JP2003029416A - フォトレジスト膜の露光方法及びフォトレジスト膜の露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトレジスト膜中の含水量を増加させること
なく露光を行い、寸法精度の優れたエッチング加工を行
うフォトレジスト膜の露光方法及びフォトレジスト膜の
露光装置を提供すること。 【解決手段】フォトレジスト膜を形成した基板に原版を
介して露光する際に、フォトレジスト膜の形成直後にフ
ォトレジスト膜の膜面にプラスチックフィルム２３、２
４を貼り合わせ、露光を行い、現像直前にプラスチック
フィルムを剥離すること。巻き出し部チャンバー３７、
露光部チャンバー７０、及び巻き取り部チャンバー３８
内の雰囲気の絶対湿度が、露光装置周辺部の雰囲気の絶
対湿度より小さく保持されている露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精細ＣＲＴ用シ
ャドウマスクやアパーチャグリル、およびファインピッ
チ仕様のリードフレーム等のエッチング部品の製造にお
いて必要とされるフォトレジスト膜への露光方法及びフ
ォトレジスト膜の露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーブラウン管用シャドウマスクやＩ
Ｃリードフレーム等のエッチング部品の製造工程におい
て、所定の基材部を露出させるパターニング工程は基材
の脱脂処理から始まりフォトレジストの塗布乾燥、パタ
ーンの焼き付け、現像、硬膜、バーニングで工程が完了
する。次に、塩化第二鉄によるエッチング工程となる。
エッチング工程も工数が多く、精度を要求される製品で
は第一回目のエッチングを行った後、ＵＶ樹脂のニス等
により第一回目のエッチングで形成された一方の面側
（多くの場合、小孔面側）の凹部を埋め、しかる後、他
方の面側（多くの場合、大孔面側）からエッチングを行
う方式が取られるようになってきた。

【０００３】即ち、第一エッチングにより少なくとも一
方の面側に基材を貫通しない凹部を形成した後、基材の
水洗、乾燥をしてＵＶ樹脂等のニスの塗布を凹部に行
う。ＵＶランプ等によりニスの硬化を行い、次に、他方
の面側から第二エッチングを行う。そして、規格内の寸
法に入るように、第一エッチングしたニス止め部分まで
基材を貫通させる。水洗乾燥の後、アルカリ剥離液に所
定時間浸漬して孔埋め樹脂及びレジストの剥離を行い、
続いて基材の水洗、乾燥を行い、各ピースに断裁して梱
包される。

【０００４】フォトレジストの材料としては、耐エッチ
ング性に優れ低コストであるカゼイン、ポリビニルアル
コールなどが一般に使用されるが、ポリビニルアルコー
ルのフォトレジストは現像後に基材表面に薄膜が残る
為、過マンガン酸カリウム水溶液、蓚酸水溶液に浸漬し
て残存する薄膜を除去する工程（肌出し工程）を行う必
要がある。また、フォトレジスト膜のアルカリ溶解性が
悪く、残渣が残り易いので、昨今ではカゼインがよく使
用されるようになってきた。

【０００５】カゼインの長所としては水で現像でき、ア
ルカリ液による基板からの剥離が容易であり、パターン
の切れが良くエッヂがシャープであり、低コストで耐エ
ッチング性がよいと言うところにある。短所の一つとし
て感度が低い為、露光時間が長いということがある。カ
ゼインのフォトレジストは高感度、中感度、低感度タイ
プがあり、高感度品では低感度タイプの露光量の６０％
位で同程度の硬化が得られるように設計されている。し
かし、現像上がり寸法精度の点から見ると高感度品は寸
法精度が悪く、低感度品の方が露光時間が長くかかるが
寸法精度が良いことが分かっている。そのため、寸法精
度を要求される製品では低感度品が良く使用される。従
って、露光時間が長くかかる点をカバーするために、例
えば、露光工程をその前後工程とオフラインで処理する
形式が採られている。

【０００６】カゼインのもう一つの欠点は、フォトレジ
スト膜の成膜後から露光されるまでの経過時間（引き置
き時間という）の長短、及び露光されてから現像される
までの経過時間（焼き置き時間という）の長短により現
像上がりのパターン寸法に差が出ることである。即ち、
引き置きにおける暗反応、焼き置きにおける残反応があ
る為、上記露光時間が長いという問題と合わせ寸法精度
の問題が出てくる。更にまた、カゼインのフォトレジス
トにおいては、フォトレジスト膜中の含水量がパターン
寸法精度を悪くすることも知られている。即ち、フォト
レジスト膜中の含水量が増加すると、フォトレジスト膜
の解像性が劣化し、露光、現像されて得られたパターン
のエッヂが不鮮明なものとなり、エッチング加工後のエ
ッチングパターン寸法精度が悪化する。

【０００７】近年、シャドウマスクにおいては高精細、
ファインピッチ化が求められておりＩＣリードフレーム
においてもやはりファインピッチ化が求められているが
上記したような寸法精度の問題がある。また、塩化第二
鉄液を用いたエッチング加工の際、フォトレジスト膜が
折れてしまうと寸法精度の良い製品が得られない。この
ため、フォトレジスト膜の強度を上げるためフォトレジ
スト膜は８μｍをキープする必要がある。すなわち、
膜厚を薄くせずにフォトレジスト膜の解像性、寸法精度
を向上させることが高精細、ファインピッチ化したエッ
チング部品を得る上で課題となっている。

【０００８】上記引き置き、焼き置き時間で生じる問題
に対しては、光源の出力増強や、メタルハライドランプ
などの露光に有効な３５０〜４５０ｎｍの成分を増強し
た光源の採用や、露光装置の多連プリンター化による露
光時間の短縮など、その対応を採ってきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、寸法精度の
優れたエッチング加工を行うことのできるフォトレジス
ト膜の露光方法を提供することを課題とするものであ
る。また、本発明は、フォトレジスト膜を形成した基板
に原版を介して露光する際に、寸法精度の優れたエッチ
ング加工を行うことのできるフォトレジスト膜の露光装
置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、フォトレジス
ト膜を形成した基板にパターン露光用原版を介して露光
する際に、フォトレジスト膜の形成直後にフォトレジス
ト膜の膜面にプラスチックフィルムを貼り合わせ、露光
後の現像直前に該プラスチックフィルムを剥離すること
を特長とするフォトレジスト膜の露光方法である。

【００１１】また、本発明は、上記発明によるフォトレ
ジスト膜の露光方法において、前記プラスチックフィル
ムが、防湿性プラスチックフィルムであることを特長と
するフォトレジスト膜の露光方法である。

【００１２】また、本発明は、上記発明によるフォトレ
ジスト膜の露光方法において、前記フォトレジスト膜の
形成に用いるフォトレジストが、カゼインを主成分とす
るフォトレジストであることを特長とするフォトレジス
ト膜の露光方法である。

【００１３】また、本発明は、フォトレジスト膜を形成
した基板に原版を介して露光する際に用いる露光装置に
おいて、巻き出し部チャンバー、露光部チャンバー、及
び巻き取り部チャンバー内の雰囲気の絶対湿度が、露光
装置周辺部の雰囲気の絶対湿度より小さく保持されてい
ることを特長とするフォトレジスト膜の露光装置であ
る。

【００１４】また、本発明は、上記発明によるフォトレ
ジスト膜の露光装置において、前記露光部チャンバーに
おける露光後の外気開放において、入気させる外気の絶
対湿度が、露光装置周辺部の雰囲気の絶対湿度より小さ
いことを特長とするフォトレジスト膜の露光装置であ
る。

【００１５】また、本発明は、上記発明によるフォトレ
ジスト膜の露光装置において、前記フォトレジスト膜の
形成に用いるフォトレジストが、カゼインを主成分とす
るフォトレジストであることを特長とするフォトレジス
ト膜の露光装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を、その一実施形態
に基づいて説明する。カゼインを主成分とするフォトレ
ジスト液を基材に塗布した後、９２℃の温度で５分間プ
リベークを行いフォトレジスト膜を成膜した。図７は、
フォトレジスト膜の成膜後（プリベーク後）の吸湿速さ
を２０±１℃、５５±５％ＲＨの雰囲気を有するクリー
ンルーム内で測定した一例を示す。図７より明らかなよ
うに、プリベーク後わずか５分で含水量は５ｗｔ％とな
ってしまう事が分る。

【００１７】本発明ではフォトレジスト膜の吸湿を防ぐ
為、フォトレジスト膜の成膜後、直ちにプラスチックフ
ィルムを貼り合わせるものであり、プラスチックフィル
ムを貼り合わせた状態で所定のパターン露光用原版によ
りパターン露光を行い、現像直前に厚いプラスチックフ
ィルムを剥がし直ちに現像するといったフォトレジスト
膜の露光方法である。プラスチックフィルムとして、例
えば、厚さ４０μｍ程度のポリエチレン系やポリプロピ
レン系などのオレフィン系フィルムを用いることによっ
て、フォトレジスト膜中の含水量の増加を抑制すること
ができるものとなる。

【００１８】また、本発明は、プラスチックフィルムに
代わり、薄い防湿性プラスチックフィルムを用いること
を特長とするものであり、例えば、厚さ１０μｍ程度の
薄い塩化ビニリデン樹脂フィルムを用いることによっ
て、より大きな抑制効果をもたらし、また、この際には
厚さが１０μｍ程度となるので、パターンの解像性への
悪影響は殆どないものとなる。

【００１９】図２は、フォトレジスト膜の成膜、及びプ
ラスチックフィルムまたは防湿性プラスチックフィルム
の貼り合わせを行う装置の一例を示す説明図である。図
２において、２１は脱脂済み金属基材のコイル、２３、
２４は、例えば、防湿性プラスチックフィルム、２２は
金属基材の両面に成膜されたフォトレジスト膜に防湿性
プラスチックフィルムを貼り合わせしたコイルである。
２６はフォトレジストの溶液、２７はディップ槽、２５
は乾燥炉、２８、２９は防湿性プラスチックフィルムの
ラミネータロールである。

【００２０】図１は、フォトレジスト膜を成膜した後
に、防湿性プラスチックフィルムを貼り合わせた金属基
材の層構成を示す断面図である。１１、１２は防湿性プ
ラスチックフィルム、１３、１４はフォトレジスト膜、
１５は金属基材を示している。防湿性プラスチックフィ
ルムの厚みとしては、防湿性能と言う点で厚さが重要な
ファクターであるので５μｍ以上あることが望ましく、
プラスチックフィルムの材質としては、例えば、塩化ビ
ニリデン樹脂のような防湿性に優れたものが良い。ま
た、金属基材としては鉄、ニッケル３６％含有鉄合金、
４２ニッケル鉄合金、純銅、銅合金、ステンレス鋼など
が用いられる。

【００２１】図３は、本発明によるフォトレジスト膜の
露光装置の一実施例の平面図である。本発明によるフォ
トレジスト膜の露光装置は、露光装置を構成する巻き出
し部チャンバー３７、露光部チャンバー７０、及び巻き
取り部チャンバー３８内の雰囲気の絶対湿度が、露光装
置周辺部の雰囲気の絶対湿度より小さく保持されている
ことを特長とするものであるが、上記３チャンバー内の
雰囲気の絶対湿度が、露光装置周辺部の雰囲気の絶対湿
度より小さく保持されていることによって、露光装置に
装着された金属基材上のフォトレジスト膜中の含水量の
増加を抑制することができる。

【００２２】即ち、前記のように、金属基材にフォトレ
ジスト膜を成膜した後に、例えば、防湿性プラスチック
フィルムを貼り合わせず、フォトレジスト膜を成膜した
その儘の状態で露光装置の巻き出し部チャンバー３７内
にコイル状の金属基材（未露光のフォトレジスト膜形成
金属コイル３５）を装着し、露光部チャンバー７０内で
露光を行い、巻き取り部チャンバー３８内で巻き取りを
完了し、続いてエッチングを行っても、エッチング加工
後の寸法精度を悪化させることはない。

【００２３】図３において、３０、３１は所定のパター
ン露光用原版である。３２はパターン露光用原版３０、
３１とレジスト膜を形成した金属基材とを密着させる為
の真空ポンプ、３３は外気開放時の入気バルブである。
また、本発明では露光後の外気開放において入気させる
外気の絶対湿度が、露光装置周辺部の絶対湿度より小さ
いことを特徴とするものであり、このようにすることに
よって、露光部チャンバー７０内の絶対湿度の保持が容
易なものとなる。

【００２４】３４は原版の真空密着時の真空保持用シャ
ッターである。光源（図示せず）は３０、３１の原版に
対応して１個ずつ設置し版面に垂直に照射させる。白太
矢印で示す照射光は平行光が望ましく、光源の種類とし
ては超高圧水銀灯あるいはメタルハライドランプのどち
らでも良い。３５は未露光のフォトレジスト膜形成金属
コイル、３６は露光済みフォトレジスト膜形成金属コイ
ルであり、３９はピンチローラである。図３において
は、説明の都合上、原版３０、３１がフォトレジスト膜
より離れているが、露光時は真空密着の状態となる。３
７、３８には露光装置周辺部の雰囲気の絶対湿度より絶
対湿度が小さい空気が循環するようになっている。

【００２５】図４は、図３に示す露光装置の正面図であ
る。４０、４１は除湿空気の循環用パイプである。除湿
空気としては絶対湿度１ｇ／ｍ３ 以下、露点温度−２
０℃以下が望ましい。４２は未露光のフォトレジスト膜
形成金属コイル、４３は露光済みフォトレジスト膜形成
金属コイル。４４は原版の位置合わせ用駆動モータであ
り原版の各辺に２個ずつ設置されている。４６は原版保
持枠である。４５はフレーム枠であり、原版を保持した
原版保持枠４６を保持している枠である。４７は原版保
持枠全体を金属基材より離す為のエアーシリンダーであ
る。原版保持枠にエアーシリンダー４個が設置されてい
る。４８は２つの原版の位置合わせの為のアライメント
マークである。

【００２６】また、図５は、原版の密着解除機構、位置
合わせ装置、及び真空保持シャッターで構成される露光
部を示した平面図である。フレーム枠４５は露光装置本
体の定盤５３の面内を摺動できるようになっていて二つ
の原版の位置合わせができるようになっている。５０、
５１は原版を原版保持枠４６に固定する為のＯリングで
ある。原版の離脱用エアーシリンダー４７はフレーム枠
４５に固定されている。５２はフォトレジスト膜を形成
した金属基材である。

【００２７】また、図６は、露光部を多数取付けて多連
プリンターとした、フォトレジスト膜の露光装置の概念
図である。６１、６２、６３、６４、６５は原版で同時
に５枚露光できる装置である。６６は未露光のフォトレ
ジスト膜形成金属コイル、６７は露光済みフォトレジス
ト膜形成金属コイルである。

【００２８】

【実施例】以下に、実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【００２９】＜実施例１＞フォトレジスト膜を形成した
金属基材に防湿性プラスチックフィルムを貼り合わせ、
従来法による露光装置、即ち、露光装置内の雰囲気の絶
対湿度が、露光装置周辺部の雰囲気の絶対湿度より小さ
く保持されていない露光装置に装着し露光、現像を行っ
た。以下に手順を記す。富士薬品工業（株）製、低感度
カゼインＦＲ１５、１００部に１０％重クロム酸アンモ
ニウム水溶液１０部、純水５０部の配合で感光液を調製
した。感光液は１時間攪拌混合した後、１２時間脱泡し
た。次いで金属基材として東洋鋼鈑（株）製、厚さ０．
１ｍｍのアパーチャグリル用鉄材を用いたものであり、
脱脂剤で金属基材表面の脱脂後、ディップコータを用い
て、引き上げスピード２ｍ／分で感光液を塗布した。次
いで乾燥炉を用いて乾燥を行い膜厚を８μｍとしたフォ
トレジスト膜を形成した。尚、乾燥は９２℃、ラインス
ピード２ｍ／分で行った。

【００３０】次いで防湿性プラスチックフィルムとして
は、厚さ１０μｍの塩化ビニリデン樹脂フィルムを用
い、金属基材の両面にラミネートした。ラミネートの後
にパターン露光を行った。露光用原版は、線幅１００μ
ｍのスリットパターンのクロムマスクを用い、超高圧水
銀灯にて１０００ｍＪ／ｃｍ２ の露光を行った。次い
で現像はカルシウム硬度５０ｐｐｍの水を用い、液温３
２℃にて６０秒現像した。現像後のレジストパターンの
線幅を２０個所測定して平均線幅及び標準偏差を得た。

【００３１】＜実施例２＞フォトレジスト膜を形成した
金属基材に防湿性プラスチックフィルムを貼り合わせ
ず、図３に示す本発明によるフォトレジスト膜の露光装
置に装着し露光、現像を行った。尚、フォトレジスト膜
は上述した実施例１と同様にして形成したものであり、
露光装置が異なる以外は露光用原版、露光条件、現像も
同一としたものである。本実施例２においても現像後の
レジストパターンの線幅を２０個所測定して平均線幅及
び標準偏差を得た。

【００３２】＜比較例１＞実施例１と同様にフォトレジ
スト膜を形成した金属基材を得た後、本比較例１では防
湿性プラスチックフィルムを貼り合わせず、実施例１と
同じ従来もちいていた露光装置に装着し露光、現像を行
った。本比較例１でもレジストパターンの線幅を２０個
所測定して平均線幅及び標準偏差を得た。

【００３３】上述した測定結果を表１に合わせて示す。
表１に示すように、比較例１（従来法）による寸法精度
のばらつきより、実施例２における、本発明による露光
装置を用いた際の寸法精度のばらつき、或いは実施例１
における、本発明による防湿性プラスチックフィルムを
貼り合わせた露光方法の際の寸法精度のばらつきが小さ
いことが確認できた。また、パターンの焼き込み量が小
さく解像性が良いことが確認できた。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明は、フォトレジスト膜を形成した
基板にパターン露光用原版を介してパターン露光する際
に、フォトレジスト膜の形成直後にフォトレジスト膜の
膜面にプラスチックフィルムを貼り合わせ、露光後の現
像直前にプラスチックフィルムを剥離するフォトレジス
ト膜の露光方法である。本発明の露光方法によればフォ
トレジスト膜中の含水量を増加させることなく露光が行
えるため、寸法精度の優れたレジストパターンが得ら
れ、結果として寸法精度の優れたエッチング加工を行う
ことができる。また、フォトレジスト膜の解像度が向上
する為、現在よりファインピッチのエッチング形状を有
するエッチング部品の製造を可能としたフォトレジスト
膜の露光方法といえる。

【００３６】また、本発明は、フォトレジスト膜を形成
した基板にパターン露光用原版を介してパターン露光す
る際に用いる露光装置において、巻き出し部チャンバ
ー、露光部チャンバー、及び巻き取り部チャンバー内の
雰囲気の絶対湿度が、露光装置周辺部の雰囲気の絶対湿
度より小さく保持した露光装置を提供している。すなわ
ち、本発明の露光装置を用いれば、フォトレジスト膜中
の含水量を増加させることなく露光が行えるため、寸法
精度の優れたレジストパターンが得られ、結果として寸
法精度の優れたエッチング加工を行うことができる。更
に本発明の露光装置を用いれば、フォトレジスト膜の解
像度が向上する為、現在よりファインピッチのエッチン
グ形状を有するエッチング部品の製造を可能としたフォ
トレジスト膜の露光装置といえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フォトレジスト膜を成膜した後に、防湿性プラ
スチックフィルムを貼り合わせた金属基材の層構成を示
す断面図である。

【図２】フォトレジスト膜の成膜、及び厚いプラスチッ
クフィルムまたは防湿性プラスチックフィルムの貼り合
わせを行う装置の一例を示す説明図である。

【図３】本発明によるフォトレジスト膜の露光装置の一
実施例の平面図である。

【図４】図３に示す露光装置の正面図である。

【図５】原版の密着解除機構、位置合わせ装置、及び真
空保持シャッターで構成される露光部を示した平面図で
ある。

【図６】露光部を多数取付け多連プリンターとした、フ
ォトレジスト膜の露光装置の概念図である。

【図７】カゼインのフォトレジスト膜の成膜後の吸湿速
さの説明図である。

【符号の説明】

１１、１２…防湿性プラスチックフィルム １３，１４…フォトレジスト膜 １５…金属基材 ２１…脱脂済み金属基材のコイル ２２…フォトレジスト膜に防湿性プラスチックフィルム
を貼り合わせしたコイル ２３、２４…防湿性プラスチックフィルム ２５…乾燥炉 ２６…フォトレジストの溶液 ２７…ディップ槽 ２８、２９…ラミネータロール ３０、３１、６１、６２、６３、６４、６５…原版 ３２…真空ポンプ ３３…入気バルブ ３４…真空保持用シャッター ３５、４２、６６…未露光のフォトレジスト膜形成金属
コイル ３６、４３、６７…露光済みフォトレジスト膜形成金属
コイル ３７…巻き出し部チャンバー ３８…巻き取り部チャンバー ３９…ピンチローラ ４０、４１…除湿空気の循環用パイプ ４４…位置合わせ用駆動モータ ４５…フレーム枠 ４６…原版保持枠 ４７…エアーシリンダー ４８…アライメントマーク ５０、５１…Ｏリング ５２…フォトレジスト膜を形成した金属基材 ５３…定盤 ７０…露光部チャンバー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フォトレジスト膜を形成した基板にパター
   ン露光用原版を介して露光する際に、フォトレジスト膜
   の形成直後にフォトレジスト膜の膜面にプラスチックフ
   ィルムを貼り合わせ、露光後の現像直前に該プラスチッ
   クフィルムを剥離することを特長とするフォトレジスト
   膜の露光方法。
2. 【請求項２】前記プラスチックフィルムが、防湿性プラ
   スチックフィルムであることを特長とする請求項１記載
   のフォトレジスト膜の露光方法。
3. 【請求項３】前記フォトレジスト膜の形成に用いるフォ
   トレジストが、カゼインを主成分とするフォトレジスト
   であることを特長とする請求項１、又は請求項２記載の
   フォトレジスト膜の露光方法。
4. 【請求項４】フォトレジスト膜を形成した基板に原版を
   介して露光する際に用いる露光装置において、巻き出し
   部チャンバー、露光部チャンバー、及び巻き取り部チャ
   ンバー内の雰囲気の絶対湿度が、露光装置周辺部の雰囲
   気の絶対湿度より小さく保持されていることを特長とす
   るフォトレジスト膜の露光装置。
5. 【請求項５】前記露光部チャンバーにおける露光後の外
   気開放において、入気させる外気の絶対湿度が、露光装
   置周辺部の雰囲気の絶対湿度より小さいことを特長とす
   る請求項４記載のフォトレジスト膜の露光装置。
6. 【請求項６】前記フォトレジスト膜の形成に用いるフォ
   トレジストが、カゼインを主成分とするフォトレジスト
   であることを特長とする請求項４、又は請求項５記載の
   フォトレジスト膜の露光装置。