TWI438487B - Direct laser depiction device and depiction method - Google Patents

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TWI438487B
TWI438487B TW097129486A TW97129486A TWI438487B TW I438487 B TWI438487 B TW I438487B TW 097129486 A TW097129486 A TW 097129486A TW 97129486 A TW97129486 A TW 97129486A TW I438487 B TWI438487 B TW I438487B
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Mitsuhiro Suzuki
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Description

雷射直接描繪裝置及描繪方法
本發明係關於一面使根據光域資料進行調變之雷射光束偏向主掃描方向一面使被描繪體向副掃描方向移動而將所需之圖案描繪於被描繪體上之雷射直接描繪裝置(LDI：Laser Direct Imaging)及描繪方法。
雷射直描裝置係在將電路圖案設計時之CAD資料格式轉換為向量資料以計算出輪廓線之後，進而轉換為描繪用光域資料而求出雷射光之ON－OFF像素，並對ON像素照射雷射。
圖7係先前之雷射直描裝置之構成圖。
雷射源1係搭載於光學基座16上。光學基座16配置於床部180上之管柱17上。自雷射源1輸出之雷射光束5經由鏡2、擴束器3而射入聲光元件(以下稱作「AOM」，acousto－optical member)4。經AOM4調變後之雷射光束5a藉由多面鏡6偏向後射入f θ透鏡7，透過f θ透鏡7之雷射光束5a藉由摺疊式透鏡8偏向圖下方後射入柱狀透鏡9。並且，透過柱狀透鏡9之雷射光束5a射入被描繪體10，使被描繪體10上之乾膜光阻(以下稱作「DFR」，Dry Film Resist)或光阻等感光。此時，搭載有被描繪體10之平台12向副掃描方向(圖中之Y軸方向)等速移動。線性馬達14使平台12移動。一對導軌13引導平台12。於平台12之上方配置有攝影機60。攝影機60載置於省略圖示之移動 裝置，並可於X軸方向上自如地定位。攝影機60連接於省略圖示之圖像處理裝置，用於例如為決定描繪位置而拍攝配置於被描繪體10之表面之對準標記(專利文獻1)。
圖8係表示起始感測器之位置之圖，圖8(a)係自圖7中之X軸方向觀察之圖，圖8(b)係自圖7中之Y軸方向觀察之圖。
於柱狀透鏡9之圖7中之左端側下方配置有鏡11，且於鏡11之反射側配置有起始感測器15。並且，為了使每行之掃描開始位置一致，自起始感測器15檢測到由鏡面11反射之雷射光束5a起經特定時間後開始主掃描方向之1次掃描之描繪(於圖示之情形時，檢測位置與描繪開始位置之距離為10 mm)。如此，使每行之掃描開始位置一致。
另外，於對印刷基板進行加工之情形時，決定以預先設置於印刷基板表面上之對準標記為基準之xy座標軸之後進行加工。難以以該xy座標軸之各軸分別與雷射直接描繪裝置之驅動系統之XY座標軸之各軸平行之方式，將印刷基板固定於平台。在此，於平台12上設置有省略圖示之旋轉機構，藉由使被描繪體10旋轉可使被描繪體10之xy座標軸與雷射直接描繪裝置之驅動系統的XY座標軸平行。
所謂多層基板之製作方法有多種方法，於銷釘定位層壓法或多層層壓法中，使於絕緣層兩側配置有導體層之雙面基板，隔絕緣層而積層。為了提高多層基板之產品之可靠性，必須對配置於雙面基板表面、背面之圖案準確地進行定位。
因此，存有如下技術，即於雙面基板之導體層表面上塗佈有光阻等感光性材料之情形時，預先於背面側設置曝光手段，在對表面側進行曝光時於背面側使對準標記曝光，並在對背面側進行曝光時根據預先曝光之對準標記之位置而對背面側進行加工(專利文獻1)。利用此技術，可相對於配置於表面側之圖案高精度地決定配置於背面側之圖案。
【專利文獻1】WO 02/39794號公報
然而，僅曝光未進行顯影，因此根據感光材料之不同有時會無法識別對準標記。為了識別對準標記而將印刷基板顯影、或者將曝光處附近局部顯影之方法會導致作業流程增加而無法採用。
本發明之目的在於解決上述課題，提供一種雷射直接描繪裝置及描繪方法，不論感光材料之種類為何均可高精度地決定相對於表面側之背面側之位置。
為解決上述課題，本發明之第1手段係在使雷射光束偏向主掃描方向並且使載置於平台上之被描繪體向副掃描方向移動，從而於上述被描繪體之表面上描繪圖案之雷射直描裝置中，其特徵在於，於上述平台上設置有凹部形成手段，該凹部形成手段係於上述被描繪體之背面形成有底凹部。
又，本發明之第2手段係使雷射光束偏向主掃描方向並且使載置於平台上之被描繪體向副掃描方向移動，從而於上述被描繪體之表面與背面上描繪圖案之描繪方法，其特徵在於以下述a~e之步驟描繪圖案。
a.將被描繪體載置於平台上之步驟。
b.於被描繪體之表面描繪圖案並且於背面之預定位置形成有底凹部之步驟。
c.將被描繪體翻轉後載置於平台上之步驟。
d.根據凹部位置決定表面之座標系統，並於被描繪體之背面描繪圖案之步驟。
e.自平台取下被描繪體之步驟。
不論感光材料之種類為何均可獲知對準標記之位置，因此可高精度地決定相對於表面側之背面側之位置。其結果為，多層基板之產品之可靠性以及產品之良率得以提高。
以下，參照圖式說明本發明。
圖1係本發明之雷射直接描繪裝置之平台之構成圖，圖1(a)係平面圖，圖1(b)係側面剖面圖，圖1(c)係圖1(b)中S部份之放大剖面圖，對與圖7相同或者具有相同功能者給予相同符號並省略重複之說明。
於平台12表面以格子狀配置有連接於內部之中空部18之多個吸附口22。中空部18係透過接頭45連接於省略圖示之真空裝置。此外，中空部18被省略圖示之間隔壁分為 3個區塊。接頭45設置於每個區塊，可向每個區塊供給負壓。於平台12之表面配置有用以對被描繪體10進行定位之3根定位銷21a~21c。定位銷21a與定位銷21b之剖面為圓形，且定位銷21a與定位銷21b之切線與X軸平行。
剖面為環狀之4根中空銷20(20a~20d)之中心與X軸平行、且內徑部以分別與中空部18連通之方式固定於平台12上。如圖1(c)所示，中空銷20前端之內表面側形成有朝向前端側擴展之傾斜面，前端成為端緣狀。中空銷20a~20d自平台12表面突出距離g(此處為10~50 μm)。另外，中空銷20a~20d位於被描繪體10之圖案配置區域以外。
此處，對被描繪體10加以說明。被描繪體10係由導體50、以導體50為中心分別配置(黏著)於表面與背面之感光性光阻51、以及配置(黏著)於感光性光阻51外側之載體薄膜52構成。如圖2所示，感光性光阻51係作為如下乾膜而加以保管，即其中一外表面配置有例如材質為聚酯之載體薄膜52，而另一外表面配置有材質為聚乙烯之覆蓋薄膜53，於將感光性光阻51配置於導體50時除去(剝離)覆蓋薄膜53。
其次，說明本發明之步驟。
此處，假設被描繪體10之外形為長方形。
步驟1：將被描繪體10載置於平台12。此時，配置為被描繪體10之兩邊接觸定位銷21a~21c。
步驟2：使真空裝置作動，使被描繪體10吸附於平台 12。藉由吸附而使被描繪體10壓向平台12，於載體薄膜52之表面(或者載體薄膜52與感光性光阻51之表面)以中空銷20a~20d形成壓痕(此處，俯視為圓環狀、且厚度方向為V字形。另外，真空裝置之吸力，可能使壓痕僅形成於載體薄膜52，亦可能所形成之槽之前端到達感光性光阻51)。
步驟3：對表側之面(以下將圖示之面稱作面F，又，以下將背側之面稱作面B)進行曝光。雷射光透過載體薄膜(厚度為16~25 μm)而使感光性光阻曝光。
步驟4：面F之曝光結束後，使真空裝置停止，使被描繪體10繞Y軸翻轉後載置於平台12。此時，使被描繪體10之兩邊接觸定位銷21a~21c。
步驟5：使真空裝置作動，使被描繪體10吸附於平台12。
步驟6：以攝影機60拍攝利用中空銷20a~20d形成之壓痕中之任兩個壓痕(此處係由中空銷20a形成之壓痕20A以及由中空銷20d形成之壓痕20D)，以影像處理求出各自之中心座標。
步驟7：根據壓痕20A與壓痕20D之中心座標使平台12旋轉，從而使已加工於此時為背側之面F上之圖案的xy軸，與雷射直接描繪裝置之驅動系統之XY座標軸平行(此處係使一致)。另外，詳細情形於下文敍述。
步驟8：對面B進行曝光。
步驟9：自平台12取下被描繪體10。
再者，於後處理之顯影步驟之前，除去表面與背面上之載體薄膜。而且，於感光性材料為負型之情形時，藉由顯影液除去未經雷射光照射(未曝光)之感光性光阻，由經曝光之部分形成圖案。又，於感光性材料為正型之情形時，由未經雷射光照射之部分形成圖案。
接著，對上述步驟7進行更詳細之說明。
圖3係表示背面B之定位步驟之圖，圖3(a)係表示上述步驟2之情形時之圖，圖3(b)係表示面F曝光時、及上述步驟5之情形時之圖，圖3(c)係表示步驟7之結果之圖。
另外，此處假設雷射直接描繪裝置之驅動系統之XY座標軸之原點O，係位於攝影機60之光軸上。又，P係平台12之旋轉中心。又，中空銷20d與壓痕20D係以斜線標示。
此處，假設使用由中空銷20a與中空銷20d形成於面B之壓痕為20A與壓痕20D。
在設中空銷20a之中心為Qa、中空銷20d之中心為Qd、線段QaQd之中點為QC時，中心Qa、Qd、中點QC及旋轉中心P之座標為Qa(X1R,Y1R)、Qd(X2R,Y2R)、QC(Xcr,Ycr)、P(Xt,Yt)。並且，由於線段QaQd與X軸平行，因此Y1R＝Y2R＝Ycr。
如圖3(a)所示，步驟2中以中空銷20a與中空銷20d於面B形成壓痕20A與壓痕20D。
此時，如圖3(b)所示，假設於步驟6中被測定之壓痕20A與壓痕20D之中心位置Qab、Qdb及中點QCb之座 標(此處，因係面B側故添加下標b表示之)為Qdb(X1,Y1)、Qab(X2,Y2)、QCb(XC,YC)。
於該情形時，XC、YC及傾斜角度θ可由式1~3求出。
XC＝(X1＋X2)/2………(式1) YC＝(Y1＋Y2)/2………(式2) θ＝Tan－1 {(Y2－Y1)/(X2－X1)}………(式3)
中點QCb之相對於中點QC之X、Y軸方向上之偏移量△X1、△Y1可由式4、式5求出。
△X1＝Xcr－XC………(式4) △Y1＝Ycr－YC………(式5)
此處，若設中點QCb距離旋轉中心P之距離為L，L可由式6求出，又，線段QCbP之傾斜角度△θ可由式7求出。
L＝√{(Xt－XC)2 ＋(Yt－YC)2 }………(式6) △θ＝Tan－1 {(XC－Xt)/(YC－Yt)}＋90………(式7)
在使平台12旋轉－△θ時，校正後之中點QCb之中心座標(Xch，Ych)分別以式8、式9表示。
Xch＝L×Cos(θ＋△θ)………(式8) Ych＝L×Sin(θ＋△θ)………(式9)
此處，若設中點QCb距離作為基準之旋轉中心之距離為Xg、Yg，則Xg、Yg可以式10、式11表示。
Xg＝XC－Xt………(式10) Yg＝YC－Yt………(式11)
而且，旋轉△θ導致中點QCb於X、Y軸方向上之各移 動量可由式12、式13求出。
△Xch＝Xch－Xg………(式12) △Ych＝Ych－Yg………(式13)
因此，使平台分別於X、Y軸方向移動由式14、式15所示之△X、△Y，便可如圖3(c)所示，使中點QCb與中點QC一致。
△X＝△X1＋△Xch………(式14) △Y＝△Y1＋△Ych………(式15)
另外，上述雖使用壓痕20A與壓痕20D，但使用壓痕20A~20D中之任意兩個即可。
圖4係表示本發明之其他實施形態之圖，圖4(a)係平台端部之平面圖，圖4(b)係側面剖面圖。
於平台12端部之兩端配置有一對導銷24。L字型支架27係固定於平台12之側面。於支架27之中央部支撐有汽缸25。汽缸25之活塞桿25a貫穿形成於支架27之省略圖示之孔而向平台12之表面側突出。活塞桿25a之前端支撐有平板26。平板26係可與中空銷20a~20d相對向之大小。而且，活塞桿25a處於待機狀態時(圖4(b)中以實線所示之位置)，平板26之下表面26b遠離載置於平台12之被描繪體10之表面。又，活塞桿25a位於動作位置時，下表面26b被定位於較被描繪體10之表面更靠近平台12之表面側。
在此其他實施形態之情形時，在使被描繪體10吸附於平台12後，至解除吸附為止之任意時刻使汽缸25作動即 可。例如，假設中空銷20之外形為3mm、載板厚度為8 μm之情形時，若加壓力為1 kgf/cm2 ，則加壓時間為0.2秒左右即可。
又，雖省略圖示，但亦可構成為使中空銷20a~20d於軸方向上移動自如地支撐、且可藉由驅動手段而自平台12之表面突出。
然而，在將中空銷20向被描繪體10施壓時，可能於受到中空銷20加壓之部分之載板上產生裂痕。由於若載板因裂痕而上浮，可能會導致拍攝精度下降，因此不希望裂痕產生。
圖5係表示中空銷20之變形例之圖，圖5(a)表示使前端為曲面之情形，圖5(b)表示使為實心之情形，圖5(c)表示使為圓錐台狀之情形，又，圖5(d)表示中空銷20為上述圖3所示者。
於圖5(a)之情形時由於前端為曲面，因此可防止於受到中空銷20加壓之部分之載板上產生裂痕。又，於圖5(b)之情形時由於為實心，因此不僅與圖5(a)之情形相同可防止受到中空銷20加壓之部分之載板產生裂痕，而且前端不甚磨耗故容易進行保存管理。
亦可採用任意形狀之中空銷，根據載板之厚度或者材質而選擇形成之壓痕清晰者使用即可。
然而，由於切除凹部之載板後所切除之部分會成為廢棄物，因此預先將汽缸25之施壓力調整為不會使載板被切除為圓形之值較為實際。
圖6係表示本發明之進一步其他實施形態之平台之平面圖。
中空銷20a~20d配置於被描繪體10載置面上之對角線方向上。如此，在可將凹部深度控制於較淺之情形時，可將中空銷20配置於圖案形成區域。如此，可減少中空銷20之配置位置之限制，因此可增加中空銷20之配置間隔，進一步提高背面之定位精度。
另外，本發明亦可適用於使用雷射二極體作為光源且直接接通/斷開雷射二極體之雷射直描裝置。
又，本發明亦可適用於使用空間光調變器(DMD)之雷射直描裝置。
1‧‧‧雷射源
2‧‧‧鏡
3‧‧‧擴束器
4‧‧‧聲光元件
5、5a‧‧‧雷射光束
6‧‧‧多面鏡
7‧‧‧f θ透鏡
8‧‧‧摺疊式透鏡
9‧‧‧柱狀透鏡
10‧‧‧被描繪體
11‧‧‧鏡
12‧‧‧平台
13‧‧‧導軌
14‧‧‧線性馬達
15‧‧‧起始感測器
16‧‧‧光學基座
17‧‧‧管柱
18‧‧‧中空部
20、20a~20d‧‧‧中空銷
20A、20D‧‧‧壓痕
21a~21c‧‧‧定位銷
22‧‧‧吸附口
24‧‧‧導銷
25‧‧‧汽缸
25a‧‧‧活塞桿
26‧‧‧平板
26b‧‧‧下表面
27‧‧‧支架
45‧‧‧接頭
50‧‧‧導體
51‧‧‧感光性光阻
52‧‧‧載體薄膜
53‧‧‧覆蓋薄膜
60‧‧‧攝影機
g‧‧‧距離(突出距離)
Qa‧‧‧中空銷20a之中心
Qab‧‧‧壓痕20A之中心位置
QC‧‧‧線段QaQd之中點
QCb‧‧‧線段QabQdb之中點
Qd‧‧‧中空銷20d之中心
Qdb‧‧‧壓痕20D之中心位置
P‧‧‧旋轉中心
θ‧‧‧傾斜角度
圖1係本發明之雷射直接描繪裝置之平台之構成圖。
圖2係乾膜之構成說明圖。
圖3係本發明之被描繪體相對於平台之配置說明圖。
圖4係表示本發明之其他實施形態之圖。
圖5係表示中空銷之變形例之圖。
圖6係表示本發明之進一步其他實施形態之平台之平面圖。
圖7係先前之雷射直描裝置之構成圖。
圖8係表示起始感測器之位置之圖。
10‧‧‧被描繪體
12‧‧‧平台
18‧‧‧中空部
20、20a~20d‧‧‧中空銷
21a~21c‧‧‧定位銷
22‧‧‧吸附口
45‧‧‧接頭
50‧‧‧導體
51‧‧‧感光性抗蝕劑
52‧‧‧載體薄膜
g‧‧‧距離

Claims (3)

  1. 一種雷射直接描繪裝置，係使雷射光束偏向主掃描方向並且使載置於平台上之被描繪體向副掃描方向移動，從而於上述被描繪體之表面上描繪圖案，其特徵在於：於上述平台上設置有凹部形成銷，該凹部形成銷係於上述被描繪體之背面形成有底凹部。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射直接描繪裝置，其中設置有定位手段，該定位手段將上述被描繪體定位於與上述平台表面平行之方向上，以上述凹部形成銷之位置為基準將該定位手段配置於上述平台。
  3. 一種描繪方法，係使雷射光束偏向主掃描方向並且使載置於平台上之被描繪體向副掃描方向移動，從而於上述被描繪體之表面與背面描繪圖案，其特徵在於以下述a~e之步驟描繪圖案：a.將被描繪體載置於平台上之步驟；b.於被描繪體之表面描繪圖案並且於背面之預定位置以凹部形成銷形成有底凹部之步驟；c.將被描繪體翻轉後載置於平台上之步驟；d.根據凹部位置決定表面之座標系統，並於被描繪體之背面描繪圖案之步驟；以及e.自平台取下被描繪體之步驟。
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