KR20070053528A - 반도체 소자 제조용 설비 - Google Patents
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Abstract
반도체 소자 제조용 설비가 제공된다. 반도체 소자 제조용 설비는 도금액이 수용된 도금조, 도금조 내에 설치되는 애노드부, 애노드부와 소정 간격 이격되어 대향되어 설치되며 피도금체를 안착시켜 접촉되도록 첨점이 형성된 이중의 접촉 전극을 구비한 캐소드부를 포함한다.
웨이퍼, 도금, 애노드, 접촉
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 설비의 개념도이다.
도 2는 도 1의 접촉 전극부와 접촉 밀봉부의 단면도이다.
도 3은 도 2의 접촉 전극부의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10 : 반도체 소자 제조용 설비 100 : 캐소드부
105 : 지지부 110 : 접촉 전극부
120 : 접촉 밀봉부 130 : 도금액
140 : 도금조 200 : 애노드부
본 발명은 반도체 소자 제조용 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 도금시 균일한 도금을 할 수 있는 반도체 소자 제조용 설비에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서, 트랜지스터들과 같은 개별 소자들을 전기적으로 연결시키기 위하여 금속 배선들은 필수적이다. 이러한 금속 배선을 형성하는 공정으로 전기 도금(Electro Plating)기술이 있다.
일반적으로 전기 도금 설비는 음극(cathode) 전원에 피도금체를, 양극(anode) 전원에는 도금할 금속막과 동일한 종류의 금속 챔버에 연결한 후 적정 전압을 인가하여 피도금체에 도금이 이루어지도록 한다. 이러한 피도금체, 예를 들어 씨드(seed) 구리막이 형성된 웨이퍼의 도금 대상면에는, 다수개의 음극 접촉부가 접촉된다. 음극 접촉부에 전원이 인가되면 접촉된 웨이퍼의 도금 대상면이 음극이 된다. 이때 웨이퍼에 도금되는 금속막의 두께는 웨이퍼에 인가되는 전류 밀도가 균일하여야만 웨이퍼 전면에 동일한 두께로 균일하게 도금될 수 있다.
그러나, 반도체 기술의 초집적화에 따라 웨이퍼의 씨드 구리막의 두께도 얇아짐에 따라 웨이퍼의 씨드 구리막이 음극 접촉부에 묻어나 음극 접촉부를 오염시킬 수 있다. 또한, 음극 접촉부를 실링(sealing)하는 실링부가 에이징(aging)에 의한 마모 또는 밀봉 상태가 불량하여 도금액이 음극 접촉부로 유입되어 오염시킬 수 있다. 이때 음극 접촉부의 종단면이 오염될 수 있다.
따라서, 음극 접촉부의 오염에 따른 접촉의 불량으로 전류가 도통하지 않을 수 있으며, 그로 인하여 저항이 증대되어 전류 밀도의 감소를 유발할 수 있다. 그러므로, 전류 밀도의 차이가 생김으로 인하여 웨이퍼의 도금 불량을 발생시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼와 접촉하는 음극 접촉부의 오염을 줄이고 균일한 도금을 하는 반도체 소자 제조용 설비를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 설비는 도금액이 수용된 도금조, 도금조 내에 설치되는 애노드부, 애노드부와 소정 간격 이격되어 대향되어 설치되며 피도금체를 안착시켜 접촉되도록 첨점이 형성된 이중의 접촉 전극을 구비한 캐소드부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 설비를 나타낸 개념도이다. 도 2는 도 1의 캐소드부와 접촉 밀봉부의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 소자 제조용 설비(10)는 캐소드부(100), 도금조(140) 및 애노드부(200)를 포함한다. 그리고 캐소드부(100)는 지지부(105), 접촉 전극부(110), 접촉 밀봉부(120)를 포함한다.
우선, 지지부(105)는 도금 시 피도금체인 웨이퍼(W)와 접촉 전극부(110)가 접촉되도록 압력을 주며, 도금 공정의 시작과 종료에 따라 상하로 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 전극부(110)는 다수의 접촉 전극을 포함하며 환형으로 형성된다. 웨이퍼(W)의 도금 대상이 되는 피처리면을 하향시켜 접촉 전극부(110)의 접촉 전극과 접촉시킨다. 이때, 도금 대상이 되는 피도금체인 웨이퍼(W)는 음극이 가해져야 함으로, 접촉 전극부(110)가 음극이 된다. 또한 접촉 전극부(110)의 둘레를 따라 전원이 인가되므로 웨이퍼(W) 가장자리부터 중앙으로 확산되어 고른 전류 밀도를 형성한다. 여기서, 웨이퍼(W)는 도금 이온이 잘 증착되도록 이미 전공정에서 씨드층이 되는 씨드 구리막이 형성된 웨이퍼이다.
그리고, 접촉 밀봉부(120)는 접촉 전극부(110)와 마찬가지로 환형 구조이다. 접촉 밀봉부(120)는 도금액(130)이 접촉 전극부(110)로 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 접촉 전극부(110) 와 접촉하며, 접촉 전극부(110)의 둘레를 따라 둘러싸는 형태로 완전히 밀봉시킨다.
도 2는 도 1의 접촉 전극부와 접촉 밀봉부의 단면도이다.
접촉 전극부(110)와 접촉 밀봉부(120)는 환형구조임을 알 수 있으며, 웨이퍼(W)가 접촉 전극부(110)의 요철 부위 상부로 안착될 수 있다. 접촉 밀봉부(120)의 외경은 접촉 전극부(110) 외경보다 크고, 내경은 접촉 전극부(110)의 내경보다 작 아 접촉 전극부(110)의 내,외부를 모두 감쌀 수 있도록 형성된다.
도 3은 도 2의 접촉 전극부의 사시도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 접촉 전극부(110)는 이중 요철 형태의 접촉 전극(111) 및 몸체(117)를 포함한다.
자세히 설명하면, 웨이퍼(W)와 접촉되는 이중 접촉 전극인 음극 접촉 전극(111)은 환형 방향으로 연장된 바(bar) 모양의 평면부(114)와, 평면부(114)의 중앙부분에 돌출되어 형성된 돌기부(112)가 형성되어 이중 전극이 된다. 그리고 이 평면부(114)와 돌기부(112)가 패턴화된 각 접촉 전극(111)이 소정 간격으로 이격되어 환형의 접촉 전극부(110)를 따라 반복적으로 형성된다. 이 접촉 전극(111)은 몸체(117)와 수직형태로 구비된다. 이중 요철의 접촉 전극(111)상에 웨이퍼(W)가 안착되어 접촉된다.
특히, 돌기부(112) 및 평면부(114)의 각 모서리(113, 115)부분은 상부를 향하여 휘어진 형태로 형성된다. 이렇게 모서리(113, 115)가 휘어져 첨점을 형성함으로 인하여 웨이퍼(W)와의 접촉성을 높일 수 있다. 여기서, 첨점은 약 1mm 내 일 수 있다.
자세히 설명하면, 돌기부(112) 및 평면부(114)의 첨예한 모서리(113, 115)는 전계를 집중시켜 저항을 감소시킴으로 전류 밀도를 향상시킬 수 있다. 이런 전류 밀도를 향상시킴으로 인하여 균일한 두께의 도금을 실시 할 수 있도록 한다. 즉 이중의 요철로 접촉 전극(111)을 형성함에 따라, 돌기부(112)의 일부가 오염이 되어 접촉성이 떨어지더라도 보완적으로 평면부(114)의 첨예한 모서리(115)가 접촉성을 높여 전류 밀도를 개선할 수 있다.
여기서는 접촉 전극 부위를 이중으로 구비한 접촉 전극부(110)를 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 설비의 구조나 효율에 따라 접촉성을 높일 수 있는 첨예한 다수의 모서리가 구비되며 접촉 전극의 일측이 오염되면, 일측을 보완할 수 있는 타측의 전극이 구비된 구조의 접촉 전극부이면 가능하다.
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 도금액(130)은 피도금체인 웨이퍼(W)와는 서로 다른 전기적 극성을 띠는 용액이다. 예를 들어, 황산구리(CuSO4), 황산(H2SO4), 염산(HCL) 및 첨가제등으로 이루어 질 수 있다. 도금원액과 첨가제가 혼합된 용액이다.
도금조(140)는 도금액(130)이 수용되어 도금 작업이 수행되는 곳이다.
애노드부(200)는 도금조(140) 내부에 설치되어, 접촉 전극부(110)와 함께 전기장을 형성하는 역할을 한다. 양극의 전극 역할을 하는 애노드부(200)는 음극인 접촉 전극부(110)와 이격되어 설치되며, 접촉 전극부(110)와 대향된다. 예를 들어, 접촉 전극부(110)가 도금조(140)의 상부에 설치되면 애노드부(200)는 대향되어 도금조(140)의 하부에 설치될 수 있다. 애노드부(200)는 도금할 이온과 같은 성질, 예를 들어 구리 금속으로 형성된다. 애노드부(200)는 전원(미도시)이 연결되면, 금속 분해가 일어난다.
도금액 입구(210)는 도금조(140)의 하부에 형성되어 도금시킬 도금 원액을 공급한다. 예를 들어, 도금원액은 황산구리(CuSO4)일 수 있다.
분사부(220)는 도금조(140) 내에서 애노드부(200)와 접촉 전극부(110) 사이에 형성된다. 분사부(220)는 도금액(130)을 웨이퍼(W) 전면에 골고루 분사시켜 웨이퍼(W)의 중앙에만 집중되지 않고 균일한 도금액의 분포를 돕는다.
다시 도1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 설비의 동작에 대해 설명하기로 한다.
먼저 도금액 입구(210)를 통하여 유입된 도금 원액과 첨가제가 혼합된 도금액(130)이 도금조(140)에 채워진다. 그 다음 피도금체, 씨드 구리막이 형성된 웨이퍼(W)를 접촉 전극부(110)에 안착시키고 도금조(140) 내에서 도금액(130)과 접촉시킨다. 외부 전원(미도시)을 애노드부(200)와 접촉 전극부(110)에 연결하여 전압을 인가하면 양극의 애노드부(200)로부터 음극의 접촉 전극부(110) 방향으로 전기장이 형성된다. 형성된 전기장에 의해 애노드부(200)의 구리 성분이 전기 분해되어 구리 이온이 접촉 전극부(110) 방향으로 진행한다. 그리고, 접촉 전극부(110) 부분에 도달한 구리 이온은 접촉 전극부(110)에 전기적으로 연결 설치되어 있는 웨이퍼(W)의 피처리면에 흡착함으로써 웨이퍼(W) 표면에 도금이 형성된다.
이때, 접촉 밀봉부(120)의 노화에 의한 마모 또는 밀봉 상태가 불량하여 도금액(130)이 접촉 전극부(110)로 유입되면 접촉 전극부(110)가 오염이 될 수 있다. 이러한 오염으로 인하여 저항이 증대되고, 저항이 증대됨으로써 저항으로 인한 발열로 오히려 웨이퍼(W)와 접촉되는 면에 얇게 형성된 씨드 구리막 일부가 용해될 수 있다. 용해된 씨드 구리막은 접촉 전극부(110)에 재차 오염막을 형성한다. 접촉 전극부(110)의 일부 전극이 도통하지 않음으로 웨이퍼(W) 전면의 균일한 전류 밀도 형성에 문제가 발생할 수 있다.
하지만, 본 발명에 따르면 돌기부(112) 뿐 아니라 평면부(114)에 첨예한 모서리(113, 115)로 인하여 접촉성을 높이고 전계를 집중시킬 수 있고 저항을 감소시킴으로 인하여 전류 밀도가 개선될 수 있다. 또한, 주로 접촉 전극부(110)의 종단면인 돌기부(112)에 오염이 발생됨으로써, 돌기부(112)보다 깊숙히 있는 평면부(114)에는 오염이 덜 발생될 수 있다. 그리하여 돌기부(112)가 전류를 도통하지 못하더라도, 보완적으로 평면부(114)의 모서리(115)에 첨점이 구비됨으로써 전류를 도통시킬 수 있다. 따라서, 균일한 전류 밀도를 형성시켜 균일한 두께의 도금을 실시 할 수 있도록 한다.
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 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 반도체 소자 제조용 설비에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 캐소드부를 이중 전극의 첨점을 구비하여 웨이퍼와의 접촉성을 높일 수 있다.
둘째, 웨이퍼와의 접촉성이 이중으로 증대됨으로써, 접촉 전극의 일측에 오 염이 발생되어도 오염되지 않은 타측의 첨점으로 균일한 전류 밀도를 형성할 수 있다.
셋째, 균일한 전류 밀도를 형성함으로써 균일한 두께의 웨이퍼의 도금 공정 수율을 향상시킬 수 있다.
Claims (3)
- 도금액이 수용된 도금조;상기 도금조 내에 설치되는 애노드부; 및상기 애노드부와 소정 간격 이격되어 대향되어 설치되며 피도금체를 안착시켜 접촉되도록 첨점이 형성된 이중의 접촉 전극을 구비한 캐소드부를 포함하는 반도체 소자 제조용 설비.
- 제 1항에 있어서,상기 접촉 전극은 상기 캐소드부를 따라 형성된 바 모양의 평면부; 및상기 평면부의 중앙 부분에 돌출되어 형성된 돌기부를 포함하되, 상기 접촉 전극이 소정 간격 이격되어 반복적으로 형성되는 반도체 소자 제조용 설비.
- 제 2 항에 있어서,상기 평면부와 돌기부의 각 모서리가 상부를 향하여 휘어져 첨점을 형성하는 반도체 소자 제조용 설비.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |