JP7012475B2 - 電子部品の製造装置及び電子部品の製造方法 - Google Patents
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図1に示すように、本実施形態の成膜対象となる電子部品10は、素子11を封止したパッケージ12を有する。素子11は、半導体チップ、ダイオード、トランジスタ、コンデンサ、SAWフィルタ等の表面実装部品である。以下の説明では、半導体チップを素子11とした例で説明する。ここでいう半導体チップは、複数の電子素子を集積化した集積回路として構成されたものである。
本実施形態では、図2に示すように、電子部品10を搭載する部材である載置部100を用いる。載置部100は、支持部材110、フレーム120を有する。支持部材110は、図2(A)に示すように、平坦なシートであり、一方の面に粘着性を有する粘着面110aを有する。粘着面110aは、支持部材110の一方の面の全体に亘る。粘着面110aは、電子部品10を貼り付けるための貼付領域Sを有する。本実施形態では、支持部材110は方形であり、貼付領域Sは支持部材110の外縁よりも小さな方形状の領域である。但し、貼付領域Sを支持部材110の全面とすることもできる。
上記のように、電極形成面12cを粘着面110aに貼り付けることは、成膜材料が電極形成面12cに回り込んで付着することを防止することに対しては有効な手段である。しかし、発明者は、電極形成面12cを粘着面110aに貼り付けた場合、成膜後、支持部材110から電子部品10を離脱させたときに、電極11aを含む電極形成面12cに粘着材が付着したまま残り易く、図3(C)に示すような、残渣Rが発生し易いことを発見した。特に、電極11aがはんだボール電極である場合には、はんだボールと基板14との接合部付近に粘着剤が付着すると、その部分では基板14の表面がはんだボールの表面で覆われた状態になっている。そのため、残渣Rとなった粘着材を除去することは、不可能ではないが、非常に手間と時間がかかることを突き止めた。さらに、このような残渣Rとなった粘着材は、電子部品10を回路基板に実装するリフローの際に、燃焼して炭化することがあり、その場合、接続不良等を引き起こすことを突き止めた。このような残渣Rは、電子部品10の電気的な接続不良の原因となる不要物である。
本実施形態の電子部品の製造装置は、各電子部品10に電磁波シールド膜13を形成する装置である。本実施形態は、図4に示すように、前処理装置200、成膜装置300、離脱装置400、洗浄装置500を有する。
まず、本実施形態の前処理装置200を、図5及び図6を参照して説明する。前処理装置200は、電子部品10のパッケージ12における電極形成面12cに、コーティング剤Cを付着させる装置である。本実施形態の前処理装置200は、塗布装置210、付着装置220を有する。図6は、付着装置220であり、(A)は電子部品10を保持した状態、図6(B)は電子部品10を貼り付けた状態を示す。
塗布装置210は、図5に示すように、支持部材110にコーティング剤Cを塗布する装置である。図5(A)は塗布途中の状態、図5(B)は塗布完了の状態を示す。塗布装置210は、本実施形態においては、載置部100の支持部材110の粘着面110aに、コーティング剤Cを塗布する。
付着装置220は、図6に示すように、支持部材110に、コーティング剤Cを介して、電子部品10の電極形成面12cを付着させる装置である。付着装置220は、ステージ221、保持装置222、移動機構223、加熱装置224、を有する。ステージ221は、載置部100が載置される台である。保持装置222は、電子部品10を保持する装置である。たとえば、静電チャック、メカチャック、真空チャック、粘着チャック等を、保持装置222として使用できる。
次に、本実施形態の成膜装置300を、図7~10を参照して説明する。成膜装置300は、個々の電子部品10のパッケージ12の外表面に、スパッタリングにより電磁波シールド膜13を形成する装置である。成膜装置300は、図7に示すように、後述の回転テーブル31が回転すると、保持部33に保持されたトレイ34上の電子部品10が、円周の軌跡で移動して、スパッタ源4に対向する位置を通過するときに、ターゲット41(図8及び図9参照)からスパッタされた粒子を付着させて成膜する装置である。
チャンバ20は、反応ガスGが導入される容器である。反応ガスGは、スパッタ用のスパッタガスG1、各種処理用のプロセスガスG2を含む(図9参照)。以下の説明では、スパッタガスG1、プロセスガスG2を区別しない場合には、反応ガスGと呼ぶ場合がある。スパッタガスG1は、電力の印加により生じるプラズマにより、発生するイオン等をターゲット41に衝突させて、電子部品10のパッケージ12にスパッタリングを実施するためのガスである。例えば、アルゴンガス等の不活性ガスを、スパッタガスG1として用いることができる。
搬送部30は、チャンバ20内に設けられ、電子部品10を円周の軌跡で循環搬送する装置である。循環搬送は、電子部品10を搭載したトレイ34を円周の軌跡で周回移動させることをいう。搬送部30によってトレイ34が移動する軌跡を、搬送経路Lと呼ぶ。搬送部30は、回転テーブル31、モータ32、保持部33を有する。また、保持部33には、載置部100を搭載したトレイ34が保持される。
成膜処理部40A、40Bは、搬送部30により搬送される電子部品10に成膜を行う処理部である。以下、複数の成膜処理部40A、40Bを区別しない場合には、成膜処理部40として説明する。成膜処理部40は、図9に示すように、スパッタ源4、区切部44、電源部6を有する。
スパッタ源4は、電子部品10にスパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜材料の供給源である。スパッタ源4は、ターゲット41、バッキングプレート42、電極43を有する。ターゲット41は、電子部品10に堆積されて膜となる成膜材料によって形成され、搬送経路Lに離隔して対向する位置に設けられている。本実施形態のターゲット41は、図8に示すように、2つのターゲット41A、41Bが搬送方向に直交する方向、つまり回転テーブル31の回転の半径方向に並んでいる。以下、ターゲット41A、41Bを区別しない場合には、ターゲット41とする。ターゲット41の底面側は、搬送部30により移動する電子部品10に、離隔して対向する。なお、回転テーブル31の径方向におけるトレイ34の大きさよりも、2つのターゲット41A、41Bによって、成膜材料を付着させることができる実行領域である処理領域の方が大きい。
区切部44は、スパッタ源4により電子部品10が成膜される成膜ポジションM1、M2、表面処理を行う処理ポジションM3を仕切る部材である。以下、成膜ポジションM1、M2を区別しない場合には、成膜ポジションMとして説明する。区切部44は、図8に示すように、搬送経路Lの円周の中心、つまり搬送部30の回転テーブル31の回転中心から、放射状に配設された方形の壁板44a、44bを有する。壁板44a、44bは、例えば、真空室21の天井に、ターゲット41を挟む位置に設けられている。区切部44の下端は、電子部品10が通過する隙間を空けて、回転テーブル31に対向している。この区切部44があることによって、反応ガスG及び成膜材料が真空室21に拡散することを抑制できる。
電源部6は、ターゲット41に電力を印加する構成部である。この電源部6によってターゲット41に電力を印加することにより、スパッタガスG1をプラズマ化させ、成膜材料を、電子部品10に堆積させることができる。本実施形態においては、電源部6は、例えば、高電圧を印加するDC電源である。なお、高周波スパッタを行う装置の場合には、RF電源とすることもできる。回転テーブル31は、接地されたチャンバ20と同電位であり、ターゲット41側に高電圧を印加することにより、電位差を発生させている。
表面処理部50は、搬送部30により搬送される電子部品10に表面処理、つまり逆スパッタを行う処理部である。この表面処理部50は、区切部44により仕切られた、処理ポジションM3に設けられている。表面処理部50は、処理ユニット5を有する。この処理ユニット5の構成例を図8及び図9を参照して説明する。
筒形電極51のチャンバ20の内部に位置する部分、すなわち側壁の周囲は、シールド54によって覆われている。
ロードロック部60は、真空室21の真空を維持した状態で、図示しない搬送手段によって、外部から未処理の電子部品10を載置部100を介して搭載したトレイ34を、真空室21に搬入し、処理済みの電子部品10を載置部100を介して搭載したトレイ34を真空室21の外部へ搬出する装置である。このロードロック部60は、周知の構造のものを適用することができるため、説明を省略する。
また、離脱装置400は、図11に示すように、支持部材110から、電子部品10の電極形成面12cを離脱させる装置である。図11(A)は離脱前の状態、図11(B)は電子部品10の突き上げ状態、図11(C)は電子部品10の離脱状態を示す。なお、図11では、一つの電子部品10のみを示し、他の電子部品10の図示は省略している。離脱装置400は、保持台410、突上装置420、保持装置430、移動機構440、加熱装置450を有する。保持台410は、載置部100を保持する台である。保持台410の内側は、支持部材110の粘着面110aと反対側が露出するように、開口となっている。突上装置420は、支持部材110を介して電子部品10に対向するピン421を有する。このピン421は、図示しない移動機構によって、Z方向、つまり、先端により支持部材110を介して電子部品10を押圧する方向に移動可能に設けられている。
洗浄装置500は、図12に示すように、成膜装置300によって成膜された電子部品10に付着したコーティング剤Cを、洗浄剤Wにより洗浄する装置である。図12(A)は電子部品10の収容状態、図12(B)は洗浄剤Wによる洗浄状態を示す。洗浄装置500は、電子部品10が収容される空間を有する洗浄容器510を有し、洗浄容器510内に図示しない供給装置によって供給される洗浄剤Wに、電子部品10を浸漬することにより、電極形成面12cに付着したコーティング剤Cを溶解して洗浄する。洗浄剤Wとしては、コーティング剤Cを溶解できる材料であればよい。例えば、水、アルコール、有機溶媒、アルカリ性水溶液を用いることができる。なお、洗浄装置500は、電極形成面12cに付着したコーティング剤Cを除去できれば、どのような構成であってもよい。例えば、浸漬による洗浄装置500には限定されず、電極形成面12cに洗浄剤Wをシャワーのように吹きかけて洗浄する装置であってもよい。
制御装置70は、電子部品製造装置の各部を制御する装置である。この制御装置70は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって構成できる。つまり、前処理装置200の制御、真空室21へのスパッタガスG1およびプロセスガスG2の導入および排気に関する制御、スパッタ源4の電源の制御、回転テーブル31の回転の制御、離脱装置400、洗浄装置500の制御などに関しては、その制御内容がプログラムされており、PLCやCPUなどのプロセッサと呼ばれる処理装置により実行されるものであり、多種多様な成膜仕様に対応可能である。
以上のような本実施形態の動作を、上記に示した図面に加えて、図14を参照して以下に説明する。なお、図示はしないが、塗布装置210、付着装置220、成膜装置300、洗浄装置500の間には、載置部100、トレイ34、電子部品10を搬送するコンベア、ロボットアーム等の搬送手段が設けられている。この搬送手段により、各部の間での載置部100、トレイ34、電子部品10の搬入、搬送、搬出が行われる。なお、本実施形態は、電子部品10が貼り付けられた載置部100を載置したトレイ34が、搬送手段で搬送される例で説明する。但し、載置部100の状態、電子部品10の状態で搬送されるようにしてもよい。
前処理工程は、電子部品10のパッケージ12の電極11aが形成された電極形成面12cに、軟化点が、後述する成膜工程で加熱されることにより達する温度を超える温度であり、洗浄剤Wにより溶解するコーティング剤Cを前処理装置200により付着させる工程である。本実施形態の前処理工程は、具体的には、塗布工程と付着工程とに分けることができる。
まず、塗布装置210が、図5(A)、(B)に示すように、支持部材110の粘着面110aに対して、コーティング剤Cdを塗布する。つまり、ディスペンサ214を移動機構215によって移動させながら、ディスペンサ214からコーティング剤Cを吐出することによって、載置部100の支持部材110の表面全体又は一部に、コーティング剤Cを塗布する。支持部材110の表面の一部に塗布する場合には、電子部品10が貼り付けられる幅に対応する帯状に塗布してもよいし、電子部品10が貼り付けられる面に対応する位置にマトリクス状に塗布してもよい(図14(D)参照)。
次に、付着装置220が、支持部材110のコーティング剤Cを塗布した面に、電子部品10の電極形成面12cを付着させる。つまり、図6(A)、図14(A)に示すように、保持装置222によって天面12aが保持され、加熱装置224によって加熱された電子部品10の電極形成面12cを、移動機構223によって支持部材110のコーティング剤Cに接する方向に移動させる。これにより、図6(B)、図14(B)に示すように、電極形成面12cに、熱により溶融したコーティング剤Cが付着するとともに、コーティング剤Cによって覆われた状態で支持部材110に貼り付けられる。つまり、コーティング剤Cを、電極11aが形成された電極形成面12cに付着させることにより、スパッタリングにより成膜されない非成膜面を形成する。電子部品10は、図2、図10に示すように、載置部100におけるフレーム120内の貼付領域S上に、間隔を空けてマトリクス状に並べて貼着される。このような複数の載置部100が、トレイ34の載置面34aに搭載される。
成膜装置300におけるチャンバ20の真空室21内は、排気部23によって排気して減圧することによりあらかじめ真空となっている。複数のトレイ34は、ロードロック部60の搬送手段により、真空室21内を真空に維持した状態で、チャンバ20内に順次搬入される。回転テーブル31は、空の保持部33を、順次、ロードロック部60からの搬入箇所に移動させる。保持部33は、搬送手段により搬入されたトレイ34を、それぞれ個別に保持する。このようにして、図7及び図8に示すように、成膜対象となる電子部品10を搭載したトレイ34が、回転テーブル31上に全て載置される。
離脱装置400は、載置部100の支持部材110から、電子部品10を離脱させる。つまり、図11(B)に示すように、保持台410によって載置部100が保持された状態で、突上装置420のピン421が、支持部材110を介して電子部品10の電極形成面12cを突き上げる。これにより上昇した電子部品10の天面12aを、保持装置430が保持するとともに、加熱装置450によって電子部品10が加熱される。すると、図11(C)に示すように、加熱されたコーティング剤Cが溶融するとともに、保持装置430が上昇することによって、電子部品10が持ち上げられて、支持部材110から離脱する。離脱された電子部品10は、洗浄装置500に搬送される。
洗浄装置500は、電子部品10に付着したコーティング剤Cを、洗浄剤Wにより洗浄する。つまり、電子部品10は、図12(A)に示すように、洗浄装置500の洗浄容器510内に収容される。そして、図12(B)に示すように、洗浄容器510に洗浄剤Wが供給され、電子部品10が洗浄剤Wに浸漬される。電子部品10の電極形成面12cに付着したコーティング剤Cは、洗浄剤Wによって溶解することにより、電極形成面12cから洗い落とされる。
本実施形態の電子部品の製造装置は、電子部品10のパッケージ12の電極11aが形成された電極形成面12cに、軟化点がスパッタリングで加熱されることにより達する温度を超える温度であり、洗浄剤Wにより溶解するコーティング剤Cを付着させる前処理装置200と、パッケージ12に、スパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜装置300と、を有する。
本発明は、上記の態様に限定されるものではなく、以下のような態様も含む。
(1)上記の態様は、コーティング剤Cとして、フラックスを用いた例であったが、ホットメルト系の接着剤を、コーティング剤Cとして使用することもできる。ホットメルト系接着剤としては、ワックスと呼ばれるものも含む。ホットメルト系の接着剤は、軟化点で急激に粘度が下がる。このため、BGAのはんだボール等の電極11aを大きな負荷無く埋め込むことができる。
(第1の工程)
塗布装置210が、支持部材110の表面にホットメルト系の接着剤のコーティング剤Cを塗布する。
(第2の工程)
加熱ユニットが、塗布されたコーティング剤Cを予熱する。
(第3の工程)
付着装置220の保持装置222が電子部品10を保持し、加熱装置224によって加熱した状態で、コーティング剤Cに貼り付ける。
(第4の工程)
成膜装置300によって、電子部品10のパッケージ12の天面12a及び側面12bに成膜を行う。
(第5の工程)
離脱装置400の保持装置430が電子部品10を保持し、加熱装置450によって加熱した状態で、支持部材110から離脱させる。
(第6の工程)
洗浄装置500で、電子部品10に付着したコーティング剤Cを、洗浄剤Wにより洗浄する。
11 素子
12 パッケージ
13 電磁波シールド膜
14 基板
20 チャンバ
20a 天井
20b 内底面
20c 内周面
21 真空室
22 排気口
23 排気部
24 導入口
25 ガス供給部
30 搬送部
31 回転テーブル
32 モータ
33 保持部
34 トレイ
34a 載置面
34b 周壁部
40、40A、40B 成膜処理部
4 スパッタ源
41、41A、41B ターゲット
42 バッキングプレート
43 電極
44 区切部
44a、44b 壁板
5 処理ユニット
51 筒形電極
51a 開口部
51b フランジ
52 絶縁部材
53 ハウジング
54 シールド
55 プロセスガス導入部
56 RF電源
57 マッチングボックス
6 電源部
60 ロードロック部
70 制御装置
71 機構制御部
72 電源制御部
73 記憶部
74 設定部
75 入出力制御部
76 入力装置
77 出力装置
100 載置部
110 支持部材
110a 粘着面
110b 非粘着面
120 フレーム
120a 貫通孔
200 前処理装置
210 塗布装置
211 ステージ
212 塗布ユニット
214 ディスペンサ
215 移動機構
220 付着装置
221 ステージ
222 保持装置
223 移動機構
224 加熱装置
300 成膜装置
400 離脱装置
410 保持台
420 突上装置
421 ピン
430 保持装置
440 移動機構
450 加熱装置
500 洗浄装置
510 洗浄容器
C コーティング剤
Cn 補充部分
W 洗浄剤
E 排気
L 搬送経路
M、M1、M2 成膜ポジション
M3 処理ポジション
G 反応ガス
G1 スパッタガス
G2 プロセスガス
P 塗布領域
S 貼付領域
N 未塗布領域
T タンク
Claims (11)
- 電子部品のパッケージの電極が形成された電極形成面に、軟化点がスパッタリングで加熱されることにより達する温度を超える温度であり、洗浄剤により溶解するコーティング剤を付着させる前処理装置と、
前記パッケージに、スパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜装置と、
前記成膜装置によって成膜された前記電子部品に付着した前記コーティング剤を、洗浄剤により洗浄する洗浄装置と、
を有することを特徴とする電子部品の製造装置。 - 前記前処理装置は、前記電子部品を支持するための支持部材に、前記コーティング剤を介して、前記電極形成面を付着させる付着装置を有することを特徴とする請求項1記載の電子部品の製造装置。
- 前記電子部品を支持するための支持部材から、前記電極形成面を離脱させる離脱装置を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電子部品の製造装置。
- 前記前処理装置は、前記支持部材に前記コーティング剤を塗布する塗布装置を有することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の電子部品の製造装置。
- 前記前処理装置は、前記電極形成面に、前記コーティング剤を塗布する塗布装置を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子部品の製造装置。
- 前記コーティング剤又は前記電子部品を加熱する加熱装置を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子部品の製造装置。
- 前記成膜装置は、
スパッタガスが導入される容器であるチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、スパッタリングにより前記成膜材料を堆積させて成膜するスパッタ源を有するとともに、前記スパッタ源により前記電子部品に成膜する成膜処理部と、
を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子部品の製造装置。 - 前記チャンバ内に設けられ、前記電子部品を円周の軌跡で循環搬送することにより、前記成膜処理部に対向する領域と前記成膜処理部とは対向しない領域とを交互に通過させる搬送部を有することを特徴とする請求項7記載の電子部品の製造装置。
- 前記コーティング剤は、フラックスであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の電子部品の製造装置。
- 前記コーティング剤は、ホットメルト系の接着剤であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の電子部品の製造装置。
- 電子部品のパッケージの電極が形成された電極形成面に、軟化点がスパッタリングで加熱されることにより達する温度を超える温度であり、洗浄剤により溶解するコーティング剤を付着させる前処理工程と、
前記パッケージに、スパッタリングにより成膜材料を堆積させて成膜する成膜工程と、
前記成膜工程で成膜された前記電子部品に付着した前記コーティング剤を、洗浄剤により洗浄する洗浄工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
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