KR100761901B1 - 다층 회로기판 제조방법 및 장치 - Google Patents

다층 회로기판 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판의 제조방법 및 장치는, 장입도어를 개방하여 장입챔버 내부에 기판을 장입하고, 장입챔버와 본처리챔버 사이를 밀폐하는 게이트밸브를 개방한 후, 로봇아암을 통해 장입챔버 내에 장입된 기판을 본처리챔버 내부에 이동시켜 기판 표면을 플라즈마 처리하며, 본처리챔버와 인출챔버 사이를 밀폐하는 게이트밸브를 개방한 후, 로봇아암을 통해 본처리챔버 내부의 기판을 인출챔버 내부로 이동시키고, 인출챔버의 인출도어를 개방한 후, 기판을 인출하여 기판 표면에 동판을 압착 및 접합하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따라, 기판 표면에 형성되는 플라즈마에 의해 표면에너지를 높여 기판과 동판의 밀착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 플라즈마의 생성이 친환경적인 기체원소를 이용한 청정설비를 이용하여 이루어지므로, 쾌적한 작업 환경을 조성하고 안전 사고를 예방할 수 있는 효과도 있으며, 기판을 플라즈마 처리하기 위한 공정 및 장치가 장입챔버와 본처리챔버와 인출챔버를 통해 연속적으로 처리되어, 기판의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
다층 회로기판, 플라즈마, O2, Ar, 동판.

Description

다층 회로기판 제조방법 및 장치{Apparatus and method for manufacturing Multi Circuit Board by plasma}
도 1은 본 발명에 따른 다층 회로기판의 제조공정을 순차적으로 나열한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 제조공정 중 플라즈마 처리공정을 순차적으로 나열한 블럭도,
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 다층 회로기판 제조장치의 일실시예의 기판 이동과정을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 다층 회로기판 제조장치의 다른 일실시예의 기판 이동과정을 개략적으로 도시한 개념도,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 다층 회로기판 제조장치의 또 다른 일실시예의 기판 이동과정을 개략적으로 도시한 개념도,
도 6a, 6b는 본 발명에 따른 다층 회로기판의 표면 처리를 위한 본처리챔버의 구조 및 작용을 도시한 개략도.
*도면중 주요 부호에 대한 설명*
10 : 장입챔버 11 : 장입도어
20 : 본처리챔버 22 : 전극
24 : 전원부 26 : 진공펌프
28 : 가스투입부 30 : 인출챔버
31 : 인출도어 40 : 대기챔버
S : 기판 V : 게이트밸브
A : 로봇아암 C : 컨베이어벨트
S10 : 기판장입공정 S20 : 플라즈마 처리공정
S30 : 기판인출공정 S40 : 동판접합공정
본 발명은 다층 회로기판의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 표면에 높은 표면에너지를 갖되, 청정설비를 이용하여 플라즈마를 형성함으로써, 기판과 동판의 밀착력을 가일층 향상시킬 수 있도록 한 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 회로기판은 집적 회로, 저항기 또는 스위치 등의 전기적 부품들이 납땜되는 얇은 판을 말하는 것으로, 대부분의 컴퓨터에 사용되는 회로는 이 회로 기판에 설치된다.
이러한, 상기 회로기판을 제조하기 위해서는 먼저 절연체인 에폭시 수지 또는 베이클라이트 수지로 만든 얇은 기판에 동판을 붙인 후에, 계속하여 동판으로 남아 있기를 원하는 회로 배선에는 레지스트를 인쇄한다. 그리고 구리를 녹일 수 있는 식각액에 인쇄된 기판을 담그면 레지스트가 묻지 않은 부분은 녹는다. 그 후에 레지스트를 제거하면 구리박이 원하는 형태로 남아 있다. 부품을 꽂아야 하는 부분에는 구멍을 뚫고 납이 묻으면 안 되는 곳에는 푸른색의 납 레지스트를 인쇄함으로써, 회로기판을 제조하게 된다.
이와 같이 회로기판을 제조하는 과정 중, 각 층간의 밀착력은 제품 신뢰성에 상당히 중요한 부분을 차지하게 된다. 즉, 경박단소화의 전자부품 특성에 따라 박판화된 기판에서도 우수한 밀착력을 유지하여, 열충격, 물리적 충격에도 견딜 수 있는 신뢰성이 요구되는 것이다.
특히, 밀착력이 요구되는 부분은 내층회로를 구성하는 동판과 절연층을 구성하는 에폭시 수지, BT 수지와의 접착력이다. 이 접착력은 부품 납땜이나, 칩 몰딩과 같은 열 충격시 내층 동판이 불규칙적으로 산화되어 밀착불량을 일으키는 것까지 방지되어야 한다.
상기와 같이 층간 밀착력을 높이기 위한 방법으로 기존에는 동 표면에 침상조직의 조도를 형성하여 밀착면적을 높이는 것과, 인위적으로 균일한 산화를 일으켜 계면의 바인더 역할을 수행하는 것이 적용되었다.
즉, 알카리 base, 산화제를 이용하여 동표면을 선택적으로 흑화(black oxide)시킨 뒤, 환원제를 사용하여 다시 표면을 구리로 환원시키는 방법을 통해 내층간 밀착력을 향상시키는 것이다.
그러나, 상기한 기존의 층간 밀착방법은 습식처리에 의한 방법으로, 습식 화학약품 등을 사용하여 기판을 산화 및 환원함으로써, 화학약품 취급에 따른 안전사 고의 위험이 있을 뿐만 아니라 화학약품과의 반응에 의해 발산하는 가스 및 냄새로 인해 작업장 내 대기를 심각하게 오염시켜 인체에 좋지 않은 영향을 끼치게 되는 문제가 있었다.
더욱이, 상기와 같이 화학약품 처리를 하는 공정 특성상, 약품 사용에 따른 부산물처리 작업이 요구되어 공정이 번거롭고, 또한 별도의 부산물 처리비용이 발생하는 문제도 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기판 표면에 높은 표면에너지를 갖는 플라즈마를 형성하여 기판과 동판의 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다층 회로기판을 구성하는 각 층의 접합시 화학약품을 이용하지 않고 청정 설비를 통해 접합함으로써, 쾌적한 작업환경을 조성하고 안전사고를 예방할 수 있도록 한 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같이 화학약품을 사용하지 않으므로 약품 사용에 따른 부산물 처리 비용을 절감할 수 있도록 한 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판의 표면 처리 과정을 여러 개의 챔버를 거치면서 연속적으로 진행함으로써, 기판의 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 다층 회로 기판 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법은, 다층 회로기판을 구성하는 각 층간의 밀착력을 향상시키는 동시에 제품의 생산성을 향상시키기 위한 다층 회로기판의 제조방법에 있어서, 장입도어를 개방하여 장입챔버 내부에 기판을 장입하는 기판장입공정과; 장입챔버와 본처리챔버 사이를 밀폐하는 게이트밸브를 개방한 후, 로봇아암을 통해 장입챔버 내에 장입된 기판을 본처리챔버 내부에 이동시켜 기판 표면을 플라즈마 처리하는 플라즈마처리공정과; 본처리챔버와 인출챔버 사이를 밀폐하는 게이트밸브를 개방한 후, 로봇아암을 통해 본처리챔버 내부의 기판을 인출챔버 내부로 이동시키는 기판인출공정과; 인출챔버의 인출도어를 개방한 후, 기판을 인출하여 기판 표면에 동판을 압착 및 접합시키는 동판접합공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조장치의 구성은, 다층 회로기판을 구성하는 각 층간의 밀착력을 향상시키는 동시에 제품의 생산성을 향상시키기 위한 다층 회로기판의 제조장치에 있어서, 외부로부터 기판을 장입할 수 있게 장입도어를 설치한 장입챔버와; 상기 장입챔버로부터 기판을 전달받아 기판 표면에 플라즈마 처리를 수행하는 본처리챔버와; 상기 본처리챔버로부터 기판을 전달받되, 상기 기판을 외부로 인출할 수 있게 인출도어를 설치한 인출챔버와; 상기 장입챔버와 본처리챔버와 인출챔버 중앙에 조성되어 기판을 이동하기 전 대기시키는 대기챔버와; 상기 장입챔버 및 대기챔버 사이와, 본처리챔버 및 대기챔버 사이와, 인출챔버 및 대기챔버 사이에 각각 설치되어 기판이 이동할 수 있는 통로를 개방 및 폐쇄하는 각각의 게이트밸브와; 상기 대기챔버 중앙에 설치되어 기판을 원하는 챔버 내부로 이동시키는 로봇아암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조장치의 다른 구성은, 다층 회로기판을 구성하는 각 층간의 밀착력을 향상시키는 동시에 제품의 생산성을 향상시키기 위한 다층 회로기판의 제조장치에 있어서, 외부로부터 기판을 장입할 수 있게 장입도어를 설치한 장입챔버와; 상기 장입챔버로부터 기판을 전달받아 기판 표면에 플라즈마 처리를 수행하는 본처리챔버와; 상기 본처리챔버로부터 기판을 전달받되, 상기 기판을 외부로 인출할 수 있게 인출도어를 설치한 인출챔버와; 상기 장입챔버와 본처리챔버와 인출챔버 사이에 각각 설치되어 기판이 이동할 수 있는 통로를 개방 및 폐쇄하는 각각의 게이트밸브와; 상기 본처리챔버 내부 상단에 설치되어 기판을 이동시키는 로봇아암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6b는 본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치에 대한 것으로, 크게 기판장입공정(S10)과, 플라즈마 처리공정(S20)과, 기판인출공정(S30)과, 동판접합공정(S40)으로 이루어진다.
도 1을 통해 설명하면, 먼저 기판장입공정(S10)에서는 장입도어(11)를 개방하여 장입챔버(10) 내부에 기판(S)을 장입한다. 이때, 상기 장입챔버(10)는 진공상태 또는 무진공상태 중 자유롭게 설정할 수 있게 된다.
그리고, 플라즈마 처리공정(S20)에서는 장입챔버(10)와 본처리챔버(20) 사이를 밀폐하는 게이트밸브(V)를 개방한 후, 로봇아암(A)을 통해 장입챔버(10) 내에 장입된 기판(S)을 본처리챔버(20) 내부에 이동시켜 기판(S) 표면을 플라즈마 처리하는 공정으로, 도 2와 같이 다시 표면세정단계(S210)와, 플라즈마 생성단계(S220)로 나뉘어진다.
이 중 표면세정단계(S210)는 본처리챔버(20) 내부에 Ar가스를 주입하는 동시에 전극(22) 및 기판(S)에 RF파워를 인가하여 기판(S)의 표면을 세정하는 것으로, 또 진공유지단계(S211)와 세정용 가스주입단계(S212)와 기판세정단계(S213)로 나뉘어진다.
상기한 진공유지단계(S211)에서는 기판(S)을 본처리챔버(20) 내측 하단에 설치된 전극(22) 위에 올려 놓고, 진공펌프(26)를 이용하여 상기 본처리챔버(20) 내부를 5×10-5 ~ 3×10-6 torr의 진공 압력으로 유지시킨다.
그리고, 세정용 가스주입단계(S212)에서는 상기 본처리챔버(20) 내부에 가스투입부(28)로부터 20sccm의 Ar가스를 주입하면서, 진공펌프(26)를 이용하여 20mtorr의 압력을 유지한다.
또한, 기판세정단계(S213)에서는 상기 전극(22) 위에 올려진 기판(S)에 전원부(24)로부터 공급되는 300W의 RF파워를 5~10분 동안 인가하여 기판(S) 표면을 세정한다. 이때, 상기 기판(S)에 RF파워를 직접 인가하는 이유는 바이어스의 효과를 내기 위함이다.
계속해서, 플라즈마 생성단계(S220)는 표면세정단계(S210)를 마친 본처리챔버(20) 내에 O2가스를 주입하는 동시에 RF파워를 인가함으로써, 그로 인해 발생하는 플라즈마에 의해 기판(S) 표면에 충격을 가하는 것으로, 다시 플라즈마용 가스주입단계(S221)와 플라즈마 발생단계(S222)와 플라즈마 처리단계(S223)로 나뉘어진다.
상기한 플라즈마용 가스주입단계(S221)에서는 가스투입부(28)로부터 본처리챔버(20) 내부에 25sccm의 O2를 주입하면서, 진공펌프(26)를 이용하여 본처리챔버(20) 내부의 압력을 20mtorr로 유지시킨다.
이때, 상기 O2의 주입 시 Ar가스는 차단하는 것이 적절하나, 상기 O2와 함께 Ar가스를 주입하여도 상관없고 O2와 Ar가스를 함께 주입하는 경우에는 O2와 Ar가스의 비율은 10:90~50:50 범위 내에서 조절 가능하다.
그리고, 플라즈마 발생단계(S222)에서는 전극(22) 위에 올려진 기판(S)에 전원부(24)에서 공급되는 300W의 RF파워를 전극(22) 및 기판(S)에 5분 동안 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 플라즈마 처리단계(S223)에서는 상기와 같이 생성된 플라즈마를 통해 기판(S) 표면에 충격을 가하게 된다.
이때, 상기한 본처리챔버(20)는 항상 진공상태를 유지할 수 있도록 설정한다.
다음으로, 기판인출공정(S30)에서는 본처리챔버(20)와 인출챔버(30) 사이를 밀폐하는 게이트밸브(V)를 개방한 후, 로봇아암(A)을 통해 본처리챔버(20) 내부의 기판(S)을 인출챔버(30) 내부로 이동시켜 플라즈마 처리된 기판(S)을 적층한다.
그리고, 동판접합공정(S40)에서는 인출챔버(30)의 인출도어(31)를 개방한 후, 기판(S)을 대기로 인출하여 기판(S) 표면에 동판을 압착 및 접합시키는 것으로, 상기와 같은 공정을 통해 기판(S) 표면에 동판을 밀착 접합시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다층 회로기판을 제조하기 위한 각 실시예별 장치의 구조를 살펴보면, 먼저 제1실시예는 장입챔버(10)와 본처리챔버(20)와 인출챔버(30)와 대기챔버(40)와 게이트밸브(V)와 로봇아암(A)을 통해 구성된다.
도 3a 내지 도 3f를 통해 설명하면, 장입챔버(10) 일측에는 외부로부터 기판(S)을 장입할 수 있게 장입도어(11)를 설치하고, 대기챔버(40)와 접촉 유지된 장입챔버(10)의 다른 일측에는 대기챔버(40)와의 개방 및 폐쇄를 담당할 수 있게 게이트밸브(V)를 설치한다.
계속해서, 본처리챔버(20)는 상기 장입챔버(10)로부터 로봇아암(A)에 의해 기판(S)을 전달받아 플라즈마 처리하는 것으로, 대기챔버(40)와 접촉 유지된 본처리챔버(20) 일측에는 상기 대기챔버(40)와의 개방 및 폐쇄를 담당할 수 있게 게이트밸브(V)를 설치한다.
이러한, 상기 본처리챔버(20)는 전극(22)과 전원부(24)와 진공펌프(26)와 가스투입부(28)를 포함하여 구성된다.
도 6a, 6b를 통해 설명하면, 상기 본처리챔버(20) 하단 내부에 기판(S)을 안착할 수 있게 전극(22)을 설치하고, 상기 전극(22) 위에 기판(S)을 구비하며, 상기 본처리챔버(20) 하단 외측에는 상기 전극(22) 및 기판(S)에 RF파워를 인가 및 공급할 수 있는 전원부(24)를 설치한다.
그리고, 상기 본처리챔버(20) 상단 외측에는 진공펌프(26)를 설치하여 상기 본처리챔버(20) 내부의 압력을 사용자가 원하는 진공 압력으로 조절할 수 있도록 하였고, 상기 본처리챔버(20) 상단 다른 외측에는 O2가스와 Ar가스를 선택적으로 공급할 수 있는 가스투입부(28)를 각각 설치한다.
이때, 상기 가스투입부(28)와 본처리챔버(20) 사이에는 도면으로 도시하지는 않았으나, 스로틀밸브 또는 체크밸브 등을 구비하여 투입되는 가스의 양을 조절하거나 가스의 역류를 방지할 수 있게 구성한다.
다음으로, 인출챔버(30)는 도 3a 내지 도 3f와 같이 상기 본처리챔버(20)로부터 로봇아암(A)에 의해 기판(S)을 전달받는 것으로, 인출챔버(30) 일측에는 기판(S)을 대기 중으로 인출할 수 있게 인출도어(31)를 설치하고, 대기챔버(40)와 접촉 유지된 인출챔버(30)의 다른 일측에는 상기 대기챔버(40)와의 개방 및 폐쇄를 담당할 수 있게 게이트밸브(V)를 설치한다.
계속해서, 대기챔버(40)는 상기 장입챔버(10)와 본처리챔버(20)와 인출챔버(30) 중앙에 조성되어 기판(S)을 상기한 본처리챔버(20)와 인출챔버(30)로 이동하기 전 대기시키는 역할을 하는 것으로, 상기 대기챔버(40) 중앙에 다수 관절을 갖는 로봇아암(A)을 설치하여 기판(S)을 원하는 챔버로 흡착 이동시킨다. 그리고, 상기 대기챔버(40) 둘레에는 장입챔버(10)와 본처리챔버(20)와 인출챔버(30)를 각각 설치한다.
한편, 본 발명의 다층 회로기판을 제조하기 위한 장치의 제2실시예 구조는 장입챔버(10)와 본처리챔버(20)와 인출챔버(30)와 게이트밸브(V)와 로봇아암(A)을 통해 구성된다.
도 4a 내지 도 4e를 통해 설명하면, 장입챔버(10) 일측에는 외부로부터 기판(S)을 장입할 수 있게 장입도어(11)를 설치하고, 상기 장입챔버(10)의 타측에는 본처리챔버(20)와의 개방 및 폐쇄를 담당할 수 있게 게이트밸브(V)를 설치한다.
계속해서, 본처리챔버(20)는 상기 장입챔버(10)로부터 기판(S)을 전달받아 플라즈마 처리하는 것으로, 상기 본처리챔버(20) 내부 상단에는 다수 관절을 갖는 로봇아암(A)을 설치하여 상기 장입챔버(10) 내의 기판(S)을 본처리챔버(20) 내부에 흡착 이동시키고, 상기 본처리챔버(20) 내부의 기판(S)을 후술되는 인출챔버(30) 내부에 흡착 이동시키게 된다.
이러한, 상기 본처리챔버(20)는 전극(22)과 전원부(24)와 진공펌프(26)와 가스투입부(28)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기한 구성은 전술한 제1실시예의 본처리챔버(20)의 구성과 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 상기 본처리챔버(20) 내부에는 도 5a 내지 도 5e와 같이 다수의 기판(S)을 동시에 플라즈마 처리할 수 있게 컨베이어벨트(C)를 더 설치할 수 있고, 상기 컨베이어벨트(C)는 별도의 구동모터(도시 생략)에 의해 구동된다. 이때, 상기 벨트 표면에는 각 기판(S)이 안착되는 전극(22)을 다수 고정시켜 컨베이어벨트(C)를 구동하는 경우 전극(22) 위에 기판(S)이 안착될 수 있게 구성한다.
또한, 상기 컨베이어벨트(C)가 설치되는 본처리챔버(20)의 경우에는 로봇아암(A)을 상기 본처리챔버(20) 내부 양 상단에 각각 설치하여 장입챔버(10)와 인출 챔버(30)로의 기판(S) 이동을 원활하게 하였다.
다음으로, 인출챔버(30)는 도 4a 내지 도 5e와 같이 상기 본처리챔버(20)로부터 기판(S)을 전달받는 것으로, 인출챔버(30) 일측에는 상기 본처리챔버(20)와의 개방 및 폐쇄를 담당할 수 있게 게이트밸브(V)를 설치하고, 상기 인출챔버(30) 타측에는 기판(S)을 대기 중으로 인출할 수 있게 인출도어(31)를 설치한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 각 실시예별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
( 실시예 1)
장입챔버(10)의 장입도어(11)를 개방하여 기판(S)을 장입한 후, 장입도어(11)를 닫는다. 그리고, 도 3a와 같이 장입챔버(10)와 대기챔버(40) 사이의 게이트밸브(V)를 개방하고, 대기챔버(40) 내부의 로봇아암(A)을 이용하여 장입챔버(10) 내부의 기판(S)을 흡착한 후, 도 3b와 같이 상기 기판(S)을 대기챔버(40) 내부로 신속히 이동시키고 상기 게이트밸브(V)를 차단한다.
이 후에, 상기 기판(S)을 본처리챔버(20) 내부에 이동시킬 수 있도록 도 3c와 같이 대기챔버(40)와 본처리챔버(20) 사이의 게이트밸브(V)를 개방하고, 기판(S)을 본처리챔버(20) 내부에 이동시킨다.
그리고, 도 6a와 같이 기판(S)을 전극(22) 위에 안착시키고, 로봇아암(A)을 대기챔버에 위치시킨 후, 게이트밸브(V)를 차단한 상태에서 진공펌프(26)를 이용해 본처리챔버(20) 내의 초기 진공압력을 5×10-5 ~ 3×10-6 torr로 유지한다. 이 후, 가스투입부(28)를 통해 본처리챔버(20) 내부에 Ar가스 20sccm을 주입하면서 본처리챔버(20) 내의 압력을 20mtorr로 유지한 채, 전극(22) 및 기판(S)에 300W의 RF파워를 5~10분 동안 인가하여 기판(S)의 표면을 세정한다.
이 후에, 도 6b와 같이 본처리챔버(20) 내부에 25sccm의 02를 주입하면서 본처리챔버(20) 내의 압력을 20mtorr로 유지한 채, 전극(22) 및 기판(S)에 300W의 RF파워를 약 5분 동안 인가하여 기판(S) 표면에 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 상기 RF파워의 인가 시간은 기판(S)의 면적이나 표면 상태에 따라 5분 이상 조절하여 인가할 수도 있다.
이처럼, 플라즈마가 발생되면 상기 플라즈마는 기판(S) 표면에 충격을 가하게 됨으로써, 기판(S) 표면 주변은 물리적, 화학적으로 에너지가 높은 상태가 된다. 즉, 산소가스를 이용한 플라즈마 생성에 의해 기판(S) 표면에 미세한 산화층을 형성하거나 기판(S) 표면의 오염을 제거하여 표면에너지를 높이게 되어 접합이 어려운 동판을 압착으로 붙을 수 있게 하는 것이다.
이와 같이 기판(S) 양 표면에 플라즈마 처리를 수행한 이 후에는, 도 3c와 같이, 본처리챔버(20)와 대기챔버(40) 사이의 게이트밸브(V)를 개방한 후, 대기챔버(40) 내의 로봇아암(A)을 이용하여 본처리챔버(20) 내의 기판(S)을 흡착한 상태에서 상기 기판(S)을 도 3d와 같이 대기챔버(40) 내부로 신속하게 이동시키고, 상기 대기챔버(40)와 본처리챔버(20) 사이의 게이트밸브(V)를 차단한다.
그리고, 대기챔버(40) 내에 이동된 기판(S)은 도 3e와 같이 대기챔버(40)와 인출챔버(30) 사이의 게이트밸브(V) 개방을 통해 인출챔버(30) 내부(A)에 이동되어 상기 인출챔버(30) 내부에 적층되고, 도 3f와 같이 로봇아암(A)은 다시 대기챔버(40) 내부에 이동되면서 상기 대기챔버(40)와 인출챔버(30) 사이의 게이트밸브는 차단된다.
이처럼 인출챔버(30)에 적층된 기판(S)은 인출챔버(30)의 인출도어(31)를 통해 외부로 인출하여 상기 기판(S) 표면에 동판을 프레스 압착함으로써, 기판(S)과 동판을 밀착 접합할 수 있게 된다.
( 실시예 2)
장입챔버(10)의 장입도어(11)를 개방하여 기판(S)을 장입한 후, 장입도어(11)를 닫는다. 그리고, 도 4a 및 도 5a와 같이 장입챔버(10)와 본처리챔버(20) 사이의 게이트밸브(V)를 개방하고, 본처리챔버(20) 내부의 로봇아암(A)을 이용하여 장입챔버(10) 내부의 기판(S)을 흡착한 후, 도 4b 및 도 5b와 같이 상기 기판(S)을 본처리챔버(40) 내부로 신속히 이동시키고 상기 게이트밸브(V)를 차단한다.
이 후에, 도 6a와 같이 기판(S)을 전극(22) 위에 안착시키고, 기판(S)의 표면을 세정 및 플라즈마 처리한다. 여기서, 상기 기판(S)의 플라즈마 처리 작용은 전술한 실시예1과 그 작용이 동일하므로 중복된 작용 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기와 같이 플라즈마 처리를 수행할 때에, 본처리챔버(20)에 컨베이어벨트(C)가 설치된 경우에는 도 5a 내지 도 5e와 같이 컨베이어벨트(C) 상면에 다수의 전극(22)이 고정되고, 상기 전극(22) 위에 기판(S)이 안착된 상태에서 플라즈 마 처리되어 소정 간격만큼 반복적으로 계속하여 이동됨으로써, 다수의 기판(S)을 보다 신속하게 플라즈마 처리할 수 있게 된다.
이와 같이 기판(S)에 플라즈마 처리를 수행한 이 후에는, 도 4c 및 도 5c와 같이 본처리챔버(20) 내의 로봇아암(A)을 이용하여 기판(S)을 흡착한 상태에서, 도 4d 및 도 5d와 같이 본처리챔버(20)와 인출챔버(30) 사이의 게이트밸브(V)를 개방하여 상기 기판(S)을 인출챔버(30) 내부로 신속하게 이동시키고, 도 4e 및 도 5e와 같이 로봇아암(A)을 본처리챔버(20) 내에 위치시킨 후, 본처리챔버(20)와 인출챔버(30) 사이의 게이트밸브(V)를 차단한다.
그리고, 인출챔버(30) 내에 이동된 기판(S)은 인출챔버(30) 내부에 적층되고, 이처럼 적층된 기판(S)은 인출챔버(30)의 인출도어(31)를 통해 외부로 인출하여 상기 기판(S) 표면에 동판을 프레스 압착함으로써, 기판(S)과 동판을 밀착 접합할 수 있게 된다.
이때, 전술한 실시예1,2를 통해 플라즈마 처리된 기판(S)은 대기 중의 노출로 인한 접합 효과가 감소되는 것을 방지하도록 플라즈마 처리한 후, 그 즉시 동판과 접합하는 것이 적절하다. 다만, 작업 환경 및 여건에 의해 일정 시간 이후에 접합하는 경우에는 기판(S) 표면의 오염을 최소화하도록 기밀 유지가 되는 안전한 장소에 보관하게 된다.
이와 같은 본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치는 기존의 다층 회로기판 제조를 위한 접합방법과 같이 화학약품을 사용하지 않고 O2 및 Ar가스와 같은 친환경적인 기체원소를 이용한 청정 설비를 사용함으로써, 쾌적한 작업환경을 조성할 수 있고, 화학약품 사용에 따른 작업장 내의 안전 사고를 미연에 차단할 수 있는 것이다.
더욱이, 본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치는 상술한 바와 같이 화학약품을 사용하지 않으므로, 화학약품 사용에 의한 부산물처리 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명의 플라즈마를 이용한 다층 회로기판 제조방법 및 장치는 기판(S)을 플라즈마 처리하기 위한 공정 및 장치가 하나의 챔버에서 이루어지는 것이 아니라, 장입챔버(10)와 본처리챔버(20)와 인출챔버(30)를 순차적으로 거치게 되면서 연속적으로 처리됨으로써, 기판(S)의 생산성이 획기적으로 향상된다.
특히, 본처리챔버(20)에 컨베이어벨트(C)가 설치되는 경우에는 상기 컨베이어벨트(C) 상면에서 다수의 기판(S)이 연속적으로 플라즈마 처리됨으로써, 기판(S)의 대량 처리가 가능한 것이다.
즉, 기존에는 하나의 챔버에서 모든 공정이 수행됨으로써, 기판(S)의 밀착력 향상을 위한 진공처리 이 후에 기판(S)을 대기중으로 노출시키기 위해서는 불가피하게 챔버 내부의 진공을 해제하여 대기압 상태로 유지해야 했다.
따라서, 기판(S)의 표면 처리를 위해서는 상기한 진공 및 진공해제 작용을 계속해서 반복적으로 수행해야 함으로써, 진공 및 진공해제 작용을 위한 많은 시간이 할애되어 정작 기판(S)의 생산효율은 현격하게 떨어지는 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발 명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
이상에서와 같이 본 발명은 플라즈마 생성에 의해 기판 표면 부근의 표면에너지를 높이게 되어 접합이 어려운 동판을 기판에 압착으로 붙을 수 있게 되고, 이에 따라 기판의 동판의 접착력을 가일층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 기존의 층간 접합방법과 같이 화학약품을 사용하지 않고 O2 및 Ar가스와 같은 친환경적인 기체원소를 이용한 청정 설비를 사용하여 다층 회로기판의 내층을 접합함으로써, 쾌적한 작업환경을 조성할 수 있는 효과가 있고, 또한 화학약품 사용에 따른 작업장 내의 안전 사고를 미연에 차단할 수 있는 효과도 있다.
더욱이, 상술한 바와 같이 내층 간 접합 시 화학약품을 사용하지 않으므로, 화학약품 사용에 의한 부산물처리 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과도 있는 것이다.
뿐만 아니라, 기판을 플라즈마 처리하기 위한 공정 및 장치가 하나의 챔버에서 이루어지는 것이 아니라, 장입챔버와 본처리챔버와 인출챔버를 순차적으로 거치게 되면서 연속적으로 처리됨으로써, 기판의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과도 있는 것이다.

Claims (11)

  1. 다층 회로기판을 구성하는 각 층간의 밀착력을 향상시키는 동시에 제품의 생산성을 향상시키기 위한 다층 회로기판의 제조방법에 있어서,
    장입도어(11)를 개방하여 장입챔버(10) 내부에 기판(S)을 장입하는 기판장입공정(S10)과;
    장입챔버(10)와 본처리챔버(20) 사이를 밀폐하는 게이트밸브(V)를 개방한 후, 로봇아암(A)을 통해 장입챔버(10) 내에 장입된 기판(S)을 본처리챔버(20) 내부에 이동시켜 기판(S) 표면을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리공정(S20)과;
    본처리챔버(20)와 인출챔버(30) 사이를 밀폐하는 게이트밸브(V)를 개방한 후, 로봇아암(A)을 통해 본처리챔버(20) 내부의 기판(S)을 인출챔버(30) 내부로 이동시키는 기판인출공정(S30)과;
    인출챔버(30)의 인출도어(31)를 개방한 후, 기판(S)을 인출하여 기판(S) 표면에 동판을 압착 및 접합시키는 동판접합공정(S40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리공정(S20)은 본처리챔버(20) 내부에 Ar가스를 주입하는 동시에 전극(22) 및 기판(S)에 RF파워를 인가하여 기판(S)의 표면을 세정하는 표면세정단계(S210)와;
    상기 표면세정단계(S210)를 마친 본처리챔버(20) 내에 O2가스를 주입하는 동시에 기판(S)에 RF파워를 인가함으로써, 그로 인해 발생하는 플라즈마에 의해 기판(S) 표면에 충격을 가하는 플라즈마 생성단계(S220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 표면세정단계(S210)는 기판(S)을 본처리챔버(20) 내에 설치된 전극(22) 위에 올려 놓고, 상기 본처리챔버(20)의 내부를 5×10-5 ~ 3×10-6 torr의 압력으로 유지하는 진공유지단계(S211)와;
    상기 본처리챔버(20) 내부에 20sccm의 Ar가스를 주입하면서, 20mtorr의 압력을 유지하는 세정용 가스주입단계(S212)와;
    전극(22) 위에 올려진 기판(S)에 300W의 RF파워를 5~10분 동안 인가하여 기판(S) 표면을 세정하는 기판세정단계(S213)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층회로기판 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 플라즈마 생성단계(S220)는 본처리챔버(20) 내부에 25sccm의 O2를 주입하면서, 20mtorr의 압력을 유지하는 플라즈마용 가스주입단계(S221)와;
    전극(22) 위에 올려진 기판(S)에 300W의 RF파워를 5분 동안 인가하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계(S222)와;
    상기 플라즈마를 통해 기판(S) 표면에 충격을 가하는 표면에너지를 높이는 플라즈마 처리단계(S223)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 플라즈마용 가스주입단계(S221)에서 O2를 주입하는 경우, Ar가스의 주입을 차단하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 플라즈마용 가스주입단계(S221)에서 O2를 주입하는 경우, Ar가스와 O2의 비율을 10:90~50:50으로 주입하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조방법.
  7. 다층 회로기판을 구성하는 각 층간의 밀착력을 향상시키는 동시에 제품의 생산성을 향상시키기 위한 다층 회로기판의 제조장치에 있어서,
    외부로부터 기판(S)을 장입할 수 있게 장입도어(11)를 설치한 장입챔버(10)와;
    상기 장입챔버(10)로부터 기판(S)을 전달받아 기판(S) 표면에 플라즈마 처리를 수행하는 본처리챔버(20)와;
    상기 본처리챔버(20)로부터 기판(S)을 전달받되, 상기 기판(S)을 외부로 인출할 수 있게 인출도어(31)를 설치한 인출챔버(30)와;
    상기 장입챔버(10)와 본처리챔버(20)와 인출챔버(30) 중앙에 조성되어 기판(S)을 이동하기 전 대기시키는 대기챔버(40)와;
    상기 장입챔버(10) 및 대기챔버(40) 사이와, 본처리챔버(20) 및 대기챔버(40) 사이와, 인출챔버(30) 및 대기챔버(40) 사이에 각각 설치되어 기판(S)이 이동할 수 있는 통로를 개방 및 폐쇄하는 각각의 게이트밸브(V)와;
    상기 대기챔버(40) 중앙에 설치되어 기판을 원하는 챔버 내부로 이동시키는 로봇아암(A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조장치.
  8. 다층 회로기판을 구성하는 각 층간의 밀착력을 향상시키는 동시에 제품의 생산성을 향상시키기 위한 다층 회로기판의 제조장치에 있어서,
    외부로부터 기판(S)을 장입할 수 있게 장입도어(11)를 설치한 장입챔버(10)와;
    상기 장입챔버(10)로부터 기판(S)을 전달받아 기판(S) 표면에 플라즈마 처리를 수행하는 본처리챔버(20)와;
    상기 본처리챔버(20)로부터 기판(S)을 전달받되, 상기 기판(S)을 외부로 인출할 수 있게 인출도어(31)를 설치한 인출챔버(30)와;
    상기 장입챔버(10)와 본처리챔버(20)와 인출챔버(30) 사이에 각각 설치되어 기판(S)이 이동할 수 있는 통로를 개방 및 폐쇄하는 각각의 게이트밸브(V)와;
    상기 본처리챔버(20) 내부 상단에 설치되어 기판(S)을 이동시키는 로봇아암(A)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 본처리챔버(20)는 하단 내부에 기판(S)을 안착할 수 있게 설치한 전극(22)과;
    상기 전극(22) 및 기판(S)에 RF파워를 인가할 수 있게 하부 일측에 설치한 전원부(24)와;
    내부에 진공을 유지하기 위해 상부 일측에 설치한 진공펌프(26)와;
    기판(S) 표면을 세정하고 플라즈마를 생성하기 위한 Ar가스 및 O2가스를 공급하기 위해 상부 타측에 설치한 가스투입부(28)로 구성하는 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 본처리챔버(20) 내부에는 다수의 기판(S)을 플라즈마 처리할 수 있게 컨베이어벨트(C)를 더 설치하고, 벨트 표면에 각 기판(S)이 안착되는 전극(22)을 다수 고정시킨 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 본처리챔버(20)에는 내부 상단 양쪽에 로봇아암(A)을 각각 설치한 것을 특징으로 하는 다층 회로기판 제조장치.
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