(57)【要約】【課題】可変光学素子の透過光量を低下させずに、所望するパターン状に局所的に可変光学素子の光学特性を変えることが可能な可変光学素子を提供し、さらに、その可変光学素子を用いた光学装置を提供するものである。【解決手段】半導体ナノクリスタルを用いた可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルに局所的に電流を流して屈折率を変え、前記半導体ナノクリスタルを透過する光の位相を局所的に変調することを特徴とする。【選択図】  図１
2007065543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ナノクリスタルを用いた可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルの屈折率を変えることを特徴とする可変光学素子。
【請求項２】
前記半導体ナノクリスタルに電流を流して屈折率を変え、前記半導体ナノクリスタルを透過する光の位相を変調することを特徴とする請求項１に記載の可変光学素子。
【請求項３】
前記半導体ナノクリスタルに局所的に電流を流して屈折率を変え、前記半導体ナノクリスタルを透過する光の位相を局所的に変調することを特徴とする請求項１に記載の可変光学素子。
【請求項４】
前記半導体ナノクリスタルが、透明導電性ポリマー中に分散され、対向する２枚の透明電極にはさまれていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の可変光学素子。
【請求項５】
前記透明導電性ポリマー中に分散した半導体ナノクリスタルを含む層が、一方の透明基板の透明電極上に設けられ、他方の透明基板上に少なくともＸ電極とＹ電極と薄膜トランジスタと、画素ピクセルとなる透明電極とをアレイ状に設けた薄膜トランジスタ基板と重ね合わされたものであることを特徴とする請求項４に記載の可変光学素子。
【請求項６】
前記透明導電性ポリマー中に分散した半導体ナノクリスタルを含む層が、透明基板上に少なくともＸ電極とＹ電極と薄膜トランジスタと、画素ピクセルとなる一方の透明電極とをアレイ状に設けた薄膜トランジスタ基板上に設けられ、前記半導体ナノクリスタルを含む層の上に他方の透明電極が形成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の可変光学素子。
【請求項７】
前記透明導電性ポリマーが、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフラン、ポリフルオレン、ポリアルキルフルオレン、ポリピロール、ポリセレノフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体、およびこれらの単量体の共重合物から選ばれた少なくとも１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の可変光学素子。
【請求項８】
前記半導体ナノクリスタルが、１種または２種以上の半導体ナノクリスタルで形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の可変光学素子。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の可変光学素子を用いたことを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
前記光学装置が光露光装置であり、該光露光装置の変形照明の光学絞りに前記可変光学素子が用いられていることを特徴とする請求項９に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学特性を変えることのできる可変光学素子に関するものであり、さらに、その可変光学素子を用いた光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学特性を変えることができる可変光学素子として、高分子分散液晶または高分子安定化液晶を用いた図５に示す液晶可変ホログラム素子５０が知られている（特許文献１参照）。液晶可変ホログラム素子５０は、透明基板５６、５７の間に、高分子層５８と液晶層５９とが、使用する光の波長程度の間隔で交互に並んでいる。液晶層５９は、例えばネマチック液晶の粒５５が並んでおり、その粒５５の間は高分子で隔てられてなる高分子分散液晶が用いられる。あるいは、液晶層５９は、液晶分子５３が高分子の壁あるいは網で隔てられている高分子安定化液晶でもよい。
また、他の可変光学素子として、フォトリソグラフィによるプログラム可能パターンの転写に関しては、２次元シャッター・アレイにより光透過率を電気的にコントロールするプログラム可能マスクが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０９０３７号公報
【特許文献２】特表２００２−５１１９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された液晶を用いた可変光学素子による光学装置では、可変光学素子が多チャンネルで制御されるようになっておらず、所望するパターン状に光学素子を制御することができないという問題があった。
また、特許文献２に記載された発明は、シャッターによる光透過率の制御であり、単に光の透過と非透過を制御するのみの可変光学素子であり、その用途も限定されてしまうという問題があった。
これらの従来の特許文献には、可変光学素子の透明領域の屈折率を変化させることに関しては何も述べられていない。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、可変光学素子の透過光量を低下させずに、所望するパターン状に局所的に可変光学素子の光学特性を変えることが可能な可変光学素子を提供することである。さらに、その可変光学素子を用いた光学装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、半導体ナノクリスタルを用いた可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルの屈折率を変えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルに電流を流して屈折率を変え、前記半導体ナノクリスタルを透過する光の位相を変調することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１に記載の可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルに局所的に電流を流して屈折率を変え、前記半導体ナノクリスタルを透過する光の位相を局所的に変調することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルが、透明導電性ポリマー中に分散され、対向する２枚の透明電極にはさまれていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の可変光学素子において、前記透明導電性ポリマー中に分散した半導体ナノクリスタルを含む層が、一方の透明基板の透明電極上に設けられ、他方の透明基板上に少なくともＸ電極とＹ電極と薄膜トランジスタと、画素ピクセルとなる透明電極とをアレイ状に設けた薄膜トランジスタ基板と重ね合わされたものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項４に記載の可変光学素子において、前記透明導電性ポリマー中に分散した半導体ナノクリスタルを含む層が、透明基板上に少なくともＸ電極とＹ電極と薄膜トランジスタと、画素ピクセルとなる一方の透明電極とをアレイ状に設けた薄膜トランジスタ基板上に設けられ、前記半導体ナノクリスタルを含む層の上に他方の透明電極が形成されたものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の可変光学素子において、前記透明導電性ポリマーが、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフラン、ポリフルオレン、ポリアルキルフルオレン、ポリピロール、ポリセレノフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体、およびこれらの単量体の共重合物から選ばれた少なくとも１種または２種以上の混合物であることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の可変光学素子において、前記半導体ナノクリスタルが、１種または２種以上の半導体ナノクリスタルで形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の可変光学素子を用いたことを特徴とする光学装置である。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の光学装置において、前記光学装置が光露光装置であり、該光露光装置の変形照明の光学絞りに前記可変光学素子が用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体ナノクリスタルを可変光学素子に用い、半導体ナノクリスタルの屈折率を変えることにより、透過光の位相を変調することが可能な可変光学素子が得ることができる。さらに、局所的に電流を流して半導体ナノクリスタルの屈折率を局所的に変えることにより、光の透過光量を低下させずに、所望するパターン状に局所的に光学特性を変えられる可変光学素子が可能となり、半導体ナノクリスタル材料とその粒径、および支持体基材とする透明基板に用いる材料を選択することにより、赤外光、可視光、紫外光に対応する可変光学素子が得られる。
【００１６】
本発明の可変光学素子を用いることにより、透過光量を低下させずに、所望するパターン状に局所的に光学特性を変えられる光学装置が可能となる。本発明の可変光学素子を光露光装置の変形照明の光学絞りに用いることにより、可変絞りを有する光露光装置が可能となり、所望するパターン形状に最適な光学絞り形状を短時間に容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の可変光学素子は半導体ナノクリスタルを用いており、半導体ナノクリスタルの屈折率を可変とするものである。半導体ナノクリスタルに電流等を流して半導体ナノクリスタルの屈折率を変え、半導体ナノクリスタルを透過する光の位相を変調させる可変光学素子が得られる。さらに、半導体ナノクリスタルに流す電流を局所的に制御することにより、パターン状に光学特性を変えられる可変光学素子とするものである。
以下、図面を参照して、本発明の可変光学素子の実施形態について説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の可変光学素子の第１の実施形態を示す外観模式図であり、屈折率が変えられる可変光学素子１０は、透明基板１１ａ上に設けられた透明電極１１と、この透明電極１１上に形成した半導体ナノクリスタル１２を含む層（以後、屈折率可変層と称する。）１３と、透明基板１４上にＸ電極１５ａとＹ電極１５ｂと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６と、画素ピクセルとなる透明電極１７とをアレイ状に設けた基板（以後、ＴＦＴ基板と称する。）１８とで構成される。
【００１９】
なお、本発明において、透明とは、光学素子として用いる光の波長領域において、光学素子としての機能を発現できる程度に光の透過率が高い状態を意味するものである。
図１においては、屈折率可変層１３を設けた透明電極１１の一部を切り欠いて示してあり、また屈折率可変層１３とＴＦＴ基板１８とは互いに離して示してあるが、これは図面の理解のためである。実際には、透明電極１１上の屈折率可変層１３とＴＦＴ基板１８は、互いに密着している。
【００２０】
本発明において、透明基板１１ａおよび透明基板１４としては、光学素子として用いる光の透過率が高く表面平滑度の高い材料が好ましく、例えば、光学研磨された低膨張ガラス、合成石英ガラスや高分子フィルム等が用いられる。
透明電極１１、透明電極１７としては、酸化インジウム（ＩＴＯと称する）等の導電性の酸化物金属をスパッタリング等の方法で成膜した透明導電膜が用いられる。
【００２１】
上記のＴＦＴ基板１８としては、液晶ディスプレイ等で用いられているアクティブマトリックス駆動方式によるＴＦＴ基板を用いることができ、Ｘ電極１５ａ、Ｙ電極１５ｂはＡｌ、Ｔａ、Ｗ等の金属薄膜で形成されてソース線、ゲート線として用いられ、ＴＦＴ１６を介して画素ピクセルとなる透明電極１７に接続されている。
【００２２】
本発明に用いる半導体ナノクリスタル１２は、粒径１〜１００ｎｍの範囲で用いるのが好ましく、さらに粒径２〜１０ｎｍ程度の範囲がより好ましい。
【００２３】
半導体ナノクリスタル１２の粒子形状を小さく球形状とすることにより、その中の電子は自由に運動ができなくなり、離散的な量子化エネルギー準位が形成される。粒径が小さくなるほど電子の量子化エネルギー準位が高くなり、光の吸収端は短波長側にシフトしていく。この半導体ナノクリスタルの量子準位にキャリア（電子）が注入されると、量子準位に相当する吸収ピークの吸収係数が減少する現象（ブリーチング）が観測されている。本発明者は、このとき、光の吸収係数が変わることにより屈折率の変化が生ずることを見出し、キャリアの注入を制御することにより、屈折率変調素子として機能する本発明を完成させたものである。
【００２４】
クラマース・クローニヒの関係式によると、屈折率は、吸収ピークの付近で大きく変化する。誘電率（ε）の実部（ε'）と虚部（ε''）の関係は、下記の数式１、数式２で示される。
【００２５】
【数１】
2007065543.tif 000003
【００２６】
【数２】
2007065543.tif 000004
【００２７】
ここで、ε∞は、ω＝∞における誘電率の実部、Ｐはコーシーの主値を表す。誘電率と屈折率ｎとの関係は、実部と虚部に関して、数式３のように表すことができ、ｎ（ω）の虚部は、吸収係数α（ω）に関して記述することができる。
【００２８】
【数３】
2007065543.tif 000005
【００２９】
吸収係数が、吸収線の長波長側で、概して指数関数的に、急速に減少する狭い吸収ピークに関しては、半値幅の外側における屈折率変化Δｎを、数式（４）に示すように単純な形で記述することができる。
【００３０】
【数４】
2007065543.tif 000006
【００３１】
ここで、αmaxは、吸収係数のピーク値、Ω0はピーク位置、Γは、吸収線の半値全幅である。
【００３２】
一例として、波長λ0を３６５ｎｍ、ピーク位置Ω0を３３０ｎｍ、半値全幅Γを２５ｎｍ（０．        ３ｅＶ）とすると、ナノクリスタル材料にキャリアを注入し、吸収係数のピーク値がαmax＝４×１０4ｃｍ-1からαmax＝４×１０3ｃｍ-1に変化するとした場合、ピーク位置から３５ｎｍ（０．３６ｅＶ）長波長側において負の屈折率変化（−０．０５５４）がおきることが分かる。
【００３３】
可変光学素子として作用する屈折率差としては、４値を想定した場合、素子を透過した光の位相差を最大３／４λ（３／２π）つける必要がある。屈折率差（Δｎ＝ｎ0−ｎ1）と位相差（ΔΦ）の関係は、数式５で与えられる。ここで、Lは素子長である。
【００３４】
【数５】
2007065543.tif 000007
【００３５】
光の波長を３６５ｎｍ、素子長を５μｍとした場合、３／２πの位相差（ΔΦ）を与える屈折率差Δｎは、０．０５４８となる。４値の位相差を得る屈折率差が得られることが分かる。なお、２値の場合には、０．０３６５の屈折率でλ／２（π）の位相差が得られるため、屈折率差が少なくてよい。
【００３６】
本発明に用いる半導体ナノクリスタル１２の材料としては、例えば、ＣｕＣｌ等のＩ−ＶＩＩ族化合物、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ等のＩＩ―ＶＩ族化合物、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＳ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ等のＩＩＩ―Ｖ族化合物があり、これらの材料の１種または２種以上を混合して半導体ナノクリスタル１２として用いることができる。例えば、光学素子として使用する光が可視領域である場合にはＣｄＳｅ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ等、紫外領域である場合にはＺｎＯ等の半導体ナノクリスタルを用いることができる。ナノクリスタルのキャップ材としては、ＴＯＰＯ（Ｔｒｉｏｃｔｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）やアルキルアミン等が用いられる。
【００３７】
半導体ナノクリスタル１２は、透明な導電性バインダー樹脂に分散させて樹脂溶液として用いるのが好ましく、スピン塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法等の方法でバインダー樹脂溶液を透明電極１１上に塗布し、溶液に用いた水あるいはその他の溶媒を乾燥除去して、屈折率可変層１３を形成する。
【００３８】
本発明において、半導体ナノクリスタルを分散させる導電性バインダー樹脂としては、光学素子として用いる光の波長領域において透過率の高い透明導電性ポリマー１２ａが用いられる。
透明導電性ポリマー１２ａとしては、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフラン、ポリフルオレン、ポリアルキルフルオレン、ポリピロール、ポリセレノフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体、およびこれらの単量体の共重合物から選ばれた少なくとも１種または２種以上の混合物を使用することができる。上記の透明導電性ポリマーの中でも、ポリジオキシチオフェンを含有する導電性ポリマーは、水あるいはその他の溶媒に溶解または分散しやすく、透明性と導電性が高く成膜性に優れるのでより好ましい。
【００３９】
本発明において、透明導電性ポリマー１２ａに含まれる半導体ナノクリスタル１２の濃度は、樹脂１００部に対し半導体ナノクリスタル０．１〜５０部程度の範囲が好ましい。
形成された屈折率可変層１３は、半導体ナノクリスタル１２の周囲が導電性ポリマー１２ａで囲まれている。
【００４０】
次に、本発明の半導体ナノクリスタル１２の作用効果について説明する。半導体ナノクリスタル１２は粒径１〜１０μｍ程度の球形状とすることにより、いわゆる量子サイズ効果により、電子が量子化エネルギー準位にしか存在し得なくなり、粒径が小さくなるほど量子化エネルギー準位が高くなる。すなわち、粒径が小さくなるほど、半導体ナノクリスタル１２の光の吸収波長はより短波長側にシフトしていく。そして、外部より電流等のキャリアを半導体ナノクリスタル１２に与えて、半導体ナノクリスタル１２の光吸収の吸収係数を変えることにより、半導体ナノクリスタル１２の屈折率の変化を生じさせ、半導体ナノクリスタル１２を透過する光の位相変化をおこさせるものである。この場合、透過する光は半導体ナノクリスタル１２の光吸収の吸収端よりも長波長側の透明領域光が好ましい。この場合、光の吸収によるキャリアの占有状態の変化が無視できるため、屈折率変調に影響を及ぼさない。
【００４１】
本発明において、外部より与える電流は、対向する２つの透明電極によるものであり、より好ましくは、局所的に電流を制御するために、外部より与える電流は、少なくとも一方の透明電極は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によるのが好ましい。透明基板の透明電極上に設けられた半導体ナノクリスタル１２とアレイ状のＴＦＴ基板を重ね合わせ、所定のＴＦＴの電流を制御することにより、対向する２つの透明電極間を流れる電流により、半導体ナノクリスタル１２の屈折率を局所的に変調することができ、アレイ状の各ピクセルの所望する部位を透過する光の位相を変えることができる。
【００４２】
透過光１９は、ＴＦＴ基板１８側から可変光学素子１０に入射し、屈折率可変層１３側から出射する。このとき、所望するピクセルに電流を流し、所定の半導体ナノクリスタル１２の屈折率の変化を生じさせ、パターン状に局所的に半導体ナノクリスタル１２を透過する光の位相変化をおこさせるものである。このようにして、光学素子の透過光量を低下させずに、所望するパターン状に局所的に光学特性を変えることが可能な可変光学素子が得られる。また、半導体ナノクリスタル材料とその粒径、および支持体基材とする透明基板に用いる材料を選択することにより、赤外光、可視光、紫外光に対応する可変光学素子が得られる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の可変光学素子の第２の実施形態を示す外観模式図であり、屈折率が変えられる可変光学素子２０は、透明基板２４上に、Ｘ電極とＹ電極と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、画素ピクセルとなる透明電極とをアレイ状に設けたＴＦＴ基板２８の上に、半導体ナノクリスタル２２を形成した層（以後、屈折率可変層と称する。）２３と、透明電極２１を設けて形成される。図２では、ＴＦＴ面は屈折率可変層２３で覆われているので図示していないが、図１のＴＦＴ基板１と同じＴＦＴ基板を用いることができる。
【００４４】
第１の実施形態では、半導体ナノクリスタルを有する屈折率可変層は透明基板上に形成したのに対し、第２の実施形態では、半導体ナノクリスタル２２を有する屈折率可変層２３は、ＴＦＴ基板２８上に直接形成するものである。半導体ナノクリスタル２２は透明導電性ポリマー２２ａ中に分散された形態で用いるのが好ましい。屈折率可変層２３上の全面には、ＴＦＴ基板の透明電極に相対する他方の透明電極２１が形成される。
透明電極２１は、屈折率可変層２３上に直接スパッタリング等の方法で成膜形成してもよいし、あるいは、透明基板に形成した透明電極を密着して重ね合わせてもよい。
【００４５】
第２の実施形態において、ＴＦＴ基板２８、半導体ナノクリスタル２２、バインダー樹脂としての透明導電性ポリマー２２ａの材料および塗布方法は、実施形態１と同じ材料、方法を用いることができる。
【００４６】
図２には示されていないが、本実施形態においては、透明電極２１の上に、さらにガラス基板や透明樹脂により透明保護層を設ける形態も可能である。この場合、保護層の屈折率は透明基板２４とほぼ同程度が好ましい。
【００４７】
図２において模式的に示すように、可変光学素子２０に入射する光２９は、ＴＦＴ基板への入射側では入射光２９ａは所定の位相を有するが、屈折率可変層２３の半導体ナノクリスタル２２を透過することにより位相が変調されて、出射側では異なる位相の出射光２９ｂとなる。このようにして、光学素子の透過光量を低下させずに、所望するパターン状に局所的に光学特性を変えることが可能な可変光学素子が得られる。
【００４８】
（光学装置）
本発明の可変光学素子は、透明領域の任意の形状の屈折率を変化させることが可能であり、可変光学素子を構成する半導体ナノクリスタル材料とその粒径、支持体基材を選択することにより、赤外光、可視光、紫外光に対応する種々の用途の光学装置に適用することができる。例えば、撮像装置、表示装置、光学測定装置、光露光装置等に用いることができる。
次に、本発明の可変光学素子を光露光装置の光学絞りに用いた場合について説明する。
【００４９】
（光露光装置）
図３は、本発明の可変光学素子を光露光装置（ステッパー）の変形照明の光学絞りに用いた場合の光露光装置の概略図である。図３に示す光露光装置は、水銀灯やエキシマレーザ等の光源３１と、本発明の可変光学素子を用いた光学絞り３２と、コンデンサーレンズ３３とからなる変形照明系３４、所定のパターンを有するフォトマスク（レチクルとも称する）３５、投影レンズ３６および投影面にレジスト膜を設けた基板３７で構成されている。この場合、変形照明なので、レジスト膜を感光させる露光光３８が光学絞り３２を透過する位置は、装置光軸からずれており、フォトマスク３５への入射光は斜めになっている。
【００５０】
本発明の光露光装置においては、光源の形状を、光学絞り３２の光の位相差が周囲と異なる位相差変調領域の形状によって規定しており、この光学絞り３２の位相差変調領域は可変である。使用目的に応じて、光源の形状を変えるときには、可変光学素子による光学絞り３２の所定位置のＴＦＴ基板のアレイに局所的に電流を流し、所望する位相差が異なる位相差変調領域をパターン状に形成すればよい。
【００５１】
図４は、本発明による可変光学素子による光学絞りの形状の例であり、平面模式図である。図４（ａ）は、二本の線状の位相差が異なる領域を設けたものであり、図４（ｂ）は、略円形状の一つの位相差が異なる領域を設けたものであり、図４（ｃ）は、四つの略円形状の位相差が異なる領域を設けたものである。図４（ａ）〜図４（ｃ）のいずれの形状も、一つの光学絞りで形成するものである。なお、上記の略円形状は、ＴＦＴ基板の構造上、必ずしも真円形状でなくてもよいが、ＴＦＴアレイの画素ピクセルを微細化すればするほど、真円度を高くすることができる。
【００５２】
このようにして、所望するパターン状に局所的に光学特性を変えることが可能な可変光学素子による光学絞り３２を用いた光露光装置が得られる。
本発明の光露光装置によれば、従来のように、使用目的に応じて透過光の穴形状の異なる光学絞りを交換する必要が無く、光学絞りの交換作業が不要となり、露光工程を著しく時間短縮することができる。さらに、露光するフォトマスクのパターン形状に最適な光学絞りを設定することが可能となり、レジストパターンの解像力を最大限に高めることができる。
以下、実施例により、本発明をさらに詳しく述べる。
【実施例】
【００５３】
（実施例１）
光学研磨した厚さ１ｍｍの石英ガラス基板上に、スパッタリング法によりＩＴＯを成膜し、表面抵抗値８０Ω／ｃｍ2の透明電極を形成した。
次いで、バインダー樹脂としてポリエチレンジオキシチオフェンとポリスルホン酸とからなる導電性ポリマー水溶液（固形分量５％）に、半導体ナノクリスタル材料として粒径１〜１０ｎｍのＺｎＯを分散させて、ＺｎＯによる半導体ナノクリスタルの導電性ポリマー溶液を準備した。バインダー樹脂に含まれる半導体ナノクリスタルの濃度は、樹脂１００部に対し半導体ナノクリスタル３部とした。
【００５４】
次に、この半導体ナノクリスタルの導電性ポリマー溶液を、石英ガラス基板の透明電極上にスピン塗布し、皮膜形成後に水分を乾燥除去し、透明電極上に半導体ナノクリスタルと導電性ポリマーとからなる厚さ５μｍの屈折率可変層を設けた基板を得た。
【００５５】
一方、上記と別な厚さ１ｍｍの石英ガラス基板上に、Ｗ金属薄膜でＸ電極、Ｙ電極、およびアモルファスシリコンでＴＦＴ、表面抵抗値８０Ω／ｃｍ2のＩＴＯで画素ピクセルをアレイ状に形成し、ＴＦＴ基板とした。
次いで、このＴＦＴ基板に上記の屈折率可変層を設けた基板を重ね合わせ、屈折率可変層基板とＴＦＴ基板を一体化したアレイ状の可変光学素子を形成した。
【００５６】
この可変光学素子をｉ線ステッパーの光学絞りに適用し、所定のＴＦＴに電流を流し、その部分の画素ピクセルに対応した部分の半導体ナノクリスタルの屈折率を変えて、パターン状に絞りを形成し、変形照明法により半導体上のｉ線レジストに露光を行い、パターン形成を行なったところ、高解像の微細なレジストパターンが形成された。
さらに、光学絞りのパターンを他の形状に変えることにより、所望するパターン形状に最適な光学絞り形状を短時間に容易に得ることができた。
【００５７】
（実施例２）
厚さ１ｍｍの石英ガラス基板上にＸ電極、Ｙ電極、ＴＦＴ、ＩＴＯで画素ピクセルをアレイ状に形成したＴＦＴ基板上に、実施例１で用いたＺｎＯによる半導体ナノクリスタルの導電性ポリマー溶液を直接スピン塗布し、次いで水分を乾燥除去し、ＴＦＴ基板上に半導体ナノクリスタルと導電性ポリマーとからなる厚さ５μｍの屈折率可変層を設けた。続いて、この半導体ナノクリスタル上の全面にＩＴＯをスパッタリング成膜し、表面抵抗値８０Ω／ｃｍ2の透明電極を形成し、屈折率可変層を有する可変光学素子を得た。
【００５８】
この可変光学素子を、実施例１と同様に、ｉ線ステッパーの光学絞りに適用し、所定のＴＦＴに電流を流し、その部分の半導体ナノクリスタルの屈折率を変えて、パターン状に絞りを形成し、変形照明法により半導体上のｉ線レジストに露光を行なったところ、高解像の微細なレジストパターンが形成された。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の可変光学素子の第１の実施形態を示す外観模式図である。
【図２】本発明の可変光学素子の第２の実施形態を示す外観模式図である。
【図３】本発明の可変光学素子による光学絞りを用いた光露光装置の概略図である。
【図４】本発明の可変光学素子による光学絞りの形状例の平面図である。
【図５】高分子分散液晶または高分子安定化液晶を用いた従来の可変光学素子である。
【符号の説明】
【００６０】
１０、２０  可変光学素子
１１、２１  透明電極
１１ａ  透明基板
１２、２２  半導体ナノクリスタル
１２ａ、２２ａ  透明導電性ポリマー
１３、２３  屈折率可変層
１４、２４  透明基板
１５ａ  Ｘ電極
１５ｂ  Ｙ電極
１６  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１７  透明電極
１８  ＴＦＴ基板
１９、２９  光
２９ａ  入射光
２９ｂ  出射光
３１  光源
３２  光学絞り
３３  コンデンサーレンズ
３４  変形照明系
３５  フォトマスク
３６  投影レンズ
３７  レジスト膜を設けた基板（投影面）
３８  露光光
４１、４３、４５  光学絞り
４２、４４、４６  光の位相変調領域
５０  液晶可変ホログラム素子
５１、５２  透明電極
５３  液晶分子
５４  駆動電源
５５  ネマチック液晶の粒
５６、５７  透明基板
５８  高分子層
５９  液晶層
【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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