JPH09197678A - プリント回路ボードパターン形成方法及びリソグラフィーステッパ装置 - Google Patents
プリント回路ボードパターン形成方法及びリソグラフィーステッパ装置Info
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Abstract
路ボードに形成する。 【解決手段】 本発明の逆転映写レンズ13は、従来の
リソグラフィーステッパの減少レンズではなく拡大レン
ズとして機能し、PCボードの平坦性の変位を収容する
のに十分な大きの焦点深度を示す。この逆転レンズは、
マスク15で要する像の大きさを減らし、単一のガラス
で複数のマスク水準を組み合わせることができる。これ
により、マスク集合のコストを減らし、PCボードに用
いられた従来のマイラーマスクよりも精密で寸法安定性
がよい小さなガラスマスクを用いることを可能にする。
時代遅れとなる程旧型のステッパ上で映写レンズを逆転
させることによって、かつてない程精密な寸法でPCボ
ード上に金属パターンを形成することができた。
Description
ド上に精密な金属又は絶縁層のパターンを形成する方法
及び装置に関する。
システムの構成要素を支持し、相互接続するのに用いら
れている基板である。プリント回路ボードは、抵抗、キ
ャパシター、インダクターのような多くのパラメータを
決める構成要素を相互接続するのに用いられてきたが、
今日では多くの集積回路を相互接続するのに用いられて
いる。
ローチは、近接触(ニア・コンタクト)プリント法によ
るものであった。大パネルの回路ボード(通常、45.
7cm×61.0cm(18インチ×24インチ))を
金属とフォトレジストによってコートし、同じ大きさの
1:1のマイラーマスクを回路ボードに接触するくらい
に近くに位置させ、フォトレジストをマイラーマスクを
通って露光する。フォトレジストは現像され、金属上に
所望するパターンを複製するためにエッチマスクとして
用いられる。絶縁層によって分離された金属の幾つかの
層をパターニングすることにより、複合回路を作ること
ができ、貫通させ、ドリルホールを金属メッキすること
により多くの層かパターンの間の相互接続を導体バイア
に形成することができる。オーバーレイ・レジストレー
ションの精度は、45.7cm×61.0cm(18イ
ンチ×24インチ)のパネルに対して±178μm(±
7ミル)(ミル=1/1000インチ=25.4μm)
で、より小さいパネルに対しては±102μm(±4ミ
ル)である。通常のプリント回路ボード製造業者は、線
幅127μm(5ミル)、ドリル穴203μm(8ミ
ル)、捕獲パッド406μm(16ミル)を達成でき
る。
電子製品の低コスト相互接続媒体を提供したが、集積回
路が小さく、複雑になると、精密な金属相互接続パター
ンと小さいバイアを提供する必要性が増してきた。例え
ば、現状のVLSIチップは、600以上のI/Oパッ
ドを有し、1000のI/Oパッドを作れるところであ
る。チップとボード間の従来のワイヤ結合は、回路その
ものが要するものよりも大きなチップ寸法を要する。パ
ッケージを妥当な大きさに抑えるためには、ボード上の
リードピッチをさらに小さくしなければならない。
ローチとして、フリップチップ相互接続プロセスがあ
る。このフリップチップのアプローチでは、集積回路
は、結合パッドの配列を有し、ボード上のI/O捕獲パ
ッド(キャプチャーパッド)の対応する配列上にフリッ
プチップはんだ付けされる。回路ボードは、その反対側
上のはんだパッドの大きな配列上に捕獲パッドの配列を
マッピングする。このアプローチは、パッドが制限され
たICや精密なリードピッチパッケージの問題は解決で
きるかもしれないが、標準的な回路ボード技術にとって
は、捕獲パッド、はんだパッド、小さなバイアの精密な
配列に要する精密金属パターンには用いることはできな
い。
要性は、小型電子製品の需要の増大によりさらに加速し
た。小さいプリント回路ボード5.1cm×7.6cm
(2インチ×3インチ)が多く求められている。このよ
うなボードの面積は厳しく制限され、小さいバイアや精
密な線パターンが必要である。
状の改良は、十分に小さいバイアと精密な線パターンに
対する要求を満たしていない。近接触リソグラフィー装
置やフルサイズマイラーマスク技術はサブミルのバイ
ア、線を達成できそうではない。さらに、最小捕獲パッ
ド大きさはオーバーレイレジストレーションの精度によ
っても制限される。先進技術を用いる製造業者が保証す
る最良のオーバーレイの精度は±50.8μm(±2ミ
ル)で、これは最先端技術を用いる製造業者が提供する
最良のバイア捕獲パッドを127〜203μm(5〜8
ミル)までに制限してしまう。
れる技術も装置も平坦ではなくなる大面積回路ボード基
板には適用できない。集積回路は通常、リソグラフィー
ステッパ、小ガラスマスク(通常、10cm×10c
m)、5:1の縮小レンズを用いる小さな平坦性が高い
シリコン領域にパターニングされる。マスク像には、サ
ブミクロンの内容がSiウェーハ上に映写される。しか
しながら、焦点が合う深さは2μm以下で、フィールド
大きさは通常、2cm×2cmである。このアプローチ
は、回路大きさが2cm×2cmのフィールド大きさを
はるかに超え、PCボードの平坦性の変位が10〜25
μmなので、通常の大面積PCボードには用いることが
できない。従って、プリント回路ボード上に小さなバイ
アと精密な金属パターンを形成する新しい方法及び装置
が望まれる。
テッパと逆転映写レンズを用いて金属又は絶縁体の改善
されたパターンをプリント回路ボード上に形成する。逆
転映写レンズは、縮小レンズとしてではなく、拡大レン
ズとしてふるまい、PCボードの平坦性の変位を上回る
大きな焦点深度を有する。この逆レンズは、マスクにお
いて要される像の大きさを減らし、複数のマスク水準を
単一のガラス上で組み合わすことを可能にする。このこ
とは、マスクセットのコストを減らし、PCボートに用
いられる従来のマイラーマスクよりも精度が良く、寸法
的安定性を有する小さなガラスマスクの使用を可能にす
る。
レンズを逆転させることによって、かつてない程改善し
た寸法でPCボード上に金属パターンを形成することが
できた。GCA社6300A型のステッパ上に、5×の
ZEISS社のレンズを逆転させ、直径25μm以下の
バイアを形成し、25μm以下の金属線と空間をパター
ニングし、25μm以下のオーバーレイ・レジストレー
ション精度を得ることができた。フィールドサイズは、
6.45cm2(1インチ2)よりも大きく、焦点の深さ
は50μm以上であった。
を形成するのに有用な装置の概略図である。これは、光
源10、集光レンズ11、マスク装置12、映写レンズ
13、露光装置14を有するリソグラフィーステッパか
らなる。光源10と集光レンズ11は従来のものである
が、映写レンズ13は従来のステッパ映写レンズとは違
って、6.45cm2(1.0インチ2)を超えるフィー
ルド範囲を有し、約25μmを超えるフィールド深さを
有する。集光レンズ11と映写レンズ13の間に配置さ
れたマスク装置12は単一シートのガラス上に位置する
多層PCボードをパターニングする要する複数のマスク
15の集合である。通常の応用においては、各マスクは
直径2.0cm(0.8インチ)のフィールドと1μm
の内容を有する。
り、好ましくは、従来の縮小リソフラフィー映写レンズ
の方向を逆転させたものである。従って、逆転された従
来の5:1の縮小レンズは1:5の拡大レンズとなり、
10:1のレンズは1:10になる。
わりに、12.9cm2(2インチ2)以上の面積を通常
有するPCボード等の比較的大きな面積のプラスチック
基板16がある。露光装置14は通常、各局所フィール
ドにおいて自動アライメント(位置合わせ)が可能な従
来のX−Y往復装置を有する。基板には、逆転映写レン
ズは、通常±50μmの深さの深いフィールド、6.4
5cm2(1インチ2)以上で好ましくは38.7cm2
(6インチ2)以上の大きなフィールド範囲を示し、2
5μm以下の精密な像を定めることが可能である。
CA社6300A型のような従来のリソグラフィーステ
ッパを修正したものある。その主な修正は、従来の5:
1の映写レンズを逆転したことである。レンズから像平
面への距離は拡大率を定め、この場合は5×である。焦
点は、物体(フォトマスク)平面によってレンズ距離に
制御される。この物体平面は、像平面と平行に維持され
ねばならない。焦点、チップ、チルト(傾斜)は、球面
チップを装備した3つの予め較正された圧電アクティベ
ータ(活性化器)(Polytec社 Pl P−84
1.60 LVPZ型)上にフォトマスクホルダーを支
持させることによって調節、維持される。
ため、新しい集光レンズを提供する。元の装備では、照
射源からの光は光ファイバ束によって集められ、統合さ
れる。このことは変えないが、使用可能領域に均一に照
射するため、テレセントリック集光系をランバートラジ
エーター(放射器)を有するように挿入する。
ンを形成する方法の好ましい実施例のステップを示すブ
ロック流れ図である。
テップは、少なくとも1:2の比、好ましくは1:5の
比の拡大レンズを有するリソグラフィーステッパを用意
する。この拡大レンズは、1:10のように大きくとも
よい。このステップは、従来の縮小映写レンズを有する
従来のリソグラフィーステップを用意し、このレンズを
逆転させることにより、最も経済的に達成することがで
きる。この従来のステップは、マスクを保持するステッ
プ可能マスク装置と、及び基板を保持するステップ・ア
ンド・リピート露光装置を有する。
ターンに基板を露光させるためのパターン化された引き
伸ばし可能マスクを用意するステップである。好ましく
は、マスクは、単一のガラスシート上の複数のマスク集
合の1つである。このマスクは、ステッパのマスク装置
に配置される。このマスク集合は、クロム蒸着ガラス上
にEビームリソグラフィーによって定められる。
光装置にてフォトレジスト被覆されたPCボード基板を
配置するステップである。この基板は、金属層(通常、
厚さ5μmの銅被膜)を有し、これは、真空蒸着又は非
電気的メッキにより被膜(コーティング)される。この
フォトレジストは、スピニング、ディップ、スプレーコ
ートで被膜するHoechst社のセラネーゼ AZ4
620等の従来のフォトレジストである。
び拡大映写レンズを通ってレジスト被膜基板を露光する
ステップである。最終ステップ(ブロックE)は、露光
されたレジストを現像するステップである。通常、現像
されたレジストは、下の金属層をエッチバックやプレー
トアップ等によって所望のパターンへと形成するために
マスクとして用いられる。
面にパターン化金属被膜有する部分PCボードの図であ
る。このパターンは、結合パッドの配列を有する集積回
路を受けるように設計されている。具体的にはこのパタ
ーンは、各々が通常直径76μm(3ミル)以下の最大
寸法を有する捕獲パッド31の配列を、結合パッドの配
列を受けるために有する。また、パターンは、各々が幅
25μm以下である複数のリード線32を、捕獲パッド
から又はこれへと導くために有する。通常の例では、捕
獲パッド31は四角形の格子上で350μmお互い離さ
れている。リード線32は、四角形の外縁まで延び、こ
の外縁を廻って20μm空けられて接点33を形成す
る。
なパターンを形成するのに用いることができる。この絶
縁層は、ポリイミドやエポキシ等の光学的に定める(区
画する)ことができる絶縁材であるとよい。このプロセ
スは、この光定義可能な絶縁材をPCボード等のプラス
チック基板上にし、図1の装置を用いてこの絶縁材上に
パターンを露光するステップを伴う。このプロセスの特
に有用な応用例として、絶縁材に小さなバイア(直径7
6μm(3ミル)以下)を作ることがある。
Cボード基板上への精密なパターン化された絶縁材及び
精密にパターン化された金属の連続的な層を形成し、こ
こで、集積回路等と多層相互接続するためのパターン化
された小さなバイア及び精密なパターン化されたリード
線を用いる。
取り付けた集積回路を製造するプロセスの好ましい実施
例の断面図である。主表面上に接触パッド41の配列を
有する集積回路40は、IC接触パッドを受けるための
対応する金属捕獲パッド43の配列を有するPCボード
基板42上にフリップチップ取り付けされる。ハンダに
より、接触パッドと捕獲パッドを、導通するように接続
する。ボード上のリード線45は、マイクロバイア44
を通って捕獲パッド43へと延びる。このリード線45
は、バイア46を通って、下の回路ボードメタライゼー
ション47へと電気的に接続する。本発明により、捕獲
パッドは76μm(3ミル)以下の最大寸法しか有さ
ず、リード線は25μm以下であり、バイア及びマイク
ロバイアは76μm(3ミル)以下の最大寸法しか有さ
ないでよくなる。結果として、ICを捕獲するために要
する面積を相当に減らすことができる。さらに、図に示
したような素子は、効率的に、かつコンパクトにICを
パッケージ化することができる。回路ボードの第2層4
8がチップ40の周囲を囲むので、従来のDIPパッケ
ージに代わって効果的に用いることができる。
デバイスのパターンの図である。これは、図4を下から
見た図として考えるとよく、下に、チップ領域50から
メタライゼーションバンプ47へとリード線45が延び
ている。
ド(例えば、5.1cm×7.6cm(2インチ×3イ
ンチ)のボード)上に同様にフリップチップ取り付けで
き、精密なリード線により相互接続し、大いにコンパク
トな多チップ回路を形成することができる。
レンズをGCA社6300A型ステッパ上に逆転させ、
5×の拡大ステッパを得た。この修正した装置を用い
て、焦点深度が75μmのプリント回路ボード上の直径
10.1cm(4インチ)の大きさのフィールドに、
7.5μmのバイア、5μmの線、空間の金属パターン
を形成することができた。フィールドからフィールドへ
の局所アライメントは、現存するレーザー干渉計制御の
x−yステージを用いて0.25μmにアライメントさ
せることができた。大きなパネル上への全体パターンの
いかなるディストーション(歪曲)も局所アライメント
により補償できた。マスクは、直径2.0cm(0.8
インチ)であり、同一のマスク上に複数のマスクパター
ンを形成することが可能である。
を製造するために小さなフィールド及び高解像度を有す
る10年前に設計されたものである。映写レンズを逆転
させることによって、この半ば廃れたステッパを用いて
PCボード上に未だ報告されていないほどに精密な寸法
を有するバイア、線、スペースを形成することができ
た。
のリソグラフィーステッパと逆転した映写レンズを用い
て、金属又は絶縁材の精密パターンをプリント回路ボー
ドに形成することができる。この逆転映写レンズは、減
少レンズではなく拡大レンズとして機能し、PCボード
の平坦性の変位を収容するのに十分な大きな深さの焦点
を示す。この逆転レンズは、マスクで要される像の大き
さを減らし、単一のガラスで複数のマスク水準を組み合
わせることができる。これにより、マスク集合のコスト
を減らし、PCボードに用いられた従来のマイラーマス
クよりも精密で寸法安定性がよい小さなガラスマスクを
用いることを可能にする。時代遅れとなる程旧型のステ
ッパ上で映写レンズを逆転させることによって、かつて
ない程精密な寸法でPCボード上に金属パターンを形成
することができた。GCA社6300A型のステッパ上
に、5×のZEISS社のレンズを逆転させ、直径25
μm以下のバイアを形成し、25μm以下の金属線と空
間をパターン化し、25μm以下のオーバーレイ・レジ
ストレーション精度を得ることができた。フィールドサ
イズは、6.45cm2(1インチ2)よりも大きく、焦
点の深さは50μm以上と大きくすることができた。
装置の概略図である。
テップを示すブロック流れ図である。
バイスである。
パターニングされた代替実施例のPCボードである。
フリップチップである。
用意する B ステッパのマスク装置にてパターン化されたマスク
を配置する C ステッパの露光装置にてレジスト被膜されたPCボ
ード基板を配置する D マスク及び映写レンズを通ってレジスト被膜基板を
露光する E 露光されたレジストを現像する 31 捕獲パッド 32 リード線 33 接点 40 集積回路 41 接触パッド 42 PCボード基板 43 補足パッド 44 マイクロバイア 45 リード線 46 バイア 47 メタライゼーションバンプ 48 回路基板第2層 50 チップ領域
Claims (9)
- 【請求項1】 プリント回路ボード上に精密パターンを
形成する方法であって、 a)光源(10)、マスク装置(12)、映写レンズ
(13)及び露光装置(14)を有するリソグラフィー
ステッパを用意するステップと、 この映写レンズは、少なくとも25μmのフィールド深
さ及び少なくとも6.45cm2のフィールド範囲を有
する拡大レンズからなり、 b)前記マスク装置(12)において、所望パターンの
マスク(15)を配置するステップと、 c)前記露光装置(14)において、12.9cm2
以上の面積を有する感光性物質の被膜を有する主表面を
有するプリント回路ボードの基板を配置するステップ
と、 d)この感光性物質を、前記マスク(15)及び前記映
写レンズ(13)を通り抜ける前記光源(10)からの
光に露光させるステップと、 この光は、25μm以下の寸法を有する線及びスペー
ス、又は直径76μm以下の開口からなるパターンを定
め、 e)この露光されたパターンを前記プリント回路ボード
上に現像するステップとからなることを特徴とするプリ
ント回路ボードの精密パターン形成方法。 - 【請求項2】 前記プリント回路ボードは、前記主表面
上に金属被膜を有し、 前記感光性物質の被膜は、フォトレジストの被膜からな
り、 前記露光パターンの形成は、前記フォトレジストを現像
すること、及び前記金属層をエッチバック又はプレート
アップにより前記パターンへと形成することを特徴とす
る請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記プリント回路ボードは、前記主表面
上の光定義可能絶縁材の被膜を有することを特徴とする
請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 光源(10)、マスク装置(12)、映
写レンズ(13)及び露光装置(14)を有するリソグ
ラフィーステッパ装置において、 前記映写レンズ(13)を拡大レンズにすることによっ
て、25μm以上のフィールド深さ及び6.45cm2
を超えるフィールド範囲を有して、25μm以下の線及
びスペースからなるプリント回路ボード基板上にパター
ンを形成できるようになったことを特徴とするリソグラ
フィーステッパ装置。 - 【請求項5】 前記拡大レンズ(13)は、1:2ない
し1:10の範囲の拡大率であることを特徴とする請求
項4記載のリソグラフィーステッパ装置。 - 【請求項6】 前記拡大レンズ(13)は、1:5の範
囲の拡大率であることを特徴とする請求項4記載のリソ
グラフィーステッパ装置。 - 【請求項7】 前記映写レンズ(13)は、集積回路を
作るために、拡大レンズになるように逆転された縮小レ
ンズからなることを特徴とする請求項4記載のリソグラ
フィーステッパ装置。 - 【請求項8】 a)結合パッド(31)の配列を有する
主表面を有する集積回路と、 b)25μmより小さい線及びスペースからなるパター
ン化金属表面を有するプリント回路ボードと、 このパターンは、前記集積回路上に前記結合パッド配列
(31)を受けるために、捕獲接点の配列を有すること
と、からなることを特徴とする電子デバイス。 - 【請求項9】 前記プリント回路ボードは、前記パター
ン化金属表面の下にあるパターン化絶縁表面から更にな
り、 このパターン化絶縁表面は、76μmより小さい直径を
有する複数のバイア開口を有することを特徴とする請求
項8記載の電子デバイス。
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US586347 | 1996-01-16 |
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