JP3888141B2 - 偏光光照射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、偏光光を照射して液晶表示素子の配向膜を光配向させる、また、偏光光を照射して視野角補償フィルムを光配向させる等、液晶パネルの製造に用いられる偏光光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、透明基板の表面に形成した配向膜に、液晶を所望の方向に配向させる処理(配向処理)を施し、該透明基板を２枚、配向膜を内側にして、所定の間隔の隙間を保つように貼り合せ、該隙間に液晶を注入したものである。
上記配向膜の配向処理に関し、配向膜に所定の波長の偏光光を照射することにより配向処理を行なう、光配向と呼ばれる技術がある。光配向用の偏光光照射装置としては、例えば特許２９２８２２６号公報、特許２９６０３９２号公報に開示されたものがある。
上記液晶表示素子の製作以外に、視野角補償フィルムの製作にも、上記偏光光照射装置が使用されるようになってきている。視野角補償フィルムは、ベースフィルム上に、配向膜とＵＶ硬化液晶を塗布し、一定方向に液晶分子を配向させた後、ＵＶを照射して液晶を硬化させ、液晶分子の方向を固定させたものである。視野角補償フィルムを液晶パネルに貼ることで、特定の見る角度において画像が反転する等の画質の低下を補償することができる。
そして、従来、上記の「一定方向に液晶分子を配向」させる工程は、ラビングによって行われていたが、最近、上記偏光光照射装置を使用し、光配向により行われるようになってきた。
特願２０００−２１１１８６号には、視野角補償フィルムを光配向させるための光配向用偏光光照射装置が記載されている。
【０００３】
図１に、配向膜を光配向させる、従来の偏光光照射装置を示す。
従来の偏光光照射装置１００は、偏光光照射光学系１と処理部１０とからなる。
偏光光照射装置１００の偏光光照射光学系１は、透明基板Ｓの表面に形成した光配向膜Ｆ１を光配向するために必要な波長の光を放射する水銀ランプ等の放電ランプ２、該放電ランプ２からの光を反射する反射鏡３（図１においては、放電ランプ２からの光を集光する集光鏡）、光路を所望の方向に変更する平面鏡４ａ，４ｂ、上記集光された光を偏光する偏光素子５、照射面の照度分布および消光比を均一にするためのインテグレータレンズ６、光路中に挿入退避され、偏光光の照射時間を制御するシャッタ７、そして、光配向膜Ｆ１に照射する偏光光を平行光とするコリメータレンズ８等を備えている。
【０００４】
図１において、放電ランプ２が放射する光は、反射鏡３で集光され、第１の平面鏡４ａで反射し、偏光素子５に入射する。偏光素子５は、Ｓ偏光光を反射してＰ偏光光を透過するので、偏光素子５から出射する光はＰ偏光成分を多く含む光（Ｐ偏光光）になる。
偏光素子５から出射した光は、インテグレータレンズ６に入射し、該インテグレータレンズ６より出射した光は、シャツ夕７が挿入退避する個所を通過し、更に第２の平面鏡４ｂで反射し、コリメータレンズ８で平行光にされ、処理部１０におけるワークステージ１１上に載置された光配向膜Ｆ１に照射される。
【０００５】
液晶表示素子の光配向膜を光配向させるためには、所定の波長であって、所定の値以上の消光比を有する偏光光が必要である。これは上記光配向膜の物性によって決まるが、現在の所、消光比１０：１以上が望ましいとされている。（消光比とは、光に含まれるＰ偏光成分とＳ偏光成分の割合である。）
また、波長は２５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外光を使用する場合が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度を上げながら偏光紫外線を照射することにより、アンカリング・エネルギ(基板表面に液晶分子をつなぎとめる力)が大きくなる材料が開発され、この材料を光配向膜として使用することが提案されている。
上記材料において、重合反応や架橋反応を利用したものは、水分によりその反応が阻害されることが多く、光配向膜として使用する場合には、光配向のための偏光光照射中、光配向膜にドライエアーや窒素ガス（Ｎ２ガス）などの乾燥ガスを吹き付け、水分を除去する必要がある。
また、酸素が上記反応を阻害する場合もあり、このときは、酸素を含まないガス、例えば窒素ガス（Ｎ２ガス）や希ガス等を置換ガスとして、酸素と置換する必要がある。
【０００７】
図２に、透明基板上に、上記材料を光配向膜として形成したワークを処理することを目的として検討した、偏光光照射装置、図３に、図２に示した偏光光照射装置の処理部の断面図を示す。
同図において、図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
図２に示す偏光光照射装置１０１は、図１に示したものとほぼ同一の構成を有し、詳細には、処理部に差異を有する。
【０００８】
偏光光照射装置１０１の処理部２０には、ワークステージ２１が設けられ、該ワークステージ２１の上部に、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが載置される。
ワークステージ２１の表面には、真空吸着溝及び管路Ｖが設けられ、載置されたワークＷをワークステージ２１表面上に真空吸着して保持することができるようになっている。
また、ワークステージ２１には、ワークステージ２１を加熱したり、ワークステージ２１の温度を設定温度に保持することができるように、ワークステージ加熱手段としてのヒータＨやワークステージ温度測定手段としての温度測定器Ｔなどが設けられている。そして、温度制御部Ｃは、温度測定器Ｔによりワークステージ２１の温度を測定して設定温度との差を求め、それに応じてヒータＨに電力を供給する、フィードバック制御を行なう。
【０００９】
そして、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが以下の手順により処理される。
▲１▼矢印Ｚ方向から、不図示の搬送系により上記ワークＷが搬送され、ワークステージ２１表面に載置される。
▲２▼ワークステージ２１表面にワークＷが載置されると、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して真空吸着溝及び管路Ｖに真空が供給され、該ワークＷがワークステージ２１表面上に真空吸着して保持される。
▲３▼ワークＷがワークステージ２１表面上に保持された後、ガス導入パイプＩＰより乾燥ガスまたは置換ガスが、ワークＷの表面に吹き付けられる。（ワークＷ表面への乾燥ガスまたは置換ガスの吹き付けは、後述する偏光光照射中、継続して行われる。）そして、これにより、透明基板Ｓ上に形成された配向膜Ｆ２の表面及び表面近傍から水分または酸素、もしくはその両者除去される。
▲４▼上述した手順の後、ワークステージ２１を加熱しながら、またはワークステージ２１の温度を設定温度に保持した後、（即ち、ワークＷを加熱ながら、またはワークＷを設定温度に保持した後、）偏光光照射光学系１より偏光光を光配向膜Ｆ２表面に照射する。
【００１０】
上述した、構成及び手順により、透明基板Ｓ上に形成された光配向膜Ｆ２を配向処理することは可能となるが、ガス導入パイプＩＰより供給される乾燥ガスまたは置換ガスは必ずしも光配向膜Ｆ２表面近傍だけに広がるわけではないので、偏光光照射処理中、光配向膜Ｆ２の表面近傍の水分または酸素を除去し続ける為には、多量の乾燥ガスまたは置換ガスを継続して供給しなければならず、処理コストが非常に高いものとなり、実用化には適していない。
【００１１】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、本発明の目的は、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの供給で、水分阻害反応または酸素阻害反応を防止しながら、光配向膜を形成したワークを光配向処理することが可能な偏光光照射装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の偏光光照射装置は、偏光光を照射する光学系と、光配向膜を形成したワークを載置するワークステージとを有する偏光光照射装置において、ワークステージ加熱手段をワークステージに設け、上記ワークステージを、ガス導入口を有する処理室内に収納し、上記処理室を形成する壁の一部に、偏光光を透過する透過板を設け、上記透過板を弾性部材を介して上記処理室の壁に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにし、上記処理室内を上記ガス導入口から導入する乾燥ガスで満たし、上記ワークステージ加熱手段で上記ワークステージを加熱した状態で、偏光光を透過板を介してワークに照射することを特徴としている。
また、請求項２に記載の偏光光照射装置は、偏光光を照射する光学系と、光配向膜を形成したワークを載置するワークステージとを有する偏光光照射装置において、ワークステージ加熱手段をワークステージに設け、偏光光を透過する透過板と、透過板支持体と、上記ワークステージとにより閉空間を形成し、上記閉空間には、ガス導入口が接続され、上記透過板を弾性部材を介して上記透過板支持体に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにし、上記閉空間内を上記ガス導入口から導入する乾燥ガスで満たし、上記ワークステージ加熱手段で上記ワークステージを加熱した状態で、偏光光を透過板を介してワークに照射することを特徴としている。
更に、請求項３に記載の偏光光照射装置は、請求項２に記載の偏光光照射装置において、前記透過板支持体と前記ワークステージとの間に、断熱部材を設けたことを特徴としている。
加えて、請求項４に記載の偏光光照射装置は、前記乾燥ガスに代えて、置換ガスとしたことを特徴としている。
【００１３】
【作用】
本発明の請求項１乃至４に記載の偏光光照射装置によれば、処理室内にワークステージを収納、または透過板と透過板支持体とワークステージとにより閉空間を形成したので、光配向膜近傍の水分を除去する為に使用する乾燥ガス、または酸素を除去するために使用する置換ガスの量は、該閉空間の水分または酸素、もしくはその両者を除去することができる程度の少量となる。
また、光学系より照射された偏光光は、該偏光光を透過する透過板を介して、光配向膜に照射されるが、ワークステージからの輻射熱または偏光光の照射熱により、透過板は熱膨張する。このとき、透過板が、真空吸着、接着剤による接着、ネジ止め等により完全に固定されていると、熱膨張した分の逃げ場が無く歪みが生じる。
透過板に歪が生じると、該透過板を通過した偏光光の消光比が低下し、光配向膜に所望の消光比を有する偏光光が照射できなくなる。（本願の出願人は、先の出願(特願２００１−８９４１６号)において、偏光光の消光比が低下する理由について開示している。）
しかしながら、本発明の偏光光照射装置においては、透過板を弾性部材を介して処理室の壁または透過板支持体に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにしている。したがって、透過板の膨張により発生する、偏光光の照射方向に平行な方向の応力は、弾性部材の変形により吸収され、一方、透過板の膨張により発生する、偏光光の照射方向に垂直な方向の応力は、透過板が弾性部材との界面で滑ったり、弾性部材が応力に応じて変形を生じることにより吸収される。また、透過板を弾性部材のみと接するように配置しているので、弾性部材が変形しても、透過板は、それを支持する部材である、処理室の壁もしくは透過板支持体に接触しない。すなわち、透過板は、熱膨張を生じても、その応力は弾性部材により吸収され、処理室の壁や透過板支持体などの、熱膨張を規制するような部材と接触することがないので、透過板に生じる歪を防ぐ、または小さくすることができる。
また、本発明の請求項２に記載の偏光光照射装置によれば、ワークステージ上に閉空間を形成したので、処理室内にワークステージを収納する場合と比較して、その容量はより小さいものとなり、乾燥ガスまたは置換ガスの消費量をより低く抑えることができる。また、装置全体の小型化を図ることも可能となる。
更に、本発明の請求項３に記載の偏光光照射装置によれば、透過板支持体とワークステージとの間に、断熱部材を設けたので、ワークステージがワークステージ加熱手段によって加熱されても、該熱が、透過板支持体を介して透過板に伝導される熱量を最小にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置、図５に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置の処理部の断面図を示す。
同図において、図１乃至３に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
図４に示す、本発明の実施例に係る偏光光照射装置１０２は、図１，２に示したものとほぼ同一の構成を有し、詳細には、処理部に差異を有する。
偏光光照射装置１０２の処理部３０には、ワークステージ３１が設けられ、該ワークステージ３１の上部に、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが載置される。
ワークステージ３１の表面には、真空吸着溝及び管路Ｖが設けられ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して該真空吸着溝及び管路Ｖに真空を供給することにより、載置されたワークＷをワークステージ３１表面上に真空吸着して保持できるようになっている。
また、ワークステージ３１には、ワークステージ３１を加熱したり、ワークステージ３１の温度を設定温度に保持することができるように、ワークステージ加熱手段としてのヒータＨやワークステージ温度測定手段としての温度測定器Ｔなどが設けられている。そして、温度制御部Ｃは、温度測定器Ｔによりワークステージ３１の温度を測定して設定温度との差を求め、それに応じてヒータＨに電力を供給する、フィードバック制御を行なう。
【００１５】
更に、上述したワークステージ３１は、例えばアルミニウムの板材などから組み合わされ、閉空間を形成する処理室３２内に収納されており、該処理室３２の一側面には、ワーク搬入・搬出口３２ａが設けられ、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１が開閉されるようになっている。
また、図５における処理室３２の上面壁、及び左側面壁には、ガス導入口３２ｂ、排気口３２ｃが設けられている。そして、乾燥ガス、具体的には、露点が−３０℃以下、望ましくは−５０℃以下の、ドライエアーや不活性ガス、もしくは窒素ガスや希ガス等の置換ガスが、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口３２ｂを介して処理室３２内部に供給され、排気口３２ｃ、排気パイプＯＰを介して処理室３２外部に排気されるようになっている。
更に、図５における処理室３２の上面壁には、弾性部材Ｂ、例えばフッ素ゴムからなるＯ−リングを介して、偏光光照射光学系１より照射される偏光光を透過する透過板Ｐ、例えば石英ガラス板が、偏光光の照射方向に対し垂直に配置されて設けられている。
ここで、上記弾性部材Ｂは、上記透過板Ｐの両表面であって、該透過板の周縁に沿うように配設されている
【００１６】
次に、透過板が弾性体を介して、処理室の上面壁に支持される構造について、図７を用いて詳細に説明する。
図７は、処理室３２の上面壁を分解し、各構成を表した図である。
処理室３２の上面壁には、開口３２ｄが設けられ、透過板Ｐを弾性体Ｂを介して、該開口３２ｄに支持させるために、開口３２ｄと同形状の開口３３ａを有する透過板押え板３３、スペーサＳＰを有する。そして、以下の手順により組立てられる。
▲１▼２つ弾性部材Ｂ、例えばＯ−リングを処理室３２の溝部３２ｅ、透過板押え板３３の溝部３３ｂにそれぞれ落とし込む。ここで、それぞれの溝部３２ｅ、３３ｂは、それぞれの開口３２ｄ、３３ａの周囲を取り囲むように設けられ、溝部３２ｅ、３３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、弾性部材Ｂの外径寸法Ｄ３より十分に大きく設計されているので、弾性部材Ｂは、溝部３２ｅ、３３ｂの中で変形自在である。（弾性部材Ｂの外径寸法Ｄ３に対する溝部３２ｅ、３３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に垂直な方向に膨張したとしても、図８に示す、弾性部材Ｂの変形が規制されることなく、透過板Ｐが弾性部材Ｂにより固定され、歪が生じることのないように設計される。）
▲２▼２つの弾性部材Ｂの間に透過板Ｐ、例えば石英ガラス板を配置する。
▲３▼処理室３２の当接面３２ｆと透過板押え板３３の当接面３３ｃを待遇させ、その間に同じ厚みのスペーサＳＰを複数、均等に設ける。
▲４▼当接面３２ｆと当接面３３ｃを、スペーサＳＰを介して当接させ、不図示の固定手段で、処理室３２に対し、透過板押え板３３を固定する。
ここで、図９に示すように、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に平行な方向に膨張しても、透過板Ｐが透過板押え板３３または処理室３２に接触することがないように、スペーサＳＰの厚みは調整されている。なお、スペーサＳＰを用いず、予め透過板押え板３３または処理室３２の厚みを適宜設計しても良い。
【００１７】
そして、上述した処理部３０において、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷは以下の手順により処理される。
▲１▼矢印Ｘ方向から、不図示の搬送系により上記ワークＷが搬送されてくると、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１を開き、ワーク搬入・搬出口３２ａを介して、ワークＷが処理室３２内部に搬入され、ワークステージ３１表面に載置される。
▲２▼ワークステージ３１表面にワークＷが載置されると、搬出・搬入口用シャッタＳ１が閉じ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して真空吸着溝及び管路Ｖに真空が供給されて、ワークステージ３１表面上に真空吸着して保持される。
▲３▼ワークＷがワークステージ３１表面上に保持されると、処理室３２内部の空気中に含まれる水分、処理室３２内部側壁、ワークステージ３１に吸着した水分を処理室３２外部に一掃する為、乾燥ガスを、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口３２ｂを介して処理室３２内部に供給する。また、酸素を排出する為には、上記乾燥ガスに換えて、置換ガスを供給する。
▲４▼処理室３２内部に予め存在した水分を含む空気、及び供給された乾燥ガスまたは置換ガスの一部が、排気口３２ｃ、排気パイプＯＰを介して処理室３２の外部に排出される。
▲５▼処理室３２内部が、乾燥ガスまたは置換ガスで置換されるに十分な時間経過した後、ワークステージ３１を加熱しながら、またはワークステージ３１の温度を設定温度に保持した後、（即ち、ワークＷを加熱ながら、またはワークＷを設定温度に保持した後、）偏光光照射光学系１より偏光光を配向膜Ｆ２表面に照射して配向処理を行なう。配向処理を行なっている間は、処理室３２外部より水分または酸素が流入してくることが無いように、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの導入を継続して行っている。
【００１８】
次に、本発明の実施例の作用・効果を説明する。
本発明の実施例に係る偏光光照射装置によれば、ワークステージ３１を収納し、閉空間を形成する処理室３２が設けられ、該処理室３２には、ガス導入口３２ｂ、排気口３２ｃが設けられている。そして、乾燥ガスまたは置換ガスが、ガス導入口３２ｂを介して処理室３２内部に供給される。また、処理室３２の上面壁には、弾性部材Ｂを介して、偏光光照射光学系１より照射される偏光光を透過する透過板Ｐが設けられている。
したがって、光配向膜Ｆ２近傍の水分または酸素を除去する為に使用する乾燥ガスまたは置換ガスの量は、該閉空間の水分または酸素を除去することができる程度の少量となる。
また、本発明の偏光光照射装置においては、透過板Ｐが熱膨張したとしても、透過板Ｐと透過板Ｐを支持する処理室３２または透過板押え板３３とが接触することがないように、透過板Ｐを弾性部材Ｂを介して支持し、且つ該弾性部材Ｂのみと接するように配置して、弾性部材Ｂを透過板Ｐの熱膨張に対し変形するようにしているので、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に平行な方向の応力は、弾性部材Ｂの変形により吸収され、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に垂直な方向の応力は、透過板Ｐが弾性部材Ｂとの界面で滑りや、弾性部材Ｂの変形を生じることにより吸収される。
更に、透過板Ｐが熱膨張したとしても、処理室３２または透過板押え板３３に接触することがないので、透過板Ｐに、熱膨張の応力によって歪が生じることはない。したがって、透過板Ｐを通過した偏光光の消光比が低下することはないので、光配向膜Ｆ２に所望の消光比を有する偏光光を照射することができる。
【００１９】
図６に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置の、他の処理部の断面図を示す。
同図において、図５に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
本発明の実施例に係る偏光光照射装置の処理部４０には、図５に示した処理部３０と同様に、ワークステージ４１が設けられ、該ワークステージ４１の上部に、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが載置される。
ワークステージ４１の表面には、真空吸着溝及び管路Ｖが設けられ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して該真空吸着溝及び管路Ｖに真空を供給することにより、載置されたワークＷをワークステージ４１表面上に真空吸着して保持できるようになっている。
また、ワークステージ４１には、ワークステージ４１を加熱したり、ワークステージ４１の温度を設定温度に保持することができるように、ワークステージ加熱手段としてのヒータＨやワークステージ温度測定手段としての温度測定器Ｔなどが設けられている。そして、温度制御部Ｃは、温度測定器Ｔによりワークステージ４１の温度を測定して設定温度との差を求め、それに応じてヒータＨに電力を供給する、フィードバック制御を行なう。
【００２０】
一方、上述したワークステージ４１と偏光光照射光学系１との間の領域には、透過板Ｐ、例えば石英ガラス板が設けられ、ワークステージ４１の、ウエハＷ載置面上には、断熱部材ＡＨ、例えばアルミナセラミックス焼成体を介して、上記透過板Ｐを支持する透過板支持体４２が設けられている。そして、上記透過板Ｐと、上記透過板支持体４２と、上記ワークステージ４１とにより、閉空間を形成している。
【００２１】
上述の透過板支持体４２の一側面には、ワーク搬入・搬出口４２ａが設けられ、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１が開閉されるようになっている。
また、図６における透過板支持体４２の上面には、ガス導入口４２ｂ、開口４２ｄが設けられ、すなわち上記閉空間にガス導入口４２ｂが接続されている。そして、開口４２ｄには、上述の透過板Ｐが弾性部材Ｂ、例えばフッ素ゴムからなるＯ−リングを介して、偏光光の照射方向に対し垂直に配置して支持されている。ここで、上記弾性部材Ｂは、上記透過板Ｐの両表面であって、該透過板の周縁に沿うように配設されている。
更に、図６における透過板支持体４２の左側面には、排気口４２ｃが設けられており、乾燥ガスまたは置換ガスが、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口４２ｂを介して、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間内に供給され、排気口４２ｃ、排気パイプＯＰを介して該閉空間外部に排気されるようになっている。
【００２２】
次に、透過板が透過板支持体に支持される構造について、図７を用いて詳細に説明する。
図７は、透過板支持体４２の上面部分を分解し、各構成を表した図である。
透過板Ｐを弾性体Ｂを介して、透過板支持体４２の開口４２ｄに支持させるために、開口４２ｄと同形状の開口４３ａを有する透過板押え板４３、スペーサＳＰが設けられ、以下の手順により組立てられる。
▲１▼２つ弾性部材Ｂ、例えばＯ−リングを透過板支持体４２の溝部４２ｅ、透過板押え板４３の溝部４３ｂにそれぞれ落とし込む。ここで、それぞれの溝部４２ｅ、４３ｂは、それぞれの開口４２ｄ、４３ａの周囲を取り囲むように設けられ、溝部４２ｅ、４３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、弾性部材Ｂの外径Ｄ３寸法より十分に大きく設計されているので、弾性部材Ｂは、溝部４２ｅ、４３ｂの中で変形自在である。（弾性部材Ｂの外径寸法Ｄ３に対する溝部４２ｅ、４３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に垂直な方向に膨張したとしても、図８に示す、弾性部材Ｂの変形が規制されることなく、透過板Ｐが弾性部材Ｂにより固定され、歪が生じることのないように設計される。）
▲２▼２つの弾性部材Ｂの間に透過板Ｐ、例えば石英ガラス板を配置する。
▲３▼透過板支持体４２の当接面４２ｆと透過板押え板４３の当接面４３ｃを待遇させ、その間に同じ厚みのスペーサＳＰを複数、均等に設ける。
▲４▼当接面４２ｆと当接面４３ｃを、スペーサＳＰを介して当接させ、不図示の固定手段で、透過板支持体４２に対し、透過板押え板４３を固定する。
ここで、図９に示すように、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に平行な方向に膨張しても、透過板Ｐが透過板押え板４３または透過板支持体４２に接触することがないように、スペーサＳＰの厚みが調整されている。なお、スペーサＳＰを用いず、予め透過板押え板４３または透過板支持体４２の厚みを適宜設計しても良い。
【００２３】
そして、上述した処理部４０において、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷは以下の手順により処理される。
▲１▼矢印Ｙ方向から、不図示の搬送系により上記ワークＷが搬送されてくると、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１を開き、ワーク搬入・搬出口４２ａを介して、ワークＷが、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間内に搬入され、ワークステージ４１表面に載置される。
▲２▼ワークステージ４１表面にワークＷが載置されると、搬出・搬入口用シャッタＳ１が閉じ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して真空吸着溝及び管路Ｖに真空が供給されて、ワークステージ４１表面上に真空吸着して保持される。
▲３▼ワークＷがワークステージ４１表面上に保持されると、上記閉空間内部の空気中に含まれる水分、透過板支持体４２内側側壁、ワークステージ４１に吸着した水分を該閉空間外部に一掃する為、乾燥ガスを、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口４２ｂを介して該閉空間内部に供給する。また、酸素を排出するためには、上記乾燥ガスに換えて置換ガスを供給する。
▲４▼上記閉空間内部に予め存在した水分を含んだ空気、及び乾燥ガスまたは置換ガスの一部が、排気口４２ｃ、排気パイプＯＰを介して該閉空間の外部に排出される。
▲５▼上記閉空間内部が、乾燥ガスまたは置換ガスで置換されるに十分な時間経過した後、ワークステージ４１表面を加熱しながら、またはワークステージ４１の温度を設定温度に保持した後、（即ち、ワークＷを加熱ながら、またはワークＷを設定温度に保持した後、）偏光光照射光学系１より偏光光を配向膜Ｆ２表面に照射して配向処理を行なう。配向処理を行なっている間は、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間外部より水分または酸素が流入してくることが無いように、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの導入を継続して行っている。
【００２４】
次に、本発明の実施例の作用・効果を説明する。
本発明の実施例に係る偏光光照射装置によれば、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより閉空間が形成され、該透過板支持体４２には、ガス導入口４２ｂ、排気口４２ｃが設けられている。そして、乾燥ガスまたは置換ガスが、ガス導入口４２ｂを介して閉空間内部に供給される。また、透過板支持体４２の、偏光光照射光学系１とワークステージ４１との間の領域には、弾性部材Ｂを介して、偏光光照射光学系１より照射される偏光光を透過する透過板Ｐが設けられている。
したがって、光配向膜Ｆ２近傍の水分または酸素を除去する為に使用する乾燥ガスまたは置換ガスの量は、該閉空間の水分または酸素を除去することができる程度の少量となる。
また、本発明の偏光光照射装置においては、透過板Ｐが熱膨張したとしても、透過板Ｐと透過板Ｐを支持する透過板支持体４２または透過板押え板４３とが接触することがないように、透過板Ｐを弾性部材Ｂを介して支持し、且つ該弾性部材Ｂのみと接するように配置して、弾性部材Ｂを透過板Ｐの熱膨張に対し、変形自在に配置しているので、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に平行な方向の応力は、弾性部材Ｂの変形により吸収され、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に垂直な方向の応力は、透過板Ｐが弾性部材Ｂとの界面で滑りや、弾性部材Ｂの変形を生じることにより吸収される。
更に、透過板Ｐが熱膨張したとしても、透過板支持体４２または透過板押え板４３に接触することがないので、透過板Ｐに、熱膨張の応力によって歪が生じることはない。したがって、透過板Ｐを通過した偏光光の消光比が低下することはないので、光配向膜Ｆ２に所望の消光比を有する偏光光を照射することができる。
更に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置によれば、透過板支持体４２とワークステージ４１との間に、断熱部材ＡＨを設けたので、ワークステージ４１が加熱手段によって加熱されても、該熱が、透過板支持体４２を介して透過板Ｐに伝導する熱量を最小にすることができ、透過板Ｐの熱膨張を小さくすることができる。
したがって、透過板Ｐに熱膨張による歪が生じることもないので、つまり、透過板Ｐを通過した偏光光の消光比が低下することはないので、光配向膜Ｆ２に所望の消光比を有する偏光光を照射することができる。
また、ワークステージ４１上に閉空間を形成することで、その容量が小さくなり、装置を小型化することができ、乾燥ガスまたは置換ガスの消費をより少なくすることができる。
【００２５】
なお、本実施例においては、光配向膜近傍の水分または酸素を除去する為に、透過板Ｐと処理室３２、または透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間の内部に、乾燥ガスまたは置換ガスを導入するが、ガス導入量に対し、上記処理室３２、または閉空間から排気されるガス排気量が著しく少ないと、上記処理室３２、または閉空間内部の圧力が高まり、透過板Ｐに応力歪が生じる恐れがある。
応力歪が透過板Ｐに生じると、前述したように、偏光光の消光比を低下させる原因となるので、ガス導入をする際には、上記処理室３２、または閉空間内部と外部の圧力差がほとんど等しくなるように、ガス導入量とガス排出量を調整すると良い。
【００２６】
また、上述の実施例において、下記の構成を加えると更に良い。
（ａ）乾燥ガスまたは置換ガスを所定の温度に加熱する手段
（ｂ）処理室内、透過板と透過板支持体とワークステージとにより形成された閉空間内を排気する排気機構
（ｃ）排気口や排気パイプのガス流路の長さを、排気した水分または酸素の逆流を防ぐことができるに十分な長さ、例えば１０ｃｍ〜１００ｃｍとする。
【００２７】
以下に、上記構成を加えたことによる効果を説明する。
構成ａによる効果：乾燥ガスまたは置換ガスを該処理室、または閉空間内に導入するが、乾燥ガスを導入前に予め所定の温度に加熱しておけば、冷えたガスによるワーク表面の温度低下を防ぐことができる。
構成ｂによる効果：乾燥ガスまたは置換ガスを上記処理室、または閉空間内に導入
する前に、上記処理室、または閉空間内部を予め、適度に排気することにより、乾燥ガスまたは置換ガスによる置換を短時間で行なうことができる。
構成ｃによる効果：流路を長くし、且つ水分または酸素の拡散（逆流）速度より、該流路における排気ガスの流速が速くなるように、導入するガス流量を設定しておけば、排気口からの水分または酸素の逆流を防ぐことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の偏光光照射装置、及び光配向膜を形成したワークの処理方法によれば、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの供給で、水分阻害反応や、酸素阻害反応を起こすことなく、光配向膜を形成したワークを光配向処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の偏光光照射装置を示す図である。
【図２】 従来の偏光光照射装置を示す図である。
【図３】 図２に示した偏光光照射装置の処理部の断面を示す図である。
【図４】 本発明の実施例に係る偏光光照射装置を示す図である。
【図５】 本発明の実施例に係る偏光光照射装置の処理部の断面図である。
【図６】 本発明の実施例に係る偏光光照射装置の、他の処理部の断面図である。
【図７】 図５，６における上面部を分解し、各構成を表した図である。
【図８】 透過板の熱膨張による弾性体の変形例を示す図である。
【図９】 透過板、弾性体、透過板押え板及び処理室（または透過板支持体）の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 偏光光照射光学系
２ 放電ランプ
３ 反射鏡
４ａ，４ｂ 平面鏡
５ 偏光素子
６ インテグレータレンズ
７ シャッタ
８ コリメータレンズ
１０，２０，３０，４０ 処理部
１１，２１，３１，４１ ワークステージ
３２ 処理室
３２ａ，４２ａ ワーク搬入・搬出口
３２ｂ，４２ｂ ガス導入口
３２ｃ，４２ｃ 排気口
３２ｄ，４２ｄ 開口
３２ｅ，４２ｅ 溝部
３３，４３ 透過板押え板
３３ａ，４３ａ 開口
３３ｂ，４３ｂ 溝部
３２ｆ，３３ｃ，４２ｆ，４３ｃ 当接面
４２ 透過板支持体
１００，１０１，１０２ 偏光光照射装置
ＡＨ 断熱部材
Ｂ 弾性部材
Ｃ 温度制御部
Ｆ１，Ｆ２ 光配向膜
Ｈ ヒータ
ＩＰ ガス導入パイプ
ＯＰ 排気パイプ
Ｐ 透過板
Ｓ 透明基板
Ｓ１ 搬出・搬入口用シャッタ
ＳＤ シャッタ機構
ＳＰ スペーサ
Ｔ 温度測定器
Ｖ 真空吸着溝及び管路
ＶＰ 真空供給パイプ
Ｗ ワーク
【発明が属する技術分野】
本発明は、偏光光を照射して液晶表示素子の配向膜を光配向させる、また、偏光光を照射して視野角補償フィルムを光配向させる等、液晶パネルの製造に用いられる偏光光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、透明基板の表面に形成した配向膜に、液晶を所望の方向に配向させる処理(配向処理)を施し、該透明基板を２枚、配向膜を内側にして、所定の間隔の隙間を保つように貼り合せ、該隙間に液晶を注入したものである。
上記配向膜の配向処理に関し、配向膜に所定の波長の偏光光を照射することにより配向処理を行なう、光配向と呼ばれる技術がある。光配向用の偏光光照射装置としては、例えば特許２９２８２２６号公報、特許２９６０３９２号公報に開示されたものがある。
上記液晶表示素子の製作以外に、視野角補償フィルムの製作にも、上記偏光光照射装置が使用されるようになってきている。視野角補償フィルムは、ベースフィルム上に、配向膜とＵＶ硬化液晶を塗布し、一定方向に液晶分子を配向させた後、ＵＶを照射して液晶を硬化させ、液晶分子の方向を固定させたものである。視野角補償フィルムを液晶パネルに貼ることで、特定の見る角度において画像が反転する等の画質の低下を補償することができる。
そして、従来、上記の「一定方向に液晶分子を配向」させる工程は、ラビングによって行われていたが、最近、上記偏光光照射装置を使用し、光配向により行われるようになってきた。
特願２０００−２１１１８６号には、視野角補償フィルムを光配向させるための光配向用偏光光照射装置が記載されている。
【０００３】
図１に、配向膜を光配向させる、従来の偏光光照射装置を示す。
従来の偏光光照射装置１００は、偏光光照射光学系１と処理部１０とからなる。
偏光光照射装置１００の偏光光照射光学系１は、透明基板Ｓの表面に形成した光配向膜Ｆ１を光配向するために必要な波長の光を放射する水銀ランプ等の放電ランプ２、該放電ランプ２からの光を反射する反射鏡３（図１においては、放電ランプ２からの光を集光する集光鏡）、光路を所望の方向に変更する平面鏡４ａ，４ｂ、上記集光された光を偏光する偏光素子５、照射面の照度分布および消光比を均一にするためのインテグレータレンズ６、光路中に挿入退避され、偏光光の照射時間を制御するシャッタ７、そして、光配向膜Ｆ１に照射する偏光光を平行光とするコリメータレンズ８等を備えている。
【０００４】
図１において、放電ランプ２が放射する光は、反射鏡３で集光され、第１の平面鏡４ａで反射し、偏光素子５に入射する。偏光素子５は、Ｓ偏光光を反射してＰ偏光光を透過するので、偏光素子５から出射する光はＰ偏光成分を多く含む光（Ｐ偏光光）になる。
偏光素子５から出射した光は、インテグレータレンズ６に入射し、該インテグレータレンズ６より出射した光は、シャツ夕７が挿入退避する個所を通過し、更に第２の平面鏡４ｂで反射し、コリメータレンズ８で平行光にされ、処理部１０におけるワークステージ１１上に載置された光配向膜Ｆ１に照射される。
【０００５】
液晶表示素子の光配向膜を光配向させるためには、所定の波長であって、所定の値以上の消光比を有する偏光光が必要である。これは上記光配向膜の物性によって決まるが、現在の所、消光比１０：１以上が望ましいとされている。（消光比とは、光に含まれるＰ偏光成分とＳ偏光成分の割合である。）
また、波長は２５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外光を使用する場合が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度を上げながら偏光紫外線を照射することにより、アンカリング・エネルギ(基板表面に液晶分子をつなぎとめる力)が大きくなる材料が開発され、この材料を光配向膜として使用することが提案されている。
上記材料において、重合反応や架橋反応を利用したものは、水分によりその反応が阻害されることが多く、光配向膜として使用する場合には、光配向のための偏光光照射中、光配向膜にドライエアーや窒素ガス（Ｎ２ガス）などの乾燥ガスを吹き付け、水分を除去する必要がある。
また、酸素が上記反応を阻害する場合もあり、このときは、酸素を含まないガス、例えば窒素ガス（Ｎ２ガス）や希ガス等を置換ガスとして、酸素と置換する必要がある。
【０００７】
図２に、透明基板上に、上記材料を光配向膜として形成したワークを処理することを目的として検討した、偏光光照射装置、図３に、図２に示した偏光光照射装置の処理部の断面図を示す。
同図において、図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
図２に示す偏光光照射装置１０１は、図１に示したものとほぼ同一の構成を有し、詳細には、処理部に差異を有する。
【０００８】
偏光光照射装置１０１の処理部２０には、ワークステージ２１が設けられ、該ワークステージ２１の上部に、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが載置される。
ワークステージ２１の表面には、真空吸着溝及び管路Ｖが設けられ、載置されたワークＷをワークステージ２１表面上に真空吸着して保持することができるようになっている。
また、ワークステージ２１には、ワークステージ２１を加熱したり、ワークステージ２１の温度を設定温度に保持することができるように、ワークステージ加熱手段としてのヒータＨやワークステージ温度測定手段としての温度測定器Ｔなどが設けられている。そして、温度制御部Ｃは、温度測定器Ｔによりワークステージ２１の温度を測定して設定温度との差を求め、それに応じてヒータＨに電力を供給する、フィードバック制御を行なう。
【０００９】
そして、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが以下の手順により処理される。
▲１▼矢印Ｚ方向から、不図示の搬送系により上記ワークＷが搬送され、ワークステージ２１表面に載置される。
▲２▼ワークステージ２１表面にワークＷが載置されると、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して真空吸着溝及び管路Ｖに真空が供給され、該ワークＷがワークステージ２１表面上に真空吸着して保持される。
▲３▼ワークＷがワークステージ２１表面上に保持された後、ガス導入パイプＩＰより乾燥ガスまたは置換ガスが、ワークＷの表面に吹き付けられる。（ワークＷ表面への乾燥ガスまたは置換ガスの吹き付けは、後述する偏光光照射中、継続して行われる。）そして、これにより、透明基板Ｓ上に形成された配向膜Ｆ２の表面及び表面近傍から水分または酸素、もしくはその両者除去される。
▲４▼上述した手順の後、ワークステージ２１を加熱しながら、またはワークステージ２１の温度を設定温度に保持した後、（即ち、ワークＷを加熱ながら、またはワークＷを設定温度に保持した後、）偏光光照射光学系１より偏光光を光配向膜Ｆ２表面に照射する。
【００１０】
上述した、構成及び手順により、透明基板Ｓ上に形成された光配向膜Ｆ２を配向処理することは可能となるが、ガス導入パイプＩＰより供給される乾燥ガスまたは置換ガスは必ずしも光配向膜Ｆ２表面近傍だけに広がるわけではないので、偏光光照射処理中、光配向膜Ｆ２の表面近傍の水分または酸素を除去し続ける為には、多量の乾燥ガスまたは置換ガスを継続して供給しなければならず、処理コストが非常に高いものとなり、実用化には適していない。
【００１１】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、本発明の目的は、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの供給で、水分阻害反応または酸素阻害反応を防止しながら、光配向膜を形成したワークを光配向処理することが可能な偏光光照射装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の偏光光照射装置は、偏光光を照射する光学系と、光配向膜を形成したワークを載置するワークステージとを有する偏光光照射装置において、ワークステージ加熱手段をワークステージに設け、上記ワークステージを、ガス導入口を有する処理室内に収納し、上記処理室を形成する壁の一部に、偏光光を透過する透過板を設け、上記透過板を弾性部材を介して上記処理室の壁に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにし、上記処理室内を上記ガス導入口から導入する乾燥ガスで満たし、上記ワークステージ加熱手段で上記ワークステージを加熱した状態で、偏光光を透過板を介してワークに照射することを特徴としている。
また、請求項２に記載の偏光光照射装置は、偏光光を照射する光学系と、光配向膜を形成したワークを載置するワークステージとを有する偏光光照射装置において、ワークステージ加熱手段をワークステージに設け、偏光光を透過する透過板と、透過板支持体と、上記ワークステージとにより閉空間を形成し、上記閉空間には、ガス導入口が接続され、上記透過板を弾性部材を介して上記透過板支持体に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにし、上記閉空間内を上記ガス導入口から導入する乾燥ガスで満たし、上記ワークステージ加熱手段で上記ワークステージを加熱した状態で、偏光光を透過板を介してワークに照射することを特徴としている。
更に、請求項３に記載の偏光光照射装置は、請求項２に記載の偏光光照射装置において、前記透過板支持体と前記ワークステージとの間に、断熱部材を設けたことを特徴としている。
加えて、請求項４に記載の偏光光照射装置は、前記乾燥ガスに代えて、置換ガスとしたことを特徴としている。
【００１３】
【作用】
本発明の請求項１乃至４に記載の偏光光照射装置によれば、処理室内にワークステージを収納、または透過板と透過板支持体とワークステージとにより閉空間を形成したので、光配向膜近傍の水分を除去する為に使用する乾燥ガス、または酸素を除去するために使用する置換ガスの量は、該閉空間の水分または酸素、もしくはその両者を除去することができる程度の少量となる。
また、光学系より照射された偏光光は、該偏光光を透過する透過板を介して、光配向膜に照射されるが、ワークステージからの輻射熱または偏光光の照射熱により、透過板は熱膨張する。このとき、透過板が、真空吸着、接着剤による接着、ネジ止め等により完全に固定されていると、熱膨張した分の逃げ場が無く歪みが生じる。
透過板に歪が生じると、該透過板を通過した偏光光の消光比が低下し、光配向膜に所望の消光比を有する偏光光が照射できなくなる。（本願の出願人は、先の出願(特願２００１−８９４１６号)において、偏光光の消光比が低下する理由について開示している。）
しかしながら、本発明の偏光光照射装置においては、透過板を弾性部材を介して処理室の壁または透過板支持体に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにしている。したがって、透過板の膨張により発生する、偏光光の照射方向に平行な方向の応力は、弾性部材の変形により吸収され、一方、透過板の膨張により発生する、偏光光の照射方向に垂直な方向の応力は、透過板が弾性部材との界面で滑ったり、弾性部材が応力に応じて変形を生じることにより吸収される。また、透過板を弾性部材のみと接するように配置しているので、弾性部材が変形しても、透過板は、それを支持する部材である、処理室の壁もしくは透過板支持体に接触しない。すなわち、透過板は、熱膨張を生じても、その応力は弾性部材により吸収され、処理室の壁や透過板支持体などの、熱膨張を規制するような部材と接触することがないので、透過板に生じる歪を防ぐ、または小さくすることができる。
また、本発明の請求項２に記載の偏光光照射装置によれば、ワークステージ上に閉空間を形成したので、処理室内にワークステージを収納する場合と比較して、その容量はより小さいものとなり、乾燥ガスまたは置換ガスの消費量をより低く抑えることができる。また、装置全体の小型化を図ることも可能となる。
更に、本発明の請求項３に記載の偏光光照射装置によれば、透過板支持体とワークステージとの間に、断熱部材を設けたので、ワークステージがワークステージ加熱手段によって加熱されても、該熱が、透過板支持体を介して透過板に伝導される熱量を最小にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図４に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置、図５に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置の処理部の断面図を示す。
同図において、図１乃至３に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
図４に示す、本発明の実施例に係る偏光光照射装置１０２は、図１，２に示したものとほぼ同一の構成を有し、詳細には、処理部に差異を有する。
偏光光照射装置１０２の処理部３０には、ワークステージ３１が設けられ、該ワークステージ３１の上部に、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが載置される。
ワークステージ３１の表面には、真空吸着溝及び管路Ｖが設けられ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して該真空吸着溝及び管路Ｖに真空を供給することにより、載置されたワークＷをワークステージ３１表面上に真空吸着して保持できるようになっている。
また、ワークステージ３１には、ワークステージ３１を加熱したり、ワークステージ３１の温度を設定温度に保持することができるように、ワークステージ加熱手段としてのヒータＨやワークステージ温度測定手段としての温度測定器Ｔなどが設けられている。そして、温度制御部Ｃは、温度測定器Ｔによりワークステージ３１の温度を測定して設定温度との差を求め、それに応じてヒータＨに電力を供給する、フィードバック制御を行なう。
【００１５】
更に、上述したワークステージ３１は、例えばアルミニウムの板材などから組み合わされ、閉空間を形成する処理室３２内に収納されており、該処理室３２の一側面には、ワーク搬入・搬出口３２ａが設けられ、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１が開閉されるようになっている。
また、図５における処理室３２の上面壁、及び左側面壁には、ガス導入口３２ｂ、排気口３２ｃが設けられている。そして、乾燥ガス、具体的には、露点が−３０℃以下、望ましくは−５０℃以下の、ドライエアーや不活性ガス、もしくは窒素ガスや希ガス等の置換ガスが、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口３２ｂを介して処理室３２内部に供給され、排気口３２ｃ、排気パイプＯＰを介して処理室３２外部に排気されるようになっている。
更に、図５における処理室３２の上面壁には、弾性部材Ｂ、例えばフッ素ゴムからなるＯ−リングを介して、偏光光照射光学系１より照射される偏光光を透過する透過板Ｐ、例えば石英ガラス板が、偏光光の照射方向に対し垂直に配置されて設けられている。
ここで、上記弾性部材Ｂは、上記透過板Ｐの両表面であって、該透過板の周縁に沿うように配設されている
【００１６】
次に、透過板が弾性体を介して、処理室の上面壁に支持される構造について、図７を用いて詳細に説明する。
図７は、処理室３２の上面壁を分解し、各構成を表した図である。
処理室３２の上面壁には、開口３２ｄが設けられ、透過板Ｐを弾性体Ｂを介して、該開口３２ｄに支持させるために、開口３２ｄと同形状の開口３３ａを有する透過板押え板３３、スペーサＳＰを有する。そして、以下の手順により組立てられる。
▲１▼２つ弾性部材Ｂ、例えばＯ−リングを処理室３２の溝部３２ｅ、透過板押え板３３の溝部３３ｂにそれぞれ落とし込む。ここで、それぞれの溝部３２ｅ、３３ｂは、それぞれの開口３２ｄ、３３ａの周囲を取り囲むように設けられ、溝部３２ｅ、３３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、弾性部材Ｂの外径寸法Ｄ３より十分に大きく設計されているので、弾性部材Ｂは、溝部３２ｅ、３３ｂの中で変形自在である。（弾性部材Ｂの外径寸法Ｄ３に対する溝部３２ｅ、３３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に垂直な方向に膨張したとしても、図８に示す、弾性部材Ｂの変形が規制されることなく、透過板Ｐが弾性部材Ｂにより固定され、歪が生じることのないように設計される。）
▲２▼２つの弾性部材Ｂの間に透過板Ｐ、例えば石英ガラス板を配置する。
▲３▼処理室３２の当接面３２ｆと透過板押え板３３の当接面３３ｃを待遇させ、その間に同じ厚みのスペーサＳＰを複数、均等に設ける。
▲４▼当接面３２ｆと当接面３３ｃを、スペーサＳＰを介して当接させ、不図示の固定手段で、処理室３２に対し、透過板押え板３３を固定する。
ここで、図９に示すように、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に平行な方向に膨張しても、透過板Ｐが透過板押え板３３または処理室３２に接触することがないように、スペーサＳＰの厚みは調整されている。なお、スペーサＳＰを用いず、予め透過板押え板３３または処理室３２の厚みを適宜設計しても良い。
【００１７】
そして、上述した処理部３０において、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷは以下の手順により処理される。
▲１▼矢印Ｘ方向から、不図示の搬送系により上記ワークＷが搬送されてくると、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１を開き、ワーク搬入・搬出口３２ａを介して、ワークＷが処理室３２内部に搬入され、ワークステージ３１表面に載置される。
▲２▼ワークステージ３１表面にワークＷが載置されると、搬出・搬入口用シャッタＳ１が閉じ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して真空吸着溝及び管路Ｖに真空が供給されて、ワークステージ３１表面上に真空吸着して保持される。
▲３▼ワークＷがワークステージ３１表面上に保持されると、処理室３２内部の空気中に含まれる水分、処理室３２内部側壁、ワークステージ３１に吸着した水分を処理室３２外部に一掃する為、乾燥ガスを、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口３２ｂを介して処理室３２内部に供給する。また、酸素を排出する為には、上記乾燥ガスに換えて、置換ガスを供給する。
▲４▼処理室３２内部に予め存在した水分を含む空気、及び供給された乾燥ガスまたは置換ガスの一部が、排気口３２ｃ、排気パイプＯＰを介して処理室３２の外部に排出される。
▲５▼処理室３２内部が、乾燥ガスまたは置換ガスで置換されるに十分な時間経過した後、ワークステージ３１を加熱しながら、またはワークステージ３１の温度を設定温度に保持した後、（即ち、ワークＷを加熱ながら、またはワークＷを設定温度に保持した後、）偏光光照射光学系１より偏光光を配向膜Ｆ２表面に照射して配向処理を行なう。配向処理を行なっている間は、処理室３２外部より水分または酸素が流入してくることが無いように、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの導入を継続して行っている。
【００１８】
次に、本発明の実施例の作用・効果を説明する。
本発明の実施例に係る偏光光照射装置によれば、ワークステージ３１を収納し、閉空間を形成する処理室３２が設けられ、該処理室３２には、ガス導入口３２ｂ、排気口３２ｃが設けられている。そして、乾燥ガスまたは置換ガスが、ガス導入口３２ｂを介して処理室３２内部に供給される。また、処理室３２の上面壁には、弾性部材Ｂを介して、偏光光照射光学系１より照射される偏光光を透過する透過板Ｐが設けられている。
したがって、光配向膜Ｆ２近傍の水分または酸素を除去する為に使用する乾燥ガスまたは置換ガスの量は、該閉空間の水分または酸素を除去することができる程度の少量となる。
また、本発明の偏光光照射装置においては、透過板Ｐが熱膨張したとしても、透過板Ｐと透過板Ｐを支持する処理室３２または透過板押え板３３とが接触することがないように、透過板Ｐを弾性部材Ｂを介して支持し、且つ該弾性部材Ｂのみと接するように配置して、弾性部材Ｂを透過板Ｐの熱膨張に対し変形するようにしているので、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に平行な方向の応力は、弾性部材Ｂの変形により吸収され、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に垂直な方向の応力は、透過板Ｐが弾性部材Ｂとの界面で滑りや、弾性部材Ｂの変形を生じることにより吸収される。
更に、透過板Ｐが熱膨張したとしても、処理室３２または透過板押え板３３に接触することがないので、透過板Ｐに、熱膨張の応力によって歪が生じることはない。したがって、透過板Ｐを通過した偏光光の消光比が低下することはないので、光配向膜Ｆ２に所望の消光比を有する偏光光を照射することができる。
【００１９】
図６に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置の、他の処理部の断面図を示す。
同図において、図５に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
本発明の実施例に係る偏光光照射装置の処理部４０には、図５に示した処理部３０と同様に、ワークステージ４１が設けられ、該ワークステージ４１の上部に、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷが載置される。
ワークステージ４１の表面には、真空吸着溝及び管路Ｖが設けられ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して該真空吸着溝及び管路Ｖに真空を供給することにより、載置されたワークＷをワークステージ４１表面上に真空吸着して保持できるようになっている。
また、ワークステージ４１には、ワークステージ４１を加熱したり、ワークステージ４１の温度を設定温度に保持することができるように、ワークステージ加熱手段としてのヒータＨやワークステージ温度測定手段としての温度測定器Ｔなどが設けられている。そして、温度制御部Ｃは、温度測定器Ｔによりワークステージ４１の温度を測定して設定温度との差を求め、それに応じてヒータＨに電力を供給する、フィードバック制御を行なう。
【００２０】
一方、上述したワークステージ４１と偏光光照射光学系１との間の領域には、透過板Ｐ、例えば石英ガラス板が設けられ、ワークステージ４１の、ウエハＷ載置面上には、断熱部材ＡＨ、例えばアルミナセラミックス焼成体を介して、上記透過板Ｐを支持する透過板支持体４２が設けられている。そして、上記透過板Ｐと、上記透過板支持体４２と、上記ワークステージ４１とにより、閉空間を形成している。
【００２１】
上述の透過板支持体４２の一側面には、ワーク搬入・搬出口４２ａが設けられ、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１が開閉されるようになっている。
また、図６における透過板支持体４２の上面には、ガス導入口４２ｂ、開口４２ｄが設けられ、すなわち上記閉空間にガス導入口４２ｂが接続されている。そして、開口４２ｄには、上述の透過板Ｐが弾性部材Ｂ、例えばフッ素ゴムからなるＯ−リングを介して、偏光光の照射方向に対し垂直に配置して支持されている。ここで、上記弾性部材Ｂは、上記透過板Ｐの両表面であって、該透過板の周縁に沿うように配設されている。
更に、図６における透過板支持体４２の左側面には、排気口４２ｃが設けられており、乾燥ガスまたは置換ガスが、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口４２ｂを介して、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間内に供給され、排気口４２ｃ、排気パイプＯＰを介して該閉空間外部に排気されるようになっている。
【００２２】
次に、透過板が透過板支持体に支持される構造について、図７を用いて詳細に説明する。
図７は、透過板支持体４２の上面部分を分解し、各構成を表した図である。
透過板Ｐを弾性体Ｂを介して、透過板支持体４２の開口４２ｄに支持させるために、開口４２ｄと同形状の開口４３ａを有する透過板押え板４３、スペーサＳＰが設けられ、以下の手順により組立てられる。
▲１▼２つ弾性部材Ｂ、例えばＯ−リングを透過板支持体４２の溝部４２ｅ、透過板押え板４３の溝部４３ｂにそれぞれ落とし込む。ここで、それぞれの溝部４２ｅ、４３ｂは、それぞれの開口４２ｄ、４３ａの周囲を取り囲むように設けられ、溝部４２ｅ、４３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、弾性部材Ｂの外径Ｄ３寸法より十分に大きく設計されているので、弾性部材Ｂは、溝部４２ｅ、４３ｂの中で変形自在である。（弾性部材Ｂの外径寸法Ｄ３に対する溝部４２ｅ、４３ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２は、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に垂直な方向に膨張したとしても、図８に示す、弾性部材Ｂの変形が規制されることなく、透過板Ｐが弾性部材Ｂにより固定され、歪が生じることのないように設計される。）
▲２▼２つの弾性部材Ｂの間に透過板Ｐ、例えば石英ガラス板を配置する。
▲３▼透過板支持体４２の当接面４２ｆと透過板押え板４３の当接面４３ｃを待遇させ、その間に同じ厚みのスペーサＳＰを複数、均等に設ける。
▲４▼当接面４２ｆと当接面４３ｃを、スペーサＳＰを介して当接させ、不図示の固定手段で、透過板支持体４２に対し、透過板押え板４３を固定する。
ここで、図９に示すように、透過板Ｐが熱により偏光光の照射方向に平行な方向に膨張しても、透過板Ｐが透過板押え板４３または透過板支持体４２に接触することがないように、スペーサＳＰの厚みが調整されている。なお、スペーサＳＰを用いず、予め透過板押え板４３または透過板支持体４２の厚みを適宜設計しても良い。
【００２３】
そして、上述した処理部４０において、透明基板Ｓ上に、上記材料を光配向膜Ｆ２として形成したワークＷは以下の手順により処理される。
▲１▼矢印Ｙ方向から、不図示の搬送系により上記ワークＷが搬送されてくると、シャッタ機構ＳＤにより搬出・搬入口用シャッタＳ１を開き、ワーク搬入・搬出口４２ａを介して、ワークＷが、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間内に搬入され、ワークステージ４１表面に載置される。
▲２▼ワークステージ４１表面にワークＷが載置されると、搬出・搬入口用シャッタＳ１が閉じ、真空排気系より、真空供給パイプＶＰを介して真空吸着溝及び管路Ｖに真空が供給されて、ワークステージ４１表面上に真空吸着して保持される。
▲３▼ワークＷがワークステージ４１表面上に保持されると、上記閉空間内部の空気中に含まれる水分、透過板支持体４２内側側壁、ワークステージ４１に吸着した水分を該閉空間外部に一掃する為、乾燥ガスを、ガス導入パイプＩＰ、ガス導入口４２ｂを介して該閉空間内部に供給する。また、酸素を排出するためには、上記乾燥ガスに換えて置換ガスを供給する。
▲４▼上記閉空間内部に予め存在した水分を含んだ空気、及び乾燥ガスまたは置換ガスの一部が、排気口４２ｃ、排気パイプＯＰを介して該閉空間の外部に排出される。
▲５▼上記閉空間内部が、乾燥ガスまたは置換ガスで置換されるに十分な時間経過した後、ワークステージ４１表面を加熱しながら、またはワークステージ４１の温度を設定温度に保持した後、（即ち、ワークＷを加熱ながら、またはワークＷを設定温度に保持した後、）偏光光照射光学系１より偏光光を配向膜Ｆ２表面に照射して配向処理を行なう。配向処理を行なっている間は、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間外部より水分または酸素が流入してくることが無いように、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの導入を継続して行っている。
【００２４】
次に、本発明の実施例の作用・効果を説明する。
本発明の実施例に係る偏光光照射装置によれば、透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより閉空間が形成され、該透過板支持体４２には、ガス導入口４２ｂ、排気口４２ｃが設けられている。そして、乾燥ガスまたは置換ガスが、ガス導入口４２ｂを介して閉空間内部に供給される。また、透過板支持体４２の、偏光光照射光学系１とワークステージ４１との間の領域には、弾性部材Ｂを介して、偏光光照射光学系１より照射される偏光光を透過する透過板Ｐが設けられている。
したがって、光配向膜Ｆ２近傍の水分または酸素を除去する為に使用する乾燥ガスまたは置換ガスの量は、該閉空間の水分または酸素を除去することができる程度の少量となる。
また、本発明の偏光光照射装置においては、透過板Ｐが熱膨張したとしても、透過板Ｐと透過板Ｐを支持する透過板支持体４２または透過板押え板４３とが接触することがないように、透過板Ｐを弾性部材Ｂを介して支持し、且つ該弾性部材Ｂのみと接するように配置して、弾性部材Ｂを透過板Ｐの熱膨張に対し、変形自在に配置しているので、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に平行な方向の応力は、弾性部材Ｂの変形により吸収され、透過板Ｐの熱膨張により発生する、偏光光の照射方向に垂直な方向の応力は、透過板Ｐが弾性部材Ｂとの界面で滑りや、弾性部材Ｂの変形を生じることにより吸収される。
更に、透過板Ｐが熱膨張したとしても、透過板支持体４２または透過板押え板４３に接触することがないので、透過板Ｐに、熱膨張の応力によって歪が生じることはない。したがって、透過板Ｐを通過した偏光光の消光比が低下することはないので、光配向膜Ｆ２に所望の消光比を有する偏光光を照射することができる。
更に、本発明の実施例に係る偏光光照射装置によれば、透過板支持体４２とワークステージ４１との間に、断熱部材ＡＨを設けたので、ワークステージ４１が加熱手段によって加熱されても、該熱が、透過板支持体４２を介して透過板Ｐに伝導する熱量を最小にすることができ、透過板Ｐの熱膨張を小さくすることができる。
したがって、透過板Ｐに熱膨張による歪が生じることもないので、つまり、透過板Ｐを通過した偏光光の消光比が低下することはないので、光配向膜Ｆ２に所望の消光比を有する偏光光を照射することができる。
また、ワークステージ４１上に閉空間を形成することで、その容量が小さくなり、装置を小型化することができ、乾燥ガスまたは置換ガスの消費をより少なくすることができる。
【００２５】
なお、本実施例においては、光配向膜近傍の水分または酸素を除去する為に、透過板Ｐと処理室３２、または透過板Ｐと透過板支持体４２とワークステージ４１とにより形成した閉空間の内部に、乾燥ガスまたは置換ガスを導入するが、ガス導入量に対し、上記処理室３２、または閉空間から排気されるガス排気量が著しく少ないと、上記処理室３２、または閉空間内部の圧力が高まり、透過板Ｐに応力歪が生じる恐れがある。
応力歪が透過板Ｐに生じると、前述したように、偏光光の消光比を低下させる原因となるので、ガス導入をする際には、上記処理室３２、または閉空間内部と外部の圧力差がほとんど等しくなるように、ガス導入量とガス排出量を調整すると良い。
【００２６】
また、上述の実施例において、下記の構成を加えると更に良い。
（ａ）乾燥ガスまたは置換ガスを所定の温度に加熱する手段
（ｂ）処理室内、透過板と透過板支持体とワークステージとにより形成された閉空間内を排気する排気機構
（ｃ）排気口や排気パイプのガス流路の長さを、排気した水分または酸素の逆流を防ぐことができるに十分な長さ、例えば１０ｃｍ〜１００ｃｍとする。
【００２７】
以下に、上記構成を加えたことによる効果を説明する。
構成ａによる効果：乾燥ガスまたは置換ガスを該処理室、または閉空間内に導入するが、乾燥ガスを導入前に予め所定の温度に加熱しておけば、冷えたガスによるワーク表面の温度低下を防ぐことができる。
構成ｂによる効果：乾燥ガスまたは置換ガスを上記処理室、または閉空間内に導入
する前に、上記処理室、または閉空間内部を予め、適度に排気することにより、乾燥ガスまたは置換ガスによる置換を短時間で行なうことができる。
構成ｃによる効果：流路を長くし、且つ水分または酸素の拡散（逆流）速度より、該流路における排気ガスの流速が速くなるように、導入するガス流量を設定しておけば、排気口からの水分または酸素の逆流を防ぐことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の偏光光照射装置、及び光配向膜を形成したワークの処理方法によれば、少量の乾燥ガスまたは置換ガスの供給で、水分阻害反応や、酸素阻害反応を起こすことなく、光配向膜を形成したワークを光配向処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の偏光光照射装置を示す図である。
【図２】 従来の偏光光照射装置を示す図である。
【図３】 図２に示した偏光光照射装置の処理部の断面を示す図である。
【図４】 本発明の実施例に係る偏光光照射装置を示す図である。
【図５】 本発明の実施例に係る偏光光照射装置の処理部の断面図である。
【図６】 本発明の実施例に係る偏光光照射装置の、他の処理部の断面図である。
【図７】 図５，６における上面部を分解し、各構成を表した図である。
【図８】 透過板の熱膨張による弾性体の変形例を示す図である。
【図９】 透過板、弾性体、透過板押え板及び処理室（または透過板支持体）の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 偏光光照射光学系
２ 放電ランプ
３ 反射鏡
４ａ，４ｂ 平面鏡
５ 偏光素子
６ インテグレータレンズ
７ シャッタ
８ コリメータレンズ
１０，２０，３０，４０ 処理部
１１，２１，３１，４１ ワークステージ
３２ 処理室
３２ａ，４２ａ ワーク搬入・搬出口
３２ｂ，４２ｂ ガス導入口
３２ｃ，４２ｃ 排気口
３２ｄ，４２ｄ 開口
３２ｅ，４２ｅ 溝部
３３，４３ 透過板押え板
３３ａ，４３ａ 開口
３３ｂ，４３ｂ 溝部
３２ｆ，３３ｃ，４２ｆ，４３ｃ 当接面
４２ 透過板支持体
１００，１０１，１０２ 偏光光照射装置
ＡＨ 断熱部材
Ｂ 弾性部材
Ｃ 温度制御部
Ｆ１，Ｆ２ 光配向膜
Ｈ ヒータ
ＩＰ ガス導入パイプ
ＯＰ 排気パイプ
Ｐ 透過板
Ｓ 透明基板
Ｓ１ 搬出・搬入口用シャッタ
ＳＤ シャッタ機構
ＳＰ スペーサ
Ｔ 温度測定器
Ｖ 真空吸着溝及び管路
ＶＰ 真空供給パイプ
Ｗ ワーク
Claims (4)
- 偏光光を照射する光学系と、光配向膜を形成したワークを載置するワークステージとを有する偏光光照射装置において、
ワークステージ加熱手段をワークステージに設け、
上記ワークステージを、ガス導入口を有する処理室内に収納し、
上記処理室を形成する壁の一部に、偏光光を透過する透過板を設け、
上記透過板を弾性部材を介して上記処理室の壁に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにし、
上記処理室内を上記ガス導入口から導入する乾燥ガスで満たし、上記ワークステージ加熱手段で上記ワークステージを加熱した状態で、偏光光を透過板を介してワークに照射することを特徴とする偏光光照射装置。 - 偏光光を照射する光学系と、光配向膜を形成したワークを載置するワークステージとを有する偏光光照射装置において、
ワークステージ加熱手段をワークステージに設け、
偏光光を透過する透過板と、透過板支持体と、上記ワークステージとにより閉空間を形成し、
上記閉空間には、ガス導入口が接続され、
上記透過板を弾性部材を介して上記透過板支持体に支持させて、透過板を弾性部材のみと接するように配置して、透過板の熱膨張によって弾性部材が変形するようにし、
上記閉空間内を上記ガス導入口から導入する乾燥ガスで満たし、上記ワークステージ加熱手段で上記ワークステージを加熱した状態で、偏光光を透過板を介してワークに照射することを特徴とする偏光光照射装置。 - 前記透過板支持体と前記ワークステージとの間に、断熱部材を設けたことを特徴とする請求項２に記載の偏光光照射装置。
- 前記乾燥ガスに代えて、置換ガスとしたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の偏光光照射装置。
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