空间光调制器及曝光装置制造方法

空间光调制器及曝光装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种空间光调制器，包括：基板；固定电极，设置于基板的表面上；连结部，一端与表面相连结；可动部，与连结部的另一端相连结，通过连结部的弹性形变而相对于基板摆动；支柱部，一端与可动部相接合，沿基板的厚度方向延伸，与可动部一体摆动；反射部件，与支柱部的另一端相接合，具有与可动部及支柱部一体摆动的反射面；可动电极，设置于反射部件的面向固定电极的面上；导体层，具有比可动电极的膜厚大的膜厚，设置在支柱部上，将可动部与可动电极之间电接合。
【专利说明】空间光调制器及曝光装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空间光调制器及曝光装置。

【背景技术】
[0002]有一种空间光调制器，由光刻技术制成，通过静电能驱动由钮铰链支撑的镜子(参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献1:日本特开平09-101467号公报


【发明内容】

[0005]发明要解决的问题
[0006]空间光调制器由于具有由基板支撑浮起的镜子的立体结构，因此在制造过程中，有时无法形成从基板到镜子的良好的电接合。
[0007]用于解决问题的手段
[0008]本发明第一技术方案提供一种空间光调制器基板，包括:基板；固定电极，设置于基板的表面上；连结部，一端与表面相连结；可动部，与连结部的另一端相连结，通过连结部的弹性形变而相对于基板摆动；支柱部，一端与可动部相接合，沿基板的厚度方向延伸，与可动部一体摆动；反射部件，与支柱部的另一端相接合，具有与可动部及支柱部一体摆动的反射面；可动电极，设置于反射部件的面向固定电极的面上；导体层，具有比可动电极的膜厚大的膜厚，设置在支柱部上，将可动部与可动电极之间电接合。
[0009]本发明第二技术方案提供另一种空间光调制器，包括:基板；固定电极，设置于基板的表面上；连结部，一端与表面相连结；可动部，与连结部的另一端相连结，通过连结部的弹性形变而相对于基板摆动；反射部件，包含半导体层并具有与可动部一体摆动的反射面；金属层，与所述半导体层相邻接；欧姆结部，将半导体层与金属层进行欧姆连结。
[0010]本发明第三技术方案提供又一种空间光调制器，包括:基板；连结部，一端与基板的表面相连结；可动部，与连结部的另一端相连结，通过连结部的弹性扭转变形而以连结部为摆动轴相对于基板摆动；反射部件，与可动部一体摆动；可动电极，设置于反射部件的面向表面的面上；固定电极，设置于表面的面向可动电极的区域上，且不被连结部及可动部遮挡。
[0011]本发明第四技术方案提供一种曝光装置，具备上述空间光调制器。
[0012]另外，上述发明的概要并未列举出本发明的全部可能特征，所述特征组的子组合也有可能构成发明。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1为表示空间光调制器100的外观的示意图。
[0014]图2为表示空间光调制元件200单独的外观的立体图。
[0015]图3为空间光调制元件200的分解立体图。
[0016]图4为空间光调制元件200的截面图。
[0017]图5为空间光调制元件200的截面图。
[0018]图6为空间光调制元件200的截面图。
[0019]图7为空间光调制元件200的截面图。
[0020]图8为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0021]图9为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0022]图10为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0023]图11为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0024]图12为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0025]图13为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0026]图14为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0027]图15为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0028]图16为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0029]图17为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0030]图18为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0031]图19为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0032]图20为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0033]图21为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0034]图22为制造过程中的空间光调制元件200的截面图。
[0035]图23为空间光调制元件201的截面图。
[0036]图24为制造过程中的空间光调制元件201的截面图。
[0037]图25为制造过程中的空间光调制元件201的截面图。
[0038]图26为制造过程中的空间光调制元件201的截面图。
[0039]图27为制造过程中的空间光调制元件201的截面图。
[0040]图28为制造过程中的空间光调制元件201的截面图。
[0041]图29为制造过程中的空间光调制元件201的截面图。
[0042]图30为空间光调制元件201的截面图。
[0043]图31为制造过程中的空间光调制元件202的截面图。
[0044]图32为制造过程中的空间光调制元件202的截面图。
[0045]图33为制造过程中的空间光调制元件202的截面图。
[0046]图34为制造过程中的空间光调制元件202的截面图。
[0047]图35为制造过程中的空间光调制元件202的截面图。
[0048]图36为空间光调制元件202的截面图。
[0049]图37为制造过程中的空间光调制元件203的截面图。
[0050]图38为制造过程中的空间光调制元件203的截面图。
[0051]图39为制造过程中的空间光调制元件203的截面图。
[0052]图40为制造过程中的空间光调制元件203的截面图。
[0053]图41为空间光调制元件203的截面图。
[0054]图42为空间光调制元件204的截面图。
[0055]图43为空间光调制元件205的截面图。
[0056]图44为空间光调制元件206的截面图。
[0057]图45为曝光装置400的示意图。
[0058]图46为表示曝光装置400中的空间光调制器100的动作的图。

【具体实施方式】
[0059]以下通过发明实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并非对权利要求所涉及的发明进行限定。并且，实施方式中说明的特征组合也并非全部为本发明的必要特征。
[0060]图1为表示空间光调制器100的外观的立体示意图。空间光调制器100包括:基板210及反射部240。
[0061]多个反射部240在基板210上进行二维排列并形成矩阵(matrix)。各个反射部240具有一边为几微米到一百几十微米左右的正方形的反射面，成为相对于基板210可单独摆动的空间光调制元件200的一部分。
[0062]如图所示，反射部240在产生互不相同摆动的倾斜状态下使空间光调制器100对光进行反射，从而使反射光产生照度分布。因此，通过控制反射部240的摆动，便能够使反射光形成各种各样的照度分布。
[0063]图2为将单个的空间光调制元件200取出进行表示的立体图。空间光调制元件200具有在基板210上层叠有两层的结构物。
[0064]基板210上的结构物的下层侧具有包含屏蔽板222和支柱224的屏蔽部220。屏蔽板222沿空间光调制元件200的四个边设置。支柱224将屏蔽板222支撑于基板210的上方。从而使屏蔽板222在包围空间光调制元件200的状态下相对于基板210固定，以防止在空间光调制器100中与相邻空间光调制元件200之间产生电磁干扰。
[0065]另外，在图1所示的空间光调制器100中，当相邻地配置有多个空间光调制元件200时，屏蔽板222能够遮挡从相邻反射部240之间向基板210进入的光。从而能够抑制由照射光对基板210造成的加热。
[0066]基板210上的结构物的上层侧具有包含支撑层242、反射层244和可动电极246的反射部240。支撑层242在图中上面具有平坦面，以支撑反射层244。可动电极246设置于支撑层242的图中下面。反射部240可相对于基板210整体自由摆动地支撑于基板210上。
[0067]图3为表示空间光调制元件200的结构的示意性的分解立体图。对图1与图2共用的元件标注相同的参考标记，并省略重复的说明。
[0068]空间光调制元件200包括:基板210、屏蔽部220、万向架(gimbal)部230及反射部240。屏蔽部220及万向架部230固定于基板210的上面。反射部240相对于万向架部230进行装设。
[0069]在基板210上设置有彼此具有相同形状的两对固定电极212、214。基板210例如由单晶硅制成，包含向固定电极212、214提供驱动电能的CMOS电路。固定电极212、214由金属等导电性材料制成，与基板210的四条边相平行，并相对于基板210的中心对称设置。
[0070]屏蔽部220具有:沿基板210的四条边设置的屏蔽板222、支撑屏蔽板222的支柱224。屏蔽板222在设置有固定电极212、214的区域的外侧，沿基板210的四条边设置。另夕卜，支柱224在基板210的表面上位于设置有固定电极212、214的区域的外侧设置于基板210的四个角处。
[0071]另外，空间光调制元件200中的基板210是形成空间光调制器100的基板210的一部分。因此，基板210虽然不具有图中所示形状，但在关注单个空间光调制元件200时，该空间光调制元件200所占有的基板210的形状如图所示，是比反射部240稍大的矩形。
[0072]万向架部230具有:支柱232、固定框234、可动框236及摆动部238，在基板210的表面中设置于设置有固定电极212、214的区域的内侧。支柱232位于万向架部230本体的四个角处，将固定框234相对于基板210固定。
[0073]可动框236与固定框234同心地设置于固定框234的内侧，通过扭转轴部235接合于固定框234上。可动框236通过扭转轴部235的弹性扭转变形而相对于固定框234摆动。
[0074]摆动部238与固定框234及可动框236同心地设置于可动框236的内侧，通过扭转轴部237接合于可动框236上。摆动部238通过扭转轴部237的弹性扭转变形而相对于可动框236摆动。因此，通过将可动框236自身的摆动与摆动部238相对于可动框236的摆动进行组合，便能够使摆动部238相对于基板210朝任意方向倾斜。
[0075]另外，摆动部238通过扭转轴部235、237的弹性形变而摆动。因此，使可动框236相对于固定框234摆动的扭转轴部235以及使摆动部238相对于可动框236摆动的扭转轴部237最好采用相同材料，以相同形状及相同尺寸形成。从而使摆动部238在进行摆动时的负荷稳定，以提高空间光调制元件200的可控性。
[0076]反射部240在设置有可动电极246的支撑层242的底面中央处具有支柱248。上端与支撑层242相接合的支柱248的下端与万向架部230的摆动部238相接合。从而能够使反射部240以相对于基板210能够朝任意方向倾斜的状态下支撑于基板210上。
[0077]另外，在上述空间光调制元件200中，万向架部230被设置为相对于基板210具有与屏蔽部220相同的高度。因此，当采用光刻技术制造空间光调制元件200时，能够并行地形成万向架部230和屏蔽部220。
[0078]出于使屏蔽部220具有电磁屏蔽功能的目的，或者出于使万向架部230将基板210上的电路与可动电极电导通的目的，最好使双方都由导体制成。因此，屏蔽部220及万向架部230最好由TiAl合金等金属的导电性材料制成。
[0079]另一方面，反射部240的支撑层242最好是刚性高，重量轻。因此，例如可以作为薄膜由沉积的氧化物、氮化物、碳化物制成。进一步地，也可以由非晶硅制成支撑层242。由于非晶硅能够使厚的薄膜在低温下成膜，因此能够形成重量又轻、且抗弯刚度又高的支撑层242，而不损坏已有的结构物。
[0080]反射层244可以在支撑层242上作为薄膜由层叠的金属膜、绝缘体多层膜等形成。在形成反射层244时，也可以将成为基底的支撑层242的表面预先进行镜面研磨，以达到高精度地平坦化。
[0081]可动电极246可以由金属等导体材料构成。当使用非晶硅制成支撑层242时，虽然可以将其自身作为可动电极246，但进一步地，通过使用金属制成可动电极246，能够提高作为电极的电气特性。另外，通过采用金属制的可动电极246，可以使造成反射部240翘曲的热应力在支撑层242的表面和背面达到平衡，从而能够抑制反射部240的变形。
[0082]图4为空间光调制元件200的截面示意图，表示图3所示的A-A截面。对与图3共用的元件标注相同的参考符号，并省略重复的说明。
[0083]在空间光调制元件200的基板210上，屏蔽板222被设置为比固定电极214更靠近边缘侧。而且，万向架部230被设置为比固定电极214更靠近基板210的中心。
[0084]因此，屏蔽板222、固定框234、可动框236等在与基板210相垂直的方向上不与固定电极214相重叠。从而使固定电极214的整个面都面向位于图中上方的可动电极246。
[0085]图5为空间光调制兀件200的截面不意图,表不在与图4相同的截面中向位于图中左侧的固定电极214的一方供应驱动电能的状态。施加有驱动电能的固定电极214与可动电极246之间由静电能发挥作用，使可动电极246随着反射部240朝固定电极214吸引。从而使扭转轴部235发生变形，使反射部240整体摆动。
[0086]图6为空间光调制元件200的截面示意图，表示图3所示的B-B截面。对与图3共用的元件标注相同的参照符号，并省略重复的说明。
[0087]在空间光调制元件200的基板210上，屏蔽板222被设置为比固定电极212更靠近边缘侧。而且，万向架部230被设置为比固定电极212更靠近基板210的中心。
[0088]因此，屏蔽板222、固定框234、可动框236等在与基板210相垂直的方向上不与固定电极212相重叠。从而使固定电极212的整个面都面向位于图中上方的可动电极246。
[0089]图7为空间光调制兀件200的截面不意图,表不在与图6相同的截面中向位于图中左侧的固定电极212的一方供应驱动电能的状态。在施加有驱动电能的固定电极212与可动电极246之间，通过静电能的作用使可动电极246随着反射部240朝固定电极214吸弓I。从而使扭转轴部237发生了变形，使反射部240的整体摆动。
[0090]如上所述，在空间光调制元件200中，通过向固定电极212、214中的任意一个施加驱动电能，能够使反射部240发生摆动。而且，通过向在固定电极212、214中相邻的一对固定电极212、214同时施加驱动电能，能够任意地改变反射部240的倾斜方向。从而使空间光调制元件200能够电控制反射部240的反射层244相对于基板210的倾斜。
[0091]另外，在由静电能驱动的空间光调制元件200中，使固定电极212、214与可动电极246的间隔比两者有可能直接接触的间隔更宽，从而避免可动电极246被固定于固定电极212、214侧时的牵引现象(pull-1n phenomenon)。在空间光调制元件200中，由于可动电极246设置于离开基板210的反射部240的下面，所以直到发生牵引现象为止的容限(margin)很大。换言之，反射部240能够摆动而不发生牵引现象的范围变宽。
[0092]进一步地，在空间光调制元件200中，各个扭转轴部235、237设置于固定电极212、214与可动电极246之间形成的电场以外。因此，抑制了静电能对扭转轴部235、237的影响，也抑制了悬吊于扭转轴部235、237上的可动框236、摆动部238及反射部240通过静电能下拉的情形。
[0093]而且进一步地，在空间光调制元件200中，由于通过设置在基板210的外边缘附近的固定电极212、214来驱动反射部240，因此能够有效地通过施加于固定电极212、214上的驱动电能来驱动反射部240。进一步地，由于彼此具有相同形状和面积的固定电极212、214对称设置，因此固定电极212、214相互的驱动条件相等，能够以较好可控性来驱动反射部 240。
[0094]再次参照图1，在空间光调制器100中，通过对施加于各个空间光调制元件200的驱动电能进行控制，便能够单独地控制多个反射部240的倾斜。另外，在各个空间光调制元件200中，由于屏蔽部220屏蔽了与相邻的其他空间光调制元件200之间的电磁性相互干扰，因此使各个空间光调制元件200的动作比较稳定。据此，由于通过使空间光调制器100进行反射从而能够形成任意的照射图案，因此能够将空间光调制器100用作可变光源、曝光装置、图像显示装置、光开关等。
[0095]图8?图24为表示空间光调制元件200的制造过程的截面图。
[0096]另外，图8?图23根据图3中的箭头C所示截面绘制而成。因此，虽然在这些图中所示截面中出现了屏蔽部220及万向架部230的支柱224、232，但没有出现基板210上的固定电极212、214及万向架部230的扭转轴部235、237。
[0097]另外，由于图8?图22表示制造过程，因此在空间光调制元件200中相应的元件有时会包含与截止到图7的内容不同的形状。因此，在表示制造过程的各图中对各元件标注固有的参考符号并进行说明，在图23中说明在空间光调制元件200完成后的阶段与空间光调制元件200的元件之间的对应关系。
[0098]首先，如图8所示，准备平坦的基板210。作为基板210的材料，除了单晶硅基板以夕卜，还可以广泛使用化合物半导体基板、陶瓷基板等具有平坦表面的部件。
[0099]另外，认为在基板210中已经形成有向固定电极212、214供给驱动电能的CMOS电路。而且，认为在C-C截面上未出现的固定电极212、214已经形成于基板210上。
[0100]固定电极212、214例如可以通过将铝、铜等金属以物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等沉积于基板210上而形成。另外，沉积于基板210上的金属层可以使用光刻胶图形化成为固定电极212、214的形状。
[0101]然后，如图9所示，沉积光刻胶材料直到埋没固定电极212、214的厚度，在基板210上形成第一牺牲层311。第一牺牲层311的厚度与空间光调制元件200中的屏蔽部220及万向架部230的支柱224、232的高度相对应。第一牺牲层311可以通过旋涂、喷涂等方式涂布光刻胶材料并进行预焙而形成。从而使基板210的表面平坦化。
[0102]接下来，如图10所示，对第一牺牲层311进行图形化。第一牺牲层311通过对所涂布的光刻胶材料依次执行曝光、显影、预焙而进行图形化。另外，也可以通过等离子刻蚀等干刻法来加工光刻胶材料。
[0103]通过图形化，在第一牺牲层311上形成贯穿直达基板210表面的接触孔321。接触孔321形成于设置有屏蔽部220及万向架部230的支柱224、232的区域。
[0104]然后，如图11所示，通过沉积金属并埋设接触孔321，从而形成第一金属层331，所述第一金属层331成为屏蔽部220及万向架部230的支柱224、232的一部分。第一金属层331例如通过采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等沉积TiAl合金等金属材料而形成。
[0105]然后，如图12所示，在第一金属层331及第一牺牲层311的整个表面上形成第二金属层332。第二金属层332例如通过采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等沉积TiAl合金等金属材料而形成。
[0106]接下来，如图13所示，对第二金属层332进行图形化。第二金属层332的图形化方法可以适当地选择各种干刻或湿刻方法。从而追加已有的第一金属层331的各图案，并形成未出现在图示的截面中的屏蔽板222。
[0107]然后，如图14所示，在剩余的第二金属层332之间露出的第一牺牲层311的表面上沉积第二牺牲层312，使整个表面平坦化。第二牺牲层312也采用旋涂、喷涂等方式涂布光刻胶材料并进行预焙而形成。
[0108]进一步地，如图15所示，在第二金属层332及第二牺牲层312的整个表面上沉积金属，形成成为万向架部230的固定框234、可动框236及摆动部238的第三金属层333。第三金属层333例如可以通过采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等沉积TiAl合金等金属材料而形成。
[0109]接下来，如图16所示，对第三金属层333进行图形化。从而形成万向架部230的固定框234、可动框236及摆动部238。第三金属层333的图形化方法可以适当地选择各种干刻或湿刻方法。
[0110]接下来，如图17所示，通过第三牺牲层313对第三金属层333及第二牺牲层312的整个表面进行平坦化。第三牺牲层313也可以通过旋涂、喷涂等方式涂布光刻胶材料并进行预焙而形成。
[0111]位于第三金属层333的上方的第三牺牲层313的厚度与空间光调制元件200的反射部240中的支柱248的高度相对应。因此，第三牺牲层313被沉积成比第三金属层333的厚度更厚，第三金属层333被埋设于第三牺牲层313的内部。
[0112]然后，如图18所示，对第三牺牲层313进行图形化，并形成到达第三金属层333的顶面的接触孔322。接触孔322设置于空间光调制元件200中形成有反射部240的支柱248的区域。第三牺牲层313可以由等离子刻蚀等干刻法进行图形化。
[0113]然后，如图19所示，在第三牺牲层313的表面以及在接触孔322的内面和整个底面沉积金属，从而形成成为反射部240的可动电极246的第四金属层334。第四金属层334例如可以通过采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等方法沉积TiAl合金等金属材料而形成。
[0114]然后，如图20所示，在整个第四金属层334上沉积成为反射部240的支撑层242的非晶硅层340。非晶硅层340的形成方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中选择。另外，由于形成于第三牺牲层313上的接触孔322很深，因此有时会在非晶硅层340的表面形成与接触孔322的形状相似的陷没部。
[0115]进一步地，如图21所示，在非晶硅层340的整个表面形成有成为反射层244的反射膜350。反射膜350可以由金属材料形成。另外，反射膜350也可以由绝缘体多层膜形成。反射膜350的形成方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中进行选择。
[0116]另外，也可以在形成反射膜350之前对非晶硅层340的表面进行镜面研磨。从而提高反射膜350表面的平坦性，并能够提高反射膜350的反射率。
[0117]接下来，如图22所示，对第四金属层334、非晶硅层340及反射膜350进行统一地切边。切边最好可以利用等离子刻蚀等干刻法。从而在第四金属层334的边缘部附近露出第三牺牲层313的表面。
[0118]然后，如图23所示，去除从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层从而完成空间光调制元件200。从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层均直接或间接相连，因此能够通过使用气体或液体的刻蚀进行统一去除。
[0119]在通过上述过程制成的空间光调制元件200中，可动电极246通过金属制的万向架部230电接合到基板210的表面。因此，通过基板210上的电路，使可动电极246与基准电压，例如接地电位相接合。从而能够在施加有驱动电能的固定电极212、214与所面向的可动电极246之间形成稳定的电场。
[0120]另外，在空间光调制元件200中，自身是金属制的屏蔽部220形成于基板210上。因此，屏蔽部220通过基板210上的电路与基准电压，例如接地电位相接合。从而在能够使屏蔽部220有效地阻止来自于外部的电磁波侵入的同时，还阻挡了从空间光调制元件200自身向外部放射电磁波。因此，在将多个空间光调制元件200相邻接配置的空间光调制器100中，各个空间光调制元件200的动作很稳定。
[0121]进一步地，在空间光调制元件200中，由于可动电极246设置于离开基板210的反射部240的下面，因此直到发生牵引现象为止的容限很大。因此，可以不用靠加厚牺牲层来扩大固定电极212、214与可动电极246的间隔。
[0122]据此，能够避免当加厚牺牲层时所产生的裂纹等，从而能够降低生产过程中的风险。另外，由于可以不用徒然地增加摆动的反射部240的高度，因此能够抑制反射部240在基板210的面方向上的变位量的增加。因此，当在空间光调制器100中排列多个空间光调制元件200时，能够堵住相邻空间光调制元件200的彼此之间的间隙，从而能够提高空间光调制器100的开口率。
[0123]另外，在上述一连串的制造过程中，在图23所示去除第一牺牲层311、第二牺牲层312及第三牺牲层313的步骤之前，也可以导入对反射膜350的表面进行镜面研磨的步骤。从而能够进一步提高反射膜350的反射率。
[0124]另外，虽然对单个空间光调制元件200的制造过程进行了说明，但也可以在一个基板210上同时制造很多空间光调制元件200。进一步地，在一个基板210上制造更多空间光调制元件200的基础上，切割各个基板210，将每一个具有多个空间光调制元件200的空间光调制器100同轴地制造多个。从而能够提高生产率，以便提供廉价的空间光调制器100。
[0125]图24?图30表示另一空间光调制元件201的制造过程。在这些图中，为与空间光调制元件200的制造过程共用的元件标注相同的参考符号，并省略重复的说明。
[0126]另外，参照图8?图18针对空间光调制元件200进行说明的步骤与空间光调制元件201的制造过程相同。因此，图24表示图18所示步骤接下来的步骤。
[0127]在空间光调制元件201的制造过程中，如图24所示，在设置有接触孔322的第三牺牲层313的表面以及位于接触孔322内部的第三金属层333的表面的整个面上沉积金属。从而形成成为反射部240的支柱248的一部分的第五金属层335。
[0128]第五金属层335形成为即便在接触孔322的侧壁上也未产生断裂。换言之，第五金属层335被沉积为达到即使在接触孔322的侧壁上直立的部分也不会断裂的厚度。
[0129]第五金属层335例如可以通过采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等沉积TiAl合金等金属材料而形成。另外，第五金属层335是为了与已有的另一金属层相区别才取了“第五”这个名字，而并不意味着在后述第四金属层334之后形成。
[0130]进一步地，如图25所示，对第五金属层335进行图形化，并去除除了接触孔322内部和周围以外的部分。第五金属层335的图形化方法可以适当选择各种干刻或湿刻方法。
[0131]接下来，如图26所示，在第三牺牲层313及第五金属层335的整个表面上沉积金属，从而形成成为反射部240的可动电极246的第四金属层334。第四金属层334例如可以采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等方法沉积TiAl合金等金属材料而形成。第四金属层334的膜厚比第五金属层335的膜厚更薄。
[0132]然后，如图27所示，在第四金属层334的整体上沉积成为反射部240的支撑层242的非晶硅层340。非晶硅层340的形成方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中进行选择。
[0133]另外，在作为非晶硅层340的成膜基底的第三牺牲层313及第五金属层335中，第五金属层335突出。因此,在第五金属层335的图中上方,非晶娃层340的表面有时会稍微隆起。
[0134]然后，如图28所示，在非晶硅层340的整个表面上形成成为反射层244的反射膜350。当非晶硅层340的一部分隆起时，在反射膜350的表面上也会反复出现非晶硅层340的隆起。
[0135]反射膜350可以由金属材料制成。另外，反射膜350也可以由绝缘体多层膜制成。反射膜350的制造方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中选择。
[0136]另外，在形成反射膜350之前，还可以对非晶硅层340的表面进行镜面研磨。从而能够提高反射膜350表面的平坦性，并提高反射膜350的反射率。
[0137]接下来，如图29所示，对第四金属层334、非晶硅层340及反射膜350统一进行切边。切边最好可以利用等离子刻蚀等干刻法。从而使第四金属层334的边缘部附近露出第三牺牲层313的表面。
[0138]然后，如图30所示，去除从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层，从而完成空间光调制元件201。由于从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层都直接或间接相连，因此可以通过使用气体或液体的刻蚀方法统一进行去除。
[0139]在经过上述过程制成的空间光调制元件201中，可动电极246借助于形成支柱248的一部分的第五金属层335与万向架部230相接合。正如已经说明的那样，第五金属层335具有比形成可动电极246的第四金属层334的膜厚大的膜厚，从而在支柱248的侧壁上也不会产生断裂。
[0140]因此，在空间光调制元件201中，使可动电极246与万向架部230可靠地电接合。而且，支柱248中的电阻也很低，使得可动电极246与万向架部230的电位变得相等。从而使空间光调制元件201的电气特性稳定，以提高可控性。
[0141]另外，由于形成支柱248时的接触孔322被第五金属层335填埋，因此成为反射膜350的成膜基底的非晶硅层340表面变得近似平坦。因此提高了反射膜350的平坦性，也提高了作为空间光调制元件201的有效开口率。
[0142]图31?图36表示另一空间光调制元件202的制造过程。在这些图中，为与空间光调制元件200、201共用的元件标注相同的参考符号，并省略重复的说明。另外，参照图8?图18针对空间光调制元件200进行了说明的步骤与空间光调制元件202的制造过程相同。因此，图31表示图18所示步骤接下来的步骤。
[0143]在空间光调制元件202的制造过程中，如图31所示，在第三牺牲层313上形成的接触孔322内沉积金属材料。从而具有与第三牺牲层313的膜厚相同的膜厚，在空间光调制元件202中形成成为反射部240的支柱248的第六金属层336。
[0144]第六金属层336例如可以通过采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等方式沉积TiAl合金等金属材料而形成。另外，第六金属层336是为了与已有的第四金属层334及第五金属层335相区别才起了“第六”这个名字，而并不意味着要在第四金属层334之后形成。
[0145]接下来，如图32所示，在第三牺牲层313及第五金属层335的整个表面上沉积金属，形成成为可动电极246的第四金属层334。第四金属层334可以通过采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、镀金法等沉积TiAl合金等金属材料而形成。
[0146]然后，如图33所示，在第四金属层334的整体上沉积成为支撑层242的非晶硅层340。非晶硅层340的制造方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中选择。
[0147]另外，虽然作为非晶硅层340的成膜基底的第三牺牲层313及第六金属层336的表面为近似平坦，但对应于基底材料的差异，非晶硅层340的表面在第六金属层336的图中上方有时也会稍微隆起。
[0148]然后，如图34所示，在非晶硅层340的整个表面上形成成为反射层244的反射膜350。当非晶硅层340的一部分隆起时，非晶硅层340在反射膜350的表面也会反复隆起。
[0149]反射膜350可以由金属材料制成。而且，反射膜350也可以由绝缘体多层膜形成。反射膜350的制造方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中选择。另外，在形成反射膜350之前也可以对非晶硅层340的表面进行镜面研磨。从而能够提高反射膜350表面的平坦性，并提高反射膜350中的反射率。
[0150]接下来，如图35所示，对第四金属层334、非晶硅层340及反射膜350统一进行切边。切边时最好利用等离子刻蚀等干刻法。从而使第三牺牲层313的表面在第四金属层334的边缘部附近露出。
[0151]然后，如图36所示，去除从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层，从而完成空间光调制元件202。由于从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层均直接或间接相连，因此可以通过使用气体或液体的刻蚀方法统一去除。
[0152]在经上述过程制成的空间光调制元件202中，可动电极246借助于形成支柱248的第六金属层336与万向架部230相接合。此处，由于支柱248的整体均由金属制成，因此可动电极246与万向架部230能够可靠地电接合。
[0153]另外，也降低了支柱248的电阻，使可动电极246与万向架部230之间不容易产生电位差。从而使空间光调制元件202的电气特性稳定，提高了可控性。
[0154]另外，由于非晶硅层340的成膜基底是平坦的，因此使反射膜350的表面也变得平坦。从而提高了反射膜350的平坦性，并提高了作为空间光调制元件202的有效开口率。
[0155]图37?图41表示另一空间光调制元件203的制造过程。在这些图中，对与空间光调制元件200的制造过程共用的元件标注相同的参考符号，并省略重复的说明。
[0156]另外，参照图8?图19针对空间光调制元件200进行了说明的步骤与空间光调制元件203的制造过程相同。因此，图37表示图19所示步骤接下来的步骤。
[0157]在空间光调制元件203的制造过程中，如图37所示，在成为可动电极246的第四金属层334上层叠并形成高浓度P型层344。高浓度P型层344在采用与形成支撑层242相同的方法使非晶硅沉积之后，通过离子注入而高浓度地掺杂入掺杂剂杂质而形成。
[0158]然后，如图38所示，在高浓度P型层344的整个表面上沉积成为支撑层242的非晶硅层340。非晶硅层340的形成方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中选择。
[0159]接下来,如图39所示,在非晶娃层340的整个表面上形成成为反射层244的反射膜350。反射膜350可以由金属材料或绝缘体多层膜制成。反射膜350的制造方法可以从各种物理气相沉积法、化学气相沉积法中选择。另外，在形成反射膜350之前，也可以对非晶硅层340的表面进行镜面研磨。从而能够提高反射膜350的反射率。
[0160]接下来，如图40所不,对第四金属层334、非晶娃层340及反射膜350统一进行切边。切边时可以采用等离子刻蚀等干刻法。从而使第三牺牲层313的表面在第四金属层334的边缘部附近露出。
[0161]然后，如图41所示，去除从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层从而完成空间光调制元件203。由于从第三牺牲层313到第一牺牲层311的牺牲层均直接或间接相连，因此可以通过使用气体或液体的刻蚀方法统一进行去除。
[0162]在经上述过程制成的空间光调制元件203中，在非晶硅层340与可动电极246的交界面处间隔有高浓度P型层344。从而在非晶硅层340与可动电极246之间形成欧姆结。
[0163]当作为半导体的非晶硅层340与作为金属的可动电极246直接接触时，在二者之间会形成肖特基结，从而产生整流效应。然而，当在非晶硅层340与可动电极246的交界面处形成欧姆结时，由于不产生整流效应，因此可动电极246的电位稳定，对所施加的驱动电能的响应也稳定。
[0164]另外，空间光调制元件203在非晶硅层340与可动电极246的整个交界面上具有形成有高浓度P型层344的结构。然而，如图42所示的空间光调制元件204，如果在交界面的一部分上形成高浓度P型层346，在非晶硅层340与可动电极246之间便会形成欧姆结，从而使由肖特基结引起的整流效应变得无效。因此，通过进行部分离子注入，在非晶硅层340与可动电极246的交界面的一部分处形成高浓度P型层346，也会产生同样的效果。
[0165]另外，空间光调制元件204、205除了具有高浓度P型层344、346以外，具有与图23等所示空间光调制元件200相同的结构。然而，在图30所示空间光调制元件201、图36所示空间光调制元件202等中，作为半导体的非晶硅层340与作为金属的可动电极246的交界面处也可以设置高浓度P型层344、346并形成欧姆结，从而使交界面处的整流效应变得无效，使反射部240电稳定。进一步地，即使是与使用万向架部230的空间光调制元件200、201,202不同的结构，例如软性体(Flexure)等对反射部240进行支撑的结构，通过高浓度P型层344、346来抵消整流效应的结构也能够适用。
[0166]图43为另一空间光调制元件205的平面示意图。空间光调制元件205除了以下所说明的部分以外，具有与图3等所示空间光调制元件200相同的结构。因此，对共用的元件标注相同的参考符号，并省略重复的说明。
[0167]在空间光调制元件205中，万向架部231具有与空间光调制元件200的万向架部230不同的结构。也就是说，万向架部231具有借用于扭转轴部235被一对支柱232直接支撑的可动框236以及借助于扭转轴部237被可动框236支撑的摆动部238。
[0168]据此，空间光调制元件205的万向架部231与具有固定框234的空间光调制元件200的万向架部230相比，在基板210的表面上占有的面积更小。因此，能够增大被设置为不与万向架部231相重叠的固定电极212、214的面积，从而为反射部240的可动电极246提供较大的驱动力。
[0169]另外，在空间光调制元件205中，例如将扭转轴部235作为摆动轴而使反射部240摆动时，由相邻两个固定电极212、214产生静电能。从而使作用于可动电极246的驱动力与由一个固定电极产生静电能的情形相比，变得更大。
[0170]图44为又一空间光调制元件206的平面示意图。空间光调制元件206除了以下说明的部分以外，具有与图43等所示空间光调制元件205相同的结构。因此，为共用的元件标注相同的参考符号，并省略重复的说明。
[0171]空间光调制元件206的万向架部233在可动框236借助于扭转轴部237被支柱232支撑这一点上与空间光调制元件205的万向架部231相同。只不过在空间光调制元件206的万向架部233中，与屏蔽板222的长度方向相平行地排列有一对支柱232，扭转轴部235,237中的每一个均沿着与屏蔽板222的长度方向相平行的方向设置。
[0172]通过这种支柱的配置结构，设置于基板210表面的固定电极212、214相互之间的间隙并不在基板210的对角线上，而是在由屏蔽部220包围的矩形区域的各边中央处与各边垂直设置。从而使固定电极212、214的间隙长度变短，从而增加固定电极的有效面积。
[0173]另外，固定电极212、214设置在基板210上距离摆动部238的摆动中心最远的基板210的各个角部处。因此，固定电极212、214与可动电极246之间产生的静电能高效地驱动反射部240。
[0174]图45为曝光装置400的示意图。曝光装置400包括:照明光发生部500、照明光学系统600及投影光学系统700。曝光装置400具有空间光调制器100，在执行光源光罩优化方法时，能够向照明光学系统600入射具有任意照度分布的照明光。
[0175]照明光发生部500包括:控制部510、光源520、空间光调制器100、棱镜530、成像光学系统540、分光镜550及测量部560。光源520产生照明光L。由光源520产生的照明光L具有与光源520的发光机构的特性相应的照度分布。因此，照明光L在与照明光L的光路相垂直的截面上具有原图像II。
[0176]从光源520射出的照明光L入射到棱镜530。棱镜530将照明光L引导至空间光调制器100后，再向外部射出。空间光调制器100在控制部510的控制下对入射的照明光L进行调制。关于空间光调制器100的结构和动作，如已经说明的那样。
[0177]经空间光调制器100从棱镜530射出的照明光L经成像光学系统540入射到后段的照明光学系统600。成像光学系统540在照明光学系统600的入射面612上形成照明光图像13。
[0178]分光镜550在成像光学系统540与照明光学系统之间，设置于照明光L的光路上。分光镜550将入射到照明光学系统600之前的照明光L的一部分分离并引导到测量部560。
[0179]测量部560在与照明光学系统600的入射面612为光学共轭的位置处测量照明光L的图像。据此，测量部560对与入射到照明光学系统600的照明光图像13相同的图像进行测量。因此，控制部510能够参照由测量部560测量的照明光图像13对空间光调制器100进行反馈控制。
[0180]照明光学系统600包括:复眼透镜610、聚光光学系统620、视场光圈630及成像光学系统640。在照明光学系统600的射出端上设置有保持光罩710的光罩台720。
[0181]复眼透镜610具有并排紧密设置的许多透镜元件，在后侧焦点面上形成包含与透镜元件相同数量的照明光图像13的二次光源。聚光光学系统620对从复眼透镜610射出的照明光L进行聚光，并重叠地照射视场光圈630。
[0182]经过了视场光圈630的照明光L通过成像光学系统640在光罩710的图案面上形成作为角视光圈630的开口部的像的照射光图像14。这样一来，照明光学系统600通过照射光图像14对设置于该射出端的光罩710的图案面进行柯拉照明。
[0183]另外，也作为照明光学系统600的入射面612的复眼透镜610的入射端处所形成的照度分布表现出与在复眼透镜610的射出端处形成的二次光源的整体的全局性照度分布高度相关。因此，照明光发生部500入射到照明光学系统600的照明光图像13也被反映在作为由照明光学系统600向光罩710照射的照明光L的照度分布的照射光图像14上。
[0184]投影光学系统700设置于光罩台720的正后方，具有开口光圈730。开口光圈730设置于与照明光学系统600的复眼透镜610的射出端为光学共轭的位置处。在投影光学系统700的射出端处设置有用于保持涂布有感光材料的基板810的基板台820。
[0185]保持在光罩台720上的光罩710具有包括使通过照明光学系统600照射的照明光L进行反射或透过的区域以及进行吸收的区域的光罩图案。因此，通过向光罩710照射照明光图像14,由于光罩710的光罩图案与照明光图像14自身的照度分布之间的相互作用而生成投影光图像15。投影光图像15被投影到基板810的感光材料上，从而在基板810的表面上形成具有所需图案的光刻胶层。
[0186]另外，虽然在图44中将照明光L的光路绘制成直线状，但通过使照明光L的光路弯曲，能够实现曝光装置400的小型化。另外，图44中虽然绘制为照明光L透过光罩710，但有时也可以使用反射型的光罩710。
[0187]图46为照明光发生部500的部分放大图，是表示曝光装置400中的空间光调制器100的功能图。棱镜530具有一对反射面532、534。入射到棱镜530的照明光L从一个反射面532朝空间光调制器100照射。
[0188]如前所述，空间光调制器100具有可单独摆动的多个反射部240。因此，通过由控制部510对空间光调制器100进行控制，便能够形成满足需求的任意光源图像12。
[0189]从空间光调制器100射出的光源图像12被棱镜530的另一个反射面534反射，从图中的棱镜530的右端面射出。从棱镜530射出的光源图像12通过成像光学系统540在照明光学系统600的入射面612上形成照明光图像13。
[0190]以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。另外，本领域技术人员应当清楚，在上述实施方式的基础上可加以各种变更和改进。此外，由权利要求的记载可知，这种加以变更或改进的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
[0191]应当注意的是，权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、的动作、顺序、步骤及阶段等的执行顺序，只要没有特别明示“更早”、“早于”等，或者只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以以任意顺序实现。在权利要求书、说明书及附图中，为方便起见而使用“首先”、“然后”等进行了说明，但并不意味着必须按照这样的顺序实施。
[0192]标号说明
[0193]100空间光调制器、200、201、202、203、204、205、206空间光调制元件、210基板、212,214固定电极、220屏蔽部、222屏蔽板、224、232、248支柱、230、231、233万向架部、234固定框、235、237扭转轴部、236可动框、238摆动部、240反射部、242支撑层、244反射层、246可动电极、311第一牺牲层、312第二牺牲层、313第三牺牲层、321、322接触孔、331第一金属层、332第二金属层、333第三金属层、334第四金属层、335第五金属层、336第六金属层、340非晶硅层、344、346高浓度p型层、350反射膜、400曝光装置、500照明光发生部、510控制部、520光源、530棱镜、532、534反射面、540、640成像光学系统、550分光镜、560测量部、600照明光学系统、612入射面、610复眼透镜、620聚光光学系统、630视场光圈、700投影光学系统、710光罩、720光罩台、730开口光圈、810基板、820基板台
【权利要求】
1.一种空间光调制器，包括: 基板； 固定电极，设置于所述基板的表面上； 连结部，一端与所述表面相连结； 可动部，与所述连结部的另一端相连结，通过所述连结部的弹性形变而相对于所述基板摆动； 支柱部，一端与所述可动部相接合，沿所述基板的厚度方向延伸，与所述可动部一体摆动； 反射部件，与所述支柱部的另一端相接合，具有与所述可动部及所述支柱部一体摆动的反射面； 可动电极，设置于所述反射部件的面向所述固定电极的面上； 导体层，具有比所述可动电极的膜厚大的膜厚，设置在所述支柱部上，将所述可动部与所述可动电极之间电接合。
2.根据权利要求1所述的空间光调制器，其中，所述支柱部由金属制成。
3.一种空间光调制器，包括: 基板； 固定电极，设置于所述基板的表面上； 连结部，一端与所述表面相连结； 可动部，与所述连结部的另一端相连结，通过所述连结部的弹性形变而相对于所述基板摆动； 反射部件，包含半导体层并具有与所述可动部一体摆动的反射面； 金属层，与所述半导体层相邻接； 欧姆结部，将所述半导体层与所述金属层进行欧姆连结。
4.根据权利要求3所述的空间光调制器，其中，所述欧姆结部是通过在与所述金属层相邻接的区域的至少一部分中掺杂入掺杂剂从而形成为所述半导体层的一部分。
5.根据权利要求3所述的空间光调制器，其中，所述欧姆结部是通过在与所述金属层的整个交界面上掺杂入掺杂剂从而形成为所述半导体层的厚度方向的一部分。
6.一种空间光调制器，包括: 基板； 连结部，一端与所述基板的表面相连结； 可动部，与所述连结部的另一端相连结，通过所述连结部的弹性扭转变形而以所述连结部为摆动轴相对于所述基板摆动； 反射部件，与所述可动部一体摆动； 可动电极，设置于所述反射部件的面向所述表面的面上； 固定电极，设置于所述表面的面向所述可动电极的区域上，且不被所述连结部及所述可动部遮挡。
7.根据权利要求6所述的空间光调制器，其中，所述固定电极包括彼此电绝缘且具有相互对称形状的多个区域。
8.根据权利要求7所述的空间光调制器，其中，所述固定电极包括具有彼此相同形状的多个区域。
9.一种曝光装置，具备权利要求1?8中任一项所述的空间光调制器。
【文档编号】G02B26/08GK104380172SQ201380032513
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2012年7月2日
【发明者】铃木纯儿, 铃木美彦 申请人:株式会社尼康