KR100510890B1 - 경사 광조사 장치 - Google Patents

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KR100510890B1
KR100510890B1 KR10-1999-0052437A KR19990052437A KR100510890B1 KR 100510890 B1 KR100510890 B1 KR 100510890B1 KR 19990052437 A KR19990052437 A KR 19990052437A KR 100510890 B1 KR100510890 B1 KR 100510890B1
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Abstract

본 발명은, 워크에 광을 비스듬히 조사하는 광조사 장치에 있어서, 대형의 광조사부를 이동시키지 않고 워크에 대한 광의 입사각도를 자유롭게 설정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
광조사부의 콜리메이터 미러(6) 또는 콜리메이터 렌즈의 출사측에 평면 미러(7)를 설치하고, 평면 미러(7)의 광축에 대한 각도를 변화시키는 동시에, 평면 미러(7)에 반사하여 형성되는 조사영역의 중심위치가 이동하지 않도록 평면 미러(7)를 조사광의 광로 길이를 변경하는 방향으로 이동시킨다. 이것에 의해 워크(W)에 입사하는 광의 각도를 변화시킬 수 있다. 또, 평면 미러(7)를 설치하지 않고 콜리메이터 미러(6)의 광축에 대한 각도를 변화시키는 동시에, 콜리메이터 미러(6)를 조사광의 광로 길이를 변경하는 방향으로 이동시켜 워크(W)에 입사하는 광의 각도를 변화시키도록 해도 좋다.

Description

경사 광조사 장치{Inclined light irradiating apparatus}
본 발명은 노광장치, 특히 액정표시소자의 배향막에 자외광을 조사하여 액정을 광배향시키기 위한 노광장치 등에 사용되는 경사 광조사 장치에 관한 것이다.
액정표시소자의 광배향막의 프리틸트각의 크기와 방향을 결정하기 위해 자외광을 워크인 액정표시소자에 대해 비스듬히 조사하는 방법이 제안되고 있다(일본 공개 특허 공보 9-211465호 공보의 예를들면 도1 등 참조).
워크에 입사시키는 광의 각도는 광배향막의 종류나 그 밖의 제조 과정의 처리조건에 의해 달라진다. 따라서 광을 워크에 대해 비스듬히 조사하여 워크를 노광하는 장치(이와 같은 노광장치를 여기에서는 「경사 노광장치」라고 한다)에 있어서는 조사광의 워크에의 입사각도를 자유롭게 설정할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다.
상기 경사 노광장치에서의 경사 조사 방법은 일본 특개평 9-211465호 공보의 도1에 도시된 바와 같은 광조사부(램프 하우스) 자체를 워크에 대해 비스듬히 기울이는 방법을 생각할 수 있다.
또, 본 출원인이 먼저 제안한 일본 특개평 10-154658호 공보에는 광조사부에 원호형상의 레일을 장치하고, 램프 자체는 기울이지 않도록 해서 광조사부를 경사시키는 기구가 개시되어 있다.
광조사부(램프 하우스)는 램프와 램프로부터의 광을 집광하여 평행광으로 하는 집광 미러, 콜리메이터 또는 광로를 꺾는 반사미러 등의 광학소자를 포함하고 있다.
상기한 일본 특개평 10-154658호 공보에 기재된 광조사부의 경우, 광을 조사하는 면적이 비교적 좁으면 광조사부가 작아져 버리기 때문에, 광조사부를 기울이는 기구도 커지지 않는다.
그런데 최근 액정표시소자의 기판은 550×650㎜∼650×830㎜의 대형기판이 주류가 되고 있다. 기판이 대형화하면 그 만큼 조사면적이 넓어지게 되기 때문에 광조사부도 대형화한다.
광조사부가 대형화하면 중량이 증가하기 때문에, 광조사부를 기울이는 기구가 대형화하여 장치자체가 대단히 대형화된다.
본 발명은 상기한 사정을 감안한 것으로, 그 목적으로 하는 것은 광을 워크에 대해 비스듬히 조사하는 광조사 장치에 있어서, 콤팩트 구성으로 대형의 광조사부를 이동시키지 않고 워크에 대한 광의 입사각도를 자유롭게 설정할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에서는 상기 과제를 다음과 같이 해결한다.
(1) 광조사부의 콜리메이터 렌즈 또는 콜리메이터 미러의 출사측에 평면 미러를 설치하고, 미러 구동기구에 의해 상기 평면 미러의 광축에 대한 각도를 변화시키는 동시에, 평면 미러에 반사하여 형성되는 조사영역의 중심위치가 이동하지 않도록 조사광의 광로 길이를 변경하는 방향으로 상기 평면 미러를 이동시켜 평면 미러의 반사광이 워크에 입사하는 각도를 변화시킨다.
(2) 콜리메이터 미러를 구동하는 미러 구동기구를 설치하고, 미러 구동기구에 의해 콜리메이터 미러의 각도를 변화시키는 동시에 콜리메이터 미러에 반사하여 형성되는 조사영역의 중심위치가 이동하지 않도록 조사광의 광로 길이를 변경하는 방향으로 콜리메이터 미러를 이동시켜 상기 콜리메이터 미러의 반사광이 워크에 입사하는 각도를 변화시킨다.
(3) 상기 (1), (2)에 있어서, 상기 미러 구동기구를 상기 평면 미러, 콜리메이터 미러를 고정하는 가이드 부재와, 곡선상의 가이드로 구성하여 상기 가이드 부재가 곡선상의 가이드에 따라 이동가능하게 한다.
(4) 상기 (1), (2)에 있어서, 상기 미러 구동기구를 조사광의 광축방향으로 이동가능한 선반으로 구성하고, 선반 상에 평면 미러, 콜리메이터 미러를 요동가능하게 지지한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예의 광조사 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도1에서 램프(1)가 방출하는 광은 집광 미러(2)에서 집광되고 제1 평면 미러(3)에서 반사되어 인테그레이터 렌즈(4)에 입사한다. 인테그레이터 렌즈(4)로부터 출사하는 광은 제2 평면 미러(5)를 통해 콜리메이터 미러(6)에 입사하고, 콜리메이터 미러(6)에서 평행광으로 되어 제3 평면 미러(7)에서 반사되어 예를들면 액정기판 등의 대형 워크(W)에 비스듬히 입사한다. 그리고 상기 콜리메이터 미러(6) 대신 콜리메이터 렌즈를 사용해도 된다
제3 평면 미러(7)(이하 간단히 평면 미러(7)라고 한다)의 각도는 가변하므로, 평면 미러(7)의 광축에 대한 각도를 바꿈으로써, 광의 워크(W)에 입사하는 광의 각도를 바꿀 수 있다.
여기에서 간단히 평면 미러(7)의 각도를 변화만 시키면 도2(a)에 도시하는 바와 같이 평면 미러(7)에서 반사하여 피조사면에 형성되는 조사영역의 중심이 이동하기 때문에, 평면 미러(7)의 각도에 따라 워크(W)의 위치를 이동시키지 않으면 안된다. 그래서 본 실시예에서는 도2(b)에 도시하는 바와 같이 상기 평면 미러(7)의 각도를 변화시키는 동시에, 평면 미러(7)에 반사하여 형성되는 조사영역의 중심위치가 이동하지 않도록, 광원으로부터 워크(W)까지의 광로상의 거리(광로 길이)를 변화시키도록 평면 미러(7)의 위치를 이동시킨다.
도3은 평면 미러(7)의 각도와 위치를 변화시키는 기구를 설명하는 도면이다.
동일 도면에 도시하는 바와 같이, 각도를 조정하는 각도 조정기구와 광축방향 이동기구를 구비하는 미러 유지부(11)를 설치하고, 미러 유지부(11)에 의해 평면 미러(7)를 유지하고, 광축에 대한 평면 미러(7)의 각도를 각도조정기구에 의해 조정하면서, 광축방향 이동기구에 의해 리니어 가이드(12) 상을 광축방향으로 평행하게 이동시킨다.
평면 미러(7)의 각도와 위치는, 미리 워크(W)의 광 입사각도에 따른 평면 미러의 각도와 광축방향의 위치를 구해 두고, 워크(W)에 대한 광의 입사각도에 따라 그 위치와 각도를 제어한다.
도4는 상기 평면 미러(7)의 각도와 위치를 변화시키는 기구(이하, 각도/위치조정기구라고 한다)의 구체적 구성예를 도시하는 도면으로, 동일 도면 (a)는 각도/위치조정기구를 평면 미러(7)의 이동방향에 직교하는 방향에서 본 도면, 동일 도면 (b)는 각도/위치 조정기구를 평면 미러의 이동방향에서 본 도면이고, 동일 도면 (a)는 (b)의 A-A 단면도이다.
도4에서 토대(13) 상에 지지부재(14)가 설치되고, 지지부재(14)에는 리니어 가이드(12)가 장치되어 있다. 리니어 가이드(12)에는 미러 유지부(11)가 이동가능하게 장치되고, 미러 유지부(11)는 볼나사, 풀리 등으로 구성되는 도시하지 않은 광축방향 이동기구에 의해 리니어 가이드(12)를 따라 이동한다.
미러 유지부(11)에는 평면 미러(7)가 회전가능하게 장치되고, 평면 미러(7)의 회전축(7a)은 톱니바퀴 기구(16)를 통해서 미러 구동 모터(15)에 접속되어 있고, 미러 구동 모터(15)를 구동함으로써 평면 미러(7)의 각도가 변화한다.
또, 미러 유지부(11)의 상측에는 미러 위치 센서(17)가 설치되어 있고, 상기 미러 위치 센서(17)에 의해 평면 미러(7)의 위치를 검출한다. 또, 평면 미러(7)의 회전축(7a)에는 평면 미러의 각도를 검출하는 각도 센서(도시하지 않음)가 장치되어 있다. 상기 미러 위치 센서(17) 및 각도 센서에 의해 검출되는 평면 미러(7)의 위치 및 각도는 도시하지 않은 제어장치로 보내진다.
도시하지 않은 제어장치는 워크(W)에 대한 광의 입사각도가 주어지면, 그것에 대응한 평면 미러의 각도와 광축방향의 위치를 구하고, 상기 광축방향 이동기구 및 미러 구동 모터(15)에 의해 미러 유지부(11)를 리니어 가이드(12)를 따라 이동시키는 동시에 평면 미러(7)의 각도를 변화시켜 평면 미러(7)의 각도와 광축방향의 위치가 소망의 값이 되도록 제어한다.
그리고 평면 미러(7)의 각도제어는 5。 스텝 정도의 단계적 제어이어도 좋고, 또 평면 미러(7)의 광축방향의 위치제어도 정밀도가 높은 위치결정은 필요없기 때문에, 상기 미러의 위치센서(17) 및 각도센서로서는 예를들면 포토센서 등의 광학적 센서를 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 상기와 같이 광조사 장치의 콜리메이터 미러 또는 콜리메이터 렌즈의 출사측에 평면 미러(7)를 설치하고 평면 미러(7)의 각도와 광축방향의 위치를 바꿈으로써, 워크(W)에 입사하는 광의 각도를 변화시키도록 했기 때문에, 대형의 광조사부를 이동시키지 않고 워크에 대한 광의 입사각도를 자유롭게 설정할 수 있다.
상기 제1 실시예에서는 리니어 가이드를 따라 평면 미러를 이동시키도록 했지만, 평면 미러를 원호형상의 가이드를 따라 이동시킴으로써 평면 미러의 이동기구를 간단화할 수 있다.
이하, 평면 미러를 원호형상의 가이드를 따라 이동시키는 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명한다.
도5는 본 실시예의 평면 미러(7)의 위치·각도 및 광로를 설명하는 도면이다. 동일 도면에 도시하는 바와 같이, 피조사면에 대해 직각으로 광을 조사할 때의 평면 미러(7)와 피조사면과의 거리를 R이라 했을 때, 반경이 2R인 원을 가정한다. 상기 원의 원호형상을 평면 미러(7)가 상기 원의 접선에 대해 각도가 바뀌지 않도록 이동하면, 평면 미러(7)의 광축에 대한 각도와 광로 길이가 변화하여 피조사면에서의 조사영역의 중심위치가 거의 변화하지 않으므로 워크에 대한 입사각도를 바꿀 수 있다.
구체적으로는 반경이 2R인 R 가이드를 준비하고, 이 R 가이드 상을 이동하는 이동부에 미러를 장치하여, R 가이드를 따라 미러를 이동시킨다.
상기 제1 실시예에서는 평면 미러(7)의 이동기구로서 각도 조정기구와 광축방향 이동기구 2개를 설치할 필요가 있지만, 본 실시예에 의하면 이동기구로서는 평면 미러(7)를 R 가이드를 따라 이동시키는 이동기구만이어도 좋다.
단, 본 실시예의 경우에는 평면 미러가 원호형상으로 이동하기 때문에, 미러가 이동하면 미러에 조사되는 광의 위치가 어긋난다. 예를들면 도5의 경우에는 동일 도면에 도시하는 바와 같이 평면 미러(7)가 이동함에 따라 평면 미러(7)가 아래쪽으로 벗어나고, 광이 조사되는 위치가 평면 미러(7)의 위쪽으로 이동한다.
이 때문에, 본 실시예에서는 평면 미러(7)의 면적은 조사광의 광속의 크기와, 미러의 광축방향에 대한 위치 어긋난 양을 고려하여 충분히 크게 할 필요가 있다.
또, 본 실시예의 경우, 피조사면에서의 조사영역의 중심위치가 평면 미러의 이동에 따라 약간 벗어난다. 이 때문에 워크 상의 조사영역보다 조사광의 조사범위를 크게 해 둘 필요가 있다.
도6은 550∼650㎜ 이상의 기판에 비스듬한 방향에서 광을 조사할 때의 조사영역 중심의 어긋난 양을 도시한 것으로, 동일 도면은 R=1400㎜이고, 평면 미러의 각도가 10。 내지 40。까지 변화한 경우를 도시하고 있다.
상기 크기의 기판의 경우, 조사영역의 중심위치의 어긋남은 50㎜ 정도이면 허용할 수 있기 때문에, 도6으로부터 명확하게 나타난 바와 같이, 평면 미러(7)의 각도범위가 수직에 가까운 각도인 90。∼70。이면 도5에 도시한 반경 2R의 R 가이드를 사용할 수 있다. 그러나 각도가 작아짐에(평면 미러(7)의 경사가 커진다) 따라 조사중심의 이동량이 커지기 때문에, 반경 2R의 R 가이드의 적용은 어려워진다. 따라서 평면 미러(7)로부터 조사면까지의 거리, 경사로부터 조사각도를 고려하여 R 가이드의 형상을 선택할 필요가 있다.
그리고 R 가이드는 반드시 원호형상일 필요는 없고, 그 밖의 곡선이어도 좋다.
도7은 본 실시예의 평면 미러(7)의 이동기구의 구체적 구성예를 도시하는 도면으로, 동일 도면 (a)는 이동기구를 평면 미러(7)의 이동방향에 대해 직교하는 방향에서 본 도면, 동일 도면 (b)은 각도/위치 조정기구를 평면 미러의 이동방향에서 본 도면이고, 동일 도면 (a)는 (b)의 A-A 단면도이다.
도7에서 토대(13) 상에 지지부재(14)가 설치되어 있고, 지지부재(14)에는 원호형상의 관통구멍인 R 가이드(21)가 설치되어 있다.
평면 미러(7)가 장치된 미러 유지부(11)의 양측에는 각각 2개의 가이드 부재(22)가 장치되고, 가이드 부재(22)는 상기 R 가이드(21)에 걸어 맞춰져 있다. 또 미러 유지부(11)는 도시하지 않은 구동기구에 의해 구동되며, 상기 가이드 부재(22)를 따라 이동한다.
이 때문에, 상기 구동기구에 의해 미러 유지부(11)를 이동시키면, 평면 미러(7)는 R 가이드(21)의 접선에 대해 각도가 변하지 않도록 이동한다.
미러 유지부(11)에는 도시하지 않은 위치센서가 설치되어 있고, 상기 위치센서의 출력은 도시하지 않은 제어장치에 보내진다.
도시하지 않은 제어장치는 워크(W)에 대한 광의 입사각도가 주어지면, 그것에 대응한 평면 미러(7)의 위치를 구하고, 상기 위치센서의 출력에 의해 미러 유지부(11)를 이동시켜 평면 미러(7)의 위치가 소망의 위치가 되도록 제어한다.
이상의 실시예에서는 콜리메이터 렌즈 또는 콜리메이터 미러의 출사측에 평면 미러를 설치하고, 그 각도와 위치를 변화시킴으로써 조사중심의 위치를 변화시키지 않고 워크에 입사하는 광의 각도를 변화시키도록 했지만, 이와 같은 평면 미러를 설치하지 않고, 콜리메이터 미러의 광축에 대한 각도와 광로 길이에 관한 위치를 제어하여, 피조사면에서의 조사영역의 중심위치를 변화시키지 않고, 워크에 입사하는 광의 각도를 변화시키는 것과 같은 광학계로 할 수도 있다.
도8은 상기한 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 도면이다.
동일 도면에서 램프(1)가 방출하는 광은 집광미러(2)에서 집광되어 인테그레이터 렌즈(4)에 입사한다. 인테그레이터 렌즈(4)로부터 출사하는 광은 제1 평면 미러(3)에서 반사되어 콜리메이터 미러(6)에서 평행광으로 되고, 예를 들면 액정기판 등의 대형 워크(W)에 비스듬히 입사한다.
상기 콜리메이터 미러(6)는 제1 실시예에서의 평면 미러(7)와 동일, 광축방향으로 이동가능하게 구성되어 있는 동시에, 광축에 대한 각도가 가변하므로, 콜리메이터 미러(6) 광축에 대한 각도 및 위치를 바꿈으로써 광의 워크(W)에 입사하는 광의 각도를 바꿀 수 있다.
콜리메이터 미러(6)의 위치와 각도를 변화시키는 기구로서는 상기 제1 실시예, 또는 제2 실시예에서 도시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있고, 워크(W)에의 광의 입사각도에 따라 콜리메이터 미러(6)의 각도와 광축방향의 위치를 제어하여 워크(W)에 대한 광의 입사각도를 변화시킨다.
본 실시예에서는 상기와 같이 콜리메이터 미러(6)의 위치와 각도를 변화시켜 워크(W)에 입사하는 광의 각도를 변화시키도록 했기 때문에, 상기 제1, 제2 실시예에 도시한 평면 미러를 설치할 필요가 없으며, 구성을 간단화할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 평면 미러 또는 콜리메이터 미러를 이동시킴으로써, 워크에 입사하는 광의 각도를 변화시키도록 했기 때문에, 광조사부 전체를 이동시키는 경우에 비해 미러를 이동시키는 구동기구는 소형이 되고, 장치 전체를 압축한 구성으로 할 수 있다.
(2) 미러의 광축에 대한 각도를 변화시키는 동시에, 평면 미러 또는 콜리메이터 미러의 위치를 광로 길이를 변화시키도록 이동시키기 때문에, 워크에 대한 광의 입사각도가 변화해도 조사영역의 중심이 이동하지 않고 워크를 이동시킬 필요가 없다.
도1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 도면이다.
도2는 평면 미러의 각도를 변화시킨 경우 및 각도, 위치를 변화시킨 경우의 조사영역의 중심위치를 도시하는 도면이다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에서의 평면 미러의 각도와 위치를 변화시키는 기구를 설명하는 도면이다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에서의 평면 미러의 각도/위치 조정기구의 구체적 구성예를 도시하는 도면이다.
도5는 본 발명의 제2 실시예의 평면 미러의 위치·각도 및 광로를 설명하는 도면이다.
도6은 본 발명의 제2 실시예에서의 평면 미러의 위치·각도변화에 대한 조사중심의 어긋난 양을 도시하는 도면이다.
도7은 본 발명의 제2 실시예의 평면 미러의 각도/위치 조정기구의 구체적 구성예를 도시하는 도면이다.
도8은 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 램프 13 : 토대
2 : 집광미러 14 : 지지부재
3 : 평면 미러 15 : 미러 구동 모터
4 : 인테그레이터 렌즈 16 : 톱니바퀴 기구
5 : 평면 미러 17 : 미러 위치 센서
6 : 콜리메이터 미러 21 : R 가이드
7 : 평면 미러 22 : 가이드 부재
11 : 미러 유지부 W : 워크
12 : 리니어 가이드

Claims (4)

  1. 자외선을 포함하는 광을 방출하는 램프와, 상기 램프의 광을 집광하는 집광미러와, 인테그레이터 렌즈와, 인테그레이터 렌즈로부터 출사되는 광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈 또는 콜리메이터 미러와,
    상기 콜리메이터 렌즈 또는 콜리메이터 미러로부터 광이 입사하는 평면 미러와,
    상기 평면 미러 구동하는 미러 구동기구를 구비하고,
    상기 미러 구동기구에 의해 상기 평면 미러의 각도를 변화시키는 동시에, 조사광의 광로 길이를 변경하는 방향으로 상기 평면 미러를 이동시키고, 평면 미러의 반사광이 워크에 입사하는 각도를 변화시키도록 한 것을 특징으로 하는 경사 광조사 장치.
  2. 자외선을 포함하는 광을 방출하는 램프와, 상기 램프의 광을 집광하는 집광미러와, 인테그레이터 렌즈와, 인테그레이터 렌즈로부터 출사되는 광을 평행광으로 하는 콜리메이터 미러와,
    상기 콜리메이터 미러를 구동하는 미러 구동기구를 구비하고,
    상기 미러 구동기구에 의해 상기 콜리메이터 미러의 각도를 변화시키는 동시에. 조사광의 광로 길이를 변경하는 방향으로 상기 콜리메이터 미러를 이동시켜 상기 콜리메이터 미러의 반사광이 워크에 입사하는 각도를 변화시키도록 한 것을 특징으로 하는 경사 광조사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미러 구동기구는 상기 평면 미러 또는 콜리메이터 미러를 고정하는 가이드 부재와, 곡선상의 가이드를 구비하고,
    상기 가이드 부재가 곡선상의 가이드를 따라 이동가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 경사 광조사 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미러 구동기구는 조사광의 광축방향으로 이동가능한 선반 상에 상기 평면 미러 또는 콜리메이터 미러를 요동가능하게 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 경사 광조사 장치.
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