KR101049219B1 - 레이저를 이용한 회로 형성 방법 및 그에 의하여 형성된 회로 기판 - Google Patents

레이저를 이용한 회로 형성 방법 및 그에 의하여 형성된 회로 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 회로 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 형성 방법은, 금속유기 복합물(metallorganic complex)을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 상에 레이저를 조사하여 도전성 패턴부를 형성하고, 동시에 상기 금속유기 복합물의 적어도 하나의 금속 원자를 수소 원자 또는 탄소 원자와 치환시키는 단계, 및 상기 도전성 패턴부를 무전해 도금하는 단계를 포함한다.

Description

레이저를 이용한 회로 형성 방법 및 그에 의하여 형성된 회로 기판 {METHOD FOR FORMING CIRCUIT USING LASER AND CIRCUIT BOARD FORMED BY THE METHOD}
본 발명은 회로의 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저를 이용한 회로의 형성 방법 및 그에 의하여 형성된 회로 기판에 관한 것이다.
정보 통신 기술과 반도체 기술의 발전에 따라 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, 이하 'PCB'라 함)의 수요는 꾸준히 증가하고 있다. 최종 제품의 특성에 따라 PCB의 제조 기술 또한 특화되어 가고 있는 실정이다. 또한, 최근에는 전자 기기의 고성능화 및 소형화 요구에 부응하여 전자 제품이 고밀도화 및 고성능화되고 있다.
이와 같은 PCB를 제조하기 위하여 종래에는 식각 방식(Subtractive Process)을 적용하였다. 식각 방식의 PCB의 회로 형성 공정은 포토 레지스트(photo-resist, PR) 적층, 노광, 현상, 에칭 및 포토 레지스트 제거의 5 공정으로 이루어져 있었고, 이와 같은 5 공정은 복잡한 과정을 거쳐 수행되었다.
또한 식각 방식의 PCB의 회로 형성 공정에 있어서, 노광을 위하여 사용되는 고정밀 마스크의 경우 고가이며, 장시간 사용시 휨 현상이 발생하는 등의 문제점이 있는 바, 고정밀 소형화 되어가는 회로를 제작하기 위하여 종래의 방법에 따라 회로를 형성하는 것은 회로의 제조 공정이 복잡할 뿐 아니라 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있다.
따라서, PCB의 회로를 형성함에 있어 회로의 제조 공정을 단순화하면서도, 제조 비용을 낮추고자 하는 노력이 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저를 이용한 간단한 방식으로 회로를 형성하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 도금 시 회로의 성장을 촉진시켜 회로 형성의 효율을 높이는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 형성 방법은, 금속유기 복합물(metallorganic complex)을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 상기 기판 상에 레이저를 조사하여 도전성 패턴부를 형성하고, 동시에 상기 금속유기 복합물의 적어도 하나의 금속 원자를 수소 원자 또는 탄소 원자와 치환시키는 단계, 및 상기 도전성 패턴부를 무전해 도금하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 형성 방법은, 상기 레이저가 조사되는 상기 기판 상에 수소 가스를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저를 조사하는 때에는, 상기 기판 상에서 상기 수소 가스의 흐름을 중단시킬 수 있다.
상기 수소 가스의 흐름은 체크 밸브를 통하여 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 형성 방법에서, 상기 기판은 상기 레이저가 조사되는 상기 기판의 일면에 도포층을 포함하고, 상기 도포층은 수소를 포함할 수 있다.
상기 도포층은 탄소를 더 포함할 수 있다.
상기 도포층은 파라핀(paraffin)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 형성 방법에서, 상기 기판은 상기 기판의 내부에 수소 또는 탄소를 포함할 수 있다.
상기 기판은 MgO, SiO, SiO2, H2Mg3(SiO3)4 및 Mg3Si4O10(OH)2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 레이저는 상기 기판의 모재에 흡수되지 않고, 상기 금속유기복합물에는 흡수되는 파장을 가질 수 있다.
상기 금속유기 복합물은 CuCr2O4, (CuFe)(CrFe)2O4, (NiMn)(CrFe)2O4, NiCr2O4, CuCo3, Al2O3 , AlN 및 레이저 빔에 의한 상기 금속유기복합물의 광분해 결과 만들어진 금속산화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속유기 복합물은 탄소를 포함하는 비도전성 미세 입자를 포함할 수 있다.
상기 비도전성 미세 입자는 카본 블랙(carbon black)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로 형성 방법은 상기 무전해 도금한 부분에 전해 도금하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로 형성 방법은 상기 기판 상에 상기 레이저를 조사하기 이전에 상기 기판을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로 기판은, 기판 및 상기 기판 상에 형성된 회로를 포함하고, 상기 기판 상에서 상기 회로와 접촉하는 부분은 적어도 하나의 금속 원자가 수소 원자 또는 탄소 원자로 치환된 금속유기 복합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용함으로써 간단한 방식으로 회로를 형성할 수 있다.
또한, 수소 원자의 치환 반응을 이용하여 도금 시 회로의 성장을 촉진시킴으로써, 보다 효율적으로 회로를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로의 형성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로의 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따라 기판 상에 회로를 형성하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 금속유기 복합물(metallorganic complex)의 치환 반응을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로의 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 회로의 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 나타낸 각 구성의 크기 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로의 형성 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로의 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따라 기판 상에 회로를 형성하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에서는 금속유기 복합물(Metallorganic Complex)를 포함하는 기판 상에 레이저를 조사하여 도전성 패턴부를 형성한 후, 도전성 패턴부를 도금하여 회로를 형성한다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 회로 형성 방법은, 금속유기 복합물을 포함하는 기판을 제공하는 단계(S10), 기판 상에 레이저를 조사하는 단계(S20), 동시에 금속유기 복합물의 금속 원자와 수소 원자를 치환하는 단계(S30) 및 도전성 패턴부를 무전해 도금하는 단계(S40)를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 회로의 형성 방법은 도전성 패턴부를 전해 도금하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 본 실시예에 의한 회로를 형성하기 위한 도전성 패턴부의 형성 공정을 구체적으로 설명한다. 우선, 도 2를 참조하면, 기판(10)을 챔버(20) 내에 배치시킨다. 이 때, 기판(10)은 금속유기 복합물을 포함하는 플라스틱 혹은 세라믹으로 이루어지는 플레이트 형상으로 형성된다. 금속유기 복합물은 유기물과 금속이 결합된 형태의 금속 산화물 또는 금속 질화물로서, 레이저가 표면에 조사된 경우 금속 시드(seed)를 발생시킨다. 금속유기 복합물의 구체적인 예로서 CuCr2O4, (CuFe)(CrFe)2O4, (NiMn)(CrFe)2O4, NiCr2O4, CuCO3, Al2O3 및 AlN과 같은 금속 산화물 및 금속 질화물, 또는 레이저 빔에 의한 상기 금속유기복합물의 광분해 결과 만들어진 CuO 또는 CuO2와 같은 금속 산화물이 대표적이나, 본 발명이 이들 금속유기 복합물의 종류에 한정되는 것은 아니다.
금속유기 복합물은 금속유기 파우더로 형성되는데, 금속유기 파우더는 화학적 및 열적으로 안정되어야 하고, 폴리머와 결합될 경우 혼합이 잘 되어야 한다. 또한, 본 실시예에서의 금속유기 파우더는 도전성이 없고, 레이저를 조사하는 경우 금속 시드가 발생하여 비로소 도전성이 생기게 된다.
기판의 모재(母材)는, 칩(chip)과 같은 전자 소자들이 납접될 수 있도록 열적 안정성이 우수해야 하는데, 이러한 기판의 모재로는 FR-4(Flame Retardant composition 4)의 유리 에폭시(Glass Epoxy, GE), 비스말레이미드 트리아진(Bismaleimide Triazine, BT), 폴레에스테르이미드(Polyesterimide), 테프론(Teflon), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT) 및 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)를 사용할 수 있고, 이들을 조합하여 사용할 수도 있다. 본 실시예에서는 이러한 재료를 이용하여 기판의 모재가 용융점이 약 200℃ 이상이 되도록 형성된다.
이와 같이 금속유기 복합물을 포함하는 기판(10)을 챔버(20) 내에 배치한 후, 챔버(20)의 일면을 통해 레이저를 조사한다. 레이저는 기판(10) 상에 도전성 패턴부를 형성하기 위하여 조사하는 것으로서, 선택적 가공이 가능하도록 근적외선 영역의 파장을 사용한다. 즉, 레이저는 기판의 모재에 영향을 미치지 않도록 기판의 모재에는 흡수되지 않으면서, 금속유기 복합물만 선택적으로 가열할 수 있도록 금속유기 복합물에는 흡수가 쉽게 일어날 수 있는 근적외선 영역의 파장을 사용한다. 본 실시예에서는 근적외선으로서 약 1060nm 범위의 파장을 갖는 레이저를 조사하는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 사용 가능한 레이저의 출력은 기판(10)의 가공 속도에 따라 다양하게 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 50W 이하의 펄스 레이저로서 500ns 이하의 펄스 폭을 갖는 레이저를 적용한다.
한편, 레이저가 투과되는 챔버(20)의 일면에는 윈도우(21)가 형성되는데, 윈도우(21)는 근적외선 영역에서 투과율이 높은 유리로 형성된다.
본 실시예에서는 기판(10)에 레이저를 조사할 때 금속유기 복합물의 중심이 되는 금속 원자가 수소 원자와 치환될 수 있도록 기판(10) 주위로 수소를 공급한다. 구체적으로, 기판(10)을 내부에 위치시킨 챔버(20)는 수소 공급관(30)과 연결되고, 수소 공급관(30)은 수소 공급원(미도시)과 연결되어, 챔버(20) 내로 수소를 공급함으로써 챔버(20) 내에 수소 분위기를 형성한다.
도 4는 금속유리 복합물의 치환 반응을 나타낸 도면으로서, 이를 참조하여 금속 원자와 수소 원자가 치환되는 메커니즘을 구체적으로 설명한다. 금속유기 복합물은 중심이 되는 금속 원자 주변에 산소의 결합이 있고, 산소에는 또 다른 금속 원자가 추가된 형태를 갖는다. 일반적으로 중심이 되는 금속 원자가 고온에서 수소 원자를 만날 때 상호간에 치환이 되는 반응이 발생하게 되는데, 이는 고온에서 수소와 산소 사이의 결합력이 일반적으로 산소와 금속 원자 사이의 결합력보다 높기 때문에 나타나는 현상이다.
도 4는 금속유기 복합물이 CuCr2O4로 형성되는 경우를 예시하고 있는데, CuCr2O4는 중심이 되는 구리 원자 주변에 산소 원자가 결합되어 있고, 산소 원자에는 크롬 원자가 연결된 구조를 갖는다. CuCr2O4의 경우, 약 240℃ 내지 약 400℃의 고온에서 수소 원자를 만나면 구리 원자와 수소 원자 간에 치환 반응이 일어나는데, 도 4에 도시한 바와 같이, 금속유기 복합물에서 구리 원자 하나가 분리됨과 동시에 수소 원자 둘이 금속 유기 복합물에 결합된다. 본 공정은 CuCr2O4 뿐만 아니라 레이저 빔에 의한 상기 금속유기복합물의 광분해 결과 만들어진 CuO 또는 CuO2의 경우에도 적용이 가능하다.
이와 같이, 고온에서 금속유기 복합물에 수소 원자를 접촉시킴으로써 구리 등의 금속 원자를 석출할 수 있다. 이렇게 석출된 금속 원자는 추후 도금 공정에 있어서 촉매로 반응하여 회로의 성장을 더욱 촉진시키는 역할을 하게 되고, 따라서 회로를 보다 효율적으로 형성할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 기판(10) 상에 레이저를 조사함으로써 고온을 발생시키고, 이를 이용하여 수소 치환반응을 일으키게 되는데, 레이저 조사만으로 기판(10)의 온도를 상승시키기 위하여는 많은 에너지가 주입되어야 하고, 이 때 발생할 수 있는 플라즈마 등에 의하여 정밀 가공이 힘들 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 기판(10) 상에 레이저를 조사하기 이전에 기판(10)을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, CuCr2O4의 경우, 약 240℃ 내지 약 400℃의 고온에서 수소 치환 반응이 일어나게 되는데, 핫 플레이트(hot plate)와 같은 히터를 이용하여 기판(10)을 약 200℃ 정도로 가열한 후, 레이저를 조사하여 도전성 패턴부를 형성할 수 있다.
이와 같이, 기판(10) 상에 레이저를 조사하기 이전에 기판(10)을 가열함으로써 상대적으로 적은 에너지만으로 회로 형성이 가능하게 되고, 정밀 가공도 용이해질 수 있게 된다. 또한, 도전성 패턴부 주위로 레이저 조사에 의한 열을 빼앗기지 않게 되어 레이저 조사 효율이 증대된다.
다시 도 2를 참조하면, 챔버(20) 내에 수소를 공급하여 수소 분위기를 형성하고, 레이저를 조사하여 기판(10) 상에 도전성 패턴부를 형성한다. 레이저를 조사하는 때에는 안전 및 가공의 정밀도를 기하기 위하여 수소의 흐름이 없도록 수소 공급을 중단한다. 또한, 수소의 역류를 방지하기 위하여 수소 공급관(30)에 체크 밸브(40)를 추가로 형성할 수 있다.
한편, 금속유기 복합물은 탄소를 다량 함유하고 있는 비도전성 카본 블랙(carbon black) 등과 같은 미세 입자를 더 포함할 수 있다. 금속유기 복합물은 레이저에 의해 분해되었을 경우 산소가 탈리되는데, 경우에 따라서는 분해된 산소가 레이저 조사를 통하여 발생하는 금속 시드 및 상기 수소 치환반응을 통해 석출되는 금속 원자와 재결합하여 이를 산화시키게 된다. 이러한 산화에 의하여 회로를 형성함에 있어서 그 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 레이저 조사 시 금속유기 복합물과 동시에 탄소 입자를 분해시키면, 금속유기 복합물에서 분리된 산소는 금속 시드 등과 결합하지 않고 탄소와 결합하여 이산화탄소를 형성하게 되어, 금속 시드의 형성에 방해가 되지 않게 된다.
한편, 탄소 원자는 산소와의 결합력이 구리 원자보다 뛰어나, 고온에서 구리 원자와 치환 반응이 일어나기도 한다. 즉, 수소 원자 이외에도, 탄소 원자가 구리 원자와 치환 반응을 일으켜 구리 원자가 석출될 수 있다. 이는 수소 치환 반응과 유사한 반응으로, 반응 메커니즘 역시 수소 치환반응의 반응 메커니즘과 유사하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 금속 유기 복합물에 탄소를 다량 함유하는 미세입자를 포함시킴으로써 레이저 조사 시 금속 시드가 확실하게 형성될 수 있고, 또한 탄소 원자와 금속 원자의 치환 반응을 통해 회로의 성장을 촉진시킬 수 있다. 한편, 탄소 입자는 유기물과 결합된 형태의 비도전성 물질인 것이 바람직하다.
상기와 같은 공정을 통하여 레이저를 이용한 회로를 형성하기 위한 도전성 패턴부를 형성할 수 있게 된다. 이하에서는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 기판 상에 회로를 형성하는 과정을 설명한다.
도 3a를 참조하면, 레이저를 조사하여 기판(10)을 가공하기 전에, 기판(10) 상에 형성할 회로의 패턴에 따라 레이저 조사부(11)를 미리 설계한다. 도 3a에서는 기판(10) 상의 4 지점(A, B, C 및 D)을 연결하기 위하여 대략 H 형상의 선을 따라 회로를 형성하는 경우를 예시하고 있다. 이와 같이, 설계된 회로의 패턴 및 레이저 조사부(11)는, 레이저 가공 시 설계된 패턴대로 회로를 형성하도록 할 수 있도록, 레이저 발생 장치를 제어하기 위한 제어부에 그에 관한 정보를 입력한다.
그 후, 도 3b를 참조하면, 설계된 레이저 조사부(11)를 따라 레이저를 조사하여 기판(10)을 표면 개질함으로써 도전성 패턴부(12)를 형성한다. 이와 같이, 표면 개질된 기판(10)의 도전성 패턴부(12)는 후술하는 바와 같이 회로(13)가 형성되도록 무전해 도금 또는 무전해 도금 및 전해도금이 가능한 상태가 된다.
도전성 패턴부(12)는 소정의 깊이를 갖는 홈 형태로 형성된다. 홈의 깊이는 5㎛~1㎜ 정도로 형성할 수 있는데, 홈의 깊이는 기판(10) 상의 레이저 조사부(11)를 따라 조사되는 레이저의 강도를 제어함으로써 조절할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 레이저를 조사하여 도전성 패턴부(12)를 형성한 후, 도전성 패턴부(12)를 무전해 도금하여 회로(13)를 형성한다. 이 때, 무전해 도금의 재료로는 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au) 및 은(Ag) 등을 사용할 수 있다.
한편, 무전해 도금을 수행한 후 필요에 따라 도전성 패턴부(12)를 무전해 도금한 후, 추가로 전해 도금할 수도 있다. 전해 도금은 도금층을 보다 두껍게 형성하여 회로를 두껍게 형성하기 위한 것으로서, 이는 필요한 회로의 두께에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.
본 실시예의 회로 형성 방법에 따르면, 기판(10)이 금속유기 복합물을 포함함으로써 레이저 조사할 때 금속 시드를 발생시키고, 이를 도금하여 도전성 패턴부(12) 및 회로(13)를 형성함으로써, 노광 및 에칭 공정 등이 없이 간단한 방식으로 회로를 형성할 수 있게 된다.
또한, 기판(10) 주위에 수소를 공급하여 레이저를 조사함으로써, 기판(10)의 금속유기 복합물의 금속 원자와 수소 원자를 치환시켜 석출되는 금속 원자를 촉매로 사용할 수 있게 되고, 이에 따라 보다 효율적으로 회로를 형성할 수 있게 된다.
또한, 기판이 2차원의 평면인 경우뿐만 아니라, 기판 상에 돌출부 혹은 홈이 형성된 표면과 같은 3차원적인 구조로 이루어진 경우에도 용이하게 회로를 형성할 수 있다. 한편, 기판(10)이 세라믹으로 이루어진 경우, 표면이 3차원 형태로 이루어진 표면은 용사 코팅 후 레이저로 표면을 개질할 수 있으며, 2차원의 표면을 평판 가공 후 레이저로 개질하는 것도 가능하다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 회로의 형성 방법 대하여 설명한다. 이 때, 다른 실시예들에 있어서 제1 실시예와 동일한 내용에 대하여는 간략히 설명하거나 설명을 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로의 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 회로 형성 방법은 금속유기 복합물을 포함하는 기판(60)에 레이저를 조사하여 도전성 패턴부를 형성하고, 도전성 패턴부를 무전해 도금하여 회로를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 회로 형성 방법은, 제1 실시예에서와 같이, 도전성 패턴부를 무전해 도금한 후 추가로 전해 도금하는 단계를 더 포함할 수 있고, 기판(60) 상에 레이저를 조사하기 이전에 기판(60)을 히터 등으로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
금속유기 복합물은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하여, 레이저가 표면에 조사된 경우 금속 시드를 발생시킨다. 또한, 레이저는 기판(60)의 모재에는 흡수되지 않으면서 금속유기 복합물만 선택적으로 가열할 수 있도록 근적외선 영역의 파장을 적용하고, 구체적으로 근적외선인 약 1060nm 범위의 파장의 레이저 빔을 적용할 수 있다.
본 실시예에서는, 레이저가 조사되는 기판(60)의 일면에 도포층(61)이 형성되고, 도포층(61)은 수소를 포함한다. 이에 따라, 기판(60) 상에 레이저가 조사될 때 금속유기 복합물의 중심 금속 원자와 수소 원자가 치환 반응을 일으켜 금속 원자가 석출되게 되고, 이와 같이 석출된 금속 원자는 도금 과정에서 촉매로 반응하여 회로의 성장을 촉진시키는 역할을 하게 된다. 즉, 제1 실시예에서와 달리 별도의 수소 공급 없이도 수소 치환반응을 통해 촉매 역할을 하는 금속 원자를 석출할 수 있게 된다.
한편, 도포층(61)은 탄소를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 도포층(61)을 파라핀(paraffin)으로 형성하는데, 파라핀은 CnH2n +2(20<n<40)의 분자식을 갖는 물질로서, 수소와 탄소를 모두 포함한다. 도포층(61)에 포함되는 수소는, 전술한 바와 같이, 레이저 조사 시 기판(60)의 금속유기 복합물의 중심 금속 원자와 치환 반응을 일으켜 금속 원자를 석출시키고, 탄소는 레이저 조사 시 금속유기 복합물에서 탈리되는 산소와 결합하여 이산화탄소를 형성함으로써 금속 시드의 형성이 방해받지 않도록 한다. 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이, 탄소 원자는 고온에서 구리 원자와 치환반응을 일으켜 도금을 위한 시드 형성 반응을 촉진하기도 한다.
이와 같이, 본 실시예에서는 노광 및 에칭 공정 등이 없이 간단한 방식으로 회로를 형성할 수 있다. 또한, 레이저가 조사되는 기판(60)의 일면에 수소 및 탄소를 포함하는 도포층(61)을 형성함으로써, 별도의 기체상태의 수소 공급 없이도 효율적으로 회로를 형성할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 회로의 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 회로 형성 방법은 금속유기 복합물을 포함하는 기판(70)에 레이저를 조사하여 도전성 패턴부를 형성하고, 도전성 패턴부를 무전해 도금하여 회로를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 회로 형성 방법은, 제1 실시예에서와 같이, 도전성 패턴부를 무전해 도금한 후 추가로 전해 도금하는 단계를 더 포함할 수 있고, 기판(60) 상에 레이저를 조사하기 이전에 기판(60)을 히터 등으로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
금속유기 복합물은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하여, 레이저가 표면에 조사된 경우 금속 시드를 발생시킨다. 또한, 레이저는 기판(70)의 모재에는 흡수되지 않으면서 금속유기 복합물만 선택적으로 가열할 수 있도록 근적외선 영역의 파장을 적용하고, 구체적으로 근적외선으로서 약 1060nm 범위의 파장을 가지는 레이저 빔을 적용할 수 있다.
본 실시예에서는, 기판(70)이 금속유기 복합물을 포함하는 이외에도 그 내부에 수소 또는 탄소를 포함한다. 이에 따라, 기판(70) 상에 레이저가 조사될 때 금속유기 복합물의 중심 금속 원자와 수소 원자 또는 탄소 원자가 치환 반응을 일으켜 금속 원자가 석출되게 되고, 이와 같이 석출된 금속 원자는 도금 과정에서 촉매로 반응하여 회로의 성장을 촉진시키는 역할을 하게 된다. 즉, 제2 실시예에서와 마찬가지로 별도의 수소 공급 없이 수소 치환반응 또는 탄소 치환 반응을 통해 촉매 역할을 하는 금속 원자를 석출할 수 있게 된다.
기판(70)의 내부에 수소 또는 탄소를 혼입시키기 위하여 기판(70)의 모재에 함유되는 물질은, 성형 시 수소 및 탄소가 분리되지 않으며 적절히 분산이 가능한 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 기판(70)의 모재 내부에 탈크(talc) 또는 카본 블랙을 함유시킨다. 탈크는 H2Mg3(SiO3)4 또는 Mg3Si4O10(OH)2의 분자식을 갖는 물질로서, 이에 포함된 수소(H), 마그네슘(Mg) 및 실리콘(Si)은 레이저 조사 시 기판(70)의 금속유기 복합물의 중심 금속 원자와 치환 반응을 일으켜 도금을 위한 시드를 석출시키게 되며, 카본 블랙은 탄소 치환반응을 촉진하며 금속원자의 산화반응을 방지할 수 있는 장점이 있다. 한편, 본 실시예에서 기판(70)의 모재 내부에 탈크 또는 카본 블랙이 함유되는 경우를 예시하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 실시예에서는 노광 및 에칭 공정 등이 없이 간단한 방식으로 회로를 형성할 수 있다. 또한, 기판(70)의 모재 내부에 탈크 및 카본 블랙 등의 수소 또는 탄소를 포함하는 물질을 함유함으로써, 별도의 수소 공급 없이도 효율적으로 회로를 형성할 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 설명하였지만, 본 발명이 이들 실시예들에 한정되지는 않는다. 이와 같이 본 발명의 범위는 다음에 기재하는 특허청구범위의 기재에 의하여 결정되는 것으로, 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10, 60, 70: 기판 11: 레이저 조사부
12: 도전성 패턴부 13: 회로
20: 챔버 21: 윈도우
30: 수소 공급관 40: 체크 밸브
61: 도포층

Claims (16)

  1. 금속유기 복합물(metallorganic complex)을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 레이저를 조사하여 도전성 패턴부를 형성하고, 동시에 상기 금속유기 복합물의 적어도 하나의 금속 원자를 수소 원자 또는 탄소 원자와 치환시키는 단계; 및
    상기 도전성 패턴부를 무전해 도금하는 단계;
    를 포함하는 회로 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저가 조사되는 상기 기판 상에 수소 가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 회로 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저를 조사하는 때에는, 상기 기판 상에서 상기 수소 가스의 흐름을 중단시키는, 회로 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수소 가스의 흐름은 체크 밸브를 통하여 제어하는, 회로 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 레이저가 조사되는 상기 기판의 일면에 도포층을 포함하고,
    상기 도포층은 수소를 포함하는, 회로 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도포층은 탄소를 더 포함하는, 회로 형성 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 도포층은 파라핀(paraffin)을 포함하는, 회로 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판의 내부에 수소 또는 탄소를 포함하는, 회로 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판은 MgO, SiO, SiO2, H2Mg3(SiO3)4 및 Mg3Si4O10(OH)2 중 어느 하나를 포함하는, 회로 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 기판의 모재(母材)에 흡수되지 않고, 상기 금속유기복합물에는 흡수되는 파장을 갖는, 회로 형성 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속유기 복합물은 CuCr2O4, (CuFe)(CrFe)2O4, (NiMn)(CrFe)2O4, NiCr2O4, CuCo3, Al2O3 , AlN 및 레이저 빔에 의한 상기 금속유기복합물의 광분해 결과 만들어진 금속 산화물 중 어느 하나를 포함하는, 회로 형성 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 금속유기 복합물은 탄소를 포함하는 비도전성 미세 입자를 포함하는, 회로 형성 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 비도전성 미세 입자는 카본 블랙(carbon black)인, 회로 형성 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 패턴부를 무전해 도금한 이후에, 상기 도전성 패턴부를 전해 도금하는 단계를 더 포함하는 회로 형성 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 레이저를 조사하기 이전에 상기 기판을 가열하는 단계를 더 포함하는 회로 형성 방법.
  16. 기판; 및
    상기 기판 상에 형성된 회로를 포함하고,
    상기 기판 상에서 상기 회로와 접촉하는 부분은 적어도 하나의 금속 원자가 수소 원자 또는 탄소원자로 치환된 금속유기 복합물을 포함하는, 회로 기판.
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