KR20220166342A

KR20220166342A - 광 조사 장치 및 이를 구비하는 노광 장치

Info

Publication number: KR20220166342A
Application number: KR1020227039361A
Authority: KR
Inventors: 히로무 마츠모토; 토모히코 이노우에; 켄이치 야마시타
Original assignee: 페닉스덴키가부시키가이샤
Priority date: 2020-05-21
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2022-12-16
Also published as: CN115668046A; JP2022184872A; EP4155815A4; WO2021235305A1; TW202145834A; JP7257719B2; EP4155815A1

Abstract

간편한 구성으로 광 배향 처리를 실시할 수 있는 노광 장치용 광 조사 장치를 제공하는 것으로, 광 조사 장치(10)를, 복수의 LED(16)를 갖는 광원(12)과, 광원(12)으로부터의 광(L)을 받아, 투과시킨 광(L)을 워크(X)에 조사하는 편광 소자(14)로 구성하고, 각 LED(16)의 광축(CL)이 워크(X)에 대하여 제1 각도(θ1)를 갖도록 설정하며, 또한 각 LED(16)로부터 방사되는 광(L)의 배광각의 반 분량인 제2 각도(θ2)가 제1 각도(θ1)보다 작아지도록 설정하고, 또한 LED(16)에 입력되는 전력을 변화시킴으로써 워크(X) 또는 노광면(A)으로의 광의 조도나 적산 광량을 조정한다.

Description

광 조사 장치 및 이를 구비하는 노광 장치

본 발명은 주로 액정 패널을 제조할 때의 노광용으로 사용되는 광 조사 장치 및 이를 구비하는 노광 장치에 관한 것이다.

액정을 TN 방식의 표시 패널로 하여 사용할 때, 2 매의 유리 기판 사이에 액정을 봉입하고 이들 유리판의 내면에 형성된 투명 전극에 전압을 인가하는 것만으로는 정상적으로 동작하지 않는다. 이는 액정 분자가 불규칙한 상태에 있기 때문이다.

액정에 정상적인 TN 방식의 동작을 시키기 위해서는, 액정 분자를 일정 방향으로 배향시킴과 함께, 액정 분자의 기립 방향을 일정하게 할 필요가 있다. 구체적으로는, 유리 기판에 대하여 3 ° 정도 기울어지는 방향으로 액정 분자를 배향시키고 있고, 이 기울기의 각도는 프리틸트각이라고 불리고 있다.

그리고, 액정의 배향 성능을 갖는 한 쌍의 유리 기판 중, 일방의 유리 기판을 X 방향으로 배향하도록 배치하고, 대면하는 타방의 유리 기판을 X 방향과 직교하는 Y 방향으로 배치한다(TN 방식).

이와 같이, 액정 패널의 제조에는 액정 배향 처리가 필요하고, 종전부터 유리 기판의 표면을 물리적으로 문지르는 러빙 처리가 실시되어 왔다(예를 들면, 특허문헌 1). 이 러빙 처리란, 유리 기판 상에 형성된 유기 고분자막을 장파일 패브릭 등으로 소정의 방향으로 문지름으로써, 액정 분자를 일정 방향으로 배향시킬 수 있는 막을 형성하는 처리 방법이다.

러빙 처리가 보급되어 응답 속도가 빠른 TN 방식이 일반적이 됨으로써, 액정 패널이 안정된 성능으로 저렴하게 양산 가능하게 되어 퍼스널 컴퓨터 등의 OA 기기용의 표시 모니터나 게임기용의 모니터로서 액정 모니터가 보급된 경위가 있다.

그러나, 러빙 방식에는 균일성이 부족한 점, TFT의 정전 파괴가 발생할 가능성이 있는 점, 또한 러빙시에 발생하는 분말 찌꺼기가 부착되는 등의 신뢰성에 관한 문제가 있었다.

또한, 러빙 방식으로 달성할 수 있는 프리틸트각은, 상술한 바와 같이 수평 배향 액정 모드를 대표하는 TN 방식에 있어서는 3 ° 정도이고, 저전압 구동으로 고속 응답에 대응한 액정 모드의 표시 패널을 구성하기 위해서는 어려움이 있었다.

이러한 러빙 방식의 문제에 대응하기 위해, 현재는 광 배향 처리를 실시할 수 있는 노광기가 제안되어 있고, 이 노광기에는 광원으로서 롱 아크의 수은등에서의 사용이 시도되고 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개 특허 제2007-17475호 공보

그러나, 롱 아크의 수은등을 이용한 노광기에도 문제가 있는 것으로 생각된다. 일반적으로, 노광 재료에는 특정의 파장 대역의 광에 반응하도록 감광 특성이 설정되어 있는데, 수은등으로부터의 광의 분광 특성을 보면, 해당 광은 많은 수은선의 휘선으로 구성되어 있는 것을 알 수 있다.

이 때문에, 수은등을 노광용의 광원으로 한 경우, 노광 재료의 감광 특성으로부터 벗어난 파장의 광이 많아지는 점에서, 해당 감광 파장 대역을 벗어난 파장의 광에 의해 노광 재료를 과노광시킬 우려가 있는 것으로 생각된다.

물론, 감광 특성으로부터 벗어난 파장의 광선(단파측 및 장파측)을 선택 파장 반사막에 의해 컷하는 것도 가능하지만, 협대역의 컷 필터(밴드 패스 필터)가 필요해지고, 또한 높은 정밀도가 요구되는 결과, 장치의 비용 상승으로 이어진다.

또한, 롱 아크의 수은등으로부터 방사되는 광은 광범위하게 확산되므로, 광 배향 처리를 실시하기 위해 중요한 수은등으로부터의 광의 조사각의 제어가 어렵고, 예를 들면 루버 등으로 여분의 광을 차단하는 수법도 검토되고 있지만, 이 경우 수은등으로부터 방사되는 광의 이용 효율이 저하된다는 또 다른 문제가 있다.

또한, 콜리메이트된(평행화된) 광을 유리 기판에 대하여 비스듬하게 조사하는 방법도 있지만, 이 수법은 광학계가 복잡해지는 점에서 장치가 대형이고 고가가 된다는 문제가 있는 것으로 생각된다.

본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 간편한 구성으로 광 배향 처리를 실시할 수 있는 노광 장치용 광 조사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 의하면,

복수의 LED를 갖는 광원과,

상기 광원으로부터의 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,

상기 각 LED의 광축은 상기 워크에 대하여 제1 각도를 갖고 있으며,

상기 각 LED로부터 방사되는 상기 광의 배광각의 반 분량인 제2 각도는 상기 제1 각도보다 작게 설정되어 있고,

상기 LED에 입력되는 전력을 변화시킴으로써 상기 워크 또는 노광면으로의 광의 조도나 적산 광량이 조정되는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치가 제공된다.

바람직하게는,

상기 광원은 복수의 상기 LED가 배치된 복수의 LED 모듈을 구비하고 있고,

복수의 상기 광원이 상기 워크의 이동 방향을 따라 나열되어 있으며,

상기 워크의 이동 방향을 따라 일직선 상에 나열된, 서로 다른 상기 광원에 배치되어 있는 복수의 상기 LED 모듈에 배치된 복수의 상기 LED에 입력하는 전력은, 하나의 구동 전원에 의해 조정된다.

바람직하게는,

상기 워크 또는 상기 노광면의 조도를 측정하는 계측기를 추가로 구비하고 있고,

상기 계측기에서 측정된 상기 워크 또는 상기 노광면의 조도나 적산 광량의 값으로부터 상기 워크 또는 상기 노광면에 있어서의 광의 불균일을 산출하고, 상기 불균일에 대응하는 위치에 있는 상기 LED에 입력하는 전력을 변화시켜 상기 불균일이 해소된다.

바람직하게는,

상기 편광 소자는 상기 광원으로부터 조사되는 광의 조사 방향으로 긴 형상이다.

바람직하게는,

상기 편광 소자는 복수의 와이어 그리드로 구성되어 있고,

상기 각 와이어 그리드는 사다리꼴 형상으로 형성되어 있으며,

상기 광원으로부터 조사되는 광의 조사 방향에 직교하는 방향으로 하나의 사다리꼴의 하변과 인접하는 사다리꼴의 상변이 직선 형상으로 나열되어 있다.

바람직하게는,

상기 편광 소자의 수는 상기 광원의 수보다 적다.

본 발명에 관한 광 조사 장치에 의하면, 복수의 LED의 광축을 워크에 대하여 제1 각도만큼 기울이고, 각 LED로부터 방사되는 광의 배향각의 반 분량에 상당하는 제2 각도를 이 제1 각도보다 작게 설정함으로써, 각 LED로부터 방사된 광 모두가 LED로부터 워크를 향하는 수선보다 LED의 광축 측을 향한다.

이에 의해, 간편한 구성으로 실효적인 조사각을 갖는 광의 양이 많은 광 배향 처리를 실시할 수 있는 노광 장치용의 광 조사 장치를 제공할 수 있었다.

도 1은 본 발명이 적용된 광 조사 장치(10)를 도시한 도면이다.
도 2는 복수의 LED 모듈(100)로 구성된 광원(12)을 구비하는 광 조사 장치(10)를 도시한 정면도이다.
도 3은 각도 조절 기구(110)를 구비하는 광 조사 장치(10)를 도시한 사시도이다.
도 4는 각도 조절 기구(110)를 구비하는 광 조사 장치(10)를 도시한 측면도이다.
도 5는 폭 방향 위치 조절 기구(120)를 구비하는 광 조사 장치(10)를 도시한 정면도이다.
도 6은 톱니 형상의 LED 베이스(130)를 구비하는 광원(12)을 도시한 사시도이다.
도 7은 톱니 형상의 LED 베이스(130)를 구비하는 광원(12)을 도시한 측면도이다.
도 8은 전체 각도 조절 기구(152)를 구비하는 광 조사 장치(10)를 도시한 사시도이다.
도 9는 전체 각도 조절 기구(152)를 구비하는 광 조사 장치(10)를 도시한 측면도이다.
도 10은 변형예 1에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 정면도이다.
도 11은 변형예 1에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 측면도이다.
도 12는 변형예 2에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 정면도이다.
도 13은 변형예 2에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 측면도이다.
도 14는 변형예 3에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 사시도이다.
도 15는 변형예 3에 관한 다른 광 조사 장치(10)를 도시한 측면도이다.
도 16은 변형예 8에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 측면도이다.
도 17은 변형예 9에 관한 편광 소자(14)를 도시한 평면도이다.
도 18은 변형예 10에 관한 편광 소자(14)를 도시한 평면도이다.
도 19는 변형예 11에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 평면도이다.
도 20은 변형예 11에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 사시도이다.
도 21은 변형예 11에 관한 광 조사 장치(10)를 도시한 평면도이다.
도 22a, 도 22b, 도 22c는 변형예 11에 관한 구동 전원(180)의 예를 도시한 도면이다.
도 23은 LED 모듈(100)을 도시한 도면이다.
도 24는 변형예 11에 관한, LED군(Y, Z)과 노광면(A)에서의 계측기(190)와의 위치 관계를 도시한 도면이다.
도 25는 변형예 11에 관하여, LED군(Y, Z)으로부터의 광이 노광면(A)을 조사하는 범위를 도시한 도면이다.
도 26은 변형예 11에 관하여, LED군 Y, Z, V로부터의 광이 노광면 A를 조사하는 범위를 도시한 도면이다.

(광 조사 장치(10)의 구성)

본 발명이 적용된 실시 형태에 관한 광 조사 장치(10)에 대하여 이하에 설명한다. 광 조사 장치(10)는 주로 액정 패널을 제조할 때의 노광을 위해 노광 장치에 편성되어 사용된다. 상기 광 노광 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 대략 광원(12)과, 편광 소자(14)를 구비하고 있다.

광원(12)은 워크(노광 대상물)(X)가 탑재되는 노광면(A)을 향하여 노광용 광(L)을 조사하는 부재이며, 본 실시 형태에서는 복수의 LED(16)가 사용되고 있다. 이들 LED(16)는 노광면(A) 상을 일정 방향으로 이동해 가는 워크(X)에 대하여 주사하도록 노광용 광(L)을 조사해 가므로, 해당 광원(12)은 워크(X)의 이동 방향에 직교하는 방향으로 복수의 LED(16)를 대략 직렬로 배치함으로써 형성되어 있다. 물론, 워크(X)에 대하여 광 조사 장치(10)가 이동하여 노광용 광(L)을 조사해도 되고, 워크(X) 및 광 조사 장치(10)의 양쪽이 이동해도 된다.

또한, 광원(12)을 구성하는 각 LED(16)는 이들 LED(16)의 광축(CL)이 워크(X)에 대하여 제1 각도(θ1)(즉, 입사각(θ1))을 갖도록, 워크(X)에 대하여(즉, 노광면(A)에 대하여) 기울어지게 하여 배치되어 있다. 각도 성분의 편차가 적은 광을 비스듬히 조사하여 작성한 배향막을 액정 패널에 사용함으로써, 안정된 프리틸트각과 배향 상태를 출현시키는 것이 가능해지고, 임의의 배향 모드의 액정 패널을 실현할 수 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 LED(16)를 하나의 LED 모듈(100)로 정리하고, 복수의 LED 모듈(100)을 예를 들면 한 방향으로 나열하여 배치함으로써 광원(12)을 구성해도 된다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 편광 소자(14)에 대한 광원(12) 전체의 조사 각도를 조절할 수 있는 각도 조절 기구(110)를 설치해도 된다. 예시된 각도 조절 기구(110)는 광원(12)을 구성하는 복수의 LED 모듈(100)이 나열된 방향을 따라 연장되는 회전축(112)을 갖고 있고, 이 회전축(112)을 회전시킴으로써 편광 소자(14)에 대한 광원(12) 전체의 조사 각도를 조절할 수 있게 되어 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 LED 모듈(100)이 나열된 방향으로 광원(12)의 편광 소자(14)에 대한 위치를 조절할 수 있는 폭 방향 위치 조절 기구(120)가 설치되어도 된다. 이에 의해, 각 LED 모듈(100)로부터 방사되는 광의 조도 불균일이 저감되도록 조절할 수 있다.

또한, 개개의 LED 모듈(100)을 편광 소자(14)에 대하여 소정의 각도로 배치하는 것이 아니라, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 단면이 톱니 형상인 LED 베이스(130)를 준비하고, 편광 소자(14)에 대하여 소정의 각도를 갖고 있는, 각 톱니에 대응하는 경사면(132)에 각각 LED(16)를 배치해도 된다.

도 1로 되돌아가, 각 LED(16)로부터 방사되는 광(L)의 배광각의 반 분량인 제2 각도(θ2)는, 상술한 제1 각도(θ1)보다 작아지도록 설정되어 있다.

편광 소자(14)는 광원(12)으로부터 조사된 광 중 한 방향으로 진동하는 광 성분만을 투과하여 편광하는 소자이고, 본 실시 형태에서는 와이어 그리드 편광 소자가 사용되고 있다. 와이어 그리드 편광 소자는 투명 기판(유리 기판)의 일방의 표면에 와이어 그리드를 형성한 것이다. 본 실시 형태에서는 와이어 그리드의 형성면(18)은 편광 소자(14)에서의 광원(12)측의 면이어도 되고, 광원(12)과는 반대측의 면이어도 된다. 또한, 편광 소자(14)는 워크(X)(노광면(A))에 대하여 평행이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.

이 편광 소자(14)의 변형예로서는 도 4에 도시한 바와 같이, 광원(12)에 가까운 측으로부터 차례로 광학 필터(30), 편광 소자(14), 커버 부재(40)를 배치하고 이들 광학 필터(30), 편광 소자(14) 및 커버 부재(40)로 편광 소자군(150)을 구성해도 된다.

광학 필터(30)는 광원(12)과 편광 소자(14) 사이에 배치되어 있고, 광원(12)으로부터 방사된 광(L) 중 소정 파장 이상의 광(L)을 선택적으로 투과하는 부재이며, 표면에 파장 선택막이 형성되어 있다. 또한, 광학 필터(30)는 편광 소자(14)와 동일하게, 워크(X)(노광면(A))에 대하여 평행이 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 광학 필터(30)로서는 이하에 설명하는 조건을 만족하는 것이면, 소정 파장 이상의 광을 투과하는 롱 패스 필터나 소정 파장 범위의 광을 투과하고, 그보다 장파장 및 단파장의 광을 차단하는 밴드 패스 필터를 사용할 수 있다. 또한, 광학 필터(30)는 편광 소자(14)의 광원(12)측과는 반대측에 배치되어 있어도 된다.

커버 부재(40)는 광원(12)으로부터의 광(L)을 투과하는 예를 들면 유리제의 판재이며, 편광 소자(14)에 있어서의 와이어 그리드의 형성면(18)에 대향하는 위치에서, 워크(X)와 대략 평행하게 배치되어 있다. 즉, 도시한 바와 같이 편광 소자(14)에 있어서의 와이어 그리드의 형성면(18)이 광원(12)측과는 반대측에 형성되어 있는 경우, 커버 부재(40)도 편광 소자(14)에 있어서의 광원(12)측과는 반대측에 배치된다. 반대로, 편광 소자(14)에 있어서의 와이어 그리드의 형성면(18)이 광원(12)측에 형성되어 있는 경우(도시하지 않음), 커버 부재(40)도 편광 소자(14)에 있어서의 광원(12)측에 배치된다.

또한, 커버 부재(40)의 표면(양면 모두)에는, 반사 방지막 등의 반사 방지 처리를 하지 않아도 되지만, 일방 또는 양방의 표면에 반사 방지막 등의 반사 방지 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 커버 부재(40)와 편광 소자(14)에서의 와이어 그리드의 형성면(18)과의 사이의 공간(S)은 밀폐하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 커버 부재(40) 및 편광 소자(14)의 둘레 가장자리를 유지하는 유지 프레임(42)을 설치하고, 해당 유지 프레임(42)으로 커버 부재(40)와 편광 소자(14)에서의 와이어 그리드의 형성면(18)과의 사이의 공간(S)을 밀폐하는 것이 생각된다.

또한, 상술한 「밀폐」란, 해당 공간(S)에 실록산 화합물 등의 미소 고형물이 침입하지 않는 정도의 의미이며, 완전한 의미에서의 「밀폐」는 필요하지 않다.

또한, 편광 소자(14)에는 소위 「반사 타입」의 와이어 그리드를 사용하는 것이 바람직하다. 「반사 타입」이면, 광원(12)으로부터의 광(L)에 의해 와이어 그리드가 가열되어, 밀폐된 공간의 온도가 원하지 않게 상승함으로써 와이어 그리드의 형성면(18) 등을 손상시킬 가능성이 낮기 때문이다.

또한, 밀폐된 공간(S)을 냉각하는 것을 목적으로 하여 커버 부재(40), 편광 소자(14), 또는 유지 프레임(42)이라는 해당 공간(S)을 구성하는 부재를 강제 공냉 또는 수냉이라는 방법에 의해 냉각해도 된다.

또한, 워크(X)(노광면(A))나 광원(12)에 대한 편광 소자군(150) 전체의 조사 각도를 조절할 수 있는 편광 소자군 각도 조절 기구를 설치해도 된다. 이 편광 소자군 각도 조절 기구는 광학 필터(30), 편광 소자(14) 및 커버 부재(40)를 일괄하여 각도 조절하는 것이어도 되고, 광학 필터(30), 편광 소자(14) 및 커버 부재(40)를 각각 개별적으로 각도 조절하는 것이어도 된다.

추가적으로 말하면, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상술한 광원(12)의 각도 조절 기구(110)와, 편광 소자군 각도 조절 기구를 일괄하여, 워크(X)(노광면(A))에 대하여 광원(12) 및 편광 소자군(150)을 일괄하여 각도 조절할 수 있는 전체 각도 조절 기구(152)로 해도 된다. 예시된 전체 각도 조절 기구(152)는 광원(12)을 구성하는 복수의 LED 모듈(100)이 나열된 방향 및 이와 동일하게 편광 소자군(150)이 연장되는 방향을 따라 연장되는 전체 회전축(154)을 갖고 있고, 이 전체 회전축(154)을 회전시킴으로써, 워크(X)(노광면(A))에 대한 광원(12) 및 편광 소자군(150) 전체의 조사 각도를 조절할 수 있게 되어 있다.

또한, 편광 소자군(150)이 연장되는 방향(복수의 LED 모듈(100)이 나열된 방향)으로 해당 편광 소자군(150)의 위치를 조절하는 편광 소자군 폭 방향 위치 조절 기구를 설치해도 된다.

또한, 광원(12)의 폭 방향 위치 조절 기구(120)와, 상술한 편광 소자군 폭 방향 위치 조절 기구를 일괄하여, 편광 소자군(150)이 연장되는 방향(복수의 LED 모듈(100)이 나열된 방향)으로 광원(12) 및 편광 소자군(150)의 위치를 조절하는 전체 폭 방향 위치 조절 기구를 설치해도 된다.

(본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(10)의 효과)

본 실시 형태에 관한 광 조사 장치(10)에 의하면, 복수의 LED(16)의 광축(CL)을 워크(X)에 대하여 제1 각도(θ1)만큼 기울이고, 각 LED(16)로부터 방사되는 광(L)의 배향각의 반 분량에 상당하는 제2 각도(θ2)를 이 제1 각도(θ1)보다 작게 설정함으로써, 각 LED(16)로부터 방사된 광(L) 모두가 LED(16)로부터 워크(X)를 향하는 수선보다 LED(16)의 광축(CL)측을 향하게 된다.

이에 의해, 간편한 구성으로 실효적인 조사각을 갖는 광의 양이 많은 광 배향 처리를 실시할 수 있는 노광 장치용의 광 조사 장치(10)를 제공할 수 있다.

(변형예 1)

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 광원(12) 및 편광 소자군(150)의 폭 방향 양단에 반사경(160)을 배치해도 된다. 이에 의해, 워크(X)(노광면(A))에 있어서의, 광 조사 장치(10)의 폭 방향 양단부의 조도 저하를 방지할 수 있다.

(변형예 2)

또한, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 광원(12)이 연장되는 방향(폭 방향)에 대하여 대략 직교하는 방향으로 조사되는 광(L)의 일부이고 편광 소자군(150)에 들어가지 않는 광(L)을 반사시키는, 광원(12) 및 편광 소자군(150)의 폭 방향으로 연장되는 폭 방향 반사경(164)을 배치해도 된다.

또한, 변형예 1에 관한 반사경(160)과, 변형예 2에 관한 폭 방향 반사경(164)을 양쪽 모두 구비하는 광 조사 장치(10)로 해도 된다.

(변형예 3)

도 14에 도시된 바와 같이, 상술한 광 조사 장치(10)를 복수 세트 배치함으로써, 광원 유닛(170)을 구성해도 된다.

또한, 광원 유닛(170)을 구성했을 때, 각 광 조사 장치(10)의 각도 조절을 각각 단독으로 실시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 추가적으로 말하면, 각 광 조사 장치(10)에 포함되는 각 LED 모듈(100)이나 각 편광 소자군(150)에 대해서도, 각각 단독으로 각도 조절을 실시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 복수의 LED 모듈(100)로 구성된 광원(12)의 수보다 적은 수의 편광 소자군(150)으로 광원 유닛(170)을 구성해도 된다. 예를 들어, 도 15에 도시된 광원 유닛(170)에서는, 광원(12)이 5 개 사용되고 있는 것에 비하여, 편광 소자군(150)은 1 개만 사용되고 있다. 이와 같이 광원(12)의 수보다 적은 수의 편광 소자군(150)으로 광원 유닛(170)을 구성함으로써, 광원(12)과 편광 소자군(150)이 1 대 1(광원(12)의 수와 편광 소자군(150)의 수가 동일)인 경우에 발생할 우려가 있는, 광원(12)으로부터 조사된 광(L)의 비네팅(vignetting)을 피할 수 있다는 점에서 바람직하다.

(변형예 4)

워크(X)(노광면(A))의 조도를 측정하는 계측기로 측정된 해당 워크(X)(노광면(A))의 조도나 적산 광량이 소정의 규정값으로부터 벗어난 경우에, 각 LED(16)에 입력하는 전력을 변화시킴으로써, 해당 조도나 적산 광량을 조정하는 것이 바람직하다.

(변형예 5)

워크(X)(노광면(A))의 조도를 측정하는 계측기로 측정된 해당 워크(X)(노광면(A))의 조도나 적산 광량의 값으로부터 워크(X)(노광면(A))에서의 광(L)의 불균일을 산출하고, 발생한 해당 불균일에 대응하는 위치에 있는 LED(16)에 입력되는 전력을 변화시킴으로써, 해당 불균일을 해소하는 것이 바람직하다.

또한, 워크(X)(노광면(A))에서의 조도의 불균일이나 적산 광량의 불균일이, 편광 소자군(150)끼리의 경계, 또는 편광 소자군(150)의 각 구성 요소(편광 소자(14), 광학 필터(30), 커버 부재(40))의 경계에서 발생한 경우, 그 경계에 대응하는 위치에 있는 LED(16)에 입력하는 전력을 변화시킴으로써, 해당 불균일을 해소하는 것이 바람직하다.

(변형예 6)

워크(X) 또는 적어도 광원(12)을 일정 방향으로 이동시켜 해당 워크(X)를 노광하는 경우에 있어서, 적산 광량의 불균일이 해당 이동 방향에서 발생하는 경우, 이동 중에 있어서 대응하는 LED(16)에 입력하는 전력을 변화시킴으로써 해당 광량 불균일을 해소하는 것이 바람직하다.

(변형예 7)

상술한 조도나 적산 광량을, 각 LED(16)를 연속 점등 또는 연속 소등함으로써 조정해도 된다.

또한, 상술한 조도나 적산 광량을, 각 LED(16)의 점등 및 소등을 반복하여 실시함으로써 조정해도 된다.

(변형예 8)

편광 소자군(150)을 구성하는 (와이어 그리드) 편광 소자(14)의 형상을, 도 16에 도시한 바와 같이, 각 광원(12)으로부터 조사되는 광(L)의 조사 방향으로 긴 형상으로 하는 것이 바람직하다.

(변형예 9)

또한, 편광 소자(14)를 구성하는 와이어 그리드의 형상으로서, 도 17에 도시한 바와 같이, 원반 형상의 웨이퍼 상에 와이어 그리드를 형성하고, 장방형으로 절단하며, 각 광원(12)으로부터 조사되는 광(L)의 조사 방향에 직교하는 방향(각 LED 모듈(100)이 나열되는 방향)으로 이들 장방형이 3 개 나열되도록 해도 된다.

(변형예 10)

또한, 편광 소자(14)를 구성하는 와이어 그리드의 형상으로서, 도 18에 도시한 바와 같이, 와이어 그리드를 대략 사다리꼴로 형성하고, 각 광원(12)으로부터 조사되는 광(L)의 조사 방향에 직교하는 방향(각 LED모듈(100)이 나열되는 방향)으로 하나의 대략 사다리꼴의 하변과 인접하는 대략 사다리꼴의 상변이 대략 직선 형상으로 나열되도록 배치해도 된다. 이와 같이, 와이어 그리드를 대략 사다리꼴로 형성하여 배치함으로써, 변형예 9의 경우에 비하여, 각 광원(12)으로부터 조사되는 광(L)의 조사 방향의 조도 불균일 또는 적산 광량 불균일의 범위가 넓어지지만, 그만큼 불균일의 정도가 작아지는 점에서 조정이 쉬워져 바람직하다.

(변형예 11)

또한, 도 2에 도시된 광원(12)을, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 워크(X)의 이동 방향을 따라 복수(변형예 11에서는 3 개)로 나열하도록 해도 된다. 이 경우, 각 광원(12)에 있어서의 각각 하나의 LED 모듈(100)이 워크(X)의 이동 방향을 따른 일직선 상에 나열되도록 배치되어 있다(도 19 중의 일점 쇄선으로 둘러싸인 LED 모듈(100)). 이하, 이와 같이 일직선상에 나열된, 서로 다른 광원(12)에 배치되어 있는 복수의 LED 모듈(100)을 「동일한 그룹의 LED 모듈(100)」이라고 한다. 또한, 동일한 그룹의 각 LED 모듈(100)은 동일 평면 상에 있어도 되고, 동일 평면상에 없어도 된다.

또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 동일 그룹의 LED 모듈(100)에 각각 공급되는 전력을 하나의 구동 전원(180)으로부터 공급한다. 이에 의해, 하나의 구동 전원(180)에 의해, 동일 그룹의 LED 모듈(100)로부터 방사되는 광량을 조정할 수 있다. 또한 도 21에서는, 동일 그룹의 각 LED 모듈(100)에 대하여 하나의 구동 전원(180)으로부터 병렬로 전력이 공급되는 예를 도시하고 있지만, 이를 변경하여 동일 그룹의 각 LED 모듈(100)에 대하여 하나의 구동 전원(180)으로부터 직렬로 전력을 공급해도 된다.

여기에서 구동 전원(180)의 변형예에 대해서 설명하면, 도 22a에 도시된 바와 같이, 하나의 구동 전원(180)에 대하여 하나의 조광 신호를 입력하여, 하나의 그룹의 LED 모듈(100)에 전력을 출력하도록 해도 되고, 도 22b에 도시된 바와 같이, 하나의 조광 신호를 입력하여 복수 그룹(이 예에서는 2 개)의 LED 모듈(100)에 대하여 각각 전력을 출력하도록 해도 된다. 추가적으로 말하면, 도 22c에 도시된 바와 같이, 구동 전원(180)에 대하여 복수(이 예에서는 2 개)의 조광 신호를 입력하여, 복수의 그룹(이 예에서는 2 개)의 LED 모듈(100)에 대하여 각각 전력을 출력하도록 해도 된다.

또한, 이 변형예에 관한 각 LED 모듈(100)에서는, 도 23에 도시한 바와 같이 일직선상에 나열하여 배치된 5 개의 LED(16)를 1 세트의 LED군으로 하여, 2 세트의 LED군이 서로 평행하게 나열되도록 배치되어 있다.

이와 같이 2 세트의 LED군(Y, Z)이 배치된 LED 모듈(100)을 사용하는 경우에 구동 전원(180)을 통하여 각 LED(16)로부터 방사되는 광량을 조정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 24에 도시한 바와 같이, 노광면(A)에서의, 일방의 LED군(Y)과 타방의 LED군(Z)의 중간 위치에 대응하는 위치에 조도를 계측하는 계측기(190)를 세팅한다. 이에 의해, 일방의 LED군(Y)으로부터 방사된 광 및 타방의 LED군(Z)으로부터 방사된 광의 양이 계측기(190)에서 측정된다.

구체적으로는, 노광면(A)에 세팅된 계측기(190)가 워크(X)의 이동 방향으로 이동하면서, 동일 그룹의 LED 모듈(100)마다 적산 광량을 측정한다(스캔 측정). 하나의 그룹에 관한 LED 모듈(100)로부터의 광량의 측정이 완료되면, 노광면(A)에서의 계측기(190)의 위치를 광원(12)의 폭 방향으로 어긋나게 하고, 이웃하는 그룹의 LED 모듈(100)로부터의 광의 적산 광량을 측정한다. 이를 차례로 진행해 감으로써, 모든 그룹의 적산 광량을 측정한다. 물론, 계측기(190)를 이동시키는 것이 아니라, 광 조사 장치(10)를 계측기(190)에 대하여 이동시켜도 되고, 쌍방을 이동시켜도 된다.

계측기(190)에 의해 측정된 광량에 기초하여, 도시하지 않은 제어 장치로부터 최적의 광량이 되도록 대응하는 구동 전원(180)에 조광 신호를 입력한다. 이 조광 신호를 받은 구동 전원(180)으로부터 대응하는 LED 모듈(100)에 출력되는 전력이 조정되고, 최종적으로 LED군(Y) 및 LED군(Z)로부터 방사되는 광량이 조정된다.

이와 같이, 구동 전원(180)에 의한 광량의 조정은 LED 모듈(100) 단위로 실시된다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니고, LED 모듈(100) 단위가 아니라, 각 LED군 단위, 나아가 각 LED(16) 단위로 구동 전원(180)에 의한 광량의 조정을 실시해도 된다.

또한, 도 25에 도시된 바와 같이, 상이한 LED군(Y, Z)에 속하여 있고, 서로 인접하는 위치에 있는 LED(16)의 각각 외단 위치로부터 노광면(A)에 대하여 연직 하방향으로 연장된 가상선(도면 중의 일점 쇄선)이 노광면(A)와 교차하는 위치 P1, P2 사이가 두 LED(16)로부터의 광을 받을 수 있도록, 각 LED(16)로부터의 광의 배광각이나 노광면(A)과 LED(16)와의 거리를 설정하는 것이 바람직하다.

이 예에 따르면, 도 26에 도시한 바와 같이 1 개의 LED 모듈(100)에 3 개의 LED군(Y, Z, V)을 사용하는 경우에는, 양단에 위치하고 있는 LED군(Y) 및 LED군(V)에 속해 있는 LED(16)의 각각 외단 위치로부터 노광면(A)에 대하여 연직 하방향으로 연장된 가상선(도면 중의 일점 쇄선)이 노광면(A)과 교차하는 위치 P1, P2 사이가 모든(이 예이면 3 개의) LED(16)로부터의 광을 받을 수 있도록 하는 것이 된다. LED군의 수가 1 개, 또는 4 개 이상이어도 동일하다.

이번에 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

10: 광 조사 장치 12: 광원
14: 편광 소자 16: LED
18: 와이어 그리드의 형성면 30: 광학 필터
40: 커버 부재 42: 유지 프레임
100: LED 모듈 110: 각도 조절 기구
112: 회전축 120: 폭 방향 위치 조절 기구
130: LED 베이스 132: 경사면
150: 편광 소자군 152: 전체 각도 조절 기구
154: 전체 회전축 160: 반사경
164: 폭 방향 반사경 170: 광원 유닛
180: 구동 전원 190: 계측기
X: 워크(노광 대상물) A: 노광면
L: 노광용 광 CL: (LED(16)의) 광축
θ1: 제1 각도 θ2: 제2 각도
S: (커버 부재(40)와 와이어 그리드의 형성면(18)과의 사이의) 공간
Y: 일방의 LED군 Z: 타방의 LED군
V: 별도의 LED군

Claims

복수의 LED를 갖는 광원과,
상기 광원으로부터의 광을 받아, 투과시킨 상기 광을 워크에 조사하는 편광 소자를 구비하고 있고,
상기 각 LED의 광축은 상기 워크에 대하여 제1 각도를 갖고 있으며,
상기 각 LED로부터 방사되는 상기 광의 배광각의 반 분량인 제2 각도는, 상기 제1 각도보다 작게 설정되어 있고,
상기 LED에 입력되는 전력을 변화시킴으로써 상기 워크 또는 노광면으로의 광의 조도나 적산 광량이 조정되는, 광 조사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광원은 복수의 상기 LED가 배치된 복수의 LED 모듈을 구비하고 있고,
복수의 상기 광원이 상기 워크의 이동 방향을 따라 나열되어 있으며,
상기 워크의 이동 방향을 따라 일직선 상에 나열된, 서로 다른 상기 광원에 배치되어 있는 복수의 상기 LED 모듈에 배치된 복수의 상기 LED에 입력하는 전력은, 하나의 구동 전원에 의해 조정되는, 광 조사 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 워크 또는 상기 노광면의 조도를 측정하는 계측기를 추가로 구비하고 있고,
상기 계측기에서 측정된 상기 워크 또는 상기 노광면의 조도나 적산 광량의 값으로부터 상기 워크 또는 상기 노광면에서의 광의 불균일을 산출하고, 상기 불균일에 대응하는 위치에 있는 상기 LED에 입력하는 전력을 변화시켜 상기 불균일이 해소되는, 광 조사 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편광 소자는 상기 광원으로부터 조사되는 광의 조사 방향으로 긴 형상인, 광 조사 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편광 소자는 복수의 와이어 그리드로 구성되어 있고,
상기 각 와이어 그리드는 사다리꼴 형상으로 형성되어 있으며,
상기 광원으로부터 조사되는 광의 조사 방향에 직교하는 방향으로 하나의 사다리꼴의 하변과 인접하는 사다리꼴의 상변이 직선 형상으로 나열되는, 광 조사 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편광 소자의 수는 상기 광원의 수보다 적은, 광 조사 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 광 조사 장치를 구비하는 노광 장치.