KR200466385Y1 - 기판도금방법 및 이를 채용한 기판도금장치 - Google Patents

Abstract

음극인가체의 부식을 차단할 수 있는 기판도금방법 및 이를 채용한 기판도금장치가 개시된다. 개시된 본 고안에 의한 기판도금방법은, 음극인가체와 접촉된 기판이 전해액에 침지되어 도금되는 단계, 도금된 기판이 음극인가체로부터 분리되는 단계 및, 음극인가체가 상기 전해액에 침지되는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 별도의 세정제 없이도 기판과 비접촉되어 외부로 노출된 음극인가체를 전해액에 침지시켜 부식을 차단할 수 있어, 유지 및 보수 비용을 저감시킬 수 있게 된다.

기판, 웨이퍼, 도금, 구리막, 전해액, 음극, 컨택, 부식.

Description

기판도금방법 및 이를 채용한 기판도금장치{METHOD AND APPARATUS FOR WAFER PLATING}

본 고안은 반도체 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기판에 금속막을 형성시키기 위해 기판을 음극화시키는 음극인가체의 유지 및 보수를 향상시킬 수 있는 기판도금방법 및 이를 채용한 기판도금장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체를 구성하는 실리콘 기판상에 금속배선을 형성하기 위해, 상기 기판의 전면에 금속막을 형성하여 이 금속막을 패터닝하게 된다. 이때, 상기 기판의 전면에 형성되는 금속막은 알루미늄 또는 구리에 의해 형성된다. 이 중, 상기 구리막은 알루미늄막에 비해 녹는점이 높아 전기이동도에 대한 큰 저항력을 가짐으로써 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비저항이 낮아 신호전달 속도를 증가시킬 수 있는 이점 때문에, 주로 채택된다.

현재, 상기 기판상에 구리 배선을 형성하기 위한 방법으로는 물리기상증착 또는 화학기상증착이 주로 채용되나, 전기 이동도에 대한 내성이 우수하고 제조비용이 저렴한 화학기상증착 즉, 전기도금이 선호된다.

상기 기판에 구리막을 형성시키는 전기도금의 원리는, 전해액이 수용된 처리 챔버 내에 양극이 인가되는 구리판과 음극이 인가되는 기판을 침지시킴으로써, 구리판으로부터 산화되어 분리된 구리이온이 상기 기판으로 이동하여 환원됨으로써 상기 기판에 구리막이 형성된다. 여기서, 상기 구리판과 기판에 각각 양극과 음극을 인가하기 위해 양극인가체와 음극인가체가 각각 구리판과 기판에 접촉되도록 마련된다. 또한, 상기 음극인가체는 상기 기판을 움직임 가능하게 지지하는 척과 기판 사이에 마련되어, 상기 기판과 선택적으로 접촉된다.

그런데, 상기 기판을 음극화시키는 음극인가체는 전류인가를 위해 SUS(Steel Use Stainless) 재질로 형성됨으로써, 도금공정 이후에 기판을 세정시키기 위한 세정제와 같은 물질들에 의해 화학적으로 반응하여 부식된다. 이러한 음극인가체의 부식발생은 음극인가체의 영구 사용을 저해하는 요인으로써, 일정주기마다 상기 음극인가체를 교체해야 하는 유지 및 보수비용 증가를 야기시킨다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 음극인가체의 수명을 연장시킬 수 있는 기판도금방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 유지 및 보수비용을 저감시킬 수 있는 기판도금방법을 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판도금방법이 채용된 기판도금장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 기판도금방법은, 음극인가체와 접촉된 기판이 전해액에 침지되어 도금되는 단계, 상기 도금된 기판이 상기 음극인가체로부터 분리되는 단계 및, 상기 음극인가체가 상기 전해액에 침지되는 단계를 포함한다.

상기 기판을 도금시키는 단계를 보다 구체적으로 구분하면, 상기 음극인가체와 상기 기판이 접촉되는 단계, 상기 기판이 전해액에 침지되어 양극의 타켓부재와 마주하는 단계, 상기 타켓부재로부터 발생된 금속이온에 의해 상기 기판에 도금막이 형성되는 단계 및, 상기 기판이 상기 전해액으로부터 인출되는 단계로 구분될 수 있다.

여기서, 상기 음극인가체는 상기 기판과의 접촉 또는 비접촉됨에 따라, 외부로 비노출 또는 노출되며, 상기 음극인가체가 노출된 상태로 상기 전해액에 침지되 어 부식이 차단된다.

상기와 같은 구성을 가지는 상기 타켓부재는 구리판을 포함하며, 상기 전해액은 황산구리액을 포함한다.

본 고안의 목적을 달성하기 위한 기판도금장치는, 전해액이 수용되는 처리챔버, 상기 전해액에 침지되며, 음극인가체에 의해 음극화되는 기판 및, 상기 전해액에 침지되며, 양극인가시 상기 기판을 도금할 금속이온이 발생되는 타켓부재를 포함한다. 여기서, 상기 음극인가체는 상기 기판과 비접촉된 상태에서 상기 전해액에 침지됨으로써, 부식이 차단된다.

또한, 상기 기판도금장치는, 상기 음극인가체와 기판을 지지하여 상기 처리챔버 내외로 출입시키는 척을 포함한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의하면, 첫째, 기판을 음극화시키는 음극인가체가 상기 기판과 접촉되지 않을 때 전해액에 소정 시간 침지시킴으로써, 기판의 도금공정 이전 및 이후에 음극인가체에 부식이 발생됨을 차단할 수 있게 된다.

둘째, 상기 음극인가체의 부식이 차단됨으로써, 상기 음극인가체의 사용수명이 길어져 유지 및 보수 비용을 저감시킬 수 있게 된다.

셋째, 상기 음극인가체가 부식되지 않고 항시 최적의 상태를 유지할 수 있어 상기 기판과의 밀착성도 높게 유지할 수 있게 된다. 그로 인해, 상기 기판의 음극화 효율도 향상시켜 상기 기판의 도금품질도 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 고안의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 고안의 일 실시예에 의한 기판도금장치(1)는, 처리챔버(10), 기판(20) 및 타켓부재(30)를 포함한다.

상기 처리챔버(10)는 전해액(S)이 수용된다. 상기 처리챔버(10)는 후술할 기판(20)의 출입을 위해 상부가 개방된 욕조(Bath)와 같은 형상을 가진다. 이로 인해, 상기 기판(20)은 상기 처리챔버(10)의 개방된 상부를 통해 출입되어, 상기 전해액(S)에 침지된다.

한편, 상기 처리챔버(10)의 내부에는 원활한 도금공정을 위해 상기 타켓부재(30)를 지지하는 도금조(11)가 마련된다. 이 도금조(11)에는 상기 기판(20)을 도금시킬 금속이온을 여과하기 위한 필터부(12)가 마련되며, 이러한 필터부(12)의 기술구성은 후술할 타켓부재(30)의 기술구성과 함께 자세히 후술토록 한다.

상기 기판(20)은 상기 전해액(S)에 침지되어 도금되는 도금체로써, 본 실시예에서는 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼로 예시한다. 그러나, 상기 기판(20)은 꼭 실리콘 웨이퍼로 한정되지 않으며, LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Display Panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판이 채용될 수 있음은 당연하다.

또한, 상기 기판(20)은 도 1의 도시와 같이, 후면인 비도금면이 음극인가체(21)와 접촉되어 음극화된다. 이렇게 음극화된 기판(20)의 전면 즉, 도금면에는 금속이온의 환원반응에 의해 도금막이 형성된다. 참고로, 상기 기판(20)은 도금막 이 형성된 이후에, 도시되지 않은 세정수단에 의해 세정된다.

한편, 상기 음극인가체(21)는 상기 기판(20)과의 접촉에 의해 기판(20)을 음극화시키기 위해 전류가 인가되는 도전성부재인 SUS(Steel Use Stainless) 재질로 형성된다. 이때, 상기 음극인가체(21)는 기판(20)과의 접촉에 의해 외부로 비노출된 상태이다. 또한, 상기 음극인가체(21)는 도 2의 도시와 같이, 상기 기판(20)과 비접촉된 상태일 경우에는 전면이 외부로 노출되며, 이 노출된 상태로 전해액(S)에 침지되어 부식이 차단된다.

구체적으로, 상기 기판(20)에 의해 비노출된 상태였던 음극인가체(21)는 기판(20)이 도금되는 도중에 기판(20)을 세정하는 세정제와 같은 외부 물질들과 화학적으로 반응하여 부식될 수 있으며, 이러한 음극인가체(21)의 부식은 전해액(S)에 음극인가체(21)가 소정시간 침지됨으로써 차단된다. 즉, 상기 전해액(S)에 음극인가체(21)가 기판(20)과 비접촉된 상태로 침지됨으로써, 음극인가체(21) 표면의 부식 유발성분이 제거되는 것이다.

한편, 상기 기판(20)은 척(22)에 의해 지지되어, 상기 처리챔버(10)의 내외로 출입됨으로써, 도금 및 세정된다. 이때, 상기 척(22)은 상기 음극인가체(21)를 사이에 두고 상기 기판(20)의 비도금면을 지지하여, 상기 기판(20)의 전면인 도금면이 외부로 노출되도록 한다. 이러한 기판(20)을 지지하는 상기 척(22)의 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하므로, 자세한 설명 및 도시를 생략한다.

참고로, 도 2에 도시된 미 설명부호 40은 도금될 기판(20) 또는 도금된 기판(20)을 상기 척(22)에 로딩 또는 언로딩시키기 위한 인출수단으로써, 일반적인 로봇팔로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 인출수단(40)은 상기 기판(20)을 상기 처리챔버(10) 측으로 공급 또는 회수하는 로딩부와 처리챔버(10) 사이에서 상기 기판(20)을 이송시킴과 아울러, 상기 척(22)에 기판(20)을 로딩 또는 언로딩시킨다.

상기 타켓부재(30)는 상기 전해액(S)에 침지되어, 상기 기판(20)을 도금시킬 금속이온을 제공한다. 이러한 타켓부재(30)는 양극인가체(31)와 접촉되어 양극을 인가받음으로써, 산화반응에 의해 타켓부재(30)로부터 금속이온이 발생되어 전해액(S)으로 배출된다. 이때, 상기 타켓부재(30)는 상기 기판(20)과 마주하는 전면이 전해액(S) 상에서 노출되며, 후면은 상기 양극인가체(31)와 접촉된 상태이다.

보다 구체적으로, 상기 타켓부재(30)는 원형의 플레이트로 형성되며, 그 외주면은 도금조(11)의 내주면에 지지된다. 또한, 상기 타켓부재(30)는 상기 전해액(S)에 침지된 기판(20)의 전면인 도금면과 마주하도록, 상기 도금조(11)의 하부에 설치된다.

여기서, 상기 타켓부재(30)로부터 발생된 금속이온은 도금조(11) 내에서 필터부(12)에 의해 여과된 후, 마주하는 기판(20)의 전면인 도금면으로 공급된다. 이때, 상기 필터부(12)는 상기 타켓부재(30)로부터 발생된 금속이온을 1차 여과하는 제 1 필터(13)와, 이 제 1 필터(13)에 의해 1차 필터링된 금속이온을 골고루 분배하여 2차 여과하는 제 2 필터(14)를 포함한다. 이러한 제 1 및 제 2 필터(13)(14)를 차례로 경유한 금속이온은 기판(20)의 전면인 도금면에 골고루 공급되어 도금막을 형성시킴으로써, 형성된 도금막의 품질을 향상시킨다.

참고로, 본 실시예에서는 상기 타켓부재(30)가 양극 인가에 의해 구리이온을 발생시켜 기판(20)에 구리막을 형성시키는 구리판인 것으로 예시한다. 이에 대응하여, 상기 타켓부재(30)와 기판(20)이 침지되는 전해액(S)은 황산구리액인 것으로 예시한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 기판도금장치(1)의 기판도금방법을 도 4 및 도 5의 플로우챠트를 참고하여 설명한다.

도 4를 참고하면, 우선, 상기 기판(20)이 도금된다(S10). 상기 기판(20)의 도금단계(S10)를 도 5를 참고하여 보다 구체적으로 살펴보면, 도 1의 도시와 같이, 상기 기판(20)이 음극인가체(21)와 접촉되어 음극화되면(S11), 상기 음극화된 기판(20)은 처리챔버(10)로 삽입되어 전해액(S)에 침지된다(S12).

그러면, 상기 음극화된 기판(20)과 양극인가체(31)에 의해 양극화된 타켓부재(30)가 상호 마주함으로써, 상기 타켓부재(30)로부터 환원반응에 의해 발생된 금속이온이 전해액(S)으로 공급된 후 제 1 및 제 2 필터(13)(14)를 차례로 경유하여 기판(20)으로 전면인 도금면으로 공급된다. 이로써, 상기 음극화된 기판(20)의 음극특성에 의한 환원반응으로 전해액(S)에 녹아든 금속이온이 기판(20)에 도금막을 형성시킨다(S13).

상기와 같이 기판(20)에 도금막이 형성되면, 도 2의 도시와 같이, 상기 기판(20)은 전해액(S)으로부터 인출되어 처리챔버(10)의 외부로 승강된다(S14). 참고로, 상기 기판(20)은 척(22)에 지지되어 전면인 도금면이 노출된 상태로 처리챔버(10)의 내외로 승하강된다.

상기 도금된 기판(20)은 처리챔버(10)의 외부에서 인출수단(40)에 의해 척(22)으로부터 분리된다. 이때, 상기 도금된 기판(20)은 척(20)으로부터 분리되기 이전에, 도시되지 않은 세정수단에 의해 세정될 수 있다. 상기 척(22)으로부터 기판(20)이 분리되면, 상기 척(22)에 후면이 지지되어 전면이 기판(20)과의 접촉에 의해 비노출된 상태였던 음극인가체(21)가 외부로 노출된다. 이렇게 전면이 노출상태인 음극인가체(21)는 도 3의 도시와 같이, 척(22)에 지지된 상태로 처리챔버(10) 내부로 하강하여 전해액(S)에 소정시간 침지되어 부식이 차단된다.

이로 인해, 상기 음극인가체(21)는 또 다른 기판(20)의 도금을 수행하기 이전에 부식을 유발할 수 있는 성분이 제거되어 부식이 차단됨으로써, 오랜 시간 사용될 수 있을 뿐만 아니라 기판(20)과의 접촉력을 항시 일정하게 유지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 의한 기판도금장치의 기판 도금단계를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 기판도금장치의 도금된 기판이 전해액으로부터 인출되는 단계를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 도 1에 도시된 기판도금장치의 부식 차단을 위해 음극인가체가 전해액에 침지되는 단계를 개략적으로 도시한 단면도,

도 4는 본 고안의 일 실시예에 의한 기판도금방법을 설명하기 위한 플로우챠트, 그리고,

도 5는 도 4의 도금단계를 설명하기 위한 플로우챠트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 기판도금장치 10: 처리챔버

20: 기판 21: 음극인가체

30: 타켓부재 31: 양극인가체

S: 전해액

Claims (6)

1. 음극인가체와 접촉된 기판이 전해액에 침지되어 도금되는 단계;

   상기 도금된 기판이 상기 전해액으로부터 인출되어 상기 음극인가체로부터 분리되는 단계; 및

   상기 음극인가체가 상기 전해액에 침지되는 단계;

   를 포함하는 기판도금방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판을 도금시키는 단계는,

   상기 음극인가체와 상기 기판이 접촉되는 단계;

   상기 기판이 전해액에 침지되어 양극의 타켓부재와 마주하는 단계;

   상기 타켓부재로부터 발생된 금속이온에 의해 상기 기판에 도금막이 형성되는 단계; 및

   상기 기판이 상기 전해액으로부터 인출되는 단계;

   를 포함하는 기판도금방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 음극인가체는 상기 기판과의 접촉 또는 비접촉됨에 따라, 외부로 비노출 또는 노출되는 것을 특징으로 하는 기판도금방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 타켓부재는 구리판을 포함하며,

   상기 전해액은 황산구리액을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판도금방법.
5. 전해액이 수용되는 처리챔버;

   상기 전해액에 침지되며, 음극인가체와의 접촉에 의해 음극화되는 기판; 및

   상기 전해액에 침지되며, 양극인가시 상기 기판을 도금할 금속이온이 발생되는 타켓부재;

   를 포함하며,

   상기 음극인가체는 도금된 상기 기판이 분리되어 상기 기판과 비접촉된 상태에서 상기 전해액에 침지되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 음극인가체와 기판을 지지하여 상기 처리챔버 내외로 출입시키는 척을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.

Images