JP2006119601A - 光変調素子及びそれを利用した光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の次数の回折光を効率的に取り出すことが可能な位相変調型の光変調素子及びそれを利用した露光装置を提供する。
【解決手段】 入射光の位相分布を変調する光変調素子であって、前記入射光に３種類以上の位相差を与える要素を有し、前記要素は、変位可能な光反射帯を３つ以上含んでおり、前記要素を含む画素を複数有することを特徴とする光変調素子を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光を変調する光変調素子（「空間光変調器」ともいう）に係り、特に、信号光の位相分布を変調する位相変調型の光変調素子及びそれを利用した装置（例えば、露光装置や表示装置）に関する。本発明は、例えば、かかる光変調素子を利用し、原版としてのフォトマスク（レチクル）を使用しないマスクレス露光に好適である。

従来より、半導体デバイスや液晶パネル等を製造する際に、マスク上のパターンを感光剤が塗布された基板上に露光転写する投影露光装置が使用されている。しかし、デバイスの集積度の向上や大面積化に伴い、マスクパターンの一層の微細化や大型化が要求されるため、マスクのコストの増大が問題になっている。そこで、マスクを用いずに露光するマスクレス露光が検討されている。

マスクレス露光の一例として、位相変調型の光変調素子を用いてパターンの像を基板上に投影する方法が注目されている。光変調素子は並列型のデバイスであるため、単位時間に処理できるピクセル数を非常に大きくできる可能性がある。位相変調方式は、必要なミラーの変位が微小で高速動作が可能である。特に、回折格子状の変調パターンを使用するＧｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ（ＧＬＶ）方式の光変調素子は、その動作性から大容量データ転送に向いているため、膨大なデータ量を転写するマスクレス露光装置に好適である。マスクレス露光装置は、マスクの代わりに光変調素子で所望パターンに応じて露光光を変調し、投影光学系を介して集光し、基板上にパターンを形成する。ＧＬＶは、例えば、非特許文献１に開示されている。

以下、従来のＧＬＶ２０の動作原理を図１２を参照して説明する。ここで、図１２（ａ）は、ＧＬＶ２０がオフ状態のＧＬＶ２０の断面と位相差の関係を示す図である。図１２（ｂ）は、ＧＬＶ２０がオン状態のＧＬＶ２０の断面と位相差の関係を示す図である。

ＧＬＶは一つの要素２２が２本の光反射帯２１（以下、リボン）からなっており、要素２２が３個集まった一つの画素２３（以下、ピクセル）が複数個並べられた反射型位相変調素子である。各要素２２の一方のリボン２１は図示しないスイッチに接続され、例えば、リボン２１の下に電圧を印加することで高さが変更可能に構成されている。

動作においては、スイッチがオフの状態では、図１２（ａ）に示すように、全てのリボン２２が等しい高さになっている。一方、スイッチがオンになると、図１２（ｂ）に示すように、リボン２１が一つおきに照射波長の４分の１の高さだけ下がり、結果として反射光は隣り合うリボン２１で位相差１８０度を持つ。スイッチ２１がオフの状態では反射光は位相変調を受けずにそのまま反射するので０次回折光の反射しかない。しかるに、スイッチがオンの状態では反射光は位相変調を受けるため±１次回折光の方向に光が反射される。

以下、図１３を参照して、ＧＬＶ２０を利用した回折光の制御について説明する。ここで、図１３は、ＧＬＶ２０を利用した回折制御を説明するための模式図である。図１３に示すように、レンズ３１とＧＬＶ２０の間に０次光を遮光するフィルタ３２を設置する。スイッチがオフのときはレンズ３１に光が入射しない。しかし、スイッチがオンになれば±１次回折光がレンズ３１に入射する。マスクの代わりにＧＬＶ２０を搭載してレンズ３１を投影光学系（投影レンズ）とみなせば、露光光を制御するマスクレス露光装置を構築することができる。その他の従来技術としては、特許文献１及び２がある。
オプティックス・レターズ、１７号、１９９２年、６８８−６９０頁（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ｖｏｌ． １７， ｐｐ．６８８−６９０（１９９２）） 特開平１１−２３７６０２号公報 特開２００３−５９８０４号公報

しかし、図１３に示す、ＧＬＶ２０を搭載したマスクレス露光装置においては、投影光学系３１は±１次回折光を受容する広がりを持たなければならないため、装置が大型になる。また、２光束を投影光学系３１に入射すると干渉して不要なパターンの形成をもたらす。そこで、本発明者は、図１４に示すようなＧＬＶ２０と斜入射照明との組み合わせを検討した。かかる構成では、スイッチがオフの状態では０次光しかないためレンズ３１に光が照射することはない。スイッチがオンになると±１次回折光が発生し、ＧＬＶへの照射角度を調節してどちらか一方（図１４では−１次回折光）をレンズ３１に入射させる。この結果、投影光学系３１は小型で済み、また、１光束のみを投影光学系３１に入射することによって所望のパターンのみを解像する高品質な露光を実現することができる。しかし、±１次光のどちらか一方を捨ててしまうため露光光量が低下してしまい、スループットが低下するという問題が発生する。

そこで、本発明は、所望の次数の回折光を効率的に取り出すことが可能な位相変調型の光変調素子及びそれを利用した光学装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面としての光変調素子は、入射光の位相分布を変調する光変調素子であって、前記入射光に３種類以上の位相差を与える要素を有し、前記要素は、変位可能な光反射帯を３つ以上含んでおり、前記要素を含む画素を複数有することを特徴とする。

かかる光変調素子を搭載した装置（例えば、露光装置や投射表示装置）も本発明の一側面を構成する。更に、本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、前記露光された前記被露光体を現像するステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、所望の次数の回折光を効率的に取り出すことが可能な位相変調型の光変調素子及びそれを利用した光学装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の光変調素子（ＧＬＶ）及びそれを利用した光学装置を詳細に説明する。以下に説明する様々な種類のＧＬＶは、結果の比較を容易にするために光量を規格化している。すなわち、スイッチがオフの状態での０次回折光強度の値で結果を規格化してある。そのため、以下で示す回折光強度のグラフは、回折光の効率を表しているといっても良い。また、どのＧＬＶにおいてもピクセル内での周期を２に規格化する。そのため、フーリエ面上では±０．５の位置に±１次光が発生する。

従来のＧＬＶ２０は、±１次回折光を均等な強度で発生していた。本実施例では、このような均等性を崩すために、リボンの配列を左右非対称にしている。本実施例は、かかる非対称性を実現するために、従来のＧＬＶ２０のように０度と１８０度の２種類の位相差ではなく、３種類以上の位相差を設けている。

図２及び図５を参照して、本発明の第１の実施例のＧＬＶ１２０乃至１２０Ｄについて説明する。

図２（ａ）は、ＧＬＶ１２０がオン状態のＧＬＶ１２０の断面と位相差の関係を示す図であり、図２（ｂ）は、ＧＬＶ１２０による反射光の光強度分布を従来のＧＬＶ２０と比較して示したグラフである。ＧＬＶ１２０のオフ状態は、図１２（ａ）に相当する。

ＧＬＶ１２０は複数のピクセル１２１を有し、各ピクセル１２１は１つの要素１２２を有している。各要素１２２は４本のリボン１２３を有し、４本のリボン１２３は、それぞれ、０度、９０度、１８０度、２７０度の位相差をこの順番で反射光に与える。このため、ＧＬＶ１２０は４位相１周期のＧＬＶである。このような位相差を与えるには、例えば、リボン１２３の下に印加する電圧を変えることによって実現することができる。ＧＬＶ１２０による反射光の光強度分布は、図２（ｂ）に示すように、１次回折光成分はあるが−１次回折光の強度が非常に弱い。従って、−１次回折光を捨てて１次回折光のみを利用しても光量損失はＧＬＶ２０よりも小さい。

ＧＬＶ１２０は、１次回折光が広がっているため０次光と重なる恐れがある。かかる問題を解決するためには図３に示すＧＬＶ１２０Ａが好ましい。ここで、図３（ａ）は、ＧＬＶ１２０Ａがオン状態のＧＬＶ１２０Ａの断面と位相差の関係を示す図であり、図３（ｂ）は、ＧＬＶ１２０Ａによる反射光の光強度分布を従来のＧＬＶ２０と比較して示したグラフである。ＧＬＶ１２０Ａのオフ状態は図１２（ａ）に相当する。

ＧＬＶ１２０Ａは複数のピクセル１２１Ａを有し、各ピクセル１２１Ａは２つの要素１２２Ａを有している。各要素１２２Ａは４本のリボン１２３Ａを有し、４本のリボン１２３Ａは、それぞれ、０度、９０度、１８０度、２７０度の位相差をこの順番で反射光に与える。このため、ＧＬＶ１２０Ａは４位相２周期のＧＬＶである。このような位相差を与えるには、例えば、リボン１２３Ａの下に印加する電圧を変えることによって実現することができる。ＧＬＶ１２０Ａによる反射光の光強度分布は、図３（ｂ）に示すように、１次回折光の幅は細くなっていることが理解される。このため、１次回折光が広がっているため０次光と重なる恐れは低減する。

図４（ａ）は、ＧＬＶ１２０Ｂがオン状態のＧＬＶ１２０Ｂの断面と位相差の関係を示す図であり、図４（ｂ）は、ＧＬＶ１２０Ｂによる反射光の光強度分布を従来のＧＬＶ２０と比較して示したグラフである。ＧＬＶ１２０Ｂのオフ状態は図１２（ａ）に相当する。

ＧＬＶ１２０Ｂは複数のピクセル１２１Ｂを有し、各ピクセル１２１Ｂは３つの要素１２２Ｂを有している。各要素１２２Ｂは４本のリボン１２３Ｂを有し、４本のリボン１２３Ｂは、それぞれ、０度、９０度、１８０度、２７０度の位相差をこの順番で反射光に与える。このため、ＧＬＶ１２０Ｂは４位相３周期のＧＬＶである。このような位相差を与えるには、例えば、リボン１２３Ｂの下に印加する電圧を変えることによって実現することができる。ＧＬＶ１２０Ｂによる反射光の光強度分布は、図４（ｂ）に示すように、回折光がＧＬＶ２０と同じくらい十分細くなっているため０次光と重なることはない。

光学的には、位相数が増えれば増えるほど回折光を±１次光のどちらかに集めることが可能になる。更に、回折光の幅を考えれば３周期以上であることが好ましい。

この条件を満たす例としてＧＶＬ１２０Ｃを図５に示す。図５（ａ）は、ＧＬＶ１２０Ｃがオン状態のＧＬＶ１２０Ｂの断面と位相差の関係を示す図であり、図５（ｂ）は、ＧＬＶ１２０Ｃによる反射光の光強度分布を従来のＧＬＶ２０と比較して示したグラフである。ＧＬＶ１２０Ｃのオフ状態は、図１２（ａ）に相当する。

ＧＬＶ１２０Ｃは複数のピクセル１２１Ｃを有し、各ピクセル１２１Ｃは３つの要素１２２Ｃを有している。各要素１２２Ｃは３本のリボン１２３Ｃを有し、３本のリボン１２３Ｃは、それぞれ、０度、１２０度、２４０度の位相差をこの順番で反射光に与える。このため、ＧＬＶ１２０Ｃは３位相３周期のＧＬＶである。このような位相差を与えるには、例えば、リボン１２３Ｃの下に印加する電圧を変えることによって実現することができる。ＧＬＶ１２０Ｃによる反射光の光強度分布は、図５（ｂ）に示すように、１次回折光が十分細く、そして、強くなっており、かつ、−１次光が減衰させられていることが理解される。

以上のように、ＧＬＶ１２０（なお、参照番号１２０は１２０Ａ等を総括するものとする）は±１次回折光のどちらか一方の強度を弱らせ、どちらか一方の強度を強くすることが可能である。そして、どちらか一方の１次回折光のみを使用しても光量損失はＧＬＶ２０よりも小さくなる。なお、−１次回折光を弱くして１次回折光を強くするには、要素内のリボンの配列を、例えば、２７０度、１８０度、９０度、０度にするなど逆向きにすればよいことはいうまでもない。

ｎ段型ＧＬＶ１２０のあるピクセル１２１におけるｍ周期目のｌ番目のリボン１２３が反射光に与える位相ＰＤ１は次式で表される。なお、参照番号１２１は１２１Ａ等を総括するものとする。参照番号１２３は１２３Ａ等を総括するものとする。

（但し、ＰＤ１が３６０以上になったときは、ＰＤ１から３６０引いたものをＰＤ１として定義し直す。）
即ち、隣り合うリボン１２３は位相が（３６０／ｎ）度だけ異なっており、０度と３６０度は等価なものとしている。本実施例ではａを０としたが、以下に詳細に述べるようにａは０である必要はない。

半導体露光装置においては、解像力、すなわち、どこまで小さいパターンを露光できるかが性能を決める一つの要素になっている。図６（ａ）及び図６（ｂ）に、ＧＬＶ１２０Ｂ、及び、ＧＬＶ１２０Ｄの断面を示す。ＧＬＶ１２０Ｂ、及び、ＧＬＶ１２０Ｄは、複数のピクセル１２１Ｂ、１２１Ｄを有する。ピクセル１２１Ｂは図４（ａ）及び図６（ａ）に示す構造を有する。ピクセル１２１Ｄは、図６（ｂ）に示すように、ピクセル１２１Ｂに示すリボン１２３Ｂの配列に対して１８０度の位相差でリボン１２３Ｄを配列している。即ち、隣接する２つのピクセル１２１Ｂ及び１２１Ｄの間で位相差１８０度が発生するように、リボン１２３Ｂ及び１２３Ｄの配列はピクセル１２１Ｂ及び１２１Ｄ間でリボン１２１が整列している方向（リボン１２１の帯の短手方向）にずれている。より詳細には、図６（ａ）の０度、９０度、１８０度、２７０度にそれぞれ１８０度、２７０度、０度、９０度を対応させるように、リボン１２３Ｄは配列される。このように、位相が１８０度ずれたままウェハ面上で干渉すると、隣り合うピクセルピクセル１２１Ｂ及び１２１Ｄからの光を互いに打ち消しあおうとする。そのため、両ピクセルピクセル１２１Ｂ及び１２１Ｄから形成される光スポットの中間での光強度がほぼ０になりコントラストが増大する。このようなＧＬＶ１２１Ｂの配置により、原理的には従来のＧＬＶ２０よりも解像力が２倍ほど向上する。

隣り合うＧＬＶに与える位相差は１８０度でなくとも良い。パターン転写の方法によっては１８０度以外の位相差を与えることが考えられる。例えば、９０度の位相差を隣り合うピクセルに与えることを考える。従来のように２段の変調可能な位相差０度、１８０度しか与えることができず、それら以外の位相差を設定することができないＧＬＶでは隣り合うピクセルに９０度の位相差を与えることは不可能であるが、多段型のＧＬＶでは可能である。

以上のように、ＧＬＶの反射光の位相を制御（位相変調）して解像力を向上させることが可能となる。

このようなｎ段型ＧＬＶは、あるピクセルにおいて、ｍ周期目のｌ番目のリボンが反射光に与える位相ＰＤ２を次式のように表すことができる。

（但し、ＰＤ２＞３６０になったときは、ＰＤ２から３６０引いたものをＰＤ２として定義し直す。）
このとき、隣り合うピクセルにおいて、ｍ周期目のｌ番目のリボンが反射光に与える位相ＰＤ３は次式のようになる。（ａ―ｂ）は隣り合うピクセル間で与えたい位相差である。

（但し、ＰＤ３＞３６０になったときは、ＰＤ３から３６０引いたものをＰＤ３として定義し直す。）

本実施例のＧＬＶ１２０を用いれば、反射回折光の振幅を制御することも可能になる。例えば、図４（ａ）に示す４位相３周期のＧＬＶ１２０Ｂの１次回折光だけを利用する光学系があるとする。このような光学系は、図１３（ａ）において−１次光の遮光フィルタを追加してもよいし、図１４のような斜入射の光学系を用いることで実現することができる。

半導体露光装置におけるパターン転写において、しばしば解像しない程度の大きさの補助パターンをマスク上に設けて所望のパターンの解像を光学的に強調させることがある。しかしながら、ＧＬＶ１２０を用いたマスクレス露光装置を考えたとき、ＧＬＶ１２０の一つのピクセル１２１の大きさは全て同じでなければならないので、このような補助パターンを設定することが困難である。光学的には、補助パターンは光学的には弱い光を発生させるパターンであるため、ＧＬＶ１２０の回折光強度を制御することができれば補助パターンの代用になる。

回折光の強度を制御するには、本実施例は、ＧＬＶ１２０Ｂの構成を、図７に示すＧＬＶ１２０Ｅのように変更している。ＧＬＶ１２０Ｅは、ＧＬＶ１２０Ｂの９０度の位相部分を１８０度に変更している。より特定的には、ＧＬＶ１２０Ｅは複数のピクセル１２１Ｅを有し、各ピクセル１２１Ｅは３つの要素１２２Ｅを有している。各要素１２２Ｅは４本のリボン１２３Ｃを有し、３本のリボン１２３Ｃは、それぞれ、０度、１８０度、１８０度、２７０度の位相差をこの順番で反射光に与える。このため、ＧＬＶ１２０Ｃは４位相３周期のＧＬＶである。このような位相差を与えるには、例えば、リボン１２３Ｅの下に印加する電圧を変えることによって実現することができる。図８に、ＧＬＶ１２０ＢとＧＬＶ１２０Ｅの回折光強度分布の比較を示す。ＧＬＶ１２０Ｅから射出される１次回折光の強度は、ＧＬＶ１２０Ｂから射出される１次回折光の強度より弱くなっていることが理解される。

本実施例によれば、多段型のＧＬＶによって回折光の強度を変更（振幅変調ともいう）させ、補助パターンを作成することが可能となる。本実施例のｎ段型ＧＬＶは、あるピクセル内での隣り合うリボン間の位相差が、０度と３６０度を等価としたときに、（３６０／ｎ）度になっていないところが存在するという特徴がある。

更に、振幅変調と位相変調を組み合わせれば、いわゆるハーフトーンマスク（バックグラウンドが一定の光強度をもち、かつ、バックグラウンドが一定の位相を保っているようなマスク）を実現できることは明らかである。

以下、図１を参照して、本発明のＧＬＶを露光する露光装置１００について説明する。ここで、図１は、本発明の例示的な露光装置１００の概略ブロック断面図である。露光装置１００は、図１に示すように、上述のＧＬＶ１２０を照明する照明装置１１０と、照明されたＧＬＶ１２０から生じる回折光をプレート１４０に投影する投影光学系１３０と、プレート１４０を支持するステージ１４５とを有する。

露光装置１００は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、ＧＬＶ１２０に対してウェハを連続的にスキャン（走査）して所望のパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。

照明装置１１０は、転写用の回路パターンに応じて制御されたＧＬＶ１２０を照明し、光源部１１２と、照明光学系１１４とを有する。

光源部１１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ_２レーザーなどを使用することができる。しなしながら、光源の種類は限定されないし、その光源の個数も限定されない。また、光源部１１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。

照明光学系１１４は、ＧＬＶ１２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。ＧＬＶを照明する方法は、従来のように垂直入射でもよいし、斜入射でもよい。垂直入射の場合は図１３のような光学系をとってもよく、斜入射の場合は図１４のような光学系をよってもよい。

ＧＬＶ１２０は、例えば、外部から電気的にスイッチがオン／オフされ回折光を制御し、図示しないＧＬＶステージに支持及び駆動される。ＧＬＶ１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０を通りプレート１４０上に投影される。ＧＬＶ１２０とプレート１４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置１００は、スキャナーであるため、プレート１４０を縮小倍率比の速度比でスキャンする間にＧＬＶ１２０はオン／オフを繰り返すことによりＧＬＶ１２０のパターンをプレート１４０上に転写する。

投影光学系１３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）を使用することができる。また、投影光学系１３０は、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等も使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。

プレート１４０は、ウェハや液晶基盤などの被処理体でありフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。

ステージ１４５は、プレート１４０を支持する。ステージ１４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ１４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレートを移動することができる。ＧＬＶ１２０とプレート１４０とは、例えば、同期走査され、ステージ１４５と図示しないＧＬＶステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、ステージ１４５の駆動に合わせてＧＬＶ１２０はオン／オフされる。ステージ１４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、ＧＬＶステージ及び投影光学系１３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。

露光において、光源部１１２から発せられた光束は、照明光学系１１４によりＧＬＶ１２０を、例えば、ケーラー照明する。ＧＬＶ１２０で反射してＧＬＶパターンを反映する光は、投影光学系１３０によりプレート１４０に結像される。露光装置１００が使用するＧＬＶ１２０は、ＮＡを無駄にすることもなく、光量を損失することもないため作業性を高めて従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

なお、本実施例ではステップ・アンド・スキャン方式を紹介したが、前記方式以外の方式も適用可能である。例えば、１ショット露光終了後にウェハをステップ稼動するのではなく、１ショット内の第一の一部分だけを露光してウェハをステップ稼動する。そして、次のショット内でも同一の第一の一部分だけを露光することを繰り返して全ショットを露光したあと、初めのショットに戻って第二の一部分に対して同様の動作を繰り返していってもよい。

次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置１００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターン形成をするために露光中のＧＬＶ動作、すなわちＧＬＶへの入力信号を設定する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、ＧＬＶとウェハを用いて本発明のリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、上述の露光装置１００によってＧＬＶで形成されるの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例のデバイス製造方法によれば、マスクを使わずとも高品位なデバイスを製造することができる。

以下、図１１を参照して、本発明のＧＬＶを用いた表示装置１００Ａについて説明する。ここで、図１１は、本発明の例示的な表示装置１００Ａの概略ブロック断面図である。表示装置１００Ａは、図１１に示すように、上述のＧＬＶ１２０を照明する照明装置１１０Ａと、照明されたＧＬＶ１２０から生じる回折光を所望の状態に制御する投影光学系１３０Ａと、投影光学系を透過した光を操作する操作鏡からなる。スクリーン１４０Ａは投影された画像を表示するためのものである。

照明装置１１０Ａは、ＧＬＶ１２０を照明し、光源部１１２Ａと、照明光学系１１４Ａとを有する。

照明光学系１１４Ａは、ＧＬＶ１２０を照明する光学系である。ＧＬＶ１２０を照明する方法は、垂直入射でもよいし斜入射でもよいが、本発明のＧＬＶ１２０を使うときは斜入射照明のほうが効果的である。垂直入射の場合は図１３のような光学系をとってもよく、斜入射の場合は図１４のような光学系をよってもよい。

ＧＬＶ１２０は、例えば、外部から電気的にスイッチがオン／オフされ回折光を制御し、図示しないＧＬＶステージに支持される。ＧＬＶ１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０Ａを通り操作鏡１２５Ａ上に照射される。操作鏡１２５Ａで操作された光は、スクリーン１４０Ａに投影される。

投影光学系１３０Ａは、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）を使用することができる。また、投影光学系１３０Ａは、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等も使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。

以上のような構成によって、ＧＬＶ１２０を用いた表示装置が作成可能となる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。その効果は、即ち、ＮＡの無駄を省き光量の損失を低減することができる。

本発明によれば、原版としてのマスクを使用しないマスクレス露光装置のＮＡの無駄をなくしさらに光量を損失しないため、装置コストとデバイスの生産性が両立した装置の開発が可能となる。さらに、回折光の位相もしくは振幅、及びその両方を制御することによって高解像力を得ることも可能となる。

本発明の一実施例による露光装置の概略ブロック図である。 本発明の一実施例によるＧＬＶの構造と当該ＧＬＶによる反射光の光強度分布を示す図である。 本発明の一実施例によるＧＬＶの構造と当該ＧＬＶによる反射光の光強度分布を示す図である。 本発明の一実施例によるＧＬＶの構造と当該ＧＬＶによる反射光の光強度分布を示す図である。 本発明の一実施例によるＧＬＶの構造と当該ＧＬＶによる反射光の光強度分布を示す図である。 本発明の別の実施例によるＧＬＶの構造を示す概略断面図である。 本発明の別の実施例によるＧＬＶの構造を示す概略断面図である。 図７に示すＧＬＶからの回折光強度を表すグラフである。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図９に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 本発明の一実施例による表示装置の概略ブロック図である。 従来のＧＬＶの構造及び動作を模式的に示す図である。 図１２に示すＧＬＶを利用した光を照射制御する光学系を模式的に示す図である。 図１２に示すＧＬＶを利用した光を照射制御する別の光学系を模式的に示す図である。

符号の説明

１００ 露光装置（光学装置）
１００Ａ 表示装置（光学装置）
１１０ 照明装置
１２０ 光変調素子（ＧＬＶ）
１２１ 光反射帯（リボン）
１２２ 要素
１２３ 画素（ピクセル）

Claims (14)

1. 入射光の位相分布を変調する光変調素子であって、
   前記入射光に３種類以上の位相差を与える要素を有し、
   前記要素は、変位可能な光反射帯を３つ以上含んでおり、
   前記要素を含む画素を複数有することを特徴とする光変調素子。
2. 前記位相差は、前記複数の光反射帯が整列する方向に形成される、０度、９０度、１８０度、２７０度であることを特徴とする請求項１記載の光変調素子。
3. 前記位相差は、前記複数の光反射帯が整列する方向に形成される、０度、１２０度、２４０度であることを特徴とする請求項１記載の光変調素子。
4. 前記位相差の種類の数を３以上の自然数ｎとすると、各画素は、（３６０／ｎ）度ではない前記位相差を形成する隣接する２つの前記光反射帯を含むことを特徴とする請求項１記載の光変調素子。
5. （３６０／ｎ）度ではない前記位相差は、０又は（３６０／ｎ）度の自然数倍であることを特徴とする請求項４記載の光変調素子。
6. 前記位相差は、前記複数の光反射帯が整列する方向に形成される、０度、１８０度、１８０度、２７０度であることを特徴とする請求項４記載の光変調素子。
7. 前記複数の光反射帯が所定の周期を形成するように複数の前記要素が整列されていることを特徴とする請求項１記載の光変調素子。
8. 前記複数の光反射帯が所定の周期を形成するように３つ以上の前記要素が整列されていることを特徴とする請求項１記載の光変調素子。
9. 隣接する２つの画素における前記複数の光反射帯の配列は前記複数の光反射帯が整列している方向に互いにずれていることを特徴とする請求項１記載の光変調素子。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項記載の光変調素子と、
    被露光体上に前記光変調素子のパターンを投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
11. 前記光変調素子の前記複数の反射帯が整列している方向に対して斜め方向に、前記光変調素子を照明する照明光学系を更に有することを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
12. 前記投影光学系には前記光変調素子が発生する一の次数の回折光が入射することを特徴とした請求項１０記載の光学装置。
13. 請求項１乃至９のいずれか一項記載の光変調素子と、
    被投射面上に前記光変調素子のパターンを投射する投射手段とを有することを特徴とする投射表示装置。
14. 請求項１０記載の露光装置を利用して前記被露光体を露光するステップと、
    前記露光された前記被露光体を現像するステップとを有するデバイス製造方法。