JP7415545B2 - 偏光光照射装置および偏光光照射方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに偏光光を照射する偏光光照射装置および偏光光照射方法に関する。

従来、液晶パネルをはじめとする液晶表示素子の配向膜などの配向処理に関し、所定の波長の偏光光を照射して配向を行う、光配向と呼ばれる技術が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
近年、上記のような液晶表示素子の配向以外の分野において、偏光光を利用する新しい技術が考えられつつある。例えば、偏光光を照射すると、偏光の方向ごとに異なる光学的性質を生じる材料があり、この性質を利用した光学素子を作成することが試みられている（例えば、非特許文献１参照）。
上記の非特許文献１には、ある光学素子の一方の領域には右回り円偏光（ＲＨＣ）にバーチャル像（仮想現実像）を載せて投影し、他方の領域には左回り円偏光（ＬＨＣ）に現実像を載せて投影することより、仮想現実像と現実像を重ね合わせて表示する技術について開示されている。

特許第４９６８１６５号公報

Seokil Moon et al., "Augmented reality near-eye display using Pancharatnam-Berry phase lenses", Scientific Reports 9, Article number : 6616, 2019

上記非特許文献１に記載の技術に用いられる光学素子を作るためには、ある材料を二つの領域に分け、それぞれに対して異なる方向に偏光軸を有する偏光光を照射する必要がある。ここで、上記二つの領域の境界線は必ずしも直線状ではなく、複雑な形状を有する場合もある。
しかしながら、このように、一つの材料（ワーク）の複数の領域に対して、それぞれ偏光軸の方向を変えて偏光光を照射することができる偏光光照射装置は、まだ提案されていない。

そこで、本発明は、一つのワークの複数の領域に対して、それぞれ偏光軸の方向を変えて偏光光を照射することができる偏光光照射装置および偏光光照射方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る偏光光照射装置の一態様は、光源を有し、当該光源からの光を平行光として放射する光源部と、前記光源部から放射される前記平行光を偏光する偏光板と、前記偏光板を保持する偏光板保持部と、透光部と遮光部とが形成されたマスクを保持するマスク保持部と、前記偏光板により偏光され前記マスクを透過した偏光光が照射されるワークを保持するワークステージと、前記ワークステージに保持された一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を変更する偏光方向変更部と、前記一つのワークに照射する偏光光の位置を変更する照射位置変更部と、を備える。
このように、ワークに照射する偏光光の偏光軸の方向と、当該ワークに照射する偏光光の位置とを変更することができるので、一つのワーク内の異なる領域に、異なる偏光軸を有する偏光光を照射することができる。

また、上記の偏光光照射装置において、前記偏光方向変更部は、前記偏光板保持部によって保持された前記偏光板を、当該偏光板に入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させる偏光板回転移動部を備えていてもよい。
この場合、偏光板は一種類のみ準備しておけばよい。また、偏光板を回転させて偏光軸の方向を変更する構成であるため、変更の自由度が高い。さらに、偏光光照射装置は、一般にワークに対する偏光板の角度を調整するための回転機構を有するため、既存の機構を使用して偏光軸の方向を変更することができる。

さらに、上記の偏光光照射装置において、前記偏光板保持部は、それぞれ偏光軸の方向が異なる偏光光を出射する複数種類の前記偏光板を保持し、前記偏光方向変更部は、前記偏光板保持部を、当該偏光板保持部によって保持された前記偏光板に入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で移動させることにより、前記平行光の光路に配置される前記偏光板を異なる種類の前記偏光板に交換する偏光板スライド移動部を備えていてもよい。
この場合、光源部から放射される平行光が入射される偏光板を、偏光軸の方向が異なる偏光光を出射する別の偏光板に容易に切り替えることができる。

また、上記の偏光光照射装置において、前記偏光方向変更部は、前記偏光板保持部によって保持される前記偏光板を、偏光軸の方向が異なる偏光光を出射する前記偏光板に交換する偏光板交換部を備えていてもよい。
この場合、例えばロボットアーム等を用いて、光源部から放射される平行光が入射される偏光板を、偏光軸の方向が異なる偏光光を出射する別の偏光板に容易に交換することができる。

さらに、上記の偏光光照射装置において、前記偏光方向変更部は、前記ワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を９０°変更してもよい。
この場合、一つのワーク内の二つの領域に、偏光軸の方向が９０°異なる偏光光を照射することができる。

また、上記の偏光光照射装置において、前記照射位置変更部は、前記マスク保持部によって保持される前記マスクを、前記透光部および前記遮光部の位置が異なる前記マスクに交換するマスク交換部を備えていてもよい。
この場合、例えばロボットアーム等を用いて、偏光板から出射される偏光光が入射されるマスクを、透光部および遮光部の位置が異なる別のマスクに容易に交換することができる。また、偏光光照射装置は、一般にマスクを交換するための交換機構を有するため、既存の機構を使用してワークに対する偏光光の照射位置を変更することができる。

さらにまた、上記の偏光光照射装置において、前記マスク保持部は、それぞれ前記透光部および前記遮光部の位置が異なる複数種類の前記マスクを保持し、前記偏照射位置変更部は、前記マスク保持部を、当該マスク保持部によって保持された前記マスクに入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で移動させることにより、前記平行光の光路に配置される前記マスクを異なる種類の前記マスクに交換するマスクスライド移動部を備えていてもよい。
この場合、偏光板から出射される偏光光が入射されるマスクを、透光部および遮光部の位置が異なる別のマスクに容易に切り替えることができる。

また、上記の偏光光照射装置において、前記照射位置変更部は、前記マスク保持部によって保持された前記マスクを、当該マスクに入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させるマスク回転移動部を備えていてもよい。
この場合、マスクは一種類のみ準備しておけばよい。例えば、ワーク内の領域の境界線が一直線状となるように二等分し、それぞれに対して偏光軸の方向を変えて偏光光を照射する場合、マスクを１８０°回転させればよい。

さらに、本発明に係る偏光光照射方法の一態様は、平行光である偏光光を、透光部と遮光部とが形成されたマスクを介してワークに照射する偏光光照射方法であって、一つのワーク内の第一の領域に、第一の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第一の偏光光照射工程と、前記第一の偏光光照射工程の後、前記一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を、前記第一の方向とは異なる第二の方向に変更するとともに、当該一つのワークに照射する偏光光の位置を、前記第一の領域とは異なる第二の領域に変更する変更工程と、前記第二の領域に、前記第二の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第二の偏光光照射工程と、を含む。
このように、ワークに照射する偏光光の偏光軸の方向と、当該ワークに照射する偏光光の位置とを変更することができるので、一つのワーク内の異なる領域に、異なる偏光軸を有する偏光光を照射することができる。

本発明によれば、一つのワークの複数の領域に対して、それぞれ偏光軸の方向を変えて偏光光を照射することができる。

本実施形態の偏光光照射装置の概略構成の一例を示す図である。 照射光学系の別の構成例を示す図である。 ワークの一例である。 照射位置変更方法を説明するための図である。 偏光方向変更方法を説明するための図である。 偏光板チェンジャー機構の一例である。 偏光板スライド機構の一例である。 偏光板回転機構の一例である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の偏光光照射装置１００の基本的な構成を示す図である。
偏光光照射装置１００は、光源部１０を備える。光源部１０は、光源１１と、リフレクタ１２と、照射光学系１３と、を備える。照射光学系１３は、インテグレータレンズ１３ａと、平面ミラー１３ｂと、コリメータレンズ１３ｃと、を備える。
光源１１は、例えばショートアーク型の放電ランプであり、発光管内にその管軸に沿って互いに対向するよう一対の電極（図示省略）が配置された構成を有する。
リフレクタ１２は、光源１１を取り囲むように配置された楕円集光鏡であり、光源１１から放射された光を反射して集光する。

インテグレータレンズ１３ａは、フライアイレンズとも呼ばれる。インテグレータレンズ１３ａは、複数のレンズを並べて配置した構成を有し、被照射面での照度分布を均一にする機能を有する。このインテグレータレンズ１３ａは、光軸Ｃ上におけるリフレクタ１２の焦点付近に設けられる。
平面ミラー１３ｂは、インテグレータレンズ１３ａから出射した光を、コリメータレンズ１３ｃに向けて反射するミラーである。なお、インテグレータレンズ１３ａから出射される光を、直接コリメータレンズ１３ｃに入射させる配置が可能であれば、平面ミラー１３ｂを設ける必要はない。

コリメータレンズ１３ｃは、焦点位置から広がって入射する光を平行光に変えるレンズである。コリメータレンズ１３ｃとしては、一般には凸レンズが使用される。なお、本実施形態において、リフレクタ１２である楕円集光鏡と、凸レンズであるコリメータレンズ１３ｃとが、光源１１からの光を平行光とする平行光形成部を構成する。
なお、コリメータレンズ１３ｃに代えて、コリメータミラーを用いることもできる。この場合、照射光学系１３は、図２に示すように、インテグレータレンズ１３ａと、コリメータミラー１３ｄと、を備える。コリメータミラー１３ｄは、パラボラ状の反射面を有しており、焦点位置から広がって入射する光を平行光に変える。図２に示す構成の場合、リフレクタ１２である楕円集光鏡と、パラボラミラーであるコリメータミラー１３ｄとが、平行光形成部を構成する。

また、照射光学系１３の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、光源部１０から出射される光が平行光線束となる構成であればよい。
さらに、光源部１０は、光源１１を複数用いる多灯式とすることもできる。また、光源１１は、図１に示す水平点灯に限定されるものではなく、垂直点灯させることもできる。
また、偏光光照射装置１００は、マスクＭとワークＷとの間に投影レンズが配置された投影（プロジェクション）方式の偏光光照射装置であってもよい。

光源部１０から放射された平行光は、偏光板２０に入射される。
偏光板２０は、入射した光を偏光光に変える偏光素子である。本実施形態において、偏光板２０は、グリッド偏光素子により構成されている。グリッド偏光素子は、透明基板（例えば、ガラスまたは石英）の一面に、誘電体による多数の平行なグリッドが、一定の間隔で配置されて構成されたものである。偏光板２０は、偏光板ホルダ（偏光板保持部）２１により保持されている。

偏光板２０から出射した偏光光は、マスクＭに入射され、当該マスクＭを通してワークＷに照射される。
マスクＭは、ワークＷの予め設定された領域にのみ偏光光を照射できるように、透明基板上に透光部と遮光部とを含むパターンを形成したものである。マスクＭは、マスクステージ（マスク保持部）２２により保持されている。
ワークステージ２３は、被処理物であるワーク（基板など）Ｗを保持する。ワークステージ２３の表面には、ワークＷを固定するために、例えば真空吸着溝が形成されている。

以下、偏光光照射装置１００の基本的な動作について説明する。
光源１１から放射された光は、楕円集光鏡であるリフレクタ１２により反射され集光される。リフレクタ１２によって集光された光は、インテグレータレンズ１３ａに入射する。インテグレータレンズ１３ａから出射された光は、広がりながら平面ミラー１３ｂに入射し、平面ミラー１３ｂによって反射されてコリメータレンズ１３ｃに入射する。コリメータレンズ１３ｃに入射された光は、平行光となって出射され、偏光板２０に入射する。偏光板２０に入射された光は、偏光光となりマスクＭに入射する。マスクＭに入射された偏光光は、マスクＭのパターンに合わせて、ワークステージ２３上に保持されたワークＷに照射される。
上述したように、マスクＭは、ワークＷの予め設定された領域にのみ偏光光を照射するためのものである。したがって、マスクＭとワークＷとは、偏光光を照射する前に位置合せが行われる。マスクＭとワークＷとの位置合わせについては詳述しないが、回路等のパターンをワークＷに転写する露光装置に用いられている従来の手法を適用することができる。

上記のように、本実施形態では、光源部１０が平行光を出射するように構成されている。これにより、マスクＭには平行光が入射され、マスクＭにより遮光した部分に光が回り込まないようにすることができる。
また、偏光板２０に関しても、入射される光が平行光である方が、出射する偏光光の特性、例えば消光比や偏光軸の軸ムラが良好なものになる。したがって、マスクＭだけでなく、偏光板２０もコリメータレンズ１３ｃの光出射側に配置することが好ましい。
さらに、マスクＭは、できるだけワークＷに接近させて配置する方が、光を照射する領域と遮光する領域の境界線を、コントラスト高く明瞭にすることができる。したがって、マスクＭは、偏光板２０の光出射側であって、できるだけワークＷに接近させて配置することが好ましい。

次に、マスクＭの構造と偏光光の照射手順について説明する。
本実施形態では、図３に示すように、ワークＷ内を領域Ａと領域Ｂの二つに分け、領域Ａには、図３の上下方向に偏光軸を有する偏光光を照射し、領域Ｂには、図３の左右方向に偏光軸を有する偏光光を照射する場合について説明する。
二つの領域Ａ、Ｂのそれぞれに、偏光軸の方向（偏光方向）が異なる偏光光を照射するためには、一つのワークＷに対して、偏光光を照射する領域（位置）および照射する偏光光の偏光軸を変えて、二回の光照射を行う必要がある。

具体的には、偏光光照射装置１００は、ワークＷ内の第一の領域（領域Ａ）に、第一の方向（図３の上下方向）の偏光軸を有する偏光光を照射した後、ワークＷに照射する偏光光の偏光軸の方向を、第一の方向とは異なる第二の方向（図３の左右方向）に変更するとともに、当該ワークＷに照射する偏光光の位置を、第一の領域とは異なるワークＷ内の第二の領域（領域Ｂ）に変更し、当該第二の領域に、第二の方向の偏光軸を有する偏光光を照射する。
つまり、偏光光照射装置１００は、ワークＷに照射する偏光光の偏光軸の方向を変更する偏光方向変更部と、ワークＷに照射する偏光光の位置を変更する照射位置変更部と、を備える。

上記の照射位置変更部を実現するためには、マスクＭの透光部および遮光部を切り替えればよい。この方法としては、（１）透光部と遮光部とが正反対の二種類のマスクＭを準備して交換する方法と、（２）一枚のマスクＭを回転させる方法とが考えられる。
また、上記の偏光方向変更部を実現するためには、偏光板２０のグリッドの伸びる方向を９０°変更すればよい。この方法としては、（３）出射される偏光光の偏光軸の方向が９０°異なる二種類の偏光板２０を準備して交換する方法と、（４）一枚の偏光板２０を９０°回転させる方法とが考えられる。

具体的には、マスクＭについては、上記（１）の場合であれば、図４（ａ）に示すマスクＭと、図４（ｂ）に示すマスクＭとを準備する。ここで、図４（ａ）に示すマスクＭは、図３の領域Ａに対応する部分に透光部Ｍ₁、図３の領域Ｂに対応する部分に遮光部Ｍ₂が形成されている。また、図４（ｂ）に示すマスクＭは、図３の領域Ａに対応する部分に遮光部Ｍ₂、図３の領域Ｂに対応する部分に透光部Ｍ₁が形成されている。そして、ワークＷの領域Ａへの光照射時には、図４（ａ）に示すマスクＭを使用し、領域Ｂへの光照射時には、図４（ｂ）に示すマスクＭを使用する。

一方、上記（２）の場合には、図４（ａ）に示すマスクＭのみを使用する。そして、ワークＷの領域Ａへの光照射が終わった後に、このマスクＭを、光軸Ｃに直交する平面内で、マスクＭの中心を軸として１８０°回転させる。そうすることで、マスクＭを図４（ｂ）に示す状態とすることができ、ワークＷの領域Ａを遮光し、領域Ｂに光照射を行うことができる。
ただし、上記（２）の方法は、本実施形態のように、領域Ａと領域Ｂとの境界線が一直線状となるようにワークＷを二等分する場合にのみ採用することができる。

また、グリッド偏光素子からは、グリッドの伸びる方向に対して直交する方向に偏光軸を有する偏光光が出射される。したがって、偏光板２０については、上記（３）の場合であれば、図５（ａ）に示す偏光板２０と、図５（ｂ）に示す偏光板２０とを準備する。ここで、図５（ａ）に示す偏光板２０は、図中上下方向に偏光軸を有する偏光光が透過するように、図中左右方向にグリッドが伸びる偏光板である。なお、矢印αで示す方向は、透過する偏光光の偏光軸の方向、矢印βで示す方向は、グリッドが伸びる方向である。また、図５（ｂ）に示す偏光板２０は、図中左右方向に偏光軸を有する偏光光が透過するように、図中上下方向にグリッドが伸びる偏光板である。そして、ワークＷの領域Ａへの光照射時には、図５（ａ）に示す偏光板２０を使用し、領域Ｂへの光照射時には、図５（ｂ）に示す偏光板２０を使用する。

一方、上記（４）の場合には、図５（ａ）に示す偏光板２０のみを使用する。そして、ワークＷの領域Ａへの光照射が終わった後に、この偏光板２０を、光軸Ｃに直交する平面内で、偏光板２０の中心を軸として９０°回転させる。そうすることで、偏光板２０を図５（ｂ）に示す状態とすることができ、ワークＷの領域Ａと領域Ｂとで、偏光軸の方向が９０°異なる偏光光を照射することができる。

次に、マスクＭおよび偏光板２０の交換方法と回転方法とについて、具体的に説明する。
なお、マスクＭは、透明基板上に遮光部を形成した部材であり、偏光板２０は、透明基板上に微細なグリッドを形成した部材である。つまり、マスクＭと偏光板２０とは、透明基板を使用する平板という点で一致する。したがって、マスクＭの交換機構および回転機構と、偏光板２０の交換機構および回転機構とは、基本的に同じものを使用することができる。そのため、以下、偏光板２０の交換機構および回転機構を例に説明する。

（偏光板２０の交換機構）
偏光板２０の交換方法としては、（Ａ）偏光板ホルダ２１が偏光板２０を一枚のみ保持するものであり、ワークＷに照射する偏光光の照射領域を変える際に偏光板ホルダ２１が保持する偏光板２０を交換する方法と、（Ｂ）偏光板ホルダ２１が偏光板２０を複数枚（例えば二枚）保持可能であり、ワークＷに照射する偏光光の照射領域を変える際に偏光板ホルダ２１が光軸Ｃに直交する平面内でスライド移動して、光路内に配置する偏光板２０を切り替える方法とがある。
以下、上記（Ａ）の交換方法を「チェンジャー方式」、上記（Ｂ）の交換方法を「スライド方式」と呼ぶ。

図６は、上記（Ａ）のチェンジャー方式による偏光板２０の交換を実現するための偏光板チェンジャー機構３０の一例を示す図である。
この図６に示す偏光板チェンジャー機構３０は、偏光板交換用ロボット３１と、偏光板ストッカ３２と、を備える。偏光板ストッカ３２は、出射される偏光光の偏光軸の方向が異なる二種類の偏光板２０ａ、２０ｂを保管できる棚である。偏光板チェンジャー機構３０は、偏光板ホルダ２１が保持する偏光板を、偏光板２０ａから偏光板２０ｂへ、またはその逆へ交換することができる。

具体的には、偏光板交換用ロボット３１は、偏光板搬送アーム３３を備える。偏光板搬送アーム３３は、伸縮および回転移動が可能である。偏光板交換用ロボット３１は、偏光板搬送アーム３３により、偏光板ストッカ３２から偏光板２０ａ、２０ｂのいずれか一方を取り出し、その偏光板を偏光板ホルダ２１に載置する。また、偏光板交換用ロボット３１は、偏光板搬送アーム３３により、偏光板ホルダ２１から偏光板を搬出し、偏光板ストッカ３２に収納する。

図３に示すワークＷの領域Ａに対する偏光光照射処理を行う場合には、偏光板交換用ロボット３１は、図６に示すように、領域Ａに対する偏光光照射処理に必要な偏光板２０ａ（図５（ａ）に示す偏光板２０）を偏光板ストッカ３２から取り出し、偏光板ホルダ２１に載置する。この状態で、偏光光照射装置１００は、領域Ａに対する偏光光照射処理を行う。なお、このときマスクＭとしては、マスクＭの交換機構または回転機構によって、図４（ａ）に示すマスクＭが載置されている。

領域Ａに対する偏光光照射処理が終了すると、偏光光照射装置１００は光照射を一旦停止し、偏光板交換用ロボット３１は、偏光板ホルダ２１に載置された偏光板２０ａを偏光板ストッカ３２に回収する。次に、偏光板交換用ロボット３１は、領域Ｂに対する偏光光照射処理に必要な偏光板２０ｂ（図５（ｂ）に示す偏光板２０）を偏光板ストッカ３２から取り出し、偏光板ホルダ２１に載置する。そして、偏光光照射装置１００は、光照射を再開し、領域Ｂに対する偏光光照射処理を行う。なお、このときマスクＭとしては、マスクＭの交換機構または回転機構によって、図４（ｂ）に示すマスクＭが載置されている。
このようにして、一つのワークＷ上の二つの領域Ａ、Ｂに対して、それぞれ異なる偏光軸を有する偏光光を照射する。この偏光板チェンジャー機構３０が偏光板交換部に対応し、偏光板チェンジャー機構３０に対応するマスクチェンジャー機構がマスク交換部に対応している。

図７は、上記（Ｂ）のスライド方式による偏光板２０の交換を実現するための偏光板スライド機構４０の一例を示す図である。
この図７に示すように、偏光板ホルダ２１は、領域Ａ照射用と領域Ｂ照射用の二種類の偏光板２０ａ、２０ｂを保持可能に構成されている。偏光板スライド機構４０は、偏光板ホルダ２１がスライド移動する方向に伸びるレール４１と、偏光板ホルダ２１に取り付けられた複数の車輪（ころ）４２と、を備える。偏光板ホルダ２１は、車輪４２を介してレール４１上に保持されている。また、偏光板スライド機構４０は、複数の車輪４２の少なくとも１つに取り付けられたモータ４３を備える。このモータ４３によって車輪４２が回転し、車輪４２が回転することにより、偏光板ホルダ２１は、レール４１上を図７の左右方向に往復移動する。

具体的には、図３に示すワークＷの領域Ａに対する偏光光照射処理を行う場合には、偏光板ホルダ２１は、偏光板スライド機構４０によってスライド移動され、領域Ａに対する偏光光照射処理に必要な偏光板２０ａ（図５（ａ）に示す偏光板２０）が光路中に配置される位置で停止する。この状態で、偏光光照射装置１００は、領域Ａに対する偏光光照射処理を行う。なお、このときマスクＭとしては、マスクＭの交換機構または回転機構によって、図４（ａ）に示すマスクＭが載置されている。

領域Ａに対する偏光光照射処理が終了すると、偏光光照射装置１００は光照射を一旦停止し、偏光板ホルダ２１は、偏光板スライド機構４０によって図７の左方向に移動され、領域Ｂに対する偏光光照射処理に必要な偏光板２０ｂ（図５（ｂ）に示す偏光板２０）が光路中に配置される位置で停止する。そして、偏光光照射装置１００は、光照射を再開し、領域Ｂに対する偏光光照射処理を行う。なお、このときマスクＭとしては、マスクＭの交換機構または回転機構によって、図４（ｂ）に示すマスクＭが載置されている。
このようにして、一つのワークＷ上の二つの領域Ａ、Ｂに対して、それぞれ異なる偏光軸を有する偏光光を照射する。

なお、本実施形態では、図７に示すように偏光板ホルダ２１が一方向に直線移動する例を示したが、偏光板ホルダ２１がリヴォルバ状に回転移動するものでもよい。また、本実施形態では、図７に示すように偏光板ホルダ２１が車輪４２を介してレール４１上を移動する例について示したが、偏光板ホルダ２１がシリンダによって移動する構成であってもよい。
上記の偏光板スライド機構４０が偏光板スライド移動部に対応し、偏光板スライド機構４０に対応するマスクスライド機構がマスクスライド移動部に対応している。

（偏光板２０の回転機構）
図８は、偏光板２０を回転させるための偏光板回転機構５０の一例を示す図である。
この図８に示すように、偏光板ホルダ２１は、ベースプレート２１ａと、ベースプレート２１ａ上に回転自在に設けられた円形の回転台２１ｂとを備える。回転台２１ｂは、ベースプレート２１ａに対して、ベースプレート２１ａの平面内で回転可能に取り付けられている。また、回転台２１ｂには、偏光板を吸着保持するための真空吸着孔２１ｃ（または真空吸着溝）が形成されている。さらに、ベースプレート２１ａおよび回転台２１ｂには、光が通過するための開口２１ｄが形成されている。
なお、図８では、開口２１ｄを矩形状としているが、開口２１ｄの形状は矩形状に限定されるものではなく、ワークＷの形状やワークＷ上の光照射領域等に応じて適宜設定可能である。

偏光板回転機構５０は、回転台２１ｂを回転させるための複数（図８では４個）のころ５１を備える。ころ５１は、ベースプレート２１ａに回転可能に取り付けられており、回転台２１ｂは、このころ５１に挟まれるようにしてベースプレート２１ａ上に支持されている。また、偏光板回転機構５０は、４個のころ５１のうち少なくとも１個のころ５１に取り付けられたモータ（不図示）を備える。このモータの回転により、ころ５１が回転し、回転台２１ｂが回転する。なお、図８では、偏光板回転機構５０が４個のころ５１を備える場合について説明したが、ころ５１の数は任意の数であってよい。

具体的には、図３に示すワークＷの領域Ａに対する偏光光照射処理を行う場合には、偏光板ホルダ２１の回転台２１ｂは、保持している偏光板２０が、領域Ａに対する偏光光照射処理に必要な偏光板２０の配置（図５（ａ）に示す偏光板２０の配置）となる回転位置で位置決めされる。この状態で、偏光光照射装置１００は、領域Ａに対する偏光光照射処理を行う。なお、このときマスクＭとしては、マスクＭの交換機構または回転機構によって、図４（ａ）に示すマスクＭが載置されている。

領域Ａに対する偏光光照射処理が終了すると、偏光光照射装置１００は光照射を一旦停止する。そして、回転台２１ｂが９０°回転し、保持している偏光板２０が、領域Ｂに対する偏光光照射処理に必要な偏光板２０の配置（図５（ｂ）に示す偏光板２０の配置）となる回転位置で位置決めされる。なお、マスクＭを回転させるためのマスク回転機構の場合には、マスクステージ２２の回転台が１８０°回転する。
この状態で、偏光光照射装置１００は光照射を再開し、領域Ｂに対する偏光光照射処理を行う。なお、このときマスクＭとしては、マスクＭの交換機構または回転機構によって、図４（ｂ）に示すマスクＭが載置されている。
このようにして、一つのワークＷ上の二つの領域Ａ、Ｂに対して、それぞれ異なる偏光軸を有する偏光光を照射する。この偏光板回転機構５０が偏光板回転移動部に対応し、偏光板回転機構５０に対応するマスク回転機構がマスク回転移動部に対応している。

以上説明したように、本実施形態における偏光光照射装置１００は、ワークＷに照射する偏光光の偏光軸の方向（偏光方向）を変更する偏光方向変更部と、ワークＷに照射する偏光光の位置を変更する照射位置変更部と、を備える。したがって、一つのワークＷ内の異なる領域に、異なる偏光軸を有する偏光光を照射することができる。
ここで、偏光方向変更部は、図６に示す偏光板チェンジャー機構３０であってもよいし、図７に示す偏光板スライド機構４０であってもよいし、図８に示す偏光板回転機構５０であってもよい。照射位置変更部についても同様である。

例えば、偏光方向変更部として偏光板チェンジャー機構３０を用いる場合には、図６に示すような偏光板搬送アーム３３を備える偏光板交換用ロボット３１等によって、光源部１０から放射される平行光が入射される偏光板２０を、偏光軸の方向が異なる偏光光を出射する別の偏光板２０に容易に交換することができる。
また、偏光方向変更部として偏光板スライド機構４０を用いる場合には、複数種類の偏光板２０を保持する偏光板ホルダ２１をスライド移動させるだけで、光源部１０からの平行光の光路に配置される偏光板２０を、偏光軸の方向が異なる偏光光を出射する別の偏光板２０に容易に切り替えることができる。

さらに、偏光方向変更部として偏光板回転機構５０を用いる場合には、偏光板２０は一種類のみ準備しておけばよい。また、この場合、偏光板２０を１８０°（±９０°）まで回転可能な構成とすれば、偏光軸の方向を確実に所望の方向に変更することができる。さらに、偏光光照射装置１００は、一般にワークＷに対する偏光板２０の角度を調整するための回転機構を有するため、既存の機構を使用して偏光軸の方向を変更することができる。
なお、偏光光照射装置１００は、一般にマスクＭを交換するための交換機構を有するため、照射位置変更部としてマスクチェンジャー機構を用いる場合には、既存の機構を使用してワークＷに対する偏光光の照射位置を変更することができる。

以上のように、本実施形態における偏光光照射装置１００は、一つのワークＷ内の異なる領域に、異なる偏光軸を有する偏光光を照射することができる。これにより、例えば、右回り円偏光が入射された場合と左回り円偏光が入射された場合とで出射される光の特性が異なるような光学素子を作成することが可能となる。

（変形例）
上記実施形態においては、一つのワークＷに照射する偏光光の偏光軸の方向を変更する方法として、偏光板２０を交換する方法（上記（３）の方法）と、偏光板２０を回転させる方法（上記（４）の方法）とについて示したが、ワークＷを偏光板２０に対して回転させるようにしてもよい。この場合、ワークステージ２３を回転自在に構成する。

さらに、上記実施形態においては、ワークＷ上の二つの領域Ａ、Ｂに照射する偏光光の偏光軸の方向を９０°異ならせる場合について説明したが、各領域に照射する偏光光の偏光軸の方向は任意に設定可能である。
また、上記実施形態においては、一つのワークＷを二つの領域Ａ、Ｂに分ける場合について説明したが、一つのワークＷを三つ以上の領域に分けてもよい。

１０…光源部、１１…光源、１２…リフレクタ、１３…照射光学系、１３ａ…インテグレータレンズ、１３ｂ…平面ミラー、１３ｃ…コリメータレンズ、１３ｄ…コリメータミラー、２０…偏光板、２１…偏光板ホルダ、２２…マスクステージ、２３…ワークステージ、３０…偏光板チェンジャー機構、４０…偏光板スライド機構、５０…偏光板回転機構、１００…偏光光照射装置、Ｍ…マスク、Ｗ…ワーク

Claims (9)

1. 光源を有し、当該光源からの光を平行光として放射する光源部と、
   前記光源部から放射される前記平行光を偏光する偏光板と、
   前記偏光板を保持する偏光板保持部と、
   透光部と遮光部とが形成されたマスクを保持するマスク保持部と、
   前記偏光板により偏光され前記マスクを透過した偏光光が照射されるワークを保持するワークステージと、
   前記ワークステージに保持された一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を変更する偏光方向変更部と、
   前記一つのワークに照射する偏光光の位置を変更する照射位置変更部と、を備え、
   前記偏光方向変更部は、
   前記偏光板保持部によって保持された前記偏光板を、当該偏光板に入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させる偏光板回転移動部を備え、
   前記偏光板回転移動部は、
   ベースプレートと、
   前記ベースプレート上に前記平面内で回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記偏光板を吸着して保持する円形の回転台と、
   前記ベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数のころと、
   前記ころの少なくとも１つを回転させるモータとを備えることを特徴とする偏光光照射装置。
2. 前記偏光方向変更部は、前記偏光板を９０°回転させて、
   前記ワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を９０°変更することを特徴とする請求項１に記載の偏光光照射装置。
3. 光源を有し、当該光源からの光を平行光として放射する光源部と、
   前記光源部から放射される前記平行光を偏光する偏光板と、
   前記偏光板を保持する偏光板保持部と、
   透光部と遮光部とが形成されたマスクを保持するマスク保持部と、
   前記偏光板により偏光され前記マスクを透過した偏光光が照射されるワークを保持するワークステージと、
   前記ワークステージに保持された一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を変更する偏光方向変更部と、
   前記一つのワークに照射する偏光光の位置を変更する照射位置変更部と、を備え、
   前記照射位置変更部は、
   前記マスク保持部によって保持された前記マスクを、当該マスクに入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させるマスク回転移動部を備え、
   前記マスク回転移動部は、
   ベースプレートと、
   前記ベースプレート上に前記平面内で回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記マスクを吸着して保持する円形の回転台と、
   前記ベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数のころと、
   前記ころの少なくとも１つを回転させるモータとを備えることを特徴とする偏光光照射装置。
4. 光源を有し、当該光源からの光を平行光として放射する光源部と、
   前記光源部から放射される前記平行光を偏光する偏光板と、
   前記偏光板を保持する偏光板保持部と、
   透光部と遮光部とが形成されたマスクを保持するマスク保持部と、
   前記偏光板により偏光され前記マスクを透過した偏光光が照射されるワークを保持するワークステージと、
   前記ワークステージに保持された一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を変更する偏光方向変更部と、
   前記一つのワークに照射する偏光光の位置を変更する照射位置変更部と、を備え、
   前記偏光方向変更部は、前記偏光板を、当該偏光板に入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させる偏光板回転移動部を備え、
   前記偏光板回転移動部は、
   第１のベースプレートと、
   前記第１のベースプレート上に前記平面内で回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記偏光板を吸着して保持する円形の第１の回転台と、
   前記第１のベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記第１の回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数の第１のころと、
   前記第１のころの少なくとも１つを回転させる第１のモータとを備え、
   前記照射位置変更部は、前記マスクを、当該マスクに入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させるマスク回転移動部を備え、
   前記マスク回転移動部は、
   第２のベースプレートと、
   前記第２のベースプレート上に前記平面内で回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記マスクを吸着して保持する円形の第２の回転台と、
   前記第２のベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記第２の回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数の第２のころと、
   前記第２のころの少なくとも１つを回転させる第２のモータとを備える
   ることを特徴とする偏光光照射装置。
5. 前記光源はショートアーク型の放電ランプであり、
   前記光源部は、
   前記光源を取り囲むように配置され、前記光源から放射された光を反射して集光する楕円集光鏡と、
   前記楕円集光鏡で反射された光が通過するインテグレータレンズと、
   前記インテグレータレンズを通過した光を平行光に変えるコリメータレンズまたはコリメータミラーとを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光光照射装置。
6. 平行光を偏光することにより得られた偏光光を、透光部と遮光部とが形成されたマスクを介してワークに照射する偏光光照射方法であって、
   一つのワーク内の第一の領域に、第一の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第一の偏光光照射工程と、
   前記第一の偏光光照射工程の後、前記一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を、前記第一の方向とは異なる第二の方向に変更するとともに、当該一つのワークに照射する偏光光の位置を、前記第一の領域とは異なる第二の領域に変更する変更工程と、
   前記第二の領域に、前記第二の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第二の偏光光照射工程と、を含み、
   前記変更工程は、前記平行光を偏光する偏光板を当該偏光板に入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させることを備え、
   前記偏光板を回転させることは、ベースプレート上に前記平面内で回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記偏光板を吸着して保持する円形の回転台を、前記ベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数のころの少なくとも１つを回転させて、前記回転台を回転させることであることを特徴とする偏光光照射方法。
7. 平行光を偏光することにより得られた偏光光を、透光部と遮光部とが形成されたマスクを介してワークに照射する偏光光照射方法であって、
   一つのワーク内の第一の領域に、第一の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第一の偏光光照射工程と、
   前記第一の偏光光照射工程の後、前記一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を、前記第一の方向とは異なる第二の方向に変更するとともに、当該一つのワークに照射する偏光光の位置を、前記第一の領域とは異なる第二の領域に変更する変更工程と、
   前記第二の領域に、前記第二の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第二の偏光光照射工程と、を含み、
   前記変更工程は、前記偏光光が透過する透光部と前記偏光光を遮る遮光部とが形成されたマスクを当該マスクに入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させることを備え、
   前記マスクを回転させることは、ベースプレート上に前記平面内で回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記マスクを吸着して保持する円形の回転台を、前記ベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数のころの少なくとも１つを回転させて、前記回転台を回転させることであることを特徴とする偏光光照射方法。
8. 平行光を偏光することにより得られた偏光光を、透光部と遮光部とが形成されたマスクを介してワークに照射する偏光光照射方法であって、
   一つのワーク内の第一の領域に、第一の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第一の偏光光照射工程と、
   前記第一の偏光光照射工程の後、前記一つのワークに照射する偏光光の偏光軸の方向を、前記第一の方向とは異なる第二の方向に変更するとともに、当該一つのワークに照射する偏光光の位置を、前記第一の領域とは異なる第二の領域に変更する変更工程と、
   前記第二の領域に、前記第二の方向の偏光軸を有する前記偏光光を照射する第二の偏光光照射工程と、を含み、
   前記変更工程は、前記平行光を偏光する偏光板を当該偏光板に入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させることと、
   前記偏光光が透過する透光部と前記偏光光を遮る遮光部とが形成されたマスクを当該マスクに入射される平行光の光軸に対して直交する平面内で回転させることとを備え、
   前記偏光板を回転させることは、第１のベースプレート上に回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記偏光板を吸着して保持する円形の第１の回転台を、前記第１のベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記第１の回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数の第１のころの少なくとも１つを回転させて、前記第１の回転台を回転させることであり、
   前記マスクを回転させることは、第２のベースプレート上に前記平面内で回転自在に設けられ、光が通過する開口を有し、前記マスクを吸着して保持する円形の第２の回転台を、前記第２のベースプレートに回転可能に取り付けられ、前記第２の回転台の外周面に接触する外周面をそれぞれ有する複数の第２のころの少なくとも１つを回転させて、前記第２の回転台を回転させることであることを特徴とする偏光光照射方法。
9. 前記平行光を生成する工程をさらに備え、
   前記平行光を生成する工程は、ショートアーク型の放電ランプを取り囲むように配置された楕円集光鏡で、前記放電ランプから放射された光を反射して集光することと、
   インテグレータレンズに前記楕円集光鏡で反射された光を通過させることと、
   前記インテグレータレンズを通過した光をコリメータレンズまたはコリメータミラーで平行光に変えることを備えることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の偏光光照射方法。

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