JP3046697B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばプリント基板な
どの処理基板上に形成した感光性材料製のレジスト層
を、所定のパターンに加工する際の露光工程で使用され
る露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の導体回路の作製のための
エッチング・メッキレジスト層や、回路の保護等の目的
で回路上に形成されるレジスト層は、一般に、光反応性
樹脂とレーザ光とを用いた光学的な加工法によってパタ
ーニングされている。

【０００３】そのようなレジスト層のパターニングの手
法としては、フィルムやガラス乾板等のフォトツールを
用いる方法と、ダイレクトイメージャと称される装置を
用いる方法の２種の方法に大別される。

【０００４】このうち、フォトツールを利用した露光法
は一般に広く利用されている方法である。その露光手順
を、エッチングレジストを例にとって図４を参照しつつ
説明する。

【０００５】まず、(a) に示すように、銅張り積層基板
Ｓ2 の銅箔Ｍ上全面に、未硬化の感光性樹脂膜Ｒを一様
に形成し、次いで、形成しようする導体パターン以外を
黒化したフィルム（フォトツール）Ｔを基板Ｓ2 上に配
置し、この状態で、基板Ｓ2に上方から、感光性樹脂の
架橋反応に適した波長・強度の光を照射する。この光照
射により、感光性樹脂膜Ｒのうち、フィルムＴの黒化し
ていない部分（透明部分）Ｔ1 の下方に位置する部分が
硬化する。この後、未硬化部分の樹脂を洗い流すことに
よって、(b) に示すように、所望のパターン形状の樹脂
（エッチングレジスト）Ｒが銅箔Ｍ上に残る。

【０００６】そして、以上の処理が完了した後に、基板
Ｓ2 を塩化第２銅等のエッチャントに浸漬して、レジス
トＲで保護されていない部分の銅箔Ｍを溶解除去するこ
とで所望の導体パターンの回路基板を得ることができ
る。

【０００７】一方、ダイレクトイメージャを用いる方法
は、フォトツールを用いない新規の方法である。その原
理を図５を参照して説明する。まず、この装置は、レー
ザ発振器１０１と、銅張り積層基板（感光性樹脂被膜形
成済）Ｓ3 が置かれる露光テーブル（数値制御方式）１
０２と、レーザ発振器１０１の出力光の進行路上に配置
されたポリゴンミラー１０３と、テーブル１０２の上方
に配置され、ポリゴンミラー１０３でＸ方向に振られる
光を、基板Ｓ3の表面上に導く４５度ミラー１０４で構
成される光学系と、コントローラ１０５を備えている。
そのコントローラ１０５には、ＣＡＤシステム等で予め
作製された回路形状のデータを基に、それを数μｍ単位
の点（ドット）を構成要素とした露光用データ、例えば
図６(b) に示すようなデータが格納されている。なお、
図６(b) のデータは同図(a) に示すパターン（希望パタ
ーン）を量子化したビットイメージデータである。

【０００８】そして、コントローラ１０５は、まず、図
６(b) に示すデータのうち１行（Ｘ方向）の点列を読み
出して、そのデータに基づいてレーザ発振器１０１のレ
ーザ光出力のON/OFFを、ポリゴンミラー１０４の回転の
タイミングに同期して制御する。この制御により、レー
ザ光は基板Ｓ3 上でＸ方向に走査され、先に読み出した
点列に相当する形で露光が行われる。次いで、コントロ
ーラ１０５は、露光テーブル１０２をイメージデータの
１行に相当する距離だけ移動するとともに、次の点列を
１行だけ読み出して先と同様にして露光を行う、といっ
た動作を順次に繰り返してゆき、基板Ｓ3 の全面をレー
ザ光で走査する。以上の動作により、基板Ｓ3 上の樹脂
が所望のパターン〔図５(a) 参照〕に硬化され、この
後、先の方法と同様に未硬化樹脂の洗い流し・エッチン
グを行う。

【０００９】なお、図５に示した露光装置において、銅
張り積層基板Ｓ3 は、露光テーブル１０２上にガイド
（図示せず）を基準にして置かれ、そのテーブル上のガ
イドピン１０６によって位置決めされる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、プリント基板の
導体パターンの高精度・高密度化が急速に進んでおり、
数100mm に対して数μｍといった誤差でも問題となるケ
ースが発生することがある。例えば、スルホールランド
を含むパターンを形成する場合、予め形成されたスルホ
ールに対し、スルホールランドがセンタ／センタで形成
されていないと、後にスルホール欠損といった不良の発
生原因となる。特に、近年のようにスルホールランド径
が、スルホールの穴径に対して僅かな量（数10μｍ）だ
けしか大きくない場合あるいは両者が同径の場合には不
良の発生率が高くなる。

【００１１】ここで、導体パターンの高精度・高密度化
の要求に対応するのに最も重要な要件となるのは、露光
工程での寸法精度やパターン等との合致精度を高めるこ
とである。しかし、パターン形成工程においてエッチン
グレジスト形成の露光の対象となる積層基板は、事前に
研摩，加熱，メッキならびに穴明け等の各種の加工工程
を経ており形状的な伸縮や歪が数％の単位で生じてい
る。このため、最終のエッチング仕上がりのプリント基
板として良好な完成品を得るには、上記した形状的な伸
縮や歪の影響を補正する必要があり、従来では、フォト
ツールの形状を、積層基板の伸縮や歪に合わせて予め変
形させるいった補正法を採用している。また、ダイレク
トイメージャを利用する露光法では、コントローラに入
力する露光用データを、積層基板の伸縮や歪を考慮して
作製している。

【００１２】ところが、積層基板の変形は単なる線形の
歪等ではなく、基板上の各部位によって微妙な差異があ
り、しかも、各基板ごとに歪の状態が異なっており、こ
のため、上記した対策では充分な結果が得られていな
い。すなわち、フォトツールを積層基板の歪に応じて非
線形に変形させることや、非線形の歪に対応した露光用
データを事前に作成することは実質的に不可能で、ま
た、露光ごとに各基板のそれぞれの歪に合わせた補正を
行うことは事実上不可能で、従って、現状では、パター
ンの急速な高密度・高精度化の要求に対応できなくなり
つつある。

【００１３】なお、導体パターン形成工程以外にも、プ
リント基板作製の際には、レジスト形成、各種フォトツ
ールの作製ならびに印刷工程等において、各工程でそれ
ぞれ異なる補正を必要とすることも少なくないが、この
場合でも平均値的な大まかな線形補正しか手段はなかっ
た。

【００１４】本発明はそのよう事情に鑑みてなされたも
ので、露光対象基板の線形／非線形の歪に応じた補正が
可能な露光装置の提供を所期の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の露光装置は、既にスルホールが形成されて
いるプリント基板に形成した感光性材料製のレジスト層
を所定のパターンに加工する際の露光工程で使用される
露光装置であって、レジスト層を感光させない強度の光
源からの光を露光対象物に導いて照射するとともに、そ
の照射位置を移動する走査部と、この走査部による露光
対象物への照射により得られる反射光を検出する光検出
部と、上記走査部の駆動制御を行う制御部を備え、上記
制御部は、入力された露光用データと穴位置情報を記憶
する記憶手段と、上記光検出部の検出結果から、プリン
ト基板のスルホールの穴位置と穴径の測定データを演算
し、この測定データを穴位置情報と比較照合して、上記
露光用データを補正する演算処理手段を有し、この補正
後のデータに基づいて上記走査部の光走査を制御するよ
うに構成されていることによって特徴づけられる。

【００１６】

【作用】例えば、蓄積した露光用データを基にして補正
なしの状態で基板（ダミー）の露光を行い、その基板に
形成されたパターンの形状を測定し、この測定値でもっ
て露光用データを補正することで、基板に非線形な歪が
あっても、その歪の影響を除去できる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説
明する。図１は本発明実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【００１８】まず、この例の露光装置は、光学系がフラ
ットベッド型レーザプロッタを称される装置と基本的に
同様な構造で、レーザ発振器１と、露光テーブル２と、
レーザ発振器１の出力光の進行路上に配置されたポリゴ
ンミラー３と、露光テーブル２の上方に配置され、ポリ
ゴンミラー３でＸ方向に振られる光を、露光対象物（印
刷用製版フィルムＦ）の表面上に導く４５度ミラー４を
備えている。なお、露光テーブル２はＹ方向に移動する
数値制御方式のテーブルで、この露光テーブル２、レー
ザ発振器１およびポリゴンミラー３はコントローラ５に
よって駆動制御される。

【００１９】コントローラ５には、後述する動作を行う
ためのデータ処理などの各種のプログラムが内蔵されて
おり、また、露光用データなどを入力するためのキーボ
ード５ａ、露光用データ記憶装置５ｂおよび補正済デー
タ記憶装置５ｃがそれぞれ接続されている。

【００２０】次に、露光の手順を印刷用製版フィルムの
作製を例にとって説明する。まず、キーボード５ａによ
り露光（描画）用データを露光用データ記憶装置５ｂに
格納しておく。また、寸法測定用データ（等間隔で寸法
測定用ターゲットを置いたデータ）を用意しておく。

【００２１】さて、露光テーブル２上に露光対象である
印刷用製版フィルムＦを載せ、キーボード５ａの操作に
より上記した寸法測定用データを入力し、この状態で第
１回目の露光を行う。このとき、コントローラ５は、露
光用データ記憶装置５ａに格納したデータを読み出し
て、このデータと寸法測定用データを合成し、その合成
後のデータつまり何ら補正処理を行っていないデータに
基づいて、レーザ発振器１、露光テーブル２およびポリ
ゴンミラー３のそれぞれの駆動制御を行う。

【００２２】ここで、以上の第１回目の露光では、設計
寸法に一切補正が加えられていないフィルムが作製され
ることになるが、そのままの状態で製版し印刷を行う。
その後、フィルム上の測定用ターゲットの位置を詳細に
測定して測定データを作成しておく。

【００２３】次に、キーボード５ａの操作により上記の
測定データを入力する。このデータ入力に応じてコント
ローラ５は、露光用データ記憶装置５ａに格納したデー
タを先の測定データを用いて補正するといった演算処理
を行った後、その演算結果を補正済データ記憶装置５ｃ
に格納する。このような演算処理は再マッピングと呼ば
れており、その処理動作を図２を参照しつつ説明する。

【００２４】図２(a) は第１回目の露光で使用したデー
タのイメージを示しており、(b) はその(a) のデータの
ままで印刷した後の測定結果を示している。この二つの
図から明らかなように、何も補正を行わない露光では形
状が大きく歪んでおり、本来の仕上がりとしては、(a)
に示すイメージとなることを期待しているわけで、これ
では製品とはならない。

【００２５】そこで、コントローラ５での演算処理によ
り、(b) に示したイメージとは歪の向きを逆にした補正
テーブル、つまり(c) に示すようなイメージの補正テー
ブルを作成し、次いで、露光用データ記憶装置５ａに格
納したデータを読み出して、このデータを補正テーブル
を用いて、(b) とは逆の向きに歪ませるといった補正を
行い、この補正後のデータを補正済データ記憶装置５ｃ
に格納する。

【００２６】そして、以上の再マッピングによって得ら
れたデータを用いて実際の製品となる印刷用製版フィル
ムＦの露光を行うことで、図２(a) に示すような設計意
図通りのイメージの完成品を得ることができる。

【００２７】なお、補正の際の再マッピング処理は露光
を平行処理で行うことも可能であることは勿論で、この
場合、補正済データ記憶装置５ｃを使用する必要はな
く、また、そのような平行処理により、フィルムや版の
歪と印刷対象物の歪を総合して補正することも可能にな
る。

【００２８】図３は本発明の他の実施例の構成を示すブ
ロック図である。この例の露光装置が、先の図１に示し
た実施例のものと相違する点は、ポリゴンミラー３と４
５度ミラー４との間の光路上に、ハーフミラーを利用し
たビームスプリッタ６を配置し、このスプリッタ６によ
り取り出された光を光検出器７で検出して、その検出値
をコントローラ１５に入力する構成にあり、また、コン
トローラ１５には露光用データ記憶装置１５ｂ，参照デ
ータ記憶装置１５ｃおよび画像記憶装置１５ｄを接続し
ており、さらに、コントローラ１５に内蔵の各種演算処
理プログラムを、先の実施例とは異なるものを使用する
点が相違している。さらには、レーザ発振器１１とし
て、出力強度が可変で、後述するようにレジストを感光
させない微弱なレーザ光を出力できるものを使用してい
る。

【００２９】次に、この例の動作を、多層基板のパター
ンエッチングレジスト形成を例にとって説明する。ま
ず、この種のエッチングレジスト形成において最も重要
な点は、多層基板に既に形成されているスルホールのセ
ンタに、これから露光形成するスルホールランドのセン
タを精度よく一致させることである。この目的のため、
この例の装置では、露光用データの他に、穴位置情報
（ドリルデータ）を参照データとして与え、このデータ
と実際の穴位置（測定データ）とを照合して補正テーブ
ルを作成し、露光用データを再マッピングを行うように
構成している。その処理動作を、以下、図３を参照しつ
つ説明する。

【００３０】キーボード１５ａの操作により、多層基板
Ｓ1 の穴明けに使用したドリルデータ（穴位置と穴径の
データ）を参照データ記憶装置１５ｃに格納するととも
に、露光用のパターンデータを露光用データ記憶装置１
５ｂに格納する。次いで、穴明け済で、全面に感光性エ
ッチングレジストを形成した多層基板Ｓ1 を、露光テー
ブル２上にセットする。このとき、露光テーブル２は、
基板Ｓ1 をセットしやすいように、４５度ミラー４下方
の実際の露光位置から大きく外れた部位に配置してお
く。

【００３１】さて、露光動作を開始すると、コントロー
ラ１５は、露光テーブル２をＹ方向の奥の位置まで移動
した後、レーザ発振器１１の出力光強度を多層基板Ｓ1
に形成したレジストを感光させない強度まで落とした状
態で、ポリゴンミラー３および露光テーブル２を駆動制
御して、多層基板Ｓ1 の全面を微弱なレーザ光で走査す
る。

【００３２】このレーザ光走査において、レーザ発振器
１１から出た光は、ポリゴンミラー３と４５度ミラー４
で反射され基板Ｓ1 に当たった後、その基板Ｓ1 表面で
反射される。この反射光は４５度ミラー４を経た後に、
その一部がビームスプリッタ６によって取り出されて光
検出器７に入射して電気信号に変換される。そして、光
検出器７の出力信号がコントローラ１５に導かれ、画像
記憶装置１５ｄに格納される。なお、光検出器７の出力
信号は、適当な信号処理を施して２値化して格納する。

【００３３】ここで、多層基板Ｓ1 からの反射光は、基
板上の穴の部分でその強度が大きく変化するので、光検
出器７の出力信号に基づく画像データと、ポリゴンミラ
ー３や露光テーブル２などの相対的な位置関係から、穴
位置と穴径を割り出すことができ、その演算処理がコン
トローラ１５で実行される。

【００３４】そして、コントローラ１５は、演算処理に
より得られた穴位置と穴径と、先に格納済のドリルデー
タ（設計データ）とを比較照合して補正テーブルを作成
し、そのテーブルを用いて露光用データ記憶装置１５ｂ
に格納したデータを補正しつつ、この補正後のデータに
基づいて、レーザ発振器１１、露光テーブル２およびポ
リゴンミラー３の駆動制御を行って実際の露光処理を行
う。ただし、この実際の露光を行う際には、レーザ発振
器１１の出力光強度をレジストの露光が可能な強さにま
で上げておく。

【００３５】なお、この例では、再マッピングの処理に
おいて微弱なレーザ光の走査により測定データを採取し
ているが、これに代えて、レーザ光以外でレジストを感
光しない光は出射する光源を光学系に配置して、測定デ
ータ採取時にはその光源からの光を走査するといった構
成を採用してもよい。

【００３６】次に、図３に示した装置の別の使用例を説
明する。この例は、基板のソルダレジストの露光におい
てソルダレジストの開孔部の位置がパターンに対して極
めて高い位置精度が要求されている場合の例である。そ
の再マッピングの処理は、先の例で参照データとして与
えたドリルデータに代えてパターンデータを入力して参
照データ記憶装置１５ｃに格納し、さらに、基板から光
学的に読み出した導体パターンの形状データ（ダミーの
光走査で得られた測定データ）を画像記憶装置１５ｄに
格納し、これらの二つの格納データを基にしてパターン
認識／照合の演算処理過程を経て補正テーブルを作成す
るといった動作で行う。

【００３７】また、別の実施例として、先の図１で示し
た例のように、再マッピングしたデータを、一旦、補正
済データ記憶装置（図３には図示せず）に格納してから
露光を行う場合もある。ただし、先の図１の実施例で
は、補正を行わずに作製したフィルムを用いて印刷した
ものを測定し、その測定結果をキー入力していたが、こ
の例では、印刷されたもの自体を露光装置にセットして
光走査により測定値を得て補正テーブルを作製した後、
フィルム等の他の露光対象物を、補正後のデータに基づ
いて露光する。

【００３８】なお、本発明実施例によれば、以上説明し
た高精度の露光を目的とせず、通常の露光を行う場合に
は、その工数を大幅に削減することができる。すなわ
ち、先の図５に示した従来の方式の露光装置では、基板
に予め位置決め用の穴を設けておき、基板セット時に、
露光テーブルに設けた位置決め用ピンに基板の穴を合わ
せることで露光の位置合わせを行っており、このため、
基板に開ける位置決め穴の精度がそのまま露光精度に影
響が及ぶことになり、その加工精度が要求されること、
また、穴明けやピン挿入によって粉塵が発生して露光に
悪影響を与えるといった問題があった。これに対し、本
発明実施例では、適当なパターンを位置決め用の認識マ
ークと考えることで、テーブル上の基板位置のずれを補
正できるので、特に穴明け加工等の必要がなく、基板セ
ット時には端面当たり等の簡単な位置決め手法を採用で
き、これにより加工コストや手間を削減できる。また、
露光時の不良の発生率も低減する。

【００３９】ここで、以上説明した図１と図３の実施例
を比較すると、図１の例が、露光対象物の歪を取り去る
方向にデータを補正するのに対し、図３の例では、露光
対象物の歪に合わせるようにしてデータを補正する点
と、補正用のデータテーブルを露光を行う毎に、露光対
象物を直接測定して作成する点が異なる。

【００４０】そして、図１の例の装置は、 露光対象物の個々に大きな寸法変動がない場合 事前の処理工程等により予め最適な補正値を作成し、
その同一の補正値でもって複数の露光対象物の処理を行
う場合 露光対象物を直接測定できない場合 露光対象物が正確な位置決めを必要としない場合 に利用できるもので、スクリーン印刷用版の製版用フィ
ルムの描画や、寸法精度の厳しくないパターン・ソルダ
レジスト・シンボル文字の形成に適した装置である。

【００４１】一方、図３の例の装置は、 複数の物の露光を行う際に、その各露光対象物の形状
寸法の変化が個々に相違する場合 露光対象物が正確な位置決めを必要をする場合 に有効な装置で、多層基板のパターン形成用エッチング
レジスト形成や、位置精度を必要とする高密度・高精度
ソルダレジストの形成に適した装置である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光装置
は、基本的にダイレクトイメージャと同様な手法を採用
し、実際の露光を行う前にダミーの光走査により得た測
定データで露光データを補正して、その補正後のデータ
に基づいて露光を行うように構成しているので、露光対
象物に場所によって異なる線形／非線形の歪がある場合
でも正確な露光が行うことができ、また、後工程で発生
する線形／非線形の歪を補正するために事前に露光用デ
ータ（画像）を歪ませた状態での露光も可能になる。さ
らに、複数の露光対象物の処理を行うにあたり、各対象
物の個々の歪量が異なっている場合であっても、その各
対象物に応じて補正をダイナミックに変更しつつ露光を
行うことができる。

【００４３】従って、本発明の露光装置を、例えばプリ
ント基板製造工程に適用すれば、従来では不可能であっ
た細やかな補正が可能となり、これにより、パターンと
レジストの合致精度が大幅に向上する結果、高精度・高
密度のプリント基板の製造が可能になる。また、露光工
程やこれに付随する工程の工数およびコストの削減なら
びに不良発生率の低減等の効果も達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示すブロック図

【図２】その実施例の演算処理内容を説明するための図

【図３】本発明の他の実施例の構成を示すブロック図

【図４】フォトツールを用いた露光法の説明図

【図５】ダイレクトイメージャの従来の構成例を示すブ
ロック図

【図６】ダイレクトイメージャにおける露光用データの
イメージを示す図

【符号の説明】

１，１１ レーザ発振器 ２ 露光テーブル ３ ポリゴンミラー ４ ４５度ミラー ５，１５ コントローラ ５ａ，１５ａ キーボード ５ｂ，１５ｂ 露光用データ記憶装置 ５ｃ 補正済データ記憶装置 １５ｃ 参照データ記憶装置 １５ｄ 画像記憶装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既にスルホールが形成されているプリン
   ト基板に形成した感光性材料製のレジスト層を所定のパ
   ターンに加工する際の露光工程で使用される露光装置で
   あって、 レジスト層を感光させない強度の 光源からの光を露光対
   象物に導いて照射するとともに、その照射位置を移動す
   る走査部と、この走査部による露光対象物への照射により得られる反
   射光を検出する光検出部と、 上記走査部の駆動制御を行う制御部を備え、 上記制御部は、入力された露光用データと穴位置情報を
   記憶する記憶手段と、上記光検出部の検出結果から、プリント基板のスルホー
   ルの穴位置と穴径の測定データを演算し、この測定デー
   タを穴位置情報と比較照合して、 上記露光用データを補
   正する演算処理手段を有し、 この補正後のデータに基づいて上記走査部の光走査を制
   御するように構成されていることを特徴とする露光装
   置。