KR100509124B1

KR100509124B1 - 정렬용 노광 시스템, 광학 모듈, 광 정렬층 정렬 방법 및 액정 매질 정렬 방법

Info

Publication number: KR100509124B1
Application number: KR10-2000-7001197A
Authority: KR
Inventors: 웨인 엠. 기번스; 브라이언 피. 맥기니스
Original assignee: 엘시콘, 인코포레이티드
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2005-08-18
Also published as: WO1999008148A3; JP2001512850A; DE69829302T2; US6307609B1; KR20010022603A; JP3946441B2; DE69829302D1; DE69829302T3; EP1019780B1; EP1019780B2; EP1019780A2; WO1999008148A2

Abstract

본 발명은 액정을 정렬하기 위해 광으로 광 정렬 층을 노출시키는데 유용한 노광 시스템에 관계한다. 노광 시스템은 적어도 한 개의 광방사, 광방사를 부분적으로 시준하기 위한 장치, 광방사를 부분적으로 편광시키기 위한 장치, 편광도를 조절하기 위한 장치, 및 서로 연관된 기판과 방사를 이동시키기 위한 장치으로 구성된다. 다른 실시예들은 광방사를 부분적으로 필터링하기 위한 장치, 상기 광방사의 일부를 기판에 대해 경사각으로 입사하도록 하는 장치를 포함한다. 다른 실시예로는 노광 시스템을 이용하여 액정을 정렬하기 위한 새로운 광학 모듈 및 프로세스가 있다.

Description

정렬용 노광 시스템, 광학 모듈, 광 정렬층 정렬 방법 및 액정 매질 정렬 방법{OPTICAL EXPOSURE SYSTEM FOR ALIGNMENT, OPTICS MODULE, PROCESS FOR ALIGNING AN OPTICAL ALIGNMENT LAYER, AND PROCESS FOR GENERATING ALIGNMENT OF LIQUID CRYSTAL MEDIUM}

본 발명은 광학 정렬 층 및 액정을 광으로 정렬하기 위한 노광 시스템 및 광학 프로세스에 관한 것이다.

본 발명은 ARPA와의 협약 No. MDA972-93-2-0014에 의한 정부 지원에 의해 이루어졌다. 정부는 발명에 대해 특정한 권리를 갖는다.

액정 화합물은 자동차, 항공전자공학, 의료 장비, 시계, 휴대용 컴퓨터 및 데스크 탑 컴퓨터 모니터에 응용되는 것처럼 기계 제어장치에 응용하여 인간과 기계가 판독하기 쉬운 디스플레이 장치에 사용된다. 이런 제품 각각의 공통점은 중합 정렬 층으로 코팅된 두 기판 사이에 액정 층이 놓인 것이다. 중합 정렬 층은 전계가 없는 곳에서 액정 매질의 정렬 방향을 제어한다. 통상적으로 액정 매질의 정렬 방향은 중합체층이 옷감 또는 다른 섬유 물질로 버프되는(buffed) 물리적인 버핑(buffing) 과정에 의해 설정된다. 버프된 표면과 접촉하는 액정 층은 전형적으로 물리적인 버핑 방향과 평행하게 정렬된다.

다른 방안으로, 흡수 분자로 구성된 정렬 층은 Gibbons등에 의해 U.S. Patent No 5,032,009 and 4,974,941, "Process of Aligning and Realigning Liquid Crystal Media"에 개시된 바와 같이 액정 매질을 정렬하기 위해 편광에 노출될 수 있다.

디스플레이 장치가 있는 대부분의 액정 장치는, 예를 들어, 선택된 중합 정렬 층을 물리적으로 버핑함으로써 제어되는 유한한 프리틸트각(pre-tilt angle)을 갖는다. 그러한 층에 접촉하는 액정 분자는 기판에 정확하게 평행하지는 않지만 버핑 방향에 평행하도록 정렬된다. 액정 분자는 기판에서, 예를 들어, 약 2°내지 15°로 약간 경사지게 된다. 대부분의 디스플레이 장치의 최적의 성능을 위해 액정의 유한하고 일정한 프리틸트 각도가 바람직하다.

최근에 프리틸트가 있는 광학 정렬에 대해 편광을 사용하는 프로세스는 1996년 3월 29일에 출원된 미국특허출원 제08/624,942호에서 Gibbons 등에 의해 설명된다. 그러한 프로세스에 있어서, 물질은 편광된 방사원을 흡수한다. 다양한 광학 정렬 층의 여러가지 예가 Gibbons 등에 의해 설명된다. 층은 그 다음에 편광에 대하여 특정한 각으로 정렬되고, 정렬 층에 접촉한 액정의 정렬을 중재한다. 액정의 프리틸트는 자외선의 입사각을 제어하는 것에 의해 획득된다. 이것은 다중 노출 단계를 통해 대부분 획득된다.

프리틸트가 있는 액정을 배향하도록 정렬 물질을 편광에 노광하기 위해 편광을 이용하는 다른 프로세스는 Kobayashi 등의 유럽특허출원 EP 0742471에 개시되어 있다. Kobayashi 등은 두 단계, 즉 제1 노출 단계에 수직하는 성분을 포함하는 편광이 있는 제2 단계에서 선형으로 편광하는 광에 기판을 노출하는것을 고려했다. 상기 프로세스는 또한 프로세스의 일부로서 비편광의 사용을 청구한다. 마지막으로 Kobayashi 등은 선형 편광하는 광에 관한 더욱 일반적인 설명으로써 타원 편광된 광을 사용하는 것에 대한 가능성에 대해 논하였다. 상기 프로세스의 모든 면에서, 광 입사각은 광의 발산에 대해서는 고려하지 않고 결과적으로 단지 시준광의 경우만 다룬다. 그와 같이, 상기 공정에서 노광에 사용되는 임의의 광 시스템은 전 노출 영역에 걸쳐 고도로 시준되고 고도로 편광된 광을 발생시키는데 필요하다.

광범위한 지역에 편광을 전달할 수 있는 노광 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 또한 단일 노출 단계에서 액정 매질의 프리틸트를 포함하기 위한 노광 시스템과 프로세스에 대한 필요성이 존재한다. 이러한 목적들을 실현하기 위하여 발명가들은 편광 및 시준율은 노광 시스템에서 조절될 수 있으며, 노출 과정에서 중요한 역할을 하는 파라미터라는 것을 발견했다. 지금까지, 정렬 물질에 대한 노광 시스템은 고도로 편광되고 고도로 시준된 방사물을 획득하도록 설계되어왔다. 이러한 필요성들을 적적한 레벨로 제어하고, 개선된 성능과 새로운 노출 기하학적 배열을 달성는 것이 현재 가능하다.

여기에 개시된 컴포넌트들의 부분적 시준 및 부분적 편광을 사용하는 노광 시스템 및 프로세스는 완전히 편광되고 완전히 시준된 위 시스템에 대해 현저한 이점을 갖는다. 상기 노광 시스템은 생산 레벨의 노광 시스템으로서 유용하다.

도 1은 부분적으로 시준되고 부분적으로 편광된 방사를 하는 노광 시스템을 도시한 도면.

도 2는 수직 입사방식으로 기판을 노출시키기 위해 사용되는 광 시스템의 측면을 도시한 도면.

도 3은 경사 입사방식으로 기판을 노출시키기 위해 사용되는 광 시스템의 측면을 도시한 도면.

도 4는 수직 입사방식으로 기판을 노출시키기 위해 굴절 장치를 이용하는 광 시스템의 측면을 도시한 도면.

도 5는 부분 시준 각을 조절하기 위하여 시준판 구조(vane structure)를 이용하는 광 시스템의 전면을 도시한 도면.

도 6은 편광 각과 관계가 적은 경사입사 방식으로 노출시키기 위해 사용된 각도로 광 컴포넌트를 갖는 광 시스템의 측면을 도시한 도면.

도 7은 편광 각에 많이 관련된 경사입사 방식으로 노출시키기 위해 사용된 각도로 광 컴포넌트를 갖는 광 시스템의 측면을 도시한 도면.

도 8A는 단일 노광으로 경사 입사하는 방식으로 노출시키기 위해 사용된 각도로 광 컴포넌트를 갖는 광 시스템의 측면을 도시한 도면.

도 8B는 그것의 구조를 명확하게 하기 위하여 편광자의 전면을 도시한 도면.

도 9A는 본 발명의 광학 모듈을 위하여 연장된 밀봉체(enclosure)를 도시한 도면.

도 9B는 광학 모듈내에 놓인 광 소자들을 도시한 도면.

도 10은 노출 입사 각을 변화시키기 위한 수단을 갖는 노광 시스템을 도시한 도면.

부분적으로 편광되고 부분적으로 시준된 자외선으로 넓은 범위의 기판을 조사할 수 있는 효율적인 노광 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 본 발명의 또 다른 목적은 광 정렬 층을 광학적으로 정렬하기 위하여 부분적으로 시준되고 부분적으로 편광된 광을 사용하는 프로세스이고, 결과적으로, 액정은 광 정렬 층과 접촉해서 놓인다. 본 발명의 다른 특징은 단지 하나의 노출 단계로 액정의 프리틸트(pre-tilt)를 갖는 정렬을 생기게 하기 위한 프로세스이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 보다 작은 컴포넌트의 동일한 기능을 그 혼합물이 넓은 영역에서 수행하는 다수의 작은 컴포넌트들을 결합함으로써 넓은 기판 영역이 노출될 수 있음을 보여주는 것이다.

본 발명의 한가지 실시예는 적어도 한 개의 광방사원, 상기 광방사를 부분적으로 시준하기 위한 수단, 상기 광방사를 부분적으로 편광하기 위한 수단, 편광도를 조절하기 위한 수단 및 서로 관계하는 기판과 방사를 전달하기 위한 수단을 포함하는, 부분적으로 편광되고 부분적으로 시준된 광으로 기판을 정렬하기 위한 노광 시스템이다. 다른 실시예들은 또한 광방사를 부분적으로 필터링하기 위한 수단과 상기 기판에 대해 경사각으로 입사하는 상기 광방사의 일부를 위한 수단으로 구성된다. 다른 실시예들은 광을 시준하고 편광시키기 위한 새로운 광학 모듈, 및 노광 시스템을 사용하는 액정을 정렬하기 위한 새로운 프로세스를 포함한다.

여기에서 언급된 용어 "광학 정렬 층 (optical alignment layer)" 은 광방사에 노출되었을때 그것의 유전체 특성이 이방성으로 변화될 수 있는 임의의 층을 의미한다. 광학 정렬 층에 대한 다른 실시예는 전술한 Gibbons 등의 특허, Schadt 등에게 허여된 미국특허 제5,567,349호, Chigrinov 등에게 허여된 미국특허 제 5,389,698호에 개시되어 있다.

여기에 언급된 용어 "기판(substrate)"은 광학 정렬 층 또는 그것에 접속된 광학 정렬 층을 갖는 임의의 물질을 의미한다.

여기에 언급된 용어 "편광되지 않은 광 (unpolarized light)"은 전파 축에 대해 평균적 균일 분포를 하면서 무작위하게 변화하는 순간적 편광 상태를 갖는 광방사를 의미한다.

여기에 언급된 용어 "부분적으로 편광된 광(partially polarized light)"은 하나의 축이 직교축보다 더 높은 평균 세기를 포함하도록 두개의 중요한 직교 축을 따라 분포하며 무작위하게 변화하는 순간적 편광 상태를 갖는 광방사를 의미한다. 부분적으로 편광된 광의 직교축은 상술된 편광되지 않은 광인 약 1:1의 상태는 제외하고 1:100 내지 100:1의 상대적 강도의 범위를 갖는다. 바람직한 부분적으로 편광된 광은 약 2:1 내지 약 30:1 및 약 1:2 내지 약 1:30 의 비례 강도 범위이다.

위에 언급된 용어 "편광도(degree of polarization)"는 위에서 논했던것처럼 부분적으로 편광된 광의 두개의 중요한 직교 축사이에서의 상대적 강도의 측정치이다. 편광도는 양 축을 광학 빔 내의 지역 상태 및/또는 전체 빔을 통합하는것에 의해 획득된 평균 상태와 관련시킬 수 있다.

여기에 언급된 용어 "편광비(polarization ratio)"는 "편광도"과 같은 의미를 갖는다.

본 발명에서의 부분적으로 편광된 광의 사용은, 광의 편광 상태가 선형 또는 타원 편광에 의해 정의되지 않는다는 점에서, Kobayashi 등에 의해 설명된 프로세스와는 상이하다. 부분적으로 편광된 광은, 비간섭성 광원들을 사용하여, 선형 또는 타원형 편광보다 생성하는 것이 용이하다. 이는 비간섭성 광원들의 랜덤한 성질들과 연관된다. 비간섭성 광원들은 대부분의 노광 시스템에서 통상적으로 사용되는 아크(arc) 램프들 및 기타의 가스충전 램프와 같은 램프를 포함한다. 이러한 비간섭성 광원들로부터 선형 또는 타원 편광을 생성하는 것은 어렵고, 노광의 면적이 증가함에 따라 더 복잡하게 된다. 본 발명은, 그러한 광원들이 커버하는 광선 각도들의 범위 및 차원들을 고려하면 비간섭성 광원들로부터 생성하는 것이 보다 용이한, 부분적으로 편광된 광을 사용한다. 부분적으로 편광된 광을 사용하여 기판을 정렬함으로써, 처리량을 증가시키고 광 방사(optical radiation)를 보다 효과적으로 사용할 수 있다.

150 nm 내지 2000 nm의 파장범위에서 편광되지 않은 광을 발생하는 임의의 장치는 광방사원이다. 유용한 소스의 실시 예는 아크 램프, 백열 램프, 레이저, 및 가스충전 램프 등을 포함하며, 이에 제한되지는 않는다. 양호한 소스는 고광도의 선형 가스충전 램프이다. 다른 양호한 소스는 극초단파(예를 들어, Fusion UV Systems, Inc., Gaithersburg, MD에 의해 공급된 것들)에 의해 여기되는 가스충전 램프에 기초하는 램프들이 있다. 극초단파 여기는 램프의 스펙트럼 특성의 추가 조절을 위해 공급된다. 램프(마크 여기형과 마이크로웨이브 여기형 모두 포함)의 다른 실시예는 수은과 엑시머 벌브(bulb)(예를 들어, 크세논 염화물 및 코발트)이다.

여기에 언급된 용어 "부분적으로 시준된(partially collimated)"은 적어도 1 차원에 대해 약 5°이상 크게 발산하는 광을 의미한다. 광의 시준은 서로 다른 방향에 따라 달라질 수 있다. 양호한 광학 시스템은 1 차원에서는 약 5°이상 30°미만에서 발산하고 직교 차원에서는 매우 크게 발산하는 부분적으로 시준된 광을 생성한다. 부분 시준은 거울의 정렬, 반사 광학기구(예를 들어, 렌즈) 및 개구에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 광방사를 부분적으로 시준하는 양호한 장치는 곡선형 반사경, 개구, 시준판 및 굴절 광학기의 그룹으로부터 선택된다. 본 발명에서 양호한 시준기는 적어도 한개의 곡선형 반사경 및 적어도 한 개의 개구로 구성된다. 다른 양호한 시준기는 원통모양의 타원 반사경 및 선형 램프의 크기에 매치된 적어도 한 개의 개구로 구성된다. 이 실시예에서, 타원 반사경의 일부는 45°미만으로 다소 제한된 발산을 하며 또한 원통축에 수직면의 적어도 한 개의 개구에 의해 제한되는 광을 발생시킨다. 원통축에 평행하는 면에서, 광은 영향을 미치지 않는다.

다른 양호한 시준기는 시준판 구조(vane structure)이다. "시준판 구조"는 광을 부분적으로 시준하는 도구이다. 그것은 구조물의 광학 축 각도로 전파하는 광에 대해 개구로 작동한다. 그것은 1 또는 2차원에서 광을 부분적으로 시준한다. 1차원에서 시준판의 실시예는 정렬된 표면을 흡수하는 적어도 두 개의 박막의 어레이이고, 그래서 표면은 서로 평행하며 광의 소정의 광학 축에 수직이다. 광학 축에 대해 각도를 갖는 광은 시준판에 의해 부분적으로 흡수될 수 있다. 최대 각도는 간격과 시준판을 구성하는 표면의 길이에 의해 결정된다. 2차원 시준판 구조의 실시예는 면을 부분적으로 합하는 허니콤(honeycomb)이다. 허니콤 길이에 평행하게 전파하는 광은 투과되고, 광학 축을 정의한다. 광학 축 각도에 대해 각을 갖는 광은 흡수될 수 있다. 최대 각도는 시준판을 구성하는 허니콤의 크기와 허니콤의 길이에 의해 결정된다. 1 차원 시준판은 도 5에 도시되었고 실시예 8에서도 더 설명된다.

시준 각도는 서로 다른 방향에 따라 달라질 수 있다. 만약 광원을 시준하는것이 단지 1차원에서 조절된다면, 그때 다른 차원에서는 무기한으로 증가된다. 예를 들어, 선형 램프는 1 차원에서 원통형의 광에 의해 비교적 양호하게 시준된다. 직교 차원은 영향을 미치지 않는다. 그때 길이는 임의의 소정 노출 폭까지 증가될 수 있다. 기판이 선형 스캐닝과 결합될 때, 매우 넓은 영역이 균일하게 노출될 수 있다. 다중 노광 시스템에서, 시준 각도는 노출의 일부 또는 전체에 대해 다를 수 있다.

본 발명에서 부분적으로 시준된 광의 사용은 전에는 고려되지 않았었다. 광원의 고도 시준은 광학 정렬 층에서 좋은 정렬을 획득하기 위해 필수 조건인 것이다. 본 발명은 부분적으로 시준되어온 소스를 사용하는 우수하고 균일한 정렬의 예를 보여준다. 부분 시준과 부분 편광을 결합하는 것은 매우 넓은 영역들을 조사할 수 있는 노광 프로세스가 되게 한다. 이것은 특히 노출되고 있는 기판이 노광 영역하에서 스캔될때에 사실이다. 스캐닝은 또한 이동방향에 따라 노출을 평균화하고 매우 균일한 노출을 생성하는 이점을 가진다. 부분적으로 시준된 광을 사용하는 다른 특징은 노출의 균일성과 관계있다. 스캔 방향에 수직하는 차원에서의 낮은 정도의 시준은 광학 컴포넌트의 결함으로 인한, 노출 균일성의 불규칙을 최소화하는 그 차원을 따라 더 많은 확산 조명을 발생한다. 이것은 특히 소자의 어레이를 구성하는 컴포넌트들과 관련된다. 예를 들어, 에지를 따라 접촉하는 보다 작은 편광자들의 선형 어레이로 구성된 박막 편광자가, 시준된 광에 사용된다면, 에지 이음매들(seam)로 인한 불균일한 노출을 겪게 된다. 부분적으로 시준된 광은 이음매들의 이미지를 확산시켜 더욱 균일하게 조사할 수 있다.

부분 편광자는 편광되지 않은 광을 부분적으로 편광된 광으로 변환하거나, 또는 편광을 부분적으로 편광된 광으로 변환한다. 부분 편광자의 예는 박막 편광자, 편광 빔 스플리터(splitters), 브루스터(Brewster)의 각에서의 한 개 또는 그 이상의 면, 이방성 흡수 매질, 반사면 및 스캐터링 매질을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명에서 양호한 부분 편광자는 그것의 설계 각도 부근에서 동작되는 박막 편광자이다. 박막 편광자로부터 반사된 광은 투과된 광 만큼 크게 편광되지 않는다. 설계 각도와 다른 각도로 입사하는 광은 설계 각도로 입사하는 광보다 덜 편광된다. 확대되어 부분적으로 시준된 소스로부터의 광의 합은 반사 또는 투과에 의해서 단지 부분적으로 편광된다. 주어진 박막 편광자 설계에서, 편광도는 평균 입사광을 변화시키거나 또는 입사광의 발산을 변화시킴으로서 유한 범위에서 조절될 수 있다. 부분적으로 편광된 광방사를 발생시키는 광학 소자는 단독으로 또는 소망하는 편광도를 획득하기 위하여 조합하여 사용된다. 다중 노광 시스템에서, 편광도는 노광의 일부 또는 전체에 대해 상이할 수 있다.

본 발명가들은 발명 과정에서 사용된 편광도는 광 정렬 물질에 실질적으로 영향을 줄 수 있다는 사실을 발견해냈다. 따라서, 본 발명의 양호한 광 시스템은 편광도를 조절하기 위한 수단을 포함한다. 전술한 바와 같이, 편광도를 조절하기 위한 하나의 수단은 박막 편광자의 각을 조절하기 위한 것이다. 또한 노출 기하 구성은 편광도에 영향을 줄 수 있다. 경사각의 노출 기하 구성에서, 편광자의 방향은 평균 편광도를 결정할 수 있다. 이것은 다음에 요약된다. 장축과 단축에 의해 정의된 크기를 가지며, 단축이 경사 노광각에 대한 입사 평면에 있는 광빔을 고려한다. 단축을 따르는 빔의 상이한 부분들은 다른 편광도가 되게 하는 편광자에서 서로 다른 입사각을 갖는다. 장축을 따르는 빔의 발산은 경사 노광각에 대해 단축을 따라 강도 변화가 되게 한다. 도 6 및 7에서 위치 A로 정의된 상승(leading) 모서리는 위치 B보다 더 높은 강도를 나타낸다. 주어진 시스템에서 두 개의 다른 각은 도 6 및 도 7 에서 도시되고 차이점 또한 그 실시예에서 더 설명된다. 결과적으로, 소정 크기의 편광자의 각에 대하여, 편광자의 방향은 경사 노광 각에 대해 두 가지 다른 평균 편광도를 이끌어낸다.

광학 빔의 단축을 따르는 편광도의 변화는 노출 프로세스에서 중요한 결과를 갖는다.

광 정렬 물질의 광기폭(photoinitiate) 반응은 편광도를 점차 감소시키는 노출 빔에 들어가는 첫번째 물질처럼 높은 편광도에 노출되는 조건에 유리하다. 결과적으로 편광도의 조절은 로컬 및 평균 노출 프로세스에 중요한 특징일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 편광자의 입사면에서 광학 컴포넌트를 가로지른 위치(transverse position)에서의 편광도를 조절하는 것이다. 광을 가로질러 옮기고 광학 시스템을 통과한 광의 평균 콘(cone)에 영향을 미치는 것이 가능하다. 이 콘 내에서 에너지를 분배하는것은 편광자로의 유효한 입사각을 변화시킬 수 있고, 결과적으로 로컬 및 평균 편광비에 영향을 미친다. 그러므로 가로지른 위치를 조절하는것은 주어진 광학 구성에 대한 편광도를 조절하게 하여, 에너지 수율과 편광도를 최적화하기 위해 사용될 수 있다.

기판 상에 입사하는 광방사는 스펙트럼 필터에 의해 제한된 스펙트럼 내용을 갖는다. 필터의 실시예로는 다이크로익(dichroic) 박막 유전체 반사기, 흡수 글라스, 흡수 염료, 프리즘, 회절 격자 및 브래그(Bragg) 반사경이 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 여과법(filteration)은 고유한 것이고 또는 광원의 일부로 포함된다. 바람직한 필터로는 투명 기판 상의 다이크로익 박막 반사경이 있다. 다른 양호한 필터는 흡수 글라스가 있다. 더군다나, 광방사의 부분 필터링은 시스템의 다른 광학 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 편광자 및 반사 또는 투과 광학기는 그것의 스펙트럼에 의존하는 광방사를 종종 반사, 투과, 및/또는 흡수한다. 따라서, 만약 다른 컴포넌트들이 필요없는 파장 성분을 완전히 여과시키지 못하면, 부가적으로 필터링 장치를 노광 시스템에 삽입할 필요는 없다.

본 발명의 광학 시스템은 기판 표면의 법선에 대해 특정한 각도에서 광방사를 전달한다. 한 가지 예는 편광자 표면이 기판의 표면에 대해 경사각만큼 떨어져 있는 박막 편광자로부터 반사된 방사로 기판을 노출시킨다. 다른 예로는 미터 표면이 기판 표면에 대해 경사각만큼 떨어져 있는 반사경으로부터 반사된 방사로 기판을 노출시키는것이다. 바람직한 입사각은 10°내지 45°사이다.

광방사에 관련된 기판을 수송하는 수단은 노광 영역이 기판 크기보다 작게 되도록 한다. 완벽한 스캔(scan)은 기판을 균일하게 노출시킨다. 한가지 예가 기판을 지지하고 선형 램프로 구성된 광학 보조시스템에 대하여 일정한 속도로 이동하는 선형(linear) 병진 단계이다. 기판을 스캐닝하는 특징은 균일한 노광에 관련된다. 스캔 방향에 평행한 비균일한 광의 조사는 균일한 노출이 되게 하는 차원을 따라 평균내어진다. 본 발명의 특징은 부분적으로 시준되고 부분적으로 편광된 광을 허용하기 때문에, 이러한 특성은 기판의 조명 면적에 걸쳐 항상 일정하기를 기대하지 않는다. 스캐닝은 스캔 방향에 따라 이러한 비균일한 특성들을 평균내고 균일한 노광을 달성한다. 이 연구의 다른 이점은 연속하는 이동 조립 라인과 호환된다는 것이다.

넓은 영역에서의 노광을 얻기 위해, 넓은 면적, 편광자, 시준 광학 장치 (예를들어, 렌즈, 곡선형 거울) 및 광을 다시 보내기 위한 장치 (예를 들어, 평면거울)가 필요하다. 본 발명의 한가지 특징은 이런한 넓은 면적 구성 요소를 만들기 위하여 작은 구성 요소들이 배열과 결합할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 4개의 작은 3" X 4" 박막 편광자를 사용함으로써, 12" X 4"의 큰 편광자를 만든다. 따라서, 12" 기판은 보다 작은 컴포넌트 편광자를 사용하여 노출할 수 있다. 소스, 시준 광학 장치, 및 광을 다시 보내기 위한 광학 장치에 대해서도 유사한 설명이 행해질 수 있다. 예를 들어, 단일 램프 두께보다 훨씬 큰 두께를 갖는 기판은 장축에 나란히 배열된 두개 또는 그 이상의 선형 램프로 구성되는 노광 시스템을 사용하여 광학적으로 정렬될 수 있다. 장축을 따르는 광의 발산은 램프들을 분리시키는 것보다 더욱 균일한 노출을 제공할 것이다. 적당한 길이의 개구경을 갖는 반사경, 편광자 및 필터의 선형 배열은 총 결합된 램프의 길이와 매치시키기 위하여 스케일된다.

본 발명의 어떤 실시예는 정렬 및 프리틸트(pretilt)를 발생하기 위하여 2번 또는 그 이상의 노출이 수행된다. 예를 들어, 단일 노출 시스템의 편광비가 충분하지 않은 경우에 바람직하다. 이러한 경우에, 광학 시스템은 정렬 및 프리틸트를 발생시키는 다중 노광 시스템으로 구성된다. 예를 들어, 광학 정렬 물질로 코팅된 기판은 정렬 방향을 발생하기 위해 거의 수직 입사로 부분적으로 편광되고 부분적으로 시준된 광으로 첫번째로 노출된다. 이것에 후속하여 프리틸트를 발생하기 위해 경사 입사로 부분적으로 시준되고 부분적으로 편광된 광의 노출이 따른다.

예를들어, 둘 또는 그 이상의 노광 시스템은 선형 자동중계 메카니즘의 경로를 따라서 배열될 수 있다. 각 노광 시스템은 완벽한 노광 프로세스에 필요한 노출의 종류를 제공하기 위하여 개별적으로 조정될 수 있다. 유사한 방식으로, 조립 라인의 작업량을 증가시키기 위하여 다중 노광 시스템을 배열할 수 있다.

긴 램프 축과 스캔 방향을 따른 노광 시스템의 조합은 높은 작업량을 갖는 큰 기판을 광학 정렬하기 위하여 필요한 스케일링을 제공한다.

노광 시스템의 편광 상태 및/또는 노광 시스템들의 광 에너지가 서로 다르고, 및/또는 기판들이 각각 다음의 노광에서의 입사광 방사에 비례하여 회전되는 것이 종종 필요하다. 이러한 경우 노광은 다양한 노광 시스템의 출력을 오버래핑(overlapping)하여 동시에 수행하거나, 또는 시간 및/또는 공간상으로 하나의 노광을 다른 노광이 후속하게 함으로써 연속적으로 행해진다. 양호한 실시예는 모든 노광 시스템에 대해 노광 시스템으로부터 다중 출력하에서 기판을 작동시키는 공통 수송 메커니즘을 사용한다.

임의의 방향으로 기판을 회전시키는 능력은 편광 방향 및/또는 기판에 관계된 광방사 전파의 방향을 변화시키기 위하여 사용된다. 바람직한 회전의 방향은 기판의 수평면의 축(극방향)이다. 다른 바람직한 회전의 방향은 기판에 수직한 방향(방위각 방향)이다. 또 다른 바람직한 회전의 방향은 극 회전과과 방위각 회전 방향의 합성방향이다. 이 프로세스는 다중 노출이 요구될 때 정렬 및 프리틸트를 발생시킬때 유용하다.

부분적으로 편광되고 부분적으로 시준된 광으로 기판을 정렬하기 위한 양호한 노광 시스템을 구성하는데 있어서: 장축을 갖는 적어도 하나의 광방사원; 상기 광방사를 부분적으로 시준하고 부분적으로 편광하는 장치를 포함하며, 이것은 : 소스의 장축에 평행하고 초점에 광방사를 하기 위한 거리에 위치하며, 장축을 갖는 원통형 타원경; 초점과 소스의 장축을 따라 위치하며, 소스를 향하거나 떨어진 면과 장축을 갖는 제1 개구; 소스로부터 떨어져 있는 제1 개구의 면을 따르고 반사광과 투과광을 생성하는 박막 편광자에서 지정된 설계 각에 대응하는 각에 위치한 소스를 향하거나 떨어져 있는 면과 지정된 설계각을 가지는 박막 편광자; 소스로부터 떨어져 있는 박막 편광자 어레이의 면을 따르고, 제1 개구의 장축을 따르며, 제1 개구에 평행하게 위치한 소스로부터 멀리 떨어져 있거나 향해 있는 면과 장축을 갖는 제2 개구; 상기 광방사를 부분적으로 필터링하기 위한 수단으로 소스로부터 떨어져 있는 제2 개구의 면을 따르고 평행한 위치에 있는 소스로부터 떨어져 있고 소스를 향하는 면을 갖는 필터; 부분적으로 시준되고 부분적으로 편광된 광방사에 관련한 기판을 이동시키기 위한 수단은 소스로부터 떨어져 있는 필터의 면을 따르고 평행하게 위치하여 기판을 홀딩하기 위해 소스와 마주보고 있는 기판이 있는 이동 스테이지를 포함한 장치를 포함한다. 이러한 시스템은 도 1에 도시되어 있으며, 실시예에서 더 설명된다.

다른 양호한 노광 시스템은 기판으로 투과된 광의 입사각을 생성하기 위하여 기판위로 박막 편광자로 투과된 광을 반사하는 위치에 있는, 필터와 제2 개구경 사이에 위치한 소스를 향하는 반사 표면을 갖는 반사경을 포함한다. 그러한 시스템은 도 3 에 도시되어 있고 또한 실시예에서도 설명된다.

다른 양호한 노광 시스템은 투과광이 각도를 갖고 기판에 충돌하도록 하는 광학 컴포넌트의 구성을 포함한다. 이 각은 약 0°내지 89°사이에서 조절된다. 다른 양호한 노광 시스템은 편광자의 각도가 편광도를 조절하도록 하는 광학 구성을 포함한다.

본 발명의 다른 양호한 실시예는 편광도를 조절하기 위해 편광자의 방향을 선택하는 것을 포함한다.

다른 양호한 노광 시스템은 편광자의 입사면의 광학 컴포넌트의 가로 위치가 편광도를 조절하도록 하는 구성을 포함한다. 다른 양호한 노광 시스템은 도 6 에 비교했던 것처럼 빔에 직교하여 회전하는 편광자로 전송되도록 동작되는 적어도 한 개의 박막 편광자를 포함한다. 편광자의 어레이로 구성되는 이러한 시스템은 도 8A 및 8B에 보여지며, 도 1 의 시스템과 유사하게 단일 노출 단계로 기판을 노출시키는데 사용될 수 있다.

다른 양호한 노광 시스템에서는 부분적으로 시준되고 부분적으로 편광된 광을 생성하기 위한 수단이 장방형 지지 프레임을 포함하는 편광자 어레이, 일정하게 거리를 두고 직교하여 놓이며 지지 프레임의 폭에 직교하고 평행하게 놓여진 두 개 또는 그이상의 흡수면의 어레이, 연속적인 면의 상단부터 하단까지 각을 가지고 면 사이의 공간을 가로지르는 흡수면들 사이에 놓여진 두 개 또는 그 이상의 박막 편광자의 배열을 포함하며, 흡수면들 사이의 공간은 설계각 주변에 박막 편광자가 놓이도록 된다. 편광자 어레이는 도 8B에 도시되어 있다.

가장 양호한 노광 시스템은 장축을 갖는 광원 및 광원의 장축에 평행하게 위치한 원통형 반사경과 함께, 도 9A 및 9B에 도시된 광학 모듈로 구성된다. 광학 모듈은 상기 광방사를 부분적으로 시준하고 부분적으로 편광시키기 위한 수단, 상기 광방사를 부분적으로 필터링하기 위한 수단 및 편광도를 조절하기 위한 수단을 제공한다. 광학 모듈은 장방형의 밀봉체일 수 있으며, 이것은 플레이트의 중심 주위에 있는 연장된(elongate) 개구를 가지며 밀봉체의 길이 방향에 평행한 상단 이동가능 개구 플레이트(top movable aperture plate)(3), 플레이트의 중심 주위에 연장된 개구를 가지며 밀봉체의 길이 방향에 평행한 하단 이동가능 개구 플레이트(bottom movable aperture plate)(5), 플레이트 주변에 하나 이상의 가로질러 위치한 개구(19)와 플레이트의 상단 사분면의 중심에서 벗어난 위치에 있는 피봇 개구(20) 및 피봇 개구상에 라인 피봇팅에 의해 정의된 플레이트의 대향 하단 사분면의 중심에서 벗어난 위치에 있는 아크 개구(arcing aperture)(21)를 갖는 전면 플레이트(17), 및 전면 플레이트와 일치되게 피봇 개구 및 아크 개구를 갖는 후면 플레이트(18)로 구성된다. 측면 플레이트(도시되지 않음)는 전면 및 후면 플레이트에 접속된다. 장방형 밀봉체내에는, 도 9에 도시되어 있는 설치된 광학 소자들이 있으며 전면 및 후면 플레이트의 피봇 개구에 의해 지지되는 피봇 핀(24), 피봇 핀의 반대쪽 단부에서 개구 장방형 프레임에 연결되고 아크 개구에 걸려지는 개구 장방형 프레임 내에 장착된 하나 이상의 박막 편광자(4), 하단 개구 플레이트에 평행하게 장착되며 개구부를 덮는 하나 이상의 필터 플레이트(16)를 포함하며; 피봇 개구의 위치는 박막 편광자들이 상단 플레이트 개구 아래 중심에 위치하고 아크 개구가 지정된 설계각으로 박막 편광자의 중심근처에 위치하도록 되며, 박막 편광자의 각을 조절하기 위해 아크 개구가 사용될 수 있으며, 광방사원에 대한 연장 밀봉체의 위치를 조절하기 위해 가로질러 위치한 개구가 사용될 수 있다. 박막 편광자의 방향은 전면 및 후면 플레이트의 방향을 역으로 하는 것에 의해 변경될 수 있다.

전술된 바와 같이, 광학 모듈은 편광도를 조절하기 위한 수단; 피봇과 아크 개구 및 편광자의 각을 조절하기 위한 핀; 편광자의 방향을 조절하기 위한 전면 및 후면 플레이트의 피봇과 아크 개구의 위치; 및 광학 소스에 관계된 광학 모듈이 부가된 개구를 이용함으로써 광학 빔에 대한 광학 컴포넌트의 가로지른 위치를 조절하기 위해 횡당 위치 개구를 제공한다.

다른 실시예로 부분적으로 편광된 광에 광학 정렬 층을 노출시키는 것을 포함하는 광학 정렬 층을 정렬하기 위한 프로세스가 있으며, 부분적으로 편광된 광은 상기 정렬 층에 의해 흡수되며, 노출된 정렬층은 이방성 유전체의 특성을 갖는다. 양호한 프로세스에서, 부분적으로 편광된 광은 또한 부분적으로 시준된다. 또한 양호한 프로세스에서, 편광도는 조절될 수 있다.

다른 실시예는 광학 정렬 층을 부분적으로 편광된 광에 노출하는 것을 포함하는 광학 정렬 층의 표면에 인접한 액정 매질의 정렬을 생성하기 위한 프로세스이며, 부분적으로 편광된 광은 상기 정렬 층에 의해 흡수되며, 광학 정렬 층에 액정 매질을 적용한다. 양호한 프로세스에서 부분적으로 편광된 광은 또한 부분적으로 시준된다. 다른 양호한 프로세스에서 부분적으로 편광되고, 부분적으로 시준된 광은 조절된 편광도를 갖는다. 다른 양호한 프로세스는 액정 매질이, 일단 광학 정렬층에 접촉하면 액정 매질의 등방점 이상에서 가열되고, 그것의 등방점 이하에서 냉각되는 단계를 포함한다. 다른 양호한 프로세스는 노출된 정렬 층이 액정 매질에 접촉하기 전에 가열되고 냉각되는 단계를 포함한다. 다른 양호한 프로세스는 경사각에서 부분적으로 편광된 광으로 광학 정렬 층을 노출시키는 것과 광학 정렬 층의 표면에 대하여 상기 액정 매질의 프리틸트 각을 유도하는 노출된 정렬 층을 포함한다. 다른 양호한 프로세스는 부분적으로 편광된 광에 두번의 노출을 하는 광학 정렬 층을 노출시키는 것을 포함하며, 여기에서 두 번의 노출에서 광학 정렬 층의 표면에 수직하는 상대적인 회전은 0°보다는 크고 360°보다는 작은 각이다. 이러한 프로세스는 다음의 실시예들에서 예시된다. 감광성 폴리이미드(polyimide) OptoAlign^TMM-2000(Elsicon Incorporated Wilmington, DE 19810)은 실시예들에서 이용된다.

제1실시예

이 실시예는 단일 노출로 프리틸트를 갖는 액정을 광학적으로 정렬하기 위해 부분적으로 편광된 광을 사용하는 본 발명의 노광 시스템을 설명한다.

노광 시스템은 도 1에 도시되어 있다. 광방사원은 자외선, 즉 극초단파 소스(Fusion UV Systems, Inc., Gaithersburg, MD)에 의해 여기된 10" 선형 가스충전 램프(1)이다. 광방사는 원통형 타원경(2)에 의해 모아진다. 1.5" x 10"의 제1 개구(3)는 램프의 초점(focus)근처에 위치한다. 4" x 12"의 박막 편광자(4)는 4개의 4" x 3" 박막 편광자들(CVI, Albuquerque, New Mexico)의 선형 어레이로 구성되며, 개구 뒤에 그것의 설계 각(68°)으로 위치한다. 편광자로부터 반사된 광선들은 편광자뒤에 위치한 1.5" x 8"의 제2 개구(5)를 통해 통과된다. 원통형 반사경 및 두 개의 개구들은 스캔 방향을 따르는 차원에서 약 10-15°의 발산을 갖고 스캔 방향(약 30-45°)에 수직하는 방향에서의 램프의 발산에 대해 약간의 영향을 주는 부분적으로 시준된 광을 생성한다. 흡수 유리판(6)은 270nm(nm)보다 짧은 파장범위를 갖는 방사의 전송을 차단한다. 기판(광학 정렬 층으로 코팅됨)(7)은 직선 이동 단계(13)(Aerotech, Pittsburgh, PA)의 일정한 속도로 램프의 장축에 직교하는 축을 따라 스캔된다. 제2 개구를 통해 통과하는 광은 계획대로 기판에 44°로 입사한다. 스캔 방향에 평행하게 편광된 광의 스캔 방향에 직교하도록 편광된 광에 대한 편광비는 스캔 방향에 평행하는 전체 개구에 걸쳐 통합한후에 계획대로 1:2 로 측정된다.

노광 시스템을 사용하기 위해, 감광성 폴리이미드가 있는 기판들은 약 100 Joules/cm²의 총 에너지 밀도에 노출된다. 램프의 스캔 속도 및 파워는 기판위에 광학 정렬 물질을 충분하게 노출시키고, 정렬 물질에 접촉하도록 놓인 액정의 정렬을 일으키기 위한 소정의 에너지 밀도를 제공하도록 선택된다.

노출 후에, 기판들은 광학적으로 발생된 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 약 4 마이크론(microns)이다. 셀은 결과적으로 네 마틱(nematic) 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 예상했던 바와 같이, 액정은 프리틸트가 있는 뒤틀린(twisted) 네마틱상태의 방향으로 정렬되는 것으로 관찰된다. 액정의 등방점(95℃에서 30분 동안) 이상에서 액정 셀을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다. 프리틸트는 Baur 등(Physics Letters, Vol. 56A, March 8, 1976)의 크리스탈 회전 방법을 사용하는 것에 의해 증명된다.

제2실시예

이 실시예는 프리틸트없는 광학 정렬을 생성하기 위해 부분적으로 편광된 광을 사용하는 노광 시스템을 설명한다.

이 실시예의 노광 시스템은 도 2에 도시된다. 제1실시예에서 선형 가스충전 램프(1) 및 원통형 타원경(2)으로 구성된 램프 시스템은 램프의 초점 근처에 위치한 1.5" x 10"의 제1 개구(3)와 결합된다. 제1실시예의 박막 편광자(4)는 개구 후방에 설계 각(68°)으로 위치한다. 편광자를 통해 투과된 광은 편광자 후방에 놓인 1.5" x 8"의 제2 개구(5)를 통해 통과된다. 원통형 반사경 및 두 개의 개구들은 스캔 방향을 따르는 차원에서 약 10-15°로 발산하고 스캔 방향(약 30-45°)에 수직하는 방향으로 램프의 발산에 약간의 영향을 주는 부분적으로 시준된 광을 생성한다. 흡수 유리판(6)은 270 nm보다 더 짧은 파장 범위를 갖는 방사 전송을 차단한다. 감광성 폴리이미드 정렬 층을 갖는 기판(7)은, 일정한 속도의 직선 이동 스테이지(13)를 갖는 램프의 장축에 직교하는 축을 따라 스캔된다. 제2 개구를 통해 통과한 광은 정해진대로 기판에 수직 입사를 한다. 스캔 방향에 평행하게 편광된 광의 스캔 방향에 직교하도록 편광된 광에 대한 편광비는 스캔 방향에 평행한 전체 개구에 걸쳐 통합한 후에 약 8:1로 측정된다.

위의 노광 시스템을 사용하기 위해, 감광성 폴리이미드가 있는 기판은 약 100 Joules/cm²의 총 에너지 밀도로 노출된다. 램프의 스캔 속도 및 파워는 기판위에 광학 정렬 물질을 충분하게 노출시키고, 정렬 물질에 접촉하도록 놓인 액정의 정렬을 일으키기 위한 소정의 에너지 밀도를 제공하도록 선택된다.

노출 후에, 기판은 광학적으로 발생된 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 약 4 마이크론이다. 셀은 결과적으로 네마틱 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 액정 등방점(95℃에서 30분 동안)이상으로 액정을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다. 예상했던 바와 같이, 액정은 플리틸트없는 비틀린 네마틱 방향으로 정렬하기 위해 관찰된다.

제3실시예

이 실시예는 경사 입사로 노출하기 위한 도 3의 노광 시스템과 결합된 제2실시예의 노광 시스템을 설명한다. 이 이중 노출 프로세스는 프리틸트가 있는 액정을 광학적으로 정렬하기 위해 사용되며, 편광비를 증가시키기 위한 거울의 편광 효과를 설명한다.

감광성 폴리이미드 정렬 층을 갖는 기판들은, 제2실시예에서 상술된 시스템에 의해 첫번째로 노출된다. 그때 기판은 기계적 스테이지(15)로 기판의 면에 수직하여 90°회전한다. 그때 기판은 도 3의 노광 시스템에 의해 두번째로 노출된다. 제1실시예의 램프 시스템(1 및 2)은 램프의 초점 근처에 위치한 1.5" x 10"의 제1 개구(3)와 결합된다. 원통형 반사경과 두 개의 개구들은 스캔 방향을 따르는 차원에서 약 10-15°의 발산을 하고 스캔 방향(약 30-45°)에 수직하는 방향에서 램프의 발산에 약간의 영향을 주는 부분적으로 시준돤 광을 생성한다. 제1실시예의 박막 편광자(4)는 개구 후방에 그것의 설계각(68°)으로 위치한다. 편광자를 통해 투과된 광은 편광자 후방에 위치한 1.5" x 8"의 제2 개구를 통해 통과된다. 알루미늄으로 코팅된 알루미늄 기판으로 구성되는 거울(8)(Fusion Systems, Gaithersburg, MD)은 68°의 경사각으로 제2 개구 후방에 위치한다. 거울은 또한 약 11:1의 각에서 광방사의 편광비를 증가시키기 위해 작동된다. 기판(7)은 직선 이동 스테이지(13)에서 일정한 속도로 램프의 장축에 직교하는 축을 따라 스캔된다. 거울(8)로부터 반사되는 광은 코팅된 기판위에 정해진대로 44°로 입사한다.

노광 시스템을 사용하기 위해, 감광성 폴리이미드가 있는 기판은 약 100 Joules/cm²의 총 에너지 밀도로 노출된다. 제1과 제2 노출 사이의 노출에너지의 상대적 비율은 4:1이다. 램프의 스캔 속도 및 파워는 기판위에 광학 정렬 물질을 충분하게 노출시키고, 정렬 물질에 접촉하도록 놓인 액정의 정렬을 일으키기 위한 소정의 에너지 밀도를 제공하도록 선택된다.

노출 후에, 기판은 광학적으로 발생된 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 약 4 마이크론이다. 셀은 결과적으로 네마틱 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 예상했던 바와 같이, 액정을 프리틸트로 비틀린 네마틱 방향으로 정렬하는 것이 관찰된다. 액정 등방점(95℃에서 30분 동안)이상에서 액정 셀을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다. 프리틸트는 크리스탈 회전 방법을 사용하는 것에 의해 입증된다.

제4실시예

이 실시예는 도 3의 것과 결합된 제2실시예의 노광 시스템이 프리틸트로 액정을 광학적으로 정렬하는 방법을 설명한다.

도 3의 노광 시스템이 있는 제1 노출과 도 2의 노광 시스템이 있는 제2 노출을 제외하고 제3실시예가 반복된다.

제1 및 제2 노출 사이의 노광 에너지의 상대적 비율은 1:4이다. 노출 후에, 기판은 광학적으로 발생된 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 4마이크론의 차수이다. 셀은 결과적으로 네마틱 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 예상했던 바와 같이, 액정은 프리틸트로 비틀린 네마틱 방향으로 정렬하는 것이 관찰된다. 액정 등방점(95℃에서 30분 동안) 이상에서 액정 셀을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다. 프리틸트는 크리스탈 회전 방법을 사용하는 것에 의해 입증된다.

제5실시예

이 실시예는 프리틸트가 있는 광학 정렬을 생성하는 경사 입사하는 두 보출을 사용하는 노광 시스템을 설명한다.

감광성 폴리이미드 정렬 층을 갖는 기판은 도 3에 상술된 시스템에 의해 첫번째로 노출된다. 그때 기판들은 기계적 스테이지(15)가 있는 기판의 수직하는 평면에서 90°회전된다. 기판은 동일 시스템에 의해 두번째로 노출된다. 총 노출 에너지 밀도는 약 100 Joules/cm²이다. 제1 및 제2 노출 사이의 노출 에너지의 상대적 비율은 4:1이다. 노출 후에, 기판은 광학적으로 발생한 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 약 4마이크론이다. 셀은 결과적으로 네마틱 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 예상했던 바와 같이, 액정을 프리틸트로 비틀린 네마틱 방향으로 정렬하는 것이 관찰된다. 액정 등방점(95℃에서 30분 동안)이상에서 액정 셀을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다. 프리틸트는 크리스탈 회전 방법을 사용하는 것에 의해 입증된다.

제6실시예

이 실시예는 경사 입사에서 두번의 노출을 이용하여 프리틸트가 있는 광학 정렬을 발생시키는 노광 시스템을 설명한다.

감광성 폴리이미드 정렬 층이 있는 기판은 도 3에 상술된 시스템에 의해 첫번째로 노출된다. 그 다음에 기판들은 기계적 스테이지(15)가 있는 기판의 평면에 수직하여 90°회전된다. 기판은 동일 시스템에 의해 두번째 노출된다. 제1 및 제2 노출 사이의 노출 에너지의 상대적 비율은 1:4이다. 총 이중 노출 에너지 밀도는 약 100 Joules/cm²이다. 노출 후에, 기판은 광학적으로 발생한 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 약 4마이크론이다. 셀은 결과적으로 네마틱 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 예상했던 바와 같이, 액정을 프리틸트로 비틀린 네마틱 방향으로 정렬하는 것이 관찰된다. 액정 등방점(95℃에서 30분 동안) 이상에서 액정 셀을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다. 프리틸트는 크리스탈 회전 방법을 사용하는 것에 의해 입증된다.

제7실시예

이 실시예는 본 발명에서 노출된 광학 정렬층의 유전체 특성을 변화시키기 위해 사용된 노광 장비를 설명한다.

본 실시예의 노광 시스템은 도 4에 도시되어 있다. 제1실시예의 램프 시스템(1과 2)은 램프의 초점 근처에 위치한 2" x 2"의 제1 개구(9)와 결합되어 있다. 개구(9) 바로 뒤에 2개의 2" x 2" 융화된 플라노-컨벡스 실리카(plano-convex silica) 원통형 렌즈들(10)(Newport Optics, Irvine, CA)은 80nm의 라인 초점 길이를 발생하도록 서로 접촉하여 위치해 있다. 렌즈의 라인 초점는 가스충전 램프의 직선축에 평행하다. 이것은 그것의 설계각 68°에서 단일의 4" x 3" 박막편광자(11)(CVI, Albuquerque, NM)가 후속한다. 1" x 3"의 개구(12)는 편광자 후방에 놓인다. 개구(9), 원통형 렌즈들(10), 및 개구(12)는 스캔에 평행한 방향으로 약 10°발산하는 광방사를 모으고 부분적으로 시준하는 기능을 한다.

감광성 폴리이미드 정렬 층이 있는 기판들은 이 시스템에 의해 노출된다. 약 100 Joules/cm²의 총 노출 에너지 밀도가 사용된다. 램프의 스캔 속도 및 파워는 기판위에 광학 정렬 물질을 충분하게 노출시키고, 정렬 물질에 접촉하도록 놓인 액정의 정렬을 일으키기 위한 소정의 에너지 밀도를 제공하도록 선택된다.

이방성 유전체의 특성은 켐프(kemp)(Modulating Devices, Hinds International, Inc., 1987의 변조 장치에 의해 편광된 광과 그것의 상호작용)에 의해 개설된 방법에 따라서 편광탄성 변조기(PEM90, Hinds Instruments, Hillsboro, OR)에 기초하는 표준 복굴절 측정 시스템을 사용하여 광학적으로 측정된다.

제8실시예

이 실시예는 광학 정렬로 기판을 노출시키는 광학 시스템에서 부분 시준율을 조절하기 위해 사용된 시준판 구조물을 설명한다.

이 실시예의 노광 시스템은 도 5에 도시되어 있으며 기판의 정면은 도시되어 있지 않다. 도 2의 노광 시스템은 원통형 거울(2) 및 제1 개구 사이에 시준판이 삽입되어 구성된다. 수직 차폐물(14)로 구성된 시준판은 스캔 방향에 수직하는 방향으로 수직선에서 10°이상의 각으로 광을 차단하기 위해 놓인다. 이것은 스캔 방향에서 수직하는 광의 발산을 20°로 제한한다.

제9실시예

이 실시예는 비교적 낮은 평균 편광비가 생산되는 샘플면의 경사 방향에 있는 노광 시스템을 설명한다.

노출 시스템은 도 6에 도시된것처럼 스캔되어질 기판의 면에 경사 방향(44°)으로 구성된다. 제1실시예의 선형 가스충전 램프(1) 및 원통형 타원경(2)으로 구성된 램프 시스템은 제1 개구(3), 박막 편광자(4), 및 제2실시예의 제2 개구(5)와 결합된다. 다이크로익(dichroic) 박막 반사경(16)이 있는 투명한 수정 플레이트는 약 275 nm보다 짧은 파장범위는 반사시키고 275 nm 이상의 파장범위는 투과하기 위해 편광자(4)와 제2 개구(5) 사이에 위치한다. 완전히 조립된 광학 장치는 기판면에 대래 약 44°의 방향을 갖는 광학 축을 갖도록 구성된다.

편광도는 스캔 방향을 따르는 방향에서 빔 전체에 일정하지 않다. 편광도는 100:1 보다 훨씬 큰 거부율을 갖는 UV 강화된 플라스틱 시트 편광자(Polaroid HNP'B, Boston, MA)를 갖춘 에너지 미터(UV Procs Supply Inc., Chicago, IL)를 응용하여 1분동안에 축적된 에너지를 측정함으로써 결정된다. 플라스틱 시트 편광자는 노출간의 직교 편광에 대해 90°회전하여 빔의 편광비를 결정한다. A 위치에서 빔의 모서리는 7.8:1의 편광비를 갖는다. A위치에서의 빔 에너지는 600 mJ이다. B 위치에서 빔의 모서리는 4.2:1의 편광비를 갖는다. B위치에서의 빔 에너지는 892 mJ이다. 본 실시예의 광학축과 편광자의 방향에 대해, 낮은 편광도는 높은 편광도보다 더 높은 에너지를 갖는다. 에너지 미터가 빔의 전체 폭을 가로질러 스캔되었을 때 평균 편광은 6.2:1이다.

제10실시예

이 실시예는 높은 평균 편광비를 생성하는 샘플 면에 경사 방향을 갖는 노광 시스템을 설명한다.

제9실시예와 유사한 노출 시스템은 도 7에 도시된 바와 같이 스캔되어질 기판면에대해 경사(44°)지게 구성된다. 이 실시예에서, 편광자는 제9실시예의 것과 반대 방향에 있다. 제1 개구(3), 편광자(4), 제2 개구(5), 및 다이크로익 필터(16)의 가로의 위치는 평균 편광을 증가시키기 위해 왼쪽 아래로 약 1/4인치 시프트된다. 이 양상은 제11실시예에서 더 논의될 것이다.

편광비는 스캔 방향을 따르는 방향의 빔에 걸쳐 일정하지 않고 제9실시예에서처럼 측정된다. 위치 A에서의 빔 에너지는 790 mJ이다. 위치 B에서 빔의 모서리는 12:1의 편광비를 갖는다. 위치 B에서의 빔 에너지는 405 mJ이다. 본 실시예에서 광학축과 편광자의 방향에 대해, 높은 편광도는 낮은 편광도보다 큰 에너지를 갖는다. 에너지 미터가 빔의 전체 폭 전체에 걸쳐 스캔될 때 평균 편광은 14:1이다.

이 실시예에서 도시된 광학 전파의 분석은 제3실시예의 것과 유사한 노출 조건을 제공한다. 전술한 바와 같이, 노출 기하학과 편광자의 방향에 대한 고찰은 제2실시예와 제3실시예간에 관찰된 편광비의 증가에 대한 설명을 해준다.

제11실시예

이 실시예는 편광비를 조절하기 위해 가로의 정렬이 어떻게 이용되는지를 나타낸 제9실시예의 노광 시스템을 설명한다.

제9실시예와 유사한 노출 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 스캔되어질 기판 면에 대해 경사(44°)지게 구성된다. 제1 개구(3), 박막 편광자(4), 제2 개구(5), 및 박막 다이크로익 반사기(16)는 램프의 장축에 직교하는 축을 따라 시프트한다. 약 0.25인치 만큼 우측 위쪽으로 스프트하는 것은 에너지 미터가 빔의 전체 폭 전체에 걸쳐 스캔될 때 5.4:1의 편광비를 발생한다.

제12실시예

이 실시예는 제1실시예와 유사하게, 전송에서의 동작을 제외하고는 프리틸트가 있는 광학 정렬을 생성할 수 있는 노광 시스템을 설명한다.

노출 시스템은 도 8A에 도시된 바와 같이 스캔되어질 기판면에 대해 경사(44°)지게 구성된다. 제1실시예의 선형 가스충전 램프와 원통형 타원 경으로 구성되는 램프 시스템은 제2실시예의 제1 개구(3), 박막 편광자 어레이(28), 및 제2 개구(5)와 결합된다. 다이크로익 박막 반사기(16)가 있는 투명한 수정 플레이트는 약 275 nm보다 짧은 파장범위는 반사시키고 약 275 nm 이상의 파장범위는 투과하도록 박막 편광자 어레이(28)와 제2 개구(5) 사이에 위치한다. 광학 컴포넌트의 완전한 조립체는 그 광학축이 기판면에 대해 약 44°의 방향을 향하도록 구성된다.

박막 편광자 어레이(28)는 도 8B에 도시된 바와 같이 광학 빔에 대해 68°로 된 개별적인 박막 편광자(4)의 어레이로 구성된다. 각각의 편광자(4)는 도 6과 비교하여 광학 빔 축에 대해 90°회전한다. 각각의 편광자(4)는 각각의 편광자로부터 반사 광을 차단하는 기능을 하는 수직 차폐물(14)에 의해 분리된다. 에너지 미터가 빔의 전체 폭에 걸쳐 스캔될 때 평균 편광은 1:2.5이다.

제13실시예

이 실시예는 경사 입사에서 두 번의 노출을 이용하여 프리틸트를 갖는 광학 정렬을 발생시키는 보다 낮은 편광도를 갖는 광학 시스템을 설명한다.

감광성 폴리이미드 정렬 층이 있는 기판은 도 9의 것과 유사한 시스템에 의해 먼저 노출된다. 그 다음에 기판들은 기계적 스테이지(15)가 있는 기판면에 대한 법선에 대하여 90°회전된다. 다음에 같은 노광 시스템에 의해 기판은 두번째 노출된다. 제1실시예의 램프 시스템(1 및 2)은 램프의 초점 근처에 위치한 1.5" x 10"의 제1 개구(3)와 결합한다. 원통형 반사경과 두 개의 개구들은 스캔 방향을 따르는 차원에서 약 10-15°의 발산을 하고 스캔 방향(약 30-45°)에 수직하는 방향으로 램프의 발산에 약간의 영향을 주는 부분적으로 시준돤 광을 생성한다. 박막 편광자(4)는 개구 후방에 그것의 설계각(68°)으로 위치한다. 편광자를 통해 투과된 광은 편광자 후방에 위치한 1.5" x 8"의 제2 개구(5)를 통해 통과된다. 편광비는 대략 6:1로 측정된다. 기판(7)은 선형 이동 스테이지(13)에서 일정한 속도로 램프의 장축에 직교하는 축을 따라 스캔된다. 광은 코팅된 기판위에 정해진대로 44°로 입사한다.

제14실시예

이 실시예는 균일성이 개선되어 경사 입사에서 두번의 노출을 이용하여 프리틸트를 갖는 광학 정렬을 발생시키는 높은 편광도를 갖는 노광 시스템을 설명한다.

감광성 폴리이미드 정렬 층이 있는 기판은 도 7의 것과 유사한 시스템에 의해 먼저 노출된다. 그 다음에 기판들은 기계적 스테이지(15)가 있는 기판의 면에 대한 법선에 대하여 90°회전된다. 다음에 같은 노광 시스템에 의해 기판은 두번째 노출된다. 제1실시예의 램프 시스템(1 및 2)은 램프의 초점 근처에 위치한 1.5" x 10"의 제1 개구(3)과 결합한다. 원통형 반사경과 두 개의 개구들은 스캔 방향을 따르는 차원에서 대략적으로 10-15°의 발산을 하고 스캔 방향(대략 30-45°)에 수직하는 방향으로 램프의 발산에 약간의 영향을 주는 부분적으로 시준돤 광을 생성한다. 제1 실시예의 박막 편광자(4)는 개구 후방에 그것의 설계각(68°)으로 위치한다. 편광자를 통해 투과된 광은 편광자 후방에 위치한 1.5" x 8"의 제2 개구(5)를 통해 통과된다. 편광비는 대략 9.5:1로 측정된다. 기판(7)은 선형 이동 스테이지(13)에서 일정한 속도로 램프의 장축에 직교하는 축을 따라 스캔된다. 광은 코팅된 기판에 정해진대로 44°로 입사한다.

노출 후에, 기판은 광학적으로 발생된 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 약 4 마이크론이다. 셀은 결과적으로 네마틱 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 예상했던 바와 같이, 액정이 프리틸트로 비틀린 네마틱 방향으로 정렬되는 것이 관찰된다. 액정 등방점(95℃에서 30분 동안)이상에서 액정 셀을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다. 정렬의 품질은 제13실시예와 비교하여 개선되었음을 알수 있다. 프리틸트는 크리스탈 회전 방법을 사용하여 입증된다.

제15실시예

이 실시예는 액정 테스트 셀을 구성하기 전에 노출한 광학 정렬 물질이 준비된 기판을 가열시키는 프로세스를 설명한다.

감광성 폴리이미드 정렬 층이 있는 기판은 도 10에 상술된 시스템에 의해 먼저 노출된다. 그 다음에 기판들은 기계적 스테이지(15)가 있는 기판의 면에 대한 법선에 대하여 90°회전된다. 동일한 노광 시스템에 의해 기판은 두번째 노출된다. 제1실시예의 램프 시스템(1 및 2)은 램프의 초점 근처에 위치한 1.5" x 10"의 제1 개구(3)과 결합한다. 원통형 반사경과 두 개의 개구들은 스캔 방향을 따르는 차원에서 대략적으로 10-15°의 발산을 하고 스캔 방향(대략 30-45°)에 수직하는 방향으로 램프의 발산에 약간의 영향을 주는 부분적으로 시준된 광을 생성한다. 제1 실시예의 박막 편광자(4)는 개구 후방에 그것의 설계각(68°)으로 위치한다. 편광자를 통해 투과된 광은 편광자 후방에 위치한 1.5" x 8"의 제2 개구(5)를 통해 통과된다. 기판(7)은 선형 이동 스테이지(13)에서 일정한 속도로 램프의 장축에 직교하는 축을 따라 스캔된다. 광은 코팅된 기판에 정해진대로 44°로 입사한다.

노출 후에, 기판을 섭씨 180°로 2시간동안 가열한 후에 실온으로 냉각시키게 한다.

가열과 냉각후에, 기판은 광학적으로 생성된 정렬 방향에 직교하는 방향으로 조립된다. 셀 두께는 대략 4 마이크론이다. 셀은 결과적으로 네마틱 액정으로 채워진 모세관 모양이 된다. 예상했던 바와 같이, 액정이 프리틸트로 비틀린 네마틱 방향으로 정렬되는 것이 관찰된다. 액정 등방점(95℃에서 30분 동안) 이상에서 액정 셀을 가열시키면, 개선된 정렬의 균일성이 관찰된다.

정렬의 균일성과 전압 유지율은 제14실시예에서 준비된 셀과 비교하여 개선되었음을 알 수 있다.

제16실시예

이 실시예는 조절 가능한 노출각을 갖는 노광 시스템을 설명한다.

노출 시스템은 도 10에 도시된 바와 같이 램프 모듈(26), 도 9A 및 9B에 도시된 광학 하우징(housing)(27), 지지대(29), 축(30), 로케이터(locator) 핀(31), 및 로케이터 백플레인(backplane)(32)을 포함하여 구성된다. 램프 모듈(26)은 제1실시예의 원통형 램프(1) 및 반사기(2)를 포함한다.

광학 하우징은 도 9에 도시된 광학 모듈을 포함한다. 광학 하우징은 램프 모듈에 단단히 고정된다. 광학 모듈은 광학 모듈 상에 가로질러 위치한 개구(19)를 통해 광학 하우징에 볼트로 부착된다. 이것은 광학 모듈의 가로지른 위치가 편광도를 조절할 수 있게 허용한다. 광학 모듈은 도 10에 도시된 바와 같이 편광도를 개선하기 위해 대략 오른쪽으로 1/4" 아래에 위치한다. 도 9에 도시된 편광자의 방향은 도 10에 도시된 노출 시스템에서 사선으로 입사할 때 높은 편광도를 갖도록 하기 위해 사용된다.

지지대(29), 축(30), 로케이터 핀(31), 및 로케이터 백플레인(32)은 노출각을 조절하기 위한 수단을 제공한다. 램프 모듈은 높이 조정을 제공하는 스쿠루(screw) 메커니즘이 있는 지지대위에 장착된다. 지지대(29)는 축 주위로 회전하고, 로케이터 핀(31)과 로케이터 백플레인(32)은 서로 다른 노출 각으로 지지대를 고정하는 기능을 한다.

지지대가 수직 입사의 방향을 가지면, 노광 시스템은 빔 전체에 대해 평균적으로 대략 6:1의 편광비를 갖는다. 지지대가 대략 44°로 경사 입사를 향할 때, 노광 시스템은 빔 전체에 대해 평균적으로 대략 9.5:1의 편광도를 갖는다. 지지대가 55°로 경사 입사를 할 때, 노광 시스템은 빔 전체에 대해 평균적으로 대략 12.5:1의 편광비를 갖는다.

이 실시예는 빔 내의 국부적 편광도가 평균 편광도에 영향을 미치며 노출각에 의존한다는 것을 설명하며; 또한 경사 노출 각에 대한 평균 편광도에 기여하는 편광자의 방향을 유지한다.

이 실시예들과 전술한 설명들은 본 발명을 도식화한 것이다. 당해 기술 분야의 당업자들이라면 설명되었던 것에 대한 대안을 고안해낼 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 청구 사항의 범주안에 든 모든 다른 대안들을 포용하고자 한다.

Claims

부분 편광되고(partially polarized) 부분 시준된(partially collimated) 광으로 기판을 정렬시키는 노광 시스템으로서,

적어도 하나의 광 방사원,

상기 광 방사를 부분적으로 시준하기 위한 수단,

상기 광 방사를 부분적으로 편광시키기 위한 수단, 및

상기 부분 시준되고 편광된 광 방사에 대해 상기 기판을 이송하기 위한 수단

을 포함하는 노광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광 방사를 부분 필터링하기 위한 수단을 더 포함하는 노광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 부분 편광의 정도를 조절하기 위한 수단을 더 포함하는 노광 시스템.
제2항에 있어서,

상기 부분 편광의 정도를 조절하기 위한 수단을 더 포함하는 노광 시스템.
제2항에 있어서,

상기 광 방사원은 장축을 가지고;

상기 광 방사를 부분적으로 시준하고 부분적으로 편광시키기 위한 상기 수단은,

장축을 가지며, 상기 광 방사원의 상기 장축에 평행하게 위치하며, 상기 광 방사를 초점(focus point)에서 집속하는 거리에 위치한 원통형의 타원형 거울;

장축과, 상기 광 방사원쪽으로 향하는 면 및 상기 광 방사원으로부터 멀어지는 면을 가지고, 상기 초점 주위에서 상기 광 방사원의 상기 장축을 따라 위치하는 제1 개구;

상기 광 방사원으로 향하는 면과 상기 광 방사원으로부터 멀리있는 면 및 지정된 설계각을 가지며, 상기 지정된 설계각에 대응하는 각으로 상기 광 방사원으로부터 멀어지는 상기 제1 개구의 상기 면을 따라 위치하는 박막 편광자 - 상기 박막 편광자는 반사광 및 투과광을 생성함 - ; 및

장축과, 상기 광 방사원쪽으로 향하는 면 및 상기 광 방사원으로부터 멀어지는 면을 가지고, 상기 광 방사원으로부터 멀어지는 상기 박막 편광자의 상기 면을 따라, 상기 제1 개구에 평행하게 상기 제1 개구의 상기 장축을 따라 위치하는 제2 개구

를 포함하며,

상기 광 방사를 부분 필터링하기 위한 상기 수단은, 상기 광 방사원쪽으로 향하는 면 및 멀어지는 면을 가지며, 상기 광 방사원으로부터 멀어지는 상기 제2 개구의 상기 면을 따라 평행하게 위치한 필터이며;

상기 부분 시준되고 편광된 광 방사에 대해 상기 기판을 이송하기 위한 상기 수단은, 상기 광 방사원으로 향하는 표면을 가지며, 상기 기판을 보유하기 위하여, 상기 광 방사원으로부터 멀리있는 상기 필터의 상기 면을 따라 평행하게 위치한 이동 스테이지(translation stage)인 노광 시스템.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 광 방사의 일부를 상기 기판에 대하여 경사각을 가지고 향하도록 하는 수단을 더 포함하는 노광 시스템.
제2항 또는 제4항에 있어서,

상기 광 방사의 일부를 상기 기판에 대하여 경사각을 가지고 향하도록 하는 수단을 더 포함하는 노광 시스템.
제5항에 있어서,

상기 광 방사원과 대면하는 반사 표면을 가지며, 상기 제2 개구와 상기 필터 사이에서 상기 박막 편광자의 상기 투과광을 상기 기판 상에 반사하여 상기 기판 상에 상기 투과광의 입사각을 생성하는 위치에 배치되어 있는 반사 거울

을 더 포함하는 노광 시스템.
제7항에 있어서,

상기 광 방사의 일부를 상기 기판에 대하여 경사각을 가지고 향하도록 하는 상기 수단은 반사 모드로 동작하는 박막 편광자, 반사 모드로 동작하는 반사 표면(mirrored surface), 및 노광 시스템이 상기 기판에 대해 경사각을 가지고 지향된 경우에 투과 모드로 동작하는 박막 편광자를 포함하는 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되는 노광 시스템.
제7항에 있어서,

상기 광 방사원은 장축을 갖는 적어도 하나의 선형 가스충전 램프이고,

상기 광 방사를 부분 시준하기 위한 상기 수단은 실린더형 대칭인 적어도 하나의 반사기 및 적어도 하나의 개구이며,

상기 광 방사를 부분 편광하기 위한 상기 수단은 반사 모드로 동작하는 적어도 하나의 박막 편광자이며,

상기 광 반사를 부분 필터링하기 위한 상기 수단은 흡수 유리 및 2색성(dichroic) 박막을 포함하는 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되며,

상기 광 방사의 일부를 상기 기판에 대하여 경사각을 가지고 향하도록 하는 상기 수단은 반사 모드로 동작하는 적어도 하나의 박막 편광자이며,

상기 부분 시준되고 편광된 광 방사에 대해 상기 기판을 이송하기 위한 상기 수단은 적어도 하나의 선형 이동 기구인 노광 시스템.
제7항에 있어서,

상기 광 방사원은 장축을 갖는 적어도 하나의 선형 가스충전 램프이며,

상기 광 방사를 부분 시준하기 위한 상기 수단은 실린더형 대칭인 적어도 하나의 반사기 및 적어도 하나의 개구이며,

상기 광 방사를 부분 편광하기 위한 상기 수단은 적어도 하나의 박막 편광자 및 적어도 하나의 거울이며, 상기 박막 편광자로부터의 상기 투과된 광 방사는 알루미늄 거울로부터 반사되며,

상기 광 방사를 부분 필터링하기 위한 상기 수단은 흡수 유리 및 2색성 박막을 포함하는 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되며,

상기 광 방사의 일부를 상기 기판에 대하여 경사각을 가지고 향하도록 하는 상기 수단은 적어도 하나의 거울이며,

기판들과 광 방사를 서로에 대해 이송하기 위한 상기 수단은 상기 기판을 지지하기 위한 적어도 하나의 선형 이동 기구인 노광 시스템.
편광도에 따라 부분 시준되고 부분 편광된 광을 생성하기 위한, 기다란(elongated) 밀봉체를 포함하는 광학 모듈로서,

플레이트 중심 주위에 기다란 개구를 가지며 상기 밀봉체의 길이 방향에 평행한 상단 이동가능 개구 플레이트;

상기 플레이트 중심 주위에 기다란 개구를 가지며 상기 밀봉체의 길이 방향에 평행한 하단 이동가능 개구 플레이트;

상기 플레이트 주변의 하나 이상의 가로질러(transverse) 위치한 개구들, 상기 플레이트의 상단 사분면의 중심에서 벗어난 위치에 있는 피봇 개구, 및 상기 피봇 개구 상에 라인 피보팅(line pivoting)에 의해 정의된 상기 플레이트의 대향 하단 사분면의 중심에서 벗어난 위치에 있는 아크 개구(arcing aperture)를 갖는 전면 플레이트(front plate),

상기 전면 플레이트와 매칭하는 아크 개구 및 피봇 개구를 갖는 후면 플레이트,

상기 전면 및 후면 플레이트의 상기 피봇 개구들에 의해 지지되는 피봇 핀,

상기 피봇 핀에 부착된 개방된 직사각형 프레임,

상기 피봇 핀의 대향 단부에서 상기 개방된 직사각형 프레임에 접속되고 상기 아크 개구들에 고정된 아크 핀,

상기 개방된 직사각형 프레임 내에 탑재된 하나 이상의 박막 편광자(들),

상기 하단 개구 플레이트에 평행하게 탑재되고 상기 개구를 덮는 하나 이상의 필터 플레이트(들)

을 포함하며,

상기 박막 편광자들이 상기 상단 개구 플레이트 개구의 아래의 중심에 위치하고 상기 아크 개구가 특정 설계각으로 상기 박막 편광자들의 중심 주위에 위치하며, 상기 박막 편광자(들)의 상기 각을 조절하기 위해 상기 아크 개구들을 이용할 수 있으며, 상기 광 방사원에 대하여 상기 길다란 밀봉체의 상기 위치를 조절하기 위해 상기 가로질러 위치한 개구들을 이용할 수 있는 광학 모듈.
제4항에 있어서,

상기 광 방사원은, 장축을 가지며 원통형 미러가 상기 광 방사원의 상기 장축을 따라 평행하게 위치하며 상기 광 방사를 모아서 집중시키는 거리에 위치하며

상기 광 방사를 부분 시준하고 부분 편광하기 위한 수단, 상기 광 방사를 부분 필터링하기 위한 수단, 및 상기 편광 정도를 조절하기 위한 수단은 제12항의 광학 모듈인 노광 시스템.
제4항에 있어서,

상기 부분 시준되고 부분 편광된 광을 생성하기 위한 수단은 편광자 어레이를 포함하며,

상기 편광자 어레이는,

개방된 표면의(faced) 직사각형 지지 프레임,

고르게 이격되고 직교하여 장착되며 지지 프레임의 폭에 대해 평행한 2개 이상의 흡수 플레이트들의 어레이,

연속 플레이트들의 상부에서 하부로 소정 각으로 플레이트들 사이의 간격을 가로지르는 흡수 플레이트들 사이에 탑재된 2개 이상의 박막 편광자들의 어레이

를 포함하며,

상기 흡수 플레이트들 사이의 상기 간격은, 상기 탑재된 박막 편광자들이 상기 설계각 주변에 있도록 위치하는 노광 시스템.
제1항, 제2항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판 평면에 대한 법선 주위로 상기 기판을 회전시키기 위한 수단

을 더 포함하는 노광 시스템.
제7항에 있어서,

상기 기판 평면에 대한 법선 주위로 상기 기판을 회전시키기 위한 수단

을 더 포함하는 노광 시스템.
광 정렬층(optical alignment layer)을 정렬하기 위한 방법에 있어서,

광 정렬층을 부분 편광된 광에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 부분 편광된 광은 상기 정렬층에 의해 흡수되고 상기 노출된 정렬층은 이방성 유전 특성들을 갖는 광 정렬층 정렬 방법.
제17항에 있어서,

상기 부분 편광은 부분 시준되어 있는 광 정렬층 정렬 방법.
제17항 또는 제18항에 있어서,

상기 부분 편광된 광은 편광도를 갖는 광 정렬층 정렬 방법.
광 정렬층의 표면에 인접한 액정 매질을 정렬(alignment)하기 위한 방법으로서,

광 정렬층을 상기 정렬층에 의해 흡수되는 부분 편광된 광에 노출시키는 단계;

상기 액정 매질을 광 정렬 재료에 주입하는 단계

를 포함하며, 상기 노출된 정렬층은 액정의 정렬을 유발하는 액정 매질 정렬 방법.
제20항에 있어서,

상기 부분 편광된 광은 부분 시준되어 있는 액정 매질 정렬 방법.
제20항에 있어서,

상기 부분 편광된 광은 편광도를 갖는 액정 매질 정렬 방법.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액정 매질을 그 등방점(isotropic point) 위로 가열하는 단계; 및

상기 액정을 그 등방점 아래로 냉각시키는 단계

를 더 포함하는 액정 매질 정렬 방법.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광 정렬층을 부분 편광된 광에 노출시키는 단계는 경사진 입사각을 가지며, 상기 노출된 정렬층은 상기 광 정렬층의 표면에 대하여 상기 액정 매질의 프리-틸트각을 유발하는 액정 매질 정렬 방법.
제24항에 있어서,

상기 액정 매질을 그 등방점 위로 가열하는 단계; 및

상기 액정을 그 등방점 아래로 냉각시키는 단계

를 더 포함하는 액정 매질 정렬 방법.
제24항에 있어서,

상기 광 정렬층을 노출시키는 단계는 2회의 노출을 포함하며, 상기 2회의 노출 사이에는 상기 광 정렬층의 표면에 대한 법선 주위로 0° 보다 크지만 360°보다 적은 각도의 상대 회전이 있는 액정 매질 정렬 방법.
제1항에 있어서,

상기 광 방사원은 상기 장축을 따라 나란하게 구성된 2개 이상의 선형 램프들을 포함하는 노광 시스템.
제1항에 있어서,

상기 부분 편광된 광을 발생시키는 수단은 2개 이상의 편광자들을 포함하는 편광자 어레이를 포함하는 노광 시스템.
제2항에 있어서,

상기 광 방사를 부분적으로 필터링하기 위한 수단은 2개 이상의 필터들을 포함하는 필터 어레이를 포함하는 노광 시스템.
제27항에 있어서,

편광자들의 선형 어레이들을 더 포함하는 노광 시스템.
제30항에 있어서,

필터들의 선형 어레이들을 더 포함하는 노광 시스템.
제6항에 있어서,

상기 광 방사의 일부를 상기 기판에 대하여 경사각을 가지고 향하도록 하는 상기 수단은 반사 모드로 동작하는 박막 편광자, 반사 모드로 동작하는 반사 표면, 및 노광 시스템이 상기 기판에 대해 경사각을 가지고 지향된 경우에 투과 모드로 동작하는 박막 편광자를 포함하는 그룹 중 적어도 하나로부터 선택되는 노광 시스템.
제6항에 있어서,

상기 기판 평면에 대한 법선 주위로 상기 기판을 회전시키기 위한 수단을 더 포함하는 노광 시스템.