JP2009145452A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縦長のパターンに光を照射して露光を行なう光照射装置において、良好な露光精度を維持しながら、光の利用効率を上げること。
【解決手段】反射鏡２１，２２が二重重ねに配置され、第１の反射鏡２１には、光軸に垂直な第１の方向（Ｘ方向）について対向する２ヶ所に切り欠きが形成されている。ランプ１からのＸ方向の光は外側の第２の反射鏡２２で反射し、Ｘ方向に垂直な第２の方向（Ｙ方向）の光は第１の反射鏡２１でそれぞれ反射する。反射鏡２１の倍率を反射鏡２２の倍率より大きくすることで、視角はＹ方向について小さくＸ方向について大きくなる。この光は、インテグレータレンズ４、コリメータミラー６を介してマスクＭに入射する。マスクＭのストライプパターンの伸びる方向と、入射する光の視角αが大きい方向とを一致させることにより、良好な露光精度を維持した状態で、照度を大きくすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高い照度で効率よく光を照射することができる光照射装置に関する。
さらに詳細には、縦長のパターンが形成されたマスクを介して、ワークに光を照射するに際し、光利用効率を低下させることなく、良好な露光精度で被処理物の露光することが可能な光を照射することができる光照射装置に関し、特に、液晶素子のカラーフィルタの露光および配向膜の光配向等に適用するのに好適な光照射装置に関するものである。

液晶パネルを始めとする液晶素子の配向膜や、視野角補償フィルムの配向層などの配向処理に関し、配向膜に所定の波長の偏光光を照射することにより配向を行なう、光配向と呼ばれる技術が採用されるようになってきている。
以下、光により配向特性が生じる膜や層のことを総称して光配向膜と呼ぶ。光配向に用いられる光照射装置は、例えば特許文献１、特許文献２に記載されている。
さらに、配向膜にプレチルト角を与える場合は、配向膜に対してプレチルト角に応じた角度から斜めに光を照射する。配向膜に対して斜めから光を照射する露光方法や光照射装置は、例えば特許文献３や特許文献４に記載されている。
液晶素子は、その視野角特性を改善するために、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各画素を２つもしくはそれ以上に分割し、分割した画素毎に液晶の配向方向を変えること（画素分割ともいう）が行われている。図１１、図１２を用いて、画素を２つに分割する場合を例にして説明する。

（１）液晶素子に光を照射するに際し、図１１（ａ）に示すような縦長（ストライプ状）のパターンＰを形成したマスクＭを準備する。マスクＭは露光に必要な波長の光（露光光）が透過する基板上に金属等による遮光部を形成して製作する。例えば露光光が紫外線の場合、マスクＭとしては石英ガラスが用いられ、遮光部としてはクロムが使用される。図中黒い部分が遮光部であり、それ以外の部分は光が透過する。
（２）図１１（ｂ）は、光配向を行なう液晶素子の画素が並んでいる状態を示す模式図である。
同図において、１個の四角が１個の画素であり、縦に４個横に５個の画素が並んでいる。各画素上には光配向膜が形成されている。
（３）図１１（ａ）のマスクＭを用いて、図１１（ｂ）の画素を、１画素につき上下に２つに分割して光配向を行なう。なお、マスクＭのストライプパターンＰの幅は、画素の幅の半分であり、パターンＰのピッチは画素の幅に等しい。

（４）図１１（ｃ）に示すように、マスクＭのストライプパターンが、図の各画素の上半分と一致するように、マスクＭと画素の位置合せを行なう。
（５）図１１（ｄ）に示すように、マスクＭを介して偏光光を照射する。各画素のストライプパターンＰにより遮光されていない部分が光配向される。照射する偏光光の特性、例えば偏光軸の方向や入射角度は、光を照射した部分の配向膜が所望の配向特性を生じるように適宜設定する。
（６）図１２（ｅ）に示すように、マスクＭを、ストライプパターンＰの幅分だけ、図面下方に移動させる。マスクＭのストライプパターンＰは、（ｄ）で偏光光が照射された部分を遮光する。
（７）図１２（ｆ）に示すように、マスクＭを介して偏光光を（ｄ）とは異なる偏光方向や入射角度で照射する。これにより、画素の（ｄ）で遮光されていた部分が光配向される。
（８）図１２（ｇ）は、処理後の液晶素子の模式図である。一つの画素が２つの領域に分割され、分割された２つの領域にいて液晶の配向方向が異なり、視野角が改善される。
このようなストライプ状のパターンを形成したマスクを用いて光配向を行う画素分割については、特許文献５の段落００９２〜００９７に記載されている。

また、このようなストライプパターンを用いた露光は、光配向だけではなく、液晶テレビ等のカラーフィルタの画素パターンの露光にも使用することができる。以下、図１３、図１４を使って、カラーフィルタの画素パターンの露光について説明する。
図１３（ａ）に示すように、液晶テレビのカラーフィルタは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各画素が、それぞれ１列に並んで形成される場合が多い。これらの画素は、光（紫外線）を照射することにより、赤色、緑色、青色を呈する特殊なレジストにより作られており、そのレジストの種類は色によって異なる。
以下、各画素の形成手順の一例を説明する。
（１）図１３（ｂ）に示すように、透明な基板に画素の枠となる不透明なブラックマトリックスを形成する。
（２）図１３（ｃ）に示すように、まず第１の画素（例えばＲの画素）のレジストを基板に塗布する。

（３）図１３（ｄ）に示すような、画素の列の幅だけ光が透過する縦長（ストライプ状）のパターンＰが形成されたマスクＭを用い、Ｒの画素を形成する領域のみ、光を照射する。これによりＲの画素が形成される。
（４）図１４（ｅ）に示すように、次に第２の画素（例えばＧの画素）のレジストを基板に塗布し、上記と同様に、ストライプ状のパターンＰが形成されたマスクＭを用い、Ｇの画素を形成する領域のみ、光を照射する。これによりＧの画素が形成される。
（５）図１４（ｆ）に示すように、最後に第３の画素（例えばＢの画素）のレジストを基板に塗布し、上記と同様に、ストライプ状のパターンＰが形成されたマスクを用い、Ｂの画素を形成する領域のみ、光を照射する。これによりＢの画素が形成される。

また、特許文献６，７には、カラーフィルタの画素パターンを露光して形成するにおいて、一定速度で一定方向に基板を搬送しつつ、マスクを介して光を照射する技術が示されている。
特許文献６，７において、露光光は、マスク１１に形成された長方形の開口部１１ａを介してカラーフィルタに照射される。開口部１１ａが、画素の形成される方向に沿ってカラーフィルタ上を移動することにより、Ｒ・Ｇ・Ｂの各画素が直線状に形成される。
同公報においては、マスクの長方形状の開口部１１ａが、上述したストライプ状のパターンに相当する。

特許第２９２８２２６号公報 特許第２９６０３９２号公報 特許第３５４０１７４号公報 特許第３４５８７３３号公報 特開平１１一１３３４２９号公報 特開２００６−２９２９１９号公報 特開２００６−２９２９５５号公報 特許第３８７９１４２号公報 特開２００１−７２３７１号公報

図１５は、上記液晶表示素子の配向膜の光配向において、上記した画素分割を行なう光照射装置の構成の一例を示す図である。
図１５において、光照射装置は、大きく、光照射器（ランプハウス）１０、マスクＭを保持するマスクステージＭＳ、光が照射される被処理物（ワーク）Ｗを載置するワークステージＷＳから構成される。
光照射器１０は、紫外線を放射するランプ１、ランプ１からの光をインテグレータレンズ４に集光する集光鏡２、光路を折り返す平面鏡３、光照射面での照度分布を均一にするインテグレータレンズ４、インテグレータレンズ４から出射した光を中心光線が平行な平行光とするコリメータミラー６、光路内に挿入退避されることにより光照射面での光照射のＯＮ／ＯＦＦを制御するシャッタ５が設けられている。シャッタ５はシャッタ駆動機構５ａにより駆動される。
インテグレータレンズ４は、複数のレンズセグメントを縦横に並べて構成されており、フライアイレンズ（蝿目レンズ）とも呼ばれる。なお、光照射器１０から出射して光照射面に照射される光の形状は、インテグレータレンズを構成するレンズセグメントの形状と相似形をなす。通常、インテグレータレンズ４はその光入射面が楕円集光鏡２の第２焦点か、その近傍になるように配置される。

マスクステージＭＳは、縦長（ストライプ状）のパターンが形成されたマスクＭを保持する。ワークステージＷＳは、配向膜が形成された液晶素子等のワークＷを保持する。
図示しないアライメント機構により、マスクステージＭＳとワークステージＷＳの一方または両方を移動させ、マスクＭのストライプパターンＰとワークＷの画素の位置合わせを行なう。
ランプ１からの光は、集光鏡２で集光され平面鏡３で反射されてインテグレータレンズ４に入射し、光照射面での照度分布が均一化される。
インテグレータレンズ４から出射した光は、コリメータミラー６に入射し、中心光線が平行な平行光にされる。平行光とされた光は、マスクステージＭＳに保持されたマスクＭを介し、ワークステージに載置された液晶表示素子等のワークＷに照射される。ワークＷにはマスクＭに形成された縦長（ストライプ状）のパターンが投影され露光される。

図１５に示す光照射装置においては、マスクＭとワークＷは、例えば１００μｍ〜５００μｍ程度に近接して配置される。マスクＭを介してワークＷに光を照射することにより、マスクＭに形成されたパターン（マスクパターン）の像が、ワークＷ上に投影され露光される。
なお、ワークＷが配向膜の塗布された液晶素子であれば、光が照射された部分が光配向される。なお、光配向する場合には照射する光は偏光光である必要がある。
また、マスクパターンが回路パターンであり、ワークＷがレジストの塗布されたウエハであれば、ウエハには回路パターンが形成される。
このような、マスクとワークを近接させて露光する方式は、プロキシミティ（近接）露光方式と呼ばれている。
マスクステージＭＳに保持されるマスクＭのパターンは、ワークＷの、光を照射したい部分とそうでない部分を分けるためのものである。したがって、ワークＷ上に投影されるマスクパターンの像の輪郭線はシャープである（ぼけていない）ことが望ましい。

プロキシミティ露光方式において、マスクパターンの投影像の輪郭線をシャープにするためには、マスクとワークの間隔をできるだけ接近させるとともに、マスクに入射する光の視角を小さくする必要がある。
以下、視角と投影像との関係について、図１６を用いて説明する。
視角（コリメーション半角とも呼ばれる）とは、光が照射される面から見た光源の大きさを角度で表したもので、図１６（ａ）の角度αのことである。視角αは、図１６（ｂ）に示すように、ワークＷ上に投影されたマスクパターンのぼけの程度、即ち露光精度に影響する。
マスクＭに入射する光の視角が小さいと、マスクＭのパターン（遮光部）の下に回り込む光の成分が少なくなり、ワークＷ上に投影されるマスクパターンの輪郭線がシャープになる（露光精度が良い）。
一方、マスクＭに入射する光の視角が大きいと、マスクＭの遮光部の下に回り込む光の成分が多くなり、ワークＷ上に投影されるマスクパターンの輪郭線がぼける（露光精度が悪い）。
したがって、マスクＭとワークＷの間隔が等しければ、ワークＷに投影されるパターンのぼけ量を小さくし露光精度を良くするためには、視角を小さく制限する必要がある。

図１５の光照射器において、視角を小さくする（制限するとも言う）ためには、例えば、インテグレータレンズ４の光出射側に、アパーチャ部材を設けれぱよい。
しかしながら、このようにアパーチャ部材７により視角を制限することには、次のような問題がある。
（１）上記のように、アパーチャ部材は、インテグレータレンズ４から出射する光の一部を遮光する。良好な露光精度を得るためには視角を小さくする必要があるが、視角を小さくするためにはアパーチャ部材の開口径を小さくしなければならない。
（２）開口径が小さくなると、遮光される光の成分が多くなり、光の利用効率が低下する。そのため、光照射面に届く光が少なくなり、光照射面（マスク面）での輝度が低下する。照度が低下すると、ワークの光処理（露光）の時間が長くなり、生産性が低下する。

以上のように、露光精度を向上させるには視角を小さくする必要があるが、露光精度を向上させるためアパーチャの開口径を小さくすると光の利用効率が低下するといった相反する問題が生ずる。
そこで、上記した液晶素子の光配向による画素分割やカラーフィルタの画素の形成に用いられるパターンのように、マスクに形成されるパターンが縦長（ストライプ状）である場合、ストライプパターンの伸びる方向に関しては、視角が大きくても露光精度には影響がないが、ストライプパターンの伸びる方向に直交する方向に関しては視角が小さいことが望ましい。
すなわち、上記問題点を解決するには、ストライプパターンの伸びる方向に関しては、視角が大きく、ストライプパターンの伸びる方向に直交する方向に関しては視角が小さい光を照射することができる光照射装置を用いればよい。
なお、光照射面の照度Ｅは、視角αと光源の輝度Ｂを用いて下式で表され、光源の輝度Ｂに変化がなければ、視角αが大きくなると、光照射面の照度Ｅが大きくなることが当該分野では知られている。
Ｅ ∝ π×Ｂ×ｓｉｎ² α

上記したように、第１の方向に関しては視角が小さく、この方向に直交する第２の方向に関しては視角が大きい光を照射できる装置としては、特許文献８，９に記載のものが知られている。
特許文献８に記載のものは、照明光学系の照明開口数をマスクパターンの面において互いに直交する２つの方向に沿って実質的に異なるように構成したものであり、開口絞りの開口部を楕円形状としたり、シリンドリカルレンズを用いて、照明光学系の照明開口数を変えている。
また、特許文献９に記載のものは、光源とマスクステージとの間の光路上に光源から放射された露光光の光束の断面形状をフォトマスクの形状に合わせて整形するシリンドリカルレンズなどの光束断面形状整形手段を設けたものである。
上記のように互いに直交する２つの方向に対して視角を異ならせるための光学手段（視角調整部材という）としては、楕円形のアパーチャ、シリンドリカルレンズなどが使用されている。
しかし、上記光学手段は光の利用効率が必ずしも良いとは言えず、さらに光の利用効率の良い光照射器が望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、縦長のパターンに光を照射して露光を行なう光照射装置において、良好な露光精度を維持しながら、光の利用効率を上げ、光照射面での照度を高くして生産性を高めることを可能とすることである。

従来から視角調整部材として用いられていた楕円形のアパーチャやシリンドリカルレンズに比べ、光の利用効率が良い光学手段について検討した結果、ランプの背後にあってランプからの光をインテグレータに向けて反射する椀状の第１の反射鏡と第２の反射鏡を、その光軸の方向が一致するように重ね合わせて配置し、第１の反射鏡に切り欠きなどの光通過部分を形成し、ランプからの一部の光を第１の反射鏡で反射させ、他の一部の光を第２の反射鏡で反射させるように構成することにより、光利用効率がよい視角調整部材が得られることを見出した。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）ランプの背後に配置されるランプからの光をインテグレータの方向に反射する椀状の反射鏡を、回転楕円面を有する第１の反射鏡と、第１の反射鏡の外側に設けられた回転楕円面を有する第２の反射鏡とで、反射鏡の光軸が一致するように、二重に重ねたように構成する。
そして、第１の反射鏡には、該反射鏡の開口の中心を中心として対向する２ヶ所に切り欠きなどの光通過部分を形成し、第２の反射鏡は、上記第１の反射鏡の切り欠き等の光通過部分を通過したランプからの光を反射するように配置する。
そして、インテグレータレンズの第１の方向（上記切り欠きなどの光透過部分が形成された方向に対応する方向、Ｘ方向という）には第２の反射鏡により反射された光を入射させ、Ｘ方向に直交するＹ方向には第１の反射鏡により反射された光を入射させる。
なお、倍率を大きくするために、第１の反射鏡の反射面を回転放物面としても良い。
（２）上記インテグレータレンズの光入射面を、上記第２の反射鏡の第２焦点またはその近傍に配置する。
なお、第１の反射鏡の回転楕円面の倍率と第２の反射鏡の回転楕円面の倍率とを異ならせ、インテグレータレンズを、倍率の小さい反射鏡の回転楕円面の第２焦点か、またはその近傍に配置するように構成してもよい。また、この場合、第１の反射鏡の倍率を大きくしたほうが、光の利用効率が良く有利である。
ここで、楕円集光鏡の倍率は、図１７のように定義する。すなわち、楕円の長軸の一端Ｐから第１焦点Ｆ１までの距離をｘ１、第２焦点Ｆ２までの距離をｘ２としたとき、集光鏡の倍率Ｍは、Ｍ＝ｘ２／ｘ１と定義する。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）視角調整部材を、第１の反射鏡と第２の反射鏡とを重ね合わせて構成し、第１の反射鏡には、該反射鏡の開口の中心を中心として対向する２ヶ所に切り欠き等の光透過部分を形成し、インテグレータレンズの第１の方向に、第２の反射鏡により反射された光を入射させ、インテグレーダレンズの第１の方向に直交する第２の方向に、第１の反射鏡により反射された光を入射させるように構成したので、楕円形のアパーチャやシリンドリカルレンズを用いた場合に比べ、光の利用効率を向上させることができる。
（２）本発明の視角調整部材を用いることにより、マスクに形成されたストライプパターンの伸びる方向に対して直交する方向に関しては視角を小さくすることができ、パターンの投影像の輪郭はシャープであり、良好な露光精度を維持できる。
また、マスクに形成されたストライプパターンの伸びる方向に関しては、光を制限しないので、光の利用効率が上がるとともに、光照射面での照度が高くなる。したがって、露光処理の時間を短くすることができ、生産性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施例の構成を示す図であり、本実施例は、図１５の光照射装置において、ランプ１の背後に設けられる、ランプからの光をインテグレータの方向に反射する反射鏡を視角調整部材としたものである。
同図において、２つの楕円集光鏡２１，２２（以下反射鏡ともいう）が、反射鏡２１，２２の光軸の方向を一致させて二重に重ねに配置され、内側の第１の反射鏡２１には、該反射鏡の光軸に垂直な第１の方向（同図において紙面垂直方向、以下Ｘ方向という）の反射鏡２１の開口の中心を中心として対向する２ヶ所に切り欠き（光通過部）が形成されている。
そして、Ｘ方向の光は外側の第２の反射鏡２２で反射させ、上記Ｘ方向に垂直でかつ該反射鏡の光軸に垂直な第２の方向（同図において紙面左右方向、以下Ｙ方向という）の光は内側の第１の反射鏡２１でそれぞれ反射させることにより、Ｘ方向とＹ方向の視角を調整する。

その他の構成は前記図１５に示したものと同様であり、光照射装置は、光照射器（ランプハウス）１０、マスクＭを保持するマスクステージＭＳ、光が照射される被処理物（ワーク）Ｗを載置するワークステージＷＳから構成される。
光照射器１０は、紫外線を放射するランプ１、ランプ１からの光をインテグレータレンズ４に集光する上記第１、第２の反射鏡２１，２２、光路を折り返す平面鏡３、光照射面での照度分布を均一にするインテグレータレンズ４、インテグレータレンズ４から出射した光を中心光線が平行な平行光とするコリメータミラー６、光路内に挿入退避されることにより光照射面での光照射のＯＮ／ＯＦＦを制御するシャッタ５が設けられている。シャッタ５はシャッタ駆動機構５ａにより駆動される。

マスクステージＭＳは、縦長（ストライプ状）のパターンが形成されたマスクＭを保持する。ワークステージＷＳは、配向膜が形成された液晶素子等のワークＷを保持する。
また、図示しないアライメント機構により、マスクステージＭＳとワークステージＷＳの一方または両方を移動させ、マスクＭのストライプパターンＰとワークＷの画素の位置合わせを行なう。
ランプ１からの光は、反射鏡２１，２２で集光され平面鏡３で反射されてインテグレータレンズ４に入射し、光照射面での照度分布が均一化される。

図２、図３、図４は、上記視角調整機能を備えた反射鏡２１，２２の詳しい構成を説明する図である。図２は、反射鏡を背後から見た斜視図であり、重ねた２つの反射鏡が見えるように示している。図３（ａ）は図２におけるＸ方向に平行で反射鏡の光軸を通る平面で切った断面図であり、図３（ｂ）は同じくＹ方向に平行で反射鏡の光軸を通る平面で切った断面図である。図４は、反射鏡を開口方向（光が出射する方向）から見た図である。
図２〜図４に示されるとおり、反射鏡は、第１の反射鏡２１と、その外側にかぶせるように設けられた第２の反射鏡２２とから構成されている。第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の反射面は回転楕円面であり、両者の光軸方向が一致し、その第１焦点が一致するよう配置されている。この第１焦点にランプの発光点が置かれる。
なお、第１の反射鏡２１の反射面は、回転放物面でも良く、この場合については後述する。

図２〜図４に示すものでは、内側の第１の反射鏡２１に、その開口の中心を通る光軸に対して対称に、対向する２ヶ所（Ｘ方向２ヶ所）に切り欠き２１ａ（光通過部）が形成されている。
したがって、図３（ａ）に示すように、ランプ１の発光点から放射される光のうち、上記切り欠き２１ａを通過するＸ方向の光の成分は、第１の反射鏡２１の外側に設けられている第２の反射鏡２２によって反射され、第２の反射鏡２２の第２焦点に集光される。
一方、ランプ１の発光点から放射される光のうち、上記切り欠き２１ａを通過しないＸ方向に直交するＹ方向の光の成分は、図３（ｂ）に示すように、第１の反射鏡２１により反射され、第１の反射鏡２１の第２焦点に集光される。
インテグレータレンズ４は、例えばその光入射面が第１、第２の反射鏡２１，２２の第２焦点になるように配置される。

図５は、第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の第２焦点の位置が一致するように構成した場合の図である。
図５（ａ）は光軸に平行な方向の断面図であり、図５（ｂ）は、第１および第２の反射鏡を光が出射する方向から見た図である。
このように、第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の第２焦点の位置が一致している場合は、インテグレータレンズ４の光入射面は、この一致した第２焦点に置かれ、インテグレータレンズ４には、Ｘ方向については第２の反射鏡２２により反射された光が、Ｙ方向については第１の反射鏡２１により反射された光が入射する。
ここで、同図のように、第２焦点の位置が一致している場合、例えば、第１の反射鏡２１の第１焦点距離Ｆ１ａを３５ｍｍ、第２焦点距離Ｆ２ａを５９５ｍｍ、第２の反射鏡２２の第１焦点距離Ｆ１ｂを５６ｍｍ、第２焦点距離Ｆ２ｂを６１６ｍｍとすると、第１の反射鏡２１の倍率（第２焦点距離Ｆ２ａ／第１焦点距離Ｆ１ａ＝５９５／３５＝１７）は、第２の反射鏡２２の倍率（第２焦点距離Ｆ２ｂ／第１焦点距離Ｆ１ｂ＝６１６／５６＝１１）よりも大きくなる。即ち、インテグレータレンズ４には、Ｘ方向とＹ方向とで異なる倍率で集光された光が入射する。

一般に、反射鏡により集光される光は、倍率が大きいと、集光径が大きくなり、視角αが小さくなる。反対に倍率が小さいと、集光径が小さくなり、視角αが大きくなる。したがって、インテグレータレンズ４のＹ方向には、倍率の大きな第１の反射鏡２１によって集光された、視角αの小さな光が入射し、Ｘ方向には倍率の小さな第２の反射鏡２２によって集光された、視角αの大きな光が入射する。その結果、インテグレータレンズ４から出射する光も、Ｙ方向には視角が小さくＸ方向には視角が大きくなる。

図１にもどり、インテグレータレンズ４から出射する光のうち、Ｙ方向（図面上下方向）の光は視角αが小さく、Ｘ方向の光は（図面垂直方向）は視角αが大きい。この光はコリメータミラー６により反射されて、マスクステージＭＳに保持されたマスクＭに入射する。
このとき、マスクＭに形成されているストライプパターンの伸びる方向と、入射する光の視角αが大きいＸ方向とを一致させる。このことにより、マスクＭのストライプパターンに直交する方向に関しては視角αの小さい光が入射し、良好な露光精度を維持した状態で、照度を大きくすることができる。
マスクＭに入射し、マスクから出射した光は、ワークステージＷＳに載置された液晶表示素子等のワークＷに照射される。ワークＷにはマスクＭに形成されたストライプ状のパターンが投影され露光される。

なお、図１〜図４では、第１の反射鏡２１のＸ方向に、その開口の中心を通る光軸に対して対称に対向する２ヶ所に、光通過部として内側に抉られた切り欠き２１ａを形成した場合を示したが、光通過部は種々の形状とすることができ、たとえば図６（ａ）に示すように、反射鏡２１の対向する２ヶ所を直線状にカットして光通過部を形成するようにしてもよい。
図６（ｂ）、（ｃ）は上記構成の反射鏡を用いた光学系の構成例を示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＹ方向に平行で反射鏡の光軸を通る平面で切った断面図であり、図６（ｃ）は同じくＸ方向に平行で反射鏡の光軸を通る平面で切った断面図である。 図６に示されるとおり、反射鏡は、上記のような形状の光通過部を有する第１の反射鏡２１と、その外側にかぶせるように設けられた第２の反射鏡２２とから構成されている。 第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の反射面は例えば回転楕円面であり、両者の光軸方向が一致し、その第１焦点が一致するよう配置されている。この第１焦点にランプの発光点が置かれる。
ランプ１からの光は、反射鏡２１，２２で集光され、前記したようにインテグレータレンズ４のＹ方向には、倍率の大きな第１の反射鏡２１によって集光された、視角αの小さな光が入射し、Ｘ方向には倍率の小さな第２の反射鏡２２によって集光された、視角αの大きな光が入射する。その結果、インテグレータレンズ４から出射する光も、Ｙ方向には視角が小さくＸ方向には視角が大きくなる。
インテグレータレンズ４から出射した光は、コリメータレンズ６’を介して、被照射面に照射される。

上記実施例の反射鏡を第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の２枚で構成し、視角調整部材とした場合の光の利用効率はシミュレーションソフトを使った計算により求めることができ、前記図１に示すように視角調整部材として第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の２枚で構成した反射鏡を用いた場合と、特許文献９に記載されるようにシリンドリカルレンズを用いた場合、すなわち図７（ａ）に示すように、前記図１５に示した光照射装置において、視角調整部材として、図７（ｂ−１）（ｂ−２）に示すシリンドリカルレンズ１１をインテグレータレンズ４の手前に配置した場合について、光の利用効率をシミュレーションにより求めた。
その結果、図７に示すように、インテグレータレンズ４の光入射側にシリンドリカルレンズ１１を配置してＸ方向とＹ方向の視角αを異ならせる場合に比べ、本実施例のように２枚の反射鏡を用いた図１の場合、マスクＭに入射する光量は約１．４倍となった。
なお、光の利用効率は、第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の形状設計等により変わり、シミュレーションにより光の利用効率が高くなるように第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の形状等を設計することにより、上記のように光の利用効率を向上させることができた。

図５の構成では、第１の反射鏡２１と第２の反射鏡２２の第２焦点の位置が一致している。しかし、インテグレータレンズ４には、Ｘ方向とＹ方向とで視角αの異なる、即ち異なる倍率で集光される光が入射すればよい。したがって、第１の反射鏡２１の第２焦点と、第２の反射鏡２２の第２焦点は一致していなくても良い。
図８は、第１の反射鏡２１の第２焦点と、第２の反射鏡２２の第２焦点とが一致していない例である。
この例では、第１の反射鏡２１の倍率が、第２の反射鏡２２の倍率よりもはるかに大きく、第１の反射鏡２１の第２焦点が、第２の反射鏡２２の第２焦点よりも遠くの位置にある。インテグレータレンズ４は、第２の反射鏡２２の第２焦点位置に置かれる。
この場合、インテグレータレンズ４には、前記実施例と同様に、Ｘ方向（同図紙面に対し垂直方向）とＹ方向（同図紙面の上下方向）とで異なる倍率で集光された光が入射する。即ち、インテグレータレンズ４のＸ方向には倍率の小さな第２の反射鏡２２によって集光された視角αの大きな光が入射する。
これに対して、Ｙ方向には、倍率の大きな第１の反射鏡２１はよって反射された、上記実施例よりもさらに視角αの小さな光が入射する。上記実施例に比べて、光の利用効率はやや低下するが、ストライプパターンに直交する方向の露光精度を良くすることができる。

図９は、第１の反射鏡２１をパラボラミラーとし、倍率を無限大としたものである。インテグレータレンズ４は、図８と同様に第２の反射鏡２２の第２焦点位置に置かれる。
図８と同様、インテグレータレンズ４のＸ方向には倍率の小さな第２の反射鏡２２によって集光された視角αの大きな光が入射する。これに対して、Ｙ方向には、パラボラミラーである第１の反射鏡２１によって反射された（原理的には）平行光が入射する。そのため、Ｙ方向の視角は（原理的には０°となり）非常に小さくなる。

なお、図８、図９においては、いずれも倍率が大きい反射鏡を外側に配置している。その理由は次の通りである。図１０を使って説明する。
上記実施例に示したように、インテグレータレンズ４は、倍率の小さな反射鏡の第２焦点に配置される。そのため、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、倍率の大きな反射鏡２１０で反射された光は、インテグレータレンズ４よりも遠くで集光する。したがって、インテグレータレンズ４が配置された位置では、倍率の大きな反射鏡２１０で反射された光は広がっており、インテグレータレンズ４に入射しない光の成分が生じる。
インテグレータレンズ４に入射しない光の成分を少なくして光の利用効率を高めるためには、倍率の大きな反射鏡２１０で反射された光の光芒径を少しでも小さくするほうが有利である。すなわち、図１０（ａ）に示すように倍率の大きな反射鏡２１０を内側に置き、倍率の小さな反射鏡２２０を外側に置くほうが、図１０（ｂ）に示すように倍率の大きな反射鏡２１０を外側におくより、倍率の大きな反射鏡で反射された光の光芒径を小さくできる。したがって、倍率の大きな反射鏡は外側に配置するのが望ましい。

本発明の実施例の光照射装置の構成を示す図である。 本発明の実施例の視角調整機能を備えた反射鏡の構成を示す図である。 本発明の実施例の反射鏡の断面図である。 本発明の実施例の反射鏡を開口方向から見た図である。 第１の反射鏡と第２の反射鏡の第２焦点の位置が一致するように構成した場合の光路を示す図である。 視角調整機能を備えた反射鏡の他の形状例を示す図である。 視角調整部材としてシリンドリカルレンズを用いた光照射装置の構成例を示す図である。 第１の反射鏡と第２の反射鏡の第２焦点とが一致していない場合を示す図である。 第１の反射鏡をパラボラミラーとし倍率を無限大とした場合を示す図である。 倍率が大きい反射鏡を外側に配置する理由を説明する図である。 液晶素子の視野角特性を改善するために画素を２つに分割する場合の処理を説明する図（１）である。 液晶素子の視野角特性を改善するために画素を２つに分割する場合の処理を説明する図（２）である。 カラーフィルタの画素パターンの露光処理を説明する図（１）である。 カラーフィルタの画素パターンの露光処理を説明する図（２）である。 液晶表示素子の配向膜の光配向において画素分割を行なう光照射装置の構成の一例を示す図である。 視角と投影像との関係を説明する図である。 楕円反射鏡の倍率を説明する図である。

符号の説明

１ ランプ
３ 平面鏡
４ インテグレータレンズ
５ シャッタ
６ コリメータミラー
１０ 光照射器（ランプハウス）
２１ 第１の楕円集光鏡（反射鏡）
２２ 第２のの楕円集光鏡（反射鏡）
Ｍ マスク
Ｗ ワーク
ＭＳ マスクステージ
ＷＳ ワークステージＷ

Claims (3)

1. ランプと、
   上記ランプの背後に備えられ、該ランプからの光を反射する反射鏡と、
   上記反射鏡により反射された光を入射し、光照射面での照度分布を均一化するインテグレータレンズとを備えた光照射器からの光を、縦長のパターンが形成されたマスクを介してワークに照射する光照射装置において、
   上記反射鏡は、回転楕円面を有する第１の反射鏡と、第１の反射鏡の外側に設けられた回転楕円面を有する第２の反射鏡とを備え、
   上記第１の反射鏡は、該反射鏡の開口の中心を中心として対向する２ヶ所に切り欠きを有し、
   上記第２の反射鏡は、上記第１の反射鏡の切り欠き部分を通過したランプからの光を反射し、
   上記インテグレータレンズは、上記第１および第２の反射鏡により反射された光が入射する
   ことを特徴とする光照射装置。
2. ランプと、
   上記ランプの背後に備えられ、該ランプからの光を反射する反射鏡と、
   上記反射鏡により反射された光を入射し、光照射面での照度分布を均一化するインテグレータレンズを備えた光照射器からの光を、縦長のパターンが形成されたマスクを介してワークに照射する光照射装置において、
   上記反射鏡は、回転放物面を有する第１の反射鏡と、第１の反射鏡の外側に設けられた回転楕円面を有する第２の反射鏡とを備え、
   上記第１の反射鏡は、該反射鏡の開口の中心を中心として対向する２ヶ所に切り欠きを有し、
   上記第２の反射鏡は、上記第１の反射鏡の切り欠き部分を通過したランプからの光を反射し、
   上記インテグレータレンズには、上記第１および第２の反射鏡により反射された光が入射する
   ことを特徴とする光照射装置。
3. 上記インテグレータレンズの光入射面は上記第２の反射鏡の第２焦点またはその近傍に配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。

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