JP6152010B2 - 光照射装置および光照射方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射装置および光照射方法に関する。
従来、フレキシブルデバイス、フレキシブルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、電子機器、太陽電池、燃料電池、半導体等の製造工程では、シート状または薄板状の基材の主面にフラッシュ光を照射することにより、基材を加熱する光照射装置が用いられている。
従来の光照射装置では、フラッシュ光の光源と、基材が収容される処理室とが、石英ガラス等の透光板により隔離されている。そして、光源から透光板を介して基材の主面に、フラッシュ光が照射される。透光板を設置する目的としては、万が一光源が破損したときに、その破片を基材側へ飛散させないことや、光源を冷却するための気体を、透光板より光源側の空間のみに供給して、冷却効率を高めることが、挙げられる。
このような透光板を有する従来の光照射装置については、例えば、特許文献１，２に記載されている。
特開２０１３−５５１４１号公報 特開２００１−２１７１９８号公報
しかしながら、光源と基材との間に透光板が介在すると、基材の主面に光源を十分に接近させることができない。また、透光板の表面における光の反射や、透光板内への光の吸収によって、フラッシュ光の光量が減少する。これにより、基材の主面に与えられるエネルギーが減少する。
また、石英ガラス等の透光板を使用すると、光照射装置の製造コストが上昇する。特に、近年では、処理対象となる基材の大型化に伴い、透光板も面積・厚みともに大きくなり、これにより、透光板にかかる材料コストが、さらに上昇する傾向がある。また、従来の構造では、基材が大型化すると、基材を収容する処理室も大きくせざるを得ない。そうすると、処理室へ充填する処理ガスの使用量が増加する。その結果、光照射装置のランニングコストも上昇する。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、石英ガラス等の透光板を介することなく、基材の主面にフラッシュ光を照射でき、かつ、フラッシュ光が照射される空間の容積を抑えることができる光照射装置および光照射方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射装置であって、前記基材を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射部と、前記光照射部を単一の内部空間に収容するとともに前記基材側に開口部を有する筐体と、前記筐体の前記開口部の周縁に設けられたシール部材と、前記基材の主面と前記シール部材とが接触および離間するように、前記基材および前記シール部材を相対的に移動させる接離機構と、を備え、前記基材の主面と前記シール部材とを接触させたときに、前記基材の主面と前記筐体とで、単一の閉空間が形成され、前記閉空間に配置された前記光照射部から、前記基材の主面にフラッシュ光を照射する。
本願の第２発明は、第１発明の光照射装置において、前記筐体の前記開口部は、前記基材の主面より小さく、前記基材と前記筐体とを、前記基材の主面と平行な方向に相対移動させる搬送機構をさらに備える。
本願の第３発明は、第２発明の光照射装置において、前記筐体の位置が固定され、前記搬送機構は、前記基材を移動させる。
本願の第４発明は、第３発明の光照射装置において、前記基材はシート状または薄板状である。
本願の第５発明は、第４発明の光照射装置において、前記基材は、柔軟に湾曲可能なシート状の基材であり、前記搬送機構は、前記保持部より搬送方向の上流側において、前記基材を送り出す送り出しローラと、前記保持部より搬送方向の下流側において、前記基材を巻き取る巻き取りローラと、を有する。
本願の第６発明は、第５発明の光照射装置において、前記保持部は、前記基材に対して張力を付与しつつ、前記基材を支持する。
本願の第７発明は、第６発明の光照射装置において、前記保持部は、基材を支持する複数のローラを有する。
本願の第８発明は、第４発明の光照射装置において、前記保持部は、基材を支持するテーブルを有する。
本願の第９発明は、第１発明から第８発明までのいずれかの光照射装置において、前記保持部は、前記基材の主面が下側を向く状態で、前記基材を略水平に保持し、前記光照射部および前記筐体は、前記保持部に保持された前記基材の下側に配置される。
本願の第１０発明は、第１発明から第９発明までのいずれかの光照射装置において、前記筐体の内部へガスを供給するガス供給部をさらに備える。
本願の第１１発明は、第１０発明の光照射装置において、前記ガスは不活性ガスである。
本願の第１２発明は、第１１発明の光照射装置において、前記不活性ガスは窒素ガスである。
本願の第１３発明は、第１発明から第１２発明までのいずれかの光照射装置において、前記筐体内の気体を排気する排気部をさらに備える。
本願の第１４発明は、第１発明から第１３発明までのいずれかの光照射装置において、前記基材は、樹脂からなる。
本願の第１５発明は、基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射方法であって、ａ）基材の主面と、基材の主面側に開口部を有する筐体とを用いて、単一の閉空間を形成する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記閉空間に配置された光照射部から、前記基材の主面にフラッシュ光を照射する工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記閉空間を開放する工程と、を含む。
本願の第１６発明は、第１５発明の光照射方法において、前記筐体の前記開口部は、前記基材の主面より小さく、前記基材と前記筐体とを、前記基材の主面と平行な方向に相対移動させつつ、前記工程ａ）、前記工程ｂ）、および前記工程ｃ）を繰り返す。
本願の第１７発明は、第１５発明または第１６発明の光照射方法において、前記工程ｂ）では、前記筐体の内部へガスを供給しつつ、前記光照射部からフラッシュ光を照射する。
本願の第１発明〜第１４発明によれば、基材の主面、筐体、およびシール部材により構成される閉空間内で、石英ガラス等の透光板を介することなく、基材の主面にフラッシュ光を照射できる。このため、フラッシュ光のエネルギーロスを抑えることができるとともに、光照射装置の製造コストを抑えることができる。また、フラッシュ光が照射される空間の容積を抑えることができる。
特に、本願の第２発明によれば、筐体のサイズを抑えて、フラッシュ光の照射効率をより高めつつ、基材の主面全体にフラッシュ光を照射できる。
特に、本願の第３発明によれば、筐体を移動させるための機構が不要となる。また、筐体に対するケーブルや配管の接続が容易となる。
特に、本願の第５発明によれば、シート状の基材を断続的に搬送しつつ、基材の主面にフラッシュ光を照射できる。
特に、本願の第６発明によれば、基材の撓みを防止することにより、基材の主面に、より均一にフラッシュ光を照射できる。
特に、本願の第９発明によれば、光照射部のメンテナンス作業を、筐体の上部から開口を介して容易に行うことができる。また、仮に光照射部が破損したとしても、その破片が基材側へ飛散することを抑制できる。また、光照射部から生じたパーティクルが、基材に付着することも抑制できる。
特に、本願の第１０発明によれば、フラッシュ光の照射処理に必要なガスを、筐体の内部空間へ供給できる。特に、光照射部を冷却するためのガスと、基材の主面付近に供給すべきガスとを、単一の筐体内に供給すればよいので、ガスの使用量を低減できる。
特に、本願の第１１発明によれば、フラッシュ光の照射に伴う基材の酸化を抑制できる。
また、本願の第１５発明〜第１７発明によれば、基材の主面と筐体とを用いて構成される閉空間内で、石英ガラス等の透光板を介することなく、基材の主面にフラッシュ光を照射できる。このため、フラッシュ光のエネルギーロスを抑えることができる。また、フラッシュ光が照射される空間の容積を抑えることができる。
特に、本願の第１６発明によれば、筐体のサイズを抑えて、フラッシュ光の照射効率をより高めつつ、基材の主面全体にフラッシュ光を照射できる。
特に、本願の第１７発明によれば、フラッシュ光の照射処理に必要なガスを、筐体の内部空間へ供給する。光照射部を冷却するためのガスと、基材の主面付近に供給すべきガスとを、単一の閉空間に供給すればよいので、ガスの使用量を低減できる。
第１実施形態に係る光照射装置の構成を示した図である。 第１実施形態に係る光照射装置の構成を示した図である。 第１実施形態に係る光照射処理の流れを示したフローチャートである。 第２実施形態に係る光照射装置の構成を示した図である。 第２実施形態に係る光照射装置の構成を示した図である。 第２実施形態に係る光照射処理の流れを示したフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．光照射装置の構成について＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る光照射装置１の構成を示した図である。この光照射装置１は、一対のローラ１１，１３の間で長尺なシート状の基材９を搬送しつつ、基材９の主面９１にフラッシュ光を照射する装置である。フラッシュ光の照射対象となる基材９は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド等の樹脂からなり、柔軟に湾曲する。図１および図２に示すように、本実施形態の光照射装置１は、基材搬送機構１０、光照射部２０、ランプハウス３０、シール部材４０、接離機構５０、ガス供給部６０、排気部７０、および制御部８０を備えている。
基材搬送機構１０は、基材９を、その長手方向に沿って搬送するための機構である。基材搬送機構１０は、送り出しローラ１１、一対の中間ローラ１２、および巻き取りローラ１３を有する。送り出しローラ１１は、一対の中間ローラ１２より搬送方向の上流側に位置する。巻き取りローラ１３は、一対の中間ローラ１２より搬送方向の下流側に位置する。送り出しローラ１１および巻き取りローラ１３を回転させると、基材９は、送り出しローラ１１から送り出され、一対の中間ローラ１２により規定される搬送経路１４に沿って水平に搬送され、その後、巻き取りローラ１３へ巻き取られる。
一対の中間ローラ１２は、基材９に接触しつつ回転することで、基材９を支持しつつ案内する。すなわち、本実施形態では、一対の中間ローラ１２が、基材搬送機構１０の一部であるとともに、基材９を保持する保持部となっている。基材９は、一対の中間ローラ１２の間において、処理対象となる主面９１が下側を向く状態で、略水平に（主面９１と平行な方向に）搬送される。また、一対の中間ローラ１２に基材９が接触することで、基材９に張力が付与される。これにより、基材９の撓みが防止され、後述するフラッシュ光の照射処理の際に、基材９の主面９１に、フラッシュ光を均一に照射することができる。
光照射部２０は、一対の中間ローラ１２に保持された基材９の主面９１に、フラッシュ光を照射するための機構である。光照射部２０は、基材９の搬送経路１４の下方に配置されている。光照射部２０は、複数の棒状のフラッシュランプ２１と、リフレクタ２２とを有する。複数のフラッシュランプ２１は、同一水平面上において、互いに平行となるように配置されている。また、図１および図２に概念的に示したように、複数のフラッシュランプ２１は、ケーブル２３を介して、電源装置２４に接続されている。複数のフラッシュランプ２１は、電源装置２４から供給される電圧に応じて、フラッシュ光を出射する。
リフレクタ２２は、複数のフラッシュランプ２１の全体を下側から覆うように、配置されている。フラッシュランプ２１から出射されたフラッシュ光の一部は、直接基材９側へ向かう。また、フラッシュランプ２１から出射されたフラッシュ光の他の一部は、リフレクタ２２により反射されて、基材９側へ向かう。これにより、基材９側へ向かうフラッシュ光の量が増加し、基材９の主面９１に、より効率よくフラッシュ光が照射される。
フラッシュランプ２１には、例えば、キセノンフラッシュランプを用いることができる。キセノンフラッシュランプは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、当該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極とを有する。キセノンガスは、電気的には絶縁体であるため、コンデンサに電荷が蓄積されていたとしても、通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサに蓄えられた電気が両端電極間の放電によってガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子または分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプでは、予めコンデンサに蓄えられていた静電エネルギーが、０．１ミリ秒〜１００ミリ秒という極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯のランプに比べて極めて強い光を照射することができる。
なお、キセノンフラッシュランプに代えて、クリプトンなどの他の希ガスのフラッシュランプを用いてもよい。
ランプハウス３０は、基材９の搬送経路１４の下方に、固定的に配置されている。ランプハウス３０は、石英ガラス等により区分されていない単一の内部空間３１を有する。そして、ランプハウス３０の当該内部空間３１に、光照射部２０が収容されている。また、ランプハウス３０の上部（すなわち基材９側）には、上方へ向けて開いた開口部３２が設けられている。図１および図２に示すように、開口部３２は、基材９全体の主面９１より小さい。
本実施形態では、ランプハウス３０および光照射部２０の位置を固定し、これらに対して基材９を移動させる。このため、ランプハウス３０を移動させるための駆動機構は不要である。また、フラッシュランプ２１と電源装置２４とを繋ぐケーブル２３や、後述する給気配管６１や、後述する排気配管７１を、ランプハウス３０に取り付ける際に、ランプハウス３０の移動を考慮して余裕をもたせておく必要がない。
また、本実施形態では、基材９の搬送経路１４より下側にランプハウス３０が配置され、ランプハウス３０の上部に開口部３２が設けられている。このため、フラッシュランプ２１の交換等のメンテナンス作業を、ランプハウス３０の上部から、開口部３２を介して容易に行うことができる。また、仮にフラッシュランプ２１が破損したとしても、その破片が基材９側へ飛散することはない。また、ランプハウス３０または光照射部２０から生じたパーティクルが、基材９の表面に付着することも抑制できる。
シール部材４０は、ランプハウス３０の開口部３２の周縁に設けられた環状の部材である。シール部材４０は、接離機構５０を動作させたときに、基材９の主面９１に接触して、ランプハウス３０と基材９との隙間を封止する役割を果たす。また、シール部材４０は、電気的に絶縁性の高い材料で形成され、絶縁部材として機能する。シール部材４０の材料には、例えば、ＰＥＥＫ等の樹脂や、セラミックを用いることができる。
接離機構５０は、基材９の主面９１とシール部材４０とを、接触および離間させるための機構である。接離機構５０は、環状の押圧部材５１と、押圧部材５１を上下に移動させる昇降機構５２とを有する。押圧部材５１は、基材９の上側かつ基材９を介してシール部材４０の反対側の位置に、配置されている。昇降機構５２を動作させると、押圧部材５１は、基材９から上方へ離れた第１位置（図１の位置）と、基材９に接触して基材９を下側へ押圧する第２位置（図２の位置）との間で、上下に移動する。昇降機構５２は、例えば、モータとボールねじとを組み合わせた機構や、エアシリンダにより実現される。
押圧部材５１が第１位置に配置されたときには、図１のように、シール部材４０および押圧部材５１の双方が、基材９から離間する。したがって、基材搬送機構１０による基材９の搬送が可能となる。一方、押圧部材５１が第２位置に配置されたときには、図２のように、押圧部材５１とシール部材４０との間に基材９が挟まれ、基材９の主面９１にシール部材４０が密着する。その結果、ランプハウス３０の内部空間３１が、外部から遮断された閉空間となる。
ガス供給部６０は、ランプハウス３０の内部空間３１へ、処理ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを供給するための機構である。ガス供給部６０は、給気配管６１および窒素ガス供給源６２を有する。給気配管６１の上流側の端部は、窒素ガス供給源６２に接続されている。給気配管６１の下流側の端部は、リフレクタ２２に設けられた吹出口６４に接続されている。また、給気配管６１の経路途中には、開閉弁６３が介挿されている。このため、開閉弁６３を開放すると、窒素ガス供給源６２から給気配管６１を通って吹出口６４へ、窒素ガスが供給される。そして、図２中に破線で示したように、吹出口６４からランプハウス３０の内部空間３１へ、窒素ガスが吹き出す。
ここで、ガス供給部６０から供給される窒素ガスの温度は、フラッシュ光の照射により加熱されたフラッシュランプ２１の温度より低い。このため、吹出口６４から吹き出す窒素ガスによって、複数のフラッシュランプ２１を冷却することができる。また、吹出口６４から吹き出す窒素ガスにより、複数のフラッシュランプ２１と基材９の主面９１との間には、不活性ガスである窒素ガスの気層が形成される。これにより、フラッシュ光の照射に伴う基材９の酸化が抑制される。すなわち、この光照射装置１では、ランプハウス３０内に供給される窒素ガスが、フラッシュランプ２１の冷却と、基材９の酸化防止との、双方の役割を果たしている。また、このように、ランプハウス３０の内部空間３１のみに窒素ガスを供給することで、窒素ガスの使用量が低減されている。
なお、窒素ガス供給源６２は、光照射装置１の一部であってもよく、光照射装置１が設置される工場内のユーティリティ設備であってもよい。また、ガス供給部６０は、窒素ガスに代えて、アルゴン（Ａｒ）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス等の他の不活性ガスを供給するものであってもよい。また、ガス供給部６０は、フラッシュ光の照射処理の目的に応じて、他の種々の気体（例えば、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、塩素（Ｃｌ２）などの反応性ガスや、クリーンドライエア）を処理ガスとして供給するものであってもよい。
排気部７０は、ランプハウス３０の内部空間３１からランプハウス３０の外部へ、気体を排出するための機構である。排気部７０は、ランプハウス３０の側壁に設けられた排気口３３に接続された排気配管７１を有する。基材９の主面９１にシール部材４０を密着させた状態で、ガス供給部６０から窒素ガスを供給しつつ、排気部７０へ気体を排出すると、ランプハウス３０内の気体が、窒素ガスに置換される。
制御部８０は、光照射装置１内の各部を動作制御するための部位である。図１および図２において概念的に示したように、本実施形態の制御部８０は、ＣＰＵ等の演算処理部８１、ＲＡＭ等のメモリ８２、およびハードディスクドライブ等の記憶部８３を有するコンピュータにより構成されている。制御部８０は、上述した基材搬送機構１０、電源装置２４、昇降機構５２、および開閉弁６３と、それぞれ電気的に接続されている。制御部８０は、記憶部８３に記憶されたコンピュータプログラム８４を、メモリ８２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラム８４に基づいて、演算処理部８１が演算処理を行うことにより、基材搬送機構１０、電源装置２４、昇降機構５２、および開閉弁６３の動作を制御する。これにより、基材９に対するフラッシュ光の照射処理が進行する。
＜１−２．フラッシュ光の照射処理について＞
続いて、第１実施形態の光照射装置１を用いて、基材９の主面９１にフラッシュ光を照射するときの処理の流れについて、説明する。図３は、当該処理の流れを示したフローチャートである。この光照射装置１においてフラッシュ光の照射処理を行うときには、まず、制御部８０に、当該処理を行う旨の指令が、入力される。制御部８０は、当該指令を受信すると、コンピュータプログラム８４に従って、光照射装置１内の各部を動作制御する。これにより、以下の動作が進行する。
まず、光照射装置１は、基材搬送機構１０を動作させることにより、基材９を搬送する（ステップＳ１）。基材９の主面９１には、例えば、複数のパターンが搬送方向に沿って等間隔に配列されている。基材搬送機構１０は、基材９を搬送することにより、フラッシュ光の照射対象となるパターンを、光照射部２０の上方に配置する。なお、このステップＳ１では、押圧部材５１は、第１位置（図１の位置）に配置されている。このため、基材９は、シール部材４０および押圧部材５１のいずれとも接触することなく、搬送経路１４に沿って搬送される。
所望のパターンが光照射部２０の上方に配置されると、光照射装置１は、基材搬送機構１０の動作を停止する。そして、昇降機構５２を動作させて、押圧部材５１を第２位置（図２の位置）まで下降させる（ステップＳ２）。そうすると、押圧部材５１とシール部材４０との間に基材９が挟まれ、基材９の主面９１にシール部材４０が密着する。その結果、ランプハウス３０の内部空間３１が、外部から遮断された閉空間となる。すなわち、基材９の主面９１、ランプハウス３０、およびシール部材４０により、単一の閉空間が形成される。
次に、光照射装置１は、開閉弁６３を開放する。これにより、窒素ガス供給源６２から給気配管６１を通って吹出口６４へ、窒素ガスが供給される。そして、吹出口６４からランプハウス３０の内部空間３１へ、窒素ガスが吹き出す。また、ランプハウス３０内の気体は、排気配管７１を通って外部へ排出される。その結果、ランプハウス３０内の、少なくとも基材９の主面９１近傍の気体が、窒素ガスに置換される（ステップＳ３）。
続いて、ランプハウス３０内への窒素ガスの供給を継続しつつ、電源装置２４から複数のフラッシュランプ２１に電圧を印加する。これにより、ランプハウス３０内のフラッシュランプ２１から、ごく短時間のフラッシュ光が出射される。フラッシュランプ２１から出射されたフラッシュ光は、直接またはリフレクタ２２により反射して、基材９の主面９１に照射される（ステップＳ４）。その結果、基材９の主面９１が加熱される。
このとき、基材９の主面９１の近傍には、不活性ガスである窒素ガスの気層が形成されている。このため、基材９の昇温に伴う主面９１の酸化は抑制される。また、各フラッシュランプ２１には、吹出口６４からの窒素ガスが吹き付けられている。これにより、フラッシュ光の出射に伴うフラッシュランプの温度上昇が、抑制される。また、ごく短時間のフラッシュ光の照射後も、各フラッシュランプ２１に窒素ガスが吹き付けられることにより、各フラッシュランプ２１が冷却される。
フラッシュ光の照射後、所定の時間が経過すると、光照射装置１は、開閉弁６３を閉鎖する。これにより、ランプハウス３０内への窒素ガスの供給を停止する（ステップＳ５）。そして、昇降機構５２を動作させて、押圧部材５１を第１位置（図１の位置）まで上昇させる（ステップＳ６）。そうすると、基材９の主面９１からシール部材４０が離間し、ランプハウス３０の内部空間３１が開放される。
その後、制御部８０は、基材９の主面９１に、フラッシュ光を照射すべき次のパターンが存在するか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、照射対象となる次のパターンが存在する場合（ステップＳ７においてＹｅｓの場合）には、ステップＳ１に戻り、基材９を搬送して、当該パターンを光照射部２０の上方に配置する。このように、この光照射装置１は、ステップＳ１〜Ｓ７を繰り返すことによって、基材９とランプハウス３０とを相対移動させつつ、基材９の主面９１全体に、順次にフラッシュ光の照射を行う。
やがて、照射対象となる次のパターンが無くなると（ステップＳ７においてＮｏ）、当該基材９に対する光照射処理を終了する。
このように、この光照射装置１では、ランプハウス３０内の光照射部２０から、石英ガラス等の透光板を介することなく、基材９の主面９１にフラッシュ光を照射する。このため、透光板を用いる場合より、基材９の主面９１に複数のフラッシュランプ２１を接近させることができる。また、透光板によるフラッシュ光の反射や吸収が無いので、基材９の主面９１にフラッシュ光を効率よく照射できる。また、透光板を省略することにより、光照射装置１の製造コストを抑えることができる。
また、この光照射装置１では、基材９の主面９１、ランプハウス３０、およびシール部材４０により構成される閉空間内で、フラッシュ光の照射を行う。すなわち、基材９の主面を利用して、フラッシュ光を照射するための処理空間を形成する。このため、基材９の全体を収容する大きなチャンバを用意する必要はない。したがって、基材９が大きい場合にも、処理空間の容積を抑えることができる。また、処理空間の容積を抑えることができれば、当該処理空間内に供給される処理ガス（例えば窒素ガス）の量も、抑えることができる。その結果、光照射装置１のランニングコストを低減できる。
＜２．第２実施形態＞
＜２−１．光照射装置の構成について＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図４および図５は、第２実施形態に係る光照射装置１０１の構成を示した図である。この光照射装置１０１は、薄板状の基材１０９をテーブル１１１上に保持しつつ搬送し、基材１０９の主面１９１にフラッシュ光を照射する装置である。フラッシュ光の照射対象となる基材１０９は、例えば、フラットパネルディスプレイに用いられる矩形のガラス基材である。図４および図５に示すように、本実施形態の光照射装置１０１は、基材搬送機構１１０、光照射部１２０、ランプハウス１３０、シール部材１４０、接離機構１５０、ガス供給部１６０、排気部１７０、および制御部１８０を備えている。
基材搬送機構１１０は、基材１０９を略水平に保持しつつ搬送するための機構である。基材搬送機構１１０は、基材１０９を支持するテーブル１１１と、テーブルを移動させるテーブル移動機構１１２とを有する。基材１０９は、処理対象となる主面１９１が上側を向く状態で、テーブル１１１上に略水平に載置される。すなわち、本実施形態では、テーブル１１１が、基材搬送機構１１０の一部であるとともに、基材９を保持する保持部となっている。テーブル移動機構１１２は、テーブル１１１およびテーブル１１１上の基材１０９を、搬送経路１１４に沿って略水平に（主面１９１と平行な方向に）搬送する。テーブル移動機構１１２は、例えば、モータとボールねじとを組み合わせた機構や、リニアモータを用いた機構により、実現される。
光照射部１２０は、テーブル１１１上に保持された基材１０９の主面１９１に、フラッシュ光を照射するための機構である。光照射部１２０は、基材１０９の搬送経路１１４の上方に配置されている。光照射部１２０は、複数の棒状のフラッシュランプ１２１と、リフレクタ１２２とを有する。複数のフラッシュランプ１２１は、同一水平面上において、互いに平行となるように配置されている。また、図４および図５に概念的に示したように、複数のフラッシュランプ１２１は、ケーブル１２３を介して、電源装置１２４に接続されている。複数のフラッシュランプ１２１は、電源装置１２４から供給される電圧に応じて、フラッシュ光を出射する。
リフレクタ１２２は、複数のフラッシュランプ１２１の全体を上側から覆うように、配置されている。フラッシュランプ１２１から出射されたフラッシュ光の一部は、直接基材１０９側へ向かう。また、フラッシュランプ１２１から出射されたフラッシュ光の他の一部は、リフレクタ１２２により反射されて、基材１０９側へ向かう。これにより、基材１０９側へ向かうフラッシュ光の量が増加し、基材１０９の主面１９１に、より効率よくフラッシュ光が照射される。
第１実施形態と同じように、フラッシュランプ１２１には、例えば、キセノンフラッシュランプを用いることができる。ただし、キセノンフラッシュランプに代えて、クリプトンなどの他の希ガスのフラッシュランプを用いてもよい。
ランプハウス１３０は、基材１０９の搬送経路１１４の上方に配置されている。ランプハウス１３０は、石英ガラス等により区分されていない単一の内部空間１３１を有する。そして、ランプハウス１３０の当該内部空間１３１に、光照射部１２０が収容されている。また、ランプハウス１３０の下部（すなわち基材１０９側）には、下方へ向けて開いた開口部１３２が設けられている。図４および図５に示すように、開口部１３２は、基材１０９全体の主面１９１より小さい。
シール部材１４０は、ランプハウス１３０の開口部１３２の周縁に設けられた環状の部材である。シール部材１４０は、接離機構１５０を動作させたときに、基材１０９の主面１９１に接触して、ランプハウス１３０と基材１０９との隙間を封止する役割を果たす。また、シール部材４０は、電気的に絶縁性の高い材料で形成され、絶縁部材として機能する。シール部材１４０の材料には、例えば、ＰＥＥＫ等の樹脂や、セラミックを用いることができる。
接離機構１５０は、基材１０９の主面１９１とシール部材１４０とを、接触および離間させるための機構である。接離機構１５０は、ランプハウス１３０を上下に移動させる昇降機構１５２を有する。昇降機構１５２を動作させると、ランプハウス１３０は、第１位置（図４の位置）と、第１位置より低い第２位置（図５の位置）との間で、上下に移動する。昇降機構１５２は、例えば、モータとボールねじとを組み合わせた機構や、エアシリンダにより実現される。
ランプハウス１３０が第１位置に配置されたときには、図４のように、シール部材１４０が、基材１０９の主面１９１から上方へ離間する。したがって、基材搬送機構１１０による基材１０９の搬送が可能となる。一方、ランプハウス１３０が第２位置に配置されたときには、図５のように、シール部材１４０が、基材１０９の主面１９１に密着する。その結果、ランプハウス１３０の内部空間１３１が、外部から遮断された閉空間となる。
ガス供給部１６０は、ランプハウス１３０の内部空間１３１へ、処理ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを供給するための機構である。ガス供給部１６０は、給気配管１６１および窒素ガス供給源１６２を有する。給気配管１６１の上流側の端部は、窒素ガス供給源１６２に接続されている。給気配管１６１の下流側の端部は、リフレクタ１２２に設けられた吹出口１６４に接続されている。また、給気配管１６１の経路途中には、開閉弁１６３が介挿されている。このため、開閉弁１６３を開放すると、窒素ガス供給源１６２から給気配管１６１を通って吹出口１６４へ、窒素ガスが供給される。そして、図５中に破線で示したように、吹出口１６４からランプハウス１３０の内部空間１３１へ、窒素ガスが吹き出す。
ここで、ガス供給部１６０から供給される窒素ガスの温度は、フラッシュ光の照射により加熱されたフラッシュランプ１２１の温度より低い。このため、吹出口１６４から吹き出す窒素ガスによって、複数のフラッシュランプ２１を冷却することができる。また、吹出口１６４から吹き出す窒素ガスにより、複数のフラッシュランプ１２１と基材１０９の主面１９１との間には、不活性ガスである窒素ガスの気層が形成される。これにより、フラッシュ光の照射に伴う基材１０９の酸化が抑制される。すなわち、この光照射装置１０１では、ランプハウス１３０内に供給される窒素ガスが、フラッシュランプ１２１の冷却と、基材１０９の酸化防止との、双方の役割を果たしている。また、このように、ランプハウス１３０の内部空間１３１のみに窒素ガスを供給することで、窒素ガスの使用量が低減されている。
なお、窒素ガス供給源１６２は、光照射装置１０１の一部であってもよく、光照射装置１０１が設置される工場内のユーティリティ設備であってもよい。また、ガス供給部１６０は、窒素ガスに代えて、アルゴン（Ａｒ）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス等の他の不活性ガスを供給するものであってもよい。また、ガス供給部１６０は、フラッシュ光の照射処理の目的に応じて、他の種々の気体（例えば、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、塩素（Ｃｌ２）などの反応性ガスや、クリーンドライエア）を処理ガスとして供給するものであってもよい。
排気部１７０は、ランプハウス１３０の内部空間１３１からランプハウス１３０の外部へ、気体を排出するための機構である。排気部１７０は、ランプハウス１３０の側壁に設けられた排気口１３３に接続された排気配管１７１を有する。基材１０９の主面１９１にシール部材１４０を密着させた状態で、ガス供給部１６０から窒素ガスを供給しつつ、排気部１７０へ気体を排出すると、ランプハウス１３０内の気体が、窒素ガスに置換される。
制御部１８０は、光照射装置１０１内の各部を動作制御するための部位である。図４および図５において概念的に示したように、本実施形態の制御部１８０は、ＣＰＵ等の演算処理部１８１、ＲＡＭ等のメモリ１８２、およびハードディスクドライブ等の記憶部１８３を有するコンピュータにより構成されている。制御部１８０は、上述したテーブル移動機構１１２、電源装置１２４、昇降機構１５２、および開閉弁１６３と、それぞれ電気的に接続されている。制御部１８０は、記憶部１８３に記憶されたコンピュータプログラム１８４を、メモリ１８２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラム１８４に基づいて、演算処理部１８１が演算処理を行うことにより、テーブル移動機構１１２、電源装置１２４、昇降機構１５２、および開閉弁１６３の動作を制御する。これにより、基材１０９に対するフラッシュ光の照射処理が進行する。
＜２−２．フラッシュ光の照射処理について＞
続いて、第２実施形態の光照射装置１０１を用いて、基材１０９の主面１９１にフラッシュ光を照射するときの処理の流れについて、説明する。図６は、当該処理の流れを示したフローチャートである。この光照射装置１０１においてフラッシュ光の照射処理を行うときには、まず、制御部１８０に、当該処理を行う旨の指令が、入力される。制御部１８０は、当該指令を受信すると、コンピュータプログラム１８４に従って、光照射装置１０１内の各部を動作制御する。これにより、以下の動作が進行する。
テーブル１１１の上面に基材１０９を載置した後、まず、光照射装置１０１は、テーブル移動機構１１２を動作させることにより、基材１０９を搬送する（ステップＳ１０１）。基材１０９の主面１９１には、例えば、複数のパターンが搬送方向に沿って等間隔に配列されている。基材搬送機構１１０は、基材１０９を搬送することにより、フラッシュ光の照射対象となるパターンを、光照射部１２０の下方に配置する。なお、このステップＳ１０１では、ランプハウス１３０は、第１位置（図４の位置）に配置されている。このため、基材１０９は、シール部材１４０と接触することなく、搬送経路１１４に沿って搬送される。
所望のパターンが光照射部１２０の下方に配置されると、光照射装置１０１は、テーブル移動機構１１２の動作を停止する。そして、昇降機構１５２を動作させて、ランプハウス１３０を第２位置（図５の位置）まで下降させる（ステップＳ１０２）。そうすると、基材１０９の主面１９１にシール部材１４０が密着する。その結果、ランプハウス１３０の内部空間１３１が、外部から遮断された閉空間となる。すなわち、基材１０９の主面１９１、ランプハウス１３０、およびシール部材１４０により、単一の閉空間が形成される。
次に、光照射装置１０１は、開閉弁１６３を開放する。これにより、窒素ガス供給源１６２から給気配管１６１を通って吹出口１６４へ、窒素ガスが供給される。そして、吹出口１６４からランプハウス１３０の内部空間１３１へ、窒素ガスが吹き出す。また、ランプハウス１３０内の気体は、排気配管１７１を通って外部へ排出される。その結果、ランプハウス１３０内の、少なくとも基材１０９の主面１９１近傍の気体が、窒素ガスに置換される（ステップＳ１０３）。
続いて、ランプハウス１３０内への窒素ガスの供給を継続しつつ、電源装置１２４から複数のフラッシュランプ１２１に電圧を印加する。これにより、ランプハウス１３０内のフラッシュランプ１２１から、ごく短時間のフラッシュ光が出射される。フラッシュランプ１２１から出射されたフラッシュ光は、直接またはリフレクタ１２２により反射して、基材１０９の主面１９１に照射される（ステップＳ１０４）。その結果、基材１０９の主面１９１が加熱される。
このとき、基材１０９の主面１９１の近傍には、不活性ガスである窒素ガスの気層が形成されている。このため、基材１０９の昇温に伴う主面１９１の酸化は抑制される。また、各フラッシュランプ１２１には、吹出口１６４からの窒素ガスが吹き付けられている。これにより、フラッシュ光の出射に伴うフラッシュランプの温度上昇が、抑制される。また、ごく短時間のフラッシュ光の照射後も、各フラッシュランプ１２１に窒素ガスが吹き付けられることにより、各フラッシュランプ１２１が冷却される。
フラッシュ光の照射後、所定の時間が経過すると、光照射装置１０１は、開閉弁１６３を閉鎖する。これにより、ランプハウス１３０内への窒素ガスの供給を停止する（ステップＳ１０５）。そして、昇降機構１５２を動作させて、ランプハウス１３０を第１位置（図４の位置）まで上昇させる（ステップＳ１０６）。そうすると、基材１０９の主面１９１からシール部材１４０が離間し、ランプハウス１３０の内部空間１３１が開放される。
その後、制御部１８０は、基材１０９の主面１９１に、フラッシュ光を照射すべき次のパターンが存在するか否かを判断する（ステップＳ１０７）。そして、照射対象となる次のパターンが存在する場合（ステップＳ１０７においてＹｅｓの場合）には、ステップＳ１０１に戻り、基材１０９を搬送して、当該パターンを光照射部１２０の下方に配置する。このように、この光照射装置１０１は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７を繰り返すことによって、基材１０９とランプハウス１３０とを相対移動させつつ、基材１０９の主面１９１全体に、順次にフラッシュ光の照射を行う。
やがて、照射対象となる次のパターンが無くなると（ステップＳ７においてＮｏ）、当該基材１０９に対する光照射処理を終了する。
このように、この光照射装置１０１では、ランプハウス１３０内の光照射部１２０から、石英ガラス等の透光板を介することなく、基材１０９の主面１９１にフラッシュ光を照射する。このため、透光板を用いる場合より、基材１０９の主面１９１に複数のフラッシュランプ１２１を接近させることができる。また、透光板によるフラッシュ光の反射や吸収が無いので、基材１０９の主面１９１にフラッシュ光を効率よく照射できる。また、透光板を省略することにより、光照射装置１０１の製造コストを抑えることができる。
また、この光照射装置１０１では、基材１０９の主面１９１、ランプハウス１３０、およびシール部材１４０により構成される閉空間内で、フラッシュ光の照射を行う。すなわち、基材１０９の主面を利用して、フラッシュ光を照射するための処理空間を形成する。このため、基材１０９の全体を収容する大きなチャンバを用意する必要はない。したがって、基材１０９が大きい場合にも、処理空間の容積を抑えることができる。また、処理空間の容積を抑えることができれば、当該処理空間内に供給される処理ガス（例えば窒素ガス）の量も、抑えることができる。その結果、光照射装置１０１のランニングコストを低減できる。
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施形態を例示的に説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
上記の実施形態では、基材を一方向のみに移動させていたが、基材を２以上の方向に移動させつつ、フラッシュ光を照射してもよい。例えば、第２実施形態のテーブル移動機構に、Ｘ駆動軸とＹ駆動軸とを設け、水平面内においてテーブルを二次元的に移動させるようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、光照射部およびランプハウスを水平方向に関して固定し、当該ランプハウスに対して基材を水平方向に移動させていたが、基材を水平方向に関して固定し、当該基材に対して光照射部およびランプハウスを水平方向に移動させてもよい。すなわち、本発明の搬送機構は、光照射部およびランプハウスと、基材とを、基材の主面と平行な方向に相対移動させるものであればよい。
また、上記の第１実施形態、第２実施形態、および変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態のように複数のローラを用いて基材を搬送しつつ、一対の中間ローラの間において基材の主面が上側を向くようにし、第２実施形態のように基材の上方に光照射部および筐体を配置して、当該光照射部から基材の主面にフラッシュ光を照射するようにしてもよい。また、第１実施形態のように筐体の上下方向の位置を固定しつつ、第２実施形態のようにテーブルを用いて基材を搬送し、テーブル自体を上下に昇降移動させることで、基材の主面とシール部材とを接触および離間させるようにしてもよい。
また、光照射装置の細部の構成については、本願の各図と相違していてもよい。例えば、光照射部が有するフラッシュランプの数は、本願の各図に示された本数と相違していてもよい。
また、上記の第１実施形態では、柔軟に湾曲可能な樹脂製の基材を処理対象とし、上記の第２実施形態では、硬質なガラス製の基材を処理対象としていた。しかしながら、本発明の光照射装置は、金属等の他の材料からなる基材を処理対象とするものであってもよい。また、基材の用途としては、例えば、フレキシブルデバイス、フレキシブルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、電子機器、太陽電池、燃料電池、半導体などを挙げることができる。
１，１０１ 光照射装置
９，１０９ 基材
１０，１１０ 基材搬送機構
１１ 送り出しローラ
１２ 中間ローラ
１３ 巻き取りローラ
１４，１１４ 搬送経路
２０，１２０ 光照射部
２１，１２１ フラッシュランプ
２２，１２２ リフレクタ
２３，１２３ ケーブル
３０，１３０ ランプハウス
３１，１３１ 内部空間
３２，１３２ 開口部
４０，１４０ シール部材
５０，１５０ 接離機構
５１ 押圧部材
５２，１５２ 昇降機構
６０，１６０ ガス供給部
７０，１７０ 排気部
８０，１８０ 制御部
８４，１８４ コンピュータプログラム
９１，１９１ 主面
１１１ テーブル
１１２ テーブル移動機構

Claims (17)

  1. 基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射装置であって、
    前記基材を保持する保持部と、
    前記保持部に保持された前記基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射部と、
    前記光照射部を単一の内部空間に収容するとともに前記基材側に開口部を有する筐体と、
    前記筐体の前記開口部の周縁に設けられたシール部材と、
    前記基材の主面と前記シール部材とが接触および離間するように、前記基材および前記シール部材を相対的に移動させる接離機構と、
    を備え、
    前記基材の主面と前記シール部材とを接触させたときに、前記基材の主面と前記筐体とで、単一の閉空間が形成され、
    前記閉空間に配置された前記光照射部から、前記基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射装置。
  2. 請求項１に記載の光照射装置において、
    前記筐体の前記開口部は、前記基材の主面より小さく、
    前記基材と前記筐体とを、前記基材の主面と平行な方向に相対移動させる搬送機構をさらに備える光照射装置。
  3. 請求項２に記載の光照射装置において、
    前記筐体の位置が固定され、
    前記搬送機構は、前記基材を移動させる光照射装置。
  4. 請求項３に記載の光照射装置において、
    前記基材はシート状または薄板状である光照射装置。
  5. 請求項４に記載の光照射装置において、
    前記基材は、柔軟に湾曲可能なシート状の基材であり、
    前記搬送機構は、
    前記保持部より搬送方向の上流側において、前記基材を送り出す送り出しローラと、
    前記保持部より搬送方向の下流側において、前記基材を巻き取る巻き取りローラと、
    を有する光照射装置。
  6. 請求項５に記載の光照射装置において、
    前記保持部は、前記基材に対して張力を付与しつつ、前記基材を支持する光照射装置。
  7. 請求項６に記載の光照射装置において、
    前記保持部は、
    基材を支持する複数のローラ
    を有する光照射装置。
  8. 請求項４に記載の光照射装置において、
    前記保持部は、
    基材を支持するテーブル
    を有する光照射装置。
  9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載の光照射装置において、
    前記保持部は、前記基材の主面が下側を向く状態で、前記基材を略水平に保持し、
    前記光照射部および前記筐体は、前記保持部に保持された前記基材の下側に配置される光照射装置。
  10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載の光照射装置において、
    前記筐体の内部へガスを供給するガス供給部
    をさらに備える光照射装置。
  11. 請求項１０に記載の光照射装置において、
    前記ガスは不活性ガスである光照射装置。
  12. 請求項１１に記載の光照射装置において、
    前記不活性ガスは窒素ガスである光照射装置。
  13. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の光照射装置において、
    前記筐体内の気体を排気する排気部
    をさらに備えた光照射装置。
  14. 請求項１から請求項１３までのいずれかに記載の光照射装置において、
    前記基材は、樹脂からなる光照射装置。
  15. 基材の主面にフラッシュ光を照射する光照射方法であって、
    ａ）基材の主面と、基材の主面側に開口部を有する筐体とを用いて、単一の閉空間を形成する工程と、
    ｂ）前記工程ａ）の後に、前記閉空間に配置された光照射部から、前記基材の主面にフラッシュ光を照射する工程と、
    ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記閉空間を開放する工程と、
    を含む光照射方法。
  16. 請求項１５に記載の光照射方法において、
    前記筐体の前記開口部は、前記基材の主面より小さく、
    前記基材と前記筐体とを、前記基材の主面と平行な方向に相対移動させつつ、前記工程ａ）、前記工程ｂ）、および前記工程ｃ）を繰り返す光照射方法。
  17. 請求項１５または請求項１６に記載の光照射方法において、
    前記工程ｂ）では、前記筐体の内部へガスを供給しつつ、前記光照射部からフラッシュ光を照射する光照射方法。
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