KR20100077448A - 기판도금장치 - Google Patents

Abstract

복수매의 기판을 동시에 도금시킬 수 있는 기판도금장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 기판도금장치는, 전해액이 수용되는 처리챔버, 전해액에 침지되며 양극이 인가되는 타켓 플레이트 및, 음극이 인가되는 기판을 각각 구비한 채, 전해액에 선택적으로 침지되는 복수의 도금조를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 하나의 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온을 복수의 기판상으로 각각 공급하여, 동시에 복수매의 기판을 도금시킬 수 있어 도금효율이 향상 된다.

기판, 웨이퍼, 도금, 구리막, 금속막, 배치식.

Description

기판도금장치{WAFER PLATING APPARATUS}

본 발명은 기판도금장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수매의 기판을 동시에 도금시킬 수 있는 기판도금장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체를 구성하는 실리콘 기판 상에 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 상기 알루미늄막에 비해 녹는점이 높아 전기이동도에 대한 큰 저항력을 가짐으로써, 반도체 소자의 신뢰성 향상이 기여하는 장점을 가진다. 뿐만 아니라, 상기 구리막이 형성된 기판은 비저항이 낮아 신호전달 속도가 증가되는 이점을 가진다. 그로 인해, 상기 기판상에 형성되는 금속막은 알루미늄막 대신에 구리막이 일반적으로 주로 채택된다.

현재, 상기 기판 상에 구리막을 형성하여 이를 패터닝하기 위한 방법으로는 물리기상증착 또는 화학기상증착이 주로 채용되나, 전기 이동도에 대한 내성이 우수하고 제조비용이 저렴한 이유로 인해 화학기상증착 즉, 전기도금이 선호된다.

상기 기판에 대한 구리 전기도금의 원리는, 도금챔버의 전해액 상으로 양 극의 구리판과 음극의 기판을 침지시킨 후 전류를 인가함으로써, 상기 구리판으로부터 구리이온이 분리되어 기판상에 구리막을 형성시킨다.

한편, 상기와 같은 구리 전기도금방식에 의한 기판도금장치의 경우, 상기 도금챔버에 하나의 기판만이 진입하여 상기 구리판과 마주함으로써, 도금된다. 그로 인해, 한번의 도금공정으로 낱장의 기판만이 도금되는 도금효율 저하가 야기된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 한번에 복수매의 기판을 동시에 도금시킬 수 있는 기판도금장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온으로 복수매의 기판을 동시에 도금시킬 수 있는 기판도금장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판도금장치는, 처리챔버, 타켓 플레이트 및 복수의 도금조를 포함한다.

본 발명에 의한 처리챔버는 전해액이 수용되며, 상기 타켓 플레이트는 상기 전해액에 침지되며 양극이 인가된다. 이렇게 타켓 플레이트가 전해액에 침지된 상태로 양극이 인가됨으로써, 산화반응에 의해 타켓 플레이트로부터 금속이온이 전해액 상으로 발생된다.

상기 복수의 도금조는, 음극이 인가되는 기판을 각각 구비한 채 상기 전해액에 선택적으로 침지된다. 이러한 복수의 도금조는 상기 처리챔버 내에 동시에 침지된다.

한편, 상기 타켓 플레이트와 마주하는 상기 도금조의 일면에는 상기 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온의 여과를 위한 필터부재가 설치되는 것이 좋다. 또는, 상기 타켓 플레이트와 상기 복수의 도금조 사이에는 상기 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온을 여과하기 위한 필터부재가 설치되는 변형예도 가능하다.

본 발명의 다른 측면에 의한 기판도금장치는, 양극이 인가되는 타켓 플레이트가 침지되는 전해액을 수용하는 처리챔버 및, 음극이 인가되는 기판이 선택적으로 출입되며, 상기 처리챔버의 전해액에 침지된 상태로 설치되는 복수의 도금조를 포함한다. 여기서, 상기 타켓 플레이트와 상기 복수의 도금조 사이에는 상기 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온을 이동을 상기 복수의 도금조로 각각 가이드하는 복수의 가이드통로가 마련되는 변형예도 가능하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 전해액으로 복수매의 기판을 동시에 침지시킬 수 있음으로써, 복수매의 기판을 동시에 도금시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 하나의 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온으로 복수매의 기판을 동시에 도금시킬 수 있어, 도금효율이 향상을 기대할 수 있다.

아울러, 본 발명은 복수의 기판과 타켓 플레이트 사이에, 복수의 기판에 대응하는 복수의 필터부재를 마련하여 금속이온을 여과시킴으로써, 하나의 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온이 복수의 기판 상으로 균일하게 분배할 수 있게 된다. 그로 인해, 복수의 기판에 형성되는 도금막의 품질을 균일하게 유지할 수 있게 된다.

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

도 1을 참고하면, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 기판도금장치(1)는, 처리챔버(10), 타켓 플레이트(20) 및 복수의 도금조(30)를 포함한다.

상기 처리챔버(10)는 전해액(S)이 수용되는 공간을 제공하는 챔버이다. 이러한 처리챔버(10)는 후술할 기판(W)의 출입을 위해 상부에 개방된 출입구(11)가 마련되는 욕조(bath) 형상을 가진다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 처리챔버(10)의 상부가 커버(미도시)에 의해 선택적으로 개방되거나 일측면이 개방되는 것과 같이, 전해액(S)을 수용함과 아울러, 기판(W)이 선택적으로 출입될 수 있는 다양한 형상 중 어느 하나가 채용될 수 있음은 당연하다.

한편, 본 발명에서 설명하는 기판(W)은, 상기 처리챔버(10)의 전해액(S)에 침지되어 도금되는 반도체 기판으로 예시한다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 기판(W)이 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Display Panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판일 수 있음은 당연하다.

상기 타켓 플레이트(20)는 상기 처리챔버(10)의 전해액(S)에 침지되어 양극이 인가된다. 이를 위해, 상기 타켓 플레이트(20)는 양극인가체(21)와 접촉된 상태로 상기 처리챔버(10) 내에 설치됨으로써, 양극이 인가된다. 이렇게 타켓 플레이트(20)에 양극이 인가됨으로써, 상기 타켓 플레이트(20)로부터 산화반응에 의해 금속이온이 분리되어 전해액(S) 상으로 배출된다.

참고로, 본 실시예에서는 상기 타켓 플레이트(20)가 구리이온을 발생시키는 구리 플레이트인 것으로 예시한다. 이에 대응하여, 상기 금속이온 즉, 구리이온을 기판(W) 측으로 전달하는 이온전달매체인 전해액(S)은 황산구리액인 것으로 예시한다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 기판(W)은 상기 전해액(S)에 침지되어 구리이온을 공급받음으로써, 구리막이 도금된다. 한편, 상기 타켓 플레이트(20)가 꼭 구리 막인 것으로 한정하지는 않으며, 상기 기판(W) 상에 알루미늄막을 형성시키는 알루미늄 플레이트일 수도 있음은 당연하다.

상기 복수의 도금조(30)는 음극이 인가되는 상기 기판(W)을 구비한 채, 상기 처리챔버(10)로 동시에 진입하여, 상기 전해액(S)에 동시에 침지된다. 이를 위해, 상기 복수의 도금조(30)는 도 1의 도시와 같이, 이송수단(31)에 의해 동시에 지지되어, 처리챔버(10)의 내외로 출입된다.

본 실시예에서는 상기 복수의 도금조(30)가 이송수단(32)에 의해 지지되며, 이 도금조(30)의 내벽에는 음극인가체(31)가 돌출되도록 마련되는 것으로 예시한다. 그로 인해, 상기 기판(W)은 상기 도금조(30)의 내벽에 대해 돌출된 음극인가체(31)에 지지됨과 아울러 접촉되어 음극이 인가된다. 또한, 상기 기판(W)의 균일한 도금효율을 위해, 상기 이송수단(32)은 상기 복수의 도금조(30)들을 일방향으로 회전시키는 것으로 예시한다.

한편, 상기 복수의 도금조(30) 각각의 바닥면 즉, 상기 타켓 플레이트(20)와 마주하는 바닥면에 필터부재(40)가 마련된다. 상기 필터부재(40)는 상기 타켓 플레이트(20)로부터 분리된 금속이온 즉, 구리이온이 균일하게 복수의 도금조(30) 내의 기판(W)으로 분배되어 공급될 수 있도록, 상기 금속이온을 여과한다.

이러한 구성을 구비하는 기판도금장치(1)의 도금공정을 도 1을 참고하여 설명하면 하기와 같다.

우선, 상기 처리챔버(10)에 수용된 전해액(S)에 침지되도록 이송수단(32)에 의해 동시에 이송된 복수의 도금조(30)들이 동시에 처리챔버(10)의 출입구(11)를 통해 진입한다. 이때, 상기 기판(W)은 복수의 도금조(30)에 각각 수용된 상태로 음극인가체(31)에 의해 지지됨으로써, 음극화된 상태이다. 이렇게 음극화된 기판(W)은 도금조(30)의 회전에 의해 함께 회전된다.

한편, 상기 양극인가체(21)와 접촉되어 양극화된 타켓 플레이트(20)로부터 산화반응에 의해 금속이온이 분리되어 전해액(S) 상으로 배출된다. 이 금속이온은 상기 복수의 도금조(30)에 대응하여 마련된 복수의 필터부재(40)를 거쳐 기판(W)상으로 이동하며, 상기 음극화된 기판(W)의 표면에서 환원반응에 의해 기판(W)의 전면을 도금시킨다. 이로써, 상기 복수의 도금조(30)에 수용된 복수의 기판(W)이 한번의 도금공정을 통해 동시에 도금된다.

한편, 본 실시예에서는 복수의 도금조(30)가 3개이며, 이에 따라 한번의 도금공정시 동시에 도금되는 기판(W)의 개수가 3개인 것으로 예시한다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 동시에 도금되는 기판(W)의 개수에 따라 상기 도금조(30)의 개수가 다양하게 가변될 수 있음은 당연하다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 기판도금장치(100)가 개시된다. 개시된 제 2 실시예에 의해 기판도금장치(100)는 처리챔버(10), 타켓 플레이트(20) 및 복수의 도금조(130)를 구비한다. 여기서, 상기 처리챔버(10) 및 타켓 플레이트(20)는 도 1을 참고하여 설명한 제 1 실시예와 동일한 기술구성을 구비하므로, 동일한 참조부호를 부여하여 자세한 설명은 생략한다.

본 제 2 실시예의 요지인 복수의 도금조(130)는 상기 처리챔버(10)의 내에 설치된다. 아울러, 상기 복수의 도금조(130)에 각각 수용되는 복수의 기판(W)은 이 송수단(132)에 의해 상기 도금조(130)에 선택적으로 삽입된다. 즉, 상기 복수의 도금조(130)는 상기 처리챔버(10)의 전해액(S)에 침지된 상태로 설치되어 고정되며, 상기 복수의 기판(W)이 이송수단(132)에 의해 도금조(130)로 선택적으로 진입하여 전해액(S)에 침지되는 것이다.

이때, 상기 이송수단(132)은 상기 복수의 기판(W)의 후면을 각각 지지하는 복수의 척(133)에 연결됨으로써, 상기 복수의 기판(W)을 선택적으로 전해액(S)에 침지시킨다. 이렇게 척(133)에 지지된 기판(W)은 균일한 도금막의 형성을 위해, 도금공정 중 회전된다. 여기서, 상기 척(133)과 기판(W)의 사이에 상기 기판(W)을 음극화시키는 음극인가체(131)가 마련된다.

한편, 제 1 실시예에서와 마찬가지로, 상기 타켓 플레이트(20)와 마주하는 도금조(30)의 바닥면에는 필터부재(140)가 설치됨으로써, 타켓 플레이트(20)로부터 분리된 금속이온을 분배 및 여과시킨다.

이와 같은 구성을 가지는 본 제 2 실시예에 의하면, 상기 복수의 도금조(130)가 전해액(S)에 침지된 상태로 설치된 처리챔버(10)의 내부로 복수의 기판(W)이 척(133)에 지지된 상태로 이송수단(132)에 의해 진입한다. 그로 인해, 상기 복수의 도금조(130)에 기판(W)이 낱장으로 삽입된 상태로 이송수단(132)에 의해 회전함으로써, 타켓 플레이트(20)로부터 분리된 금속이온에 의해 도금된다. 이때, 상기 전해액(S) 상의 금속이온은 복수의 도금조(130)에 마련된 필터부재(140)를 통해 여과되어 상기 복수의 기판(W)으로 각각 공급된다.

이러한 제 2 실시예에 의하면, 상기 도금조(130)가 아닌 복수의 기판(W)만이 처리챔버(10) 내외로 출입하면서 도금될 수 있어, 복수매 기판(W)의 도금이 보다 간편하게 이루어질 수 있게 된다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 제 3 실시예에 의한 기판도금장치(200)가 도시된다. 도 3의 도시와 같이, 제 3 실시예에 의한 기판도금장치(200)는 처리챔버(10), 타켓 플레이트(20) 및 도금조(230)를 구비한다. 여기서, 상기 처리챔버(10) 및 타켓 플레이트(20)는 앞서 설명한 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 기술구성을 구비하므로, 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 의한 상기 도금조(230)들은 상기 처리챔버(10) 내에 설치된다는 점에서 앞서 설명한 제 2 실시예에 의한 도금조(130)와 유사하다. 그러나, 본 실시예에서의 도금조(230)와 상기 타켓 플레이트(20)와의 사이에 금속이온의 이동을 가이드하는 가이드통로(234)가 마련된다는 점에서 특징을 가진다. 더불어, 상기 가이드통로(234) 상에는 상기 금속이온을 여과하기 위한 필터부재(240)가 설치된다.

여기서, 상기 가이드통로(234)와의 연통을 위해, 상기 도금조(230)의 바닥면은 개방되어 가이드통로(234)와 연결된다. 즉, 도 3의 도시와 같이, 상기 도금조(230)가 3개 마련될 경우, 상기 가이드통로(234) 또한, 상기 도금조(230)에 대응하여 3개로 마련된다. 이에 따라, 상기 타켓 플레이트(20)로부터 양극 인가에 의해 분리된 금속이온이 가이드통로(234)로 유도되어 필터부재(240)에 의해 여과된 후, 상기 복수의 도금조(230)로 공급될 수 있게 된다.

본 실시예에서도 앞서 설명한 제 2 실시예와 마찬가지로, 상기 복수의 기판(W)의 후면을 각각 지지하는 복수의 척(232)을 동시에 지지하는 이송수단(232)에 의해 상기 기판(W)이 복수의 도금조(30)의 내외로 출입된다.

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

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 기판도금장치를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 기판도금장치를 개략적으로 도시한 단면도, 그리고,

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 기판도금장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1, 100, 200: 기판도금장치 10: 처리챔버

20: 타켓 플레이트 21: 양극인가체

30, 130, 230: 도금조 31, 131, 232: 음극인가체

32, 132, 232: 이송수단 133, 233: 척

234: 가이드통로 40, 140, 240: 필터부재

Claims (9)

1. 전해액이 수용되는 처리챔버;

   상기 전해액에 침지되며, 양극이 인가되는 타켓 플레이트; 및

   음극이 인가되는 기판을 각각 구비한 채, 상기 전해액에 선택적으로 침지되는 복수의 도금조;

   를 포함하는 기판도금장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 도금조는 상기 처리챔버 내에 동시에 침지되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 타켓 플레이트와 마주하는 상기 도금조의 일면에는 상기 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온의 여과를 위한 필터부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 타켓 플레이트와 상기 복수의 도금조 사이에는 상기 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온을 여과하기 위한 필터부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 기 판도금장치.
5. 양극이 인가되는 타켓 플레이트가 침지되는 전해액을 수용하는 처리챔버; 및

   음극이 인가되는 기판이 선택적으로 출입되며, 상기 처리챔버의 전해액에 침지된 상태로 설치되는 복수의 도금조;

   를 포함하는 기판도금장치.
6. 제 6 항에 있어서,

   상기 타켓 플레이트와 복수의 도금조 사이에는 상기 타켓 플레이트로부터 분리되는 금속이온을 여과하는 필터부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 필터부재는 상기 도금조와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 타켓 플레이트와 상기 복수의 도금조 사이에는 상기 타켓 플레이트로부터 분리된 금속이온을 이동을 상기 복수의 도금조로 각각 가이드하는 복수의 가이드통로가 마련되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 복수의 가이드통로에는 상기 금속이온을 여과하기 위한 필터부재가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.

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