(57)【要約】【課題】印加される電位差に応じて回折格子を生成する光学素子を利用して光を変調する空間光変調技術において、光学素子への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行う。【解決手段】ラスターデータＤｒが示す複数のオン操作Ｓｏｎは、第２電極５７２の電圧よりも高い電圧を第１電極５７１に継続的に印加する第１高圧操作Ｓｏｎ１と、第１電極５７１の電圧よりも高い電圧を第２電極５７２に継続的に印加する第２高圧操作Ｓｏｎ２とを含む。したがって、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑制できる。しかも、オン操作Ｓｏｎの実行中は、空間光変調素子５１に印加される電位差Ｅは、第１電極５７１側が高い状態か、第２電極５７２側が高い状態かのいずれかに維持されるため、回折されずに空間光変調素子５１を通過する光の発生を抑えることができる。こうして、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極に対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差に応じた回折格子を生成する光学素子と、
前記光学素子に入射した光を前記回折格子により回折する複数のオン操作と、時間的に隣り合う前記オン動作の間で前記光学素子に入射した光を回折しないオフ操作との実行タイミングを、時系列に並べて示すデータ信号に基づき、前記電位差を制御することで前記光学素子に入射する光を変調する光変調動作を実行する制御部と
を備え、
前記複数のオン操作は、前記第２電極の電圧よりも高い電圧を前記第１電極に印加して前記回折格子を生成する前記オン操作である第１高圧操作と、前記第１電極の電圧よりも高い電圧を前記第２電極に印加して前記回折格子を生成する前記オン操作である第２高圧操作とを含む空間光変調器。
【請求項２】
前記第１高圧操作により生じる前記電位差の絶対値と、前記第２高圧操作により生じる前記電位差の絶対値とが等しい請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項３】
前記光学素子では、前記第１電極側へ分極する第１分極域と、前記第２電極側へ分極する第２分極域とが配列方向に周期的に並ぶ単一の周期分極反転構造が設けられ、
前記オン操作では、前記周期分極反転構造が前記電位差に応じた前記回折格子を生成して、当該周期分極反転構造に入射する光を前記回折格子により回折する請求項１または２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記光学素子では、前記第１電極側へ分極する第１分極域と、前記第２電極側へ分極する第２分極域とが配列方向に周期的に並ぶ複数の周期分極反転構造が前記配列方向に直交する厚さ方向に並び、
前記オン操作では、前記複数の周期分極反転構造のそれぞれは、前記電位差に応じた前記回折格子を生成して、前記複数の周期分極反転構造に順に入射する光を前記回折格子により回折し、
前記複数の周期分極反転構造は、最小周期で前記第１分極域と前記第２分極域とが並ぶＮａ個（Ｎａは１以上の整数）の周期分極反転構造と、前記最小周期の２以上の整数倍で前記第１分極域と前記第２分極域とが並ぶＮｂ個（Ｎｂは１以上の整数）の周期分極反転構造とを含み、
前記Ｎｂ個の周期分極反転構造における前記第１分極域と前記第２分極域との境界を通る仮想直線は、前記Ｎａ個の周期分極反転構造における前記第１分極域と前記第２分極位置との境界に重なる請求項１または２に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記Ｎａは１であり、前記Ｎｂは１である請求項４に記載の空間光変調器。
【請求項６】
前記Ｎａは２であり、前記Ｎｂは１であり、
前記Ｎａ個の周期分極反転構造の間に前記Ｎｂ個の周期分極反転構造が配置される請求項４に記載の空間光変調器。
【請求項７】
前記Ｎａ個の周期分極反転構造のうち、一方において前記第１分極域と前記第２分極域とが前記最小周期で並ぶ位相と、他方において前記第１分極域と前記第２分極域とが前記最小周期で並ぶ位相とが一致する請求項６に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記Ｎａ個の周期分極反転構造のうち、一方において前記第１分極域と前記第２分極域とが前記最小周期で並ぶ位相と、他方において前記第１分極域と前記第２分極域とが前記最小周期で並ぶ位相とが、前記最小周期の半分だけずれる請求項６に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記Ｎｂ個の周期分極反転構造では、前記第１分極域と前記第２分極域とが前記最小周期の２倍の周期で並ぶ請求項４ないし８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
複数の第１電極が前記配列方向に並び、
前記制御部は、前記複数の第１電極に個別に電圧を与えて前記電位差を発生させる請求項３ないし９のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
前記複数のオン操作では、前記第１高圧操作と前記第２高圧操作とが交互に並ぶ請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１２】
前記制御部は、前記複数のオン操作のうちの一のオン操作を、前記第１高圧操作および前記第２高圧操作のいずれにするかを、前記一のオン操作より前における前記第１高圧操作および前記第２高圧操作の実行状況を判断した結果に基づき決定する請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１３】
前記制御部は、前記一のオン操作より前の所定期間における前記第１高圧操作および前記第２高圧操作それぞれの累積実行時間を比較した結果に基づき、前記一のオン操作を、前記第１高圧操作および前記第２高圧操作のいずれにするかを決定する請求項１２に記載の空間光変調域。
【請求項１４】
前記制御部は、前記一のオン操作を、前記第１高圧操作および前記第２高圧操作のうち、前記累積実行時間が少ないほうの一方にすると決定する請求項１３に記載の空間光変調器。
【請求項１５】
前記制御部は、前記光変調動作を実行していない期間に、前記光学素子から電荷を除去するディスチャージを実行する請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１６】
前記ディスチャージでは、前記第１電極の電圧と前記第２電極の電圧とが繰り返し反転するように前記電位差を振動させつつ、前記電位差の振動の振幅を時間経過とともに減衰させる請求項１５に記載の空間光変調器。
【請求項１７】
光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を変調する請求項１ないし１６のいずれかに記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器により変調された光が照射される描画対象を支持する支持部と
を備えた描画装置。
【請求項１８】
第１電極と第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位差に応じた回折格子を生成する光学素子に光を入射させる工程と、
前記光学素子に入射した光を前記回折格子により回折する複数のオン操作と、時間的に隣り合う前記オン動作の間で前記光学素子に入射した光を回折しないオフ操作との実行タイミングを、時系列に並べて示すデータ信号に基づき、前記電位差を制御することで前記光学素子に入射する光を変調する工程と
を備え、
前記複数のオン操作は、前記第２電極の電圧よりも高い電圧を前記第１電極に印加して前記回折格子を生成する前記オン操作である第１高圧操作と、前記第１電極の電圧よりも高い電圧を前記第２電極に印加して前記回折格子を生成する前記オン操作である第２高圧操作とを含む空間光変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、印加される電位差に応じて回折格子を生成する光学素子を利用して光を変調する空間光変調技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電位差の印加に応じて回折格子を生成する光学素子が知られている。例えば、特許文献１では、このような光学素子として、周期分極反転構造を有する強誘電体結晶が、光の変調に利用されている。つまり、２個の電極が結晶軸のＺ軸と垂直に強誘電体結晶を挟むように配置され、これらの電極に電位差が印加されると、この電位差に応じた回折格子が強誘電体結晶に生成され、強誘電体結晶に入射する光が回折格子により回折される。そのため、２個の電極の電位差を制御することで、強誘電体結晶に入射する光を変調することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０８１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような光変調技術では、正側あるいは負側に電位差が偏って印加されると、電荷が光学素子に残留して、光学素子に生成される回折格子に影響した結果、光変調を適切に実行できない場合があった。そこで、特許文献１では、データ信号に応じた回折格子を光学素子に生成するにあたって、データ信号よりも高周波の交流信号をデータ信号によって振幅変調させた振幅変調信号を光学素子に印加することで、光学素子への電荷の残留を抑制する。
【０００５】
しかしながら、このような振幅変調信号による制御では、データ信号が示す大きさの電位差を光学素子に与えてデータ信号に応じた回折格子により光の回折を実行すべき期間であっても、光学素子に印加される電位差が繰り返し反転する（ゼロを交差する）。そのため、回折されずに光学素子を通過する光が多くなり、光変調を適切に行うことが必ずしもできなかった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、印加される電位差に応じて回折格子を生成する光学素子を利用して光を変調する空間光変調技術において、光学素子への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る空間光変調器は、第１電極と、第１電極に対向する第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間の電位差に応じた回折格子を生成する光学素子と、光学素子に入射した光を回折格子により回折する複数のオン操作と、時間的に隣り合うオン動作の間で光学素子に入射した光を回折しないオフ操作との実行タイミングを、時系列に並べて示すデータ信号に基づき、電位差を制御することで光学素子に入射する光を変調する光変調動作を実行する制御部とを備え、複数のオン操作は、第２電極の電圧よりも高い電圧を第１電極に印加して回折格子を生成するオン操作である第１高圧操作と、第１電極の電圧よりも高い電圧を第２電極に印加して回折格子を生成するオン操作である第２高圧操作とを含む。
【０００８】
本発明に係る空間光変調方法は、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間の電位差に応じた回折格子を生成する光学素子に光を入射させる工程と、  光学素子に入射した光を回折格子により回折する複数のオン操作と、時間的に隣り合うオン動作の間で光学素子に入射した光を回折しないオフ操作との実行タイミングを、時系列に並べて示すデータ信号に基づき、電位差を制御することで光学素子に入射する光を変調する工程とを備え、複数のオン操作は、第２電極の電圧よりも高い電圧を第１電極に印加して回折格子を生成するオン操作である第１高圧操作と、第１電極の電圧よりも高い電圧を第２電極に印加して回折格子を生成するオン操作である第２高圧操作とを含む。
【０００９】
このように構成された本発明（空間光変調器、空間光変調方法）では、光学素子に入射した光を回折格子により回折する複数のオン操作の実行タイミングを時系列で示すデータ信号に基づき、光学素子を挟む第１電極と第２電極との間の電位差を制御することで光学素子に入射する光が変調される。この際、複数のオン操作は、第２電極の電圧よりも高い電圧を第１電極に印加して回折格子を生成するオン操作である第１高圧操作と、第１電極の電圧よりも高い電圧を第２電極に印加して回折格子を生成するオン操作である第２高圧操作とを含む。このように複数のオン操作に第１高圧操作と第２高圧操作とを混在させることで、複数のオン操作の全てを、第１高圧操作あるいは第２高圧操作のいずれかで実行した場合と比較して、光学素子への電荷の残留を抑制できる。しかも、オン操作の実行中は、光学素子に印加される電位差は、第１電極側が高い状態（第１高圧操作）か、第２電極側が高い状態（第２高圧操作）かのいずれかに維持される。つまり、光学素子に印加される電位差が繰り返し反転することがない。そのため、回折されずに光学素子を通過する光の発生を抑えることができる。こうして、光学素子への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となっている。
【００１０】
また、第１高圧操作により生じる電位差の絶対値と、第２高圧操作により生じる電位差の絶対値とが等しいように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、第１高圧操作での光の回折効率と、第２高圧操作での光の回折効率との差を抑えることができ、光変調をより適切に実行することができる。
【００１１】
ところで、第１電極側へ分極する第１分極域と、第２電極側へ分極する第２分極域とが配列方向に周期的に並ぶ周期分極反転構造を有する光学素子を用いることができる。ただし、周期分極反転構造の構成によっては、光学素子に生成される回折格子の回折効率の変化が、電位差の印加に対して非対称（つまり、回折効率の変化を横軸としたとき、電位差がゼロの縦軸に対して非対称）となる場合がある。このような場合、第１高圧操作と第２高圧操作とで回折格子の回折効率が大きく異なり、光変調を適切に行うことができないおそれがある。
【００１２】
そこで、光学素子では、第１電極側へ分極する第１分極域と、第２電極側へ分極する第２分極域とが配列方向に周期的に並ぶ単一の周期分極反転構造が設けられ、オン操作では、周期分極反転構造が電位差に応じた回折格子を生成して、当該周期分極反転構造に入射する光を回折格子により回折するように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、光学素子に生成される回折格子の回折効率が、電位差の印加に対して比較的対称に変化する。その結果、第１高圧操作と第２高圧操作との回折格子の回折効率の差を抑えて、光変調をより適切に行うことができる。
【００１３】
また、光学素子では、第１電極側へ分極する第１分極域と、第２電極側へ分極する第２分極域とが配列方向に周期的に並ぶ複数の周期分極反転構造が配列方向に直交する厚さ方向に並び、オン操作では、複数の周期分極反転構造のそれぞれは、電位差に応じた回折格子を生成して、複数の周期分極反転構造に順に入射する光を回折格子により回折し、複数の周期分極反転構造は、最小周期で第１分極域と第２分極域とが並ぶＮａ個（Ｎａは１以上の整数）の周期分極反転構造と、最小周期の２以上の整数倍で第１分極域と第２分極域とが並ぶＮｂ個（Ｎｂは１以上の整数）の周期分極反転構造とを含み、Ｎｂ個の周期分極反転構造における第１分極域と第２分極域との境界を通る仮想直線は、Ｎａ個の周期分極反転構造における第１分極域と第２分極位置との境界に重なるように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、光学素子に生成される回折格子の回折効率が、電位差の印加に対して比較的対称に変化する。その結果、第１高圧操作と第２高圧操作との回折格子の回折効率の差を抑えて、光変調をより適切に行うことができる。
【００１４】
なお、ＮａおよびＮｂの値や、周期分極反転構造の配置は種々のバリエーションが想定できる。そして、いずれのバリエーションも、上記の効果を同様に奏しうる。
【００１５】
したがって、Ｎａは１であり、Ｎｂは１であるように、空間光変調器を構成してもよい。あるいは、Ｎａは２であり、Ｎｂは１であり、Ｎａ個の周期分極反転構造の間にＮｂ個の周期分極反転構造が配置されるように、空間光変調器を構成してもよい。
【００１６】
後者の場合には、Ｎａ個の周期分極反転構造のうち、一方において第１分極域と第２分極域とが最小周期で並ぶ位相と、他方において第１分極域と第２分極域とが最小周期で並ぶ位相とが一致するように、空間光変調器を構成してもよい。あるいは、Ｎａ個の周期分極反転構造のうち、一方において第１分極域と第２分極域とが最小周期で並ぶ位相と、他方において第１分極域と第２分極域とが最小周期で並ぶ位相とが、最小周期の半分だけずれるように、空間光変調器を構成してもよい。
【００１７】
また、Ｎｂ個の周期分極反転構造では、第１分極域と第２分極域とが最小周期の２倍の周期で並ぶように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、最小周期の周期分極反転構造と、最小周期の２倍の周期の周期分極反転構造の２種類によって、光学素子を簡便に構成することができる。
【００１８】
また、複数の第１電極が配列方向に並び、制御部は、複数の第１電極に個別に電圧を与えて電位差を発生させるように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、光学素子のうち、複数の第１電極のそれぞれに対向する領域をチャンネルとして機能させて、多チャンネル化を実現することができる。
【００１９】
また、複数のオン操作では、第１高圧操作と第２高圧操作とが交互に並ぶように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、第１高圧操作と第２高圧操作とを交互に実行するといった簡便な制御によって、光学素子への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことができる。
【００２０】
また、制御部は、複数のオン操作のうちの一のオン操作を、第１高圧操作および第２高圧操作のいずれにするかを、一のオン操作より前における第１高圧操作および第２高圧操作の実行状況を判断した結果に基づき決定するように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、第１高圧操作および第２高圧操作のうち、一のオン操作より以前のこれらの実行状況に応じた一方で、当該一のオン操作を実行できる。よって、光学素子の電荷の残留をより効果的に抑えることができる。
【００２１】
また、制御部は、一のオン操作より前の所定期間における第１高圧操作および第２高圧操作それぞれの累積実行時間を比較した結果に基づき、一のオン操作を、第１高圧操作および第２高圧操作のいずれにするかを決定するように、空間光変調域を構成してもよい。かかる構成では、第１高圧操作および第２高圧操作のうち、一のオン操作より以前のこれらの累積実行時間に応じた一方で、当該一のオン操作を実行できる。よって、光学素子の電荷の残留をより効果的に抑えることができる。
【００２２】
また、制御部は、一のオン操作を、第１高圧操作および第２高圧操作のうち、累積実行時間が少ないほうの一方にすると決定するように、空間光変調器を構成してもよい。これによって、光学素子の電荷の残留をより効果的に抑えることができる。
【００２３】
また、制御部は、光変調動作を実行していない期間に、光学素子から電荷を除去するディスチャージを実行するように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、光変調動作を実行していない期間を有効利用して、光電素子から電荷を除去することができる。
【００２４】
また、ディスチャージでは、第１電極の電圧と第２電極の電圧とが繰り返し反転するように電位差を振動させつつ、電位差の振動の振幅を時間経過とともに減衰させるように、空間光変調器を構成してもよい。かかる構成では、ディスチャージによって、光電素子から電荷を効果的に除去することができる。
【００２５】
本発明に係る描画装置は、光を射出する光源と、光源から射出された光を変調する上記の空間光変調器と、空間光変調器により変調された光が照射される描画対象を支持する支持部とを備える。したがって、光学素子への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となっている。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、印加される電位差に応じて回折格子を生成する光学素子を利用して光を変調する空間光変調技術において、光学素子への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明に係る描画装置の一例に相当するパターン描画装置を示す側面図。
【図２】光学ヘッドの内部構成を簡略化して示す図。
【図３】本発明に係る空間光変調器の構成を模式的に示す図。
【図４】図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第１例の構成を模式的に示す図。
【図５】空間光変調素子を用いて実行される光変調動作の第１例を模式的に示すタイミングチャート。
【図６】図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第２例の構成を模式的に示す図。
【図７】図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第３例の構成を模式的に示す図。
【図８】図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第４例の構成を模式的に示す図。
【図９】空間光変調素子による光変調の制御例を示すフローチャート。
【図１０】図９の光変調制御に従って実行される具体例を模式的に示すタイミングチャート。
【図１１】図１のパターン描画装置における光変調動作の実行タイミングの一例を示す図。
【図１２】ディスチャージ信号の一例を模式的に示すタイミングチャート。
【図１３】第１電極に対する第２電極の配設態様の変形例を模式的に示す図。
【図１４】図１３の第１電極および第２電極への電圧の印加態様を模式的に示すタイミングチャート。
【図１５】３個の周期分極反転構造を有する空間光変調素子の消光比のシミュレーション結果を示す図。
【図１６】同シミュレーションで用いられた空間光変調素子の一例を模式的に示す図。
【図１７】２個の周期分極反転構造を有する空間光変調素子の消光比のシミュレーション結果を示す図。
【図１８】同シミュレーションで用いられた空間光変調素子の一例を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は本発明に係る描画装置の一例に相当するパターン描画装置を示す側面図である。同図および以下の図では、ｘｙｚ直交座標を適宜示す。ここで、ｘ方向およびｙ方向は、水平方向に平行であるとともに互いに直交し、ｚ方向は、鉛直方向に平行である。図１に示すパターン描画装置１００は、感光材料が表面に付与された半導体基板やガラス基板等の基板Ｗの表面に光を照射することでパターンを描画する。
【００２９】
このパターン描画装置１００では、本体フレーム１０１に対してカバー１０２が取り付けられて形成される本体内部に装置各部が配置されて本体が構成されるとともに、本体の外側（図１の右手側）に基板収納カセット１１０が配置されている。この基板収納カセット１１０には、パターンを描画予定の未処理の基板Ｗが収納されている。そして、本体内部に配置された搬送ロボット１２０によって、基板収納カセット１１０から本体に未処理の基板Ｗがローディングされる。また、未処理の基板Ｗに対するパターン描画（露光）が完了すると、この基板Ｗが搬送ロボット１２０によって本体からアンローディングされて基板収納カセット１１０に戻される。
【００３０】
この搬送ロボット１２０は、カバー１０２に囲まれた本体内部の右手側の端部に配置されている。また、搬送ロボット１２０の左手側には基台１３０が配置されている。この基台１３０のうち、一方側の領域（図１の右手側の領域）が、搬送ロボット１２０との間で基板Ｗの受け渡しを行う基板受渡領域となっており、他方側の領域（図１の左手側の領域）が基板Ｗへのパターン描画を行うパターン描画領域となっている。
【００３１】
基板受渡領域とパターン描画領域の境界位置では、ヘッド支持部１４０が基台１３０から立設しており、ヘッド支持部１４０によって光学ヘッド３が支持されている。こうして、基台１３０の上側に光学ヘッド３が配置される。光学ヘッド３は、本発明に係る空間光変調器によって基板Ｗに光を照射することで基板Ｗを露光する。この光学ヘッド３の構成および動作については、後で詳述する。
【００３２】
また、光学ヘッド３の下方には、基板Ｗを保持するステージ１５０が配置されている。このステージ１５０は、基台１３０上に配置されたステージ移動機構１５１により支持されており、ステージ移動機構１５１は、ｘ方向、ｙ方向およびθ方向にステージ１５０を移動させる。ここで、θ方向は、ｚ方向に平行な回転軸を中心とする回転方向である。つまり、ステージ移動機構１５１は、ｘ軸ステージ、ｙ軸ステージおよびθ軸ステージを積奏した構成を具備し、ステージ１５０を水平面内で二次元的に移動させる。なお、このようなステージ移動機構１５１としては、従来多用されているｘ−ｙ−θ軸移動機構を用いることができる。
【００３３】
光学ヘッド３はヘッド支持部１４０に固定されており、光学ヘッド３の直下を移動する基板Ｗに光を照射（落射）することでステージ１５０に保持された基板Ｗにパターンを描画する。なお、ここの例では、光学ヘッド３はｙ方向に並ぶ複数のチャンネルから光を同時に照射可能となっており、ｙ方向が「副走査方向」に相当している。また、ステージ１５０をｘ方向に移動させることで基板Ｗに対してパターンを２次元的に描画することが可能となっており、ｘ方向が「主走査方向」に相当している。
【００３４】
かかるパターン描画装置１００は、装置各部を制御する制御部１９０を有する。この制御部１９０は、ステージ移動機構１５１および光学ヘッド３を制御することで、ステージ１５０に保持された基板Ｗをｘ方向に移動させつつ光学ヘッド３から基板Ｗに光を照射する主走査を実行する。特に、制御部１９０は、基板Ｗのうち、主走査において露光する領域（露光領域）と露光しない領域（非露光領域）とを示すラスターデータＤｒを生成し、ラスターデータＤｒに応じたタイミングで光学ヘッド３に光を変調することで、パターンを基板Ｗに描画する。
【００３５】
次に光学ヘッド３の構成および動作について説明する。図２は光学ヘッドの内部構成を簡略化して示す図であり、光学ヘッド３の光軸ＯＡおよび副走査方向ｙに沿って光学ヘッド３をｘ方向から見た場合の光学ヘッド３の内部構成を示す。
【００３６】
この光学ヘッド３は、所定の波長（例えば、８３０、６３５、４０５あるいは３５５ナノメートル（ｎｍ））の光ビームを出射する半導体レーザなどにより構成された光源３１を有する。なお、３５５ｎｍのレーザ光を用いる場合は、光源３１は、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザの３倍高調波を用いる固体レーザ光源である。この光源３１はコリメータレンズ（図示省略）を有しており、半導体レーザから出射される光ビームはコリメータレンズを介して平行光とされて図示を省略するミラーを介して照明光学系３２に入射する。
【００３７】
この照明光学系３２は３枚のシリンドリカルレンズ３２１〜３２３により構成されており、光源３１から出射してきた光ビームはシリンドリカルレンズ３２１〜３２３の順で通過して空間光変調器５に入射する。これらのうちシリンドリカルレンズ３２１はｙ方向にのみビーム拡大機能（負の集光機能）を有しており、シリンドリカルレンズ３２１を通過した光は光軸ＯＡに垂直な光束断面が円形から次第にｙ方向に長い楕円形へと変化する。一方、光軸ＯＡおよびｙ方向に垂直なｘ方向に関して、シリンドリカルレンズ３２１を通過した光の光束断面の幅は一定とされる。また、シリンドリカルレンズ３２２はｙ方向にのみ正の集光機能を有しており、シリンドリカルレンズ３２１を通過した光ビームはシリンドリカルレンズ３２２によりビーム整形される。つまり、シリンドリカルレンズ３２２を通過した光は、光束断面がｙ方向に長い一定の大きさの楕円形とされてシリンドリカルレンズ３２３へと入射する。このシリンドリカルレンズ３２３は、ｘ方向にのみ正の集光機能を有し、ｘ方向のみに着目した場合には、シリンドリカルレンズ３２３を通過した光Ｌｉは集光しつつ、空間光変調器５の入射面３３１ａへと入射する。また、ｙ方向に関しては、シリンドリカルレンズ３２３からの光ビームは平行光ビームとして空間光変調器５に入射する。
【００３８】
空間光変調器５に入射した光は、空間光変調器５によって変調されて射出される。この空間光変調器５は、後述するように光回折機能を有し、基板Ｗに描画するパターンを示すパターンデータに応じた変調信号に基づき光を回折することで変調した光を射出する。
【００３９】
空間光変調器５の射出側（図２の右手側）には、ｘ方向にのみ正の集光機能を有するシリンドリカルレンズ３４、レンズ３５１、アパーチャ３５２１を有するアパーチャ板３５２、レンズ３５３がこの順序で配置されている。シリンドリカルレンズ３４はｘ方向にのみ正の集光機能を有しており、空間光変調器５からの０次光Ｌｏは、シリンドリカルレンズ３４によりｘ方向に関して平行な光とされ、正の集光機能を有するレンズ３５１に入射する。
【００４０】
レンズ３５１の後側焦点はアパーチャ３５２１に一致している。そのため、空間光変調器５で回折されずにレンズ３４を通過してｙ方向およびｘ方向の双方に平行とされる０次光Ｌｏは、図２中に細い実線にて示すように、レンズ３５１を介してアパーチャ３５２１に集光し、当該アパーチャ３５２１を通過してレンズ３５３に入射する。このレンズ３５３の前側焦点はアパーチャ３５２１に一致するとともに、レンズ３５３の後側焦点はステージ１６０に保持された基板Ｗの表面上に位置する。したがって、０次光Ｌｏはレンズ３５３を介して基板Ｗの表面上に照射され、これによって基板Ｗが露光される。一方、回折光Ｌｄは、図２中に破線にて示すように、光軸ＯＡに対して所定角度だけ傾いて空間光変調器５から出射されるため、アパーチャ３５２１から離れた位置、すなわちアパーチャ板３５２の表面で遮蔽される。
【００４１】
このように、レンズ３５１、アパーチャ板３５２およびレンズ３５３により、いわゆるシュリーレン光学系３５が構成されている。このシュリーレン光学系３５は両側テレセントリック光学系と同等の配置であり、図２に示すように、複数のチャンネルを有する光学ヘッド３で基板Ｗに露光する場合にも、その露光面（基板Ｗの表面）に対して各チャンネルの０次光Ｌｏの主光線（図２中の２点鎖線）は垂直であり、露光面のピント方向ｚの変動に対して倍率の変化を受けない。その結果、高精度な露光が可能となる。
【００４２】
図３は本発明に係る空間光変調器の構成を模式的に示す図である。図３に示すように、空間光変調器５は平板状の空間光変調素子５１を備える。ここの例では、空間光変調素子５１は、ｘ方向、ｙ方向あるいはｚ方向に平行な各辺で構成された直方体形状を有する。つまり、空間光変調素子５１は、それぞれｙ方向およびｚ方向に平行な平面である第１主面５２１および第２主面５２２を有し、第１主面５２１および第２主面５２２がｘ方向に間隔を空けて対向する。さらに、空間光変調素子５１は、それぞれｘ方向およびｙ方向に平行な平面である入射面５３１および射出面５３２を有し、入射面５３１および射出面５３２がｚ方向に間隔を空けて対向する。そして、光源３１（図２）からｚ方向へ射出された光は、入射面５３１に入射し、空間光変調素子５１の内部を通過してから射出面５３２から射出される。
【００４３】
また、空間光変調器５は、空間光変調素子５１の第１主面５２１に取り付けられた複数（５個）の第１電極５７１を備える。これら複数の第１電極５３１はｙ方向に等間隔を空けて配列されており、互いに同一の形状を有する。具体的には、各第１電極５３１は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向のいずれかに平行な辺で構成された直方体形状を有し、ｚ方向に延設されている。さらに、空間光変調素子５１は、第２主面５２２に取り付けられた単一の第２電極５７２を備える。この第２電極５７２は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向のいずれかに辺で構成されたる直方体形状を有する。特にｘ方向からの平面視において、第２電極５７２は複数（５個）の第１電極５７１に重複するようにｙ方向に延設されている。つまり、ｚ方向において第２電極５７２の両端は複数（５個）の第１電極５７１それぞれの両端に一致し、ｙ方向において第２電極５７２の両端の間に複数（５個）の第１電極５７１が位置する。このように、空間光変調素子５１は、第２電極５７２と、複数の第１電極５７１のそれぞれとの間に配置されている。
【００４４】
さらに、空間光変調器５は、空間光変調素子５１を制御する制御部５９を備える。この制御部５９は演算機能を有するプロセッサーであり、第１電極５７１および第２電極５７２のそれぞれに電圧を印加することで、第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差を制御する。特に、制御部５９は、基板Ｗに描画するパターンを示すラスターデータＤｒに基づき、この電位差を制御する。
【００４５】
図４は図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第１例の構成を模式的に示す図である。図４に示すように、空間光変調素子５１は、例えばリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）の単結晶で形成された電気光学結晶基板であり、この電気光学結晶基板中には複数（３個）の分極反転構造５４、５５、５６が構成されている。これら３個の周期分極反転構造５４、５５、５６はｚ方向に直列に配列され、空間光変調素子５１に入射した光は、周期分極反転構造５４、５５、５６をこの順に通過する。なお、本明細書では、強誘電体結晶の結晶軸（光学軸とも呼ぶ）のＺ軸を、ｘｙｚ座標系のｘ方向と一致させている。また、結晶軸のＺ軸を大文字の「Ｚ」で表記するとともに、ｘｙｚ座標系のｚ方向を小文字の「ｚ」で表記することで、これらを区別している。
【００４６】
周期分極反転構造５４は直方体形状を有し、周期分極反転構造５４の光の入射面（入射面５３１に相当）および射出面はｘ方向およびｙ方向に平行である。この周期分極反転構造５４は、互いに分極の向きが反転した分極域５４１、５４２が周期Λ５４で周期的にｙ方向に並ぶ。分極域５４１は、第２主面５２２から第１主面５２１に向いて、換言すれば第２電極５７２から第１電極５７１に向いて−ｘ方向に分極し、分極域５４２は、第１主面５２１から第２主面５２２に向いて、換言すれば第１電極５７１から第２電極５７２に向いて＋ｘ方向に分極する。なお、図４において、「周期分極反転構造５４」の欄では矢印で分極の向きが示され、「空間光変調素子５１」の欄ではハッチングの有無で分極の向きが示されている（ハッチングが付された区域が第１主面５２１側へ分極し、ハッチングが付されていない区域が第２主面５２２側へ分極する）。また、ｙ方向において、分極域５４１、５４２のそれぞれは、ｚ方向に平行に延設された四角柱形状を有し、互いに等しい幅（＝Λ５４／２）を有する。つまり、周期Λ５４において分極域５４１、５４２のそれぞれが占める幅の割合は１対１である（すなわち、周期Λ５４における分極域５４１、５４２のデューティーは５０％である）。なお、ｙ方向において各第１電極５７１の幅は周期Λ５４より広く、ここの例では、周期Λ５４の複数倍以上である。
【００４７】
周期分極反転構造５５は直方体形状を有し、周期分極反転構造５５の光の入射面および射出面はｘ方向およびｙ方向に平行である。この周期分極反転構造５５は、互いに分極の向きが反転した分極域５５１、５５２が周期Λ５５で周期的にｙ方向に並ぶ。分極域５５１は、第２主面５２２から第１主面５２１に向いて、換言すれば第２電極５７２から第１電極５７１に向いて−ｘ方向に分極し、分極域５５２は、第１主面５２１から第２主面５２２に向いて、換言すれば第１電極５７１から第２電極５７２に向いて＋ｘ方向に分極する。なお、図４において、「周期分極反転構造５５」の欄では、上述と同様に、矢印で分極の向きが示され、「空間光変調素子５１」の欄ではハッチングの有無で分極の向きが示されている。また、ｙ方向において、分極域５５１、５５２のそれぞれは、ｚ方向に平行に延設された四角柱形状を有し、互いに等しい幅（＝Λ５５／２）を有する。つまり、周期Λ５５において分極域５５１、５５２のそれぞれが占める幅の割合は１対１である（すなわち、周期Λ５５における分極域５５１、５５２のデューティーは５０％である）。なお、ｙ方向において各第１電極５７１の幅は周期Λ５５より広く、ここの例では、周期Λ５５の複数倍以上である。
【００４８】
周期分極反転構造５６は直方体形状を有し、周期分極反転構造５６の光の入射面および射出面（射出面５３２に相当）はｘ方向およびｙ方向に平行である。この周期分極反転構造５６は、互いに分極の向きが反転した分極域５６１、５６２が周期Λ５６で周期的にｙ方向に並ぶ。分極域５６１は、第２主面５２２から第１主面５２１に向いて、換言すれば第２電極５７２から第１電極５７１に向いて−ｘ方向に分極し、分極域５６２は、第１主面５２１から第２主面５２２に向いて、換言すれば第１電極５７１から第２電極５７２に向いて＋ｘ方向に分極する。なお、図４において、「周期分極反転構造５６」の欄では、上述と同様に、矢印で分極の向きが示され、「空間光変調素子５１」の欄ではハッチングの有無で分極の向きが示されている。また、ｙ方向において、分極域５６１、５６２のそれぞれは、ｚ方向に平行に延設された四角柱形状を有し、互いに等しい幅（＝Λ５６／２）を有する。つまり、周期Λ５６において分極域５６１、５６２のそれぞれが占める幅の割合は１対１である（すなわち、周期Λ５６における分極域５６１、５６２のデューティーは５０％である）。なお、ｙ方向において各第１電極５７１の幅は周期Λ５６より広く、ここの例では、周期Λ５６の複数倍以上である。
【００４９】
図４に示すように、周期Λ５４と周期Λ５６とは等しく、周期Λ５５は周期Λ５４および周期Λ５６それぞれの２倍である。つまり、空間光変調素子５１に存在する周期分極反転構造５４、５５、５６の周期Λ５４、Λ５５、Λ５６のうち、周期Λ５４および周期Λ５６が最小周期となり、周期Λ５５は、最小周期Λ５４、Λ５６の２以上の整数倍（２倍）となる。つまり、ここの例では、最小周期Λ５４、Λ５６を有する周期分極反転構造５４、５６の個数Ｎａ（Ｎａは１以上の整数）は「２」であり、最小周期Λ５４（Λ５６）の２倍以上の整数倍の周期Λ５５を有する周期分極反転構造５５の個数Ｎｂは「１」である。
【００５０】
また、周期分極反転構造５４、５６のうち、一方の周期分極反転構造５４において分極域５４１と分極域５４２とが最小周期Λ５４で並ぶ位相と、他方の周期分極反転構造５６において分極域５６１と分極域５６２とが周期Λ５６で並ぶ位相とが、最小周期Λ５４、Λ５６の半分だけずれている。
【００５１】
そして、ｘ方向から見て、周期分極反転構造５５における分極域５５１と分極域５５２との境界Ｂ５５を通るｚ方向に平行な仮想直線Ｖが、周期分極反転構造５４における分極域５４１と分極域５４２との境界Ｂ５４と、周期分極反転構造５６における分極域５６１と分極域５６２との境界Ｂ５６と重なるといった関係（境界関係）が成立する。この境界関係は、周期分極反転構造５５に存在する複数の境界Ｂ５５のそれぞれについて成立する。
【００５２】
上述のように、空間光変調素子５１の第１主面５２１には、複数の第１電極５７１がｙ方向に配列されている。ｘ方向において第１電極５７１に対向する領域がチャンネルとして機能し、複数の第１電極５７１にそれぞれ対応して複数のチャンネルが設けられている。また、制御部５９は、複数の第１電極５７１のそれぞれに、独立して（すなわち、個別に）電圧を印加することができる。なお、制御部５９は、第２電極５７２に対してグランド電圧（０ボルト）を与える。
【００５３】
第１電極５７１にグランド電圧と異なる電圧が印加されて、当該第１電極５７１と第２電極５７２との間にゼロより大きな電位差が生じると、周期分極反転構造５４、５５、５６のそれぞれは当該第１電極５７１に対向する領域（チャンネル）に回折格子を生成する。この回折格子は、第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差に応じた回折効率を有する。そして、周期分極反転構造５４、５５、５６それぞれの回折格子は、ラマンナス回折により光をｙ方向に回折する。つまり、周期分極反転構造５４の回折格子は、入射面５３１から入射した光をラマンナス回折により回折して周期分極反転構造５５へ射出し、周期分極反転構造５５の回折格子は、周期分極反転構造５４から入射した光をラマンナス回折により回折して周期分極反転構造５６へ射出し、周期分極反転構造５６の回折格子は、周期分極反転構造５５から入射した光をラマンナス回折により回折して射出面５３２から射出する。こうして、空間光変調素子５１から回折光Ｌｄ（図２）が射出される。
【００５４】
一方、第１電極５７１にグランド電圧が印加されている場合は、当該第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差はゼロとなり、周期分極反転構造５４、５５、５６のそれぞれは当該第１電極５７１に対向する領域（チャンネル）に回折格子を生成しない。そのため、光は周期分極反転構造５４、５５、５６により回折されることなく、これらを通過する。こうして、空間光変調素子５１から０次光Ｌｏ（図２）が射出される。
【００５５】
つまり、制御部５９は、第１電極５７１と第２電極５７２との間にゼロより大きい電位差を印加することで、当該第１電極５７１に対応するチャンネルによって光を回折して、当該チャンネルに入射した光の基板Ｗへの入射を遮断する。一方、制御部５９は、第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差をゼロにすることで、当該第１電極５７１に対応するチャンネルに入射した光を基板Ｗに照射する。こうして、制御部５９は、空間光変調素子５１により光変調を実行する。続いては、制御部５９による光変調動作について説明する。
【００５６】
図５は空間光変調素子を用いて実行される光変調動作の第１例を模式的に示すタイミングチャートである。図５の「ラスターデータＤｒ」の欄では、ラスターデータＤｒが時間軸ｔで表されている。つまり、ラスターデータＤｒは、主走査における露光領域と非露光領域とを示すデータである。換言すれば、「ラスターデータＤｒ」の欄に示すように、ラスターデータＤｒは、基板Ｗと光学ヘッド３とを相対的に移動させる主走査において、光学ヘッド３から基板Ｗに光を照射するタイミング（照射タイミング）と、光を照射しないタイミング（非照射タイミング）とを示す。
【００５７】
一方、空間光変調器５は、空間光変調素子５１に回折格子を生成せずに光を通過させることで基板Ｗへ光を照射し、空間光変調素子５１に回折格子を生成して光を回折することで基板Ｗへの光の照射を遮断する。つまり、照射タイミングは、空間光変調素子５１に入射した光を回折しないオフ操作Ｓｏｆｆの実行タイミングに相当し、非照射タイミングは、空間光変調素子５１に入射した光を回折格子により回折するオン操作Ｓｏｎの実行タイミングに相当する。このように、ラスターデータＤｒは、オン操作Ｓｏｎ（光の非照射）およびオフ操作Ｓｏｆｆ（光の照射）それぞれの実行タイミングを時系列で並べて示すデータ信号に相当する。なお、「ラスターデータＤｒ」の欄に示すように、オフ操作Ｓｏｆｆは、時系列において隣り合う２回のオン操作Ｓｏｎの間に設けられ、オン操作Ｓｏｎとオフ操作Ｓｏｆｆとが交互に並ぶ。
【００５８】
これに対して、制御部５９は、制御部１９０から取得したラスターデータＤｒに基づき、第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差Ｅを制御する。この際、図５の「電位差パターン」の欄に示すように、制御部１９０は、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とを用いて電位差Ｅの印加を実行できる。ここで、第１高圧操作Ｓｏｎ１は、第２電極５７２に与えたグランド電位（＝０ボルト）よりも高い電圧Ｅ１（すなわち、正の電圧）を、ラスターデータＤｒが示すオン操作Ｓｏｎの実行期間を通じて継続的に第１電極５７１に印加して回折格子を生成する。第２高圧操作Ｓｏｎ２は、第２電極５７２に与えたグランド電位（＝０ボルト）よりも低い電圧Ｅ２（すなわち、負の電圧）を、ラスターデータＤｒが示すオン操作Ｓｏｎの実行期間を通じて継続的に第１電極５７１に印加して回折格子を生成する。ここで、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のそれぞれにおける電位差Ｅ１、Ｅ２の絶対値はいずれも値Ｅａ（＞０）であり、互いに等しい。なお、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２としては、例えば数ボルトから１００ボルト程度の電圧を印加する。
【００５９】
つまり、ラスターデータＤｒは複数のオン操作Ｓｏｎを示す。これに対して、制御部５９は、複数のオン操作Ｓｏｎのうち、一部のオン操作Ｓｏｎを第１高圧操作Ｓｏｎ１により実行し、他部のオン操作Ｓｏｎを第２高圧操作Ｓｏｎ２により実行する。換言すれば、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２の両方が複数のオン操作Ｓｏｎに含まれるように、制御部５９はオン操作Ｓｏｎを実行する。特に、ここの例では、制御部５９は、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とを交互に実行することで、ラスターデータＤｒが示す複数のオン操作Ｓｏｎを実行する。なお、複数のオン操作とは、時間経過に対して時系列的にオン操作を行うことをいう。
【００６０】
以上に説明した実施形態では、空間光変調素子５１に入射した光を回折格子により回折する複数のオン操作Ｓｏｎの実行タイミングを時系列で示すラスターデータＤｒ（データ信号）に基づき、空間光変調素子５１を挟む第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差Ｅを制御することで空間光変調素子５１に入射する光が変調される。この際、複数のオン操作Ｓｏｎは、第２電極５７２の電圧よりも高い電圧を第１電極５７１に継続的に印加して回折格子を生成するオン操作Ｓｏｎである第１高圧操作Ｓｏｎ１と、第１電極５７１の電圧よりも高い電圧を第２電極５７２に継続的に印加して回折格子を生成するオン操作Ｓｏｎである第２高圧操作Ｓｏｎ２とを含む。このように複数のオン操作Ｓｏｎに第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とを混在させることで、複数のオン操作Ｓｏｎの全てを、第１高圧操作Ｓｏｎ１あるいは第２高圧操作Ｓｏｎ２のいずれかで実行した場合と比較して、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑制できる。しかも、オン操作Ｓｏｎの実行中は、空間光変調素子５１に印加される電位差Ｅは、第１電極５７１側が高い状態（第１高圧操作Ｓｏｎ１）か、第２電極５７２側が高い状態（第２高圧操作Ｓｏｎ２）かのいずれかに維持される。つまり、空間光変調素子５１に印加される電位差Ｅが繰り返し反転することがない。そのため、オン操作Ｓｏｎの実行中に回折されずに空間光変調素子５１を通過する光の発生を抑えることができる（つまり、消光比を確保できる）。こうして、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となっている。
【００６１】
また、特許文献１のように、ラスターデータＤｒよりも高い周波数の交流信号をラスターデータＤｒにより振幅変調させた振幅変調信号を印加することなく、空間光変調素子５１の電荷の残留を抑えることができる。そのため、第１電極５７１を駆動する制御部５９のアンプに要求されるスルーレートは比較的低く、安価なアンプにより制御部５９を構成できるといった利点もある。
【００６２】
また、第１高圧操作Ｓｏｎ１により生じる電位差Ｅ１の絶対値Ｅａと、第２高圧操作Ｓｏｎ２により生じる電位差Ｅ２の絶対値Ｅａとが等しい。かかる構成では、第１高圧操作Ｓｏｎ１での光の回折効率と、第２高圧操作Ｓｏｎ２での光の回折効率との差を抑えることができ、光変調をより適切に実行することができる。
【００６３】
上述のように、第１電極５７１側へ分極する分極域５４１、５５１、５６１と、第２電極５７２側へ分極する分極域５４２、５５２、５６２とがｙ方向に周期的に並ぶ周期分極反転構造５４、５５、５６を有する空間光変調素子５１を用いることができる。ただし、後に具体例を示して説明するように、周期分極反転構造５４、５５、５６の構成によっては、空間光変調素子５１に生成される回折格子の回折効率の変化が、電位差Ｅの印加に対して非対称（つまり、回折効率の変化を横軸としたとき、電位差Ｅがゼロの縦軸に対して非対称）となる場合がある。このような場合、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とで回折格子の回折効率が大きく異なり、光変調を適切に行うことができないおそれがある。
【００６４】
これに対して、空間光変調素子５１では、複数の周期分極反転構造５４、５５、５６がｚ方向に並び、オン操作Ｓｏｎでは、複数の周期分極反転構造５４、５５、５６のそれぞれが電位差Ｅに応じた回折格子を生成して、これらに順に入射する光を回折格子により回折する。これら複数の周期分極反転構造５４、５５、５６は、最小周期Λ５４、Λ５６を有する周期分極反転構造５４、５６と、最小周期Λ５４、Λ５６の２以上の整数倍の周期Λ５５を有する周期分極反転構造５５とを含む。そして、ｘ方向から見て、周期分極反転構造５５における分極域５５１と分極域５５２との境界Ｂ５５を通るｚ方向に平行な仮想直線Ｖが、周期分極反転構造５４における分極域５４１と分極域５４２との境界Ｂ５４と、周期分極反転構造５６における分極域５６１と分極域５６２との境界Ｂ５６と重なるように、周期分極反転構造５４、５５、５６が構成されている。かかる構成では、空間光変調素子５１に生成される回折格子の回折効率が、電位差Ｅの印加に対して比較的対称に変化する。その結果、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２との回折格子の回折効率の差を抑えて、光変調をより適切に行うことができる。
【００６５】
また、複数の周期分極反転構造５４、５５、５６のうち、周期分極反転構造５５では、分極域５５１と分極域５５２とが最小周期Λ５４、Λ５６の２倍の周期Λ５５で並ぶ。かかる構成では、最小周期Λ５４、Λ５６の周期分極反転構造５４、５６と、最小周期Λ５４、Λ５６の２倍の周期Λ５５の周期分極反転構造５５の２種類によって、空間光変調素子５１を簡便に構成することができる。
【００６６】
また、複数の第１電極５７１がｙ方向に並び、制御部５９は、複数の第１電極５７１に個別に電圧を与えて電位差Ｅを発生させる。かかる構成では、空間光変調素子５１のうち、複数の第１電極５７１のそれぞれに対向する領域をチャンネルとして機能させて、多チャンネル化を実現することができる。チャンネルとして機能させるには、第１電極５７１のｙ方向への幅と、周期分極反転構造５４、５５、５６のｙ方向の幅との関係を、論文(Masahide Okazaki, and Toshiaki Suhara, “Highperformance 1024-pixel EO spatial light modulator using cascaded periodically-poled Raman-Nath gratings,” IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vol. 33, no. 24, pp. 5195-5200, Nov. 2015.)で示すように設定するとよい。
【００６７】
また、制御部５９は、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とが交互に並ぶように制御を実行する。つまり、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とを交互に実行するといった簡便な制御によって、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行っている。
【００６８】
図６は図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第２例の構成を模式的に示す図である。ここでは、既述の例との差異点を主に説明することとし、共通点については相当符号を付して適宜説明を省略する。ただし、共通する構成を備えることで、既述の例と同様の効果を奏することは言うまでもない。かかる点は、後に示す空間光変調素子の各例についても同様である。
【００６９】
空間光変調素子の第１例と第２例との差異は、周期分極反転構造５４、５６の位相である。つまり、第２例では、周期分極反転構造５４、５６のうち、一方の周期分極反転構造５４において分極域５４１と分極域５４２とが最小周期Λ５４で並ぶ位相と、他方の周期分極反転構造５６において分極域５６１と分極域５６２とが周期Λ５６で並ぶ位相とが一致する点で第１例と異なり、その他の点では第１例と共通する。
【００７０】
この第２例では、第１例と同様に、ｘ方向から見て、周期分極反転構造５５における分極域５５１と分極域５５２との境界Ｂ５５を通るｚ方向に平行な仮想直線Ｖが、周期分極反転構造５４における分極域５４１と分極域５４２との境界Ｂ５４と、周期分極反転構造５６における分極域５６１と分極域５６２との境界Ｂ５６と重なるといった境界関係が成立する。この境界関係は、周期分極反転構造５５に存在する複数の境界Ｂ５５のそれぞれについて成立する。
【００７１】
そして、この第２例に係る空間光変調素子５１に対して、図５に示す制御を実行できる。つまり、ラスターデータＤｒが示す複数のオン操作Ｓｏｎに第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とを混在させることで、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑制できる。しかも、オン操作Ｓｏｎの実行中は、空間光変調素子５１に印加される電位差Ｅは、第１電極５７１側が高い状態（第１高圧操作Ｓｏｎ１）か、第２電極５７２側が高い状態（第２高圧操作Ｓｏｎ２）かのいずれかに維持される。そのため、オン操作Ｓｏｎの実行中に回折されずに空間光変調素子５１を通過する光の発生を抑えて、消光比を確保できる。こうして、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となる。
【００７２】
また、ｘ方向から見て、周期分極反転構造５５における分極域５５１と分極域５５２との境界Ｂ５５を通るｚ方向に平行な仮想直線Ｖが、周期分極反転構造５４における分極域５４１と分極域５４２との境界Ｂ５４と、周期分極反転構造５６における分極域５６１と分極域５６２との境界Ｂ５６と重なるように、周期分極反転構造５４、５５、５６が構成されている。したがって、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２との回折格子の回折効率の差を抑えて、光変調をより適切に行うことができる。
【００７３】
図７は図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第３例の構成を模式的に示す図である。空間光変調素子の第２例と第３例との差異は、空間光変調素子５１に構成される周期分極反転構造の個数が２個である点である。つまり、第３例の空間光変調素子５１では、２個の周期分極反転構造５４、５５がｚ方向に直列に配列され、空間光変調素子５１に入射した光は、周期分極反転構造５４、５５をこの順に通過する。
【００７４】
図７に示すように、空間光変調素子５１に存在する周期分極反転構造５４、５５の周期Λ５４、Λ５５のうち、周期Λ５４が最小周期となり、周期Λ５５は、最小周期Λ５４の２以上の整数倍（２倍）となる。つまり、ここの例では、最小周期Λ５４を有する周期分極反転構造５４の個数Ｎａ（Ｎａは１以上の整数）は「１」であり、最小周期Λ５４の２倍以上の整数倍の周期Λ５５を有する周期分極反転構造５５の個数Ｎｂは「１」である。
【００７５】
そして、ｘ方向から見て、周期分極反転構造５５における分極域５５１と分極域５５２との境界Ｂ５５を通るｚ方向に平行な仮想直線Ｖが、周期分極反転構造５４における分極域５４１と分極域５４２との境界Ｂ５４と重なるといった境界関係が成立する。この境界関係は、周期分極反転構造５５に存在する複数の境界Ｂ５５のそれぞれについて成立する。
【００７６】
かかる構成では、第１電極５７１にグランド電圧と異なる電圧が印加されて、当該第１電極５７１と第２電極５７２との間にゼロより大きな電位差が生じると、周期分極反転構造５４、５５のそれぞれは当該第１電極５７１に対向する領域（チャンネル）に回折格子を生成する。したがって、周期分極反転構造５４の回折格子は、入射面５３１から入射した光をラマンナス回折により回折して周期分極反転構造５５へ射出し、周期分極反転構造５５の回折格子は、周期分極反転構造５４から入射した光をラマンナス回折により回折して射出面５３２から射出する。こうして、空間光変調素子５１から回折光Ｌｄ（図２）が射出される。
【００７７】
そして、この第３例に係る空間光変調素子５１に対して、図５に示す制御を実行できる。つまり、ラスターデータＤｒが示す複数のオン操作Ｓｏｎに第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とを混在させることで、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑制できる。しかも、オン操作Ｓｏｎの実行中は、空間光変調素子５１に印加される電位差Ｅは、第１電極５７１側が高い状態（第１高圧操作Ｓｏｎ１）か、第２電極５７２側が高い状態（第２高圧操作Ｓｏｎ２）かのいずれかに維持される。そのため、オン操作Ｓｏｎの実行中に回折されずに空間光変調素子５１を通過する光の発生を抑えて、消光比を確保できる。こうして、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となる。
【００７８】
また、ｘ方向から見て、周期分極反転構造５５における分極域５５１と分極域５５２との境界Ｂ５５を通るｚ方向に平行な仮想直線Ｖが、周期分極反転構造５４における分極域５４１と分極域５４２との境界Ｂ５４と重なるように、周期分極反転構造５４、５５、５６が構成されている。したがって、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２との回折格子の回折効率の差を抑えて、光変調をより適切に行うことができる。
【００７９】
図８は図３の空間光変調器が備える空間光変調素子の第４例の構成を模式的に示す図である。空間光変調素子の第２例と第４例との差異は、空間光変調素子５１に構成される周期分極反転構造の個数が１個である点である。つまり、第４例の空間光変調素子５１では、１個の周期分極反転構造５４が設けられ、空間光変調素子５１に入射した光は、周期分極反転構造５４を通過する。
【００８０】
かかる構成では、第１電極５７１にグランド電圧と異なる電圧が印加されて、当該第１電極５７１と第２電極５７２との間にゼロより大きな電位差が生じると、周期分極反転構造５４は当該第１電極５７１に対向する領域（チャンネル）に回折格子を生成する。したがって、周期分極反転構造５４の回折格子は、入射面５３１から入射した光をラマンナス回折により回折して射出面５３２から射出する。こうして、空間光変調素子５１から回折光Ｌｄ（図２）が射出される。
【００８１】
そして、この第４例に係る空間光変調素子５１に対して、図５に示す制御を実行できる。つまり、ラスターデータＤｒが示す複数のオン操作Ｓｏｎに第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２とを混在させることで、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑制できる。しかも、オン操作Ｓｏｎの実行中は、空間光変調素子５１に印加される電位差Ｅは、第１電極５７１側が高い状態（第１高圧操作Ｓｏｎ１）か、第２電極５７２側が高い状態（第２高圧操作Ｓｏｎ２）かのいずれかに維持される。そのため、オン操作Ｓｏｎの実行中に回折されずに空間光変調素子５１を通過する光の発生を抑えて、消光比を確保できる。こうして、空間光変調素子５１への電荷の残留を抑えつつ光変調を適切に行うことが可能となる。
【００８２】
また、空間光変調素子５１では、第１電極５７１へ分極する分極域５４１と、第２電極５７２へ分極する分極域５４２とがｙ方向に周期的に並ぶ単一の周期分極反転構造５４が設けられる。そして、オン操作Ｓｏｎでは、周期分極反転構造５４が電位差Ｅに応じた回折格子を生成して、当該周期分極反転構造５４に入射する光を回折格子により回折する。かかる構成では、空間光変調素子５１に生成される回折格子の回折効率が、電位差Ｅの印加に対して比較的対称に変化する。その結果、第１高圧操作Ｓｏｎ１と第２高圧操作Ｓｏｎ２との回折格子の回折効率の差を抑えて、光変調をより適切に行うことができる。
【００８３】
図９は空間光変調素子による光変調の制御例を示すフローチャートであり、このフローチャートは制御部５９によって実行される。図９の光変調制御は、ラスターデータＤｒに含まれる複数のオン操作Ｓｏｎのそれぞれを、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のいずれで実行するかを、これらの実行状況に基づき決定する。かかる光変調制御は、空間光変調素子５１により光を変調する光変調動作の開始前に予め実行されてもよいし、光変調動作と並行して実行されてもよい。
【００８４】
ステップＳ１０１では、ラスターデータＤｒに含まれる複数のオン操作Ｓｏｎを時系列で順に数えた番号Ｍがゼロにリセットされ、ステップＳ１０２では、番号Ｍが１だけインクリメントされる。
【００８５】
ステップＳ１０３では、Ｍ番目のオン操作Ｓｏｎの開始予定時刻を起点に、当該開始予定時刻より前の所定期間での第１高圧操作Ｓｏｎ１の累積実行時間Ｔ１が算出される。また、ステップＳ１０４では、Ｍ番目のオン操作Ｓｏｎの開始予定時刻を起点に、当該開始予定時刻より前の所定期間での第２高圧操作Ｓｏｎ２の累積実行時間Ｔ２が算出される。
【００８６】
ステップＳ１０５では、第１高圧操作Ｓｏｎ１の累積実行時間Ｔ１と、第２高圧操作Ｓｏｎ２の累積実行時間Ｔ２とが比較されて、累積実行時間Ｔ１が累積実行時間Ｔ２以下であるかが判断される。累積実行時間Ｔ１が累積実行時間Ｔ２以下である場合（ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」の場合）には、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のうち、Ｍ番目のオン操作Ｓｏｎを第１高圧操作Ｓｏｎ１により実行すると決定される（ステップＳ１０６）。一方、累積実行時間Ｔ１が累積実行時間Ｔ２より長い場合（ステップＳ１０５で「ＮＯ」の場合）には、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のうち、Ｍ番目のオン操作Ｓｏｎを第２高圧操作Ｓｏｎ２により実行すると決定される（ステップＳ１０７）。
【００８７】
そして、ステップＳ１０８で番号Ｍが最大番号Ｍｘに一致すると判断されるまで、ステップＳ１０５〜Ｓ１０８が繰り返される。ここで、最大番号Ｍｘは、ラスターデータＤｒに含まれるオン操作Ｓｏｎの個数に相当する。これによって、ラスターデータＤｒに含まれる複数のオン操作Ｓｏｎのそれぞれを、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のいずれで実行するかが決定される。
【００８８】
図１０は図９の光変調制御に従って実行される具体例を模式的に示すタイミングチャートである。つまり、図１０に符号「Ｍ」が付されたＭ番目のオン操作Ｓｏｎ（Ｍ）について、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６を実行する例を説明する。
【００８９】
ステップＳ１０３では、Ｍ番目のオン操作Ｓｏｎ（Ｍ）の開始予定時刻ｔｍを起点に、当該開始予定時刻ｔｍより前の所定期間Ｐでの第１高圧操作Ｓｏｎ１の累積実行時間Ｔ１が算出される。ここの例では、所定期間Ｐ内のオン操作Ｓｏｎ１−１および第１高圧操作Ｓｏｎ１−２のそれぞれに要する時間の合計が累積実行時間Ｔ１として算出される。ステップＳ１０４では、当該所定期間Ｐでの第２高圧操作Ｓｏｎ２の累積実行時間Ｔ２が算出される。ここの例では、所定期間Ｐ内のオン操作Ｓｏｎ２−１に要する時間が累積実行時間Ｔ２として算出される。
【００９０】
ステップＳ１０５では、累積実行時間Ｔ１と累積実行時間Ｔ２とが比較される。ここの例では、累積実行時間Ｔ１が累積実行時間Ｔ２より短いため、ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」と判断される。その結果、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のうち、Ｍ番目のオン操作Ｓｏｎ（Ｍ）を第１高圧操作Ｓｏｎ１により実行すると決定される（ステップＳ１０６）。
【００９１】
ここで示した光変調の制御例では、制御部５９は、ラスターデータＤｒが示す複数のオン操作Ｓｏｎのうちの一のオン操作Ｓｏｎ１（Ｍ）を、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のいずれにするかを、一のオン操作Ｓｏｎ１（Ｍ）より前における第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２の実行状況を判断した結果に基づき決定する。かかる構成では、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のうち、一のオン操作Ｓｏｎ１（Ｍ）より以前のこれらの実行状況に応じた一方で、当該一のオン操作Ｓｏｎ１（Ｍ）を実行できる。よって、空間光変調素子５１の電荷の残留をより効果的に抑えることができる。
【００９２】
また、制御部５９は、一のオン操作Ｓｏｎ１（Ｍ）より前の所定期間Ｐにおける第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２それぞれの累積実行時間Ｔ１、Ｔ２を比較する。そして、この比較結果に基づき、一のオン操作Ｓｏｎ（Ｍ）を、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のいずれにするかが決定される。かかる構成では、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のうち、一のオン操作Ｓｏｎ２（Ｍ）より以前のこれらの累積実行時間Ｔ１、Ｔ２に応じた一方で、当該一のオン操作Ｓｏｎ（Ｍ）を実行できる。よって、空間光変調素子５１の電荷の残留をより効果的に抑えることができる。
【００９３】
また、制御部５９は、一のオン操作Ｓｏｎ（Ｍ）を、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２のうち、累積実行時間Ｔ１、Ｔ２が少ないほうの一方にすると決定する。これによって、空間光変調素子５１の電荷の残留をより効果的に抑えることができる。
【００９４】
図１１は図１のパターン描画装置における光変調動作の実行タイミングの一例を示す図である。上述の通り、パターン描画装置１００では、ステージ１５０に保持された基板Ｗをｘ方向に移動させつつ光学ヘッド３から基板Ｗに光を照射する主走査を実行する。ただし、ｙ方向において、１度の主走査でパターンを描画できる範囲は基板Ｗのうちの描画対象範囲より狭い。そのため、基板Ｗの描画対象範囲の全体に１度の主走査でパターンを描画することはできない。そこで、パターン描画装置１００は、複数の主走査（光変調動作）を間欠的に実行し、光変調動作の停止中に光学ヘッド３に対して基板Ｗをｙ方向に移動させる（副走査）。これによって、基板Ｗの描画対象範囲の全体にパターンを描画する。
【００９５】
また、制御部５９は、連続して実行される２回の光変調動作の間の期間Δｔ、すなわち光変調動作の停止期間Δｔに、副走査と並行してディスチャージを実行する。これによって、光変調動作とディスチャージとが交互に実行される。光変調動作では、制御部５９は、光源３１をオンにして光源３１から空間光変調器５に光を射出しつつ、空間光変調器５によって光を変調して、基板Ｗにパターンを描画する。一方、光変調動作が停止すると、制御部５９は光源３１をオフにして光源３１を消灯する。続いて、制御部５９は、空間光変調素子５１から電荷を除去するディスチャージを実行する。かかるディスチャージは、図１２のディスチャージ信号を各第１電極５７１に印加することで実行される。
【００９６】
図１２はディスチャージ信号の一例を模式的に示すタイミングチャートである。このディスチャージ信号は、グランド電圧を中心に振動しつつ時間経過とともに減衰する電圧信号である。かかるディスチャージ信号が第１電極５７１に印加されることで、第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差Ｅが振動して、第１電極５７１の電圧と第２電極５７２の電圧とが繰り返し反転しつつ、当該電位差Ｅの振幅が時間経過とともに減衰する。
【００９７】
なお、ディスチャージ信号の周波数は、ラスターデータＤｒの周波数よりも低く、例えば、ラスターデータＤｒの周波数の１０分の１以下である。また、ディスチャージ信号の最大振幅の絶対値は、上記の絶対値Ｅａに等しい。
【００９８】
このように、制御部５９は、光変調動作を実行していない停止期間Δｔに、空間光変調素子５１から電荷を除去するディスチャージを実行する。かかる構成では、光変調動作を実行していない停止期間Δｔを有効利用して、空間光変調素子５１から電荷を除去することができる。
【００９９】
また、ディスチャージでは、第１電極５７１の電圧と第２電極５７２の電圧とが繰り返し反転するように電位差Ｅを振動させつつ、電位差Ｅの振動の振幅を時間経過とともに減衰させる。かかる構成では、空間光変調素子５１では、電荷が第１電極５７１側に偏った状態と電荷が分極域５６２に偏った状態とが繰り返し発生しつつ、電荷の偏りが時間経過とともにゼロに収束する。こうして、ディスチャージによって、空間光変調素子５１から電荷を効果的に除去することができる。
【０１００】
このように上述の実施形態では、パターン描画装置１００が本発明の「描画装置」の一例に相当し、光源３１が本発明の「光源」の一例に相当し、ステージ１５０が本発明の「支持部」の一例に相当し、空間光変調器５が本発明の「空間光変調器」の一例に相当し、第１電極５７１が本発明の「第１電極」の一例に相当し、第２電極５７２が本発明の「第２電極」の一例に相当し、空間光変調素子５１が本発明の「光学素子」の一例に相当し、制御部５９が本発明の「制御部」の一例に相当し、オン操作Ｓｏｎが本発明の「オン操作」の一例に相当し、オフ操作Ｓｏｆｆが本発明の「オフ操作」の一例に相当し、ラスターデータＤｒが本発明の「データ信号」の一例に相当し、第１高圧操作Ｓｏｎ１が本発明の「第１高圧操作」の一例に相当し、第２高圧操作Ｓｏｎ２が本発明の「第２高圧操作」の一例に相当し、周期分極反転構造５４、５５、５６のそれぞれが本発明の「周期分極反転構造」の一例に相当し、分極域５４１、５５１、５６１のそれぞれが本発明の「第１分極域」の一例に相当し、分極域５４２、５５２、５６２のそれぞれが本発明の「第２分極域」の一例に相当し、ｙ方向が本発明の「配列方向」の一例に相当し、ｚ方向が本発明の「厚さ方向」の一例に相当する。
【０１０１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、空間光変調素子５１の具体的な構成は図４、図６〜図８に示した例に限られない。したがって、これらの図に示した周期分極反転構造において、第１電極５７１側に分極する分極域と、第２電極５７２側に分極する分極域とを置き換えた（換言すれば、反転させた）構成を具備するように、空間光変調素子５１を構成してもよい。かかる空間光変調素子５１も上述の境界関係を満たす。
【０１０２】
また、空間光変調素子５１に構成される周期分極反転構造の個数は、上記の１、２あるいは３個に限られず、４個以上でもよい。
【０１０３】
また、周期分極反転構造で互いに反転する分極域が配列される周期は、上記の例に限られない。したがって、例えば周期Λ５５が周期Λ５４の３倍以上であってもよい。
【０１０４】
また、空間光変調素子５１の周期分極反転構造による光の回折態様はラマンナス回折に限られず、入射する光に対して回折格子をブラッグ角だけ傾けてブラッグ回折としてもよい。
【０１０５】
また、ディスチャージを実行するタイミングは、上記の副走査の際に限られない。例えば、ドラムの周面にシート状の感光材料を巻き付けた感光体ドラムを回転させながら光変調動作を実行することで、感光材料にパターンを描画する装置では、感光体ドラムの周面の一部は、感光材料の端を繋ぐ継ぎ目となる。かかる継ぎ目にはパターンを描画できないため、光変調動作はこのパターンを挟んで間欠的に実行され、光変調動作の停止期間Δｔが生じる。そこで、この停止期間Δｔにディスチャージを実行してもよい。
【０１０６】
また、空間光変調素子５１に印加するディスチャージ信号は、図１２の例に限られない。したがって、ディスチャージ信号の波形は、矩形状に限られず、正弦波でもよい。さらに、ディスチャージ信号の周波数や振幅も適宜変更できる。
【０１０７】
また、空間光変調素子５１のディスチャージの具体的な方法は、上記の例に限られない。したがって、ディスチャージ信号を印加するのに代えて、第１電極５７１に第２電極５７２と同じ直流電圧、すなわちグランド電圧を与えることでディスチャージを行ってもよい。
【０１０８】
また、第１電極５７１の個数や構成を適宜変更してもよい。さらに、上記の例では、複数の第１電極５７１に対して共通の第２電極５７２が設けられている。しかしながら、かかる第２電極５７２の配設態様を変更してもよい。
【０１０９】
図１３は第１電極に対する第２電極の配設態様の変形例を模式的に示す図であり、図１４は図１３の第１電極および第２電極への電圧の印加態様を模式的に示すタイミングチャートである。図１３に示すように、複数の第１電極５７１のそれぞれに対向する複数の第２電極５７２が空間光変調素子５１の第２主面５２２に設けられている。そして、空間光変調素子５１では、互いに対向する第１電極５７１と第２電極５７２との間にチャンネルが形成される。
【０１１０】
図１４に示すように、第１高圧操作Ｓｏｎ１では、０ボルトより高い正の電圧Ｅ１１を第１電極５７１に印加するとともに、０ボルトより低い負の電圧Ｅ１２を第２電極５７２に印加することで、第２電極５７２の電圧よりも高い電圧を第１電極５７１に印加する。また、第２高圧操作Ｓｏｎ２では、０ボルトより低い負の電圧Ｅ２１を第１電極５７１に印加するとともに、０ボルトより高い正の電圧Ｅ２２を第２電極５７２に印加することで、第１電極５７１の電圧よりも高い電圧を第２電極５７２に印加する。ここで、電圧Ｅ１１の絶対値、電圧Ｅ１２の絶対値、電圧Ｅ２１の絶対値および電圧Ｅ２２の絶対値は等しい。
【０１１１】
つまり、制御部５９は、０ボルトに対して互いに反転した電圧を第１電極５７１および第２電極５７２に印加することで、第１高圧操作Ｓｏｎ１および第２高圧操作Ｓｏｎ２を実行する。かかる構成では、第１電極５７１および第２電極５７２を駆動する制御部５９のアンプに要求されるスルーレートは比較的低く、安価なアンプにより制御部５９を構成できるといった利点がある。
【０１１２】
ところで、上記の空間光変調素子５１は、当該空間光変調素子５１に生成される回折格子の回折効率が、第１電極５７１と第２電極５７２との間の電位差Ｅの印加に対して対称に変化する構成を備える。かかる空間光変調素子５１で光を変調することで、消光比も当該電位差Ｅの印加に対して対称に変化する。続いては、かかる消光比のシミュレーション結果について説明する。
【０１１３】
図１５は３個の周期分極反転構造を有する空間光変調素子の消光比のシミュレーション結果を示す図であり、図１６は同シミュレーションで用いられた空間光変調素子の一例を模式的に示す図である。図１６の空間光変調素子５１は、上記の境界関係を満たさない。
【０１１４】
図１５において、離散的な点で表された結果Ｒａは、図１６に示した境界関係を満たさない空間光変調素子５１の消光比であり、電位差Ｅの変化に対して対称ではない。一方、図１５において、近似曲線が付された散布図で示される結果Ｒｂおよび結果Ｒｃはそれぞれ、図４に示す空間光変調素子５１の消光比および図６に示す空間光変調素子５１の消光比である。これらの消光比は、電位差Ｅの変化について、０ボルトを中心に対称である。これらのシミュレーション結果から、上記の境界関係を満たす空間光変調素子５１は、電位差Ｅの変化について対称な消光比、換言すれば回折効率を有することが分かる。
【０１１５】
図１７は２個の周期分極反転構造を有する空間光変調素子の消光比のシミュレーション結果を示す図であり、図１８は同シミュレーションで用いられた空間光変調素子の一例を模式的に示す図である。図１８の空間光変調素子５１は、上記の境界関係を満たさない。
【０１１６】
図１７において、近似曲線が付された散布図で示される結果Ｒａは、図１８に示した境界関係を満たさない空間光変調素子５１の消光比であり、電位差Ｅの変化に対して対称ではない。一方、図１７において、近似曲線が付された散布図で示される結果Ｒｂは、図７に示す空間光変調素子５１の消光比である。この消光比は、電位差Ｅの変化について、０ボルトを中心に対称である。これらのシミュレーション結果から、上記の境界関係を満たす空間光変調素子５１は、電位差Ｅの変化について対称な消光比、換言すれば回折効率を有することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は印加される電位差に応じて回折格子を生成する光学素子を利用して光を変調する空間光変調技術の全般に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００…パターン描画装置（描画装置）
１５０…ステージ（支持部）
３１…光源
５…空間光変調器
５１…空間光変調素子（光学素子）
５４、５５、５６…周期分極反転構造
５４１、５５１、５６１…分極域（第１分極域）
５４２、５５２、５６２…分極域（第２分極域）
５７１…第１電極
５７２…第２電極
５９…制御部
Ｄｒ…ラスターデータ（データ信号）
Ｓｏｎ…オン操作
Ｓｏｎ１…第１高圧操作
Ｓｏｎ２…第２高圧操作
Ｓｏｆｆ…オフ操作
ｙ…ｙ方向（配列方向）
ｚ…ｚ方向（厚さ方向）
【図１】
2020197596.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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