TWI676206B - 薄膜之真空層疊裝置 - Google Patents

Abstract

提供例如可在真空度0.5kPa以下的高真空中 進行層疊的薄膜之真空層疊裝置。

具備有：為了按照所被投入的基板 (14a)的長度來改變所黏貼的積層薄膜(21)的長度，在層疊前測定基板(14a)的長度，在半切位置與設在層疊輥(26)近傍的刀口部(24)之間，按照所測定出的基板(14a)的長度來改變積層薄膜(21)之保持長度的薄膜長度調整機構(23)，將剝離藉由該薄膜長度調整機構(23)來改變積層薄膜(21)之保持長度的保護薄膜(27)之前的積層薄膜(21)，在所黏貼的積層薄膜(21)的長度位置進行半切，藉由薄膜搬送手段(20、29)，將積層薄膜(21)在藉由保護薄膜(27)呈連續的狀態下搬送至刀口部(24)。

Description

薄膜之真空層疊裝置

本發明係關於薄膜之真空層疊裝置，尤其係關於用以將圖案形成用的感光性乾膜等積層薄膜在真空中黏貼在印刷基板的表面的薄膜之層疊真空裝置。

印刷基板(在本說明書中，有時僅稱之為「基板」)係在以行動電話等為中心而不斷技術革新的狀況下，尤其以基板的小型/輕量化為重要課題。

對於基板的小型化，形成在基板的圖案微細化及基板多層化不斷進展，對於輕量化，基板薄型化不斷進展。

在此，圖案的形成係主要被稱為光微影工程者，在覆銅積層板層疊感光性乾膜等積層薄膜，之後進行曝光、顯影、蝕刻或鍍敷處理而形成圖案者。

感光性乾膜等主要由3層構造的積層薄膜所構成，以在由聚酯薄膜等所成之基底薄膜上塗佈具有感光性/熱硬化性的阻劑層，在其上積層由聚乙烯薄膜等所成之保護薄膜的3層所形成。

以下將該感光性乾膜等稱為積層薄膜(在本說明書中，有時僅稱之為「薄膜」)。

在製造印刷基板的圖案形成用層疊工程中，將積層薄膜之保護薄膜剝落，以作為熱壓接輥的層疊輥，由基底薄膜上將阻劑層加熱/加壓，將積層薄膜熱壓接在覆銅積層板。

以真空層疊裝置的主要用途而言，有在需要高可靠性的基板及在微細圖案形成用將積層薄膜進行真空層疊者、或在多層基板的製造工程在基板表面形成有配線圖案等的凹凸基板表面，將感光性防焊薄膜(絕緣薄膜)等進行真空層疊者。

將積層薄膜在真空中進行層疊的目的係基於使成為密接不良原因的微小氣泡不會混入至在層疊時所黏貼的基板表面與積層薄膜之間之故，但是，近年來，伴隨圖案微細化，若層疊在平坦的覆銅積層板，因微小氣泡(直徑10μm等級以下)會混入至基板表面的微細凹凸而造成不良的原因，因此使用真空層疊裝置。

其中，一般的覆銅積層板的表面係進行深度10μm以下的粗面加工，作為層疊前的前處理，俾使阻劑的密接力提升。主要的粗面加工方法係以利用酸的藥品等所為之化學研磨來實施。

因含有接著成分的阻劑會侵入至該粗面部的凹部，與基板的密接力即會提升。將此稱為定準效應。

因該粗面加工，在大氣中的層疊由於因加壓不均所致 之對粗面凹部的阻劑擠入不足或因加熱不均所致之阻劑熔融不足等，會在粗面凹部殘留微小氣泡。在真空中的層疊由於在粗面凹部沒有阻礙阻劑侵入的大氣，因此阻劑的埋入性大幅改善。

在真空下進行層疊的方式係必須將大氣與真空室進行區隔，已提出一種使用由入口室、真空室及出口室所構成的真空層疊裝置者(參照專利文獻1)。

此外，以其他真空層疊方式而言，已提出一種由減壓室的外部(大氣中)將積層薄膜導入至減壓室，基板搬入/搬出係藉由不使用將真空室進行密閉密封的壓接輥(橡膠製)，可將基板在清淨狀態下進行真空層疊者(參照專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開平4-39038號公報

[專利文獻2]特開2001-38806號公報

進行真空層疊時，以其品質評估而言，有無微小氣泡成為重要的課題。

以左右有無微小氣泡的要因而言，以評估試驗來解明層疊時的真空度為較大的要因。以一例而言，在圖案的線 (line)(導體寬幅)與間隙(space)(導體間的間隙)25μm等級以下，係以真空度1.3kPa以下為佳。

此外，在今後量產化之線與間隙(line and space)為10μm等級以下，考慮被要求0.5kPa以下的高真空度者。

因此，要求一種以往並不存在之在高真空下的層疊裝置，但是現況有在市場上未見在高真空下為生產性佳的真空層疊裝置的課題。

例如，專利文獻1所示之真空層疊方式係與習知之大氣層疊裝置為相同的構造，在積層薄膜之搬送/保持設置吸附保持機構而構成。在該積層薄膜之吸附保持，以試驗結果可知在積層薄膜寬幅500mm，必須要有約12kPa的吸附差壓。因此，設有層疊裝置的真空室由於為在真空度約12kPa以下並無法進行積層薄膜之吸附保持的構成，因此被認為無法對應高真空度。

此外，專利文獻2所示者係由減壓室的外部(大氣側)導入積層薄膜的基底薄膜，以真空密封形成為氣密，但是在基底薄膜之兩側，基底薄膜之厚度份為漏洩的構造。

因此，並非為完全真空密封的構造，若不使用超出漏洩量的大容量的真空泵，難以保持真空度0.5kPa以下的真空度。

此外，每次進行基板搬入/搬出及積層薄膜導入時，必須將大容量的減壓室進行大氣開放及眞空拉製，預測線(line)的處理速度會大幅降低。

此外，以真空中層疊的課題而言，若將在大氣中在前工程的預備加熱裝置加熱的基板投入至真空室，因以眞空拉製，基板周圍的大氣會消失，因此基板表面溫度會降低。尤其在需求多的薄板基板，因放熱所致之基板溫度降低明顯。該降低溫度係依基板厚度等而異，惟在基板厚度0.2mm的基板的試驗結果係會發生約10℃的基板溫度降低。

由上述，若在真空中層疊積層薄膜，因層疊前的基板溫度降低，阻劑熔融不足，因此會有阻劑的密接力降低的課題。

以其對策而言，可藉由在真空室入口部測定基板溫度，使層疊速度降低，加長阻劑加熱時間來對應，但是生產性會降低。

其中，積層薄膜廠商的一般推薦條件係將基板的預備加熱溫度，以層疊前的基板溫度，推薦50~60℃，此外，層疊速度係推薦約3m/min。

在大氣中所使用的層疊裝置之前所設置的基板預備加熱裝置係一般形成為以插裝加熱器(cartridge heater)或熱風循環，將爐內的氣體環境溫度設為一定的加熱方式，測定加熱爐內的氣體環境溫度，進行反饋控制，但是由於在真空中並沒有大氣，因此有無法測定加熱爐內的氣體環境溫度的課題。

本發明係鑑於上述習知之薄膜之層疊裝置所具有的問題點，以提供例如可在真空度0.5kPa以下的高 真空中進行層疊之薄膜之真空層疊裝置為第1目的。

此外，本發明同樣地以提供可解決因基板溫度降低，在層疊時，阻劑密接力會降低的課題之薄膜之真空層疊裝置為第2目的。

為達成上述第1目的，本發明之薄膜之真空層疊裝置係在真空室內，一邊藉由搬送手段搬送基板，一邊將薄膜，由薄膜剝離保護薄膜而黏貼在基板的薄膜之真空層疊裝置，其在前述真空室，以可保持氣密狀態的方式設置具備有基板搬入閘閥及基板入口閘閥之投入基板的入口室；及具備有基板出口閘閥及基板搬出閘閥之搬出基板的出口室，並且具備有：為了按照所被投入的基板的長度來改變所黏貼的薄膜的長度，在層疊前測定基板的長度，在半切位置與設在層疊輥近傍的刀口部之間，按照所測定出的基板的長度來改變薄膜之保持長度的薄膜長度調整機構，將剝離藉由該薄膜長度調整機構來改變薄膜之保持長度的保護薄膜之前的薄膜，在所黏貼的薄膜的長度位置進行半切，藉由薄膜搬送手段，將薄膜在藉由保護薄膜呈連續的狀態下搬送至刀口部，藉此提供一種例如可在真空度0.5kPa以下的高真空中進行層疊的真空層疊裝置。

此外，為達成上述第2目的，亦即，由大氣中被投入至真空室的基板係以眞空拉製來去除基板周圍的大氣，藉此基板溫度降低，因該基板溫度降低，在層疊 時，阻劑密接力會降低，針對該課題，在真空室內具備有用以在層疊工程的前工程將基板加熱的基板加熱機構，藉此將層疊前的基板以最適條件進行加熱。

此外，在將上述基板預備加熱裝置進行溫度控制時，在真空中並沒有大氣，因此無法測定加熱爐內的氣體環境溫度，針對該課題，在基板加熱機構的出口測定基板的溫度，將所測定到的溫度反饋至基板加熱機構的溫度控制部，以自動控制基板的加熱溫度。

本發明之薄膜之真空層疊裝置係在基板的微細圖案形成用的真空層疊工程中，藉由提升製品的品質提升及層疊處理速度，而具有生產性提升的效果。

更具體而言，

1.以不良低減及層疊處理速度提升，使生產性提升

(1)由於以高真空度(0.5kPa以下)進行層疊，因此可防止成為不良要因的微小氣泡的混入。

(2)以設置在真空室的基板加熱機構，將層疊前的基板溫度的降低防止及基板溫度進行一定化，藉此可將對阻劑的密接力降低的層疊品質安定化。此外，以防止基板溫度降低，可提升層疊速度，且可提升生產性。

(3)在基板加熱機構的出口測定基板溫度，且將溫度測定結果反饋至基板加熱機構，藉此可將基板溫度安定化且使層疊品質提升。

2.其他效果

(1)若在真空中層疊積層薄膜，可將由裝置驅動部等所發生的浮遊異物，藉由眞空拉製由真空室去除，混入在積層薄膜與基板之間的浮遊異物會消失，可減低製品不良。

(2)由於在真空中進行層疊，因此大氣中所含有的水分亦會消失，因此混入至積層薄膜與基板之間的水分亦會消失，有阻劑的密接力提升、及作為配線圖案的主要材料的銅的表面的氧化防止效果。

1‧‧‧入口室

2‧‧‧真空室

3‧‧‧出口室

4‧‧‧基板搬入閘閥

5‧‧‧基板入口閘閥

6‧‧‧基板出口閘閥

7‧‧‧基板搬出閘閥

8‧‧‧真空泵

9‧‧‧真空歧管

10a、10b、10c‧‧‧真空區隔閘閥

11a、11b‧‧‧真空旁通閥

12a、12b、12c‧‧‧大氣開放閥

13a、13b、13c‧‧‧真空計

14a、14b、14c、14d、14e‧‧‧基板

15‧‧‧入口室傳送帶部

16‧‧‧基板加熱機構傳送帶部

17a、17b‧‧‧基板加熱機構

18a、18b‧‧‧基板溫度檢測器

19‧‧‧基板投入傳送帶部

20‧‧‧薄膜捲出單元(薄膜搬送手段)

21‧‧‧積層薄膜

22‧‧‧半切單元

23‧‧‧薄膜引出調整單元(薄膜長度調整機構)

24‧‧‧刀口部

25‧‧‧積層薄膜前端

26‧‧‧層疊輥

27‧‧‧保護薄膜

28‧‧‧保護薄膜進給輥

29‧‧‧保護薄膜捲繞單元(薄膜搬送手段)

30‧‧‧層疊完畢積層薄膜

31‧‧‧基板搬出傳送帶部

32‧‧‧出口室搬出傳送帶部

圖1係顯示本發明之薄膜之真空層疊裝置之一實施例的說明圖。

以下根據圖示，說明本發明之薄膜之真空層疊裝置之實施形態。

圖1係本發明之薄膜之真空層疊裝置之一實施例，顯示在基板的兩面真空層疊積層薄膜的形態者，在真空室2係顯示快要層疊的狀態。

該薄膜之真空層疊裝置係由以下構成：由大氣投入基板的入口室1；在真空中將基板預備加熱，進行層疊的真空室2；由真空室2將基板搬出至大氣的出口室3；及控制該等之未圖示的控制裝置。其中，真空室2內的薄膜層疊部由於上下對稱，故省略下側的符號。

在圖1中，基板14a係由左方向以前工程的搬送傳送帶等被搬入，以位於入口室1的入口室傳送帶部15搬入基板。

由於形成為真空狀態，因此關閉基板搬入閘閥4，以真空泵8進行眞空拉製，將入口室1形成為真空狀態。

入口室1以與真空室2為大致相同的真空度，打開基板入口閘閥5，將基板搬入至真空室2的基板加熱機構傳送帶部16。

以設置在基板加熱機構傳送帶部16的上下的基板加熱機構17a、17b予以加熱的基板14b係以傳送帶移動，以基板溫度檢測器18a、18b，測定基板的表背表面溫度，且為了進行反饋控制，將資料送至基板加熱機構的溫度調節器。

在基板投入傳送帶部19係藉由未圖示的基板整列裝置等，配合積層薄膜21的薄膜寬幅，使基板寬幅方向被整列。

此外，將被投入的基板14c的基板長度，以未圖示的基板位置檢測器、及基板投入傳送帶部19的滾筒饋送量，測定基板長度。

此外，基板14c前端的層疊開始位置的停止由於在所被指定的基板黏貼位置黏貼積層薄膜，因此以未圖示的控制裝置控制基板投入傳送帶部19的停止位置。

在真空室2的層疊部，係由薄膜捲出單元(薄膜搬送手段)20，以保護薄膜進給輥28引出積層薄 膜21，以保護薄膜27的進給，在積層薄膜21被半切切斷的位置被搬送至積層薄膜前端25的位置。

此時，半切單元22係將積層薄膜在按照所被投入的基板14c的黏貼長度的位置進行半切，因此使用未圖示的驅動裝置，使薄膜引出調整單元(薄膜長度調整機構)23移動。

半切係殘留積層薄膜21的保護薄膜27而將基底薄膜及阻劑切斷。並非如上所示將積層薄膜21的全部厚度切斷，而是將殘留半切單元22的相反側亦即保護薄膜27來進行切斷稱為半切。

在刀口部24，係將保護薄膜27折返成銳角，在將保護薄膜27剝離的狀態下，將露出阻劑面的積層薄膜前端25由刀口前端引出者。

將被定位在層疊位置的基板14c及積層薄膜前端25，以層疊輥26上下，以未圖示的夾持機構進行夾持，以未圖示的旋轉驅動機構一邊熱壓接一邊進行層疊。此時，積層薄膜21係藉由層疊輥26的旋轉驅動予以引出。

此外，薄膜捲出單元20係以轉矩馬達等使薄膜捲出軸發生制動轉矩，而將層疊時的積層薄膜21的保持張力最適化。

此外，保護薄膜27的捲繞係以保護薄膜進給輥28引出保護薄膜27，且以保護薄膜捲繞單元(薄膜搬送手段)29進行捲繞回收。該保護薄膜進給速度係以與層疊輥26的層疊速度同步的方式，以伺服馬達等控制保護薄 膜進給輥28的旋轉。

在基板搬出傳送帶部31，係以與層疊速度同調的基板搬出傳送帶速度，接收在基板表背黏貼有積層薄膜30的基板14d。

此時，在出口室3由於收取基板14d，因此在層疊中關閉大氣開放閥12c，打開真空區隔閘閥10c進行眞空拉製，真空室2與出口室3的真空度以大致同壓，關閉真空區隔閘閥10c。

以真空計13c監視出口室3的真空度，以與真空室2為大致相同的真空度，打開基板出口閘閥6，使基板搬出傳送帶部31與出口室3的出口室搬出傳送帶部32同步旋轉，將基板14e搬入至出口室3。

接著，關閉基板出口閘閥6，打開大氣開放閥12c，將出口室3形成為大氣狀態，打開基板搬出閘閥7，將黏貼有積層薄膜30的基板14e搬出至次工程裝置。

以下詳細說明該薄膜之真空層疊裝置之運轉方法等。

以運轉準備而言，為了使真空室2及出口室3形成為真空，打開真空區隔閘閥10b、真空區隔閘閥10c及真空旁通閥11b，由屬於常時真空狀態的真空歧管9進行眞空拉製。打開真空旁通閥11b係為了使真空室2與出口室3的真空度成為大致同壓之故。

真空度的設定係以真空計13b及真空計13c的訊號輸出，關閉真空區隔閘閥10b及10c，若真空度因 微小漏洩等而上升至大氣側時，同樣地以真空計13b、13c的訊號輸出，藉由打開真空區隔閘閥10b及10c來開始眞空拉製，且可將真空度保持為大致一定。此外，以其他方法而言，有藉由未圖示的漏洩閥等，在真空室2及出口室3放入微小的大氣，藉由將漏洩閥等進行開閉控制，以與真空泵8的真空排氣量的均衡來保持真空度的方法。

由前工程被投入的基板14a係以未圖示的基板檢測器的訊號，確認基板搬入，且停止入口室傳送帶部15的搬送。同時關閉基板搬入閘閥4及大氣開放閥12a，打開真空區隔閘閥10a，來進行眞空拉製。

入口室1的真空度係以真空計13a進行感測，相較於設定真空度，僅以大氣側真空度，打開真空旁通閥11a，使入口室1及真空室2成為大致相同的真空度。此係若將真空狀態的真空室2與大氣狀態的入口室1突然打開真空旁通閥11a而相連接時，真空室2的真空度會大幅變化，用以防止該情形之故。

此外，若在基板入口閘閥5的前後真空室發生差壓，在因閥而閉塞的開口面發生推擠力，而無法進行閘閥的開動作之故。

該真空區隔閘閥係由廠商被商品化(商品名「閘閥(Gate Valve)」等)，以開動作時的差壓少者為佳，以廠商推薦而言，為差壓約3.9kPa以下。

若入口室1的真空度到達設定值，打開基板入口閘閥5，將基板14a以同步速度運轉入口室傳送帶部 15及基板加熱機構傳送帶部16，且將基板搬入至真空室2。

此外，以基板加熱機構傳送帶部16的未圖示的基板位置檢測器，使基板14b在基板加熱機構17a、17b內停止。

在該基板加熱位置，以基板加熱機構17a、17b將基板加熱。在真空中將基板加熱的方式由於沒有傳熱的大氣，因此為使用利用輻射熱的遠紅外線加熱器等者，如圖1的基板加熱機構17a、17b所示，以超出所適用的最大基板尺寸的面積，配置遠紅外線加熱器等。在該遠紅外線加熱器等係被埋入熱電偶，與溫度調節器相連接，俾以進行溫度控制。

此外，為將基板的溫度分布均一化，加熱器區域係較佳為在基板流動方向作三分割為上游/中游/下游，在寬幅方向形成為基板兩端及中央的三分割，進行合計9分割的區域分割，來進行溫度控制。

以基板溫度檢測器18a、18b測定以基板加熱機構17a、17b予以加熱的基板14b的表面溫度，以該資料以溫度調節器進行溫度控制。

以一例而言，藉由線速，將基板加熱時間一定化，參考事前確認用的試樣基板的溫度測定值，決定溫度調節器的設定值，反饋與實際流動的基板溫度的測定值的偏差，將遠紅外線加熱器等進行溫度控制者。

以在真空室2內測定基板溫度的方式而言， 考慮到在基板發生損傷或附著異物而以非接觸方式的溫度檢測器為佳。

以非接觸式方式的溫度檢測方法之例而言，在真空室2內設置溫度檢測器用氣密箱，由其觀測窗越過玻璃，以放射溫度計(計測由物體被放射之被稱為黑體輻射的紅外線的量，且換算成溫度)進行測定者。

圖1係顯示層疊開始時的狀態。

將層疊輥26的上下輥，使用未圖示的空氣汽缸等，在積層薄膜前端25的位置夾著基板14c，夾持層疊輥26，在夾持的狀態下旋轉驅動層疊輥26。旋轉驅動源係使用未圖示的伺服馬達或速度控制馬達等，開始層疊動作。

以層疊輥26黏貼層疊完畢積層薄膜30，藉由由基板14c的長度所設定的積層薄膜黏貼長度，在層疊終端位置打開層疊輥26的夾持，藉此完成層疊動作。

此時，基板搬出傳送帶部31的搬送速度係與層疊速度為同步者。

出口室3已呈真空狀態，基板出口閘閥6係下降而呈開狀態，因此黏貼有積層薄膜30的基板14d係以同步速度以出口室搬出傳送帶部32被連續搬送至出口室3的基板14e的位置。

以基板14e的未圖示的基板位置檢測器的搬送完成訊號，關閉基板出口閘閥6，打開大氣開放閥12c，而使出口室3形成為大氣狀態。以真空計13c，確認 出口室3為大氣狀態，打開基板搬出閘閥7，將黏貼有積層薄膜30的基板14e，使用出口室搬出傳送帶部32而搬出至次工程裝置。

真空室2係在運轉中呈常時真空狀態，以薄膜捲出單元20的積層薄膜殘量感測訊號停止運轉，關閉真空區隔閘閥10a、10b、10c，而打開真空旁通閥11a、11b之後，打開大氣開放閥12a、12b、12c而形成為大氣狀態，打開真空室2的未圖示的門扉，實施積層薄膜的交換。

以上針對本發明之積層薄膜之真空層疊裝置，根據其實施例進行說明，惟本發明並非限定於上述實施例所記載之構成，可在未脫離其主旨的範圍內適當變更其構成。

[產業上可利用性]

本發明之薄膜之真空層疊裝置係在高真空下層疊積層薄膜，因此藉由防止混入微小氣泡，可使用在微細圖案形成的用途。

此外，在配線圖案形成的最終工程，為了配線的表面保護，有將感光性防焊薄膜(絕緣薄膜)進行層疊的工程，由於已經圖案形成完畢，因此基板表面係有配線圖案高度的凹凸，在大氣中的層疊，係有在基板與阻劑間殘留氣泡的課題，雖以現在的真空壓製裝置對應，但是由於每次基板投入時即將真空室進行大氣開放，因此有處理速度 慢的課題。有作為該真空壓製裝置的替代裝置的用途。

Claims (4)

1. 一種薄膜之真空層疊裝置，其係在真空室內，一邊藉由搬送手段搬送基板，一邊將薄膜，由薄膜剝離保護薄膜而黏貼在基板的薄膜之真空層疊裝置，其特徵為：在前述真空室，以可保持氣密狀態的方式設置具備有基板搬入閘閥及基板入口閘閥之投入基板的入口室；及具備有基板出口閘閥及基板搬出閘閥之搬出基板的出口室，並且具備有：為了按照所被投入的基板的長度來改變所黏貼的薄膜的長度，在層疊前測定基板的長度，在半切位置與設在層疊輥近傍的刀口部之間，按照所測定出的基板的長度來改變薄膜之保持長度的薄膜長度調整機構，將剝離藉由該薄膜長度調整機構來改變薄膜之保持長度的保護薄膜之前的薄膜，在所黏貼的薄膜的長度位置進行半切，藉由薄膜搬送手段，將薄膜在藉由保護薄膜呈連續的狀態下搬送至刀口部。
2. 如申請專利範圍第1項之薄膜之真空層疊裝置，其中，將真空室內形成為真空度0.5kPa以下的氣密狀態，將薄膜進行層疊。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之薄膜之真空層疊裝置，其中，在真空室內具備有用以在層疊工程的前工程將基板加熱的基板加熱機構。
4. 如申請專利範圍第3項之薄膜之真空層疊裝置，其中，在基板加熱機構的出口測定基板的溫度，將所測定到的溫度反饋至基板加熱機構的溫度控制部，以自動控制基板的加熱溫度。