KR20060076012A - Wafer plating apparatus for improving process uniformity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 도금 장치에 관한 것으로, 내부에 애노드 전극이 설치되고 도금액이 담겨지는 도금조와, 상기 도금조 상부에 설치되어 웨이퍼가 장착되는 캐소드 전극을 포함하는 웨이퍼 도금 장치에 있어서 상기 캐소드 전극은, 상기 웨이퍼의 가장자리와 전기적으로 연결되는 제1 부분과; 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 웨이퍼의 측면과 전기적으로 연결되는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 웨이퍼와 직접적으로 접촉하는 캐소드 전극이 웨이퍼의 앞면 뿐만 아니라 측면과 접촉할 수 있는 형상이므로 웨이퍼에 인가되는 전기장이 웨이퍼 전체에 걸쳐 고르게 분포된다. 고르게 분포된 전기장에 의해 웨이퍼 앞면에 도금되는 금속막의 두께가 일정하게 구현되어 도금 공정의 균일성을 확보할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a wafer plating apparatus, comprising: a plating bath in which an anode electrode is installed inside and a plating solution is contained therein, and a cathode electrode installed in the plating bath and mounted on a wafer, wherein the cathode electrode comprises: A first portion electrically connected to an edge of the wafer; And a second portion extending from the first portion and electrically connected to a side of the wafer. According to this, since the cathode electrode in direct contact with the wafer is in contact with the side as well as the front side of the wafer, the electric field applied to the wafer is evenly distributed throughout the wafer. The uniform thickness of the metal film to be plated on the front surface of the wafer is uniformly distributed, thereby ensuring uniformity of the plating process.

Description

공정 균일도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 도금 장치{WAFER PLATING APPARATUS FOR IMPROVING PROCESS UNIFORMITY}Wafer Plating Apparatus to Improve Process Uniformity {WAFER PLATING APPARATUS FOR IMPROVING PROCESS UNIFORMITY}

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 도금 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a wafer plating apparatus according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 도금 장치에 있어서 문제점을 설명하기 위한 평면도(A) 및 단면도(B)이다.2 is a plan view (A) and a cross-sectional view (B) for explaining a problem in the wafer plating apparatus according to the prior art.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a wafer plating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a wafer plating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치에 있어서 캐소드 전극을 확대한 단면도이다.5 is an enlarged cross-sectional view of a cathode electrode in the wafer plating apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치에 있어서 캐소드 전극의 일부를 확대한 사시도이다.6 is an enlarged perspective view of a part of the cathode electrode in the wafer plating apparatus according to the embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100; 웨이퍼 도금 장치 110; 도금조100; Wafer plating apparatus 110; Plating bath

120; 캐소드 전극 120a; 캐소드 전극의 평면부120; Cathode electrode 120a; Planar portion of the cathode electrode

120b; 캐소드 전극의 만곡부 120c; 캐소드 전극의 경사부120b; The curved portion 120c of the cathode electrode; Inclination of the cathode electrode

130; 애노드 전극 140; 도금액130; Anode electrode 140; Plating amount

150; 공급구 160; 배출구150; Supply port 160; outlet

본 발명은 웨이퍼 도금 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도금 공정의 균일도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 도금 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer plating apparatus, and more particularly, to a wafer plating apparatus capable of improving the uniformity of the plating process.

일반적으로 웨이퍼 도금 장치는 웨이퍼와 도금하고자 하는 물질(예, 구리)로 이루어진 판 각각을 전원에 연결시켜 전기화학적 반응으로 웨이퍼에 금속막을 형성하는 장치이다. 웨이퍼 상에 금속막을 형성하는 공정에는 화하기상증착이나 물리기상증착 등의 여러 공정이 있지만 전기도금 방법으로 금속막을 형성하게 되면 금속막 물성이 여타의 다른 공정으로 형성한 것에 비해 우수하므로 전기도금 방법이 점차 하나의 기본적인 공정으로 자리잡아 가고 있다.In general, a wafer plating apparatus is an apparatus for forming a metal film on a wafer by an electrochemical reaction by connecting each wafer made of a wafer and a material to be plated (eg, copper) to a power source. There are many processes such as chemical vapor deposition and physical vapor deposition in the process of forming a metal film on the wafer. However, when the metal film is formed by electroplating, the metal film properties are superior to those formed by other processes. This is gradually becoming a basic process.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 도금 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a wafer plating apparatus according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 웨이퍼 도금 장치(10)는 도금액(14)이 담겨지는 도금조(11)와, 도금조(11) 내에 배치된 애노드 전극(13)과, 웨이퍼(W)와 직접 접촉하는 환형의 캐소드 전극(12)으로 이루어진다. 애노드 전극(13)과 캐소드 전극(12) 사이에 직류 전원을 연결한다. 이에 따라, 애노드 전극(13)에 접촉되어 있는 웨이퍼(W) 표면에 금속이 환원 석출되는 전기화학적 반응으로 웨이퍼(W) 표면에 금속막이 도금된다.Referring to FIG. 1, the wafer plating apparatus 10 according to the related art includes a plating bath 11 in which a plating solution 14 is contained, an anode electrode 13 disposed in the plating bath 11, and a wafer W. In FIG. And an annular cathode electrode 12 in direct contact with it. DC power is connected between the anode electrode 13 and the cathode electrode 12. Accordingly, the metal film is plated on the surface of the wafer W by an electrochemical reaction in which metal is reduced and precipitated on the surface of the wafer W in contact with the anode electrode 13.

도 2를 참조하면, 종래의 웨이퍼 도금 장치(10)의 캐소드 전극(12)은 평평한 형태이므로 웨이퍼 정렬이 제대로 되지 아니하여 웨이퍼(W) 일부분이 캐소드 전극 (12)에 접촉이 되지 않을 수 있다(A). 또한, 웨이퍼(W)에서 캐소드 전극(12)과 접촉되어야 하는 부분(γ)이 불순물로 오염되어 캐소드 전극(12)과는 제대로 접촉되지 아니한 곳이 있을 수 있다.Referring to FIG. 2, since the cathode electrode 12 of the conventional wafer plating apparatus 10 is flat, wafer alignment may not be performed properly, and a portion of the wafer W may not come into contact with the cathode electrode 12 ( A). In addition, there may be a place in the wafer W where the portion γ, which should be in contact with the cathode electrode 12, is contaminated with impurities and thus is not properly in contact with the cathode electrode 12.

주지된 바와 같이, 웨이퍼 상에 형성되는 도금막의 두께는 웨이퍼에 인가되는 전기장이 균일하여야만 웨이퍼 전표면에 균일한 두께의 금속막이 고르게 도금된다. 그러나, 웨이퍼 표면에서의 전체적인 전기장이 고르게 분포되지 아니하면 금속막의 두께가 일정하게 구현되지 않는다.As is well known, the thickness of the plated film formed on the wafer is uniformly plated on the entire surface of the wafer only if the electric field applied to the wafer is uniform. However, if the overall electric field on the wafer surface is not evenly distributed, the thickness of the metal film is not constant.

이에 따라, 도 2의 (A)의 경우와 같이, 웨이퍼(W)의 일부분이 캐소드 전극(12)에 접촉되지 아니하면 웨이퍼(W) 전체적으로는 고른 전기장이 형성되지 아니하여 접촉되지 아니한 부위(α)는 다른 곳에 비해 상대적으로 금속막의 높이가 낮아져 도금 공정의 균일성을 해하는 요인이 된다. 이러한 것은 도 2의 (B)의 경우에서도 마찬가지로 웨이퍼(W)의 일부분(β)에 형성되는 금속막의 두께가 다른 곳에 비해 상대적으로 낮아져 도금 공정의 균일성을 해하는 요인이 된다.Accordingly, as in the case of FIG. 2A, when a portion of the wafer W is not in contact with the cathode electrode 12, a portion (α) in which the entire electric field of the wafer W is not formed because no uniform electric field is formed. ) Decreases the height of the metal film relative to other parts, which deteriorates the uniformity of the plating process. Similarly, in the case of FIG. 2B, the thickness of the metal film formed on the portion β of the wafer W is relatively lower than that of other parts, which causes deterioration of the uniformity of the plating process.

이에 본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼와 전극과의 접촉 부위를 확대함으로써 접촉 불량으로 인한 도금 공정의 불균일성을 해소할 수 있는 웨이퍼 도금 장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, an object of the present invention is to enlarge the contact portion between the wafer and the electrode to solve the non-uniformity of the plating process due to poor contact process In providing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 도금 장치는 웨이퍼와 직 접적으로 접촉되는 전극이 웨이퍼의 앞면 뿐만 아니라 옆면과도 접촉할 수 있는 것을 특징으로 한다.The wafer plating apparatus according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the electrode which is in direct contact with the wafer can be in contact with the side as well as the front surface of the wafer.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치는, 내부에 애노드 전극이 설치되고 도금액이 담겨지는 도금조와, 상기 도금조 상부에 설치되어 웨이퍼가 장착되는 캐소드 전극을 포함하는 웨이퍼 도금 장치에 있어서 상기 캐소드 전극은, 상기 웨이퍼의 가장자리와 전기적으로 연결되는 제1 부분과; 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 웨이퍼의 측면과 전기적으로 연결되는 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wafer plating apparatus according to an embodiment of the present invention that can implement the above features, a wafer plating including a plating bath in which an anode electrode is installed therein and a plating solution is contained, and a cathode electrode installed on the plating bath to mount the wafer In the apparatus, the cathode electrode comprises: a first portion electrically connected to an edge of the wafer; And a second portion extending from the first portion and electrically connected to a side of the wafer.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 웨이퍼 측면과 구조적으로 정합하는 형태인 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the second portion is characterized in that it is structurally matched with the wafer side.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 웨이퍼의 볼록하게 만곡된 측면 구조와 정합하는 오목하게 만곡된 형태인 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the invention, the second portion is characterized in that it is concavely curved in conformity with the convexly curved side structures of the wafer.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 캐소드 전극은 상기 제2 부분으로부터 연장되어 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 제3 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the invention, the cathode electrode is characterized in that it further comprises a third portion extending from the second portion for alignment of the wafer.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제3 부분은 상기 도금조의 바깥 방향으로 기울어진 경사진 형태인 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the third portion is characterized in that the inclined form inclined in the outward direction of the plating bath.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 캐소드 전극은 상기 웨이퍼의 가장자리 전체와 전기적으로 연결되는 환형 구조인 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the cathode electrode is characterized in that the annular structure is electrically connected to the entire edge of the wafer.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치는, 도금액이 담겨지는 도금조; 상기 도금조 내부에 설치되는 애노드 전극; 및 상기 도금조 상부에 웨이퍼와 접촉하도록 설치되는, 상기 웨이퍼의 평평한 가장자리와 접촉하는 평면부와, 상기 평면부로부터 연장되어 상기 웨이퍼의 볼록한 측면부와 접촉되도록 구조적으로 정합하는 만곡부와, 상기 만곡부로부터 연장되어 상기 도금조 바깥 방향으로 기울어진 경사부를 갖는 환형 구조의 캐소드 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wafer plating apparatus according to a modified embodiment of the present invention that can implement the above features, the plating bath in which the plating liquid is contained; An anode electrode installed in the plating bath; And a planar portion in contact with the flat edge of the wafer, the curved portion extending from the planar portion and structurally matched to be in contact with the convex side portion of the wafer, the upper surface of the plating bath being arranged to contact the wafer. And the cathode having an annular structure having an inclined portion inclined outwardly of the plating bath.

본 발명의 변형 실시예에 있어서, 상기 도금조는, 상기 도금조 내부로 상기 도금액을 공급하는 공급구; 및 상기 도금액을 외부로 배출시키는 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a modified embodiment of the present invention, the plating bath, the supply port for supplying the plating liquid into the plating bath; And an outlet for discharging the plating liquid to the outside.

본 발명에 의하면, 웨이퍼와 직접적으로 접촉하는 캐소드 전극이 웨이퍼의 앞면 뿐만 아니라 측면과도 접촉할 수 있는 형상으로 개선되어 웨이퍼에 인가되는 전기장이 웨이퍼 전체에 걸쳐 고르게 분포된다. 이렇게 고르게 분포된 전기장에 의해 웨이퍼 앞면에 도금되는 금속막의 두께가 일정하게 구현되어 도금 공정의 균일성을 확보할 수 있게 된다.According to the present invention, the cathode electrode in direct contact with the wafer is improved to a shape capable of contacting not only the front face but also the side face of the wafer, so that the electric field applied to the wafer is evenly distributed throughout the wafer. The evenly distributed electric field enables a uniform thickness of the metal film to be plated on the front surface of the wafer to ensure uniformity of the plating process.

이하, 본 발명에 따른 공정 균일도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 도금 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a wafer plating apparatus capable of improving process uniformity according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

종래 기술과 비교한 본 발명의 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.Advantages of the present invention over prior art will become apparent from the detailed description and claims with reference to the accompanying drawings. In particular, the present invention is well pointed out and claimed in the claims. However, the present invention may be best understood by reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements throughout the various drawings.

(실시예)(Example)

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a wafer plating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 도금 장치(100)는 전기도금 방식, 전기분해의 원리를 이용하여 웨이퍼(W)에 형성하고자 하는 금속이온을 환원 석출시켜 얇은 피막을 입히는 표면처리 장치이다. 이러한 웨이퍼 도금 장치(100)는 도금액(140)을 수용하기 위한 도금조(110)와, 도금하려고 하는 물질로 구성되는 전극(130)과, 도금하려는 하는 제품 즉 웨이퍼(W)가 장착되는 전극(120)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the wafer plating apparatus 100 according to the present embodiment is a surface treatment apparatus for reducing and depositing metal ions to be formed on the wafer W using a principle of electroplating and electrolysis to coat a thin film. The wafer plating apparatus 100 includes a plating bath 110 for accommodating the plating liquid 140, an electrode 130 formed of a material to be plated, and an electrode on which a product to be plated, that is, a wafer W, is mounted. 120).

도금조(110)의 내부에는 도금액(140)이 담겨지는데, 도금액(140)은 웨이퍼(W)에 도금하려는 금속의 염류를 주성분으로 하는 수용액인 전해용액이다. 예를 들어, 웨이퍼(W) 표면에 구리막을 도금시키고자 하는 경우에는 황산구리(CuSO4) 수용액을 사용할 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 도금조(110)에는 도금액(140)의 공급과 배출을 위한 공급구(150)와 배출구(160)가 도금조(110)의 하부 및 측면에 각각 더 형성되어 있을 수 있다.The plating solution 140 is contained in the plating bath 110. The plating solution 140 is an electrolytic solution that is an aqueous solution mainly containing salts of metals to be plated on the wafer W. For example, when a copper film is to be plated on the surface of the wafer W, an aqueous solution of copper sulfate (CuSO 4 ) may be used. On the other hand, as shown in Figure 4, the plating tank 110, the supply port 150 and the discharge port 160 for supplying and discharging the plating solution 140 is further formed on the lower and side surfaces of the plating tank 110, respectively It may be.

도 3을 다시 참조하면, 도금조(110) 내부의 하부에는 후술하는 웨이퍼(W)와 전기적으로 통전되는 전극(120)과는 반대극인 전극(130)이 배치된다. 즉, 여기서의 전극(130)은 웨이퍼(W) 표면에 도금될 물질의 이온과 결합하여 웨이퍼(W) 표면에 금속이 환원 석출될 수 있도록 도금될 물질의 이온과 결합하는 전자(e-)가 생성되는 전극이다. 즉, 여기서의 전극(130)은 산화 반응(oxidation reaction)이 일어나는 애노드 전극(130;anodic electrode)이다.Referring to FIG. 3 again, an electrode 130 that is opposite to the electrode 120 that is electrically connected to the wafer W to be described later is disposed in the lower portion of the plating bath 110. That is, the electrode 130 here has electrons (e − ) which combine with ions of the material to be plated to bond with the ions of the material to be plated on the surface of the wafer (W) so that metal may be reduced on the surface of the wafer (W). It is an electrode produced. In other words, the electrode 130 is an anode electrode 130 in which an oxidation reaction occurs.

애노드 전극(130)은 웨이퍼(W) 표면에 도금시키려는 물질 또는 이와 유사한 물질을 포함하여 구성된다. 앞서의 예처럼, 웨이퍼(W) 표면에 구리막을 형성시키려는 경우 애노드 전극(130)은 구리(Cu)로 이루어질 수 있다. 구리로 구성된 애노드 전극(130)은 도금 공정의 진행에 따라 구리가 도금액(140)에 용해되는 전극이다. 이것에 의해 감소된 도금액(140) 중에서 구리 이온을 보충할 수 있다. 이와 다르게, 크롬과 같이 도금액에 용해되지 않는 금속으로 구성된 애노드 전극을 사용할 수 있다. 이러한 경우에 도금액 중의 금속 이온(예; 크롬 이온)은 외부로부터 공급되어야 할 것이다.The anode electrode 130 includes a material to be plated on the surface of the wafer W or a similar material. As described above, when the copper film is to be formed on the surface of the wafer W, the anode electrode 130 may be formed of copper (Cu). The anode electrode 130 made of copper is an electrode in which copper is dissolved in the plating solution 140 as the plating process proceeds. As a result, copper ions can be replenished in the reduced plating solution 140. Alternatively, an anode electrode made of a metal that does not dissolve in the plating solution, such as chromium, may be used. In this case the metal ions (eg chromium ions) in the plating liquid will have to be supplied from the outside.

도금조(110)의 상단에는 웨이퍼(W)와 전기적으로 통전될 수 있는 방법, 예를 들어, 웨이퍼(W)와 직접적으로 접촉하는 방식으로 웨이퍼(W)에 전류를 인가할 수 있는 전극(120)이 배치된다. 이 전극(120)과 전기적으로 연결되어 있는 웨이퍼(W)의 표면에 도금하고자 하는 금속 이온이 환원 석출되어 금속막이 도금된다. 따라서, 여기의 전극(120)은 환원 반응(reduction reaction)이 일어나는 캐소드 전극(120;cathodic electrode)이다.An electrode 120 capable of applying a current to the wafer W at a top of the plating bath 110 may be electrically energized with the wafer W, for example, in direct contact with the wafer W. ) Is placed. The metal ions to be plated are reduced on the surface of the wafer W electrically connected to the electrode 120 to plate the metal film. Thus, the electrode 120 here is a cathode electrode 120 in which a reduction reaction occurs.

캐소드 전극(120)은 평면적으로 볼 때 원형의 웨이퍼(W)를 지지하기에 적합하고 웨이퍼(W)의 외주부 전체와 접촉하는 환형의 형태를 취하는 것이 웨이퍼(W) 전체의 통전 상태를 확보하기에 바람직하다. 그리고, 캐소드 전극(120)은 스테인레스 스틸(SUS)을 포함하는 금속으로 구성될 수 있다. 웨이퍼(W)는 도금되어야 할 영 역, 즉 웨이퍼(W)의 앞면(W1)이 캐소드 전극(120)과 접촉하도록 웨이퍼 앞면(W1)의 외주면이 캐소드 전극(120) 상에 놓여진다.The cathode electrode 120 is suitable for supporting the circular wafer W in plan view and having an annular shape in contact with the entire outer circumference of the wafer W to secure the energized state of the entire wafer W. desirable. The cathode electrode 120 may be made of a metal including stainless steel (SUS). In the wafer W, an outer circumferential surface of the wafer front surface W1 is placed on the cathode electrode 120 so that the area to be plated, that is, the front surface W1 of the wafer W contacts the cathode electrode 120.

한편, 웨이퍼(W) 상에 형성되는 도금막의 두께는 웨이퍼(W)에 인가되는 전기장이 균일하여야만 웨이퍼(W) 전표면에 균일한 두께의 금속막이 고르게 도금된다. 그러므로, 캐소드 전극(120)은 웨이퍼(W)의 전표면에 걸쳐 균일한 전기장이 인가될 수 있는 형태이어야 하는 것이 바람직하다. 이를 구현하는 본 실시예의 캐소드 전극(120)은 후술하는 바와 같이 금속막이 형성되는 웨이퍼(W)의 앞면(W1) 뿐만 아니라 웨이퍼(W)의 측면(W2)까지 접촉하기에 적합한 구조를 가진다.On the other hand, the thickness of the plating film formed on the wafer W should be uniformly plated on the entire surface of the wafer W only if the electric field applied to the wafer W is uniform. Therefore, it is preferable that the cathode electrode 120 be shaped such that a uniform electric field can be applied over the entire surface of the wafer (W). As described later, the cathode electrode 120 according to the present embodiment has a structure suitable for contacting not only the front surface W1 of the wafer W on which the metal film is formed, but also the side surface W2 of the wafer W.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치에 있어서 캐소드 전극을 확대한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 도금 장치에 있어서 캐소드 전극의 일부를 확대한 사시도이다.5 is an enlarged cross-sectional view of a cathode electrode in a wafer plating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged perspective view of a portion of the cathode electrode in the wafer plating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 캐소드 전극(120)은 웨이퍼 앞면(W1)의 평평한 가장자리와 접촉하는 평평한 평면부(120a)와, 특히 볼록하게 만곡된 웨이퍼 측면(W2)과 접촉될 수 있도록 오목하게 만곡되어 있는 만곡부(120b)를 포함하는 구조이다. 이에 따라, 캐소드 전극(120)에 전원을 인가하는 경우 웨이퍼 앞면(W1) 뿐만 아니라 웨이퍼 측면(W2)에도 전류가 흐르게 된다. 그 결과, 웨이퍼 앞면(W1)이 불순물로 오염되어 있더라도 웨이퍼 측면(W2)을 통해 전류가 흐르므로 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐서 균일한 통전 상태가 된다. 캐소드 전극(120)은 가급적 웨이퍼(W) 쪽으로 조여들 수 있도록 탄성력을 가질 수 있도록 형성할 수 있다. 캐소드 전극(120)이 탄성력을 가지고 있으면 웨이퍼(W) 장착 유지에 도움이 될 것이다.5 and 6, the cathode electrode 120 is concave so as to be in contact with the flat planar portion 120a in contact with the flat edge of the wafer front face W1, and in particular with the convexly curved wafer side W2. It is a structure including a curved portion 120b that is curved. Accordingly, when power is applied to the cathode electrode 120, current flows not only in the wafer front surface W1 but also in the wafer side surface W2. As a result, even if the wafer front surface W1 is contaminated with impurities, current flows through the wafer side surface W2, resulting in a uniform energized state throughout the wafer W. As shown in FIG. The cathode electrode 120 may be formed to have an elastic force so that the cathode electrode 120 may be tightened toward the wafer W as much as possible. If the cathode electrode 120 has an elastic force will help to maintain the wafer (W) mounting.

그리고, 캐소드 전극(120)은 도금조(110)의 바깥 방향을 향해 기울어져 있는 경사부(120c)를 더 포함하고 있는 구조이다. 이 경사부(120c)가 있음으로 해서 웨이퍼(W)는 캐소드 전극(120)과 올바르게 장착된다. 또한, 이 경사부(120c)가 있음으로 해서 웨이퍼(W)는 올바른 정렬을 유지할 수 있어서 웨이퍼(W)가 캐소드 전극(120)과 오정렬되는 현상이 발생되지 아니한다.The cathode electrode 120 further includes an inclined portion 120c that is inclined toward the outer side of the plating bath 110. Since the inclination part 120c exists, the wafer W is correctly mounted with the cathode electrode 120. In addition, the presence of the inclined portion 120c can maintain the correct alignment of the wafer W, so that the phenomenon in which the wafer W is misaligned with the cathode electrode 120 does not occur.

즉, 본 실시예의 캐소드 전극(120)은 웨이퍼(W)에 전류를 인가하는 고유의 전극 역할은 물론 만곡부(120b)를 통해 웨이퍼 측면(W1)과도 접촉하므로 웨이퍼(W) 전체에 고른 전기장이 형성되게 하고, 경사부(120c)를 통해 웨이퍼(W)의 정렬을 확보할 수 있는 역할도 지니고 있는 것이다.That is, the cathode electrode 120 according to the present embodiment not only serves as an inherent electrode for applying current to the wafer W but also contacts the wafer side W1 through the curved portion 120b, so that an even electric field is formed throughout the wafer W. And also has the role to ensure the alignment of the wafer (W) through the inclined portion (120c).

한편, 본 실시예의 캐소드 전극(120)은 웨이퍼(W)에 균일한 통전 상태가 확보되도록 볼록한 형태의 웨이퍼 측면(W2)과 정합하는 오목한 만곡부(120b)를 포함하지만, 웨이퍼 측면(W2)이 이와 다른 형태이면 그 형태와 정합하는 형태를 포함하는 구조로 변경될 수 있다.On the other hand, the cathode electrode 120 of the present embodiment includes a concave curved portion 120b that matches the wafer side W2 of the convex shape to ensure a uniform energization state of the wafer W, but the wafer side W2 is Other forms may be changed to a structure including a form that matches the form.

상기와 같이 구성된 웨이퍼 도금 장치(100)는 다음과 같이 동작한다.The wafer plating apparatus 100 configured as described above operates as follows.

예를 들어, 웨이퍼 앞면(W1)에 구리막을 도금하려고 하고 도금액(140)은 황산구리 용액이라고 가정한다.For example, it is assumed that a copper film is to be plated on the wafer front surface W1 and the plating solution 140 is a copper sulfate solution.

웨이퍼(W)가 웨이퍼 도금 장치(100)로 옮겨져서 구리막이 도금될 그 앞면(W1)의 가장자리가 캐소드 전극(120)에 접촉되는 방식으로 캐소드 전극(120)에 장착된다. 이때, 웨이퍼 앞면(W1) 뿐만 아니라 그 측면(W2)까지도 캐소드 전극(120)과 접촉한다. 캐소드 전극(120)과 애노드 전극(130)에 각각 전원을 인가하여 웨이 퍼(W)를 통전시킨다. 그러면, 도금액(W)은 하기 화학식 1과 같이 구리이온(Cu2+)과 황산이온(SO2-)으로 분해된다.The wafer W is transferred to the wafer plating apparatus 100 and mounted to the cathode electrode 120 in such a manner that the edge of the front surface W1 on which the copper film is to be plated is in contact with the cathode electrode 120. At this time, not only the wafer front surface W1 but also its side surface W2 is in contact with the cathode electrode 120. Power is applied to the cathode electrode 120 and the anode electrode 130 to energize the wafer (W). Then, the plating solution (W) is decomposed into copper ions (Cu 2+ ) and sulfate ions (SO 2− ) as shown in Chemical Formula 1 below.

CuSO4 →Cu2+ + SO2- CuSO 4 → Cu 2+ + SO 2-

이와 병행하여, 애노드 전극(130)에서는 하기 화학식 2와 같이 산화반응에 의해 수소(H2)가 전기분해되어 전자(e-)가 발생한다.In parallel with this, in the anode 130, hydrogen (H 2 ) is electrolyzed by an oxidation reaction as shown in Chemical Formula 2 to generate electrons (e − ).

H2 →2H+ + 2e- H 2 → 2H + + 2e -

그리고, 양이온인 구리이온(Cu2+)은 캐소드 전극(120)과 접촉된 웨이퍼(W)쪽으로 이동하고, 전자(e-) 역시 캐소드 전극(120)과 접촉된 웨이퍼(W) 쪽으로 이동한다. 웨이퍼(W)로 이동된 구리이온(Cu2+)과 전자(e-)는 하기 화학식 3과 같은 환원반응에 의해 웨이퍼 앞면(W1)에 구리가 석출된 구리막이 도금된다. In addition, the positive ions Cu 2+ move toward the wafer W in contact with the cathode electrode 120, and electrons e − move toward the wafer W in contact with the cathode electrode 120. Copper ions (Cu 2+ ) and electrons (e − ) transferred to the wafer (W) are plated with a copper film on which the copper is deposited on the front surface of the wafer (W1) by a reduction reaction as shown in Formula 3 below.

Cu2+ + 2e- →CuCu 2+ + 2e - → Cu

이때, 웨이퍼(W)는 앞면(W1) 뿐만 아니라 캐소드 전극(120)의 만곡부(120b)에 의해 그 측면(W2)까지도 캐소드 전극(120)과 접촉하므로 웨이퍼(W) 전체에 걸쳐 균등한 통전 상태가 확보된다. 그리고, 캐소드 전극(120)의 경사부(120c)에 의해 웨이퍼(W)의 오정렬이 발생되지 아니한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 오정렬이나 접촉 불량에 따라 웨이퍼(W)의 어느 한쪽으로 전류가 쏠려 도금막의 두께가 불균일하게 되는 현상이 발생되지 아니하고, 웨이퍼 앞면(W1) 전체에 걸쳐 균등한 두께를 갖는 구리막이 도금된다.At this time, since the wafer W contacts the cathode electrode 120 not only by the front surface W1 but also by the curved portion 120b of the cathode electrode 120, the wafer W is evenly supplied throughout the wafer W. Is secured. In addition, the misalignment of the wafer W is not generated by the inclined portion 120c of the cathode electrode 120. As a result, a phenomenon in which the current is directed to either side of the wafer W due to the misalignment or poor contact of the wafer W does not cause the thickness of the plated film to be uneven, and the thickness is uniform throughout the entire surface of the wafer W1. The copper film which has is plated.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing detailed description illustrates the present invention. In addition, the foregoing description merely shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. And, it is possible to change or modify within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the scope equivalent to the written description, and / or the skill or knowledge in the art. The above-described embodiments are for explaining the best state in carrying out the present invention, the use of other inventions such as the present invention in other state known in the art, and the specific fields of application and uses of the present invention. Various changes are also possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼와 직접적으로 접촉하는 캐소드 전극이 웨이퍼의 앞면 뿐만 아니라 측면과 접촉할 수 있는 형상이므로 웨이퍼에 인가되는 전기장이 웨이퍼 전체에 걸쳐 고르게 분포된다. 고르게 분포된 전기장에 의해 웨이퍼 앞면에 도금되는 금속막의 두께가 일정하게 구현되어 도금 공정의 균일성을 확보할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, since the cathode electrode which is in direct contact with the wafer is in contact with the side as well as the front of the wafer, the electric field applied to the wafer is evenly distributed throughout the wafer. The uniform thickness of the metal film to be plated on the front surface of the wafer is uniformly distributed, thereby ensuring uniformity of the plating process.

Claims (8)

내부에 애노드 전극이 설치되고 도금액이 담겨지는 도금조와, 상기 도금조 상부에 설치되어 웨이퍼가 장착되는 캐소드 전극을 포함하는 웨이퍼 도금 장치에 있어서,A wafer plating apparatus including an plating electrode in which an anode electrode is installed inside and a plating solution is contained therein, and a cathode electrode installed on the plating tank and mounted on a wafer, 상기 캐소드 전극은,The cathode electrode, 상기 웨이퍼의 가장자리와 전기적으로 연결되는 제1 부분과;A first portion electrically connected to an edge of the wafer; 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 웨이퍼의 측면과 전기적으로 연결되는 제2 부분;A second portion extending from the first portion and electrically connected to a side of the wafer; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.Wafer plating apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 부분은 상기 웨이퍼 측면과 구조적으로 정합하는 형태인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.The second portion is a wafer plating apparatus, characterized in that the form conforming to the wafer side. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제2 부분은 상기 웨이퍼의 볼록하게 만곡된 측면 구조와 정합하는 오목하게 만곡된 형태인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.And the second portion is concavely curved to mate with the convexly curved side structures of the wafer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캐소드 전극은 상기 제2 부분으로부터 연장되어 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 제3 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.And the cathode electrode further comprises a third portion extending from the second portion for alignment of the wafer. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제3 부분은 상기 도금조의 바깥 방향으로 기울어진 경사진 형태인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.The third portion is a wafer plating apparatus, characterized in that the inclined form inclined in the outward direction of the plating bath. 제1항 있어서,The method of claim 1, 상기 캐소드 전극은 상기 웨이퍼의 가장자리 전체와 전기적으로 연결되는 환형 구조인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.The cathode electrode is a plating apparatus, characterized in that the annular structure electrically connected to the entire edge of the wafer. 도금액이 담겨지는 도금조;A plating bath in which a plating solution is contained; 상기 도금조 내부에 설치되는 애노드 전극; 및An anode electrode installed in the plating bath; And 상기 도금조 상부에 웨이퍼와 접촉하도록 설치되는, 상기 웨이퍼의 평평한 가장자리와 접촉하는 평면부와, 상기 평면부로부터 연장되어 상기 웨이퍼의 볼록한 측면부와 접촉되도록 구조적으로 정합하는 만곡부와, 상기 만곡부로부터 연장되어 상기 도금조 바깥 방향으로 기울어진 경사부를 갖는 환형 구조의 캐소드 전극;A flat portion contacting the flat edge of the wafer, the curved portion extending from the flat portion to be in contact with the convex side surface portion of the wafer, the upper surface of the plating bath being arranged to contact the wafer, and extending from the curved portion. A cathode having an annular structure having an inclined portion inclined outward of the plating bath; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.Wafer plating apparatus comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 도금조는,The plating bath, 상기 도금조 내부로 상기 도금액을 공급하는 공급구; 및A supply port for supplying the plating liquid into the plating bath; And 상기 도금액을 외부로 배출시키는 배출구;An outlet for discharging the plating liquid to the outside; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 도금 장치.Wafer plating apparatus further comprising a.
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