JP2019211725A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】散乱光を被露光面に照射する光照射装置において、感光性材料の波長依存性に応じて、適正な波長の光を照射できるようにする。【解決手段】光照射装置は、被露光面に向けて散乱光を出射する光源部と、光源部から出射された光を透過させる光学フィルタを備え、光源部は、光学フィルタにおいて設定されている選択波長の短波長側の帯域をカットした光を出射する。【選択図】図１

Description

本発明は、感光性材料に特定波長の光を照射する光照射装置に関するものである。

感光性材料を露光する光照射装置は、光源の種類や光学系によって、平行光を照射するものと、散乱光を照射するものが知られている。平行光を照射する光照射装置は、指向性の高い光を出射する光源或いはコリメートレンズやコリメータミラーなどの光学系が必要になり、装置が高額化或いは大型化する問題がある。これに対して、散乱光を照射する光照射装置は、比較的安価且つコンパクト化が可能になる。

液晶パネルの光配向膜を得る光照射装置は、液晶パネルの大型化に伴って、広範囲な光照射領域が必要になることから、ロングアークの水銀ランプやメタルハライドランプなどの散乱光源を用いて、散乱光を被露光面に照射している。このような光照射装置は、楕円ミラーの内側にランプを収容し、楕円ミラーの光出射口に波長が３２０〜４５０ｎｍの光を透過する光学フィルタを配置すると共に、光学フィルタを透過した光を偏光にするワイヤーグリッドなどの偏光子を配置したものが知られている（下記特許文献１参照）。

特開２０１７−５３９１０号公報

光配向膜などの露光では、感光性材料の波長依存性によって、照射する光の波長を適正範囲に設定することが必要になる場合がある。このような場合には、光照射装置に用いられる光学フィルタには、透過する光の波長を比較的狭い帯域に特定するバンドパスフィルタが用いられている。

この際、散乱光を被露光面に照射する光照射装置は、バンドパスフィルタを透過する光の方向が様々な方向になる。バンドパスフィルタは、透過する光の方向が厚さ方向と平行の光に対して設定された選択波長が得られるようになっており、厚さ方向に対して斜めに透過する光に対しては、選択波長が短波長側にシフトする特性を有している。

このため、感光性材料の波長依存性に応じて、バンドパスフィルタの選択波長を適正に設定している場合であっても、散乱光を照射する場合には、大半の透過光がバンドパスフィルタの厚さ方向に対して斜めに透過することになるので、透過光の選択波長が設定された波長より短波長側にシフトすることになり、適正な露光状態が得られなくなる問題があった。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、散乱光を被露光面に照射する光照射装置において、感光性材料の波長依存性に応じて、適正な波長の光を照射できるようにすること、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
被露光面に向けて散乱光を出射する光源部と、該光源部から出射された光を透過させる光学フィルタを備え、前記光源部は、前記光学フィルタにおいて設定されている選択波長の短波長側の帯域をカットした光を出射することを特徴とする光照射装置。

従来の光照射装置を示した説明図である（（ａ）が側面図であり、（ｂ）がランプの正面図である）。 光学フィルタの波長選択特性を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置を示した説明図である（（ａ）が側面図であり、（ｂ）がランプの正面図である）。 （ａ）は光学フィルタの波長選択特性を示す図であり、（ｂ）が光源部から出射される光の波長特性を示す図であり、（ｃ）が光学フィルタを透過する光の波長特性を示す図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置の使用例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る光照射装置の他の使用例を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明を説明する（以下の図において、矢印Ｘ方向が走査方向を示しており、矢印Ｙ方向とＺ方向が互いに直交し且つ矢印Ｘ方向に直交する方向を示している。）。

図１は、従来の光照射装置を示している。この光照射装置Ｊ１は、リフレクタＪ２と、ランプＪ３と、光学フィルタＪ４と、偏光子（例えば、ワイヤーグリッド）Ｊ５を備えている。ランプＪ３は、ロングアークの水銀ランプなどであり、走査方向（図示Ｘ方向）に交差する方向（図示Ｙ方向）に延設されている長尺ランプであって、散乱光を放射している。リフレクタＪ２は、ランプＪ３を収容する楕円反射面を有しており、ランプＪ３から放射される光を反射して、図示省略した被露光面に向けて出射している。

光照射装置Ｊ１において、ランプＪ３から直接被露光面に向けて出射される光とリフレクタＪ２によって反射されて被露光面に向けて出射される光は、様々な角度で光学フィルタＪ４を透過する。特に、図１（ｂ）に示すように、ランプＪ３の長手方向に沿った平面内に出射される光は、リフレクタＪ２による反射方向の制限が無いので、ランプＪ３から放射される散乱光の出射角度で光学フィルタＪ４を透過することになる。

この際、光学フィルタＪ４の波長選択特性は、光学フィルタＪ４の厚さ方向と平行の光に対しては、図２のａで示す選択波長になるが、光学フィルタＪ４を斜めに透過する光に対して、その角度に応じて、図２のｂで示すように、選択波長が短波長側にシフトする。このため、ランプＪ３から放射される光の波長帯域がλ１，λ２，λ３を含む帯域であるとすると、光学フィルタＪ４をその厚さ方向に沿って透過した光の波長は、λ２，λ３に選択されているのに対して、光学フィルタＪ４を斜めに透過した光の波長は、λ１，λ２，λ３を含む波長帯域になり、光学フィルタＪ４において設定された選択波長より短波長側の波長λ１が透過することになる。

このような従来例によると、本来、光学フィルタＪ４の選択波長であるλ２，λ３の波長帯域の光を被露光面に照射すべきところ、被露光面に照射される光の大半がλ１，λ２，λ３の波長帯域になっており、設定された選択波長より短波長の光が大量に照射されることで、過露光の状態になって、適正な露光状態が得られない問題が生じる。

これに対して、図３に示した本発明の実施形態に係る光照射装置１は、光源部２と、光学フィルタ３と、偏光子（ワイヤーグリッドなど）４を備えている。図示の例は、被露光面が光配向膜の処理面となるもので、光学フィルタ３を透過した光を偏光にする偏光子４を備えているが、その他の用途で用いられる露光装置の場合には、偏光子４を適宜省略することができる。

この光照射装置１は、光源部２が被露光面に向けて散乱光を出射し、光源部２から出射された光が光学フィルタ３を透過して、特定の波長の光が被露光面に照射される。ここで、光学フィルタ３の波長選択特性は、前述した従来技術と同様であり、光学フィルタ３の厚さ方向と平行の光に対しては、図４（ａ）の図示ａで示す選択波長になるが、光学フィルタ３を斜めに透過する光に対して、その角度に応じて、図４（ａ）の図示ｂで示すように、選択波長が短波長側にシフトする。

これに対して、光源部２は、図４（ｂ）に示すように、光学フィルタ３において設定されている選択波長λ２，λ３の短波長側の帯域をカットした光が出射されている。このため、光源部２から出射される光の波長帯域は、波長λ１を含まない光となり、光学フィルタ３の波長選択特性が、光学フィルタ３を斜めに通過する光に対して短波長側にシフトしたとしても、光学フィルタ３を透過する全ての光の波長は、図４（ｃ）に示すように、λ２，λ３に選択されることになり、従来技術のような過露光の問題が生じない。

図３に示した実施形態においては、光照射装置１の光源部２は、従来技術と同様に、楕円反射面を有するリフレクタ２Ａと、リフレクタ２Ａ内に収容されるランプ２Ｂを備えている。ランプ２Ｂは、ロングアークの水銀ランプなどであって、走査方向（図示Ｘ方向）に交差する方向（図示Ｙ方向）に延設されている長尺ランプである。そして、このランプ２Ｂには、光学フィルタ３の選択波長の短波長側の帯域をカットする波長選択基材のコーティング層２Ｃが設けられている。

コーティング層２Ｃは、ランプ外表面に１層目として形成された酸化ジルコニウム膜と、２層目として形成された酸化ケイ素膜とから成る２層構造であり、光の透過率が、２００ｎｍ以下の波長域で２％以下であり、波長２５４ｎｍにいて７５％以上９５％以下であり、かつ２２０〜２３５ｎｍの波長域で５０％である。酸化ジルコニウム膜の膜厚は、適宜選択されるが、薄すぎると短波長側の光の透過が増大し、逆に厚すぎると２５４ｎｍの光の透過率が低下することから、３０〜８０ｎｍの範囲が望ましい。また酸化ケイ素膜の膜厚も同様に１０〜３０ｎｍ程度が望ましい。

このようなコーティング層２Ｃを設けることで、光源部２は、光学フィルタ３の選択波長より短波長側の波長λ１がカットされた光が出射されることになる。図３に示した実施形態ではランプ２Ｂのみにコーティング層２Ｃを設けているが、ランプ２Ｂにコーティング層２Ｃを設けることに加えて、リフレクタ２Ａの反射面に波長λ１を吸収するようなコーティング層を設けても良い。

図５及び図６は、光照射装置１の使用例を示している。図５に示す例では、被露光面を有するワークＷに対して、図示Ｘ方向に光源部２を移動しながら露光を行うに際して、光源部２が１本の長尺ランプからなり、これが走査方向と交差する方向（図示Ｙ方向）に延設されている。これに対して図６に示す例は、光源部２のランプが、走査方向（図示Ｘ方向）と同方向に延設される短尺ランプであり、走査方向と交差する方向に複数並列されている。

図５及び図６に示す例では、何れの例も光照射装置１は、拡散光をワークＷの被露光面に照射することになるが、被露光面に照射される光の波長は、光学フィルタ３の選択波長となって、従来技術のような過露光の問題を回避することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る光照射装置１は、散乱光を被露光面に照射するに際して、光学フィルタ３を透過する全ての光の波長を設定された選択波長にすることができる。これによって、露光対象の感光性材料の波長依存性に応じて、適正な波長の光で露光を行うことができる。特に、光配向膜の露光において、露光波長のばらつきを抑止することができ、高品質な光配向膜を得ることができる。

１：光照射装置，
２：光源部，２Ａ：リフレクタ，２Ｂ：ランプ，２Ｃ：コーティング層，
３：光学フィルタ，４：偏光子（ワイヤーグリッド），Ｗ：ワーク

Claims (5)

1. 被露光面に向けて散乱光を出射する光源部と、該光源部から出射された光を透過させる光学フィルタを備え、
   前記光源部は、前記光学フィルタにおいて設定されている選択波長の短波長側の帯域をカットした光を出射することを特徴とする光照射装置。
2. 前記光源部は、散乱光を放射するランプと、該ランプから放射された光を被露光面に向けて反射するリフレクタとを備え、
   前記ランプには、前記選択波長の短波長側の帯域をカットする波長選択基材がコーティングされていることを特徴とする請求項１記載の光照射装置。
3. 前記ランプは、走査方向と交差する方向に延設された長尺ランプであることを特徴とする請求項２記載の光照射装置。
4. 前記ランプは、走査方向と同方向に延設される短尺ランプであり、走査方向と交差する方向に複数並列されていることを特徴とする請求項２記載の光照射装置。
5. 前記光学フィルタを透過した光を偏光にする偏光子を備え、
   前記被露光面が光配向膜の処理面であることを特徴とする請求項１記載の光照射装置。

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