(57)【要約】  空間光変調素子であって、基板と、基板に対して可動する平坦部と、平坦部に貼り付けられた平板と、平板における貼り付け面と反対側の面に形成され、入射光を反射する誘電体膜とを備える。上記空間光変調素子において、誘電体膜は、互いに積層され、隣接する層と屈折率が異なる２種以上の誘電体層を含んでもよい。また、上記空間光変調素子において、誘電体膜は、Ａｌ２Ｏ３の膜とＳｉＯ２の膜とが交互に積層されて形成されてもよい。
2013027400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に対して可動する平坦部と、
前記平坦部に貼り付けられた平板と、
前記平板における貼り付け面と反対側の面に形成され、入射光を反射する誘電体膜と
を備える空間光変調素子。
【請求項２】
前記誘電体膜は、互いに積層され、隣接する層と屈折率が異なり、繰り返し積層された２種以上の誘電体層を含む請求項１に記載の空間光変調素子。
【請求項３】
前記誘電体膜は、Ａｌ２Ｏ３の膜とＳｉＯ２の膜とが交互に積層されて形成される請求項１または請求項２に記載の空間光変調素子。
【請求項４】
前記平坦部の表面は、ＳｉＮＸ薄膜を含む請求項３に記載の空間光変調素子。
【請求項５】
前記平板の厚みは、前記平坦部の厚みよりも大きい請求項１から４のいずれか１項に記載の空間光変調素子。
【請求項６】
前記平板は、バルク材を薄化することにより形成される請求項５に記載の空間光変調素子。
【請求項７】
前記平板における反射有効領域は、単一の平坦面を有する請求項１から６のいずれか1項に記載の空間光変調素子。
【請求項８】
前記基板は、前記平坦部を可動させる可動部と、前記平坦部を前記可動部から離間させる連結部とを更に有する請求項１から７のいずれか１項に記載の空間光変調素子。
【請求項９】
基板と、
前記基板に対して揺動する平坦部と、
前記平坦部と共に揺動し、互いに積層された複数の誘電体層を有して入射光を反射する誘電体多層膜と、
前記複数の誘電体層のいずれかと同一の材料を含み、且つ、当該誘電体層よりも厚い、前記誘電体層における前記平坦部と反対側の面の少なくとも一部を覆う保護層と
を備える空間光変調素子。
【請求項１０】
基板と、
前記基板に対して揺動する平坦部と、
前記平坦部と共に揺動し、互いに積層された複数の誘電体層を有して入射光を反射する誘電体多層膜と、
前記複数の誘電体層のいずれかと同一の材料を含み、且つ、前記誘電体多層膜の側端面を覆う保護層と
を備える空間光変調素子。
【請求項１１】
前記保護層は、フッ素および酸素、並びに、フッ素および酸素の少なくとも一方を含む化合物のうちの少なくともひとつに対して障壁となる請求項９または請求項１０に記載の空間光変調素子。
【請求項１２】
前記保護層は、前記誘電体多層膜の側端面まで覆う請求項９から請求項１１までのいずれか一項に記載の空間光変調素子。
【請求項１３】
前記保護層は、Ａｌ２Ｏ３を含む請求項９から請求項１２までのいずれか一項に記載の空間光変調素子。
【請求項１４】
前記保護層は、前記誘電体多層膜が反射する入射光の波長に対して１／２波長の整数倍の膜厚を有する請求項９から請求項１３までのいずれか一項に記載の空間光変調素子。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の空間光変調素子が複数配列された空間光変調器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の空間光変調器を備える露光装置。
【請求項１７】
空間光変調素子の製造方法であって、
基板および前記基板に対して可動する平坦部を準備するステップと、
平板の一面に入射光を反射する誘電体膜を成膜するステップと、
前記平板の前記誘電体膜が形成されていない側の面を前記平坦部に貼り合わせるステップと
を備える製造方法。
【請求項１８】
前記誘電体膜の成膜ステップにおいて前記平板はバルク材であり、
前記誘電体膜の成膜ステップの後であって前記貼り合わせステップの前に、前記バルク材を薄化するステップをさらに備える請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記誘電体膜を成膜するステップの後であって、前記平板を薄化するステップの前に、前記誘電体膜が成膜された前記平板をアニールするステップをさらに備える請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記貼り合わせステップの前に、前記平板をパターニングするステップをさらに備える請求項１７から１９のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記平坦部が薄膜の成膜で形成される請求項１７から２０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２２】
空間光変調素子の製造方法であって、
基板上に、支持部と、前記支持部に揺動可能に支持される平坦部とを形成する段階と、
前記支持部および前記平坦部の少なくとも一方が犠牲層に接した状態で、入射光を反射する誘電体多層膜を、前記平坦部の一面に形成する段階と、
前記犠牲層の存在下で、前記犠牲層を除去するエッチャントに対して耐性を有する保護層により前記誘電体多層膜の表面の少なくとも一部を覆う段階と、
前記保護層の存在下で前記エッチャントにより前記犠牲層を除去する段階と
を備える製造方法。
【請求項２３】
前記犠牲層が除去された後に、前記保護層を除去する段階を更に含む請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記犠牲層を下地として前記平坦部を形成する段階を更に含む請求項２２または請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記犠牲層の存在下で、前記保護層をパターニングする段階を更に含む請求項２２から請求項２４までのいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項２６】
パターニングされた前記保護層をマスクとして、前記平坦部をパターニングする段階を更に含む請求項２５に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記誘電体多層膜をパターニングする段階と、
前記犠牲層の存在下で、前記パターニングされた前記誘電体多層膜の少なくとも側端を覆う保護層を形成する段階と
を含む請求項２２から請求項２５までのいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項２８】
前記誘電体多層膜において露出した表面をすべて覆う保護層を形成する段階を含む請求項２７に記載の製造方法。
【請求項２９】
前記保護層は、前記平坦部がパターニングされた後に形成される請求項２２から請求項２５までの何れか一項に記載の製造方法。
【請求項３０】
前記保護層が形成される前に前記誘電体多層膜の残留応力を緩和する段階を含む請求項２２から請求項２９までのいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項３１】
前記誘電体多層膜の最表面の誘電体層を、前記エッチャントに対する耐性を有する材料で形成して前記保護層とする段階を含む請求項２２に記載の製造方法。
【請求項３２】
前記最表面の誘電体層は、前記誘電体多層膜を形成する他の誘電体層よりも厚い膜厚を有する請求項３１に記載の製造方法。
【請求項３３】
請求項１７から請求項３２までのいずれか一項に記載の製造方法で製造された空間光変調素子。
【請求項３４】
請求項３３に記載された空間光変調素子を複数備える空間光変調器。
【請求項３５】
請求項３４に記載された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、空間光変調素子の製造方法、空間光変調素子、空間光変調器および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ技術により製造され、捩じりヒンジで支持されたミラーを静電力により駆動して、照射光束にパターンを形成する空間光変調素子がある（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】
空間光変調素子は、強い光に晒されるので特性が変化しやすい。また、空間光変調器は、製造プロセスおよび完成後の使用中に反射膜が劣化して性能が低下する場合がある。このため、空間光変調器の実効的な寿命は短い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一態様においては、基板と、基板に対して可動する平坦部と、平坦部に貼り付けられた平板と、平板における貼り付け面と反対側の面に形成され、入射光を反射する誘電体膜とを備える空間光変調素子が提供される。【０００５】
本発明の第二態様においては、基板と、基板に対して揺動する平坦部と、平坦部と共に揺動し、互いに積層された複数の誘電体層を有して入射光を反射する誘電体多層膜と、複数の誘電体層のいずれかと同一の材料を含み、且つ、当該誘電体層よりも厚い、誘電体層における平坦部と反対側の面の少なくとも一部を覆う保護層とを備える空間光変調素子が提供される。【０００６】
本発明の第三態様においては、基板と、基板に対して揺動する平坦部と、平坦部と共に揺動し、互いに積層された複数の誘電体層を有して入射光を反射する誘電体多層膜と、複数の誘電体層のいずれかと同一の材料を含み、且つ、誘電体多層膜の側端面を覆う保護層とを備える空間光変調素子が提供される。【０００７】
本発明の第四態様においては、上記空間変調素子が複数配列された空間光変調器が提供される。【０００８】
本発明の第五態様においては、上記空間光変調器を備える露光装置が提供される。【０００９】
本発明の第六態様においては、空間光変調素子の製造方法であって、基板および基板に対して可動する平坦部を準備するステップと、平板の一面に入射光を反射する誘電体膜を成膜するステップと、平板の誘電体膜が形成されていない側の面を平坦部に貼り合わせるステップとを備える製造方法が提供される。【００１０】
本発明の第七態様においては、空間光変調素子の製造方法であって、基板上に、支持部と、支持部に揺動可能に支持される平坦部とを形成する段階と、支持部および平坦部の少なくとも一方が犠牲層に接した状態で、入射光を反射する誘電体多層膜を、平坦部の一面に形成する段階と、犠牲層の存在下で、犠牲層を除去するエッチャントに対して耐性を有する保護層により誘電体多層膜の表面の少なくとも一部を覆う段階と、保護層の存在下でエッチャントにより犠牲層を除去する段階とを備える製造方法が提供される。【００１１】
本発明の第八態様においては、上記製造方法で製造された空間光変調素子が提供される。【００１２】
本発明の第九態様においては、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。【００１３】
本発明の第十態様においては、上記空間光変調器を備える露光装置が提供される。【００１４】
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】
【００１５】
【図１】空間光変調器１００の外観を示す模式的斜視図である。
【図２】空間光変調素子２００の分解斜視図である。
【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】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図６】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図７】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図８】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図９】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１０】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１１】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１２】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１３】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１４】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１５】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１６】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１７】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１８】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図１９】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図２０】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図２１】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図２２】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図２３】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図２４】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図２５】下部構造物２０１の断面図である。
【図２６】反射部２４０の製造過程を示す断面図である。
【図２７】反射部２４０の製造過程を示す断面図である。
【図２８】誘電体膜３８０の断面図である。
【図２９】反射部２４０の製造過程を示す断面図である。
【図３０】反射部２４０の製造過程を示す断面図である。
【図３１】反射部２４０の製造過程を示す断面図である。
【図３２】反射部２４０の製造過程を示す断面図である。
【図３３】反射部２４０の製造過程を示す断面図である。
【図３４】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図３５】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図３６】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図３７】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図３８】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図３９】空間光変調素子２００の分解斜視図である。
【図４０】空間光変調素子２００の断面図である。
【図４１】空間光変調素子２００の断面図である。
【図４２】空間光変調器１００の斜視図である。
【図４３】空間光変調素子２００の分解斜視図である。
【図４４】支持部２５０の平面図である。
【図４５】空間光変調素子２００の断面図である。
【図４６】空間光変調素子２００の断面図である。
【図４７】空間光変調素子２００の断面図である。
【図４８】空間光変調素子２００の製造過程を示す断面図である。
【図４９】空間光変調素子２００の図４８に続く製造過程を示す断面図である。
【図５０】空間光変調素子２００の図４９に続く製造過程を示す断面図である。
【図５１】空間光変調素子２００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２００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２００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２００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２００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２００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２００の図５６に続く他の製造過程を示す断面図である。
【図５８】空間光変調素子２００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２００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２００の図５９に続く製造過程を示す断面図である。
【図６１】誘電体多層膜３８１の模式的な断面図である。
【図６２】空間光変調素子２００の図６０に続く製造過程を示す断面図である。
【図６３】空間光変調素子２００の図６２に続く製造過程を示す断面図である。
【図６４】空間光変調素子２００の図６３に続く製造過程を示す断面図である。
【図６５】空間光変調素子２００の図６４に続く製造過程を示す断面図である。
【図６６】空間光変調素子２００の図６５に続く製造過程を示す断面図である。
【図６７】空間光変調素子２００の図６６に続く製造過程を示す断面図である。
【図６８】誘電体多層膜３８３の模式的な断面図である。
【図６９】誘電体多層膜３８５の模式的な断面図である。
【図７０】空間光変調素子２０２の断面図である。
【図７１】空間光変調器１００の製造過程を示す断面図である。
【図７２】空間光変調器１００の図７０に続く製造過程を示す断面図である。
【図７３】空間光変調器１００の断面図である。
【図７４】露光装置４００の模式図である。
【図７５】照明光発生部５００の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、下記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。
【００１７】
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２１１および反射部２４０を備える。
【００１８】
基板２１１上に二次元的に配列されてマトリクスを形成する複数の反射部２４０は、それぞれが一辺数μｍから百数十μｍ程度の正方形の反射面を有し、基板２１１に対して個別に揺動させることができる。これにより、図示のように一部の反射部２４０が揺動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。よって、反射部２４０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。
【００１９】
図２は、空間光変調素子２００の模式的分解斜視図である。空間光変調素子２００は１つの反射部２４０に対応して形成される。空間光変調器１００においては、複数の反射部２４０のそれぞれについて同様の構造が形成される。空間光変調素子２００の各々は、基板２１１、駆動部２２０、平坦部２３０および反射部２４０を有する。
【００２０】
基板２１１は、複数の電極２１２、２１４、２１６と、当該電極２１２、２１４に駆動電力を供給するＣＭＯＳ回路とを有する。なお、空間光変調器１００においては、空間光変調素子２００が多数配列されるが、電極２１６は共通な電位、例えば接地電位に接続され、空間光変調器１００全体の基準電位を共通にする。
【００２１】
駆動部２２０は、基板２１１上に形成され、固定枠２２２および可動部２２６を有する。固定枠２２２は、上面が開放された中空の部材により形成されて、空間光変調素子２００の外周を包囲する方形の枠体をなす。固定枠２２２は、基板２１１上で、電極２１６の上に固定される。
【００２２】
固定枠２２２が基板２１１に対して固定された場合、基板２１１上の一対の電極２１２、２１４は、図中に点線で示すように、可動部２２６の縁部近傍に位置する。よって、可動部２２６の下面と、電極２１２、２１４とは、互いに対向する。
【００２３】
可動部２２６は、固定枠２２２の内側において、固定枠２２２の内側の面から捩じり軸部２２４を介して支持される。捩じり軸部２２４の一端は、固定枠２２２の内面に対して固定される。
【００２４】
捩じり軸部２２４の他端は、可動部２２６の周縁部から下方に延在するリブ２２５に対して固定される。捩じり軸部２２４は、弾性的に捩じり変形するので、可動部２２６は、捩じり軸部２２４を揺動軸として基板２１１に対して揺動する。しかしながら、リブ２２５により高い曲げ剛性を有するので、可動部２２６は変形し難い。
【００２５】
なお、リブ２２５の下端には、可動部２２６の外方に向かって広がったフランジ様の部分がある。これは、リブ２２５を含む層をパターニングする場合に残った領域で、無くてもよい。しかしながら、可動部２２６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。
【００２６】
平坦部２３０は、平坦面２３４とポスト２３２とを含む。平坦面２３４は、図中上方に向いた平滑な平面をなす。ポスト２３２は、図中下方に向かって突出して、図中に点線で示す可動部２２６の略中央に固定される。
【００２７】
これにより、平坦部２３０は可動部２２６から離間した状態で、可動部２２６に対して連結される。また、可動部２２６が基板２１１に対して揺動した場合、平坦部２３０も可動部２２６と共に揺動する。なお、平坦部２３０は、例えば、薄膜として堆積された酸化物、窒化物、炭化物等により形成される。
【００２８】
なお、平坦部２３０は、周縁部に沿って形成されたリブ２３６を有する。これにより、平坦部２３０は、材料の物性と寸法により決まる剛性を超える高い曲げ剛性を有する。
【００２９】
反射部２４０は、平板部２４２および誘電体膜２４４を有する。平板部２４２は、平滑な板状の部材であり、駆動部の平坦面２３４により支持される。よって、平坦部２３０が揺動した場合は、平板部２４２も共に揺動する。
【００３０】
誘電体膜２４４は、平板部２４２の図中上面に配され、平板部２４２により支持される。誘電体膜２４４は、互いに屈折率が異なる材料を交互に積層させて形成される。これにより、入射光に対して極めて高い反射率を有する。また、換言すれば、入射光に対する反射率が高いので、入射光のエネルギーを吸収することによる温度上昇が少ない。
【００３１】
このように、空間光変調素子２００を有する空間光変調器１００は、平坦部２３０と反射部２４０とを個別に形成する構造なので、それぞれの機能に適した構造、材料、製法を個別に選択できる。また、平坦部２３０の面積よりも大きい反射面積を有する反射部２４０を形成できるので、空間光変調器１００の反射効率を向上させることができる。
【００３２】
図３は、空間光変調素子２００の模式的断面図である。空間光変調素子２００は、固定枠２２２を基板２１１に固定し、平坦部２３０を可動部２２６に固定した状態で、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。
【００３３】
図示のように、可動部２２６は、下面に電極２２８を有する。電極２２８は、基板２１１上の電極２１２と対向する。
【００３４】
また、可動部２２６は、縁部から下方に延びたリブ２２５を有する。これにより、可動部２２６は、高い曲げ剛性を有する。一方、捩じり軸部２２４は、リブ２２５に相当する要素を有していない。よって、可動部２２６に後述する駆動力が作用した場合、捩じり軸部２２４が弾性変形して、可動部２２６は、変形することなく変位する。
【００３５】
図４は、空間光変調素子２００模式的の断面図であり、図２に示したＢ−Ｂ断面を示す。なお、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。
【００３６】
図示のように、基板２１１上の一対の電極２１２、２１４のそれぞれは、可動部２２６の端部近傍に対向する。よって、電極２１２、２１４のいずれかに駆動電圧を印加した場合、電極２２８のいずれかの端部に静電力が作用する。
【００３７】
可動部２２６は、捩じり軸部２２４により固定枠２２２に結合されている。よって、電極２１２、２１４のいずれかから電極２２８に静電力が作用した場合、可動部２２６は、捩じり軸部２２４を揺動軸として揺動する。これにより、可動部２２６に対して固定された平坦部２３０も揺動する。これにより、反射部２４０も揺動する。
【００３８】
なお、図示の例では、電極２１４に駆動電圧が印加された場合、電極２２８の図中右側が、基板２１１の方に引き付けられる。これにより、平坦部２３０の平坦面２３４は右方に傾く。
【００３９】
再び図１を参照すると、反射部２４０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供給または遮断することにより、複数の反射部２４０の傾きを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。
【００４０】
図５から図３８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。図５から図１７までは、基板２１１上に、電極２１２、２１４、２１６および駆動部２２０を形成する過程を示す。図１８から図２６までは、駆動部２２０に平坦部２３０を搭載する過程を示す。図２７から図３３までは、反射部２４０を作製する過程を示す。図３４から図３８までは、反射部２４０を平坦部２３０に取り付ける過程を示す。
【００４１】
なお、図５から図３８までに示すのは空間光変調器１００の作製過程なので、空間光変調器１００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固有の参照番号を付与して各図の内容を説明した上で、各要素が完成した段階で、図１から図４までに示した空間光変調器１００との対応関係を随時説明する。
【００４２】
図５に示すように、空間光変調器１００が形成される基板２１１の表面直上には、下側の絶縁層３１２が堆積される。これにより、基板２１１の表面は絶縁層３１２により覆われる。
【００４３】
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。絶縁層３１２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３１２は、誘電率の高い多孔質体であってもよい。絶縁層３１２の成膜方法としては、絶縁層３１２の材料に応じて、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。
【００４４】
次に、図６に示すように、絶縁層３１２の上に、パターニングした導体層３２０を形成する。導体層３２０は、空間光変調器１００において、電極２１２、２１４、２１６となる。導体層３２０の材料としては、アルミニウム、銅等の金属を例示できる。導体層３２０の成膜方法としては、導体層３２０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。
【００４５】
次に、図７に示すように、導体層３２０の表面および導体層３２０のパターンの間隙に露出する下側の絶縁層３１２の表面を、上側の絶縁層３１４により被覆する。このとき、上側の絶縁層３１４の下に導体層３２０が存在するか否かに応じて、上側の絶縁層３１４の表面には起伏が生じる。
【００４６】
次に、図８に示すように、上側の絶縁層３１４の表面に形成された起伏がレジスト層３３２により平坦化される。これにより、平坦な下地の上で、以下に説明する工程を実行できる。なお、レジスト層３３２の塗布は、スピンコート法、スプレイコート法等を適宜選択できる。
【００４７】
次に、図９に示すように、非反射膜を形成する場合の成膜下地を形成する。成膜下地は２層からなり、図９に示す段階では、下側のレジスト層３３４が平坦化された絶縁層３１４上に形成される。レジスト層３３４は、レジスト材料の塗布、プリベイク、露光、現像、ポストベイクを順次実行することによりパターニングでき、２対の側壁３３５が形成される。
【００４８】
次に、図１０に示すように、下側のレジスト層３３４の上に、上側のレジスト層３３６を形成する。レジスト層３３６もパターニングされ、下側のレジスト層３３４の側壁３３５の上方にそれぞれ側壁３３７を、それとは別に更に２対の側壁３３９を形成する。これにより、上側のレジスト層３３６の表面から見ると、浅い側壁３３９と、深い側壁３３７、３３５とが形成される。
【００４９】
これら下側および上側のレジスト層３３４、３３６は、フォトリソグラフィによりパターニングできる。即ち、レジスト層３３４、３３６を感光性材料により形成して、設計仕様に従ったパターンで露光することにより、レジスト層３３４、３３６を要求に応じた形状に成形できる。また、プラズマエッチング等のドライエッチングの手法により、レジスト層３３４、３３６を加工してパターニングしてもよい。
【００５０】
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であり、側壁３３５、３３７、３３９のような立体的構造を形成する目的で、立体的な下地層を形成することは難しい。そこで、図９、図１０に示したように、複数のレジスト層３３４、３３６を用いることにより、立体的な成膜下地を形成できる。
【００５１】
次に、図１１に示すように、絶縁層３１４およびレジスト層３３４、３３６により形成された成膜下地の上に、非導体層３４２を堆積する。形成された非導体層３４２は、レジスト層３３４、３３６の形状に倣って立体的な形状を有する。これにより、形成された非導体層３４２を含む薄膜の構造物は、高い断面二次モーメントを有する。
【００５２】
非導体層３４２の材料としては、各種酸化物、窒化物を使用できる。また、非導体層３４２を形成する方法としては、非導体層３４２の材料に応じて、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。
【００５３】
次に、図１２に示すように、レジスト層３３４、３３６の側壁３３５、３３７の内側底部を除去して、導体層３２０に到達するコンタクトホール３１５を形成する。コンタクトホール３１５は、例えば、ドライエッチングにより形成できる。
【００５４】
次に、図１３に示すように、非導体層３４２の上に、パターニングされた導体層３４４を形成する。これにより、コンタクトホール３１５の内側から側壁３３５、３３７の上端に到達する一対の柱状の構造物と、側壁３３９に挟まれたレジスト層３３６のランド上に形成された平坦な領域とが導体層３４４として残る。側壁３３５、３３７の内側に形成された導体層３４４の構造物は、導体層３２０のいずれかのランドと電気的に結合される。
【００５５】
次に、図１４に示すように、非導体層３４２および導体層３４４の表面全体を覆う導体層３４６を形成する。これにより、パターニングされた導体層３４４は、今度の導体層３４６により電気的に結合される。導体層３４６の材料は、導体層３４４の材料と同じであっても、異なっていてもよい。
【００５６】
次に、図１５に示すように、導体層３４６の表面全体を覆う上側の非導体層３４８を形成する。上側の非導体層３４８は、導体層３４４、３４６の下側に位置する非導体層３４２と同じ材料により形成される。成膜方法も、下側の非導体層３４２と同じ方法で成膜できる。
【００５７】
これにより、互いに同じパターンと形状を有する、下側の非導体層３４２、導体層３４４、３４６および上側の非導体層３４８により３層構造の不透明膜３４０が形成される。なお、不透明膜３４０の表面が光学的な機能には適していない非導体層３４２、３４８により形成されるので、他の膜構造と区別する目的で、３層構造全体をここでは不透明膜３４０と呼ぶ。しかしながら、予め定めた光学特性を目して形成したわけではない。
【００５８】
不透明膜３４０は、表裏に同じ材料で形成された非導体層３４２、３４８を有するので、温度変化により導体層３４４、３４６および非導体層３４２、３４８の間で生じるバイメタル効果が打ち消される。これにより、不透明膜３４０の形状が安定する。また、不透明膜３４０全体としては、後述する平坦膜と同じ材料を用いて形成されているので、平坦膜との熱膨張率差も生じない。
【００５９】
次に、図１６に示すように、不透明膜３４０の一部を除去して、駆動部２２０の外形を形成する。これにより、不透明膜３４０の両端において、不透明膜３４０の下層に位置するレジスト層３３４が露出する。不透明膜３４０は、ドライエッチングによりパターニングできる。こうして、図２に示した基板２１１および駆動部２２０の構造が形成される。
【００６０】
次に、図１７に示すように、不透明膜３４０の上面、即ち、非導体層３４８の表面を、レジスト層３５２により平坦化する。これにより、既存の駆動部２２０の構造を保護して、後述の反射鏡貼り付け段階に備える。なお、レジスト層３３２の塗布は、スピンコート法、スプレイコート法等を適宜選択できる。
【００６１】
次に、再び２層構造のレジストにより成膜下地を生成する。即ち、図１８に示すように、平坦化されたレジスト層３５２および非導体層３４８の表面に、２層構造のうち下側のレジスト層３５４が形成される。更に、レジスト層３５４はパターニングされ、略中央に側壁３５３が形成される。
【００６２】
次に、図１９に示すように、下側のレジスト層３５４の上に、２層構造のうち上側のレジスト層３５６を形成する。上側のレジスト層３５６もパターニングされており、下側のレジスト層３５４の側壁３５３の上方に形成された側壁３５５と、側方両端近傍に形成された側壁３５７とを有する。こうして、レジスト層３５４、３５６により、立体的な成膜下地が形成される。
【００６３】
次に、図２０に示すように、レジスト層３５４、３５６の表面全体に、非導体層３６２を形成する。このとき、側壁３５３の内側では、非導体層３６２が、不透明膜３４０の表面に結合される。
【００６４】
非導体層３６２の材料としては、ＳｉＮＸ等の各種酸化物、窒化物、炭化物等を使用できる。また、非導体層３４２を形成する方法としては、非導体層３４２の材料に応じて、物理気相析出法、化学気相析出法から適宜選択できる。
【００６５】
次に、図２１に示すように、非導体層３６２の表面全体に、平坦構造層３６４を堆積させる。平坦構造層３６４は、平坦部２３０に接合する反射部２４０のポスト２３２の材料と馴染みのよいものを選択することが好ましい。
【００６６】
平坦構造層３６４は、アルミニウム等、不透明膜３４０または非導体層３４２、３４８と同じ材料で形成してもよい。また、平坦構造層３６４の形成方法としては、平坦構造層３６４の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。
【００６７】
次に、図２２に示すように、非導体層３６２および平坦構造層３６４の側端部が除去され、平坦部２３０の外形が形成される。これにより、非導体層３６２および平坦構造層３６４の両側端において、非導体層３６２の下層に位置するレジスト層３５４が露出する。非導体層３６２および非導体層３６２は、ドライエッチングによりパターニングできる。
【００６８】
次に、図２３に示すように、平坦構造層３６４の表面と、露出したレジスト層３５４の表面との上に、非導体層３６６が堆積される。こうして、下側の非導体層３６２、平坦構造層３６４および上側の非導体層３６６により形成された３層構造が形成される。
【００６９】
不透明膜３４０の場合と同様に、三層構造を形成することにより、非導体層３６２、３６６および平坦構造層３６４の間で生じるバイメタル効果が打ち消される。よって、温度変化に起因する内部応力の作用に対して形状が安定する。ただし、平坦膜３６０の構造は三層構造に限られるわけではなく、後述する反射部２４０の接合に適した表面性状を有する材料が表面に存在するならば、単層構造であっても、より多層の構造であってもよい。
【００７０】
次に、図２４に示すように、非導体層３６６の縁部を除去することにより平坦膜３６０の外縁形状が形成される。非導体層３６６は、ドライエッチングによりパターニングできる。これにより、平坦膜３６０の両側端において、非導体層３６２の下層に位置するレジスト層３５４が露出する。
【００７１】
図２５は、図２４までの手順で作製された下部構造物２０１の断面図である。図２５では、レジスト層３３２、３３４、３３６、３５２、３５４、３５６を除いて、作製された下部構造物２０１を単独で示す。
【００７２】
ただし、空間光変調器１００の製造におけるこの段階では、以降の工程において下部構造物２０１を保護する目的で、図２２までに示したレジスト層３３２、３３４、３３６、３５２、３５４、３５６を残しておく。また、明細書を簡潔にする目的で、以降の記載において複数のレジスト層３３２、３３４、３３６、３５２、３５４、３５６をまとめてレジスト層３５０と記載する場合がある。
【００７３】
下部構造物２０１において、基板２１１上の導体層３２０は、電極２１２、２１４、２１６のいずれかに相当する。不透明膜３４０の中央部分は、可動部２２６に相当する。また、可動部２２６相当部分の下面に位置する導体層３４４は、電極２２８に相当する。更に、可動部２２６相当部分の側方外側に位置する部分は、一対の捩じり軸部２２４に相当する。更に、捩じり軸部２２４相当部分の外側は、固定枠２２２に相当する。
【００７４】
また、下部構造物２０１において、平坦膜３６０は、空間光変調器１００における平坦部２３０に相当する。ここで、平坦膜３６０の中央部に形成された陥没部３６１の下面は、平坦部２３０のポスト２３２に相当する。また、平坦膜３６０の上面は、平坦面２３４に相当する。
【００７５】
なお、不透明膜３４０の両側端は、固定枠２２２となる部分よりも更に外側まで水平に延在する。この部分は、隣接する空間光変調素子２００との間隙から基板２１１に向かって差し込む光を遮断する遮光部３４１を形成する。これにより、基板２１１上のＣＭＯＳ素子等に入射光が差し込んで劣化することが防止される。
【００７６】
図２６は、上記のような下部構造物２０１が形成された基板２１１の様子を模式的に示す図である。図示のように、基板２１１上に複数の下部構造物２０１が一括して形成される。
【００７７】
複数の下部構造物２０１は、ひとつの空間光変調器１００を形成する個数毎に集まり、複数の群を形成する。これにより、１枚の基板２１１に対するウェハプロセスで、多数の空間光変調器１００を一括して製造できる。なお、図示の段階では、下部構造物２０１の各々はレジスト層３５０に埋設され、露出した平坦面２３４の表面とレジスト層３５０の表面とが略面一になっている。
【００７８】
続いて、図２７から図３３までを参照して、反射部２４０の作製過程を説明する。まず、図２７に示すように、用意されたバルク基板３７２の表面に、誘電体膜３８０が形成される。バルク基板３７２は、例えばシリコン単結晶基板であり、高度に平滑化された表面性状を有する。よって、バルク基板３７２の表面には、反射膜として高品質な誘電体層を形成できる。
【００７９】
図２８は、誘電体膜３８０の断面図である。図示のように、誘電体膜３８０は、屈折率の異なる２種以上の誘電体薄膜、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４を交互に堆積させることにより形成される。Ａｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４の組は数十組以上に及ぶ場合もある。誘電体膜３８０の成膜方法としては、イオンビームスパッタ法を例示できるが、この方法に限られるわけではない。
【００８０】
なお、バルク基板３７２上に形成された誘電体膜３８０には不可避に残留応力が生じている。よって、誘電体膜３８０を堆積させたバルク基板３７２をアニール処理することにより、残留応力を大幅に緩和できる。これにより、使用時に加熱と冷却を繰り返す誘電体膜３８０の安定性を向上させ、空間光変調器１００の寿命を延ばすことができる。
【００８１】
次に、図２９に示すように、バルク基板３７２の内部に、表面と平行に剥離層３７４を形成する。剥離層３７４は、例えば、イオン注入法により水素イオンをバルク基板３７２の内部に注入して形成できる。
【００８２】
続いて、図３０に示すように、仮接着層３９２を介して誘電体膜３８０を上にダミー基板３９０に仮接着する。更に、誘電体膜３８０を含むバルク基板３７２を加熱した状態で負荷をかけることにより、バルク基板３７２は、剥離層３７４を劈開面として厚さ方向に剥離される。これにより、誘電体膜３８０側には、薄い平板膜３７０が残る。
【００８３】
なお、平板膜３７０は、機械研磨あるいは化学機械研磨によりバルク基板３７２を薄化して形成してもよい。また、スマートカット法により形成した平板膜３７０を、更に機械研磨あるいは化学機械研磨により更に薄化してもよい。
【００８４】
なお、仮接着層３９２は、例えばレジスト材により形成できる。また、ダミー基板３９０には、それ自体を厚さ方向に貫通するスルーホール３９４を設けておいてもよい。スルーホール３９４は、後の工程においてダミー基板３９０を剥離する場合に利用できる。
【００８５】
次に、図３１に示すように、ダミー基板３９０に保持された平板膜３７０および誘電体膜３８０を、空間光変調器１００における反射部２４０の形状に合わせてパターニングする。パターニング方法は、ドライエッチングまたはウェットエッチングの各種方法を適宜選択できる。
【００８６】
次に、図３２に示すように、パターニングされた平板膜３７０の各々の下面に、接合層３７６を形成する。接合層３７６としては、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｕ等の合金材料を使用できる。
【００８７】
なお、上記の例では、平板膜３７０をパターニングした後に接合層３７６を設けた。しかしながら、パターニングする前の平板膜３７０に接合層３７６を形成した後に、接合層３７６を平板膜３７０と共にパターニングしてもよい。
【００８８】
次に、図３３に示すように、ダミー基板３９０をダイシングする。これにより、ダミー基板３９０に保持された平板膜３７０および誘電体膜３８０のチップは、単一の空間光変調器１００に相当する分ずつ、分割されたダミー基板３９０に保持される。
【００８９】
図３４から図３８は、空間光変調器１００の組立過程を示す。まず、図３４に示すように、基板２１１上に形成された下部構造物２０１に対して、ダミー基板３９０に保持された平板膜３７０および誘電体膜３８０を位置合わせする。
【００９０】
次に、図３５に示すように、溶融させた状態で接合層３７６を下部構造物２０１の平坦面２３４に突き合わせ、平板膜３７０および平坦面２３４を接合する。これにより、平板膜３７０および平坦面２３４は一体化される。
【００９１】
次に、図３６に示すように、ダミー基板３９０を除去する。ここで、ダミー基板３９０は、仮接着層３９２を溶融させることにより剥離できる。溶剤は、ダミー基板３９０のスルーホール３９４を通じて、誘電体膜３８０に接した部分にも作用する。
【００９２】
こうして、基板２１１上では、下部構造物２０１の上に平板膜３７０が接合され、平板膜３７０の表面に誘電体膜３８０が上方に向かって露出する。誘電体膜３８０は、図２から図４に示した誘電体膜２４４に相当し、空間光変調器１００における反射部２４０となる。
【００９３】
次に、図３７に示すように、ダイシングにより、基板２１１は空間光変調器１００の個毎に切り分けられる。続いて、図３８に示すように、下部構造物２０１を保護していたレジスト層３５０を除去する。
【００９４】
ここで、再び図２２を参照すると、平坦膜３６０の両側端においてレジスト層３５４の表面が露出している。平坦膜３６０の内側にあるレジスト層３５６は、レジスト層３５４の上に積層されているので、両者は連続している。
【００９５】
また、レジスト層３５４は、レジスト層３５２の上に積層されているので、両者は連続する。不透明膜３４０の両側端においてレジスト層３５２とレジスト層３３４、３３２とは連続する。更に、不透明膜３４０の内側に位置するレジスト層３３６は、レジスト層３３４の上に積層されているので、両者は連続する。
【００９６】
このように、全てのレジスト層３３２、３３４、３３６、３５２、３５４、３５６が連続しているので、図３７に示した状態から一括して除去することができる。よって、平坦面２３４を形成する平坦膜３６０に、レジスト除去のためのエッチングホールを設けなくてもよい。
【００９７】
なお、レジスト層３３２、３３４、３３６、３５２、３５４、３５６の除去は、溶解材を用いたウェットプロセスであってもよい。また、プラズマを用いた灰化によるドライプロセスであってもよい。更に、レジスト層３３２、３３４、３３６、３５２、３５４、３５６は、犠牲材料の層の一例に過ぎず、他の犠牲材料を用いても同様のプロセスを実施できる。
【００９８】
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を、リソグラフィ技術により製造できる。リソグラフィ技術で製造することにより微細な空間光変調素子２００を形成できるので、解像度の高い空間光変調器１００を製造できる。
【００９９】
また、反射部２４０において反射面となる誘電体膜３８０を、下部構造物２０１の作製とは別の工程で作製するので、誘電体膜３８０の成膜条件を最適化できると共に、成膜後にアニール処理して残留応力を緩和できる。これにより、熱履歴に対して安定性の高い空間光変調器１００を形成できる。
【０１００】
更に、平坦な平板膜３７０に形成した誘電体膜３８０をそのまま反射面とすることができる。よって、反射面としての誘電体膜３８０も平坦に仕上げることができ、空間光変調器１００における有効な反射面積をより広くすることができる。
【０１０１】
なお、各層の材料の組み合わせとしては、例えば、導体層３２０、３４４、３４６をアルミニウムにより、非導体層３４２、３４８および平坦構造層３６４を窒化珪素により、形成することを例示できる。ただし、各部の材料が上記のものに限られるわけではなく、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ，Ａｌ，Ｃｒ，Ａｌ合金、などから適宜選択してもよい。
【０１０２】
また、上記の例では、複数の下部構造物２０１が形成された基板２１１に対して、空間光変調器１００の個毎に複数の反射部２４０を搭載する手順とした。しかしながら、一括して作製した反射部２４０を保持したダミー基板３９０をダイシングすることなく、下部構造物２０１の基板２１１と反射部２４０の基板を一括して貼り合わせてもよい。
【０１０３】
逆に、下部構造物２０１側の基板２１１を、空間光変調器１００の個毎にダイシングして、いわゆるチップトゥチップで反射部２４０と貼り合わせてもよい。更に、ひとつの下部構造物２０１を単位とし、反射部２４０も個毎に切り分けて個別に取り付けてもよい。このような組立手順の選択は、下部構造物２０１および反射部２４０の製造歩留り、完成する空間光変調器１００に対する要求精度等に応じて適宜選択できる。
【０１０４】
図３９は、他の構造を有する空間光変調素子２００の模式的分解斜視図である。なお、この空間光変調素子２００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素子２００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。
【０１０５】
空間光変調素子２００は、基板２１１の上に重ねて配される駆動部２２０、平坦部２３０および反射部２４０を有する。反射部２４０は、図１に示した空間光変調素子２００と同じ形状を有する。一方、基板２１１の表面には、電極２１２、２１４、２１６に加えて、もう一対の電極２１３、２１５が配される。
【０１０６】
駆動部２２０は、固定枠２２２および可動部２２６の間に、いわば同芯状に配された可動枠２２７を更に有する。可動枠２２７は、一対の捩じり軸部２２３を介して固定枠２２２から支持される。これにより、可動枠２２７は、固定枠２２２に対して、捩じり軸部２２３を揺動軸として揺動する。捩じり軸部２２３は、捩じり軸部２２４に対して直交する。
【０１０７】
可動部２２６を支持する捩じり軸部２２４の一端は、可動枠２２７の内側に結合される。これにより、可動部２２６は、可動枠２２７に対して、捩じり軸部２２４を揺動軸として揺動する。よって、可動部２２６は、固定枠２２２に関して、互いに直交する二つの捩じり軸部２２３、２２４について揺動する。
【０１０８】
なお、可動枠２２７は、外側および内側の縁部から下方に向かって延在するリブ２２９を有する。これにより、可動枠２２７を高い曲げ剛性および捩じり剛性を有する。よって、可動枠２２７および可動部２２６が個別に揺動して捩じり軸部２２３、２２４が弾性変形した場合も、可動枠２２７および可動部２２６は殆ど変形しない。また、残留応力の緩和等により内部応力が作用した場合も、可動枠２２７および可動部２２６は変形し難い。
【０１０９】
図４０は、空間光変調素子２００の模式的断面図である。空間光変調素子２００は、固定枠２２２を基板２１１に固定し、反射部２４０を平坦部２３０に、平坦部２３０を可動部２２６に順次固定した状態で、図３９に示したＣ−Ｃ断面を示す。なお、図３９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。
【０１１０】
図示のように、可動枠２２７は電極２２１を下面に有する。電極２２１は、基板２１１上の電極２１３、２１５と対向する。よって、電極２１３、２１５に駆動電圧が印加された場合、可動枠２２７の図中左側または右側が基板２１１に向かって引き付けられる。
【０１１１】
また、可動枠２２７は、縁部から下方に延びたリブ２２９を有する。これにより、可動枠２２７は高い曲げ剛性を有する。一方、捩じり軸部２２４は、リブ２２５に相当する要素を有していない。
【０１１２】
よって、電極２１２、２１４に印加された電圧により可動部２２６に駆動力が作用した場合、捩じり軸部２２４が弾性変形して、可動部２２６は、可動枠２２７に対して揺動する。更に、可動部２２６に支持される平坦部２３０および反射部２４０も揺動する。
【０１１３】
なお、リブ２２９の下端には、可動枠２２７の外方および内方に向かって広がったフランジ様の部分がある。これは、リブ２２９を含む層をパターニングする場合に残った領域で、無くてもよい。
【０１１４】
しかしながら、可動枠２２７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。これにより、パターニングの精度を著しく高くすることが避けられるので生産性向上にも寄与する。
【０１１５】
図４１は、空間光変調素子２００の模式的断面図であり、図３９に示したＤ−Ｄ断面を示す。図３９および図４０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。
【０１１６】
図示のように、固定枠２２２および可動枠２２７を結合する捩じり軸部２２３は、リブ２２９に相当する要素を有していない。よって、電極２１３、２１５のいずれかに駆動電圧を印加した場合、可動枠２２７は、捩じり軸部２２３を揺動軸として、基板２１１に対して揺動する。更に、可動部２２６に支持される平坦部２３０および反射部２４０も揺動する。
【０１１７】
図４２は、空間光変調器１００を模式的に示す斜視図である。空間光変調器１００は、単一の基板２１１と、基板２１１上に配された複数の反射部２４０とを備える。反射部２４０の表面は入射光を反射する反射面をなす。
【０１１８】
複数の反射部２４０は、基板２１１上にマトリクス状に配置される。複数の反射部２４０のひとつひとつは、それぞれが空間光変調素子２００の一部であって、基板２１１に対して個別に揺動する。これにより、空間光変調器１００は、反射光に照度分布を形成できる。
【０１１９】
よって、例えば、均一な照度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、反射光の伝播方向を二次元的に変化させ、意図的に偏った照射パターンを形成できる。また、不均一な照度分布を有する光源光を空間光変調器１００で反射して均一な照射パターンに変えることもできる。これにより、目的の照射パターンを形成する場合の駆動パターンの自由度が拡がる。
【０１２０】
このような空間光変調器１００は、リソグラフィ技術を利用してマイクロマシンとして製造することができる。これにより、微小な空間光変調素子２００を数百個から数百万個備えた、解像度の高い空間光変調器１００を製造できる。そのような空間光変調器１００は、可変光源、露光装置、画像表示装置、光スイッチ等として用いることができる。
【０１２１】
空間光変調器１００を用いる場合の照射光の利用効率は、空間光変調素子２００の反射部２４０における反射率に依存するので、反射率は高いことが好ましい。また、製造後の空間光変調素子２００においては、反射部２４０の劣化による反射率低下を抑制することにより、空間光変調器１００の寿命を長くすることができる。
【０１２２】
図４３は、上記空間光変調素子２００の構造を模式的に示す分解斜視図である。空間光変調素子２００は、順次積層された回路部２１０、支持部２５０および反射部２６０を備える。
【０１２３】
回路部２１０は、基板２１１と電極２１２、２１３、２１４、２１５、２１６とを有する。基板２１１は、図４２に示した空間光変調器１００の基板２１１の一部であり、ＣＭＯＳ回路が造り込まれている。
【０１２４】
一部の電極２１２、２１３、２１４、２１５は、２対の対向した位置に配される。これら２対の電極２１２、２１３、２１４、２１５は、基板２１１に造り込まれたＣＭＯＳ回路から駆動電圧が供給される。他の電極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。
【０１２５】
図４４は、支持部２５０の形状を単独で示す平面図である。図４３と共通の要素には同じ参照番号を付す。支持部２５０について、図４３および図４４を併せて参照しつつ説明する。
【０１２６】
支持部２５０は、下部ポスト２５２、ショートフレクシャ２５３、支持枠２５４、ロングフレクシャ２５６および揺動板２５８を有する。４本の下部ポスト２５２は、空間光変調素子２００ひとつ分の基板２１１の四隅に固定され、基板２１１の表面に対して直立する。
【０１２７】
支持枠２５４は全体として矩形々状を有して、四隅が下部ポスト２５２の近傍に配される。支持枠２５４の角部は、支持枠２５４の外側に配されたショートフレクシャ２５３により、下部ポスト２５２の上端にそれぞれ結合される。
【０１２８】
ショートフレクシャ２５３は、屈曲を繰り返す線状の形状を有する。これにより、ショートフレクシャ２５３は小さな弾性率を有するので容易に変形する。
【０１２９】
支持枠２５４の内側には、支持枠２５４の対角線方向に２対のロングフレクシャ２５６が配される。ロングフレクシャ２５６も、屈曲を繰り返す線状の形状を有する。また、ロングフレクシャ２５６は、ショートフレクシャ２５３よりも長いので、ショートフレクシャ２５３よりも更に変形しやすい。
【０１３０】
揺動板２５８は、ロングフレクシャ２５６を介して、支持枠２５４の四隅に結合される。これにより、揺動板２５８は、基板２１１と平行に、基板２１１の略中央に位置決めされる。
【０１３１】
再び図４３を参照すると、反射部２６０は、上部ポスト２６２および平坦部２６４を有する。平坦部２６４は、図中上側に平面を有する。
【０１３２】
上部ポスト２６２は、平坦部２６４の図中下面中央から図中下方に向かって突出する。上部ポスト２６２の下端面は、揺動板２５８と略同じ形状を有して、揺動板２５８に結合される。
【０１３３】
なお、図４３において、空間光変調素子２００における支持部２５０の形状と位置を、回路部２１０の表面に点線で示す。これにより、支持部２５０の各部と電極２１２、２１３、２１４、２１５との位置関係が判る。即ち、基板２１１上の電極２１２、２１３、２１４、２１５とロングフレクシャ２５６とは、互いに重なる位置を避けて配される。これにより、電極２１２、２１３、２１４、２１５において生じた静電力が平坦部２６４に効率よく作用する。
【０１３４】
図４５は、空間光変調素子２００の模式的断面図である。図４５には、図４３に矢印Ａで示す断面が示される。図４５において、図４３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。
【０１３５】
下部ポスト２５２の下端は、基板２１１の電極２１６に対して固定される。下部ポスト２５２の上端は、ショートフレクシャ２５３を介して支持枠２５４に結合される。下部ポスト２５２の高さは支持枠２５４の厚さよりも大きいので、支持枠２５４は、基板２１１から離間した状態で、基板２１１と平行に位置決めされる。
【０１３６】
ショートフレクシャ２５３は容易に変形するので、基板２１１の熱膨張等が生じた場合でも、支持枠２５４に変位を伝えない。このように、ショートフレクシャ２５３が、下部ポスト２５２を含む基板２１１側からの機械的な影響を遮断するので、空間光変調素子２００の温度特性が安定する。
【０１３７】
また、支持枠２５４は、ショートフレクシャ２５３の厚さに対して大きな厚さを有する。よって、支持枠２５４は、ショートフレクシャ２５３に対して相対的に高い剛性を有する。よって、基板２１１の熱膨張等により下部ポスト２５２が変位したような場合であっても、支持枠２５４は変形し難い。
【０１３８】
揺動板２５８は、ロングフレクシャ２５６を介して支持枠２５４に結合される。ロングフレクシャ２５６は変形しやすいので、揺動板２５８は基板２１１に対して容易に揺動できる。
【０１３９】
揺動板２５８はロングフレクシャ２５６と同程度の厚さを有するので、それ自体の曲げ剛性は低い。しかしながら、上部ポスト２６２と結合された状態では、殆ど変形しなくなる。
【０１４０】
揺動板２５８の上面には、反射部２６０の上部ポスト２６２下端が一体的に結合される。これにより、反射部２６０の平坦部２６４は支持部２５０の上方に水平に支持される。また、揺動板２５８に結合された反射部２６０は、揺動板２５８と共に基板２１１に対して揺動する。
【０１４１】
反射部２６０における平坦部２６４の図中上面には、反射膜２６６が配される。反射膜２６６は、入射光に対して高い反射率を有する。反射部２６０が揺動した場合は反射膜２６６も揺動するので、反射光の照射方向は、反射部の揺動に応じて変化する。
【０１４２】
図４６は、空間光変調素子２００の模式的断面図である。図４６には、図４３に矢印Ｂで示す断面が示される。図４６において、図４３、図４４および図４５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。
【０１４３】
図示の断面において、支持枠２５４および揺動板２５８は、基板２１１から離間した状態で、基板２１１に対して略平行に支持される。電極２１３、２１５は、上部ポスト２６２の中心を対称軸として互いに対称な位置に配される。電極２１３、２１５は、回路部２１０のＣＭＯＳ回路を通じて、駆動電圧が印加される。
【０１４４】
また、電極２１３、２１５は、平坦部２６４の下面に対向する。平坦部２６４は、電極２１６、支持部２５０および上部ポスト２６２を通じて規準電位に電気的に結合される。よって、電極２１３、２１５に駆動電圧が印加された場合、電極２１３、２１５と平坦部２６４との間には静電力が作用する。
【０１４５】
図４７は、空間光変調素子２００の断面図であり、図４６と同じ断面を示す。図４６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。
【０１４６】
空間光変調素子２００において、一対の電極２１３、２１５に極性が反転した駆動電圧が印加された場合、静電力の作用により平坦部２６４は揺動して傾斜する。これにより、反射膜２６６も傾斜するので、反射膜２６６により反射された入射光の照射方向が変化する。平坦部２６４の傾きは、電極２１３、２１５に印加する駆動電圧の高さに応じて変化する。このように、空間光変調素子２００は、電気的な制御により反射光の照射方向を変化させることができる。
【０１４７】
なお、電極２１３、２１５に対する駆動電圧の印加が停止した場合は、ロングフレクシャ２５６の弾性により、揺動板２５８および反射部２６０は、基板２１１に対して略平行な状態に戻る。よって、駆動電圧が解除された場合は、空間光変調素子２００の反射特性は初期状態に戻る。
【０１４８】
図６１を除く図４８から図６７までは、空間光変調素子２００の製造過程を、図４５と同じ断面において段階的に示す断面図である。図４８および図４９は回路部２１０を作製する過程の一部を、図５０から図５６までは、支持部２５０を作製する過程を、図５７から図６２までは反射部２６０を作製する過程をそれぞれ示す。また、図６３以降は、反射膜２６６の保護に関連する過程を示す。
【０１４９】
なお、作製過程の空間光変調素子２００における各要素は、完成した空間光変調素子２００において対応する要素と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、下記の説明においては、作製段階の要素に固有の参照番号を付して説明した上で、各要素が完成した段階で、これまでに説明した空間光変調素子２００の要素との対応関係を説明する。
【０１５０】
まず、図４８に示すように、空間光変調素子２００を形成する基板２１１を用意して、電極２１２、２１３、２１４、２１５、２１６となる導体層３２２を全面に堆積させる。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、駆動電力を供給する配線、ＣＭＯＳ回路等が予め形成されている。
【０１５１】
導体層３２２は、Ａｌ、Ｃｕ等の一般的な導体材料の他、Ｔｉを主体とする合金、Ａｌを主体とする合金、Ｃｕを主体とする合金等の金属により形成できる。導体層３２２の成膜方法は、導体層３２２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。
【０１５２】
次に、図４９に示すように、導体層３２２がパターニングされる。これにより、空間光変調素子２００における電極２１６が形成される。なお、図示の断面には現れていないが、他の電極２１２、２１３、２１４、２１５も同時に形成される。
【０１５３】
また、電極２１２、２１４、２１６としてパターニングされた導体層３２２の表面を、更に、絶縁性の薄膜により被覆してもよい。これにより、電極２１２、２１３、２１４、２１５の短絡に対する耐性を向上させることができる。
【０１５４】
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。
【０１５５】
次に、図５０に示すように、基板２１１および導体層３２２を犠牲層３９３により覆って、基板２１１および導体層３２２の表面よりも上方に平坦な成膜下地が形成される。犠牲層３９３は、例えば酸化珪素を用いることにより平坦な成膜下地を形成できる。犠牲層３９３の成膜方法は、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。
【０１５６】
次いで、犠牲層３９３により形成した成膜下地の表面に金属層３２３を積層させる。金属層３２３は、例えばＴｉを主体とする合金、Ａｌを主体とする合金等を材料として、各種の物理気相析出法、化学気相析出法、鍍金法等により形成できる。
【０１５７】
続いて、図５１に示すように、ドライエッチング等により金属層３２３がパターニングされる。これにより、空間光変調素子２００において支持枠２５４の一部となる金属パターンが形成される。
【０１５８】
次に、空間光変調素子２００における支持部２５０の支持枠２５４以外の部分が形成される。まず、図５２に示すように、犠牲層３９３および金属層３２３の表面全体に新たな犠牲層３９５を堆積させる。これにより、金属層３２３が犠牲層３９５に埋め込まれる。犠牲層３９５の材料および成膜方法は、最初の犠牲層３９３と同じでもよいが、異なっていてもよい。
【０１５９】
続いて、図５３に示すように、犠牲層３９５の表面の高さが調整され、犠牲層３９５の表面と金属層３２３の表面とが連続した表面をなす状態にされる。犠牲層３９５表面の高さは、例えば、犠牲層３９５の表面をＨＦ蒸気法により厚さ方向に一部除去することにより調整できる。
【０１６０】
次に、図５４に示すように、２つの犠牲層３９３、３９５が併せてパターニングされ、導体層３２２に達するコンタクトホール３１７が形成される。コンタクトホール３１７は、例えば、ドライエッチングにより形成できる。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。
【０１６１】
次に、図５５に示すように、露出している導体層３２２、犠牲層３９５および金属層３２３の表面全体に、新たな金属層３２５が堆積される。これにより、金属層３２５の一部は、金属層３２３と一体化される。
【０１６２】
こうして、厚さの異なる領域を含む一体的な金属層が形成される。金属層３２５は、例えばＴｉを主体とする合金、Ａを主体とする合金等、一部の下地となる金属層３２３と同じ材料か、少なくとも親和性の高い材料により形成できる。成膜方法は、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。
【０１６３】
次に、図５６に示すように、金属層３２５が、ドライエッチング等によりパターニングされる。これにより、空間光変調素子２００における支持部２５０の要素が形成される。即ち、図中に括弧で囲んで示すように、下部ポスト２５２、ショートフレクシャ２５３、支持枠２５４、ロングフレクシャ２５６および揺動板２５８が、金属層３２３、３25により形成される。
【０１６４】
金属層３２５と下層の金属層３２３は一体化しているので、支持枠２５４は、ショートフレクシャ２５３、ロングフレクシャ２５６および揺動板２５８よりも膜厚が大きく、支持枠２５４は高い剛性を有する。このように、２層の犠牲層３９３、３９５を成膜下地として用いることにより、リソグラフィ技術で立体的な構造を形成できる。
【０１６５】
次に、図５７に示すように、新たな犠牲層３９７を堆積する。これにより、金属層３２５および犠牲層３９５の表面が、犠牲層３９７に埋め込まれる。犠牲層３９５の材料および成膜方法は、最初の犠牲層３９３と同じでもよいが、異なっていてもよい。
【０１６６】
更に、図５８に示すように、犠牲層３９７がパターニングされ、コンタクトホール３１９が形成される。コンタクトホール３１９は、金属層３２５により形成された揺動板２５８の表面に達する。コンタクトホール３１９は、例えば、ドライエッチングにより形成できる。こうして、基板２１１上の最表面には、再び立体的な形状を有する成膜下地が形成される。
【０１６７】
続いて、図５９に示すように、犠牲層３９７および金属層３２５の表面全体に、新たな金属層３２７が堆積される。金属層３２７は、例えばＴｉを主体とする合金、Ａを主体とする合金等により形成できる。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。
【０１６８】
こうして形成された金属層３２７は、金属層３２５が形成する揺動板２５８に隣接する部分では、反射部２６０の上部ポスト２６２となる。また、金属層３２７のうち、犠牲層３９７の上面に堆積された部分は、反射部２６０における平坦部２６４となる。
【０１６９】
なお、上記の例では、金属層３２７により上部ポスト２６２および平坦部２６４を一括して形成した。このため、平坦部２６４の中央に陥没部が生じている。このような陥没部が生じることを避ける場合は、陥没部を他の犠牲層で埋めた上で改めて平坦部２６４を形成してもよい。これにより、全体に平坦な平坦部２６４を形成できる。
【０１７０】
続いて、図６０に示すように、誘電体多層膜３８１が、金属層３２７の表面に堆積される。誘電体多層膜３８１は、空間光変調素子２００において反射膜２６６となる。
【０１７１】
図６１は、誘電体多層膜３８１の構造を示す模式的な断面図である。誘電体多層膜３８１は、屈折率の異なる２種以上の誘電体薄膜、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４を交互に堆積させることにより形成される。
【０１７２】
Ａｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４の組を積層する。Ａｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４の各々の膜厚は、数十から数百ｎｍ程度であり、積層数は数十組以上に及ぶ場合もある。誘電体多層膜３８１の成膜方法は、イオンビームスパッタ法を例示できるがこの方法に限られるわけではない。
【０１７３】
なお、材料の組み合わせにより、金属層３２７と誘電体多層膜３８１の最下層との間で化学反応、拡散等が生じる場合がある。このような場合は、金属層３２７の表面に誘電体多層膜３８１を堆積させる前に、金属層３２７の表面に障壁層を設け、当該障壁層の表面に誘電体多層膜３８１を堆積させることが好ましい。
【０１７４】
また、誘電体多層膜３８１の平坦性は、反射膜２６６としての反射率に影響する。また、誘電体多層膜３８１の平坦性は、下地となる金属層３２７の平坦性の影響を受ける。よって、誘電体多層膜３８１の形成に先立って、研磨等により金属層３２７の表面を平坦にする処理をしてもよい。
【０１７５】
更に、金属層３２７の表面に形成した誘電体多層膜３８１には残留応力が生じる場合がある。よって、誘電体多層膜３８１を堆積させた後に加熱する等して残留応力を緩和させてもよい。これにより反射膜２６６の平坦性が安定するので、反射効率を向上させることができる。
【０１７６】
続いて、図６２に示すように、誘電体多層膜３８１の縁部がトリミングされる。これにより、金属層３２７の一部が露出する。誘電体多層膜３８１は、例えばドライエッチングによりトリミングできる。
【０１７７】
次に、図６３に示すように、誘電体多層膜３８１の表面と、その周囲に露出した金属層３２７の表面に、犠牲保護層３９６が堆積される。上記トリミングにより金属層３２７が誘電体多層膜３８１の側方に延在しているので、犠牲保護層３９６は、誘電体多層膜３８１の上面と側面とを隙間なく覆う。
【０１７８】
犠牲保護層３９６の材料としては、金属層３２７の下層に形成された犠牲層３９３、３９５、３９７を除去する場合に用いるエッチャントに対して耐性を有するものであれば、任意の材料を選択できる。ただし、犠牲保護層３９６の材料は、それ自体が誘電体多層膜３８１に対して化学的に安定であることが望ましい。
【０１７９】
そのような材料としては、例えばポジレジスト、ナノインプリント用有機膜等を例示できる。犠牲保護層３９６としてレジストを用いる場合は、スピンコートにより塗布できる。
【０１８０】
次に、図６４に示すように、犠牲保護層３９６の縁部がトリミングされる。犠牲保護層３９６は、例えばドライエッチングによりトリミングできる。これにより、犠牲保護層３９６の周囲に金属層３２７の一部が露出する。
【０１８１】
犠牲保護層３９６をトリミングする場合は、犠牲保護層３９６が、誘電体多層膜３８１よりも広い領域に残ることが好ましい。これにより、犠牲保護層３９６は、誘電体多層膜３８１の側端面を保護できる。
【０１８２】
次に、図６５に示すように、犠牲保護層３９６をマスクとして、金属層３２７をパターニングする。金属層３２７は、例えばドライエッチングによりパターニングできる。これにより、金属層３２７および犠牲保護層３９６の外側の領域に、犠牲層３９７の上面が露出する。誘電体多層膜３８１の表面は、側端面も含めて、すべて金属層３２７または犠牲保護層３９６に覆われている。
【０１８３】
なお、犠牲層３９７を露出させるという観点からは、金属層３２７の一部が除去されれば十分だが、一枚の基板２１１の上に複数の空間光変調素子２００を一括して形成する場合は、この段階で、隣接する空間光変調素子２００の金属層３２７が切断される。これにより、空間光変調素子２００毎に独立した平坦部２６４が形成される。
【０１８４】
続いて、図６６に示すように、犠牲層３９３、３９５、３９７が除去される。３層の犠牲層３９３、３９５、３９７は互いに連続して形成されているので、気体のエッチャントを用いるＨＦ蒸気法で一括して除去できる。
【０１８５】
この段階では、誘電体多層膜３８１は、犠牲保護層３９６に覆われているので、エッチャントに接触しない。犠牲保護層３９６は、ＨＦ蒸気等のエッチャントに対して耐性を有するので、誘電体多層膜３８１をエッチャントから保護できる。
【０１８６】
次に、図６７に示すように、犠牲保護層３９６が除去される。犠牲保護層３９６は、例えば酸素プラズマを用いたドライエッチングにより、誘電体多層膜３８１に影響を与えることなく取り除くことができる。こうして、高い反射率を有する誘電体多層膜３８１により形成された反射膜２６６を備える空間光変調素子２００が完成する。
【０１８７】
上記の製造過程では、犠牲保護層３９６により保護されることにより、犠牲層３９３、３９５、３９７を除去する場合に用いるエッチャントから誘電体多層膜３８１の劣化が防止される。よって、このような空間光変調素子２００を、単一の基板２１１に複数一括して形成することにより、反射率の高い空間光変調器１００を製造できる。
【０１８８】
また、誘電体多層膜３８１を保護した犠牲保護層３９６を取り除くことにより、犠牲保護層３９６の表面に残留していたエッチャントの成分も完全に除去される。これにより、空間光変調素子２００における反射効率の経時的な劣化が抑制される。
【０１８９】
なお、上記の例では、図６４に示した段階で犠牲保護層３９６をトリミングした後に、図６５に示した段階で金属層３２７をパターニングした。しかしながら、誘電体多層膜３８１を傷めるプロセスさえ避ければ、金属層３２７を先にパターニングした後に犠牲保護層３９６を形成して、更に犠牲保護層３９６をパターニングする手順でもよい。いずれの場合も、犠牲保護層３９６の存在下で犠牲層３９３、３９５、３９７を除去することにより、誘電体多層膜３８１をエッチャントから保護することが好ましい。
【０１９０】
図６８は、上記の例とは別の構造を有する誘電体多層膜３８３の断面図である。誘電体多層膜３８３は、図６０に示した段階で、金属層３２７の表面に形成される。
【０１９１】
図示の誘電体多層膜３８３は、互いに水平に積層された屈折率の異なる２種以上の誘電体薄膜、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４を交互に堆積して形成される。更に、誘電体多層膜３８３における最上層のＡｌ２Ｏ３薄膜３８２は、誘電体多層膜３８３の側面に回り込んで、金属層３２７の表面まで連続して形成される。
【０１９２】
誘電体多層膜３８３を形成するＡｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４のうち、Ａｌ２Ｏ３薄膜３８２は、犠牲層３９３、３９５、３９７を除去する場合に用いるＨＦ蒸気のようなエッチャントに対して化学的耐性を有する。よって、上記のような構造を有する誘電体多層膜３８３は、それ自体のＡｌ２Ｏ３薄膜３８２を恒久保護層３９８とすることができる。なお、Ａｌ２Ｏ３薄膜３８２を、例えばスパッタリング法、化学気相析出法等の成膜法で堆積させることにより、誘電体多層膜３８３の表面から側端面まで連続した恒久保護層３９８を成膜できる。
【０１９３】
これにより、図６３から図６６までに示した犠牲保護層３９６の形成、パターニングおよび除去の段階を省くことができる。また、恒久保護層３９８は、誘電体多層膜３８１の一部と同じ材料で形成されるので、誘電体多層膜３８１の成膜環境で引き続き成膜できる。よって、空間光変調素子２００の製造過程を一層簡素化できる。
【０１９４】
また、Ａｌ２Ｏ３薄膜３８２による恒久保護層３９８は、空間光変調素子２００の完成後も、誘電体多層膜３８１の保護層として恒久的に利用できる。これにより、空間光変調素子２００の経時的な特性劣化を抑制して、寿命を長くすることができる。
【０１９５】
恒久保護層３９８としてのＡｌ２Ｏ３薄膜３８２は、他のＡｌ２Ｏ３薄膜３８２よりも膜厚を大きくすることが好ましい。これにより、恒久保護層３９８として性能を向上させることができる。
【０１９６】
また、恒久保護層３９８は、空間光変調素子２００の完成後も誘電体多層膜３８１の表面に残り、照射光および反射光を透過させる。よって、照射光および反射光に対して光学的な影響が生じることを防止する目的で、恒久保護層３９８は、誘電体多層膜３８１が反射する入射光の波長に対して１／２波長の整数倍となる膜厚を有することが好ましい。
【０１９７】
図６９は、他の誘電体多層膜３８５の断面図である。図６０に示した段階で、金属層３２７の表面に形成される。
【０１９８】
図示の誘電体多層膜３８５は、誘電体互いに水平に積層された屈折率の異なる２種以上の誘電体薄膜、例えばＡｌ２Ｏ３薄膜３８２およびＳｉＯ２薄膜３８４を交互に堆積して形成される。ただし、誘電体多層膜３８５における最上層は、犠牲層３９３、３９５、３９７のエッチャントに対して耐性を有するＡｌ２Ｏ３薄膜３８２が充てられる。
【０１９９】
また、誘電体多層膜３８５は、誘電体多層膜３８３の側端面を上端から金属層３２７の表面まで連続して覆う恒久保護層３９８を更に有する。これにより、犠牲層３９３、３９５、３９７のエッチャントに対する耐性がないＳｉＯ２薄膜３８４を、外部から遮断できる。
【０２００】
よって、図６８に示した誘電体多層膜３８３の場合と同様に、犠牲保護層３９６を用いることなく、犠牲層３９３、３９５、３９７を除去できる。また、恒久保護層３９８を、誘電体多層膜３８１の成膜環境で連続して形成できる。更に、空間光変調素子２００の完成後も誘電体多層膜３８１を保護できる。
【０２０１】
なお、誘電体多層膜３８１の側面に形成される恒久保護層３９８は、誘電体多層膜３８１の反射膜２６６としての特性に影響しない。よって、恒久保護層３９８の厚さおよび形状は自由に選択できる。
【０２０２】
図７０は、空間光変調素子２０２の断面図である。空間光変調素子２０２は、誘電体多層膜３８１により形成された反射膜２６６の表面を覆う恒久保護層３９８を備える点を除いて、図６７に示した空間光変調素子２００と同じ構造を有する。よって、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。
【０２０３】
空間光変調素子２００を製造する場合は、犠牲保護層３９６を取り除いた後、改めて恒久保護層３９８を形成する。これにより、既に説明した通り、犠牲層３９３、３９５、３９７を除去する場合に犠牲保護層３９６の表面に残留したエッチャントの成分を除去できる。また、恒久保護層３９８を設けることにより、大気中の酸素等から誘電体多層膜３８１を恒久的に保護して、空間光変調素子２０２の寿命を延ばすことができる。
【０２０４】
ここまで、単独の空間光変調素子２００について作製過程を説明した。しかしながら、空間光変調素子２００は、ひとつの基板２１１上に複数一括して作製することにより空間光変調器１００とすることができる。また、大型の基板２１１を用いて、それぞれが複数の空間光変調素子２００を有する、複数の空間光変調器１００を製造することもできる。
【０２０５】
図７１から図７３は、複数の空間光変調器１００を製造する場合の製造過程の一部を模式的に示す図である。図７０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。なお、図７１から図７３における犠牲層３９１は、図６５までにおいて示した３層の犠牲層３９３、３９５、３９７をまとめて示している。
【０２０６】
図７１に示す状態においては図６５に示した状態と同様に、金属層３２７のパターニングを含めて空間光変調素子２００に対する加工は既に完了している。しかしながら、空間光変調素子２００の平坦部２６４よりも下方の部分は犠牲層３９１に埋まっている。また、金属層３２７および誘電体多層膜３８１の表面は、犠牲保護層３９６により覆われている。
【０２０７】
既に説明したように、犠牲保護層３９６の存在下で犠牲層３９１を除去することにより基板２１１上に空間光変調素子２００が完成する。しかしながら、犠牲層３９１を除去してしまうと、空間光変調素子２００における反射部２６０が揺動しやすくなる。
【０２０８】
そこで、図７２に点線Ｄで示すように、犠牲層３９１および犠牲保護層３９６を残したまま基板２１１をダイシングしてもよい。これにより、ダイシングおよび搬送により生じる振動等の機械的負荷から空間光変調素子２００の支持部２５０、反射部２６０等を保護できる。
【０２０９】
ダイシングして切り分けられた空間光変調器１００には犠牲保護層３９６が残っているので、図７３に示すように、ＨＦ蒸気法等の方法で犠牲層３９１を除去しても、誘電体多層膜３８１を劣化させることはない。こうして、空間光変調器１００の製造歩留りを向上させることができる。
【０２１０】
なお、上記の例では、空間光変調素子２００において、誘電体多層膜３８１以外の構造物を主に金属材料を用いて形成した。しかしながら、空間光変調素子２００の材料は金属材料に限定されるわけではなく、例えば、基板２１１を形成する材料の酸化物、窒化物、炭化物等を用いることもできる。また、それぞれの層を、複数の材料を用いたラミネート構造として、部材の軽量化等を図ることもできる。
【０２１１】
なお、上記のような空間光変調素子２００において、誘電体膜３８０を形成する誘電体薄膜の各層の膜厚Ｔは、入射光線の波長λ、誘電体薄膜の屈折率ｎ、入射光線の入射角θに対して、下記の式で示す値を含む範囲とすることが好ましい。
Ｔ＝λ／（４ｎｃｏｓθ）［ｎｍ］
例えば、入射光線の波長λが１９３ｎｍの場合、誘電体膜３８０において高屈折率層をＡｌ２Ｏ３で形成し、低屈折率層をＳｉＯ２で形成すると、高屈折率層Ａｌ２Ｏ３の厚さは２５ｎｍ程度、低屈折率層ＳｉＯ２の厚さは３０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【０２１２】
また、誘電体膜３８０を、高反射率を有する反射基材の上に重ねて形成してもよい。これにより、誘電体多層膜の層数を減らしつつ、高い反射率を得ることができる。更に、反射基材を設けない場合に比較して誘電体多層膜の層数を少なくすることができるので、誘電体多層膜の応力による反射部２４０、２６０の反りを低減できる。
【０２１３】
入射光の波長λが１９３ｎｍの場合を例にあげると、反射基材の材料として高い反射率を有する材料としてはＡｌまたはＡｌ合金を例示できる。また、Ａｌと比較すると反射率は低いが、１９３ｎｍで比較的高い反射率を有する材料としてシリコンも例示できる。
【０２１４】
シリコンには、単結晶シリコンとアモルファスシリコンがあり、アモルファスシリコンは単結晶シリコンに比べると反射率が若干低い。しかしながら、数マイクロメール程度の厚膜で成膜できるという利点がある。更に、厚膜のアモルファスシリコン上に薄膜のＡｌ合金を形成するなどして、基材の厚膜化と高反射率化の両立を図ることもできる。
【０２１５】
例えば、アルミニウム（Ａｌ）により形成した反射基材に、Ａｌ２Ｏ３により形成した高屈折率層と、ＳｉＯ２により形成した低屈折率層とを、反射基材の直上をＡｌ２Ｏ３にして交互に積層した構造にした場合、９層以上では９５％以上の反射率が得られる。更に、層数を増やせば反射率も増加するが、１９層以上では反射率の増加率が鈍る。また、ミラーの反り増大も勘案すると誘電体多層膜の層数は１９層以下にすることが好ましい。
【０２１６】
更に、上記の実施形態においては、反射部２４０の傾斜方向および傾斜角度を個別に変更できる空間光変調素子２００を二次元的に配列することにより空間光変調器１００を形成した。しかしながら、空間光変調器１００を形成する場合には、他の構造を有する空間光変調素子２００を用いることもできる。
【０２１７】
他の空間光変調素子２００としては、米国特許第７，２０６，１１７号公報に開示されているように、基板２１１に対する反射部２４０の高さを変化させることにより反射光の光路を変化させる素子を例示できる。このように、空間光変調素子２００としては、一次元的または二次元的に配列した場合に、反射部２４０の位置および姿勢を個別に変更できるものを広く選択できる。
【０２１８】
図７４は、空間光変調器１００を含む露光装置４００の模式図である。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。空間光変調器１００は、照明光発生部５００に配される。
【０２１９】
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を有する。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。
【０２２０】
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、空間光変調器１００により反射された照明光Ｌを再び外部に射出する。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を変調して反射する。空間光変調器１００の構造と動作については、図４２を参照して既に説明した通りである。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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に従って感光材料を感光させる。このように、空間光変調器１００を備えた露光装置４００は、光源マスク最適化法を実行できる。
【０２３１】
なお、図７４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７４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。
【０２３２】
図７５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。
【０２３３】
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２６０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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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】
【０２３７】
１００  空間光変調器、２００、２０２  空間光変調素子、２０１  下部構造物、２１０  回路部、２１１  基板、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２２１、２２８  電極、２２０  駆動部、２２２  固定枠、２２３、２２４  捩じり軸部、２２５、２２９、２３６  リブ、２２６  可動部、２２７  可動枠、２３０、２６４  平坦部、２３２  ポスト、２３４  平坦面、２４０、２６０  反射部、２４２  平板部、２４４  誘電体膜、２５０  支持部、２５２  下部ポスト、２５３  ショートフレクシャ、２５４  支持枠、２５６  ロングフレクシャ、２５８  揺動板、２６２  上部ポスト、２６６  反射膜、３１２、３１４  絶縁層、３１５、３１７、３１９  コンタクトホール、３２０、３２２、３４４、３４６  導体層、３２３、３２５、３２７  金属層、３３２、３３４、３３６、３５０、３５２、３５４、３５６  レジスト層、３３５、３３７、３３９、３５３、３５５、３５７  側壁、３４０  不透明膜、３４１  遮光部、３４２、３４８、３６２、３６６  非導体層、３６０  平坦膜、３６１  陥没部、３６４  平坦構造層、３７０  平板膜、３７２  バルク基板、３７４  剥離層、３７６  接合層、３８０  誘電体膜、３８１、３８３、３８５  誘電体多層膜、３８２  Ａｌ２Ｏ３薄膜、３８４  ＳｉＯ２薄膜、３９０  ダミー基板、３９１、３９３、３９５、３９７  犠牲層、３９２  仮接着層、３９４  スルーホール、３９６  犠牲保護層、３９８  恒久保護層、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】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
2013027400.tif 000071
【図７０】
2013027400.tif 000072
【図７１】
2013027400.tif 000073
【図７２】
2013027400.tif 000074
【図７３】
2013027400.tif 000075
【図７４】
2013027400.tif 000076
【図７５】
2013027400.tif 000077
【国際調査報告】
2013027400.tif 000078
2013027400.tif 000079
2013027400.tif 000080
2013027400.tif 000081