JP5234091B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、半導体素子や液晶表示基板、あるいはパターン化位相差フィルムの製造工程などにおいて線状パターンを形成するために用いられる光照射装置に関する。

例えば、半導体素子や液晶表示基板、あるいはパターン化位相差フィルムの製造においては、線状パターンを形成するために露光処理が行われており、この露光処理においては、紫外光などの活性エネルギー線を被照射物に対して広範囲にわたって照射することによって量産性を高めるために、通常、ロングアーク型の放電ランプを具えた光照射装置を用いることが検討されている。しかし、ロングアーク型の放電ランプではランプ長手方向における互いに平行な光を照射することが困難である為、マスクパターンに忠実で解像度の高いパターンが得られないという問題が生じている。

このような要求に対して、複数のショートアーク型の放電ランプを備えた構成の光照射装置が提案されている。
しかしながら、このような光照射装置においては、それぞれの放電ランプが、照度や寿命に個体差を有していることから、各放電ランプの照度維持率を均一に保持することが困難であり、製造ラインでの高い信頼性および安定した生産性を確保するためには、個々の放電ランプの照度および照度分布（光量分布）のモニタリングが必要とされる。

このような光照射装置における個々の放電ランプの照度を測定する方法としては、例えば、図１３に示すように、各々放電ランプ７１およびリフレクタ７２よりなる複数の光源素子７０から放射された光（紫外線）がインテグレータ７５によって重ね合わされて出射される合成光の照度を照度測定手段８０によって測定する方法が提案されている（特許文献１参照。）。

しかしながら、このような方法では、インテグレータ７５から出射される複数の放電ランプ７１による合成光の照度（いわば全体の照度分布が平均化された値）が測定されるのみであり、光照射装置による光照射領域における正確な照度分布は得ることができないため、線状パターンを形成する光照射装置に適用することはできない。
また、露光処理中においては、いずれかの放電ランプの照度が低下した場合であっても、合成光の照度が低下したことが検出されるのみであるので、異常が発生した放電ランプを特定することはできない。

また、個々の放電ランプに対応して照度測定手段を設けることにより、各放電ランプの照度を測定し、これにより放電ランプの照度低下などの異常を検出する方法が知られている。
このような方法によれば、例えば、長時間の使用によりいずれか一つの放電ランプの照度が経時的に低下した場合には、不具合の発生した放電ランプを特定することが可能であるが、各照度測定手段によって測定されるのは、ある特定箇所での照度（特定の光源輝点から放射されて反射ミラーの特定箇所で反射された値）であり、たとえランプ光源と同数程度の照度測定手段を配置しても光照射装置による光照射領域における正確な照度分布を得ることができないため、次のような問題が生ずる。すなわち、図７を参照して説明すると、例えば、放電ランプにおける電極に力が加わって変形するなどの要因によって放電ランプの光軸がずれる現象がいずれか一つの放電ランプに生じた場合には、当該放電ランプによる光照射領域が当該放電ランプに隣接する放電ランプによる光照射領域側にシフトし、実際の照度分布は、図７において破線で示すような曲線となる。図７から明らかなように、不具合が生じた放電ランプの照度変化の影響は、当該放電ランプに隣接する放電ランプによる光照射領域にも生じているため、例えば当該隣接する放電ランプの紫外線の光量自体には、変化がないにも関わらず、当該放電ランプに対応する照度測定手段によって測定される照度が初期値より低下あるいは増加した値を示すことがある。しかしながら、上記の方法では、個々の放電ランプによる光の重なり合う領域を測定する位置には照度測定手段が無いため、このような放電ランプの異常の状態を正確に判別することはできない。そのため、各照度測定手段による測定結果に基づいて、例えば放電ランプの照度を増加あるいは低下させるよう放電ランプの点灯制御が行われた場合には、かえって、照度分布を不均一なものとしてしまうことがある。

また、ショートアーク型の放電ランプを一方向に配列した光照射装置において、特に光照射領域の長手方向に直交する方向へ被照射物（ワーク）が相対スキャンされることにより処理されるプロセス工程においては、例え僅かな領域でも照度が低下している部分があると筋状のムラが発生することがあるため、長手方向全域にわたり細かな測定ピッチでの照度分布や積算光量分布を確認する事が重要である。

一方、ロングアーク型の放電ランプを用いた、印刷物の乾燥キュアのような用途では、光が１本のアークから発生すること、それぞれの発散角が大きく広い幅方向からの光が重なりあうことなどから、長手方向の照度分布に局所的な変動が発生することは事実上ない為に、従来は問題にはなっていなかった。よって、ロングアーク型の放電ランプでは、その長手方向の数箇所程度において積算光量データを取得すればよかった。しかし、ショートアーク型の放電ランプの複数を一方向に並べた光照射装置では、上記したように、長手方向の数箇所程度で積算光量データを取得しただけでは足りない。

ショートアーク型の放電ランプの複数を一方向に並べた光照射装置において、長手方向全域にわたり細かな測定ピッチでの照度分布や積算光量分布を確認するため、数多くの照度測定手段を密接に配置することも考えられる。しかし、この場合にはコストが増大するばかりでなく、個々の受光素子の汚れ具合や紫外線による劣化速度、温度上昇時の感度変化の特性（温度係数）の個体差もある為、長期間にわたり安定した照度分布測定をすることが困難であるという問題も発生する。

以上のように、線状パターンを形成するために用いられる、複数の放電ランプが所定方向に並んで配設されてなる光照射装置において、詳細な照度分布測定が初めて技術的に大きな課題となった。しかし、個々の放電ランプの照度および照度分布を高い信頼性で検出することのできる方法は知られていないのが実情である。

特開２０１０−３４２９３号公報

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、複数の放電ランプが所定方向に並んで配設されてなる構成のものにおいて、不具合の発生した放電ランプの特定および異常の状態の判別を行うことができて、装置の正常動作状態を確認することのできる光照射装置を提供することを目的とする。

本発明の光照射装置は、ショートアーク型の放電ランプ、および当該放電ランプを取り囲むよう配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、
この光出射部からの光の光到達領域に設けられた光拡散面における、個々の放電ランプによる光照射領域について前記一方向に並んだ複数の測定箇所からの拡散光の光量を検出する光検出素子アレイと
を備えてなり、
前記測定箇所における拡散光が結像光学素子を介して前記光検出素子アレイによって検出されることを特徴とする。

また、本発明の光照射装置においては、前記光拡散面を有する拡散板が、前記光出射部から出射される光の光路に進退自在に設けられており、当該拡散板の光拡散面における拡散光の光量が前記光検出素子アレイによって検出される構成とされていることが好ましい。

さらにまた、本発明の光照射装置においては、動作時において前記光出射部から出射される光の光路上に位置されて当該光出射部からの光を遮光するシャッタ部材が設けられており、
前記拡散板が、当該シャッタ部材における光照射面上に設けられた構成とすることができる。

さらにまた、本発明の光照射装置においては、前記光出射部からの光を前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材を備えた構成とされていることが好ましい。

さらにまた、本発明の光照射装置においては、前記光出射部からの光のうち所定の波長範囲の光を反射させ、当該波長範囲以外の光を透過させる波長選択コーティングが施されてなる反射部材を備えており、
前記光出射部からの光が当該反射部材を透過した透過光の光到達領域上に、拡散板が設けられており、当該拡散板からの拡散光が前記光検出素子アレイによって検出される構成とすることができる。

本発明の光照射装置によれば、個々の放電ランプによる光到達領域における複数の測定箇所の各々における拡散光の光量を検出する光検出素子アレイを備えた構成とされていることにより、当該光検出素子アレイによって、光出射部による光到達領域における光源素子の配列方向の照度分布、および積算光量分布、並びに個々の放電ランプの照度についてのデータが取得される。そして、取得されたデータに基づいて、光源素子列を構成するいずれかの放電ランプに照度低下など異常が生じたことが検出されたときに、不具合の発生した放電ランプを正確に特定することができると共に照度低下あるいは光軸ズレなどの異常の状態を判別することができるので、光照射装置の正常動作状態を確実に確認することができる。

また、例えば、被照射物における光照射面、あるいは、光出射部から出射される光の光路上に設けられるマスクにおける光照射面による拡散光の光量を検出する構成とされていることにより、被処理物に対する光照射処理を行いながら、各放電ランプの点灯状態の監視を行うことができるので、いずれかの放電ランプの異常が検出されたときには、製造ラインを停止させて放電ランプを交換するなどの措置を速やかに講ずることができる。

本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図である。 図１に示す光照射装置をＡ−Ａ線で切断して示す側面断面図である。 図１に示す光照射装置におけるランプハウスの一部を省略した状態で示す、集光部材の背面側から見た図である。 放電ランプの一例における構成の概略を示す、発光管の管軸に沿った断面図である。 拡散板上の測定箇所と光検出素子アレイ上の受像位置との関係を示す観念図である。 本発明の光照射装置において取得される、光出射部による光照射領域におけるｘ方向の照度分布の一例を概略的に示す曲線図である。 本発明の光照射装置において取得される、光出射部による光照射領域におけるｘ方向の照度分布の他の例を概略的に示す曲線図である。 本発明の光照射装置の他の例における構成の概略をランプハウスの一部を省略した状態で示す、集光部材の背面側から見た図である。 拡散板上の測定箇所と光検出素子アレイ上の受像位置との関係を示す観念図である。 本発明の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す側面断面図である。 本発明の光照射装置のさらに他の例における構成の概略を示す側面断面図である。 本発明の光照射装置のさらに他の例における構成の概略をランプハウスの一部を省略した状態で示す、集光部材の背面側から見た図である。 従来の光照射装置の一例における構成の概略を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す斜視図、図２は、図１に示す光照射装置をＡ−Ａ線で切断して示す側面断面図、図３は、図１に示す光照射装置におけるランプハウスの一部を省略した状態で示す、集光部材の背面側から見た図である。 この実施の形態に係る光照射装置は、例えばパターン化位相差フィルムを製造するために用いられるものであって、光出射部１０と、この光出射部１０からの光をストライプ状に整形するマスク４５と、フィルム状の被照射物Ｗを搬送する搬送手段５０とを備えている。

光出射部１０は、複数例えば３つ以上の光源素子２１よりなる光源素子列２０と、この光源素子列２０からの光を、光源素子２１が並ぶ一方向に伸びる線状に集光する集光部材４０とが、例えばアルミニウムよりなるランプハウス１１内に配置されて構成されている。
ランプハウス１１には、下壁における集光部材４０の直下の位置に一方向に伸びる光出射用開口１２Ａが形成されていると共に、下壁における集光部材４０の背面側の位置に、後述する光出射部１０による光照射領域における拡散光をランプハウス１１内に入射させる拡散光入射用開口１２Ｂが形成されている。そして、例えば石英ガラスよりなる窓板部材１３が光出射用開口１２Ａを覆うよう設けられている。

光出射部１０を構成する光源素子列２０においては、光源素子２１の各々が、一方向（図２において紙面に垂直な方向。以下、この方向を「ｘ方向」ともいう。）に並ぶよう配置されている。光源素子列２０における光源素子２１の各々は、ショートアーク型の放電ランプ３０と、この放電ランプ３０を取り囲むよう配置された、当該放電ランプ３０からの光を反射するリフレクタ２２とを有する。

放電ランプ３０としては、例えば図４に示す構成を有する、例えば波長２７０〜４５０ｎｍの紫外光を高い効率で放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。この放電ランプ３０は、放電空間Ｓを形成する例えば球形状の発光部３２およびこの発光部３２の両端に連続するロッド状の封止部３３を有する発光管３１を備えてなり、発光管３１内には、その管軸に沿って互いに対向するよう一対の電極３５が対向して配置されていると共に、水銀、希ガスおよびハロゲンが封入されている。そして、各々の電極３５は、封止部３３内において気密に埋設された金属箔３６を介して外部リード３７に接続されている。このような放電ランプ３０においては、一対の電極３５間の電極間距離が例えば０．５〜２．０ｍｍ、水銀の封入量が例えば０．０８〜０．３０ｍｇ／ｍｍ³ である。

リフレクタ２２は、その光軸Ｃを中心とする回転放物面状の光反射面２３を有するパラボラミラーにより構成されており、当該リフレクタ２２は、その光軸Ｃが放電ランプ３０における発光管３１の管軸上に位置され、かつ、その焦点Ｆが放電ランプ３０における電極３５間の輝点に位置されるよう配置され、この状態で、固定部材２６によって放電ランプ３０に固定されている。

集光部材４０は、ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面４１を有する、ｘ方向に沿って伸びるシリンドリカルパラボラミラーにより構成されており、光源素子列２０における各リフレクタ２２の光軸Ｃに垂直な光出射面２４の前方において、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するよう配置されている。
この集光部材４０は、例えば、目的とする波長の紫外光のみを反射させ、不要な可視光および赤外光を透過させる波長選択コーティングが施されてなるものであってもよい。

マスク４５は、ｘ方向に長尺な矩形の板状のものであって、集光部材４０の下方において、当該集光部材４０による反射光の光軸Ｌに対して垂直な平面に沿って配置されている。このマスク４５は、それぞれｘ方向に垂直な方向（図２において左右方向。以下、この方向を「ｙ方向」ともいう。）に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部がｘ方向に交互に並ぶよう配置されてなるものである。

被照射物Ｗは、搬送手段５０によってｙ方向に搬送されるため、マスク４５は、被照射物Ｗに対して離間して配置される。マスク４５と被照射物Ｗとの間の最小ギャップＧは、例えば５０〜１０００μｍである。
また、被照射物Ｗは、後述するローラー５１に接した状態で搬送されることにより、マスク４５と被照射物Ｗとの間のギャップは、当該被照射物Ｗがｙ方向に搬送されるにつれて変動するため、マスク４５における集光部材４０からの光が入射される有効照射幅は、マスク４５と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値や、ローラー５１の半径を考慮して可能な範囲で小さく設定することが好ましい。これは、以下の理由による。すなわち、被照射物Ｗが搬送されてマスク４５の直下領域を通過する際には、被照射物Ｗとマスク４５との間のギャップは、先ず、被照射物Ｗがｙ方向に移動するにつれて小さくなり、マスク４５の中央位置の直下に到達した後には、被照射物Ｗがｙ方向に移動するにつれて大きくなるが、最小有効照射幅が大きい程、ギャップの変動幅も大きくなるため、マスク４５のパターンに忠実で高解像度のパターンを形成することができないからである。
具体的には、マスク４５と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値をａ、ローラー５１の半径をｒとしたとき、有効照射幅ｄは、ｄ＝√｛ｒ² −（ｒ−ａ）² ｝×２により求めることができる。この式において、理論上は、被照射物Ｗを厚みを勘案することが必要であるが、被照射物Ｗの厚みは、ローラー５１の半径に比較して極めて小さいため、無視することができる。具体的な例を挙げると、マスク４５と被照射物Ｗとの間のギャップの許容変動値が５０μｍ、ローラー４１の半径ｒが３００ｍｍである場合には、有効照射幅ｄは約１１ｍｍ以下であることが好ましい。従って、上記した光出射部１０におけるショートアーク型の各放電ランプ３０からの放射光を、各リフレクタ２２および集光部材４０によりｘ方向に伸びる線状に集光することが、かかる有効照射幅ｄの範囲内に光を集光させるために有効であり、ひいては、マスク４５のパターンに忠実で高解像度のパターンを形成することに繋がる。

この実施の形態に係る光照射装置における搬送手段５０は、被照射物Ｗに接して当該被照射物Ｗを搬送するローラー５１を有する。具体的には、ローラー５１は、被照射物Ｗに接する箇所がマスク４５の直下位置に位置されるよう、当該ローラー５１の回転軸（図示省略）がｘ方向に伸びる姿勢で配置されており、当該ローラー５１が回転することにより、被照射物Ｗがｙ方向に搬送される。
被照射物がフィルム状のものである場合には、搬送手段５０が被照射物Ｗに接して当該被照射物Ｗを搬送するローラー５１を有するので、ローラー５１の偏芯を少なくすることにより、マスク４５と、ローラー５１に接したフィルム状の被照射物Ｗとの間のギャップを一定に保つことができる。
なお、ローラー５１に水冷機構を設けることにより、被照射物Ｗに高照度の紫外光が照射された場合でも、被照射物Ｗに接したローラー５１により被照射物Ｗを冷却することができるので、被照射物Ｗのシュリンクなどの変形を防止することができる。

この実施の形態に係る光照射装置においては、光出射部１０からの光を拡散反射させる拡散板５５が、光出射部１０から出射される光の光路、具体的には、集光部材４０とマスク４５との間の光路に進退自在に設けられている。拡散板５５は、被照射物Ｗに対する光照射処理を行う場合には、光出射部１０からの光の光路上から退避されると共に、後述する各放電ランプ３０の点灯状態の監視動作（各放電ランプの照度測定、照度分布測定）を行う場合には、図示しない駆動機構によって、光出射部１０からの光の光路上において、集光部材４０による反射光の光軸Ｌに対して垂直な平面に沿って配置されるよう移動される（図１乃至図３に示す状態）。

このような拡散板５５としては、例えば波長２７０〜４５０ｎｍの紫外光の拡散反射率が９０％以上であるものを用いることが好ましく、例えばフッ素樹脂粒子が焼結されてなるものや、例えば硫酸バリウムなどの透過率の低い遮光物質を含む光拡散層が基材上に形成されてなるものなどを用いることができる。
また、紫外線で励起され主に可視域の光を発光する蛍光体を塗布、あるいは含有混合させた板も入射光に対して非常に拡散性良くかつ効率良く発光するため、拡散板として好適に用いることができる。

而して、本発明の光照射装置においては、光出射部１０から出射される光の光到達領域における光強度分布像を取得し、適宜の画像処理をすることにより得られるｘ方向における照度分布に基づいて、各放電ランプ３０の点灯状態を監視する監視手段が設けられている。
この実施の形態に係る光照射装置における監視手段は、光出射部１０のランプハウス１１内に配置された光検出素子アレイ６０と、ランプハウス１１に形成された拡散光入射用開口１２Ｂに設けられた結像光学素子と、光検出素子アレイ６０により得られる画像データに対して適宜の画像処理を行うことにより照度分布を取得する画像処理手段（図示せず）とにより構成されている。

光検出素子アレイ６０は、例えばＣＣＤラインセンサ（一次元ラインセンサ）により構成されており、拡散板５５上の光拡散面５５Ａにおける互いにｘ方向に並んだ複数の測定箇所（Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，・・・，Ｐ_n-1 ，Ｐ_n ）の各々の拡散光（Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，・・・，Ｒ_n-1 ，Ｒ_n ）の光量を検出する、当該測定箇所（Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，・・・，Ｐ_n-1 ，Ｐ_n ）の各々に対応する複数の光検出素子（受光素子）がｘ方向に配列されてなるものである。具体的には、例えば、一の放電ランプによる光照射領域における少なくとも３箇所以上の測定箇所の各々に対応する光検出素子がｘ方向に配列されてなるもの（一の放電ランプによる光照射領域について３ピクセル以上の解像度を有するもの）が用いられることが好ましく、実際上は、例えば数十個の光源素子２１により光源素子列２０が構成されている場合には、光検出素子アレイ６０としては、５００〜２０００ピクセル、またはそれ以上の解像度を有するものが用いられる。
光検出素子アレイ受光部の寸法の一例は、各ピクセルの寸法が高さ数ｍｍ、幅数十μｍの場合、高さが数ｍｍ、幅が数十ｍｍになる。そのため、図５では、理解を容易にするために、Ｐ₁ 〜Ｐ_n と代表点のみを記載したが、実際には拡散光が各ポイントにおいてスキャン方向に有限の幅を持っていてもスキャン時の積算光量は十分正確に測定することができる。

光検出素子アレイ６０による拡散光の検出可能範囲（照度の測定可能範囲）の大きさは、結像光学素子と光検出素子アレイ６０との離間距離および光検出素子アレイ６０のｘ方向における長さにより調整することができる。
光検出素子アレイ６０全体の視野角（光検出素子アレイ６０の受光面６０１の法線と、ｘ方向における最外方の測定箇所Ｐ₁ からの拡散光Ｒ₁ の光路とがなす角）θは、例えば６０°以下であることが好ましく、より好ましくは４５°以下である。これにより、拡散板５５による拡散光を確実に検出することができる。
また、各々の光検出素子における感度は、拡散光（Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，・・・，Ｒ_n-1 ，Ｒ_n ）の光検出素子に対する入射方向に応じて調整されている。

結像光学素子としては、例えば、薄い金属板をエッチングにより穴あけ加工したピンホール板６５が用いられる。ここに、ピンホール板６５の開口径は、例えばφ５０μｍ〜φ１０００μｍ、厚みは、例えば１００μｍ〜１０００μｍである。また、ガラスにクロム膜を蒸着し、エッチングでクロム膜にピンホールを形成させたものでもよい。

上記の光照射装置においては、光出射部１０から出射された光が、マスク４５を介して、搬送手段５０によってｙ方向に搬送される被照射物Ｗに照射される。具体的に説明すると、光出射部１０においては、光源素子列２０における各光源素子２１の放電ランプ３０から放射された光が、当該光源素子２１におけるリフレクタ２２の光反射面２３によって反射されることにより、当該リフレクタ２２の光軸Ｃに沿った平行光とされて光出射面２４から集光部材４０に向かって出射される。その後、光源素子列２０から出射された平行光とされた光は、集光部材４０における光反射面４１により下方に向かって反射されることにより、ランプハウス１１に形成された光出射用開口１２Ａを介して、ｘ方向に伸びる線状に集光されながらマスク４５に入射される。このとき、マスク４５に入射される光は、ｘ方向において互いに平行な平行光である。そして、マスク４５に入射された光が当該マスク４５における遮光部および透光部によってストライプ状に整形されて被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー５１が接する箇所の表面には、光出射部１０によるマスク４５における遮光部および透光部のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成されると共に、被照射物Ｗが搬送手段５０によってｙ方向に搬送されることにより、当該被照射物Ｗに対して、所要の光照射処理が達成される。

一方、例えば始業点検時や１日の作業の終了時などにおいて、光出射部１０における各放電ランプ３０の照度および光出射部１０による光照射領域における照度分布を監視する監視動作を行う場合には、拡散板５５が適宜の駆動機構によって集光部材４０とマスク４５との間の光路上に挿入配置され、この状態において、光出射部１０から出射された光が拡散板５５に照射される。このとき、拡散板５５に照射される光は、ｘ方向において互いに平行な平行光であって、拡散板５５の光拡散面５５Ａ上に、光出射部１０による帯状の光照射領域ＬＡが形成される。拡散板５５に照射された光は、図５に示すように、光拡散面５５Ａで拡散反射され、各々の測定箇所（Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，・・・，Ｐ_n-1 ，Ｐ_n ）からの拡散光が、ピンホール板６５によって、光検出素子アレイ６０の受光面６０１上における各々の測定箇所に対応する受像位置（Ｄ₁ ，Ｄ₂ ，・・・，Ｄ_n-1 ，Ｄ_n ）に光出射部１０による光照射領域ＬＡの一次元の光強度分布像として結像される。そして、光検出素子アレイ６０における各光検出素子によって、対応する各測定箇所における拡散光の光量（照度）が検出され、これにより得られる画像データに対して、画像処理手段によって、適宜の画像処理が行われることにより、光出射部１０による光照射領域ＬＡにおけるｘ方向の照度分布が取得される。

光源素子列２０を構成する放電ランプ３０のすべてが例えば点灯初期状態である場合には、図６において実線で示すように、照度のピークとボトムとの差が小さい均一な照度分布が得られる。すなわち、光源素子列２０における各々の光源素子２１からの光による光照射領域が重畳され、しかも、各光源素子２１からの光による光照射領域における照度のピーク位置が互いに異なるため、光出射部１０全体の照度分布が均一なものとなる。
例えば、上記の各放電ランプ３０の点灯状態の監視動作が行われて、図６において破線で示す照度分布が得られた場合には、左から２番目の光源素子における放電ランプが経時的に劣化したことにより、当該放電ランプによる光照射領域における照度が低下したものと判断することができる。
また、例えば、上記の各放電ランプ３０の点灯状態の監視動作が行われて、図７において破線で示す照度分布が得られた場合には、何らかの異常が生じたことが検出され、これにより、放電ランプ３０（光源素子２１）を交換するなどの措置が講ぜられる。

以上のように、本発明の光照射装置によれば、光出射部１０を構成する個々の放電ランプ３０による、拡散板５５の光拡散面５５Ａでの光照射領域における複数の測定箇所の各々の拡散光の光量を検出する、当該測定箇所に対応する複数の光検出素子がｘ方向に配列されてなる光検出素子アレイ６０を備えた構成とされていることにより、光検出素子アレイ６０によって取得される画像データに対して適宜の画像処理を行うことによって、光出射部１０による光照射領域におけるｘ方向の照度分布または積算光量分布、並びに個々の放電ランプ３０の照度についての詳細なデータが取得される。そして、取得されたデータに基づいて、光源素子列２０を構成するいずれかの放電ランプに照度低下など異常が生じたことが検出されたときに、不具合の発生した放電ランプを正確に特定することができると共に照度低下あるいは光軸ズレなどの異常の状態を判別することができるので、光照射装置の正常動作状態を確実に確認することができる。
また、各ピクセルの光検出素子は一つの光検出素子アレイのパッケージ内で温度等の条件はほぼ同一であり、各光検出素子間の経時的な感度差の影響もない。更に、各受光素子（光検出素子）の配線ケーブルや増幅回路を個別に用意する必要もない事から、非常に詳細な分布測定を行うことが可能であるにも関わらず、コストは低く抑えることが可能である。
また、放電ランプ３０の点灯状態の監視動作において、拡散板５５を光出射部１０から出射される光の光路上に挿入配置し、拡散板５５の光拡散面５５Ａにおける拡散光の光量を検出する構成とされていることにより、拡散板５５が入射される光を一定の大きさに制御された拡散反射率で拡散反射させるものであるので、拡散光を光検出素子アレイ６０によって確実に検出することができて検出結果に高い信頼性を得ることができる。
さらにまた、光検出素子アレイ６０がランプハウス１１に固定されていることにより、光検出素子アレイ６０と光源素子列２０（放電ランプ３０）との位置関係が固定されるので、煩雑な光学調整が不要となる。

また、この実施の形態に係る光照射装置によれば、光源素子２１を構成する放電ランプ３０が点光源であるショートアーク型のものであり、このような放電ランプ３０と回転放物面状の光反射面２３を有するリフレクタ２２とよりなる複数の光源素子２１を一方向（ｘ方向）に沿って並ぶよう配置されてなる光源素子列２０によって、光出射部１０が構成されているため、当該光源素子列２０を構成する光源素子２１の各々における放電ランプ３０から放射される光が、当該光源素子２１の各々におけるリフレクタ２２によって、光源素子２１が並ぶ一方向において互いに平行な平行光とされ、これにより、集光部材４０からの光は、マスク４５の透光部にその面方向に対して直交若しくは略直交して入射されて当該透光部を透過する。従って、被照射物Ｗにおけるマスク４５の遮光部の直下に位置する領域に光が照射されることが防止または抑制される結果、マスク４５のパターンに忠実で解像度の高いパターンを形成することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、図８に示すように、複数の光検出素子アレイがｘ方向に並ぶよう配置された構成とすることができ、このような構成のものによれば、ｘ方向における広い範囲にわたる領域において、各放電ランプの照度および光出射部による光照射領域における照度分布を高い信頼性で得ることができる。
この例においては、上記の実施の形態に係る光照射装置において、ランプハウス１１内に、各々例えばＣＣＤラインセンサよりなる二つの光検出素子アレイ６０Ａ，６０Ｂが、ｘ方向に並んで配置されたことの他は、上記の実施の形態に係る光照射装置と同一の構成を有する。
このような構成のものにおいては、第１の光検出素子アレイ６０Ａおよび第２の光検出素子アレイ６０Ｂは、検出可能範囲が重複することなく並んで配置されていても、検出可能範囲の一部が重複するよう並んで配置されていても、いずれであってもよいが、第１の光検出素子アレイ６０Ａと第２の光検出素子アレイ６０Ｂとの感度の個体差による照度分布のバラツキの発生を回避することができて検出結果に高い信頼性を得ることができることから、第１の光検出素子アレイ６０Ａと第２の光検出素子アレイ６０Ｂとが検出可能範囲の一部が重複するよう並んで配置された構成とされていることが好ましい。

また、光検出素子アレイとしては、複数の光検出素子がｘ方向に並んで配列された一次元ラインセンサに限定されるものではなく、複数の光検出素子が二次元に配列された例えばＣＣＤエリアセンサ（二次元エリアセンサ）が用いられてもよい。光検出素子アレイとして二次元エリアセンサが用いられた構成のものにおいては、図９に示すように、拡散板５５の光拡散面５５Ａ上の各々の測定箇所（Ｐ₁₁，・・・，Ｐ_n1，・・・Ｐ_1m，・・・，Ｐ_nm）からの拡散光が、ピンホール板６５によって、光検出素子アレイ６０の受光面６０１上における各々の測定箇所（Ｐ₁₁，・・・，Ｐ_n1，・・・Ｐ_1m，・・・，Ｐ_nm）に対応する受像位置（Ｄ₁₁，・・・，Ｄ_n1，・・・Ｄ_1m，・・・，Ｄ_nm）に光出射部１０による光照射領域ＬＡ全体における光強度分布像を一括して撮像することができるので、例えば放電ランプにおいて光源素子が並ぶｘ方向以外の方向に光学軸ズレが発生した場合であっても、異常が生じた放電ランプを正確に特定することができる。
また、例えば液晶パネル用の平板状のガラス基板などの被照射物に対して線状のパターンを形成するものとして構成されている場合においては、光源素子列からの光を集光部材によって線状に集光して照射する構成とされる必要はなく、光源素子列からの光を適宜の反射部材によって反射して互いにｘ方向およびｙ方向に平行な平行光として照射（帯状の光照射領域を形成）する構成とされていてもよいが、このような構成のものにおいて、光検出素子アレイとして二次元エリアセンサが用いられることにより、上記の効果が確実に得られる。

さらにまた、監視手段は、光出射部を構成するランプハウス内に配置された構成とされている必要はなく、図１０に示すように、光出射部１０を構成するランプハウス１１の外部において、光照射装置における基枠（筐体）に固定されて設けられた構成とされていてもよい。
この例においては、例えばＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ）６１と、拡散板５５の光拡散面における拡散光をＣＣＤカメラ６１における光検出素子上に結像させる結像レンズ６６（結像光学素子）とにより構成されており、ＣＣＤカメラ６１によって取得される二次元的な画像データに基づいて、光出射部１０による光照射領域におけるｘ方向およびｙ方向における照度分布が取得される。

さらにまた、本発明の光照射装置においては、動作時において光出射部から出射される光の光路上に位置されて光出射部からの光を遮光するシャッタ部材が設けられた構成とされている場合においては、シャッタ部材における光照射面上に、拡散板が設けられた構成とすることができる。

以上においては、目的とする波長の紫外光の光到達領域（例えば拡散板上の光照射領域）における拡散光を検出することにより、個々の放電ランプの照度、および、光照射領域における照度分布を取得する構成するものについて説明したが、被照射物の処理には不要とされる可視光または赤外光の拡散光を検出することにより、個々の放電ランプの照度、および、光照射領域における照度分布を取得する構成とされていてもよい。
このような構成の光照射装置は、例えば図１１に示すように、集光部材４０Ａとして、目的とする波長の紫外光（２７０〜３４０ｎｍ）を反射させ、それ以外の波長の光（例えば近紫外光や可視光）を透過させる波長選択コーティングが施されてなるものが用いられており、集光部材４０Ａの背面側における、光出射部１０からの光が集光部材４０Ａを透過した透過光の光路上に、当該透過光を拡散反射させる拡散板５６が、光拡散面が斜め上方を向くよう透過光の光軸に傾斜した状態で、設けられている。そして、拡散板５６の光拡散面における複数の測定箇所の各々の拡散光の光量をピンホール板６５を介して検出する、当該測定箇所の各々に対応する複数の光検出素子（受光素子）が配列されてなる光検出素子アレイ６０が設けられている。ここに、図１乃至図３に示す光照射装置と同一の構成部材については、便宜上同一の符号が付してある。
この実施の形態に係る光照射装置において用いられる拡散板５６としては、例えば波長３５０〜７００ｎｍの可視光の拡散反射率が９０％以上であるものである。

そして、いずれかの放電ランプに異常が発生した場合には、目的とする波長の紫外光のみだけでなく、例えば可視光についても、例えば照度低下が生じ、照度低下の程度は、紫外光および可視光のいずれも同様の傾向を示すことから、上記の構成の光照射装置によっても、上述の実施の形態に係る光照射装置と同様の効果を得ることができ、しかも、光源素子列２０における各放電ランプ３０の点灯状態の監視動作を行いながら、被照射物Ｗに対する光照射処理を行うことができるので、いずれかの放電ランプの異常が検出されたときには、製造ラインを停止させて放電ランプを交換するなどの措置を速やかに講ずることができる。
また、この構成の場合には、光検出素子アレイのパッケージを冷却の容易な場所に配置することも可能で、各光検出素子間の温度係数の差による経時的な感度差の影響もなく、メンテナンスも容易である。更に、各受光素子（光検出素子）の配線ケーブルや増幅回路を個別に用意する必要もないことから、非常に詳細な分布測定を行うことが可能であるにも関わらず、コストは低く抑えることが可能である。

また、このような構成の光照射装置においても、光源素子列１１からの光を集光部材４０Ａによって線状に集光して照射する構成とされる必要はなく、集光部材４０Ａに代えて適宜の反射部材を用い、光源素子列１１からの光を当該反射部材によって反射して互いにｘ方向およびｙ方向に平行な平行光として照射（帯状の光照射領域を形成）する構成とされていてもよい。

さらにまた、本発明の光照射装置においては、拡散板を備えた構成とされている必要はなく、例えば図１２に示すように、被照射物Ｗの表面もしくはマスク４５の表面により拡散反射される拡散光（散乱光）を結像光学素子（例えばピンホール板６５）を介して光検素子アレイ６０によって検出する構成とされていてもよい。
このような構成によれば、光源素子列２０における各放電ランプ３０の点灯状態の監視動作を行いながら、被照射物Ｗに対する光照射処理を行うことができるので、いずれかの放電ランプの異常が検出されたときには、製造ラインを停止させて放電ランプを交換するなどの措置を速やかに講ずることができる。

さらにまた、本発明の光照射装置において用いられる結像光学素子としては、ピンホール板に限定されるものではなく、光検出素子アレイ上に光出射部による光到達領域における光強度分布像を投影することのできる、例えば、カメラレンズなどのレンズが用いられてもよい。

さらにまた、光出射部は、それぞれｘ方向に伸びる２つ以上の光源素子列が、一の光源素子列に係る光源素子における放電ランプの電極中心点と、当該光源素子に最も接近する、他の光源素子列に係る光源素子における放電ランプの電極中心点とを結ぶ直線が、ｘ方向に伸びる直線と斜交するよう配置されてなる構成とされていてもよい。

１０ 光出射部
１１ ランプハウス
１２Ａ 光出射用開口
１２Ｂ 拡散光入射用開口
１３ 窓板部材
２０ 光源素子列
２１ 光源素子
２２ リフレクタ
２３ 光反射面
２４ 光出射面
Ｃ リフレクタの光軸
Ｆ リフレクタの焦点
２６ 固定部材
３０ 放電ランプ
３１ 発光管
３２ 発光部
３３ 封止部
３５ 電極
３６ 金属箔
３７ 外部リード
Ｓ 放電空間
４０，４０Ａ 集光部材
４１ 光反射面
Ｌ 集光部材による反射光の光軸
ｆ 集光部材の焦点
４５ マスク
５０ 搬送手段
５１ ローラー
Ｗ 被照射物
Ｇ 最小ギャップ
５５，５６ 拡散板
５５Ａ 光拡散面
６０ 光検出素子アレイ
６０Ａ 第１の光検出素子アレイ
６０Ｂ 第２の光検出素子アレイ
６０１ 受光面
６１ ＣＣＤカメラ
６５ ピンホール板
６６ 結像レンズ
７０ 光源素子
７１ 放電ランプ
７２ リフレクタ
７５ インテグレータ
８０ 照度測定手段

Claims (5)

1. ショートアーク型の放電ランプ、および当該放電ランプを取り囲むよう配置された、当該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置されてなる光源素子列を有する光出射部と、
   この光出射部からの光の光到達領域に設けられた光拡散面における、個々の放電ランプによる光照射領域について前記一方向に並んだ複数の測定箇所からの拡散光の光量を検出する光検出素子アレイと
   を備えてなり、
   前記測定箇所における拡散光が結像光学素子を介して前記光検出素子アレイによって検出されることを特徴とする光照射装置。
2. 前記光拡散面を有する拡散板が、前記光出射部から出射される光の光路に進退自在に設けられており、当該拡散板の光拡散面における拡散光の光量が前記光検出素子アレイによって検出されることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 動作時において前記光出射部から出射される光の光路上に位置されて当該光出射部からの光を遮光するシャッタ部材が設けられており、
   前記拡散板が、当該シャッタ部材における光照射面上に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記光出射部からの光を前記一方向に伸びる線状に集光する集光部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光照射装置。
5. 前記光出射部からの光のうち所定の波長範囲の光を反射させ、当該波長範囲以外の光を透過させる波長選択コーティングが施されてなる反射部材を備えており、
   前記光出射部からの光が当該反射部材を透過した透過光の光到達領域上に、拡散板が設けられており、当該拡散板からの拡散光が前記光検出素子アレイによって検出されることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。

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