專利名稱：光刻膠剝離除去方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在加工電子部件等的光電加工(photo fabrication)技術(shù)中將光刻膠(photo resist)用光學(xué)的方法剝離除去的光刻膠剝離除去方法及裝置。
這時(shí)，被曝光的部分留下來(lái)的光刻膠稱之為負(fù)型，而被曝光的部分溶解的光刻膠則稱之為正型。在任意的殘留有光刻膠的狀態(tài)下，通過(guò)腐蝕，或者通過(guò)離子的摻雜或者金屬的蒸鍍而進(jìn)行圖形加工，最后將光刻膠剝離。根據(jù)不同的情況，以上工序需要反復(fù)操作。
對(duì)于所述的光電加工的加工工序，在光刻膠的剝離除去工序中采用通過(guò)藥品的溶解除去、或者溶脹剝離除去的方法，特別是在最后工序中為了剝離光刻膠而使用大量的藥品和水，從而隨之而來(lái)的藥品廢液的處理或水資源的浪費(fèi)等問(wèn)題，將伴隨生產(chǎn)量的增大，而變得日益嚴(yán)重。
為了解決此問(wèn)題，人們希望的是由紫外線曝光形成電路圖形后將殘留的光刻膠不用化學(xué)方法而用光學(xué)的方法進(jìn)行剝離的方法，然而到目前為止還未有人對(duì)此方法提出具體方案，在此，本發(fā)明人等經(jīng)過(guò)積極努力發(fā)現(xiàn)通過(guò)激光的光學(xué)方法能夠使光刻膠得到剝離的現(xiàn)象，并基于此現(xiàn)象而提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種，用光學(xué)的方法將光刻膠剝離除去，而既能夠防止環(huán)境污染和水資源的浪費(fèi)，又能夠提高生產(chǎn)率的光刻膠的剝離除去方法及裝置。
作為解決上述問(wèn)題的方法，本發(fā)明的光刻膠剝離除去方法是將短脈沖的激光從激光光源傳送出來(lái)，被傳送出來(lái)的激光被調(diào)整到涂敷或?qū)訅涸诨迳系墓饪棠z的長(zhǎng)度或甚至更長(zhǎng)并照射到光刻膠上，這時(shí)調(diào)整照射激光的寬度，以使照射激光的強(qiáng)度相應(yīng)于光刻膠的厚度以及材質(zhì)而足以在光刻膠和基板的界面上產(chǎn)生熱沖擊剝離現(xiàn)象并把光刻膠剝離，該被調(diào)整過(guò)的激光對(duì)光刻膠進(jìn)行所定時(shí)間的照射，同時(shí)，使基板相對(duì)移動(dòng)從而將光刻膠從基板上剝離除去。
作為實(shí)施上述方法的光刻膠的剝離除去裝置，可以是以下的裝置即配置有產(chǎn)生短脈沖激光的激光發(fā)生裝置；將產(chǎn)生的激光經(jīng)由光學(xué)傳送路徑傳送出去并把該激光的長(zhǎng)度、寬度調(diào)整到所定的長(zhǎng)度和寬度后將其照射到對(duì)象物上的照射頭；以及用于搬送對(duì)象物的涂敷或者層壓了光刻膠的基板的傳送裝置，并且上述照射頭的構(gòu)成使得它將被調(diào)整到光刻膠的寬度甚至更寬的激光的光強(qiáng)度調(diào)整到相應(yīng)于光刻膠的厚度以及材質(zhì)而足以在光刻膠和基板的界面上產(chǎn)生熱沖擊剝離現(xiàn)象并把光刻膠剝離，將該被調(diào)整過(guò)的激光以所定的時(shí)間照射到光刻膠，同時(shí)移動(dòng)基板而將光刻膠從基板上剝離除去。
采用所述的光刻膠的剝離除去方法及裝置，則能夠用光學(xué)的方法剝離除去光刻膠，不必為了除去光刻膠而使用大量的水資源和處理藥品廢液。被傳送的激光在被照射到光刻膠上之前需進(jìn)行擴(kuò)寬調(diào)整。該擴(kuò)寬調(diào)整是將激光的寬度增大從而使得細(xì)帶狀的激光能夠沿光刻膠寬度的方向上均勻地照射在光刻膠上，而且還對(duì)該擴(kuò)散照射的激光的強(qiáng)度進(jìn)行了調(diào)整使得其能量足以在基板與光刻膠的界面產(chǎn)生下述的熱沖擊剝離現(xiàn)象。
上述所謂熱沖擊剝離現(xiàn)象，是指通過(guò)激光照射，在不導(dǎo)致基板損傷、變形的情況下，光刻膠從基板上剝離、變質(zhì)或者破損的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是最先被本發(fā)明人等觀察到并被定義的現(xiàn)象，它被定義為伴有如下現(xiàn)象發(fā)生的現(xiàn)象。
1、在基板與光刻膠的界面由于激光照射而引起溫度急劇上升，而且由于兩者的熱膨脹系數(shù)的差別而導(dǎo)致光刻膠急劇膨脹而從基板上剝離下來(lái)。
2、光刻膠里所含有的粘接成分由于發(fā)生氣化而在界面產(chǎn)生氣泡，由于該氣泡的壓力使光刻膠膨脹變形而剝離下來(lái)。
3、由于光刻膠的變質(zhì)使其不能確保與基板的密接性(結(jié)合性)并且變脆弱而剝離下來(lái)。
因?yàn)榧す庖约?xì)帶狀照射光刻膠，為了除去貫穿于全部基板長(zhǎng)度上的光刻膠，就要移動(dòng)照射激光、或者移動(dòng)基板以使激光照射全長(zhǎng)范圍內(nèi)的光刻膠。被剝離的光刻膠，從基板分離且變質(zhì)剝離，用空氣吹拂后而向上飛揚(yáng)。如用抽吸裝置吸引的話就可以對(duì)光刻膠做機(jī)械處理。
圖2是光刻膠的剝離除去處理的說(shuō)明圖。圖中10—激光發(fā)生裝置；11—傳送徑路；12—照射頭；13—吹氣噴嘴；14—抽吸裝置。
圖示的激光發(fā)生裝置10使用的是NdYAG固體激光器。它產(chǎn)生振蕩波長(zhǎng)是532nm的短脈沖激光，并具有Q開(kāi)關(guān)，能以10Hz的頻率輸出光能為800mJ/cm2的激光。在包括反射鏡11a在內(nèi)的傳送徑路11傳送的激光于照射頭12處聚光，經(jīng)過(guò)擴(kuò)寬后以帶狀(線狀)的激光照射在光刻膠上。對(duì)于該照射頭12，沒(méi)有示意出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)，它是被設(shè)置成位置可以移動(dòng)，其目的是使激光的強(qiáng)度分布均一化以及把激光的強(qiáng)度調(diào)整成與基板的尺寸相適應(yīng)的長(zhǎng)度和寬度的平面光束。
處于上述傳送徑路最下游位置的反射鏡11a，是設(shè)置在未圖示的可動(dòng)臂(arm)套內(nèi)，移動(dòng)該可動(dòng)臂套不僅能夠傳送來(lái)自于激光發(fā)生裝置的激光，并且還可以移動(dòng)照射頭，能夠讓激光照射在指定的位置上。
在照射頭12的下游側(cè)設(shè)有將被剝離的光刻膠吹向下游方向的吹氣噴嘴13和位于其后方的將因吹拂而飛揚(yáng)的光刻膠粉塵吸引而進(jìn)行回收的抽吸裝置14(吸塵器)。還有，傳送裝置C只要是適合于裝載電路板K(K1-K3)的比如類似傳送帶的形式就可以。另外，激光發(fā)生裝置10、吹氣噴嘴13、抽吸裝置14、傳送裝置C的電機(jī)M，是通過(guò)控制裝置20而對(duì)激光的發(fā)光時(shí)機(jī)、照射時(shí)間、各裝置的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。
作為上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的光刻膠剝離除去裝置，是基于激光照射所產(chǎn)生的熱沖擊剝離現(xiàn)象而將電路板K上的光刻膠剝離除去。作為該裝置處理對(duì)象的光刻膠，是通過(guò)未圖示的其它的處理工序，如在背景技術(shù)中曾說(shuō)明的，把光刻膠涂敷或者層壓在電路板K上的。在該處理工序中，預(yù)先的光刻膠，涂敷在電路板K上后，作為與電子電路的圖形相等的正型或者負(fù)型的光刻膠而殘留。
將電路板搬送到本實(shí)施形態(tài)中的除去裝置上并進(jìn)行光刻膠的剝離除去處理，其前提是對(duì)該電路板進(jìn)行腐蝕加工等必要的加工處理后的光刻膠已不需要，而把該殘留的光刻膠從基板表面全部除去。
作為進(jìn)行這種處理的目的，具有光刻膠的電路板K1由傳送裝置C，在如圖所示的例子中，以60cm/分鐘的速度被傳送，當(dāng)移動(dòng)到照射頭12的正下方時(shí)激光對(duì)其進(jìn)行照射，就開(kāi)始了對(duì)光刻膠的剝離除去作業(yè)。以下的處理參照?qǐng)D2進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)(a)圖的截面上的包括基板B上的光刻膠R在內(nèi)的電路板K(加工前)，如(b)圖所示，進(jìn)行所定強(qiáng)度的短脈沖的激光照射。這時(shí)，所定強(qiáng)度是指對(duì)光刻膠能夠產(chǎn)生熱沖擊剝離現(xiàn)象的激光強(qiáng)度。所謂熱沖擊剝離現(xiàn)象是按上述所定義的現(xiàn)象。
發(fā)生這種現(xiàn)象的情況下，上述的短脈沖激光以一定的頻率周期反復(fù)照射的同時(shí)，利用傳送裝置C將電路板K從圖(c)向圖(d)一點(diǎn)一點(diǎn)傳送，其間由于熱沖擊剝離使得光刻膠R一點(diǎn)一點(diǎn)從基板B上被剝離。對(duì)于光刻膠的這樣的剝離，隨著電路板K從傳送方向的開(kāi)端一直到終端的傳送而連續(xù)進(jìn)行，如(e)圖、(f)圖所示，能夠使光刻膠的全長(zhǎng)剝離下來(lái)。
如(g)圖所示，變質(zhì)的光刻膠R被剝離下來(lái)而成為細(xì)微的剝離片，為了使它離開(kāi)基板B，如果從空氣噴嘴13噴出空氣，則剝離片向空間上方飛舞，并向傳送方向的下游側(cè)移動(dòng)。由于被設(shè)置在噴嘴13的后方的抽吸裝置14所吸引，從而光刻膠的細(xì)微的剝離片被處理。因而，不需要像以往那樣為了光刻膠的剝離而使用被稱作溶液溶解的濕處理工序，這樣就能夠高效率地剝離光刻膠，并且不會(huì)發(fā)生環(huán)境污染的現(xiàn)象。
另外，在上述實(shí)施形態(tài)中對(duì)基板的材料沒(méi)有特別的限制，在圖示的例子里所使用的材料是金屬(Ni合金)，也可以采用諸如半導(dǎo)體、玻璃、碳纖維、陶瓷等各種材料。還有，短脈沖激光的發(fā)生裝置，只要它所產(chǎn)生的激光其能量強(qiáng)度能夠在照射位置得到上述熱沖擊剝離現(xiàn)象就可以、無(wú)論是固體激光、準(zhǔn)分子激光那樣的氣體激光，還是半導(dǎo)體激光等的激光發(fā)振形式，采用任何形式的激光發(fā)生裝置都可以。
●激光發(fā)生裝置10NdYAG激光、Q開(kāi)關(guān)振蕩波長(zhǎng) 532nm頻率 10Hz光能 800mJ/cm2●照射頭12的照射面積500mm×1mm●傳送速度 60cm/min上述激光發(fā)生裝置10所產(chǎn)生的激光，照射到光刻膠上時(shí)其照射面積為500×1mm2＝5cm2。因此，照射在光刻膠上的激光的平均強(qiáng)度為800/5＝160mJ/cm2，該水平的激光能量足以將光刻膠剝離除去。
以上，如詳細(xì)所說(shuō)明的那樣，本發(fā)明的光刻膠的剝離除去方法以及裝置，是將照射到光刻膠上的激光的強(qiáng)度調(diào)整到必要的強(qiáng)度以在光刻膠與基板的界面發(fā)生熱沖擊剝離現(xiàn)象，并移動(dòng)激光或者基板其中之一以使激光能夠照射到全部長(zhǎng)度上的光刻膠，從而能夠用光學(xué)方法將光刻膠更加有效地剝離除去，因此具有能夠防止環(huán)境污染以及對(duì)水資源的浪費(fèi)，使得剝離除去光刻膠的作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)從而使其生產(chǎn)性產(chǎn)生飛躍性的進(jìn)步的顯著效果。
權(quán)利要求
1.一種光刻膠剝離除去方法，是從激光源傳出短脈沖激光，將傳送出來(lái)的激光調(diào)整到涂敷或?qū)訅涸诨迳系墓饪棠z的長(zhǎng)度或更長(zhǎng)并照射到光刻膠上，并調(diào)整激光的寬度，使此時(shí)照射在光刻膠上的激光強(qiáng)度相應(yīng)于光刻膠的膜厚以及材質(zhì)而足以在光刻膠和基板的界面上產(chǎn)生熱沖擊剝離現(xiàn)象并把光刻膠剝離，對(duì)光刻膠照射該調(diào)整過(guò)的激光以所定時(shí)間，同時(shí)，將基板相對(duì)地移動(dòng)而從基板上剝離除去光刻膠。
2.一種光刻膠剝離除去裝置，設(shè)有產(chǎn)生短脈沖激光的激光發(fā)生裝置、將所產(chǎn)生的激光經(jīng)由光學(xué)路徑傳送并將該激光調(diào)整到具有所定的長(zhǎng)度和寬度的條狀再照射到對(duì)象物上的照射頭、搬送對(duì)象物的涂敷或?qū)訅河泄饪棠z的基板的搬送裝置；上述照射頭的構(gòu)成使得它能夠?qū)挾缺辉龇焦饪棠z的寬度甚至更寬的激光的光強(qiáng)度調(diào)整到相應(yīng)于光刻膠的膜厚以及材質(zhì)而足以在光刻膠和基板的界面上產(chǎn)生熱沖擊剝離現(xiàn)象并把光刻膠剝離，對(duì)光刻膠照射該調(diào)整過(guò)的激光以所定的時(shí)間，同時(shí)將基板移動(dòng)而從基板上剝離除去光刻膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的光刻膠剝離除去裝置，其特征在于，在所述照射頭的搬送方向的下游側(cè)具有將剝離的光刻膠用空氣吹走的吹氣裝置，同時(shí)在其下流側(cè)還具有將吹離的光刻膠的碎片吸引的抽吸裝置。
全文摘要
一種光刻膠剝離除去方法及裝置，利用傳送裝置(C)傳送包括帶有光刻膠的基板的電路板(K)，來(lái)自激光發(fā)生裝置(10)的所定強(qiáng)度的短脈沖激光被傳往光刻膠，通過(guò)照射頭(12)將激光變換到所定寬度和長(zhǎng)度的帶狀激光并照射到光刻膠上，加寬調(diào)整此時(shí)的照射激光，使該激光的強(qiáng)度足以在光刻膠和基板的界面上產(chǎn)生熱沖擊剝離現(xiàn)象，讓電路板(K)移動(dòng)從而使得在光刻膠的全長(zhǎng)的范圍內(nèi)將其剝離除去。利用上述光刻膠剝離除去方法及裝置，在用光電技術(shù)加工處理電路板之類的電子產(chǎn)品時(shí)通過(guò)光學(xué)手段能夠把光刻膠全部剝離除去而不會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染和水資源的浪費(fèi)等，同時(shí)能夠提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H01L21/302GK1450413SQ0310954
公開(kāi)日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者藤田雅之, 吉門章 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人激光技術(shù)綜合研究所, 東洋精密工業(yè)株式會(huì)社