JP2006245144A

JP2006245144A - 露光印字装置及び露光印字方法

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Publication number: JP2006245144A
Application number: JP2005056657A
Authority: JP
Inventors: Jiyunya Iwasaki; 順哉岩崎; Toshiyuki Horiuchi; 敏行堀内
Original assignee: JI ENGINEERING KK
Current assignee: JI ENGINEERING KK
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】安価に製造でき、露光印字性能を大幅に向上することができる露光印字装置及び露光印字方法を提供する。
【解決手段】発光ダイオード１２又はＥＬ素子の発光タイミング又は／及び発光パターンが制御部１６により制御されて発光ダイオード又はＥＬ素子から光が出射される。発光ダイオード又はＥＬ素子から出射された光は、投影レンズ２２により被印字部材２０に投影される。これにより、被印字部材２０には所定の情報が印字される。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光により所定の情報を被印字部材に印字する露光印字装置及び露光印字方法に関する。

近年、半導体基板や液晶基板などの被印字部材の製造工程において、その品質管理や歩留まり向上は直接コストや製品単価に反映され、重要な課題を担っている。このため、製造メーカ各社は、半導体基板や液晶基板などに固有の製造番号（例えば１６桁の数字もしくは２次元コード）などの情報を印字し、その製品履歴の管理を行っている。

ここで、半導体基板や液晶基板などの被印字部材に固有の製造番号などの所定の情報を露光により印字する露光印字装置として、図７に示すように、高圧水銀ランプ１０２と、楕円集光ミラー１０４と、折返しミラー１０６と、均一化集光レンズ１０８と、液晶マスク１１０と、投影レンズ１１２と、を用いた露光印字装置１００が知られている。この露光印字装置１００によれば、高圧水銀ランプ１０２から出射された光が楕円集光ミラー１０４により集光されながら折返しミラー１０６に入射しこの折返しミラー１０６により所定の方向に反射される。折返しミラー１０６により所定の方向に反射された光は集光レンズ１０８により集光・均一化され、集光・均一化された光が液晶マスク１１０に入射する。液晶マスク１１０に入射した光は、投影レンズ１１２を透過し、被印字部材１１４に照射される。これにより、被印字部材１１４に所定の情報が印字される。

なお、上記従来技術は公用の技術であり、本発明は公用の技術をもとに開発したものである。このため、出願人は、特許出願の時において本発明に関連する文献公知発明の存在を知らず、文献公知発明の名称その他の文献公知発明に関する情報の所在の記載を省略する。

ところで、上記従来の露光印字装置では、高圧水銀ランプを光源に用い、また光を液晶マスクに透過させているため、露光印字装置が非常に高価となる問題がある。また、高圧水銀ランプを用いているため、高圧水銀ランプの破損・故障の恐れがあり、露光印字性能が低下する問題がある。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、安価に製造でき、露光印字性能を大幅に向上することができる露光印字装置及び露光印字方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、露光により所定の情報を被印字部材に印字する露光印字装置であって、発光ダイオード又はＥＬ素子と、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射された光を前記被印字部材に投影する光投影手段と、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子の発光タイミング又は／及び発光パターンを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、発光ダイオード又はＥＬ素子の発光タイミング又は／及び発光パターンが制御手段により制御されて発光ダイオード又はＥＬ素子から光が出射される。発光ダイオード又はＥＬ素子から出射された光は、光投影手段により被印字部材に投影される。これにより、被印字部材には所定の情報が印字される。このように、本発明によれば、光源として単数又は複数の発光ダイオード又はＥＬ素子を用いているため、従来技術の高圧水銀ランプを用いた場合と比較して、製造コストを低減させることができる。また、従来のように投影マスクを用いる必要が無いため、部品点数を削減でき、これに伴い製造コストをさらに低減させることができる。さらに、発光ダイオード又はＥＬ素子を用いることにより、従来の高圧水銀ランプを用いた場合と比較して、破損・故障の可能性を大幅に抑制することができ、露光印字性能の低下を防止できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光印字装置において、前記光投影手段と前記被印字部材との相対距離を変化させる位置調整手段を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、位置調整手段を備えることにより、光投影手段と被印字部材との相対距離を変化させることができる。これにより、被印字部材に投影される光の焦点位置を容易に調整することができ、被印字部材に印字された所定の情報の品質を向上させることができる。この結果、被印字部材に印字された所定の情報を別途の読取装置で正確に読み取ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の露光印字装置において、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射される光の中心波長は、５００ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、発光ダイオード又はＥＬ素子から出射される光の中心波長が５００ｎｍ以下とすることにより、解像力を増大させることができ、被印字部材に複雑な情報を印字させることができる。また、発光ダイオード又はＥＬ素子から出射される光の中心波長が５００ｎｍ以下とすることにより、被印字部材に所定の情報を印字させる際に使用する部屋を暗室にする必要がない。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光印字装置において、前記被印字部材に印字される前記所定の情報は、２次元コードであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、被印字部材に所定の情報として２次元コード（ＱＲコード）を印字することにより、被印字部材に印字された所定の情報を別途の読取装置により高速で読み取らせることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光印字装置において、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子は、Ｎ×Ｎ（Ｎ：自然数）個となるように配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、発光ダイオード又はＥＬ素子がＮ×Ｎ（Ｎ：自然数）個となるように配置されているため、例えば，ＱＲコードなどの２次元からなる複雑な情報を被印字部材に正確に印字させることができる。

請求項６に記載の発明は、露光により所定の情報を被印字部材に印字する露光印字方法であって、発光ダイオード又はＥＬ素子の発光タイミング又は／及び発光パターンを制御手段により制御する制御工程と、発光タイミング又は／及び発光パターンが制御された光を前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射させる光出射工程と、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射された光を光投影手段により前記被印字部材に投影させる印字工程と、を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、制御工程において、発光ダイオード又はＥＬ素子の発光タイミング又は／及び発光パターンが制御手段により制御される。光出射工程において、発光タイミング又は／及び発光パターンが制御された光が発光ダイオード又はＥＬ素子から出射される。印字工程において、発光ダイオード又はＥＬ素子から出射された光が光投影手段により被印字部材に投影される。これにより、被印字部材には所定の情報が印字される。このように、本発明によれば、光源として単数又は複数の発光ダイオード又はＥＬ素子を用いているため、従来技術の高圧水銀ランプを用いた場合と比較して、製造コストを低減させることができる。また、従来のように投影マスクを用いる必要が無いため、部品点数を削減でき、これに伴い製造コストをさらに低減させることができる。さらに、発光ダイオード又はＥＬ素子を用いることにより、従来の高圧水銀ランプを用いた場合と比較して、破損・故障の可能性を大幅に抑制することができ、露光印字性能の低下を防止できる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の露光印字方法において、前記光投影手段と前記被印字部材との相対距離を変化させる位置調整手段を備え、前記位置調整手段により前記被印字部材に投影される光の焦点を調整させる焦点調整工程を有することを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、焦点調整工程において、位置調整手段により被印字部材に投影される光の焦点が調整される。これにより、被印字部材に印字された所定の情報の品質を向上させることができ、被印字部材に印字された所定の情報を別途の読取装置で正確に読み取ることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の露光印字方法において、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射される光の中心波長は、５００ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、発光ダイオード又はＥＬ素子から出射される光の中心波長が５００ｎｍ以下とすることにより、解像力を増大させることができ、被印字部材に複雑な情報を印字させることができる。また、発光ダイオード又はＥＬ素子から出射される光の中心波長が５００ｎｍ以下とすることにより、被印字部材に所定の情報を印字させる際に用いる部屋を暗室にする必要がない。

請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８のいずれか１項に記載の露光印字方法において、前記被印字部材に印字される前記所定の情報は、２次元コードであることを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、被印字部材に所定の情報として２次元コード（ＱＲコード）を印字することにより、被印字部材に印字された所定の情報を別途の読取装置により高速で読み取らせることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至９のいずれか１項に記載の露光印字方法において、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子は、Ｎ×Ｎ（Ｎ：自然数）個となるように配置されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、発光ダイオード又はＥＬ素子がＮ×Ｎ（Ｎ：自然数）個となるように配置されているため、例えば，ＱＲコードなどの２次元からなる複雑な情報を被印字部材に正確に印字させることができる。

本発明によれば、安価に製造でき、露光印字性能を大幅に向上することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る露光印字装置について、図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、露光印字装置１０は、発光ダイオード１２を有する光源部１４を備えている。この発光ダイオード１２として、中心波長が５００ｎｍ以下の光を出射する青色発光ダイオードが用いられている。この発光ダイオード１２は、Ｎ個×Ｎ個（Ｎ：自然数）となるように配置されている。

また、露光印字装置１０は、発光ダイオード１２の発光タイミング又は発光パターンを制御する制御部（制御手段）１６を備えている。また、露光印字装置１０は、記憶部（記憶手段）１８を備えている。この記憶部１８は、例えばＲＡＭで構成されており、発光ダイオード１２の発光タイミング又は発光パターンを制御するプログラムが格納されている。さらに、露光印字装置１０は、発光ダイオード１２から出射された光を被印字部材（例えば、半導体基板や液晶基板など）２０に投影するための投影レンズ（光投影手段）２２を備えている。

次に、本実施形態に係る露光印字装置１０の作用について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

図１乃至図３に示すように、制御工程において、記憶部１８に予め格納した制御プログラムに基づいて制御部１６が発光ダイオード１２の発光タイミング又は／及び発光パターンを制御する（ステップ１００）。光出射工程において、制御部１６により発光ダイオード１２の発光タイミング又は／及び発光パターンが制御された光が発光ダイオードから出射される（ステップ１２０）。印字工程において、発光ダイオード１２から出射された光が投影レンズ２２により被印字部材２０に投影される（ステップ１４０）。これにより、被印字部材２０には所定の情報（例えば、製造番号（１６桁の数字、２次元コード））が印字される。

なお、「２次元コード」とは、ＱＲ（ＱｕｉｃｋＲｅｓｐｏｎｓｅ）コードであり、ＱＲコードを構成する最小の単位（白と黒の正方形）であるセルの組合せで表示されるものである。

以上のように、本発明によれば、光源として単数又は複数の発光ダイオード１２を用いているため、従来技術の高圧水銀ランプを用いた場合と比較して、製造コストを低減させることができる。また、従来のように投影マスクを用いる必要が無いため、部品点数を削減でき、これに伴い製造コストをさらに低減させることができる。さらに、発光ダイオード１２を用いることにより、従来の高圧水銀ランプを用いた場合と比較して、破損・故障の可能性を抑制することができ、露光印字性能の低下を防止できる。

また、被印字部材２０に所定の情報として２次元コード（ＱＲコード）を印字することにより、被印字部材２０に印字された所定の情報を別途の読取装置により高速で読み取らせることができる。青色発光ダイオードから出射される光の中心波長が５００ｎｍ以下とすることにより、解像力を増大させることができ、被印字部材に複雑な情報を印字させることができる。また、発光ダイオードから出射される光の中心波長が５００ｎｍ以下とすることにより、被印字部材に所定の情報を印字させる際に使用する部屋を暗室にする必要がない。

特に、発光ダイオード１２がＮ×Ｎ（Ｎ：自然数）個となるように配置されているため、例えば，ＱＲコードなどの２次元からなる複雑な情報を被印字部材２０に正確に印字させることができる。

なお、投影レンズ２２又は／及び被印字部材２０を両者の相対距離を変化させるテーブル（図示省略）に載せるように構成することが好ましい。これにより、投影レンズ２２と被印字部材２０との相対距離を変化させることができ、被印字部材２０に投影される光の焦点位置を容易に適宜調整することができる。この結果、被印字部材２０に印字された所定の情報の品質を向上させることができ、さらに被印字部材２０に印字された所定の情報を別途の読取装置で正確に読み取ることができる。

また、上記実施形態では、発光ダイオード１２を用いた構成を示したが、この構成に限られることはなく、発光ダイオード１２に替えて、例えば、中心波長が５００ｎｍ以下の光を出射するＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子（図示省略）を用いるようにしてもよい。この場合も、同様に、ＥＬ素子は、Ｎ個×Ｎ個（Ｎ：自然数）となるように配置されていることが好ましい。

（実験例）
次に、本発明の露光印字装置の実施例を用いて行った露光実験について説明する。

先ず、実験装置について説明する。
図４に示すように、実験装置３０は、テーブル３２を備えている。このテーブル３２の水平台３４の上には、投影レンズ３６が取り付けられている。また、投影レンズ３６の上方には、複数の青色発光ダイオード（図示省略）を有する発光基板３８が設けられている。この発光基板３８は制御部（図示省略）と接続されており、青色発光ダイオードの発光タイミングや発光パターンが制御部により制御される。また、投影レンズ３６の下方には、伸縮テーブル４０が設けられている。この伸縮テーブル４０の水平台４２の上には、被印字部材（図４では図示省略）が載置される。伸縮テーブル４０が上下方向に伸縮することにより、水平台４２の上の被印字部材と投影レンズ３６との相対距離を変化させることができる。

次に、本実験の各処理について説明する。
先ず、洗浄処理において、被印字部材（シリコンウエハ）を洗浄液（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｈｙｄｒｏｏｘｉｄｅ（濃度３％））で１２０秒間洗浄した後、純水で６０秒間だけ濯ぐ。

次に、反射防止膜形成処理において、被印字部材の印字表面に反射防止膜を形成する。この反射防止膜形成処理では、モータ（図示省略）により回転駆動される回転体（図示省略）に被印字部材を載せ、回転体を回転数３０００ｒｐｍで６０秒間だけ回転させることにより被印字部材を回転体と共に回転させる。そして、被印字部材の印字表面の略中央に反射防止膜形成材料（ＳＷＫ−Ｔ５ＤＢＤＦＰＭ）を塗布させることにより、この反射防止膜形成材料が遠心力により印字表面全体に広がっていく。その後、被印字部材をホットプレート（図示省略）に載せ、１８３℃で１２０秒間だけ加熱する。これにより、被印字部材の印字表面に反射防止膜を形成させる。

次に、レジスト塗布処理において、被印字部材の印字表面に形成された反射防止膜の上面にレジストを塗布する。このレジスト塗布処理では、モータ（図示省略）により回転駆動される回転体（図示省略）に反射防止膜が形成された被印字部材を載せ、回転体を回転数５０００ｒｐｍで６０秒間だけ回転させることにより被印字部材を回転体と共に回転させる。そして、被印字部材の反射防止膜の略中央にレジスト材料（ＴＨＭＲｉｐ３３００（４５％希釈））を塗布させることにより、このレジスト材料が遠心力により反射防止膜表面の全体に広がっていく。その後、被印字部材をホットプレート（図示省略）に載せ、９３℃で１２０秒間だけ加熱する。これにより、被印字部材にレジストを塗布させる。

次に、露光処理において、被印字部材への露光量を変化させて青色発光ダイオードから光を出射させ、被印字部材に投影させる。本実験では、９００秒、１２００秒、１４００秒、１６００秒の４つの露光時間について実施した。

次に、現像処理において、被印字部材を現像する。現像処理では、光が投影された被印字部材を現像液（ＮＭＤ−Ｗ２．８３％）に１５秒間だけ浸す。その後、被印字部材を純水で１回当り７秒間の濯ぎを２回行う。これにより、被印字部材の印字表面に所定の情報が現れる。

本露光実験では、分光光度計（オプトリサーチ製ＷＲＳ３４０１Ｇ）を用いて７セグ青色発光ダイオードの波長の確認を行った。その結果、図５のグラフに示すように、波長７６０ｎｍ付近に半値１０ｎｍの輝線が確認できた。

また、測定器（ウシオ電機製ＵＩＴ−１５０）を用いて照度の確認を行った。その結果、ＵＶ強度は０．３ｍｗ／ｃｍ^２であった。

さらに、被印字部材に露光されたパターンを光学顕微鏡（対物倍率：２０倍、５０倍）で確認した。その結果、図６に示すレジストパターンが得られ、光源として青色発光ダイオードを用いた場合でも、従来の高圧水銀ランプを用いた場合と同様の露光が確認できた。

本発明の実施形態に係る露光印字装置の概念図である。本発明の実施形態に係る露光印字装置の制御システムを示すブロック図である。本発明の実施形態に係る露光印字装置の処理を示すフローチャートである。露光実験に用いた露光印字装置の斜視図である。縦軸に相対光強度をとり、横軸に（中心）波長をとり、露光実験により確認された青色発光ダイオードの相対光強度と波長との関係を示すグラフである。露光実験により確認された被印字部材への露光パターンの比較図である。従来の露光印字装置の概念図である。

符号の説明

１０露光印字装置
１２発光ダイオード
１６制御部（制御手段）
２０被印字部材
２２投影レンズ（光投影手段）

Claims

露光により所定の情報を被印字部材に印字する露光印字装置であって、
発光ダイオード又はＥＬ素子と、
前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射された光を前記被印字部材に投影する光投影手段と、
前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子の発光タイミング又は／及び発光パターンを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする露光印字装置。
前記光投影手段と前記被印字部材との相対距離を変化させる位置調整手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の露光印字装置。
前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射される光の中心波長は、５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光印字装置。
前記被印字部材に印字される前記所定の情報は、２次元コードであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光印字装置。
前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子は、Ｎ×Ｎ（Ｎ：自然数）個に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光印字装置。
露光により所定の情報を被印字部材に印字する露光印字方法であって、
発光ダイオード又はＥＬ素子の発光タイミング又は／及び発光パターンを制御手段により制御する制御工程と、発光タイミング又は／及び発光パターンが制御された光を前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射させる光出射工程と、前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射された光を光投影手段により前記被印字部材に投影させる印字工程と、を有することを特徴とする露光印字方法。
前記光投影手段と前記被印字部材との相対距離を変化させる位置調整手段を備え、
前記位置調整手段により前記被印字部材に投影される光の焦点を調整させる焦点調整工程を有することを特徴とする請求項６に記載の露光印字方法。
前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子から出射される光の中心波長は、５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の露光印字方法。
前記被印字部材に印字される前記所定の情報は、２次元コードであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の露光印字方法。
前記発光ダイオード又は前記ＥＬ素子は、Ｎ×Ｎ（Ｎ：自然数）個となるように配置されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の露光印字方法。