CN105922706A - 膜的真空层压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够例如在真空度为0.5kPa以下的高真空中进行层压的膜的真空层压装置。为了与投入的基板(14a)的长度相应地改变粘贴的层叠膜(21)的长度，在层压前测定基板(14a)的长度，并具有膜长度调整机构(23)，所述膜长度调整机构(23)在半切位置与设置于层压辊(26)附近的刀口部(24)之间，根据测定出的基板(14a)的长度改变层叠膜(21)的保持长度，在粘贴的层叠膜(21)的长度位置对通过该膜长度调整机构(23)改变了层叠膜(21)的保持长度的、剥离保护膜(27)前的层叠膜(21)进行半切，利用膜搬运机构(20、29)将层叠膜(21)在通过保护膜(27)而连接的状态下搬运至刀口部(24)。

Description

膜的真空层压装置

技术领域

本发明涉及一种膜的真空层压装置，特别涉及一种用于在真空中将图案形成用的感光性干膜等层叠膜粘贴到印刷基板的表面上的膜的真空层压装置。

背景技术

以手机等为中心，印刷基板(在本说明书中有时仅简称为“基板”)的技术革新处于不断进步的状态，特别是，基板的小型、轻量化日益成为重要课题。

关于基板的小型化方面，形成于基板的图案的微细化和基板的多层化在不断进步，关于基板的轻量化方面，基板的薄型化在不断进步。

在此，图案的形成主要通过被称作光刻工序的方式进行，在覆铜层叠板上层压感光性干膜等层叠膜，然后进行曝光、显影、刻蚀或者电镀处理，形成图案。

感光性干膜等主要由三层结构的层叠膜构成，在由聚酯膜等构成的基膜上涂敷具有感光性和热固化性的抗蚀剂层，然后在抗蚀剂层上层叠由聚乙烯膜等构成的保护膜，由此形成为三层。

以下将该感光性干膜等称作层叠膜(在本说明书中，有时仅简称为“膜”)。

在制造印刷基板的图案形成用层压工序中，剥离层叠膜的保护膜，利用作为热压接辊的层压辊从基膜上方加热加压抗蚀剂层，将层叠膜热压接于覆铜层叠板。

作为真空层压装置的主要用途，包括对需要高可靠性的基板以及形成细微图案用的层叠膜进行真空层压、以及在多层基板的制造工序中将感光性焊接抗蚀剂膜(绝缘膜)等真空层压于在基板上表面形成有配线图案等的凹凸基板表面。

在真空中层压层叠膜的目的是为了防止因紧贴不良导致的微小气泡混入在层压时粘贴的基板表面与层叠膜之间，近年来，伴随图案的细微化，当在平坦的覆铜层叠板上进行层压时，微小气泡(直径为10μm以下)混入基板表面的细微的凹凸中，成为产生不良的原因，所以开始使用真空层压装置。

另外，在通常的覆铜层叠板的表面上，为了提高抗蚀剂的紧贴力，作为层压前的前处理进行深度为10μm以下的表面粗糙处理。主要的表面粗糙处理方法通过利用酸性化学试剂等进行化学研磨来实施。

通过使包含粘接成分的抗蚀剂进入该粗糙面部的凹部，提高抗蚀剂与基板的紧贴力。这被称作锚固效应。

由于该表面粗糙处理，在空气中进行的层压因加压不均匀导致抗蚀剂向粗糙面凹部的压入不充分、以及因加热不均匀导致抗蚀剂的熔融不充分等原因，致使在粗糙面凹部上残留有微小气泡。由于没有阻止抗蚀剂进入粗糙面凹部的空气，因此在真空中进行的层压大幅度改善了抗蚀剂的埋入性。

在真空下进行层压的方式提出需要将真空室与空气隔开，并使用由入口室、真空室以及出口室构成的真空层压装置的方案(参照专利文献1)。

另外，作为其他真空层压方式，提出从减压室的外部(空气中)将层叠膜导入减压室，不使用密闭密封真空室的压接辊(橡胶制)进行基板的搬入以及搬出，从而能够在干净的状态下真空层压基板(参照专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1日本特开平4-39038号公报

专利文献2日本特开2001-38806号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在真空层压的情况下，有无微小气泡作为品质评价的标准成为重要的课题。

评价试验持续表明：影响有无微小气泡的主要原因是层压时的真空度。例如，如果图案的线(导体宽度)以及空间(导体间的间隙)是25μm级别以下，那么优选真空度是1.3kPa以下。

并且，在今后投入量产的线以及空间是10μm级别以下的图案中，被认为需要0.5kPa以下的高真空度。

因此，虽然需要一种以往没有的在高真空下的层压装置，但现状是存在市场上没有发现在高真空下生产性良好的真空层压装置的问题。

例如，专利文献1所示的真空层压方式是与以往的空气层压装置相同的结构，设置有用于层叠膜的搬运和保持的吸附保持机构。为了该层叠膜的吸附保持，根据试验结果可知当层叠膜宽度是500mm时需要大约12kPa的吸附差压。因此，设置有层压装置的真空室当真空度为约12kPa以下时不能够吸附保持层叠膜，因此不能应对高真空度的情况。

另外，专利文献2所示的结构是一种虽然从减压室的外部(空气侧)导入层叠膜的基膜并通过真空密封进行气密，但是在基膜的两侧泄漏相当于基膜的厚度的量的结构。

因此，在不是完全真空密封的结构并且不使用超过泄漏量的大容量的真空泵时，难以保持真空度为0.5kPa以下的真空度。

并且，每次搬入、搬出基板以及导入层叠膜时，都必须对大容量的减压室进行空气开放以及抽真空，可以预想会导致线的处理速度大幅度下降。

另外，作为在真空中层压的课题，将在空气中通过前工序的预热装置加热了的基板投入真空室时，通过抽真空使基板周围的空气消失，因此基板表面温度下降。特别是对于需求较多的薄板基板，因放热导致的基板温度下降尤为显著。该下降温度因基板厚度等而不同，但在基板厚度是0.2mm的基板的情况下的试验结果是产生大约10℃的基板温度下降。

如上所述，当在真空中层压层叠膜时，存在因层压前的基板温度下降而导致抗蚀剂的熔融不充分，致使抗蚀剂的紧贴力下降的问题。

作为对策，能够通过在真空室入口部测定基板温度、降低层压速度、延长抗蚀剂加热时间来应对，但会导致生产性下降。

另外，层叠膜制造商的通常的推荐条件是将基板的预热温度、即层压前的基板温度设定为50℃至60℃，并且，推荐层压速度是大约3m/min。

设置于在空气中使用的层压装置之前的基板预热装置通常采用通过筒式加热器或者热风循环使炉内的环境气体温度恒定的加热方式，测定加热炉内的环境气体温度并进行反馈控制，但是存在由于真空中没有空气而不能测定加热炉内的环境气体温度的课题。

鉴于上述以往的膜的层压装置所存在的问题，本发明的第一目的例如是提供一种能够在真空度0.5kPa以下的高真空中进行层压的膜的真空层压装置。

并且，本发明的第二目的同样是提供一种能够解决因基板温度下降导致在层压时抗蚀剂紧贴力下降的课题的膜的真空层压装置。

用于解决课题的方案

为了达成上述第一目的，本发明的膜的真空层压装置在真空室内一边通过搬运机构搬运基板一边将保护膜从膜剥离，并将膜粘贴到基板上，为了与投入的基板的长度相应地改变粘贴的膜的长度，在层压前测定基板的长度，并具有膜长度调整机构，所述膜长度调整机构在半切位置与设置于层压辊附近的刀口部之间，与检测出的基板的长度相应地改变膜的保持长度，在粘贴的膜的长度位置对通过该膜长度调整机构改变了膜的保持长度的、剥离保护膜前的膜进行半切，并利用膜搬运机构将膜在通过保护膜而的状态下搬运至刀口部，从而例如能够在真空度为0.5kPa以下的高真空中进行层压。

并且，为了达成上述第二目的，即，从空气中投入了真空室的基板通过抽真空而去除基板周围的空气，因此基板温度下降，由于基板温度下降，导致在层压时抗蚀剂紧贴力下降，针对这一课题，通过在真空室内具有用于在层压工序的前工序中加热基板的基板加热机构，将层压前的基板加热为最适合的条件。

并且，在对上述基板预热装置进行温度控制时，由于真空中没有空气，因此不能测定加热炉内的环境气体温度，针对这一课题，在基板加热机构的出口测定基板的温度，将该测定出的温度反馈至基板加热机构的温度控制部，自动控制基板的加热温度。

发明效果

本发明的膜的真空层压装置具有通过在基板的细微图案形成用的真空层压工序中提高产品的品质以及提高层压处理速度来提高生产性的效果。

更具体地说，

1.通过减少不良以及提高层压处理速度来提高生产性

(1)由于在高真空度(0.5kPa以下)下进行层压，因此能够防止导致不良的主要原因的微小气泡的混入。

(2)通过设置于真空室的基板加热机构，防止了层压前的基板温度下降，使基板温度恒定化，从而能够使与抗蚀剂的紧贴力下降相对的层压品质稳定化。并且，能够防止基板温度下降，提高层压速度，从而能够提高生产性。

(3)通过在基板加热机构的出口测定基板温度，将该温度测定结果反馈至基板加热机构，能够使基板温度稳定化并提高层压品质。

2.其他效果

(1)当在真空中层压层叠膜时，能够通过抽真空从真空室除去从装置驱动部等产生的漂浮异物，不存在混入层叠膜与基板之间的漂浮异物，能够减少产品不良。

(2)由于在真空中进行层压，因此使空气中所包含的水分消失，从而混入层叠膜与基板之间的水分也消失，具有提高抗蚀剂的紧贴力和防止作为配线图案的主要材料的铜的表面氧化的效果。

附图说明

图1是表示本发明的膜的真空层压装置的一实施例的说明图。

附图标记说明

1 入口室

2 真空室

3 出口室

4 基板搬入闸阀

5 基板入口闸阀

6 基板出口闸阀

7 基板搬出闸阀

8 真空泵

9 真空歧管

10a、10b、10c 真空隔离阀

11a、11b 真空旁通阀

12a、12b、12c 空气开放阀

13a、13b、13c 真空仪

14a、14b、14c、14d、14e 基板

15 入口室输送部

16 基板加热机构输送部

17a、17b 基板加热机构

18a、18b 基板温度检测器

19 基板投入输送部

20 膜卷放单元(膜搬运机构)

21 层叠膜

22 半切单元

23 膜拉出调整单元(膜长度调整机构)

24 刀口部

25 层叠膜前端

26 层压辊

27 保护膜

28 保护膜输送辊

29 保护膜卷取单元(膜搬运机构)

30 层压结束层叠膜

31 基板搬出输送部

32 出口室搬出输送部

具体实施方式

以下参照附图对本发明的膜的真空层压装置的实施方式进行说明。

图1是本发明的膜的真空层压装置的一实施例，表示在基板的两面真空层压层叠膜的形态，在真空室2中表示即将进行层压前的状态。

该膜的真空层压装置由从空气投入基板的入口室1、在真空中预热基板并进行层压的真空室2、从真空室2向空气搬出基板的出口室3、以及控制这些机构的未图示的控制装置构成。另外，真空室2内的膜层压部上下对称，因此省略下侧的附图标记。

在图1中，基板14a从左方通过前工序的搬运输送机等搬入，通过位于入口室1的入口室输送部15搬入基板。

为了达到真空状态，关闭基板搬入闸阀4，通过真空泵8进行抽真空，使入口室1达到真空状态。

当入口室1的真空度与真空室2的真空度大致相同时，打开基板入口闸阀5，将基板搬入真空室2的基板加热机构输送部16。

被设置于基板加热机构输送机部16的上下的基板加热机构17a、17b加热了的基板14b通过输送机移动，利用基板温度检测器18a、18b测定基板的正反表面温度，为了进行反馈控制将数据发送至基板加热机构的温度调节器。

在基板投入输送部19中，通过未图示的基板对齐装置等根据层叠膜21的膜宽对齐基板宽度方向。

并且，对于投入了的基板14c的基板长度，通过未图示的基板位置检测器和基板投入输送部19的辊输送量测定基板长度。

并且，对于基板14c前端的层压开始位置的停止，为了在指定的基板粘贴位置粘贴层叠膜，通过未图示的控制装置控制基板投入输送部19的停止位置。

在真空室2的层压部中，通过保护膜输送辊28从膜卷放单元(膜搬运机构)20拉出层叠膜21，通过保护膜27的输送，层叠膜21上被半切切断的位置被搬运至层叠膜前端25的位置。

此时，为了使半切单元22在与投入的基板14c的粘贴长度对应的位置对层叠膜进行半切，使用未图示的驱动装置使膜拉出调整单元(膜长度调整机构)23移动。

半切指的是保留层叠膜21的保护膜27，而切断基膜以及抗蚀剂。这样的不切断层叠膜21的全部厚度而保留半切单元22的相反侧、即保护膜27地进行切断的方法称作半切。

通过在刀口部24中将保护膜27折叠成锐角，在剥离了保护膜27的状态下，将露出了抗蚀剂面的层叠膜前端25从刀口前端拉出。

在层压辊26上下，通过未图示的夹紧机构对定位于层压位置的基板14c与层叠膜前端25进行夹紧，通过未图示的旋转驱动机构在热压接的同时进行层压。此时，层叠膜21通过层压辊26的旋转驱动而拉出。

并且，膜卷放单元20通过力矩马达等在膜卷放轴产生制动力矩，使层压时的层叠膜21的保持张力最合适。

并且，在保护膜27的卷取中，通过保护膜输送辊28将保护膜27拉出，并通过保护膜卷取单元(膜搬运机构)29卷取回收。通过伺服马达等控制保护膜输送辊28的旋转从而使该保护膜输送速度与层压辊26的层压速度同步。

在基板搬出输送部31中，以与层压速度同步的基板搬出输送机速度接受在基板正反粘贴了层叠膜30的粘贴基板14d。

此时，为了在出口室3中接受基板14d，在层压过程中关闭空气开放阀12c，打开真空隔离阀10c，进行抽真空，当真空室2与出口室3的真空度大致同压时，关闭真空隔离阀10c。

通过真空仪13c监控出口室3的真空度，当与真空室2的真空度大致相同时，打开基板出口闸阀6，使基板搬出输送部31与出口室3的出口室搬出输送部32同步旋转，将基板14e搬入出口室3。

接下来，关闭基板出口闸阀6，打开空气开放阀12c，使出口室3成为空气状态，打开基板搬出闸阀7，将粘贴了层叠膜30的基板14e搬出到下一个工序装置。

以下对该膜的真空层压装置的运转方法等的详细情况进行说明。

作为运转准备，为了使真空室2以及出口室3成为真空，打开真空隔离阀10b、真空隔离阀10c以及真空旁通阀11b，由一直处于真空状态的真空歧管9进行抽真空。打开真空旁通阀11b是为了开闭基板出口闸阀6，从而将真空室2与出口室3的真空度形成为大致同压。

对于真空度的设定可以采用如下方法：根据真空仪13b以及真空仪13c的输出信号，关闭真空隔离阀10b以及10c，在因微小泄漏等导致真空度向空气侧上升时，同样根据真空仪13b、13c的输出信号打开真空隔离阀10b以及10c，开始抽真空从而能够将真空度保持为大致恒定。并且作为其他的方法，通过未图示的泄漏阀等使少量空气进入真空室2以及出口室3，对泄漏阀等进行开闭控制，从而与真空阀8的真空排气量平衡，从而保持真空度。

对于从前工序投入的基板14a而言，通过未图示的基板检测器的信号确认基板搬入，停止入口室输送部15的搬运。同时关闭基板搬入闸阀4与空气开放阀12a，打开真空隔离阀10a，进行抽真空。

通过真空仪13a检测入口室1的真空度，当入口室1的真空度比设定真空度稍微接近空气侧真空度时，打开真空旁通阀11a，使入口室1与真空室2成为大致相同的真空度。这是为了防止在突然打开真空旁通阀11a连接真空状态的真空室2与空气状态的入口室1时，导致真空室2的真空度大幅度变化。

并且，当在基板入口闸阀5的前后真空室产生差压时，在通过阀封闭的开口面产生按压力，不能进行阀门的打开动作。

该真空隔离阀由制造商商品化(商品名称是“gate valve”等)，打开动作时的差压越小越好，制造商推荐的差压是大约3.9kPa以下。

当入口室1的真空度达到设定值时，打开基板入口闸阀5，使入口室输送部15与基板加热机构输送部16以同步速度运转，将基板搬入真空室2。

并且，通过基板加热机构输送部16的未图示的基板位置检测器使基板14b在基板加热机构17a、17b内停止。

在该基板加热位置通过基板加热机构17a、17b对基板进行加热。由于在真空中没有传递热的空气，因此在真空中加热基板的方式采用利用辐射热的远红外线加热器等，所以如图1的基板加热机构17a、17b所示，以超过应用的最大基板尺寸的面积配置远红外线加热器等。在该远红外线加热器等中埋入了热电偶，且为了温度控制连接有温度调节器。

并且，为了使基板的温度分布均匀化，优选将加热器区域在基板流动方向上划分为上游、中游以及下游三部分，在宽度方向上划分为基板两端以及中央这三部分，一共划分为九个区域，进行温度控制。

通过基板温度检测器18a、18b测定被基板加热机构17a、17b加热了的基板14b的表面温度，并根据该数据通过温度调节器进行温度控制。

例如，根据线速度使基板加热时间恒定化，参考事前确认用的样品基板的温度测定值决定温度调节器的设定值，对实际流动的基板温度的测定值与温度调节器的设定值之间的偏差进行反馈，从而对远红外线加热器等进行温度控制。

作为在真空室2内测定基板温度的方式，考虑到在基板产生损伤或者异物附着，优选使用非接触式的温度检测器。

作为非接触式的温度检测方法，例如在真空室2内设置温度检测器用气密盒子，从其窥视窗透过玻璃通过放射温度计(测量从物体放射的被称作黑体辐射的红外线的量，并换算为温度)进行测定。

图1表示层压开始时的状态。

层压辊26的上下辊使用未图示的气缸等，在层叠膜前端25的位置夹持基板14c，夹紧层压辊26，在夹紧的状态下旋转驱动层压辊26。旋转驱动源使用未图示的伺服马达或者速度控制马达等，开始层压工作。

粘贴通过层压辊26完成层压的层叠膜30，根据基于基板14c的长度设定的层叠膜粘贴长度，在层压终端位置打开对层压辊26的夹紧，结束层压工作。

此时，基板搬出输送部31的搬运速度与层压速度同步。

出口室3已经是真空状态，基板出口闸阀6下降成为打开状态，因此通过出口室搬运输送部32以同步速度将粘贴了层叠膜30的基板14d连续搬运至出口室3的基板14e的位置。

根据未图示的基板位置检测器发出的基板14e的搬运结束信号，关闭基板出口闸阀6，打开空气开放阀12c，使出口室3成为空气状态。通过真空仪13c确认出口室3为空气状态，打开基板搬出闸阀7，使用出口室搬出输送部32将粘贴了层叠膜30的基板14e搬出到下一个工序装置。

真空室2在运转过程中一直是真空状态，根据膜卷放单元20的层叠膜剩余量信号停止运转，关闭真空隔离阀10a、10b、10c，打开真空旁通阀11a、11b，然后打开空气开放阀12a、12b、12c，真空室2成为空气状态，打开真空室2的未图示的门，进行层叠膜的更换。

以上，基于实施例对本发明的层叠膜的真空层压装置进行了说明，但是本发明不限于上述实施例记载的结构，在不脱离其主旨的范围内可以适当变更其结构。

工业上的应用可能性

本发明的膜的真空层压装置在高真空下层压层叠膜，因此能够通过防止微小气泡的混入，用于形成细微图案的用途。

并且，在配线图案形成的最终工序中，包括为了保护配线的表面而层压感光性焊接抗蚀剂膜(绝缘膜)的工序，但是由于已经形成了图案，因此基板表面存在配线图案高度的凹凸，在空气的层压中存在在基板与抗蚀剂之间残留气泡的课题，当前使用真空冲压装置进行层压，但是每次投入基板时都将真空室向空气开放，因此存在处理速度慢的课题。本发明具有用作真空冲压装置的代替装置的用途。

Claims (4)

1.一种膜的真空层压装置，所述膜的真空层压装置在真空室内一边通过搬运机构搬运基板一边将保护膜从膜剥离，并将膜粘贴到基板上，其特征在于，为了与投入的基板的长度相应地改变粘贴的膜的长度，在层压前测定基板的长度，并具有膜长度调整机构，所述膜长度调整机构在半切位置与设置于层压辊附近的刀口部之间，与检测出的基板的长度相应地改变膜的保持长度，在粘贴的膜的长度位置对通过该膜长度调整机构改变了膜的保持长度的、剥离保护膜前的膜进行半切，并利用膜搬运机构将膜在通过保护膜而连续的状态下搬运至刀口部。

2.根据权利要求1所述的膜的真空层压装置，其特征在于，将真空室内设定为真空度0.5kPa以下的气密状态，对膜进行层压。

3.根据权利要求1或者2所述的膜的真空层压装置，其特征在于，在真空室内具有用于在层压工序的前工序中加热基板的基板加热机构。

4.根据权利要求3所述的膜的真空层压装置，其特征在于，在基板加热机构的出口测定基板的温度，将测定出的温度反馈至基板加热机构的温度控制部，自动控制基板的加热温度。