JP4775076B2

JP4775076B2 - 露光方法及び装置

Info

Publication number: JP4775076B2
Application number: JP2006099187A
Authority: JP
Inventors: 信一中村; 勝彦岡野
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007272046A

Description

本発明は、感光性レジストが塗布された帯状フィルム基板材料等のレジスト面に回路パターンを露光するのに用いられる露光方法及び装置に関する。

従来、帯状フィルム基板材料等に回路パターンを形成する技術は、古くからＴＡＢ（Tape Automated Boning）と呼ばれる技術分野が存在し、広く知られている。ＴＡＢによる帯状フィルム基板材料への回路パターンの形成は、写真用フィルムと同様な形状に加工を施すことで、カメラ等の写真技術の応用が容易であり、高精細な回路パターンを帯状フィルム基板上に形成することができた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２６４６３９号公報

また近年では、帯状フィルム基板材料に形成される回路パターンの効率的な生産を図るために、フィルム幅の拡大が図られ始め、これに伴いフィルム基板材料に回路パターンを焼き付ける露光装置への要求も広幅材料への露光が前提となり、露光装置に使用される投影レンズの口径も大口径化することとなった。
しかしながら、投影レンズの大口径化は、光学収差も大きくなることによる解像性の低下や、大口径レンズの製造コストの増大等により、250mmφ程度の照射径が限界となってきている。

また、露光工程以降の工程では材料幅が広い方が生産効率が高いため、限定された照射径でなるべく広い範囲の材料幅を露光しようとすると、図６に示す通り、帯状フィルム基板材料の搬送方向と直交する縦長の長方形とならざるを得ない。このため、所定の帯状フィルム基板材料長さ当たりの露光回数が増加し、生産性を落とすことになってしまう。

本発明は、上記の如き従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、感光性レジストが塗布された幅広の帯状フィルム基板材料を露光しようとする際に発生する未露光部に着目し、これをステップ移動させて露光することにより、基板材料の搬送、位置決めに要する時間を短縮し、それにより、安価な半導体実装基板の製造等を可能にする露光装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明による露光装置は、感光性レジストが塗布された帯状フィルム基板材料のレジスト面を露光し、現像することにより帯状フィルム基板材料上に所定の回路パターンを形成するのに用いられる露光装置において、前記レジスト面を露光するための、前記基板材料の搬送方向と直交する長方形の露光エリアを持つとともに、
搬送ローラーで送られてきた前記基板材料を吸着できるワークステージは前記ワークステージをXYZ方向へ移動可能に支持するワーク移動ステージにより支持され、前記ワーク移動ステージはステップ移動ステージにより前記基板材料の搬送方向と並行な方向にステップ移動されるように構成されていることを特徴とする。

また、本発明による露光装置は、上記の露光装置においてガラスマスクを水平面内で移動させる位置調整用のマスクステージを備え、前記ガラスマスクに対する前記ワーク移動ステージの位置調整は前記ワーク移動ステージのXYZ方向への移動で調整し、前記ステップ移動ステージに対する前記ガラスマスクの位置調整は前記ガラスマスクを水平面内で移動させることにより調整するように構成されている。

本発明による露光方法は、請求項１または２のいずれかに記載した露光装置を用い、
感光性レジストが塗布され且つ位置決め用の少なくとも２つのアライメントマークを有する帯状フィルム基板材料を使用し、前記アライメントマークを用いて前記帯状フィルム基板材料を位置決めした後、前記ステップ移動ステージにより前記ワーク移動ステージをステップ移動させ、前記基板材料の搬送方向と直交する前記長方形の露光エリア内へ前記基板材料を有効露光エリアの横幅Ｗの整数倍逐次ステップ移動させ、前記感光性レジストを露光していくようにしたことを特徴としている。

また、本発明による露光方法は、上記の露光方法において前記ワーク移動ステージで前記基板材料を吸着した状態で前記ステップ移動ステージをステップ移動させて少なくとも２回以上露光を行った後、前記基板材料の吸着を解除して前記搬送ローラーで前記基板材料を送るようになっている。

本発明により、従来の露光装置では露光有効面積を逐次露光するために必要な、搬送時間とワーク吸着時間、ワークアライメント時間、吸着解除時間、がｎ回に１度となるため、露光装置の生産性が大きく向上する。

以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。
図１は本発明に係る露光装置の概略構成図、図２は本発明露光装置により実現される帯状フィルム基板材料と露光エリアと投影レンズ有効径との相対位置関係を示す説明図、図３はステップ移動ステージとパターンマスクの位置関係を示す説明図、図４は本発明露光装置により実現されるステップ移動ステージとパターンマスクとの移動位置関係を示す説明図、図５は本発明に係る露光方法と従来の露光方法との露光動作比較図である。

図１において、１は表面に感光性レジストが塗布され所定位置に一対のアライメントマーク１ａが穿設された帯状フィルム基板材料、２は基板材料１を吸着固定できアライメントマーク１ａと後述するガラスマスクに形成されたアライメントマークの投影像とを観察する観察孔２ａが開口されたワークステージ、３は基板材料１をワークステージ２上へ所定の送り量で搬送できる搬送ローラー、４はワークステージ２をXYZ方向へ移動可能に支持する公知の構造のワーク移動ステージ、５はワーク移動ステージ４を基板材料１の搬送方向へステップ移動させ得るように構成されたステップ移動ステージ、６は感光性レジストを光硬化させるための紫外線を照射する紫外光照射装置、７は回路パターンとパターン位置合わせ用のアライメントマーク（図示せず）が形成されたガラスマスク、８はガラスマスク７の位置を調整できるマスクステージ、９はガラスマスク上の回路パターンとアライメントマークを基板材料１上へ投影する投影レンズ、１０はワークステージ２の観察孔２ａに整合して設置されたアライメントカメラ、１１は有効露光エリア、１２は後述する各種動作を制御するための制御部、１３は制御部１１への入力装置、１４はアライメントカメラ１０からの画像信号を処理してアライメントマーク１ａとガラスマスクに設けられたアライメントマークとの整合の様子を観察できるモニタである。

なお、一対のアライメントマーク１ａは、図２に示すように、基板材料１の両側縁に対向して且つ各マークの中心を結ぶ線分が基板材料１の長手方向と直交するように配設され、また、これに対応してガラスマスク７に設けられる一対のアライメントマークも、各マークの中心を結ぶ線分がガラスマスク７の側縁と直交するように配設されるのが好ましい。実際上、このアライメントマーク１ａは、帯状フィルム基板材料１の露光有効範囲の長手方向長さのｎ倍ピッチで多数対穿設されている。ステップ移動ステージ５は、ワーク移動ステージ４との間に設けられた例えば精密ラック・ピニオン機構とステップモーター等からなる送り機構を介して、ワーク移動ステージ４をワークステージ２と共に、基板材料１の長手方向へ所定距離だけ正確にステップ移動せしめ得るように構成されている。

次に、上記露光装置の作用を説明する。
先ず入力装置１３を操作し、制御部１２を介して搬送ローラー３を作動させ、露光有効エリア１１の帯状フィルム基板材料１の長手方向長さに相当するピッチで穿孔されたアライメントマーク１ａが、ガラスマスク７のアライメントマークが投影されるべき位置（観察孔２ａの位置）まで、所定の送り量で搬送できる搬送ローらー３により移動させた後、ワークステージ２上に帯状フィルム基板材料１を真空吸着等で固定する。

次に、入力装置１３を再び操作し、制御部１２を介してワーク移動ステージ４をXYθ方向（水平方向）及び／又はZ方向（垂直方向）へ適宜移動させて、ガラスマスク７から投影されるべきアライメントマーク像と基板材料１のアライメントマーク１ａとが一致するように調整する。この調整作業は、観察孔２ａを通して撮像するアライメントカメラ１０とモニタ１４を介して、極めて精細に行われる。このようにして、ガラスマスク７から投影されるべきアライメントマーク像と基板材料１のアライメントマーク１ａとを一致させた状態で、入力装置１３と制御部１２を介して紫外光照射装置６を点灯させ、ガラスマスク７に露光光を照射し、投影レンズ９を介して感光性レジストが塗布された帯状フィルム基板材料１上にマスクパターンを結像させ、第１の露光が行われる。そして所定時間後入力装置１３を再び操作し、制御部１２を介して紫外光照射装置６を消灯させて、第１の露光を終了させる（図２（ａ）参照）。

続いて入力装置１３を再び操作し、制御部１２を介してステップ移動ステージ５を作動させ、ワークステージ２をワーク移動ステージ４と共に、有効露光エリア１１の横幅W分だけ基板材料１の長手方向へ例えば前進（図２（ｂ）参照）させて停止させる。その位置で、第１の露光と同様の操作を繰り返して、第２の露光を終了させる。次に、入力装置１３を再び操作し、制御部１２を介してステップ移動ステージ５を作動させ、ワークステージ２をワーク移動ステージ４と共に、有効露光エリア１１の横幅Wの２倍分だけ基板材料１の長手方向へ例えば後進（図２（ｃ）参照）させて停止させる。その位置で、第１の露光と同様の操作を繰り返して、第３の露光を終了させる。

露光動作はこのようにして行われるが、この露光動作は、３回に限定されるものではなく、ｎ回逐次行うようにしてもよく、また、露光の都度入力装置１３を操作するのではなく、１回の操作で一連の露光動作をシーケンス制御できるようにしてもよい。

上記の如き第１の露光に際して、限定された照射径でより広い範囲の基板材料１の部分を露光しようとすると、ガラスマスク７が所定の正しい位置にある場合には、基板材料１とワークステージ２と投影レンズ９の有効径９ａと有効露光エリア１１との位置関係は、図３に示すようになる。

以上説明した露光動作は、ガラスマスク７が正しい位置にセットされていれば、問題なく行われるが、図４（ａ）に示すようにステップ移動ステージ５の移動方向に対してガラスマスク７の位置が傾いていると、破線で示すように露光毎に位置ずれが生じる。このため、図４（ｂ）に示すようにステップ移動ステージ５の移動方向に対して、ガラスマスク７の位置が垂直になるように、ガラスマスク７の傾きを調整する必要がある。この調整は、入力装置１３を操作し、制御部１２を介してマスクステージ８を水平面内で移動させて、ガラスマスク７の位置が図４（ｂ）に示すように、ステップ移動ステージ５の移動方向に対して垂直になるようにすることにより行う。

図５は、従来の露光装置と本発明による露光装置とによる露光動作の比較図であるが、この図から明らかなように、本発明による露光方法は、従来の露光装置で露光するよりも少ない動作で露光することが可能である。

以下、本発明を一実施例に基づき説明する。
本発明に係る露光装置では、投影レンズ９の有効露光エリア９ａは２５０ｍｍφ、製品パターンの幅は２２０ｍｍであったため、有効露光エリア１１の対角線長さは２５０ｍｍ以下、有効露光エリア１１は２２０ｍｍ×１１８ｍｍ以下であった。位置決め孔形成工程によって、幅２５０ｍｍ、絶縁層厚さ０.０３８ｍｍ、導体層厚さ０.０００３ｍｍの複合材料の両側縁部に、一対の位置決め孔として直径０.５ｍｍの孔を２４０ｍｍ間隔で基板材料送りピッチ３４２ｍｍで穿設した。次に、この基板材料の孔間に幅２２０ｍｍのドライフィルムレジスト（日立化成製RY-3315）をラミネートし、露光すべき材料を準備した。
このようにして準備した材料を、従来の露光装置と本発明による露光装置で露光を行ったときの処理能力を求めたところ、時間当たり１.５倍の処理能力の向上が確認された。

本発明に係る露光装置の概略構成図である。本発明露光装置により実現されるステップ移動ステージとパターンマスクとの移動位置関係を示す説明図である。本発明露光装置により実現される帯状フィルム基板材料と露光エリアと投影レンズ有効径との相対位置関係を示す説明図である。ステップ移動ステージとパターンマスクの位置関係を示す説明図である。本発明に係る露光方法と従来の露光方法との露光動作比較図である。帯状基板材料における照射径と露光範囲との関係を示す説明図である。

１帯状フィルム基板材料
１ａワークアライメントマーク
２ワークステージ
２ａ観察孔
３搬送ローラー
４ワーク移動ステージ
５ステップ移動ステージ
６紫外光照射装置
７ガラスマスク
８マスクステージ
９投影レンズ
９ａ投影レンズの有効径
１０アライメントカメラ
１１有効露光エリア
１２制御部
１３入力装置
１４モニタ

Claims

感光性レジストが塗布された帯状フィルム基板材料のレジスト面を露光し、現像することにより帯状フィルム基板材料上に所定の回路パターンを形成するのに用いられる露光装置において、前記レジスト面を露光するための、前記基板材料の搬送方向と直交する長方形の露光エリアを持つとともに、
搬送ローラーで送られてきた前記基板材料を吸着できるワークステージは前記ワークステージをXYZ方向へ移動可能に支持するワーク移動ステージにより支持され、前記ワーク移動ステージはステップ移動ステージにより前記基板材料の搬送方向と並行な方向にステップ移動されるように構成されていることを特徴とする露光装置。
ガラスマスクを水平面内で移動させる位置調整用のマスクステージを備え、前記ガラスマスクに対する前記ワーク移動ステージの位置調整は前記ワーク移動ステージのXYZ方向への移動で調整し、前記ステップ移動ステージに対する前記ガラスマスクの位置調整は前記ガラスマスクを水平面内で移動させることにより調整するように構成されている請求項１に記載の露光装置。
請求項１または２のいずれかに記載した露光装置を用い、
感光性レジストが塗布され且つ位置決め用の少なくとも２つのアライメントマークを有する帯状フィルム基板材料を使用し、前記アライメントマークを用いて前記帯状フィルム基板材料を位置決めした後、前記ステップ移動ステージにより前記ワーク移動ステージをステップ移動させ、前記基板材料の搬送方向と直交する前記長方形の露光エリア内へ前記基板材料を有効露光エリアの横幅Ｗの整数倍逐次ステップ移動させ、前記感光性レジストを露光していくようにしたことを特徴とする露光方法。
前記ワーク移動ステージで前記基板材料を吸着した状態で前記ステップ移動ステージをステップ移動させて少なくとも２回以上露光を行った後、前記基板材料の吸着を解除して前記搬送ローラーで前記基板材料を送るようにした請求項３に記載の露光方法。