JP2019045836A

JP2019045836A - 直接描画露光装置

Info

Publication number: JP2019045836A
Application number: JP2017207280A
Authority: JP
Inventors: 克朗小林; Katsuro Kobayashi
Original assignee: Adtec Engineering Co Ltd
Current assignee: Adtec Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-03-22

Abstract

【課題】ワークに反りや厚さむらがある場合でも、ワークの表面に均一な幅のパターンを露光することができる直接描画露光装置を提供する。【解決手段】プリント基板１１を露光するための照明光を出力する露光光源２と、露光光源からの光が入射される２次元空間変調器５と、２次元空間変調器の反射光が入射される第１の投影レンズ７と、第１の投影レンズの透過光が入射されるマイクロレンズアレー８と、マイクロレンズアレーからの光が入射される第２の投影レンズ９とからなる直接描画露光装置において、可変焦点ユニット１０として、互いに平行な面を構成する２つの板状ガラス部材と、平行面間に収容された液体の量によって液体の厚みが変化するように、液体の量を変化させる手段とを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、マスクを用いずに基板にパターンを露光する直接描画露光装置に関する。

プリント基板に配線パターン等を形成するため、従来はパターンを予めマスクに形成しておき、マスク露光機を用いてこのマスクパターンを投影露光し、密着或いはプロキシミティ露光により基板にパターンを露光していた。近年マスクを用いることなく直接基板に露光する技術が開発され、産業的な活用が始まっている（特許文献１）。そして、このような直接描画露光装置により、例えば、パターン幅が２０μｍのプリント基板を製作することができた。

特開２００４−０３９８７１号

電子部品等の実装密度をさらに向上させるため、パターン幅を１μｍ以下まで細くすることが望まれている。しかし、１μｍ以下のパターンを露光させる場合、基板に反りや厚さむらがあると焦点のズレが発生するためパターンの幅を均一にすることが困難になる。

本発明の目的は、前記課題を解決し、ワークに反りや厚さむらがある場合でも、ワークの表面に均一な幅のパターンを露光することができる直接描画露光装置を提供するにある。

上記課題を解決するため、本願において開示される発明のうち、代表的な加工装置は、プリント基板を露光するための照明光を出力する露光光源と、当該露光光源からの照明光が入射される２次元空間変調器と、当該２次元空間変調器の反射光が入射される第１の投影レンズと、当該第１の投影レンズを透過した照明光が入射されるマイクロレンズアレーと、当該マイクロレンズアレーからの照明光が入射される第２の投影レンズとからなる直接描画露光装置において、互いに平行な面を構成する２つの板状ガラス部材と、前記平行面間に収容された液体であって当該液体の量によって当該液体の厚みが変化するものと、前記液体の量を変化させる手段とを設け、前記第２投影レンズからの照明光を前記板状ガラス部材の一方へ入射させ、他方の板状ガラス部材から前記プリント基板に出射させるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ワークに反りや厚さむらがあっても、ワークの表面に均一な幅のパターンを露光することができる。

本発明に係る直接描画露光装置の全体構成図である。本発明に係る可変焦点ユニットを説明するための図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を実施例に沿って説明する。なお、以下の説明において、同等な各部には同一の符号を付して説明を省略する。

図１は本願発明の実施形態に係る直接描画露光装置の全体構成図である。１は露光照明ユニットである。２は露光照明系であり、ここから出射された露光照明光３は、ミラー４により、上方にある２次元空間変調器５に入射される。ここでは、２次元空間変調器としてデジタルミラーデバイス（以下、ＤＭＤと記載する）５を用いている。

ＤＭＤ５にはＸＹ面内に多数の可動マイクロミラーがマトリックス状に配置されている。後述する制御装置６から各マイクロミラーにＯＮ／ＯＦＦ信号が送られると、ＯＮの信号を受けたマイクロミラーは一定角度傾き、入射した露光照明光を反射させて第１の投影レンズ７に入射させる。また、ＯＦＦの状態のマイクロミラーで反射された露光照明光は第１の投影レンズ７には入射せず、露光には寄与しない。投影レンズ７を透過した露光照明光はマイクロレンズアレー８に入射する。ＤＭＤ５のマイクロミラーの拡大像（又は縮小像）が形成されるマイクロレンズアレー８の位置にはそれぞれマイクロレンズが配置されている。各マイクロレンズは焦点距離がｆの凸レンズであり、各マイクロレンズにほぼ垂直に入射する露光照明光３（ＯＮ状態のマイクロミラーから来た露光照明光）は各マイクロレンズからおおよそｆの位置に微小なスポットを形成する。マイクロレンズの下方ｆの位置に生じたスポットパターンは第２の投影レンズ９に入射し、第２の投影レンズ９を出射した露光照明光３は可変焦点ユニット１０を透過して、基板１１上の照射エリア１２内に露光パターンを形成する。

６は例えばプログラム制御の処理装置を主体にしたものによって実現される制御装置であり、露光照明ユニット１内の露光照明系２、ＤＭＤ５、可変焦点ユニット１０及びステージ１３の動作を制御する。１４はステージ駆動部で、制御装置６からの制御指令を受けてステージ１３をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させる。１５は高さ検出器で、基板１１の表面高さを検出する。

図２は、図１における可変焦点ユニット１０を説明するための図である。１８は収容部で、底面部に板ガラス１６ｂが固定され、板ガラス１６ｂの上部に液体１７を介して板ガラス１６ａが上下方向に摺動自在に収容されている。この場合、板ガラス１６ａ、１６ｂは互いに平行になっており、これらの平行面間に液体１７が収容される状態となっている。１９は液体量制御部で、ポンプ２０及び電磁弁２１で構成され、制御装置６からの制御指令を受け動作する。電磁弁２１を閉めてポンプ２０を動作させるとタンク２２に収容されていた液体１７が紙面左方向に流れ収容部１８に供給される。収容部１８に液体１７が供給されると、板ガラス１６ａが点線で示される位置まで上昇し、これにより焦点がＦ’へと下降する。一方、この状態からポンプ２０を停止し、電磁弁２１を開くと収容部１８内の液体１７が紙面右方向に流れタンク２２に回収され、板ガラス１６ａが実線で示される位置まで下降し、焦点がＦとなる。以上のように、収容部１８内の液体１７の量を調整して液体１７の上下方向の厚みを変化させることで焦点の上下方向の位置を調整する。

次に、この実施形態の動作を説明する。

図１におけるＸ方向の奥側から手前側に向けて、基板１１を搭載したステージ１３を感光材料に応じた一定な速度で移動させる。固定位置にある高さ検出器１５は一定時間毎に移動する基板１１の表面高さを検出する。検出された表面高さは基板１１の位置情報（測定した箇所のＸＹ座標値）と共に制御装置６の記憶部に記憶される。高さが検出された箇所は一定時間が経過すると露光位置１２に到達する。制御装置６は、露光位置１２に到達した基板１１の表面高さを記憶部から呼び出し、この情報に基づいて可変焦点ユニット１０内の液体１７の上下方向の厚みを変化させ、第２の投影レンズ９の結像面を基板１１の表面に一致させる。

以上の実施形態によれば、露光時に基板１１の表面高さの測定と結像面の高さ方向の位置調整とを並行して行うので、結像面をほぼ基板の表面に合わせることができる。この結果、ワークに反りや厚さむらがあっても、ワークの表面に均一な幅のパターンを露光することができる。

上述した実施例では、基板１１に対して露光照明ユニット１が１つ配置される場合を説明したが、露光照明ユニット１をＹ方向に２個以上設けて、同時に露光するようにしてもよい。この場合、一度に露光する面積が増えるのでスループットの向上が可能となる。

また、露光動作と同時に高さ検出器１５による基板１１の表面高さ検出動作を行うこととしたが、表面高さ検出動作と露光動作を別々に行い、基板１１の表面全ての高さ検出が完了してから、露光動作を行うようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能で有り、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。

１露光照明ユニット
２露光照明系
３露光照明光
４ミラー
５ＤＭＤ
６制御装置
７第１の投影レンズ
８マイクロレンズアレー
９第２の投影レンズ
１０可変焦点ユニット

Claims

プリント基板を露光するための照明光を出力する露光光源と、当該露光光源からの照明光が入射される２次元空間変調器と、当該２次元空間変調器の反射光が入射される第１の投影レンズと、当該第１の投影レンズを透過した照明光が入射されるマイクロレンズアレーと、当該マイクロレンズアレーからの照明光が入射される第２の投影レンズとからなる直接描画露光装置において、
互いに平行な面を構成する２つの板状ガラス部材と、前記平行面間に収容された液体であって当該液体の量によって当該液体の厚みが変化するものと、
当該液体の量を変化させる手段とを設け、
前記第２投影レンズからの照明光を前記板状ガラス部材の一方へ入射させ、他方の板状ガラス部材から前記プリント基板に出射させるようにしたことを特徴とする直接描画露光装置。