KR101142323B1 - 기판 도금 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 기판 도금 장치에 관한 것으로써, 농도 조절부가 타겟부와 기판 사이에 복수개의 전자기장들을 형성하여 타겟부에서 기판으로 이동되는 금속 이온의 농도를 기판의 위치에 따라 적절히 조절할 수 있다. 따라서, 농도 조절부에 의해 전자기장들을 조절하는 방법을 사용하여 기판에 도금되는 금속막의 두께를 간편하게 조절할 수 있으며, 그로 인하여 기판에 균일한 두께 프로파일로 금속막을 도금할 수 있다.

Description

기판 도금 장치 {APPARATUS FOR PLATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 도금 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 표면에 도금되는 도금층의 두께를 균일하게 형성할 수 있는 기판 도금 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 구성하는 실리콘 기판 상에 금속 배선을 형성하기 위하여 기판의 전면에 금속막을 패터닝(patterning)하게 된다. 이때, 기판의 전면에 형성되는 금속막은 알루미늄 또는 구리에 의해 형성되고 있다.
이 중, 구리로 형성되는 금속막은 알루미늄으로 형성되는 금속막에 비해 녹는점이 높기 때문에 전기 이동도에 대한 큰 저항력을 가질 수 있으며, 이로 인해 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 비저항이 낮아 신호 전달 속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 구리로 형성되는 금속막이 주로 채택되고 있다.
현재, 기판 상에 구리로 형성되는 금속막을 패터닝하기 위한 방법으로는, 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD) 또는 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)이 주로 채용되나, 전기 이동도에 대한 내성이 우수하고 제조 비용이 더 저렴한 화학기상증착법, 즉 전기도금이 선호되고 있다. 구리 금속막을 패터닝하기 위한 전기 도금의 원리는, 전해액이 수용된 챔버 내에 양극(anode)를 형성하는 구리판과 음극(cathode)를 형성하는 기판을 침지시킴으로써, 구리판에서 분리된 구리 이온(Cu2 +)이 기판으로 이동하여 금속막이 형성된다.
그런데, 기존의 기판 도금 장치는 기판의 에지(edge) 부분에 금속막이 과증착(over deposition)되는 문제가 있었다. 따라서, 기존의 도금 장치는 기판의 표면에 구리 금속막을 균일하게 형성하기 어렵다.
이와 같이 기판의 금속막에 대한 두께 프로파일(profile)이 불량해지면, 기판의 평탄도가 저하된다. 그러므로, 기판의 도금 공정이 완료된 후, 기판의 에지 부분을 다른 부분과 평탄하게 맞추기 위한 별도의 평탄화 공정이 추가로 요구된다. 이 평탄화 공정의 추가로 인하여 기판의 도금 시간과 도금 비용이 전반적으로 증가될 수 있다.
따라서, 기판의 도금시 균일한 두께 프로파일을 갖는 금속막이 기판의 표면에 도금될 수 있는 기판 도금 장치가 절실한 실정이다.
본 발명의 실시예는, 기판에 균일한 두께 프로파일로 금속막을 도금할 수 있는 기판 도금 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 기존의 기판 도금 장치에 간단한 구조를 추가하여 기판의 표면에 전달되는 금속 이온의 농도를 적절히 조절할 수 있는 기판 도금 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전해액이 내부에 수용되고 상기 전해액 내에 음극 전원과 연결된 기판이 침지되도록 상기 기판이 배치되는 챔버, 상기 전해액 내에 침지되도록 상기 챔버의 내부에 구비되고 양극 전원에 연결되는 타겟부, 및 상기 챔버에 구비되고 상기 타겟부와 상기 기판의 사이에 복수의 전자기장을 형성하여 상기 전해액을 통해 상기 타겟부에서 상기 기판으로 이동되는 금속 이온의 농도를 조절하는 농도 조절부를 포함하는 기판 도금 장치를 제공한다. 여기서, 상기 농도 조절부는 상기 기판에 도금되는 금속 이온의 양이 위치에 따라 조절되도록 상기 전자기장들의 강도를 독립적으로 제어하여 상기 전자기장들에 포집되는 금속 이온의 포집량을 조절한다.
즉, 상기 농도 조절부를 이용하여 상기 타겟부에서 상기 기판으로 이동되는 금속 이온의 농도를 상기 기판의 위치에 따라 적절히 조절할 수 있고, 그로 인하여 상기 기판에 도금되는 금속막의 두께를 상기 기판의 위치에 따라 제어할 수 있다. 따라서, 상기 기판 도금 장치는 상기 농도 조절부를 조절하여 상기 기판에 균일한 두께 프로파일로 금속막을 형성할 수 있다.
상기 농도 조절부는, 상기 타겟부와 상기 기판의 사이에 배치되고 상기 전해액의 내부에 침지되며 상기 타겟부에서 상기 기판으로 이동되는 금속 이온을 포집하는 상기 전자기장들을 형성하는 이온 포집링들, 및 상기 이온 포집링들에 일대일로 대응되게 연결되고 상기 이온 포집링들에 독립적으로 음극의 전원을 공급하는 전원 공급기를 구비할 수 있다.
즉, 상기 전원 공급기에서 상기 이온 포집링들에 공급되는 전원을 제어하면, 상기 이온 포집링들에서 발생되는 상기 전자기장들의 강도를 간편하게 제어할 수 있다. 따라서, 상기 타겟부에서 상기 기판으로 이동되는 금속 이온의 농도도 상기 이온 포집링들에 대응하는 구역별로 서로 다르게 형성될 수 있으며, 상기 기판의 표면에 도금되는 금속막의 두께도 상기 기판의 구역별로 제어될 수 있다.
상기 이온 포집링들은, 상기 기판과 동일한 동심축선 상에 배치되고, 상기 기판의 중심에서 외측을 향해 반경이 증가되도록 형성될 수 있다. 이와 같은 이온 포집링들은 서로 이웃하게 배치될 수 있으며, 소정의 거리로 서로 이격되게 배치될 수 있다.
예를 들면, 상기 기판의 중심축선을 둘러싸는 링 형상으로 제1 이온 포집링들이 형성될 수 있고, 상기 제1 이온 포집링의 외측을 둘러싸는 링 형상으로 제2 이온 포집링이 형성될 수 있며, 상기 제2 이온 포집링의 외측을 둘러싸는 링 형상으로 제3 이온 포집링이 형성될 수 있고, 상기 제3 이온 포집링의 외측을 둘러싸는 링 형상으로 제4 이온 포집링이 형성될 수 있다. 이와 같은 형상으로 이온 포집링들이 더 형성될 수 있으며, 상기 이온 포집링의 개수는 상기 기판 도금 장치의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
상기 이온 포집링들은, 상기 금속 이온이 도금되는 상기 기판의 표면과 대응되는 형상으로 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 기판이 원형 또는 다각형으로 형성되면, 상기 이온 포집링들도 원형 또는 다각형으로 대응되게 형성될 수 있으며, 상기 이온 포집링들 중 가장 넓은 크기의 이온 포집링은 상기 기판과 동일한 면적을 형성하도록 형성될 수 있다.
상기 이온 포집링들은, 상기 기판으로부터 이격된 거리가 서로 다르게 배치될 수 있다. 즉, 상기 이온 포집링들은 상기 기판으로부터 동일 거리에 모두 배치될 수도 있지만, 상기 이온 포집링들에 의해 형성되는 상기 전자기장들이 서로 간섭될 가능성이 있다. 따라서, 상기 이온 포집링들과 상기 기판의 이격 거리를 서로 다르게 배치함으로써, 상기 이온 포집링들에 의해 형성되는 상기 전자기장들이 상기 기판으로 이동되는 금속 이온에 독립적으로 영향력을 제공할 수 있다.
상기 이온 포집링은, 상기 금속 이온이 도금되는 기판의 표면과 평행하게 배치되는 포집링 본체, 상기 포집링 본체에서 연장되고 상기 챔버에 연결되는 포집링 지지부, 및 상기 포집링 지지부 및 상기 포집링 본체 중 적어도 하나에 구비되어 상기 전원 공급기에 연결되는 단자부를 구비할 수 있다.
상기 이온 포집링은 상기 전원 공급기의 전원을 전달받아 상기 전자기장을 형성하는 자성체 또는 전도체를 포함할 수 있다. 물론, 상기 이온 포집링은 상기 기판 또는 상기 전해액 등에 악영향을 주지 않는 소재로 형성된다.
그리고, 상기 이온 포집링의 표면에는 내식성과 내산성이 우수한 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 상기 전해액의 내부에서 상기 이온 포집링이 부식되거나 산화되는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 도금 장치는, 농도 조절부를 이용하여 기판과 타겟부 사이에 강도 조절이 가능한 전자기장을 형성하므로, 타겟부에서 기판으로 전달되는 금속 이온의 농도를 적절히 조절할 수 있다. 따라서, 농도 조절부를 적절히 조절하면, 기판의 표면에 도금되는 금속막의 두께를 균일한 프로파일로 형성할 수 있으며, 기판의 도금이 완료 후에 도금층을 균일한 두께로 가공하는 별도의 공정도 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 도금 장치는, 농도 조절부의 이온 포집링들의 형상과 배치 구조를 변경하여 전자기장의 형상과 위치를 변경할 수 있으므로, 기판의 위치에 따라 금속막의 도금 두께를 간편하고 정확하게 조절할 수 있다. 따라서, 기판 도금 장치의 설계 조건 및 상황에 따라 이온 포집링들의 형상을 변경하는 간단한 구조 변경만으로 기판의 표면에 도금되는 금속막의 두께를 효과적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 도금 장치는, 농도 조절부의 이온 포집링들에서 발생되는 전자기장의 강도를 전원 공급기의 공급 전원으로 간편하게 제어하므로, 기판에 도금되는 금속막의 두께 제어가 매우 간편할 수 있다. 따라서, 상기 기판에 도금되는 금속막의 두께를 상기 기판의 위치에 따라 실시간으로 검사한 후, 상기 전원 공급기의 공급 전원을 제어하여 상기 금속막의 두께 프로파일을 실시간으로 균일하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 도금 장치는, 타겟부와 기판 사이에 농도 조절부를 추가하는 간단한 구조 변경만으로 금속막을 균일한 두께 프로파일로 기판에 도금할 수 있고, 그로 인하여 다양한 종류의 기판 도금 장치에 용이하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 도금 장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이온 포집링들을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이온 포집링들을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 기판의 도금 표면을 나타낸 평면도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 도금 장치(100)가 도시된 구성도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 이온 포집링(132)들을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 이온 포집링(132)들을 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 기판(W)의 도금 표면을 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 도금 장치(100)는 챔버(110), 타겟부(120), 및 농도 조절부(130)를 포함한다.
챔버(110)의 내부에는 전해액(L)이 수용된다. 상기 챔버(110)의 내부에는 금속 이온이 증착될 표면이 전해액(L)에 침지될 수 있도록 기판(W)이 배치될 수 있다. 기판(W)에는 음극 전원이 연결될 수 있다.
여기서, 기판(W)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 기판(W)이 실리콘 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며, 기판(W)은 LCD(liquid crystal display)나 PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판일 수도 있다. 또한, 기판(W)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 기판(W)의 도금 처리를 위한 금속 이온으로 구리 이온(Cu2 +)이 적용되는 것으로 설명한다. 하지만, 본 실시예의 금속 이온이 구리 이온으로 한정되는 것은 아니며, 구리 이온 이외에도 알루미늄 이온과 같이 금속 이온이 적용될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 챔버(110)가 외부 챔버(112), 도금 챔버(114), 및 내부 챔버(116)를 구비하는 것으로 설명하지만, 그에 한정되는 것은 아니며 전해액(L)과 기판(W)이 내부에 구비된 다양한 구조의 챔버가 적용될 수 있다.
외부 챔버(112)와 도금 챔버(114) 및 내부 챔버(116)의 내부에는 전해액(L)이 모두 수용될 수 있다. 외부 챔버(112)의 내부에는 도금 챔버(114)가 구비될 수 있으며, 도금 챔버(114)의 내부에는 내부 챔버(116)가 구비될 수 있다.
외부 챔버(112)의 하부에는 사용이 불가능한 전해액(L)을 외부로 배수하는 전해액 배수부(112a)가 구비될 수 있다. 도금 챔버(114)의 상측에는 구리막을 도금할 기판(W)의 표면이 전해액(L)에 침지될 수 있도록 기판(W)이 배치될 수 있다. 내부 챔버(116)의 하부에는 내부 챔버(116)의 내부로 전해액(L)을 공급하는 전해액 급수부(112b)가 구비될 수 있다. 내부 챔버(116)의 상부에는 후술하는 타겟부(120)에서 발생된 구리 이온만 기판(W)으로 이동되도록 구리 이온 이외의 이물질을 필터링하는 필터부(118)가 구비될 수 있다.
타겟부(120)는 전해액(L)에 완전히 침지되도록 내부 챔버(116)의 내부에 구비될 수 있다. 타겟부(120)는 양극 전원에 연결될 수 있다. 따라서, 타겟부(120)에서는 산화 반응에 의해 구리 이온이 발생된다. 이 구리 이온은 전해액(L)를 통해 기판(W)의 표면으로 이동될 수 있다.
농도 조절부(130)는 타겟부(120)와 기판(W)의 사이에 복수의 전자기장들을 형성하여 전해액(L)을 통해 타겟부(120)에서 기판(W)으로 이동되는 금속 이온의 농도를 조절하는 장치이다. 농도 조절부(130)는 챔버(110)에 구비될 수 있다.
여기서, 농도 조절부(130)는 전자기장들의 강도를 독립적으로 각각 제어할 수 있다. 따라서, 농도 조절부(130)는 전자기장들에 포집되는 금속 이온의 포집량을 조절할 수 있으며, 그로 인하여 기판(W)에 도금되는 금속 이온의 양을 기판의 위치에 따라 조절할 수도 있다. 이와 같은 전자기장들은 후술하는 농도 조절부(130)의 이온 포집링(132)들을 따라 대응되게 형성될 수 있다.
그리고, 농도 조절부(130)를 이용하여 금속 이온의 농도를 기판(W)의 위치에 따라 적절히 조절하면, 기판(W)에 도금되는 금속막의 두께를 기판(W)의 위치에 따라 적절하게 제어할 수 있다. 따라서, 기판 도금 장치(100)는 농도 조절부(130)를 통하여 기판(W)에 균일한 두께 프로파일로 금속막을 도금할 수 있다.
한편, 농도 조절부(130)는 이온 포집링(132)들 및 전원 공급기(134)을 구비할 수 있다.
이온 포집링(132)들은 타겟부(120)에서 기판(W)으로 이동되는 금속 이온을 포집하는 전자기장들을 형성하는 부재이다. 이온 포집링(132)들은, 기판(W)과 동일한 동심축선 상에 배치될 수 있고, 기판(W)의 중심에서 외측을 향해 반경이 증가되도록 형성될 수 있다. 하나의 이온 포집링(132)은 하나의 전자기장을 형성할 수 있다.
예를 들면, 기판(W)의 중심과 대응되는 위치에 링 형상의 제1 이온 포집링(132a)이 형성될 수 있고, 제1 이온 포집링(132a)의 외측을 둘러싸는 링 형상으로 제2 이온 포집링(132b)이 형성될 수 있으며, 제2 이온 포집링(132b)의 외측을 둘러싸는 링 형상으로 제3 이온 포집링(132c)이 형성될 수 있고, 상기 제3 이온 포집링(132c)의 외측을 둘러싸는 링 형상으로 제4 이온 포집링(132d)이 형성될 수 있다. 이와 같은 형상과 배치로 이온 포집링들이 더 형성될 수 있으며, 이온 포집링들의 개수는 기판 도금 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)에 대응하는 전자기장들이 챔버(110)의 내부에 형성될 수 있다.
이하, 본 실시예에서는 기판(W)과 타겟부(120)의 사이에 4개의 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)들, 즉 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)이 링 형성으로 형성된 것으로 설명한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 도금 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 4개 미만 또는 5개 이상의 이온 포집링들이 형성될 수 있을 뿐만 아니라 원형 또는 다각형의 이온 포집링들이 형성될 수 있다.
여기서, 이온 포집링(132)들은 타겟부(120)와 기판(W)의 사이에 배치될 수 있으며, 전해액(L)의 내부에 침지될 수 있다. 이 이온 포집링(132)은 전원 공급기(134)의 전원을 전달받아 전자기장을 형성하는 자성체 또는 전도체를 포함할 수 있다. 물론, 이온 포집링(132)은 기판(W) 또는 전해액(L) 등에 악영향을 주지 않는 소재로 형성될 수 있다.
상기와 같은 이온 포집링(132)의 표면에는 내식성과 내산성이 우수한 코팅층(미도시)이 형성될 수 있다. 이 코팅층은 전해액(L)의 내부에서 이온 포집링(132)이 부식되거나 산화되는 현상을 방지할 수 있다
그리고, 이온 포집링(132)들은 금속 이온이 도금되는 기판(W)의 표면과 대응되는 형상으로 평행하게 배치될 수 있다. 예들 들면, 기판(W)이 원형 또는 다각형으로 형성되면, 이온 포집링(132)들도 원형 또는 다각형으로 대응되게 형성될 수 있다.
상기와 같은 이온 포집링(132)들 중에서 가장 넓은 크기의 이온 포집링(132d)은 기판(W)과 동일한 면적을 한정하는 형상으로 형성될 수 있다. 가장 넓은 크기의 이온 포집링(132d)은 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d) 중에서 최외각에 배치된 제4 이온 포집링(132d)이다.
또한, 이온 포집링(132)들은, 기판(W)으로부터 이격된 거리(D1, D2, D3, D4)가 서로 다르게 배치될 수 있다. 물론, 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)이 기판(W)으로부터 동일 거리에 모두 배치될 수 있지만, 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d) 간의 이격 거리가 충분하지 않을 경우, 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)에 의해 형성되는 전자기장들이 서로 간섭되어 비정상적으로 작용될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)과 기판(W)의 이격 거리(D1, D2, D3, D4)를 서로 다르게 배치함으로써, 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)에 의해 형성되는 전자기장들이 서로 간섭되는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 이온 포집링(132a, 132b, 132c, 132d)의 전자기장들은 기판(W)으로 이동되는 금속 이온에 독립적으로 영향력을 제공한다.
이온 포집링(132)은, 금속 이온이 도금되는 기판(W)의 표면과 평행하게 배치되는 포집링 본체(140), 포집링 본체(140)에서 연장되고 도금 챔버(114)에 연결되는 포집링 지지부(142), 및 포집링 지지부(142) 및 포집링 본체(140) 중 적어도 하나에 구비되어 전원 공급기(134)에 연결되는 단자부(144)를 구비할 수 있다.
포집링 본체(140)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 포집링 지지부(142)는 도금 챔버(114)의 안착부(114a)에 안착될 수 있도록 포집링 본체(140)에서 소정의 높이로 연장될 수 있다. 포집링 지지부(142)는 포집링 본체(140)를 따라 동일 거리로 서로 이격되도록 복수개가 구비될 수 있다. 단자부(144)는 포집링 지지부(142)의 단부에 통전 가능하게 연결될 수 있다.
전원 공급기(134)은 이온 포집링(132)들에 독립적으로 음극의 전원을 공급하는 부재이다. 전원 공급기(134)은 이온 포집링(132)들의 단자부(144)들에 일대일로 대응되게 연결될 수 있다.
따라서, 전원 공급기(134)에서 이온 포집링(132)들에 공급되는 전원을 각각 독립적으로 제어하면, 이온 포집링(132)들에서 발생되는 전자기장들의 강도를 간편하게 제어할 수 있다. 이와 같이 전원 공급기(134)의 작동을 제어하면, 이온 포집링(132)들에 대응하는 구역별로 전자기장들을 서로 다른 강도로 형성할 수 있고, 타겟부(120)에서 기판(W)으로 이동되는 금속 이온의 농도를 조절할 수 있다. 기판(W)의 표면에 도금되는 금속막의 두께도 기판(W)의 구역별로 제어될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 기판 도금 장치(100)에 대한 작동 및 작용 효과를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 기판 도금 장치(100)의 도금 챔버(114)의 상측에 기판(W)을 배치하고, 기판(W)과 타겟부(120)에 전원을 인가한다. 이때, 기판(W)은 구리의 도금이 필요한 표면이 전해액(L)에 침지될 수 있도록 외부 챔버(112)의 내부에 배치한다. 그리고, 기판(W)은 음극 전원에 연결하며, 타겟부(120)는 양극 전원에 연결한다.
타겟부(120)가 양극 전원에 연결되면, 타겟부(120)에서 산화 반응이 일어나 전해액(L)의 내부로 구리 이온을 발생한다. 전해액(L) 내의 구리 이온은 전해액(L)을 통해 기판(W)의 표면으로 이동한다.
이때, 구리 이온은 내부 챔버(116)에 구비된 필터부(118)를 거쳐 기판(W)으로 이동할 수 있지만, 기포나 먼지 등과 같은 이물질은 필터부(118)에 필터링되어 기판(W)으로 이동할 수 없다.
농도 조절부(130)의 전원 공급기(134)을 작동시키면, 이온 포집링(132)들에 각각 음극 전원이 인가된다. 그리고, 이온 포집링(132)들이 전자기장을 형성하여 기판(W)으로 이동하는 구리 이온 중 일부를 포집한다. 그로 인하여, 기판(W)의 도금 표면에 형성되는 구리 이온의 농도를 기판(W)의 위치에 따라 적절히 조절하고, 기판(W)의 도금 표면에 형성되는 구리막의 두께 프로파일을 균일하게 조정한다.
이하에서는 도 2와 도 3을 참조하여 기판(W)에 금속막을 균일하게 도금하는 과정을 보다 상세하게 설명한다.
일반적인 기판(W)의 도금 방식은 기판(W)의 에지 부분에 접속링을 접촉시킨 후 접속링을 통해 기판(W)으로 음극의 전원을 인가하는 방식이다. 따라서, 접속링을 통해 기판(W)의 중심까지 전류가 균일하게 전달되기까지 일정한 시간이 소요된다. 이러한 불균일한 전류 분포는 기판(W)의 에지 부분과 센터 부분에서 불균일한 도금을 야기하며, 결과적으로 기판(W)의 에지 부분의 금속막이 다른 부분보다 두껍게 도금될 수 있다.
본 실시예에서는 이온 포집링(132)들의 전자기장들과 대응하는 구역들이 기판(W)의 도금 표면에 환형으로 형성될 수 있다. 즉, 기판(W)에 형성된 환형의 구역들은, 기판(W)의 중심에서 외곽을 향해 제1 구역(W1), 제2 구역(W2), 제3 구역(W3), 및 제4 구역(W4)으로 각각 구분될 수 있다. 여기서, 전술한 기판(W)의 에지 부분은 제4 구역(W4)에 해당된다.
따라서, 본 실시예에서는 기판(W)의 제4 구역(W4)이 다른 구역(W2, W3, W4)들보다 구리막이 두껍게 형성되며, 이를 방지하기 위하여 전원 공급기(134)는 이온 포집링(132)들 중에서 제4 구역(W4)과 대응되는 제4 이온 포집링(132)에 상대적으로 높은 전원을 제공한다.
상기와 같이 제4 이온 포집링(132)의 인가 전원이 증가되면, 제4 이온 포집링(132)에 의해 형성되는 제4 전자기장의 강도가 증대되고, 제4 전자기장의 강도가 증대됨에 따라 제4 이온 포집링(132)에 포집되는 구리 이온의 포집량도 증가된다. 그러므로, 기판(W)의 제4 구역(W4)으로 이동되는 구리 이온의 농도가 감소되고, 기판(W)의 제4 구역(W4)에 금속막이 도금되는 속도가 저하된다. 이때, 제4 이온 포집링(132)에 인가되는 전원의 크기를 적절히 조절하면, 기판(W)의 제4 구역(W4)과 다른 구역(W2, W3, W4)들의 금속막 두께를 균일하게 만들 수 있다.
위의 예시에서는 기판(W)의 제4 구역(W4), 즉 에지 부분이 다른 구역(W2, W3, W4)들의 금속막보다 두껍게 도금되는 경우로 한정하여 설명하고 있지만, 제4 구역(W4)뿐만 아니라 다른 구역(W2, W3, W4)의 금속막 두께를 조절하는 것도 동일 유사한 방법으로 실시할 수 있다.
따라서, 금속막이 기판(W)의 다양한 위치에 서로 다른 두께로 도금되는 문제가 해소될 수 있으며, 농도 조절부(130)의 작동을 적절히 제어하여 구리막의 두께 프로파일을 균일하게 형성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 기판 도금 장치
110: 챔버
120: 타겟부
130: 농도 조절부
132: 이온 포집링
134: 전원 공급기
140: 포집링 본체
142: 포집링 지지부
144: 단자부
W: 기판
L: 전해액
D1, D2, D3, D4: 기판과 이온 포집링들 간의 이격 거리

Claims (7)

  1. 전해액이 내부에 수용되고, 상기 전해액 내에 음극 전원과 연결된 기판이 침지되도록 상기 기판이 배치되는 챔버;
    상기 전해액 내에 침지되도록 상기 챔버의 내부에 구비되고, 양극 전원에 연결되는 타겟부; 및
    상기 챔버에 구비되고, 상기 타겟부와 상기 기판의 사이에 복수의 전자기장을 형성하여 상기 전해액을 통해 상기 타겟부에서 상기 기판으로 이동되는 금속 이온의 농도를 조절하는 농도 조절부;를 포함하며,
    상기 농도 조절부는 상기 기판에 도금되는 금속 이온의 양이 위치에 따라 조절되도록 상기 전자기장들의 강도를 독립적으로 제어하여 상기 전자기장들에 포집되는 금속 이온의 포집량을 조절하는 기판 도금 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 농도 조절부는,
    상기 타겟부와 상기 기판의 사이에 배치되고, 상기 전해액의 내부에 침지되며, 상기 타겟부에서 상기 기판으로 이동되는 금속 이온을 포집하는 상기 전자기장들을 형성하는 이온 포집링들; 및
    상기 이온 포집링들에 일대일로 대응되게 연결되고, 상기 이온 포집링들에 독립적으로 음극의 전원을 공급하는 전원 공급기;
    를 구비한 기판 도금 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이온 포집링들은, 상기 기판과 동일한 동심축선 상에 배치되고, 상기 기판의 중심에서 외측을 향해 반경이 증가되도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판 도금 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 이온 포집링들은, 상기 금속 이온이 도금되는 상기 기판의 표면과 대응되는 형상으로 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 기판 도금 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이온 포집링들은, 상기 기판으로부터 이격된 거리가 서로 다르게 배치된 것을 특징으로 하는 기판 도금 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 이온 포집링은,
    상기 금속 이온이 도금되는 기판의 표면과 평행하게 배치되는 포집링 본체;
    상기 포집링 본체에서 연장되고 상기 챔버에 연결되는 포집링 지지부; 및
    상기 포집링 지지부 및 상기 포집링 본체 중 적어도 하나에 구비되어 상기 전원 공급기에 연결되는 단자부;
    를 구비한 기판 도금 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 이온 포집링은 상기 전원 공급기의 전원을 전달받아 상기 전자기장을 형성하는 자성체 또는 전도체를 포함하고,
    상기 이온 포집링의 표면에는 내식성과 내산성이 우수한 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 도금 장치.
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