KR100293239B1 - device and method for plating the semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 기질 위에 금속층을 전기도금하는데 사용되는 도금장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plating apparatus and method for use in electroplating a metal layer on a semiconductor substrate.
본 발명은 도금용액이 충진되는 도금셀내에 양극과 이중 회전음극이 상호 대향하도록 일정간격으로 배치된다. 이중 회전음극은 소정방향으로 회전하는 제1회전판 및 이 제1회전판에 배열 설치되어 각기 소정방향으로 회전하며 기질이 각각 고정되는 복수의 제2회전판으로 구성된다. 이중 회전음극을 지지하는 베이스에는 모터가 설치되고, 모터와 제1회전판의 회전축은 벨트로 연결된다. 제1회전판의 회전축에는 구동기어가 설치되고, 복수의 제2회전판 회전축에는 구동기어와 이맞물림 되는 복수의 피동기어가 설치된다. 그리고 도금셀의 측벽에는 이중 회전음극을 승강시키는 로드리스 실린더가 설치되어 브래킷에 의해 이중 회전음극과 연결된다.The present invention is disposed at regular intervals so that the anode and the dual rotary cathode face each other in the plating cell filled with the plating solution. The dual rotary cathode is composed of a first rotating plate that rotates in a predetermined direction and a plurality of second rotating plates that are arranged in the first rotating plate and rotate in a predetermined direction, respectively, to which the substrate is fixed. A motor is installed in the base supporting the dual rotary cathode, and the rotation shaft of the motor and the first rotating plate is connected by a belt. Drive gears are provided on the rotating shaft of the first rotating plate, and a plurality of driven gears are engaged with the driving gears on the plurality of second rotating plate rotating shafts. In addition, a rodless cylinder for elevating the dual rotary cathode is installed on the sidewall of the plating cell and connected to the dual rotary cathode by a bracket.
이에 따라 본 발명은 기질의 위치별 도금용액의 계면농도 및 전류분포가 일정하게 유지되어, 도금용액의 흐름방향에 따른 위치별 유속이나 유량 및 전극의 크기에 관계없이 도금층의 두께 편차를 최소화할 수 있게 된다. 또한 기포에 의한 도금불량을 감소할 수 있음은 물론 여러 장의 기질을 동시에 도금할 수 있게 된다.Accordingly, the present invention maintains a constant interface concentration and current distribution of the plating solution for each position of the substrate, thereby minimizing the thickness variation of the plating layer irrespective of the positional flow velocity or flow rate and the electrode size according to the flow direction of the plating solution. Will be. In addition, it is possible to reduce plating defects caused by bubbles, as well as to simultaneously plate multiple substrates.
Description
본 발명은 전기도금 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 기질(semiconductor substrate) 상에 회로패턴을 형성하거나 또는 웨이퍼(wafer) 상에 금속층을 형성하는데 사용하기에 적합한 기질 도금장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electroplating apparatus, and more particularly, to a substrate plating apparatus and method suitable for use in forming a circuit pattern on a semiconductor substrate or in forming a metal layer on a wafer.
예컨대, 기질회로필름(substrate circuit film)은 폴리이미드 필름의 한쪽면에 반도체 칩들의 본딩 패드(bonding pad)와 대응되도록 구리박막 전도회로가 형성된 것으로, 통상의 리드프레임(lead frame)을 대체하여 반도체칩과 인쇄회로기판 같은 전기, 전자 장치를 전기적으로 연결해주는 유연하면서도 경박단소(輕薄短小)한 새로운 매개수단이다. 이러한 기질 회로필름은 폴리이미드 필름을 지지체로 하여 그 한쪽면에 구리박막이 입혀진 필름을 기질로 사용하며, 구리박막 위에 포토레지스트(photoresist)를 도포한 뒤 노광, 현상, 에칭, 포토레지스트 박리 그리고 니켈 및 금을 도금함으로써 제조되고, 필요에 따라 솔더레지스트의 도포와 특정모양으로 패턴을 형성하는 공정이 추가될 수도 있다.For example, a substrate circuit film is a copper thin film conductive circuit formed on one side of a polyimide film so as to correspond to a bonding pad of semiconductor chips, and replaces a conventional lead frame. It is a flexible, light and small new medium that electrically connects electrical and electronic devices such as chips and printed circuit boards. The substrate circuit film uses a polyimide film as a support and a film coated with a copper thin film on one side thereof as a substrate, and a photoresist is coated on the copper thin film, followed by exposure, development, etching, photoresist peeling and nickel. And gold plating, and a process of forming a pattern in a particular shape and coating of a solder resist may be added as necessary.
니켈은 기질 회로필름의 제조공정에서 바닥층인 구리이온의 확산을 방지하기 위해 도금되며, 금은 반도체 칩의 본딩 패드들과 각각 대응되는 기질 회로필름의 리드들을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(bonding wire)에 있어 리드와 본딩 와이어간의 접합성을 향상시키기 위해 도금된다. 즉, 통상적으로 금 재질인 본딩 와이어는 금 재질인 본딩 패드와 전기적 접합됨에 있어 동질(同質) 접합이기 때문에 접합불량 발생률이 매우 적으나, 구리 재질인 리드와 접합됨에 있어서는 이질(異質) 접합으로 접합불량 발생률이 매우 높으므로 양자간의 안정된 접합을 위해 금을 도금하는 것이다.Nickel is plated to prevent diffusion of copper ions, which is the bottom layer, in the manufacturing process of the substrate circuit film, and gold is a bonding wire electrically connecting the bonding pads of the semiconductor chip and the leads of the substrate circuit film respectively corresponding thereto. Plated to improve the bond between the lead and the bonding wire. That is, since the bonding wire made of gold is generally homogeneous in electrical bonding with the bonding pad made of gold, the bonding failure rate is very low, but in the case of bonding with a lead made of copper, the bonding wire is bonded by heterogeneous bonding. Since the failure rate is very high, gold is plated for stable bonding between the two.
도 1에는 이와 같은 기질 회로패턴 제조시등에 금속층 형성을 위해 사용되는 일반적인 전기 도금장치를 개략적으로 도시하였다. 이것은 공급관(8)을 통해 도금셀(1)의 작업챔버(2) 하부로 주입된 도금용액(12)이 수평으로 설치된 분산판(5)의 관통구멍(5a)들을 통해 균일하게 분산되어 수직방향으로 나란하게 설치된 양극(6)과 음극(7)을 지나게 되며, 오버플로우판(4)에 의해 도금셀(1)의 순환챔버(3)로 유입된 뒤 배수관(9)을 통해 배출된다. 이때 양극(6)과 대향되도록 음극(7)상에 고정된 반도체 기질(10)의 표면에는 양극(6)과 음극(7)간에 형성되는 전기장(electric field:도 2의 13)에 의해 도금용액(12)이 부착됨으로써 도금이 이루어지게 된다.FIG. 1 schematically illustrates a general electroplating apparatus used for forming a metal layer in manufacturing such a substrate circuit pattern. This is because the plating solution 12 injected into the lower working chamber 2 of the plating cell 1 through the supply pipe 8 is uniformly distributed through the through holes 5a of the distribution plate 5 installed horizontally. Pass through the positive electrode 6 and the negative electrode 7 installed side by side, it is introduced into the circulation chamber (3) of the plating cell (1) by the overflow plate (4) and is discharged through the drain pipe (9). At this time, the plating solution is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 fixed on the cathode 7 so as to face the anode 6 by an electric field formed between the anode 6 and the cathode 7 (13 in FIG. 2). Plating is performed by attaching (12).
그런데 이러한 종래의 도금장치는 음극(7)이 고정되어 있기 때문에 도금 두께가 균일하게 형성되지 않는 문제가 있었다. 즉 반도체 기질(10) 표면에서의 도금용액(12)의 흐름방향과 유속에 따라 도금용액(12)의 계면 농도가 달라지게 되는데, 음극(7)이 특정방향으로 고정된 상태에서 도금이 진행되므로 반도체 기질(10)의 각 부위별로 도금 두께가 다르게 형성되는 것이다. 특히 도 2에 도시한 바와 같이 양극(6)과 음극(7)간에 형성되는 자기장(13)은 그 특성상 전극(6,7)의 가장자리쪽에 집중되는 에지효과(edge efect)가 발생하게 되는 바, 중앙부와 주변부간에 전류분포차에 의한 전류밀도의 차이가 발생되어 반도체 기질(10)의 가장자리부가 중앙부보다 두껍운 도금층(11)을 형성하게 된다. 또한 각 기질(10)은 소정 시간동안씩 순차적으로 도금되게 되는데, 기질(10)이 음극(7)에 고정된 상태로 도금되므로 각 기질(10)간의 고정위치 편차 등에 의해 기질(10)들 간에도 도금 두께 편차가 발생하게 된다.However, this conventional plating apparatus has a problem that the plating thickness is not formed uniformly because the cathode 7 is fixed. That is, the interface concentration of the plating solution 12 is changed according to the flow direction and flow velocity of the plating solution 12 on the surface of the semiconductor substrate 10. Since the plating is performed in a state in which the cathode 7 is fixed in a specific direction, The plating thickness is formed for each part of the semiconductor substrate 10 differently. In particular, as shown in FIG. 2, the magnetic field 13 formed between the anode 6 and the cathode 7 has an edge effect that is concentrated on the edges of the electrodes 6 and 7. The difference in current density due to the current distribution difference occurs between the central portion and the peripheral portion, thereby forming the plating layer 11 having a thicker edge portion than the central portion of the semiconductor substrate 10. In addition, each substrate 10 is to be sequentially plated for a predetermined time, because the substrate 10 is plated in a fixed state on the negative electrode 7, even between the substrate (10) by the fixed position deviation between each substrate (10) Plating thickness variation occurs.
한편 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 음극의 외측에 보조음극을 설치하는 등 여러 가지 방법들이 강구되어 있다. 예를들어 미국 특허번호 제5,514,258호에는 어크로스(across) 형태로 배열된 다수의 관통구멍을 갖는 확산판에 의해 도금용액에 층류(laminer flow)를 형성하고, 양극보다 작은 폭의 터널판에 의해 양극의 가장자리를 차단시킴으로써 도금층의 균일화를 꾀하고 있다. 또한 미국 특허번호 제5,000,827호에는 도금용액이 충진되는 오버플로우 컵의 지름을 반도체 기질의 지름보다 작게 구성하여 기질의 가장자리를 부분적으로 차단함과 동시에 컵의 상단에 외향하는 경사면을 구성하여 기질 주변부에서의 도금용액의 흐름형태와 유속을 변화시킴으로써 도금층의 균일화를 꾀하고 있다. 또한 미국 특허번호 제5,443,707호에는 양극을 음극을 향해 돌출하는 반구(半球) 형태로 구성하여 음극과의 사이에 형성되는 자기장의 균일화를 꾀함으로써 도금층의 균일화를 도모하고 있기도 하다.Meanwhile, in order to solve such a problem, various methods, such as providing an auxiliary cathode outside the cathode, have been devised. For example, U. S. Patent No. 5,514, 258 discloses a laminer flow in a plating solution by a diffusion plate having a plurality of through holes arranged in an across shape, and by a tunnel plate having a width smaller than that of an anode. By blocking the edges of the anode, the plating layer is made uniform. In addition, U.S. Patent No. 5,000,827 sets the diameter of the overflow cup filled with plating solution to be smaller than the diameter of the semiconductor substrate to partially block the edge of the substrate and to form an inclined surface outward at the top of the cup. The uniformity of the plating layer was achieved by changing the flow form and flow rate of the plating solution. In addition, US Patent No. 5,443, 707 may evenly form a plated layer by forming a positive electrode in a hemispherical shape protruding toward the negative electrode to achieve a uniform magnetic field formed between the negative electrode and the negative electrode.
그러나 이러한 방법들은 음극을 고정시킨 상태에서 단순히 도금용액의 흐름형태나 유속 변화 또는 음극이나 양극의 부분 차폐 또는 보조전극 설치 등의 방법을 취하고 있는 바, 음극의 크기가 그다지 크지 않은 경우에는 어느 정도의 도금층 균일화를 달성할 수 있었으나, 작업전극인 음극의 크기가 넓어짐에 따라 도금 두께의 불균일을 극복하기 어려웠다. 예컨대, 웨이퍼 스케일 칩 사이즈 패키지(wafer scale chip size package:WS CSP)용 기질 회로필름의 경우 수백개의 CSP가 집적된 것이므로 음극의 크기가 그만큼 넓어지게 되며, 이에 따라 그 중심과 가장자리의 전류분포차에 의한 전류밀도의 차이가 커지고, 전극 표면에서의 용액 흐름방향과 유속에 따른 도금용액의 계면 농도변화 현상도 두드러져 도금 두께의 균일화가 한계에 부딪히게 되었다.However, these methods simply take the method of changing the flow or flow rate of the plating solution in the state of fixing the negative electrode, or partially shielding the negative electrode or the positive electrode or installing an auxiliary electrode. Although uniformity of the plating layer could be achieved, it was difficult to overcome the nonuniformity of the plating thickness as the size of the cathode, which is the working electrode, became wider. For example, in the case of a substrate circuit film for a wafer scale chip size package (WS CSP), since the CSP is integrated with hundreds of CSPs, the size of the cathode becomes wider. As a result, the difference in current density is increased, and the phenomenon of change in the interface concentration of the plating solution due to the flow direction and flow velocity of the electrode surface is also prominent, and uniformity of the plating thickness is encountered.
한편 이와 같은 종래 도금장치들의 경우 한 개의 작업전극(음극:7)만 사용하는 구성인 바, 도금공정에서의 병목현상으로 기질 회로필름의 생산성이 낮으면서 비용은 상승하는 문제도 있었다.On the other hand, such a conventional plating apparatus is configured to use only one working electrode (cathode: 7), the bottleneck in the plating process has a problem that the cost of the substrate circuit film is low while the productivity is low.
뿐만 아니라 전기도금의 특성상 음극(7)에서는 수소기체가 발생하게 되는데, 종래에는 이 음극(7)이 고정되어 있기 때문에 기포에 의한 도금불량도 다량 야기되는 문제가 있었다.In addition, due to the characteristics of the electroplating, hydrogen gas is generated in the negative electrode 7, and in the related art, since the negative electrode 7 is fixed, there is a problem that a large amount of plating failure due to bubbles is caused.
본 발명은 상술한 종래의 제반 문제들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 기질의 크기에 관계없이 도금 되어지는 기질 표면에서의 위치별 도금용액 계면농도 변화 및 기질의 위치에 따른 전류밀도 차이에 의한 도금 두께 편차를 최소화할 수 있는 반도체 기질 도금장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the plating thickness due to the change in the plating solution interface concentration of each position on the surface of the substrate to be plated regardless of the size of the substrate and the current density difference according to the position of the substrate It is an object of the present invention to provide a semiconductor substrate plating apparatus capable of minimizing deviation.
본 발명의 다른 목적은, 도금시 음극에서 발생되는 수소기체에 의한 도금불량을 최소화 할 수 있는 반도체 기질 도금장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor substrate plating apparatus capable of minimizing plating defects caused by hydrogen gas generated at a cathode during plating.
본 발명의 또다른 목적은, 여러 장의 기질을 동시에 도금할 수 있는 반도체 기질 도금장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor substrate plating apparatus capable of plating several substrates at the same time.
본 발명의 또다른 목적은, 상술한 목적들을 구현하는데에 적합한 반도체 기질 도금방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for plating a semiconductor substrate suitable for implementing the above objects.
도 1은 일반적인 반도체 기질 도금장치를 보인 단면도,1 is a cross-sectional view showing a general semiconductor substrate plating apparatus,
도 2는 종래 도금장치의 문제점을 보이는 측면도,Figure 2 is a side view showing a problem of the conventional plating apparatus,
도 3은 본 발명에 따른 수평형 반도체 기질 도금장치를 보인 단면도,3 is a cross-sectional view showing a horizontal semiconductor substrate plating apparatus according to the present invention;
도 4는 도 3의 이중 회전음극부를 발췌하여 도시한 정면도,4 is a front view showing an extract of the dual rotary cathode of FIG.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
도 6은 도 3의 Ⅵ을 따라 취한 발췌 측면도,6 is an excerpt side view taken along VI of FIG. 3,
도 7은 본 발명에 따른 수직형 기질 도금장치를 보인 단면도,7 is a cross-sectional view showing a vertical substrate plating apparatus according to the present invention,
도 8은 도 6의 이중 회전음극부를 발췌하여 도시한 정면도,8 is a front view showing an extract of the dual rotary cathode of FIG.
도 9는 본 발명 이중 회전음극의 다른 실시예를 보인 정면도이다.Figure 9 is a front view showing another embodiment of the present invention dual rotary cathode.
《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》`` Explanation of symbols for main parts of drawings ''
20 : 도금셀 23 : 오버플로우판20: plating cell 23: overflow plate
26 : 양극 28 : 도금용액26: anode 28: plating solution
30 : 이중 회전음극 32 : (이중회전음극의) 제1회전판30: dual rotary cathode 32: first rotating plate (of dual rotary cathode)
34 : (이중회전음극의) 제2회전판 36 : 반도체 기질34: 2nd rotating plate (of a dual rotating cathode) 36: semiconductor substrate
40 : 모터 43 : 벨트40: motor 43: belt
44 : 구동기어 45 : 피동기어44: drive gear 45: driven gear
46 : 단자판 50 : 로드리스 실린더46: terminal plate 50: rodless cylinder
51 : 브래킷 54 : 로터리 액츄에이터51 bracket 54 rotary actuator
이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 반도체 기질 도금장치는, 도금용액이 충진되는 도금셀; 이 도금셀내에 설치되며 양전위가 인가되는 양극; 이 양극과 일정간격으로 대향하도록 도금셀내에 위치되어 음전위가 인가되고, 소정방향으로 회전하는 제1회전판과, 이 제1회전판에 배열 설치되어 각기 소정방향으로 회전하며 양극과 대향하는 면에 기질이 각각 고정되는 복수의 제2회전판을 갖는 2중 회전음극; 및 이 이중 회전음극을 구동하는 구동수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, a semiconductor substrate plating apparatus according to the present invention includes a plating cell filled with a plating solution; An anode installed in the plating cell and to which a positive potential is applied; The first rotating plate is placed in the plating cell so as to face the anode at a predetermined interval, and a negative potential is applied thereto. The first rotating plate rotates in a predetermined direction, and the substrate is arranged on the first rotating plate and rotates in a predetermined direction and faces the anode. A dual rotary cathode having a plurality of second rotating plates fixed to each other; And driving means for driving the dual rotary cathode.
이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 구동수단이, 모터와, 이 모터의 동력을 제1회전판에 전달하는 벨트와, 제1회전판의 회전축에 설치되는 구동기어와, 복수의 제2회전판 회전축에 각각 설치되어 구동기어와 이맞물림 되는 복수의 피동기어로 구성된다.According to one preferred feature of the present invention, the driving means includes a motor, a belt for transmitting the power of the motor to the first rotating plate, a drive gear provided on the rotating shaft of the first rotating plate, and a plurality of second rotating plate rotating shafts. It is composed of a plurality of driven gears are respectively installed and engaged with the drive gear.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 이중 회전음극을 도금셀에 대해 진입 및 이탈되도록 승강시키는 액츄에이터가 더 구비된다.According to another preferred feature of the present invention, an actuator for elevating the dual rotary cathode to enter and leave the plating cell is further provided.
또한 본 발명에 의한 반도체 기질 도금방법은, 도금셀 내에서 양극과 나란하게 배치되는 음극을 제1회전판 및 이 제1회전판상에 원주방향을 따라 배치되는 복수의 제2회전판을 갖는 이중 회전음극으로 구성하고, 각 제2회전판에 도금될 기질을 각각 부착한 뒤, 제1 및 제2회전판을 상호 반대방향으로 회전시키면서 도금하는 것을 특징으로 한다.In addition, the semiconductor substrate plating method according to the present invention is a double rotating cathode having a cathode disposed in parallel with the anode in the plating cell and the first rotating plate and a plurality of second rotating plates arranged in the circumferential direction on the first rotating plate. And attaching the substrate to be plated to each second rotating plate, and then plating the first and second rotating plates while rotating in opposite directions.
이에 따라 본 발명은, 도금작업시 제1회전판에 의해 기질이 회전하게 되므로 도금용액의 흐름방향이나 유속등에 관계없이 그 각 부위에서 도금용액의 계면농도가 균일해짐은 물론 실질적으로 기질이 고정된 제2회전판이 제1회전판과 별도로 동시에 회전하게 되는 바, 기질의 각 위치별 전류분포도 균일해지게 되어 기질의 위치별 도금 두께 편차 및 순차 도금에 의한 기질간의 도금 두께 편차를 최소화시킬 수 있게 된다. 또한 음극이 회전하게 되므로 수소기체에 의한 도금불량도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 여러 장의 기질을 동시에 도금할 수 있어 기질 회로필름의 생산성도 크게 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, since the substrate is rotated by the first rotating plate during the plating operation, the interfacial concentration of the plating solution is uniform at each site regardless of the flow direction or flow velocity of the plating solution, and the substrate is substantially fixed. Since the second rotating plate rotates simultaneously with the first rotating plate, the current distribution for each position of the substrate is also uniformed, thereby minimizing the plating thickness variation by the position of the substrate and the plating thickness variation between the substrates by the sequential plating. In addition, since the cathode rotates, plating defects due to hydrogen gas can be reduced, and several substrates can be plated at the same time, thereby greatly improving the productivity of the substrate circuit film.
이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.Such specific features and other advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 도 6에서, 도시된 구성은 본 발명에 의한 수평형 반도체 기질 도금장치로, 도금용액(28)이 충진되는 컵형의 도금셀(20) 내부에 오버플로우판(23)이 설치되어 도금셀(20)을 실제로 도금작업이 진행되는 작업챔버(21)와, 공급된 도금용액(28)이 외부로 배출되는 순환챔버(22)로 구획한다. 작업챔버(21)의 바닥에는 도금용액(28)을 주입하는 공급관(24)이 연결되고, 순환챔버(22)의 바닥에는 도금용액(28)을 외부로 배출시키는 배수관(25)이 연결된다. 도금용액(28)은 도시하지 않은 순환펌프에 의해 순환된다. 작업챔버(21)의 내부 하측에는 그 바닥과 일정간격 이격되도록 양전위가 인가되는 판상의 양극(26)이 수평방향으로 설치되는데, 이 양극(26)에는 도금용액(28)이 균일하게 흐를 수 있도록 다수의 관통구멍(27)들이 적절히 배열 형성된다. 그리고 작업챔버(21)의 내부 상측에는 양극(26)과 일정간격으로 대향하여 음전위가 인가되는 이중 회전음극(30)이 양극(26)과 나란하게 설치된다.3 to 6, the illustrated configuration is a horizontal semiconductor substrate plating apparatus according to the present invention, the overflow plate 23 is installed inside the cup-shaped plating cell 20 filled with the plating solution 28 is plated The cell 20 is partitioned into a working chamber 21 in which plating is actually performed, and a circulation chamber 22 through which the supplied plating solution 28 is discharged to the outside. A supply pipe 24 for injecting the plating solution 28 is connected to the bottom of the working chamber 21, and a drain pipe 25 for discharging the plating solution 28 to the outside is connected to the bottom of the circulation chamber 22. The plating solution 28 is circulated by a circulation pump not shown. In the lower side of the working chamber 21, a plate-shaped anode 26 to which a positive potential is applied is installed in a horizontal direction so as to be spaced a predetermined distance from the bottom thereof, and the plating solution 28 flows uniformly to the anode 26. A plurality of through holes 27 are appropriately arranged so that they are. In addition, a dual rotary cathode 30, in which a negative potential is applied to the inner upper side of the working chamber 21 to face the anode 26 at a predetermined interval, is installed in parallel with the anode 26.
이중 회전음극(30)은 도금셀(20)의 측벽(29)에 지지된 베이스(31)에 회전 가능하게 설치되는 제1회전판(32)과, 이 제1회전판(32)에 양극(26)과 대향되도록 각기 회전 가능하게 설치되어 기질(36)을 각각 고정 지지하는 복수의 제2회전판(34)으로 구성되고, 구동수단에 의해 각각 회전된다. 이러한 이중 회전음극(30)의 회전속도는 도금용액(28)의 유량 및 유속등을 고려하여 적절히 설정된다. 한편 이중 회전음극(30)의 제2회전판(34)은 도 4에 도시한 바와 같이 도면에서는 4개가 구비된 것으로 도시되었으나, 이는 단순한 예시의 목적일 뿐 본 발명은 제2회전판(34)의 수량에 구애받지 않고 자유롭게 설정할 수 있다.The dual rotary cathode 30 has a first rotating plate 32 rotatably installed on a base 31 supported on the side wall 29 of the plating cell 20, and an anode 26 on the first rotating plate 32. It is composed of a plurality of second rotating plate 34 is rotatably installed so as to face each other and fixedly supporting the substrate 36, respectively, is rotated by the drive means. The rotational speed of the dual rotary cathode 30 is appropriately set in consideration of the flow rate and flow rate of the plating solution 28. Meanwhile, as shown in FIG. 4, the second rotary plate 34 of the dual rotary cathode 30 is illustrated as having four, but this is merely for illustrative purposes. It can be set freely regardless.
구동수단은 여러 가지 형태로 구성될 수 있는 바, 예컨대 별도로 도시하지는 않았으나 제1회전판(32)을 회전시키는 제1모터 및 복수의 제2회전판(34)을 각각 회전시키는 복수의 제2모터를 구비하여 각 회전판(32)(34)들을 독립 구동시키도록 구성될 수 있다. 그러나 이 경우 이중 회전음극(30)의 구동장치가 복잡해지고, 고가의 모터를 다수 구비해야 하는 비용부담이 뒤따르게 된다. 이에 따라 바람직하기로는 도시된 바와 같이 구동풀리(41)를 회전축에 갖는 1개의 모터(40)를 베이스(31)에 설치하고, 제1회전판(32)의 회전축(33) 중간부에 피동풀리(42)를 설치하여 구동풀리(41)와 피동풀리(42)를 벨트(43)로 전동 가능하게 연결한다. 그리고 제1회전판(32)의 선단부에는 구동기어(44)를, 각 제2회전판(34)의 회전축(35)들에는 제1회전판(32)의 구동기어(44)와 각각 이맞물림되는 피동기어(45)를 설치하여 1개의 모터(40)가 각 회전판(32)(34)들을 동시에 구동시키도록 구성된다. 한편 제2회전판(34)들에는 음전위가 각각 인가되어야 하는 바, 제1회전판(32)의 회전축(33) 후단에 제1 로터리 컨넥터(rotary connector:37)가 설치되어 외부의 전원과 접속되고, 그 선단에 단자판(46)이 설치되며, 각 제2회전판(34)의 회전축(35) 후단에는 단자판(46)에 접속되는 제2 로터리 컨넥터(38)가 각각 설치된다. 이러한 전원 접속부는 외부, 특히 도금용액(28)과 전기적으로 격리되어야 하는 바, 제1회전판(32)은 내부에 캐비티(47)를 갖도록 구성되어 그 구동기어(44)와 단자판(46) 및 각 제2회전판(34)들의 회전축(35)을 기밀상태로 캐비티(47)내에 수용하며, 제1회전판(32)의 회전축(33) 후단은 베이스(31)에 설치된 커버(48)에 의해 외부와 차폐된다.The driving means may be configured in various forms. For example, although not separately illustrated, the driving means includes a first motor for rotating the first rotating plate 32 and a plurality of second motors for rotating the plurality of second rotating plates 34, respectively. Thereby independently driving each of the rotating plates 32 and 34. However, in this case, the driving device of the dual rotary cathode 30 becomes complicated, and the cost burden of having a large number of expensive motors follows. Accordingly, as shown in the drawing, one motor 40 having the drive pulley 41 on the rotation shaft is preferably installed on the base 31, and the driven pulley (the center of the rotation shaft 33 of the first rotating plate 32) 42 is installed to connect the drive pulley 41 and the driven pulley 42 to the belt 43 so as to be rotatable. The driven gear 44 is engaged with the drive gear 44 of the first rotating plate 32 and the driving gear 44 of the first rotating plate 32, respectively, and the rotating shafts 35 of the second rotating plate 34, respectively. 45 is provided so that one motor 40 drives each of the rotating plates 32 and 34 at the same time. Meanwhile, negative potentials must be applied to the second rotating plates 34, and a first rotary connector 37 is installed at the rear end of the rotating shaft 33 of the first rotating plate 32 to be connected to an external power source. The terminal plate 46 is installed at the front end thereof, and second rotary connectors 38 connected to the terminal plate 46 are respectively installed at the rear end of the rotation shaft 35 of each second rotating plate 34. The power supply connection portion should be electrically isolated from the outside, in particular the plating solution 28, the first rotating plate 32 is configured to have a cavity 47 therein, the drive gear 44 and the terminal plate 46 and each The rotary shafts 35 of the second rotary plates 34 are accommodated in the cavity 47 in an airtight state, and the rear end of the rotary shafts 33 of the first rotary plates 32 are separated from the outside by the cover 48 installed on the base 31. Shielded.
한편 이중 회전음극(30)의 제2회전판(32)들에 기질(36)을 용이하게 착탈하기 위해서는 이중 회전음극(30)을 도금셀(20)의 외부로 이탈시킬 수 있는 것이 바람직한 바, 도 5와 같이 도금셀(20)의 측벽(29) 외면에는 이중 회전음극(30)을 소정 스트로크로 승강시키는 로드리스 실린더(rodless cylinder:50)가 수직방향으로 설치된다. 이 로드리스 실린더(50)에 대략 L자형 브래킷(51)의 한쪽 선단부가 고정되고, 이 브래킷(51)의 다른쪽 선단부에 이중 회전음극(30)을 지지하는 베이스(31)가 지지된다. 그런데 도시된 구성은 전극(26)(30)들이 수평방향으로 배치되는 것이므로 제2회전판(34)에 대한 기질(36)의 보다 용이한 착탈을 위해 이중 회전음극(30)이 수평 및 수직 방향에 각각 위치될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해 브래킷(51)의 일측 선단부 양쪽에 수직방향으로 러그(52)가 각각 형성되고, 이중 회전음극(30)을 지지하는 베이스(31)의 양측에는 대응하는 러그(52)들에 각각 회전 가능하게 관통 결합되는 지지축(53)이 연장 형성된다. 브래킷(51)의 한쪽 러그(52)에는 90°범위로 정·역 회전하는 로터리 액츄에이터(rotary actuator:54)가 설치되고, 이 로터리 액츄에이터(54)의 회전축에는 구동기어(55)가 구비되며, 베이스(31)의 한쪽 지지축(53)에는 로터리 액츄에이터(54)의 구동기어(55)에 이맞물림되는 피동기어(56)가 구비된다. 그리고 도금셀(20)의 측벽(29) 안쪽 상부에는 러그(52)들을 관통하여 연장된 베이스(31)의 지지축(53)들을 하부에서 받쳐주는 두 서포트(57)가 각각 설치된다. 이 서포트(57)의 상단에는 도 6에 도시한 바와 같이 지지축(53)이 안착되는 안착홈(58)이 각각 형성된다.Meanwhile, in order to easily attach and detach the substrate 36 to the second rotating plates 32 of the dual rotary cathode 30, it is preferable that the dual rotary cathode 30 can be detached to the outside of the plating cell 20. As shown in FIG. 5, a rodless cylinder 50 for elevating the double rotary cathode 30 by a predetermined stroke is installed on the outer surface of the side wall 29 of the plating cell 20 in a vertical direction. One end of the substantially L-shaped bracket 51 is fixed to the rodless cylinder 50, and a base 31 supporting the double rotary cathode 30 is supported at the other end of the bracket 51. However, the configuration shown is that the electrodes 26, 30 are arranged in the horizontal direction so that the dual rotary cathode 30 is in the horizontal and vertical directions for easier detachment of the substrate 36 to the second rotating plate 34. It is preferred that they are configured to be positioned respectively. To this end, lugs 52 are formed on both sides of one end of the bracket 51 in the vertical direction, respectively, and both sides of the base 31 supporting the dual rotary cathode 30 are rotatable to the corresponding lugs 52, respectively. The support shaft 53 is formed to extend through. One lug 52 of the bracket 51 is provided with a rotary actuator 54 which rotates forward and backward in a 90 ° range, and a drive gear 55 is provided on the rotary shaft of the rotary actuator 54. One support shaft 53 of the base 31 is provided with a driven gear 56 which meshes with the drive gear 55 of the rotary actuator 54. In addition, two supports 57 are provided on the inner side of the sidewall 29 of the plating cell 20 to support the support shafts 53 of the base 31 extending through the lugs 52 from the bottom thereof. At the upper end of the support 57, as shown in FIG. 6, a seating groove 58, on which the support shaft 53 is seated, is formed, respectively.
다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 기질 도금장치의 작동을 설명하기로 한다.Next, the operation of the semiconductor substrate plating apparatus according to the present invention configured as described above will be described.
먼저, 도 5에 실선으로 도시한 상태는, 이중 회전음극(30)에 도금될 기질(36)을 고정시키기 위해 이중 회전음극(30)을 도금셀(20)로부터 이탈시켜 수직위치로 회전시킨 상태이다. 이 상태에서 이중 회전음극(30)의 제2회전판(34)들의 외측면에 도금될 여러 장의 기질(36)을 각각 한 장씩 고정시킨다. 기질(36)의 고정이 완료되면, 도시하지 않은 제어부를 통해 로터리 액츄에이터(54)를 정방향으로 구동시킨다. 그러면 도 6에 도시한 바와 같이 로터리 액츄에이터(54)의 회전축에 구비된 구동기어(55)가 동방향으로 회전되고, 이와 이맞물린 지지축(53)의 피동기어(56)가 반대방향으로 회전됨으로써 베이스(31)가 회전되어 도 5에 가상선으로 도시한 바와 같이 이중 회전음극(30)이 도금셀(20)의 상측에서 수평상태로 위치된다. 이중 회전음극(30)이 수평상태로 되면, 로드리스 실린더(50)가 하강하여 도 3에 도시한 바와 같이 브래킷(51)에 지지된 이중 회전음극(30)이 도금셀(20)의 내부로 진입하게 되고, 베이스(31)의 지지축(53)들이 도금셀(20) 측벽(29)에 설치된 서포트(57)의 안착홈(58)에 안착됨으로써 도금준비가 완료된다. 이때 이중 회전음극(30)의 각 제2회전판(34)들은 도금셀(20)의 작업챔버(21)내에 위치하게 된다.First, the state shown by a solid line in FIG. 5 is a state in which the dual rotary cathode 30 is separated from the plating cell 20 and rotated to a vertical position in order to fix the substrate 36 to be plated on the dual rotary cathode 30. to be. In this state, a plurality of substrates 36 to be plated are fixed to the outer surface of the second rotating plates 34 of the dual rotary cathode 30 by one sheet. When the fixing of the substrate 36 is completed, the rotary actuator 54 is driven in the forward direction through a controller (not shown). Then, as shown in FIG. 6, the drive gear 55 provided on the rotary shaft of the rotary actuator 54 is rotated in the same direction, and the driven gear 56 of the support shaft 53 engaged therewith is rotated in the opposite direction. The base 31 is rotated so that the double rotary cathode 30 is positioned horizontally above the plating cell 20 as shown in phantom in FIG. 5. When the dual rotary cathode 30 is in a horizontal state, the rodless cylinder 50 descends and the dual rotary cathode 30 supported by the bracket 51 as shown in FIG. 3 moves into the plating cell 20. After entering, the support shafts 53 of the base 31 are seated in the seating grooves 58 of the support 57 installed on the sidewalls 29 of the plating cells 20 to complete the plating preparation. At this time, each of the second rotary plates 34 of the dual rotary cathode 30 is located in the working chamber 21 of the plating cell 20.
다음 이와 같이 이중 회전음극(30)이 도금셀(20)내에 진입하게 되면, 양극(26)과 이중 회전음극(30)의 제2회전판(34)들에 소정의 전위가 인가되며, 베이스(31)에 설치된 모터(40)가 구동된다. 그러면 벨트(43)에 의해 모터(40)의 동력이 제1회전판(32) 회전축(33)에 전달되어 제1회전판(32)이 소정방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 제1회전판(32)의 회전축(33)에 구비된 구동기어(44)와 이맞물린 복수의 피동기어(45)들이 반대방향으로 각각 회전하게 됨으로써 기질(36)이 고정된 제2회전판(34)들이 제1회전판(32)과 반대방향으로 각각 회전하게 된다. 이와 동시에 도시하지 않은 순환펌프가 작동되어 공급관(24)을 통해 도금용액(28)을 작업챔버(21)내로 주입한다. 주입된 도금용액(28)은 양극(26)의 관통구멍(27)들을 통해 균일하게 분산되어 이중 회전음극(30)을 향해 상방으로 흐르게 되고, 오버플로우판(23)에 의해 순환챔버(22)로 유입된 뒤 배수관(25)을 통해 배출됨으로써 도금작업이 수행된다.Next, when the dual rotary cathode 30 enters the plating cell 20, a predetermined electric potential is applied to the anode 26 and the second rotary plates 34 of the dual rotary cathode 30, and the base 31. The motor 40 installed at) is driven. Then, the power of the motor 40 is transmitted to the rotating shaft 33 of the first rotating plate 32 by the belt 43 so that the first rotating plate 32 rotates in a predetermined direction, and thus, the first rotating plate 32 The plurality of driven gears 45 engaged with the driving gears 44 provided on the rotating shaft 33 rotate in opposite directions, respectively, so that the second rotating plates 34 having the substrate 36 fixed thereon are the first rotating plates 32. Rotate in opposite directions. At the same time, a circulation pump (not shown) is operated to inject the plating solution 28 into the working chamber 21 through the supply pipe 24. The injected plating solution 28 is uniformly distributed through the through holes 27 of the anode 26 and flows upward toward the dual rotary cathode 30, and is circulated by the overflow plate 23. After being introduced into and discharged through the drain pipe 25, the plating operation is performed.
이때 본 발명의 도금장치는 도 4에 도시한 바와 같이 제1회전판(32)에 의해 이중 회전음극(30) 전체가 일정속도로 회전하게 되는 바, 도금용액(28)의 흐름방향에 의해 기질(36) 각 부분에서 달라지는 유속 및 유량등에 관계없이 도금용액(28)이 기질(36)의 각 부분에서 균일한 계면농도를 유지하게 된다. 즉, 기질(36)의 특정위치가 제1회전판(32)의 회전반경상에 위치한 각 위치들을 순차적으로 통과하여 번갈아 위치하게 되므로 전체적으로는 기질(36)의 각 부분에서 도금용액(28)의 계면농도가 균일해지게 되는 것이다. 또한 본 발명의 도금장치는 제2회전판(34)들이 제1회전판(32)을 따라 소정방향으로 공전됨과 동시에 각각이 공전의 반대방향으로 자전하게 되는 바, 음극(30)의 크기에 관계없이 음극(30)의 각 부위가 균일한 전류분포를 가지게 된다. 즉, 실제로 제1회전판(32)의 중앙부와 가장자리부는 전류분포차가 크지만 제1회전판(32)의 원주방향으로 배치된 복수의 제2회전판(34)들이 일정속도로 회전하게 되어 기질(36)이 음극(30)의 중앙부와 가장자리부에 번갈아 위치하게 되므로 음극(30) 전체적으로는 각 부위에서 고른 전류분포를 가지게 되는 것이다. 그러므로 본 발명 도금장치는 기질(36)의 각 위치에서 도금용액(28)의 계면농도와 전류밀도가 일정해지게 되어 도금 두께 편차가 최소화됨으로써 균일한 도금 두께를 얻을 수 있게 된다. 또한 도금시 음극(30)에서 발생되는 수소기체에 의한 기포도 음극(30)의 회전에 의해 회피할 수 있게 되므로 기포에 의한 도금불량도 크게 감소되고, 순차적인 도금에 따른 기질(36)간의 도금 두께 편차도 거의 발생되지 않는다.At this time, in the plating apparatus of the present invention, as shown in FIG. 4, the entire double rotary cathode 30 is rotated at a constant speed by the first rotating plate 32. 36) The plating solution 28 maintains a uniform interfacial concentration in each part of the substrate 36 regardless of the flow rate and flow rate varying in each part. That is, since a specific position of the substrate 36 is alternately positioned to sequentially pass through each position located on the rotation radius of the first rotating plate 32, the interface of the plating solution 28 in each part of the substrate 36 as a whole. The concentration becomes uniform. In addition, in the plating apparatus of the present invention, the second rotating plates 34 are rotated in a predetermined direction along the first rotating plate 32 and each rotates in the opposite direction of the revolution, regardless of the size of the negative electrode 30. Each part of (30) has a uniform current distribution. That is, the center portion and the edge portion of the first rotating plate 32 actually have a large current distribution difference, but the plurality of second rotating plates 34 disposed in the circumferential direction of the first rotating plate 32 rotate at a constant speed, thereby allowing the substrate 36 to be rotated. Since it is alternately positioned in the center and the edge portion of the cathode 30, the cathode 30 as a whole will have an even current distribution in each portion. Therefore, in the plating apparatus of the present invention, the interface concentration and the current density of the plating solution 28 become constant at each position of the substrate 36, so that the plating thickness variation is minimized, thereby obtaining a uniform plating thickness. In addition, since the bubbles generated by the hydrogen gas generated in the cathode 30 during plating can be avoided by the rotation of the cathode 30, the plating defects caused by the bubbles are greatly reduced, and the plating between the substrates 36 due to the sequential plating is performed. The thickness deviation hardly occurs.
다음, 도금이 완료되면, 양극(26)과 음극(30)에 대한 전원이 차단됨과 동시에 순환펌프가 정지되어 도금용액(28)의 공급이 중단되며, 제어부에 의해 로드리스 실린더(50)가 상승한다. 그러면 이중 회전음극(30)이 도 5에 가상선으로 도시한 바와 같이 도금셀(20)로부터 이탈된다. 이어서 로터리 액츄에이터(54)가 역방향으로 작동됨으로써 이중 회전음극(30)이 실선으로 도시한 바와 같이 수직상태로 회전되며, 이 상태에서 제2회전판(34)에 고정된 각 기질(36)들을 제거하고, 전술한 방법으로 다른 기질(36)에 대한 도금을 순차적으로 진행하게 된다.Next, when the plating is completed, the power supply to the positive electrode 26 and the negative electrode 30 is cut off and at the same time the circulation pump is stopped to stop the supply of the plating solution 28, and the rodless cylinder 50 is raised by the controller. do. Then, the dual rotary cathode 30 is separated from the plating cell 20 as shown by the virtual line in FIG. 5. The rotary actuator 54 is then operated in the reverse direction so that the dual rotary cathode 30 is rotated in a vertical state as shown by the solid line, in which state the substrates 36 fixed to the second rotating plate 34 are removed. In this manner, the plating on the other substrate 36 is sequentially performed.
한편 도 7 및 도 8에는 본 발명에 의한 수직형 반도체 기질 도금장치가 도시되어 있다. 이것은 도금용액(28)이 충진되는 도금셀(60)의 내부 한쪽에 오버플로우판(63)이 수직으로 설치되어 도금셀(60)의 내부를 작업챔버(61)와 순환챔버(62)로 구획한다. 작업챔버(61)의 바닥에는 도시하지 않은 순환펌프에 의해 도금용액(28)을 주입하는 공급관(64)이 연결되고, 순환챔버(62)의 바닥에는 작업챔버(61)에서 오버플로우 된 도금용액(28)을 외부로 배출하는 배수관(65)이 연결된다. 작업챔버(61)의 내부 하측에는 도금용액(28)이 고르게 흐를 수 있도록 다수의 관통구멍(68)을 갖는 분산판(67)이 그 바닥과 일정간격으로 나란하게 설치된다. 그리고 분산판(67)의 상측으로 작업챔버(61) 내에는 양극(66)과 이중 회전음극(30)이 상호 대향하도록 일정간격을 두고 수직방향으로 나란하게 배치된다.7 and 8 illustrate a vertical semiconductor substrate plating apparatus according to the present invention. This is because the overflow plate 63 is vertically installed on one side of the plating cell 60 filled with the plating solution 28 to partition the interior of the plating cell 60 into the working chamber 61 and the circulation chamber 62. do. The supply pipe 64 for injecting the plating solution 28 by a circulation pump (not shown) is connected to the bottom of the working chamber 61, and the plating solution overflowed from the working chamber 61 to the bottom of the circulation chamber 62. A drain pipe 65 for discharging the 28 to the outside is connected. A distribution plate 67 having a plurality of through-holes 68 is installed parallel to the bottom of the working chamber 61 so as to evenly flow the plating solution 28. The anode 66 and the dual rotary cathode 30 are arranged side by side in the vertical direction at a predetermined interval such that the anode 66 and the dual rotary cathode 30 face each other above the dispersion plate 67.
양극(66)은 도금용액(28)의 흐름이 가능하도록 메시형태 또는 다수의 구멍을 갖는 판상으로 구성되고, 이중 회전음극(30)은 전술한 수평형 도금장치와 동일한 구성을 갖는 바, 동일한 부재번호를 부여하여 중복설명은 피하기로 한다. 다만, 이중 회전음극(30)의 구동수단에서, 전술한 수평형과 같이 제1회전판(32)의 회전축(33)에 피동풀리를 구비하여 직접 구동할 경우 벨트(43)등이 도금용액(28)에 잠기게 되므로, 본 실시예와 같은 수직형에서는 별도의 보조 전동수단을 더 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 도 8에 잘 도시된 바와 같이 제1회전판(32)의 외주에 기어(70)를 형성하고, 이중 회전음극(30)을 지지하는 베이스(31)의 상단부에 제1회전판(32)의 기어(70)와 이맞물림되는 서브기어(71)를 설치함과 함께 이 서브기어(71)에 모터(40)의 구동풀리(41)와 벨트(43)로 연결되는 피동풀리(72)를 동축(同軸)으로 설치하여 구성된다.The anode 66 is configured in the form of a mesh or a plate having a plurality of holes to allow the flow of the plating solution 28, the double rotary cathode 30 has the same configuration as the above-described horizontal plating apparatus, the same member The duplicate explanation will be avoided by assigning a number. However, in the driving means of the double rotary cathode 30, the belt 43 or the like is plated solution 28 when driven directly with the driven pulley on the rotating shaft 33 of the first rotating plate 32 as described above. In the vertical type as in the present embodiment, it is preferable to further include a separate auxiliary transmission means. That is, as shown in FIG. 8, the gear 70 is formed on the outer circumference of the first rotating plate 32, and the upper portion of the base 31 supporting the double rotating cathode 30 is formed of the first rotating plate 32. The sub-gear 71 engaged with the gear 70 is provided, and the driven pulley 72 connected to the drive pulley 41 of the motor 40 and the belt 43 is coaxial to the sub-gear 71. It is comprised by installing in the same way.
또한 도 7에 도시한 바와 같이, 도금셀(60)의 측벽(69) 외면에는 이중 회전음극(30)을 도금셀(60)에 대해 진입 및 이탈시키기 위해 소정 스트로크로 승강하는 로드리스 실린더(73)가 설치되고, 이 로드리스 실린더(73)와 이중 회전음극(30)은 대략 L자형의 브래킷(74)을 통해 상호 연결된다. 이때 본 실시예의 경우 음극(30)이 수직방향으로 배치되므로 수평형과 달리 이중 회전음극(30)을 로테이션 시키지 않고서도 제2회전판(34)들에 대한 기질(36)의 착탈이 용이한 바, 별도의 로터리 액츄에이터등을 구비할 필요가 없다.In addition, as shown in FIG. 7, the outer surface of the side wall 69 of the plating cell 60 is a rodless cylinder 73 which is lifted by a predetermined stroke to enter and leave the dual rotary cathode 30 with respect to the plating cell 60. ) Is installed, and the rodless cylinder 73 and the double rotary cathode 30 are interconnected through an approximately L-shaped bracket 74. In this case, since the cathode 30 is disposed in the vertical direction in this embodiment, it is easy to attach and detach the substrate 36 to the second rotating plates 34 without rotating the double rotating cathode 30 unlike the horizontal type. There is no need to provide a separate rotary actuator or the like.
이와 같은 본 발명 수직형 도금장치 역시 모터(40)의 동력이 서브기어(71)를 통해 이중 회전음극(30)에 전달되는 구성을 제외하고, 전술한 수평형과 동일한 작용효과를 가지므로 중복설명은 생략하기로 한다.Such a vertical plating apparatus of the present invention also has the same operation and effect as the above-described horizontal type except for the configuration in which the power of the motor 40 is transmitted to the dual rotary cathode 30 through the subgear 71. Will be omitted.
한편 도 9에는 본 발명 도금장치의 이중 회전음극(30) 구동수단에 대한 다른 실시예가 도시되어 있다. 이것은 이중 회전음극(30)의 제1회전판(32)만 전술한 수평형 또는 수직형과 동일한 구성으로 구동되고, 복수의 제2회전판(34')들은 제1회전판(32)의 회전에 따른 도금용액(28)과의 마찰력에 의해 제1회전판(32)의 회전방향과 반대방향으로 회전되는 구성이다. 이를 위해 모터(40)의 동력을 각 제2회전판(34')들에 전달하기 위한 구동 및 복수의 피동기어들 대신 각 제2회전판(34')들의 외주에 다수의 마찰돌기(34a)들이 일정각도 간격으로 형성된다. 또한 별도로 도시하지는 않았으나, 마찰돌기(34a)를 제2회전판(34')의 표면 가장자리에 형성할 수도 있고, 또는 마찰돌기(34a) 대신 제2회전판(34')의 표면 가장자리에 방향성을 갖는 마찰홈을 구성할 수도 있다. 이러한 구성은 이중 회전음극(30)의 구동수단을 간소화시킬 수 있는 장점을 더 가지게 되는데, 도금용액(28)이 음극(30)의 중심방향으로 흐르는 수평형보다 지름방향으로 흐르는 수직형에서 더욱 효과적이다.Meanwhile, FIG. 9 shows another embodiment of the driving means of the dual rotary cathode 30 of the plating apparatus of the present invention. This drives only the first rotating plate 32 of the dual rotary cathode 30 in the same configuration as the horizontal or vertical type described above, and the plurality of second rotating plates 34 'are plated according to the rotation of the first rotating plate 32. It is the structure rotated in the direction opposite to the rotation direction of the 1st rotating plate 32 by the frictional force with the solution 28. As shown in FIG. To this end, a plurality of friction protrusions 34a are fixed on the outer periphery of each of the second rotary plates 34 'instead of a plurality of driven gears and a drive for transmitting the power of the motor 40 to the respective second rotary plates 34'. It is formed at angular intervals. In addition, although not separately illustrated, the friction protrusion 34a may be formed on the surface edge of the second rotating plate 34 ', or the friction having directionality on the surface edge of the second rotating plate 34' instead of the friction protrusion 34a. You can also make up your home. This configuration has the advantage of simplifying the driving means of the dual rotary cathode 30, the plating solution 28 is more effective in the vertical type flowing in the radial direction than the horizontal type flowing in the center direction of the cathode 30 to be.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 기질 도금장치에 의하면, 도금작업시 제1회전판에 의해 이중 회전음극 전체가 회전하여 기질이 제1회전판과 공전하게 되므로 도금용액의 흐름방향에 따른 위치별 유속이나 유량 등에 관계없이 그 각 부위에서 도금용액의 계면농도가 일정해지고, 기질이 고정된 제2회전판이 제1회전판과 별도로 자체 회전하므로 기질의 각 위치별 전류분포도 음극 전체적으로 일정해지게 된다. 따라서 기질의 종래와 같은 기질의 위치별 도금 두께 편차 및 순차 도금에 의한 기질간의 도금 두께 편차를 최소화시킬 수 있다.As described above, according to the semiconductor substrate plating apparatus according to the present invention, since the entire double rotating cathode is rotated by the first rotating plate during the plating operation, the substrate revolves with the first rotating plate, so that the flow rate for each position according to the flow direction of the plating solution is changed. The interfacial concentration of the plating solution is constant at each site irrespective of the flow rate and the flow rate, and the second rotating plate on which the substrate is fixed rotates independently of the first rotating plate, so that the current distribution of each position of the substrate is also constant throughout the cathode. Therefore, it is possible to minimize the plating thickness variation of each position of the substrate as the conventional substrate and the plating thickness variation between the substrates by the sequential plating.
또한 음극이 회전하게 되므로 수소기체에 의한 기포를 회피할 수 있어 그에 따른 도금불량도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 여러 장의 기질을 동시에 도금할 수 있어 기질 회로필름의 생산성도 크게 향상과 비용절감에도 큰 효과가 있다.In addition, since the cathode rotates, it is possible to avoid bubbles caused by hydrogen gas, thereby reducing plating defects and plating multiple substrates at the same time, thus greatly improving the productivity of substrate circuit films and reducing costs. There is.
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