KR20060055639A - 웨이퍼 도금장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 천공을 메꾸어주는 도금장치에 관한 것으로, 특히, 좁고 깊은 천공에 적절히 적용되는 웨이퍼 도금장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명의 웨이퍼 도금장치는 도금액이 환류되는 도금조 내에 웨이퍼를 침적하여 도금하는 도금장치에 있어서, 상기 웨이퍼가 장착되어 회전하도록 하는 회전수단, 장착된 상기 웨이퍼를 상하로 왕복시키는 진동수단, 상기 회전수단과 진동수단을 지지하는 지지수단으로 이루어지는 것이다.

따라서, 본 발명의 도금장치는 웨이퍼가 도금조내에 침적된 상태에서 회전하면서 상하 약간의 충격을 가지고 왕복되어 좁고 깊은 천공에 내재하여 부착된 기포까지 완전히 탈락시킬 수 있어서 완전한 필링이 이루어지는 도금을 실시할 수 있으며, 또한 그 충격력은 모재에 형성되는 박편을 파손시키지 않을 정도의 적절한 힘이 작용되도록 설계되어 불량률을 최소화할 수 있는 유용하고 효과적인 발명이다.

도금장치, 웨이퍼 도금장치, 필링, 웨이퍼 필링장치

Description

웨이퍼 도금장치{apparatus for plating a wafer}

도 1은 종래 발명의 구성상태 단면도이고,

도 2는 종래 발명의 요부 확대도이고,

도 3은 본 발명에 따른 도금장치의 구성상태 사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 도금장치의 사용상태 측단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 도금장치의 다른 구성상태 사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 도금장치의 다른 사용상태 측단면도이고,

도 7은 본 발명에 사용되는 웨이퍼의 일부 확대단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 도금조

10. 웨이퍼

101. 모재 102. 천공 103. 박편

18. 웨이퍼장착 헤드

20. 웨이퍼 회전지그 21. 회전축 22. 베어링

24. 브러쉬부 25. 밀봉부

3. 애노드

30. 웨이퍼 구동수단 31. 모터 32. 동력전달부재

4. 환류수단

41. 탱크 42. 펌프 43. 필터

5. 회전수단

51. 동력원(모터) 52. 동력전달부재

53. 웨이퍼 회전헤드

6. 진동수단

61. 동력원(모터) 62. 캠 63. 로커

64. 왕복대 64'. 상부 왕복대 65. 완충기

7. 지지수단

71. 지지대 72. 실린더 73. 외피

본 발명은 반도체 웨이퍼의 천공을 메꾸어주는 도금장치에 관한 것으로, 특히, 좁고 깊은 천공에 적절히 적용되는 웨이퍼 도금장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼는 실리콘 소재를 평판상으로 가공하여 사용하는데, 예컨대 적층구조로 하는 경우 2장 이상을 포개어 브릿지(Bridge)를 시키기 위해서 천공을 하고 이 천공들에 구리(Cu)와 같은 금속으로 필링(filling)하는 도금을 행한다.

그런데, 상기한 천공은 직경이 60∼80㎛ 정도로 좁고 깊이가 300㎛정도로 깊어서 기포가 잘 빠지지 않으므로 도금이 쉽지 않으며, 게다가, 천공은 밑면이 남아 있는 상태로 피어싱(Piercing)되는 것임으로, 약간의 충격으로도 밑면의 얇은 살(이하, '박편(薄片)이라 함)이 찢어질 수 있어서 불량이 나오기 쉽다는 문제점이 있었다.

이에 이를 개선하고자 개발된 발명이 대한민국 특허 제0453861호인 웨이퍼 회전식 도금장치가 있으며, 이는 도 1에 도시된 바와 같이, "도금액이 저장된 도금조(1)내에서 수직방향으로 웨이퍼(10)를 침적시켜 도금하는 수직형 웨이퍼 도금장치에 있어서, 상기 웨이퍼(10)를 도금조(1) 측면에 수직 방향으로 장착하는 웨이퍼 장착 헤드(18)와, 상기 웨이퍼 장착 헤드(18)를 회전시킬 수 있도록 설치되는 웨이퍼 회전지그(20)와, 상기 웨이퍼 회전지그(20)를 구동할 수 있도록 설치되는 웨이퍼 구동수단(30)과, 수직으로 설치된 에노드(3)에 설치되는 에노드 백을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 회전식 도금장치"로 구성되며, 특히, 회전지그는 도 2에 구성된 바와 같이, "상기한 구성에 있어서, 상기 웨이퍼 회전지그(20)는 도금조(1)의 측벽에 회전가능하게 관통 설치되는 회전축(21)과, 상기 회전축(21)을 베어링 지지할 수 있도록 고정 설치되는 베어링부(22)와, 상기 웨이퍼 장착 헤드(18)까지 전선을 공급하기 위해 상기 회전축 내부에 형성되는 전선 라인부와, 상기 전선 라인부를 통해 전류를 공급할 수 있도록 설치되는 카본 브러쉬부(24) 및 상기 도금조(1)에 관통 결합되는 회전축(21)의 밀봉결합을 위해 설치되는 밀봉부(25)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 회전식 도금장치"로 구성된다.

또한, 상기 구성으로 이루어지는 발명은 도금액을 저장하는 탱크(41)로부터 펌프(42)의 가압력에 의해 도금조(1)로 공급되어 필터(43)를 거쳐 다시 탱크(41)로 회수되는 환류수단(4)은 공지의 기술임으로 필수구성 요소에서는 생략된 것임을 알 수 있다.

상기와 같이 구성되는 종래의 발명은 웨이퍼가 도금조에 수직으로 침적되어 회전되므로 수직형 도금장치의 장점인 양산성이 뛰어날 뿐만 아니라 단점인 웨이퍼의 상단부와 하단부 사이의 전류분포의 불균일성을 극복하여 도금 두께의 균일도를 향상시킬 수 있으나, 도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)에서 모재(101)의 사이에 형성된 좁고 깊은 천공(102)을 도금으로 필링할 시에 기포가 잔존되어 도금 불량이 발생될 수 있다는 문제점은 여전히 해결되지 않고 있으며, 이를 해소하고자 도금액을 고압으로 분사하는 경우에는 박편(103)이 파손될 수 있어서 문제를 남기고 있는 것이 현실이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 주목적은 좁고 깊은 홈을 가지는 웨이퍼에 기포가 존재하더라도 적절히 필링하여 도금하는 장치를 제공하자 하는 것으로, 특히 정밀한 웨이퍼에 충격을 주지 않고 도금을 하도록 하는 장치를 제공하는데 있다.

이를 위해, 본 발명은 종래의 회전식 웨이퍼 도금장치에 있어서, 기포를 제거하는 수직이송장치를 적의 장착하는 것인데, 이하에 도면을 참조로 본 발명의 구성을 설명하도록 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 웨이퍼 도금장치는 도금액이 환류되는 도금조 내에 웨이퍼를 침적하여 도금하는 도금장치에 있어서, 상기 웨이퍼가 장착되어 회전하도록 하는 회전수단, 장착된 상기 웨이퍼를 상하로 왕복시키는 진동수단, 상기 회전수단과 진동수단을 지지하는 지지수단으로 이루어지는 것이다.

또한, 본 발명의 웨이퍼 도금장치는 상기한 구성에 있어서{1}, 상기 회전수단은 회전력을 공급하는 동력원과, 상기 웨이퍼를 장착하는 웨이퍼 회전헤드와, 상기 동력원과 웨이퍼 회전헤드를 동력적으로 연결하는 동력전달부재로 구성한 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 웨이퍼 도금장치는 상기한 구성에 있어서{1,2}, 상기 진동수단은 동력원과, 상기 동력원에 연결되어 회전하는 캠과, 웨이퍼를 장착하여 회전시키는 웨이퍼 회전헤드의 축지지부와 연결되는 왕복대와, 상기 왕복대에 부착되어 상기 캠과 접촉하는 로커로 구성한 것을 특징으로 한다.

더구나, 본 발명의 웨이퍼 도금장치는 상기한 구성에 있어서, 상기 왕복대의 하단에 완충기를 장착한 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 태양에 대하여 구체적으로 언급하지만, 본 발명의 보호범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것이 아니면, 그 기술적 사상이 미치는 범위까지 보호됨은 명백하다.

도 3은 본 발명에 따른 도금장치의 구성상태 사시도이다.

도 3에 있어서, 동력원(51; 모터 또는 원동기 등)은 상부 왕복대{64'; 이는 후술하는 왕복대(64)와 평행으로 배치되어 함께 움직임}에 장착되어 있고, 그 하방에 플라이 휠과 같은 형상의 웨이퍼 회전헤드(53)와는 동력전달부재(52; 체인, 벨트 또는 타임벨트 등)로 연결되어 있어서, 전원이 공급되면, 모터(51)가 회전하여 웨이퍼 회전헤드(53)를 회전시킨다.

또한, 동력원(61)인 모터의 축이 연장되어 십자상의 캠(62)을 서서히 회전시키는데(약 1∼10 rpm), 캠(62)의 위에는 로커(63)가 접촉되어 이 로커(63)가 부착된 왕복대(64)를 서서히 상부로 밀어 올렸다 자중으로 떨어지기를 반복하며, 왕복대(64)는 웨이퍼 회전헤드(53)의 축을 지지하는 부재와 연결되어 결국 웨이퍼 회전헤드(53)가 상하로 왕복운동을 행하게 된다.

이때, 도면상 좌측에 도시되는 실린더(72)는 지지대(71)를 임의의 위치로 적절히 이동시킬 수 있어서 장치 전체의 위치를 조절하거나, 도금조(1; 도 4 참조) 내에서 웨이퍼 회전헤드(53)를 꺼낼 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 도금장치의 사용상태 측단면도로서, 도 4a는 왕복대(64)가 하강하여 완충기(65)가 작용하였을 때를 도 4b는 왕복대(64)가 상승하였을 때를 나타내는 도이다.

본 발명의 도금장치중 웨이퍼 회전헤드(53)는 도금조(1)에 내장되어 있고, 도금조(1)는 공지된 바와 같은 탱크(41), 펌프(42) 및 필터(43)등으로 이루어지는 환류수단(4)에 의해 도금액이 순환하며 공급된다.

또한, 장치 전체는 외피(73)에 의하여 보호되도록 수납되고, 도시하진 않았지만, 프레임과 같은 골조로 하중이 지지된다.

도 4a에서는 캠(62)의 오목한 부분에 로커(63)가 접촉되는 상태라서 왕복대(64)가 최하단에 위치되며, 이때 완충기(65; 쇽 업쇼버 등)는 눌려진 상태이고, 도 4b에서는 캠(62)의 볼록한 최선단 부분에 로커(63)가 접촉되는 상태라서 왕복대(64)가 최상단에 위치되며, 이때 완충기(65)와 상부 왕복대(64')는 접촉하지 않은 상태이며, 도 4b상태에서 도 3의 화살표 A방향으로 약간만 돌아가면, 로커(63)가 급격히 떨어지면서 왕복대(64)도 함께 떨어지지만, 완충기(65)가 도 4a상태로 눌리면서 충격적인 진동은 대부분 해소를 하게된다. 즉, 웨이퍼 회전헤드(53)가 도금조(1)내에서 약간의 급속한 상하 왕복운동을 하면, 도금액에 의한 부력이 급상승되어 좁은 천공(102)에 끼인 기포가 손쉽게 탈락하게 되어 완벽한 필링 및 도금작업이 완수될 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 도금장치의 다른 구성상태 사시도이다.

도 5에 있어서, 이는 도 3과 유사한 구조를 가지며, 다만, 도 3에서는 캠(62)과 로커(63)가 지지대(71)의 하부에 위치되지만, 도 5에서는 이들이 지지대(71)위에 장착되고, 이에 따라 왕복대{64; 이는 도 3의 상부 왕복대(64')에 상응함}도 하나로 충분하게 되어 장치의 구조를 간단화할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 도금장치의 다른 사용상태 측단면도로서, 도 6a는 왕복대(64)가 하강하여 완충기(65)가 작용하였을 때를 도 6b는 왕복대(64)가 상승하였을 때를 나타내는 도이다.

모터(61)와 직결된 캠(62)이 회전함에 따라 로커(63)가 상승하면서 왕복대(64)를 들어준 상태(도 6a 상태)에서, 캠(62)이 도 5의 화살표 B방향으로 약간 더 회전하면 자중에 의하여 왕복대(64)가 떨어지면서 완충기(65)로 완충되는 것(도 6b의 상태)은 도 4에서와 동일하며, 이때 도시된 캠(62)은 도 3의 캠(62)보다 돌기가 많으므로 보다 천천히 회전하여도 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 게다가 캠(62)이 들어주는 왕복대(64)에 걸리는 하중이 보다 작으므로 모터(61)의 설계 치수를 줄일 수 있어서 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 도금장치는 웨이퍼(10)가 도금조(1)내에 침적된 상태에서 회전하면서 상하 약간의 충격을 가지고 왕복되어 좁고 깊은 천공(102)에 내재하여 부착된 기포까지 완전히 탈락시킬 수 있어서 완전한 필링이 이루어지는 도금을 실시할 수 있으며, 또한 그 충격력은 모재(101)에 형성되는 박편(103)을 파손시키지 않을 정도의 적절한 힘이 작용되도록 설계되어 불량률을 최소화할 수 있는 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims (4)

1. 도금액이 환류되는 도금조 내에 웨이퍼를 침적하여 도금하는 도금장치에 있어서,

   상기 웨이퍼가 장착되어 회전하도록 하는 회전수단, 장착된 상기 웨이퍼를 상하로 왕복시키는 진동수단, 상기 회전수단과 진동수단을 지지하는 지지수단으로 이루어지는 웨이퍼 도금장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전수단은;

   회전력을 공급하는 동력원과,

   상기 웨이퍼를 장착하는 웨이퍼 회전헤드와,

   상기 동력원과 웨이퍼 회전헤드를 동력적으로 연결하는 동력전달부재로 구성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 진동수단은;

   동력원과,

   상기 동력원에 연결되어 회전하는 캠과,

   웨이퍼를 장착하여 회전시키는 웨이퍼 회전헤드의 축지지부와 연결되는 왕복 대와,

   상기 왕복대에 부착되어 상기 캠과 접촉하는 로커로 구성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 왕복대의 하단에 완충기를 장착한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금장치.

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