KR20140136700A - 전해 도금 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해 도금 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 도금 대상인 웨이퍼에 균일한 도금이 형성될 수 있도록 한 전해 도금 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 내부에 전해 도금액이 수용되는 도금조; 상기 전해 도금액에 침지되며, 도금액 분사홀이 형성된 양극부; 상기 도금조의 내부에 설치되어 상기 전해 도금액을 공급, 순환시키는 도금액 분출구; 그리고 상기 양극부와 밀착 설치되며, 상기 양극부의 도금액 분사홀과 연통되도록 도금액 통과홀이 형성된 보조패널; 을 포함할 수 있다.

Description

전해 도금 장치{ELECTROLYTIC PLATING APPARATUS}

본 발명은 전해 도금 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 도금 대상인 웨이퍼에 균일한 도금이 형성될 수 있도록 한 전해 도금 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전해도금은 반도체 또는 기판 상에 동을 이용한 도금 피막을 형성시켜 회로 패턴을 형성하는 것으로, 전해도금장치를 이용한 통상의 회로 패턴은 실리콘 웨이퍼 또는 실리콘 기판 표면에 시드층으로서의 얇은 도전 피막을 형성하고, 도전 피막에 전극을 연결하여 전해 도금을 실시하여 도금층을 형성한 후, 에칭 등의 공정에 의해서 회로 패턴을 형성하게 된다.

이때, 도전 피막, 즉 시드층 상에 형성되는 도금층은 전해 도금시 웨이퍼 기판 상에 인가되는 전압을 조정하여 회로 패턴의 두께를 조정할 수 있으며, 웨이퍼 기판 상에서 전류 밀도를 균일하게 제어하여야만 균일한 두께의 도금층을 얻을 수 있다.

웨이퍼 기판에 도금층을 형성하기 위한 전해 도금 장치는, 컵(cup) 방식으로 통칭되는 페이스 다운 타입(face down type), 즉 웨이퍼 기판의 피도금면이 도금조의 하방향으로 위치하여 상방향으로 분출되는 도금액에 의해 피도금면이 단면 도금되는 방식이 주로 이용되고 있다.

이와 같은 전해 도금 장치는 피도금체인 웨이퍼 기판을 도금컵의 상부에 안착시키고, 웨이퍼 기판의 테두리부를 컨택 지그에 고정시켜 전류를 인가함과 동시에 도금컵 하부에서 분출되는 도금액을 피도금면에 접촉시켜 도금층이 형성되도록 할 수 있다.

또한, 종래의 전해 도금 장치는 컨택 지그에 구비된 전극(음극)과 웨이퍼 기판과의 접촉 성능을 향상시키기 위해서 웨이퍼 기판의 지그 접촉 영역(테두리부)에 금속 접점을 부가적으로 설치하거나 링 형태의 금속판을 더 부가시켜 접지 표면적이 늘어날 수 있도록 한다.

그러나, 종래 페이스 다운 타입을 이용하여 도금층을 형성할 경우에는 기판 모서리 부분과 중앙 부분의 도금층 두께가 서로 다른 문제점이 있다.

즉, 가로와 세로 길이가 서로 다른 직사각형 형태로 이루어진 기판 표면에 도금층을 형성할 경우 기판의 모서리 부위에는 전류가 집중되는 경향이 있어 다른 부위보다 도금층의 두께가 두껍게 형성되는 문제점이 있게 된다.

일본특허공개공보 제2001-323397호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 페이스 다운 방식으로 도금층을 형성하는 과정에서 양극부의 중앙부위에 도금액 분사홀을 형성하여 기판 표면에 균일한 도금층을 형성할 수 있도록 한 전해도금장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 도금액에 의한 양극부의 형상변형을 최소화시킬 수 있도록 양극부에 보조패널이 구비된 전해도금장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 내부에 전해 도금액이 수용되는 도금조; 상기 도금조 상부에 웨이퍼 기판이 안착되는 컨텍지그; 상기 전해 도금액에 침지되며, 도금액 분사홀이 형성된 양극부; 상기 도금조의 내부에 설치되어 상기 전해 도금액을 공급, 순환시키는 도금액 분출구; 그리고 상기 양극부와 밀착 설치되며, 상기 양극부의 도금액 분사홀과 연통되도록 도금액 통과홀이 형성된 보조패널; 을 포함할 수 있다.

상기 도금액 분사홀은 양극부의 중앙부에 형성될 수 있으며, 상기 도금액 분사홀은 슬릿으로 형성될 수 있다.

또한 상기 보조패널은 도금액에 의해 부식되지 않도록 합성수지재로 구성될 수 있다.

상기 도금액 통과홀은 도금액 분사홀 보다 같거나 크게 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치는 페이스 다운 방식으로 도금층을 형성하는 과정에서 양극부의 중앙부위에 도금액 분사홀을 형성하여 기판 표면에 균일한 도금층을 형성할 수 있으며, 도금액에 의한 양극부의 형상변형을 최소화시킬 수 있도록 양극부에 보조패널이 구비됨에 따라 양극부의 내구성도 증진시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치를 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치의 구성요소 중 양극부와 보조패널을 보인 분해 사시도.
도 3은 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치에서 도금액이 분사되는 상태를 보인 작용 상태도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치에서 양극부의 규격을 축소한 상태를 보인 다른 실시예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치를 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치의 구성요소 중 양극부와 보조패널을 보인 분해 사시도이며, 도 3은 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치에서 도금액이 분사되는 상태를 보인 작용 상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치(100)는 도금조(10)와 도금조(10) 내에 설치된 양극부(20)와 도금액(50)을 공급 및 순환시키는 도금액 분출구(30)와 양극부(20)와 밀착설치된 보조패널(40)을 포함한다.

도금조(10)는 내부에 전해 도금액(050)이 일정량 수용되며, 전해 도금액(50) 중에 양극부(20 anode)가 침지되게 설치될 수 있다. 양극부(20)는 전해 도금액(50) 중에 포함된 전착 물질에 양극을 인가하며, 양극성을 띠는 전해 도금액(50)이 웨이퍼 기판(80)의 피도금면(82)에 접촉했을 때 음극이 인가된 피도금면(82)에 금속 이온이 적출되면서 도금이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

이때, 양극부(20)는 가용성 양극과 불용성 양극이 사용될 수 있는데, 가용성 양극으로는 인을 포함하는 함인동 재질로 구성됨이 바람직하고, 불용성 양극으로는 백금(Pt) 재질 또는 IrO₂가 코팅된 재질로 구성될 수 있다.

또한 양극부(20)에는 도금액 분사홀(22)이 중앙부에 형성되어 있다. 도금액 분사홀(22)은 가로 방향 또는 세로 방향 중 어느 하나의 방향으로 소정 길이와 폭으로 절개된 슬릿 형상으로 구성될 수 있다. 여기서, 도금액 분사홀(22)의 크기는 도금액(50)이 분무될 수 있는 크기로 구성된다.

이러한 양극부(20)에는 양극부의 도금액 분사홀(22)과 연통되도록 도금액 통과홀(42)이 형성된 보조패널(40)이 밀착 설치되어 있다.

보조패널(40)은 도금액(50)에 의해 부식되지 않도록 테프론과 같은 합성수지를 소재로 하여 제조될 수 있다.

이때, 보조패널의 도금액 통과홀(42)은 양극부의 도금액 분사홀(22)보다 크거나 동일한 크기로 구성될 수 있다. 이는 도금액 통과홀(42)의 크기가 도금액 분사홀(22)의 크기보다 작을 경우 도금액(50)이 도금액 통과홀(42)을 통과하는 과정에서 미립자 형태로 분무되고, 다시 분무되는 도금액(50)이 도금액 분사홀(22)을 통과하여 도금조(10) 상측으로 진행하게 됨에 따라 웨이퍼 기판(80)의 피도금면(82) 전체에 균일하게 접촉되지 않고 국소적인 위치에만 도금액(50)이 접촉되기 때문이다.

반대로 도금액 통과홀(42)의 크기가 도금액 분사홀(22)의 크기보다 같거나 클 경우에는 도금액(50)이 도금액 분사홀(22)을 통해 분사되는 과정에서 도금액 분사홀(22)의 크기가 도금액 통과홀(42)의 크기보다 작기 때문에 토출압이 커지게 된다. 따라서, 도금액(50)이 도금액 분사홀(22)을 통과하는 과정에서는 미립자 형태로 분무되고, 웨이퍼 기판(80)의 피도금면(82) 전체로 균일하게 접촉될 수 있어 균일한 도금층이 형성될 수 있다.

또한, 도금조(10)의 내부에는 양극부(20)의 도금액 분사홀(22)과 보조패널의 도금액 통과홀(42)을 관통하여 도금조(10) 내에 수용된 전해 도금액(50)을 상부로 분출하는 도금액 분출구(30)를 구비할 수 있다.

도금액 분출구(30)는 전해 도금액(50)을 순환시킴과 아울러 도금조(10) 상부로 도금액(50)을 분출시켜 상부에 위치하는 웨이퍼 기판(80)의 피도금면(82)에 도금액(50)이 접촉될 수 있도록 한다.

이를 위하여 도금액 분출구(30)의 하부에는 도금액(50)을 순환시키기 위한 펌프(도면 미도시)가 설치될 수 있으며, 펌프 작동에 의해서 도금액 분출구(30)를 통해 도금액(50)이 일정한 속도로 분출될 수 있도록 할 수 있다.

도금조(10)는 측벽에 도금액 순환 통로(35)가 형성될 수 있다. 도금액 순환 통로(35)는 도금액 분출구(30)에서 분출된 도금액(50)과 도금조(10) 내에서 넘치는 도금액(50)이 도금조(10) 내부로 순환될 수 있다.

도금조(10)는 상부에 컨택 지그(60)가 설치되는데, 컨택 지그(60)는 상부가 개방된 도금조(10)의 상단부에 설치되고, 컨택 지그(60)의 내측에 실링부(70)가 구비될 수 있다.

이때, 컨택 지그(60)의 상부에는 피도금체인 웨이퍼 기판(80)이 안착되며, 웨이퍼 기판(80)의 상부에는 가압 홀더(미도시)가 결합되어 피도금체인 웨이퍼 기판(80)이 컨택 지그(60)와 밀착될 수 있도록 소정의 압력으로 가압이 이루어지도록 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전해 도금 장치(100)는 웨이퍼 기판(80)이 컨텍 지그(60)의 상부에 안착되면, 도금조(10) 내부에 충진된 도금액(50)이 도금액 분출구(30)를 통해 분사되기 시작한다.

도금액 분출구(30)에서 분사된 도금액(50)은 보조패널의 도금액 통과홀(42)과 양극부의 분사홀(22)을 순차적으로 지나면서 웨이퍼 기판(80) 표면에 도금액(50)을 분무하게 된다.

이렇게 분무되는 도금액(50)은 도금조(10) 내에서 순환되면서 웨이퍼 기판의 피도금면(82) 전체에 접촉됨에 따라 웨이퍼 기판(50) 표면에 균일한 두께의 도금층이 형성될 수 있게 된다.

또한 보조패널(40)은 일정 기간마다 교체되어 설치되는 양극부(20)의 교환주기를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

즉, 보조패널(40)은 부식성이 강한 도금액(50)이 양극부의 도금액 분사홀(22)을 통해서만 양극부(20)와 접촉될 수 있도록 커버하게 됨에 따라, 가용성으로 구성된 양극부(20)의 경우 교체 주기를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전해도금장치에서 양극부의 규격을 축소한 상태를 보인 다른 실시예로서, 본 발명의 양극부(20)는 웨이퍼 기판(80)보다 대략 50~80% 작은 규격으로서 실장될 수 있다.

이렇게 양극부(20)의 규격을 웨이퍼 기판(80)보다 작게 구성하게 되면, 웨이퍼 기판의 피도금면(82) 대비 양극부(20)의 표면적이 작기 때문에 기판의 피도금면 모서리에 집중되는 전류의 흐름을 양극부(20)의 줄어든 크기만큼 중앙부위쪽으로 이동시킬 수 있어 피도금면(82)에 균일한 도금층을 형성할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 전해 도금 장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

10: 도금조 20: 양극부
22: 도금액분사홀 30: 도금액분출구
35: 도금액순환통로 40: 보조패널
42: 도금액통과홀 50: 도금액
60: 컨텍지그 70: 실링부
80: 기판 82: 피도금면
100: 전해도금장치

Claims (6)

1. 내부에 전해 도금액이 수용되는 도금조;
   상기 도금조 상부에 웨이퍼 기판이 안착되는 컨텍지그;
   상기 전해 도금액에 침지되며, 도금액 분사홀이 형성된 양극부;
   상기 도금조의 내부에 설치되어 상기 전해 도금액을 공급, 순환시키는 도금액 분출구; 그리고
   상기 양극부와 밀착 설치되며, 상기 양극부의 도금액 분사홀과 연통되도록 도금액 통과홀이 형성된 보조패널; 을 포함하는 전해 도금 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도금액 분사홀은 양극부의 중앙부에 형성된 전해도금장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 도금액 분사홀은 슬릿으로 형성된 전해도금장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 보조패널은 합성수지재로 구성된 전해도금장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 도금액 통과홀은 도금액 분사홀 보다 같거나 크게 구성된 전해도금장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 양극부는 컨텍지그에 안착된 웨이퍼 기판 대비 50~80%의 규격으로 구성된 전해도금장치.
   
   
   
   

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