JP2012128413A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光方法及び露光装置を提供する。
【解決手段】本発明による露光装置は所定の厚さを有する対象物質に光を照射して露光を行う装置であって、対象物質に光を照射する光源と、対象物質を支持する支持体と、光源と支持体との間に位置し、光に含まれた特定波長帯域をそれぞれ選択的にフィルタリングする複数のフィルタ領域が設けられた光学フィルタと、上記光学フィルタを移動させる移動手段と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光方法及び露光装置に関する。

印刷回路基板を製作する工程において、回路パターンを形成する工程及びソルダレジストを形成する工程などでは、露光工程が行われる。露光は、紫外線のような光源を対象物質に照射し、光源に露出された対象物質の特定部分を硬化させる工程であって、露光時の照射率（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ、Ｗ／ｍ^２）及び照射時間（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ、ｓ）を適切に設定して露光量（ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｅｎｅｒｇｙ、Ｊ／ｍ^２）を決定する。

露光量は、対象物質（ｔａｒｇｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）の光硬化度を決定する主要変数であって、通常露光量を変化させるためには、照射率を一定に維持した状態で照射時間を変化させる方法を用いるか、または照射時間を一定に維持した状態で照射率を変化させる方法を用いている。

このような方法は、微小体積の対象物質においては光硬化度側面から一貫した結果を得ることができるが、所定の厚さを有する対象物質においては厚さ方向の全体にかけて一定した光硬化度を得ることができない。例えば、所定の厚さのソルダレジストに開口部を形成する場合、深さ別に光硬化度が一定ではないため、エスアール・フート（ＳＲ ｆｏｏｔ）あるいはアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）などの不良が発生することがある。

本発明は、上述した問題点に鑑み、対象物質の深さ別に光硬化度を適切に制御できる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、所定の厚さを有する対象物質に光を照射して露光を行う方法であって、上記対象物質に対する上記光の照射率は、露光が行われる時間に応じて可変的であることを特徴とする露光方法が提供される。

このとき、上記対象物質はソルダレジストであってもよい。

上記光の照射率は、露光が進行するほど漸次増加することができる。

上記光の照射率は、上記光に含まれた特定波長帯域を選択的にフィルタリングすることにより変化可能である。

このとき、上記光はｉ線、ｈ線及びｇ線を含むことができ、露光初期には上記ｉ線を選択的にフィルタリングし、露光後期には上記ｇ線を選択的にフィルタリングすることができる。

また、上記ｉ線及び上記ｇ線をフィルタリングする段階は、上記ｉ線を選択的にフィルタリングする第１フィルタ領域及び上記ｇ線を選択的にフィルタリングする第２フィルタ領域が設けられた光学フィルタを上記光源と上記対象物質との間に配置する段階と、上記光学フィルタを移動させる段階とを含むことができる。

ここで、上記光学フィルタは、バー（ｂａｒ）形状を有してもよく、このとき、上記光学フィルタを移動させる段階は、上記光学フィルタを直線運動させることにより行われることができる。

一方、上記光学フィルタは、円または環状を有してもよく、このとき、上記光学フィルタを移動させる段階は、上記光学フィルタを回転させることにより行われることができる。

本発明の他の側面によれば、所定の厚さを有する対象物質に光を照射して露光を行う装置であって、上記対象物質に光を照射する光源と、上記対象物質を支持する支持体と、上記光源と上記支持体との間に位置し、上記光に含まれた特定波長帯域をそれぞれ選択的にフィルタリングする複数のフィルタ領域が設けられた光学フィルタと、上記光学フィルタを移動させる移動手段と、を含む露光装置が提供される。

上記光学フィルタは、バー形状を有してもよく、このとき、上記光学フィルタを移動させる段階は、上記光学フィルタを直線運動させることにより行われることができる。

一方、上記光学フィルタは、円または環状を有してもよく、このとき、上記光学フィルタを移動させる段階は、上記光学フィルタを回転させることにより行われることができる。

本発明の好ましい実施例によれば、対象物質に対する光の照射率を変更させることにより、対象物質の深さ別に光硬化度を適切に制御することができる。

本発明の一側面に係る露光方法の一実施例に用いられた光の照射率を示すグラフである。 本発明の一側面に係る露光方法の他の実施例に用いられた光の波長別の相対強度を示すグラフである。 図２のグラフに示された光の全体照射率を示すグラフである。 本発明の他の側面に係る露光装置の一実施例を示す図面である。 図４の光学フィルタの一実施例を示す平面図である。 図５に示された光学フィルタの移動を示す側面図である。 図４の光学フィルタの他の実施例を示す平面図である。 図７に示された光学フィルタの移動を示す側面図である。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解すべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

以下、本発明に係る露光方法及び露光装置の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

本発明に係る露光方法は、所定の厚さを有する対象物質、例えば、印刷回路基板のソルダレジストに光を照射して露光を行うことにおいて、対象物質に対する光の照射率が、露光が進行する時間に応じて可変的であることに大きな特徴がある。

図１は、本発明の一側面に係る露光方法の一実施例に用いられた光の照射率を示すグラフである。図１に示すように、本発明の一実施例に係る露光方法は、露光初期には光の照射率を弱くし、露光が進行するほど照射率を強くする方法を用いる。つまり、所定の領域に対する光の照射率が露光が進行するほど漸次増加することになる。

露光初期に光の照射率を弱くすると、対象物質の表面における光硬化度を低下することができ、その結果、光が対象物質の深部まで充分に到逹できるようになって、深部における光硬化度を相対的に高めることができる。この原理により漸次光の照射率を強くすれば対象物質の厚さ方向における均一な光硬化度を得ることができる。

一方、本実施例では、対象物質の厚さ方向における均一な光硬化度を得る場合を例に挙げて説明したが、設計上の様々な必要及び／または対象物質の光硬化特性などに応じて照射率のプロファイルを異なるように設定することができる。

次に、本発明の一側面に係る露光方法の他の実施例について説明する。図２は、本発明の一側面に係る露光方法の他の実施例に用いられた光の波長別の相対強度（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示すグラフである。

本実施例では、露光が進行する時間に応じて光に含まれた特定波長帯域を選択的にフィルタリングすることにより光の照射率を変化させる方法を用いる。露光に用いられる光に含まれた様々な波長帯域はそれぞれ対象物質の深さ別に、つまり厚さ方向に対して影響を及ぼす程度が異なるので、本実施例の場合と同様に、対象物質の深さ別に適当な特定波長帯域を選択的に照射または遮断すると、該当する深さに適した性質を有する光を供給できるので、対象物質に対する露光工程の制御をより効率的に行うことができる。

一例として、図２に示すようにｉ線（３６５ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）及びｇ線（４３６ｎｍ）を含む光を用いて露光を行う場合、露光初期にはｉ線を選択的にフィルタリングし（図２の（ａ）参照）、露光後期にはｇ線を選択的にフィルタリングする（図２の（ｂ）参照）方法を用いることができる。ｉ線は、短波で、対象物質の表面の光硬化度に大きく影響を与えるものと知られており、相対的に長波であるｇ線は対象物質の深部に大きい影響を与えるものと知られているので、露光初期にはｉ線をフィルタリングし、露光末期にはｇ線をフィルタリングするプロファイルを適用すれば、対象物質の厚さ方向における均一な光硬化度を得ることができる。図３は、図２のグラフに示された光の全体照射率の経時による変化状態を示すものである。

一方、本実施例のように、経時に応じてフィルタリングする波長帯域を変更するために、後述する構造の光学フィルタ１２０、１２０Ａ、１２０Ｂを光源１１０と対象物質１５０との間に配置した後、光学フィルタ１２０、１２０Ａ、１２０Ｂを移動させながら露光を行う方法を用いることができる。これについては後述する。

次に、本発明の他の側面に係る露光装置について説明する。図４は、本発明の他の側面に係る露光装置の一実施例を示す図面であって、図４を参照すると、光源１１０、光学フィルタ１２０、支持体１３０、光学系１４０、対象物質１５０が示されている。

図４に示すように、本実施例に係る露光装置は、対象物質１５０に光を照射する光源１１０と、対象物質１５０を支持する支持体１３０と、光源１１０と支持体１３０との間に位置し、光に含まれた特定波長帯域をそれぞれ選択的にフィルタリングする複数のフィルタ領域が設けられた光学フィルタ１２０と、光学フィルタ１２０を移動させる移動手段（図６の１６０Ａ、図９の１６０Ｂ参照）と、を含む。この構造により、露光が進行する時間に応じて光に含まれた特定波長帯域を選択的にフィルタリングすることにより、光の照射率を変化させることができる。

光源１１０は、感光性を有する対象物質１５０に光を照射し、該当する部分が硬化されるようにする手段であって、対象物質１５０の反応特性に合わせた光を照射する。本実施例では、ｉ線、ｈ線及びｇ線を含む光を照射する場合を例に挙げたが、これに限定されないことは明らかである。

支持体１３０は、対象物質１５０を支持する機能を行う。露光の対象となる対象物質１５０が印刷回路基板（図示せず）に形成されたソルダレジストである場合、支持体１３０は、印刷回路基板の下面を支持することにより、対象物質１５０であるソルダレジストを支持することができる。この支持体１３０としては作業テーブルなどを用いることができる。

光学系１４０は、光源１１０と対象物質１５０との間に位置し、光源１１０から照射された光が露光に適した密度、大きさなどを有するように変更させる機能を行う。このような光学系１４０は、複数の凹レンズ及び／または凸レンズからなるアレイで構成されてもよい。

光学フィルタ１２０は、光源１１０と支持体１３０との間に位置し、光源１１０が照射する光に含まれた特定波長帯域を選択的にフィルタリングする機能を行う。図４には、光学フィルタ１２０が光源１１０と光学系１４０との間に配置されているが、これに限定されず、光学系１４０と対象物質１５０との間に配置できるなど、その位置は設計上の必要などにより様々に変更されることができる。

一方、光学フィルタ１２０には特定波長帯域をそれぞれ選択的にフィルタリングする複数のフィルタ領域が設けられる。図５及び図７にはそれぞれｉ線を選択的にフィルタリングする第１フィルタ領域１２１Ａ、１２１Ｂと、ｇ線を選択的にフィルタリングする第２フィルタ領域１２２Ａ、１２２Ｂとが設けられた光学フィルタ１２０Ａ、１２０Ｂの実施例が示されている。このような複数のフィルタ領域１２１Ａ、１２２Ａ、１２１Ｂ、１２２Ｂが設けられた光学フィルタ１２０Ａ、１２０Ｂを移動させながら露光工程を行うと、経時に応じてフィルタリングされる波長帯域を変更させることができる。

図５には、バー形状の光学フィルタ１２０Ａが示されている。このとき、光学フィルタ１２０Ａの両端部にはｉ線を選択的にフィルタリングする第１フィルタ領域１２１Ａと、ｇ線を選択的にフィルタリングする第２フィルタ領域１２２Ａとが設けられており、その間にはすべての波長帯域を透過させる投光領域１２３Ａが設けられている。このバー形状の光学フィルタ１２０Ａを用いる場合、図６に示すようにコンベヤーベルト１６０Ａを移送手段として用いて光学フィルタ１２０Ａを直線運動させると、光学フィルタ１２０Ａの直線運動により光源１１０から照射された光が通過する光学フィルタ１２０Ａ上の領域が変化することになり、その結果、経時に応じてフィルタリングされる波長帯域を変更させることができる。

図７は、光学フィルタ１２０の他の例として、円形状の光学フィルタ１２０Ｂが示されている。ここで、光学フィルタ１２０Ｂには、その中心を基準にして扇形形状を有する第１フィルタ領域１２１Ｂ、第２フィルタ領域１２２Ｂ及び投光領域１２３Ｂが設けられる。このような円形状の光学フィルタ１２０Ｂを用いる場合、図８に示すように、回転モータ１６０Ｂを移送手段として用いて光学フィルタ１２０Ｂを回転運動させると、光学フィルタ１２０Ｂの回転運動により光源１１０から照射された光が通過する光学フィルタ１２０Ｂ上の領域が変化することになり、その結果、経時に応じてフィルタリングされる波長帯域を変更させることができる。こごで、光学フィルタ１２０Ｂが円形状ではなく環状であってもよいことは明らかである。

一方、図５及び図７には、第１フィルタ領域１２１Ａ、１２１Ｂと第２フィルタ領域１２２Ａ、１２２Ｂとの間に、すべての波長帯域を透過させる投光領域１２３Ａ、１２３Ｂが設けられた構造が示されているが、これに限定されず、また他の特定波長帯域を選択的にフィルタリングする第３フィルタ領域（図示せず）が投光領域１２３Ａ、１２３Ｂの位置に代替されてもよい。

上記では、本発明の好ましい実施例に基づいて説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。

上述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求範囲内に存在する。

１１０ 光源
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ 光学フィルタ
１２１Ａ、１２１Ｂ 第１フィルタ領域
１２２Ａ、１２２Ｂ 第２フィルタ領域
１２３Ａ、１２３Ｂ 投光領域
１３０ 支持体
１４０ 光学系
１５０ 対象物質
１６０Ａ、１６０Ｂ 移動手段

Claims (12)

1. 所定の厚さを有する対象物質に光を照射して露光を行う方法であって、
   前記対象物質に対する前記光の照射率は、露光が進行する時間に応じて可変的であることを特徴とする露光方法。
2. 前記対象物質は、ソルダレジストであることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記光の照射率は、露光が進行するほど増加することを特徴とする請求１または請求項２に記載の露光方法。
4. 前記光の照射率は、前記光に含まれた特定波長帯域を選択的にフィルタリングすることにより変化されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の露光方法。
5. 前記光は、ｉ線、ｈ線及びｇ線を含み、
   露光初期には、前記ｉ線を選択的にフィルタリングし、露光後期には前記ｇ線を選択的にフィルタリングすることを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
6. 前記ｉ線及び前記ｇ線をフィルタリングする段階は、
   前記ｉ線を選択的にフィルタリングする第１フィルタ領域及び前記ｇ線を選択的にフィルタリングする第２フィルタ領域が設けられた光学フィルタを、前記光源と前記対象物質との間に配置する段階と、
   前記光学フィルタを移動させる段階と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の露光方法。
7. 前記光学フィルタは、バー形状を有し、
   前記光学フィルタを移動させる段階は、前記光学フィルタを直線運動させることにより行われることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
8. 前記光学フィルタは、円または環状を有し、
   前記光学フィルタを移動させる段階は、前記光学フィルタを回転させることにより行われることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の露光方法。
9. 所定の厚さを有する対象物質に光を照射して露光を行う装置であって、
   前記対象物質に光を照射する光源と、
   前記対象物質を支持する支持体と、
   前記光源と前記支持体との間に位置し、前記光に含まれた特定波長帯域をそれぞれ選択的にフィルタリングする複数のフィルタ領域が設けられた光学フィルタと、前記光学フィルタを移動させる移動手段と、
   を含む露光装置。
10. 前記光はｉ線、ｈ線及びｇ線を含み、
    前記複数のフィルタ領域は、前記ｉ線を選択的にフィルタリングする第１フィルタ領域と、前記ｇ線を選択的にフィルタリングする第２フィルタ領域とを含むことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記光学フィルタは、バー形状を有し、
    前記移動手段は、前記光学フィルタを直線運動させることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記光学フィルタは、円または環状を有し、
    前記移動手段は、前記光学フィルタを回転させることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか1項に記載の露光装置。

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