(57)【要約】【課題】ステージを移動させる構造の露光方法であって、ステージの移動方向に対する光の引き摺りが極力解消し、パターニング後の寸法が、ステージ移動方向に対して垂直方向と平行方向とで違いが生じないようにし、配線幅として設計どおりの寸法が得られるようにする。【解決手段】光源から照射された光ビームを、予めプログラムされた配線形成用の露光パターンに沿って、移動するステージ上に設置した基材上の感光性材料に照射して該感光性材料をパターン露光する露光方法において、前記感光性材料に照射するスポット状の光ビームＳを、前記ステージの移動方向Ａに対して垂直方向に長い楕円形状となるように、該光ビームを制御して露光する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された光ビームを、予めプログラムされた配線形成用の露光パターンに沿って、移動するステージ上に設置した基材上の感光性材料に照射して該感光性材料をパターン露光する露光方法において、前記感光性材料に照射するスポット状の光ビームを、前記ステージの移動方向に対して垂直方向に長い楕円形状となるように、該光ビームを制御して露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記光源は半導体レーザであり、該光源から照射される光は紫外光であって、デジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）の二次元空間変調器で反射され、該ＤＭＤの反射焦点とステージ又は基材上の感光性材料の焦点との焦点間距離を調整して、前記ステージの移動方向に対して垂直方向に長い所定の楕円形状となるようにして、該光ビームを照射することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
照射光のデジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）反射面と、ステージ又は基材上の感光性材料との間の焦点間距離を調整してパターン露光を行った感光性材料の、現像後の寸法が、ステージ移動方向に対する垂直な方向と平行な方向とにおいて、誤差を最も少なくなるように、前記パターン露光を行うことのできる光学系座標軸を用いることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
光源から照射された光ビームを、予めプログラムされた配線形成用の露光パターンに沿って、移動するステージ上に設置した基材上の感光性材料に照射して該感光性材料をパターン露光する露光方法において、前記露光パターンのプログラムを前記ステージの移動方向に対して垂直な方向に配置される配線部分を、前記ステージの移動方向と平行な方向に配置される配線部分に比べて、所定の割合で細らせたプログラムを用いてパターン露光することを特徴とする露光方法。
【請求項５】
ステージに照射される光ビームの形状は、同心円状であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光方法を用いて、配線パターンを形成する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項７】
光源から照射された光ビームを、予めプログラムされた配線形成用の露光パターンに沿って、移動するステージ上に設置した基材上の感光性材料に照射して該感光性材料をパターン露光する際に使用するプログラム方法であって、前記ステージの移動方向に対して垂直な方向に配置される配線部分を、前記ステージの移動方向と平行な方向に配置される配線部分に比べて、所定の割合で細らせるようにプログラムすることを特徴とするプログラム方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマスクを用いないマスクレス露光方法に関する。また、本発明は、回路基板を製造する際に基板に形成すべき所定の配線パターンに対応するパターンを基板上の感光性樹脂表面に露光形成するために、このようなマスクレス露光方法を用いた回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マスクを用いないマスクレス露光の要求が強くなっている。従来、マスクレス露光を行う方法としては、デジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）を用いたレーザ・ダイレクト・イメージング（ＬＤＩ）装置がある。ＬＤＩは、レーザダイオード等の光源から発光された光が、別途プログラム制御されてＤＭＤで反射し、複数のレンズを経て感光性樹脂に照射される。ミラーに反射される光は、各々が小さな光のスポットとして反射し、感光性樹脂に照射される。
【０００３】
ＬＤＩは、ステージを移動させることで、ステージ上の感光性樹脂をパターニングする構造をとっている。照射される光は、ＤＭＤにより反射されることにより、パターン露光が実施されるが、上述のように、ステージが移動してパターン露光を行なっている構造上、ステージの移動方向に対する光の引き摺りが発生する。したがって、パターニング後の寸法はステージ移動方向に対して、垂直と平行方向とでは寸法に違いが生じる。
【０００４】
図１は、ＤＭＤを用いたレーザ・ダイレクト・イメージング（ＬＤＩ）装置における、同心円形のスポットとして光がドライ・フィルム・レジスト等の感光性樹脂に照射される状態を概略図で示したものである。図１において、矢印Ａはステージの移動方向である。ステージ上には、プリント配線回路を形成するために、ドライ・フィルム・レジスト等の感光性樹脂１０が塗布された基板が設置されている。Ｓはステージに照射される光スポットの断面形状を示す。感光性樹脂１０に光ビームを照射してこの感光性樹脂１０を露光するためには、所定の光量以上に光スポットが多数集中されていなければならない。従来技術では、個々の光スポットの断面が同心円状であって、これらの光スポットが多数の配列されたものとなっている。
【０００５】
基板上に形成する配線パターンは、説明を簡単にするために、例えば、略Ｌ字形のパターン１２であるとし、ステージの移動方向と平行な縦線をパターン部分１２ａとし、ステージの移動方向と垂直な横線をパターン部分１２ｂとする。このパターンに沿って露光が行なわれると、符号１２の部分が露光部分、それ以外の符号１３の部分が未露光部分となる。
【０００６】
光の形状が同心円状である場合、縦線のパターン部分１２ａの幅は寸法ａ（μｍ）は設計寸法と略同様であって、例えば１０μｍである。しかし、ステージが矢印Ａ方向に移動することを前提としたパターン露光方式をとっているため、線幅の細い横線のパターン部分１２ｂの領域では、光の引き摺りによる露光線幅の太りが発生する。この場合、図１における横線のパターン部分１２ｂが光の引き摺りによる露光線幅の太りが生じた状態を示し、横線のパターン部分１２ｂの幅は、縦線のパターン部分１２ａの幅ａ（μｍ）に対し、ｂ倍となる。なお、ｂは１以上の値である。即ち、横線のパターン部分１２ｂの幅（ｗ）は次の式で表される。
【０００７】
幅（ｗ）＝ａ×ｂμｍ（１．０＜ｂ）
このように、ステージが移動してパターン露光を行う従来技術の構造では、ステージ移動方向に対する光の引き摺りが発生する。これにより、パターニング後の寸法は、ステージの移動方向に対して垂直な方向と平行な方向とでは寸法に違いが生ずることとなる。
【０００８】
本発明に関連する先行技術として、特開２００３−３３７４２６号公報（特許文献１）及び特開２００３−３３７４２７号公報（特許文献２）がある。
【０００９】
特許文献１では、露光ビームで走査露光を行う際に露光ビームの光量が均一となるように、露光開始前に光量を検出する光量検出器の設けられた露光装置において、光量の検出の精度を一定にしつつ光量検出器の数を減らし、処理回路の回路構成を簡略化することを課題としている。そのために、特許文献１における露光装置は、露光ビームの延在方向に応じて一方向に延在するビーム入射面と、ビーム入射面の形状が変形し、ビーム入射面の延在方向の幅が狭くなったビーム出射面とを備える導光性シート部材を有し、ビーム出射面からの露光ビームを光量検出器の受光面に収束させる。
【００１０】
また、特許文献２では、光ビームを用いて感光材料を露光する露光装置において、２次元光検出器を用いることなく、光量分布を短時間に求めることができ、さらに、光量分布を求めるための処理回路を簡略化することを課題としている。そのために、特許文献２における露光装置は、隣接する複数のマイクロミラーから所定領域に投影されたマルチビームを、この領域に応じて定められた駆動周波数で、露光ＯＮの状態と露光ＯＦＦの状態との２つの状態に交互に一括して切り換える駆動モードの制御を行う制御ユニットと、この駆動モードの際、露光ＯＮの状態及び露光ＯＦＦの状態のいずれか一方の状態の光の光量を検出し、光量検出信号を生成する光量検出ユニットとを有する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３３７４２６号公報
【特許文献２】特開２００３−３３７４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述のように、レーザ・ダイレクト・イメージング（ＬＤＩ）装置は、ステージを移動させることで、ステージ上の感光性樹脂をパターニングする構造をとっている。移動するステージ上に光が照射されることにより、パターン露光が実施されるが、ステージが移動している間にパターン露光が行なわれる構造上、ステージの移動方向に対する光の引き摺りが発生する。したがって、パターニング後の寸法はステージ移動方向に対して、垂直と平行方向とでは違いが生じる。また、前述の特許文献１及び２においても、ステージの移動方向に対する光の引き摺りの問題を解決するものではない。
【００１３】
そこで、本発明では、ステージを移動させる構造のレーザ・ダイレクト・イメージング（ＬＤＩ）装置等においても、ステージの移動方向に対する光の引き摺りが極力解消し、パターニング後の寸法は、ステージ移動方向に対して垂直方向と平行方向とで違いが生じないようにし、配線幅として設計どおりの寸法が得られるようにした露光方法及びこの露光方法を用いた回路基板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を達成するために、本発明によれば、光源から照射されたスポット状の光ビームを、予めプログラムされた配線形成用の露光パターンに沿って、移動するステージ上に設置した基材上の感光性材料に照射して該感光性材料をパターン露光する露光方法において、前記感光性材料に照射するスポット状の光ビームを、前記ステージの移動方向に対して垂直方向に長い楕円形状となるように、該光ビームを制御して露光することを特徴とする露光方法が提供される。
【００１５】
前記光源は半導体レーザであり、該光源から照射される光は紫外光であって、デジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）の二次元空間変調器で反射され、該ＤＭＤの反射焦点とステージ又は基材上の感光性材料の焦点との焦点間距離を調整して、前記ステージの移動方向に対して垂直方向に長い所定の楕円形状となるようにして、該光ビームを照射することを特徴とする。
【００１６】
照射光のデジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）反射面と、ステージ又は基材上の感光性材料との間の焦点間距離を調整してパターン露光を行った感光性材料の、現像後の寸法が、ステージ移動方向に対する垂直な方向と平行な方向とにおいて、誤差を最も少なくなるように、前記パターン露光を行うことのできる光学系座標軸を用いることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明によれば、光源から照射された光ビームを、予めプログラムされた配線形成用の露光パターンに沿って、移動するステージ上に設置した基材上の感光性材料に照射して該感光性材料をパターン露光する露光方法において、前記露光パターンのプログラムを前記ステージの移動方向に対して垂直な方向に配置される配線部分を、前記ステージの移動方向と平行な方向に配置される配線部分に比べて、所定の割合で細らせたプログラムを用いてパターン露光することを特徴とする露光方法が提供される。
【００１８】
この場合において、ステージに照射される光ビームの形状は、同心円状であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上述のような露光方法を用いて、配線パターンを形成する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法が提供される。この場合は、基板上のドライ・フィルム・レジストを露光後、現像し、配線パターンに対応するレジストの剥離部分にめっき等で銅パターンが形成される。
【００２０】
また、本発明は、光源から照射された光ビームを、予めプログラムされた配線形成用の露光パターンに沿って、移動するステージ上に設置した基材上の感光性材料に照射して該感光性材料をパターン露光する際に使用するプログラム方法であって、前記ステージの移動方向に対して垂直な方向に配置される配線部分を、前記ステージの移動方向と平行な方向に配置される配線部分に比べて、所定の割合で細らせるようにプログラムすることを特徴とするプログラム方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、感光性材料に照射するスポット状の光ビームを、ステージの移動方向に対して垂直方向に長い楕円形状となるように、該光ビームを制御して露光する、若しくは、露光パターンのプログラムをステージの移動方向に対して垂直な方向に配置される配線部分を、前記ステージの移動方向と平行な方向に配置される配線部分に比べて、所定の割合で細らせたプログラムを用いてパターン露光する。これにより、ステージを移動させる構造のレーザ・ダイレクト・イメージング（ＬＤＩ）装置等においても、ステージの移動方向に対する光の引き摺りが解消され、パターニング後の寸法として、ステージ移動方向に対して垂直方向と平行方向とで違いが生じないような配線幅をもった露光パターンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
図２は本発明の第１実施形態の概略図である。
【００２４】
光源（図示せず）は半導体レーザであり、この光源から照射される光は紫外光であって、デジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）（図示せず）で反射される。ＤＭＤで反射された光ビームは、ステージの移動方向Ａに対して垂直方向に長い楕円形状となるように、制御される。図２では、光ビームＳは、断面が楕円形状の多数の光スポットが規則的に配列された集合体である。
【００２５】
ステージ上には、製造されるべき半導体のプリント配線回路用の基板が設置され、基板上には、ドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ）等の感光性樹脂が塗布されており、基板はステージと共に矢印Ａ方向に所定速度で移動する。一方、感光性樹脂にスポット状に照射される光ビームは、ＤＭＤに反射される際の角度を調整し、或いはステージ面（ＸＹ面）に対してＺ軸を調整することにより、個々の光スポットが、ステージの移動方向に対して垂直な方向に長く、平行な方向に短い楕円形状となるように制御される。このような光スポットの断面の楕円形状を制御するために、例えば、ステージ上に取り付けたカメラ等でＤＭＤにより光ビームの反射角度等を観察しながら制御される。
【００２６】
基板上に形成する配線パターンは、説明を簡単にするために、図１の場合と同様、例えば、略Ｌ字形のパターン１２であって、ステージの移動方向と平行な縦線をパターン部分１２ａとし、ステージの移動方向と垂直な横線をパターン部分１２ｂとする。このパターンに沿って露光が行なわれると、符号１２の部分が露光部分、それ以外の符号１３の部分が未露光部分となる。
【００２７】
上記のように本発明の第１実施形態では、光ビームのスポット断面形状を横長の楕円形に形成し、この状態でパターン露光を実施する。その結果、パターン露光されたライン・パターンの線幅寸法は、縦線の露光パターン部分１２ａと横線の露光パターン部分１２ｂとで、差が非常に小さい値となった。
【００２８】
即ち、この第１実施形態では、横線のパターン部分１２ｂの幅（ｗ）は次の式で表される。
【００２９】
幅（ｗ）＝ａ×ｂμｍ（ｂ≒１．０）
このように、本発明の第１実施形態によれば、パターニング後の寸法は、ステージの移動方向に対して垂直な方向と平行な方向とでは寸法に殆ど違いが生じなくなる。
【００３０】
図３は本発明の第２実施形態の概略図である。
【００３１】
この第２実施形態においても、前述の実施形態と同様、光源（図示せず）は半導体レーザであり、この光源から照射される光は紫外光であって、デジタル・マイクロ・デバイス（ＤＭＤ）（図示せず）で反射される。ＤＭＤで反射された光ビームは、ステージ上に照射される。図３は、露光パターンのプログラムの概略図である。
【００３２】
ステージ上には、製造されるべき半導体のプリント配線回路用の基板が設置され、基板上には、ドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ）等の感光性樹脂が塗布されており、基板はステージと共に矢印Ａ方向に所定速度で移動する。
【００３３】
一方、この第２実施形態においては、露光パターンのプログラムをステージの移動方向に対して垂直な方向に配置される配線部分を、ステージの移動方向と平行な方向に配置される配線部分に比べて、所定の割合で細らせたプログラムを用いてパターン露光する。
【００３４】
このように、本発明の第２実施形態においては、プログラムのパターンの縦線と横線とであらかじめ寸法差を設けておくことで、縦線のパターン部分１２ａと横線のパターン部分１２ｂについて、実際のパターン露光後の寸法誤差をなくすることが可能となる。即ち、プログラムは、ステージ移動方向に対する縦線に比べて、横線の方が細い設計としておくことが、ステージの移動方向に対する光の引き摺りを解消する点で望ましい。
【００３５】
即ち、この第２実施形態では、露光パターンのプログラムにおいて横線のパターン部分１２ｂの幅（ｗ）は次の式で表される。
【００３６】
幅（ｗ）＝ａ×ｂμｍ（ｂ＜１．０）
このように、本発明の第２実施形態によれば、パターニング後の寸法は、ステージの移動により引き摺りを考慮してブログラムしているので、ステージの移動方向に対して垂直な方向と平行な方向とでは寸法は実質的に殆ど違いが生じなくなる。
【００３７】
図４は、従来技術と本発明の第１実施形態（実施例１）によるパターニングの概観を示すものである。ここで、ＣＳ（クロス・スキャン）方向とはステージの移動方向に対して垂直な横方向を意味し、Ｓ（スキャン）方向とはステージの移動方向に対して平行な縦方向を意味する。また、図４において、Ｃｕの部分は銅パターンが形成された部分であり、ＤＦＲの部分はドライ・フィルム・レジストが露出している部分である。図示のように、従来技術では、特にＣＳ（クロス・スキャン）方向において、銅の配線パターンが形成されるべき領域内にドライ・フィルム・レジストの残渣Ｒが残り、露光が十分でないことを示している。
【００３８】
図５は、従来技術と本発明の第１及び第２実施形態（実施例１、２）によるパターニングの寸法結果を示すものである。図５（ａ）は従来技術の結果、図５（ｂ）は本発明の第１実施形態（実施例１）の結果、図５（ｃ）は本発明の第２実施形態（実施例２）の結果を示す。また、これらの図において、縦軸はパターン間のスペース寸法（μｍ）を示す。また、ａは露光量の少ない領域であり、ｃは露光量の多い領域であり、ｂは露光量がａとｃの中間程度の領域である。
【００３９】
これらの図から理解できるように、従来技術では、ＣＳ方向及びＳ方向のいずれにおいても、パターン間スペースのバラツキが大きく、更にＣＳ方向とＳ方向との間でのバラツキの差も大きい。それに対し、本発明の実施例１又は２では、ＣＳ方向及びＳ方向のいずれにおいても、パターン間スペースのバラツキが小さく、更にＣＳ方向とＳ方向との間でのバラツキの差も小さい。露光量ａ〜ｃとパターン間スペースの平均差との関係は次の表のとおりである。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
実施例１及び実施例２の場合は、従来技術と比較して、平均差が少なく、また特に、露光量の中間領域（ｂ）において、平均差が極めて少なくバラツキが少ないことを示している。したがって、この領域では、安定した露光パターン幅を得ることができる。
【００４２】
以上添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明はステージを移動させる構造のレーザ・ダイレクト・イメージング（ＬＤＩ）装置等において、ステージの移動方向に対する光の引き摺りが解消され、パターニング後の寸法として、ステージ移動方向に対して垂直方向と平行方向とで違いが生じないような配線幅を得ることができるマスクを用いないマスクレス露光方法を得ることができるので、あらゆるプリント基板の製造、半導体パッケージの製造等広範な用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来技術による露光方法を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による露光方法を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態による露光方法を示す概略図である。
【図４】従来技術と本発明の第１実施形態（実施例１）によるパターニングの概観を示すものである。
【図５】従来技術と本発明の実施形態（実施例１、２）によるパターニングの寸法結果を示すものである。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ    ステージの移動方向
Ｓ    光スポットの断面形状
１０    感光性樹脂
１２    露光部分
１２ａ、１２ｂ    縦線及び横線
１３    未露光部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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