JP2012123206A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】露光光が通過する領域を大きく広げることなく、露光光を配向膜へ斜めに照射する。また、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３０から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子２ｂ，２ｃ、または光偏向素子２ｄ，２ｅ、または光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ、または光偏向素子２ｊ，２ｋを、マスク２の上面又は下面に設け、マスク２から基板１へ露光光を斜めに照射する。各種類の光偏向素子２ｂ，２ｃ、または光偏向素子２ｄ，２ｅ、または光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ、または光偏向素子２ｊ，２ｋは、露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置の製造において、高分子化合物から成る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へ直線偏光の紫外光を照射し、偏光方向の高分子鎖を選択的に反応させて、異方性を発生させる「光配向法」が開発されている。
特許文献１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。
特開平１１−３５２４８６号公報
特許文献１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ためには、直線偏光の紫外光を、配向領域毎に異なる方向から斜めに照射する必要がある。また、配向領域毎に露光を行うために、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。
従来、フォトリソグラフィー技術で用いられる、マスクと基板との間に微小な間隙（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ露光装置では、マスクの上空に露光光照射装置を備え、露光光照射装置からマスクへ露光光を垂直に照射している。配向膜を露光する露光装置において、プロキシミティ露光装置と同様の構成を用い、露光光照射装置からマスクへ露光光を斜めに照射すると、露光光が通過する領域が大きく広がり、装置内に多くの空間が必要となる。
また、従来のプロキシミティ露光装置に用いられる露光光照射装置は、露光光を照射する方向を変更することができないため、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ためには、各配向領域を露光する度に基板をチャックから取り外して基板の向きを回転させる必要がある。そのため、タクトタイムが長くなって、スループットが低下するという問題がある。
本発明の課題は、露光光が通過する領域を大きく広げることなく、露光光を配向膜へ斜めに照射することである。また、本発明の課題は、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、露光光照射装置から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子を、マスクの上面又は下面に備え、マスクから基板へ露光光を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、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、露光光照射装置から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設け、マスクから基板へ露光光を斜めに照射するものである。
露光光照射装置から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設け、マスクから基板へ露光光を斜めに照射するので、露光光照射装置から直接マスクへ露光光を斜めに照射する場合に比べて、露光光が通過する領域が大きく広がることなく、露光光が配向膜へ斜めに照射される。
さらに、本発明の配向膜の露光装置は、複数の種類の光偏向素子を、マスクの上面又は下面に備え、各種類の光偏向素子は、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾けるものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾ける複数の種類の光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設けるものである。露光光照射装置から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾ける複数の種類の光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設けるので、マスクから基板へ露光光が異なる方向から斜めに同時に照射される。従って、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際、各配向領域を露光する度に基板をチャックから取り外して基板の向きを回転させる必要が無く、複数の異なる配向領域が同時に形成されるので、タクトタイムが短縮されて、スループットが向上する。
さらに、本発明の配向膜の露光装置は、２種類の光偏向素子を、マスクの下面に備え、各種類の光偏向素子が、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾けるものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けるものである。露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けるので、マスクから基板へ露光光がそれぞれほぼ１８０度異なる方向から斜めに同時に照射され、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ１８０度異なる２種類の配向領域が同時に形成される。
あるいは、本発明の配向膜の露光装置は、４種類の光偏向素子を、マスクの下面に備え、各種類の光偏向素子が、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾けるものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾ける４種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けるものである。露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾ける４種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けるので、マスクから基板へ露光光がそれぞれほぼ９０度ずつ異なる方向から斜めに同時に照射され、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種類の配向領域が同時に形成される。
あるいは、本発明の配向膜の露光装置は、２種類の光偏向素子を、マスクの下面に備え、各種類の光偏向素子が、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾けるものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けるものである。露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けるので、マスクから基板へ露光光がそれぞれほぼ９０度異なる方向から斜めに同時に照射され、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ９０度異なる２種類の配向領域が同時に形成される。
さらに、本発明の配向膜の露光装置は、光偏向素子が、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子であるものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、光偏向素子として、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子を用いるものである。光偏向素子として、透過型ブレーズド回折格子を用いることにより、光偏向素子を透過する際の露光光の損失が少なく済む。
本発明によれば、露光光照射装置から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設け、マスクから基板へ露光光を斜めに照射することにより、露光光が通過する領域を大きく広げることなく、露光光を配向膜へ斜めに照射することができる。
さらに、本発明によれば、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾ける複数の種類の光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設けることにより、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。
さらに、本発明によれば、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けることにより、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ１８０度異なる２種類の配向領域を同時に形成することができる。
あるいは、本発明によれば、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾ける４種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けることにより、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種類の配向領域を同時に形成することができる。
あるいは、本発明によれば、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けることにより、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ９０度異なる２種類の配向領域を同時に形成することができる。
さらに、本発明によれば、光偏向素子として、透過型ブレーズド回折格子を用いることにより、光偏向素子を透過する際の露光光の損失を少なくすることができる。
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。 第１平面鏡、凹面鏡及び第２平面鏡の配置を上方から見た図である。 図３（ａ）は本発明の一実施の形態によるマスクの上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ部の断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ部の断面図である。 図４（ａ）は本発明の他の実施の形態によるマスクの下面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ部の断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ部の断面図である。 図５（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態によるマスクの下面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ部の断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＦ−Ｆ部の断面図である。 図６（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態によるマスクの下面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＧ−Ｇ部の断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＨ−Ｈ部の断面図である。
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、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、ポリイミド等の高分子化合物から成る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の図面奥行き方向）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の図面横方向）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。
露光光照射装置３０は、ランプ３１、集光鏡３２、第１平面鏡３３、レンズ群３４、シャッター３５、偏光子３６、凹面鏡３７、第２平面鏡３８、及び電源４１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、第１平面鏡３３へ照射される。
図２は、第１平面鏡、凹面鏡及び第２平面鏡の配置を上方から見た図である。第１平面鏡３３で反射された光は、フライアイレンズ又はロットレンズ等から成るレンズ群３４へ入射し、レンズ群３４を透過して照度分布が均一化される。シャッター３５は、基板１の配向膜の露光を行う時に開き、露光を行わない時に閉じる。シャッター３５が開いているとき、レンズ群３４を透過した光は、偏光子３６を透過して直線偏光となり、凹面鏡３７で反射されて平行光線束となる。図１において、凹面鏡３７で反射された光は、第２平面鏡３８で反射されて、図面下方へ垂直に照射される。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。
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。
以下、本実施の形態による配向膜の露光方法を説明する。図３（ａ）は本発明の一実施の形態によるマスクの上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ部の断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ部の断面図である。図３（ｂ），（ｃ）に示す様に、マスク２の下面には、パターン２ａが形成されている。露光光は、マスク２の下面のパターン２ａが形成されていない部分を透過する。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す様に、マスク２の上面には、光偏向素子２ｂ，２ｃが取り付けられている。光偏向素子２ｂ，２ｃは、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾け、マスク２から基板１へ露光光を斜めに照射する。本実施の形態では、光偏向素子２ｂ，２ｃとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子が用いられている。光偏向素子２ｂ，２ｃとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子を用いることにより、光偏向素子２ｂ，２ｃを透過する際の露光光の損失が少なく済む。図３（ａ）において、光偏向素子２ｂ，２ｃ上の矢印は、光偏向素子２ｂ，２ｃにより露光光が傾けられる方向を示している。
図３（ｂ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｂを透過してその進行方向が左斜め下方へ傾けられ、基板１に対して右斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面左側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面右側となる配向特性が付与される。
また、図３（ｃ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｃを透過してその進行方向が右斜め下方へ傾けられ、基板１に対して左斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面右側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面左側となる配向特性が付与される。
図４（ａ）は本発明の他の実施の形態によるマスクの下面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ部の断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ部の断面図である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す様に、マスク２の下面には、パターン２ａが形成されている。露光光は、マスク２の下面のパターン２ａが形成されていない部分を透過する。マスク２の下面のパターン２ａが形成されていない部分には、光偏向素子２ｄ，２ｅが形成されている。光偏向素子２ｄ，２ｅは、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾け、マスク２から基板１へ露光光を斜めに照射する。本実施の形態では、光偏向素子２ｄ，２ｅとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子が用いられている。光偏向素子２ｄ，２ｅとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子を用いることにより、光偏向素子２ｄ，２ｅを透過する際の露光光の損失が少なく済む。図４（ａ）において、光偏向素子２ｄ，２ｅ上の矢印は、光偏向素子２ｄ，２ｅにより露光光が傾けられる方向を示している。
図４（ｂ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｄを透過してその進行方向が左斜め下方へ傾けられ、基板１に対して右斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面左側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面右側となる配向特性が付与される。
また、図４（ｃ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｅを透過してその進行方向が右斜め下方へ傾けられ、基板１に対して左斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面右側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面左側となる配向特性が付与される。
露光光照射装置３０から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子２ｂ，２ｃ、または光偏向素子２ｄ，２ｅを、マスク２の上面又は下面に設け、マスク２から基板１へ露光光を斜めに照射するので、露光光照射装置３０から直接マスク２へ露光光を斜めに照射する場合に比べて、露光光が通過する領域が大きく広がることなく、露光光が基板１の配向膜へ斜めに照射される。
そして、露光光照射装置から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾ける複数の種類の光偏向素子２ｂ，２ｃ、または光偏向素子２ｄ，２ｅを、マスクの上面又は下面に設けるので、マスク２から基板１へ露光光がそれぞれ異なる方向から斜めに同時に照射される。従って、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際、各配向領域を露光する度に基板１をチャック１０から取り外して基板１の向きを回転させる必要が無く、複数の異なる配向領域が同時に形成されるので、タクトタイムが短縮されて、スループットが向上する。
特に、露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子２ｂ，２ｃ又は光偏向素子２ｄ，２ｅを、マスクの上面又は下面に設けるので、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ１８０度異なる２種類の配向領域が同時に形成される。
図５（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態によるマスクの下面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ部の断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＦ−Ｆ部の断面図である。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す様に、マスク２の下面には、パターン２ａが形成されている。露光光は、マスク２の下面のパターン２ａが形成されていない部分を透過する。マスク２の下面のパターン２ａが形成されていない部分には、光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉが形成されている。光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉは、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾け、マスク２から基板１へ露光光を斜めに照射する。本実施の形態では、光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子が用いられている。光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子を用いることにより、光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉを透過する際の露光光の損失が少なく済む。図５（ａ）において、光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ上の矢印は、光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉにより露光光が傾けられる方向を示している。
図５（ｂ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｆを透過してその進行方向が左斜め下方へ傾けられ、基板１に対して右斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面左側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面右側となる配向特性が付与される。
また、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｉを透過してその進行方向が図面手前方向に斜め下方へ傾けられ、基板１に対して図面奥行き方向の斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面手前側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面奥行き側となる配向特性が付与される。
図５（ｃ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｇを透過してその進行方向が図面奥行き方向に斜め下方へ傾けられ、基板１に対して図面手前方向の斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面奥行き側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面手前側となる配向特性が付与される。
また、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｈを透過してその進行方向が右斜め下方へ傾けられ、基板１に対して左斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面右側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面左側となる配向特性が付与される。
露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾ける４種類の光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉを、マスク２の下面に設けるので、マスク２から基板１へ露光光がそれぞれほぼ９０度ずつ異なる方向から斜めに同時に照射され、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種類の配向領域が同時に形成される。
図６（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態によるマスクの下面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＧ−Ｇ部の断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＨ−Ｈ部の断面図である。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す様に、マスク２の下面には、パターン２ａが形成されている。露光光は、マスク２の下面のパターン２ａが形成されていない部分を透過する。マスク２の下面のパターン２ａが形成されていない部分には、光偏向素子２ｊ，２ｋが形成されている。光偏向素子２ｊ，２ｋは、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾け、マスク２から基板１へ露光光を斜めに照射する。本実施の形態では、光偏向素子２ｊ，２ｋとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子が用いられている。光偏向素子２ｊ，２ｋとして、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子を用いることにより、光偏向素子２ｊ，２ｋを透過する際の露光光の損失が少なく済む。図６（ａ）において、光偏向素子２ｊ，２ｋ上の矢印は、光偏向素子２ｊ，２ｋにより露光光が傾けられる方向を示している。
図６（ｂ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｊを透過してその進行方向が左斜め下方へ傾けられ、基板１に対して右斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面左側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面右側となる配向特性が付与される。
また、図６（ｃ）に示す様に、露光光照射装置３０から垂直に照射された露光光は、光偏向素子２ｋを透過してその進行方向が図面奥行き方向に斜め下方へ傾けられ、基板１に対して図面手前方向の斜め上方から照射される。従って、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は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面奥行き側となる配向特性が付与される。また、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と逆方向に沿う場合は、マスク２から基板１へ照射された露光光により、基板１の配向膜には、プレチルト方向が図面手前側となる配向特性が付与される。
露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子２ｊ，２ｋを、マスク２の下面に設けるので、マスク２から基板１へ露光光がそれぞれほぼ９０度異なる方向から斜めに同時に照射され、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ９０度異なる２種類の配向領域が同時に形成される。
以上説明した実施の形態によれば、露光光照射装置３０から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子２ｂ，２ｃ、または光偏向素子２ｄ，２ｅ、または光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ、または光偏向素子２ｊ，２ｋを、マスク２の上面又は下面に設け、マスク２から基板１へ露光光を斜めに照射することにより、露光光が通過する領域を大きく広げることなく、露光光を配向膜へ斜めに照射することができる。
さらに、露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾ける複数の種類の光偏向素子２ｂ，２ｃ、または光偏向素子２ｄ，２ｅ、または光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ、または光偏向素子２ｊ，２ｋを、マスク２の上面又は下面に設けることにより、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。
さらに、光偏向素子２ｂ，２ｃ、または光偏向素子２ｄ，２ｅ、または光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ、または光偏向素子２ｊ，２ｋとして、透過型ブレーズド回折格子を用いることにより、光偏向素子を透過する際の露光光の損失を少なくすることができる。
また、図３及び図４に示した実施の形態によれば、露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子２ｂ，２ｃ又は光偏向素子２ｄ，２ｅを、マスクの上面又は下面に設けることにより、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ１８０度異なる２種類の配向領域を同時に形成することができる。
また、図５に示した実施の形態によれば、露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾ける４種類の光偏向素子２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉを、マスクの下面に設けることにより、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種類の配向領域を同時に形成することができる。
また、図６に示した実施の形態によれば、露光光照射装置３０から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子２ｊ，２ｋを、マスクの下面に設けることにより、１つの基板上の配向膜に、プレチルト方向がほぼ９０度異なる２種類の配向領域を同時に形成することができる。
１ 基板
２ マスク
２ａ パターン
２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ 光偏向素子
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 第１平面鏡
３４ レンズ群
３５ シャッター
３６ 偏光子
３７ 凹面鏡
３８ 第２平面鏡
４０ 光源制御装置
４１ 電源
６０ ステージ駆動回路
７０ 主制御装置

Claims (12)

  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、
    前記露光光照射装置から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子を、マスクの上面又は下面に備え、マスクから基板へ露光光を斜めに照射することを特徴とする配向膜の露光装置。
  2. 複数の種類の光偏向素子を、マスクの上面又は下面に備え、各種類の光偏向素子は、前記露光光照射装置から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾け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. ２種類の光偏向素子を、マスクの下面に備え、各種類の光偏向素子は、前記露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾けることを特徴とする請求項２に記載の配向膜の露光装置。
  4. ４種類の光偏向素子を、マスクの下面に備え、各種類の光偏向素子は、前記露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾けることを特徴とする請求項２に記載の配向膜の露光装置。
  5. ２種類の光偏向素子を、マスクの下面に備え、各種類の光偏向素子は、前記露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾けることを特徴とする請求項２に記載の配向膜の露光装置。
  6. 前記光偏向素子は、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子であ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配向膜の露光装置。
  7. 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、
    露光光照射装置から照射された露光光を透過させて露光光の進行方向を傾ける光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設け、マスクから基板へ露光光を斜めに照射することを特徴とする配向膜の露光方法。
  8. 露光光照射装置から照射された露光光の進行方向をそれぞれ異なる方向へ傾ける複数の種類の光偏向素子を、マスクの上面又は下面に設けることを特徴とする請求項７に記載の配向膜の露光方法。
  9. 露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ１８０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けることを特徴とする請求項８に記載の配向膜の露光方法。
  10. 露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度ずつ異なる方向へ傾ける４種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けることを特徴とする請求項８に記載の配向膜の露光方法。
  11. 露光光照射装置から照射された露光光の進行方向を互いにほぼ９０度異なる方向へ傾ける２種類の光偏向素子を、マスクの下面に設けることを特徴とする請求項８に記載の配向膜の露光方法。
  12. 光偏向素子として、溝の断面形状が鋸歯状である透過型ブレーズド回折格子を用いることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の配向膜の露光方法。
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