KR19980017852A - 정밀 도금장치 - Google Patents

Abstract

리가(LIGA)공정에 적용할 수 있는 정밀 도금장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 정밀도금장치는 도금용액이 채워지는 도금조 내부의 일측에 수직으로 위치하는 양극과, 상기 도금조 내부에 위치하고 상기 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동을 하는 음극 지그와, 상기 도금조의 하부에 위치하여 상기 음극 지그에 도금용액을 분사하는 노즐과, 상기 도금조의 외부에 위치하여 오버플로우(overflow)되는 상기 도금용액을 담는 오버플로우용 도금조와, 상기 도금조에 담겨있는 도금용액과 오버플로우된 도금용액을 공급라인을 통하여 상기 노즐에 공급하는 펌프를 포함한다.본 발명의 정밀 도금장치는 도금용액을 순환시키고 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동하는 음극지그와 도금용액을 균일하게 분사할 수 있는 노즐을 채용하여 도금용액을 음극 지그에 설치된 웨이퍼 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다.

Description

정밀 도금장치

본 발명은 정밀 도금장치에 관한 것으로, 특히 리가(LIGA)공정에 적용할 수 있는 정밀 도금장치에 관한 것이다.

일반적으로 리가공정(LIGA process)는 3차원의 미세구조물을 만드는 데 이용된다. 상기 리가 공정의 LIGA란 LIgathografie Galvanoformung Abformung의 독일어의 첫글자를 인용한 약자로 이것을 알기 쉽게 표현하여 X-레이를 이용한 사진식각(deep-etch X-ray lithography), 전기도금(electroforming) 및 플라스틱 몰딩(plastic moulding)의 세가지 단계로 이루어진 미세가공기술이다. 여기서, 종래의 리가공정의 전기도금에 이용되는 도금장치를 설명한다.

도1은 종래의 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.

도 1에서, 종래의 도금장치는 도금배스(1) 내의 상부에 위치한 양극(3)과, 상기 양극(3)의 하부에 위치한 음극(5)과, 상기 도금배스(1)의 상부에 위치하고 도금용액이 유입되는 노즐(7)과, 상기 양극(3)과 인접하여 도금배스(1)의 온도를 측정하는 온도센서(9)와, 상기 도금배스(1) 외부에 도금용액을 유입시킬 수 있는 펌프(11)와, 상기 도금배스(1)의 외부에서 상기 도금배스(1)를 가열(heating)시킬 수 있는 가열수단(도시 안됨)으로 이루어져 있다. 도 1에서, 참조번호 13은 오링 실부를 나타낸다.

따라서, 상기 종래의 도금장치에 있어서, 상기 펌프(11)를 통하여 공급된 도금용액은 노즐(7)을 통하여 양극(3)에서 음극(5)쪽으로 분사되어 음극(5) 또는 음극(5) 상에 놓여있는 웨이퍼(도시 안됨) 상에 도금막을 형성하게 된다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래의 도금장치는 국부적인 도금용액 분사로 음극의 특정 부위에 도금용액이 공급되어 웨이퍼 상의 두께의 편차가 커지는 단점이 있다. 그리고, 음극 교반장치가 없어 도금시 확산층의 증가 및 핀홀 등 도금층의 결함이 발생하는 문제가 있다. 더욱이, 도금후 음극 시편을 교체시 도금용액을 먼저 다 배수하고 나서 수행해야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결할 수 있는 정밀 도금장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 의한 정밀 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.

도 3은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 일예에 따른 평면도이다.

도 4는 상기 도 3의 a-a에 따른 단면도이다.

도 5은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 다른 예에 따른 평면도이다.

도 6는 상기 도 5의 a-a에 따른 단면도이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 도금용액이 채워지는 도금조 내부의 일측에 수직으로 위치하는 양극과, 상기 도금조 내부에 위치하고 상기 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동을 하는 음극 지그와, 상기 도금조의 하부에 위치하여 상기 음극 지그에 도금용액을 분사하는 노즐과, 상기 도금조의 외부에 위치하여 오버플로우(overflow)되는 상기 도금용액을 담는 오버플로우용 도금조와, 상기 도금조에 담겨있는 도금용액과 오버플로우된 도금용액을 공급라인을 통하여 상기 노즐에 공급하는 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치를 제공한다.

상기 노즐은 그 표면에 복수의 구멍을 갖는 원통형 구조이며, 상기 도금조의 내부에 상기 도금조의 온도를 조절하는 온도센서와, 상기 도금조를 가열할 수 있는 가열수단이 더 포함되어 있을 수 있다.

상기 오버플로우용 도금조에 상기 노즐에 공급되는 도금용액의 양과 속도를 조절할 수 있도록 바이패스 라인이 연결되어 있다.

본 발명의 일예의 상기 음극 지그는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체에 놓이는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 엣지에 위치하는 음극접점과, 상기 음극접점과 이격되어 상기 웨이퍼 상에 위치하는 오링실부와, 상기 오링 실부 및 음극접점 상에 위치하고 상기 하부몸체와 연결되는 상부몸체로 구성된다.

또한, 본 발명의 다른 예의 상기 음극 지그는 우물형의 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 바닥에 위치하는 구리판과, 상기 구리판 상에 놓이는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 엣지에 위치하는 음극접점과, 상기 음극접점과 이격되어 상기 웨이퍼 상에 위치하는 오링실부와, 상기 오링 실부 상에 위치하고 상기 하부몸체와 연결되는 상부몸체로 구성된다.

본 발명의 정밀 도금장치는 도금용액을 순환시키고 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동하는 음극지그와 도금용액을 균일하게 분사할 수 있는 노즐을 채용하여 도금용액을 음극 지그에 설치된 웨이퍼 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 정밀 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.

도 2에서, 본 발명의 정밀 도금 장치는 도금용액(20)이 채워지는 도금조(21) 내부의 일측에 수직으로 위치하는 양극(23)과, 상기 도금조(21) 내부에 위치하고 상기 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동을 할 수 있는 음극 지그(25)와, 상기 도금조(21)의 하부에 위치하여 상기 음극 지그(25)에 도금용액을 분사하는 노즐(27)이 포함되어 있다. 상기 노즐(27)은 그 표면에 복수의 구멍을 갖는 원통형 구조로 마련하여 음극 지그(25)에 도금용액을 균일하게 분사한다.

또한, 본 발명의 정밀 도금 장치는 상기 도금조(21)를 외부에서 둘러싸 오버플로우된 도금용액(28)을 담는 오버플로우용 도금조(29)와, 상기 도금조에 담겨있는 도금용액과 오버플로우된 도금용액(28)을 공급라인(31, 31')과 필터(33a, 33b)를 통하여 상기 노즐(27)에 공급하는 펌프(35)와, 상기 오버플로우용 도금조(29)에 연결되어 상기 노즐(27)에 공급되는 도금용액의 양 및 속도를 조절하는 바이패스 라인(32)과, 상기 도금조(21)의 내부에 상기 도금조(21)의 온도를 조절하는 온도센서(36)과, 도금조(21)를 가열할 수 있는 가열장치(41)를 포함한다. 상기 가열장치(41)로 인하여 상기 도금용액도 도금조(21)의 바닥에서부터 균일하게 가열된다. 2에서, 참조번호 37 및 39는 양극 접점 및 음극접점을 나타낸다.

특히, 본 발명의 정밀 도금 장치는 필터(33a, 33b)가 2개 설치되어 2단계, 예컨대 1㎛에서 0.5㎛ 크기로 불순물을 여과하여 미세한 불순물까지 여과할 수 있다. 그리고, 상기 음극 지그(25)는 상기 양극(23)에 대하여 좌우로 왕복직선운동하여 도금용액을 음극 지그(25) 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다, 그리고, 도금용액의 바이패스 라인(32) 및 공급라인(31)을 구비하여 도금용액을 순환시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 정밀 도금장치는 상기 펌프(35)를 통하여 공급된 도금용액은 노즐(27)을 통하여 양극(23)에서 음극지그(25)쪽으로 균일하게 분사하여 음극지그에 설치된 웨이퍼(도시 안됨) 상에 도금막을 균일하게 형성한다.

도 3은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 일예에 따른 평면도이고, 도 4는 상기 도 3의 a-a에 따른 단면도이다.

도 3 및 도 4에서, 본 발명의 일예에 따른 음극 지그(25)는 하부 몸체(41) 상에 웨이퍼(43)가 위치하고 있고 상기 웨이퍼(43)의 엣지에 음극접점(45)이 형성되어 있고, 상기 음극접점(45)이 설치된 웨이퍼(43)의 중심쪽으로 상기 음극접점(45)에 도금용액이 투입되지 못하게 오링 실부(47)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 음극 접점(45)과 웨이퍼(43)간 접촉을 안정하게 하기 위하여, 상기 하부몸체(41) 상에 상기 음극접점(45) 및 오링실부(43)를 사이에 두고 상부몸체(49)가 형성되어 있고, 상기 상부몸체(49)와 하부몸체를 나사(51)로 조립하게 되어 있다. 도 3에 도시한 평면도에 보듯이, 위에서 보면 음극 지그는 원통형으로 되어 있고 도면 편의상 오링실부(47)와 음극접점(45)이 도시되어 있다.

도 5은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 다른 예에 따른 평면도이고, 도 6는 상기 도 5의 a-a에 따른 단면도이다.

도 5 및 도 6에서, 본 발명의 다른 예에 따른 음극 지그는 우물형의 하부 몸체(61)의 바닥에 구리판(63)이 설치되어 되어 있고, 상기 구리판(63) 상에 웨이퍼(65)가 위치하고 있으며, 상기 웨이퍼(65)의 엣지에 음극접점(67)이 형성되어 있고, 상기 음극접점(67)이 설치된 웨이퍼(65)의 중심쪽으로 상기 음극접점(67)에 도금용액이 투입되지 못하게 오링실부(69)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 음극 접점(67)의 상부에 전류밀도를 음극표면에 균일하게 분포시키기 위하여 상부 몸체(71)가 설치되어 있고, 상기 상부 몸체(71)는 하부몸체(61)와 접속되어 있다. 도 5에 도시한 평면도에 보듯이, 위에서 보면 음극 지그는 원통형으로 되어 있고 구리판에 음극접점을 점으로 형성하여 웨이퍼에 연결함으로써 균일하게 전류를 공급할 수 있다.

본 발명의 정밀 도금장치는 필터가 2개 설치되어 2단계로 불순물을 여과하여 미세한 불순물까지 여과할 수 있으며, 도금용액을 순환시키고 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동하는 음극지그와 도금용액을 균일하게 분사할 수 있는 노즐을 채용하여 도금용액을 음극 지그에 설치된 웨이퍼 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다.

그리고, 음극지그에 있어서 웨이퍼의 가장자리 전면적과 음극 접점이 전기적으로 접촉되어 음극에 균일한 전류분포를 얻을 수 있으며, 도금조건에 따라서 음극 접점의 수를 변화시켜 균일한 두께의 도금층을 얻을 수 있다. 또한, 음극 접점 재료로 구리를 이용함으로써 전류효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 도금용액이 채워지는 도금조 내부의 일측에 수직으로 위치하는 양극;

   상기 도금조 내부에 상기 양극에 대하여 대향되어 위치한 음극 지그;

   상기 도금조의 하부에 위치하여 상기 음극 지그에 도금용액을 분사하는 노즐;

   상기 도금조의 외부에 위치하여 오버플로우되는 상기 도금용액을 담는 오버플로우용 도금조; 및

   상기 도금조에 담겨있는 도금용액과 오버플로우된 도금용액을 공급라인을 통하여 상기 노즐에 공급하는 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 그 표면에 복수의 구멍을 갖는 원통형 구조인 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 도금조의 내부에 상기 도금조의 온도를 조절하는 온도센서가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 도금조의 내부에 상기 도금조를 가열할 수 있는 가열수단이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 오버플로우용 도금조에 상기 노즐에 공급되는 도금용액의 양과 속도를 조절할 수 있도록 바이패스 라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 음극 지그는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체에 놓이는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 엣지에 위치하는 음극접점과, 상기 음극접점과 이격되어 상기 웨이퍼 상에 위치하는 오링실부와, 상기 오링 실부 및 음극접점 상에 위차하고 상기 하부몸체와 연결되는 상부몸체로 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 음극 지그는 우물형의 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 바닥에 위치하는 구리판과, 상기 구리판 상에 놓이는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 엣지에 위치하는 음극접점과, 상기 음극접점과 이격되어 상기 웨이퍼 상에 위치하는 오링실부와, 상기 오링 실부 상에 위치하고 상기 하부몸체와 연결되는 상부몸체로 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치.