JP5740819B2 - 空間光変調器の製造方法、空間光変調器、照明光発生装置および露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、空間光変調器の製造方法、空間光変調器、照明光発生装置および露光装置に関する。

圧電素子で発生した駆動力を、弾性部材を介して伝えることによりマイクロミラーを揺動させる構造を有して、高速且つ正確に動作するマイクロミラーデバイスがある（特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特許第４３３５１１４号公報

空間光変調器の製造において、圧電素子、弾性部材およびマイクロミラーは互いに異なる材料で個別に作製される。このため、空間光変調器は組み立て工数が多く、生産性を向上させることが難しい。

上記課題を解決すべく、本発明の第一態様として、空間光変調器の製造方法であって、電気信号により伸縮する電気機械変換部の一端を、駆動側基板に結合する結合ステップと、光を反射する反射部を支持する被駆動側基板における反射部を支持する面の裏面に、変形可能な応力緩和部を形成する形成ステップと、電気機械変換部の他端を応力緩和部に結合して、駆動側基板および被駆動側基板を一体化する一体化ステップとを備える製造方法が提供される。

また、本発明の第二態様として、上記製造方法により製造された空間光変調器が提供される。更に、本発明の第三態様として、上記空間光変調器を備えた照明光発生装置が提供される。また更に、本発明の第四態様として、上記照明光発生装置を備えた露光装置が提供される。

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。

空間光変調器１００の外観を示す模式的な斜視図である。 単位素子２００の分解斜視図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の断面図である。 空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器１００の外観を示す模式的な斜視図である。 単位素子２００の分解斜視図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の分解斜視図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の分解斜視図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の分解斜視図である。 単位素子２００の断面図である。 単位素子２００の断面図である。 露光装置４００の模式図である。 露光装置４００における空間光変調器１００の動作を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、空間光変調器１００の外観を示す模式的斜視図である。空間光変調器１００は、基板２１０と、基板２１０上に二次元的に配列された複数の単位素子２００を備える。単位素子２００の各々は駆動部２２０と反射面２３２を有する。

基板２１０の上でマトリクスを形成する複数の反射面２３２の各々は、駆動部２２０を介して基板から支持される。また、反射面２３２は、それぞれ数μｍから百数十μｍ程度の寸法を有して、基板２１０に対して個別に揺動させることができる。図示のように一部の反射部２３０が揺動して、基板２１０に対して傾斜した状態で光を反射させると、反射光の照度分布が変化する。これにより、反射部２３０の揺動を制御することにより任意の照度分布を形成できる。

図２は、ひとつの単位素子２００の模式的な分解斜視図である。単位素子２００の各々は、駆動部２２０と反射部２３０とを組み合わせて形成され、空間光変調器１００においては、複数の単位素子２００のそれぞれが個別に同様の構造を有する。

駆動部２２０は、基板２１０の上面に対して直立する、互いに平行な一対の圧電素子２２２を含む。圧電素子２２２の各々は、柱状の圧電材料と、圧電材料の両端に配されて圧電材料に駆動電圧を印加する図示していない一対の電極とを含む電気機械変換部を形成する。

また、圧電素子２２２の各々の上端面は、絶縁部２２４により被覆される。圧電素子２２２の各々の下端面は、図中に点線で示すように、基板２１０の上面に固定される。なお、圧電素子２２２の各々は、ＰＺＴ等、印加電圧により伸長または収縮する圧電材料により形成される。また、この実施形態では圧電材料を用いたが、電歪材料を使用してもよい。

反射部２３０は、反射面２３２、反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６を有する。反射面支持部２３４は反射面２３２となる層を支持する基板であって、反射面２３２を全体に支持してその平坦性を維持する。一対のフレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の下面から下方に伸びる。

反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６は一体的に形成されるが、反射面支持部２３４は十分な厚さを有して高い曲げ剛性を有する。これに対して、フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の厚さに対して相対的に細く、曲げ剛性も相対的に低い。

フレクチャ２３６の下端は、接着材２３８を介して、圧電素子２２２の上端面に個別に固定される。接着材２３８としては、エポキシ樹脂等の接着材の他、はんだ合金等を使用することもできる。

なお、反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６は、例えば、リソグラフィ技術により整形された単結晶シリコンにより一体に形成できる。また、反射面２３２は、反射面支持部２３４の上面に堆積させた金属膜、例えば、アルミニウム薄膜により形成できる。

図３は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図２に示したＡ−Ａ断面を示す。図２と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、一対の圧電素子２２２の下端は、基板２１０の上面に固定される。一対の圧電素子２２２の上端は、絶縁部２２４および接着材２３８を介して、フレクチャ２３６の下端に個別に結合される。フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４を下方から支持する。反射面支持部２３４の上面には、略水平に反射面２３２が支持される。

図４は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図３に示した単位素子２００の圧電素子２２２に駆動電圧が印加された状態を示す。図２および図３と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、図中で左側の圧電素子２２２は、図３に示した状態に対して収縮している。また、図中で右側の圧電素子２２２は、図３に示した状態に対して伸長している。これにより、反射面支持部２３４の図中左側は降下して、反射面支持部２３４の図中右側は上昇する。よって、反射面２３２は、図中左方に向かって傾斜する。圧電素子２２２に加える駆動電圧を変化させることにより、傾斜の大きさ、傾斜方向を変化させることができることはいうまでもない。

また、反射面２３２が傾斜した場合、フレクチャ２３６は細いので容易に変形する。これにより、反射面支持部２３４が揺動した場合に生じる応力が緩和され、当該応力による反射面２３２の変形が防止される。

なお、図４では、一対の圧電素子２２２の一方を収縮させ、他方を伸長させた。しかしながら、一方を伸縮させ、他方を固定したままでも反射部２３０を揺動させることができる。また、圧電素子２２２を形成し得る圧電材料の多くは圧縮強度が高いので、圧電素子２２２を収縮方向に限って動作させてもよい。

再び図１を参照すると、反射部２３０のそれぞれに設けた上記のような構造に対して駆動電力を個別に制御することにより、複数の反射部２３０のそれぞれを個別に制御できる。よって、空間光変調器１００にいったん反射させることにより任意の照射パターンを形成でき、可変光源、露光装置、画像表示装置、光スイッチ等として使用できる。

図５から図１０までは、図１から図４までに示した空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。なお、図５から図１０までに示すのは作製過程なので、空間光変調器１００の対応する要素が異なる形状または状態で含まれている場合がある。そこで、これらの図について固有の参照番号を付与して各図の内容を説明した上で、図１０において、空間光変調器１００の要素との対応関係を示す。

まず、図５に示すように、基板３１０上に、圧電材料を一面に堆積させる。これにより、基板３１０上に、圧電材料層３２０が形成される。

基板２１０の材料としては、シリコン単結晶基板の他、化合物半導体基板、セラミックス基板等、平坦な表面を有する部材を広く使用できる。圧電材料層３２０の材料としては、例えば、基板３１０の材料の酸化物、窒化物等を使用できる。また、圧電材料層３２０の成膜方法としては、材料に応じて、各種の物理気相析出法、化学気相析出法から適宜選択できる。

次に、図６に示すように、圧電材料層３２０の上面に、絶縁材料を一面に堆積させる。これにより、基板３１０、圧電材料層３２０および絶縁材料層３３０が積層された積層構造が形成される。絶縁材料層３３０の材料としては、例えば、基板３１０の材料の酸化物、窒化物等を使用できる。また、絶縁材料層３３０は、誘電率の高い多孔質体であってもよい。絶縁材料層３３０の成膜方法は、材料に応じて、各種の物理気相析出法、化学気相析出法から適宜選択できる。

次に、図７に示すように、上記積層体をパターニングして、基板３１０上で柱状に成形する。ここで、例えば、加工対象を冷却しながら高密度プラズマによりブランク領域を除去する深堀り反応性イオンエッチング法により、圧電材料層３２０を柱状にパターニングできる。また、エッチング側面をフッ素系ガスにより保護しながら六フッ化硫黄ガス等で加工対象をエッチングするボッシュプロセスによっても圧電材料層３２０を柱状にパターニングできる。

こうして、各々が柱状で一端が基板３１０に結合された圧電材料層３２０が基板３１０上にマトリクス状に配された部品が得られる。圧電材料層３２０の各々の下端は、基板３１０に対して固定されている。よって、圧電材料層３２０に対して駆動電圧が印加された場合、圧電材料層３２０は、基板３１０の法線方向に伸縮する。

なお、図示は省いたが、圧電材料層３２０の表面には、圧電材料層３２０に駆動電圧を印加する電極を形成する段階も含まれる。また、基板３１０に、上記電極に電圧を供給する配線が設けられる場合もある。

一方、図８に示すように、別途用意した基板３４０の一面をフォトリソグラフィにより加工して、多数の柱状部３４２を形成する。これにより、基板３４０の裏面に、複数の柱状部３４２を一括して形成できる。こうして、基板３４０の一面に、変形可能な柱状部３４２が形成される。

柱状部３４２の各々は基板３４０全体に対して細いので曲げ剛性が低く、応力が作用した場合に容易に変形する。また、柱状部３４２が変形した場合でも、当該変形に起因する応力が、基板３４０の表面に及ぶことがない。

なお、基板３４０単独の状態では、柱状部３４２は折れやすい。そこで、図中に点線で示すように、基板３４０の裏面に形成した犠牲層３５０により柱状部３４２を養生して、基板３４０の裏面を平坦化する。なお、犠牲層３５０としては、レジスト等を用いることができる。

次に、図９に示すように、図８に示した基板３４０を、図７に示したパターニングされた積層体の上に接着する。このとき、基板３４０の柱状部３４２の各々が、柱状の積層体上面に一括して結合される。また、柱状部３４２の各々において、接着箇所は下端に限られる。こうして、圧電材料層３２０を備えた基板３１０と、柱状部３４２を有する基板３４０とが一体化される。

更に、基板３４０の平坦な表面に反射膜材料が堆積され、反射膜３６０が形成される。反射膜３６０の材料としては、アルミニウム、銅、クロミウム等の金属またはその合金を例示できる。反射膜３６０の成膜方法は、材料に応じて、各種の物理気相析出法、化学気相析出法、鍍金法等から適宜選択できる。

なお、反射膜３６０の形成に先立って、その下地となる基板３４０の表面を化学機械研磨して鏡面化してもよい。また、反射膜３６０そのものの表面を化学機械研磨して鏡面化してもよい。更に、基板３４０および反射膜３６０の両方を化学機械研磨してもよい。

次に、図１０に示すように、まず、犠牲層３５０を残したまま基板３４０を裁断した後、犠牲層３５０を除去する。ここで、犠牲層３５０を残したまま基板３４０を裁断することにより柱状部３４２が保護される。基板３４０は、例えば、レーザ加工により裁断できる。また、裁断により基板３４０の表面側と犠牲層３５０とが連通するので、液体または気体のエッチ剤により犠牲層３５０を容易に除去できる。

こうして、図１から図４までに示した空間光変調器１００と同じ構造を有する空間光変調器１００が形成される。即ち、基板３１０は基板２１０に、圧電材料層３２０および絶縁材料層３３０は駆動部２２０に、基板３４０および反射膜３６０は反射部２３０にそれぞれ相当する。また、図８に示した柱状部３４２がフレクチャ２３６に相当する。

上記のような空間光変調器１００の製造方法では、微細な構造を有するフレクチャ２３６をリソグラフィ技術により基板３４０の裏面に一括して形成できるので生産性に優れる。また、複数の反射部２３０に相当する基板３４０を複数の駆動部２２０に対して一括して接着するので、空間光変調器１００の製造工数を削減できる。

更に、一体的に形成された反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６を犠牲層３５０により保護した状態で裁断して分割するので、フレクチャ２３６が傷むことが防止される。よって、空間光変調器１００の製造歩留りが高くなる。

図１１は、他の構造を有する空間光変調器１００の斜視図である。この空間光変調器１００は、以下に説明する部分を除くと、図２に示した空間光変調器１００と同じ構造を有する。そこで、図１と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

空間光変調器１００は、順次積層された基板２１０、駆動部２２０および反射部２３０を備える点で、図１に示した空間光変調器１００と共通する構造を有する。ただし、駆動部２２０は、ひとつの反射面２３２に対してより多数に分割されている。これにより、反射面２３２は複数の揺動軸について揺動する。

図１２は、図１１に示した空間光変調器１００の単位素子２００の分解斜視図である。図１１と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

駆動部２２０は、基板２１０の上に矩形の四隅に配された柱状の二対の圧電素子２２２を有する。圧電素子２２２の各々は、基板２１０の上面に、互いに平行に略垂直に起立する。圧電素子２２２の各々は、図示していない一対の電極を有して、当該電極に印加される電圧に応じて個別に伸縮する電気機械変換部を形成する。

反射部２３０は、反射面２３２、反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６を有する。ここで、フレクチャ２３６の数は、対応する圧電素子２２２の数に応じて増加しており、反射面支持部２３４の四隅に対応して４本形成される。また、フレクチャ２３６の各々は、長方形の水平断面形状を有して、長辺が反射面支持部２３４の中心を包囲するように配される。

反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６は一体的に形成されているが、反射面支持部２３４は十分な厚さを有して高い曲げ剛性を有する。これに対して、フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の厚さに対して相対的に細く、相対的に曲げ剛性は低い。

図１３は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図１２に示すＢ−Ｂ断面を示す。図１１および図１２と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、圧電素子２２２の下端は、基板２１０の上面に固定される。圧電素子２２２の上端は、絶縁部２２４および接着材２３８を介して、フレクチャ２３６の下端に個別に結合される。フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４を下方から支持する。反射面支持部２３４の上面には、略水平に反射面２３２が支持される。

図１４は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図１３に示した単位素子２００の圧電素子２２２に駆動電圧が印加された状態を示す。図１２および図１３と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、図中で左側の圧電素子２２２は、図１３に示した状態に対して収縮している。また、図中で右側の圧電素子２２２は、図１３に示した状態に対して伸長している。なお、図示された一対の圧電素子２２２が伸縮するのに対して、図示されていない一対の圧電素子２２２は、収縮も伸長もしていない。

これにより、反射面支持部２３４の図中左側は降下して、反射面支持部２３４の図中右側は上昇する。よって、反射面２３２は、図中左方に向かって傾斜する。図１２に示したように、この単位素子２００は２対の圧電素子２２２を有するので、伸縮させる圧電素子２２２の組み合わせを変更することにより、任意の揺動軸の回りに反射面支持部２３４を揺動させることができる。また、圧電素子２２２に加える駆動電圧を変化させることにより、傾斜の大きさ、傾斜方向を変化させることができる。

更に、反射面支持部２３４および反射面２３２が揺動した場合、細いフレクチャ２３６は容易に変形する。これにより、反射面支持部２３４が揺動した場合に生じる応力が緩和されるので、当該応力による反射面２３２の変形が防止される。

このように、多数の圧電素子２２２を備えた単位素子２００により形成された空間光変調器１００も、図５から図１０に示した一連の製造工程により製造できる。即ち、図７に示した、圧電材料層および絶縁材料層の積層体をパターニングする段階において、積層体の分割パターンを変更することにより、上記の空間光変調器１００の駆動部２２０を製造できる。

また、図８に示した、基板３４０の裏面に柱状部３４２を形成する段階においてパターンを変更することにより、反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６が一体となった部品を製造できる。更に、駆動部２２０とフレクチャ２３６を接着等により結合することにより、基板３１０および基板３４０を一体化できる。以下、反射面２３２を形成して、基板３４０を分割する工程は、図９および図１０に示した場合と同様となる。

図１５は、他の構造を有する単位素子２００の分解斜視図である。この単位素子２００は、以下に説明する部分を除くと、図１２に示した単位素子２００と同じ構造を有する。また、この単位素子２００は、図１２に示した単位素子２００に代えて、図１１に示した空間光変調器１００を形成できる。そこで、図１２と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

単位素子２００は、フレクチャ２３６に固有の構造を有する。即ち、フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の下面と平行で、反射面支持部２３４の対角線方向に延在する長尺の板状部材を含む。フレクチャ２３６の一端は、反射面支持部２３４の下面において、当該下面の四隅に、接着材２３５によりそれぞれ接着される。フレクチャ２３６の他端は、絶縁部２２４の各々の上面において、内側の隅部に接着材２３８により接着される。

また、フレクチャ２３６の少なくとも一部は、幅を減じられて曲げ剛性を下げられている。これにより、フレクチャ２３６は容易に曲げ変形を生じる。更に、フレクチャ２３６において幅が狭い部分には、陥没穴２３７が形成される。これにより、接着材２３８に対して狭い接着面積で高い接着強度が得られる。

図１６は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図１５に示すＣ−Ｃ断面を示す。図１５と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、接着材２３５、２３８は、フレクチャ２３６を接着した後も、それ自体の厚さを有する。これにより、接着されたフレクチャ２３６の各々の中央部は、反射面支持部２３４からも絶縁部２２４からも離間した状態になる。よって、フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４に影響を与えることなく、独自に変形できる。

図１７は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図１６に示した単位素子２００の圧電素子２２２に駆動電圧が印加された状態を示す。図１５および図１６と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、図中で左側の圧電素子２２２は、図１６に示した状態に対して収縮している。また、図中で右側の圧電素子２２２は、図１６に示した状態に対して伸長している。更に、単位素子２００において、図示されていない一対の圧電素子２２２は、収縮も伸長もしていない。これにより、反射面支持部２３４は図示のように揺動する。

反射面支持部２３４および反射面２３２が揺動した場合、フレクチャ２３６は容易に変形して、反射面支持部２３４に生じる応力を緩和させる。これにより、反射面２３２の変形が防止される。

上記のような単位素子２００を複数備えた空間光変調器１００も、図５から図１０に示した一連の製造工程により製造できる。図８に示した、基板３４０の裏面に柱状部３４２を形成する段階を変更すれば、基板３１０および基板３４０を一体化する段階および基板３４０を分割する工程は、図９および図１０に示した場合と同様に実施できる。

なお、フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４と同じ材料で作製できる。また、フレクチャ２３６は、金属膜等の他の材料により作製してもよい。接着材２３５、２３８としては、はんだ合金、樹脂等を使用できる。

更に、フレクチャ２３６は、接着材２３５を省いて、反射面支持部２３４と一体的に形成してもよい。そのようなフレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の裏面をフォトリソグラフィにより加工して形成できる。ただし、その場合も、フレクチャ２３６の一部が反射面支持部２３４の裏面から離間する形状とすることが好ましい。

図１８は、他の構造を有する単位素子２００の分解斜視図である。この単位素子２００は、以下に説明する部分を除くと、図１２および図１５に示した単位素子２００と同じ構造を有する。また、この単位素子２００は、図１２および図１５に示した単位素子２００に代えて、図１１に示した空間光変調器１００を形成できる。そこで、図１２および図１５と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

単位素子２００は、フレクチャ２３６として、弾性変形し易い材料により形成された弾性シートを用いている。フレクチャ２３６の材料としては、シリコンゴム等のエラストマ等のシートを用いることができる。弾性シートにより形成されたフレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の下面と略同じ面積を有する。

ただし、図中に斜線で示すように、フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の下面に対して、部分的な接着領域で、接着材２３５により接着される。また、同様に、絶縁部２２４の上端面に対しても、部分的な接着領域で接着材２３８により接着される。接着材２３５、２３８としては、変成シリコン、エポキシ樹脂等、絶縁部２２４、反射面支持部２３４およびフレクチャ２３６のいずれに対しても接着強度が高いものを選択することが好ましい。また、接着材２３５、２３８それ自体が弾性変形し易い材料であることも好ましい。

図１９は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図１８に示すＤ−Ｄ断面を示す。図１８と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、フレクチャ２３６は、絶縁部２２４および反射面支持部２３４の間全体に埋めている。ただし、フレクチャ２３６が接着材２３５、２３８により結合されているのは、反射面支持部２３４または絶縁部２２４の一部である。なお、図示の例では、接着材２３５、２３８は同じ位置に配されているが、フレクチャ２３６の表裏で接着材２３５、２３８の位置をずらしてもよい。これにより、フレクチャ２３６の面方向の変形も利用できる。

図２０は、単位素子２００の模式的な断面図であり、図１９に示した単位素子２００の圧電素子２２２に駆動電圧が印加された状態を示す。図１８および図１９と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、図中で左側の圧電素子２２２は、図１９に示した状態に対して収縮している。また、図中で右側の圧電素子２２２は、図１９に示した状態に対して伸長している。単位素子２００において、図示されていない一対の圧電素子２２２は、収縮も伸長もしていない。これにより、反射面支持部２３４は図示のように揺動する。

反射面支持部２３４および反射面２３２が揺動した場合、フレクチャ２３６は容易に変形して、反射面支持部２３４に生じる応力を緩和させる。これにより、反射面２３２の変形が防止される。

上記のような単位素子２００を複数備えた空間光変調器１００も、図５から図１０に示した一連の製造工程により製造できる。図８に示した、基板３４０の裏面に柱状部３４２を形成する段階を、弾性シートを貼付するように変更すれば、基板３１０および基板３４０を一体化する段階および基板３４０を分割する段階は、図９および図１０に示した場合と同様に実施できる。フレクチャ２３６としての弾性シートは、基板３４０と共に分割される。

図２１は、他の構造を有する単位素子２００の分解斜視図である。この単位素子２００は、以下に説明する部分を除くと、図１２、図１５および図１８に示した単位素子２００と同じ構造を有する。また、この単位素子２００は、図１２、図１５および図１８に示した単位素子２００に代えて、図１１に示した空間光変調器１００を形成できる。図１２、図１５および図１８と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

単位素子２００は、フレクチャ２３６に固有の構造を有する。即ち、フレクチャ２３６は、反射面支持部２３４の下面に付着した、略球状のはんだ合金により形成される。フレクチャ２３６の下端は、絶縁部２２４の各々の上面に接着される。

はんだ合金により形成されたフレクチャ２３６は、反射面支持部２３４および絶縁部２２４に対する接着剤を兼ねる。このため、この単位素子２００では、接着材２３８は省かれる。

また、はんだ合金により形成されたフレクチャ２３６は、それ自体が変形することにより、反射面支持部２３４に生じる応力を緩和する。よって、固体の状態で曲げ剛性の低いはんだ合金が好ましく選択される。

更に、はんだ合金は、基板２１０、圧電素子２２２、絶縁部２２４および反射面支持部２３４のいずれと比較しても低い融点を有することが好ましい。これにより、熱により既存の部品を傷めることなくフレクチャ２３６を溶融させて、駆動部２２０および反射部２３０を結合できる。

図２２は、単位素子２００の断面図であり、図２１に示すＥ−Ｅ断面を示す。図２１と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、はんだ合金により形成されたフレクチャ２３６は、反射面支持部２３４および絶縁部２２４に接着された後も、それ自体の高さを有する。これにより、フレクチャ２３６の各々の中央部は、反射面支持部２３４および絶縁部２２４の傾斜が相互に変化した場合に、反射面支持部２３４を変形させることなく自身が変形する。

図２３は、単位素子２００模式的の断面図であり、図２２に示した単位素子２００の圧電素子２２２に駆動電圧が印加された状態を示す。図２１および図２２と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、図中で左側の圧電素子２２２は、図２２に示した状態に対して収縮している。また、図中で右側の圧電素子２２２は、図２２に示した状態に対して伸長している。更に、単位素子２００において、図示されていない一対の圧電素子２２２は、収縮も伸長もしていない。これにより、反射面支持部２３４は図示のように揺動する。

反射面支持部２３４および反射面２３２が揺動した場合、フレクチャ２３６は変形して反射面支持部２３４に生じる応力を緩和させる。これにより、反射面２３２の変形が防止される。

上記のような単位素子２００を複数備えた空間光変調器１００も、図５から図１０に示した一連の製造工程により製造できる。図８に示した、基板３４０の裏面に柱状部３４２を形成する段階を省くことができる。基板３１０および基板３４０を一体化する段階および基板３４０を分割する工程は、図９および図１０に示した場合と同様に実施できる。

図２４は、露光装置４００の模式図である。この露光装置４００は、空間光変調器１００を備え、光源マスク最適化法を実行する場合に、照明光学系６００に任意の照度分布を有する照明光を入射できる。即ち、露光装置４００は、照明光発生部５００、照明光学系６００および投影光学系７００を備える。

照明光発生部５００は、光源５２０、制御部５１０、空間光変調器１００、プリズム５３０、結像光学系５４０、ビームスプリッタ５５０および計測部５６０を含む。光源５２０は、照明光Ｌを発生する。光源５２０が発生した照明光Ｌは、光源５２０の発光機構の特性に応じた照度分布を有する。このため、照明光Ｌは、照明光Ｌの光路と直交する断面において原画像Ｉ_１を有する。

光源５２０から出射された照明光Ｌは、プリズム５３０に入射する。プリズム５３０は、照明光Ｌを空間光変調器１００に導いた後、再び外部に出射させる。空間光変調器１００は、制御部５１０の制御の下に入射した照明光Ｌを変調する。空間光変調器１００の構造と動作については、既に説明した通りである。

空間光変調器１００を経てプリズム５３０から出射された照明光Ｌは、結像光学系５４０を経て、後段の照明光学系６００に入射される。結像光学系５４０は、照明光学系６００の入射面６１２に照明光画像Ｉ_３を形成する。

ビームスプリッタ５５０は、結像光学系５４０および照明光学系の間において、照明光Ｌの光路上に配される。ビームスプリッタ５５０は、照明光学系６００に入射する前の照明光Ｌの一部を分離して計測部５６０に導く。

計測部５６０は、照明光学系６００の入射面６１２と光学的に共役な位置で照明光Ｌの画像を計測する。これにより、計測部５６０は、照明光学系６００に入射する照明光画像Ｉ_３と同じ画像を計測する。よって、制御部５１０は、計測部５６０により計測される照明光画像Ｉ_３を参照して、空間光変調器１００を帰還制御できる。

照明光学系６００は、フライアイレンズ６１０、コンデンサ光学系６２０、視野絞り６３０および結像光学系６４０を含む。照明光学系６００の出射端には、マスク７１０を保持したマスクステージ７２０が配される。

フライアイレンズ６１０は、並列的に緻密に配された多数のレンズ素子を備え、後側焦点面にレンズ素子の数と同数の照明光画像Ｉ_３を含む２次光源を形成する。コンデンサ光学系６２０は、フライアイレンズ６１０から出射された照明光Ｌを集光して視野絞り６３０を重畳的に照明する。

視野絞り６３０を経た照明光Ｌは、結像光学系６４０により、マスク７１０のパターン面に、視野絞り６３０の開口部の像である照射光画像Ｉ_４を形成する。こうして、照明光学系６００は、その出射端に配されたマスク７１０のパターン面を、照射光画像Ｉ_４によりケーラー照明する。

なお、照明光学系６００の入射面６１２でもあるフライアイレンズ６１０の入射端に形成される照度分布は、フライアイレンズ６１０の出射端に形成される２次光源全体の大局的な照度分布と高い相関を示す。よって、照明光発生部５００が照明光学系６００に入射させる照明光画像Ｉ_３は、照明光学系６００がマスク７１０に照射する照明光Ｌの照度分布である照射光画像Ｉ_４にも反映される。

投影光学系７００はマスクステージ７２０の直後に配され、開口絞り７３０を備える。開口絞り７３０は、照明光学系６００のフライアイレンズ６１０の出射端と光学的に共役な位置に配される。投影光学系７００の出射端には、感光性材料を塗布された基板８１０を保持する基板ステージ８２０が配される。

マスクステージ７２０に保持されたマスク７１０は、照明光学系６００により照射された照明光Ｌを反射または透過する領域と吸収する領域とを含むマスクパターンを有する。よって、マスク７１０に照明光画像Ｉ_４を照射することにより、マスク７１０のマスクパターンと照明光画像Ｉ_４自体の照度分布との相互作用により投影光画像Ｉ_５が生成される。投影光画像Ｉ_５は、基板８１０の感光性材料に投影されて、要求されたパターンを有するレジスト層を基板８１０の表面に形成する。

なお、図２４では照明光Ｌの光路を直線状に描いているが、照明光Ｌの光路を屈曲させることにより露光装置４００を小型化できる。また、図２４は、照明光Ｌがマスク７１０を透過するように描いているが、反射型のマスク７１０が用いられる場合もある。

図２５は、照明光発生部５００の部分拡大図であり、露光装置４００における空間光変調器１００の役割を示す図である。プリズム５３０は、一対の反射面５３２、５３４を有する。プリズム５３０に入射した照明光Ｌは、一方の反射面５３２により、空間光変調器１００に向かって照射される。

既に説明した通り、空間光変調器１００は、個別に揺動させることができる複数の反射部２３０を有する。よって、制御部５１０が空間光変調器１００を制御することにより、要求に応じた任意の光源画像Ｉ_２を形成できる。

空間光変調器１００から出射された光源画像Ｉ_２は、プリズム５３０の他方の反射面５３４により反射され、図中のプリズム５３０右端面から出射される。プリズム５３０から出射された光源画像Ｉ_２は、結像光学系５４０により、照明光学系６００の入射面６１２に照明光画像Ｉ_３を形成する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置およびシステムの動作、手順、ステップおよび段階等の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、前の処理の出力を後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現し得る。特許請求の範囲、明細書および図面において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するわけではない。

１００ 空間光変調器、２００ 単位素子、２１０、３１０、３４０ 基板、２２０ 駆動部、２２２ 圧電素子、２２４ 絶縁部、２３０ 反射部、２３２ 反射面、２３４ 反射面支持部、２３５、２３８ 接着材、２３６ フレクチャ、２３７ 陥没穴、３２０ 圧電材料層、３３０ 絶縁材料層、３４２ 柱状部、３５０ 犠牲層、３６０ 反射膜、４００ 露光装置、５００ 照明光発生部、５１０ 制御部、５２０ 光源、５３０ プリズム、５３２、５３４ 反射面、５４０、６４０ 結像光学系、５５０ ビームスプリッタ、５６０ 計測部、６００ 照明光学系、６１２ 入射面、６１０ フライアイレンズ、６２０ コンデンサ光学系、６３０ 視野絞り、７００ 投影光学系、７１０ マスク、７２０ マスクステージ、７３０ 開口絞り、８１０ 基板、８２０ 基板ステージ

Claims (15)

1. 空間光変調器の製造方法であって、
   電気信号によりそれぞれが伸縮する複数の電気機械変換部のそれぞれの一端を、駆動側基板に結合する結合ステップと、
   光を反射する反射部を支持する被駆動側基板における前記反射部を支持する面の裏面に、変形可能な複数の応力緩和部を形成する形成ステップと、
   前記複数の電気機械変換部の他端を前記複数の応力緩和部に一括して結合して、前記駆動側基板および前記被駆動側基板を一体化する一体化ステップと
   を備える製造方法。
2. 前記一体化ステップの後に、前記被駆動側基板を切断して分割する分割ステップを更に備える請求項１に記載の製造方法。
3. 前記形成ステップにおいて、前記複数の応力緩和部は、前記被駆動側基板の裏面をフォトリソグラフィにより加工するフォトリソグラフィ段階を含む請求項１または請求項２に記載の製造方法。
4. 前記フォトリソグラフィ段階は、前記被駆動側基板の裏面から突出する前記複数の応力緩和部を形成する段階を含む請求項３に記載の製造方法。
5. 前記フォトリソグラフィ段階は、一端を前記被駆動側基板の裏面に結合され、前記被駆動側基板の裏面から離間しつつ前記裏面と平行に延在する前記複数の応力緩和部を形成する段階を含む請求項３に記載の製造方法。
6. 空間光変調器の製造方法であって、
   電気信号により伸縮する電気機械変換部の一端を、駆動側基板に結合する結合ステップと、
   光を反射する反射部を支持する被駆動側基板における前記反射部を支持する面の裏面に弾性シートを貼付する段階を含み、変形可能な応力緩和部を形成する形成ステップと、
   前記電気機械変換部の他端を前記応力緩和部に結合して、前記駆動側基板および前記被駆動側基板を一体化する一体化ステップと
   を備える製造方法。
7. 前記結合ステップにおいて、前記駆動側基板に前記電気機械変換部を複数結合し、
   前記形成ステップにおいて、前記被駆動側基板に前記応力緩和部を複数形成し、
   前記一体化ステップにおいて、前記電気機械変換部および前記応力緩和部を複数一括して結合する
   請求項６に記載の製造方法。
8. 前記一体化ステップの後に、前記被駆動側基板を切断して分割する分割ステップを更に備える請求項６または請求項７に記載の製造方法。
9. 空間光変調器の製造方法であって、
   電気信号により伸縮する電気機械変換部の一端を、駆動側基板に結合する結合ステップと、
   光を反射する反射部を支持する被駆動側基板における前記反射部を支持する面の裏面に付着させた、前記駆動側基板および前記被駆動側基板よりも剛性および融点が低い材料により、変形可能な応力緩和部を形成する形成ステップと、
   前記電気機械変換部の他端を前記応力緩和部に結合して、前記駆動側基板および前記被駆動側基板を一体化する一体化ステップと
   を備える製造方法。
10. 前記結合ステップにおいて、前記駆動側基板に前記電気機械変換部を複数結合し、
    前記形成ステップにおいて、前記被駆動側基板に前記応力緩和部を複数形成し、
    前記一体化ステップにおいて、前記電気機械変換部および前記応力緩和部を複数一括して結合する
    請求項９に記載の製造方法。
11. 前記一体化ステップの後に、前記被駆動側基板を切断して分割する分割ステップを更に備える請求項９または請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記形成ステップは、前記被駆動側基板の裏面にはんだ合金により形成された球体を付着させる段階を含む請求項９から請求項１１までのいずれか一項に記載の製造方法。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の方法で製造された空間光変調器。
14. 請求項１３に記載の空間光変調器を備えた照明光発生装置。
15. 請求項１４に記載の照明光発生装置を備えた露光装置。

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