(57)【要約】 【課題】  回折格子として作用し回折光の回折角を自在に変更することのできる光学素子を提供する。【解決手段】  光学素子１０は、基板１１上に形成される基板側電極１２と、基板側電極１２を跨ぎ平行に配列して設けられる複数のブリッジ部材１３と、ブリッジ部材１３に形成されるブリッジ側電極１４と基板側電極１２とに電圧を印加する電源１５とを備える。複数のブリッジ部材１３には、そのすべてにブリッジ側電極１４が形成され、基板側電極１２およびブリッジ側電極１４が電源１５に接続されて形成される電気回路１６が並列回路を成す。これらの並列回路には、回路ごとに、回路を開閉する開閉スイッチ１７とブリッジ側電極１４の極性を切換える極性切換スイッチ１８とがそれぞれ設けられる。【選択図】      図２
2005250355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される基板側電極と、基板側電極を跨ぎ平行に配列して設けられる複数のブリッジ部材と、ブリッジ部材に形成されるブリッジ側電極と基板側電極とに電圧を印加する電源とを備え、ブリッジ側電極と基板側電極とに電圧を印加することによって静電力を発生させ、該静電力によってブリッジ部材を基板側電極に対して近接離反する方向に駆動させる光学素子において、
複数のブリッジ部材は、そのすべてにブリッジ側電極が形成され、
基板側電極およびブリッジ側電極が電源に接続されて形成される電気回路が並列回路を成し、並列回路ごとに回路を開閉する開閉スイッチがそれぞれ設けられることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
並列回路ごとにブリッジ側電極の極性を切換える極性切換スイッチがそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
ブリッジ部材が、
単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンのいずれかによって形成され、ブリッジ側電極を構成することを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項４】
ブリッジ部材が、
ボロン（Ｂ）またはリン（Ｐ）をドーピングした導電性シリコンで形成され、ブリッジ側電極を構成することを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項５】
ブリッジ部材の基板側電極を臨む面と反対側の面には光反射膜が形成され、該光反射膜がニッケル（Ｎｉ）光沢めっき層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光学素子。
【請求項６】
ブリッジ部材の駆動動作を制御するべく予め定められる駆動パターンデータをストアする駆動パターンデータ記憶部と、
駆動パターンデータ記憶部から駆動パターンデータを読出し、駆動パターンデータに基づいてブリッジ部材の駆動動作を制御するブリッジ駆動制御部とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光学素子。
【請求項７】
平行に配列される配列ピッチおよび配列方向の寸法である幅が同一に構成されるブリッジ部材の予め定める個数からなる１組を光学素子ユニットとするとき、光学素子ユニットを同一平面上に複数備え、
駆動パターンデータ記憶部には光学素子ユニットごとに予め定められる駆動パターンデータがストアされ、
ブリッジ駆動制御部が、光学素子ユニットごとに、駆動パターンデータに基づいて光学素子ユニットに備わるブリッジ部材の駆動動作を制御することを特徴とする請求項６記載の光学素子。
【請求項８】
複数の光学素子ユニットは、
複数のブリッジ部材が平行に配列される配列ピッチおよび／またはブリッジ部材の配列方向の寸法である幅が、相異なるように形成されることを特徴とする請求項７記載の光学素子。
【請求項９】
光を出射する光源と、
光源から出射される光の光路上に設けられる前記請求項１〜８のいずれか１つに記載の光学素子と、
光源から出射される光が光学素子を介して照射されることによって露光される被露光物が載置されるステージと、
被露光物に照射される光に対してステージを移動させるステージ移動手段および／または被露光物を照射する光が被露光物の表面を走査するように光学素子を移動させる光学素子移動手段とを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
光を出射する光源と、
光源から出射される光の光路上に設けられる前記請求項６〜８のいずれか１つに記載の光学素子と、
光源から出射される光が光学素子を介して照射されることによって露光される被露光物が載置されるステージと、
被露光物に照射される光をスポット状に集光する集光部材と、
被露光物に照射される光に対してステージを移動させるステージ移動手段および／または被露光物を照射する光が被露光物の表面を走査するように光学素子を移動させる光学素子移動手段と、
ステージ移動手段および／または光学素子移動手段の動作を制御する移動動作制御部と、
光学素子に備わるブリッジ駆動制御部と移動動作制御部とによる制御指令動作をさらに総合的に制御する総合制御部とを含み、
ステージ移動手段および／または光学素子移動手段によって、被露光物に照射される光のスポットが、被露光物に対してスポット径に相当する距離を相対移動するために要する時間をｔ１とし、光学素子に備わるブリッジ部材が駆動を開始して駆動を終了するまでに要する時間をｔ２とするとき、
総合制御部が、
時間ｔ２が時間ｔ１よりも短く（ｔ２＜ｔ１）なるように、ブリッジ駆動制御部と移動動作制御部との制御指令動作を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
被露光物に照射される光のスポットの位置を検出する照射位置検出手段と、
照射光によって被露光物上に描かれる描画線の幅に関するデータであって照射位置に対応付けされて予め定められる描画線幅データをストアする描画線幅データ記憶部とをさらに含み、
ブリッジ駆動制御部は、
照射位置検出手段による検出出力に応答し、照射位置に対応する描画線幅データと、描画線幅データに対応するように予め定められて駆動パターンデータ記憶部にストアされる駆動パターンデータとに基づいて、ブリッジ部材の駆動動作を制御することを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子およびそれを備える露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶ディスプレイ、プリント基板などの精密な加工を必要とする製造分野においては、フォトリソグラフィ技術が用いられている。フォトリソグラフィ技術では、被加工物の表面上にレジストと呼ばれる感光材料の膜を形成し、レジストを所望のパターンになるように露光して感光させる操作が行われる。
【０００３】
従来、レジスト膜の露光工程においては、所望の形状に光透過部分を形成したマスクと呼ばれる遮光部材を、光源と被加工物上に形成されたレジスト膜との間に配置し、マスクの光透過部分のみ光源から出射される光を透過させてレジスト膜に照射し、レジスト膜を露光する方法が採られている。
【０００４】
しかしながら、マスクを用いる露光方法では、マスクとレジスト膜の形成された被加工物とを、わずかな離隔距離で設置して露光操作を行うので、被加工物とマスクとが接触してマスクが傷付くという問題がある。また、このようなマスクの傷付きを防止するためには、マスクと被加工物との離隔距離を極めて高い精度で保持するための装置を必要とし、装置価格が高騰するという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決する従来技術に、マスクを用いることなく、被加工物上に形成されたレジスト膜に対して光を直接照射し、照射位置とレジスト膜との相対位置を移動させることによって所望の形状になるようにレジスト膜に描画して露光する方法がある。このレジスト膜に光を直接照射して描画する方法では、描画パターンに応じてその描画線幅を変更する必要があり、描画線幅の変更は、光学系のデフォーカスなどによって行われている。しかしながら、デフォーカスでは、描画線幅すなわち露光線幅の変更範囲に限界があり、描画による露光方法において要求される描画線幅である０．５μｍ〜１０μｍの幅広い範囲に変更させることができないという問題がある。
【０００６】
光学系において、デフォーカス以外に光の照射寸法を変更することのできる従来技術の一つに、Grating Light Valve（略称ＧＬＶ）素子がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１２は、ＧＬＶ素子１の構成を例示する平面図である。ＧＬＶ素子１は、基板側に設けられる電極である共通電極２と、共通電極２を跨いで設けられるブリッジ部材であって、複数個の駆動可能な駆動ブリッジ部材３と、複数個の駆動しない固定ブリッジ部材４とを含む構成である。駆動ブリッジ部材３と固定ブリッジ部材４とは、交互に配置され、互いに平行方向に延びて配列される。駆動ブリッジ部材３および固定ブリッジ部材４は、共通電極２を臨む面と反対側の面上に光反射膜とブリッジ側電極とを兼ねて形成される金属膜を有するMicro Electro Mechanical System（略称ＭＥＭＳ）光変調素子である。
【０００８】
共通電極２と駆動ブリッジ部材３に形成されるブリッジ側電極との極性が異なるとき、両者の間に静電引力が作用し、駆動ブリッジ部材３は共通電極２に引寄せられる。このことによって、駆動ブリッジ部材３で反射される光の路長と、固定ブリッジ部材４で反射される光の路長とに差が生じるので、ＧＬＶ素子１が回折格子を形成する。特許文献１では、ＧＬＶ素子１の回折機能を利用し、光反射膜で反射する反射光の光強度を回折によって変調させている。
【０００９】
一方、回折格子であるＧＬＶ素子は、０次回折光、±１次回折光、±２次回折光等を発生することができるので、この回折光を利用して光の照射寸法を変更することができる。もう一つの従来技術では、ＧＬＶ素子の回折機能を利用し、ＧＬＶ素子による回折光を並列させることによって、露光対象物の表面に対する光の照射寸法を大きく、すなわち描画線幅を大きくして露光することのできる露光装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に開示される技術には、以下のような問題がある。前述の図１２に示すＧＬＶ素子を回折格子として使用する特許文献２に開示される露光装置においては、駆動ブリッジ部材（可動格子）と、固定ブリッジ部材（非可動格子）とが交互に配置されて構成されるので、駆動ブリッジ部材を駆動させて形成される回折格子の格子ピッチが常に一定である。すなわち、回折格子（ＧＬＶ素子）による回折光の回折角が常に一定になるので、露光対象物と回折格子との離隔距離が一定の場合、回折光の並列される幅も一定になり、露光する線幅を変更することができない。
【００１１】
露光対象物と回折格子との離隔距離を変更させることによって、露光線幅を変更することができるけれども、その実現のためには高い精度かつ高速で、露光対象物または回折格子を移動させる装置が必要となり、装置価格の高騰を招くという問題がある。また露光対象物と回折格子との離隔距離を変更させることによって、露光線幅を変更することができるけれども、前述の離隔距離と回折光の回折角との幾何学的配置によっては並列される回折光同士に隙間の発生することがあり、このような場合、露光線幅が太くならずに複数線で露光されるという問題がある。すなわち、特許文献２に開示される露光装置では、露光（描画）線幅を変更することができるけれども、その変更される露光線幅が一定であり、自在に露光線幅を可変とすることはできないという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２１７９４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５１０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、回折格子として作用し回折光の回折角を自在に変更することのできる光学素子およびそれを備える露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、基板上に形成される基板側電極と、基板側電極を跨ぎ平行に配列して設けられる複数のブリッジ部材と、ブリッジ部材に形成されるブリッジ側電極と基板側電極とに電圧を印加する電源とを備え、ブリッジ側電極と基板側電極とに電圧を印加することによって静電力を発生させ、該静電力によってブリッジ部材を基板側電極に対して近接離反する方向に駆動させる光学素子において、
複数のブリッジ部材は、そのすべてにブリッジ側電極が形成され、
基板側電極およびブリッジ側電極が電源に接続されて形成される電気回路が並列回路を成し、並列回路ごとに回路を開閉する開閉スイッチがそれぞれ設けられることを特徴とする光学素子である。
【００１５】
また本発明は、並列回路ごとにブリッジ側電極の極性を切換える極性切換スイッチがそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、ブリッジ部材が、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンのいずれかによって形成され、ブリッジ側電極を構成することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、ブリッジ部材が、ボロン（Ｂ）またはリン（Ｐ）をドーピングした導電性シリコンで形成され、ブリッジ側電極を構成することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、ブリッジ部材の基板側電極を臨む面と反対側の面には光反射膜が形成され、該光反射膜がニッケル（Ｎｉ）光沢めっき層であることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、ブリッジ部材の駆動動作を制御するべく予め定められる駆動パターンデータをストアする駆動パターンデータ記憶部と、
駆動パターンデータ記憶部から駆動パターンデータを読出し、駆動パターンデータに基づいてブリッジ部材の駆動動作を制御するブリッジ駆動制御部とをさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、平行に配列される配列ピッチおよび配列方向の寸法である幅が同一に構成されるブリッジ部材の予め定める個数からなる１組を光学素子ユニットとするとき、光学素子ユニットを同一平面上に複数備え、
駆動パターンデータ記憶部には光学素子ユニットごとに予め定められる駆動パターンデータがストアされ、
ブリッジ駆動制御部が、光学素子ユニットごとに、駆動パターンデータに基づいて光学素子ユニットに備わるブリッジ部材の駆動動作を制御することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、複数の光学素子ユニットは、
複数のブリッジ部材が平行に配列される配列ピッチおよび／またはブリッジ部材の配列方向の寸法である幅が、相異なるように形成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明は、光を出射する光源と、
光源から出射される光の光路上に設けられる前記いずれかの光学素子と、
光源から出射される光が光学素子を介して照射されることによって露光される被露光物が載置されるステージと、
被露光物に照射される光に対してステージを移動させるステージ移動手段および／または被露光物を照射する光が被露光物の表面を走査するように光学素子を移動させる光学素子移動手段とを含むことを特徴とする露光装置である。
【００２３】
本発明は、光を出射する光源と、
光源から出射される光の光路上に設けられ、前記駆動パターンデータ記憶部およびブリッジ駆動制御部を備えるいずれかの光学素子と、
光源から出射される光が光学素子を介して照射されることによって露光される被露光物が載置されるステージと、
被露光物に照射される光をスポット状に集光する集光部材と、
被露光物に照射される光に対してステージを移動させるステージ移動手段および／または被露光物を照射する光が被露光物の表面を走査するように光学素子を移動させる光学素子移動手段と、
ステージ移動手段および／または光学素子移動手段の動作を制御する移動動作制御部と、
光学素子に備わるブリッジ駆動制御部と移動動作制御部とによる制御指令動作をさらに総合的に制御する総合制御部とを含み、
ステージ移動手段および／または光学素子移動手段によって、被露光物に照射される光のスポットが、被露光物に対してスポット径に相当する距離を相対移動するために要する時間をｔ１とし、光学素子に備わるブリッジ部材が駆動を開始して駆動を終了するまでに要する時間をｔ２とするとき、
総合制御部が、
時間ｔ２が時間ｔ１よりも短く（ｔ２＜ｔ１）なるように、ブリッジ駆動制御部と移動動作制御部との制御指令動作を制御することを特徴とする露光装置である。
【００２４】
また本発明は、被露光物に照射される光のスポットの位置を検出する照射位置検出手段と、
照射光によって被露光物上に描かれる描画線の幅に関するデータであって照射位置に対応付けされて予め定められる描画線幅データをストアする描画線幅データ記憶部とをさらに含み、
ブリッジ駆動制御部は、
照射位置検出手段による検出出力に応答し、照射位置に対応する描画線幅データと、描画線幅データに対応するように予め定められて駆動パターンデータ記憶部にストアされる駆動パターンデータとに基づいて、ブリッジ部材の駆動動作を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、光学素子に設けられる複数のブリッジ部材には、そのすべてにブリッジ側電極が形成され、ブリッジ側電極を含んで構成される電気回路が並列回路を成し、並列回路ごとに回路を開閉する開閉スイッチがそれぞれ設けられる。このことによって、各ブリッジ部材に対して個別に電圧を印加することが可能になり、また個別に電圧印加のオン／オフを行うことができるので、ブリッジ部材の駆動によって形成される回折格子の山部と溝部とのパターン、すなわち格子ピッチを自在に変更することが可能になる。回折格子の格子ピッチを自在に変更することによって、回折光の回折角を自在に変更することができるので、所望の位置に０次回折光、±１次回折光または±２次回折光などを生成することができる。したがって、この光学素子を用いて、光源から出射される光を、被加工物上に形成される感光材料に照射して描画するとき、描画線幅を自在の太さに変更させながら感光材料を露光させることができる。
【００２６】
また本発明によれば、並列回路には、ブリッジ側電極の極性を切換える極性切換スイッチが設けられるので、たとえば正極であったブリッジ側電極を瞬時に負極とすることができる。このことによって、静電引力で基板側電極に当接していたブリッジ側電極すなわちブリッジ部材を、瞬時に基板側電極から離反させることが可能になる。微小なサイズの光学素子では、基板側電極とブリッジ側電極との間で作用するファンデアワールス力等の影響によって、ブリッジ部材と基板とが当接したまま離れない現象、いわゆるスティキングを生じることがある。しかしながら、前述のように基板側電極とブリッジ側電極とを瞬時に同極とすることによって、両者の間に静電反力を発生させることができるので、スティキング現象を防止することが可能になる。
【００２７】
また本発明によれば、ブリッジ部材が、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンのいずれかによって形成される。このことによって、ブリッジ部材の厚みを増加させ、その強度を増加させることができる。
【００２８】
また本発明によれば、ブリッジ部材が、ボロン（Ｂ）またはリン（Ｐ）をドーピングした導電性シリコンで形成され、ブリッジ側電極を構成する。このことによって、ブリッジ部材に導電性を持たせてブリッジ側電極とすることが可能になる。
【００２９】
また本発明によれば、ブリッジ部材の基板側電極を臨む面と反対側の面にはニッケル（Ｎｉ）光沢めっき層から成る光反射膜が形成される。Ｎｉ光沢めっきにおいて、ブリッジ部材が曝される温度は約１００℃である。一般的に光反射膜として金属膜を生成することに用いられる化学気相堆積（略称ＣＶＤ）法で蒸着する際に被加工物が曝される温度は約４００℃である。したがって、Ｎｉ光沢めっきでブリッジ部材に光反射膜を生成することによって、加工プロセス温度を格段に低下させることができるので、ブリッジ部材に発生する熱応力を低減し、光反射膜の形成されたブリッジ部材の変形（反り）を抑制することができる。
【００３０】
また本発明によれば、光学素子に備わる駆動パターンデータ記憶部には、ブリッジ部材の駆動動作に係る駆動パターンデータがストアされ、ブリッジ駆動制御部は、駆動パターンデータに基づいてブリッジ部材の駆動動作を制御する。駆動パターンデータとして、ブリッジ部材の駆動順序、駆動所要時間等を予め定めておくことによって、該駆動パターンデータに基づいてブリッジ部材を駆動させ、所望の格子ピッチを有する回折格子を所望のタイミングで形成することが可能になる。このことによって、所望のタイミングで所望の位置に回折光を回折させることが可能になる。
【００３１】
また本発明によれば、同一平面上に光学素子ユニットが複数設けられ、光学素子ユニットごとに、駆動パターンデータに従って光学素子ユニットに備わるブリッジ部材の駆動動作を制御することができる。このことによって、複数の光学素子ユニットを並行して個別に動作させることができるので、一つの光学素子ユニットで光の回折を行っているとき、残余の光学素子ユニットのブリッジ部材を駆動させてその回折格子パターンを予め所望のパターンにしておくことができる。したがって、たとえば光学素子ユニットで光を被露光物へ導いて露光するとき、光学素子ユニットの回折格子パターンを迅速に変更することが可能になり、被露光物が高速で移動する場合であっても、照射光に良好な追従性を発現させ、効率的な露光を行うことができる。
【００３２】
また本発明によれば、複数の光学素子ユニットは、複数のブリッジ部材が平行に配列される配列ピッチおよび／またはブリッジ部材の配列方向の寸法である幅が、相異なるように形成されるので、同時に異なる格子ピッチを有する回折格子を得ることができる。このことによって、たとえば光学素子ユニットで光を被露光物へ導いて露光するとき、一つの光学素子ユニットの回折格子パターンで露光される被露光物上において、回折光同士の間で光強度の弱い部分が生じた場合であっても、回折格子パターンが異なる他の光学素子ユニットによる回折光で、該光強度の弱い部分を補完することができる。したがって、光感度の低い感光材料が用いられる被露光物を露光する場合であっても、隙間のない所望の線幅で被露光物を充分に露光することができる。
【００３３】
また本発明によれば、露光装置は、前述のいずれかの光学素子を備えるので、描画線幅を自在の太さに変更しながら被露光物を露光させることができる。
【００３４】
また本発明によれば、露光装置は、被露光物に照射されるスポットの移動速度ｔ１よりも、光学素子に備わるブリッジ部材を駆動させる時間ｔ２の方が、短くなるように動作される。したがって、光学素子の回折格子パターンを迅速かつ所望のタイミングで変更することが可能であり、被露光物上におけるスポットの移動に対して、描画線幅変更の追従性に優れた露光装置が提供される。
【００３５】
また本発明によれば、被露光物に光が照射されている位置を検出し、該検出出力に応答し、照射位置に対応する描画線幅データと、描画線幅データに対応するブリッジ部材の駆動パターンデータとに基づいて、光学素子を駆動することが可能になるので、被露光物に対する照射位置に応じて、所望の位置に所望の描画線幅で正確に露光することのできる露光装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１は本発明の実施の一形態である光学素子１０の構成を簡略化して示す平面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図および電気回路図である。光学素子１０は、大略、基板１１上に形成される基板側電極１２と、基板側電極１２を跨ぎ平行に配列して設けられる複数のブリッジ部材１３と、基板側電極１２とブリッジ部材１３に形成されるブリッジ側電極１４とに電圧を印加する電源１５と、基板側電極１２およびブリッジ側電極１４が電源１５に接続されて形成され並列回路を成す電気回路１６と、並列回路ごとにそれぞれ設けられて回路を開閉する開閉スイッチ１７と、並列回路ごとにそれぞれ設けられてブリッジ側電極１４の極性を切換える極性切換スイッチ１８とを含む構成である。
【００３７】
この光学素子１０は、ブリッジ側電極１４と基板側電極１２とに電圧を印加することによって静電力を発生させ、該静電力によって任意のブリッジ部材１３を基板側電極１２に対して近接離反する方向に駆動させることが可能であり、格子ピッチが可変の回折格子として機能する。
【００３８】
基板１１は、たとえば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などから成る絶縁性部材である。基板１１は、平面形状が矩形であり、平面図上の中央部分に凹所２１が形成されて断面形状が略Ｕ字状を呈する。基板１１の凹所２１に、前述の基板側電極１２が形成される。基板側電極１２は、導電性を有するたとえばアルミニウム（Ａｌ）から成り、蒸着法などによって、凹所２１の表面上に形成される。基板側電極１２の上には、さらに基板側絶縁膜１９が形成される。この基板側絶縁膜１９は、たとえばレジストまたはＳｉＯ２などから成り、塗膜法などによって形成される。
【００３９】
基板１１の凹所２１の周縁部において立上がる凸部２２の表面上には、たとえばＳｉＯ２から成る絶縁下層２３が形成され、さらに絶縁下層２３の上にはたとえば窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる絶縁母材層２４が形成される。
【００４０】
ブリッジ部材１３は、本実施の形態では８個設けられる。ブリッジ部材を総称する場合は参照符号１３で表し、個々のブリッジ部材については参照符号１３にアルファベットを付し、第１〜第８ブリッジ部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈと呼ぶ。第１〜第８ブリッジ部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈは、基板側電極１２および基板側絶縁膜１９を跨ぎ、同一方向に延在して互いに平行になるように配列される。またブリッジ部材１３は、ブリッジ部材１３の配列方向における中心間距離である配列ピッチＰ１が同一になるように配列される。
【００４１】
本実施の形態のブリッジ部材１３は、ＳｉＮから成る薄板状部材であり、駆動される前の状態では、基板側絶縁膜１９に対して０．１μｍ〜数十μｍの離隔距離を有するように設けられる。ブリッジ部材１３には、そのすべてにブリッジ側電極１４が形成される。本実施の形態では、ブリッジ側電極１４は、ブリッジ部材１３の基板側電極１２を臨む面の反対側にニッケル（Ｎｉ）光沢めっき層として形成される。Ｎｉ光沢めっきは、電気めっきまたは化学めっきのいずれで施されてもよい。Ｎｉ光沢めっき層は、ブリッジ側電極１４を構成するとともに、光を反射する光反射膜としても機能する。Ｎｉ光沢めっき層から成るブリッジ側電極１４は、すべてのブリッジ部材１３に形成されるので、ブリッジ部材１３と同数の８個が形成され、ブリッジ側電極を総称する場合は参照符号１４で表し、個々のブリッジ側電極についてはブリッジ部材と同様にアルファベットを付し、第１〜第８ブリッジ側電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈと呼ぶ。
【００４２】
またブリッジ部材１３の基板側電極１２を臨む面上には、ブリッジ側絶縁層２０が形成される。ブリッジ側絶縁層２０は、たとえばＳｉＯ２などから成り、ブリッジ部材１３と基板側電極１２との絶縁をより充分なものとするために設けられる。
【００４３】
本実施の形態では、ブリッジ部材１３とブリッジ側電極１４とが別部材として構成されるけれども、これに限定されることなく、ブリッジ部材とブリッジ側電極とが一体的に構成されてもよい。たとえば、ブリッジ部材が、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンのいずれかの導電性素材で形成されてもよく、またさらに導電性を向上するためにボロン（Ｂ）またはリン（Ｐ）をドーピングした導電性シリコンで形成されてもよい。これらの導電性素材は、ブリッジ側電極としての機能を発揮することができるとともに、光を反射して光反射膜としての機能も発揮することができる。このように、ブリッジ部材とブリッジ側電極とを一つの部材とすることによって、ブリッジ部材の厚さを大きくし、その強度を向上することができる。
【００４４】
電源１５は、直流電源であり、一次電池、二次電池または商用電源を整流したもののいずれであってもよい。電源１５は、基板側電極１２とブリッジ側電極１４とに接続されて電気回路１６を構成する。本実施の形態では、電源１５の負極が基板側電極１２に接続され、正極がブリッジ側電極１４に接続される。電源１５と第１〜第８ブリッジ側電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈとの接続は、個々に並列で行われるので、個々のブリッジ側電極に接続されて形成される回路を、以後第１〜第８並列回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈと呼ぶ。
【００４５】
開閉スイッチ１７は、第１〜第８並列回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈにそれぞれ設けられるので、以後個々の開閉スイッチについては、第１〜第８開閉スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈと呼ぶ。このように、第１〜第８並列回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈに対して、第１〜第８開閉スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈをそれぞれ設けることによって、各並列回路を独立してオン／オフ動作させることが可能になる。
【００４６】
また第１〜第８並列回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈには、前述の極性切換スイッチ１８がそれぞれ設けられる。並列回路ごとに設けられる極性切換スイッチ１８を、第１〜第８極性切換スイッチ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈと呼ぶ。第１〜第８極性切換スイッチ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈは、電源１５の正極に接続される第１〜第８並列回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈを、図２中に破線にて示す電源１５の負極に接続される第１〜第８極性切換回路２５，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈへと、個別に切換えることができる。このことによって、ブリッジ側電極１４を、基板側電極１２と同一の負極とすることができる。
【００４７】
以下光学素子１０の動作について説明する。
まず極性切換スイッチ１８が、並列回路側に接続されている場合について説明する。たとえば第２〜第４開閉スイッチ１７ｂ，１７ｃ，１７ｄおよび第６〜第８開閉スイッチ１７ｆ，１７ｇ，１７ｈをオンにすることによって、基板側電極１２が負に帯電して負極となり、第２〜第４ブリッジ側電極１４ｂ，１４ｃ，１４ｄおよび第６〜第８ブリッジ側電極１４ｆ，１４ｇ，１４ｈが正に帯電して正極となる。
【００４８】
このように通電されている第２〜第４および第６〜第８ブリッジ側電極１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈと、基板側電極１２とは、異なる極性になるので、両者の間には、静電引力が発生する。前述のように基板側絶縁膜１９とブリッジ側電極１４が形成されるブリッジ部材１３との離隔距離は０．１μｍ〜数十μｍと短いので、静電引力を駆動力としてブリッジ部材１３が基板側電極１２に向って撓むように弾性変形し、基板側絶縁膜１９に当接する。この状態で、第２〜第４および第６〜第８ブリッジ側電極１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈと、基板側電極１２とは、基板側絶縁膜１９で絶縁されているので、電気的に短絡することなく電荷が蓄積される。したがって、第２〜第４および第６〜第８開閉スイッチ１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈがオフにされるまで、第２〜第４および第６〜第８ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈが、基板側絶縁膜１９に当接した状態を保つことができる。
【００４９】
このとき、第１および第５開閉スイッチ１７ａ，１７ｅはオンにされていないので、第１および第５ブリッジ側電極１４ａ，１４ｅと基板側電極１２との間に、静電引力が発生しない。したがって、第１および第５ブリッジ部材１３ａ，１３ｅは、基板側絶縁膜１９との離隔距離を保った位置に静止する。
【００５０】
このように、第２〜第４および第６〜第８ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈが、基板側絶縁膜１９に当接する位置にあり、第１および第５ブリッジ部材１３ａ，１３ｅが、基板側絶縁膜１９と離隔距離を保つ位置にある状態で、ブリッジ部材１３のブリッジ側電極１４すなわち光反射膜が形成されている面に光が入射すると、第２〜第４および第６〜第８ブリッジ側電極１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈで反射される光の路長と、第１および第５ブリッジ側電極１４ａ，１４ｅで反射される光の路長とに差が発生するので、光学素子１０は、格子ピッチが４×Ｐ１の回折格子として作用する。
【００５１】
第２〜第４および第６〜第８開閉スイッチ１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈをオフにすると、電荷が消失するので、静電引力も消失し、第２〜第４および第６〜第８ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈは、弾性力によって駆動前の位置に復帰する。すべてのブリッジ部材１３が基板側絶縁膜１９に対して離隔距離を保つ位置にあるとき、光学素子１０は光を回折することなく反射する光反射素子として作用する。
【００５２】
開閉スイッチ１７は、並列回路ごとに設けられ、各並列回路を独立してオン／オフすることができる。したがって、オンにする開閉スイッチ１７の位置と数とを選択することによって、基板側電極１２に向って駆動させるブリッジ部材１３の位置と数とを選択できるので、所望の格子ピッチを有するとともに格子ピッチが可変の回折格子を実現することができる。
【００５３】
このように開閉スイッチ１７のオン／オフ動作で回折格子のピッチを可変に設定できるので、回折格子で回折される０次回折光、±１次回折光、±２次回折光等が形成される位置を可変にすることができる。したがって、光学素子１０を、感光材料等の被露光物の描画露光に用いるとき、回折光の形成位置を感光材料の塗られた被露光物の表面すなわち描画面上に可変自在に設定することができるので、回折光同士に隙間ができないように並べて形成することによって、描画線幅を自在に変化させて描画露光することができるようになる。
【００５４】
次に、電気回路１６に設けられる極性切換スイッチ１８について説明する。ブリッジ部材１３の復帰は、開閉スイッチ１７をオフにすることによって行われるけれども、開閉スイッチ１７のオフ後に電荷が消失するまでに若干の時間を要するので、極性切換スイッチ１８を設けることによって、ブリッジ部材１３の復帰動作速度のさらなる向上を実現することができる。
【００５５】
電気回路１６に極性切換スイッチ１８が設けられている場合、ブリッジ部材１３の復帰に際しては、開閉スイッチ１７をオフにする代わりに、極性切換スイッチ１８を、極性切換回路側へ接続するように切換える。このことによって、ブリッジ側電極１４には、負の電荷が蓄積されるようになり、正極から負極へと切換わるので、ブリッジ側電極１４と基板側電極１２との間には、静電反力が作用し、ブリッジ側電極１４の形成されているブリッジ部材１３が、静電反力によって基板側絶縁膜１９から瞬時に離反して駆動前の位置へ復帰する。
【００５６】
前述の第２〜第４および第６〜第８ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈを復帰させる場合について例示する。第２〜第４および第６〜第８極性切換スイッチ１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈを、第２〜第４および第６〜第８極性切換回路２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ側へ切換えることによって、第２〜第４および第６〜第８ブリッジ側電極１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈと、基板側電極１２とが共に負極となり、両者の間に静電反力が作用し、第２〜第４および第６〜第８ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈが基板側絶縁膜１９から離反する。
【００５７】
このように、電気回路１６に極性切換スイッチ１８を設けることによって、開閉スイッチ１７の動作時に、ブリッジ部材１３が基板側電極１２に誘引されて離れない現象、いわゆるスティキングを確実に防止することが可能になるので、一層確実かつ迅速に格子ピッチを可変に設定可能な回折格子を得ることができる。
【００５８】
図３は、本発明の実施の第２形態である光学素子３０の構成を簡略化して示す図である。本実施の形態の光学素子３０は、実施の第１形態の光学素子１０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。図３では、煩雑になることを避けるために、電源１５、電気回路１６、開閉スイッチ１７および極性切換スイッチ１８の図示を省略しているけれども、図２に示すものと同一の構成で設けられ、開閉スイッチ１７および極性切換スイッチ１８が後述のブリッジ駆動制御部３２に接続される。
【００５９】
本実施の形態の光学素子３０は、ブリッジ部材１３の駆動動作を制御するべく予め定められる駆動パターンデータをストアする駆動パターンデータ記憶部３１と、駆動パターンデータ記憶部３１から駆動パターンデータを読出し、駆動パターンデータに基づいてブリッジ部材１３の駆動動作を制御するブリッジ駆動制御部３２とを含むことを特徴とする。
【００６０】
駆動パターンデータ記憶部３１は、データの随時書込みと読出しとが可能な、たとえばランダムアクセスメモリ（略称ＲＡＭ）などからなるメモリである。駆動パターンデータ記憶部３１には、一例を挙げると、ブリッジ部材１３を駆動させる次のようなデータが、予め作成されてストアされる。基準の時刻から１ｓｅｃ経過後、第１および第５開閉スイッチ１７ａ，１７ｅをオフにし、第２〜第４開閉スイッチ１７ｂ，１７ｃ，１７ｄおよび第６〜第８開閉スイッチ１７ｆ，１７ｇ，１７ｈをオンにし、さらに１ｓｅｃ経過後、開閉スイッチ１７をすべてオフにするという動作を２０ｓｅｃ間繰返す。このような駆動パターンデータによれば、全反射機能を発現する素子と、格子ピッチが４×Ｐ１の回折格子とが１ｓｅｃごとに各１０回形成されるように、ブリッジ部材１３を駆動動作させることができる。
【００６１】
ブリッジ駆動制御部３２は、たとえば中央処理装置（略称ＣＰＵ）を備える処理回路である。またブリッジ駆動制御部３２には、時間を計測する計時部が備えられる。このような光学素子３０がたとえば露光装置などに搭載されるとき、ブリッジ駆動制御部３２は、露光装置に設けられる入力手段から操作者によって入力される動作開始指示信号に応答し、計時手段によって時間計測を開始するとともに、駆動パターンデータ記憶部３１からストアされている駆動パターンデータを読出し、駆動パターンデータに基づいて、たとえば前述のように開閉スイッチ１７に動作指令を出力して動作させることによってブリッジ部材１３を駆動動作させる。
【００６２】
なお、たとえば前述のような駆動パターンデータを極性切換スイッチ１８を用いて作成する場合、第２〜第４極性切換スイッチ１８ｂ，１８ｃ，１８ｄおよび第６〜第８極性切換スイッチ１８ｆ，１８ｇ，１８ｈをブリッジ側電極１４が正極になるように切換える動作と、第２〜第４極性切換スイッチ１８ｂ，１８ｃ，１８ｄおよび第６〜第８極性切換スイッチ１８ｆ，１８ｇ，１８ｈをブリッジ側電極１４が負極になるように切換える動作とを、繰返す駆動パターンデータとすればよい。極性切換スイッチ１８を動作させることによって、スティキングの無い迅速な駆動動作を実現することができる。
【００６３】
このように、駆動パターンデータに従って、所望の格子ピッチを有する回折格子を所望のタイミングで得ることができるので、この回折格子にたとえばレーザ光を照射することによって、所望のタイミングで所望の位置に回折光を回折させることが可能になる。
【００６４】
本発明の光学素子によれば、所望の格子ピッチの回折格子を得ることができるので、回折格子によって回折される０次回折光、±１次回折光、±２次回折光などを、被露光物の表面上で重畳させて、任意の線幅で描画することができる。
【００６５】
しかしながら、用いる光のスポット径が極めて小さいと、回折光を被露光物の表面上で重畳させることができず、回折光同士の間に隙間の生じることがある。図４は、光のスポット径が極めて小さい場合における回折光の強度分布を示す図である。図４に示すように、光のスポット径が極めて小さい場合、光学素子３０によって回折される０次回折光３５、±１次回折光３６，３７および±２次回折光３８，３９の各回折光同士の間に隙間が形成され、被露光物の表面上において重畳させることができない。
【００６６】
なお、ここで、任意のブリッジ部材１３を駆動させることによって、１つの格子ピッチを有して形成される１回折格子の形態を便宜上回折格子パターンと呼ぶ。前述のように例示した駆動パターンデータでは、１種類の回折格子パターンを繰返し形成するけれども、駆動パターンデータにおいて予め複数種類の回折格子パターンを形成するように定めておくことによって、複数種類の所望の回折格子パターンを所望のタイミングで得ることが可能である。
【００６７】
したがって、光学素子３０では、光のスポット径が極めて小さい場合であっても、異なる格子ピッチを有する複数種類の回折格子パターンを迅速に形成することによって、極めて短時間の間に異なる位置へ光を回折させることができるので、回折光同士の隙間部分を補完し、描画線幅を太くして被露光物を露光させることができる。図５は、光のスポット径が極めて小さい場合における回折光同士の隙間を補完した場合の光強度分布を示す図である。図５中に示すライン４０が、補完された光強度分布を示し、ほぼ均一な強度を有する分布の得られることが判る。
【００６８】
以下回折格子パターンを変化させることによる光強度分布の均一化について例示すると、光学素子３０におけるブリッジ部材１３は、数ＧＨｚの周波数レベルで駆動することができるので、たとえば光のスポット径：０．５μｍで、光のスポット移動速度：１ｍ／ｓの場合、数ＭＨｚ以上の周波数でブリッジ部材１３を駆動させて異なる回折格子パターンを形成することによって、回折光同士の隙間に、異なる回折格子パターンによる回折光を回折させて回折光同士の隙間を補完することができる。また１０種類程度の回折格子パターンを用いる場合、数十ＭＨｚ以上でブリッジ部材１３を駆動させることによって、回折光同士の隙間を補完することができる。
【００６９】
図６は、本発明の実施の第３形態である光学素子４５の構成を簡略化して示す平面図である。本実施の形態の光学素子４５は、実施の第２形態の光学素子３０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、図６では図示を省略するけれども、光学素子４５には、電源、電気回路、開閉スイッチおよび極性切換スイッチが備えられる。
【００７０】
本実施の形態の光学素子４５は、平行に配列される配列ピッチＰ１および配列方向の寸法である幅Ｗ１が同一に構成されるブリッジ部材１３の予め定める個数（本実施の形態では８個）からなる１組を光学素子ユニットとするとき、光学素子ユニットを同一平面上に複数（本実施の形態では２個）備えることを特徴とする。２個の光学素子ユニットを第１および第２光学素子ユニット４６，４７と呼び、第１光学素子ユニット４６に備わる８個のブリッジ部材１３を第１〜第８ブリッジ部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈと呼び、第２光学素子ユニット４７に備わる８個のブリッジ部材１３を第１１〜第１８ブリッジ部材１３ｉ，１３ｊ，１３ｋ，１３ｌ，１３ｍ，１３ｎ，１３ｏ，１３ｐと呼ぶ。
【００７１】
光学素子４５に備わる駆動パターンデータ記憶部３１には、光学素子ユニットごとに予め定められる駆動パターンデータがストアされる。また、ブリッジ駆動制御部３２は、光学素子ユニットごとに、駆動パターンデータに基づいて第１および第２光学素子ユニット４６，４７に備わるブリッジ部材１３の駆動動作をそれぞれ制御する。
【００７２】
先に、極めて高い周波数で短い時間の間に複数の回折格子パターンを形成することによって、回折光同士の間に形成される隙間を補完する方法について説明したけれども、本実施の形態の光学素子４５によれば、以下のようにして回折光同士の間に形成される隙間を補完することができる。図７は、図６に示す光学素子４５を用いて被露光物４８が露光される状態の概要を示す図である。図７を参照し、光学素子４５を用いて、回折光同士の間に形成される隙間を補完する方法について説明する。
【００７３】
まず、第１光学素子ユニット４６のたとえば第２〜第４ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよび第５〜第８ブリッジ部材１３ｆ，１３ｇ，１３ｈを駆動させて形成した回折格子で光源からの光を回折する。このとき、被露光物４８は、第１光学素子ユニット４６で回折された第１の０次回折光５１、第１の±１次回折光５２，５３、第１の±２次回折光５４，５５によって露光される。但し、これらの回折光同士には、若干の隙間Ｇ１が形成される。
【００７４】
次に、第１光学素子ユニット４６の開閉スイッチをすべてオフにし、第２〜第４ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよび第５〜第８ブリッジ部材１３ｆ，１３ｇ，１３ｈを駆動前位置へ復帰させる。第２〜第４ブリッジ部材１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよび第５〜第８ブリッジ部材１３ｆ，１３ｇ，１３ｈの駆動前位置への復帰と同時に、第２光学素子ユニット４７のたとえば第１１〜第１３ブリッジ部材１３ｉ，１３ｊ，１３ｋおよび第１５〜第１７ブリッジ部材１３ｍ，１３ｎ，１３ｏを駆動させて形成した回折格子で光源からの光を回折する。
【００７５】
このとき、被露光物４８が、矢符４９方向に一定速度で移動するので、第２光学素子ユニット４７で回折された回折光による露光位置は、第１光学素子ユニット４６で回折された回折光による露光位置に対して距離Ｌ１だけ離れた位置になる。この露光位置において、被露光物４８は、第２光学素子ユニット４７で回折された第２の０次回折光５６、第２の±１次回折光５７，５８、第２の±２次回折光５９，６０によって露光される。
【００７６】
この第２光学素子ユニット４７に形成される回折格子は、第１光学素子ユニット４６に形成される回折格子に対して格子ピッチが同一であるけれども、形成される格子の位置が異なるので、それぞれの回折格子による回折光の回折角が異なる。したがって、第２光学素子ユニット４７の回折格子による第２の０次回折光５６、第２の±１次回折光５７，５８、第２の±２次回折光５９，６０は、第１光学素子ユニット４６の回折格子による回折光同士によって形成される隙間を補完する位置に回折される。
【００７７】
また第１光学素子ユニット４６の回折格子による第１の０次回折光５１、第１の±１次回折光５２，５３、第１の±２次回折光５４，５５は、第２光学素子ユニット４７の回折格子による回折光同士によって形成される隙間を補完する位置に回折される。このような、光学素子ユニットごとに、回折光同士で隙間を補完し合う回折位置の設定は、種々の格子位置になるように形成した回折格子について回折光の回折位置を予め求めておくことによって設定することが可能である。
【００７８】
したがって、被露光物４８の矢符４９方向への移動速度に同調させて、第１光学素子ユニット４６のブリッジ部材１３の駆動と、第２光学素子ユニット４７のブリッジ部材１３の駆動とを交互に繰返すことによって、第１光学素子ユニット４６による回折光と第２光学素子ユニット４７による回折光とが重畳した線幅ＬＷで被露光物４８上に描画することができる。
【００７９】
なお、第１光学素子ユニット４６のブリッジ部材１３の駆動と第２光学素子ユニット４７のブリッジ部材１３の駆動とを切換える動作と、被露光物４８の移動速度との同調は、以下のようにして実現することができる。移動速度に応じて被露光物４８が距離Ｌ１を移動するために要する時間を求める。次いで、求めた時間ごとに第１光学素子ユニット４６におけるブリッジ部材１３の駆動および第２光学素子ユニット４７におけるブリッジ部材１３の復帰動作と、第２光学素子ユニット４７におけるブリッジ部材１３の駆動および第１光学素子ユニット４６におけるブリッジ部材の復帰動作とを繰返すように、第１および第２光学素子ユニット４６，４７の駆動パターンデータを予め作成することによって、各回折格子の形成動作と被露光物４８の移動動作とを同調させることができる。
【００８０】
この光学素子４５では、第１光学素子ユニット４６のブリッジ部材１３と、第２光学素子ユニット４７のブリッジ部材１３とが、交互に駆動されるので、第１および第２光学素子ユニット４６，４７にそれぞれ備わるブリッジ部材１３が単位時間あたりに駆動する頻度は、光学素子ユニットが１つの光学素子に比べて半分になる。したがって、本実施の形態の光学素子４５では、ブリッジ部材１３の耐久寿命を長くすることができる。
【００８１】
図８は、本発明の実施の第４形態である光学素子６５の構成を簡略化して示す平面図である。本実施の形態の光学素子６５は、実施の第３形態の光学素子４５に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、図８では図示を省略するけれども、実施の第３形態の光学素子３０と同様に、光学素子６５には、電源、電気回路、開閉スイッチおよび極性切換スイッチが備えられる。
【００８２】
本実施の形態の光学素子６５は、第１光学素子ユニット４６に備わるブリッジ部材１３が平行に配列される配列ピッチＰ１およびブリッジ部材１３の配列方向の寸法である幅Ｗ１が、第２光学素子ユニット６６における４個の第２１〜第２４ブリッジ部材６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄ（総称する場合はブリッジ部材６７と呼ぶ）の配列ピッチＰ２および幅Ｗ２に相異なるように形成されることを特徴とする。
【００８３】
光学素子６５では、第１光学素子ユニット４６を回折格子にする駆動動作と、第２光学素子ユニット６６を回折格子にする駆動動作とを交互に行うのではなく、同時に回折格子を形成するように駆動動作させる。
【００８４】
第１光学素子ユニット４６に形成されるブリッジ部材１３の配列ピッチＰ１およびブリッジ部材１３の幅Ｗ１と、第２光学素子ユニット６６に形成されるブリッジ部材６７の配列ピッチＰ２およびブリッジ部材６７の幅Ｗ２とが相異なるので、第１光学素子ユニット４６の回折格子で回折される回折光の回折角と、第２光学素子ユニット６６の回折格子で回折される回折光の回折角とが異なる。
【００８５】
したがって、第１光学素子４６の回折格子による回折光同士で形成される隙間を、第２光学素子ユニット６６の回折格子による回折光によって補完することができる。このことによって、一層確実に太い線で被露光物の表面に描画することが可能になる。
【００８６】
図９は、本発明の実施のもう一つの形態である露光装置７０の構成を簡略化して示す図である。露光装置７０は、光を出射する光源７１と、光源７１から出射される光の光路上に設けられる第１集光レンズ７２と、光源７１から出射され第１集光レンズ７２で集光される光の光路上に設けられる前述の光学素子３０と、光源７１から出射される光が光学素子３０を介して照射されることによって露光される被露光物７４が載置されるステージ７５と、ステージ７５上に載置される被露光物７４と光学素子３０との間に設けられ被露光物７４に照射される光をスポット状に集光する集光部材である第２集光レンズ７６と、被露光物７４に照射される光に対してステージ７５を移動させるステージ移動手段７７と、被露光物７４を照射する光が被露光物７４の表面を走査するように光学素子３０を移動させる光学素子移動手段７３と、ステージ移動手段７７および光学素子移動手段７３の動作を制御する移動動作制御部７８と、光学素子３０に備わるブリッジ駆動制御部３２と移動動作制御部７８とによる制御指令動作をさらに総合的に制御する総合制御部７９とを含む。
【００８７】
この露光装置７０は、被露光物７４である基板８１上に塗布された感光材料であるたとえばレジスト層８２を、所望の太さの線で描画露光することに用いられる。
【００８８】
光源７１は、感光材料であるたとえばレジストの感光波長帯に応じて選択され、たとえば水銀ランプ、レーザ発振器などを用いることができる。本実施の形態では、光源７１にレーザ光を出射することのできるレーザ発振器が用いられる。第１および第２集光レンズ７２，７６は、いずれも光学レンズであり、光学素子３０上および被露光物７４上に光をスポット状にそれぞれ集光することに用いられる。
【００８９】
光学素子３０は台座８３上に装着され、この台座８３にはホルダ８４が固着される。ホルダ８４は、金属製の直方体形状の部材であり、貫通孔が形成され、該貫通孔に臨むホルダ８４の内面にはめねじが刻設される。ホルダ８４に形成されるめねじ部には、直棒状のおねじ部材８５が螺合される。おねじ部材８５の一端部には、不図示のウォームホイールが装着され、ウォームホイールには、不図示の電動機の出力軸に装着されたウォーム歯車が噛合される。電動機、ウォーム歯車、ウォームホイール、おねじ部材８５、ホルダ８４および台座８３が、光学素子移動手段７３を構成する。
【００９０】
電動機が回転駆動し、その回転駆動力がウォーム歯車およびウォームホイールを介しておねじ部材８５に伝えられ、おねじ部材８５が回転することによって、おねじ部材８５に螺合するホルダ８４が、おねじ部材８５に案内されながら図９の紙面に対して前後に移動する。このことによって、ホルダ８４が固着される台座８３、さらに台座８３に装着される光学素子３０が図９の紙面に対して前後に移動することができる。
【００９１】
ステージ７５は、被露光物７４を載置した状態で、図９の紙面に対して左右方向、すなわち光学素子３０の移動方向に対して直交する方向に移動可能なテーブルである。ステージ移動手段７７は、電動機および電動機の出力軸に接続されるギヤ列を含んで構成される。ステージ移動手段７７の電動機が回転し、電動機の回転駆動力がギヤ列を介してステージ７５に伝達されることによって、ステージ７５が前述の方向に移動することができる。
【００９２】
光学素子移動手段７３の動作と、ステージ移動手段７７の動作とを組合わせることによって、被露光物７４上の光スポットは、２次元平面内で被露光物７４に対して相対的に移動することが可能である。
【００９３】
総合制御部７９は、たとえばＣＰＵを備える処理回路である。本実施の形態の露光装置７０においては、光学素子移動手段７３およびステージ移動手段７７の動作を制御する移動動作制御部７８と、光学素子３０に含まれるブリッジ駆動制御部３２とが、総合制御部７９に包含される形で一体の処理回路として設けられる。したがって、移動動作制御部７８も処理回路である。光学素子移動手段７３およびステージ移動手段７７は、移動動作制御部７８に電気的に接続され、移動動作制御部７８によって動作制御される。総合制御部７９は、不図示の記憶手段、たとえばリードオンリィメモリ（略称ＲＯＭ）などに予めストアされているプログラムに基づいて、移動動作制御部７８およびブリッジ駆動制御部３２とともに、光源７１その他露光装置７０全体の動作を制御する。
【００９４】
なお、光源７１、光学素子移動手段７３、ステージ移動手段７７、総合制御部７９等の動作用電力は、露光装置７０の動作用電源である商用電源から電圧変換して供給される。
【００９５】
露光装置７０においては、ステージ移動手段７７および光学素子移動手段７３が、被露光物７４に照射される光のスポットを、スポット径に相当する距離だけ被露光物７４に対して相対移動させるために要する時間をｔ１とし、光学素子３０に備わるブリッジ部材１３が駆動を開始して駆動を終了するまでに要する時間をｔ２とするとき、総合制御部７９は、時間ｔ２が時間ｔ１よりも短く（ｔ２＜ｔ１）なるように、ブリッジ駆動制御部３２と移動動作制御部７８との制御指令動作を制御する。
【００９６】
このように、被露光物７４上で光のスポットが、１スポット距離分移動するよりも速く、光学素子３０の回折格子パターンを変更することができるので、被露光物７４の表面における描画線を断続させることなく、かつ描画線幅をスムースに変更させることができる。すなわち、被露光物７４上における光のスポットの移動に対して、描画線幅変更の追従性に優れた露光装置が提供される。
【００９７】
以下露光装置７０の動作について説明する。まず、感光材料であるレジスト層８２の形成された被露光物７４が、ステージ７５上の所定の位置に載置される。操作者による起動信号の入力によって光源７１から出射された光は、第１集光レンズ７２で集光されて光学素子３０へ入射する。このとき、光学素子３０は、駆動パターンデータ記憶部３１から読出された駆動パターンデータに基づき、総合制御部７９およびブリッジ駆動制御部３２の動作制御指令に従って、所望のタイミングで、所望の格子ピッチを有する回折格子に形成される。
【００９８】
光学素子３０によって回折された回折光は、第２集光レンズ７６で集光されて被露光物７４の表面に照射される。回折光は被露光物７４の表面上で重畳されるので、太い線幅で被露光物７４を露光することができる。また所望の格子ピッチを有する回折格子とすることによって、所望の描画線幅を得ることができる。なお、この照射に際して、光スポット径が小さい場合には、短いサイクルで回折格子パターンを変化させて回折光同士で形成される隙間を補完するように駆動パターンデータを作成しておく。
【００９９】
光のスポットが被露光物７４の表面に照射されると同時に、総合制御部７９および移動動作制御部７８の動作制御指令に従って、光学素子移動手段７３およびステージ移動手段７７が動作を開始し、光学素子３０とステージ７５とが移動する。光学素子３０とステージ７５との移動によって、光のスポットが被露光物７４の表面において２次元的に相対移動する。この被露光物７４の表面上における光スポットの相対移動と、光学素子３０である回折格子の格子ピッチの形成および変更のタイミングとを同調させることによって、被露光物７４のレジスト８２層を、所望の描画線幅で所望の形状に露光させることができる。
【０１００】
図１０は、本発明のさらにもう一つの実施の形態である露光装置９０の構成を簡略化して示す図である。本実施の形態の露光装置９０は、前述のもう一つの実施形態の露光装置７０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態の露光装置９０は、被露光物７４における描画位置の精度、すなわち露光位置の精度を一層向上できるように構成されることを特徴とする。
【０１０２】
露光装置９０は、被露光物７４に照射される光のスポットの位置を検出する照射位置検出手段９１と、照射光によって被露光物７４上に描かれる描画線の幅に関するデータであって照射位置に対応付けされて予め定められる描画線幅データをストアする描画線幅データ記憶部９２とをさらに含む。
【０１０３】
本実施の形態では、照射位置検出手段９１は、被露光物７４の基板８１上に予め形成される不図示の基準マークと、ステージ移動手段７７に備わる電動機の回転角検出器と、光学素子移動手段７３に備わる電動機の回転角検出器とを含んで構成される。なお電動機の回転角検出器は、電動機に装着されるエンコーダなどによって実現することができる。
【０１０４】
基板８１すなわち被露光物７４上における照射位置の検出は、基板８１上の基準マークと、ステージ移動手段７７に備わる電動機の回転角および光学素子移動手段７３に備わる電動機の回転角とをセンシングすることによって以下のように行われる。
【０１０５】
基板８１上の基準マークを原点とし、ステージ移動手段７７に備わる電動機および光学素子移動手段７３に備わる電動機の回転角を零（０）とする。この回転角を０に設定した位置を基準とし、前記電動機それぞれの回転角および／または回転回数を検出することによって、図１０の紙面に向って左右方向および前後方向の移動量を得ることができる。この得られる移動量によって、基準位置（原点）に対する２次元平面上の位置を検出することができ、検出された照射位置は、総合制御部７９に一体的に備えられるブリッジ駆動制御部３２に与えられる。
【０１０６】
なお、本実施の形態では、照射位置検出手段９１は、基準マークと、電動機の回転角検出器とによって構成されるけれども、これに限定されることなく、たとえば被露光物の画像を撮影し、画像解析装置を用いて光スポットの照射部分とそれ以外の部分との輝度の差異を検出し、画像上に予め定められる座標を用いて位置を検出するなどの構成であってもよい。
【０１０７】
描画線幅データ記憶部９２は、データの随時書込みおよび読出しが可能なたとえばＲＡＭなどによって構成されるメモリである。前述した描画線幅データとは、換言すると、被露光物の種類ごとに定められる露光パターン（描画像）の被露光物上における露光位置と、該露光位置における描画線幅との関係を定めるデータである。
【０１０８】
露光装置９０では、ブリッジ駆動制御部３２が、照射位置検出手段９１による被露光物７４上の照射位置の検出出力に応答して、描画線幅データ記憶部９２から描画線幅データを読出し、さらに駆動パターンデータ記憶部３１から描画線幅データに対応するように予め定められる駆動パターンデータを読出し、照射位置に対応する描画線幅データと、駆動パターンデータとに基づいて、光学素子３０のブリッジ部材１３の駆動動作を制御する。
【０１０９】
このように、被露光物７４上における光スポットの照射位置を検出し、検出された照射位置に対応する描画線幅データに基づき、描画線幅データに対応するように光学素子３０のブリッジ部材１３を駆動させて回折格子を形成することによって、正確な露光位置を得ることができるとともに、該露光位置で要求される描画線幅で露光することができるので、所望の露光パターン（描画像）に高精度で露光することが可能になる。
【０１１０】
図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、光学素子１００の製造方法の概要を説明する図である。光学素子に設けられるブリッジ部材には、ＳｉＮまたはＳｉＯ２などが素材として用いられることが多いけれども、これらの素材は絶縁性を有するので、ブリッジ部材に導電性を付与するためにその表面に金属膜を形成する必要がある。一方、ブリッジ部材として、絶縁性部材より導電性に優れるシリコン、すなわち単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどを用いることによって、金属膜を形成する必要がなくなるので、金属膜を形成するプロセスを簡略化できるという利点がある。また、ブリッジ部材とブリッジ側電極とが同一部材で形成されるので、熱膨張率の差などによる反りの発生を抑止することも可能となる。したがって、図１１Ａ〜図１１Ｃでは、ブリッジ部材の素材として、ブリッジ部材とブリッジ側電極とを同一部材として製造することのできる多結晶シリコンを用いる場合について例示する。
【０１１１】
以下図１１Ａ〜図１１Ｃを参照して光学素子１００の製造方法について説明する。
まず、図１１Ａ（ａ）の工程では、Ｓｉ基板１０１の両面にＳｉＯ２からなる絶縁膜１０２ａ，１０２ｂが形成されたＳＯＩ（Silicon on Insulating Substrate）基板１０３を準備する。図１１Ａ（ｂ）の工程では、ＳＯＩ基板１０３の一方の面上に感光材料であるレジストを塗布して第１レジスト層１０４を形成する。図１１Ａ（ｃ）の工程では、第１レジスト層１０４側に第１マスク１０５を配置する。第１マスク１０５には、矩形状のマスク開口部１０５ａが形成され、この開口部１０５ａは、ＳＯＩ基板１０３に凹所を形成する位置に対応して第１マスク１０５に開口される。前記凹所には、後工程において基板側電極が形成される。
【０１１２】
図１１Ａ（ｄ）の工程では、第１マスク１０５を介して光を第１レジスト層１０４に照射し、マスク開口部１０５ａに対応する部分の第１レジスト層１０４を露光し、その後現像する。このことによって、第１レジスト層１０４に、レジスト開口部１０４ａが形成される。図１１Ａ（ｅ）の工程では、第１レジスト層１０４をマスクとしてエッチングし、レジスト開口部１０４ａに対応する部分のＳｉＯ２絶縁膜１０２ａを除去する。レジスト開口部１０４ａに対応する部分のＳｉＯ２絶縁膜１０２ａを除去した後、Ｓｉ基板１０１上に残留するＳｉＯ２絶縁膜１０２ａをマスクとしてさらにエッチングし、Ｓｉ基板１０１に凹所１０６を形成する。なお、この工程においてＳｉ基板１０１のエッチングを長時間行うと、ＳＯＩ基板１０３に貫通孔が形成される恐れがあるけれども、Ｓｉ基板１０１のもう一方の面上に形成されているＳｉＯ２絶縁膜１０２ｂが、エッチングストップ層として機能するので、貫通孔が形成されることなく、凹所１０６が形成される。
【０１１３】
図１１Ａ（ｆ）の工程では、Ｓｉ基板１０１の凹所１０６部分およびＳｉＯ２絶縁膜１０２ａ上に、たとえばスプレー塗布装置などを用いてレジストを塗布して第２レジスト層１０７を形成する。図１１Ａ（ｇ）の工程では、マスク開口部１０８ａが形成された第２マスク１０８を、第２レジスト層１０７側に配置し、第２マスク１０８を介して光を第２レジスト層１０７に照射し、マスク開口部１０８ａに対応する部分の第２レジスト層１０７を露光する。
【０１１４】
次に図１１Ｂに移って、図１１Ｂ（ｉ）の工程では、第２レジスト層１０７の露光された部分をエッチングで除去し、第２レジスト層１０７にＳｉ基板１０１まで貫通するレジスト貫通孔１０７ａを形成する。図１１Ｂ（ｊ）の工程では、たとえば蒸着装置またはスパッタ装置などを用いて、Ｓｉ基板１０１および残存する第２レジスト層１０７上に、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属膜１０９を形成する。図１１Ｂ（ｋ）の工程では、第２レジスト層１０７とともに第２レジスト層１０７の上層部分にあたる金属膜１０９を剥離する。このことによって、凹所１０６の底部には金属膜１０９が残留し、この残留した金属膜１０９が基板側電極１０９ａを構成する。
【０１１５】
図１１Ｂ（ｌ）の工程では、基板側電極１０９ａの表面上にレジストまたはＳｉＯ２の塗布膜を形成して、基板側絶縁膜１１０を形成する。図１１Ｂ（ｍ）の工程では、ＳｉＯ２絶縁膜１０２ａに多結晶シリコン基板１１１を、たとえば陽極接合などで接合する。接合された多結晶シリコン基板１１１は、化学機械研磨（略称ＣＭＰ）またはフッ酸によるエッチングなどによって所望の厚さに加工される。図１１Ｃに移って、図１１Ｃ（ｎ）の工程では、多結晶シリコン基板１１１の基板側電極１０９ａを臨む面と反対側の面にレジストを塗布し、第３レジスト層１１２を形成する。次に、ブリッジ部材が形成されるべき部分に対応するブリッジ形状投影部を残してマスク開口部１１３ａが形成された第３マスク１１３を、第３レジスト層１１２側に配置し、第３マスク１１３を介して光を第３レジスト層１１２に照射し、マスク開口部１１３ａに対応する部分の第３レジスト層１１２を露光する。
【０１１６】
図１１Ｃ（ｏ）の工程では、露光された第３レジスト層１１２を現像する。この現像によって、第３レジスト層１１２には、多結晶シリコン基板１１１の上にブリッジ部材が形成されるべき部分に対応するブリッジ形状投影部のみが残される。図１１Ｃ（ｐ）の工程では、第３レジスト層１１２をマスクとして多結晶シリコン基板１１１をエッチングし、エッチング後、第３レジスト層１１２を剥離する。このようにしてブリッジ部材１１１ａが形成される。このブリッジ部材１１１ａは、導電性を有する多結晶シリコンが用いられているので、ブリッジ側電極と一体化した部材として形成される。
【０１１７】
このようにして作製される光学素子本体に、不図示の電源と、電源と各ブリッジ部材１１１ａおよび基板側電極１０９ａとが並列に接続される電気回路と、並列の電気回路ごとに開閉スイッチおよび極性切換スイッチとが設けられて、光学素子１００が作製される。また光学素子１００には、駆動パターンデータ記憶部とブリッジ駆動制御部とが付設されてもよい。
【０１１８】
なお、図１１Ａ〜図１１Ｃで例示した光学素子１００では、ブリッジ部材として多結晶シリコンを用いたけれども、これに限定されることなく、単結晶シリコンまたはアモルファスシリコンであってもよい、また前述の各形態のシリコンに、ＢまたはＰなどをドーピングした素材を用いてもよい。さらに、ブリッジ部材として、Ｎｉなどの光沢めっきによって予め金属がコーティングされているシリコン基板を用いてもよい。Ｎｉの光沢めっきされたシリコンを用いることによって、低温でブリッジ側電極および光反射膜を形成することができるので、熱膨張が原因で発生するブリッジ部材自身の内部応力を格段に減少させることが可能となり、ブリッジ部材の反りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の一形態である光学素子１０の構成を簡略化して示す平面図である。
【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図および電気回路図である。
【図３】本発明の実施の第２形態である光学素子３０の構成を簡略化して示す図である。
【図４】光のスポット径が極めて小さい場合における回折光の強度分布を示す図である。
【図５】光のスポット径が極めて小さい場合における回折光同士の隙間を補完した場合の光強度分布を示す図である。
【図６】本発明の実施の第３形態である光学素子４５の構成を簡略化して示す平面図である。
【図７】図６に示す光学素子４５を用いて被露光物４８が露光される状態の概要を示す図である。
【図８】本発明の実施の第４形態である光学素子６５の構成を簡略化して示す平面図である。
【図９】本発明の実施のもう一つの形態である露光装置７０の構成を簡略化して示す図である。
【図１０】本発明のさらにもう一つの実施の形態である露光装置９０の構成を簡略化して示す図である。
【図１１Ａ】光学素子１００の製造方法の概要を説明する図である。
【図１１Ｂ】光学素子１００の製造方法の概要を説明する図である。
【図１１Ｃ】光学素子１００の製造方法の概要を説明する図である。
【図１２】ＧＬＶ素子１の構成を例示する平面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０，３０，４５，６５，１００  光学素子
１１  基板
１２  基板側電極
１３，６７  ブリッジ部材
１４  ブリッジ側電極
１５  電源
１６  電気回路
１７  開閉スイッチ
１８  極性切換スイッチ
３１  駆動パターンデータ記憶部
３２  ブリッジ駆動制御部
４６  第１光学素子ユニット
４７，６６  第２光学素子ユニット
４８，７４  被露光物
７０，９０  露光装置
７１  光源
７２  第１集光レンズ
７３  光学素子移動手段
７５  ステージ
７６  第２集光レンズ
７７  ステージ移動手段
７８  移動動作制御部
７９  総合制御部
９１  照射位置検出手段
９２  描画線幅データ記憶部  
【図１】
2005250355.tif 000003
【図２】
2005250355.tif 000004
【図３】
2005250355.tif 000005
【図４】
2005250355.tif 000006
【図５】
2005250355.tif 000007
【図６】
2005250355.tif 000008
【図７】
2005250355.tif 000009
【図８】
2005250355.tif 000010
【図９】
2005250355.tif 000011
【図１０】
2005250355.tif 000012
【図１１Ａ】
2005250355.tif 000013
【図１１Ｂ】
2005250355.tif 000014
【図１１Ｃ】
2005250355.tif 000015
【図１２】
2005250355.tif 000016