JPH0553321A - 画像形成用露光装置 - Google Patents

画像形成用露光装置

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JPH0553321A
JPH0553321A JP3217198A JP21719891A JPH0553321A JP H0553321 A JPH0553321 A JP H0553321A JP 3217198 A JP3217198 A JP 3217198A JP 21719891 A JP21719891 A JP 21719891A JP H0553321 A JPH0553321 A JP H0553321A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の表面及びスルホールの内壁面に施した
電着性フォトレジストに適性な光化学反応を起こさせ
て、画像形成作業の能率向上を図る。 【構成】 放電灯３２と反射鏡３３とを有する上下の紫
外線照射装置と、多数のレンズ３５を相互に近接させて
水平方向に並列させた上下の集光装置３４ａ，３４ｂと
を備え、前記上下の紫外線照射装置は基板３１の上方及
び下方に上下対称に離隔配置されており、前記上下の集
光装置３４ａ，３４ｂは各放電灯３２，３２と基板３１
との間に介在して水平方向に移動可能に離隔配置されて
おり、各レンズ３５を通過した紫外線がレンズの光軸を
取り囲む円錐状の光を出射するように光学的に構成され
ていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フォトリソグラフィー
（写真蝕刻法）を利用してスルホール（thr-ough hole
）を有する基板の表面に画像を形成するのに有用な露
光装置、特に基板表面及びスルホール内壁面に施した電
着性フォトレジストに適正な光化学反応を起こさせて露
光作業の能率向上を図り得る画像形成用露光装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】フォトリソグラフィーを利用してスルホ
ールを有するプリント配線用基板の両面にパターンを形
成し、形成されたパターンをスルホール内壁面に施した
銅メッキ層を介して電気的に接続する従来の画像形成工
程では、エッチングによる前記銅メッキ層の損傷を防止
するため、基板の表面をドライフィルムで覆い、図１
２に示すように露光によって硬化したレジストの薄層１
を用いてスルホール２の開口を閉鎖したり（テンティン
グ法）、露光及び現像後、図13に示すように露出した
銅メッキ層３の表面にハンダメッキ４を施すようにして
おり（ハンダスルホール法) 、エッチングのための前処
理作業が煩雑であった。尚、図中、５は基板（銅張積層
板）、６は絶縁基材、７は銅箔、９（破線で仕切られた
部分）はエッチングによって除去される部分を示す。
【０００３】前記の問題点を解決するため、図１４に示
すように基板５の表面及びスルホール２の内壁面に電着
性のフォトレジスト１０（電気メッキが可能な感光性樹
脂）を施し、画像形成用の紫外線を利用してスルホール
２内のフォトレジスト１０を硬化させ、銅メッキ層３を
保護するようにした露光装置が本願と同一の出願人によ
って提案されている（詳細は特開平２−２５４４５５号
参照）。
【０００４】この装置は図１５に示すように、複数個の
紫外線ランプ１３からなる光源装置１４，１４と折り畳
み可能な平面反射鏡１５，１５を基板５に平行な軸線１
６，１７の周りに回動自在に取り付け、前記光源装置１
４．１４が実線で示すように基板５に近接して水平に位
置したときに紫外線を照射してスルホール内のフォトレ
ジストを硬化させ、次に光源装置１４，１４が仮想線で
示すように基板５に直交する起立位置にきたときに、平
面反射鏡１５，１５（仮想線参照）を介して紫外線を照
射し、基板表面のフォトレジストを硬化させるようにし
ている。
【０００５】そして、この装置によると硬化したフォト
レジストを用いてスルホール内の銅メッキ層３を保護す
るので、前記のような手間のかかる前処理を必要とせ
ず、また各光源装置１４，１４をパターン形成及びスル
ホール保護の二つの目的に兼用できるので、１台の装置
を用いて露光を行い得る利点がある。
【０００６】しかし、前記の露光装置には、次に述べる
ように更に改良すべき余地が残されている。スルホール
内の露光を行う際、紫外線１８は基板５に対して鉛直又
は鉛直に近い傾斜角度でスルホール内に入射するので、
後述するようにスルホール内の露光を行う際の紫外線強
度が、基板表面の露光を行う際のそれに比べて遙かに大
きい。
【０００７】従って、スルホール内の露光を行う際は、
基板表面のフォトレジスト１０にマスク（図示せず）を
かけておき、次に基板表面の露光を行う際は、前記マス
クを除去したのち画像形成用フィルムを介して露光を行
わねばならず、露光作業の円滑な進行が妨げられる。
【０００８】ここで、紫外線の入射角度とフォトレジス
トを硬化させる紫外線強度との関係について説明する
と、図１４に示すように紫外線１８が厚みｄのフォトレ
ジスト１０を有する基板５に傾斜角度αで入射した際、
スルホール内では式（１）で規定される厚みｄ1 のフォ
トレジスト１０を硬化させるだけの露光量を必要とし、
また基板表面では式（２）で規定される厚みｄ2 のフォ
トレジスト１０を硬化させる露光量を必要とするので、
露光量の比ｄ1 ／ｄ2 はtan αとなる。 ｄ1 ＝ ｄ／cos α 式（１） ｄ2 ＝ ｄ／sin α 式（２）
【０００９】前記露光量の比tan αの値はα＝８５度の
ときｄ1 ／ｄ2 ≒１１となり、スルホール内の露光に強
い紫外線を必要とすることが分かる。一方、α＝７０度
のときｄ1 ／ｄ2 ≒ 2．７４となり、傾斜角度の相違に
よってｄ1 ／ｄ2 の値が著しく変化することも理解でき
る。
【００１０】また図１５に示す装置によると、基板周辺
のスルホールに紫外線１８を入射させるには複数の紫外
線ランプを必要とし、そのため、光源装置の電力消費量
が増大するという問題点もある。
【００１１】前記の問題点を解決するため、図１６に示
すように単一の放電灯１３と反射鏡２０を用いて上下の
紫外線照射装置を構成し、この装置と基板５の中間にス
リガラス等の透光体２２，２２を上下対称に配置し、こ
の透光体２２，２２を透過して散乱した、指向性のない
ほぼ均一な光２３を基板５の全面に照射して基板表面及
びスルホール内の電着性フォトレジストを同時に硬化さ
せる露光装置が積極的に研究されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、種々の研究を
行った結果、この種の装置は次の理由により断念せざる
を得ない状態になった。 （１）透光体２２，２２を透過した光２３の強度が予想
外に弱く、スルホール内のレジストを硬化させるのに時
間がかかり、そのため、照射光中に含まれる赤外線の熱
作用によってフォトレジストが剥離したり、あるいはフ
ォトレジストの硬化不足によって現像時、フォトレジス
トが流失する。 （２）スルホール内のフォトレジストに対する露光を適
正に行うため放電灯１３の出力を増大させると、基板表
面のフォトレジストが過度に硬化し、現像時及びエッチ
ング終了後のレジスト除去が困難になる。
【００１３】本発明は前述の問題点に鑑み、基板表面及
びスルホール内壁面の電着性フォトレジストに適正な光
化学反応を起こさせて露光の過不足にもとづく製造品質
の低下を防止すると共に、露光作業を円滑に進行させて
画像形成作業の能率向上を図り得る画像形成用露光装置
を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明の手段は、「画像形成用フィルムを介して基板に紫
外線を照射し、前記基板の表面及びスルホールの内壁面
に施した電着性フォトレジストに光化学反応を起こさせ
て基板の表面に画像を形成させる露光装置において、放
電灯と反射鏡とを有する上下の紫外線照射装置と、多数
のレンズを相互に近接させて水平方向に並列させた上下
の集光装置とを備え、前記上下の紫外線照射装置は基板
の上方及び下方に上下対称に離隔配置されており、前記
上下の集光装置は各放電灯と基板との間に介在して水平
方向に移動可能に離隔配置されており、各レンズは入射
した紫外線がレンズの光軸を取り囲む円錐状の光を出射
するように光学的に構成されていることを特徴とする画
像形成用露光装置」である。
【００１５】
【作用】
（１）レンズを通過した円錐状の光が所定の傾斜角度又
はそれに近い種々の傾斜角度で斜め上方及び下方から基
板に入射するので、基板表面及びスルホール内の電着性
フォトレジストを過不足なく適度に硬化させることがで
きる。 （２）集光装置を水平方向に移動すると、基板全面及び
すべてのスルホール内の電着性フォトレジストを余すと
ころなく硬化させることができる。 （３）前記の (１)(２) の結果、基板表面及びスルホー
ル内の電着性フォトレジストの露光を連続的に実施する
ことが可能になり、また、従来のようにエッチングのた
めの前処理を行ったり、あるいはマスクを着脱する必要
もないので、露光作業の能率向上を図ることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１ないし図９は本発明の第１の実施例を示すも
ので、この実施例の主要部は基板３１に対して上下対称
に離隔配置したロングアーク型の放電灯３２，３２と、
各放電灯３２，３２の背面側を覆うように上下対称に離
隔配置した一定断面の反射鏡３３，３３と、各放電灯３
２，３２及び基板３１の間に介在して離隔配置される上
下の集光装置３４ａ, ３４ｂ等によって構成されてお
り、各集光装置３４ａ，３４ｂは後述するように前後方
向（図１矢印ａ）、上下方向（図１矢印ｂ）をよび左右
方向（図２矢印ｃ）に移動できるように構成されてい
る。
【００１７】各集光装置３４ａ，３４ｂは図３に示すよ
うに相互に隣接した状態で碁盤目状に配列した多数のレ
ンズ３５，３５，３５…と、充填物３６を介して多数の
レンズ３５をその内側に一括して保持する縁部材３７等
からなる。
【００１８】各レンズ３５は直径が１０〜２０ミリメー
トルの円柱状をした凸レンズであって、図７に示すよう
にその下面（出射面）の中心部には、不透明物質でつく
った算盤玉状の不透明部材３９が埋め込まれており、各
レンズ３５を通過した光が前記部材３９を取り囲む円環
状部４０から出射して第１焦点４２で集光し、集光後、
円環状の発散光43を形成して円錐状に発散するようにな
っている。
【００１９】各レンズ３５の焦点距離ｆは、図７及び図
９に示すように円環状の発散光４３が、深さＴ、内径Ｄ
を有するスルホール４４の内壁面の一側を全面的に照射
できる最小の傾斜角度α0 、すなわちarctan T/D（以
下、所定の傾斜角度と呼ぶ）及びそれに近い種々の傾斜
角度で基板３１に入射するように設定されている。尚、
図１ないし図３及び図６に示したレンズ３５の大きさ
は、図解を容易にするため拡大したプロポーションで描
いてある。
【００２０】各レンズ３５，３５，３５…は成型容易な
透明な材料、例えば光硬化樹脂、あるいはアクリル材で
つくられている。しかし、アクリル材は短波長（３００
ナノメートル以下）の紫外線によって劣化しやすいの
で、円弧状断面を有するパイレックスガラス製の光学フ
ィルター（図示せず）を各放電灯の近傍に、あるいは平
板状の光学フィルター（図示せず）を各放電灯と各集光
装置の間に配置することによってレンズ３５のほか、画
像形成用フィルム及び後述する透明板４５ａ，４５ｂ
（これらもアクリル材でつくる場合が多い）の寿命を延
長することができ好都合である。
【００２１】各集光装置３４ａ，３４ｂの前後方向の移
動を可能にするため、前記縁部材３７は図２に示すよう
に、その左右側の部分に突設した案内部材４６，４６を
介して内側枠材４７の内側に設けた案内溝に沿って滑動
するように支持されており、更に縁部材37と内側枠材４
７の間に跨設した駆動機構４８ａ（図３参照）によって
駆動されるようになっている。
【００２２】また内側枠材４７は図１及び図３に示すよ
うに、その前後側に突設した４個の案内部材４９，４
９，４９，４９を介して外側枠材５０の内側に設けた案
内溝５１，５１に沿って滑動するように支持されてお
り、更に内、外側の枠材４７，５０の間に跨設した駆動
機構４８ｂ（図３参照）によって左右方向（矢印ｃ）に
駆動されるようになっている。
【００２３】各駆動機構４８ａ，４８ｂはいずれもねじ
機構を利用したほぼ同形の公知のもので、図２に示すよ
うに駆動側の受け部材５２と、この受け部材５２に回転
自在に、しかし前後進しないように支持されたねじ棒５
３と、このねじ棒５３を回転駆動するモータ５４と、前
記ねじ棒５３に係合した状態で被動側に固定したねじ部
材５５等によって構成されており、ねじ棒５３を回転す
ると、ねじ部材５５がねじ棒５３に沿って前後進動作を
行い、被動側をねじ棒５３の方向に駆動するようになっ
ている。
【００２４】更に、外側枠材５０は図２及び図３に示す
ように、その左右側の部分に突設した４個の案内部材５
６，５６，５６，５６を介して４本の案内柱５７，５
７，５７，５７に沿って昇降するように支持されてお
り、ねじ機構を利用した公知の駆動機構（図示せず）に
よって上下方向（矢印ｂ）に駆動されるようになってい
る。
【００２５】基板３１は正方形又は長方形をしており、
図４に示すようにその全面に渡って多数（数千ないし一
万個）のスルホール４４が基板３１を鉛直方向に貫通し
ている。また基板３１は図２に示すように上下の焼枠５
８，５９に取り付けた透明板４５ａ，４５ｂの間に画像
形成用フィルム（図示せず）を介して挟着されており、
下焼枠５９に取り付けた４個の走行車輪６０，６０，６
０，６０及び２本の走行レール６２，６２を介して露光
部６３と操作部６４の間を往復するようになっている
（図１矢印ｅ参照）。尚、図４における符号６５は基板
３１を取り囲むように下部透明板４５ｂに立設したシー
ル用の土手ゴムであり、露光中、公知のように土手ゴム
６５と上下の透明板４５ａ，４５ｂによって囲まれた偏
平な空間を減圧状態にし、画像形成用フィルム（図示せ
ず）を基板３１の表面に密着させるようになっている。
【００２６】各反射鏡３３，３３の断面は放物線状に形
成されており、放物面の焦点位置に放電灯３２が配置さ
れている。尚、図１に示した符号６６，６６は各放電灯
３２，３２から照射された紫外線が直接、基板３１に入
射するのを防止するための遮蔽板、６７は各放電灯３
２，３２から照射された紫外線の方向を放電灯３２，３
２の軸線に対し直交する方向に導くルーバーである。
【００２７】次に、本実施例の装置の取扱要領及び作動
について説明する。先ず、基板３１を操作部６４に置
き、基板３１の代わりに適当数の照度計（図示せず）を
上方及び下方に向けて露光位置に置き、上下の放電灯３
２，３２から紫外線を照射する。次に上方の集光装置３
４ａを４本の案内柱５７，５７，５７，５７に沿って昇
降動作させ、上向きに配置した前記照度計の指示値を測
定しながら上方の各レンズ３５の第１焦点４２，４２，
４２…が分布するレベル６８及び第２焦点６９，６９，
６９…（相互に隣接する４個のレンズが形成する焦点を
いう）が分布するレベル７０を検出し、基板３１の上面
４１ａが前記のレベル６８，７０をほぼ等分に分割する
中間のレベルにくるように上方の集光装置３４ａと基板
３１間の距離ｇを設定する。尚、下方の集光装置３４ｂ
についても同様の操作を行って基板３１からの距離を設
定する。以上で準備が完了するので、次に露光を行う。
【００２８】露光中、上下の放電灯３２，３２から照射
された紫外線の大部分は図６に示すように、上下の反射
鏡３３，３３に反射したのち平行光（矢印７１）となっ
て上下の集光装置３４ａ，３４ｂに入射し、各入射光は
各レンズ３５を通って第１焦点４２で集光したのち円環
状の断面を有する光となって円錐状に発散する。そして
この発散光４３は所定の傾斜角度α0 及びそれに近い種
々の傾斜角度で基板３１に入射し、入射場所７２（図８
のハッチング部分参照）に所在するスルホールの内部及
び基板表面の電着性フォトレジストを硬化させる。
【００２９】ここで、駆動機構４８ａ，４８ｂを作動さ
せて上下の集光装置３４ａ，３４ｂを前後方向（矢印
ａ）及び左右方向（矢印ｃ）に移動させる。この操作に
よって発散光４３の入射場所７２が基板３１の表面に沿
って移動し、それまで照射されなかったスルホール内及
び基板表面の電着性フォトレジストを硬化させる。かく
して、集光装置34a, 34bを小刻みに移動させると基板31
の全体に渡って紫外線がくまなく照射されることにな
り、その結果、露光が完了する。
【００３０】尚、前記の説明では基板３１と上下の集光
装置３４ａ，３４ｂ間の距離ｇをレベル６８及び７０の
中間位置に設定したが、その代りにｇの値を若干大きく
設定してもよく、このようにすると発散光４３の入射場
所７２の拡がりを更に大きくすることが可能になり、集
光装置３４ａ，３４ｂの移動距離及び移動回数を少なく
することができる。
【００３１】上下の第１焦点４２，４２から円環状に発
散した発散光４３，４３がスルホール４４の内部及び基
板３１の表面を照射した状態を図９に拡大して示す。上
下の発散光４３，４３（断面にハッチングを施して示
す）が所定の傾斜角度α0 及びそれに近い種々の傾斜角
度でスルホール内に入射するので、スルホール内壁面の
一側がほぼ均等に硬化される。
【００３２】一方、基板上下面４１ａ，４１ｂの電着性
フォトレジストの部分は上下方向からの発散光４３．４
３のいずれか一方の照射を受けて硬化する。以下、スル
ホール内部及び基板表面の電着性フォトレジストに対す
る露光の過不足について検討する。
【００３３】すでに図１４を参照して説明したように、
紫外線が同じ傾斜角度αで入射した場合、基板表面のフ
ォトレジストはスルホール内のそれに比べてtan α倍の
光量を受光するが、本発明では、上下方向からの発散光
４３，４３によってスルホール内の露光を行い基板表面
では上下いずれか一方の発散光４３によって露光を行う
ので、スルホール内の電着性フォトレジストに対して標
準的な露光を行った場合、基板表面では1/2 ・tan α倍
の光量を受光することになる。
【００３４】しかし、現像等の後工程に支障を生じない
過剰露光限度は標準露光量の３〜４倍であるので（現在
のところ電着性フォトレジストの標準露光量は１５０〜
２００ミリジュールであり、過剰露光限度は６００〜７
００ミリジュールである）、例えばスルホール内の露光
量を１５０ミリジュールとし、基板表面の露光量を６０
０ミリジュールに設定すれば、1/2 ・tan α＝４、すな
わち基板の厚みが１．６ミリメートルの場合、スルホー
ル内径が０．２ミリメートル以上の基板に対し実用上、
支障を生じない範囲で適正な露光を行うことができる。
【００３５】本発明の第２の実施例を図１０に示す。こ
の実施例は第１の実施例における柱状レンズの代りに偏
平な球面レンズ３５ａ，３５ａ，３５ａ…を用いるもの
で、各球面レンズ３５ａは方形をした板状の光フィルタ
ー７４の下面、すなわち基板３１に近い側に相互に近接
した状態で取り付けられており、各球面レンズ３５ａ間
のすき間には、光を遮断する不透明物質（図示せず）が
充填されている。
【００３６】各球面レンズ３５ａの中心部には、凹所７
５が設けてある。この凹所７５は各球面レンズ３５ａの
中心部に入射した光を散乱させ、あるいはレンズ中心部
から出射する光を発散させることによってレンズの光軸
７５に近い側の出射光の強度を低下させるためのもの
で、第１の実施例における不透明物質３９とほぼ同じ役
割りを果たすものである。尚、凹部７５を各球面レンズ
３５ａの入射側に設ける代りに出射側に設けるようにし
てもよい。
【００３７】光学フィルター７４は照射光中の有害な光
（赤外線又は３００ナノメートル以下の短波長の紫外線
等）を除去するためのもので、必要に応じて各種材料の
ものを複数層に構成してもよい。
【００３８】第１の実施例におけるレンズの変形を図１
１に示す。この変形は色収差を吸収するレンズ３５ｂの
中心部に円板状の不透明部３９ｂを設けたもので、これ
以外は変わるところはない。
【００３９】尚、本発明は前述の実施例にのみ限定され
るものではなく、例えば紫外線照射装置には、点光源
（ショートアーク式放電灯）と、平面形状を点対称に形
成した放物線状の反射鏡とを組み合わせて使用してもよ
いこと、また基板を第１焦点より集光装置に近い側に位
置させて発散光の代わりに集束する光を基板に照射して
もよいこと等、その他発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明は次の優れた
効果を発揮する。 （１）レンズを通過した円錐状の光が所定の傾斜角度又
はそれに近い種々の角度で斜め上方及び下方から基板に
入射するので、基板表面及びスルホール内の電着性フォ
トレジストを過不足なく適度に硬化させることができ
る。 （２）集光装置を水平方向に移動すると、基板全面及び
すべてのスルホール内の電着性フォトレジストを余すと
ころなく硬化させることが可能になり、製造品質の低下
を防止できる。 （３）前記の (１)(２) の結果、基板表面及びスルホー
ル内の電着性フォトレジストの露光を連続的に実施する
ことが可能になり、また従来のようにエッチングのため
の前処理を行ったり、あるいはマスクを着脱する必要も
ないので、露光作業の能率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である露光装置を横長に
示した切断側面図である。
【図２】図１におけるII−II方向からの拡大矢視図であ
る。
【図３】図１におけるIII −III 方向からの拡大矢視図
である。
【図４】図１におけるIV−IV方向からの一部切断拡大矢
視図である。
【図５】図１におけるＶ−Ｖ方向からの拡大矢視図であ
る。
【図６】図１に示す装置の作用を説明する切断側面図で
ある。
【図７】図６に示すレンズの一部切断拡大矢視図であ
る。
【図８】図７におけるVIII−VIII方向からの矢視図であ
る。
【図９】図６に示す基板の部分の拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における集光装置の部
分を示す切断図（図７に相当する図）である。
【図１１】図７に示すレンズの別の変形を示す一部切断
立面図である。
【図１２】従来のスルホール内壁面の銅メッキ層の保護
方法（テンティング法）の説明図である。
【図１３】従来のスルホール内壁面の銅メッキ層の保護
方法（ハンダスルホール法）の説明図である。
【図１４】従来のスルホール内壁面の銅メッキ層の保護
方法（電着式フォトレジストによる被膜形成）の説明図
である。
【図１５】従来の露光装置の作動を説明する切断側面図
である。
【図１６】従来の別の露光装置の作動を説明する切断側
面図である。
【符号の説明】
３１ 基板 ３２ 放電灯 ３３ 反射鏡 ３４ａ，３４ｂ 集光装置 ３５，３５ａ，３５ｂ レンズ ４３ 発散光 ４４ スルホール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像形成用フィルムを介して基板に紫外
    線を照射し、前記基板の表面及びスルホールの内壁面に
    施した電着性フォトレジストに光化学反応を起こさせて
    基板の表面に画像を形成させる露光装置において、 放電灯と反射鏡とを有する上下の紫外線照射装置と、多
    数のレンズを相互に近接させて水平方向に並列させた上
    下の集光装置とを備え、 前記上下の紫外線照射装置は基板の上方及び下方に上下
    対称に離隔配置されており、 前記上下の集光装置は各放電灯と基板との間に介在して
    水平方向に移動可能に離隔配置されており、 各レンズは入射した紫外線がレンズの光軸を取り囲む円
    錐状の光を出射するように光学的に構成されていること
    を特徴とする画像形成用露光装置。
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