JP4296878B2 - 電子ビーム描画方法及びそれに用いる電子ビーム描画装置、当該方法を用いる成型用金型の製造方法、製造された金型、該金型にて成形された光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、電子ビーム描画方法及びそれに用いる電子ビーム描画装置、当該方法を用いる成型用金型の製造方法、製造された金型、該金型にて成形された光学素子に関する。

従来から、情報記録媒体として、例えばＣＤ及びＤＶＤ等の光記録媒体が広く使用されている。そして、これらの記録媒体への情報の記録・再生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。例えばＣＤやＤＶＤ等の情報を記録・再生する光ヘッド装置において、波長７９０ｎｍの半導体レーザと波長６５０ｎｍの半導体レーザを１つの光源ユニット内に配置し、受光面の面積を増大させずに同一の光検出器に集光できる光ヘッド装置を得るために、２波長用の擬似ブレーズド回折格子を有する光学素子が提案されている（特許文献１参照）。

これらの機器に利用される光学素子、例えば光レンズや光学収差補正素子等は、低コスト化並びに小型化の観点から、ガラス製のものよりも樹脂製のものを用いることが多い。このような樹脂製の光学素子は、一般の射出成形によって製造されており、ブレーズド格子等はプレス成形されているが（特許文献２参照）、これらの成形型は、一般的な切削加工によって形成されている。
特開２００２−６２４１５号公報 特開平１０−７２２２１号公報

特に次世代ＤＶＤに対応する青色レーザを用いるピックアップ装置の様に、高密度の記録媒体を読み取る場合には、回折格子構造のパターンもさらに微細化する必要が生じ、そのため、複数波長に対応するバイナリーパターンを有するブレーズド形状の回折構造もサブミクロンオーダで微細化することが要求されることになる。

このような加工を行う場合、電子ビーム描画装置を利用することが考えられる。つまり電子ビーム描画装置を用い、光学素子の成形型の原型の表面に形成した樹脂層に対して電子ビームを照射して走査し、その走査ドーズ量を変化させることで、種々のバイナリーパターンのブレーズド回折構造を該樹脂層に描画する。その後ドライエッチング等による現像により回折構造を形成する。

ところで、バイナリーパターンのブレーズド回折構造を、収差補正を行う目的で光レンズの集光面側に形成する場合、レンズの凸中心から同心円状に形成することになる。これを電子ビーム描画装置を用いて形成するには、弧を描く電子ビーム走査が技術的に困難であることから、円パターンを多角形に近似して描画することになる。

しかしながら、このように回折構造を多角形て近似して描画すると、光レンズの光学特性、特に回折効率の低下が認められ、また、多角形の頂点における描画ラインの繋ぎ目が目立つため、その外観から製品価値が低下することが予想された。

よって、光レンズの集光面側のバイナリーパターンのブレーズド回折構造を、電子ビーム描画装置を用いて多角形に近似して描画して形成した型で成形する場合には、これに起因して発生する光レンズの回折効率の低下や製品価値の低下の問題を回避するために、可能な限りこれを理想的な円パターン描画に近づけ、又、多角形の頂点における描画ラインの繋ぎ目が目立たなくなる工夫を行う必要が有る。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回折効率の低下や製品価値の低下を招かずに、光レンズの集光面側に収差補正用回折構造を形成することが可能なレンズ成形型、更には光学収差補正素子等の光学素子成形型を、電子ビーム描画装置による描画を用いて作製することにある。

本発明の上記目的は、
１） 電子ビームを照射して基材に円パターンを描画するに当たり、
基材の描画領域を複数のフィールド（描画単位）に分割した上で、
多角形を構成する各辺が前記フィールド内に収まる様な多角形で前記円パターンを近似し、
前記フィールド毎に描画に必要なドーズ量の所定数分の１のドーズ量で前記多角形を描画し、
前記円パターンの円周方向に描画する多角形をずらして前記所定数重ねて描画する
電子ビーム描画方法、
２） 多角形の内接円の半径と外接円の半径との差が、電子ビームの最小移動距離単位（描画の１ドットサイズ）以下となるように、多角形の画数を決定する１）の電子ビーム描画方法、
３） 前記複数のフィールドの各々の区切りを前記多角形の頂点を通る位置に設ける１）又は２）の電子ビーム描画方法、
４） １）〜３）の何れかの電子ビーム描画方法を用い、
電子ビームで描画した基材を現像し、現像済み基材で電鋳を行う工程を含む成型用の金型の製造方法、
５） エッチング処理した現像済み基材に電鋳を行う４）の成型用の金型の製造方法、
６） ４）又は５）の製造方法により製造された金型、
７） ６）の金型にて成形された光学素子、
８） 電子ビームを照射するための電子ビーム照射手段と、
前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームを走査するための電子ビーム偏向手段と、
描画される基材を載置するための載置台と、
前記基材における前記電子ビームによる描画位置を測定するための測定手段と、
電子ビームを照射して基材に円パターンを描画するに当たり、基材の描画領域を複数のフィールドに分割し、前記円パターンを多角形にて近似する手段と、
描画位置に対応するドーズ量の分布を予め定義したドーズ分布情報と、前記ドーズ分布情報により導かれる本来のドーズ量を所定数分の１の値に設定するための前記所定数が定義されるドーズ補正値情報とを格納するための格納手段と、
前記ドーズ分布及び前記所定数に基づいて、前記本来のドーズ量を所定数分の１の値に設定するためのドーズ量設定手段と、
前記測定手段にて測定された描画位置に基づき、前記ドーズ量設定手段により設定されたドーズ量にて、前記電子ビーム偏向手段により電子ビームを走査して、載置台に載置された基材に前記多角形を描画すると共に、前記円パターンの円周方向に描画する多角形をずらして前記所定数重ねて描画するように制御を行う制御手段と、
を含む電子ビーム描画装置、
９） 多角形の内接円の半径と外接円の半径との差が、電子ビームの最小移動距離単位（描画の１ドットサイズ）以下となるように、多角形の画数を決定する角数設定手段を有する８）の電子ビーム描画装置、
１０） 前記複数のフィールドの各々の区切りを前記多角形の頂点を通る位置に設定するフィールド位置設定手段を有する８）又は９）の電子ビーム描画装置、
１１） 前記所定数を任意に設定可能な所定数設定手段を有する８）〜１０）の何れかの電子ビーム描画装置、
によって達成される。

即ち本発明者は、回折格子構造の円パターンを多角形にて近似し、そのドーズ量を本来必要とされるドーズ量の所定数分の１の値に設定し、且つ、前記多角形を前記所定数回だけ円周方向にずらしつつ、その都度、重ねて描画していくことで、近接効果等の影響により、結果的に、現像処理後にはより円形に近い理想的な円パターンの回折格子構造の形成を得ることができると考え、本発明に至った。

本発明によれば、回折効率の低下や製品価値の低下を招かずに、光レンズの集光面側に収差補正用回折構造を形成することが可能なレンズ成形型、更には光学収差補正素子等の光学素子成形型を、電子ビーム描画装置による描画を用いて作製することができる。

以下、実施形態を用いて図面も参照しつつ、本発明について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（回折格子構造を形成する基材）
まず凸状の曲面形状を有し、該面が樹脂層で被覆されている原型（本発明において、樹脂層を含めてこれを基材と言う。）に円描画を行うことで、ブレーズド回折格子構造を同心円状に形成する場合を例に採り説明する。なお基材はこれに限らず、例えば、凹状の曲面形状や平面を有するものであっても良く、又、前記回折構造はバイナリーパターンであっても良い。

図１に、描画パターンの１例並びにその細部の描画形状を示す。同図に示すように、曲面形状を成す基材２の一面には、ブレーズド回折格子構造が形成され、その一部であるＥ部分を拡大すれば、複数のブレーズ３が同心円状に形成されている。ブレーズ３は、傾斜部３ｂ及び側壁部３ａを形成し、側壁部３ａは周方向に沿って平面状に複数段形成されている。

より詳細には、図２に示すように、基材２には、ベースとなる原型の曲面部２ａに対し、回折格子が各ピッチＬ１毎に形成され、この回折格子の少なくとも１ピッチＬ１に、当該ピッチの区切り目位置にて前記曲面部２ａより立ち上がる側壁部３ａと、隣接する各側壁部３ａ間に形成された傾斜部３ｂと、側壁部３ａと傾斜部３ｂとの境界領域に形成された溝部３ｃとを有する。

傾斜部３ｂは、一端が一方の側壁部３ａの基端に接し、他端が他方の側壁部３ａの先端に接する傾斜面を構成している。尚、この複数のブレーズ３からなる回折格子構造は、曲面部２ａを被覆し、塗布で形成された樹脂層に後述する電子ビーム描画装置を用いて描画し、現像処理することで形成され、且つ、ブレーズ３の側壁部３ａ及び溝部３ｃは、本発明に係る円描画（詳細については、後述する）により、これを上面（図におけるＬ２方向）から見た場合に、より理想的な円形に近い円パターンを構成する。

（電子ビーム描画装置の構成）
図３に、本発明に係る電子ビーム描画装置の全体構成を示す。

電子ビーム描画装置１は、電子ビームを生成して基材２に対してビーム照射を行う電子ビーム生成手段である電子銃１２と、この電子銃１２からの電子ビームを通過させるスリット１４と、スリット１４を通過する電子ビームの基材２に対する焦点位置を制御するための電子レンズ１６と、電子ビームが出射される経路上に配設されたアパーチャー１８と、電子ビームを偏向させることでターゲットである基材２上の走査位置等を制御する偏向器２０と、偏向を補正する補正用コイル２２とを含み構成される。これらの各部は、鏡筒１０内に配設されて電子ビーム出射時には真空状態に維持される。尚、電子銃１２は、本発明の「電子ビーム照射手段」に対応している。また、偏向器２０は、本発明の「電子ビーム偏向手段」に対応している。

さらに、電子ビーム描画装置１は、描画対象となる基材２を載置するための載置台であるＸＹＺステージ３０と、このＸＹＺステージ３０上の載置位置に基材２を搬送するための搬送手段であるローダ４０と、ＸＹＺステージ３０上の基材２の表面の基準点を測定するための測定手段である測定装置８０と、ＸＹＺステージ３０を駆動するための駆動手段であるステージ駆動手段５０と、ローダを駆動するためのローダ駆動装置６０と、鏡筒１０内及びＸＹＺステージ３０を含む筐体１１内を真空となるように排気を行う真空排気装置７０と、これらの制御を司る制御手段である制御回路１００とを有する。尚、ＸＹＺステージ３０は、本発明の「載置台」に対応している。また、測定装置８０は、本発明の「測定手段」に対応している。

尚、電子レンズ１６は、高さ方向に沿って複数箇所に離間して設置される各コイル１７ａ、１７ｂ、１７ｃの各々の電流値によって電子的なレンズが複数生成されるもので、各々制御され、電子ビームの焦点位置が制御される。

測定装置８０は、基材２に対してレーザーを照射する第１のレーザー測長器８２と、第１のレーザー測長器８２にて発光されたレーザー光（第１の照射光）の基材２での反射光を受光する第１の受光部８４と、前記第１のレーザー測長器８２とは異なる照射角度から照射を行う第２のレーザー測長器８６と、前記第２のレーザー測長器８６にて発光されたレーザー光（第２の照射光）の基材２での反射光を受光する第２の受光部８８と、を含み構成されている。尚、第１のレーザー測長器８２と第１の受光部８４とで「第１の光学系」を構成し、第２のレーザー測長器８６と第２の受光部８８とで「第２の光学系」を構成している。

ステージ駆動手段５０は、ＸＹＺステージ３０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動機構５２と、ＸＹＺステージ３０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動機構５４と、ＸＹＺステージ３０をＺ方向に駆動するＺ方向駆動機構５６と、ＸＹＺステージ３０を図示θ方向に駆動するθ方向駆動機構５８とを含み構成されている。尚、他の方向に回転させる駆動機構を設けて、ステージをピッチングやヨーイング可能に構成してもよい。これにより、ＸＹＺステージ３０を３次元的に動作させたり、アライメントを行うことが可能になる。

制御回路１００は、電子銃１２に電源を供給するための電子銃電源部１０２と、この電子銃電源部１０２での電流、電圧などを調整制御する電子銃制御部１０４と、電子レンズ１６（複数の電子的なレンズ各々）を動作させるためのレンズ電源部１０６と、このレンズ電源部１０６での各電子レンズに対応する各電流を調整制御するレンズ制御部１０８とを含み構成される。

さらに、制御回路１００は、補正用コイル２２を制御するためのコイル制御部１１０と、偏向器２０にて成形方向の偏向を行う成形偏向部１１２ａと、偏向器２０にて副走査方向の偏向を行うための副偏向部１１２ｂと、偏向器２０にて主走査方向の偏向を行うための主偏向部１１２ｃと、成形偏向部１１２ａを制御するためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａと、副偏向部１１２ｂを制御するためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高速Ｄ／Ａ変換器１１４ｂと、主偏向部１１２ｃを制御するためにデジタル信号をアナログ信号に変換制御する高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃとを有する。

さらに、制御回路１００は、偏向器２０における位置誤差を補正するための位置誤差補正信号などを各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ、及び高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃに対して供給して位置誤差補正を促す、或いは、コイル制御部１１０に対して当該信号を供給することで補正用コイル２２にて位置誤差補正を行う位置誤差補正回路１１６と、これら位置誤差補正回路１１６並びに各高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ、１１４ｂ及び高精度Ｄ／Ａ変換器１１４ｃを制御して電子ビームの電界を制御する電界制御手段である電界制御回路１１８と、描画パターンなどを前記基材２に対して生成するためのパターン発生回路１２０とを含み構成される。

さらに、制御回路１００は、第１のレーザー測長器８２を上下左右に移動させることによるレーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度等の駆動制御を行う第１のレーザー駆動制御回路１３０と、第２のレーザー測長器８６を上下左右に移動させることによるレーザー照射位置の移動及びレーザー照射角の角度等の駆動制御を行う第２のレ−ザー駆動制御回路１３２と、第１のレーザー測長器８２でのレーザー照射光の出力（レーザーの光強度）を調整制御するための第１のレーザー出力制御回路１３４と、第２のレーザー測長器８６でのレーザー照射光の出力を調整制御するための第２のレーザー出力制御回路１３６と、第１の受光部８４での受光結果に基づき、測定結果を算出するための第１の測定算出部１４０と、第２の受光部８８での受光結果に基づき、測定結果を算出するための第２の測定算出部１４２とを有する。

さらに、制御回路１００は、ステージ駆動手段５０を制御するためのステージ制御回路１５０と、ローダ駆動装置６０を制御するローダ制御回路１５２と、上述の第１、第２のレーザー駆動回路１３０、１３２，第１、第２のレーザー出力制御回路１３４、１３６，第１、第２の測定算出部１４０、１４２，ステージ制御回路１５０，ローダ制御回路１５２を制御する機構制御回路１５４と、真空排気装置７０の真空排気を制御する真空排気制御回路１５６と、測定情報を入力するための測定情報入力部１５８と、入力された各種情報や他の複数の情報を記憶するための記憶手段であるメモリ１６０と、各種制御を行うための制御プログラムを記憶したプログラムメモリ１６２と、後述する制御系３００（詳細は後述する）と、これらの各部の制御を司る、例えばＣＰＵなどにて形成された制御部１７０とを含み構成される。

また、本実施形態の電子ビーム描画装置１では、測定情報入力部１５８などを含む、所謂「操作系」乃至は「操作手段」においては、アナログスキャン方式／デジタルスキャン方式の選択、基本的な形状の描画パターンの複数からの選択等、各種コマンド操作が可能となっている。

上述の電子ビーム描画装置１においては、ローダ４０によって搬送された基材２がＸＹＺステージ３０上に載置されると、真空排気装置７０によって鏡筒１０及び筐体１１内の空気やダストなどを排気した後、電子銃１２から電子ビームが照射される。

電子銃１２から照射された電子ビームは、電子レンズ１６を介して偏向器２０により偏向され、偏向された電子ビームＢ（以下、この電子レンズ１６を通過後の偏向制御された電子ビームに関してのみ「電子ビームＢ」と符号を付与することがある）が、ＸＹＺステージ３０上の基材２の表面、例えば曲面部（曲面）２ａ上の描画位置に対して照射されることで描画が行われる。

この際に、測定装置８０によって、基材２上の描画位置（描画位置のうち少なくとも高さ位置）、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１００は、当該測定結果に基づき、電子レンズ１６のコイル１７ａ、１７ｂ、１７ｃに流れる各電流値等を調整制御して、電子ビームＢの焦点深度、即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する。

或いは、前記測定結果に基づき、制御回路１００は、ステージ駆動手段５０を制御することにより、前記電子ビームＢの焦点位置が前記描画位置となるようにＸＹＺステージ３０を移動させる。なお電子ビームの制御、ＸＹＺステージ３０の制御の何れか一方の制御によっても、双方を利用してもよい。

〈測定装置８０〉
測定装置８０は図４に示すように、第１のレーザー測長器８２、第１の受光部８４、第２のレーザー測長器８６、第２の受光部８８などを有する。

第１のレーザー測長器８２と第１の受光部８４からなる第１の光学系は、ＸＹＺステージ３０をステージ駆動手段５０によって移動させつつ、これに載置される基材２に対して、順次、第１のレーザー測長器８２により電子ビームと交差する方向から第１の光ビームＳ１を照射し、基材２を透過する第１の光ビームＳ１を第１の受光部８４によって受光することで、第１の光強度分布を検出するものである。第１の光強度分布は図４に示すように、基材２の曲面部２ａを透過した光ビームＳ１の基材２の平坦部２ｂでの反射光に基づくものなので、曲面部２ａ上の（高さ）位置を測定することができない。

そこで、本例においては、さらに第２の光学系を設け、ＸＹＺステージ３０をステージ駆動手段５０によって移動させつつ、これに載置される基材２に対して、順次、第２のレーザー測長器８６によって、電子ビームとほぼ直交する方向から第２の光ビームＳ２を照射し、基材２を透過する第２の光ビームＳ２を第２の受光部８８に含まれるピンホール８９を介して受光することによって、第２の光強度分布を検出する。

この場合、図４に示すように、第２の光ビームＳ２が曲面部２ａを横切って通過することとなるので、前記第２の強度分布に基づいて曲面部２ａ上の（高さ）位置を測定算出することができる。

具体的には、曲面部２ａ上のある位置（ＸＹステージ上の座標で（ｘ’，ｙ）とする）を第２の光ビームＳ２がＸ軸に平行に透過すると、この位置において、光ビームＳ２が曲面を透過することによる反射や屈折による散乱が生じ、この散乱光分の光強度が弱まることとなる。従って第２の受光部８８にて検出された光ビーム２の光強度に基づき、以下に説明するように電子ビームの焦点位置（ｘ、ｙ）の深度を曲面部２ａ上の位置（ｘ’、ｙ）の高さと対応させて算出することができる。

即ち、第２の受光部８８の検出した光強度に対応する信号出力（Ｏｐとする）と基材の高さとの相関関係を求めると、図５に示す様な特性図が得られるので、制御回路１００のメモリ１６０等に、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８８での信号出力Ｏｐに基づき、電子ビームの焦点位置の基材内の高さ位置を算出することができる。これにより、描画位置と、電子ビームの焦点位置との調整を行い描画を行うこととなる。

〈描画位置算出方法の概要〉
次に、電子ビーム描画装置１を用いる場合の描画位置算出方法の概要について説明する。

先ず、本実施形態の基材２は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば光レンズ等の光学素子形状で、断面略平板状の平坦部２ｂと、この平坦部２ｂより突出形成された曲面をなす曲面部２ａと、を含んで構成されている。この曲面部２ａの曲面は、球面に限らず、非球面などの他、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。

まず、ＸＹＺステージ３０上に載置する前に、予め基材２上の複数の、例えば３個の基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２を決定してこの位置を測定しておく（第１の測定）。これによって、例えば、基準点Ｐ００とＰ０１によりＸ軸、基準点Ｐ００とＰ０２によりＹ軸が定義され、３次元座標系における第１の基準座標系が算出される。ここで、第１の基準座標系における高さ位置をＨｏ（ｘ、ｙ）（第１の高さ位置）とする。これによって、基材２の厚み分布の算出を行うことができる。

一方、基材２をＸＹＺステージ３０上に載置した後も、同様の処理を行う。即ち、図６（Ａ）に示すように、基材２上の複数の、例えば３個の基準点Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２を決定してこの位置を測定しておく（第２の測定）。これによって、例えば、基準点Ｐ１０とＰ１１によりＸ軸、基準点Ｐ１０とＰ１２によりＹ軸が定義され、３次元座標系における第２の基準座標系が算出される。

さらに、これらの基準点Ｐ００、Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２により第１の基準座標系を第２の基準座標系に変換するための座標変換行列などを算出して、この座標変換行列を利用して、第２の基準座標系における前記Ｈｏ（ｘ、ｙ）に対応する高さ位置Ｈｐ（ｘ、ｙ）（第２の高さ位置）を算出して、この位置を最適フォーカス位置、即ち描画位置として電子ビームの焦点位置が合わされるべき位置とすることとなる。これにより、上述の基材２の厚み分布の補正を行うことができる。

尚、上述の第２の測定は、電子ビーム描画装置１の測定手段である測定装置８０を用いて測定することができる。また第１の測定は、予め別の場所において他の測定装置を用いて測定しおく。他の測定装置としては、上述の測定装置８０と全く同様の構成の測定装置２００（図示せず）を採用することができる。

この場合、測定装置２００での測定結果は、例えば、図３に示す測定情報入力部１５８にて入力されたり、制御回路１００と接続される不図示のネットワークを介してデータ転送されることで、メモリ１６０などに格納されることとなる。

上記のようにして、描画位置が算出されて、電子ビームの焦点位置が制御されて描画が行われることとなる。

具体的には、図６（Ｃ）に示すように、まず描画の単位空間を３次元基準座標系で設定し、電子ビームの焦点深度ＦＺの位置を、前記単位空間である１フィールド（ｍ＝１）内の描画位置に調整制御する。（この制御は、上述したように、電子レンズ１６による電流値の調整もしくはＸＹＺステージ３０の駆動制御の何れか一方又は双方によって行われる。）尚、本例においては、１フィールドの高さ分を焦点深度ＦＺより長くなるように、フィールドを設定してあるがこれに限定されるものではない。

ここで、焦点深度ＦＺとは、図７に示すように、電子レンズ１６を介して照射される電子ビームＢにおいて、ビームウエスト（ビーム径の最も細い所）ＢＷが有効な範囲の高さを示す。尚、本実施形態においては、電子レンズ１６の幅Ｄ、電子レンズ１６よりビームウエストＢＷまでの深さｆとすると、Ｄ／ｆは、０．０１程度であり、例えば５０ｎｍ程度の解像度を有し、焦点深度は例えば数十μｍ程度である。

そして、図６（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。

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、上述と同様に、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。

但し、本発明に係る円描画では、フィールドの区切り位置は、円パターンを近似する多角形の各々の頂点を通る位置に設定する。具体的には、制御部１７０がメモリ１６０に格納される多角形の各々の頂点位置座標に関する情報に基づいて、プログラムメモリ１６２に格納される所定のプログラムに従って、各フィールドの区切り位置を前記多角形の各々の頂点を通る位置に設定する。尚、この処理の流れについては、後述する〈制御系の具体的構成〉のところで説明する。

また本発明に係る円描画では、描画時における電子ビームのドーズ量は、描画に必要な所定ドーズ量の所定数分の１の値に設定され、且つ、前記多角形は、前記所定数回だけ円周方向に所定の角度毎にずらされつつ、前記所定回分繰り返し重ねて描画されることとなる。具体的には、制御部１７０がメモリ１６０に格納される本来のドーズ量に関する情報、及び、予め設定される前記所定数に関する情報に基づいて、プログラムメモリ１６２に格納された所定のプログラムに従って、描画時におけるドーズ量、即ち、本来のドーズ量の所定数分の１の値を算出して、さらに、次回の描画処理に関する演算処理、具体的には、多角形の各頂点位置座標の変換処理を行った上で、前記所定数分の１の値のドーズ量にて２度目の描画処理を開始する。この際、多角形の各頂点位置は円周方向に所定の角度だけ移動され、その座標に基づいて、２回目の描画が行われる。以降、所定回数だけこれらの処理が繰り返し行われる。尚、此処に言う所定回数は、予め、所定の値がメモリ１６０に記憶され、或いは、図１０に示す設定手段１８１により任意の値が入力され、その値がメモリ１６０に記憶されることで、描画の際に制御部１７０により呼び出され用いられることとなる。そして、全ての描画ラインにつき以上に説明した処理が行われると、次のフィールドに移動して、さらに描画されるべきフィールドについて全ての描画が終了すると、基材２に対する描画処理が終了することとなる。

図８に本発明の描画をモデル的に説明する図を示す。

図８（ａ）の波線は円パターンの一部の円弧で、実線はこの円パターンを近似する多角形の一部である。この多角形を３回円周方向にずらすと図８（ｂ）の如くなる。この場合は描画に必要なドーズ量の１／３のドーズ量に設定する。

図９は各フィールドの区切り位置を多角形の各々の頂点を通る位置に設定することを説明する図である。即ち図９（ａ）に示すフィールド間のつなぎ部分を、図９（ｂ）に示す如く多角形の頂点の位置に設定することにより、つなぎの部分が目立たなくなる。

尚、この処理の流れについては、後述する〈制御系の具体的構成〉のところで説明する。

尚、以上に説明した各種演算処理、測定処理、制御処理などの処理を行うための処理プログラムは、プログラムメモリ１６２に予め制御プログラムとして格納されるものとする。

〈制御系の具体的構成〉
図１０に、本発明に係る電子ビーム描画装置の制御系の機能ブロック図を示す。

電子ビーム描画装置１のメモリ１６０は、形状記憶テーブル１６１を有し、この形状記憶テーブル１６１には、例えば、基材２の曲面部２ａにブレーズ３の傾斜部３ｂ及び側壁部３ａを所望の通りに各ピッチＬ毎に形成する際の描画位置に対応するドーズ分布を予め定義したドーズ分布情報１６１ａと、前記各ピッチＬ毎に形成されるブレーズ３からなる円パターンを多角形にて近似して線描画する場合に必要とされる、前記多角形の各頂点の座標位置に関する情報を予め定義した多角形頂点位置情報１６１ｂと、同じく、前記ドーズ分布情報１６１ａにより導かれる本来のドーズ量を所定数分の１の値に設定するための前記所定数が定義されるドーズ補正値情報１６１ｃと、同じく、当該装置の電子ビームの最小走査距離単位に関する情報を予め定義した最小走査距離単位情報１６１ｄ等が格納されている。

また、プログラムメモリ１６２には、前述の描画処理を行う処理プログラム１６３ａや、円パターンを多角形にて近似して線描画する場合に、前記最小走査距離単位情報１６１ｄに定義される当該装置の電子ビームの最小走査距離単位に関する情報を基に前記多角形の角数を算出するための多角形角数演算プログラム１６３ｂや、前記ドーズ分布情報１６１ａに定義されるドーズ分布情報及びドーズ補正値情報１６１ｃを基に、前記多角形を描画する際のドーズ量（本来のドーズ量を所定数分の１にした値）を算出するためのドーズ量演算プログラム１６３ｃや、前記多角形の各頂点の描画毎の座標位置を算出するための多角形頂点位置演算プログラム１６３ｄや、前記フィールドの区切りを前記多角形の各頂点を通る位置に設定するためのフィールド区切り位置設定プログラム１６３ｅなどが格納されている。

尚、メモリ１６０は、本発明に係る「格納手段」に対応し、プログラムメモリ１６２と制御部１７０とで、本発明に係る「制御手段」を構成する。

以上のような構成において、制御部１７０は、円パターンを多角形にて近似して線描画する場合に、まず、メモリ１６０に格納される最小走査距離単位情報１６１ｄを基に、多角形角数演算プログラム１６３ｂに従って前記多角形の角数を算出して、次に、メモリ１６０に格納されるドーズ分布情報１６１ａ及びドーズ補正値情報１６１ｃを基に、ドーズ量演算プログラム１６３ｃに従って前記多角形を描画する際のドーズ量を算出して、同時に、メモリ１６０に格納される多角形頂点位置情報１６１ｂを基に、多角形頂点位置演算プログラム１６３ｄに従って前記多角形を円周方向に所定角度毎にずらす処理を行いつつ、前記ドーズ量にて前記多角形を重ねて所定数回描画する。但し、制御部１７０は、前記多角形を描画する際のフィールド間の区切りを、フィールド区切り位置設定プログラム１６３ｅに従って、随時、前記多角形の各頂点を通る位置に設定するものとする。このような制御の下で、前記ブレーズ３の傾斜部３ｂ、側壁部３ａ及び溝部３ｃからなる円パターンは描画される。

さらに、制御部１７０には、前記所定数を設定するための設定手段１８１や、そのための設定画面等を表示するための表示手段１８２等も接続される。

尚、制御部１７０及びドーズ量演算プログラム１６３ｃにより、本発明に係る「ドーズ量設定手段」を構成する。また、制御部１７０及び多角形演算プログラム１６３ｂにより、本発明に係る「角数設定手段」を構成する。また、制御部１７０及びフィールド区切り位置設定プログラム１６３ｅにより、本発明に係る「フィールド位置設定手段」を構成する。さらに、設定手段１８１により、本発明に係る「所定数設定手段」を構成する。

（本発明に係る円描画制御の具体的構成）
ここで、円パターンを正多角形にて近似して、各描画ラインを直線的に描画する各種処理を行うための制御系の具体的構成について、図１１を参照しつつ説明する。

本発明に係る電子ビーム描画装置の制御系３００は、図１１に示す様に、例えば円描画時に正多角形（不定多角形を含む）に近似するのに必要な（円の半径に応じた）種々のデータ（例えば、ある一つの半径ｋｍｍの円について、その多角形による分割数ｎ、各辺・各点の位置の座標情報並びにクロック数の倍数値、さらにはＺ方向の位置などの各円に応じた情報等）、さらには円描画に限らず種々の曲線を描画する際に直線近似するのに必要な種々のデータ、各種描画パターン（矩形、三角形、多角形、縦線、横線、斜線、円板、円周、三角周、円弧、扇形、楕円等）に関するデータを記憶する描画パターン記憶手段である描画パターンデータメモリ３０１を含んで構成される。

また、制御系３００は、前記描画パターンデータメモリ３０１の描画パターンデータに基づいて、描画条件の演算を行う描画条件演算手段３１０と、前記描画条件演算手段３１０から（２ｎ＋１）ライン（（ｎ＝０、１、２・・）である場合は（２ｎ＋１）であるが、（ｎ＝１、２、・・）である場合は（２ｎ−１）としてもよい）即ち奇数ラインの描画条件を演算する（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいて１ラインの時定数を設定する時定数設定回路３１２と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいて１ラインの始点並びに終点に関する電子銃電源部１０２での電圧を設定する始点／終点電圧設定回路３１３と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいてラインのカウンタ数を設定するカウンタ数設定回路３１４と、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１に基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成回路３１５と、奇数ラインの偏向信号を出力するための偏向信号出力回路３２０と、を含んで構成されている。尚、此処に言うラインとは、多角形を構成する各辺のことを指している。

さらに、制御系３００は、前記描画条件演算手段３１０から（２ｎ）ライン即ち偶数ラインの描画条件を演算する（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいて１ラインの時定数を設定する時定数設定回路３３２と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいて１ラインの始点並びに終点に関する電子銃電源部１０２での電圧を設定する始点／終点電圧設定回路３３３と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいて、ラインのカウンタ数を設定するカウンタ数設定回路３３４と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１に基づいてイネーブル信号を生成するイネーブル信号生成回路３３５と、偶数ラインの偏向信号を出力するための偏向信号出力回路３４０と、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３１０に基づいて、次の等高線に移動するときなどにブランキングを行うブランキングアンプ３５０と、描画条件演算手段３１０での描画条件と、奇数ラインの偏向信号出力回路３２０並びに偶数ラインの偏向信号出力回路３４０からの情報とに基づいて、奇数ラインの処理と偶数ラインの処理とを切り換える切換回路３６０と、を含んで構成されている。

奇数ラインの偏向信号出力回路３２０は、走査クロックＣＬ１と、カウンタ数設定回路３１４からの奇数ラインカウント信号ＣＬ６と、イネーブル信号発生回路３１５のイネーブル信号とに基づいてカウント処理を行う計数手段であるカウンタ回路３２１と、カウンタ回路３２１からのカウントタイミングと、始点／終点電圧設定回路３１３での奇数ライン描画条件信号ＣＬ３とに基づいて、Ｄ／Ａ変換を行うＤＡ変換回路３２２と、このＤＡ変換回路３２２にて変換されたアナログ信号を平滑化する処理（偏向信号の高周波成分を除去する等の処理）を行う平滑化回路３２３と、を含んで構成される。

偶数ラインの偏向信号出力回路３４０は、走査クロックＣＬ１と、カウンタ数設定回路３３４からの偶数ラインカウント信号ＣＬ７と、イネーブル信号発生回路３３５のイネーブル信号とに基づいてカウント処理を行う計数手段であるカウンタ回路３４１と、カウンタ回路３４１からのカウントタイミングと、始点／終点電圧設定回路３３３での偶数ライン描画条件信号ＣＬ５とに基づいて、Ｄ／Ａ変換を行うＤＡ変換回路３４２と、このＤＡ変換回路３４２にて変換されたアナログ信号を平滑化する処理を行う平滑化回路３４３とを含んで構成される。

尚、これらの制御系３００を構成する各部は、何れも図３に示す制御部１７０にて制御可能な構成としている。また、これら制御系３００は、Ｘ偏向用の制御系とＹ偏向用の制御系を各々形成する構成としてもよい。

尚、本実施形態の描画パターンデータメモリ３１０と描画条件演算手段３１１などを含む制御系３００で、「演算手段」を構成できる。この「演算手段」は、走査される走査ライン上に、各偏向部（成形偏向部１１２ａ、副偏向部１１２ｂ、主偏向部１１２ｃ）につながる各ＤＡ変換器（高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ〜１１４ｃ）のクロック数により規定される最小時間分解能の整数倍の時間に対応する距離（本発明の「電子ビームの最小移動距離単位」）に相当する少なくとも２点の各位置を演算する機能を有する。この場合、制御部１７０は、前記演算手段にて演算された各位置間を前記電子ビームによりほぼ直線的に走査するように制御することとなる。また、同様にして、本発明の他の態様の「演算手段」では、略円状に走査される走査ライン上に、ＤＡ変換器（高速Ｄ／Ａ変換器１１４ａ〜１１４ｃ）のクロック数により規定される最小時間分解能の整数倍の時間に対応する距離を一辺とする多角形の各頂点位置を算出する機能を有する。また、制御手段は、演算手段にて演算された各位置間を前記電子ビームによりほぼ直線的に走査するのは同様である。

上記のような構成を有する制御系３００は、概略次のように作用する。すなわち、描画条件演算手段３１０が描画パターンデータメモリ３０１から直線近似による走査（描画）に必要な情報を取得すると、所定の描画条件の演算処理を行い、例えば一つの円に対して正多角形の各辺に近似された場合の各辺のうち最初の辺、奇数番目のラインに関する情報は、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１へ、次の辺、偶数番目のラインに関する情報は、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１へ各々伝達される。

これにより、例えば、（２ｎ＋１）ライン描画条件演算手段３１１は、奇数ラインに関する描画条件を生成し、走査クロックＣＬ１と生成された奇数ライン描画条件生成信号ＣＬ２とに基づいて、偏向信号出力回路３２０から奇数ライン偏向信号ＣＬ９を出力する。

一方、例えば、（２ｎ）ライン描画条件演算手段３３１は、偶数ラインに関する描画条件を生成し、走査クロックＣＬ１と生成された偶数ライン描画条件生成信号ＣＬ４とに基づいて、偏向信号出力回路３４０から偶数ライン偏向信号ＣＬ１０を出力する。

これら奇数ライン偏向信号ＣＬ９と偶数ライン偏向信号ＣＬ１０は、描画条件演算手段３１０のもとに切換回路３６０によって、その出力が交互に切り換わる。したがって、ある一の円について、正多角形に近似され、各辺が算出されると、ある一つの辺、奇数番目の辺が描画されると、次の辺、偶数番目の辺が描画され、さらに次ぎの辺、奇数番目の辺が描画される、という具合に交互に各辺が直線的に描画（走査）されることとなる。

そして、ある円パターンについて１回目の描画が終了すると、以降、円周方向にずらしつつ所定数回に達するまで上述の描画処理が繰り返される。そして、所定数回にわたる描画が終了すると、描画条件演算手段３１０は、その旨をブランキングアンプ３５０に伝達し、次の円パターンを描画するように促す処理を行う。

（処理手順）
次に、電子ビーム描画装置を用いて非球面の光レンズの形成型を作製する基材に、複数のブレーズを同心円状に形成して回折構造とする場合の処理手順の１例について図１２〜１４に示すフローで説明する。

先ず、母型材（原型）にＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｕｒｎｉｎｇ：超精密加工機によるダイアモンド切削）により非球面の加工を行う際に、同心円マークを同時に加工する（ステップ、以下「Ｓ」１０１）。この際、光学顕微鏡で、例えば±１μ以内の検出精度の形状が形成されることが好ましい。

次に、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）にて例えば３箇所にアライメントマークを付ける（Ｓ１０２）。ここに、十字形状のアライメントマークは、電子ビーム描画装置内で±２０ｎｍ以内の検出精度を有することが好ましい。

さらに、前記アライメントマークの、同心円マークとの相対位置を光学顕微鏡にて観察測定し、非球面構造の中心に対する位置を測定し、データベース（ＤＢ）（ないしはメモリ（以下、同））へ記録しておく（Ｓ１０３）。なお、この測定精度は、±１μ以内であることが好ましく、中心基準とした３つのアライメントマークの位置、ｘ１ｙ１、ｘ２ｙ２、ｘ３ｙ３をデータベース（ＤＢ）へ登録する。

また、原型にレジストを塗布しベーキングして樹脂で被覆し形成した基材の各部の高さとアライメントマークの位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を測定しておく（Ｓ１０４）。ここで、中心基準で補正した基材：位置テーブルＴｂｌ１（ＯＸ、ＯＹ、ＯＺ）、アライメントマーク：ＯＡ（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）（いずれも３＊３行列）を、データベース（ＤＢ）へ登録する。

次に、焦点位置の高さ検出のために、第２の光学系の測定ビームの位置をあわせるとともに、電子線のビームをフォーカスしておく等、その他各種準備処理を行う（Ｓ１０５）。

この際、ステージ上に取り付けたＥＢ（電子ビーム）フォーカス用針状（５０ｎｍレベル）較正器に第２の光学系の測定ビームを投射すると共に、電子ビーム描画装置のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）モードで観察し、フォーカスを合わせる。

次いで、基材を電子ビーム描画装置内へセットし、アライメントマークを読み取り（ＸＸｎ、ＹＹｎ、ＺＺｎ）、座標変換行列Ｍａを算出して、電子ビーム描画装置内の基材の各部位置を求める（Ｓ１０６）。この際に、電子ビーム描画装置内においては、Ｓ１０６に示されるような各値をデータベース（ＤＢ）に登録することとなる。

さらに、基材の形状と後述する「円パターンを多角形にて近似して線描画する際の多角形の角数」から、最適なフィールド位置を決定する（Ｓ１０７）。尚、フィールドは同心円の扇型に配分するものとする。また、フィールド同士は、若干重なりを持たせるものとする。さらに、中央で第一輪帯にかからない部分はフィールドを配分しないものとする。

ここで上述のＳ１０７の処理、具体的には、“ラジアル方向のフィールド位置決定”と“そのフィールドで描画される円弧の最適な多角形角数算出”に関する処理について、図１５に示すフローチャートに基づいて、図１６を参照しつつ説明する。

以下、各パラメータを次のように定義する。

最大描画半径：Ｒ_max
フィールドサイズ：Ｌ×Ｌ
１ドットサイズ：ΔＬ×ΔＬ
ここで、最大描画半径：Ｒ_maxとは、図１６（Ａ）に示すように、基材２の全描画領域における最大半径のことを指す。

まず、単位描画ラジアル距離ΔＲを下式より算出する（Ｓ３０１）。この単位描画ラジアル距離ΔＲというのは、図１６（Ｂ）に示すように、各フィールドにおけるラジアル方向（ｘ軸方向）に関する描画距離のことである。また、予め設定される、ラジアル方向における単位描画ラジアル距離ΔＲのフィールドサイズＬに対する比をＮとすると
ΔＲ＝Ｌ×Ｎ
（但し、Ｎは初期設定された係数：Ｎ＜１）
となる。

次に、第ｎ_Rフィールド（ラジアル方向フィールドＮｏｎ_R）での最外周多角形の外接円半径Ｒｏｕｔ（ｎ_R）を下式により算出する（Ｓ３０２）。この外接円半径Ｒｏｕｔ（ｎ_R）というのは、図１６（Ｂ）に示すように、ラジアル方向（ｘ軸方向）における第ｎ_R番目のフィールドの描画領域における最大外接円半径のことである。

Ｒｏｕｔ（ｎ_R）＝ｎ_R×ΔＲ
（但し、ｎ_R＝１、２、３、・・・、ｉｎｔ（Ｒ_max／ΔＲ）＋１、ここで
ｉｎｔ（ｘ）は、（ｘ）の算出結果の整数部）
次に、この第ｎ_Rフィールド（ラジアル方向フィールドＮｏｎ_R）で描画する各円パターン（輪帯）の多角形の角数Ｎｔの条件を下式により算出する（Ｓ３０３）。

Ｎｔ＞π／Ａｃｏｓ（１−ΔＬ／Ｒｏｕｔ（ｎ_R））＝Ｎｆ…（１）
ここで、上記（１）式について説明する。

本発明においては、各多角形パターンを繰り返し重ねて描画する際に、各パターンの描画ラインが隣り合うパターン間において重なり合うことにより、延べドーズ量（実際に与えられるドーズ量）にバラツキが生じて、さらに、近接効果による影響等により、結果として所望の形状が得られないという問題を回避するために、各パターンの描画ラインが隣り合うパターン間において重なり合うことのないように、多角形の角数は、内接円と外接円の差が電子ビームの最小移動距離単位よりも小さくなるように決定され、これにより内側（あるいは外側）の多角形を回転させても隣り合う多角形とは重ならない。即ち、図１７に示すように、各多角形（角数Ｎｔ）に外接する円の半径をＲ_n+1、内接する円の半径をＲ_nとした場合
、これらの差が電子ビームの最小移動距離単位よりも小さくなれば良い。

まず、多角形（角数Ｎｔ）に外接する円の半径Ｒ_n+1と内接する円の半径Ｒ_nとの差を式に表すと、以下のようになる。

Ｒ_n+1−Ｒ_n＜Ｒ_n+1（１−ｃｏｓ（π／Ｎｔ））…（２）
ここで、Ｒ_n+1−Ｒ_nは電子ビームの最小移動距離単位、即ち、電子ビームの１ドットサイズΔＬ未満、Ｒ_n+1はＲｏｕｔ（ｎ_R）と各々置換することができることから、（２）式は以下のように表すことができる。

ΔＬ＜Ｒｏｕｔ（ｎ_R）（１−ｃｏｓ（π／Ｎｔ））…（３）
さらに、上記（３）式を変形することで、
１−ｃｏｓ（π／Ｎｔ）＞ΔＬ／Ｒｏｕｔ（ｎ_R）
ｃｏｓ（π／Ｎｔ）＜１−ΔＬ／Ｒｏｕｔ（ｎ_R）
π／Ｎｔ＜ｃｏｓ^-1（１−ΔＬ／Ｒｏｕｔ（ｎ_R））
Ｎｔ／π＞１／ｃｏｓ^-1（１−ΔＬ／Ｒｏｕｔ（ｎ_R））
Ｎｔ＞π／ｃｏｓ^-1（１−ΔＬ／Ｒｏｕｔ（ｎ_R））＝Ｎ_f…（１）
よって、（１）式が導き出される。

ところで、上記角数Ｎｆは、各円パターン（輪帯）に近似する多角形の角数の最低条件を満たすものであり、理想的には、より多角数の多角形にて円パターンを近似することが好ましい。よって、１フィールド内で取り得る最大の角数をＮｔ＝ｋ×Ｎｆ（但し、Ｎｔは整数）と定義し、このＮｔを算出する。まず、このｋを下式により算出する（Ｓ３０４）。

ｈ＝Ｌ×Ｍとすると、
ｈｆ＝２×Ｒｏｕｔ（ｎ_R）×ｓｉｎ｛（２π／Ｎｔ）／２｝＜Ｌ×Ｍ…（４）
上記（４）式を変形して、
ｈｆ＝２×Ｒｏｕｔ（ｎ_R）×ｓｉｎ｛（２π／Ｎｆ×（１／ｋ）／２｝＜Ｌ×Ｍ…（５）
ここで、Ｍは初期化された係数：Ｍ＜１である。

また、ｈｆは多角形の角数をＮｆとした場合の多角形の一辺の長さに相当し、図１６（Ｂ）、（Ｃ）から明らかなようにＬ×Ｍ＝ｈ≧ｈｆの関係にある。

Ｎｔ＞Ｎｆであることから、図１６（Ｃ）、（Ｄ）にも示すようにｈｔ＜ｈｆとなり、上記（５）式を満たせば、多角形の角数をＮｔとした場合であっても、両端の辺が隣接フィールドに掛かることが無く、辺描画領域は１フィールド内に必ず収まることとなる。

この様に、条件（１）式を満たし、且つ、ｋ×Ｎｆが最大の整数となるようにｋの値が選択されることで、多角形の角数Ｎｔが決定される（Ｓ３０５）。

図１３に戻って、算出された多角形の角数Ｎｔから、各フィールドのつなぎ部分を、多角形の各頂点を通る位置に設定する。そして、各フィールドについて、隣のフィールドのつなぎアドレスの計算を行う（Ｓ１０８）。この計算は、基材２の曲面部２ａが平面であるものとして計算を行う。尚、多角形を構成する線分は、各々、同一フィールド内に納められる。

次に、対象とするフィールドについて焦点深度領域を区分する。同一ラインは同じ区分に入るように同一焦点深度領域を区分し、フィールドの中央は、焦点深度区分の高さ中心とする（Ｓ１０９）。ここに、高さ５０μ以内は、同一焦点深度範囲として、１〜数箇所程度に分割する。

次いで、対象とするフィールドについて、同一焦点深度領域内での（ｘ、ｙ）アドレスの変換マトリクス（Ｘｃ、Ｙｃ）によりビーム偏向量を算出する（Ｓ１１０）。このＸｃ、Ｙｃは各々図示の式（１６）の通りとなる。ここに、Ｗｄはワークディスタンス、ｄは該当焦点深度区分の中央からＺ方向偏差を示す。

さらに、対象とするフィールドについて、となりのフィールドとのつなぎアドレスを換算する（Ｓ１１１）。ここで、Ｓ１０８にて算出したつなぎ位置をＳ１１０の式（１６）を用いて換算する。

そして、対象とするフィールドについて、中心にＸＹＺステージを移動し、高さをＥＢ（電子ビーム）のフォーカス位置に設定する（Ｓ１１２）。つまり、ＸＹＺステージにてフィールド中心にセットする。また、測定装置８０の信号を検出しながら、ＸＹＺステージを移動し、高さ位置を読み取る。

また、対象とするフィールドについて、一番外側（ｍ番目）の同一焦点深度領域の高さ中心に電子ビーム（ＥＢ）のフォーカス位置に合わせる（Ｓ１１３）。

次に、対象とする同一焦点深度領域について、一番外側（ｎ番目）のラインのドーズ量及び多角形の始点、終点の座標を計算する。尚、スタート（始点）、エンド（終点）は、隣のフィールドとのつなぎ点とする（Ｓ１１４）。この際、始点、終点は整数にする。また一般にドーズ量は、ラジアル位置（入射角度）で決まった最大ドーズ量と格子の位置で決められた係数に最大ドーズ量を掛け合わせたもので表され（これを描画に必要なドーズ量とする）、ここでのドーズ量は前記必要ドーズ量の所定数分の１の値とされる。

そして、そのフィールド内に存在する多角形の一部である線分の始点から終点まで本来の所定数分の１の値のドーズ量にて描画を行う（Ｓ１１５）。

尚、これ以降に関しては、後述するように、多角形を前記所定数回だけ円周方向にずらしつつ、その都度、異なる位置に重ねて描画する処理を行う。即ち、上述のように最初の多角形を描画するべく、そのフィールド内に存在する前記多角形の一部を描画した後、前記多角形の位置を円周方向に所定の角度だけずらした上で、２回目の描画、即ち、１回目に描画した前記多角形の一部の描画を行い、これを所定数回に達するまで繰り返し行う。即ち、所定数回だけＳ１０７からＳ１１５を繰り返し実施する（Ｓ１１６）。

ここで、Ｓ１１６における“多角形を円周方向にずらしつつ、所定数回だけ重ねて描画する処理の流れ”について、図１８を参照しつつ説明する。尚、以下に説明する処理は、制御部１７０がメモリ１６０の形状記憶テーブル１６１のドーズ分布情報１６１ａ、多角形頂点位置情報１６１ｂ、ドーズ補正値情報１６１ｃ等に基づいて、プログラムメモリ１６２の処理プログラム１６３ａ、ドーズ量演算プログラム１６３ｃ及び多角形頂点位置演算プログラム１６３ｄ等に従って行うものである。

予め、設定手段１８１を用いて描画ライン分割数Ｎｂを入力する（Ｓ４０１）。尚、この描画ライン分割数Ｎｂとしては任意の値が入力され、その情報はメモリ１６０のドーズ補正値情報１６１ｃに格納される。この描画ライン分割数Ｎｂは、本発明の「所定数」に対応するものである。即ち、多角形を描画する際に、本来のドーズ量を何分の１の値にするのか、また、前記多角形を何回ずらして重ねて描画するのかを定義する数となっている。

多角形の描画回数を表す数値をｎｂとし、多角形の描画を開始する際には、まずｎｂ＝１が入力される（Ｓ４０２）。

次に、例えば図１９に示す様な、描画Ｌｉｎｅ＿ｎ（但し、ｎは任意の自然数）における多角形の各頂点位置座標データを取り込む（Ｓ４０３）。但し、最初は、描画Ｌｉｎｅ＿１における多角形の各頂点位置座標データ（（ｘ₁、ｙ₁）〜（ｘ_k、ｙ_k））を取り込む。尚、この多角形の各頂点位置座標データは、メモリ１６０の多角形頂点位置情報１６１ｂに格納されている。

次に、Ｌｉｎｅ＿ｎで必要なドーズ量をＤｎとして、Ｄｎ／Ｎｂ≧ドーズ量最小単位であるか否かを判断し（Ｓ４０４）、Ｄｎ／Ｎｂ≧ドーズ量最小単位であった場合（Ｓ４０４、Ｙｅｓ）には、頂点位置を結ぶラインをドーズ量Ｄｎ／Ｎｂで描画する（Ｓ４０５）。（但し、Ｄｎ／Ｎｂがドーズ最小単位で割り切れない場合は、Ｄｎ／Ｎｂ＋（余り×Ｎｂ）で描画する。）
次に、２回目の描画に移行するべく、描画回数を表すｎｂをｎｂ＝ｎｂ＋１と置換する（Ｓ４０６）。

ここで、前記描画Ｌｉｎｅ＿ｎの多角形の各頂点位置座標を下式で変換する（Ｓ４０７）。

（但し、（Ｘ_k、Ｙ_k）は、ｋ回目の描画時における多角形の各頂点位置座標であり、θは（２π／Ｎｔ）／Ｎｂである。）
そして、変換後の頂点を結ぶラインをドーズ量Ｄｎ／Ｎｂで描画し（Ｓ４０８）、描画回数ｎｂが描画ライン分割数Ｎｂに到達したか否かを判断し（Ｓ４０９）、ｎｂ＜Ｎｂであった場合（Ｓ４０９、Ｎｏ）には、次の描画を行うべくＳ４０６へ移行する。

そして、描画回数ｎｂが描画ライン分割数Ｎｂに到達した場合（Ｓ４０９、Ｙｅｓ）には、次の描画ラインＬｉｎｅ＿ｎ＋１の描画へ移行する。

なお前述したＳ４０４において、Ｄｎ／Ｎｂ＜ドーズ量最小単位であった場合（Ｓ４０４、Ｎｏ）には、描画ライン分割数Ｎｂを１とし、頂点位置を結ぶラインをドーズ量Ｄｎで描画し（Ｓ４１０）、次の描画ラインＬｉｎｅ＿ｎ＋１の描画へ移行する。

以降、全ての描画ラインに対する描画が終了するまで、上記Ｓ４０２からＳ４１０の処理が繰り返される。

図１４に戻って、このようにして１つの描画ラインに対する描画処理が終了した後、次の描画ラインに対する準備を行い、再度、Ｓ１０７からＳ１１６を実施する。これを規定回数（そのフィールド内に存在する描画ラインの数）だけ繰り返す（Ｓ１１７）。そして、全ての描画ラインに対して描画処理を施した際に、ＸＹステージの移動を行って、次のフィールドの描画を行う準備を行う（Ｓ１１８）。この際、フィールド番号、時間、温度などデータベース（ＤＢ）への登録を行う。そして、前記Ｓ１０７からＳ１１８を規定回数（母型に設定されたフィールドの数）実施することで、全てのフィールドに対する描画が終了する（Ｓ１１９）。

以上に説明した様な実施の形態によれば、電子ビーム描画装置を用いて、基材にブレーズド、或いは、バイナリーパターンの回折格子構造を同心円状に描画する場合、回折格子構造の円パターンを多角形にて近似し、そのドーズ量を本来必要とされるドーズ量の所定数分の１の値に設定し、且つ、前記多角形を前記所定数回だけ円周方向にずらしつつ、その都度、重ねて描画していくことで、近接効果等の影響により、結果的に、現像処理後にはより円形に近い理想的な円パターンの回折格子構造の形成を得ることができ、さらに、フィールド間の区切りを前記多角形の各頂点を通過する位置に設定することで、フィールド間の繋ぎ部分を目立たなくすることができる。
（金型の作製方法）
次に、本発明に係る金型の作製方法について、図２０及び図２１に基づいて説明する。尚、本発明に係る金型は、例えば、光レンズ等の光学素子を射出成形によって製造するためのものである。

先ず、機械加工により例えば光レンズの光学面形状を形成した原型５００を作製する（図２０（Ａ））。

次いで、スピンコート等により例えば熱硬化性樹脂等のレジストＲＥを原型５００の表面に塗布し、プリベークなどを行って樹脂層で被覆する（図２０（Ｂ））。

そして原型５００を被覆する樹脂層に、本発明に係る電子ビーム描画装置を用いて例えばバイナリーパターンのブレーズド回折格子構造を描画する（図２０（Ｃ））。

樹脂（レジスト）層の現像処理（電子ビームの照射部と非照射部とで現像液に対する溶解度が異なることを利用して照射部を除去、又は電子ビーム照射による凝集破壊で接着性が弱まっている部分を吸引や剥離層を用いて除去）を行うことで、図２０（Ｄ）に示す様な、回折格子構造を得る（現像工程）。

次いで、ＳＥＭ観察や膜厚測定器などにより、回折格子構造を評価し、ドライエッチング等のエッチング処理で回折格子構造を整える。

この回折格子構造５０２のＤ部を拡大すると（図２０（Ｅ））、基材の曲面部上には、傾斜部５０２ｂ及び側壁部５０２ａからなる複数のブレーズにて回折格子構造が形成されており、且つ、側壁部５０２ａは、これを上方（図の矢印方向）から見た場合により理想的な円形となっている。また電子ビームにて描画した際のフィールド間の繋ぎ部分が目立つようなこともない。

さらに、回折格子構造を有する樹脂層で被覆された原型５００に表面処理がなされ、次いで図２１（Ａ）に示すように、例えば金型電鋳前処理後、電鋳処理を行い、図１９（Ｂ）に示すように、原型５００と金型５０４とを剥離する処理を行う。そして、剥離した金型５０４に対して、表面処理を行う（金型表面処理工程）。

この金型５０４には、前記回折格子構造に対応するように、凹部５０５が形成され、これら凹部５０５は、前記傾斜部５０２ｂ及び側壁部５０２ａの形状と対応したものになっている。

当該金型５０４を用いて射出成形により成形品を作成すると（図１９（Ｃ））、射出成型品５１０には複数のブレーズからなる回折格子構造５１１が形成され、Ｃ部を拡大して示すと、回折格子の１つのピッチが側壁部５１２ａ及び傾斜部５１２ｂからなるブレーズを構成し、且つ、側壁部５０２ａは、これを上方（図の矢印方向）から見た場合により理想的な円形となっている。また電子ビームにて描画した際のフィールド間の繋ぎ部分が目立つようなこともない。

本実施形態によれば、光学素子（例えば光レンズ）を製造する場合に、まず、電子ビーム描画装置により基材に回折格子を円描画して、さらに、所定の表面処理等を行った後、ドライエッチングなどによりエッチング処理を施すことで母型を得て、この母型を基に電鋳処理を行うことで基材の表面上に形成された回折格子を金型に転写して、この金型を用いて光学素子を射出成形により製造することができるため、光学素子の製造にかかるコストダウンを図ることができる。

描画パターンの１例並びにその細部の描画形状を示す図である。 図１の描画パターンを詳細に説明するための図である。 本発明に係る電子ビーム描画装置の全体構成を示す図である。 電子ビーム描画装置のステージ上の基材を測定する装置の構成を示す図である。 検出光強度に対応する信号出力と基材の高さとの相関関係を示す特性図である。 実施形態で用いる光学素子形状基材を示す図である。 照射される電子ビームの焦点深度を説明する図である。 本発明の描画をモデル的に説明する図である。 各フィールドの区切り位置を多角形の各々の頂点を通る位置に設定することを説明する図である。 本発明に係る電子ビーム描画装置の制御系の機能ブロック図である。 本発明に係る電子ビーム描画装置の制御系ブロック図である。 電子ビーム描画装置を用いて非球面の光レンズの形成型を作製する基材に、複数のブレーズを同心円状に形成して回折構造とする場合の処理手順の１例示すフローチャートである。 図１２に続くフローチャートである。 図１３に続くフローチャートである。 ラジアル方向のフィールド位置決定とそのフィールドで描画される円弧の最適な多角形角数算出に関する処理について説明するフローチャートである。 図１５の処理を説明する参照図である。 各多角形に外接する円と内接する円の関係を示す図である。 多角形を円周方向にずらしつつ、所定数回だけ重ねて描画する処理の流れについて説明するフローチャートである。 描画ラインにおける多角形の各頂点位置座標データを説明する図である。 本発明に係る金型の作製方法について説明する図である。 本発明に係る金型の作製方法について説明する図である。

符号の説明

１ 電子ビーム描画装置
２ 基材
２ａ 曲面部
３ ブレーズ
３ａ 側壁部
３ｂ 傾斜部
１０ 鏡筒
１２ 電子銃
１４ スリット
１６ 電子レンズ
１８ アパーチャー
２０ 偏向器
２２ 補正用コイル
３０ ＸＹＺステージ
４０ ローダ
５０ ステージ駆動手段
６０ ローダ駆動装置
７０ 真空排気装置
８０ 測定装置
８２ 第１のレーザー測長器
８４ 第１の受光部
８６ 第２のレーザー測長器
８８ 第２の受光部
１００ 制御回路
１１０ コイル制御部
１１２ａ 成形偏向部
１１２ｂ 副偏向部
１１２ｃ 主偏向部
１１６ 位置誤差補正回路
１１８ 電界制御回路
１２０ パターン発生回路
１３０ 第１のレーザー駆動制御回路
１３２ 第２のレーザー駆動制御回路
１３４ 第１のレーザー出力制御回路
１３６ 第２のレーザー出力制御回路
１４０ 第１の測定算出部
１４２ 第２の測定算出部
１５０ ステージ制御回路
１５２ ローダ制御回路
１５４ 機構制御回路
１５６ 真空排気制御回路
１５８ 測定情報入力部
１６０ メモリ
１６２ プログラムメモリ
１７０ 制御部
３００ 制御系

Claims (11)

1. 電子ビームを照射して基材に円パターンを描画するに当たり、
   基材の描画領域を複数のフィールド（描画単位）に分割した上で、
   多角形を構成する各辺が前記フィールド内に収まる様な多角形で前記円パターンを近似し、
   前記フィールド毎に描画に必要なドーズ量の所定数分の１のドーズ量で前記多角形を描画し、
   前記円パターンの円周方向に描画する多角形をずらして前記所定数重ねて描画する
   ことを特徴とする電子ビーム描画方法。
2. 多角形の内接円の半径と外接円の半径との差が、電子ビームの最小移動距離単位（描画の１ドットサイズ）以下となるように、多角形の画数を決定することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム描画方法。
3. 前記複数のフィールドの各々の区切りを前記多角形の頂点を通る位置に設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子ビーム描画方法。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電子ビーム描画方法を用い、
   電子ビームで描画した基材を現像し、現像済み基材で電鋳を行う工程を含むことを特徴とする成型用の金型の製造方法。
5. エッチング処理した現像済み基材に電鋳を行うことを特徴とする請求項４に記載の成型用の金型の製造方法。
6. 請求項４又は請求項５に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする金型。
7. 請求項６に記載の金型にて成形されたことを特徴とする光学素子。
8. 電子ビームを照射するための電子ビーム照射手段と、
   前記電子ビーム照射手段にて照射された電子ビームを走査するための電子ビーム偏向手段と、
   描画される基材を載置するための載置台と、
   前記基材における前記電子ビームによる描画位置を測定するための測定手段と、
   電子ビームを照射して基材に円パターンを描画するに当たり、基材の描画領域を複数のフィールド（描画単位）に分割し、前記円パターンを多角形にて近似する手段と、
   描画位置に対応するドーズ量の分布を予め定義したドーズ分布情報と、前記ドーズ分布情報により導かれる本来のドーズ量を所定数分の１の値に設定するための前記所定数が定義されるドーズ補正値情報とを格納するための格納手段と、
   前記ドーズ分布及び前記所定数に基づいて、前記本来のドーズ量を所定数分の１の値に設定するためのドーズ量設定手段と、
   前記測定手段にて測定された描画位置に基づき、前記ドーズ量設定手段により設定されたドーズ量にて、前記電子ビーム偏向手段により電子ビームを走査して、載置台に載置された基材に前記多角形を描画すると共に、前記円パターンの円周方向に描画する多角形をずらして前記所定数重ねて描画するように制御を行う制御手段と、
   を含むことを特徴とする電子ビーム描画装置。
9. 多角形の内接円の半径と外接円の半径との差が、電子ビームの最小移動距離単位（描画の１ドットサイズ）以下となるように、多角形の画数を決定する角数設定手段を更に有することを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム描画装置。
10. 前記複数のフィールドの各々の区切りを前記多角形の頂点を通る位置に設定するフィールド位置設定手段を有することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の電子ビーム描画装置。
11. 前記所定数を任意に設定可能な所定数設定手段を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１０の何れか一項に記載の電子ビーム描画装置。

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