CN101382740B

CN101382740B - 激光直描装置以及描画方法

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Publication number: CN101382740B
Application number: CN2008102104442A
Authority: CN
Inventors: 内藤芳达; 铃木光弘; 加藤友嗣
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-08-15
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-08-15
Also published as: KR20090024062A; KR101463497B1; TWI438487B; JP4369504B2; US20090086009A1; JP2009058905A; TW200918943A; US8314825B2; CN101382740A; DE102008038835A1

Abstract

本发明提供一种不管感光材料的种类如何都能够高精度地决定背面侧相对于表面侧的位置的激光直描装置以及描画方法。本发明的激光直描装置，使激光束(5a)偏向主扫描方向(X轴方向)的同时使载置于工作台(12)上的被描画体(10)向副扫描方向(Y轴方向)移动而将图形描画到被描画体(10)的表面上，以前端从工作台(12)的表面仅突出预定的距离(g)的方式将中空销(20)配置在工作台(12)上，通过使被描画体(10)吸附在工作台(12)上而在被描画体(10)的背面上形成有底的凹部(中空销20的前端轨迹)。并且在背面上描画图形时以凹部为基准进行描画。

Description

激光直描装置以及描画方法

技术领域

本发明涉及使基于光栅数据调制的激光束偏向主扫描方向的同时，使被描画体向副扫描方向移动，从而将所期望的图形描画到被描画体上的激光直描装置(LDI：Laser Direct Imaging(激光直接成像))以及描画方法。

背景技术

在激光直描装置中，将设计回路图形时的CAD转换成向量数据格式并算出轮廓线后，再转换成描画用光栅数据，求出激光的ON/OFF像素，并对ON像素照射激光。

图7是现有的激光直描装置的构成图。

激光源1搭载在光学基座16上。光学基座16配置在机架18上的支柱17上。从激光源1输出的激光束5通过反射镜2、扩展器3入射到音响光学元件(以下称为“AOM”)4。用AOM调制后的激光束5a利用多角镜6偏向并入射到fθ透镜7，透过fθ透镜7的激光束5a利用折回反射镜8偏向图的下方并入射到圆柱形透镜9。然后，透过圆柱形透镜9的激光束5a入射到被描画体10而使被描画体10上的干膜光刻胶(以下称为“DFR”)或光刻胶等感光。此时，搭载了被描画体10的工作台12向副扫描方向(图中的Y方向)等速移动。线性马达14使工作台12移动。一对导向件13对工作台12进行引导。在工作台12的上方配置有摄像机60。摄像机60载置于省略了图示的移动装置上，在X轴方向自由定位。摄像机60与省略了图示的图像处理装置连接，用于例如为了对描画位置定位而拍摄在被描画体10的表面上配置的对准标记(专利文献1：WO 02/39794号公报)。

图8是表示开始传感器的位置的图，(a)是从图7中的X轴方向观察到的图，(b)是从图7中的Y轴方向观察到的图。

在圆柱形透镜9的在图7中的左端侧的下方配置有反射镜11，在反射镜11的反射侧配置有开始传感器15。并且，为了使每行的扫描开始位置一致，主扫描方向的一次扫描的描画在开始传感器15检测用反射镜11反射的激光束5a后经规定时间后开始(图示的场合，检测位置和描画开始位置的距离为10mm)。这样可使每行的扫描开始位置一致。

然而，在对印刷基板进行加工的场合，确定以预先在基板的表面上设置的对准标记为基准的XY坐标轴后再进行加工。以使该XY坐标轴的各轴分别与激光直描装置的驱动系统的XY轴的各轴平行的方式将印刷基板固定在工作台上是非常困难的。于是，在工作台12上设有省略了图示的旋转机构，通过使被描画体10旋转，能够使被描画体10的XY坐标轴与激光直描装置的驱动系统的XY坐标轴平行。

所谓的多层基板的制作方法虽然有多种，但是在销钉定位层压或成批层压法中，将配置了导体层的两面基板通过绝缘层而层叠在绝缘层的两侧。要提高作为多层基板的产品的可靠性，需要对配置在两面基板的表背面上的图形进行准确定位。

于是，出现了以下技术：在两面基板的导体层的表面上涂敷光刻胶等感光性材料的场合，在背面侧设置曝光机构，在对表面侧进行曝光时，在背面侧使对准标记曝光，在对背面侧进行曝光时，基于已被曝光的对准标记的位置对背面侧进行加工(专利文献1)。根据该技术，能够相对于配置在表面侧的图形高精度地确定配置在背面侧的图形。

但是，由于只能进行曝光而不能进行显影，所以存在不能通过感光材料识别对准标记的情况。为了识别对准标记而使印刷基板显影或仅使曝光的附近局部地显影，将增加作业工序，所以不能采用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种不管感光材料的种类如何都能够高精度地确定背面侧相对于表面侧的位置的激光直描装置以及描画方法。

为了解决上述问题，本发明的第一方案的激光直描装置，使激光束偏向主扫描方向的同时使载置于工作台上的被描画体向副扫描方向移动而将图形描画到上述被描画体的表面上，其特征在于，在上述工作台上设置在上述被描画体的背面形成有底凹部的凹部形成机构。

另外，本发明的第二方案的描画方法，使激光束偏向主扫描方向的同时使载置于工作台上的被描画体向副扫描方向移动而将图形描画到上述被描画体的表面和背面上，其特征在于，通过下述a～e的工序描画图形。

a.将被描画体载置于工作台上的工序。

b.在被描画体的表面上描画图形并且在背面的预定位置上形成有底的凹部的工序。

c.将被描画体的表背面反转并载置于工作台上的工序。

d.基于凹部的位置决定表面的坐标系，并在被描画体的背面上描画图形的工序。

e.从工作台卸下被描画体的工序。

本发明的效果如下。

不管感光材料的种类如何都能够知道对准标记的位置，从而能够高精度地确定背面侧相对于表面侧的位置。其结果可提高作为多层基板的产品的可靠性以及产品的成品率。

附图说明

图1是涉及本发明的激光直描装置的工作台的构成图。

图2是干膜的构成说明图。

图3是涉及本发明的被描画体相对于工作台的配置说明图。

图4是涉及本发明的其他实施方式的图。

图5是表示中空销的变形例的图。

图6是表示本发明的另一个实施方式的工作台的俯视图。

图7是现有的激光直描装置的构成图。

图8是表示开始传感器的位置的图。

图中：

5a-激光束，10-被描画体，12-工作台，20-中空销，g-距离(突出距离)。

具体实施方式

以下参照附图对本发明进行说明。

图1是涉及本发明的激光直描装置的工作台的构成图，(a)俯视图，(b)是侧剖视图，(c)是(b)中的S部放大剖视图，与图7相同的部件或相同功能的部件附注同一符号而省略重复说明。

在工作台12的表面上，格子状地配置有与内部的中空部18连接的多个吸附口22。中空部18通过接头45而与省略了图示的真空装置连接。还有，中空部18通过省略了图示的隔壁而分为三个区域。接头45设置在每个区域，能够向每个区域供给负压。在工作台12的表面上配置有用于对被描画体10进行定位的三根定位销21a～21c。定位销21a和定位销21b其剖面为圆形，定位销21a和定位销21b的切线与X轴平行。

剖面为环状的四根中空销20(20a～20d)其中心与X轴平行，而且内径部分别与中空部18连通地固定在工作台12上。如图1(c)所示，中空销20的前端的内侧面朝向前端侧形成宽阔的倾斜面，前端成为边棱状。中空销20a～20d从工作台12的表面突出距离g(这里为10～50μm)。还有，中空销20a～20d位于被描画体10的图形配置区域以外的位置上。

这里，对被描画体10进行说明。

被描画体10包括：导体50、以导体50为中心分别配置(粘着)在表面和背面的感光性光刻胶51、以及配置(粘着)在感光性光刻胶51的外侧的载体膜52。如图2所示，感光性光刻胶51作为在一方的外面例如配置有材质为聚酯的载体膜52、在另一方的外面配置有材质为聚乙烯的覆盖膜53的干膜来保管，在将感光性光刻胶51配置在导体50上时，覆盖膜53被去除(被剥离)。

其次，说明本发明的步骤。

这里，假设被描画体10是外形为长方形。

步骤1：将被描画体10载置于工作台12上。此时，以使被描画体10的两边与定位销21a～21c相接的方式配置。

步骤2：使真空装置工作而将被描画体10吸附在工作台12上。通过吸附，被描画体10按压工作台12，在载体膜52的表面(或者是载体膜52和感光性光刻胶51的表面)形成有中空销20a～20d引起的压痕(这里，在俯视时为圆环状、在厚度方向为V形。而且，通过真空装置的吸引力，既有仅在载体膜52上形成压痕的情况，也有所形成的槽的前端波及感光性光刻胶51的情况)。

步骤3：对表面一侧的面进行曝光(以下，将图示的面称为面F。另外，以下将背面一侧的面称为面B)。激光透过载体膜(厚度为16～25μm)并使感光性光刻胶曝光。

步骤4：面F的曝光结束后，停止真空装置，使被描画体10绕Y轴表背面反转载置于工作台12上。此时，使被描画体10的两边接触定位销21a～21c。

步骤5：使真空装置工作而将被描画体10吸附在工作台12上。

步骤6：利用摄像机60拍摄在中空销20a～20d形成的压痕内的任意两个压痕(这里是中空销20a引起的压痕20A和中空销20引起的压痕20D)，通过图像处理求出各自的中心坐标。

步骤7：基于压痕20A和压痕20D使工作台12旋转，使在现在成为背面侧的面F上被加工的图形的xy轴与激光直描装置的驱动系统的XY坐标轴平行(这里为使其一致)。另外，对于其详细内容将在后面叙述。

步骤8：对面B进行曝光。

步骤9：从工作台12上卸下被描画体10。

还有，在作为后工序的显影工序中，事先去除表被面的载体膜。并且，在感光性材料为负片的场合，未照射激光的(未曝光)的感光性光刻胶利用显影液去除，已曝光的部分形成图形。另外，在感光性材料为正片的场合，未照射激光的部分形成图形。

其次，进一步详细地说明上述步骤7。

图3是表示背面B的定位的步骤的图，(a)是表示上述步骤2的场合的图，(b)是表示面F曝光时的图，(b)是表示上述步骤5的场合的图，(c)是表示上述步骤7的结果的图。

还有，这里，假设激光直描装置的驱动系统的XY坐标轴的原点O位于摄像机60的光轴上。另外，P是工作台12的旋转中心。而且在中空销20d和压痕20D上画有斜线。

这里，使用的是由中空销20a和中空销20d在面B上形成的压痕20A和压痕20D。

将中空销20a的中心设为Qa、将中空销20d的中心设为Qd、将线段Qa Qd的中点设为QC时，中心Qa、Qd、中点QC及旋转中心P的坐标为Qa(X1R、Y1R)，Qd(X2R、Y2R)，QC(Xcr、Ycr)，P(Xt、Yt)。并且，由于线段Qa Qd与X轴平行，所以，Y1R＝Y2R＝Ycr。

如该图(a)所示，在步骤2中，由中空销20a和中空销20d在面B上形成的压痕20A和压痕20D。

现在如该图(b)所示，在步骤6中测定的压痕20A和压痕20D的中心位置Qab、Qdb及中点QCb的坐标(这里是面B，所以附加字b来表示)为Qdb(X1、Y1)，Qab(X2、Y2)，QCb(XC、YC)。

该场合，XC、YC以及倾斜角度θ由公式1～3求出。

XC＝(X1+X2)/2 ...(公式1)

YC＝(Y1+Y2)/2 ...(公式2)

Δθ＝Tan^-1{(X2-X1)/(Y2-Y1)} ...(公式3)

中点QCb的相对于中点QC的X、Y轴方向的偏移量ΔX1、ΔY1由公式4、5求出。

ΔX1＝Xcr-XC ...(公式4)

ΔY1＝Ycr-YC ...(公式5)

这里，若将中点QCb距旋转中心P的距离设为L，则L由公式6求出，而线段QCbP的倾斜度Δθ由公式7求出。

L = \sqrt{} {Xt - XC}^{2} + {(Yt - YC)}^{2}}

...(公式6)

Δθ＝Tan^-1{(XC-Xt)/(YC-Yt)} ...(公式7)

在使工作台12仅旋转-Δθ的场合，修正后的中点QCb的中心坐标(Xch、Ych)分别由公式8、9表示。

Xch＝L×Cos(θ+Δθ) ...(公式8)

Ych＝L×Cin(θ+Δθ) ...(公式9)

这里，若将中点QCb的旋转中心距基准的距离设为Xg、Yg，则Xg、Yg用公式10、11表示。

Xg＝XC-Xt ...(公式10)

Yg＝YC-Yt ...(公式11)

并且，使Δθ旋转而形成的中点QCb的X、Y轴方向的各移动量由公式12、13求出。

ΔXch＝Xch-Xg ...(公式12)

ΔYch＝Ych-Yg ...(公式13)

因此，若使工作台在X、Y轴上仅移动分别用公式14、15表示的ΔX、ΔY，则如该图(c)所示，能够使中点QCb与中点QC一致。

ΔX＝ΔX1+ΔXch ...(公式14)

ΔY＝ΔY1+ΔYch ...(公式14)

还有，在上述中使用了压痕20A和压痕20D，但是可以使用压痕20A～20D的任意两个。

图4是表示涉及本发明的其他实施方式的图，(a)是工作台端部的俯视图，(b)是侧剖视图。

在工作台12的端部的两端配置有一对导销24。L形的机架27被固定在工作台12的侧面。在机架27的中央部支撑有气缸25。气缸25的活塞杆25a贯通省略了图示的形成于机架27上的孔而向工作台12的表面侧突出。在活塞杆25a的前端支撑有板26。板26为可与中空销20a～20d相对的大小。并且活塞杆25a处于待机状态时(该图(b)中用实线表示的位置)，板26的下面26b从载置于工作台12上的被描画体10的表面离开。另外，在活塞杆25a处于工作位置时，下面26b定位于比被描画体10的表面更靠工作台12的表面侧。

该其他实施方式的场合，将被描画体10吸附在工作台12上之后直到解除吸附的任意时刻使气缸25工作即可。例如，在将中空销20的外形做成3mm、载体片材的厚度为8μm的场合，将加压力设为1kg/cm²时，作为加压时间，只要0.2秒左右便足够。

另外，虽然省略了图示，但是也可以构成为使中空销20a～20d在轴向移动自如地支撑，利用驱动机构可从工作台12的表面突出。

然而，在对中空销20向被描画体10加力时，在被中空销20加压的部分的载体片材上有时发生裂伤。若载体片材因裂伤而浮起，则存在摄像精度降低的情况，所以，最好不发生裂伤。

图5是表示中空销20的变形例的图，(a)表示将前端做成曲面的情况，(b)表示做成实心的情况，(c)表示做成圆锥台状的情况，另外，(d)是用上述图3表示的结构。

该图(a)情况，由于前端为曲面，所以能够预防在被中空销20加压的部分的载体片材上发生裂伤。另外，该图(b)的情况，由于为实心，所以与(a) 的情况一样，不仅能够预防在被中空销20加压的部分的载体片材上发生裂伤，而且由于前端不怎么磨损，所以易于维修管理。

可以采用任意形状的中空销，只要选择对应载体片材的厚度或材质而形成的压痕明确的中空销即可。

然而，在切取凹部的载体片材时，被切取的部分成为废料，所以，实际上是将气缸25的作用力调整为载体片材不被切成圆形的值。

图6是表示本发明的另一个实施方式的工作台的俯视图。

中空销20a～20d配置在被描画体10的载置面上的对角线方向上。这样，在将凹部的深度控制得较浅的场合，能够在图形的形成区域配置中空销20。于是，中空销20的配置位置的限制得到缓和，所以能够使中空销20的配置间隔变得宽阔，从而能够进一步提高背面的定位精度。

还有，也可以应用于使用激光二极管作为光源并对激光二极管直接进行ON/OFF控制的激光直描装置。

另外，本发明也可应用于使用了空间光调制器(DMD)的激光直描装置。

Claims

1.一种激光直描装置，使激光束偏向主扫描方向的同时使载置于工作台上的被描画体向副扫描方向移动而将图形描画到上述被描画体的表面上，其特征在于，

在上述工作台上设置在上述被描画体的背面的图形配置区域以外的位置上形成多个能够被摄像机拍摄到的有底凹部的凹部形成机构。

2.根据权利要求1所述的激光直描装置，其特征在于，

设置将上述被描画体在与上述工作台的表面平行的方向上定位的定位机构，

将该定位机构以上述凹部形成机构的位置为基准配置在上述工作台上。

3.一种描画方法，使激光束偏向主扫描方向的同时使载置于工作台上的被描画体向副扫描方向移动而将图形描画到上述被描画体的表面和背面上，其特征在于，

通过下述a～e的工序描画图形：

a.将被描画体载置于工作台上的工序；

b.在被描画体的表面上描画图形并且在背面的图形配置区域以外的位置上形成能够被摄像机拍摄到的多个有底的凹部的工序；

c.将被描画体的表背面反转并载置于工作台上的工序；

d.基于凹部的位置决定表面的坐标系，并在被描画体的背面上描画图形的工序；

e.从工作台卸下被描画体的工序。