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課題

プリント配線基板用素材露光方法において、テント膜機械的強度を低下させることなく配線パターン微細化する。

解決手段

基板層21、金属層23、所定波長の光に感度を有する感光層19をこの順に積層したプリント配線基板用素材30であって、感光層19が、所定波長の光に対する感度が高い高感度感光層13と、上記所定波長の光に対する感度が高感度感光層13の感度より低く、かつこの高感度感光層13の厚さより厚い低感度感光層12とをこの順に前記金属層13の側から積層した上記プリント配線基板用素材30に対して、上記所定波長を持つレーザ光Leの集光位置Pを高感度感光層13中に位置させて感光層19の側から上記レーザ光Leを照射し、この感光層19を露光硬化させる。

概要

背景

プリント配線基板の製造分野においては、支持体とその支持体上に積層された感光層とからなるドライフィルムフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ技術を利用して、プリント配線基板の配線パターンを形成している。

例えば、スルーホールを有するプリント配線基板の作成は以下のように行われている。はじめに、絶縁材料からなる基板層上に金属層である銅薄膜が積層された銅張積層板に孔を開けてスルーホールを形成し、上記スルーホール内側壁面金属膜を積層し、上記金属層の表面に上記ドライフィルムフォトレジストの感光層の側を貼り付けて、銅張積層板上にドライフィルムフォトレジストが積層された感光記録媒体であるプリント配線基板用素材を得る。次に、配線パターンの形成領域およびスルーホール開ロ部の領域に対して、ドライフィルムフォトレジストの側から所定パターンの光を照射し上記感光層を硬化させる。つづいて、ドライフィルムフォトレジストの支持体を剥がし取って、配線パターンの形成領域において硬化した感光層、およびスルーホール開ロ部の領域において硬化した感光層(テント膜と呼ばれている)以外の領域に位置する未硬化感光層を除去し金属層を露出さる。その後、この露出した金属層の領域をエッチング処理し、さらに上記硬化した感光層を除去して、基板層上に配線パターンが形成されたプリント配線基板を作成している。このような工程は、例えば、特許文献1に開示されている。

上記配線パターンの微細化のためにドライフィルムフォトレジストの感光層の厚さを薄くすることは有効である。しかしながら、スルーホール開ロ部には感光層を支持する基板層がないので、感光層の厚さを薄くすると、スルーホール開口部の領域で硬化させた感光層(テント膜)の機械的強度が弱くなり、そのため、プリント配線基板を製造する際に上記テント膜が破れ易くなる。例えば、エッチング工程を実施するときにテント膜が破れてしまうと、スルーホール内にエッチング液が浸入し、スルーホール内の側壁面に積層された配線の一部分を構成する金属膜が除去されてしまうおそれがある。

このため微細な配線パターンの形成が可能で、かつスルーホール開口部のテント膜を破れ難くするように感光層を硬化させることができるドライフィルムフォトレジストの開発が進められている。

例えば、高感度感光層低感度感光層支持体層を積層してなるドライフィルムフォトレジストを上記銅張積層板上に貼り付けて作成した、互いに感度の異なる2層の感光層を有するプリント配線基板素材を用いてプリント配線基板を作成する手法が本出願人により検討されている。

この手法は、機械的強度が要求されるスルーホール開口部の領域において高感度感光層と低感度感光層とを硬化させ、すなわち硬化させる感光層の厚さを厚くして機械的強度を増大させ、配線パターンの形成領域においては高感度感光層のみを硬化させ、すなわち硬化させる感光層の厚さを薄くして微細な配線パターンの形成を可能とし、テント膜の破れを抑制しつつ微細な配線パターンを形成しようとするものである。

一方、上記プリント配線基板用素材に所定の配線パターンを露光する方法として、反射角度可変の多数のマイクロミラーを2次元状に配置したデジタル・マイクロミラー・デバイス(以後、DMDという)でレーザ光反射空間光変調して、この空間光変調されたレーザ光をプリント配線基板用素材に照射して感光層に2次元状の配線パターンを露光する投影露光装置が知られている(特許文献2参照)。
特開平6−169146号公報
特開2003−345030号公報

概要

プリント配線基板用素材の露光方法において、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンを微細化する。基板層21、金属層23、所定波長の光に感度を有する感光層19をこの順に積層したプリント配線基板用素材30であって、感光層19が、所定波長の光に対する感度が高い高感度感光層13と、上記所定波長の光に対する感度が高感度感光層13の感度より低く、かつこの高感度感光層13の厚さより厚い低感度感光層12とをこの順に前記金属層13の側から積層した上記プリント配線基板用素材30に対して、上記所定波長を持つレーザ光Leの集光位置Pを高感度感光層13中に位置させて感光層19の側から上記レーザ光Leを照射し、この感光層19を露光し硬化させる。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンをより微細化することができる感光記録媒体の露光方法およびプリント配線基板用素材の露光方法を提供することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基板層所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなる感光記録媒体に対して、前記所定波長を持つ光ビーム集光させながら照射して前記感光層を露光硬化させる感光記録媒体の露光方法であって、前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつ前記高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に前記基板層の側から積層したものであり、前記高感度感光層中に前記光ビームの集光位置を位置させることを特徴とする感光記録媒体の露光方法。

請求項2

前記基板層がガラス基板であることを特徴とする請求項1記載の感光記録媒体の露光方法。

請求項3

前記光ビームの照射を前記ガラス基板の側から行うことを特徴とする請求項2記載の感光記録媒体の露光方法。

請求項4

基板層、金属層、所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなるプリント配線基板用素材に対して、前記感光層の側から前記所定波長を持つ光ビームを集光させながら照射して前記感光層を露光し硬化させるプリント配線基板用素材の露光方法であって、前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつ前記高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に前記金属層の側から積層したものであり、前記高感度感光層中に前記光ビームの集光位置を位置させることを特徴とするプリント配線基板用素材の露光方法。

技術分野

0001

本発明は感光記録媒体露光方法およびプリント配線基板用素材の露光方法に関し、詳しくは、高感度感光層低感度感光層とを有する感光記録媒体の露光方法およびプリント配線基板用素材の露光方法に関するものである。

背景技術

0002

プリント配線基板の製造分野においては、支持体とその支持体上に積層された感光層とからなるドライフィルムフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ技術を利用して、プリント配線基板の配線パターンを形成している。

0003

例えば、スルーホールを有するプリント配線基板の作成は以下のように行われている。はじめに、絶縁材料からなる基板層上に金属層である銅薄膜が積層された銅張積層板に孔を開けてスルーホールを形成し、上記スルーホール内側壁面金属膜を積層し、上記金属層の表面に上記ドライフィルムフォトレジストの感光層の側を貼り付けて、銅張積層板上にドライフィルムフォトレジストが積層された感光記録媒体であるプリント配線基板用素材を得る。次に、配線パターンの形成領域およびスルーホール開ロ部の領域に対して、ドライフィルムフォトレジストの側から所定パターンの光を照射し上記感光層を硬化させる。つづいて、ドライフィルムフォトレジストの支持体を剥がし取って、配線パターンの形成領域において硬化した感光層、およびスルーホール開ロ部の領域において硬化した感光層(テント膜と呼ばれている)以外の領域に位置する未硬化感光層を除去し金属層を露出さる。その後、この露出した金属層の領域をエッチング処理し、さらに上記硬化した感光層を除去して、基板層上に配線パターンが形成されたプリント配線基板を作成している。このような工程は、例えば、特許文献1に開示されている。

0004

上記配線パターンの微細化のためにドライフィルムフォトレジストの感光層の厚さを薄くすることは有効である。しかしながら、スルーホール開ロ部には感光層を支持する基板層がないので、感光層の厚さを薄くすると、スルーホール開口部の領域で硬化させた感光層(テント膜)の機械的強度が弱くなり、そのため、プリント配線基板を製造する際に上記テント膜が破れ易くなる。例えば、エッチング工程を実施するときにテント膜が破れてしまうと、スルーホール内にエッチング液が浸入し、スルーホール内の側壁面に積層された配線の一部分を構成する金属膜が除去されてしまうおそれがある。

0005

このため微細な配線パターンの形成が可能で、かつスルーホール開口部のテント膜を破れ難くするように感光層を硬化させることができるドライフィルムフォトレジストの開発が進められている。

0006

例えば、高感度感光層、低感度感光層、支持体層を積層してなるドライフィルムフォトレジストを上記銅張積層板上に貼り付けて作成した、互いに感度の異なる2層の感光層を有するプリント配線基板素材を用いてプリント配線基板を作成する手法が本出願人により検討されている。

0007

この手法は、機械的強度が要求されるスルーホール開口部の領域において高感度感光層と低感度感光層とを硬化させ、すなわち硬化させる感光層の厚さを厚くして機械的強度を増大させ、配線パターンの形成領域においては高感度感光層のみを硬化させ、すなわち硬化させる感光層の厚さを薄くして微細な配線パターンの形成を可能とし、テント膜の破れを抑制しつつ微細な配線パターンを形成しようとするものである。

0008

一方、上記プリント配線基板用素材に所定の配線パターンを露光する方法として、反射角度可変の多数のマイクロミラーを2次元状に配置したデジタル・マイクロミラー・デバイス(以後、DMDという)でレーザ光反射空間光変調して、この空間光変調されたレーザ光をプリント配線基板用素材に照射して感光層に2次元状の配線パターンを露光する投影露光装置が知られている(特許文献2参照)。
特開平6−169146号公報
特開2003−345030号公報

発明が解決しようとする課題

0009

ところで、レーザ光で単層の感光層を露光する場合には感光層の表面(レーザ光の入射側の表面)にレーザ光を集光させている。したがって、上記互いに感度が異なる複数の感光層を有する複層の感光層の場合においても、この複層の感光層の入射側の表面にレーザ光を集光させて上記と同様に露光を行うことが考えられるが、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンをより微細化できるように、レーザ光を集光させる位置および互いに感度の異なる複数の感光層の層構成をより望ましい状態に定めたいという要請がある。

0010

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンをより微細化することができる感光記録媒体の露光方法およびプリント配線基板用素材の露光方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0011

本発明の感光記録媒体の露光方法は、基板層、所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなる感光記録媒体に対して、前記所定波長を持つ光ビームを集光させながら照射して前記感光層を露光し硬化させる感光記録媒体の露光方法であって、前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が高感度感光層の感度より低く、かつ高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に基板層の側から積層したものであり、高感度感光層中に光ビームの集光位置を位置させることを特徴とするものである。

0012

前記基板層はガラス基板とすることができる。

0013

前記所定波長を持つ光ビームの照射はガラス基板の側から行うようにしてもよい。

0014

本発明のプリント配線基板用素材の露光方法は、基板層、金属層、所定波長の光に感度を有する感光層をこの順に積層してなるプリント配線基板用素材に対して、感光層の側から前記所定波長を持つ光ビームを集光させながら照射して感光層を露光し硬化させるプリント配線基板用素材の露光方法であって、前記感光層が、前記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、前記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつこの高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に前記金属層の側から積層したものであり、前記高感度感光層中に光ビームの集光位置を位置させるようにしたことを特徴とするものである。

発明の効果

0015

本発明の感光記録媒体の露光方法は、所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、所定波長の光に対する感度が上記高感度感光層の感度より低く、かつこの高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に積層した感光層の上記高感度感光層中に光ビームの光束の太さが最も細い位置である集光位置を位置させるようにしたので、この高感度感光層に、より微細な配線パターンを露光することができる。これに加え、感光記録媒体の反りや凹凸、あるいは上記光ビームを照射する露光装置振動等により光ビームの集光位置が高感度感光層の厚さ方向に変動したとしても、高感度感光層中に位置する光ビームの光束の太さの変動を、上記光ビームの集光位置が高感度感光層外に位置する場合に比して小さく抑えることができ、すなわち光ビームのビームウエストの近傍においては光軸方向の光束の太さの変動が少ないので、上記高感度感光層へより確実に微細な配線パターンを記録することができる。

0016

また、基板層をガラス基板とし、所定波長を持つ光ビームの照射をこのガラス基板の側からも行うようにすれば、光ビームの照射位置設定の自由度を増すことができる。

0017

本発明のプリント配線基板用素材の露光方法は、所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層と、所定波長の光に対する感度が上記高感度感光層の感度より低く、かつこの高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層とをこの順に金属層の側から積層した感光層の上記高感度感光層中に光ビームの光束の太さが最も細い位置である集光位置を位置させるようにしたので、この高感度感光層に、より微細な配線パターンを露光することができる。これに加え、プリント配線基板用素材の反りや凹凸、あるいは上記光ビームを照射する露光装置の振動等により光ビームの集光位置が高感度感光層の厚さ方向に変動したとしても、高感度感光層中に位置する光ビームの光束の太さの変動を、上記光ビームの集光位置が高感度感光層外に位置する場合に比して小さく抑えることができ、すなわち光ビームのビームウエストの近傍においては光軸方向の光束の太さの変動が少ないので、上記高感度感光層へより確実に微細な配線パターンを記録することができる。

0018

一方、スルーホールあるいはビアホール等の開口部が存在する領域においては上記高感度感光層に加え、この高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層をも硬化させることができ、この開口部の領域に形成されるテント膜を、機械的強度が高く破れ難いものとすることができる。

0019

上記のことにより、テント膜の機械的強度を低下させることなく配線パターンをより微細化することができるように感光記録媒体への露光およびプリント配線基板用素材への露光を行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0020

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態によるプリント配線基板用素材の露光方法を示す概念図であり、プリント配線基板用素材にレーザ光が照射される様子をこのプリント配線基板用素材の厚さ方向に直交する方向から見た図である。図2保護フィルム、高感度感光層、低感度感光層、可撓性透明フィルム支持体がこの順で積層されたドライフィルムフォトレジストを厚さ方向に直交する方向から見た図、図3は、感光層に所定波長の光を照射したときの照射光量(記録エネルギ)と上記光の照射により硬化される層の厚さとの関係を示す図である。

0021

図1に示すように、感光記録媒体の露光方法の一例である本発明のプリント配線基板用素材の露光方法は、基板層21、金属層23、所定波長の光に感度を有する感光層19をこの順に積層してなるプリント配線基板用素材30に対して、感光層19の側から上記所定波長を持つ光ビームの1例であるレーザ光Leを集光させながら照射して感光層19を露光し硬化させる露光方法であって、感光層19が、上記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層13と、上記所定波長の光に対する感度が高感度感光層13の感度より低く、かつ上記高感度感光層13の厚さより厚い低感度感光層12とをこの順に金属層23の側から積層したものであり、高感度感光層13中に上記レーザ光Leの集光位置P(光束の太さが最も細い位置)を位置させるようにするものである。なお、ここで説明するプリント配線基板用素材30は、上記層構成に加えて、感光層19上に可撓性透明フィルム支持体11が積層されたものを示したが、プリント配線基板用素材は、上記可撓性透明フィルム支持体11を省略したものであってもよい。

0022

ここで、上記「低感度感光層の感度が高感度感光層の感度より低い」とは、高感度感光層13の硬化が、低感度感光層12よりも少ないレーザ光の照射光量(記録エネルギ)で始まることを意味する。

0023

上記プリント配線基板用素材30を作成するために使用される、上記感光層19および可撓性透明フィルム支持体11の部分を備えたドライフィルムフォトレジスト10は、図2に示すように、保護フィルム14、上記高感度感光層13、上記所定波長の光に対する感度が前記高感度感光層の感度より低く、かつ前記高感度感光層の厚さより厚い低感度感光層12、上記可撓性透明フィルム支持体11がこの順で積層されたものである。

0024

図3を参照し、上記感光層19に対して照射される上記所定波長の光の記録エネルギとこの感光層19の硬化量、すなわち感光層19のうちの上記所定波長の光の照射により硬化せしめられる厚さとの関係を説明する。図3において、横軸は、対数目盛であって所定波長の光の照射における記録エネルギを示し、縦軸は、所定波長の光の照射により硬化した感光層の厚さを示す。縦軸上の値0から値Dまでは高感度感光層13を示し、値Dから値Eまでは低感度感光層12を示し、値0から値Eまでが感光層19全体の厚さを示す。

0025

なお、低感度感光層12の側から照射された所定波長の光は、低感度感光層12、高感度感光層13の順に伝播するが、低感度感光層12よりも先に高感度感光層13の硬化が始まる。

0026

高感度感光層13の硬化が始まる光量(記録エネルギ)の値Sは、0.31〜0.63(mJ/cm2)の範囲であり、高感度感光層13の硬化量は、記録エネルギの増加に従って増え、やがて高感度感光層13の全体が硬化する。高感度感光層13の全体を硬化させるために必要な光量(記録エネルギ)の値Aは0.94(mJ/cm2)以上である。

0027

高感度感光層13の全体が硬化した後、光量を多くしていくと、低感度感光層12の硬化が光量(記録エネルギ)の値Cで始まり、さらに光量を多くすると、光量(記録エネルギ)の値B以上で低感度感光層12の全体が硬化する。上記光量(記録エネルギ)の値Cは2.5(mJ/cm2)、光量(記録エネルギ)の値Bは5.0(mJ/cm2)である。

0028

このような光感度曲線を有する感光層19を構成する高感度感光層13および低感度感光層12のそれぞれは、バインダーポリマーエチレン性不飽和結合含有モノマーおよび光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物屈折率が約1.4〜1.6)からなり、例えぱ、高感度感光層13の光重合開始剤の含有量を低感度感光層12より多くしたり、あるいは高感度感光層13に増感剤を添加することにより得ることができる。また、上記可撓性透明フィルム支持体11としては通常PET樹脂(屈折率が約1.57)が用いられる。

0029

次に、上記ドライフィルムフォトレジスト10を用いて作成した、スルーホールを有するプリント配線基板用素材を使用したプリント配線基板の製造方法について、図4を参照しながら説明する。図4は、プリント配線基板用素材を使用したプリント配線基板の製造方法の各工程を示す図である。

0030

図4(A)に示すように、スルーホール22を有し、基板層21上に金属層23が積層されたプリント配線基板製造基板25を用意する。プリント配線基板製造用基板25としては、絶縁材料からなる基板層上に銅薄膜である金属層が積層された銅張積層板、ガラスエポキシなどの絶緑基材からなる基板層に銅めっき層である金属層を積層したもの、あるいは、上記層構成に加え、基板層と金属層との間に層問絶縁膜を積層したもの(図示は省略)等を用いることができる。

0031

次に、上記ドライフィルムフォトレジスト10から保護フィルム14を剥離して、図4(B)に示すように、ドライフィルムフォトレジスト10の高感度感光層13の側をプリント配線基板形成用基板25の金属層23の側に位置させて、ドライフィルムフォトレジスト10とプリント配線基板形成用基板25とを加圧ローラ31を用いて圧着する(積層工程)。これにより、基板層21、金属層23、高感度感光層13、低感度感光層12、可撓性透明フィルム支持体11がこの順で積層された上記プリント配線基板用素材30が得られる。なお、プリント配線基板用素材30は必ずしも可撓性透明フィルム支持体11を備える場合に限らず、可撓性透明フィルム支持体11が省略されたものであってもよい。

0032

次に、図4(C)に示すように、プリント配線基板用素材30の可携性透明フィルム支持体11の側から、上記所定波長のレーザ光を照射し、感光層19を硬化させる。ブリント配線基板形成用基板21の配線パターンの形成領域には、高感度感光層13を硬化させる光量(例えば、1.5(mJ/cm2):図3中の値G参照)のレーザ光を所定の配線パターンで照射することにより、高感度感光層13中に上記配線パターンを示す硬化領域15が形成される(配線部露光工程)。

0033

つづいて、プリント配線板形成用基板25のスルーホール22の開口部およびその近傍には、低感度感光層12と高感度感光層13の両方を硬化させる光量(例えば、8.0(mJ/cm2):図3中の値H参照)のレーザ光を所定の金属層保護用パターンで照射することにより、感光層19(低感度感光層12および高感度感光層13)中に金属層保護用のパターンを示す硬化領域16(テント膜)が形成される。(スルーホール部露光工程)。上記配線部露光工程とスルーホール部露光工程とは、それぞれ独立して行なってもよいが並行して行なってもよい。

0034

なお、上記露光は、後述する投影露光装置を用いたレーザ光の照射により実施される。

0035

次に、図4(D)に示すように、プリント配線基板用素材30から可撓性透明フィルム支持体11を剥がす(支持体剥離工程)。

0036

つづいて、図4(E)に示すように、上記可撓性透明フィルム支持体11が剥がされたプリント配線基板用素材30中の、低感度感光層12あるいは高感度感光層13中の未硬化領域を、適当な現像液弱アルカリ水溶液)によって溶解除去して、上記配線パターン形成用の硬化領域15とスルーホール22近傍の金属層保護用の硬化領域16以外の領域17において金属層23を露出させる(現像工程)。

0037

次に、図4(F)に示すように、上記露出した領域17における金属層23をエッチング液で溶解除去する(エッチングエ程)。これより金属層23中に配線パータン24が形成される。

0038

次に、図4(G)に示すように、水酸化ナトリウム水酸化カリウムなどの強アルカリ水溶液にて、硬化領域15において硬化した高感度感光層片13´、および硬化領域16において硬化した感光層片19´を除去する(硬化物除去工程)。

0039

上記のように本発明のプリント配線基板用素材の露光方法によれば、配線パターンが形成される領域には厚さの薄い高感度感光層からなる硬化領域を形成でき、スルーホール開口部およびその近傍の領域には相対的に厚さが厚く破れにくい低感度感光層および高感度感光層からなる硬化領域を形成することができる。なお、上記プリント配線基板用素材の露光方法は、スルーホールの他、ビアホール等を有するプリント配線基板の作成に対しても上記と同様に適用できることは言うまでもない。

0040

ここで、上記高感度感光層13中にレーザ光Leの集光位置Pを位置させる設定について説明する。図5は高感度感光層中にレーザ光の集光位置を位置させるように設定する様子を示す図である。

0041

図5に示すように、後述する投影露光装置の平板状の移動ステージ152上に上記プリント基板用素材30を配置し、投影露光装置から照射されるレーザ光Leの集光位置Pが高感度感光層13の近傍に位置するように粗調整し、この位置を仮原点Poとする。ここで、仮原点Poは必ずしも高感度感光層13中に位置する場合に限らない。そして、レーザ光Leの集光位置Pを、上記仮原点から感光層19の厚さ方向に−100μm(金属層23側が集光位置となる)〜+100μm(低感度感光層12側が集光位置となる)の範囲において5μmピッチで移動させつつ、各位置P(P−100,P−99、P−98・・・P−1、Po、P+1、P+2・・・P+100)毎に、プリント基板用素材30上の互いに異なる領域へ所定の記録エネルギで所定の配線パターンを記録する。

0042

上記仮原点Poを基準に−100μm〜+100μmまで5μmピッチで移動させる毎に互いに異なる位置に配線パターンが記録された上記プリント基板用素材30に対して、上記現像処理、エッチング処理、硬化物除去処理等を施して、上記各レーザ光の集光位置において配線パターンが記録されたプリント配線基板を得る。

0043

このようにして得られたプリント配線基板中の上記各レーザ光の集光位置毎に形成された配線パターンのうちで最も細い線が得られたときに、高感度感光層13中に上記集光位置Pが位置していたものとし、これにより上記レーザ光Leの集光位置Pを高感度観光層13中に定める設定を行う。

0044

これに対して、レーザ光Leの集光位置Pが、高感度感光層13から外れた、例えば、低感度感光層12と可撓性透明フィルム支持体11との境界となる位置P+37に位置した場合には、高感度感光層13においてレーザ光Leの光束が太くなり上記のような細い線が得られず微細な配線パターンを形成することはできない。

0045

また、高感度感光層13中にレーザ光Leの集光位置P(ビームウエストの位置でもある)を位置させることにより、この集光位置Pが高感度観光層13の厚さ方向にへ変位したときの高感度感光層を通るレーザ光Leの光束の太さの変動を、例えば上記集光位置P+37においてレーザ光Leの集光位置Pが変位した場合のレーザ光Leの光束の太さの変動に比して少なくすることができる。

0046

なお、上記集光位置Pの位置決めのためにプリント基板用素材に記録する配線パターンは、少なくとも縦横2方向に延びる配線パターンを含むものである。さらに、プリント基板用素材と投影露光装置の組み合わせにおいて、最も細い配線パターンを記録するときの線幅スペース幅ラインアンドスペース)が、例えば15μm/15μmより微細な配線パターン、例えば線幅/スペース幅が5μm/5μmの配線パターンを含み、かつ、上記プリント基板用素材と投影露光装置の組み合わせにおいて余裕を持って記録可能な配線パターン、例えば線幅/スペース幅が50μm/50μmの配線パターンを含むことが望ましい。

0047

なお、上記実施の形態においては、感光層を高感度感光層と低感度感光層とからなる2層構成としたが、このような場合に限らず、感光層は、互いに感度が異なる3層以上から構成されたものであってもよい。さらに、感光層を、高感度感光層と低感度感光層との間に両者の成分が交わらないようにする隔離層が積層されたものとしてもよい。なお、上記3層構成以上からなる感光層を利用する場合には、各層のうちの上記高感度感光層に対応する層と上記低感度感光層に対応する層とを定めることにより、上記と同様の感光層への露光を実施することができる。

0048

なお、上記プリント基板用素材30にレーザ光を照射して配線パターン等を記録する装置の一例として、以下のような投影露光装置を用いることができる。

0049

この投影露光装置は、特開2003−345030号公報に開示されているように、空間光変調素子により変調されたレーザ光により露光面に配線パターンを直接描画するものである。この装置は、空間光変調素子として、1画素を構成する微小ミラー多数格子状に(例えば1024個×768個等)配列して構成したデジタル・マイクロミラー・デバイス(テキサスインスツルメンツ社の登録商標。以下DMDという)を採用した露光装置である。この装置では、各微小ミラーが配線パターンを示す各画素データの値に基づいて個別に制御され、各微小ミラーに入射されたレーザ光が、2方向のうちいずれかの方向に反射される。2方向のうちの一方向に反射されたレーザ光(微小ミラーをONにしたときのレーザ光)は、所定の光学系を経てプリント配線基板用素材に照射される。これにより、レーザ光をプリント配線基板用素材上に照射し、プリント配線基板用素材中の感光層を配線パターンの形状に露光することができる。なお、レーザ光の照射光量は微小ミラーをONにしておく時間を管理することによって調節することができる。

0050

この投影露光装置200は、図6に示すように、プリント配線基板用素材30を表面に吸着して保持する平板状の移動ステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された厚い板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この投影露光装置には、副走査手段としてのステージ152をガイド158に沿って駆動するステージ駆動装置(図示せず)が設けられている。

0051

設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート160が設けられている。コ字状のゲート160の端部の各々は、設置台156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が設けられ、他方の側にはプリント配線基板用素材30の先端および後端を検知する複数(例えば2個)のセンサ164が設けられている。スキャナ162およびセンサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162およびセンサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。

0052

スキャナ162は、図7および図8(B)に示すように、m行n列(例えば3行5列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば14個)の露光ヘッド166を備えている。この例では、プリント配線基板用素材30の幅との関係で、3行目には4個の露光ヘッド166を配置してある。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。

0053

露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、プリント配線基板用素材30には露光ヘッド166ごとに帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。

0054

また、図8(A)および(B)に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本例では2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。

0055

露光ヘッド16611〜166mn各々は、図9および図10に示すように、入射したレーザ光を画像データに応じて画素ごとに変調する空間光変調素子として、DMD50を備えている。このDMD50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えたコントローラに接続されている。このコントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、露光ヘッド166ごとにDMD50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、露光ヘッド166ごとにDMD50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。

0056

DMD50の入射側には、光ファイバ射出端部が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源66、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD50上に集光させるレンズ系67、このレンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射するミラー69がこの順に配置されている。なお図9では、レンズ系67を概略的に示してある。

0057

上記レンズ系67は、図10に詳しく示すように、ファイバアレイ光源66から射出されたレーザ光Leを集光する集光レンズ71、この集光レンズ71を通過した光の光路に挿入されたロッドインテグレータ72、およびこのロッドインテグレータ72の前方つまりミラー69側に配置された結像レンズ74から構成されている。ロッドインテグレータ72は、ファイバアレイ光源66から射出されたレーザ光を、平行光に近くかつビーム断面内の光強度が均一化された光束としてDMD50に入射させる。

0058

上記レンズ系67から射出されたレーザ光Leはミラー69で反射し、TIR(全反射プリズム70を介してDMD50に照射される。

0059

またDMD50の光反射側には、DMD50で反射されたレーザ光Leを、パターンを記録するプリント配線基板用素材30上に結像する結像光学系51が配置されている。この結像光学系51は図9では概略的に示してあるが、図10に詳細に示すように、レンズ系52,54からなる第1結像光学系と、レンズ系57,58からなる第2結像光学系と、これらの結像光学系の間に挿入されたマイクロレンズアレイ55と、アパーチャアレイ59とから構成されている。上記のマイクロレンズアレイ55は、DMD50の各画素に対応する多数のマイクロレンズ55aが配置されてなるものである。このマイクロレンズ55aは、一例として焦点距離が0.19mm、NA(開口数)が0.11のものである。またアパーチャアレイ59は、マイクロレンズアレイ55の各マイクロレンズ55aに対応する多数のアパーチャ59aが形成されてなるものである。

0060

上記第1結像光学系は、DMD50による像を3倍に拡大してマイクロレンズアレイ55上に結像する。そして第2結像光学系は、マイクロレンズアレイ55を経た像を1.67倍に拡大してプリント配線基板用素材30上に結像、投影する。したがって全体では、DMD50による像が5倍に拡大してプリント配線基板用素材30上に結像、投影されることになる。

0061

なお本例では、第2結像光学系とプリント配線基板用素材30との間にプリズムペア73が配設され、このプリズムペア73を移動させることにより、プリント配線基板用素材30上に集光するレーザ光の集光位置、すなわち結像させる像のピントを調節可能となっている。なお同図中において、プリント配線基板用素材30は矢印Y方向に副走査送りされる。

0062

DMD50は図11に示すように、SRAMセルメモリセル)60上に、微小ミラー(マイクロミラー)62が支柱により支持されて配置されたものであり、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば1024個×768個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー62の反射率は90%以上である。また、マイクロミラー62の直下には、ヒンジおよびヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリ製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル60が配置されており、全体はモノリシックに構成されている。

0063

DMD50のSRAMセル60にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてDMD50が配置された基板側に対して±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。図12(A)は、マイクロミラー62がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図12(B)は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。したがって、画像信号に応じて、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを、図11に示すように制御することによって、DMD50に入射したレーザ光Leはそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。

0064

なお図11は、DMD50の一部を拡大し、マイクロミラー62が+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示している。それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、DMD50に接続された上記コントローラによって行われる。また、オフ状態のマイクロミラー62で反射したレーザ光Leが進行する方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。

0065

次に図13を参照して、投影露光装置200の電気的な構成について説明する。図に示すように全体制御部300には変調回路301が接続されている。変調回路301は、図4画素値置換部15から画素値置換処理済みの二値画像データを取得する。また、その変調回路301にはDMD50を制御するコントローラ302が接続されている。さらに、全体制御部300には、レーザモジュール64を駆動するLD(Laser Diode)駆動回路303が接続されている。また、全体制御部300には、前記ステージ152を駆動するステージ駆動装置304が接続されている。

0066

次に、上記投影露光装置200の動作について説明する。スキャナ162の各露光ヘッド166において、ファイバアレイ光源66の合波レーザ光源を構成するGaN系半導体レーザの各々から発散光状態で射出されたレーザ光の各々は、対応するコリメータレンズによって平行光化される。平行光化されたレーザ光は、集光レンズによって集光され、マルチモード光ファイバコア入射端面上で収束する。

0067

本例では、コリメータレンズおよび集光レンズによって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバとによって合波光学系が構成されている。すなわち、集光レンズによって集光されたレーザ光が、このマルチモード光ファイバのコアに入射して光ファイバ内を伝搬し、1本のレーザ光に合波されてマルチモード光ファイバの射出端部に結合された光ファイバから射出される。

0068

各レーザモジュールにおいて、レーザ光のマルチモード光ファイバへの結合効率が0.85で、GaN系半導体レーザの各出力が30mWの場合には、アレイ状に配列された光ファイバの各々について、出力180mW(=30mW×0.85×7)の合波レーザ光を得ることができる。したがって、14本のマルチモード光ファイバ全体では、2.52W(=0.18W×17)の出力のレーザ光が得られる。

0069

画像露光に際しては、前述の画素値置換処理が施された画像データが図13に示す変調回路301からDMD50のコントローラ302に入力され、そのフレームメモリに一旦記憶される。

0070

プリント配線基板用素材30を表面に吸着したステージ152は、図13に示すステージ駆動装置304により、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ152がゲート160下を通過する際に、ゲート160に取り付けられたセンサ164によりプリント配線基板用素材30の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて露光ヘッド166ごとに制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて露光ヘッド166ごとにDMD50のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。なお本例の場合、1画素となる上記マイクロミラーのサイズは14μm×14μmである。

0071

ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザ光が照射されると、DMD50のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系54、58によりプリント配線基板用素材30上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光が画素ごとにオンオフされて、プリント配線基板用素材30がDMD50の使用画素数と略同数画素単位(露光エリア168)で露光される。また、プリント配線基板用素材30がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、プリント配線基板用素材30がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、露光ヘッド166ごとに帯状の露光済み領域170が形成される。

0072

スキャナ162によるプリント配線基板用素材30の副走査が終了し、センサ164でプリント配線基板用素材30の後端が検出されると、ステージ152は、ステージ駆動装置304により、ガイド158に沿ってゲート160の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。

0073

以上、投影露光装置200の動作について説明した。なお、本実施の形態では、投影露光装置200で使用する光源は、上記感光層の波長感度特性に基づいて定められる上記所定波長となるように選択すればよい。

0074

投影露光装置200は、露光用の光ビ−ム、として300〜10600nmの種々の波長の光ビームを選択できるよう、複数種類の光源を備えていてもよい。光源としては、半導体レーザのほか、固体レーザガスレーザなども採用できる。具体的には、波長約650nmの半導体レーザ、波長約532nmのYAGレーザSHGを組み合わせたレーザ、波長約355nmのYAGレーザとSHGを組み合わせたレーザ、波長約355nmのYLFレーザとSHGを組み合わせたレーザ、波長約266nmのYAGレーザとSHGを組み合わせたレーザ、波長約248nmのエキシマレーザ、波長約193nmのエキシマレーザ、波長約10600nmのCO2レーザなどが候補としてあげられる。さらに、光源として、特定の波長の光を発する水銀ランプ等を採用することもできる。

0075

また、この装置によれば、プリント配線基板用素材30への記録エネルギを、ON・OFFするマイクロミラーのONの時間の比率を大きくすることにより増大させることができるので、1回の走査で、感光層上に互いに異なる記録エネルギを持つレーザ光を照射することができる。

0076

上記プリント配線基板用素材の代わりに以下のような感光記録媒体に対して上記と同様の露光を実施するようにしてもよい。図14は感光記録媒体の露光方法を示す概念図であり、感光記録媒体にレーザ光が照射される様子をこの感光記録媒体の厚さ方向に直交する方向から見た図である。

0077

図14に示すように、この感光記録媒体に対する露光方法は、透明ガラス板からなる基板層121、所定波長の光に感度を有する感光層119をこの順に積層してなる感光記録媒体130に対して、感光層119の側、あるいは基板層121の側から上記所定波長を持つレーザ光Leを集光させながら照射して感光層119を露光し硬化させる露光方法であって、感光層119が、上記所定波長の光に対して所定の感度を有する高感度感光層113と、上記所定波長の光に対する感度が高感度感光層113の感度より低く、かつ上記高感度感光層113の厚さより厚い低感度感光層112とをこの順に基板層121の側から積層したものであり、高感度感光層113中に上記レーザ光Leの集光位置P(光束の太さが最も細い位置)を位置させるようにするものである。なお、ここで説明する感光記録媒体130は、上記層構成に加えて、感光層119上に可撓性透明フィルム支持体111が積層されたものを示したが、感光記録媒体は、上記可撓性透明フィルム支持体111を省略したものであってもよい。また、感光記録媒体130における基板層121は、上述のプリント配線基板用素材30におけるプリント配線基板製造用基板25に対応するものとして扱うことができ、上記感光記録媒体に対する露光方法における他の構成および作用等は上述のプリント配線基板用素材の露光方法と同様である。

図面の簡単な説明

0078

本発明の実施の形態のプリント配線基板用素材の露光方法を示す概念図
ドライフィルムフォトレジストを厚さ方向に直交する方向から見た図
感光層への照射光量とこの光の照射により硬化される層の厚さとの関係を示す図
プリント配線基板の製造方法の各工程を示す図
高感度感光層中にレーザ光の集光位置を位置させるように設定する様子を示す図
投影露光装置の外観を示す斜視図
投影露光装置のスキャナの構成を示す斜視図
(A)は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図、(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図
投影露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図
露光ヘッドの、光軸に沿った副走査方向の断面図
デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)の構成を示す部分拡大図
(A)および(B)はDMDの動作を説明するための説明図
投影露光装置の電気的構成を示すブロック図
感光記録媒体の露光方法を示す概念図。

符号の説明

0079

12低感度感光層
13高感度感光層
19感光層
21基板層
23金属層
30プリント配線基板用素材
Leレーザ光
P集光位置

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