JP5773095B1 - 光照射装置および光照射方法 - Google Patents
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Abstract
Description
光配向に用いる光照射装置は、光照射領域の幅に相当する長さを有する棒状の光源と、当該光源からの光を偏光する偏光素子とを備え、光源の長手方向に対して直交する方向に搬送されるワークに対して偏光光を照射する。
しかしながら、各ステージは、照射領域内を移動している間(偏光光を照射している間)と、照射領域外を移動している間とでステージの移動速度が異なる。具体的には、各ステージは、照射領域外を移動してワークの搬送のみをしている場合には、高速で移動することができるが、照射領域内を移動している間は、所定の露光量を得るために低速で移動する場合がある。
そこで、本発明は、ツインステージ方式において、ステージ同士を干渉させることなく効率的に光照射処理を行うことができる光照射装置および光照射方法を提供することを課題としている。
このように、照射領域外を往路移動するステージを、他方のステージと同じ移動速度で移動させるので、第一のステージと第二のステージとの間に移動速度差が存在する場合であっても、確実にステージ間の干渉を防止することができる。
これにより、照射領域外を往路移動するステージは、先行移動するステージが完全に照射領域内に入ると、ステージ間距離にかかわらず照射領域の入口まで比較的高速で移動することができる。したがって、2つのワークのうち少なくとも一方のワークに常に光照射処理を行っている状態とすることも可能となり、更なるタクトタイムの短縮が可能となる。
これにより、一方のステージが復路移動を開始してから他方のステージの往路移動を開始することができ、2つのステージが共に往路移動する状況を回避することができる。したがって、ステージ同士の干渉を確実に回避することができる。
このように、一方のステージが往路移動しているときに、他方のステージの往路移動を開始するので、より効率的に2つのワークに対する光照射処理を行うことができる。
このように回転制御部を備えることで、例えばワークに偏光光を照射する場合、ワークの向きを偏光光の偏光軸に対して所定の向きにセットして光照射処理を行うことができる。また、ステージの回転制御を往路移動中に行うことで、タクトタイムが長くなるのを抑制することができる。
これにより、ステージ間の干渉を回避しつつ、往路移動中の回転制御を可能とすることができる。
このように、各ステージの往路移動方向における先端位置同士の距離をステージ間距離とするので、各ステージの形状やステージ面に直交する軸回りの回転角度等に違いが生じている場合であっても、ステージ間の干渉を回避したステージ移動制御が可能となる。
また、上記の光照射装置において、前記第一のワーク及び前記第二のワークに対して、往路移動と復路移動の双方で前記光を照射してもよい。これにより、エネルギーの無駄無く光照射処理を行うことができる。
(第一の実施形態)
図1は、本実施形態の偏光光照射装置を示す概略構成図である。
偏光光照射装置100は、光照射部10A及び10Bと、ワークWを搬送する搬送部20とを備える。ここで、ワークWは、光配向膜が形成された、例えば液晶パネルの大きさに整形された矩形状の基板である。
偏光光照射装置100は、光照射部10A及び10Bから所定の波長の偏光光(偏光した光)を照射しながら、搬送部20によってワークWを直線移動させ、ワークWの光配向膜に上記偏光光を照射して光配向処理をするものである。
光照射部10A及び光照射部10Bは、ランプ11の長手方向をワークWの搬送方向(X方向)に直交する方法(Y方向)に一致させた状態で、ワークWの搬送方向(X方向)に沿って並設されている。
ランプ11は長尺状のランプであり、その発光部が、ワークWの搬送方向に直交する方向の幅に対応する長さを有する。このランプ11は、例えば、高圧水銀ランプや、水銀に他の金属を加えたメタルハライドランプ等であり、波長200nm〜400nmの紫外光を放射する。
光配向膜の材料としては、波長254nmの光で配向されるもの、波長313nmの光で配向されるもの、波長365nmの光で配向されるものなどが知られており、光源の種類は必要とされる波長に応じて適宜選択する。
なお、光源としては、紫外光を放射するLEDやLDを直線状に並べて配置した線状光源を用いることもできる。その場合、LEDやLDを並べる方向がランプの長手方向に相当する。
ランプハウス14は、その底面に、ランプ11からの放射光およびミラー12による反射光が通過する光出射口を有する。偏光子ユニット13は、ランプハウス14の光出射口に取り付けられ、当該光出射口を通過する光を偏光する。
偏光子ユニット13は、複数の偏光子をランプ11の長手方向に沿って並んで配置した構成を有する。これら複数の偏光子は、例えばフレーム等により支持されている。
偏光子は、例えば、ワイヤーグリッド型偏光素子であり、偏光子の個数は、偏光光を照射する領域の大きさに合わせて適宜選択する。なお、各偏光子は、それぞれ透過軸が同一方向を向くように配置されている。
このように、ステージ21A及び21Bは、共通の搬送軸であるガイド22に沿って往復移動可能に構成されている。
ステージ21A及び21Bの移動経路は、光照射部10A及び10Bの真下を通るように設計されている。搬送部20は、ワークWを光照射部10A及び10Bによる偏光光の照射領域に搬送し、且つその照射領域を通過させるように構成されている。さらに、搬送部20は、ワークWが照射領域を完全に通過した後、当該ワークWを折り返し、再び当該照射領域を通過させるように構成されている。この往路移動と復路移動の双方で、ワークWの光配向膜が光配向処理される。
第一のステージ21Aは、偏光光の照射領域15の一方の側に設定されたワーク搭載位置である基板搭載位置(第一の待機位置)P11から、照射領域15の他方の側に設定された折り返し位置P12までの区間を往復移動可能である。また、第二のステージ21Bは、照射領域15を挟んで基板搭載位置P11とは反対側に設定されたワーク搭載位置である基板搭載位置(第二の待機位置)P21から、照射領域15を挟んで折り返し位置P12とは反対側に設定された折り返し位置P22までの区間を往復移動可能である。
第一のステージ21Aは、基板搭載位置P11で、ワークWの交換作業及びアライメント作業が行われ、アライメント完了後、θ移動機構24Aによって回転移動される。これにより、ワークWの向きを偏光光の偏光軸に対して所定の向きにする。
その後、第一のステージ21Aは、照射領域15へ向けて往路移動を開始する。そして、照射領域15を通過して折り返し位置P12に到達すると、復路移動を開始し、基板搭載位置P11まで引き返す。この基板搭載位置P11では、再びワークWの交換作業及びアライメント作業が行われ、アライメント完了後、第一のステージ21Aは、再び照射領域15へ向けて往路移動を開始する。この動作を繰り返す。
具体的には、一方のステージが往路移動している間は、他方のステージの復路移動のみを許可し、往路移動を禁止する。また、一方のステージが復路移動をしており、他方のステージが照射領域外を往路移動している間は、X方向におけるステージ間距離(後述するLa)が、予め設定した最近接距離(後述するL0)よりも接近しないように往路移動しているステージの移動速度を制御する。
各ステージ21A及び21Bは、上述したようにθ方向に回転可能に構成されている。したがって、上記ステージ間距離Laは、図3に示すように、第一のステージ21Aの往路方向(図3の右方向)の最先端位置P13と、第二のステージ21Bの往路方向(図3の左方向)の最先端位置P23とのX方向距離とする。
図5は、制御部30で実行するステージ速度制御処理手順を示すフローチャートである。この図5に示す処理は、制御部30が第一のステージ21Aの移動速度を制御する場合に実行する処理である。なお、第二のステージ21Bの移動速度を制御する処理についても、以下の説明における「第一のステージ」を「第二のステージ」、「第二のステージ」を「第一のステージ」と読み替えればよいだけであるため、ここでは説明を省略する。
そして、このステップS1で、第一のステージ21Aが復路移動中であると判定した場合には、ステップS2に移行する。一方、第一のステージ21Aが復路移動中ではない、即ち往路移動中、若しくは基板搭載位置で停止中であると判定した場合には、ステップS3に移行する。
ステップS5では、制御部30は、第一のステージ21Aの少なくとも一部が照射領域15内に存在するか否かを判定する。そして、第一のステージ21Aが照射領域15内に存在する場合にはステップS2に移行し、照射領域15外に存在する場合にはステップS6に移行する。
ステップS7では、制御部30は、第一のステージ21Aが照射領域15に到達するまでの距離(照射領域到達距離Lb)を算出し、その照射領域到達距離Lbと最近接距離L0とを比較する。ここで、照射領域到達距離Lbとは、図6に示すように、第一のステージ21Aの往路方向の最先端位置から、照射領域15における第一のステージ21Aの基板搭載位置側の端部位置までの距離である。この照射領域到達距離Lbは、第一のステージ21Aの最先端位置が照射領域15の入口(図6の左端部位置)よりも後退側(図6の左側)に位置しているとき、Lb>0とし、第一のステージ21Aの最先端位置が照射領域15の入口よりも前進側(図6の右側)に位置しているとき、Lb=0とする。
ステップS8では、制御部30は、第一のステージ21Aを第二のステージ21Bに追従させるべく、第一のステージ21Aの目標移動速度を第二のステージ21Bの移動速度に設定し、これを第一のステージ21Aの移動機構に出力する。
ステップS9では、制御部30は、第一のステージ21Aの駆動制御を終了するか否かを判定し、制御を継続すると判定した場合にはステップS1に戻り、制御を終了すると判定した場合には、ステージ速度制御処理を終了する。
偏光光照射装置100では、図6に示すように、第一のステージ21Aを基板搭載位置P11で停止させた状態で、第一のステージ21A上の基板の交換作業及び当該基板のアライメント作業を行う。そして、アライメント作業が完了すると、第一のステージ21Aの往路移動を開始する準備が整った状態となる(図5のステップS1でNo)。
このとき、図6に示すように、第二のステージ21Bが往路移動をしている場合には(ステップS3でYes)、第一のステージ21Aは往路移動を開始せず、基板搭載位置で待機する(ステップS4)。その後、第二のステージ21Bが折り返し位置に達し、復路移動を開始すると、第一のステージ21Aは往路移動を開始する。つまり、第一のステージ21Aは、第二のステージ21Bが復路移動を開始するタイミングに同期して、往路移動を開始する。
この往路移動開始時における第一のステージ21Aの移動速度は、ステージ間距離La及び照射領域到達距離Lbに基づいて決定される。例えば、図7に示すように、ステージ間距離Laが予め設定した最近接距離L0よりも長い場合には(ステップS6でYes)、第一のステージ21Aは通常動作を行う(ステップS2)。すなわち、第一のステージ21Aは、比較的高速な第一の移動速度V1で往路移動を開始する。
そして、図8に示すように、第二のステージ21Bの後端部(往路方向の最先端位置)が照射領域15内に入る前に、ステージ間距離Laが最近接距離L0に達すると(ステップS6でNo、ステップS7でYes)、第一のステージ21Aの移動速度は第二の移動速度V2まで減速される(ステップS8)。これにより、第一のステージ21Aは、ステージ間距離Laを最近接距離L0に保った状態で第二のステージ21Bに追従する。
このとき、第二のステージ21Bは照射領域15内で比較的低速な第二の移動速度V2で移動しているため、第一のステージ21Aが通常動作に切り替わることで両者が接近し、ステージ間距離Laは、図10に示すように最近接距離L0よりも短くなる。
その後、第二のステージ21Bは、照射領域15を完全に通過すると、第一の移動速度V1まで加速して基板搭載位置へ戻る。このとき、第一のステージ21Aは、第二の移動速度V2で照射領域15内の移動を継続する。第一のステージ21Aは、その後、折り返し位置に到達すると復路移動に移行し、復路においては、基板搭載位置に戻るまで第二のステージ21Bの位置にかかわらず通常動作を行う。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
この第二の実施形態は、上述した第一の実施形態において、一方のステージが往路移動をしている間、他方のステージの往路移動の開始を禁止しているのに対し、当該他方のステージの往路移動の開始を許可するものである。
図11は、第二の実施形態における制御部30が実行するステージ速度制御処理手順を示すフローチャートである。この図11に示す処理は、上述した図5のステップS4をステップS11に置換したことを除いては、図5と同様の処理を行う。したがって、図5と同様の処理を行う部分については同一ステップ番号を付し、ここでは処理の異なる部分を中心に説明する。
次に、制御部30は、第一のステージ21Aの位置が、目標停止位置よりも当該第一のステージ21Aの基板搭載位置側であるか否かを判定する。そして、目標停止位置よりも基板搭載位置側であると判定した場合には、第一のステージ21Aを目標停止位置に向けて移動する。このときの移動速度は、第一の移動速度V1とする。一方、第一のステージ21Aが目標停止位置に到達している場合には、第一のステージ21Aを目標停止位置で停止させる。
そして、第一のステージ21Aが目標停止位置P15に到達する前に、第二のステージ21Bが復路移動を開始していれば、上述した第一の実施形態と同様の動作を行う。一方、図13に示すように、第一のステージ21Aが目標停止位置P15に到達しても、第二のステージ21Bが往路移動している場合には、第一のステージ21Aは目標停止位置P15で停止し、第二のステージ21Bが復路移動を開始するまで待機する。
また、一方のステージが往路移動している場合には、他方のステージの往路移動許可区間を、他方のステージの折り返し位置から所定距離だけ上記一方のステージの基板搭載位置側に離間した位置までとする。したがって、往路移動している他方のステージとの干渉を確実に防止することができる。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
この第三の実施形態は、上述した第一及び第二の実施形態において、基板搭載位置でステージのθ方向の回転動作を行い、当該回転動作が完了してから往路移動を開始しているのに対し、θ回転動作しながら往路移動するようにしたものである。
本実施形態では、第一のステージ21A及び第二のステージ21Bのθ回転動作は、照射領域15に進入する前の往路移動中で、且つ最近接距離L0以上のステージ間距離Laを確保できる位置で実施するものとする。なお、θ回転動作に要する時間は、ステージが基板搭載位置から照射領域15まで移動するのに要する時間よりも短いものとする。
ここで、第一のステージ21Aが目標停止位置P15に到達したか否かは、第一のステージ21Aの頂点がθ回転により第二のステージ21Bに最も接近する位置が目標停止位置P15に到達したか否かによって判断する。つまり、図15の二点鎖線で示す円の往路方向先端部が目標停止位置P15に到達したとき、第一のステージ21Aが目標停止位置P15に到達したと判断する。
この場合、第一のステージ21Aは、ステージ間距離Laが最近接距離L0となるまでは、通常の移動速度である第一の移動速度V1で往路移動しながらθ回転動作を行う。そして、ステージ間距離Laが最近接距離L0となると、第二のステージ21Bと同じ第二の移動速度V2で最近接距離L0を保った状態で往路移動しながらθ回転動作を行う。ここで、ステージ間距離Laの算出起点は、上記と同様に第一のステージ21Aの頂点がθ回転により第二のステージ21Bに最も接近する位置とする。
このように、本実施形態では、往路移動しながらθ回転動作を行うため、よりタクトタイムを短縮することができる。また、最近接距離L0を下回って両ステージが接近しない位置でθ回転動作を可能とするので、ステージ間で干渉が発生するのを確実に防止することができる。
上記各実施形態においては、一方のステージが往路移動しており、他方のステージが復路移動しているとき、一方のステージが他方のステージに追いついてステージ間距離Laが最近接距離L0に達してから、一方のステージを他方のステージに追従させる(他方のステージと同じ速度で移動させる)場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、一方のステージの往路移動開始直後から他方のステージに追従させるようにしてもよい。これにより、先行する他方のステージの移動速度に応じて一方のステージの移動速度を制御することになり、上記他方のステージの移動速度が移動区間によって異なる場合であっても、ステージ間で干渉が発生するのを確実に防止することができる。但し、タクトタイムの更なる短縮を目的とした場合、上述した各実施形態のように、ステージ間距離Laが最近接距離L0となるまでは、後続のステージを最大移動速度(第一の移動速度V1)で移動させることが好ましい。
また、上記各実施形態においては、リニアスケールによる計測結果を用いて各ステージの位置及び移動速度を取得する場合について説明したが、リニアスケール以外の手段を用いて各ステージの位置及び移動速度を取得してもよい。
Claims (11)
- 予め設定された照射領域を通過するワークに光を照射する光照射装置であって、
第一のワークが載置され、前記照射領域を通る搬送軸上において、前記照射領域の一方の側に設定された第一の待機位置から前記照射領域へ向かう移動を往路移動として往復移動可能な第一のステージと、
第二のワークが載置され、前記照射領域を通る搬送軸上において、前記照射領域の他方の側に設定された第二の待機位置から前記照射領域へ向かう移動を往路移動として往復移動可能な第二のステージと、
前記第一のワークと前記第二のワークとが前記照射領域を交互に通過するように、前記第一のステージ及び前記第二のステージの移動を個別に制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第一のステージ及び前記第二のステージが、前記照射領域内を第一の移動速度で移動し、前記照射領域外の復路を前記第一の移動速度よりも高速である第二の移動速度で移動し、前記照射領域外の往路を、ステージ間距離が予め設定した最近接距離よりも長いときは前記第二の移動速度で移動し、前記ステージ間距離が前記最近接距離以下であるときは前記第一の移動速度で移動するよう制御し、
前記第一のステージ及び前記第二のステージのうち、復路移動中である一方のステージが少なくとも前記照射領域にある間までに、他方のステージが往路移動を開始するよう制御することを特徴とする光照射装置。 - 前記制御部は、
前記第一のステージ及び前記第二のステージのうち一方のステージが前記照射領域外を往路移動しており、他方のステージが復路移動しているとき、
前記一方のステージを、前記他方のステージに追従移動させることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 - 前記制御部は、
前記第一のステージ及び前記第二のステージのうち一方のステージが前記照射領域外を往路移動しており、他方のステージが復路移動しているとき、
前記他方のステージの復路移動方向における後端部位置が、前記照射領域における前記一方のステージの待機位置側の端部位置よりも前記他方のステージの待機位置側にあるときは、前記一方のステージを前記端部位置まで前記第二の移動速度で移動するよう制御することを特徴とする請求項1または2に記載の光照射装置。 - 前記制御部は、
前記第一のステージ及び前記第二のステージのうち一方のステージが往路移動している間、他方のステージの往路移動を禁止することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光照射装置。 - 前記制御部は、
前記第一のステージ及び前記第二のステージのうち一方のステージが往路移動している間に、前記一方のステージの往路移動から復路移動へ切り替わる折り返し位置に対して前記最近接距離だけ他方のステージの待機位置側に設定された目標停止位置へ向けて、前記他方のステージの往路移動を開始させ、
前記他方のステージが前記目標停止位置に到達したときに、前記一方のステージが往路移動しているとき、前記他方のステージを、前記一方のステージが復路移動を開始するまで前記目標停止位置で停止させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光照射装置。 - 前記第一のステージ及び前記第二のステージの、ステージ面に対して直交する軸回りの回転を個別に制御し、当該ステージの姿勢を光照射時の姿勢とする回転制御部をさらに備え、
前記回転制御部は、
前記第一のステージ及び前記第二のステージが、それぞれの待機位置から前記照射領域に到達する前の回転許容位置までの区間を往路移動している間に、前記回転を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光照射装置。 - 前記回転許容位置は、
前記回転制御部による非回転制御対象のステージが往路移動しているとき、当該非回転制御対象のステージが往路移動から復路移動へ切り替わる折り返し位置から、前記最近接距離だけ回転制御対象の待機位置側に設定し、
前記非回転制御対象のステージが復路移動しているとき、当該非回転制御対象のステージの位置から、前記最近接距離だけ前記回転制御対象の待機位置側に設定することを特徴とする請求項6に記載の光照射装置。 - 前記ステージ間距離は、
前記第一のステージの往路移動方向における先端位置と、前記第二のステージの往路移動方向における先端位置との間の前記搬送軸方向の距離であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光照射装置。 - 前記光は偏光光であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 前記第一のワーク及び前記第二のワークに対して、往路移動と復路移動の双方で前記光を照射することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 予め設定された照射領域を通過するワークに光を照射する光照射方法であって、
第一のワークが載置され、前記照射領域を通る搬送軸上において、前記照射領域の一方の側に設定された第一の待機位置から前記照射領域へ向かう移動を往路移動として往復移動可能な第一のステージと、第二のワークが載置され、前記照射領域を通る搬送軸上において、前記照射領域の他方の側に設定された第二の待機位置から前記照射領域へ向かう移動を往路移動として往復移動可能な第二のステージとを、前記第一のワークと前記第二のワークとが前記照射領域を交互に通過するように個別に制御するに際し、
前記第一のステージ及び前記第二のステージが、前記照射領域内を第一の移動速度で移動し、前記照射領域外の復路を前記第一の移動速度よりも高速である第二の移動速度で移動し、前記照射領域外の往路を、ステージ間距離が予め設定した最近接距離よりも長いときは前記第二の移動速度で移動し、前記ステージ間距離が前記最近接距離以下であるときは前記第一の移動速度で移動するよう制御し、
前記第一のステージ及び前記第二のステージのうち、復路移動中である一方のステージが少なくとも前記照射領域にある間までに、他方のステージが往路移動を開始するよう制御することを特徴とする光照射方法。
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