JP2003177336A

JP2003177336A - 光変調素子及び光変調素子アレイ並びにそれを用いた露光装置

Info

Publication number: JP2003177336A
Application number: JP2001377046A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Sawano; 充沢野
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】素子自体の光吸収が少なく、高速駆動が可能
な高出力、長寿命な光変調素子及び光変調素子アレイ並
びにそれを用いた露光装置を提供する。【解決手段】静電気力によって可動薄膜２７を平面基
板２３に対して変位させ、可動薄膜２７を透過する光量
を変化させる光変調素子１００に対し、可動薄膜２７を
矩形状に形成して長手方向両端で支持すると共に、可動
薄膜２７の長手方向中央部に平面電極を有しない可動薄
膜側非電極部４１を形成し、平面基板２３に、可動薄膜
側非電極部４１と対面する位置に平面電極を有しない基
板側非電極部４３を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力で可動薄
膜を変位させることにより、可動薄膜を透過又は反射す
る光の量を変化させて、光を変調する光変調素子及び光
変調素子アレイ並びにそれを用いた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光の振幅、位相、周波数を時間的に変化
させる制御素子に光変調素子がある。光変調素子は、光
を透過させる物質の屈折率を、物質に印加する外場によ
って変化させ、屈折、回折、吸収、散乱等等の光学現象
を介して、最終的にこの物質を透過又は反射する光の強
度を制御する。この一つに、マイクロマシニングにより
作製された可動薄膜を、静電気力により機械的動作させ
ることで光変調する電気機械的な光変調素子が知られて
いる。この光変調素子としては、例えば図１７に示すよ
うに、透明な電極１とダイヤフラム３からなる可動薄膜
５を、支持部７を介して、固定電極９を有する平面基板
１１上に架設したものがある。

【０００３】この光変調素子では、両電極１，９間に所
定の電圧を印加することで電極１，９間に静電気力を発
生させ、可動薄膜５を固定電極９に向かって撓ませる。
これに伴って素子自体の光学的特性が変化し（例えばフ
ァブリペロー干渉を利用して光変調部から出射される光
の強度を制御し）、光変調素子は光を透過する透過状態
となる。一方、印加電圧をゼロにすることで可動薄膜５
が弾性復帰し、光変調素子は光を遮光する遮光状態とな
る。このようにして光変調が行われる。この種の光変調
素子によれば、静電誘導により可動薄膜５を駆動するの
で、従来の液晶型光変調器に比べ、高速な応答が可能に
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の光変調
素子は、可動薄膜に静電気力を発生させるため、一般的
に可動薄膜と平面基板との重合部の全面に透明導電膜を
設けている。しかしながら、透明導電膜は、導電率が金
属に比べて２桁ほど小さい。このため、応答性よく静電
気力を発生できず、高速駆動の障害となった。また、わ
ずかながら光を吸収するため、光強度が強い場合には透
明導電膜が発熱して変形・破壊等を起こす問題がある。
一方、K.W.Goossen, etal., IEEE Photonics Tech. Let
ters Vol.6, No.9, P.1119, (1994).に、可動薄膜の光
透過部に電極を設けない光変調素子の構成が開示されて
いるが、この構造は反射で使用するために、平面基板が
不透明であり、透過による光変調には使用することがで
きない。また、この光変調素子は、可動薄膜を正方形で
形成し、その四辺に電極を配設するため、複数の光変調
素子を一次元や二次元に配列した場合、隣接する光変調
素子の光透過部同士の間に二つの電極が介在することに
なり、露光装置や表示装置等に用いた場合には画素が粗
くなる問題を有していた。

【０００５】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、素子自体の光吸収が少なく、高速駆動が可能な高出
力、長寿命の光変調素子及び光変調素子アレイ並びにそ
れを用いた露光装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載の静電駆動素子は、平面基
板に間隔を有して可動薄膜を対向配置すると共に、前記
基板と前記可動薄膜の双方に平面電極を設け、前記各平
面電極への電圧印加により発生する静電気力によって前
記可動薄膜を前記平面基板に対して変位させ、前記可動
薄膜を透過する光量を変化させる透過型の光変調素子で
あって、前記可動薄膜は、矩形状に形成され長手方向両
端で支持されると共に、前記可動薄膜の長手方向中央部
に前記平面電極を有しない可動薄膜側非電極部が形成さ
れ、前記平面基板は、前記可動薄膜側非電極部と対面す
る位置に前記平面電極を有しない基板側非電極部が形成
されていることを特徴とする。

【０００７】この光変調素子では、可動薄膜を矩形状に
形成し、この可動薄膜の長手方向中央部に電極を形成し
ない可動薄膜側非電極部を設けると共に、平面基板に
も、この可動薄膜側非電極部に対面する基板側非電極部
を設けることで、可動薄膜及び平面基板の光透過部位に
透明電極を設ける必要がなくなため、透明電極による光
の吸収を皆無にできる。これにより、光強度が強い場合
に生じる透明電極の発熱による変形・破壊等が防止で
き、高出力化と長寿命化を実現することができる。ま
た、可動薄膜の構成の簡略化によって光変調素子の高速
駆動が可能になる。

【０００８】請求項２記載の光変調素子は、平面基板に
間隔を有して可動薄膜を対向配置すると共に、前記基板
と前記可動薄膜の双方に平面電極を設け、前記各平面電
極への電圧印加により発生する静電気力によって前記可
動薄膜を前記平面基板に対して変位させ、前記可動薄膜
を反射する光量を変化させる反射型の光変調素子であっ
て、前記可動薄膜は、矩形状に形成され長手方向両端で
支持されると共に、前記可動薄膜の長手方向中央部に前
記平面電極を有しない可動薄膜側非電極部が形成されて
いることを特徴とする。

【０００９】この光変調素子では、可動薄膜を矩形状に
形成し、この可動薄膜の長手方向中央部に電極を形成し
ない可動薄膜側非電極部を設けることで、可動薄膜の光
反射部位に透明電極を設ける必要がなくなため、透明電
極による光の吸収を皆無にできる。これにより、光強度
が強い場合に生じる透明電極の発熱による変形・破壊等
が防止でき、高出力化と長寿命化を実現することができ
る。また、可動薄膜の構成の簡略化によって光変調素子
の高速駆動が可能になる。

【００１０】なお、請求項１及び請求項２記載の光変調
素子において、前記可動薄膜側非電極部の領域内の一部
又は全域に入射光を照射するようにすれば、電極のない
可動薄膜側非電極部の領域内の一部又は全域に入射光を
照射するので、光利用効率を高めた構成にできる。ま
た、請求項１〜２の光変調素子の光変調を、前記平面電
極への電圧印加により可動薄膜を変位させるようにすれ
ば、光学的な干渉効果を発生させることができる。この
光変調素子では、可動薄膜の電極と平面基板の電極に対
して電圧印加することにより、可動薄膜の電極と平面基
板の電極との間に作用する静電気力により可動薄膜が変
位する。この際、例えばファブリペロー干渉の場合で
は、可動薄膜と平面基板との間で繰り返し反射と透過が
繰り返され、平面基板と可動薄膜との間隔の略整数倍の
波長のみが光変調素子を透過する、所謂多層膜干渉効果
が得られる。この透過光が変調光として利用される。

【００１１】さらに、請求項１〜２の光変調素子の光変
調を、前記平面電極への電圧印加により可動薄膜を前記
平面基板に対して近接させることで、前記平面基板の全
反射面における全反射条件を変化させ、前記平面基板か
ら前記可動薄膜に光を取り出すことができる。この光変
調素子では、可動薄膜の電極と平面基板の電極に対して
電圧印加することにより、可動薄膜の電極と平面基板の
電極との間に作用する静電気力により可動薄膜が変位す
る。この際、例えば平面基板に入射した光は全反射界面
における全反射条件が変化して可動薄膜に導光されて光
が取り出される。一方、電圧が印加されなくなると、可
動薄膜が元の位置に弾性復帰して非変位状態となり、平
面基板に入射した光は全反射面で全反射し、可動薄膜に
は導光されず、反射光となって再び平面基板から出射す
る。

【００１２】そして、請求項１及び請求項２の光変調素
子を、前記可動薄膜の長手方向両端近傍に、可動薄膜中
央部の幅より狭い狭小部を形成すれば、この狭小部が変
形することにより、均一幅の可動薄膜を変形させる場合
に比べ、可動薄膜の駆動力が低減し、駆動速度の高速化
が可能になる。

【００１３】請求項３記載の光変調素子アレイは、請求
項１又は請求項２記載の光変調素子を、同一平面上で、
前記可動薄膜の長手方向に対して直交する方向に複数近
接させて並設したことを特徴とする。

【００１４】この光変調素子アレイでは、光変調素子を
同一平面上で、可動薄膜の長手方向に直行する方向に複
数近接させて並設することで、光変調素子の並設数と同
数の画素数で、１ライン分を同時に光変調することがで
きる。

【００１５】請求項４記載の露光装置は、請求項３記載
の光変調素子アレイと、前記光変調素子アレイに光ビー
ムを照射するレーザ光源と、前記光ビームに感光する感
光材料に対して、前記光変調素子アレイからの出射光を
主走査方向及びこれと直交する副走査方向に相対移動さ
せる移動手段とを備えたことを特徴とする。

【００１６】この露光装置では、請求項３記載の光変調
素子アレイを用い、この光変調素子アレイにレーザ光源
からの光を照射し、光変調素子から出射される光を移動
手段によって感光材料に対して相対移動させつつ感光材
料に照射することで、感光材料を直接走査露光すること
ができる。

【００１７】請求項５記載の露光装置は、請求項３記載
の光変調素子アレイと、前記光変調素子アレイに光ビー
ムを照射するレーザ光源と、前記光変調素子アレイから
の出射光を集光する集光レンズと、前記光ビームに感光
する感光材料に対して、前記集光レンズにより集光され
た出射光を、主走査方向及び該主走査方向に直交する副
走査方向へ相対移動させる移動手段とを備えたことを特
徴とする。

【００１８】この露光装置では、請求項３記載の光変調
素子アレイを用い、この光変調素子アレイにレーザ光源
からの光を照射し、光変調素子から出射される光を集光
レンズにより集光させて、この出射光を移動手段によっ
て感光材料に対して相対移動させつつ感光材料へ照射す
ることで、感光材料を直接走査露光することができ、ほ
ぼ密着露光に近い光学系を構成できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光変調素子及
び光変調素子アレイ並びにそれを用いた露光装置の好適
な実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１
は本発明に係る光変調素子の構成を示す断面図、図２は
図１に示した光変調素子の平面図、図３は図１に示した
光透過部の層構成を示す断面図、図４は図１に示した光
変調素子の動作状態を説明する断面図である。

【００２０】図１に示すように、光変調素子１００は、
透過型の光変調素子であって、変調する光に対して透明
な平面基板２３と、この平面基板２３の上面に、犠牲層
の形成・除去等の方法によって形成された間隔（空隙）
２５を隔てて平行に対向配置される可動薄膜２７とを基
本構成として有している。可動薄膜２７は、弾性を有
し、矩形状に形成され、長手方向両端部が平面基板２３
上に支持部２９を介して支持される。光変調素子１００
は、図２に示すように複数の可動薄膜２７が例えば同一
平面上で長手方向に直行する方向に近接して、１次元の
アレイ状に形成される。

【００２１】平面基板２３上に立設された支持部２９
は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、セラミッ
ク、樹脂等からなる。支持部２９の上端は、上記の可動
薄膜２７と接合される。可動薄膜２７は、平面電極（可
動電極）３１、ダイヤフラム３３を順次積層した構造と
なっている。可動電極３１は、金属或いは導電性を有す
る金属化合物で構成される。この金属としては、金、
銀、パラジウム、亜鉛、アルミニウム、銅等を用いるこ
とができ、金属化合物としては、これらの化合物を用い
ることができる。ダイヤフラム３３には、セラミック、
樹脂等の他、ポリシリコン等の半導体、絶縁性のシリコ
ン酸化物、シリコン窒化物、各種酸化物、窒化物等を用
いることができる。

【００２２】一方、平面基板２３は、ガラス基板３５、
平面電極（固定電極）３７、絶縁膜３９を順次積層した
構造となっている。この固定電極３７としても、可動電
極３１と同様なアルミ等の金属薄膜を用いることができ
る。絶縁膜３９には、ダイヤフラム３３と同様なセラミ
ック、樹脂等を用いることができる。また、ガラス基板
３５は、この他にも例えばポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート等の樹脂等を用いることができ
る。

【００２３】ところで、可動薄膜２７の長手方向中央部
には、この可動薄膜２７に形成した可動電極３１を長手
方向両端に分断する可動薄膜側非電極部４１を設けてい
る。また、平面基板２３にも、この可動薄膜側非電極部
４１に対面して基板側非電極部４３を設けている。基板
側非電極部４３の可動薄膜２７側は絶縁膜３９で形成さ
れるが、特にこの部分には、変調する光に対して透明な
材料で形成することが好ましい。これら可動薄膜側非電
極部４１及び基板側非電極部４３は、図２に示すよう
に、電極が除去されている。光変調素子１００は、この
可動薄膜側非電極部４１及び基板側非電極部４３が光透
過部となって光変調を行う。なお、図２中の各部位にお
ける寸法は、例えばａ＝１５０μｍ、ｂ＝２０μｍ、ｃ
＝５０μｍ程度で形成される。

【００２４】また、本実施形態の光変調素子１００にお
いては、可動電極３１の可動薄膜側非電極部４１には可
動反射膜４５が形成され、平面基板２３の基板側非電極
部４３には固定反射膜４７が形成される。これら可動反
射膜４５及び固定反射膜４７は、図３に示すように、蒸
着により形成したＺｎＯ₂／ＳｉＯ₂の多層膜（例えば
各７層の多層膜）からなる。これら可動反射膜４５及び
固定反射膜４７は、多層膜干渉効果により所謂ハーフミ
ラーとしての機能を有する。

【００２５】上記光変調素子１００では、図４に示すよ
うに、可動薄膜２７の可動電極３１と、平面基板２３の
固定電極３７とに駆動電圧Ｖ_ONが印加されることによ
り、可動薄膜２７の可動電極３１と平面基板２３の固定
電極３７との間に作用する静電気力により、可動薄膜２
７は平面基板２３側への吸引力によって弾性変形され、
平面基板２３上面に近接するように変位する。一方、静
電気力による吸引力がなくなると、可動薄膜２７の弾性
復帰力によって再び中央部が空隙２５を隔てた位置に浮
上して配置される。光変調素子１００は、この可動薄膜
２７の変位又は弾性復帰により、特定の波長域の光を可
干渉性により透過又は反射させる。

【００２６】ここで、本実施形態の光変調素子１００の
可動反射膜４５と固定反射膜４７について詳細に説明す
る。光変調素子１００は、可動薄膜２７の変位により、
可動反射膜４５，４７からなる平行ミラー間の距離を異
ならせ、平行ミラー間で繰り返し反射させた合成波の強
度を変化させることによって、光を透過又は反射させて
いる。即ち、ファブリペロー干渉を利用した光変調を行
っている。平行ミラー間で反射と透過が繰り返されるフ
ァブリペロー干渉においては、空隙の略整数倍の波長の
みが光変調素子１００を透過するようになる。

【００２７】ファブリペロー干渉では、入射光線が、反
射と透過を繰り返して多数の光線に分割され、これらは
互いに平行となる。透過光線は、無限遠において重なり
合い干渉する。面の垂線と入射光線のなす角をθとすれ
ば、隣り合う二光線間の光路差はｘ＝ｎｔ・cosθで与
えられる。但し、ｎは二面間の屈折率、ｔは間隔であ
る。光路差ｘが波長λの整数倍であれば透過線は互いに
強め合い、半波長の奇数倍であれば互いに打ち消し合
う。即ち、反射の際の位相変化がなければ、２ｎｔ・cosθ＝ｍλ …（１）で
透過光最大となり、２ｎｔ・cosθ＝（２ｍ＋１）λ／２ …（２）で
透過光最小となる。但し、ｍは整数である。

【００２８】ここで、光変調素子１００を用い、例えば
ブラックライト用紫外線ランプ（低圧水銀ランプ）から
の出射光を光変調する場合について説明する。図５はブ
ラックライト用低圧水銀ランプの分光特性を示す説明
図、図６は光変調素子の光強度透過率を示す説明図であ
る。

【００２９】低圧水銀ランプの内壁にブラックライト用
の蛍光体を塗布した場合、その発光紫外線の分光特性
は、図５のようになる。即ち、３６０ｎｍ付近に中心波
長λ₀を持つ。この紫外線をバックライト光として使用
する。

【００３０】ここで、光変調素子１００において、非駆
動電圧Ｖ_OFFを印加したときの空隙２５の間隔をｔ_OFF
とする（図１の状態）。また、駆動電圧Ｖ_ONを印加した
ときの空隙２５の間隔をｔ_ONとする（図４の状態）。更
に、ｔ_ON、ｔ_OFF を下記のように設定する。ｔ_ON ＝１／２×λ₀＝１８０ｎｍｔ_OFF ＝３／４×λ₀＝２７０ｎｍ但し、ｍ＝１ λ₀：紫外線の中心波長とする。

【００３１】また、可動反射膜４５及び固定反射膜４７
は、その光強度反射率をＲ＝０．８５とする。空隙２５
は空気又は希ガスとし、その屈折率はｎ＝１とする。紫
外線は、コリメートされているので光変調素子１００に
入射する入射角θは、略ゼロとする。このときの光変調
素子１００の光強度透過率は図６のようになる。即ち、
光変調素子１００は、可動電極３１と固定電極３７との
間に非駆動電圧Ｖ_OFFを印加するとき、空隙２５の間隔
はｔ_OFF ＝２７０ｎｍとなり、図５に示す３６０ｎｍ付
近に中心波長λ₀を持つ紫外線をほとんど透過させな
い。一方、駆動電圧Ｖ_ONを印加して空隙２５の間隙がｔ
_ON＝１８０ｎｍとなると、３６０ｎｍ付近に中心波長λ
₀を持つ紫外線を透過させる。

【００３２】この光変調素子１００によれば、このよう
に可動薄膜２７を変位させ、干渉モードで光変調を行う
ことができる。そして、光透過部に電極が存在しないた
め、光変調素子自体の光吸収が少なく、高効率で光変調
が行える。また、高速駆動が可能で高出力、長寿命の光
変調素子を得ることができる。また、低い駆動電圧（数
Ｖ〜数十Ｖ）で、数十〔ｎｓｅｃ〕の高速動作が可能に
なる。なお、干渉の条件を満たせば、空隙２５の間隔
ｔ、屈折率ｎ、可動反射膜４５、固定反射膜４７の光強
度反射率Ｒ等はいずれの組合せでも良い。また、電圧の
値により、間隔ｔを連続的に変化させると、透過スペク
トルの中心波長を任意に変化させることが可能である。
これにより透過光量を連続的に制御することも可能であ
る。即ち、印加電圧による階調制御が可能となる。ま
た、この光変調素子１００は、可動薄膜２７側から平面
基板２３側へ透過させる透過型の光変調素子として構成
しているが、これに限らず、入射した光を入射光導入側
に反射して戻す、反射型の光変調素子として用いてもよ
い。この場合にも前述と同様の作用効果が奏される。

【００３３】次に、本発明に係る光変調素子の第２実施
形態を説明する。図７は本発明に係る光変調素子の第２
実施形態における構成を示す断面図、図８は図７に示し
た光変調素子の動作状態を説明する断面図である。な
お、以降の説明は、図１〜４に示した部材と同一の部材
には同一の符号を付し、重複する説明は省略するものと
する。本実施形態の光変調素子２００は、全反射を利用
した光変調素子であって、基台５５上に支持部２９を介
して可動薄膜２７を懸架している。詳細には、基台５５
上に設けられ可動薄膜２７の長手方向両端に分断された
固定電極３７、可動薄膜２７の上層に設けられ可動薄膜
２７の長手方向両端に分断された可動電極３１、可動薄
膜２７の可動薄膜側非電極部４１に設けた拡散部５３を
備えている。

【００３４】可動薄膜側非電極部４１の表面に設けられ
た光拡散部５３は、例えば、無機、有機透明材料の表面
に凹凸を形成したもの、マイクロプリズム、マイクロレ
ンズを形成したものや、無機、有機多孔質材料、又は屈
折率の異なる微粒子を透明基材に分散したもの等により
形成されている。また、支持部２９は変調する光に対し
て透明な基台５５上に設けられている。基台５５は、平
行でない２つの端面を有し、光線の方向を変える偏角プ
リズムとしての作用を有する。

【００３５】この光変調素子２００では、図８に示すよ
うに、可動薄膜２７の可動電極３１と、基台５５の固定
電極３７との間に駆動電圧Ｖ_ONが印加されることによ
り、可動薄膜２７の可動電極３１と基台５５の固定電極
３７との間に作用する静電気力によって、可動薄膜２７
は基台５５側へ吸引されて弾性変形し、基台５５上面に
近接するように変位する。一方、静電気力による吸引力
がなくなると、可動薄膜２７の弾性復帰力によって再び
可動薄膜２７の中央部が空隙２５を隔てた位置に浮上し
て配置される。

【００３６】この光変調素子２００においては、非駆動
電圧Ｖ_OFFの印加時、可動薄膜側非電極部４１と基板側
非電極部４３との間に空隙２５（例えば空気、希ガス
等）が存在する。この場合、基台５５の屈折率をｎｗと
すると、空気との界面における全反射臨界角θｃは、 θｃ＝sin^-1（ｎｗ）となる。従って、入射光
は、界面への入射角θが、θ＞θｃのとき、図７に示す
ように、基台５５内を全反射しながら進む。

【００３７】一方、駆動電圧Ｖ_ONの印加時、可動薄膜２
７と基台５５とを接触又は十分な距離に近づけた場合、
図８に示すように、入射光は、可動薄膜２７側に伝搬透
過し、更に光拡散部５３により拡散されて表面側に出射
する。このように、光変調素子２００によれば、駆動電
圧Ｖ_ON印加による可動薄膜２７の変位により光変調を行
うことができる。なお、この場合では、変調光は可動薄
膜２７を透過する透過光、又は非駆動電圧Ｖ_OFF印加時
に、全反射して基台５５から出射する反射光のいずれを
利用するものであってもよい。

【００３８】次に、本発明に係る光変調素子の第３実施
形態を説明する。図９は本発明に係る光変調素子の第３
実施形態における構成と動作状態を示す断面図である。
本実施形態の光変調素子３００は、反射型の光変調素子
であって、その構成は第１実施形態の光変調素子１００
と同様である。但し、可動電極３１と固定電極３７との
間に非駆動電圧Ｖ_OFFを印加したときの空隙２５の間隔
ｔ_OFFは、（２ｍ＋１）λ／（４cosθ）、駆動電圧Ｖ_ON
を印加したときの空隙２５の間隔ｔ_ONは、（２ｍ）λ／
（４cosθ）に設定している。ここで、θは入射光の光
変調素子３００への入射角で、可動薄膜２７の法線方向
と入射光とのなす角を表す。

【００３９】この光変調素子３００では、図９（ａ）に
示すように、可動薄膜２７の可動電極３１と、平面基板
２３の固定電極３７との間に非駆動電圧Ｖ_OFFが印加さ
れるときには、可動薄膜２７の可動薄膜側非電極部４１
に導入された入射光は、可動反射膜４５及び固定反射膜
４７の光干渉作用によって入射光導入側へ反射される。
一方、駆動電圧Ｖ_ONが印加されると、図９（ｂ）に示す
ように、可動薄膜２７の可動電極３１と平面基板２３の
固定電極３７との間に作用する静電気力により、可動薄
膜２７は平面基板２３側への吸引力によって弾性変形さ
れ、平面基板２３上面に近接するように変位する。これ
により、導入された入射光は、可動反射膜４５及び固定
反射膜４７の光干渉作用によって可動反射膜４５及び固
定反射膜４７を透過して、入射光導入側へは反射されな
い。

【００４０】従って、光変調素子３００の入射光導入側
においては、非駆動電圧Ｖ_OFFの印加時に明となり、駆
動電圧Ｖ_ONの印加時に暗となる反射型の光変調が実現さ
れる。

【００４１】次に、本発明に係る光変調素子の第４実施
形態を説明する。図１０は本発明に係る光変調素子の第
４実施形態における構成と動作状態を示す断面図であ
る。本実施形態の光変調素子４００は、反射型の光変調
素子であって、その構成は、平面基板がシリコン基板１
３からなり、このシリコン基板１３の表面には、不純物
をドーピングさせた固定電極としてのドープ層１６を形
成している。このドープ層１６は、前述の固定電極１５
と同様に、可動薄膜２７の長手方向両端に分断して形成
されている。また、基板側非電極部４３には、このドー
プ層１５の厚みより若干高くシリコン基板が盛り上がっ
ている。一方、可動薄膜２７は、可動薄膜側非電極部４
１を単層のダイヤフラム３３で形成し、入射光を可動薄
膜２７側からシリコン基板１３側へ導入、又は反射させ
る構成となっている。

【００４２】ここで、可動電極３１とドープ層１６との
間に非駆動電圧Ｖ_OFFを印加したときの空隙２５の間隔
ｔ_OFFは（２ｍ＋１）λ／（４cosθ）、駆動電圧Ｖ_ONを
印加したときの空隙２５の間隔ｔ_ONは（２ｍ）λ／（４
cosθ）としている。なお、図１０は、ｍ＝０、θ＝４
５゜とした一例である。

【００４３】また、この可動薄膜２７の屈折率ｎは、シ
リコン基板１３の屈折率をｎｓ（ｎｓ＝３．８９）とす
ると、ｎ≒√ｎｓなる関係を有することが望ましく、可
動薄膜２７に反射防止機能を付加させることができる。
具体的には、可動薄膜２７のダイヤフラム３３としては
ＺｒＯ₂（ｎ＝１．９７）がよく、その場合には、ダイ
ヤフラム３３の膜厚を５３．４ｎｍとする。このときの
シリコン基板１３と可動薄膜２７との間の空隙と、素子
の反射率との関係を図１１に示した。なお、可動薄膜２
７と平面基板の屈折率の関係は、上述の各実施形態につ
いても同様に設定することが好ましい。

【００４４】この光変調素子４００では、図１０（ａ）
に示すように、可動薄膜２７の可動電極３１と、シリコ
ン基板１３のドープ層１６との間に非駆動電圧Ｖ_OFFを
印加したとき、空隙２５の間隔がｔ_OFFとなり、外部か
ら可動薄膜２７の可動薄膜側非電極部４１に導入された
入射光は、可動薄膜２７による光干渉作用によって入射
光導入側へ反射される。このときの可動薄膜２７の反射
率は図１１に示すように９０％以上の高い反射率となっ
ている。一方、駆動電圧Ｖ_ONを印加すると、可動薄膜２
７の可動電極３１とシリコン基板１３のドープ層１６と
の間に作用する静電気力により、可動薄膜２７はシリコ
ン基板１３側への吸引力によって弾性変形され、シリコ
ン基板１３上面に近接するように変位する。これによ
り、空隙の間隔は略０となり、ｔ_OFFとなる。従って、
導入された入射光は可動薄膜側非電極部４１を透過して
シリコン基板１３側に吸収され、入射光導入側には反射
されない。

【００４５】これにより、光変調素子４００の入射光導
入側においては、非駆動電圧Ｖ_OFFの印加時に明とな
り、駆動電圧Ｖ_ONの印加時に暗となる反射型の光変調が
実現される。また、シリコン基板１３には、駆動回路等
の回路を形成することもでき、種々の付加機能を素子に
持たせることが可能となり設計の自由度を向上できる。

【００４６】次に、本実施形態の光変調素子の変形例を
説明する。図１２は本実施形態の変形例としての光変調
素子の構成と動作状態を示す断面図である。この変形例
の光変調素子５００は、平面基板として誘電体基板を使
用した構成としている。他の構成は前述と同様であるた
め重複する説明は省略する。誘電体基板１９は、可動薄
膜２７のダイヤフラム３３をＳｉＯ₂（屈折率ｎ＝１．
４６）を用いた場合、例えばＺｎＯ（屈折率ｎｓ＝２．
１）を好適に用いることができる。また、可動薄膜２７
をＮｄＦ₃（屈折率ｎ＝１．６２）を用いた場合、例え
ばＴｉＯ₂（屈折率ｎｓ＝２．６２）を好適に用いるこ
とができる。このように、ｎ＝√ｎｓの関係を保つこと
により、層の反射を防止する反射防止膜とすることがで
き、素子の光透過率を向上できる。また、誘電体基板１
９と可動薄膜２７のダイヤフラム３３は、屈折率の組み
合わせを適宜選択すればよいため、誘電体基板１９とし
ては、この他にも、半導体（例えばＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ）、誘電体、或いは金属で形成してもよい。

【００４７】この光変調素子５００によれば、前述の光
変調素子の動作と同様に、可動電極３１と固定電極１５
との間に駆動電圧Ｖ_OFFを印加すると、外部から可動薄
膜２７の可動薄膜側非電極部４１に導入された入射光
は、可動薄膜２７による光干渉作用によって入射光導入
側へ反射される。一方、駆動電圧Ｖ_ONが印加されると、
可動薄膜２７が静電気力によって誘電体基板１９上面に
近接するように変位する。これにより、導入された入射
光は可動薄膜２７による光干渉作用によって誘電体基板
１９側に透過されて吸収され、入射光導入側へは反射さ
れない。従って、光変調素子５００の入射光導入側にお
いては、非駆動電圧Ｖ_OFFの印加時に明となり、駆動電
圧Ｖ_ONの印加時に暗となる反射型の光変調が実現され
る。

【００４８】以上説明した各光変調素子の構成では、可
動薄膜２７を矩形状で形成し、長手方向の任意の位置に
おける幅が等しい場合を説明したが、各光変調素子は、
図１３に示すように、可動薄膜２７の長手方向両端近傍
に、中央部の幅より狭い狭小部５９を形成するものであ
ってもよい。なお、図１３中の各部位における寸法は、
例えばａ＝１５０μｍ、ｂ＝２０μｍ、ｃ＝５０μｍ、
ｄ＝１０μｍ、ｅ＝１００μｍ程度で形成される。この
ような狭小部５９を設けることで、この狭小部５９が特
に大きく変形することにより、均一幅の可動薄膜２７を
変形させる場合に比べ、可動薄膜２７の駆動力が低減で
き、低電圧駆動と駆動速度の高速化が可能になる。

【００４９】上記した光変調素子によれば、可動薄膜２
７を矩形状に形成し、この可動薄膜２７の長手方向中央
部に電極を形成しない可動薄膜側非電極部４１を設ける
と共に、平面基板２３又は基台５５にも、この可動薄膜
側非電極部４１に対面する基板側非電極部４３を設けた
ので、光透過部位に透明電極が存在しない構成にでき
る。これにより、透明電極による光の吸収を皆無にで
き、光強度が強い場合に生じる透明電極の発熱による変
形・破壊等が防止できる。また、可動薄膜の構成の簡略
化によって光変調素子の高速駆動が可能になり、かつ長
寿命化が実現できる。

【００５０】さらに、光の吸収がなくなるので、透過光
の強度を増大させることができ、高出力化が図られる。
また、可動薄膜を矩形状に形成し、その中央部の全てを
可動薄膜側非電極部４１として電極を除去したので、複
数の光変調素子を一次元に配列した光変調素子アレイと
した場合、隣接する光変調素子の光透過部同士の間に電
極が介在せず、露光装置、表示装置に用いた場合の画素
密度を高精細にできる。

【００５１】次に、上記の光変調素子１００からなる光
変調素子アレイを利用した露光装置について説明する。
図１４は本発明に係る露光装置の要部構成の概略を表し
た斜視図、図１５は図１４に示した露光ヘッドの拡大斜
視図、図１６は上記の光変調素子１００を用いて構成し
た他の露光部の拡大斜視図である。この実施の形態で
は、光変調素子１００を用いて構成した光変調素子アレ
イを、液晶カラーフィルタ製造工程に使用するフォトレ
ジスト用の露光装置６１に適用した一例を説明する。

【００５２】この露光装置６１は、図１４に示すよう
に、露光対象物６３を側面に吸着して保持する縦型のフ
ラットステージ６５と、画像データ６７に応じて変調さ
れた光ビーム（紫外レーザ光）６９で露光対象物６３を
走査露光する露光ヘッド７１とを備えている。フラット
ステージ６５は、図示しないガイドによって、Ｘ軸方向
に移動可能に支持されており、露光ヘッド７１は、図示
しないガイトによって、Ｙ軸方向に移動可能に支持され
ている。

【００５３】フラットステージ６５の裏面角部には一対
のナット７３が固定されており、ナット７３の雌ねじ部
７５にはリードスクリュー７７が螺合されている。リー
ドスクリュー７７の一方の端部にはリードスクリュー７
７を回転させる駆動モータ７９が取り付けられており、
駆動モータ７９はモータコントローラ８１に接続されて
いる。そして、この駆動モータ７９によるリードスクリ
ュー７７の回転に伴い、フラットステージ６５がＸ軸方
向にステップ状に移動される。

【００５４】露光ヘッド７１の下部には一対のナット８
３が固定されており、ナット８３の雌ねじ部８５にはリ
ードスクリュー８７が螺合されている。リードスクリュ
ー８７の一方の端部にはリードスクリュー８７を回転さ
せる駆動モータ８９がベルトを介して連結されており、
駆動モータ８９はモータコントローラ８１に接続されて
いる。そして、この駆動モータ８９によるリードスクリ
ュー８７の回転に伴い、露光ヘッド７１がＹ軸方向に往
復移動される。ナット８３、リードスクリュー８７、駆
動モータ８９は、露光ヘッド７１の移動手段９０を構成
する。

【００５５】この場合の露光対象物６３は、ブラックマ
トリックスが形成されたガラス基板上に、例えばＲ色の
顔料を紫外線硬化樹脂に分散させたカラーレジスト膜を
形成したものとする。この露光対象物６３に紫外レーザ
光６９を照射すると、カラーレジスト膜の紫外レーザ光
６９が照射された部分だけが硬化してＲ色のカラーフィ
ルタ部が形成される。

【００５６】露光ヘッド７１は、図１５に示すように、
高出力な紫外レーザ光源９１、紫外レーザ光源９１から
入射されたレーザ光をＸ軸方向に平行光化すると共にＸ
Ｙ平面と直交する方向に収束させるレンズ９３、入射さ
れたレーザ光を画像データ６７に応じて各画素毎に変調
する光変調素子アレイ９５、及び光変調素子アレイ９５
で変調されたレーザ光を露光対象物６３の表面に倍率を
変えて結像させるズームレンズ９７で構成された露光ユ
ニットを備えている。

【００５７】この露光ユニットを構成する各部材はケー
シング９９内に収納されており、ズームレンズ９７から
出射された紫外レーザ光６９は、ケーシング９９に設け
られた図示しない開口を通過して露光対象物６３の表面
に照射される。ズームレンズ９７は、図示しない駆動モ
ータによって、光軸に沿って移動され結像倍率の調整を
行う。なお、通常、ズームレンズは組合せレンズで構成
されるが、図示を簡単にするため１枚のレンズのみ示し
た。

【００５８】紫外レーザ光源９１、レンズ９３、光変調
素子アレイ９５、及びズームレンズ９７は、図示しない
固定部材によってケーシング９９に固定されており、ズ
ームレンズ９７は、図示しないガイドによって光軸方向
に移動可能に支持されている。また、紫外レーザ光源９
１及び光変調素子アレイ９５は、各々図示しないドライ
バを介してこれらを制御する図示しないコントローラに
接続されている。

【００５９】紫外レーザ光源９１は、例えば窒化ガリウ
ム系半導体レーザを用いる。なお、ブロードエリアの発
光領域を有する窒化ガリウム系半導体レーザを用いる
と、波長約４０５ｎｍの紫外領域の光が高出力で得ら
れ、高速での走査に有利になる。

【００６０】感光材料としては、液晶カラーフィルタ形
成用感光材料、プリント配線基板製造用のフォトレジス
ト、印刷用感光性シリンダー、印刷用感光性材料を塗布
したシリンダー、及び印刷用刷版を挙げることができ
る。これら感光材料は、縦型の平板ステージに保持する
ことができる。感光材料を縦型の平板ステージに保持す
ることにより、感光材料のたわみを最小限に抑えられる
ため、露光の高精度化が図られる。

【００６１】光変調素子アレイ９５は、上記の光変調素
子１００を、同一平面上で、可動薄膜２７の長手方向に
直行する方向に複数近接させて並設している。この実施
の形態では、並設方向が図１５の上下方向（Ｘ方向）と
なる。従って、この並設方向に直行する方向（Ｙ方向）
で露光対象物６３と露光ヘッド７１とを相対移動させる
と、光変調素子１００の並設数と同数の画素数で、１ラ
イン分を露光対象物６３に露光することができ、この場
合においても、光変調素子１００の有する特性により、
高速の露光が可能になり、かつ長寿命化が実現できる。
なお、図１５中の各部位における寸法は、例えばｆ＝２
ｍｍ（１０００ｃｈ）、ｇ＝２０μｍ程度で形成され
る。

【００６２】次に、本実施の形態の露光装置の動作を説
明する。露光対象物６３に紫外レーザ光６９を照射して
露光するために、画像データ６７が、光変調素子アレイ
９５のコントローラ（図示せず）に入力され、コントロ
ーラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像デ
ータ６７は、画像を構成する各画素の濃度を２値（即ち
ドットの記録の有無）で表したデータである。

【００６３】露光ヘッド７１の紫外レーザ光源９１から
出射されたレーザ光は、レンズ９３によりＸ軸方向に平
行光化されると共にＸＹ平面と直交する方向に収束され
て、光変調素子アレイ９５に入射される。入射されたレ
ーザ光は、光変調素子アレイ９５によって同時に変調さ
れる。変調されたレーザ光がズームレンズ９７により露
光対象物６３の表面に結像される。

【００６４】露光開始時には、露光ヘッド７１が露光開
始位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の原点）に移動される。
モータコントローラ８１が駆動モータ８９を一定速度で
回転させると、リードスクリュー８７も一定速度で回転
し、リードスクリュー８７の回転に伴い、露光ヘッド７
１がＹ軸方向に一定速度で移動される。

【００６５】露光ヘッド７１のＹ軸方向への移動と共
に、フレームメモリに記憶されている画像データ６７
が、１ライン分、光変調素子アレイ９５の光変調素子１
００の数と略同数の画素単位で順に読み出され、読み出
された画像データ６７に応じて光変調素子１００の各々
がオンオフ制御される。これにより露光ヘッド７１から
出射される紫外レーザ光６９がオンオフされて、露光対
象物６３が、Ｘ軸方向に光変調素子１００の数と略同数
の画素単位で露光されると共に、Ｙ軸方向に１ライン分
走査露光される。

【００６６】露光ヘッド７１が露光対象物６３の端部に
達すると、露光ヘッド７１はＹ軸方向の原点に復帰す
る。そして、モータコントローラ８１が駆動モータ７９
を一定速度で回転させると、リードスクリュー７７も一
定速度で回転し、リードスクリュー７７の回転に伴い、
フラットステージ６５がＸ軸方向に１ステップ移動され
る。以上の主走査及び副走査を繰り返し、露光対象物６
３が画像様に露光される。なお、上記では露光ヘッド７
１を原点に復帰させて往路でのみ露光する例について説
明したが、復路においても露光するようにしてもよい。
これにより更に露光時間を短縮できる。

【００６７】この露光装置６１によれば、光変調素子ア
レイ９５における光変調素子の並設方向に直行する方向
で、光変調素子アレイ９５を移動手段によって感光材料
に対し相対移動させることで、紫外線領域に感度を有す
る感光材料を、デジタルデータに基づいて直接走査露光
することができ、この場合においても、高速の露光を可
能にし、かつ長寿命化を実現できる。

【００６８】また、高出力の紫外レーザ光源を用いてい
るので、紫外領域に感度を有する露光対象物を，デジタ
ルデータに基づいて直接走査露光することができる。こ
れにより、プロキシミティ方式の露光装置と比べると、
（１）マスクが不要でコストが削減できる。これにより
生産性が向上する他、少量多品種の生産にも好適であ
る、（２）デジタルデータに基づいて直接走査露光する
ので適宜データを補正することができ、高精度な保持機
構、アライメント機構、及び温度安定化機構が不要にな
り、装置のコストダウンを図ることができる、（３）紫
外レーザ光源は超高圧水銀ランプに比べ安価で耐久性に
優れており、ランニングコストを低減することができ
る、（４）紫外レーザ光源は駆動電圧が低く消費電力を
低減できる、という利点がある。

【００６９】更に、可動薄膜側非電極部４１及び基板側
非電極部４３を有する光変調素子１００を用いているた
め、従来の透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）
や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）を用いる構成に比べて、入
射光の吸収性を格段に少なくすることができ、紫外レー
ザ光に対する耐久性を高めることができる。この結果、
高出力紫外レーザを光源に用い露光を行う場合であって
も、露光装置の信頼性を大幅に向上させることができ
る。また、光変調素子アレイ９５は、静電気力を利用し
た電気機械動作により駆動されるため、低い駆動電圧
（数Ｖ〜数十Ｖ）で、動作速度が数十〔ｎｓｅｃ〕程度
まで得られ、上述の耐久性が向上するという効果に加
え、高速露光も可能になる。

【００７０】なお、この実施の形態では、高出力レーザ
光源を、ＧａＮ系半導体レーザと合波光学系とで構成し
た紫外レーザ光源とする例について説明したが、高出力
レーザ光源を、以下の（１）〜（５）のいずれかで構成
してもよい。（１）窒化ガリウム系半導体レーザ。好ま
しくは、ブロードエリアの発光領域を有する窒化ガリウ
ム系半導体レーザ。（２）半導体レーザで固体レーザ結
晶を励起して得られたレーザビームを光波長変換素子で
波長変換して出射する半導体レーザ励起固体レーザ。
（３）半導体レーザでファイバを励起して得られたレー
ザビームを光波長変換素子で波長変換して出射するファ
イバレーザ。（４）上記（１）〜（３）のいずれかのレ
ーザ光源又はランプ光源と合波光学系とで構成された高
出力レーザ光源。また、本実施の形態では光源の発光波
長を紫外としたが、赤外、可視、紫外のいずれの波長で
あってもよい。

【００７１】また、上記の実施の形態では、光変調素子
アレイ９５を通過させた変調光を、ズームレンズ９７に
よって焦点調整して露光対象物６３に照射する構成を説
明したが、露光装置６１は、図１６に示すように、光変
調素子アレイ９５と感光ドラム１１１との間に、ロッド
レンズ等の集光レンズ１１３を配設し、光変調素子アレ
イ９５からの変調光をこの集光レンズ１１３で集光させ
て、露光対象物に露光するものであってもよい。

【００７２】このような構成によれば、光変調素子アレ
イ９５からの変調光を集光レンズ１１３で集光して感光
材料に直接露光するので、ほぼ密着露光に近い光学系を
構成できる利点がある。なお、ここでは、移動手段とし
てアウタードラムである感光ドラムを用いる例について
説明したが、これに限らずインナードラム、フラットベ
ッド等の他の移動手段を用いる構成としてもよい。

【００７３】以上説明した本発明の光変調素子、光変調
素子アレイ、露光装置の好ましい実施形態をまとめる
と、次のようになる。（１）平面基板に間隔を有して可動薄膜を対向配置する
と共に、前記基板と前記可動薄膜の双方に平面電極を設
け、前記各平面電極への電圧印加により発生する静電気
力によって前記可動薄膜を前記平面基板に対して変位さ
せ、前記可動薄膜を透過する光量を変化させる透過型の
光変調素子であって、前記可動薄膜は、矩形状に形成さ
れ長手方向両端で支持されると共に、前記可動薄膜の長
手方向中央部に前記平面電極を有しない可動薄膜側非電
極部が形成され、前記平面基板は、前記可動薄膜側非電
極部と対面する位置に前記平面電極を有しない基板側非
電極部が形成されていることを特徴とする光変調素子。（２）平面基板に間隔を有して可動薄膜を対向配置する
と共に、前記基板と前記可動薄膜の双方に平面電極を設
け、前記各平面電極への電圧印加により発生する静電気
力によって前記可動薄膜を前記平面基板に対して変位さ
せ、前記可動薄膜を反射する光量を変化させる反射型の
光変調素子であって、前記可動薄膜は、矩形状に形成さ
れ長手方向両端で支持されると共に、前記可動薄膜の長
手方向中央部に前記平面電極を有しない可動薄膜側非電
極部が形成されていることを特徴とする光変調素子。（３）前記可動薄膜側非電極部の領域内の一部又は全域
に入射光を照射することを特徴とする前記（１）又は
（２）記載の光変調素子。

【００７４】（４）前記光変調が、前記平面電極への電
圧印加により可動薄膜を変位させることで、光学的な干
渉効果を発生させるものであることを特徴とする前記
（１）〜（３）のいずれか１つに記載の光変調素子。（５）前記光変調が、前記平面電極への電圧印加により
可動薄膜を前記平面基板に対して近接させることで、前
記平面基板の全反射面における全反射条件を変化させ、
前記平面基板から前記可動薄膜に光を取り出すものであ
ることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１つ
に記載の光変調素子。（６）前記可動薄膜の長手方向両端近傍に、可動薄膜中
央部の幅より狭い狭小部を形成してなることを特徴とす
る前記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の光変調素
子。（７）前記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の光変
調素子を、同一平面上で、前記可動薄膜の長手方向に対
して直交する方向に複数近接させて並設したことを特徴
とする光変調素子アレイ。

【００７５】（８）前記（７）の光変調素子アレイと、
前記光変調素子アレイに光ビームを照射するレーザ光源
と、前記光ビームに感光する感光材料に対して、前記光
変調素子アレイからの出射光を、主走査方向及び該主走
査方向に直交する副走査方向へ相対移動させる移動手段
とを備えたことを特徴とする露光装置。（９）前記（７）の光変調素子アレイと、前記光変調素
子アレイに光ビームを照射するレーザ光源と、前記光変
調素子アレイからの出射光を集光する集光レンズと、前
記光ビームに感光する感光材料に対して、前記集光レン
ズにより集光された出射光を、主走査方向及び該主走査
方向に直交する副走査方向へ相対移動させる移動手段と
を備えたことを特徴とする露光装置。

【００７６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光変調素子によれば、可動薄膜を矩形状に形成し、か
つこの可動薄膜の長手方向中央部に、電極を形成しない
可動薄膜側非電極部を設け、透過型の場合は、平面基板
にも、この可動薄膜側非電極部に対面する位置に基板側
非電極部を設け、これら可動薄膜側非電極部及び基板側
非電極部において光変調を行うようにしたので、可動薄
膜及び平面基板の光透過部位又は光反射部位に透明電極
が存在しない構成となり、透明電極を設けた場合に生じ
る光の吸収を皆無にできる。これにより、光強度が強い
場合に生じる透明電極の発熱による変形・破壊等を防止
でき、光変調素子の高速駆動を可能にし、かつ光変調素
子の長寿命化を実現できる。また、反射型の場合は、可
動薄膜に電極を形成しない可動薄膜側非電極部を設ける
ことで、光の吸収を皆無にできる。また、本発明に係る
光変調素子アレイによれば、光変調素子を、同一平面上
で、可動薄膜の長手方向に直行する方向に複数近接させ
て並設したので、光変調素子の並設数と同数の画素数
で、１ライン分を同時に光変調することができる。ま
た、本発明に係る露光装置によれば、光変調素子アレイ
と、光ビームを出射する高出力レーザ光源と、光変調素
子アレイからの出射光を相対移動させる移動手段とを設
けたので、感光材料を直接走査露光することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光変調素子の構成を示す断面図で
ある。

【図２】図１に示した光変調素子の平面図である。

【図３】図１に示した光変調素子の光透過部の層構成を
示す断面図である。

【図４】図１に示した光変調素子の動作状態を説明する
断面図である。

【図５】ブラックライト用低圧水銀ランプの分光特性を
示す説明図である。

【図６】光変調素子の光強度透過率を示す説明図であ
る。

【図７】本発明に係る光変調素子の第２実施形態におけ
る構成を示す断面図である。

【図８】図７に示した光変調素子の動作状態を説明する
断面図である。

【図９】本発明に係る光変調素子の第３実施形態におけ
る構成と動作状態を示す断面図である。

【図１０】本発明に係る光変調素子の第４実施形態にお
ける構成と動作状態を示す断面図である。

【図１１】シリコン基板と可動薄膜との間の空隙と、素
子の反射率との関係を示す図である。

【図１２】第４実施形態における光変調素子の変形例の
構成と動作状態を示す断面図である。

【図１３】可動薄膜に狭小部を設けた光変調素子の変形
例を表す平面図である。

【図１４】本発明に係る露光装置の要部構成の概略を表
した斜視図である。

【図１５】図１４に示した光変調素子アレイの拡大斜視
図である。

【図１６】本発明に係る光変調素子を用いて構成した他
の露光部の拡大斜視図である。

【図１７】従来の光変調素子の断面図である。

【符号の説明】

１３…シリコン基板１６…ドープ層１５…平面電極２３…平面基板２５…空隙（間隔）２７…可動薄膜５５…基台３１…可動電極（平面電極）３７…固定電極（平面電極）４１…可動薄膜側非電極部４３…基板側非電極部５９…狭小部６１…露光装置６３…露光対象物（感光材料）６９…紫外レーザ光（光ビーム）９０…移動手段９１…紫外レーザ光源（高出力レーザ光源）９５…光変調素子アレイ１００，２００，３００，４００，５００…光変調素子１１３…集光レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｄ５Ｆ０４６ 1/04 Ｂ４１Ｊ 3/21 Ｖ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ＺＢＦターム(参考） 2C162 AE28 AE40 AE47 FA06 FA09 FA10 2H041 AA13 AB40 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 2H097 AA03 BB01 CA12 CA17 LA10 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB04 DB06 DB07 DB22 DB30 DC04 DC07 DE05 5C072 AA03 BA03 HA02 HA11 HB15 XA04 5F046 BA05 CA03 CB19 CB23 CB27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面基板に間隔を有して可動薄膜を対向
配置すると共に、前記基板と前記可動薄膜の双方に平面
電極を設け、前記各平面電極への電圧印加により発生す
る静電気力によって前記可動薄膜を前記平面基板に対し
て変位させ、前記可動薄膜を透過する光量を変化させる
透過型の光変調素子であって、前記可動薄膜は、矩形状に形成され長手方向両端で支持
されると共に、前記可動薄膜の長手方向中央部に前記平
面電極を有しない可動薄膜側非電極部が形成され、前記平面基板は、前記可動薄膜側非電極部と対面する位
置に前記平面電極を有しない基板側非電極部が形成され
ていることを特徴とする光変調素子。
【請求項２】平面基板に間隔を有して可動薄膜を対向
配置すると共に、前記基板と前記可動薄膜の双方に平面
電極を設け、前記各平面電極への電圧印加により発生す
る静電気力によって前記可動薄膜を前記平面基板に対し
て変位させ、前記可動薄膜を反射する光量を変化させる
反射型の光変調素子であって、前記可動薄膜は、矩形状に形成され長手方向両端で支持
されると共に、前記可動薄膜の長手方向中央部に前記平
面電極を有しない可動薄膜側非電極部が形成されている
ことを特徴とする光変調素子。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の光変調素子
を、同一平面上で、前記可動薄膜の長手方向に対して直
交する方向に複数近接させて並設したことを特徴とする
光変調素子アレイ。
【請求項４】請求項３記載の光変調素子アレイと、前記光変調素子アレイに光ビームを照射するレーザ光源
と、前記光ビームに感光する感光材料に対して、前記光変調
素子アレイからの出射光を、主走査方向及び該主走査方
向に直交する副走査方向へ相対移動させる移動手段とを
備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項５】請求項３記載の光変調素子アレイと、前記光変調素子アレイに光ビームを照射するレーザ光源
と、前記光変調素子アレイからの出射光を集光する集光レン
ズと、前記光ビームに感光する感光材料に対して、前記集光レ
ンズにより集光された出射光を、主走査方向及び該主走
査方向に直交する副走査方向へ相対移動させる移動手段
とを備えたことを特徴とする露光装置。