(57)【要約】  空間光変調素子であって、基板と、基板に対して初期位置から移動する反射鏡と、反射鏡を初期位置に向かわせる弾性力を作用させる弾性部材と、弾性部材を支持する支持体と、支持体を基板に対して弾性的に支持する弾性支持部とを備える。上記空間光変調素子において、支持体は、基板の表面から離間した状態で支持されてもよい。また、空間光変調素子において、支持体を、基板の面方向に沿って移動可能に、基板に対して連結する連結部を更に備えてもよい。
2013027405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に対して初期位置から移動する反射鏡と、
前記反射鏡を初期位置に向かわせる弾性力を作用させる弾性部材と、
前記弾性部材を支持する支持体と、
前記支持体を前記基板に対して弾性的に支持する弾性支持部と
を備える空間光変調素子。
【請求項２】
前記支持体は、前記基板の表面から離間した状態で支持される請求項１に記載の空間光変調素子。
【請求項３】
前記支持体を、前記基板の面方向に沿って移動可能に、前記基板に対して連結する連結部を更に備える請求項１または請求項２に記載の空間光変調素子。
【請求項４】
前記支持体は、前記弾性部材と同じ材料により形成され、且つ、前記弾性部材よりも高い曲げ剛性を有する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の空間光変調素子。
【請求項５】
前記弾性部材は、曲げ剛性が等しい一対の弾性体を有する請求項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素子。
【請求項６】
前記弾性部材は、互いに交差する方向に配される二対の弾性体を有する請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の空間光変調素子。
【請求項７】
前記弾性支持部は、前記弾性部材の剛性よりも高い剛性を有する請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の空間光変調素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の空間光変調素子を複数備える空間光変調器。
【請求項９】
請求項８に記載の空間光変調器を備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調素子および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射光を反射して照射光束にパターンを形成する空間光変調器がある（特許文献１参照）。
［特許文献１］  特開平０９−１０１４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
空間光変調器を形成する部材は個別に温度特性を有する。このため、全体の温度が安定するまでの間は特性が複雑に変化して制御精度が低下し、空間光変調器を用いた機器の実効的スループットを低下させる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一態様として、基板と、基板に対して初期位置から移動する反射鏡と、反射鏡を初期位置に向かわせる弾性力を作用させる弾性部材と、弾性部材を支持する支持体と、支持体を基板に対して弾性的に支持する弾性支持部とを備える空間光変調素子が提供される。【０００５】
また、本発明の第二態様として、上記空間光変調素子を複数備える空間光変調器が提供される。【０００６】
また、本発明の第三態様として、上記空間光変調素子を備える露光装置が提供される。【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】空間光変調素子２００の分解斜視図である。
【図２】支持部２２０の平面図である。
【図３】空間光変調素子２００の断面図である。
【図４】空間光変調素子２００の断面図である。
【図５】空間光変調素子２００の断面図である。
【図６】空間光変調素子２００の断面図である。
【図７】空間光変調器１００の外観を示す模式的斜視図である。
【図８】露光装置４００の模式図である。
【図９】照明光発生部５００の模式図である。
【図１０】支持部２４１の平面図である。
【図１１】支持部２４２の平面図である。
【図１２】支持部２４３の平面図である。
【図１３】支持部２４４の平面図である。
【図１４】空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３の温度特性を示すグラフである。
【図１５】空間光変調素子２００の製造過程を示す断面図である。
【図１６】空間光変調素子２００の図１５に続く製造過程を示す断面図である。
【図１７】空間光変調素子２００の図１６に続く製造過程を示す断面図である。
【図１８】空間光変調素子２００の図１７に続く製造過程を示す断面図である。
【図１９】空間光変調素子２００の図１８に続く製造過程を示す断面図である。
【図２０】空間光変調素子２００の図１９に続く製造過程を示す断面図である。
【図２１】空間光変調素子２００の図２０に続く製造過程を示す断面図である。
【図２２】空間光変調素子２００の図２１に続く製造過程を示す断面図である。
【図２３】空間光変調素子２００の図２２に続く製造過程を示す断面図である。
【図２４】空間光変調素子２００の図２３に続く製造過程を示す断面図である。
【図２５】空間光変調素子２００の図２４に続く製造過程を示す断面図である。
【図２６】空間光変調素子２００の図２５に続く製造過程を示す断面図である。
【図２７】空間光変調素子２００の図２６に続く製造過程を示す断面図である。
【図２８】空間光変調素子２００の図２７に続く製造過程を示す断面図である。
【図２９】空間光変調素子２００の図２８に続く製造過程を示す断面図である。
【図３０】空間光変調素子２００の図２９に続く製造過程を示す断面図である。
【図３１】空間光変調素子２００の図３０に続く製造過程を示す断面図である。
【図３２】空間光変調素子２００の図３１に続く製造過程を示す断面図である。
【図３３】空間光変調素子２０５の断面図である。
【図３４】反射部２３１の断面図である。
【図３５】空間光変調素子２０１の模式的な斜視図である。
【図３６】空間光変調素子２０１の製造過程を示す断面図である。
【図３７】空間光変調素子２０１の図３６に続く製造過程を示す断面図である。
【図３８】空間光変調素子２０１の図３７に続く製造過程を示す断面図である。
【図３９】空間光変調素子２０１の図３８に続く製造過程を示す断面図である。
【図４０】空間光変調素子２０１の図３９に続く製造過程を示す断面図である。
【図４１】空間光変調素子２０１の図４０に続く製造過程を示す断面図である。
【図４２】空間光変調素子２０１の図４１に続く製造過程を示す断面図である。
【図４３】空間光変調素子２０１の図４２に続く製造過程を示す断面図である。
【図４４】空間光変調素子２０１の図４３に続く製造過程を示す断面図である。
【図４５】空間光変調素子２０１の図４４に続く製造過程を示す断面図である。
【図４６】空間光変調素子２０１の図４５に続く製造過程を示す断面図である。
【図４７】空間光変調素子２０１の図４６に続く製造過程を示す断面図である。
【図４８】空間光変調素子２０１の図４７に続く製造過程を示す断面図である。
【図４９】空間光変調素子２０３の模式的な斜視図である。
【図５０】空間光変調素子２０３の製造過程を示す断面図である。
【図５１】空間光変調素子２０３の図５０に続く製造過程を示す断面図である。
【図５２】空間光変調素子２０３の図５１に続く製造過程を示す断面図である。
【図５３】空間光変調素子２０３の図５２に続く製造過程を示す断面図である。
【図５４】空間光変調素子２０３の図５３に続く製造過程を示す断面図である。
【図５５】空間光変調素子２０３の図５４に続く製造過程を示す断面図である。
【図５６】空間光変調素子２０３の図５５に続く製造過程を示す断面図である。
【図５７】空間光変調素子２０３の図５５に続く製造過程を示す断面図である。
【図５８】空間光変調素子２０３の図５７に続く製造過程を示す断面図である。
【図５９】空間光変調素子２０３の図５８に続く製造過程を示す断面図である。
【図６０】空間光変調素子２０３の図５９に続く製造過程を示す断面図である。
【図６１】空間光変調素子２０３の図６０に続く製造過程を示す断面図である。
【図６２】空間光変調素子２０３の図６０に続く製造過程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は、空間光変調素子２００の模式的な分解斜視図である。空間光変調素子２００は、順次積層された回路部２１０、支持部２２０および反射部２３０を備える。
【００１１】
回路部２１０は、基板２１１および電極２１２、２１３、２１４、２１５、２１６を有する。基板２１１は、ＣＭＯＳ回路を含み、電極２１２、２１３、２１４、２１５、２１６のいずれかに駆動電圧を印加する。
【００１２】
２対の電極２１２、２１３、２１４、２１５は、基板２１１の表面に平坦に形成され、互いに対向した位置に配される。これら２対の電極２１２、２１３、２１４、２１５には、基板２１１のＣＭＯＳ回路から駆動電圧が供給される。残る電極２１６は、基板２１１の周辺部を全体に覆い、規準電圧、例えば接地電圧に結合される。
【００１３】
なお、図中において基板２１１の表面に、上層の支持部２２０の形状を点線で示す。これにより、支持部２２０の各部と電極２１２、２１３、２１４、２１５、２１６との位置関係が判る。
【００１４】
支持部２２０は、下部ポスト２２２、支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８を有する。４本の下部ポスト２２２は、基板２１１の四隅にそれぞれ配され、基板２１１の表面に直立して固定される。
【００１５】
支持枠２２４（支持体）は、下部ポスト２２２および支持枠２２４と一体的に形成された連結部材（弾性支持部）であるフレクシャ２２３により、下部ポスト２２２の上端に四隅を連結される。下部ポスト２２２の高さは、支持枠２２４の厚さよりも大きい。
【００１６】
揺動枠２２６は、支持枠２２４から支持された一対の捩じり軸２２５（弾性部材）により、支持枠２２４の内側に支持される。一対の捩じり軸２２５は、互いに等しい曲げ剛性を有する。また、揺動板２２８は、上記の捩じり軸２２５と交差する方向に配された一対の捩じり軸２２７により揺動枠２２６の内側に支持される。一対の捩じり軸２２７は、互いに等しい曲げ剛性を有する。
【００１７】
上記のような支持部２２０が回路部２１０の上面に固定された場合、図中で基板２１１の表面に点線で示すように、揺動枠２２６が電極２１３、２１５に対向する。よって、電極２１３、２１５のいずれかに駆動電圧が印加された場合に、揺動枠２２６と当該電極２１３、２１５との間で静電力が作用する。これにより、揺動枠２２６は、捩じり軸２２５を揺動軸として、基板２１１に対して揺動する。
【００１８】
同様に、揺動板２２８は電極２１２、２１４と対向する。よって、電極２１２、２１４のいずれかに駆動電圧が印加された場合に、揺動板２２８と当該電極２１２、２１４との間で静電力に作用する。これにより、揺動板２２８は、捩じり軸２２７を揺動軸として、基板２１１に対して揺動する。
【００１９】
反射部２３０は、反射鏡２３４と上部ポスト２３２とを含む。反射鏡２３４は、図中上方に向いた平滑な平面をなす。上部ポスト２３２は、反射鏡２３４の下面から図中下方に向かって突出して、図中に点線で示す揺動板２２８の略中央に結合される。
【００２０】
これにより、反射鏡２３４は、支持部２２０から上方に離間した状態で、揺動板２２８と一体化される。よって、揺動板２２８が基板２１１に対して揺動した場合は、反射鏡２３４も揺動板２２８と共に揺動する。
【００２１】
図２は、支持部２２０の平面図である。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。
【００２２】
矩形の支持枠２２４は、フレクシャ２２３により四隅を下部ポスト２２２に結合される。よって、支持枠２２４は、下部ポスト２２２の内側に位置決めされる。
【００２３】
揺動枠２２６を支持枠２２４に結合する捩じり軸２２５は、支持枠２２４および揺動枠２２６に比較すると細くて薄い。よって、揺動枠２２６と電極２１３、２１５との間に静電力が作用した場合、捩じり軸２２５が捩じれ変形して、揺動枠２２６を支持枠２２４に対して揺動可能にする。
【００２４】
揺動板２２８を揺動枠２２６に結合する捩じり軸２２７は、揺動枠２２６および揺動板２２８に比較すると細くて薄い。よって、揺動板２２８と電極２１２、２１４との間に静電力が作用した場合、捩じり軸２２７が捩じれ変形して、揺動板２２８を揺動枠２２６に対して揺動可能にする。
【００２５】
ここで、揺動枠２２６の揺動軸となる捩じり軸２２５と、揺動板２２８の揺動軸となる捩じり軸２２７とは、互いに直交する方向に配される。よって、揺動枠２２６の揺動と揺動板２２８の揺動とを組み合わせることにより、揺動板２２８の揺動方向を自由に選択できる。なお、図示の例では捩じり軸２２５と捩じり軸２２７を直交する向きに配したが、互いに交差する方向でさえあればよい。
【００２６】
図３は、空間光変調素子２００の模式的断面図であり、図１および図２に矢印Ｂで示す断面を表す。図１および図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。
【００２７】
図示の断面において、下部ポスト２２２の下端は、基板２１１上の電極２１６に固定される。また、下部ポスト２２２の上端は、フレクシャ２２３により支持枠２２４に結合される。
【００２８】
これにより、支持部２２０は基板２１１上に固定され、支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８は、いずれも基板２１１の表面から離間した状態で位置決めされる。また、電極２１２、２１４は、揺動板２２８の下面に対向した状態となる。
【００２９】
揺動枠２２６、揺動板２２８および反射鏡２３４の各々の周縁部には、下方に向かって突出するリブ２２９、２３９が設けられる。これにより、揺動枠２２６、揺動板２２８および反射鏡２３４の各々は、高い曲げ剛性を有する。
【００３０】
また、支持枠２２４は、揺動枠２２６および揺動板２２８のいずれに対しても厚い。よって、支持枠２２４は、揺動枠２２６および揺動板２２８に対して相対的に剛性が高く、変形し難い。よって、フレクシャ２２３が変形した場合も、支持枠２２４は殆ど変形しない。
【００３１】
これに対して、フレクシャ２２３は、下部ポスト２２２および支持枠２２４のいずれに対しても細く薄く、相対的に剛性が低い。よって、下部ポスト２２２と支持枠２２４の相対位置が基板２１１の面方向に変化した場合、フレクシャ２２３は容易に変形して、支持枠２２４の基板２１１に対しする変位を許容する。
【００３２】
ただし、支持枠２２４が変位した場合、フレクシャ２２３は弾性変形可能な範囲で変形する。よって、支持枠２２４に作用した力が解消された場合、フレクシャ２２３の弾性力により、支持枠２２４は下部ポスト２２２の中央の初期位置に復帰する。
【００３３】
図４は、空間光変調素子２００模式的断面図であり、図１および図２に矢印Ｃで示す断面を表す。図１および図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。
【００３４】
支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８は、基板２１１から離間した状態にある。電極２１２、２１４は、揺動板２２８の図中両側端に対向する位置に配される。揺動板２２８を軸支する捩じり軸２２７は、図の紙面に垂直に配されるので、電極２１２、２１４に印加した駆動電圧より生じた静電力は、揺動板２２８に効率よく作用する。
【００３５】
また、この断面においては、支持枠２２４と揺動枠２２６とが捩じり軸２２５により結合された状態が判る。既に説明した通り、揺動枠２２６はリブ２２９を有するので、捩じり軸２２５よりも曲げ剛性が高い。
【００３６】
支持枠２２４は、捩じり軸２２５および揺動枠２２６のいずれに対しても厚く、相対的に高い曲げ剛性を有する。よって、揺動枠２２６に静電力が作用した場合、支持枠２２４および揺動枠２２６は変形することなく、捩じり軸２２５が捩じれ変形して揺動枠２２６の揺動を許容する。
【００３７】
ただし、揺動枠２２６が揺動した場合、捩じり軸２２５は弾性変形可能な範囲で変形する。よって、揺動枠２２６に作用する静電力が解消された場合は、捩じり軸２２５の弾性力により、揺動枠２２６は、基板２１１と平行な初期位置に復帰する。
【００３８】
図５は、空間光変調素子２００模式的断面図であり、図１および図２に矢印Ｄで示す断面を表す。図１および図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。
【００３９】
支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８は、基板２１１から離間した状態にある。電極２１３、２１５は、揺動枠２２６の図中両側端に対向する位置に配される。揺動枠２２６を軸支する捩じり軸２２５は、図の紙面に垂直に配されるので、電極２１３、２１５に印加した駆動電圧より生じた静電力は、揺動枠２２６に効率よく作用する。
【００４０】
また、この断面においては、揺動枠２２６と揺動板２２８とが捩じり軸２２７により結合された状態が判る。既に説明した通り、揺動枠２２６および揺動板２２８はリブ２２９を有するので、捩じり軸２２７よりも曲げ剛性が高い。よって、揺動板２２８に静電力が作用した場合、揺動枠２２６および揺動板２２８は変形することなく、捩じり軸２２７が捩じれ変形して揺動板２２８の揺動を許容する。
【００４１】
ただし、揺動板２２８が揺動した場合、捩じり軸２２７は弾性変形可能な範囲で変形する。よって、揺動板２２８に作用する静電力が解消された場合は、捩じり軸２２７の弾性力により、揺動板２２８は、基板２１１と平行な初期位置に復帰する。
【００４２】
図６は、空間光変調素子２００の断面図であり、図５と同じ断面を示す。図５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。
【００４３】
図示の断面においては、電極２１３、２１５のいずれかと揺動枠２２６との間に静電力が作用して、揺動枠２２６が基板２１１に対して傾斜している。これにより、揺動板２２８も、揺動枠２２６と共に傾斜する。更に、上部ポスト２３２により揺動板２２８に結合された反射鏡２３４も、揺動板２２８と共に、基板２１１に対して傾く。このように、空間光変調素子２００においては、電極２１２、２１３、２１４、２１５に印加する駆動電圧を制御することにより、反射鏡２３４の傾きを変化させることができる。
【００４４】
なお、傾斜した揺動枠２２６には、基板２１１と平行な初期位置に向かって付勢する、捩じり軸２２５の弾力性が作用する。よって、揺動枠２２６に対する静電力の作用が解除された場合、揺動枠２２６は基板２１１と平行な初期位置に戻る。また、このような揺動枠２２６の動作に伴って、反射部２３０も初期位置に復帰する。このように、捩じり軸２２５、２２７は、弾性部材としても作用する。
【００４５】
図７は、空間光変調素子２００を備えた空間光変調器１００の外観を示す模式的な斜視図である。図１から図６まで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。
【００４６】
空間光変調器１００は、単一の基板２１１と、当該基板２１１上に配された複数の反射鏡２３４とを備える。複数の反射鏡２３４の各々に対して、基板２１１上に形成された電極２１２、２１３、２１４、２１５、２１６と支持部２２０とが設けられ、基板２１１上には多数の空間光変調素子２００がマトリスク状に配列される。
【００４７】
これにより、空間光変調素子２００の各々において駆動電力を個別に制御して、個々の反射鏡２３４の傾きを個別に変化させることができる。従って、例えば、平坦な分布を有する光源光を空間光変調器１００で反射することにより、任意の照射パターンを形成できる。また、不均一な分布を有する光源光を空間光変調器１００で反射することにより、均一な照射光を形成できる。よって、空間光変調器１００を用いて、可変光源、露光装置、画像表示装置、光スイッチ等を形成できる。
【００４８】
図８は、空間光変調器１００を含む露光装置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。
【００４９】
照明光発生部５００は、制御部５１０、光源５２０、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Ｉ１を有する。
【００５０】
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。
【００５１】
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Ｉ３を形成する。
【００５２】
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。
【００５３】
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Ｉ３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Ｉ３を参照して、空間光変調器１００を帰還制御できる。
【００５４】
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。
【００５５】
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Ｉ３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。
【００５６】
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Ｉ４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Ｉ４によりケーラー照明する。
【００５７】
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Ｉ３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Ｉ４にも反映される。
【００５８】
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。
【００５９】
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からなるマスクパターンを有する。よって、マスク７１０に照明光画像Ｉ４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Ｉ４自体の照度分布との相互作用により投影光画像Ｉ５が生成される。投影光画像Ｉ５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犠牲層を基板８１０の表面に形成する。
【００６０】
なお、図８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８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。
【００６１】
図９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。
【００６２】
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Ｉ２を形成できる。
【００６３】
空間光変調器１００から出射された光源画像Ｉ２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Ｉ２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Ｉ３を形成する。
【００６４】
図１０は、他の形状を有する支持部２４１の平面図である。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。
【００６５】
支持部２４１は、下部ポスト２２２と支持枠２２４とを結合するフレクシャ２５３の形状が、支持部２２０と異なる。即ち、支持部２２０においてはフレクシャ２２３が直線状であったのに対して、支持部２４１のフレクシャ２５３は屈曲を繰り返す形状を有する。
【００６６】
これにより、フレクシャ２５３の弾性率が小さくなり、同じ負荷が加わった場合にフレクシャ２５３が変形しやすくなる。よって、基板２１１と一体になる下部ポスト２２２の変位と、支持枠２２４の変位または変形とをより効果的に遮断できる。
【００６７】
なお、フレクシャ２５３の剛性は、捩じり軸２２５、２２７の剛性よりも高くしてもよい。これにより、反射部２３０の揺動に対して、フレクシャ２５３の弾性変形が及ぼす影響を抑制できる。
【００６８】
図１１は、また他の形状を有する支持部２４２の平面図である。図１０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。
【００６９】
支持部２４２は、支持部２２０、２４１と比較すると、より小さな揺動板２５８を有する点で異なる。また、揺動枠２２６を排し、支持枠２２４の各辺の中央と揺動板２５８とを、ロングフレクシャ２５５により結合している。なお、支持枠２２４が、屈曲形状を有するフレクシャ２５３により下部ポスト２２２に結合されている点は、支持部２４１と等しい。
【００７０】
上記のような構造により、支持部２４２においては、揺動板２５８が、支持枠２２４に対してより揺動しやすい。なお、支持部２４２は、基板２１１上の電極２１２、２１３、２１４、２１５と静電力を作用させあう面を有していない。よって、支持部２４２を備えた空間光変調素子２００においては、揺動板２５８に搭載された反射鏡２３４の裏面と電極２１２、２１３、２１４、２１５との間で静電力を作用させて反射鏡２３４を揺動させる。
【００７１】
図１２は、支持部２４３の平面図である。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。
【００７２】
支持部２４３は、支持部２４２と比較すると、支持枠２２４の内側で揺動板２５８と支持枠２２４とを結合するロングフレクシャ２５７が、支持枠２２４の対角方向に配されている点で、支持部２４２と異なる。これにより、ロングフレクシャ２５７が長くなるので、弾性率は一層低くなり、揺動板２２８が揺動しやすくなる。
【００７３】
この支持部２４３を備えた空間光変調素子２００においても、支持部２４３は、基板２１１上の電極２１２、２１３、２１４、２１５と静電力を作用させあう面を有していない。よって、支持部２４３を備えた空間光変調素子２００においては、揺動板２５８に搭載された反射鏡２３４の裏面と電極２１２、２１３、２１４、２１５との間で静電力を作用させて反射鏡２３４を揺動させる。
【００７４】
図１３は、比較のために作製した支持部２４４の平面図である。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。
【００７５】
支持部２４４は、支持枠２２４を排して、下部ポスト２２２と揺動板２５８とをロングフレクシャ２５７により直結した構造を有する。よって、この支持部２４４を備えた空間光変調素子２００においても、揺動板２５８に搭載された反射鏡２３４の裏面と電極２１２、２１３、２１４、２１５との間で静電力を作用させて反射鏡２３４を揺動させる。
【００７６】
図１４は、図２、図１０、図１１、図１２にそれぞれ示した支持部２２０、２４１、２４２、２４３を備えた空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３における温度とコンプライアンス比の関係を示すグラフである。図１４には、比較の対象として、図１３に示した支持部２４４を備えた空間光変調素子２０４の特性も併せて示す。
【００７７】
図１４においては、空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３の各々について、支持部２２０、２４１、２４２、２４３、２４４を選択的に加熱した場合を点線で、空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３、２０４全体を加熱した場合を実線で、それぞれ示す。図示のように、フレクシャ２２３、２５３で支持した支持枠２２４を備える支持部２２０、２４１、２４２、２４３を含む空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３は、部分的に加熱した場合（点線）と全体を加熱した場合（実線）との温度特性の乖離が少ない。
【００７８】
即ち、フレクシャ２２３、２５３および支持枠２２４を備えた支持部２２０、２４１、２４３を含む空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３は、例えば２０℃において、図中に記載するように、部分的に加熱された場合のコンプライアンス比と、全体に加熱された場合のコンプライアンス比との相違が、許容範囲である±０．１５％を大幅に下回る。しかしながら、支持枠２２４を有していない支持部２４４を備える空間光変調素子２０４では、グラフ上の実線および点線は水平方向に接近しているものの、特性を表す直線の傾斜が急峻なので、部分的に加熱された場合のコンプライアンス比と、全体に加熱された場合のコンプライアンス比との相違が著しく大きい。
【００７９】
よって、空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３を備えた機器は、始動した直後で、各部の温度が安定していない時期に制御性を低下させることなく空間光変調素子２００を使用できる。これにより、空間光変調素子２００、２０１、２０２、２０３を用いた空間光変調器１００と、そのような空間光変調器１００を備えた機器のスループットを向上させることができる。
【００８０】
更に、支持部２２０、２４１、２４３を含む空間光変調素子２００、２０１、２０３は、コンプライアンス比の温度特性が穏やかで、温度の変化による制御性の低下が抑制される。よって、空間光変調素子２００を備えた機器を、長期間にわたって安定的に動作させることができる。
【００８１】
図１５から図３１までは、図１から図６までに示した空間光変調素子２００の製造過程を示す断面図である。図１５および図１６は回路部２１０を作製する過程を、図１７から図２３は支持部２２０を作製する過程を、図２４から図３２は反射部２３０を作製する過程を、図３に示した断面と同じ断面においてそれぞれ示す。
【００８２】
なお、図１５から図３１までに示すのは作製過程なので、空間光変調素子２００において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は、各要素に固有の参照番号を付して説明した上で、要素あるいは全体が完成した段階で、空間光変調素子２００の各要素との対応関係を説明する。
【００８３】
まず、図１５に示すように、空間光変調素子２００を形成する基板２１１を用意し、電極２１２、２１３、２１４、２１５、２１６となる導体層３１０を全面に形成する。基板２１１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。基板２１１には、予め、駆動電力を供給する配線、ＣＭＯＳ回路等が形成されているものとする。
【００８４】
また、導体層３１０は、例えばＴｉＡｌ合金により形成できる。また、アルミニウム、銅等の他の金属を用いてもよい。導体層３１０の成膜方法としては、導体層３１０の材料に応じて、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。
【００８５】
次に、図１６に示すように、導体層３１０をパターニングする。これにより、空間光変調素子２００における電極２１２、２１４、２１６が形成される。なお、電極２１２、２１４、２１６としてパターニングされた導体層３１０の表面を、更に、絶縁層で被覆してもよい。これにより、電極２１２、２１３、２１４、２１５に対する短絡を防止できる。
【００８６】
絶縁層の材料としては、例えば、基板２１１の材料の酸化物、窒化物等を使用できる。また、絶縁層は、誘電率の高い多孔質体であってもよい。絶縁材料層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。
【００８７】
次に、図１７に示すように、基板２１１の表面と導体層３１０の表面を犠牲層３２２により平坦化した後、金属層３３２を積層する。犠牲層３２２は、例えば酸化珪素により形成される。また、金属層３３２は、例えばＴｉＡｌ合金により、各種の物理気相析出法、化学気相析出法、鍍金法等で形成できる。
【００８８】
続いて、図１８に示すように、金属層３３２をドライエッチング等によりパターニングする。これにより、空間光変調素子２００において支持枠２２４の一部となる金属パターン３３４が形成される。
【００８９】
次に、空間光変調素子２００における支持部２２０を形成する目的で、成膜下地となる犠牲層を形成する。ただし、フォトリソグラフィによるパターニングは平面的なものに限られる。そこで、立体的構造を形成する場合は複数の犠牲層を段階的に形成して立体的な成膜下地を形成する。
【００９０】
まず、図１９に示すように、金属パターン３３４の周囲に犠牲層３２４が更に堆積され、高さが調整される。犠牲層３２４の材料および成膜法は、最初の犠牲層３２２と同じでもよい。
【００９１】
次に、図２０に示すように、パターニングに供する他の犠牲層３２６が、既存の犠牲層３２４に積層して、金属パターン３３４と同じ高さまで堆積される。例えば酸化珪素により形成される犠牲層３２４は、ＨＦ蒸気法によりパターニングできる。
【００９２】
続いて、図２１に示すように、２層の犠牲層３２４、３２６を共にパターニングして、コンタクトホール３２１が形成される。コンタクトホール３２１は、例えば、ドライエッチングにより形成され、基板２１１直上の導体層３１０に達する。こうして、基板２１１上には、立体的な形状を有する成膜下地が形成される。
【００９３】
次に、図２２に示すように、犠牲層３２４、３２６および導体層３１０の表面全体に、金属層３３６を形成する。金属層３３６は、例えばＴｉＡｌ合金により形成でき、成膜方法としては、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。
【００９４】
更に、図２３に示すように、金属層３３６をパターニングして、支持部２２０が形成される。金属層３３６は、例えばドライエッチングによりパターニングできる。
【００９５】
図３を参照すると判るように、金属層３３６には、外側から順に、下部ポスト２２２、フレクシャ２２３、支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８が順次形成される。また、立体的な成膜下地を形成した上で金属層３３６を形成したことにより、揺動枠２２６および揺動板２２８の縁部には、下方に突出したリブ２２９が形成される。これにより、揺動枠２２６および揺動板２２８は、高い断面二次モーメントを有する。
【００９６】
次に、図２４に示すように、金属層３３６の表面と、その間に露出した犠牲層３２６の表面とを、新たな犠牲層３４２により平坦化する。更に、図２５に示すように、犠牲層３４２の表面がトリミングされ、犠牲層３４２と金属層３３６の上面とが平坦になる。
【００９７】
こうして、支持部２２０よりも下方の既存の構造を保護すると共に、反射部２３０を形成する成膜下地が形成される。なお、図面を簡潔にする目的で、以降の記載において複数の犠牲層３２２、３２４、３２６をまとめて犠牲層３２０と記載する場合がある。
【００９８】
次に、再び２層構造の犠牲層３４４、３４６により成膜下地を形成する。まず、図２６に示すように、犠牲層３４２および金属層３３６の表面に、２層構造のうち下側の犠牲層３４４が形成される。更に、図２７に示すように、犠牲層３４４がパターニングされ、金属層３３６に達するホールパターン３４３が略中央に形成される。
【００９９】
続いて、図２８に示すように、２層目の犠牲層３４６が積層され、更に、犠牲層３４４のホールパターンと連続したホールパターンと、側端部を削った固有のトリムパターンとを含む、こうして、反射部２３０の成膜下地が形成される。なお、犠牲層３４４、３４６の材料、成膜法、パターニング方法は、他の犠牲層３２０と同じものを使用することができる。
【０１００】
次に、図２９に示すように、犠牲層３４４、３４６の表面に、金属層３５０が形成される。金属層３５０は、例えばＴｉＡｌ合金により形成できる。成膜方法としては、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。
【０１０１】
続いて、図３０に示すように、金属層３５０の上に、反射層３６０が堆積される。反射層３６０は、例えばアルミニウム薄膜のように、反射率の高い材料により形成される。
【０１０２】
なお、反射層３６０は、空間光変調素子２００において入射光を反射する面となる。よって、反射層３６０の形成に先立って、その下地となる金属層３５０の表面を化学機械研磨して鏡面化してもよい。また、反射層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、金属層３５０および反射層３６０の両方を化学機械研磨してもよい。
【０１０３】
また、反射層３６０の材料としてアルミニウム等を用いた場合、酸化等による表面性状の変化を防止する目的で、反射層３６０の表面に保護膜を更に積層してもよい。保護膜としては、アルミナ等の無機材料の緻密な薄膜を例示できる。なお、保護層は、反射層３６０において反射される光に対して透明であるべきことはいうまでもない。
【０１０４】
次に、図３１に示すように、金属層３５０および反射層３６０の、図中側端部がトリミングされる。これにより、図中下方に突出するリブ状部分を有する反射部２３０が形成される。最後に、図３２に示すように、犠牲層３２０、３４２、３４４、３４６を除去する。
【０１０５】
ここで、反射層３６０の両側端において犠牲層３４４の表面が露出している。金属層３３６の内側に残る犠牲層３２６は犠牲層３２４の上に積層されているので、両者は連続する。犠牲層３２４は、犠牲層３２２の上に積層されているので両者は連続する。このように、犠牲層３２４は連続して形成されているので、ＨＦ蒸気法等により一括して除去できる。
【０１０６】
犠牲層３２４を除去すると、空間光変調素子２００が完成する。即ち、基板２１１の表面には、導体層３１０により形成された電極２１２、２１４、２１６が配され、回路部２１０を形成する。
【０１０７】
また、金属層３３２、３３６は、支持部２２０を形成する。支持部２２０において、フレクシャ２２３および捩じり軸２２５、２２７は薄く、支持枠２２４は厚い。また、揺動枠２２６および揺動板２２８は、それぞれリブ２２９を有する。
【０１０８】
更に、反射部２３０は、上部ポスト２３２により揺動板２２８に結合される。また、反射部２３０は、反射層３６０により形成された反射率の高い反射鏡２３４を有する。
【０１０９】
なお、リブ２２９の下端には、水平に延在するフランジ様の部分が生じる場合がある。これは、金属層３３６をパターニングする場合に残ったバリであり、意図的に形成したものではない。しかしながら、揺動枠２２６または揺動板２２８の剛性を低下させるものではなく、むしろ向上させる場合もあるので残してもよい。
【０１１０】
また、上記の例では、単一の空間光変調素子２００を作製する場合について説明した。しかしながら、単一の基板２１１に複数の空間光変調素子２００を一括して形成することにより、空間光変調器１００を製造することもできる。
【０１１１】
図３３は、他の構造を有する空間光変調素子２０５の断面図である。図中、二百番台の参照番号は、図１の空間光変調素子２００において共通の要素と同じ参照番号を付した。また、図中三百番第の参照番号は、図１５から図３２までに示した製造プロセスにおける要素に対応して、共通の要素と同じ参照番号を付した。
【０１１２】
図示のように、空間光変調素子２０５は、空間光変調素子２００と同じく、回路部２１０、支持部２２０および反射部を備える。ただし、空間光変調素子２０５の各要素は、導体層３１０および金属層３３６、３５０と、絶縁層３７０または化合物層３８０との積層構造を有する。これにより、導体層３１０および金属層３３６、３５０を、アルミニウム、銅等の、軽量で取り扱いが容易な材料により形成できる。
【０１１３】
また、導体層３１０および金属層３３６、３５０の表面を、化学的に安定な絶縁層３７０または化合物層３８０により被覆するので、耐久性も高い。更に、支持部２２０および反射部２３０は、金属層３３６、３５０の表裏を化合物層３８０で被覆するので、金属および化合物のバイメタル効果による変形を防止できる。絶縁層３７０および化合物層３８０の材料としては、基板材料の酸化物、窒化物、炭化物等から広く選択できる。
【０１１４】
図３４は、他の構造を有する反射部２３１を単独で示す断面図である。反射部２３１は、立体構造部２３６および平坦部２３８を備える。立体構造部２３６の上部は、立方体の箱状の形状をなす。また、上部ポスト２３２は、中程に段を形成する褶曲部２３７を有する。これにより、立体構造部２３６は高い曲げ剛性を有する。
【０１１５】
立体構造部２３６の上に形成された平坦部２３８は、段差、陥没部などの起伏が全く無い、全体に平坦な形状を有する。よって、平坦部２３８の上面に反射層３６０を形成することにより、反射部２３１の上面全体を平坦な反射鏡２３４として利用できる。よって、空間光変調素子２００の反射効率を向上させることができる。
【０１１６】
なお、平坦部２３８は、曲げ剛性の高い立体構造部２３６により支持されているので、変形が少ない。また、立体構造部２３６は中空なので、反射部２３１全体の質量が増すことはない。また、立体構造部２３６を形成する過程で底部にドレン２３５を設けることにより、平坦部２３８を形成する場合の下地となった犠牲層を除去することができる。
【０１１７】
図３５は、図１０に示した支持部２４１を備える空間光変調素子２０１の模式的な分解斜視図である。空間光変調素子２０１は、以降に説明する部分を除くと、図１に示した空間光変調素子２００と同じ構造を有する。よって、同じ要素には共通の参照番号を付して重複する説明を省く。
【０１１８】
空間光変調素子２０１においては、支持部２４１の支持枠２２４が、屈曲したフレクシャ２５３により下部ポスト２２２から支持される点で、空間光変調素子２００と異なる。これにより、既に説明した通り、下部ポスト２２２を含む基板２１１側と、支持枠２２４との間の機械的な影響がより効果的に遮断され、空間光変調素子２０１の温度特性が安定する。
【０１１９】
また、空間光変調素子２０１においては、支持枠２２４、揺動枠２２６、揺動板２２８および反射部２３０におけるリブ２２９、２３９が廃され、それぞれの膜厚により剛性を得ている。これにより、支持枠２２４、揺動枠２２６、揺動板２２８および反射部２３０の膜厚は一定になり、後述するように製造手順を簡略化できる。
【０１２０】
図３６から図４７までは、図３５に示した空間光変調素子２０１の製造過程を手順毎に示す断面図である。これらの図は、図３５に矢印Ｅで示す断面により描かれる。図３７から図４２には支持部２４１を形成する過程が、図４３から図４７には反射部２３０を形成する過程が、それぞれ示される。
【０１２１】
なお、図３５から図４７までにおいても、空間光変調素子２０１において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、これらの図に関しては各要素に固有の参照番号を付して説明した後に、空間光変調素子２０１の各要素との対応関係を別途説明する。
【０１２２】
図３６は、基板２１１の表面に電極２１４、２１６を形成した上で犠牲層３２２により平坦化し、更に、犠牲層３２２の表面全体に金属層３３２を成膜した段階を示す。ここまでの手順は、図１５から図１７までに示した空間光変調素子２００の製造過程と同じ手順となる。金属層３３２としてはＴｉＡｌ合金を、犠牲層３２２としては酸化珪素をそれぞれ用いた。
【０１２３】
次いで、図３７に示すように、金属層３３２をドライエッチング等によりパターニングする。これにより、空間光変調素子２０１において支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８の一部となる金属パターン３３４が形成される。
【０１２４】
次に、図３８に示すように、既存の犠牲層３２２および金属パターン３３４の上に新たな犠牲層３２４を堆積させて、全体を平坦化する。続いて、図３９に示すように、犠牲層３２４の表面をＨＦ蒸気法により厚さ方向に一部除去して、金属パターン３３４を露出させる。これにより、基板２１１上には、金属パターン３３４または犠牲層３２４のいずれかによる平坦な表面が形成される。
【０１２５】
次に、図４０に示すように、２層の犠牲層３２４、３２６を共にパターニングして、コンタクトホール３２１が形成される。コンタクトホール３２１は、例えば、ドライエッチングにより形成され、基板２１１直上の導体層３１０に達する。こうして、基板２１１上には、立体的な形状を有する成膜下地が形成される。
【０１２６】
次に、図４１に示すように、犠牲層３２４および金属パターン３３４の表面全体に、金属層３３６が堆積される。堆積された金属層３３６の一部は、金属パターン３３４と一体化して厚さの異なる部分となる。金属層３３６は、例えばＴｉＡｌ合金により形成でき、成膜方法としては、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。
【０１２７】
次に、図４２に示すように、金属層３３６をドライエッチング等によりパターニングして、支持部２４１の各要素を形成する。図中に二百番台の参照番号により示すように、金属層３３６により、下部ポスト２２２、フレクシャ２５３、支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８がそれぞれ形成される。また、図示の断面には現れないが、支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８の間には捩じり軸２２５、２２７も形成される。
【０１２８】
ここで、金属層３３６は、金属パターン３３４と一体化しているので、上記支持部２４１の要素のうち、支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８は、フレクシャ２５３、捩じり軸２２５、２２７よりも膜厚が大きい。よって、支持枠２２４、揺動枠２２６および揺動板２２８は高い剛性を有する。こうして、支持部２４１に相当する部分が形成される。
【０１２９】
次に、図４３に示すように、基板２１１の表面全体に新たな犠牲層３２６が堆積され、平坦化される。更に、図４４に示すように、犠牲層３２６の一部が除去され、金属層３３６に達するホールパターン３４３が形成される。
【０１３０】
続いて、図４５に示すように、犠牲層３２６および金属層３３６の表面全体に金属層３５０が堆積される。金属層３５０は、例えばＴｉＡｌ合金により形成できる。成膜方法としては、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。
【０１３１】
続いて、図４６に示すように、金属層３５０の上に、反射層３６０が堆積される。反射層３６０は、例えばアルミニウム薄膜のように反射率の高い材料により形成される。
【０１３２】
次に、図４７に示すように、金属層３５０および反射層３６０の、図中側端部がトリミングされる。これにより、連続した金属層３５０および反射層３６０が空間光変調素子２０１毎に切断され、素子毎に独立した反射部２３０が形成される。
【０１３３】
最後に、図４８に示すように、犠牲層３２２、３２４、３２６が一括して除去される。犠牲層３２４は連続して形成されているので、ＨＦ蒸気法等により一括して除去できる。こうして、空間光変調素子２０１が完成する。
【０１３４】
即ち、基板２１１の表面には、導体層３１０により形成された電極２１２、２１４、２１６が配され、回路部２１０を形成する。また、金属パターン３３４および金属層３３６は、支持部２４１を形成する。支持部２４１において、フレクシャ２５３および捩じり軸２２５、２２７は薄く、支持枠２２４は厚い。
【０１３５】
更に、反射部２３０は、上部ポスト２３２により揺動板２２８に結合される。また、反射部２３０は、反射層３６０により形成された反射率の高い反射鏡２３４を有する。上記の例では単一の空間光変調素子２００に着目して作製過程を説明したが、単一の基板２１１に複数の空間光変調素子２００を一括して形成することにより、空間光変調器１００を製造することもできる。
【０１３６】
また、上記の構造および作製過程は一例に過ぎず、他の構造、手順、材料によっても、空間光変調素子２０１を作製することができる。即ち、支持枠２２４、揺動枠２２６、揺動板２２８および反射鏡２３４のいずれかまたは全部に折り返し形状、箱型形状等の部分を設けて剛性を補ってもよい。また、酸化物、窒化物炭化物等の層と金属層とを交互に積層した複合材料により空間光変調素子２０１を形成してもよい。
【０１３７】
図４９は、図１２に示した支持部２４３を備えた空間光変調素子２０３の模式的な分解斜視図である。空間光変調素子２０３は、以降に説明する部分を除くと、図１に示した空間光変調素子２００と同じ構造を有する。よって、同じ要素には共通の参照番号を付して重複する説明を省く。
【０１３８】
空間光変調素子２０３においては、支持部２４３の支持枠２２４が、屈曲したフレクシャ２５３により下部ポスト２２２から支持される点で、空間光変調素子２００と異なる。これにより、既に説明した通り、下部ポスト２２２を含む基板２１１側と、支持枠２２４との間の機械的な影響がより効果的に遮断され、空間光変調素子２０１の温度特性が安定する。
【０１３９】
また、空間光変調素子２０３においては揺動枠２２６が廃され、揺動板２５８は、複数のロングフレクシャ２５７により支持枠２２４から直接に支持される。支持枠２２４は、支持部２４３の他の部分よりも大きな厚さを有し、相対的に高い剛性を有する。
【０１４０】
揺動板２５８は、ロングフレクシャ２５７と同じ厚さを有し、反射部２３０の上部ポスト２３２下端と略同じ形状を有する。これにより、揺動板２２８に比較すると、揺動板２５８は、大幅に小型軽量化されている。
【０１４１】
ロングフレクシャ２５７は、支持枠２２４を外側から支持するフレクシャ２５３と同様に屈曲を繰り返す形状を有し、支持枠２２４の内側隅部から対角線方向に揺動板２５８に向かって配される。既に説明したように、ロングフレクシャ２５７の面積は小さいので、ロングフレクシャ２５７に対して静電力を作用させても揺動板２５８を駆動できない。
【０１４２】
そこで、空間光変調素子２０３においては、基板２１１上の電極２１３、２１５、２１７、２１９と、反射部２３０の反射鏡２３４との間で静電力を作用させることにより、反射鏡２３４を揺動させる。このため、電極２１３、２１５、２１７、２１９は、ロングフレクシャ２５７を避けた位置に配される。
【０１４３】
図５０から図６２までは、図４９に示した空間光変調素子２０３の製造過程を手順毎に示す断面図である。これらの図は、図４９に矢印Ｆで示す断面により描かれる。図５０から図５６には支持部２４３を形成する過程が、図５７から図６２には反射部２３０を形成する過程が、それぞれ示される。
【０１４４】
なお、図５０から図６２までにおいても、空間光変調素子２０３において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、これらの図に関しては各要素に固有の参照番号を付して説明した後に、空間光変調素子２０３の各要素との対応関係を別途説明する。
【０１４５】
図５０は、基板２１１の表面に電極２１６を形成した上で犠牲層３２２により平坦化し、更に、犠牲層３２２の表面全体に金属層３３２を成膜した段階を示す。これらの段階は、図１０から図１７に示した手順と同様に実効される。
【０１４６】
なお、基板２１１上には、電極２１３、２１５、２１７、２１９も電極２１６と同時に形成されているが、図示の断面には現れない。金属層３３２としてはＴｉＡｌ合金を、犠牲層３２２としては酸化珪素をそれぞれ用いた。
【０１４７】
次いで、図５１に示すように、ドライエッチング等により金属層３３２をパターニングする。これにより、空間光変調素子２０３において支持枠２２４の一部となる金属パターン３３４が形成される。
【０１４８】
次に、図５２に示すように、既存の犠牲層３２２および金属パターン３３４の上に新たな犠牲層３２４を堆積させて、金属パターン３３４を埋め込む。続いて、図５３に示すように、犠牲層３２４の表面をＨＦ蒸気法により厚さ方向に一部除去して、金属パターン３３４を露出させる。これにより、基板２１１上には、金属パターン３３４または犠牲層３２４のいずれかによる平坦な表面が形成される。
【０１４９】
次に、図５４に示すように、２層の犠牲層３２４、３２６を共にパターニングして、コンタクトホール３２１が形成される。コンタクトホール３２１は、例えば、ドライエッチングにより形成され、基板２１１直上の導体層３１０に達する。こうして、基板２１１上には、立体的な形状を有する成膜下地が形成される。
【０１５０】
次に、図５５に示すように、犠牲層３２４および金属パターン３３４の表面全体に、金属層３３６が堆積される。金属層３３６の一部は、金属パターン３３４と一体化して厚さの異なる部分となる。金属層３３６は、例えばＴｉＡｌ合金により形成でき、成膜方法としては、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。
【０１５１】
次に、図５６に示すように、ドライエッチング等により金属層３３６をパターニングして、支持部２４３の各要素を形成する。即ち、図中に二百番台の参照番号により示すように、金属層３３６により、下部ポスト２２２、フレクシャ２５３、支持枠２２４、ロングフレクシャ２５７および揺動板２５８がそれぞれ形成される。
【０１５２】
ここで、金属層３３６は、金属パターン３３４と一体化しているので、支持枠２２４は、フレクシャ２５３、ロングフレクシャ２５７および揺動板２５８よりも膜厚が大きい。よって、支持枠２２４は高い剛性を有する。こうして、基板２１１上には、支持部２４３に相当する部分が形成される。
【０１５３】
次に、図５７に示すように、基板２１１の表面全体に新たな犠牲層３２６が堆積され、平坦化される。更に、図５８に示すように、犠牲層３２６の一部が除去され、金属層３３６の表面に達するホールパターン３４３が形成される。
【０１５４】
続いて、図５９に示すように、犠牲層３２６および金属層３３６の表面全体に金属層３５０が堆積される。金属層３５０は、例えばＴｉＡｌ合金により形成できる。成膜方法としては、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。
【０１５５】
続いて、図６０に示すように、金属層３５０の上に、反射層３６０が堆積される。反射層３６０は、例えばアルミニウム薄膜のように反射率の高い材料により形成される。
【０１５６】
次に、図６１に示すように、金属層３５０および反射層３６０の、図中側端部近傍の一部がトリミングされる。これにより、連続した金属層３５０および反射層３６０が空間光変調素子２０３毎に切断され、素子毎に独立した反射部２３０が形成される。
【０１５７】
最後に、図６２に示すように、犠牲層３２２、３２４、３２６が一括して除去される。犠牲層３２４は連続して形成されているので、ＨＦ蒸気法等により一括して除去できる。こうして、空間光変調素子２０３が完成する。
【０１５８】
即ち、基板２１１の表面には、導体層３１０により形成された電極２１６が配され、回路部２１０を形成する。また、金属パターン３３４および金属層３３６は、支持部２４３を形成する。支持部２４３において、フレクシャ２５３およびロングフレクシャ２５７は薄く、支持枠２２４は厚い。
【０１５９】
更に、反射部２３０は、上部ポスト２３２により揺動板２５８に結合される。また、反射部２３０は、反射層３６０により形成された反射率の高い反射鏡２３４を有する。上記の例では単一の空間光変調素子２００に着目して作製過程を説明したが、単一の基板２１１に複数の空間光変調素子２００を一括して形成することにより、空間光変調器１００を製造することもできる。
【０１６０】
また、上記の構造および作製過程は一例に過ぎず、他の構造、手順、材料によっても、空間光変調素子２０３を作製することができる。即ち、支持枠２２４および反射鏡２３４に折り返し形状、箱型形状等の部分を設けて剛性を補ってもよい。また、酸化物、窒化物炭化物等の層と金属層とを交互に積層した複合材料により空間光変調素子２０３を形成してもよい。
【０１６１】
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、請求の範囲の記載から明らかである。
【０１６２】
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。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。
【符号の説明】
【０１６３】
１００  空間光変調器、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５  空間光変調素子、２１０  回路部、２１１  基板、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１９  電極、２２０、２４１、２４２、２４３、２４４  支持部、２２２  下部ポスト、２２３、２５３  フレクシャ、２２４  支持枠、２２５、２２７  捩じり軸、２２６  揺動枠、２２８、２５８  揺動板、２２９、２３９  リブ、２３０、２３１  反射部、２３２  上部ポスト、２３４  反射鏡、２３５  ドレン、２３６  立体構造部、２３７  褶曲部、２３８  平坦部、２５５、２５７  ロングフレクシャ、３１０  導体層、３２０、３２２、３２４、３２６、３４２、３４４、３４６  犠牲層、３２１  コンタクトホール、３３２、３３６、３５０  金属層、３３４  金属パターン、３４３  ホールパターン、３６０  反射層、３７０  絶縁層、３８０  化合物層、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
【図１】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
2013027405.tif 000062
【図６１】
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【図６２】
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【国際調査報告】
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2013027405.tif 000066
2013027405.tif 000067
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