(57)【要約】      （修正有）【課題】低コスト化、高スループット化、製造プロセス安定化を全て実現するマスクレス露光装置及びその露光装置を用いた露光方法および配線基板製造方法を提供する。【解決手段】マスクレスの光変調方式の露光装置において、紫外光感光性樹脂層１０ａが形成された被露光基板１０を載置したステージ１１と、波長３００〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長光を出射する第１の光源１と、前記第１の光源１から出射された光束を変調し、前記ステージ１１上の前記感光性樹脂層１０ａ上にパターンを結像させるための第１の照射光学系と、波長４５０〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長光を出射する第２の光源２と、少なくとも前記第１の照射光学系で露光描画された第１の照射領域を含むように設定された第２の照射領域に前記第２の光源２から出射された光束を導光する第２の照射光学系とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを介さずに直接描画露光する露光装置であって、
紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、
波長３００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための第１の照射光学系と、
波長４５０ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、
少なくとも前記第１の照射光学系で露光描画される第１の照射領域を含むように設定された第２の照射領域に前記第２の光源から出射された光束を導光する第２の照射光学系とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１の光源は半導体レーザで構成されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１の光源はランプ光源であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを介さずに直接描画露光する露光装置であって、
紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、
波長３００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための第１の照射光学系と、
波長２５００ｎｍ〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、
少なくとも前記第１の照射光学系で露光描画される第１の照射領域を含むように設定された第２の照射領域に前記第２の光源から出射された光束を導光する第２の照射光学系とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記第１の光源は複数の半導体レーザダイオードを並置したレーザダイオードアレイから構成することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記第１の照射光学系は、
前記第１の光源から出射された光束を前記被露光パターンのデータに基づいて画素毎に変調して露光パターンを形成する２次元光変調光学系と、
該２次元光変調光学系で形成されたパターン光を前記感光性樹脂上に結像させる結像光学系とを備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の露光装置。
【請求項７】
前記第１の照射光学系は、
前記第１の光源から出射された光束を走査するビーム走査光学系と、
該ビーム走査光学系で形成されたパターン光を前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂上に結像させる結像光学系とを備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１の光源から出射された光束と、前記第２の光源から出射された光束とが、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層を、実質的に同時に照射するようにするための光束制御機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載の露光装置。
【請求項９】
前記光束制御機構は、光源に供給する電力を制御するための電力制御機構、あるいは、照射光学系の光学経路の途中に設けられた遮光機構、の少なくともどちらかを含むことを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを介さずに直接描画露光する露光装置であって、
紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、
波長３００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、
波長４５０ｎｍ〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、
前記第１の光源から出射された光束の少なくとも１部と、前記第２の光源から出射された光束の少なくとも一部を合波する合波光学系と、
前記合波光学系によって合波された光を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための照射光学系とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを介さずに直接描画露光する露光装置であって、
紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、
波長３００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調するための第１の変調光学系と、
波長４５０ｎｍ〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、
前記第２の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調するための第２の変調光学系と、
前記第１の変調光学系から出射された光束と前記第２の変調光学系から出射された光束とを合波し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための照射光学系とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
波長３００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調し、紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板に照射する第１の照射工程と、
波長４５０ｎｍ〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源から出射された光束を感光性樹脂層が形成された被露光基板に照射する第２の照射工程からなる感光性樹脂の露光方法。
【請求項１３】
前記第２の照射工程で照射される被露光基板上の領域は、少なくとも前記第１の照射工程で照射される領域を含み、かつ、前記第２の照射工程と前記第１の照射工程とは実質的に同時であることを特徴とする請求項１２記載の感光性樹脂の露光方法。
【請求項１４】
前記感光性樹脂は配線形成プロセスで使用されるめっきレジスト、エッチングレジスト、ソルダレジストのいずれかであることを特徴とする請求項１２又は１３記載の感光性樹脂の露光方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の感光性樹脂の露光方法を少なくとも１工程以上で使用して配線基板を製造することを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、マスクを介さずに（マスクレスで）感光性樹脂上へパターンを直接描画露光する露光装置及び露光方法並びに該露光方法を用いて配線基板を製造する配線基板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント配線基板の多品種少量生産化が進み、低コスト化、高スループット化の要求が高まっている。
【０００３】
従来技術におけるプリント配線板等のパターン形成では、レジストと呼ばれる様々な種類の感光性樹脂が各工程で用いられている。具体的には、感光性の液状レジストやドライフィルムレジストを基板上に成膜した後、フォトマスクを介して露光を行い、現像工程を経て、エッチング加工、めっき処理等を行うことでパターンを形成してきた。
【０００４】
これに代わり、１９９０年代にアルゴンイオンレーザなどのガスレーザを光源とする可視光によるマスクレス直接露光技術が導入された。この方法はフォトマスクの製造が不要なため、マスク製造設備費、材料費を大幅に節約することができ、かつ高精度露光が可能という特徴があり、プリント配線基板、半導体パッケージ等の製造工程を革新する技術と考えられている。
【０００５】
マスクレス直接露光技術において、ガスレーザのメンテナンス性を改善する目的で、プロセスガスを供給する必要のない半導体レーザダイオードを光源として用いることが提案されている。例えば、特開２００４−８５７２８号公報（特許文献１）には、赤外吸収色素を含有する特定組成の感光性樹脂に波長７５０〜１２００ｎｍのレーザ光を直接露光する方法が記述されている。
【０００６】
一方、照射方法の改善案としては、レーザ光をポリゴンミラーで反射させてレジスト上を走査する方法に代わり、汎用性の高い光学系としてＤＭＤ：Digital Micro mirror Deviceによる直接露光方法が注目されている。ＤＭＤはマイクロマシン技術により半導体チップ上に集積化した反射ミラーアレイからなる空間光変調装置のことである。各反射ミラーはデジタル情報に従って高速で動作する。ＤＭＤはマイクロレンズアレイや回折格子などの光学系と組み合わせてＤＭＤエンジンとして使用される。例えば、特開昭６２−２１２２０号公報（特許文献２）、特開２００４−１５７２１９号公報（特許文献３）、特開２００４−３９８７１号公報（特許文献４）などにＤＭＤを用いたマスクレス露光方法の記述がある。
【０００７】
他方、露光終了後かつ現像前に基板を加熱してレジストを高感度化させる技術は広く知られている。例えば、特開２００４−７１６２４号公報（特許文献５）には、感光材料が塗布された基板にフォトマスクを介して光を照射して露光を行うための露光ユニットと、前記基板を露光終了後かつ現像前に加熱処理を施すためのベーキングユニットとを有する露光装置が記載されており、特開２００２−２９６４０２号公報（特許文献６）には加熱処理のために赤外線ランプを使用しても良いという記載がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−８５７２８号公報
【特許文献２】特開昭６２−２１２２０号公報
【特許文献３】特開２００４−１５７２１９号公報
【特許文献４】特開２００４−３９８７１号公報
【特許文献５】特開２００４−７１６２４号公報
【特許文献６】特開２００２−２９６４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来技術を調査したところ、昨今の低コスト化、製品短納期化、製造プロセス安定化（高品質化）の要求水準を鑑みるとさらなる改善が必要であり、汎用に使用される感光性樹脂の材料価格や入手容易性、感光特性などを鑑みると、上記従来技術においてパターン描画露光に使用されている変調光の波長や強度の点でさらに改善の余地があることがわかった。
【００１０】
配線基板の量産工場で汎用的に使用される感光性樹脂の感光波長は、量産作業性を考慮した設計となっており、可視光（４００〜８００ｎｍ）の範囲では感度が低くなるような組成に配合されている。参考までに、汎用に使用される感光性樹脂の典型的な感光感度の例を図４に示す。また、赤外光は光量子のエネルギーが低く、かつ、電子遷移の量子収率が低いため感光反応が効率的に起こらず、当然、紫外光照射の場合と比べて感光反応速度は遅い。したがって、赤外レーザを使用する特許文献１においては、感光材料が所望の硬化度に到達するまでに必要な照射時間が長くなり、あるいは、赤外吸収性色素を含有させた特殊感光材料を使ったり、高出力の高価なレーザ源を使ったりすることは避けられず、短時間かつ低コスト、高品質な露光を実現するという目的に十分に応えられない。
【００１１】
一方、特許文献２〜４に使用されるＤＭＤデバイスは紫外光耐性寿命が十分とは言えず、レジストの感度が相対的に低い可視光波長域（４００ｎｍ超）のみで使用せざるを得ず、この場合にも、感光材料が所望の硬化度に到達するまでに必要な照射時間が長くなり、あるいは、高輝度光源を使わざるを得ず、短時間露光、低コスト、という目的には合致しない。その結果として、昨今のますます高まる短納期要求に応えることが困難になりつつある。
【００１２】
特許文献３では露光スループットを増大させるために光源の輝度を増大させる技術を記載しているが、相反則不軌と呼ばれる露光・感光反応特有の現象のために光源の輝度を２倍化しても反応速度は２倍にはならず、従って、光源コスト増に見合うスループット増大を得ることは必ずしも容易ではない。
【００１３】
他方、露光終了後の基板加熱によってレジストを高感度化させてスループットを増大させる特許文献５や特許文献６の技術は、ビーム走査して露光するマスクレス直接露光技術と組み合わせることは必ずしも容易ではない。特許文献５の「解決しようとする課題」には、露光から加熱までの時間コントロールがプロセス安定化に効果があるという記載があり、プロセスの不安定性がこの技術の実用量産上の現実課題であることを示唆している。
【００１４】
ビーム走査してパターンを描画露光する露光技術においては、基板の一方の端部でビーム走査露光を開始してから基板他端でビーム走査露光を終了するまでにある程度の時間がかかる。その結果として、露光が終了して露光装置から基板が取り出された後に直ちに次工程に取りかかると基板の面内で露光〜次工程までの時間を一定に保つことが難しい。従って、露光終了後に基板加熱する工程を挿入する場合には、露光から加熱までの時間をコントロールすることが難しくなり、露光プロセスの不安定化を招いて歩留まりが悪化する危険性が高まる。露光終了後にしばらく静置した後に基板加熱をするという工程にすればプロセスの不安定化は避けられるが、露光スループットが犠牲になるという問題がある。
【００１５】
これまで説明してきたとおり、マスクを使用せずに走査露光させる走査露光法において露光スループットを増大させるためにこれまで知られている技術は、（１）レジストの高感度化、（２）ビーム輝度の増大、（３）露光後加熱、のいずれかである。しかしながら、上述の通り、（１）レジスト高感度化すれば量産作業性の低下という問題が生じ、（２）ビーム輝度を増大すれば費用対効果の点ではむしろ悪化し、（３）露光後加熱すれば露光プロセスの歩留まりが悪化するという問題が生じる。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、所望のパターンに変調されたビームを走査して露光するいわゆるマスクレス露光技術において、低コスト化、高スループット化、製造プロセス安定化を全て実現する露光装置及びその露光方法並びに配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者等は、感光性樹脂の光硬化反応を調査する過程で、紫外〜近紫外光（３００〜４１０ｎｍ）と同時に可視光〜赤外光を照射した場合には、紫外〜近紫外光の単独照射時と比べて大きめの硬度が得られやすく、また、少なめの露光量で所望の膜厚が得られやすいという現象を見出した。これは、言い換えると、感光性樹脂に紫外〜近紫外光と同時に可視光〜赤外光を照射することによって光反応を効率的に促進できることを意味する。この現象を、下記のような手段でマスクレス露光技術に応用して本発明に至った。
【００１８】
本発明では、光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを使用せずに直接描画露光する露光装置において、紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、波長３００〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための第１の照射光学系と、波長４５０〜２５００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、少なくとも前記第１の照射光学系で露光描画される第１の照射領域を含むように設定された第２の照射領域に前記第２の光源から出射された光束を導光する第２の照射光学系とを備える。
【００１９】
本発明では上記第１の光源としていろいろな光源が使用できるが、半導体レーザで構成された光源、例えば、複数の半導体レーザを並置してなるレーザアレイが挙げられる。他の光源としては、ランプ状の光源、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ブラックライト蛍光灯などでも良い。これらの光源を使う場合に、フィルター等で出射光の波長や強度を制限することが望ましい。
【００２０】
本発明による別の手段として、光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを介さずに直接描画露光する露光装置において、紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、波長３００〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための第１の照射光学系と、波長２５００〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、少なくとも前記第１の照射光学系で露光描画される第１の照射領域を含むように設定された第２の照射領域に前記第２の光源から出射された光束を導光する第２の照射光学系とを備える。
【００２１】
この手段における第１の光源は複数の半導体レーザダイオードを並置したレーザダイオードアレイが望ましい。
【００２２】
本発明の露光装置では、上記の手段における第１の照射光学系は、前記第１の光源から出射された光束を前記被露光パターンのデータに基づいて画素毎に変調して露光パターンを形成する２次元光変調光学系と、該２次元光変調光学系で形成されたパターン光を前記感光性樹脂上に結像させる結像光学系とを備える照射光学系が望ましい。
【００２３】
本発明の露光装置において、別の望ましい照射光学系は、前記第１の光源から出射された光束を走査するビーム走査光学系と、該ビーム走査光学系で形成されたパターン光を前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂上に結像させる結像光学系とを備える照射光学系である。
【００２４】
本発明の露光装置においては、第１の光源から出射された光束と、第２の光源から出射された光束とが、ステージ上に位置する前記感光性樹脂層を、実質的に同時に照射するようにするための光束制御機構が設けられていることが望ましい。
【００２５】
前記光束制御機構は、光源に供給する電力を制御するための電力制御機構、あるいは、照射光学系の光学経路の途中に設けられた遮光機構、のどちらかを含むことが望ましい。
【００２６】
また、本発明の別の手段は、光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを介さずに直接描画露光する露光装置であって、紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、波長３００〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、波長４５０〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、前記第１の光源から出射された光束の少なくとも１部と前記第２の光源から出射された光束の少なくとも一部とを合波する合波光学系と、前記合波光学系によって合波された光を被露光パターンのデータに基づいて変調し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための照射光学系と、を備える露光装置である。
【００２７】
また、本発明のさらに別の手段は、光源から出射された光束を被露光パターンに従って変調し、フォトマスクを使用せずに直接描画露光する露光装置であって、紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板を載置して走行するステージと、波長３００〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調するための第１の変調光学系と、波長４５０〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源と、前記第２の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調するための第２の変調光学系と、前記第１の変調光学系から出射された光束と前記第２の変調光学系から出射された光束とを合波し、前記ステージ上に位置する前記感光性樹脂層上にパターンを結像させるための照射光学系とを備えることを特徴とする露光装置である。
【００２８】
また、本発明の別の手段は、波長３００〜４１０ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第１の光源から出射された光束を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調し、紫外光に感度を有する感光性樹脂層が形成された被露光基板に照射する第１の照射工程と、波長４５０〜２５０００ｎｍの範囲の少なくとも一部の波長成分を含む光を出射する第２の光源から出射された光束を感光性樹脂層が形成された被露光基板に照射する第２の照射工程からなる感光性樹脂の露光方法である。
【００２９】
また、本発明では、前記第２の照射工程で照射される被露光基板上の領域は、少なくとも前記第１の照射工程で照射される領域を含み、かつ、前記第２の照射工程と前記第１の照射工程とは実質的に同時であることを特徴とする感光性樹脂の露光方法を提供する。
【００３０】
本発明では、前記感光性樹脂は配線形成プロセスで使用されるめっきレジスト、エッチングレジスト、ソルダレジストのいずれかであってもよく、その場合、本発明の提供する露光方法を用いることにより配線基板を製造する方法も提供できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、低コスト化、高スループット化、製造プロセス安定化を全て実現するマスクレス直接露光装置及びその露光方法及び配線基板の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明に係るマスクレス露光装置、露光方法及び配線基板製造方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３３】
図１は本発明に係るマスクレス露光装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。紫外光に感度を有する感光性樹脂層１０ａが形成された被露光基板１０を載置して走行するステージ１１（すてすｔと、青紫光（４００〜４１０ｎｍ）の範囲の波長成分を含む光を出射する第１の光源１と、前記第１の光源１から出射された光束５５を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調した上でステージ１１上に載置されている被露光基板１０の感光性樹脂層１０ａにパターンを結像させて露光描画するための第１の照射光学系５０と、可視〜近赤外光（波長が４５０ｎｍ〜２５００ｎｍ）の範囲に波長成分の少なくとも一部を含む光を出射する第２の光源２と、前記第１の照射光学系５０で露光描画された第１の照射領域を含むように設定された第２の照射領域に前記第２の光源２から出射された光束６５を導光する第２の照射光学系６０とを備えた露光装置である。
【００３４】
本発明に好適な感光性樹脂１０ａは、配線基板製造用として一般に使用される感光性樹脂であり、３６５ｎｍ（ｉ線）を感光主波長とする組成であっても、４０５ｎｍ（ｈ線）を感光主波長とする組成であっても構わず、また、ネガ型であってもポジ型であってもよい。本実施形態では、材料価格およびこれまでの量産実績の観点を鑑みて最も好適な感光性樹脂１０ａとして３６５ｎｍ（ｉ線）を感光主波長とする組成に調整された汎用のネガ型感光性材料を使用し、被露光物（例；配線基板）の表面に所定の方法によって適宜成膜した後に露光を行なった。感光性樹脂１０ａの形状はドライフィルム状であっても液状であっても本実施例では特に問題なく使用できるが、本発明に好適な感光性樹脂層１０ａの成膜後の膜厚はおおむね約２マイクロメータ〜１００マイクロメータの範囲であり、特に好適な膜厚範囲は１０〜８０マイクロメータであって、最小加工寸法（線幅）は２マイクロメータ程度である。本発明に好適な感光性樹脂層１０ａの組成は、変性アクリレート系あるいは変性メタクリレート系モノマーであり、ノボラックアクリレート系、ノボラックアクリレート系、エポキシアクリレート系、エポキシメタクリレート系が特に好ましい。材料価格、スループット、プロセス安定性などの観点も考慮すると、エポキシアクリレート系モノマーを約１０％以上含有する感光材料が本発明に最も好適である。被露光物の構造や用途によっては、ここに例示された以外の感光性材料の組成でも使用できることは改めて指摘するまでもない。例えば、感光性ポリイミド、感光性ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）感光性ポリベンズオキサゾール、感光性カルドアクリレートなどを主成分として含む感光性樹脂を用いる場合には、それぞれの材料についてその用途や目的に応じた適切な処理条件を求めた上で適用する。なお、配線製造工程における感光性樹脂には様々な用途が知られており、具体的にはエッチングレジスト、めっきレジスト、ソルダレジスト、配線カバーレイなどがあるが、それぞれの用途、目的に応じて成膜、露光、現像の各条件が少しずつ異なる。なお、発明者等の実験によると、本実施の形態では、モノマーの主成分が非変性のアクリレート系あるいはメタクリレート系感光性樹脂である場合には変性モノマーと比べて硬化反応促進効果が比較的小さいという傾向が認められた。また、本発明においては、はんだのダム（ソルダレジスト）などの用途で用いられるネガ型の永久レジストは、配線形成工程でエッチングレジストあるいはめっきレジストとして使用される非永久レジストやポジ型のレジストよりも好適な結果が得られやすい傾向があった。また、本発明においては、精細性の観点ではポジ型、プロセスマージンの観点ではネガ型が好ましいことが多く、高精細画像（最小加工寸法＝約１マイクロメータ）の形成が必要な場合にはポジ型へ適用し、汎用用途（加工寸法＝１０〜１０００マイクロメータ）においてはネガ型へ適用すると実用上の最大の効果が得られることが多い。
【００３５】
なお、感光性樹脂に紫外〜近紫外光と同時に可視光〜赤外光を照射する場合に起こる光反応促進現象には光化学反応の初期過程における反応活性種の挙動が影響していると考えている。露光の工程では、感光性樹脂の内部で感光性分子が紫外〜近紫外光を吸収して反応活性種（ラジカル等）を生成しているわけであるが、生成直後の反応活性種の反応性が可視光〜赤外光の照射によって増大させられたのであろうと考えている。感光性樹脂の内部では多数の素反応過程が競争的に同時に進行しているために反応機構の解析は容易ではなく、従って、反応機構を明確に述べることはできないが、可視光〜赤外光の作用機構として、（１）光 素反応過程（photo elementary reaction；明反応）による機構と（２）非光 素反応過程（non-photo elementary reaction；暗反応）による機構の少なくともいずれかに関係があると考えている。
【００３６】
光 素反応過程による機構は、感光性分子が紫外〜近紫外光を吸収して生成した反応活性種がさらに可視〜赤外光を吸収することによって再活性化されるという機構であり、感光性樹脂が可視〜赤外光を吸収したことによって最低電子励起状態の範囲で高位の振動・回転凖位レベルに到達した可能性がある。あるいは、反応活性種が可視〜赤外光を吸収したことによってなんらかのエネルギー移動か電子移動が誘起され、その結果として、前記反応活性種がより高位の電子励起状態へ励起された可能性もある。
【００３７】
一般に化学反応の速度は、濃度、温度、時間の関数で表示されるので、光素反応過程で生成する反応活性種（ラジカル等）の濃度を変えずに光素反応過程の反応速度を増大させるためには、温度を上げるとよいという考え方もある。ラジカルが最大の活性を持つのは発生直後なので、紫外〜近紫外光で励起された直後に反応活性種の周囲の温度を上げることができれば光化学反応を効率的に加速でき、その結果として、露光工程における見掛けの感光感度を増大できる。また、感光性樹脂は一般に固形あるいはゲル状であるため分子運動が制限されているが、赤外光照射によってマトリックスポリマーの粘度が低下して分子が拡散しやすくなって重合伸長過程が加速されるのかもしれない。
【００３８】
非光 素反応過程による機構は、感光性分子が紫外〜近紫外光を吸収して生成した反応活性種（ラジカル等）を起点にした反応伸長過程において何らかの反応促進効果が発現するという機構である。反応促進機構は現時点では明確ではないが、活性種の拡散性増大に起因する可能性もあるし、あるいは感光性樹脂中の非感光成分（マトリックスポリマー、バインダー等）の反応性増大に起因する可能性もある。
【００３９】
本発明における第１の光源１には波長範囲＝３００〜４１０ｎｍの紫外〜近紫外範囲の波長成分を含む光を出射する光源が使用できる。具体的には、多数の固体励起レーザ光源を並べて構成しても良いし、あるいは、水銀灯やメタルハライド灯、キセノンランプ、ブラックライト蛍光灯なども使用できるが、最も好ましい実施形態は複数の青紫光レーザダイオード（出射波長＝４０５±５ｎｍ）を並置してなるレーザダイオードアレイである。レーザ光源は、輝度が高く、ビーム成形が容易であり、波長分布が狭いので光学フィルターを別途設ける必要がないからである。また、レーザダイオード光源は、寿命が長い、消費電力が比較的少ない、小型などの観点でも優れており、本発明における第１の光源１として最も実用的な光源と言える。図１に例示した第１の光源１は、レーザダイオードアレイである。なお、レーザダイオードアレイ以外の光源を用いる場合には、特定波長領域のみを取り出したり、あるいは、特定波長領域をカットしたりするための光学的な機構を備えていることが望ましい（図示せず）。特定波長領域の光が照射されることによる望ましくない副反応・副作用が発生する危険性を排除するためである。
【００４０】
上述の通り、本実施形態で使用した第１の光源１は青紫光レーザダイオード（出射波長＝４０５±５ｎｍ）であるが、一方、本実施形態で使用した感光性樹脂１０ａの感光主波長は上述の通り、３６５ｎｍである。従って、第１の光源１から出射される光だけでは、該感光性樹脂１０ａの感光反応は十分に進まないことがある。本発明ではこの問題を解決するための手段として、別途設けた第２の光源２からの出射光６５を該感光性樹脂１０ａに照射する。本発明ではこのように２系統の光源を設けて、第１の照射光源１からのパターン形状のみの選択的描画照射と、第２の照射光源２からの非パターン形状の面状照射とを組合せて被露光物１０を露光することにより両者の光エネルギーの相乗効果を引き出し、その結果として、第１の照射光源からの選択的パターン描画照射における相反則不軌現象は抑制し、従来技術ではなしえなかった露光時間短縮、露光スループット増大を実現する。
【００４１】
本実施形態で使用する第２の光源２は、波長範囲＝４５０〜２５００ｎｍの可視〜近赤外範囲の波長成分を含む光を出射する光源である。具体的には、多数の可視ないし赤外光の半導体レーザ光源を並べて構成しても良いし、あるいはハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどでも構わない。例えば、赤外レーザ光源の代わりにハロゲンランプを使用すれば光源の低価格化が可能となる場合がある。また、可視光光源としてキセノンランプやメタルハライドランプを使用することも可能である。これらのランプ光源を用いる場合には光学的なフィルター６１によって不要の紫外光成分を除去しておく。第２の光源２にフィルターを取り付けて紫外光成分を除去しておくことにより、紫外光感光成分を含有する感光性樹脂層１０ａは第２の光源２から出射された光を受光するだけでは電子励起を誘起せず、その結果として、光反応は全く進行しない。本実施形態では、４５０ｎｍ以下の波長成分を除去するための波長フィルターを取り付けたメタルハライドランプを使用した。本実施形態で第２の光源２として使用した波長フィルター付のメタルハライドランプの分光放射分布を図５に示す。
【００４２】
なお、メタルハライドランプ以外の光源を用いた場合に、波長範囲＝５００〜８５０ｎｍ、１３００〜１７００ｎｍ、１９００〜２５００ｎｍの少なくともいずれか１つの波長領域範囲に分光放射強度を有する光源を使った場合に望ましい結果を与えた。ここに列挙した波長成分を含む光源が望ましい結果を与えた理由は現時点では明確ではないが、本実施形態で使用した感光性樹脂１０ａに含まれている何らかの成分がこれらの近赤外領域に吸収帯を持っていた可能性がある。あるいは、感光性樹脂１０ａの感光反応に必要な光量子エネルギー（Ｅ３６５）と第１の光源１の出射光の光量子エネルギー（Ｅ４０５）と第２の光源２の出射光の光量子エネルギー（Ｅ２０００）との間に、Ｅ３６５≒Ｅ３６５＋Ｅ２０００という関係が成り立っていることから、第１の光源１からの光照射だけでは供給不足となっていた光量子エネルギーを第２の光源２から補充供給できたのかもしれない。ちなみに、一般に使用される感光性樹脂の成分の１つであるバインダーポリマー分子はカルボニル基あるいはヒドロキシル基を有することが多く、これらの官能基の倍音吸収帯、２倍音吸収帯、３倍音吸収帯は上記領域に位置しているので、本実施形態で使用した感光性樹脂１０ａ以外の感光性材料でも上記波長範囲（５００〜８５０ｎｍ、１３００〜１７００ｎｍ、１９００〜２５００ｎｍの少なくともいずれか１つ）に大きな分光強度分布を有する光源を使ったときに、望ましい結果を与える可能性が高い。
【００４３】
なお、感光性樹脂１０ａが成膜された基板１０の面内で均一な露光成績を得るためには、第２の光源２からの光束６５を導光するための第２の導光光学系６２（図示せず）を、前記第１の照射光学系５０で露光描画された第１の照射領域を漏れなくかつ均一に照射できるように配置することが肝要であることは、改めて指摘するまでもない。
【００４４】
本実施形態で使用されるステージ１１は少なくとも２軸方向に走査し、ステージコントローラ１３によってその走査方向、走査速度が精密に制御されている。また、結像光学系７にて焦点を結ぶ位置になるようにｚ軸方向の位置調整機能を有している。さらに、感光性樹脂層１０aの上に所望パターンを描画できるように、第１の照射光学系５０の一部である変調光学系５の変調とステージ１１の走査が連携動作するような仕組みが設けられている（詳細下記）。
【００４５】
本実施形態では、第１の光源１から出射された光束５５は、適宜設けられた第１の導光光学系（５２a、５２ｂ、５２ｃ）およびビームの強度分布及びビーム形状を整えるためのビーム成形光学要素８を経て、該成形されたビームを変調させるための光変調光学要素５で所望のパターン形状を有する光束に変換され、しかる後に、複数の光学部品（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）からなる結像光学系７を通過して感光性樹脂層１０aの上に所望のパターンを結像する。光変調光学要素５は変調制御部９にデジタル制御されており、結像光学系７を通過した後に所望の描画パターンに結像するように、入射された光束を変調する。光変調光学要素５として通常の光変調素子が使用できるが、本実施形態で好適な光変調光学要素５は、例えば、２次元光変調素子であり、具体例としてＤＭＤが挙げられる。また、結像光学系７を構成する光学部品の１つとしてマイクロレンズアレイを使用すれば、光の利用効率を増大できる場合がある。
【００４６】
光変調光学要素５の変調動作は変調制御部９によって高速かつ精密に制御されており、変調制御部９とステージコントローラ１３とを統合的に制御するために該露光装置の主制御部３０が設けられている。
【００４７】
主制御部３０は、生産計画・管理システム３５からの指示に基づいて所定の描画データを受信したり、該受信したデータに基づいて変調制御部９とステージコントローラ１３とを制御したりするなど、該露光装置全体を制御する主制御機能を担うユニットである。サブシステムである変調制御部９やステージコントローラ１３との間の通信手段を有しており、第１の光源１および第２の光源２に対しても光量や点灯の制御信号を送信する機能がある。主制御部３０が生産計画・管理システム３５からの指示を受けると、記憶装置３１あるいはＣＡＤ（Computer Aided Design）システム３８に対して所定の描画データや各種制御プログラムを要求する。なお、所定の描画パターンデータは、あらかじめＣＡＤシステム３８で設計された後、ネットワーク３９を介して主制御部３０へ送信され、各種の制御プログラムや演算プログラム、データベースなどを格納した記憶装置３１に蓄えられている。なお、本実施形態では、該露光装置の主制御部３０に直接的にデータ入力するためのデータ入力手段３３とデータを表示するためのデータ表示手段３２とを備えており、このデータ入力手段３３から描画データを直接入力しても構わないし、あるいは、このデータ入力手段３３を用いて描画データ取得動作を開始する指示を直接入力しても構わない。
【００４８】
上記ネットワーク３９は公衆通信回線あるいはそれを経由した通信網であっても良く、ＣＡＤシステム３８と本発明による露光装置の設置場所が離れていても構わない。製品が使用される場所、いわゆる消費地の近くに製造拠点を設け、その製造拠点に本発明による露光装置を設置することにより、製造拠点と消費地間の製品搬送時間を最短化することができ、その結果として、製品搬送コストの削減に加え、仕掛かり在庫および流通在庫の最小化、販売機会損失の削減、需要即応生産の実現に寄与する。このようなビジネスモデルにおいては、設計拠点に設置されたＣＡＤシステム３８から製造拠点に設置された露光装置にむけて設計情報を含むパターンデータを送信する必要があるが、通常、こうしたデータには製造上のノウハウや営業情報など秘匿すべき情報が多く含まれているので、通信途上で傍受されたり、改竄されたりしないように、あらかじめ特定の手順に則った暗号化処理を施す。なお、通信網を通過する時間を短縮して傍受・改竄の可能性を少なくするために、暗号化に先立ってパターンデータを圧縮してデータ容量を少なくしておくことが望ましく、さらに、ヒューマンエラーによる入力ミスを排除するためにデータ圧縮〜暗号化と暗号解読〜データ復元を自動的に処理するための情報処理装置を設けることが望ましいことは言うまでもない。
【００４９】
また、ここには図示していないが、記憶装置３１に格納された制御プログラムや演算プログラムを実行するための演算処理部を備えていることが望ましい。また、この図では省略されているが、本発明の露光装置は被露光基板１０、あるいはその表面に形成された特定形状の位置、形状、寸法を計測するための計測手段を備えており、該計測手段によって取得された計測結果は、ＣＡＤシステム３８から送信されて記憶装置３１に格納されている所定の数値と比較され、光変調光学系５およびステージ１１の動きを微調整するための補正値を算出するために使用される。
【００５０】
本発明では、第１の光源１から出射された光束５５と第２の光源２から出射された光束６５とが実質的に同時に感光性樹脂層１０aを照射するように光束を制御するために、少なくとも１系統の光束を制御する仕組みを設け、第１の光源１から出射された光束５５を変調する変調光学系５の変調動作と連動させる。本発明では通常の光束制御機構を使用できるが、本発明に好適な光束制御手段を具体的に例示すると、光束の経路に設けた遮光手段や、光源へ電力を供給する電源の制御装置などが挙げられる。
【００５１】
光束の経路に設けた遮光手段についてさらに具体的に説明すると、光束の経路（導光光学系と変調光学系と結像光学系からなる照射光学系）のいずれかの場所にシャッターを設けたり、照射光学系と被露光物１０との間にシャッターや遮光スカートを設けたりすることなどがある。これらの手段によって簡便に遮光できる。
【００５２】
光束の経路にメカニカルに動作するシャッターを設ける場合、シャッター動作に起因する振動がシャッターの周囲に位置するレンズやミラーなどの光学部品に対して悪影響を及ぼさないようにするために、振動吸収機構や緩衝機構を設けることが望ましい。なお、振動吸収機構を省略できるＥＯモジュレータ（Electro-Optic Modulator）やＡＯモジュレータ(Acoustic-Optic Modulator)などは、小径光束をシャッターする場合には適用できる。
【００５３】
光源の種類によって光源へ供給する電力の制御方法が異なるが、本発明では、それぞれの光源に対応した電力供給制御装置を使用できる。供給電力を変更してから出射光量が変化するまでに若干のタイムラグが発生する光源の場合には、上述の遮光手段と組合せて使用することが望ましい。
【００５４】
本実施形態で最も好適な第１の光源１は複数の青紫光レーザダイオードを並置してなるレーザダイオードアレイであるため、それに対応した最も好適な光束制御手段は光源への供給電力制御である（図示せず）。レーザダイオードのＯＮ／ＯＦＦ制御は１０ナノ秒程度で実現できるうえ、小型かつ安価な制御回路が入手できる。
【００５５】
一方、本実施形態では第２の光源２として使用している波長フィルター付メタルハライドランプは、電力供給後の安定点灯までに１秒程度を要する。そこで、本実施形態で最も好適な光束制御手段は遮光スカートあるいは遮光スリット３である。これらの光束制御手段は第２の光源２から出射された光束６５の経路の中であればどこに設けても差し支えないが、本実施形態では被露光物１０と第２の照射光学系６０との間に設けた。なお、メタルハライドランプ以外の光源と組合せたり、供給する電力を完全に遮断せずにいわゆるスタンバイ電力を供給したり、メカニカルなシャッターあるいはスリットと併用するなどの工夫をすることも差し支えない。
【００５６】
本発明では、第１の光源１および第２の光源２を連続点灯する替わりに、いずれか片方あるいは両方の光源を高速にＯＮ／ＯＦＦ点灯させる、いわゆる擬似連続点灯状態で使用してもよい。例えば、第１の光源１としてパルス点灯のレーザ光源を用いたり、あるいは、第２の光源２としてインバータ点灯蛍光灯を用いたりすることがある。その場合、例えば、第１の光源１は高速パルスで擬似連続点灯させる一方で第２の光源２を連続点灯させた場合、感光性樹脂層１０ａが受光する光強度の一例を例示すると、図６に例示するような時間経過をたどる。図７は第１の光源１と第２の光源２の両方が擬似連続点灯光源の場合に得られる受光強度の一例である。これらの例に示すような光源を使用する場合には、時間を細かく区切って厳密に見ると、第１の光源１からの光と第２の光源２からの光が同時照射されていない時間帯が発生しているが、本発明では実質的な同時照射と見なしている。第１の光源１および第２の光源２がいずれも連続点灯する厳密な同時照射と同等の光反応促進効果が得られるためである。
【００５７】
本発明で実質的な同時照射とみなす範囲は、第１の光源１が基板１０を照射している時間帯と、第２の光源２が被露光基板１０を照射している時間帯の少なくとも一部が重なっている状態が存在する場合である。例えば、第１の光源１による照射に先だって第２の光源２によって照射される場合（図８（ａ））や、逆に第２の光源２による照射が先立つ場合（図８（ｂ））も本発明で言うところの実質的同時照射の一例である。同時に照射している時間帯がない場合（図８（ｃ））でも、第１の光源１が基板１０を照射している時間帯と、第２の光源２が被露光基板１０を照射している時間帯の間隔（Δt）が１０秒を大きく上回らない場合には、本発明では実質的同時照射には含める。
【００５８】
本実施形態では、第１の光源１であるレーザダイオードアレイは高速にＯＮ／ＯＦＦされている一方でメタルハライドランプは連続点灯しているので、実質的な同時照射と言える。なお、第１の光源１と第２の光源２の少なくともいずれか一方が擬似連続点灯の場合には実質的同時照射となる。また、改めて指摘するまでもないが、厳密な同時照射であっても差し支えない。
【００５９】
次ぎに、本発明による上記露光装置を用いた感光性樹脂の露光方法について説明する。上述の通り、本発明による露光装置は感光性樹脂の露光方法に適用できるが、本実施の形態では、被露光基板１０として表層にあらかじめ配線形成されたガラスエポキシ基板を用い、その最上層には感光性樹脂１０ａとして感光性ソルダレジスト（太陽インキ製造（株）製ＰＳＲ４０００）を成膜（膜厚約２０マイクロメータ）して、該感光性ソルダレジストを露光してレジストのパターンを形成した。なお、本実施の形態で使用された感光性ソルダレジストＰＳＲ４０００は、多くの配線基板製造工場で使用されているネガ型感光性樹脂であり、その感光主波長は３６５ｎｍである。
【００６０】
図２に例示した実験結果は、本発明にかかる露光装置を使用して得られるパターン描画例の要約の一部である。この実験では本発明にかかる露光装置を使用して開口径＝５０〜１０００マイクロメータのはんだバンプ用の開口パターンを描画し、所定条件にて現像して、得られたレジストの形状を測定した。横軸はパターン描画に要した時間、縦軸はレジスト膜厚であり、露光量を増やすとともにレジストの硬化反応が進んで膜厚が増加していく様子を示している。なお、この実験ではパターン描画に要した時間は露光量と概ね比例するように設定してある。
【００６１】
図２は第１の光源１と第２の光源２を同時照射露光してパターン形成した場合には、第１の光源１だけを使用してパターン照射した場合と比べて、パターン描画時間が約３０％まで短縮されていることを示しており、第２の光源２からの照射によってレジストの露光反応が促進されたことは明らかである。一方、第１の光源１による露光の後、１時間以上放置してから第２の光源２の照射を実施した場合、第１の光源１だけを使用するよりも描画時間が若干短縮されているに過ぎない。また、第２の光源２からの照射だけでは、レジストの硬化反応は全く進まない。
【００６２】
上記のような工程で得られた被露光基板１０に対して、所定の後処理、具体的には、レジストの後加熱処理、はんだバンプパッドの表面処理を行なった後に、ソルダレジストの開口部にはんだペーストを印刷充填し、しかる後にはんだリフローすることによって、所望の配線基板が製造できた。該配線基板においては、ソルダレジストの硬化不足に起因する浮きや剥がれ等の不良は全く見られなかった。
【００６３】
なお、本発明にかかる露光装置を使用することによって得られるパターン描画時間の短縮作用は様々な要因の影響を受けて変動することは改めて指摘するまでもない。使用する感光性樹脂１０ａの種類や膜厚、第１の光源１の照射方法、第２の光源２の種類などにより、描画時間短縮率は１０％〜９０％程度までの範囲で変動する可能性があるので、実用化に先立って露光条件を確認することが肝要である。また、膜厚および材質が同じでも、従来のマスク露光装置において適用される露光条件と本発明にかかる露光装置において適用される露光条件は異なることが多いため、基板量産時の作業の混乱を避けるために、露光条件換算表のようなデータベースを作成して、自動的に参照されるようにしておくと便利である。データベース化して記憶装置３１に保管しても良いことは言うまでもない。
【００６４】
図３に例示した実験結果は、本発明にかかる露光装置を使用してパターン描画した結果の別の一部である。この実験では、上記実験と同様に本発明にかかる露光装置を使用してパターンを描画して所定条件にて現像したが、得られたレジストの膜厚を測定する替わりに硬度を測定した。横軸はパターン描画に要した時間、縦軸はレジストの硬度であり、この図で、パターン描画に要した時間は露光量と概ね比例する。
【００６５】
この図３は、第１の光源１と第２の光源２を併用してパターン形成した場合には、第１の光源１だけを使用してパターン照射した場合と比べて急激に硬度が増大することを示しており、その加速率は約２倍であった。
【００６６】
次ぎに、上記の実験と同様、被露光基板１０としてあらかじめ配線が形成されたガラスエポキシ基板を用い、その最上層には感光性樹脂１０ａとして感光性ソルダレジスト（太陽インキ製造（株）製ＰＳＲ４０００）を成膜して、フォトマスクを介して露光する、いわゆるマスク露光機を用いて露光を行って、上記実験結果との違いを調べた。
【００６７】
感光性ソルダレジストＰＳＲ４０００は多くの配線基板製造工場で使用されているネガ型感光性樹脂であり、マスク露光機によるパターン形成は特に問題なく実施できる。しかしながら、マスクを介して紫外線を照射している最中に、メタルハライドランプからの出射光を照射したところ、パターンの相対位置ズレが顕著に拡大するという問題が発生した。これは、被露光物１０やフォトマスクが、メタルハライドランプからの照射光に含まれる赤外線成分を吸収して徐々に熱膨張を起したためであると考えている。あらかじめ配線が形成された基板の場合には配線の疎密に起因して基板面内で熱膨張係数が異なった位置が発生し、その結果として、不均一な膨張を起すためである。被露光物１０とフォトマスクの膨張係数が異なっていることも原因に挙げられる。この不均一な膨張に起因する配線基板の歪みや変形は露光の最中に発生し、しかも変形量が刻々と変化するので、あらかじめマスク上のパターンを補正しても完全には対応できなかった。さらに、露光装置の内部に設けたメタルハライドランプからの排熱の影響を受けて、装置内部が熱くなってレンズやミラーに歪みが生じるという問題も発生した。この光学系の歪みは制御不能であった。この実験結果は、マスク露光方法と第２の光源による露光反応加速とを単純に組合せることができないことを明確に示している。
【００６８】
図９は本発明に係るマスクレス露光装置の別の実施形態を示す概略構成図である。紫外光に感度を有する感光性樹脂層１０ａが形成された被露光基板１０を載置して走行するステージ１１（すてすｔと、紫外光（３５０〜３９０ｎｍ）の範囲の波長成分を含む光を出射する第１の光源１と、前記第１の光源１から出射された光束５５を所望の被露光パターンのデータに基づいてビーム走査しながらステージ１１上に載置されている被露光基板１０の感光性樹脂層１０ａにパターンを結像させて露光描画するための第１の照射光学系５０と、可視〜赤外光（４５０〜２５０００ｎｍ）の範囲に波長成分の少なくとも一部を含む光を出射する第２の光源２と、前記第１の照射光学系５０で露光描画された第１の照射領域を漏れなく照射するように前記第２の光源２から出射された光束６５を導光する第２の照射光学系６０とを備えた露光装置である。
【００６９】
図１に示した実施形態との違いは、（１）第１の光源１の出射する光の波長、（２）パターンの描画方法、（３）第２の光源２の出射する光の波長範囲である。配線基板製造用として一般に使用される感光性樹脂は、通常、その感光主波長が３６５ｎｍ（ｉ線）であることを考慮して、本実施形態では、一般に使用される感光性樹脂の感光特性に合致する光を出射する光源を第１の光源１として用いた。図１に示した実施形態では、第１の光源１から出射された光束を変調するためにＤＭＤを光学変調系としたが、現時点で大量かつ安価に入手できるＤＭＤは紫外光耐性寿命が十分とは言えない。そこで、本実施形態ではＤＭＤで変調する替わりにポリゴンミラー５６によるビーム走査光学系６を用いた。従って、本実施形態における第１の照射光学系は、第１の導光光学系５２と音響光学素子５８とポリゴンミラー５６とｆ−θレンズ５７とを組合せて構成されている。ポリゴンミラー以外のビーム走査光学系、例えば、ガルバノミラーを用いてもよいことは言うまでもないが、高速のビーム走査を安価に実現できる光学系としてポリゴンミラーが最も好適である。紫外光耐性寿命の高いＤＭＤ、あるいは、ＤＭＤ以外の２次元光変調素子、例えば、ＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ）、ＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）が大量かつ安価に入手できるようになれば、これらの空間変調素子を使用しても良い。
【００７０】
本実施形態では、ビーム走査光学系６は変調制御部９によって精密にかつ高速に制御されており、感光性樹脂層１０ａの上に所望パターンを描画できるように、第１の照射光学系５０の一部であるビーム走査光学系６の走査とステージ１１の走査が連携動作するような仕組みが設けられている。
【００７１】
また、図１に示した実施形態と比べて、第１の光源１が出射する光の波長が短波長側にシフトした結果、入射される光量子のエネルギーが増大しており、第２の光源２からの照射光による光量子エネルギーは小さくて十分である。その結果として、第２の光源２からの照射光は図１に示した実施形態と比べて長波長側の波長成分でよい。改めて指摘するまでもないが、本実施形態は図１に示した実施形態と同じ第２の光源２でも構わない。
【００７２】
本実施形態における第１の光源１を具体的に例示すると、固体励起レーザ光源（ＹＡＧ−３Ｈ）、超高圧水銀灯などが挙げられるが、小型で省エネルギーという観点で紫外線ダイオード光源（ＬＥＤやＬＤ）が最も好適である。現時点では紫外線ダイオード光源で高出力の紫外光を得ることは困難であるため、本実施形態では、第２の光源２からの補助的な照射との相乗効果によって実用的な露光スループットを確保している。
【００７３】
本実施形態で使用する第２の光源２は、波長範囲＝２５００〜２５０００ｎｍの赤外範囲の波長成分を含む光を出射する光源である。具体的には、多数の赤外光の半導体レーザ光源を並べて構成しても良いし、あるいはハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどでも構わない。また、レーザ光源を用いて高速でビーム走査すれば、遮光スカートなどの工夫が省略できる。
【００７４】
上記以外の構成、具体的には、被露光基板１０および感光性樹脂１０ａ、ステージ１１およびステージコントローラ１３、主制御部３０、記憶装置３１、データ表示手段３２、データ入力手段３３、生産計画・管理システム３５、ＣＡＤシステム３８、ネットワーク３９などは図１に例示した実施形態と同じである。
【００７５】
図１０は本発明に係るマスクレス露光装置のさらに別の実施形態を示す概略構成図である。紫外光に感度を有する感光性樹脂層１０ａが形成された被露光基板１０を載置して走行するステージ１１（すてすｔと、青紫光（４００〜４１０ｎｍ）の範囲の波長成分を含む光を出射する第１の光源１と、可視〜近赤外光（波長が４５０ｎｍ〜２５００ｎｍ）の範囲に波長成分の少なくとも一部を含む光を出射する第２の光源２と、前記第１の光源１から出射された光束５５と前記第２の光源２から出射された光束６５とを合波するための合波光学系４と、合波された合波光束１５を所望の被露光パターンのデータに基づいて変調した上でステージ１１上に載置されている被露光基板１０の感光性樹脂層１０ａにパターンを結像させて露光描画するための合波光照射光学系１６とを備えた露光装置である。なお、合波光照射光学系１６は、合波光導光光学系１７と合波光変調光学系１８と合波光結像光学系１９とからなる。
【００７６】
本実施形態では合波変調光学系１８として、２次元の光変調素子などが使用できる。具体的には、ＤＭＤなどの光変調素子である。合波変調光学系１８に入射される合波光には紫外光成分（＜４００ｎｍ）が含まれていないので紫外線耐光寿命は不要であり、安価かつ大量に入手できるという観点で、ＤＭＤが最も好適である。
【００７７】
本実施形態では、大きく波長分布の異なる２系統の光束を合波した後に結像させるため、合波光結像の際に色収差が発生し、合波光束１５の成分の内、第１の光源１からの光束５５と第２の光源２からの光束６５とで合焦位置が異なる。本実施形態では、より短波長側成分である第１の光源１からの光束５５の焦点位置を基準にステージ１１の位置合わせおよび高さ合わせを実施する。即ち、第１の光源１からの光束５５は被露光基板１０の感光性樹脂層１０ａの感光分子を活性化させるため、第１の光源１からの光束５５の結像位置で感光反応が進行し、結像形状に対応したパターンが得られる。他方、第２の光源２からの光束は感光性樹脂層１０ａの感光分子を電子励起させる光量子成分を含まず、従って、第２の光源２からの光束６５の結像位置や結像形状は感光反応の進行には直接の関係がない（間接的には関係がある）。言い換えると、第２の光源２からの光束６５の結像位置や結像形状は、第１の光源１からの光束５５の結像位置の近傍であれば問題ないのである。
【００７８】
本実施形態では、上述の通り、第１の光源１から出射された光束５５と第２の光源２から出射された光束６５とを合波させた後に結像させるので、２系統の光源からの光成分は、必然的にほぼ同一場所をほぼ同時に照射することができる。
【００７９】
なお、上述の図１、図９、図１０に例示した構成に類似した露光装置であれば、本発明に問題なく適用できる。例えば、紫外光に感度を有する感光性樹脂層１０ａが形成された被露光基板１０を載置して走行するステージ１１（すてすｔと、青紫光（４００〜４１０ｎｍ）の範囲の波長成分を含む光を出射する第１の光源１と、第１の光源１からの光束５５を変調する第１の変調光学系５３と、可視〜近赤外光（波長が４５０ｎｍ〜２５００ｎｍ）の範囲に波長成分の少なくとも一部を含む光を出射する第２の光源２と、第２の光源２からの光束６５を変調する第２の変調光学系６３と、前記第１の変調光学系５３で変調されてなる第１の変調光５４と前記第２の変調光学系６３で変調されてなる第２の変調光６４とを合波するための変調光合波光学系２０と、前記変調光合波光学系２０で合波されてなる変調合波光束２１をステージ１１上に載置されている被露光基板１０の感光性樹脂層１０ａにパターンを結像するための、変調合波結像光学系２２とを備えた露光装置（図示せず）が考えられる。この露光装置の特徴は、２系統の光源からの光束をそれぞれ変調してから合波する点である。２系統の変調系を備える必要があるが、光源の特性に見合う変調系を選択できるという観点からみると有利である。
【００８０】
なお、ここに例示した構成を、本発明の目的に反しない範囲で適宜組合せ、あるいは、通常の構成と併用した露光装置も、本発明に使用することは特段の問題はない。
【００８１】
以上説明した実施の形態によれば、マスクレス直接露光装置を用いて感光性樹脂を露光する露光プロセスのスループットを増大することができる。また、本発明のマスクレス直接露光装置を用いて露光することにより、配線基板を製造のスループットを増大できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る露光装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る露光装置を用いたパターン描画例の要約を示す図である。
【図３】本発明に係る露光装置を用いた別のパターン描画例の要約を示す図である。
【図４】感光性樹脂の典型的な感光感度特性の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る露光機に使用する第２光源の分光放射特性の一実施例である。
【図６】本発明に係る露光装置による被露光物の受光強度状態の一実施例を示す概念図である。
【図７】本発明に係る露光装置による被露光物の受光強度状態の別の一実施例を示す概念図である。
【図８】本発明に係る露光装置による被露光物の受光強度状態のさらに別の一実施例を示す概念図である。
【図９】本発明に係る露光装置の別の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】本発明に係る露光装置のさらに別の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…第１の光源、２…第２の光源、３…遮光スリット、４…合波光学系、５…変調光学要素、６…ビーム走査光学系、７…結像光学系、８…ビーム成形光学系、９…変調制御部、１０…被露光基板、１０ａ…感光性樹脂層、１１…載置台（ステージ）、１３…ステージコントローラ、１５…合波光束、１６…合波光照射光学系、１７…合波光導波光学系、１８…合波光変調光学系、１９…合波光結像光学系、２０…変調は合波光学系、２１…変調波合波光束、３０…主制御部、３１…記憶装置、３２…データ表示手段、３３…データ入力手段、３５…生産計画・管理システム、３８…ＣＡＤシステム、３９…ネットワーク、５０…第１の照射光学系、５２…第１の導光光学系、５３…第１の変調光学系、５４…第１の変調光、５５…第１の光源から出射した光束、５６…ポリゴンミラー、５７…ｆ−θレンズ、５８…音響光学素子、６０…第２の照射光学系、６１…フィルター、６２…第２の導光光学系、６３…第２の変調光学系、６４…第２の変調光、６５…第２の光源２から出射した光束。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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