KR100423721B1 - Gilding apparatus having a negative polering - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도금조; 상기 도금조에 형성된 복수개의 제1극성접점로드와 하나의 제2극성접점로드; 상기 복수의 제1극성접접로드에 연결되며, 크기가 다른 다양한 피도금체의 가장자리 둘레가 접촉되어 안착되도록 내면에 계단형으로 다수의 단차턱이 형성된 고리 형상의 전극링을 구비한 도금장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명에 따른 도금장치는 전극링의 구성을 개선하여 웨이퍼와 같은 피도금체에서의 전기장이 전체적으로 균일하게 형성되도록 하여 도금 두께의 균일도를 보다 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 크기가 다른 피도금체를 하나의 전극링에서 선택적으로 안착 도금할 수 있도록 하여 도금장치의 사용효율을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention is a plating bath; A plurality of first polar contact rods and one second polar contact rod formed in the plating bath; A plating apparatus having an annular electrode ring connected to the plurality of first polarized contact rods and having a plurality of stepped steps in an inner surface such that the periphery of edges of various plated bodies having different sizes are contacted and seated. In this way, the plating apparatus according to the present invention improves the structure of the electrode ring so that the electric field in the plated body such as a wafer is formed uniformly as a whole to further improve the uniformity of the plating thickness, and also has a different size By allowing the plated body to be selectively plated in one electrode ring, there is an effect of further improving the use efficiency of the plating apparatus.

Description

전극링을 가진 도금장치{Gilding apparatus having a negative polering}Plating apparatus having a negative polering

본 발명은 반도체소자 제조를 위한 도금장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도금막 균일도를 향상시키고, 도금장치의 구조를 변형하지 않고 여러 크기의 피도금체를 도금할 수 있도록 한 도금장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plating apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a plating apparatus for improving the uniformity of the plating film and to plate a plated body of various sizes without modifying the structure of the plating apparatus. .

일반적으로 전기 도금장치는 음극전원(-)에 피도금체를, 양극전원(+)에는 도금할 금속막과 동일한 종류의 금속궤에 연결한 후 도금할 면적을 계산하여 도금막 종류에 따른 적정 전류를 인가하여 피도금체에 도금이 이루어지도록 하는 것이다.In general, the electroplating apparatus is connected to the negative electrode power source (-) to be plated, and the positive electrode power source (+) is connected to the same type of metal as the metal layer to be plated, and then the area to be plated is calculated to calculate an appropriate current according to the plated film type. By applying the plating is to be made to the plated body.

종래의 도금장치는 피도금체에 연결되는 음극접점(contact)이 여러개의 음극접점로드에 의하여 이루어지도록 되어 있다.In the conventional plating apparatus, a cathode contact connected to a plated body is made by a plurality of cathode contact rods.

그런데 피도금체에 도금되는 금속막의 두께는 피도금체에 인가되는 전기장이 균일하여야만 피도금체 전 표면에 동일한 두께로 고르게 도금이 된다.However, the thickness of the metal film to be plated is equally plated on the entire surface of the plated body only when the electric field applied to the plated body is uniform.

그러나 종래의 도금장치는 음극전원을 피도금체에 인가하는 접점의 수가 점 접촉(point contact)상태로 다수개가 존재하는데 불과하므로 피도금체 표면에서의 전체적인 전기장 분포가 고르게 분포되지 않아 도금막의 두께가 일정하게 구현되지 않는 문제점이 있다.However, in the conventional plating apparatus, since the number of contacts for applying the negative electrode power source to the plated body is only a few in point contact state, the overall electric field distribution on the surface of the plated body is not evenly distributed and thus the thickness of the plated film is increased. There is a problem that is not consistently implemented.

또한 도금장치의 내부 구조는 한가지 크기의 피도금체에 맞추어져 있어서 도금장치의 사용효율이 낮다. 예를 든다면 웨이퍼 도금시 직경이 동일한 웨이퍼만 사용하게 되어 다른 크기의 웨이퍼를 도금하려면, 도금조 내에 있는 도금조 하부와 상부를 별도로 제작하여 기존의 도금조 상부 구조를 떼어내고 별도로 제작된 도금조 상부를 하부에 조립 설치하여야만 도금을 할 수 있기 때문에 도금장치의 사용효율이 낮은 문제점이 있다.In addition, the internal structure of the plating apparatus is matched to the plated body of one size, so the use efficiency of the plating apparatus is low. For example, in order to plate wafers of different sizes because only wafers of the same diameter are used during wafer plating, separate the upper structure of the plating bath by removing the upper and lower structures of the plating bath and then separately manufacturing the plating bath. Since the plating can be performed only when the upper part is assembled to the lower part, there is a problem that the use efficiency of the plating apparatus is low.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 도금조 상부 상단에 전극링을 부착함으로써 전기도금시 웨이퍼 표면의 전기장 분포를 균일하게 하여 균일한 두께의 도금막을 형성할 수 있도록 한 도금장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to attach the electrode ring on the top of the plating bath to uniformly distribute the electric field distribution on the wafer surface during electroplating to form a plating film of uniform thickness It is to provide a plating apparatus.

전술한 목적과 관련된 본 발명의 다른 목적은 웨이퍼가 얹혀질 전극링을 다단 계단형으로 형성함으로써 여러 크기의 피도금체를 범용으로 도금할 수 있도록 한 도금장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention associated with the above object is to provide a plating apparatus capable of universally plating a plated body of various sizes by forming a plurality of stepped electrode rings on which a wafer is to be placed.

도 1은 본 발명에 따른 도금장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plating apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 도금장치에 설치된 전극링을 도시한 사시도이다.2 is a perspective view showing an electrode ring installed in the plating apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 도금장치에 서로 크기가 다른 웨이퍼가 안착된 상태를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a state in which wafers of different sizes are seated in the plating apparatus according to the present invention.

도 4는 도 3의 A 부분을 확대 도시한 도면이다.4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 3.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

100 : 도금조 110 : 뚜껑100: plating tank 110: lid

120 : 음극전원공급단자 130 : 양극전원공급단자120: cathode power supply terminal 130: anode power supply terminal

140 : 음극접점로드 150 : 양극접점로드140: cathode contact rod 150: anode contact rod

160 : 상부도금조 170 : 하부도금조160: upper plating tank 170: lower plating tank

180 : 금속궤 190 : 분사기180: metal bin 190: injector

200 : 전극링 210 : 코팅물200: electrode ring 210: coating material

220 : 단차턱 230 : 접촉면220: stepping step 230: contact surface

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도금장치는 도금조; 상기 도금조에 형성된 복수개의 제1극성접점로드와 하나의 제2극성접점로드; 상기 복수의 제1극성접접로드에 연결되며, 크기가 다른 다양한 피도금체의 가장자리 둘레가 접촉되어 안착되도록 내면에 다수의 단차턱이 형성된 고리 형상의 전극링을 구비한 것을 특징으로 한다.Plating apparatus according to the present invention for achieving the above object is a plating bath; A plurality of first polar contact rods and one second polar contact rod formed in the plating bath; It is connected to the plurality of first polarity contact rod, characterized in that it has an annular electrode ring formed with a plurality of stepped jaw on the inner surface to be seated in contact with the periphery of the various to-be-plated body of different sizes.

본 발명의 도금장치에서, 상기 전극링의 하부에는 제2극성접점로드에 연결되는 금속궤가 배치되고, 상기 금속궤의 하부에는 도금액을 분사하는 분사기가 배치되도록 하여, 분수형 도금장치를 구성하는 것이 가능하다.In the plating apparatus of the present invention, a metal bin connected to a second polar contact rod is disposed under the electrode ring, and an injector for injecting a plating solution is disposed below the metal ring to form a fountain plating device. It is possible.

본 발명의 도금장치에서, 상기 도금조는 상기 전극링과 상기 금속궤가 장착되는 상부도금조와 상기 분사기가 장착되는 상기 하부도금조로 구성되어, 상기 상부도금조 및 하부도금조가 분리가능 하도록 할 수 있다.In the plating apparatus of the present invention, the plating bath is composed of the upper plating tank, the upper plating tank on which the electrode ring and the metal tray is mounted and the lower plating tank on which the injector is mounted, so that the upper plating tank and the lower plating tank can be separated.

본 발명의 도금장치는 상기 도금조를 감싸며 그 상단이 개구된 도금조외벽과, 상기 도금조외벽의 개구부를 개페하도록 설치된 두껑을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 두껑의 하면에는 상기 제1 및 제2 극성접점로드와 접속되는 전원공급단자가 구비된다.The plating apparatus of the present invention is characterized in that it further comprises a plating tank surrounding the plating tank and the upper end of the plating tank and the lid installed to open the opening of the plating tank outer wall. The lower surface of the lid is provided with a power supply terminal connected to the first and second polarity contact rods.

이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 도금장치는 분수형 도금장치이다. 이 분수형 도금장치는 피도금체에 도금할 표면이 밑으로 위치하도록 하여 그 하측으로부터 도금액이 분수와 같이 분사되어 공급되도록 하고 있다.The plating apparatus according to the present invention is a fractional plating apparatus. This fountain plating apparatus has the surface to be plated on the plated body to be positioned downward so that the plating liquid is sprayed and supplied from the lower side like a fountain.

보다 자세하게 본 발명에 따른 도금장치를 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 먼저 외관을 형성하는 도금조외벽(100)과 이 도금조외벽(100)의 상단 개구부분으로 개폐 가능하게 설치되는 뚜껑(110)을 구비한다. 그리고 뚜껑(110)의 하면에는 양극전원공급단자(130)와 음극전원공급단자(120)가 설치된다. 도금조는 웨이퍼(wafer) 및 금속궤(180)가 장착되어 실질적으로 도금이 이루어지는 상부도금조(160)와, 도금액이 분사되는 분사기(190)가 장착된 하부도금조(170)로 구성되어있다.Referring to the plating apparatus according to the present invention in more detail, as shown in Figure 1, the lid that is installed to open and close by the upper opening portion of the plating vessel outer wall 100 and the plating vessel outer wall 100 first to form the appearance ( 110). And the lower surface of the lid 110, the positive power supply terminal 130 and the negative power supply terminal 120 is installed. The plating bath is composed of an upper plating bath 160 on which a wafer and a metal tray 180 are mounted to be substantially plated, and a lower plating bath 170 equipped with an injector 190 through which the plating liquid is injected.

그리고 각 전원공급단자(120)(130)의 하측으로는 뚜껑(110)이 닫혔을 때 이 전원공급단자(120)(130)와 접속되도록 상부도금조(160)에 여러개의 음극접점로드(140)와 하나의 양극접점로드(150)가 설치된다.In addition, a plurality of negative electrode contact rods 140 in the upper plating tank 160 are connected to the power supply terminals 120 and 130 when the lid 110 is closed below the power supply terminals 120 and 130. ) And one anode contact rod 150 is installed.

한편, 뚜껑(110)의 하측으로는 피도금체(웨이퍼)와 전극링과의 접촉이 잘되도록 피도금체를 눌러주는 탄력성의 고정대(111)가 설치되고, 이 고정대(111)의 하측으로는 피도금체가 얹혀지는 원형고리 형상으로 된 전극링(200)이 설치되는데, 이 전극링(200)은 다수개의 음극접점로드(140)에 접촉하도록 되어 있다.On the other hand, the lower side of the lid 110 is provided with a resilient fixture 111 for pressing the plated body so that the contact between the plated body (wafer) and the electrode ring is well, and below the holder 111 An electrode ring 200 having a circular ring shape on which a plated object is placed is installed, and the electrode ring 200 is in contact with a plurality of negative electrode contact rods 140.

여기서 이 전극링(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 원형 고리 형상으로 형성되되, 그 내주면에는 계단형으로 다수의 단차턱(220)을 형성하고 있다. 이 단차턱(220)은 크기가 다른 피도금체가 각각의 단차턱(220)에 그 크기에 맞게 안착될 수 있도록 한 것이다.Here, the electrode ring 200 is formed in a circular ring shape as shown in FIG. 2, and a plurality of stepped jaws 220 are formed in a stepped shape on an inner circumferential surface thereof. The stepped jaw 220 is to allow the plated body of a different size to be seated to the size of each stepped jaw (220).

본 발명의 실시예는 웨이퍼를 도금하는 도금장치를 그 한 예로써 설명하고 있는데, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 4인치(260), 5인치(250) 그리고 6인치(240) 크기의 웨이퍼가 각각 도금될 때 세 개의 단차턱(220)이 각각의 웨이퍼(240)(250)(260) 크기에 맞도록 형성하여 도금장치의 다른 구조 변경없이 하나의 전극링(200)을 사용함으로써 크기가 다른 피도금체인 웨이퍼(240)(250)(260)가 도금될 수 있도록 한다.An embodiment of the present invention describes a plating apparatus for plating a wafer as an example. As shown in FIGS. 3 and 4, 4 inch 260, 5 inch 250, and 6 inch 240 sizes are shown. When each wafer is plated, three stepped portions 220 are formed to fit the size of each wafer 240, 250, 260, and thus the size of one electrode ring 200 is used without changing the structure of the plating apparatus. Allow the wafers 240, 250 and 260 to be plated to be plated.

그리고 이 단차턱(220)들의 폭은 웨이퍼(240)(250)(260) 직경보다 1mm 정도 크게 형성하여 계단형으로 가공되어 있다.And the width of the stepped jaw 220 is formed to be about 1mm larger than the diameter of the wafers 240, 250, 260 is processed in a step shape.

한편, 전극링(200)의 외면에는 내약품성이 강한 코팅재(210)가 코팅되어 있는데, 음극접점로드(140)와 접속되어 전기가 인가되는 면(230)과 웨이퍼가 안착되는 단차턱(220)에는 이 코팅재(210)를 코팅하지 않고, 그 외의 다른 부문에는 코팅재(210)가 코팅되어 있다.Meanwhile, a coating material 210 having strong chemical resistance is coated on the outer surface of the electrode ring 200, which is connected to the negative electrode contact rod 140 and the step 230 on which the electricity is applied and the wafer 230 is seated. The coating material 210 is not coated, and the coating material 210 is coated in other sections.

여기서 전극링(200)의 재질은 산에 강한 스테인레스 스틸(sus316)을 사용하는 것이 바람직하며 코팅재료는 산에 강한 테프론(teflon)이나 폴리에틸렌(polyethylene)을 사용하는 것이 바람직하다.The electrode ring 200 is preferably made of acid resistant stainless steel (sus316) and the coating material is preferably acid resistant Teflon (teflon) or polyethylene (polyethylene).

이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 도금장치의 작용상태에 대하여 설명하되, 전술한 바와 같이 웨이퍼(240)(250)(260)를 피도금체로 한 실시상태를 한 예로써 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation state of the plating apparatus according to the present invention configured as described above will be described, but as described above, an exemplary embodiment using the wafers 240, 250, and 260 as a plated body will be described as an example. .

본 발명에 따른 도금장치를 사용하여 웨이퍼를 도금할 때에는 웨이퍼를 전극링(200)의 단차턱(220)에 안착시킨다.When plating a wafer using the plating apparatus according to the present invention, the wafer is seated on the stepped jaw 220 of the electrode ring 200.

그런 다음 뚜껑(110)을 닫으면, 이 뚜껑(110)이 닫힘과 동시에 뚜껑(110)의 전원공급단자(120)(130)들이 상부 도금조(160)에 위치한 양극접점로드(150)와 음극접점로드(140)에 접촉된다.Then, when the lid 110 is closed, the lid 110 is closed and at the same time, the power supply terminals 120 and 130 of the lid 110 are positioned on the anode contact rod 150 and the cathode contact located on the upper plating bath 160. Contact with the rod 140.

이러한 상태에서 외부의 전원이 인가되어 각 전원공급단자(120)(130)에 전원이 인가되면, 양극전원의 경우는 상부도금조(160) 하부에 위치한 금속궤(180) 측으로 인가되고, 음극전원의 경우는 음극접점로드(140)를 통하여 전극링(200)으로 인가된다.In this state, when external power is applied and power is applied to each of the power supply terminals 120 and 130, the anode power is applied to the metal bin 180 located below the upper plating tank 160, and the cathode power is supplied. In the case of is applied to the electrode ring 200 through the cathode contact rod 140.

따라서, 웨이퍼 둘레의 모든 면에 음극전원이 인가되므로 웨이퍼 내에서 고른 전기장이 형성되게 된다. 즉 종래의 다수 음극접점로드에 의해 웨이퍼에 음극전원이 인가되면 음극접점로드 위치에서 멀수록 전기장은 약하게 되지만, 본 발명의 고리 형태의 전극링(200)을 적용할 경우에는 웨이퍼의 둘레 전체부분으로 전기장이 고르게 분포되어 발생하게 된다는 것이다.Therefore, since the cathode power is applied to all surfaces around the wafer, an even electric field is formed in the wafer. That is, when the cathode power is applied to the wafer by the conventional cathode contact rod, the electric field becomes weaker from the cathode contact rod position, but when the ring-shaped electrode ring 200 of the present invention is applied, the entire portion of the circumference of the wafer is applied. The electric field is evenly distributed.

이러한 상태에서 분사기(190)를 통하여 도금액이 분사되면 전극링(200)에 의해 형성된 전기장에 의하여 금속 이온들이 웨이퍼표면에 붙으면서 도금이 이루어지도록 한다.In this state, when the plating liquid is injected through the injector 190, metal ions are attached to the wafer surface by the electric field formed by the electrode ring 200, thereby plating is performed.

이때 전극링(200)에 의하여 고르게 발생한 전자기장에 의하여 웨이퍼 표면에 도금되는 금속의 도금두께는 웨이퍼 전체 면에 대하여 균일하게 이루어지게 된다.At this time, the plating thickness of the metal plated on the surface of the wafer by the electromagnetic field generated evenly by the electrode ring 200 is made uniform with respect to the entire surface of the wafer.

한편, 크기가 다른 웨이퍼를 도금할 때에는 그 크기에 맞는 웨이퍼를 전극링(200)의 단차턱(220)에 안착시키면 도금이 가능하기 때문에 4인치, 5인치 그리고 6인치 웨이퍼에 대한 도금을 하나의 도금장치에서 효율적으로 수행할 수 있게 된다.On the other hand, when plating wafers of different sizes, plating is possible on 4 inch, 5 inch, and 6 inch wafers because the plating is possible by placing a wafer suitable for the size on the stepped jaw 220 of the electrode ring 200. It can be performed efficiently in the plating apparatus.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 도금장치는 크기가 다른 웨이퍼에 대한 도금뿐만 아니라 다른 종래의 피도금체의 도금에도 그 적용이 가능한데, 피도금체의 형태에 따라 전극링의 형상은 일부 변형이 이루어질 수 있고, 전극링 자체의 재질과 코팅물의 재질 또한 일부 변형이 가능할 것이지만, 기본적으로 전극링 전체에 고르게 전자기장이 형성되도록 하고, 다수의 단차턱을 구비한 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.The plating apparatus according to the present invention as described above can be applied not only to the plating of wafers of different sizes, but also to the plating of other conventional to-be-plated bodies. According to the shape of the to-be-plated body, the shape of the electrode ring may be partially modified. Although, the material of the electrode ring itself and the material of the coating may also be partially modified, but basically the electromagnetic field is formed evenly throughout the electrode ring, and if it is provided with a plurality of stepped, all should be considered to be included in the technical scope of the present invention. do.

이상과 같은 본 발명에 따른 도금장치는 전극링을 사용하여 웨이퍼와 같은 피도금체에서의 전기장이 전체적으로 균일하게 형성되도록 하여 도금 두께의 균일도를 보다 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 크기가 다른 피도금체를 하나의 전극링에서 선택적으로 안착 도금할 수 있도록 하여 도금장치의 사용효율을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the plating apparatus according to the present invention uses an electrode ring to uniformly form an electric field in a plated body, such as a wafer, to further improve the uniformity of the plating thickness, and also has a plated body having a different size. By selectively mounting the plating in one electrode ring is effective to improve the use efficiency of the plating apparatus.

Claims (7)

도금조;Plating bath; 상기 도금조에 형성된 복수개의 제1극성접점로드와 하나의 제2극성접점로드;A plurality of first polar contact rods and one second polar contact rod formed in the plating bath; 상기 복수의 제1극성접접로드에 연결되며, 크기가 다른 다양한 피도금체의 가장자리 둘레가 접촉되어 안착되도록 내면에 계단형으로 다수의 단차턱이 형성된 고리 형상의 전극링An annular electrode ring connected to the plurality of first polarity contact rods and having a plurality of stepped jaws formed on an inner surface such that the periphery of edges of various plated bodies having different sizes are contacted and seated. 을 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.Plating apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극링의 하부에 배치되어 제2극성접점로드에 연결되는 금속궤; 및A metal bin disposed under the electrode ring and connected to a second polar contact rod; And 상기 금속궤의 하부에 배치되어 도금액을 분사하는 분사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.Plating apparatus further comprises an injector disposed below the metal bin for injecting a plating liquid. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 도금조는 상기 전극링과 상기 금속궤가 장착되는 상부도금조와 상기 분사기가 장착되는 상기 하부도금조를 포함하며, 상기 상부도금조 및 하부도금조는 분리가능 하도록 결합된 것을 특징으로 하는 도금장치.The plating tank includes an upper plating tank on which the electrode ring and the metal tray are mounted and the lower plating tank on which the injector is mounted, wherein the upper plating tank and the lower plating tank are detachably coupled to each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도금조를 감싸며 그 상단이 개구된 도금조외벽과, 상기 도금조외벽의 개구부를 개페하도록 설치된 두껑을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도금장치.And a lid installed to cover the plating bath and the upper end of which is opened, and a lid installed to open the opening of the plating bath outer wall. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 두껑의 하면에는 상기 제1극성접점로드와 접속되는 제1극성전원공급단자 및 상기 제1극성접점로드와 접속되는 제2극성전원공급단자가 구비된 것을 특징으로 하는 도금장치.Plating apparatus, characterized in that the lower surface of the lid is provided with a first polar power supply terminal connected to the first polar contact rod and a second polar power supply terminal connected to the first polar contact rod. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극링은 상기 피도금체가 안착되어 지지되는 부분 및 상기 제1극성접점로드가 접촉하는 부분을 제외한 부분에서 그 표면에 내약품성 코팅물이 코팅된 것을 특징으로 하는 도금장치.The electrode ring is a plating apparatus, characterized in that the chemical-resistant coating is coated on the surface of the portion other than the portion in which the plated body is seated and supported and the first polar contact rod contact. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 코팅물은 테프론 또는 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 도금장치.The coating device is characterized in that the teflon or polyethylene.
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