JP2892079B2 - フィルム露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、電子部品の実装や組立等で用いら
れるプリント回路基板製作のための露光装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 一般にプリント基板と呼ばれているものには、コンピ
ュータ，テレビ，ステレオ等で用いられるプリンティッ
ドワイヤードボード（以下、PWBという）や、カメラ，
電卓,VTR等で用いられるフレキシブルプリンテッドサー
キット（以下、FPCという）等が知られているが、本発
明はFPCのうち、例えば、TAB（Tape Automated Bordin
g）方式の電子部品のパッケージングに使用されるフィ
ルムキャリアテープのような帯状でフレキシブルなフィ
ルムの露光に関するものである。

プリント基板の製作には、基板に液状レジスト，ドラ
イフィルムレジスト等の薄いフォトレジスト層を設け、
プリントすべきパターンが描かれたフォトマスクを通し
て該フォトレジストの感光波長で露光する工程を経て、
所望のパターンを該フォトレジスト層に設ける。

この際、基板とフォトマスクの位置関係の違いによ
り、従来方式として密着方式とプロキシミティ方式の２
つの方式が知られている。前者はフォトレジスト層の設
けられた基板素材とフォトマスクとを密着させて配置す
る露光方式であるのに対し、後者は基板素材とフォトマ
スクとの間に一定のわずかな間隙を設けて配置する露光
方式である。また、これら２つの方式ともフォトマスク
と露光されるパターンの倍率は、実質上等倍である。

ところが最近、IC等と同じように、プリント基板も、
組込まれる製品，装置の精密化に伴い、パターンの微細
化が要求されるようになってきている。例えば、電卓や
時計等で用いられるFPC製プリント基板は100から50μｍ
程度のパターン線巾が要求されている。また、最近盛ん
になってきたTAB方式の半導体装置の組立に必要なフィ
ルムキャリアテープの露光では、例えば５μｍ程度の線
巾の露光が要求されている。ここにおいて従来方式とし
て掲げた前述の２つの露光方式は、以下の諸点において
問題点を抱えており改良が望まれている。

まず、第１に、前述の通り等倍率を採る従来の密着方
式及びプロキシミティ方式においては、製作すべきプリ
ント基板の微細化に伴い、微細化に比例してフォトマス
クも微細なものを用意しなければならず、製作がしにく
くてコスト上昇の原因となる。

第２に、前述のプロキシミティ方式は、フォトレジス
ト層の設けられた面とフォトマスクとがいずれの場所に
おいても同一の間隙を有すること、即ち、平行度が要求
されるが、フォトマスクの反り等により、どうしても平
行度の精度が挙がらない。その結果、露光される像が歪
んだりして微細化の障害となり、ひどい場合はフォトマ
スクとフォトレジストとが接触し、フォトマスクが汚れ
たりキズついたりして、密着方式と同じように不良品を
発生させる原因となる。

そこで最近では、ICの製作における露光方式と同様
に、プリント基板製作の露光方式においても投影方式を
採用することが検討されるに至っている。なぜなら、投
影方式によるならば、製作すべきプリント基板が微細化
しても作りやすい寸法、大きさにフォトマスクを製作し
て、後は縮小露光して所望の大きさの像を得ることがで
きる長所があり、またフォトマスクの反りによる像の汚
れ、キズの心配もなくなるからである。

しかし、投影方式による場合、当然のことながら露光
面におけるフォトマスクに対する像のピント合わせ等の
光学的位置合わせの作業が必要となる。即ち、フォトマ
スクが設計通りの大きさや精度で製作されていなかった
り、原画の位置が正しくなかったりして、露光面におけ
る原画に対する像のピンボケ，位置ずれ等を生ずるか
ら、これを補正することが必要となる。

またプリント基板の露光線巾も、TAB用のフィルムキ
ャリアテープの場合、５μｍ程度の微細な間隙の精密度
の露光を要求されているものもあり、LSIやVLSIにおけ
る露光の場合のオーダーには及ばないものの、かなり高
精度の光学的位置合わせ技術が要求されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の如く、投影方式による露光装置の場合、露光面
においてフォトマスクに対する像のピンボケ，位置ずれ
等を調整するために、露光されるフィルムへの結像状況
をモニタする手段が必要であり、また、露光線巾の微細
化に伴い、高精度のモニタ手段でなければならないとい
う技術的課題がある。

また他方、TAB用のフィルムキャリアテープのよう
に、FPCのうちでも帯状のフィルムを絶縁基板として使
用し、その長さ方向に１コマ１コマに回路を形成して、
最終的には１コマ１コマ切断して１つのFPCフィルムと
するものがある。

このようなFPCフィルムの製作における露光において
は、当然のことながら、帯状のフィルムを１コマ１コマ
ステップ送りする機構が必要となる。ここで、投影方式
の露光装置に要求されるものとしては、転写すべきマス
クのパターンの像をフィルムの正しい位置に正しい大き
さ（倍率）でピントのずれ等がなく投影することである
から、前述の調整によってある所定の位置にマスクのパ
ターンの像を正しい大きさ（倍率）でピントのずれ等が
なく投影するようにしておき、その所定の位置に露光し
ようとするフィルムの１コマ（露光部分）を位置させる
ことが必要となる。従って、前述のステップ送り後に
は、フィルムの１コマ（露光部分）は、フォトマスクの
像が形成される所定の位置に必要な高い精度で停止しな
ければならないという課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、
帯状のフィルムから１コマ１コマのFPCフィルムを製作
するための露光装置において、投影方式を採用してパタ
ーンの微細化の要請に応えるとともに、その際、投影さ
れる像のフィルムに対する位置，大きさ，ピント等が必
要な高い精度で露光することができ、これにより回路密
度の高いFPCフィルムの製作を可能にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的である帯状のフィルムを１コマ１コマステッ
プ送りする機構を正しい精度で停止させるという目的を
達成するために、帯状のフィルムに、マスクに形成され
たパターンを順次に露光していくフィルム露光装置にお
いて、 フィルムの露光位置の下流側に、フィルムの送りロー
ラを設け、送りローラの送り量を制御手段によって制御
し、 フィルムの露光位置の上流側に、フィルムのパーフォ
レーションに係合するスプロケットローラを設け、スプ
ロケットローラには送り距離モニタを付設し、送り距離
モニタの出力信号を制御手段に送り、 制御手段において、送りローラへ発信した送り量信号
と、送り距離モニタの出力信号とから、フィルムの送り
異常を検知するものである。

［作用］ 上記の構成を採用することにより、フィルムを正しい
精度で停止させることができるので、マスクの像を帯状
のフィルム上に精度よく投影し、露光することができ
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例の露光装置を示す説明図，
第２図は第１図の位置決め手段の説明図である。

第１図及び第２図において、１は光源部,2は照度モニ
タ,3はシャッタ,4はマスク,5はマスク位置調節機構,6は
投影レンズ,7は投影レンズ位置調節機構,8は投影された
像のモニタ手段,9はフィルム送り機構,10は光軸に垂直
な平面上での位置決め手段,11は光軸方向の位置決め手
段,12はフィルム保持手段,13はフィルム供給手段,14は
供給側の弛み量の検出手段,15は回収手段,16は回収側の
弛み量の検出手段,17は制御手段を示す。

第１図において、光源部１から出射した光は、マスク
４を照射し、マスク４を照射した光は、一部がマスク４
を透過して投影レンズ５に入射し、投影レンズ５によっ
て、フィルムＦの露光部分Ａに結び、マスク４のパター
ンが投影される。

光源部１は、ランプ1a,楕円集光鏡1b,平面鏡1c,イン
テグレータレンズ1d,コンデンサレンズ1e等からなる。
ランプ1aは、フィルムＦの表面に塗布されたレジストが
感度を有するｉ線,h線,g線を多く放出する超高圧水銀灯
のような高輝度のランプが用いられる。このランプ1a
は、そのアークの位置が楕円集光鏡1bの第一焦点の位置
になるよう配置される。インテグレータレンズ1dは、光
源部１から出射される光の均一度を高めるためのもので
あり、楕円集光鏡1bの第二焦点の位置に配置される。こ
のインテグレータレンズ1dはフライアイレンズとも呼ば
れ、ロッドレンズ方式又は２枚レンズ方式のものがあ
る。以上により、光源部１からは高照度で均一度の高い
光が出射される。

フィルムの露光部分の正しい位置に、正しい大きさの
鮮明な像を形成するためには、ある面を基準として、そ
の基準面上の正しい位置にマスクのパターンを正しい倍
率でピントずれなく投影するようにしておいて、その基
準面に、フィルムの露光部分の表面を正しく位置決めす
る必要がある。従って、露光装置に必要なものは、光学
的位置合わせとフィルムの露光部分の位置決めの２があ
る。

まず、露光装置の運転の前に光学的位置合わせを行っ
ておく。第２図に示すように、本実施例では、基準面
は、光軸方向の位置決め手段としてのフィルム抑え板10
の下面101に設定しておき、この基準面に正しくマスク
のパターンの像が投影するように、マスク４及び投影レ
ンズ６の位置を調整する。具体的には、まず見本のフィ
ルムを後述のようにステージ12によりフィルム抑え手段
10の下面101に押圧保持して位置決めし、この状態で、
光源部１からの光をマスク４を通して投影レンズ６で見
本のフィルム上に結ばせる。そして見本のフィルム上に
投影された像を半透過性薄膜81及び顕微鏡82からなるモ
ニタ手段８でモニタする。即ちフィルムからの反射光を
半透過性薄膜81で反射させて取り出し、顕微鏡に入射さ
せる。そして、顕微鏡を見て見本のフィルム上の像の焦
点や倍率の状態を観察しながら、マスク位置調節機構５
や投影レンズ位置調節機構７を操作して像の位置合わ
せ，倍率合わせ，ピント合わせ等の光学的位置合わせを
行う。精度の高い像のモニタを行うには、半透過性薄膜
81は２μｍ以下であることが望ましい。尚、ステッパに
使用されているようなTTL方式等も使用可能である。

マスク位置調節機構５は、少なくとも光軸方向の位置
調節及び光軸に垂直な平面内での位置調節可能なものが
使用される。同様に、投影レンズ位置調節機構７は、少
なくとも光軸方向の位置調節及び光軸に垂直な平面内で
の位置調節可能なものが使用される。

フィルムの露光部分Ａの位置決めは、フィルムのステ
ップ送りの度に、その都度行われる。以下本実施例の露
光装置を使用した露光処理の例を説明する。

フィルムＦは通常スペイサーＳを重ねあわせてロール
状に巻かれており、第１図に示すように、フィルム供給
リール131及びフィルム供給リール駆動モータ132からな
るフィルム供給手段13が使用され、モータ132が駆動し
て、フィルムＦはフィルム供給リール131から送り出さ
れる。スペイサーＳは、スペイサー回収リール133によ
って回収される。

フィルム供給リール131から送り出されたフィルムＦ
は、第１図に示すように、テンションのかからない弛ん
だ状態になった後、補助ローラ18及びスプロケットロー
ラ19等を経てフィルム機構９によってステップ送りされ
る。フィルムＦをテンションのかからない弛んだ状態に
するのは、送り機構によるステップ送りの後の停止位置
の精度に影響を与えないようにするためである。ここ
で、フィルムＦの弛み量は、二つのフォトセンサ141及
び142からなる弛み量の検出手段14によって検出されて
おり、この検出手段14からの信号を受けた制御手段17か
らの信号によって、フィルム供給リール駆動モータ132
が駆動される。即ち上側のフォトセンサ141がオンして
フィルムの弛みが少くなったと判断すると、制御手段17
からフィルム供給リール駆動モータ132に駆動信号を送
り、下側のフォトセンサ142がオフしてフィルムの弛み
が所定の量になったと判断すると、制御手段17から停止
信号が送られる。

フィルムの露光位置の下流側には、送りローラ91、押
えローラ92及び送りローラ駆動モータ93からなるフィル
ム送り装置９が設けられている。送りローラ91と押さえ
ローラ92によりフィルムＦは圧持され、ローラ駆動モー
タ93によって送りローラ91が回転することによりフィル
ムＦは摩擦力によって送られる。送りローラ91の送りの
距離は、露光部分Ａの長さに応じて予め定められる。こ
の距離は予め制御手段17に入力され、制御手段17から制
御信号として送りローラ駆動モータ93に送られる。例え
ば、送りローラ91はパルスモータであり、制御手段17か
らパルス信号が送られる。

送りローラ91の送り距離の制御のみでは、送り方向の
精度が悪いため停止位置の精度が悪い。そこで、フィル
ム露光位置の上流側の所定位置にスプロケットローラ19
を設けて送り方向を規制する。抑えローラ20はスプロケ
ットローラ19の突起がフィルムＦのパーフォレーション
に嵌合するようフィルムＦを押さえ込んでいく。尚、ス
プロケットローラ19のシャフトにはロータリエンコーダ
等の送り距離モニタ21が付設されており、この送り距離
モニタ21からの信号は制御手段17へ送られる。送りロー
ラ91と押さえローラ92とがフィルムＦを完全に圧持せず
にスリップ等した場合には、この送り距離モニタ21から
の信号によって、送り異常と判断し、以後の動作が停止
する。

第２図は、第１図の位置決め手段の説明図であり、同
図（ａ）は光軸方向での断面図，同図（ｂ）は光軸に垂
直な面での平面図を示す。

露光部分Ａが，第１図のフィルム送り機構９によっ
て、結像面である基準面の下方に送られて停止すると、
第１図に示すステージ昇降源（例えばエアシリンダ）12
1によって、フィルム保持手段としてのステージ12が上
昇し、ステージ12に設けられた光軸に垂直な平面上での
位置決め手段としてのピン11が、パーフォレーションＰ
に嵌合し、光軸に垂直な平面上での位置決めがされる。
ピン11は光軸に対し所定の位置になるよう設けられてお
り、かつ直線性の精度の高いクロスローラガイド等のリ
ニアガイド122により、精度の高い位置決めが行われ
る。

ピン11がパーフォレーションＰに嵌合した後も、ステ
ージ12は上昇を続け、フィルムの露光部分Ａを押し上げ
フィルム抑え板10に押し当てる。これによって、フィル
ムの露光部分Ａの表面の光軸方向の位置決めが達成さ
れ、フィルムの露光部分Ａの表面は結像面上に正しく配
置されることになる。この際、第２図（ｂ）に示すよう
に上昇したピン11の逃げのためフィルム抑え板10には、
コ型の切り欠き102が設けられている。

この状態で、制御手段17からの信号によりバルブ124
が開き、ステージ12の真空吸着孔123がフィルムの露光
部分Ａを真空吸着して保持する。フィルムの真空吸着動
作は、真空系に設けられた不図示の圧力センサでモニタ
されており、この圧力センサからの信号が制御手段17に
送られて、正しく露光部分Ａが保持されたと判断する
と、制御手段17は、シャッタ駆動源41にシャッタ開信号
を送り、シャッタ４が開いて露光が開始される。一つの
露光部分Ａの露光時間は、塗布されたレジストの種類や
厚さ及び照度などにもよるが、１〜５秒程度である。こ
の露光時間は、予め制御手段17に入力され、所定時間経
過後、制御手段17からシャッタ駆動源41にシャッタ開信
号が送られ、シャッタ４が閉じる。また、光源部１から
の光出力は、照度モニタ２によってモニタされ、光出力
信号を制御手段17に送る。何らかの原因で照度が落ちた
場合、照度モニタ２からの信号により、制御手段17は、
その照度低下に応じて予め入力された露光時間を所定時
間長くする演算処理を行い、長くした露光時間でシャッ
タ閉信号を送る。即ち、積算光量制御を行う。

シャッタ閉の後、制御手段17から送りローラ駆動モー
タ93にステップ送り信号が送られ、前述の所定距離のス
テップ送りがされる。送られたフィルムＦは、第１図に
示すように、一旦テンションのかからない弛んだ状態に
され、その後フィルム回収リール151及びフィルム回収
ローラ駆動モータ152からなるフィルム回収手段15によ
って回収される。一旦テンションのかからない弛んだ状
態にするのは、供給側と同じようにフィルム回収リール
151の駆動によって、露光部分の停止位置に影響を与え
ないようにするためであり、同様に弛み量の検出手段16
によって弛み量が検出され、この信号によってフィルム
回収リール151が駆動される。尚、露光されたフィルム
Ｆの表面を保護するため、スペイサーＳを挟み込んで巻
取っていく。

以上の説明から明らかであるが、制御手段17は、予め
必要な数値を入力する入力部と、入力された数値及び各
検出手段からの信号等を処理する演算処理部や記憶部を
含むシステムコンピュータからなる。

本実施例では、フィルム供給手段13及びフィルム回収
手段15としてリール及び駆動モータからなるものをあげ
たが、他にレジスト塗布装置や現像装置等の前後工程の
装置とインラインで組込む場合もある。この場合は、全
工程の装置からフィルムを送る手段がフィルム供給手段
であり、後工程の装置にフィルムを送る手段がフィルム
回収手段となる。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の露光装置によれば帯状の
フィルムの長さ方向の位置を正確に停止することができ
るので、マスクの像を高い精度でいくつも投影していく
ことができ、回路密度の高いFPCフィルムの製作に供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の露光装置の実施例の説明図，第２図は
第１図の位置決め手段の説明図であり、同図（ａ）は光
軸方向での断面図，同図（ｂ）は光軸に垂直な面での平
面図を示す。 図中、 １………光源部 ２………照度モニタ ３………シャッタ ４………マスク ５………マスク位置調節機構 ６………投影レンズ ７………投影レンズ位置調節機構 ８………投影された像のモニタ手段 ９………フィルム送り機構 10……光軸方向の位置決め手段 11……光軸に垂直な平面上での位置決め手段 12……フィルム保持手段 13……フィルム供給手段 14……供給側の弛み量の検出手段 15……回収手段 16……回収側の弛み量の検出手段 17……制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−298362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−12732（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−191152（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−81739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−45360（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−115825（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−147456（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03F 7/20 - 9/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状のフィルムに、マスクに形成されたパ
   ターンを順次に露光していくフィルム露光装置におい
   て、 フィルムの露光位置の下流側に、フィルムの送りローラ
   を設け、送りローラの送り量を制御手段によって制御
   し、 フィルムの露光位置の上流側に、フィルムのパーフォレ
   ーションに係合するスプロケットローラを設け、スプロ
   ケットローラには送り距離モニタを付設し、送り距離モ
   ニタの出力信号を制御手段に送り、 制御手段において、送りローラへ発信した送り量信号
   と、送り距離モニタの出力信号とから、フィルムの送り
   異常を検知する ことを特徴とするフィルム露光装置。