KR100697875B1 - 도금방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도금액에 계면활성제를 가하는 일 없이 피도금기판에 형성된 미세한 홈이나 구멍에 도금액을 침입시킬 수 있어 도금부족, 도금누락의 발생이 없는 고품질의 도금을 행할 수 있는 도금방법 및 장치를 제공한다. 피도금물에 전해 또는 무전해도금을 행하는 도금방법으로서, 도금액중의 용존기체를 탈기한 후, 또는 도금액중의 용존기체를 탈기하면서 도금을 행하는 그리고/또는 전처리액중의 용존기체를 탈기한 후, 또는 전처리액중의 용존기체를 탈기하면서 전처리를 행하고, 그후 도금을 행한다.
Description
본 발명은 피도금물에 도금처리을 실시하는 도금방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 반도체웨이퍼 등의 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트개구부가 형성된 피도금기판의 상기 배선용 홈이나 플러그, 레지스트개구부에 도금막을 형성하기에 가장 적합한 도금방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 이와 같은 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도시하는 바와 같이 도금장치는 도금조(100)를 구비하고, 이 도금조(100)는 조본체(101)와 이 조본체(101)로부터 흘러넘친 도금액(Q2)을 포집하는 포집조(102)를 구비한다. 포집조(102)에 모인 도금액(Q2)은 송액펌프(103)로 온도조정기(104)에 보내여지고, 이 온도조정기(104)로 도금에 적합한 소정의 온도에 조정되며, 또한 여과필터(105)로 파티클 등이 제거되어 조본체(101)에 공급된다. 또한 106은 도금액의 순환유량을 측정하는 유량계이다.
상기 구성의 도금장치에 있어서, 도금조(100)의 조본체(101)내의 기판유지구 (108)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)과 양극전극(107)을 대향하여 배치하고, 상기 피도금기판(W)과 양극전극(107)의 사이에 도금전원(109)으로부터 도 금전류를 통전함으로써 도금을 행한다. 또한 무전해도금의 경우는 도금전원 (109) 및 양극전극(107)을 배치하지 않고, 기판유지구(108)에 유지된 피도금기판 (W)을 도금액(Q2)에 침지함으로써 도금을 행한다.
상기 피도금기판(W)의 도금에 있어서, 피도금기판(W)에 설치된 미세한 배선용 홈이나 플러그, 습윤성이 나쁜 레지스트의 개구부중에 도금막을 형성하는 경우, 도금액이나 전처리액이 이 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부내에 침입하지 않고 이들 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부내에 기포가 남는다는 문제가 있어 도금부족, 도금누락의 원인으로 되어 있었다.
종래에는 이와 같은 도금부족 및 도금누락를 방지하기 위하여 도금액에 계면활성제를 가하여 도금액의 표면장력을 떨어뜨림으로써 피도금기판이 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 대한 도금액의 침입을 도모하고 있었다. 그러나 표면장력이 떨어짐으로써 도금액 순환중에 액면에 기포가 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 또 도금액에 새로운 계면활성제를 가함으로써 도금석출에 이상이 생겨 도금막에 대한 유기물의 혼입이 증가하여 도금막의 특성에 악영향을 줄 염려가 있는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 도금액에 계면활성제를 가하는 일 없이, 피도금기판에 형성된 미세한 홈이나 구멍에 도금액을 침입시킬 수 있어 도금부족이나 도금누락의 발생이 없는 고품질의 도금을 행할 수 있는 도금 방 법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 도금방법은 피도금물에 전해 또는 무전해도금을 행하는 도금방법으로서, 도금액중의 용존기체를 탈기한 후, 또는 도금액중의 용존기체를 탈기하면서 도금을 행하는 그리고/또는 전처리액중의 용존기체를 탈기한 후, 또는 전처리액중의 용존기체를 탈기하면서 전처리를 행하고, 그후 도금을 행하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 도금액을 탈기한 후, 또는 탈기하면서 도금을 행함으로써 피도금물에 형성된 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기액인 도금액에 녹아들고, 이 도금액은 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부등의 미세한 홈이나 구멍에 침입하기 때문에, 도금부족, 도금누락의 발생없이 도금을 행할 수 있다. 또한 순환하는 도금액중의 용존기체를 제거하므로 이 용존기체에 의한 도금액의 액반응이 방지되고 도금액의 부반응이나 열화를 억제할 수 있어 안정된 도금환경을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이 전처리액를 탈기함으로써, 이 전처리액에 피도금물을 침지하면 이 피도금물에 형성된 미세한 홈이나 구멍중의 기포는 탈기액인 전처리액에 녹아들고, 이 전처리액은 미세한 홈이나 구멍에 침입한다. 그후 상기 피도금물을 도금액에 침지시킴으로써, 피도금물의 미세한 홈이나 구멍에 침입한 전처리액과 도금액이 치환되어 미세한 홈이나 구멍의 내부에 도금액이 침입하기 때문에, 도금부족, 도금누락의 발생없이 도금을 행할 수 있다.
또 도금액 또는 전처리액중의 한쪽 또는 양쪽의 용존기체농도가 4 ppm 내지 1 ppb의 사이가 되도록 관리하면서 도금을 행하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 전처리액 순환계를 지나는 전처리액이나 도금액 순환계를 지나는 도금액의 용존기체농도를 모니터하여 용존기체량을 관리함으로써 안정된 도금을 행할 수 있다.
도 1은 종래의 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 장치의 구성예를 나타내는 도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치에 사용하는 전처리장치의 구성예를 나타내는 도,
도 9는 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치에 사용하는 전처리장치의 구성예를 나타내는 도,
도 10은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 11은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 13은 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 전처리장치의 구성예를 나타내는 도,
도 14는 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 15는 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 16은 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 전처리장치의 구성예를 나타내는 도,
도 17은 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 18은 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 19는 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 전처리장치의 구성예를 나타내는 도,
도 20은 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 구성예를 나 타내는 도,
도 21은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도,
도 22는 본 발명의 제 3 실시형태의 변형예에 관한 도금장치의 전처리장치의 구성예를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 실시형태예를 도면에 의거하여 설명한다. 본 실시형태예에서는 피도금물로서, 반도체웨이퍼 등의 피도금기판을 예로 설명하나, 도금물은 이것에 한정되는 것이 아니고, 도금표면에 미세한 홈이나 구멍이 형성되고 이 홈이나 구멍에 도금을 실시하는 도금장치로서도 사용할 수 있다. 도 2 내지 도 11은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2에 나타내는 바와 같이 도금장치는 도금액(Q2)을 수용하는 도금조(30)를 구비한다. 이 도금조(30)는 조본체(31)와 이 조본체(31)로부터 흘러넘친 도금액 (Q2)을 포집하는 포집조(32)를 구비한다. 포집조(32)에 모인 도금액(Q2)은 송액펌프(33)로 온도조정기(34)에 보내지고, 이 온도조정기(34)로 소정의 온도(도금에 적합한 소정의 온도)로 조정되고, 여과필터(35)로 파티클 등의 오염물이 제거되어, 탈기막모듈(38)을 통하여 도금액(Q2)중에 용존하는 기체가 제거되어 조본체(31)에 공급된다.
여기서 송액펌프(33), 온도조정기(34), 여과필터(35) 및 탈기막모듈(38)로 도금액을 순환시키는 도금액 순환경로를 구성하고 있다. 또 탈기막모듈(38)과 진 공펌프(39)는 상기 도금액 순환경로를 지나는 도금액(Q2)중의 용존기체를 제거하는 탈기장치를 구성한다. 또 부호 40은 상기 도금액 순환경로를 지나는 도금액(Q2)의 용존산소농도를 측정하는 도금액 용존산소농도센서, 부호 37은 도금액(Q2)의 유량을 측정하는 유량계이다.
상기 구성의 도금장치에 있어서, 조본체(31)의 도금액(Q2)중에 기판유지구 (15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)과 양극전극(36)을 대향하여 배치하고 도금전원(42)에 의해 피도금기판(W)과 양극전극(36)의 사이에 전류를 통전함으로써 피도금기판(W)에 도금을 행한다. 여기서 도금액(Q2)은 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 구성되는 탈기장치로 탈기되어 있으므로 피도금기판(W)에 형성된 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기되어 있는 도금액(Q2)에 녹아들고, 이 도금액은 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입하므로 도금부족, 도금누락의 발생이 없어진다.
상기한 바와 같이 도금조(30)의 도금액 순환경로에 탈기장치를 설치하여, 조본체(31)를 흘러넘쳐 포집조(32)에 모인 도금액(Q2)을 탈기막모듈(38)을 통과시킴으로써 도금액(Q2)의 용존기체는 제거된다. 그 결과 도금액(Q2)중의 용존산소가 제거되어 이 용존산소에 의한 도금액의 액반응을 방지할 수 있고, 도금액의 부반응이나 열화를 억제하여 안정된 도금환경을 얻을 수 있다.
또한 상기 예에서는 도금액 순환경로를 지나는 도금액(Q2)을 탈기하면서 도금을 행하고 있으나, 도금액 용존산소농도센서(40)의 출력으로 도금액 순환경로를 지나는 도금액의 용존산소농도를 감시하면서 이 용존산소농도가 소정의 값(예를 들어 4 ppm이하)이 되면 이 도금액(Q2)중에 기판유지구(15)에 유지된 피도금기판(W)을 침지하여 도금을 행하도록 하여도 좋다. 즉 도금조에 수용된 도금액(Q2)을 탈기하여 그 용존기체농도가 소정치 이하가 된 후, 도금을 행하도록 하여도 좋다.
또한 도 2에 나타내는 도금장치에서는 도금조(30)의 조본체(31)에 전해도금 용 도금액(Q2)을 공급하여 전해도금을 행하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원 (42)을 제거하여 조본체(31)에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하고, 기판유지구 (15)에 유지된 피도금기판(W)를 침지시켜 무전해도금을 행하도록 하여도 좋다.
도 3은 본 발명에 관한 도금장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치는 도 3에 나타내는 바와 같이, 전처리조(10)와 도금조(30)를 구비한다. 전처리조(10)는 조본체(11)와 이 조본체(11)로부터 흘러넘친 전처리액(Q1)을 포집하는 포집조(12)를 구비한다. 전처리액원(17)으로부터의 전처리액은 송액펌프(16)로 진공펌프(14)와 탈기막모듈(13)로 구성되는 탈기장치의 탈기막모듈(13)에 보내진다. 이 탈기막모듈(13)내에 보내진 전처리액(Q1)은 그중 용존기체가 탈기되고 탈기액이 되어 조본체(11)에 공급된다.
도금조(30)는 조본체(31)와 이 조본체(31)로부터 흘러넘친 도금액(Q2)을 포 집하는 포집조(32)를 구비한다. 포집조(32)에 모인 도금액(Q2)은 송액펌프(33)로 온도조정기(34)에 보내져 이 온도조정기(34)로 소정의 온도로 조정되고, 다시 여과필터(35)로 파티클 등이 제거되어 조본체(31)에 공급된다.
상기 구성의 기판도금장치에 있어서, 상기 전처리액(Q1)중에 기판유지구(15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)를 침지하면 그 표면의 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 전처리액(Q1)이 침입하고, 이 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기액인 전처리액에 녹아들고, 이 전처리액은 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입한다.
상기한 바와 같이 전처리를 행하여 그 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 전처리액이 침입한 피도금기판(W)을 기판유지구(15)마다 도금조(30)의 조본체(31)의 도금액(Q2)에 침지하면 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입한 전처리액(Q1)과 도금액(Q2)이 치환되고, 상기 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부의 내부는 도금액(Q2)으로 가득찬다.
이 상태에서 기판유지구(15)과 양극전극(36)의 사이에 도금전원(42)으로부터 소정의 도금전압을 인가함으로써 양극전극(36)으로부터 음극이 되는 피도금기판(W)에 도금전류가 흘러 피도금기판에 도금막이 형성된다. 이때 피도금기판(W)의 상기 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부의 내부에 도금액(Q2)이 침입하여 가득 차 있으므로 도금부족,도금누락의 발생없이 도금이 행하여진다.
상기한 바와 같이 전처리가 끝난 피도금기판(W)을 도금조(30)의 조본체(31)의 도금액(Q2)에 침지함으로써 전처리액(Q1)이 도금액(Q2)에 가지고 들어가게 되나, 전처리액(Q1)으로서 순수를 사용함으로써 도금액(Q2)에 아무런 악영향도 미치지 않는다.
또한 도 3에 나타내는 도금장치에서는 도금조(30)의 조본체(31)의 도금액 (Q2)중에 기판유지구(15)에 유지된 피도금기판(W)과 양극전극(36)을 대향배치하여 전해도금을 행하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원(42)을 제거하여 조본체(31)내에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하고, 이 도금액(Q2)중에 기판유지구(15)에 유지된 피도금기판(W)를 침지하여 무전해도금을 행하도록 하여도 좋다.
도 4는 본 발명에 관한 도금장치의 다른 구성예를 나타는 도면이다. 본 도금장치는 도 4에 나타내는 바와 같이 도금조(30)에 송액펌프(33), 온도조정기(34),여과필터(35), 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 이루어지는 탈기장치를 가지는 도금액 순환경로를 구비한다. 즉 도 2에 나타내는 구성과 동일한 도금조(30)와 도금액 순환경로를 구비한다. 또한 40은 도금액 순환경로의 도금액(Q2)의 용존산소농도를 검출하는 도금액 용존산소농도센서이다.
상기한 바와 같이 도금조(30)에 공급하는 도금액(Q2)도 탈기함으로써, 전처리조(10)에서 전처리한 피도금기판(W)을 상기 도금액(Q2)에 침지한 경우, 상기한 바와 같이 피도금기판(W)의 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입되어 있는 전처리액(Q1)과 도금액(Q2)의 치환이 일어나나, 도금액도 탈기되어 있기 때문에 도금액의 침입에 동반하여 상기 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부 내부에 기포가 침입하는 일이 없어 도금부족, 도금누락이 없는 도금을 행할 수 있다.
또한 도 4에 나타내는 도금장치는 전해도금을 하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원(42)을 제거하고, 조본체(31)내에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하여 무전해도금을 행하도록 하여도 좋다.
도 5는 본 발명에 관한 도금장치의 다른 구성예를 나타내는 도이다. 본 도금장치는 도 5에 나타내는 바와 같이 전처리조(10)에도 송액펌프(16), 온도조정기 (18), 여과필터(19), 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)로 이루어지는 탈기장치를 가지는 전처리액 순환경로를 설치하고 있다. 또한 도 5에 있어서 부호 22는 상기 전처리액 순환경로를 지나는 전처리액의 유량을 측정하는 유량계, 부호 20은 상기 전처리액순환경로의 여과필터(19)의 출구에 설치된 상기 전처리액 순환경로를 지나는 전처리액의 용존산소농도를 검출하는 전처리액 용존산소농도센서이다.
상기한 바와 같이 전처리조(10)의 전처리액 순환경로에 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)로 이루어지는 탈기장치를 설치함으로써 조본체(11)를 흘러넘쳐 포집조 (12)에 모인 전처리액(Q1)에는 기포가 혼입되나, 탈기막모듈(13)을 지남으로써 이 기포는 제거되고, 탈기된 전처리액(Q1)이 되어 조본체(11)내에 공급된다. 따라서 조본체(11)의 전처리액(Q1)중에 기판유지구(15)에 유지된 피도금기판(W)을 침지하 면, 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기액인 전처리액에 녹아들고, 이 전처리액은 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입한다.
또 전처리조(10)의 탈기한 전처리액(Q1)에 침지하여 전처리한 피도금기판(W)을 도금조(30)의 탈기한 도금액(Q2)중에 침지하면 피도금기판(W)의 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입하고 있는 전처리액(Q1)과 탈기한 도금액 (Q2)의 치환이 일어나고, 도금액의 침입에 동반하여 상기 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부 내부에 기포가 침입하는 일이 없어 도금부족, 도금누락이 없는 도금을 행할 수 있다.
또 상기 구성의 기판도금장치에 있어서는 전처리액 용존산소농도센서(20) 및 도금액 용존산소농도센서(40)의 출력으로부터 전처리액(Q1) 및 도금액(Q2)의 용존산소농도를 모니터하여 이들 액중의 용존기체량을 관리한다. 즉 전처리액 용존산소농도센서(20)의 출력으로부터 전처리액(Q1)의 용존산소농도가 높을 때는 진공펌프 (14)를 제어하여 탈기막모듈(13)의 진공도를 올려 전처리액(Q1)의 용존산소농도를 낮게 억제한다. 또 도금액 용존산소농도센서(40)의 출력으로부터 도금액(Q2)의 농도가 높을 때는 진공펌프(39)를 제어하여 탈기막모듈(38)의 진공도를 올려 도금액 (Q2)의 용존산소농도를 낮게 억제한다. 이에 따라 전처리액(Q1) 및 도금액(Q2
)의 용존기체량를 관리하여 안정된 도금을 행할 수 있다.
또한 도 5에 나타내는 도금장치에서는 도금조(30)의 조본체(31)에서 전해도금을 행하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원(42)을 제거하고 조본체(31)에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하여 무전해도금을 행하도록 하여도 좋다. 또 상기예에서는 전처리액 순환경로와 도금액 순환경로의 양쪽에 탈기막모듈과 진공펌프로 이루어지는 탈기장치를 설치하고 있으나, 어느 한쪽에만 탈기장치를 설치하여도 좋다. 또 여기서는 양 액순환경로에 용존산소농도센서를 설치하여 전처리액(Q1)과 도금액 (Q2)의 양자의 용존산소농도를 모니터하여 양자의 용존기체량의 관리를 행하고 있으나, 어느 한쪽의 용존기체량만 관리하여도 좋다.
도 6은 본 발명에 관한 도금장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치는 도 6에 나타내는 바와 같이 전처리조(10)의 탈기장치의 진공펌프(14)를 제어하는 제어장치(23)를 설치함과 함께 이 제어장치(23)에 전처리액 용존산소농도 센서(20)의 출력을 입력하고 있다. 또 도금조(30)의 탈기장치의 진공펌프(39)를 제어하는 제어장치(41)를 설치함과 함께 제어장치(41)에 도금액 용존산소농도 센서(40)의 출력을 입력하고 있다.
상기 제어장치(23 및 41)는 각각 컴퓨터를 구비하고 전처리액 순환경로의 전처리액의 용존산소농도 및 도금액 순환경로의 도금액의 용존산소농도가 소정의 값으로 유지되도록 진공펌프(14 및 39)를 제어한다. 즉 탈기막모듈(13 및 38)의 진공배기라인의 압력을 제어하여 전처리액(Q1)중의 용존산소농도 및 도금액의 용존산 소농도를 소정의 값으로 유지한다. 이에 따라 전처리액(Q1) 및 도금액(Q2)중의 용존기체량을 자동적으로 관리할 수 있고, 항상 안정된 도금을 행할 수 있다.
또한 도 6에 나타내는 도금장치에서는 도금조(30)의 조본체(31)로 전해도금을 행하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원(42)을 제거하고, 조본체(31)에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하여 무전해도금을 행하도록 하여도 좋다. 또 상기예에서는 전처리액 순환경로의 전처리액과 도금액 순환경로의 도금액의 양쪽의 용존기체의 자동관리를 행하고 있으나, 어느 한쪽만의 용존기체의 자동관리로도 양쪽을 관리한 경우와 비교하면 안정도는 뒤떨어지나 가능하다.
도 7은 본 발명에 관한 도금장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치는 도 7에 나타내는 바와 같이 전처리조(10)의 전처리액 순환경로의 탈기장치의 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)의 사이, 즉 진공배기라인에 기액분리장치 (24)를 설치하고, 또한 도금조(30)의 도금액 순환경로의 탈기장치의 탈기막모듈 (38)과 진공펌프(39)의 사이, 즉 진공배기라인에 기액분리장치(43)를 설치하고 있다. 이와 같이 기액분리장치(24 및 43)를 설치함으로써, 탈기막모듈(13 및 38)로부터 액체(전처리액이나 도금액)가 누설된 경우에도 진공펌프(14 및 39)에 악영향을 미치는 일이 없다.
또 진공펌프(14 및 39)에 봉수(sealing water)펌프를 사용하여 진공펌프가 정지하였을 때에 물이 역류하더라도 탈기막모듈(13 및 38)에 악영향을 미치지 않는다. 또한 상기 기액분리장치(24 및 43)는 도 6과 같이, 전처리액(Q1)이나 도금액 (Q2)의 용존기체를 자동적으로 관리하도록 구성한, 도금장치의 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)의 사이, 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)의 사이에 설치하여도 좋다.
또한 도 7에 나타내는 도금장치는 도금조(30)의 조본체(31)에서 전해도금을 행하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원(42)을 제거하고, 조본체(31)에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하여 무전해도금을 행하도록 하여도 좋다. 또 상기예에서는 전처리액 순환경로의 탈기장치의 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)의 사이 및 도금액 순환경로의 탈기장치의 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39) 사이의 양쪽에 기액분리장치(24 및 43)를 설치하고 있으나, 어느 한쪽이더라도 좋다.
도 8은 본 발명에 관한 도금장치에 사용하는 전처리장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 본 전처리장치는 도 8에 나타내는 바와 같이 포집조(12)를 가지는 전처리조(10), 이 전처리조(10)내에 배치된 기판 얹어놓는 대(25), 이 기판 얹어놓는 대(25)를 수평면내에서 회전시키는 모터(26) 및 피도금기판(W)에 전처리액 (Q1)을 분사하는 분사노즐(27)을 구비한다.
상기 구성의 전처리장치에 있어서, 포집조(12)내의 전처리액(Q1)은 송액펌프 (16)에 의해 진공펌프(14)와 탈기막모듈(13)로 이루어지는 탈기장치에 보내지고, 탈기되어 분사노즐(27)로부터 피도금기판(W)의 표면에 분사된다. 이때 피도금기판을 얹어 놓고 있는 기판 얹어놓는 대(25)는 모터(26)로 회전되고 있으므로 분사노즐(27)로부터 분사되는 전처리액(Q1)은 피도금기판(W)의 전표면을 균일하게 적시게 된다.
상기한 바와 같이 피도금기판(W)의 표면에 전처리액(Q1)을 탈기장치로 탈기하면서 분사하기 때문에, 피도금기판(W)의 표면의 미세한 홈이나 구멍의 기포가 빠지기 쉬움과 동시에, 상기 미세한 홈이나 구멍에 남은 기포가 녹기 쉬워 피도금물의 표면이 쉽게 젖게 된다. 그후 도시는 생략하나, 전해도금 또는 무전해도금을 행함으로써, 도금부족, 도금누락이 없는 도금을 행할 수 있다. 또 모터(26)의 회전수를 조정하여 피도금기판(W)의 회전수를 조정함으로써 기포를 파괴할 수 있어 더욱 고품질의 도금을 행할 수 있다.
도 9는 본 발명에 관한 도금장치에 사용하는 전처리장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 본 전처리장치는 도 9에 나타내는 바와 같이 전처리액을 저류하는 저류탱크(28)를 설치하여 포집조(12)로부터의 전처리액(Q1)을 이 저류탱크(28)에 저류하도록 구성하고 있는 점이 도 8에 나타내는 전처리장치와 상위하나, 그외의 점은 도 8의 전처리장치와 대략 동일하다.
또한 상기예에서는 전처리액(Q1)을 탈기장치로 탈기하면서 분사노즐(27)로 분사하도록 구성하고 있으나, 미리 탈기한 전처리액을 준비하여 두고 이 탈기한 전처리액을 분사노즐(27)로부터 분사하도록 구성하여도 좋다.
도 10은 본 발명에 관한 도금장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치는 도 10에 나타내는 바와 같이 포집조(32)를 가지는 도금조(30), 이 도금조(30)내에 배치된 기판 얹어 놓는 대(44), 이 기판 얹어 놓는 대(44)를 수평면내에서 회전시키는 모터(45) 및 피도금기판(W)에 도금액(Q2)을 분사하는 분사노즐 (46)을 구비한다.
상기 구성의 도금장치에 있어서, 포집조(32)내의 도금액(여기서는 무전해도금액)(Q2)은 송액펌프(33)로 온도조정기(34)를 지나 소정의 액온으로 조정되고, 여과필터(35)를 통하여 파티클 등이 제거되고, 진공펌프(39)와 탈기막모듈(38)로 이루어지는 탈기장치에 보내져 탈기되어 분사노즐(46)로부터 피도금기판(W)의 표면에 분사된다. 이때 피도금기판을 얹어 놓고 있는 기판 얹어 놓는 대(44)는 모터(45)로 회전되고 있으므로, 분사노즐(46)로부터 분사되는 도금액(Q2)은 피도금기판(W)의 전표면을 균일하게 적시게 된다.
상기한 바와 같이 피도금기판(W)의 표면에 도금액(Q2)을 탈기장치로 탈기하면서 분사하기 때문에 피도금기판(W) 표면의 미세한 홈이나 구멍의 기포가 빠지기 쉬움과 동시에 상기 미세한 홈이나 구멍에 남은 기포를 녹이기 쉬워 피도금물의 표면이 쉽게 젖게 된다. 따라서 도금부족, 도금누락이 없는 고품질의 도금을 행할 수 있다. 또 모터(45)의 회전수를 조정하여 피도금기판(W)의 회전수를 조정함으로써 기포를 파괴할 수 있어 더욱 고품질의 도금을 행할 수 있다.
도 11은 본 발명에 관한 도금장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 본도금장치는 도 11에 나타내는 바와 같이, 도금액을 저류하는 저류탱크(47)를 설치하여 포집조(32)로부터의 도금액(Q2)을 이 저류탱크(47)에 저류하도록 구성하고 있는 점이 도 10에 나타내는 도금장치와 상위하나, 그외의 점은 도 10의 도금장치와 대략 동일하다.
또한 상기예에서는 도금액(Q2)을 탈기장치로 탈기하면서 분사노즐(46)로 분사하도록 구성하고 있으나, 미리 탈기한 도금액을 준비하여 두고, 이 탈기한 도금액을 분사노즐(46)로부터 분사하도록 구성하여도 좋다.
또 도 8 또는 도 9에 나타내는 전처리장치로 전처리한 피도금기판(W)을 도 10 또는 도 11에 나타내는 도금장치로 도금처리하도록 하여도 되는 것은 당연하다. 또 도 8 및 도 9에 나타내는 전처리장치, 도 10 및 도 11에 나타내는 도금장치에 있어서도 도 5 내지 도 7에 나타내는 바와 같이 전처리액 용존산소농도센서, 도금액 용존산소농도센서, 전처리액 관리용 제어장치, 도금액 관리용 제어장치, 기액분리장치를 설치하여 구성하여도 좋음은 당연하다.
또 상기예에서는 전처리액(Q1)으로서 순수를 사용하는 예를 설명하였으나, 전처리액은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 계면활성제가 첨가된 물,(산성)탈지제, 희석황산, 염산, 도금액으로부터 금속성분을 제거한 프리딥액(메탄술폰산의 땜납도금액에 대한 메탄술폰산액 등)이 있다. 또 탈기에는 N2버블링, 초음파등의 병용도 생각할 수 있다.
도 12 내지 도 20은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 12에 나타내는 바와 같이 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 도금장치는 도금액(Q2)을 수용하는 도금조(30)를 구비한다. 이 도금조(30)는 조본체(31)와 이 조 본체(31)로부터 흘러넘친 도금액(Q2)을 포집하는 포집조(32)를 구비한다. 포집조 (32)에 모인 도금액(Q2)은 순환탱크(47)에 유입되어 송액펌프(33)로 온도조정기 (34)에 보내져 상기 온도조정기(34)로 소정의 온도(도금에 적합한 소정의 온도)로 조정되고, 여과필터(35)로 파티클 등의 오염물이 제거되어 조본체(31)에 공급된다.
여기서 순환탱크(47), 송액펌프(33), 온도조정기(34), 여과필터(35)로 도금액을 순환시키는 제 1 도금액 순환경로를 구성하고 있다. 순환탱크(47)내에는 탈기막모듈(38)이 설치되고, 이 탈기막모듈(38)에는 진공펌프(39)가 접속되어 있다. 이 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 순환탱크(47)에 수용되는 도금액(Q2)중의 용존기체를 제거하는 탈기장치를 구성한다. 또 37은 도금액(Q2)의 유량을 측정하는 유량계이다. 여기서 탈기막모듈(38)에는 예를 들어 격막을 거쳐 액중에 존재하는 산소, 공기, 탄산가스 등의 각종 용존기체를 제거하는 격막방식의 것을 사용한다.
상기 구성의 도금장치에 있어서, 조본체(31)의 도금액(Q2)중에 기판유지구 (15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)과 양극전극(36)을 대향하여 배치하고, 도금전원(42)에 의하여 피도금기판(W)과 양극전극(36)의 사이에 전류를 통전함으로써 피도금기판(W)에 도금을 행한다.
여기서 도금액(Q2)은 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 구성되는 탈기장치로 탈기되어 있으므로 피도금기판(W)에 형성된 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기되어 있는 도금액(Q2)에 녹아들고, 이 도금액(Q2)은 미 세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입하기 때문에 도금부족, 도금누락의 발생이 없어진다.
상기한 바와 같이 제 1 도금액 순환경로의 순환탱크(47)에 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 이루어지는 탈기장치를 설치하고, 조본체(31)를 흘러넘쳐 포집조 (32)로 포집되어 순환탱크(47)에 수용된 도금액(Q2)중의 용존기체는 탈기막모듈 (38)에 의해 제거된다. 그 결과 용존산소 등에 의한 도금액(Q2)의 액반응을 방지할 수 있고, 도금액의 부반응이나 열화를 억제하여 안정된 도금환경을 얻을 수 있다.
또한 도 12에 나타내는 도금장치에서는 도금조(30)의 조본체(31)에 전해도금 용 도금액(Q2)을 공급하여 전해도금을 행하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원(42)을 제거하여 조본체(31)에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하여 기판유지구(15)에 유지된 피도금기판(W)를 침지시켜 무전해도금을 행하도록 하여도 좋다.
도 13은 본 발명의 도금장치의 전처리장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치는 피도금기판(W)에 도금처리를 실시하는 도시 생략한 도금조 등의 외에 도 13에 나타내는 바와 같이 전처리조(10)를 구비한다. 전처리조(10)는 조본체(11)와 이 조본체(11)로부터 흘러넘친 전처리액(Q1)을 포집하는 포집조(12)를 구비한다. 포집조(12)에 모인 전처리액(Q1)은 순환탱크(28)로 유입하여 송액펌프 (16)로 온도조정기(18)에 보내지고, 이 온도조정기(18)로 소정의 온도(전처리에 적합한 소정의 온도)로 조정되어 여과필터(19)로 파티클 등의 오염물이 제거되어 조 본체(11)에 공급된다.
여기서 순환탱크(28), 송액펌프(16), 온도조정기(18), 여과필터(19)로 전처리액을 순환시키는 제 1 전처리액 순환경로를 구성하고 있다. 순환탱크(28)내에는 탈기막모듈(13)이 설치되고, 이 탈기막모듈(13)에는 진공펌프(14)가 접속되어 있다. 이 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)로 순환탱크(28)에 수용되는 전처리액(Q1)중의 용존기체를 제거하는 탈기장치를 구성한다. 또 22는 전처리액(Q1)의 유량을 측정하는 유량계이다. 여기서 탈기막모듈(13)에는 예를 들어 격막을 거쳐 액중에 존재하는 산소, 공기, 탄산가스 등의 각종 용존기체를 제거하는 격막방식의 것을 사용한다.
조본체(11)의 전처리액(Q1)중에 기판유지구(15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)를 침지하여 전처리를 행한다. 전처리액(Q1)은 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)로 구성되는 탈기장치로 탈기되어 있으므로, 피도금기판(W)에 형성된 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기되어 있는 전처리액(Q1)에 녹아들고, 이 도금액은 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입하기 때문에 이 피도금기판(W)를 전처리에 이어지는 도금처리에 의해 도금액(Q2)중에 침지한 경우 상기 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 있는 전처리액(Q1)과 도금액(Q2)의 치환이 행하여져 도금부족, 도금누락의 발생이 없어진다.
도 14는 본 발명의 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치가 도 12에 나타내는 도금장치와 다른 점은 도 14에 나타내는 도금장치에서는 기판유지구(15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)과 양극전극(36)을 조본체(31)내의 도금액(Q2)중에 상하로 대향하여 배치하고 있는 점이다. 그외의 점은 도 12에 나타내는 도금장치와 동일하다.
도 15는 본 발명의 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치는 도시하는 바와 같이 순환탱크(47)에 밸브(49)를 거쳐 불활성가스봄베(48)를 접속하여 도금액(Q2)의 액면에 불활성가스를 퍼지할 수 있게 되어 있다. 또 순환탱크 (47)에는 순환펌프(50), 온도조정기(34), 진공펌프(39)가 접속된 탈기막모듈(38)이 접속되어 있다. 이 순환펌프(50), 온도조정기(34), 탈기막모듈(38)로 제 2 도금액순환경로를 구성하고 있다.
상기 구성의 도금장치에 있어서, 조본체(31)를 흘러넘친 도금액(Q2)은 포집조(32)에서 포집되어 순환탱크(47)로 유입한다. 이 순환탱크(47)내의 도금액(Q2)은 송액펌프(33)에 의하여 여과필터(35)에 보내지고, 파티클 등이 제거되어 조본체 (31)에 공급된다. 또 순환탱크(47)내의 도금액(Q2)은 순환펌프(50)에 의해 온도조정기(34) 및 탈기막모듈(38)을 통하여 순환한다. 이 순환에 의해 도금액(Q2)은 온도조정기(34)로 소정의 온도로 조정되어 탈기막모듈(38)로 탈기된다.
상기한 바와 같이 순환탱크(47)내의 도금액(Q2)을 송액펌프(33), 여과필터 (35), 유량계(37)를 통하여 조본체(31)에 보내는 순환계와는 별도로, 순환탱크(47)내의 도금액(Q2)을 순환펌프(50), 온도조정기(34), 탈기막모듈(38)을 통하여 순환탱크(47)에 되돌리는 제 2 도금액 순환경로를 설치하고, 이 제 2 도금액 순환경로를 흐르는 도금액(Q2)을 탈기막모듈(38)로 탈기하기 때문에, 조본체(31)에 도금액(Q2)을 보내는 제 1 도금액 순환경로의 유량이 변하는 경우이더라도 탈기막모듈(38)을 흐르는 도금액(Q2)의 유량을 바꿀필요가 없으므로 안정된 탈기성능을 발휘할 수 있다.
또 순환탱크(47)내의 도금액(Q2)의 액면에 불활성가스봄베(48)로부터 밸브 (49)를 거쳐 불활성가스를 공급함으로써 대기중의 산소 등, 활성인 가스가 도금액 (Q2)의 액면과 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 이들 활성인 가스가 액면으로부터 도금액(Q2)중에 녹아드는 일이 없다.
도 16은 본 발명의 도금장치의 전처리장치의 구성을 나타내는 도면이다. 본도금장치는 피도금기판(W)에 도금처리을 실시하는 도시 생략한 도금조 등의 외에 전처리조(10)나 전처리액(Q1)의 순환탱크(28)를 설치하고 있다. 또 이 순환탱크 (28)에 밸브(49)를 거쳐 불활성가스봄베(48)를 접속하여 전처리액(Q1)의 액면에 불활성가스를 공급할 수 있게 되어 있다. 또 순환탱크(28)에는 순환펌프(50), 온도조정기(18), 진공펌프(14)가 접속된 탈기막모듈(13)이 접속되어 있다. 이 순환펌프(50), 온도조정기(18), 탈기막모듈(13)로 제 2 전처리액 순환경로가 구성되어 있 다.
상기 구성의 도금장치에 있어서, 전처리조(10)의 조본체(11)를 흘러넘친 전처리액(Q1)은 포집조(42)에서 포집되어 순환탱크(28)에 유입한다. 이 순환탱크(28)내의 전처리액(Q1)은 송액펌프(16)에 의해 여과필터(19)에 보내져 파티클 등이 제거되어 조본체(11)에 공급된다. 또 순환탱크(28)내의 전처리액(Q1)은 순환펌프 (50)에 의해 온도조정기(18) 및 탈기막모듈(13)을 통하여 순환된다. 이 순환에 의해 전처리액(Q1)은 온도조정기(18)로 소정의 온도로 조정되어 탈기막모듈(13)로 탈기된다.
상기한 바와 같이, 순환탱크(28) 전처리액(Q1)을 송액펌프(16), 여과필터 (19), 유량계(22)를 통하여 조본체(11)에 보내는 제 1 전처리액 순환경로와는 별도로, 순환탱크(28)내의 전처리액(Q1)을 순환펌프 (50), 온도조정기 (18), 탈기막모듈(13)을 통하여 순환탱크(28)에 되돌리는 제 2 전처리액 순환경로를 설치하고, 이 제 2 전처리액 순환경로를 흐르는 전처리액(Q1)을 탈기막모듈(13)로 탈기하기 때문에 조본체(11)에 전처리액(Q1)을 보내는 제 1 전처리액 순환경로의 유량이 변하는 경우에도 제 2 전처리액 순환경로, 즉 탈기막모듈(13)을 흐르는 전처리액(Q1)의 유량을 바꿀 필요가 없기 때문에 안정된 탈기성능을 발휘할 수 있다.
또 순환탱크(28)내의 전처리액(Q1)의 액면에 불활성가스봄베(48)로부터 불활성가스를 공급함으로써 대기중의 산소 등, 활성인 가스가 전처리액(Q1)의 액면과 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 이들 활성인 가스가 액면으로부터 전처리액(Q1)중에 녹아드는 일이 없다.
도 17은 본 발명의 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 도금장치가 도 15에 나타내는 도금장치와 다른 점은 도 17에 나타내는 도금장치에서는 기판유지구(15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)과 양극전극(16)을 조본체(31)내의 도금액(Q2)중에 상하로 대향하여 배치하고 있는 점이다. 그외의 점은 도 15의 도금장치와 동일하다.
도 18은 본 발명의 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 도금장치는 도금액(Q2)을 수용하는 도금조(30)의 조본체(31)내에 탈기막모듈(38)을 설치하고, 이 탈기막모듈(38)에는 진공펌프(39)가 접속되어 있다. 이 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 조본체(31)내에 수용되는 도금액(Q2)중의 용존기체를 제거하는 탈기장치를 구성하고 있다. 여기서 탈기막모듈(38)에는 도 12의 경우와 같이 예를 들어 격막을 거쳐 액중에 존재하는 산소, 공기, 탄산가스 등의 각종 용존기체를 제거하는 격막방식의 것을 사용한다.
도 18에 나타내는 구성의 도금장치에 있어서, 조본체(31)로부터 흘러넘쳐 포집조(12)에 모인 도금액(Q2)은 송액펌프(33)로 온도조정기(34)에 보내지고, 이 온도 조정기(34)로 소정의 온도(도금에 적합한 소정의 온도)로 조정되어 여과필터(35)로 파티클 등의 오염물이 제거되어 조본체(31)에 공급된다.
조본체(31)의 도금액(Q2)중에 기판유지구(15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)과 양극전극(36)을 대향하여 배치하고, 도금전원(42)에 의하여 피도금기판(W)과 양극전극(36)의 사이에 전류를 통전함으로써 피도금기판(W)에 도금을 행한다. 여기서 조본체(31)내의 도금액(Q2)은 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 구성되는 탈기장치로 탈기되므로, 피도금기판(W)에 형성된 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기한 도금액(Q2)에 녹아들고, 이 도금액 (Q2)은 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입하기 때문에 도금부족, 도금누락의 발생이 없어진다.
상기한 바와 같이 조본체(31)에 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 이루어지는 탈기장치를 설치함으로써, 조본체(31)에 수용된 도금액(Q2)중의 용존기체는 탈기막모듈(38)에 의해 제거된다. 그 결과 용존산소 등에 의한 도금액(Q2)의 액반응을 방지할 수 있고, 도금액의 부반응이나 열화를 억제하여 안정된 도금환경을 얻을 수 있다.
또한 도 18에 나타내는 도금장치에서는 도금조(30)의 조본체(31)에 전해도금 용 도금액(Q2)을 공급하여 전해도금을 행하는 것이나, 양극전극(36), 도금전원(42)을 제거하여 조본체(31)에 무전해도금용 도금액(Q2)을 공급하고, 기판유지구(15)에 유지된 피도금기판(W)를 침지시켜 무전해도금을 행하도록 하여도 되는 것은 도 12에 나타내는 구성의 도금장치와 마찬가지다.
도 19는 본 발명의 도금장치의 전처리장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치는 피도금기판(W)에 도금처리를 실시하는 도시 생략한 도금조 등 외에 도 19에 나타내는 바와 같이 전처리조(10)를 구비하고, 이 전처리조(10)의 조본체(11)내에 탈기막모듈(13)이 설치되며, 이 탈기막모듈(13)에는 진공펌프(14)가 접속되어 있다. 이 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)로 전처리조(10)내에 수용되는 전처리액(Q1)중의 용존기체를 제거하는 탈기장치를 구성한다. 여기서 탈기막모듈(13)에는 도 13의 경우와 마찬가지로 예를 들어 격막을 거쳐 액중에 존재하는 산소, 공기, 탄산가스 등의 각종 용존기체를 제거하는 격막방식의 것을 사용한다.
도 19에 나타내는 전처리장치에 있어서, 조본체(11)로부터 흘러넘친 전처리액(Q1)은 송액펌프(16)로 온도조정기(18)에 보내지고, 이 온도조정기(18)로 소정의 온도(전처리에 적합한 소정의 온도)로 조정되고, 여과필터(19)로 파티클 등의 오염물이 제거되어 조본체(11)에 공급된다.
조본체(11)의 전처리액(Q1)중에 기판유지구(15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)를 침지하여 전처리를 행한다. 전처리액(Q1)은 탈기막모듈(13)과 진공펌프(14)로 구성되는 탈기장치로 탈기되므로, 피도금기판(W)에 형성된 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부중의 기포는 탈기되어 있는 전처리액(Q1)에 녹아들고, 이 도금액은 미세한 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 침입 하기 때문에 상기 피도금기판(W)를 전처리에 계속되는 도금처리로 도금액(Q2)중에 침지한 경우, 상기 배선용 홈이나 플러그, 레지스트의 개구부에 있는 전처리액(Q1)과 도금액(Q2)의 치환이 행하여져 도금부족, 도금누락의 발생이 없어진다.
도 20은 본 발명의 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 도금장치가 도 18에 나타내는 도금장치와 다른 점은, 도 20에 나타내는 도금장치에서는 기판유지구(15)에 유지된 반도체웨이퍼 등의 피도금기판(W)과 양극전극(36)을 조본체(31)내의 도금액(Q2)중에 상하로 대향하여 배치하고 있는 점이다. 그외의 점은 도 18에 나타내는 도금장치와 동일하다.
도 12∼도 20에 나타내는 구성의 장치에 있어서, 탈기막모듈(38, 13)에는 격막을 거쳐 액체중에 존재하는 산소, 질소, 탄산가스 등의 각종 용존기체를 제거하는 격막식의 것을 사용한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 관한 도금장치에서는 도금액(Q2)중이나 전처리액(Q1)중의 용존기체를 항상 낮게 할 수 있기 때문에, 피도금기판(W)의 표면에 기포가 생기기 어렵다. 또 순환탱크(47)내의 도금액(Q2)을 항상 탈기하고 있기 때문에 도금조(30)의 조본체(31)에 도금액(Q2)을 공급하는 제 1 도금액 순환경로의 유량이 많은 경우에도 탈기장치의 탈기성능을 크게 할 필요가 없다. 또 전처리액(Q1)은 도금처리전에 피도금기판(W)이 침지되나, 피도금기판(W)이 없을 때 탈기해 두면 좋기 때문에 전처리액(Q1)의 탈기를 행하기 위한 탈기장치의 탈기능력이 작아도 된다. 또 도금액이나 전처리액의 유량이 많은 경우에도 큰 탈기장치를 설치할 필요가 없어 경제적이다. 또한 도금액이나 전처리액의 공급유량을 변동시키는 경우에도 탈기장치를 흐르는 유량을 일정하게 하여 둘 수 있기 때문에 안정된 탈기를 행할 수 있다.
또 도금액 순환탱크 또는 전처리액 순환탱크의 액면에 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급수단을 설치하고, 액면에 불활성가스를 공급하도록 하였기 때문에 대기중의 산소 등 활성인 기체가 액면으로부터 녹아드는 일이 없고, 탈기장치의 운전을 정지한 경우에도 탈기한 액의 용존기체가 증가하지 않기 때문에 효율적이다.
도 21은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 도금장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 도금장치에 있어서는 도금조(30)를 구비하여 도금액을 수용하는 조본체(31)내에 피도금기판(W)과, 양극전극(36)을 배치하여 전원(42)에 의해 통전함으로써 도금을 행하는 구성은 상기한 각 실시형태예와 동일하다. 그리고 이 도금액을 조본체로부터 포집조(32)에 흘러넘치게 하고, 그 도금액을 펌프(33)로 압송하여 온도조정기(34), 여과필터(35), 탈기막모듈(38)과 진공펌프(39)로 구성된 탈기장치를 통하여 도금액중의 탈기를 행하여 도금조 본체에 순환시키는 구성도 상기한 각 실시형태예와 동일하다.
이 실시형태예에 있어서는 탈기장치(38, 39)를 지나는 배관에 대하여 이들을 바이패스하는 바이패스배관(52)을 구비하고 있다. 바이패스배관(52)은 크로스밸브 (53)에 의해 분기되고, 유량조정밸브(54)를 구비하고 있다. 그리고 탈기장치를 지나는 배관에는 유량계(37)를 구비하고, 바이패스배관(52)과의 합류후에 도금액 용존산소농도센서(40) 및 유량계(37)가 배치되어 있다. 따라서 탈기장치를 지나는 배관과 바이패스배관에 흐르는 각각의 유량을 제어할 수 있다. 그리고 탈기장치의 감압측의 압력이 탈기장치를 흐르는 유량이 적을 때는 낮은 압력으로, 유량이 많을 때에는 압력을 높게 하고, 이에 따라 도금액중의 용존산소농도를 조정할 수 있다.
그리고 탈기장치의 용량이 소망하는 순환유량에 대하여 작은 경우에는 탈기장치를 흐르는 유량을 일정하게 하여 그 용량을 넘는 분을 바이패스배관(52)에 흘리는 것이 바람직하다. 이에 따라 탈기장치의 능력을 모두 살리면서 소망하는 도금액의 순환계에 대한 유량을 확보할 수 있다. 그리고 도금액 용존산소농도 센서(40)가 바이패스배관과 탈기장치를 흐르는 배관과의 합류후에 배치되어 있으므로 순환계를 흐르는 도금액의 전체로서의 용존산소농도를 모니터할 수 있다. 용존산소농도는 상기한 바와 같이 4 ppm 내지 1 ppb의 사이에 들어 가는 것이 바람직하며, 이 용존산소농도센서(40)의 출력을 도시 생략한 제어장치에 전달하여 그 데이터에 의거하여 탈기장치의 감압측의 압력을 조정하도록 하여도 좋다. 이에 따라 바이패스배관을 포함한 전체로서의 순환계를 흐르는 도금액내의 용존산소농도를 제어할 수 있다.
도 22는 상기한 순환계에 탈기장치를 배치하고, 이 탈기장치에 바이패스배관을 설치하는 것을 전처리조에 적용한 경우를 나타내고 있다. 즉 전처리조(10)의 조본체(11)에는 전처리의 대상이 되는 피도금기판(W)이 배치되어 조바닥부로부터 전처리액이 공급되고, 조본체(11)를 흘러넘친 전처리액이 포집조(12)에 들어가고, 이 전처리액이 펌프(16)에 의해 순환계의 배관을 통하여 조본체 바닥부에 순환된다. 순환계의 배관에는 탈기막모듈(13)및 진공펌프(14)로 이루어지는 탈기장치가 배치되고, 이 배관에 대하여 바이패스배관(52)이 배치되어 있다. 이 실시형태예에 있어서도 탈기장치에는 처리가능한 일정한 유량을 흘리는 것이 바람직하고, 그 용량을 넘는 분을 바이패스배관(52)에 의해 바이패스하도록 하고 있다. 이 순환계에있어서도 용존산소농도센서(20)를 구비하고, 이에 따라 탈기장치의 탈기량을 조정하여 순환되는 전처리액의 용존산소농도를 소정의 목표치 범위내에 들어가도록 조정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 도금조 및/또는 전처리조에 그 순환계에 탈기장치를 설치하고, 또한 바이패스하는 배관을 구비하였기 때문에 순환량의 대소에 관계없이 항상 비교적 작은 용량의 탈기장치로 소망하는 탈기를 행할 수 있고, 항상 안정된 고품질의 도금을 행할 수 있다. 또한 상기의 각 실시형태에 있어서, 용존기체의 일례로서 주로 산소에 관하여 설명하였으나, 산소에 한정하지 않고 각종 용존기체에 관해서도 마찬가지로 적용할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 반도체웨이퍼 등의 표면에 미세한 배선 등을 구리도금 등에 의해 형성하는 도금방법 및 장치에 관한 것이다. 따라서 반도체장치 등의 전자디바이스의 제조 등에 적합하게 이용할 수 있다.
Claims (22)
- 기판의 표면에 형성된 미세한 홈 또는 구멍에 금속을 도금하기 위한 방법으로서:상기 기판의 표면에 형성된 미세한 홈이나 구멍을 가지는 기판을 유지하는 리테이너를 사용하는 단계;탈기된 전처리액을 제공하도록 전처리액에 용해된 가스를 탈기하는 탈기장치를 사용하는 단계;상기 탈기된 전처리액을 상기 탈기장치로부터 전처리조로 공급하는 단계;상기 미세한 홈 또는 구멍안의 기포를 상기 탈기된 전처리액으로 흡수시키도록 상기 리테이너에 의해 유지된 상기 기판의 상기 표면을 상기 탈기된 전처리액과 접촉시키는 단계; 및 그 뒤에상기 미세한 홈 또는 구멍으로 금속을 도금하기 위하여 상기 기판의 상기 표면을 도금액과 접촉시키는 단계를 포함하되,상기 기판을 도금액과 접촉시키는 단계는, 상기 미세한 홈 또는 구멍에서 상기 전처리액이 상기 도금액으로 치환되어 상기 미세한 홈 또는 구멍으로 금속이 도금되고, 상기 기판이 상기 리테이너에 의해 유지되고 있는 동안 상기 기판의 상기 표면을 상기 도금액과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 도금방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 전처리액은 물을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판의 상기 표면을 상기 탈기된 전처리액과 접촉시키는 단계는, 상기 기판을 상기 탈기된 전처리액에 침지시키는 단계 또는 상기 기판을 상기 탈기된 전처리액으로 분사시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판의 상기 표면을 상기 탈기된 전처리액과 접촉시키는 단계는, 상기 기판을 회전시키는 동안 상기 기판의 표면을 상기 탈기된 전처리액과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판의 상기 표면을 상기 도금액과 접촉시키는 단계는, 상기 기판을 상기 도금액에 침지시키는 단계 또는 상기 기판을 상기 도금액으로 분사시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판의 상기 표면을 상기 도금액과 접촉시키는 단계는, 상기 기판을 회전시키는 동안 상기 기판의 표면을 상기 도금액과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전처리액에 용해된 가스를 탈기하는 탈기장치를 사용하는 단계는, 상기 전처리액으로부터 용해된 가스를 제거하는 탈기 막(membrane) 모듈 및 진공펌프를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,용해된 가스의 농도를 검출할 수 있는 센서에 의하여 전처리액에 용해된 가스의 농도를 모니터하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 전처리액에 용해된 가스의 농도를 1ppb에서 4ppm까지의 범위 내로 유지하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판은 반도체 기판을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판의 표면에 형성된 미세한 홈 또는 구멍을 가지는 상기 기판은, 기판의 표면에 형성된 레지스트에 개구부를 갖는 기판을 포함하는 방법.
- 삭제
- 기판의 표면에 형성된 미세한 홈 또는 구멍으로 금속을 도금하기 위한 도금장치는:기판을 간직하기 위한 리테이너,전처리액에 용해된 가스를 탈기하기 위한 탈기장치,상기 탈기장치로부터 기판의 표면으로 탈기된 전처리액을 공급하기 위한 전처리액 통로, 및기판의 표면으로 도금액을 공급하기 위한 도금액 통로를 포함하되,상기 미세한 홈 또는 구멍에서 상기 전처리액이 상기 도금액으로 치환되어 상기 미세한 홈 또는 구멍으로 금속이 도금되고, 상기 기판이 상기 리테이너에 의해 유지되고 있는 동안 상기 기판의 상기 표면을 상기 도금액과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제14항에 있어서,상기 전처리액 내의 용해된 가스의 농도를 검출하기 위하여, 상기 전처리액 통로에 농도 센서를 더욱 포함하는 장치.
- 제14항에 있어서,상기 전처리액의 흐름을 측정하기 위하여, 상기 전처리액 통로에 유량계를 더욱 포함하는 장치.
- 제14항에 있어서,전처리조를 더욱 포함하되, 여기에서 기판의 표면에 공급되는 탈기된 전처리액 및 상기 전처리조에서 상기 탈기장치까지 그 전처리액을 순환시키기 위한 전처리액 순환통로를 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서,상기 전처리액으로부터 입자 및 기타 오염물을 제거하기 위하여, 상기 전처리액 순환통로 또는 전처리액 통로에 여과필터를 더욱 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서,상기 탈기장치와 병행하여 바이패스 배관을 더욱 포함하는 장치.
- 제14항에 있어서,상기 탈기장치는 탈기 막 모듈 및 진공장치를 포함하는 장치.
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