KR0183306B1 - Precision plating device - Google Patents
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Abstract
리가(LIGA)공정에 적용할 수 있는 정밀 도금장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 정밀도금장치는 도금용액이 채워지는 도금조 내부의 일측에 수직으로 위치하는 양극과, 상기 도금조 내부에 위치하고 상기 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동을 하는 음극 지그와, 상기 도금조의 하부에 위치하여 상기 음극 지그에 도금용액을 분사하는 노즐과, 상기 도금조의 외부에 위치하여 오버플로우(overflow)되는 상기 도금용액을 담는 오버플로우용 도금조와, 상기 도금조에 담겨있는 도금용액과 오버플로우된 도금용액을 공급라인을 통하여 상기 노즐에 공급하는 펌프를 포함한다.본 발명의 정밀 도금장치는 도금용액을 순환시키고 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동하는 음극지그와 도금용액을 균일하게 분사할 수 있는 노즐을 채용하여 도금용액을 음극 지그에 설치된 웨이퍼 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다.A precision plating apparatus applicable to the LIGA process will be described. The precision plating apparatus of the present invention comprises an anode vertically positioned on one side of a plating tank filled with a plating solution, a negative electrode jig positioned inside the plating vessel and performing linear reciprocating motion with respect to the anode, An overflow plating vessel for containing the plating solution which is located outside the plating vessel and overflowing the plating solution, and a plating solution for overflowing the plating solution contained in the plating vessel, And a pump for supplying the plating solution to the nozzle through a supply line. The precise plating apparatus of the present invention comprises a cathode jig for circulating a plating solution and linearly reciprocating left and right with respect to an anode, By using a nozzle, the plating solution can be uniformly distributed over the entire wafer provided on the negative electrode jig.
Description
본 발명은 정밀 도금장치에 관한 것으로, 특히 리가(LIGA)공정에 적용할 수 있는 정밀 도금장치에 관한 것이다.The present invention relates to a precision plating apparatus, and more particularly to a precision plating apparatus applicable to a LIGA process.
일반적으로 리가공정(LIGA process)는 3차원의 미세구조물을 만드는 데 이용된다. 상기 리가 공정의 LIGA란 LIgathografie Galvanoformung Abformung의 독일어의 첫글자를 인용한 약자로 이것을 알기 쉽게 표현하여 X-레이를 이용한 사진식각(deep-etch X-ray lithography), 전기도금(electroforming) 및 플라스틱 몰딩(plastic moulding)의 세가지 단계로 이루어진 미세가공기술이다. 여기서, 종래의 리가공정의 전기도금에 이용되는 도금장치를 설명한다.In general, the LIGA process is used to create three-dimensional microstructures. LIGA is an abbreviation for the first letter in German of LIgathografie Galvanoformung Abformung which is easy to understand and used for deep-etch X-ray lithography, electroforming and plastic molding plastic molding). Here, a plating apparatus used for electroplating in a conventional lithography process will be described.
도1은 종래의 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.1 is a schematic view for explaining a conventional plating apparatus.
도 1에서, 종래의 도금장치는 도금배스(1) 내의 상부에 위치한 양극(3)과, 상기 양극(3)의 하부에 위치한 음극(5)과, 상기 도금배스(1)의 상부에 위치하고 도금용액이 유입되는 노즐(7)과, 상기 양극(3)과 인접하여 도금배스(1)의 온도를 측정하는 온도센서(9)와, 상기 도금배스(1) 외부에 도금용액을 유입시킬 수 있는 펌프(11)와, 상기 도금배스(1)의 외부에서 상기 도금배스(1)를 가열(heating)시킬 수 있는 가열수단(도시 안됨)으로 이루어져 있다. 도 1에서, 참조번호 13은 오링 실부를 나타낸다.1, a conventional plating apparatus includes an anode 3 positioned at an upper portion of a plating bath 1, a cathode 5 positioned at a lower portion of the anode 3, A temperature sensor 9 for measuring the temperature of the plating bath 1 adjacent to the anode 3 and a temperature sensor 9 for supplying the plating solution to the outside of the plating bath 1, A pump 11 and heating means (not shown) which can heat the plating bath 1 outside the plating bath 1. 1, reference numeral 13 denotes an O-ring seal portion.
따라서, 상기 종래의 도금장치에 있어서, 상기 펌프(11)를 통하여 공급된 도금용액은 노즐(7)을 통하여 양극(3)에서 음극(5)쪽으로 분사되어 음극(5) 또는 음극(5) 상에 놓여있는 웨이퍼(도시 안됨) 상에 도금막을 형성하게 된다.Therefore, in the conventional plating apparatus, the plating solution supplied through the pump 11 is injected from the anode 3 to the cathode 5 through the nozzle 7 and is injected onto the cathode 5 or the cathode 5 A plating film is formed on a wafer (not shown) placed on the substrate.
그런데, 상술한 바와 같은 종래의 도금장치는 국부적인 도금용액 분사로 음극의 특정 부위에 도금용액이 공급되어 웨이퍼 상의 두께의 편차가 커지는 단점이 있다. 그리고, 음극 교반장치가 없어 도금시 확산층의 증가 및 핀홀 등 도금층의 결함이 발생하는 문제가 있다. 더욱이, 도금후 음극 시편을 교체시 도금용액을 먼저 다 배수하고 나서 수행해야 하는 단점이 있다.However, the above-described conventional plating apparatus is disadvantageous in that the plating solution is supplied to a specific portion of the anode by the local plating solution injection, and the thickness variation on the wafer becomes large. Further, there is a problem in that when the plating is carried out, the diffusion layer increases and defects of the plating layer occur such as pinholes. Furthermore, when replacing the negative electrode specimen after plating, there is a disadvantage that the plating solution must be drained first.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결할 수 있는 정밀 도금장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a precision plating apparatus capable of solving the above problems.
도 1은 종래의 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.1 is a schematic view for explaining a conventional plating apparatus.
도 2는 본 발명에 의한 정밀 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.2 is a schematic view for explaining a precision plating apparatus according to the present invention.
도 3은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 일예에 따른 평면도이다.3 is a plan view according to one example of the negative electrode jig shown in FIG.
도 4는 상기 도 3의 a-a에 따른 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line a-a in FIG.
도 5은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 다른 예에 따른 평면도이다.5 is a plan view of another example of the negative electrode jig shown in FIG.
도 6는 상기 도 5의 a-a에 따른 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line a-a in FIG.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 도금용액이 채워지는 도금조 내부의 일측에 수직으로 위치하는 양극과, 상기 도금조 내부에 위치하고 상기 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동을 하는 음극 지그와, 상기 도금조의 하부에 위치하여 상기 음극 지그에 도금용액을 분사하는 노즐과, 상기 도금조의 외부에 위치하여 오버플로우(overflow)되는 상기 도금용액을 담는 오버플로우용 도금조와, 상기 도금조에 담겨있는 도금용액과 오버플로우된 도금용액을 공급라인을 통하여 상기 노즐에 공급하는 펌프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정밀 도금장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plating apparatus comprising: a plating tank; a cathode disposed vertically on one side of the plating vessel; a cathode jig positioned inside the plating vessel and reciprocating linearly with respect to the anode; A nozzle for spraying the plating solution onto the cathode jig, the plating solution being positioned at a lower portion of the plating vessel; an overflow plating vessel for containing the plating solution which is located outside the plating vessel and overflowing; And a pump for supplying the overflowed plating solution to the nozzle through a supply line.
상기 노즐은 그 표면에 복수의 구멍을 갖는 원통형 구조이며, 상기 도금조의 내부에 상기 도금조의 온도를 조절하는 온도센서와, 상기 도금조를 가열할 수 있는 가열수단이 더 포함되어 있을 수 있다.The nozzle may have a cylindrical structure having a plurality of holes on the surface thereof. The nozzle may further include a temperature sensor for adjusting the temperature of the plating vessel and heating means for heating the plating vessel.
상기 오버플로우용 도금조에 상기 노즐에 공급되는 도금용액의 양과 속도를 조절할 수 있도록 바이패스 라인이 연결되어 있다.A bypass line is connected to the overflow plating bath so as to adjust the amount and speed of the plating solution supplied to the nozzle.
본 발명의 일예의 상기 음극 지그는 하부 몸체와, 상기 하부 몸체에 놓이는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 엣지에 위치하는 음극접점과, 상기 음극접점과 이격되어 상기 웨이퍼 상에 위치하는 오링실부와, 상기 오링 실부 및 음극접점 상에 위치하고 상기 하부몸체와 연결되는 상부몸체로 구성된다.The cathode jig includes a lower body, a wafer placed on the lower body, a cathode contact positioned at the edge of the wafer, an O-ring seal portion spaced from the cathode contact and positioned on the wafer, And an upper body positioned on the body and cathode contacts and connected to the lower body.
또한, 본 발명의 다른 예의 상기 음극 지그는 우물형의 하부 몸체와, 상기 하부 몸체의 바닥에 위치하는 구리판과, 상기 구리판 상에 놓이는 웨이퍼와, 상기 웨이퍼의 엣지에 위치하는 음극접점과, 상기 음극접점과 이격되어 상기 웨이퍼 상에 위치하는 오링실부와, 상기 오링 실부 상에 위치하고 상기 하부몸체와 연결되는 상부몸체로 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a negative electrode jig comprising: a well-shaped lower body; a copper plate positioned at a bottom of the lower body; a wafer placed on the copper plate; a cathode contact positioned at an edge of the wafer; An O-ring seal part positioned on the wafer and spaced apart from the contact point, and an upper body located on the O-ring seal part and connected to the lower body.
본 발명의 정밀 도금장치는 도금용액을 순환시키고 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동하는 음극지그와 도금용액을 균일하게 분사할 수 있는 노즐을 채용하여 도금용액을 음극 지그에 설치된 웨이퍼 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다.The precision plating apparatus of the present invention employs a negative electrode jig that circulates the plating solution and linearly reciprocates left and right with respect to the positive electrode, and a nozzle capable of uniformly spraying the plating solution to uniformly distribute the plating solution over the wafer provided on the negative electrode jig .
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 정밀 도금장치를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.2 is a schematic view for explaining a precision plating apparatus according to the present invention.
도 2에서, 본 발명의 정밀 도금 장치는 도금용액(20)이 채워지는 도금조(21) 내부의 일측에 수직으로 위치하는 양극(23)과, 상기 도금조(21) 내부에 위치하고 상기 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동을 할 수 있는 음극 지그(25)와, 상기 도금조(21)의 하부에 위치하여 상기 음극 지그(25)에 도금용액을 분사하는 노즐(27)이 포함되어 있다. 상기 노즐(27)은 그 표면에 복수의 구멍을 갖는 원통형 구조로 마련하여 음극 지그(25)에 도금용액을 균일하게 분사한다.2, the precise plating apparatus of the present invention includes an anode 23 vertically positioned on one side inside a plating tank 21 filled with a plating solution 20, and a cathode 23 positioned inside the plating vessel 21, A negative electrode jig 25 capable of performing reciprocating linear motion with respect to the plating tank 21 and a nozzle 27 positioned below the plating tank 21 and spraying the plating solution to the negative electrode jig 25. [ The nozzle 27 is provided in a cylindrical structure having a plurality of holes on the surface thereof to uniformly spray the plating solution on the cathode jig 25. [
또한, 본 발명의 정밀 도금 장치는 상기 도금조(21)를 외부에서 둘러싸 오버플로우된 도금용액(28)을 담는 오버플로우용 도금조(29)와, 상기 도금조에 담겨있는 도금용액과 오버플로우된 도금용액(28)을 공급라인(31, 31')과 필터(33a, 33b)를 통하여 상기 노즐(27)에 공급하는 펌프(35)와, 상기 오버플로우용 도금조(29)에 연결되어 상기 노즐(27)에 공급되는 도금용액의 양 및 속도를 조절하는 바이패스 라인(32)과, 상기 도금조(21)의 내부에 상기 도금조(21)의 온도를 조절하는 온도센서(36)과, 도금조(21)를 가열할 수 있는 가열장치(41)를 포함한다. 상기 가열장치(41)로 인하여 상기 도금용액도 도금조(21)의 바닥에서부터 균일하게 가열된다. 2에서, 참조번호 37 및 39는 양극 접점 및 음극접점을 나타낸다.Further, the precision plating apparatus of the present invention includes an overflow plating tank 29 for containing the plating solution 28 overflowed from outside of the plating tank 21, an overflow plating tank 29 for overflowing the plating solution contained in the plating tank, A pump 35 for supplying the plating solution 28 to the nozzle 27 through the supply lines 31 and 31 'and the filters 33a and 33b; a pump 35 connected to the overflow plating vessel 29, A bypass line 32 for controlling the amount and speed of the plating solution supplied to the nozzle 27 and a temperature sensor 36 for adjusting the temperature of the plating tank 21 in the plating tank 21, And a heating device 41 capable of heating the plating bath 21. Due to the heating device 41, the plating solution is uniformly heated from the bottom of the plating bath 21. 2, reference numerals 37 and 39 denote a positive electrode contact and a negative electrode contact.
특히, 본 발명의 정밀 도금 장치는 필터(33a, 33b)가 2개 설치되어 2단계, 예컨대 1㎛에서 0.5㎛ 크기로 불순물을 여과하여 미세한 불순물까지 여과할 수 있다. 그리고, 상기 음극 지그(25)는 상기 양극(23)에 대하여 좌우로 왕복직선운동하여 도금용액을 음극 지그(25) 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다, 그리고, 도금용액의 바이패스 라인(32) 및 공급라인(31)을 구비하여 도금용액을 순환시킬 수 있다.Particularly, in the precision plating apparatus of the present invention, two filters 33a and 33b are provided, and the impurities can be filtered in two stages, for example, 1 占 퐉 to 0.5 占 퐉 to filter fine impurities. The negative electrode jig 25 is linearly reciprocated left and right with respect to the positive electrode 23 to uniformly distribute the plating solution over the negative electrode jig 25. The bypass line 32 of the plating solution, And a supply line 31 to circulate the plating solution.
따라서, 본 발명의 정밀 도금장치는 상기 펌프(35)를 통하여 공급된 도금용액은 노즐(27)을 통하여 양극(23)에서 음극지그(25)쪽으로 균일하게 분사하여 음극지그에 설치된 웨이퍼(도시 안됨) 상에 도금막을 균일하게 형성한다.Therefore, in the precise plating apparatus of the present invention, the plating solution supplied through the pump 35 is uniformly sprayed from the anode 23 to the cathode jig 25 through the nozzle 27, ). ≪ / RTI >
도 3은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 일예에 따른 평면도이고, 도 4는 상기 도 3의 a-a에 따른 단면도이다.FIG. 3 is a plan view of the negative electrode jig shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line a-a of FIG.
도 3 및 도 4에서, 본 발명의 일예에 따른 음극 지그(25)는 하부 몸체(41) 상에 웨이퍼(43)가 위치하고 있고 상기 웨이퍼(43)의 엣지에 음극접점(45)이 형성되어 있고, 상기 음극접점(45)이 설치된 웨이퍼(43)의 중심쪽으로 상기 음극접점(45)에 도금용액이 투입되지 못하게 오링 실부(47)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 음극 접점(45)과 웨이퍼(43)간 접촉을 안정하게 하기 위하여, 상기 하부몸체(41) 상에 상기 음극접점(45) 및 오링실부(43)를 사이에 두고 상부몸체(49)가 형성되어 있고, 상기 상부몸체(49)와 하부몸체를 나사(51)로 조립하게 되어 있다. 도 3에 도시한 평면도에 보듯이, 위에서 보면 음극 지그는 원통형으로 되어 있고 도면 편의상 오링실부(47)와 음극접점(45)이 도시되어 있다.3 and 4, the negative electrode jig 25 according to an embodiment of the present invention has the wafer 43 on the lower body 41 and the negative electrode contact 45 on the edge of the wafer 43 And an O-ring seal 47 is provided to prevent the plating solution from being injected into the cathode contact 45 toward the center of the wafer 43 provided with the cathode contact 45. In order to stabilize the contact between the cathode contact 45 and the wafer 43, an upper body 49 is formed on the lower body 41 with the cathode contact 45 and the o-ring seal 43 interposed therebetween. And the upper body 49 and the lower body are assembled with screws 51. [ As shown in the plan view of FIG. 3, the cathode jig has a cylindrical shape, and the O-ring seal 47 and the cathode contact 45 are shown for convenience of illustration.
도 5은 상기 도 2에 도시한 음극 지그의 다른 예에 따른 평면도이고, 도 6는 상기 도 5의 a-a에 따른 단면도이다.5 is a plan view according to another example of the negative electrode jig shown in FIG. 2, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line a-a in FIG.
도 5 및 도 6에서, 본 발명의 다른 예에 따른 음극 지그는 우물형의 하부 몸체(61)의 바닥에 구리판(63)이 설치되어 되어 있고, 상기 구리판(63) 상에 웨이퍼(65)가 위치하고 있으며, 상기 웨이퍼(65)의 엣지에 음극접점(67)이 형성되어 있고, 상기 음극접점(67)이 설치된 웨이퍼(65)의 중심쪽으로 상기 음극접점(67)에 도금용액이 투입되지 못하게 오링실부(69)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 음극 접점(67)의 상부에 전류밀도를 음극표면에 균일하게 분포시키기 위하여 상부 몸체(71)가 설치되어 있고, 상기 상부 몸체(71)는 하부몸체(61)와 접속되어 있다. 도 5에 도시한 평면도에 보듯이, 위에서 보면 음극 지그는 원통형으로 되어 있고 구리판에 음극접점을 점으로 형성하여 웨이퍼에 연결함으로써 균일하게 전류를 공급할 수 있다.5 and 6, the negative electrode jig according to another example of the present invention is provided with a copper plate 63 on the bottom of a well-shaped lower body 61, and a wafer 65 is placed on the copper plate 63 And a negative electrode contact 67 is formed on the edge of the wafer 65. The plating solution is prevented from being injected into the negative electrode contact 67 toward the center of the wafer 65 provided with the negative electrode contact 67, And a seal portion 69 is provided. An upper body 71 is provided on the cathode contact 67 to uniformly distribute the current density to the surface of the cathode. The upper body 71 is connected to the lower body 61. As shown in the plan view of FIG. 5, the negative electrode jig is cylindrical, and the negative electrode contacts are formed on the copper plate as dots and connected to the wafer to uniformly supply current.
본 발명의 정밀 도금장치는 필터가 2개 설치되어 2단계로 불순물을 여과하여 미세한 불순물까지 여과할 수 있으며, 도금용액을 순환시키고 양극에 대하여 좌우로 왕복직선운동하는 음극지그와 도금용액을 균일하게 분사할 수 있는 노즐을 채용하여 도금용액을 음극 지그에 설치된 웨이퍼 전체에 균일하게 분포시킬 수 있다.In the precision plating apparatus of the present invention, two filters are installed, and impurities are filtered in two steps to filter fine impurities. A negative electrode jig that circulates the plating solution and linearly reciprocates with respect to the positive electrode, The plating solution can be uniformly distributed over the entire wafer provided on the negative electrode jig by employing the injectable nozzle.
그리고, 음극지그에 있어서 웨이퍼의 가장자리 전면적과 음극 접점이 전기적으로 접촉되어 음극에 균일한 전류분포를 얻을 수 있으며, 도금조건에 따라서 음극 접점의 수를 변화시켜 균일한 두께의 도금층을 얻을 수 있다. 또한, 음극 접점 재료로 구리를 이용함으로써 전류효율을 향상시킬 수 있다.In the negative electrode jig, the whole edge of the wafer and the negative electrode contact are brought into electrical contact with each other to obtain a uniform current distribution in the negative electrode, and the number of the negative electrode contacts can be changed according to plating conditions to obtain a plated layer of uniform thickness. In addition, current efficiency can be improved by using copper as the cathode contact material.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |