JP2013073977A - Spatial light modulator, optical device, and exposure device - Google Patents

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壮一 大和
Masahiko Okumura
正彦 奥村
Noriyuki Hirayanagi
徳行 平柳
Tomoharu Fujiwara
朋春 藤原
Yoji Watanabe
陽司 渡邉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spatial light modulator ensuring high resolution by using electrowetting and capable of controlling the phase of light passing through each pixel, as required.SOLUTION: A spatial light modulator 28 for modulating the light incident to an array surface DP includes a cell 34 having a barrier 33a in the z direction traversing the array surface DP, liquids Lqa, Lqb received in the cell 34 and having refractive indices and dielectric constants different from each other, a transparent electrode 36 provided in the window of the cell 34, and a bottom face electrode 37 provided on the bottom face of the cell 34. The ratio of thickness of the liquids Lqa, Lqb in the cell 34 is controlled by a voltage applied to the transparent electrode 36 and the bottom face electrode 37.

Description

本発明は、入射する光を変調する空間光変調器、この空間光変調器の製造方法、その空間光変調器を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。   The present invention relates to a spatial light modulator that modulates incident light, a method for manufacturing the spatial light modulator, an exposure technique using the spatial light modulator, and a device manufacturing technique using the exposure technique.

例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス(電子デバイス又はマイクロデバイス)を製造するためのリソグラフィ工程中で、所定のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の基板に形成するために一括露光型又は走査露光型の露光装置等が使用されている。これらの露光装置としては、複数種類のデバイス毎に、さらに基板の複数のレイヤ毎にそれぞれマスクを用意することによる製造コストの増大を抑制し、各デバイスを効率的に製造するために、マスクの代わりに、それぞれヒンジ機構によって傾斜角又は高さが可変の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器(spatial light modulators)を用いて、投影光学系の物体面に反射型の可変の明暗パターン又は位相パターンを生成するいわゆるマスクレス方式の露光装置が知られている。このようにヒンジ機構を用いて微小ミラーの傾斜角を調整する方式では、微小ミラーの駆動機構が複雑であり、さらに透過型の変調器の実現が困難である。   For example, in a lithography process for manufacturing a device (electronic device or microdevice) such as a semiconductor element or a liquid crystal display element, a predetermined pattern is formed in a lump on a substrate such as a wafer or a glass plate via a projection optical system. An exposure type or scanning exposure type exposure apparatus or the like is used. As these exposure apparatuses, in order to suppress the increase in manufacturing cost by preparing a mask for each of a plurality of types of devices and for each of a plurality of layers of a substrate, and to manufacture each device efficiently, Instead, spatial light modulators with an array of micromirrors, each with a variable tilt angle or height by means of a hinge mechanism, are used to create a reflective variable light / dark pattern on the object plane of the projection optics. Alternatively, a so-called maskless type exposure apparatus that generates a phase pattern is known. Thus, in the method of adjusting the tilt angle of the micromirror using the hinge mechanism, the drive mechanism of the micromirror is complicated, and further, it is difficult to realize a transmission type modulator.

そこで、マスクレス露光用に使用可能な空間光変調器として、いわゆるエレクトロウェッティング(Electrowetting)を利用して、各画素(各光学要素)の光路上に透明な液体又は不透明な液体を移動することによって、各画素を明状態又は暗状態に設定可能な変調器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。エレクトロウェッティングとは、液体が接する面の電位の変化に伴うその液体の接触角若しくは表面エネルギー及び/又はその液体に対する静電力の変化に応じて、その液体が移動する現象である(例えば、非特許文献1参照)。   Therefore, as a spatial light modulator that can be used for maskless exposure, so-called electrowetting is used to move a transparent liquid or an opaque liquid on the optical path of each pixel (each optical element). Has proposed a modulator capable of setting each pixel to a bright state or a dark state (see, for example, Patent Document 1). Electrowetting is a phenomenon in which a liquid moves in accordance with a change in the contact angle or surface energy of the liquid and / or an electrostatic force with respect to the liquid that accompanies a change in the potential of the surface in contact with the liquid (for example, non-wetting). Patent Document 1).

特表2007−515802号公報Special table 2007-515802

Frieder Mugele and Jean-Christophe Baret, “Electrowetting: from basics to applications,” Journal of Physics: Condensed Matter, 17(2005)R705-R774(英国)Frieder Mugele and Jean-Christophe Baret, “Electrowetting: from basics to applications,” Journal of Physics: Condensed Matter, 17 (2005) R705-R774 (UK)

従来のエレクトロウェッティングを利用した空間光変調器は、各画素が電極のみで区分されているため、例えば一列の複数の画素を交互に明状態及び暗状態に正確に設定するのが困難であり、解像度を高めるのが困難であった。さらに、従来のエレクトロウェッティングを利用した空間光変調器は、各画素を通過する光の位相を制御することが困難であった。   In a conventional spatial light modulator using electrowetting, since each pixel is divided only by an electrode, for example, it is difficult to accurately set a plurality of pixels in a row alternately in a bright state and a dark state. It was difficult to increase the resolution. Furthermore, it is difficult for a conventional spatial light modulator using electrowetting to control the phase of light passing through each pixel.

本発明の態様は、このような事情に鑑み、エレクトロウェッティングを用いて、高い解像度が得られるとともに、必要に応じて各画素を通過する光の位相を制御可能な空間光変調器及びこの空間光変調器を使用する技術を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an aspect of the present invention is a spatial light modulator capable of obtaining a high resolution using electrowetting and controlling the phase of light passing through each pixel as necessary, and the space. An object of the present invention is to provide a technique using an optical modulator.

本発明の第1の態様によれば、配列面に入射する光を変調する第1の空間光変調器が提供される。この第1の空間光変調器は、その配列面を横切る第1方向に沿った隔壁部を有するセル部と、そのセル部に収容される互いに屈折率及び誘電率が異なる第1及び第2の液体と、そのセル部の光が入射する窓部の少なくとも一部に設けられる第1電極と、そのセル部の底面及び側面の少なくとも一部に設けられる第2電極と、を備え、そのセル部のその第1及び第2電極に印加される電圧によって、そのセル部内におけるその第1及び第2の液体の厚さの比を制御して、そのセル部を通過する光の光路長を制御するものである。   According to the first aspect of the present invention, a first spatial light modulator that modulates light incident on the arrangement surface is provided. The first spatial light modulator includes a cell portion having a partition wall portion along a first direction that crosses the arrangement surface, and first and second refractive indexes and dielectric constants that are accommodated in the cell portion. A liquid electrode; a first electrode provided on at least a part of a window part into which light of the cell part is incident; and a second electrode provided on at least a part of a bottom surface and a side surface of the cell part. The ratio of the thicknesses of the first and second liquids in the cell part is controlled by the voltage applied to the first and second electrodes, and the optical path length of the light passing through the cell part is controlled. Is.

また、第2の態様によれば、配列面に入射する光を変調する第2の空間光変調器が提供される。この第2の空間光変調器は、その配列面を横切る第1方向に沿った隔壁部を有するセル部と、そのセル部に収容される互いに透過率及び誘電率が異なる第1及び第2の液体と、そのセル部の光が入射する窓部の少なくとも一部に設けられる第1電極と、そのセル部の底面及び側面の少なくとも一部に設けられる第2電極と、を備え、そのセル部のその第1及び第2電極に印加される電圧によって、そのセル部内におけるその第1及び第2の液体の厚さの比を制御して、そのセル部を通過する光の透過率を制御するものである。   Moreover, according to the 2nd aspect, the 2nd spatial light modulator which modulates the light which injects into an arrangement surface is provided. The second spatial light modulator includes a cell portion having a partition wall portion along a first direction that crosses the arrangement surface, and first and second light transmittances and dielectric constants that are accommodated in the cell portion and differ from each other. A liquid electrode; a first electrode provided on at least a part of a window part into which light of the cell part is incident; and a second electrode provided on at least a part of a bottom surface and a side surface of the cell part. The voltage applied to the first and second electrodes of the cell controls the ratio of the thicknesses of the first and second liquids in the cell unit to control the transmittance of light passing through the cell unit. Is.

また、第3の態様によれば、本発明の空間光変調器と、その空間光変調器のセル部に照明光を照射する第1光学系と、そのセル部からの光を対象物に導く第2光学系と、を備える光学装置が提供される。
また、第4の態様によれば、露光光で基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、本発明による複数のセル部を有する空間光変調器と、その空間光変調器の複数のセル部のアレイにその露光光を照射する照明光学系と、その複数のセル部からの光をその基板上に導いてその基板上にパターンを投影する投影光学系と、その基板に露光されるパターンを制御するために、その空間光変調器の複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、を備えるものである。
According to the third aspect, the spatial light modulator of the present invention, the first optical system for irradiating illumination light to the cell portion of the spatial light modulator, and the light from the cell portion are guided to the object. An optical device comprising a second optical system is provided.
Moreover, according to the 4th aspect, the exposure apparatus which exposes a board | substrate with exposure light is provided. The exposure apparatus includes a spatial light modulator having a plurality of cell portions according to the present invention, an illumination optical system for irradiating the exposure light to an array of the plurality of cell portions of the spatial light modulator, and the plurality of cell portions. A projection optical system for guiding the light on the substrate and projecting the pattern onto the substrate, and the light passing through the plurality of cells of the spatial light modulator to control the pattern exposed on the substrate And a control device for controlling the phase.

また、第5の態様によれば、露光光でマスクを介して基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、本発明による複数のセル部を有する空間光変調器を有し、その露光光でその空間光変調器を介してそのマスクを照明する照明光学系と、そのマスクを照明するその露光光の入射角の分布を制御するために、その空間光変調器の複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、を備えるものである。   Moreover, according to the 5th aspect, the exposure apparatus which exposes a board | substrate through a mask with exposure light is provided. The exposure apparatus includes a spatial light modulator having a plurality of cell portions according to the present invention, and an illumination optical system that illuminates the mask with the exposure light via the spatial light modulator, and the illumination optical system that illuminates the mask And a control device for controlling the phase of light passing through the plurality of cell portions of the spatial light modulator in order to control the distribution of the incident angle of the exposure light.

また、第6の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。   According to a sixth aspect, there is provided a device manufacturing method comprising: forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure apparatus of the present invention; and processing the substrate on which the pattern is formed. Is provided.

第1及び第2の態様の空間光変調器によれば、セル部に設けられる第1電極及び第2電極に印加される電圧によって、誘電率の相違に基づいて、その第2電極と第1及び第2の液体との間の静電力のバランスが変化し、エレクトロウェッティングの作用によって、当該セル部内における第1及び第2の液体の厚さの比を制御することができる。従って、その第1及び第2の液体の屈折率が異なるときには、2つの液体の厚さ及び屈折率の相違に基づいて、そのセル部を含む画素(光学要素)を通過する光の光路長、ひいては位相を制御することができる。一方、その第1及び第2の液体の入射する光に対する透過率が異なるときには、2つの液体の厚さ及び透過率の相違に基づいて、そのセル部を含む画素(光学要素)を通過する光の透過率を制御することができる。   According to the spatial light modulators of the first and second aspects, the first electrode and the second electrode provided in the cell portion can be applied to the second electrode and the first electrode based on the difference in dielectric constant depending on the voltage applied to the first electrode and the second electrode. The balance of the electrostatic force between the first liquid and the second liquid changes, and the ratio of the thicknesses of the first and second liquids in the cell portion can be controlled by the action of electrowetting. Therefore, when the refractive indexes of the first and second liquids are different, the optical path length of the light passing through the pixel (optical element) including the cell portion based on the difference in thickness and refractive index of the two liquids, As a result, the phase can be controlled. On the other hand, when the transmittance of the incident light of the first and second liquids is different, the light passing through the pixel (optical element) including the cell portion based on the difference in thickness and transmittance of the two liquids Can be controlled.

さらに、各画素は隔壁部で仕切られているため、画素間の静電力の影響及び画素間の液体の流れが抑制されて、高い解像度が得られる。   Furthermore, since each pixel is partitioned by the partition wall, the influence of electrostatic force between the pixels and the flow of liquid between the pixels are suppressed, and high resolution can be obtained.

(A)は第1の実施形態に係る空間光変調器の概略構成を示す図、(B)はその空間光変調器の本体部の一部を示す拡大斜視図である。(A) is a figure which shows schematic structure of the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment, (B) is an expansion perspective view which shows a part of main-body part of the spatial light modulator. 図1(B)の空間光変調器の一つの画素を示す拡大斜視図及び制御系を示すブロック図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing one pixel of the spatial light modulator of FIG. 1B and a block diagram showing a control system. (A)は図1(A)の空間光変調器の2つの画素を示す拡大断面図、(B)は製造中の空間光変調器の本体部を示す拡大断面図である。(A) is an enlarged sectional view showing two pixels of the spatial light modulator of FIG. 1 (A), and (B) is an enlarged sectional view showing a main body of the spatial light modulator during manufacture. 第1変形例に係る空間光変調器の一つの画素を示す拡大斜視図及び制御系を示すブロック図である。It is an expanded perspective view which shows one pixel of the spatial light modulator which concerns on a 1st modification, and a block diagram which shows a control system. (A)は第1変形例に係る第1の状態の画素を示す拡大断面図、(B)は中間的な状態の画素を示す拡大断面図、(C)は第2の状態の画素を示す拡大断面図である。(A) is an enlarged sectional view showing a pixel in the first state according to the first modification, (B) is an enlarged sectional view showing a pixel in an intermediate state, and (C) shows a pixel in the second state. It is an expanded sectional view. 第2変形例に係る空間光変調器の一つの画素を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows one pixel of the spatial light modulator which concerns on a 2nd modification. 第3変形例に係る空間光変調器の一つの画素を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows one pixel of the spatial light modulator which concerns on a 3rd modification. (A)は第3変形例に係る第1の状態の画素を示す拡大断面図、(B)は中間的な状態の画素を示す拡大断面図、(C)は第2の状態の画素を示す拡大断面図である。(A) is an enlarged sectional view showing a pixel in the first state according to the third modification, (B) is an enlarged sectional view showing a pixel in an intermediate state, and (C) shows a pixel in the second state. It is an expanded sectional view. (A)は第4変形例に係る空間光変調器の一つの画素を示す拡大斜視図、(B)は図9(A)中の底面電極の凸部を示す斜視図である。FIG. 10A is an enlarged perspective view showing one pixel of a spatial light modulator according to a fourth modification, and FIG. 9B is a perspective view showing a convex portion of a bottom electrode in FIG. 第5変形例に係る空間光変調器の一つの画素を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows one pixel of the spatial light modulator which concerns on a 5th modification. 第6変形例に係る空間光変調器の一つの画素を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows one pixel of the spatial light modulator which concerns on a 6th modification. 第2の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of 2nd Embodiment. 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of an electronic device.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態につき図1(A)〜図3(B)を参照して説明する。図1(A)は、本実施形態に係る空間光変調器(spatial light modulator: SLM )28の概略構成を示し、図1(B)は空間光変調器28の本体部30の一部を拡大して示す。本実施形態の空間光変調器28は、2次元のアレイ状に配列された光学要素としての複数の画素32を有する本体部30と、その複数の画素32に入射して反射される照明光ILの位相を個別に制御する変調制御部48と、を有し、エレクトロウェッティング(Electrowetting:電気毛管現象)を用いて各画素32に入射する光を変調する。照明光ILは、例えば波長193nmのArFエキシマレーザ光、波長248nmのKrFエキシマレーザ光、又は固体レーザ(半導体レーザ等)から出力されるレーザ光の高調波等である。照明光ILは、一例として数kHz又は1〜2MHz程度の周波数でパルス発光される光である。以下では、複数の画素32の直交する第1及び第2の配列方向に沿ってX軸及びY軸を取り、X軸及びY軸に直交する方向にZ軸を取って説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (A) to 3 (B). FIG. 1A shows a schematic configuration of a spatial light modulator (SLM) 28 according to this embodiment, and FIG. 1B enlarges a part of the main body 30 of the spatial light modulator 28. And show. The spatial light modulator 28 of the present embodiment includes a main body 30 having a plurality of pixels 32 as optical elements arranged in a two-dimensional array, and illumination light IL that is incident on and reflected from the pixels 32. And a modulation control unit 48 that individually controls the phase of the light, and modulates light incident on each pixel 32 using electrowetting (electrowetting). Illumination light IL is, for example, ArF excimer laser light with a wavelength of 193 nm, KrF excimer laser light with a wavelength of 248 nm, or harmonics of laser light output from a solid-state laser (semiconductor laser or the like). Illumination light IL is, for example, light that is pulsed at a frequency of several kHz or about 1 to 2 MHz. In the following description, the X axis and the Y axis are taken along the first and second arrangement directions in which the plurality of pixels 32 are orthogonal, and the Z axis is taken in the direction orthogonal to the X axis and the Y axis.

図1(A)において、空間光変調器28の本体部30は、上面が開いた矩形の箱状の絶縁体からなるベース部材31と、X方向及びY方向に2次元の格子状に配列されるように複数の正方形の開口が形成された絶縁体よりなる隔壁部材33と、ベース部材31内に隔壁部材33を支持する複数の連結部33Sと、ベース部材31の上面を覆うとともに照明光ILが通過する(入射及び射出する)平板状のカバーガラス35(図1(B)参照)と、を有する。なお、隔壁部材33は、ベース部材31の底面側から支持してもよい。カバーガラス35は、例えば石英又は蛍石(CaF2)のような照明光ILを透過する材料から形成されている。 In FIG. 1A, the main body 30 of the spatial light modulator 28 is arranged in a two-dimensional lattice shape in the X and Y directions with a base member 31 made of a rectangular box-like insulator having an open top surface. A partition member 33 made of an insulator having a plurality of square openings formed therein, a plurality of connecting portions 33S for supporting the partition member 33 in the base member 31, and an upper surface of the base member 31 and the illumination light IL Has a flat cover glass 35 (see FIG. 1B). The partition member 33 may be supported from the bottom surface side of the base member 31. The cover glass 35 is made of a material that transmits the illumination light IL, such as quartz or fluorite (CaF 2 ).

本実施形態では、カバーガラス35のXY面に平行な底面(以下、配列面DPと呼ぶ。)に沿って複数の画素32が配列され、カバーガラス35の底面(配列面DP)の全面に、照明光ILを透過する程度の厚さの透明電極36(図2参照)が形成されている。透明電極36は接地されている。透明電極としては、ITO(Indium Tin Oxide:インジウムすず酸化物)、酸化すず(Sn02)、酸化インジウム(In23)、ガリウム添加酸化すず(GZO)、アルミニウム添加酸化すず(AZO)、又は他の材料が使用可能である。 In the present embodiment, a plurality of pixels 32 are arranged along a bottom surface (hereinafter referred to as an array surface DP) parallel to the XY plane of the cover glass 35, and the entire surface of the bottom surface (array surface DP) of the cover glass 35 is A transparent electrode 36 (see FIG. 2) having a thickness enough to transmit the illumination light IL is formed. The transparent electrode 36 is grounded. The transparent electrodes, ITO (Indium Tin Oxide: indium tin oxide), tin oxide (Sn0 2), indium oxide (In 2 O 3), gallium added tin oxide (GZO), aluminum doped tin oxide (AZO), or Other materials can be used.

隔壁部材33は、X方向、Y方向に密着して等しいピッチ(周期)px,py(px=py)で配列された正方形の筒状の隔壁部33aの集合である。隔壁部33aは、配列面DPに垂直なZ方向に沿った内面、すなわちXZ面に平行な2つの面及びYZ面に平行な2つの面で囲まれた断面形状が正方形の内面を有する。隔壁部33aからセル部34が構成されている。画素32の配列のピッチpxは、例えば10〜1μm程度であり、一例として、画素32のX方向の配列数は数1000〜数万、Y方向の配列数はX方向の配列数の1/10程度である。図1(A)では、各画素32は、拡大して表されている。なお、画素32のX方向、Y方向の配列数は任意であり、隔壁部33aの断面形状(画素32の形状)は長方形でもよく、画素32のX方向、Y方向の配列のピッチpx,pyは互いに異なってもよい。   The partition wall member 33 is a set of square cylindrical partition wall portions 33a that are in close contact with each other in the X and Y directions and are arranged at equal pitches (periods) px and py (px = py). The partition wall 33a has an inner surface with a square cross section surrounded by an inner surface along the Z direction perpendicular to the arrangement surface DP, that is, two surfaces parallel to the XZ surface and two surfaces parallel to the YZ surface. The cell part 34 is comprised from the partition part 33a. The pitch px of the arrangement of the pixels 32 is, for example, about 10 to 1 μm. As an example, the arrangement number of the pixels 32 in the X direction is several thousand to tens of thousands, and the arrangement number in the Y direction is 1/10 of the arrangement number in the X direction. Degree. In FIG. 1A, each pixel 32 is shown enlarged. The number of the pixels 32 arranged in the X direction and the Y direction is arbitrary, and the cross-sectional shape of the partition wall 33a (the shape of the pixel 32) may be a rectangle. The pitches px, py May be different from each other.

ベース部材31は、例えばフルオロポリマー(フッ素重合体)よりなる絶縁体、シリコン基板の表面に酸化ケイ素(SiO2)若しくは窒化ケイ素(例えばSi34)等の絶縁層を形成した材料、又はセラミックス等から形成可能である。隔壁部材33は、例えば酸化ケイ素若しくは窒化ケイ素、又はセラミックス等から形成可能である。
本実施形態では、各画素32は入射する照明光ILを反射するXY面に平行な反射面37aを有する。そして、後述のようにエレクトロウェッティングを用いることによって、各画素32は、位置A1の画素32のように、垂直に(Z方向に)入射する照明光IL1の位相を第1の所定の位相δだけ変化させて反射する第1の状態と、位置A2の画素32のように、入射する照明光IL2の位相をその位相δと180°(π(rad))だけ異なる位相だけ変化させて反射する第2の状態と、を含む複数の状態に設定可能である。その第1の状態の画素32を画素32(0)とも呼び、その第2の状態の画素32を画素32(π)とも呼ぶ。
The base member 31 is an insulator made of, for example, a fluoropolymer (fluorine polymer), a material in which an insulating layer such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (eg, Si 3 N 4 ) is formed on the surface of a silicon substrate, or ceramics. Etc. can be formed. The partition member 33 can be formed from, for example, silicon oxide, silicon nitride, ceramics, or the like.
In the present embodiment, each pixel 32 has a reflection surface 37a parallel to the XY plane that reflects the incident illumination light IL. Then, by using electrowetting as described later, each pixel 32 changes the phase of the illumination light IL1 incident vertically (in the Z direction) to a first predetermined phase δ, like the pixel 32 at the position A1. As shown in the pixel 32 at the position A2, the incident light IL2 is reflected by changing the phase of the incident illumination light IL2 by a phase different from the phase δ by 180 ° (π (rad)). A plurality of states including the second state can be set. The pixel 32 in the first state is also referred to as a pixel 32 (0), and the pixel 32 in the second state is also referred to as a pixel 32 (π).

次に、図2は、図1(A)の空間光変調器28の本体部30中の一つの画素32のみを代表的に示す拡大斜視図である。図2には、空間光変調器28の変調制御部48のブロック図も示されている。また、図3(A)は、図1(A)の本体部30中の位置A1,A2にある2つの画素32のみを代表的に示す拡大断面図である。図3(A)において、各画素32は、セル部34と、セル部34の上方(−Z方向)の窓部34aの全面を覆うようにカバーガラス35の底面(配列面DP)に形成された透明電極36と、セル部34の底面部34bに形成されたY方向に細長い導電体の薄膜からなる底面電極37と、底面電極37を覆うように形成された絶縁体の薄膜(以下、絶縁膜という。)50Aと、セル部34内に混合しない状態で収容されて互いに屈折率及び誘電率(比誘電率)が異なる第1液体Lqa及び第2液体Lqbと、を有する。   Next, FIG. 2 is an enlarged perspective view representatively showing only one pixel 32 in the main body 30 of the spatial light modulator 28 of FIG. FIG. 2 also shows a block diagram of the modulation control unit 48 of the spatial light modulator 28. FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view representatively showing only two pixels 32 at positions A1 and A2 in the main body 30 of FIG. In FIG. 3A, each pixel 32 is formed on the bottom surface (array surface DP) of the cover glass 35 so as to cover the entire surface of the cell portion 34 and the window portion 34a above (−Z direction) the cell portion 34. The transparent electrode 36, the bottom electrode 37 formed of a thin conductive film formed in the Y direction on the bottom surface 34b of the cell portion 34, and the insulator thin film (hereinafter referred to as insulation) formed so as to cover the bottom electrode 37. 50A, and the first liquid Lqa and the second liquid Lqb that are accommodated in the cell part 34 without being mixed and have different refractive indexes and dielectric constants (relative dielectric constants).

本実施形態では、一例として、第1液体Lqaの屈折率naは第2液体Lqbの屈折率nbよりも大きく、第1液体Lqaの比誘電率εaは第2液体Lqbの比誘電率εbよりも例えば10倍〜40倍程度大きい。液体Lqa,Lqbは照明光ILを透過する液体である。また、隔壁部材33を収容するベース部材31の底面には、一例として製造時に液体を排出するための開閉される開口を有する排出部51が設けられている。   In the present embodiment, as an example, the refractive index na of the first liquid Lqa is larger than the refractive index nb of the second liquid Lqb, and the relative dielectric constant εa of the first liquid Lqa is larger than the relative dielectric constant εb of the second liquid Lqb. For example, it is about 10 to 40 times larger. The liquids Lqa and Lqb are liquids that transmit the illumination light IL. In addition, on the bottom surface of the base member 31 that accommodates the partition wall member 33, as an example, a discharge portion 51 having an opening that is opened and closed for discharging a liquid at the time of manufacture is provided.

底面電極37を形成する導電体としては金属又はポリシリコン等が使用できる。絶縁膜50Aは照明光を透過する程度の厚さであり、絶縁膜50Aは液体Lqa,Lqbと底面電極37との直接的な接触を防止している。また、底面電極37の表面が照明光を反射する反射面37aである。底面電極37がポリシリコンである場合、反射面37aには照明光を反射する誘電体多層膜を形成してもよい。絶縁膜50Aの材料としては、例えばフッ素添加の酸化ケイ素(SiOF)、炭素添加の酸化ケイ素(SiOC)、又はセラミックス等が使用可能である。   As the conductor forming the bottom electrode 37, metal, polysilicon or the like can be used. The insulating film 50A is thick enough to transmit illumination light, and the insulating film 50A prevents direct contact between the liquids Lqa and Lqb and the bottom electrode 37. The surface of the bottom electrode 37 is a reflecting surface 37a that reflects illumination light. When the bottom electrode 37 is polysilicon, a dielectric multilayer film that reflects illumination light may be formed on the reflective surface 37a. As a material of the insulating film 50A, for example, fluorine-added silicon oxide (SiOF), carbon-added silicon oxide (SiOC), ceramics, or the like can be used.

図2において、セル部34の内面のX方向及びY方向の幅を等しくa1として、セル部34の深さ(透明電極36の底面から絶縁膜50Aの表面までのZ方向の間隔)をahとする。このとき、底面電極37(反射面37a)のY方向の長さはほぼa1、X方向の幅a4は、ほぼa1/2である。
一例として、セル部34の深さahはほぼ1000nmである。また、セル部34内の幅a1をほぼ1μm(1000nm)とすると、絶縁膜50Aの厚さa3はほぼ100nm、底面電極37のX方向の幅a4はほぼ500nm、セル部34内の底面で底面電極37をX方向に挟む2つの長方形の領域のX方向の幅a5はほぼ250nmである。また、セル部34内で底面電極37(絶縁膜50A)の表面に第2液体Lqbが分布し、液体Lqa,Lqbの境界面がXY面に平行な状態で、第1液体LqaのZ方向の深さ(厚さ)をa2、第2液体LqbのZ方向の深さ(厚さ)をdとすると、以下のように、深さa2と深さdとの和はセル部34の深さahになる。
In FIG. 2, the width of the inner surface of the cell part 34 in the X direction and the Y direction is equally a1, and the depth of the cell part 34 (the distance in the Z direction from the bottom surface of the transparent electrode 36 to the surface of the insulating film 50A) is ah. To do. At this time, the length of the bottom electrode 37 (reflection surface 37a) in the Y direction is approximately a1, and the width a4 in the X direction is approximately a1 / 2.
As an example, the depth ah of the cell part 34 is approximately 1000 nm. When the width a1 in the cell part 34 is approximately 1 μm (1000 nm), the thickness a3 of the insulating film 50A is approximately 100 nm, the width a4 in the X direction of the bottom electrode 37 is approximately 500 nm, and the bottom surface in the cell part 34 is the bottom surface. The width a5 in the X direction of the two rectangular regions sandwiching the electrode 37 in the X direction is approximately 250 nm. Further, the second liquid Lqb is distributed on the surface of the bottom electrode 37 (insulating film 50A) in the cell part 34, and the boundary surface between the liquids Lqa and Lqb is parallel to the XY plane, and the first liquid Lqa is in the Z direction. Assuming that the depth (thickness) is a2 and the depth (thickness) in the Z direction of the second liquid Lqb is d, the sum of the depth a2 and the depth d is as follows: It becomes ah.

ah=a2+d …(1)
また、深さdは照明光ILの波長に応じて設定され(詳細後述)、深さa2は式(1)及び深さdに基づいて設定される。一例として、深さa2は745nm程度に設定される。
本実施形態の複数の画素32用の底面電極37及びこれらの電極用の配線(不図示)等が形成された隔壁部材33は、例えばMEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)技術を用いて製造可能である。なお、ベース部材31及び隔壁部材33を含む本体部30を一体的にMEMS技術(及び半導体素子の製造技術)を用いて製造することも可能である。
ah = a2 + d (1)
The depth d is set according to the wavelength of the illumination light IL (details will be described later), and the depth a2 is set based on the expression (1) and the depth d. As an example, the depth a2 is set to about 745 nm.
The partition wall member 33 formed with the bottom electrodes 37 for the plurality of pixels 32 and the wirings (not shown) for these electrodes according to the present embodiment is manufactured using, for example, MEMS (Microelectromechanical Systems) technology. Is possible. The main body 30 including the base member 31 and the partition wall member 33 can be integrally manufactured using the MEMS technology (and semiconductor device manufacturing technology).

本実施形態では、図3(A)において、複数の画素32の透明電極36は共通に接地(接地レベルを0Vとする)されている。一例として、+Z方向が鉛直方向であり、第2液体Lqbの比重は第1液体Lqaの比重よりも軽いとする。また、位置A1の照明光IL1が照射されている第1の状態の画素32においては、底面電極37には電圧0が印加されており、透明電極36と底面電極37との電位は同じであるとする。このとき、セル部34内の底面電極37側には第2液体Lqbが深さdで分布しており、位置A1の画素32に入射する照明光IL1は第1液体Lqa及び深さdの第2液体Lqbを通過して底面電極37の表面(反射面37a)で反射されて、窓部34a側に戻される。   In this embodiment, in FIG. 3A, the transparent electrodes 36 of the plurality of pixels 32 are commonly grounded (the ground level is set to 0V). As an example, the + Z direction is the vertical direction, and the specific gravity of the second liquid Lqb is lighter than the specific gravity of the first liquid Lqa. In the pixel 32 in the first state irradiated with the illumination light IL1 at the position A1, the voltage 0 is applied to the bottom electrode 37, and the potentials of the transparent electrode 36 and the bottom electrode 37 are the same. And At this time, the second liquid Lqb is distributed at the depth d on the bottom electrode 37 side in the cell portion 34, and the illumination light IL1 incident on the pixel 32 at the position A1 has the first liquid Lqa and the depth d. The liquid 2 passes through the liquid Lqb, is reflected by the surface (reflection surface 37a) of the bottom electrode 37, and is returned to the window 34a side.

これに対して、位置A2の照明光IL2が照射されている第2の状態の画素32においては、底面電極37には接地レベルよりも高い所定の正の電圧V1が印加されており、透明電極36と底面電極37との電位差はV1である。第1液体Lqaが純水(比誘電率がほぼ80)で、セル部34の内面の幅がほぼ1μmである場合、電圧V1は例えば180Vである。このとき、第1液体Lqaの比誘電率εaは第2液体Lqbの比誘電率εbに対してほぼ10倍以上であるため、第1液体Lqaと底面電極37との間に作用する静電力の引力(静電引力)は、第2液体Lqbと底面電極37との間に作用する静電引力よりも大きくなる。そのため、エレクトロウェッティングの作用に基づいて、位置A2の画素32のセル部34内で透明電極36と底面電極37の表面37aの、表面37aとほぼ同じX方向の幅を持つ有効領域37bとの間の領域は第1液体Lqaで満たされる。そして、位置A2の画素32に入射する照明光IL2はほぼ第1液体Lqaのみを通過して底面電極37の表面(反射面37a)で反射されて、窓部34a側に戻される。   On the other hand, in the pixel 32 in the second state irradiated with the illumination light IL2 at the position A2, a predetermined positive voltage V1 higher than the ground level is applied to the bottom electrode 37, and the transparent electrode The potential difference between 36 and the bottom electrode 37 is V1. When the first liquid Lqa is pure water (relative permittivity is approximately 80) and the width of the inner surface of the cell portion 34 is approximately 1 μm, the voltage V1 is, for example, 180V. At this time, since the relative dielectric constant εa of the first liquid Lqa is approximately 10 times or more than the relative dielectric constant εb of the second liquid Lqb, the electrostatic force acting between the first liquid Lqa and the bottom electrode 37 is reduced. The attractive force (electrostatic attractive force) is larger than the electrostatic attractive force acting between the second liquid Lqb and the bottom electrode 37. Therefore, based on the electrowetting action, the transparent electrode 36 and the surface 37a of the bottom electrode 37 within the cell portion 34 of the pixel 32 at the position A2 have an effective area 37b having the same width in the X direction as the surface 37a. The area in between is filled with the first liquid Lqa. The illumination light IL2 incident on the pixel 32 at the position A2 passes through only the first liquid Lqa, is reflected by the surface of the bottom electrode 37 (reflection surface 37a), and is returned to the window 34a side.

本実施形態では、第1の状態の画素32(0)の底面電極37の反射面で反射される照明光IL1の位相の変化量に対して、第2の状態の画素32(π)の反射面で反射される照明光IL2の位相の変化量は180°(π)異なっている。このためには、第1の状態の画素32(0)において、深さdの第2液体Lqb(屈折率nb)の部分をZ方向に往復する照明光IL1の位相の変化量が、第2の状態の画素32(π)において、深さdの第1液体Lqa(屈折率na)の部分をZ方向に往復する照明光IL2の位相の変化量に対して180°(π)(光路長で1/2波長)異なっていればよい。照明光IL1,IL2の波長をλとすると、上記のように第1の状態及び第2の状態の画素32を設定するための条件は次のようになる。
2d(na−nb)=λ/2 …(2)、 d=λ/{4(na−nb)} …(3)
式(2)又は式(3)の条件を満たすことができる第1液体Lqa及び第2液体Lqbの例を次の表1に示す。
In the present embodiment, the reflection of the pixel 32 (π) in the second state with respect to the amount of change in the phase of the illumination light IL1 reflected by the reflection surface of the bottom electrode 37 of the pixel 32 (0) in the first state. The amount of change in the phase of the illumination light IL2 reflected by the surface differs by 180 ° (π). For this purpose, in the pixel 32 (0) in the first state, the amount of change in the phase of the illumination light IL1 that reciprocates in the Z direction through the portion of the second liquid Lqb (refractive index nb) having the depth d is equal to the second amount. In the state of the pixel 32 (π), 180 ° (π) (optical path length) with respect to the amount of change in the phase of the illumination light IL2 reciprocating in the Z direction in the portion of the first liquid Lqa (refractive index na) having the depth d ½ wavelength). Assuming that the wavelengths of the illumination lights IL1 and IL2 are λ, the conditions for setting the pixels 32 in the first state and the second state as described above are as follows.
2d (na−nb) = λ / 2 (2), d = λ / {4 (na−nb)} (3)
Examples of the first liquid Lqa and the second liquid Lqb that can satisfy the condition of the expression (2) or the expression (3) are shown in the following Table 1.

Figure 2013073977
Figure 2013073977

比誘電率は例えば100Hz以上の交流信号に対する値である。フロリナート(登録商標)、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、パーフロロポリエーテル(PFPE)はフッ素系オイルであり、いずれも屈折率が純水よりも小さく、比誘電率が純水の1/10〜1/40程度である。また、これらのフッ素系オイル(フッ素系不活性液体)は水とは混じり合わない(水と非混合性である)。従って、本実施形態において、純水を第1液体Lqaとして使用し、フロリナート、HFE、又はPFPEを第2液体Lqbとして使用可能である。表1には、各フッ素系オイルの純水との屈折率差Δn、及び式(2)を満たすための深さd(厚さ)の値(nm)が示されている。表1から、式(2)を満たすための深さdは255〜345nmであるため、各画素32の大きさ(配列のピッチ)を1μm程度にすることも可能である。なお、フロリナートは比誘電率が最も小さく、かつ屈折率が最も小さく、必要な深さd(=255nm)が最も小さいため、第2液体Lqbとしてはフロリナートが最も好ましい。   The relative dielectric constant is a value for an AC signal of, for example, 100 Hz or more. Fluorinate (registered trademark), hydrofluoroether (HFE), and perfluoropolyether (PFPE) are fluorine-based oils, all having a refractive index smaller than that of pure water and a relative dielectric constant of 1/10 to 1 of pure water. / 40 or so. Further, these fluorinated oils (fluorinated inert liquids) do not mix with water (immiscible with water). Therefore, in the present embodiment, pure water can be used as the first liquid Lqa, and florinate, HFE, or PFPE can be used as the second liquid Lqb. Table 1 shows the refractive index difference Δn of each fluorinated oil with pure water and the value (nm) of the depth d (thickness) for satisfying the formula (2). From Table 1, since the depth d for satisfying the expression (2) is 255 to 345 nm, the size (arrangement pitch) of each pixel 32 can be about 1 μm. Fluorinert has the smallest relative dielectric constant and the smallest refractive index, and the required depth d (= 255 nm) is the smallest. Therefore, fluorinate is most preferable as the second liquid Lqb.

また、表1には、高屈折率液体であるデカリン(decalin)の屈折率及び比誘電率も掲載している。デカリンは屈折率が純水より大きく、かつ比誘電率が純水より小さいとともに、水とは非混合性である。従って、例えば第1液体Lqaとして純水を使用し、第2液体Lqbとしてデカリンを使用することも可能である。また、第1液体Lqaとしてデカリンを使用し、第2液体Lqbとしてフロリナートを使用することも可能である。さらに、第1液体Lqa及び第2液体Lqbとしては、要は屈折率及び比誘電率が互いに異なり、かつ互いに非混合性の任意の液体を使用可能である。なお、液体Lqa,Lqbは照明光ILに対して純水程度の透過率を持つことが好ましい。   Table 1 also lists the refractive index and relative dielectric constant of decalin, which is a high refractive index liquid. Decalin has a refractive index larger than that of pure water and a relative dielectric constant smaller than that of pure water, and is immiscible with water. Therefore, for example, pure water can be used as the first liquid Lqa, and decalin can be used as the second liquid Lqb. It is also possible to use decalin as the first liquid Lqa and use fluorinate as the second liquid Lqb. Furthermore, as the first liquid Lqa and the second liquid Lqb, it is possible to use arbitrary liquids having different refractive indexes and relative dielectric constants and immiscible with each other. Note that the liquids Lqa and Lqb preferably have a transmittance of about pure water with respect to the illumination light IL.

次に、図2において、変調制御部48は、図1(A)の複数の画素32の状態(第1の状態又は第2の状態)の分布を制御するコンピュータの一部である制御部52と、複数の画素32の状態(底面電極37に印加される電圧)の分布に対応するデータが格納されたメモリーであるSRAM54と、SRAM54の出力を増幅する画素32と同じ個数の増幅器55A,55B,55C,…と、全部の画素32の透明電極36を一括して接地する接地ラインと、を有する。増幅器55A,55B等の出力はそれぞれ信号ライン及びセル部34に設けた配線(不図示)を介して対応する画素32の底面電極37に供給されている。本実施形態では、各底面電極37には、電圧0(ここでは接地レベル)(第1の状態)又は上記の電圧V1(第2の状態)が印加される。なお、SRAM54の代わりに、シフトレジスターを使用することも可能である。   Next, in FIG. 2, the modulation control unit 48 is a control unit 52 that is a part of a computer that controls the distribution of the states (first state or second state) of the plurality of pixels 32 in FIG. And the SRAM 54, which is a memory storing data corresponding to the distribution of the states of the plurality of pixels 32 (voltage applied to the bottom electrode 37), and the same number of amplifiers 55A, 55B as the pixels 32 that amplify the output of the SRAM 54. , 55C,... And a ground line for grounding the transparent electrodes 36 of all the pixels 32 at once. Outputs of the amplifiers 55A and 55B are supplied to the bottom electrode 37 of the corresponding pixel 32 via signal lines and wiring (not shown) provided in the cell part 34, respectively. In the present embodiment, a voltage 0 (here, ground level) (first state) or the voltage V1 (second state) is applied to each bottom electrode 37. Note that a shift register can be used instead of the SRAM 54.

本実施形態において、SRAM54には予め全部の画素32の状態に対応するデジタルデータの時系列的に変化するパターンが記憶されており、制御部52は、所定の駆動周波数(例えば1〜2MHz等)でSRAM54の該当する一連の番地のデータを増幅器55A等に出力させる。これに応じて、例えば図1(A)に示すように、二次元のアレイ状に配列された複数の画素32が、第1の状態の画素32(0)又は斜線が施された第2の状態の画素32(π)のいずれかに設定される。従って、所定の時間間隔で複数の画素32の第1の状態又は第2の状態の配列を、一つの画素32を単位として任意の配列に設定可能である。   In the present embodiment, the SRAM 54 stores in advance a pattern that changes digital data corresponding to the states of all the pixels 32 in time series, and the control unit 52 has a predetermined drive frequency (for example, 1 to 2 MHz). The data of the corresponding series of addresses in the SRAM 54 is output to the amplifier 55A or the like. In response to this, for example, as shown in FIG. 1A, a plurality of pixels 32 arranged in a two-dimensional array form a pixel 32 (0) in the first state or a second shaded line. It is set to one of the pixels 32 (π) in the state. Therefore, the arrangement of the plurality of pixels 32 in the first state or the second state can be set to an arbitrary arrangement with one pixel 32 as a unit at a predetermined time interval.

次に、本実施形態の空間光変調器28の本体部30の製造方法の一例につき図3(A)、(B)を参照して説明する。まず、MEMS技術等を用いて、図3(A)の本体部30のうち、液体Lqa,Lqbを除いた複数のセル部34及び底面電極37等が形成された隔壁部材33を製造し、一面に透明電極36が形成されたカバーガラス35、及び排出部51が設けられたベース部材31を製造する。   Next, an example of a method for manufacturing the main body 30 of the spatial light modulator 28 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, by using MEMS technology or the like, the partition wall member 33 formed with a plurality of cell portions 34 excluding the liquids Lqa and Lqb, the bottom surface electrode 37, etc. is manufactured from the main body portion 30 in FIG. Then, the cover glass 35 on which the transparent electrode 36 is formed and the base member 31 provided with the discharge part 51 are manufactured.

次に、図3(B)に示すように、カバーガラス35の透明電極36の上面に順次、深さa2の第1液体Lqa及び深さdの第2液体Lqbを供給する。透明電極36の上面の周辺部には、液体が外部に漏れ出ないように枠状部材(不図示)が載置され、液体Lqa,Lqb中に差し込んだロッド状の電極(不図示)を接地し、透明電極36に所定の正の電位を与えることで、液体Lqa,Lqbは透明電極36の上面に安定に保持される。液体Lqa,Lqbの厚さは、一例として、その枠状部材内に供給する各液体の体積とその枠状部材内の面積とから決定される。   Next, as shown in FIG. 3B, a first liquid Lqa having a depth a2 and a second liquid Lqb having a depth d are sequentially supplied to the upper surface of the transparent electrode 36 of the cover glass 35. A frame-like member (not shown) is placed around the upper surface of the transparent electrode 36 so that the liquid does not leak to the outside, and the rod-like electrodes (not shown) inserted into the liquids Lqa and Lqb are grounded. The liquids Lqa and Lqb are stably held on the upper surface of the transparent electrode 36 by applying a predetermined positive potential to the transparent electrode 36. As an example, the thicknesses of the liquids Lqa and Lqb are determined from the volume of each liquid supplied into the frame member and the area within the frame member.

そして、例えば真空環境下で、隔壁部材33のセル部34の窓部34aをカバーガラス35上の第2液体Lqbに向けて、隔壁部材33をカバーガラス35上の透明電極36に接触させて、透明電極36の電位を0にする。さらに、例えば接着により隔壁部材33とカバーガラス35とを固定する。その後、例えば大気圧環境下で、隔壁部材33を覆うようにベース部材31の開放端をカバーガラス35に接触させ、接着等で隔壁部材33の支持部材33Sとベース部材31とを固定し、ベース部材31とカバーガラス35とを固定し、排出部51を介してベース部材31の内部の液体を排出することで、本体部30が完成する。   Then, for example, in a vacuum environment, the window part 34a of the cell part 34 of the partition wall member 33 is directed to the second liquid Lqb on the cover glass 35, and the partition wall member 33 is brought into contact with the transparent electrode 36 on the cover glass 35. The potential of the transparent electrode 36 is set to zero. Furthermore, the partition member 33 and the cover glass 35 are fixed by, for example, adhesion. Thereafter, for example, in an atmospheric pressure environment, the open end of the base member 31 is brought into contact with the cover glass 35 so as to cover the partition member 33, and the support member 33S of the partition member 33 and the base member 31 are fixed by adhesion or the like. The body 31 is completed by fixing the member 31 and the cover glass 35 and discharging the liquid inside the base member 31 through the discharge portion 51.

本実施形態の効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の配列面DPに入射する照明光ILを変調する空間光変調器28は、配列面DPを横切るZ方向に沿った隔壁部33aを有するセル部34と、セル部34に収容される互いに屈折率及び誘電率が異なる第1及び第2の液体Lqa,Lqbと、セル部34の照明光ILが入射する窓部34aの全面に設けられる透明電極36(第1電極)と、セル部34の底面34bの一部に設けられる照明光ILに対する反射部を兼用する底面電極37(第2電極)と、セル部34の透明電極36及び底面電極37に印加する電圧を制御する変調制御部48と、を備えている。そして、変調制御部48は、電極36,37に印加する電圧(電極36,37間の電位差)によって、セル部34内における液体Lqa,Lqbの厚さの比を制御して、セル部34の底面電極37(反射部)で反射される照明光ILの光路長、ひいては反射光の位相を制御する。
The effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) The spatial light modulator 28 that modulates the illumination light IL incident on the array surface DP of the present embodiment includes a cell unit 34 having partition walls 33a along the Z direction across the array surface DP, and First and second liquids Lqa and Lqb having different refractive indices and dielectric constants contained therein, and a transparent electrode 36 (first electrode) provided on the entire surface of the window part 34a into which the illumination light IL of the cell part 34 enters. The voltage applied to the bottom electrode 37 (second electrode) also serving as a reflection part for the illumination light IL provided on a part of the bottom surface 34b of the cell part 34 and the transparent electrode 36 and the bottom electrode 37 of the cell part 34 is controlled. A modulation control unit 48. Then, the modulation control unit 48 controls the ratio of the thicknesses of the liquids Lqa and Lqb in the cell unit 34 by the voltage applied to the electrodes 36 and 37 (potential difference between the electrodes 36 and 37). The optical path length of the illumination light IL reflected by the bottom electrode 37 (reflecting portion), and consequently the phase of the reflected light, is controlled.

本実施形態の空間光変調器28によれば、セル部34に設けられる電極36,37に印加される電圧(電極36,37間の電位差)によって、誘電率が高い液体Lqaが電極37に引き寄せられる方向に力が働くことによって、当該セル部34内における液体Lqa,Lqbの厚さの比を制御することができる。また、液体Lqa,Lqbの屈折率が異なるため、2つの液体Lqa,Lqbの厚さ及び屈折率の相違に基づいて、セル部34を含む画素32(光学要素)で反射される照明光ILの光路長、ひいては位相を制御することができる。   According to the spatial light modulator 28 of the present embodiment, the liquid Lqa having a high dielectric constant is attracted to the electrode 37 by the voltage applied to the electrodes 36 and 37 provided in the cell portion 34 (potential difference between the electrodes 36 and 37). When the force acts in the direction to be generated, the ratio of the thicknesses of the liquids Lqa and Lqb in the cell part 34 can be controlled. Further, since the refractive indexes of the liquids Lqa and Lqb are different, the illumination light IL reflected by the pixel 32 (optical element) including the cell unit 34 is based on the difference in thickness and refractive index between the two liquids Lqa and Lqb. The optical path length and thus the phase can be controlled.

さらに、各画素32は隔壁部33aで仕切られているため、画素32間の静電力の影響及び画素32間の液体の流れが抑制されて、高い解像度が得られる。
なお、透明電極36は、セル部34の窓部34aの一部に設けてもよく、底面電極37はセル部34の底面34bの全面に設けてもよい。
(2)本実施形態では、第2の状態の画素32では底面電極37に正の電圧V1を印加している。しかしながら、第2の状態の画素32では底面電極37に負の電圧を印加してもよい。
Furthermore, since each pixel 32 is partitioned by the partition wall 33a, the influence of electrostatic force between the pixels 32 and the flow of liquid between the pixels 32 are suppressed, and high resolution is obtained.
The transparent electrode 36 may be provided on a part of the window portion 34 a of the cell portion 34, and the bottom electrode 37 may be provided on the entire bottom surface 34 b of the cell portion 34.
(2) In the present embodiment, the positive voltage V1 is applied to the bottom electrode 37 in the pixel 32 in the second state. However, a negative voltage may be applied to the bottom electrode 37 in the pixel 32 in the second state.

(3)また、底面電極37が反射部を兼用しているため、画素32の構成が簡素である。
なお、底面電極37を設ける代わりに、セル部34の側面に電極を設け、底面電極37の代わりに反射部材を配置してもよい。このとき、その側面の電極と透明電極36との電位差によってセル部34内の反射部材の上方の液体Lqa,Lqbの厚さの比を制御することで、反射光の位相を制御できる。
(3) In addition, since the bottom electrode 37 also serves as a reflecting portion, the configuration of the pixel 32 is simple.
Instead of providing the bottom electrode 37, an electrode may be provided on the side surface of the cell portion 34, and a reflective member may be arranged instead of the bottom electrode 37. At this time, the phase of the reflected light can be controlled by controlling the ratio of the thicknesses of the liquids Lqa and Lqb above the reflecting member in the cell portion 34 by the potential difference between the electrode on the side surface and the transparent electrode 36.

(4)また、本実施形態では、各画素32を第1又は第2の状態に設定しているが、各画素32を、反射される照明光ILの位相をその第1の状態に対して180°以外の値(例えば45°、90°、135°等)で異なる他の状態に設定してもよい。さらに、各画素32で反射される照明光ILの位相をその第1の状態の位相と任意の位相だけ異なるように設定してもよい。   (4) In the present embodiment, each pixel 32 is set to the first or second state. However, the phase of the reflected illumination light IL is set to the pixel 32 with respect to the first state. You may set to other different states by values other than 180 degrees (for example, 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees, etc.). Furthermore, the phase of the illumination light IL reflected by each pixel 32 may be set to be different from the phase of the first state by an arbitrary phase.

(5)また、本実施形態の空間光変調器28は反射型であるが、例えば図2において、底面電極37を設ける代わりに、セル部34の側面に電極を設け、絶縁膜50Aを透過性のガラス基板とすることで、各画素32を透過型の画素とすることも可能である。この場合には、照明光ILは、各セル部34内を一度透過するのみであるため、各画素32を上記の第1の状態又は第2の状態に設定するための第2液体Lqbの深さdは、以下の式で示すように、上記の式(2)又は式(3)で定まる値の2倍になる。   (5) Although the spatial light modulator 28 of the present embodiment is a reflection type, for example, in FIG. 2, instead of providing the bottom electrode 37, an electrode is provided on the side surface of the cell part 34, and the insulating film 50A is transmissive. By using this glass substrate, each pixel 32 can be a transmissive pixel. In this case, since the illumination light IL is only transmitted once through each cell portion 34, the depth of the second liquid Lqb for setting each pixel 32 to the first state or the second state described above. The length d is twice the value determined by the above formula (2) or formula (3), as shown by the following formula.

d(na−nb)=λ/2 …(4)、 d=λ/{2(na−nb)} …(5)
(6)また、本実施形態の空間光変調器28は位相変調型であるが、図2において、セル部34内に、第1液体Lqaとともに、透過率及び誘電率が第1液体Lqaと異なる別の液体Lqc(第2液体)を収容することで、空間光変調器28を振幅変調型(又は強度変調型)とすることもできる。その液体Lqcとしては、例えば上記のフッ素系オイルに照明光ILを吸収する染料を加えた、照明光ILに対する透過率がほぼ0の液体を使用できる。この構成では、2つの液体Lqa,Lqcの厚さ及び透過率の相違に基づいて、セル部34を含む画素32(光学要素)で反射される照明光ILの透過率を制御することができる。具体的に、上記の第1の状態では、画素32からの反射光の光量がほぼ0になり、第2の状態では、画素32からの反射光の光量が大きくなる。また、このような振幅又は強度変調型の空間光変調器において、底面電極37の代わりにセル部34の側面に電極を設け、絶縁膜50Aをガラス基板とすることで、各画素を透過型とすることもできる。
(7)また、空間光変調器28の画素32は2次元のアレイであるため、例えば露光装置に適用した場合に大面積のパターンを露光又は照明できる。なお、空間光変調器28において、画素32はX方向又はY方向に一列に(一次元)に配列されていてもよい。
d (na−nb) = λ / 2 (4), d = λ / {2 (na−nb)} (5)
(6) Although the spatial light modulator 28 of the present embodiment is a phase modulation type, in FIG. 2, the transmittance and the dielectric constant are different from those of the first liquid Lqa in the cell part 34 together with the first liquid Lqa. By accommodating another liquid Lqc (second liquid), the spatial light modulator 28 can be of an amplitude modulation type (or intensity modulation type). As the liquid Lqc, for example, a liquid having substantially zero transmittance with respect to the illumination light IL obtained by adding a dye that absorbs the illumination light IL to the above-described fluorine-based oil can be used. In this configuration, the transmittance of the illumination light IL reflected by the pixel 32 (optical element) including the cell unit 34 can be controlled based on the difference in thickness and transmittance between the two liquids Lqa and Lqc. Specifically, in the first state, the amount of reflected light from the pixel 32 is almost zero, and in the second state, the amount of reflected light from the pixel 32 is large. Further, in such an amplitude or intensity modulation type spatial light modulator, an electrode is provided on the side surface of the cell portion 34 instead of the bottom surface electrode 37, and the insulating film 50A is a glass substrate, whereby each pixel is a transmission type. You can also
(7) Since the pixels 32 of the spatial light modulator 28 are a two-dimensional array, for example, when applied to an exposure apparatus, a pattern with a large area can be exposed or illuminated. In the spatial light modulator 28, the pixels 32 may be arranged in a line (one dimension) in the X direction or the Y direction.

なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。
まず、上記の実施形態では、画素32のセル部34の底面又は側面に電極(底面電極37等)を設けているが、図4の第1変形例の空間光変調器28Aで示すように、本体部30Aの各画素32Aにおいて、セル部34の底面部34bに底面電極37(第2電極)を設けるとともに、セル部34内の窓部34a(透明電極36)に近い部分の側面に、X方向(底面電極37の長手方向に直交する方向)に対向するように1対の導電体の薄膜よりなる側壁電極39A,39B(第3電極)を設けてもよい。その導電体は例えば金属又はポリシリコン等であり、側壁電極39A,39Bは横方向(Y方向)に細長い矩形の薄膜である。側壁電極39A,39Bはセル部34に設けた配線によって導通している。なお、図4において、図2に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
In the above embodiment, the following modifications are possible.
First, in the above embodiment, an electrode (bottom electrode 37 or the like) is provided on the bottom surface or side surface of the cell portion 34 of the pixel 32. As shown in the spatial light modulator 28A of the first modification example in FIG. In each pixel 32A of the main body 30A, a bottom electrode 37 (second electrode) is provided on the bottom part 34b of the cell part 34, and X is formed on the side surface of the part close to the window 34a (transparent electrode 36) in the cell part 34. Side wall electrodes 39A and 39B (third electrodes) made of a pair of conductive thin films may be provided so as to face each other in a direction (a direction perpendicular to the longitudinal direction of bottom electrode 37). The conductor is, for example, metal or polysilicon, and the side wall electrodes 39A and 39B are rectangular thin films elongated in the lateral direction (Y direction). The side wall electrodes 39 </ b> A and 39 </ b> B are electrically connected by wiring provided in the cell portion 34. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG.

図4において、側壁電極39A,39Bの表面には、底面電極37の表面を覆う絶縁膜50Aと同様の絶縁膜50Bが設けられている。そして、セル部34内には第1液体Lqa及び第2液体Lqbが収容されている。液体Lqa,Lqbの境界面がXY面に平行な状態で、液体Lqa,Lqbの深さはそれぞれa2及びdである。本実施形態では、側壁電極39A,39BのY方向の幅はa1(セル部34内面の幅)であり、側壁電極39A,39BのZ方向の幅a6は、第1液体Lqaの深さa2よりも大きく設定されている。また、セル部34内面のX方向の幅a1’は、電極39A,39B及び絶縁膜50Aの厚さ分だけ幅a1よりも小さく設定されている。   In FIG. 4, an insulating film 50B similar to the insulating film 50A covering the surface of the bottom electrode 37 is provided on the surfaces of the side wall electrodes 39A and 39B. In the cell part 34, the first liquid Lqa and the second liquid Lqb are accommodated. With the boundary surfaces of the liquids Lqa and Lqb parallel to the XY plane, the depths of the liquids Lqa and Lqb are a2 and d, respectively. In the present embodiment, the width in the Y direction of the side wall electrodes 39A and 39B is a1 (the width of the inner surface of the cell portion 34), and the width a6 in the Z direction of the side wall electrodes 39A and 39B is greater than the depth a2 of the first liquid Lqa. Is also set larger. The width a1 'in the X direction of the inner surface of the cell portion 34 is set smaller than the width a1 by the thickness of the electrodes 39A and 39B and the insulating film 50A.

一例として、セル部34内のY方向の幅a1がほぼ1000nmであるとき、電極39A,39B及び絶縁膜50Aの厚さはそれぞれほぼ50nmで、セル部34のX方向の幅a1’はほぼ800nmである。また、一例として、第1液体Lqaの深さa2が745nm、第2液体Lqbの深さdが255nmであるとき、側壁電極39A,39BのZ方向の幅a6はほぼ800nm、側壁電極39A,39Bの下端と絶縁膜50Aの表面とのZ方向の間隔a7はほぼ200nmである。さらに、底面電極37のX方向の幅a4はほぼ500nm、セル部34内の底面で底面電極37をX方向に挟む2つの領域のX方向の幅a5’はほぼ150nmである。   As an example, when the width a1 in the Y direction in the cell part 34 is approximately 1000 nm, the thickness of the electrodes 39A, 39B and the insulating film 50A is approximately 50 nm, respectively, and the width a1 ′ in the X direction of the cell part 34 is approximately 800 nm. It is. As an example, when the depth a2 of the first liquid Lqa is 745 nm and the depth d of the second liquid Lqb is 255 nm, the width a6 in the Z direction of the sidewall electrodes 39A and 39B is approximately 800 nm, and the sidewall electrodes 39A and 39B. The distance a7 in the Z direction between the lower end of each and the surface of the insulating film 50A is approximately 200 nm. Further, the width a4 in the X direction of the bottom electrode 37 is approximately 500 nm, and the width a5 'in the X direction of the two regions sandwiching the bottom electrode 37 in the X direction at the bottom in the cell portion 34 is approximately 150 nm.

また、空間光変調器28Aの変調制御部48Aは、各画素32Aに対応して、出力部が側壁電極39A,39Bに接続され入力部が増幅器55A等に接続された電圧変換部56を有する。電圧変換部56は、増幅器55A等の出力が0(接地レベル)であるときに電圧V2を出力し、増幅器55A等の出力がV1であるときに0を出力する。この他の構成は上記の実施形態と同様であり、透明電極36は接地(接地レベルを0とする)されている。   Further, the modulation control unit 48A of the spatial light modulator 28A has a voltage conversion unit 56 corresponding to each pixel 32A, the output unit being connected to the side wall electrodes 39A and 39B and the input unit being connected to the amplifier 55A and the like. The voltage converter 56 outputs the voltage V2 when the output of the amplifier 55A or the like is 0 (ground level), and outputs 0 when the output of the amplifier 55A or the like is V1. Other configurations are the same as those in the above embodiment, and the transparent electrode 36 is grounded (the ground level is set to 0).

この第1変形例において、図5(B)に示すように、仮想的に底面電極37及び側壁電極39A,39Bの電圧を0としたときに、絶縁膜50Bに対する第1液体Lqaの接触角θc2は90°よりも大きくなり、底面電極37(反射面)の上方では他の領域に比べて第1液体Lqaの厚さが厚くなっている。このとき、図5(A)に示すように、照明光IL1が照射されている第1の状態の画素32A(画素32A(0))においては、底面電極37には電圧0が印加され、側壁電極39A,39Bには正の電圧V2が印加される。この状態で、第1液体Lqaは、側壁電極39A,39Bからの静電引力によって、セル部34内で側壁電極39A,39Bに近い領域に保持される。また、絶縁膜50Bに対する第1液体Lqaの接触角θc1はほぼ90°である。   In this first modification, as shown in FIG. 5B, when the voltages of the bottom electrode 37 and the side wall electrodes 39A and 39B are virtually zero, the contact angle θc2 of the first liquid Lqa with respect to the insulating film 50B Is larger than 90 °, and the thickness of the first liquid Lqa is larger above the bottom electrode 37 (reflection surface) than in other regions. At this time, as shown in FIG. 5A, in the first state pixel 32A (pixel 32A (0)) irradiated with the illumination light IL1, a voltage of 0 is applied to the bottom electrode 37, and the side wall A positive voltage V2 is applied to the electrodes 39A and 39B. In this state, the first liquid Lqa is held in a region near the side wall electrodes 39A and 39B in the cell portion 34 by electrostatic attraction from the side wall electrodes 39A and 39B. The contact angle θc1 of the first liquid Lqa with respect to the insulating film 50B is approximately 90 °.

言い替えると、第1の状態の画素32Aにおいて、側壁電極39A,39Bには絶縁膜50Bに対する第1液体Lqaの接触角θc1がほぼ90°となるような電圧V2が印加される。電圧V2は第2の状態で底面電極37に印加される正の電圧V1よりも小さい電圧でよい。電圧V2は例えば25Vである。このとき、セル部34内の液体Lqa,Lqbの境界面はXY面にほぼ平行で、かつセル部34内の底面電極37側には第2液体Lqbが深さdで分布している。そして、画素32Aに入射する照明光IL1は第1液体Lqa及び深さdの第2液体Lqbを通過して底面電極37の表面(反射面)で反射されて、カバーガラス35側に戻される。   In other words, in the pixel 32A in the first state, a voltage V2 is applied to the side wall electrodes 39A and 39B so that the contact angle θc1 of the first liquid Lqa with respect to the insulating film 50B is approximately 90 °. The voltage V2 may be smaller than the positive voltage V1 applied to the bottom electrode 37 in the second state. The voltage V2 is 25V, for example. At this time, the boundary surface between the liquids Lqa and Lqb in the cell part 34 is substantially parallel to the XY plane, and the second liquid Lqb is distributed at a depth d on the bottom electrode 37 side in the cell part 34. The illumination light IL1 incident on the pixel 32A passes through the first liquid Lqa and the second liquid Lqb having a depth d, is reflected by the surface (reflection surface) of the bottom electrode 37, and is returned to the cover glass 35 side.

これに対して、図5(C)に示すように、照明光IL2が照射されている第2の状態の画素32A(画素32A(π))においては、底面電極37には接地レベルよりも高い正の電圧V1が印加され、側壁電極39A,39Bの電圧は0にされる。このとき、第1液体Lqaの比誘電率εaは第2液体Lqbの比誘電率εbに対してほぼ10倍以上であり、第1液体Lqaには底面電極37の方向に引き寄せられる方向に力が働く。さらに、側壁電極39A,39Bの電圧が0にされることで、絶縁膜50Bに対する第1液体Lqaの接触角θc3は90°よりも大きくなる。これによって、第1液体Lqaと第2液体Lqbの境界面は凹面になり、底面電極37と第1液体Lqaの間の距離が短くなる。底面電極37と第1液体Lqaの間の距離が短いほど電場が強くなるため、第1液体Lqaが底面電極37の方向に引き寄せられる力は大きくなる。第1液体Lqaが底面電極37の方向に引き寄せられていき、最終的に画素32Aのセル部34内で透明電極36と底面電極37の表面との間の領域はほぼ第1液体Lqaで満たされる。この状態で、画素32Aに入射する照明光IL2はほぼ第1液体Lqaのみを通過して底面電極37の表面(反射面)で反射されて、カバーガラス35側に戻される。   On the other hand, as shown in FIG. 5C, in the pixel 32A (pixel 32A (π)) in the second state irradiated with the illumination light IL2, the bottom electrode 37 is higher than the ground level. A positive voltage V1 is applied, and the voltages of the side wall electrodes 39A and 39B are set to zero. At this time, the relative permittivity εa of the first liquid Lqa is approximately 10 times or more than the relative permittivity εb of the second liquid Lqb, and the first liquid Lqa has a force in a direction attracted toward the bottom electrode 37. work. Further, when the voltages of the side wall electrodes 39A and 39B are set to 0, the contact angle θc3 of the first liquid Lqa with respect to the insulating film 50B becomes larger than 90 °. As a result, the boundary surface between the first liquid Lqa and the second liquid Lqb is a concave surface, and the distance between the bottom electrode 37 and the first liquid Lqa is shortened. Since the electric field becomes stronger as the distance between the bottom electrode 37 and the first liquid Lqa is shorter, the force with which the first liquid Lqa is attracted toward the bottom electrode 37 becomes larger. The first liquid Lqa is drawn toward the bottom electrode 37, and finally, the region between the transparent electrode 36 and the surface of the bottom electrode 37 in the cell portion 34 of the pixel 32A is almost filled with the first liquid Lqa. . In this state, the illumination light IL2 incident on the pixel 32A substantially passes only the first liquid Lqa, is reflected by the surface (reflection surface) of the bottom electrode 37, and is returned to the cover glass 35 side.

この変形例でも、第2液体Lqbの深さdは式(2)を満たすため、第1の状態の画素32A(0)の底面電極37の反射面で反射される照明光IL1の位相の変化量に対して、第2の状態の画素32A(π)の底面電極37の反射面で反射される照明光IL2の位相の変化量は180°(π)異なっている。そして、底面電極37及び側壁電極39A,39Bに印加する電圧の組を第1の状態の(0,V2)と第2の状態の(V1,0)との間で高速に切り替えることによって、画素32Aを第1の状態と第2の状態との間で高速に切り替えることができる。   Also in this modified example, since the depth d of the second liquid Lqb satisfies the formula (2), the phase change of the illumination light IL1 reflected by the reflection surface of the bottom electrode 37 of the pixel 32A (0) in the first state. The amount of change in phase of the illumination light IL2 reflected by the reflecting surface of the bottom electrode 37 of the pixel 32A (π) in the second state differs from the amount by 180 ° (π). Then, by switching the set of voltages applied to the bottom electrode 37 and the side wall electrodes 39A and 39B between the first state (0, V2) and the second state (V1, 0) at high speed, the pixel 32A can be switched at high speed between the first state and the second state.

この変形例において、側壁電極39A,39Bの電圧が0であるときには、図5(B)に示すように、第1液体Lqaの接触角θc2は90°よりも大きくなっている。このため、画素32Aを第2の状態にするために底面電極37に印加する電圧V1は、上記の実施形態(図2)の底面電極37に印加される電圧よりも小さくできる。例えば、第1液体Lqaが純水で、セル部34の内面の幅a1がほぼ1μmである場合、図5(C)の底面電極37に印加する電圧V1はほぼ90V(図2の実施形態における180Vのほぼ1/2)に低減できる。従って、変調制御部48Aの回路の高集積化が容易であり、発熱量も低減できる。   In this modification, when the voltages of the side wall electrodes 39A and 39B are 0, the contact angle θc2 of the first liquid Lqa is larger than 90 ° as shown in FIG. For this reason, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37 in order to put the pixel 32A in the second state can be smaller than the voltage applied to the bottom electrode 37 of the above-described embodiment (FIG. 2). For example, when the first liquid Lqa is pure water and the width a1 of the inner surface of the cell portion 34 is approximately 1 μm, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37 in FIG. 5C is approximately 90 V (in the embodiment of FIG. 2). It can be reduced to about 1/2 of 180V). Therefore, the circuit of the modulation control unit 48A can be easily integrated and the amount of generated heat can be reduced.

次に、図4の変形例ではセル部34A内の側面に1対の側壁電極39A,39Bを設けている。さらに、図6の第2変形例の空間光変調器28Bの本体部30Bの画素32Bで示すように、セル部34内の側面に、X方向の1対の側壁電極39A,39Bに加えて、Y方向に対向するように配置された導電体の薄膜よりなる1対の側壁電極39C,39Dを設け、側壁電極39C,39Dを覆うように絶縁膜50Bを設けてもよい。この変形例において、側壁電極39C,39Dの形状は側壁電極39A,39Bと同じであり、セル部34内のY方向の幅はX方向の幅(図4の幅a1’)と同じである。また、側壁電極39A〜39Dはセル部34に設けられた配線によって導通しており、側壁電極39C,39Dには側壁電極39A,39Bと同じ電圧が印加される。その他の構成は図4の変形例と同じである。   Next, in the modification of FIG. 4, a pair of side wall electrodes 39A and 39B is provided on the side surface in the cell portion 34A. Furthermore, in addition to the pair of side wall electrodes 39A and 39B in the X direction on the side surface in the cell part 34, as shown by the pixel 32B of the main body part 30B of the spatial light modulator 28B of the second modification of FIG. A pair of side wall electrodes 39C and 39D made of a conductive thin film disposed so as to face each other in the Y direction may be provided, and the insulating film 50B may be provided so as to cover the side wall electrodes 39C and 39D. In this modification, the shape of the side wall electrodes 39C and 39D is the same as that of the side wall electrodes 39A and 39B, and the width in the Y direction in the cell part 34 is the same as the width in the X direction (width a1 'in FIG. 4). The side wall electrodes 39A to 39D are electrically connected by wiring provided in the cell portion 34, and the same voltage as that of the side wall electrodes 39A and 39B is applied to the side wall electrodes 39C and 39D. Other configurations are the same as those of the modification of FIG.

図6の変形例において、底面電極37及び側壁電極39A〜39Dに印加する電圧の組を第1の状態の(0,V2)と第2の状態の(V1,0)との間で高速に切り替えることによって、画素32Bを互いに反射光の位相が180°異なる第1の状態と第2の状態との間で高速に切り替えることができる。
さらに、この変形例の画素32Bによれば、側壁電極39A〜39Dがセル部34内を囲んでいるため、第2の状態で底面電極37に印加する電圧V1をより小さくできる。具体的に、第1液体Lqaが純水で、セル部34内の幅がほぼ800nmである場合、第2の状態で底面電極37に印加する電圧V1はほぼ60V(図4の変形例における90Vのほぼ2/3)に低減できる。従って、変調制御部の回路の高集積化がより容易であり、発熱量も低減できる。
In the modification of FIG. 6, the set of voltages applied to the bottom electrode 37 and the side wall electrodes 39 </ b> A to 39 </ b> D is set at a high speed between (0, V2) in the first state and (V1,0) in the second state. By switching, the pixel 32B can be switched at high speed between the first state and the second state in which the phases of reflected light are 180 ° different from each other.
Furthermore, according to the pixel 32B of this modification, the side wall electrodes 39A to 39D surround the inside of the cell part 34, so that the voltage V1 applied to the bottom electrode 37 in the second state can be further reduced. Specifically, when the first liquid Lqa is pure water and the width in the cell portion 34 is approximately 800 nm, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37 in the second state is approximately 60 V (90 V in the modification of FIG. 4). Can be reduced to about 2/3). Therefore, it is easier to increase the integration of the circuit of the modulation control unit, and the amount of heat generation can be reduced.

次に、上記の実施形態及びその変形例では、画素32のセル部34の底面電極37等は平坦である。これに対して、図7の第3変形例の空間光変調器で示すように、本体部の各画素32Cにおいて、セル部34の底面部に設けた導電体よりなる底面電極37Aの表面に、XZ面に平行な面内の断面形状が三角形のY方向に細長い屋根型の突き出し電極部38を設けてもよい。この場合、底面電極37Aの表面は照明光ILを反射する反射面である。また、底面電極37Aの表面に設けられる絶縁膜50C(図2の絶縁膜50Aと同じ材料からなる)の突き出し電極部38を覆う部分にも屋根型の凸部50Caが形成される。なお、図7及び図8(A)〜(C)において、図2及び図3(A)に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。   Next, in the above embodiment and its modifications, the bottom electrode 37 and the like of the cell part 34 of the pixel 32 are flat. On the other hand, as shown in the spatial light modulator of the third modification of FIG. 7, in each pixel 32 </ b> C of the main body portion, on the surface of the bottom electrode 37 </ b> A made of a conductor provided on the bottom surface portion of the cell portion 34, A projecting electrode portion 38 having a roof shape elongated in the Y direction where the cross-sectional shape in a plane parallel to the XZ plane is triangular may be provided. In this case, the surface of the bottom electrode 37A is a reflecting surface that reflects the illumination light IL. Further, a roof-shaped convex portion 50Ca is also formed in a portion covering the protruding electrode portion 38 of the insulating film 50C (made of the same material as the insulating film 50A in FIG. 2) provided on the surface of the bottom electrode 37A. 7 and 8A to 8C, portions corresponding to those in FIGS. 2 and 3A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7において、セル部34内には第1液体Lqa及び第2液体Lqbが収容されている。この他の構成は図2の実施形態と同様である。画素32C内の液体Lqa,Lqbの境界面がXY面に平行な状態で、絶縁膜50Cの凸部50Caの高さa10は第2液体Lqbの深さよりも低く設定されている。一例として、セル部34内の幅がほぼ1000nmであるとき、突き出し電極部38の底面のX方向の幅a8はほぼ200nm、底面電極37Aの突き出し電極部38をX方向に挟む2つの部分のX方向の幅a9はほぼ150nm、凸部50Caの高さa10(突き出し電極部38の高さ)はほぼ200nmである。   In FIG. 7, the first liquid Lqa and the second liquid Lqb are accommodated in the cell portion 34. Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. With the boundary surface between the liquids Lqa and Lqb in the pixel 32C parallel to the XY plane, the height a10 of the convex portion 50Ca of the insulating film 50C is set lower than the depth of the second liquid Lqb. As an example, when the width in the cell portion 34 is approximately 1000 nm, the width a8 in the X direction of the bottom surface of the protruding electrode portion 38 is approximately 200 nm, and two portions X sandwiching the protruding electrode portion 38 of the bottom electrode 37A in the X direction. The width a9 in the direction is approximately 150 nm, and the height a10 of the convex portion 50Ca (the height of the protruding electrode portion 38) is approximately 200 nm.

この第3変形例において、図8(B)に示すように、照明光IL1が照射されている第1の状態の画素32C(画素32C(0))においては、底面電極37には電圧0が印加され、セル部34内で底面電極37A側に第2液体Lqbが分布し、液体Lqa,Lqbの境界面はXY面に平行である。そして、画素32Cに入射する照明光IL1は第1液体Lqa及び式(2)を満たす深さdの第2液体Lqbを通過して底面電極37Aの表面(反射面)で反射されて、カバーガラス35側に戻される。この際に、底面電極37Aの表面のうち、突き出し電極部38の表面38aで反射される照明光IL1はセル部34の内部で吸収又は散乱されてカバーガラス35側には殆ど戻されない。このため、図7の幅a8,a9を用いて、照明光IL1の使用効率は図2の実施形態と比べて次のようにほぼ60%になる。   In the third modification, as shown in FIG. 8B, in the first state pixel 32C (pixel 32C (0)) irradiated with the illumination light IL1, a voltage 0 is applied to the bottom electrode 37. The second liquid Lqb is distributed to the bottom electrode 37A side in the cell portion 34, and the boundary surface between the liquids Lqa and Lqb is parallel to the XY plane. Then, the illumination light IL1 incident on the pixel 32C passes through the first liquid Lqa and the second liquid Lqb having a depth d satisfying the expression (2), and is reflected by the surface (reflection surface) of the bottom electrode 37A. Returned to the 35 side. At this time, among the surface of the bottom electrode 37A, the illumination light IL1 reflected by the surface 38a of the protruding electrode portion 38 is absorbed or scattered inside the cell portion 34 and hardly returned to the cover glass 35 side. Therefore, using the widths a8 and a9 in FIG. 7, the usage efficiency of the illumination light IL1 is approximately 60% as compared with the embodiment in FIG.

2・a9/(a8+2・a9)=0.6=60(%) …(6)
また、図8(C)に示すように、照明光IL2が照射されている第2の状態の画素32C(画素32C(π))においては、底面電極37Aには接地レベルよりも高い正の電圧V1が印加される。このため、画素32Cのセル部34内で透明電極36と底面電極37Aの表面との間の領域はほぼ第1液体Lqaで満たされる。この状態で、画素32Cに入射する照明光IL2のうちで、突き出し電極部38の表面38aを除く底面電極37Aの表面(反射面)で反射された照明光は、ほぼ第1液体Lqaのみを通過してカバーガラス35側に戻される。そして、第1の状態の画素32C(0)の底面電極37Aの反射面で反射される照明光IL1の位相の変化量に対して、第2の状態の画素32C(π)の底面電極37Aの反射面で反射される照明光IL2の位相の変化量は180°(π)異なっている。
2 · a9 / (a8 + 2 · a9) = 0.6 = 60 (%) (6)
Further, as shown in FIG. 8C, in the pixel 32C in the second state (pixel 32C (π)) irradiated with the illumination light IL2, the bottom electrode 37A has a positive voltage higher than the ground level. V1 is applied. For this reason, the region between the transparent electrode 36 and the surface of the bottom electrode 37A in the cell portion 34 of the pixel 32C is almost filled with the first liquid Lqa. In this state, of the illumination light IL2 incident on the pixel 32C, the illumination light reflected by the surface (reflection surface) of the bottom electrode 37A excluding the surface 38a of the protruding electrode portion 38 substantially passes only the first liquid Lqa. Then, it is returned to the cover glass 35 side. Then, with respect to the amount of change in the phase of the illumination light IL1 reflected by the reflecting surface of the bottom electrode 37A of the pixel 32C (0) in the first state, the bottom electrode 37A of the pixel 32C (π) in the second state The amount of change in phase of the illumination light IL2 reflected by the reflecting surface is different by 180 ° (π).

この変形例において、底面電極37Aに電圧V1を印加すると、突き出し電極部38近傍で電場が強いため、液体Lqaに働く力は突き出し電極部38近傍で大きくなる。そのため電圧V1を印加すると、まずは図8(B)に示すように、液体Lqa,Lqbの境界面は突き出し電極部38の表面38a(凸部50Ca)と交差するようになる。言い替えると、突き出し電極部38が設けられているときには、電圧V1が小さくとも底面電極37Aから第1液体Lqaに対する静電引力(電場)が大きくなり、小さい電圧V1で画素32Cを第2の状態に設定できる。例えば、第1液体Lqaが純水で、セル部34の内面の幅がほぼ1μmである場合、図8(C)の底面電極37Aに印加する電圧V1はほぼ60V(図2の実施形態における180Vのほぼ1/3)に低減できる。従って、変調制御部の回路の高集積化が容易であり、発熱量も低減できる。   In this modified example, when the voltage V1 is applied to the bottom electrode 37A, the electric field is strong in the vicinity of the protruding electrode part 38, so that the force acting on the liquid Lqa is increased in the vicinity of the protruding electrode part 38. Therefore, when the voltage V1 is applied, first, as shown in FIG. 8B, the boundary surface between the liquids Lqa and Lqb intersects the surface 38a (convex portion 50Ca) of the protruding electrode portion 38. In other words, when the protruding electrode portion 38 is provided, the electrostatic attraction (electric field) from the bottom electrode 37A to the first liquid Lqa increases even if the voltage V1 is small, and the pixel 32C is brought into the second state with the small voltage V1. Can be set. For example, when the first liquid Lqa is pure water and the width of the inner surface of the cell portion 34 is approximately 1 μm, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37A in FIG. 8C is approximately 60 V (180 V in the embodiment of FIG. 2). 1/3). Therefore, the circuit of the modulation control unit can be easily integrated and the amount of heat generated can be reduced.

このように、図7の変形例では、底面電極37Aの表面に屋根型の突き出し電極部38を設けているが、図9(A)の第4変形例の画素32Dで示すように、セル部34の底面部の底面電極37Bの表面37Baの中央にX方向及びY方向に平行な4つの辺で囲まれた正方形の底面を持つ四角錐型(ピラミッド型)の突き出し電極部38Aを設けてもよい。このとき、底面電極37Bの表面に設けられた絶縁膜50Dの突き出し電極部38Aを覆う部分にも凸部50Daが形成される。図9(B)に示すように、突き出し電極部38A(凸部50Da)の底面のX方向、Y方向の幅a8は図7の突き出し電極部38のX方向の幅a8と同じであり、突き出し電極部38A(凸部50Da)の高さa10は突き出し電極部38の高さa10と同じである。この変形例においても、図7の変形例と同様に、画素32Dを第2の状態に設定するために図9の底面電極37Bに印加する電圧V1を低減できる。   As described above, in the modified example of FIG. 7, the roof-type protruding electrode portion 38 is provided on the surface of the bottom electrode 37A. However, as shown in the pixel 32D of the fourth modified example of FIG. A quadrangular pyramid (pyramid) protruding electrode portion 38A having a square bottom surface surrounded by four sides parallel to the X direction and the Y direction may be provided in the center of the surface 37Ba of the bottom surface electrode 37B of the bottom surface portion 34. Good. At this time, the convex portion 50Da is also formed in the portion covering the protruding electrode portion 38A of the insulating film 50D provided on the surface of the bottom electrode 37B. As shown in FIG. 9B, the width a8 in the X direction and the Y direction of the bottom surface of the protruding electrode portion 38A (convex portion 50Da) is the same as the width a8 in the X direction of the protruding electrode portion 38 in FIG. The height a10 of the electrode part 38A (projection 50Da) is the same as the height a10 of the protruding electrode part 38. Also in this modification, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37B in FIG. 9 can be reduced in order to set the pixel 32D to the second state, as in the modification in FIG.

なお、底面電極37Bの表面に四角錐型の突き出し電極部38Aの代わりに、例えば円錐型の突き出し電極部のように、セル部34の窓部(透明電極36)側に向かうほど断面形状が小さくなる凸状の電極部を設けてもよい。これによって、画素32Dを第2の状態に設定するために底面電極37Bに印加する電圧V1を小さくできる。
次に、図10に示す第5変形例の画素32Eは、図6の4つの側壁電極39A〜39Dを持つ画素32Bにおいて、底面電極として図7の屋根型の突き出し電極部38を持つ底面電極37Aを備えたものである。この場合、底面電極37Aを覆う絶縁膜としても凸部50Caを持つ絶縁膜50Cが形成されている。この変形例によれば、画素32Eを第2の状態に設定するために底面電極37Aに印加する電圧V1をほぼ30V(図2の実施形態における180Vのほぼ1/6)に低減できる。
In addition, instead of the quadrangular pyramidal protruding electrode portion 38A on the surface of the bottom electrode 37B, the sectional shape becomes smaller toward the window portion (transparent electrode 36) side of the cell portion 34, for example, like a conical protruding electrode portion. A convex electrode portion may be provided. Accordingly, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37B in order to set the pixel 32D to the second state can be reduced.
Next, the pixel 32E of the fifth modified example shown in FIG. 10 includes a bottom electrode 37A having the roof-type protruding electrode portion 38 of FIG. 7 as the bottom electrode in the pixel 32B having the four side wall electrodes 39A to 39D in FIG. It is equipped with. In this case, an insulating film 50C having a convex portion 50Ca is formed as an insulating film covering the bottom electrode 37A. According to this modification, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37A to set the pixel 32E to the second state can be reduced to approximately 30 V (approximately 1/6 of 180 V in the embodiment of FIG. 2).

また、図11に示す第6変形例の画素32Fは、図6の4つの側壁電極39A〜39Dを持つ画素32Bにおいて、底面電極として図9の角錐型の突き出し電極部38Aを持つ底面電極37Bを備えたものである。この場合、底面電極37Bを覆う絶縁膜としても凸部50Daを持つ絶縁膜50Dが形成されている。この変形例によれば、画素32Fを第2の状態に設定するために底面電極37Bに印加する電圧V1をほぼ30V(図2の実施形態における180Vのほぼ1/6)に低減できる。   Further, in the pixel 32F of the sixth modification shown in FIG. 11, the bottom electrode 37B having the pyramidal protruding electrode portion 38A of FIG. 9 is used as the bottom electrode in the pixel 32B having the four side wall electrodes 39A to 39D in FIG. It is provided. In this case, the insulating film 50D having the convex portions 50Da is formed as the insulating film covering the bottom electrode 37B. According to this modification, the voltage V1 applied to the bottom electrode 37B in order to set the pixel 32F to the second state can be reduced to approximately 30V (approximately 1/6 of 180V in the embodiment of FIG. 2).

[第2の実施形態]
以下、第2の実施形態につき図12を参照して説明する。図12において、図1(A)〜図2に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図12は、本実施形態に係るマスクレス方式の露光装置EXの概略構成を示す。図12において、露光装置EXは、パルス発光を行う露光用の光源2と、光源2からの露光用の照明光(露光光)ILで被照射面を照明する照明光学系ILSと、ほぼその被照射面又はその近傍の面上に二次元のアレイ状に配列された複数の画素32を有する本体部30及び変調制御部48を有するマスクパターン生成用の空間光変調器28と、を備えている。さらに、露光装置EXは、空間光変調器28の複数の画素32によって生成された可変の位相分布を持つ照明光ILを受光して、その位相分布に対応して形成される空間像(デバイスパターン)をウエハW(基板)の表面に投影する投影光学系PLと、ウエハWの位置決め及び移動を行うウエハステージWSTと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系40と、各種制御系等とを備えている。
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described below with reference to FIG. 12, parts corresponding to those in FIGS. 1 (A) to 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 12 shows a schematic configuration of a maskless exposure apparatus EX according to the present embodiment. In FIG. 12, an exposure apparatus EX includes an exposure light source 2 that emits pulsed light, an illumination optical system ILS that illuminates a surface to be irradiated with exposure illumination light (exposure light) IL from the light source 2, and an illumination optical system ILS. A mask pattern generating spatial light modulator 28 having a main body 30 having a plurality of pixels 32 arranged in a two-dimensional array on the irradiation surface or a surface in the vicinity thereof, and a modulation control unit 48. . Further, the exposure apparatus EX receives illumination light IL having a variable phase distribution generated by the plurality of pixels 32 of the spatial light modulator 28, and a spatial image (device pattern) formed corresponding to the phase distribution. ) On the surface of the wafer W (substrate), a wafer stage WST for positioning and moving the wafer W, a main control system 40 comprising a computer for overall control of the operation of the entire apparatus, and various controls. System.

以下、図12において、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を設定し、Z軸に垂直な平面(本実施形態ではほぼ水平面に平行である)内において図12の紙面に平行な方向にY軸を、図12の紙面に垂直な方向にX軸を設定して説明する。また、X軸、Y軸、Z軸の回りの角度をそれぞれθx方向、θy方向、θz方向の角度とも呼ぶ。座標系(X,Y,Z)と空間光変調器28の本体部30との関係は図2と同じである。本実施形態では、露光時にウエハWはY方向(走査方向)に走査される。   Hereinafter, in FIG. 12, the Z axis is set in parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and in a plane perpendicular to the Z axis (in this embodiment, substantially parallel to the horizontal plane), it is parallel to the paper surface of FIG. A description will be given by setting the Y axis in the direction and the X axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. In addition, the angles around the X axis, the Y axis, and the Z axis are also called angles in the θx direction, the θy direction, and the θz direction, respectively. The relationship between the coordinate system (X, Y, Z) and the main body 30 of the spatial light modulator 28 is the same as in FIG. In the present embodiment, the wafer W is scanned in the Y direction (scanning direction) during exposure.

光源2としてはArFエキシマレーザ光源(波長193nm)が使用されている。光源2としては、KrFエキシマレーザ光源、又はYAGレーザ若しくは固体レーザ(半導体レーザ等)から出力されるレーザ光の高調波を生成する固体パルスレーザ光源等も使用できる。固体パルスレーザ光源は、例えば波長193nm(これ以外の種々の波長が可能)でパルス幅1ns程度のレーザ光を1〜2MHz程度の周波数でパルス発光可能である。   As the light source 2, an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm) is used. As the light source 2, a KrF excimer laser light source, a solid pulse laser light source that generates harmonics of laser light output from a YAG laser or a solid-state laser (semiconductor laser or the like), or the like can also be used. The solid-state pulse laser light source can emit laser light with a wavelength of 193 nm (various wavelengths other than this) and a pulse width of about 1 ns at a frequency of about 1 to 2 MHz.

本実施形態においては、光源2には電源部42が連結されている。主制御系40が、パルス発光のタイミング及び光量(パルスエネルギー)を指示する発光トリガパルスTPを電源部42に供給する。その発光トリガパルスTPに同期して電源部42は、指示されたタイミング及び光量で光源2にパルス発光を行わせる。
光源2から射出された断面形状が矩形でほぼ平行光束のパルスレーザ光よりなる照明光ILは、1対のレンズよりなるビームエキスパンダ4、照明光ILの偏光状態を制御する偏光制御光学系6及びミラー8Aを介して、照明系用の空間光変調器9のベース部材11を有する本体部10の複数の微小な画素12(図2にセル部34に対応する部材を有する光学要素)のアレイに入射する。偏光制御光学系6は、例えば照明光ILの偏光方向を回転する1/2波長板、照明光ILを円偏光に変換するための1/4波長板、及び照明光ILをランダム偏光(非偏光)に変換するための楔型の複屈折性プリズム等を交換可能に設置可能な光学系である。
In the present embodiment, a power source unit 42 is connected to the light source 2. The main control system 40 supplies a light emission trigger pulse TP instructing the pulse emission timing and the light amount (pulse energy) to the power supply unit 42. In synchronization with the light emission trigger pulse TP, the power supply unit 42 causes the light source 2 to emit pulses at the instructed timing and light quantity.
Illumination light IL made up of pulse laser light having a rectangular cross-sectional shape emitted from the light source 2 and a substantially parallel light beam is a beam expander 4 made up of a pair of lenses, and a polarization control optical system 6 that controls the polarization state of the illumination light IL. And an array of a plurality of minute pixels 12 (an optical element having a member corresponding to the cell portion 34 in FIG. 2) of the main body 10 having the base member 11 of the spatial light modulator 9 for the illumination system via the mirror 8A. Is incident on. The polarization control optical system 6 includes, for example, a half-wave plate that rotates the polarization direction of the illumination light IL, a quarter-wave plate for converting the illumination light IL into circularly polarized light, and the illumination light IL that is randomly polarized (non-polarized light). This is an optical system in which a wedge-shaped birefringent prism or the like for conversion into (1) can be installed interchangeably.

空間光変調器9は、空間光変調器28とほぼ同じ構成であり、空間光変調器9の本体部10は本体部30に対応し、変調制御部49は変調制御部48に対応している。空間光変調器9の画素12(セル部)は、XY平面に対してθx方向に傾斜した平面(配列面)上に二次元のアレイ状に配列され、それぞれ入力する照明光ILの位相を制御して反射する。このように反射される照明光ILの位相分布を制御することによって、例えば種々の特性の回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE) を切り替えて使用する場合のように、照明光学系ILSの瞳面における照明光ILの光量分布を、通常照明用の円形、輪帯照明用の輪帯状、複数極照明用の2極又は4極状の形状等の任意の分布に制御できる。   The spatial light modulator 9 has substantially the same configuration as the spatial light modulator 28, the main body 10 of the spatial light modulator 9 corresponds to the main body 30, and the modulation control unit 49 corresponds to the modulation control unit 48. . The pixels 12 (cell portions) of the spatial light modulator 9 are arranged in a two-dimensional array on a plane (array plane) inclined in the θx direction with respect to the XY plane, and control the phase of the input illumination light IL. And reflect. By controlling the phase distribution of the reflected illumination light IL in this way, the pupil plane of the illumination optical system ILS is used, for example, when switching diffractive optical elements (DOE) having various characteristics. Can be controlled to an arbitrary distribution such as a circular shape for normal illumination, an annular shape for annular illumination, and a dipole or quadrupolar shape for multipolar illumination.

例えば1ロットのウエハの露光開始前に、主制御系40の制御のもとで照明系制御部41が空間光変調器9の変調制御部49に、各照明条件に対応して複数の画素12のアレイによって設定される照明光ILの位相分布の情報を供給する。これに応じて変調制御部49が空間光変調器9の各画素12を第1の状態(位相0)又は第2の状態(位相π)に制御する。なお、各画素12は、反射光の位相を第1又は第2の状態以外の位相で変化させる状態に設定してもよい。   For example, before the exposure of one lot of wafers is started, the illumination system control unit 41 sends a plurality of pixels 12 corresponding to each illumination condition to the modulation control unit 49 of the spatial light modulator 9 under the control of the main control system 40. The phase distribution information of the illumination light IL set by the array is supplied. In response to this, the modulation controller 49 controls each pixel 12 of the spatial light modulator 9 to the first state (phase 0) or the second state (phase π). Each pixel 12 may be set to a state in which the phase of the reflected light is changed in a phase other than the first or second state.

空間光変調器9で反射された照明光ILは、レンズ14a,14bよりなるリレー光学系14及びミラー8Bを介してY軸(光軸AXI)に沿ってマイクロレンズアレイ16の入射面に導かれる。マイクロレンズアレイ16に入射した照明光ILは、マイクロレンズアレイ16を構成する多数の微小なレンズエレメントによって二次元的に分割(波面分割)され、各レンズエレメントの後側焦点面である照明光学系ILSの瞳面(以下、照明瞳面IPPという)には二次光源(面光源)が形成される。なお、マイクロレンズアレイ16の代わりにフライアイレンズ等も使用可能である。   The illumination light IL reflected by the spatial light modulator 9 is guided to the incident surface of the microlens array 16 along the Y axis (optical axis AXI) via the relay optical system 14 including the lenses 14a and 14b and the mirror 8B. . The illumination light IL incident on the microlens array 16 is two-dimensionally divided (wavefront division) by a large number of minute lens elements constituting the microlens array 16, and the illumination optical system that is the rear focal plane of each lens element. A secondary light source (surface light source) is formed on the pupil surface of the ILS (hereinafter referred to as illumination pupil surface IPP). Note that a fly-eye lens or the like can be used instead of the microlens array 16.

照明瞳面IPPに形成された二次光源からの照明光ILは、第1リレーレンズ18A、視野絞り20、第2リレーレンズ18B、及びコンデンサ光学系22を介してハーフミラー24に入射し、ハーフミラー24で+Z方向に反射された照明光ILが、XY平面に平行な被照射面(設計上の転写用のパターンが配置される面)に入射する。その被照射面又はその近傍の面に、空間光変調器28の2次元のアレイ状に配列された多数の画素32(図2のセル部34を有する光学要素)の反射面37a(図2参照)が配置される。ビームエキスパンダ4からコンデンサ光学系22までの光学部材を含んで照明光学系ILSが構成されている。なお、ハーフミラー24を偏光ビームスプリッターとして、これに入力する照明光ILの偏光状態をS偏光として、偏光ビームスプリッターと空間光変調器28との間に1/4波長板を配置してもよい。これによって、空間光変調器28で反射される照明光ILはほぼ全部が偏光ビームスプリッターを透過して投影光学系PLに向かうため、照明光ILの利用効率を高めることができる。   The illumination light IL from the secondary light source formed on the illumination pupil plane IPP is incident on the half mirror 24 via the first relay lens 18A, the field stop 20, the second relay lens 18B, and the condenser optical system 22, Illumination light IL reflected by the mirror 24 in the + Z direction is incident on an irradiated surface (a surface on which a designed transfer pattern is arranged) parallel to the XY plane. Reflecting surface 37a (see FIG. 2) of a large number of pixels 32 (optical elements having cell portions 34 in FIG. 2) arranged in a two-dimensional array of spatial light modulators 28 on the irradiated surface or in the vicinity thereof. ) Is arranged. The illumination optical system ILS includes the optical members from the beam expander 4 to the condenser optical system 22. Note that a quarter-wave plate may be disposed between the polarization beam splitter and the spatial light modulator 28 with the half mirror 24 as a polarization beam splitter and the polarization state of the illumination light IL input thereto as S polarization. . Thereby, almost all of the illumination light IL reflected by the spatial light modulator 28 passes through the polarization beam splitter and travels toward the projection optical system PL, so that the utilization efficiency of the illumination light IL can be improved.

一例として、照明光学系ILSからの照明光ILは、空間光変調器28の多数の画素32のアレイ上のX方向に細長い長方形状の照明領域26Aをほぼ均一な照度分布で照明する。照明光学系ILS、ハーフミラー24、及び空間光変調器28の本体部30は、不図示のフレームに支持されている。一例として、所定パルス数の照明光ILの発光毎に、主制御系40の制御下の露光パターン制御部43が空間光変調器28の変調制御部48に、画素32のアレイによって設定される照明光ILの位相分布の情報を供給する。これに応じて変調制御部48が空間光変調器28の各画素32を第1の状態(位相0)又は第2の状態(位相π)に制御する。ウエハWの表面にはその位相分布に応じた空間像が形成される。   As an example, the illumination light IL from the illumination optical system ILS illuminates a rectangular illumination area 26A elongated in the X direction on the array of the many pixels 32 of the spatial light modulator 28 with a substantially uniform illuminance distribution. The illumination optical system ILS, the half mirror 24, and the main body 30 of the spatial light modulator 28 are supported by a frame (not shown). As an example, the exposure pattern control unit 43 under the control of the main control system 40 is set in the modulation control unit 48 of the spatial light modulator 28 by the array of pixels 32 every time the illumination light IL having a predetermined number of pulses is emitted. Information on the phase distribution of the light IL is supplied. In response to this, the modulation controller 48 controls each pixel 32 of the spatial light modulator 28 to the first state (phase 0) or the second state (phase π). An aerial image corresponding to the phase distribution is formed on the surface of the wafer W.

空間光変調器28の照明領域26A内の多数のミラー要素30のアレイで反射された照明光ILは、ハーフミラー24を介して投影光学系PLに入射する。不図示のコラムに支持された光軸AXを持つ投影光学系PLは、両側テレセントリックの縮小投影光学系である。投影光学系PLは、空間光変調器28によって設定される照明光ILの位相分布に応じた空間像の縮小像を、ウエハWの1つのショット領域内の露光領域26B(照明領域26Aと光学的に共役な領域)に形成する。投影光学系PLの投影倍率βは例えば1/10〜1/100程度であり、その解像度(ハーフピッチ又は線幅)は、例えば空間光変調器28の画素32の像の幅程度である。例えば、画素32の幅が数μm程度、投影光学系PLの投影倍率βが1/100程度であれば、投影光学系PLの解像度は数10nm程度である。   The illumination light IL reflected by the array of a large number of mirror elements 30 in the illumination area 26A of the spatial light modulator 28 enters the projection optical system PL via the half mirror 24. Projection optical system PL having optical axis AX supported by a column (not shown) is a double-sided telecentric reduction projection optical system. The projection optical system PL converts a reduced image of the aerial image corresponding to the phase distribution of the illumination light IL set by the spatial light modulator 28 into an exposure area 26B (an illumination area 26A and an illumination area 26A) in one shot area of the wafer W. To a region conjugate to The projection magnification β of the projection optical system PL is, for example, about 1/10 to 1/100, and the resolution (half pitch or line width) is, for example, about the width of the image of the pixel 32 of the spatial light modulator 28. For example, if the width of the pixel 32 is about several μm and the projection magnification β of the projection optical system PL is about 1/100, the resolution of the projection optical system PL is about several tens of nm.

ウエハW(基板)は、例えばシリコン又はSOI(silicon on insulator)等の円形の平板状の基材の表面に、フォトレジスト(感光材料)を数10nm〜200nm程度の厚さで塗布したものを含む。また、露光装置EXが液浸型である場合には、例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書に開示されているように、投影光学系PLの先端の光学部材とウエハWとの間に照明光ILを透過する液体(例えば純水)を供給して回収する局所液浸装置が設けられる。液浸型の場合には解像度をさらに高めることができる。   The wafer W (substrate) includes, for example, a surface of a circular flat base material such as silicon or SOI (silicon on insulator) applied with a photoresist (photosensitive material) with a thickness of about several tens to 200 nm. . Further, when the exposure apparatus EX is of an immersion type, for example, as disclosed in US Patent Application Publication No. 2007/242247, a space between the optical member at the tip of the projection optical system PL and the wafer W is disclosed. A local liquid immersion device for supplying and recovering a liquid (for example, pure water) that transmits the illumination light IL is provided. In the case of the immersion type, the resolution can be further increased.

図12において、ウエハWはウエハホルダ(不図示)を介してウエハステージWSTの上面に吸着保持され、ウエハステージWSTは、不図示のガイド面上でX方向、Y方向にステップ移動を行うとともに、Y方向に一定速度で移動する。ウエハステージWSTのX方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角等はレーザ干渉計45によって形成され、この計測情報がステージ制御系44に供給されている。ステージ制御系44は、主制御系40からの制御情報及びレーザ干渉計45からの計測情報に基づいて、リニアモータ等の駆動系46を介してウエハステージWSTの位置及び速度を制御する。なお、ウエハWのアライメントを行うために、ウエハWのアライメントマークの位置を検出するアライメント系(不図示)等も備えられている。   In FIG. 12, wafer W is sucked and held on the upper surface of wafer stage WST via a wafer holder (not shown), and wafer stage WST performs step movement in the X direction and Y direction on a guide surface (not shown) and Y Move at a constant speed in the direction. The position of wafer stage WST in the X and Y directions, the rotation angle in the θz direction, and the like are formed by laser interferometer 45, and this measurement information is supplied to stage control system 44. Stage control system 44 controls the position and speed of wafer stage WST via drive system 46 such as a linear motor based on control information from main control system 40 and measurement information from laser interferometer 45. In order to perform alignment of the wafer W, an alignment system (not shown) for detecting the position of the alignment mark on the wafer W is also provided.

ウエハWの露光時には、ウエハWのアライメントを行った後、空間光変調器9を用いて照明光学系ILSの照明条件を設定する。そして、ウエハWの表面でY方向に一列に配列されたショット領域に露光を行うために、ウエハWを走査開始位置に位置決めする。その後、ウエハWの+Y方向への一定速度での走査を開始する。
次に、主制御系40は、ウエハWの露光領域26Bのショット領域に対する相対位置に応じて、露光パターン制御部43を介して変調制御部48に露光領域26Bに形成される空間像に対応する空間光変調器28の反射面における照明光ILの位相分布の情報を供給するとともに、電源部42に発光トリガパルスTPを供給する。これによって、露光領域26Bには、Y方向の位置に応じて目標とする空間像が逐次露光される。この動作をショット領域が露光領域26Bを横切るまで繰り返すことで、ショット領域に全体の空間像(回路パターン)が露光される。
When the wafer W is exposed, after the wafer W is aligned, the illumination condition of the illumination optical system ILS is set using the spatial light modulator 9. Then, in order to perform exposure on the shot areas arranged in a line in the Y direction on the surface of the wafer W, the wafer W is positioned at the scanning start position. Thereafter, scanning of the wafer W at a constant speed in the + Y direction is started.
Next, the main control system 40 corresponds to the aerial image formed in the exposure area 26B in the modulation control section 48 via the exposure pattern control section 43 according to the relative position of the exposure area 26B of the wafer W to the shot area. Information on the phase distribution of the illumination light IL on the reflecting surface of the spatial light modulator 28 is supplied, and a light emission trigger pulse TP is supplied to the power supply unit 42. As a result, a target aerial image is sequentially exposed in the exposure area 26B according to the position in the Y direction. By repeating this operation until the shot area crosses the exposure area 26B, the entire aerial image (circuit pattern) is exposed in the shot area.

その後、ウエハWのそのショット領域に隣接するショット領域に露光するために、ウエハWを同じ方向に走査したまま、主制御系40は露光パターン制御部43を介して変調制御部48に照明光ILの位相分布の情報を供給するとともに、電源部42に発光トリガパルスTPを供給する。このようにして、第1のショット領域から次のショット領域にかけて連続的に露光を行うことができる。そして、ウエハWのX方向に隣接するショット領域を含む列の露光に移行する場合には、ウエハステージWSTを駆動してウエハWをX方向(走査方向に直交する非走査方向)にステップ移動する。そして、露光領域26Bに対するウエハWの走査方向を逆の−Y方向に設定し、主制御系40から露光パターン制御部43を介して変調制御部48に逆の順序で照明光ILの位相分布の情報を供給し、電源部42に発光トリガパルスTPを供給することで、隣接する列の一連のショット領域に対して連続的に露光を行うことができる。この露光に際して、複数のショット領域に互いに異なる空間像を露光することも可能である。なお、各ショット領域を複数回の走査で露光してもよい。その後、ウエハWのフォトレジストの現像を行うことで、ウエハWの各ショット領域にレジストパターンが形成される。   Thereafter, in order to expose a shot area adjacent to the shot area of the wafer W, the main control system 40 sends the illumination light IL to the modulation controller 48 via the exposure pattern controller 43 while scanning the wafer W in the same direction. And the light emission trigger pulse TP is supplied to the power supply unit 42. In this manner, exposure can be continuously performed from the first shot area to the next shot area. When shifting to exposure of a row including shot regions adjacent to the wafer W in the X direction, the wafer stage WST is driven to move the wafer W stepwise in the X direction (non-scanning direction orthogonal to the scanning direction). . Then, the scanning direction of the wafer W with respect to the exposure region 26B is set to the opposite −Y direction, and the phase distribution of the illumination light IL is reversed from the main control system 40 to the modulation control unit 48 via the exposure pattern control unit 43. By supplying information and supplying the light emission trigger pulse TP to the power supply unit 42, it is possible to continuously expose a series of shot regions in adjacent columns. In this exposure, it is also possible to expose different aerial images to a plurality of shot areas. Each shot area may be exposed by a plurality of scans. Thereafter, the photoresist on the wafer W is developed, so that a resist pattern is formed in each shot area of the wafer W.

本実施形態の効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態のウエハWを照明光ILで露光する露光装置EXは、第1の観点では、空間光変調器28と、空間光変調器28の複数のセル部34(画素32)のアレイに照明光ILを照射する照明光学系ILSと、複数のセル部34からの照明光をウエハWに導いてウエハWにパターンを投影する投影光学系PLと、ウエハWに露光されるパターンを制御するために、空間光変調器28の複数のセル部34を通過する照明光の位相を制御する露光パターン制御部43と、を備えている。
The effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) In the first aspect, the exposure apparatus EX that exposes the wafer W of the present embodiment with the illumination light IL includes the spatial light modulator 28 and the plurality of cell units 34 (pixels 32) of the spatial light modulator 28. An illumination optical system ILS that irradiates the array with illumination light IL, a projection optical system PL that guides illumination light from the plurality of cell units 34 to the wafer W and projects a pattern onto the wafer W, and a pattern that is exposed to the wafer W In order to control, an exposure pattern control unit 43 that controls the phase of illumination light passing through the plurality of cell units 34 of the spatial light modulator 28 is provided.

この第1の観点の露光装置EXによれば、空間光変調器28を備えているため、マスクレス方式でウエハWに任意のパターンを露光できる。このようにマスクレス方式で露光を行う場合には、照明光学系ILS中の空間光変調器9の代わりに、例えば米国特許第6,900,915号明細書、米国特許第7,095,546号明細書、又は米国特許公開第2005/0095749号明細書等に開示されているように、それぞれ直交する2軸の回りの傾斜角が可変の多数の微小ミラーを有する空間光変調器を用いることもできる。さらに、空間光変調器9の代わりに、複数の回折光学素子(DOE)を切り替えて使用してもよい。   According to the exposure apparatus EX of the first aspect, since the spatial light modulator 28 is provided, an arbitrary pattern can be exposed on the wafer W by a maskless method. In the case of performing exposure in the maskless manner as described above, for example, U.S. Pat. No. 6,900,915 and U.S. Pat. No. 7,095,546 are used instead of the spatial light modulator 9 in the illumination optical system ILS. Or a spatial light modulator having a large number of micromirrors each having a variable tilt angle about two orthogonal axes, as disclosed in US Pat. Appln. No. 2005/0095749. You can also. Further, instead of the spatial light modulator 9, a plurality of diffractive optical elements (DOE) may be switched and used.

(2)また、空間光変調器28のセル部34(画素32)X方向を長手方向とする長方形の領域に設けられ、ウエハWを投影光学系PLの像面でX方向と直交するY方向に対応する走査方向に移動するウエハステージWST(基板ステージ)を備え、露光パターン制御部43は、ウエハステージWSTによるウエハWの移動に応じて、複数の画素32によって形成されるパターン(位相分布)をY方向に移動する。これによって、マスクレス方式でウエハWの全面を効率的に露光できる。   (2) In addition, the cell portion 34 (pixel 32) of the spatial light modulator 28 is provided in a rectangular region whose longitudinal direction is the X direction, and the wafer W is in the Y direction orthogonal to the X direction on the image plane of the projection optical system PL. The exposure pattern control unit 43 includes a pattern (phase distribution) formed by a plurality of pixels 32 according to the movement of the wafer W by the wafer stage WST. Is moved in the Y direction. Thereby, the entire surface of the wafer W can be efficiently exposed by a maskless method.

なお、空間光変調器28の代わりに、第1の実施形態の変形例の空間光変調器28A,28B等を使用することができる。
(3)また、本実施形態のマスクパターンを介してウエハWを照明光ILで露光する露光装置EXは、第2の観点では、空間光変調器9を有し、照明光ILで空間光変調器9を介してそのマスクパターンを照明する照明光学系ILSと、そのマスクパターンを照明する照明光ILの入射角の分布(照明瞳面IPPにおける光量分布)を制御するために、記空間光変調器9の複数のセル部(画素12)を通過する照明光ILの位相を制御する照明系制御部41と、を備えている。
Instead of the spatial light modulator 28, the spatial light modulators 28A, 28B of the modified example of the first embodiment can be used.
(3) Further, in the second aspect, the exposure apparatus EX that exposes the wafer W with the illumination light IL through the mask pattern of the present embodiment has the spatial light modulator 9, and the spatial light modulation with the illumination light IL. In order to control the illumination optical system ILS that illuminates the mask pattern via the device 9 and the distribution of the incident angles of the illumination light IL that illuminates the mask pattern (light quantity distribution on the illumination pupil plane IPP), the spatial light modulation And an illumination system control unit 41 that controls the phase of the illumination light IL that passes through the plurality of cell units (pixels 12) of the device 9.

この第2の観点の露光装置EXによれば、照明光学系ILSで空間光変調器9を用いているため、空間光変調器9によって照明光ILの位相分布を制御するのみで、そのマスクパターンを照明する照明光ILの入射角の分布(照明瞳面IPPにおける光量分布)を任意の分布に制御できる。なお、この第2の観点の露光装置EXにおいては、マスクパターン(位相パターン)を設定する空間光変調器28の代わりに、少なくともY方向に往復移動可能なレチクルステージと、レチクルステージに載置されて転写用のパターンが形成されたレチクルとを使用してもよい。   According to the exposure apparatus EX of the second aspect, since the spatial light modulator 9 is used in the illumination optical system ILS, the mask pattern can be obtained only by controlling the phase distribution of the illumination light IL by the spatial light modulator 9. The distribution of the incident angles of the illumination light IL that illuminates the light (the light amount distribution on the illumination pupil plane IPP) can be controlled to an arbitrary distribution. In the exposure apparatus EX according to the second aspect, instead of the spatial light modulator 28 for setting a mask pattern (phase pattern), a reticle stage that can reciprocate at least in the Y direction, and a reticle stage are mounted. Thus, a reticle on which a transfer pattern is formed may be used.

なお、空間光変調器9の代わりに、第1の実施形態の変形例の空間光変調器28A,28B等を使用することができる。
次に、本実施形態では、次のような変形が可能である。まず、本実施形態では、ウエハWを連続的に移動してウエハWを走査露光している。その他に、ウエハWの各ショット領域をY方向に複数の部分領域に分割し、投影光学系PLの露光領域26Bにある部分領域が達したときに、照明光ILを所定パルス数だけ発光させて、空間光変調器28の画素32のアレイからの反射光で部分領域を露光してもよい。この後、ウエハWをY方向にステップ移動させて、次の部分領域が露光領域26Bに達してから、同様に部分領域に露光が行われる。この方式は実質的にステップ・アンド・リピート方式であるが、隣接する部分領域には互いに異なるパターンが露光される。
Instead of the spatial light modulator 9, the spatial light modulators 28A and 28B according to the modification of the first embodiment can be used.
Next, in the present embodiment, the following modifications are possible. First, in the present embodiment, the wafer W is continuously moved by scanning and exposing the wafer W. In addition, each shot area of the wafer W is divided into a plurality of partial areas in the Y direction, and when the partial area in the exposure area 26B of the projection optical system PL reaches, the illumination light IL is emitted by a predetermined number of pulses. The partial area may be exposed with the reflected light from the array of pixels 32 of the spatial light modulator 28. Thereafter, the wafer W is moved stepwise in the Y direction, and after the next partial area reaches the exposure area 26B, the partial area is similarly exposed. This method is substantially a step-and-repeat method, but different patterns are exposed to adjacent partial areas.

また、上記の実施形態では、物体側及び像面側にテレセントリックの投影光学系PLを用いている。それ以外に、図13の変形例の露光装置EXAで示すように、物体側に非テレセントリックの投影光学系PLAを用いることも可能である。図13において、露光装置EXAの照明光学系ILSAは、図12の光源2から第1リレーレンズ18Aまでの光学部材を含む本体部ILSBと、本体部ILSBからの照明光ILが順次照射される視野絞り20、ミラー8C、第2リレーレンズ18B、コンデンサ光学系22、及びミラー8Dを備えている。照明光学系ILSAは、投影光学系PLAの物体面に配置された空間光変調器28の画素32(セル部34)のアレイを、θx方向に入射角βで照明光ILを照射する。投影光学系PLAは、画素32のアレイから斜めに反射される照明光ILによりウエハWの表面に所定の空間像を形成する。入射角βは例えば数deg(°)から数10degである。この入射角βに応じて、第1の状態の画素32で反射される照明光と第2の状態の画素32で反射される照明光との位相差が180°になるように、式(2)又は式(3)のセル部34内の第2液体Lqbの深さdの値を調整してもよい。この他の構成及び動作は、上記の実施形態と同様である。   In the above embodiment, the telecentric projection optical system PL is used on the object side and the image plane side. In addition, a non-telecentric projection optical system PLA can also be used on the object side, as shown by the exposure apparatus EXA of the modified example of FIG. In FIG. 13, the illumination optical system ILSA of the exposure apparatus EXA includes a main body ILSB including optical members from the light source 2 to the first relay lens 18A in FIG. 12, and a field of view where illumination light IL from the main body ILSB is sequentially irradiated. A diaphragm 20, a mirror 8C, a second relay lens 18B, a condenser optical system 22, and a mirror 8D are provided. The illumination optical system ILSA irradiates the array of pixels 32 (cell part 34) of the spatial light modulator 28 arranged on the object plane of the projection optical system PLA with the illumination light IL at an incident angle β in the θx direction. The projection optical system PLA forms a predetermined aerial image on the surface of the wafer W by the illumination light IL reflected obliquely from the array of pixels 32. The incident angle β is, for example, several deg (°) to several tens deg. The expression (2) is set so that the phase difference between the illumination light reflected by the pixel 32 in the first state and the illumination light reflected by the pixel 32 in the second state becomes 180 ° according to the incident angle β. ) Or the value of the depth d of the second liquid Lqb in the cell part 34 of the formula (3) may be adjusted. Other configurations and operations are the same as those in the above embodiment.

また、図12の波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ16に代えて、内面反射型のオプティカル・インテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、図12において、リレー光学系14よりも空間光変調器9側に集光光学系を追加して空間光変調器9の反射面の共役面を形成し、この共役面近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置してもよい。   Further, instead of the microlens array 16 as the wavefront division type integrator of FIG. 12, a rod type integrator as an inner surface reflection type optical integrator may be used. In this case, in FIG. 12, a condensing optical system is added to the spatial light modulator 9 side of the relay optical system 14 to form a conjugate surface of the reflective surface of the spatial light modulator 9, and the incident end is near the conjugate surface. A rod-type integrator may be arranged so that is positioned.

また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置される照明視野絞りの像を空間光変調器9の反射面上に形成するためのリレー光学系を配置する。この構成の場合、二次光源はリレー光学系14及び集光光学系の瞳面に形成される(二次光源の虚像はロッド型インテグレータの入射端近傍に形成される)。
また、電子デバイス(又はマイクロデバイス)を製造する場合、電子デバイスは、図14に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたマスクのパターンデータを実施形態の露光装置EX,EXAの主制御系に記憶するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造してレジストを塗布するステップ223、前述した露光装置EX,EXA(又は露光方法)により空間光変調器28(又はマスクパターン)で生成される位相分布の空間像を基板(感応基板)に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。
In addition, a relay optical system for forming an image of the illumination field stop disposed on the exit end face of the rod-type integrator or in the vicinity of the exit end face on the reflection surface of the spatial light modulator 9 is disposed. In this configuration, the secondary light source is formed on the pupil plane of the relay optical system 14 and the condensing optical system (a virtual image of the secondary light source is formed near the incident end of the rod integrator).
Further, when an electronic device (or micro device) is manufactured, as shown in FIG. 14, the electronic device performs step 221 for performing function / performance design of the electronic device, and forms mask pattern data based on this design step. In step 222, which is stored in the main control system of the exposure apparatuses EX, EXA, step 223, in which a substrate (wafer) which is the base material of the device is manufactured and resist is applied, and the exposure apparatuses EX, EXA (or exposure method) described above A step of exposing a spatial image of a phase distribution generated by the spatial light modulator 28 (or mask pattern) onto a substrate (sensitive substrate), a step of developing the exposed substrate, a heating (curing) of the developed substrate, an etching step, etc. Substrate processing step 224 including, device assembly step (dicing process, bonding process, package Including processed processes such extent) 225, and an inspection step 226, and the like.

このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いてウエハWを露光する工程と、露光されたウエハWを処理する工程(ステップ224)とを含んでいる。従って、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子(CMOS型、CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイス(電子デバイス)の製造プロセスにも広く適用できる。
This device manufacturing method includes a step of exposing the wafer W using the exposure apparatus of the above-described embodiment, and a step of processing the exposed wafer W (step 224). Therefore, an electronic device can be efficiently manufactured with high accuracy.
Further, the present invention is not limited to the application to the manufacturing process of a semiconductor device. For example, a manufacturing process such as a liquid crystal display element and a plasma display, an imaging element (CMOS type, CCD, etc.), a micromachine, a MEMS ( (Microelectromechanical systems), thin film magnetic heads, and various devices (electronic devices) such as DNA chips can be widely applied.

また、上記の実施形態及びその変形例の空間光変調器28,28A,28B等は、露光装置以外の表示装置又はプロジェクタ等の光学装置にも使用できる。この光学装置は、その空間光変調器28(又は28A,28B等)と、空間光変調器28の複数のセル部34(画素32)に照明光を照射する照明系(第1光学系)と、それらのセル部34(画素32)で変調された光を像面(対象物の表面)に導く結像光学系(第2光学系)と、を備えている。この光学装置によれば、例えば高い解像度が得られる。   In addition, the spatial light modulators 28, 28A, 28B and the like of the above-described embodiment and its modifications can be used for a display device other than the exposure device or an optical device such as a projector. This optical device includes a spatial light modulator 28 (or 28A, 28B, etc.) and an illumination system (first optical system) that irradiates illumination light to a plurality of cell units 34 (pixels 32) of the spatial light modulator 28. And an imaging optical system (second optical system) for guiding the light modulated by the cell portions 34 (pixels 32) to the image plane (the surface of the object). According to this optical device, for example, high resolution can be obtained.

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

EX,EXA…露光装置、ILS,ILSA…照明光学系、PL,PLA…投影光学系、W…ウエハ、Lqa…第1液体、Lqb…第2液体、28…空間光変調器、30…本体部、32…画素、34…セル部、36…透明電極、37…底面電極、38…突き出し電極部、39A〜39D…側壁電極、48…変調制御部、54…SRAM   EX, EXA ... exposure apparatus, ILS, ILSA ... illumination optical system, PL, PLA ... projection optical system, W ... wafer, Lqa ... first liquid, Lqb ... second liquid, 28 ... spatial light modulator, 30 ... main body 32 ... Pixel, 34 ... Cell part, 36 ... Transparent electrode, 37 ... Bottom electrode, 38 ... Projection electrode part, 39A-39D ... Side wall electrode, 48 ... Modulation control part, 54 ... SRAM

Claims (17)

配列面に入射する光を変調する空間光変調器であって、
前記配列面を横切る第1方向に沿った隔壁部を有するセル部と、
前記セル部に収容される互いに屈折率及び誘電率が異なる第1及び第2の液体と、
前記セル部の光が入射する窓部の少なくとも一部に設けられる第1電極と、
前記セル部の底面及び側面の少なくとも一部に設けられる第2電極と、を備え、
前記セル部の前記第1及び第2電極に印加される電圧によって、前記セル部内における前記第1及び第2の液体の厚さの比を制御して、前記セル部を通過する光の光路長を制御することを特徴とする空間光変調器。
A spatial light modulator that modulates light incident on the array surface,
A cell part having a partition part along a first direction crossing the arrangement surface;
First and second liquids having different refractive indices and dielectric constants contained in the cell part; and
A first electrode provided on at least a part of the window part into which the light of the cell part is incident;
A second electrode provided on at least a part of a bottom surface and a side surface of the cell portion,
An optical path length of light passing through the cell unit by controlling a thickness ratio of the first and second liquids in the cell unit by a voltage applied to the first and second electrodes of the cell unit. A spatial light modulator characterized by controlling the above.
前記第1電極は、前記セル部の前記窓部の全面に設けられる透明電極であることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the first electrode is a transparent electrode provided on an entire surface of the window portion of the cell portion. 前記第2電極は、前記セル部の底面の一部に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the second electrode is provided on a part of a bottom surface of the cell portion. 前記第2電極は、前記セル部に入射する光を反射する反射部を兼用することを特徴とする請求項3に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 3, wherein the second electrode also serves as a reflection unit that reflects light incident on the cell unit. 前記第2電極は、前記セル部の側面の少なくとも一部に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the second electrode is provided on at least a part of a side surface of the cell portion. 前記セル部の側面の少なくとも一部に設けられる第3電極を備え、
前記第3電極に、前記セル部の側面に対する前記第1及び第2液体の接触角を制御する電圧を印加することを特徴とする請求項3又は4に記載の空間光変調器。
A third electrode provided on at least a part of the side surface of the cell portion;
5. The spatial light modulator according to claim 3, wherein a voltage for controlling a contact angle of the first and second liquids with respect to a side surface of the cell portion is applied to the third electrode.
前記セル部は4つの側面を持ち、
前記第3電極は、前記4つの側面に設けられる4つの電極を含むことを特徴とする請求項6に記載の空間光変調器。
The cell part has four sides,
The spatial light modulator according to claim 6, wherein the third electrode includes four electrodes provided on the four side surfaces.
前記第2電極は、前記セル部の前記窓部に向かって次第に断面積が小さくなる凸部を有することを特徴とする請求項3、4、6又は7に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 3, 4, 6, or 7, wherein the second electrode has a convex portion that gradually decreases in cross-sectional area toward the window portion of the cell portion. 前記第2電極の前記凸部は角錐型又は屋根型であることを特徴とする請求項8に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 8, wherein the convex portion of the second electrode is a pyramid shape or a roof shape. 前記第1及び第2電極には、前記セル部を通過る光の位相を第1の位相だけ変化させる第1組の電圧、又は前記セル部を通過する光の位相を前記第1の位相と180°異なる第2の位相だけ変化させる第2組の電圧を含む複数組の電圧のいずれかが与えられることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の空間光変調器。   The first and second electrodes have a first set of voltages that change the phase of light passing through the cell portion by a first phase, or the phase of light passing through the cell portion as the first phase. 10. The spatial light modulator according to claim 1, wherein one of a plurality of sets of voltages including a second set of voltages that are changed by a second phase different by 180 ° is given. 11. 前記配列面に沿って2次元又は1次元のアレイ状に配列された複数の前記セル部と、
前記複数のセル部にそれぞれ対応して設けられた前記第1及び第2電極、並びに前記第1及び第2液体と、
前記複数のセル部について、互いに独立に対応する前記第1及び第2電極の電圧を制御して、前記セル部を通過する光の位相を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の空間光変調器。
A plurality of the cell portions arranged in a two-dimensional or one-dimensional array along the arrangement surface;
The first and second electrodes provided corresponding to the plurality of cell portions, respectively, and the first and second liquids;
A control unit for controlling the phase of light passing through the cell unit by controlling the voltages of the first and second electrodes corresponding to each other independently of the plurality of cell units;
The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator is provided.
配列面に入射する光を変調する空間光変調器であって、
前記配列面を横切る第1方向に沿った隔壁部を有するセル部と、
前記セル部に収容される互いに透過率及び誘電率が異なる第1及び第2の液体と、
前記セル部の光が入射する窓部の少なくとも一部に設けられる第1電極と、
前記セル部の底面及び側面の少なくとも一部に設けられる第2電極と、を備え、
前記セル部の前記第1及び第2電極に印加される電圧によって、前記セル部内における前記第1及び第2の液体の厚さの比を制御して、前記セル部を通過する光の透過率を制御することを特徴とする空間光変調器。
A spatial light modulator that modulates light incident on the array surface,
A cell part having a partition part along a first direction crossing the arrangement surface;
First and second liquids having different transmittances and dielectric constants contained in the cell part; and
A first electrode provided on at least a part of the window part into which the light of the cell part is incident;
A second electrode provided on at least a part of a bottom surface and a side surface of the cell portion,
The transmittance of light passing through the cell unit by controlling the ratio of the thicknesses of the first and second liquids in the cell unit by the voltage applied to the first and second electrodes of the cell unit. A spatial light modulator characterized by controlling the above.
前記隔壁部は枠状に形成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の空間光変調器。   The spatial light modulator according to claim 1, wherein the partition wall is formed in a frame shape. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器の前記セル部に照明光を照射する第1光学系と、
前記セル部からの光を対象物に導く第2光学系と、を備えることを特徴とする光学装置。
The spatial light modulator according to any one of claims 1 to 13,
A first optical system for irradiating illumination light to the cell portion of the spatial light modulator;
An optical device comprising: a second optical system that guides light from the cell unit to an object.
露光光で基板を露光する露光装置において、
請求項11に記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器の前記複数のセル部のアレイに前記露光光を照射する照明光学系と、
前記複数のセル部からの光を前記基板上に導いて前記基板上にパターンを投影する投影光学系と、
前記基板に露光されるパターンを制御するために、前記空間光変調器の前記複数のセル部からの光の位相パターンを制御する露光制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes a substrate with exposure light,
A spatial light modulator according to claim 11;
An illumination optical system for irradiating the exposure light to the array of the plurality of cell portions of the spatial light modulator;
A projection optical system that guides light from the plurality of cell portions onto the substrate and projects a pattern on the substrate;
An exposure control device for controlling a phase pattern of light from the plurality of cell units of the spatial light modulator in order to control a pattern exposed to the substrate;
An exposure apparatus comprising:
露光光でマスクを介して基板を露光する露光装置において、
請求項11に記載の空間光変調器を有し、前記露光光で前記空間光変調器を介して前記マスクを照明する照明光学系と、
前記マスクを照明する前記露光光の入射角の分布を制御するために、前記空間光変調器の前記複数のセル部からの光の位相パターンを制御する照明制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes a substrate with exposure light through a mask,
An illumination optical system comprising the spatial light modulator according to claim 11 and illuminating the mask with the exposure light via the spatial light modulator;
An illumination control device that controls phase patterns of light from the plurality of cell units of the spatial light modulator in order to control a distribution of incident angles of the exposure light that illuminates the mask;
An exposure apparatus comprising:
請求項15又は16に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
Forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure apparatus according to claim 15 or 16,
Processing the substrate on which the pattern is formed;
A device manufacturing method including:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017510847A (en) * 2014-03-28 2017-04-13 アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド Electrowetting device electrodes

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