JP2011069946A - 空間光変調器および露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない工数で製造可能で、しかもコンパクトな空間光変調器および該空間光変調器を装備した露光装置を提供する。
【解決手段】配線基板３３２では、下方主面に複数の導電性パッドが形成されるとともに、上方主面から下方主面に貫通する複数の貫通孔の各々に導電性部材が設けられている。また、この配線基板３３２の上方主面には複数の第１電極３３３が設けられ、各第１電極３３３の他方端部がそれに対応する導電性部材を介して導電性パッドに電気的に接続され、変調部から導電性パッドおよび導電性部材を介して電圧を付与される。したがって、変調部と各第１電極３３３とをワイヤーボンディング接続により電気的に接続していた従来技術に比べ、配線領域を狭めることができ、空間光変調器３３のコンパクト化が可能となる。
【選択図】図４

Description

この発明は、電気光学結晶を用いた空間光変調器および該空間光変調器を用いた露光装置に関するものである。

従来より、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）等の電界により屈折率が変化する電気光学結晶を用いて光変調を行う手法が知られている。例えば、特許文献１では、電気光学結晶が薄板形状（スラブ形状）に仕上げられている。この電気光学結晶の一方主面（または両主面）には、複数の電極要素が一定ピッチで配列されて格子電極が形成されている。そして、これらの電極要素間に電位差を付与することで電気光学結晶中で生じる電界により電気光学結晶の内部で周期的な屈折率の変化が生じて回折格子が形成される。この電気光学結晶に対して格子電極の長さ方向とほぼ平行に光を入射させ、主にラマン・ナス回折を生じさせることにより光変調が行われている。

このように構成された光変調器においては、複数チャンネルで光変調を行うために、複数の電極が密集して設けられるとともに、それら複数の電極を変調信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御する必要がある。すなわち、空間光変調器では、チャンネル数に応じて電極に与える電位差をそれぞれ制御する必要があり、それらの電極に電圧を与える電位付与部（変調部）と各電極とを個別に電気的に接続する必要がある。そこで、空間光変調器を製造するにあたって例えば特許文献２に示すようにワイヤーボンディング接続が用いられていた。

特開２００９−３１７３２号公報（図７、図１０） 特開２０００−３１０７５７号公報（段落００２８、図１５）

ところで、このような空間光変調器はプリント基板用マスクを形成したり、半導体ウエハ上に塗布されたレジスト膜にパターンを描画する装置に用いられるための露光装置に適用されており、描画の高速化および高精細化のために、空間光変調器に要求されるチャンネル数は近年飛躍的に増大している。そこで、例えば電極を５〜２０μｍ間隔で配列し、１０００個以上の出力チャンネルで光を変調する空間光変調器が提供されつつある。このような空間光変調器においてワイヤーボンディング接続を適用すると、次のような問題が発生することがあった。すなわち、ワイヤーボンディング１本を接続するために要する時間が例えば０．１秒としても、１０００本で１００秒、１万本で１０００秒（約１７分）にもなってしまう。このように、空間光変調器の製造に要する工数が多チャンネル化にしたがって増大し、空間光変調器を製造するのに長時間を要してしまうという問題があった。

また、空間光変調器を通過する光の光路上にワイヤーボンディング接続を行うことは光の妨げとなるため、特許文献２中の図１５に示すように光路を外してワイヤーボンディング接続を行う必要がある。つまり、ワイヤーを光路とほぼ直交する方向に振り分けて配置せざるを得ず、光変調を行う領域（特許文献２の「変調器能動領域」）に比べてボンディングパッドやワイヤーを配置するために要する配線領域を広く設ける必要が生じる。特に、上記したように多チャンネル化に伴いワイヤー本数が飛躍的に増大し、それにしたがって配線領域が拡張せざるを得ず、このことが空間光変調器の大型化を招く主要因のひとつとなっている。また、このような空間光変調器の大型化はその空間光変調器を装備する露光装置の大型化の主要因のひとつともなっている。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、少ない工数で製造可能で、しかもコンパクトな空間光変調器および該空間光変調器を装備した露光装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる空間光変調器は、上記目的を達成するため、電気光学結晶基板と、電気光学結晶基板の一方主面に対向して設けられる複数の第１電極と、電気光学結晶基板の一方主面または他方主面に対向して設けられる第２電極と、複数の第１電極の各々に付与する電圧を制御することで複数の第１電極と第２電極との間で発生する電界をそれぞれ制御して電気光学結晶基板内での回折を制御して電気光学結晶基板を通過する光を変調させる変調部と、一方主面に電気光学結晶基板が載置される載置領域と配線領域とを有し、他方主面に複数の導電性パッドが形成されるとともに、一方主面から他方主面に貫通する複数の貫通孔の各々に導電性部材が形成された配線基板とを備え、複数の第１電極の各々は、一方端部が配線基板の一方主面の載置領域に設けられ、他方端部が配線領域に延設されるとともに当該第１電極に対応する導電性部材を介して当該第１電極に対応する導電性パッドに電気的に接続され、変調部から導電性パッドおよび導電性部材を介して電圧を付与されることを特徴としている。

また、この発明にかかる露光装置は、変調された光を被露光面に照射する露光装置であって、上記目的を達成するため、光源部と、光源部からの光が入射される請求項１ないし６のいずれか一項に記載の空間光変調器と、空間光変調器と被露光面の間に配置されて電気光学結晶基板を通過してくる０次光および回折光のうちの一方を被露光面に導く光学系とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（空間光変調器および該空間光変調器を備えた露光装置）では、次のように構成された配線基板を用いて各第１電極への電圧付与が行われる。すなわち、この配線基板では、一方主面に電気光学結晶基板が載置される載置領域と配線領域とが設けられ、他方主面に複数の導電性パッドが形成されるとともに、一方主面から他方主面に貫通する複数の貫通孔の各々に導電性部材が設けられている。この配線基板の一方主面の載置領域に各第１電極の一方端部が設けられるとともに配線領域に各第１電極の他方端部が延設されている。この配線領域では、各第１電極の他方端部がそれに対応する導電性部材を介して導電性パッドに電気的に接続され、変調部から導電性パッドおよび導電性部材を介して第１電極に電圧が付与される。したがって、複数の第１電極の各々に付与する電圧が制御されることで第１電極の各々と第２電極の間での電界発生が変調部により制御され、第１電極ごとに電気光学結晶基板内での回折が制御されて電気光学結晶基板を通過する光が変調される。このように、本発明では、配線基板に貫通して設けられた導電性部材を用いて変調部と各第１配線とが電気的に接続されるため、両者をワイヤーボンディング接続により電気的に接続していた従来技術に比べ、配線領域を狭めることができ、空間光変調器のコンパクト化が可能となる。また、導電性部材は空間光変調器の光路と干渉しないことから、配線領域を任意に位置に設定することが可能であり、ワイヤーボンディング接続を採用していた従来技術に比べ、高い設計自由度が得られる。

また、第１電極ごとに電気光学結晶基板内での回折を制御して光変調しているため、第１電極の個数を増やすことで多チャンネル化が可能であるが、チャンネル数の増加に応じて配線基板に設ける貫通孔および導電性部材の個数を増やす必要がある。しかしながら、貫通孔および導電性部材の形成は従来から周知の技術、例えば半導体製造技術を用いて一括して形成することができる。したがって、光変調のチャンネル数、つまり第１電極の個数が多くなったとしても、少ない工数で空間光変調器を製造することが可能である。

ここで、第２電極を電気光学結晶基板の他方主面に対向して設けた場合、配線基板の一方主面に複数の第１電極を設けるとともに、これらの第１電極を覆うように絶縁層を設けてもよく、これによって第１電極が絶縁層により保護されるのみならず、配線基板の一方主面が平坦化され、絶縁層の載置領域に電気光学結晶基板を安定して載置することができる。

また、複数の貫通孔を配線領域内で２次元配置してもよく、これにより配線領域が狭小化されて空間光変調器のコンパクト化をさらに進めることができる。

さらに、各第１電極の一方端部に対して終端抵抗を接続してもよく、これにより第１配線のインピーダンスが調整されて第１配線への電圧付与時に発生するリンギングが抑制される。また、互いに隣接する第１配線間でのクロストークを抑制するためには、接地電位が付与された接地配線を第１電極の他方端部の間に設けたり、配線基板の他方主面のうち配線領域に対応する表面領域にグランドプレーンを設けてもよい。

この発明によれば、上記のように構成された配線基板を用いて変調部から各第１電極に電圧を付与するように構成しているので、少ない工数でコンパクトな空間光変調器が得られる。また、このような空間光変調器を用いることで露光装置のコンパクト化や低コスト化を図ることができる。

本発明にかかる空間光変調器を装備したパターン描画装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示すパターン描画装置の側面図である。 図１のパターン描画装置の電気的構成を示すブロック図である。 光学ヘッドの内部構成を簡略化して示す図である。 本発明にかかる空間光変調器の一実施形態を示す図である。 図５の空間光変調器に設けられた変調部の構成を示すブロック図である。 本発明にかかる空間光変調器の他の実施形態を示す図である。

図１は本発明にかかる空間光変調器を装備したパターン描画装置の一実施形態を示す斜視図であり、図２は図１に示すパターン描画装置の側面図であり、図３は図１のパターン描画装置の電気的構成を示すブロック図である。このパターン描画装置１では、基台２の一方端側領域（図１および図２の左手側領域）が基板Ｗの受け渡しを行う基板受渡領域となっているのに対し、他方端側領域（図１および図２の右手側領域）が基板Ｗへのパターン描画を行うパターン描画領域となっている。この基台２上では、基板受渡領域とパターン描画領域の境界位置にヘッド支持部２１が設けられている。このヘッド支持部２１では、基台２から上方に２本の脚部材２１１、２１２が立設されるとともに、それらの脚部材２１１、２１２の頂部を橋渡しするように梁部材２１３が横設されている。そして、このように構成されたヘッド支持部２１のパターン描画領域側で光学ヘッド３が上下方向Ｚに移動自在に取り付けられており、露光制御部４１からの動作指令に応じてヘッド移動機構３０が作動することで後述するステージ５に保持される基板Ｗと光学ヘッド３との距離を高精度に調整可能となっている。なお、光学ヘッド３は本発明にかかる空間光変調器を装備して基板Ｗに対して光を照射して露光するものであり、本発明の「露光装置」に相当している。その構成および動作については、後で詳述する。

また、基台２の基板受渡領域では、パターン描画領域と反対側の端部に２本の脚部材２２１、２２２が立設されている。そして、脚部材２２１、２２２の頂部と梁部材２１３の上面を橋渡しするように光学ヘッド３の照明光学系を収納したボックスが設けられている。また、図２に示すように、梁部材２１３の基板受渡領域側側面にカメラ（撮像部）６が固定されてステージ５に保持された基板Ｗの表面（被描画面、被露光面）を撮像可能となっている。

この基板受渡領域の近傍には、基板収納カセットＣＳ、プリアライメント部ＰＡおよび基板搬送ロボット７が配置されている。この基板搬送ロボット７はウエハなどの基板Ｗをハンドリングするハンド７１および当該ハンド７１を移動させるハンド移動機構７２などを有している。そして、露光制御部４１からの指令に応じてハンド移動機構７２が作動することで基板Ｗが基板収納用のカセットＣＳ、プリアライメント部ＰＡおよび基板受渡領域に位置するステージ５の間で搬送される。すなわち、未処理の基板ＷはカセットＣＳからプリアライメント部ＰＡに搬送されて、いわゆるプリアライメント処理を受ける。その後、基板搬送ロボット７によりプリアライメント部ＰＡからステージ５に搬送される。また、後述するようにしてパターン描画領域でパターンが描画された基板Ｗはステージ５とともに基板受渡領域に移動され、基板搬送ロボット７によりカセットＣＳに搬入される。

このステージ５は基台２上でステージ移動機構５１によりＸ方向、Ｙ方向ならびにθ方向に移動される。すなわち、ステージ移動機構５１は基台２の上面にＹ軸駆動部５１Ｙ（図３）、Ｘ軸駆動部５１Ｘ（図３）およびθ軸駆動部５１Ｔ（図３）をこの順序で積層配置したものであり、ステージ５を水平面内で２次元的に移動させて位置決めする。また、ステージ５をθ軸（鉛直軸）回りの回転させて後述する光学ヘッド３に対する相対角度を調整して位置決めする。なお、このようなステージ移動機構５１としては、従来より多用されているＸ−Ｙ−θ軸移動機構を用いることができる。

次に光学ヘッド（露光装置）３の構成および動作について説明する。この実施形態では、光学ヘッド３は上記したようにヘッド支持部２１に対して上下方向Ｚに移動自在に取り付けられており、光学ヘッド３の直下位置で移動している基板Ｗに対して光を落射することでステージ５に保持された基板Ｗを露光してパターンを描画する。なお、本実施形態では、光学ヘッド３はＸ方向に複数チャンネルで光を同時に照射可能となっており、Ｘ方向が「副走査方向」に相当している。また、ステージ５をＹ方向に移動させることで基板Ｗに対してパターンを２次元的に描画することが可能となっており、Ｙ方向が「主走査方向」に相当している。

図４は光学ヘッドの内部構成を簡略化して示す図であり、同図（ａ）は光学ヘッド３の光軸ＯＡおよび副走査方向Ｘに沿って光学ヘッド３を上方（すなわち、図１中の（＋Ｙ）側）から見た場合の光学ヘッド３の内部構成を示し、同図（ｂ）は主走査方向Ｙに沿って図１のプリアライメントＰＡ側（左下側）から光学ヘッド３側を見た場合（すなわち、光学ヘッド３の（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見た場合）の光学ヘッド３の内部構成を示している。

図４に示す光学ヘッド３は、所定の波長（例えば、８３０、６３５、４０５、あるいは、３５５ナノメートル（ｎｍ））の光ビームを出射する半導体レーザなどにより構成された光源部３１を有している。なお、３５５ｎｍのレーザ光を用いる場合は、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザの３倍高調波を用いる固体レーザ光源となる。この光源部３１はコリメータレンズ（図示省略）を有しており、半導体レーザから出射される光ビームはコリメータレンズを介して平行光とされて図示を省略するミラーを介して照明光学系３２に入射する。

この照明光学系３２は３枚のシリンドリカルレンズ３２１〜３２３により構成されており、光源部３１から出射してきた光ビームはシリンドリカルレンズ３２１〜３２３の順で通過して空間光変調器３３に入射する。これらのうちシリンドリカルレンズ３２１はＸ方向にのみ負のパワーを有しており、シリンドリカルレンズ３２１を通過した光は光軸ＯＡに垂直な光束断面が円形から次第にＸ方向に長い楕円形へと変化する。一方、光軸ＯＡおよびＸ方向に垂直なＹ方向に関して、シリンドリカルレンズ３２１を通過した光の光束断面の幅は（ほぼ）一定とされる。また、シリンドリカルレンズ３２２はＸ方向にのみ正のパワーを有しており、シリンドリカルレンズ３２１を通過した光ビームはシリンドリカルレンズ３２２によりビーム整形される。つまり、シリンドリカルレンズ３２２を通過した光は、光束断面がＸ方向に長い一定の大きさの楕円形とされてシリンドリカルレンズ３２３へと入射する。このシリンドリカルレンズ３２３は、Ｙ方向にのみ正のパワーを有し、Ｙ方向のみに着目した場合には、図４（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ３２３を通過した光ＬＩは集光しつつ電気光学結晶基板３３１の（−Ｚ）側の端面（以下、「入射面」という）３３１ａへと入射する。また、Ｘ方向に関しては、図４（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ３２３からの光ビームは平行光ビームとして空間光変調器３３に入射する。

図５は空間光変調器を示す図であり、同図（ａ）は空間光変調器３３の分解組立斜視図であり、同図（ｂ）は空間光変調器３３の側面図であり、同図（Ｃ）は空間光変調器３３の部分拡大断面図である。また、図６は図５の空間光変調器に設けられた変調部の構成を示すブロック図である。この空間光変調器３３は、本発明にかかる空間光変調器の第１実施形態に相当し、薄板状またはスラブ状の電気光学結晶基板３３１を有している。この実施形態では、電気光学結晶基板３３１はリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）（すなわち、ニオブ酸リチウムであり、ＬＮと略称される。）の単結晶にて形成されており、その厚み（方向Ｙにおける高さ）は例えば数十ミクロン、好ましくは３０ミクロン以下となっている。この電気光学結晶基板３３１では、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極部および第２分極部が交互に配列されており、電気光学結晶基板３３１はいわゆる分極反転構造を有している。そして、後で説明するように第１電極３３３と第２電極３３５の間で電位差を発生させて電界を周期分極反転構造内で生じさせると、当該電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対となる。なお、ここで用いる電気光学結晶基板３３１はＬＮの他にリチウムタンタレート（ＬiＴaＯ_３：ＬＴ）などもあり、結晶軸は共に分極反転方向（電界を加える方位）がポッケルス定数（電気光学定数）の値の大きなｒ33のＺ軸方向となる。

また、空間光変調器３３は配線基板３３２を有している。この配線基板３３２の上方主面には、配線領域Ｒａと、上記のように構成された電気光学結晶基板３３１を載置するための載置領域Ｒｂ（図６参照）とが設けられている。そして、複数の第１電極３３３の各々が配線領域Ｒａおよび載置領域Ｒｂを跨るようにＺ軸方向に設けられている。より詳しくは、各第１電極３３３の一方端部（＋Ｚ側端部）は載置領域ＲｂでＺ方向にほぼ平行に延設されており、それら第１電極３３３の一方端部は互いにＸ方向に所定間隔で並んで配置されている。一方、各第１電極３３３の他方端部（−Ｚ側端部）は第１電極３３３の一方端部から配線領域Ｒａに延設されている。そして、これらの第１電極３３３を覆うようにＳｉＯ_２などの絶縁層３３４が配線基板３３２の上方主面全体に形成されて第１電極３３３を保護するとともに、配線基板３３２の上方主面を平坦化している。さらに、配線基板３３２の上方主面の最上面、つまり絶縁層３３４の載置領域Ｒｂ上に電気光学結晶基板３３１が載置されている。こうして、図５（ｃ）に示すように複数の第１電極３３３が絶縁層３３４を介して電気光学結晶基板３３１の下方主面３３１ｂと対向して配置される。

電気光学結晶基板３３１の上方主面３３１ｃには、当該上方主面全体を覆うように第２電極３３５が形成されている。この第２電極３３５に対しては接地電位が付与されている。これに対し、上記した複数の第１電極３３３の各々に対しては、光変調に応じた電圧が配線基板３３２に設けられた導電性パッド３３６および導電性部材３３７を介して変調部３３８から付与される。

配線基板３３２はシリコン基板により構成されており、半導体製造技術を用いることで配線基板３３２の配線領域Ｒａに第１電極３３５に対応する貫通孔３３２１が２次元的に形成されている（図５（ａ）参照）。各貫通孔３３２１は配線領域Ｒａで配線基板３３２の上方主面から下方主面に貫通して設けられ、さらに各貫通孔３３２１には第１電極３３３を構成するアルミニウムなどの導電性材料が充填されて導電性部材３３７が形成されている。なお、半導体製造技術を用いて導電性部材３３７を製造する際、導電性材料が各貫通孔３３２１に同時に充填されて導電性部材３３７が形成される。このように本実施形態では、複数の導電性部材３３７が一括して形成される。また、第１電極３３５を構成する導電性材料で導電性部材３３７を形成する場合、第１電極３３５を配線基板３３２の上方主面に形成する工程において、導電性部材３３７を同時に形成してもよい。

さらに、配線基板３３２の下方主面には、各導電性部材３３７に対応して導電性パッド３３６が２次元的に形成されている。こうして複数の第１電極３３５の各々は、当該第１電極３３５に対応する導電性部材３３７および導電性パッド３３６を介して変調部３３８と電気的に接続され、所定の電圧付与を受けることが可能となっている。

この変調部３３８では、図６に示す電気構成を構成すべく電気回路基板３３８１の下方主面に複数の電子部品３３８２が搭載されるとともに、上方主面に設けられた配線３３８３が導電性パッド３３６に予め接合されたバンプ３３６１を介して導電性パッド３３６と電気的に接続されている。このため、変調部３３８は上記したように導電性パッド３３６および導電性部材３３７を介して第１電極３３３と電気的に接続され、次に説明するように露光制御部４１からの各種信号およびデータに応じてそれぞれ独立して第１電極３３３に電圧を付与する。

変調部３３８には、図３および図６に示すように、露光制御部４１から露光タイミング信号、露光位置信号および露光データが与えられる。この変調部３３８は、第１電極３３３毎、つまりチャンネル毎に、２つのラッチ回路３３８４、３３８５、ディジタル・アナログ変換回路（ＤＡＣ）３３８６およびオペアンプ３３８７を直列接続したアナログ電圧駆動回路３３８８と、デコーダ３３８９とが設けられている。露光制御部４１から与えられた露光データが各アナログ電圧駆動回路３３８８の第１ラッチ回路３３８４に与えられるとともに、露光位置信号がデコーダ３３８９を介して各アナログ電圧駆動回路３３８８の第１ラッチ回路３３８４に与えられ、チャンネル毎に光のＯＮ／ＯＦＦ制御が決定され、それを示す信号が第２ラッチ回路３３８５に与えられる。そして、全アナログ電圧駆動回路３３８８の第２ラッチ回路３３８５に露光制御部４１から露光タイミング信号が与えられると、そのタイミングで各第２ラッチ回路３３８５からＤＡＣ３３８６を介してオペアンプ３３８７にアナログ信号が与えられ、オペアンプ３３８７からの出力電圧（Ｖ1または０Ｖ）が配線３３８３、導電性パッド３３６および導電性部材３３７を介して第１電極３３３に付与される。

空間光変調器３３では、第２電極３３５は接地されるのに対し、各チャンネルを構成する第１電極３３３は上記のように露光制御部４１からの露光データなどに応じてそれぞれ独立して変調部３３８から電圧付与を受ける。このため、電気光学結晶基板３３１の周期分極反転構造内では、変調部３３８から所定電位Ｖ1（０Ｖ以外の電位）が付与された第１電極３３３に対応する領域でのみ第１電極３３３と第２電極（共通電極）３３５の間で生じる電界により分極方位に従った屈折率変化が発生して回折格子が形成される。その結果、当該チャンネルでは回折光ＤＬが発生する。一方、それ以外のチャンネルでは入射光がそのまま０次光Ｌ０として電気光学結晶基板３３１を通過する。

図４に戻って、光学ヘッド３の構成説明を続ける。上記のように構成された空間光変調器３３の出射側（図４の右手側）に、Ｙ方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカルレンズ３４、レンズ３５１、アパーチャ３５２１を有するアパーチャ板３５２、レンズ３５３がこの順序で配置されている。シリンドリカルレンズ３４はＹ方向にのみ正のパワーを有しており、空間光変調器３３からの０次光Ｌ０または回折光ＤＬは、図４（ｂ）に示すように、
シリンドリカルレンズ３４にてＹ方向に関してほぼ平行な光とされ、正のパワーを有するレンズ３５１に入射する。

ここで、レンズ３５１の前側焦点は第１電極３３３の（＋Ｚ）側の端部近傍における電気光学結晶基板３３１内の位置とされ、レンズ３５１の後側焦点にアパーチャ３５２１が位置するようにアパーチャ板３５２が配置される。したがって、電気光学結晶基板３３１中で回折を受けず、レンズ３４を通過してＸ方向およびＹ方向の双方にほぼ平行とされる０次光Ｌ０は、図４（ｂ）中に細い実線にて示すように、レンズ３５１を介してアパーチャ３５２１に集光し、当該アパーチャ３５２１を通過してレンズ３５３に入射する。このレンズ３５３は、前側焦点がアパーチャ３５２１の近傍に位置し、後側焦点がステージ５に保持された基板Ｗの表面上となるように配置されており、０次光Ｌ０はレンズ３５３を介して基板Ｗの表面上に照射されて露光される。一方、回折光ＤＬは、図４（ｂ）中に破線にて示すように、光軸ＯＡに対して所定角度だけ傾いて電気光学結晶基板３３１から出射されるため、アパーチャ３５２１から離れた位置、つまりアパーチャ板３５２の表面で遮蔽される。

このように、本実施形態では、レンズ３５１、アパーチャ板３５２およびレンズ３５３により、いわゆるシュリーレン光学系３５が構成されている。このシュリーレン光学系３５は両側テレセントリック光学系と同等の配置であり、図４に示すように、複数のチャンネルを有する光学ヘッド３で基板Ｗに露光する場合にも、その露光面（基板Ｗの表面）に対して各チャンネルの０次光ＬＯの主光線（図４中の２点鎖線）は垂直であり、露光面のピント方向Ｚの変動に対して倍率の変化を受けない。その結果、高精度な露光が可能となる。このように第１実施形態では０次光を用いて基板Ｗへのパターン描画を行っている。また、上記のように配置されたレンズ３４およびシュリーレン光学系３５が本発明の「光学系」として機能しており、空間光変調器３３からの光を基板Ｗの表面（被露光面、被描画面）に案内している。

なお、上記のように構成されたパターン描画装置１は装置全体を制御するためにコンピュータ８を有している。このコンピュータ８はＣＰＵやメモリ８１等を有しており、露光制御部４１とともに電装ラック（図示省略）内に配置されている。また、コンピュータ８内のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理することにより、ラスタライズ部８２、伸縮率算出部８３、データ修正部８４およびデータ生成部８５が実現される。例えば１つのＬＳＩに相当するパターンのデータは外部のＣＡＤ等により生成されたデータであり、予めＬＳＩデータ８１１としてメモリ８１に準備されており、当該ＬＳＩデータ８１１に基づき次のようにしてＬＳＩのパターンが基板Ｗ上に描画される。

ラスタライズ部８２は、ＬＳＩデータ８１１が示す単位領域を分割してラスタライズし、ラスタデータ８１２を生成してメモリ８１に保存する。こうしてラスタデータ８１２の準備後、または、ラスタデータ８１２の準備と並行して、上記のようにしてカセットＣＳに収納されている未処理の基板Ｗがロボット７により搬出され、プリアライメント部ＰＡによるプリアライメント処理を受けた後にロボットによってステージ５に載置される。

その後、ステージ移動機構５１によりステージ５がカメラ６の直下位置に移動して基板Ｗ上の各アライメントマーク（基準マーク）を順番にカメラ６の撮像可能位置に位置決めし、カメラ６によるマーク撮像が実行される。カメラ６から出力される画像信号は電装ラック内の画像処理回路（図３において図示省略）により処理され、アライメントマークのステージ５上の位置が正確に求められる。そして、これらの位置情報に基づきθ軸駆動部５１Ｔが作動してステージ５を鉛直軸回りに微小回転させて基板Ｗへのパターン描画に適した向きにアライメント（位置合わせ）される。ここで、ステージ５を光学ヘッド３の直下位置に移動させた後で当該アライメントを行ってもよい。

図３に示す伸縮率算出部８３は、画像処理回路にて求められた基板Ｗ上のアライメントマークの位置、および基板Ｗの向きの修正量を取得し、アライメント後のアライメントマークの位置、並びに、主走査方向Ｙおよび副走査方向Ｘに対する基板Ｗの伸縮率（すなわち、主面の伸縮率）を求める。

一方、データ修正部８４はラスタデータ８１２を取得し、伸縮の検出結果である伸縮率に基づいてデータの修正を行う。なお、このデータ修正については、例えば特許第４０２０２４８号に記載の方法を採用することができ、１つの分割領域のデータ修正が終了すると、修正後のラスタデータ８１２がデータ生成部８５へと送られる。データ生成部８５では、変更後の分割領域に対応する描画データ、すなわち、１つのストライプに相当するデータが生成される。

こうして生成された描画データは、データ生成部８５から露光制御部４１へと送られ、露光制御部４１が変調部３３８、ヘッド移動機構３０およびステージ移動機構５１の各部を制御することにより１ストライプ分の描画が行われる。なお、露光動作については上記したとおり変調部３３８による電界発生制御により行われる。そして、１つのストライプに対する露光記録が終了すると、次の分割領域に対して同様の処理が行われ、ストライプごとの描画が繰り返される。こうして、基板Ｗ上の全ストライプの描画が終了して基板Ｗの表面への所望パターンの描画が完了すると、ステージ５は描画済み基板Ｗを載置したまま基板受渡位置（図１および図２の左側領域）に移動した後、基板搬送ロボット７により基板ＷがカセットＣＳへと戻され、次の基板Ｗが取り出されて上記したと同様の一連の処理が繰り返される。さらに、カセットＣＳに収納されている全ての基板Ｗに対するパターン描画が終了すると、カセットＣＳがパターン描画装置１から搬出される。

以上のように、上記実施形態によれば、配線基板３３２に貫通して設けられた導電性部材３３７を用いて変調部３３８と各第１配線３３３とを電気的に接続しているため、例えば特許文献２に記載された発明、つまり両者をワイヤーボンディング接続により電気的に接続していた従来技術に比べ、配線領域Ｒａを狭めることができ、空間光変調器３３が小型化されている。例えば約４，０００チャンネルの場合について検討してみる。特許文献２に記載の発明では、４，０００本のワイヤーを光路とほぼ直交する方向に、２，０００本ずつ振り分けて配置する必要があり、ボンディングパッドも２，０００個ずつ振り分けて設ける必要があり、片側に１００μｍ角のボンディングパッドをパッド間隔２００μｍで配列すると、光路方向（上記実施形態におけるＺ方向）における配線領域の長さは
０．２ｍｍ×２０００＝４００ｍｍ
にもなってしまう。２，０００個のボンディングパッドを２列で千鳥状に配置したとしても、光路方向における配線領域の長さは２００ｍｍまでしか短縮されない。

これに対し、上記実施形態で４０００チャンネルを確保するには、導電性部材３３７を例えば６４×６４のマトリックス状に配置することができる。例えばボンディングパッドと同程度の大きさ、つまりバンプ径（１２０μｍ）のバンプ３３６１を３００μｍの間隔で配置した場合、光路方向Ｚにおける配線領域Ｒａの長さは
０．３ｍｍ×６４＝２０ｍｍ
であり、特許文献２に記載の発明に対して約１／１０と非常に短縮されており、本実施形態を採用することで空間光変調器３３を非常に小型化することができる。

また、導電性部材３３７は空間光変調器３３の光路と干渉しないことから、配線領域Ｒａを任意の位置に設定することが可能であり、本実施形態では図４に示すように入射光の光路直下に配線領域Ｒａが設けられている。このような配置構造を採用することで特許文献２に記載の発明のように光路方向に対して直交する方向に空間光変調器を拡張する必要がなくなり、空間光変調器のコンパクト化を図ることができる。なお、配線領域Ｒａは入射側のみならず出射側に設けたり、振り分けて配置してもよく、ワイヤーボンディング接続を採用していた従来技術（例えば特許文献２に記載の技術）に比べて設計自由度を高めることができる。

また、第１電極３３３ごとに電気光学結晶基板３３１内での回折を制御して光変調しているため、第１電極３３３の個数を増やすとともに、それに応じて貫通孔３３２１、導電性パッド３３６および導電性部材３３７を設ければよい。これらの構成要素３３２１、３３６、３３７はいずれも従来より多用されている半導体製造技術をそのまま用いて製造することができる。したがって、チャンネル数に拘わらず、貫通孔３３２１、導電性パッド３３６および導電性部材３３７のいずれについても、それぞれ一連工程で複数個を同時に一括して形成することができる。したがって、光変調のチャンネル数、つまり第１電極３３３の個数が多くなったとしても、少ない工数で空間光変調器を製造することが可能である。

また、上記実施形態では、第２電極３３５を電気光学結晶基板３３１の上方主面に設けて、配線基板３３２の下方主面には複数の第１電極３３３のみが設けられ、さらに、これらの第１電極３３３を覆うように絶縁層３３４が設けられている。こうして第１電極３３３が絶縁層３３４により保護されるのみならず、配線基板３３２の上方主面が平坦化され、絶縁層３３４の載置領域に電気光学結晶基板３３１を安定して載置することができる。

ところで、図６に示すように、各第１電極３３３にはオペアンプ３３８７を介して電圧が付与されるが、オペアンプ３３８７の出力インピーダンスは低いのが一般的である。これに対し、第１電極３３３側のインピーダンスは非常に高い（例えば数十ＭΩ）。このため、上記のように構成された配線構造において、リンギングやクロストークが発生することがある。これらのうちリンギングの発生を抑制するためには、例えば図７に示すように配線基板３３２の上方主面に終端抵抗３３９を配置した終端抵抗領域Ｒｃを設け、各第１電極３３３の一方端（＋Ｚ方向端）に終端抵抗３３９を接続してもよい。このような終端抵抗３３９としては、例えばタングステン等を材料とする抵抗形成物質を半導体製造技術、例えば蒸着工程を用いて形成することができる。このように、シリコン基板に対して貫通孔３３２１、導電性パッド３３６および導電性部材３３７を形成するのと同時に、または前後して終端抵抗３３９を半導体製造技術を用いて形成することができる。また、クロストークを防止するために、終端抵抗３３９の他方端部（第１電極３３３と接続されている端部と反対の端部）にグランドプレーン３４０を電気的に接続したり、配線領域Ｒａにおいて第１電極３３３の間に接地配線３４１を設けてもよい。さらに、図面への図示を省略しているが、配線基板３３２の下方主面のうち配線領域Ｒａに対応する表面領域にグランドプレーンを設けてもよい。

上記のように図１ないし図７に示す実施形態において、電気光学結晶基板３３１の下方主面および上方主面がそれぞれ本発明の「一方主面」および「他方主面」に相当している。また、配線基板３３２の上方主面および下方主面がそれぞれ本発明の「一方主面」および「他方主面」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、電気光学結晶基板３３１の上方主面に第２電極（共通電極）３３５を設けた空間光変調器３３に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこのタイプに限定されるものではなく、例えば特許文献１に記載されているように電気光学結晶基板の一方主面に第１電極と第２電極（共通電極）を並存させた空間光変調器に対しても本発明を適用することができる。すなわち、複数の第１電極の各々に付与する電圧を制御することで複数の第１電極と第２電極との間で発生する電界をそれぞれ制御して電気光学結晶基板内での回折を制御して電気光学結晶基板を通過する光を変調させる空間光変調器全般に対して本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、配線基板３３２がシリコン基板により構成されているが、これ以外の材料で構成してもよいが、シリコン基板や半導体基板により配線基板３３２を構成した場合、配線基板３３２の上方主面のうち第１電極３３３を形成する表面部分に対して不純物を注入してｎ型領域やｐ型領域を形成し、これらを第１電極として機能させてもよい。また、シリコン基板や半導体基板により配線基板３３２を構成した場合、上記したように半導体製造技術を用いて空間光変調器３３の各部を形成することができ、製造工数の短縮や高い微細加工精度が得られるなどの有利な作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、配線基板３３２の上方主面では載置領域Ｒｂに対して配線領域Ｒａを光ＬＩの入射側（図４の左手側）に設けるとともに終端抵抗領域Ｒｃを０次光および回折光ＤＬの出射側（図７の右手側）に設けているが、配線領域Ｒａおよび終端抵抗領域Ｒｃの配置関係はこれに限定されるものではなく、例えば両領域Ｒａ、Ｒｃの配置関係が入れ替わってもよい。また、図７に示す実施形態では、終端抵抗領域Ｒｃにおいては終端抵抗３３９は配線基板３３２の上方主面上に形成されているが、配線基板３３２の上方主面から凹部や貫通孔を形成し、これらに終端抵抗３３９を設けてもよい。

また、空間光変調器３３により変調された光を照射して露光する対象物は、プリント配線基板や半導体基板等の感光性材料が塗布された、あるいは、感光性を有する他の材料であってもよく、光の照射による熱に反応する材料であってもよく、空間光変調器により変調された光を被露光面に照射して露光処理を行う露光装置全般に対して本発明を適用することができる。

１…パターン描画装置
３…光学ヘッド（露光装置）
３１…光源部
３３…空間光変調器
３４…シリンドリカルレンズ
３５…シュリーレン光学系
３３１…電気光学結晶基板
３３１ｂ…（電気光学結晶基板の）下方主面
３３１ｃ…（電気光学結晶基板の）上方主面
３３２…配線基板
３３２１…貫通孔
３３４…絶縁層
３３６…導電性パッド
３３７…導電性部材
３３８…変調部
３３９…終端抵抗
３４０…グランドプレーン
３４１…接地配線
ＤＬ…回折光
ＬＩ…入射光
Ｒａ…配線領域
Ｒｂ…載置領域
Ｒｃ…終端抵抗領域
Ｗ…基板

Claims (7)

1. 電気光学結晶基板と、
   前記電気光学結晶基板の一方主面に対向して設けられる複数の第１電極と、
   前記電気光学結晶基板の前記一方主面または他方主面に対向して設けられる第２電極と、
   前記複数の第１電極の各々に付与する電圧を制御することで前記複数の第１電極と前記第２電極との間で発生する電界をそれぞれ制御して前記電気光学結晶基板内での回折を制御して前記電気光学結晶基板を通過する光を変調させる変調部と、
   一方主面に前記電気光学結晶基板が載置される載置領域と配線領域とを有し、他方主面に複数の導電性パッドが形成されるとともに、前記一方主面から前記他方主面に貫通する複数の貫通孔の各々に導電性部材が形成された配線基板とを備え、
   前記複数の第１電極の各々は、一方端部が前記配線基板の一方主面の前記載置領域に設けられ、他方端部が前記配線領域に延設されるとともに当該第１電極に対応する前記導電性部材を介して当該第１電極に対応する前記導電性パッドに電気的に接続され、前記変調部から前記導電性パッドおよび前記導電性部材を介して電圧を付与されることを特徴とする空間光変調器。
2. 前記第２電極が前記電気光学結晶基板の他方主面に対向して設けられ、
   前記配線基板の一方主面では、前記複数の第１電極を覆うように絶縁層が設けられるとともに前記絶縁層の前記載置領域に前記電気光学結晶基板が載置されている請求項１に記載の空間光変調器。
3. 前記複数の貫通孔は前記配線領域内で２次元配置されている請求項１または２に記載の空間光変調器。
4. 前記複数の第１電極の各々の一方端部に終端抵抗が接続されている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
5. 接地電位が付与された接地配線が前記第１電極の前記他方端部の間に設けられている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の空間光変調器。
6. 前記配線基板の前記他方主面のうち前記配線領域に対応する表面領域にグランドプレーンが設けられている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の空間光変調器。
7. 変調された光を被露光面に照射する露光装置であって、
   光源部と、
   前記光源部からの光が入射される請求項１ないし６のいずれか一項に記載の空間光変調器と、
   前記空間光変調器と前記被露光面の間に配置されて前記電気光学結晶基板を通過してくる０次光および回折光のうちの一方を前記被露光面に導く光学系と
   を備えたことを特徴とする露光装置。

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