(57)【要約】【課題】マスクを用いることなく、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域を精度良く形成する。【解決手段】光ビーム照射装置（２０）から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板（１）を走査して、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。チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、基板の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置の駆動回路（２７）へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する。あるいは、チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、検出した基板の表面の高さの変位分だけ、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に基板の表面に垂直な方向へ移動する。【選択図】図７
2012145786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するチャックと、
二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系から前記チャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置と、
前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、
前記移動手段により前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動し、前記光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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であって、
前記チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された基板の表面の高さの変位に応じて、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、前記光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する手段とを備えたことを特徴とする配向膜の露光装置。
【請求項２】
前記検出手段は、検出光を前記チャックに支持された基板へ斜めに照射する投光部と、検出光が基板の表面で反射された反射光を受光する受光部とを有し、受光部で受光した反射光の位置の変化から、基板の表面の高さの変位を検出す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。
【請求項３】
基板をチャックで支持し、
チャックと、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系からチャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、
光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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、
チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、
検出した基板の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給することを特徴とする配向膜の露光方法。
【請求項４】
検出光をチャックに支持された基板へ斜めに照射し、
検出光が基板の表面で反射された反射光を受光し、
受光した反射光の位置の変化から、基板の表面の高さの変位を検出することを特徴とする請求項３に記載の配向膜の露光方法。
【請求項５】
基板を支持するチャックと、
二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系から前記チャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置と、
前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、
前記移動手段により前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に移動し、前記光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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であって、
前記チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された基板の表面の高さの変位分だけ、前記チャックと前記光ビーム照射装置とを相対的に基板の表面に垂直な方向へ移動する手段とを備えたことを特徴とする配向膜の露光装置。
【請求項６】
前記検出手段は、検出光を前記チャックに支持された基板へ斜めに照射する投光部と、検出光が基板の表面で反射された反射光を受光する受光部とを有し、受光部で受光した反射光の位置の変化から、基板の表面の高さの変位を検出することを特徴とする請求項５に記載の配向膜の露光装置。
【請求項７】
基板をチャックで支持し、
チャックと、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系からチャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、
光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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、
チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、
検出した基板の表面の高さの変位分だけ、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に基板の表面に垂直な方向へ移動することを特徴とする配向膜の露光方法。
【請求項８】
検出光をチャックに支持された基板へ斜めに照射し、
検出光が基板の表面で反射された反射光を受光し、
受光した反射光の位置の変化から、基板の表面の高さの変位を検出す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、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。
【背景技術】
【０００２】
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。光配向法において、配向膜にプレチルト角を発現させる方法の１つとして、直線偏光の紫外光を配向膜へ斜めに照射する方法がある。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５２４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。そのため、従来は、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と同様の構成を用い、露光する配向領域以外の領域を覆うマスクを設けて、露光光照射装置からマスクへ直線偏光の露光光を斜めに照射していた。
【０００６】
しかしながら、マスクを用いた従来の方式は、露光する基板の種類毎にマスクを交換する必要がある。また、マスクには自重によってたわみが生じるため、マスクと基板との間のギャップが場所によって異なり、露光光をマスクから基板へ斜めに照射すると、露光光が基板へ照射される位置がマスクと基板との間のギャップに応じて変動し、露光精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、マスクを用いることなく、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域を精度良く形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系からチャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置と、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、移動手段によりチャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動し、光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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であって、チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出する検出手段と、検出手段により検出された基板の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する手段とを備えたものである。
【０００９】
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、チャックと、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系からチャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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、チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、検出した基板の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するものである。
【００１０】
あるいは、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、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系からチャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置と、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動する移動手段とを備え、移動手段によりチャックと光ビーム照射装置とを相対的に移動し、光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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であって、チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出する検出手段と、検出手段により検出された基板の表面の高さの変位分だけ、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に基板の表面に垂直な方向へ移動する手段とを備えたものである。
【００１１】
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、チャックと、二方向に配列した複数のミラーの角度を変更して光ビームを変調する空間的光変調器、描画データに基づいて空間的光変調器を駆動する駆動回路、及び空間的光変調器により変調された光ビームを照射する照射光学系を有し、照射光学系からチャックに支持された基板へ直線偏光の光ビームを斜めに照射する光ビーム照射装置とを、相対的に移動し、光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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、チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、検出した基板の表面の高さの変位分だけ、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に基板の表面に垂直な方向へ移動するものである。
【００１２】
光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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ので、光ビーム照射装置の空間的光変調器を駆動する駆動回路へ供給する描画データを変更して、所望の位置及び所望の形状の配向領域を露光することができる。このとき、光ビーム照射装置から基板へ光ビームを斜めに照射するため、チャックの表面の高さのばらつきや基板の厚さのばらつきにより、チャックに支持された基板の表面の高さが場所によって異なると、そのままでは、光ビームが基板へ照射される位置が変動する。本発明では、チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、検出した基板の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、あるいは、検出した基板の表面の高さの変位分だけ、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に基板の表面に垂直な方向へ移動するので、チャックに支持された基板の表面の高さが場所により異なっても、光ビームが基板へ照射される位置が変動せず、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域が精度良く形成される。
【００１３】
さらに、本発明の配向膜の露光装置は、検出手段が、検出光をチャックに支持された基板へ斜めに照射する投光部と、検出光が基板の表面で反射された反射光を受光する受光部とを有し、受光部で受光した反射光の位置の変化から、基板の表面の高さの変位を検出するものである。また、本発明の配向膜の露光方法は、検出光をチャックに支持された基板へ斜めに照射し、検出光が基板の表面で反射された反射光を受光し、受光した反射光の位置の変化から、基板の表面の高さの変位を検出するものである。光学的手法を用いて基板の表面の高さの変位が精度良く検出され、配向領域がさらに精度良く形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光ビーム照射装置から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板を走査して、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ことにより、光ビーム照射装置の空間的光変調器を駆動する駆動回路へ供給する描画データを変更して、所望の位置及び所望の形状の配向領域を露光することができる。従って、マスクを用いることなく、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ことができる。
【００１５】
そして、チャックに支持された基板の表面の高さの変位を検出し、検出した基板の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置の駆動回路へ供給し、あるいは、検出した基板の表面の高さの変位分だけ、チャックと光ビーム照射装置とを相対的に基板の表面に垂直な方向へ移動することにより、チャックに支持された基板の表面の高さが場所により異なっても、光ビームが基板へ照射される位置が変動するのを防止して、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域を精度良く形成することができる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、検出光をチャックに支持された基板へ斜めに照射し、検出光が基板の表面で反射された反射光を受光し、受光した反射光の位置の変化から、基板の表面の高さの変位を検出することにより、光学的手法を用いて基板の表面の高さの変位を精度良く検出して、配向領域をさらに精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】本発明の一実施の形態による配向膜の露光装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態による配向膜の露光装置の正面図である。
【図４】光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。
【図５】ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。
【図６】レーザー測長系の動作を説明する図である。
【図７】本発明の一実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。
【図８】本発明の一実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。
【図９】基板の表面の高さの変位による光ビームの照射位置の変動を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施の形態による描画制御部の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の他の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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。また、図２は本発明の一実施の形態による配向膜の露光装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態による配向膜の露光装置の正面図である。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１０、ゲート１１、光ビーム照射装置２０、リニアスケール３１，３３、エンコーダ３２，３４、レーザー測長系、レーザー測長系制御装置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。なお、図２及び図３では、レーザー測長系のレーザー光源４１、レーザー測長系制御装置４０、ステージ駆動回路６０、及び主制御装置７０が省略されている。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。
【００１９】
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。
【００２０】
図１及び図２において、チャック１０は、基板１の受け渡しを行う受け渡し位置にある。受け渡し位置において、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から搬出される。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。
【００２１】
基板１の露光を行う露光位置の上空に、ベース３をまたいでゲート１１が設けられている。ゲート１１には、複数の光ビーム照射装置２０が搭載されている。なお、本実施の形態は、８つの光ビーム照射装置２０を用いた露光装置の例を示しているが、光ビーム照射装置の数はこれに限らず、本発明は１つ又は２つ以上の光ビーム照射装置を用いた露光装置に適用される。
【００２２】
図４は、光ビーム照射装置の概略構成を示す図である。光ビーム照射装置２０は、光ファイバー２２、レンズ２３、ミラー２４、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）２５、投影レンズ２６ａ，２６ｂ、ＤＭＤ駆動回路２７、偏光子２８、調節装置５０、及びレーザー変位計を含んで構成されている。光ファイバー２２は、レーザー光源ユニット２１から発生された紫外光の光ビームを、光ビーム照射装置２０内へ導入する。光ファイバー２２から射出された光ビームは、レンズ２３を透過した後、偏光子２８を透過して直線偏光となり、ミラー２４で反射されてＤＭＤ２５へ照射される。ＤＭＤ２５は、光ビームを反射する複数の微小なミラーを直交する二方向に配列して構成された空間的光変調器であり、各ミラーの角度を変更して光ビームを変調する。ＤＭＤ２５により変調された光ビームは、投影レンズ２６ａ，２６ｂを含むヘッド部２０ａから照射される。ＤＭＤ駆動回路２７は、主制御装置７０から供給された描画データに基づいて、ＤＭＤ２５の各ミラーの角度を変更する。
【００２３】
なお、偏光子２８は、レンズ２３とミラー２４の間に限らず、光ビーム照射装置２０内で光ビームの光路中の任意の位置に設置することができる。
【００２４】
図２及び図３において、チャック１０は、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。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、図１のステージ駆動回路６０により駆動される。
【００２５】
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は、直交する二辺がＸ方向及びＹ方向へ向く様に回転される。Ｘステージ５のＸ方向への移動により、チャック１０は、受け渡し位置と露光位置との間を移動される。露光位置において、Ｘステージ５のＸ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームが、基板１をＸ方向へ走査する。また、Ｙステージ７のＹ方向への移動により、各光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射された光ビームによる基板１の走査領域が、Ｙ方向へ移動される。図１において、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、θステージ８のθ方向へ回転、Ｘステージ５のＸ方向への移動、及びＹステージ７のＹ方向への移動を行う。
【００２６】
図５は、ＤＭＤのミラー部の一例を示す図である。光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５は、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査方向（Ｘ方向）に対して、所定の角度θだけ傾いて配置されている。ＤＭＤ２５を、走査方向に対して傾けて配置すると、直交する二方向に配列された複数のミラー２５ａのいずれかが、隣接するミラー２５ａ間の隙間に対応する箇所をカバーするので、配向膜の露光を隙間無く行うことができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、Ｘステージ５によりチャック１０をＸ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査を行っているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査を行ってもよい。また、本実施の形態では、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動することによって、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査領域を変更しているが、光ビーム照射装置２０を移動することにより、光ビーム照射装置２０からの光ビームによる基板１の走査領域を変更してもよい。
【００２８】
例えば、チャック１０を固定し、各光ビーム照射装置２０を搭載したゲート１１をＸＹ方向へ移動するステージを設け、各光ビーム照射装置２０をＸＹ方向へ移動する構成としてもよい。その場合、ゲート１１の位置を３軸で検出するレーザー測長系を設け、後述する主制御装置７０の描画制御部７１は、レーザー測長系の検出結果に基づき、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データのＸＹ座標を決定する。
【００２９】
図１及び図２において、ベース３には、Ｘ方向へ伸びるリニアスケール３１が設置されている。リニアスケール３１には、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。また、Ｘステージ５には、Ｙ方向へ伸びるリニアスケール３３が設置されている。リニアスケール３３には、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出するための目盛が付けられている。
【００３０】
図１及び図３において、Ｘステージ５の一側面には、リニアスケール３１に対向して、エンコーダ３２が取り付けられている。エンコーダ３２は、リニアスケール３１の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置７０へ出力する。また、図１及び図２において、Ｙステージ７の一側面には、リニアスケール３３に対向して、エンコーダ３４が取り付けられている。エンコーダ３４は、リニアスケール３３の目盛を検出して、パルス信号を主制御装置７０へ出力する。主制御装置７０は、エンコーダ３２のパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量を検出し、エンコーダ３４のパルス信号をカウントして、Ｙステージ７のＹ方向への移動量を検出する。
【００３１】
図６は、レーザー測長系の動作を説明する図である。なお、図６においては、図１に示したゲート１１、及び光ビーム照射装置２０が省略されている。レーザー測長系は、公知のレーザー干渉式の測長系であって、レーザー光源４１、レーザー干渉計４２，４４、及びバーミラー４３，４５を含んで構成されている。バーミラー４３は、チャック１０のＹ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。また、バーミラー４５は、チャック１０のＸ方向へ伸びる一側面に取り付けられている。
【００３２】
レーザー干渉計４２は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４３へ照射し、バーミラー４３により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４３により反射されたレーザー光との干渉を測定する。この測定は、Ｙ方向の２箇所で行う。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４２の測定結果から、チャック１０のＸ方向の位置及び回転を検出する。
【００３３】
一方、レーザー干渉計４４は、レーザー光源４１からのレーザー光をバーミラー４５へ照射し、バーミラー４５により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光源４１からのレーザー光とバーミラー４５により反射されたレーザー光との干渉を測定する。レーザー測長系制御装置４０は、主制御装置７０の制御により、レーザー干渉計４４の測定結果から、チャック１０のＹ方向の位置を検出する。
【００３４】
以下、本発明の一実施の形態による配向膜の露光方法について説明する。図４において、光ビーム照射装置２０の調節装置５０は、支持台５１及びリニアモータを含んで構成されている。支持台５１は、ミラー２４を支持して回転する回転機構５１ａを有し、回転機構５１ａを回転してミラー２４の角度を変更する。リニアモータは、コイルを内蔵した可動子５２ａと、磁石を内蔵した固定子５２ｂとから成る。可動子５２ａのコイルに電流を流すと、コイルの電流と固定子５２ｂの磁石の磁界とから、フレミングの左手の法則によって、可動子５２ａに推力（ローレンツ力）が働き、可動子５２ａが固定子５２ｂに沿って移動する。可動子５２ａには、支持台５１が搭載されている。なお、調節装置５０には、リニアモータに限らず、ボールねじ及びモータ等の他の移動機構を用いてもよい。
【００３５】
調節装置５０は、主制御装置７０の制御により、支持台５１の回転機構５１ａを回転して、ミラー２４の角度を変更すると共に、リニアモータの可動子５２ａを移動して、ミラー２４の位置を変更し、ミラー２４からＤＭＤ２５へ照射される光ビームの入射角度を調節する。ミラー２４からＤＭＤ２５へ照射される光ビームの入射角度が変わると、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａにより反射される光ビームの反射角度が変化する。図４は、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａにより反射された光ビームの中心軸が、投影レンズ２６ａ，２６ｂの光軸と平行な状態を示している。このとき、投影レンズ２６ａ，２６ｂを透過した光ビームの中心軸は、チャック１０に支持された基板１の表面に対して、垂直となる。
【００３６】
図７及び図８は、本発明の一実施の形態による配向膜の露光方法を説明する図である。図７は、調節装置５０が、支持台５１の回転機構５１ａを矢印で示す様に反時計回りへ回転し、支持台５１を矢印で示す様に図面右方向へ移動して、ミラー２４からＤＭＤ２５へ照射される光ビームの入射角度を大きくした例を示している。このとき、図７に示す様に、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａにより反射された光ビームは、右斜め上方から、投影レンズ２６ａへその光軸に対して斜めに入射する。そして、投影レンズ２６ｂを通過した光ビームは、チャック１０に支持された基板１に対して、左斜め上方から照射される。
【００３７】
露光装置は、チャック１０と光ビーム照射装置２０とを相対的に移動し、光ビーム照射装置２０から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板１を矢印で示す走査方向へ走査する。このとき、露光光のパターンや基板１に塗布され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に沿う場合、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、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、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。
【００３８】
図８は、調節装置５０が、支持台５１の回転機構５１ａを矢印で示す様に時計回りへ回転し、支持台５１を矢印で示す様に図面左方向へ移動して、ミラー２４からＤＭＤ２５へ照射される光ビームの入射角度を小さくした例を示している。このとき、図８に示す様に、ＤＭＤ２５の各ミラー２５ａにより反射された光ビームは、左斜め上方から、投影レンズ２６ａへその光軸に対して斜めに入射する。そして、投影レンズ２６ｂを通過した光ビームは、チャック１０に支持された基板１に対して、右斜め上方から照射される。
【００３９】
露光装置は、チャック１０と光ビーム照射装置２０とを相対的に移動し、光ビーム照射装置２０から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板１を矢印で示す走査方向へ走査する。このとき、露光光のパターンや基板１に塗布され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に沿う場合、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、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、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。
【００４０】
なお、光ビームを基板１へ照射する方向と、光ビームによる基板１の走査方向の組合せは、図７及び図８に示した例に限らず、露光光のパターンや基板１に塗布された配向膜の性質等に応じて、適宜決定される。
【００４１】
光ビーム照射装置２０から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板１を走査して、基板１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ので、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５を駆動するＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを変更して、所望の位置及び所望の形状の配向領域を露光することができる。従って、マスクを用いることなく、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ことができる。
【００４２】
そして、調節装置５０によりＤＭＤ２５へ供給される光ビームの入射角度を調節して、チャック１０に支持された基板１へ照射される光ビームの方向を変え、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更することができる。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いので、タクトタイムが短縮されて、スループットが向上する。
【００４３】
また、調節装置５０によりＤＭＤ２５へ供給される光ビームの入射角度を調節して、チャック１０に支持された基板１へ照射される光ビームの入射角度を変更し、配向膜に付与する配向特性のプレチルト角を制御することができる。
【００４４】
さらに、光ビーム照射装置２０の調節装置５０によりＤＭＤ２５へ供給される光ビームの入射角度を調節して、チャック１０に支持された基板１へ照射される光ビームの方向を変え、かつ、光ビームの方向の変更と、チャック１０と光ビーム照射装置２０との相対的な移動方向の変更とを組み合わせて、配向膜に付与する配向特性のプレチルト方向を変更するので、露光光のパターンや基板１に塗布された配向膜の性質等に応じて、光ビームによる基板１の走査方向が配向膜に付与される配向特性のプレチルト方向に影響する場合、光ビームの方向の変更と、チャック１０と光ビーム照射装置２０との相対的な移動方向の変更とを組み合わせて、所望のプレチルト方向を得ることができる。
【００４５】
本発明では、光ビーム照射装置２０から基板１へ光ビームを斜めに照射するため、チャック１０の表面の高さのばらつきや基板１の厚さのばらつきにより、チャック１０に支持された基板１の表面の高さが場所によって異なると、そのままでは、光ビームが基板１へ照射される位置が変動する。図９は、基板の表面の高さの変位による光ビームの照射位置の変動を説明する図である。基板１の表面の高さが実線１ａである場合と、基板１の表面の高さが破線１ｂである場合とで、基板１の表面の高さの変位をΔＺとする。光ビームの基板１の表面への入射角がαであるとき、基板１の表面の高さが実線１ａである場合と、基板１の表面の高さが破線１ｂである場合とで、光ビームが基板１の表面へ照射される位置の変動ΔＰは、
ΔＰ＝ΔＺ・ｔａｎα  （式１）
となる。
【００４６】
図４において、レーザー変位計は、投光部８１と受光部８２とから成る。投光部８１は、レーザー光源８１ａとレンズ８１ｂとを含んで構成され、レーザー光源８１ａから発生した検出光を、レンズ８１ｂからチャック１０に支持された基板１へ斜めに照射する。受光部８２は、レンズ８２ａとＣＣＤラインセンサー８２ｂとを含んで構成され、検出光が基板１の表面で反射された反射光を、レンズ８２ａにより集光して、ＣＣＤラインセンサー８２ｂで受光する。  
【００４７】
図９において、検出光の基板１の表面への入射角がβであるとき、基板１の表面の高さが実線１ａである場合と、基板１の表面の高さが破線１ｂである場合とで、ＣＣＤラインセンサー８２ｂにより受光される反射光の受光位置の変化Δεは、
Δε＝Ｍ・（ΔＺ／ｃｏｓβ）  （Ｍは、レンズ８２ａの倍率）
となる。従って、基板１の表面の高さの変位ΔＺは、
ΔＺ＝（１／Ｍ）・Δε・ｃｏｓβ
となり、レーザー変位計の受光部８２は、ＣＣＤラインセンサー８２ｂで受光した反射光の位置の変化から、基板１の表面の高さの変位を検出する。
【００４８】
図４において、主制御装置７０は、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ描画データを供給する描画制御部を有する。図１０は、描画制御部の概略構成を示す図である。描画制御部７１は、メモリ７２、バンド幅設定部７３、中心点座標決定部７４、及び座標決定部７５を含んで構成されている。なお、図１０では、１つの光ビーム照射装置２０のレーザー変位計の受光部８２のみが示され、他の７つの光ビーム照射装置２０のレーザー変位計の受光部８２が省略されている。メモリ７２は、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを、そのＸＹ座標をアドレスとして記憶している。
【００４９】
バンド幅設定部７３は、メモリ７２から読み出す描画データのＹ座標の範囲を決定することにより、光ビーム照射装置２０のヘッド部２０ａから照射される光ビームのＹ方向のバンド幅を設定する。
【００５０】
レーザー測長系制御装置４０は、露光位置における基板１の露光を開始する前のチャック１０のＸＹ方向の位置を検出する。中心点座標決定部７４は、レーザー測長系制御装置４０が検出したチャック１０のＸＹ方向の位置から、基板１の露光を開始する前のチャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。図１において、光ビーム照射装置２０からの光ビームにより基板１の走査を行う際、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によりチャック１０をＸ方向へ移動させる。基板１の走査領域を移動する際、主制御装置７０は、ステージ駆動回路６０を制御して、Ｙステージ７によりチャック１０をＹ方向へ移動させる。図１０において、中心点座標決定部７４は、エンコーダ３２，３４からのパルス信号をカウントして、Ｘステージ５のＸ方向への移動量及びＹステージ７のＹ方向への移動量を検出し、チャック１０の中心点のＸＹ座標を決定する。
【００５１】
座標決定部７５は、中心点座標決定部７４が決定したチャック１０の中心点のＸＹ座標に基づき、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データのＸＹ座標を決定する。そして、座標決定部７５は、レーザー変位計の受光部８２が検出した基板１の表面の高さの変位に応じて、決定したＸＹ座標を、上述の「式１」を用いて算出したΔＰ分だけ補正する。メモリ７２は、座標決定部７５が補正したＸＹ座標をアドレスとして入力し、入力したＸＹ座標のアドレスに記憶された描画データを、各光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ出力する。
【００５２】
なお、レーザー変位計の投光部８１及び受光部８２は、光ビーム照射装置２０から照射される光ビームが傾斜するＸ方向に配置し、算出したΔＰを、この配置に応じて、チャック１０のＸＹ座標に変換して、描画データのＸＹ座標の補正を行う。
【００５３】
チャック１０に支持された基板１の表面の高さの変位を検出し、検出した基板１の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給するので、チャック１０に支持された基板１の表面の高さが場所により異なっても、光ビームが基板１へ照射される位置が変動せず、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域が精度良く形成される。
【００５４】
また、検出光をチャック１０に支持された基板１へ斜めに照射し、検出光が基板１の表面で反射された反射光を受光し、受光した反射光の位置の変化から、基板１の表面の高さの変位を検出するので、光学的手法を用いて基板１の表面の高さの変位が精度良く検出され、配向領域がさらに精度良く形成される。
【００５５】
また、レーザー変位計の投光部８１及び受光部８２を、各光ビーム照射装置２０に設置し、描画データの座標の補正を光ビーム照射装置２０毎に行うので、基板の表面が複雑に起伏する場合に対応することができる。
【００５６】
図１１は、本発明の他の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。本実施の形態は、θステージ８とチャック１０との間に昇降機構９を設け、チャック１０の底面にガイドブロック１０ａを取り付け、昇降機構９を駆動する昇降機構駆動回路６１を備えたものである。その他の構成要素は、図１に示した実施の形態と同様である。
【００５７】
昇降機構９は、Ｚガイド９ａと直動モータ９ｂとを含んで構成されている。Ｚガイド９ａは、チャック１０の底面に設けたガイドブロック１０ａを上下（Ｚ方向）に案内する。直動モータ９ｂは、昇降機構駆動回路６１により駆動され、ロッド９ｃがチャック１０の底面に接触しながら昇降して、チャック１０を上下（Ｚ方向）に移動する。主制御装置７０は、レーザー変位計の受光部８２が検出した基板１の表面の高さの変位に応じて、昇降機構駆動回路６１を制御し、基板１の表面の高さの変位分だけチャック１０を上下（Ｚ方向）に移動させて、光ビーム照射装置２０からチャック１０に支持された基板１の表面までの距離を一定に保つ。
【００５８】
なお、本実施の形態では、チャック１０をＺ方向へ移動することにより、各光ビーム照射装置２０からチャック１０に支持された基板１の表面までの距離を一定に保っているが、ゲート１１に昇降機構を設けて、各光ビーム照射装置２０をＺ方向へ移動することにより、各光ビーム照射装置２０からチャック１０に支持された基板１の表面までの距離を一定に保ってもよい。
【００５９】
チャック１０に支持された基板１の表面の高さの変位を検出し、検出した基板１の表面の高さの変位分だけ、チャック１０と光ビーム照射装置２０とを相対的に基板１の表面に垂直な方向へ移動するので、チャック１０に支持された基板１の表面の高さが場所により異なっても、光ビームが基板１へ照射される位置が変動せず、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域が精度良く形成される。
【００６０】
なお、以上説明した実施の形態では、レーザー変位計の投光部８１及び受光部８２を、各光ビーム照射装置２０に設置していたが、レーザー変位計の投光部８１及び受光部８２を、ゲート１１の下方の１箇所又は複数箇所に設置して、基板上の代表点１箇所又は任意の複数箇所で基板の表面の高さの変位を検出する構成としてもよい。その場合、チャック１０のＸ方向への移動に従い、検出した基板１の表面の高さの変位を、各光ビーム照射装置２０に対する平均変位に置き換えて、各光ビーム照射装置２０へ供給する描画データのＸＹ座標の補正、またはチャック１０のＺ方向への移動を行う。また、基板１の表面の高さの変位の検出は、露光時にリアルタイムで行ってもよく、予め露光前に行ってもよい。
【００６１】
また、以上説明した実施の形態では、基板の配向膜にプレチルト方向が１８０度異なる２種類の配向領域群を形成していたが、プレチルト方向がほぼ９０度ずつ異なる４種類の配向領域群を形成する場合には、図７及び図８に示す様にして光ビームによる基板の走査を行った後、基板をほぼ９０度回転させてから、再び、図７及び図８に示す様にして光ビームによる基板の走査を行えばよい。
【００６２】
また、以上説明した実施の形態では、プレチルト方向が基板の長辺又は短辺に平行であったが、表示用パネルの特性として、プレチルト方向を基板の長辺又は短辺に対して斜めにする必要がある場合は、基板をＸＹ方向に対して回転させた状態で光ビームによる基板の走査を行うことにより、所望のプレチルト方向を得ることができる。
【００６３】
以上説明した実施の形態によれば、光ビーム照射装置２０から斜めに照射された直線偏光の光ビームにより基板１を走査して、基板１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ことにより、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ２５を駆動するＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データを変更して、所望の位置及び所望の形状の配向領域を露光することができる。従って、マスクを用いることなく、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ことができる。
【００６４】
そして、チャック１０に支持された基板１の表面の高さの変位を検出し、検出した基板１の表面の高さの変位に応じて、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給する描画データの座標を補正し、補正した座標の描画データを、光ビーム照射装置２０のＤＭＤ駆動回路２７へ供給し、あるいは、検出した基板１の表面の高さの変位分だけ、チャック１０と光ビーム照射装置２０とを相対的に基板１の表面に垂直な方向へ移動することにより、チャック１０に支持された基板１の表面の高さが場所により異なっても、光ビームが基板１へ照射される位置が変動するのを防止して、１つの基板上の配向膜に複数の異なる配向領域を精度良く形成することができる。
【００６５】
さらに、検出光をチャック１０に支持された基板１へ斜めに照射し、検出光が基板１の表面で反射された反射光を受光し、受光した反射光の位置の変化から、基板１の表面の高さの変位を検出することにより、光学的手法を用いて基板１の表面の高さの変位を精度良く検出して、配向領域をさらに精度良く形成することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  基板
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  昇降機構
９ａ  Ｚガイド
９ｂ  直動モータ
９ｃ  ロッド
１０  チャック
１０ａ  ガイドブロック
１１  ゲート
２０  光ビーム照射装置
２０ａ  ヘッド部
２１  レーザー光源ユニット
２２  光ファイバー
２３  レンズ
２４  ミラー
２５  ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）
２６ａ，２６ｂ  投影レンズ
２７  ＤＭＤ駆動回路
２８  偏光子
３１，３３  リニアスケール
３２，３４  エンコーダ
４０  レーザー測長系制御装置
４１  レーザー光源
４２，４４  レーザー干渉計
４３，４５  バーミラー
５０  調節装置
５１  支持台
５１ａ  回転機構
５２ａ  可動子
５２ｂ  固定子
６０  ステージ駆動回路
６１  昇降機構駆動回路
７０  主制御装置
７１  描画制御部
７２  メモリ
７３  バンド幅設定部
７４  中心点座標決定部
７５  座標決定部
８１  投光部
８１ａ  レーザー光源
８１ｂ  レンズ
８２  受光部
８２ａ  レンズ
８２ｂ  ＣＣＤラインセンサー
【図１】
2012145786.tif 000003
【図２】
2012145786.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012145786.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2012145786.tif 000009
【図８】
2012145786.tif 000010
【図９】
2012145786.tif 000011
【図１０】
2012145786.tif 000012
【図１１】
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