JP6372205B2 - 偏光子、偏光子の製造方法、および光配向装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に光配向膜への配向規制力付与に用いられる偏光子、その製造方法、および、該偏光子を備えた光配向装置に関するものである。

液晶表示装置は、一般に駆動素子が形成された対向基板とカラーフィルタとを対向配置して周囲を封止し、その間隙に液晶材料を充填した構造を有する。そして、液晶材料は屈折率異方性を有しており、液晶材料に印加された電圧の方向に沿うように整列される状態と、電圧が印加されない状態との違いから、オンオフを切り替えて画素を表示することができる。ここで液晶材料を挟持する基板には、液晶材料を配向させるために配向膜が設けられている。
また、液晶表示装置に用いられる位相差フィルムや、３Ｄ表示用位相差フィルムの材料としても配向膜が用いられている。

配向膜としては、例えば、ポリイミドに代表される高分子材料が用いたものが知られており、この高分子材料を布等により摩擦するラビング処理が施されることによって配向規制力を有するものとなる。
しかしながら、このようなラビング処理により配向規制力が付与された配向膜では、布等が異物として残存するといった問題があった。

これに対して直線偏光を照射することにより配向規制力を発現する配向膜、すなわち光配向膜では、上述のような布等によるラビング処理を施すことなく配向規制力を付与できるため、布等が異物として残存する不具合がないことから近年注目されている。
このような光配向膜への配向規制力付与のための直線偏光の照射方法としては、偏光子を介して露光する方法が一般的に用いられる。偏光子としては、平行に配置された複数の細線を有するものが用いられ、細線を構成する材料としては、アルミニウムや酸化チタンが用いられている（例えば、特許文献１）。

そして、平行に配置された複数の細線を形成する方法としては、従来、二光束干渉露光法が用いられてきた（例えば、特許文献２、３）。
この二光束干渉露光法は、位相および光路長を合わせた２本のレーザー光を重ね合わせた際に発生する周期的光強度分布（干渉パターン）を、基板上のレジストに転写する技術である。
例えば、ガラス基板の上にアルミニウム等の金属層を形成し、その上に形成したレジスト層に二光束干渉露光を施し、現像して得られた周期的なレジストパターンをエッチングマスクに用いて金属層をエッチングし、その後、レジストパターンを除去することで、ガラス基板の上に、アルミニウム等の金属からなる複数の平行配置された細線を形成することができる。
その後、偏光子としての所望の形態にガラス基板を切断することで、アルミニウム等の金属からなる細線を有する偏光子を得ることができる。

特許第４９６８１６５号公報 特開２０１３−１４５８６３号公報 特開２００７−１７８７６３号公報

ここで、偏光子に形成する細線は、目的とする偏光特性（例えば、消光比等）を発揮できるように、ピッチ等の各寸法が所定の範囲になるように形成される必要がある。すなわち、偏光子の精度を保証するためには、細線の寸法検査等が必要になる。また、偏光子の品質を保証するためには、欠陥検査等も必要になる。さらに、欠陥修正を行う場合もある。
そして、これらの検査や修正においては対象箇所を正確に特定することが必要であり、それゆえ、偏光子内の位置を特定するための基準となるマークが、偏光子に設けられていることが必要になる。

しかしながら、従来の偏光子においては、二光束干渉露光法によって得られる周期的な干渉パターンから細線を形成することはできても、上記のような細線の検査や修正に適したマークを偏光領域に形成することは困難であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数本の細線が並列に配置された偏光子であって、細線の検査や修正に適したマークを有し、精度や品質を保証することが可能な偏光子を提供することを主目的とする。

本発明者は、種々研究した結果、前記細線が配置された偏光領域内に、前記細線の一部が除去されて前記透明基板が露出した部分を有するマークを設けることで、上記課題を解決できることを見出して本発明を完成したものである。

すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、透明基板の上に、複数本の第１の細線が並列に配置された領域と、複数本の第２の細線が並列に配置された領域と、を有する偏光子であって、前記第２の細線は前記第１の細線と平行であって、前記第２の細線の幅方向の配置位置が前記第１の細線の幅方向の配置位置と異なり、前記複数本の第２の細線が配置された領域が、前記複数本の第１の細線が配置された領域で囲まれる構成を有していることを特徴とする偏光子である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記第２の細線のピッチが、前記第１の細線のピッチと同じであることを特徴とする請求項１に記載の偏光子である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記第２の細線のデューティー比が、前記第１の細線のデューティー比と同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偏光子である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、前記第２の細線のアスペクト比が、前記第１の細線のアスペクト比と同じである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偏光子である。

また、本発明の請求項５に係る発明は、前記マークが、前記第１の細線と交差する方向に配置された第３の細線を有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偏光子である。

また、本発明の請求項６に係る発明は、前記第２の細線が、前記第１の細線と同じ材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の偏光子である。

また、本発明の請求項７に係る発明は、前記第３の細線が、前記第１の細線と同じ材料から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の偏光子である。

また、本発明の請求項８に係る発明は、前記第１の細線が、モリブデンシリサイドを含有する材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の偏光子である。

また、本発明の請求項９に係る発明は、紫外光を偏光して光配向膜に照射する光配向装置であって、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の偏光子を備え、前記偏光子の前記偏光領域を透過する光を、前記光配向膜に照射することを特徴とする光配向装置である。

また、本発明の請求項１０に係る発明は、前記光配向膜を移動させる機構が備えられており、前記偏光子が前記光配向膜の移動方向および前記光配向膜の移動方向に直交する方向の両方向に複数個備えられており、前記光配向膜の移動方向に直交する方向において隣り合う前記複数個の偏光子間の境界部が、前記光配向膜の移動方向に連続的に繋がらないように、前記複数個の偏光子が配置されていることを特徴とする請求項９に記載の光配向装置である。

本発明に係る偏光子においては、偏光領域内にマークを有しているため、このマークを用いて細線の検査や修正を精度良く行うことができる。それゆえ、精度や品質を保証することが可能な偏光子を提供することができる。

本発明に係る偏光子の第１の実施形態の一例を説明する図である。 本発明に係る偏光子が有する第１の細線の例を説明する図である。 本発明に係る偏光子の第１の実施形態におけるマークの一例を説明する図である。 本発明に係る偏光子の第２の実施形態におけるマークの一例を説明する図である。 本発明に係る偏光子の第３の実施形態のマークの例を説明する図である。 本発明に係る偏光子の製造方法の一例を示す概略工程図である。 図６に続く、本発明に係る偏光子の製造方法の一例を示す概略工程図である。 本発明に係る光配向装置の構成例を示す図である。 本発明に係る光配向装置の他の構成例を示す図である。 本発明に係る光配向装置における偏光子の配置形態の一例を示す図である。

以下、本発明に係る偏光子、偏光子の製造方法、および光配向装置について説明する。

＜偏光子＞
（第１の実施形態）
まず、本発明に係る偏光子の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る偏光子の第１の実施形態の一例を説明する図である。ここで、図１（ａ）は偏光子１０の概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＲ領域の概略拡大図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるマーク４ａを含む領域の概略拡大図である。
また、図２は、本発明に係る偏光子が有する第１の細線の例を説明する図である。ここで、図２（ａ）は第１の細線２ａを説明する概略平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
また、図３は、本発明に係る偏光子の第１の実施形態におけるマークの一例を説明する図である。

図１〜図３に示すように、偏光子１０は、透明基板１の上に、複数本の第１の細線２ａが並列に配置された偏光子であって、第１の細線２ａが配置された偏光領域内３に、マーク４ａが設けられているものである。
上記のように、偏光子１０は偏光領域３内にマーク４ａを有しているため、このマーク４ａを用いて第１の細線２ａの検査や修正を精度良く行うことができる。それゆえ、偏光子１０においては、精度や品質を保証することが可能となる。

なお、図１（ａ）においては、偏光子１０が、その四隅の近傍に４個のマーク４ａを有している形態を例示しているが、本実施形態においては、これに限定されず、マーク４ａの数や配置箇所は、適宜変更されて良い。

以下、本発明に係る偏光子の各構成について詳細に説明する。

（透明基板１）
透明基板１としては、光に対して透過性を有し、第１の細線２ａを安定的に支持することができるものであれば、特に限定されるものではないが、なかでも、紫外光に対して透過性を有していることが好ましい。本発明に係る偏光子を用いて、紫外光に高い吸収を有する光配向膜に配向規制力を付与することができるからである。
その材料としては、例えば、光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができるが、中でも合成石英ガラスを好ましく用いることができる。品質が安定しており、また、紫外光のような短波長の光を用いた場合であっても透過性が高いからである。
透明基板１の厚みとしては、偏光子１０の用途やサイズ等に応じて適宜選択することができる。

（第１の細線２ａ）
第１の細線２ａは、偏光子１０において、入射光のＰ波成分を効率良く透過し、入射光のＳ波成分の透過率を低く抑える作用を奏するものであり、透明基板１の上に直線状に複数形成され、かつ、平行に配置されるものである。

第１の細線２ａを構成する材料は、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、チタン、モリブデン、シリコン、クロム、タンタル、ルテニウム、ニオブ、ハフニウム、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、コバルト、マンガン、鉄、インジウム等の金属や合金、および、これらの酸化物、窒化物、または酸窒化物のいずれかを含有する材料を挙げることができる。

中でも、モリブデンシリサイドを含有する材料から構成されていることが好ましい。紫外線領域の短波長においても、消光比およびＰ波透過率を優れたものとすることができ、耐熱性、耐光性にも優れるからである。

なお、消光比とは、第１の細線２ａに対して平行な偏光成分（Ｓ波）の透過率（出射光中のＳ波成分／入射光中のＳ波成分、以下、単にＳ波透過率とする場合がある。）に対する、第１の細線２ａに対して垂直な偏光成分（Ｐ波）の透過率（出射光中のＰ波成分／入射光中のＰ波成分、以下、単にＰ波透過率とする場合がある。）の割合（Ｐ波透過率／Ｓ波透過率）をいう。
消光比の測定方法としては、偏光子の分野における一般的な測定方法を用いることができ、例えば、ウーラム社製ＶＵＶ-ＶＡＳＥなどの紫外光の偏光特性を測定することが可能な透過型エリプソメータを用いることで測定することができる。

モリブデンシリサイドを含有する材料としては、例えば、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、モリブデンシリサイド酸化物（ＭｏＳｉＯ）、モリブデンシリサイド窒化物（ＭｏＳｉＮ）、モリブデンシリサイド酸化窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）等を挙げることができる。

なお、第１の細線２ａは、複数種の材料から構成されていてもよく、また、材料が異なる複数層から構成されていても良い。

第１の細線２ａの厚み（図２（ｂ）に示すＴ₁）としては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、６０ｎｍ以上であることが好ましく、なかでも６０ｎｍ〜１６０ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に８０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲であることにより、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、消光比およびＰ波透過率を優れたものとすることができるからである。

なお、上記の厚みは、断面視において、第１の細線２ａの長手方向および幅方向に垂直な方向（図２（ｂ）に示すＺ方向）の厚みのうち最大の厚みをいうものであり、第１の細線２ａが複数層から構成される場合には、全ての層を含む厚みをいうものである。
また、上記の第１の細線２ａの厚みは一の偏光子内に異なる厚みのものを含むものであっても良いが、通常、同一の厚みで形成される。

第１の細線２ａの本数および長さとしては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、偏光子１０の用途等に応じて適宜設定されるものである。

第１の細線２ａのピッチ（図２（ｂ）に示すＰ₁）としては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、直線偏光の生成に用いる光の波長等に応じて異なるものであるが、例えば、６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲内とすることができ、なかでも８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、特に９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。上記ピッチであることにより、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、消光比およびＰ波透過率に優れたものとすることができるからである。

なお、上記のピッチは、隣接する第１の細線２ａ間のピッチの最大ピッチをいうものであり、第１の細線２ａが非モリブデンシリサイド系材料層を含む場合には、非モリブデンシリサイド系材料層をも含むものである。また、上記の第１の細線２ａのピッチは一の偏光子内に異なるピッチのものを含むものであっても良いが、通常、同一ピッチで形成される。

第１の細線２ａのデューティー比、すなわち、第１の細線２ａのピッチに対する幅（図２（ｂ）に示すＷ₁）の比（幅／ピッチ）としては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、０．３以上０．６以下の範囲内とすることができ、なかでも０．３５以上０．４５以下の範囲内であることが好ましい。上記デューティー比であることにより、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、高いＰ波透過率を有したまま消光比に優れた偏光子とすることができ、さらに細線加工を容易にすることができるからである。

なお、上記の第１の細線２ａの幅は、第１の細線２ａの長手方向に垂直方向の長さをいうものであり、細線が非モリブデンシリサイド系材料層をも含む場合には、非モリブデンシリサイド系材料層をも含む幅をいうものである。また、上記の第１の細線２ａの幅は一の偏光子内に異なる幅のものを含むものであっても良いが、通常、同一幅で形成される。

第１の細線２ａのアスペクト比、すなわち、第１の細線２ａの幅に対する厚みの比（厚み／幅）としては、所望の消光比およびＰ波透過率を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、１．６７以上３．３３以下の範囲内とすることができ、なかでも２．２２以上２．８６以下の範囲内であることが好ましい。上記アスペクト比であることにより、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、高いＰ波透過率を有したまま消光比に優れた偏光子とすることができ、さらに細線加工を容易にすることができるからである。

（マーク４ａ）
マーク４ａは、主に、第１の細線２ａの検査や修正において、対象箇所を正確に特定するための基準マークとして作用するものである。
また、マーク４ａは、偏光子１０の製造工程や偏光子１０を用いて光配向する工程において、偏光子１０と他の物とを位置合わせするための位置合わせマークとしての作用を奏することもできる。

図３に示すように、マーク４ａは、第１の細線２ａの一部が除去されて透明基板１が露出した部分１ａ（図３において破線で囲まれた部分）を有しており、複数の部分１ａと、各部分１ａの左右に隣接する透明基板の部分（第１の細線２ａ間のスペース部分）とで、図３においてＬ₁×Ｌ₂の矩形領域で示す、一の略矩形状の露出マーク（抜けマーク、白マークとも呼ぶ）を構成している。

ここで、図１（ａ）に示すように、偏光領域３においては、第１の細線２ａが所定のピッチで一様に配置されている。それゆえ、この偏光領域３内に上記のような露出マークが存在すれば、一様に暗い領域に明るいマークが際立つことになる。すなわち、上記のような構成を有するマーク４ａは、広い偏光領域３にあっても見つけ易いという効果を奏する。

なお、図１及び図３においては、マーク４ａが略矩形状の露出マーク（図３においてＬ₁×Ｌ₂の矩形領域を有するマーク）を構成している例を示したが、本実施形態においてはこれに限定されず、マーク４ａは、例えば十字型やＬ字型など、他の平面形状の露出マークを構成するものであっても良い。

マーク４ａの平面サイズとしては、その用途や偏光子のサイズに応じて適宜選択される 。
例えば、マーク４ａを第１の細線２ａの寸法検査に用いる場合には、第１の細線２ａの幅が１００ｎｍ以下の大きさであることから、その検査には主に電子顕微鏡が用いられ、マーク４ａも、このような微細な対象の位置を正確に特定するために適したサイズとなる。この場合は、例えば、図３に示すＬ₁及びＬ₂の大きさを１μｍ〜１０μｍ程度とすることが好ましい。

一方、偏光子１０の製造工程や偏光子１０を用いて光配向する工程において、偏光子１０と他の物とを位置合わせするための位置合わせマークとして、マーク４ａを用いる場合には、より簡便に位置合わせ可能なように、マーク４ａのサイズも、より大きなサイズとなる。この場合は、例えば、図３に示すＬ₁及びＬ₂の大きさを１００μｍ〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る偏光子の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明に係る偏光子の第２の実施形態におけるマークの一例を説明する図である。
図４に示すように、本実施形態のマーク４ｂは、第１の細線２ａの一部が除去されて透明基板１が露出した部分１ａ（上記の図３において破線で囲まれた部分）を有しており、さらに、部分１ａと隣接する透明基板の部分（第１の細線２ａ間のスペース部分）の上に、第２の細線２ｂを有している。より詳しくは、図４に示すマーク４ｂは、第１の細線２ａの一部が除去されて透明基板１が露出した部分１ａを複数有しており、各部分１ａの左右には、第２の細線２ｂを有している。
すなわち、図４に示すマーク４ｂは、図３に示すマーク４ａにおけるＬ₁×Ｌ₂の矩形領域に、複数本の第２の細線２ｂが並列に配置された構成を有している。

換言すれば、本実施形態の偏光子は、透明基板の上に、複数本の第１の細線が並列に配置された領域と、複数本の第２の細線が並列に配置された領域と、を有する偏光子であって、前記第２の細線は前記第１の細線と平行であって、前記第２の細線の幅方向の配置位置が前記第１の細線の幅方向の配置位置と異なり、前記複数本の第２の細線が配置された領域が、前記複数本の第１の細線が配置された領域で囲まれる構成を有している。

このような構成を有するため、マーク４ｂは、上記のマーク４ａのような明点としての作用は劣るものの、偏光子の消光比を劣化させずに済むという優れた効果を奏することが可能になる。

本実施形態において、マーク４ｂを構成する複数本の第２の細線２ｂは、そのピッチ（図２（ｂ）に示すＰ₂）が、複数本の第１の細線２ａのピッチ（図２（ｂ）に示すＰ₁）と同じであることが好ましい。
第１の細線２ａと同様に、第２の細線２ｂを、波長２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、消光比およびＰ波透過率に優れたものとすることが可能になるからである。

同様に、マーク４ｂを構成する複数本の第２の細線２ｂは、そのデューティー比が、複数本の第１の細線２ａのデューティー比と同じであることがより好ましく、さらには、マーク４ｂを構成する複数本の第２の細線２ｂは、そのアスペクト比が、複数本の第１の細線２ａのアスペクト比と同じであることがさらに好ましい。
また、マーク４ｂを構成する第２の細線２ｂは、第１の細線２ａと同じ材料から構成されていることが好ましい。
第１の細線２ａと同様に、第２の細線２ｂを、波長２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、消光比およびＰ波透過率に優れたものとすることができるからである。

上記のようにして、第２の細線２ｂから構成されるマーク４ｂが、第１の細線２ａから構成される領域と同じ消光比およびＰ波透過率を有することになれば、マーク４ｂの存在によって、偏光子の消光比およびＰ波透過率が劣化することはなく、多数のマーク４ｂを偏光領域内に自由に配置できることになる。

また、マーク４ｂを構成する第２の細線２ｂが、第１の細線２ａと同じ材料から構成されている場合には、後述するように、第１の細線２ａと第２の細線２ｂを、同一の材料を用いて同一の工程で製造することができるため、偏光子の製造工程を短縮でき、製造コストも抑制できる。
さらに、第１の細線２ａと第２の細線２ｂを同一の工程で製造することで、第１の細線２ａと第２の細線２ｂの相対位置精度を高いものにすることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る偏光子の第３の実施形態について説明する。
図５は、本発明に係る偏光子の第３の実施形態のマークの例を説明する図である。
ここで、図５（ａ）は図３に示すマーク４ａに第３の細線２ｃが設けられた例を示し、図５（ｂ）は図４に示すマーク４ｂに第３の細線２ｃが設けられた例を示す。

図５（ａ）に示すように、本実施形態のマーク４ｃは、上記の第１の実施形態のマーク４ａに、第１の細線２ａと交差する方向に配置された第３の細線２ｃが形成された構成を有している。
より詳しくは、図５（ａ）に示すマーク４ｃは、図３に示すマーク４ａの第１の細線２ａの一部が除去されて透明基板１が露出した部分（図３に示すＬ₁×Ｌ₂の矩形領域）の上下方向（図中のＹ方向）の各端部に、第１の細線２ａと交差する方向に配置された第３の細線２ｃが形成された構成を有している。

上記のように、第１の細線２ａと第３の細線２ｃは交差するため、例えば、この交差によって形成されるコーナーの交点（例えば、図５（ａ）に示す交点５ａ）をマーク４ｃの位置を特定する基準点とすることや、対角に位置する２つの交点（例えば、図５（ａ）に示す交点５ａ、５ｂ）から、マーク４ｃの中心位置を規定することができる。

なお、図５（ａ）に示すマーク４ｃにおいては、一例として、図３に示すＬ₁×Ｌ₂の矩形領域の上下方向（図中のＹ方向）の各端部に、第３の細線２ｃが形成された構成を例示したが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、第３の細線２ｃは、図３に示すＬ₁×Ｌ₂の矩形領域の外縁よりも内側や外側に形成されていても良く、その長さも図３に示すＬ₁よりも短いものや長いものであっても良く、また本数も適宜変更可能である。

また、本実施形態のマークにおいては、図５（ｂ）に示すマーク４ｄのように、上記の第２の実施形態のマーク４ｂに、第１の細線２ａと交差する方向に配置された第３の細線２ｃが形成された構成を有していてもよい。
この場合も、上記のマーク４ｃと同様に、第１の細線２ａと第３の細線２ｃとで構成される交点をマーク４ｄの位置を特定する基準点とすることができる。また、第２の細線２ｂと第３の細線２ｃとで構成される交点をマーク４ｄの位置を特定する基準点とすることもできる。また、上記と同様にマーク４ｄの中心位置を規定することもできる。

本実施形態の第３の細線２ｃも、上記の第２の施形態の第２の細線２ｂと同様に、第１の細線２ａと同じ材料から構成されていることが好ましい。
第３の細線２ｃが、第１の細線２ａと同じ材料から構成されている場合には、後述するように、第１の細線２ａと第３の細線２ｃを、同一の材料を用いて同一の工程で製造することができるため、偏光子の製造工程を短縮でき、製造コストも抑制できる。
さらに、第１の細線２ａと第３の細線２ｃを同一の工程で製造することで、第１の細線２ａと第３の細線２ｃの相対位置精度を高いものにすることができる。

＜偏光子の製造方法＞
次に、本発明に係る偏光子の製造方法について説明する。

本発明に係る偏光子の製造方法は、透明基板の上に第１の材料層を形成した積層体を準備する工程と、第１の材料層の上にレジスト層を形成する工程と、レジスト層を加工して、第１の細線を形成するための第１の細線パターンと、マークを形成するためのマークパターンを有するレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクに用いて第１の材料層をエッチング加工する工程と、を備えるものである。

本発明においては、第１の細線パターンを形成する工程とマークパターンを形成する工程を同一工程にすることで、製造工程を短縮することができ、かつ、第１の細線２ａとマーク（マーク４ａ、マーク４ｂ、マーク４ｃのいずれか一種を含むマーク）との相対位置精度を向上させることができる。
また、第１の細線２ａとマークを、同じ材料から構成することで、製造コストを低く抑えることもできる。

図６及び図７は、本発明に係る偏光子の製造方法の一例を示す概略工程図である。
なお、上記の本発明に係る第２の実施形態及び第３の実施形態の偏光子も、本発明に係る第１の実施形態の偏光子と同様に製造できることから、煩雑となるのを避けるため、ここでは、主に本発明に係る第１の実施形態の偏光子の製造方法について説明する。

例えば、本発明に係る偏光子の製造方法を用いて、上記の偏光子１０を製造するには、図６（ａ）に示すように、まず、透明基板１の上に、第１の細線２ａを構成する材料からなる偏光材料層３１、および、偏光材料層３１をエッチング加工する際のハードマスクとして作用するハードマスク材料層３２を、順次形成した積層体を準備する。
なお、この例においては、ハードマスク材料層３２が上記の第１の材料層に相当する。

次に、ハードマスク材料層３２の上に、レジスト層３３を形成し（図６（ｂ））、電子線４０等を照射し（図６（ｃ））、現像等を施して、第１の細線パターン３４ａとマークパターン３４ｂを有するレジストパターン３４を形成する（図６（ｄ））。

なお、図６（ｄ）に示す例においては、上記のマーク４ａを形成するために、マークパターン３４ｂは、透明基板１が露出するようなパターンになっている。

一方、図示はしないが、上記のマーク４ｂやマーク４ｃを形成する場合には、上記のマークパターン３４ｂに替えて、第２の細線を形成するための第２の細線パターンを含むマークパターンや、第３の細線を形成するための第３の細線パターンを含むマークパターンを有するレジストパターンを形成すれば良い。なお、この場合、第２の細線２ｂ及び第３の細線２ｃは、第１の細線２ａと同じ材料から構成されるものになる。

ここで、本発明においては、レジスト層３３が電子線レジストから構成されており、レジストパターン３４を形成する工程が、同一の電子線描画装置を用いた一連の描画工程を含むことが好ましい。
なお、上記の「一連の描画工程」とは、電子線描画装置に装填した被描画基板に対して、連続的に複数種のパターンを描画していく工程を指す。被描画基板は、この「一連の描画工程」の完了後、電子線描画装置から取り出される。

本発明においては、例えば、半導体リソグラフィ用フォトマスクの製造に用いられる電子線描画装置を用いて、第１の細線パターン３４ａとマークパターン３４ｂを、一連の描画工程で作製することで、上記電子線描画装置の高精度な位置精度管理下でそれらの相対位置を制御できる。

次に、レジストパターン３４をエッチングマスクに用いてハードマスク材料層３２をエッチング加工して、ハードマスクパターン３２Ｐを形成する（図７（ｅ））。例えば、ハードマスク材料層３２の材料にクロムを用いた場合には、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスクパターン３２Ｐを形成することができる。

次に、レジストパターン３４およびハードマスクパターン３２Ｐをエッチングマスクに用いて、偏光材料層３１をエッチング加工して、第１の細線２ａとマーク４ａを有する偏光材料パターン３１Ｐを形成する（図７（ｆ））。例えば、偏光材料層３１の材料にモリブデンシリサイドを用いた場合には、ＳＦ₆ガスを用いたドライエッチングにより、偏光材料パターン３１Ｐを形成することができる。

次に、レジストパターン３４を除去し（図７（ｇ））、次いで、ハードマスクパターン３２Ｐを除去して、透明基板１の上に、複数本の第１の細線２ａとマーク４ａを有する偏光子１０を得る（図７（ｈ））。

なお、上記においては、レジストパターン３４を残した状態で偏光材料層３１をエッチング加工しているが、本発明においては、図７（ｅ）に示すハードマスクパターン３２Ｐを形成する工程の後、レジストパターン３４を除去し、ハードマスクパターン３２Ｐのみをエッチングマスクに用いて偏光材料層３１をエッチング加工して偏光材料パターン３１Ｐを形成してもよい。

また、上記においては、得られる偏光子１０として、ハードマスクパターン３２Ｐを除去した形態について説明したが、本発明においては、必要に応じてハードマスクパターン３２Ｐを全面又は部分的に残しておいても良い。
例えば、図７（ｇ）に示す形態のように、ハードマスクパターン３２Ｐを全面に残した形態を、最終的に得られる偏光子の形態としてもよい。この場合、ハードマスクパターン３２Ｐを除去する工程を省くことができ、工程短縮の効果を奏することができる。

また、上記においては、偏光材料層３１の上にハードマスク材料層３２を設ける形態について説明したが、本発明においては、ハードマスク材料層３２を設けずに、偏光材料層３１の上にレジスト層３３を形成し、レジストパターン３４をエッチングマスクに用いて偏光材料層３１をエッチング加工して、第１の細線２ａとマーク４ａを有する偏光材料パターン３１Ｐを形成してもよい。この場合は、偏光材料層３１が上記の第１の材料層に相当する。

＜光配向装置＞
次に、本発明に係る光配向装置について説明する。
本発明に係る光配向装置は、紫外光を偏光して光配向膜に照射する光配向装置であって、上記の本発明に係る偏光子を備え、偏光子の偏光領域を透過する光を、光配向膜に照射するものである。
本発明に係る光配向装置においては、精度や品質を保証することが可能な本発明に係る偏光子を備えることにより、光配向膜に配向規制力を付与することを高精度に行うことができ、得られる光配向膜の品質を向上させることができる。

図８は、本発明に係る光配向装置の構成例を示す図である。
図８に示す光配向装置５０は、本発明の偏光子が収められた偏光子ユニット５１と紫外光ランプ５２を備えており、紫外光ランプ５２から照射された紫外光を偏光子ユニット５１に収められた偏光子により偏光し、この偏光された光（偏光光５４）をワーク５６の上に形成された光配向膜５５に照射することで、光配向膜５５に配向規制力を付与するものである。
また、光配向装置５０には、光配向膜５５を形成したワーク５６を移動させる機構が備えられており、ワーク５６を移動させることにより、光配向膜５５の全面に偏光光５４を照射することができる。例えば、図８に示す例において、ワーク５６は図中右方向（図８における矢印方向）に移動する。

なお、図８に示す例においては、ワーク５６を矩形状の平板として示しているが、本発明において、ワーク５６の形態は、偏光光５４を照射することができるものであれば特に限定されず、例えば、ワーク５６はフィルム状の形態であっても良く、また、巻取り可能なように帯状（ウェブ状）の形態であっても良い。

本発明において、紫外光ランプ５２は、波長が２４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の紫外光を照射することができるものであることが好ましく、また、光配向膜５５は、波長が２４０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の紫外光に対して感度を有するものであることが好ましい。

また、紫外光ランプ５２からの光を効率良く偏光子に照射するために、光配向装置５０は、紫外光ランプ５２の背面側（偏光子ユニット５１とは反対側）や側面側に紫外光を反射する反射鏡５３を有していることが好ましい。

また、大面積の光配向膜５５に対して効率良く配向規制力を付与するためには、図８に示すように、紫外光ランプ５２に棒状のランプを用いて、ワーク５６の移動方向（図８における矢印方向）に対して直行する方向に長い照射領域となる偏光光５４が照射されるように、光配向装置５０を構成することが好ましい。

この場合、偏光子ユニット５１も大面積の光配向膜５５に対して偏光光５４を照射することに適した形態となるが、大面積の偏光子を製造することには困難性があるため、偏光子ユニット５１内に、複数個の偏光子を配置することが、技術的にも経済的にも好ましい。

また、本発明に係る光配向装置は、複数個の紫外光ランプを備える構成であっても良い。
図９は、本発明に係る光配向装置の他の構成例を示す図である。
図９に示すように、光配向装置６０は、２個の紫外光ランプ６２を備えており、各紫外光ランプ６２とワーク６６の間には、それぞれ、本発明の偏光子が収められた偏光子ユニット６１が備えられている。また、各紫外光ランプ６２には、それぞれ反射鏡６３が備えられている。

このように、紫外光ランプ６２を複数個備えることにより、紫外光ランプ６２を１個備える場合よりも、ワーク６６の上に形成された光配向膜６５に照射する偏光光６４の照射量を増加させることができる。それゆえ、紫外光ランプ６２を１個備える場合よりも、ワーク６６の移動速度を大きくすることができ、その結果、生産性を向上させることができる。

なお、図９に示す例においては、ワーク６６の移動方向（図９における矢印方向）に２個の紫外光ランプ６２を並列配置した構成を示しているが、本発明はこれに限らず、例えば、ワーク６６の移動方向に直行する方向に、複数個の紫外光ランプを配置した構成であっても良く、さらに、ワーク６６の移動方向及びそれに直行する方向の両方向に、複数個の紫外光ランプを配置した構成であっても良い。

また、図９に示す例においては、１個の紫外光ランプ６２に対して１個の偏光子ユニット６１が配設された構成を示しているが、本発明はこれに限らず、例えば、複数個の紫外光ランプに対して、１個の偏光子ユニットが配設された構成であっても良い。この場合、１個の偏光子ユニットは、複数個の紫外光ランプの照射領域を包含できる大きさを有していれば良い。

図１０は、本発明に係る光配向装置における偏光子の配置形態の一例を示す図である。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）に示す偏光子の配置形態は、いずれも、平板状の偏光子１０が光配向膜の膜面に対向して平面的に配列された形態を示している。

例えば、図８に示す光配向装置５０において、ワーク５６の移動方向に対して直交する方向に帯状の偏光光５４を照射する場合は、偏光子ユニット５１内には、図１０（ａ）に示すように、ワーク５６の移動方向（矢印方向）に対して直交する方向に、偏光子１０を複数個配置することが効率的である。偏光子１０の数を少なく抑えることができるからである。

一方、偏光子１０の面積が小さい場合や、光配向装置が複数個の紫外光ランプを備える場合には、図１０（ｂ）に示すように、ワークの移動方向（矢印方向）に対して直交する方向に加えて、移動方向（矢印方向）に沿う方向にも、偏光子１０を複数個配置することが好ましい。紫外光ランプからの光を無駄なく光配向膜に照射でき、生産性を向上させることができるからである。

ここで、本発明においては、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）に示すように、複数個配置する偏光子が、ワークの移動方向（矢印方向）に沿って一列に揃わないように、隣り合う偏光子の位置を、ワークの移動方向に直交する方向（図中の上下方向）にシフトさせて配置することが好ましい。
より詳しくは、光配向膜の移動方向に直行する方向において隣り合う複数個の偏光子間の境界部が、光配向膜の移動方向に連続的に繋がらないように、複数個の偏光子が配置されていることが、好ましい。
偏光子間の境界部においては、通常、偏光光が生じないため、この境界部が連続的に繋がることによって光配向膜に与える弊害を抑制するためである。

ここで、図１０（ｃ）に示す配置形態は、配置される複数個の偏光子が、いずれも同じ形状、同じサイズを有し、左右方向において隣り合う偏光子の上下方向の位置が、偏光子の上下方向の大きさの１／２の大きさのステップで上下方向にシフトしている配置形態である。
また、図１０（ｄ）に示す配置形態は、配置される複数個の偏光子が、いずれも同じ形状、同じサイズを有し、左右方向において隣り合う偏光子の上下方向の位置が、偏光子の上下方向の大きさの１／２よりも小さいステップで上下方向にシフトしている配置形態である。

上記について、より詳しく説明する。
図１０（ｃ）に示す配置形態において、上下方向に隣接配置された偏光子１０ｐと偏光子１０ｑの境界部７１は、左右方向に配置された偏光子１０ｒと偏光子１０ｓによって、左右方向に伸びていくことを阻まれている。
すなわち、図１０（ｃ）に示す配置形態においては、上下方向に隣接配置された偏光子間の境界部が左右方向に連続的に繋がっていくことを、阻止している。
それゆえ、図１０（ｃ）に示す配置形態を採用して、光配向膜に偏光光を照射する場合、上記偏光子間の境界部に起因する弊害が光配向膜に連続的に及ぶことを抑制することができる。

同様に、図１０（ｄ）に示す配置形態においても、上下方向に隣接配置された偏光子間の境界部が左右方向に連続的に繋がっていくことが、阻止されている。
それゆえ、図１０（ｄ）に示す配置形態を採用して、光配向膜に偏光光を照射する場合、上記偏光子間の境界部に起因する弊害が光配向膜に連続的に及ぶことを抑制することができる。

なお、図１０（ｃ）に示す配置形態においては、偏光子の上下方向の大きさの１／２の大きさのステップで上下方向にシフトしているため、左右方向（ワークの移動方向）に対して、偏光子２個毎に境界部７１の上下方向の位置が揃うことになる。
一方、図１０（ｄ）に示す配置形態においては、偏光子の上下方向の大きさの１／２よりも小さいステップで上下方向にシフトしているため、境界部７２の上下方向の位置は、より揃い難くなる。
それゆえ、図１０（ｄ）に示す配置形態においては、上記偏光子間の境界部に起因する弊害が光配向膜に連続的に及ぶことを、より抑制することができる。

なお、図１０（ａ）〜（ｄ）に示す例においては、個々の偏光子は、その側面が互いに接するように配置されているが、本発明は、この形態に限定されず、隣り合う偏光子間の境界部が隙間を有している形態であっても良い。

また、隣り合う偏光子の端部を互いに重ねることにより、偏光子間の境界部に隙間が生じない形態としても良い。

以上、本発明に係る偏光子、偏光子の製造方法、および光配向装置についてそれぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

１ 透明基板
１ａ 露出した部分
２ａ 第１の細線
２ｂ 第２の細線
２ｃ 第３の細線
３ 偏光領域
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ マーク
５ａ、５ｂ 交点
１０ 偏光子
３１ 偏光材料層
３１Ｐ 偏光材料パターン
３２ ハードマスク材料層
３２Ｐ ハードマスクパターン
３３ レジスト層
３４ レジストパターン
３４ａ 第１の細線パターン
３４ｂ マークパターン
４０ 電子線
５０、６０ 光配向装置
５１、６１ 偏光子ユニット
５２、６２ 紫外光ランプ
５３、６３ 反射鏡
５４、６４ 偏光光
５５、６５ 光配向膜
５６、６６ ワーク
７１、７２ 境界部

Claims (10)

1. 透明基板の上に、複数本の第１の細線が並列に配置された領域と、複数本の第２の細線が並列に配置された領域と、を有する偏光子であって、
   前記第２の細線は前記第１の細線と平行であって、前記第２の細線の幅方向の配置位置が前記第１の細線の幅方向の配置位置と異なり、
   前記複数本の第２の細線が配置された領域が、前記複数本の第１の細線が配置された領域で囲まれる構成を有していることを特徴とする偏光子。
2. 前記第２の細線のピッチが、
   前記第１の細線のピッチと同じであることを特徴とする請求項１に記載の偏光子。
3. 前記第２の細線のデューティー比が、
   前記第１の細線のデューティー比と同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偏光子。
4. 前記第２の細線のアスペクト比が、
   前記第１の細線のアスペクト比と同じである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偏光子。
5. 前記第１の細線と交差する方向に配置された第３の細線を有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偏光子。
6. 前記第２の細線が、前記第１の細線と同じ材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の偏光子。
7. 前記第３の細線が、前記第１の細線と同じ材料から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の偏光子。
8. 前記第１の細線が、モリブデンシリサイドを含有する材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の偏光子。
9. 紫外光を偏光して光配向膜に照射する光配向装置であって、
   請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の偏光子を備え、
   前記偏光子の前記偏光領域を透過する光を、前記光配向膜に照射することを特徴とする光配向装置。
10. 前記光配向膜を移動させる機構が備えられており、
    前記偏光子が前記光配向膜の移動方向および前記光配向膜の移動方向に直交する方向の両方向に複数個備えられており、
    前記光配向膜の移動方向に直交する方向において隣り合う前記複数個の偏光子間の境界部が、前記光配向膜の移動方向に連続的に繋がらないように、前記複数個の偏光子が配置されていることを特徴とする請求項９に記載の光配向装置。

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