(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを主走査方向へ偏向させると共にテーブルに載置された被描画体を副走査方向へ移動させて前記被描画体の表面にパターンを描画するレーザ直描装置において、
前記被描画体の裏面に有底の凹部を形成する凹部形成手段を前記テーブルに設けた
ことを特徴とするレーザ直描装置。
【請求項２】
前記被描画体を前記テーブルの表面と平行な方向に位置決めする位置決め手段を設け、
該位置決め手段を前記凹部形成手段の位置を基準にして前記テーブルに配置する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ直描装置。
【請求項３】
レーザビームを主走査方向へ偏向させると共にテーブルに載置された被描画体を副走査方向へ移動させて前記被描画体の表面と裏面にパターンを描画する描画方法において、
下記ａ〜ｅの工程によりパターンを描画することを特徴とする描画方法。
ａ．被描画体をテーブルに載置する工程。
ｂ．被描画体の表面にパターンを描画すると共に裏面の予め定める位置に有底の凹部を形成する工程。
ｃ．被描画体を表裏反転してテーブルに載置する工程。
ｄ．凹部の位置に基づいて表面の座標系を定め、被描画体の裏面にパターンを描画する工程。
ｅ．被描画体をテーブルから取り外す工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラスタデータに基づいて変調したレーザビームを主走査方向へ偏向させながら被描画体を副走査方向へ移動して所望のパターンを被描画体上に描画するレーザ直接描画装置(LDI：Laser Direct Imazing)および描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ直描装置では回路パターン設計時のＣＡＤデータをベクタデータヘフォーマット変換して輪郭線を算出した後、さらに描画用ラスターデータに変換してレーザ光のＯＮ−ＯＦＦ画素を求め、ＯＮ画素にレーザを照射する。
図７は、従来のレーザ直描装置の構成図である。
レーザ源１は光学ベース１６上に搭載されている。光学ベース１６はベッド１８上のコラム１７上に配置されている。レーザ源１から出力されたレーザビーム５はミラー２、エキスパンダ３を介して音響光学素子（以下、「ＡＯＭ」という。）４に入射する。ＡＯＭ４で変調されたレーザビーム５ａはポリゴンミラー６により偏向されてｆθレンズ７に入射し、ｆθレンズ７を透過したレーザビーム５ａは折り返しミラー８により図の下方に偏向されてシリンドリカルレンズ９に入射する。そして、シリンドリカルレンズ９を透過したレーザビーム５ａは被描画体１０に入射して被描画体１０上のドライフィルムレジスト（以下、「ＤＦＲ」という。）やフォトレジスト等を感光させる。このとき、被描画体１０を搭載したテーブル１２は副走査方向（図中のＹ軸方向）へ等速移動する。リニアモータ１４はテーブル１２を移動させる。一対のガイド１３はテーブル１２を案内する。テーブル１２の上方にはカメラ６０が配置されている。カメラ６０は図示を省略する移動装置に載置され、Ｘ軸方向に位置決め自在である。カメラ６０は、図示を省略する画像処理装置に接続され、例えば描画位置を定めるため、被描画体１０の表面に配置されているアライメントマークを撮像するのに使用される（特許文献１）。
【０００３】
図８はスタートセンサの位置を示す図であり、（ａ）は図７におけるＸ軸方向から見た図、（ｂ）は図７におけるＹ軸方向から見た図である。
シリンドリカルレンズ９の図７における左端側の下方にはミラー１１が配置されており、ミラー１１の反射側にスタートセンサ１５が配置されている。そして、行毎の走査開始位置を揃えるため、主走査方向の１スキャンの描画はミラー１１で反射されたレーザビーム５ａをスタートセンサ１５が検知してから所定時間後に開始される（図示の場合、検出位置と描画開始位置との距離は１０ｍｍである）。このようにして、行毎の走査開始位置を揃えている。
【０００４】
ところで、プリント基板を加工する場合、予めプリント基板の表面に設けられたアライメントマークを基準にしたｘｙ座標軸を定めて加工を行う。このｘｙ座標軸の各軸をレーザ直接描画装置の駆動系のＸＹ座標軸の各軸とそれぞれ平行になるようにしてプリント基板をテーブルに固定することは困難である。そこで、テーブル１２には図示を省略する回転機構が設けられており、被描画体１０を回転させることにより被描画体１０のｘｙ座標軸をレーザ直接描画装置の駆動系のＸＹ座標軸と平行にすることができるようになっている。
【０００５】
いわゆる多層基板の製作方法には種々の方法があるが、ピンラミネーション法やマスラミネーション法では、絶縁層の両側に導体層を配置した両面基板を絶縁層を介して積層させる。多層基板の製品としての信頼性を向上させるためには、両面基板の表裏に配置するパターンを正確に位置決めする必要がある。
【０００６】
そこで、両面基板の導体層の表面にレジスト等の感光性材料が塗布されている場合、裏面側に露光手段を設けておき、表面側を露光する際に裏面側にアライメントマークを露光し、裏面側を露光する際には予め露光させたアライメントマークの位置に基づいて裏面側を加工する技術がある（特許文献１）。この技術に依れば、裏面側に配置されるパターンを表面側に配置されるパターンに対して精度良く定めることができた。
【特許文献１】ＷＯ  ０２／３９７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、露光をするだけで現像を行わないため、感光材料によってはアライメントマークを識別できない場合がある。アライメントマークを識別するためにプリント基板を現像すること、あるいは露光した近傍だけを部分的に現像することは、作業工程が増加するために採用できない。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、感光材料の種類にかかわらず、表面側に対する裏面側の位置を精度良く決定することができるレーザ直接描画装置および描画方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、レーザビームを主走査方向へ偏向させると共にテーブルに載置された被描画体を副走査方向へ移動させて前記被描画体の表面にパターンを描画するレーザ直描装置において、前記被描画体の裏面に有底の凹部を形成する凹部形成手段を前記テーブルに設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の手段は、レーザビームを主走査方向へ偏向させると共にテーブルに載置された被描画体を副走査方向へ移動させて前記被描画体の表面と裏面にパターンを描画する描画方法において、  下記ａ〜ｅの工程によりパターンを描画することを特徴とする。
ａ．被描画体をテーブルに載置する工程。
ｂ．被描画体の表面にパターンを描画すると共に裏面の予め定める位置に有底の凹部を形成する工程。
ｃ．被描画体を表裏反転してテーブルに載置する工程。
ｄ．凹部の位置に基づいて表面の座標系を定め、被描画体の裏面にパターンを描画する工程。
ｅ．被描画体をテーブルから取り外す工程。
【発明の効果】
【００１１】
感光材料の種類にかかわらず、アライメントマークの位置を知ることができるので、表面側に対する裏面側の位置を精度良く定めることができる。この結果、多層基板の製品としての信頼性および製品としての歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
図１は本発明に係るレーザ直接描画装置のテーブルの構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＳ部拡大断面図であり、図７と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。
テーブル１２の表面には、内部の中空部１８に接続する多数の吸着口２２が格子状に配置されている。中空部１８は継ぎ手４５を介して図示を省略する真空装置に接続されている。なお、中空部１８は図示を省略する隔壁により３個のブロックに分かれている。継ぎ手４５は各ブロック毎に設けられており、ブロック毎に負圧を供給することができる。テーブル１２の表面には被描画体１０を位置決めするための３本の位置決めピン２１ａ〜２１ｃが配置されている。位置決めピン２１ａと位置決めピン２１ｂは断面が円形であり、ピン２１ａと位置決めピン２１ｂの接線はＸ軸と平行である。
【００１３】
断面が環状の４本の中空ピン２０（２０ａ〜２０ｄ）は中心がＸ軸と平行、かつ、内径部がそれぞれ中空部１８に連通するようにしてテーブル１２上に固定されている。図１（ｃ）に示すように、中空ピン２０先端の内面側は先端側に向かって広がる傾斜面が形成され、先端はエッジ状になっている。中空ピン２０ａ〜２０ｄはテーブル１２表面から距離ｇ（ここでは、１０〜５０μｍ）突き出ている。なお、中空ピン２０ａ〜２０ｄは被描画体１０のパターン配置領域外である。
【００１４】
ここで、被描画体１０について説明する。被描画体１０は、導体５０と、導体５０を中心として表と裏のそれぞれに配置（粘着）された感光性レジスト５１と、感光性レジスト５１の外側に配置（粘着）されたキャリアフィルム５２とから構成されている。図２に示すように、感光性レジスト５１は、一方の外面に例えば材質がポリエステルであるキャリアフィルム５２が、他方の外面に材質がポリエチレンであるカバーフィルム５３がそれぞれ配置されたドライフィルムとして保管されており、カバーフィルム５３は感光性レジスト５１を導体５０に配置する際に除去される（はがされる）。
【００１５】
次に、本発明の手順を説明する。
ここでは、被描画体１０は外形が長方形であるとする。
手順１：被描画体１０をテーブル１２に載置する。このとき、被描画体１０の２辺が位置決めピン２１ａ〜２１ｃに接するようにして配置する。
手順２：真空装置を動作させ、被描画体１０をテーブル１２に吸着させる。吸着により、被描画体１０がテーブル１２に押しつけられ、キャリアフィルム５２の表面（あるいはキャリアフィルム５２と感光性レジスト５１の表面）に中空ピン２０ａ〜２０ｄによる圧痕（ここでは、平面視が円環状で、厚さ方向にはＶ字形である。なお、真空装置の吸引力により、圧痕はキャリアフィルム５２だけに形成される場合もあるし、形成された溝の先端が感光性レジスト５１に及ぶ場合もある。）が形成される。
手順３：表側の面（以下、図示されている面を面Ｆという。また、裏側の面を以下、面Ｂという。）を露光する。レーザ光はキャリアフィルム（厚さは１６〜２５μｍ）を透過して感光性レジストを露光させる。
手順４：面Ｆの露光が終了したら、真空装置を停止させ、被描画体１０をＹ軸回りに表裏反転させてテーブル１２に載置する。このとき、被描画体１０の２辺を位置決めピン２１ａ〜２１ｃに接触させる。
手順５：真空装置を動作させ、被描画体１０をテーブル１２に吸着させる。
手順６：カメラ６０により、中空ピン２０ａ〜２０ｄで形成された圧痕の内のいずれか２個の圧痕（ここでは、中空ピン２０ａによる圧痕２０Ａと中空ピン２０による圧痕２０Ｄ）を撮像し、画像処理によりそれぞれの中心座標を求める。
手順７：圧痕２０Ａと圧痕２０Ｄをの中心座標に基づいてテーブル１２を回転させ、現在裏側になっている面Ｆに加工されているパターンのｘｙ軸をレーザ直接描画装置の駆動系のＸＹ座標軸と平行にする（ここでは、一致させる）。なお、詳細については後述する。
手順８：面Ｂを露光する。
手順９：被描画体１０をテーブル１２から取り外す。
【００１６】
なお、後工程である現像工程に先立ち表裏のキャリアフィルムは除去される。そして、感光性材料がネガ形の場合、レーザ光が照射されなかった（露光されなかった）感光性レジストは現像液により除去され、露光された部分がパターンを形成する。また、感光性材料がポジ形の場合、レーザ光が照射されなかった部分がパターンを形成する。
【００１７】
次に、上記手順７をさらに詳細に説明する。
図３は、裏面Ｂの位置決め手順を示す図であり、（ａ）は上記手順２の場合を、（ｂ）は面Ｆ露光時を、（ｂ）は上記手順５の場合を、（ｃ）は手順７の結果を示す図である。
なお、ここでは、レーザ直接描画装置の駆動系のＸＹ座標軸の原点Ｏはカメラ６０の光軸上にあるとする。また、Ｐはテーブル１２の回転中心である。また、中空ピン２０ｄと圧痕２０Ｄには斜線をしてある。
ここでは、中空ピン２０ａと中空ピン２０ｄにより面Ｂには形成された圧痕２０Ａと圧痕２０Ｄを用いるものとする。
【００１８】
中空ピン２０ａの中心をＱａ、中空ピン２０ｄの中心をＱｄ、線分ＱａＱｄの中点をＱＣとするとき、中心Ｑａ、Ｑｄ、中点ＱＣおよび回転中心Ｐの座標は、Ｑａ（Ｘ１Ｒ，Ｙ１Ｒ）、Ｑｄ（Ｘ２Ｒ、Ｙ２Ｒ）、ＱＣ（Ｘｃｒ，Ｙｃｒ）、Ｐ（Ｘｔ，Ｙｔ）である。そして、線分ＱａＱｄはＸ軸と平行であるので、Ｙ１Ｒ＝Ｙ２Ｒ＝Ｙｃｒである。
同図（ａ）に示すように、手順２において、中空ピン２０ａと中空ピン２０ｄにより、面Ｂには圧痕２０Ａと圧痕２０Ｄが形成される。
【００１９】
いま、同図（ｂ）に示すように、手順６において測定された圧痕２０Ａと圧痕２０Ｄの中心位置Ｑａｂ、Ｑｄｂおよび中点ＱＣｂの座標（ここでは、面Ｂ側であるので、添え字ｂを付して表している。）が、Ｑｄｂ（Ｘ１、Ｙ１）、Ｑａｂ（Ｘ２，Ｙ２）、ＱＣｂ（ＸＣ，ＹＣ）であったとする。
この場合、ＸＣ，ＹＣおよび傾き角度θは式１〜３で求められる。
ＸＣ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２  ・・・（式１）
ＹＣ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２  ・・・（式２）
Δθ＝Ｔａｎ−１{（Ｘ２−Ｘ１）／（Ｙ２−Ｙ１）}  ・・・（式３）
中点ＱＣｂの中点ＱＣに対するＸ、Ｙ軸方向のずれ量ΔＸ１、ΔＹ１
は式４、５で求められる。
ΔＸ１＝Ｘｃｒ−ＸＣ  ・・・（式４）
ΔＹ１＝Ｙｃｒ−ＹＣ  ・・・（式５）
ここで、中点ＱＣｂの回転中心Ｐからの距離をＬとすると、Ｌは式６により、また、線分ＱＣｂＰの傾きΔθは式７により求められる。
Ｌ＝√｛（Ｘｔ−ＸＣ）２＋（Ｙｔ−ＹＣ）２｝  ・・・（式６）
Δθ＝Ｔａｎ−１｛（ＸＣ−Ｘｔ）／（ＹＣ−Ｙｔ）｝  ・・・（式７）
テーブル１２を−Δθだけ回転させた場合、補正後の中点ＱＣｂの中心座標（Ｘｃｈ，Ｙｃｈ）は、それぞれ式８，９で表される。
Ｘｃｈ＝Ｌ×Ｃｏｓ（θ＋Δθ）  ・・・（式８）
Ｙｃｈ＝Ｌ×Ｓｉｎ（θ＋Δθ）  ・・・（式９）
ここで、中点ＱＣｂの回転中心を基準からの距離をＸｇ，Ｙｇとすると、Ｘｇ，Ｙｇは式１０，１１で表される。
Ｘｇ＝ＸＣ−Ｘｔ  ・・・（式１０）
Ｙｇ＝ＹＣ−Ｙｔ  ・・・（式１１）
そして、Δθ回転させたことによる中点ＱＣｂのＸ，Ｙ軸方向の各移動量は式１２，１３により求められる。
ΔＸｃｈ＝Ｘｃｈ―Ｘｇ  ・・・（式１２）
ΔＹｃｈ＝Ｙｃｈ―Ｙｇ  ・・・（式１３）
したがって、テーブルをＸ、Ｙ軸方向にそれぞれ式１４、１５で表されるΔＸ、ΔＹだけ移動させると、同図（ｃ）に示すように、中点ＱＣｂを中点ＱＣに一致させることができる。
ΔＸ＝ΔＸ１＋ΔＸｃｈ  ・・・（式１４）
ΔＹ＝ΔＹ１＋ΔＹｃｈ  ・・・（式１５）
なお、上記においては圧痕２０Ａと圧痕２０Ｄを用いたが、圧痕２０Ａ〜２０Ｄのいずれか２個を用いればよい。
【００２０】
図４は、本発明に係る他の実施形態を示す図であり、（ａ）はテーブル端部の平面図、（ｂ）は側面断面図である。
テーブル１２の端部の両端には１対のガイドピン２４が配置されている。Ｌ字型のサポト２７はテーブル１２の側面に固定されている。サポート２７の中央部にはシリンダ２５が支持されている。シリンダ２５のピストンロッド２５ａはサポート２７に形成された図示を省略する穴を貫通してテーブル１２の表面側に突き出している。ピストンロッド２５ａの先端にはプレート２６が支持されている。プレート２６は中空ピン２０ａ〜２０ｄに対向できる大きさである。そして、ピストンロッド２５ａが待機状態にあるとき（同図（ｂ）に実線で示す位置。）、プレート２６の下面２６ｂはテーブル１２に載置される被描画体１０の表面から離れている。また、ピストンロッド２５ａが動作位置にあるとき、下面２６ｂは被描画体１０の表面よりもテーブル１２の表面側に位置決めされる。
【００２１】
この他の実施形態の場合、被描画体１０をテーブル１２に吸着させた後、吸着を解除するまでの任意の時刻にシリンダ２５を動作させればよい。例えば、中空ピン２０の外形を３ｍｍとし、キャリアシートの厚さが８μｍの場合、加圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ２とすると加圧時間として０．２秒程度とすれば十分である。
【００２２】
また、図示を省略するが、中空ピン２０ａ〜２０ｄを軸方向に移動自在に支持させ、駆動手段によりテーブル１２の表面から突き出し可能に構成しても良い。
【００２３】
ところで、中空ピン２０を被描画体１０に付勢したとき、中空ピン２０によって加圧された部分のキャリアシートに裂傷が発生することがある。裂傷によりキャリアシートが浮き上がると、撮像精度が低下する場合があるので、裂傷の発生は好ましくない。
図５は、中空ピン２０の変型例を示す図であり、（ａ）は先端を曲面にした場合、（ｂ）は中実にした場合、（ｃ）は円錐台状にした場合、また、（ｄ）は上記図３で示したものである。
同図（ａ）の場合、先端が曲面であるので、中空ピン２０によって加圧された部分のキャリアシートに裂傷が発生することを予防できる。また、同図（ｂ）の場合、中実であるので、（ａ）の場合と同様に中空ピン２０によって加圧された部分のキャリアシートが裂けることを予防できるだけでなく、先端が余り摩耗しないので、保守管理が容易になる。
いずれの形状の中空ピンも採用可能であり、キャリアシートの厚さあるいは材質に応じて形成される圧痕が明瞭になるものを選択して使用すればよい。
【００２４】
ところで、凹部のキャリアシートが切り取られれると、切り取られた部分はゴミとなるなるので、シリンダ２５の付勢力を、キャリアシートが円形に切り取られることがないような値に調整しておくのが実際的である。
図６は、本発明のさらに他の実施形態を示すテーブルの平面図である。
中空ピン２０ａ〜２０ｄは被描画体１０載置面における対角線方向に配置されている。このように、凹部の深さを浅く制御できる場合には、中空ピン２０をパターン形成領域に配置することができる。このようにすると、中空ピン２０の配置位置の制限が緩和されるので、中空ピン２０の配置間隔を広げることができ、裏面の位置決め精度をさらに向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明は、光源としてレーザダイオードを用い、レーザダイオードを直接ＯＮ／ＯＦＦするレーザ直描装置にも適用することができる。
【００２６】
また、本発明は、空間光変調器（ＤＭＤ）を用いるレーザ直描装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るレーザ直接描画装置のテーブルの構成図である。
【図２】ドライフィルムの構成説明図である。
【図３】本発明における被描画体のテーブルに対する配置説明図である。
【図４】本発明に係る他の実施形態を示す図である。
【図５】中空ピンの変型例を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態を示すテーブルの平面図である。
【図７】従来のレーザ直描装置の構成図である。
【図８】スタートセンサの位置を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
５ａ  レーザビーム
１０  被描画体
１２  テーブル
２０  中空ピン
ｇ  距離（突き出し距離）
【図１】
0004369504.tif 000002
【図２】
0004369504.tif 000003
【図３】
0004369504.tif 000004
【図４】
0004369504.tif 000005
【図５】
0004369504.tif 000006
【図６】
0004369504.tif 000007
【図７】
0004369504.tif 000008
【図８】
0004369504.tif 000009