JP2015004946A - 露光画像の補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体回路の露光精度を向上させる露光画像の補償方法に関する。
【解決手段】露光画像の補償方法であって、複数のエッチングファクターにより元の露光画像を補償し、既に補償された露光画像に基づいてパターン化されたフォトレジスト層を形成する。次に、ウェットエッチングによりパターン化されたフォトレジスト層を用いて回路基板上の導体層をパターン化して、導体回路を形成する。測量された導体回路の線幅の誤差は、まだ考慮されていないエッチングファクターの作り上げられた結果で表される。測定された線幅が予め設定された範囲を超えるとき、まだ考慮されていないファクターのエッチング結果に対する影響を帰納した後、誤差値を算出し、誤差値を取り込んだ後、新たに導体層の回路基板上に対応する各ポイントの補償データを算出し、補償されたデータに基づいて再びパターン化フォトレジスト層及び対応する導体回路を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板の製造技術に関し、特に回路基板をサブトラクティブ法（substractive process）を以って形成する導体回路（conductive circuit）の精度を向上させる露光画像の補償方法に関する。

電子技術の高度な発展に伴い、回路基板の回路精度及び密度はますます高くなり、回路基板の製造技術も絶え間なく向上している。回路基板上に導体回路を形成する一般的な方式はサブトラクティブ法であり、サブトラクティブ法はウェットエッチング（wet etching）により回路基板上の導体層（例えば銅層）のエッチングマスク（即ち露光（exposure）及び現像（development）を経てパターン化されたフォトレジスト層）で露出された部分を除去し、導体層をパターン化することを以って導体回路を形成する。

ウェットエッチングは等方性エッチング（isotropic etching）であり、導体層に対してウェットエッチングを行う過程において、エッチング液は導体層に対して縦方向のエッチング及び横方向のエッチングを同時に行い、横方向のエッチングは導体層に対して所謂アンダーカット現象（undercut）を引き起こす。このため、ウェットエッチングによりパターン化フォトレジストレジスト層を形成して導体層をパターン化するとき、たとえ元の回路画像（circuit image）が露光及び現像を経て正確にパターン化フォトレジスト層に転写されたとしても、ウエットエッチングのアンダーカット現象は、既にパターン化フォトレジスト上に転写された回路画像が正確に導体層に転写されないことを引き起こす可能性がある。

露光精度を高めるため、レーザーダイレクトイメージング（Laser Direct Imaging, LDI）露光機が開発されている。レーザーダイレクトイメージング型の露光機は、入力された回路画像に基づいてフォトレジスト層上にレーザーヘッドを移動させ、レーザーヘッドが、レーザー光束を生成することにより、フォトレジスト層の露光させたい区域を直接照射する。現在のレーザーダイレクトイメージング型の露光機はデジタル形式の回路画像を取り扱うことが可能であり、回路パターンを自動的に計算してレーザーヘッドの移動経路を生成することも可能であり、回路パターンをフォトレジスト層上に転写する。

ウェットエッチングのアンダーカット現象が導体回路の精度に影響を与えないようにするため、現在のレーザーダイレクトイメージング型の露光機は、入力された導体層の厚さの規格及び線幅の規格に基づいて、自動的に回路パターンを修正し、補償を行う。

本発明は、回路基板の製造工程に適用し、サブトラクティブ法を以って形成する導体回路の精度を向上させる露光画像の補償方法を提供する。

このような課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、露光画像の補償方法であって、（ａ）複数のエッチングファクターにより導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを算出して元の露光画像を補償し、該エッチングファクターは、導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さ、基板の板面、フォトレジスト層の厚さ及び回路の幅、回路密度の高さ、回路構造の形式及び回路の輪郭からなるグループから選択された組み合わせを含むステップと、（ｂ）既に補償された露光画像に基づいて回路基板上の導体層上にパターン化されたフォトレジスト層を形成するステップと、（ｃ）導体層をパターン化するためにパターン化されたフォトレジスト層をエッチングマスクとして導体層のパターン化されたフォトレジスト層で露出された部分をエッチングするステップと、（ｄ）測量したパターン化導体層の線幅が予め設定された線幅の範囲内か否か判断するステップと、を含む。

測量された線幅が予め設定された線幅の範囲内ではないとき、まだ考慮されていないファクターのエッチング結果に対する影響を帰納した後、誤差値を計算し、誤差値を取り込んだ後、新たに導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを算出し、ステップ（ｂ）〜（ｄ）を繰り返し、測量された線幅が予め設定された線幅の範囲内であるときは、現在の導体層の回路基板上における各ポイント対応する補償データを最良の補償データとして採用する。

以上のように、本発明においては、先ず複数のエッチングファクターにより元の露光画像に対して補償を行い、再びこの既に補償された露光パターンに基づいてパターン化フォトレジスト層を形成する。そして、ウェットエッチングにより、このパターン化フォトレジスト層を用いて回路基板上の導体層をパターン化し、導体回路を形成する。測量された導体回路の線幅の誤差は、まだ考慮されていないエッチングファクターの作り上げられた結果で表される。測定された線幅が予め設定された範囲を超えるとき、まだ考慮されていないファクターのエッチング結果に対する影響を帰納した後、誤差値を算出し、誤差値を取り込んだ後、新たに導体層の回路基板上に対応する各ポイントの補償データを算出し、補償されたデータに基づいて再びパターン化フォトレジスト層及び対応する導体回路を形成する。測量された線幅が予め設定された範囲に入っているときは、現在の補償データは最良の補償データである。

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

図１は本発明の一実施例の露光画像補償方法のフローチャートである。

本発明の露光画像補償方法は、回路基板においてサブトラクティブ法を以って形成される回路の精度を向上させるために用いられる。サブトラクティブ法において、ウェットエッチングにより回路基板上の導体層（例えば銅層）のエッチングマスク（例えば露光及び現像を経たフォトレジスト層）で露出された部分を除去し、導体層をパターン化することを以って導体回路を形成する。厚さが比較的薄い導体層を獲得するため、電気メッキにより回路基板上に導体層を形成し、電気メッキ後に選択的に導体層の表面を僅かにエッチングする。

図１は本発明の一実施例の露光画像の補償方法のフローチャートである。図１を参照し、ステップＳ１１０において、複数のエッチングファクターにより導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを計算する。本実施例において、露光機の演算部により補償データを計算しても良い。ここでの補償の定義は、フォトレジスト層のパターンの境界が、導体層の予め設定された回路パターン境界を越える幅の大きさであり、補償が大きいということは、フォトレジスト層のパターンの境界が、導体層の予め設定された回路パターンの境界を超える幅が大きいこと表す。

上述のこれらのエッチングファクターは、導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さ、基板の板面（即ち上側の板面或いは下側の板面）、フォトレジスト層の厚さ及び回路幅、回路密度の高さ、回路構造の形式及び回路の輪郭等を含む。

「導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さ」に対するエッチングファクターについては、導体層に電気メッキにより形成した後に導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さを測量することが可能である。導体層の平均の厚さに対してのみ補償を行う周知の技術と異なり、本実施例においては、導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さをエッチングファクターとして更に精確な補償を算出する助けとすることを以って、回路の精度を高める。本実施例において、導体層の厚みが厚いほど小さな補償が必要であり、「導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さ」のエッチングファクターと補償の関係は高度の負の相関関係を呈する。

「基板の板面（即ち上側の板面或いは下側の板面）」に対するエッチングファクターについては、回路基板を水平方式を以ってウェットエッチングを行うとき、エッチング液は回路基板の上部基板に液だまり現象を発生させ、エッチング速度が遅くなるため、回路基板の上側の板面及び下側の板面の相違に基づいて、露光画像は異なる補償が必要となると言える。本実施例において、回路基板の上側の板面については、露光画像の対応する場所における回路基板の下側の板面と比べると、比較的小さい補償が必要となるため、「基板の板面」のエッチングファクターと補償の関係は低度の負の相関関係を呈する。

「フォトレジスト層の厚さ」に対するエッチングファクターについては、フォトレジスト層の厚さはエッチング速度に影響するため、フォトエッチング層の厚さに基づいて異なる補償を加える必要があると言える。本実施例において、厚みが比較的薄いフォトレジスト層に対し、露光パターンの対応する場所は、比較的小さい補償が必要となるため、「フォトレジスト層の厚み」のエッチングファクターと補償の関係は低度の正の相関関係を呈する。

「回路の幅」に対するエッチングについては、回路の幅は局所的なエッチング速度に影響するため、回路の幅の相違に基づいて異なる補償を加える必要があると言える。本実施例において、比較的小さい回路の幅に対し、露光パターンの対応する場所は、比較的大きい補償が必要となるため、「回路の幅」のエッチングファクターと補償の関係は低度の負の相関関係を呈する。

「回路密度の高さ」に対するエッチングファクターについては、回路密度の高さは、回路の分布の散らばり若しくは密集の程度であるため、回路密度の高さの相違に基づいて異なる補償を加える必要があると言える。本実施例において、比較的密集した回路に対し、露光パターンの対応する場所は、比較的小さい補償が必要となるため、「回路密度の高さ」のエッチングパラメーターと補償の関係は高度の負の相関関係を呈する。

「回路構造の形式」に対するエッチングファクターについては、回路構造の形式は回路の実体の区域であり、この回路の実体の区域は例えば導体の平面及びパット等であると言える。本実施例において、回路構造の形式は回路の実体区域が大きいほど小さな補償が必要となるため、「回路構造形式」のエッチングファクターと補償の関係は低度の負の相関関係を呈する。

「導体層の輪郭」に対するエッチングファクターについては、導体層の輪郭は導体層と誘電体層の間の境界面の粗さであると言える。本実施例において、導体層と誘電体層の間の境界面の粗さが大きいほど大きな補償が必要となるため、「導体層の輪郭」のエッチングファクターと補償の関係は高度の正の相関関係を有する。

ステップＳ１２０において、計算された補償データに基づいて元の露光画像を補償する。本実施例において、露光機の演算部により計算された補償データ（Ｓ１１０）に基づいて元の露光画像を補償することができる。

後のステップＳ１３０、Ｓ１４０及びＳ１５０において、既に補償された露光画像に基づいて、回路基板上の導体層上にパターン化されたフォトレジスト層をどのように形成するか説明する。

ステップＳ１３０において、回路基板上の導体層上にフォトレジスト層を形成する。本実施例において、フォトレジスト層を形成する方式はドライフィルムレジストラミネート加工を含む。

ステップＳ１４０において、既に補償された露光画像（ステップＳ１２０）に基づいてフォトレジスト層を露光する。本実施例において、露光機の露光部により既に補償された露光画像に基づいてフォトレジスト層を露光する。

ステップ１５０において、既に露光されたフォトレジスト層を現像して、フォトレジスト層をパターン化すべく、既に補償された露光画像はパターン化されたフォトレジスト層に転写される。

ステップＳ１６０において、パターン化されたフォトレジスト層をエッチングマスクとすることにより、導体層のパターン化されたフォトレジスト層で露出した部分をエッチングして、導体層をパターン化する。

ステップＳ１９０において、測量したパターン化された導体層（即ち導体回路）の線幅が予め設定された線幅の範囲内か否か判断する。実施例において、ステップ１６０の後であってステップＳ１９０の前に、ステップＳ１７０及びステップ１８０を更に含むことができる。ステップＳ１７０において、既にパターン化された導体層を露出させるため、パターン化されたフォトレジスト層を除去する。ステップＳ１８０において、パターン化された導体層（即ち導体回路）の線幅を測量する。

本実施例において、自動測量装置を採用することによりパターン化導体層（即ち導体回路）の線幅を測量する。測量された線幅が予め設定された線幅の範囲内ではないとき、ステップＳ２００を行い、まだ考慮されていないファクターのエッチング結果に対する影響を帰納した後、誤差値を計算し、誤差値を取り込んだ後、新たに導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを算出し、ステップＳ１２０〜ステップＳ１９０を繰り返す。これに対し、測量された線幅が予め設定された線幅の範囲内であるときは、ステップＳ２１０を行い、現在の導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを最良の補償データとして採用し、元の露光画像を補償に用いて最良の露光画像を生成する。

同様の回路基板の製造工程及び同様のエッチングファクターに基づいて量産を行う過程においては、露光機は既に生成された最良の露光画像を直接採用してフォトレジスト層に対して露光を行い、続いて、フォトレジスト層をパターン化するため、既に露光されたフォトレジスト層を現像する。このため、パターン化されたフォトレジスト層は最良のエッチング画像を具備するので、エッチングにより、パターン化されたフォトレジスト層をエッチングマスクとして用いて形成した導体回路の回路精度を高める。

以上のように、本発明においては、先ず複数のエッチングファクターにより元の露光画像に対して補償を行い、再びこの既に補償された露光パターンに基づいてパターン化フォトレジスト層を形成する。そして、ウェットエッチングにより、このパターン化フォトレジスト層を用いて回路基板上の導体層をパターン化し、導体回路を形成する。測量された導体回路の線幅の誤差は、まだ考慮されていないエッチングファクターの作り上げられた結果で表される。測定された線幅が予め設定された範囲を超えるとき、まだ考慮されていないファクターのエッチング結果に対する影響を帰納した後、誤差値を算出し、誤差値を取り込んだ後、新たに導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを算出し、補償されたデータに基づいて再びパターン化フォトレジスト層及び対応する導体回路を形成する。測量された線幅が予め設定された範囲に入っているときは、現在の補償データは最良の補償データである。

本発明を実施例により上述のように説明したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、技術領域において通常の知識を有する者が、この発明の技術思想の範囲内から逸脱しない限り、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

Claims (10)

1. 露光画像の補償方法であって、
   （ａ）複数のエッチングファクターにより導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを算出して元の露光画像を補償し、該エッチングファクターは、導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さ、基板の板面、フォトレジスト層の厚さ及び回路の幅、回路密度の高さ、回路構造の形式及び回路の輪郭からなるグループから選択された組み合わせを含むステップと、
   （ｂ）既に補償された露光画像に基づいて回路基板上の導体層上にパターン化されたフォトレジスト層を形成するステップと、
   （ｃ）導体層をパターン化するためにパターン化されたフォトレジスト層をエッチングマスクとして導体層のパターン化されたフォトレジスト層で露出された部分をエッチングするステップと、
   （ｄ）測量したパターン化導体層の線幅が予め設定された線幅の範囲内か否か判断し、測量された線幅が予め設定された線幅の範囲内ではないとき、まだ考慮されていないファクターのエッチング結果に対する影響を帰納した後、誤差値を計算し、誤差値を取り込んだ後、新たに導体層の回路基板上における各ポイントに対応する補償データを算出し、ステップ（ｂ）〜（ｄ）を繰り返し、測量された線幅が予め設定された線幅の範囲内であるときは、現在の導体層の回路基板上における各ポイント対応する補償データを最良の補償データとして採用するステップと、
   を含むことを特徴とする露光画像の補償方法。
2. 露光機の演算部により補償データを算出することを特徴とする請求項１に記載の露光画像の補償方法。
3. 露光機の演算部により算出された補償データに基づいて、元の露光画像を補償することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光画像の補償方法。
4. 該導体層の回路基板上における各ポイントに対応する厚さのエッチングファクターは導体層の厚みが厚いほど小さな補償が必要であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光画像の補償方法。
5. 該基板の板面のエッチングファクターは回路基板の上側の板面は回路基板の下側の板面と比べて比較的小さな補償が必要とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光画像の補償方法。
6. 該フォトレジスト層の厚さのエッチングファクターは、フォトレジスト層の厚みが厚いほど大きな補償が必要となることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光画像の補償方法。
7. 該回路の幅のエッチングファクターは線路の幅が大きいほど大きな補償が必要となることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光画像の補償方法。
8. 該回路の密度の高さのエッチングファクターは回路の密度が高いほど小さな補償が必要となることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光画像の補償方法。
9. 該回路構造の形式のエッチングファクターは回路の実体区域が大きいほど小さな補償が必要となることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光画像の補償方法。
10. 該導体層の輪郭のエッチングパラメーターは該導体層と誘電体層の間の境界面の粗さが大きいほど大きな補償が必要となることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光画像の補償方法。