KR20120064020A - 노광장치 및 노광방법 - Google Patents

노광장치 및 노광방법 Download PDF

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KR20120064020A
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료지 네모토
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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Abstract

노광광이 통과하는 영역을 크게 확대시키는 일 없이, 노광광을 배향막으로 비스듬히 조사한다. 또 하나의 기판상의 배향막에 복수개의 다른 배향영역을 형성할 때 택타임을 단축시켜 스루풋을 향상시킨다.
노광광 조사장치(30)로부터 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d)(2e), 또는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i), 또는 광편향 소자(2j),(2k)를 마스크(2)의 상면 또는 하면에 배치하여 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광을 비스듬히 조사한다. 각 종류의 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d)(2e), 또는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i) 또는 광편향 소자(2j),(2k)는 노광광 조사장치(30)로부터 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 한다.

Description

노광장치 및 노광방법{LIGHT EXPOSURE DEVICE AND LIGHT EXPOSURE METHOD}
본 발명은 액정 디스플레이 장치의 제조에 있어서 고분자화합물로 이루어진 배향막에 대하여 직선편광의 노광광(露光光)을 조사(照射)하여 배향막에 액정의 배열방향을 가지런히 하는 배향특성을 부여하는 배향막의 노광장치 및 노광방법에 관한 것이며, 특히 포토마스크(이하「마스크」라고 칭한다)를 이용하여 하나의 기판상의 배향막에 복수의 다른 배향영역을 형성하는 배향막의 노광장치 및 노광방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 구동방식의 액정 디스플레이 장치는, TFT(Thin Film Transistor)기판과 컬러필터 기판과의 사이에 액정을 봉입하여 제조되고, TFT기판 및 컬러필터 기판의 표면에는 액정의 배열방향을 가지런히 하기 위한 배향막이 형성되어 있다. 배향막에 액정의 배열방향을 가지런히 하는 배향특성을 부여하는 처리는, 종래 배향막의 표면을 천으로 문지르는「러빙법(rubbing method)」에 따라 행하여 왔지만 최근에는 폴리이미드 등의 고분자화합물로 이루어진 배향막에 대하여 직선편광의 자외선(紫外光)을 조사하여 편광방향의 고분자쇄를 선택적으로 반응시켜 이방성(異方性)을 발생시키는「광배향법」이 개발되어 있다.
특허문헌 １에는, 액정 표시장치의 시야각 확대 표시품위의 향상 및 콘트라스트의 향상을 도모하기 위해, 액정층을 끼우는 한쌍의 기판에 있어서, 각 기판상의 배향막을 프리틸트 방향이 약 180° 다른 두 개의 배향영역으로 각각 분할하고, 한쪽 기판상의 배향영역의 경계와 다른 쪽 기판상의 배향영역의 경계가 대략 직교하도록 양쪽 기판을 접합하여 네 개의 배향상태의 영역을 형성하는 기술이 개시되어 있다.
일본국 특개평 11-352486호 공보
특허문헌 １에 기재된 바와 같이, 하나의 기판상의 배향막에 복수의 다른 배향영역을 형성하기 위해서는, 직선편광인 자외선을 배향영역마다 다른 방향에서 비스듬히 조사할 필요가 있다. 또 배향영역마다 노광을 행하기 위해, 노광하는 배향영역 이외의 영역을 덮는 마스크를 필요로 한다.
종래, 포토리소그래피 기술에서 사용되는 마스크와 기판과의 사이에 작은 틈(프록시미티 갭, proximity gap)을 마련하여 마스크의 패턴을 기판으로 전사하는 프록시미티 노광장치에서는, 마스크의 상공(上空)에 노광광 조사장치를 구비하고 노광광 조사장치에서 마스크로 노광광을 수직으로 조사하고 있다. 배향막을 노광하는 노광장치에 있어서, 프록시미티 노광장치와 같은 구성을 사용하여 노광광 조사장치에서 마스크로 노광광을 비스듬히 조사하면, 노광광이 통과하는 영역이 크게 확대되어 장치 안에 많은 공간이 필요하게 된다.
또 종래의 프록시미티 노광장치에 사용되는 노광광 조사장치는, 노광광을 조사하는 방향을 변경할 수가 없기 때문에, 하나의 기판상의 배향막에 복수의 다른 배향영역을 형성하기 위해서는, 각 배향영역을 노광할 때마다 기판을 척(chuck)에서 떼어내어 기판의 방향을 회전시킬 필요가 있다. 그 때문에 택타임(Takt time)이 길어지고 스루풋이 저하된다는 문제가 있다.
본 발명의 과제는, 노광광이 통과하는 영역을 크게 확대시키는 일 없이 노광광을 배향막에 대하여 비스듬히 조사하는 것이다. 또 본 발명의 과제는, 하나의 기판상의 배향막에 복수의 다른 배향영역을 형성할 때 택타임을 단축시켜 스루풋을 향상시키는 것이다.
본 발명의 배향막의 노광장치는, 기판을 지지하는 척과, 마스크를 유지하는 마스크 홀더와, 직선편광인 노광광을 조사하는 노광광 조사장치를 구비하고, 마스크와 기판과의 사이에 미소한 갭을 마련하여, 노광광 조사장치로부터 조사된 직선편광의 노광광을 마스크를 통하여 기판으로 조사하여, 기판에 도포된 배향막에 액정의 배열방향을 가지런히 하는 배향특성을 부여하는 배향막의 노광장치에 있어서, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 배치하여 마스크에서 기판으로 노광광을 비스듬히 조사하는 것이다.
또 본 발명의 배향막의 노광방법은, 기판을 척으로 지지하고, 마스크를 마스크 홀더로 유지하고, 마스크와 기판과의 사이에 미소한 갭을 마련하여, 노광광 조사장치로부터 조사된 직선편광의 노광광을 마스크를 통하여 기판에 조사하여, 기판에 도포된 배향막에 액정의 배열방향을 가지런히 하는 배향특성을 부여하는 배향막의 노광방법으로서, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광을 투과시켜서 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 배치하여 마스크에서 기판으로 노광광을 비스듬히 조사하는 것이다.
노광광 조사장치에서 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자를, 마스크의 상면 또는 하면에 배치하여 마스크에서 기판으로 노광광을 비스듬히 조사하므로, 노광광 조사장치에서 직접 마스크로 노광광을 비스듬히 조사하는 경우에 비해 노광광이 통과하는 영역이 확대되는 일 없이 노광광이 배향막으로 비스듬히 조사된다.
더욱이, 본 발명의 배향막의 노광장치는, 여러 종류의 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 배치하고 각 종류의 광편향 소자는, 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 것이다. 또 본 발명의 배향막의 노광방법은, 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 여러 종류의 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 배치하는 것이다. 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 여러 종류의 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 배치하므로 마스크에서 기판으로 노광광이 다른 방향에서 비스듬히 동시에 조사된다. 따라서, 한 개의 기판상의 배향막에 복수의 다른 배향영역을 형성할 때, 각 배향영역을 노광할 때마다 기판을 척에서 떼어내어 기판의 방향을 회전시킬 필요가 없이 복수의 다른 배향영역이 동시에 형성되므로, 택타임이 단축되고 스루풋이 향상된다.
더욱이, 본 발명의 배향막의 노광장치는, 2종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 구비하고, 각 종류의 광편향 소자가 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 것이다. 또 본 발명의 배향막의 노광방법은, 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 2종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치하는 것이다. 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 2종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치하므로, 마스크에서 기판으로 노광광이 각각 대략 180도 다른 방향에서 비스듬히 동시에 조사되어, 하나의 기판상의 배향막에 프리틸트 방향이 대략 180 도 다른 2종류의 배향영역이 동시에 형성된다.
또는 본 발명의 배향막의 노광장치는, ４종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 구비하고, 각 종류의 광편향 소자가 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 것이다. 또 본 발명의 배향막의 노광방법은, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 ４종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치하는 것이다. 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 ４종류의 광편향 소자를 마스크의 아랫면에 배치하므로, 마스크에서 기판으로 노광광이 각각 대략 90도씩 다른 방향에서 비스듬하게 동시에 조사되어, 하나의 기판상의 배향막에 프리틸트 방향이 대략 90도씩 다른 ４종류의 배향영역이 동시에 형성된다.
또는 본 발명의 배향막인 노광장치는, ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 구비하고, 각 종류의 광편향 소자가 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 것이다. 또 본 발명의 배향막의 노광방법은, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치하는 것이다. 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치하므로, 마스크에서 기판으로 노광광이 각각 대략 90도 다른 방향에서 비스듬하게 동시에 조사되어, 한 개의 기판상의 배향막에 프리틸트 방향이 대략 90도 다른 ２종류의 배향영역이 동시에 형성된다.
더욱이, 본 발명의 배향막의 노광장치는, 광편향 소자가 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자(Blazed diffraction grating)인 것이다. 또 본 발명의 배향막의 노광방법은 광편향 소자로서 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자를 사용하는 것이다. 광편향 소자로서 투과형 블레이즈 회절격자를 사용함으로써, 광편향 소자를 투과할 때의 노광광의 손실이 적어진다.
본 발명에 의하면, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 배치하고 마스크에서 기판으로 노광광을 비스듬히 조사함으로써, 노광광이 통과하는 영역을 크게 확대하는 일 없이 노광광을 배향막으로 비스듬히 조사할 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 여러 종류의 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 배치함으로써, 한 개의 기판상의 배향막에 복수의 다른 배향영역을 형성할 때, 택타임을 단축시키고 스루풋을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치함으로써, 한 개의 기판상의 배향막에 프리틸트 방향이 대략 180도 다른 ２종류의 배향영역을 동시에 형성할 수가 있다.
또는 본 발명에 따르면, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 ４종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치함으로써, 하나의 기판상의 배향막에 프리틸트 방향이 대략 90도씩 다른 ４종류의 배향영역을 동시에 형성할 수가 있다.
또는 본 발명에 따르면, 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 배치함으로써, 하나의 기판상의 배향막에 프리틸트 방향이 대략 90도 다른 ２종류의 배향영역을 동시에 형성할 수가 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 광편향 소자로서 투과형 블레이즈 회절격자를 사용함으로써, 광편향 소자를 투과할 때의 노광광의 손실을 저감할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 배향막 노광장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 제１평면거울, 오목거울 및 제 ２평면거울의 배치를 위쪽에서 본 도면이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크의 상면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 Ａ-Ａ부의 단면도, 도 3(c)는 도 3(a)의 Ｂ-Ｂ부의 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 마스크의 하면도, 도 4(b)는 도 4(a)의 Ｃ-Ｃ부의 단면도, 도 4(c)는 도 4(a)의 Ｄ-Ｄ부의 단면도이다.
도 ５(a)는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 마스크의 하면도, 도 5(b)는 도 5(a)의 Ｅ-Ｅ부의 단면도, 도 5(c)는 도 5(a)의 Ｆ-Ｆ부의 단면도이다.
도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 마스크의 하면도, 도 6(b)는 도 6(a)의 Ｇ-Ｇ부의 단면도, 도 6(c)는 도 6(a)의 Ｈ-Ｈ부의 단면도이다.
도 １은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배향막 노광장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 노광장치는 베이스(3), Ｘ가이드(4), Ｘ스테이지(5), Ｙ가이드(6), Ｙ스테이지(7), θ스테이지(8), 척 지지대(9), 척(Chuck, 10), 마스크 홀더(20), 노광광 조사장치(30), 광원제어장치(40), 스테이지 구동회로(60), 및 주제어장치(70)를 포함하여 구성되어 있다. 노광장치는 이외에도 기판(1)을 척(10)에 반입하고, 또 기판(1)을 척(10)에서 반출한 기판 반송 로봇, 장치 내의 온도관리를 행하는 온도 제어 유닛 등을 구비하고 있다.
또한, 아래에서 설명하는 실시의 형태에 있어서의 ＸＹ방향은 예시이고, Ｘ방향과 Ｙ방향을 대체하여도 된다.
도 １에서, 척(10)은 기판(1)의 배향막의 노광을 행하는 노광위치에 있다. 노광 위치에서 떨어진 로드/언로드의 위치에 있어서, 도시하지 않은 기판반송 로봇에 의해 기판(1)이 척(10)으로 반입되고, 또 기판(1)이 척(10)에서 반출된다. 척(10)으로의 기판(1)의 로드 및 척(10)에서의 기판(1)의 언로드는, 척(10)에 마련한 여러 개의 밀어올리는 핀을 사용하여 이루어진다. 밀어올림 핀은 척(10)의 내부에 수납되어 있고, 척(10)의 내부에서 상승하여 기판(1)을 척(10)에 로드할 때, 기판반송 로봇으로부터 기판(1)을 넘겨받고, 기판(1)을 척(10)에서 언로드 할 때 기판반송 로봇에게 기판(1)을 넘겨준다. 척(10)은 기판(1)의 이면(裏面)을 진공흡착하여 지지한다. 기판(1)의 표면에는 폴리이미드 등의 고분자화합물로 이루어지는 배향막이 도포되어 있다.
척(10)은 척 지지대(9)를 개재하여 θ스테이지(8)에 탑재되어 있고, θ스테이지(8) 아래에는 Ｙ스테이지(7) 및 Ｘ스테이지(5)가 마련되어 있다. Ｘ스테이지(5)는 베이스(3)에 마련된 Ｘ가이드(4)에 탑재되고, Ｘ가이드(4)를 따라서, Ｘ방향(도 1의 도면 안쪽 방향)으로 이동한다. Ｙ스테이지(7)는, Ｘ스테이지(5)에 마련된 Ｙ가이드(6)에 탑재되고, Ｙ가이드(6)를 따라서 Ｙ방향(도 1의 도면 가로 방향)으로 이동한다. θ스테이지(8)는 Ｙ스테이지(7)에 탑재되어 θ방향으로 회전한다. 척 지지대(9)는, θ스테이지(8)에 탑재되어 척(10)을 복수 개소에서 지지한다. Ｘ스테이지(5), Ｙ스테이지(7), 및 θ스테이지(8)에는 볼 나사 및 모터나 리니어 모터 등의 도시하지 않은 구동기구가 배치되어 있고 각 구동기구는 스테이지 구동회로(60)에 의해 구동된다.
Ｘ스테이지(5)의 Ｘ방향으로의 이동 및 Ｙ스테이지(7)의 Ｙ방향으로의 이동에 따라, 척(10)은 로드/언로드 위치와 노광위치와의 사이를 이동된다. 로드/언로드의 위치에 있어서, Ｘ스테이지(5)의 Ｘ방향으로의 이동, Ｙ스테이지(7)의 Ｙ방향으로의 이동, 및 θ스테이지(8)의 θ방향으로의 회전에 의하여 척(10)에 탑재된 기판(1)의 프리얼라이먼트가 행해진다. 노광위치에 있어서, 도시하지 않은 Ｚ-틸트 기구에 의하여, 이후에 서술할 마스크 홀더(20)를 Ｚ방향(도 1의 도면의 상하 방향)으로 이동 및 틸트함으로써, 마스크(2)와 기판(1)과의 갭 맞춤이 이루어진다. 그리고 Ｘ스테이지(5)의 Ｘ방향으로의 이동, Ｙ스테이지(7)의 Ｙ방향으로의 이동, 및 θ스테이지(8)의 θ방향으로의 회전에 의하여 마스크(2)와 기판(1)과의 위치맞춤이 이루어진다. 주제어장치(70)는 스테이지 구동회로(60)를 제어하고, Ｘ스테이지(5)의 Ｘ방향으로의 이동, Ｙ스테이지(7)의 Ｙ방향으로의 이동, 및 θ스테이지(8)의 θ방향으로의 회전을 한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 마스크 홀더(20)를 Ｚ방향으로의 이동 및 틸트를 행함으로써 마스크(2)와 기판(1)과의 갭 맞춤을 행하고 있지만, 척 지지대(9)에 Ｚ-틸트 기구를 마련하여, 척(10)을 Ｚ방향으로의 이동 및 틸트를 행함으로써 마스크(2)와 기판(1)과의 갭 맞춤을 행하여도 좋다.
노광광 조사장치(30)는, 램프(31), 집광거울(32), 제1평면거울(33), 렌즈군(34), 셔터(35), 편광자(36), 오목거울(37), 제2평면거울(38) 및 전원(41)을 포함하여 구성되어 있다. 램프(31)에는 수은 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프 등과 같이, 고압 가스를 밸브 안에 봉입한 방전형 램프가 사용되고 있다. 램프(31)의 주위에는 램프(31)에서 발생한 빛을 집광하는 집광거울(32)이 마련되어 있다. 램프(31)에서 발생한 빛은 집광거울(32)에 의해 집광되어 제1평면거울(33)로 조사된다.
도 2는, 제１평면거울, 오목거울 및 제２평면거울의 배치를 위쪽에서 본 도면이다. 제１평면거울(33)에서 반사된 빛은 플라이 아이 렌즈(Fly-eye lens) 또는 로드 렌즈(Rod lens) 등으로 이루어지는 렌즈군(34)으로 입사되어, 렌즈군(34)을 투과하여 조도분포가 균일화 된다. 셔터(35)는, 기판(1)의 배향막의 노광을 행할 때에 열리고, 노광을 행하지 않을 때에 닫힌다. 셔터(35)가 열려 있을 때 렌즈군(34)을 투과한 빛은 편광자(36)를 투과하여 직선편광이 되고, 오목거울(37)로 반사되어 평행광선속이 된다. 도 1에서, 오목거울(37)로 반사된 빛은 제２평면거울(38)에서 반사되어 도면 아래쪽으로 수직으로 조사된다. 광원제어장치(40)는, 주제어장치(70)의 제어에 의해 전원(41)에서 램프(31)로 공급된 전력을 제어하여 노광광의 조도를 조절한다.
노광위치의 상공(上空)에는 마스크(2)를 유지하는 마스크 홀더(20)가 설치되어 있다. 마스크 홀더(20)에는 노광광이 통과하는 개구가 마련되어 있고, 마스크 홀더(20)의 아랫면의 개구의 주위에는 도시하지 않은 흡착홈이 마련되어 있다. 마스크 홀더(20)는 도시하지 않은 흡착홈에 의하여 마스크(2)의 주변부를 진공흡착하여 마스크(2)를 그 아랫면에 유지한다. 노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광이 마스크(2)를 투과하여 기판(1)으로 조사됨으로써 기판(1)의 배향막의 노광이 행해진다.
이하, 본 실시 형태에 따른 배향막의 노광방법을 설명한다. 도 3(a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크의 상면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 Ａ-Ａ부의 단면도, 도 3(c)는 도 3(a)의 Ｂ-Ｂ부의 단면도이다. 도 3(b),(c)에 나타내는 바와 같이, 마스크(2)의 아랫면에는 패턴(2a)이 형성되어 있다. 노광광은 마스크(2)의 아랫면의 패턴(2a)이 형성되어 있지 않은 부분을 투과한다. 도 3(a),(b),(c)에 나타나는 바와 같이, 마스크(2)의 윗면에는 광편향 소자(2b),(2c)가 부착되어 있다. 광편향 소자(2b),(2c)는, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울이고, 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광을 비스듬히 조사한다. 본 실시 형태에서는, 광편향 소자(2b),(2c)로서, 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자가 사용되고 있다. 광편향 소자(2b),(2c)로서, 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자를 사용함으로써 광편향 소자(2b),(2c)를 투과할 때의 노광광의 손실이 적어진다. 도 3(a)에 있어서, 광편향 소자(2b),(2c)상의 화살표는 광편향 소자(2b),(2c)에 의해 노광광이 기울어지는 방향을 나타내고 있다.
도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은 광편향 소자(2b)를 투과하여 그 진행방향이 좌경사 하방으로 기울어지고, 기판(1)에 대해 우경사 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우에는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 좌측이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면의 우측이 되는 배향특성이 부여된다.
또 도 3(c)에 나타난 바와 같이, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은, 광편향 소자(2c)를 투과하여 그 진행방향이 우경사 하방으로 기울어져서 기판(1)에 대해 좌경사 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 우측이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 우측이 되는 배향특성이 부여된다.
도 4(a)는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 마스크의 하면도, 도 4(b)는 도 4(a)의 Ｃ-Ｃ부의 단면도, 도 4(c)는 도 4(a)의 Ｄ-Ｄ부의 단면도이다. 도 4(a),(b),(c)에서 나타나는 바와 같이, 마스크(2)의 아랫면에는 패턴(2a)이 형성되어 있다. 노광광은 마스크(2)의 하면의 패턴(2a)이 형성되어 있지 않은 부분을 투과한다. 마스크(2)의 아랫면의 패턴(2a)이 형성되어 있지 않은 부분에는 광편향 소자(2d),(2e)가 형성되어 있다. 광편향 소자(2d),(2e)는, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하여 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광을 비스듬히 조사한다. 본 실시 형태에서는, 광편향 소자(2d),(2e)로서 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자가 사용된다. 광편향 소자(2d),(2e)로서 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자를 사용함으로써 광편향 소자(2d),(2e)를 투과할 때의 노광광의 손실이 적어진다. 도 4 (a)에 있어서, 광편향 소자(2d),(2e)위의 화살표는 광편향 소자(2d),(2e)에 의해 노광광이 기울어지는 방향을 나타내고 있다.
도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은, 광편향 소자(2d)를 투과하여 그 진행방향이 좌경사 하방으로 기울어지고, 기판(1)에 대해 우경사 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 좌측이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 우측이 되는 배향특성이 부여된다.
또 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은 광편향 소자(2e)를 투과하여 그 진행방향이 우경사 하방으로 기울어지고 기판(1)에 대해 좌경사 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 우측이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 좌측이 되는 배향특성이 부여된다.
노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d),(2e)를 마스크(2)의 윗면 또는 아랫면에 마련하여 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광을 비스듬히 조사하기 때문에, 노광광 조사장치(30)에서 직접 마스크(2)로 노광광을 비스듬히 조사하는 경우에 비해 노광광이 통과하는 영역이 확대되는 일 없이 노광광이 기판(1)의 배향막으로 비스듬히 조사된다.
그리고 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 여러 종류의 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d),(2e)를 마스크의 상면 또는 하면에 마련하므로, 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광이 각각 다른 방향에서 비스듬히 동시에 조사된다. 따라서, 하나의 기판상의 배향막에 복수의 다른 배향영역을 형성할 때, 각 배향영역을 노광할 때마다 기판(1)을 척(10)에서 분리하여 기판(1)의 방향을 회전시킬 필요 없이, 복수의 다른 배향영역이 동시에 형성되므로 택타임이 단축되어 스루풋이 향상된다.
특히, 노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d),(2e)를 마스크의 상면 또는 하면에 마련하므로, 하나의 기판상의 배향막에 프리 틸트 방향이 대략 180도 다른 ２종류의 배향영역이 동시에 형성된다.
도 5(a)는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 마스크의 하면도, 도 5(b)는 도 5(a)의 Ｅ-Ｅ부의 단면도, 도 5(c)는 도 5(a)의 Ｆ-Ｆ부의 단면도이다. 도 ５(a),(b),(c)에 나타낸 바와 같이, 마스크(2)의 하면에는 패턴(2a)이 형성되어 있다. 노광광은 마스크(2)의 하면의 패턴(2a)이 형성되어 있지 않은 부분을 투과한다. 마스크(2)의 아랫면의 패턴(2a)이 형성되어 있지 않은 부분에는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)가 형성되어 있다. 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)는 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하여 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광을 비스듬히 조사한다. 본 실시 형태에서는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)로서, 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자가 사용되어 있다. 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)로서, 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자를 사용함으로써, 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)를 투과할 때의 노광광의 손실이 적어진다. 도 5(a)에 있어서, 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)상의 화살표는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)에 의해 노광광이 기울어지는 방향을 나타내고 있다.
도 5(b)에 나타난 바와 같이, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은 광편향 소자(2f)를 투과하여 그 진행방향이 좌경사 하방으로 기울어져서 기판(1)에 대해 우경사 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 좌측이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트방향이 도면 우측이 되는 배향특성이 부여된다.
또 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은, 광편향 소자(2i)를 투과하여 그 진행방향이 도면의 앞 방향으로 비스듬하게 아래쪽으로 기울어져 기판(1)에 대해 도면의 안쪽 방향의 비스듬한 위쪽에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 앞쪽이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면의 안쪽 방향이 되는 배향특성이 부여된다.
도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 노광광 조사장치(3)에서 수직으로 조사된 노광광은, 광편향 소자(2g)를 투과하여 그 진행방향이 도면의 안쪽 방향으로 비스듬히 아래쪽으로 기울어져서 기판(1)에 대해 도면 앞 방향의 비스듬한 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 안쪽이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 앞쪽이 되는 배향특성이 부여된다.
또 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은, 광편향 소자(2h)를 투과하여 그 진행방향이 우경사 하방으로 기울어져 기판(1)에 대해 좌경사 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 우측이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면의 좌측이 되는 배향특성이 부여된다.
노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 ４종류의 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)를 마스크(2)의 아랫면에 마련하므로, 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광이 각각 대략 90도씩 다른 방향에서 비스듬히 동시에 조사되어, 하나의 기판상의 배향막에 프리 틸트 방향이 대략 90도씩 다른 ４종류의 배향영역이 동시에 형성된다.
도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 의한 마스크의 하면도, 도 6(b)는 도 6(a)의 Ｇ-Ｇ부의 단면도, 도 6(c)는 도 ６(a)의 Ｈ-Ｈ부의 단면도이다. 도 6(a),(b),(c)에 나타난 바와 같이, 마스크(2)의 아랫면에는 패턴(2a)이 형성되어 있다. 노광광은 마스크(2)의 아랫면의 패턴(2a)이 형성되어 있지 않은 부분을 투과한다. 마스크(2)의 아랫면에 패턴(2a)이 형성되어 있지 않은 부분에는 광편향 소자(2j),(2k)가 형성되어 있다. 광편향 소자(2j),(2k)는 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하여 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광을 비스듬히 조사한다. 본 실시 형태에서는, 광편향 소자(2j),(2k)로서, 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자가 사용되고 있다. 광편향 소자(2j),(2k)로서, 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자를 사용함으로써, 광편향 소자(2j),(2k)를 투과할 때의 노광광의 손실이 줄어든다. 도 6(a)에 있어서, 광편향 소자(2j),(2k)상의 화살표는 광편향 소자(2j),(2k)에 의하여 노광광이 기울어지는 방향을 나타내고 있다.
도 6(b)에 나타난 바와 같이, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은, 광편향 소자(2j)를 투과하여 그 진행방향이 좌경사 하방으로 기울어져 기판(1)에 대해 우경사 상방에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 좌측이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면의 우측이 되는 배향특성이 부여된다.
또 도 6(c)에 나타난 바와 같이, 노광광 조사장치(30)에서 수직으로 조사된 노광광은 광편향 소자(2k)를 투과하여 그 진행방향이 도면의 안쪽 방향으로 비스듬한 아래쪽으로 기울어져 기판(1)에 대해 도면 앞방향의 비스듬한 위쪽에서 조사된다. 따라서, 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의해 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 안쪽이 되는 배향특성이 부여된다. 또 배향막의 성질 등에 따라, 프리 틸트 방향이 노광광의 진행방향과 역방향을 따르는 경우는, 마스크(2)에서 기판(1)으로 조사된 노광광에 의하여 기판(1)의 배향막에는 프리 틸트 방향이 도면 앞쪽이 되는 배향특성이 부여된다.
노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자(2j),(2k)를 마스크(2)의 아랫면에 마련하므로, 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광이 각각 대략 90도 다른 방향에서 비스듬하게 동시에 조사되어, 하나의 기판의 배향막에 프리 틸트 방향이 대략 90도 다른 ２종류의 배향영역이 동시에 형성된다.
이상 위에서 설명한 실시 형태에 의하면, 노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광을 투과시켜서 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d),(2e) 또는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i) 또는 광편향 소자(2j),(2k)를 마스크(2)의 상면 또는 하면에 마련하여 마스크(2)에서 기판(1)으로 노광광을 비스듬히 조사함으로써, 노광광이 통과하는 영역을 확대하지 않고, 노광광을 배향막으로 비스듬히 조사할 수 있다.
더욱이, 노광광 조사장치(30)로부터 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 여러 종류의 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d),(2e) 또는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i) 또는 광편향 소자(2j),(2k)를 마스크(2)의 상면 또는 하면에 마련함으로써, 한 개의 기판상의 배향막에 복수 개의 다른 배향영역을 형성할 때 택타임을 단축시켜 스루풋을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d),(2e) 또는 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i) 또는 광편향 소자(2j),(2k)로서, 투과형 블레이즈 회절격자를 사용함으로써, 광편향 소자를 투과할 때의 노광광의 손실을 적게 할 수 있다.
또, 도 3 및 도 4에 나타낸 실시 형태에 따르면, 노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자(2b),(2c) 또는 광편향 소자(2d),(2e)를 마스크의 상면 또는 하면에 마련함으로써, 하나의 기판상의 배향막에 프리 틸트 방향이 대략 180도 다른 ２종류의 배향영역을 동시에 형성할 수 있다.
또한, 도 5에서 나타낸 실시 형태에 따르면, 노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 ４종류의 광편향 소자(2f),(2g),(2h),(2i)를 마스크의 하면에 마련함으로써, 한 개의 기판상의 배향막에, 프리 틸트 방향이 대략 90도씩 다른 ４종류의 배향영역을 동시에 형성할 수 있다.
또 도 6 에 나타낸 실시 형태에 따르면, 노광광 조사장치(30)에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자(2j),(2k)를 마스크의 하면에 마련함으로써, 하나의 기판상의 배향막에 프리 틸트 방향이 대략 90도 다른 ２종류의 배향영역을 동시에 형성할 수 있다.
1: 기판
2: 마스크
2a: 패턴
2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i: 광편향 소자
3: 베이스
4: Ｘ가이드
5: Ｘ스테이지
6: Ｙ가이드
7: Ｙ스테이지
8: θ스테이지
9: 척 지지대
10: 척
20: 마스크 홀더
30: 노광광 조사장치
31: 램프
32: 집광거울
33: 제１평면거울
34: 렌즈군
34: 셔터
36: 편광자
37: 오목거울
38: 제２평면거울
40: 광원제어장치
41: 전원
60: 스테이지 구동회로
70: 주제어장치

Claims (12)

  1. 기판을 지지하는 척과, 마스크를 유지하는 마스크 홀더와, 직선편광의 노광광을 조사하는 노광광 조사장치를 구비하고, 마스크와 기판과의 사이에 미소한 갭을 마련하고, 상기 노광광 조사장치에서 조사된 직선편광의 노광광을 마스크를 통하여 기판으로 조사하고, 기판에 도포된 배향막에 액정의 배열방향을 가지런히 하는 배향특성을 부여하는 배향막의 노광장치에 있어서,
    상기 노광광 조사장치에서 조사된 노광광을 투과시켜 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 마련하여 마스크에서 기판으로 노광광을 비스듬히 조사하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    여러 종류의 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 구비하고, 각 종류의 광편향 소자는 상기 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 구비하고, 각 종류의 광편향 소자는 상기 노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    4종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 구비하고, 각 종류의 광편향 소자는 상기 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    2종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 구비하고, 각 종류의 광편향 소자는 상기 노광광 조사장치에서 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광편향 소자는, 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자인 것을 특징으로 하는 배향막의 노광장치.
  7. 기판을 척으로 지지하고, 마스크를 마스크 홀더로 유지하고, 마스크와 기판과의 사이의 미소한 갭을 마련하여 노광광 조사장치로부터 조사된 직선편광의 노광광을 마스크를 통해 기판으로 조사하고, 기판에 도포된 배향막에 액정의 배열 방향을 가지런히 하는 배향특성을 부여하는 배향막의 노광방법으로서,
    노광광 조사장치에서 조사된 노광광을 투과시켜서 노광광의 진행방향을 기울게 하는 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 마련하여 마스크에서 기판으로 노광광을 비스듬히 조사하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 각각 다른 방향으로 기울게 하는 복수 개의 광편향 소자를 마스크의 상면 또는 하면에 구비하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 180도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 마련하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도씩 다른 방향으로 기울게 하는 ４종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 마련하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    노광광 조사장치로부터 조사된 노광광의 진행방향을 서로 대략 90도 다른 방향으로 기울게 하는 ２종류의 광편향 소자를 마스크의 하면에 마련하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광방법.
  12. 제 7항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    광편향 소자로서 홈의 단면형상이 톱니형태인 투과형 블레이즈 회절격자를 사용하는 것을 특징으로 하는 배향막의 노광방법.

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