(57)【要約】【課題】電気光学結晶基板を用いた光変調の消光比を確保可能とする技術を提供する。【解決手段】電気光学結晶基板として、第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板が設けられている。第１電気光学結晶基板は、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極対を第１周期で進行方向に対して直交または傾斜する第１配列方向に配列した第１周期分極反転構造を有し、光が第１周期分極反転構造を介して通過する。第２電気光学結晶基板は、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第２分極対を第２周期で進行方向に対して直交または傾斜する第２配列方向に配列した第２周期分極反転構造を有し、第１電気光学結晶基板を通過した光が第２周期分極反転構造を介して通過する。第１周期と第２周期が互いに異なるという第１条件と、第１配列方向と第２配列方向が互いに異なるという第２条件とのうち少なくとも一方を満足する。【選択図】図４
2015052701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向に進む光を変調する光変調器であって、
電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極対を第１周期で前記進行方向に対して直交または傾斜する第１配列方向に配列した第１周期分極反転構造を有し、前記光が前記第１周期分極反転構造を介して通過する第１電気光学結晶基板と、
電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第２分極対を第２周期で前記進行方向に対して直交または傾斜する第２配列方向に配列した第２周期分極反転構造を有し、前記第１電気光学結晶基板を通過した前記光が前記第２周期分極反転構造を介して通過する第２電気光学結晶基板と、
前記第１電気光学結晶基板および前記第２電気光学結晶基板に与える電圧によって前記第１周期分極反転構造内および前記第２周期分極反転構造内で回折格子を形成して前記光を変調する駆動部とを備え、
前記第１周期と前記第２周期が互いに異なるという第１条件と、前記第１配列方向と前記第２配列方向が互いに異なるという第２条件とのうち少なくとも一方を満足することを特徴とする光変調器。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調器であって、
前記第１条件が満足されており、
前記第１周期と前記第２周期のうちの一方が他方の２以上の整数倍である光変調器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光変調器であって、
前記駆動部は、前記第１周期分極反転構造内で形成する回折格子によってラマン−ナス回折を発生させるとともに、前記第２周期分極反転構造内で形成する回折格子によってラマン−ナス回折を発生させる光変調器。
【請求項４】
請求項１または２に記載の光変調器であって、
前記第２条件が満足されており、
前記第１配列方向は前記進行方向に対して傾斜し、
前記第２配列方向は前記進行方向に対して直交し、
前記駆動部は、前記第１周期分極反転構造内で形成する回折格子によってブラッグ回折を発生させるとともに、前記第２周期分極反転構造内で形成する回折格子によってラマン−ナス回折を発生させる光変調器。
【請求項５】
請求項４に記載の光変調器であって、
前記第１周期は前記第２周期よりも短い光変調器。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光変調器であって、
前記進行方向に対する前記第１配列方向の傾斜角度はブラッグ条件から外れている光変調器。
【請求項７】
請求項１または２に記載の光変調器であって、
前記第２条件が満足されており、
前記第１配列方向は前記進行方向に対して傾斜し、
前記第２配列方向は前記進行方向に対して前記第１配列方向と反対側に傾斜する光変調器。
【請求項８】
請求項７に記載の光変調器であって、
前記駆動部は、前記第１周期分極反転構造内で形成する回折格子によってブラッグ回折を発生させるとともに、前記第２周期分極反転構造内で形成する回折格子によってブラッグ回折を発生させる光変調器。
【請求項９】
請求項８に記載の光変調器であって、
前記進行方向に対する前記第１配列方向の傾斜角度および前記第２配列方向の傾斜角度のうち少なくとも一方はブラッグ条件から外れている光変調器。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光変調器であって、
前記第１電気光学結晶基板および前記第２電気光学結晶基板の各々は両主面が平行な平板形状を有し、
第１電極が前記第１電気光学結晶基板の一方主面上および前記第２電気光学結晶基板の一方主面上に延設されるとともに、第２電極が前記第１電気光学結晶基板の他方主面上および前記第２電気光学結晶基板の他方主面上に延設され、
前記駆動部は、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を発生させて前記回折格子を形成する光変調器。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光変調器であって、
前記第１電気光学結晶基板および前記第２電気光学結晶基板の各々は、両主面が平行な平板形状を有し、
複数の第１電極が互いに前記進行方向と直交する方向に離間しながら前記進行方向と平行に前記第１電気光学結晶基板の一方主面上および前記第２電気光学結晶基板の一方主面上に延設されるとともに、第２電極が前記第１電気光学結晶基板の他方主面上および前記第２電気光学結晶基板の他方主面上に延設され、
前記駆動部は、前記第１電極毎に、前記第２電極との間に電位差を発生させて前記第２電極との間で前記回折格子を形成する光変調器。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の光変調器であって、
前記進行方向と直交する方向において、前記第１電極の幅は前記第１分極対の幅および前記第２分極対の幅よりも広い光変調器。
【請求項１３】
請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載の光変調器であって、
前記第２電極を挟んで前記第１電気光学結晶基板の他方主面および前記第２電気光学結晶基板の他方主面と接合されて前記第１電気光学結晶基板および前記第２電気光学結晶基板を保持する保持部を備える光変調器。
【請求項１４】
請求項１に記載の光変調器であって、
電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第３分極対を第３周期で前記進行方向に対して直交または傾斜する第３配列方向に配列した第３周期分極反転構造を有し、前記第２電気光学結晶基板を通過した前記光が前記第３周期分極反転構造を介して通過する第３電気光学結晶基板を備え、
前記駆動部は、前記第３電気光学結晶基板に与える電圧によって前記第３周期分極反転構造内で回折格子を形成して前記光を変調し、
前記第３周期が前記第２周期と異なるという第３条件と、前記第３配列方向が前記第２配列方向と異なるという第４条件とのうち少なくとも一方を満足する光変調器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光変調器であって、
前記第１条件および前記第３条件が満足され、
前記第１周期、前記第２周期および前記第３周期は、前記第１周期、前記第２周期および前記第３周期のうち最も短い最短周期の整数倍である光変調器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光変調器であって、
前記第１周期、前記第２周期および前記第３周期は互いに整数倍の関係にある光変調器。
【請求項１７】
光源からの光を進行方向に照射する照明光学系と、
前記照明光学系から照射される光を変調する光変調器と、
前記光変調器により変調された光を被露光部に投影する投影光学系とを備え、
前記光変調器は、
電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極対を第１周期で前記進行方向に対して直交または傾斜する第１配列方向に配列した第１周期分極反転構造を有し、前記光が前記第１周期分極反転構造を介して通過する第１電気光学結晶基板と、
電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第２分極対を第２周期で前記進行方向に対して直交または傾斜する第２配列方向に配列した第２周期分極反転構造を有し、前記第１電気光学結晶基板を通過した前記光が前記第２周期分極反転構造を介して通過する第２電気光学結晶基板と、
前記第１電気光学結晶基板および前記第２電気光学結晶基板に与える電圧によって前記第１周期分極反転構造内および前記第２周期分極反転構造内で回折格子を形成して前記光を変調する駆動部とを備え、
前記第１周期と前記第２周期が互いに異なるという第１条件と、前記第１配列方向と前記第２配列方向が互いに異なるという第２条件とのうち少なくとも一方を満足する
ことを特徴とする露光ヘッド。
【請求項１８】
請求項１７に記載の露光ヘッドであって、
前記光源から射出される光は、前記進行方向に対して０．１度以上の傾きを有する光線を含む露光ヘッド。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の露光ヘッドであって、
前記第１電気光学結晶基板および前記第２電気光学結晶基板の各々は、両主面が平行な平板形状を有し、
複数の第１電極が互いに前記進行方向と直交する方向に離間しながら前記進行方向と平行に前記第１電気光学結晶基板の一方主面上および前記第２電気光学結晶基板の一方主面上に延設されるとともに、第２電極が前記第１電気光学結晶基板の他方主面上および前記第２電気光学結晶基板の他方主面上に延設され、
前記駆動部は、前記第１電極毎に、前記第２電極との間に電位差を発生させて前記第２電極との間で前記回折格子を形成する露光ヘッド。
【請求項２０】
請求項１９に記載の露光ヘッドであって、
前記光源は面発光光源である露光ヘッド。
【請求項２１】
請求項１９に記載の露光ヘッドであって、
前記光源は点発光光源を複数配列した光源である露光ヘッド。
【請求項２２】
請求項２１に記載の露光ヘッドであって、
前記光源は、一次元にレーザを配列したレーザアレイである露光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気光学結晶基板を通過する光を変調する光変調器の消光比を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）やリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）等で構成された電気光学結晶基板の屈折率は、外部から与えられた電圧に応じて変化する。そこで、特許文献１では、印加電圧に応じて電気光学結晶基板に屈折率分布が生じるように構成し、屈折率分布を回折格子として機能させて光を変調する光変調器が提案されている。つまり、この光変調器は、電気光学結晶基板を通過する光を、印加電圧に応じて当該電気光学結晶基板に形成される回折格子によって変調する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５２２１４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、光変調器において重要な技術要素の一つとして消光比がある。この消光比とは光変調のＯＮ／ＯＦＦ時の０次光（非回折光もしくは透過光）強度の度合いを意味しており、消光比を高めることが従来からの課題となっている。上記特許文献１に記載の光変調器においても、後で詳述するように、印加電圧と回折格子の長さ（グレーティング長さ）との適正化によって消光比を向上させることは可能である。しかしながら、光変調器の実使用に耐え得る電圧範囲内で印加電圧を高く設定したり、光軸に対する光線傾き角が０．１度以下に調整された平行光を用いる必要がある等の制約がある。また、従来技術では、このような制約をクリアする光変調器を構成したとしても、当該光変調器の消光比は必ずしも十分なものではなかった。
【０００５】
この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、優れた消光比を有する光変調器、ならびに当該光変調器を用いて露光処理を良好に行うことができる露光ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる光変調器は、進行方向に進む光を変調する光変調器であって、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極対を第１周期で進行方向に対して直交または傾斜する第１配列方向に配列した第１周期分極反転構造を有し、光が第１周期分極反転構造を介して通過する第１電気光学結晶基板と、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第２分極対を第２周期で進行方向に対して直交または傾斜する第２配列方向に配列した第２周期分極反転構造を有し、第１電気光学結晶基板を通過した光が第２周期分極反転構造を介して通過する第２電気光学結晶基板と、第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板に与える電圧によって第１周期分極反転構造内および第２周期分極反転構造内で回折格子を形成して光を変調する駆動部とを備え、第１周期と第２周期が互いに異なるという第１条件と、第１配列方向と第２配列方向が互いに異なるという第２条件とのうち少なくとも一方を満足することを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかる露光ヘッドは、光源からの光を進行方向に照射する照明光学系と、照明光学系から照射される光を変調する光変調器と、光変調器により変調された光を被露光部に投影する投影光学系とを備え、光変調器は、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極対を第１周期で進行方向に対して直交または傾斜する第１配列方向に配列した第１周期分極反転構造を有し、光が第１周期分極反転構造を介して通過する第１電気光学結晶基板と、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第２分極対を第２周期で進行方向に対して直交または傾斜する第２配列方向に配列した第２周期分極反転構造を有し、第１電気光学結晶基板を通過した光が第２周期分極反転構造を介して通過する第２電気光学結晶基板と、第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板に与える電圧によって第１周期分極反転構造内および第２周期分極反転構造内で回折格子を形成して光を変調する駆動部とを備え、第１周期と第２周期が互いに異なるという第１条件と、第１配列方向と第２配列方向が互いに異なるという第２条件とのうち少なくとも一方を満足することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明では、第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板は、第１条件および第２条件のうち少なくとも一方を満足するように構成されている。このため、これら第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板への電圧印加によって、第１電気光学結晶基板の第１周期分極反転構造内に形成される回折格子と、第２電気光学結晶基板の第２周期分極反転構造内に形成される回折格子とは異なった回折の傾向となる。したがって、第１電気光学結晶基板による光変調を行ったものの十分に変調されずに入射光がそのまま直進して当該第１電気光学結晶基板を通過したとしても、当該通過光は第２電気光学結晶基板により変調される。その結果、電圧印加を行ったときに第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板のいずれによっても回折されずに両者を通過してくる残存光の光量は低く、高い消光比が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、電気光学結晶基板を用いた光変調の消光比が高めることができる。また、このように優れた消光比を有する光変調器を露光ヘッドに用いることで露光処理を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかる露光ヘッドの基本構成の一例を示す図である。
【図２】従来の光変調器の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明にかかる光変調器の第１実施形態の構成を示す図である。
【図４】図３の光変調器の動作を模式的に示す図である。
【図５】本発明にかかる光変調器の第２実施形態の構成を示す図である。
【図６】図５の光変調器の動作を模式的に示す図である。
【図７】本発明にかかる光変調器の第３実施形態の構成を示す図である。
【図８】図７の光変調器の動作を模式的に示す図である。
【図９】本発明にかかる光変調器の第４実施形態の構成を示す図である。
【図１０】図９の光変調器の動作を模式的に示す図である。
【図１１】本発明にかかる光変調器の第５実施形態の構成を示す図である。
【図１２】図１１の光変調器に対して光を垂直入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図である。
【図１３】図１１の光変調器に対して光を０．５゜傾斜して入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図である。
【図１４】本発明にかかる光変調器の第６実施形態の構成を示す図である。
【図１５】図１４の光変調器に対して光を垂直入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図である。
【図１６】図１４の光変調器に対して光を０．５゜傾斜して入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図である。
【図１７】本発明を適用可能なパターン描画装置の一例を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示すパターン描画装置の一例の側面図である。
【図１９】図１７に示すパターン描画装置の一例の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜露光ヘッドの基本構成＞
図１は本発明にかかる露光ヘッドの基本構成の一例を示す図である。この露光ヘッド１は、光変調器を装備して基板Ｗなどの被露光部に対して光を照射して露光するものである。この露光ヘッド１は、光源２１からの光を進行方向Ｚに照射する照明光学系２と、照明光学系２から照射される光を変調する光変調器３と、光変調器３により変調された光を基板Ｗ（被露光部）に投影する投影光学系４とを有している。
【００１２】
照明光学系２の光源２１としては、ガウス分布のビーム形状（ＴＥＭ００基本横モード）を持つ通常のレーザ光源、面発光光源、点発光光源を複数配列した光源、あるいは半導体レーザを一次元に配列したレーザアレイ等を用いることができる。照明光学系２では、光源２１から射出された光が３枚のシリンドリカルレンズ２２〜２４を介して光変調器３に入射する。これらのうちシリンドリカルレンズ２２はＸ方向にのみ負のパワーを有しており、シリンドリカルレンズ２２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Ｘ方向に長い楕円形へと変化する。一方、光軸ＯＡおよびＸ方向に垂直なＹ方向に関して、シリンドリカルレンズ２２を通過した光の光束断面の幅は（ほぼ）一定とされる。また、シリンドリカルレンズ２３はＸ方向にのみ正のパワーを有しており、シリンドリカルレンズ２２を通過した光はシリンドリカルレンズ２３によりビーム整形される。つまり、シリンドリカルレンズ２３を通過した光は、光束断面がＸ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２４へと入射する。このシリンドリカルレンズ２４は、Ｙ方向にのみ正のパワーを有し、Ｙ方向のみに着目した場合には、図１に示すように、シリンドリカルレンズ２４を通過した光ＬＩは集光しつつ光変調器３の電気光学結晶基板３０の（−Ｚ）側の端面（以下、「入射面」という）３０ａへと入射する。また、Ｘ方向に関しては、シリンドリカルレンズ２４から射出される光ＬＩは平行光として電気光学結晶基板３０に入射する。
【００１３】
光変調器３は、図１への図示を省略する駆動部から信号電極３６に印加する電圧を調整することで電気光学結晶基板３０内に回折格子を形成し、光変調を行う。図１に示す露光ヘッド１では、５本の信号電極３６が電気光学結晶基板３０の一方主面上に設けられており、それぞれ独立して駆動部から電圧印加を受ける。また、電気光学結晶基板３０の他方主面上には、共通電極（図示省略）が設けられ、接地されている。このため、電気光学結晶基板３０内では、駆動部から所定電圧（０［Ｖ］以外の電圧）が印加された信号電極３６に対応する領域でのみ信号電極３６と共通電極の間で生じる電界により分極方位に従った屈折率変化が発生して回折格子が形成される。その結果、上記領域を進む光が電気光学結晶基板３０により回折され、回折光として電気光学結晶基板３０から射出される。一方、信号電極３６への電圧印加を行わない領域では電界は発生せず、当該領域を進む光はそのまま真っ直ぐに電気光学結晶基板３０内を直進して電気光学結晶基板３０から０次光（非回折光）として出射する。このように５本の信号電極３６に対する電圧印加をそれぞれ制御することで５チャンネル分の光変調を行うことが可能となっている。
【００１４】
電気光学結晶基板３０の光の射出側（図１の左手側）に設けられた投影光学系４では、レンズ４１、アパーチャ板４２およびレンズ４３がこの順番で配置されている。レンズ４１の前側焦点は、電気光学結晶基板３０の射出端３０ｂの位置に設定され、レンズ４１の後側焦点にアパーチャ板４２が設けられており、電気光学結晶基板３０の射出端３０ｂから光軸ＯＡ（進行方向Ｄｐ）に平行に射出された０次光Ｌoはアパーチャ板４２のアパーチャ４２１を通過してレンズ４３に入射する。さらに、レンズ４３の前側焦点はアパーチャ板４２の位置に設定され、レンズ４３の後側焦点は基板Ｗの表面上に設定されており、０次光Ｌoはレンズ４３を介して基板Ｗの表面上に照射される。これに対して、電気光学結晶基板３０から射出された回折光は光軸ＯＡに対して傾いた状態で電気光学結晶基板３０から射出されるため、アパーチャ４２１を通過できずにアパーチャ板４２で遮蔽される。こうして、０次光Ｌoのみが基板Ｗの表面に照射され、基板Ｗに対する露光処理が実行される。
【００１５】
＜電気光学結晶基板の構成と消光比との関係＞
ここで、電気光学結晶基板３０として、特許文献１に記載された構成を有するもの（図２）を採用した場合について検討してみる。
【００１６】
図２は従来の光変調器の構成を模式的に示す図であり、同図（ａ）は光変調器３の斜視図であり、同図（ｂ）は光変調器３の部分拡大図である。この光変調器３は、薄板状またはスラブ状の電気光学結晶基板３１と、電気光学結晶基板３１の上方主面３１ａ上に配置される信号電極３６と、電気光学結晶基板３１の下方主面３１ｂ上に配置される共通電極３７と、信号電極３６の各々に対して独立して所望の電圧を印加する駆動部３８とを備えている。ここでは、電気光学結晶基板３１はリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）（すなわち、ニオブ酸リチウムであり、ＬＮと略称される。）の単結晶にて形成されている。また同図では、電気光学結晶基板３１の厚み、つまり方向Ｙにおける高さを符号ｇで表している。
【００１７】
電気光学結晶基板３１では、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極部３１１および第２分極部３１２が交互に配列されており、電気光学結晶基板３１は分極反転構造を有している。この実施形態では、第１分極部３１１および第２分極部３１２はいずれも進行方向Ｄｐと平行に延びる帯状形状を有し、進行方向Ｄｐと直交する配列方向Ｘにおいて同一幅を有している。また、互いに隣接配列された第１分極部３１１および第２分極部３１２からなる分極対３１３が所定周期（周期Λ）で配列方向Ｘに配列されている。
【００１８】
また、電気光学結晶基板３１では、第１分極部３１１および第２分極部３１２の結晶軸は互いに反対の向きを有しており、信号電極３６と共通電極３７の間で電位差を発生させて電界を周期分極反転構造内で生じさせると、当該電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対となる。なお、ここで用いることができる電気光学結晶３１としては、上記したＬＮの他にリチウムタンタレート（ＬiＴaＯ３：ＬＴ）などもあり、結晶軸は共に分極反転方向（電界を加える方位）がポッケルス定数（電気光学定数）の値の大きなｒ３３のＹ軸方向となる。
【００１９】
上記のように構成された光変調器３では、電圧印加によって周期分極反転構造内で形成される回折の傾向は、グレーティングの相対的厚さを表すＱパラメーターの値（式（１）参照）によって分類することができる。
【数１】
2015052701.tif 000003
【００２０】
ここで、Λは分極反転周期（分極対の周期）、Ｌはグレーティング厚さ（図２参照）、λは入射光ＬＩの波長、ｎｅは入射光に対する結晶の異常光屈折率を表す。そして、式（１）によって求められる値Ｑによって回折の傾向が変化する。より具体的には、
Ｑ＜１の場合はラマン‐ナス回折、
Ｑ＞１０の場合は、ブラッグ回折
となる。また、ラマン‐ナス回折のｑ次の回折効率ηｑは式（２）によって与えられ、ブラッグ回折（基本次）の回折効率ηは式（３）によって与えられる。
【数２】
2015052701.tif 000004
【数３】
2015052701.tif 000005
【数４】
2015052701.tif 000006
なお、式中において、Ｊｑはｑ次のベッセル関数、Δｎｅは結晶内に生じる周期的屈折率変化の振幅、Ｖは信号電極３６への印加電圧（信号電極３６と共通電極３７の間の電位差）、ｒ３３はポッケルス定数である（参考文献：西原浩、春名正光、栖原敏明：光集積回路 改訂増補版(オーム社，東京，1994) pp.79-88．また、H. Nishihara, M. Haruna, and T. Suhara, Optical Integrated Circuits. NewYork: McGraw-Hill, 1989, pp. 77-83.）。また、振幅Δｎｅは式（５）により与えられる（参考文献：M. Okazaki, T. Chichibu, S. Yoshimoto, T. Inoue, and T. Suhara, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol. 23, No. 22, November 15, 2011, pp. 1709-1711）。
【数５】
2015052701.tif 000007
【００２１】
ここで、光ＬＩの波長λ＝０．８［μm］、電極間距離ｇ＝５０［μm］、Y-cut LN 結晶（Ｙ軸が電圧印加軸）の場合に、０次光を利用するラマン‐ナス回折型の空間光変調器を構成するために、分極反転周期Λ＝２０［μm］で、Ｑ＝０．１とする設計を検討してみる。また、この時に、ｎｅ＝２．２、ｒ３３＝３．６×１０−１１［ｍ／Ｖ］として計算を進める。グレーティング厚さＬを式（１）より求めると、Ｌ＝１８［μｍ］となる。
【００２２】
次に、最大印加電圧を求める。０次光を利用する場合に最大の消光比の得られる条件は式（２）から理論的に次式で求めることができる。
【数６】
2015052701.tif 000008
さらに、式（４）〜（６）により最大印加電圧Ｖを求めることができる。
【数７】
2015052701.tif 000009
【００２３】
このような解析からわかるように、図２の光変調器３において高い消光比を得るためには、信号電極３６に印加すべき駆動電圧は３５００［Ｖ］にもなってしまい、電気光学結晶基板３１の耐電圧を超えてしまっている。また、図２に示す光変調器３を装備する露光ヘッド１では、当該光変調器３を空間変調器として機能させて複数チャンネルを並列的に変調している。このため、駆動電圧を印加させるために駆動部３８に設けられる電気回路（図示省略）が大規模なものとなる。したがって、図２の光変調器３を用いて高い消光比を達成するのは実使用上困難である。
【００２４】
露光ヘッド１では一般に数百［ｋＨｚ］程度の光変調が求められており、電気光学結晶基板３１に印加できる電圧はせいぜい１００［Ｖ］程度である。そこで、１００［Ｖ］程度の電圧で図２に示す光変調器３を駆動する場合について考えてみる。印加電圧を下げるには、式（７）から明らかなように、電極間距離ｇを小さくするか、グレーティング長さＬを大きくするのが望ましい。これらのうち電極間距離ｇを小さくすることは妥当でない。というのも、電極間距離ｇはすでに５０［μｍ］と薄く、これより薄くすると光を伝搬させる断面積が小さくなり、光エネルギー密度が高くなって、ハイパワー光を伝搬させる事ができなくなるからである。
【００２５】
そこで、グレーティング長さＬを大きくすることを検討してみる。式（４）〜（６）よりグレーティング長さＬを求める式に展開すると、次式が得られる。
【数８】
2015052701.tif 000010
【００２６】
そして、上記した光変調器３の設計数値を代入すると、図２の光変調器３を１００［Ｖ］で駆動する場合に、グレーティング長さＬを６３０［μｍ］に設定する必要がある。この場合、光変調器３の各設計数値、つまり
λ＝８００［ｎｍ］
Ｌ＝６３０［μｍ］
ｎｅ＝２．２
Λ＝２０［μm］
を式（１）に代入し、計算すると、Ｑ≒３．６となる。これは上記設計数値で構成される電気光学結晶基板３１での回折は、ラマン‐ナス回折とブラッグ回折の中間領域であることを意味しており、もはやラマン‐ナス回折の回折効率を示す式（２）には従わず、回折効率を理論的に導き出すことはできない。
【００２７】
そこで、上記光変調器３の消光の状況をシミュレーションにより求める。具体的には、結晶基板３１の内部の光の振る舞いについては、ＢＰＭ法（ビーム伝搬法：beam propagation method）を用い、電気光学結晶基板３１の射出端から基板Ｗまでは、電気光学結晶基板３１の出口の光の複素振幅をフーリエ変換し、アパーチャ４２１の位置で空間フィルターを加え、更に逆フーリエ変換して基板Ｗの複素振幅を得て消光の状況を求めた。その結果、信号電極３６にＶ＝１００［Ｖ］を印加した時、Ｌ＝４４０［μｍ］の近傍位置で最大消光となったが、その残存光量は４０［％］近くあり、実使用に耐え得るものではない。
【００２８】
また、上記解析からわかるように、グレーティング長さＬの増大にしたがってＱの値は大きくなり、ブラッグ回折型に近づく。このため、ブラック回折を利用するのが有利となる。しかしながら、一般的にブラッグ回折を用いるには、入射光ＬＩに含まれる入射光線が光軸ＯＡと高度に平行、例えば光軸ＯＡに対する光線の傾き角が０．１度以下となるように設定する必要がある。そのためには、光源に理想的なＴＥＭ００基本横モードのレーザ光源を用いる必要があった。また、このように構成した場合であっても、高い消光比を得るのは難しかった。
【００２９】
そこで、本願発明者は種々の実験やシミュレーションなどを行い、次のような知見を得た。つまり、電気光学結晶基板３０を図２に示すように単一の電気光学結晶基板３１で構成するのではなく、２種類以上の電気光学結晶基板を組み合わせることで高い消光比を有する光変調器が得られることを知見した。以下、２種類以上の電気光学結晶基板を組み合わせて高消光比を確保した光変調器の実施形態について説明する。
【００３０】
＜第１実施形態＞
図３は本発明にかかる光変調器の第１実施形態の構成を示す図であり、同図（ａ）は光変調器３の斜視図であり、同図（ｂ）は前段（第１電気光学結晶基板３１）の構成を示す部分拡大斜視図であり、同図（ｃ）は後段（第２電気光学結晶基板３２）の構成を示す部分拡大斜視図である。また、図４は図３の光変調器の動作を模式的に示す図である。第１実施形態では、電気光学結晶基板３０として２種類の電気光学結晶基板３１、３２が保持プレート３９上で光の進行方向Ｄｐ（Ｚ方向）に直列配置されている。電気光学結晶基板３１、３２は互いに周期が異なる点を除いて基本的に同一構成を有している。
【００３１】
電気光学結晶基板３１は薄板形状またはスラブ形状を有しており、ＬＮ単結晶にて形成されている。この電気光学結晶基板３１では、図２の電気光学結晶基板３１と同様に、第１分極部３１１および第２分極部３１２からなる分極対３１３が周期Λ１で第１配列方向ＡＤ１（本実施形態では方向Ｘ）に配列され、周期分極反転構造が形成されている。
【００３２】
もう一方の電気光学結晶基板３２も電気光学結晶基板３１と同様に薄板形状またはスラブ形状を有しており、ＬＮ単結晶にて形成されている。また、電気光学結晶基板３２の内部構造も、周期が異なる点を除き、電気光学結晶基板３１と同一である。つまり、電気光学結晶基板３２では、電界を受けて発生する分極の向きが互いに反対である第１分極部３２１および第２分極部３２２が交互に配列されている。これら第１分極部３１１および第２分極部３１２はいずれも進行方向Ｄｐと平行に延びる帯状形状を有し、進行方向Ｄｐと直交する配列方向Ｘにおいて同一幅を有している。また、互いに隣接配列された第１分極部３２１および第２分極部３２２からなる分極対３２３が電気光学結晶基板３１よりも短い周期Λ２で第２配列方向ＡＤ２（本実施形態では方向Ｘ）に配列されており、電気光学結晶基板３２はいわゆる周期分極反転構造を有している。
【００３３】
本実施形態では、上記したように分極対３１３の配列方向（第１配列方向）ＡＤ１および分極対３２３の配列方向（第２配列方向）ＡＤ２はともにＸ方向であり、一致している。これに対し、周期については電気光学結晶基板３１と電気光学結晶基板３２とで相違している。具体的には、電気光学結晶基板３１の周期Λ１は基準周期Λの２倍であるのに対し、電気光学結晶基板３２の周期Λ２は基準周期Λの１倍（等倍）である。つまり、周期Λ１は周期Λ２の２倍である。
【００３４】
このように回折の傾向が相互に異なる電気光学結晶基板３１、３２が、進行方向Ｄｐでこの順序で直列配置されており、電気光学結晶基板３１の（＋Ｚ）側端面と電気光学結晶基板３２の（−Ｚ）側端面とが対向しながら密着あるいは微小距離だけ離間して配置されて電気光学結晶基板３０を構成している。このため、電気光学結晶基板３１の（−Ｚ）側端面に入射した光ＬＩは電気光学結晶基板３１、３２を通過して電気光学結晶基板３２の（＋Ｚ）側端面から射出される。なお、これらの点については後で説明する実施形態においても同様である。
【００３５】
電気光学結晶基板３０（＝３１＋３２）の（−Ｙ）側主面、つまり裏面に対して共通電極３７が形成されるとともに、当該共通電極３７を介して電気光学結晶基板３０が保持プレート３９に接合されている。この保持プレート３９は電気光学結晶基板３０の厚み（電極間距離ｇ）よりも厚く、５［μｍ］ないし数十［μｍ］程度の厚みしかない電気光学結晶基板３０をしっかりと保持して光変調器３の機械的強度を高めている。
【００３６】
また、電気光学結晶基板３０の（＋Ｙ）側主面、つまり表面では、進行方向Ｄｐに電気光学結晶基板３１、３２を跨ぐ信号電極３６がＸ方向に複数（本実施形態においても５本）配列されており、上記共通電極３７との間で電気光学結晶基板３１、３２を挟み込んでいる。なお、本実施形態では、Ｘ方向における各信号電極３６の電極幅は周期Λ１より広く、いずれの電気光学結晶基板３１、３２においても少なくとも１つ以上の分極対３１３、３２３と接している。なお、これらの点については、後で説明する第２実施形態ないし第６実施形態においても同様である。
【００３７】
さらに、電気光学結晶基板３１と電気光学結晶基板３２とは同じ厚みを有しており、基板３１、３２の境界には段差がない。したがって、電気光学結晶基板３１、３２の裏面を跨ぐ共通電極３７、および電気光学結晶基板３１、３２の表面を跨ぐ信号電極３６の両方を、基板３１、３２の境界で屈曲させることなく形成できる。そして、各信号電極３６は、駆動部３８から供給される印加電圧を電気光学結晶基板３１、３２に与えて、電気光学結晶基板３１、３２の内部に回折格子として機能する屈折率分布を生じさせ、いずれの基板３１、３２においても５チャンネル分のラマン−ナス型の光変調を行うことが可能となっている。
【００３８】
このように構成された光変調器３では、互いに異なる周期の周期分極反転構造が設けられ、周期分極反転構造での回折作用は図４の上段に示すように相互に異なっている。このため、遠視野像の位置では周期に応じた空間周波数の位置に回折光が現れる。そして、本実施形態では、図４の下段に示すように周期の異なる周期分極反転構造が光ＬＩの進行方向Ｄｐに直列に並んでいるので、電気光学結晶基板３１から射出される光がそれぞれ電気光学結晶基板３２に入射され、回折作用を受ける。なお、図４中の符号「Ｌ１」〜「Ｌ１２」は電気光学結晶基板３１、３２を進む光を区別するとともに基板３１、３２の作用を説明するために付したものである。なお、後で説明する図６、図８および図１０中の符号符号「Ｌ１」〜「Ｌ８」も同様の趣旨で付されている。
【００３９】
図４の下段中の光Ｌ２、Ｌ３は電気光学結晶基板３１の周期分極反転構造（周期Λ１＝２Λ）からの回折光であり、入射光Ｌ１に対しては、光Ｌ５、Ｌ６が電気光学結晶基板３１の周期分極反転構造（周期Λ２＝Λ）からの回折光である。本実施形態では、基板３１、３２はいずれもラマン−ナス型回折格子を形成するため、入射光の角度依存性は低い。そのため、回折格子に対して斜めに入射した光も回折作用を受ける。より具体的には、前段（電気光学結晶基板３１の周期分極反転構造）で発生した回折光Ｌ２、Ｌ３は後段（電気光学結晶基板３２の周期分極反転構造）で回折される事になる。その結果、回折光Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１１、Ｌ１２が発生する。
【００４０】
ここで、前段の周期Λ１は２Λであり、後段の周期Λ２はΛである。このように両周期Λ１、Λ２は整数倍の関係にあるため、遠視野像の位置で最も粗い周期２Λの空間周波数と、その高次の回折（整数倍）のところに、より周期の細かい周期分極反転構造による回折光（基本次と高次とも）が重なってできる。したがって、空間周波数の差によるビート周波数が最も粗い周期の基本次の空間周波数より低い空間周波数の領域で発生する事もなく、シュリーレン光学系となっている投影光学系４中のアパーチャ板４２により回折光と透過光を確実に分離する事ができ、高い消光比が得られる。具体的には、基本次の光Ｌ７(＝Ｌ２)の回折光Ｌ９は回折光Ｌ３と重なる。また、回折光Ｌ８は最も粗い周期の周期分極反転構造の空間周波数１／２Λの高次の空間周波数３／２Λの位置に発生する。
【００４１】
このように、第１実施形態では、互いに異なる周期の周期分極反転構造による回折現象が直列に複数回作用する事になる。よって、単一の周期分極反転構造によるラマン−ナス回折型で電圧も低くグレーティング長さが長い場合では不十分な回折強度（低い消光比）しか得られなかったものが、複数の構造により十分な回折強度が得られるようになる。その結果、第１実施形態にかかる光変調器３によれば、優れた消光比が得られる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
図５は本発明にかかる光変調器の第２実施形態の構成を示す図であり、同図（ａ）は光変調器３の斜視図であり、同図（ｂ）は前段（第１電気光学結晶基板３１）の構成を示す部分拡大斜視図であり、同図（ｃ）は後段（第２電気光学結晶基板３２）の構成を示す部分拡大斜視図である。図６は図５の光変調器の動作を模式的に示す図である。なお、第１電気光学結晶基板３１の構成を明確にするため、図５（ｂ）の拡大倍率を図５（ｃ）のそれよりも大きくしている。
【００４３】
第２実施形態は、電気光学結晶基板３１がブラッグ型回折格子を形成するように構成されている点を除き、基本的に第１実施形態と同一である。電気光学結晶基板３１では、分極対３１３が周期Λ１でＸ方向に対して角度θだけ傾斜した第１配列方向ＡＤ１に配列され、周期分極反転構造が形成されている。この角度θはブラッグ条件を満足している。また、Ｑ＞１０を満足させてブラッグ型回折格子を形成するために、周期Λ１も第１実施形態よりも短くしている。具体的には、周期Λ１はΛ／２に設定されており、周期Λ２（＝Λ）は周期Λ１の２倍となっている。
【００４４】
このように構成された光変調器３においては、前段がブラッグ回折型であるのに対し、後段がラマン−ナス回折型となっており、前段と後段との回折の傾向は図６の上段に示すように相互に異なっている。このため、遠視野像の位置では周期に応じた空間周波数の位置に回折光が現れる。そして、本実施形態においても、図６の下段に示すように、電気光学結晶基板３１でブラッグ型の回折作用を受けて射出される光がそれぞれ電気光学結晶基板３２に入射され、ラマン−ナス型の回折作用を受ける。
【００４５】
上記したように前段（第１電気光学結晶基板３１）はブラッグ回折型であり、図６の下段に示すように、入射光ＬＩがブラッグ回折されることで回折光Ｌ２が電気光学結晶基板３１から射出される。また、０次光Ｌ１が電気光学結晶基板３１から射出され、回折光Ｌ２と同様に、第２電気光学結晶基板３２に入射する。
【００４６】
第２電気光学結晶基板３２では、光Ｌ１、Ｌ２がそれぞれラマン−ナス回折を受け、回折光Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ８を発生させる。なお、図６（および後で説明する図８）は回折現象の説明の為に回折角を大きく描いた概念図であり、特に回折光Ｌ７で描かれているような光線の入射方向に戻ってくる事はない。
【００４７】
この第２実施形態では、前段はブラッグ型回折格子を形成するため、図６に示すように一方向にだけ回折光が射出される。また、充分なグレーティング長さを持たないようＱを１００より小さくしているので、透過光（後段から見たら入射光）Ｌ１が残る。ところが後段のラマン−ナス回折では入射光の角度依存性が低いので、回折格子に対して斜めに入射した光Ｌ２も回折作用を受ける。すなわち、第２実施形態では、前段で発生した回折光Ｌ２および透過光Ｌ１が後段で回折される事になる。
【００４８】
また、前段（第１電気光学結晶基板３１）の周期Λ１はΛ／２である。一方、後段（第２電気光学結晶基板３２）の周期Λ２はΛであり、前段の周期の２倍となっている。このため、回折光Ｌ４、Ｌ８が遠視野像の位置で最も粗い周期Λの空間周波数のところで重なる。故に、最も粗い周期Λの空間周波数とその高次の回折（整数倍）のところに、より周期の細かい周期分極反転構造による回折光（基本次と高次とも）が一部重なりながらできる。したがって、空間周波数の差によるビート周波数が最も粗い周期の基本次の空間周波数より低い空間周波数の領域で発生する事はなく、アパーチャ板４２により回折光と透過光を確実に分離する事ができ、高い消光比が得られる。すなわち、互いに異なる周期の周期分極反転構造による回折現象が直列に複数回作用する事になり、十分な回折強度が得られるようになる。よって、第１実施形態と同様の効果、つまり優れた消光比が得られる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
図７は本発明にかかる光変調器の第３実施形態の構成を示す図であり、図８は図７の光変調器の動作を模式的に示す図である。この第３実施形態が第２実施形態と大きく相違する点は、後段（第２電気光学結晶基板３２）の周期Λ２が２×Λである点のみであり、その他の構成は基本的に同一である。なお、第１電気光学結晶基板３１の構成を明確にするため、図７（ｂ）の拡大倍率を図７（ｃ）のそれよりも大きくしている。
【００５０】
第３実施形態にかかる光変調器３においても、第２実施形態と同様に、前段がブラッグ回折型であるのに対し、後段がラマン−ナス回折型となっている。そして、図８の下段に示すように、入射光ＬＩがブラッグ回折されることで回折光Ｌ２が電気光学結晶基板３１から射出される。また、０次光Ｌ１が電気光学結晶基板３１から射出され、回折光Ｌ２と同様に、第２電気光学結晶基板３２に入射する。
【００５１】
第２電気光学結晶基板３２では、光Ｌ１、Ｌ２がそれぞれラマン−ナス回折を受け、回折光Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ８を発生させる。この第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、前段はブラッグ型回折格子を形成するため、図８に示すように一方向にだけ回折光が射出される。また、充分なグレーティング長さを持たないようＱを１００より小さくしているので、透過光（後段から見たら入射光）Ｌ１が残る。ところが後段のラマン−ナス回折では入射光の角度依存性が低いので、回折格子に対して斜めに入射した光Ｌ２も回折作用を受ける。
【００５２】
また、前段（第１電気光学結晶基板３１）の周期Λ１はΛ／２である。一方、後段（第２電気光学結晶基板３２）の周期Λ２は２×Λであり、前段の周期の４倍となっている。このため、前段のブラッグ回折により発生した回折光Ｌ２と透過光Ｌ１とが後段でラマン−ナス回折され、回折光Ｌ７、Ｌ８、Ｌ４、Ｌ５が発生する。そして、上記したように後段の周期Λ２が前段の４倍であるため、回折光Ｌ８、Ｌ４とは遠視野像の位置で明確に重なる事はない。故に、最も粗い周期２Λの空間周波数とその整数倍のところにだけ高次を含めて回折光ができる。したがって、空間周波数の差によるビート周波数が最も粗い周期の基本次の空間周波数より低い空間周波数の領域で発生する事はなく、アパーチャ板４２により回折光と透過光を確実に分離する事ができて高い消光比が得られる。すなわち、互いに異なる周期の周期分極反転構造による回折現象が直列に複数回作用する事になり、十分な回折強度が得られる。よって、第１実施形態や第２実施形態と同様の効果、つまり優れた消光比が得られる。
【００５３】
＜第４実施形態＞
図９は本発明にかかる光変調器の第４実施形態の構成を示す図であり、図１０は図９の光変調器の動作を模式的に示す図である。第４実施形態の特徴は前段および後段ともにブラッグ回折型で構成されている点である。より詳しくは、前段（電気光学結晶基板３１）では、分極対３１３が周期Λ１（＝Λ／２）でＸ方向に対して角度θだけ傾斜した第１配列方向ＡＤ１に配列され、周期分極反転構造が形成されている。一方、後段（電気光学結晶基板３２）では、分極対３１３が周期Λ１（＝Λ／２）でＸ方向に対して角度（−θ）だけ傾斜した第２配列方向ＡＤ２に配列され、周期分極反転構造が形成されている。
【００５４】
第４実施形態においても、周期の異なる周期分極反転構造が光の進行方向Ｄｐ（＝Ｚ方向）に直列に並んで設けられている。このため、遠視野像の位置では各周期に応じた空間周波数の位置に回折光が現れる。つまり、図１０中の光Ｌ２は前段の周期分極反転構造でのブラッグ回折により発生する回折光であり、光Ｌ４は後段の周期分極反転構造でのブラッグ回折により発生する回折光である。
【００５５】
この第４実施形態では、上記したように前段及び後段ともブラッグ回折型回折格子であり、各段でのブラッグ回折では一方向にだけ回折光がでる。しかも、格子の傾きは光の進行方向Ｄｐに対してそれぞれ角度θ、−θである。また、前段および後段のいずれについても、充分なグレーティング長さを持たないようＱを１００より小さくしている。このため、前段で透過光（後段から見たら入射光）Ｌ１が残る。そして、ブラッグ回折では入射光の角度依存性が高いので、前段からの回折光Ｌ２は後段では回折しない。前段及び後段の格子は傾きの向きが反対であるが、周期はともにΛ／２であり、整数倍（この例は1倍）なので前段のブラッグ回折により発生した回折光Ｌ２は後段を素通りするが、透過光Ｌ１は後段の格子によりブラッグ回折される。故に、前段、後段とも空間周波数は同じだが向きが逆であるため、空間周波数の差によるビート周波数が基本次の空間周波数より低い空間周波数の領域で発生する事はなく、アパーチャ板４２により回折光と透過光を確実に分離する事ができて高い消光比が得られる。すなわち２つの周期分極反転構造による回折現象が直列に複数回作用する事になり、十分な回折強度が得られる。よって、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の効果、つまり優れた消光比が得られる。
【００５６】
＜第５実施形態＞
上記第１実施形態ないし第４実施形態の光変調器３では、２つの周期分極反転構造を直接配置することにより高消光比を実現しているが、３つ以上の周期分極反転構造を直接配置して同様の作用効果を達成するように構成してもよい。
【００５７】
図１１は、本発明にかかる光変調器の第５実施形態の構成を示す図である。この第５実施形態では、電気光学結晶基板３０として３つの電気光学結晶基板３１、３２、３３が保持プレート（図１１への図示省略）上において当該順序で光の進行方向Ｄｐ（Ｚ方向）に直列配置されている。
【００５８】
電気光学結晶基板３１は薄板形状またはスラブ形状を有しており、ＬＮ単結晶にて形成されている。電気光学結晶基板３１では、分極対が周期Λ１（＝Λ）で第１配列方向ＡＤ１（本実施形態では方向Ｘ）に配列されている。また、電気光学結晶基板３３も電気光学結晶基板３１と同一構成を有している。このように電気光学結晶基板３１、３３は同一の周期分極反転構造を有している。
【００５９】
また、電気光学結晶基板３１、３３によって電気光学結晶基板３２が挟まれている。この電気光学結晶基板３２は、周期が異なる点を除き、電気光学結晶基板３１、３３と同一である。つまり、電気光学結晶基板３２では、分極対が電気光学結晶基板３１、３３よりも長い周期Λ２（＝２×Λ）で配列方向（本実施形態では方向Ｘ）に配列されており、電気光学結晶基板３２も電気光学結晶基板３１、３３と同様に周期分極反転構造を有している。信号電極３６への電圧印加により、これら３つの電気光学結晶基板３１、３２、３３はラマン−ナス回折型の回折格子を形成する。
【００６０】
このように３つの電気光学結晶基板３１、３２、３３を直列配置した光変調器３においても、第１実施形態ないし第４実施形態と同様に、高い消光比が得られる。例えば電気光学結晶基板３１、３２、３３が図１１の右表に示す数値を有するように構成してもよい。この具体例では、電気光学結晶基板３１、３２、３３のグレーティング長さＬは、それぞれ１２５［μｍ］、２５５［μｍ］、１２５［μｍ］に設定されている。また、周期Λ１、Λ２、Λ３は、それぞれ１０［μｍ］、２０［μｍ］、１０［μｍ］に設定されている。そして、以下の動作条件、つまり、
電極間距離ｇ＝３５［μｍ］、
波長λ＝８０８［μｍ］、
ポッケルス定数r３３＝３．６×１０−１１［ｍ／Ｖ］
屈折率ｎｅ＝２．１８
印加電圧＝１１１［Ｖ］(Δｎｅ=７．５×１０４）
では、電気光学結晶基板３１、３２、３３の周期分極反転構造のＱの値は、それぞれ２．９、１．５、２．９となる。
【００６１】
そして、図１１に示す構成の光変調器３を図１の露光ヘッド１に適用し、上記動作条件で動作させたとき、図１２および図１３に示すように、優れた消光比が得られることを確認した。
【００６２】
図１２は図１１の光変調器に対して光を垂直入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図であり、図１３は図１１の光変調器に対して光を０．５゜傾斜して入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図である。これらの図では、図１１に示す光変調器３を用いて６チャンネル分の光をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合について図示している。なお、当該光変調器３を用いる露光ヘッドの基本構成は、チャンネル数が相違している点を除き、図１に示す露光ヘッドと同一であり、６０［μｍ］毎にＯＮ／ＯＦＦ制御可能となっている。
【００６３】
ここでは、光変調器３の右半分の６チャンネル分の光をＯＮ／ＯＦＦさせた場合の基板表面（像面）での光変調の消光の状況をシミュレーションしている。このシミュレーションは周期分極反転構造（電気光学結晶基板３１〜３３で構成される電気光学結晶基板３０）部分はＢＰＭ法（ビーム伝搬法：beam propagation method）を用い、電気光学結晶基板３０の射出端から基板Ｗまでは、電気光学結晶基板３１の出口の光の複素振幅をフーリエ変換し、アパーチャ４２１の位置で空間フィルターを加え、更に逆フーリエ変換して基板Ｗの表面での複素振幅を得て消光の状況を求めた。
【００６４】
図１２および図１３において、左半分に示された略平坦な部分は左半分の電極に適切な電圧が印加され、入射光の当該する光が回折されており、ＯＦＦ状態のチャンネルを示している。電気光学結晶基板３０の入射端面、つまり電気光学結晶基板３１の（−Ｚ）側端面３１ａ）に対して入射光ＬＩが垂直に入射する場合、残存光量は約３．２［％］であり、消光比は約３０：１である。このように優れた消光比が得られる。また、入射光ＬＩが光軸ＯＡに対して０．５度だけ傾斜して電気光学結晶基板３０の入射端面に入射する場合、残存光量は増加するものの、６．５［％］に抑えられている。
【００６５】
以上のように、第５実施形態によれば、第１実施形態ならびに第４実施形態と同様に、優れた消光比が得られる。また、露光ヘッドにおける光変調器３の配設位置が設計位置からずれ、その結果、入射光ＬＩが光軸ＯＡに対して０．５度程度傾斜して入射することになったとしても、十分な消光比が得られる。このことは、入射光ＬＩを構成する光線の平行度が多少悪化する。例えば光の進行方向Ｄｐに対して０．１度ないし０．５度傾いたとしても、図１１の光変調器３を用いることで良好な消光比で光変調可能であることを意味している。例えば露光ヘッドの光源２１として、複数の発光点を持つ高出力赤外半導体レーザ（一般に「バーレーザ」と称される）を用いて高出力光を光変調する場合は、光源２１が点光源ではないために入射光ＬＩの光線が平行となりにくい。しかしながら、図１１の光変調器３を用いることで良好な消光比で高い出力の露光が可能となる。
【００６６】
＜第６実施形態＞
図１４は、本発明にかかる光変調器の第６実施形態の構成を示す図である。この第６実施形態では、電気光学結晶基板３０として５つの電気光学結晶基板３１〜３５が保持プレート（図１１への図示省略）上において当該順序で光の進行方向Ｄｐ（Ｚ方向）に直列配置されている。
【００６７】
電気光学結晶基板３１は薄板形状またはスラブ形状を有しており、ＬＮ単結晶にて形成されている。電気光学結晶基板３１では、光の進行方向Ｄｐに対して直交する方向（本実施形態では方向Ｘ）に対してブラッグ角度θだけ傾斜した配列方向に分極対が周期Λ１（＝Λ）で配列されている。また、電気光学結晶基板３５は、分極対の配列方向が異なる点を除き、電気光学結晶基板３１と同様に構成されている。つまり、電気光学結晶基板３５では、進行方向Ｄｐと直交する方向（本実施形態ではＸ方向）に対してブラッグ角度（−θ）だけ傾斜した配列方向に分極対が周期Λ５（＝Λ）で配列されている。このように、光変調器３の入射側および射出側に位置する電気光学結晶基板３１、３５はブラッグ回折型となっている。
【００６８】
また、電気光学結晶基板３１、３５によって３つの電気光学結晶基板３２〜３４が挟まれている。これらの電気光学結晶基板３２〜３４はいずれもラマン−ナス回折型である。すなわち、電気光学結晶基板３２は薄板形状またはスラブ形状を有しており、ＬＮ単結晶にて形成されている。これらのうち電気光学結晶基板３２では、分極対が電気光学結晶基板３１、３５よりも長い周期Λ２（＝４×Λ）で配列方向（本実施形態では方向Ｘ）に配列されている。また、電気光学結晶基板３４も電気光学結晶基板３２と同一構成を有している。このように電気光学結晶基板３２、３４は同一の周期分極反転構造を有している。
【００６９】
また、電気光学結晶基板３２、３４によって電気光学結晶基板３３が挟まれている。この電気光学結晶基板３３は、周期が異なる点を除き、電気光学結晶基板３３、３４と同一である。つまり、電気光学結晶基板３３では、分極対が電気光学結晶基板３３、３４よりも短く、しかも電気光学結晶基板３１、３５よりも長い周期Λ３（＝２×Λ）で配列方向（本実施形態では方向Ｘ）に配列されている。
【００７０】
このように５つの電気光学結晶基板３１〜３５を直列配置した光変調器３においても、第１実施形態ないし第５実施形態と同様に、高い消光比が得られる。例えば電気光学結晶基板３１〜３５が図１４の右表に示す数値を有するように構成してもよい。この具体例では、電気光学結晶基板３１〜３５のグレーティング長さＬは、それぞれ２５０［μｍ］、１４０［μｍ］、１００［μｍ］、１４０［μｍ］、２５０［μｍ］に設定されている。また、周期Λ１〜Λ５は、それぞれ５［μｍ］、２０［μｍ］、１０［μｍ］、２０［μｍ］、５［μｍ］に設定されている。そして、以下の動作条件、つまり、
電極間距離ｇ＝３５［μｍ］、
波長λ＝８０８［μｍ］、
ポッケルス定数r３３＝３．６×１０−１１［ｍ／Ｖ］
屈折率ｎｅ＝２．１８
印加電圧＝１１５［Ｖ］(Δｎｅ＝７．５５×１０４）
では、電気光学結晶基板３１、３２、３３の周期分極反転構造のＱの値は、それぞれ２３、０．８２、２．３、０．８２、２３となる。
【００７１】
そして、図１４に示す構成の光変調器３を図１の露光ヘッド１に適用し、上記動作条件で動作させたとき、図１５および図１６に示すように、優れた消光比が得られることを確認した。
【００７２】
図１５は図１４の光変調器に対して光を垂直入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図であり、図１６は図１４の光変調器に対して光を０．５゜傾斜して入射したときの像面での空間光変調の状況を示す図である。これらの図では、第５実施形態と同様にして、図１４に示す光変調器３を用いて６チャンネル分の光をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合について図示している。
【００７３】
図１５および図１６において、左半分に示された略平坦な部分は左半分の電極に適切な電圧が印加され、入射光の当該する光が回折されており、ＯＦＦ状態のチャンネルを示している。電気光学結晶基板３０の入射端面、つまり電気光学結晶基板３１の（−Ｚ）側端面３１ａ）に対して入射光ＬＩが垂直に入射する場合、残存光量は約４．２［％］である。また、入射光ＬＩが光軸ＯＡに対して０．５度だけ傾斜して電気光学結晶基板３０の入射端面に入射する場合、残存光量は約３．５［％］である。
【００７４】
以上のように、第６実施形態によれば、第１実施形態ならびに第５実施形態と同様に、優れた消光比が得られる。また、第５実施形態と同様に、入射光ＬＩが光軸ＯＡに対して０．５度程度傾斜して入射することになったとしても、十分な消光比が得られ、入射光ＬＩを構成する光線の平行度が多少悪化しても、良好な消光比で光変調することが可能となっている。複数の発光点を持つ高出力赤外半導体レーザ、例えば「バーレーザ」を用いて高出力光を光変調する場合は、光源２１が点光源ではないために入射光ＬＩの光線が平行となりにくい。しかしながら、図１４の光変調器３を用いることで良好な消光比で高い出力の露光が可能となる。
【００７５】
＜光変調器に関するまとめ＞
このように上記第１実施形態ないし第６実施形態では、各信号電極３６が本発明の「第１電極」の一例に相当している。また、共通電極３７が本発明の「第２電極」の一例に相当しているが、共通電極３７の代わりに、１または複数の信号電極３６毎に対向電極を電気光学結晶基板の下方主面に設け、各対向電極を本発明の「第２電極」として機能させてもよい。また、光の進行方向Ｄｐに沿って隣接配置される２つの電気光学結晶基板のうち、進行方向Ｄｐの上流側に位置する電気光学結晶基板が本発明の「第１電気光学結晶基板」に相当し、当該電気光学結晶基板中の分極対の周期および配列方向がそれぞれ本発明の「第１周期」および「第１配列方向」に相当している。また、進行方向Ｄｐの下流側に位置する電気光学結晶基板が本発明の「第２電気光学結晶基板」に相当し、当該電気光学結晶基板中の分極対の周期および配列方向がそれぞれ本発明の「第２周期」および「第２配列方向」に相当している。また、第１周期と第２周期が互いに異なるという条件が本発明の「第１条件」に相当し、第１配列方向と第２配列方向が互いに異なるという条件が本発明の「第２条件」に相当している。そして、第１条件および第２条件のうち少なくとも一方が満足されることで消光比の向上が図られている。
【００７６】
このように構成された実施形態では、第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板は、上記第１条件および第２条件のうち少なくとも一方を満足するように構成されている。このため、これら第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板への電圧印加によって、第１電気光学結晶基板の第１周期分極反転構造内に形成される回折格子と、第２電気光学結晶基板の第２周期分極反転構造内に形成される回折格子とは異なったものとなる。したがって、第１電気光学結晶基板による光変調を行ったものの十分に変調されずに当該第１電気光学結晶基板から光が通過したとしても、当該通過光は第２電気光学結晶基板により変調される。その結果、電圧印加を行ったときに第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板のいずれによっても回折されずに両者を通過してくる残存光の光量は低く、高い消光比が得られる。また、光変調器３に入射する光が、例えば進行方向Ｄｐに対して０．１度以上の傾きを有する光線を含む場合であっても、優れた消光比が得られる。さらに、１１０［Ｖ］程度の比較的低電圧によってパターン描画を行うことができる。
【００７７】
ここで、これらの作用効果について、Ｑの値と関連付けて考察する。既述した「電気光学結晶基板の構成と消光比との関係」の項では、周期分極反転構造の周期や結晶厚さ（電極間距離）などの実用的な数値を用いて、Ｑ＝０．１の場合について検討した。その検討から、印加電圧が高すぎ、実使用に困難が伴うことがわかった。それ故に、少なくともＱは０．１を超えるように構成する必要がある。ただし、ラマン-ナス回折の領域では、入射光ＬＩを構成する光線の角度依存性は非常に少なく、例えば上記したように０．１度以上の光線を含む光を用いることは可能である。一方、Ｑの値は大きくなり、例えば第６実施形態中の電気光学結晶基板３１、３５では、Ｑが「２３」となり、ブラック回折型であるとはいうものの、約１００までであれば、入射光ＬＩを構成する光線の角度依存性もあまり強くなく、例えば上記したように０．１度以上の光線を含む光を用いたとしても、良好な消光比が得られる。したがって、各電気光学結晶基板のＱの値が、０．１よりも大きく、１００よりも小さくなるように構成するのが望ましい。
【００７８】
また、上記においては、２つの電気光学結晶基板の関係について説明したが、３つ以上の電気光学結晶基板の関係についても基本的に同一である。例えば第５実施形態および第６実施形態では、光の進行方向Ｄｐに沿って隣接配置される３つの電気光学結晶基板のうち、進行方向Ｄｐの最上流側に位置するものが本発明の「第１電気光学結晶基板」に相当し、当該電気光学結晶基板中の分極対の周期および配列方向がそれぞれ本発明の「第１周期」および「第１配列方向」に相当している。また、進行方向Ｄｐの最下流側に位置するものが本発明の「第３電気光学結晶基板」に相当し、当該電気光学結晶基板中の分極対の周期および配列方向がそれぞれ本発明の「第３周期」および「第３配列方向」に相当している。さらに、上記した最上流側電気光学結晶基板および最下流側電気光学結晶基板に挟まれたものが本発明の「第２電気光学結晶基板」に相当当該電気光学結晶基板中の分極対の周期および配列方向がそれぞれ本発明の「第２周期」および「第２配列方向」に相当している。また、上記第１条件および第２条件以外に、第３周期が第２周期と異なるという条件が本発明の「第３条件」に相当し、第３配列方向が第２配列方向と異なるという条件が本発明の「第４条件」に相当している。そして、第３条件および第４条件のうち少なくとも一方が満足されることで消光比の向上が図られている。もちろん、第１条件や第２条件をさらに満足させてもよい。
【００７９】
このように構成された実施形態では、第２電気光学結晶基板および第３電気光学結晶基板は、上記第３条件および第４条件のうち少なくとも一方を満足するように構成されている。このため、これら第２電気光学結晶基板および第３電気光学結晶基板への電圧印加によって、第２電気光学結晶基板の第２周期分極反転構造内に形成される回折格子と、第３電気光学結晶基板の第３周期分極反転構造内に形成される回折格子とは異なったものとなる。したがって、第１電気光学結晶基板および第２電気光学結晶基板による光変調を行ったものの十分に変調されずに当該第２電気光学結晶基板から０次光が通過したとしても、当該通過光は第３電気光学結晶基板により変調される。その結果、電圧印加を行ったときに第１電気光学結晶基板ないし第３電気光学結晶基板のいずれによっても回折されずに通過してくる残存光の光量はさらに低く、より高い消光比が得られる。
【００８０】
＜その他＞
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。例えば上記実施形態では、電気光学結晶基板３０を「２」、「３」または「５」の電気光学結晶基板で構成しているが、電気光学結晶基板３０の構成個数はこれに限定されるものではなく、複数個であれば任意である。
【００８１】
また、上記実施形態では、電気光学結晶基板３０を構成する複数の電気光学結晶基板の周期が互いに整数倍となるように構成している。すなわち、
第１実施形態では、第１周期Λ１：第２周期Λ２＝２：１
第２実施形態では、第１周期Λ１：第２周期Λ２＝１：２
第３実施形態では、第１周期Λ１：第２周期Λ２＝１：４
第４実施形態では、第１周期Λ１：第２周期Λ２＝１：１
第５実施形態では、第１周期Λ１：第２周期Λ２：第３周期Λ３＝１：２：１
第６実施形態では、第１周期Λ１：第２周期Λ２：第３周期Λ３：第４周期Λ４：第５周期Λ５＝１：４：２：４：１
となるように構成している。これらの周期比はこれに限定されるものではなく、上記第１条件や第３条件を満足するように構成すればよく、例えば複数の周期のうち最も短い最短周期の整数倍となるように構成してもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、信号電極３６を複数本設けて各信号電極３６と共通電極３７とで挟まれた領域で回折効率を変化させて複数チャンネルで光変調を行っている、つまり上記光変調器３はいずれも空間光変調器として機能する。しかしながら、本発明の適用対象は空間光変調器に限定されるものではなく、単一チャンネルの光変調器にも適用可能である。
【００８３】
また、上記第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態および第６実施形態では、ブラッグ回折型の電気光学結晶基板においては、分極対をＸ方向に対してブラッグ角度θだけ傾斜して配列しており、各ブラッグ回折型回折格子への入射光線の角度はブラッグ条件を満足させている。しかしながら、上記実施形態ではブラッグ回折型の欠点であるブラッグ回折条件すなわち格子と入射光線の極めて狭い角度範囲を緩和する事が可能となっているため、ブラッグ角度θから外れるように分極対の配列方向を変更してもよい。特に、複数の発光点を持つ高出力赤外半導体レーザを光源２１として用いた場合、入射光ＬＩを平行光とすることは難しいが、配列方向がブラッグ条件から外れるように設定することで非平行光にも対応可能となる。
【００８４】
また、本発明にかかる光変調器については種々の装置に適用可能であるが、上記したように光源から射出する光を変調して基板表面などの被露光部を照射する露光ヘッドに好適に適用可能となっている。さらに、当該露光ヘッドについても、種々の装置に適用することができる、例えば当該露光ヘッドをパターン描画装置に適用してもよく、この適用によって高精度なパターン描画が可能となる。以下、図１７ないし図１９を参照しつつ本発明にかかる露光ヘッドを用いたパターン描画の一例について説明する。
【００８５】
図１７は、本発明を適用可能なパターン描画装置の一例を示す斜視図であり、図１８は、図１７に示すパターン描画装置の一例の側面図であり、図１９は、図１７に示すパターン描画装置の一例の電気的構成を示すブロック図である。このパターン描画装置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の表面に光を照射してパターンを描画する装置である。
【００８６】
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部が構成されるとともに、本体部の外側（本実施形態では、図１８に示すように本体部の右手側）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、露光処理を受けるべき未処理基板Ｗが収納されており、本体内部に配置される搬送ロボット１２０によって本体部にローディングされる。また、未処理基板Ｗに対して露光処理（パターン描画処理）が施された後、当該基板Ｗが搬送ロボット１２０によって本体部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。
【００８７】
この本体部では、図１７および図１８に示すように、カバー１０２に囲まれた本体内部の右手端部に搬送ロボット１２０が配置されている。また、この搬送ロボット１２０の左手側には基台１３０が配置されている。この基台１３０の一方端側領域（図１７および図１８の右手側領域）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いるのに対し、他方端側領域（図１７および図１８の左手側領域）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。この基台１３０上では、基板受渡領域とパターン描画領域の境界位置にヘッド支持部１４０が設けられている。このヘッド支持部１４０では、基台１３０から上方に２本の脚部材１４１、１４２が立設されるとともに、それらの脚部材１４１、１４２の頂部を橋渡しするように梁部材１４３が横設されている。そして、図１８に示すように、梁部材１４３のパターン描画領域側側面にカメラ（撮像部）１５０が固定されてステージ１６０に保持された基板Ｗの表面（被描画面、被露光面）を撮像可能となっている。
【００８８】
このステージ１６０は基台１３０上でステージ移動機構１６１によりＸ方向、Ｙ方向ならびにθ方向に移動される。すなわち、ステージ移動機構１６１は基台１３０の上面にＸ軸駆動部１６１Ｘ（図１９）、Ｙ軸駆動部１６１Ｙ（図１９）およびθ軸駆動部１６１Ｔ（図１９）をこの順序で積層配置したものであり、ステージ１６０を水平面内で二次元的に移動させて位置決めする。また、ステージ１６０をθ軸（鉛直軸）回りに回転させて後述する露光ヘッド１に対する相対角度を調整して位置決めする。なお、このようなステージ移動機構１６１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。
【００８９】
また、ヘッド支持部１４０のパターン描画領域側では、本発明にかかる光変調器３を用いる露光ヘッド１がボックス１７２に対して固定的に取り付けられている。露光ヘッド１は、「副走査方向」に相当するＸ方向に複数チャネルで光を同時に照射できる。すなわち、Ｘ方向にそれぞれ個別に変調された複数の光ビームを同時に照射することができる。そして、「主走査方向」に相当するＺ方向にステージ１６０に伴って移動する基板Ｗに対して露光ヘッド１から光を照射して、基板Ｗにパターンを描画可能となっている。
【００９０】
また、基台１３０の反基板受渡側端部（図１７および図１８の左手側端部）においても、２本の脚部材１４４が立設されている。そして、この梁部材１４３と２本の脚部材１４４の頂部を橋渡しするように露光ヘッド１の照明光学系を収納したボックス１７２が設けられており、基台１３０のパターン描画領域を上方から覆っている。
【００９１】
パターン描画装置１００は装置全体を制御するためにコンピュータ２００を有している。コンピュータ２００はＣＰＵ(Central Processing Unit)および記憶部２０１によって構成され、露光制御部１８１とともに電装ラック（図示省略）内に配置されている。そして、コンピュータ２００内のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理することにより、ラスタライズ部２０２、伸縮率算出部２０３、データ修正部２０４およびデータ生成部２０５が実現される。例えば１つのＬＳＩ(Large Scale Integration)に相当するパターンのデータは外部のＣＡＤ(Computer AideＤｄesign)等により生成されたデータであり、予めＬＳＩデータ２１１として記憶部２０１に準備されている。そして、次に説明するように、各機能部２０２〜２０５が当該ＬＳＩデータ２１１から生成した描画データＤｄに基づいて装置各部が動作することで、ＬＳＩのパターンが基板Ｗ上に描画される。
【００９２】
ラスタライズ部２０２は、ＬＳＩデータ２１１が示す単位領域を分割してラスタライズし、ラスタデータ２１２を生成して記憶部２０１に保存する。こうしてラスタデータ２１２の準備後、あるいはラスタデータ２１２の準備と並行して、上記のようにしてカセット１１０に収納されている未処理の基板Ｗが搬送ロボット１２０により搬出され、搬送ロボット１２０によってステージ１６０に載置される。
【００９３】
その後、ステージ移動機構１６１によりステージ１６０がカメラ１５０の直下位置に移動して基板Ｗ上の各アライメントマーク（基準マーク）を順番にカメラ１５０の撮像可能位置に位置決めし、カメラ１５０によるマーク撮像が実行される。カメラ１５０から出力される画像信号は電装ラック内の画像処理回路（図１９において図示省略）により処理され、アライメントマークのステージ１６０上の位置が正確に求められる。そして、これらの位置情報に基づきθ軸駆動部１６１Ｔが作動してステージ１６０を鉛直軸回りに微小回転させて基板Ｗへのパターン描画に適した向きにアライメント（位置合わせ）される。ここで、ステージ１６０を露光ヘッド１の直下位置に移動させた後で当該アライメントを行ってもよい。
【００９４】
伸縮率算出部２０３は、画像処理回路にて求められた基板Ｗ上のアライメントマークの位置、および基板Ｗの向きの修正量を取得し、アライメント後のアライメントマークの位置、ならびに主走査方向Ｚおよび副走査方向Ｘに対する基板Ｗの伸縮率（すなわち、主面の伸縮率）を求める。一方、データ修正部２０４はラスタデータ２１２を取得し、伸縮の検出結果である伸縮率に基づいてデータの修正を行う。なお、このデータ修正については、例えば特許第４０２０２４８号に記載の方法を採用することができ、１つの分割領域のデータ修正が終了すると、修正後のラスタデータ２１２がデータ生成部２０５へと送られる。データ生成部２０５では、変更後の分割領域に対応する描画データＤｄ、すなわち、１つのストライプに相当するデータが生成される。こうして、コンピュータ２００では、描画データＤｄが順次生成されて、露光制御部１８１へと出力される。
【００９５】
露光制御部１８１は、露光ヘッド１およびステージ移動機構１６１を描画データＤｄに基づき制御することで、基板Ｗへのパターン描画を実行する。具体的には、露光制御部１８１は、露光ヘッド１の駆動部３８を描画データＤｄに基づき動作させつつ、ステージ移動機構１６１によって基板Ｗを移動させて、１ストライプ分の露光を露光ヘッド１の各チャネルに実行させる。これによって、チャネル数分のストライプが基板Ｗに描画される。そして、露光制御部１８１は、ステージ移動機構１６１により基板Ｗを次の描画開始位置に移動させて、続く描画データＤｄに基づく露光を露光ヘッド１に実行させる。こうした動作が繰り返されて、全てのストライプが基板Ｗに描画される。
【００９６】
基板Ｗ上の全ストライプの描画が終了して基板Ｗの表面への所望パターンの描画が完了すると、ステージ１６０は描画済み基板Ｗを載置したまま基板受渡位置（図１７および図１８の右側領域）に移動した後、基板搬送ロボット１２０により基板Ｗがカセット１１０へと戻され、次の基板Ｗが取り出されて上記したと同様の一連の処理が繰り返される。さらに、カセット１１０に収納されている全ての基板Ｗに対するパターン描画が終了すると、カセット１１０がパターン描画装置１００から搬出される。
【００９７】
以上のように、本発明にかかる光変調器３を用いて各チャンネルのＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているので、各画素のＯＮ／ＯＦＦを明瞭に制御することができ、高精度のパターンを描画可能となっている。また、比較的平行度の良くない、例えば進行方向Ｄｐに対して０．１度以上の傾きを有する光線を含む光を用いもパターンを良好に描画することが可能となっている。さらに、１１０［Ｖ］程度の比較的低電圧によってパターン描画を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
この発明は、電気光学結晶基板を通過する光を印加電圧に応じて形成される回折格子によって変調する光変調器および当該光変調器を用いて変調した光によって露光を行う露光ヘッド全般に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１…露光ヘッド
２…照明光学系
３…光変調器
４…投影光学系
２１…光源
３０…電気光学結晶基板
３１〜３５…電気光学結晶基板
３６…信号電極（第１電極）
３７…共通電極（第２電極）
３８…駆動部
３９…保持プレート（保持部）
３１３、３２３…分極対
Ｄｐ…（光の）進行方向
ＬＩ…入射光
ＯＡ…光軸
Ｗ…基板（被露光部）
Ｘ…配列方向
Λ１、Λ２…周期
【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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