KR101646834B1

KR101646834B1 - 광배향용 편광광 조사 장치 및 광배향용 편광광 조사 방법

Info

Publication number: KR101646834B1
Application number: KR1020140089816A
Authority: KR
Inventors: 준지 기무라
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2016-08-08
Also published as: TWI537547B; JP5862616B2; KR20150009935A; CN104296874B; JP2015022068A; TW201510494A; CN104296874A

Abstract

[과제] 조사되는 편광광의 편광축의 방향을 정밀도 좋게 검출할 수 있도록 하고, 방향 정밀도의 점에서 고품질의 광배향 처리를 가능하게 한다.
[해결 수단] 조사면(R)에 워크(W)를 배치하고, 편광 소자(121)를 통해 조사면(R)에 광조사함으로써 워크(W)에 편광광을 조사할 때, 조사면(R)에 편광 방향 검출기(40)를 배치하여 편광광의 편광축의 방향을 검출한다. 편광 방향 검출기(40)가 구비하는 검광자(42)는, 검광자 얼라이너(6)에 의해 미리 얼라인먼트되어, 회전 원점이 장치 기준 방향에 대해 소정의 각도가 된다. 편광 방향 검출기(40)가 검출한 편광 방향에 의거하여 편광축의 편차량을 구하고, 편차량이 없어지도록 편광 소자 조정 기구(7)에 의해 편광 소자(121)의 자세가 조정된다.

Description

광배향용 편광광 조사 장치 및 광배향용 편광광 조사 방법{POLARIZED LIGHT IRRADIATION APPARATUS AND METHOD FOR PHOTO-ALIGNMENT}

본 발명은, 광배향을 행할 때에 행해지는 편광광의 조사 기술에 관한 것이다.

근년, 액정 표시 소자용의 배향막이나 시야각 보상 필름용의 배향층을 얻을 때, 광조사에 의해 배향을 행하는 광배향으로 불리는 기술이 채용되어 왔다. 이하, 광조사에 의해 배향을 발생시킨 막이나 층을 총칭하여 광배향막으로 부른다. 또한, 「배향」 내지 「배향 처리」란, 대상물의 어느 성질에 대해 방향성을 부여하는 것이다.

광배향은, 광배향막용의 막(이하, 막재라고 한다)에 대해 편광광을 조사함으로써 행해진다. 막재는, 예를 들어 폴리이미드와 같은 수지제이며, 원하는 방향으로 편광시킨 편광광이 막재에 조사된다. 소정의 파장의 편광광의 조사에 의해, 막재의 분자 구조(예를 들어 측쇄)가 편광광의 편광축의 방향으로 모인 상태가 되어, 광배향막이 얻어진다.

이러한 광배향용의 편광광을 조사하는 편광광 조사 장치로서, 예를 들어 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 개시된 장치가 있다. 이들 장치는, 조사면의 폭 또는 그 이상의 폭에 상당하는 길이의 봉형상의 광원과, 이 광원으로부터의 광을 편광하는 와이어 그리드 편광 소자를 구비하고, 광원의 길이 방향에 대해 직교하는 방향으로 반송되는 막재에 대해 편광광을 조사한다. 광배향에는 가시로부터 자외역의 파장의 편광광을 조사할 필요가 있는 경우가 많고, 봉형상의 광원으로서는 고압 수은 램프와 같은 자외선 광원이 사용되는 경우가 많다.

일본국 특허 제4968165호 공보 일본국 특허 제4506412호 공보 일본국 특허 공개 2007-127567호 공보

배향 처리의 품질의 중요한 지표는, 말할 필요도 없이, 배향의 방향 정밀도이다. 배향의 방향 정밀도가 나쁘면, 막재의 특정 성질이 원하는 방향으로 향하지 않게 되어, 예정되어 있던 배향 처리의 효과가 얻어지지 않게 된다. 배향의 방향 정밀도의 악화란, 어느 면 내에서 전체적으로 배향이 원하는 방향과는 상이한 방향으로 되어 버리는 경우와, 어느 면 내에서 배향의 방향이 흐트러져 버리는 경우가 있다.

예를 들어 액정 표시 소자용의 배향막을 얻을 때의 광배향 처리에서는, 배향의 방향으로 액정의 각 분자가 배열되기 때문에, 배향의 방향 정밀도의 악화가 전체적으로 발생하면, 화면 전체의 시인성이 악화된다. 또, 정밀도 악화가 배향의 편차로서 발생하면, 화면의 부분적인 깜박거림이나 표시 얼룩이 발생하게 된다.

이러한 배향의 방향 정밀도는, 제품의 고성능화, 고기능화를 배경으로서 매우 엄격한 요구로 되어 있다. 예를 들어, 스마트 폰 등의 모바일 기기에서 다용되고 있는 터치 패널(터치 스크린 디스플레이)에서는, 아주 약간의 배향의 방향 정밀도의 악화가 화면의 시인성 저하나 표시 얼룩으로 이어지기 때문에, 광배향의 방향 정밀도를 더 높이는 것이 요구되고 있다.

광배향의 방향 정밀도는, 막재에 대해 조사되는 편광광의 편광축의 방향 정밀도에 의해 정해진다. 요구되어 있는 방향 정밀도를 만족하려면, 조사되는 편광광의 편광축의 원하는 방향으로부터의 편차를 매우 작은 소정의 범위 내로 억제하지 않으면 안 된다. 따라서, 광배향용 편광광 조사 장치는, 그와 같이 축 편차가 작게 억제된 상태로 편광광을 막재에 조사할 필요가 있고, 그러기 위해서는, 조사면에 있어서 편광광의 편광축에 원하는 방향으로 정밀도 좋게 향하고 있는지 감시하는 수단이 필요하게 된다.

조사면에 있어서의 편광광의 편광축의 감시에는, 편광광의 편광축의 방향의 검출이 불가결한데, 편광축의 방향의 검출을 정밀도 좋게 행하는 점에 대해서는, 요구를 만족할 수 있는 실용적인 제안은 지금까지 특별히 되어 있지 않다. 예를 들어 특허 문헌 3에서는, 검광자를 회전시키는 일 없이 편광축의 방향을 검출할 수 있는 구조가 제안되어 있지만, 편광축의 방향의 검출 정밀도를 더 높이는 점에 대해서는 많은 교시는 되어 있지 않다. 특허 문헌 3에서는, 검광자를 회전시키지 않으므로 검광자의 회전 정지 정밀도의 영향은 받지 않는다고 되어 있는데, 검광자의 회전 원점의 자세의 정밀도가 나쁘면 측정 정밀도의 악화로 이어진다.

본원의 발명은, 상기의 점을 고려하여 이루어진 것이며, 광배향용의 편광광의 조사 기술에 있어서, 조사되는 편광광의 편광축의 방향을 정밀도 좋게 검출할 수 있도록 하여, 방향 정밀도의 점에서 고품질의 광배향 처리를 가능하게 하는 것을 해결 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본원의 청구항 1에 기재된 발명은, 편광 소자를 통해 조사면에 광조사하는 광조사기를 구비한 광배향용 편광광 조사 장치로서,

조사면에 조사된 편광광의 편광축의 방향을 검출하는 편광 방향 검출계를 구비하고 있고,

편광 방향 검출계는, 장치에 있어서 설정된 기준 방향인 장치 기준 방향에 대한 각도로서 상기 편광축의 방향을 검출하는 것이 가능하며,

편광 방향 검출계는, 조사면에 조사되는 편광광의 편광축의 방향을 검출하는 위치에 배치되는 것이 가능한 편광 방향 검출기를 구비하고 있고,

편광 방향 검출기는, 조사면에 대해 평행한 자세가 되는 검광자와, 광조사기로부터 출사된 광을 검광자를 통해 수광하는 수광기와, 조사면에 대해 수직인 회전축의 둘레로 검광자를 회전시키는 회전 구동원을 구비하고, 수광기로 수광되는 광의 강도가 검광자의 회전에 수반하여 변화하는 상태에 의거해 편광 방향을 검출하는 것이며,

검광자에는, 검광자 얼라이너가 설치되어 있고,

검광자 얼라이너는, 편광 방향을 검출하기 위해 검광자를 회전시킬 때의 회전 원점에 있어서의 검광자의 자세를 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향을 향한 자세로 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 검광자에는 얼라인먼트 마크가 설치되어 있고,

상기 검광자 얼라이너는, 얼라인먼트 마크를 검출하는 검광자 센서와, 검광자 센서로부터의 출력에 의해 상기 소정의 방향에 대한 검광자의 자세의 편차량을 구하는 연산 처리부를 구비하며, 구한 편차량을 없애도록 상기 회전 구동원에 제어하는 것이라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 청구항 2의 구성에 있어서, 상기 편광 소자의 배치 각도를 조정하는 편광 소자 조정 기구가 설치되어 있고,

편광 소자 조정 기구는, 편광 방향 검출계에 의해 검출된 편광광의 방향과 설정 배향 방향의 편차량을 없애도록 상기 편광 소자의 배치 각도를 조정하는 것이 가능한 것이며, 설정 배향 방향은, 광배향을 위해 편광광의 편광축을 지향시켜야 할 방향이라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 청구항 3의 구성에 있어서, 상기 조사면에 워크를 반송하는 워크 반송계와, 워크 얼라이너를 구비하고 있고,

상기 설정 배향 방향은, 워크의 특정 부위가 연장되는 방향을 기준으로 하여 설정되어 있으며,

워크 얼라이너는, 워크 반송계에 의해 상기 조사면에 워크가 반송되었을 때, 상기 워크의 특정 부위가 연장되는 방향이 상기 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향이 되도록 워크의 자세를 조정하는 것이라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 청구항 4의 구성에 있어서, 상기 워크 얼라이너로서 제1 제2의 두개의 워크 얼라이너가 설치되어 있고,

제1 워크 얼라이너는 제1 워크를 얼라인먼트하는 것이고, 제2 워크 얼라이너는 제2 워크를 얼라인먼트하는 것이며,

제1 워크에는 제1 제2의 두개의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있음과 더불어, 제2 워크에는 제1 워크와 같은 위치에 제1 제2의 두개의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있고,

제1 워크 얼라이너는, 제1 워크의 두개의 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하고, 두개의 얼라인먼트 마크를 이은 선이 연장되는 방향과 상기 장치 기준 방향이 이루는 각을 산출하여, 이 각이 소정의 각도가 되도록 제1 워크의 자세를 조정함으로써 얼라인먼트를 행하는 것이며,

제2 워크 얼라이너는, 제1 제2의 두개의 센서와, 연산 처리부와, 기억부와, 스테이지 자세 조정 기구와, 이송 기구를 구비하고 있고,

제1 제2의 두개의 센서는, 각 워크에 있어서의 두개의 얼라인먼트 마크를 동시에 촬상 가능한 위치 관계로 배치되어 있으며,

이송 기구는, 제1 워크 얼라이너에 의해 제1 워크의 얼라인먼트가 완료된 후, 상기 얼라인먼트가 완료된 제1 워크 또는 상기 제1 제2의 두개의 센서를 이송하고, 상기 얼라인먼트가 완료된 자세의 상태에서 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 제1 센서가 촬상할 수 있는 상태로 하며, 제2 얼라인먼트 마크를 제2 센서가 촬상할 수 있는 상태로 하는 것이고,

연산 처리부는, 제1 센서가 촬상한 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제1 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시킴과 더불어, 제1 센서가 촬상한 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제2 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시키는 것이며,

상기 워크 반송계는, 제1 얼라인먼트 마크가 제1 센서로 촬상되고, 제2 얼라인먼트 마크가 제2 센서로 촬상되는 위치에 제2 워크를 반송하는 것이며,

스테이지 자세 조정 기구는, 기억부로부터 읽어낸 위치 정보에 따라, 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 위치시키고, 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제2 얼라인먼트 마크를 위치시키는 기구라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 6에 기재된 발명은, 워크를 조사면에 배치하고, 편광 소자를 통해 조사면에 광조사함으로써 워크에 대해 편광광을 조사하는 편광광 조사 공정과,

조사면에 조사되어 있는 편광광의 편광축의 방향을 검출하는 편광 방향 검출 공정을 가지고 있고,

편광 방향 검출 공정은, 워크를 대신하여 조사면에 편광 방향 검출기를 배치함으로써 편광축의 방향을 검출하는 공정이며,

편광 방향을 검출하기 위해 검광자를 회전시킬 때의 회전 원점에 있어서의 검광자의 자세를 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향을 향한 자세로 하는 검광자 얼라인먼트 공정이 설치되어 있고,

편광 방향 검출 공정은, 검광자 얼라인먼트 공정 후에 편광 방향 검출기에 편광 방향을 검출시키는 공정이라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 7에 기재된 발명은, 상기 청구항 6의 구성에 있어서, 상기 검광자에는 얼라인먼트 마크가 설치되어 있고,

상기 검광자 얼라인먼트 공정은, 상기 검광자의 얼라인먼트 마크를 검광자 센서로 검출하고, 상기 검광자 센서로부터의 출력에 의해 상기 소정의 방향에 대한 검광자의 자세의 편차량을 연산 처리부에 의해 구하며, 구한 편차량을 없애도록 상기 회전 구동원을 제어하는 공정이라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 8에 기재된 발명은, 상기 청구항 7의 구성에 있어서, 상기 편광 소자의 배치 각도를 조정하는 편광 소자 조정 공정을 가지고 있고,

편광 소자 조정 공정은, 편광 방향 검출계에 의해 검출된 편광광의 방향과 설정 배향 방향의 편차량을 없애도록 상기 편광 소자의 배치 각도를 편광 소자 조정 기구에 의해 조정하는 공정이며, 설정 배향 방향은, 광배향을 위해 편광광의 편광축을 지향시켜야 할 방향이라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 9에 기재된 발명은, 상기 청구항 8의 구성에 있어서, 상기 조사면에 워크를 반송하는 워크 반송 공정과, 워크 얼라인먼트 공정을 가지고 있고,

워크 얼라인먼트 공정은, 워크 반송 공정에 있어서 상기 조사면에 워크가 반송되었을 때, 상기 워크의 특정 부위가 연장되는 방향이 상기 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향이 되도록 워크의 자세를 조정하는 공정이라고 하는 구성을 가진다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 10에 기재된 발명은, 상기 청구항 9의 구성에 있어서, 상기 워크 얼라인먼트 공정으로서 제1 제2의 두개의 워크 얼라인먼트 공정을 가지고 있고,

제1 워크 얼라인먼트 공정은 제1 워크를 얼라인먼트하는 공정이고, 제2 워크 얼라인먼트 공정은 제2 워크를 얼라인먼트 하는 공정이며,

제1 워크 얼라인먼트 공정은, 제1 워크의 두개의 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하고, 두개의 얼라인먼트 마크를 이은 선이 연장되는 방향과 상기 장치 기준 방향이 이루는 각을 산출하여, 이 각이 소정의 각도가 되도록 제1 워크의 자세를 조정함으로써 얼라인먼트를 행하는 공정이며,

제2 워크 얼라인먼트 공정은, 제1 촬상 공정과, 위치 정보 기억 공정과, 제2 촬상 공정과, 얼라인먼트 공정을 가지고 있고,

제1 촬상 공정은, 제1 워크의 얼라인먼트가 완료된 후, 상기 얼라인먼트가 완료된 제1 워크 또는 상기 제1 제2의 두개의 센서를 이송 기구에 의해 이송하고, 상기 얼라인먼트가 완료된 자세의 상태에서 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 제1 센서에 의해 촬상시킴과 동시에, 제2 얼라인먼트 마크를 제2 센서에 의해 촬상시키는 공정이며,

위치 정보 기억 공정은, 제1 센서가 촬상한 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제1 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시킴과 더불어, 제1 센서가 촬상한 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제2 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시키는 공정이며,

제2 촬상 공정은, 각 센서의 촬상 위치에 제2 워크를 반송하고, 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 제1 센서에 의해 찰상시킴과 동시에 제2 얼라인먼트 마크를 제2 센서에 의해 촬상시키는 공정이며,

얼라인먼트 공정은, 기억부에 기억된 위치 정보를 읽어내고, 읽어낸 위치 정보에 따라, 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 위치시키며, 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제2 얼라인먼트 마크를 위치시키는 공정이라고 하는 구성을 가진다.

이하에 설명하는 대로, 본원의 청구항 1 또는 청구항 6의 발명에 의하면, 실제로 조사면으로 조사되고 있는 편광광의 편광축의 방향이 편광 방향 검출계에 의해 검출되므로, 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향을 향하고 있는지를 체크할 수 있다. 이때, 편광 방향을 검출하기 위해 검광자를 회전시킬 때의 회전 원점에 있어서의 검광자의 자세가 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향을 향한 자세가 되므로, 편광 방향의 검출 정밀도가 더 높아진다.

또, 청구항 2 또는 청구항 7의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 검광자에 얼라인먼트 마크가 설치되어 있고, 검광자 센서가 이 얼라인먼트 마크를 검출함으로써 검광자의 얼라인먼트가 행해지므로, 검광자의 회전 원점의 정밀도가 더 높아진다. 이 점에서, 편광 방향의 검출 정밀도가 더 높아진다.

또, 청구항 3 또는 청구항 8의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 편광 방향 검출계에 의해 검출된 편광광의 방향과 설정 배향 방향의 편차량을 없애도록 편광 소자의 배치 각도가 조정되므로, 보다 방향 정밀도가 높은 광배향 처리를 실현할 수 있다.

또, 청구항 4 또는 청구항 9의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 워크가 워크 얼라이너에 의해 얼라인먼트된 상태로 편광광이 조사되므로, 로봇에 의해 워크가 장치에 투입되는 경우와 같이 장치에 투입되었을 때의 워크의 자세 정밀도가 낮은 경우에서도 높은 방향 정밀도로 광배향이 행해진다.

또, 청구항 5 또는 청구항 10의 발명에 의하면, 상기 효과에 더해, 제2 워크 얼라이너에 있어서, 두개의 센서에 의해 두개의 얼라인먼트 마크를 동시에 촬상함으로써 워크의 얼라인먼트가 행해지므로, 얼라인먼트에 필요로 하는 시간이 짧아진다. 이로 인해, 생산성이 높아진다.

도 1은 본원 발명의 제1 실시 형태에 따른 광배향용 편광광 조사 장치의 사시 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 광조사기(1)의 단면 개략도이며, (1)은, 조사면(R)의 폭 방향에서의 단면 개략도, (2)는 조사면(R)의 길이 방향에서의 단면 개략도이다.
도 3은 실시 형태의 광배향용 편광광 조사 장치에서 이용되고 있는 편광 소자(121)의 구조 및 작용을 도시한 사시 개략도이다.
도 4는 워크 얼라이너(3)의 개략 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 워크 얼라이너(3)에 의한 워크(W)의 얼라인먼트의 원리에 대해 도시한 도이다.
도 6은 도 4의 워크 얼라이너(3)에 의한 워크(W)의 얼라인먼트의 원리에 대해 도시한 도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 편광 방향 검출기(40)의 정면 단면 개략도이다.
도 8은 검광자(42)의 얼라인먼트가 필요한 이유에 대해 도시한 평면 개략도이다.
도 9는 검광자 얼라이너(6)의 개략 구성을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 검광자 얼라이너(6)에 의한 검광자(42)의 얼라인먼트의 원리에 대해 도시한 도이다.
도 11은 편광 소자 조정 기구(7)의 개략 구성을 도시한 평면도이다.
도 12는 제2 실시 형태의 광배향용 편광광 조사 장치의 평면 개략도이다.
도 13은 제2 실시 형태의 장치에 있어서의 제2 워크 얼라이너(82)의 구성을 도시한 사시 개략도이다.
도 14는 도 13에 도시하는 제2 워크 얼라이너(8)에 있어서의 센서(821, 822)의 조정에 대해 도시한 도이다.
도 15는 도 13에 도시하는 제2 워크 얼라이너(8)에 있어서의 센서(821, 822)의 조정에 대해 도시한 도이다.
도 16은 양산시의 얼라인먼트 동작에 대해 도시한 평면 개략도이며, 제2 워크(W2)의 각 워크 마크(WM1, WM2)를 제2 워크 얼라이너(82)의 각 센서(821, 822)가 촬상한 상태를 도시한다.

다음에, 본원 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시 형태)에 대해 설명한다.

도 1은, 본원 발명의 제1 실시 형태에 따른 광배향용 편광광 조사 장치의 사시 개략도이다. 도 1에 도시하는 편광광 조사 장치는, 막재 장착 액정 기판과 같은 판형상의 워크(W)를 광배향 처리하기 위한 장치이며, 워크(W)에 대해 편광광을 조사하는 광조사기(1)를 구비하고 있다.

이 실시 형태에서는, 워크(W)는 장방형이다. 상기 서술한 바와 같이, 광배향에 있어서는, 편광광은, 배향해야 할 방향으로 편광축이 정밀도 좋게 향하고 있을 필요가 있다. 배향의 방향은, 임의로 설정할 수 있는 것이고, 이하, 설정 배향 방향이라고 한다. 설정 배향 방향은, 워크(W)의 특정 부위가 연장되는 방향을 기준으로 하여 설정된다. 이하의 설명에서는, 일례로서, 워크(W)의 단변의 방향을 설정 배향 방향으로 한다.

광조사기(1)는, 설정 배향 방향으로 편광축이 향한 편광광을 조사면(R)에 조사하는 것이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 조사면(R)은, 장방형의 영역으로서 설정된다.

도 2는, 도 1에 도시하는 광조사기(1)의 단면 개략도이며, (1)은, 조사면(R)의 폭 방향에서의 단면 개략도, (2)는 조사면(R)의 길이 방향에서의 단면 개략도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 광조사기(1)는, 광원(11)과, 광원(11)과 조사면(R) 사이에 배치된 편광 소자 유닛(12)을 구비하고 있다.

광원(11)으로서는, 이 실시 형태에서는, 장척인 발광부를 이루는 것이 사용되고 있다. 광원(11)은, 발광부의 길이 방향이 설정 배향 방향에 수직인 수평 방향을 향하도록 배치된다. 이 실시 형태에서는, 광원(11)에는 봉형상의 고압 수은 램프가 사용되고 있는데, 메탈할라이드 램프나 LED가 사용되기도 한다. 또한, 점광원(11)을 일렬로 나열하여 장척인 발광부로 한 것이 사용되기도 한다.

광원(11)의 배후(조사면(R)과는 반대측)에는, 미러(13)가 배치되어 있다. 미러(13)는, 광원(11)의 길이 방향으로 연장된 장척인 것이며, 광원(11)의 배후를 덮어 광을 조사면(R)측에 반사시켜 광의 이용 효율을 높이는 것이다. 미러(13)는, 한 쌍인 것이며, 반사면의 단면 형상이 타원의 원호 또는 포물선을 이루고 있다. 또한, 광원(11)이나 미러(13)는, 램프 하우스(14) 내에 수용되어 있다.

편광 소자 유닛(12)은, 복수의 편광 소자(121)와, 복수의 편광 소자(121)를 유지한 프레임(122)으로 이루어지는 것이다. 각 편광 소자(121)는, 방형의 판형상이며, 광원(11)의 길이 방향을 따라 나열되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 편광 소자 유닛(12)은, 램프 하우스(14)의 하단 개구에 장착되어 있고, 광원(11)과 조사면(R) 사이에 위치하고 있다.

이 실시 형태에서는, 각 편광 소자(121)는, 와이어 그리드 편광 소자이다. 단, 그리드의 재질은 금속(와이어)에는 한정되지 않으므로, 이하, 간단히 그리드 편광 소자라고 한다.

도 3은, 실시 형태의 광배향용 편광광 조사 장치에서 이용되고 있는 편광 소자(121)의 구조 및 작용을 도시한 사시 개략도이다. 도 3 중에 도시하는 바와 같이, 그리드 편광 소자(121)는, 투명한 판재(123)상에 도전성의 줄무늬형상의 그리드(124)가 형성된 구조를 가진다. 그리드(124)의 이격 간격(도 3에 g로 도시한다)은, 편광광의 파장 정도 또는 그보다 짧은 간격이 된다.

직선 편광광 중, 그리드(124)의 길이 방향으로 편광축이 향한 편광광(s편광광이라고 하며, Ls로 도시한다)은, 전계 성분이 그리드(124)의 길이 방향을 따라서 있기 때문에 그리드(124)를 통과할 수 없다. 한편, 투명한 판재(123)의 표면을 따르는 방향으로서 그리드(124)의 길이 방향에 수직인 방향으로 편광축이 향한 편광광(p편광광 이라고 하며, 도 3에 Lp로 도시한다)은, 전계가 그리드(124)의 길이 방향에 직교하고 있으므로, 그리드(124)를 통과할 수 있다. 이로 인해, 그리드 편광 소자(121)로부터는, p편광광이 오로지 출사한다. 따라서, 판재(123)의 표면을 따르는 방향으로서 그리드(124)의 길이 방향에 수직인 방향(이하, 그리드 폭 방향이라고 한다)을 설정 배향 방향으로 해 두면, 조사면(R)에 있어서 설정 배향 방향으로 편광축이 향한 p편광광이 오로지 조사되어, 광배향이 실현되게 된다.

또한, 「오로지」라고 설명했는데, p편광광만을 조사면(R)에 조사하는 것은 이상적이지만, 실제로는 어렵다. 편광 소자(121)의 성능 중 하나인 소광비(s편광광의 출사량에 대한 p편광광의 출사량의 비)에 따라, p편광광이 s편광광에 비해 많이 조사되는 것이다.

따라서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 조사면(R)에 워크(W)를 배치할 때, 워크(W)의 단변의 방향이 p편광광의 편광축의 방향(그리드 폭 방향)에 일치하고 있으면, 설정 배향 방향을 향한 편광축이 워크(W)에 조사되게 되어, 설정 배향 방향으로 바르게 광배향 처리가 되게 된다.

상기와 같이, 편광광 조사 장치에서는, 워크(W)를 조사면(R)에 배치할 때, 편광광의 편광축이 설정 배향 방향을 향한 상태로 할 필요가 있다. 이 실시 형태에서는, 설정 배향 방향은 워크(W)의 단변 방향이므로, 조사되고 있는 편광광의 편광축의 방향에 단변 방향이 일치한 상태로 워크(W)를 조사면(R)에 배치하게 된다. 이때, 조사면(R)상에 워크(W)를 정지(靜止)시킨 상태로 편광광을 조사해도 되는데, 실시 형태의 장치는, 광조사량의 면내 균일화 등의 관점으로부터, 워크(W)가 조사면(R)을 통과하도록 하여, 통과시에 편광광의 조사가 이루어지는 구성을 채용하고 있다.

구체적으로 설명하면, 실시 형태의 장치는, 워크(W)를 조사면(R)의 위치까지 반송하고, 또한 조사면(R)을 통과하도록 워크(W)를 이동시키는 워크 반송계(2)를 구비하고 있다. 도 1에는, 워크 반송계(2)의 개략 구성이 도시되어 있다.

워크 반송계(2)는, 워크(W)가 올려놓여지는 스테이지(21)와, 스테이지(21)를 이동시키는 스테이지 이동 기구를 구비하고 있다.

스테이지(21)는, 복수의 도시하지 않은 지지 핀을 구비한 것이다. 각 지지 핀은, 스테이지(21)의 상면으로부터 조금 돌출되어 있다. 각 지지 핀은 관형상이며, 진공 흡착을 위한 흡기를 행하도록 되어 있다. 스테이지(21)는, 각 지지 핀상에서 진공 흡착되면서 유지된다. 또한, 이 명세서에 있어서 「스테이지」라는 단어는 넓은 의미로 사용되고 있어, 워크(W)를 올려놓는 대형상의 것에는 한정되지 않고, 워크(W)를 유지할 수 있는 부재이면 「스테이지」라고 부를 수 있다.

이러한 스테이지(21)에 대해서는, 워크(W)의 탑재와 회수를 행하는 도시하지 않은 로봇이 병설되어 있다. 로봇은, 설정된 탑재 위치에 있어서 한 장의 워크(W)를 스테이지(21)에 탑재하고, 편광광 조사가 완료된 워크(W)를 설정된 회수 위치에 있어서 회수하도록 티칭된다.

스테이지 이동 기구는, 스테이지(21)를 직선 이동시키는 것으로 되어 있다. 이 실시 형태에서는, 워크(W)의 탑재 위치와 회수 위치는 같은 위치(이하, 탑재 회수 위치라고 한다)로 되어 있고, 조사면(R)의 한쪽측에 설정되어 있다. 탑재 회수 위치로부터 조사면(R)을 꿰뚫도록 하여 수평인 반송 라인이 설정되어 있다.

워크 반송계(2)는, 반송 라인을 따라 배치된 반송용 구동축(22) 및 한 쌍의 리니어 가이드(23)를 구비하고 있다. 리니어 가이드(23)는, 반송용 구동축(22)의 양측으로 평행하고 직선성 좋게 연장된 상태로 배치되어 있다.

스테이지(21)는, 하측에 설치된 베이스판(210)상에 장착되어 있다. 반송용 구동축(22)은 볼 나사이며, 베이스판(210)의 하면에 고정된 피구동 블록(211)이 나사 결합되어 있다. 베이스판(210)의 하면 양단에는, 리니어 가이드(23)에 끼워맞춘 슬라이더(212)가 고정되어 있다. 반송용 구동축(22)에는 서보모터와 같은 반송용 구동원(24)이 연결되어 있고, 반송용 구동원(24)이 반송용 구동축(22)을 회전시킴으로써 베이스판(210)과 일체로 스테이지(21)가 직선 이동하도록 되어 있다.

워크 반송계(2)에 의한 스테이지(21)의 이동 거리는, 스테이지(21)상의 워크(W)가 조사면(R)에 이르러, 조사면(R)을 완전히 통과하는 거리로 되어 있다. 완전히 통과란, 워크(W)의 후단이 조사면(R)을 통과하는 것이다.

이 실시 형태에서는, 워크(W)는 탑재 회수 위치로 되돌아올 때에도 편광광의 조사를 받도록 되어 있다. 즉, 상기와 같이 조사면(R)을 완전히 통과하는 위치에 이동의 전진 도달 위치가 설정되어 있고, 전진 도달 위치에 스테이지(21)가 위치한 후, 반송용 구동원(24)은 반송용 구동축(22)을 역방향으로 회전시켜, 스테이지(21)를 탑재 회수 위치까지 후퇴시킨다. 이 후퇴시, 워크(W)는 조사면(R)을 재차 통과하여, 편광광의 조사를 받는다.

또한, 장치는, 장치 전체를 제어하는 주제어부(9)를 구비하고 있다. 상기와 같은 스테이지(21)의 이동은, 주제어부(9)가 반송용 구동원(24)에 대해 적당히 제어 신호를 보냄으로써 행해진다.

이러한 구성에 의해, 실시 형태의 장치에 있어서는, 워크(W)에 대해 편광광이 조사된다. 이때, 상기 서술한 바와 같이, 조사되는 편광광의 편광축의 방향 정밀도를 높이는 것이 요청된다.

이 실시 형태에서는, 상기 서술한 바와 같이 설정 배향 방향은 워크(W)의 단변 방향이며, 워크(W)의 단변 방향으로 편광축이 향한 상태로 편광광을 조사할 필요가 있다. 이로 인해, 장치에 있어서 기준이 되는 방향(이하, 장치 기준 방향이라고 한다)이 정해져 있어, 장치 기준 방향에 대해 편광광의 편광축이 소정의 각도를 향하도록 광조사기(1)가 설치된다. 이 소정의 각도는, 설정 배향 방향에 따라 임의로 설정할 수 있는데, 이하의 설명에서는, 일례로서 0도로 한다. 즉, 편광축의 방향이 장치 기준 방향에 일치하도록 광조사기(1)가 배치된다. 그리고, 장치 기준 방향에 워크(W)의 단변 방향이 향하도록 워크(W)는 스테이지(21)에 탑재되어, 조사면(R)에 반송된다.

장치 기준 방향은, 장치의 설계시에는 관념상의 방향인데, 장치의 조립이나 조정, 실제의 제어시에는, 장치에 있어서 현실의 존재하는 부재에 의거한 방향을 기준으로 한다. 이 현실에 존재하는 부재는, 직선성 좋게 가공된 부재가 선정되고, 이 실시 형태에서는 리니어 가이드(23)로 되어 있다. 즉, 리니어 가이드(23)가 연장되는 방향이, 이 실시 형태에서는 장치 기준 방향으로 되어 있다.

광조사기(1)에 대해서는, 특히 편광 소자(121)의 자세가 중요하고, 이 예에서는, 상기 서술한 그리드 폭 방향이 장치 기준 방향에 일치하도록 정밀도 좋게 장착된다.

한편, 워크(W)에 대해서는, 상기 서술한 바와 같이 로봇에 의해 스테이지(21)에 탑재되는데, 단변 방향이 장치 기준 방향을 향한 자세로 워크(W)를 탑재하도록 로봇을 티칭해도, 탑재시의 워크(W)의 자세는 높은 정밀도로 동일하다고는 할 수 없으며, 아주 약간 상이할 수 있다. 이로 인해, 실시 형태의 장치는, 스테이지(21)에 탑재된 워크(W)를 장치 기준 방향에 대해 소정의 자세가 되도록 하는 워크 얼라이너(3)를 구비하고 있다. 소정의 자세란, 상기 서술한 바와 같이 단변 방향이 장치 기준 방향에 일치하는 자세이며, 워크 얼라이너(3)는, 워크(W)의 단변 방향이 장치 기준 방향을 향하도록 얼라인먼트하는 것으로 되어 있다.

도 4는 워크 얼라이너(3)의 개략 구성을 도시한 사시도이며, 도 5 및 도 6은 도 4의 워크 얼라이너(3)에 의한 워크(W)의 얼라인먼트의 원리에 대해 도시한 도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 워크(W)에는, 얼라인먼트 마크(이하, 워크 마크)(WM1, WM2)가 설치되어 있다. 워크 얼라이너(3)는, 워크 마크(WM1, WM2)를 검출하는 워크 마크 센서(31)와, 스테이지(21)의 자세를 조정하는 스테이지 자세 조정 기구(32)와, 워크 마크 센서(31)로부터의 출력 데이터를 처리하여 스테이지 자세 조정 기구(32)를 제어하는 워크 얼라인먼트 제어부(33)로 주로 구성되어 있다.

워크 마크(WM1, WM2)는, 워크(W)상의 제조 프로세스에 영향이 없는 개소에 형성되어 있으며, 예를 들어 워크(W)의 한쪽 단변의 가장자리를 따라 설치되어 있다. 이 실시 형태에서는, 각 워크 마크(WM1, WM2)는, 十자형상의 패턴으로 되어 있다.

워크 마크 센서(31)는 CCD와 같은 이미지 센서이며, 워크(W)가 반송될 때에 워크 마크(WM1, WM2)를 촬상하는 것이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 워크 마크 센서(31)는, 탑재 회수 위치와 조사면(R) 사이의 반송 라인상이 면하는 위치에 설치되어 있다. 워크(W)가 스테이지(21)에 탑재되어 반송될 때, 워크 마크(WM1, WM2)가 워크 마크 센서(31)의 바로 아래의 위치를 통과하도록, 워크 마크 센서(31)가 장착되어 있다.

스테이지(21)상에 탑재된 워크(W)가 워크 반송계(2)에 의해 반송될 때, 워크 마크 센서(31)가 워크 마크(WM1, WM2)를 촬상한다. 설명의 형편상, 반송 방향의 전측의 워크 마크(WM1)를 제1 워크 마크로 하고, 후측의 워크 마크(WM2)를 제2 워크 마크라고 부른다.

워크(W)가 리니어 가이드(23)를 따라 반송되면, 우선 제1 워크 마크(WM1)가 워크 마크 센서(31)로 촬상되고, 다음에 제2 워크 마크(WM2)가 워크 마크 센서(31)로 촬상된다. 도 5(1)에 제1 워크 마크(WM1)의 화상을 도시하고, (2)에 제2 워크 마크(WM2)의 화상을 도시한다.

워크 마크 센서(31)에는, 촬상면의 기준 방향으로서 도 5에 도시하는 바와 같이 XY좌표가 부여되어 있다. 이 실시 형태에서는, 촬상면의 Y축은 장치 기준 방향에 일치하고 있다. 즉, 촬상면의 Y축이 장치 기준 방향에 일치하도록 워크 마크 센서(31)는 자세 정밀도 좋게 장착되어 있다.

워크 마크 센서(31)의 촬상 데이터는, 워크 얼라인먼트 제어부(33)로 보내진다. 워크 얼라인먼트 제어부(33)는, 화상 처리를 행하는 연산 처리부를 포함하고 있어, 촬상 데이터로서 도 5(1)에 도시하는 정지 화면의 데이터를 취득한다. 그리고, 두개의 워크 마크(WM1, WM2)의 중심간의 거리(L₁)분만큼 워크 스테이지(21)를 이동시켜 도 5(2)에 도시하는 정지 화면의 데이터를 취득한다.

연산 처리부는, 각 정지 화면의 데이터를 처리하여, 각 워크 마크(WM1, WM2)의 상(像)의 중심의 좌표를 특정한다. 그리고, 두개의 워크 마크(WM1, WM2)의 상의 중심의 이격 거리를 산출한다. 도 5(1)에 도시하는 제1 워크 마크(WM1)의 데이터에 있어서 제1 워크 마크(WM1)의 중심의 좌표를 C₁로 하고, 도 5(2)에 도시하는 제2 워크 마크(WM2)의 데이터에 있어서, 제1 워크 마크(WM1)의 중심의 좌표를 C₁＇로 하면, 도 6에 도시하는 바와 같이, C₁＇와 C₂의 이격 거리(L₂)를 산출한다.

두개의 워크 마크(WM1, WM2)의 중심(C₁, C₂)간의 거리(L₁)는 설계값으로서 이미 알려져 있다. 따라서, Y축에 대한 워크(W)의 편차각 θ₁은, θ₁=tan-¹(L₂/L₁)로 구해진다. 연산 처리부는, 이러한 연산을 행해 워크(W)의 편차각 θ₁ 을 구하도록 구성되어 있다. 두개의 워크 마크(WM1, WM2)의 중심을 이은 방향이 워크(W)의 단변 방향에 일치하고 있고, 워크 마크 센서(31)의 Y축은 장치 기준 방향에 일치하고 있기 때문에, 구한 편차각 θ₁은, 워크(W)의 단변 방향의 장치 기준 방향에 대한 편차각이라는 것이 된다.

워크 얼라인먼트 제어부(33)는, 구한 편차각 θ₁을 0으로 하는 제어 신호를 생성하여, 스테이지 자세 조정 기구(32)로 송신한다. 스테이지 자세 조정 기구(32)는, 적어도 연직인 회전축의 둘레로 스테이지(21)를 회전시킬 수 있는 기구이다. 스테이지 자세 조정 기구(32)는, 워크 얼라인먼트 제어부(33)로부터의 신호에 따라, 스테이지(21)를 회전시켜 편차각 θ₁을 0으로 한다(즉, 워크(W)의 단변 방향을 장치 기준 방향에 일치시킨다).

워크 얼라인먼트 제어부(33)는, 예를 들어 PLC(Programable Logic Controler)와 같은 디바이스이며, 상기 서술한 화상 처리나 제어 신호의 생성을 행하도록 회로가 정의된다. 스테이지 자세 조정 기구(32)로서는, 시판의 XYθ기구를 사용할 수 있다. θ방향의 자세 제어 이외, 필요에 따라 XY방향으로 스테이지(21)를 이동시켜, 워크(W)를 XY방향에 최적인 위치에 위치시키도록 한다.

이와 같이 하여 워크(W)의 얼라인먼트가 행해지면, 워크(W)는 진공 흡착된 상태로 반송되므로, 조사면(R)에 있어서 워크(W)는 단변 방향이 장치 기준 방향을 향한 자세가 된다. 따라서, 장치 기준 방향으로 편광축이 정밀도 좋게 향하고 있는 편광광이 조사면(R)에 조사되는 한, 워크(W)는 방향 정밀도 좋게 광배향 처리되게 된다.

여기서 문제가 되는 것이, 종래의 장치에서는, 조사면(R)에 있어서 편광광의 편광축이 확실히 설정 배향 방향으로 정밀도 좋게 향하고 있는 것을 확인하는 수단이 없는 것이다. 상기 서술한 바와 같이, 조사면(R)에 있어서의 편광광의 편광축의 방향은, 편광 소자(121)의 그리드 폭 방향으로 정해진다. 따라서, 장치의 조립시에는, 프레임으로 유지된 각 편광 소자(121)의 그리드 폭 방향이 장치 기준 방향에 정밀도 좋게 일치하도록 광조사기(1)를 배치한다. 그러나, 장치의 조립 후, 실제로 조사면(R)에 조사되는 편광광의 편광축이 설정 배향 방향을 향하고 있는지를 검증하는 수단을 종래의 장치는 구비하고 있지 않다. 그리고, 요청되고 있는 높은 측정 정밀도로 편광축을 측정하는 기술은, 어느 선행 문헌에도 개시되어 있지 않다.

이 실시 형태의 장치는, 상기의 점을 고려하여, 도 1에 도시하는 바와 같이, 광조사기(1)로부터 조사되는 편광광의 편광축의 방향을 검출하는 편광 방향 검출계(4)를 구비하고 있고, 편광 방향 검출계(4)는 편광 방향 검출기(40)를 포함하고 있다. 편광 방향 검출기(40)의 구성에 대해, 도 1 및 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은, 도 1에 도시하는 편광 방향 검출기(40)의 정면 단면 개략도이다.

편광 방향 검출기(40)는, 검광자 회전법에 의해 편광 방향을 검출하는 것이다. 즉, 편광 방향 검출기(40)는, 광조사기(1)로부터 출사되는 광을 수광하는 검출용 수광기(41)와, 검출용 수광기(41)의 입사측에 배치된 검광자(42)와, 조사면(R)에 대해 수직인 회전축의 둘레로 검광자(42)를 회전시키는 회전 기구(43)를 구비하고 있다.

검출용 수광기(41)는, 편광광의 파장에 감도가 있는 것이면 특별히 제한 없이 이용할 수 있으며, 예를 들어 실리콘 포토 다이오드가 사용된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 검출용 수광기(41)는, 지지기둥(411)에 의해 유지되고 있다.

검광자(42)로서는, 이 실시 형태에서는 편광판이 사용되고 있고, 광조사기(1)가 구비하는 편광 소자 유닛(12)과 마찬가지로, 그리드 편광 소자가 검광자(42)로서 사용되고 있다. 검광자(42)는, 테두리판(421)에 의해 유지되고 있다. 테두리판(421)은 검광자(42)의 상측에 위치하고, 하측에서 검광자(42)를 유지하고 있다. 테두리판(421)에는, 검광자(42)에 광을 입사시키기 위한 개구(이하, 광입사구)(422)가 형성되어 있다.

회전 기구(43)는, 상단에 테두리판(421)을 고정한 원통형의 유지체(431)와, 유지체(431)의 하단에 고정된 회전체(432)와, 회전체(432)의 둘레면에 고정된 피구동 기어(433)와, 피구동 기어(433)에 서로 맞물리는 구동 기어(434)와, 구동 기어(434)를 출력축에 연결한 회전 구동원(435)으로 구성되어 있다. 회전 구동원(435)이 동작하면, 구동 기어(434)의 회전이 피구동 기어(433) 및 회전체(432)를 통해 유지체(431)에 전해지고, 검광자(42)가 테두리판(421)과 함께 회전한다. 회전 기구(43)의 회전축은, 유지체(431)나 회전체(432)와 동축의 연직 방향이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 편광 방향 검출계(4)는, 검출계 제어부(45)를 가지고 있다. 검출계 제어부(45)는, 연산 처리부를 포함하고 있으며, 검출용 수광기(41)의 출력은 검출계 제어부(45)로 보내져 연산 처리되도록 되어 있다.

회전 구동원(435)은, 검출계 제어부(45)에 의해 제어된다. 즉, 검출계 제어부(45)는, 회전 구동원(435)을 동작시켜 검광자(42)를 회전 원점(회전 각도 0^о)의 자세로 한 다음, 편광광을 수광시켜, 그 자세로부터 검광자(42)를 180도 회전시킨다. 검출용 수광기(41)는, 이 회전시에 수광한 편광광의 강도를 측정하여 출력한다. 검광자(42)의 그리드의 방향이 편광 소자(212)의 그리드의 방향과 평행하게 되면, 수광기(41)에 입사하는 편광광의 강도는 최대가 되고, 검광자(42)의 그리드의 방향이 편광 소자(212)의 그리드의 방향과 직교하면, 수광기(41)에 입사하는 편광광의 강도는 최소가 된다. 연산 처리부는, 출력된 편광광의 강도를 순차 비교하여, 편광광의 강도가 최대가 되었을 때의 각도를 검출 결과로 한다. 회전 각도에 대해서는, 회전 구동원(435)을 펄스 모터로 하여 그 펄스 수로부터 산출해도 되고, 회전 구동원(435)에 로터리 인코더를 설치하여 검출해도 된다.

실시 형태의 편광광 조사 장치는, 상기와 같은 편광 방향 검출기(40)에 의해 조사면(R)으로의 편광광의 편광축의 방향을 검출하는데, 단지 편광 방향 검출기(40)를 배치하여 편광축의 방향을 검출하는 것 만으로는, 방향 정밀도가 충분히 높은 광배향 처리는 실현할 수 없다. 라고 하는 것은, 편광 방향 검출기(40) 자체의 배치 정밀도가 문제가 되기 때문이다. 이하, 이 점을 도 8을 사용하여 설명한다. 도 8은, 검광자(42)의 얼라인먼트가 필요한 이유에 대해 도시한 평면 개략도이다.

검광자 회전법에 의한 편광 방향의 검출에 있어서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 검출되는 편광축의 방향은, 회전 원점을 기준으로 한 상대적인 각도이다. 도 8에 있어서, 회전 원점은 θ=0^о(X축)이다. 예를 들어, 회전 원점의 검출이 가능한 로터리 인코더를 사용하고, 검광자(400)의 자세를 회전 원점으로 하고 나서 편광 각도의 측정을 한다. 그러나, 그 경우에는, 로터리 인코더가 가지고 있는 회전 원점이 장치 기준 방향에 대해 기존의 각도에 얼라인먼트되어 있지 않으면 안 된다. 회전 원점이 장치 기준 방향에 일치(각도 0^о)하면, 검출된 편광축의 방향은 장치 기준 방향에 대한 각도인 것이 되어, 허용되는 정밀도의 범위 내에서 설정 배향 방향에 일치하고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.

그러나, 회전 원점이 장치 기준 방향에 일치하고 있지 않고, 또 회전 원점이 장치 기준 방향에 대해 몇 도의 각도인지 모르는 경우, 장치 기준 방향에 대한 각도로서 편광축의 방향을 검출할 수 없다. 예를 들어, 회전 원점으로부터 회전을 시작해 θ_m의 회전 각도시에 수광기의 출력이 최대가 되었다고 해도, 장치 기준 방향에 대한 회전 원점의 각도를 모르면, 장치 기준 방향에 대한 각도로서는 편광 방향을 구할 수 없다. 따라서 허용 정밀도의 범위 내에서 설정 배향 방향에 일치하고 있는지의 여부를 판단할 수 없다.

물론, 장치의 조립시, 로터리 인코더를 편광 방향 검출기(40)에 있어서 기준이 되는 부재에 대해 소정의 자세로 넣고, 그 기준이 되는 부재가 장치 기준 방향에 대해 소정의 각도가 되도록 편광 방향 검출기(40)를 장착하면, 편광축의 방향을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 그러나, 검출하는 편광축의 방향은, 실제의 광배향을 위한 조사면(R)으로의 편광광의 편광축의 방향이며, 편광축의 방향의 검출을 행하여 바른 방향을 향하고 있는 것을 확인할 수 있으면, 편광 방향 검출기(40)를 조사면(R)으로부터 제거하지 않으면 안 된다. 즉, 생산 라인으로의 장치의 설치시의 조정이나, 생산 사이에서의 편광광의 편광축의 감시 등의 상황에 있어서는, 편광 방향 검출기(40)의 배치(세팅)와 제거를 행할 필요가 있는 것을 고려하지 않으면 안 된다.

이 실시 형태의 장치는, 이러한 점을 감안하여, 편광 방향 검출기(40)를 조사면(R)으로의 배치나 조사면(R)으로부터의 제거를 행하는 검출기 이송계와, 검출기 이송계에 의한 편광 방향 검출기(40)의 조사면(R)으로의 배치시에 검광자(42)의 얼라인먼트를 행하는 검광자 얼라이너(6)를 구비하고 있다.

검출기 이송계는, 이송 기구(5)와, 도시하지 않은 횡방향 이동 기구를 구비하고 있다. 이송 기구(5)는, 조사면(R)상의 위치와, 퇴피 위치 사이에서 편광 방향 검출기(40)를 이송시키는 것이다. 횡방향 이동 기구는, 조사면(R)상에서 검출 위치를 변경하기 때문에, 이송계에 의한 이송 방향과 수직인 방향으로 편광 방향 검출기(40)를 이동시키는 것이다.

이송 기구(5)는, 구조의 간략화를 위해, 워크 반송계(2)의 요소를 일부 겸용하고 있다. 구체적으로 설명하면, 이 실시 형태에서는, 편광 방향 검출기(40)의 퇴피 위치는, 조사면(R)을 사이에 두고 워크(W)의 탑재 회수 위치와는 반대측에 설정되어 있다. 퇴피 위치는, 조사면(R)과 거의 같은 수평면상이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 워크 반송계(2)의 한 쌍의 리니어 가이드(23)는, 조사면(R)을 꿰뚫어, 반대측의 퇴피 위치까지 연장되어 있다. 또, 퇴피 위치로부터 조사면(R)을 꿰뚫도록 하여 연장되는 이송용 구동축(51)이 설치되어 있다. 이송용 구동축(51)은 볼 나사이며, 양측의 리니어 가이드(23)와 평행하게 연장되어 있다. 이송용 구동축(51)에는, 이송용 구동원(52)이 연결되어 있다.

편광 방향 검출기(40)는, 수평인 자세의 가대(이하, 검출기 가대)(401)에 장착되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 리니어 가이드(23) 및 이송용 구동축(51)에 걸쳐 횡방향 이동 레일(53)이 가로로 놓여져 있다. 횡방향 이송 레일(53)은, 리니어 가이드(23) 및 이송용 구동축(51)에 대해 수직인 수평 방향으로 연장되어 있다. 검출기 가대(401)는, 횡방향 이동 레일(53) 위에 실려 있고, 도시하지 않은 횡방향 이동 기구는, 횡방향 이동 레일(53)상에서 검출기 가대(401)를 직선 이동시키는 기구이다. 도시하지 않은 횡방향 이동 기구는, 예를 들어 자주(自走)식의 기구를 검출기 가대(401)의 하면에 설치하거나, 횡방향 이동 레일(53)과 평행하게 볼 나사를 설치함으로써 실현될 수 있다.

또, 횡방향 이동 레일(53)의 하면의 양단에는 각각 슬라이더(54)가 설치되어 있어 리니어 가이드(23)상을 슬라이드하도록 되어 있다. 횡방향 이동 레일(53)의 하면 중앙에는 피구동 블록(55)이 설치되어 있고, 볼 나사인 이송용 구동축(51)이 나사 결합되어 있다. 따라서, 이송용 구동원(52)에 의해 이송용 구동축(51)이 회전하면, 리니어 가이드(23)에 가이드되면서 횡방향 이동 레일(53)이 직선 이동하고, 횡방향 이동 레일(53)상의 검출기 가대(401)나 그 위의 편광 방향 검출기(40)도 리니어 가이드(23)를 따라 직선 이동한다.

도 1에 도시하는 주제어부(9)는, 이송용 구동원(52)에 제어 신호를 보내, 퇴피 위치에 있는 편광 방향 검출기(40)를 조사면(R)상의 위치까지 이송하거나, 퇴피 위치까지 되돌리는 제어를 행하도록 되어 있다.

또한, 도 1로부터 알 수 있듯이, 횡방향 이동 레일(53)은, 광원(11)의 길이 방향과 평행이며, 도시하지 않은 횡방향 이동 기구는, 광원(11)의 길이 방향에 있어서 어느 위치를 검출 위치로 할지를 선택하는 기구이다.

도 9는, 검광자 얼라이너(6)의 개략 구성을 도시한 사시도이다. 편광 방향 검출기(40)에는, 검광자(42)의 자세를 검출하기 위한 얼라인먼트 마크(이하, 검광자 마크)(461, 462)가 설치되어 있다. 검광자 얼라이너(6)는, 각 검광자 마크(461, 462)를 검출하는 센서(이하, 검광자 센서)(61)와, 검광자 센서(61)로부터의 출력 데이터에 따라 검광자(42)의 자세를 제어하는 제어부에 의해 구성되어 있다. 제어부는, 상기 서술한 검출계 제어부(45)이다. 또한, 도 9에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 검광자(42)와 테두리판(421)은 떨어져 그려져 있지만, 실제로는, 도 7에 도시하는 바와 같이 양자는 접근하여 배치되어 있다.

이 실시 형태에서는, 검광자 마크(461, 462)는, 검광자(42) 자체에 설치되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 검광자(42)로서는, 편광 소자 유닛(12)과 마찬가지로 그리드 편광 소자가 사용되고 있다. 검광자(42)는, 도 9 중에 확대하여 도시하는 바와 같이 투명한 판재의 표면에 미세한 그리드(420)를 형성한 구조이다. 검광자(42)는, 그리드(420)를 형성한 영역인 그리드부(422)와, 그리드를 형성하고 있지 않은 영역인 마진부(423)를 가지고, 그리드부(422)가 편광 작용을 한다. 또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 검광자(42)는, 전체적으로는 방형의 판형상의 부재이며, 테두리판(421)에 의해 유지되고 있다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 검광자 마크(461, 462)는 마진부(422)에 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 검광자 마크(461, 462)는 두개 설치되어 있다. 각 검광자 마크(461, 462)는, 다양한 패턴으로 형성할 수 있는데, 이 실시 형태에서는, 같은 크기의 정방형의 패턴으로 되어 있다. 또한, 테두리판(421)은, 각 검광자 마크(461, 462)를 간파하기 위한 개구(424)를 가지고 있다.

이 실시 형태에서는, 각 검광자 마크(461, 462)의 중심(D₁, D₂)을 검출함으로써 얼라인먼트를 행하도록 되어 있고, 각 검광자 마크(461, 462)의 중심(D₁, D₂)을 이은 직선(DL)이 그리드부(422)에 있어서의 그리드 폭 방향에 일치하도록 정밀도 좋게 형성되어 있다.

또, 검광자(42)는, 상기 서술한 바와 같이 회전 구동원(435)에 의해 회전되는데, 두개의 검광자 마크(461, 462)는, 회전 중심(C)에 대해 균등한 위치에 형성되어 있다. 즉, 회전 중심(C)으로부터 각 검광자 마크(461, 462)의 중심(D₁, D₂)을 이은 직선(DL)에 대해 그은 수직선이 직선(DL)과 교차하는 점은, 두개의 검광자 마크(461, 462) 사이의 중점에 위치한다.

한편, 검출계 제어부(45)가 가지는 연산 처리부는, 검광자 센서(61)의 출력 데이터를 처리하여 검광자(42)의 편차량을 산출하고, 제어 데이터를 생성하는 화상 처리를 행하는 것으로 되어 있다. 도 10은, 도 9의 검광자 얼라이너(6)에 의한 검광자(42)의 얼라인먼트의 원리에 대해 도시한 도이다. 이 중, 도 10은, 검광자 센서(61)로 촬상된 검광자 마크(461, 462)의 상의 일례를 도시하고, 검광자 마크(461, 462)의 상의 데이터로부터 검광자(42)의 얼라인먼트를 행하는 원리에 대해 도시하고 있다.

이 실시 형태에서는, 검광자 얼라이너(6)는, 이송 기구(5)에 의해 편광 방향 검출기(40)가 이송될 때에 검광자(42)의 얼라인먼트를 하도록 되어 있다. 구체적으로 설명하면, 이송 기구(5)에 의해 편광 방향 검출기(40)가 이송될 때, 검광자 마크(461, 462)가 검광자 센서(61)의 바로 아래를 통과한다. 이때, 검광자 센서(61)에 의해 각 검광자 마크(461, 462)가 순차 촬상된다.

설명의 형편상, 조사면(R)에 가까운 측의 검광자 마크(461)를 제1 검광자 마크라고 부르고, 퇴피 위치에 가까운 측의 검광자 마크(462)를 제2 검광자 마크라고 부른다. 도 10(1)에는, 제1 검광자 마크(461, 462)의 화상이 도시되고, (2)에는 제2 검광자 마크(461, 462)의 화상이 도시되어 있다.

검광자 센서(61)는, 워크 마크 센서(31)와 마찬가지로 CCD와 같은 이미지 센서이며, 검출계 제어부(45)의 연산 처리부는, 검광자 센서(61)로부터 도 10에 도시하는 정지 화면의 데이터를 취득한다.

연산 처리부는, 각 화상을 처리하여, 도 5의 경우와 마찬가지로, 검광자 마크(461, 462)의 중심 위치 좌표(D₁(D₁＇), D₂)를 특정하고, D₁＇와 D₂의 이격 거리(M₂)를 산출한다. 그리고, 기존인 두개의 검광자 마크(461, 462)의 중심(D₁, D₂)간의 거리(M₁)보다, Y축에 대한 검광자(42)의 편차각 θ₂는, θ₂=tan-¹(M₂/M₁)로 구해진다.

검광자 센서(61)는, 도 10에 도시하는 좌표계의 Y축이 장치 기준 방향에 일치하도록 자세 정밀도 좋게 배치되어 있다. 그리고, 검출선(DL)의 방향은, 상기 서술한 바와 같이 그리드 폭 방향이기 때문에, 산출된 검출선(DL)(도 10도 선분 M₁)의 기울기 θ₂는, 장치 기준 방향에 대한 검광자(42)의 그리드 폭 방향의 각도이며, 검광자(42)의 편차량(이하, 검광자 편차각 θ₂라고 한다)이다.

연산 처리부는, 검광자 편차각 θ₂를 산출한 후, 검광자 편차각 θ₂를 0으로 하도록(-θ₂만큼 자세를 변경하도록) 제어 신호를 생성하도록 구성되어 있다.

검광자 편차각 θ²를 0으로 하도록 -θ₂만큼 검광자(42)를 회전시키면, 두개의 검광자 마크(461, 462)의 중심(D₁, D₂)을 이은 직선(DL)은 Y축에 일치하여, 장치 기준 방향에 일치하게 된다. 즉, 검광자(42)에 있어서의 그리드의 길이 방향이 장치 기준 방향에 일치한 상태가 되어, 검광자(42)가 얼라인먼트되게 된다. 이 경우, 연산 처리부는, -θ₂를 제어 데이터로서 생성하여, 검출계 제어부(45)는, -θ₂만큼 회전시키는 제어 신호를 회전 구동원(435)에 보내도록 구성된다. 또, 직선(DL)의 기울기가 음인 경우, ＋θ₂만큼 회전시키면 기준선은 Y축에 일치하므로, 화상 처리부는 ＋θ₂를 제어 데이터로서 출력하고, 제어 신호 송신부는 ＋θ₂만큼 검광자(42)를 회전시키는 제어 신호를 회전 구동원(435)에 보내도록 구성된다.

다음에, 상기와 같은 구성을 가지는 편광 방향 검출계(4)를 사용하여 편광광의 편광축의 방향을 검출하는 동작에 대해 설명한다.

주제어부(9)는, 이송용 구동원(52)을 동작시켜, 편광 방향 검출기(40)를 퇴피 위치로부터 조사면(R)상의 위치까지 이송한다. 이때, 검출계 제어부(45)는, 검광자 얼라이너(6)를 동작시켜, 하방으로 통과하는 검광자 마크(461, 462)를 검광자 센서(61)로 촬상시킨다. 그리고, 검광자 센서(61)로부터의 출력을 검출계 제어부(45) 내의 연산 처리부가 처리하여 제어 데이터를 생성하고, 제어 신호로서 회전 구동원(435)으로 보낸다. 이 결과, 검광자(42)가 얼라인먼트된다. 따라서, 편광 방향 검출기(40)가 조사면(R)상의 위치에 위치했을 때에는, 검광자(42)의 그리드 폭 방향은 장치 기준 방향에 정밀도 좋게 일치한 상태가 된다.

이 위치에서 편광 방향의 검출을 행하는 경우도 있는데, 도시하지 않은 횡방향 이동 기구를 필요에 따라 동작시키고, 편광 방향 검출기(40)를 광원(11)의 길이 방향으로 이동시켜 조사면(R)상의 임의의 위치(예를 들어 중앙 위치)를 위치시킨다.

이 상태로, 검출계 제어부(45)는, 편광 방향 검출기(40)에 검출 개시의 신호를 보내, 회전 구동원(435)을 회전시킨다. 그리고, 검출계 제어부(45)는, 회전에 수반하여 변화하는 수광기(41)로부터의 출력값에 있어서 최대가 된 회전 각도를 특정하여, 그 각도를 편광 방향의 검출 결과로 한다. 광원(11)의 길이 방향의 어느 위치에서 편광 방향의 검출을 행한 후, 도시하지 않은 횡방향 이동 기구를 동작시켜, 다른 위치에서 편광 방향의 검출을 행하는 경우도 있다.

실시 형태의 편광광 조사 장치는, 상기와 같은 구성 및 동작에 따른 편광 방향 검출계(4), 검출기 이송계 및 검광자 얼라이너(6)를 구비하며, 조사면(R)에 조사되는 편광광의 편광축의 방향을 정밀도 좋게 검출하는 것을 가능하게 하고 있다. 실시 형태의 장치는, 편광 방향 검출계(4)를 더 활성화시키기 위해, 광조사기(1)가 구비하는 편광 소자(121)의 배치 각도를 조정하는 기구(이하, 편광 소자 조정 기구)(7)를 구비하고 있다. 이하, 이 점에 대해 설명한다.

도 11은, 편광 소자 조정 기구(7)의 개략 구성을 도시한 평면도이다.

편광 소자 조정 기구(7)는, 편광 방향 검출계(4)에 의해 검출된 편광 방향이 장치 기준 방향으로부터 어긋나 있는 경우, 편광 소자(121)의 배치 각도를 조정하여, 편광 방향이 장치 기준 방향에 정밀도 좋게 일치하도록 하는 것이다. 편광 소자(121)만 배치 각도를 조정하도록 하면 충분하지만, 이 실시 형태에서는, 광조사기(1) 전체의 배치 각도를 조정하는 기구가 채용되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 편광 소자 유닛(12)은 램프 하우스(14)에 대해 장착되어 있어, 광조사기(1)의 한 요소로 되어 있다. 편광 소자 조정 기구(7)는, 이 실시 형태에서는, 램프 하우스(14)의 한쪽측의 단면(평면으로 보았을 때 장방형을 이루는 측면 중 단변에 위치하는 면)에 설치된 접수 핀(71)과, 램프 하우스(14)의 다른쪽측에 있어서 램프 하우스(14)의 단면을 누르거나 당기도록 설치된 두개의 진퇴 핀(72)과, 각 진퇴 핀(72)을 구동하는 핀 구동원(73) 등으로 구성되어 있다. 램프 하우스(14)의 한쪽 단면에는, 접수 기구(74)가 고정되어 있고, 접수 핀(71)은, 선단이 접수 기구(74)에 맞닿아 설치되어 있다. 두개의 진퇴 핀(72)은, 이것과는 반대측의 단면에 맞닿아 설치되어 있다. 접수 핀(71)은, 한쪽 단면의 중앙에서 맞닿고 있고, 두개의 진퇴 핀(72)은 다른쪽 단면의 중앙으로부터 서로 같은 거리의 위치에서 맞닿아 있다.

접수 핀(71)은 위치가 고정된 것이며, 선단의 접촉 개소가 램프 하우스(14)의 회전의 지점(회전 중심)이다. 두개의 진퇴 핀(72)은, 장치 기준 방향에 수직인 수평 방향으로 진퇴 하는 것이며, 한쪽 진퇴 핀(72)이 전진하면 그 거리만큼 다른쪽 진퇴 핀(72)이 후퇴하고, 다른쪽 진퇴 핀(72)이 전진하면 한쪽 진퇴 핀(72)이 그 거리만큼 후퇴하도록 설치되어 있다. 각 진퇴 핀(72)은, 마이크로 미터와 같이 정밀한 나사 기구에 의해 진퇴를 행하는 것이며, 지정된 거리만큼 핀 구동원(73)에 의해 진퇴한다. 이 외, 두개의 진퇴 핀(72)은 수동 동작에 의해서도 진퇴가 가능하도록 되어 있다.

한쪽 진퇴 핀(72)이 전진하고 다른쪽 진퇴 핀(72)이 후퇴하면, 광조사기(1)가 전체적으로 접수 핀(71)의 선단을 중심으로 하여 회전한다. 이에 의해, 광조사기(1) 내의 편광 소자 유닛(12)도 회전하여, 편광 소자(121)의 자세가 조정된다. 회전의 각도는, 편광 소자(121)의 자세 조정이 목적이므로 아주 약간의 각도이며, 예를 들어 ±0.5^о정밀도까지의 범위에서 회전 가능이 된다.

이러한 편광 소자 조정 기구(7)는, 장치의 생산 라인으로의 설치시나 장치의 점검시 등에 사용된다. 예를 들어, 광조사기(1)를 설치했을 때, 광원(11)을 점등하여 조사면(R)에 편광광을 조사하고, 편광 방향 검출계(4)에 의해 편광축의 방향을 검출한다. 편광 편차각이 허용 범위에 들어가 있지 않으면, 편광 편차각을 0으로 하도록 편광 소자 조정 기구(7)를 동작시키거나 수동으로 조정한다.

또, 장치의 가동 중, 광배향이 방향 정밀도 좋게 행해지고 있는지, 수시로 체크된다. 즉, 장치의 가동을 일단 정지하고, 편광 방향 검출계(4)에 의해 편광축의 방향을 검출한다. 그리고 편광 편차각이 허용값 이내인지의 여부를 체크하여, 허용값을 초과하고 있으면, 편광 소자 조정 기구(7)에 의해 조정을 행한다.

이러한 조정을 수시로 행함으로써, 조사면(R)에는 편광축의 방향이 장치 기준 방향에 정밀도 좋게 향한 편광광이 상시 조사되게 된다. 따라서, 상기 서술한 바와 같이 워크 얼라이너(3)에 의해 워크(W)를 얼라인먼트하고, 설정 배향 방향이 장치 기준 방향에 정밀도 좋게 향하도록 워크(W)를 스테이지(21)에 탑재하여 조사면(R)에 반송하면, 워크(W)는 설정 배향 방향으로 정밀도 좋게 광배향되게 된다.

다음에, 실시 형태의 광배향용 편광광 조사 장치의 전체의 동작에 대해 설명한다. 이하의 설명은, 광배향용 편광광 조사 방법의 발명의 실시 형태의 설명이기도 하다.

워크(W)는, AGV(Auto Guided Vehicle)와 같은 로트 반송 기구, 또는 에어 컨베이어와 같은 매엽 반송 기구에 의해 도시하지 않은 로봇의 위치까지 반송된다. 로봇은 한 장의 워크(W)를 스테이지(21)에 탑재한다.

주제어부(9)는, 워크 얼라이너(3)를 동작시켜, 워크(W)의 얼라인먼트를 행하게 한다. 워크(W)의 얼라인먼트가 완료되면, 주제어부(9)는 워크 반송계(2)에 제어 신호를 보내고, 반송용 구동원(24)을 동작시켜 스테이지(21)를 탑재 회수 위치로부터 조사면(R)에 이동시키며, 또한 조사면(R)을 통과시켜 전진 한계 위치에 위치시킨다. 이때, 광조사기(1)의 광원(11)은 미리 점등되어 있고, 조사면(R)의 통과시에 워크(W)에 편광광이 조사된다.

스테이지(21)가 전진 한계 위치에 이른 것이 도시하지 않은 센서로 확인되면, 주제어부(9)는, 반송용 구동원(24)을 역전 동작시키고, 반송용 구동축(22)을 역방향으로 회전시켜 스테이지(21)를 후퇴시킨다. 주제어부(9)는, 스테이지(21)가 조사면(R)을 통과하여, 탑재 회수 위치까지 되돌아오면 정지시킨다. 이 귀로 반송시에도 조사면(R)을 통과할 때에 워크(W)에는 편광광이 조사된다. 탑재 회수 위치까지 되돌아온 워크(W)는, 로봇에 의해 스테이지(21)로부터 들어 올려져, 다음의 미처리의 워크(W)가 로봇에 의해 스테이지(21)에 탑재된다. 이후, 같은 동작이 반복된다.

이러한 편광광 조사에 의한 광배향 처리를 반복하는 과정에서, 조사면(R)에서의 편광광의 편광축의 방향의 체크가 수시로 행해진다. 즉, 주제어부(9)는, 반복 처리를 일단 정지시키고, 스테이지(21)가 탑재 회수 위치에 퇴피되어 있는 상태로 편광 방향 검출계(4)를 동작시킨다. 주제어부(9)는, 검출기 이송계를 동작시켜 편광 방향 검출기(40)를 퇴피 위치로부터 검출 위치까지 이송한다. 이러한 이송 동작시, 검출계 제어부(45)는, 검광자 얼라이너(6)를 동작시켜, 검출선(DL)이 장치 기준 방향에 일치한 상태로 하고, 회전 구동원(435)에 이 상태를 유지시킨다. 또한, 이송 기구(5)에 의해 광원(11)의 바로 아래 위치에 편광 방향 검출기(40)를 위치시킨 후, 필요에 따라 도시하지 않은 횡방향 이동 기구를 동작시켜, 광원(11)의 길이 방향의 임의의 검출 위치에 편광 방향 검출기(40)를 위치시킨다.

편광 방향 검출기(40)가 검출 위치에 이르면, 회전 구동원(435)이 회전을 개시한다. 편광 방향 검출기(40)는, 180도의 회전 후, 검출용 수광기(41)의 출력이 가장 높아진 각도를 편광축의 방향으로 하고, 장치 기준 방향에 대한 편차각(편광 편차각)을 산출한다. 편광 방향 검출계(4)는, 산출된 편광 편차각을 주제어부(9)로 보낸다.

주제어부(9)는, 검출된 편광 편차각이 허용값 이내인지의 여부를 판단하여, 허용값을 초과하고 있으면, 편광 소자 조정 기구(7)를 동작시켜, 편광 편차각을 0으로 하도록 광조사기(1)의 자세를 조정한다. 주제어부(9)는, 도시하지 않은 디스플레이를 구비하고 있고, 송신된 편광 편차각이나 허용값 이내인지의 정보가 디스플레이에 표시되도록 되어 있다. 또한, 주제어부(9)의 디스플레이에 편광 편차각이 표시될 뿐이고, 편광 소자 조정 기구(7)의 동작은 수동으로 행하게 하는 경우도 있다. 이러한 편광축의 방향 정밀도의 체크, 필요한 편광 소자(121)의 자세 조정이 행해진 후, 워크(W)에 대한 편광광 조사의 매엽 처리가 재개된다.

실시 형태의 광배향용 편광광 조사 장치에 의하면, 편광축의 방향이 장치 기준 방향에 대해 소정의 각도가 되도록 배치된 광조사기(1)에 의해 조사면(R)에 편광광이 조사되고, 장치 기준 방향에 대해 설정 배향 방향이 소정의 각도를 이루도록 워크(W)가 얼라인먼트된 상태로 조사면(R)을 통과하므로, 워크(W)에는 편광축의 방향 정밀도가 높은 편광광이 조사되어, 양질인 광배향 처리가 실현된다.

게다가, 편광 방향 검출계(4)를 사용함으로써 실제로 조사면(R)으로 조사되고 있는 편광광의 편광축을 검출할 수 있고, 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향을 향하고 있는지를 체크할 수 있다. 그리고 이때, 검광자 얼라이너(6)가 검광자(42)의 자세를 조정하여, 검광자(42)의 편광축이 장치 기준 방향에 대해 소정의 각도를 이루는 자세를 회전 원점으로 하므로, 편광 방향의 검출 정밀도가 보다 높아진다. 이로 인해, 편광 편차각도 높은 정밀도로 산출되게 되어, 편광 소자 조정 기구(7)에 의한 편광 편차각의 보정도 높은 정밀도로 행할 수 있다. 이로 인해, 보다 방향 정밀도가 높은 광배향 처리를 실현할 수 있다.

또, 검광자(42) 자체에 얼라인먼트 마크가 설치되어 있으므로, 검광자(42)의 얼라인먼트 정밀도가 보다 높아진다. 검광자 마크(461, 462)에 대해서는, 검광자(42) 이외의 부재(예를 들어 테두리판(421))에 설치하는 것도 가능하고, 상기 다른 부재상의 마크를 검출하여 검광자(42)의 얼라인먼트를 행하도록 해도 된다. 단, 이 경우, 상기 다른 부재에 대해 검광자(42)를 자세 정밀도 좋게 장착할 필요가 있어, 설치 정밀도가 저하하면, 검광자(42)의 얼라인먼트 정밀도 저하에 직결된다. 이 실시 형태에서는, 검광자(42) 자체에 얼라인먼트 마크가 설치되어 있으므로, 이러한 번잡함이나 문제는 없다.

또한, 이 실시 형태에서는, 검광자(42)는 그리드 편광 소자이며, 검광자 마크(461, 462)는, 투명 기판상에 그리드(420)를 형성하는 포토리소그래피 공정에 있어서 함께 형성할 수 있다. 즉, 그리드 형성용의 포토마스크에 검광자 마크 형성용의 패턴도 함께 설치해 두면, 검광자 마크(461, 462)도 그리드와 동시에 형성할 수 있고, 또한 그 위치 정밀도나 패턴 정밀도는, 그리드(420)와 같은 높은 정밀도로 할 수 있다.

또, 실시 형태의 장치에서는, 편광 방향 검출기(40)의 조사면(R)상의 검출 위치로의 세팅과 제거를 행하는 검출기 이송계가 설치되어 있으므로, 장치의 생산 라인으로의 설치시 이외에 양산의 사이에 편광 방향의 감시를 행하는데 적합하다. 장치의 가동을 일단 정지하고 작업자가 수작업으로 검출 위치에 편광 방향 검출기(40)를 배치해도 되지만, 번거롭고, 클린룸 내에 작업자가 들어가기 때문에, 생산성이 저하하는 문제도 있다. 실시 형태에 의하면, 이러한 문제는 없다.

또, 이송 기구(5)가 워크 반송계(2)의 기구를 일부 겸용하고 있으므로, 장치의 구조가 간략화되어 비용이 싸진다. 특히, 이 실시 형태에서는, 이송 기구(5)는, 워크 반송계(2)의 리니어 가이드(23)를 이용하여 편광 방향 검출기(40)를 조사면(R)상에 검출 위치에 위치시키므로, 편광 방향 검출기(40)의 위치 정밀도나 자세 정밀도가 높아진다.

또, 이송 기구(5)에 더해, 이송 기구(5)에 의한 이송 방향에 수직인 조사면(R)상의 방향으로 편광 방향 검출기(40)를 이동시키는 횡방향 이동 기구가 설치되어 있으므로, 조사면(R)상의 임의의 위치를 검출 위치로 할 수 있어, 예를 들어 광원(11)의 길이 방향에 있어서 검출 위치를 선택하거나, 복수의 위치에서 편광 방향의 검출을 행하는 것이 가능하다. 이로 인해, 조사면(R)에 있어서의 편광축 상태를 상세히 조사하는데 적합하다.

상기 제1 실시 형태의 장치에 있어서, 워크 얼라이너(3)의 센서와 검광자 얼라이너(6)의 센서를 하나의 센서로 겸용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 워크 마크 센서(31)의 위치까지 검출기 이송계가 편광 방향 검출기(40)를 이송하도록 하고, 검광자(42)의 얼라인먼트 후, 조사면(R)까지 되돌려 편광 방향의 검출을 행하게 하도록 해도 된다.

다음에, 제2 실시 형태의 광배향용 편광광 조사 장치에 대해 설명한다.

도 12는, 제2 실시 형태의 광배향용 편광광 조사 장치의 평면 개략도이다. 제2 실시 형태의 장치는, 제1 제2의 두개의 워크 얼라이너(81, 82)가 설치되어 있는 점에서 제1 실시 형태와 상이하고, 다른 점에서는 제1 실시 형태와 거의 같다. 제1 워크 얼라이너(81)는 제1 워크(W1)의 얼라인먼트를 행하고, 제2 워크 얼라이너(82)는 제2 워크(W2)의 얼라인먼트를 행하는 것이다. 또, 도 12에 도시하는 바와 같이, 두개의 워크 얼라이너(81, 82)를 제어하여 워크(W1, W2)의 얼라인먼트를 행하게 하는 제어부(이하, 워크 얼라인먼트 제어부라고 한다)(80)가 설치되어 있다.

이 실시 형태에서는, 제1 워크 얼라이너(81)는 조정용인 것이며, 제1 워크(W1)는 조정용으로서 준비되는 워크이다. 또, 제2 워크 얼라이너(82)는 양산용인 것이며, 제2 워크(W2)는 광배향 처리를 행하는 대상물로서의 통상의 워크이다. 제1 제2의 워크(W1, W2)에는, 두개의 얼라인먼트 마크가 설치되어 있는데, 두개의 얼라인먼트 마크의 패턴이나 형성 위치는, 제1 실시 형태와 같다. 또한, 제1 제2의 워크(W1, W2)에 있어서, 두개의 얼라인먼트 마크는 같은 위치에 형성되어 있다.

제2 실시 형태의 장치도 편광 방향 검출계(4)를 구비하고 있고, 편광 방향 검출계(4)는 검광자 얼라이너(6)를 포함하고 있다. 검광자 얼라이너(6)가 구비하는 검광자 센서(61)는, 마찬가지로 CCD와 같은 이미지 센서이며, 제1 워크 얼라이너(81)는 이 검광자 센서(61)를 워크 마크의 검출용으로 겸용하고 있다. 이하, 이 센서를 조정용 센서라고 부른다. 한편, 제2 워크 얼라이너(82)는, 두개의 워크 마크 검출용의 센서(821, 822)를 구비하고 있다. 각 센서(821, 822)도, 마찬가지로 CCD와 같은 이미지 센서이며, 이하, 제1 센서(821), 제2 센서(822)로 한다.

이 실시 형태에 있어서도, 워크 얼라인먼트 제어부(80)가 설치되어 있다. 워크 얼라인먼트 제어부(80)에는, 조정용 센서(61)로부터의 신호와, 제1 제2의 센서(821, 822)로부터의 신호가 입력되도록 되어 있다.

조정용 센서(61)를 사용한 제1 워크(W1)의 얼라인먼트를 위한 구성이나 동작은, 제1 실시 형태의 경우와 같다. 단, 조정용 센서(61)의 배치 위치가 조사면(R)을 지난 위치에 있으므로, 얼라인먼트시에는, 주제어부(9)는 이 위치까지 스테이지(21)를 반송한다.

제1 제2의 센서(821, 822)를 사용한 제2 워크 얼라이너(82)의 구성에 대해, 도 12 및 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은, 제2 실시 형태의 장치에 있어서의 제2 워크 얼라이너(82)의 구성을 도시한 사시 개략도이다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 제2 워크 얼라이너(82)는, 제1 제2의 두개의 센서(821, 822)와, 연산 처리부와, 기억부와, 스테이지 자세 조정 기구(83)와, 조정용 반송 기구를 구비하고 있다. 연산 처리부 및 기억부는, 워크 얼라인먼트 제어부(80) 내에 설치되어 있다. 스테이지 자세 조정 기구(83)는, 제1 워크 얼라이너(81)나 제1 실시 형태에 있어서의 워크 얼라이너(3)가 구비한 것과 같고, XYθ방향으로 스테이지(21)를 이동시켜 워크(W1, W2)의 자세를 조정하는 기구이다.

조정용 반송 기구는, 제1 워크(W1)에 대해, 조정용 센서(61)가 촬상하고 있는 상태를 대신하여 제1 제2의 센서(821, 822)가 촬상하고 있는 상태로 하기 위한 기구이다. 센서를 바꿔 넣도록 하는 일도 원리적으로는 가능하지만, 정밀도상의 문제를 고려하여, 이 실시 형태에서는, 얼라인먼트가 완료된 제1 워크(W1)를 제1 제2의 센서(821, 822)의 촬상 위치까지 이송하는 조정용 반송 기구를 채용하고 있고, 워크 반송계(2)를 겸용하고 있다. 즉, 워크 반송계(2)는, 얼라인먼트가 완료된 제1 워크(W1)를, 조정용 센서(61)에 의한 촬상 위치로부터 제1 제2의 센서(821, 822)에 의한 촬상 위치까지 반송하는 것이 가능하도록 되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 12에 도시하는 바와 같이, 조정용 센서(61)에 의한 촬상 위치는, 조사면(R)을 사이에 두고 탑재 회수 위치와는 반대측에 설정되어 있다. 한 쌍의 리니어 가이드(23) 및 반송용 구동축(22)은, 탑재 회수 위치로부터 조사면(R)을 꿰뚫도록 하여 연장되어 있고, 조정용 센서(61)는, 한쪽 리니어 가이드(23)의 거의 바로 위에 위치하고 있다. 따라서, 워크 반송계(2)는, 제1 워크(W1)가 탑재된 스테이지(21)를 조정용 센서(61)에 의한 촬상 위치까지 반송하는 것이 가능하다.

한편, 도 12에 도시하는 바와 같이, 제1 제2의 센서(821, 822)는, 탑재 회수 위치와 조사면(R) 사이의 위치가 면하도록 하여 설치되어 있다. 제1 제2의 센서(821, 822)는, 대략적으로는 반송 라인을 따라 나열되어 있고, 제1 센서(821)는 조사면(R)에 가까운 측, 제2 센서(822)는 탑재 회수 위치에 가까운 측에 배치되어 있다. 제1 제2의 센서(821, 822)의 이격 거리는, 제1 제2의 워크 마크(WM1, WM2)의 이격 거리에 거의 상당하고 있다. 따라서, 조정용 센서(61)에 의해 제1 워크(W1)에 대해 얼라인먼트가 완료된 후, 반송용 구동축(22)을 역회전시켜 스테이지(21)를 소정 거리 후퇴시키면, 제1 워크(W1)를 각 워크 마크(WM1, WM2)를 각 센서(821, 822)의 바로 아래의 위치로 할 수 있다.

이 후퇴에 있어서의 소정 거리(이하, 설정 후퇴 거리)는, 제1 제2의 센서(821, 822)의 반송 방향으로의 배치 위치에 의한다. 조정용 센서(61)에 의한 얼라인먼트시에는, 제1 워크(W1)는 조정용 센서(61)의 촬상 에리어를 통과하여, 전진 도달 위치에서 정지한다. 이 전진 도달 위치와, 제1 제2의 센서(821, 822)에 의한 촬상 위치의 거리가 설정 후퇴 거리이다.

도 14 및 도 15는, 도 13에 도시하는 제2 워크 얼라이너(8)에 있어서의 센서(821, 822)의 조정에 대해 도시한 도이다. 이 중, 도 14는, 상기와 같이 얼라인먼트가 완료된 제1 워크(W1)를 탑재한 스테이지(21)를 설정 후퇴 거리만큼 후퇴시켜 센서(821, 822)로 촬상시킨 워크 마크의 상의 일례를 도시한 도이다. 또, 도 15는, 도 14에 도시하는 각 워크 마크의 상에 따라 행하는 센서(821, 822)의 자세나 위치의 조정에 대해 도시한 도이다.

도 14에 있어서, 도 14(1)이 제1 센서(821)에 의해 촬상된 제1 워크 마크(WM1)의 화상, (2)가 제2 센서(822)에 의해 촬상된 제2 워크 마크(WM2)의 화상이다. 제1 워크(W1)는 얼라인먼트가 완료된 상태이므로, 제1 워크 마크(WM1)와 제2 워크 마크(WM2)는, 장치 기준 방향에 정밀도 좋게 일치하고 있다. 도 14(1)(2)에 있어서, 제1 제2의 워크 마크(WM1, WM2)는, X축 방향으로 어긋나 있는데, 이는 제1 제2의 센서(821, 822)가 나열되어 있는 방향이 장치 기준 방향에 일치하고 있지 않기 때문이다. 또, 이 예에서는, 제2 워크 마크(WM2)의 화상이 XY축으로부터 기울어져 있다. 이것도, 제2 센서(822)가 장치 기준 방향에 대해 기울어져 배치되어 있는 것에 의한다.

이 상태로 두개의 워크 마크(WM1, WM2)의 위치 정보를 기억해도 되는데, 양산시의 얼라인먼트를 보다 용이하게 하기 위해, 두개의 센서(821, 822)의 자세나 위치를 조정한다. 즉, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제2 센서(822)의 자세를 조정하여, XY축이 제2 워크 마크(WM2)의 XY축과 일치하도록 한다. 그리고, 각 센서(821, 822)의 XY방향의 위치를 조정하여, 제1 제2의 워크 마크(WM1, WM2)가 각 센서(821, 822)의 촬상면에 있어서 거의 원점의 위치에 위치하도록 한다. 도 15에 있어서, 조정 전의 센서(821, 822)가 파선으로 도시되고, 조정 후의 센서(821, 822)가 실선으로 도시되어 있다.

각 센서(821, 822)는, 마이크로 미터에 의해 XYθ방향으로 위치나 자세를 조정 가능한 기구를 구비한 대좌(도시하지 않음) 위에 장착되어 있고, 이 기구를 조작함으로써 도 15에 도시하는 상태로 한다. 또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 워크 얼라인먼트 제어부(80)는, 디스플레이(801)를 구비하고 있고, 각 센서(821, 822)가 촬상하고 있는 각 워크 마크(WM1, WM2)가 각 센서(821, 822)의 XY축과 함께 표시되도록 되어 있다. 디스플레이(801)에서 각 워크 마크(WM1, WM2)의 상을 보면서, 작업자는 조정 기구를 조작하여, 도 15에 도시하는 상태로 한다.

각 센서(821, 823)의 위치의 조정에 의해 도 15에 실선으로 도시하는 상태가 되면, 작업자는, 화상 처리부에 동작 지령을 보내고, 각 센서(821, 822)에 의한 제1 워크(W1)의 각 워크 마크(WM1, WM2)의 화상 데이터를 처리시켜, 그 중심의 위치를 기억부에 기억시킨다. 또한, 디스플레이(801)는 터치 패널로 되어 있어, 디스플레이(801)를 통해 지령을 입력한다. 이하, 이와 같이 하여 위치가 기억된 얼라인먼트가 완료된 제1 워크(W1)의 각 워크 마크(WM1, WM2)의 중심을 제1 기준 마크 중심(C_s1), 제2 기준 마크 중심(C_s2)이라고 한다. 또한, 이 조정은, 조정 기구를 사용한 수동의 조정이며, 각 기준 마크 중심(C_s1, C_s2)은, XY좌표의 원점 부근에는 위치하지만, 원점의 좌표에 완전히 일치하고 있는 것은 아니다.

또, 이와 같이 하여 각 기준 마크 중심(C_s1, C_s2)의 위치를 기억했을 때의 스테이지(21)의 위치는, 양산시의 얼라인먼트를 행할 때에 스테이지(21)를 위치시켜야 할 위치이다. 이하, 스테이지(21)에 대한 이 위치를 양산시 얼라인먼트 위치라고 한다. 양산시 얼라인먼트 위치의 정보는, 탑재 회수 위치를 기점으로 한 반송 거리의 정보이며, 주제어부(9) 내에 기억부에 기억된다.

워크 얼라인먼트 제어부(80) 내의 기억부에는, 양산시의 얼라인먼트용의 시퀀스 제어 프로그램(이하, 양산용 얼라인먼트 프로그램)이 실장되어 있다. 주제어부(9)는, 양산시의 워크(W2)의 얼라인먼트시에는 스테이지(21)를 양산시 얼라인먼트 위치에 위치시키도록 되어 있다. 양산용 얼라인먼트 프로그램은, 제2 워크(W2)가 탑재된 스테이지(21)가 양산시 얼라인먼트 위치에 위치한 상태로 실행된다. 도 16은, 양산시의 얼라인먼트 동작에 대해 도시한 평면 개략도이며, 제2 워크(W2)의 각 워크 마크(WM1, WM2)를 제2 워크 얼라이너(82)의 각 센서(821, 822)가 촬상한 상태가 도시되어 있다.

상기 서술한 바와 같이, 스테이지(21)에는 로봇에 의해 워크(W)가 탑재되기 때문에, 워크(W)의 자세는 장치 기준 방향을 향하지 않고, 어긋나 있다. 이 편차는, 일례로서, 도 16에 도시하는 각 워크 마크(WM1, WM)의 화상으로서 인식된다. 도 16에는, 참고를 위해, 기억부에 중심 위치가 기억된 제1 워크(W1)의 각 워크 마크(WM1, WM2)의 상이 파선으로 도시되어 있다.

연산 처리부는, 제2 워크(W2)의 제1 워크 마크(WM1)의 상의 중심(이하, 제1 검출상 중심)(C_d1)이, 제1 기준 마크 중심(C_s1)에 일치하고, 제2 워크(W2)의 제2 워크 마크(WM2)의 상의 중심(이하, 제2 검출상 중심)(C_d2)이 제2 기준 마크 중심(C_s2)에 일치하는데 필요한 스테이지(21)의 XYθ의 이동 거리를 산출한다. 이 알고리즘은 몇 개 정도 있는데, 예를 들어, 제1 검출상 중심(C_d1)과 제2 검출상 중심(C_d2)을 이은 선분(이하, 검출 선분)의 기울기를 구하고, 이 선분이, 제1 제2의 기준 마크 중심(C_s1, C_s2)을 이은 선분(이하, 기준 선분)에 대해 이루는 각 θ를 구한다. 그리고, -θ만큼 회전시킨 검출 선분에 대해, 기준 선분에 일치시키기 위해 필요한 XY방향의 이동 거리를 구하고, 이 XY방향의 거리와 -θ를 제어 신호로서 출력한다.

워크 얼라인먼트 제어부(80)는, 연산 처리부가 출력한 제어 신호를 스테이지 자세 조정 기구(32)로 보내고, 산출된 XYθ의 거리만큼 스테이지(21)를 이동시켜 워크(W)의 얼라인먼트를 행한다. 이에 의해, 제2 워크(W2)에 대해 제1 워크(W1)의 자세 및 위치가 재현된 것이 된다.

또한, 두개의 센서(821, 822)는, 얼라인먼트가 완료된 제1 워크(W1)에 의해 위치나 자세가 조정되고 있으므로, 스테이지(21)가 양산시 얼라인먼트 위치에 위치했을 때, 로봇에 의한 배치 정밀도가 한도 이상으로 악화되지 않는 이상, 워크 마크(WM1, WM2)가 촬상 에리어를 빗나가 버려 얼라인먼트 불능이 되는 경우는 없다. 만약 워크 마크(WM1, WM2)가 촬상 에리어를 빗나가 버려 얼라인먼트 불능이 된 경우에는, 스테이지(21)를 적당히 이동시켜 워크 마크(WM1, WM2)가 포착되는 위치를 찾도록 하면 된다.

양산시의 장치 전체의 제어나 동작은, 제2 워크 얼라이너(82)를 사용하여 워크(W2)의 얼라인먼트를 하는 점을 제외하고, 제1 실시 형태와 같다. 주제어부(9)는, 로봇에 의해 스테이지(21)로의 제2 워크(W2)의 탑재 완료를 확인한 후, 워크 반송계(2)로 제어 신호를 보내 스테이지(21)를 양산시 얼라인먼트 위치까지 전진시킨다. 그리고, 상기와 같이 제2 워크 얼라이너(8)를 사용하여 얼라인먼트를 한다. 얼라인먼트가 완료되면, 주제어부(9)는, 워크 반송계(2)로 제어 신호를 보내 스테이지(21)를 더 전진시켜, 조사면(R)을 통과시킨다. 스테이지(21)가 전진 도달 위치에 이르면, 주제어부(9)는 스테이지(21)를 반전, 후퇴시킨다. 스테이지(21)는, 후퇴하면서 조사면(R)을 통과하여, 탑재 회수 위치까지 되돌아오면 정지한다. 그 후, 로봇은 노광이 완료된 워크(W2)를 회수한다. 다음의 워크(W2)에 대해서도 같은 동작을 반복하여, 매엽 처리가 행해진다.

이 실시 형태에서는, 양산시의 워크(W2)의 얼라인먼트를, 두개의 센서(821, 822)를 구비한 제2 워크 얼라이너(82)에 의해 행하므로, 얼라인먼트에 필요로 하는 시간이 짧아져, 생산성이 높아진다. 제1 실시 형태에서는, 하나의 센서(31)로 워크 마크(WM1, WM2)를 촬상하여, 워크 편차각을 산출하므로, 워크(W)를 센서(31)에 대해 소정의 방향으로 이동(스캔)시키는 동작이 필요하고, 또한 워크 편차각의 산출을 위한 연산도 복잡해지기 쉽다. 이로 인해, 얼라인먼트에 필요로 하는 시간이 길어지는 경향이 있다. 제2 실시 형태에서는, 양산시에는 두개의 센서(821, 822)를 사용하여 두개의 워크 마크(WM1, WM2)를 동시에 촬상하여 워크 편차각을 구하므로, 워크(W2)의 스캔 동작은 불필요하고, 연산 처리도 비교적 간단하다. 이로 인해, 얼라인먼트에 필요로 하는 시간은 짧게 끝난다. 따라서, 제2 실시 형태의 장치에 의하면, 광배향 처리를 높은 방향 정밀도로 또한 높은 생산성으로 행할 수 있다.

또, 이때, 제2 실시 형태에서는, 얼라인먼트된 상태의 조정용의 워크(W1)를 이용하여 각 센서(821, 822)의 위치나 자세를 조정하므로, 양산시에 제2 워크(W2)의 워크 마크(WM1, WM2)가 센서의 촬상 에리어를 빗나가 버리는 일이 없어, 얼라인먼트 불능이 되는 경우는 없다. 얼라인먼트 불능이 되면, 상기 서술한 바와 같이 스테이지(21)를 적당히 이동시켜 촬상할 수 있도록 하는데, 제2 실시 형태의 장치는, 이 동작이 필요하게 되는 경우가 없어, 이 점에서도 생산성이 높아진다.

상기 각 실시 형태에 있어서, 설정 배향 방향은 장방형의 워크의 단변 방향이었는데, 이는 일례이며, 장변 방향이나 대각선의 방향 등, 워크의 특정 부위가 연장되는 방향을 기준으로 하여 다른 임의의 방향을 설정 배향 방향으로 할 수 있다.

장치 기준 방향도 마찬가지이며, 리니어 가이드(23)의 길이 방향(워크의 반송 방향) 이외에도, 리니어 가이드(23)의 길이 방향에 수직인 수평 방향 등, 임의의 방향을 장치 기준 방향으로 할 수 있다.

장치 기준 방향에 대한 설정 배향 방향의 각도는, 상기 각 실시 형태에서는 0도(양자는 일치)였는데, 이것도 임의로 설정할 수 있다. 장치 기준 방향에 대해 설정 배향 방향을 비스듬하게 하는 경우에는, 특허 문헌 2에 기재된, 광조사기(1)의 자세를 크게 변경하는 기구가 채용되기도 한다.

또한, 편광 방향 검출기(40)는, 검광자(42)가 조사면(R)에 일치한 상태(조사면(R)과 같은 타높이)가 되는 것이 바람직하나, 이는 특히 필수의 조건은 아니다. 조사면(R)과 검광자(42)가 평행인 한, 조사면(R)에 대해 다소 위 또는 아래의 위치여도 된다. 다소 위아래여도, 편광광의 편광 방향은 조사면(R)상과 큰 차이가 없기 때문이다.

또, 각 센서(31, 61, 821, 822)는 CCD 센서였는데, CCD 센서 이외의 이미지 센서를 사용해도 되고, 이미지 센서 이외의 센서를 사용해도 된다. 예를 들어, 한 쌍의 포토 센서를 사용하여, 워크(W)나 검광자(42)에 설치된 각 얼라인먼트 마크에 의한 반사광의 변화를 파악하여 각 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하는 구성을 채용해도 되고, 얼라인먼트 마크의 형상, 포토 센서의 수나 배치 위치를 궁리하면, 얼라인먼트 마크의 중심을 검출하거나, 얼라인먼트 마크의 특정 선분(검출 선분)을 검출하는 것도 가능하고, 이미지 센서에 의한 촬상과 등가인 구성으로 할 수 있다.

워크에 대해서는, 판형상인 것을 상정하여 설명했는데, 편광 방향의 검출이나 검광자의 얼라인먼트에 관한 한, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 개시되어 있는 장척인 워크를 롤투롤로 반송하는 것에 대해서도 마찬가지로 실시할 수 있다.

또, 제2 실시 형태에 있어서, 얼라인먼트가 완료된 제1 워크(W1)의 두개의 워크 마크의 상을 두개의 센서(821, 822)로 촬상시키는 구성에 대해서는, 제1 워크(W1)를 반송하는 경우 이외, 두개의 센서(821, 822)를 이송하도록 해도 된다. 단, 제1 워크(W1)를 반송하는 구성이, 워크 반송계(2)를 겸용할 수 있으므로, 구조를 간략화할 수 있다.

1 광조사기
11 광원
12 편광 소자 유닛
121 편광 소자
2 워크 반송계
21 스테이지
22 반송용 구동축
23 리니어 가이드
24 반송용 구동원
3 워크 얼라이너
31 센서
32 스테이지 자세 조정 기구
33 워크 얼라인먼트 제어부
4 편광 방향 검출계
40 편광 방향 검출기
41 검출용 수광기
42 검광자
43 회전 기구
435 회전 구동원
45 검출계 제어부
461 검광자 마크
462 검광자 마크
5 이송 기구
51 이송용 구동축
52 이송용 구동원
53 횡방향 이동 레일
6 검광자 얼라이너
61 검광자 센서
7 편광 소자 조정 기구
71 접수 핀
72 진퇴 핀
80 워크 얼라인먼트 제어부
801 디스플레이
81 제1 워크 얼라이너
82 제2 워크 얼라이너
821 제1 센서
822 제2 센서
9 주제어부
W, W1, W2 워크
WM1, WM2 얼라인먼트 마크
R 조사 영역

Claims

조사면에 배치된 워크에 대해서 편광 소자를 통해 편광광을 조사하는 광조사기를 구비한 광배향용 편광광 조사 장치로서,
워크에는, 광배향을 위해 편광광의 편광축을 지향시켜야 할 방향으로서 설정 배향 방향이 설정되어 있고,
조사면에 조사된 편광광의 편광축의 방향을 검출하는 편광 방향 검출계를 구비하고 있고,
편광 방향 검출계는, 장치에 있어서 설정된 기준 방향인 장치 기준 방향에 대한 각도로서 상기 편광축의 방향을 검출하는 것이 가능하며, 설정 배향 방향으로 편광한 편광광이 조사되도록 워크는 장치 기준 방향에 대해서 소정의 자세로 조사면에 배치되도록 되어 있고,
편광 방향 검출계는, 조사면에 조사되는 편광광의 편광축의 방향인 편광 방향을 검출하는 위치에 배치되는 것이 가능한 편광 방향 검출기를 구비하고 있고,
편광 방향 검출기는, 조사면에 대해 평행한 자세가 되는 검광자와, 광조사기로부터 출사된 광을 검광자를 통해 수광하는 수광기와, 조사면에 대해 수직인 회전축의 둘레로 검광자를 회전시키는 회전 구동원을 구비하고, 수광기로 수광되는 광의 강도가 검광자의 회전에 수반하여 변화하는 상태에 의거해 편광 방향을 검출하는 것이며,
검광자에는, 검광자 얼라이너가 설치되어 있고,
검광자 얼라이너는, 편광 방향을 검출하기 위해 검광자를 회전시킬 때의 회전 원점에 있어서의 검광자의 자세를 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향을 향한 자세로 하는 것임을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 검광자에는 얼라인먼트 마크가 설치되어 있고,
상기 검광자 얼라이너는, 얼라인먼트 마크를 검출하는 검광자 센서와, 검광자 센서로부터의 출력에 의해 상기 소정의 방향에 대한 검광자의 자세의 편차량을 구하는 연산 처리부를 구비하며, 구한 편차량을 없애도록 상기 회전 구동원에 제어하는 것임을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 편광 소자의 배치 각도를 조정하는 편광 소자 조정 기구가 설치되어 있고,
편광 소자 조정 기구는, 편광 방향 검출계에 의해 검출된 편광 방향과 설정 배향 방향의 편차량을 없애도록 상기 편광 소자의 배치 각도를 조정하는 것이 가능한 것임을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 조사면에 워크를 반송하는 워크 반송계와, 워크 얼라이너를 구비하고 있고,
상기 설정 배향 방향은, 워크의 특정 부위가 연장되는 방향을 기준으로 하여 설정되어 있으며,
워크 얼라이너는, 워크 반송계에 의해 상기 조사면에 워크가 반송되었을 때, 상기 워크의 특정 부위가 연장되는 방향이 상기 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향이 되도록 워크의 자세를 조정하는 것임을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 워크 얼라이너로서 제1 및 제2의 두개의 워크 얼라이너가 설치되어 있고,
제1 워크 얼라이너는 제1 워크를 얼라인먼트하는 것이고, 제2 워크 얼라이너는 제2 워크를 얼라인먼트하는 것이며,
제1 워크에는 제1 및 제2의 두개의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있음과 더불어, 제2 워크에는 제1 워크와 같은 위치에 제1 및 제2의 두개의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있고,
제1 워크 얼라이너는, 제1 워크의 두개의 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하고, 두개의 얼라인먼트 마크를 이은 선이 연장되는 방향과 상기 장치 기준 방향이 이루는 각을 산출하여, 이 각이 소정의 각도가 되도록 제1 워크의 자세를 조정함으로써 얼라인먼트를 행하는 것이며,
제2 워크 얼라이너는, 제1 및 제2의 두개의 센서와, 연산 처리부와, 기억부와, 스테이지 자세 조정 기구와, 이송 기구를 구비하고 있고,
제1 및 제2의 두개의 센서는, 각 워크에 있어서의 두개의 얼라인먼트 마크를 동시에 촬상 가능한 위치 관계로 배치되어 있으며,
이송 기구는, 제1 워크 얼라이너에 의해 제1 워크의 얼라인먼트가 완료된 후, 상기 얼라인먼트가 완료된 제1 워크 또는 상기 제1 및 제2의 두개의 센서를 이송하고, 상기 얼라인먼트가 완료된 자세의 상태에서 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 제1 센서가 촬상할 수 있는 상태로 하며, 제2 얼라인먼트 마크를 제2 센서가 촬상할 수 있는 상태로 하는 것이고,
연산 처리부는, 제1 센서가 촬상한 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제1 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시킴과 더불어, 제2 센서가 촬상한 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제2 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시키는 것이며,
상기 워크 반송계는, 제1 얼라인먼트 마크가 제1 센서로 촬상되고, 제2 얼라인먼트 마크가 제2 센서로 촬상되는 위치에 제2 워크를 반송하는 것이며,
스테이지 자세 조정 기구는, 기억부로부터 읽어낸 위치 정보에 따라, 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 위치시키고, 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제2 얼라인먼트 마크를 위치시키는 기구인 것을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 장치.
워크를 조사면에 배치하고, 편광 소자를 통해 조사면에 광조사함으로써 워크에 대해 편광광을 조사하는 편광광 조사 공정과,
조사면에 조사되어 있는 편광광의 편광축의 방향인 편광 방향을 검출하는 편광 방향 검출 공정을 가지고 있고,
워크에는, 광배향을 위해 편광광의 편광축을 지향시켜야 할 방향으로서 설정 배향 방향이 설정되어 있음과 더불어, 장치에는 장치 기준 방향이 설정되어 있으며,
편광광 조사 공정은, 설정 배향 방향으로 편광한 편광광이 조사되도록 장치 기준 방향에 대해서 소정의 자세로 워크를 조사면에 배치하는 공정이고,
편광 방향 검출 공정은, 워크를 대신하여 조사면에 편광 방향 검출기를 배치함으로써 편광 방향을 검출하는 공정이며,
편광 방향 검출기는, 조사면에 대해 평행한 자세가 되는 검광자와, 광조사기로부터 출사된 광을 검광자를 통해 수광하는 수광기와, 조사면에 대해 수직인 회전축의 둘레로 검광자를 회전시키는 회전 구동원을 구비하고, 수광기로 수광되는 광의 강도가 검광자의 회전에 수반하여 변화하는 상태에 의거해 편광 방향을 검출하는 것이며,
편광 방향을 검출하기 위해 검광자를 회전시킬 때의 회전 원점에 있어서의 검광자의 자세를 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향을 향한 자세로 하는 검광자 얼라인먼트 공정이 설치되어 있고,
편광 방향 검출 공정은, 검광자 얼라인먼트 공정 후에 편광 방향 검출기에 편광 방향을 검출시키는 공정인 것을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 검광자에는 얼라인먼트 마크가 설치되어 있고,
상기 검광자 얼라인먼트 공정은, 상기 검광자의 얼라인먼트 마크를 검광자 센서로 검출하고, 상기 검광자 센서로부터의 출력에 의해 상기 소정의 방향에 대한 검광자의 자세의 편차량을 연산 처리부에 의해 구하며, 구한 편차량을 없애도록 상기 회전 구동원을 제어하는 공정인 것을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 방법.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 편광 소자의 배치 각도를 조정하는 편광 소자 조정 공정을 가지고 있고,
편광 소자 조정 공정은, 편광 방향 검출계에 의해 검출된 편광 방향과 설정 배향 방향의 편차량을 없애도록 상기 편광 소자의 배치 각도를 편광 소자 조정 기구에 의해 조정하는 공정인 것을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 방법.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 조사면에 워크를 반송하는 워크 반송 공정과, 워크 얼라인먼트 공정을 가지고 있고,
상기 설정 배향 방향은, 워크의 특정 부위가 연장되는 방향을 기준으로 하여 설정되어 있으며,
워크 얼라인먼트 공정은, 워크 반송 공정에 있어서 상기 조사면에 워크가 반송되었을 때, 상기 워크의 특정 부위가 연장되는 방향이 상기 장치 기준 방향에 대해 소정의 방향이 되도록 워크의 자세를 조정하는 공정인 것을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 워크 얼라인먼트 공정으로서 제1 및 제2의 두개의 워크 얼라인먼트 공정을 가지고 있고,
제1 워크 얼라인먼트 공정은 제1 워크를 얼라인먼트하는 공정이고, 제2 워크 얼라인먼트 공정은 제2 워크를 얼라인먼트하는 공정이며,
제1 워크에는 제1 및 제2의 두개의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있음과 더불어, 제2 워크에는 제1 워크와 같은 위치에 제1 및 제2의 두개의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있고,
제1 워크 얼라인먼트 공정은, 제1 워크의 두개의 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하고, 두개의 얼라인먼트 마크를 이은 선이 연장되는 방향과 상기 장치 기준 방향이 이루는 각을 산출하여, 이 각이 소정의 각도가 되도록 제1 워크의 자세를 조정함으로써 얼라인먼트를 행하는 공정이며,
제2 워크 얼라인먼트 공정은, 제1 촬상 공정과, 위치 정보 기억 공정과, 제2 촬상 공정과, 얼라인먼트 공정을 가지고 있고,
제1 촬상 공정은, 제1 워크의 얼라인먼트가 완료된 후, 상기 얼라인먼트가 완료된 제1 워크 또는 상기 제1 및 제2의 두개의 센서를 이송 기구에 의해 이송하고, 상기 얼라인먼트가 완료된 자세의 상태에서 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 제1 센서에 의해 촬상시킴과 동시에, 제2 얼라인먼트 마크를 제2 센서에 의해 촬상시키는 공정이며,
위치 정보 기억 공정은, 제1 센서가 촬상한 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제1 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시킴과 더불어, 제2 센서가 촬상한 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크의 화상 데이터를 처리하여 상기 제2 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 기억부에 기억시키는 공정이며,
제2 촬상 공정은, 각 센서의 촬상 위치에 제2 워크를 반송하고, 제2 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 제1 센서에 의해 촬상시킴과 동시에 제2 얼라인먼트 마크를 제2 센서에 의해 촬상시키는 공정이며,
얼라인먼트 공정은, 기억부에 기억된 위치 정보를 읽어내고, 읽어낸 위치 정보에 따라, 제1 워크의 제1 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제1 얼라인먼트 마크를 위치시키며, 제1 워크의 제2 얼라인먼트 마크가 위치하고 있던 위치에 제2 워크의 제2 얼라인먼트 마크를 위치시키는 공정인 것을 특징으로 하는 광배향용 편광광 조사 방법.