KR101852663B1 - 편광광 조사 장치 - Google Patents

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KR101852663B1
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요네타 다나카
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우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

스테이지에 재치된 기판을 편광광의 조사면까지 반송하고 기판에 편광광을 조사하는 편광광 조사 장치에 있어서, 요잉의 발생을 검지하는 것을 가능하게 하여, 수율의 개선에 공헌할 수 있도록 한다.
광 조사기(1)는 편광 소자(12)를 통하여 편광광을 조사면 I에 조사하고, 스테이지(21)에 재치되며 기판 S는, 제1 이동 기구(22)가 스테이지(21)를 이동시킴으로써 조사면 I를 통해 반송된다. 레이저 간섭계(4)로 구성된 요잉 검지 수단은, 조사면 I의 위치까지 직선 이동할 때에 스테이지(21)의 요잉을 검지한다. 요잉은, 조사면 I에 수직인 축의 둘레의 회전이다.

Description

편광광 조사 장치{POLARIZED LIGHT IRRADIATION APPARATUS}
본원의 발명은, 광배향 등에 있어서 이용되는 편광광의 조사 기술에 관한 것이다.
액정 표시 소자용의 배향막이나 시야각 보상 필름용의 배향층을 얻는 경우, 이전에는, 배향막용의 막(이하, 막재라고 한다)에 롤러를 문질러 행하는 러빙 처리가 채용되고 있었다. 그러나, 보다 고성능의 디바이스의 제조에 있어서는, 러빙 시의 파티클 발생의 문제를 고려하여, 파티클 발생이 없는 광배향의 기술이 많이 채용되게 되었다. 광배향은, 막재에 대해 광 조사함으로써 배향시키는 기술이다. 이하, 광 조사에 의해 배향을 발생시킨 막이나 층을 총칭하여 광배향막이라고 부른다. 또한, 「배향」 내지 「배향 처리」란, 대상물의 어떠한 성질에 대해서 방향성을 부여하는 것이다.
광배향은, 막재에 대해 편광광을 조사함으로써 행해진다. 막재는, 예를 들면 폴리이미드와 같은 수지제이며, 원하는 방향으로 편광시킨 편광광이 막재에 조사된다. 소정의 파장의 편광광의 조사에 의해, 막재의 분자 구조(예를 들면 측쇄)가 편광광의 편광축의 방향으로 맞추어진 상태가 되어, 광배향막이 얻어진다.
이러한 광배향용의 편광광을 조사하는 편광광 조사 장치로서, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 장치가 있다. 이런 종류의 장치는, 조사면의 폭 또는 그 이상의 폭에 상당하는 길이의 봉형상의 광원과, 이 광원으로부터의 광을 편광하는 그리드 편광 소자를 구비하고, 광원의 길이 방향에 대해 직교하는 방향으로 반송되는 막재에 대해 편광광을 조사한다. 광배향에는 가시부터 자외역의 파장의 편광광을 조사할 필요가 있는 경우가 많아, 봉형상의 광원으로서는 수은 램프와 같은 자외선 광원이 사용되는 경우가 많다.
일본국 특허 제5200271호 공보
배향 처리의 품질의 중요한 지표는, 말할 필요도 없는 것이지만, 배향의 방향 정밀도이다. 배향의 방향 정밀도가 나쁘면, 막재의 특정 성질이 원하는 방향으로 향하고 있지 않게 되어, 예정되어 있던 배향 처리의 효과를 얻을 수 없게 된다. 배향의 방향 정밀도의 악화란, 어느 면 내에서 전체적으로 배향이 원하는 방향과는 상이한 방향으로 되어 버리는 경우와, 어느 면 내에서 배향의 방향이 불균일해져 버리는 경우가 있다.
예를 들면 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 불균일로서 발생하면, 화면의 부분적인 깜박거림이나 표시 얼룩이 발생하게 된다.
이러한 배향의 방향 정밀도는, 제품의 고성능화, 고기능화를 배경으로 하여 매우 엄격히 요구되고 있다. 예를 들면, 스마트 폰 등의 모바일 기기에서 다용되고 있는 터치 패널(터치 스크린 디스플레이)에서는, 미소한 배향의 방향 정밀도의 악화가 화면의 시인성 저하나 표시 얼룩으로 연결되기 때문에, 광배향의 방향 정밀도를 보다 높게 하는 것이 요구되고 있다.
광배향의 방향 정밀도는, 막재에 대해 조사되는 편광광의 편광축의 방향 정밀도에 의해 정해진다. 요구되고 있는 방향 정밀도를 만족하려면, 조사되는 편광광의 편광축의 원하는 방향으로부터의 어긋남을 매우 작은 소정의 범위 내로 억제시키지 않으면 안 된다. 따라서, 광배향용의 편광광 조사 장치는, 그와 같이 축 어긋남이 작게 억제된 상태로 편광광을 막재에 조사할 필요가 있다.
한편, 편광광 조사에 의해 광배향되는 막재는, 종래, 롤 투 롤로 반송되며, 그 반송의 과정에서 편광광이 조사되게 되어 있으며, 광배향 처리된 막재는, 소정의 크기로 절단되어 디스플레이 기판에 붙여져 있었다. 그러나, 보다 고성능의 디스플레이의 제조에 있어서는, 막재를 미리 기판에 설치하여 두고, 막재가 달린 기판에 대해 편광광을 조사하는 구성이 채용되게 되었다. 이 경우, 기판은 스테이지에 재치(載置)되고, 스테이지를 이동시킴으로써 기판을 편광광의 조사 위치까지 반송하는 구성이 채용된다.
발명자의 연구에 의하면, 이러한 스테이지 반송의 구성이 채용된 편광광 조사 장치에서는, 보다 고품질의 광배향막을 얻는 관점에서 특히 유의해야 할 것이 있음을 알 수 있었다. 이하, 이 점에 대해서 도 4 및 도 5를 사용하여 설명한다. 도 4 및 도 5는, 스테이지 반송의 구성이 채용된 편광광 조사 장치에 있어서의 과제에 대해서 나타낸 도이며, 도 4는 사시 개략도, 도 5는 평면 개략도이다.
도 4에 있어서, 편광광 조사 장치는, 광원(11)을 내장한 광 조사기(1)와, 광 조사기(1)의 하방에 설정된 조사면 I에 기판 S를 반송하는 반송계(2)를 구비하고 있다. 광 조사기(1) 내에는, 광원(11)을 덮은 상태로 장척의 미러(13)가 설치되어 있으며, 미러(13)는, 통상, 길이 방향에 수직인 단면형상이 포물선형상인 포물면경이 채용된다.
광원(11)의 출사측에는, 그리드 편광 소자(12)가 배치된다. 그리드 편광 소자(12)는, 투명한 기판 상에 줄무늬(라인 앤드 스페이스)형상의 미세한 격자를 형성한 소자이다. 그리드 편광 소자(12)는, 그리드를 구성하는 각 선형상부의 길이 방향이, 광배향시키는 방향(이하, 설정 배향 방향)에 대해 수직이 되도록 자세 정밀도 있게 배치된다.
반송계(2)는, 막재가 표면에 설치된 기판(이하, 간단히 기판이라고 한다) S가 재치되는 스테이지(21)와, 스테이지(21)를 직선 이동시키는 이동 기구(22)를 구비하고 있다. 스테이지(21)를 이동시키는 이동 기구(22)로서는, 통상, 리니어 모터 스테이지가 채용된다. 리니어 모터 스테이지로 이루어지는 이동 기구(22)는, 리니어 모터(221)와, 한 쌍의 리니어 가이드(222)를 구비하고 있다.
이러한 이동 기구(22)는, 덜컹거림이 적은 정밀한 것이 사용되지만, 그런데도 덜컹거림을 완전하게 제로로 하지 못하고, 기판 S의 반송 시에 스테이지(21)의 자세(나아가서는 기판 S의 자세)가 미소하게 변화되어 버리는 경우가 있을 수 있다. 이러한 이동 기구(22)의 정밀도 상의 한계로부터 오는 기판 S의 자세 변화는, 항공기 등의 탈 것에 비유하면, 롤링, 요잉, 피칭의 세 개로 분류된다. 도 4에 있어서, 롤링을 화살표 R로 나타내고, 요잉을 화살표 Y로 나타내고, 피칭을 화살표 P로 나타낸다.
도 4로부터 분명한 바와 같이, 롤링 R은, 기판 S의 진행 방향을 따른 축의 둘레의 회전이며, 요잉 Y는, 기판 S에 대해 수직인 축의 둘레의 회전이다. 또, 피칭 P는, 기판 S의 진행 방향에 대해 수직이며 기판 S에 평행한 방향의 축의 둘레의 회전이다. 이들 기판 S의 자세 변화 중, 편광광 조사 장치에 있어서는, 통상, 롤링 R 및 피칭 P는 그만큼 문제가 되지는 않는다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 롤링 R이나 피칭 P가 발생하면, 기판 S의 표면(엄밀하게는, 기판 S 상의 막재의 표면)의 각 점에 있어서 광 조사기(1)까지의 거리가 불균일해지게 되지만, 편광 소자(12)에 대한 기판 S의 상대적인 자세는, 실질적으로 변화하지 않는다. 편광 소자(12)로부터는, 그리드의 각 선형상부의 길이 방향에 직각인 방향으로 편광축이 향하고 있는 직선 편광광이 오로지 출사되지만, 기판 S의 자세가 이 방향에 대해 상대적으로 변화하지 않는 한, 편광광의 방향 정밀도는 저하되지 않는다.
또한, 광 조사기(1)까지의 거리의 변화는, 광원(11)까지의 거리의 변화 즉 조사 거리의 변화와 같은 것이 되지만, 조사 거리가 다소 변화해도, 편광광의 조도가 약간 변화할 수 있는 정도이며, 조사되는 편광광의 편광축의 방향은 실질적으로 변화하지 않는다. 또, 상술한 바와 같이 광원(11)으로부터의 광은 단면 포물선형상인 미러(13)에 의해 집광되어 있으며, 광 조사기(1)로부터는 대략적으로는 평행광이 출사되고 있으므로, 조사 거리의 다소의 변화에 의해 조도가 크게 변화하지 않는다.
한편, 요잉 Y는, 편광광의 방향 정밀도에 큰 영향을 준다. 도 5에 있어서, 요잉을 마찬가지로 부호 Y의 화살표로 나타낸다. 또, 편광 소자(12)에 있어서의 그리드(121)의 패턴을 가늘고 긴 직사각형으로 모식적으로 나타낸다. 도 4 및 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 요잉 Y가 발생하면, 편광 소자(12)의 자세에 대한 기판 S의 자세가 상대적으로 변화하게 되어, 편광광 조사 정밀도의 악화로 직결한다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판 S는, 설정 배향 방향 Pa에 대해 적절한 자세를 유지한 상태로 반송되며, 광 조사되는 것이 요청된다. 이 예에서는, 기판 S의 장변 방향이 설정 배향 방향 Pa에 대해 각도 θ의 자세가 되는(각도 θ의 방향으로 광배향된다) 것이 요청된다. 편광 소자(12)로부터 출사되는 편광광의 편광축은 설정 배향 방향 Pa를 향하고 있기 때문에, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 요잉이 발생하면, 기판 S에 대해 조사되는 편광광의 편광축이 기판 S의 장변에 대해 이루는 각은 θ로부터 어긋나 버린다(편광축 어긋남 발생). 최근의 고성능의 디스플레이용의 광배향막에서는, 편광축의 어긋남을 예를 들면 0.05도 이하의 매우 작은 것으로 하는 것이 요구되고 있으며, 정말 미소한 요잉이 발생한 것만으로도 요구를 만족시킬 수 없는 것이 되어 버린다.
리니어 가이드를 비롯한 직선 이동 기구는, 고정밀도의 것이 시판되고 있으며, 상기와 같은 요구를 만족하도록 설계하는 것은 충분히 가능하다. 그러나, 어떠한 이유(예를 들면 장치의 조립 시의 조정 부족)에 의해 요잉이 발생하고 있는데 그것을 알지 못하고 처리를 계속해 버리면, 어긋난 방향으로 편광광을 계속 조사하게 되어, 불량품이 다발하여 수율을 크게 악화시키게 되어 버린다.
본원의 발명은, 이러한 점을 고려하여 이루어진 것이며, 스테이지에 재치된 기판을 편광광의 조사면까지 반송하고 기판에 편광광을 조사하는 편광광 조사 장치에 있어서, 요잉의 발생을 검지하는 것을 가능하게 하여, 수율의 개선에 공헌할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본원의 청구항 1에 기재된 발명은, 설정된 조사면에 편광 소자를 통하여 광 조사하는 광 조사기와,
기판이 재치된 스테이지를 이동시켜 기판을 조사면의 위치에 반송하는 반송계를 구비하고 있으며,
상기 반송계는, 조사면을 벗어난 위치로부터 조사면의 위치를 향하는 제1 방향으로 스테이지를 직선 이동시키는 제1 직선 이동 기구와, 상기 스테이지를 상기 스테이지의 재치면에 수직인 축의 둘레로 회전시킴으로써 상기 편광 소자에 대해 상기 스테이지를 소정의 자세로 하는 θ방향 이동 기구를 포함하고 있으며,
상기 스테이지의 요잉을 검지하는 요잉 검지 수단이 설치되어 있다는 구성을 가진다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 요잉 검지 수단은, 레이저광을 분할하고, 상기 제1 직선 이동 기구에 의해 상기 스테이지와 일체로 직선 이동하는 부재의 상이한 두 개의 개소에 레이저광을 조사하여, 각각 조사된 레이저광의 반사광에 의한 간섭광에 의거하여 상기 스테이지의 요잉을 검지하는 것이라는 구성을 가진다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 청구항 2의 구성에 있어서, 상기 제1 직선 이동 기구는, 상기 제1 방향으로 상기 스테이지와 일체로 제1 정판을 이동시키는 기구이며,
그 제1 정판에는, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 스테이지를 직선 이동시키는 제2 직선 이동 기구가 탑재되어 있으며,
제2 직선 이동 기구는, 상기 스테이지와 일체로 직선 이동하는 제2 정판을 제2 방향으로 이동시키는 기구이며,
상기 요잉 검지 수단은, 요잉의 발생에 수반하여 자세가 변화하는 반사 미러를 구비하고 있으며, 반사 미러는 상기 제1 정판에 부착되어 있으며, 상기 상이한 두 개의 개소는 반사 미러 상의 개소이라는 구성을 가진다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 반송계는, 상기 스테이지에 재치된 기판이 조사면을 통과하도록 기판을 반송시키는 것이며,
상기 요잉 검지 수단은, 기판이 조사면을 통과할 때의 요잉의 발생량을 기억하는 기억부를 포함하고 있다는 구성을 가진다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 요잉 검지 수단에 접속된 시퀀스 제어부를 구비하고,
상기 시퀀스 제어부는, 상기 조사면을 벗어난 위치로부터 상기 조사면의 위치에 상기 제1 직선 이동 기구에 의해 상기 스테이지가 이동할 때에 상기 요잉 검지 수단이 한도 이상의 요잉을 검지한 경우에, 상기 요잉 검지 수단으로부터의 지령에 의거하여 알람을 출력하거나, 또는 상기 반송계를 정지시키는 제어를 행하는 것이라는 구성을 가진다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 6에 기재된 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 조사면을 벗어난 위치는, 상기 스테이지에 기판을 탑재하는 로드 위치이며,
상기 요잉 검지 수단은, 로드 위치로부터 상기 조사면의 위치까지 직선 이동할 때에 상기 스테이지의 요잉을 검지하는 수단이라는 구성을 가진다.
이하에 설명하는 대로, 본원의 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 편광 소자에 대해 스테이지를 소정의 자세로 할 수 있으므로, 기판에 대해 원하는 방향으로 편광축이 향한 편광광을 조사할 수 있다. 그리고, 스테이지의 요잉을 검지하는 수단을 구비하고 있으므로, 요잉의 발생을 알지 못하고 처리를 계속해 버리는 일이 미연에 방지된다. 이 때문에, 불량품을 대량으로 제조해 버려 수율을 악화시켜 버리는 일이 적어진다.
또, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 조사한 레이저광의 반사광의 간섭광에 의거하여 요잉을 검지하므로, 매우 엄격한 방향 정밀도가 요구되고 있는 편광광 조사 장치에 있어서의 요잉 검출을 위해, 특히 적합한 것이 된다.
또, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 제2 방향에서의 기판의 위치를 조절하면서 편광광을 조사할 수 있으며, 이 경우에도, 스테이지와 일체로 제1 방향으로 이동하는 제1 정판에 대해 레이저광을 조사하고, 그 반사광의 간섭광의 강도를 검출함으로써 요잉을 검지하므로, 요잉의 검출이 곤란해지거나 대규모가 되지 않는다.
또, 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 기판에 편광광이 조사되었을 때의 요잉의 발생량이 기억부에 기억되므로, 나중에 요잉의 발생을 체크할 수 있다. 이 때문에, 제품의 품질의 우열과 요잉의 관계에 대한 분석을 행하는 것이 가능해진다.
또, 청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 한도 이상의 요잉을 검지했을 때에 알람이 출력되거나, 반송이 정지되므로, 요잉에 의해 편광축 어긋남이 발생한 상태로 처리를 행해 버리는 일이 보다 적어진다.
또, 청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 발생하기 쉽고 또한 발생한 경우에 문제가 되기 쉬운 로드 위치로부터 조사면의 위치까지의 사이에서의 요잉이 검지되므로, 상기 효과를 보다 높게 얻을 수 있다.
도 1은 본원 발명의 실시 형태에 관련된 편광광 조사 장치의 사시 개략도이다.
도 2는 실시 형태의 장치에 있어서의 요잉 검지 수단의 개략도이다.
도 3은 데이터 처리 유닛(5)에 있어서의 데이터 처리의 일례에 대해서 나타낸 도이다.
도 4는 스테이지 반송의 구성이 채용된 편광광 조사 장치에 있어서의 과제에 대해서 나타낸 사시 개략도이다.
도 5는 스테이지 반송의 구성이 채용된 편광광 조사 장치에 있어서의 과제에 대해서 나타낸 평면 개략도이다.
다음에, 본원 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시 형태)에 대해서 설명한다.
도 1은, 본원 발명의 실시 형태에 관련된 편광광 조사 장치의 사시 개략도이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 편광광 조사 장치는, 디스플레이용의 막재가 달린 기판과 같은 기판 S에 대해 편광광을 조사하기 위한 장치이며, 광 조사기(1)와, 반송계(2)를 구비하고 있다.
광 조사기(1)는, 설정된 조사면 I에 편광광을 조사하는 것이다. 조사면 I는, 2차원의 유한한 영역으로서 설정되는 것이며, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이 실시 형태에서는 직사각형의 영역이다.
이 실시 형태의 장치는, 광배향용으로 편광광을 조사하는 것이며, 조사면 I와 함께 설정 배향 방향이 장치에 있어서 설정된다. 설정 배향 방향은, 통상, 직사각형의 조사면 I의 단변 또는 장변의 방향이 된다(단, 경사 방향이 되는 경우도 있다).
도 1에 나타내는 바와 같이, 광 조사기(1)는, 광원(11)과, 광원(11)과 조사면 I의 사이에 배치된 편광 소자 유닛을 구비하고 있다.
광원(11)은, 장척의 발광부를 이루는 봉형상의 것이며 길이 방향이 조사면 I의 장변 방향을 향하도록 배치된다. 이 실시 형태에서는, 광원(11)으로서 수은 램프가 사용되고 있지만, 메탈할라이드 램프가 사용되는 경우도 있다. 또한, 점광원(11)을 일렬로 늘어놓아 장척의 발광부로 한 것이 사용되는 경우도 있다.
광원(11)의 배후(조사면 I와는 반대측)에는, 미러(13)가 배치되어 있다. 미러(13)는, 광원(11)의 길이 방향으로 연장된 장척의 것이며, 광원(11)의 배후를 덮어 광을 조사면 I의 측으로 반사시켜 광의 이용 효율을 높이는 것이다. 미러(13)는, 반사면의 단면형상이 타원의 원호 또는 포물선을 이루고 있다. 또한, 광원(11)이나 미러(13)는, 램프 하우스(10) 내에 수용되어 있다.
편광 소자 유닛은, 복수의 편광 소자(12)를 유닛화한 것이며, 복수의 편광 소자(12)와, 복수의 편광 소자(12)를 유지한 프레임으로 이루어져 있다. 각 편광 소자(12)는, 직사각형의 판형상이며, 광원(11)의 길이 방향을 따라 늘어 놓아져 있다. 편광 소자 유닛은, 광 조사기(1)를 구성하는 램프 하우스(10)의 하단 개구에 장착되어 있으며, 광원(11)과 조사면 I 사이에 위치하고 있다.
이 실시 형태에서는, 각 편광 소자(12)는, 와이어 그리드 편광 소자이다. 단, 그리드의 재질은 금속(와이어)에 한정되지는 않으므로, 이 명세서에서는 간단히 그리드 편광 소자라고 부른다.
반송계(2)는, 기판 S가 재치되는 스테이지(21)와, 스테이지(21)를 이동시키는 이동 기구(22~24)를 구비하고 있다. 스테이지(21)로의 기판 S의 재치 동작을 행하는 위치(이하, 로드 위치라고 한다)는, 조사면 I의 위치를 벗어난 위치로 설정되어 있다. 따라서, 반송계(2)의 주된 목적은, 로드 위치로부터 조사면의 위치로 스테이지(21)를 이동시켜 기판 S를 반송하는 것이다.
이에 더하여, 이 실시 형태에서는, 반송계(2)는 조사면 I를 통과하도록 기판 S를 반송하는 것으로 되어 있다. 조사면 I의 위치에서 기판 S를 정지시켜 편광광을 조사하는 것도 불가능하지는 않지만, 정지한 상태이면, 기판 S의 표면에서의 조사량의 분포는 조사면 I에서의 조도 분포에 의존해 버린다. 이 때문에, 조도 분포를 보다 균일하게 하지 않으면 조사량은 면 내에서 불균일해져 버린다. 실시 형태의 장치는, 이 점을 고려하여, 조사면 I를 기판 S가 통과하도록 하고 있으며, 통과 시에 편광광이 조사되도록 하고 있다.
이 때문에, 반송계(2)가 구비하는 이동 기구의 하나는, 로드 위치로부터 조사면 I를 향하는 방향으로 스테이지(21)를 직선 이동시키는 기구(22)이며, 이 방향의 반송 라인은, 조사면 I을 따라 조사면 I를 통해 설정된 것으로 되어 있다. 이하, 이 방향을 제1 방향으로 하고, 이 방향으로 이동시키는 직선 이동 기구(22)를 제1 이동 기구라고 한다.
반송계(2)는, 이 외에, 제2 이동 기구(23)와 θ방향 이동 기구(24)를 구비하고 있다. 제2 이동 기구(23)는, 조사면 I를 따른 방향이며 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 스테이지(21)를 이동시키는 기구이다. θ방향 이동 기구는, 스테이지(21)의 기판 재치면에 수직인 축의 둘레로 스테이지(21)를 이동시키는(회전시키는) 기구이다.
제1 이동 기구(22)는, 직접적으로는 제1 정판(31)을 직선 이동시키는 기구이다. 제1 이동 기구(22)로서는, 이 실시 형태에서는, 리니어 모터 스테이지가 채용되어 있으며, 제1 정판(31)은 리니어 모터 스테이지에 있어서의 스테이지로 되어 있다. 리니어 모터 스테이지는, 제1 방향을 따라 설치된 리니어 모터(221) 및 한 쌍의 리니어 가이드(222)를 구비한 기구이며, 리니어 모터(221)에 의해 제1 정판(31)을 리니어 가이드(222)를 따라 이동시키는 기구이다.
제1 정판(31)에는, 제2 정판(32)과 제2 이동 기구(23)가 탑재되어 있다. 제2 이동 기구(23)도, 리니어 모터 스테이지에 의해 구성되어 있으며, 제2 방향을 따라 설치된 리니어 모터(231)와 한 쌍의 리니어 가이드(232)를 구비하고 있다. 제2 정판(32)은, 이 리니어 모터 스테이지에 있어서의 스테이지로 되어 있다. 이와 같이 각각 리니어 모터 스테이지인 제1 및 제2 이동 기구(22, 23)를 구비한 기구는, 2축형의 리니어 모터 스테이지(크로스형 XY스테이지)로서 시판되고 있으며, 그것을 사용할 수 있다.
제2 정판(32)에는, θ방향 이동 기구(24)가 탑재되어 있다. θ방향 이동 기구(24)는, 스테이지(21)의 중심축(스테이지(21)의 기판 재치면의 중심을 지나 스테이지(21)에 수직인 축)의 둘레로 스테이지(21)를 회전시키는 모터를 포함하고 있다. 모터의 출력축은, 스테이지(21)의 하면에 연결되어 있다.
또한, 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 핀 상에서 진공 흡착되면서 유지된다. 또한, 이 명세서에 있어서 「스테이지」라는 말은 넓은 의미로 사용되고 있으며, 기판 S를 놓는 대(臺)형상의 것에 한정되지는 않으며, 기판 S를 유지할 수 있는 부재이면 「스테이지」라고 부를 수 있다.
이러한 스테이지(21)에 대해, 기판 S의 탑재와 회수를 행하는 도시하지 않은 로봇이 설치되어 있다. 이 실시 형태의 장치는, 조사면 I의 일방의 측에 설정된 로드 위치에서 기판 S의 재치를 행하고, 반송계(2)에 의해 조사면 I를 통과하도록 하여 기판 S를 반송한 후, 로드 위치까지 되돌려 동일한 위치에서 기판 S의 회수를 행하도록 되어 있다. 따라서, 로드 위치에는, 기판 S의 재치와 회수를 행하는 도시하지 않은 로봇이 배치되어 있다. 로봇은, 로드 위치에 있어서 한 장의 기판 S를 스테이지(21)에 재치하고, 편광광 조사를 마친 기판 S를 로드 위치에서 회수하도록 티칭된다.
또, 스테이지(21) 상에서 기판 S가 소정의 자세로 유지되도록 하기 위해, 장치는 도시하지 않은 얼라인먼트 기구를 구비하고 있다. 기판 S에는, 소정의 개소에 복수의 얼라인먼트 마크가 설치되어 있으며, 얼라인먼트 기구는, 얼라인먼트 마크를 각각 촬상하는 촬상 소자와, 촬상 소자로부터의 출력에 따라서 제2 이동 기구(23) 및 θ방향 이동 기구(24)를 제어하는 얼라인먼트 제어부 등에 의해 구성된다. 얼라인먼트 제어부는, 기판 S가 제2 방향에 있어서 소정의 위치에 위치하도록 제2 이동 기구(23)를 제어함과 함께, θ방향 이동 기구(24)를 제어하여 θ방향에서 기판 S가 소정의 자세가 되도록 한다. 제2 이동 기구(23) 및 θ방향 이동 기구(24)는 서보 기구를 포함하고 있으며, 제2 방향의 위치 및 θ방향의 자세가 유지되게 되어 있다.
이러한 실시 형태의 편광광 조사 장치는, 상술한 요잉의 문제를 고려하여, 요잉 검지 수단을 구비하고 있다. 요잉 검지 수단은, 스테이지(21)가 로드 위치로부터 조사면 I의 위치까지 직선 이동할 때에 스테이지(21)의 요잉을 검지하는 수단이다.
도 2는, 실시 형태의 장치에 있어서의 요잉 검지 수단의 개략도이다. 이 실시 형태에서는, 요잉 검지 수단은, 스테이지(21)와 일체로 직선 이동하는 부재의 상이한 두 개의 개소에 레이저광을 조사하여, 각각 조사된 레이저광의 반사광에 의한 간섭광에 의거하여 요잉을 검지하는 것으로 되어 있다. 이러한 방식에 의한 요잉 검지 수단의 일례로서, 실시 형태에서는 레이저 간섭계(4)가 채용되어 있다. 레이저 간섭계(4)는, 대상물에 레이저광을 조사하고, 대상물에 반사되어 되돌아오는 레이저광의 간섭광을 검출함으로써 거리나 각도를 계측한 것이다. 이 실시 형태에서는, 레이저 간섭계(4)는, 제1 정판(31)에 부착한 반사경 유닛(43)에 대해 레이저광을 조사하는 것으로 되어 있으며, 직접적으로는 제1 정판(31)의 요잉을 검지하는 것으로 되어 있다.
발명자들은, 상기와 같은 레이저 간섭계(4)를 요잉 검지 수단으로서 채용하는 경우, 어디에 레이저광을 조사하는 구성이 최적인지를 예의 검토했다. 레이저광 조사는, 스테이지(21)의 요잉의 검출인 것을 고려하면, 스테이지(21)에 레이저광을 조사하고, 그 반사광의 간섭광을 검출하는 것이 자연스럽다. 그러나, 실시 형태의 편광광 조사 장치에서는, 스테이지(21)에 레이저광을 조사하여 요잉을 검출하는 것은 바람직하지 않은 것으로 판명되었다. 상기와 같이, 실시 형태의 장치는, θ방향 이동 기구(24)를 포함하고 있으며, 조사되는 편광광의 편광축에 대해 기판 S가 원하는 방향을 향한 자세로 할 수 있게 되어 있다. 이것은, 주로, 원하는 방향으로 광배향을 시키고 싶다는 장치 사용자의 요구에 따른 것이지만, 스테이지(21)의 요잉을 직접적으로 검지하는 것에 대해서는 장해가 된다. 레이저 간섭계(4)에 의한 자세 검지를 위해서는, 조사한 레이저광이 레이저 간섭계(4)를 향해 되돌아올 필요가 있지만, 스테이지(21)는 θ방향 이동 기구(24)에 의해 θ방향 이동(회전)되어, 임의의 자세가 된다. 이 때문에, 레이저 간섭계(4)를 탑재하고 있어도, 장치 사용자가 θ방향 이동 기구(24)를 동작시켜 스테이지(21)의 자세를 변화시킨 결과, 요잉 검지 불가 상태가 되어 버린다.
상기와 같은 점을 고려하여, 실시 형태의 장치는, 제1 정판(31)에 대해 레이저광을 조사하여 요잉을 검지하는 구성을 채용하고 있다. 상술한 바와 같이, θ방향 이동 기구(24)는 제1 정판(31) 상에 제2 정판(32)을 통하여 탑재되어 있다. 따라서, θ방향 이동 기구(24)가 동작해도 제1 정판(31)은 θ 이동은 하지 않으며, 자세는 변화하지 않는다. 그리고, 스테이지(21)는, 제2 정판(32) 및 θ 이동 기구(24)를 통하여 제1 정판(31) 상에 탑재되어 있기 때문에, 제1 정판(31)에 요잉이 발생하면, 당연히 스테이지(21) 상의 기판 S의 요잉이 된다. 그리고, 제1 이동 기구(22)는, 반송계(2)에 있어서의 주된 기구이며 스테이지(21)를 긴 거리 이동시키는 기구이며, 요잉의 주된 발생원이다. 제1 이동 기구(22)는 직접적으로는 제1 정판(31)을 이동시키는 것이기 때문에, 제1 정판(31)의 요잉을 검지하고 있으면, 문제가 되는 기판 S의 요잉도 검지할 수 있다. 이러한 생각에 의거하여, 발명자들은, 제1 정판(31)에 대해 레이저광을 조사하여 요잉을 검지하는 구성을 상도하기에 이르렀다.
구체적으로 설명하면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 레이저 간섭계(4)는, 레이저 발진기(41), 레이저 발진기(41)로부터 출력된 레이저광을 분할하는 빔 스플리터(421)를 포함하는 중간 유닛(42), 제1 정판(31)의 측면에 부착된 반사경 유닛(43), 간섭광을 검출하는 검출기(44) 등으로 구성되어 있다. 레이저 발진기(41), 중간 유닛(42), 검출기(44)는, 간섭계 본체(40)를 구성하고 있으며, 간섭계 본체(40)는 도시하지 않은 지지대에 고정되어 있다.
레이저 발진기(41)로서는, 예를 들면 He-Ne 레이저 발진기(41)를 사용할 수 있으며, 검출기(44)에는 예를 들면 Si 포토 다이오드가 사용된다.
중간 유닛(42)은, 빔 스플리터(421)와 미러(422)를 나란히 설치한 유닛이다. 미러(422)는, 빔 스플리터(421)로 분할된 타방의 광로에 대해 수직으로 배치되어 있으며, 따라서 도 2에 나타내는 바와 같이, 중간 유닛(42)의 출사측에서는, 레이저광의 광로는 평행한 두 개의 광로(451, 452)로 분할되게 되어 있다. 이하, 이들 광로를 제1 광로(451), 제2 광로(452)로 한다.
반사경 유닛(43)은, 두 개의 단면 V자형상의 홈(이하, V 홈이라고 한다)(431, 432)으로 형성한 반사면을 가지는 광학 부재(코너 큐브)이다. 도 2에 나타내는 바와 같이 반사경 유닛(43)에 있어서의 일방의 V 홈(431)은, 제1 광로(451) 상에 위치하고, 타방의 V 홈(432)은, 제2 광로(452) 상에 위치하고 있다. 간섭계 본체(40)에 대해 이러한 위치 관계가 되도록, 반사경 유닛(43)은 제1 정판(31) 상의 소정의 위치에 고정되어 있다. 또한, 간섭계 본체(40)에 있어서, 레이저 발진기(41)와 검출기(44)는, 중간 유닛(42) 내의 빔 스플리터(421)의 분할면(423)에 대해 광축이 수직으로 교차하는 자세 및 위치가 되어 있다.
이러한 레이저 간섭계(4)에 의한 요잉의 검지에 대해서, 이하에 설명한다.
반사경 유닛(43)에 있어서의 각 V 홈(431, 432)은, 직각으로 교차하는 반사면을 각각 형성하고 있다. 따라서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 광로(451)를 따라서 진행되어 온 레이저광이 일방의 V 홈(431)에 이르면, 반사면에서 2회 반사되어 왕로광과 평행한 광로를 지나 중간 유닛(42)으로 되돌아온다. 제2 광로(452)에 대해서도 마찬가지로, 제2 광로(452)를 따라 진행되어 온 레이저광이 타방의 V 홈(432)에 이르면, 반사면에서 2회 반사되어 평행한 광로를 지나 중간 유닛(42)으로 되돌아온다. 이와 같이 하여 되돌아오는 각 복로광은, 빔 스플리터(421)의 분할면(423)에서 합성되며, 검출기(44)에 이르러 검출된다.
제1 광로(451)를 진행하여 일방의 V 홈(431)에서 반사되어 중간 유닛(42)으로 되돌아와, 검출기(44)로 검출되는 광의 광로 길이를 L1로 하고, 제2 광로(452)를 진행하여 타방의 V 홈(432)에서 반사되어 중간 유닛(42)으로 되돌아와, 검출기(44)로 검출되는 광의 광로 길이를 L2로 한다. 두 개의 광은 빔 스플리터(421)로 합성되어 간섭하기 때문에, 검출기(44)로 검출되는 것은 간섭광의 강도이며, 강도는 광로차(｜L1-L2｜)에 따른 것이 된다.
제1 정판(31)에 요잉이 발생하면, 제1 정판(31)의 자세가 변화하고, 각 광로(451, 452)에 대한 반사경 유닛(43)의 방향이 변화한다. 이 때, 각 V 홈(431, 432)의 방향도 변화하지만, 각 V 홈(431, 432)은 서로 직행하는 두 개의 반사면을 형성하고 있으므로, 각 V 홈(431, 432)으로부터 출사하는 복로광은, 자세 변화에 상관없이 왕로광에 대해 평행하게 진행한다. 이 때문에, 동일하게 빔 스플리터(421)에서 합성되어 간섭하고, 간섭광의 강도가 검출기(44)로 검출된다.
그리고, 제1 정판(31)의 자세 변화에 의해, 광로차가 변화하므로, 검출되는 간섭광의 강도도 변화한다. 예를 들면 레이저광이 파장 632nm의 He-Ne 레이저인 경우, 광로차가 316nm 상이할 때마다 주기적으로 간섭광의 강도가 변화한다. 따라서, 어떤 시점에서의 간섭광의 강도를 기준값으로서 유지해 두면, 그 시점에서의 자세를 기준으로 한 제1 정판(31)의 자세 변화, 즉 요잉을 검지할 수 있다.
통상, 광로차의 변화는, 레이저의 반파장(여기에서는 316nm)보다 크다. 따라서, 광로차의 변화의 크기는, 간섭광의 강도의 주기적인 변화의 빈도, 즉 간섭 무늬의 명암의 수에 상당한다. 제1 정판(31)이 제1 방향으로 이동했을 때에 관측되는 간섭 무늬의 수를 n으로 하고, 레이저의 파장을 λ로 하면, nλ／2가 광로차(｜L1-L2｜)의 변화에 상당하고 있다(nλ／2=Δ｜L1-L2｜).
레이저 간섭계는, 어느 기준이 되는 시각부터 스타트한 간섭 무늬의 카운트수를 출력하는 것으로 되어 있다. 요잉 검지 수단은, 이 출력에 대해 기준값을 적용하여, 요잉이 발생했는지 아닌지를 판단하는 것으로 되어 있다.
또, 레이저 간섭계(4)의 출력에 의해 어느 정도의 요잉이 발생했는지를 산출할 수도 있다. 상세한 설명은 생략하지만, 도 2에 나타내는 바와 같이, 두 개의 V 홈(431, 432)의 사이의 거리를 W로 하면, 제1 정판(31)의 자세 변화의 각도(즉, 요잉의 크기) Δθ는, Δθ=sin-1(｜L1-L2｜/W)로 표시된다. 따라서, 반사경 유닛(43)이 제1 방향에 대해 수직인 경우의 ｜L1-L2｜을 기준값(제로)로 하고, 간섭 무늬의 수를 카운트함으로써 얻은 n에 의해 Δ｜L1-L2｜을 구하고, 상기 식에 대입함으로써, 요잉의 발생량(Δθ)이 구해진다.
또한, 간섭계 본체(40)는, 도시하지 않은 지주대에 고정되어 있어 제1 정판(31) 상의 반사경 유닛(43)에 대해 고정된 위치를 유지한다. 이 때문에, 제1 정판(31)의 이동에 수반하여 레이저광의 제1 광로 및 제2 광로의 각 광로 길이는 변화하지만, 반사경 유닛(43)의 자세가 변화하지 않는 한, 광로차(｜L1-L2｜)는 일정하며, 반사경 유닛(43)의 자세가 변화한 경우에 한정하여, 상기와 같이 간섭광 강도의 변화로서 나타난다. 즉, 제1 이동 기구(22)에 의한 스테이지(21)의 이동에 의하지 않고, 또 이동의 과정에서, 상시 요잉을 검출할 수 있다.
이러한 레이저 간섭계(4)를 요잉 검지 수단으로서 채용하는 것에는, 미소한 요잉에서도 문제가 될 수 있는 광배향용의 편광광 조사 장치인 것에 관련하여, 의의가 있다. 레이저 간섭계는, 상기와 같이 미소한 자세 변화에서도 간섭광 강도의 변화로서 검출할 수 있는 것이며, 예를 들면 0.05도 이하와 같은 매우 엄격한 방향 정밀도가 요구되고 있는 광배향용의 편광광 조사 장치에 있어서의 요잉 검출을 위해, 특별히 적합한 것으로 되어 있다.
실시 형태의 장치는, 이러한 레이저 간섭계(4)의 동작 원리에 의거하여, 레이저 간섭계(4)의 출력이 입력되는 데이터 처리 유닛(5)을 구비하고 있다. 데이터 처리 유닛(5)은, 레이저 간섭계와 함께 요잉 검지 수단을 구성하는 것이며, 레이저 간섭계(4)의 출력값을 기억하는 기억부(51)나, 레이저 간섭계(4)의 출력값의 기준값으로부터의 어긋남을 산출하는 연산 처리부(52) 등을 포함하고 있다. 데이터 처리 유닛(5)에 있어서의 데이터 처리의 일례에 대해서, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은, 데이터 처리 유닛(5)에 있어서의 데이터 처리의 일례에 대해서 나타낸 도이다.
실시 형태의 장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 장치의 각 부를 제어하는 주제어부(50)를 구비하고 있다. 데이터 처리 유닛(5)은, 이 주제어부의 요소가 되어 있으며, 이하에 설명하는 데이터 처리는 주제어 유닛이 행하는 것으로 되어 있다.
상술한 바와 같이, 편광광의 조사 시에 요잉이 발생하고 있으면 편광축의 방향이 어긋나 조사되기 때문에, 적어도 편광광의 조사 시에 요잉이 발생하지 않은지 검지할 필요가 있다. 실시 형태의 장치에서는, 얼라인먼트 기구에 의해 기판 S는 미리 얼라인먼트되고, 얼라인먼트에는 θ방향의 얼라인먼트도 포함된다. 따라서, 얼라인먼트 완료 시의 위치를 기준으로 하여, 이 위치로부터 간섭 무늬의 수의 카운트를 개시함으로써 요잉을 검지하는 것을 생각할 수 있다. 즉, 로드 위치에서 얼라인먼트가 행해지기 때문에, 로드 위치에서의 레이저 간섭계(4)의 출력값을 기준값으로 하고, 제1 방향에 있어서의 제1 정판(31)의 이동에 수반하여 레이저 간섭계(4)의 출력이 기준값에 대해 한도 이상으로 변화하지 않은지로 요잉의 발생을 감시하는 것을 생각할 수 있다.
이러한 데이터 처리로도 상관없는 것이지만, 간략화할 수 있는 요소도 있다. 왜냐하면, 로드 위치로부터 조사면 I의 위치에 이르는 과정에서 일단 요잉이 발생해도 원래의 자세로 되돌아와, 조사면 I에서는 요잉이 발생하지 않은 경우도 있을 수 있기 때문이다. 예를 들면, 제1 이동 기구(22)에 포함되는 부재에 이음매와 같은 특이 개소가 있어, 이 특이 개소에서 일시적으로 요잉이 발생하지만, 그 개소를 지나면 원래의 자세로도 되돌아오는 경우도 있다. 이러한 점을 고려하여, 이 실시 형태에서는, 조사면 I의 위치에 이르는 조금 앞의 위치에서의 레이저 간섭계(4)의 출력값을 기준으로 하여, 이 값에 대한 차분으로 요잉의 발생을 감시하도록 하고 있다.
구체적으로 설명하면, 도 3에 있어서, 가로축은 제1 방향 즉 반송 방향에 있어서의 제1 정판(31)의 위치를 나타내고, 세로축은 레이저 간섭계(4)의 출력값(간섭 무늬의 카운트수)를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 방향으로의 이동에 수반하여 레이저 간섭계(4)의 출력값(간섭 무늬의 카운트수)은 변화한다. 이 때, 출력값(카운트수)의 최대값이 일정 이하이면, 문제가 되는 요잉은 발생하지 않은 것으로 해도 된다. 또한, 레이저 간섭계(4)의 검출부의 출력의 변화에 의해 제1 정판(31)이 역방향으로 자세 변화한 것이 검지되므로, 그 경우에는, 출력값(카운트수)이 감산되어 출력된다.
도 3에 있어서, 제1 정판(31)이 조사면 I의 위치로부터 조금 앞의 위치에 있을 때의 레이저 간섭계(4)의 출력값이 기준값이 된다. 이 위치를, 이하, 기준 위치라고 부르며, 도 3에 P0로 나타낸다. 또, 스테이지(21) 상의 기판 S의 반송 방향 전측의 가장자리가 조사면 I에 이르렀을 때의 제1 정판(31)의 후측의 가장자리의 위치를 P1로 하고, 조사 개시 위치라고 부른다. 또, 기판 S의 반송 방향 후측의 가장자리가 조사면 I를 통과했을 때의 제1 정판(31)의 후측의 가장자리의 위치를 P2로 하고, 조사 종료 위치로 한다. 기준 위치 P0는, 조사 개시 위치 P1에 대해 거리 d만큼 떨어진 위치이며, 거리 d는, 예를 들면 2000~5000mm 정도의 범위에서 적절히 선정된다.
데이터 처리 유닛(5)은, 우선, 기준 위치 P0에 있어서의 레이저 간섭계(4)의 출력값을 기준값으로서 취득하여 기억부(51)에 기억한다. 예를 들면, 기판 S가 로드 위치에서 스테이지(21)에 탑재되었을 때에 레이저 간섭계(4)는 동작을 개시하고, 그 때의 출력값을 제로로 리셋한다. 그리고, 기준 위치 P0에 이르렀을 때의 출력값(카운트수)을 기준값으로 한다. 기준 위치 P0로부터 스테이지(21)가 더 전진해 갈 때, 데이터 처리 유닛(5)은, 레이저 간섭계(4)의 출력값을 순차적으로 기억함과 함께, 기준값과의 차분을 순차적으로 계산하여, 기억부(51)에 기억한다. 그리고, 요잉의 감시 영역에 있어서 차분의 최대값을 요잉값으로서 기억한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 조사 개시 위치 P1로부터 조사 종료 위치 P2까지의 사이가 요잉의 감시 영역이며, 이 사이에서의 레이저 간섭계(4)의 출력값을 카운트한다. 또한, 레이저 간섭계(4)로부터의 출력값의 취득 및 기억부(51)로의 기억은, P2에 이른 시점에서 종료해도 되고, 그 후도 조금 계속해도 된다.
데이터 처리 유닛(5)에 있어서, 기억부(51)는 RAM과 같은 메모리 소자이며, 연산 처리부(52)는 마이크로 프로세서이다. 상기와 같은 데이터 처리가 행해지도록, 데이터 처리 유닛(5)에는 프로그램이 실장된다. 그리고, 기억부(51)에 기억되어 있는 각 데이터를 표시하는 표시부(53)를 데이터 처리 유닛(5)은 구비하고 있다. 데이터 처리 유닛(5)은, 도 3에 나타내는 바와 같은 그래프로서 요잉의 발생량을 표시부(53)에 표시할 수 있게 되어 있다.
다음에, 실시 형태의 편광광 조사 장치의 전체의 동작에 대해서 설명한다.
로드 위치에 스테이지(21)가 위치하고 있는 상태에서, 도시하지 않은 로봇이 동작하여, 기판 S가 스테이지(21)에 재치된다. 그리고, 얼라인먼트 기구가 동작하여 제2 방향 및 θ방향의 얼라인먼트가 행해진다.
얼라인먼트가 완료되면, 제1 이동 기구(22)가 동작하여, 스테이지(21)를 로드 위치로부터 제1 방향으로 이동시킨다. 스테이지(21)는, 기준 위치 P0를 통과하여 조사면 I의 위치에 이르고, 조사면 I의 위치를 통과하여 전진 한계 위치에 이른다. 전진 한계 위치는, 스테이지(21) 상의 기판 S의 후측의 가장자리가 조사면 I를 완전하게 통과하고, 그 후 조금 전진한 위치이다.
스테이지(21)가 전진 한계 위치에 이르면, 제1 이동 기구(22)는, 스테이지(21)를 후퇴시켜, 조사면 I를 통해 로드 위치로 되돌린다. 스테이지(21) 상의 기판 S에 대해서는, 왕로 이동에 있어서 조사면 I를 통과할 때와, 복로 이동에서 조사면 I를 통과할 때의 쌍방에 있어서 편광광이 조사된다.
그리고, 로드 위치로 되돌아온 기판 S는 로봇에 의해 스테이지(21)로부터 제거되고, 로봇은 다음의 기판 S를 스테이지(21)에 재치한다. 그리고, 동일한 동작이 반복된다.
상기 동작에 있어서, 상술한 바와 같이 스테이지(21)가 기준 위치에 이르렀을 때의 레이저 간섭계(4)의 출력값이 기준값으로서 기억부(51)에 기억되고, 기준 위치 이후의 레이저 간섭계(4)의 출력값이 순차적으로 기억부(51)에 기억된다. 데이터 처리 유닛(5)은, 기준값과의 차분을 산출함과 함께, 차분의 P1로부터 P2에 있어서의 최대값을 요잉값으로서 산출한다.
이러한 각 기판 S에 대한 매엽의 편광광 조사를 행하고, 장치는, 각 기판 S를 처리했을 때의 레이저 간섭계(4)의 출력값의 데이터를 이력 데이터로서 기억부(51)에 기억한다. 이력 데이터는, 그 데이터를 기억했을 때의 기판 S의 특정 정보(기판 ID)와 함께 기억된다.
기억부(51)의 이력 데이터는, 작업원에 의해 수시 체크된다. 예를 들면, 하루 동안에 몇회나 데이터를 표시부(53)에 표시하여 체크하거나, 제품에 있어서 문제가 있었을 때에 특히 체크한다. 제품의 배향 특성이 바람직하지 않은 경우, 그 제품에 있어서의 기판 ID에 따라서 이력 데이터를 참조하여, 요잉이 발생하지 않았는지 분석하는 것이 행해진다.
이와 같이, 실시 형태의 편광광 조사 장치에 의하면, 스테이지(21)의 요잉을 검지하는 수단을 구비하고 있으므로, 요잉의 발생을 알지 못하고 처리를 계속해 버리는 일이 미연에 방지된다. 이 때문에, 불량품을 대량으로 제조해 버려 수율을 악화시켜 버리는 일이 없어진다.
또, 실시 형태의 편광광 조사 장치에서는, 상술한 바와 같이 제1 정판(31)에 대해 레이저 간섭계(4)를 설치하여 간섭광의 강도를 계측하고 있으므로, θ방향 이동 기구(24)에 의해 기판 S의 자세 조정을 임의로 행하는 것을 가능하게 하면서 기판 S의 요잉의 검지를 확실히 행할 수 있게 되어 있다.
또, 제2 정판(32)이 아니라 제1 정판(31)에 대해 레이저 간섭계(4)를 설치하고 있는 점에도 다른 현저한 의의가 있다. 요잉의 검지를 위해서는, 제2 정판(32)에 대해 레이저 간섭계(4)를 설치하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 제2 정판(32)은, 제2 이동 기구(23)에 의해 제2 방향으로 이동하는 것이다. 제2 정판(32)에 반사경 유닛(43)을 고정하고 제2 정판(32)으로부터의 반사광에 의한 간섭광을 검출하려고 한 경우, 제2 정판(32)이 제2 방향으로 이동하기 때문에, 반사경 유닛(43)도 레이저 간섭계(4)의 각 광로(451, 452)에 대해 이동해 버린다. 반사경 유닛(43)의 하나의 반사면의 폭 내에 있어서의 짧은 이동 거리이면, 이동에 관계없이 간섭광의 강도 계측에 의해 요잉을 검출할 수 있는 경우도 있을 수 있지만, 이 허용 거리는 예를 들면 10mm 정도의 미소한 것이다.
제2 방향의 이동은, 조사면 I 내의 폭방향의 조사 위치의 미세 조절을 위한 것이지만, 허용 거리보다 훨씬 긴 거리의 이동이 되는 것이 상정된다. 따라서, 제2 정판(32)에 반사경 유닛(43)을 부착한 구성에서는, 요잉의 검출은 어렵다. 간섭계 본체(40)를 제2 정판(32)과 동일한 이동을 하는 부재에 대해 설치하는 것도 생각할 수 있지만, 구조적으로 대규모가 되어, 그 부재가 요잉한 것을 검지할 수 없게 되어 버린다.
또한, 스테이지(21) 자체에 반사경 유닛(43)을 부착하여 요잉을 검지하는 것이 바람직하지 않은 점은 상술했지만, 스테이지(21)의 θ 이동과 동일한 θ 이동을 하는 부재에 간섭계 본체(40)를 부착하는 구성도, 역시 바람직하지 않다. 구조적으로 대규모가 되어 버리는 문제 외에, 각도의 변화와 요잉 발생을 준별하는 것이 곤란하다는 문제도 있다.
이러한 곤란성이나 문제가 없는 점에서, 제1 정판(31)에 반사경 유닛(43)을 부착하는 구성에는 우위성이 있다. 바꾸어 말하면, 실시 형태의 장치는, 조사면 I의 폭방향에서의 조사 위치의 조절을 가능하게 하거나, 임의의 방향으로 편광광이 향한 상태로 편광광을 조사하는 것을 가능하게 한 구성에 있어서, 요잉의 검지를 정밀도 있게 확실히 행할 수 있도록 했다는 현저한 의의를 가지고 있다.
또, 레이저 간섭계(4)가 제1 방향을 따라 레이저광을 조사하는 구성인 점은, 다른 의의를 가지고 있다. 제1 정판(31)에 대해, 예를 들면 제2 방향을 따라 레이저광을 조사함으로써 요잉을 검지하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제1 방향을 따른 제1 정판(31)의 이동 거리 이상의 길이를 가지는 장척의 반사면을 가지는 반사경 유닛을 제1 정판(31)에 대해 부착한다. 제1 정판(31)과 함께 이동하는 반사경 유닛에 대해 제2 방향으로부터 레이저광을 조사하고, 그 반사광의 간섭광의 강도를 검출함으로써, 동일하게 요잉의 검지가 가능하다. 그러나, 구조, 특히 광학계의 구성이 복잡하고 대규모가 되어 버리며, 고비용이 되어 버리는 결점이 있다. 이러한 결점이 없는 점에서, 제1 방향을 따라 레이저광을 조사하여 요잉을 검출하는 구성에는 현저한 의의가 있다.
또한, 제2 방향의 이동이나 θ방향의 이동이 불필요한 경우에는, 레이저 간섭계(4)는 스테이지(21)에 대해 설치하는 것도 가능하고, 또 스테이지(21)와 일체로 제1 방향으로 이동하는 다른 부재에 대해 설치하는 것도 가능하다.
기판 S에 대해 소정의 각도 θ로 편광광이 조사되도록 하기 위한 θ방향의 이동은, 스테이지(21)를 θ 이동시키는 구성 외에, 편광 소자(12)를 θ 이동시켜 자세를 편광하거나, 또는 램프 하우스(10)를 전체적으로 θ 이동시키는 구성도 있을 수 있다. 이러한 경우에는, 스테이지(21)에 θ방향 이동 기구를 설치하지 않는 경우도 있다.
상술한 실시 형태에 있어서, 요잉 검지 수단의 검지 결과는, 이력 데이터로서 기억부(51)에 기억되는 것뿐이었지만, 한도 이상의 요잉이 발생한 경우에 알람이 출력되도록 해도 되고, 편광광 조사 처리를 취소하는 제어 시퀀스를 실장해도 된다. 예를 들면, 로드 위치에서의 레이저 간섭계(4)의 출력값을 기준값으로 하고, 스테이지(21)가 조사면 I에 이를 때까지 동안에 레이저 간섭계(4)의 출력값이 기준값에 대해 한도 이상으로 변화한 경우, 알람이 출력되도록 함과 함께, 장치가 긴급 정지되도록 한다. 이와 같이 하면, 방향 정밀도가 악화된 상태로 편광광이 조사되는 것이 미연에 방지되므로, 불량품이 산출되는 일이 없어진다.
구체적으로 설명하면, 장치가 구비하는 주제어부는, 시퀀스 제어부를 포함하고 있다. 시퀀스 제어부는, 장치의 각 부가 소정의 시퀀스로 동작하도록 제어하는 것이다. 데이터 처리 유닛(5) 내에, 한도 이상의 요잉이 발생한 것을 판단하기 위한 기준값(이하, 경계 기준값)을 설정해 두고, 레이저 간섭계의 출력이 경계 기준값에 이르렀는지를 판단하는 수단, 경계 기준값에 이른 경우에 시퀀스 제어부에 경계 출력을 행하는 출력 수단을 데이터 처리 유닛(5) 내에 설치한다. 이들 수단은, 적절한 회로 또는 프로그램이다. 그리고, 경계 출력이 입력된 경우, 알람 신호를 출력하거나, 및 또는 장치를 긴급 정지시킬 수 있도록 시퀀스 제어부를 구성한다. 알람 출력은, 알람 램프와 같은 점등 외에, 이력 정보로서 기록하기 위해 사용될 수 있다.
또, 상술한 실시 형태에 있어서, 요잉 검지 수단을 구성하는 레이저 간섭계(4)는, 제1 정판(31)이 상이한 두 개의 개소에 레이저광을 조사하여, 각각의 반사광에 의한 간섭광의 강도를 검출하는 것이었지만, 다른 구성도 있을 수 있다. 예를 들면, 빔 스플리터로 분할한 일방의 레이저광을 기준이 되는 고정된 위치 및 자세의 반사판에 조사하여 반사시키고, 타방을 제1 정판(31)에 조사하여 반사시킨다. 두 개의 반사광의 간섭광의 강도는, 스테이지(21)의 제1 방향으로의 이동에 수반하여 변화하지만, 그 때의 변화의 방식은, 요잉이 발생한 경우와 발생하지 않는 경우에서 상이하다. 따라서, 요잉이 발생하지 않는 경우의 간섭광의 변화의 패턴을 미리 기억부(51)에 기억해 두고, 이것과의 비교에 의해 요잉의 발생을 검지할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태의 편광광 조사 장치는, 광배향용의 것이었지만, 광배향용 이외의 용도에 있어서도 본원 발명의 장치를 사용할 수 있다.
또, 레이저 간섭계(4)는, 간섭 무늬의 수를 카운트하여 출력하는 것이라고 설명했지만, 검지하는 요잉의 크기에 대해 레이저의 파장이 긴 경우, 광로차의 변화가 λ／2 이내인 경우도 있으며, 이 경우에는, 간섭 무늬의 수가 아니라, 간섭광의 강도 변화 자체로 요잉을 검출하는 경우가 있을 수 있다. 즉, 어느 한도 이상으로 간섭광 강도가 변화한 것을 파악하여 요잉 발생으로 하는 경우가 있을 수 있다.
1 광 조사기 11 광원
12 편광 소자 유닛 121 편광 소자
13 미러 2 반송계
21 스테이지 22 제1 이동 기구
23 제2 이동 기구 24 θ방향 이동 기구
31 제1 정판 32 제2 정판
4 레이저 간섭계 41 레이저 발진기
42 중간 유닛 421 빔 스플리터
43 반사경 유닛 5 데이터 처리 유닛
51 기억부

Claims (6)

  1. 설정된 조사면에 편광 소자를 통하여 광 조사하는 광 조사기와,
    기판이 재치(載置)된 스테이지를 이동시켜 기판을 조사면의 위치에 반송하는 반송계를 구비하고 있으며,
    상기 반송계는, 조사면을 벗어난 위치로부터 조사면의 위치를 향하는 제1 방향으로 스테이지를 직선 이동시키는 제1 직선 이동 기구와, 상기 스테이지를 상기 스테이지의 재치면에 수직인 축의 둘레로 회전시킴으로써 상기 편광 소자에 대해 상기 스테이지를 소정의 자세로 하는 θ방향 이동 기구를 포함하고 있으며,
    상기 스테이지의 요잉을 검지하는 요잉 검지 수단이 설치되어 있고,
    상기 요잉 검지 수단은, 반사 미러와, 반사 미러에 레이저 광을 조사하는 레이저 간섭계를 구비하고, 반사 미러에 반사되어 되돌아오는 레이저광에 의한 간섭광에 의거하여 상기 스테이지의 요잉을 검지하는 것이고, 또한,
    제1 정판이 설치되어 있고,
    제1 정판 상에는, 제2 직선 이동 기구와, θ방향 이동 기구와, 상기 스테이지가 탑재되어 있고, 상기 제1 직선 이동 기구는 제1 정판을 상기 제1 방향으로 이동시킴으로써, 제1 정판과 일체로 제2 직선 이동 기구, θ방향 이동 기구 및 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 이동시키는 것이고,
    제2 직선 이동 기구는, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 스테이지를 직선 이동시키는 기구로서, 제1 정판은 이동시키지 않는 기구이고,
    θ방향 이동 기구는, 상기 스테이지의 기판 재치면에 수직한 축의 둘레로 상기 스테이지를 회전시키는 기구로서, 제1 정판은 회전시키지 않는 기구이고,
    상기 반사 미러는 제1 정판에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 편광광 조사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 요잉 검지 수단은, 상기 레이저 간섭계로부터의 레이저 광이 상기 반사 미러 상의 상이한 개소에 조사되도록 레이저 광을 분할하는 것이며,
    각각 조사된 레이저광의 반사광에 의한 간섭광에 의거하여 상기 스테이지의 요잉을 검지하는 것임을 특징으로 하는 편광광 조사 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 반송계는, 상기 스테이지에 재치된 기판이 조사면을 통과하도록 기판을 반송시키는 것이며,
    상기 요잉 검지 수단은, 기판이 조사면을 통과할 때의 요잉의 발생량을 기억하는 기억부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 편광광 조사 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 요잉 검지 수단에 접속된 시퀀스 제어부를 구비하고,
    상기 시퀀스 제어부는, 상기 조사면을 벗어난 위치로부터 상기 조사면의 위치로 상기 제1 직선 이동 기구에 의해 이동할 때에 상기 요잉 검지 수단이 한도 이상의 요잉을 검지한 경우에, 상기 요잉 검지 수단으로부터의 지령에 의거하여 알람을 출력하거나, 또는 상기 반송계를 정지시키는 제어를 행하는 것임을 특징으로 하는 편광광 조사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 조사면을 벗어난 위치는, 상기 스테이지에 기판을 탑재하는 로드 위치이며,
    상기 요잉 검지 수단은, 로드 위치로부터 상기 조사면의 위치까지 직선 이동할 때에 상기 스테이지의 요잉을 검지하는 수단인 것을 특징으로 하는 편광광 조사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 정판 상에는 제2 정판이 탑재되어 있고,
    상기 제2 직선 이동 기구는, 제2 정판을 상기 제2 방향으로 직선 이동시키는 것으로서, 상기 θ방향 이동 기구는, 제2 정판 상에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 편광광 조사 장치.
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