JPH06186724A - パターンマスクの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、主としてプリント基板の回路パタ
ーン形成のためのパターンマスク（原板）の作成方法に
関するもので、パターン密度に応じたパターン幅に容易
に補正できるようにすることを目的とする。 【構成】 本発明の実施例としては、レーザービームプ
ロッターを使用し、入力した作画データをラスター変換
して、そのラスター変換データを補正してから、レーザ
ービーム照射をし、基板１上のパターン２の密度（間隙
Ｂの違い）に応じた例えばレジストパターン３の幅１を
最適値にするようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主としてプリント基
板に回路パターンを形成するためのパターンマスク（パ
ターンの原板）の作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の回路などのパターン形成
は、周知のように、フィルム（あるいはガラス）原板に
作製したパターン（パターンマスク）をマスクとして、
写真法によりプリント基板表面に転写している。即ち、
一般には、基板上に回路パターン形成用の材料（例えば
銅）を形成し、その上に感光材（レジスト）を塗布し、
それに光を照射し感光させ（転写）、現像し、そのレジ
ストをマスクにしてエッチングなどを行ない回路パター
ンを形成している（後述の図１参照）。

【０００３】このパターンマスクの作製方法としては、
従来から周知のように、手貼り（マニュアル）と機械作
画法であるが、最近はプリント基板の高密度化、高精度
化に伴い、機械作画が主流となっている。

【０００４】この機械作画には、ＮＣ（数値制御）フォ
トプロッターとレーザープロッターとがある。その原理
的な構成を参考のために図３、図４に示し、周知の構成
ではあるが簡単に説明しておく。

【０００５】図３はＮＣフォトプロッターの構成であ
り、同図（ａ）のように、パターンマスクとなるフィル
ム２をテーブル４の上に載せ、フォトヘッド１でフィル
ム２に光を照射してパターンをプロット作製する。テー
ブル４は同図に示すように、それに付随したボールスク
リューネジ３ａで縦方向（図３において）に移動、フィ
ルム２に光を照射するフォトヘッド１はそれに貫通して
いるボールスクリューネジ３ｂで横方向（図３におい
て）に移動できるようになっているので、フィルム２上
のいわゆるＸ、Ｙ軸交点のポイントごとに光照射または
無照射を行なえ、パターンが作製される。フォトヘッド
１は同図（ｂ）に示すように、光源となるランプ（例え
ば水銀ランプ）１０が設けられており、それからの発光
をアパーチャー１１で調整（絞り）し、レンズ１２を通
してフィルム２に照射する。

【０００６】図４はレーザープロッターの構成であり、
３種類の例を示してある。いずれの例もレーザー光７を
フィルム２に照射してパターンを作製するものである。

【０００７】同図（ａ）はフィルム２を回転ドラム５上
に巻き付け、該ドラム５の回転と移動可能のキャリッジ
（プリズム付随）９を通してレーザー光７をフィルム２
に照射してパターンを作製するものである。

【０００８】図４（ｂ）はフィルム２を凹状のドラム６
内側に貼りつけ、移動と回転ができる回転ミラー１０を
通したレーザー光７をフィルム２に照射するようにした
ものである。

【０００９】図４（ｃ）は前述のＮＣフォトプロッター
と同様、フィルム２を平面的なテーブル４に載せ、回転
ミラー１０などを通したレーザー光７を縦横移動可能の
フィルム２に照射して、パターンを作製するものであ
る。

【００１０】また、どの図でもモジュレーター８はレー
ザー光７を調整するものであり、殆どの制御は内蔵のコ
ンピュータで行なわれる。従って、その入力、出力の仕
方で作製するものの善し悪しが決まる。

【００１１】最近のプリント基板は高密度、高精度化に
伴い線幅精度、位置精度共に±１０μ以下の精度が要求
されてきている。

【００１２】プリント基板はこれらの高精度プロッター
を用い、未感光フィルム（ガラス乾板）に直接光で作画
した原板をマスクとし、写真法にてパターンを形成して
いる。

【００１３】又、最近の機械作画機の進歩は線幅、位置
精度共に±１０μ以下の高精度のマスク作成を可能とし
た。

【００１４】パターン形成後はエッチング、メッキ等の
処理にてプリント基板の回路を形成している。

【００１５】マスク設計時の問題として、エッチング、
メッキ工程での線幅の変化に対しマスク線幅寸法をどの
位補正（線が細くなる時はマスク線幅をその分太くして
おく。太く成るときは逆。）するかが重要なテーマとし
て取り上げられる。

【００１６】エッチング、メッキ等ではそれぞれの工程
（処理）ごとに線幅の変化は方向性がある為予め実験等
にてその変化を調査し、変化量をマスク設計時にもりこ
むのが一般的である。

【００１７】又、設計時の線幅の指定は図２（ａ）に示
すような記号で機械作画プログラム中に線幅指定命令の
アパーチャー（光の絞り、調整）選択命令を使用するの
が一般的である。即ち、アパーチャーをどのようにする
かの選択命令（Ｄ１０）と、作画（パターン作製）上の
位置指定（Ｘ１２３、Ｙ１２３など）、光を照射する
（Ｄ０１）しない（Ｄ０２）といった命令をプログラム
に入力するのである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】線幅精度±１０μ以下
の高精度マスクの作成は機械作画機の進歩で可能になっ
たことは前項で述べたが、プリント基板工程での線幅加
工精度はバラツキが大きく処理液、機械装置等の検討が
行われている。

【００１９】特に、エッチングでのバラツキを発生させ
る原因のひとつにパターン密度のバラツキが上げられ
る。即ち、図１に示すように、回路パターン（例えば
銅）２の間隙幅Ｂの広狭が一般に存在している。

【００２０】エッチング工程での高精度化の対策は、い
かに均一にエッチング液があたるかが最大の検討項目で
ある。

【００２１】しかし、いかに均一にあたってもプリント
基板パターンのパターン密度の影響はどうすることも出
来ない。即ち、図１で左側の低密度パターン（間隙Ｂが
右側の高密度パターンより広い）では、高密度パターン
より間隙Ｂが広いのでエッチング量が大きく、サイドエ
ッチが大きくなる。これをなくすには、回路パターン２
の幅が同じならレジストパターン３の幅ｌを高密度パタ
ーン側より広くする必要がある。

【００２２】又、プリント基板の設計は部品搭載率のア
ップ、電気的特性配慮など多くの問題があり、プリント
基板製造工程の寸法変化の要因を設計迄フィードバック
することは極力さける必要がある。

【００２３】線幅の補正は同一線幅の補正であれば、機
械作画機のプログラム中のアパーチャー寸法を変更する
だけで可能であり、設計者への負担は全く無く現在の線
幅補正の一般的方法である。

【００２４】しかし、パターン密度毎に線幅を補正する
ことは、アパーチャー寸法のみの変更では不可能であ
り、パターン密度毎にアパーチャー選択命令を繰り返し
繰り返し、おこなう必要があり実質的には不可能であ
る。

【００２５】又、プリント基板の設計はＣＡＤ（Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）での自動設計
で行うことも多く、パターン密度を配慮させることは自
動化率の低下につながり無理な要求である。

【００２６】従来のプリント基板のパターン幅精度は最
小線幅、最小間隙に代表される電気絶縁性上の規格を満
足すれば良く、又、線幅も最小で０．１５ｍｍ程度であ
ったので実効的には±３０μ程度であった為、マスクの
補正もアパーチャーの一括寸法変更で問題がなかった。

【００２７】しかし、最近の電子デバイスの進歩は著し
く、特に電子部品の高速化に伴い、従来の電気絶縁性に
加えて特性インピーダンスなどの電気的特性もプリント
基板に要求されてきている。

【００２８】特性インピーダンスの制御では線幅の高精
度化が非常に重要であり、プリント基板線幅精度±１５
μ程度が要求されている。

【００２９】しかし、現状のエッチングでのバラツキで
は、非常に均一に分布したパターンでもなんとか±１５
μが可能な程度であり、同一線幅一括のマスク補正方法
では実現が難しい状態である。

【００３０】そこで、本発明はプログラム入力をラスタ
ー変換して、そのデータに補正量を反映させることで、
パターン密度毎にマスク線幅補正が可能とすることを目
的とするものである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】プリント基板の機械作画
機にはＮＣフォトプロッターとレーザープロッターの２
種類があることは前述したが、ＮＣフォトプロッター
は、プログラムの順番通り逐次作画であること、作画線
幅毎にアパーチャー寸法を機械的に変更する為、パター
ン密度毎の補正には膨大なアパーチャー交換時間がかか
ることなどの理由で実現不可能の為、本発明は、レーザ
ープロッターの作画方法を改善したものである。

【００３２】レーザープロッターは、５〜２５．４μの
レーザービームをスキャンし作画する方法であり、本発
明は、スキャンデータをコンピューターメモリ上にラス
ター変換したデータに注目し、そのデータに補正値を反
映させ、パターン密度毎にマスク補正を変更可能とした
ものである。

【００３３】

【作用】前述したように本発明は、レーザープロッター
における作画データをラスター変換したデータに補正デ
ータを反映させ、パターン密度ごとにマスク補正を行な
うようにしたので、エッチングなどに対するパターンの
不均一性が解消され、より高密度の回路などのパターン
作製が可能となる。

【００３４】

【実施例】図１は、本発明の実施例を説明するための図
であり、図２はデータの作成例である。以下、両図を中
心に本実施例を説明する。

【００３５】前述したように、本実施例は図４に示し前
述したレーザービームプロッターを使用するものとし、
以下に述べるようなデータを作成し、パターンを作製す
る。

【００３６】まず、従来同様、図２（ａ）に示すような
作画プログラムの入力をする。即ち、アパーチャー（モ
ジュレーター）選択命令（Ｄ１０）、位置指定（Ｘ１２
３、Ｙ１２３など）、レーザー照射する（Ｄ０１）、し
ない（Ｄ０２）などのデータを入力する。

【００３７】このように入力された全データを、レーザ
ープロッターの制御を行なうコンピューターのメモリ上
にラスター変換（周知のように画素に分解する方式）す
る。即ち、図２（ｂ）に示すように、作画パターンをあ
るピッチ（一般的には５〜２５．４μｍ、本実施例は図
２（ｂ）のように５μｍピッチとした）に分割した画素
データとする。

【００３８】このラスター変換データをもとに、それに
寸法的に対応したレーザービームをフィルム（原板）上
に、スキャンしながら照射してパターンを作製するので
あるが、本実施例では、このラスター変換されたデータ
にパターン補正をするようにしたものである。以下にそ
れを説明する。

【００３９】図２（ｂ）に示したラスター変換されたデ
ータは、０あるいは１が基板上の１ます（基板上をＸ、
Ｙ軸（縦横軸）で指定される所定ピッチ平方のます。実
施例では５μｍ平方のます）に対応した画素データであ
り、「１」が作画つまりレーザーを照射するデータであ
り、「０」が作画しない（レーザーを照射しない）デー
タである。従って、図２（ｂ）のＸ、Ｙは前記した基板
上の位置指定であるＸ、Ｙ軸に相当する。

【００４０】本実施例では、前記ラスター変換した
「０」（あるいは「１」）データに注目し、前後左右の
データ「１」（あるいは「０」）をサーチし、それによ
りパターンの幅、ひいてはパターン密度が分るので、パ
ターンの間隙寸法を計算し、別途指定されたパターン密
度に対応したパラメータのプログラムにより、間隙ごと
の補正（データ「１」の前後左右に「０」がある場合、
それを「１」にするといった補正、逆もある）を行なう
ようにしたものである。これはコンピュータ制御では容
易にできることである。

【００４１】以上のようにして、ラスター変換したデー
タを補正した後のデータを用いて、レーザービームをス
キャンしながらパターンマスクを作製すれば、図１に示
すレジスト３を、パターン密度に応じた幅１で作製でき
る。無論、ネガレジストとポジレジストとではレーザー
ビームの照射の仕方は逆であるが、要するに画素データ
としての照射「１」、無照射「０」を補正することによ
ってレジスト幅を最適の幅にできることは同じである。

【００４２】以上の説明は、プリント基板を主体に説明
したが、それ以外のパターンマスクにも適用できること
は説明を要さないであろう。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザープロッターのラスター変換後のデータを補正し
て、パターンマスクを作製するようにしたので、パター
ン密度に応じたパターンを形成できる。従って、エッチ
ングなどの工程におけるバラツキが解消され、回路など
のパターンが高精度で形成でき、より高密度の装置が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例説明図

【図２】レーザープロッターラスター変換例

【図３】ＮＣフォトプロッター

【図４】レーザープロッター

【符号の説明】

１ 基板 ２ 回路パターン ３ レジスト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンマスクの作画データを入力後、
   所定ピッチの画素に分解するラスター変換を行ない、該
   ラスターデータに、パターン間隙ごとに与えられている
   補正データを反映させることにより、パターンの作製を
   行なうパターンマスクの作製方法。