in an axial direction. FIG.
FIG. 9 is a diagram in which the thickness of a film obtained by dropping a resist on a 0.5 mm quartz plate sucked and held by a spin chuck 1 is actually measured at a position 3 mm from a rotation center, and the measured values are plotted. It is.
[Explanation of symbols]
10 Substrate
20 Electroforming
30 Coating device
40 Spin coater chuck
401 electron beam lithography system
L resist

Claims (15)

光学素子成形用金型の母型の製作方法であって、
回転中心を有するとともに回転中心を囲う線状溝が表面に形成された保持部上に該線状溝を覆う基材を載置する載置ステップと、
負圧により該基材を前記保持部に前記線状溝を通して吸着する吸着ステップと、
前記保持部を回転させると共に前記保持部上の基材に塗布剤を塗布する回転塗布ステップと、
前記塗布剤が塗布された基材上で、かつ前記線状溝の内側に相当する領域に対して所定のパターンを描画する描画ステップと、
現像処理により前記基材上に形成された所定のパターンを現像する現像ステップと、を含むことを特徴とする光学素子成形用金型の母型の製作方法。A method of manufacturing a master of an optical element molding die,
A mounting step of mounting a substrate covering the linear groove on a holding portion having a rotation center and having a linear groove surrounding the rotation center formed on the surface,
An adsorption step of adsorbing the substrate by the negative pressure through the linear groove to the holding unit,
Rotating and applying the coating agent to the substrate on the holding unit while rotating the holding unit,
A drawing step of drawing a predetermined pattern on an area corresponding to the inside of the linear groove, on the substrate on which the coating agent is applied,
A developing step of developing a predetermined pattern formed on the base material by a developing process. 前記回転塗布ステップの後、さらに塗布剤を塗布した前記基材をべーキングするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用金型の母型の製作方法。The method of claim 1, further comprising baking the base material coated with a coating agent after the spin coating step. 前記現像ステップの後、さらに塗布剤を硬化するために前記所定のパターンが現像された前記基材にドライエッチングを施すステップを含む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の母型の製作方法。The optical element molding method according to claim 1, further comprising, after the developing step, a step of performing dry etching on the base material on which the predetermined pattern has been developed to further cure a coating material. How to make a mold. 前記描画ステップにおける描画は電子ビームによる描画であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子成形用金型の母型の製作方法。4. The method according to claim 1, wherein the drawing in the drawing step is drawing by an electron beam. 前記所定のパターンは回折輪帯形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子成形用金型の母型の製作方法。5. The method according to claim 1, wherein the predetermined pattern is a diffraction ring shape. 前記保持部に載置される基材は平板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素子成形用金型の母型の製作方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the base material placed on the holding unit is a flat plate. 電鋳処理により前記所定のパターンを有する基材上に電鋳部材を形成する電鋳ステップと、
形成された前記電鋳部材において、前記線状溝の内側に相当する領域以外を切削加工することにより、光学素子成形用金型を形成するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学素子成形用金型の母型の製作方法。An electroforming step of forming an electroformed member on the substrate having the predetermined pattern by an electroforming process,
2. The step of forming an optical element molding die by cutting a region other than an area corresponding to the inside of the linear groove in the formed electroformed member. 7. A method for producing a master mold for an optical element molding die according to any one of claims 6 to 6. 前記線状溝は円形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光学素子成形用金型の母型の製作方法。8. The method according to claim 1, wherein the linear groove has a circular shape. 前記線状溝は負圧供給部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光学素子成形用金型の母型の製作方法。9. The method according to claim 1, wherein the linear groove is connected to a negative pressure supply unit. 請求項１乃至９のいずれかに記載の光学素子成形用金型の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。A mother die manufactured by the method for manufacturing a mother die for an optical element molding die according to claim 1. 請求項１０に記載の母型を用いて形成されたことを特徴とする光学素子成形用金型。An optical element molding die formed using the mother die according to claim 10. 請求項１１に記載の光学素子成形用金型により成形されたことを特徴とする光学素子。An optical element formed by the optical element molding die according to claim 11. 基材を吸着保持して回転させるとともに該基材に塗布剤を塗布するための塗布装置において、
回転中心を有するとともに回転中心を囲う単ーの線状溝が表面に形成された、該基材を保持するための保持部と、
前記保持部を回転させる回転駆動部と、
前記単一の線状溝に連通し、該線状溝内に生じる負圧により該基材を前記保持部に吸着保持するための負圧供給部と、
前記保持部に保持された該基材上に塗布剤を供給する供給手段と、を含むことを特徴とする塗布装置。In a coating device for applying a coating agent to the substrate while rotating while holding the substrate by suction,
A single linear groove having a rotation center and surrounding the rotation center is formed on the surface, a holding portion for holding the base material,
A rotation drive unit that rotates the holding unit,
A negative pressure supply unit that communicates with the single linear groove and suction-holds the base material to the holding unit by a negative pressure generated in the linear groove;
A supply unit for supplying a coating material onto the base material held by the holding unit. 前記線状溝は円形状であることを特徴とする請求項１３に記載の塗布装置。The coating device according to claim 13, wherein the linear groove has a circular shape. さらに前記線状溝と前記負圧供給部と連通する複数の連通孔を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の塗布装置。The coating apparatus according to claim 13, further comprising a plurality of communication holes that communicate with the linear groove and the negative pressure supply unit.

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