KR20210117065A - 스퍼터링 방식을 이용하여 회로기판 적층 구조체를 제조하는 장치와 이를 운용하는 방법 - Google Patents

Abstract

스퍼터링 방식을 이용하여 회로기판 적층 구조체를 제조하는 장치와 이를 운용하는 방법이 개시된다. 본 개시의 기술적 사상에 따른 회로기판 적층구조체를 생성하는 회로기판 생성 장치는, 제1 스퍼터링 공정을 통해 베이스 필름 상에 타이 층을 생성하도록 구성되는 타이층 스퍼터링 캐소드 및 제2 스퍼터링 공정을 통해 상기 타이 층 상에 도금층 스퍼터링 캐소드 층을 생성하도록 구성되는 도금층 스퍼터링 캐소드를 포함하고, 상기 도금층 스퍼터링 캐소드는, 구리 원자로 구성되고, 부식 과정을 통해 상기 타이 층 상에 상기 구리 원자를 스퍼터링 시키도록 구성되는 도금층 스퍼터링 타겟, 제1 극이 상기 도금층 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제1 자성체 및 제2 극이 상기 도금층 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제2 자성체를 포함하고, 상기 제2 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 일정한 주기로 반복 직선 운동을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

스퍼터링 방식을 이용하여 회로기판 적층 구조체를 제조하는 장치와 이를 운용하는 방법{DEVICE MANUFACTURING STACKED STRUCTURE FOR PRINTED CIRCUIT BOARD USING SPUTTERING METHOD AND METHODE OPERATING THEREOF}

본 발명은, 회로기판 적층 구조체를 생성하는 제조 장치에 관한 것으로서, 특히 디스플레이 구동드라이브 반도체의 패키징으로 구리의 진공 스퍼터링 증착시 발생하는 폴리이미드 베이스 필름 내부로의 확산을 방지하고 구리-폴리이미드 베이스 필름간의 접착력, 내화학성 및 내열성을 향상 시키기 위해 사용되는 계면구조 타이 층(seed layer)을 포함하는 회로기판 적층 구조체를 생성하는 장치에 관한 것이다.

최근 전자제품의 경량화, 소형화, 고기능화 추세에 따라 인쇄회로 기판의 사용이 증가하고 있는데, 그 중에서도 회로기판은 재질이 유연하고 얇아서 좁은 공간에 효과적으로 회로를 구성할 수 있기 때문에 그 수요가 급증하고 있는 실정이다.

일반적으로 회로기판의 베이스 베이스 필름 재질로는 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리파라비닐산베이스 필름 등이 사용되고, 도전용 금속박막으로는 구리, 알루미늄, 철, 니켈 등이 사용되는데, 베이스 베이스 필름은 열적, 전기적, 기계적 우수성 때문에 폴리이미드 베이스 필름이 주로 사용된다.

종래의 회로기판으로서는 구리 박막과 접착제에 의해 폴리이미드 베이스 필름상에 결합되어 있는 3층 기판이 알려져 있다. 3층 기판은 패턴형성 시 가열공정과 습식화학처리 공정(에칭, 도금, 현상, 솔더링 등)을 거치게 된다.

그러나, 전자제품 특히, 휴대폰과 LCD 등의 디스플레이 소자가 소형화되고 또한 고성능을 요구하게 되면서, 이상과 같이 접착제를 사하여 제조된 반도체 패키징은 다음과 같은 문제점을 나타내게 6되었다. 즉, 소자의 소형화 및 고성능 화를 달성하기 위한 고밀도의 회로패턴을 형성하는데 요구되는 가열공정과 습식 화학처리공정(에칭, 도금, 현상 솔더링 등)의 수행 시, 접착제와 구리 박막 및 폴리이미드 베이스 필름 사이의 열팽창 계수 차이에 의해 기판의 치수 안정성이 악화되었다. 또 한, 화학처리에 의해 접착력이 저하되고, 폴리이미드 베이스 필름 자체의 내흡습성으로 인하여 흡습성에 대한 저항이 약화되어 기판의 불량율이 높아졌다.

접착제에 의해 기판 품질이 악화되는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 접착제를 가하지 않고 구리 박막과 폴리이미드 베이스 필름을 접합시키는 무접착제 방식의 연성회로 2층 기판에 대한 제조방법이 연구되어 왔다. 기존의 진공코팅 방법은 구리를 진공 코팅할 때 폴리이미드 베이스 필름 내부로 구리성분이 확산되는 것을 방지하고 구리박막과 폴리이미드 베이스 필름 간의 접착력을 향상시키기 위해 타이 층(seed layer)을 폴리이미드 베이스 필름 상에 진공코팅 하는 것이다.

본 발명의 일 목적은, 장래의 소형화 및 고성능화되는 회로기판에서 요구되는 고밀도 회로패턴 형성에 필요한 우수한 접착력, 내화학성 및 내열성을 얻을 수 있는 회로기판 적층구조체를 제조하는 제조 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 일 목적은 스퍼터링을 통해 베이스 필름에 타이 층, 도금 층을 생성할 때 균일한 두께로 스퍼터링 할 수 있는, 회로기판 적층구조체를 제조하는 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 개시의 기술적 사상의 일 측면에 따른 회로기판 적층구조체를 생성하는 회로기판 생성 장치는 제1 스퍼터링 공정을 통해 베이스 필름 상에 타이 층을 생성하도록 구성되는 타이층 스퍼터링 캐소드, 제2 스퍼터링 공정을 통해 상기 타이 층 상에 도금층 스퍼터링 캐소드 층을 생성하도록 구성되는 도금층 스퍼터링 캐소드를 포함하고, 상기 도금층 스퍼터링 캐소드는 구리 원자로 구성되고, 부식 과정을 통해 상기 타이 층 상에 상기 구리 원자를 스퍼터링 시키도록 구성되는 도금층 스퍼터링 타겟, 제1 극이 상기 도금층 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제1 자성체 및 제2 극이 상기 도금층 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제2 자성체를 포함하고, 상기 제2 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 일정한 주기로 반복 직선 운동을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 제1 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 고정되어 있고, 상기 제2 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 고정된 상기 제1 자성체를 향하여 다가가거나 상기 제1 자성체로부터 멀어지는 반복 직선 운동을 하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 도금층 스퍼터링 캐소드는 상기 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제3 자성체를 더 포함하고, 상기 제3 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 고정된 상기 제1 자성체를 향하여 다가가거나 상기 제1 자성체로부터 멀어지는 반복 직선 운동을 하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는, 상기 제1 자성체를 중심으로 상기 제1 자성체의 좌우 측면에 위치하고, 제1 주기에서 상기 제1 자성체를 향하여 다가가고, 제2 주기에서 상기 제1 자성체로부터 멀어지도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 제2 자성체를 움직이도록 구성되는 제1 운동체 및 상기 제3 자성체를 움직이도록 구성되는 제2 운동체;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 타이층 스퍼터링 캐소드는, 니켈-크롬-구리 합금으로 구성되는 시드 분자를 포함하고, 부식 과정을 통해 상기 베이스 필름 상에 상기 시드 분자를 스퍼터링 시키도록 구성되는 스퍼터링 타겟, 제1 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 구성되는 제4 자성체, 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 구성되는 제5 자성체 및 상기 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 구성되는 제6 자성체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 제5 자성체 및 상기 제6 자성체는 상기 제4 자성체를 중심으로 상기 제4 자성체의 좌우 측면에 위치하도록 배치되고, 상기 제5 자성체 및 상기 제6 자성체는 제1 주기에서 상기 제4 자성체를 향하여 다가가고, 제2 주기에서 상기 제4 자성체로부터 멀어지도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 베이스 필름을 권출하도록 구성되는 권출 롤러, 상기 베이스 필름에 대한 적외선 열처리를 통해 상기 베이스 필름에 포함된 수분을 제거하도록 구성되는 적외선 히터, 적외선 열처리된 상기 베이스 필름을 쿨링 시키면서 회전하도록 구성되는 제1 메인 드럼, 상기 베이스 필름의 표면을 활성화 시키고 세척하기 위한 이온 빔을 조사하도록 구성되는 표면 처리기, 상기 타이 층이 스퍼터링된 상기 베이스 필름을 쿨링 시키면서 회전도록 구성되는 제2 메인 드럼 및 상기 타이 층과 상기 도금 층이 형성된 상기 베이스 필름을 권취하도록 구성되는 권취 롤러를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상의 또 다른 측면에 따른 회로기판 적층구조체를 생성하는 회로기판 생성 장치는 금속 분자로 구성되고, 부식 과정을 통해 스퍼터링 대상에 상기 금속 분자를 스퍼터링 시키도록 구성되는 스퍼터링 타겟, 제1 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제1 자성체, 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제2 자성체 및 상기 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제3 자성체를 포함하고, 상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 고정된 상기 제1 자성체를 향하여 다가가거나 상기 제1 자성체로부터 멀어지는 반복 직선 운동을 하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는 상기 제1 자성체를 중심으로 상기 제1 자성체의 좌우 측면에 위치하도록 구성되고, 상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는 제1 주기에서 상기 제1 자성체를 향하여 다가가고, 제2 주기에서 상기 제1 자성체로부터 멀어지도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 상기 스퍼터링 타겟은, 주석(Sn)과 니켈(Ni)의 합금 스퍼터링 타겟, 니켈-크롬-구리의 합금 스퍼터링 타겟, 구리의 스퍼터링 타겟 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 장치는 Ni-Cr-Mo, Ni-Cr-Sn 삼성분계 화합물이나 Zn-V 또는 Zn-Ta을 포함하는 구리 삼성분계 화합물로 적층구조체의 타이 층을 형성하여, 장래의 소형화 및 고성능화를 필요로 하는 회로기판에서 요구되는 고밀도 회로패턴 형성에 필요한 우수한 접착력, 내화학성 및 내열성을 얻을 수 있다. 또한, 본 개시의 기술적 사상에 따른 장치가 생성한 회로기판 적층구조체는 결정입자의 크기가 기존 재료의 회로기판 적층구조체보다 작기 때문에, 회로기판에 가해지는 잦은 굴곡에 의한 금속조직의 피로현상으로 발생하는 회로의 단락 및 단선이 단기간에 발생되지 않아 불량률이 낮아지게 되어, 회로기판의 신뢰성이 향상될 수 있다.

또한, 본 개시의 기술적 사상에 따른 장치가 생성하는 타이 층은 구리 입자가 폴리이미드 베이스 필름 내부로 확산되는 현상을 방지하는 확산 방지막의 역할을 수행하기 때문에, 회로기판으로 사할 때 중요시되는 절연성의 면에서 우수한 성질을 나타내게 되므로, 본 발명에 따른 타이 층을 갖는 회로기판 적층구조체는 고정밀 및 고주파 등의 동작 조건에서도 오작동 없는 회로기판으로서 사용할 수 있다.

도 1a 및 1b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 회로기판 적층구조체의 단면구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 회로기판 적층구조체의 제조장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 캐소드의 동작을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명될 수 있다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재된 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위 또는 당해 기술 분야에 속한 통상의 기술자가 자명하게 이해할 수 있는 범위 내에서 구체적인 설명은 생략될 수 있다.

이하, 본 개시의 몇몇 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1a 및 1b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 회로기판 적층구조체의 단면구조를 나타내는 도면이다.

도 1a를 참조하면, 적층구조체(10)는 베이스 필름(BF;Base Film)상에 마련되는 타이층(SL;Seed Layer) 및 타이층(TL) 상에 마련되는 금속 도금층(MP;Metal Plating)을 포함한다. 도 1b를 참조하면, 적층구조체(11)는 베이스 필름(BF)의 전, 후면에 각각 마련되는 타이층(TL) 및 타이층(TL) 상에 각각 적층되는 금속 도금층(MP)을 포함한다.

베이스 필름(BF)은 고분자 필름일 수 있다. 베이스 필름은 열적 안정성을 가지고 유리에 비해 가벼운 고분자 물질로 형성되어, 종래의 유리 기판을 대체할 수 있다. 예를 들어, 베이스 필름(BF)은 폴리이미드(Polyimide)로 형성될 수 있다. 폴리이미드는 회로기판(FPCB) 및 연성동박적층판(FCCL)의 핵심 재료이다. 베이스 필름(BF)은 인쇄회로기판으로 작동하기 위한 적정한 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어, 두께 12.5 내지 50 마이크로 미터의 두께를 가질 수 있다.

타이층(TL)을 베이스 필름(BF)의 일면 또는 전,후면 양면에 적층될 수 있다. 타이층(TL)을 베이스 필름(BF)에 증착하는 공정은 다음과 같다.

첫째로, 베이스 필름(BF)의 표면을 표면 활성화한다. 베이스 필름(BF)의 표면 활성화 단계는, 베이스 필름(BF)의 표면에너지를 증가시켜, 그 위에 적층되는 금속 도금층(MP)와의 접착력을 증가시킬 수 있다.

표면 활성화 방법은 UV 표면처리, 플라즈마 표면처리 또는 이온빔 표면처리를 이용할 수 있다.

UV 표면처리는 분자와 광자간의 광화학적(photo-chemical) 분해를 이용한 것으로 표면의 거칠기를 증가시키고 고분자 체인을 절단시키거나 새로운 화학 결합을 형성하여 친수성 기능기를 증가시키는 표면개질 방법이다. 상기 UV 표면처리는 수평광 모드로, 200 내지 420 nm의 파장을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 UV 표면처리의 UV 조사세기는 10 내지 30 mW/cm2이며, 바람직하게는 15 내지 25 mW/cm2을 사용할 수 있고, 조사시간은 1분 내지 20분일 수 있으며, 바람직하게는 5분 내지 10분이나 이에 제한되는 것은 아니다.

플라즈마 표면처리는 이온화되어 있으면서 전체적으로는 전기적 중성을 띠고 있는 기체인 플라즈마를 이용한 표면처리방법으로, 친수성 기능기를 증가시키는 표면개질 방법이다. 상기 플라즈마 처리는 아르곤 플라즈마, 질소 플라즈마 또는 산소 플라즈마로 이루어지 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다. 상기 플라즈마 표면처리는 각각 비활성 질소가스 및 반응성 산소가스 주입 분위기에서 50 내지 300 W 출력으로 이루어 지며, 100 내지 150 W 출력을 갖는 것이 바람직하나 이에 제한 되는 것은 아니다. 또한, 상기 플라즈마 표면처리는 150 내지 300 mTorr 이하의 공정압력을 갖으며, 바람직하게는 150 내지 200 mTorr이다. 처리시간은 3분 내지 10분일 수 있으며, 바람직하게는 5분이나 이에 제한되는 것은 아니다. 플라즈마 표면처리는 공정형 이온빔 소스를 이용하여 이루어질 수 있다.

둘째로, 타이층(TL)을 스퍼터링으로 증착시킨다.

일반적으로 반도체 증착 기술은 크게 물리적 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 기술과 화학적 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 기술, 그리고 플레이팅(Plating) 증착 기술로 나누어진다.

물리적 증착(Physical Vapor Deposition : PVD) 기술은 목적하는 박막의 구성 원자를 포함 하는 고체의 타켓을 물리적인 작용(증발, 승화, 스퍼터링)에 의해 원자, 분자, 클러스터 상태로 해서 기판 표면에 수송하여 박막을 형성하는 방법이다. 스퍼터링(sputtering) 기법은 플라즈마 상태에서 이온화된 양이온 가스(Ar+)가 타겟(target)에 강하게 충돌하여 충돌한 에너지에 의해서 타겟(target) 물질이 기판 위에 증착되는 원리를 이용한 물리증착법(PVD)의 하나이다.

본 발명에서 타이층(TL)의 형성은 주석(Sn)과 니켈(Ni)의 합금 스퍼터링 타겟에 전력을 투입하여 스퍼터링을 실시함으로써 이루어질 수 있다. 이때, 타이층(TL)의 두께는 10 내지 50 nm 범위로 의도하는 조건에 따라 다양하게 정해질 수 있다. 합금 스퍼터링 타깃의 결정립의 평균 입경이나, 편차는 특별히 한정되지 않는다.

셋째로, 금속 도금층(MP)을 스퍼터링으로 증착시킨다.

금속 도금층(MP)은 타이층(TL) 공정과 연속공정으로 형성될 수 있다. 금속 도금층(MP)은 50 내지 300 nm 범위로 의도하는 조건에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

본 발명에 따른 적층구조체(10)는 금속 도금층(MP)과 베이스 필름(BF) 사이에 타이층(TL)을 포함함으로써, 금속 도금층(MP)과 베이스 필름(BF) 사이의 밀착력 저하로 인한, 박리, 분리, 크랙, 핀홀, 결합으로 인한 저항 집중 등의 문제를 해소할 수 있다.

도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 회로기판 적층구조체의 제조장치를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 회로기판 적층구조체를 제조하는 제조장치(100)는 베이스 필름(1)에 타이층(TL) 및 금속 도금층(MP)을 적층하는 장치로, 히터(2), 표면처리 장치(3), 타이층 스퍼터링 캐소드(4a), 금속 통전층 스퍼터링 캐소드(4b), 금속 도금층 스퍼터링 캐소드(5), 제1 메인드럼(6), 제2 메인드럼(7), 필름 가이드 롤러(8), 권출 롤러(9), 권취 롤러(12)를 포함할 수 있다. 회로기판 적층구조체의 제조장치(100)는 내부를 진공상태로 만드는 진공챔버(13,14,15)를 포함할 수 있다.

베이스 필름(1)은 고분자 필름일 수 있다. 베이스 필름(1)은 열적 안정성을 가지고 유리에 비해 가벼운 고분자 물질로 형성되어, 종래의 유리 기판을 대체할 수 있다. 예를 들어, 베이스 필름(1)은 폴리이미드(Polyimide)로 형성될 수 있다.

히터(2)는 베이스 필름(1)을 가열하여 권출 된 폴리이미드 필름(1)을 예열하는 장치일 수 있다. 히터(2)는 예를 들어, 적외선(Infrared Ray;IR) 히터일 수 있다. 히터(2)는 베이스 필름(1)을 60도 내지 80도 까지 가열하여, 베이스 필름(1)의 표면 활성화를 용이하게 할 수 있다.

표면처리 장치(3)는 플라즈마를 이용하여 베이스 필름을 표면처리 함으로써 접착력을 향상시킬 수 있다

타이층 스퍼터링 캐소드(4a)는 베이스 필름(1)이 제1 메인드럼(6)과 접촉해 있는 동안 스퍼터링을 통해 타이층을 형성한다. 금속 통전층 스퍼터링 캐소드(4b)는 베이스 필름(1)이 제1 메인드럼(6)과 접촉해 있는 동안 스퍼터링을 통해 금속 통전층을 형성한다.

금속 도금층 스퍼터링 캐소드(5)는 타이층 및 금속 통전층이 형성된 베이스 필름(1) 상에 금속 도금층을 증착할 수 있다. 금속 도금층 스퍼터링 캐소드(5)는 베이스 필름(1)이 제2 메인드럼(7)과 접촉해 있는 동안 스퍼터링을 통해 금속 도금층을 형성한다.

제1 메인드럼(6)과 제2 메인드럼(7)은 베이스 필름(1)을 일 방향으로 가이드하는 역할을 수행한다. 제1 메인드럼(6)과 제2 메인드럼(7)은 공정 수행시 발생하는 높은 열로부터 베이스 필름(1)이 손상되는 것을 방지하기 위해 냉각시스템을 구비할 수 있다.

권출 롤러(9)는 롤(roll) 형상으로 말린 베이스 필름(1)을 일 방향으로 사출시키는 롤러일 수 있다. 권취 롤러(12)는 공정이 완료된 베이스 필름(1)을 일 방향으로 말아 수납하는 롤러일 수 있다. 권출 롤러(9)와 권취 롤러(12)는 베이스 필름(1)의 양단에 결합함으로써, 베이스 필름(1)에 적정한 장력을 제공할 수 있다.

이하, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 회로기판 적층구조체의 제조장치(100)의 동작 방식에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 베이스 필름(1)이 일정 장력으로 권출 롤러(9)로부터 권출된다. 권출된 베이스 필름(1)은 필름 가이드 롤러(8a, 8b)들 사이에서 히터(2)에 의해 가열되고, 이어서 표면처리 장치(3)에 의해 표면처리된다. 이러한 표면처리의 예로서는, 플라즈마를 의하여 폴리이미드 필름을 표면처리 함으로써 접착력을 향상시키는 방법을 들 수 있다.

이후, 베이스 필름(1)은 제1 메인드럼(6)으로 이송된다. 베이스 필름(1)이 제1 메인드럼(6)에 접촉해 있는 동안, 타이층 스퍼터링 캐소드(4a)에 의해 타이층이 먼저 형성되게 되고, 그 다음으로 금속 통전층 스퍼터링 캐소드(4b)에 의해 타이층상에 금속 통전층이 형성되게 된다. 스퍼터링을 수행하는 방식은 기존에 주지된 바와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 금속 통전층은 예를 들어, 구리, 금, 은, 알루미늄 등의 금속 소재로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이후, 베이스 필름(1)은 필름 가이드 롤러(8c, 8d)를 거쳐 제2 메인드럼(7)으로 이송된다. 도금층 스퍼터링 캐소드(5)는 베이스 필름이 제2 메인드럼(7)에 접촉해 있는 동안, 구리 통전층 상에 구리 도금층을 증착시킨다. 예를 들어, 도금층 스퍼터링 캐소드(5)는 전자총과 금속괴로 구성될 수 있다. 전자총은 금속괴에 전자빔을 조사하여 금속의 증발(evaporation)을 발생시키고, 증발된 구리 성분이 베이스 필름에 증착될 수 있다. 스퍼터링 장치는 전술한 예시에 한정되지 않으면 다양한 스퍼터링 장치들이 이용될 수 있다.

구리도금층이 형성된 베이스 필름(1)은, 필름 가이드 롤러(8e, 8f)에 의해 이송되고, 이후 권취 롤러(12)에 권취된다.

본 개시의 기술적 사상에 따르면, 타이층 스퍼터링 캐소드(4a), 금속 통전층 스퍼터링 캐소드(4b), 도금층 스퍼터링 캐소드(5) 중 적어도 하나는 일정한 주기로 반복 운동함으로써 부식 영역을 확장시키는 자성체를 포함할 수 있고, 부식 영역이 넓어짐에 따라서 스퍼터링에 따른 코팅 층의 두께 편차가 감소하고, 타겟의 소모율이 증가할 수 있다.

도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 캐소드의 동작을 나타내는 도면이다. 도 3에서 도시된 캐소드는 도 2의 타이층 스퍼터링 캐소드(4a), 금속 통전층 스퍼터링 캐소드(4b), 도금층 스퍼터링 캐소드(5) 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.

도 3을 참조하면, 캐소드(100)는 스퍼터링 타겟(110), 제1 자성체(121), 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)를 포함할 수 있다. 스퍼터링 타겟(110)은 스퍼터링 대상이 되는 물질로 구성될 수 있다. 캐소드(100)가 타이층 스퍼터링 캐소드(4a)인 실시예에서, 스퍼터링 타겟(110)은 주석(Sn)과 니켈(Ni)의 합금 스퍼터링 타겟 또는 니켈-크롬-구리의 합금 스퍼터링 타겟으로 구성될 수 있다. 캐소드(100)가 금속 통전층 스퍼터링 캐소드(4b)인 실시예에서, 스퍼터링 타겟(110)은 구리, 금, 은, 알루미늄 등의 금속 소재의 스퍼터링 타겟으로 구성될 수 있다. 캐소드(100)가 도금층 스퍼터링 캐소드(5)인 실시예에서, 스퍼터링 타겟(110)은 구리의 스퍼터링 타겟으로 구성될 수 있다.

제1 자성체(121), 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)는 자성을 띄는 물질로 구성될 수 있고, 스퍼터링 타겟(110)의 하부에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 자성체(121)는 제1 극(예를 들면, S극)이 스퍼터링 타겟(110)으로 향하도록 배치될 수 있고, 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)는 제2 극(예를 들면, N극)이 스퍼터링 타겟(110)으로 향하도록 배치될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에서, 제1 자성체(121)는 고정되어 있고, 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)는 반복 운동을 할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 주기(t1)에서, 제2 자성체(122)는 제1 방향(d1)으로 이동하고, 제3 자성체(123)는 제2 방향(d2)으로 이동할 수 있다. 또한, 제2 주기(t2)에서, 제2 자성체(122)는 제2 방향(d2)으로 이동하고, 제3 자성체(123)는 제1 방향(d1)으로 이동할 수 있다. 일 예시에서, 제1 방향(d1)은 제2 방향(d2)의 반대 방향일 수 있다.

일 실시예에서, 제1 주기(t1)에서 제2 자성체(122)와 제3 자성체(123)는 제1 자성체(121)와 가까워지는 방향으로 이동할 수 있고, 제2 주기(t2)에서 제2 자성체(122)와 제3 자성체(123)는 제1 자성체(121)와 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.

일 실시예에서, 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)를 이동시키기 위한 제1 운동체 및 제2 운동체를 포함할 수 있고, 제1 운동체 및 제2 운동체 각각은 전기적으로 구동되는 기기(예를 들면, 모터)를 이용하여 주기에 따라서 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)를 움직일 수 있다.

이에 따라서, 제2 자성체(122)와 제3 자성체(123)가 고정되어 있는 경우에 비해 스퍼터링이 이루어지는 부식 영역(Erosion Area;EA)이 넓어질 수 있고, 스퍼터링의 대상이 되는 베이스 필름에 고르게 스퍼터링 될 수 있다. 즉, 스퍼터링 결과 베이스 필름 상에 생기는 스퍼터 층(예를 들면, 타이층, 통전측, 도금층)의 두께의 편차가 적을 수 있다.

도 3에서는 제1 자성체(121)의 S극이 스퍼터링 타겟(110)을 향하도록 배치되고, 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)의 N극이 스퍼터링 타겟(110)을 향하도록 배치되도록 도시되었으나, 이는 일 예시일 뿐이고, 제1 자성체(121)의 N극이 스퍼터링 타겟(110)을 향하도록 배치되고, 제2 자성체(122) 및 제3 자성체(123)의 S극이 스퍼터링 타겟(110)을 향하도록 배치되는 경우에도 본 개시의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 당연하다.

또한, 도 3에서는 3개의 자성체가 서로의 거리를 조절하면서 부식 영역(EA)을 넓히는 실시예가 도시되어 있으나, 이는 일 실시예이고, 3개보다 많거나 적은 자성체가 서로의 거리를 조절하면서 부식 영역(EA)을 넓히는 경우에도 본 개시의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 이해되어야 할 것이다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

1. 회로기판 적층구조체를 생성하는 회로기판 생성 장치에 있어서,
   제1 스퍼터링 공정을 통해 베이스 필름 상에 타이 층을 생성하도록 구성되는 타이층 스퍼터링 캐소드;및
   제2 스퍼터링 공정을 통해 상기 타이 층 상에 도금층 스퍼터링 캐소드 층을 생성하도록 구성되는 도금층 스퍼터링 캐소드;를 포함하고,
   상기 도금층 스퍼터링 캐소드는,
   구리 원자로 구성되고, 부식 과정을 통해 상기 타이 층 상에 상기 구리 원자를 스퍼터링 시키도록 구성되는 도금층 스퍼터링 타겟;
   제1 극이 상기 도금층 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제1 자성체;및
   제2 극이 상기 도금층 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제2 자성체;를 포함하고,
   상기 제2 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 일정한 주기로 반복 직선 운동을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 고정되어 있고,
   상기 제2 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 고정된 상기 제1 자성체를 향하여 다가가거나 상기 제1 자성체로부터 멀어지는 반복 직선 운동을 하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 도금층 스퍼터링 캐소드는 상기 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하는 제3 자성체;를 더 포함하고,
   상기 제3 자성체는 상기 제2 스퍼터링 공정에서 고정된 상기 제1 자성체를 향하여 다가가거나 상기 제1 자성체로부터 멀어지는 반복 직선 운동을 하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는,
   상기 제1 자성체를 중심으로 상기 제1 자성체의 좌우 측면에 위치하고,
   제1 주기에서 상기 제1 자성체를 향하여 다가가고, 제2 주기에서 상기 제1 자성체로부터 멀어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 자성체를 움직이도록 구성되는 제1 운동체;및
   상기 제3 자성체를 움직이도록 구성되는 제2 운동체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 타이층 스퍼터링 캐소드는,
   니켈-크롬-구리 합금으로 구성되는 시드 분자를 포함하고, 부식 과정을 통해 상기 베이스 필름 상에 상기 시드 분자를 스퍼터링 시키도록 구성되는 스퍼터링 타겟;
   제1 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 구성되는 제4 자성체;
   제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 구성되는 제5 자성체;및
   상기 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 구성되는 제6 자성체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제5 자성체 및 상기 제6 자성체는 상기 제4 자성체를 중심으로 상기 제4 자성체의 좌우 측면에 위치하도록 배치되고,
   상기 제5 자성체 및 상기 제6 자성체는 제1 주기에서 상기 제4 자성체를 향하여 다가가고, 제2 주기에서 상기 제4 자성체로부터 멀어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 베이스 필름을 권출하도록 구성되는 권출 롤러;
   상기 베이스 필름에 대한 적외선 열처리를 통해 상기 베이스 필름에 포함된 수분을 제거하도록 구성되는 적외선 히터;
   적외선 열처리된 상기 베이스 필름을 쿨링 시키면서 회전하도록 구성되는 제1 메인 드럼;
   상기 베이스 필름의 표면을 활성화 시키고 세척하기 위한 이온 빔을 조사하도록 구성되는 표면 처리기;
   상기 타이 층이 스퍼터링된 상기 베이스 필름을 쿨링 시키면서 회전도록 구성되는 제2 메인 드럼;및
   상기 타이 층과 상기 도금층이 형성된 상기 베이스 필름을 권취하도록 구성되는 권취 롤러;를 더 포함하는 회로 기판 생성 장치.
9. 회로기판 적층구조체를 생성하는 회로기판 생성 장치에 있어서,
   금속 분자로 구성되고, 부식 과정을 통해 스퍼터링 대상에 상기 금속 분자를 스퍼터링 시키도록 구성되는 스퍼터링 타겟;
   제1 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제1 자성체;
   제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제2 자성체;및
   상기 제2 극이 상기 스퍼터링 타겟을 향하도록 배치되는 제3 자성체;를 포함하고,
   상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는 고정된 상기 제1 자성체를 향하여 다가가거나 상기 제1 자성체로부터 멀어지는 반복 직선 운동을 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는 상기 제1 자성체를 중심으로 상기 제1 자성체의 좌우 측면에 위치하도록 구성되고,
    상기 제2 자성체 및 상기 제3 자성체는 제1 주기에서 상기 제1 자성체를 향하여 다가가고, 제2 주기에서 상기 제1 자성체로부터 멀어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 스퍼터링 타겟은,
    주석(Sn)과 니켈(Ni)의 합금 스퍼터링 타겟, 니켈-크롬-구리의 합금 스퍼터링 타겟, 구리의 스퍼터링 타겟 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 회로 기판 생성 장치.
    
    
    

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