KR101286254B1 - 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 전기 도금용 장치에 보조적인 웨이퍼 홀더 장치를 거치하여 웨이퍼(기판)를 고정해주는 장치에 관한 것으로, 웨이퍼(기판)를 고정하고, 웨이퍼(기판) 크기에 따라 상이한 길이를 가지며, 웨이퍼(기판) 크기에 따라 교체 장착 하는 금속 전극, 웨이퍼(기판)와 결합하는 웨이퍼(기판) 거치 홈 및 웨이퍼(기판) 거치 홈과 이어져 금속 전극 폭에 대응되게 생성된 전극 거치 홈을 포함하는 홀더 기판, 전극 거치 홈에 위치하고, 금속 전극과 홀더 기판을 결합하는 전극 결합 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 웨이퍼(기판)를 고정하는 전극은 전극 팁을 더 포함하고 있는데, 전극 팁은 전극 끝 부분에 위치하며, 집게 또는 클립 형태로 이루어져 있고, 하방으로 절곡되어 웨이퍼(기판)를 압박하여 고정해준다.
또한, 금속 전극은 전극 결합 부재의 지름과 대응되는 폭을 가지고 수평 또는 수직의 길이 방향으로 장공을 포함하거나, 전극 팁이 구성되어 있는 전극 측면에 전극 팁을 수용하는 팁 수용 홈을 포함함으로써 전극의 길이를 조절하여 웨이퍼(기판)를 고정하면서 웨이퍼(기판)와 접촉한다.

Description

반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치{Wafer Holder Assist Apparatus for Electroplating of Semiconductor}
본 발명은 전기 도금 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 도금 장치에 보조 웨이퍼 홀더 장치를 이용하여 웨이퍼 또는 조각 웨이퍼를 도금하는 보조 웨이퍼 홀더 장치에 관한 것이다.
전기 도금 공정은 전기분해 원리를 이용하여 물체 표면을 다른 금속의 얇은 막으로 덮어씌우는 방법으로, 도금되는 물체와 도금하는 금속을 전해질 용액에 담근 후 두 물체 사이 전원장치를 연결하여 도금한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 전기 도금 공정용 장치이고, 도 2는 종래의 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 주장치를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 반도체 전기 도금용 장치는 웨이퍼를 고정하기 위한 웨이퍼 고정 핀과 (+)극을 띄며 도금액과 접촉하는 금속 전극 핀을 포함하는 반도체 전기 도금 장비 뚜껑이 있고, 웨이퍼 홀더 주장치는 웨이퍼를 올려놓는 웨이퍼 홈과 반도체 전기 도금 장비 뚜껑에 포함된 금속 전극 핀과 동일한 극성을 띄는 막대 시편 전극을 포함하는 웨이퍼 홀더 주장치가 포함되어 있다. 또한, 막대 시편 전극과 상이한 극성을 띄는 철재 그물 (-)전극을 포함하고 있다. 전기 도금용 장치 컵에 웨이퍼 홀더 주장치가 침전될 정도의 도금액이 채워진다.
나아가, 웨이퍼 홈에 올려지는 웨이퍼는 웨이퍼 고정 핀에 의해 고정된다.
그러나, 이러한 전기 도금 공정용 장치의 뚜껑에 부착된 웨이퍼 고정 핀의 압력에 의해 웨이퍼가 훼손되는 단점이 있다. 또한, 웨이퍼 홀더 주장치의 웨이퍼 홈 크기보다 작은 조각 웨이퍼가 도금될 경우 웨이퍼 홀더 주장치에 부착되어 있는 전극과 조각 웨이퍼가 접촉되지 않아 도금할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명은 위에서 서술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼 홀더 주장치의 웨이퍼 컵에 웨이퍼 거치 홈과 전극을 포함하고 있는 보조 장치를 거치함으로써 전기 도금 공정용 장치 뚜껑에 부착된 웨이퍼 고정 핀을 웨이퍼에 직접 접촉시키지 않고 보조 장치의 홀더 기판에 접촉시킴으로써 웨이퍼가 압력에 의해 훼손되지 않는 반도체 전기 도금 공정용 보조 웨이퍼 홀더 보조 장치를 제공함을 목적으로 한다.
나아가, 보조 장치에 부착되는 전극을 도금할 웨이퍼 크기에 맞게 다양한 길이를 가지는 전극을 교체시킴으로써, 길이가 짧은 웨이퍼 또는 조각 웨이퍼의 경우에도 도금할 수 있는 반도체 전기 도금 공정용 보조 웨이퍼 홀더 보조 장치를 제공함을 목적으로 한다.
더 나아가, 보조 장치에 부착되는 전극을 도금할 웨이퍼 크기에 맞게 다양한 길이로 조절 가능한 전극을 이용하여 길이가 짧은 웨이퍼 또는 조각 웨이퍼의 경우에도 도금할 수 있는 반도체 전기 도금 공정용 보조 웨이퍼 홀더 보조 장치를 제공함을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치는, 웨이퍼(기판)를 고정하고, 웨이퍼(기판) 크기에 따라 상이한 길이를 가지며, 웨이퍼(기판) 크기에 따라 교체 장착하는 금속 전극, 웨이퍼(기판)와 결합하는 웨이퍼(기판) 거치 홈 및 웨이퍼(기판) 거치 홈과 이어져 금속 전극 폭에 대응되게 생성된 전극 거치 홈을 포함하는 홀더 기판, 전극 거치 홈에 위치하고, 금속 전극과 홀더 기판을 결합하는 전극 결합 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 웨이퍼(기판)를 고정하는 전극은 전극 팁을 더 포함하고 있는데, 전극 팁은 전극 끝 부분에 위치하며, 집게 또는 클립 형태로 이루어져 있고, 하방으로 절곡되어 웨이퍼(기판)를 압박하여 고정해준다.
또한, 금속 전극은 전극 결합 부재의 지름과 대응되는 폭을 가지고 수평 또는 수직의 길이 방향으로 장공을 포함하거나, 전극 팁이 구성되어 있는 전극 측면에 전극 팁을 수용하는 팁 수용 홈을 포함함으로써 전극의 길이를 조절하여 웨이퍼(기판)를 고정하면서 웨이퍼와 접촉한다.
웨이퍼와 결합하는 웨이퍼(기판) 거치 홈 및 웨이퍼(기판) 거치 홈과 이어져 전극 폭에 대응되게 생성된 전극 거치 홈을 포함하는 홀더 기판을 통해 반도체 전기 도금 장치 뚜껑에 부착된 웨이퍼(기판) 고정 핀이 웨이퍼(기판)에 접촉되지 않아 웨이퍼 고정 핀에 의해 웨이퍼가 훼손되는 것을 방지한다.
또한, 웨이퍼(기판)를 고정하고, 웨이퍼(기판) 크기에 따라 상이한 길이를 가지며, 웨이퍼(기판) 크기에 따라 교체 장착 하는 금속 전극을 이용하여 크기가 작은 웨이퍼 또는 조각 웨이퍼를 고정 및 접촉하여 전기 도금한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 전기 도금용 장치를 설명하는 단면도이다.
도 2는 종래의 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 주장치(202)를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 홀더 보조 장치가 거치 된 반도체 전기 도금용 장치를 설명하는 단면도 및 웨이퍼 홀더 보조 장치에 웨이퍼가 거치 된 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼를 고정하기 위한 전극의 길이 조절을 설명하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치에 웨이퍼를 장착시킨 이미지와 웨이퍼 전기 도금 순서를 설명하는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 홀더 보조 장치가 거치 된 반도체 전기 도금용 장치를 설명하는 단면도 및 웨이퍼 홀더 보조 장치에 웨이퍼가 거치 된 이미지이다. 도 3의 (a)는 웨이퍼 홀더 보조 장치가 결합한 반도체 전기 도금용 장치를 도시하는 도면이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 웨이퍼 홀더 보조 장치를 도시하는 도면으로 (A)는 금속 전극이 결합된 웨이퍼 홀더 보조 장치를 도시화한 도면이고 (B)는 금속 전극이 결합되지 않은 웨이퍼 홀더 보조 장치 사시도이다. 도 3의 (c)는 상이한 길이를 가지는 전극을 도시하는 단면도이다. 도 3의 (d)는 웨이퍼가 전극 팁(304)에 의해 고정된 단면도 및 사시도 이다. 도 3의 (e)는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치의 실제 이미지이다. 도시된 바와 같이 웨이퍼(기판)(501)를 고정하고, 웨이퍼(기판)(501) 크기에 따라 상이한 길이를 가지며, 웨이퍼(기판)(501) 크기에 따라 교체 장착하는 금속 전극(301), 웨이퍼(기판)(501)와 결합하는 웨이퍼 거치 홈(302a) 및 웨이퍼 거치 홈(302a)과 이어져 전극 폭에 대응되게 생성된 전극 거치 홈(302b)을 포함하는 홀더 기판(302), 전극 거치 홈(302b) 에 위치하고, 금속 전극(301)과 홀더 기판(302)을 결합하는 전극 결합 부재(303)를 포함하고 있다.
나아가, 금속 전극(301)은 웨이퍼(기판)(501)를 고정하기 위한 전극 팁(304)을 포함하고 있다. 전극 팁(304)은 전극 결합 부재(303) 집게 또는 클립의 형태로 구성되고, 웨이퍼 거치 홈(302a)에 결합한 웨이퍼(기판)(501)를 눌러 고정하기 위해 하방으로 절곡되어 있다.
웨이퍼(기판)(501)를 고정하고, 웨이퍼(기판)(501) 크기에 따라 상이한 길이를 가지며, 웨이퍼(기판)(501) 크기에 따라 교체 장착하는 금속 전극(301)은 웨이퍼 거치 홈(302a)의 지름 보다 지름이 짧은 웨이퍼(기판)(501)를 도금할 시 전극 거치 홈(302b)의 길이 보다 긴 금속 전극(301)으로 교체하거나, 금속 전극(301) 또는 전극 팁(304)을 이용하여 슬라이드 방식으로 금속 전극(301)의 길이를 조절하는 방법이 있다. 웨이퍼(기판)(501) 크기에 따라 길이가 조절 가능한 금속 전극(301)에 대한 상세한 내용은 도 4에 설명되어 있다.
또한, 금속 전극(301)과 홀더 기판(302)은 절연물질을 이용하여 표면을 코팅하여 준다. 나아가, 금속 전극(301)은 전극 팁(304)과 금속 전극(301)의 경계부터 전극 결합 부재(303)까지 금속 전극(301) 표면에 절연재를 코팅시키는데, 이는 절연물질의 경우 전기가 통하지 않아 전기 도금이 되지 않기 때문에 웨이퍼(기판)(501) 이외의 부분에 도금되는 것을 막을 수 있다.
웨이퍼(기판)(501)와 결합하는 웨이퍼 거치 홈(302a) 및 웨이퍼 거치 홈(302a)과 이어져 전극 폭에 대응되게 생성된 전극 거치 홈(302b)을 포함하는 홀더 기판(302)은 전기 도금 장치 컵(103)에 채워진 도금액(505)에 침전되도록 웨이퍼 홀더 주장치(102)와 결합한다. 본 발명에서는 홀더 기판(302)은 금속 도금될 웨이퍼(기판)(501) 표면이 웨이퍼 홈(102a)에서 상부면을 향하게 설치된다. 따라서, 전기 도금용 장치 뚜껑(101)에 포함된 금속 전극 핀(101b)이 웨이퍼 홀더 주장치(102)의 막대 시편 전극(102b)과 만나 두 전극은 모두 (+)극을 띄고, 웨이퍼 홀더 주장치(102)의 막대 시편 전극(102b)이 전기 도금용 장치 컵(103)에 채워진 도금액(505)에 침전됨으로써 이온화된 도금액(505)이 각 극성에 반대되는 극성으로 이동하게 된다. 전기 도금용 장치 컵(103) 내부에 있는 철재 그물(102c)은 (-)극을 띄고, 웨이퍼(기판)(501)와 철재 그물(102c) 사이에 전류가 흐르게 된다.
홀더 기판(302)의 크기는 웨이퍼 홈(102a)의 크기와 대응되기 때문에 전기 도금 장치 뚜껑(101)의 웨이퍼 고정 핀(101a)은 웨이퍼 거치 홈(201a)에 결합한 웨이퍼(기판)(501)가 아닌 홀더 기판(302)과 접촉한다. 따라서, 종래 웨이퍼 고정 핀(101a) 압력에 의해 웨이퍼(기판)(501)가 파손되는 위험성이 본 발명에서는 제거된다.
또한, 홀더 기판(302)과 금속 전극(301) 표면을 절연물질로 코팅함으로써 전기 도금 시 절연물질이 코팅된 부분은 전기가 통하지 않아 전기도금이 되지 않는다. 따라서, 웨이퍼(기판)(501) 이외의 부분에 전기 도금되는 것을 절연물질로 코팅함으로써 방지할 수 있다.
웨이퍼(기판)(501)의 크기가 웨이퍼 거치 홈(302a)보다 작을 때에는 길이가 긴 금속 전극(301)으로 교체하거나, 정공(401) 또는 팁 수용 홈(402)을 이용하여 금속 전극(301)의 길이를 조절하여 웨이퍼(기판)(501)를 고정하였지만, 웨이퍼(기판)(501)의 크기가 웨이퍼 거치 홈(302a)보다 클 때에는 크기가 큰 홀더 기판(302)으로 교체하여 웨이퍼(기판)(501)를 고정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼를 고정하기 위한 전극의 길이 조절을 설명하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 도 4의 (a)는 전극 결합 부재(303)의 지름과 대응되는 폭을 가지고, 수평 또는 수직의 길이 방향으로 장공을 가지는 금속 전극(301)을 도시하고 있다. 수평 또는 수직의 길이 방향의 장공을 이용하여 금속 전극(301)은 슬라이딩 방식을 이용하여 길이가 조절된다. 길이가 조절된 금속 전극(301)을 이용하여 웨이퍼(기판)(501)를 고정하고, 금속 전극(301)과 웨이퍼(기판)(501)를 접촉시켜 전기 도금 시 웨이퍼(기판)(501)에 전기를 통하게 해준다. 도 4의 (b)는 전극 팁(304)이 구성되어 있는 금속 전극(301) 측면에 전극 팁(304)을 수용하는 팁 수용 홈(401)이 포함되어 있어 팁 수용 홈(401)을 통해 전극 팁(304)의 길이를 조절하여 웨이퍼(기판)(501) 크기에 대응되게 금속 전극(301)의 길이가 조절되는 것을 설명하는 단면도이다. 금속 전극(301)은 전극 팁(304)의 길이를 조절하고 고정하기 위해 금속 전극(301) 두께에 생성된 팁 수용 홈(401)의 양 측면에 톱니모양의 팁 고정부(402)를 포함하고 있다.
나아가 도 4 (a)의 (B’)과 도 4 (b)의 (B“)은 전극 팁(304)이 하방으로 절곡되어, 웨이퍼 거치 홈(302a)에 결합된 웨이퍼(기판)(501)를 압박하여 고정시켜 주는 집게 또는 클립 형태로 되어있다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치에 웨이퍼(기판)(501)를 장착시킨 실제 이미지 및 웨이퍼 홀더 주장치(102)에 웨이퍼 홀더 보조 장치(300)를 장착시킨 실제 이미지이고, 도 5의 (b)는 웨이퍼 홀더 보조 장치에 거치 된 웨이퍼(기판)(501)의 단면도이다. 도시된 바와 같이 웨이퍼(기판)(501)는 웨이퍼 에지(Edge) 부분에 시드 메탈(Seed Metal)(502)이 드러나게 제조된다. 웨이퍼(기판)(501) 표면에 금속을 도금할 부분 이외의 부분에 감광액(Photoresist)(503) 패턴이 형성된다. 더욱 상세하게는 웨이퍼(기판)(501) 상부에 시드 메탈(Seed Metal)(502)을 증착시킨 후 시드 메탈(Seed Metal)(502) 상부에 감광액(Photoresist)(503)를 도포한 후 포토리소그라피(Photolithography) 공정에 의해 도금할 전극 부분 이외의 부분에 감광액(Photoresist)(503) 패턴을 형성하여 웨이퍼(기판)(501)를 웨이퍼 홀더 보조 장치에 거치시킨다.
도 5의 (c)는 반도체 전기 도금 장치에 의해 본 발명의 웨이퍼 홀더 보조 장치에 거치 된 웨이퍼(기판)(501)에 전기 도금되는 순서를 설명하는 단면도이고, 도 5의 (d)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뚜껑이 덮인 반도체 전기 도금용 장치 단면도이다.
Figure 112011058714203-pat00001
도시된 바와 같이 도금액(505)이 전기 도금용 장치 컵(103)에 채워지고, 전기 도금용 장치 컵(103)에 도금액(505)이 채워짐에 따라 웨이퍼 홀더 주장치(102)가 침전된다. 웨이퍼 홀더 보조 장치(300)의 금속 전극(301)은 철재 그물 (-)전극(102c)과 분리되어 떨어져 있고, 전기 도금용 장치 뚜껑(101)의 전극과 접촉된 웨이퍼 홀더 보조 장치(300)에 포함되어 있는 금속 전극(301)이 (+)극을 띄게 된다. 그리고 반도체 전기 도금용 장치 뚜껑(101)을 닫았을 때 (+)극을 띄는 금속 전극 핀(101b)이 막대 시편 전극(102b)과 접촉하게 되어 막대 시편 전극(102b) 또한 (+)극을 띄게 되고, 전기 도금용 장치 컵(103)에 채워져 있는 이온화된 도금액(505)과 접촉하여 도금액(505) 이온들은 금속 전극(301) (+)극과 철재 그물(-)극(102c)으로 이동하게 된다. 즉, 전기 도금이 실행되면 전류방향에 따라 도금액(505)의 (+)와 (-)이온들이 (+)극을 띄고 있는 웨이퍼(기판)(501)와 (-)극을 띄는 철재 그물로 각각 이동하여 웨이퍼(기판)(501)에 금속 막이 형성되게 된다.
Figure 112011058714203-pat00002
나아가, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 금속 전극(301)이 (-)극을 띄게 되는 경우 전기 도금이 실행되면 전류방향에 따라 도금액(505)의 (+)와 (-)이온들이 (+)를 띄고 있는 막대 시편 전극(102b)과 (-)극을 띄는 웨이퍼(기판)(501)로 각각 이동하여 웨이퍼(기판)(501)에 금속 막이 형성되게 된다.
나아가, 도금 물질로는 은, 구리, 니켈과 같은 이온화 경향이 작고 반응성이 낮은 금속들을 사용한다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조 되는 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.
101: 반도체 전기 도금 장치 뚜껑
101a: 웨이퍼 고정 핀
101b: 금속 전극 핀
102: 웨이퍼 홀더 주장치
102a: 웨이퍼 홈
102b: (+)극 막대 시편 전극
102c: 철재 그물 (-)전극
103: 전기 도금용 장치 컵
300: 웨이퍼 홀더 보조 장치
301: (+)극 금속 전극
302: 홀더 기판
302a: 웨이퍼 거치 홈
302b: 전극 거치 홈
303: 전극 결합 부재
304: 전극 팁
401: 정공
402: 팁 수용 홈
403: 팁 고정부
501: 웨이퍼(기판)
502: 시드 메탈(Seed Metal)
503: 감광액(Photoresist)
504: 전기 도금에 의해 형성된 금속 전극
505: 도금액

Claims (10)

  1. 웨이퍼(기판)를 고정하고, 상기 웨이퍼(기판) 크기에 따라 상이한 길이를 가지고, 상기 웨이퍼(기판) 크기에 따라 교체 장착하는 것으로서, 끝 부분에 집게 또는 클립 형태의 전극 팁을 포함하며, 상기 전극 팁은 측면에 형성된 팁 수용 홈에 출입함으로써, 상기 웨이퍼(기판)의 길이에 따라 길이가 조절되도록 형성된 금속 전극;
    상기 웨이퍼(기판)와 결합하는 웨이퍼(기판) 거치 홈 및 상기 웨이퍼(기판) 거치 홈과 이어져 상기 금속 전극 폭에 대응되게 생성된 전극 거치 홈을 포함하는 홀더 기판; 및
    상기 전극 거치 홈에 위치하고, 상기 금속 전극과 상기 홀더 기판을 결합하는 전극 결합 부재;
    를 포함하고 있는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 팁 수용 홈은,
    내부 측면에 톱니 형상의 팁 고정부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전극 팁은
    하방으로 절곡되어 상기 웨이퍼(기판) 거치 홈에 결합한 상기 웨이퍼(기판)를 누름 고정 및 접촉하는 것을 특징으로 하는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 금속 전극은,
    1인치 내지 5인치의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 금속 전극은,
    수평 또는 수직의 길이 방향으로 장공을 포함하여 상기 웨이퍼(기판) 크기에 따라 슬라이딩 방식으로 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 장공은,
    상기 전극 결합 부재의 지름과 대응되는 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 홀더 기판은,
    표면이 절연물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 금속 전극은,
    상기 전극 팁 경계부터 상기 전극 결합 부재까지 표면이 절연물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 반도체 전기 도금용 웨이퍼 홀더 보조 장치.
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