JP2012123207A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクを透過した線状の露光光により基板を走査して、基板上の配向膜に配向領域を形成する際、タクトタイムを短縮してスループットを向上させる。
【解決手段】露光光照射装置内３０において、ラインジェネレータ３４により作成した線状の露光光を、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射して、ポリゴンミラー３６とマスク２との間に配置した、線状の露光光が伸びる方向に細長い開口を形成する遮光板３９へ照射する。ポリゴンミラー３６を回転して、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光により、基板１の一部の領域を繰り返し走査しながら、チャック１０及びマスクホルダ２０と、露光光照射装置３０とを相対的に移動して、基板１の走査領域を移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置の製造において、高分子物質を含む配向膜へ直線偏光の露光光を照射して、配向膜に液晶の配列方向を整える配向特性を付与する配向膜の露光装置及び露光方法に係り、特に、フォトマスク（以下、「マスク」と称す）を用いて、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域を形成する配向膜の露光装置及び露光方法に関する。

アクティブマトリクス駆動方式の液晶ディスプレイ装置は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板とカラーフィルタ基板との間に液晶を封入して製造され、ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板の表面には、液晶の配列方向を整えるための配向膜が形成されている。配向膜に液晶の配列方向を整える配向特性を付与する処理は、従来、配向膜の表面を布で擦る「ラビング法」により行われていたが、近年、ポリイミド等の高分子化合物から成る配向膜や、重合体（ポリマー）等の高分子物質を含む配向膜へ直線偏光の紫外光を照射する「光配向法」が開発されている。

光配向法においては、配向膜にプレチルト角を発現させる方法として、直線偏光の紫外光を配向膜へ斜めに照射する方法と、等間隔に配置された複数の線状の露光光により基板を走査して、露光光のコントラストに時間的な変化を与える方法とがある。後者の方法は、線状の露光光による基板の走査方向を変更して、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変えることができる。また、線状の露光光の数と走査速度を変更して、露光光のコントラストが変化する回数及び周期を調節することにより、配向膜に付与する配向特性のプレチルト角を制御することができる。例えば、特許文献１には、ポリマー膜表面とスリット板とを相対的に移動させながら、ポリマー膜表面にスリット板を介して露光を行い、ポリマー膜表面に配向特性を付与する技術が開示されている。

特許文献２には、液晶表示装置の視野角拡大、表示品位の向上及びコントラストの向上を図るために、液晶層を挟む一対の基板において、各基板上の配向膜を、プレチルト方向が約１８０°異なる２つの配向領域に各々分割し、一方の基板上の配向領域の境界と他方の基板上の配向領域の境界とが略直交するように両基板を貼り合わせて、４つの配向状態の領域を形成する技術が開示されている。

特開２００３−２９５１８８号公報 特開平１１−３５２４８６号公報

特許文献２に記載の様に、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域を形成する場合、プレチルト方向が異なる配向領域毎に露光を行う必要があり、そのためには、露光する配向領域以外の領域を覆うマスクが必要となる。マスクを用いて１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域を形成する場合、等間隔に配置された複数の線状の露光光により基板を走査する方法では、スリット板等の線状の露光光を作成する装置、またはマスク及び基板を物理的に移動する必要があるため、走査速度を上げるのに限界があって、タクトタイムが長くなるという問題がある。

本発明の課題は、マスクを透過した線状の露光光により基板を走査して、基板上の配向膜に配向領域を形成する際、タクトタイムを短縮してスループットを向上させることである。

本発明の配向膜の露光装置は、基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、直線偏光の露光光を照射する露光光照射装置とを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設け、露光光照射装置から照射された直線偏光の露光光を、マスクを通して基板へ照射して、基板に塗布された配向膜に液晶の配列方向を整える配向特性を付与する配向膜の露光装置において、チャック及びマスクホルダと、露光光照射装置とを相対的に移動する移動手段を備え、露光光照射装置が、線状の露光光を作成するラインジェネレータと、ラインジェネレータにより作成された線状の露光光を反射する複数の反射面を有するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーとマスクとの間に配置され、線状の露光光が伸びる方向に細長い開口を形成する遮光板とを備え、ポリゴンミラーを回転して、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光により、基板の一部の領域を繰り返し走査しながら、移動手段によりチャック及びマスクホルダと露光光照射装置とを相対的に移動して、基板の走査領域を移動するものである。

また、本発明の配向膜の露光方法は、基板をチャックで支持し、マスクをマスクホルダで保持し、マスクと基板との間に微小なギャップを設け、露光光照射装置から照射された直線偏光の露光光を、マスクを通して基板へ照射して、基板に塗布された配向膜に液晶の配列方向を整える配向特性を付与する配向膜の露光方法であって、露光光照射装置内において、ラインジェネレータにより作成した線状の露光光を、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射して、ポリゴンミラーとマスクとの間に配置した、線状の露光光が伸びる方向に細長い開口を形成する遮光板へ照射し、ポリゴンミラーを回転して、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光により、基板の一部の領域を繰り返し走査しながら、チャック及びマスクホルダと、露光光照射装置とを相対的に移動して、基板の走査領域を移動するものである。

回転するポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光により、基板の一部の領域の走査が高速で繰り返し行われ、かつ、それと並行して、チャック及びマスクホルダと、露光光照射装置との相対的な移動により、基板の走査領域が移動されるので、基板の走査方向の幅全体に渡って、線状の露光光による基板の走査が迅速に行われ、タクトタイムが短縮してスループットが向上する。また、ポリゴンミラーを逆方向へ回転して、線状の露光光による基板の走査方向を変更することができる。さらに、ポリゴンミラーの反射面の数又は回転速度を変更して、露光光のコントラストが変化する回数及び周期を調節し、配向膜に付与する配向特性のプレチルト角を制御することができる。

さらに、本発明の配向膜の露光装置は、露光光照射装置が、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへほぼ垂直に照射するものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへほぼ垂直に照射するものである。露光光がマスクから基板へほぼ垂直に照射されるので、露光精度が低下することなく、配向領域が高精度に形成される。

あるいは、本発明の配向膜の露光装置は、露光光照射装置が、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへ斜めに照射するものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへ斜めに照射するものである。露光光がマスクを通して基板へ斜めに照射されるので、プレチルト角がより効果的に発現する。

さらに、本発明の配向膜の露光装置は、露光光照射装置が、ポリゴンミラーを複数備え、各ポリゴンミラーが、各ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光による基板の走査領域が、移動手段によるチャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動に伴って、移動方向と直交する方向に並ぶ様に配置されたものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、露光光照射装置に、ポリゴンミラーを複数設け、各ポリゴンミラーを、各ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光による基板の走査領域が、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動に伴って、移動方向と直交する方向に並ぶ様に配置するものである。移動方向と直交する方向において、複数の線状の露光光により基板の走査が並行して行われ、タクトタイムがさらに短縮して、スループットがさらに向上する。

さらに、本発明の配向膜の露光装置は、露光光照射装置が、ポリゴンミラーの向きを変える方向転換装置を備え、ポリゴンミラーの回転方向を変え、また方向転換装置によりポリゴンミラーの向きを変えて、線状の露光光による基板の走査方向を変更し、かつ、移動手段によるチャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動方向を変えて、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更するものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、露光光照射装置に、ポリゴンミラーの向きを変える方向転換装置を設け、ポリゴンミラーの回転方向を変え、また方向転換装置によりポリゴンミラーの向きを変えて、線状の露光光による基板の走査方向を変更し、かつ、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動方向を変えて、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更するものである。線状の露光光による基板の走査方向と、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動方向とを組み合わせて、１つの基板上の配向膜に３種類以上の異なる配向領域を形成することができる。

本発明によれば、ポリゴンミラーを回転して、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光により、基板の一部の領域を繰り返し走査しながら、チャック及びマスクホルダと、露光光照射装置とを相対的に移動して、基板の走査領域を移動することにより、マスクを透過した線状の露光光により基板を走査して、基板上の配向膜に配向領域を形成する際、タクトタイムを短縮してスループットを向上させることができる。また、ポリゴンミラーを逆方向へ回転して、線状の露光光による基板の走査方向を変更することができる。さらに、ポリゴンミラーの反射面の数又は回転速度を変更して、露光光のコントラストが変化する回数及び周期を調節し、配向膜に付与する配向特性のプレチルト角を制御することができる。

さらに、本発明によれば、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへほぼ垂直に照射することにより、露光精度を低下させることなく、配向領域を高精度に形成することができる。

あるいは、本発明によれば、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへ斜めに照射することにより、露光光をマスクを通して基板へ斜めに照射して、プレチルト角をより効果的に発現させることができる。

さらに、本発明によれば、露光光照射装置に、ポリゴンミラーを複数設け、各ポリゴンミラーを、各ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光による基板の走査領域が、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動に伴って、移動方向と直交する方向に並ぶ様に配置することにより、タクトタイムをさらに短縮して、スループットをさらに向上させることができる。

さらに、本発明によれば、露光光照射装置に、ポリゴンミラーの向きを変える方向転換装置を設け、ポリゴンミラーの回転方向を変え、また方向転換装置によりポリゴンミラーの向きを変えて、線状の露光光による基板の走査方向を変更し、かつ、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動方向を変えて、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更することにより、線状の露光光による基板の走査方向と、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動方向とを組み合わせて、１つの基板上の配向膜に３種類以上の異なる配向領域を形成することができる。

本発明の一実施の形態による配向膜の露光装置の概略構成を示す図である。 露光光照射装置の動作を説明する図である。 露光光照射装置の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による配向膜の露光装置の露光光照射装置の一部を示す図である。 図８に示した配向膜の露光装置における基板の走査領域を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態による配向膜の露光装置の概略構成を示す図である。 図１０に示した配向膜の露光装置の動作を説明する図である。

図１は、本発明の一実施の形態による配向膜の露光装置の概略構成を示す図である。露光装置は、ベース３、Ｘガイド４、Ｘステージ５、Ｙガイド６、Ｙステージ７、θステージ８、チャック支持台９、チャック１０、マスクホルダ２０、露光光照射装置３０、光源制御装置４０、電源４１、光学系駆動回路５０、移動装置５１、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０を含んで構成されている。露光装置は、これらの他に、基板１をチャック１０へ搬入し、また基板１をチャック１０から搬出する基板搬送ロボット、装置内の温度管理を行う温度制御ユニット等を備えている。

なお、以下に説明する実施の形態におけるＸＹ方向は例示であって、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。

図１において、チャック１０は、基板１の配向膜の露光を行う露光位置にある。露光位置から離れたロード／アンロード位置において、図示しない基板搬送ロボットにより、基板１がチャック１０へ搬入され、また基板１がチャック１０から搬出される。チャック１０への基板１のロード及びチャック１０からの基板１のアンロードは、チャック１０に設けた複数の突き上げピンを用いて行われる。突き上げピンは、チャック１０の内部に収納されており、チャック１０の内部から上昇して、基板１をチャック１０にロードする際、基板搬送ロボットから基板１を受け取り、基板１をチャック１０からアンロードする際、基板搬送ロボットへ基板１を受け渡す。チャック１０は、基板１の裏面を真空吸着して支持する。基板１の表面には、重合体（ポリマー）等の高分子物質を含む配向膜が塗布されている。

チャック１０は、チャック支持台９を介してθステージ８に搭載されており、θステージ８の下にはＹステージ７及びＸステージ５が設けられている。Ｘステージ５は、ベース３に設けられたＸガイド４に搭載され、Ｘガイド４に沿ってＸ方向（図１の図面横方向）へ移動する。Ｙステージ７は、Ｘステージ５に設けられたＹガイド６に搭載され、Ｙガイド６に沿ってＹ方向（図１の図面奥行き方向）へ移動する。θステージ８は、Ｙステージ７に搭載され、θ方向へ回転する。チャック支持台９は、θステージ８に搭載され、チャック１０を複数箇所で支持する。Ｘステージ５、Ｙステージ７、及びθステージ８には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、各駆動機構は、ステージ駆動回路６０により駆動される。

Ｘステージ５のＸ方向への移動及びＹステージ７のＹ方向への移動により、チャック１０は、ロード／アンロード位置と露光位置との間を移動される。ロード／アンロード位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、チャック１０に搭載された基板１のプリアライメントが行われる。露光位置において、図示しないＺ−チルト機構により、後述するマスクホルダ２０をＺ方向（図１の図面上下方向）へ移動及びチルトすることによって、マスク２と基板１とのギャップ合わせが行われる。そして、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向への回転により、マスク２と基板１との位置合わせが行われる。主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｘステージ５のＸ方向への移動、Ｙステージ７のＹ方向への移動、及びθステージ８のθ方向へ回転を行う。

なお、本実施の形態では、マスクホルダ２０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行っているが、チャック支持台９にＺ−チルト機構を設けて、チャック１０をＺ方向へ移動及びチルトすることにより、マスク２と基板１とのギャップ合わせを行ってもよい。

露光位置の上空には、マスク２を保持するマスクホルダ２０が設置されている。マスクホルダ２０には、露光光が通過する開口が設けられており、マスクホルダ２０の下面の開口の周囲には、図示しない吸着溝が設けられている。マスクホルダ２０は、図示しない吸着溝により、マスク２の周辺部を真空吸着して、マスク２をその下面に保持する。露光光照射装置３０から照射された露光光がマスク２を透過して基板１へ照射されることにより、基板１の配向膜の露光が行われる。

露光光照射装置３０は、ランプ３１、集光鏡３２、光ファイバー３３、ラインジェネレータ３４、偏光子３５、ポリゴンミラー３６、モータ３７、コリメートレンズ３８、及び遮光板３９を含んで構成されている。ランプ３１には、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の様に、高圧ガスをバルブ内に封入した放電型のランプが使用されている。ランプ３１の周囲には、ランプ３１から発生した光を集光する集光鏡３２が設けられている。ランプ３１から発生した光は、集光鏡３２により集光され、光ファイバー３３へ入射する。

なお、ランプ３１の代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザー光源を用いてもよい。その場合、集光鏡３２が不要となり、発光ダイオード又はレーザー光源からの光を直接光ファイバー３３へ入射する。

光ファイバー３３から射出された光は、ラインジェネレータ３４へ入射する。ラインジェネレータ３４は、光ファイバー３３から射出されたビーム状の光を引き伸ばして、図１の図面手前方向及び図面奥行き方向に伸びる線状の露光光を作成する。ラインジェネレータ３４により作成された線状の露光光は、偏光子３５を透過して直線偏光となり、ポリゴンミラー３６へ照射される。ポリゴンミラー３６は、ラインジェネレータ３４により作成された線状の露光光を反射する複数の反射面を有し、モータ３７により回転される。ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光は、コリメートレンズ３８を透過して平行光線束となる。

ポリゴンミラー３６とマスクホルダ２０に保持されたマスク２との間には、遮光板３９が配置されている。図２及び図３は、露光光照射装置の動作を説明する図である。図２及び図３に示す様に、２つの遮光板３９の間には、線状の露光光が伸びる方向に細長い開口が形成されている。コリメートレンズ３８を透過した線状の露光光は、遮光板３９へ照射され、遮光板３９の開口を通過した線状の露光光は、マスク２へ照射される。

図２において、ポリゴンミラー３６を矢印Ａで示す方向へ回転したとき、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過した線状の露光光３０ａは、矢印Ｂで示す方向へ移動する。そして、ポリゴンミラー３６の回転に伴い、ポリゴンミラー３６の反射面が切り替わって、線状の露光光３０ａの矢印Ｂで示す方向への移動が高速で繰り返し行われる。また、図３において、ポリゴンミラー３６を矢印Ｃで示す方向へ回転したとき、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過した線状の露光光３０ａは、矢印Ｄで示す方向へ移動する。そして、ポリゴンミラー３６の回転に伴い、ポリゴンミラー３６の反射面が切り替わって、線状の露光光３０ａの矢印Ｄで示す方向への移動が高速で繰り返し行われる。

図１において、光源制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、電源４１からランプ３１へ供給される電力を制御して、露光光の照度を調節する。移動装置５１は、マスクホルダ２０の上空で、露光光照射装置３０をＸＹ方向へ移動する。移動装置５１には、ボールねじ及びモータや、リニアモータ等の図示しない駆動機構が設けられており、駆動機構は、光学系駆動回路５０により駆動される。光学系駆動回路５０は、主制御装置７０の制御により、移動装置５１の駆動機構を駆動し、またモータ３７を駆動する。

図４及び図５は、本発明の一実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。図４において、露光光照射装置３０は、モータ３７によりポリゴンミラー３６を矢印Ａで示す方向へ回転する。ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過した線状の露光光は、マスク２へ照射され、マスク２を透過した線状の露光光により、基板１の一部の領域が繰り返し走査される。そして、この走査と並行して、移動装置５１により、露光光照射装置３０を矢印Ｅで示す方向へ移動し、線状の露光光による基板１の走査領域３０ｂを、走査方向へ移動する。

配向膜にプレチルト方向が反対側の配向領域を形成する場合、図５において、露光光照射装置３０は、モータ３７によりポリゴンミラー３６を矢印Ｃで示す方向へ回転する。そして、移動装置５１により、露光光照射装置３０を矢印Ｆで示す方向へ移動する。ポリゴンミラー３６を逆方向へ回転する簡単な操作で、線状の露光光による基板１の走査方向が変更される。

なお、本実施の形態では、移動装置５１により露光光照射装置３０を移動しているが、露光光照射装置３０を移動する代わりに、チャック１０及びマスクホルダ２０を移動して、チャック１０及びマスクホルダ２０と、露光光照射装置３０とを相対的に移動してもよい。

回転するポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射された線状の露光光により、基板１の一部の領域の走査が高速で繰り返し行われ、かつ、それと並行して、チャック１０及びマスクホルダ２０と、露光光照射装置３０との相対的な移動により、基板１の走査領域が移動されるので、基板１の走査方向の幅全体に渡って、線状の露光光による基板１の走査が迅速に行われ、タクトタイムが短縮してスループットが向上する。また、ポリゴンミラー３６を逆方向へ回転して、線状の露光光による基板の走査方向を変更することができる。さらに、ポリゴンミラー３６の反射面の数又は回転速度を変更して、露光光のコントラストが変化する回数及び周期を調節し、配向膜に付与する配向特性のプレチルト角を制御することができる。

本実施の形態では、露光光照射装置３０において、遮光板３９の開口の位置及び開口の走査方向の幅を調節することにより、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板３９の開口を通して、マスク２へほぼ垂直に照射している。露光光がマスク２から基板１へほぼ垂直に照射されるので、露光精度が低下することなく、配向領域が高精度に形成される。

図６及び図７は、本発明の他の実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。本実施の形態では、露光光照射装置３０において、遮光板３９の開口の位置及び開口の走査方向の幅を調節することにより、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板３９の開口を通して、マスク２へ斜めに照射している。露光光がマスク２を通して基板１へ斜めに照射されるので、プレチルト角がより効果的に発現する。

図８は、本発明の他の実施の形態による配向膜の露光装置の露光光照射装置の一部を示す図である。本実施の形態では、露光光照射装置３０に、ラインジェネレータ３４、偏光子３５、ポリゴンミラー３６、及びコリメートレンズ３８が複数設けられている。各ポリゴンミラー３６は、各ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光による基板１の走査領域３０ｂが、移動装置５１によるチャック１０及びマスクホルダ２０と露光光照射装置３０との相対的な移動に伴って、移動方向と直交する方向に並ぶ様に配置されている。

図９は、図８に示した配向膜の露光装置における基板の走査領域を示す図である。図９に実線で示した各走査領域３０ｂは、移動装置５１によるチャック１０及びマスクホルダ２０と露光光照射装置３０との相対的な移動に伴い、図９に破線で示す様に移動して、移動方向と直交する方向に並ぶ。移動方向と直交する方向において、複数の線状の露光光により基板１の走査が並行して行われ、タクトタイムがさらに短縮して、スループットがさらに向上する。なお、図９では、走査領域３０ｂがＹ方向に６つ並んでいるが、本発明はこれに限るものではない。また、図９では、各走査領域３０ｂがＹ方向において半分ずつ重なっているが、本発明はこれに限るものではない。

図１０は、本発明のさらに他の実施の形態による配向膜の露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の配向膜の露光装置では、露光光照射装置３０に、ポリゴンミラー３６の向きを変える方向転換装置５２が設けられている。方向転換装置５２には、ラインジェネレータ３４、偏光子３５及びポリゴンミラー３６を搭載して回転する回転台と、回転台を駆動するボールねじ及びモータ等の駆動機構が設けられている。光学系駆動回路５０は、主制御装置７０の制御により、方向転換装置５２の駆動機構を駆動する。

図１１は、図１０に示した配向膜の露光装置の動作を説明する図である。本実施の形態による配向膜の露光装置は、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ９０度ずつ異なる４種類の配向領域を形成するものである。図１１（ａ）において、配向領域１ａを露光するときは、他の配向領域１ｂ，１ｃ，１ｄがマスク２により覆われる。露光光照射装置３０は、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過した線状の露光光３０ａの移動方向が、矢印Ｂ１で示す方向と成る様に、方向転換装置５２によりポリゴンミラー３６の向きを４５度回転する。そして、回転するポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光により、基板１の一部の配向領域１ａを繰り返し走査しながら、移動装置５１により、露光光照射装置３０を矢印Ｅで示す方向へ移動する。このとき、配向膜の性質等に応じて、プレチルト方向が露光光の進行方向に沿う場合、配向領域１ａには、プレチルト方向が矢印で示す図面右斜め下側となる配向特性が付与される。

図１１（ｂ）において、配向領域１ｂを露光するときは、他の配向領域１ａ，１ｃ，１ｄがマスク２により覆われる。露光光照射装置３０は、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過した線状の露光光３０ａの移動方向が、矢印Ｄ１で示す方向と成る様に、ポリゴンミラー３６を逆方向へ回転する。そして、回転するポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光により、基板１の一部の配向領域１ｂを繰り返し走査しながら、移動装置５１により、露光光照射装置３０を矢印Ｆで示す方向へ移動する。このとき、配向膜の性質等に応じて、プレチルト方向が露光光の進行方向に沿う場合、配向領域１ｂには、プレチルト方向が矢印で示す図面左斜め上側となる配向特性が付与される。

図１１（ｃ）において、配向領域１ｃを露光するときは、他の配向領域１ａ，１ｂ，１ｄがマスク２により覆われる。露光光照射装置３０は、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過した線状の露光光３０ａの移動方向が、矢印Ｂ２で示す方向と成る様に、方向転換装置５２によりポリゴンミラー３６の向きを９０度回転する。そして、回転するポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光により、基板１の一部の配向領域１ｃを繰り返し走査しながら、移動装置５１により、露光光照射装置３０を矢印Ｅで示す方向へ移動する。このとき、配向膜の性質等に応じて、プレチルト方向が露光光の進行方向に沿う場合、配向領域１ｃには、プレチルト方向が矢印で示す図面右斜め上側となる配向特性が付与される。

図１１（ｄ）において、配向領域１ｄを露光するときは、他の配向領域１ａ，１ｂ，１ｃがマスク２により覆われる。露光光照射装置３０は、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過した線状の露光光３０ａの移動方向が、矢印Ｄ２で示す方向と成る様に、ポリゴンミラー３６を逆方向へ回転する。そして、回転するポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光により、基板１の一部の配向領域１ｄを繰り返し走査しながら、移動装置５１により、露光光照射装置３０を矢印Ｆで示す方向へ移動する。このとき、配向膜の性質等に応じて、プレチルト方向が露光光の進行方向に沿う場合、配向領域１ｄには、プレチルト方向が矢印で示す図面左斜め下側となる配向特性が付与される。

以上説明した実施の形態によれば、ポリゴンミラー３６を回転して、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光により、基板１の一部の領域を繰り返し走査しながら、チャック１０及びマスクホルダ２０と、露光光照射装置３０とを相対的に移動して、基板１の走査領域を移動することにより、マスク２を透過した線状の露光光により基板１を走査して、基板１上の配向膜に配向領域を形成する際、タクトタイムを短縮してスループットを向上させることができる。また、ポリゴンミラー３６を逆方向へ回転して、線状の露光光による基板１の走査方向を変更することができる。さらに、ポリゴンミラー３６の反射面の数又は回転速度を変更して、露光光のコントラストが変化する回数及び周期を調節し、配向膜に付与する配向特性のプレチルト角を制御することができる。

さらに、図４及び図５に示した実施の形態によれば、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板３９の開口を通して、マスク２へほぼ垂直に照射することにより、露光精度を低下させることなく、配向領域を高精度に形成することができる。

あるいは、図６及び図７に示した実施の形態によれば、ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板３９の開口を通して、マスク２へ斜めに照射することにより、露光光をマスク２を通して基板１へ斜めに照射して、プレチルト角をより効果的に発現させることができる。

さらに、図８及び図９に示した実施の形態によれば、露光光照射装置３０に、ポリゴンミラー３６を複数設け、各ポリゴンミラー３６を、各ポリゴンミラー３６の複数の反射面で反射されて遮光板３９の開口を通過し、マスク２を透過した線状の露光光による基板１の走査領域が、チャック１０及びマスクホルダ２０と露光光照射装置３０との相対的な移動に伴って、移動方向と直交する方向に並ぶ様に配置することにより、タクトタイムをさらに短縮して、スループットをさらに向上させることができる。

さらに、図１０及び図１１に示した実施の形態によれば、露光光照射装置３０に、ポリゴンミラー３６の向きを変える方向転換装置５２を設け、ポリゴンミラー３６の回転方向を変え、また方向転換装置５２によりポリゴンミラー３６の向きを変えて、線状の露光光による基板１の走査方向を変更し、かつ、チャック１０及びマスクホルダ２０と露光光照射装置３０との相対的な移動方向を変えて、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更することにより、線状の露光光による基板１の走査方向と、チャック１０及びマスクホルダ２０と露光光照射装置３０との相対的な移動方向とを組み合わせて、１つの基板上の配向膜に４種類の異なる配向領域を形成することができる。

１ 基板
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 配向領域
２ マスク
３ ベース
４ Ｘガイド
５ Ｘステージ
６ Ｙガイド
７ Ｙステージ
８ θステージ
９ チャック支持台
１０ チャック
２０ マスクホルダ
３０ 露光光照射装置
３１ ランプ
３２ 集光鏡
３３ 光ファイバー
３４ ラインジェネレータ
３５ 偏光子
３６ ポリゴンミラー
３７ モータ
３８ コリメートレンズ
３９ 遮光板
４０ 光源制御装置
４１ 電源
５０ 光学系駆動回路
５１ 移動装置
５２ 方向転換装置
６０ ステージ駆動回路
７０ 主制御装置

Claims (10)

1. 基板を支持するチャックと、マスクを保持するマスクホルダと、直線偏光の露光光を照射する露光光照射装置とを備え、マスクと基板との間に微小なギャップを設け、前記露光光照射装置から照射された直線偏光の露光光を、マスクを通して基板へ照射して、基板に塗布された配向膜に液晶の配列方向を整える配向特性を付与する配向膜の露光装置において、
   前記チャック及び前記マスクホルダと、前記露光光照射装置とを相対的に移動する移動手段を備え、
   前記露光光照射装置は、線状の露光光を作成するラインジェネレータと、該ラインジェネレータにより作成された線状の露光光を反射する複数の反射面を有するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーとマスクとの間に配置され、線状の露光光が伸びる方向に細長い開口を形成する遮光板とを備え、
   前記ポリゴンミラーを回転して、前記ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて前記遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光により、基板の一部の領域を繰り返し走査しながら、前記移動手段により前記チャック及び前記マスクホルダと前記露光光照射装置とを相対的に移動して、基板の走査領域を移動することを特徴とする配向膜の露光装置。
2. 前記露光光照射装置は、前記ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、前記遮光板の開口を通して、マスクへほぼ垂直に照射することを特徴とする請求項１に記載の配向膜の露光装置。
3. 前記露光光照射装置は、前記ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、前記遮光板の開口を通して、マスクへ斜めに照射することを特徴とする請求項１に記載の配向膜の露光装置。
4. 前記露光光照射装置は、前記ポリゴンミラーを複数備え、
   各ポリゴンミラーは、各ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて前記遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光による基板の走査領域が、前記移動手段による前記チャック及び前記マスクホルダと前記露光光照射装置との相対的な移動に伴って、移動方向と直交する方向に並ぶ様に配置されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の配向膜の露光装置。
5. 前記露光光照射装置は、前記ポリゴンミラーの向きを変える方向転換装置を備え、
   前記ポリゴンミラーの回転方向を変え、また前記方向転換装置により前記ポリゴンミラーの向きを変えて、線状の露光光による基板の走査方向を変更し、かつ、前記移動手段による前記チャック及び前記マスクホルダと前記露光光照射装置との相対的な移動方向を変えて、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の配向膜の露光装置。
6. 基板をチャックで支持し、マスクをマスクホルダで保持し、マスクと基板との間に微小なギャップを設け、露光光照射装置から照射された直線偏光の露光光を、マスクを通して基板へ照射して、基板に塗布された配向膜に液晶の配列方向を整える配向特性を付与する配向膜の露光方法であって、
   露光光照射装置内において、ラインジェネレータにより作成した線状の露光光を、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射して、ポリゴンミラーとマスクとの間に配置した、線状の露光光が伸びる方向に細長い開口を形成する遮光板へ照射し、
   ポリゴンミラーを回転して、ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光により、基板の一部の領域を繰り返し走査しながら、チャック及びマスクホルダと、露光光照射装置とを相対的に移動して、基板の走査領域を移動することを特徴とする配向膜の露光方法。
7. ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへほぼ垂直に照射することを特徴とする請求項６に記載の配向膜の露光方法。
8. ポリゴンミラーの複数の反射面で反射された線状の露光光を、遮光板の開口を通して、マスクへ斜めに照射することを特徴とする請求項６に記載の配向膜の露光方法。
9. 露光光照射装置に、ポリゴンミラーを複数設け、
   各ポリゴンミラーを、各ポリゴンミラーの複数の反射面で反射されて遮光板の開口を通過し、マスクを透過した線状の露光光による基板の走査領域が、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動に伴って、移動方向と直交する方向に並ぶ様に配置することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の配向膜の露光方法。
10. 露光光照射装置に、ポリゴンミラーの向きを変える方向転換装置を設け、
    ポリゴンミラーの回転方向を変え、また方向転換装置によりポリゴンミラーの向きを変えて、線状の露光光による基板の走査方向を変更し、かつ、チャック及びマスクホルダと露光光照射装置との相対的な移動方向を変えて、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更することを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一項に記載の配向膜の露光方法。

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