KR20120059359A

KR20120059359A - 광 조사 장치

Info

Publication number: KR20120059359A
Application number: KR1020110116380A
Authority: KR
Inventors: 시게노리 나카타
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-06-08
Also published as: TWI463272B; TW201237560A; CN102540757B; KR101408516B1; CN102540757A

Abstract

(과제) 복수의 방전 램프가 소정 방향으로 늘어서 배치되어 이루어지는 구성인 것에 있어서, 조도 분포의 변동을 검출하여 문제가 발생한 방전 램프의 특정 및 이상 상태의 판별을 행할 수 있고, 장치의 정상 동작 상태를 확인할 수 있음과 더불어, 조도 분포의 변동에 대하여 조도의 균일화를 도모할 수 있는 광 조사 장치를 제공하는 것이다.
(해결 수단) 방전 램프와 리플렉터로 이루어지는 광원 소자(21)를 늘어세워 동시에 점등시키고, 광원 소자(21)로부터의 광을 광 조사 영역에 조사하는 광 조사부(1)를 구비한 광 조사 장치에 있어서, 그 광원 소자(21)로부터의 광을 확산시켜 방사하는 확산판(55)을 설치함과 더불어, 확산판(55)에서 반사된 확산 산란광의 광량의 분포를 검출하기 위한 광 센서(60)를 설치한다. 광 센서(60)에서 검출된 신호는 화상 처리 유닛(7)으로 보내지고, 화상 처리 유닛(7)은 확산판(55) 상의 조도 분포를, 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포로 변환하여 표시부 등에 표시한다. 또한, 특정 램프의 조도가 저하하면, 조도 저하한 램프를 특정하여 경보를 출력하거나, 그 램프에 대한 공급 전력을 증대시켜 광량 분포의 변동을 보상한다.

Description

광 조사 장치 {LIGHT IRRADIATION APPARATUS}

본 발명은, 예를 들면, 반도체 소자나 액정 표시 기판, 혹은 패턴화 위상차 필름의 제조 공정 등에 있어서 선형상 패턴을 형성하기 위해서 이용되는 광 조사 장치로서, 쇼트 아크형 방전 램프를 이용한 복수의 광원 소자를 일방향으로 늘어세워 동시에 점등시켜, 노광 처리 등을 행하는 광 조사 장치에 있어서, 복수의 광원 소자로부터 방사된 광의 조도 분포를 순식간에 검출하는 것이 가능한 광 검출기를 구비한 광 조사 장치에 관한 것으로, 특히, 그 광 검출기의 출력에 의거하여 조사 영역에 있어서의 조도 분포나 적산 광량 분포를 표시할 수 있고, 또한, 광의 조도 분포를 균일화할 수 있는 광 조사 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 소자나 액정 표시 기판, 혹은 패턴화 위상차 필름의 제조에 있어서는, 선형상 패턴을 형성하기 위해서 노광 처리가 행해지고 있고, 이 노광 처리에 있어서는, 자외광 등의 활성 에너지선을 피조사물에 대하여 광범위하게 걸쳐 조사함으로써 양산성을 높이기 때문에, 통상 롱 아크형 방전 램프를 구비한 광 조사 장치를 이용하는 것이 검토되고 있다.

그러나, 롱 아크형 방전 램프에서는 램프 길이 방향에 있어서 서로 평행한 광을 조사하는 것이 곤란하기 때문에, 마스크 패턴에 충실하고 해상도가 높은 패턴을 얻을 수 없다는 문제가 생긴다.

또한, 액정 패널의 대형화나 생산 효율의 향상 등의 관점으로부터 조사 에어리어 대면적화의 요구가 있다.

종래, 방전 램프를 대형화하여 대면적화에 대응해 왔지만, 제조 기술상의 문제 등이 있어 그 이상의 방전 램프의 대형화는 곤란한 것으로 되어 있다.

이러한 요구에 대하여, 소형의 쇼트 아크형 방전 램프를 이용하여 복수의 광원 소자를 늘어세운 광 조사 장치가 제안되어 있다.

그러나, 이러한 광 조사 장치에 있어서는, 각각의 방전 램프가, 조도나 수명에 개체차를 갖고 있으므로, 각 방전 램프의 조도 유지율을 균일하게 유지하는 것이 곤란하고, 제조 라인에서의 높은 신뢰성 및 안정된 생산성을 확보하기 위해서는, 개개의 방전 램프의 조도 및 조도 분포(광량 분포)의 모니터링을 행하여, 조도를 균일하게 유지하는 것이 필요하게 된다.

이러한, 쇼트 아크형 방전 램프를 이용하여 복수의 광원 소자를 늘어세운 광 조사 장치에 있어서, 개개의 방전 램프의 조도를 측정하는 방법은, 예를 들면, 도 27에 도시하는 바와같이, 복수의 방전 램프(101－a) 및 반사경(101－b)으로 이루어지는 복수의 광원부(100)로부터 방사된 광(자외선)을 인터그레이터(102)에 의해 겹친 후에 되반사 반사경(103)의 일부에 열린 광 투과부(103－a)로부터 일부를 투과시켜 조도 측정 장치(107)에 의해 측정하는 방법이 제안되어 있다.

개개의 광원 유닛(101)의 조도를 측정하기 위해서, 광원부(100)를 소등할 때에 1개씩 광원 유닛(101)을 소등시키면서, 개개의 광원 유닛의 조도를 측정하여 기억 수단(106－b)에 조도 정보를 기록한다.

이 방법으로 개개의 광원 유닛(101)의 조도치를 측정할 수 있다(특허 문헌 1).

그러나, 이러한 방법에서는, 인터그레이터(102)로부터 출사되는 복수의 방전 램프(101－a)에 의한 합성광의 조도(말하자면 전체의 조도 분포가 평균화된 값)가 측정될 뿐이며, 광 조사 장치에 의한 광 조사 영역에 있어서의 정확한 조도 분포는 얻을 수 없으므로, 선형상 패턴을 형성하는 광 조사 장치에 적용할 수 없다.

또한, 노광 처리 중에 있어서는, 어느 하나의 방전 램프의 조도가 저하한 경우라도, 합성광의 조도가 저하한 것이 검출될 뿐이므로, 이상이 발생한 방전 램프를 특정할 수 없다.

또한, 쇼트 아크형 방전 램프를 이용하여 복수의 광원 소자를 늘어세운 광 조사 장치에 있어서, 조도 분포를 측정하는 방법으로는, 도 28에 도시하는 방법이 알려져 있다. 동 도면에 나타내는 바와같이, 광 센서(115)를 XYZ 스테이지(117)의 위에 배치하고, 측정할 때에 조명계 유닛(111－a)이 늘어선 방향으로 광 센서(115)를 스캔하면서 조도를 측정한다. 그리고, 조도의 변화를 측정함으로써 조명 광학계(111)의 조도 분포를 측정할 수 있다(특허 문헌 2).

또한, 개개의 방전 램프에 대응하여 조도 측정 수단을 형성함으로써, 각 방전 램프의 조도를 측정하고, 이에 따라 방전 램프의 조도 저하 등의 이상을 검출하는 방법이 알려져 있다.

이러한 방법에 의하면, 예를 들면, 장시간의 사용에 의해 어느 하나의 방전 램프의 조도가 경시적으로 저하한 경우에는, 문제가 발생한 방전 램프를 특정하는 것이 가능하지만, 각 조도 측정 수단에 의해 측정되는 것은, 어느 특정 개소에서의 조도(특정 광원 휘점으로부터 방사되어 반사 미러의 특정 개소에서 반사된 값)이며, 가령 램프 광원과 동 수 정도의 조도 측정 수단을 배치해도 광 조사 장치에 의한 광 조사 영역에 있어서의 정확한 조도 분포를 얻을 수 없으므로, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 도 7을 참조하여 설명하면, 예를 들면, 방전 램프를 구성하는 전극에 힘이 가해져 변형되는 등의 요인에 의해 방전 램프의 광축이 어긋나는 현상이 어느 하나의 방전 램프에 발생한 경우에는, 그 방전 램프에 의한 광 조사 영역이 그 방전 램프에 인접하는 방전 램프에 의한 광 조사 영역측에 시프트하고, 실제의 조도 분포는, 도 7에 있어서 파선으로 표시하는 것과 같은 곡선이 된다. 도 7로부터 명백한 바와같이, 문제가 발생한 방전 램프의 조도 변화의 영향은, 그 방전 램프에 인접하는 방전 램프에 의한 광 조사 영역에도 발생하므로, 예를 들면 그 인접하는 방전 램프의 자외선의 광량 자체에는, 변화가 없음에도 불구하고, 그 방전 램프에 대응하는 조도 측정 수단에 의해 측정되는 조도가 초기치보다 저하 혹은 증가한 값을 나타내는 경우가 있다. 그러나, 상기의 방법에서는, 개개의 방전 램프에 의한 광이 겹치는 영역을 측정하는 위치에는 조도 측정 수단이 없기 때문에, 이러한 방전 램프의 이상 상태를 정확하게 판별할 수 없다. 이 때문에, 각 조도 측정 수단에 의한 측정 결과에 의거하여, 예를 들면 방전 램프의 조도를 증가 혹은 저하시키도록 방전 램프의 점등 제어가 행해진 경우에는, 오히려, 조도 분포를 불균일하게 해버리게 된다.

또한, 쇼트 아크형 방전 램프를 일방향으로 배열한 광 조사 장치에 있어서, 특히 광 조사 영역의 길이 방향에 직교하는 방향으로 피조사물(워크)이 상대 스캔됨으로써 처리되는 프로세스 공정에 있어서는, 가령 미소한 영역이라도 조도가 저하하고 있는 부분이 있으면 줄무늬모양의 얼룩이 발생하는 경우가 있으므로, 길이 방향 전역에 걸쳐 미세한 측정 피치에서의 조도 분포나 적산 광량 분포를 확인하는 것이 중요하다.

한편, 롱 아크형 방전 램프를 이용한, 인쇄물의 건조 큐어와 같은 용도에서는, 광이 1개의 아크로부터 발생하는 것, 각각의 발산각이 커 넓은 폭방향으로부터의 광이 겹쳐지는 등으로부터, 길이 방향의 조도 분포에 국소적인 변동이 발생하는 일은 사실상 없기 때문에, 종래는 문제가 되지 않았다. 따라서, 롱 아크형의 방전 램프에서는, 그 길이 방향의 몇개소 정도에 있어서 적산 광량 데이터를 취득하면 된다. 그러나, 쇼트 아크형의 방전 램프의 복수를 일방향으로 늘어세운 광 조사 장치에서는, 상기한 것처럼, 길이 방향의 몇개소 정도에서 적산 광량 데이터를 취득한 것만으로는 부족하다.

쇼트 아크형 방전 램프의 복수를 일방향으로 늘어세운 광 조사 장치에 있어서, 길이 방향 전역에 걸쳐 미세한 측정 피치에서의 조도 분포나 적산 광량 분포를 확인하기 위해, 수많은 조도 측정 수단을 밀접하게 배치하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 비용이 증대할 뿐만 아니라, 개개의 수광 소자가 더러워지는 상태나 자외선에 의한 열화 속도, 온도 상승 시의 감도 변화의 특성(온도 계수)의 개체차도 있기 때문에, 장기간에 걸쳐 안정된 조도 분포 측정을 하는 것이 곤란하다고하는 문제도 발생한다.

이상과 같이, 선상 패턴을 형성하기 위해서 이용되는 복수의 방전 램프가 소정 방향으로 늘어서 배치되어 이루어지는 광 조사 장치에 있어서, 상세한 조도 분포 측정이 비로소 기술적으로 큰 과제가 되었다. 그러나, 개개의 방전 램프의 조도 및 조도 분포를 높은 신뢰성으로 검출할 수 있는 방법은 알려져 있지 않은 것이 실정이다.

특허 문헌 1 : 일본국 특허공개 2010－034293호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 특허공개 평 10－284401호 공보

특허 문헌 1의 측정 방법은, 복수의 광원 유닛(101)의 광이 가산된 값이 조도 측정 장치(107)에서 검출된다. 이 때문에, 개별 광원 유닛의 값을 측정하기 위해서는, 광원부(100)를 소등할 때에, 1등씩 광원 유닛을 소등시키면서 조도의 변동을 기록하지 않으면 안된다.

장치가 가동하고 있을 때는, 개개의 조도 유닛의 조도를 측정할 수 없고, 측정할 때는 조명계 유닛을 한번 소등시키지 않으면 안되어, 측정에 시간이 걸린다. 또한, 이 방법에서는 인터그레이터 등을 사용하여 2차 광원을 만드는 광학계에서만 유효하다.

특허 문헌 2의 방법에서는, 조명 광학계(111)를 점등시킨 상태에서, 광 센서(115)를 스캔시킴으로써 XYZ 스테이지(117) 상의 조도 분포를 측정할 수 있다.

따라서, 측정을 행할 때는 기판(116)을 XYZ 스테이지(117) 상으로부터 제거하지 않으면 안된다. 기판이 필름형상인 경우는, 용이하게 제거할 수 없기 때문에, 조도 측정은 필름형상의 기판을 교환할 때 등으로 한정된다.

이 때문에, 장치를 가동시키고 있는 동안은 측정을 행할 수 없어, 장치 가동 중의 이상을 검출하여 조도 분포를 제어하는 것은 불가능하다.

또한, 1개의 광 센서(115)를 스캔시키면서 측정하는 방법에서는, 상세한 조도 분포를 측정하는 경우에는 측정 포인트수를 늘릴 필요가 있기 때문에 시간이 많이 걸린다. 또한 측정 중에 광 센서(115)가 조명 광원이 강한 광에 노출되므로 광 센서의 온도가 상승한다. 광 센서는 온도에 따라 측정 감도가 변화하기 때문에, 정확한 조도 분포의 측정을 행할 수 없다.

정확한 조도 분포를 측정하기 위해서는, 광 센서가 동일한 온도에서 동시에 측정하는 것이 필요해진다.

또한, 쇼트 아크형 방전 램프를 이용하여 복수의 광원 소자를 늘어세운 광 조사 장치의 경우, 조도가 저하하는 원인은, 개별 광원 소자의 조도가 저하할 뿐만 아니라, 임의의 광원 소자가 조도는 저하하지 않은 상태에서, 다른 광원 소자에 대하여 광축이 어긋나는 경우가 있다.

이 경우에, 저하된 조도를 회복시키기 위해서, 방전 램프에 투입하는 전류치를 증가시키면, 조도 분포가 악화될 뿐아니라, 방전 램프의 수명이 저하하거나, 장치가 고장나는 원인이 된다.

이 때문에, 조도 분포의 측정을 행할 뿐만 아니라, 측정 결과를 바탕으로 조도의 변동 원인을 파악하고, 이에 의거하여 적절한 대응을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 사정에 의거하여 이루어진 것으로서, 광원으로서 복수의 쇼트 아크형 방전 램프를 소정 방향으로 늘어세운 광 조사 장치에 있어서, 각 광원 소자로부터 방사된 광의 조도 분포의 변동을 일괄하여 검출할 수 있음과 더불어, 밝기가 저하된 방전 램프 등, 문제가 발생한 방전 램프의 특정 및 이상 상태를 판별하여 표시할 수 있고, 장치의 정상 동작 상태를 확인할 수 있다. 또한, 광 조사 영역에 있어서 조도 분포가 변동했을 때에 조도의 균일화를 도모할 수 있는 광 조사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 광 조사 장치는, 쇼트 아크형 방전 램프, 및 그 방전 램프를 둘러싸고 배치된 그 방전 램프로부터의 광을 반사하는 리플렉터로 이루어지는 광원 소자의 복수가, 일방향으로 늘어서 배치되어 이루어지는 광원 소자열을 갖는 광 출사부와,

개개의 방전 램프에 의한 광 도달 영역에 있어서의 복수의 측정 개소로부터의 확산 광의 광량을 검출하는 광 검출 소자 어레이를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광 조사 장치에 있어서는, 상기 측정 개소에 있어서의 확산광이 결상 광학 소자를 통하여 상기 광 검출 소자 어레이에 의해 검출되는 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명의 광 조사 장치에 있어서는, 확산판이, 상기 광 출사부로부터 출사되는 광의 광로에 진퇴가능하게 설치되어 있고, 그 확산판의 광 확산면에 있어서의 확산 광의 광량이 상기 광 검출 소자 어레이에 의해 검출되는 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명의 광 조사 장치에 있어서는, 동작 시에 있어서 상기 광 출사부로부터 출사되는 광의 광로 상에 위치되어 그 광 출사부로부터의 광을 차광하는 셔터 부재가 설치되어 있고, 상기 확산판이, 그 셔터 부재에 있어서의 광 조사면 상에 설치된 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 광 조사 장치에 있어서는, 상기 광 출사부로부터의 광을 상기 일방향으로 신장하는 선형상으로 집광하는 집광 부재를 구비한 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명의 광 조사 장치에 있어서는, 상기 광 출사부로부터의 광 중 소정의 파장 범위의 광을 반사시키고, 그 파장 범위 이외의 광을 투과시키는 파장 선택 코팅이 실시되어 이루어지는 반사 부재를 구비하고 있고,

상기 광 출사부로부터의 광이 그 반사 부재를 투과한 광 도달 영역 상에, 확산판이 설치되어 있고, 그 확산판으로부터의 확산광이 상기 광 검출 소자 어레이에 의해 검출되는 구성으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 쇼트 아크형 방전 램프, 및 그 방전 램프를 둘러싸고 배치된 그 방전 램프로부터의 광을 반사하는 리플렉터로 이루어지는 광원 소자를 일방향으로 늘어세워 동시에 점등시켜, 상기 광원 소자로부터의 광을 광 조사 영역에 조사함으로써, 노광 처리 등을 행하는 광 조사 장치에 있어서, 그 광원 소자로부터의 광의 광 도달 영역에 배치되고, 그 광원 소자로부터의 광을 확산시켜 방사하는 확산 수단을 설치함과 더불어, 그 확산 수단으로 반사하는 확산 산란광의 광량(광 강도)을 검출하기 위한 복수의 광 검출 소자를 늘어세운 광량 검출 수단을 설치한다.

상기 광량 검출 수단은, 상기 광원 소자로부터 출사하고, 확산 수단에서 반사한 확산 산란광을 수광하는데, 광량 검출 수단의 각 위치에서 검출되는 광량(광 강도)은, 광량 검출 수단에 대한 광의 입사 각도나, 확산판의 반사 특성 등에 의해, 반드시 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역 상의 각 위치에 있어서의 조도를 정확하게 반영한 것으로 되지 않는다. 예를 들면, 동일한 강도의 산란광이라도, 광량 검출 수단의 정면으로부터 입사하는 산란광에 대하여, 광량 검출 수단에 비스듬히 입사하는 광의 산란광의 쪽이 낮게 측정된다.

여기서, 본 발명에서는, 상기 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서 검출된 광량을, 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 있어서의 조도에 대응시키고, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하는 수단을 설치한다.

이에 따라, 상기 광량 검출 수단의 출력에 의해, 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포에 상당하는 신호를 얻을 수 있어, 조도 분포의 변동을 검출하는 것이 가능해진다.

또한, 조도는 광 조사 영역 등에 조사되는 광의 밝기를 나타내는 물리량이다. 측정을 행하는 광 검출 소자에는 유한 크기가 있고, 예를 들면, 직사각형의 광 검출 소자를 장변이 반송 방향과 평행하게 되도록 배치하여 측정을 행하는 경우, 측정되는 양은 적산 광량 등 다른 명칭으로 불리는 경우도 있지만, 본 명세서에서는 광 검출 소자에서 측정된 밝기를 나타내는 물리량을 총칭하여 조도로 표기하고 있다.

상기 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하는 처리는, 예를 들면, 이하와 같이 행할 수 있다.

?미리, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도를 나타내는 신호로 변환하기 위한 변환 비율 데이터를 준비하고, 이 변환 비율 데이터를 이용하여, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 상기 확산 산란광의 광량으로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호를 산출한다.

?광원 소자열의 방전 램프를 최초로 점등시켰을 때에 검출되는 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 기준 광량 데이터로서 보존하고, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 상기 확산 산란광의 광량과, 상기 기준 광량 데이터로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호를 산출한다.

이와 같이 하여 검출한 조도 분포의 변동을 출력하여 표시함으로써, 복수의 광원 소자로부터 방사된 광의 조도 분포의 변동을 감시할 수 있다. 또한, 상기 조도 분포의 변동으로부터, 특정의 광원 소자로부터 조사되는 광의 조도가 저하한 것이 검출되었을 때, 예를 들면 그 광원 소자의 방전 램프에 공급하는 전력을 증대시킴으로써, 조도의 저하를 보상할 수 있다.

상기 확산 수단으로는, 상기 광원 소자와 광 조사 영역의 사이의 광로 중에 광을 확산하여 반사하는 확산 소자를 설치해도 되는데, 장치를 가동시키고 있는 동안에도 조도 분포의 변동을 검출하고 싶은 경우에는, 상기 광로 중에 설치된 마스크 등을 확산 수단으로서 이용하거나, 또한, 상기 광로 중에 설치된 집광 부재 등의 광학 소자를 콜드 미러로 하고, 그 콜드 미러의 배면측에 확산 수단을 설치하고, 콜드 미러를 투과한 광을 확산 수단에서 반사시켜, 광량 검출 수단으로 이끌도록 해도 된다.

이상에 의거하여, 본 발명에 있어서는, 이하와 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

(1) 쇼트 아크형 방전 램프 및 그 방전 램프를 둘러싸고 배치된 그 방전 램프로부터의 광을 반사하는 리플렉터로 이루어지는 광원 소자의 복수가, 일방향으로 늘어서 배치된 광원 소자열을 갖는 광 출사부와, 개개의 광원 소자로부터의 광의 광 도달 영역에 배치되고, 그 광원 소자로부터의 광을 확산시켜 방사하는 확산 수단과, 그 확산 수단으로부터의 확산 산란광을 수광하고, 수광한 각 개소에 있어서의 그 확산 산란광의 광량을 검출하는 복수의 광 검출 소자를 구비한 광량 검출 수단과, 상기 광량 검출 수단의 출력을 처리하는 화상 처리 유닛을 구비한 광 조사 장치로서, 상기 화상 처리 유닛에, 상기 광량 검출 수단 상의 각 위치를, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키고, 광량 검출 수단에 의해 검출된 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 있어서의 광량 변동을 나타내는 신호로 변환하는 변환 처리부와, 상기 변환 처리부에 의해 얻어진 광 조사 영역의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 출력하는 수단을 설치한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 화상 처리 유닛은, 상기 변환 처리부에 의해 얻어진 광량 변동을 나타내는 신호를, 광 조사 영역의 위치에 대응시켜 표시 유닛에 표시시키는 표시 처리 수단을 설치한다.

(3) 상기 (1)(2)에 있어서, 상기 화상 처리 유닛에, 상기 변환 처리부에 의해 얻어진 광 조사 영역의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 감시하는 광량 변동 감시 수단과, 각 광원 소자의 방전 램프를 점등시키기 위한 전력을 공급하는 전원 장치로부터 각 광원 소자에 공급되는 전력을 제어하기 위한 급전 제어 수단을 설치하고, 상기 광량 변동 감시 수단은, 상기 광 조사 영역의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호에 의해, 광원 소자 중 특정 광원 소자의 방전 램프의 광량 저하가 검출되었을 때, 상기 급전 제어 수단에 의해, 각 광원 소자의 방전 램프를 점등시키기 위한 전력을 공급하는 전원 장치를 제어하고, 상기 광량이 저하된 방전 램프에 공급되는 전력을 증대시켜, 그 방전 램프의 광량을 증가시킨다.

(4) 상기 (1)(2)(3)에 있어서, 상기 화상 처리 유닛은, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 광량을 나타내는 신호로 변환하기 위한 변환 비율 데이터를 저장한 메모리를 갖고, 상기 변환 처리부는, 상기 메모리로부터 변환 비율 데이터를 읽어들이고, 상기 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 그 확산 산란광의 광량과, 상기 메모리에 저장된 변환 비율 데이터로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 산출한다.

(5) 상기 (1)(2)(3)에 있어서, 상기 화상 처리 유닛은, 그 광 조사 장치의 광원 소자열의 방전 램프를 최초로 점등시켰을 때에 검출된 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 기준 광량 데이터로서 저장한 메모리를 갖고, 상기 변환 처리부는, 상기 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 그 확산 산란광의 광량과, 상기 메모리에 저장된 기준 광량 데이터로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 산출한다.

본 발명의 광 조사 장치에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 개개의 방전 램프에 의한 광 도달 영역에 있어서의 복수의 측정 개소의 각각에 있어서의 확산광의 광량을 검출하는 광 검출 소자 어레이를 구비한 구성으로 되어 있으므로, 그 광 검출 소자 어레이에 의해, 광 출사부에 의한 광 도달 영역에 있어서의 광원 소자의 배열 방향의 조도 분포, 및 적산 광량 분포, 및 개개의 방전 램프의 조도에 대한 데이터가 취득된다. 그리고, 취득된 데이터에 의거하여, 광원 소자열을 구성하는 어느 하나의 방전 램프에 조도 저하 등 이상이 발생한 것이 검출되었을 때에, 문제가 발생한 방전 램프를 정확하게 특정할 수 있음과 더불어 조도 저하 혹은 광축 어긋남 등의 이상 상태를 판별할 수 있으므로, 광 조사 장치의 정상 동작 상태를 확실하게 확인할 수 있다.

(2) 광원 소자로부터의 광을 확산시켜 방사하는 확산 수단을 설치하고, 그 확산 수단상의 각 개소에 있어서의 확산 산란광의 광량을 광량 검출 수단으로 검출하고, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하여 출력하도록 했으므로, 복수의 광원 소자로부터 방사된 광의 조도 분포의 변동을, 종래 기술과 같이 1등씩 광원을 소등하면서 조도의 변동을 관찰하거나, 광 센서를 스캔시키지 않고, 동시에 감시할 수 있다.

이 때문에, 피처리물에 대한 광 조사 처리를 행하면서, 각 방전 램프의 점등 상태의 감시를 행할 수 있으므로, 어떠한 방전 램프의 이상이 검출되었을 때에는, 제조 라인을 정지시켜 방전 램프를 교환하는 등의 조치를 신속하게 강구할 수 있어, 효율적인 설비의 가동이 가능해진다.

또한, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호를, 광 조사 영역의 위치에 대응시켜 표시 유닛에 표시시킴으로써, 어느 광원 소자의 광량이 저하했는지 등을 감시할 수 있다.

(3) 광 조사 영역의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호를 감시하는 광량 변동 감시 수단을 설치하고, 광 조사 영역의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호에 의해, 광원 소자 중 특정 광원 소자의 방전 램프의 조도 저하가 검출되었을 때, 그 방전 램프에 공급하는 전력을 증대시켜, 조도의 저하를 보상함으로써, 광원 장치의 조도 저하 등의 성능 저하를 막아, 불량품의 대량 발생을 방지할 수 있다.

(4) 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도를 나타내는 신호로 변환하기 위한 변환 비율 데이터를 설치하고, 광량 검출 수단상의 각 개소에 있어서의 그 확산 산란광의 광량과 상기 메모리에 저장된 변환 비율 데이터로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호를 산출함으로써, 비교적 간단하게, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호를 얻을 수 있다.

(5) 광 조사 장치의 광원 소자열의 방전 램프를 최초로 점등시켰을 때에 검출된 광량 검출 수단상의 각 위치에 있어서의 광량을, 기준 광량 데이터로서 저장하고, 광량 검출 수단상의 각 개소에 있어서의 확산 산란광의 광량과, 상기 메모리에 저장된 기준 광량 데이터로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 조도 변동을 나타내는 신호를 산출함으로써, 광원 소자열의 방전 램프를 최초로 점등시켰을 때의 조도 분포에 비해, 어느 정도 조도 분포가 변동했는지를 파악할 수 있다. 또한, 광원 소자의 조도의 저하나, 광원 소자의 광축의 어긋남 등을 용이하게 검출할 수 있어, 램프 또는 램프 유닛 교환의 필요성의 유무나 타이밍을 정확하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 광 조사 장치의 개략 구성을 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시하는 광 조사부를 A－A선으로 절단한 측면 단면도,
도 3은 도 1에 도시하는 광 조사부를 집광 부재의 배면측으로부터 본 도면,
도 4는 발광관의 관축에 따른 단면도,
도 5는 확산판 상의 측정 개소와 라인 센서의 수상(受像) 개소의 관계를 나타내는 관념도,
도 6은 특정 램프의 조도가 저하한 경우의 조도 변화를 나타내는 도면,
도 7은 특정 램프의 광축 어긋남이 발생한 경우의 조도 변화를 나타내는 도면,
도 8은 광 센서를 2개 설치한 경우의 구성예를 나타내는 도면,
도 9는 확산판의 측정 개소와 이차원 에어리어 센서의 수상 개소의 관계를 나타내는 관념도,
도 10은 본 발명의 광 조사 장치의 다른 예에 있어서의 구성의 개략을 나타내는 측면 단면도,
도 11은 집광 부재 배면측에 확산판을 설치하여 집광 부재를 투과한 광을 검출하는 구성예,
도 12는 본 발명의 광 조사 장치의 다른 예에 있어서의 개략 구성을, 집광 부재 배면측으로부터 본 도면,
도 13은 본 발명의 제2의 실시예의 화상 처리 유닛의 기능 블록도,
도 14는 본 발명의 제2의 실시예의 화상 처리 유닛의 처리 순서를 나타내는 플로우차트,
도 15는 광 검출 소자 어레이의 각 검출 소자의 픽셀 위치와 조사 영역 위치의 대응 관계의 일예를 설명하는 도면,
도 16은 변환 비율 데이터(보정 계수)의 일예를 나타내는 도면,
도 17은 광 검출 소자 어레이에 의해 검출된 광량 분포와, 상기 변환 비율 데이터에 의해 변환된 후의 조도 분포를 나타내는 도면,
도 18은 제2의 실시예에 있어서의 변환 처리를 설명하는 도면,
도 19는 본 발명의 제3의 실시예의 화상 처리 유닛의 기능 블록도,
도 20은 본 발명의 제3의 실시예의 화상 처리 유닛의 처리 순서를 나타내는 플로우차트,
도 21은 제3의 실시예에 있어서의 변환 처리를 설명하는 도면,
도 22는 특정 램프의 조도가 저하한 경우의 조도 유지율을 나타내는 도면,
도 23은 본 발명의 제4의 실시예의 화상 처리 유닛의 기능 블록도,
도 24는 본 발명의 제4의 실시예의 화상 처리 유닛의 처리 순서를 나타내는 플로우차트,
도 25는 본 발명의 제5의 실시예의 화상 처리 유닛의 기능 블록도,
도 26은 본 발명의 제5의 실시예의 화상 처리 유닛의 처리 순서를 나타내는 플로우차트,
도 27은 종래의 광 조사 장치의 일예를 나타내는 개략도,
도 28은 종래의 광 조사 장치의 그 외의 일예를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예의 광 조사 장치의 전체의 개략 구성을 나타내는 도면, 도 2는 도 1의 광 조사 장치를 A－A선으로 절단한 측면 단면도이다. 또한, 도 3은, 도 2에 나타내는 광 조사부를 집광 부재(40)의 배면측으로부터 광원측을 투시하여 본 도면이다.

본 발명의 광 조사 장치는, 예를 들면 패턴화 위상차 필름을 제조하기 위해서 이용되는 것으로서, 도 1에 나타내는 바와같이, 집광 부재(40)를 구비한 광 출사부(10)와, 광 출사부(10)로부터의 광을 스트라이프상으로 정형하는 마스크(45)를 구비한 광 조사부(1)와, 화상 처리 유닛(7)과, 광 조사부(1)의 램프에 전력을 공급하는 전원부(9)로 구성되어 있다. 마스크(45)의 하측에는, 도 2에 나타내는 바와같이, 반송 수단(50)이 설치되고, 반송 수단(50)에 의해 피조사물(W)이 반송되고, 피조사물(W)에 광 조사부(1)로부터 출사하는 광이 조사된다.

또한, 도 1, 도 2에는, 조도 분포를 측정하기 위한 확산판(55)이 마스크(45)의 광 입사측에 삽입되어 있는데, 이에 대해서는 후술한다.

상기 광 출사부(10)는, 복수 예를 들면 3개 이상의 광원 소자(21)로 이루어지는 광원 소자열(20)과, 이 광원 소자열(20)로부터의 광을, 광원 소자(21)가 늘어서는 일방향으로 신장하는 선형상으로 집광하는 집광 부재(40)가, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 램프 하우스(11) 내에 배치되어 구성되어 있다.

집광 부재(40)의 하방에는, 집광 부재(40)의 길이 방향을 따라 일방향으로 신장하는 광 출사용 개구(12A)가 형성되고, 또한, 그 광 출사용 개구(12A)가 형성된 하벽의 집광 부재(40)의 배면측의 위치에, 후술하는 광 출사부(10)로부터 출사한 광이 조사되는 광 도달 영역에서 반사한 확산 산란광을 램프 하우스(11) 내에 입사시키는 확산광 입사용 개구(12B)가 형성되어 있다. 그리고, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 창판 부재(13)가 광 출사용 개구(12A)를 덮도록 설치되어 있다.

광 출사부(10)에는, 광원 소자(21)가 일방향(도 2에 있어서 지면에 수직인 방향. 이하, 이 방향을 「X방향」이라고도 한다)으로 늘어서도록 배치되고, 이들에 의해 광원 소자열(20)이 구성된다. 광원 소자열(20)에 있어서의 각 광원 소자(21)는, 쇼트 아크형의 방전 램프(30)와, 이 방전 램프(30)를 둘러싸도록 배치된, 그 방전 램프(30)로부터의 광을 반사하는 리플렉터(22)를 가진다.

방전 램프(30)로는, 예를 들면 도 4에 도시하는 구성을 갖는, 예를 들면 파장 270?450㎚의 자외광을 높은 효율로 방사하는 초고압 수은 램프를 이용할 수 있다. 이 방전 램프(30)는, 방전 공간(S)을 형성하는 예를 들면 구형상의 발광부(32) 및 이 발광부(32)의 양단에 연속하는 로드형상의 실링부(33)를 갖는 발광관(31)을 구비하여 이루어지고, 발광관(31) 내에는, 그 관축을 따라 서로 대향하도록 한쌍의 전극(35)이 대향하여 배치되어 있음과 더불어, 수은, 희가스 및 할로겐이 봉입되어 있다. 그리고, 각각의 전극(35)은, 실링부(33) 내에 있어서 기밀하게 매설된 금속박(36)을 통하여 외부 리드(37)에 접속되어 있다. 이러한 방전 램프(30)에 있어서는, 한쌍의 전극(35)간의 전극간 거리가 예를 들면 0.5?2.0㎜, 수은의 봉입량이 예를 들면 0.08?0.30㎎/㎣이다.

리플렉터(22)는, 그 광축(C)을 중심으로 하는 회전 포물면형상의 광 반사면(23)을 갖는 파라볼라 미러에 의해 구성되어 있고, 그 리플렉터(22)는, 그 광축(C)이 방전 램프(30)에 있어서의 발광관(31)의 관축 상에 위치하고, 또한, 그 초점(F)이 방전 램프(30)에 있어서의 전극(35)간의 휘점에 위치되도록 배치되고, 이 상태에서, 고정 부재에 의해 방전 램프(30)에 고정되어 있다.

집광 부재(40)는, X방향으로 수직인 단면이 포물선형상의 광 반사면(41)을 갖는, X방향을 따라 신장하는 실린드리컬 파라볼라 미러에 의해 구성되어 있고, 광원 소자열(20)에 있어서의 각 리플렉터(22)의 광축(C)에 수직인 광 출사면의 전방에 있어서, 그 초점이 피조사물(W)의 표면 상에 위치하도록 배치되어 있다.

이 집광 부재(40)는, 예를 들면, 목적으로 하는 파장의 광만을 반사시키고, 불필요한 파장의 광을 투과시키는 파장 선택 코팅이 실시된 콜드 미러여도 된다.

마스크(45)는, X방향으로 장척인 직사각형의 판형상이며, 집광 부재(40)의 하방에 있어서, 그 집광 부재(40)에 의한 반사광의 광축(L)에 대하여 수직인 평면을 따라 배치되어 있다. 이 마스크(45)는, 각각 X방향으로 수직인 방향(도 2에 있어서 좌우 방향. 이하, 이 방향을 「Y방향」이라고도 한다)으로 신장하는 선형상의 다수의 차광부 및 다수의 투광부가 X방향으로 번갈아 늘어서도록 배치되어 있다.

피조사물(W)은, 예를 들면 도 2와 같이 반송 수단(50)에 의해 Y방향으로 반송되고, 마스크(45)는, 피조사물(W)에 대하여 이간하여 배치된다. 마스크(45)와 피조사물(W)의 사이의 최소 갭은, 예를 들면 50?1000㎛이다.

또한, 마스크(45)와 피조사물(W)의 사이의 갭은, 그 피조사물(W)이 Y방향으로 반송됨에 따라 변동하기 때문에, 마스크(45)에 있어서의 집광 부재(40)로부터의 광이 입사되는 유효 조사폭은, 마스크(45)와 피조사물(W)의 사이의 갭의 허용 변동치나, 롤러(51)의 반경을 고려하여 가능한 범위에서 작게 설정하는 것이 바람직하다. 이는, 이하의 이유에 의한다. 피조사물(W)이 반송되어 마스크(45)의 직하 영역을 통과할 때에는, 피조사물(W)과 마스크(45)의 사이의 갭은, 먼저, 피조사물(W)이 Y방향으로 이동함에 따라 작아지고, 마스크(45)의 중앙 위치의 직하에 도달한 후에는, 피조사물(W)이 Y방향으로 이동함에 따라 커지는데, 최소 유효 조사폭이 클수록, 갭의 변동폭도 커지기 때문에, 마스크(45)의 패턴에 충실하고 고해상도의 패턴을 형성할 수 없기 때문이다.

구체적으로는, 마스크(45)와 피조사물(W)의 사이의 갭의 허용 변동치를 a, 롤러(51)의 반경을 r로 했을 때, 유효 조사폭(d)는, d＝√{r²－(r－a)²｝×2에 의해 구할 수 있다. 이 식에 있어서, 이론상은, 피조사물(W)을 두께를 감안하는 것이 필요한데, 피조사물(W)의 두께는, 롤러(51)의 반경에 비해 매우 작기 때문에, 무시할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 마스크(45)와 피조사물(W)의 사이의 갭의 허용 변동치(a)가 50㎛, 롤러(51)의 반경(r)이 300㎜인 경우에는, 유효 조사폭(d)은 약 11㎜ 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 상기한 광 출사부(10)에 있어서의 쇼트 아크형의 각 방전 램프(30)로부터의 방사광을, 각 리플렉터(22) 및 집광 부재(40)에 의해 X방향으로 신장하는 선형상으로 집광하는 것이, 이러한 유효 조사폭(d)의 범위 내에 광을 집광시키므로 유효하고, 나아가서는, 마스크(45)의 패턴에 충실하고 고해상도의 패턴을 형성하는 것으로 연결된다.

이 실시의 형태에 관련된 광 조사 장치에 있어서의 반송 수단(50)은, 피조사물(W)에 접하여 그 피조사물(W)을 반송하는 롤러(51)를 가진다. 구체적으로는, 롤러(51)는, 피조사물(W)에 접하는 개소가 마스크(45)의 직하 위치에 위치되도록, 그 롤러(51)의 회전축(도시 생략)이 X방향으로 신장하는 자세로 배치되어 있고, 그 롤러(51)가 회전함으로써, 피조사물(W)이 Y방향으로 반송된다.

피조사물이 필름형상인 경우에는, 반송 수단(50)이 피조사물(W)에 접하여 그 피조사물(W)을 반송하는 롤러(51)를 가지므로, 롤러(51)의 편심을 적게 함으로써, 마스크(45)와, 롤러(51)에 접한 필름형상의 피조사물(W)의 사이의 갭을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 롤러(51)에 수냉 기구를 설치함으로써, 피조사물(W)에 고조도의 자외광이 조사된 경우에도, 피조사물(W)에 접한 롤러(51)에 의해 피조사물(W)을 냉각시킬 수 있으므로, 피조사물(W)의 쉬링크 등의 변형을 방지할 수 있다.

이 실시 형태에 관련된 광 조사 장치에서는, 확산판(55)이, 광 출사부(10)로부터 출사되는 광을 확산 반사시키는 광로 상, 구체적으로는, 집광 부재(40)와 마스크(45)의 사이의 광로 상에 진퇴가능하게 설치되어 있다. 확산판(55)은, 피조사물(W)에 광 조사 처리를 행하는 경우에는, 광 출사부(10)로부터의 광로 상으로부터 퇴피됨과 더불어, 후술하는 각 방전 램프(30)의 점등 상태의 감시 동작(각 방전 램프의 조도 측정, 조도 분포 측정)을 행하는 경우에는, 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 광 출사부(10)로부터의 광의 광로 상에 있어서, 집광 부재(40)에 의한 반사광의 광축(L)에 대하여 수직인 평면을 따라 배치되도록 이동한다(도 1, 도 2의 확산판(55) 참조).

이러한 확산판(55)은, 예를 들면 파장 270?450㎚의 자외광의 확산 반사율이 90% 이상인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 불소 수지 입자를 소결한 것이나 황산바륨 등의 투과율이 낮은 차광 물질을 포함하는 광 확산층이 기재 상에 형성되어 이루어지는 것 등을 이용할 수 있다.

또한, 자외선으로 여기되어 주로 가시광을 발광하는 형광체를 도포 또는 함유 혼합한 확산판도 입사광에 대하여 확산성 좋게 또한 효율적으로 발광하기 때문에 적합하다.

본 발명의 제2의 실시예에서는, 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포를 감시할 때, 광 출사부(10)로부터 출사되는 광의 광 도달 영역에 확산판(55)이 삽입된다.

본 발명은, 광 출사부(10)로부터 출사되는 광의 광 도달 영역에 있어서의 광 강도 분포상을 취득하고, 적절한 화상 처리를 함으로써 얻어지는 X방향에 있어서의 조도 분포에 의거하여, 각 방전 램프(30)의 점등 상태를 감시하는 감시 수단이 설치되어 있다.

이 실시 형태에 관련된 광 조사 장치의 감시 수단은, 램프 하우스(11) 내에 배치된 광 센서(60)와, 램프 하우스(11)에 형성된 확산광 입사용 개구(12B)와, 결상 광학 소자와, 광 센서(60)에 의해 얻어지는 화상 데이터에 화상 처리를 행함으로써 조도 분포를 취득하는 화상 처리 수단에 의해 구성되어 있다.

도 3에 나타내는 바와같이, 집광 부재(40)의 배면측에는, 그 확산판(55)으로부터의 확산 산란광을 수광하고, 수광한 각 개소에 있어서의 그 확산 산란광의 광량을 검출하는 복수의 광 검출 소자를 구비한 광량 검출 수단인 광 검출 소자 어레이를 내장한 광 센서(60)가 설치되고, 또한, 램프 하우스(11)에 형성된 확산광 입사용 개구(12B)에는, 핀홀 판 등의 결상 광학 소자(65)가 설치되고, 확산판(55)이 삽입되면, 광 출사부(10)로부터 출사되는 광은, 확산판(55)에서 반사되고, 그 확산 산란광은, 상기 결상 광학 소자(65)에 의해 광 센서(60) 상에 결상한다.

광 센서(60)에서 검출한 신호는, 도 1에 나타내는 화상 처리 유닛(7)으로 보내진다.

화상 처리 유닛(7)은, 상기 광 센서(60)에서 검출한 신호를 피조사물(W)이 배치된 광 조사 영역의 조도 분포 신호에 대응한 신호로 변환하고, 예를 들면 표시 장치에 조도 분포 신호를 표시하거나, 특정 램프의 조도가 저하한 경우에 알람 신호를 출력하기도 한다. 또한, 광원 소자열(20)을 구성하는 특정 광원 소자(21)가 열화 등에 의해 조도가 저하했을 때, 예를 들면 광원 소자(21)의 전원부(9)를 제어하고, 그 광원 소자(21)에 대한 공급 전력을 증가시켜 조도 저하를 보상한다. 또한, 예를 들면 램프의 광축이 어긋나는 등의 원인으로 조도 분포가 변동했을 때, 알람 등을 출력한다.

광 검출 소자 어레이(61)는, 예를 들면 도 5와 같은 CCD 라인 센서(1차원 라인 센서)로 구성되어 있고, 확산판(55) 상의 광 확산면(55A)에 있어서의 X방향으로 늘어선 복수의 측정 개소(P1, P2,…, Pn－1, Pn)의 각각의 확산광(R1, R2,…, Rn－1,Rn)의 광량을 검출하는, 그 측정 개소(P1, P2,…, Pn－1, Pn)의 각각에 대응하는 복수의 광 검출 소자(수광 소자)가 X방향으로 배열되어 이루어지는 것이다. 구체적으로는, 예를 들면, 1개의 방전 램프에 대해서 광 조사 영역에 있어서의 3개소 이상의 측정 개소에 대응하는 광 검출 소자가 X방향으로 배열되는 것(하나의 방전 램프에 의한 광 조사 영역에 대해서 3픽셀 이상의 해상도를 갖는 것)이 이용되는 것이 바람직하고, 실제 상은, 예를 들면 수십개의 광원 소자(21)로 광원 소자열(20)이 구성되어 있는 경우는, 광 검출 소자 어레이(61)는, 500?2000픽셀, 또는 그 이상의 해상도를 갖는 것이 이용된다.

1차원의 광 검출 소자 어레이에서는, 적산 광량을 구할 수 없지만, 광 검출 소자의 수광면이 반송 방향에 대하여 긴 직사각형의 형상이면, 계측치는 적산 광량이 된다.

광 검출 소자 어레이 수광부의 치수의 일예는, 각 픽셀의 치수가 높이 몇㎜, 폭 몇십㎛인 경우, 높이가 몇㎜, 폭이 몇십㎜로 된다. 이 때문에, 도 5에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, P1?Pn과 대표점만을 기재했는데, 실제로는 확산광이 각 포인트에 있어서 스캔 방향으로 유한의 폭을 갖고 있어도 스캔 시의 적산 광량은 충분히 정확하게 측정할 수 있다.

광 센서(60)에 의한 확산광의 검출 가능 범위(조도의 측정 가능 범위)의 크기는, 결상 광학 소자와 광 센서(60)의 이간 거리 및 광 검출 소자 어레이(61)의 X방향의 길이에 따라 조정할 수 있다.

광 센서(60) 전체의 시야각(광 센서(60)의 수광면(601)의 법선과, X방향에 있어서의 최외방의 측정 개소(P1)로부터의 확산광(R1)의 광로가 이루는 각)θ는, 예를 들면 60°이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 45°이하이다. 이에 따라, 확산판(55)에 의한 확산광을 확실하게 검출할 수 있다.

또한, 각각의 광 검출 소자에 있어서의 감도는, 확산광(R1, R2,…, Rn－1, Rn)의 광 검출 소자에 대한 입사 방향에 따라 조정된다.

결상 광학 소자(65)는, 예를 들면 얇은 금속판을 에칭에 의해 천공 가공한 핀홀 판이 이용된다. 핀홀 판의 개구 직경은, 예를 들면 φ50㎛?φ1000㎛, 두께는, 예를 들면 100㎛?1000㎛이다. 또한, 유리에 크롬막을 증착하고, 에칭으로 크롬막에 핀 홀을 형성시킨 것이어도 된다.

상기의 광 조사 장치에 있어서, 광 출사부(10)로부터 출사된 광은, 마스크(45)를 통하여, 피조사물(W)에 조사된다. 즉, 광 출사부(10)에서는, 광원 소자열(20)을 구성하는 방전 램프(30)로부터 방사된 광은, 리플렉터(22)의 광 반사면(23)에서 반사되고, 그 리플렉터(22)의 광축(C)에 따른 평행광이 되어 광 출사면으로부터 집광 부재(40)를 향해 출사된다. 이 평행광은, 집광 부재(40)의 광 반사면(41)에서 하방으로 반사되고, 광 출사용 개구(12A)로부터, X방향으로 신장하는 선형상으로 집광되면서 마스크(45)에 입사된다(이 때 확산판(55)은 미삽입). 이 때, 마스크(45)에 입사되는 광은, X방향에 있어서 평행광이다.

그리고, 마스크(45)에 입사된 광이 차광부 및 투광부에 의해 스트라이프상으로 정형되어 피조사물(W)에 조사함으로써, 피조사물(W)에 있어서의 롤러(51)가 접하는 개소의 표면에, 마스크(45)의 차광부 및 투광부의 패턴에 대응하는 스트라이프상의 광 조사 영역이 형성되고, 피조사물(W)이 반송 수단(50)에 의해 Y방향으로 반송됨으로써, 그 피조사물(W)에 대하여, 필요한 광 조사 처리가 행해진다.

한편, 예를 들면 작업 개시 점검 시나 1일 작업 종료 시 등에, 광 출사부(10)에 있어서의 각 방전 램프(30)의 조도 및 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포를 감시하는 경우는, 확산판(55)이 도시하지 않은 구동 기구에 의해 집광 부재(40)와 마스크(45)의 사이의 광로 상에 삽입 배치되고, 광 출사부(10)로부터 출사된 광이 확산판(55)에 조사된다.

이 때, 확산판(55)에 조사되는 광은, X방향으로 평행한 광이며, 광 확산면(55A) 상에, 띠형상의 광 조사 영역(LA)이 형성된다. 확산판(55)에 조사된 광은, 도 5에 나타내는 바와같이, 광 확산면(55A)에서 확산 반사되고, 각 측정 개소(P1, P2,…, Pn－1, Pn)로부터의 확산광이, 결상 광학 소자(65)를 통하여, 광 센서(60)의 수광면(601) 상에 있어서 각 측정 개소에 대응하는 수상 위치(D1, D2,…, Dn－1, Dn)에 광 조사 영역(LA)의 1차원의 광 강도 분포상으로서 결상된다. 그리고, 광 검출 소자 어레이(61)의 각 광 검출 소자에 의해, 대응하는 각 측정 개소에 있어서의 확산광의 광량(조도)이 검출되고, 이에 따라 얻어지는 화상 데이터에 대하여, 화상 처리 수단에 의해, 적절한 화상 처리가 행해져, 광 조사 영역(LA)에 있어서의 X방향의 조도 분포가 취득된다.

광원 소자열(20)을 구성하는 방전 램프(30)의 전체가 점등 초기 상태인 경우는, 도 6의 실선 A로 표시하는 바와같이, 조도의 피크와 보텀의 차가 작은 조도 분포가 얻어진다. 즉, 각 광원 소자(21)의 광에 의한 광 조사 영역이 중첩되고, 각 광원 소자(21)의 광에 의한 광 조사 영역에 있어서의 조도(C)의 피크 위치가 서로 상이하기 때문에, 광 출사부(10) 전체의 조도 분포가 균일하게 된다.

예를 들면, 상기의 각 방전 램프(30)의 점등 상태의 감시 동작이 행해지고, 도 6의 파선으로 표시하는 조도 분포가 얻어진 경우는, 좌측으로부터 2번째의 방전 램프가 열화함으로써, 그 방전 램프에 의한 광 조사 영역의 조도가 저하했다고 판단할 수 있다.

또한, 예를 들면, 상기 각 방전 램프(30)의 점등 상태의 감시 동작이 행해지고, 도 7의 파선으로 표시하는 조도 분포가 얻어진 경우는, 어떠한 이상이 발생한 것이 검출되고, 이에 따라, 방전 램프(30)를 교환하는 등의 조치가 강구된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 개개의 방전 램프(30)에 의한, 광 확산면(55A)에서의 광 조사 영역에서의 복수의 측정 개소의 확산광의 광량을 검출하는, 그 측정 개소에 대응하는 복수의 광 검출 소자가 X방향으로 배열되어 있는 광 검출 소자 어레이(61)를 구비한 구성으로 함으로써, 광 센서(60)에서 취득된 화상 데이터에 대하여 적절한 화상 처리를 행함으로써, 광 조사 영역에 있어서의 X방향의 조도 분포 또는 적산 광량 분포, 및 각 방전 램프(30)의 조도에 대하여 상세한 데이터가 취득된다. 그리고, 취득된 데이터에 의거하여, 어떠한 방전 램프(30)에 조도 저하 등 이상이 검출되었을 때는, 문제가 발생한 방전 램프를 정확하게 특정할 수 있음과 더불어 조도 저하 혹은 광축 어긋남 등의 이상 상태를 판별하는 것이 가능하므로, 광 조사 장치의 정상 동작 상태를 확실하게 확인할 수 있다.

또한, 각 광 검출 소자는 하나의 광 검출 소자 어레이의 패키지 내에서 온도 등의 조건은 거의 동일하므로, 각 광 검출 소자간의 경시적인 감도차의 영향을 받기 어렵다. 또한, 각 광 검출 소자의 배선 케이블이나 증폭 회로를 개별적으로 준비할 필요도 없기 때문에, 상세한 분포 측정을 행할 수 있음에도, 비용을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 방전 램프(30)의 점등 상태의 감시 동작에 있어서, 확산판(55)을 광 출사부(10)로부터 출사되는 광의 광로 상에 삽입 배치하고, 광 확산면(55A)에서의 확산광의 광량을 검출하는 구성으로 하고 있고, 확산판(55)은 입사되는 광이 일정한 크기로 제어된 확산 반사율을 갖고 있으므로, 확산광을 광 센서(60)에 의해 확실하게 검출할 수 있어 검출 결과에 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

또한, 광 센서(60)가 램프 하우스(11)에 고정되어 있으므로, 광 센서(60)와 광원 소자열(20)의 위치 관계가 고정되어, 번잡한 광학 조정이 불필요하다.

또한, 이 실시 형태에 관련된 광 조사 장치에 의하면, 광원 소자(21)가 점 광원인 쇼트 아크형의 방전 램프(30)이며, 그 방전 램프(30)와 회전 포물면형상의 광 반사면(23)을 갖는 리플렉터(22)로 이루어지는 복수의 광원 소자(21)를 일방향(X방향)에 따라 늘어서도록 배치되어 이루어지는 광원 소자열(20)에 의해, 광 출사부(10)가 구성되어 있으므로, 각 광원 소자(21)에 있어서의 각 방전 램프(30)로부터 방사되는 광이, 그 광원 소자(21)에 있어서의 각 리플렉터(22)에 의해, 광원 소자(21)가 늘어서는 일방향에 있어서 평행한 광으로 되고, 이에 따라, 집광 부재(40)로부터의 광은, 마스크(45)의 투광부에 그 면방향에 대하여 직교 혹은 대략 직교하여 입사하여, 투과한다. 따라서, 마스크(45)의 차광부 직하에 위치하는 피조사물(W)의 영역에 광이 조사하는 것이 방지 혹은 억제된 결과, 마스크(45)의 패턴에 충실하고 해상도가 높은 패턴을 형성할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기의 실시의 형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변경을 가할 수 있다. 도 3에서는, 1개의 광 센서(60)를 이용한 경우를 나타냈는데, 복수의 광 센서(60)를 이용하여, 1개의 광 센서(60)를 이용하는 경우보다도 넓은 영역의 조도 분포의 측정을 행하도록 해도 된다.

도 8은, 복수의 광 검출 소자 어레이가 X방향으로 늘어서도록 배치된 구성의 예이며, 이러한 구성이면, X방향의 넓은 영역에 대해서, 각 방전 램프의 조도 및 광 조사 영역의 조도 분포를 높은 신뢰성으로 얻을 수 있다.

도 8의 예에서는, 상기의 실시 형태에 관련된 광 조사 장치에 있어서, 램프 하우스(11) 내에, 각각 예를 들면 CCD 라인 센서로 이루어지는 제1의 광 센서(60A)와 제2의 광 센서(60B)가, X방향으로 늘어서 배치되어 있다. 그 외의 구성은 도 3에서 도시한 광 조사 장치와 동일하고, 동일한 것에는 동일한 부호가 붙여져 있다.

또한, 이 구성에서는, 제1의 광 센서(60A)와 제2의 광 센서(60B)는, 검출 가능 범위가 중복되지 않고 나란히 배치되어 있거나, 도 8에 도시하는 바와같이 검출 가능 범위의 일부가 중복되도록 나란히 배치되어 있거나, 어느쪽이어도 되지만, 제1의 광 센서(60A)와 제2의 광 센서(60B)의 감도의 개체차에 의한 조도 분포의 편차의 발생을 회피하고, 검출 결과에 높은 신뢰성이 얻어지는 것으로부터, 제1의 광 센서(60A)와 제2의 광 센서(60B)의 검출 가능 범위의 일부가 중복되도록 나란히 배치된 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 광 검출 소자 어레이는, 복수의 광 검출 소자가 X방향으로 나란히 배열된 1차원 라인 센서에 한정되는 것이 아니라, 복수의 광 검출 소자가 2차원으로 배열된 예를 들면 CCD 에어리어 센서(2차원 에어리어 센서)가 이용되어도 된다.

광 검출 소자 어레이로서 2차원 에어리어 센서가 이용된 구성에 있어서는, 도 9에 도시하는 바와같이, 확산판(55)의 광 확산면(55A) 상의 각 측정 개소(P11,…, Pn1,…P1m,…, Pnm)로부터의 확산광이, 결상 광학 소자(65)에 의해, 광 센서(60)의 수광면(601) 상에 있어서의 각 측정 개소(P11,…, Pn1,…P1m,…, Pnm)에 대응하는 각 수상 위치(D11,…, Dn1,…D1m,…, Dnm)에 광 조사 영역(LA) 전체에 있어서의 광 강도 분포상을 일괄하여 촬상할 수 있으므로, 예를 들면 방전 램프가 광원 소자가 늘어서는 X방향 이외의 방향으로 광학 축 어긋남이 발생한 경우에도, 이상이 발생한 방전 램프를 특정할 수 있다.

또한, 예를 들면 액정 패널용 평판형상의 유리 기판 등의 피조사물에 대하여 선형상의 패턴을 형성하는 구성의 경우는, 광원 소자열로부터의 광을 집광 부재에 의해 선형상으로 집광하여 조사할 필요가 없고, 광원 소자열로부터의 광을 적절히 반사 부재에 의해 반사하여 서로 X방향과 Y방향으로 평행한 광으로서 조사(띠형상의 광 조사 영역을 형성)하는 구성으로 해도 되는데, 이러한 구성에 있어서도, 광 검출 소자 어레이로서 2차원 에어리어 센서를 이용함으로써, 상기의 효과가 확실히 얻어진다.

광 검출 소자 어레이(61)로서, 2차원 에어리어 센서를 이용하면, 도 9에 도시하는 바와같이, Y방향의 광량 분포(Dk1?Dkm(k＝1?n)의 광 강도 분포)를 검출하는 것도 가능하고, Y방향에 대해서 광량 분포를 적산함으로써, 피조사물의 반송 방향의 적산 광량을 구할 수 있다.

또한, 감시 수단은, 광 출사부를 구성하는 램프 하우스 내에 배치하는 구성일 필요는 없고, 도 10에 도시하는 바와같이, 광 출사부(10)를 구성하는 램프 하우스(11)의 외부에, 광 조사 장치의 하우징에 고정되어 설치된 구성으로 해도 된다.

도 10의 예에서는, 예를 들면, 2차원 에어리어 센서를 구비한 광 검출 소자 어레이(61)와, 확산판(55)의 광 확산면에 있어서의 확산광을 광 검출 소자 어레이(61)에 결상시키는 결상 렌즈(66)(결상 광학 소자)에 의해 구성되어 있고, 광 검출 소자 어레이(61)에 의해 취득되는 화상 데이터에 의거하여, 광 출사부(10)에 의한 광 조사 영역에 있어서의 X방향 및 Y방향의 조도 분포가 취득된다.

또한, 본 발명의 광 조사 장치에 있어서는, 동작 시에 있어서 광 출사부로부터 출사되는 광의 광로 상에 위치되어 광 출사부로부터의 광을 차광하는 셔터 부재가 설치된 구성으로 되어 있는 경우에 있어서는, 셔터 부재에 있어서의 광 조사면 상에, 확산판이 설치된 구성으로 할 수 있다.

이상에서는, 목적으로 하는 파장의 자외광의 광 도달 영역(예를 들면 확산판상의 광 조사 영역)에 있어서의 확산광을 검출함으로써, 각 방전 램프의 조도 및 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포를 취득하는 구성에 대해서 설명했는데, 피조사물의 처리에는 불필요한 가시광 또는 적외광의 확산광을 검출함으로써, 개개의 방전 램프의 조도 및 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포를 취득하는 구성으로 되어 있어도 된다.

도 11에, 집광 부재(40A)를 투과한 가시광 또는 적외광의 확산 산란광을 검출하는 경우의 구성예를 나타낸다. 집광 부재(40A)에는, 피조사물의 처리에 필요한 파장의 자외광(270?340㎚)을 반사하고, 그 이외의 파장의 광(예를 들면 근자외광이나 가시광)을 투과시키는 파장 선택 코팅이 실시되어 있다. 집광 부재(40A)의 배면측에, 그 집광 부재(40A)를 투과한 광 출사부(10)로부터의 투과광의 광로 상에, 그 투과광을 확산 반사시키는 확산판(56)을, 광 확산면이 비스듬히 상방을 향하는 방향으로 투과광의 광축에 대해 경사진 상태로 설치한다. 그리고, 광 확산면 상의 복수의 측정 개소의 각 확산광의 광량은, 결상 광학 소자(65)를 통하여 광 센서(60)로 검출한다. 또한, 도 1 내지 도 3의 광 조사 장치와 동일한 구성 부재에 대해서는, 동일한 부호가 붙여져 있다.

이 실시 형태에 관련된 광 조사 장치에 이용되는 확산판(56)은, 예를 들면 파장 350?700㎚의 가시광의 확산 반사율이 90% 이상인 것이다.

그리고, 어떠한 방전 램프에 이상이 발생한 경우는, 목적으로 하는 파장의 자외광뿐만 아니라, 예를 들면 가시광에 대해서도, 조도 저하 등이 발생하고, 조도 저하의 정도는, 자외광 및 가시광의 어느것이나 동일한 경향을 나타내므로, 상기 구성의 광 조사 장치에서도, 상술의 실시 형태에 관련된 광 조사 장치와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 광원 소자열(20)에 있어서의 각 방전 램프(30)의 점등 상태의 감시 동작을 행하면서, 피조사물(W)에 대한 광 조사 처리를 행할 수 있으므로, 장치를 가동시키고 있는 동안에도 조도 분포의 변동을 검출하는 것이 가능하다. 어떠한 방전 램프에 이상이 검출되었을 때에는, 제조 라인을 정지시켜 방전 램프를 교환하는 등의 조치를 신속하게 강구할 수 있다.

또한, 이 구성의 경우에는, 광 검출 소자 어레이의 패키지를 냉각이 용이한 장소에 배치하는 것도 가능하고, 각 광 검출 소자간의 온도 계수의 차에 의한 경시적인 감도차의 영향도 없고, 메인티넌스도 용이하다. 또한, 각 수광 소자(광 검출 소자)의 배선 케이블이나 증폭 회로를 개별적으로 준비할 필요도 없으므로, 상세한 분포 측정을 행하는 것이 가능함에도, 비용은 낮게 억제하는 것이 가능하다.

또한, 이러한 구성의 광 조사 장치에 있어서도, 광 출사부(10)로부터의 광을 집광 부재(40A)에 의해 선형상으로 집광하여 조사하는 구성으로 할 필요는 없고, 집광 부재(40A)에 대신해 적절한 반사 부재를 이용하여, 광 출사부(10)로부터의 광을 그 반사 부재에 의해 반사하여 서로 X방향 및 Y방향으로 평행한 평행광으로서 조사(띠형상의 광 조사 영역을 형성)하는 구성으로 되어 있어도 된다.

또한, 본 발명의 광 조사 장치에 있어서는, 확산판을 구비한 구성으로 되어 있을 필요는 없고, 예를 들면 도 12에 도시하는 바와같이, 피조사물(W)의 표면 혹은 마스크(45)의 표면에서 확산 반사되는 확산광(산란광)은, 핀홀판 등의 결상 광학 소자(65)를 통하여 광 센서(60)에 의해 검출하는 구성으로 되어 있어도 된다.

이러한 구성에 의하면, 광원 소자열(20)에 있어서의 각 방전 램프(30)의 점등 상태의 감시 동작을 행하면서, 피조사물(W)에 대한 광 조사 처리를 행할 수 있으므로, 어떠한 방전 램프에 이상이 검출되었을 때에는, 제조 라인을 정지시켜 방전 램프를 교환하는 등의 조치를 신속하게 강구할 수 있다.

또한, 본 발명의 광 조사 장치에 있어서 이용되는 결상 광학 소자로는, 핀홀 판에 한정되는 것이 아니라, 광 검출 소자 어레이 상에 광 출사부에 의한 광 도달 영역에 있어서의 광 강도 분포 상을 투영할 수 있는, 예를 들면, 카메라 렌즈 등의 렌즈가 이용되어도 된다.

또한, 광 출사부는, 각각 X방향으로 신장하는 2개 이상의 광원 소자열이, 하나의 광원 소자열에 관련된 광원 소자에 있어서의 방전 램프의 전극 중심점과, 그 광원 소자에 가장 접근하는, 다른 광원 소자열에 관련된 광원 소자에 있어서의 방전 램프의 전극 중심점을 연결하는 직선이, X방향으로 신장하는 직선과 비스듬히 교차하도록 배치되어 이루어지는 구성으로 되어 있어도 된다.

다음에, 상기 구성의 광 조사 장치에 적용되고, 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포의 변동을 감시하는 화상 처리 유닛의 실시예에 대해서 설명한다.

도 13은, 본 발명의 제2의 실시예를 나타내는 광 조사 장치의 화상 처리 유닛의 기능 블록도이며, 도 14는 상기 화상 처리 유닛에 있어서의 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 13에 있어서, 상기한 것처럼 방전 램프(30)(동 도면에서는 각 램프를 L1?L5로 기재)로부터 방출된 광은, 타원 미러의 리플렉터(22)에서 반사되어, 평행한 광으로서 방출된다.

이 평행한 광은 집광 부재(40)에서 반사되어, 확산판(55) 상에 조사되고(광이 조사되는 에어리어는, 도면 중의 빗금친 부분), 확산판(55)에서 확산 반사된다.

확산판(55)에서 확산 반사된 광(도 13에서는 램프마다 SL1…SL5로 기재)은, 광 센서(60)에 내장된 렌즈 유닛 또는 핀홀판 등의 결상 광학 소자(65)에 의해, 광 검출 소자 어레이(61) 상에, 확산판(55) 상의 조도 분포에 대응한 광량의 광이 결상된다. 또한, 광 검출 소자 어레이(61)로는, 상기한 것처럼 2차원 에어리어 센서(CCD) 또는 라인 센서를 이용할 수 있는데, 이하의 실시예에서는, 2차원 에어리어 센서를 이용한 경우에 대해서 설명한다.

상기 광 센서(60)에서 검출한 광량에 대응한 신호는, 화상 처리 유닛(7)에 보내진다. 화상 처리 유닛(7)은, 도 13에 도시하는 바와같이, 처리부(71)와, 기억부(72)와 표시부(73)와 경보부(74) 등으로 구성된다.

상기 기억부(72)에는, 광 센서(60)에서 검출한 광량에 대응한 신호를 광원 소자(21)로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키기 위한 위치 대응 데이터(72a)와, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하기 위한 변환 비율 데이터(72b)와, 조도 변동의 한계치를 나타내는 조도 변동 역치 데이터(72c)와, 램프의 사용을 보장할 수 있는 적산 점등 시간에 대응한 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)가 저장되어 있다.

처리부(71)는, 광 센서(60)로부터 보내지는 광량 신호에 대하여 Y방향(라인 방향)의 광량 분포(도 9에 있어서의 Dk1?Dkm(k＝1?n)의 광 강도)의 적산 처리 등의 전처리를 행하는 전처리부(71a)와, 기억부(72)에 기억된 위치 대응 데이터(72a)와 변환 비율 데이터(72b)에 의거하여, 상기 광 센서(60)의 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치를, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키고, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하는 변환 처리부(71b)를 구비한다. 또한, 그 변환 처리부(71b)에 의해 변환된 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동과, 기억부(72)에 기억된 조도 변동 역치 데이터(72c)를 비교하는 등으로 하여, 조도가 변동되었는지 여부를 감시하고, 경보부(74)로부터 경보 신호를 출력하는 조도 변동 감시부(71c)를 갖고, 또한, 상기 변환 처리부(71b)에 의해 변환된 광 조사 영역의 각 위치에 조도를 표시부(73)에 표시시키는 처리를 행하는 표시 처리부(71d)와, 전원부(9)로부터 보내져 오는 램프 점등 신호에 의거하여, 각 램프의 점등 시간이 기억부(72)에 저장된 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)의 시간에 도달해 있는지를 감시하는 점등 시간 감시부(71e)를 구비한다.

여기서, 상기 변환 처리부(71b)에 있어서의 변환 처리에 대해서 설명한다.

상기 변환 처리에 있어서는, (1) 광량 검출 수단 상의 각 위치를, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키는 처리, (2) 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하는 처리를 행하고 있다. 이하 상기 (1)(2)의 처리에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

(1) 광 검출 소자 어레이 상의 각 위치와 조사 영역의 각 위치의 대응 처리에 대해서

기억부(72)에는, 위치 대응 데이터(72a)가 저장되어 있고, 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치와, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사하는 광 조사 영역의 각 위치는, 상기 위치 대응 데이터(72a)를 참조함으로써 대응시킬 수 있다.

이는, 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치가, 광 조사 영역의 어느 위치에 대응하고 있는지를 모르면, 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포를 올바르게 측정할 수 없기 때문이다.

예를 들면 광 검출 소자 어레이(61)의 방향이 조금 어긋난 경우, 각 검출 소자(CCD) 상의 피크 셀 위치가 실제의 조사 영역의 어디에 대응하고 있는지(어느 램프의 조사 위치에 대응하는지)의 정보를 갱신하지 않으면 잘못된 정보를 출력해 버린다.

각 검출 소자(CCD)의 픽셀 위치와 조사 영역 위치가 선형(1차 함수)의 관계에 있고, 스케일(경사)을 알고 있다고 해도, 도 15에 도시하는 바와같이, Y축(조사 영역 위치)의 절편에 상당하는 파라미터가 정해지지 않으면 실제의 위치를 명확하게 구할 수 없다. 즉, 광 검출 소자 어레이(61)의 어느 위치에 어느 램프가 조사되어 있는 에어리어인지 알지못하면, 램프의 조도가 저하하여, 조도 조정을 하는 경우에, 어느 램프의 조도 피드백(전력 조정)을 하면 좋을지도 정할 수 없게 된다.

또한, 상기 도 8에 도시하는 바와같이, 복수의 광 센서를 늘어세워 폭넓은 에어리어를 조사하는 경우에도, 겹침 부분이 구체적으로 어느 위치에 대응하는지 명확하게 되지 않으면 복수의 광 센서에서 검출된 광량 데이터와 함께, 전체의 조도 분포를 얻을 수 없다.

이상의 이유로부터, 광 센서(60)의 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치와, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치를 대응시키는 위치 대응 데이터(72a)를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 미리 장치의 출하 시에, 조도 분포를 측정하고, 광 검출 소자 어레이(61) 상의 위치와 방전 램프(30)의 관계를 대응시켜 두는 것도 생각할 수 있고, 반드시, 광 검출 소자 어레이(61) 상의 위치와 조사 영역의 위치의 대응 정보가 아니어도 된다.

(2) 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하는 처리에 대해서,

상기한 것처럼, 광 검출 소자 어레이(61)에 입사하는 광은, 광의 입사 각도나 확산판(55)의 산란 특성 등의 요인으로부터, 광 조사 영역의 조도 분포를 정확하게 반영한 것으로 되지 않고, 예를 들면, 광 검출 소자 어레이 정면으로부터의 확산 산란광에 비해, 기울어진 방향으로부터 입사하는 확산 산란광은, 동일한 강도의 산란광이어도 광량이 낮게 계측된다.

즉, 확산판(55)의 산란광의 강도가 산란 각도에 따라 다른 배향 각도 의존성과 광 검출 소자 어레이(61)에 대한 입사 각도의 차이로 동일한 광량의 광이어도 측정치가 변화하는 여현칙에 의한 효과 등이 포함된다.

도 16은, 상기 변환 비율 데이터(72b)인 보정 계수의 일예를 나타내는 도면이고, 광 검출 소자 어레이(61)에 대한 입사 각도(θ)에 대하여 대략 cosθ²에 가까운 계수로 되어 있고 상기의 여현칙의 효과가 큰 경우의 보정 계수를 나타내고 있다.

이 보정 계수를 결정하기 위해서는, 예를 들면 미리, 그 광 조사 장치에 있어서의 조사 조건으로 마스크, 워크면 상에 있어서 수광기 등을 이용하여 올바른 조도 분포를 측정해 두고, 얻어진 광 검출 소자 어레이(61)의 출력 신호와의 비율을 구하여 보정 계수의 테이블을 작성해 두는 방법이 있다.

측정은 예를 들면 이산적으로 행하고, 각 측정점간의 값은 보간 처리를 행하여 구한다. 또는, 충분한 길이를 가진 봉형상 램프의 광원을 배치하여 균일한 광원 조건을 설정하여 보정 계수를 구하는 방법을 이용할 수도 있다.

도 17은 상기 광 검출 소자 어레이(61)에 의해 검출된 광량 분포와, 상기 변환 비율 데이터에 의해 변환한 후의 조도 분포(광 조사 영역에 있어서의 조도 분포에 상당)를 나타내는 도면이며, 동 도면의 가로축은 램프 배열 길이 방향의 위치(각 램프의 정면에 위치하는 광 조사 영역 상의 위치)를 나타내고, L1?L11는 각각의 램프 L1?L11의 조도 분포의 피크 위치에 상당한다. 또한, 세로축은 조도(상대치)이며, 상기 변환 처리에 의해, 동 도면의 일점 쇄선으로 표시하는 광 검출 소자 어레이(61)에 의해 검출된 광량 분포(A)는, 동 도면의 실선으로 표시하는 조도 분포(B)와 같이 보정된다.

도 18은, 본 실시예에 있어서의 상기 변환 처리를 설명하는 도면이며, 도 18(a)는 광 검출 소자 어레이(61)에 의해 검출된 광량 데이터(A)(광량 분포 데이터)를 나타낸다. 이 예에서는, 동 도면의 동그라미로 둘러싼 영역에 있어서, 램프의 조도가 저하한 등의 이유에 의해, 조도가 저하한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 18(b)는 상기 도 16에 도시한 변환 비율 데이터(B)를 나타낸다.

상기 변환 처리는, 예를 들면, 상기 광량 데이터(A)를 변환 비율 데이터(B)로 나누어, (A)/(B)를 연산함으로써 행해진다. 이에 따라, 도 18(c)에 도시하는 바와같이, 광 조사 영역의 조도 분포에 대응한 신호를 얻을 수 있다.

이와 같이 변환 처리를 함으로써, 램프 배열 길이 방향의 위치(상기 X방향의 위치)에 있어서의 조도의 크기를 맞출 수 있어, 조도가 저하한 부분을 즉각 파악할 수 있게 된다.

도 14는 화상 처리 유닛(7)에 있어서의 처리를 나타내는 플로우차트이며, 도 13을 참조하면서 도 14의 플로우차트에 의해, 화상 처리 유닛에 있어서의 처리를 설명한다.

처리부(71)는 광 센서(60)에 의해 검출된 CCD 화상을 임포트하고(단계 S1), 전처리부(71a)에서 상기한 것처럼 라인 방향(Y방향)의 광량 분포의 적산 처리를 행한다(단계 S2). 이어서, 기억부(72)로부터 변환 비율 데이터(72b), 위치 대응 데이터(72a)를 읽어들이고, 변환 처리부(71b)에 있어서 상기한 것처럼 변환 처리를 행한다(단계 S3, S4).

이어서, 상기 변환 처리부(71b)에서 변환 처리한 조도 분포 데이터를 표시 처리부(71d)에서 처리하고, 화상 데이터로서 표시부(73)에 표시한다(단계 S5). 이에 따라, 상기 도 18(c)에 도시한 것처럼, 조도 분포의 변동이 표시된다.

조도 변동 감시부(71c)는, 상기 변환 처리부(71b)에서 변환 처리한 조도 분포 데이터와, 기억부(72)에 기억된 조도 변동 역치 데이터(72c)를 비교하여, 특정 램프의 조도 변화가 있는지를 판정한다(단계 S6, S7).

도 6은, 일부 램프의 조도가 저하한 경우의 조도 변화를 나타내는 도면이며, 동 도면의 가로축은 램프 배열 길이 방향의 위치(각 램프의 정면에 위치하는 광 조사 영역 상의 위치)를 나타내고, L1, L2, L3은 각각의 램프(L1?L4)의 조도 분포의 피크 위치에 상당한다. 또한, 세로축은 조도(상대치)이며, A는 검출된 광량 분포 데이터, B는 조도 역치, C는 광원 소자열(20)의 각 광원 소자(21)에 설치된 각 방전 램프(L1?L4)에 의한 조도 분포를 나타낸다.

조도 변동 감시부(71c)는 도 6에 도시하는 바와같이, 변환 처리된 조도 분포(A)와 조도 역치(B)를 비교하여, 동 도면의 점선으로 표시하는 바와같이 조도 역치(B)보다 조도가 저하해 있는 영역이 있으면, 조도 저하의 원인이 되고 있는 램프가 어느 램프인지를 판정하고, 경보부(74)로부터 경보 신호를 출력한다(단계 S11). 이 예에서는, 램프(L2)의 조도가 저하한 것을 알 수 있으므로, 경보 신호로서, 램프(L2)의 조도가 저하한 것을 출력한다.

경보 신호로서 상기 조도 저하 신호가 출력되면, 광 조사 장치는 이상 종료, 혹은 소등된다.

점등 시간 감시부(71e)는, 램프(L1?L5)에 급전하는 전원부(9)로부터 보내져 오는 램프(L1?L5)의 적산 점등 시간을 감시한다(단계 S8). 그리고, 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)에 기억된 램프 보장 수명 시간과 비교해, 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달했는지 여부를 판정하고(단계 S9), 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달하면, 경보부(74)로부터 램프 교환의 경보 신호를 출력한다(단계 S10). 이에 따라, 광 조사 장치의 동작은 종료하여, 소등된다.

또한, 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달해 있지 않으면, 소정의 인터벌 시간 후에 단계 S1로 되돌아가, 상기 처리를 반복한다.

도 19는, 본 발명의 제3의 실시예를 나타내는 광 조사 장치의 화상 처리 유닛의 기능 블록도이며, 도 20은 상기 화상 처리 유닛에 있어서의 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다.

도 19에 있어서, 광 조사부(1)의 구성은 도 13에 도시한 것과 동일하고, 방전 램프(30)(동 도면에서는 각 램프를 L1?L5로 기재)로부터 방출된 광은, 타원 미러의 리플렉터(22)에서 반사되고, 평행한 광으로서 방출된 광은 집광 부재(40)에서 반사되며, 확산판(55) 상에 조사된다. 확산판(55)에서 확산 반사된 광은, 광 센서(60)에 내장된 렌즈 유닛 또는 핀홀판 등의 결상 광학 소자(65)에 의해, 광 검출 소자 어레이(61) 상에 확산판(55) 상의 조도 분포에 대응한 광의 강도가 결상한다.

상기 광 센서(60)에서 검출한 광 강도에 대응한 신호(광량)는, 화상 처리 유닛(7)에 보내진다. 화상 처리 유닛(7)은, 상기 도 13에 도시한 것과 마찬가지로, 처리부(71)와, 기억부(72)와 표시부(73)와 경보부(74) 등으로 구성된다.

상기 기억부(72)에는, 상기 광량을 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키기 위한 위치 대응 데이터(72a)와, 광 조사부(1)의 각 방전 램프(30)의 조도가 저하하지 않은 상태에 있어서 광 검출 소자 어레이(61)에 의해 검출된 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치에 있어서의 광량 데이터인 기준 광량 데이터(72e)와, 조도 변동의 한계치를 나타내는 조도 변동 역치 데이터(72c)와, 램프의 사용을 보장할 수 있는 적산 점등 시간에 대응한 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)가 저장되어 있다.

상기 기준 광량 데이터(72e)는, 예를 들면, 광 조사부(1)에 신규 방전 램프(30)를 부착하여 그 방전 램프(30)를 최초로 점등시켰을 때에 검출된 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치에 있어서의 광량 데이터를 상기 기억부(72)에 기록한 것이며, 이 데이터를 기준 광량 데이터로서 이용한다.

처리부(71)는, 도 13에 도시한 것과 기본적으로 동일한 구성이며, 광 센서(60)로부터 보내져오는 광량 신호에 대하여 상기한 것처럼 적산 처리 등의 전처리를 행하는 전처리부(71a)와, 기억부(72)에 기억된 위치 대응 데이터(72a)와 상기 기준 광량 데이터(72e)에 의거하여, 상기 광 센서(60)의 광 검출 소자 어레이(61)상의 각 위치를, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키고, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하는 변환 처리부(71b)를 구비한다.

또한, 그 변환 처리부(71b)에 의해 변환된 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동과, 기억부(72)에 기억된 조도 변동 역치(72c)를 비교하는 등으로 하여, 조도가 변동했는지 여부를 감시하고, 경보부(74)로부터 경보 신호를 출력하는 조도 변동 감시부(71c)를 갖고, 또한, 상기 변환 처리부(71b)에 의해 변환된 광조사 영역의 각 위치에 조도를 표시부(73)에 표시시키는 처리를 행하는 표시 처리부(71d)와, 전원부(9)로부터 보내져 오는 램프 점등 신호에 의거하여, 각 램프의 점등 시간이 기억부(72)에 저장된 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)의 시간에 도달해 있는지를 감시하는 점등 시간 감시부(71e)를 구비한다.

본 실시예에 있어서, 상기 변환 처리부(71b)에 있어서의 변환 처리는, 상기 한 것처럼, (1) 광량 검출 수단 상의 각 위치를, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키는 처리와, (2) 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 조도 변동을 나타내는 신호로 변환하는 처리를 행하는데, 그 (2)의 처리가 상기 제2의 실시예와는 다르다.

상기 (1)의 처리는, 상기한 것처럼, 위치 대응 데이터(72a)를 이용하여, 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치와, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역의 각 위치와의 대응시킴을 행한다. 또한, 상기한 것처럼, 광 검출 소자 어레이(61) 상의 위치와 램프의 관계를 대응시켜 두도록 해도 된다.

상기 (2)의 처리는, 본 실시예에서는 다음과 같이 하여 변환을 행한다.

도 21은 본 실시예에 있어서의 상기 변환 처리를 설명하는 도면이며, 도 21(a)는 광 검출 소자 어레이(61)에 의해 검출된 광량 데이터(A)(광 강도의 분포 데이터)를 나타낸다. 이 예에서는, 동 도면의 동그라미로 둘러싼 영역에 있어서, 램프의 조도가 저하한 등의 이유에 의해, 광량이 저하한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 21(b)는 기준 광량 데이터(B)를 나타낸다.

기준 광량 데이터는 상기한 것처럼, 신규 방전 램프(30)를 부착하여 그 방전 램프(30)를 최초로 점등시켰을 때에 광 검출 소자 어레이(61)에 의해 검출된 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 기준 데이터로서 기억부(72)에 기억시킨 것이다.

본 실시예에 있어서의 변환 처리는, 예를 들면, 상기 광량 데이터(A)를 기준 광량 데이터(B)로 나누고, (A)/(B)를 연산함으로써 행해진다.

이에 따라, 도 21(c)에 도시하는 바와같이, 방전 램프를 최초로 점등시켰을 때의 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포에 대하여, 어느 위치의 광량이 어느 정도 저하했는지를 나타내는 신호, 즉 광량의 저하의 비율을 나타내는 신호(이하, 이 신호를 조도 유지율이라고 한다)가 얻어진다. 동 도면에서는, 동그라미를 붙인 부분에서 조도가 저하하고 있다.

이와 같이 변환 처리를 함으로써, 램프 배열 길이 방향의 위치(상기 X방향의 위치)에 있어서, 기준 광량 데이터를 계측한 시점에 비해, 어느 정도 조도가 저하했는지를 즉각 파악할 수 있게 된다.

도 22는, 조도 유지율의 변동(조도 저하의 비율)예를 나타내는 도면(시뮬레이션 결과)이고, 도 22(a)는 특정 램프의 조도가 저하한 경우를 나타내고, 도 22(b)는 특정 램프의 광축이 어긋난 경우를 나타낸다. 또한, 동 도면 가로축은 램프 배열 길이 방향의 위치(각 램프의 정면에 위치하는 광 조사 영역 상의 위치)를 나타내고, L1, L2, L3는 각각의 램프(L1?L4)의 조도 분포의 피크 위치에 상당한다.

세로축은, 조도 유지율, 조도(상대치)를 나타내고, A는 상기 조도 유지율 데이터를 나타내고, 실선은 조도가 초기치에 비해 0.9까지 저하한 경우, 1점 쇄선은 조도가 초기치에 비해 0.8까지 저하한 경우를 나타낸다. 또한, C는 광원 소자열(20)의 각 광원 소자(21)에 설치된 각 방전 램프(L1?L4)에 의한 조도이다.

도 22(a)에 도시하는 바와같이, 특정 램프의 조도가 저하하면, 상기 변환에 의해 얻어진 조도 유지율 데이터(A)는, 조도 저하한 램프에 대응하는 위치(이 예에서는, 램프(L2)에 대응한 위치)에서 저하한다. 이에 따라, 어느 램프의 조도가 저하했는지를 파악할 수 있다.

또한, 특정 램프(이 예에서는, 램프(L2))의 광축이 기울면, 도 22(b)에 도시하는 바와같이, 조도 유지율 데이터는 변동한다.

즉, 특정 램프의 조도가 저하한 경우에는 도 22(a)에 도시하는 바와같이 그 중심에 대응한 위치의 광량 유지율이 저하하는데, 램프의 광축이 어긋난 경우에는 인접하는 램프로부터의 광량의 겹침 정도가 바뀜으로써 골짜기부와 산부가 인접하는 형태로 나온다.

특히 골짜기부와 산부의 피크 위치는 램프 중심의 정면의 위치와는 다른 벗어난 장소에 발생한다. 예를 들면 조도 분포의 골짜기부는 L1와 L2의 사이에 발생하고, 산부는 L2와 L3의 사이에 발생하는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 특정 램프의 조도가 저하한 경우와, 광축이 기울어진 경우에는, 조도 유지율의 변동 상태가 다르기 때문에, 램프의 조도가 저하했는지 광축이 기울었는지를 판별할 수 있다.

도 20은 화상 처리 유닛(7)에 있어서의 처리 순서를 나타내는 플로우차트이며, 상기 도 19를 참조하면서 도 20의 플로우차트에 의해, 화상 처리 유닛에 있어서의 처리를 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서의 처리는, 변환 처리가 도 14의 플로우차트와 상이할 뿐이고, 그 외의 처리는 기본적으로 도 14와 동일하다.

처리부(71)는 광 센서(60)에 의해 검출된 CCD 화상을 임포트하고(단계 S1), 전처리부(71a)에서 상기한 것처럼 라인 방향(Y방향)의 광량 분포의 적산 처리를 행한다(단계 S2).

이어서, 단계 S3으로 가, 기억부(72)에 기억된 기준 광량 데이터(72e)와, 위치 대응 데이터(72a)를 읽어들이고, 변환 처리부(71b)에 있어서 상기한 것처럼 변환 처리를 행한다(단계 S4).

다음에, 이 화상의 임포트가, 신규 램프를 부착하여 최초에 점등시켰을 때의 화상의 임포트인지를 판정하고(단계 S5), 그 화상의 임포트가, 신규 방전 램프를 부착하여 최초로 점등시켰을 때의 화상의 판독에서인 경우에는, 이 데이터를 기준 광량 데이터로서, 기억부(72)에 보존하고(단계 S12), 소정의 인터벌 시간 후, 단계 S1에 되돌아간다.

또한, 화상의 임포트가, 신규 램프를 부착하여 최초로 점등시켰을 때의 화상의 임포트가 아닌 경우에는, 상기 변환 처리부(71b)에서 변환 처리한 조도 분포 데이터를 표시 처리부(71d)에서 처리하고, 화상 데이터로서 표시부(73)에 표시한다(단계 S6). 이에 따라, 상기 도 21(c)에 도시한 것처럼, 조도 분포의 변동이 표시된다.

조도 변동 감시부(71c)는, 상기 변환 처리부(71b)에서 변환 처리한 조도 분포의 변동 데이터와, 기억부(72)에 기억된 조도 변동 역치 데이터(72c)와 비교하여, 특정 램프의 조도 변화가 있는지를 판정한다(단계 S7, S8).

조도 변동 감시부(71c)는 예를 들면 도 22(a)에 도시한 것처럼 조도가 저하해 있는 영역이 있으면, 조도 저하의 원인이 되고 있는 램프는 어느 램프인지를 판정하고, 경보부(74)로부터 경보 신호를 출력한다(단계 S13). 이 예에서는, 램프(L2)의 조도가 저하한 것을 알 수 있으므로, 경보 신호로서, 램프(L2)의 조도가 저하한 것을 출력한다.

경보 신호로서 상기 조도 저하 신호가 출력되면, 광축 어긋남의 정도가 일정치 이상인 경우에는 광 조사 장치는 이상 종료, 혹은 소등된다.

또한, 조도 변동 감시부(71c)는 상기한 도 22(b)에 도시한 것처럼, 조도 분포의 골짜기부가 특정 제1의 램프(L1)와 제2의 램프(L2)의 사이에 발생하고, 산부가 제2의 램프(L2)와 제3의 램프(L3)의 사이에 발생하는 경우에는, 램프(L2)의 광축이 어긋나 있다고 판정하고, 경보부(74)로부터 경보 신호를 출력하여(단계 S13), 광 조사 장치는 이상 종료, 혹은 소등된다.

점등 시간 감시부(71e)는, 상기한 것처럼 램프(L1?L5)에 급전하는 전원부(9)로부터 보내져 오는 램프(L1?L5)의 적산 점등 시간을 감시한다(단계 S9). 그리고, 기억부(72)에 기억된 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)와 비교하여, 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달했는지 여부를 판정하고(단계 S10), 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달하면, 경보부(74)로부터 램프 교환의 경보 신호를 출력한다(단계 S11). 이에 따라, 광 조사 장치의 동작은 종료하고, 소등된다. 또한, 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달해 있지 않으면, 소정의 인터벌 시간 후에 단계 S1로 되돌아가, 상기 처리를 반복한다.

도 23은, 본 발명의 제4의 실시예를 나타내는 광 조사 장치의 화상 처리 유닛의 기능 블록도이며, 도 24는 상기 화상 처리 유닛에 있어서의 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다. 본 실시예는, 상기 도 13, 도 14에 도시한 제2의 실시예에 있어서, 특정 램프의 조도가 저하했을 때, 그 램프에 공급되는 전력을 증가시켜 조도 분포를 회복시키도록 구성한 것이다.

도 23에 있어서, 광 조사부(1)의 구성은 도 13에 도시한 것과 동일하고, 방전 램프(30)(동 도면에서는 각 램프를 L1?L5로 기재)로부터 방출된 광은, 타원 미러의 리플렉터(22)에서 반사되고, 평행한 광으로서 방출된 광은 집광 부재(40)에서 반사되어, 확산판(55) 상에 조사된다. 확산판(55)에서 확산 반사된 광은, 광 센서(60)에 내장된 렌즈 유닛 또는 핀홀판 등의 결상 광학 소자(65)에 의해, 광 검출 소자 어레이(61) 상에 확산판(55) 상의 조도 분포에 대응한 광량이 결상한다.

상기 광 센서(60)에서 검출한 광 강도에 대응한 신호(광량)는, 화상 처리 유닛(7)으로 보내진다. 화상 처리 유닛(7)은, 상기한 것처럼 처리부(71)와, 기억부(72)와 표시부(73)와 경보부(74) 등으로 구성되고, 상기 기억부(72)에는, 상기 위치 대응 데이터(72a)와, 변환 비율 데이터(72b)와, 조도 변동 역치 데이터(72c)와, 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)가 저장되어 있다.

처리부(71)는, 상기 도 13에 도시한 것처럼, 전처리부(71a)와, 변환 처리부(71b)와, 조도 변동 감시부(71c)와, 표시 처리부(71d)와, 각 램프의 점등 시간이 기억부(72)에 저장된 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)의 시간에 도달해 있는지를 감시하는 점등 시간 감시부(71e)를 구비한다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 조도 변동 감시부(71c)에서 특정 램프의 조도의 저하가 검출되었을 때, 그 램프의 전력이 증가하도록 제어하는 급전 제어부(71f)를 구비한다.

급전 제어부(71f)는, 조도의 저하가 전력 조정 가능한 범위이면, 램프의 전원부(9)의 전원 유닛(PS1?PS5) 내의 그 램프에 전력을 공급하는 전원 유닛(예를 들면 램프(L2)의 경우에는 전원 유닛(PS2))을 제어하여, 전력을 증가시킨다.

또한, 조도의 저하가 전력 조정 가능한 범위에 없는 경우는, 조도 변동 감시부(71c)는, 경보부(74)로부터 조도 저하 알람을 출력시킨다.

상기 급전 제어부(71f)를 갖는 것을 제외하고, 본 실시예의 화상 처리 유닛의 구성은, 상기 도 13에 도시한 것과 동일하고, 각 부의 동작도 마찬가지이다.

도 24의 플로우차트에 의해, 본 실시예에 있어서의 처리부의 처리에 대해서 설명한다. 또한, 특정 램프의 조도의 저하가 검출되었을 때, 그 램프의 전력이 증가하도록 제어하는 점을 제외하고, 도 14의 처리와 동일하다.

처리부(71)는 광 센서(60)에 의해 검출된 CCD 화상을 임포트하고(단계 S1), 전처리부(71a)에서 상기한 것처럼 라인 방향(Y방향)의 광량 분포의 적산 처리를 행한다(단계 S2). 다음에, 기억부(72)로부터 변환 비율 데이터(72b), 위치 대응 데이터(72a)를 읽어들여, 변환 처리부(71b)에 있어서 상기한 것처럼 변환 처리를 행한다(단계 S3, S4).

조도 변동 감시부(71c)는 조도가 저하해 있는 영역이 있으면, 조도 저하의 원인이 되고 있는 램프는 어느 램프인지를 판정하고, 전력 조정 가능한 범위에서의 조도 저하인지를 판정한다(단계 S11). 전력 조정으로 조도 저하를 회복할 수 있는 경우에는, 단계 S13으로 가고, 급전 제어부(71f)를 제어하여 그 램프의 전력을 조정한다.

이 전력 조정은, 예를 들면 광 센서(60)에서 검출되는 광량 분포가 원하는 분포가 되도록 전력량을 피드백 제어하도록 해도 되고, 혹은, 조도 저하량에 대한 전력 조정량을 기억해 두고, 조도 저하량에 따라 전력량을 증대시키도록 해도 된다.

조도의 저하가 전력 조정으로 회복 가능한 범위에 없는 경우에는, 경보부(74)로부터 조도 저하의 경보 신호를 출력한다(단계 S12). 경보 신호로서 상기 조도 저하 신호가 출력되면, 광 조사 장치는 이상 종료, 혹은 소등된다.

또한, 점등 시간 감시부(71e)는, 램프(L1?L5)의 적산 점등 시간을 감시하고(단계 S8), 기억부(72)에 기억된 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)와 비교해, 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달했는지 여부를 판정하고(단계 S9), 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달하면, 경보부(74)로부터 램프 교환의 경보 신호를 출력한다(단계 S10). 이에 따라, 광 조사 장치의 동작은 종료하고, 소등된다.

도 25는, 본 발명의 제5의 실시예를 나타내는 광 조사 장치의 화상 처리 유닛의 기능 블록도이며, 도 26은 상기 화상 처리 유닛에 있어서의 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다.

본 실시예는, 상기 도 19, 도 20에 도시한 제3의 실시예에 있어서, 특정 램프의 조도가 저하했을 때, 그 램프에 공급되는 전력을 증가시켜 조도 분포를 회복시키도록 구성한 것이다.

도 25에 있어서, 광 조사부(1)의 구성은 도 13에 도시한 것과 동일하고, 방전 램프(30)(동 도면에서는 각 램프를 L1?L5로 기재)로부터 방출된 광은, 타원 미러의 리플렉터(22)에서 반사되고, 평행한 광으로서 방출된 광은 집광 부재(40)에서 반사되어, 확산판(55) 상에 조사된다. 확산판(55)에서 확산 반사된 광은, 광 센서(60)에 내장된 렌즈 유닛 또는 핀홀판 등의 결상 광학 소자(65)에 의해, 광 검출 소자 어레이(61) 상에 확산판(55) 상의 조도 분포에 대응한 광량이 결상한다.

상기 광 센서(60)에서 검출한 광 강도에 대응한 신호(광량)는, 화상 처리 유닛(7)으로 보내진다. 화상 처리 유닛(7)은, 상기 도 19에 도시한 것과 마찬가지로, 처리부(71)와, 기억부(72)와 표시부(73)와 경보부(74) 등으로 구성된다.

상기 기억부(72)에는, 위치 대응 데이터(72a)와, 기준 광량 데이터(72e)와, 조도 변동 역치 데이터(72c)와, 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)가 저장되어 있다.

상기 기준 광량 데이터(72e)는, 상기한 것처럼 예를 들면, 광 조사부(1)에 신규 방전 램프(30)를 부착하여 그 방전 램프(30)를 최초로 점등시켰을 때에 검출된 광 검출 소자 어레이(61) 상의 각 위치에 있어서의 광량 데이터를 상기 기억부(72)에 기록한 것이며, 이 데이터를 기준 광량 데이터로서 이용한다.

처리부(71)는, 도 19에 도시한 것과 기본적으로 동일한 구성이며, 전처리부(71a)와, 변환 처리부(71b)와, 조도 변동 감시부(71c)와, 표시 처리부(71d)와 램프 보장 수명 시간(72d)에 도달해 있는지를 감시하는 점등 시간 감시부(71e)를 구비한다.

또한, 본 실시예에서는, 제4의 실시예에서 설명한 것처럼, 상기 조도 변동 감시부(71c)에서 특정 램프의 조도의 저하가 검출되었을 때, 그 램프의 전력이 증가하도록 제어하는 급전 제어부(71f)를 구비한다.

상기 급전 제어부(71f)를 갖는 것을 제외하고, 본 실시예의 화상 처리 유닛의 구성은, 상기 도 19에 도시한 것과 동일하고, 각 부의 동작도 마찬가지이다.

도 26은 본 실시예의 화상 처리 유닛(7)에 있어서의 처리 순서를 나타내는 플로우차트이며, 도 25를 참조하면서 도 26의 플로우차트에 의해, 화상 처리 유닛에 있어서의 처리를 설명한다. 또한, 특정 램프의 조도의 저하가 검출되었을 때, 그 램프의 전력이 증가하도록 제어하는 점을 제외하고, 도 20의 처리와 같다.

처리부(71)는 광 센서(60)에 의해 검출된 CCD 화상을 임포트하고(단계 S1), 전처리부(71a)에서 광량 분포의 적산 처리를 행한다(단계 S2).

다음에, 이 화상의 임포트가, 신규 램프를 부착하여 최초로 점등시켰을 때의 화상의 임포트인지를 판정하고(단계 S5), 그 화상의 임포트가, 신규 방전 램프를 부착하여 최초로 점등시켰을 때의 화상의 판독에서인 경우에는, 이 데이터를 기준 광량 데이터로서, 기억부(72)에 보존하고(단계 S13), 소정의 인터벌 시간 후, 단계 S1로 되돌아간다.

조도 변동 감시부(71c)는 조도가 저하해 있는 영역이 있으면, 조도 저하의 원인이 되어 있는 램프는 어느 램프인지를 판정하고, 전력 조정 가능한 범위에서의 조도 저하인지를 판정한다(단계 S14). 전력 조정으로 조도 저하를 회복할 수 있는 경우에는, 단계 S15로 가, 급전 제어부(71f)를 제어하여 그 램프의 전력을 조정한다.

조도의 저하가 전력 조정으로 회복 가능한 범위에 없는 경우에는, 경보부(74)로부터 조도 저하의 경보 신호를 출력한다(단계 S16). 경보 신호로서 상기 조도 저하 신호가 출력되면, 광 조사 장치는 이상 종료, 혹은 소등된다.

또한, 광량 변동 감시부(71c)는 상기한 도 22(b)에서 설명한 것처럼, 램프의 광축이 어긋나 있다고 판정한 경우(단계 S9), 경보부(74)로부터 경보 신호를 출력하고(단계 S17), 광 조사 장치는 이상 종료, 혹은 소등된다.

점등 시간 감시부(71e)는, 상기한 것처럼 램프(L1?L5)에 급전하는 전원부(9)로부터 보내져 오는 램프(L1?L5)의 적산 점등 시간을 감시한다(단계 S10). 그리고, 기억부(72)에 기억된 램프 보장 수명 시간 데이터(72d)와 비교하여, 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달했는지 여부를 판정하고(단계 S11), 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달하면, 경보부(74)로부터 램프 교환의 경보 신호를 출력한다(단계 S12). 이에 따라, 광 조사 장치의 동작은 종료하여, 소등된다. 또한, 적산 점등 시간이 보장 수명에 도달해 있지 않으면, 소정의 인터벌 시간 후에 단계 S1로 되돌아가, 상기 처리를 반복한다.

상기 실시예의 설명에서는, 광 센서(60)로부터 보내져 오는 광량 신호에 대하여, Y방향(라인 방향)의 광량 분포의 적산 처리를 행하고, X방향에 대하여 조도 분포의 변동을 표시하고 있는데, 이 적산 처리를 행하기 전의 데이터를 사용하여, X방향의 조도 분포뿐만 아니라, Y방향의 조도 분포를 표시하도록 해도 된다.

구체적으로는, X방향, Y방향의 조도 분포를, 예를 들면 등고선도와 같은 형태로 표시한다. 이와 같이 조도 분포를 표시하면, 전체 상태를 한눈에 알수 있으므로 이상을 확인하기 쉽다.

또한, 상기의 설명에서는, 광 검출 소자 어레이(61)로는, 2차원 에어리어 센서를 이용한 경우에 대해서 설명했는데, 상기 도 5에 도시한 라인 센서를 이용할 수 있다.

광 검출 소자 어레이(61)로서 라인 센서를 이용한 경우는, 상기 실시예의 플로우챠트에 있어서, 단계 S2의 라인 방향의 적분의 처리가 불필요하게 되는데, 그 외의 처리는, 상기 실시예에서 설명한 것과 동일하다.

또한, 상기 실시예에서는, 조사 에어리어에 확산판을 둔 경우에 대해서 설명했는데, 형광판에 있어서, 발광한 가시광의 광을 측정해도 되고, 확산판 등을 두지 않고 마스크로부터의 산란광을 측정해도 된다. 또한, 상기 도 11에서 설명한 것처럼, 집광 부재(40)로서, 콜드 미러를 이용하여, 집광 부재(40)를 투과한, 피조사물의 처리에는 불필요한 가시광 또는 적외광의 확산 산란광을 검출함으로써, 광 조사 영역에 있어서의 조도 분포를 취득하도록 해도 된다.

마스크로부터의 산란광을 측정하는 경우는, 장소에 따라 반사율이 낮아져, 측정 정밀도는 저하하는데, 노광을 행하면서 실시간으로 측정하는 것이 가능해진다. 또한, 집광 부재로서, 콜드 미러를 이용하여, 집광 부재를 투과한 가시광 또는 적외광의 확산 산란광을 검출함으로써 광 도달 영역에 있어서의 조도 분포를 취득하는 경우에도, 마찬가지로, 노광을 행하면서 실시간으로 측정하는 것이 가능해진다.

1 : 광 조사부 7 : 화상 처리 유닛
9 : 전원부 10 : 광 출사부
11 : 램프 하우스 12A : 광 출사용 개구
12B : 확산광 입사용 개구 13 : 창판 부재
20 : 광원 소자열 21 : 광원 소자
22 : 리플렉터 C : 광축
F : 초점 23 : 광 반사면
30 : 방전 램프 S : 방전 공간
31 : 발광관 32 : 발광부
33 : 실링부 35 : 전극
36 : 금속박 37 : 외부 리드
40 : 집광 부재 L : 광축
40A : 집광 부재 41 : 광 반사면
45 : 마스크 50 : 반송 수단
51 : 롤러 W : 피조사물
55 : 확산판 55A : 광 확산면
LA : 광 조사 영역 56 : 확산판
60 : 광 센서 601 : 수광면
60A : 제1의 광 센서 60B : 제2의 광 센서
61 : 광 검출 소자 어레이 65 : 결상 광학 소자
66 : 결상 렌즈 71 : 처리부
71a : 전처리부 71b : 변환 처리부
71c : 조도 변동 감시부 71d : 표시 처리부
71e : 점등 시간 감시부 71f : 급전 제어부
72 : 기억부 72a : 위치 대응 데이터
72b : 변환 비율 데이터 72c : 조도 변동 역치 데이터
72d : 램프 보장 수명 시간 데이터
72e : 기준 광량 데이터 73 : 표시부
74 : 경보부 100 : 광원부
101 : 광원 유닛 101?a : 방전 램프
101?b : 반사경 102 : 인터그레이터
103 : 되반사 반사경 103?a : 광 투과부
106?b : 기억 수단 107 : 조도 측정 장치
111 : 조명 광학계 111?a : 조명계 유닛
115 : 광 센서 116 : 기판
117 : XYZ 스테이지

Claims

쇼트 아크형의 방전 램프, 및 그 방전 램프를 둘러싸고 배치된 그 방전 램프로부터의 광을 반사하는 리플렉터로 이루어지는 광원 소자의 복수가, 일방향으로 늘어서 배치된 광원 소자열을 갖는 광 출사부와,
개개의 광원 소자로부터의 광의 광 도달 영역에 있어서의 복수의 측정 개소로부터의 확산광의 광량을 검출하는 광 검출 소자 어레이를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 측정 개소에 있어서의 확산광이 결상 광학 소자를 통하여 상기 광 검출 소자 어레이에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
확산판이, 상기 광 출사부로부터 출사되는 광의 광로에 진퇴가능하게 설치되어 있고, 그 확산판의 광 확산면에 있어서의 확산광의 광량이 상기 광 검출 소자 어레이에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 3에 있어서,
동작 시에 있어서 상기 광 출사부로부터 출사되는 광의 광로 상에 위치되어 그 광 출사부로부터의 광을 차광하는 셔터 부재가 설치되어 있고,
상기 확산판이, 상기 셔터 부재에 있어서의 광 조사면 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 광 출사부로부터의 광을 상기 일방향으로 신장하는 선형상으로 집광하는 집광 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 광 출사부로부터의 광 중 소정의 파장 범위의 광을 반사시키고, 그 파장 범위 이외의 광을 투과시키는 파장 선택 코팅이 실시되어 이루어지는 반사 부재를 구비하고 있고,
상기 광 출사부로부터의 광이 상기 반사 부재를 투과한 투과광의 광 도달 영역 상에, 확산판이 설치되어 있고, 그 확산판으로부터의 확산광이 상기 광 검출 소자 어레이에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
쇼트 아크형의 방전 램프, 및 그 방전 램프를 둘러싸고 배치된 그 방전 램프로부터의 광을 반사하는 리플렉터로 이루어지는 광원 소자의 복수가, 일방향으로 늘어서 배치된 광원 소자열을 갖는 광 출사부와,
개개의 광원 소자로부터의 광의 광 도달 영역에 배치되고, 그 광원 소자로부터의 광을 확산시켜 방사하는 확산 수단과,
그 확산 수단으로부터의 확산 산란광을 수광하고, 수광한 각 개소에 있어서의 그 확산 산란광의 광량을 검출하는 복수의 광 검출 소자를 구비한 광량 검출 수단과,
상기 광량 검출 수단의 출력을 처리하는 화상 처리 유닛을 구비한 광 조사 장치로서,
상기 화상 처리 유닛은, 상기 광량 검출 수단 상의 각 위치를, 상기 광원 소자로부터 출사하는 광이 조사되는 광 조사 영역에 있어서의 각 위치에 대응시키고, 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역의 각 위치에 있어서의 광량 변동을 나타내는 신호로 변환하는 변환 처리부와,
상기 변환 처리부에 의해 얻어진 광 조사 영역의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 출력하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 광 조사 장치는, 표시 유닛을 구비하고, 상기 화상 처리 유닛은, 상기 변환 처리부에 의해 얻어진 광량 변동을 나타내는 신호를, 상기 표시 유닛에, 광 조사 영역의 위치에 대응시켜 표시시키는 표시 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 광 조사 장치는, 광 조사 장치의 각 광원 소자의 방전 램프를 점등시키기 위한 전력을 공급하는 전원 장치를 구비하고,
상기 화상 처리 유닛은, 상기 변환 처리부에 의해 얻어진 광 조사 영역의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 감시하는 광량 변동 감시 수단과, 상기 전원 장치로부터 각 광원 소자에 공급되는 전력을 제어하기 위한 급전 제어 수단을 더 구비하고,
상기 광량 변동 감시 수단은, 상기 광 조사 영역의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호에 의해, 광원 소자 중 특정 광원 소자의 방전 램프의 광량 저하가 검출되었을 때, 상기 급전 제어 수단에 의해 상기 전원 장치를 제어하고, 상기 광량이 저하된 방전 램프에 공급되는 전력을 증대시켜, 그 방전 램프의 광량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 화상 처리 유닛은, 상기 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 그 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 광량을 나타내는 신호로 변환하기 위한 변환 비율 데이터를 저장한 메모리를 갖고,
상기 변환 처리부는, 상기 메모리로부터 변환 비율 데이터를 읽어들이고, 상기 광량 검출 수단 상의 각 개소에 있어서의 그 확산 산란광의 광량과, 상기 메모리에 저장된 변환 비율 데이터로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 화상 처리 유닛은, 그 광 조사 장치의 광원 소자열의 방전 램프를 최초로 점등시켰을 때에 검출된 광량 검출 수단 상의 각 위치에 있어서의 광량을, 기준 광량 데이터로서 저장한 메모리를 갖고,
상기 변환 처리부는, 상기 광량 검출 수단 상의 각 개소에 있어서의 그 확산 산란광의 광량과, 상기 메모리에 저장된 기준 광량 데이터로부터, 광 조사 영역에 있어서의 각 위치의 광량 변동을 나타내는 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.