KR20110067277A - Wafer plating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 금속배선을 위한 기판 도금시의 균일도를 확보할 수 있는 기판도금장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 반도체를 구성하는 실리콘 기판에 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 알루미늄막에 비해 녹는점이 높아 전기이동도에 대한 큰 저항력을 가짐으로써 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 비저항이 낮아 신호전달 속도를 증가시킬 수 있는 이점 때문에, 주로 채택된다. In general, in order to form a metal wiring on a silicon substrate constituting a semiconductor, a metal film is formed on the entire surface of the substrate to pattern the metal film. At this time, the metal film formed on the entire surface of the substrate is formed of aluminum or copper. Among these, the copper film has a higher melting point than the aluminum film, and thus has a large resistance to electrical mobility, and thus is mainly adopted because of the advantage that the reliability of the semiconductor device can be improved and the specific resistance is low to increase the signal transmission speed. do.
현재, 상기 기판 상에 구리 배선을 형성하기 위한 방법으로는 물리기상증착 또는 화학기상증착이 주로 채용되나, 전기 이동도에 대한 내성이 우수하고 제조비용이 저렴한 화학기상증착 즉, 전기도금이 선호된다. Currently, physical vapor deposition or chemical vapor deposition is mainly employed as a method for forming copper wiring on the substrate, but chemical vapor deposition, which is excellent in resistance to electrical mobility and low in manufacturing cost, is preferred. .
상기 기판에 대한 구리 전기도금의 원리는, 전해액이 수용된 처리챔버 내에 양극의 구리판과 음극의 기판을 침지시킴으로써, 산화/환원반응에 의해 구리판으로부터 분리된 구리이온이 상기 기판으로 이동하여 구리막을 형성한다. The principle of copper electroplating for the substrate is that the copper ions separated from the copper plate by the oxidation / reduction reaction are transferred to the substrate by immersing the copper plate of the anode and the substrate of the cathode in the processing chamber in which the electrolyte is contained. .
그런데, 상기 구리판으로부터 분리되어 전해액 상으로 녹아든 구리이온은 비중에 의해 기판으로 이동이 저해되는 현상이 발생된다. 그로 인해, 상기 구리이온이 전해액 상에 균일하지 못한 상태로 이동함에 따라 상기 기판의 도금면이 불균일한 도금불량이 야기된다. However, a phenomenon in which copper ions separated from the copper plate and melted into the electrolyte solution is inhibited from moving to the substrate due to specific gravity. For this reason, as the copper ions move in a non-uniform state on the electrolyte solution, uneven plating defects of the plating surface of the substrate are caused.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 금속이온의 이동효율을 향상시켜 기판 도금 균일성을 확보할 수 있는 기판도금장치를 제공하기 위함이다. The present invention has been made in view of the above problems, and is to provide a substrate plating apparatus capable of securing substrate plating uniformity by improving the transfer efficiency of metal ions.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 기판도금장치는, 처리챔버, 타켓체 및, 회전부를 포함한다. The substrate plating apparatus according to the present invention for achieving the above object includes a processing chamber, a target body, and a rotating part.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 처리챔버는, 전해액이 수용되며, 음극(-)이 인가되는 기판이 선택적으로 침지된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the treatment chamber, the electrolyte is accommodated, the substrate to which the negative electrode (-) is selectively immersed.
상기 타켓체는, 상기 전해액에 침지되어, 양극(+) 인가시 금속이온을 발생시킨다. 여기서, 상기 타켓체는 상기 전해액에 통과되도록 관통된 복수의 와류홀을 구비하여, 회전시 와류를 형성시킨다. 보다 구체적으로, 상기 타켓체는 상기 처리챔버의 바닥면에 대해 이격되어 상기 회전부와 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 타켓체의 저면에는 상기 양극이 인가되는 양전극부가 접촉 설치되며, 상기 양전극부에는 상기 와류홀에 대응하여 연통홀이 복수개 마련되는 것이 좋다. The target body is immersed in the electrolyte to generate metal ions upon application of the positive electrode (+). Here, the target body has a plurality of vortex holes penetrated to pass through the electrolyte, thereby forming a vortex when rotating. More specifically, the target body is preferably spaced apart from the bottom surface of the processing chamber and connected to the rotating part. In addition, the bottom surface of the target body is provided with a contact between the positive electrode portion to which the anode is applied, the positive electrode portion may be provided with a plurality of communication holes corresponding to the vortex hole.
상기 회전부는 상기 타켓체를 회전시킨다. The rotating part rotates the target body.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 기판과 타켓체 사이에 마련되어, 상기 전해액 상의 금속이온을 여과하여 상기 기판으로 균일하게 분배시키는 필터를 포함하는 것이 좋다. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to include a filter provided between the substrate and the target body to filter and uniformly distribute the metal ions on the electrolyte to the substrate.
본 발명의 다른 측면에 의한 기판도금장치는, 전해액이 수용되며, 음극(-)이 인가되는 기판이 선택적으로 침지되는 처리챔버, 상기 기판과 마주하도록 상기 처리챔버의 상기 전해액에 침지되어 양극(+) 인가시 금속이온을 발생시키되 상기 처리챔버의 내면과 비접촉되도록 설치되며, 상기 전해액이 통과되도록 직경방향으로 관통된 복수의 와류홀을 구비하는 타켓체 그리고, 상기 타켓체를 회전시키는 회전부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate plating apparatus including a process chamber in which an electrolyte is accommodated and a substrate to which a cathode (-) is applied is selectively immersed, and immersed in the electrolyte solution of the process chamber so as to face the substrate. A target body which generates metal ions upon application and is in contact with the inner surface of the processing chamber, and which has a plurality of vortex holes penetrated in the radial direction to allow the electrolyte to pass therethrough, and a rotating part for rotating the target body. .
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 전해액이 통과할 수 있는 복수의 와류홀을 구비하는 타켓체을 회전시킴으로써, 기판과 타켓체 사이에 와류를 형성시킬 수 있게 된다. 그로 인해, 기판을 향해 금속이온을 균일하게 이동시킬 수 있게 되어 도금 균일성을 향상시킬 수 있게 된다. According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to form a vortex between the substrate and the target body by rotating the target body having a plurality of vortex holes through which the electrolyte can pass. Therefore, the metal ions can be uniformly moved toward the substrate, whereby the plating uniformity can be improved.
또한, 와류에 의해 이동되는 금속이온을 여과시키는 필터를 구비함에 따라, 금속이온의 여과효율과 분배효율을 보다 향상시킬 수 있게 된다. In addition, by providing a filter for filtering the metal ions moved by the vortex, it is possible to further improve the filtration efficiency and distribution efficiency of the metal ions.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 기판도금장치(1)는, 처리챔버(10), 타켓체(20), 회전부(30) 및 필터(40)를 포함한다. 1 and 2, a
상기 처리챔버(10)는 전해액(S)이 수용되며, 기판(W)이 출입되는 출구(11)를 구비하여 기판(W)이 선택적으로 침지된다. 상기 처리챔버(10)는 자세히 도시되지 않았으나, 전해액 공급원으로부터 전해액을 공급받는다. 여기서, 상기 처리챔버(10)의 상부에 개방된 출구(11)가 마련되며, 바닥면(12)은 원형인 욕조(bath) 형상을 가진다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 처리챔버(10)의 상부가 커버에 의해 선택적으로 개방되거나 일측면이 개방되는 것과 같이, 기판(W)이 침지될 수 있는 용량의 전해액(S)을 수용함과 아울러, 기판(W)이 선택적으로 출입될 수 있는 다양한 형상 중 어느 하나가 채용될 수 있음은 당연하다. The
참고로, 상기 처리챔버(10) 내외로 출입하는 기판(W)은 척(13)에 의해 후면이 지지되며, 상기 기판(W)과 척(13) 사이에 마련되어 전류가 인가되는 음전극부(14)에 의해 음극이 인가된다. 이러한 기판(W)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼로 예시하나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 기판(W)은 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Display Panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판이 채용될 수 있음은 당연하다. For reference, the back surface of the substrate W entering and exiting the
상기 타켓체(20)는 상기 전해액(S)에 침지되며, 양전극부(21)와 연결되어 양극이 인가될 경우 산화반응에 의해 금속이온을 발생시키는 금속플레이트이다. 본 실시예에서는 상기 타켓체(20)가 금속이온을 발생시키는 구리플레이트를 포함하는 것으로 예시한다. 또한, 상기 타켓체(20)로부터 분리된 금속이온을 상기 기판(W)으로 전달하는 이온전도매체인 상기 전해액(S)은 황산구리액인 것으로 예시한다. The
또한, 상기 타켓체(20)는 도 3의 도시와 같이, 상기 처리챔버(10)의 바닥면(12)에 대응되는 원형의 플레이트로 마련되며, 관통된 복수의 와류홀(22)이 형성된다. 상기 와류홀(22)은 상기 타켓체(20)의 두께방향으로 관통되어 형성된다. 참고로, 상기 와류홀(22)의 직경 및 개수는 도시된 예로 한정되지 않는다. In addition, the
한편, 상기 타켓체(20)는 상기 처리챔버(10)의 바닥면(12)에 대해 이격되도록 설치되어 와류홀(22)을 통해 전해액(S)이 통과되도록 마련된다. 아울러, 상기 타켓체(20)와 접촉되어 양극(+)을 인가시키는 양전극부(21)는, 상기 처리챔버(10)의 바닥면(12)과 마주하는 타켓체(20)의 저면에 접촉되어 설치된다. 이때, 상기 양전극부(21)가 상기 타켓체(20)의 형상에 대응하여, 원형의 플레이트이면서 상기 와류홀(22)에 대응되는 연통홀(21a)을 구비함으로써, 전해액(S)이 와류홀(22)을 통해 타켓체(20)의 내외로 출입할 수 있게 된다. On the other hand, the
상기 회전부(30)는 상기 타켓체(20)를 회전시킨다. 이를 위해, 상기 회전부(30)는 상기 타켓체(20)의 중심을 지지하는 회전축(31)과, 상기 회전축(31)과 연결되어 회전력을 제공하는 구동원(32)을 포함한다. 이때, 상기 회전축(31)은 상기 타켓체(20)를 상기 처리챔버(10)의 바닥면(12)에 대해 이격되어 지지함으로써, 회전 시 처리챔버(10) 내면과의 마찰을 방지한다. 이러한 회전부(30)의 구성에 의해, 상기 타켓체(20)가 회전되면, 상기 와류홀(22)을 통과하는 전해액(S)이 회전력에 의해 와류를 형성시키게 된다. The rotating
상기 필터(40)는 상기 기판(W)과 타켓체(20) 사이에 마련되어, 상기 전해액(S)으로부터 금속이온을 여과한다. 여기서, 상기 필터(40)는 상기 기판(W)의 도금면과 마주하도록 기판(W)과 대응되는 직경을 가짐이 좋다. 그로 인해, 상기 필터(40)는 상기 타켓체(20)로부터 분리된 금속이온이 포함된 전해액(S)으로부터 기포와 같은 이물질을 여과한 후 기판(W) 상으로 균일하게 분배하여 공급한다. 참고 로, 본 실시예에서는 상기 필터(40)가 단일개로 구성되는 것으로 예시하였으나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며 복수개로 설치될 수도 있음은 당연하다. The
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판도금장치(1)의 도금공정을 도 2를 참고하여 순차적으로 설명하면 하기와 같다. The plating process of the
우선, 상기 타켓체(20)와 마주하도록 처리챔버(10)의 전해액(S)에 기판(W)이 침지되어 전류가 인가되면, 양극(+)의 타켓체(20)로부터 금속이온이 분리되어 전해액(S) 상으로 녹아든다. 이와 동시에, 상기 타켓체(20)가 회전부(30)의 회전력에 의해 회전됨으로써, 상기 타켓체(20)에 마련된 와류홀(22)을 관통하는 전해액(S)이 기판(W)과 타켓체(20)의 사이에서 와류를 형성하게 된다. 그로 인해, 상기 타켓체(20)로부터 분리된 금속이온은 전해액(S)과 함께 와류되어, 비중에 의해 가라앉지 않고 상방향 즉, 기판(W) 측으로 원활히 이동될 수 있게 된다. First, when the substrate W is immersed in the electrolyte S of the
이 후, 상기 전해액(S) 상에 퍼진 금속이온은 필터(40)를 거쳐 여과된 후, 기판(W)의 전면으로 균일하게 분배됨으로써, 음극(-)이 인가되는 기판(W)의 환원반응에 의해 기판(W) 표면에 금속막이 형성된다. Thereafter, the metal ions spread on the electrolyte S are filtered through the
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.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 기판도금장치를 개략적으로 도시한 사시도, 1 is a perspective view schematically showing a substrate plating apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 단면도, 그리고, 2 is a cross-sectional view of FIG. 1, and
도 3은 도 1에 도시된 타켓체만을 발췌하여 개략적으로 도시한 사시도이다. 3 is a perspective view schematically showing only the target body shown in FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
1: 기판도금장치 10: 처리챔버1: Substrate Plating Apparatus 10: Process Chamber
20: 타켓체 22: 와류홀20: target body 22: voryu hall
30: 회전부 40: 필터30: rotating part 40: filter
W: 웨이퍼W: wafer
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KR1020090123804A KR20110067277A (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | Wafer plating apparatus |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020090123804A KR20110067277A (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | Wafer plating apparatus |
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Cited By (1)
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KR102333344B1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-12-01 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | Plating apparatus and stirring method of plating solution |
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2009
- 2009-12-14 KR KR1020090123804A patent/KR20110067277A/en not_active Application Discontinuation
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