JP2008541164A - 空間光変調器装置、リソグラフィ装置、ディスプレイ装置、空間光パターンを有する光ビームの生成方法、および装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

電気信号に応じて変化する空間光パターンを得る空間光変調器（ＳＬＭ）は、第１変調素子（ＭＥ１）と第２変調素子（ＭＥ２）とを備える。第１変調素子（ＭＥ１）により処理した第１光ビーム（ＬＢ１）と第２変調素子により処理した第２光ビーム（ＬＢ２）とを重ね合わせて空間光パターンを形成することができる。このようにして、第１変調素子（ＭＥ１）内の欠陥を第２変調素子（ＭＥ２）の対応するピクセルにより補正することができる。第１変調素子（ＭＥ１）と第２変調素子（ＭＥ２）とにより得られる空間光パターンは相補的であり、組み合わせることにより所望の空間光パターンとなる。本発明による空間光変調装置（ＳＬＭ）は、リソグラフィ装置（ＬＡ）またはディスプレイデバイス（ＤＤ）に使用することができる。

Description

本発明は、電気信号に応じて変化する空間光パターンを得るための空間光変調器（ＳＬＭ）装置であって、光ビームの一部を受光し、電気信号に応じてこれを変化させるための変調素子を備えたＳＬＭ装置に関する。

本発明はさらに、上記のような空間光変調装置を備えたリソグラフィ装置に関する。

本発明はさらに、上記のような空間光変調装置を備えたディスプレイ装置に関する。

本発明はさらに、上記のような空間光変調器を使用して空間光パターンを有する光ビームを生成する方法に関する。

本発明はさらに、上記のような空間光変調装置を使用するリソグラフィステップを含む、装置の製造方法に関する。

空間光パターンは、光ビームの伝播方向に垂直な平面内における異方性的な光強度分布を意味するものとして理解される。

特許文献１（米国特許第６６１８１８５号）は、ピクセルのアレイ（配列）２００を有するＳＬＭ装置を開示している。このアレイの列を図１に示す。ピクセル群は、支持部材３１０〜３１６により基板３００に対して可動に結合した可動マイクロミラー１０〜１６を備える。アドレス電極４１０〜４１６および可動マイクロミラー１０〜１６に電位差を与えることにより、可動マイクロミラー１０〜１６を偏向することができる。偏向の程度は各アドレス電極と各可動マイクロミラーの間の電位差に依存する。適切に選択した電位差によりアドレスすると、マイクロミラーを基板３００にほぼ平行になり（図１のマイクロミラー１０および１４〜１６参照）、またはほぼ同一の角度で傾いた状態となるよう構成することができる（図１のマイクロミラー１１〜１３参照）。

実際上において、ＳＬＭ装置には欠陥ピクセル、すなわち電位差を与えることによってその位置を十分に制御することができないピクセルが含まれることがある。こうしたピクセルは特定の位置、例えばオン状態、オフ状態またはこの２つの状態間における任意の状態に固定してしまうことがある。より一般的な意味では、欠陥ピクセルは、その反応が許容可能な使用または動作限界を外れているような任意のピクセルをいう。欠陥ピクセルは空間光パターンに過大または過小な光を与えることになる。この結果、意図した空間光パターンを得られないことがある。これは、リソグラフィ方法において空間光パターンを用いる場合には、空間光パターンで照射する被加工材の欠陥を生ずる結果となりうる。

特許文献１（米国特許第６６１８１８５号）は、欠陥ピクセルを補正するためのリソグラフィ方法を開示する。この方法では、被加工材を、第１書き込み経路内で、欠陥ピクセルによる欠陥を有する空間光パターンで照射し、第２書き込み経路内で、第１書き込み経路における欠陥の補正を行った空間光パターンで照射する。これは、第１および第２の書き込み経路においてそれぞれ別のピクセルを使用することにより達成される。この目的のため、ピクセルの較正、すなわち欠陥ピクセルの決定を行う。そして、較正したピクセルを使用して、第１および第２の書き込み経路を用いて欠陥ピクセルを補正するための方法を実施する。

特許文献１（米国特許第６６１８１８５号）は、図２に示す上記のような方法の実施形態を開示しており、そこでは不良ピクセルの補正のために複数個のアレイを使用する。図２は、第１ＳＬＭ１６１０および第２ＳＬＭ１６２０およびビームスプリッタを含む。第１ＳＬＭ１６１０および第２ＳＬＭ１６２０には同一のパターンデータを供給する。しかし、第１および第２のＳＬＭにおける個々のピクセル用のキャリブレート（較正）機能は固有のものである。ＳＬＭの領域を全体的に較正することにより、第１ＳＬＭ内の各ピクセルが、第２のＳＬＭ内のあるピクセル集合に対応するようにする。これを双方について行う。こうすることにより、両方向で１対４のピクセルの関係が得られる。ＳＬＭの相違はこうして補正されることになる。ＳＬＭ自体のいくつかの幾何学的エラーは、第１ＳＬＭを第２ＳＬＭに対して１８０度回転することにより相殺される。第１および第２のＳＬＭは同一強度の電磁放射により照射することができる。しかし、第１および第２のＳＬＭを異なる強度により照射することにより、さらなる階調化（グレースケール）を実現することができる。階調（グレースケール）の数は、２つの強度の関係および絶対値に依存するであろう。
米国特許第６６１８１８５号明細書

この既知のＳＬＭ装置の欠点としては、欠陥ピクセルの補正に第１および第２の書き込み経路が必要となるという点がある。第２の書き込み経路のための電圧の調整には比較的長い時間を要し、特に大きなピクセルアレイの場合には尚更である。これにより、既知のＳＬＭ装置の動作が相対的に遅いものとなる。リソグラフィツールに用いた場合には、そのリソグラフィツールの処理能力が相対的に低くなる点である。

本発明は、欠陥ピクセルを補正した空間光パターンの変調を、単独の書き込み経路で得ることができるＳＬＭ装置を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１に定義するＳＬＭ装置により達成することができる。本発明によるＳＬＭ装置において、第１変調素子および第２変調素子は、第１変調素子のピクセルと第２変調素子のピクセルとがそれぞれ第１状態にあるとき、空間光パターンの第１光ビーム部分と第２光ビーム部分とが実質的に一致するよう構成する。空間光パターン内で、第１変調素子のピクセルに欠陥がある場合には、第２変調素子内のピクセルに由来する第２光ビームの部分により、第１光ビームの部分による変調を代替することができる。これは、第２変調素子のある単一のピクセルを用いて、第１変調素子のピクセルの欠陥を補正することができることを意味する。空間光パターン内の第１光ビーム部分と第２光ビーム部分とが実質的に一致するよう構成しているため、このような代替により所望の空間光パターンの変調が得られる。このように、２つの異なる状態のみを有する第２変調素子の単一のピクセルを使用することにより、第１変調素子のピクセルによる変調を代替することができる。

これとは対照的に、既知のＳＬＭ装置では、第１ＳＬＭにおける欠陥ピクセルは、第２の書き込み経路により同一の第１ＳＬＭを用いて補正される。同じことが第２ＳＬＭにも当てはまる。このため、第１および第２のＳＬＭのピクセル群をそれぞれ較正する。ここで第２ＳＬＭは装置のダイナミックレンジを増加させるために、すなわち階調を導入するに使用する。ＳＬＭ域を全体的にキャリブレート（較正）することにより、第１ＳＬＭの各ピクセルが第２ＳＬＭのピクセル集合と対応するようにする。このようにして階調化を実現する。一般に、第２変調素子のピクセルの集合が第１状態にあるとき、第２の光ビームの各部分は第１光ビーム部分と一致していない。このため、本発明におけるように、このピクセル集合を単純に第１変調素子の代替とすることはできない。既知のＳＬＭ装置では、これは第２変調素子のマイクロミラー用の電気信号を適切に選択したときにのみ達成することができるが、これには単純に１個のオン状態に対応する１個の信号では十分でない。本発明によるＳＬＭ装置では２個の状態のみで足りるのに対して、所望の補正が実現されるよう、マイクロミラーのそれぞれを異なる信号で対処しなければならない。

表現「第１光ビームが実質的に寄与しない」は、第１変調素子のピクセルに第１光ビームが入射している状況と、これが入射していない状況との間に有意な相違がないことを意味する。表現「第２光ビームが実質的に寄与しない」もこれに対応する意味を有する。

空間光変調装置はさらに、所望の空間光パターン、例えば空間光変調装置のユーザーが得ることを望む空間光パターンを受信し、その所望の空間光パターンを得るため第１電気信号および第２電気信号を供給するための制御ユニットを備えることができる。制御ユニットは、第１変調素子のピクセルと第２の変調素子のピクセルとが同時にそれぞれの第１状態になることを防止するよう構成することができる。これは、第１変調素子のピクセルと第２変調素子のピクセルの双方が機能的である場合、すなわち欠陥がない場合には、下記の３個の状態の組み合わせのうちの１つのみが得られるということを意味する。すなわち、（１）両ピクセルが第２状態、すなわち空間光パターンに光を与えるピクセルがない状態、（２）第１変調素子のピクセルが第１状態で、第２変調素子のピクセルは第２状態、すなわち第１変調素子のピクセルのみが空間光パターンに寄与する状態、（３）第２変調素子のピクセルが第１状態で、第１変調素子のピクセルは第２状態、すなわち第２の変調素子のピクセルのみが空間光パターンに寄与する状態、である。この実施形態では、制御ユニットは両ピクセルが第１状態では使用不可能とする。すなわち両ピクセルが同時に空間光パターンに光を与えることはない。このような制御ユニットにより、第１変調素子と第２変調素子とを相補的に使用することを可能になる。すなわち、空間光パターンに光を与えるため、第１変調素子のピクセルの代わりに第２変調素子のピクセルを選択することができる。この実施形態は、空間光パターンがバイナリ光パターンである場合、すなわち空間光パターンが低強度か高強度のいずれかを有するピクセルから構成されている場合には、ピクセルの強度が高すぎることを回避できることから特に有利である。

第１変調素子は、単独のピクセルまたは複数個のピクセルを有することができる。複数個のピクセルはすべてほぼ同一のサイズおよび特性とすることができ、既知のＳＬＭ装置と同様にアレイとして配列することができる。

第２変調素子は、単独のピクセルまたは複数個のピクセルを有することができる。複数個のピクセルはすべて実質的に同一のサイズおよび特性とすることができ、アレイとして配列することができる。

ある実施形態では、第１および第２の変調素子は同一の寸法およびレイアウトを有する。第１変調素子における複数個のピクセルのうち各ピクセルは、第２変調素子における複数個のピクセルのうち対応するピクセルを有し、第１変調素子における複数ピクセルのうちあるピクセルと、第２変調素子の対応するピクセルとがそれぞれの第１状態にあるとき、空間光パターンにおける第１および第２の光ビームの各部分が実質的に一致するよう構成することができる。これは、第２変調素子の各ピクセルを使用して、第１変調素子における任意のピクセルの欠陥を補正することができるということを意味する。空間光パターンにおける第１光ビーム部分と第２光ビーム部分とが、第１の変調素子と対応する第２変調素子の各ピクセル組について実質的に一致するよう構成しているため、このような代替により空間光パターンの変調の欠陥が生じることがない。こうして、２個の異なる状態のみを有する第２変調素子の単独のピクセルを使用することにより、第１変調素子における任意のピクセルによる変調に代替することができる。

ある実施形態では、第１変調素子のピクセルに欠陥があり、この欠陥ピクセルを、第１電気信号に関わらず、空間光パターンに欠陥ピクセルに入射する第１光ビーム部分が実質的に関与しないよう修正する。一般に欠陥ピクセルは、第１電気信号に関わらず空間光パターンに関与しうる。このようなピクセルは恒常的にオンである。このとき対応する部分が暗い、すなわち光が当たらないような空間光パターンを得ることができない。この実施形態では、この効果は、欠陥ピクセルを、第１電気信号に関わらず、空間光パターンに欠陥ピクセルに入射する第１光ビーム部分が実質的に関与しないよう修正することにより防止する。第１変調素子のすべてのピクセルについてこの効果を得るため、第１変調素子の実質的におけるすべての欠陥ピクセルを、第１電気信号に関わらず、空間光パターンに欠陥ピクセルに入射する第１光ビーム部分が実質的に関与しないよう修正する。

第１変調素子の欠陥ピクセルに対応する第２変調素子のピクセルが無欠陥の場合、この第２変調素子のピクセルを使用して第１変調素子の欠陥ピクセルを補正することができる。第１変調素子の各欠陥ピクセルに対応する第２変調素子の無欠陥ピクセルがある場合、第１変調素子の各欠陥ピクセルを第２変調素子の対応ピクセルにより補正することができる。こうして、第１変調素子に欠陥がある場合においても、第２変調素子の対応ピクセルが無欠陥であれば、任意のバイナリ空間光パターン、すなわち光が高強度か低強度かであるような空間光パターンを生成することができる。

同様に、第２変調素子に１個または複数個の欠陥ピクセルがあることがある。第２変調素子の欠陥ピクセルを、第２電気信号に関わらず、空間光パターンに欠陥ピクセルに入射する第２光ビームの部分が実質的に関与しないよう修正する。こうして第２変調素子の欠陥ピクセルが空間光パターンに関与することがないようにして、実際の空間光パターンが所望の空間光パターンから逸脱することがないようにする。第２変調素子の欠陥ピクセルに対応する第１変調素子のピクセルが無欠陥の場合、この第１変調素子のピクセルを第２変調素子の欠陥ピクセルにより補正する必要はない。第２変調素子の欠陥ピクセルに対応するすべての第１変調素子のピクセルが無欠陥であることが望ましい。

第１および／または第２の変調素子のピクセルが、それぞれ第１および／または第２の電気信号に対応して可変の反射特性を有するものとすることができる。変調セルの可変の反射特性により、この変調セルに入射する光ビームの方向変化および／または位相変化が生じることがある。代わりに、または付加的に、第１および／または第２の変調セルは、それぞれ第１および／または第２の電気信号に対応する可変の透過特性を有するものとすることができる。

ピクセルは、既知のＳＬＭのマイクロミラーと同様の１個または複数個のマイクロミラーを備えることができる。代替的に、または付加的に、ピクセルは軸線に沿う屈折率の変化を生成することが可能な液晶（ＬＣ）セルを有するものとすることができる。この液晶セルを使用して、該液晶セルに与える電気信号に対応して、入射する光の強度および／または方向を変化させることができる。液晶セルは透過または反射により動作することができる。

ＬＣセルの代わりに、国際特許出願ＩＢ ２００４／０５２６２０および欧州特許出願０３１０４９１４．１に記載されている電子ウェッティング（ｅｌｅｃｔｒｏ‐ｗｅｔｔｉｎｇ）を基礎としたセルを用いることができる。両出願は本件出願人に譲渡されたものであり、内部参照番号はＰＨＮＬ ０３１５２０である。

ある実施形態では、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２の光ビームとを重ね合わせる（スーパーインポーズ）ための手段は半透明の光学素子とし、該光学素子は、第１変調素子により処理した第１光ビームを透過し、第２変調素子により処理した第２の光ビームを反射することにより、第１変調素子により処理した第１の光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを組み合わせて複合光ビームとする。代案として、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを重ね合わせるための手段は、第２変調素子により処理した第２光ビームを透過し、第１変調素子により処理した第１光ビームを反射することにより、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを組み合わせて複合光ビームとするよう構成した半透明の光学素子とすることもできる。このようにして、第１および第２の両処理光ビームが共線的となり、複合光パターンを都合よく伝搬することができる。半透明の光学素子は、偏向ビームスプリッタなどのビームスプリッタすることができる。

代案の実施形態では、処理した第１および第２の光ビームを非共線的に、すなわち空間的に規制された領域、例えば平面上で重ね合わせる。これは、第２処理光ビームを第１処理光ビームに向ける、またはその逆とするミラーまたはレンズにより実現することができる。

ある実施形態では、第１および／または第２の変調素子のピクセルは、それぞれ第１および／または第２の電気信号が存在しないときは第２状態とする。この結果、例えば電気接続の欠陥により電気信号が適切に供給されない場合、変調素子のピクセルは空間光パターンに関与しない。このとき、もう一方の変調素子の対応ピクセルに電気信号を供給することによりこれを補正することが可能である。

ある実施形態では、ＳＬＭ装置はさらに、入力光ビームを受光し、この入力光ビームを第１光ビームと第２の光ビームとに分割するためのビーム分割素子を備える。これにより、単一の入力光ビームを供給する単一の光源を使用することができ、費用効率が高い。代案の実施形態では、第１および第２の変調素子を、それぞれ第１および第２の異なる光源に対する第１および第２の光ビームを受光するよう構成する。これには、空間光パターンに相対的に大きな出力を与えることができるという利点がある。

ビーム分割素子は、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを重ね合わせるための半透明光学素子としても機能するよう構成することができる。これにより、光学部品の数を相対的に減らし、相対的にコンパクトなＳＬＭ装置が可能になる。

本発明のある態様は、空間光パターンを有する化学線により被加工材上に設けた光化学材料層を照射するためのリソグラフィ装置に関する。このリソグラフィ装置は、化学線を生ずる光源と、この光源により生じた化学線を受光するよう構成した、任意の上記実施形態に記載した本発明によるＳＬＭ装置とを備える。ＳＬＭ装置は受光した化学線を変調することにより、変調された化学線が空間光パターンを与えるよう構成する。この空間光パターンを有する化学線を光化学材料層に与えることができる。

リソグラフィ装置は、マスクなしでリソグラフィを行うことが可能なマスクレスリソグラフィ装置とすることができる。マスクレスリソグラフィはそれ自体既知であり、マイクロミラーアレイを基礎としたＳＬＭ装置を有するリソグラフィ装置は特許文献１（米国特許第６６１８１８５号）に記載されている。

ＳＬＭ装置は光化学材料層内の光子密度を局所的に変化させることができるマイクロミラーなどを有するチップとすることができる。光子密度パターンに、従来のリソグラフィにおいてマスク内に符号化していた情報を反映させる。マイクロミラーは電子的に駆動することができる。パターンデータをチップに電子的、デジタル手段により直接送信する。変調素子が大きいほど、リソグラフィ装置の処理能力は大きなものとなりうる。変調素子上で、単独のマイクロミラーまたはマイクロミラーの集合（スーパーピクセルと呼ばれる）などの各ピクセルが光化学材料層内のスポット点を表す。しかしこれは、これらのスポットに欠陥があってはならないことから、変調素子は各ピクセルまたはスーパーピクセルがあるとすればそのレベルで無欠陥でなければならないということを意味する。これにより、変調素子のサイズ、したがってリソグラフィ装置の処理能力も限定されることになる。

本発明のある実施形態によれば、光化学層は２個（またはそれ以上）の変調素子の光を受け、その空間光パターンは組み合わされて光化学層内の複合空間光パターンとなる。２個の変調素子は合わせて光化学層内の空間光パターン全体を規定する。変調素子は欠陥ミラーなど欠陥ピクセルを有することがあるが、これらの欠陥ピクセルにより処理される光の部分が空間光パターン内で一致しないことが望ましい。

本発明のある態様は、画像を表示するためのディスプレイ装置に関する。このディスプレイ装置は、光ビームを供給するための光源と、上記任意の実施形態に記載した本発明に係るＳＬＭ装置とを有する。ＳＬＭ装置は光源により供給する光ビームを受光し、受光した光ビームを変調して、変調した光ビームが画像に対応する空間光パターンを有するようにし、この空間光パターンを有する光ビームをディスプレイ面に供給するよう構成する。ディスプレイ装置は、複数、例えば３個の異なる色、例えば赤、緑、青の光ビームを得るための複数、例えば３個の光源を備えることができる。光源により生ずる各光ビームは本発明による１個のＳＬＭ装置により変調することができる。代案として、２個またはそれ以上の光ビームがもしあるとすればこれを、本発明に係る単独かつ同一のＳＬＭ装置の異なる部分により変調することができる。

本発明のこれらおよびその他の態様を、図面につき以下さらに説明する。

図３に示すリソグラフィ装置ＬＡは、被加工材Ｗ上に設けた光化学（感光）材料の層ＡＬを、本例では「Ｐ」で表す空間光パターンを有する光化学線（光線）により照射するのに適する。光化学（感光）材料はリソグラフィで一般的に用いられるフォトレジストとすることができる。光化学材料の溶解度は該材料を化学線で照射することにより変化させることができる。ある実施形態では、化学線放射により照射した光化学層の部分が可溶性となり除去することが可能なのに対し、非照射部分は現像液中で不溶性にとどまる。別の実施形態では、化学線により照射した光化学層の部分が不溶性にとどまり除去できないのに対し、非照射部分は現像液中で可溶性となり除去可能である。２種類の光化学材料は、それぞれポジティブレジスト、ネガティブレジストと称されることが多い。

被加工材Ｗは、シリコンウエハなど任意の基板とすることができる。基板上には例えば酸化シリコンなどの絶縁材料およびドープシリコンなどの導電材料、アルミニウム、または銅などのパターン層を配置することができる。基板は、その上に液晶（ＬＣＤ）ディスプレイを形成すべき透明な絶縁層とすることができる。基板上には、リソグラフィによりパターン形成すべき層を形成し、その後例えばエッチングなどの材料除去処理を行うことができる。現像した光化学材料の層は、材料除去処理においてマスクとして機能することができる。パターン形成すべき層は、例えばドープした半導体材料または金属などの導電層とすることができる。代案として、これを絶縁層、例えば二酸化ケイ素とすることができる。

リソグラフィ装置ＬＡは化学線を生成するための光源ＬＳを有する。この実施例では、この光源ＬＳは２４８ｎｍの波長を発生するエキシマレーザとする。他の実施例では、ＬＳは赤外線（ＩＲ）、可視光線または紫外線（ＵＶ）を発生するものとすることができる。

光源ＬＳから発生する光ビームを入射光ＩＬＢと称し、これを空間光変調装置ＳＬＭに供給することができる。すなわち空間光変調装置ＳＬＭを光源ＬＳにより生じた化学線を受光するよう構成する。空間光変調装置ＳＬＭは、受線した化学線を変調することにより、変調された化学線が空間光パターンを有し、この空間光パターンを有する化学線を光化学材料の層ＡＬに供給することができる。

空間光変調装置ＳＬＭは、入力光ビームＩＬＢを受光し、この入力光ビームを第１光ビームＬＢ１および第２光ビームＬＢ２に分割するビーム分割素子ＢＳを有する。この実施例では、ビーム分割素子ＢＳは偏向ビームスプリッタとする。これは、任意の他の好適なビーム分割素子、例えば半透明の平面光学素子に代替することができる。他の実施例では、図示しないが、２個の個別の光源を用いることができる。これら２個の個別の光源は、ほぼ同一の波長を有する光を放射するよう構成することができる。

空間光変調装置ＳＬＭは、第１光ビームＬＢ１を受光し、これを第１電気信号に応じて処理するためのピクセルを有する第１変調素子ＭＥ１と、第２光ビームＬＢ２を受光し、これを第２電気信号に応じて処理するためのピクセルを有する第２変調素子ＭＥ２とを備える。第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２は、ともに既知のＳＬＭ装置と同様のマイクロミラーのアレイである。ピクセルは単一のマイクロミラーにより、またはいわゆるスーパーピクセルを形成する多数のマイクロミラーにより形成することができる。アレイは１０００×１０００のマイクロミラーのサイズを有することができるが、本発明は矩形レイアウトを有するアレイに限定するものではなく、またこのサイズを有するアレイに限定するものでもない。第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２は同一のサイズおよびレイアウトを有することができる。

アレイにおけるマイクロミラーの指向性は、既知のＳＬＭ装置と同様の、図１に示したマイクロミラー１０〜１６と電極４１０〜４１６の間に電位差を加えることにより、調整することができる。マイクロミラーが基板３００に対してほぼ平行なとき（図１のマイクロミラー１０および１４〜１６参照）、光ビームＬＢ１またはＬＢ２はそれぞれ正常入射、すなわちマイクロミラー面に垂直に入射する。マイクロミラー面は、例えばアルミニウムの層で被覆して反射面とし、基板３００に対してほぼ平行なマイクロミラーはそれぞれ光ビームＬＢ１またはＬＢ２を逆行させる。図１のマイクロミラー１１〜１３のように基板３００に対して傾斜させたマイクロミラーは、そこに入射する光ビームの部分をビームダンプ（図示せず）に向かう他の方向に反射し、このビームダンプは、各光ビーム部分を吸収する。

このようにして第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２は、それぞれ第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２を処理する。この処理は、各電極４１０〜４１６とマイクロミラー１０〜１６に与える電位差に依存する。第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２の各電極４１０〜４１６とマイクロミラー１０〜１６に与える電位差をそれぞれ第１および第２の電気信号と呼ぶ。

処理の結果、第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２は、それぞれ第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２におけるマイクロミラーにより可変である空間光パターンを有する。第１変調素子ＭＥ１により処理した第１光ビームと第２変調素子ＭＥ２により処理した第２光ビームとを半透明の光学素子ＢＳにより重ね合わせる。半透明の光学素子ＢＳは、第１変調素子ＭＥ１により処理した第１光ビームを透過し、第２変調素子ＭＥ２により処理した第２光ビームを反射することにより、第１変調素子ＭＥ１により処理した第１の光ビームと第２変調素子ＭＥ２により処理した第２光ビームとを組み合わせて複合光ビームＣＬＢとするよう構成する。複合光ビームＣＬＢは、処理した第１光ビームおよび第２光ビームの空間光パターンの重ね合わせである空間光パターンを有する。こうして、空間光変調装置ＳＬＭは、電気信号に応じて可変である空間光パターンを得ることができる。この電気信号は、第１変調素子ＭＥ１に与える第１電気信号と、第２変調素子ＭＥ２に与える第２電気信号とを含む。

複合光ビームＣＬＢを２個のレンズＬＥにより光化学材料の層ＡＬに合焦させる。レンズＬＥは空間光パターンを、例えば４分の１に縮小する。他の実施例では空間光パターンを縮小しない。空間光変調装置ＳＬＭにより得られる空間光パターンは、まず拡大しなければ人間の目では観察できないほど小さな特徴を有することがある。

この実施例で、ビーム分割素子ＢＳは、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを重ね合わせる半透明の光学素子としても機能するよう構成する。他の実施例では、図示しないが、２個の個別の光学素子を使用する。

第１変調素子ＭＥ１のピクセルは調整可能な２つの状態を有する。すなわち、第１電気信号に応じて、第１光ビームＬＢ１を、ピクセル上に入射するする第１光ビームＬＢ１の部分が空間光パターンの一部となるように、例えば基板３００と平行なマイクロミラー１０および１４〜１６のように処理する第１状態と、第１光ビームＬＢ１を、空間光パターンに第１の光ビームＬＢ１部分がほぼ寄与しないように、例えば基板３００に対して傾斜したマイクロミラー１１〜１３のように処理する第１状態と異なる第２状態とである。同様に、第２変調素子ＭＥ２のピクセルは調整可能な２つの状態を有する。すなわち、第２電気信号に応じて、第２光ビームＬＢ２を、ピクセル上に入射するする第２の光ビームＬＢ２の部分が空間光パターンの一部となるように処理する第１状態と、第２光ビームＬＢ２を、空間光パターンに第２の光ビームＬＢ２部分が実ほぼ寄与しないように処理する、第１状態とは異なる第２状態とである。このようにして、第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２のピクセルは、それぞれ第１および第２の電気信号に対応して可変の反射を有することになる。

第１変調素子ＭＥ１および第２変調素子ＭＥ２はそれぞれ複数個のピクセルを備え、この実施例ではこれらピクセルはマイクロミラーのアレイとする。第１変調素子ＭＥ１の複数個のピクセルにおける各ピクセルは、第２変調素子ＭＥ２の複数個のピクセルに対応するピクセルを有し、第１変調素子ＭＥ１における複数個のピクセル中のあるピクセルと第２変調素子ＭＥ２の対応するピクセルとがそれぞれ第１状態にあるとき、例えばそれぞれ基板３００に対して平行であるとき、空間光パターンにおける第１および第２の光ビームの各部分がほぼ一致する。

第１変調素子ＭＥ１と第２変調素子ＭＥ２とは、図示しない共通の支持構造に取り付ける。ある実施例では、第１変調素子ＭＥ１に対する第２変調素子ＭＥ２の位置を、空間光パターンにおける第１および第２の光ビームのそれぞれの部分が実質的に一致するよう調整可能に構成する。

空間光変調装置ＳＬＭは、所望の空間光パターンを受信し、該所望の空間光パターンを得るため第１電気信号および第２電気信号を供給するための制御ユニットＣＵを有する。この実施例では、制御ユニットＣＵはコンピュータであり所望の空間光パターンは「Ｐ」であるが、本発明はこの所望の空間光パターンに限定されるものではなく、単に本発明を説明する目的で用いるにすぎない。

第１光ビームＬＢ１から見た第１変調素子ＭＥ１の正面図を、図３の第１変調素子ＭＥ１の断面図を表す黒い実線の上方に線図的に示す。第１変調素子ＭＥ１は、図３の第１変調素子ＭＥ１の正面図中に白い丸で示した複数個の欠陥ピクセルＤＰ１を有する。欠陥のいくつかは所望の空間光パターンに一致する、すなわち「Ｐ」内にある。第１変調素子ＭＥ１のみを用いれば、空間光パターンに欠陥が生じることになるであろう。「Ｐ」の外にある欠陥ピクセルは空間光パターンに関与してもよいが、「Ｐ」の内部にある欠陥ピクセルは空間光パターンに関与してはならない。

第１変調素子ＭＥ１のほとんどすべての欠陥ピクセルは、空間光パターンに、第１電気信号に関わらず、いかなる欠陥ピクセルＤＰ１に入射する第１光ビームＬＢ１の部分も実質的に関与しないように修正される。これは欠陥マイクロミラーのアルミニウム層のレーザアブレーション（除去）により実現する。代案として、任意の他の適切なマスキング技術を使用することができる。この結果、第１変調素子ＭＥ１の欠陥ピクセルＤＰ１は空間光パターンに関与しない。

第１変調素子ＭＥ１の使用のみによって得られる空間光パターンは所望の「Ｐ」と同じではない。第１変調素子ＭＥ１内の欠陥ピクセルのため、パターン内には複数の穴がある。制御ユニットＣＵは、パターン内の穴の原因である第１変調素子ＭＥ１の欠陥ピクセルに対応する第２変調素子ＭＥ２のピクセルに第２電気信号を供給することにより、穴を第２光ビームＬＢ２部分で埋めるようにする。

第２光ビームＬＢ２から見た第２変調素子ＭＥ２の正面図を、図３の第２変調素子ＭＥ２の断面図を表す黒い実線ＭＥ２の右側に線図的に示す。第２変調素子ＭＥ２の正面図中に、第１変調素子ＭＥ１により与えるパターン「Ｐ」部分を灰色で示す。第１変調素子ＭＥ１により与えるパターン「Ｐ」中の第２変調素子ＭＥ２により埋めるべき穴を黒丸で示す。これは、第２光ビームＬＢ２部分をビームスプリッタＢＳに送り返し、複合光ビームＣＬＢとする第２変調素子ＭＥ２のピクセルを表す。

このように、第２変調素子ＭＥ２は、第１変調素子ＭＥ１により得られない空間光パターンの部分を供給する。この結果、たとえ第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２に欠陥が存在する場合であっても、所望の空間光パターンを得ることができる。

この実施例では、第２変調素子ＭＥ２は、図３の第２変調素子ＭＥ２の正面図において白丸で表した複数の欠陥ピクセルＤＰ２を有する。第２変調素子ＭＥ２の欠陥ピクセルＤＰ２は第１変調素子ＭＥ１の無欠陥ピクセルに対応する。同様に、ＭＥ２の正面図において灰色の円で示した、第１の変調素子ＭＥ１の欠陥ピクセルＤＰ１に対応する第２変調素子ＭＥ２のピクセルは無欠陥である。こうして、無欠陥の所望の空間光パターンを得ることができる。

制御ユニットＣＵは、第１変調素子ＭＥ１内の欠陥ピクセルＤＰ１の位置を記憶するメモリを有する。所望のパターンが、そのような欠陥ピクセルＤＰ１を、第１光ビームＬＢ１の一部として空間光パターンに関与することを要求する場合、制御ユニットＣＵは欠陥ピクセルＤＰ１の代わりに第２変調素子ＭＥ２内の対応するピクセルを動作させることにより、この対応するピクセルが、第１光ビームＬＢ１の部分の代わりに第２光ビームＬＢ２部分を複合光ビームＣＬＢに与えて所望の空間光パターンを得るようにする。このことは、制御ユニットＣＵを、第１変調素子ＭＥ１のピクセルと第２変調素子ＭＥ２の対応ピクセルとが同時にそれぞれの第１状態になることを防止するように構成することを意味する。

他の実施例では、制御ユニットＣＵは、所望の空間光パターンを得るために、ほぼ同数の第１変調素子ＭＥ１および第２変調素子ＭＥ２のピクセルを用いるよう構成する。所望の空間光パターンが得られれば、第１変調素子ＭＥ１および第２変調素子ＭＥ２のピクセルは他の組み合わせにすることも可能である。

図４に示す空間光変調装置ＳＬＭの代案の実施例では、第１変調素子ＭＥ１と第２変調素子ＭＥ２とを同一平面内に配置し、第１変調素子ＭＥ１および第２変調素子ＭＥ２の整列を簡素化している。第１変調素子ＭＥ１および第２変調素子ＭＥ２を１個の同一マイクロミラーのアレイ内に統合することができ、これにより整列はさらに簡素化される。入射光ビームＩＬＢを、ビームスプリッタＢＳにより第１変調素子ＭＥ１に向かう第１光ビームＬＢ１とミラーＭを介して第２変調素子ＭＥ２に向かう第２光ビームＬＢ２とに分割する。

図３の実施例と同様、第１変調素子ＭＥ１により処理した第１光ビームＬＢ１と第２変調素子ＭＥ２により処理した第２光ビームＬＢ２とをビームスプリッタＢＳにより組み合わせて複合光ビームＣＬＢとする。制御ユニットＣＵを、図３の実施例と同様の方法により第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２に接続することができる。

図５に示す空間光変調装置ＳＬＭは、第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２を有し、これら変調素子はそれぞれ第１および第２の電気信号に応じて変化する透過率を有するピクセルのアレイを有するものとする。ピクセルは液晶（ＬＣ）セルとすることができる。ＬＣセルは内部の液晶分子の配向に依存する偏光の透過率を有する。液晶分子の配向はＬＣセルに電圧を与えることにより制御することができる。図５に示したＳＬＭ装置は、偏向入射光ビームＩＬＢを使用して動作させることができる。この偏向入射光ビームの第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２は第１ビームスプリッタＢＳ１により分割される。第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２は変調素子ＭＥ１およびＭＥ２により処理することができ、処理した第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２を第２ビームスプリッタＢＳ２により重ね合わせることにより、所望の空間光パターンを有する複合光ビームＣＬＢを得ることができる。ここでも、制御ユニットＣＵは図３の実施例と同様の方法により、第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２に接続することができる。第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２のＬＣセルは１個かつ同一の装置内に統合することができる。代案として、これらを２個の個別の装置により実現することもできる。

ＬＣセルの代わりに、またはこれに付加して、第１および／または第２の変調素子は、国際特許出願第ＩＢ ２００４／０５２６２０号および欧州特許出願第０３１０４９１４．１号に記載した電子ウェッティングセルを有するものとすることができる。両出願は本件出願人に譲渡されている、内部参照番号はＰＨＮＬ ０３１５２０である。

図３に示すＳＬＭ装置の代わりに、図４および図５に示したＳＬＭ装置をリソグラフィ装置ＬＡに使用することができる。

第１および第２の変調素子ＭＥ１およびＭＥ２は第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２を交互に受光するよう構成することができる。すなわち、第１の時間周期では第１変調素子ＭＥ１は第１の光ビームＬＢ１を受光するよう構成するとともに、第２変調素子ＭＥ２は第２光ビームＬＢ２を受光しないよう構成し、第１の時間周期と異なる第２の時間周期では第２変調素子ＭＥ２は第２光ビームＬＢ２を受光するよう構成するとともに、第１変調素子ＭＥ１は第１の光ビームＬＢ１を受光しないよう構成する。これは第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２の経路内に適当なシャッタを使用することにより実現することができ、または、第１および第２の光ビームＬＢ１およびＬＢ２が異なる光源から放射されている場合は、各光源をオフにすることにより実現することができる。この実施例では、ＳＬＭ装置に入射する光の全強度が２分の１に低減されるが、これはエネルギー消費が問題となる場合に有利である。

ＳＬＭ装置は、例えば長さおよび幅が１〜２０ミクロンである長方形または正方形のマイクロミラーを有することができる。マイクロミラーは例えば１〜２００ｃｍ^２のサイズの長方形または正方形のアレイ内に配置することができる。

図３、図４、図５に示した空間光変調装置ＳＬＭは、図６に示す画像を表示するためのディスプレイ装置ＤＤに使用することができる。ディスプレイ装置ＤＤは、光ビームを生ずる光源ＬＳと、この光源ＬＳにより生じた光ビームＩＬＢを受光するよう構成した空間光変調装置ＳＬＭとを有する。空間光変調装置ＳＬＭは、第１および第２の電気信号を供給することにより、受光した光ビームを、変調光ビームが画像に対応する空間光パターンを有するよう変調するよう構成した制御ユニットＣＵに接続する。次いで、空間光パターンを有する光ビームＣＬＢを図示しないディスプレイ面に供給することができる。ディスプレイ面は、本発明によるディスプレイ装置ＤＤの一部とすることもできるし、そうしないこともできる。

要約すれば、電気信号に応答して可変の空間光パターンを供給するための空間光変調装置ＳＬＭは、第１変調素子ＭＥ１と第２変調素子ＭＥ２とを有する。第１変調素子ＭＥ１により処理した第１光ビームＬＢ１と第２変調素子ＭＥ２により処理した第２光ビームＬＢ２とを重ね合わせて空間光パターンを形成することができる。このようにして、第１変調素子ＭＥ１における欠陥を、第２変調素子ＭＥ２の対応するピクセルにより補正することができる。第１変調素子ＭＥ１および第２変調素子ＭＥ２により供給する空間光パターンは相補的であり、組み合わせることで所望の空間光パターンとなる。空間光変調装置ＳＬＭはリソグラフィ装置ＬＡまたはディスプレイデバイスＤＤに使用することができる。

既知のＳＬＭ装置のピクセルアレイにおける列を示す説明図である。 ２個のマイクロミラーアレイを有する既知のＳＬＭ装置の実施例を示す説明図である。 本発明によるＳＬＭ装置を有するリソグラフィ装置の線図的説明図である。 本発明によるＳＬＭ装置における他の実施例の線図的説明図である。 本発明によるＳＬＭ装置のさらに他の実施例の線図的説明図である。 本発明によるＳＬＭ装置を有する画像を表示するためのディスプレイ装置の説明図である。

Claims (17)

1. 電気信号に応じて変化する空間光パターンを得るための空間光変調装置であって、
   第１光ビームを受光し、第１電気信号に応じてこれを処理するためのピクセルを有する第１変調素子と、
   第２電気信号を受光し、第２電気信号に応じてこれを処理するためのピクセルを有する第２変調素子と、
   を備え、前記電気信号は前記第１電気信号および前記第２電気信号を含み、前記空間光変調装置は、さらに、
   前記第１変調素子により処理した前記第１光ビームと、前記第２変調素子により処理した前記第２光ビームとを重ね合わせて前記空間光パターンを形成する手段
   を備え、前記第１変調素子の前記ピクセルは、前記第１電気信号に応じて調整することが可能な可変状態を有し、これら可変状態は、ピクセルに入射する前記第１光ビームの部分が前記空間光パターンの一部となるよう第１光ビームを処理する第１状態と、前記空間光パターンに前記第１光ビームの部分が実質的に関与しないよう第１光ビームを処理する第１状態とは異なる第２状態とし、前記第２変調素子の前記ピクセルは、前記第２の電気信号に応じて調整することが可能な可変状態を有し、これら可変状態は、ピクセルに入射する前記第２光ビームの部分が前記空間光パターンの一部となるよう第２光ビームを処理する第１状態と、前記空間光パターンに前記第２光ビームの部分が実質的に寄与しないよう第２光ビームを処理する第１状態とは異なる第２状態と有するものとした該空間光変調装置において、
   前記第１変調素子および前記第２変調素子は、第１変調素子のピクセルと第２変調素子のピクセルとがそれぞれの第１状態にあるとき、前記空間光パターン内の前記第１光ビーム部分と前記第２光ビーム部分とが実質的に一致するよう構成したことを特徴とする、空間光変調装置。
2. 請求項１に記載の空間光変調装置において、該空間光変調装置は、さらに、所望の空間光パターンを受信し、該所望の空間光パターンを得るため前記第１電気信号および前記第２電気信号を供給するための制御ユニットを有し、この制御ユニットは、前記第１変調素子のピクセルおよび前記第２変調素子のピクセルが同時にそれぞれの第１状態になることを防止するよう構成したことを特徴とする、空間光変調装置。
3. 請求項１または２に記載の空間光変調装置において、前記第１変調素子および前記第２変調素子は、それぞれ複数個のピクセルを有し、前記第１変調素子の前記複数個のピクセルにおける各ピクセルは、前記第２変調素子の前記複数個のピクセルにおける対応するピクセルを有するものとし、第１変調素子の複数個のピクセルにおけるピクセルと第２変調素子の対応するピクセルとがそれぞれの第１状態にあるとき、前記空間光パターンにおける前記第１および第２の光ビームの各部分が実質的に一致するよう構成したことを特徴とする、空間光変調装置。
4. 請求項３に記載の空間光変調装置において、前記第１変調素子のピクセルに欠陥がある場合、この欠陥ピクセルを修正して、前記第１電気信号に関わらず、前記空間光パターンに前記欠陥ピクセルに入射する前記第１光ビームの部分が実質的に関与しないようにしたことを特徴とする、空間光変調装置。
5. 請求項４に記載の空間光変調装置において、前記第１変調素子の実質的にすべての欠陥ピクセルを修正して、前記第１電気信号に関わらず、前記空間光パターンに前記欠陥ピクセルのいずれに入射する前記第１光ビームの部分も実質的に関与しないようにしたことを特徴とする、空間光変調装置。
6. 請求項４または５に記載の空間光変調装置において、前記第１変調素子の欠陥ピクセルに対応する前記第２変調素子のピクセルが欠陥がないものとしたことを特徴とする、空間光変調装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の空間光変調装置において、前記第１および／または第２の変調素子のピクセルが、それぞれ前記第１および／または第２の電気信号に応じて変化する反射特性を有するものとしたことを特徴とする、空間光変調装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の空間光変調装置において、前記第１および／または第２の変調素子のピクセルが、それぞれ前記第１および／または第２の電気信号に応じて変化する透過特性を有するものとしたことを特徴とする、空間光変調装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調装置において、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを重ね合わせるための前記手段は、前記第１変調素子により処理した第１光ビームを透過し、前記第２変調素子により処理した第２光ビームを反射することにより、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを組み合わせて複合光ビームとするよう構成した半透明の光学素子を有する構成としたことを特徴とする、空間光変調装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の空間光変調装置において、該空間光変調装置は、さらに、入力光ビームを受光し、この入力光ビームを前記第１光ビームと前記第２光ビームとに分割するためのビーム分割素子を有する構成としたことを特徴とする、空間光変調装置。
11. 請求項９または１０に記載の空間光変調装置において、前記ビーム分割素子を、第１変調素子により処理した第１光ビームと第２変調素子により処理した第２光ビームとを重ね合わせるための前記半透明の光学素子としても機能するよう構成したことを特徴とする、空間光変調装置。
12. 被加工材上に設けた光化学材料の層を、空間光パターンを有する化学線により照射するためのリソグラフィ装置において、
    前記化学線を生ずる光源と、
    前記光源により生ずる化学線を受光し、変調した化学線が空間光パターンを有するよう前記受光した化学線を変調し、該空間光パターンを有する化学線を光化学材料の層に供給するよう構成した、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の空間光変調装置と、
    を備えたことを特徴とするリソグラフィ装置。
13. 画像を表示するディスプレイ装置において、
    光ビームを供給するための光源と、
    前記光源により生ずる前記光ビームを受光し、該受光した光ビームを変調した光ビームが前記画像に対応する空間光パターンを有するように変調し、前記空間光パターンを有する光ビームをディスプレイ面に供給するよう構成した、請求項１〜９のいずれか一項に記載の空間光変調装置と、
    を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
14. 空間光パターンを有する光ビームを生成する方法において、該方法は、
    欠陥ピクセルを有する第１変調素子により第１の光ビームを処理するステップと、
    無欠陥ピクセルを有する第２変調素子により第２光ビームを処理するステップと、
    前記第１変調素子により処理した第１光ビームと前記第２変調素子により処理した第２光ビームとを、前記第２変調素子の無欠陥ピクセルにより処理した光が前記第１変調素子により処理した欠陥ピクセルを代替して前記空間光パターンを形成するよう重ね合わせるステップと、
    を有することを特徴とする方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、前記第１変調素子の無欠陥ピクセルは、前記第１電気信号に応じて調整することが可能な可変状態を有し、これら可変状態は、ピクセルに入射する前記第１光ビームの部分が前記空間光パターンの一部となるよう第１光ビームを処理する第１状態と、前記空間光パターンに前記第１光ビームの部分が実質的に関与しないよう第１光ビームを処理する第１状態とは異なる第２状態とを有するものとし、前記第２変調素子のさらなる無欠陥ピクセルは、前記第２電気信号に応じて調整することが可能な可変状態を有し、この可変状態は、ピクセルに入射する前記第２光ビームの部分が前記空間光パターンの一部となるよう第２光ビームを処理する第１状態と、前記空間光パターンに前記第２光ビームの部分が実質的に関与しないよう第２光ビームを処理する第１状態とは異なる第２状態とを有するものとし、前記第１変調素子と前記第２変調素子とを、第１変調素子の無欠陥ピクセルと第２変調素子のさらなる無欠陥ピクセルとがそれぞれの第１状態にあるとき、前記空間光パターン内の前記第１光ビーム部分と前記第２光ビーム部分とが実質的に一致するよう構成したことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記第１電気信号および前記第２電気信号を、前記第１変調素子のピクセルと前記第２変調素子のピクセルとが同時にそれぞれの第１の状態になることを防止するよう選択したことを特徴とする方法。
17. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の空間光変調装置を用いるリソグラフィステップを含む、ことを特徴とする装置の製造方法。

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