空間光変調器及びその製造方法、並びに露光装置
【課題】エレクトロウェッティングを用いて、高い解像度が得られるとともに、各画素を通過する光の位相を制御可能な空間光変調器を提供する。
【解決手段】入射光を変調する空間光変調器２８は、液体を収容可能な枠状の隔壁部３３ａ及び可変電圧が印加される画素電極３８を有する複数のセル部３４と、複数のセル部３４に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂと、複数のセル部３４で増減する液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵可能な貯蔵部３１と、を備え、セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、隔壁部３３ａ内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御する。
【解決手段】入射光を変調する空間光変調器２８は、液体を収容可能な枠状の隔壁部３３ａ及び可変電圧が印加される画素電極３８を有する複数のセル部３４と、複数のセル部３４に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂと、複数のセル部３４で増減する液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵可能な貯蔵部３１と、を備え、セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、隔壁部３３ａ内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射する光を変調する空間光変調器、この空間光変調器の製造方法、その空間光変調器を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で、所定のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の基板に形成するために一括露光型又は走査露光型の露光装置等が使用されている。これらの露光装置としては、複数種類のデバイス毎に、さらに基板の複数のレイヤ毎にそれぞれマスクを用意することによる製造コストの増大を抑制し、各デバイスを効率的に製造するために、マスクの代わりに、それぞれヒンジ機構によって傾斜角又は高さが可変の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器(spatial light modulators)を用いて、投影光学系の物体面に反射型の可変の明暗パターン又は位相パターンを生成するいわゆるマスクレス方式の露光装置が知られている。このようにヒンジ機構を用いて微小ミラーの傾斜角を調整する方式では、微小ミラーの駆動機構が複雑であり、さらに透過型の変調器の実現が困難である。
【０００３】
そこで、マスクレス露光用に使用可能な空間光変調器として、いわゆるエレクトロウェッティング（Electrowetting:電気毛管現象）を利用して、各画素（各光学要素）の光路上に透明な液体又は不透明な液体を移動することによって、各画素を明状態又は暗状態に設定可能な変調器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。エレクトロウェッティングとは、液体が接する面の電位の変化に伴うその液体の接触角及び／又はその液体に対する静電力の変化に応じて、その液体が移動する現象である（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５１５８０２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Frieder Mugele and Jean-Christophe Baret, “Electrowetting: from basics to applications,” Journal of Physics: Condensed Matter, 17(2005)R705-R774(英国)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のエレクトロウェッティングを利用した空間光変調器は、各画素が電極のみで区分されているため、例えば一列の複数の画素を交互に明状態及び暗状態に正確に設定するのが困難であり、解像度を高めるのが困難であった。さらに、従来のエレクトロウェッティングを利用した空間光変調器は、各画素を通過する光の位相を制御することが困難であった。
【０００７】
本発明の態様は、このような事情に鑑み、エレクトロウェッティングを用いて、高い解像度が得られるとともに、各画素を通過する光の位相を制御可能な空間光変調器及びこの空間光変調器を使用する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、入射する光を変調する第１の空間光変調器が提供される。この第１の空間光変調器は、液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、その複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、その複数のセル部で増減するその第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、を備え、そのセル部のその第１電極に印加される電圧によって、その隔壁部内におけるその第１及び第２の液体の厚さの比を制御して、そのセル部を通過する光の光路長を制御するものである。
【０００９】
また、第２の態様によれば、入射する光を変調する第２の空間光変調器が提供される。この第２の空間光変調器は、液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、その複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、その第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、その第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体をその貯蔵部に引き込むための電圧が印加される第２電極と、を備え、そのセル部の第１電極に印加される電圧によって、そのセル部を進行する光の光路におけるその第１及び第２の液体の厚さの比を制御するものである。
【００１０】
また、第３の態様によれば、本発明の第２の空間光変調器の製造方法が提供される。この製造方法は、その複数のセル部、その第１及び第２の液体を貯蔵可能なその貯蔵部、及びその第２電極を備えた空間光変調器の本体部を用意する工程と、その第２電極に電圧を印加して、その貯蔵部にその第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を引き込む工程と、その貯蔵部に貯蔵された液体上に、その第１及び第２の液体のうちより誘電率の低い液体を供給する工程と、その貯蔵部を透明基板で密閉する工程と、を含むものである。
【００１１】
また、第４の態様によれば、露光光で基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、本発明の空間光変調器と、その空間光変調器の複数のセル部のアレイにその露光光を照射する照明光学系と、その複数のセル部からの光をその基板上に導いてその基板上にパターンを投影する投影光学系と、その基板に露光されるパターンを制御するために、その空間光変調器の複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、を備えるものである。
【００１２】
また、第５の態様によれば、露光光でマスクを介して基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、本発明の空間光変調器を有し、その露光光でその空間光変調器を介してそのマスクを照明する照明光学系と、そのマスクを照明するその露光光の入射角の分布を制御するために、その空間光変調器の複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、を備えるものである。
【００１３】
また、第６の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
第１の態様又は第２の態様の空間光変調器によれば、各セル部の第１電極に印加される電圧によって、誘電率の相違に基づいて、第１電極と第１及び第２の液体との間の静電力のバランスが変化する。従って、エレクトロウェッティングの作用によって、当該セルの隔壁部内における第１及び第２の液体の厚さの比を制御することができ、２つの液体の屈折率の相違に基づいて、そのセル部を通過する光の光路長が制御される。このように光路長を制御することで、各セル部を含む画素（光学要素）を通過（透過又は反射）する光の位相を制御できる。さらに、各画素は隔壁部で仕切られているため、画素間の静電力の影響及び画素間の液体の流れが抑制されて、高い解像度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は第１の実施形態に係る空間光変調器の概略構成を示す図、（Ｂ）はその空間光変調器の本体部の一部を示す拡大斜視図である。
【図２】図１（Ａ）の空間光変調器の２つの画素の拡大断面及び制御系を示す図である。
【図３】（Ａ）は図２の空間光変調器の製造中の本体部を示す拡大断面図、（Ｂ）はその本体部の貯蔵部に第１液体の注入を開始した状態を示す拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は図３（Ｂ）の状態に続いて貯蔵部にさらに第１液体を注入した状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は貯蔵部にさらに第１液体を注入した状態を示す拡大断面図である。
【図５】（Ａ）は貯蔵部への第１液体の注入を完了した状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は貯蔵部にさらに第２液体を注入する状態を示す拡大断面図である。
【図６】（Ａ）は貯蔵部への第２液体の注入を完了した状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は貯蔵部をカバーガラスで密閉した状態を示す拡大断面図である。
【図７】空間光変調器の本体部の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態の変形例の概略構成を示す図である。
【図１０】電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１（Ａ）〜図７を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る空間光変調器（spatial light modulator: SLM )２８の概略構成を示し、図１（Ｂ）は空間光変調器２８の本体部３０の一部を拡大して示す。本実施形態の空間光変調器２８は、２次元のアレイ状に配列された光学要素としての複数の画素３２を有する本体部３０と、その複数の画素３２に入射して反射される照明光ＩＬの位相を個別に制御する変調制御部４８と、を有し、エレクトロウェッティング（Electrowetting:電気毛管現象）を用いて各画素３２に入射する光を変調する。照明光ＩＬは、例えば波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光、又は固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波等である。照明光ＩＬは、一例として数ｋＨｚ又は１〜２ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光される光である。以下では、複数の画素３２の直交する第１及び第２の配列方向に沿ってＸ軸及びＹ軸を取り、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向にＺ軸を取って説明する。
【００１７】
図１（Ａ）において、空間光変調器２８の本体部３０は、上面が開いた矩形の箱状の絶縁体からなる貯蔵部３１と、Ｘ方向及びＹ方向に２次元の格子状に配列されるように複数の正方形の開口が形成された絶縁体よりなる隔壁部材３３と、貯蔵部３１内に隔壁部材３３を支持する複数の連結部３３Ｓと、を有する。なお、隔壁部材３３は、貯蔵部３１の底面側から支持してもよい。隔壁部材３３は、Ｘ方向、Ｙ方向に密着して等しいピッチ（周期）ｐｘ，ｐｙ（ｐｘ＝ｐｙ）で配列された正方形の筒状の隔壁部３３ａの集合である。隔壁部３３ａを含んでセル部３４が構成され、セル部３４を含んで画素３２が構成される（詳細後述）。従って、複数の画素３２のＸ方向、Ｙ方向の配列のピッチは隔壁部３３ａの配列のピッチｐｘと等しい。また、本体部３０は、貯蔵部３１の内部及び各画素３２のセル部３４内に混合しない状態で貯蔵されて互いに屈折率及び誘電率（比誘電率）が異なる後述の第１液体Ｌｑａ及び第２液体Ｌｑｂと、貯蔵部３１の上部を密閉する平板状のカバーガラス３５（図１（Ｂ）参照）と、を有する。画素３２の配列のピッチｐｘは、例えば１０〜１μｍ程度であり、一例として、画素３２のＸ方向の配列数は数１０００〜数万、Ｙ方向の配列数はＸ方向の配列数の１／１０程度である。図１（Ａ）では、各画素３２は、拡大して表されている。なお、画素３２のＸ方向、Ｙ方向の配列数は任意であり、隔壁部３３ａの断面形状（画素３２の形状）は長方形でもよく、画素３２のＸ方向、Ｙ方向の配列のピッチｐｘ，ｐｙは互いに異なってもよい。
【００１８】
貯蔵部３１は、例えばフルオロポリマー（フッ素重合体）よりなる絶縁体、シリコン基板の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ2）若しくは窒化ケイ素（例えばＳｉ3Ｎ4）等の絶縁層を形成した材料、又はセラミックス等から形成可能である。隔壁部材３３は、例えば酸化ケイ素若しくは窒化ケイ素、又はセラミックス等から形成可能である。カバーガラス３５は、例えば石英又は蛍石（ＣａＦ2）のような照明光ＩＬを透過する材料から形成されており、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂは照明光ＩＬを透過する液体である。
【００１９】
本実施形態では、各画素３２は入射する照明光ＩＬを液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを介して反射するＸＹ面に平行な反射面３７ｍを有し、反射面３７ｍの中央にはそれぞれ液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを通過させる開口３７ａが設けられている。なお、図１（Ａ）では、開口３７ａは、位置Ａ１の画素３２に関してのみ表示されている。そして、エレクトロウェッティングを用いることによって、各画素３２は、位置Ａ１の画素３２のように、垂直に（Ｚ方向に）入射する照明光ＩＬ１の位相を第１の所定の位相δだけ変化させて反射する第１の状態と、位置Ａ２の画素３２のように、入射する照明光ＩＬ２の位相をその位相δと１８０°（π（ｒａｄ））だけ異なる位相だけ変化させて反射する第２の状態と、を含む複数の状態に設定可能である。その第１の状態の画素３２を画素３２（０）とも呼び、その第２の状態の画素３２を画素３２（π）とも呼ぶ。
【００２０】
次に、図２は、図１（Ａ）の空間光変調器２８の本体部３０中の２つの画素３２のみを代表的に示す拡大断面図である。図２には、空間光変調器２８の変調制御部４８のブロック図も示されている。図２において、各セル部３４は、隔壁部３３ａと、隔壁部３３ａの内面側に埋め込まれるように形成された金属膜よりなる画素電極３８とを有する。一例として、画素電極３８は、図１（Ｂ）に示すように、正方形の枠状の隔壁部３３ａの内面の全周に形成されている。なお、画素電極３８としては、隔壁部３３ａの±Ｘ方向の内面に形成される一対の電極と、±Ｙ方向の内面に形成される一対の電極とを配線で導通したものを使用してもよい。
【００２１】
また、本体部３０は、貯蔵部３１の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵する内面の底面のほぼ全面に形成された金属膜よりなる第１基板電極３６と、各隔壁部３３ａの底面に形成された金属膜よりなり、中央に開口３７ａが設けられた第２基板電極３７と、貯蔵部３１の側面から液体中に差し込まれた金属ロッドよりなる液中電極３９と、を有する。画素電極３８及び基板電極３６，３７はポリシリコンから形成することも可能である。基板電極３６及び３７、並びに画素電極３８の表面には、それぞれ液体との直接的な接触を防止するための誘電体の薄膜５０Ａ，５０Ｂ及び５０Ｃが形成されている。誘電体の薄膜５０Ａ〜５０Ｃの材料としては、例えばフッ素添加の酸化ケイ素（ＳｉＯＦ）、炭素添加の酸化ケイ素（ＳｉＯＣ）、又はセラミックス等が使用可能である。第２基板電極３７の隔壁部３３ａ側の面（薄膜５０Ｂの表面）には、例えば誘電体多層膜よりなり照明光を反射する反射面３７ｍが形成されている。反射面３７ｍの中央の円形の開口３７ａの面積は、セル部３４の内側の面積の例えば１／１０程度より小さく、照明光ＩＬの利用効率は高く維持されている。
【００２２】
各画素３２は、それぞれセル部３４と、セル部３４（隔壁部３３ａ）の底面に設けられた第２基板電極３７と、セル部３４内の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂとを有する。本実施形態では、一例として、第１液体Ｌｑａの屈折率ｎａは第２液体Ｌｑｂの屈折率ｎｂよりも大きく、第１液体Ｌｑａの比誘電率εａは第２液体Ｌｑｂの比誘電率εｂよりも例えば１０倍〜４０倍程度大きい。また、一例として、本体部３０のカバーガラス３５の表面の照明光ＩＬが通過しない周辺の領域には、例えば透明電極（不図示）が形成され、その透明電極は接地（接地レベルを０Ｖとする）されている。透明電極としては、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide:インジウムすず酸化物)、酸化すず（Ｓｎ０2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、ガリウム添加酸化すず（ＧＺＯ）、アルミニウム添加酸化すず（ＡＺＯ）、又は他の材料が使用可能である。
【００２３】
本実施形態の複数の画素３２及び画素電極３８用の配線（不図示）等が形成された隔壁部材３３は、例えばＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造可能である。また、第１基板電極３６、誘電体の薄膜５０Ａ、及び液中電極３９が設けられた貯蔵部３１は、通常の半導体デバイスの製造工程で製造可能である。なお、貯蔵部３１及び隔壁部材３３を含む本体部３０の全体をＭＥＭＳ技術を用いて製造することも可能である。
【００２４】
本実施形態では、空間光変調器２８の使用時には、一例として液中電極３９は接地又は開放され、第１基板電極３６及び第２基板電極３７には０Ｖよりも高い電圧（電圧Ｖ１とする。）が印加されている。電圧Ｖ１は例えば数Ｖ〜数１０Ｖである。この結果、貯蔵部３１内の第１基板電極３６（底面）側には、より比誘電率の高い第１液体Ｌｑａが移動している。また、照明光ＩＬ２が照射されているセル部３４で示すように、画素電極３８が接地されている状態（電圧Ｖ１より低い状態）では、セル部３４の内面において、画素電極３８の下端とセル部３４の底面（第２基板電極３７の上面）との間の位置まで、第１液体Ｌｑａが満たされ、その上に第２液体Ｌｑｂが満たされている。これは、第１液体Ｌｑａの比誘電率εａが第２液体Ｌｑｂの比誘電率εｂよりも大きく、基板電極３６，３７と第１液体Ｌｑａとの間の静電力が基板電極３６，３７と第２液体Ｌｑｂとの間の静電力よりも大きいことによるエレクトロウェッティングの作用に基づいている。この際に、各セル部３４内の第１液体Ｌｑａは、第２基板電極３７内の開口３７ａを通して貯蔵部３１の底部との間で円滑に流通可能であり、セル部３４内の第２液体Ｌｑｂは、セル部３４の上方の開放端を通して貯蔵部３１の上部との間で円滑に流通可能である。
【００２５】
一方、照明光ＩＬ１が照射されているセル部３４で示すように、画素電極３８に基板電極３６，３７よりも高い電圧（電圧Ｖ３とする。）が印加されると、画素電極３８と第１液体Ｌｑａとの間の静電力が第２基板電極３７と第１液体Ｌｑａとの間の静電力よりも大きくなる。なお、電圧Ｖ３は、例えば電圧Ｖ１の１．５〜数倍である。さらに、第１液体Ｌｑａの比誘電率は第２液体Ｌｑｂの比誘電率に対してほぼ１０倍以上であるため、画素電極３８と第１液体Ｌｑａとの間の静電力は、画素電極３８と第２液体Ｌｑｂとの間の静電力よりも大きくなる。そのため、エレクトロウェッティングによって、当該セル部３４の内面において画素電極３８の上端まで第１液体Ｌｑａが満たされる。
【００２６】
各セル部３４の上面と第２基板電極３７の上面（反射面３７ｍ）との間のＺ方向の間隔がｄ１の空間（以下、光路長可変部という）３４ａは、カバーガラス３５を介して入射する照明光ＩＬ１，ＩＬ２が反射面３７ｍで反射されて往復する領域である。さらに、光路長可変部３４ａは、画素電極３８に印加される電圧によって、第１液体Ｌｑａと第２液体Ｌｑｂとの厚さの比が変化して、その領域を往復して反射される照明光ＩＬ１，ＩＬ２の光路長、ひいては位相が変化する領域である。光路長可変部３４ａ内で、画素電極３８に印加される電圧を接地レベル（０Ｖ）から電圧Ｖ３に変化させたときに第２液体Ｌｑｂが第１液体Ｌｑａに置き換わる部分のＺ方向の間隔ｄは、ほぼ画素電極３８のＺ方向の幅に等しく、間隔ｄ１よりも小さい。
【００２７】
本実施形態では、画素電極３８に印加される電圧がＶ３の画素３２の反射面３７ｍで反射される照明光ＩＬ１の位相の変化量に対して、画素電極３８に印加される電圧が接地レベルの画素３２の反射面３７ｍで反射される照明光ＩＬ２の位相の変化量は１８０°（π）異なっているものとする。言い換えると、画素電極３８に印加される電圧がＶ３の画素３２を上記の第１の状態の画素３２（０）、画素電極３８に印加される電圧が接地レベルの画素３２を上記の第２の状態の画素３２（π）とする。このためには、照明光ＩＬ１が照射される画素３２において、間隔ｄの第１液体Ｌｑａ（屈折率ｎａ）の部分をＺ方向に往復する照明光ＩＬ１の位相の変化量が、間隔ｄの第２液体Ｌｑｂ（屈折率ｎｂ）の部分をＺ方向に往復する照明光ＩＬ２の位相の変化量に対して１８０°（π（ｒａｄ））異なっていればよい。照明光ＩＬ１，ＩＬ２の波長をλとすると、上記のように第１の状態及び第２の状態の画素３２を設定するための条件は次のようになる。
【００２８】
２ｄ（ｎａ−ｎｂ）＝λ／２ …（１）、 ｄ＝λ／｛４（ｎａ−ｎｂ）｝ …（２）
式（１）又は式（２）の条件を満たすことができる第１液体Ｌｑａ及び第２液体Ｌｑｂの例を次の表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１において、照明光としてはＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を想定しており、比誘電率は例えば１００Ｈｚ以上の交流信号に対する値である。フロリナート（登録商標）、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、パーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）はフッ素系オイルであり、いずれも屈折率が純水よりも小さく、比誘電率が純水の１／１０〜１／４０程度である。また、これらのフッ素系オイル（フッ素系不活性液体）は水とは混じり合わない（水と非混合性である）。従って、本実施形態において、純水を第１液体Ｌｑａとして使用し、フロリナート、ＨＦＥ、又はＰＦＰＥを第２液体Ｌｑｂとして使用可能である。表１には、各フッ素系オイルの純水との屈折率差Δｎ、及び式（１）を満たすための間隔ｄ（厚さ）の値（ｎｍ）が示されている。表１から、式（１）を満たすための間隔ｄは２５５〜３４５ｎｍであるため、各画素３２の大きさ（配列のピッチ）を１μｍ程度にすることも可能である。なお、フロリナートは比誘電率が最も小さく、かつ屈折率が最も小さく必要な間隔ｄが最も小さいため、第２液体Ｌｑｂとしてはフロリナートが最も好ましい。
【００３１】
また、表１には、高屈折率液体であるデカリン(decalin）の屈折率及び比誘電率も掲載している。デカリンは屈折率が純水より大きく、かつ比誘電率が純水より小さいとともに、水とは非混合性である。従って、例えば第１液体Ｌｑａとして純水を使用し、第２液体Ｌｑｂとしてデカリンを使用することも可能である。また、第１液体Ｌｑａとしてデカリンを使用し、第２液体Ｌｑｂとしてフロリナートを使用することも可能である。さらに、第１液体Ｌｑａ及び第２液体Ｌｑｂとしては、要は屈折率及び比誘電率が互いに異なり、かつ互いに非混合性の任意の液体を使用可能である。なお、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂは照明光ＩＬに対して純水程度の透過率を持つことが好ましい。
【００３２】
次に、図２において、変調制御部４８は、図１（Ａ）の複数の画素３２の状態（第１の状態又は第２の状態）の分布を制御するコンピュータの一部である制御部５２と、複数の画素３２の状態（画素電極３８に印加される電圧）の分布に対応するデータが格納されたメモリーであるＳＲＡＭ５４と、ＳＲＡＭ５４の出力を増幅する画素３２と同じ個数の増幅器５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，…と、を有する。増幅器５５Ａ，５５Ｂ等の出力はそれぞれ信号ライン及び隔壁部材３３に設けた配線（不図示）を介して対応する画素３２（セル部３４）の画素電極３８に供給されている。本実施形態では、各画素電極３８には、電圧Ｖ２（ここでは接地レベル）（第２の状態）又は上記の電圧Ｖ３（第１の状態）が印加される。なお、ＳＲＡＭ５４の代わりに、シフトレジスターを使用することも可能である。
【００３３】
また、変調制御部４８は、第２基板電極３７及び第１基板電極３６に接続される出力端子と、２つの入力端子（一方が接地されている）とを持つ切り替え部５８Ａと、液中電極３９に接続される出力端子と、２つの入力端子（一方が接地されている）とを持つ切り替え部５８Ｂと、切り替え部５８Ａ，５８Ｂの他方の入力端子に上記の電圧Ｖ１を供給する電源部５６と、を有する。切り替え部５８Ａ，５８Ｂの２つの入力のいずれを出力するかは、制御部５２が制御している。切り替え部５８Ｂは、出力を開放（電圧が印加されない状態）にする機能も備えている。なお、切り替え部５８Ｂの他方の入力端子に供給する電圧（後述のように本体部３０の製造中に液中電極３９に供給される他方の電圧）を電圧Ｖ１より低い電圧（例えばＶ１／２程度の電圧）にしてもよい。
【００３４】
本実施形態において、空間光変調器２８の使用時には、切り替え部５８Ａでは、電圧Ｖ１を基板電極３６，３７に印加し、液中電極３９は例えば開放する。また、ＳＲＡＭ５４には予め全部の画素３２の状態に対応するデジタルデータの時系列的に変化するパターンが記憶されており、制御部５２は、所定の駆動周波数（例えば１〜２ＭＨｚ等）でＳＲＡＭ５４の該当する一連の番地のデータを増幅器５５Ａ等に出力させる。これに応じて、例えば図１（Ａ）に示すように、二次元のアレイ状に配列された複数の画素３２が、第１の状態の画素３２（０）又は斜線が施された第２の状態の画素３２（π）のいずれかに設定される。従って、所定の時間間隔で複数の画素３２の第１の状態又は第２の状態の配列を、一つの画素３２を単位として任意の配列に設定可能である。
【００３５】
次に、本実施形態の空間光変調器２８の本体部３０の製造方法の一例につき図７のフローチャート及び図３（Ａ）〜図６（Ｂ）の図２に対応する拡大断面図を参照して説明する。まず、図７のステップ１０２において、ＭＥＭＳ技術等を用いて空間光変調器２８（ＳＬＭ）の本体部３０のうちの、図３（Ａ）に示すようにカバーガラス３５及び液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを除いた部分を製造する。次のステップ１０４において、第１の目盛付きの注入器６０Ａ（図３（Ｂ）参照）に第１液体Ｌｑａを充填し、第２の目盛付きの注入器６０Ｂ（図５（Ｂ）参照）に第２液体Ｌｑｂを充填する。
【００３６】
次のステップ１０６において、図３（Ｂ）に示すように、第１の注入器６０Ａを用いて本体部３０の貯蔵部３１の内部に対する、より比誘電率の大きい第１液体Ｌｑａの注入を開始する。この際に、一例として、注入器６０Ａに薄い誘電体を介して電極（不図示）を接触させて、この電極を接地（接地レベルを０Ｖとする）しておく。これは後述の注入器６０Ｂに関しても同様である。そして、ステップ１０６とほぼ同時にステップ１０８において、図２の変調制御部４８と同様の制御部（不図示）から液中電極３９及び基板電極３６，３７に上記の電圧Ｖ１の印加を開始する。なお、液中電極３９には、電圧Ｖ１よりも低い電圧を印加してもよい。これによって、第１液体Ｌｑａと液中電極３９及び基板電極３６，３７との間に静電力が発生し、エレクトロウェッティングによって、注入器６０Ａから貯蔵部３１内に液中電極３９を介して第１液体Ｌｑａが流れやすくなる。さらに、貯蔵部３１内に注入された第１液体Ｌｑａは、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、基板電極３６，３７間を容易に流れる。
【００３７】
そして、ステップ１１０において、予め貯蔵部３１の内部の体積及び隔壁部材３３の体積等から計算される量（規定量）の第１液体Ｌｑａの注入が終わった時点で、第１液体Ｌｑａの貯蔵部３１に対する注入を終了する。このように第１液体Ｌｑａの注入を終了した時点では、図５（Ａ）に示すように、貯蔵部３１の内部において、各セル部３４の下端と画素電極３８の下端との間の位置まで屈折率ｎａ及び比誘電率εａの第１液体Ｌｑａが充填される。
【００３８】
次のステップ１１２において、図５（Ｂ）に示すように、第２の注入器６０Ｂを用いて本体部３０の貯蔵部３１内の第１液体Ｌｑａの上部に対する屈折率ｎｂ及び比誘電率εｂの第２液体Ｌｑｂの注入を開始する。そして、図６（Ａ）に示すように、第２液体Ｌｑｂが貯蔵部３１から溢れる程度になったときに、第２液体Ｌｑｂの注入を終了する。次のステップ１１４において、図６（Ｂ）に示すように、貯蔵部３１の上部に接着等でカバーガラス３５を固定し、貯蔵部３１の内部を密閉する。その後、液中電極３９及び基板電極３６，３７に対する電圧の印加を解除することで、空間光変調器２８の本体部３０の製造が完了する。
【００３９】
本実施形態の空間光変調器２８の製造方法によれば、ステップ１０４、１０８、１１２、及び１１４を有するため、貯蔵部３１の内部に順次、より比誘電率の高い第１液体Ｌｑａ及びより比誘電率の低い第２液体Ｌｑｂを円滑に注入することができ、本体部３０を効率的に製造できる。さらに、ステップ１０８で液中電極３９にも電圧を印加しているため、注入器６０Ａから貯蔵部３１内に対する第１液体Ｌｑａの注入を円滑に行うことができる。なお、この製造方法に際しては、液中電極３９は必ずしも使用する必要はない。本実施形態の空間光変調器２８は、照明光の位相分布を利用する様々な光学装置で使用可能である。
【００４０】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の入射する照明光ＩＬを変調する空間光変調器２８は、第１の観点によれば、液体を収容可能な枠状の隔壁部３３ａ及び可変の電圧が印加される画素電極３８を有する複数のセル部３４と、複数のセル部３４に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂと、複数のセル部３４で増減する液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵可能な貯蔵部材３１と、を備え、セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、隔壁部材３３内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御して、セル部３４を通過する光の光路長を制御している。また、セル部３４の底面には開口３７ａが形成された反射面３７ｍが設けられている。
【００４１】
この第１の観点の空間光変調器２８によれば、各セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、誘電率の相違に基づくエレクトロウェッティングの作用によって、画素電極３８と液体Ｌｑａ，Ｌｑｂとの間の静電力が変化する。従って、当該セル部３４の隔壁部３３ａ内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御することができ、２つの液体の屈折率の相違に基づいてそのセル部３４を通過する照明光の光路長が制御される。このように光路長を制御することで、各セル部３４を含む画素３２（光学要素）で反射される照明光の位相を制御できる。さらに、各画素３２は隔壁部３３ａで仕切られているため、画素間の静電力の影響及び画素間の液体の流れが抑制されて、各画素を単位とした高い解像度が得られる。
【００４２】
（２）また、本実施形態の空間光変調器２８は、第２の観点によれば、液体を収容可能な枠状の隔壁部３３ａ及び可変の電圧が印加される画素電極３８を有する複数のセル部３４と、複数のセル部３４に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂと、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵可能な貯蔵部材３１と、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂのうちより誘電率の高い液体を貯蔵部材３１に引き込むための電圧が印加される液中電極３９と、を備え、セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、隔壁部３３ａ内を進行する照明光の光路における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御している。また、セル部３４の底面には開口３７ａが形成された反射面３７ｍが設けられている。
【００４３】
この第２の観点の空間光変調器２８によれば、隔壁部３３ａ内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比、及び２つの液体の屈折率の相違に基づいて当該セル部３４を通過する照明光の光路長が制御される。従って、各セル部３４を含む画素３２（光学要素）で反射される照明光の位相を制御できる。さらに、各画素３２は隔壁部３３ａで仕切られているため、各画素を単位とした高い解像度が得られる。さらに、液中電極３９が設けられているため、貯蔵部３１内への第１液体Ｌｑａの引き込みが容易であり、空間光変調器２８を容易に製造できる。
【００４４】
（３）なお、本実施形態において、各画素３２の第２基板電極３７は省略することが可能である。また、第１基板電極３６の代わりに、例えばカバーガラス３５に設けられる透明電極を使用することも可能である。また、上記の第１の観点の空間光変調器２８においては、液中電極３９は省略してもよい。
（４）なお、本実施形態の空間光変調器２８は反射型であるが、例えば図２において、貯蔵部３１をガラス基板より形成し、第１基板電極３６及び第２基板電極３７を透明電極より形成することで、各画素３２を透過型の画素とすることも可能である。この場合には、照明光ＩＬは、各セル部３４内を一度透過するのみであるため、各画素３２を上記の第１の状態又は第２の状態に設定するための光路長可変部３４ａ内の間隔ｄは、以下の式で示すように、上記の式（１）又は式（２）で定まる値の２倍になる。
ｄ（ｎａ−ｎｂ）＝λ／２ …（３）、 ｄ＝λ／｛２（ｎａ−ｎｂ）｝ …（４）
【００４５】
（５）また、本実施形態では、各画素３２を第１又は第２の状態に設定しているが、各画素３２を、反射される照明光ＩＬの位相をその第１の状態に対して１８０°以外の値（例えば４５°、９０°、１３５°等）で異なる他の状態に設定してもよい。さらに、各画素３２で反射される照明光ＩＬの位相をその第１の状態の位相と任意の位相だけ異なるように設定してもよい。
【００４６】
（６）また、空間光変調器２８の画素３２は２次元のアレイであるため、例えば露光装置に適用した場合に大面積のパターンを露光又は照明できる。なお、空間光変調器２８において、画素３２はＸ方向又はＹ方向に一列に（一次元）に配列されていてもよい。
【００４７】
［第２の実施形態］
以下、第２の実施形態につき図８を参照して説明する。図８において、図１（Ａ）〜図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図８は、本実施形態に係るマスクレス方式の露光装置ＥＸの概略構成を示す。図８において、露光装置ＥＸは、パルス発光を行う露光用の光源２と、光源２からの露光用の照明光（露光光）ＩＬで被照射面を照明する照明光学系ＩＬＳと、ほぼその被照射面又はその近傍の面上に二次元のアレイ状に配列された複数の画素３２を有する本体部３０及び変調制御部４８を有するマスクパターン生成用の空間光変調器２８と、を備えている。さらに、露光装置ＥＸは、空間光変調器２８の複数の画素３２によって生成された可変の位相分布を持つ照明光ＩＬを受光して、その位相分布に対応して形成される空間像（デバイスパターン）をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系４０と、各種制御系等とを備えている。
【００４８】
以下、図８において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面である）内において図８の紙面に平行な方向にＹ軸を、図８の紙面に垂直な方向にＸ軸を設定して説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの角度をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向の角度とも呼ぶ。座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と空間光変調器２８の本体部３０との関係は図２と同じである。本実施形態では、露光時にウエハＷはＹ方向（走査方向）に走査される。
【００４９】
光源２としてはＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されている。光源２としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源、又はＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を生成する固体パルスレーザ光源等も使用できる。固体パルスレーザ光源は、例えば波長１９３ｎｍ（これ以外の種々の波長が可能）でパルス幅１ｎｓ程度のレーザ光を１〜２ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光可能である。
【００５０】
本実施形態においては、光源２には電源部４２が連結されている。主制御系４０が、パルス発光のタイミング及び光量（パルスエネルギー）を指示する発光トリガパルスＴＰを電源部４２に供給する。その発光トリガパルスＴＰに同期して電源部４２は、指示されたタイミング及び光量で光源２にパルス発光を行わせる。
光源２から射出された断面形状が矩形でほぼ平行光束のパルスレーザ光よりなる照明光ＩＬは、１対のレンズよりなるビームエキスパンダ４、照明光ＩＬの偏光状態を制御する偏光制御光学系６及びミラー８Ａを介して、照明系用の空間光変調器９の貯蔵部１１を有する本体部１０の複数の微小な画素１２（図２にセル部３４に対応するセル部を有する光学要素）のアレイに入射する。偏光制御光学系６は、例えば照明光ＩＬの偏光方向を回転する１／２波長板、照明光ＩＬを円偏光に変換するための１／４波長板、及び照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するための楔型の複屈折性プリズム等を交換可能に設置可能な光学系である。
【００５１】
空間光変調器９は、空間光変調器２８とほぼ同じ構成であり、空間光変調器９の本体部１０は本体部３０に対応し、変調制御部４９は変調制御部４８に対応している。空間光変調器９の画素１２（セル部）は、ＸＹ平面に対してθｘ方向に傾斜した平面上に二次元のアレイ状に配列され、それぞれ入力する照明光ＩＬの位相を制御して反射する。このように反射される照明光ＩＬの位相分布を制御することによって、例えば種々の特性の回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE) を切り替えて使用する場合のように、照明光学系ＩＬＳの瞳面における照明光ＩＬの光量分布を、通常照明用の円形、輪帯照明用の輪帯状、複数極照明用の２極又は４極状の形状等の任意の分布に制御できる。
【００５２】
例えば１ロットのウエハの露光開始前に、主制御系４０の制御のもとで照明系制御部４１が空間光変調器９の変調制御部４９に、各照明条件に対応して複数の画素１２のアレイによって設定される照明光ＩＬの位相分布の情報を供給する。これに応じて変調制御部４９が空間光変調器９の各画素１２を第１の状態（位相０）又は第２の状態（位相π）に制御する。なお、各画素１２は、反射光の位相を第１又は第２の状態以外の位相で変化させる状態に設定してもよい。
【００５３】
空間光変調器９で反射された照明光ＩＬは、レンズ１４ａ，１４ｂよりなるリレー光学系１４及びミラー８Ｂを介してＹ軸（光軸ＡＸＩ）に沿ってマイクロレンズアレイ１６の入射面に導かれる。マイクロレンズアレイ１６に入射した照明光ＩＬは、マイクロレンズアレイ１６を構成する多数の微小なレンズエレメントによって二次元的に分割（波面分割）され、各レンズエレメントの後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面（以下、照明瞳面ＩＰＰという）には二次光源（面光源）が形成される。なお、マイクロレンズアレイ１６の代わりにフライアイレンズ等も使用可能である。
【００５４】
照明瞳面ＩＰＰに形成された二次光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１８Ａ、視野絞り２０、第２リレーレンズ１８Ｂ、及びコンデンサ光学系２２を介してハーフミラー２４に入射し、ハーフミラー２４で＋Ｚ方向に反射された照明光ＩＬが、ＸＹ平面に平行な被照射面（設計上の転写用のパターンが配置される面）に入射する。その被照射面又はその近傍の面に、空間光変調器２８の２次元のアレイ状に配列された多数の画素３２（図２のセル部３４を有する光学要素）の反射面３７ａ（図２参照）が配置される。ビームエキスパンダ４からコンデンサ光学系２２までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。なお、ハーフミラー２４を偏光ビームスプリッターとして、これに入力する照明光ＩＬの偏光状態をＳ偏光として、偏光ビームスプリッターと空間光変調器２８との間に１／４波長板を配置してもよい。これによって、空間光変調器２８で反射される照明光ＩＬはほぼ全部が偏光ビームスプリッターを透過して投影光学系ＰＬに向かうため、照明光ＩＬの利用効率を高めることができる。
【００５５】
一例として、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬは、空間光変調器２８の多数の画素３２のアレイ上のＸ方向に細長い長方形状の照明領域２６Ａをほぼ均一な照度分布で照明する。照明光学系ＩＬＳ、ハーフミラー２４、及び空間光変調器２８の本体部３０は、不図示のフレームに支持されている。一例として、所定パルス数の照明光ＩＬの発光毎に、主制御系４０の制御下の露光パターン制御部４３が空間光変調器２８の変調制御部４８に、画素３２のアレイによって設定される照明光ＩＬの位相分布の情報を供給する。これに応じて変調制御部４８が空間光変調器２８の各画素３２を第１の状態（位相０）又は第２の状態（位相π）に制御する。ウエハＷの表面にはその位相分布に応じた空間像が形成される。
【００５６】
空間光変調器２８の照明領域２６Ａ内の多数の画素３２のアレイで反射された照明光ＩＬは、ハーフミラー２４を介して投影光学系ＰＬに入射する。不図示のコラムに支持された光軸ＡＸを持つ投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックの縮小投影光学系である。投影光学系ＰＬは、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布に応じた空間像の縮小像を、ウエハＷの１つのショット領域内の露光領域２６Ｂ（照明領域２６Ａと光学的に共役な領域）に形成する。投影光学系ＰＬの投影倍率βは例えば１／１０〜１／１００程度であり、その解像度（ハーフピッチ又は線幅）は、例えば空間光変調器２８の画素３２の像の幅程度である。例えば、画素３２の幅が数μｍ程度、投影光学系ＰＬの投影倍率βが１／１００程度であれば、投影光学系ＰＬの解像度は数１０ｎｍ程度である。
【００５７】
ウエハＷ（基板）は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の円形の平板状の基材の表面に、フォトレジスト（感光材料）を数１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものを含む。また、露光装置ＥＸが液浸型である場合には、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書に開示されているように、投影光学系ＰＬの先端の光学部材とウエハＷとの間に照明光ＩＬを透過する液体（例えば純水）を供給して回収する局所液浸装置が設けられる。液浸型の場合には解像度をさらに高めることができる。
【００５８】
図８において、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のガイド面上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動する。ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等はレーザ干渉計４５によって形成され、この計測情報がステージ制御系４４に供給されている。ステージ制御系４４は、主制御系４０からの制御情報及びレーザ干渉計４５からの計測情報に基づいて、リニアモータ等の駆動系４６を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、ウエハＷのアライメントを行うために、ウエハＷのアライメントマークの位置を検出するアライメント系（不図示）等も備えられている。
【００５９】
ウエハＷの露光時には、ウエハＷのアライメントを行った後、空間光変調器９を用いて照明光学系ＩＬＳの照明条件を設定する。そして、ウエハＷの表面でＹ方向に一列に配列されたショット領域に露光を行うために、ウエハＷを走査開始位置に位置決めする。その後、ウエハＷの＋Ｙ方向への一定速度での走査を開始する。
次に、主制御系４０は、ウエハＷの露光領域２６Ｂのショット領域に対する相対位置に応じて、露光パターン制御部４３を介して変調制御部４８に露光領域２６Ｂに形成される空間像に対応する空間光変調器２８の反射面における照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。これによって、露光領域２６Ｂには、Ｙ方向の位置に応じて目標とする空間像が逐次露光される。この動作をショット領域が露光領域２６Ｂを横切るまで繰り返すことで、ショット領域に全体の空間像（回路パターン）が露光される。
【００６０】
その後、ウエハＷのそのショット領域に隣接するショット領域に露光するために、ウエハＷを同じ方向に走査したまま、主制御系４０は露光パターン制御部４３を介して変調制御部４８に照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。このようにして、第１のショット領域から次のショット領域にかけて連続的に露光を行うことができる。そして、ウエハＷのＸ方向に隣接するショット領域を含む列の露光に移行する場合には、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向（走査方向に直交する非走査方向）にステップ移動する。そして、露光領域２６Ｂに対するウエハＷの走査方向を逆の−Ｙ方向に設定し、主制御系４０から露光パターン制御部４３を介して変調制御部４８に逆の順序で照明光ＩＬの位相分布の情報を供給し、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給することで、隣接する列の一連のショット領域に対して連続的に露光を行うことができる。この露光に際して、複数のショット領域に互いに異なる空間像を露光することも可能である。なお、各ショット領域を複数回の走査で露光してもよい。その後、ウエハＷのフォトレジストの現像を行うことで、ウエハＷの各ショット領域にレジストパターンが形成される。
【００６１】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態のウエハＷを照明光ＩＬで露光する露光装置ＥＸは、第１の観点では、空間光変調器２８と、空間光変調器２８の複数のセル部３４（画素３２）のアレイに照明光ＩＬを照射する照明光学系ＩＬＳと、複数のセル部３４からの照明光をウエハＷに導いてウエハＷにパターンを投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷに露光されるパターンを制御するために、空間光変調器２８の複数のセル部３４を通過する照明光の位相を制御する露光パターン制御部４３と、を備えている。
【００６２】
この第１の観点の露光装置ＥＸによれば、空間光変調器２８を備えているため、マスクレス方式でウエハＷに任意のパターンを露光できる。このようにマスクレス方式で露光を行う場合には、照明光学系ＩＬＳ中の空間光変調器９の代わりに、例えば米国特許第６，９００，９１５号明細書、米国特許第７，０９５，５４６号明細書、又は米国特許公開第２００５／００９５７４９号明細書等に開示されているように、それぞれ直交する２軸の回りの傾斜角が可変の多数の微小ミラーを有する空間光変調器を用いることもできる。さらに、空間光変調器９の代わりに、複数の回折光学素子(DOE)を切り替えて使用してもよい。
【００６３】
（２）また、空間光変調器２８のセル部３４（画素３２）は、Ｘ方向を長手方向とする長方形の領域に設けられ、ウエハＷを投影光学系ＰＬの像面でＸ方向と直交するＹ方向に対応する走査方向に移動するウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）を備え、露光パターン制御部４３は、ウエハステージＷＳＴによるウエハＷの移動に応じて、複数の画素３２によって形成されるパターン（位相分布）をＹ方向に移動する。これによって、マスクレス方式でウエハＷの全面を効率的に露光できる。
【００６４】
（３）また、本実施形態のマスクパターンを介してウエハＷを照明光ＩＬで露光する露光装置ＥＸは、第２の観点では、空間光変調器９を有し、照明光ＩＬで空間光変調器９を介してそのマスクパターンを照明する照明光学系ＩＬＳと、そのマスクパターンを照明する照明光ＩＬの入射角の分布（照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布）を制御するために、記空間光変調器９の複数のセル部（画素１２）を通過する照明光ＩＬの位相を制御する照明系制御部４１と、を備えている。
【００６５】
この第２の観点の露光装置ＥＸによれば、照明光学系ＩＬＳで空間光変調器９を用いているため、空間光変調器９によって照明光ＩＬの位相分布を制御するのみで、そのマスクパターンを照明する照明光ＩＬの入射角の分布（照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布）を任意の分布に制御できる。なお、この第２の観点の露光装置ＥＸにおいては、マスクパターン（位相パターン）を設定する空間光変調器２８の代わりに、少なくともＹ方向に往復移動可能なレチクルステージと、レチクルステージに載置されて転写用のパターンが形成されたレチクルとを使用してもよい。
【００６６】
次に、本実施形態では、次のような変形が可能である。まず、本実施形態では、ウエハＷを連続的に移動してウエハＷを走査露光している。その他に、ウエハＷの各ショット領域をＹ方向に複数の部分領域に分割し、投影光学系ＰＬの露光領域２６Ｂにある部分領域が達したときに、照明光ＩＬを所定パルス数だけ発光させて、空間光変調器２８の画素３２のアレイからの反射光で部分領域を露光してもよい。この後、ウエハＷをＹ方向にステップ移動させて、次の部分領域が露光領域２６Ｂに達してから、同様に部分領域に露光が行われる。この方式は実質的にステップ・アンド・リピート方式であるが、隣接する部分領域には互いに異なるパターンが露光される。
【００６７】
また、上記の実施形態では、物体側及び像面側にテレセントリックの投影光学系ＰＬを用いている。それ以外に、図９の変形例の露光装置ＥＸＡで示すように、物体側に非テレセントリックの投影光学系ＰＬＡを用いることも可能である。図９において、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡは、図８の光源２から第１リレーレンズ１８Ａまでの光学部材を含む本体部ＩＬＳＢと、本体部ＩＬＳＢからの照明光ＩＬが順次照射される視野絞り２０、ミラー８Ｃ、第２リレーレンズ１８Ｂ、コンデンサ光学系２２、及びミラー８Ｄを備えている。照明光学系ＩＬＳＡは、投影光学系ＰＬＡの物体面に配置された空間光変調器２８の画素３２（セル部３４）のアレイを、θｘ方向に入射角βで照明光ＩＬを照射する。投影光学系ＰＬＡは、画素３２のアレイから斜めに反射される照明光ＩＬによりウエハＷの表面に所定の空間像を形成する。入射角βは例えば数ｄｅｇ（°）から数１０ｄｅｇである。この入力角βに応じて、第１の状態の画素３２で反射される照明光と第２の状態の画素３２で反射される照明光との位相差が１８０°になるように、式（１）又は式（２）のセル部３４内の間隔ｄの値を調整してもよい。この他の構成及び動作は、上記の実施形態と同様である。
【００６８】
また、図８の波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ１６に代えて、内面反射型のオプティカル・インテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、図８において、リレー光学系１４よりも空間光変調器９側に集光光学系を追加して空間光変調器９の反射面の共役面を形成し、この共役面近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置してもよい。
【００６９】
また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置される照明視野絞りの像を空間光変調器９の反射面上に形成するためのリレー光学系を配置する。この構成の場合、二次光源はリレー光学系１４及び集光光学系の瞳面に形成される（二次光源の虚像はロッド型インテグレータの入射端近傍に形成される）。
また、電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１０に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスクのパターンデータを実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡの主制御系に記憶するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した露光装置ＥＸ，ＥＸＡ（又は露光方法）により空間光変調器２８（又はマスクパターン）で生成される位相分布の空間像を基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００７０】
このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いてウエハＷを露光する工程と、露光されたウエハＷを処理する工程（ステップ２２４）とを含んでいる。従って、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
【００７１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００７２】
ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ…照明光学系、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、Ｌｑａ…第１液体、Ｌｑｂ…第２液体、２８…空間光変調器、３０…本体部、３２…画素、３４…セル部、３６…第１基板電極、３７…第２基板電極、３８…画素電極、３９…液中電極、４８…変調制御部、５４…ＳＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射する光を変調する空間光変調器、この空間光変調器の製造方法、その空間光変調器を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で、所定のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の基板に形成するために一括露光型又は走査露光型の露光装置等が使用されている。これらの露光装置としては、複数種類のデバイス毎に、さらに基板の複数のレイヤ毎にそれぞれマスクを用意することによる製造コストの増大を抑制し、各デバイスを効率的に製造するために、マスクの代わりに、それぞれヒンジ機構によって傾斜角又は高さが可変の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器(spatial light modulators)を用いて、投影光学系の物体面に反射型の可変の明暗パターン又は位相パターンを生成するいわゆるマスクレス方式の露光装置が知られている。このようにヒンジ機構を用いて微小ミラーの傾斜角を調整する方式では、微小ミラーの駆動機構が複雑であり、さらに透過型の変調器の実現が困難である。
【０００３】
そこで、マスクレス露光用に使用可能な空間光変調器として、いわゆるエレクトロウェッティング（Electrowetting:電気毛管現象）を利用して、各画素（各光学要素）の光路上に透明な液体又は不透明な液体を移動することによって、各画素を明状態又は暗状態に設定可能な変調器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。エレクトロウェッティングとは、液体が接する面の電位の変化に伴うその液体の接触角及び／又はその液体に対する静電力の変化に応じて、その液体が移動する現象である（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５１５８０２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Frieder Mugele and Jean-Christophe Baret, “Electrowetting: from basics to applications,” Journal of Physics: Condensed Matter, 17(2005)R705-R774(英国)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のエレクトロウェッティングを利用した空間光変調器は、各画素が電極のみで区分されているため、例えば一列の複数の画素を交互に明状態及び暗状態に正確に設定するのが困難であり、解像度を高めるのが困難であった。さらに、従来のエレクトロウェッティングを利用した空間光変調器は、各画素を通過する光の位相を制御することが困難であった。
【０００７】
本発明の態様は、このような事情に鑑み、エレクトロウェッティングを用いて、高い解像度が得られるとともに、各画素を通過する光の位相を制御可能な空間光変調器及びこの空間光変調器を使用する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、入射する光を変調する第１の空間光変調器が提供される。この第１の空間光変調器は、液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、その複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、その複数のセル部で増減するその第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、を備え、そのセル部のその第１電極に印加される電圧によって、その隔壁部内におけるその第１及び第２の液体の厚さの比を制御して、そのセル部を通過する光の光路長を制御するものである。
【０００９】
また、第２の態様によれば、入射する光を変調する第２の空間光変調器が提供される。この第２の空間光変調器は、液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、その複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、その第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、その第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体をその貯蔵部に引き込むための電圧が印加される第２電極と、を備え、そのセル部の第１電極に印加される電圧によって、そのセル部を進行する光の光路におけるその第１及び第２の液体の厚さの比を制御するものである。
【００１０】
また、第３の態様によれば、本発明の第２の空間光変調器の製造方法が提供される。この製造方法は、その複数のセル部、その第１及び第２の液体を貯蔵可能なその貯蔵部、及びその第２電極を備えた空間光変調器の本体部を用意する工程と、その第２電極に電圧を印加して、その貯蔵部にその第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を引き込む工程と、その貯蔵部に貯蔵された液体上に、その第１及び第２の液体のうちより誘電率の低い液体を供給する工程と、その貯蔵部を透明基板で密閉する工程と、を含むものである。
【００１１】
また、第４の態様によれば、露光光で基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、本発明の空間光変調器と、その空間光変調器の複数のセル部のアレイにその露光光を照射する照明光学系と、その複数のセル部からの光をその基板上に導いてその基板上にパターンを投影する投影光学系と、その基板に露光されるパターンを制御するために、その空間光変調器の複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、を備えるものである。
【００１２】
また、第５の態様によれば、露光光でマスクを介して基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、本発明の空間光変調器を有し、その露光光でその空間光変調器を介してそのマスクを照明する照明光学系と、そのマスクを照明するその露光光の入射角の分布を制御するために、その空間光変調器の複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、を備えるものである。
【００１３】
また、第６の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
第１の態様又は第２の態様の空間光変調器によれば、各セル部の第１電極に印加される電圧によって、誘電率の相違に基づいて、第１電極と第１及び第２の液体との間の静電力のバランスが変化する。従って、エレクトロウェッティングの作用によって、当該セルの隔壁部内における第１及び第２の液体の厚さの比を制御することができ、２つの液体の屈折率の相違に基づいて、そのセル部を通過する光の光路長が制御される。このように光路長を制御することで、各セル部を含む画素（光学要素）を通過（透過又は反射）する光の位相を制御できる。さらに、各画素は隔壁部で仕切られているため、画素間の静電力の影響及び画素間の液体の流れが抑制されて、高い解像度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は第１の実施形態に係る空間光変調器の概略構成を示す図、（Ｂ）はその空間光変調器の本体部の一部を示す拡大斜視図である。
【図２】図１（Ａ）の空間光変調器の２つの画素の拡大断面及び制御系を示す図である。
【図３】（Ａ）は図２の空間光変調器の製造中の本体部を示す拡大断面図、（Ｂ）はその本体部の貯蔵部に第１液体の注入を開始した状態を示す拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は図３（Ｂ）の状態に続いて貯蔵部にさらに第１液体を注入した状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は貯蔵部にさらに第１液体を注入した状態を示す拡大断面図である。
【図５】（Ａ）は貯蔵部への第１液体の注入を完了した状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は貯蔵部にさらに第２液体を注入する状態を示す拡大断面図である。
【図６】（Ａ）は貯蔵部への第２液体の注入を完了した状態を示す拡大断面図、（Ｂ）は貯蔵部をカバーガラスで密閉した状態を示す拡大断面図である。
【図７】空間光変調器の本体部の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態の変形例の概略構成を示す図である。
【図１０】電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１（Ａ）〜図７を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る空間光変調器（spatial light modulator: SLM )２８の概略構成を示し、図１（Ｂ）は空間光変調器２８の本体部３０の一部を拡大して示す。本実施形態の空間光変調器２８は、２次元のアレイ状に配列された光学要素としての複数の画素３２を有する本体部３０と、その複数の画素３２に入射して反射される照明光ＩＬの位相を個別に制御する変調制御部４８と、を有し、エレクトロウェッティング（Electrowetting:電気毛管現象）を用いて各画素３２に入射する光を変調する。照明光ＩＬは、例えば波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光、又は固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波等である。照明光ＩＬは、一例として数ｋＨｚ又は１〜２ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光される光である。以下では、複数の画素３２の直交する第１及び第２の配列方向に沿ってＸ軸及びＹ軸を取り、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向にＺ軸を取って説明する。
【００１７】
図１（Ａ）において、空間光変調器２８の本体部３０は、上面が開いた矩形の箱状の絶縁体からなる貯蔵部３１と、Ｘ方向及びＹ方向に２次元の格子状に配列されるように複数の正方形の開口が形成された絶縁体よりなる隔壁部材３３と、貯蔵部３１内に隔壁部材３３を支持する複数の連結部３３Ｓと、を有する。なお、隔壁部材３３は、貯蔵部３１の底面側から支持してもよい。隔壁部材３３は、Ｘ方向、Ｙ方向に密着して等しいピッチ（周期）ｐｘ，ｐｙ（ｐｘ＝ｐｙ）で配列された正方形の筒状の隔壁部３３ａの集合である。隔壁部３３ａを含んでセル部３４が構成され、セル部３４を含んで画素３２が構成される（詳細後述）。従って、複数の画素３２のＸ方向、Ｙ方向の配列のピッチは隔壁部３３ａの配列のピッチｐｘと等しい。また、本体部３０は、貯蔵部３１の内部及び各画素３２のセル部３４内に混合しない状態で貯蔵されて互いに屈折率及び誘電率（比誘電率）が異なる後述の第１液体Ｌｑａ及び第２液体Ｌｑｂと、貯蔵部３１の上部を密閉する平板状のカバーガラス３５（図１（Ｂ）参照）と、を有する。画素３２の配列のピッチｐｘは、例えば１０〜１μｍ程度であり、一例として、画素３２のＸ方向の配列数は数１０００〜数万、Ｙ方向の配列数はＸ方向の配列数の１／１０程度である。図１（Ａ）では、各画素３２は、拡大して表されている。なお、画素３２のＸ方向、Ｙ方向の配列数は任意であり、隔壁部３３ａの断面形状（画素３２の形状）は長方形でもよく、画素３２のＸ方向、Ｙ方向の配列のピッチｐｘ，ｐｙは互いに異なってもよい。
【００１８】
貯蔵部３１は、例えばフルオロポリマー（フッ素重合体）よりなる絶縁体、シリコン基板の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ2）若しくは窒化ケイ素（例えばＳｉ3Ｎ4）等の絶縁層を形成した材料、又はセラミックス等から形成可能である。隔壁部材３３は、例えば酸化ケイ素若しくは窒化ケイ素、又はセラミックス等から形成可能である。カバーガラス３５は、例えば石英又は蛍石（ＣａＦ2）のような照明光ＩＬを透過する材料から形成されており、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂは照明光ＩＬを透過する液体である。
【００１９】
本実施形態では、各画素３２は入射する照明光ＩＬを液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを介して反射するＸＹ面に平行な反射面３７ｍを有し、反射面３７ｍの中央にはそれぞれ液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを通過させる開口３７ａが設けられている。なお、図１（Ａ）では、開口３７ａは、位置Ａ１の画素３２に関してのみ表示されている。そして、エレクトロウェッティングを用いることによって、各画素３２は、位置Ａ１の画素３２のように、垂直に（Ｚ方向に）入射する照明光ＩＬ１の位相を第１の所定の位相δだけ変化させて反射する第１の状態と、位置Ａ２の画素３２のように、入射する照明光ＩＬ２の位相をその位相δと１８０°（π（ｒａｄ））だけ異なる位相だけ変化させて反射する第２の状態と、を含む複数の状態に設定可能である。その第１の状態の画素３２を画素３２（０）とも呼び、その第２の状態の画素３２を画素３２（π）とも呼ぶ。
【００２０】
次に、図２は、図１（Ａ）の空間光変調器２８の本体部３０中の２つの画素３２のみを代表的に示す拡大断面図である。図２には、空間光変調器２８の変調制御部４８のブロック図も示されている。図２において、各セル部３４は、隔壁部３３ａと、隔壁部３３ａの内面側に埋め込まれるように形成された金属膜よりなる画素電極３８とを有する。一例として、画素電極３８は、図１（Ｂ）に示すように、正方形の枠状の隔壁部３３ａの内面の全周に形成されている。なお、画素電極３８としては、隔壁部３３ａの±Ｘ方向の内面に形成される一対の電極と、±Ｙ方向の内面に形成される一対の電極とを配線で導通したものを使用してもよい。
【００２１】
また、本体部３０は、貯蔵部３１の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵する内面の底面のほぼ全面に形成された金属膜よりなる第１基板電極３６と、各隔壁部３３ａの底面に形成された金属膜よりなり、中央に開口３７ａが設けられた第２基板電極３７と、貯蔵部３１の側面から液体中に差し込まれた金属ロッドよりなる液中電極３９と、を有する。画素電極３８及び基板電極３６，３７はポリシリコンから形成することも可能である。基板電極３６及び３７、並びに画素電極３８の表面には、それぞれ液体との直接的な接触を防止するための誘電体の薄膜５０Ａ，５０Ｂ及び５０Ｃが形成されている。誘電体の薄膜５０Ａ〜５０Ｃの材料としては、例えばフッ素添加の酸化ケイ素（ＳｉＯＦ）、炭素添加の酸化ケイ素（ＳｉＯＣ）、又はセラミックス等が使用可能である。第２基板電極３７の隔壁部３３ａ側の面（薄膜５０Ｂの表面）には、例えば誘電体多層膜よりなり照明光を反射する反射面３７ｍが形成されている。反射面３７ｍの中央の円形の開口３７ａの面積は、セル部３４の内側の面積の例えば１／１０程度より小さく、照明光ＩＬの利用効率は高く維持されている。
【００２２】
各画素３２は、それぞれセル部３４と、セル部３４（隔壁部３３ａ）の底面に設けられた第２基板電極３７と、セル部３４内の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂとを有する。本実施形態では、一例として、第１液体Ｌｑａの屈折率ｎａは第２液体Ｌｑｂの屈折率ｎｂよりも大きく、第１液体Ｌｑａの比誘電率εａは第２液体Ｌｑｂの比誘電率εｂよりも例えば１０倍〜４０倍程度大きい。また、一例として、本体部３０のカバーガラス３５の表面の照明光ＩＬが通過しない周辺の領域には、例えば透明電極（不図示）が形成され、その透明電極は接地（接地レベルを０Ｖとする）されている。透明電極としては、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide:インジウムすず酸化物)、酸化すず（Ｓｎ０2）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、ガリウム添加酸化すず（ＧＺＯ）、アルミニウム添加酸化すず（ＡＺＯ）、又は他の材料が使用可能である。
【００２３】
本実施形態の複数の画素３２及び画素電極３８用の配線（不図示）等が形成された隔壁部材３３は、例えばＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造可能である。また、第１基板電極３６、誘電体の薄膜５０Ａ、及び液中電極３９が設けられた貯蔵部３１は、通常の半導体デバイスの製造工程で製造可能である。なお、貯蔵部３１及び隔壁部材３３を含む本体部３０の全体をＭＥＭＳ技術を用いて製造することも可能である。
【００２４】
本実施形態では、空間光変調器２８の使用時には、一例として液中電極３９は接地又は開放され、第１基板電極３６及び第２基板電極３７には０Ｖよりも高い電圧（電圧Ｖ１とする。）が印加されている。電圧Ｖ１は例えば数Ｖ〜数１０Ｖである。この結果、貯蔵部３１内の第１基板電極３６（底面）側には、より比誘電率の高い第１液体Ｌｑａが移動している。また、照明光ＩＬ２が照射されているセル部３４で示すように、画素電極３８が接地されている状態（電圧Ｖ１より低い状態）では、セル部３４の内面において、画素電極３８の下端とセル部３４の底面（第２基板電極３７の上面）との間の位置まで、第１液体Ｌｑａが満たされ、その上に第２液体Ｌｑｂが満たされている。これは、第１液体Ｌｑａの比誘電率εａが第２液体Ｌｑｂの比誘電率εｂよりも大きく、基板電極３６，３７と第１液体Ｌｑａとの間の静電力が基板電極３６，３７と第２液体Ｌｑｂとの間の静電力よりも大きいことによるエレクトロウェッティングの作用に基づいている。この際に、各セル部３４内の第１液体Ｌｑａは、第２基板電極３７内の開口３７ａを通して貯蔵部３１の底部との間で円滑に流通可能であり、セル部３４内の第２液体Ｌｑｂは、セル部３４の上方の開放端を通して貯蔵部３１の上部との間で円滑に流通可能である。
【００２５】
一方、照明光ＩＬ１が照射されているセル部３４で示すように、画素電極３８に基板電極３６，３７よりも高い電圧（電圧Ｖ３とする。）が印加されると、画素電極３８と第１液体Ｌｑａとの間の静電力が第２基板電極３７と第１液体Ｌｑａとの間の静電力よりも大きくなる。なお、電圧Ｖ３は、例えば電圧Ｖ１の１．５〜数倍である。さらに、第１液体Ｌｑａの比誘電率は第２液体Ｌｑｂの比誘電率に対してほぼ１０倍以上であるため、画素電極３８と第１液体Ｌｑａとの間の静電力は、画素電極３８と第２液体Ｌｑｂとの間の静電力よりも大きくなる。そのため、エレクトロウェッティングによって、当該セル部３４の内面において画素電極３８の上端まで第１液体Ｌｑａが満たされる。
【００２６】
各セル部３４の上面と第２基板電極３７の上面（反射面３７ｍ）との間のＺ方向の間隔がｄ１の空間（以下、光路長可変部という）３４ａは、カバーガラス３５を介して入射する照明光ＩＬ１，ＩＬ２が反射面３７ｍで反射されて往復する領域である。さらに、光路長可変部３４ａは、画素電極３８に印加される電圧によって、第１液体Ｌｑａと第２液体Ｌｑｂとの厚さの比が変化して、その領域を往復して反射される照明光ＩＬ１，ＩＬ２の光路長、ひいては位相が変化する領域である。光路長可変部３４ａ内で、画素電極３８に印加される電圧を接地レベル（０Ｖ）から電圧Ｖ３に変化させたときに第２液体Ｌｑｂが第１液体Ｌｑａに置き換わる部分のＺ方向の間隔ｄは、ほぼ画素電極３８のＺ方向の幅に等しく、間隔ｄ１よりも小さい。
【００２７】
本実施形態では、画素電極３８に印加される電圧がＶ３の画素３２の反射面３７ｍで反射される照明光ＩＬ１の位相の変化量に対して、画素電極３８に印加される電圧が接地レベルの画素３２の反射面３７ｍで反射される照明光ＩＬ２の位相の変化量は１８０°（π）異なっているものとする。言い換えると、画素電極３８に印加される電圧がＶ３の画素３２を上記の第１の状態の画素３２（０）、画素電極３８に印加される電圧が接地レベルの画素３２を上記の第２の状態の画素３２（π）とする。このためには、照明光ＩＬ１が照射される画素３２において、間隔ｄの第１液体Ｌｑａ（屈折率ｎａ）の部分をＺ方向に往復する照明光ＩＬ１の位相の変化量が、間隔ｄの第２液体Ｌｑｂ（屈折率ｎｂ）の部分をＺ方向に往復する照明光ＩＬ２の位相の変化量に対して１８０°（π（ｒａｄ））異なっていればよい。照明光ＩＬ１，ＩＬ２の波長をλとすると、上記のように第１の状態及び第２の状態の画素３２を設定するための条件は次のようになる。
【００２８】
２ｄ（ｎａ−ｎｂ）＝λ／２ …（１）、 ｄ＝λ／｛４（ｎａ−ｎｂ）｝ …（２）
式（１）又は式（２）の条件を満たすことができる第１液体Ｌｑａ及び第２液体Ｌｑｂの例を次の表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１において、照明光としてはＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を想定しており、比誘電率は例えば１００Ｈｚ以上の交流信号に対する値である。フロリナート（登録商標）、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、パーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）はフッ素系オイルであり、いずれも屈折率が純水よりも小さく、比誘電率が純水の１／１０〜１／４０程度である。また、これらのフッ素系オイル（フッ素系不活性液体）は水とは混じり合わない（水と非混合性である）。従って、本実施形態において、純水を第１液体Ｌｑａとして使用し、フロリナート、ＨＦＥ、又はＰＦＰＥを第２液体Ｌｑｂとして使用可能である。表１には、各フッ素系オイルの純水との屈折率差Δｎ、及び式（１）を満たすための間隔ｄ（厚さ）の値（ｎｍ）が示されている。表１から、式（１）を満たすための間隔ｄは２５５〜３４５ｎｍであるため、各画素３２の大きさ（配列のピッチ）を１μｍ程度にすることも可能である。なお、フロリナートは比誘電率が最も小さく、かつ屈折率が最も小さく必要な間隔ｄが最も小さいため、第２液体Ｌｑｂとしてはフロリナートが最も好ましい。
【００３１】
また、表１には、高屈折率液体であるデカリン(decalin）の屈折率及び比誘電率も掲載している。デカリンは屈折率が純水より大きく、かつ比誘電率が純水より小さいとともに、水とは非混合性である。従って、例えば第１液体Ｌｑａとして純水を使用し、第２液体Ｌｑｂとしてデカリンを使用することも可能である。また、第１液体Ｌｑａとしてデカリンを使用し、第２液体Ｌｑｂとしてフロリナートを使用することも可能である。さらに、第１液体Ｌｑａ及び第２液体Ｌｑｂとしては、要は屈折率及び比誘電率が互いに異なり、かつ互いに非混合性の任意の液体を使用可能である。なお、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂは照明光ＩＬに対して純水程度の透過率を持つことが好ましい。
【００３２】
次に、図２において、変調制御部４８は、図１（Ａ）の複数の画素３２の状態（第１の状態又は第２の状態）の分布を制御するコンピュータの一部である制御部５２と、複数の画素３２の状態（画素電極３８に印加される電圧）の分布に対応するデータが格納されたメモリーであるＳＲＡＭ５４と、ＳＲＡＭ５４の出力を増幅する画素３２と同じ個数の増幅器５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，…と、を有する。増幅器５５Ａ，５５Ｂ等の出力はそれぞれ信号ライン及び隔壁部材３３に設けた配線（不図示）を介して対応する画素３２（セル部３４）の画素電極３８に供給されている。本実施形態では、各画素電極３８には、電圧Ｖ２（ここでは接地レベル）（第２の状態）又は上記の電圧Ｖ３（第１の状態）が印加される。なお、ＳＲＡＭ５４の代わりに、シフトレジスターを使用することも可能である。
【００３３】
また、変調制御部４８は、第２基板電極３７及び第１基板電極３６に接続される出力端子と、２つの入力端子（一方が接地されている）とを持つ切り替え部５８Ａと、液中電極３９に接続される出力端子と、２つの入力端子（一方が接地されている）とを持つ切り替え部５８Ｂと、切り替え部５８Ａ，５８Ｂの他方の入力端子に上記の電圧Ｖ１を供給する電源部５６と、を有する。切り替え部５８Ａ，５８Ｂの２つの入力のいずれを出力するかは、制御部５２が制御している。切り替え部５８Ｂは、出力を開放（電圧が印加されない状態）にする機能も備えている。なお、切り替え部５８Ｂの他方の入力端子に供給する電圧（後述のように本体部３０の製造中に液中電極３９に供給される他方の電圧）を電圧Ｖ１より低い電圧（例えばＶ１／２程度の電圧）にしてもよい。
【００３４】
本実施形態において、空間光変調器２８の使用時には、切り替え部５８Ａでは、電圧Ｖ１を基板電極３６，３７に印加し、液中電極３９は例えば開放する。また、ＳＲＡＭ５４には予め全部の画素３２の状態に対応するデジタルデータの時系列的に変化するパターンが記憶されており、制御部５２は、所定の駆動周波数（例えば１〜２ＭＨｚ等）でＳＲＡＭ５４の該当する一連の番地のデータを増幅器５５Ａ等に出力させる。これに応じて、例えば図１（Ａ）に示すように、二次元のアレイ状に配列された複数の画素３２が、第１の状態の画素３２（０）又は斜線が施された第２の状態の画素３２（π）のいずれかに設定される。従って、所定の時間間隔で複数の画素３２の第１の状態又は第２の状態の配列を、一つの画素３２を単位として任意の配列に設定可能である。
【００３５】
次に、本実施形態の空間光変調器２８の本体部３０の製造方法の一例につき図７のフローチャート及び図３（Ａ）〜図６（Ｂ）の図２に対応する拡大断面図を参照して説明する。まず、図７のステップ１０２において、ＭＥＭＳ技術等を用いて空間光変調器２８（ＳＬＭ）の本体部３０のうちの、図３（Ａ）に示すようにカバーガラス３５及び液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを除いた部分を製造する。次のステップ１０４において、第１の目盛付きの注入器６０Ａ（図３（Ｂ）参照）に第１液体Ｌｑａを充填し、第２の目盛付きの注入器６０Ｂ（図５（Ｂ）参照）に第２液体Ｌｑｂを充填する。
【００３６】
次のステップ１０６において、図３（Ｂ）に示すように、第１の注入器６０Ａを用いて本体部３０の貯蔵部３１の内部に対する、より比誘電率の大きい第１液体Ｌｑａの注入を開始する。この際に、一例として、注入器６０Ａに薄い誘電体を介して電極（不図示）を接触させて、この電極を接地（接地レベルを０Ｖとする）しておく。これは後述の注入器６０Ｂに関しても同様である。そして、ステップ１０６とほぼ同時にステップ１０８において、図２の変調制御部４８と同様の制御部（不図示）から液中電極３９及び基板電極３６，３７に上記の電圧Ｖ１の印加を開始する。なお、液中電極３９には、電圧Ｖ１よりも低い電圧を印加してもよい。これによって、第１液体Ｌｑａと液中電極３９及び基板電極３６，３７との間に静電力が発生し、エレクトロウェッティングによって、注入器６０Ａから貯蔵部３１内に液中電極３９を介して第１液体Ｌｑａが流れやすくなる。さらに、貯蔵部３１内に注入された第１液体Ｌｑａは、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、基板電極３６，３７間を容易に流れる。
【００３７】
そして、ステップ１１０において、予め貯蔵部３１の内部の体積及び隔壁部材３３の体積等から計算される量（規定量）の第１液体Ｌｑａの注入が終わった時点で、第１液体Ｌｑａの貯蔵部３１に対する注入を終了する。このように第１液体Ｌｑａの注入を終了した時点では、図５（Ａ）に示すように、貯蔵部３１の内部において、各セル部３４の下端と画素電極３８の下端との間の位置まで屈折率ｎａ及び比誘電率εａの第１液体Ｌｑａが充填される。
【００３８】
次のステップ１１２において、図５（Ｂ）に示すように、第２の注入器６０Ｂを用いて本体部３０の貯蔵部３１内の第１液体Ｌｑａの上部に対する屈折率ｎｂ及び比誘電率εｂの第２液体Ｌｑｂの注入を開始する。そして、図６（Ａ）に示すように、第２液体Ｌｑｂが貯蔵部３１から溢れる程度になったときに、第２液体Ｌｑｂの注入を終了する。次のステップ１１４において、図６（Ｂ）に示すように、貯蔵部３１の上部に接着等でカバーガラス３５を固定し、貯蔵部３１の内部を密閉する。その後、液中電極３９及び基板電極３６，３７に対する電圧の印加を解除することで、空間光変調器２８の本体部３０の製造が完了する。
【００３９】
本実施形態の空間光変調器２８の製造方法によれば、ステップ１０４、１０８、１１２、及び１１４を有するため、貯蔵部３１の内部に順次、より比誘電率の高い第１液体Ｌｑａ及びより比誘電率の低い第２液体Ｌｑｂを円滑に注入することができ、本体部３０を効率的に製造できる。さらに、ステップ１０８で液中電極３９にも電圧を印加しているため、注入器６０Ａから貯蔵部３１内に対する第１液体Ｌｑａの注入を円滑に行うことができる。なお、この製造方法に際しては、液中電極３９は必ずしも使用する必要はない。本実施形態の空間光変調器２８は、照明光の位相分布を利用する様々な光学装置で使用可能である。
【００４０】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の入射する照明光ＩＬを変調する空間光変調器２８は、第１の観点によれば、液体を収容可能な枠状の隔壁部３３ａ及び可変の電圧が印加される画素電極３８を有する複数のセル部３４と、複数のセル部３４に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂと、複数のセル部３４で増減する液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵可能な貯蔵部材３１と、を備え、セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、隔壁部材３３内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御して、セル部３４を通過する光の光路長を制御している。また、セル部３４の底面には開口３７ａが形成された反射面３７ｍが設けられている。
【００４１】
この第１の観点の空間光変調器２８によれば、各セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、誘電率の相違に基づくエレクトロウェッティングの作用によって、画素電極３８と液体Ｌｑａ，Ｌｑｂとの間の静電力が変化する。従って、当該セル部３４の隔壁部３３ａ内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御することができ、２つの液体の屈折率の相違に基づいてそのセル部３４を通過する照明光の光路長が制御される。このように光路長を制御することで、各セル部３４を含む画素３２（光学要素）で反射される照明光の位相を制御できる。さらに、各画素３２は隔壁部３３ａで仕切られているため、画素間の静電力の影響及び画素間の液体の流れが抑制されて、各画素を単位とした高い解像度が得られる。
【００４２】
（２）また、本実施形態の空間光変調器２８は、第２の観点によれば、液体を収容可能な枠状の隔壁部３３ａ及び可変の電圧が印加される画素電極３８を有する複数のセル部３４と、複数のセル部３４に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体Ｌｑａ，Ｌｑｂと、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂを貯蔵可能な貯蔵部材３１と、液体Ｌｑａ，Ｌｑｂのうちより誘電率の高い液体を貯蔵部材３１に引き込むための電圧が印加される液中電極３９と、を備え、セル部３４の画素電極３８に印加される電圧によって、隔壁部３３ａ内を進行する照明光の光路における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比を制御している。また、セル部３４の底面には開口３７ａが形成された反射面３７ｍが設けられている。
【００４３】
この第２の観点の空間光変調器２８によれば、隔壁部３３ａ内における液体Ｌｑａ，Ｌｑｂの厚さの比、及び２つの液体の屈折率の相違に基づいて当該セル部３４を通過する照明光の光路長が制御される。従って、各セル部３４を含む画素３２（光学要素）で反射される照明光の位相を制御できる。さらに、各画素３２は隔壁部３３ａで仕切られているため、各画素を単位とした高い解像度が得られる。さらに、液中電極３９が設けられているため、貯蔵部３１内への第１液体Ｌｑａの引き込みが容易であり、空間光変調器２８を容易に製造できる。
【００４４】
（３）なお、本実施形態において、各画素３２の第２基板電極３７は省略することが可能である。また、第１基板電極３６の代わりに、例えばカバーガラス３５に設けられる透明電極を使用することも可能である。また、上記の第１の観点の空間光変調器２８においては、液中電極３９は省略してもよい。
（４）なお、本実施形態の空間光変調器２８は反射型であるが、例えば図２において、貯蔵部３１をガラス基板より形成し、第１基板電極３６及び第２基板電極３７を透明電極より形成することで、各画素３２を透過型の画素とすることも可能である。この場合には、照明光ＩＬは、各セル部３４内を一度透過するのみであるため、各画素３２を上記の第１の状態又は第２の状態に設定するための光路長可変部３４ａ内の間隔ｄは、以下の式で示すように、上記の式（１）又は式（２）で定まる値の２倍になる。
ｄ（ｎａ−ｎｂ）＝λ／２ …（３）、 ｄ＝λ／｛２（ｎａ−ｎｂ）｝ …（４）
【００４５】
（５）また、本実施形態では、各画素３２を第１又は第２の状態に設定しているが、各画素３２を、反射される照明光ＩＬの位相をその第１の状態に対して１８０°以外の値（例えば４５°、９０°、１３５°等）で異なる他の状態に設定してもよい。さらに、各画素３２で反射される照明光ＩＬの位相をその第１の状態の位相と任意の位相だけ異なるように設定してもよい。
【００４６】
（６）また、空間光変調器２８の画素３２は２次元のアレイであるため、例えば露光装置に適用した場合に大面積のパターンを露光又は照明できる。なお、空間光変調器２８において、画素３２はＸ方向又はＹ方向に一列に（一次元）に配列されていてもよい。
【００４７】
［第２の実施形態］
以下、第２の実施形態につき図８を参照して説明する。図８において、図１（Ａ）〜図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図８は、本実施形態に係るマスクレス方式の露光装置ＥＸの概略構成を示す。図８において、露光装置ＥＸは、パルス発光を行う露光用の光源２と、光源２からの露光用の照明光（露光光）ＩＬで被照射面を照明する照明光学系ＩＬＳと、ほぼその被照射面又はその近傍の面上に二次元のアレイ状に配列された複数の画素３２を有する本体部３０及び変調制御部４８を有するマスクパターン生成用の空間光変調器２８と、を備えている。さらに、露光装置ＥＸは、空間光変調器２８の複数の画素３２によって生成された可変の位相分布を持つ照明光ＩＬを受光して、その位相分布に対応して形成される空間像（デバイスパターン）をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系４０と、各種制御系等とを備えている。
【００４８】
以下、図８において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面である）内において図８の紙面に平行な方向にＹ軸を、図８の紙面に垂直な方向にＸ軸を設定して説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの角度をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向の角度とも呼ぶ。座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と空間光変調器２８の本体部３０との関係は図２と同じである。本実施形態では、露光時にウエハＷはＹ方向（走査方向）に走査される。
【００４９】
光源２としてはＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されている。光源２としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源、又はＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を生成する固体パルスレーザ光源等も使用できる。固体パルスレーザ光源は、例えば波長１９３ｎｍ（これ以外の種々の波長が可能）でパルス幅１ｎｓ程度のレーザ光を１〜２ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光可能である。
【００５０】
本実施形態においては、光源２には電源部４２が連結されている。主制御系４０が、パルス発光のタイミング及び光量（パルスエネルギー）を指示する発光トリガパルスＴＰを電源部４２に供給する。その発光トリガパルスＴＰに同期して電源部４２は、指示されたタイミング及び光量で光源２にパルス発光を行わせる。
光源２から射出された断面形状が矩形でほぼ平行光束のパルスレーザ光よりなる照明光ＩＬは、１対のレンズよりなるビームエキスパンダ４、照明光ＩＬの偏光状態を制御する偏光制御光学系６及びミラー８Ａを介して、照明系用の空間光変調器９の貯蔵部１１を有する本体部１０の複数の微小な画素１２（図２にセル部３４に対応するセル部を有する光学要素）のアレイに入射する。偏光制御光学系６は、例えば照明光ＩＬの偏光方向を回転する１／２波長板、照明光ＩＬを円偏光に変換するための１／４波長板、及び照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するための楔型の複屈折性プリズム等を交換可能に設置可能な光学系である。
【００５１】
空間光変調器９は、空間光変調器２８とほぼ同じ構成であり、空間光変調器９の本体部１０は本体部３０に対応し、変調制御部４９は変調制御部４８に対応している。空間光変調器９の画素１２（セル部）は、ＸＹ平面に対してθｘ方向に傾斜した平面上に二次元のアレイ状に配列され、それぞれ入力する照明光ＩＬの位相を制御して反射する。このように反射される照明光ＩＬの位相分布を制御することによって、例えば種々の特性の回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE) を切り替えて使用する場合のように、照明光学系ＩＬＳの瞳面における照明光ＩＬの光量分布を、通常照明用の円形、輪帯照明用の輪帯状、複数極照明用の２極又は４極状の形状等の任意の分布に制御できる。
【００５２】
例えば１ロットのウエハの露光開始前に、主制御系４０の制御のもとで照明系制御部４１が空間光変調器９の変調制御部４９に、各照明条件に対応して複数の画素１２のアレイによって設定される照明光ＩＬの位相分布の情報を供給する。これに応じて変調制御部４９が空間光変調器９の各画素１２を第１の状態（位相０）又は第２の状態（位相π）に制御する。なお、各画素１２は、反射光の位相を第１又は第２の状態以外の位相で変化させる状態に設定してもよい。
【００５３】
空間光変調器９で反射された照明光ＩＬは、レンズ１４ａ，１４ｂよりなるリレー光学系１４及びミラー８Ｂを介してＹ軸（光軸ＡＸＩ）に沿ってマイクロレンズアレイ１６の入射面に導かれる。マイクロレンズアレイ１６に入射した照明光ＩＬは、マイクロレンズアレイ１６を構成する多数の微小なレンズエレメントによって二次元的に分割（波面分割）され、各レンズエレメントの後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面（以下、照明瞳面ＩＰＰという）には二次光源（面光源）が形成される。なお、マイクロレンズアレイ１６の代わりにフライアイレンズ等も使用可能である。
【００５４】
照明瞳面ＩＰＰに形成された二次光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１８Ａ、視野絞り２０、第２リレーレンズ１８Ｂ、及びコンデンサ光学系２２を介してハーフミラー２４に入射し、ハーフミラー２４で＋Ｚ方向に反射された照明光ＩＬが、ＸＹ平面に平行な被照射面（設計上の転写用のパターンが配置される面）に入射する。その被照射面又はその近傍の面に、空間光変調器２８の２次元のアレイ状に配列された多数の画素３２（図２のセル部３４を有する光学要素）の反射面３７ａ（図２参照）が配置される。ビームエキスパンダ４からコンデンサ光学系２２までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。なお、ハーフミラー２４を偏光ビームスプリッターとして、これに入力する照明光ＩＬの偏光状態をＳ偏光として、偏光ビームスプリッターと空間光変調器２８との間に１／４波長板を配置してもよい。これによって、空間光変調器２８で反射される照明光ＩＬはほぼ全部が偏光ビームスプリッターを透過して投影光学系ＰＬに向かうため、照明光ＩＬの利用効率を高めることができる。
【００５５】
一例として、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬは、空間光変調器２８の多数の画素３２のアレイ上のＸ方向に細長い長方形状の照明領域２６Ａをほぼ均一な照度分布で照明する。照明光学系ＩＬＳ、ハーフミラー２４、及び空間光変調器２８の本体部３０は、不図示のフレームに支持されている。一例として、所定パルス数の照明光ＩＬの発光毎に、主制御系４０の制御下の露光パターン制御部４３が空間光変調器２８の変調制御部４８に、画素３２のアレイによって設定される照明光ＩＬの位相分布の情報を供給する。これに応じて変調制御部４８が空間光変調器２８の各画素３２を第１の状態（位相０）又は第２の状態（位相π）に制御する。ウエハＷの表面にはその位相分布に応じた空間像が形成される。
【００５６】
空間光変調器２８の照明領域２６Ａ内の多数の画素３２のアレイで反射された照明光ＩＬは、ハーフミラー２４を介して投影光学系ＰＬに入射する。不図示のコラムに支持された光軸ＡＸを持つ投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックの縮小投影光学系である。投影光学系ＰＬは、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布に応じた空間像の縮小像を、ウエハＷの１つのショット領域内の露光領域２６Ｂ（照明領域２６Ａと光学的に共役な領域）に形成する。投影光学系ＰＬの投影倍率βは例えば１／１０〜１／１００程度であり、その解像度（ハーフピッチ又は線幅）は、例えば空間光変調器２８の画素３２の像の幅程度である。例えば、画素３２の幅が数μｍ程度、投影光学系ＰＬの投影倍率βが１／１００程度であれば、投影光学系ＰＬの解像度は数１０ｎｍ程度である。
【００５７】
ウエハＷ（基板）は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の円形の平板状の基材の表面に、フォトレジスト（感光材料）を数１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものを含む。また、露光装置ＥＸが液浸型である場合には、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書に開示されているように、投影光学系ＰＬの先端の光学部材とウエハＷとの間に照明光ＩＬを透過する液体（例えば純水）を供給して回収する局所液浸装置が設けられる。液浸型の場合には解像度をさらに高めることができる。
【００５８】
図８において、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のガイド面上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動する。ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等はレーザ干渉計４５によって形成され、この計測情報がステージ制御系４４に供給されている。ステージ制御系４４は、主制御系４０からの制御情報及びレーザ干渉計４５からの計測情報に基づいて、リニアモータ等の駆動系４６を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、ウエハＷのアライメントを行うために、ウエハＷのアライメントマークの位置を検出するアライメント系（不図示）等も備えられている。
【００５９】
ウエハＷの露光時には、ウエハＷのアライメントを行った後、空間光変調器９を用いて照明光学系ＩＬＳの照明条件を設定する。そして、ウエハＷの表面でＹ方向に一列に配列されたショット領域に露光を行うために、ウエハＷを走査開始位置に位置決めする。その後、ウエハＷの＋Ｙ方向への一定速度での走査を開始する。
次に、主制御系４０は、ウエハＷの露光領域２６Ｂのショット領域に対する相対位置に応じて、露光パターン制御部４３を介して変調制御部４８に露光領域２６Ｂに形成される空間像に対応する空間光変調器２８の反射面における照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。これによって、露光領域２６Ｂには、Ｙ方向の位置に応じて目標とする空間像が逐次露光される。この動作をショット領域が露光領域２６Ｂを横切るまで繰り返すことで、ショット領域に全体の空間像（回路パターン）が露光される。
【００６０】
その後、ウエハＷのそのショット領域に隣接するショット領域に露光するために、ウエハＷを同じ方向に走査したまま、主制御系４０は露光パターン制御部４３を介して変調制御部４８に照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。このようにして、第１のショット領域から次のショット領域にかけて連続的に露光を行うことができる。そして、ウエハＷのＸ方向に隣接するショット領域を含む列の露光に移行する場合には、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向（走査方向に直交する非走査方向）にステップ移動する。そして、露光領域２６Ｂに対するウエハＷの走査方向を逆の−Ｙ方向に設定し、主制御系４０から露光パターン制御部４３を介して変調制御部４８に逆の順序で照明光ＩＬの位相分布の情報を供給し、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給することで、隣接する列の一連のショット領域に対して連続的に露光を行うことができる。この露光に際して、複数のショット領域に互いに異なる空間像を露光することも可能である。なお、各ショット領域を複数回の走査で露光してもよい。その後、ウエハＷのフォトレジストの現像を行うことで、ウエハＷの各ショット領域にレジストパターンが形成される。
【００６１】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態のウエハＷを照明光ＩＬで露光する露光装置ＥＸは、第１の観点では、空間光変調器２８と、空間光変調器２８の複数のセル部３４（画素３２）のアレイに照明光ＩＬを照射する照明光学系ＩＬＳと、複数のセル部３４からの照明光をウエハＷに導いてウエハＷにパターンを投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷに露光されるパターンを制御するために、空間光変調器２８の複数のセル部３４を通過する照明光の位相を制御する露光パターン制御部４３と、を備えている。
【００６２】
この第１の観点の露光装置ＥＸによれば、空間光変調器２８を備えているため、マスクレス方式でウエハＷに任意のパターンを露光できる。このようにマスクレス方式で露光を行う場合には、照明光学系ＩＬＳ中の空間光変調器９の代わりに、例えば米国特許第６，９００，９１５号明細書、米国特許第７，０９５，５４６号明細書、又は米国特許公開第２００５／００９５７４９号明細書等に開示されているように、それぞれ直交する２軸の回りの傾斜角が可変の多数の微小ミラーを有する空間光変調器を用いることもできる。さらに、空間光変調器９の代わりに、複数の回折光学素子(DOE)を切り替えて使用してもよい。
【００６３】
（２）また、空間光変調器２８のセル部３４（画素３２）は、Ｘ方向を長手方向とする長方形の領域に設けられ、ウエハＷを投影光学系ＰＬの像面でＸ方向と直交するＹ方向に対応する走査方向に移動するウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）を備え、露光パターン制御部４３は、ウエハステージＷＳＴによるウエハＷの移動に応じて、複数の画素３２によって形成されるパターン（位相分布）をＹ方向に移動する。これによって、マスクレス方式でウエハＷの全面を効率的に露光できる。
【００６４】
（３）また、本実施形態のマスクパターンを介してウエハＷを照明光ＩＬで露光する露光装置ＥＸは、第２の観点では、空間光変調器９を有し、照明光ＩＬで空間光変調器９を介してそのマスクパターンを照明する照明光学系ＩＬＳと、そのマスクパターンを照明する照明光ＩＬの入射角の分布（照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布）を制御するために、記空間光変調器９の複数のセル部（画素１２）を通過する照明光ＩＬの位相を制御する照明系制御部４１と、を備えている。
【００６５】
この第２の観点の露光装置ＥＸによれば、照明光学系ＩＬＳで空間光変調器９を用いているため、空間光変調器９によって照明光ＩＬの位相分布を制御するのみで、そのマスクパターンを照明する照明光ＩＬの入射角の分布（照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布）を任意の分布に制御できる。なお、この第２の観点の露光装置ＥＸにおいては、マスクパターン（位相パターン）を設定する空間光変調器２８の代わりに、少なくともＹ方向に往復移動可能なレチクルステージと、レチクルステージに載置されて転写用のパターンが形成されたレチクルとを使用してもよい。
【００６６】
次に、本実施形態では、次のような変形が可能である。まず、本実施形態では、ウエハＷを連続的に移動してウエハＷを走査露光している。その他に、ウエハＷの各ショット領域をＹ方向に複数の部分領域に分割し、投影光学系ＰＬの露光領域２６Ｂにある部分領域が達したときに、照明光ＩＬを所定パルス数だけ発光させて、空間光変調器２８の画素３２のアレイからの反射光で部分領域を露光してもよい。この後、ウエハＷをＹ方向にステップ移動させて、次の部分領域が露光領域２６Ｂに達してから、同様に部分領域に露光が行われる。この方式は実質的にステップ・アンド・リピート方式であるが、隣接する部分領域には互いに異なるパターンが露光される。
【００６７】
また、上記の実施形態では、物体側及び像面側にテレセントリックの投影光学系ＰＬを用いている。それ以外に、図９の変形例の露光装置ＥＸＡで示すように、物体側に非テレセントリックの投影光学系ＰＬＡを用いることも可能である。図９において、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡは、図８の光源２から第１リレーレンズ１８Ａまでの光学部材を含む本体部ＩＬＳＢと、本体部ＩＬＳＢからの照明光ＩＬが順次照射される視野絞り２０、ミラー８Ｃ、第２リレーレンズ１８Ｂ、コンデンサ光学系２２、及びミラー８Ｄを備えている。照明光学系ＩＬＳＡは、投影光学系ＰＬＡの物体面に配置された空間光変調器２８の画素３２（セル部３４）のアレイを、θｘ方向に入射角βで照明光ＩＬを照射する。投影光学系ＰＬＡは、画素３２のアレイから斜めに反射される照明光ＩＬによりウエハＷの表面に所定の空間像を形成する。入射角βは例えば数ｄｅｇ（°）から数１０ｄｅｇである。この入力角βに応じて、第１の状態の画素３２で反射される照明光と第２の状態の画素３２で反射される照明光との位相差が１８０°になるように、式（１）又は式（２）のセル部３４内の間隔ｄの値を調整してもよい。この他の構成及び動作は、上記の実施形態と同様である。
【００６８】
また、図８の波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ１６に代えて、内面反射型のオプティカル・インテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、図８において、リレー光学系１４よりも空間光変調器９側に集光光学系を追加して空間光変調器９の反射面の共役面を形成し、この共役面近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置してもよい。
【００６９】
また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置される照明視野絞りの像を空間光変調器９の反射面上に形成するためのリレー光学系を配置する。この構成の場合、二次光源はリレー光学系１４及び集光光学系の瞳面に形成される（二次光源の虚像はロッド型インテグレータの入射端近傍に形成される）。
また、電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１０に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスクのパターンデータを実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡの主制御系に記憶するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した露光装置ＥＸ，ＥＸＡ（又は露光方法）により空間光変調器２８（又はマスクパターン）で生成される位相分布の空間像を基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００７０】
このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いてウエハＷを露光する工程と、露光されたウエハＷを処理する工程（ステップ２２４）とを含んでいる。従って、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
【００７１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００７２】
ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ…照明光学系、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、Ｌｑａ…第１液体、Ｌｑｂ…第２液体、２８…空間光変調器、３０…本体部、３２…画素、３４…セル部、３６…第１基板電極、３７…第２基板電極、３８…画素電極、３９…液中電極、４８…変調制御部、５４…ＳＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を変調する空間光変調器であって、
液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、
前記複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、
前記複数のセル部で増減する前記第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、を備え、
前記セル部の前記第１電極に印加される電圧によって、前記隔壁部内における前記第１及び第２の液体の厚さの比を制御して、前記セル部を通過する光の光路長を制御することを特徴とする空間光変調器。
【請求項２】
前記複数のセル部は、前記隔壁部内に入射する光を反射するとともに前記隔壁部内と前記貯蔵部との間で液体を流通させる開口が設けられた反射部を有し、
前記複数のセル部は、入射する光の位相を制御して反射することを特徴とする請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項３】
前記セル部の前記第１電極は、前記隔壁部に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記貯蔵部に前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を引き込むための電圧が印加される第２電極を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記第２電極によって引き込まれる液体中に少なくとも一部が配置されるとともに、前記第２電極に印加される電圧と異なる電圧が印加される第３電極を備えることを特徴とする請求項４に記載の空間光変調器。
【請求項６】
入射する光を変調する空間光変調器であって、
液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、
前記複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、
前記第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、
前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を前記貯蔵部に引き込むための電圧が印加される第２電極と、を備え、
前記セル部の前記第１電極に印加される電圧によって、前記セル部を進行する光の光路における前記第１及び第２の液体の厚さの比を制御することを特徴とする空間光変調器。
【請求項７】
前記複数のセル部は、前記隔壁部内に入射する光を反射するとともに前記隔壁部内と前記貯蔵部との間で液体を流通させる開口が設けられた反射部を有し、
前記複数のセル部は、入射する光の位相を制御して反射することを特徴とする請求項６に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記第２電極は、前記貯蔵部及び前記反射部に設けられ、
前記セル部の前記第１電極は、前記隔壁部に設けられたことを特徴とする請求項７に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記複数のセル部の前記第１電極には、前記セル部を通過する光の位相を第１の位相だけ変化させる第１の電圧、又は前記セル部を通過する光の位相を前記第１の位相と１８０°異なる第２の位相だけ変化させる第２の電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
前記複数のセル部は２次元又は１次元のアレイ状に配列されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器の製造方法であって、
前記複数のセル部、前記第１及び第２の液体を貯蔵可能な前記貯蔵部、及び前記第２電極を備えた空間光変調器の本体部を用意する工程と、
前記第２電極に電圧を印加して、前記貯蔵部に前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を引き込む工程と、
前記貯蔵部に貯蔵された液体上に、前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の低い液体を供給する工程と、
前記貯蔵部を透明基板で密閉する工程と、
を含むことを特徴とする空間光変調器の製造方法。
【請求項１２】
前記貯蔵部に前記誘電率の高い液体を引き込む工程は、前記誘電率の高い液体中に少なくとも一部が配置された第３電極に電圧を印加する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の空間光変調器の製造方法。
【請求項１３】
露光光で基板を露光する露光装置において、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器の前記複数のセル部のアレイに前記露光光を照射する照明光学系と、
前記複数のセル部からの光を前記基板上に導いて前記基板上にパターンを投影する投影光学系と、
前記基板に露光されるパターンを制御するために、前記空間光変調器の前記複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
露光光でマスクパターンを介して基板を露光する露光装置において、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空間光変調器を有し、前記露光光で前記空間光変調器を介して前記マスクパターンを照明する照明光学系と、
前記マスクパターンを照明する前記露光光の入射角の分布を制御するために、前記空間光変調器の前記複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１】
入射する光を変調する空間光変調器であって、
液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、
前記複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、
前記複数のセル部で増減する前記第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、を備え、
前記セル部の前記第１電極に印加される電圧によって、前記隔壁部内における前記第１及び第２の液体の厚さの比を制御して、前記セル部を通過する光の光路長を制御することを特徴とする空間光変調器。
【請求項２】
前記複数のセル部は、前記隔壁部内に入射する光を反射するとともに前記隔壁部内と前記貯蔵部との間で液体を流通させる開口が設けられた反射部を有し、
前記複数のセル部は、入射する光の位相を制御して反射することを特徴とする請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項３】
前記セル部の前記第１電極は、前記隔壁部に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記貯蔵部に前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を引き込むための電圧が印加される第２電極を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記第２電極によって引き込まれる液体中に少なくとも一部が配置されるとともに、前記第２電極に印加される電圧と異なる電圧が印加される第３電極を備えることを特徴とする請求項４に記載の空間光変調器。
【請求項６】
入射する光を変調する空間光変調器であって、
液体を収容可能な枠状の隔壁部及び可変の電圧が印加される第１電極を有する複数のセル部と、
前記複数のセル部に収容可能に保持された互いに屈折率及び誘電率が異なる第１及び第２の液体と、
前記第１及び第２の液体を貯蔵可能な貯蔵部と、
前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を前記貯蔵部に引き込むための電圧が印加される第２電極と、を備え、
前記セル部の前記第１電極に印加される電圧によって、前記セル部を進行する光の光路における前記第１及び第２の液体の厚さの比を制御することを特徴とする空間光変調器。
【請求項７】
前記複数のセル部は、前記隔壁部内に入射する光を反射するとともに前記隔壁部内と前記貯蔵部との間で液体を流通させる開口が設けられた反射部を有し、
前記複数のセル部は、入射する光の位相を制御して反射することを特徴とする請求項６に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記第２電極は、前記貯蔵部及び前記反射部に設けられ、
前記セル部の前記第１電極は、前記隔壁部に設けられたことを特徴とする請求項７に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記複数のセル部の前記第１電極には、前記セル部を通過する光の位相を第１の位相だけ変化させる第１の電圧、又は前記セル部を通過する光の位相を前記第１の位相と１８０°異なる第２の位相だけ変化させる第２の電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
前記複数のセル部は２次元又は１次元のアレイ状に配列されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器の製造方法であって、
前記複数のセル部、前記第１及び第２の液体を貯蔵可能な前記貯蔵部、及び前記第２電極を備えた空間光変調器の本体部を用意する工程と、
前記第２電極に電圧を印加して、前記貯蔵部に前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の高い液体を引き込む工程と、
前記貯蔵部に貯蔵された液体上に、前記第１及び第２の液体のうちより誘電率の低い液体を供給する工程と、
前記貯蔵部を透明基板で密閉する工程と、
を含むことを特徴とする空間光変調器の製造方法。
【請求項１２】
前記貯蔵部に前記誘電率の高い液体を引き込む工程は、前記誘電率の高い液体中に少なくとも一部が配置された第３電極に電圧を印加する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の空間光変調器の製造方法。
【請求項１３】
露光光で基板を露光する露光装置において、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空間光変調器と、
前記空間光変調器の前記複数のセル部のアレイに前記露光光を照射する照明光学系と、
前記複数のセル部からの光を前記基板上に導いて前記基板上にパターンを投影する投影光学系と、
前記基板に露光されるパターンを制御するために、前記空間光変調器の前記複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
露光光でマスクパターンを介して基板を露光する露光装置において、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空間光変調器を有し、前記露光光で前記空間光変調器を介して前記マスクパターンを照明する照明光学系と、
前記マスクパターンを照明する前記露光光の入射角の分布を制御するために、前記空間光変調器の前記複数のセル部を通過する光の位相を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３７２１０（Ｐ２０１３−３７２１０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３６２１（Ｐ２０１１−１７３６２１）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]