描画装置、光学ユニット及び描画方法
【課題】空間光変調器の長寿命化を図るとともに、空間光変調器で空間変調された光が空気のゆらぎによる影響を受けることを抑える技術を提供する。
【解決手段】描画装置１００は、光学ユニット４０を備えている。光学ユニット４０は、主にレーザ発振器４１、照明光学系４３、三角プリズム４７、投影光学系４６、および空間光変調ユニット４４を備えている。レーザ発振器４１からの光が三角プリズム４７に入射し、光学面４７３で三角プリズム４７の内部に向けて全反射される。このとき、光学面４７３の外側で生成されたエバネッセント光を空間光変調器４４１が空間変調して、光学面４７３で反射される光の空間変調が行われる。空間変調された光は、大気圧よりも低い圧力環境に調節されたチャンバ５０に導入され、光は投影光学系４６を通って基板Ｗ表面に照射される。
【解決手段】描画装置１００は、光学ユニット４０を備えている。光学ユニット４０は、主にレーザ発振器４１、照明光学系４３、三角プリズム４７、投影光学系４６、および空間光変調ユニット４４を備えている。レーザ発振器４１からの光が三角プリズム４７に入射し、光学面４７３で三角プリズム４７の内部に向けて全反射される。このとき、光学面４７３の外側で生成されたエバネッセント光を空間光変調器４４１が空間変調して、光学面４７３で反射される光の空間変調が行われる。空間変調された光は、大気圧よりも低い圧力環境に調節されたチャンバ５０に導入され、光は投影光学系４６を通って基板Ｗ表面に照射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板（以下、単に「基板」と称する）に代表される描画対象物に対して光を照射することで、パターンを描画対象物の表面に直接描画する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを形成するにあたって、光源とフォトマスクを用いて当該感光材料を面状に露光する露光装置が周知である。これに対して、近年では、フォトマスクを用いず、ＣＡＤデータ等で変調した光ビームによって基板上の感光材料を走査することにより、当該感光材料に直接パターンを描画する描画装置（直接描画装置）が注目されている。直接描画装置は、感光材料への光ビームを画素単位でオン／オフ変調するための空間光変調器を備える。反射型の空間光変調器では、光源から供給される光ビームを反射して基板上に与えるオン状態と、光ビームを基板の外部に向けて反射あるいは拡散させるオフ状態とを、描画パターンを表現した制御信号によって画素単位で切り換える。
【０００３】
ところで、このような空間光変調器が光源からの光に照射され続けると、空間光変調器の被照射面が劣化して、所望の状態に光を空間変調させることができなくなる。被照射面が劣化した空間光変調器は交換しなければならないため、空間光変調器が劣化するまでの使用時間を長くして、交換の頻度をより少なくし、交換作業の手間を軽減することが望まれる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、散乱フォイルを１次元に配列した、空間光変調器と同様の構成を有する光スイッチが開示されている。散乱フォイルの近傍にはガラス板が設けられており、電圧が印加されない状態では、散乱フォイルはガラス板に接している。一方、電圧が散乱フォイルに印加されると、散乱フォイルはガラス板から一定の距離をおいて離れ、ガラス板の内部を進行する光はガラス板の表面で全反射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５３０９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術を描画装置に適用した場合、電圧が印加された状態の空間光変調器は上記ガラス板のような光学部材に接触しないため、光源からの光が空間光変調器に入射することはない。しかしながら、電圧が印加されていない状態の空間光変調器は上記光学部材に接しており、光源からの光を受け続けることとなる。
【０００７】
また、空間光変調器によって空間変調された光は投影光学系を介して基板の表面に照射される。このとき、投影光学系の内部を進行する光は空気のゆらぎによる影響を受けて、基板上の結像位置がずれるおそれがある。結像位置を補正しようにも、サイズを小さくする要請がある投影光学系に補正制御系を搭載することは難しい。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、空間光変調器の長寿命化を図るとともに、空間光変調器で空間変調された光が空気のゆらぎによる影響を受けることを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、第１の発明は、所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光が描画対象物を走査して前記描画対象物の表面に前記パターンを形成する描画装置であって、光源と、光学的な透明体を用いて構成され、前記光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動手段と、を備え、前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明に係る描画装置であって、前記光変調素子が前記圧力チャンバの外部に設けられている。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明に係る描画装置であって、前記透明体が前記圧力チャンバの前記光入射口に固定されたプリズムである。
【００１２】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る描画装置であって、前記光変調素子が有する前記変調面は、前記光源からの光を反射する反射面である。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明に係る描画装置であって、前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している。
【００１４】
第６の発明は、所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光を描画対象物上に照射する光学ユニットであって、光学的な透明体を用いて構成され、光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、を備え、前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明に係る光学ユニットであって、前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している。
【００１６】
第８の発明は、光を照射して描画対象物表面にパターンを描画する描画方法であって、光源によって生成された光を光学的な透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光反射工程と、前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向した光変調ユニットを使用し、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調工程と、内部の圧力を大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容された光学系を使用し、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面に導く導光工程と、前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動工程と、を備え、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に前記透明体の前記出射面が配置された状態で、前記透明体の前記出射面からの前記光を前記内部空間に進行させる。
【発明の効果】
【００１７】
第１ないし第８の発明によれば、光変調ユニットは、光変調素子が有する変調面が透明体の反射面と光の波長程度の離間距離をおいて設置されている。従って、この光変調素子は、透明体の反射面から透明体の外部に染み出るエバネッセント光を変調することが可能である。このエバネッセント光を空間変調すると、透明体の反射面で反射される光も空間変調される。エバネッセント光は透明体内部を通る光よりも強度が弱いため、光変調素子が受ける照射エネルギーは削減され、光変調素子の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
また、空間変調された光は、大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバ内にその一部が収容された光学系を使用しつつ、当該圧力チャンバの内部空間を通して描画対象物の表面へと導かれる。圧力チャンバ内の圧力を大気圧よりも低くしておくことによって、光学系を進行する光が空気によるゆらぎの影響を受けることが抑えられるため、描画対象物表面での結像位置がずれることを抑えられる。
【００１９】
一方、空気とは異なって、上記の光学的な透明体の内部では、ゆらぎという問題は生じない。従って、上記透明体からの光の出射面を圧力チャンバの光入射口に配置することによって、空間変調された光は、圧力チャンバから出射するまでの区間において大気圧状態の空気環境（つまり大きなゆらぎを生じさせる媒質内）を通ることはない。このように、エバネッセント光の空間変調のために変調素子に対向して設けた透明体が、圧力チャンバによる低圧環境と組み合わされることにより、結像位置のずれ防止のための要素としても機能する。
【００２０】
特に、第２の発明によれば、光変調素子が圧力チャンバの外部に設けられているため、光のノイズ成分が圧力チャンバ内に入射することを抑えることができる。
【００２１】
特に、第３の発明によれば、透明体がプリズムであって、圧力チャンバの光入射面に固定されているため、圧力チャンバの剛性を高めることができる。
【００２２】
特に、第５および第７の発明によれば、光変調ユニットは、可動単位素子と固定単位素子とが交互に配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有しており、可動単位素子と固定単位素子との上下間隔を制御することができる。従って、光学部材の反射面で反射される光の反射率を自在に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る描画装置１００の正面図である。
【図２】描画装置１００の平面図である。
【図３】ヘッド部４５の各構成例を示す図である。
【図４】空間光変調器４４１の構成例を模式的に示す図である。
【図５】電圧がオフされている状態の空間光変調素子４４１１を示す図である。
【図６】電圧がオンされている状態の空間光変調素子４４１１を示す図である。
【図７】描画装置１００で実行される一連の処理の流れを示す図である。
【図８】光の反射率と離間距離との関係を示す図である。
【図９】描画処理時における電圧がオフされている状態の空間光変調器４４１と三角プリズム４７の位置関係を示す図である。
【図１０】描画処理時における電圧がオフされている状態の空間光変調器４４１の断面図である。
【図１１】描画処理時における電圧がオンされている状態の空間光変調器４４１と三角プリズム４７の位置関係を示す図である。
【図１２】描画処理時における電圧がオンされている状態の空間光変調器４４１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２５】
＜１．本発明の実施形態＞
＜１−１．描画装置１００の構成＞
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る描画装置１００の構成を示した正面図及び平面図である。描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に光を照射して、パターンを描画する装置（いわゆる直接描画装置）である。なお、基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板のいずれでもよい。図示例では円形の半導体基板のための描画装置となっている。
【００２６】
描画装置１００は、本体フレーム１０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部と本体フレーム１０１の外側である本体外部とに各種の構成要素を配置した構成となっている。
【００２７】
描画装置１００の本体内部は、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とに区分されている。処理領域１０２には、主として、ステージ１０、ステージ移動機構２０、ステージ位置計測部３０、光学ユニット４０、およびアライメントユニット６０が配置される。各構成要素については、後に詳述している。一方、受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０が配置される。
【００２８】
また、描画装置１００の本体外部には、アライメントユニット６０に照明光を供給する照明ユニット６１が配置される。また、本体外部には、描画装置１００が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。
【００２９】
なお、描画装置１００の本体外部で、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。受け渡し領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。
【００３０】
以下において、描画装置１００を構成する各部の構成について説明する。
【００３１】
＜ステージ１０＞
ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。
【００３２】
＜ステージ移動機構２０＞
ステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、及び回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、及び主走査機構２５は、制御部９０に電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させる。
【００３３】
回転機構２１は、支持プレート２２上で、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転させる。
【００３４】
副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた図示しない移動子とベースプレート２４の上面に敷設された図示しない固定子とにより構成されたリニアモータ２３ａを有している。また、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向に延びる一対のガイド部２３ｂが設けられている。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、ベースプレート２４上のガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向に移動する。
【００３５】
主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子と描画装置１００の基台１０６上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台１０６との間には、主走査方向に延びる一対のガイド部２５ｂが設けられている。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。
【００３６】
＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ１０の位置を計測する機構により構成することができる。
【００３７】
＜アライメントユニット６０＞
アライメントユニット６０は、基板Ｗの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット６０は、照明ユニット６１のほか、鏡筒、対物レンズ、およびＣＣＤイメージセンサ（いずれも図示省略）を備える。アライメントユニット６０が備えるＣＣＤイメージセンサは、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。
【００３８】
照明ユニット６１は、鏡筒とファイバ６０１を介して接続され、アライメントユニット６０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット６１から延びるファイバ６０１によって導かれる光は、鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサで受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサは、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。なお、アライメントユニット６０はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。
【００３９】
＜制御部９０＞
制御部９０は、各種の演算処理を実行しつつ、描画装置１００が備える各部の動作を制御する。制御部９０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶する記憶部（例えばハードディスク）、各種表示を行うディスプレイ、キーボード及びマウスなどで構成される入力部、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部、等を備えるコンピュータにより構成される。コンピュータにインストールされたプログラムに従って、コンピュータが動作することにより、当該コンピュータが描画装置１００の制御部９０として機能する。制御部９０で実現される各機能部は、コンピュータによってプログラムが実行されることにより実現されてもよいし、専用のハードウェアによって実現されてもよい。
【００４０】
制御部９０が備える記憶部には、基板Ｗに描画すべきパターンを記述したデータ（パターンデータ）が格納される。パターンデータは、例えば、ＣＡＤを用いて生成されたＣＡＤデータであり、回路パターンなどを表現している。制御部９０は、基板Ｗに対する一連の処理に先立ってパターンデータを取得して記憶部に格納している。なお、パターンデータの取得は、例えばネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することにより行われてもよいし、記録媒体から読み取ることにより行われてもよい。
【００４１】
＜光学ユニット４０＞
光学ユニット４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に光を照射して描画するための機構である。光学ユニット４０は、ステージ１０及びステージ移動機構２０を跨ぐようにして基台１０６上に架設されたフレーム１０７に設けられる。
【００４２】
光学ユニット４０は、レーザ発振器４１、レーザ駆動部４２、照明光学系４３、およびヘッド部４５を備える。レーザ発振器４１は、光源としてレーザ光を出射する機能を有しており、レーザ駆動部４２によって駆動される。
【００４３】
照明光学系４３は、レーザ発振器４１から出射された光（スポットビーム）を、強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光であるラインビーム）にする。このような照明光学系４３によってラインビームにされた光は、パターンデータに応じた空間変調が施されてから基板Ｗの主面に照射される。ヘッド部４５は、フレーム１０７の＋Ｙ側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容されている。ヘッド部４５の構成については、後に詳細に説明する。これらの各部４１，４２，４３は、フレーム１０７の天板を形成するボックス内部に配置される。また、これらの各部４１，４２，４３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００４４】
図３は、ヘッド部４５の構成を模式的に示す図である。本実施形態に係るヘッド部４５は、三角プリズム４７で構成された光学部材、空間光変調ユニット４４、および投影光学系４６を主たる構成としている。ヘッド部４５が備える空間光変調ユニット４４、投影光学系４６は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指令信号に応じて動作する。なお、図３で示される一点鎖線の矢印は、照明光学系４３から出射されてヘッド部４５内を進行する光を表すものとする。
【００４５】
＜光学部材（三角プリズム４７）＞
光学部材は、光学的な透明体を用いて構成される。なお、透明体とは透明な固体光学素子のことであって、典型例としてプリズムが挙げられる。また、光学部材は、上記透明体と共に、例えば透明体を保持する部材などを含めた構成であってもよい。本実施形態では、三角プリズム４７が光学部材として使用される。
【００４６】
三角プリズム４７は、三角柱状の形状であって、例えば二酸化ケイ素などによって構成されている。三角プリズム４７は外縁部を構成する面のうち、矩形の面である光学面４７１、光学面４７２、および光学面４７３を有している。光学面４７１は、照明光学系４３からの光が入射する入射面であって、光の進行方向に直交している。また、光学面４７２は、このような光学面４７１に対して直角に配置された面であるとともに、光学面４７１から三角プリズム４７内に入射した光を三角プリズム４７の外部に出射する出射面である。光学面４７１に入射して三角プリズム４７内に取り込まれた光は、三角プリズム４７の内側から、光が全反射する臨界角よりも大きな角度で光学面４７３に照射される。光学面４７３で全反射された光は進行方向を下方に変えて、光学面４７２から三角プリズム４７外部へと出射される。
【００４７】
本実施形態では、三角プリズム４７が備える光学面４７３で光を全反射させることによって、光学面４７３の外側の空間、つまり三角プリズム４７の外部の大気空間に染み出すエバネッセント光を利用して、描画パターン形成に用いられる光の空間変調を行うものである。なお、エバネッセント光を利用した空間変調については後に詳述する。
【００４８】
＜投影光学系４６＞
投影光学系４６は、三角プリズム４７から出射された光を、基板Ｗの表面に導いて、基板Ｗの表面に結像させる機能を有する。投影光学系４６は、例えば結像レンズ４６１，対物レンズ４６２などで構成されるが、この他にも不図示の要素として、ゴースト光を遮断する遮光板、所定方向の光を遮断する絞り板、およびその他のレンズなどの光学要素が設置されている。
【００４９】
結像レンズ４６１は、筒状部材４６３の内部に収容されている。一方、対物レンズ４６２は筒状部材４６３の開口下端部に設けられた対物レンズ支持体４６４に取り付けられており、筒状部材４６３の外部に露出している。つまり、投影光学系４６は、その一部の周囲を筒状部材４６３で覆われている。筒状部材４６３の下端は、対物レンズ支持体４６４によって塞がれており、対物レンズ支持体４６４と筒状部材４６３の下面とが真空シール４６７ｂを介して接触している。
【００５０】
また、筒状部材４６３の開口上端部は、三角プリズム４７の光学面４７２によって塞がれており、筒状部材４６３の上面と光学面４７２とは、真空シール４６７ａを介して接触し、固定されている。つまり、光学面４７２が筒状部材４６３の上蓋として機能している。
【００５１】
このように、筒状部材４６３、対物レンズ支持体４６４、および三角プリズム４７がチャンバ５０を構成しており、投影光学系４６の一部である結像レンズ４６１がチャンバ５０の内部空間に収容されている。三角プリズム４７が備える光学面４７２は、チャンバ５０の内部空間における光入射口５１に配置されているため、三角プリズム４７の光学面４７２から出射された光は、チャンバ５０の内部空間に少なくとも一部が収容された投影光学系４６を通って基板Ｗの表面に導かれる。なお、投影光学系４６は完全にチャンバ５０の内部空間に収容されていても構わない。その場合、筒状部材４６３の開口下端部は、対物レンズ４６２から出射される光を通過させることが可能な部材で塞がれる。
【００５２】
このようなチャンバ５０を構成する筒状部材４６３には側口４６８が設けられている。側口４６８はチャンバ５０の外部に設置された、例えば真空ポンプなどで構成される圧力調節機構５０１とホース配管５０２を介して連結されている。また、筒状部材４６３に設けられた側口４６８とホース配管５０２とは、真空シール４６７ｃを介して接する構造となっている。つまり、チャンバ５０の内部空間は真空シール４６７ａ，４６７ｂ，４６７ｃによって密閉状態とされている。このため、チャンバ５０内の圧力は、圧力調節機構５０１の駆動によって、大気圧よりも低い圧力に減圧される。なお、圧力調節機構５０１は、チャンバ５０内を真空状態にするまで減圧することができる。
【００５３】
＜空間光変調ユニット４４＞
空間光変調ユニット４４は、電気的な制御によって入射光を空間変調させる空間光変調器４４１を備える。一般に、光の空間変調とは、光の進行方向（光軸方向）や、光量の空間的な分布状態などを変化させることを指す。本実施形態では、空間光変調ユニット４４がエバネッセント光を空間変調することで、照明光学系４３から出射した線状の光（ラインビーム）も空間変調されることを利用するものである。つまり、光が照射される状態と光が照射されない状態との間で２値的な変調がパターンを構成する画素毎に行われる。
【００５４】
空間光変調器４４１は、例えば回折格子型の空間光変調器、例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーティングライトバルブ：シリコンライトマシーンズ社（米国カリフォルニア州サンノゼ）の登録商標）等を利用して構成される。回折格子型の空間光変調器は、格子の深さを変更可能な回折格子であり、例えば、半導体装置製造技術を用いて製造される。
【００５５】
ＧＬＶを用いた空間光変調器４４１の構成について、図４を参照しながら模式的に説明する。より具体的には、空間光変調器４４１は、基板４００上に、変調面を有する可動リボン４０１と変調面を有する固定リボン４０２とが、その長手方向を互いに平行して各々交互に複数配列された構成を備えている。また、各リボン４０１，４０２の短尺方向に沿う幅は、略同一とされてもよいし、コントラストや反射率を考慮して、微量に異なるものとされてもよい。なお、可動リボンは可動単位素子、固定リボンは固定単位素子にそれぞれ相当する。また、以下において、可動リボン４０１と固定リボン４０２とをまとめて「リボン４０１，４０２」と称する場合がある。
【００５６】
ここで、互いに隣接する可動リボン４０１と固定リボン４０２とを「リボン対４０３」とすると、互いに隣接する３個以上（本実施形態では４個）のリボン対４０３によって形成されるリボン対集合４０４が、描画されるパターンの１つの画素（画素単位）に対応する。すなわち、１個のリボン対集合４０４が１つの画素に対応する空間光変調素子４４１１を構成する。
【００５７】
空間光変調素子４４１１の構成について、図５、図６を参照しながらより詳細に説明する。各リボン４０１，４０２の表面はアルミニウム等によって構成された帯状の反射面を形成する。なお、本実施形態では反射面が変調面に相当する。固定リボン４０２は、スペーサ（図示省略）を介して基板４００上に配設されており、基板４００から一定の距離だけ離間した位置に固定されている。従って、固定リボン４０２の表面は、基板４００の表面（以下、「基準面４００ｆ」という）と平行な姿勢で基準面４００ｆに対して固定された固定反射面４０２ｆを形成する。
【００５８】
一方、可動リボン４０１は、固定リボン４０２と同じ位置（すなわち、基準面４００ｆから一定の距離だけ離間した位置）と、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置との間で移動可能とされている。従って、可動リボン４０１の表面は、基準面４００ｆと平行な姿勢を維持しつつ基準面４００ｆに対して移動可能な可動反射面４０１ｆを形成する。つまり、空間光変調器４４１は、複数の固定反射面４０２ｆと複数の可動反射面４０１ｆとが交互に一次元に配列された構成となっている。なお、以下において、固定反射面４０２ｆと可動反射面４０１ｆとをまとめて「反射面４０１ｆ，４０２ｆ」と称する場合がある。
【００５９】
空間光変調素子４４１１の動作は、可動リボン４０１と基板４００とに印加する電圧のオン／オフで制御される。
【００６０】
電圧がオフの状態では、可動リボン４０１は、基準面４００ｆとの離間距離が固定リボン４０２と等しい位置にあり、可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとが面一になる。つまり、空間光変調素子４４１１の表面は平面となっている。一般的に、光がこのような状態の空間光変調素子４４１１に入射すると、その入射光Ｌ１は回折せずに正反射する。これにより、正反射光（０次光）Ｌ２が発生する。
【００６１】
一方、電圧がオンの状態では、可動リボン４０１は、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置にあり、可動反射面４０１ｆが固定反射面４０２ｆよりも基準面４００ｆの側に引き下がった状態となる。つまり、電圧がオンの状態では、空間光変調素子４４１１の表面には、平行な溝が周期的に並んで複数本形成される。この状態で、空間光変調素子４４１１に光が入射すると、可動反射面４０１ｆで反射される反射光と、固定反射面４０２ｆで反射される反射光との間に光路差が生じる。ただし、空間光変調素子４４１１では、以下に説明するように、この光路差が光路差ｄ＝（ｎ＋１／２）λ（ただし、λは入射光Ｌ１の波長、ｎは任意の整数値である）となるようにされている。従って、正反射光（０次光）は打ち消しあって消滅し、他の次数の回折光（±１次回折光、及びさらに高次の回折光）Ｌ３が発生する。
【００６２】
なお、上述のように電圧がオフの時に可動リボン４０１と固定リボン４０２とが等しい位置（基準面４００ｆから等しい距離だけ離間した位置であり、０次光が発生する位置）となる状態が形成されるとしたが、電圧と各リボン４０１，４０２の位置との関係は、必ずしもこれに限られるものではなく、任意の電圧時に、等しい位置（０次光が発生する位置）となり、また、別の電圧時に、１次回折光が発生する位置となるように構成してもよい。
【００６３】
光路差ｄは、電圧がオンされた状態での可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとの離間距離Ｄｆ、入射光Ｌ１の波長λ、及び入射光Ｌ１の入射角αを用いて（式１）で規定される。ただし、「入射光Ｌ１の入射角α」は、入射光Ｌ１の光軸と、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向とがなす角度をいう。
【００６４】
ｄ＝２Ｄｆ・ｃｏｓα ・・・（式１）
つまり、空間光変調素子４４１１では、離間距離Ｄｆ及び入射光Ｌ１の入射角αは、（式２）の関係を満たす値に調整されている。
【００６５】
（ｎ＋１／２）λ＝２Ｄｆ・ｃｏｓα ・・・（式２）
ただし、空間光変調素子４４１１に入射する入射光Ｌ１の光軸は、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向に対して角度αだけ傾斜して、かつリボン４０１，４０２の配列方向（すなわち、各リボン４０１，４０２の長手方向と直交する方向）に垂直とされる。
【００６６】
空間光変調器４４１は、空間光変調器４４１が備える複数の空間光変調素子４４１１各々に対して独立に電圧を印加可能なドライバ回路ユニット４４１２を備える。各空間光変調素子４４１１の表面状態は、ドライバ回路ユニット４４１２から当該空間光変調器４４１に印加される電圧（以下、「入力電圧」という）に応じて、０次光Ｌ２を出射する状態と１次、及び更に高次の回折光Ｌ３（±１次回折光、±２次回折光、±３次回折光・・・）を出射する状態との間で切り替えられる。
【００６７】
ドライバ回路ユニット４４１２は制御部９０と接続されており、制御部９０からの指示に応じて、指示された空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加する。つまり、制御部９０がパターンデータに基づいてドライバ回路ユニット４４１２に変調信号を送信する。変調信号に基づいてドライバ回路ユニット４４１２が空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加することで入射光Ｌ１にパターンデータに応じた空間変調を形成することができる。
【００６８】
以上が、ＧＬＶが空間光変調器４４１である場合の一般的な光の変調方法である。本実施形態でのＧＬＶを用いた光の変調方法については、後に詳述する。
【００６９】
本実施形態では、空間光変調器４４１がチャンバ５０の外部であって、三角プリズム４７の近傍に設置されている。具体的には、空間光変調器４４１が備える各リボン４０１，４０２の反射面４０１ｆ，４０２ｆが、離間距離をおいて三角プリズム４７が備える光学面４７３に対向している。なお、離間距離は、三角プリズム４７の光学面４７１から入射する光の波長程度の長さである。
【００７０】
空間光変調器４４１は、三角プリズム４７が備える三角面に直交する方向と複数のリボン４０１，４０２の配列方向とが沿う状態で設置されている。具体的には、各リボン４０１，４０２の長手方向が、三角プリズム４７の外縁部を構成する三角面の斜辺の方向に沿う向きで設置されている。空間光変調器４４１は空間光変調器４４１が有する基板４００の部分で周囲の保持部材と固定されている。
【００７１】
照明光学系４３から出射された線状の光は、光束断面の長手方向が複数のリボン４０１，４０２の配列方向に沿う向きで光学面４７１に入射する。従って、光学面４７３にて反射された後の線状の光は、光束断面の長手方向が基板Ｗの搬送方向と直交する状態である。なお、空間光変調器４４１の設置の向きについては、必ずしも上記態様に限られるものではない。例えば、各リボン４０１，４０２の配列方向が三角プリズム４７の外縁部を構成する三角面の斜辺に沿うように設けられていてもよい。このとき、照明光学系４３から出射される線状の光は、光束断面の長手方向が光学面４７２に直交する方向と一致する向きで光学面４７１に入射する。
【００７２】
空間光変調器４４１が備える空間光変調素子４４１１の個数をＮ個とすると、空間光変調器４４１からは、副走査方向に沿うＮ画素分の空間変調された光、すなわち、互いに平行でかつ個別に空間変調されたＮ本の単位光ビームの集合が出射されることになる。光学ユニット４０は、副走査方向に沿うＮ画素分の空間変調された光を断続的に照射し続けながら（すなわち、基板Ｗの表面にパルス光を繰り返して投影し続けながら）、主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って基板Ｗに対して相対的に移動する。光学ユニット４０が主走査方向に沿って基板Ｗを１回横断すると、基板Ｗの表面に、副走査方向に沿ってＮ画素分の幅を持つ１本のパターン群（１ストライプ領域）が描画されることになる。
【００７３】
＜１−２．処理の流れ＞
＜１−２−１．全体の流れ＞
描画装置１００で実行される一連の処理の流れについて説明する。なお、描画装置１００で処理対象となる基板Ｗには、図示しない複数のアライメントマークが形成されている。アライメントマークは、例えば、基板Ｗの前後方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの前後方向に沿う長尺のマーク部分）と、基板Ｗの左右方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの査収方向に沿う長尺のマーク部分）とが重ねられた十字状のマークである。
【００７４】
図７は、描画装置１００によって実行される一連の処理の流れを示す図である。
【００７５】
搬送装置７０が処理対象の基板Ｗを搬入してステージ１０上に載置すると、当該基板Ｗに対する一連の処理が開始される（ステップ１）。
【００７６】
まず、アライメントユニット６０の下方に、基板Ｗのアライメントマークの形成位置が置かれるように基板Ｗを移動させる。基板Ｗが目標位置まで移動させられると、アライメントユニット６０は、制御部９０からの指示に応じて、基板Ｗの表面を撮像する（ステップＳ２）。
【００７７】
続いて、ステージ１０の位置調整が行われる（ステップＳ３）。この処理では、制御部９０は、まず、ステップＳ２で得られた複数の撮像データに基づいて、ステージ位置計測部３０及びステージ移動機構２０を制御してステージ１０の位置を調整する。なお、ステップＳ３の処理は、光学ユニット４０に対する基板Ｗの位置が調整されるようにパターンデータを修正することで対応してもよい。すなわち、ステップＳ３の処理は、ステージ１０の位置を調整するのではなく、パターンデータを補正処理することにより行われてもよい。
【００７８】
続いて、パターンデータの補正処理が行われる（ステップＳ４）。この処理では、制御部９０は、まずステップＳ２で得られた複数の撮像データからアライメントマークの位置を検出する。そして、当該検出位置の理想位置（基板Ｗが変形していない場合に検出されるべきアライメントマークの位置）からのズレの幅をズレ量として検出する。パターンデータに記述されるパターンを検出されたズレ量分だけずらすように修正することによって、パターンデータに記述されるパターンを、基板Ｗと同じように変形させる。なお、この処理は、ステップＳ３の処理と並行して行われてもよい。
【００７９】
ステップＳ３及びステップＳ４の処理が完了すると、ステップＳ４で得られた修正されたパターンデータに基づいて、基板Ｗに対するパターンの描画処理が行われる（ステップＳ５）。この処理については、後にさらに具体的に説明する。
【００８０】
基板Ｗに対するパターンの描画処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出し、当該基板Ｗに対する一連の処理が終了する（ステップＳ６）。
【００８１】
＜１−２−２．描画処理＞
描画装置１００で実行されるパターンの描画処理について説明する。
【００８２】
レーザ駆動部４２の駆動によってレーザ発振器４１から出射された光は、照明光学系４３にて線状の光となり、三角プリズム４７の光学面４７１に入射する。光学面４７１に入射し、三角プリズム４７の内部に取り込まれた光は、三角プリズム４７の内部を直進し、光学面４７３に臨界角よりも大きい角度で入射する。このため、光は光学面４７３にて全反射されて、三角プリズム４７の内部での進行方向を下方に変えて光学面４７２から投影光学系４６に向けて出射される。
【００８３】
このような光が全反射されている光学面４７３から三角プリズム４７の外部に向かって、エバネッセント光が生成される。具体的には、光学面４７３を境界面として、光が全反射される三角プリズム４７の内部空間とは反対側の大気中の空間に、所定の範囲にわたって線状の光の浸透領域が形成される。以下において、このような領域をエバネッセント領域８０と称する。なお、図９、図１０、図１１、図１２では理解を容易にするため、エバネッセント領域８０は梨地で示されている。また、図１０、図１２ではエバネッセント領域は矩形領域として示されているが、実際は矩形領域に限られるものではない。
【００８４】
エバネッセント領域８０は、光の波長ほどの長さにわたる厚みを有しており、光学面４７３からの距離が離れるほど、エバネッセント光の強度は指数関数的に減衰する。
【００８５】
エバネッセント領域８０内に物質が存在すると、エバネッセント光は当該物質の表面で散乱または屈折して、光学面４７３と当該物質との距離に応じた強度の散乱光又は屈折光に転換されることとなる。これによって、転換されたエバネッセント光に対応する光学面４７３の反射位置では、光の全反射が阻止されることとなり、転換された光の分だけ光学面４７３での反射率が減衰する。つまり、エバネッセント光が物質によって空間変調されることにより、それまで光学面４７３で三角プリズム４７の内部に全反射していた光が、三角プリズム４７の外側の大気空間に抜き出されることとなる。
【００８６】
図８は、一例として、光の波長が３５５ｎｍであって、エバネッセント領域が生じているときの光学的な透明体（二酸化ケイ素）の光学面と物体（酸化アルミニウム）との距離（離間距離）と、透明体の光学面での光の反射率と、の関係が示されている。なお、図８では、上側の線がＳ偏光成分を、下側の線がＰ偏光成分を表している。光学面と物体との距離が波長以上に離れている場合は、Ｓ偏光成分、Ｐ偏光成分共に、光学面での光の反射率は１００％であって全反射している。一方、物体が光学面に近づいて、離間距離が小さくなるほど反射率は小さくなる。このように、エバネッセント領域内では、光学面に物体が近づくほど、当該物体に対応する光学面での光の反射率は小さくなり光量が減少する。
【００８７】
図９、図１０、図１１、図１２は、光学面４７３と空間光変調ユニット４４との位置関係および空間光変調ユニット４４の動作の様子を簡略的に表した図である。空間光変調ユニット４４は、空間光変調器４４１のみが記載されているが、実際は周囲を保持部材によって保持されている。なお、図９、図１１では理解を容易にするため、各リボン４０１，４０２は変位する部分が概略的に記載されているが、実際は、各リボン４０１，４０２の長手方向における両端に基板４００との接続部が存在する。また、同様に理解を容易にするため、空間光変調器４４１は、三角プリズムが有する三角面の斜辺に沿って拡大され、光学面４７３全体を覆うようにして記載されているが、実際は、図３に示されるように三角プリズム４７の光学面４７３の部分領域を覆うようにして、空間光変調器４４１は設置されている。また、図９、図１１では、１点鎖線で表された矢印の方向に沿って光学面４７３に入射した光が、光学面４７３で反射され下方に進行しており、幅ＷＬが線状である光の光束断面の長手方向の幅を表している。
【００８８】
図９は電圧が印加されていない状態の空間光変調器４４１が示されており、図１０は図９における断面Ａが示されている。各リボン４０１，４０２はエバネッセント領域８０内で、エバネッセント光と干渉可能な位置に配設されている。具体的に、電圧がオフの状態では、可動リボン４０１の可動反射面４０１ｆと固定リボン４０２の固定反射面４０２ｆとが基準面４００ｆに対して同じ高さである。従って、可動リボン４０１と固定リボン４０２とが備える反射面４０１ｆ，４０２ｆ各々がエバネッセント光を反射して空間変調させることとなる。この結果、本来であれば三角プリズム４７内の光学面４７３で全反射される光は、各リボン４０１，４０２の反射面４０１ｆ，４０２ｆと光学面４７３との離間距離に応じた反射率で反射されることとなり、全反射が阻止される。光学面４７３で反射されていた光は光量が減少するため、このような可動リボン４０１および固定リボン４０２で構成された空間光変調素子４４１１によって表される画素は最も暗くなる。なお、エバネッセント光は反射面４０１ｆ，４０２ｆによって反射されることで反射光となり、三角プリズム４７内に入射する可能性があるが、最終的に基板Ｗの表面を露光するほどには至らない。
【００８９】
図１１は電圧が印加されている状態の空間光変調器４４１が示されており、図１２は図１１における断面Ｂが示されている。電圧がオンの状態では、基準面４００ｆに対する可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとの高さに差が生じており、固定リボン４０２は上記電圧がオフの状態と位置が変わらないが、可動リボン４０１は基準面４００ｆ側に変位している。この結果、可動リボン４０１の可動反射面４０１ｆは、エバネッセント領域８０から外れた、エバネッセント光と干渉不可能な位置に移動する。従って、エバネッセント光が可動反射面４０１ｆで反射されることはなく、可動反射面４０１ｆに対向する光学面４７３の位置では大気側の空間に光が抜き出されない。つまり、当該位置での光は三角プリズム４７内に全反射された状態が維持される。一方、固定反射面４０２ｆは、エバネッセント光を反射して空間変調させるため、固定反射面４０２ｆに対向する光学面４７３の位置では全反射が阻止される。つまり、固定反射面４０２ｆと光学面４７３との離間距離に応じた反射率で、三角プリズム４７内の光は反射されるため、光量は減少する。従って、このような可動リボン４０１および固定リボン４０２で構成された空間光変調素子４４１１によって表される画素は最も明るくなる。
【００９０】
このように、本実施の形態では、空間光変調ユニット４４の各リボン４０１，４０２が光源からの光を直接受けてパターンを形成するのではなく、空間光変調ユニット４４がエバネッセント光を空間変調することで、三角プリズム４７内部を進行する光の空間変調を行うものである。具体的には、空間光変調素子４４１１の可動リボン４０１が電圧の印加によって変位し、可動反射面４０１ｆがエバネッセント領域８０から外れたときに、このような空間光変調素子４４１１で表される画素の光量は最も大きくなる。また、可動リボン４０１に電圧が印加されず、エバネッセント領域８０内で固定反射面４０２ｆと可動反射面４０１ｆとが同じ高さに位置するときに、空間光変調素子４４１１で表される画素の光量は最も小さくなる。このようにして画素毎の明暗が調節されて光のパターンが形成される。
【００９１】
空間光変調ユニット４４によって所定のパターンが形成された光は、光学面４７３から出射されて投影光学系４６に入射する。この段階で、すでに投影光学系４６が収容されているチャンバ５０内は、圧力調節機構５０１による減圧処理が施されて大気圧よりも低い圧力環境に設定されている。空間変調された光は減圧された状態のチャンバ５０内を進行し、投影光学系４６が有する対物レンズ４６２を介して基板Ｗの表面に照射される。
【００９２】
このようにして、空間変調された光を基板Ｗの表面に向けて照射させつつ、基板Ｗを光学ユニット４０に対して相対的に移動させる。具体的には、ステージ移動機構２０は、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を主走査方向（−Ｙ軸方向）に沿って移動させる。これによって、基板Ｗの表面には１ストライプ領域が描画される。
【００９３】
１回の主走査が終了すると、ステージ移動機構２０は、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、１ストライプ領域の幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０に対して副走査方向に沿って相対的に移動させる。
【００９４】
１回分の副走査方向のステップ移動が終了すると、再び主走査が行われる。ここでも、光学ユニット４０は、制御部９０からの指示に応じて、パターンデータに応じた空間変調が形成された光を基板Ｗに向けて照射する。これによって、先の主走査で描画された１ストライプ分の描画領域の隣に、さらに１ストライプ分の領域の描画が行われることになる。このように、主走査と副走査とが繰り返して行われることによって、基板Ｗの表面のレジスト層（感光材料層）の全域にパターンが描画されることになる。
【００９５】
この描画で得られるパターン像は潜像であり、描画後にレジスト層の現像と選択的除去が行われることにより、物理的構造としてのレジストパターンが出現する。レジストパターンが得られた後は、レジストパターンの下にある層についての周知の選択的エッチングなどの処理が実行される。
【００９６】
以上のように、本実施形態に係る描画装置１００は、空間光変調ユニット４４が、光を直接受光して変調させるのではなく、エバネッセント光を利用して光を空間変調させることによりパターンが形成される。つまり、三角プリズム４７の内部を進行する光よりも強度の弱いエバネッセント光が各リボン４０１，４０２によって空間変調されることにより、三角プリズム４７の光学面４７３で反射される光を空間変調させる。従って、各リボン４０１，４０２が受ける照射エネルギーは従来よりも削減されるため、空間光変調器４４１の長寿命化を図ることができる。
【００９７】
また、本実施形態では、投影光学系４６の周囲を密閉して覆うチャンバ５０が圧力調節機構５０１に連結されているため、チャンバ５０内の圧力、つまり投影光学系４６の周囲の圧力を大気圧よりも低い圧力環境にしたうえで、投影光学系４６に光を導入させることができる。このため、投影光学系４６を進行する光が空気のゆらぎによる影響を受けることは抑えられ、投影光学系４６が補正制御機構のような大がかりな設備構成を備えずとも、描画対象物上での光の結像位置のずれを抑えることができる。なお、チャンバ５０内の圧力が低いほど、投影光学系４６を進行する光が空気のゆらぎによる影響を受けることは抑えられる。
【００９８】
さらに、本実施形態では、チャンバ５０の上面は三角プリズム４７で構成されており、光学面４７２は、筒状部材４６３の光入射口５１に配置されている。一般的に、空気とは異なって、三角プリズム４７の内部ではゆらぎによる影響は生じない。従って、三角プリズム４７の光学面４７２がチャンバ５０の光入射口５１に配置されることによって、光は三角プリズム４７に入射してから、チャンバ５０から出射するまでの区間において大気圧状態の空気環境を通ることはない。このように、エバネッセント光を空間変調するために空間光変調器４４１に対向して設けられた三角プリズム４７が、チャンバ５０の内部空間に生成された低圧環境と組み合わされることによって、結像位置のずれ防止のための要素としても機能する。
【００９９】
また、エバネッセント光が染み出ている光学面４７３と空間光変調素子４４１１の各リボン４０１，４０２が備える反射面４０１ｆ，４０２ｆとの離間距離を制御することによって、三角プリズム４７内を進行する光の光学面４７３での反射率を調節することができる。従って、光は多彩な空間変調を施すことが可能である。
【０１００】
また、空間光変調器４４１はチャンバ５０の外部の大気空間に設置されているため、空間光変調器４４１がエバネッセント光を空間変調することにより、光は光学面４７３から大気側の空間に抜きだされる。従って、レーザ発振器４１から出射された光が含むノイズ成分についても大気側の空間に抜き出されることとなり、投影光学系４６が収容されたチャンバ５０内に光のノイズ成分が入射することを抑えることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、三角プリズム４７の光学面４７３が、投影光学系４６を収容するチャンバ５０の上蓋を兼ねて構成されている。従って、従来の平板カバーガラスが投影光学系４６の上面を構成する場合と比較して、上蓋の強度が増すこととなる。特に、チャンバ５０内の圧力は大気圧よりも低くなるため、強度を確保することは有効である。
【０１０２】
＜２．変形例＞
本願発明は上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、空間光変調器４４１としてＧＬＶが用いられていたが、空間光変調器４４１はその他の形態であっても構わない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス：テキサスインスツルメンツ社の登録商標）のような変調単位であるマイクロミラーが二次元的に配列された空間光変調器が利用されてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態では、光学ユニット４０は、描画装置１００に搭載されており、基板Ｗの表面にパターンを描画するために用いられていたが、このような形態には限られない。光学ユニット４０は、例えばプロジェクタ（投射型の画像表示装置）など、対象物に対して光を照射する形態の装置に搭載されていても構わない。この場合、空間光変調器４４１がＧＬＶであれば、基準面４００ｆに対する可動リボン４０１の可動反射面４０１ｆと固定リボン４０２の固定反射面４０２ｆとの高さの差を複数段階に調節することで、多階調で画素を表すことができる。
【符号の説明】
【０１０４】
４０ 光学ヘッド
４１ レーザ発振器
４３ 照明光学系
４５ ヘッド部
４６ 投影光学系
４７ 三角プリズム
５０ 圧力チャンバ
５１ 圧力チャンバの光入射口
９０ 制御部
１００ 描画装置
４０１ｆ 可動反射面
４０２ｆ 固定反射面
４４１ 空間光変調器
４７１ 光学面（入射面）
４７２ 光学面（出射面）
４７３ 光学面（反射面）
５０１ 圧力調節機構
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板（以下、単に「基板」と称する）に代表される描画対象物に対して光を照射することで、パターンを描画対象物の表面に直接描画する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを形成するにあたって、光源とフォトマスクを用いて当該感光材料を面状に露光する露光装置が周知である。これに対して、近年では、フォトマスクを用いず、ＣＡＤデータ等で変調した光ビームによって基板上の感光材料を走査することにより、当該感光材料に直接パターンを描画する描画装置（直接描画装置）が注目されている。直接描画装置は、感光材料への光ビームを画素単位でオン／オフ変調するための空間光変調器を備える。反射型の空間光変調器では、光源から供給される光ビームを反射して基板上に与えるオン状態と、光ビームを基板の外部に向けて反射あるいは拡散させるオフ状態とを、描画パターンを表現した制御信号によって画素単位で切り換える。
【０００３】
ところで、このような空間光変調器が光源からの光に照射され続けると、空間光変調器の被照射面が劣化して、所望の状態に光を空間変調させることができなくなる。被照射面が劣化した空間光変調器は交換しなければならないため、空間光変調器が劣化するまでの使用時間を長くして、交換の頻度をより少なくし、交換作業の手間を軽減することが望まれる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、散乱フォイルを１次元に配列した、空間光変調器と同様の構成を有する光スイッチが開示されている。散乱フォイルの近傍にはガラス板が設けられており、電圧が印加されない状態では、散乱フォイルはガラス板に接している。一方、電圧が散乱フォイルに印加されると、散乱フォイルはガラス板から一定の距離をおいて離れ、ガラス板の内部を進行する光はガラス板の表面で全反射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５３０９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術を描画装置に適用した場合、電圧が印加された状態の空間光変調器は上記ガラス板のような光学部材に接触しないため、光源からの光が空間光変調器に入射することはない。しかしながら、電圧が印加されていない状態の空間光変調器は上記光学部材に接しており、光源からの光を受け続けることとなる。
【０００７】
また、空間光変調器によって空間変調された光は投影光学系を介して基板の表面に照射される。このとき、投影光学系の内部を進行する光は空気のゆらぎによる影響を受けて、基板上の結像位置がずれるおそれがある。結像位置を補正しようにも、サイズを小さくする要請がある投影光学系に補正制御系を搭載することは難しい。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、空間光変調器の長寿命化を図るとともに、空間光変調器で空間変調された光が空気のゆらぎによる影響を受けることを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、第１の発明は、所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光が描画対象物を走査して前記描画対象物の表面に前記パターンを形成する描画装置であって、光源と、光学的な透明体を用いて構成され、前記光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動手段と、を備え、前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明に係る描画装置であって、前記光変調素子が前記圧力チャンバの外部に設けられている。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明に係る描画装置であって、前記透明体が前記圧力チャンバの前記光入射口に固定されたプリズムである。
【００１２】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る描画装置であって、前記光変調素子が有する前記変調面は、前記光源からの光を反射する反射面である。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明に係る描画装置であって、前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している。
【００１４】
第６の発明は、所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光を描画対象物上に照射する光学ユニットであって、光学的な透明体を用いて構成され、光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、を備え、前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明に係る光学ユニットであって、前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している。
【００１６】
第８の発明は、光を照射して描画対象物表面にパターンを描画する描画方法であって、光源によって生成された光を光学的な透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光反射工程と、前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向した光変調ユニットを使用し、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調工程と、内部の圧力を大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容された光学系を使用し、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面に導く導光工程と、前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動工程と、を備え、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に前記透明体の前記出射面が配置された状態で、前記透明体の前記出射面からの前記光を前記内部空間に進行させる。
【発明の効果】
【００１７】
第１ないし第８の発明によれば、光変調ユニットは、光変調素子が有する変調面が透明体の反射面と光の波長程度の離間距離をおいて設置されている。従って、この光変調素子は、透明体の反射面から透明体の外部に染み出るエバネッセント光を変調することが可能である。このエバネッセント光を空間変調すると、透明体の反射面で反射される光も空間変調される。エバネッセント光は透明体内部を通る光よりも強度が弱いため、光変調素子が受ける照射エネルギーは削減され、光変調素子の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
また、空間変調された光は、大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバ内にその一部が収容された光学系を使用しつつ、当該圧力チャンバの内部空間を通して描画対象物の表面へと導かれる。圧力チャンバ内の圧力を大気圧よりも低くしておくことによって、光学系を進行する光が空気によるゆらぎの影響を受けることが抑えられるため、描画対象物表面での結像位置がずれることを抑えられる。
【００１９】
一方、空気とは異なって、上記の光学的な透明体の内部では、ゆらぎという問題は生じない。従って、上記透明体からの光の出射面を圧力チャンバの光入射口に配置することによって、空間変調された光は、圧力チャンバから出射するまでの区間において大気圧状態の空気環境（つまり大きなゆらぎを生じさせる媒質内）を通ることはない。このように、エバネッセント光の空間変調のために変調素子に対向して設けた透明体が、圧力チャンバによる低圧環境と組み合わされることにより、結像位置のずれ防止のための要素としても機能する。
【００２０】
特に、第２の発明によれば、光変調素子が圧力チャンバの外部に設けられているため、光のノイズ成分が圧力チャンバ内に入射することを抑えることができる。
【００２１】
特に、第３の発明によれば、透明体がプリズムであって、圧力チャンバの光入射面に固定されているため、圧力チャンバの剛性を高めることができる。
【００２２】
特に、第５および第７の発明によれば、光変調ユニットは、可動単位素子と固定単位素子とが交互に配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有しており、可動単位素子と固定単位素子との上下間隔を制御することができる。従って、光学部材の反射面で反射される光の反射率を自在に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る描画装置１００の正面図である。
【図２】描画装置１００の平面図である。
【図３】ヘッド部４５の各構成例を示す図である。
【図４】空間光変調器４４１の構成例を模式的に示す図である。
【図５】電圧がオフされている状態の空間光変調素子４４１１を示す図である。
【図６】電圧がオンされている状態の空間光変調素子４４１１を示す図である。
【図７】描画装置１００で実行される一連の処理の流れを示す図である。
【図８】光の反射率と離間距離との関係を示す図である。
【図９】描画処理時における電圧がオフされている状態の空間光変調器４４１と三角プリズム４７の位置関係を示す図である。
【図１０】描画処理時における電圧がオフされている状態の空間光変調器４４１の断面図である。
【図１１】描画処理時における電圧がオンされている状態の空間光変調器４４１と三角プリズム４７の位置関係を示す図である。
【図１２】描画処理時における電圧がオンされている状態の空間光変調器４４１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２５】
＜１．本発明の実施形態＞
＜１−１．描画装置１００の構成＞
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る描画装置１００の構成を示した正面図及び平面図である。描画装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に光を照射して、パターンを描画する装置（いわゆる直接描画装置）である。なお、基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板のいずれでもよい。図示例では円形の半導体基板のための描画装置となっている。
【００２６】
描画装置１００は、本体フレーム１０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部と本体フレーム１０１の外側である本体外部とに各種の構成要素を配置した構成となっている。
【００２７】
描画装置１００の本体内部は、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とに区分されている。処理領域１０２には、主として、ステージ１０、ステージ移動機構２０、ステージ位置計測部３０、光学ユニット４０、およびアライメントユニット６０が配置される。各構成要素については、後に詳述している。一方、受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０が配置される。
【００２８】
また、描画装置１００の本体外部には、アライメントユニット６０に照明光を供給する照明ユニット６１が配置される。また、本体外部には、描画装置１００が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。
【００２９】
なお、描画装置１００の本体外部で、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。受け渡し領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。
【００３０】
以下において、描画装置１００を構成する各部の構成について説明する。
【００３１】
＜ステージ１０＞
ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。
【００３２】
＜ステージ移動機構２０＞
ステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、及び回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、及び主走査機構２５は、制御部９０に電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させる。
【００３３】
回転機構２１は、支持プレート２２上で、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転させる。
【００３４】
副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた図示しない移動子とベースプレート２４の上面に敷設された図示しない固定子とにより構成されたリニアモータ２３ａを有している。また、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向に延びる一対のガイド部２３ｂが設けられている。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、ベースプレート２４上のガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向に移動する。
【００３５】
主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子と描画装置１００の基台１０６上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台１０６との間には、主走査方向に延びる一対のガイド部２５ｂが設けられている。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。
【００３６】
＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ１０の位置を計測する機構により構成することができる。
【００３７】
＜アライメントユニット６０＞
アライメントユニット６０は、基板Ｗの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット６０は、照明ユニット６１のほか、鏡筒、対物レンズ、およびＣＣＤイメージセンサ（いずれも図示省略）を備える。アライメントユニット６０が備えるＣＣＤイメージセンサは、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。
【００３８】
照明ユニット６１は、鏡筒とファイバ６０１を介して接続され、アライメントユニット６０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット６１から延びるファイバ６０１によって導かれる光は、鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサで受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサは、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。なお、アライメントユニット６０はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。
【００３９】
＜制御部９０＞
制御部９０は、各種の演算処理を実行しつつ、描画装置１００が備える各部の動作を制御する。制御部９０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶する記憶部（例えばハードディスク）、各種表示を行うディスプレイ、キーボード及びマウスなどで構成される入力部、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部、等を備えるコンピュータにより構成される。コンピュータにインストールされたプログラムに従って、コンピュータが動作することにより、当該コンピュータが描画装置１００の制御部９０として機能する。制御部９０で実現される各機能部は、コンピュータによってプログラムが実行されることにより実現されてもよいし、専用のハードウェアによって実現されてもよい。
【００４０】
制御部９０が備える記憶部には、基板Ｗに描画すべきパターンを記述したデータ（パターンデータ）が格納される。パターンデータは、例えば、ＣＡＤを用いて生成されたＣＡＤデータであり、回路パターンなどを表現している。制御部９０は、基板Ｗに対する一連の処理に先立ってパターンデータを取得して記憶部に格納している。なお、パターンデータの取得は、例えばネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することにより行われてもよいし、記録媒体から読み取ることにより行われてもよい。
【００４１】
＜光学ユニット４０＞
光学ユニット４０は、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に光を照射して描画するための機構である。光学ユニット４０は、ステージ１０及びステージ移動機構２０を跨ぐようにして基台１０６上に架設されたフレーム１０７に設けられる。
【００４２】
光学ユニット４０は、レーザ発振器４１、レーザ駆動部４２、照明光学系４３、およびヘッド部４５を備える。レーザ発振器４１は、光源としてレーザ光を出射する機能を有しており、レーザ駆動部４２によって駆動される。
【００４３】
照明光学系４３は、レーザ発振器４１から出射された光（スポットビーム）を、強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光であるラインビーム）にする。このような照明光学系４３によってラインビームにされた光は、パターンデータに応じた空間変調が施されてから基板Ｗの主面に照射される。ヘッド部４５は、フレーム１０７の＋Ｙ側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容されている。ヘッド部４５の構成については、後に詳細に説明する。これらの各部４１，４２，４３は、フレーム１０７の天板を形成するボックス内部に配置される。また、これらの各部４１，４２，４３は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。
【００４４】
図３は、ヘッド部４５の構成を模式的に示す図である。本実施形態に係るヘッド部４５は、三角プリズム４７で構成された光学部材、空間光変調ユニット４４、および投影光学系４６を主たる構成としている。ヘッド部４５が備える空間光変調ユニット４４、投影光学系４６は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指令信号に応じて動作する。なお、図３で示される一点鎖線の矢印は、照明光学系４３から出射されてヘッド部４５内を進行する光を表すものとする。
【００４５】
＜光学部材（三角プリズム４７）＞
光学部材は、光学的な透明体を用いて構成される。なお、透明体とは透明な固体光学素子のことであって、典型例としてプリズムが挙げられる。また、光学部材は、上記透明体と共に、例えば透明体を保持する部材などを含めた構成であってもよい。本実施形態では、三角プリズム４７が光学部材として使用される。
【００４６】
三角プリズム４７は、三角柱状の形状であって、例えば二酸化ケイ素などによって構成されている。三角プリズム４７は外縁部を構成する面のうち、矩形の面である光学面４７１、光学面４７２、および光学面４７３を有している。光学面４７１は、照明光学系４３からの光が入射する入射面であって、光の進行方向に直交している。また、光学面４７２は、このような光学面４７１に対して直角に配置された面であるとともに、光学面４７１から三角プリズム４７内に入射した光を三角プリズム４７の外部に出射する出射面である。光学面４７１に入射して三角プリズム４７内に取り込まれた光は、三角プリズム４７の内側から、光が全反射する臨界角よりも大きな角度で光学面４７３に照射される。光学面４７３で全反射された光は進行方向を下方に変えて、光学面４７２から三角プリズム４７外部へと出射される。
【００４７】
本実施形態では、三角プリズム４７が備える光学面４７３で光を全反射させることによって、光学面４７３の外側の空間、つまり三角プリズム４７の外部の大気空間に染み出すエバネッセント光を利用して、描画パターン形成に用いられる光の空間変調を行うものである。なお、エバネッセント光を利用した空間変調については後に詳述する。
【００４８】
＜投影光学系４６＞
投影光学系４６は、三角プリズム４７から出射された光を、基板Ｗの表面に導いて、基板Ｗの表面に結像させる機能を有する。投影光学系４６は、例えば結像レンズ４６１，対物レンズ４６２などで構成されるが、この他にも不図示の要素として、ゴースト光を遮断する遮光板、所定方向の光を遮断する絞り板、およびその他のレンズなどの光学要素が設置されている。
【００４９】
結像レンズ４６１は、筒状部材４６３の内部に収容されている。一方、対物レンズ４６２は筒状部材４６３の開口下端部に設けられた対物レンズ支持体４６４に取り付けられており、筒状部材４６３の外部に露出している。つまり、投影光学系４６は、その一部の周囲を筒状部材４６３で覆われている。筒状部材４６３の下端は、対物レンズ支持体４６４によって塞がれており、対物レンズ支持体４６４と筒状部材４６３の下面とが真空シール４６７ｂを介して接触している。
【００５０】
また、筒状部材４６３の開口上端部は、三角プリズム４７の光学面４７２によって塞がれており、筒状部材４６３の上面と光学面４７２とは、真空シール４６７ａを介して接触し、固定されている。つまり、光学面４７２が筒状部材４６３の上蓋として機能している。
【００５１】
このように、筒状部材４６３、対物レンズ支持体４６４、および三角プリズム４７がチャンバ５０を構成しており、投影光学系４６の一部である結像レンズ４６１がチャンバ５０の内部空間に収容されている。三角プリズム４７が備える光学面４７２は、チャンバ５０の内部空間における光入射口５１に配置されているため、三角プリズム４７の光学面４７２から出射された光は、チャンバ５０の内部空間に少なくとも一部が収容された投影光学系４６を通って基板Ｗの表面に導かれる。なお、投影光学系４６は完全にチャンバ５０の内部空間に収容されていても構わない。その場合、筒状部材４６３の開口下端部は、対物レンズ４６２から出射される光を通過させることが可能な部材で塞がれる。
【００５２】
このようなチャンバ５０を構成する筒状部材４６３には側口４６８が設けられている。側口４６８はチャンバ５０の外部に設置された、例えば真空ポンプなどで構成される圧力調節機構５０１とホース配管５０２を介して連結されている。また、筒状部材４６３に設けられた側口４６８とホース配管５０２とは、真空シール４６７ｃを介して接する構造となっている。つまり、チャンバ５０の内部空間は真空シール４６７ａ，４６７ｂ，４６７ｃによって密閉状態とされている。このため、チャンバ５０内の圧力は、圧力調節機構５０１の駆動によって、大気圧よりも低い圧力に減圧される。なお、圧力調節機構５０１は、チャンバ５０内を真空状態にするまで減圧することができる。
【００５３】
＜空間光変調ユニット４４＞
空間光変調ユニット４４は、電気的な制御によって入射光を空間変調させる空間光変調器４４１を備える。一般に、光の空間変調とは、光の進行方向（光軸方向）や、光量の空間的な分布状態などを変化させることを指す。本実施形態では、空間光変調ユニット４４がエバネッセント光を空間変調することで、照明光学系４３から出射した線状の光（ラインビーム）も空間変調されることを利用するものである。つまり、光が照射される状態と光が照射されない状態との間で２値的な変調がパターンを構成する画素毎に行われる。
【００５４】
空間光変調器４４１は、例えば回折格子型の空間光変調器、例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーティングライトバルブ：シリコンライトマシーンズ社（米国カリフォルニア州サンノゼ）の登録商標）等を利用して構成される。回折格子型の空間光変調器は、格子の深さを変更可能な回折格子であり、例えば、半導体装置製造技術を用いて製造される。
【００５５】
ＧＬＶを用いた空間光変調器４４１の構成について、図４を参照しながら模式的に説明する。より具体的には、空間光変調器４４１は、基板４００上に、変調面を有する可動リボン４０１と変調面を有する固定リボン４０２とが、その長手方向を互いに平行して各々交互に複数配列された構成を備えている。また、各リボン４０１，４０２の短尺方向に沿う幅は、略同一とされてもよいし、コントラストや反射率を考慮して、微量に異なるものとされてもよい。なお、可動リボンは可動単位素子、固定リボンは固定単位素子にそれぞれ相当する。また、以下において、可動リボン４０１と固定リボン４０２とをまとめて「リボン４０１，４０２」と称する場合がある。
【００５６】
ここで、互いに隣接する可動リボン４０１と固定リボン４０２とを「リボン対４０３」とすると、互いに隣接する３個以上（本実施形態では４個）のリボン対４０３によって形成されるリボン対集合４０４が、描画されるパターンの１つの画素（画素単位）に対応する。すなわち、１個のリボン対集合４０４が１つの画素に対応する空間光変調素子４４１１を構成する。
【００５７】
空間光変調素子４４１１の構成について、図５、図６を参照しながらより詳細に説明する。各リボン４０１，４０２の表面はアルミニウム等によって構成された帯状の反射面を形成する。なお、本実施形態では反射面が変調面に相当する。固定リボン４０２は、スペーサ（図示省略）を介して基板４００上に配設されており、基板４００から一定の距離だけ離間した位置に固定されている。従って、固定リボン４０２の表面は、基板４００の表面（以下、「基準面４００ｆ」という）と平行な姿勢で基準面４００ｆに対して固定された固定反射面４０２ｆを形成する。
【００５８】
一方、可動リボン４０１は、固定リボン４０２と同じ位置（すなわち、基準面４００ｆから一定の距離だけ離間した位置）と、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置との間で移動可能とされている。従って、可動リボン４０１の表面は、基準面４００ｆと平行な姿勢を維持しつつ基準面４００ｆに対して移動可能な可動反射面４０１ｆを形成する。つまり、空間光変調器４４１は、複数の固定反射面４０２ｆと複数の可動反射面４０１ｆとが交互に一次元に配列された構成となっている。なお、以下において、固定反射面４０２ｆと可動反射面４０１ｆとをまとめて「反射面４０１ｆ，４０２ｆ」と称する場合がある。
【００５９】
空間光変調素子４４１１の動作は、可動リボン４０１と基板４００とに印加する電圧のオン／オフで制御される。
【００６０】
電圧がオフの状態では、可動リボン４０１は、基準面４００ｆとの離間距離が固定リボン４０２と等しい位置にあり、可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとが面一になる。つまり、空間光変調素子４４１１の表面は平面となっている。一般的に、光がこのような状態の空間光変調素子４４１１に入射すると、その入射光Ｌ１は回折せずに正反射する。これにより、正反射光（０次光）Ｌ２が発生する。
【００６１】
一方、電圧がオンの状態では、可動リボン４０１は、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置にあり、可動反射面４０１ｆが固定反射面４０２ｆよりも基準面４００ｆの側に引き下がった状態となる。つまり、電圧がオンの状態では、空間光変調素子４４１１の表面には、平行な溝が周期的に並んで複数本形成される。この状態で、空間光変調素子４４１１に光が入射すると、可動反射面４０１ｆで反射される反射光と、固定反射面４０２ｆで反射される反射光との間に光路差が生じる。ただし、空間光変調素子４４１１では、以下に説明するように、この光路差が光路差ｄ＝（ｎ＋１／２）λ（ただし、λは入射光Ｌ１の波長、ｎは任意の整数値である）となるようにされている。従って、正反射光（０次光）は打ち消しあって消滅し、他の次数の回折光（±１次回折光、及びさらに高次の回折光）Ｌ３が発生する。
【００６２】
なお、上述のように電圧がオフの時に可動リボン４０１と固定リボン４０２とが等しい位置（基準面４００ｆから等しい距離だけ離間した位置であり、０次光が発生する位置）となる状態が形成されるとしたが、電圧と各リボン４０１，４０２の位置との関係は、必ずしもこれに限られるものではなく、任意の電圧時に、等しい位置（０次光が発生する位置）となり、また、別の電圧時に、１次回折光が発生する位置となるように構成してもよい。
【００６３】
光路差ｄは、電圧がオンされた状態での可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとの離間距離Ｄｆ、入射光Ｌ１の波長λ、及び入射光Ｌ１の入射角αを用いて（式１）で規定される。ただし、「入射光Ｌ１の入射角α」は、入射光Ｌ１の光軸と、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向とがなす角度をいう。
【００６４】
ｄ＝２Ｄｆ・ｃｏｓα ・・・（式１）
つまり、空間光変調素子４４１１では、離間距離Ｄｆ及び入射光Ｌ１の入射角αは、（式２）の関係を満たす値に調整されている。
【００６５】
（ｎ＋１／２）λ＝２Ｄｆ・ｃｏｓα ・・・（式２）
ただし、空間光変調素子４４１１に入射する入射光Ｌ１の光軸は、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向に対して角度αだけ傾斜して、かつリボン４０１，４０２の配列方向（すなわち、各リボン４０１，４０２の長手方向と直交する方向）に垂直とされる。
【００６６】
空間光変調器４４１は、空間光変調器４４１が備える複数の空間光変調素子４４１１各々に対して独立に電圧を印加可能なドライバ回路ユニット４４１２を備える。各空間光変調素子４４１１の表面状態は、ドライバ回路ユニット４４１２から当該空間光変調器４４１に印加される電圧（以下、「入力電圧」という）に応じて、０次光Ｌ２を出射する状態と１次、及び更に高次の回折光Ｌ３（±１次回折光、±２次回折光、±３次回折光・・・）を出射する状態との間で切り替えられる。
【００６７】
ドライバ回路ユニット４４１２は制御部９０と接続されており、制御部９０からの指示に応じて、指示された空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加する。つまり、制御部９０がパターンデータに基づいてドライバ回路ユニット４４１２に変調信号を送信する。変調信号に基づいてドライバ回路ユニット４４１２が空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加することで入射光Ｌ１にパターンデータに応じた空間変調を形成することができる。
【００６８】
以上が、ＧＬＶが空間光変調器４４１である場合の一般的な光の変調方法である。本実施形態でのＧＬＶを用いた光の変調方法については、後に詳述する。
【００６９】
本実施形態では、空間光変調器４４１がチャンバ５０の外部であって、三角プリズム４７の近傍に設置されている。具体的には、空間光変調器４４１が備える各リボン４０１，４０２の反射面４０１ｆ，４０２ｆが、離間距離をおいて三角プリズム４７が備える光学面４７３に対向している。なお、離間距離は、三角プリズム４７の光学面４７１から入射する光の波長程度の長さである。
【００７０】
空間光変調器４４１は、三角プリズム４７が備える三角面に直交する方向と複数のリボン４０１，４０２の配列方向とが沿う状態で設置されている。具体的には、各リボン４０１，４０２の長手方向が、三角プリズム４７の外縁部を構成する三角面の斜辺の方向に沿う向きで設置されている。空間光変調器４４１は空間光変調器４４１が有する基板４００の部分で周囲の保持部材と固定されている。
【００７１】
照明光学系４３から出射された線状の光は、光束断面の長手方向が複数のリボン４０１，４０２の配列方向に沿う向きで光学面４７１に入射する。従って、光学面４７３にて反射された後の線状の光は、光束断面の長手方向が基板Ｗの搬送方向と直交する状態である。なお、空間光変調器４４１の設置の向きについては、必ずしも上記態様に限られるものではない。例えば、各リボン４０１，４０２の配列方向が三角プリズム４７の外縁部を構成する三角面の斜辺に沿うように設けられていてもよい。このとき、照明光学系４３から出射される線状の光は、光束断面の長手方向が光学面４７２に直交する方向と一致する向きで光学面４７１に入射する。
【００７２】
空間光変調器４４１が備える空間光変調素子４４１１の個数をＮ個とすると、空間光変調器４４１からは、副走査方向に沿うＮ画素分の空間変調された光、すなわち、互いに平行でかつ個別に空間変調されたＮ本の単位光ビームの集合が出射されることになる。光学ユニット４０は、副走査方向に沿うＮ画素分の空間変調された光を断続的に照射し続けながら（すなわち、基板Ｗの表面にパルス光を繰り返して投影し続けながら）、主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って基板Ｗに対して相対的に移動する。光学ユニット４０が主走査方向に沿って基板Ｗを１回横断すると、基板Ｗの表面に、副走査方向に沿ってＮ画素分の幅を持つ１本のパターン群（１ストライプ領域）が描画されることになる。
【００７３】
＜１−２．処理の流れ＞
＜１−２−１．全体の流れ＞
描画装置１００で実行される一連の処理の流れについて説明する。なお、描画装置１００で処理対象となる基板Ｗには、図示しない複数のアライメントマークが形成されている。アライメントマークは、例えば、基板Ｗの前後方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの前後方向に沿う長尺のマーク部分）と、基板Ｗの左右方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの査収方向に沿う長尺のマーク部分）とが重ねられた十字状のマークである。
【００７４】
図７は、描画装置１００によって実行される一連の処理の流れを示す図である。
【００７５】
搬送装置７０が処理対象の基板Ｗを搬入してステージ１０上に載置すると、当該基板Ｗに対する一連の処理が開始される（ステップ１）。
【００７６】
まず、アライメントユニット６０の下方に、基板Ｗのアライメントマークの形成位置が置かれるように基板Ｗを移動させる。基板Ｗが目標位置まで移動させられると、アライメントユニット６０は、制御部９０からの指示に応じて、基板Ｗの表面を撮像する（ステップＳ２）。
【００７７】
続いて、ステージ１０の位置調整が行われる（ステップＳ３）。この処理では、制御部９０は、まず、ステップＳ２で得られた複数の撮像データに基づいて、ステージ位置計測部３０及びステージ移動機構２０を制御してステージ１０の位置を調整する。なお、ステップＳ３の処理は、光学ユニット４０に対する基板Ｗの位置が調整されるようにパターンデータを修正することで対応してもよい。すなわち、ステップＳ３の処理は、ステージ１０の位置を調整するのではなく、パターンデータを補正処理することにより行われてもよい。
【００７８】
続いて、パターンデータの補正処理が行われる（ステップＳ４）。この処理では、制御部９０は、まずステップＳ２で得られた複数の撮像データからアライメントマークの位置を検出する。そして、当該検出位置の理想位置（基板Ｗが変形していない場合に検出されるべきアライメントマークの位置）からのズレの幅をズレ量として検出する。パターンデータに記述されるパターンを検出されたズレ量分だけずらすように修正することによって、パターンデータに記述されるパターンを、基板Ｗと同じように変形させる。なお、この処理は、ステップＳ３の処理と並行して行われてもよい。
【００７９】
ステップＳ３及びステップＳ４の処理が完了すると、ステップＳ４で得られた修正されたパターンデータに基づいて、基板Ｗに対するパターンの描画処理が行われる（ステップＳ５）。この処理については、後にさらに具体的に説明する。
【００８０】
基板Ｗに対するパターンの描画処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出し、当該基板Ｗに対する一連の処理が終了する（ステップＳ６）。
【００８１】
＜１−２−２．描画処理＞
描画装置１００で実行されるパターンの描画処理について説明する。
【００８２】
レーザ駆動部４２の駆動によってレーザ発振器４１から出射された光は、照明光学系４３にて線状の光となり、三角プリズム４７の光学面４７１に入射する。光学面４７１に入射し、三角プリズム４７の内部に取り込まれた光は、三角プリズム４７の内部を直進し、光学面４７３に臨界角よりも大きい角度で入射する。このため、光は光学面４７３にて全反射されて、三角プリズム４７の内部での進行方向を下方に変えて光学面４７２から投影光学系４６に向けて出射される。
【００８３】
このような光が全反射されている光学面４７３から三角プリズム４７の外部に向かって、エバネッセント光が生成される。具体的には、光学面４７３を境界面として、光が全反射される三角プリズム４７の内部空間とは反対側の大気中の空間に、所定の範囲にわたって線状の光の浸透領域が形成される。以下において、このような領域をエバネッセント領域８０と称する。なお、図９、図１０、図１１、図１２では理解を容易にするため、エバネッセント領域８０は梨地で示されている。また、図１０、図１２ではエバネッセント領域は矩形領域として示されているが、実際は矩形領域に限られるものではない。
【００８４】
エバネッセント領域８０は、光の波長ほどの長さにわたる厚みを有しており、光学面４７３からの距離が離れるほど、エバネッセント光の強度は指数関数的に減衰する。
【００８５】
エバネッセント領域８０内に物質が存在すると、エバネッセント光は当該物質の表面で散乱または屈折して、光学面４７３と当該物質との距離に応じた強度の散乱光又は屈折光に転換されることとなる。これによって、転換されたエバネッセント光に対応する光学面４７３の反射位置では、光の全反射が阻止されることとなり、転換された光の分だけ光学面４７３での反射率が減衰する。つまり、エバネッセント光が物質によって空間変調されることにより、それまで光学面４７３で三角プリズム４７の内部に全反射していた光が、三角プリズム４７の外側の大気空間に抜き出されることとなる。
【００８６】
図８は、一例として、光の波長が３５５ｎｍであって、エバネッセント領域が生じているときの光学的な透明体（二酸化ケイ素）の光学面と物体（酸化アルミニウム）との距離（離間距離）と、透明体の光学面での光の反射率と、の関係が示されている。なお、図８では、上側の線がＳ偏光成分を、下側の線がＰ偏光成分を表している。光学面と物体との距離が波長以上に離れている場合は、Ｓ偏光成分、Ｐ偏光成分共に、光学面での光の反射率は１００％であって全反射している。一方、物体が光学面に近づいて、離間距離が小さくなるほど反射率は小さくなる。このように、エバネッセント領域内では、光学面に物体が近づくほど、当該物体に対応する光学面での光の反射率は小さくなり光量が減少する。
【００８７】
図９、図１０、図１１、図１２は、光学面４７３と空間光変調ユニット４４との位置関係および空間光変調ユニット４４の動作の様子を簡略的に表した図である。空間光変調ユニット４４は、空間光変調器４４１のみが記載されているが、実際は周囲を保持部材によって保持されている。なお、図９、図１１では理解を容易にするため、各リボン４０１，４０２は変位する部分が概略的に記載されているが、実際は、各リボン４０１，４０２の長手方向における両端に基板４００との接続部が存在する。また、同様に理解を容易にするため、空間光変調器４４１は、三角プリズムが有する三角面の斜辺に沿って拡大され、光学面４７３全体を覆うようにして記載されているが、実際は、図３に示されるように三角プリズム４７の光学面４７３の部分領域を覆うようにして、空間光変調器４４１は設置されている。また、図９、図１１では、１点鎖線で表された矢印の方向に沿って光学面４７３に入射した光が、光学面４７３で反射され下方に進行しており、幅ＷＬが線状である光の光束断面の長手方向の幅を表している。
【００８８】
図９は電圧が印加されていない状態の空間光変調器４４１が示されており、図１０は図９における断面Ａが示されている。各リボン４０１，４０２はエバネッセント領域８０内で、エバネッセント光と干渉可能な位置に配設されている。具体的に、電圧がオフの状態では、可動リボン４０１の可動反射面４０１ｆと固定リボン４０２の固定反射面４０２ｆとが基準面４００ｆに対して同じ高さである。従って、可動リボン４０１と固定リボン４０２とが備える反射面４０１ｆ，４０２ｆ各々がエバネッセント光を反射して空間変調させることとなる。この結果、本来であれば三角プリズム４７内の光学面４７３で全反射される光は、各リボン４０１，４０２の反射面４０１ｆ，４０２ｆと光学面４７３との離間距離に応じた反射率で反射されることとなり、全反射が阻止される。光学面４７３で反射されていた光は光量が減少するため、このような可動リボン４０１および固定リボン４０２で構成された空間光変調素子４４１１によって表される画素は最も暗くなる。なお、エバネッセント光は反射面４０１ｆ，４０２ｆによって反射されることで反射光となり、三角プリズム４７内に入射する可能性があるが、最終的に基板Ｗの表面を露光するほどには至らない。
【００８９】
図１１は電圧が印加されている状態の空間光変調器４４１が示されており、図１２は図１１における断面Ｂが示されている。電圧がオンの状態では、基準面４００ｆに対する可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとの高さに差が生じており、固定リボン４０２は上記電圧がオフの状態と位置が変わらないが、可動リボン４０１は基準面４００ｆ側に変位している。この結果、可動リボン４０１の可動反射面４０１ｆは、エバネッセント領域８０から外れた、エバネッセント光と干渉不可能な位置に移動する。従って、エバネッセント光が可動反射面４０１ｆで反射されることはなく、可動反射面４０１ｆに対向する光学面４７３の位置では大気側の空間に光が抜き出されない。つまり、当該位置での光は三角プリズム４７内に全反射された状態が維持される。一方、固定反射面４０２ｆは、エバネッセント光を反射して空間変調させるため、固定反射面４０２ｆに対向する光学面４７３の位置では全反射が阻止される。つまり、固定反射面４０２ｆと光学面４７３との離間距離に応じた反射率で、三角プリズム４７内の光は反射されるため、光量は減少する。従って、このような可動リボン４０１および固定リボン４０２で構成された空間光変調素子４４１１によって表される画素は最も明るくなる。
【００９０】
このように、本実施の形態では、空間光変調ユニット４４の各リボン４０１，４０２が光源からの光を直接受けてパターンを形成するのではなく、空間光変調ユニット４４がエバネッセント光を空間変調することで、三角プリズム４７内部を進行する光の空間変調を行うものである。具体的には、空間光変調素子４４１１の可動リボン４０１が電圧の印加によって変位し、可動反射面４０１ｆがエバネッセント領域８０から外れたときに、このような空間光変調素子４４１１で表される画素の光量は最も大きくなる。また、可動リボン４０１に電圧が印加されず、エバネッセント領域８０内で固定反射面４０２ｆと可動反射面４０１ｆとが同じ高さに位置するときに、空間光変調素子４４１１で表される画素の光量は最も小さくなる。このようにして画素毎の明暗が調節されて光のパターンが形成される。
【００９１】
空間光変調ユニット４４によって所定のパターンが形成された光は、光学面４７３から出射されて投影光学系４６に入射する。この段階で、すでに投影光学系４６が収容されているチャンバ５０内は、圧力調節機構５０１による減圧処理が施されて大気圧よりも低い圧力環境に設定されている。空間変調された光は減圧された状態のチャンバ５０内を進行し、投影光学系４６が有する対物レンズ４６２を介して基板Ｗの表面に照射される。
【００９２】
このようにして、空間変調された光を基板Ｗの表面に向けて照射させつつ、基板Ｗを光学ユニット４０に対して相対的に移動させる。具体的には、ステージ移動機構２０は、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を主走査方向（−Ｙ軸方向）に沿って移動させる。これによって、基板Ｗの表面には１ストライプ領域が描画される。
【００９３】
１回の主走査が終了すると、ステージ移動機構２０は、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、１ストライプ領域の幅に相当する距離だけ移動させることによって、基板Ｗを光学ユニット４０に対して副走査方向に沿って相対的に移動させる。
【００９４】
１回分の副走査方向のステップ移動が終了すると、再び主走査が行われる。ここでも、光学ユニット４０は、制御部９０からの指示に応じて、パターンデータに応じた空間変調が形成された光を基板Ｗに向けて照射する。これによって、先の主走査で描画された１ストライプ分の描画領域の隣に、さらに１ストライプ分の領域の描画が行われることになる。このように、主走査と副走査とが繰り返して行われることによって、基板Ｗの表面のレジスト層（感光材料層）の全域にパターンが描画されることになる。
【００９５】
この描画で得られるパターン像は潜像であり、描画後にレジスト層の現像と選択的除去が行われることにより、物理的構造としてのレジストパターンが出現する。レジストパターンが得られた後は、レジストパターンの下にある層についての周知の選択的エッチングなどの処理が実行される。
【００９６】
以上のように、本実施形態に係る描画装置１００は、空間光変調ユニット４４が、光を直接受光して変調させるのではなく、エバネッセント光を利用して光を空間変調させることによりパターンが形成される。つまり、三角プリズム４７の内部を進行する光よりも強度の弱いエバネッセント光が各リボン４０１，４０２によって空間変調されることにより、三角プリズム４７の光学面４７３で反射される光を空間変調させる。従って、各リボン４０１，４０２が受ける照射エネルギーは従来よりも削減されるため、空間光変調器４４１の長寿命化を図ることができる。
【００９７】
また、本実施形態では、投影光学系４６の周囲を密閉して覆うチャンバ５０が圧力調節機構５０１に連結されているため、チャンバ５０内の圧力、つまり投影光学系４６の周囲の圧力を大気圧よりも低い圧力環境にしたうえで、投影光学系４６に光を導入させることができる。このため、投影光学系４６を進行する光が空気のゆらぎによる影響を受けることは抑えられ、投影光学系４６が補正制御機構のような大がかりな設備構成を備えずとも、描画対象物上での光の結像位置のずれを抑えることができる。なお、チャンバ５０内の圧力が低いほど、投影光学系４６を進行する光が空気のゆらぎによる影響を受けることは抑えられる。
【００９８】
さらに、本実施形態では、チャンバ５０の上面は三角プリズム４７で構成されており、光学面４７２は、筒状部材４６３の光入射口５１に配置されている。一般的に、空気とは異なって、三角プリズム４７の内部ではゆらぎによる影響は生じない。従って、三角プリズム４７の光学面４７２がチャンバ５０の光入射口５１に配置されることによって、光は三角プリズム４７に入射してから、チャンバ５０から出射するまでの区間において大気圧状態の空気環境を通ることはない。このように、エバネッセント光を空間変調するために空間光変調器４４１に対向して設けられた三角プリズム４７が、チャンバ５０の内部空間に生成された低圧環境と組み合わされることによって、結像位置のずれ防止のための要素としても機能する。
【００９９】
また、エバネッセント光が染み出ている光学面４７３と空間光変調素子４４１１の各リボン４０１，４０２が備える反射面４０１ｆ，４０２ｆとの離間距離を制御することによって、三角プリズム４７内を進行する光の光学面４７３での反射率を調節することができる。従って、光は多彩な空間変調を施すことが可能である。
【０１００】
また、空間光変調器４４１はチャンバ５０の外部の大気空間に設置されているため、空間光変調器４４１がエバネッセント光を空間変調することにより、光は光学面４７３から大気側の空間に抜きだされる。従って、レーザ発振器４１から出射された光が含むノイズ成分についても大気側の空間に抜き出されることとなり、投影光学系４６が収容されたチャンバ５０内に光のノイズ成分が入射することを抑えることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、三角プリズム４７の光学面４７３が、投影光学系４６を収容するチャンバ５０の上蓋を兼ねて構成されている。従って、従来の平板カバーガラスが投影光学系４６の上面を構成する場合と比較して、上蓋の強度が増すこととなる。特に、チャンバ５０内の圧力は大気圧よりも低くなるため、強度を確保することは有効である。
【０１０２】
＜２．変形例＞
本願発明は上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、空間光変調器４４１としてＧＬＶが用いられていたが、空間光変調器４４１はその他の形態であっても構わない。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス：テキサスインスツルメンツ社の登録商標）のような変調単位であるマイクロミラーが二次元的に配列された空間光変調器が利用されてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態では、光学ユニット４０は、描画装置１００に搭載されており、基板Ｗの表面にパターンを描画するために用いられていたが、このような形態には限られない。光学ユニット４０は、例えばプロジェクタ（投射型の画像表示装置）など、対象物に対して光を照射する形態の装置に搭載されていても構わない。この場合、空間光変調器４４１がＧＬＶであれば、基準面４００ｆに対する可動リボン４０１の可動反射面４０１ｆと固定リボン４０２の固定反射面４０２ｆとの高さの差を複数段階に調節することで、多階調で画素を表すことができる。
【符号の説明】
【０１０４】
４０ 光学ヘッド
４１ レーザ発振器
４３ 照明光学系
４５ ヘッド部
４６ 投影光学系
４７ 三角プリズム
５０ 圧力チャンバ
５１ 圧力チャンバの光入射口
９０ 制御部
１００ 描画装置
４０１ｆ 可動反射面
４０２ｆ 固定反射面
４４１ 空間光変調器
４７１ 光学面（入射面）
４７２ 光学面（出射面）
４７３ 光学面（反射面）
５０１ 圧力調節機構
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光が描画対象物を走査して前記描画対象物の表面に前記パターンを形成する描画装置であって、
光源と、
光学的な透明体を用いて構成され、前記光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、
前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、
大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、
前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動手段と、
を備え、
前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている、描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載の描画装置であって、
前記光変調素子が前記圧力チャンバの外部に設けられている、描画装置。
【請求項３】
請求項２に記載の描画装置であって、
前記透明体が前記圧力チャンバの前記光入射口に固定されたプリズムである、描画装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の描画装置であって、
前記光変調素子が有する前記変調面は、前記光源からの光を反射する反射面である、描画装置。
【請求項５】
請求項４に記載の描画装置であって、
前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している、描画装置。
【請求項６】
所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光を描画対象物上に照射する光学ユニットであって、
光学的な透明体を用いて構成され、光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、
前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、
大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、
を備え、
前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている、光学ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の光学ユニットであって、
前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している、光学ユニット。
【請求項８】
光を照射して描画対象物表面にパターンを描画する描画方法であって、
光源によって生成された光を光学的な透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光反射工程と、
前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向した光変調ユニットを使用し、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調工程と、
内部の圧力を大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容された光学系を使用し、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面に導く導光工程と、
前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動工程と、
を備え、
前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に前記透明体の前記出射面が配置された状態で、前記透明体の前記出射面からの前記光を前記内部空間に進行させる、描画方法。
【請求項１】
所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光が描画対象物を走査して前記描画対象物の表面に前記パターンを形成する描画装置であって、
光源と、
光学的な透明体を用いて構成され、前記光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、
前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、
大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、
前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動手段と、
を備え、
前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている、描画装置。
【請求項２】
請求項１に記載の描画装置であって、
前記光変調素子が前記圧力チャンバの外部に設けられている、描画装置。
【請求項３】
請求項２に記載の描画装置であって、
前記透明体が前記圧力チャンバの前記光入射口に固定されたプリズムである、描画装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の描画装置であって、
前記光変調素子が有する前記変調面は、前記光源からの光を反射する反射面である、描画装置。
【請求項５】
請求項４に記載の描画装置であって、
前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している、描画装置。
【請求項６】
所定のパターンに応じて光を変調し、変調された前記光を描画対象物上に照射する光学ユニットであって、
光学的な透明体を用いて構成され、光源によって生成された光を前記透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光学部材と、
前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向しており、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調ユニットと、
大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容され、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面へと導く光学系と、
を備え、
前記透明体の前記出射面が、前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に配置されている、光学ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の光学ユニットであって、
前記光変調ユニットは、変位可能な第１反射面を有する可動単位素子と、位置が固定された第２反射面を有する固定単位素子とが交互に複数配列して構成された回折格子型の空間光変調器を有している、光学ユニット。
【請求項８】
光を照射して描画対象物表面にパターンを描画する描画方法であって、
光源によって生成された光を光学的な透明体の所定の入射面から前記透明体の内部に取り込んだ後、全反射臨界角よりも大きな角度で前記光を前記透明体の内側から前記透明体の所定の反射面に与え、当該反射面で反射した前記光を前記透明体の所定の出射面から出射させる光反射工程と、
前記透明体の外部において光変調素子を複数配列させた変調面が前記光の波長と同程度の離間距離をおいて前記反射面に対向した光変調ユニットを使用し、前記光変調素子に与える変調信号に応じて前記出射面から出射する前記光を空間変調する光変調工程と、
内部の圧力を大気圧よりも低い圧力に調節可能な圧力チャンバの内部空間に少なくともその一部が収容された光学系を使用し、前記透明体の前記出射面から出射した前記光を前記内部空間を通して前記描画対象物の表面に導く導光工程と、
前記光学系から出射された光と前記描画対象物とを相対的に移動させることにより、前記光学系から出射された光で前記描画対象物表面を走査させる走査駆動工程と、
を備え、
前記圧力チャンバにおける前記内部空間の光入射口に前記透明体の前記出射面が配置された状態で、前記透明体の前記出射面からの前記光を前記内部空間に進行させる、描画方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１６９３５６（Ｐ２０１２−１６９３５６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７５０３（Ｐ２０１１−２７５０３）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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