JP3149791B2 - Film quality reformer - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜の特性を改善
するために使用される膜質改質装置に関し、さらに詳細
には、液晶パネルの基板上の配向膜等の薄膜にマスクを
介して紫外光を照射し、その特性を改善するために使用
される膜質改質装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film quality reforming apparatus used to improve the properties of a thin film, and more particularly, to a thin film such as an alignment film on a substrate of a liquid crystal panel through a mask. The present invention relates to a film quality reforming device used to irradiate light and improve its characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶画面には、透過型と反射型がある。
透過型液晶画面は、液晶パネルとそれを制御するドライ
バおよび液晶パネルを裏面から照明するバックライトか
ら構成されている。液晶パネルは液晶を封入し、それに
印加する電圧を制御することによりバックライトからの
光を透過させたり遮光したりして画面を表示させる。こ
の場合、液晶パネルは2枚のガラス基板から構成されて
いる。2. Description of the Related Art There are two types of liquid crystal screens: a transmission type and a reflection type.
The transmissive liquid crystal screen is composed of a liquid crystal panel, a driver for controlling the liquid crystal panel, and a backlight for illuminating the liquid crystal panel from the back. The liquid crystal panel encloses liquid crystal and controls a voltage applied thereto to transmit or block light from a backlight to display a screen. In this case, the liquid crystal panel is composed of two glass substrates.
【0003】一方、反射型液晶画面は、バックライトを
使用せずに室内光を利用するもので、片方の基板が光を
反射する鏡面を有する半導体基板等で構成されている。
液晶パネルに入射した室内光はガラス基板、液晶層を透
過した後、前記反射鏡面で反射され、再び液晶層、ガラ
ス基板を透過して画面を表示させる。反射型液晶画面
は、バックライトを使用しないため、消費電力が少ない
という利点を持つ。最近ではコストダウンのためにガラ
ス基板の代わりに樹脂基板を用いることも行われてい
る。通常、液晶パネルを構成する2枚の基板の一方(ガ
ラス基板、樹脂基板もしくは半導体基板)には液晶を駆
動するための駆動素子、例えば薄膜トランジスタ(TF
T)や透明導電膜で形成された液晶駆動用電極、液晶を
特定方向に配向させる配向膜等が形成されている。他方
の基板(ガラス基板、樹脂基板)には、ブラックマトリ
ックスと呼ばれる遮光膜、カラー液晶パネルの場合はカ
ラーフィルタおよび上記した配向膜等が形成されてい
る。On the other hand, a reflection type liquid crystal screen utilizes room light without using a backlight, and one substrate is constituted by a semiconductor substrate having a mirror surface for reflecting light.
The room light incident on the liquid crystal panel passes through the glass substrate and the liquid crystal layer, is reflected by the reflecting mirror surface, and again passes through the liquid crystal layer and the glass substrate to display a screen. The reflective liquid crystal screen does not use a backlight, and thus has the advantage of low power consumption. Recently, a resin substrate has been used instead of a glass substrate for cost reduction. Usually, one of two substrates (a glass substrate, a resin substrate, or a semiconductor substrate) constituting a liquid crystal panel is provided with a driving element for driving liquid crystal, for example, a thin film transistor (TF).
T), a liquid crystal driving electrode formed of a transparent conductive film, an alignment film for aligning liquid crystal in a specific direction, and the like. On the other substrate (glass substrate, resin substrate), a light-shielding film called a black matrix, and in the case of a color liquid crystal panel, a color filter and the above-described alignment film are formed.
【0004】配向膜はポリイミド樹脂等の薄膜の表面に
ラビングと呼ばれる処理を施して、特定方向に微細な溝
(傷)を付けたものであり、液晶の分子をこの微細な溝
に沿って特定の方向に配向させる働きをする。ラビング
処理は、回転するローラに巻き付けた布で基板を擦って
作成する方法が広く用いられている。この場合、基板全
面に渡って同じ方向にラビング処理される。液晶パネル
は見る角度により画像のコントラストが変化することが
知られている。良好なコントラストが得られる角度の範
囲を液晶パネルの視角といい、この視角が大きいほど見
やすく良い液晶パネルとなる。したがって、いかに大き
な視角を得るかが重要な技術的課題となる。The alignment film is formed by applying a process called rubbing to the surface of a thin film of a polyimide resin or the like to form fine grooves (scratches) in a specific direction, and to specify liquid crystal molecules along the fine grooves. It works to orient in the direction of. For the rubbing treatment, a method in which a substrate is rubbed with a cloth wound around a rotating roller is widely used. In this case, rubbing is performed in the same direction over the entire surface of the substrate. It is known that a liquid crystal panel changes the contrast of an image depending on a viewing angle. The range of angles at which a good contrast is obtained is called the viewing angle of the liquid crystal panel. The larger the viewing angle, the better the visibility and the better the liquid crystal panel. Therefore, how to obtain a large viewing angle is an important technical problem.
【0005】良好な視角の液晶パネルを製造する技術と
して、特開平6−222366号公報、および特開平6
−281937号公報に液晶分子のプレチルト角を制御
する技術が開示されている。プレチルト角とは、液晶分
子が配向膜に接するときに配向膜面に対して一定の角度
をもって立ち上がる角度のことをいう。上記公報は、マ
スクを通して配向膜に紫外光等を照射して、配向膜の特
性を改質するものである。紫外光が照射された部分の配
向膜のプレチルト角が小さくなる現象を利用して、同一
基板内にプレチルト角の異なる領域を混在させること
で、広い視角の液晶パネルを製造する。As techniques for manufacturing a liquid crystal panel having a good viewing angle, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-222366 and Hei 6
Japanese Patent Application Publication No. -281937 discloses a technique for controlling a pretilt angle of liquid crystal molecules. The pretilt angle refers to an angle at which a liquid crystal molecule rises at a certain angle with respect to the alignment film surface when it comes into contact with the alignment film. In the above publication, the alignment film is irradiated with ultraviolet light or the like through a mask to modify the characteristics of the alignment film. A liquid crystal panel having a wide viewing angle is manufactured by mixing regions having different pretilt angles in the same substrate by utilizing a phenomenon in which the pretilt angle of the alignment film in a portion irradiated with ultraviolet light is reduced.
【0006】紫外光の照射によりプレチルト角が変化す
る現象は、紫外光によって配向膜の表面が酸化されて配
向膜の極性が変化するために起こると考えられている。
上記配向膜の改質には、紫外光の照射時に、酸素を含む
気体雰囲気中に配向膜を置く必要がある。すなわち、マ
スクを通して紫外光を配向膜に照射する際、マスクと配
向膜面(基板面)を距離を置いて保持し、マスクと配向
膜の間に酸素を含む気体層(空気)を形成させる。It is considered that the phenomenon that the pretilt angle changes due to the irradiation of ultraviolet light occurs because the surface of the alignment film is oxidized by the ultraviolet light and the polarity of the alignment film changes.
For the modification of the alignment film, it is necessary to place the alignment film in a gas atmosphere containing oxygen at the time of irradiation with ultraviolet light. That is, when irradiating the alignment film with ultraviolet light through the mask, the mask and the alignment film surface (substrate surface) are kept at a distance, and a gas layer (air) containing oxygen is formed between the mask and the alignment film.
【0007】図13は上記のように紫外光を照射して配
向膜の特性を改質する従来技術の概略説明図である。同
図において、Mはマスクであり、マスクMには同図に示
すように紫外光を部分的に遮光するマスクパターンMP
が形成されている。101は基板(ガラス基板または樹
脂基板、以下ワークという)であり、ワーク101には
前記した薄膜トランジスタ(TFT)、液晶駆動用電極
等(図示せず)が形成され、その上に配向膜102が形
成されている。FIG. 13 is a schematic explanatory view of a conventional technique for modifying the characteristics of an alignment film by irradiating ultraviolet light as described above. In the figure, M is a mask, and the mask M has a mask pattern MP for partially blocking ultraviolet light as shown in FIG.
Are formed. Reference numeral 101 denotes a substrate (a glass substrate or a resin substrate; hereinafter, referred to as a work). The work 101 has the above-described thin film transistor (TFT), a liquid crystal driving electrode, etc. (not shown) formed thereon, and an alignment film 102 formed thereon. Have been.
【0008】配向膜102の特性を改善するには、同図
(a)に示すように、マスクパターンMPが形成された
マスクMを、配向膜102が形成されたワーク101か
ら離間させて配置し(マスクMが自重でたわんでもワー
ク101との距離が確保できる程度の距離:例えば10
0μm程度)、マスクM上から紫外光を照射する。これ
により、同図(b)に示すように、部分的に配向膜10
2の特性が改質し、紫外光が照射された部分のプレチル
ト角が変化する。上記した配向膜の特性の改質には、波
長が300nm以下(特に200nm〜300nm)の
紫外光が特に有用であることが知られており、また、こ
の波長域の光を放出する光源としては、低圧及び高圧の
ロングアーク水銀ランプが知られている。In order to improve the characteristics of the alignment film 102, as shown in FIG. 1A, a mask M on which a mask pattern MP is formed is arranged so as to be separated from a work 101 on which the alignment film 102 is formed. (Distance enough to ensure the distance from the work 101 even if the mask M is bent by its own weight: for example, 10
UV light is irradiated from above the mask M. As a result, as shown in FIG.
The property of No. 2 is modified, and the pretilt angle of the portion irradiated with ultraviolet light changes. Ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less (especially 200 nm to 300 nm) is known to be particularly useful for modifying the properties of the above-described alignment film. Further, as a light source that emits light in this wavelength range, Low and high pressure long arc mercury lamps are known.
【0009】[0009]
(1)上記したように、基板(以下ワークという)上に
形成された配向膜等の特性の改質に使用されるランプと
しては、低圧及び高圧のロングアーク水銀ランプが知ら
れている。これらのランプは放電電極間が数十cm〜数
百cmと長く、発光部の面積が広いため容易に強い紫外
光が得られるためである。しかし、これらのランプから
の紫外光は発散光である。このため、前記したように、
マスクとワーク面との間に酸素を含む気体(空気)層を
形成させるためにマスクとワーク面とを離した状態で発
散光を照射すると、マスクに斜めに入射する光の成分が
マスクの遮光部内側に回り込む。したがって、本来改質
したくない部分に紫外光が照射されてしまい、不所望の
部分の改質が行われる。例えば、前記した図13におい
て発散光を使用すると、紫外光を照射したくない部分ま
で紫外光が回り込み、本来プレチルト角を変えたく無い
部分のプレチルト角まで変化してしまう。(1) As described above, low-pressure and high-pressure long arc mercury lamps are known as lamps used for modifying characteristics of an alignment film and the like formed on a substrate (hereinafter referred to as a work). In these lamps, the distance between the discharge electrodes is as long as several tens cm to several hundred cm, and the area of the light emitting portion is large, so that strong ultraviolet light can be easily obtained. However, the ultraviolet light from these lamps is divergent. Therefore, as described above,
When divergent light is irradiated with the mask and the work surface separated to form a gas (air) layer containing oxygen between the mask and the work surface, light components obliquely incident on the mask are blocked by the mask. Wrap around inside. Therefore, ultraviolet light is irradiated to a part which is not originally desired to be modified, and an undesired part is modified. For example, when the divergent light is used in FIG. 13 described above, the ultraviolet light wraps around to the portion where the ultraviolet light is not desired to be irradiated, and changes to the pretilt angle of the portion where the pretilt angle is not originally desired to be changed.
【0010】一方、上記光の回り込みを避けるため、マ
スクとワーク面との距離を小さくしたり接触させると、
改質反応に必要な酸素量が不足して、充分な改質が行え
ないという問題が生ずる。そこで、上記のような不所望
な部分の改質を避けるためには、光学系を使用してマス
クとワークに平行光を照射することが必要となる。とこ
ろで、ランプからコリメータレンズを介してワークに光
を照射した場合、光はワークに図14に示すように入射
する。On the other hand, when the distance between the mask and the work surface is reduced or brought into contact with each other in order to avoid the light
There is a problem that the amount of oxygen required for the reforming reaction is insufficient and sufficient reforming cannot be performed. Therefore, in order to avoid the modification of the undesired portions as described above, it is necessary to irradiate the mask and the work with parallel light using an optical system. By the way, when light is irradiated from the lamp to the work via the collimator lens, the light is incident on the work as shown in FIG.
【0011】なお、同図はランプからコリメータレンズ
を介してワークに光を照射したときの概念図であり、同
図(a)は前記したロングアーク放電ランプのように発
光部の面積が広いランプを使用した場合、同図(b)は
ショートアーク放電ランプのように発光部の面積が狭い
ランプを使用した場合を示している(以下、発光部の大
きさを、最大発光輝度の5%以上のアーク領域を示すア
ーク長で表現する)。なお、上記アーク長とランプの非
点灯時の電極間距離とは以下の関係であることが発明者
らの実験で明らかになった。ランプ点灯時において、一
対の電極(直流放電ランプの場合は、陰極と陽極)とこ
れらを支える金属棒は熱膨張する。その結果、電極間距
離は減少するが、その距離の減少分は電極間距離の値に
かかわらず、約0.5mmであった。FIG. 1 is a conceptual diagram when light is radiated from a lamp to a work through a collimator lens, and FIG. 2A is a lamp having a large light-emitting portion like the long arc discharge lamp described above. (B) shows a case where a lamp having a small light emitting portion area such as a short arc discharge lamp is used (hereinafter, the size of the light emitting portion is set to 5% or more of the maximum light emission luminance). Is represented by the arc length indicating the arc region of the above). The experiments by the inventors have revealed that the arc length and the distance between the electrodes when the lamp is not lit have the following relationship. When the lamp is turned on, the pair of electrodes (a cathode and an anode in the case of a DC discharge lamp) and the metal rod supporting these expand thermally. As a result, the distance between the electrodes decreased, but the amount of the decrease was about 0.5 mm regardless of the value of the distance between the electrodes.
【0012】一方、アークは電極先端(直流放電ランプ
の場合は、陰極側)に覆い被さるように形成されるた
め、アーク部の長さは点灯時の電極間距離より、0.5
mm長く観測された。すなわち、上記アーク長と非点灯
時の電極間距離はほぼ等しいことが明らかになり、非点
灯時の電極間距離を計測すれば、上記アーク長が求めら
れることがわかった。) アーク長が長い低圧及び高圧のロングアーク水銀ランプ
などのランプを使用した場合、中心光線平行度(テレセ
ントリック度ともいう)の良いレンズを使用すれば、同
図(a)に示すように、ランプの中心部から放射される
光の平行度を高くすることができるが、ランプの端から
放射される光は、ワークに斜めに入射する(この角度を
視角αという。液晶パネルの「視角」とは意味・定義が
異なり、光の性質を表す光学用語である)。このため、
良好な平行光が得られず、光の回り込みが生じる。On the other hand, since the arc is formed so as to cover the tip of the electrode (in the case of a DC discharge lamp, the cathode side), the length of the arc portion is larger than the distance between the electrodes at the time of lighting by 0.5.
mm long. That is, it became clear that the arc length and the inter-electrode distance during non-lighting were substantially equal, and it was found that the arc length could be obtained by measuring the inter-electrode distance during non-lighting. When a lamp having a long arc length, such as a low-pressure or high-pressure long-arc mercury lamp, is used, if a lens having good central ray parallelism (also called telecentricity) is used, as shown in FIG. The parallelism of the light emitted from the center of the lamp can be increased, but the light emitted from the end of the lamp is obliquely incident on the work (this angle is referred to as a viewing angle α. Is an optical term that has different meanings and definitions and represents the properties of light.) For this reason,
Good parallel light cannot be obtained and light wraps around.
【0013】またアーク長の長いランプは放電面積が大
きく、インテグレータレンズ等から構成される光学系を
使用する場合には、インテグレータレンズに入射する光
の面積が広がる。このため、この広がりに合わせてイン
テグレータレンズを大きくする必要があり、インテグレ
ータレンズの価格が高くなるといった問題もある。一
方、超高圧水銀ランプ、超高圧キセノン水銀ランプもし
くは超高圧メタルハライドランプ等のアーク長の短いラ
ンプを使用した場合、同図(b)に示すように、視角α
を小さくすることができ光の平行度を高くすることがで
きる。このことから、光の回り込みを防ぐためにはアー
ク長の短い上記したショートアーク放電ランプを使用し
視角αを小さくした方が良いこととなる。しかしなが
ら、視角αが小さすぎると逆に光の回り込み量が増加す
る。これは、光の回折が大きくなるためと考えられる。A lamp having a long arc length has a large discharge area, and when an optical system including an integrator lens or the like is used, the area of light incident on the integrator lens increases. Therefore, it is necessary to increase the size of the integrator lens in accordance with the spread, and there is a problem that the price of the integrator lens increases. On the other hand, when a lamp having a short arc length such as an ultra-high pressure mercury lamp, an ultra-high pressure xenon mercury lamp, or an ultra-high pressure metal halide lamp is used, as shown in FIG.
And the parallelism of light can be increased. From this, it is better to use the above-mentioned short arc discharge lamp having a short arc length and to reduce the viewing angle α in order to prevent the light from wrapping around. However, if the viewing angle α is too small, the amount of light wraparound increases. It is considered that this is because light diffraction becomes large.
【0014】このため、ショートアーク放電ランプを用
いて、マスクを通してワークに光を照射する場合には、
従来、凹レンズ等を使用し上記視角αをある程度大きく
しなければならなかった。また、上記したショートアー
ク放電ランプは、いわゆるi線(365nm)、h線
(405nm)、g線(436nm)の光が効率よく発
光するように設計されており、波長が前記したような3
00nm以下の紫外光の放射照度は低い。さらに、上記
ショートアーク放電ランプにおいて、放出される光を強
くするためにランプに印加される電力を大きくすると、
ランプ電流がかなり大きくなり、ランプの給電用の箔が
損傷しやすい。Therefore, when irradiating light to a work through a mask using a short arc discharge lamp,
Conventionally, the viewing angle α had to be increased to some extent by using a concave lens or the like. The short arc discharge lamp described above is designed to efficiently emit light of so-called i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm).
The irradiance of ultraviolet light of 00 nm or less is low. Further, in the above short arc discharge lamp, when the power applied to the lamp is increased in order to increase the emitted light,
The lamp current becomes considerably large, and the lamp power supply foil is easily damaged.
【0015】このため、上記したショートアーク放電ラ
ンプでは、配向膜等の膜質の改質に必要な波長域におい
て充分な放射照度を得ることができず、膜質を改質する
ランプとして使用した場合、照射時間が長くなりスルー
プットが低下するといった問題があった。For this reason, in the short arc discharge lamp described above, sufficient irradiance cannot be obtained in a wavelength range necessary for modifying the film quality of the alignment film and the like, and when used as a lamp for modifying the film quality, There is a problem that the irradiation time becomes longer and the throughput is reduced.
【0016】(2)上記したように、液晶パネルの配向
膜等の薄膜の改質を行うには、マスクとワーク間に酸素
を含む気体層が形成されていなければならず、マスクと
ワーク面との距離を小さくしすぎると、マスクのたわみ
等によりマスクとワークが一部接触し、充分な改質が行
えない場合が生ずる。一方、マスクとワークの間隙を大
きくすると、マスクとワークに照射される光の平行度を
高くする必要が生じ、ランプ、インテグレータレンズ、
コリメータレンズ等から構成される光学系の設計上の制
約が増加する。また、マスクとワークの平行度が低い場
合にも、マスクとワーク間の間隙が一部広くなり、上記
と同様の問題が生ずる。したがって、マスクとワーク
は、その間に酸素を含む気体層が形成されるに充分の間
隙をもって平行に配置される必要がある。(2) As described above, in order to modify a thin film such as an alignment film of a liquid crystal panel, a gas layer containing oxygen must be formed between a mask and a work. If the distance between the mask and the workpiece is too small, the mask may partially contact the workpiece due to the deflection of the mask, and the reforming may not be performed sufficiently. On the other hand, if the gap between the mask and the work is increased, it becomes necessary to increase the degree of parallelism of the light irradiated on the mask and the work, and a lamp, an integrator lens,
The design restrictions of the optical system including the collimator lens and the like increase. Further, even when the parallelism between the mask and the work is low, the gap between the mask and the work is partially widened, causing the same problem as described above. Therefore, it is necessary that the mask and the work are arranged in parallel with a sufficient gap to form a gas layer containing oxygen therebetween.
【0017】本発明は上記した従来技術の問題点を考慮
してなされたものであって、本発明の第1の目的は、ワ
ーク上の被照射面から間隔をおいて配置されたマスクを
介してワーク面に光を照射してワーク上の膜質の改質を
行うに際し、光の回り込みを防止することができ、不所
望な部分の改質が行われることがない膜質改質装置を提
供することである。本発明の第2の目的は、膜質の改質
を短時間で行うに必要な放射照度と波長を持つ紫外光を
ワーク上に照射することができ、スループットを向上さ
せることが可能な膜質改質装置を提供することである。
本発明の第3の目的は、マスクとワークを平行、かつ、
改質に必要な酸素を充分確保できる程度の間隙に正確に
位置決めすることができる膜質改質装置を提供すること
である。The present invention has been made in consideration of the above-described problems of the prior art, and a first object of the present invention is to provide a method using a mask arranged at a distance from an irradiated surface on a work. Provided is a film quality reforming apparatus that can prevent light from wrapping around when irradiating light to a work surface to modify the film quality on the work, and does not modify an undesired portion. That is. A second object of the present invention is to improve the film quality by irradiating the work with ultraviolet light having the irradiance and wavelength necessary for performing the film quality modification in a short time, thereby improving the throughput. It is to provide a device.
A third object of the present invention is to make a mask and a work parallel, and
An object of the present invention is to provide a film quality reforming apparatus capable of accurately positioning a gap in such a degree that oxygen required for reforming can be sufficiently secured.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1の発明は、マスクとワークに対し
て略垂直に平行紫外光を照射する紫外光照射部と、上記
マスクを保持するマスクステージ部と、上記ワークを保
持するワークステージおよびこのワークステージを回転
および水平垂直方向に移動させる移動機構とからなるワ
ークステージ部と、ワークとマスクとを近接させて保持
し、ワークとマスクとの間に酸素を含む気体層を形成さ
せる間隙設定機構と、上記各機構を制御する制御部とを
備えた膜質改質装置であって、上記紫外光照射部は、少
なくとも紫外光を放射するランプと、楕円集光鏡と、イ
ンテグレータレンズと、コリメータレンズもしくはコリ
メータミラーから構成され、上記紫外光照射部は、紫外
光の視角をα、上記気体層の厚さをd、上記ワーク上の
改質する領域の最小単位の幅をWとしたとき、 α>1.5°かつd×tanα≦0.1W(d≠0) の条件を満足する紫外光をマスクを通してワークに照射
するように構成したものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultraviolet light irradiating section for irradiating a mask and a work with a parallel ultraviolet light substantially perpendicularly to the mask and a work. A work stage comprising a mask stage for holding, a work stage for holding the work and a moving mechanism for rotating and moving the work stage in the horizontal and vertical directions, and holding the work and the mask in close proximity to each other; A film quality reforming apparatus comprising a gap setting mechanism for forming a gas layer containing oxygen between the mask and a control unit for controlling each of the mechanisms, wherein the ultraviolet light irradiation unit emits at least ultraviolet light. Lamp, an elliptical condensing mirror, an integrator lens, a collimator lens or a collimator mirror, and the ultraviolet light irradiating unit sets the visual angle of ultraviolet light to α, When the thickness of the body layer is d and the minimum unit width of the region to be modified on the work is W, the conditions of α> 1.5 ° and d × tan α ≦ 0.1 W (d ≠ 0) are satisfied. The work is configured to irradiate the work with ultraviolet light through the mask.
【0019】本発明の請求項2の発明は、請求項1の発
明において、上記紫外光を放射するランプを、石英ガラ
スの発光管内に一対の電極を接近させ、発光管内に少な
くとも水銀と希ガスを封入した放電ランプであって、上
記光源のアーク長を7.5mm以上29mm以下とした
ものである。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the lamp emitting the ultraviolet light is provided by bringing a pair of electrodes close to an arc tube made of quartz glass and at least mercury and a rare gas inside the arc tube. Wherein the arc length of the light source is 7.5 mm or more and 29 mm or less.
【0020】本発明の請求項3の発明は、請求項1の発
明において、上記紫外光を放射するランプを、石英ガラ
スの発光管内に一対の電極を接近させ、発光管内に少な
くともカドミウムと希ガスを封入した放電ランプであっ
て、上記光源のアーク長を4.0mm以上29mm以下
としたものである。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the lamp emitting the ultraviolet light is provided by bringing a pair of electrodes close to a quartz glass arc tube and at least cadmium and a rare gas inside the arc tube. Wherein the arc length of the light source is 4.0 mm or more and 29 mm or less.
【0021】本発明の請求項4の発明は、請求項1の発
明において、上記紫外光を放射するランプと楕円集光鏡
を、内径が7.5mm以上29mm以下の球形の無電極
発光管と、上記無電極発光管が収納されマイクロ波と結
合されるマイクロ波空洞を構成し、かつ楕円集光鏡を兼
用するマイクロ波空洞器と、マイクロ波を発生させるマ
グネトロンと、上記マグネトロンより発生したマイクロ
波を上記マイクロ波空洞に導く導波管と、上記導波管よ
り導かれたマイクロ波をマイクロ波空洞に結合させる結
合手段と、上記無電極発光管を冷却する冷却手段とから
構成したものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the lamp for emitting ultraviolet light and the elliptical converging mirror are provided with a spherical electrodeless arc tube having an inner diameter of 7.5 mm or more and 29 mm or less. A microwave cavity in which the electrodeless arc tube is housed and combined with microwaves, and which also serves as an elliptical condensing mirror, a magnetron for generating microwaves, and a microwave generated from the magnetron. A waveguide for guiding a wave to the microwave cavity, coupling means for coupling the microwave guided from the waveguide to the microwave cavity, and cooling means for cooling the electrodeless arc tube. is there.
【0022】[0022]
【作用】光の回り込みを避け、ワーク上の所望の部分の
みの改質を短時間で行うためには、所定の範囲の視角
αを持ち、中心光線平行度が高く、放射照度の高い紫外
光をマスクとワークに略垂直に照射するとともに、改
質反応に必要な酸素量を充分確保できる程度の間隔をあ
けてマスクと基板を平行に配置することが重要である。
上記を実現するためには、適切なアーク長を持つラン
プを使用するとともに、インテグレータレンズ、コリメ
ータレンズ等から構成される光学系を適切に設計し、所
定の範囲の視角αを持ち、中心光線平行度が高い紫外光
を得る必要がある。In order to avoid the wraparound of light and to modify only a desired portion of a work in a short time, an ultraviolet light having a predetermined range of viewing angle α, high central ray parallelism, and high irradiance is required. It is important to irradiate the mask and the work substantially perpendicularly, and to arrange the mask and the substrate in parallel with an interval enough to secure a sufficient amount of oxygen necessary for the reforming reaction.
In order to realize the above, while using a lamp having an appropriate arc length, an optical system composed of an integrator lens, a collimator lens, etc. is appropriately designed, has a viewing angle α in a predetermined range, and has a central ray parallel. It is necessary to obtain a high degree of ultraviolet light.
【0023】ここで、前記したように、視角αが小さす
ぎると光の回折が大きくなり逆に光の回り込み量が増加
する。上記光の回折により光の回り込みが発生する視角
αの大きさは、1.5°以下と考えられる。一方、視角
αが大きすぎても、前記したように光がマスクに斜めに
入射し、不所望な部分の改質が行われる。Here, as described above, if the viewing angle α is too small, the diffraction of light increases, and conversely, the amount of light wraparound increases. The magnitude of the viewing angle α at which light wraparound occurs due to the light diffraction is considered to be 1.5 ° or less. On the other hand, even if the viewing angle α is too large, light is obliquely incident on the mask as described above, and an undesired portion is modified.
【0024】上記した視角αの最大値は、次のように求
めることができる。すなわち、光の回り込みの幅が改質
したい領域の最小部の幅Wの1/10以下であれば、実
質上液晶パネルの映像に悪影響が出ず許容できる。ま
た、光の回り込みの幅は、気体層の厚みd(マスクとワ
ークの距離)と光の視角αの関数である。したがって、
視角αの最大値αmax は、次の式で表すことができる。 d×tan αmax ≦0.1 W ここで、前記したように気体層の厚さdを100μm、
また配向膜の改質したい部分の幅Wを同じく100μm
とすれば、視角αの最大値αmax は約5.7°となる。The maximum value of the viewing angle α can be obtained as follows. That is, if the width of the light wraparound is equal to or less than 1/10 of the width W of the minimum part of the region to be modified, the image on the liquid crystal panel is not substantially adversely affected and can be tolerated. Further, the width of the light wraparound is a function of the thickness d of the gas layer (the distance between the mask and the work) and the viewing angle α of the light. Therefore,
The maximum value αmax of the viewing angle α can be expressed by the following equation. d × tan αmax ≦ 0.1 W Here, as described above, the thickness d of the gas layer is set to 100 μm,
The width W of the portion of the alignment film to be modified is also 100 μm.
Then, the maximum value αmax of the viewing angle α is about 5.7 °.
【0025】すなわち、ワークから間隔をおいて配置さ
れたマスクを介してワークに光を照射し膜質の改質を行
う場合には、視角αが次の範囲内に入っていることが望
ましい。 1.5°<α≦αmax (5.7°程度) 一方、前記したように、視角αはランプのアーク長に依
存し、ランプのアーク長が長ければ視角αは大きくな
り、また、アーク長が短ければ視角αは小さくなる。That is, when the work is irradiated with light through a mask arranged at an interval from the work to modify the film quality, it is desirable that the viewing angle α be within the following range. 1.5 ° <α ≦ αmax (approximately 5.7 °) On the other hand, as described above, the viewing angle α depends on the arc length of the lamp, and the longer the arc length of the lamp, the larger the viewing angle α. Is shorter, the viewing angle α becomes smaller.
【0026】すなわち、視角αをある程度の範囲内に収
めるためには、ランプのアーク長をそれに応じて適切に
選定する必要がある。そこで、後述するように、光学系
を実現する上での設計上の制約等を考慮して、視角αが
上記範囲に収まるアーク長を求めたところ、視角1.5
°を得るためのアーク長は7.5mm程度であり、ま
た、視角5.7°を得るためのアーク長は29mm程度
が望ましいことがわかった。したがって、液晶パネルの
配向膜の改質等、ワークから間隔をおいて配置されたマ
スクを介してワーク上の膜に光を照射し膜質の改質を行
うためのランプとしては、アーク長が7.5mm〜29
mm程度のものが望ましいこととなる。同様に、球形の
無電極発光管を用いる場合にも、その内径が7.5mm
〜29mmの範囲内に入っていることが望ましい。That is, in order to keep the viewing angle α within a certain range, it is necessary to appropriately select the arc length of the lamp accordingly. Therefore, as described later, an arc length in which the viewing angle α falls within the above range was determined in consideration of design restrictions in realizing the optical system.
It was found that the arc length for obtaining the angle ° was about 7.5 mm, and the arc length for obtaining the viewing angle of 5.7 ° was preferably about 29 mm. Therefore, a lamp for irradiating a film on a work with light through a mask arranged at a distance from the work to modify the film quality, such as a modification of an alignment film of a liquid crystal panel, has an arc length of 7 mm. 0.5mm-29
mm is desirable. Similarly, when a spherical electrodeless arc tube is used, its inner diameter is 7.5 mm.
It is desirable to be within the range of 〜29 mm.
【0027】一方、前記したように膜質の改質には、波
長が200nm〜300nmの紫外光が有用であること
が知られている。なお、液晶基板の配向膜等の膜質の改
質には、上記紫外光の内、波長が200〜230nmの
紫外光が、波長230〜300nmの紫外光より有効で
ある(波長が200〜230nmの紫外光は、波長23
0〜300nmより少なくとも2倍以上の効果があ
る)。上記波長の紫外光を含む光を放射できるランプと
しては、後述する2≦M≦15(mg/cc)の範囲で
水銀を封入した水銀放電ランプ、あるいは、0.06≦
C≦3(mg/cc)の範囲内で金属カドミウムを封入
したカドミウム放電ランプを使用することができる。On the other hand, as described above, it is known that ultraviolet light having a wavelength of 200 nm to 300 nm is useful for modifying the film quality. In the modification of the film quality of the alignment film or the like of the liquid crystal substrate, ultraviolet light having a wavelength of 200 to 230 nm is more effective than ultraviolet light having a wavelength of 230 to 300 nm among the ultraviolet light (wavelength of 200 to 230 nm). UV light has a wavelength of 23
The effect is at least twice or more than 0 to 300 nm). As a lamp capable of emitting light including ultraviolet light having the above-mentioned wavelength, a mercury discharge lamp containing mercury in the range of 2 ≦ M ≦ 15 (mg / cc) described later, or 0.06 ≦
A cadmium discharge lamp in which metal cadmium is sealed within a range of C ≦ 3 (mg / cc) can be used.
【0028】なお、ランプ入力によっては、水銀放電ラ
ンプにおいてはHg I2 等を、カドミウム放電ランプに
おいては、Cd I2 等のハロゲン化物またはハロゲンを
さらに封入すれば、電極寿命、照度劣化寿命が延びるこ
とが知られているので、必要に応じてこれらを封入して
もよい(一例として特開平7−57693号公報)。と
ころで、放電ランプから放出される光の強さはアークに
加わる電力(発光に寄与する電力)が大きいほど強い。
すなわち、アークに加わる電力をWとし、封入水銀量を
一定とすると、ランプの放射照度Eは近似的にE=a×
W(aは比例定数)で表すことができ、また、上記電力
Wは近似的にW=b×A×I(bは比例定数、Aはアー
ク長、Iは電流)の関係で表すことができ、上記放射照
度Eは近似的にE=c×A×I(cは比例定数)で表す
ことができる。ここで、上記電流Iの上限はランプの電
極構造、ランプの冷却効率等に依存し、また、電流を大
きくしすぎると電極が損傷する可能性が増大し、電極に
おける電圧降下等により効率が低下するので、必然的に
上限が定まりむやみに大きくすることはできない。Depending on the lamp input, if a mercury discharge lamp is further filled with Hg I 2 or the like, and a cadmium discharge lamp is further filled with a halide or halogen such as Cd I 2 , the electrode life and the illuminance deterioration life are extended. Therefore, they may be enclosed as needed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-57693). By the way, the intensity of the light emitted from the discharge lamp increases as the power applied to the arc (power contributing to light emission) increases.
That is, assuming that the electric power applied to the arc is W and the amount of enclosed mercury is constant, the irradiance E of the lamp is approximately E = a ×
W (a is a proportional constant), and the power W can be approximately represented by the relationship of W = b × A × I (b is a proportional constant, A is an arc length, and I is a current). The irradiance E can be approximately expressed by E = c × A × I (c is a proportional constant). Here, the upper limit of the current I depends on the electrode structure of the lamp, the cooling efficiency of the lamp, and the like. If the current is too large, the possibility of damage to the electrode increases, and the efficiency decreases due to a voltage drop at the electrode. Therefore, the upper limit cannot be inevitably fixed and cannot be increased unnecessarily.
【0029】つまり、ランプの放射照度Eを大きくする
には、アーク長Aを長くする必要がある。水銀放電ラン
プの場合は、エネルギーの高い短波長の光の放射がカド
ミウム放電ランプに較べ少ないので、膜質改質に十分な
放射照度を得るためにはアーク長Aを7.5mm以上に
する必要がある。これに対し、カドミウム放電ランプの
場合は、エネルギーの高い短波長の光が多く放射され、
特に、配向膜を形成するポリイミド樹脂の吸収ピークが
ある215mm付近の光も放射される。That is, in order to increase the irradiance E of the lamp, it is necessary to increase the arc length A. In the case of a mercury discharge lamp, the emission of short-wavelength light having high energy is less than that of a cadmium discharge lamp. Therefore, in order to obtain sufficient irradiance for modifying the film quality, the arc length A needs to be 7.5 mm or more. is there. In contrast, cadmium discharge lamps emit a lot of short-wavelength light with high energy,
In particular, light around 215 mm where the absorption peak of the polyimide resin forming the alignment film is present is also emitted.
【0030】このため、カドミウム放電ランプを使用す
る場合には、上記水銀ランプより小さい入力電力で同じ
膜質改質効果を得ることができる。すなわち、入力電力
を小さくすることが可能で、電極間距離を短くすること
ができ、アーク長Aが4.0mm以上あればよい。ここ
で、上記のようにアーク長を短くした場合、前記したよ
うに視角1.5°を確保できなくなり、光学的な補正が
必要となる。上記光学的補正としては、後述する図2に
おいて、(a) ランプ1とインテグレータレンズ3の間に
凹レンズ8を設けたり、(b) インテグレータレンズ3の
前段に凸面鏡を設けたり、(c) ランプ1の光を集光する
集光鏡2の曲率を変えたり、さらに、(d) ランプ1の位
置を集光鏡2の焦点位置からオフセットさせたりする方
法を用いることができる。上記のようにして、インテグ
レータレンズ3に入射する光の直径D(インテグレータ
レンズ3の入射面におけるアーク像)を調整すれば、電
極間距離を短くしても、良好な膜質改質を行うための視
角1.5°を確保することができる。なお、上記(d) の
方法で視角1.5°を確保する場合には、光の質を変化
させる等の光学的性能に影響を与えない程度のものとす
る必要がある。For this reason, when a cadmium discharge lamp is used, the same film quality modification effect can be obtained with an input power smaller than that of the mercury lamp. That is, it is sufficient that the input power can be reduced, the distance between the electrodes can be reduced, and the arc length A is 4.0 mm or more. Here, when the arc length is shortened as described above, the viewing angle of 1.5 ° cannot be secured as described above, and optical correction is required. As the optical correction, in FIG. 2 described later, (a) a concave lens 8 is provided between the lamp 1 and the integrator lens 3, (b) a convex mirror is provided in front of the integrator lens 3, (c) a lamp 1 is provided. Or the method of (d) offsetting the position of the lamp 1 from the focal position of the condenser mirror 2 can be used. As described above, if the diameter D of the light incident on the integrator lens 3 (the arc image on the incident surface of the integrator lens 3) is adjusted, even if the distance between the electrodes is shortened, it is possible to perform good film quality modification. A viewing angle of 1.5 ° can be secured. In the case of securing a viewing angle of 1.5 ° by the method (d), it is necessary to change the quality of light so as not to affect the optical performance.
【0031】以上のように、膜質改質用のランプにおい
ては、視角が1.5°<α≦αmax(5.7°程度)の
範囲内に入るように、インテグレータレンズに入射する
光の直径Dを調整すれば、光の回り込みを防止すること
ができ、良好な膜質改質を行うことができる。特に、水
銀放電ランプにおいては、アーク長を7.5mm以上、
29mm以下とすれば、光学系の構成を簡単化できると
ともに、膜質改質に必要な照射エネルギーを得ることが
できる。また、カドミウム放電ランプにおいては、アー
ク長を4.0mm以上、29mm以下とすれば、アーク
長が4.0〜7.5mmのとき光学的な補正が必要とな
るものの、比較的少ないランプ電力で膜質改質に必要な
照射エネルギーを得ることができる。As described above, in the lamp for modifying the film quality, the diameter of the light incident on the integrator lens is set so that the viewing angle falls within the range of 1.5 ° <α ≦ αmax (about 5.7 °). By adjusting D, it is possible to prevent the wraparound of light, and it is possible to perform good film quality modification. In particular, in a mercury discharge lamp, the arc length is 7.5 mm or more,
When the thickness is 29 mm or less, the configuration of the optical system can be simplified, and the irradiation energy required for film quality modification can be obtained. In a cadmium discharge lamp, if the arc length is 4.0 mm or more and 29 mm or less, optical correction is required when the arc length is 4.0 to 7.5 mm, but relatively small lamp power is required. Irradiation energy required for film quality modification can be obtained.
【0032】これは無電極発光管についても同様に考え
ることができ、球形の無電極発光管の内径を上記の範囲
にできれば、無電極発光管においても膜質改質に必要な
放射照度を得ることができる。無電極発光管において
は、アークはほとんど球形状部の内部空間全体に広がる
ため、発光管の球形状部の内径がほぼアーク長(径)に
等しい。なお、無電極発光管は300nm以下(200
nm〜300nm)の放射照度が上記有電極放電ランプ
より大きく、膜質の改質に使用するに好適であり、ま
た、電極を備えていないため、ランプ寿命も長い。一
方、前記を実現するためには、マスクとワークを所望
の間隔で正確に平行に位置決めする機構が必要となる。The same can be considered for the electrodeless arc tube. If the inner diameter of the spherical electrodeless arc tube can be set within the above range, the irradiance required for film quality modification can be obtained even in the electrodeless arc tube. Can be. In an electrodeless arc tube, the arc spreads almost entirely in the inner space of the spherical portion, and the inner diameter of the spherical portion of the arc tube is substantially equal to the arc length (diameter). The electrodeless arc tube is 300 nm or less (200 nm or less).
irradiance (nm to 300 nm) is larger than that of the above-described electrodeed discharge lamp, and is suitable for use in modifying the film quality. Further, since no electrode is provided, the lamp life is long. On the other hand, in order to realize the above, a mechanism for accurately positioning the mask and the work in parallel at a desired interval is required.
【0033】そこで、本発明においては、先に提案した
間隙設定機構(特開平7−74096号公報参照)を用
いてマスクを支持し、ワークを上記マスクに接触させて
両者を平行にしたのち、マスクとワークを平行状態に保
持させたまま、ワークを所望量マスクから離して、マス
クとワークを所望の間隙に平行に保持させる。これによ
り、マスクとワーク間の間隙を所望値に正確に設定する
ことができる。このため、前記気体層の厚みdの値を最
小値に設定することができ、視角αの値の上限値を大き
くとることができる。Therefore, in the present invention, the mask is supported by using the gap setting mechanism proposed earlier (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-74096), and the workpiece is brought into contact with the mask so that both are parallel to each other. While keeping the mask and the work parallel, the work is separated from the mask by a desired amount, and the mask and the work are held parallel to a desired gap. As a result, the gap between the mask and the work can be accurately set to a desired value. For this reason, the value of the thickness d of the gas layer can be set to the minimum value, and the upper limit of the value of the viewing angle α can be increased.
【0034】本発明は上記原理に基づきなされたもので
あり、本発明の請求項1の発明においては、膜質改質装
置を、ランプと楕円集光鏡とインテグレータレンズとコ
リメータレンズもしくはコリメータミラーを含み平行紫
外光を照射する紫外光照射部と、マスクとマスクステー
ジ部と、ワークとワークステージ部と、ワークとマスク
とを近接させて保持しワークとマスクとの間に酸素を含
む気体層を形成させる間隙設定機構と、上記各機構を制
御する制御部とから構成し、上記紫外光照射部が照射す
る紫外光の視角をα、上記気体層の厚さをd、上記ワー
ク上の改質する領域の最小単位の幅をWとしたとき、α
>1.5°かつd×tanα≦0.1W(d≠0)の条
件を満足する紫外光をマスクを通してワークに照射する
ように構成したので、光の回り込みを防ぎ、ワーク上の
不所望な部分の改質を防止することができる。The present invention has been made based on the above principle. According to the first aspect of the present invention, the film quality modifying apparatus includes a lamp, an elliptical condensing mirror, an integrator lens, a collimator lens or a collimator mirror. An ultraviolet light irradiator that irradiates parallel ultraviolet light, a mask and a mask stage, a work and a work stage, and a work and a mask are held close to each other to form a gas layer containing oxygen between the work and the mask. A gap setting mechanism to be configured, and a control unit that controls each of the above mechanisms, the visual angle of the ultraviolet light irradiated by the ultraviolet light irradiation unit is α, the thickness of the gas layer is d, and the property on the work is modified. When the minimum unit width of the area is W, α
Since the workpiece is irradiated with ultraviolet light that satisfies the conditions of> 1.5 ° and d × tan α ≦ 0.1 W (d ≠ 0) through the mask, light is prevented from sneaking around and undesired on the workpiece. Partial reforming can be prevented.
【0035】また、間隙設定機構により、マスクとワー
クを、その間に酸素を含む気体層を形成させるに必要な
距離離して平行に配置することができ、上記気体層の厚
みdの値を最小値に設定することができる。さらに、視
角αを上記範囲としたので、紫外光を放射するランプの
アーク長を長くすることができ、膜質改質に必要な照射
エネルギーを確保することができる。Further, the gap setting mechanism allows the mask and the work to be arranged in parallel with a distance necessary for forming a gas layer containing oxygen therebetween, and the value of the thickness d of the gas layer to be a minimum value. Can be set to Further, since the viewing angle α is in the above range, the arc length of the lamp that emits ultraviolet light can be increased, and the irradiation energy required for film quality modification can be secured.
【0036】本発明の請求項2の発明においては、紫外
光を放射するランプを、石英ガラスの発光管内に一対の
電極を接近させ発光管内に少なくとも水銀と希ガスを封
入した放電ランプから構成し、上記光源のアーク長を
7.5mm以上29mm以下としたので、凹レンズ等の
光学部品を用いることなく、必要な視角αを確保するこ
とができる。また、アーク長が長いので膜質改質に必要
な照射エネルギーを容易に確保することができる。According to the invention of claim 2 of the present invention, the lamp that emits ultraviolet light is constituted by a discharge lamp in which a pair of electrodes are brought close to a quartz glass arc tube and at least mercury and a rare gas are sealed in the arc tube. Since the arc length of the light source is not less than 7.5 mm and not more than 29 mm, a necessary viewing angle α can be secured without using an optical component such as a concave lens. Further, since the arc length is long, it is possible to easily secure irradiation energy required for film quality modification.
【0037】本発明の請求項3の発明においては、紫外
光を放射するランプを、石英ガラスの発光管内に一対の
電極を接近させ発光管内に少なくともカドミウムと希ガ
スを封入した放電ランプから構成し、上記光源のアーク
長を4.0mm以上29mm以下としたので、少ないラ
ンプ電力で膜質改質に必要な照射エネルギーを十分確保
できる。In the invention according to claim 3 of the present invention, the lamp that emits ultraviolet light is constituted by a discharge lamp in which a pair of electrodes are brought close to each other in a quartz glass arc tube and at least cadmium and a rare gas are sealed in the arc tube. Since the arc length of the light source is 4.0 mm or more and 29 mm or less, it is possible to sufficiently secure irradiation energy required for film quality modification with a small lamp power.
【0038】本発明の請求項4の発明においては、紫外
光を放射するランプを、内径が7.5mm以上29mm
以下の球形の無電極発光管から構成したので、ランプ寿
命を電極を持つ放電ランプより長くすることができる。
また、波長が300nm以下(200nm〜300n
m)の紫外光の放射照度を上記有電極放電ランプより大
きくすることができる。さらに、請求項2の発明と同
様、凹レンズ等の光学部品を用いることなく、必要な視
角αを確保することができる。In the invention according to claim 4 of the present invention, the lamp which emits ultraviolet light has an inner diameter of 7.5 mm or more and 29 mm or less.
Since it is composed of the following spherical electrodeless arc tube, the lamp life can be made longer than that of a discharge lamp having electrodes.
Further, the wavelength is 300 nm or less (200 nm to 300 n
m) The irradiance of the ultraviolet light can be made larger than that of the above electroded discharge lamp. Further, similarly to the second aspect of the present invention, a necessary viewing angle α can be secured without using an optical component such as a concave lens.
【0039】[0039]
【発明の実施形態】図1は本発明の実施例の膜質改質装
置の全体構成を示す図である。同図において、1は紫外
光ランプ(以下、ランプと略記する)であり、後述する
ようにランプ1は少なくとも水銀もしくは金属カドミウ
ムと希ガスを封入した水銀放電ランプもしくはカドミウ
ム放電ランプ(もしくは後述するように無電極発光管)
から構成される。なお、ランプ1としては、直流用放電
ランプと同様な構成を持つ交流用放電ランプを使用する
こともできる。2は集光鏡、3はインテグレータレンズ
であり、インテグレータレンズ3の直前もしくは直後に
円形の絞り(図示せず)が設けられる。これは、ランプ
1のアークスポットの形状が真円(真球)ではないた
め、ワークに照射される光の視角αがワーク面上の方向
によって異なってしまうことを避けるためであり、上記
のように円形の絞りを設けることにより、光の形状を成
形することができる。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a film quality reforming apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an ultraviolet lamp (hereinafter, abbreviated as a lamp). Electrodeless arc tube)
Consists of In addition, as the lamp 1, an AC discharge lamp having the same configuration as the DC discharge lamp can be used. Reference numeral 2 denotes a condensing mirror, and 3 denotes an integrator lens. A circular diaphragm (not shown) is provided immediately before or immediately after the integrator lens 3. This is for avoiding that the visual angle α of the light applied to the work is different depending on the direction on the work surface because the shape of the arc spot of the lamp 1 is not a perfect circle (true sphere). The shape of light can be shaped by providing a circular stop at the bottom.
【0040】4はシャッタ、5,5’はミラー、6はコ
リメータであり、コリメータにはコリメータレンズ(凸
レンズ)またはコリメータミラー(凹面鏡)が使用でき
る。同図ではコリメータとしてコリメータミラー(凹面
鏡)が使用されている。なお、コリメータ6としてコリ
メータミラー(凹面鏡)を使用することによりコリメー
タレンズを使用する場合に較べ大面積を照射する照射装
置を安価に構成することができる。逆に、比較的小さな
面積を照射する場合は、コリメータレンズを使用する方
が光軸調整等が容易なので好適である。上記1〜6で紫
外光照射部7を構成しており、同図に示す紫外線照射部
7は、アーク長が7.5mm〜29mmの水銀もしくは
カドミウム放電ランプを用いた場合の構成を示してい
る。アーク長が4.0mmから7.5mmのカドミウム
放電ランプを用いる場合には、前記したように、インテ
グレータレンズ3に入射する光の直径を調整するため光
学的補正を行う必要がある。4 is a shutter, 5 and 5 'are mirrors, and 6 is a collimator. A collimator lens (convex lens) or a collimator mirror (concave mirror) can be used as the collimator. In the figure, a collimator mirror (concave mirror) is used as a collimator. In addition, by using a collimator mirror (concave mirror) as the collimator 6, an irradiation device that irradiates a large area can be configured at a lower cost than when a collimator lens is used. Conversely, when irradiating a relatively small area, it is preferable to use a collimator lens because the optical axis adjustment and the like are easy. The above-mentioned 1 to 6 constitute an ultraviolet light irradiation section 7, and the ultraviolet irradiation section 7 shown in the figure shows a configuration in the case where a mercury or cadmium discharge lamp having an arc length of 7.5 mm to 29 mm is used. . When a cadmium discharge lamp having an arc length of 4.0 mm to 7.5 mm is used, it is necessary to perform optical correction to adjust the diameter of light incident on the integrator lens 3 as described above.
【0041】図2はランプ1として、アーク長が4.0
mmから7.5mmのカドミウム放電ランプを用いた場
合の紫外線照射部7の構成を示しており、同図では、イ
ンテグレータレンズ3に入射する光の直径を調整するた
め凹レンズ8を用いた場合を示しているが、上記光学的
補正は、凹レンズを用いる外、前記したように、ミラー
5を凸面鏡としたり、集光鏡2の曲率を変えたり、さら
に、ランプ1の位置を楕円集光鏡2の焦点位置からオフ
セットさせたりする方法を用いることができる。図2に
示すように、ランプ1とインテグレータレンズ3の間に
凹レンズ8を設けることにより、インテグレータレンズ
3の入射面に投影されるアーク像を大きくすることがで
き、ランプ1のアーク長が7.5mmより短くても、視
角1.5°を確保できる。FIG. 2 shows a lamp 1 having an arc length of 4.0.
2 shows a configuration of the ultraviolet irradiation unit 7 when a cadmium discharge lamp having a diameter of 7 mm to 7.5 mm is used, and FIG. 4 shows a case where a concave lens 8 is used to adjust the diameter of light incident on the integrator lens 3. However, the above optical correction is performed by using a mirror as a convex mirror, changing the curvature of the condenser mirror 2, and further, changing the position of the lamp 1 as described above, in addition to using the concave lens. A method of offsetting from the focal position can be used. As shown in FIG. 2, by providing the concave lens 8 between the lamp 1 and the integrator lens 3, the arc image projected on the incident surface of the integrator lens 3 can be enlarged, and the arc length of the lamp 1 is set to 7. Even if shorter than 5 mm, a viewing angle of 1.5 ° can be secured.
【0042】図1、図2に示す紫外線照射部7におい
て、ランプ1から放射される紫外光は集光鏡2で集光さ
れ、図1の場合にはそのまま、また図2の場合には凹レ
ンズ8を介してインテグレータレンズ3に入射する。入
射した紫外光はインテグレータレンズ3で均一な強度分
布にされた後、コリメータ6で平行光にされ、マスクM
に入射する。図1に示すマスクMは、例えば、ガラス等
の透明基板上にクロム等の金属を蒸着・エッチングして
パターンを形成したものであり、マスクMを通して紫外
光をワークに照射する。Wは前記した配向膜が形成され
た液晶基板等のワークであり、マスクMとワークWは前
記したように約100μm程度離して配置されており、
その間に酸素を含む気体層が形成されている。また、ワ
ークWはその配向膜が上面になるようにワークステージ
15上に載置され、例えば真空チャック等の手段により
ワークステージ15に固定されている。In the ultraviolet irradiating section 7 shown in FIGS. 1 and 2, ultraviolet light emitted from the lamp 1 is condensed by the condenser mirror 2, and is directly used in the case of FIG. 1 or a concave lens in the case of FIG. The light enters the integrator lens 3 through 8. After the incident ultraviolet light is made uniform in intensity distribution by the integrator lens 3, it is made parallel by the collimator 6,
Incident on. The mask M shown in FIG. 1 is obtained by depositing and etching a metal such as chromium on a transparent substrate such as glass, for example, to form a pattern. W is a work such as a liquid crystal substrate on which the above-described alignment film is formed, and the mask M and the work W are arranged at a distance of about 100 μm as described above,
In the meantime, a gas layer containing oxygen is formed. The work W is placed on the work stage 15 so that the alignment film is on the upper surface, and is fixed to the work stage 15 by means such as a vacuum chuck.
【0043】ワークWは、通常、4面もしくは6面の液
晶基板から形成されており、最大600mm×700m
m、通常365mm×460mm程度の大きさであり、
ワークWに紫外光を一括照射して各基板の配向膜の改質
を行う。なお、ワークWを逐次移動させながら、ワーク
Wの各照射エリアを順次露光して、各基板の配向膜を改
質することもできるが、以下では上記一括照射の場合に
ついて説明する。The work W is usually formed from four or six liquid crystal substrates and has a maximum of 600 mm × 700 m.
m, usually a size of about 365 mm × 460 mm,
The work W is collectively irradiated with ultraviolet light to modify the alignment film of each substrate. In addition, while the work W is sequentially moved, each irradiation area of the work W can be sequentially exposed to modify the alignment film of each substrate. However, the case of the collective irradiation will be described below.
【0044】図3は本実施例におけるワークの一例を示
す図であり、同図は、一枚のワークから4枚の液晶パネ
ルを製作する場合を示している。図1に戻り、11はマ
スクステージを支持するベース、12はマスクMを保持
するマスクステージであり、マスクステージ12はマス
クMを所定の位置にセットさせるための位置合わせ機構
と、マスクを真空吸着により保持する真空チャックとを
備えている。13は間隙設定機構であり、間隙設定機構
13としては前記した特開平7−74096公報に開示
されているものを使用することができ、間隙設定機構1
3はベース11とマスクステージ12間の少なくとも3
箇所に設けられ、後述するように、マスクMとワークW
を平行にかつ間隙を一定に設定する。FIG. 3 is a view showing an example of a work in the present embodiment, and FIG. 3 shows a case where four liquid crystal panels are manufactured from one work. Referring back to FIG. 1, reference numeral 11 denotes a base for supporting the mask stage, reference numeral 12 denotes a mask stage for holding the mask M, and a mask stage 12 includes a positioning mechanism for setting the mask M at a predetermined position, and vacuum suction of the mask. And a vacuum chuck to be held. Reference numeral 13 denotes a gap setting mechanism. As the gap setting mechanism 13, the one disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-74096 can be used.
3 is at least 3 between the base 11 and the mask stage 12
And a mask M and a work W
Are set in parallel and the gap is constant.
【0045】14はマスクステージ12を所定の位置に
移動させるマスクステージ移動機構であり、前記したワ
ークステージ15はワークステージ移動機構16によ
り、XYZθ(同図の左右、前後、上下方向、およびス
テージ面に垂直な軸を中心とした回転)方向に移動可能
に構成されており、マスクステージ12と同様、ワーク
Wを所定の位置にセットさせるための位置合わせ機構
と、ワークを真空吸着により保持する真空チャックとを
備えている。なお、ワークステージ移動機構16として
は本出願人が先に提案した特願平6−201941号、
特願平6−201942号記載のものを使用することが
できる。Reference numeral 14 denotes a mask stage moving mechanism for moving the mask stage 12 to a predetermined position. The work stage 15 described above is operated by a work stage moving mechanism 16 in XYZθ (left and right, front and rear, up and down directions, and a stage surface). In the same manner as the mask stage 12, a positioning mechanism for setting the work W at a predetermined position and a vacuum for holding the work by vacuum suction are provided. And a chuck. As the work stage moving mechanism 16, Japanese Patent Application No. 6-201941, previously proposed by the present applicant,
Those described in Japanese Patent Application No. 6-201942 can be used.
【0046】17はマスクM上に印されたアライメント
・マークと、ワークW上に印されたアライメント・マー
クを一致させるためのアライメント顕微鏡であり、アラ
イメント顕微鏡17はアライメント光(通常、可視光が
使用される)を放射する光源17aと、CCDセンサ1
7bを備えており、光源17aからの光をマスク/ワー
ク上に照射して、その反射光をCCDセンサ17bで受
像し、マスクMとワークWのアライメント・マークを一
致させる。18は制御部であり、制御部18は、プロセ
ッサ等から構成され、マスクステージ移動機構14とワ
ークステージ移動機構16によりマスクMとワークWの
位置を制御するとともに間隙設定機構13を制御し、ま
た、紫外光照射部7を制御する。Reference numeral 17 denotes an alignment microscope for matching the alignment mark marked on the mask M with the alignment mark marked on the work W. The alignment microscope 17 uses alignment light (usually visible light is used). Light source 17a that emits light, and the CCD sensor 1
7b, the light from the light source 17a is irradiated onto the mask / work, the reflected light is received by the CCD sensor 17b, and the alignment marks of the mask M and the work W are matched. Reference numeral 18 denotes a control unit. The control unit 18 includes a processor or the like, controls the positions of the mask M and the work W by the mask stage moving mechanism 14 and the work stage moving mechanism 16, controls the gap setting mechanism 13, and , The ultraviolet light irradiation unit 7 is controlled.
【0047】同図において薄膜が形成されたワークWの
改質処理は次のように行われる。まず、マスクMをマス
クステージ12の所定の位置にセットし、真空吸着によ
り保持させる。次に、ワークステージ移動機構16によ
りワークステージ15を下降させ、ワークWをワークス
テージ15に載置し、真空吸着により保持させる。つい
で、ワークステージ15をXYθ方向に移動させて、ワ
ークWをマスクMの下に位置決めする。次に、制御部1
8はワークステージ移動機構16によりワークステージ
15を上昇させ、ワークWをマスクMに接触させたの
ち、ワークWをさらに上昇させる。In the same figure, the modification processing of the work W on which the thin film is formed is performed as follows. First, the mask M is set at a predetermined position on the mask stage 12, and is held by vacuum suction. Next, the work stage 15 is lowered by the work stage moving mechanism 16, the work W is placed on the work stage 15, and is held by vacuum suction. Next, the work stage 15 is moved in the XYθ directions, and the work W is positioned below the mask M. Next, the control unit 1
Numeral 8 raises the work stage 15 by the work stage moving mechanism 16 to bring the work W into contact with the mask M, and then further raises the work W.
【0048】ここで、マスクステージ12とベース11
間には、間隙設定機構13が設けられており、少なくと
も3箇所に設けられた間隙設定機構13は、後述するよ
うに、圧縮コイルを内蔵しており、それぞれ独立して変
位する。このため、マスクMに対してワークWが傾いて
おり、その間隙が一定でない場合であっても、ワークW
をマスクMに接触させてさらに上昇させたとき、間隙設
定機構13の圧縮コイルはそれぞれ異なった量変位し
て、マスクMの全面がワークWと接触し、マスクMとワ
ークWの傾きは一致する。この時点で、制御装置18は
各間隙設定機構13の変位状態を保持させ、ワークステ
ージ15を所定量下降させる。これにより、マスクMと
ワークWは、その間に酸素を含む気体層が形成される程
度の間隙で平行に配置される。Here, the mask stage 12 and the base 11
A gap setting mechanism 13 is provided between the gaps, and the gap setting mechanisms 13 provided at at least three locations have a built-in compression coil, as described later, and are independently displaced. Therefore, even when the work W is inclined with respect to the mask M and the gap is not constant, the work W
Is further brought up by contact with the mask M, the compression coils of the gap setting mechanism 13 are displaced by different amounts, and the entire surface of the mask M comes into contact with the work W, and the inclinations of the mask M and the work W match. . At this point, the control device 18 holds the displacement state of each gap setting mechanism 13 and lowers the work stage 15 by a predetermined amount. As a result, the mask M and the work W are arranged in parallel with a gap such that a gas layer containing oxygen is formed therebetween.
【0049】上記のように間隙設定機構13を設けるこ
とにより、ワークステージ15にワークWを載置したと
きにワークWがマスクMと平行状態にない場合であって
も、ワークWとマスクMを平行かつその間隙を一定に設
定することができる。ワークWとマスクMの間隔が一定
値に設定されると、ワークステージ移動機構16により
ワークステージ15をXYθ方向に移動させ、マスクM
上に印されたアライメント・マークとワークW上に印さ
れたアライメント・マークを一致させる。By providing the gap setting mechanism 13 as described above, even if the work W is not in a state parallel to the mask M when the work W is mounted on the work stage 15, the work W and the mask M can be separated. The gaps can be set parallel and constant. When the distance between the work W and the mask M is set to a fixed value, the work stage moving mechanism 16 moves the work stage 15 in the XYθ directions,
The alignment mark marked on the top and the alignment mark marked on the work W are matched.
【0050】すなわち、アライメント顕微鏡17の焦点
を調整して、マスクMとワークWのアライメント・マー
クをCCDセンサ17bに受像させ、両者のマークが一
致するように、ワークステージ15の位置を調整する。
この調整は制御部18により自動的に行うこともできる
が、人がアライメント顕微鏡17を見ながら手動で調整
することもできる。上記ワークWとマスクMのアライメ
ントが終了すると、アライメント顕微鏡17は同図の矢
印に示すようにマスクM上から後退する(なお、アライ
メント顕微鏡17がマスク上の非照射部分に位置してい
る場合には後退する必要はない)。That is, the focus of the alignment microscope 17 is adjusted, the alignment mark of the mask M and the work W is received by the CCD sensor 17b, and the position of the work stage 15 is adjusted so that the two marks match.
This adjustment can be automatically performed by the control unit 18, but can also be manually performed while a person looks at the alignment microscope 17. When the alignment of the work W and the mask M is completed, the alignment microscope 17 retreats from above the mask M as shown by an arrow in the figure (note that the alignment microscope 17 is located at a non-irradiated portion on the mask). Need not retreat).
【0051】マスクMとワークWのアライメント・マー
クが一致すると、紫外光照射部7のシャッタ4が開き、
コリメータ6より平行光がマスクM上に照射され、膜質
の改質処理が行われる。照射が終了すると、ワークステ
ージ15を下降させて、ワークステージ15への真空の
供給を停止し、照射済のワークWをワークステージから
取り出す。以上のように、本実施例においては、パター
ンを形成したマスクMを用意し、マスクMとワークWを
近接して平行に配置し、該マスクMを通してワークWの
特性を変えたい部分のみに平行光の紫外光を照射してい
るので、不所望な特性変化を起こすことなくワークWの
改質処理を行うことができる。なお、上記説明では、ワ
ークステージ15をZ方向に移動させて間隙を設定する
場合について説明したが、ベース11をZ方向に移動さ
せる手段を設け、ベース11を移動させて間隙を設定す
ることもできる。また、間隙設定機構をワークステージ
15とワークW間に設けることも可能である。When the alignment marks of the mask M and the work W match, the shutter 4 of the ultraviolet light irradiation unit 7 opens,
The collimator 6 irradiates the parallel light onto the mask M, and the film quality is modified. When the irradiation is completed, the work stage 15 is lowered, the supply of vacuum to the work stage 15 is stopped, and the irradiated work W is taken out of the work stage. As described above, in the present embodiment, the mask M on which the pattern is formed is prepared, the mask M and the work W are arranged close to and parallel to each other, and only the portion where the characteristic of the work W is to be changed through the mask M is parallel. Since the light is irradiated with ultraviolet light, the work W can be modified without causing an undesired change in characteristics. In the above description, the case where the gap is set by moving the work stage 15 in the Z direction has been described. However, a means for moving the base 11 in the Z direction may be provided, and the gap may be set by moving the base 11. it can. Further, a gap setting mechanism can be provided between the work stage 15 and the work W.
【0052】次に、上記紫外光照射部7および間隙設定
機構13について説明する。 (1)紫外光照射部 (a) ランプ 紫外光照射部7におけるランプ1としては、前記したよ
うに直流もしくは交流の放電ランプ、あるいは無電極発
光管を用いることができ、以下、本発明において使用さ
れるランプについて説明する。図4は本発明において薄
膜改質用ランプとして使用される直流用放電ランプの構
成の一例を示す図であり、同図において、L1は直流用
放電ランプ、L2は直流用放電ランプの発光管であり、
発光管L2は石英ガラスから形成されており、内部に
は、水銀と希ガスもしくは金属カドミウムと希ガスが封
入されている。そして、後述するように水銀を封入する
場合には、封入水銀量M(mg/cc)は2≦M≦15
の範囲内に、また、希ガスの封入圧力P1(Pa)は0.1
×10 5 ≦P1≦5×105 の範囲内に選定されてい
る。Next, the ultraviolet light irradiation section 7 and the gap setting are set.
The mechanism 13 will be described. (1) Ultraviolet light irradiation section (a) Lamp The lamp 1 in the ultraviolet light irradiation section 7 is as described above.
DC or AC discharge lamp or electrodeless
A light tube can be used, and will be used hereinafter in the present invention.
The lamp to be used will be described. FIG.
Structure of DC discharge lamp used as membrane reforming lamp
It is a figure which shows an example of composition, In this figure, L1 is for DC
A discharge lamp, L2, is an arc tube of a DC discharge lamp,
The arc tube L2 is made of quartz glass and has
Is sealed with mercury and rare gas or metallic cadmium and rare gas.
Has been entered. Then, fill in mercury as described below.
In this case, the enclosed mercury amount M (mg / cc) is 2 ≦ M ≦ 15
And the sealed pressure P1 (Pa) of the rare gas is 0.1
× 10 Five≦ P1 ≦ 5 × 10FiveWithin the range of
You.
【0053】また、金属カドミウムを封入する場合に
は、封入金属カドミウム量C(mg/cc)は0.06
≦C≦3の範囲内に、また、希ガスの封入圧力P2(Pa)
は0.1×105 ≦P2≦3×106 の範囲内に選定さ
れている。L3は電極であり、電極L3は陽極L3aと
陰極L3bから構成されている。そして電極L3a,L
3bの距離は、水銀放電ランプの場合には、アーク長が
7.5mm〜29mmになるように略7.5mm〜29
mmに設定されており、また、カドミウム放電ランプの
場合には、アーク長が4.0mmから29mmになるよ
うに略4.0mm〜29mmに設定されている。また、
L4は口金である。なお、図4では直流用放電ランプを
示したが、同様にして交流用の放電ランプを構成するこ
とができ、交流用の場合には、電極形状が変わるがその
他の構成は基本的に同様な構成となる。When metal cadmium is encapsulated, the amount C (mg / cc) of encapsulated metal cadmium is 0.06.
≦ C ≦ 3, and the rare gas charging pressure P2 (Pa)
Is selected in the range of 0.1 × 10 5 ≦ P2 ≦ 3 × 10 6 . L3 is an electrode, and the electrode L3 is composed of an anode L3a and a cathode L3b. And the electrodes L3a, L
In the case of a mercury discharge lamp, the distance of 3b is approximately 7.5 mm to 29 mm so that the arc length is 7.5 mm to 29 mm.
mm, and in the case of a cadmium discharge lamp, the arc length is set to approximately 4.0 mm to 29 mm so that the arc length becomes 4.0 mm to 29 mm. Also,
L4 is a base. Although a discharge lamp for direct current is shown in FIG. 4, a discharge lamp for alternating current can be formed in the same manner. In the case of an alternating current, the electrode configuration is changed, but other configurations are basically the same. Configuration.
【0054】上記した水銀放電ランプ、カドミウム放電
ランプの水銀、カドミウム、希ガスの封入量は次のよう
に選定した。前記したように膜質の改質には、波長が2
00nm〜300nmの紫外光が有用であることが知ら
れている。なお、液晶基板の配向膜等の膜質の改質に
は、上記紫外光の内、波長が200〜230nmの紫外
光が、波長230〜300nmの紫外光より有効である
(波長が200〜230nmの紫外光は、波長230〜
300nmより少なくとも2倍以上の効果がある)。そ
こで、水銀放電ランプについて、封入水銀量の違いによ
る相対分光放射照度を調べたところ、図5のグラフが得
られた。The amounts of mercury, cadmium and rare gas charged in the above-mentioned mercury discharge lamp and cadmium discharge lamp were selected as follows. As mentioned above, the wavelength of 2
It is known that ultraviolet light of 00 nm to 300 nm is useful. In the modification of the film quality of the alignment film or the like of the liquid crystal substrate, ultraviolet light having a wavelength of 200 to 230 nm is more effective than ultraviolet light having a wavelength of 230 to 300 nm among the ultraviolet light (wavelength of 200 to 230 nm). UV light has a wavelength of 230 to
It is at least twice as effective as 300 nm). Then, when the relative spectral irradiance of the mercury discharge lamp according to the difference in the amount of enclosed mercury was examined, the graph of FIG. 5 was obtained.
【0055】また、上記波長域の光の放射照度と、ラン
プの封入水銀量の関係を調べたところ、図6に示す関係
が得られた。なお、図6は、ランプのアークに入力され
る電力(ランプ入力から電極の電圧降下等の損失分を除
いた電力)を一定にした場合を示しており、また、図6
の相対分光放射照度は、標準球(OPTRONIC LABORATORIE
S,INC 製のMODEL UV-40 )を用いて較正された分光器を
用い、1mの距離よりランプの水平方向の分光放射照度
を測定し、4πを乗じて全放射光量とした。この結果か
ら、薄膜の改質用のランプとしては、封入水銀量M(m
g/cc)として2≦M≦15の範囲内が望ましいこと
が分かった。When the relationship between the irradiance of light in the above wavelength range and the amount of mercury sealed in the lamp was examined, the relationship shown in FIG. 6 was obtained. FIG. 6 shows a case where the power input to the lamp arc (power obtained by removing a loss such as voltage drop of the electrode from the lamp input) is constant.
Relative irradiance of the standard sphere (OPTRONIC LABORATORIE
The spectral irradiance in the horizontal direction of the lamp was measured from a distance of 1 m using a spectrometer calibrated using MODEL UV-40 manufactured by S, INC, and multiplied by 4π to obtain the total radiant light amount. From this result, the lamp for reforming the thin film has a mercury amount M (m
g / cc) within the range of 2 ≦ M ≦ 15.
【0056】さらに、希ガスの封入圧力P1について
は、薄膜の改質用のランプとして使用する場合、図6か
ら明らかなように、0.1×105 〜5×105 (Pa)が
望ましい。なお、希ガスの封入圧力は小さい方が放射照
度が向上するが、0.05×105 (pa)以下だと点灯時
陰極先端よりアークが形成されず異常アークとなった。
そのため、 点灯性を安定させるためには、0.1×10
5 (Pa)以上は必要である。Further, as shown in FIG. 6, the rare gas filling pressure P1 is desirably 0.1 × 10 5 to 5 × 10 5 (Pa) when used as a lamp for reforming a thin film. . The irradiance is improved when the pressure of the rare gas is small, but when the pressure is 0.05 × 10 5 (pa) or less, an arc is not formed from the tip of the cathode during lighting, resulting in an abnormal arc.
Therefore, in order to stabilize the lighting property, 0.1 × 10
5 (Pa) or more is required.
【0057】一方、カドミウム放電ランプについて、封
入金属カドミウム量の違いによる相対分光放射照度を調
べたところ、図7のグラフが得られた。また、上記波長
域の光の放射照度と、ランプの封入金属カドミウム量の
関係を調べたところ、図8に示す関係が得られた。図8
は、図6と同様、ランプのアークに入力される電力を一
定にした場合を示している。この結果から、薄膜の改質
用のランプとしては、封入金属カドミウム量C(mg/
cc)として0.06≦C≦3の範囲内が望ましいこと
が分かった。さらに、カドミウム放電ランプの希ガスの
封入圧力P2については、薄膜の改質用のランプとして
使用する場合、図8から明らかなように希ガスの封入圧
力は0.1×105 〜3×106 (Pa)が望ましい。な
お、希ガスの封入圧力は大きい方が放射照度が向上する
が、封入圧力P2が3.8×106 (Pa)以上になると耐
圧性を向上させるため、ランプの発光管を形成する石英
ガラスの厚さを厚くする必要があり、高価になるので3
×106 (Pa)以下であることが望ましい。On the other hand, the relative spectral irradiance of the cadmium discharge lamp according to the difference in the amount of cadmium encapsulated metal was examined, and the graph shown in FIG. 7 was obtained. Further, when the relationship between the irradiance of light in the above wavelength range and the amount of metal cadmium enclosed in the lamp was examined, the relationship shown in FIG. 8 was obtained. FIG.
6 shows a case where the electric power input to the arc of the lamp is constant, as in FIG. From these results, it was found that the lamp for reforming the thin film had an enclosed metal cadmium amount C (mg /
It has been found that cc) is preferably in the range of 0.06 ≦ C ≦ 3. Further, as for the rare gas charging pressure P2 of the cadmium discharge lamp, when it is used as a lamp for reforming a thin film, the rare gas charging pressure is 0.1 × 10 5 to 3 × 10 5 as is clear from FIG. 6 (Pa) is desirable. The irradiance is improved as the sealing pressure of the rare gas is increased, but when the sealing pressure P2 is 3.8 × 10 6 (Pa) or more, the pressure resistance is improved. It is necessary to increase the thickness of
It is desirable that the pressure be equal to or less than × 10 6 (Pa).
【0058】なお、上記図7から、カドミウム放電ラン
プの放射光には、膜質の改質に特に有効な波長200〜
230nmの紫外光がより多く含まれており、水銀放電
ランプより膜質改質に適しているものと考えられる。図
9は本発明において使用される無電極発光管ユニットの
構成の一例を示す図である。なお、ランプとして無電極
発光管を用いる場合には、図1のランプ1、集光鏡2に
代えて図9に示すユニットを使用する。As can be seen from FIG. 7, the radiated light of the cadmium discharge lamp has a wavelength of 200 to 200, which is particularly effective for modifying the film quality.
It contains much more ultraviolet light of 230 nm and is considered to be more suitable for film quality modification than a mercury discharge lamp. FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the electrodeless arc tube unit used in the present invention. When an electrodeless arc tube is used as a lamp, a unit shown in FIG. 9 is used instead of the lamp 1 and the condenser mirror 2 in FIG.
【0059】図9において、M1は球形の無電極発光
管、M2は楕円集光鏡兼マイクロ波キャビティー(空洞
器)、M3は図示しない電源に接続されたマグネトロ
ン、M4は導波管、M5はマイクロ波導入窓、M6は発
光管M1を回転させるモータ、M7は発光管冷却用エア
パイプであり、該パイプを介して発光管M1冷却用エア
が供給される。また、M8はマイクロ波の漏れ止め用の
金属メッシュである。同図において、マグネトロンM3
で発生したマイクロ波電力は導波管M4により伝播さ
れ、マイクロ波導入窓M5より楕円集光鏡兼マイクロ波
キャビティーM2内に導かれる。これにより発光管M1
内に封入された混合ガスが励起され、紫外光が発生す
る。また、発光管M1はモータM6により回転し、発光
管冷却用エアパイプM7から吹き付けられる冷却用エア
により冷却される。In FIG. 9, M1 is a spherical electrodeless arc tube, M2 is an elliptical condenser mirror and microwave cavity (cavity), M3 is a magnetron connected to a power supply (not shown), M4 is a waveguide, M5 Is a microwave introduction window, M6 is a motor for rotating the arc tube M1, and M7 is an arc tube cooling air pipe, through which the arc tube M1 cooling air is supplied. M8 is a metal mesh for preventing microwave leakage. In the figure, magnetron M3
Is generated by the waveguide M4 and guided into the elliptical condensing mirror / microwave cavity M2 from the microwave introduction window M5. Thereby, the arc tube M1
The mixed gas enclosed therein is excited to generate ultraviolet light. The arc tube M1 is rotated by a motor M6 and is cooled by cooling air blown from an arc tube cooling air pipe M7.
【0060】上記無電極発光管M1としては、例えば下
記の混合ガスを封入したものを使用することができる。 球内径φ:7.5mm〜29mm(最適値18.5m
m:容積3.3cm3 ) Hg封入量:8.65mg/cc HgCl2 封入量:0.03mg/cc Ar封入量:90Torr(室温) また、HgとNaX、X(Xはハロゲン)、希ガスを封
入した無電極発光管を用いることもできる。As the electrodeless arc tube M1, for example, a tube in which the following mixed gas is sealed can be used. Ball inner diameter φ: 7.5 mm to 29 mm (optimum value 18.5 m
m: volume 3.3 cm 3 ) Hg sealed amount: 8.65 mg / cc HgCl 2 sealed amount: 0.03 mg / cc Ar sealed amount: 90 Torr (room temperature) Further, Hg and NaX, X (X is halogen), rare gas Can be used.
【0061】(b) 視角αを1.5°<α≦5.7°の範
囲内にするための紫外光照射装置の条件 図1に示す紫外光照射部において、上記した視角α
(1.5°<α≦5.7°)を実現する条件を求めたと
ころ次のようになった。図10は図1に示した紫外光照
射部を簡略化した図であり、同図により説明する。な
お、理解しやすくするため、同図はコリメータ6のコリ
メータミラーをコリメータレンズ(凸レンズ)に置き換
えて示している。コリメータミラー(凹面鏡)とコリメ
ータレンズ(凸レンズ)はコリメータの機能としては等
価であり、光学パスのみが反射か透過の点で異なる。(B) Conditions of Ultraviolet Light Irradiation Apparatus for Setting Viewing Angle α to 1.5 ° <α ≦ 5.7 ° In the ultraviolet light irradiating section shown in FIG.
The condition for realizing (1.5 ° <α ≦ 5.7 °) was determined as follows. FIG. 10 is a simplified view of the ultraviolet light irradiation section shown in FIG. 1 and will be described with reference to FIG. It should be noted that the collimator mirror of the collimator 6 is replaced with a collimator lens (convex lens) for easy understanding. A collimator mirror (concave mirror) and a collimator lens (convex lens) are equivalent as a function of a collimator, and only an optical path differs in reflection or transmission.
【0062】(i) 視角αとアーク長の関係 アーク長をA、楕円集光鏡2の倍率をM、インテグレー
タレンズ3の絞りによる縮小係数をKとすると、インテ
グレータレンズ3に入射する光の直径Dは次の(1)式
で表される。 D=A・M・K (1) 次に、インテグレータレンズ3に入射する光の直径を
D、インテグレータレンズ3とコリメータ6の距離をL
とすると、視角αは次の(2)式で表される。 tan α=D/2L (2) したがって、上記(1)(2)式の関係より、次の
(3)式が求まる。 A=2L・tan α/(M・K) (3)(I) Relationship between viewing angle α and arc length Assuming that the arc length is A, the magnification of the elliptical converging mirror 2 is M, and the reduction coefficient of the integrator lens 3 by the stop is K, the diameter of light incident on the integrator lens 3 D is represented by the following equation (1). D = A · M · K (1) Next, the diameter of light incident on the integrator lens 3 is D, and the distance between the integrator lens 3 and the collimator 6 is L.
Then, the viewing angle α is expressed by the following equation (2). tan α = D / 2L (2) Therefore, the following expression (3) is obtained from the relationship of the above expressions (1) and (2). A = 2L · tan α / (M · K) (3)
【0063】(ii)アーク長の計算 楕円集光鏡2の倍率Mは通常10〜60倍が使われる。
なお、倍率が小さい方がインテグレータレンズ3の大き
さが小さくてすむが、インテグレータレンズ3に入射す
る光の入射角が大きくなるので、インテグレータレンズ
の設計が難しく、均一度を出しにくくなる。逆に倍率を
大きくすると拡大されたアークスポットの大きさに合わ
せて大きなインテグレータレンズが必要となり、また、
視角が悪化する。このため、楕円集光鏡2の倍率Mは用
途に合わせて最適な倍率を選定する必要がある。以下の
計算では18倍を使用した。また、絞りによる縮小係数
Kは通常0.65(有電極放電ランプの場合)前後が採
用される。(Ii) Calculation of arc length The magnification M of the elliptical converging mirror 2 is usually 10 to 60 times.
The smaller the magnification, the smaller the size of the integrator lens 3. However, since the angle of incidence of light incident on the integrator lens 3 becomes large, it is difficult to design the integrator lens and it is difficult to obtain uniformity. Conversely, if the magnification is increased, a large integrator lens is required according to the size of the enlarged arc spot.
The viewing angle worsens. For this reason, it is necessary to select an optimum magnification M of the elliptical condenser mirror 2 according to the application. In the following calculations, a factor of 18 was used. Further, the reduction coefficient K by the aperture is usually around 0.65 (in the case of an electrodeed discharge lamp).
【0064】インテグレータレンズ3とコリメータ6の
距離Lは必要な照射面積とインテグレータレンズ3から
放出される光の発散角βで決まる。発散角βとは図10
に示すようにインテグレータレンズ3から出射された光
の広がりの半角を言う。つまり発散角βが大きい方が短
い距離Lで光が拡大するため、大きな面積をコンパクト
な光学系で照射できるが、あまり発散角βが大きくなる
とコリメータ6の曲率が大きくなって製作が難しくなる
上に収差が大きくなる。The distance L between the integrator lens 3 and the collimator 6 is determined by the required irradiation area and the divergence angle β of the light emitted from the integrator lens 3. FIG. 10 shows the divergence angle β.
Indicates the half angle of the spread of the light emitted from the integrator lens 3 as shown in FIG. In other words, the larger the divergence angle β, the light expands at a shorter distance L, so that a large area can be irradiated with a compact optical system. However, when the divergence angle β is too large, the curvature of the collimator 6 becomes large, making the production difficult. Aberration becomes large.
【0065】したがって、通常は発散角βは5〜15°
が用いられる。液晶パネル製造用の用途では、前記した
ように基板が大きいので、大きな照射面積が要求され
る。以下の計算では、発散角βとして10.7°を使用
した。この発散角βで例えば、400×500mmの基
板を照射するのに必要なインテグレータレンズ3とコリ
メータ6の距離Lを求めると次のようになる。 L= (√(400・400+ 500・500)/2)/tan10.7 ° = 1700mm 上記前提で前記した視角1.5°および視角5.7°を
得るためのアーク長を求めると、次のようになる。Therefore, the divergence angle β is usually 5 to 15 °
Is used. In an application for manufacturing a liquid crystal panel, a large irradiation area is required because the substrate is large as described above. In the following calculation, 10.7 ° was used as the divergence angle β. For example, when the distance L between the integrator lens 3 and the collimator 6 required to irradiate a substrate of 400 × 500 mm with the divergence angle β is obtained as follows. L = (√ (400 · 400 + 500 · 500) / 2) /tan10.7°=1700mm When the arc length for obtaining the viewing angle of 1.5 ° and the viewing angle of 5.7 ° based on the above premise is obtained, the following is obtained. become that way.
【0066】 視角1.5°を得るためのアーク長A
1.5 M=18、K=0.65、L=1700mm、α=1.
5°を前記(3)式に代入すると、 A1.5 =2L・tan α/(M・K) =(2・1700・tan 1.5 °) / (18・0.65) =7.6mm≒7.5mmArc length A for obtaining a viewing angle of 1.5 °
1.5 M = 18, K = 0.65, L = 1700 mm, α = 1.
By substituting 5 ° into the above equation (3), A1.5 = 2L · tan α / (M · K) = (2 · 1700 · tan 1.5 °) / (18 · 0.65) = 7.6 mm ≒ 7.5 mm
【0067】 視角5.7°を得るためのアーク長A
5.7 M=18、K=0.65、L=1700mm、α=5.
7°を前記(3)式に代入すると、 A5.7 =2L・tan α/(M・K) =(2・1700・tan 5.7 °) / (18・0.65) =29mm 以上のように、アーク長Aが7.5mm〜29mmのラ
ンプを使用することにより、実現可能な光学系を使用し
てマスクMに入射する光の視角αを1.5°<α≦5.
7°とすることができる。このため、光の回り込みによ
る不所望な部分の改質を避けることができる。また、ア
ーク長が上記アーク長Aより短いカドミウム放電ランプ
を用いる場合には、前記したように凹レンズ等の光学系
を使用して、インテグレータレンズ13の入射面に投影
されるアーク像を調整すれば、上記視角αを確保するこ
とができる。Arc length A for obtaining a viewing angle of 5.7 °
5.7 M = 18, K = 0.65, L = 1700 mm, α = 5.
By substituting 7 ° into the above equation (3), A5.7 = 2L · tan α / (M · K) = (2 · 1700 · tan 5.7 °) / (18 · 0.65) = 29 mm By using a lamp having a length A of 7.5 mm to 29 mm, a viewing angle α of light incident on the mask M using an optical system that can be realized is 1.5 ° <α ≦ 5.
7 °. For this reason, it is possible to avoid the modification of an undesired portion due to the light wraparound. When a cadmium discharge lamp having an arc length shorter than the arc length A is used, the arc image projected on the incident surface of the integrator lens 13 is adjusted using an optical system such as a concave lens as described above. , The viewing angle α can be secured.
【0068】(2)間隙設定機構 図11は図1に示したマスクステージ12への間隙設定
機構の取付態様の一例を示す図であり、同図において、
11はベース、12はマスクステージ、Mはマスク、1
3は間隙設定機構、Wはワークであり、間隙設定機構1
3は同図に示すようにベース11に垂直に3つ立設され
ている。なお、マスクステージ12に位置を確定するに
は同図に示すように少なくとも3つの間隙設定機構が必
要となるが、例えば、マスクMの形状が矩形の場合には
間隙設定機構を4隅に設けることもできる。また、この
場合には、3隅に間隙設定機構を設け、他の一つはバネ
等を内蔵した伸縮可能な支持体とすることもできる。(2) Gap Setting Mechanism FIG. 11 is a view showing an example of a mode of attaching the gap setting mechanism to the mask stage 12 shown in FIG.
11 is a base, 12 is a mask stage, M is a mask, 1
3 is a gap setting mechanism, W is a work, and a gap setting mechanism 1
As shown in FIG. 3, three reference numerals 3 are vertically provided on the base 11. In order to determine the position on the mask stage 12, at least three gap setting mechanisms are required as shown in FIG. 3, for example, when the shape of the mask M is rectangular, the gap setting mechanisms are provided at four corners. You can also. In this case, a gap setting mechanism may be provided at each of the three corners, and the other may be a stretchable support having a built-in spring or the like.
【0069】図12は間隙調整機構の構造の一例を示す
分解斜視図であり、同図により、本実施例の間隙設定機
構の構造、動作を説明する(なお、間隙設定機構の動作
に詳細については、前記した特開平7−74096号公
報を参照されたい)。同図において、12はマスクステ
ージ、21はV字受けであり、V字受け21はマスクス
テージ12の上面に埋設され、剛球22を介してボール
受け41とつながる。このボール受け41の中央部には
上記剛球22に対応した円錐状の凹部24が設けられて
いる。このため、マスクステージ12が下から押し上げ
られたとき、マスクステージ12はV字受けの溝の方向
のみに自由に動くことができる。FIG. 12 is an exploded perspective view showing an example of the structure of the gap adjusting mechanism, and the structure and operation of the gap setting mechanism of the present embodiment will be described with reference to FIG. Please refer to JP-A-7-74096 described above). In the figure, reference numeral 12 denotes a mask stage, 21 denotes a V-shaped receiver, and the V-shaped receiver 21 is embedded on the upper surface of the mask stage 12 and is connected to a ball receiver 41 via a hard sphere 22. At the center of the ball receiver 41, a conical recess 24 corresponding to the hard sphere 22 is provided. Therefore, when the mask stage 12 is pushed up from below, the mask stage 12 can freely move only in the direction of the V-shaped groove.
【0070】また、マスクステージ12とボール受け4
1は引っ張りバネ23により互いに引き合っており、マ
スクステージ12をベース11方向に支持している。ボ
ール受け41の上方にはシャフト43がつながり、この
シャフト43はガイド部材であるスプライン42を介し
てケーシング46に至り、ケーシング46を貫通した
後、板状の弾性体である板バネ45に連結されている。
シャフト43はスプライン42内を摺動し、スプライン
42によりシャフト43の動きを上下方向にのみ規制す
る。ケーシング46の内部のシャフト43の周囲には、
シャフト43に力を及ぼす圧縮コイルバネ44が設けら
れている。The mask stage 12 and the ball receiver 4
Numerals 1 are mutually attracted by a tension spring 23 and support the mask stage 12 in the direction of the base 11. A shaft 43 is connected above the ball receiver 41. The shaft 43 reaches a casing 46 via a spline 42 as a guide member. After penetrating the casing 46, the shaft 43 is connected to a leaf spring 45 as a plate-like elastic body. ing.
The shaft 43 slides in the spline 42, and the movement of the shaft 43 is restricted only in the vertical direction by the spline 42. Around the shaft 43 inside the casing 46,
A compression coil spring 44 that exerts a force on the shaft 43 is provided.
【0071】板バネ45は保持手段である吸着ブロック
47に挟まれており、その一部に凸部49が設けられて
いる。そして、吸着ブロック47には、この凸部49の
位置を検出するセンサ48が設けられている。センサ4
8は、例えば、発光部と受光部から構成される光学セン
サであり、凸部49による光の遮断を検出して出力を発
生する。また、上記吸着ブロック47には後述するよう
に、板バネ45を吸着して保持する真空吸着機構が設け
られている。この真空吸着機構は、例えば、ロータリー
式真空ポンプにより作動させることができる。The leaf spring 45 is sandwiched between suction blocks 47 serving as holding means, and a projection 49 is provided on a part thereof. The suction block 47 is provided with a sensor 48 for detecting the position of the projection 49. Sensor 4
An optical sensor 8 includes, for example, a light emitting unit and a light receiving unit, and detects an interruption of light by the projection 49 to generate an output. Further, the suction block 47 is provided with a vacuum suction mechanism for sucking and holding the leaf spring 45 as described later. This vacuum suction mechanism can be operated by, for example, a rotary vacuum pump.
【0072】本実施例の間隙設定機構は上記構成を備え
ており、前記したように、ワークWを上昇させてマスク
Mに接触させたのち、ワークWをさらに上昇させ、ワー
クWとマスクMが実質的にそれ以上相対的に移動できな
い位置まで来ると、その駆動力を吸収するように圧縮コ
イルバネ44が圧縮をはじめる。この圧縮により、板バ
ネ45の吸着ブロック47に対する相対位置が変化し、
板バネ45に設けられた凸部49も移動し、センサ48
によりこの移動が検出される。すなわち、凸部49とセ
ンサ48の位置関係により板バネ45に連結されたマス
クステージ12の変位量を設定することができる。The gap setting mechanism of the present embodiment has the above-described structure. As described above, after the work W is raised and brought into contact with the mask M, the work W is further raised, and the work W and the mask M are separated from each other. When it reaches a position where it cannot move substantially any more, the compression coil spring 44 starts compressing so as to absorb the driving force. Due to this compression, the relative position of the leaf spring 45 with respect to the suction block 47 changes,
The protrusion 49 provided on the leaf spring 45 also moves, and the sensor 48
Detects this movement. That is, the amount of displacement of the mask stage 12 connected to the leaf spring 45 can be set based on the positional relationship between the protrusion 49 and the sensor 48.
【0073】上記のように、マスクMが上昇することに
よりマスクステージ12に設けられた各間隙調整機構1
3が変位すると、センサ48が出力を発生し、この出力
は前記した制御部18に送られる。そして、全ての間隙
設定機構のセンサ48が出力を発生すると、制御部18
はワークステージ15のZ方向の移動を停止させ、各間
隙設定機構13の吸着ブロックに設けられた真空吸着機
構(後述する)を作動させ、間隙設定機構13の圧縮コ
イル44の圧縮状態を保持させる。これにより、マスク
MとワークWは平行状態にセットされるので、この状態
でワークステージ15を下降させると、マスクMとワー
クWを平行に、かつ、その間隙を一定にすることができ
る。As described above, each gap adjusting mechanism 1 provided on the mask stage 12 by raising the mask M
When 3 is displaced, the sensor 48 generates an output, which is sent to the control unit 18 described above. When the sensors 48 of all the gap setting mechanisms generate outputs, the control unit 18
Stops the movement of the work stage 15 in the Z direction, activates a vacuum suction mechanism (described later) provided in the suction block of each gap setting mechanism 13, and holds the compression state of the compression coil 44 of the gap setting mechanism 13. . As a result, the mask M and the work W are set in a parallel state. When the work stage 15 is lowered in this state, the mask M and the work W can be made parallel and the gap therebetween can be made constant.
【0074】[0074]
【発明の効果】上記したように本発明においては、以下
の効果を得ることができる。 (1)膜質改質装置を、ランプと楕円集光鏡とインテグ
レータレンズとコリメータレンズもしくはコリメータミ
ラーを含み平行紫外光を照射する紫外光照射部と、マス
クとマスクステージ部と、ワークとワークステージ部
と、ワークとマスクとを近接させて保持しワークとマス
クとの間に酸素を含む気体層を形成させる間隙設定機構
と、上記各機構を制御する制御部とから構成し、上記紫
外光照射部が照射する紫外光の視角をα、上記気体層の
厚さをd、上記ワーク上の改質する領域の最小単位の幅
をWとしたとき、α>1.5°かつd×tanα≦0.
1W(d≠0)の条件を満足する紫外光をマスクを通し
てワークに照射するように構成したので、光の回り込み
を防ぎ、ワーク上の不所望な部分の改質を防止すること
ができる。As described above, in the present invention, the following effects can be obtained. (1) The film quality reforming apparatus includes a lamp, an elliptical condensing mirror, an integrator lens, a collimator lens or a collimator mirror, an ultraviolet light irradiation unit for irradiating parallel ultraviolet light, a mask, a mask stage unit, a work, and a work stage unit. And a gap setting mechanism for holding the work and the mask close to each other and forming a gas layer containing oxygen between the work and the mask, and a control unit for controlling each of the mechanisms, and the ultraviolet light irradiation unit Α> 1.5 ° and d × tan α ≦ 0, where α is the viewing angle of the ultraviolet light to be irradiated, d is the thickness of the gas layer, and W is the minimum unit width of the region to be modified on the work. .
Since the work is irradiated with ultraviolet light that satisfies the condition of 1 W (d ≠ 0) through the mask, it is possible to prevent light from sneaking in and prevent modification of an undesired portion on the work.
【0075】(2)間隙設定機構を設けたので、マスク
とワークを、必要な距離離して平行に配置することがで
き、上記気体層の厚みdの値を最小値に設定することが
できる。 (3)視角αを上記範囲としたので、紫外光を放射する
ランプのアーク長を長くすることができ、水銀放電ラン
プを使用した場合であっても、膜質改質に必要な照射エ
ネルギーを確保することができる。(2) Since the gap setting mechanism is provided, the mask and the work can be arranged in parallel at a required distance, and the value of the thickness d of the gas layer can be set to the minimum value. (3) Since the viewing angle α is in the above range, the arc length of the lamp that emits ultraviolet light can be increased, and even when a mercury discharge lamp is used, the irradiation energy required for film quality modification is secured. can do.
【0076】(4)紫外光を放射するランプを、石英ガ
ラスの発光管内に一対の電極を接近させ発光管内に少な
くとも水銀と希ガスを封入した放電ランプから構成し、
上記光源のアーク長を7.5mm以上29mm以下とし
たので、凹レンズ等の光学部品を用いることなく、必要
な視角を確保することができる。また、アーク長が長い
ので膜質改質に必要な照射エネルギーを容易に確保する
ことができる。 (5)紫外光を放射するランプを、石英ガラスの発光管
内に一対の電極を接近させ発光管内に少なくともカドミ
ウムと希ガスを封入した放電ランプから構成し、上記光
源のアーク長を4.0mm以上29mm以下とし、アー
ク長が4.0mm〜7.5mmの場合には凹レンズ等を
用いて光学的補正を行うことにより、必要な視角を確保
することができ、また、少ないランプ電力で膜質改質に
必要な照射エネルギーを容易に確保することができる。(4) The lamp that emits ultraviolet light is constituted by a discharge lamp in which at least a mercury and a rare gas are sealed in an arc tube by bringing a pair of electrodes close to the arc tube of quartz glass.
Since the arc length of the light source is not less than 7.5 mm and not more than 29 mm, a necessary viewing angle can be secured without using an optical component such as a concave lens. Further, since the arc length is long, it is possible to easily secure irradiation energy required for film quality modification. (5) The lamp that emits ultraviolet light is constituted by a discharge lamp in which at least cadmium and a rare gas are sealed in an arc tube by bringing a pair of electrodes close to the arc tube of quartz glass, and the arc length of the light source is 4.0 mm or more. When the arc length is 4.0 mm to 7.5 mm, the necessary visual angle can be secured by performing optical correction using a concave lens or the like, and the film quality can be improved with a small lamp power. Required irradiation energy can be easily secured.
【0077】(6)紫外光を放射するランプを、内径が
7.5mm以上29mm以下の球形の無電極発光管から
構成したので、ランプ寿命を電極を持つ放電ランプより
長くすることができる。また、波長が300nm以下
(200nm〜300nm)の紫外光の放射強度を上記
有電極放電ランプより大きくすることができる。さら
に、請求項2の発明と同様、凹レンズ等の光学部品を用
いることなく、必要な視角を確保することができる。(6) Since the lamp that emits ultraviolet light is formed of a spherical electrodeless arc tube having an inner diameter of 7.5 mm or more and 29 mm or less, the lamp life can be made longer than that of a discharge lamp having electrodes. Further, the radiation intensity of ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less (200 nm to 300 nm) can be made larger than that of the above-described electrodeed discharge lamp. Further, similarly to the second aspect of the invention, a necessary viewing angle can be ensured without using an optical component such as a concave lens.
【図1】本発明の実施例の膜質改質装置の全体構成を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a film quality reforming apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】アーク長が4.0 〜7,5 mmカドミウム放電ランプ
を用いた場合の紫外線照射部の構成の一例を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration of an ultraviolet irradiation unit when a cadmium discharge lamp having an arc length of 4.0 to 7.5 mm is used.
【図3】ワーク上の液晶パネルの配置の一例を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing an example of an arrangement of a liquid crystal panel on a work.
【図4】本発明の実施例の直流放電ランプの構成の一例
を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of a DC discharge lamp according to an embodiment of the present invention.
【図5】水銀放電ランプの分光放射照度を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing the spectral irradiance of a mercury discharge lamp.
【図6】封入水銀量と紫外光の積分照度の関係を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of enclosed mercury and the integrated illuminance of ultraviolet light.
【図7】カドミウム放電ランプの分光放射照度を示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing the spectral irradiance of a cadmium discharge lamp.
【図8】封入カドミウムと紫外光の積分照度の関係を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the enclosed cadmium and the integrated illuminance of ultraviolet light.
【図9】無電極発光管ユニットの構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an electrodeless arc tube unit.
【図10】図1に示した紫外光照射部を簡略化した図で
ある。FIG. 10 is a simplified view of the ultraviolet light irradiation unit shown in FIG.
【図11】本発明の実施例における間隙設定機構の取り
付け態様を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a mounting mode of a gap setting mechanism in the embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施例の間隙設定機構の構造の一例
を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a structure of a gap setting mechanism according to the embodiment of the present invention.
【図13】紫外光を照射して配向膜の特性を改質する概
略説明図である。FIG. 13 is a schematic explanatory view of modifying the characteristics of an alignment film by irradiating ultraviolet light.
【図14】アーク長と視角の関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a relationship between an arc length and a viewing angle.
1 紫外光ランプ 2 集光鏡 3 インテグレータレンズ 4 シャッタ 5 ミラー 6 コリメータ 7 紫外光照射部 8 凹レンズ 11 ベース 12 マスクステージ 13 間隙設定機構 14 マスクステージ移動機構 15 ワークステージ 16 ワークステージ移動機構 17 アライメント顕微鏡 17a 光源 17b CCDセンサ 18 制御部 21 V字受け 22 剛球 23 引っ張りバネ 41 ボール受け 42 スプライン 43 シャフト 44 圧縮コイルバネ 45 板バネ 46 ケーシング 47 吸着ブロック 48 センサ M マスク W ワーク L1 直流用放電ランプ L2 発光管 L3 電極 L3a 陽極 L3b 陰極 L4 口金 M1 無電極発光管 M2 楕円集光鏡兼マイクロ波キャビティー(空洞
器) M3 マグネトロン M4 導波管 M5 マイクロ波導入窓 M6 モータ M7 発光管冷却用エアパイプ M8 金属メッシュDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultraviolet lamp 2 Condensing mirror 3 Integrator lens 4 Shutter 5 Mirror 6 Collimator 7 Ultraviolet light irradiation part 8 Concave lens 11 Base 12 Mask stage 13 Gap setting mechanism 14 Mask stage moving mechanism 15 Work stage 16 Work stage moving mechanism 17 Alignment microscope 17a Light source 17b CCD sensor 18 Control unit 21 V-shaped receiver 22 Hard ball 23 Tension spring 41 Ball receiver 42 Spline 43 Shaft 44 Compression coil spring 45 Leaf spring 46 Casing 47 Suction block 48 Sensor M Mask W Work L1 DC discharge lamp L2 Light emitting tube L3 Electrode L3a anode L3b cathode L4 base M1 electrodeless arc tube M2 elliptical condenser mirror and microwave cavity (cavity) M3 magnetron M4 waveguide M5 microwave introduction window M Motor M7 luminous tube cooling air pipe M8 metal mesh
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 G02F 1/13 101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337 G02F 1/13 101
Claims (4)
外光を照射する紫外光照射部と、 上記マスクを保持するマスクステージ部と、 上記ワークを保持するワークステージおよびこのワーク
ステージを回転および水平垂直方向に移動させる移動機
構とからなるワークステージ部と、 ワークとマスクとを近接させて保持し、ワークとマスク
との間に酸素を含む気体層を形成させる間隙設定機構
と、 上記各機構を制御する制御部とを備えた膜質改質装置で
あって、 上記紫外光照射部は、少なくとも紫外光を放射するラン
プと、楕円集光鏡と、インテグレータレンズと、コリメ
ータレンズもしくはコリメータミラーから構成され、上
記紫外光照射部は、紫外光の視角をα、上記気体層の厚
さをd、上記ワーク上の改質する領域の最小単位の幅を
Wとしたとき、 α>1.5°かつd×tanα≦0.1W(d≠0) の条件を満足する紫外光をマスクを通してワークに照射
することを特徴とする膜質改質装置。1. An ultraviolet light irradiator for irradiating a mask and a work with parallel ultraviolet light substantially vertically, a mask stage for holding the mask, a work stage for holding the work, and rotating and rotating the work stage. A work stage section comprising a moving mechanism for moving horizontally and vertically, a gap setting mechanism for holding the work and the mask close to each other and forming a gas layer containing oxygen between the work and the mask, and each of the above mechanisms And a control unit for controlling the ultraviolet light irradiation unit, wherein the ultraviolet light irradiation unit includes at least a lamp that emits ultraviolet light, an elliptical condensing mirror, an integrator lens, and a collimator lens or a collimator mirror. The ultraviolet light irradiating unit sets the visual angle of ultraviolet light to α, the thickness of the gas layer to d, and the minimum unit width of the region to be modified on the work to W. When, α> 1.5 ° and quality reformer and then irradiating ultraviolet light to satisfy the condition of d × tanα ≦ 0.1W (d ≠ 0) in the work through a mask.
内に少なくとも水銀と希ガスを封入した放電ランプであ
って、上記光源のアーク長が7.5mm以上29mm以
下であることを特徴とする請求項1の膜質改質装置。2. A discharge lamp in which the ultraviolet light is radiated is a discharge lamp in which a pair of electrodes are brought close to an arc tube made of quartz glass and at least mercury and a rare gas are sealed in the arc tube. The film quality reforming apparatus according to claim 1, wherein the thickness is not less than 7.5 mm and not more than 29 mm.
内に少なくともカドミウムと希ガスを封入した放電ラン
プであって、上記光源のアーク長が4.0mm以上29
mm以下であることを特徴とする請求項1の膜質改質装
置。3. The discharge lamp in which the ultraviolet light is emitted is a discharge lamp in which a pair of electrodes are brought close to an arc tube made of quartz glass and at least cadmium and a rare gas are sealed in the arc tube. 4.0mm or more 29
2. The film quality reforming device according to claim 1, wherein the thickness is not more than mm.
光鏡が、 内径が7.5mm以上29mm以下の球形の無電極発光
管と、 上記無電極発光管が収納されマイクロ波と結合されるマ
イクロ波空洞を構成し、かつ楕円集光鏡を兼用するマイ
クロ波空洞器と、 マイクロ波を発生させるマグネトロンと、 上記マグネトロンより発生したマイクロ波を上記マイク
ロ波空洞に導く導波管と、 上記導波管より導かれたマイクロ波をマイクロ波空洞に
結合させる結合手段と、 上記無電極発光管を冷却する冷却手段とから構成されて
いることを特徴とする請求項1の膜質改質装置。4. A lamp for emitting ultraviolet light, an elliptical converging mirror, a spherical electrodeless arc tube having an inner diameter of 7.5 mm or more and 29 mm or less, and the electrodeless arc tube housed and coupled to a microwave. A microwave cavity that forms a microwave cavity and also serves as an elliptical condensing mirror; a magnetron that generates microwaves; a waveguide that guides microwaves generated by the magnetron to the microwave cavity; 2. The film quality reforming apparatus according to claim 1, further comprising: coupling means for coupling the microwave guided from the waveguide to the microwave cavity; and cooling means for cooling the electrodeless arc tube.
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