JPS6244718A - パタ−ン露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子回路の印刷配線板（プリント板）などの製
作工程の中で用いられる、銅箔を化学エツチングするた
めの、フォトレジストへの配線パターンの露光等に使用
できるパターン露光装置に関するものである。

従来の技術 第２図に一般的なプリント板製作工程の一部を示す。第
２図Ａは露光状態を示したもので、基板１９の表面に銅
箔１８ａが貼シつけてあシ、銅箔の全表面にフォトレジ
ス）１７ａか塗られている。

この７オトレジストへ、光源１５からの光（点線で示す
）が配線パターンマスク１６を通して照射、　　　　Ｊ
ｉ、Ｂ、　Ｉ’ｍ−２７ＫＪ″”６１“″”″”用いら
れ黒く塗った部分は光を遮断し、透明部は光を通過させ
る。

フォトレジストは光の当った部分は光反応して硬化し、
光の当らなかった部分は質的に変化しない。

次にこの板を７オトレジストの溶剤液に入れると、第２
図Ｂのように硬化した部分のフォトレジス）１７ｂが残
り他は溶けて除去される。除去された部分には銅箔面が
露出する。

次にこの板を銅の溶剤液に入れると、露出している銅箔
が除去される。最後に前述の硬化して残っているフォト
レジス）１７ｂを溶剤で除去すると、第２図Ｃの如く、
配線パターン通りの銅箔１８ｂが基板上に残る。

以上のプリント板製作方法は、同じ配線パターンのプリ
ント板を大量生産する場合に適しておシ、一枚の配線パ
ターンマスクを用いて、露光工程を多数回くり返して行
え、溶剤による処理工程は、多数枚をまとめて液槽に入
れて行える。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、配線パターンの異る多種プリント板の少
量生産では問題がある。

それは、必要とする多種の配線ノζターンマスクをあら
かじめ用意しておき、これを短時間に選択的に取り出し
て露光のための取り付けを行う作業を多回数行う必要が
ある。この露光のための取シ付けは高精度の位置合わせ
が必要であり、特に多層の積層プリント板では、各層の
パターン合わせが重要となり、所要時間が長くなる。

このような多種多量の配線パターンマスクの保管方法も
また問題の１つである。

このために大型コンピュータ用のプリント板製作では配
線パターンを用いない露光方法がある。

この方法は光源にレーザー光などの点光源を用い、配線
パターンの図形情報を記憶装置に蓄えておき、制御用コ
ンピュータで、図形情報を読み出しながら光を当てる位
置を移動制御し配線パターンを描画露光する方法である
。

この方法の問題は、光の自る面積が点であるため、プリ
ント板全面の必要面積に元を当てるのに長時間を要する
のでプリント板への直接露光は実用的でなく、マスク製
作用にとどまっているし、加えて装置の価格も高価なも
のになっている。

本発明は上記従来の問題点を解消するもので、多種生産
に於いても生産性を損うことがなく、配線ハターンマス
クの保管も不要とした、プリント板などの少〜中量生産
に適するパターン露光装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、露光用の光源と、２次元平面に多数の液晶画
素を配した可変パターンマスクと、被露光物とを同一光
路上に配置し、上記被露光物に露光する露光パターンの
図形データを記憶しておき、この図形データを読み出し
、上記可変パターンマスクのパターンを制御する制御用
コンピュータから構成される。さらには被露光物を支え
直交する２軸方向に移動可能なテープノペさらには光の
７ヤツターを備えた構成を有する。

作　　用 以上の手段により例えば、プリント板の多種少量生産に
おいて、多種の配線パター７マスクをあらかじめ用意し
、現物で保管しておく必要はなく、制御用コンピュータ
によって、選択的に図形デ−タを記憶装置から読み出し
て、可変パターンマスクを制御し、必要な配線パターン
を短時間に構成する。又、寸法の大きな被露光物に対し
てもテーブルの移動によって容易に対応でき、従来例で
あげたようなレーザー光などの点光源に比べ露光面積が
広く生産性の良い実用新案効果の優れたものである。

実施例 以下に本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は全体構成図で、光源１を出た光は、シャッター
２が開口している場合はこれを通過し、点線で囲って示
す可変パターンマスク３を通うて、レンズ４で拡大又は
縮小され被露光物、こ＼ではフォトレジストを塗ったプ
リント板６の表面に照射する。これが基本となる露光の
光路である。可変パターンマスク３は偏向板３ａと、液
晶３ｂと、他方の偏向板３Ｃとから成る。この構成と動
作について、第３図を用いて詳述する。

２枚のガラス板３ｂ−１，５ｂ−ｓのそれぞれの内側面
には薄い透明電極Ｍ３ｂ−２，３ｂ−４が形成されてい
て、それらの間に液晶３ｂ−３を挾んだ構造の一般的な
液晶パネルである。液晶には種類があり動作の原理が異
るが、ここでは１例として、光透過型の液晶ＴＶなどに
多く使用されるＴ　Ｎ　（Ｔｗｉｓｔｅｄ−Ｎｅｍａｔ
ｉｃ　）方式とする。

第３図Ａでは電源１１−１につながるスイッチ１１−２
が開いているため液晶の両電極３ｂ−２゜３ｂ−４には
電圧がかかっていないので、液晶３ｂ−３には電界が無
い。

ＴＮ方式の液晶は電界の無いとき、分子配向が９０°ね
じれるように作られている。このため液晶への入射光２
θは液晶を通過すると、偏向面が９０°回転した出力光
２１ａとなる。

入射光側には偏向フィルター３ａが設けてあり、ここで
一定の偏向面の光のみが液晶に入射される。

他方の光の出口側には、偏向板３Ｃが、上記偏向板３ａ
の偏向面と直交するように設けてあり、この結果、上記
液晶通過によって９０°回転した偏向面の光２１ａは、
偏向板３Ｃを通過できる。

第３図Ｂではスイッチ１１−２が閉じられているので液
晶３ｂ−３には電源１１−１の電圧が加わる。この電界
によって液晶の分子配向のねじれが解け、入射光２０は
偏向面が回転することなしに通過し、出力光２１ｂとな
る。この光の偏向面ば偏向板３Ｃの偏向面と直交する方
向のため、通過できない。

以上の構成を用いて、スイッチ１１−２の開閉により光
の透過と遮断が行える。

第３図の如き光のスイッチを１単位として、これを多数
個平面パネル状に並べると、ＴＶ画面のような２次元子
面のパターンを形成できる。このような画面の構成単位
は画素又は画面を構成する点（ドツト）と呼ぶ。

次に第４図を用いて、ドツトマトリックス方式による２
次元画面構成方法を説明する。

２枚のガラス板のそれぞれの内側面に、第４図忙示すよ
うな帯状の透明電極を設ける。

一方′のガラス板にはｘｌ、Ｘ２．Ｘ３・・・・・・の
如く水平方向にＸ電極を多数設け、他方のガラス板には
Ｙ、、Ｙ２．Ｙ３・・・・・・の如く垂直方向にＹ電極
を設ける。図ではｘｌ　　とＹｌ　電極のみに斜線を入
れて示している。これら２枚のガラス板を第５図のよう
に重ね、間に液晶を挾むと、Ｘ電極と、Ｙ電極の交点が
光スィッチを構成する１つの画素（ドツト）となる。液
晶ＴＶではＸ電極、Ｙ電極それぞれ２４０本に及ぶ電極
がマトリックスに構成され、画素は４万ドツト以上に及
ぶ。

このような多数の光スィッチを画面に表したいパターに
応じて個々に選択的に開閉制御する方法の１例を述べる
。

いまここで使用する液晶は、第７図の如き一般的なＴＮ
型液晶の動作特性を有するもの℃とする。

横軸は両電極への印加電圧で２ｖはＶの２倍の電圧を意
味する。縦軸は液晶のねじれによる偏向板を含めた光の
透過度である。

印加電圧が０からＶ″＆での低い電圧では液晶のねじれ
は変化せず光は透過する（第３図Ａと同じ状態）。印加
電圧がＶから２ｖの間で液晶のねじれは解け、２ｖ以上
の高い電圧では確実に光は遮断される（第３図Ｂと同じ
状態）。このような特性の液晶を第５図の如き電極の中
間に挾んで使用するものとし、これのｘｌとＹｌの交点
、Ｘ２とＴ２　の交点、ｘ３とＴ３の交点の３ケ所の光
を遮断し、他のドツトは光を透過させる制御を行う場合
について述べる。この目的のためには第６図の如き電圧
を各電極に印加する。

Ｘ電極は走査電極で順次一定の短時間（Ｘ、電極にはＴ
１時に＋Ｖ電圧２２を印加し、Ｘ２電極には１２時に＋
Ｖ電圧２３を印加し、Ｘ３電極には７３時に＋Ｖ電圧２
４を印加する。以下は省略しているが同様にＸ電極全て
に順次一定の短時間ずつ＋Ｖ雷電圧印加し、これを休み
なくくり返す。

一方Ｙ電極は必要に応じて選択的に電圧を制御する電極
で、いま、Ｔ１　時には、Ｙ、電極は一■電圧２５が印
加され、Ｔ２とＹ３電極には＋Ｖ電圧２６．２７が印加
されている。

Ｉ　　　　　　　この結果、ＸｌとＹｌの交点には＋Ｖ
電圧２２と−Ｖ電圧２６とによって２倍の電圧２ｖが加
わシ、液晶のねじれが解けて光は遮断される。

Ｘ　とＴ２の交点には＋Ｖ電圧２２と２６とが加えられ
いずれも＋Ｖ雷電圧同電圧で、液晶に電界は加わらない
。Ｘｌ　　とＴ３の交点も又同様である。

とのＴ１　時には、Ｘ２．Ｘ３・・・・・・などの他の
全てのＸ電極はいずれも０電圧のため、Ｙ電極に加わる
電圧が＋Ｖか−Ｖにかかわらず２ｖ電圧に達する交点は
無く、光は通過する。

次に１２時を見ると、Ｘ２に＋Ｖ電圧２３が加わシ、Ｔ
２に−Ｖ電圧２８が加わりこの交点は２Ｖ電圧となシ光
は遮断される。他のＹ電極（Ｙ、。

Ｔ３・・・・・・）は全て＋■電圧なのでそれらの交点
は電界が加わらない。更に７３時にはｘ３に＋■電圧２
４が加わシ、Ｔ３に一■電圧２９が加わりこの交点のみ
が２ｖ電圧となり光が遮断される。

以上のように、走査されているＸ電極上の各ドツトの中
で光を透過させたいところのＹ電極は＋Ｖ雷電圧し、光
を遮断したいところは−Ｖ電圧となるような電圧制御す
ればよいことがわかる。

実際の液晶は応答時間が遅いので、２ｖ電圧が【却加さ
れた瞬間に十分な動作に至らないが、休み′４′−４ なくくり返し上記の電圧制御を行うことによって、液晶
は動作に至る。このような遅延動作は、復旧時間も遅く
第６図のような間歇的な駆動には都合が良い。

このような原理動作によって今日では液晶ＴＶのような
多数ドツトのものまで実用化されている。

又、動作応答速度や、光の透過と遮断のコントラストを
更に向上させるために、上述のＸ電極とＹ電極は極く細
い幅とし、これらの交点にスイッチ用トランジスタを小
さく配置し、ＸとＹ電極に加える制御電圧でこのトラン
ジスタを制御しこのトランジスタの出力で画素用（光ス
イツチ用）の透明電極に印加する電圧を制御する。

カラーＴＶのように画素数が多くなるとこのような方法
が採られるようになってきた。

第１図の可変パターンマスク３は上述のような液晶と偏
向板から成るもので光を通すパターンを電気制御によっ
て可変できるマスクである。

プリント板の配線パターンは今日ではＣＡＤ（Ｃｏｍｐ
ｕｔｏｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓ＋ｉｇｎ　）と呼ばれる
コンピュータを用いた図形作成システムを使用して作ら
れることが多くなった。

この方法で作られた図形データは通称ＣＡＤデータと呼
ばれている。このような配線パターンのＣＡＤデータを
第１図−１４の記憶装置に記憶しておき、制御用コンピ
ュータ１３は必要なＣＡＤデータを読み出し、可変パタ
ーンマスク１画面分の情報を液晶制御回路１１へ送る。

この情報によって液晶制御回路は液晶の画素ごとの動作
を制御し配線パターンの一画面を形成する。これらの技
術はコンピュータによってＴＶ画面上に図形を表示する
コンピュータグラフィックスの構成を用いて実現できる
。

液晶に形成された配線パターンは、レンズ４によって光
学的に朕爵中蜘た酷←拡大又は縮小され峠てプリント板
６の表面を露光する。すでに述べたように液晶画面の寸
法は、ガラス板に設けた□透明電極の位置で決っておシ
、ガラスは温度変化による伸縮が少いので高精度の寸法
で製作でき、使用できる。

このだめ、制御用コンピュータ１３によって液晶に形成
される配線パターンの寸法は常に正確であり、レンズ４
による光学的な拡大又は縮小が正確な倍率で行われれば
、プリント板５の表面に露光されるパターンの寸法は正
確である。

この寸法の正確さを利用して、可変パターンマスク３の
面積より大きなプリント板への露光が可能である。この
方法を第８図を用いて説明する。

第８図は１枚のプリント板で、斜線部は露光すべき配線
パターンである。第１図の可変パターンマスク３を用い
て１回で露光できる面積が第８図Ａ部分の面積（縦寸法
＝Ｑ、横寸法＝ｐ）である場合、まず制御用コンピュー
タ１３の制御によって、Ａの部分の配線パターンを液晶
に表し、プリント板の左上に露光する。次に横方向に正
確に寸法Ｐだけ移動させてかつ制御用コンピュータ１３
の制御によってＢ部分の配線パターンを液晶に表し、露
光する。次は更に横方向に寸法Ｐだけ移動し、配線パタ
ーンはＣ部分を液晶に表す。以上の操作ｉ。

２、憎プリント板の縦・横全面に一順させることによシ
、可変パターンマスクより大きなプリント板でも全面に
露光できる。このとき配線パターンはＡ。

Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆの如くつながって行くので位置と寸
法の正確なパターンが必要であシ、本構成はこれに適し
ている。

尚実際には配線パターンの接続部分で断線が生じないよ
う第９図の如き、微小寸法の重なり部分を設は接続部分
を２重露光し確実に配線パターンを接続することが望ま
しい。

以上のように、プリント板全面への露光は、パターンマ
スクとプリント板の相対的な移動によって行われる。第
１図の実施例ではプリント板６を移動させる構成を示し
たもので、プリント板６はｙテーブル６ｙの上に載って
おり、該テーブルはモータ７ｙの回転で駆動ねじ（図示
されていない）を介して、ｙ軸方向（図の奥行き方向）
へ移動する。

これらのｙ軸移動機構は全てＸテーブル６ｘの上に載っ
ており、該テーブルはモータ７ｘの回転で駆動ねじ８ｘ
が回転し！テーブルに固定したナツト９ｘがＸ軸方向（
図の横方向）へ平行移動する。以上の構成によってプリ
ント板５はｘ−７両方向にモータによって移動できる。

モータ７ｘと７ｙｉｄモ一タ駆動回路１２の電流によっ
て回転制御され、その電流の制御情報は制御用コンピユ
ー、り１３から送られる。なお、前記制御情報について
は、別の制御用コンピュータを使用してもよい。

期間では光源１からの光を全て遮断するよう、シャッタ
ー２が設けてあり、制御用コンピュータ１３からの信号
がシャッター駆動回路１ｏに送られて、シャッターの適
切な開閉が制御される。このシャッターはカメラに使用
されているような機械的に光を遮断する構造のものや、
或いは光学的なミラーやプリズムを機械的に運動させ光
路を切換る方式のものでもよい。

このシャッターを設けることは他の効果もねらえる。そ
れは、液晶の寿命を延すだめに液晶へ光−を当てている
時間をできるだけ短縮したい場合で、露光に必要な短時
間だけシャッターを開き、それ以外の時間は常にシャッ
ターを閉じることによって液晶への光の照射時間を抑制
することで、液晶の使用回数を増加できる。

このような寿命の問題が無く、単に光を遮断するだけの
目的の場合は、シャッター２は省略して、パターンマス
ク３の液晶３ｂにその役割を兼ねさせることも可能であ
る。

以上の実施例の説明では、露光の対象物をプリント板と
して行ったが、これ以外の対象物を用いる場合で、光に
よって硬化又は軟化させるなどの化学反応を利用する場
合の露光、あるいは又、光による電荷や磁化の制御のた
めの露光の場合などにも適用できることは云うまでもな
い。

又、実施例としてあげた液晶はＴＮ方式のものであった
が、他の種類、例えばＤ　Ｓ　Ｍ　（Ｄｙｎａｍｉ　ｃ
　−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　Ｍｏｄｅ　＝散乱による光
の透過率の変化を利用する方式）方式を使用することも
できる。

発明の効果 ・以上のように本発明は、露光用の光源と、２次元平面
に多数の液晶画素を配した可変パターンマスクと、被露
光物を同一光路上に配置し、上記パターンマスクの液晶
を画素ごとに制御する液晶制御回路と、上記プリント板
に露光する配線パターンの図形データを記憶させる記憶
装置と、この記憶装置から図形データを読み出して１回
の露光に必要な配線パターン情報を上記液晶制御回路に
送る制御用コンピュータから成る構成によって、従来の
ように多種の配線パターンマスクをあらかじめ用意し、
現物で保管する必要はなく、図形データとして記憶装置
に記憶収納しておき、必要に応じて選択的に制御用コン
ピュータによって短時間に読み出せる。読み出したパタ
ーンの形成は液晶への電気的な制御で行われるので、パ
ターンマスクの取付は交換は不要で、可変パターンの切
換時間／′ｉ、極めて高速短時間に行える。

ｉ　　　　　　　これによ・て従来困難であ・た多種プ
リ〜ト板の少量生産が効率良〈実施できる。

本可変パターンマスクは多数の画素から成る２〕゛次元
平面であり、レーザー光などの点光源に比べ、単位時間
での露光面積が広く、生産性が良いため、プリント板へ
の直接露光に使用でき中量生産でも実用的である。

本可変パターンマスクによる１回の露光面積より寸法の
大きなプリント板に対しては、被露光物を支え、直交す
る２軸方向に移動するテーブルを設け、このテーブルの
移動制御とパターンを変えた露光のくシ返えしによって
、全面積への露光が可能であり、しかもこれは一台ある
いは複数台の制御用コンピュータによって自動的に実施
されるなど、実用的効果は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

作工程の説明図、第３図は一般的な液晶の基本的な構成
を示す説明図であシ、八けその動作時、Ｂは非動作時の
説明図、第４図はマトリックス構成の液晶対電極を別々
、に分けて示した説明図、第５図はマトリックス構成の
液晶対電極を重ねて示した説明図、第６図はマトリック
ス構成の液晶対電極に印加する制御電圧のタイミング図
、第７図は液晶の動作特性図、第８図は複数回の露光で
１枚のプリント板全面を露光する場合を示すプリント板
の平面図、第９図は複数回の露光を行う場合の露光のオ
ーバーラツプ状態を示すプリント板の平面図である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・シャッター、３・
・・・・可変パターンマスク、１１・・・・・・液晶制
御回路、１３・・川・制御用コンピュータ、１４・・・
・・・記憶装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
一先う４色 ”−−−５１！ｊｖ１１」’１５ｐ回４１ｊ−−ｇ鰭ε
用コンＣ゛ユーグ ；４−　　πＹ、＊を 第２図 第３図 胎、 兜九伍 九ばη− 第　４　図 第５図 第６図 １１１１丁２３−−−− 霞 第７図 ｉｐ力ｕ／ｌ；五 シｊ　８　図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）露光用の光源と、２次元平面に多数の液晶画素を
   配した可変パターンマスクと、被露光物とが同一光路上
   に、上記順に配置され、かつ上記被露光物が露光するパ
   ターンのデータを記憶させる記憶装置と、上記可変パタ
   ーンマスクの液晶画素ごとに光の透過遮断制御を行う液
   晶制御回路と、上記記憶装置から必要なパターンデータ
   を読み出し、このデータに基づいて上記液晶制御回路へ
   制御情報を送る制御用コンピュータとを備えたパターン
   露光装置。
2. （２）露光用の光源と、２次元平面に多数の液晶画素を
   配した可変パターンマスクと、被露光物とが同一光路上
   に、上記順に配置され、かつ前記被露光物を載せて直交
   する２軸方向に移動可能なテーブルと、このテーブルの
   駆動部とこの駆動部へ制御情報を送る制御用コンピュー
   タと、上記被覆露光物に露光するパターンのデータを記
   憶させる記憶装置と、上記可変パターンマスクの液晶画
   素ごとに光の透過遮断制御を行う液晶制御回路と、上記
   記憶装置から必要なパターンデータを読み出し、このデ
   ータに基づいて上記液晶制御回路へ制御情報を送る制御
   用コンピュータとを備えたパターン露光装置。
3. （３）露光用の光源と、２次元平面に多数の液晶画素を
   配した可変パターンマスクと、被露光物とが同一光路上
   に、上記順に配置され、かつ上記被露光物に露光するパ
   ターンのデータを記憶させる記憶装置と、上記可変パタ
   ーンマスクの液晶画素ごとに光の透過遮断制御を行う液
   晶制御回路と、上記記憶装置から必要なパターンデータ
   を読み出し、このデータに基づいて上記液晶制御回路へ
   制御情報を送る制御用コンピュータとを備え、さらに上
   記露光用光源と、上記可変パターンマスクの中間に、光
   を透過遮断するシャッターを設け、このシャッターを開
   閉制御するシャッター駆動回路を備えると共に、このシ
   ャッター駆動回路は、露光時にシャッターを開く信号を
   上記制御用コンピュータから受ける構成のパターン露光
   装置。