JPWO2005081034A1 - 二次元調光デバイス、露光装置、及び露光方法 - Google Patents

Abstract

形成した調光分布を一方向に沿って高速に移動させることが可能な二次元調光デバイスを可変成形マスクとして備えた、走査型のマスクレス露光装置を提供する。走査型のマスクレス露光装置の可変成形マスクとして、信号保持要素と調光要素とからなる調光素子が二次元に配列された調光素子アレイ（１１）と、その信号保持要素に保持される調光信号を、一方向に沿って隣接する信号保持要素に順次転送可能な制御回路機構（１２）とを有する二次元調光デバイス（ＶＭ１）を使用する。その可変成形マスク上のパターンとしての一方向に高速転送可能な調光状態分布を、投影光学系（１３）を介して移動している被露光基板（Ｗ）上に転写する。

Description

本発明は、例えば半導体集積回路（ＬＳＩ等）、撮像素子、又は液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で使用される露光技術に関し、更に詳しくは、固定されたパターンの描画されたフォトマスクを用いることなく、可変成形マスクを用いて露光を行なう、いわゆるマスクレス露光技術に関する。また、本発明はその露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

半導体集積回路又は液晶ディスプレイ等の電子デバイスを構成する微細パターンの形成に際しては、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して透過性のガラス基板上に描画したフォトマスク（レチクル又は単にマスクともいう）を使用し、フォトマスク上の原版パターンを投影光学系により被露光基板としてのウエハ（又はガラスプレート等）上の感光膜（フォトレジスト）に縮小して露光転写する方法が用いられている。そして、その露光転写に際して、ステッパー等の静止露光型及びスキャニング・ステッパー等の走査露光型の投影露光装置が用いられている。

フォトマスクへの上記原版パターンの描画は、パターンの設計データに基づいて、電子線描画装置またはレーザー描画装置で行なわれている。半導体集積回路等の微細化により、フォトマスク上の原版パターンのサイズも微細化し、かつ描画すべきパターンの量も増大している。その結果、フォトマスクへの原版パターンの描画及び描画後のパターンの検査に要する時間が増大し、フォトマスクの製造コストが増大している。

そこで、ガラス基板に固定的にパターンが形成されたフォトマスクを使用することなく、パターンの設計データに基づいて、その透過率または反射率を可変に設定することが可能な「可変成形マスク」を使用してウエハ等への露光を行なう、いわゆる「マスクレス露光装置」「マスクレス露光方法」の提案も行なわれている（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１、及び非特許文献２参照）。
米国特許出願公開第２００３／００８１３０３Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００３／０２０２２３３Ａ１号明細書 T. Sandstrome他: "Sigma7100, a new architecture for laser pattern generators for 130nm and beyond", SPIE（米国）Vol.4409, PP 270-276（2001年） J. Luberek他: "Controlling CD variations in a massively parallel pattern generator", SPIE（米国）Vol.4691, PP 671-678（2002年）

上記可変成形マスクを用いた露光装置（マスクレス露光装置）では、角度可変の微小ミラー要素が２次元的に配列された如きマルチミラーデバイス等の二次元調光デバイスを可変成形マスクとして使用することが想定される。そして、可変成形マスクを原版として投影露光を行なう場合、一般に可変成形マスク上に可変形成できるパターンの被露光基板上換算での面積が大きい程、そのスループット（処理能力）は増大する。

しかしながら、上記パターン面積の増大は、マルチミラーデバイス上に構成する微小ミラー要素数の増大を必要とし、さらには多量の微小ミラーを駆動するために大量の駆動信号（パターンの形状に応じた調光信号）を高速にマルチミラーデバイスに供給する必要が生じる。
このため、調光信号の伝達に長時間を要し、これがスループットを低下することや、その信号処理系が大規模化かつ高価格化することにより、可変成形マスクを用いる露光装置のコストの上昇が懸念される。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、多数のミラー要素等を備える可変成形マスクを用いる露光装置においても、そのミラー要素等の駆動に必要な駆動信号の大幅な削減を可能にしミラー要素等の高速な駆動を達成するとともに、信号伝達系の簡素化を図り、低コストで高スループットのマスクレス露光装置及びマスクレス露光方法を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、当該マスクレス露光装置及びマスクレス露光方法で使用して好適な二次元調光デバイスを提供することをも目的とする。
さらに、本発明は、上記露光技術を用いて、高性能のデバイスを製造できるデバイス製造技術を提供することをも目的とする。

以下の本発明の各要素に付した括弧付き符号は、後述の本発明の実施形態の構成に対応するものである。しかしながら、各符号はその要素の例示に過ぎず、各要素をその実施形態の構成に限定するものではない。
上記課題の解決のために、本発明の第１の二次元調光デバイス（ＶＭ１）は、調光信号を保持する信号保持要素（ＢＤ）と照射される光束をその調光信号に基づいて調光する調光要素（４９）とからなる調光素子（ＭＵ）が二次元に配列された調光素子アレイ（１１）と、その調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に保持されたその調光信号を、第１の方向に沿って隣接するその調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に順次信号転送する信号転送機構（ＸＣ）と、その第１の方向の少なくとも一方の端に配列されるその調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）にその調光信号を供給する信号供給機構（ＬＣ，ＲＣ）を有するものとした。

また、本発明の第２の二次元調光デバイスは、調光信号を保持する信号保持要素（ＢＤ）と照射される光束をその調光信号に基づいて調光する調光要素（４９）とからなる調光素子（ＭＵ）が二次元に配列された調光素子アレイ（１１）と、その調光素子中の信号保持要素（ＢＤ）に保持されたその調光信号を、第１の方向に沿って隣接するその調光素子中の信号保持要素に順次信号転送する信号転送機構（ＸＣ）と、その第１の方向の少なくとも一方の端に配列されるその調光素子中の信号保持要素に、その調光信号を供給する信号供給機構（ＬＣ，ＲＣ）を有するとともに、その調光要素はミラー（１０ａ）を含み、その調光はその照射される光束を所定方向に反射する効率を、そのミラーの反射面の傾き角を変更して行なうものとした。

従って、本発明の二次元調光デバイス（ＶＭ１）においては、信号転送機構（ＸＣ）によって、調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に保持されたその調光信号を、第１の方向に沿って隣接する調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に順次信号転送することが可能となる。これにより、その調光要素（４９）へのその照射光（入射光）に対する調光状態を、その第１の方向に沿って隣接する調光要素（４９）に順次転送することが可能となる。

このため、その二次元に配列された調光要素（４９）に形成される各調光状態の分布を、概ねその形状を保ったままその第１の方向に沿って移動することが可能となる。そして、この各調光状態の分布の、その第１の方向に沿った移動に際しては、その信号供給機構（ＬＣ，ＲＣ）は、その二次元に配列したその調光素子（ＭＵ）のうちの、その第１の方向の一方の端に配列されるその調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）にのみ、その調光信号を供給すればよい。

これにより、上記移動に際し各調光素子中の信号保持要素（ＢＤ）の全てに調光信号を供給する場合に比べ、調光信号の供給量及びその供給に要する時間を大幅に短縮し、処理時間の短縮を図ることができる。
また、本発明の二次元調光デバイス（ＶＭ１）は、一例として、その調光素子アレイを構成するその調光素子のその二次元の配列は、その第１の方向に平行な座標軸とその第１の方向に垂直な座標軸とにより定まる直交座標系上における直方格子の格子点上に配列されるものとすることができる。

また、本発明の二次元調光デバイスのその信号転送機構（ＸＣ）は、一例として、電荷結合素子を含むものとすることができる。
また、その信号供給機構（ＬＣ，ＲＣ）は、一例として、電荷結合素子を含むものとすることができる。これにより、その信号供給機構の構成を簡素化することができる。
本発明の二次元調光デバイスは、その信号転送機構（ＸＣ）とその調光素子アレイ（１１）とが、積層された構造であるものとすることができる。これにより、二次元調光デバイスを小型化することが可能となり、かつ既存の半導体集積回路等の製造技術等を応用して安価に二次元調光デバイスを製造することが可能となる。

また、本発明の第１の二次元調光デバイスにおいて、二次元調光デバイスの調光要素におけるその調光は、その調光要素の振幅透過率の変更とすることができる。
この場合、その二次元調光デバイスのその調光要素（４９）は、一例としてミラー（１０ａ）を含み、その調光は、その照射される光束を所定方向に反射する効率の変更とすることができる。そして、一例として、その効率の変更はそのミラー（１０ａ）の反射面の傾き角を変更して行なうものとすることができる。また、一例として、その調光はそのミラーによる反射光の位相を変化させるものとすることができる。

本発明の第１の露光装置は、被露光基板（Ｗ）上に所望のパターンを露光するための露光装置であって、本発明による第１又は第２の二次元調光デバイス（ＶＭ１）と、その二次元調光デバイスにその調光信号を供給する形状信号処理系（２１）と、光源（１）からの照明光（ＩＬ０）をその二次元調光デバイスに照射する照明光学系（２，３，４ａ，６，７，８）と、その二次元調光デバイスで調光された照明光をその被露光基板上に導く投影光学系（１３）と、その被露光基板を保持し、本発明による二次元調光デバイス（ＶＭ１）におけるその第１の方向がその投影光学系によりその被露光基板上に投影された方向である第２の方向に走査可能な基板ステージ（１４）とを備えるものである。

すなわち、本発明の第１の露光装置は、その二次元調光デバイスを構成する二次元的に配列された各調光要素（４９）に形成される各調光状態に基づくパターンを、その被露光基板（Ｗ）をその第２の方向に走査しつつ露光する走査型の露光装置とすることができる。そして、その二次元的に配列された各調光要素に形成される各調光状態を、その被露光基板のその走査に同期してその第１の方向に走査しつつ、その露光を行なうことができる。

本発明の第１の露光装置においては、本発明による二次元調光デバイス（ＶＭ１）を用いるため、その二次元調光デバイスを構成するその二次元的に配列された各調光要素（４９）に形成される各調光状態の分布を、その形状を保ったままその第１の方向に沿って移動することが可能となる。そして、この各調光状態の分布のその第１の方向に沿った移動に際しては、その信号供給機構（ＬＣ，ＲＣ）は、その二次元に配列したその調光素子（ＭＵ）のうちのその第１の方向の一方の端に配列されるその調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）にのみ、その調光信号を供給すればよい。

これにより、走査露光に際して各調光素子中の信号保持要素の全てに新たに調光信号を供給する場合に比べ、供給すべき調光信号の量を大幅に削減し調光信号の供給に要する時間を大幅に短縮することが可能である。その結果、その第１の方向に沿った移動の速度を向上し、ひいてはその基板の露光に要する処理時間の短縮を図ることができ、低コストで高スループットのマスクレス露光装置を実現することができる。

本発明の第２の露光装置は、被露光基板（Ｗ）上に所望のパターンを露光するための露光装置であって、本発明による第１の二次元調光デバイス（ＶＭ１）であってミラー（１０ａ）を含むもの又は本発明の第２の二次元調光デバイスと、その二次元調光デバイスにその調光信号を供給する形状信号処理系（２１）と、光源（１）からの照明光（ＩＬ０）をその二次元調光デバイスに照射する照明光学系（９ｂ等）と、その二次元調光デバイスで反射された照明光（ＩＬ６）をその被露光基板上に導く投影光学系（１３）と、その被露光基板を保持し、本発明による二次元調光デバイス（ＶＭ１）におけるその第１の方向がその投影光学系によりその被露光基板上に投影された方向である第２の方向に走査可能な基板ステージ（１４）とを備えるものであって、その照明光学系は、その照明光をその投影光学系の光軸（ＡＸ）に対して、全体として所定角度傾けて、その二次元調光デバイスに照射するものである。

本発明の第２の露光装置においても、本発明による二次元調光デバイスを用いることにより、本発明の第１の露光装置と同様に、その二次元調光デバイス上に形成される調光状態の分布を、第１の方向に沿って高速に移動することが可能であり、その基板の露光に要する処理時間の短縮を図ることができ、低コストで高スループットのマスクレス露光装置を実現することができる。

また、本発明の第２の露光装置においては、二次元調光デバイス（ＶＭ１）への照明光（ＩＬ５）を全体として投影光学系（１３）の光軸（ＡＸ）に対して傾けたため、その照明光（ＩＬ５）と二次元調光デバイスにより調光された反射光（ＩＬ６）との分離が容易になり、露光装置の構成を簡素化し露光装置のコストの削減を図ることができる。

なお、本発明の第１の露光装置および第２の露光装置のいずれにおいても、その基板ステージのその第２の方向の位置の変化に同期して、その二次元調光デバイスを構成するその信号転送機構（ＸＣ）によるその信号転送を行なうことができる。
また、本発明の第１の露光装置および第２の露光装置のいずれにおいても、その光源（１）をパルス発光型の光源とし、そのパルス発光に同期して、その二次元調光デバイスを構成するその信号転送機構（ＸＣ）によるその信号転送を行なうことができる。

次に、本発明の第１の露光方法は、照明光（ＩＬ２）を可変成形マスク（ＶＭ１）に照射し、その可変成形マスクで調光されたその照明光（ＩＬ３）を投影光学系（１３）を介して被露光基板（Ｗ）に照射する露光方法であって、その可変成形マスクとして本発明の第１又は第２の二次元調光デバイス（ＶＭ１）を用いるものであり、その調光素子アレイ（１１）中のその調光素子（ＭＵ）に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、その調光素子アレイにその所望のパターンに相当する調光分布を形成する。そして、その調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に保持されたその調光信号を、その信号転送機構（ＸＣ）によりその第１の方向に沿って隣接するその調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に順次信号転送し、その調光素子アレイ（１１）に形成されたその調光分布を前記第１の方向に移動する。さらに、これに伴ってその被露光基板（Ｗ）を、その第１の方向がその投影光学系（１３）によりその被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、その投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうものである。

これにより、走査露光に際して各調光素子中の信号保持要素の全てに新たに調光信号を供給する場合に比べ、調光信号の供給に要する時間を大幅に短縮し、その第１の方向に沿った移動の速度を向上し、ひいてはその基板の露光に要する処理時間の短縮を図ることができる。その結果、低コストで高スループットのマスクレス露光方法を提供することができる。

本発明の第２の露光方法は、照明光（ＩＬ５）を可変成形マスク（ＶＭ１）に照射し、その可変成形マスクで調光されたその照明光（ＩＬ６）を投影光学系（１３）を介して被露光基板（Ｗ）に照射する露光方法であって、その可変成形マスクとして本発明の第１の二次元調光デバイス（ＶＭ１）であってミラー（１０ａ）を有するもの又は本発明の第２の二次元調光デバイスを用いるものである。

そして、その調光素子アレイ（１１）中のその調光素子（ＭＵ）に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、その調光素子アレイにその所望のパターンに相当する調光分布を形成する。そして、その調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に保持されたその調光信号を、その信号転送機構（ＸＣ）によりその第１の方向に沿って隣接するその調光素子（ＭＵ）中の信号保持要素（ＢＤ）に順次信号転送し、その調光素子アレイ（１１）に形成されたその調光分布を前記第１の方向に順次移動する。さらに、これに伴ってその被露光基板（Ｗ）を、その第１の方向がその投影光学系（１３）によりその被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、その投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうものであり、かつ、その照明光（ＩＬ５）のその二次元調光デバイス（ＶＭ１）への照射を、その投影光学系の光軸（ＡＸ）に対して、全体として所定角度傾けて行なうものである。

これにより、走査露光に際して各調光素子中の信号保持要素の全てに新たに調光信号を供給する場合に比べ、調光信号の供給に要する時間を大幅に短縮し、その第１の方向に沿った移動の速度を向上し、ひいてはその基板の露光に要する処理時間の短縮を図ることができる。その結果、低コストで高スループットのマスクレス露光方法を提供することができる。
また、これにより二次元調光デバイス（ＶＭ１）への照明光（ＩＬ５）と二次元調光デバイスにより調光された反射光（ＩＬ６）との分離が容易になり、露光装置の低コスト化を図り、より安価に高性能の露光方法を提供することが可能になる。

また、本発明の第１及び第２の露光方法は、その被露光基板（Ｗ）のその第２の方向の位置の変化に同期して、その信号転送を行なうものとすることができる。これにより、その二次元調光デバイス（ＶＭ１）のその調光素子アレイ（１１）に形成されたその所望のパターンに相当する調光分布とその被露光基板（Ｗ）との前記投影光学系（１３）を介した位置関係を、高精度に保ちながら露光を行なうことができる。

また、本発明の第１及び第２の露光方法は、その照明光がパルス発光型の光源（１）から発生するパルス光であり、そのパルス光の発光に同期してその信号転送を行なうものとすることができる。これにより、被露光基板（Ｗ）上に露光されるパターンの像の劣化を防止することができる。

次に、本発明の第１のデバイス製造方法は、照明光（ＩＬ２）を可変成形マスク（ＶＭ１）に照射し、その可変成形マスクで調光されたその照明光を投影光学系（１３）を介してデバイスを形成すべき被露光基板（Ｗ）に照射する露光工程を含むデバイス製造方法であって、その露光工程において、その可変成形マスクとして本発明の第１又は第２の二次元調光デバイスを用い、その調光素子アレイ（１１）中のその調光素子（ＭＵ）に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、その調光素子アレイにその所望のパターンに相当する調光分布を形成し、かつその調光素子中の信号保持要素（ＢＵ）に保持されたその調光信号を、その信号転送機構（ＸＣ）によりその第１の方向に沿って隣接するその調光素子中の信号保持要素に順次信号転送し、その調光素子アレイに形成されたその調光分布をその第１の方向に移動するとともに、その被露光基板を、その第１の方向がその投影光学系によりその被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、その投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうものである。

また、本発明の第２のデバイス製造方法は、照明光（ＩＬ２）を可変成形マスク（ＶＭ１）に照射し、その可変成形マスクで調光されたその照明光を投影光学系（１３）を介してデバイスを形成すべき被露光基板（Ｗ）に照射する露光工程を含むデバイス製造方法であって、その露光工程において、その可変成形マスクとして本発明の第１の二次元調光デバイス（ＶＭ１）であってミラー（１０ａ）を有するもの又は本発明の第２の二次元調光デバイスを用い、その調光素子アレイ（１１）中のその調光素子（ＭＵ）に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、その調光素子アレイにその所望のパターンに相当する調光分布を形成し、かつその調光素子中の信号保持要素（ＢＵ）に保持されたその調光信号を、その信号転送機構（ＸＣ）によりその第１の方向に沿って隣接するその調光素子中の信号保持要素に順次信号転送し、その調光素子アレイに形成されたその調光分布をその第１の方向に移動し、その被露光基板を、その第１の方向がその投影光学系によりその被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、その投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうとともに、その二次元調光デバイスへのその照明光の照射を、その投影光学系の光軸に対して全体として所定角度傾けて行なうものである。

これらの本発明のデバイス製造方法によれば、多数のマスクを製造する必要がないため、安価にかつ高スループットでデバイスを製造できる。
また、本発明の第１及び第２のデバイス製造方法は、その被露光基板（Ｗ）のその第２の方向の位置の変化に同期して、その信号転送を行なうものとすることができる。
また、本発明の第１及び第２のデバイス製造方法は、その照明光がパルス発光型の光源から発生するパルス光であり、そのパルス光の発光に同期してその信号転送を行なうものとすることができる。

本発明によれば、いわゆるマスクレス露光技術において、可変成形マスクに所望のパターンを形成するために可変成形マスクにそのパターンに応じた調光信号を供給するための時間を大幅に削減することができる。
従って、マスクレス露光方法およびマスクレス露光装置の処理能力（スループット）を大幅に向上することが可能となり、生産性の高い露光装置および露光方法を実現することができる。

また、リソグラフィ工程において本発明の露光方法を用いることにより、高価なマスクを用いることなく、半導体集積回路等のデバイスを高い生産性で製造することが可能となり、デバイス製造コストの削減が達成できる。

本発明の二次元調光デバイスの第１の実施形態の二次元調光デバイスＶＭ１を表わす図である。 本発明の二次元調光デバイスＶＭ１を構成する制御回路機構１２を表わす図である。 （Ａ）は、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１の構成要素である電荷結合要素ＭＵを表わす平面図であり、（Ｂ）は、そのＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、（Ｃ）は、そのＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。 本発明の二次元調光デバイスＶＭ１を構成する調光素子ＭＵ及び電荷結合要素ＭＵを表わす図である。 （Ａ）は、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１の調光素子アレイ１１上に形成すべき調光分布に対応する二次元調光データＳＤを表わす図であり、（Ｂ）は調光素子アレイ１１上に形成された調光状態分布の一例ＶＤ１を表わす図であり、（Ｃ）は調光素子アレイ１１上に形成された調光状態分布の他の例ＶＤ２を表わす図である。 可変成形マスクとして本発明の二次元調光デバイスＶＭ１を備える本発明の第１の実施形態の露光装置を表わす図である。 可変成形マスクとして本発明の二次元調光デバイスＶＭ１を備え、二次元調光デバイスＶＭ１への照明光ＩＬ５が傾いて入射する、本発明の第２の実施形態の露光装置の一部を表わす図である。 （Ａ）は、本発明の二次元調光デバイスの第２の実施形態の二次元調光デバイスＶＭ２の一部である調光素子ＭＵ２を表わす平面図であり、（Ｂ）は、そのＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、（Ｃ）はそのＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。 図８に示す本発明の二次元調光デバイスの第２の実施形態において、開口５５の上方及びその近傍に形成される調光要素を表わす図である。 可変成形マスクとして本発明の二次元調光デバイスＶＭ２を備える本発明の第３の実施形態の露光装置を表わす図である。 本発明のデバイス製造方法を説明する図である。

符号の説明

ＶＭ１，ＶＭ２…二次元調光デバイス、ＭＵ，ＭＵ２…調光素子、１１…調光素子アレイ、１２…制御回路機構、１２０…信号保持伝送機構、ＸＣ…ＸＣＣＤ（電荷をＸ方向に転送するＣＣＤ）、ＬＣ…左ＹＣＣＤ（電荷をＹ方向に転送するＣＣＤ）、ＲＣ…右ＹＣＣＤ（電荷をＹ方向に転送するＣＣＤ）、１２１…信号処理系、ＣＵ…電荷結合要素、Ａ１〜５…第１相Ｘ転送電極、Ｂ１〜５…第２相Ｘ転送電極、Ｃ１〜５…第３相Ｘ転送電極、ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ…転送信号線、Ｄ３〜５…Ｘ伝送路、ＢＤ…信号保持要素、５０…半導体基板、１０ａ…微小ミラー、４３…制御トランジスタ、１…光源、８…リレーレンズ、ＩＬ０〜１０…照明光、１３…投影光学系、１４…基板ステージ、２０…主制御系、２１…形状信号処理系、６２…透過基板、９３…フォトレジスト、９２…被加工層

以下、本発明の二次元調光デバイスの好ましい第１の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態の二次元調光デバイスＶＭ１の全体を示す鳥瞰図であり、この図１において、二次元調光デバイスＶＭ１は、微小ミラー等からなる調光素子ＭＵが二次元的に配列された調光素子アレイ１１を有するものである。各調光素子ＭＵは、例えば図中の直交するＸ軸とＹ軸とで形成される直交座標系上における直方格子の格子点上に配列される。ここで直方格子とは、Ｘ軸方向には第１の間隔を持って等間隔で配列し、Ｙ軸方向には第２の間隔を持って等間隔で配列する格子をいう。また、上記第１の間隔及び第２の間隔は等しくても構わない。また、制御回路機構１２には信号線Ｓｉｇが接続され、信号線Ｓｉｇを介して不図示の信号処理装置から二次元調光デバイスＶＭ１上に形成すべき調光分布の元になる形状信号（パターン形状信号）が供給される。

はじめに、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１を構成する制御回路機構１２について、図２を用いて説明する。
図２に示す通り、制御回路機構１２は、信号処理系１２１と電荷結合素子（以降「ＣＣＤ」と呼ぶ）からなる信号保持伝送機構１２０から構成される。信号保持伝送機構１２０は、不図示の半導体基板上に形成され、そのＸ方向の−側（左側）端には電荷をＹ方向に転送するＣＣＤである左ＹＣＣＤ（ＬＣ）を、そのＸ方向の＋側（右側）端には電荷をＹ方向に転送するＣＣＤである右ＹＣＣＤ（ＲＣ）を、そのＸ方向の中央部には電荷をＸ方向に転送するＣＣＤがＹ方向に複数個並列して配列されたものであるＸＣＣＤ（ＸＣ）を有するものである。

これらの左ＹＣＣＤ（ＬＣ）、右ＹＣＣＤ（ＲＣ）、及びＸＣＣＤ（ＸＣ）の構成は、通常の３相ＣＣＤの構成と大きく異なる所は無い。
左ＹＣＣＤ（ＬＣ）は、不図示の半導体基板上に設けられた左Ｙ伝送路ＤＬと、その上に形成された第１相左Ｙ転送電極Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５、第２相左Ｙ転送電極Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５、第３相左Ｙ転送電極Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５、及び上記第１相左Ｙ転送電極Ｆ１〜５に信号を供給するＹ転送信号線Ｑ１、上記第２相左Ｙ転送電極Ｇ１〜５に信号を供給するＹ転送信号線Ｑ２、上記第３相左Ｙ転送電極Ｈ１〜５に信号を供給するＹ転送信号線Ｑ３とからなる。

右ＹＣＣＤ（ＲＣ）は、不図示の半導体基板上に設けられた右Ｙ伝送路ＤＲと、その上に形成された第１相右Ｙ転送電極Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５、第２相右Ｙ転送電極Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５、第３相右Ｙ転送電極Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５、及び上記第１相右Ｙ転送電極Ｊ１〜５に信号を供給するＹ転送信号線Ｑ４、上記第２相右Ｙ転送電極Ｋ１〜５に信号を供給するＹ転送信号線Ｑ５、上記第３相右Ｙ転送電極Ｌ１〜５に信号を供給するＹ転送信号線Ｑ６とからなる。

ＸＣＣＤ（ＸＣ）は、不図示の半導体基板上に設けられたＸ方向に平行な複数本のＸ伝送路Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５等と、その上にＹ方向に平行に形成された第１相Ｘ転送電極Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５、第２相Ｘ転送電極Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５、第３相Ｘ転送電極Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５、及び上記第１相Ｘ転送電極Ａ１〜５に信号を供給するＸ転送信号線ＰＡ、上記第２相Ｘ転送電極Ｂ１〜５に信号を供給するＸ転送信号線ＰＢ、上記第３相Ｘ転送電極Ｃ１〜５に信号を供給するＸ転送信号線ＰＣとからなる。

左Ｙ伝送路ＤＬとＸ伝送路Ｄ３〜５等、及び右Ｙ伝送路ＤＲとＸ伝送路Ｄ３〜５等は、図２に示す如く相互に繋がっており、各伝送路中に保持された電荷は相互に移動可能である。なお、図２では、Ｘ伝送路Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５、及び右Ｙ伝送路ＤＲの形状及び位置関係を示すために、波線Ｖ１，Ｖ２で囲まれる領域については、Ｘ転送電極Ｃ５等及び右Ｙ転送電極Ｌ５等の一部を削除して表示しているが、実際には波線Ｖ１，Ｖ２で囲まれる領域内にも、これらの電極が形成されるべきことは言うまでもない。

本発明の二次元調光デバイスＶＭ１に信号線Ｓｉｇを介して外部から供給される形状信号は、信号処理系１２１に入力され、ここで調光信号に変換されて信号線Ｓ１またはＳ２を介して信号保持伝送機構１２０のＸ方向の両端部に設けられた左Ｙ伝送路ＤＬの入力部Ｄ０Ｌ、または右Ｙ伝送路ＤＲの入力部Ｄ０Ｒに供給される。

この調光信号に同期して、信号処理系１２１は３相のＹクロック信号を発生し、各相の信号をそれぞれＹ転送信号線Ｑ１，Ｑ４、Ｙ転送信号線Ｑ２，Ｑ５、Ｙ転送信号線Ｑ３，Ｑ６に供給する。また、信号処理系１２１は３相のＸクロック信号ＰＡ，ＰＢ，ＰＣも発生し、それぞれをＸ転送信号線ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに供給する。

なお、調光信号は、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１の特徴である調光素子アレイ１１上に形成した調光分布の移動に際しての移動方向に応じて、信号線Ｓ１またはＳ２の一方を介して、両入力部Ｄ０Ｌ，Ｄ０Ｒの一方に供給すればよい。その詳細については後述する。

以下、調光信号が信号線Ｓ１を介して、左ＹＣＣＤ（ＬＣ）の入力部Ｄ０Ｌに供給される場合について説明する。
調光信号の入力により、入力部Ｄ０Ｌには、調光信号に応じた一例として負の第１の電荷が形成される。この第１の電荷はＹ転送信号線Ｑ１により第１相左Ｙ転送電極Ｆ１に供給される正電位のＹクロック信号により、左Ｙ伝送路ＤＬ中の第１相左Ｙ転送電極Ｆ１の直下に移動する。このときＹ転送信号線Ｑ２には弱い正電位が、Ｙ転送信号線Ｑ３には０電位がそれぞれ印加される。

その後、信号処理系１２１から供給されるＹ方向クロック信号は順次変化し、Ｙ転送信号線Ｑ１に０電位が、Ｙ転送信号線Ｑ２に正電位が、Ｙ転送信号線Ｑ３に弱い正電位がそれぞれ印加される。これにより第１相左Ｙ転送電極Ｆ１の直下にあった第１の電荷は、第２相左Ｙ転送電極Ｇ１の直下移動する。さらに、Ｙ方向クロック信号が変化し、Ｙ転送信号線Ｑ１に弱い正電位が、Ｙ転送信号線Ｑ２に０電位が、Ｙ転送信号線Ｑ３に正電位がそれぞれ印加されると、第１の電荷は第３相左Ｙ転送電極ＦＨの直下に移動する。

そして、３相のＹクロック信号の変化の１サイクルが完了し、Ｙクロック信号が最初の状態（Ｙ転送信号線Ｑ１に正電位，Ｙ転送信号線Ｑ２に弱い正電位，Ｙ転送信号線Ｑ３に０電位の状態）に戻ると、第１の電荷は第１相左Ｙ転送電極Ｆ２の直下に移動する。この状態で、信号処理系１２１は次の調光信号を信号線Ｓ１を介してＹ伝送路ＤＬの入力部Ｄ０Ｌに供給する。そして、この信号に応じて形成された一例として負の第２の電荷は第１相左Ｙ転送電極Ｆ１の直下に保持される。

従って、Ｙクロック信号の変化の１サイクルに同期して、所定の調光信号を信号線Ｓ１を介して順次入力部Ｄ０Ｌに入力することにより、左ＹＣＣＤ（ＬＣ）を構成する第１相左Ｙ転送電極Ｆ１〜５または第２相左Ｙ転送電極Ｇ１〜５等の直下に、所定の調光信号に応じた電荷を順次形成していくことができる。

そして、上記動作の繰り返しにより、第２相左Ｙ転送電極Ｇ１〜５の全ての直下に所定の調光信号Ｓ１を形成し終えた段階で、信号処理系１２１はＸＣＣＤ（ＸＣ）を駆動して、左ＹＣＣＤ（ＬＣ）中に保持された上記各電荷（調光信号）をＸＣＣＤ内（ＸＣ）に転送し供給する。

すなわち、Ｙ転送信号線Ｑ１〜３を通して左ＹＣＣＤ（ＬＣ）の左Ｙ転送電極Ｆ１〜５，Ｇ１〜５，Ｈ１〜５に供給するＹクロック信号を全て０電位または負電位とし、Ｘ転送信号線ＰＡを通じてＸＣＣＤ（ＸＣ）中の第１相Ｘ転送電極Ａ１に正電位のＸクロック信号を供給する。これにより、左Ｙ伝送路ＤＬ中の第２相左Ｙ転送電極Ｇ１〜５のそれぞれの直下に保持されていた電荷（調光信号）を、そのＹ方向の位置関係（分布）を保ったまま、ＸＣＣＤ（ＸＣ）中の各伝送路Ｄ３〜Ｄ５等の中の左端の、第１相Ｘ転送電極Ａ１の直下に移動させ、ここに供給することができる。

ＸＣＣＤ（ＸＣ）も電荷結合素子であるから、上記の左ＹＣＣＤ（ＬＣ）で示した例と同様に順次変化する３相のＸクロック信号をＸ転送信号線ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに順次印加することにより、上記の各伝送路Ｄ３〜５等上のＸ転送電極Ａ１の直下に保持された上記電荷（調光信号）を、順次＋Ｘ方向に移動することができることは言うまでも無い。

なお、本例においてはＸＣＣＤ（ＸＣ）も３相ＣＣＤであるので、一つの独立した調光信号を保持可能な部分は、図２に破線で示した領域（以下「電荷結合要素」と呼ぶ）ＣＵ０の如く、一つのＸ伝送路Ｄ５と第１相から第３相のＸ転送電極のそれぞれ一つ（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１）とが交差する部分を含む領域になる。

この一つの電荷結合要素ＣＵ０は、Ｘ伝送路Ｄ５上の各Ｘ転送電極Ａ１，Ｂ１，Ｃ１の直下に当る３箇所に、調光信号を保持する機能を有するが、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１においては、後述する通り、このうち第２相Ｘ転送電極Ｂ１の直下に保持された調光信号に基づいて、上記調光素子アレイ１１中の調光要素を制御する。そのため、各電荷結合要素中の、Ｘ伝送路Ｄ３〜５と第２相Ｘ転送電極Ｂ１〜５との交差点に形成される各領域を、以下、特に「信号保持要素」と呼ぶことにする。

ＸＣＣＤ（ＸＣ）は電荷（信号）保持機能を有する信号保持要素が二次元に配列された信号保持要素アレイであるとともに、当該信号保持要素に保持された電荷（調光信号）をＸ方向に沿って隣接する信号保持要素に転送する信号転送機構として機能する。この場合、Ｘ方向は、第１の方向とみることができる。また、左ＹＣＣＤ（ＬＣ）は、ＸＣＣＤ（ＸＣ）中の−Ｘ方向端に配列される各信号保持要素に対して信号を供給する信号供給機構として機能する。

なお、図２では、紙面の都合により電荷結合要素の数をＸ方向に５列，Ｙ方向に５列の計２５個に限って表示しているが、実際に形成すべき電荷結合要素の数は、これよりも圧倒的に多くあるべきであることは言うまでも無い。そしてその配列数は、Ｘ方向またはＹ方向の少なくとも一方については、例えば１０００列以上であることが望ましい。

次に、ＸＣＣＤ（ＸＣ）内の一つの電荷結合要素ＣＵの詳細について、図３を用いて説明する。
図３（Ａ）は、図２中のＸ伝送路Ｄ３と第１相から第３相のＸ転送電極のそれぞれ一つ（Ａ３，Ｂ３，Ｃ３）とが交差する位置に形成された、図中破線で示した電荷結合要素ＣＵとその周囲の電荷結合要素の拡大図を表わす。図３（Ｂ）は、平面図である図３（Ａ）中のＡ−Ａ’線に沿う断面図を表わし、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿う断面図を表わす。ここで、図３（Ａ），図３（Ｂ），図３（Ｃ）に示したＸＹＺ座標の向きは、図２中に示したものと等価である。

シリコンウエハ等の半導体基板５０の表面には、Ｘ軸方向に平行に、Ｘ伝送路Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４と絶縁領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４とが形成される。ここでＸ伝送路Ｄ２〜４は、半導体基板５０そのものからなり、一方、絶縁領域Ｅ１〜４は半導体基板５０を加工して酸化膜等による絶縁層を形成したものである。

これらの上には、第１相Ｘ転送電極Ａ２，Ａ３，Ａ４、第２相Ｘ転送電極Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４、第３相Ｘ転送電極Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がＹ方向に平行に形成される。なお、各Ｘ転送電極Ａ２〜４，Ｂ２〜４，Ｃ２〜４と伝送路Ｄ２〜４の間には、シリコン酸化膜（二酸化珪素膜）等の絶縁膜を形成し、各Ｘ転送電極Ａ２〜４，Ｂ２〜４，Ｃ２〜４と伝送路Ｄ２〜４の間の絶縁性を確保する。

ここで、電荷結合要素ＣＵ中のＸ伝送路Ｄ３中の第２相Ｘ転送電極Ｂ３の直下は、上述の通り信号保持要素ＢＤを構成する。これは他の電荷結合要素においても同様である。そして、第２相Ｘ方向転送電極Ｂ２〜４の各電荷結合要素ＢＤ等のほぼ中央に相当する位置には、各電荷結合要素ＢＤ１等に保持された信号を取り出すための経路としての開口５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９を形成する。また、図３（Ｂ）中の電極Ｂ２ｃ，Ｂ２ｄ、電極Ｂ３ｃ，Ｂ３ｄ、電極Ｂ４ｃ，Ｂ４ｄは、それぞれ第２相Ｘ転送電極Ｂ２〜４の中の、開口５４，５５，５６の両端に位置する部分を表わす。

電荷結合要素ＣＵは、リソグラフィ工程により製造することができる。そして、その製造方法は、一般的なＣＣＤの製造方法と概ね同様であるため、詳細な説明は省略する。
続いて、調光素子アレイ１１を構成する微小ミラーを含む調光素子の第１の実施形態について説明する。

図４は、調光素子アレイ１１を構成する一つの調光素子ＭＵの拡大図である。なお、電荷結合要素ＣＵ等の一部である信号保持要素ＢＤも調光素子ＭＵの一部を構成するため、図４には、電荷結合要素ＣＵについても併せて表示してある。
調光素子ＭＵは、微小ミラー（ミラー）１０ａ、駆動電極３３ａ，３３ｂ、ベース板３２、接続電極３６，３７，３８，３９，４０，４１、電源配線４２、接地配線４６、制御トランジスタ４３、接続プラグ４８等から構成される調光要素４９と、電荷結合要素ＣＵ中の上記信号保持要素ＢＤとから形成される素子である。なお、図２に示したＸＣＣＤ（ＸＣ）中に二次元的に配列された他の電荷結合要素の上にも、調光要素４９と同様な調光要素が形成され、調光素子が二次元的に配列された調光素子アレイ１１が形成されることは言うまでもない。従って、本例においては、信号転送機構であるＸＣＣＤ（ＸＣ）と調光素子アレイ１１は積層された構造となっている。

なお、図４では図示の便宜上、接続プラグ４８の下端面４８ａが半導体基板５０と接続されることなく描かれているが、実際には図中矢印で示した通りこれらは接続される。
また、接続電極３８の下面３８ａと制御トランジスタ４３の端部４４、及び接続電極４１の下面４１ａと接地配線４６の一部である接続部４７についても、分離して描かれているが、図中矢印で示した通り、これらの各部も相互に接続されている。

以下、調光素子ＭＵの構成について、その製造方法の一例と併せて説明する。
はじめに、電荷結合要素ＣＵ１の形成された半導体基板５０の上に、二酸化珪素等からなる不図示の第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜中の上記開口５５に対応する位置に第１の開口部を形成する。そして、この第１の開口部にポリシリコン（多結晶の珪素）等を埋め込み、接続プラグ４８を形成する。そして、接続プラグ４８の上端部を酸化するなどによりシリコン酸化膜４５を形成する。

続いて、接続プラグ４８上及び第１の絶縁膜上に、全面に亘ってポリシリコン等からなる材料を形成（成膜）し、電源配線４２、接地配線４６、制御トランジスタ４３を形成すべき箇所のみ残してこのポリシリコンを除去する。そして、形成された電源配線４２、接地配線４６、制御トランジスタ４３等の上層に、シリコン酸化膜等からなる不図示の第２の絶縁層を形成し、この第２の絶縁層のうち、制御トランジスタ４３の端部４４及び接地電極４６の接続部４７に対応する位置に第２の開口部を形成する。

その状態で、第２の絶縁層の上から金属や低抵抗の半導体等の第１の配線材料を成膜する。これにより、上記第２の開口部には第１の配線材料が埋め込まれ接続電極３８，４１が形成される。そして、第２の絶縁層の上に形成された第１の配線材料のうち、所定の部分以外をエッチング等により除去することにより、接続電極３７，４０を形成する。

そして、接続電極３７，４０が形成された基板５０上に、さらにシリコン酸化膜等からなる不図示の第３の絶縁層を成膜し、その上に例えば窒化珪素等からなる絶縁性のベース板３２を形成する。そして、ベース板３２及び第３の絶縁層の所定の位置に第３の開口を形成し、その状態でベース板３２上から金属や低抵抗の半導体等の第２の配線材料を成膜する。これにより、上記第３の開口部には第２の配線材料が埋め込まれ接続電極３６，３９を形成する。そして、ベース板３２上に形成された第２の配線材料のうち、所定の部分以外をエッチング等により除去することにより、駆動電極３３ａ、駆動電極３３ｂ及び導通線３４を形成する。

続いて、ベース板３２上に高抵抗な配線材料を成膜し、そのパターンニングにより高抵抗配線３５を形成する。駆動電極３３ａと駆動電極３３ｂは、この高抵抗配線３５により電気的に接続される。なお、高抵抗配線３５は、上記第２の配線材料から駆動電極３３ａ，ｂの加工と同時に形成することもできる。この場合、高抵抗配線３５の線幅を駆動電極３３ａ，ｂの線幅に比べて細く加工することにより、その電気抵抗を増大させるものとすることができる。

その後、駆動電極３３ａ，ｂ等の形成されたベース板３２上に、シリコン酸化膜等からなる第４の絶縁層を成膜し、第４の絶縁層の所定の位置に第４の開口部を形成する。そして、その上からシリコン等を成膜することにより、第４の開口部の中に支持部３１を形成し、第４の絶縁層の上面にはミラー１０ａを構成するシリコン膜を形成する。さらに、そのシリコン膜の上にはアルミニウム等の高反射率金属や誘電体多層膜を形成し、ミラー１０ａの表面の高反射率を確保する。

続いて、上記シリコン膜をパターンニングして個々のミラー１０ａを形成する。そして、上記第４の絶縁層をフッ酸等によるエッチングにより除去し、ベース板３２上とミラー１０ａとの間に、ミラー１０ａの傾斜動作を可能とする空間を形成する。一方、上述の不図示の第１から第３の絶縁層については除去する必要は無く、絶縁部材として調光素子ＭＵの構成部材となる。
以上の工程により、調光素子ＭＵが完成する。
なお、調光要素４９及び調光素子ＭＵの製造方法は上記の例に限られる訳ではなく、他の方法を用いても製造できることは言うまでもない。

ここで、ベース板３２、電源配線４２、接地配線４６については、一つの調光素子ＭＵ内に閉じた構成要素ではなく、調光素子アレイ１１を構成する他の調光素子ＭＵと接合された構成要素である。電源配線４２はＸ方向に隣接する他の調光素子ＭＵの電源配線と各端部４２ａ，４２ｂにおいて繋がっている。すなわち電源配線４２は、調光素子アレイ１１を構成する調光素子ＭＵのうち、同じＹ位置でＸ方向に並ぶ一列の調光素子群を結ぶＸ方向の配線を構成し、その終端部は不図示の電源回路に接続され所定の電源電位が供給される。

同様に、接地配線４６はＸ方向に隣接する他の調光素子ＭＵの接地配線と各端部４６ａ，４６ｂにおいて繋がっており、同じＹ位置でＸ方向に並ぶ一列の調光素子群を結ぶＸ方向の配線を構成し、その終端部は不図示の接地回路に接続され所定の接地電位が供給される。そして、絶縁性のベース板３２は調光素子４９とＸ方向及びＹ方向に隣接する他の調光素子ＭＵ中のベース板と繋がっている。

駆動電極３３ｂには接続電極３９が接続され、これから接続電極４０，４１を経て接地配線４６上の接続部４７に接続（導通）される。これにより、駆動電極３３ｂには接地配線４６を介して、常に所定の接地電位が供給される。また、微小ミラー１０ａは、支持部３１を介して導通線３４により駆動電極３３ｂと導通しているため、その電位は常に接地電位に保たれる。

これに対し、駆動電極３３ａは、接続電極３６，３７，３８及び制御トランジスタ４３を介して電源電極４２と接続されるとともに、高抵抗配線３５を介して駆動電極３３ｂとも接続される。制御トランジスタ４３は、ｎ型半導体またはｐ型半導体で構成され、絶縁膜４５を介して接続される接続プラグ４８の上端部をゲート電極とする電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を構成する。その一端は電源配線４２と接続され所定の電源電位が供給され、その他端には端部４４を介して接続電極３８が接続される。

従って、駆動電極３３ａの電位は、制御トランジスタ４３の導通または非導通を制御することにより可変とすることができる。すなわち、制御トランジスタ４３を導通とすれば駆動電極３３ａは電源電極４２と導通し、これから電源電位が供給される。一方、制御トランジスタ４３を非導通とすれば、駆動電極３３ａと電源電極４２との導通は絶たれ、駆動電極３３ａが高抵抗配線３５を介して駆動電極３３ｂと繋がっていることから駆動電極３３ａの電位も駆動電極３３ｂと同様に接地電位となる。

ここで、一例として上記電源電位が正であり接地電位が負である場合、制御トランジスタ４３の導通時には、駆動電極３３ａの電位は正、駆動電極３３ｂ及び微小ミラー１０ａの電位は負となる。このとき、駆動電極３３ａと微小ミラー１０ａの間には静電引力が生じ、駆動電極３３ｂと微小ミラー１０ａの間には静電斥力が生じる。この結果微小ミラー１０ａは傾斜し、その反射面の法線方向は図中＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に傾いた方向に変化する。

一方、制御トランジスタ４３の非導通時には、駆動電極３３ａ、駆動電極３３ｂ及び微小ミラー１０ａの電位はいずれも負となり、駆動電極３３ａと微小ミラー１０ａの間及び駆動電極３３ｂと微小ミラー１０ａの間には、共に静電斥力が生じる。従って、この静電斥力のつりあいにより、微小ミラー１０ａの反射面は、その法線方向が図中＋Ｚ方向と一致する方向に向く。

なお、制御トランジスタ４３の導通、非導通は、接続プラグ４８に生じる電荷の正負（または０）により、すなわち電荷結合要素ＣＵに保持された電荷の正負等により決定されるものであるから、微小ミラー１０ａの傾き角は、電荷結合要素ＣＵ中の信号保持要素ＢＤに保持された電荷の正負（または０）により制御することができることになる。
なお、上記の電源電位及び接地電位の正負の設定は、上記の例示に限られる訳ではなく、上記とは正負が反転したものであってもよく、一方が０であっても良いことは言うまでもない。

以上の説明の通り、本実施形態においては、調光素子ＭＵはそれを構成する信号保持要素ＢＤに保持された信号に応じて、調光要素４９中の微小ミラー１０ａの角度を変更し、すなわち、微小ミラー１０ａに照射された照明光の所定の方向に対する反射効率を変化させること、すなわち調光をすることができる。

そして、上述の如く調光素子ＭＵは、調光素子アレイ１１として図２に示したＸＣＣＤ（ＸＣ）上の電荷伝送要素ＣＵ上の全てに形成されることから、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１においては、ＸＣＣＤ（ＸＣ）上の各信号保持要素ＢＤに保持された調光信号に基づいて、調光素子アレイ１１上の各調光素子ＭＵに所望の分布形状の調光状態を形成することが可能となる。

以下、この調光分布の形成について、図２及び図５を用いて説明する。
図５（Ａ）は、調光素子アレイ１１上の各調光素子ＭＵ上に形成するべき二次元調光データＳＤを表わす図であり、図中白または黒で表わされた１ビットの調光信号が、Ｘ方向にｍ列、Ｙ方向にｎ列に亘って配列されたものである。ここで上記の白黒は、例えば白が１に対応し、黒が０に対応する。

なお、二次元調光データＳＤは、二次元調光デバイスＶＭ１を構成する制御回路機構１２の中の信号処理系１２１に記憶されたものであってもよく、あるいは二次元調光デバイスＶＭ１とは別の不図示の信号処理装置に記憶され、そこから信号線Ｓｉｇを介して形状信号として供給されるものであってもよい。そして、その記憶の形態はメモリー素子上の電気信号であってもよく、大規模記憶装置上の磁気信号等の信号であっても良い。

ここで、二次元調光データＳＤの、Ｙ方向の配列数ｎは調光素子アレイ１１上の調光素子ＭＵのＹ方向配列数（すなわちＸＣＣＤ（ＸＣ）上に配列された電荷結合要素ＣＵのＹ方向の配列数に同じ）に等しく、Ｘ方向の配列数ｍは調光素子ＭＵのＸ方向配列数（すなわち電荷結合要素ＣＵのＸ方向の配列数に同じ）より多い。

上記調光分布の形成に際し、信号処理系１２１は、先ずＹ転送信号線Ｑ１〜３を通して左ＹＣＣＤ（ＬＣ）の左Ｙ転送電極Ｆ１〜５，Ｇ１〜５，Ｆ１〜５に、上述の３相のＹクロック信号の供給を開始する。そして信号処理系１２１は、二次元調光データＳＤのうちＸ方向右端に位置する列Ｘ１上に並ぶ調光データを、そのＹ方向位置Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，・・Ｙｎの順に、Ｙクロック信号の上記変化の１サイクルに同期して１つずつ、調光信号として信号線Ｓ１を介して順次左ＹＣＣＤ（ＬＣ）の入力部Ｄ０Ｌに供給する。

このとき、入力部Ｄ０Ｌに送られる調光信号は、例えば、二次元調光データＳＤ中の信号が０であれば０電位からなる信号とし、１であれば負電位からなる信号とする。
信号処理系１２１は、上記の信号転送をｍサイクル繰り返すことにより、２次元信号ＳＤ上の列Ｘ１に並ぶ調光データを全て左ＹＣＣＤ（ＬＣ）に供給した後、ＸＣＣＤを駆動して上述の如く左ＹＣＣＤ（ＬＣ）に保持された調光信号をＸＣＣＤ（ＸＣ）内の左端の一列に配列する電荷結合要素ＣＵ０等の中の信号保持要素ＢＤに転送して供給する。

続いて信号処理系１２１は、二次元調光データＳＤのうち列Ｘ２上に並ぶ調光データを、上記と同様にして、調光信号として順次入力部Ｄ０Ｌに供給する。信号処理系１２１は、これをｍサイクル繰り返した後、再びＸＣＣＤ（ＸＣ）を駆動して、ＸＣＣＤ（ＸＣ）上の左端の一列に配列する電荷結合要素ＣＵ０等の中の信号保持要素ＢＤに保持された先の調光信号列を、＋Ｘ方向に隣接する各電荷結合要素中の信号保持要素ＢＤに転送するとともに、左ＹＣＣＤ（ＬＣ）上に保持された新たな信号列をＸＣＣＤ（ＸＣ）上の左端の一列に配列する電荷結合要素ＣＵ０等の中の信号保持要素ＢＤに転送して供給する。

ＸＣＣＤ（ＸＣ）の各電荷結合要素ＣＵのＸ方向配列をｑ列とすれば、上記ＸＣＣＤ（ＸＣ）駆動を含む一連の動作をｑ回繰り返すことにより、ＸＣＣＤ（ＸＣ）の各電荷結合要素ＣＵ内の信号保持要素ＢＤの全てに対しての、所定の二次元調光データＳＤの供給が完了する。なお、上述の通り、本例においては信号保持要素ＢＤは各調光素子ＭＵの一部でもある。この結果、二次元調光デバイスＶＭ１上の各調光素子ＭＵには、各調光素子ＭＵ内の信号保持要素ＢＤに保持された各調光信号に応じた調光分布が形成される。

ところで、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１は、このように調光素子アレイ１１上に所定の二次元調光形状分布を形成できるだけなく、その形状を概ね保ったまま、それを所定の方向（Ｘ方向）に移動可能であることに特徴がある。すなわち本発明は、各調光素子ＭＵ内の信号保持要素ＢＤ及びそれへの信号の供給機構にＣＣＤ（上述のＸＣＣＤ（ＸＣ））を採用しているため、この移動を容易に実現できることに特徴がある。

すなわちＸＣＣＤ（ＸＣ）の上記駆動により、ＸＣＣＤ（ＸＣ）上に二次元的に配列された信号保持要素ＢＤ上に保持された調光信号を、＋Ｘ方向に隣接する信号保持要素ＢＤ上に容易に移動できる。そして、これに伴って調光素子アレイ１１上に形成される所定の二次元調光形状分布をも、＋Ｘ方向に容易に移動できる。なお、このＸＣＣＤ（ＸＣ）の駆動に際しては、ＸＣＣＤ（ＸＣ）の左端に配列される電荷結合要素ＣＵ０等の中の信号保持要素ＢＤに、ＹＣＣＤ（ＬＣ）を経由して二次元調光データＳＤ上の新たな調光信号を供給することは言うまでもない。

なお、信号保持要素ＢＤ上の全てに所定の調光信号が保持された状態でＸＣＣＤ（ＸＣ）を駆動するには、ＸＣＣＤ（ＸＣ）の右端に形成された信号保持要素ＢＤ（図２中では各Ｙ伝送路Ｄ３〜５上の第２相Ｘ転送電極Ｂ５の直下に対応）上に保持された信号を、何らかの方法で除去する必要が生じる。

そこで信号処理系１２１は、上記ＸＣＣＤ（ＸＣ）の転送動作に同期して、右ＹＣＣＤＲＣ中の第２相Ｙ転送電極Ｋ１〜５に正電位を印加して、ＸＣＣＤ（ＸＣ）右端の信号保持要素ＢＤ上に保持された電荷を右ＹＣＣＤ（ＲＣ）中に除去する。そして、右ＹＣＣＤ（ＲＣ）を駆動して、これらの電荷を右伝送路ＤＲ中の排出端ＤＲＥに順次移動する。排出端ＤＲＥには、不図示の接地線が接続され、この接地線により上記電荷は信号処理系１２１に回収される。

図５（Ｂ）は、調光素子アレイ１１上に形成された調光状態分布ＶＤ１の一例を表わす図である。上述の通り、調光素子アレイ１１中の調光素子ＭＵのＸ方向配列数はｑ列（Ｂ１からＢｑ）であり、Ｙ方向配列数はｎ列（Ｄ１からＤｎ）としている。調光状態分布ＶＤ１中の白または黒の表示は、二次元調光データＳＤに対応したものであり、各調光要素４９による所定方向への反射率が、例えば白の部分では高く、黒の部分で低いことを表わす。

調光状態分布ＶＤ１は、図５（Ａ）に示した二次元調光データＳＤのうち列Ｘｊを中心とするＸ方向の幅ｑ列上に並ぶ調光データに対応する調光分布を、調光素子アレイ１１のＸ方向の中心である列Ｂｃを中心として形成した状態を表わす。調光素子アレイ１１上の各調光素子ＭＵには、二次元調光データＳＤ上の当該部分の調光データに対応する調光状態が、Ｘ方向およびＹ方向の配列を保って形成される。

一方、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示した状態から、ＸＣＣＤ（ＸＣ）の上記駆動を３サイクル行なった後の、調光素子アレイ１１上の調光状態分布ＶＤ２を表わす図である。すなわち調光素子アレイ１１上の調光状態分布ＶＤ２は、図５（Ｂ）に示した調光状態分布ＶＤ１に比べ３素子分＋Ｘ方向に移動している。また、調光素子アレイ１１の左側３列には、図５（Ａ）中の二次元調光データＳＤに基づく新たな調光分布が形成される。

このように、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１においては、調光素子アレイ１１上に所定の二次元の調光状態分布を形成できるだけなく、その形状を概ね保ったまま、それを所定の方向（Ｘ方向）に移動可能である。
なお、上記の例に於いては調光素子アレイ１１上の調光分布を＋Ｘ方向に移動する例のみを示したが、これを−Ｘ方向に移動することも可能であることは言うまでもない。これは、調光信号を右ＹＣＣＤ（ＲＣ）を経由してＸＣＣＤ（ＸＣ）中の右端の電荷結合要素ＣＵ列に供給し、Ｘクロック信号の相変化状態を変更してＸＣＣＤ（ＲＣ）における電荷（調光信号）の転送方向を−Ｘ方向とすることで実現できる。

また、その場合のＸＣＣＤ（ＸＣ）中の左端の信号保持要素ＢＤ上に保持された電荷は、左ＹＣＣＤ（ＬＣ）中に排出された後、左伝送路ＤＬ中の排出端ＤＬＥから不図示の接地線により信号処理系１２１に回収すればよい。
なお、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１は、その用途によっては一方の向きにのみ調光分布を移動できれば良い場合も有る。その場合、左ＹＣＣＤ（ＬＣ）と右ＹＣＣＤ（ＲＣ）が常に両方必要な訳ではなく、そのうち調光信号をＸＣＣＤ（ＸＣ）に供給する側となる片方のみを装備すれば良い。

なお、上述の実施形態においては、信号転送機構であるＸＣＣＤ（ＸＣ）や信号供給機構である左右の左ＹＣＣＤ（ＬＣ）及び右ＹＣＣＤ（ＲＣ）は、電荷結合素子（ＣＣＤ）よりなるものとしたが、その実現手段はこれに限られるものではなく、例えば磁気バブルメモリ等、所定の記憶要素に保持された情報を所定の方向にそって隣接する他の記憶要素に転送することが可能な他の素子を用いることもできる。

一例として、磁気バブルメモリを使用する場合には、磁気バブルメモリ中に保持された信号を読み込むために変調要素４９中に設ける信号読み取り機構も、上記の接続プラグ４８と電荷効果型トランジスタである制御トランジスタ４３に代えて、磁性体プラグとコイル等を使用することになる。

次に、本発明の露光装置の第１の実施形態及び本発明の露光方法の第１の実施形態を、図６を参照して説明する。
本実施形態の露光装置は、本発明の二次元調光デバイスＶＭ１上の上記反射型の調光素子アレイ１１中の微小ミラー１０ａからなる反射面１０に照明光ＩＬ２を照射し、その反射光ＩＬ３を投影光学系１３を介して被露光基板Ｗ上に露光する露光装置であり、いわゆる走査型のマスクレス露光装置である。

エキシマレーザあるいは高調波変換型レーザ等のレーザ、水銀ランプまたは発光ダイオード等の光源１から発せられた照明光ＩＬ０は、整形光学系２，３を経て偏向素子４ａに入射する。偏向素子４ａは例えば回折格子等の光学素子であり、入射した照明光ＩＬ０を必要に応じて所定の方向に偏向して、あるいは光束（「光線束」と同義）を分割したうえにそれぞれを偏向して射出する。

偏向素子４ａを射出した照明光ＩＬ１は、リレーレンズ６を経てフライアイレンズ等のオプチカルインテグレータ７に入射する。オプチカルインテグレータ７を射出した照明光は、リレーレンズ８を経てビームスプリッタ９に入射し、その分割面９ａで反射して照明光ＩＬ２となって可変成形マスクとしての二次元調光デバイスＶＭ１上の反射型の調光素子アレイ１１の反射面１０に照射される。この反射面１０は、上記調光素子ＭＵ中の微小ミラー１０ａが二次元的に配列されたものである。各微小ミラー１０ａの反射面の大きさは、一例として５から２０μｍ角程度とする。

調光素子アレイ１１で調光された照明光ＩＬ３は、ビームスプリッタ９の分割面９ａを透過し投影光学系１３により集光され、半導体ウエハあるいはガラス基板等の被露光基板Ｗ上に照射される。このとき被露光基板Ｗ上には、上述の所望のパターン形状に対応して形成された調光素子アレイ１１上の調光分布に対応する明暗分布、すなわち所望のパターン形状に対応する像が形成され、これが露光される。

各微小ミラー１０ａの反射面の向きは、形状信号処理系２１より信号線Ｓｉｇを通して制御回路機構１２に伝達される形状信号に基づいて決定される。このとき微小ミラー１０ａの法線の向きがＺ軸に平行であれば、照明光ＩＬ２はその微小ミラー１０ａで＋Ｚ方向に反射されるため、ビームスプリッタ９及び投影光学系１３を経て被露光基板Ｗ上に投影される。

一方、微小ミラー１０ａの反射面が傾斜し、その法線の向きがＺ軸からずれている場合には、照明光ＩＬ２はその微小ミラー１０ａによりＺ方向、すなわち投影光学系１３の光軸ＡＸ方向と異なる方向に反射され、投影光学系１３に入射することなく、あるいは投影光学系１３の不図示の開口絞り等により遮光されて、被露光基板Ｗ上に達することはない。これにより被露光基板Ｗ上には、調光素子アレイ１１上の微小ミラー１０ａを含む各調光素子ＭＵの変調状態に応じた照明強度分布が形成され、これが被露光基板Ｗ上に露光される。

被露光基板Ｗ上に形成される像の分解能は、調光素子アレイ１１を構成する調光要素４９に含まれる微小ミラー１０ａの大きさと投影光学系１３の縮小倍率とその解像度で決まる。微小ミラー１０ａの大きさを２０μｍ角とし、投影光学系１３の縮小率が１／１００倍のとき、被露光基板Ｗ上に形成される像の分解能は、上記ミラーのピッチ（ほぼ２つ分の大きさ）である４０μｍに縮小率を掛けた４００ｎｍとなることが期待される。ただし、これは投影光学系１３の開口数（ＮＡ）や、光源の波長によっても制約を受ける。すなわち、光源の波長をλとするとき、投影光学系の解像度はほぼλ／ＮＡで決まるため、被露光基板Ｗ上において上記４００ｎｍの解像度を得るためには、短波長の光源と大ＮＡの投影光学系を使用する必要がある。

例えば光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦ（アルゴン・フッ素）エキシマレーザを使用する場合には、０．４８程度以上の開口数を有する投影光学系することにより上記分解能を達成することができる。ただし、調光素子アレイ１１上の調光素子ＭＵの配列ピッチと投影光学系１３の解像度は、等しく設定されるべき必要があるわけではなく、どちらかがより微細であっても構わない。

なお、可変成形マスクを用いる露光装置においても、いわゆる変形照明法を適用することは可能である。すなわち、調光素子アレイ１１への照明光の入射角度特性を変更することにより投影光学系１３の実質的な解像度を向上することができる。
そこで、本例の露光装置では、調光素子アレイ１１に照射する照明光ＩＬ２の入射角度特性を変更可能とするために、上述の偏向素子４ａを、例えばターレット式に複数個交換可能に配置し、被露光基板に露光すべきパターンの形状等に応じて、ターレット部材５を回転し、複数の偏向素子４ａ，４ｂ等から最適な偏向素子４ａ等を選択して照明光光路に装填し、照明光に所望の偏向特性を与えるものとしている。

偏向素子４ａの交換により、偏向素子４ａを射出する照明光ＩＬ１の偏向特性が変わり、オプチカルインテグレータ７に入射する照明光ＩＬ１の光量分布が変更される。オプチカルインテグレータ７の射出面には、概ねこの光量分布を保った光量分布が形成され、照明光ＩＬ２は、この光量分布に基づく角度特性を持って調光素子アレイ１１に照射され、これにより例えば輪帯照明等の変形照明が実現される。

なお、変形照明は、照明光ＩＬ２を複数の部分光束に分割し、それぞれの部分光束の調光素子アレイ１１への入射角を変更するものであり、照明光ＩＬ２の全体としての調光素子アレイ１１への入射角度を変更するものではない。これは、フォトマスクを使用する露光装置における変形照明と同様である。

被露光基板Ｗは例えば直径３００ｍｍ程度の半導体ウエハであるのに対し、投影光学系１３の露光視野は一般にそれよりかなり狭い。そこで、被露光基板Ｗの表面の全面にわたって所望のパターンを露光するためには、露光中に被露光基板Ｗを移動する必要がある。そこで、被露光基板Ｗは、基板ステージ１４に載置され、不図示の駆動機構により定盤１７上を図中Ｘ方向及びＹ方向に可動になっている。そして、その位置は基板ステージ１４上に設置された移動鏡１５の位置を介してレーザ干渉計１６により計測され、ステージ制御系１８に伝達される。
なお、図１には基板ステージ１４のＸ方向の位置を計測するための移動鏡１５及びレーザ干渉計１６のみが表示されるが、Ｙ方向の位置を計測するための移動鏡及びレーザ干渉計も設置されることは言うまでもない。

以下、本実施形態の露光装置及び露光方法における被露光基板Ｗへの露光動作について説明する。本実施形態の露光装置及び露光方法では、投影光学系１３及び二次元調光デバイスＶＭ１等に対して、被露光基板Ｗを相対走査（スキャン）しつつ、被露光基板Ｗへの露光を行なう。

はじめに、不図示の基板搬送機構により被露光基板Ｗを基板ステージ１４上に装填する。そして、必要に応じて被露光基板Ｗ上に既存の回路パターンの位置を位置合せ顕微鏡１９で計測する。
次に主制御系２０は、基板ステージ制御系１８を介して基板ステージ１４を露光準備位置に移動させる。この露光準備位置は、被露光基板Ｗ上に露光すべきパターンの位置情報と、上記の位置合せ顕微鏡で計測した既存の回路パターンの位置とに基づいて主制御系２０が決定する。

続いて、主制御系２０は基板ステージ制御系１８に指令を発し、基板ステージ１４を−Ｘ方向に概ね一定の速度で走査（スキャン）させる。このときの基板ステージ１４のＸ方向及びＹ方向の位置はレーザ干渉計１６等により計測され、基板ステージ制御系１８を介して主制御系２０に伝達される。そして主制御系２０及び基板ステージ制御系１８は、この計測された位置情報に基づいて基板ステージ１４を所定の速度に保って−Ｘ方向に走査させる。

一方、主制御系２０は形状信号処理系２１に指令を発し、形状信号処理系２１に記憶されている被露光基板Ｗ上に露光すべきパターン形状に関する形状信号を、可変成形マスクＶＭ１に伝送させる。形状信号は可変成形マスクとしての二次元調光デバイスＶＭ１中の制御回路機構１２に伝送され、上述の可変成形マスク（本発明の二次元調光デバイスＶＭ１）の機能により、調光素子アレイ１１上には、被露光基板Ｗ上に露光すべきパターンの形状に対応した調光分布が形成される。

ところで、上述の通り被露光基板Ｗは、概一定の速度で−Ｘ方向に走査されているので、調光素子アレイ１１上に形成した調光分布を、所定の位置関係を保って被露光基板Ｗ上に露光するには、その調光分布も＋Ｘ方向に走査する必要がある。ここで、Ｘ方向についての符号が反転するのは、投影光学系１３として一般的な倒立像を形成する光学系を想定するためである。

本発明の二次元調光デバイスＶＭ１には、上述の通り、調光素子アレイ１１上に形成した調光分布を、ＸＣＣＤ（ＸＣ）の駆動により＋Ｘ方向に移動する機能を有しているため、容易にこれを実現することができる。そして、主制御系２０は、形状信号処理系２１を介して二次元調光デバイスＶＭ１に指令を送り、調光素子アレイ１１上に形成した上記調光分布を、投影光学系１３を介して被露光基板Ｗと結像関係を保ちながら＋Ｘ方向に移動させる。

なお、上記調光分布のＸ方向への移動に際しては、上述の如く、それに応じて調光素子アレイ１１のＸ方向の一方の端に、順次新たなパターンに対応する調光分布を形成していく必要がある。そのために、可変成形マスクとしての二次元調光デバイスＶＭ１中の制御回路機構１２中の上述の信号処理系１２１は、上述の通りＹＣＣＤ（ＬＣ，ＲＣ）を介してＸＣＣＤ（ＸＣ）上のＸ方向端に配列される信号保持要素ＢＤに新たな調光信号を供給する。また、必要に応じて、形状信号処理系２１は、新たなパターンに対応する形状信号を、制御回路機構１２中の信号処理系１２１に供給する。

なお、投影光学系１３が正立像を形成する光学系の場合には、被露光基板Ｗの走査方向と調光素子アレイ１１上の調光分布の走査方向が同符号になる場合もあり、また反射屈折光学系である場合には、被露光基板Ｗの走査方向と調光素子アレイ１１上の調光分布の走査方向が平行にならない場合もある。この場合にも、二次元調光デバイスＶＭ１の設置方向や基板ステージ１４の設置方向を適宜変更して、上記と同様に、基板ステージ１４の走査方向を、すなわち被露光基板Ｗの走査方向を、調光素子アレイ１１上の調光分布の走査方向である第１の方向が投影光学系１３を介して被露光基板Ｗ上に投影された方向に一致させるように構成すれば良いことは言うまでもない。

主制御系２０は、レーザ干渉計１６等による位置情報に基づき、基板ステージ１４が所定位置に達した段階で光源１に対して発光指令を発する。この結果、光源１からの照明光ＩＬ０の発光が開始され、調光素子アレイ１１上に照明光ＩＬ２が照射される。そして、所望のパターン形状に対応した調光分布が与えられた反射光ＩＬ３は、投影光学系１３を介して被露光基板Ｗ上に照射され、被露光基板Ｗ上に上記所望形状のパターンが露光される。

また、主制御系２０は、基板ステージ１４が別の所定位置に達したときには、光源１に対して発光中止指令を発し、露光を中断する。その後、基板ステージ１４をＹ方向に、あるいはさらにＸ方向に駆動して別の露光準備位置に移動させ、上記露光動作を繰り返して被露光基板Ｗ上の必要な箇所への露光を行なう。

これにより、被露光基板Ｗへの露光動作が完了する。そして、被露光基板Ｗを不図示の基板搬送機構により基板ステージ１４から除去し、露光装置外へ搬出する。
なお、引き続き別の被露光基板（不図示）を露光する場合には、基板搬送機構により別の被露光基板を基板ステージ１４上に装填して、上記と同様の露光動作を繰り返す。
なお、上記各走査露光は、基板ステージ１４を常に同一の向き（例えば＋Ｘ方向）に走査しつつ行なうことも可能であるが、一般には、基板ステージ１４を交互に＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に走査しつつ行なう方が処理能力が向上する。

本発明の露光装置の可変成形マスクである二次元調光デバイスＶＭ１は、上述の如く調光素子アレイ１１上に形成した調光分布を、＋Ｘ方向と−Ｘ方向の双方に移動可能な構成とすることができるので、走査方向を交互に変更しつつ行なう走査露光も容易に実現することができる。

なお、従来提案されている可変成形マスクも、例えば回転可能な微小ミラーが二次元的に配列されたミラーアレイからなるものである。そして、各微小ミラーの回転角度は、それぞれに対応して形成されるコンデンサーまたはメモリー素子等の記憶素子に保持された電気信号に応じて決定される構成となっている。

しかし、従来の可変成形マスクは、本発明の特徴である信号転送機構を有していない。
従って、上記各微小ミラーに対応する記憶素子に記憶された信号を、その二次元的な分布形状を保ったまま、それぞれ隣接する記憶素子に転送することができない。そのため、ミラーアレイ上の調光分布を１方向に僅かに移動する場合であっても、ミラーアレイを構成するすべての微小ミラーに対応する記憶素子の全てに、再度、全信号を書き込む必要がある。このため従来の可変成形マスクでは、ミラーアレイ上の調光分布の移動要する時間が比較的長く、それにより露光装置としての処理能力も制限されることになる。

一方、本発明の露光装置においては、信号転送機構（ＸＣＣＤ（ＸＣ））により、ＸＣＣＤ上に二次元に配列された信号保持要素ＢＤに保持された調光信号を、Ｘ方向に高速に移動することが可能であり、これにより調光素子アレイ１１上に形成した調光分布を、Ｘ方向に高速に移動することが可能である。このため、調光素子アレイ１１上の調光分布の移動要する時間が短く、それにより露光装置としての処理能力を大幅に向上することができる。

なお、上述の二次元調光デバイスＶＭ１では、信号転送機構（ＸＣＣＤ（ＸＣ））中のＸ方向端部に配列する信号保持要素ＢＤの一列に調光信号を供給する信号供給機構は左右のＹＣＣＤ（ＬＣ，ＲＣ）とし、ＹＣＣＤ（ＬＣ，ＲＣ）への調光信号の供給は信号線Ｓ１またはＳ２を介してシリアルに（直列的に）供給するものとした。しかし、信号供給機構を信号処理系１２１とＸＣＣＤ（ＸＣ）中の左右方向の端部に配列する各信号保持要素ＢＤとを結ぶ多数本の信号線から構成し、上記信号保持要素ＢＤの一列にパラレルに（並列的に）調光信号を供給する構成とすることもできる。これにより、ＸＣＣＤ（ＸＣ）への信号の供給を一層高速化することができ、調光素子アレイ１１上の調光分布の移動に要する時間を一層短くし、露光装置としての処理能力をさらに向上することもできる。

ところで、以上の実施形態においては、基板ステージ１４のＸ方向位置と調光素子アレイ１１上の調光分布のＸ方向位置は、それぞれ独立して位置制御するものとしたが、基板ステージ１４のＸ方向位置に同期して調光素子アレイ１１上の調光分布のＸ方向位置を移動させる構成とすることもできる。例えば、基板ステージ１４のＸ方向位置を計測するレーザ干渉計１６の出力信号に基づき、その計測値の所定量の変動に同期して、二次元調光デバイスＶＭ１中のＸＣＣＤ（ＸＣ）を駆動する構成とすることにより、これを実現することができる。

また、光源１がエキシマレーザ等のパルス発光型の光源である場合には、そのパルス発光時において、調光素子アレイ１１上の各微小ミラー１０ａの傾き角が所定の角度に設定された状態である必要がある。上記傾き角の変更中の状態においてパルス発光が行なわれると、所望のパターンとは異なる明暗形状分布が被露光基板Ｗ上に露光されることになり、形成される像を劣化させるためである。

そこで、ＸＣＣＤ（ＸＣ）を駆動するタイミングは、パルス発光型の光源１の発光タイミングに同期して行なうことが望ましい。すなわち、パルス発光型の光源１が発光された後に、これに同期してＸＣＣＤ（ＸＣ）を駆動し、次のパルス発光までの間に信号の転送及び各微小ミラー１０ａの傾き角の変更を完了させ、その後に再度パルス発光型の光源１の発光を行なうようにすれば良い。

このときのＸＣＣＤ（ＸＣ）の駆動は、パルス発光毎に１サイクルの駆動するのみ、すなわち信号保持要素ＢＤに保持された信号をＸ方向に隣接する信号保持要素ＢＤに１列分だけの転送にのみ限られるわけではない。従って、各パルス発光の間にＸＣＣＤ（ＸＣ）の複数サイクルの駆動を行ない、各信号保持要素ＢＤに保持された信号を、Ｘ方向に沿って複数列離れた信号保持要素ＢＤに転送することができる。

これにより、パルス発光の繰り返しレートの遅いパルス発光光源を使用しても、調光素子アレイ１１上の調光分布のＸ方向移動速度を高速化することができ、露光装置の処理能力を維持及び向上することが可能になる。
なお、現在のリソグラフィ技術において主流であるフォトマスクを用いた微細パターン露光技術においては、そのフォトマスクとして、透過光の位相（光路長）を部分的に変更するいわゆる位相シフトマスクを用いて解像度を向上する方法が一部採用されている。

本発明の二次元調光デバイスＶＭ１も、このような位相シフト作用を有するマスクとすることができる。このためには、図４に示した調光素子ＭＵにおいて、微小ミラー１０ａを上下方向（Ｚ方向）に可動となるように構成すれば良い。微小ミラー１０ａを反射した照明光には、微小ミラー１０ａのＺ方向への移動量の２倍の光路差が形成されるので、これにより、二次元調光デバイスＶＭ１に位相シフトマスクとしての機能を持たせることができる。

微小ミラー１０ａをＺ方向に駆動するためには、具体的には、例えば図４に示した調光要素４９において微小ミラー１０ａを支持する支持部材３１を導通線３４上に形成し、導通線３４近傍のベース板３２に開口部を形成しておく。これにより、導通線３４の可撓性により微小ミラー１０ａを上下させることができる。さらに、駆動電極３３ａ，３３ｂを一体的に導通して形成し、一方、接続電極３９，４０，４１のうち少なくとも一つを高抵抗材料で形成する。

そして、電源電位として正または負の電位を供給し、接地電位として０電位を供給すると、制御トランジスタ４３の導通により微小ミラー１０ａ及び駆動電極３３ａ，３３ｂには正または負の電荷が蓄積され相互に斥力が生じるため、微小ミラー１０ａは上方に移動する。一方、制御トランジスタ４３の非導通により微小ミラー１０ａ及び駆動電極３３ａ，３３ｂは０電位となり電荷は蓄積されず斥力も生じない。このため、導通線３４の弾性により微小ミラー１０ａは元に位置に戻る。従って、微小ミラー１０ａを上下動作させることができる。

なお、フォトマスクを用いた微細パターン露光技術においては、位相シフトマスクの一形態として、マスク上の所定のパターンについて、そのパターンからの透過光の位相を他のパターンからの透過光と反転せしめるのみでなく、その透過率を低減するいわゆるハーフトーン位相シフトマスクも使用されており、これにより解像度の向上等の効果が得られている。上記の本発明の露光装置及び露光方法においても、例えば以下の如き方法により、このハーフトーン位相シフトマスクと原理的に同等な構成を実現し、同様な効果を得ることが可能である。

この方法は、一例として、上記の変形例の如く微小ミラー１０ａがＺ方向に上下動する構成の二次元調光デバイスＶＭ１を使用し、かつ、複数の調光素子ＭＵの組み合わせを一つの調光素子とみなして調光を行なうものとする。これは、例えば、隣接する４個の調光素子ＭＵを一つの調光素子とみなし、そのうち３個の調光素子ＭＵ中の上記微小ミラー１０ａをＺ方向の上方位置に配置し、残る１つを元に位置（すなわちＺ方向の下方位置）に配置させるものである。そして、それらのＺ方向位置の差は、反射する光束の波長の１／４に設定する。

このとき、Ｚ方向の下方位置に配置された微小ミラー１０ａによる反射光束の振幅反射率を＋１（基準）とすると、Ｚ方向の上方位置に配置された微小ミラー１０ａによる反射光束の振幅反射率は−１となる。この結果、両光束は干渉により相殺するが、ミラーの数の多い振幅反射率−１の光束は残存し、４個の調光素子ＭＵは全体として−２の負の振幅反射率を有することになる。

一方、その他の部分では隣接する４個の調光素子ＭＵを構成する各微小ミラー１０ａをいずれもＺ方向下方に配置させるものとすれば、これらのミラーからの振幅反射率の和は＋４であるから、上記の各微小ミラー１０ａがＺ方向の上方位置及び下方位置に配置された状態での反射光は、その他の部分からの反射光に対し、光量が低減しかつ位相が反転した光束を形成することとなり、ハーフトーン位相シフトマスクを形成可能である。

なお、この場合調光素子アレイ１１上の調光素子ＭＵの配列のピッチは、隣接する複数個の調光素子ＭＵ間の調光状態の変化が、被露光基板Ｗに露光されないように、投影光学系１３の解像度に対して十分に小さく、具体的にはその解像度の半分程度以下に設定する必要がある。

ところで、上記の本発明の露光装置の第１の実施形態及び露光方法の第１の実施形態においては、可変成形マスクである二次元調光デバイスＶＭ１を構成する各調光素子ＭＵ中の微小ミラー１０ａの法線の向きがＺ軸と平行であるときに、その反射光が投影光学系１３を経由して被露光基板１３上に露光されるものとした。この構成では、微小ミラー１０ａへの照明光ＩＬ２と、微小ミラー１０ａを反射して被露光基板Ｗに照射される照明光ＩＬ２とが空間的には分離されないため、両光束の分離のためにビームスプリッタ９を必要とした。

そこで、以下の本発明の露光装置の第２の実施形態及び露光方法の第２の実施形態として、可変成形マスクである微小ミラー１０ａを備えた二次元調光デバイスＶＭ１への照明光ＩＬ２を所定の角度傾けた例を図７を用いて説明する。
なお、本発明の露光装置の第２の実施形態は、図６中の本発明の露光装置の第１の実施形態と概ね共通しており、図７には変更箇所のみを示してある。

図７において、リレーレンズ８を射出した照明光ＩＬ４は、傾斜ミラー９ｂで反射して照明光ＩＬ５となり、投影光学系１３の光軸ＡＸに対し、全体として所定の傾き角をもって可変成形マスクである二次元調光デバイスＶＭ１に照射される。従って、二次元調光デバイスＶＭ１上の微小ミラー１０ａの反射面の法線方向がＺ軸に平行であると、その反射光は破線で示した反射光ＩＬ７となって反射し、投影光学系１３に入射しない。

一方、微小ミラー１０ａの反射面の法線方向がＺ軸に対して、所定の角度傾いている場合には、その反射光ＩＬ６は概ねＺ軸と平行な方向に反射し、投影光学系１３に入射し被露光基板Ｗに達する。
従って、第２の実施形態による露光装置においては、二次元調光デバイスＶＭ１への入射光束ＩＬ５と被露光基板Ｗに達する反射光束ＩＬ６との空間的な分離が可能であり、ビームスプリッタ９が不要になるという利点がある。

なお、本実施形態においても、上述の変形照明を併用することができる。この場合、図６中に示したのと同じ偏光素子４ａ等で分割された部分照明光は、それぞれ異なる入射角度で二次元調光デバイスＶＭ１に入射するが、本実施形態では、各部分照明光は全体としても上記所定の傾き角をもって二次元調光デバイスＶＭ１に入射する。

ところで、従来のフォトマスクを用いる露光方法においては、特に変形照明を採用する場合に、フォトマスク上のパターンの形状が部分的に変形して被露光基板上に露光転写されるという課題があり、これを解決するためにフォトマスク上に形成する原版パターンの形状を上記変形を見込んで予め補正しておく方法（いわゆるＯＰＣ：光学的近接効果補正）が採用されている。

本発明の露光装置及び露光方法においても、特に変形照明使用時に、二次元調光デバイスＶＭ１上に形成する調光分布の形状が、部分的に変形されて被露光基板Ｗ上に露光される場合には、可変成形マスクＶＭ１上に形成する調光分布を、所望のパターンの形状からその変形分を考慮して補正した形状とすることができる。

この補正は、例えば被露光基板Ｗ上に露光すべき所望のパターンの形状に基づくデータ（図５（Ａ）に示した二次元調光データＳＤの如きデータ）に基づいて、形状信号処理系２１にて行なうこともでき、あるいは、二次元調光デバイスＶＭ１内の制御回路機構１２にて行なうこともできる。また、この補正は、予め露光装置外のデータ処理装置にて行なうものとし、露光装置内ではこのような補正を行なわないものとすることもできる。

なお、フォトマスクを用いる露光方法においては、投影光学系と被露光基板の間に液体を満たし、被露光基板に入射する露光光（照明光）の波長を、その液体の屈折率分だけ縮小することにより、その解像度を向上する方法であるいわゆる液浸露光方法も提案されている。この液浸露光方法は、本発明の露光装置および露光方法に対しても適用可能であり、すなわち、例えば被露光基板Ｗ及び基板ステージ１４と投影光学系１３との間に局所的に純水等の液体を供給し、あるいはさらに強制除去することにより液浸露光方法を実現できる。

ところで、本発明の二次元調光デバイスは、上述の反射型に限られるわけではなく、透過型の構成とすることもできる。以下、図８、図９を用いて透過型の二次元調光デバイスの実施形態（本発明の二次元調光デバイスの第２の実施形態）について説明する。
図８（Ａ）は、二次元調光デバイスＶＭ２の一部を表わす図であって、これを構成する図中破線で示した調光素子ＭＵ２がＸ方向に３列、Ｙ方向に３列配列された部分を拡大して表わした図である。また、図８（Ｂ）は、調光素子ＭＵ２の中央部を通る図８（Ａ）中の線分Ａ−Ａ’における二次元調光デバイスＶＭ２の断面図を、図８（Ｃ）は、調光素子ＭＵ２の端部を通る図８（Ａ）中の線分Ｂ−Ｂ’における二次元調光デバイスＶＭ２の断面図を表わす。

二次元調光デバイスＶＭ２を構成する透過基板６２は、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等のバンドギャップ（禁制帯幅）が大きく紫外線に対する透過率が良好な金属酸化物や金属フッ化物及び金属窒化物あるいはそれらの混合からなる半導体材料からなるものである。半導体材料が吸収する光の最長波長（吸収端波長）は、その半導体のバンドギャップにより決まる。すなわち、透過基板６２のバンドギャップを、二次元調光デバイスＶＭ２において使用が想定される光（以下「対象光」と呼ぶ）の１光子あたりのエネルギーよりも大きくすることで、対象光に対して透過基板６２を透過性とすることができる。

透過基板６２を構成する半導体材料は、そのバンドギャップが二次元調光デバイスＶＭ２の対象光の波長のエネルギーに対して僅かに大きな値となるように設定する。例えば、対象光の波長が１９３ｎｍの紫外光であれば、その１光子のエネルギーは６．４２［ｅＶ］であるため、透過基板６２を構成する材料のバンドギャップは、６．４３から６．６［ｅＶ］程度になるようにすれば良く、これは例えば酸化マグネシウムと酸化亜鉛の混合により実現できる。

透過基板６２の表面には、各調光素子ＭＵ２のそれぞれに対応して、対象光に対し透過性を有する制御電極Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４が形成され、それ以外の部分には遮光性及び絶縁性を有する遮光膜６３を形成する。一方、透過基板６２の裏面には、対象光に対し透過性を有する一様な対向電極６４を形成する。

このとき、制御電極Ｌ２２〜Ｌ４４と対向電極６４との間に所定の電位差を印加すると、フランツ‐ケルディシュ（Ｆｒａｎｚ−Ｋｅｌｄｙｓｈ）効果により、透過基板６２を構成する半導体材料の吸収端波長を長波長側にシフトさせ、対象光に対する吸収特性を持たせることができる。本第２実施形態の二次元調光デバイスＶＭ２は、この効果を利用して各調光素子ＭＵ２の透過率や位相（以下まとめて「振幅透過率」という）を制御して調光機能を実現するものである。

透過基板６２の表面の上記遮光膜６３上には、制御電極Ｌ２２〜Ｌ４４に所定の電位を印加するための信号配線等を形成する。ここで、制御電極Ｌ２２〜Ｌ４４を含む各調光素子ＭＵ２等への調光信号の伝達は、本実施形態の二次元調光デバイスＶＭ２においても、上記第１の実施形態と同様にＣＣＤデバイスを使用するものとする。

すなわち、各制御電極Ｌ２２〜Ｌ４４の配列のＹ方向の間隔部の遮光膜６３上には、調光信号を保持し、かつＸ方向に伝送するためのＸ伝送路Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５を形成する。これは、遮光膜６３上にシリコン等の半導体膜を成膜し、あるいはさらにそれをアニール（熱処理）等により多結晶化あるいは単結晶化して形成する。そして、その上にＹ方向に概ね平行に第１相Ｘ転送電極Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、第２相Ｘ転送電極Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４及び第３相Ｘ転送電極Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を形成する。

これらにより、各伝送路Ｕ２〜５上に、電荷をＸ方向に転送するＣＣＤ（ＸＣＣＤ）が形成され、第１相、第２相、第３相のＸ転送電極Ｒ２〜４，Ｓ２〜４，Ｔ１〜４の各電極に３相のＸクロック信号を順次印加することにより、各伝送路Ｕ２〜５上の各Ｘ転送電極Ｒ２〜４，Ｓ２〜４，Ｔ１〜４の直下に保持される電荷をＸ方向に転送することが可能となる。

なお、本第２の実施形態においても、Ｘ伝送路Ｄ３中の第２相Ｘ転送電極Ｓ２〜４の直下に相当する部分を、以下「信号保持要素」と呼ぶ。これは、図３（Ｃ）中の信号保持要素ＢＤ２，ＢＤ３，ＢＤ４に相当する部分である。本実施形態においても第２相Ｘ転送電極Ｓ２〜４上の、それらがＸ伝送路Ｕ２〜５と交差する位置の中央に開口部７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９が設けられ、Ｘ伝送路Ｕ２〜５上であって第２相Ｘ転送電極Ｓ２〜４の直下にあたる信号保持要素に保持された電荷である調光信号は、開口部７１〜７９を介して読み出される。なお、図８（Ｃ）中の電極Ｓ２ｃ，Ｓ２ｄ、電極Ｓ３ｃ，Ｓ３ｄ、電極Ｓ４ｃ，Ｓ４ｄは、それぞれ第２相Ｘ転送電極Ｓ２〜４の中の、開口７４，７５，７６の両端に位置する部分を表わす。

開口部７１〜７９の上方（＋Ｚ方向）には、信号保持要素からの信号を読み取り、これを増幅して制御電極Ｌ２２〜４４に印加するための増幅機構が設けられる。図８では、複雑化を避けるためこの増幅機構を省略したが、以下、図９を用いてこれを説明する。
はじめに、開口部７５の位置に接続プラグを形成する。この接続プラグの下端は、信号保持要素ＢＤ３（図８（Ｃ）参照）に直接または絶縁膜を介して接続され、接続プラグの上端部にはシリコン酸化膜等の絶縁膜を形成する。そして、ポリシリコン等からな制御トランジスタ８５，８６、電源電極８３及び接地電極８４を形成する。なお、これらの機能は、上述の第１の実施形態における、それらに該当する各部材の機能と同様である。制御トランジスタ８５，８６の一端部８５は電源電極８３に接続され、他端部８６は別途形成する高抵抗部材８８を介して接地電極８４に接続される。また、制御トランジスタ８５，８６の他端部８６には、局所配線８７が接続され、局所配線８７の他方の端は制御電極Ｌ３３に接続される。

これにより、制御電極Ｌ３３に印加される電位を、接続プラグ直下の信号保持要素ＢＤ３に保持された電荷（調光信号）に応じて変化させることができる。すなわち、二次元に配列された各調光素子ＭＵ２の振幅透過率を、信号保持要素ＢＤ３に保持された調光信号に応じて変化させることができる。
この場合においては、調光要素の一つは、不図示の接続プラグ、制御トランジスタ８５，８６、高抵抗部材８８、局所配線８７、制御電極Ｌ３３、及び対向電極６４のうちこれに対向する部分、並びに制御電極Ｌ３３と対向電極６４の当該部分に挟まれた透過基板６２の一部等の部材によって構成される。そして、調光素子ＭＵ２の一つは、上記調光要素の一つと信号保持要素ＢＤ３によって構成されることになる。

調光素子ＭＵ２は、透過基板６２上に二次元的に配列されて調光素子アレイを構成する。そして、信号保持要素ＢＤ３も二次元的に配列されるとともに、信号転送機構として機能する上述のＸＣＣＤにより、各信号保持要素ＢＤ３に保持される電荷（調光信号）を、それぞれの信号保持要素ＢＤ３にＸ方向に隣接する信号保持要素ＢＤ２，ＢＤ４に、順次転送することが可能である。

なお、本第２の実施形態の二次元調光デバイスＶＭ２においても、調光素子ＭＵ２及びＸ方向への信号転送機構以外の機構以外の構成については、第１の実施形態の二次元調光デバイスＶＭ１と同様に構成できる。すなわち、本第２の実施形態の二次元調光デバイスＶＭ２においても、その制御回路機構は、図２に示した制御回路機構１２と同様に、調光素子ＭＵ２により構成される調光素子アレイの両端に信号供給機構として左ＹＣＣＤ（ＬＣ）及び右ＹＣＣＤ（ＲＣ）を設け、図２と同様な信号処理系１２１を設けることで構成することができる。

続いて、この第２の実施形態の透過型の二次元調光デバイスＶＭ２を用いる、本発明の第３の実施形態の露光装置及び第３の実施形態の露光方法について、図１０を用いて説明する。本形態の露光装置も、いわゆる走査型のマスクレス露光装置である。なお、第１の実施形態を示した図６中に示したものと同じ符号を付した部材は、第１の実施形態で示したものと同様な部材であるため、その説明を省略する。

図１０においてリレーレンズ８を射出した照明光ＩＬ８は、ミラー６０で反射して照明光ＩＬ９となり、上述の透過型の二次元調光デバイスＶＭ２に入射する。二次元調光デバイスＶＭ２が形成する振幅透過率分布により変調された照明光ＩＬ１０は、投影光学系１３を介して被露光基板Ｗに照射され、これにより被露光基板Ｗ上に二次元調光デバイスＶＭ２により形成された所望の強度分布を持った照明光が露光される。

本例においても、二次元調光デバイスＶＭ２上の各調光素子ＭＵ２の大きさは一例として５から２０μｍ角程度であり、照明光ＩＬ８等の波長や投影光学系１３の開口数は、第１の実施形態の露光装置と同様である。また、被露光基板Ｗへの露光動作についても、第１の実施形態の露光装置及び第１の実施形態の露光方法と同様であり、二次元調光デバイスＶＭ２上の調光素子アレイに形成する調光分布（振幅透過率分布）を、図中＋Ｘ方向および−Ｘ方向の少なくとも一方に走査しつつ、基板ステージ１４を、その走査方向が投影光学系１３を介して被露光基板Ｗの投影される方向に走査しつつ行なう。形状信号処理系２１は、当該走査露光に際し、被露光基板Ｗ上に露光すべきパターンの形状を二次元調光デバイスＶＭ２に伝達する。

次に、本発明の露光装置及び露光方法を用いたデバイス製造方法について図１１を用いて説明する。
図１１（Ａ）は、集積回路の一部等のパターン９１が形成された状態の半導体ウエハ等の被露光基板Ｗを表わす断面図であり、被露光基板Ｗ上のパターン９１以外の部分にはシリコン酸化膜等の絶縁膜が形成されている。

そして、それらの上層にさらにシリコン酸化膜からなる絶縁膜等の被加工膜９２をＣＶＤ法（化学蒸着法）等で形成（成膜）し、被加工膜９２のさらに上層にフォトレジスト（感光材料）９３をスピンコート等で形成する。
この状態の被露光基板Ｗを本発明の露光装置に装填し、上記露光により所望のパターン形状を露光する。この露光に際しては、被露光基板Ｗに既存の回路パターン９１の位置を位置合せ顕微鏡１９で計測し、既存のパターン９１と所定の位置関係を保って所望のパターンを露光する。

この露光後に、被露光基板Ｗ上のフォトレジスト９３を現像することにより、フォトレジスト９３は、図１１（Ｂ）に示す通り、上記所望のパターンが露光された部分に対応したレジストパターン９３ｐに加工される。フォトレジスト９３としては、露光された部分が除去されるポジ型と露光されなかった部分が除去されるネガ型の、いずれを用いても良い。

続いて、レジストパターン９３ｐをエッチングマスクとして、被加工層９２をエッチングし、図１１（Ｃ）に示す通り、被加工層９２をレジストパターン９３ｐの形状に倣ってパターン９２ｐに加工する。その後、レジストパターン９３ｐを溶剤または光化学反応等により除去し、被加工層９２の所望のパターン９２ｐへ加工（パターニング工程）が完了する。

高集積かつ高機能なデバイスにおいては、上記の成膜及びパターニング工程を繰り返すことにより形成される。このとき、被加工層９２は、上記の例の絶縁膜に限るものではなく、金属や半導体等の導電層である場合もあることは言うまでもない。また、加工すべき層は、被露光基板Ｗ上に形成された膜には限定されず、被露光基板Ｗそのものを所定の形状に加工する工程を含めることもできる。

なお、本発明の露光方法は、デバイスの製造に利用可能なのみではなく、フォトマスクの製造にも使用できる。
このように、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。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００４年２月２５日付け提出の日本国特願２００４−０４８９８４の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。

本発明の二次元調光デバイスによれば、入力された形状信号に基づいて、それを構成する調光素子アレイ上に二次元の調光分布を形成できるとともに、その分布を一方向に高速に移動することができる。これにより、例えば走査型のマスクレス露光装置の可変成形マスクとして使用した場合に、その調光分布を当該露光装置の走査法に高速に移動することができ、露光装置の処理能力を高めることができる。

また、本発明の露光装置によれば、走査型のマスクレス露光装置において、本発明の二次元調光デバイスを可変成形マスクとして用いることにより、可変成形マスク上に形成される調光分布を一方向に高速に移動させることが可能となる。従って、露光装置の処理能力を高めることができ、半導体集積回路等のデバイスの生産性を向上することができる。

また、本発明の露光方法によれば、本発明の二次元調光デバイスを可変成形マスクとして用いることにより、可変成形マスク上に形成される調光分布を一方向に高速に移動させることが可能となる。従って、露光装置の処理能力を高めることができ、半導体集積回路等のデバイスの生産性を向上することができる。

さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、本発明による上記の高生産性の露光方法によりデバイスを製造するため、デバイスの生産性を向上できデバイスの生産コストを削減することが可能となる。さらに、マスクレス露光方法の特徴であるマスクコストの削減効果と相俟って、デバイスの生産コストを一層削減することが可能となる。

Claims (32)

1. 調光信号を保持する信号保持要素と照射される光束を前記調光信号に基づいて調光する調光要素とからなる調光素子が二次元に配列された調光素子アレイと、
   前記調光素子中の信号保持要素に保持された前記調光信号を、第１の方向に沿って隣接する前記調光素子中の信号保持要素に順次信号転送する信号転送機構と、
   前記第１の方向の少なくとも一方の端に配列される前記調光素子中の信号保持要素に、前記調光信号を供給する信号供給機構を有することを特徴とする二次元調光デバイス。
2. 前記調光素子アレイを構成する前記調光素子の前記二次元の配列は、前記第１の方向に平行な座標軸と前記第１の方向に垂直な座標軸とにより定まる直交座標系上における直方格子の格子点上に配列されることを特徴とする請求項１に記載の二次元調光デバイス。
3. 前記信号転送機構は、電荷結合素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次元調光デバイス。
4. 前記信号供給機構は、電荷結合素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次元調光デバイス。
5. 前記信号転送機構と前記調光素子アレイとが、積層された構造であることを特徴とする請求項１に記載の二次元調光デバイス。
6. 前記調光は前記調光要素の振幅透過率の変更であることを特徴とする請求項１に記載の二次元調光デバイス。
7. 前記調光要素はミラーを含み、前記調光は前記照射される光束を所定方向に反射する効率の変更であることを特徴とする請求項１に記載の二次元調光デバイス。
8. 前記効率の変更は、前記ミラーの反射面の傾き角を変更して行なうことを特徴とする請求項７に記載の二次元調光デバイス。
9. 前記調光は、前記ミラーによる反射光の位相を変化させるものであることを特徴とする請求項７に記載の二次元調光デバイス。
10. 調光信号を保持する信号保持要素と照射される光束を前記調光信号に基づいて調光する調光要素とからなる調光素子が二次元に配列された調光素子アレイと、
    前記調光素子中の信号保持要素に保持された前記調光信号を、第１の方向に沿って隣接する前記調光素子中の信号保持要素に順次信号転送する信号転送機構と、
    前記第１の方向の少なくとも一方の端に配列される前記調光素子中の信号保持要素に、前記調光信号を供給する信号供給機構を有するとともに、
    前記調光要素はミラーを含み、前記調光は前記照射される光束を所定方向に反射する効率を、前記ミラーの反射面の傾き角を変更して行なうことを特徴とする二次元調光デバイス。
11. 前記調光素子アレイを構成する前記調光素子の前記二次元の配列は、前記第１の方向に平行な座標軸と前記第１の方向に垂直な座標軸とにより定まる直交座標系上における直方格子の格子点上に配列されることを特徴とする請求項１０に記載の二次元調光デバイス。
12. 前記信号転送機構は、電荷結合素子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の二次元調光デバイス。
13. 前記信号供給機構は、電荷結合素子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の二次元調光デバイス。
14. 前記信号転送機構と前記調光素子アレイとが、積層された構造であることを特徴とする請求項１０に記載の二次元調光デバイス。
15. 被露光基板上に所望のパターンを露光するための露光装置であって、
    請求項１から１４のいずれか一項に記載の二次元調光デバイスと、
    前記二次元調光デバイスに前記調光信号を供給する形状信号処理系と、
    光源からの照明光を前記二次元調光デバイスに照射する照明光学系と、
    前記二次元調光デバイスで調光された照明光を前記被露光基板上に導く投影光学系と、
    前記被露光基板を保持し、前記第１の方向が前記投影光学系により前記被露光基板上に投影された方向である第２の方向に走査可能な基板ステージとを備えることを特徴とする露光装置。
16. 前記基板ステージの前記第２の方向の位置の変化に同期して、前記二次元調光デバイスの前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記光源はパルス発光型の光源であり、かつ前記パルス発光に同期して前記二次元調光デバイスの前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
18. 被露光基板上に所望のパターンを露光するための露光装置であって、
    請求項７から１４のいずれか一項に記載の二次元調光デバイスと、
    前記二次元調光デバイスに前記調光信号を供給する形状信号処理系と、
    光源からの照明光を前記二次元調光デバイスに照射する照明光学系と、
    前記二次元調光デバイスで調光された照明光を前記被露光基板上に導く投影光学系と、
    前記被露光基板を保持し、前記第１の方向が前記投影光学系により前記被露光基板上に投影された方向である第２の方向に走査可能な基板ステージとを備えるとともに、
    前記照明光学系は、前記投影光学系の光軸に対して前記照明光を全体として所定角度傾けて前記二次元調光デバイスに照射することを特徴とする露光装置。
19. 前記基板ステージの前記第２の方向の位置の変化に同期して、前記二次元調光デバイスの前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記光源はパルス発光型の光源であり、かつ前記パルス発光に同期して前記二次元調光デバイスの前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
21. 照明光を可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで調光された前記照明光を投影光学系を介して被露光基板に照射する露光方法であって、
    前記可変成形マスクとして請求項１から１４のいずれか一項に記載の二次元調光デバイスを用いるものであり、
    前記調光素子アレイ中の前記調光素子に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、前記調光素子アレイに前記所望のパターンに相当する調光分布を形成し、かつ前記調光素子中の信号保持要素に保持された前記調光信号を、前記信号転送機構により前記第１の方向に沿って隣接する前記調光素子中の信号保持要素に順次信号転送し、前記調光素子アレイに形成された前記調光分布を前記第１の方向に移動するとともに、
    前記被露光基板を、前記第１の方向が前記投影光学系により前記被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうことを特徴とする露光方法。
22. 前記被露光基板の前記第２の方向への移動に同期して、前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項２１に記載の露光方法。
23. 前記照明光はパルス発光型の光源から発せられるパルス光であり、
    前記パルス光の発光に同期して前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項２１に記載の露光方法。
24. 照明光を可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで調光された前記照明光を投影光学系を介して被露光基板に照射する露光方法であって、
    前記可変成形マスクとして請求項７から１４のいずれか一項に記載の二次元調光デバイスを用いるものであり、
    前記調光素子アレイ中の前記調光素子に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、前記調光素子アレイに前記所望のパターンに相当する調光分布を形成し、かつ前記調光素子中の信号保持要素に保持された前記調光信号を、前記信号転送機構により前記第１の方向に沿って隣接する前記調光素子中の信号保持要素に順次信号転送し、前記調光素子アレイに形成された前記調光分布を前記第１の方向に移動し、
    前記被露光基板を、前記第１の方向が前記投影光学系により前記被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうとともに、
    前記二次元調光デバイスへの前記照明光の照射を、前記投影光学系の光軸に対して全体として所定角度傾けて行なうことを特徴とする露光方法。
25. 前記被露光基板の前記第２の方向への移動に同期して、前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項２４に記載の露光方法。
26. 前記照明光はパルス発光型の光源から発せられるパルス光であり、
    前記パルス光の発光に同期して前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項２４に記載の露光方法。
27. 照明光を可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで調光された前記照明光を投影光学系を介してデバイスを形成すべき被露光基板に照射する露光工程を含むデバイス製造方法であって、
    前記露光工程において、
    前記可変成形マスクとして請求項１から１４のいずれか一項に記載の二次元調光デバイスを用い、
    前記調光素子アレイ中の前記調光素子に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、前記調光素子アレイに前記所望のパターンに相当する調光分布を形成し、かつ前記調光素子中の信号保持要素に保持された前記調光信号を、前記信号転送機構により前記第１の方向に沿って隣接する前記調光素子中の信号保持要素に順次信号転送し、前記調光素子アレイに形成された前記調光分布を前記第１の方向に移動するとともに、
    前記被露光基板を、前記第１の方向が前記投影光学系により前記被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうことを特徴とするデバイス製造方法。
28. 前記被露光基板の前記第２の方向への移動に同期して、前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項２７に記載のデバイス製造方法。
29. 前記照明光はパルス発光型の光源から発せられるパルス光であり、
    前記パルス光の発光に同期して前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項２７に記載のデバイス製造方法。
30. 照明光を可変成形マスクに照射し、前記可変成形マスクで調光された前記照明光を投影光学系を介してデバイスを形成すべき被露光基板に照射する露光工程を含むデバイス製造方法であって、
    前記露光工程において、
    前記可変成形マスクとして請求項７から１４のいずれか一項に記載の二次元調光デバイスを用い、
    前記調光素子アレイ中の前記調光素子に所望のパターンに対応する調光信号を保持させることにより、前記調光素子アレイに前記所望のパターンに相当する調光分布を形成し、かつ前記調光素子中の信号保持要素に保持された前記調光信号を、前記信号転送機構により前記第１の方向に沿って隣接する前記調光素子中の信号保持要素に順次信号転送し、前記調光素子アレイに形成された前記調光分布を前記第１の方向に移動し、
    前記被露光基板を、前記第１の方向が前記投影光学系により前記被露光基板上に投影された方向である第２の方向に沿って、前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ露光を行なうとともに、
    前記二次元調光デバイスへの前記照明光の照射を、前記投影光学系の光軸に対して全体として所定角度傾けて行なうことを特徴とするデバイス製造方法。
31. 前記被露光基板の前記第２の方向への移動に同期して、前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項３０に記載のデバイス製造方法。
32. 前記照明光はパルス発光型の光源から発せられるパルス光であり、
    前記パルス光の発光に同期して前記信号転送を行なうことを特徴とする請求項３０に記載のデバイス製造方法。

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