KR20090123128A - 도금 장비용 웨이퍼 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트 체결없이 회전을 통해 결합되는 체결 수단을 이용하여 헤드와 커버를 결합시킴으로써 조립이 용이하도록 하는 도금 장비용 웨이퍼 지그에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 도금 장비용 웨이퍼 지그는, 원형의 헤드와, 상기 원형 헤드 상부에 장착되는 원형의 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 구비되는 링형 플레이트와, 상기 링형 플레이트 상부에 삽입되며 웨이퍼에 대응되는 형상을 가지는 더미 플레이트와, 상기 헤드와 결합되며 웨이퍼를 노출시키는 개방부가 형성된 원형 커버와, 상기 베이스 플레이트의 전면 둘레와 상기 커버 사이를 밀봉하는 제 1 실링부재와, 상기 커버의 개방부 내측 둘레와 웨이퍼의 전면 둘레 전면 사이를 밀봉하는 제 2 실링부재와, 상기 웨이퍼와 링형 플레이트 경계부에 접촉되는 다수의 전극핀을 포함하는 도금 장비용 웨이퍼 지그에 있어서, 상기 원형의 커버 하부에는 내측 방향으로 돌출되며 상부면이 일방향으로 상향 경사진 다수의 돌출턱이 형성되고, 상기 돌출턱의 경사 방향과 반대 방향으로 상향 경사지고 회전을 통해 상기 돌출턱에 결합되는 다수의 체결턱이 둘레에 형성된 체결부재를 포함한다.

도금 장비, 웨이퍼, 지그, 실링, 체결부재

Description

도금 장비용 웨이퍼 지그{WAFER ZIG FOR PLATING APPARATUS}

본 발명은 도금 장비용 웨이퍼 지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼트 체결없이 회전을 통해 결합되는 체결 수단을 이용하여 헤드와 커버를 결합시킴으로써 조립이 용이하도록 하는 도금 장비용 웨이퍼 지그에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에서 도금공정은 증착 특성이 우수한 기술로서 널리 이용되고 있다.

도금이라 하면 처리대상물 표면에 금속 또는 합금의 얇은 층을 입히는 조작을 뜻하는 것으로서, 도금은 그 방법이나 목적에 따라 다양하게 구분될 수 있지만, 특히 중심이 되는 방법은 전기도금 방식이 널리 이용되고 있다.

전기도금의 원리를 간단히 설명하면, 도금하고자 하는 대상물을 음극으로 하고, 전착(電着)시키고자 하는 금속을 양극으로 하여, 전착시키고자 하는 금속이온을 함유한 전해액 속에 이들을 넣고 두 전극을 통전(通電)하여 전해함으로써 원하는 금속이온이 처리대상물 표면에 증착되는 현상을 이용하는 것이다.

이러한 전기도금방법은 현재 ULSI(Ultra Large Scale Integration) 등의 고밀도로 집적화된 반도체 소자(semiconductor device)의 제조 및 이의 패키 징(packaging) 공정이나, 마이크로시스템(microsystem) 등의 제조에 빠질 수 없는 중요한 공정으로 인식되고 있다.

일반적으로 반도체 분야에서 도금 장비는 전해액이 수용되는 도금액조와 이 도금액조에 웨이퍼를 위치시키기 위한 웨이퍼 지그를 구비한다.

이러한 도금 장비의 구성 요소인 지그에 관한 기술은 대한민국 특허출원 제2006-54988호(2006.06.19 출원)에 "전기도금용 지그"라는 제목으로 개시된 바 있다.

대한민국 특허출원 제2006-54988호(2006.06.19 출원)에 개시된 "전기도금용 지그"는 제1 및 제 2 절연판, 내측 실링부재, 외측 실링부재, 전도판인 도전고무, 금속판, 탄성 시트를 포함한다.

이 기술의 전기도금용 지그는 웨이퍼 하부의 금속판과 도전고무 사이에만 실링부재가 구비된바, 웨이퍼 상부의 제 2 절연판과 웨이퍼 사이의 도금액 침투 현상을 방지할 수 없는 단점이 있다.

이러한 단점을 해소하기 위한 기술이 본 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제2008-0035289호에 "도금 장비용 웨이퍼 지그"라는 제목으로 개시된 바 있다.

이 기술은 통전을 위한 링형 플레이트와 커버 사이에 실링부재를 장착하고, 웨이퍼 둘레와 커버 사이에 실링부재를 장착함으로써 기밀성을 확보하여 도금액 침투를 방지하는 기술이다.

아울러, 이 기술은 케이스와 커버를 볼트 체결 없이 원터치형 클램프를 체결 함으로써 조립 및 분해가 용이하도록 한다.

그런데, 이 기술에서는 링형 플레이트와 커버 이의 실링을 위하여 실링부재를 링형 플레이트 상에 장착하고 커버와 조립을 하므로, 링형 플레이트와 커버가 실링부재에 의해 밀착력이 높아 웨이퍼 지그 분해시 커버가 잘 안 빠져 분해가 어려운 단점이 있다.

또한, 원터치형 클램프로 체결하기 때문에 링형 플레이트와 커버 사이의 제 2 실링부재에만 하중이 커져, 웨이퍼와 커버 사이에 장착되는 제 1 실링부재의 체결력이 약해져 실링이 잘 안되는바, 도금액이 침투할 수 있는 문제가 있다.

상기 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 커버와 헤드를 회전을 통해 스크류 타입으로 체결되는 체결부재를 이용하여 커버의 전후를 밀봉하는 실링부재에 가해지는 하중을 균일하게 하며 조립 및 분해가 용이하도록 하는 도금 장비용 웨이퍼 지그를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 베이스 플레이트와 커버의 후방을 밀봉하는 실링부재를 커버의 내측 실링홈에 삽입 구비함으로써 커버와 베이스 플레이트의 분해가 용이하도록 하는 도금 장비용 웨이퍼 지그를 제공함에 있다.

본 발명의 도금 장비용 웨이퍼 지그는, 원형의 헤드와, 상기 원형 헤드 상부에 장착되는 원형의 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 구비되는 링형 플레이트와, 상기 링형 플레이트 상부에 삽입되며 웨이퍼에 대응되는 형상을 가지는 더미 플레이트와, 상기 헤드와 결합되며 웨이퍼를 노출시키는 개방부가 형성된 원형 커버와, 상기 베이스 플레이트의 전면 둘레와 상기 커버 사이를 밀봉하는 제 1 실링부재와, 상기 커버의 개방부 내측 둘레와 웨이퍼의 전면 둘레 전면 사이를 밀봉하는 제 2 실링부재와, 상기 웨이퍼와 링형 플레이트 경계부에 접촉되는 다수의 전극핀을 포함하는 도금 장비용 웨이퍼 지그에 있어서, 상기 원형의 커버 하부에는 내측 방향으로 돌출되며 상부면이 일방향으로 상향 경사진 다수의 돌출턱이 형성되고, 상기 돌출턱의 경사 방향과 반대 방향으로 상향 경사지고 회전을 통해 상기 돌출턱에 결합되는 다수의 체결턱이 둘레에 형성된 체결부재를 포함함을 특징으로 한다.

상기 커버의 상부에는 외측에 원주 형상으로 형성되어 상기 제 1 실링부재가 삽입되는 제 1 실링홈과 상기 제 1 실링홈의 내측에 원주 형상으로 형성되어 상기 제 2 실링부재가 삽입되는 제 2 실링홈이 형성된다.

본 발명은 커버와 헤드를 회전을 통해 스크류 타입으로 체결되는 체결부재를 이용함으로써, 조립 및 분해가 용이하여 작업 효율을 향상시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 기존의 클램프 체결 수단 대신 스크류 타입의 체결부재를 이용함으로써 기존 방식이 전방 실링부재의 실링이 잘 안되는 문제를 개선하여 전방과 후방 실링부재에 균일한 하중이 가해지도록 하여 도금액의 침투 방지를 통해 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 베이스 플레이트와 커버의 후방을 밀봉하는 실링부재를 커버의 내측 실링홈에 삽입 구비함으로써 커버와 베이스 플레이트의 분해가 용이하도록 하여 작업 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도금 장비용 웨이퍼 지그의 하부 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도금 장비용 웨이퍼 지그 저면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도금 장비용 웨이퍼 지그의 A-A'선 단면도, 도 4는 도 3의 B부 확대도로서, 본 발명은 도금액이 저장된 도금조 내에 웨이퍼를 담지하고 웨이퍼를 통전시켜 웨이퍼에 도금을 수행하는 도금 장비용 웨이퍼 지그에 관한 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 헤드(1)와, 베이스 플레이트(2)와, 링형 플레이트(3)와, 더미 플레이트(4)와, 커버(6)와, 체결부재(7) 및 다수의 전극핀(8)을 포함한다.

헤드(1)는 하부에 통전을 위한 통전부(미도시함)와 연결되며 웨이퍼를 도금조 내에 위치시키는 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 통전 샤프트(미도시함)가 관통 삽입되어 통전 샤프트의 회전에 의해 웨이퍼를 회전시키거나 도금조 내에서의 웨이퍼 각도 조절이 가능하도록 구성하였다.

이를 위하여, 헤드(1)는 원판형의 몸체(11)로 이루어지며, 몸체(11) 중앙에는 관통홀(111)이 형성되고, 몸체(11)의 하부에는 관통홀(111)이 연장되어 통전 샤프트(미도시함)가 삽입되는 삽입관(12)이 형성된 구조를 갖는다.

이때, 본 발명의 실시예는 헤드(1)를 통전시키기 위한 통전부로서 통전 헤드를 이용하는 것으로 하였으나, 다른 변형된 실시예를 통해 판형상의 통전부를 헤드(1)의 하부에 장착하고, 헤드(1)를 공지된 기술의 도금액조 내에 배치되는 바 형태의 장착부에 고리와 같은 장착부재를 통해 장착하도록 구성할 수 있다.

베이스 플레이트(2)는 헤드(1)의 상부에 구비되며 통전 샤프트와의 접촉을 통해 통전되는 것이며, 웨이퍼 장착을 위한 홈부(23)가 상부에 형성된 원판체(21)로 이루어지며, 원판체(21)의 하부에는 헤드(1)의 몸체(11) 중앙에 형성된 관통 홀(111)에 삽입되는 삽입 돌출부(22)가 형성된다.

이러한 구성에 따라, 베이스 플레이트(2)의 삽입 돌출부(22)는 헤드(1) 중앙의 관통홀(111)에 삽입되며, 베이스 플레이트(2)를 관통하는 볼트가 헤드(1)의 전면에 결합됨으로써 일체화된다.

링형 플레이트(3)는 베이스 플레이트(2) 상부에 구비되어 베이스 플레이트(2)와의 접촉을 통해 통전되는 것으로서, 링형 플레이트(3)의 중앙에는 홀(31)이 형성되며 홀(31)의 둘레에는 더미 플레이트가 로딩 되도록 단턱(32)이 형성된다.

이때, 링형 플레이트(3) 상부의 둘레에는 웨이퍼 제거가 용이하도록 반경 방향으로 착탈홈(33)이 형성됨이 바람직하다.

즉, 링형 플레이트(3)의 홈부(23)의 단턱(32)에 더미 플레이트(4)가 로딩되고, 그 상부에 웨이퍼(5)가 밀착된 상태에서 웨이퍼(5)를 착탈홈(33)을 통해 쉽게 꺼낼 수 있다.

더미 플레이트(4)는 링형 플레이트(3)의 홀(31)에 삽입되며 웨이퍼가 로딩되도록 웨이퍼(5)에 대응되는 형상을 갖는다.

여기서, 더미 플레이트(4)는 웨이퍼(5)의 두께에 따라 다양한 두께의 더미 플레이트가 가변적으로 교체 장착될 수 있다.

이에 따라, 단일 두께를 갖는 웨이퍼에만 적용되는 것이 아니라 다양한 두께를 갖는 웨이퍼(5)를 장착할 수 있어 실용성을 향상시킬 수 있다.

커버(6)는 더미 플레이트(4)와 링형 플레이트(3)와 베이스 플레이트(2)를 수용하도록 헤드(1)의 상부에서 헤드(1)와 결합되며 상부로 웨이퍼(5)를 노출시킨다.

이를 위하여, 커버(6)는 전면에 웨이퍼(5) 노출을 위한 개방부(61)가 형성되며 각 구성 요소들을 수용하기 위한 공간부를 갖는 원형으로 이루어진다.

그리고, 본 발명의 특징적인 양상에 따라 커버(6) 하부에는 내측 방향으로 돌출되며 상부면이 일방향으로 상향 경사진 다수의 돌출턱(62)이 형성된다.

그리고, 체결부재(7)는 링형상의 체결판(71)과 체결판(71) 둘레에 형성된 다수의 체결턱(711)으로 이루어지되, 체결턱(711)은 커버(6)의 돌출턱(62) 경사 방향과 반대 방향으로 상향 경사지게 형성되어 회전을 통해 돌출턱과 체결턱이 결합됨으로써 웨이퍼 지그의 조립이 이루어지도록 한다.

또한, 체결부재(7)에는 체결판(71)을 회전시켜 조립하거나 분해를 할 수 있도록 그 하부에 손잡이(72)가 구비된다. 이때, 손잡이(72)는 체결부재(7)를 커버(6)에 조립할 때 균일한 하중을 가하여 조립이 이루어지도록 적어도 둘 이상으로 구비됨이 바람직하다.

한편, 커버(6)의 상부에는 도 5에 도시된 바와 같이 내측에 원주 형상의 제 1 실링홈(63a)과 제 2 실링홈(63b)이 형성되되, 제 2 실링홈(63b)은 개방부(61)의 둘레에 형성되고, 제 1 실링홈(63a)은 제 2 실링홈(63b)의 외측 둘레에 형성된다.

제 1 실링홈(63a)에는 제 1 실링부재(631a)가 삽입되어 베이스 플레이트(2)의 전면 둘레와 커버(6) 내부 사이를 밀봉한다.

제 2 실링홈(63b)에는 제 2 실링부재(631b)가 삽입되어 커버(6)의 개방부 내측 둘레와 웨이퍼(5)의 전면 둘레 사이를 밀봉한다.

이때, 본 발명은 제 1 실링부재(631a)와 제 2 실링부재(631b)가 케이스의 내 부에 삽입 장착됨으로써 별도로 외부에 실링을 하지 않아도 되므로 지그 사이즈를 소형화할 수 있고, 나아가 지그가 담지되는 도금조의 사이즈를 감소시킬 수 있게 된다.

여기서, 기존 방식은 베이스 플레이트(2)의 전면 둘레와 커버(6) 내부 사이를 밀봉하는 실링부재가 베이스 플레이트(2)의 상부 둘레에 끼워진 상태에서 베이스 플레이트(2)과 커버(6)가 조립되나, 본 발명은 커버(6)에 실링홈이 형성되며 이 실링홈에 실링부재가 삽입됨으로써 베이스 플레이트(2)과 커버(6)의 분해가 용이하다.

즉, 기존에는 베이스 플레이트(2)에 끼워진 실링부재와 커버(6)의 밀착력에 의해 커버가 잘 빠지지 않아 분해가 어려웠으나 본 발명에 따르면 커버(6)의 홈부에 실링부재가 삽입되어 있으므로, 커버(6)와 베이스 플레이트(2)의 분해가 쉽다.

아울러, 커버(6)의 둘출턱(62)의 전후에는 체결부재(7)의 체결턱(711)이 삽입되는 홈(64)이 형성되어, 체결턱(711)을 홈(64)에 끼운 후에 회전시킴으로써, 체결털(71)과 돌출턱(62)을 스크류 결합하여 웨이퍼 지그 조립을 완성할 수 있다.

한편, 다수의 전극핀(8)은 각각 커버(6)의 제 2 실링부재(631b) 내측에 장착 구비되어, 커버(6)와 헤드(1) 결합시 웨이퍼(5)와 링형 플레이트(3) 경계부에 접촉됨으로써, 링형 플레이트(3)와 웨이퍼(5)를 통전시킨다.

아울러, 각각의 전극핀(8)은 커버(6)에 스프링과 같은 탄성부재(81)를 통해 장착되어 탄성력을 통해 웨이퍼(5)와 링형 플레이트(3)에 전기적으로 안정되게 접촉된다.

즉, 웨이퍼(5)와 링형 플레이트(3)의 경계부에 전극핀(8)이 접촉됨에 따라 링형 플레이트(3)를 통해 웨이퍼(5)가 통전된다.

이때, 탄성부재(81)의 탄성력에 의해 웨이퍼(5)의 높이에 따라 전극핀(8)의 높이가 자동으로 조절됨으로써 웨이퍼(5)의 두께와 무관하게 안정적인 전기 접촉이 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 스크류 타입으로 회전하는 체결부재(7)를 커버(6)에 조립함으로써, 각각의 실링부재(631a,631b)에 가해지는 하중을 동일하게 할 수 있다.

즉, 기존의 원터치형 클램프를 이용하는 경우 후방 실링부재에 가해지는 하중이 커 전방 실링부재의 실링이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있었으나, 본 발명은 회전을 통해 조립되는 구조를 채택함으로써 전후방 실링부재에 균일한 하중이 가해지도록 하여 양쪽 모두 실링이 원활하게 이루어진다.

이러한 본 발명의 구성에 따르면, 우선 헤드(1)의 중앙 관통홀(111)에 베이스 플레이트(2)의 삽입 돌출부(22)가 끼워진 상태에서 볼트(24)를 통해 헤드(1)와 베이스 플레이트(2)가 일체로 결합된다.

그리고, 베이스 플레이트(2)의 홈부(23)에 링형 플레이트(3)가 끼움 결합되고, 링형 플레이트(3)의 중앙에 형성된 홀(31)에 더미 플레이트(4)가 삽입된다.

또한, 더미 플레이트(4) 상부에는 웨이퍼(5)가 로딩된다.

커버의 각 실링홈(63a,63b)에는 각각 제 실링부재(631a)와 제 2 실링부재(631b)가 삽입되어 있다.

이 상태에서 커버(6)를 헤드(1)를 체결부재(7)를 이용하여 결합시킨다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 커버(6)의 상부에 체결부재(7)를 위치시키고, 도 6에 도시된 바와 같이 커버(6) 홈부(64)에 체결턱(711)을 삽입시킨 후 손잡이(72)를 잡고 체결판(71)을 회전시키면, 도 8에 도시된 바와 같이 체결턱(711)이 돌출턱(62)을 슬라이딩하여 스크류 결합되는바, 체결턱(711)과 돌출턱(62)의 결합에 의해 웨이퍼 지그 조립이 완성된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도금 장비용 웨이퍼 지그의 하부 결합 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도금 장비용 웨이퍼 지그 저면 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도금 장비용 웨이퍼 지그의 A-A'선 단면도.

도 4는 도 3의 B부 확대도.

도 5는 도 1의 커버 단면도.

도 6 및 도 7은 본 발명의 도금 장비용 웨이퍼 지그 조립 과정을 설명한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 헤드

11 : 몸체

111 : 관통홀

12 : 삽입관

2 : 베이스 플레이트

21 : 원판체

22 : 삽입 돌출부

23 : 홈부

24 : 볼트

3 : 링형 플레이트

31 : 홀

32 : 단턱

33 : 착탈홈

4 : 더미 플레이트

5 : 웨이퍼

6 : 커버

61 : 개방부

62 : 돌출턱

63a : 제 1 실링홈

63b : 제 2 실링홈

631a : 제 1 실링부재

631b : 제 2 실링부재

7 : 체결부재

71 : 체결판

711 : 체결턱

72 : 손잡이

8 : 전극핀

81 : 탄성부재

Claims (2)

1. 원형의 헤드와,

   상기 원형 헤드 상부에 장착되는 원형의 베이스 플레이트와,

   상기 베이스 플레이트 상부에 구비되는 링형 플레이트와,

   상기 링형 플레이트 상부에 삽입되며 웨이퍼에 대응되는 형상을 가지는 더미 플레이트와,

   상기 헤드와 결합되며 웨이퍼를 노출시키는 개방부가 형성된 원형 커버와,

   상기 베이스 플레이트의 전면 둘레와 상기 커버 사이를 밀봉하는 제 1 실링부재;

   상기 커버의 개방부 내측 둘레와 웨이퍼의 전면 둘레 전면 사이를 밀봉하는 제 2 실링부재와,

   상기 웨이퍼와 링형 플레이트 경계부에 접촉되는 다수의 전극핀을 포함하는 도금 장비용 웨이퍼 지그에 있어서,

   상기 원형의 커버 하부에는 내측 방향으로 돌출되며 상부면이 일방향으로 상향 경사진 다수의 돌출턱이 형성되고,

   상기 돌출턱의 경사 방향과 반대 방향으로 상향 경사지고 회전을 통해 상기 돌출턱에 결합되는 다수의 체결턱이 둘레에 형성된 체결부재를 포함함을 특징으로 하는 도금 장비용 웨이퍼 지그.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 커버의 상부에는 외측에 원주 형상으로 형성되어 상기 제 1 실링부재가 삽입되는 제 1 실링홈과 상기 제 1 실링홈의 내측에 원주 형상으로 형성되어 상기 제 2 실링부재가 삽입되는 제 2 실링홈이 형성됨을 특징으로 하는 도금 장비용 웨이퍼 지그.

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