WO2015080057A1 - 空間光変調器、光描画装置、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

　空間光変調器であって、基板と、反射鏡、前記反射鏡を支持しつつ前記基板に対して変位する可動部、および、前記可動部よりも前記基板から離れた位置で前記可動部との間の静電力により前記可動部を吸着する上部電極、を有する第一光変調素子と、前記基板において前記第一光変調素子に隣接して配され、反射鏡、前記反射鏡を支持しつつ前記基板に対して変位する可動部、および、前記可動部よりも前記基板から離れた位置で前記可動部との間の静電力により前記可動部を吸着する上部電極、を有する第二光変調素子と、前記第一光変調素子の前記上部電極と、前記第二光変調素子の前記上部電極とを、前記基板に対して共通に支持する電極支持部とを備える。

Description

空間光変調器、光描画装置、露光装置およびデバイス製造方法

　本発明は、空間光変調器、光描画装置、露光装置およびデバイス製造方法に関する。

　変位する反射鏡を備えた空間光変調器がある（例えば特許文献１および２参照）。
　［特許文献１］　特開平０９－１０１４６７号公報
　［特許文献２］　米国特許第６７９１７３５号明細書

　空間光変調器においては、部材を支持、固定する支柱と、電極等の駆動用部材とが、基板上のスペースを取り合う。このため、電極による駆動力、駆動効率等は、支柱による部材の支持剛性とトレードオフの関係にある。

　本発明の一態様においては、基板と、反射鏡、前記反射鏡を支持しつつ前記基板に対して変位する可動部、および、前記可動部よりも前記基板から離れた位置で前記可動部との間の静電力により前記可動部を吸着する上部電極、を有する第一光変調素子と、前記基板において前記第一光変調素子に隣接して配され、反射鏡、前記反射鏡を支持しつつ前記基板に対して変位する可動部、および、前記可動部よりも前記基板から離れた位置で前記可動部との間の静電力により前記可動部を吸着する上部電極、を有する第二光変調素子と、前記第一光変調素子の前記上部電極と、前記第二光変調素子の前記上部電極とを、前記基板に対して共通に支持する電極支持部とを備える空間光変調器が提供される。

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

半導体露光装置１００の模式図である。 空間光変調器５００の模式的斜視図である。 空間光変調素子５０１の模式的分解斜視図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 導体層６３３の平面形状を示す図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 導体層６３３および絶縁層６４５の平面形状を示す図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 導体層導体層６３３、６３４の平面形状を示す図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の製造過程を示す断面図である。 空間光変調器５００の断面図である。 空間光変調素子５０１の断面図である。 空間光変調素子５０１の動作を示す断面図である。 空間光変調素子５０１の動作を示す断面図である。 可動部５２０の形状を示す平面図である。 可動部５２０の形状を示す平面図である。

　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかか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、半導体露光装置１００の構造を示す模式図である。半導体露光装置１００は、制御系２００、照明系３００および光描画系４００を備える。光描画系４００は、空間光変調器５００を含む。

　制御系２００は、主制御部２１０、ステージ制御部２２０、光源制御部２３０および変調制御部２４０を有する。ステージ制御部２２０はステージ駆動部４３０を、光源制御部２３０は光源３１０を、変調制御部２４０は空間光変調器５００を、それぞれ個別に制御する。

　これに対して、主制御部２１０は、ステージ制御部２２０、光源制御部２３０および変調制御部２４０を含む半導体露光装置１００全体を統括して制御する。また、主制御部２１０は、ユーザに対するインタフェイスを有し、ユーザからの指示を受け付けると共に、半導体露光装置１００の動作状態を、半導体露光装置１００の外部に向かって通知する。

　照明系３００は、光源３１０および光学系３０１を有する。光源３１０は、発光のタイミングおよび発光強度を指示するトリガパルスを光源制御部２３０から供給されて、パルス発光する。光源３１０が発生するパルス光は略平行光束で、矩形のビーム断面形状を有する。

　光源３１０としては、例えば、波長１９３ｎｍでパルス幅１ｎｓ程度のレーザ光を１～３ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光するＹＡＧレーザ、半導体レーザ等を用いることができる。また、光源３１０としては、波長１９３ｎｍでパルス幅５０ｎｓ程度のレーザ光を４～６ｋＨｚ程度の周波数でパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ、波長２４８ｎｍで発光するＫｒＦエキシマレーザ、パルス点灯される発光ダイオード等も使用できる。

　光学系３０１は、ビームエキスパンダ３２０、偏光制御光学素子３３０、回折光学素子３４０、リレー光学系３５２、３５４、マイクロレンズアレイ３６０、リレーレンズ、視野絞り３８０等の光学部材を有する。ビームエキスパンダ３２０は、光源３１０が発生したパルス光のビーム径を拡大する。

　光学系３０１における偏光制御光学素子３３０は、パルス光の偏光状態を制御する。偏光制御光学素子３３０としては、パルス光の偏光方向を回転する１／２波長板、パルス光を円偏光に変換する１／４波長板、パルス光をランダム偏光（非偏光）に変換する複屈折性プリズム等が適宜選択されて配される。

　光学系３０１における回折光学素子３４０は、ターレットに保持された複数の素子のひとつがパルス光の光路に挿入される。回折光学素子３４０としては、通常照明用素子の他に、コヒーレンスファクター（σ値）の小さな照明光を生成する小σ照明用素子、２極照明用素子、４極照明用素子、輪帯照明用素子等が用いられる。なお、回折光学素子３４０として、反射形の空間変調素子を使用することもできる。

　光学系３０１において、回折光学素子３４０から射出されたパルス光は、リレー光学系３５２により、マイクロレンズアレイ３６０に導かれる。光学系３０１におけるマイクロレンズアレイ３６０は、多数の微小なレンズエレメントによりパルス光を二次元的に分割して、後側焦点面でもある光学系３０１の照明瞳面に、二次光源（面光源）を形成する。なお、リレー光学系３５２として、ズームレンズを用いてもよい。また、マイクロレンズアレイ３６０として、フライアイレンズを使用してもよい。

　照明瞳面に形成された二次光源から射出された照明光は、リレーレンズ３７０、視野絞り３８０および他のリレー光学系３５４を通じて、空間光変調器５００に向かって照射される。視野絞り３８０は、投影光学系４１０の物体面と共役な面ＣＯＰ３８２から光軸方向にシフトした位置に設けられる。

　空間光変調器５００に照射される照明光は、略均一な照度を有する。また、照明光は、空間光変調器５００の反射面に対して、予め定められた一定の傾きを有する入射角αで入射する。

　なお、光学系３０１は、光路上に挿入された複数の反射鏡３９１、３９２、３９３を更に含む。反射鏡３９１、３９２、３９３は、照明光の光路を折り曲げることにより半導体露光装置１００を小型化している。

　光描画系４００は、空間光変調器５００、投影光学系４１０およびウエハステージ４２０を含む。空間光変調器５００は、変調制御部２４０による制御の下に、均一な照度で照射された照明光に照度分布を形成する。

　投影光学系４１０は、空間光変調器５００側に非テレセントリックであり、ウエハステージ４２０側にテレセントリックな縮小投影光学系を形成する。また、投影光学系４１０に対して、空間光変調器５００と、ウエハステージ４２０に搭載された半導体ウエハ４５０の表面は共役な関係に位置する。

　これにより、投影光学系４１０は、空間光変調器５００により形成された分布を有する空間像の縮小像を半導体ウエハ４５０の表面に形成して、半導体ウエハ４５０に塗布されたレジスト膜を感光させる。半導体ウエハ４５０は、シリコン単結晶の他、化合物半導体等でもあり得る。

　投影光学系４１０は、例えば１／１０～１／１００程度の投影倍率βを有する。また、投影光学系４１０の解像度は、例えば、空間光変調器５００の解像度の１倍～数倍程度である。換言すれば、空間光変調器５００の解像度を向上させることにより、投影光学系４１０の解像度を向上させることができる。

　ところで、制御系２００、照明系３００、空間光変調器５００および投影光学系４１０は、それぞれ、半導体露光装置１００に対して固定されている。これに対して、ウエハステージ４２０は、ステージ駆動部４３０により駆動されて、図中に矢印で示す走査方向ｙに変位する。これにより、投影光学系４１０から射出された投影光により、半導体ウエハ４５０の表面を走査できる。

　なお、ウエハステージ４２０は、反射鏡４２２も搭載する。反射鏡４２２は、ウエハステージ４２０の移動方向に対して直交する反射面を有し、干渉計４４０から照射されたレーザ光を干渉計４４０に向かって反射する。これにより、ステージ制御部２２０は、ウエハステージ４２０の移動量を精度よく検出して、ステージ駆動部４３０を高精度に制御する。

　このように、半導体露光装置１００においては、マスクまたはレチクルを用いることなく、マスクレス方式で形成したパターンの投影光により半導体ウエハ４５０を感光させることができる。また、ウエハステージ４２０を移動させることにより、半導体ウエハ４５０全面を感光させることができる。

　よって、露光を繰り返すことにより、半導体ウエハ４５０の表面に多数の露光パターンを形成することができる。また、ショット毎にパターンを変更することにより、投影光学系４１０の投影面積よりも大きなパターンを半導体ウエハ４５０上に形成することができる。更に、半導体ウエハ４５０の領域により、異なるパターンを形成することもできる。

　図２は、単独の空間光変調器５００の模式的な斜視図である。空間光変調器５００は、基板５１０と、基板５１０上に配列された複数の空間光変調素子５０１を備える。空間光変調素子５０１の各々は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械システム）技術により形成され、支柱５０２と反射鏡５４４とをそれぞれ含む。

　支柱５０２の各々は、基板５１０に対して固定されており、反射鏡５４４等の、空間光変調素子５０１を形成する部材を支持する。これに対して、反射鏡５４４のそれぞれは、一辺数μｍから百数十μｍ程度の正方形の反射面を有し、基板５１０に対して個別に近づきまたは遠ざかるように変位可能に支持されている。

　図３は、ひとつの反射鏡５４４に対応する空間光変調素子５０１単独の分解斜視図である。空間光変調素子５０１は、基板５１０、可動部５２０、固定部５３０および反射部５４０を備える。なお、図３において、基板５１０、可動部５２０および固定部５３０は見下ろした状態で描かれているが、反射部５４０は、形状の特徴を示すために見上げた状態が描かれている。

　なお、図３は、空間光変調素子５０１における機能要素の階層的なレイアウトを示す図であって、空間光変調素子５０１の物理的な構造を直截に示す図ではない。このため、図３に示す構造は、図４以降を参照して後述する実施形態において薄膜により形成する空間光変調素子５０１の層構造とは一致しない。

　基板５１０は、空間光変調素子５０１の駆動回路としてのＣＭＯＳ回路が内部に造り込まれており、表面に下部電極５１４を有する。下部電極５１４は、基板５１０内部のＣＭＯＳ回路に結合されて、ＣＭＯＳ回路から駆動電圧を印可される。

　可動部５２０は、支柱５２２、フレクシャ５２６および可動電極５２４を有する。支柱５２２は４本設けられ、図中に点線で示すように、基板５１０上で空間光変調素子５０１が占める矩形の領域の四隅近傍に固定される。支柱５２２は、図２に示した支柱５０２の一部をなす。

　フレクシャ５２６は、単一の可動電極５２４と４本の支柱５２２とをそれぞれ結合する。フレクシャ５２６は、それぞれ環状の部分を有して、変形することにより可動電極５２４の支柱５２２に対する変位を許容する。

　可動電極５２４は、フレクシャ５２６を介して支柱５２２から支持されることにより、基板５１０に対して変位可能に配される。可動電極５２４は、四隅から放射状に配された４本のフレクシャ５２６に支持されて、基板５１０に対して平行に配される。可動電極５２４が変位する場合は、図中に矢印ｚで示す、基板５１０に対して近づきあるいは遠ざかる方向に変位する。

　固定部５３０は、支柱５３２および上部電極５３４を有する。支柱５３２は、可動部５２０の支柱５２２に連結されて、支柱５２２を基板５１０から遠ざかる方向に延長する。これにより、支柱５３２は、上部電極５３４を、基板５１０からも、可動電極５２４からも離れた位置に支持する。支柱５３２は、図２に示した支柱５０２の一部をなす。

　上部電極５３４は、連結部５３３により支柱５３２に連結されて、基板５１０と平行に配される。連結部５３３は短いので、上部電極５３４は、支柱５３２に対して変位することなく固定される。また、上部電極５３４は、４本の支柱５３２の間に支持されているので、外部から機械的な負荷がかかった場合も変形し難い。

　更に、上部電極５３４は、略中央に、開口部５３６を有する。開口部５３６は、上部電極５３４を厚さ方向に貫通する。これにより、後述する反射部５４０を、可動部５２０の可動電極５２４に結合できる。

　反射部５４０は、支持部材５４２および反射鏡５４４を有する。反射鏡５４４は、空間光変調素子５０１の大部分を覆う矩形の平面を有する。反射鏡５４４において、基板５１０と反対側の面には、金属薄膜等により形成された反射率の高い反射面が設けられる。

　支持部材５４２の図中上端は、反射鏡５４４において、反射面とは反対の側、即ち、基板５１０に面した側の略中央に、反射鏡５４４に対して一体的に結合される。また、支持部材５４２は、反射鏡５４４から基板５１０に向かって延在し、上部電極５３４の開口部５３６を貫通した後、可動電極５２４の略中央に結合される。これにより、反射部５４０は、可動電極５２４と一体的に、基板５１０に対して変位可能に支持される。

　なお、図示のレイアウトから判るように、空間光変調素子５０１の駆動に関与する下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４と、可動電極５２４および上部電極５３４を支持する支柱５２２、５３２とは、基板５１０の面方向についてスペースを取り合う関係にある。このため、例えば、上部電極５３４の支持剛性を高くする目的で支柱５２２、５３２の占有面積または本数を増加すると、下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４の面積が小さくなり、空間光変調素子５０１の駆動力または駆動効率が低下する。一方、空間光変調素子５０１の駆動力を向上させる目的で下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４の面積を拡大すると、支柱５２２、５３２の面積または本数が減少して、特に上部電極５３４の支持剛性が低下する。

　図４から図２６までは、空間光変調素子５０１を含む空間光変調器５００の製造過程を段階毎に示す断面図である。これらの図面は、矩形の空間光変調素子５０１の平面図における対角線において切った断面により示される。ただし、図１８、２０、２２は、製造過程にある空間光変調器５００の平面図である。また、図１１から図２６までの間は、複数の層をまとめて犠牲層６１０、導体層６３０または絶縁層６４０と表すことにより層構造の理解を助ける。

　なお、製造過程の空間光変調器５００においては、空間光変調素子５０１の要素が、完成した状態とは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、図４から図２５までの説明においては、これらの図面に固有の参照番号を付与して説明した後に、図２６において、図１から図３までに示した空間光変調器５００の要素との対応関係を説明する。

　空間光変調器５００を製造する場合は、図４に示すように、平坦な基板５１０を用意する。基板５１０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。図示の例では、基板５１０はシリコン単結晶により形成され、空間光変調器５００を駆動するＣＭＯＳ回路が基板５１０中に既に形成されている。

　まず、図５に示すように、基板５１０の表面に犠牲層６１１が形成される。犠牲層６１１は、例えば、スピンコート、スプレイコート等により塗布したレジストをプリベイクして形成でき、基板５１０全体を略均一な厚さで覆う。この犠牲層６１１を、フォトリソグラフィによりパターニングすることにより、基板５１０上に導体材料、絶縁材料等を堆積させる場合に用いるマスクを形成できる。

　図６は、犠牲層６１１により形成したマスクを用いて基板５１０上に堆積させた導体材料により形成された導体層６３１を示す。導体層６３１の一部は、最終的に、下部電極５１４を形成する。また、導体層６３１の他の一部は、可動電極５２４または上部電極５３４に電気的に結合される。

　次に、図７に示すように、導体層６３１の一部を覆う絶縁層６４１を形成する。絶縁層６４１は、物理気相析出法、化学気相析出法等により基板５１０および導体層６３１の上に堆積させた絶縁層６４１を、フォトリソグラフィにより形成したレジスト層等をマスクとするドライエッチングまたはウエットエッチングによりパターニングして形成できる。

　続いて、図８に示すように、導体層６３１の一部を絶縁層６４１により覆った状態で、基板５１０、導体層６３１および絶縁層６４１の表面全体を、再び犠牲層６１３により覆って平坦化する。平坦化された犠牲層６１３の表面の位置は、可動電極５２４における基板５１０に対向する面の高さと等しい。なお、犠牲層６１３は、犠牲層６１１と同様の方法で形成できる。

　次に、図９に示すように、犠牲層６１３をパターニングして開口パターン６２３を形成して、導体層６３１のうち、絶縁層６４１に覆われていない領域の一部を露出させる。開口パターン６２３は、露出する導体層６３１よりも狭く、導体層６３１の中央部分を露出させ、縁部は犠牲層６１３に覆われた状態にする。

　次に、図１０に示すように、犠牲層６１３の表面全体と、導体層６３１の露出部分との全体に導体材料を堆積させ、導体層６３２を形成する。導体層６３２は、例えば、ＴｉＡｌ合金等の金属材料を、物理気相析出法、化学気相析出法、鍍金法等で堆積させることにより形成できる。形成された導体層６３２の一部は、最終的に可動部５２０になる。

　次に、図１１に示すように、導体層６３２、６３１の一部を取り除く。導体層６３２、６３１は、マスクを用いたプラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、イオンミリング等のドライエッチッグにより同時に取り除くことができる。これにより、内部に基板５１０の表面が露出した開口パターン６２４が形成される。

　次に、図１２に示すように、開口パターン６２５の内部に、更に絶縁層６４３を堆積させる。これにより、導体層６３２の側面と、導体層６３２の上面の一部が、絶縁層６４３により覆われる。絶縁層６４３は、先に形成した絶縁層６４１と同様の方法および材料により形成できる。

　次に、図１３に示すように、絶縁層６４３の一部を除去する。絶縁層６４３は、マスクを用いたプラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、イオンミリング等のドライエッチッグにより同時に取り除くことができる。これにより、導体層６３２から絶縁された状態で、基板５１０の表面の一部を露出させる開口パターン６２６が形成される。

　続いて、図１４に示すように、基板５１０、導体層６３２、絶縁層６４３の表面全体を犠牲層６１７により覆って平坦化する。平坦化された犠牲層６１７の表面の位置は、上部電極５３４における可動電極５２４に対向する面の位置と等しい。犠牲層６１３も、他の犠牲層６１１等と同様の方法で形成できる。

　次に、図１５に示すように、犠牲層６１７の表面に、パターニングされた絶縁層６４４を形成する。絶縁層６４４は、他の絶縁層６４４と同様に、マスクを用いたプラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、イオンミリング等のドライエッチッグにより同時に取り除くことができる。こうして形成された絶縁層６４４は、上部電極５３４のパターンと略同じ形状を有し、導体層６３２の上面と略同じ外形を有すると共に、中央に開口を有して環状をなす。

　次に、図１６に示すように、導体層６３２が途切れている領域において、犠牲層６１７の一部を除去する。これにより、犠牲層６１７に開口パターン６２７が形成される。また、絶縁層６４３が水平に延在する部分の一部と、絶縁層６４３の内側に基板５１０を露出させる開口パターン６２６とが外部に向かって現れる。

　続いて、図１７に示すように、絶縁層６４３、６４４に重なるように、導体層６３３が形成される。また、導体層６３３は、導体層６３２の側面を覆う絶縁層６４３と、犠牲層６１７の上面に形成された絶縁層６４４との間に出する犠牲層６１７の側面も覆う。更に、導体層６３３は、絶縁層６４４の上面において、一部が途切れたスリットパターン６６０を有する。

　図１８は、図１７に示した状態における導体層６３３の平面形状を模式的に示す図である。導体層６３３は、最終的に上部電極５３４になる環状の部分と、上部電極５３４になる部分を包囲して最終的に支柱５３２になる部分と、支柱５３２になる部分のひとつと上部電極５３４になる部分とを連結する連結部５３３になる部分とを含む。また、上部電極５３４になる部分のひとつを包囲する４つの支柱５３２になる部分のうち、他の３つは、スリットパターン６６０を挟んで、上部電極５３４になる部分から分離されている。

　次に、図１９に示すように、導体層６３２が分離している領域に、絶縁層６４５を形成する。図示の断面において、絶縁層６４５の一端は、スリットパターン６６０の内側において、導体層６３３の下層に位置する絶縁層６４４に接する。よって、スリットパターン６６０の内部において、導体層６３３の一方の端部は、絶縁層６４４、６４５により覆われて、他方の端部から絶縁される。

　また、絶縁層６４５は、開口パターン６２７の近傍において、導体層６３３の表面を覆う。このような絶縁層６４５は、他の絶縁層６４１～６４４と同じ方法および材料で形成できる。

　図２０は、図１９に示した状態における絶縁層６４５の平面形状を模式的に示す図である。導体層６３３は、最終的に支柱５３２になる４つの部分の全てにおいて上面を覆う。これにより、絶縁層６４５は、更に上の層から導体層６３３を絶縁する。

　次に、図２１に示すように、スリットパターン６６０の上面に、導体層６３４を形成する。導体層６３４は、スリットパターン６６０を挟んで、導体層６３３および絶縁層６４５の上面にまたがる。導体層６３４は、他の導体層６３１～６３３と同じ方法および材料で形成できる。

　図２２は、図２１に示した状態における導体層６３３、６３４と絶縁層６４５との位置関係を模式的に示す図である。導体層６３３において上部電極５３４になる部分の周囲には、支柱５３２になる４つの部分が配される。

　これら支柱５３２になる部分のうちのひとつは、図１８を参照して説明した通り、導体層６３３において連結部５３３になる部分により機械的にも電気的にも結合される。しかしながら、支柱５３２になる部分のうちの他の３つは、図２１に示した段階において形成された導体層６３４により上部電極５３４に連結される。

　導体層６３４の各々は絶縁層６４５に重ねて形成されているので、絶縁層６４５に覆われた導体層６３３に対して絶縁される。換言すれば、上部電極５３４を包囲する４つの支柱５３２のうち、ひとつは上部電極５３４に電気的に結合され、他の３本は結合されない。よって、空間光変調器５００に形成される複数の上部電極５３４は、互いに電気的に独立している。

　一方、上部電極５３４の各々は、導体層６３３または導体層６３４のいずれかにより、上部電極５３４を包囲する４つの支柱５３２の全てに対して、機械的に結合される。よって、上部電極５３４は複数の支柱５３２により強固に位置決めされる。また、上部電極５３４を変位させる負荷が上部電極５３４に作用した場合に、複数の支柱５３２の間で上部電極５３４に対して張力が作用する。これにより、上部電極５３４は、機械的な負荷が作用した場合に変形し難い。

　更に、空間光変調素子５０１の各々において可動電極５２４および上部電極５３４を支持する支柱５３２は、隣接する空間光変調素子５０１の可動電極５２４および上部電極５３４を支持する支柱５３２としても機能する。よって、空間光変調器５００全体では支柱５３２の数を抑制して、光の変調に寄与する面積の割合を増やすことができる。

　一方、導体層６３４の各々は、導体層６３３のうち、上部電極５３４になる部分に対しては電気的にも結合されている。よって、導体層６３３および導体層６３４を合わせた上部電極５３４の形状は、上部電極５３４の中央に位置する開口部５３６の中心に対して点対称な形状になる。よって、上部電極５３４に対して作用する静電力に対して偏りが生じることが抑制される。

　次に、図２３に示すように、既存の犠牲層６１７、導体層６３３、６３４および絶縁層６４５を覆う犠牲層６１８を形成して全体を平坦化する。この段階で形成された犠牲層６１８の表面は、基板５１０に対して、反射鏡５４４の下面と同じ高さに位置する。

　続いて、図２４に示すように、犠牲層６１８をパターニングして、導体層６３２の中央に達する開口パターン６２８を形成する。ここで、開口パターン６２８の幅は、導体層６３３および絶縁層６４４を貫通する開口パターンの幅よりも狭く、導体層６３３および絶縁層６４４の側端部は、犠牲層６１７、６１８の内部に埋没している。一方、開口パターン６２８内には、可動電極５２４になる導体層６３２の図中上面が現れる。

　次に、図２５に示すように、犠牲層６１８、６１７および導体層６３２の表面全体に、反射材料をパターニングして堆積させ、反射層６５０を形成する。反射層６５０の図中水平部分は、導体層６３２相互の間隙に重なる領域において分離されている。また、相互に分離された領域毎に、反射層６５０は、開口パターン６２８の内部において導体層６３２に結合される。

　反射層６５０は、金属材料により形成してもよい。また、反射層６５０は、誘電体多層膜により形成してもよい。更に、反射層６５０は、アモルファスシリコン、シリコン窒化物、シリコン酸化物等の無機材料層と、金属層または誘電体多層膜とを積層して形成した複合薄膜により形成してもよい。反射層６５０または反射層６５０を形成する薄膜は、各種の物理気相析出法、化学気相析出法により形成できる。

　なお、反射層６５０を形成する場合に、反射鏡５４４の下地になる犠牲層６１８の表面を鏡面研磨してもよい。また、反射層６５０を複合薄膜により形成する場合は、照射光を直接に反射する金属層または誘電体多層膜を形成する前に、下地を鏡面研磨してもよい。これにより、反射鏡５４４の平坦性を向上させ、最終的に得られる空間光変調器５００の反射率を向上できる。

　次に、図２６に示すように、全ての犠牲層６１３、６１７、６１８を除去して、空間光変調器５００が完成する。図示の断面においては、一部の犠牲層６１３が、導体層６３２により他の犠牲層６１７、６１８から分離されているように見える。しかしながら、図３に示したように、可動部５２０を形成する導体層６３２は、犠牲層６１３を隈なく覆っているわけではない。よって、全ての犠牲層６１３、６１７、６１８は連続しており、気体または液体を用いたエッチングにより一括して除去できる。

　なお、図２６には、図３に示した空間光変調素子５０１の各要素の参照番号を点線で囲って併せて示す。図示のように、導体層６３１の一部は、下部電極５１４を形成する。また、導体層６３２は、可動部５２０の支柱５２２および可動電極５２４を形成する。

　更に、導体層６３３の一部は、固定部５３０の支柱５３２を形成する。また更に、導体層６３３の他の一部と導体層６３４が、上部電極５３４を形成する。そして、反射層６５０は、支持部材５４２と反射鏡５４４とを形成する。

　ここで、導体層６３２により形成された支柱５２２は、互いに隣接する空間光変調素子５０１の可動電極５２４を共通に支持する。これにより、空間光変調器５００における複数の上部電極５３４のひとつひとつが四隅で支柱５３２に支持されて、位置決めを確実にすると共に高い支持剛性を確保できる。また、支柱５３２の数が上部電極５３４の数に対して著しく多くなることが抑制され、基板５１０の表面において下部電極５１４に割くことができる面積を支柱５３２が削減することを防止できる。

　図中に現れる複数の空間光変調素子５０１の各々において、下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４のそれぞれは、空間光変調素子５０１毎に個別に基板５１０に結合される。よって、基板５１０に造り込まれたＣＭＯＳ回路により、空間光変調素子５０１毎に、且つ、下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４に対して個別に電圧を印可できる。

　なお、図示の例では、可動電極５２４、上部電極５３４および反射鏡５４４はいずれも平坦な断面形状を有する。しかしながら、可動電極５２４、上部電極５３４および反射鏡５４４に段差状またはリブ状の部分を設けて、可動電極５２４、上部電極５３４および反射鏡５４４の曲げ剛性を向上してもよい。

　また、上記の例では、単独の空間光変調器５００の作製について説明しているが、複数の空間光変調素子５０１を複数含む空間光変調器５００を１枚のウエハに複数形成した後、ダイシングにより切り分けて多数の空間光変調器５００を一括して作製してもよい。これにより生産性を向上させて、空間光変調器５００の価格を低廉化できる。

　更に、複数の空間光変調器５００を一括して作製する場合は、ダイシングが終了するまで、反射部５４０を覆った犠牲層６１８を残しておくことが好ましい。これにより、ダイシングで生じた切子が反射鏡５４４に付着することを防止できる。

　図２７は、完成した空間光変調器５００におけるひとつの空間光変調素子５０１を示す断面図である。空間光変調素子５０１の各々において、下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４は、それぞれ、基板５１０に造りこまれたＣＭＯＳ回路に接続される。これにより、下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４を、それぞれ個別の電位にすることができる。

　図示の例においては、可動電極５２４は、基準電位に直結されて、常時基準電位を保つ。なお、図示の場合は、隣接する空間光変調素子５０１の可動電極５２４も個別に基準電位に接続されている。しかしながら、空間光変調器５００において空間光変調素子５０１相互の可動電極５２４を接続することにより、基板５１０内の基準電位への接続を一カ所にまとめてもよい。これにより、基板５１０内のＣＭＯＳ回路の配線を簡素化できる。

　図２８は、空間光変調素子５０１において、下部電極５１４に駆動電圧が印可された状態を示す断面図である。下部電極５１４に駆動電圧が印可されると、基準電位に設定された可動電極５２４と下部電極５１４との間に電位差が生じる。これにより、下部電極５１４は、可動電極５２４との間に発生した静電力により可動電極５２４を吸着し、可動電極５２４と一体的に変位する反射部５４０を基板５１０に向かって引きつける。

　下部電極５１４に吸着された可動電極５２４は、下部電極５１４に当接して反射部５４０を位置決めする。このとき、下部電極５１４の表面に設けられた絶縁層６４１が、下部電極５１４と可動電極５２４との短絡を防止する。

　なお、下部電極５１４に駆動電圧を印可する期間は、上部電極５３４に対して駆動電圧を印可しない。更に、この場合、上部電極５３４を基準電位に接続して、上部電極５３４と可動電極５２４との電位差を解消することが好ましい。

　図２９は、空間光変調素子５０１において、上部電極５３４に駆動電圧が印可された状態を示す断面図である。上部電極５３４に駆動電圧が印可されると、基準電位に設定された可動電極５２４と上部電極５３４との間に電位差が生じる。これにより、上部電極５３４は、可動電極５２４との間に発生した静電力により可動電極５２４を吸着し、可動電極５２４と一体的に変位する反射部５４０を、基板５１０から離れた位置に向かって引きつける。

　やがて、上部電極５３４に吸着された可動電極５２４は、上部電極５３４に当接して位置決めされる。これにより、可動電極５２４と一体的に変位する反射部５４０も、基板５１０から離れた位置で位置決めされる。このとき、上部電極５３４の図中下面に設けられた絶縁層６４４が、上部電極５３４と可動電極５２４との短絡を防止する。

　また、上部電極５３４は、４箇所の支柱５３２の間に支持されている。更に、上部電極５３４および支柱５３２の各々は、変形し難い短い連結部５３３により連結されている。よって、フレクシャ５２６の弾性に抗して可動電極５２４を吸着した場合も、上部電極５３４の位置が変化し、あるいは、上部電極５３４自体が変形することが防止される。よって、上部電極５３４に当接した可動電極５２４および反射部５４０は、基板５１０から離れた位置でも精度よく位置決めされる。

　なお、上部電極５３４に駆動電圧を印可する期間は、下部電極５１４に対しては駆動電圧を印可しない。更に、この場合、下部電極５１４を基準電位に接続して、下部電極５１４と可動電極５２４との電位差を解消することが好ましい。

　また、複数の空間光変調素子５０１を含む空間光変調器５００において、可動電極５２４は互いに同じ基準電位に接続される。よって、空間光変調器５００内において可動電極５２４および可動電極を支持する支柱５２２はすべて電気的に結合されてもよい。この場合は、空間光変調器５００全体で、導体層６３２が相互に電気的に結合されてもよい。

　更に、図２７から図２９までを参照して説明した上記の例では、可動電極５２４を基準電位にして、下部電極５１４および上部電極５３４に駆動電圧を印可する構造とした。しかしながら、下部電極５１４または上部電極５３４の電位を固定して、他の電極に駆動電圧を印可してもよい。

　その場合、電位を基準電位に固定される下部電極５１４または上部電極５３４は、空間光変調素子５０１相互で互いに電気的に結合されてもよい。特に、上部電極５３４が共通に基準電位に結合される構造の場合は、空間光変調素子５０１相互で上部電極５３４を絶縁する絶縁層６４５の形成を省略できる。

　また、可動電極５２４との短絡を防止する目的で下部電極５１４および上部電極５３４に設けた絶縁層６４１、６４４は、可動電極５２４の上面および下面に設けた絶縁層に代えることができる。更に、下部電極５１４の上面および可動電極５２４の上面に絶縁層を設ける構造、可動電極５２４の下面および上部電極の下面に絶縁層を設ける構造であってもよい。

　更に、可動電極５２４と下部電極５１４および上部電極５３４との短絡を防止する絶縁層は、可動電極５２４と下部電極５１４および上部電極５３４とが直接に接触することを防止できれば、可動電極５２４と下部電極５１４または上部電極５３４の一部に設けるにとどめてもよい。図２８および図２９に示した例では、可動電極５２４と下部電極５１４および上部電極５３４とは、いずれも中央付近で接触するので、絶縁層６４１、６４４は、下部電極５１４および上部電極５３４の中央付近に形成すれば足りる。

　また更に、上記の例では、それぞれが矩形の反射鏡５４４を有する複数の空間光変調素子５０１を配列することにより空間光変調器５００を形成した。このため、空間光変調素子５０１のそれぞれも矩形の平面形状を有し、矩形の四隅に配置した４本の支柱５２２、５３２により可動電極５２４および上部電極５３４を支持する構造とした。しかしながら、空間光変調素子５０１の平面形状は、矩形には限らない。

　例えば、反射鏡５４４を三角形にして、三角形の平面形状を有する空間光変調素子５０１により平面を埋めて空間光変調器５００を形成することができる。この場合、下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４もそれぞれ三角形にして、この三角形の頂点に配置した３本の支柱５２２、５３２により可動電極５２４および上部電極５３４を支持する構造とする。これにより、隣接する空間光変調素子５０１の間で、支柱５２２、５３２を共用することができる。

　また、例えば、例えば、反射鏡５４４を六角形にして、六角形の平面形状を有する空間光変調素子５０１により平面を埋めて空間光変調器５００を形成することもできる。この場合、下部電極５１４、可動電極５２４および上部電極５３４もそれぞれ六角形にして、この六角形の頂点に配置した６本の支柱５２２、５３２により可動電極５２４および上部電極５３４を支持する構造とする。また、六角形の頂点の一つ置きに３本の支柱５２２、５３２を配置して、可動電極５２４および上部電極５３４を支持する構造としてもよい。いずれの場合も、隣接する空間光変調素子５０１の間で、支柱５２２、５３２を共用することができる。

　図３０は、可動部５２０の他の形状を示す模式的な平面図である。可動部５２０において、フレクシャ５２６の形状は、既に示した環状の形状に限られない。例えば、図３０に示すように、フレクシャ５２６の形状は、屈曲することにより変形しやすくしたものでもよい。更に、可動部５２０において可動電極５２４が基板５１０に対して変位することを妨げない形状であれば、渦巻き状、パンタグラフ状等、さまざまな形状にすることができる。

　図３１は、可動部５２０の他の形状を示す模式的な平面図である。図２７から図２９を参照して説明したように、空間光変調器５００が動作している場合、可動電極５２４は、下部電極５１４または上部電極５３４のいずれかに吸着されて、予め定められた位置に位置決めされている。よって、可動部５２０におけるフレクシャ５２６は、可動電極５２４を厳密に位置決めしなくてもよい。

　そこで、図３１に示すように、可動部５２０において、可動電極５２４を片持ち構造としても差し支えない。即ち、フレクシャ５２６は、可動電極５２４の脱落、嵌まり込み等を防止できれば足り、位置決めはしなくてもよい。

　本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をリソグラフィ工程を用いて製造する露光装置にも適用することができる。以上のように、上記各実施形態でエネルギビームが照射される露光対象の物体はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

　半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の露光装置により可変成形マスクを介してウエハを露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。

　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ることが可能であ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、請求の範囲の記載から明らかである。

　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書および図面における手順に関して、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ものではない。

１００　半導体露光装置、２００　制御系、２１０　主制御部、２２０　ステージ制御部、２３０　光源制御部、２４０　変調制御部、３００　照明系、３０１　光学系、３１０　光源、３２０　ビームエキスパンダ、３３０　偏光制御光学素子、３４０　回折光学素子、３５２、３５４　リレー光学系、３６０　マイクロレンズアレイ、３７０　リレーレンズ、３８０　視野絞り、３８２　ＣＯＰ、３９１、３９２、３９３　反射鏡、４００　光描画系、４１０　投影光学系、４２０　ウエハステージ、４２２　反射鏡、４３０　ステージ駆動部、４４０　干渉計、４５０　半導体ウエハ、５００　空間光変調器、５０１　空間光変調素子、５０２、５２２、５３２　支柱、５１０　基板、５１４　下部電極、５２０　可動部、５２４　可動電極、５２６　フレクシャ、５３０　固定部、５３３　連結部、５３４　上部電極、５３６　開口部、５４０　反射部、５４２　支持部材、５４４　反射鏡、６１０、６１１、６１３、６１７、６１８　犠牲層、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８　開口パターン、６３０、６３１、６３２、６３３、６３４　導体層、６４０、６４１、６４３、６４４、６４５　絶縁層、６５０　反射層、６６０　スリットパターン

Claims (13)

1. 　基板と、
   　反射鏡、前記反射鏡を支持しつつ前記基板に対して変位する可動部、および、前記可動部よりも前記基板から離れた位置で前記可動部との間の静電力により前記可動部を吸着する上部電極、を有する第一光変調素子と、
   　前記基板において前記第一光変調素子に隣接して配され、反射鏡、前記反射鏡を支持しつつ前記基板に対して変位する可動部、および、前記可動部よりも前記基板から離れた位置で前記可動部との間の静電力により前記可動部を吸着する上部電極、を有する第二光変調素子と、
   　前記第一光変調素子の前記上部電極と、前記第二光変調素子の前記上部電極とを、前記基板に対して共通に支持する電極支持部と
   を備える空間光変調器。
2. 　前記第一光変調素子および前記第二光変調素子の各々の前記上部電極のそれぞれは、複数の前記電極支持部の間に支持される請求項１に記載の空間光変調器。
3. 　前記第一光変調素子および前記第二光変調素子の各々の前記上部電極は、前記電極支持部に沿って配された中継配線層を介して、前記基板上に設けられた電気回路と電気的に結合される請求項１または２に記載の空間光変調器。
4. 　前記第一光変調素子の前記上部電極に結合された前記中継配線層は、前記第二光変調素子の前記上部電極に対して電気的に絶縁される請求項３に記載の空間光変調器。
5. 　前記第一光変調素子および前記第二光変調素子の各々において、前記上部電極は、前記反射鏡を支持する反射鏡支持部に対して対称な導体パターンを有する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の空間光変調器。
6. 　前記第一光変調素子および前記第二光変調素子の各々において、前記上部電極および前記可動部の少なくとも一方は、前記上部電極および前記可動部の間を絶縁する絶縁層を更に有する請求項１から５までのいずれか一項に記載の空間光変調器。
7. 　前記第一光変調素子および前記第二光変調素子の各々は、
   　前記基板の表面に固定され、前記可動部との間の静電力により前記可動部を吸着する下部電極を更に備える請求項１から６までのいずれか一項に記載の空間光変調器。
8. 　前記可動部の前記基板に対する変位量は、前記反射鏡が反射する光の波長の整数倍に対して前記波長の１／４の差を有する請求項１から７までのいずれか一項に記載の空間光変調器。
9. 　前記上部電極の各々は、一直線上に並ばない少なくとも３つの前記電極支持部により支持される請求項１から８までのいずれか一項に記載の空間光変調器。
10. 　前記可動部は、単一の連結部により、前記基板に対して連結される請求項１から９までのいずれか一項に記載の空間光変調器。
11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載の空間光変調器を用いて光像を描画する光描画装置。
12. 　請求項１１に記載の光描画装置を用いて半導体を露光する露光装置。
13. 　リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
    　前記リソグラフィ工程では、請求項１２に記載の露光装置を用いて露光を行うデバイス製造方法。

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