KR102528900B1 - 도금액 순환, 도금액 교반 및 기포 제거를 동시에 수행하는 하이브리드 패들을 포함하는 기판용 도금장치 - Google Patents

Abstract

도금액 순환, 도금액 교반 및 기포 제거를 동시에 수행할 수 있는 기판용 도금장치가 제공된다. 이 도금장치는 도금조 내에서 기판의 전면에 배치되어 도금액을 교반하는 하이브리드 패들을 포함하고, 하이브리드 패들은 기판을 향해 도금액을 분사하는 분사 어셈블리와, 도금처리 동안 기판에 형성된 기포를 흡입하는 흡입 어셈블리를 포함하고, 분사 어셈블리와 흡입 어셈블리는 일체로 형성되어 기판의 표면을 따라 왕복 운동하여 도금액을 교반할 수 있다.

Description

도금액 순환, 도금액 교반 및 기포 제거를 동시에 수행하는 하이브리드 패들을 포함하는 기판용 도금장치{Plating apparatus including hybrid paddle that simultaneously circulates and stirs plating solution and removes air bubbles}

본 발명은 기판용 도금장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도금액 순환, 도금액 교반 및 기포 제거를 동시에 수행하는 하이브리드 패들을 포함하는 기판용 도금장치에 관한 것이다.

기판용 도금장치에 있어서 균일한 도금 품질을 구현하기 위해서는 도금액의 교반력이 향상되어야 한다. 이를 위해 종래에는 기판을 왕복운동 시키거나, 분사장치를 통해 기판에 도금액을 공급하거나, 패들을 이용하여 도금액을 교반하는 등 다양한 교반수단이 제시되고 있다.

한편 균일한 도금 품질을 구현하기 위해서는 도금처리 동안 기판에 발생하는 기포를 효과적으로 제거하는 것이 중요한데, 종래 교반수단의 경우 기포의 일부를 분산시키는 효과가 있을 수 있으나 기판에 붙은 기포를 효과적으로 제거하지는 못한다. 또한 종래 수직방식 도금장치의 경우 기포 제거를 위해 기판에 충격이나 진동을 주는 시도가 있으나 기판의 파손, 이탈 등의 문제가 있다. 종래 수평방식 도금장치의 경우 기포 제거를 위해 기판을 기울이거나 회전시켜는 시도가 있으나 이는 별도의 구동 장치를 구비해야 하는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 도금액 순환, 도금액 교반 및 기포 제거를 동시에 수행할 수 있는 기판용 도금장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 도금처리하는 기판용 도금장치로서, 도금액을 수용하는 도금조; 및 상기 도금조 내에서 상기 기판의 전면에 배치되어 상기 도금액을 교반하는 하이브리드 패들을 포함하되, 상기 하이브리드 패들은 상기 기판을 향해 상기 도금액을 분사하는 분사 어셈블리와, 도금처리 동안 상기 기판에 형성된 기포를 흡입하는 흡입 어셈블리를 포함하고, 상기 분사 어셈블리와 상기 흡입 어셈블리는 일체로 형성되어 상기 기판의 표면을 따라 왕복 운동하여 상기 도금액을 교반할 수 있다.

상기 분사 어셈블리는 서로 나란히 이격 배치되어 상기 도금액을 분사하는 복수의 분사관; 및 상기 복수의 분사관의 일단에 연결되어 상기 도금액을 이송하는 공급관을 포함하고, 상기 흡입 어셈블리는 상기 복수의 분사관과 교대로 배치되어 상기 기포를 흡입하는 복수의 흡입관; 및 상기 복수의 흡입관의 일단에 연결되어 상기 기포를 이송하는 배출관을 포함할 수 있다.

각 분사관은 상기 기판을 향해 형성된 복수의 분사노즐을 통해 상기 도금액을 분사하고, 각 흡입관은 상기 기판을 향해 형성된 복수의 흡입홀을 통해 상기 기포를 흡입할 수 있다.

상기 도금액을 순환시켜 상기 하이브리드 패들에 제공하는 펌프 및 벤츄리관을 더 포함하고, 상기 펌프는 상기 도금조에 수용된 상기 도금액을 회수하여 상기 벤츄리관에 토출하고, 상기 벤츄리관은 상기 펌프에서 토출된 도금액을 상기 분사 어셈블리에 공급하고, 상기 벤츄리관 내 유속이 가속되는 가속 구간은 순환 유로를 통해 상기 흡입 어셈블리와 연결되어 상기 흡입 어셈블리에 흡입력을 제공할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 구체적인 내용 및 도면들에 포함되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기판용 도금장치에 따르면, 분사 어셈블리와 흡입 어셈블리가 일체로 구성된 하이브리드 패들을 이용하여 다음과 같은 우수한 효과를 통해 도금 품질을 향상시킬 수 있다.

첫째, 하이브리드 패들의 분사 어셈블리는 도금조에 수용된 도금액을 회수하여 다시 기판으로 분사함으로써 도금액 순환을 통해 기판 주변에 균일한 도금액 또는 금속이온을 제공할 수 있다. 나아가 분사 어셈블리의 분사력에 의해 도금액 교반력이 향상될 수 있다.

둘째, 하이브리드 패들의 흡입 어셈블리는 도금처리 이후 기판 주변에 잔존하는 도금액을 회수함으로써 도금액 순환을 통해 기판 주변에 균일한 도금액 또는 금속이온의 상태를 유지할 수 있다. 또한 흡입 어셈블리는 도금액을 회수하는 동안 도금처리 시 기판에 발생한 기포를 효과적으로 제거할 수 있다. 나아가 흡입 어셈블리의 흡입력에 의해 도금액 교반력이 향상될 수 있다.

셋째, 서로 교대로 배치된 분사 어셈블리와 흡입 어셈블리는 일체로 형성되어 기판의 표면을 따라 왕복 운동을 수행하는데, 이와 같은 물리적 움직임에 의해 도금액 교반력이 향상될 수 있다.

넷째, 펌프는 도금조에 수용된 도금액을 회수한 후 벤츄리관을 경유하여 하이브리드 패들의 분사 어셈블리에 도금액을 제공한다. 벤츄리관 내의 압력이 증가하는 가속 구간에 순환 유로가 형성되고 이는 하이브리드 패들의 흡입 어셈블리와 연결된다. 따라서 펌프에서 토출된 도금액이 분사 어셈블리를 통해 분사되면 벤츄리관 내의 압력차에 의해 순환 유로에 연결된 흡입 어셈블리의 흡입력을 증가시키고 전체적으로 도금조 내 용액의 순환력이 증가하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판용 도금장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 패들의 구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 하이브리드 패들을 나타낸 종단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 횡단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 종단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 벤츄리관을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실싱예에 따른 기판용 도금장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 횡단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판용 도금장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판용 도금장치에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판용 도금장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 도금장치(100)는 기판(W)을 도금처리하는 기판용 도금장치로서, 내부에 도금액(15)을 수용하는 도금조(10)와, 피도금체인 기판(W)을 착탈 가능하게 지지하는 기판 홀더(미도시)와, 도금조(10) 내에 기판(W)에 대향하는 위치에 배치된 애노드(20)와, 기판(W)과 애노드(20) 사이에 기판(W)의 표면과 평행하게 배치된 하이브리드 패들(50)과, 도금액 순환을 위한 펌프(30) 및 벤츄리관(40)을 포함한다.

기판(W)과 애노드(20)는 전원(25)을 통해 전기적으로 접속되며, 기판(W)과 애노드(20) 사이에 전류를 흘림으로써 기판(W)의 표면에 도금막 또는 금속막이 형성된다. 본 발명의 도금장치(100)는 웨이퍼 등의 원형의 기판을 처리할 수 있으며, 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 형상, 예를 들어 직사각형의 기판을 처리할 수도 있다. 본 실시예의 도금장치(100)는 수직방식 도금장치로서, 기판(W) 및 애노드(20)가 수직 방향으로 도금액(15)에 침지되도록 배치된다.

도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 패들의 구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 하이브리드 패들을 나타낸 종단면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 횡단면도이다. 도 6은 도 3에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 종단면도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 하이브리드 패들(50)은 도금조(10) 내에서 기판(W)의 전면에 배치되어 도금액(15)을 교반한다. 하이브리드 패들(50)은 기판(W)을 향해 도금액(15)을 분사하는 분사 어셈블리(52a, 54a)와, 도금처리 동안 기판(W)에 형성된 기포를 흡입하는 흡입 어셈블리(52b, 54b)를 포함한다. 분사 어셈블리(52a, 54a)와 흡입 어셈블리(52b, 54b)는 물리적으로 일체로 결합되어 형성되며, 기판(W)의 표면을 따라 함께 왕복 운동하여 도금액(15)을 교반한다. 하이브리드 패들(50)의 왕복 운동을 구동하기 위한 구동부(미도시)가 마련될 수 있다.

분사 어셈블리(52a, 54a)는 서로 나란히 이격 배치된 복수의 분사관(54a)과, 복수의 분사관(54a)의 일단에 연결된 공급관(52a)을 포함한다. 다시 말해, 공급관(52a)은 제1 방향으로 연장되어 있고, 복수의 분사관(54a)은 제1 방향에 실질적으로 수직한 제2 방향으로 공급관(52a)에서 분지되어 연장된다. 복수의 분사관(54a)은 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치된다. 각 분사관(54a)은 기판(W)을 향해 형성된 복수의 분사노즐(56a)을 통해 도금액을 분사한다. 복수의 분사노즐(56a)은 분사관(54a)의 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 형성될 수 있다.

흡입 어셈블리(52b, 54b)는 복수의 분사관(54a)과 교배로 배치된 복수의 흡입관(54b)과, 복수의 흡입관(54b)의 일단에 연결된 배출관(52b)을 포함한다. 다시 말해, 배출관(52b)은 공급관(52a)과 나란하게 제1 방향으로 연장되어 있고, 복수의 흡입관(54b)은 제2 방향으로 배출관(52b)에서 분지되어 서로 나란히 이격되어 연장된다. 각 흡입관(54b)은 기판(W)을 향해 형성된 복수의 흡입홀(56b)을 통해 기판(W) 주변의 도금액 및 기포(2)를 흡입한다. 복수의 흡입홀(56b)은 흡입관(54b)의 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 형성될 수 있다. 기판(W)의 비아홀(3) 주변에 기포(2)가 형성되더라도 흡입홀(56b)을 통해 효과적으로 제거될 수 있다.

복수의 분사관(54a)와 복수의 흡입관(54b)이 교대로 배치되어 있기 때문에 하이브리드 패들(50)은 전체적으로 사다리 형상을 가진다. 이와 같이 분사 어셈블리(52a, 54a)와 흡입 어셈블리(52b, 54b)는 서로 일체로 결합되어 왕복 운동으로 도금액을 교반한다. 하이브리드 패들(50)은 제1 방향, 즉 공급관(52a) 또는 배출관(52b)의 길이방향, 또는 분사관(54a) 또는 흡입관(54b)의 길이방향에 수직방향으로 왕복 운동을 한다. 이러한 왕복 운동에 의해 기판(W) 주변의 도금액을 효과적으로 순환하고 교반할 수 있다.

분사 어셈블리(52a, 54a)와 흡입 어셈블리(52b, 54b) 각각의 내부에 형성된 도금액 유로는 서로 분리될 수 있다. 도금액 순환의 관점에서 살펴보면, 분사 어셈블리(52a, 54a)의 공급관(52a)은 벤츄리관(40)에 연결되어 있어서, 벤츄리관(40)에서 공급된 도금액은 공급관(52a)을 경유하여 분사관(54a)을 지나 분사노즐(56a)을 통해 기판(W)을 향해 분사된다. 또한 흡입 어셈블리(52b, 54b)의 배출관은 벤츄리관(40)에 연결되어 있어서, 흡입홀(56b)을 통해 흡입된 기판(W) 주변의 도금액 및 기포(2)는 흡입관(54b)을 경유하여 배출관(52b)을 지나 벤츄리관(40)으로 이송된다.

도 7은 도 1에 도시된 벤츄리관을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 펌프(30) 및 벤츄리관(40)은 하이브리드 패들(50)과 연동하여 도금액 순환, 도금액 교반 및 기포 제거를 수행한다. 구체적으로, 펌프(30)는 도금조(10)에 연결되어 도금조(10)에 수용된 도금액(15)을 회수하여 벤츄리관(40)으로 토출한다.

벤츄리관(40)은 펌프(30)에서 토출된 도금액(15)을 분사 어셈블리(52a, 54a)에 공급한다. 벤츄리관(40)의 일측에는 펌프(30)에 연결된 유입구(41)가 형성되고, 타측에는 분사 어셈블리(52a, 54a) 또는 공급관(52a)에 연결된 유출구(42)가 형성된다. 유입구(41)와 유출구(42) 사이에는 이들보다 내경이 작은 가속 구간(43)이 형성된다. 가속 구간(43)에는 순환 유로(44)가 형성되며 순환 유로(44)는 흡입 어셈블리(52b, 54b) 또는 배출관(52b)에 연결된다.

벤츄리 효과(venturi effect)에 의해 펌프(30)에서 유입구(41)로 유입된 도금액은 가속 구간(43)을 지나는 동안 압력차에 의해 유속이 증가한다. 즉, 가속 구간(43) 내 압력이 낮아지면서 순환 유로(44)를 통해 연결된 흡입 어셈블리(52b, 54b)에 흡입력이 생성된다.

이하 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판용 도금장치에 대해 자세히 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 실싱예에 따른 기판용 도금장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다. 도 9는 도 8에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 횡단면도이다. 도 10은 도 8에 도시된 하이브리드 패들과 기판을 나타낸 종단면도이다. 설명의 편의상, 이전 실시예의 도면(도 1 내지 도 7)에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략하면, 이하 차이점을 위주로 설명한다.

도 8을 참조하면 본 실시예의 도금장치(200)는 수직방식 도금장치로서, 기판(W)의 양측에 한 쌍의 애노드(20)가 배치되고, 기판(W)과 각 애노드(20) 사이에 하이브리드 패들(50)이 배치된다.

도 9 및 도 10을 참조하면 기판(W)의 양측에 하이브리드 패들(50)이 배치되며, 각 하이브리드 패들(50)의 분사관(54a) 및 흡입관(54b)은 기판(W)을 중심으로 서로 마주보게 배치될 수 있다. 만일 기판(W)의 관통홀(4) 주변에 기포(2)가 형성된 경우, 기판(W)의 일측에 배치된 분사관(54a)의 분사노즐(56a)로부터 분사된 도금액이 관통홀(4)을 경유해 기포(2)와 함께 기판(W)의 타측에 배치된 흡입관(54b)의 흡입홀(56b)로 흡입되어 제거될 수 있다.

이하 도 11을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판용 도금장치에 대해 자세히 설명한다. 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판용 도금장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다. 설명의 편의상, 이전 실시예의 도면(도 1 내지 도 7)에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략하면, 이하 차이점을 위주로 설명한다.

도 11을 참조하면, 본 실시예의 도금장치(300)는 수평방식 도금장치로서, 기판(W)의 하부에 하이브리드 패들(50)이 배치된다. 펌프(30)는 도금조(10)에 수용된 도금액을 회수하여 벤츄리관(40)으로 토출하고, 벤츄리관(40)은 하이브리드 패들(50) 및 내부조(12)로 도금액을 공급한다.

본 실시예에서도 하이브리드 패들(50)은 기판(W)을 향해 도금액을 분사하면서 동시에 기판(W) 주변의 도금액 및 기포를 흡입하여, 전체적으로 도금액을 순환시키고 도금액을 교반하면서 기판(W) 주변의 기포를 제거할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예들에서는 하이브리드 패들 및/또는 벤츄리관에 관한 기술적 사상이 전해 도금 장치에 사용된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 무전해 도금 장치에서도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

W: 기판
2: 기포
3: 비아홀
4: 관통홀
10: 도금조
12: 내부조
15: 도금액
20: 애노드
25: 전원
30: 펌프
40: 벤츄리관
41: 유입구
42: 유출구
43: 가속 구간
44: 순환 유로
50: 하이브리드 패들
52a: 공급관
52b: 배출관
54a: 분사관
54b: 흡입관
56a: 분사노즐
56b: 흡입홀
100, 200, 300: 도금장치

Claims (4)

1. 기판을 도금처리하는 기판용 도금장치로서,
   도금액을 수용하는 도금조; 및
   상기 도금조 내에서 상기 기판의 전면에 배치되어 상기 도금액을 교반하는 하이브리드 패들을 포함하되,
   상기 하이브리드 패들은 상기 기판을 향해 상기 도금액을 분사하는 분사 어셈블리와, 도금처리 동안 상기 기판에 형성된 기포를 흡입하는 흡입 어셈블리를 포함하고,
   상기 분사 어셈블리는, 서로 나란히 이격 배치되어 상기 도금액을 분사하는 복수의 분사관; 및 상기 복수의 분사관의 일단에 연통되어 상기 도금액을 공급하는 공급관을 포함하고,
   상기 흡입 어셈블리는, 상기 복수의 분사관과 교대로 배치되어 상기 기포를 흡입하는 복수의 흡입관; 및 상기 복수의 흡입관의 일단에 연통되어 상기 기포를 배출하는 배출관을 포함하고,
   상기 분사 어셈블리와 상기 흡입 어셈블리는 일체로 형성되어 사다리 형상을 가지고,
   상기 공급관은 제1 방향으로 연장되고, 각 분사관은 상기 공급관에서 분지되어 상기 배출관을 향해 제2 방향으로 연장되고,
   상기 배출관은 상기 공급관과 나란하게 상기 제1 방향으로 연장되고, 각 흡입관은 상기 배출관에서 분지되어 상기 공급관을 향해 상기 제2 방향으로 연장되고,
   상기 분사 어셈블리와 상기 흡입 어셈블리는 일체로 형성되어 상기 기판의 표면을 따라 왕복 운동하여 상기 도금액을 교반하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   각 분사관은 상기 기판을 향해 형성된 복수의 분사노즐을 통해 상기 도금액을 분사하고,
   각 흡입관은 상기 기판을 향해 형성된 복수의 흡입홀을 통해 상기 기포를 흡입하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 도금액을 순환시켜 상기 하이브리드 패들에 제공하는 펌프 및 벤츄리관을 더 포함하고,
   상기 펌프는 상기 도금조에 수용된 상기 도금액을 회수하여 상기 벤츄리관에 토출하고,
   상기 벤츄리관은 상기 펌프에서 토출된 도금액을 상기 분사 어셈블리에 공급하고,
   상기 벤츄리관 내 유속이 가속되는 가속 구간은 순환 유로를 통해 상기 흡입 어셈블리와 연결되어 상기 흡입 어셈블리에 흡입력을 제공하는 것을 특징으로 하는 도금장치.

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