KR20060072497A - Apparatus and method for electro chemical plating - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판과의 거리를 독립적으로 조절할 수 있는 복수의 몸체를 가지는 애노드를 이용하여 기판 상에 형성되는 금속막의 균일도를 크게 향상시킬 수 있도록 한 전기화학 도금 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical plating apparatus and method for greatly improving the uniformity of a metal film formed on a substrate by using an anode having a plurality of bodies capable of independently controlling a distance from the substrate.

본 발명에 따른 전기화학 도금 장치는 프로세스 베스와, 상기 프로세스 베스에 채워지는 전해질 용액을 포함하는 전해셀과, 상기 전해셀의 바닥에 설치되며 금속재질을 가지는 복수의 몸체를 포함하는 애노드와, 상기 애노드와 대향되도록 설치되고 시드층이 형성된 기판과, 복수의 몸체 중 어느 하나를 독립적으로 구동시켜 상기 애노드와 상기 시드층간의 거리를 조절하기 위한 거리 조절장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.An electrochemical plating apparatus according to the present invention is an anode comprising a process bath, an electrolytic cell containing an electrolyte solution filled in the process bath, a plurality of bodies installed on the bottom of the electrolytic cell and having a metal material, and And a distance adjusting device for controlling a distance between the anode and the seed layer by independently driving the substrate, the substrate having the seed layer formed thereon, and a plurality of bodies independently opposed to the anode.

이러한 구성에 의하여 본 발명은 복수의 몸체를 가지는 애노드를 이용하여 각 몸체와 시드층간의 거리를 독립적으로 조절하여 기판에 형성되는 금속막의 균일도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 대형화된 기판에 대한 금속막 형성시 피춰 사이즈(Feature Size)가 작은 소자 제조 시에 요구되는 전기화학 금속막의 균일도 제어에 더욱 유리하다는 특징을 가지고 있다.By such a configuration, the present invention can control the uniformity of the metal film formed on the substrate by independently controlling the distance between each body and the seed layer using an anode having a plurality of bodies. Accordingly, the present invention is further advantageous in controlling the uniformity of the electrochemical metal film required for manufacturing a device having a small feature size when forming a metal film on an enlarged substrate.

ECP, 애노드, 거리, 시드층, 전해셀ECP, anode, distance, seed layer, electrolytic cell

Description

전기화학 도금 장치 및 방법{Apparatus and Method for Electro Chemical Plating}Apparatus and Method for Electro Chemical Plating

도 1은 종래의 전기화학 도금 장치를 개략적으로 나타내는 도면.1 schematically shows a conventional electrochemical plating apparatus.

도 2는 도 1에 도시된 애노드를 나타내는 평면도와 단면도.FIG. 2 is a plan view and a sectional view of the anode shown in FIG. 1; FIG.

도 3은 도 1에 도시된 애노드의 다른 형태를 평면도와 단면도.3 is a plan view and a sectional view of another form of the anode shown in FIG.

도 4a 내지 도 4c는 도 1에 도시된 애노드와 시드층간의 거리에 따라 기판 상에 형성되는 금속막을 나타내는 도면.4A to 4C are diagrams illustrating a metal film formed on a substrate according to a distance between an anode and a seed layer shown in FIG.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 도금 장치를 나타내는 도면.5 is a view showing an electrochemical plating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6은 도 5에 도시된 애노드를 나타내는 평면도와 단면도.FIG. 6 is a plan view and a sectional view of the anode shown in FIG. 5; FIG.

도 7은 도 5에 도시된 거리 조절장치를 이용한 애노드와 시드층간의 거리를 조절하여 기판 상에 금속막을 형성하는 방법을 나타내는 도면.FIG. 7 is a view illustrating a method of forming a metal film on a substrate by adjusting a distance between an anode and a seed layer using the distance controller shown in FIG. 5.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10, 110 : 프로세스 베스 12, 112 : 전해셀10, 110: process bath 12, 112: electrolytic cell

14, 114 : 전해질 용액 20, 120 : 기판14, 114: electrolyte solution 20, 120: substrate

30, 130 : 애노드 40, 140 : 시드층30, 130: anode 40, 140: seed layer

42, 142 : 금속막 132, 134 : 애노드의 제 1 몸체42, 142: metal film 132, 134: first body of anode

134 : 애노드의 제 2 몸체 150 : 거리 조절장치.134: second body of the anode 150: distance adjusting device.

본 발명은 전기화학 도금 장치에 관한 것으로, 특히 기판과의 거리를 독립적으로 조절할 수 있는 복수의 몸체를 가지는 애노드를 이용하여 기판 상에 형성되는 금속막의 균일도를 크게 향상시킬 수 있도록 한 전기화학 도금 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical plating apparatus, and in particular, to an electrochemical plating apparatus capable of greatly improving the uniformity of a metal film formed on a substrate by using an anode having a plurality of bodies capable of independently controlling a distance from the substrate. And to a method.

회로보드 상에 라인을 제조하기 위해 집적회로 설계에 앞서 제한되는 전기화학 도금(Electro Chemical Plating : 이하, 'ECP'라 함)은 기판 내에 비아 및 콘택과 같은 피춰(Feature)를 채우는데 사용된다. 일반적으로 ECP는 다양한 프로세스로 이용될 수 있다. ECP를 포함하는 프로세스로는 화학적 기상 증착(CVD) 또는 물리적 기상 증착(PVD)과 같은 프로세스에 의해 웨이퍼의 피춰 표면 위에 배리어 확산층 증착을 포함한다. 다음 전도성 금속 시드층이 화학적 기상 증착(CVD) 또는 물리적 기상 증착(PVD)과 같은 프로세스에 의해 배리어 확산층 위에 증착된다. 다음 구조물/피춰를 채우기 위해 ECP에 의해 시드층 상에 전도성 금속막(예를 들어, 구리)이 증착된다. 마지막으로, 증착된 금속막은 전도성 배선 피춰를 한정하기 위해 화학적 기계적 연마(CMP)와 같은 프로세스에 의해 평탄화 처리된다.Electrochemical Plating (hereinafter referred to as 'ECP'), which is limited prior to integrated circuit design to fabricate lines on a circuit board, is used to fill features such as vias and contacts in the substrate. In general, ECP can be used in a variety of processes. Processes that include ECP include barrier diffusion layer deposition on a feature surface of a wafer by a process such as chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). The conductive metal seed layer is then deposited over the barrier diffusion layer by a process such as chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). A conductive metal film (eg copper) is deposited on the seed layer by ECP to fill the next structure / feature. Finally, the deposited metal film is planarized by a process such as chemical mechanical polishing (CMP) to define the conductive interconnect features.

전기도금을 하는 동안 시드층 상에 금속막의 증착은 애노드를 기준으로 기판 상의 시드층에 전압을 바이어스함으로써 달성된다. ECP 프로세싱 동안 시드층 및 애노드는 전해셀(Electrolyte Cell)에 있는 전해질 용액에 포함한다. 시드층은 전 해질 용액 내에서 시드층 상에 증착되는 금속이온을 유인하도록 전기적으로 바이어스된다.Deposition of a metal film on the seed layer during electroplating is accomplished by biasing the voltage on the seed layer on the substrate relative to the anode. During ECP processing the seed layer and anode are included in the electrolyte solution in the Electrolyte Cell. The seed layer is electrically biased to attract metal ions deposited on the seed layer in the electrolyte solution.

도 1은 종래의 ECP 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional ECP device.

도 1을 참조하면, 종래의 ECP 장치는 프로세스 베스(10)와, 프로세스 베스(10)에 채워지는 전해질 용액(14)을 포함하는 전해셀(12)과, 전해셀(12)의 바닥에 설치되며 금속(예를 들어 구리)재질의 애노드(Anode)(30)와, 애노드(30)와 대향되도록 설치되는 기판(또는 웨이퍼)(20)과, 기판(20) 상에 형성되는 시드층(40)과, 애노드(30)와 시드층(40)에 전압을 인가하기 위한 전압원(V)을 구비한다.Referring to FIG. 1, a conventional ECP apparatus is installed at a bottom of an electrolytic cell 12 including a process bath 10, an electrolyte solution 14 filled in the process bath 10, and an electrolyte cell 12. And an anode 30 made of a metal (eg, copper) material, a substrate (or wafer) 20 disposed to face the anode 30, and a seed layer 40 formed on the substrate 20. And a voltage source V for applying a voltage to the anode 30 and the seed layer 40.

전압원(V)은 기판(20) 상의 시드층(40)에 금속막을 증착하는 동안 시드층(40)과 애노드(30) 사이에 전계를 형성시킨다.The voltage source V forms an electric field between the seed layer 40 and the anode 30 during the deposition of a metal film on the seed layer 40 on the substrate 20.

애노드(30)는 전압원(V)으로부터 인가되는 전압과 전해질 용액(14) 사이의 화학반응에 의해 금속이온을 시드층(40)으로 공급한다.The anode 30 supplies metal ions to the seed layer 40 by a chemical reaction between the voltage applied from the voltage source V and the electrolyte solution 14.

전해셀(12)의 전해질 용액(14)은 애노드(30)로부터 공급되는 금속이온을 기판(20) 상의 시드층(40)으로 운반하는 역할을 한다. 이때, 시드층(40) 상에 금속막 증착을 강화시키기 위하여 전해질 용액(14)의 유체 흐름은 애노드(30)에서 기판(20)을 향하도록 설정된다. 예를 들어, 전해질 용액(14)의 유체 흐름은 애노드(30)의 아래로부터 애노드(30)를 통해, 또는 애노드(30) 부근에서 기판(20)을 향하게 설정될 수 있다.The electrolyte solution 14 of the electrolytic cell 12 serves to transport the metal ions supplied from the anode 30 to the seed layer 40 on the substrate 20. At this time, the fluid flow of the electrolyte solution 14 is set from the anode 30 toward the substrate 20 to enhance the deposition of the metal film on the seed layer 40. For example, the fluid flow of the electrolyte solution 14 may be set toward the substrate 20 from below the anode 30, through the anode 30, or near the anode 30.

이러한, 종래의 ECP 장치는 시드층(40)에 금속막을 증착하는 동안 기판(20) 상의 시드층(40)과 애노드(30) 사이에 전계를 형성한다. 이때, 애노드(30)와 전해 질 용액(14) 사이의 화학반응은 애노드(30)에 인가된 전력 부가에 의해 강화된다. 이렇게 강화된 화학반응은 애노드(30)를 형성하는 금속으로부터 전해질 용액(14) 속으로 금속이온을 공급하게 된다. 전해 셀(12)에서의 유체 흐름과 조합하여 애노드(30)로부터 시드층(40)으로 설정된 전계의 조합은 금속이온을 애노드(30)로부터 시드층(40)을 향하게 운반하게 된다. 이에 따라, 시드층(40)으로 운반된 애노드(30)로부터의 금속이온은 시드층(40)에 증착되어 금속막을 형성하게 된다.Such a conventional ECP device forms an electric field between the seed layer 40 on the substrate 20 and the anode 30 while depositing a metal film on the seed layer 40. At this time, the chemical reaction between the anode 30 and the electrolyte solution 14 is enhanced by the addition of power applied to the anode 30. This enhanced chemical reaction supplies metal ions from the metal forming the anode 30 into the electrolyte solution 14. The combination of the electric field set from the anode 30 to the seed layer 40 in combination with the fluid flow in the electrolytic cell 12 will carry metal ions from the anode 30 toward the seed layer 40. Accordingly, metal ions from the anode 30 carried to the seed layer 40 are deposited on the seed layer 40 to form a metal film.

이와 같은, 종래의 ECP 장치는 ECP 프로세스에 의해 시드층(40)에 금속이온을 증착하여 금속막을 형성하게 된다. 이때, 시드층(40)에 형성되는 금속막을 균일하게 형성하기 위해서는 전해질 용액(14)의 저항(Rb), 기판(20)과 애노드(30)간의 거리(D), 시드층(40)의 저항(Rs), 시드층(40)의 두께 및 시드층(40)의 균일도 등의 인자들을 최적화시켜야 한다. 즉, 금속막의 균일도를 높이기 위해서는 큰 전해질 용액(14)의 저항(Rb)과, 최적화된 기판(20)과 애노드(30)간의 거리(D)와, 낮은 시드층(40)의 저항(Rs), 두꺼운 시드층(40)의 두께 및 높은 시드층(40)의 균일도가 요구된다. Such a conventional ECP device forms a metal film by depositing metal ions on the seed layer 40 by an ECP process. In this case, in order to uniformly form the metal film formed on the seed layer 40, the resistance Rb of the electrolyte solution 14, the distance D between the substrate 20 and the anode 30, and the resistance of the seed layer 40 are described. (Rs), the thickness of the seed layer 40 and the uniformity of the seed layer 40 should be optimized. That is, in order to increase the uniformity of the metal film, the resistance Rb of the large electrolyte solution 14, the distance D between the optimized substrate 20 and the anode 30, and the resistance Rs of the low seed layer 40 are shown. The thickness of the thick seed layer 40 and the uniformity of the high seed layer 40 are required.

금속막의 균일도를 높이기 위한 인자들 중에서 애노드(30)는 금속이온을 시드층(40)으로 공급하기 때문에 애노드(30)의 형태도 금속막의 형성에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 따라, 애노드(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 단일 몸체로 이루어진 원 형태의 구조를 가지거나 도 3에 도시된 바와 같이 단일 몸체로 이루어진 원 형태의 표면에 서로 다른 원주를 가지며 V자 형태의 단면을 가지는 복수의 그로브(Groove)(32)가 형성된 구조를 가지게 된다. 이러한, 구도를 가지는 평면(2D) 형태의 애노드(300는 금속막의 균일도를 높이는 인자 중 애노드(30)와 기판(20)간의 거리(D)가 고려되지 않은 형태가 된다. 즉, 애노드(30)와 기판(20)간의 거리(D)에 따라 전해질 용액(14)의 저항(Rb)이 변화되기 때문에 애노드(30)와 시드층(40)간의 전류밀도 변화로 인하여 시드층(40)에 형성되는 금속막이 불균일하게 된다.Among the factors for increasing the uniformity of the metal film, since the anode 30 supplies metal ions to the seed layer 40, the shape of the anode 30 also greatly influences the formation of the metal film. Accordingly, the anode 30 has a circular structure consisting of a single body as shown in FIG. 2 or has a different circumference on the surface of a circular shape consisting of a single body as shown in FIG. 3 and has a V shape. It has a structure in which a plurality of grooves (Groove) 32 having a cross section is formed. The planar 2D-shaped anode 300 has a shape in which the distance D between the anode 30 and the substrate 20 is not considered among the factors for increasing the uniformity of the metal film, that is, the anode 30. Since the resistance (Rb) of the electrolyte solution 14 is changed in accordance with the distance (D) between the substrate and the substrate 20 is formed in the seed layer 40 due to the current density change between the anode 30 and the seed layer 40 The metal film becomes uneven.

구체적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이 애노드(30)와 기판(20)이 제 1 거리(D1)를 가지도록 대향되어 전해질 용액(14)의 저항(Rb)이 최소일 경우, 기판(20) 상에는 기판(20)의 중심부에서 두껍고 기판(20)의 가장자리 부분에서 얇아지는 형태를 가지는 금속막(42)이 형성된다.Specifically, as shown in FIG. 4A, when the anode 30 and the substrate 20 are opposed to each other to have the first distance D1, the resistance 20 of the electrolyte solution 14 is minimal. The metal film 42 is formed on the center of the substrate 20 to be thick and thin at the edge of the substrate 20.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이 애노드(30)와 기판(20)이 최적화된 제 2 거리(D2)를 가지도록 대향되어 최적화된 전해질 용액(14)의 저항(Rb)을 가질 경우, 기판(20) 상에는 균일한 두께를 가지는 금속막(42)이 형성된다.In addition, as shown in FIG. 4B, when the anode 30 and the substrate 20 have the resistance Rb of the optimized electrolyte solution 14 opposite to have the optimized second distance D2, the substrate ( 20, a metal film 42 having a uniform thickness is formed.

반면에, 도 4c에 도시된 바와 같이 애노드(30)와 기판(20)이 최적화된 제 2 거리(D2)보다 긴 제 3 거리(D3)를 가지도록 대향되어 전해질 용액(14)의 저항(Rb)이 최대일 경우, 기판(20) 상에는 기판(20)의 가장자리 부분에서 두껍고 기판(20)의 중심부에서 얇아지는 형태를 가지는 금속막(42)이 형성된다.On the other hand, as shown in FIG. 4C, the anode 30 and the substrate 20 are opposed to each other so as to have a third distance D3 longer than the optimized second distance D2 so that the resistance Rb of the electrolyte solution 14 can be achieved. Is maximum, a metal film 42 is formed on the substrate 20, which is thick at the edge of the substrate 20 and thinned at the center of the substrate 20.

따라서, 종래의 ECP 장치는 애노드(30)와 기판(20)간의 거리(D)에 따라 전해질 용액(14)의 저항(Rb)이 변화되기 때문에 애노드(30)와 시드층(40)간의 전류밀도 변화로 인하여 기판(20) 상에 금속막이 불균일하게 형성되는 문제점이 있다.Accordingly, in the conventional ECP device, the current density between the anode 30 and the seed layer 40 is changed because the resistance Rb of the electrolyte solution 14 is changed according to the distance D between the anode 30 and the substrate 20. Due to the change, there is a problem that the metal film is unevenly formed on the substrate 20.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기판과의 거리를 독립적으로 조절할 수 있는 복수의 몸체를 가지는 애노드를 이용하여 기판 상에 형성되는 금속막의 균일도를 크게 향상시킬 수 있도록 한 전기화학 도금 장치 및 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to increase the uniformity of the metal film formed on the substrate by using an anode having a plurality of bodies that can independently adjust the distance to the substrate. To provide an electrochemical plating apparatus and method for improving.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 도금 장치는 프로세스 베스와, 상기 프로세스 베스에 채워지는 전해질 용액을 포함하는 전해셀과, 상기 전해셀의 바닥에 설치되며 금속재질을 가지는 복수의 몸체를 포함하는 애노드와, 상기 애노드와 대향되도록 설치되고 시드층이 형성된 기판과, 복수의 몸체 중 어느 하나를 독립적으로 구동시켜 상기 애노드와 상기 시드층간의 거리를 조절하기 위한 거리 조절장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an electrochemical plating apparatus according to an embodiment of the present invention is a process bath, an electrolytic cell including an electrolyte solution filled in the process bath, and the metal material is installed on the bottom of the electrolytic cell An anode comprising a plurality of bodies having a, a substrate installed so as to face the anode and the seed layer is formed, and a distance control for controlling the distance between the anode and the seed layer by independently driving any one of the plurality of bodies An apparatus is provided.

상기 전기화학 도금 장치에서 상기 애노드는 원형 띠 형태를 가지며 중심부에 원형의 개구부가 형성된 제 1 몸체와, 상기 제 1 몸체의 개구부에 설치되어 상기 거리 조절장치에 의해 상기 제 1 몸체의 개구부를 관통하여 상기 시드층 쪽으로 수직운동하는 제 2 몸체를 구비한다. 그리고, 상기 금속막은 구리 재질인 것을 특징으로 한다.In the electrochemical plating apparatus, the anode has a circular band shape, a first opening having a circular opening at the center thereof, and an opening of the first body and penetrating the opening of the first body by the distance adjusting device. And a second body vertically moving towards the seed layer. And, the metal film is characterized in that the copper material.

본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 도금 방법은 전해질 용액 사이에 대향되도록 설치된 애노드와 시드층간의 전계를 이용하여 금속막을 기판 상에 형성하는 전기화학 도금 방법에 있어서, 복수의 몸체를 가지는 상기 애노드의 상기 복수의 몸체 중 어느 하나를 독립적으로 구동시켜 상기 애노드와 상기 시드층간의 거리를 조절하는 단계와, 상기 각 몸체와 상기 시드층간에 전계를 형성하여 상기 기판에 상기 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.An electrochemical plating method according to an embodiment of the present invention is an electrochemical plating method for forming a metal film on a substrate using an electric field between an anode and a seed layer provided to face between electrolyte solutions, wherein the anode having a plurality of bodies Controlling the distance between the anode and the seed layer by independently driving any one of the plurality of bodies, and forming an electric field between each body and the seed layer to form the metal film on the substrate. It is characterized by.

상기 전기화학 도금 방법에서 상기 애노드와 상기 시드층간의 거리를 조절하는 단계는 상기 복수의 몸체 중 제 1 몸체와 상기 시드층간을 제 1 거리로 유지시키는 단계와, 상기 복수의 몸체 중 제 2 몸체와 상기 시드층간을 상기 제 1 거리와 다른 제 2 거리로 조절하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 제 2 몸체는 상기 제 1 몸체의 중심부를 관통하여 상기 시드층간의 거리가 조절된다. 그리고, 상기 금속막은 구리재질인 것을 특징으로 한다.The adjusting of the distance between the anode and the seed layer in the electrochemical plating method includes maintaining a first distance between the first body and the seed layer of the plurality of bodies, and a second body of the plurality of bodies. Adjusting the seed layer to a second distance different from the first distance. In addition, the second body penetrates through the central portion of the first body and the distance between the seed layers is adjusted. And, the metal film is characterized in that the copper material.

이하 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 도금(Electro Chemical Plating : 이하, "ECP"라 함) 장치를 나타내는 도면이고, 제 6은 도 5에 도시된 애노드(130)를 나타내는 평면도와 단면도이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an electrochemical plating (“ECP”) device according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view of the anode 130 illustrated in FIG. 5. .

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 ECP 장치는 프로세스 베스(110)와, 프로세스 베스(110)에 채워지는 전해질 용액(114)을 포함하는 전해셀(112)과, 전해셀(112)의 바닥에 설치되며 금속(예를 들어 구리)재질을 가지는 제 1 및 제 2 몸체(132, 134)를 포함하는 애노드(Anode)(130)와, 애노드(130)와 대향되도록 설치되는 기판(또는 웨이퍼)(120)과, 기판(120) 상에 형성되는 시드층(140)과, 애노드(130)와 시드층(140)에 전압을 인가하기 위한 전압원(V)과, 제 1 및 제 2 몸체(132, 134) 중 어느 하나를 독립적으로 구동시켜 시드층(140)과의 거리(D)를 조절하기 위한 거리 조절장치(150)를 구비한다.5 and 6, an ECP apparatus according to an embodiment of the present invention includes an electrolytic cell 112 including a process bath 110, an electrolyte solution 114 filled in the process bath 110, and an electrolysis cell 112. An anode 130 including the first and second bodies 132 and 134 having a metal (for example, copper) material and installed at the bottom of the cell 112, and installed to face the anode 130. A substrate (or wafer) 120, a seed layer 140 formed on the substrate 120, a voltage source V for applying a voltage to the anode 130 and the seed layer 140, and a first And a distance adjusting device 150 for independently driving one of the second bodies 132 and 134 to adjust the distance D with the seed layer 140.

전압원(V)은 기판(120) 상의 시드층(140)에 금속막을 증착하는 동안 시드층(140)과 애노드(130) 사이에 전계를 형성시킨다.The voltage source V forms an electric field between the seed layer 140 and the anode 130 while depositing a metal film on the seed layer 140 on the substrate 120.

애노드(130)는 전압원(V)으로부터 인가되는 전압과 전해질 용액(114) 사이의 화학반응에 의해 금속이온을 시드층(140)으로 공급한다. 이를 위해, 애노드(130)는 도 6에 도시된 바와 같이 원형띠 가지는 제 1 몸체(132)와, 거리 조절장치(150)에 의해 제 1 몸체(132)의 내부를 관통하는 원 형태의 제 2 몸체(134)를 구비한다.The anode 130 supplies metal ions to the seed layer 140 by a chemical reaction between the voltage applied from the voltage source V and the electrolyte solution 114. To this end, the anode 130 has a circular body having a circular band as shown in FIG. 6, and a second circular shape penetrating the inside of the first body 132 by the distance adjusting device 150. It has a body 134.

제 1 몸체(132)는 제 2 몸체(134)가 관통하도록 중심부에 원 형태의 개구부가 형성된 원형띠 형태를 가지며, 기판(120)상의 시드층(140)과 고정된 거리(D1)를 가지도록 프로세스 베스(110)에 설치된다. 이러한, 제 1 몸체(132)는 전압원(V)으로부터 인가되는 전압과 전해질 용액(114) 사이의 화학반응에 의해 금속이온을 시드층(140)으로 공급한다.The first body 132 has a circular band shape in which a circular opening is formed in a center portion of the second body 134 so as to penetrate therebetween, and has a fixed distance D1 from the seed layer 140 on the substrate 120. It is installed in the process bath 110. The first body 132 supplies metal ions to the seed layer 140 by a chemical reaction between the voltage applied from the voltage source V and the electrolyte solution 114.

제 2 몸체(134)는 제 1 몸체(132)의 원 형태의 개구부에 삽입되며, 거리 조절장치(150)의 구동에 연동되어 제 1 몸체(132)의 원 형태의 개구부를 관통하게 된다. 이러한 제 2 몸체(134)는 전압원(V)으로부터 인가되는 전압과 전해질 용액(114) 사이의 화학반응에 의해 금속이온을 시드층(140)으로 공급한다.The second body 134 is inserted into the circular opening of the first body 132, and interlocked with the driving of the distance adjusting device 150 to penetrate the circular opening of the first body 132. The second body 134 supplies metal ions to the seed layer 140 by a chemical reaction between the voltage applied from the voltage source V and the electrolyte solution 114.

거리 조절장치(150)는 도시하지 않은 제어부로부터의 제어하에 제 2 몸체(134)를 수직운동시킴으로써 제 2 몸체(134)와 시드층(140)간의 거리(D2)를 조절하게 된다. 이러한, 거리 조절장치(150)는 제 2 몸체(134)와 시드층(140)간의 거리(D2)를 조절하여 기판(120) 상에 형성되는 금속막의 균일도 제어를 가능하게 한다.The distance adjusting device 150 adjusts the distance D2 between the second body 134 and the seed layer 140 by vertically moving the second body 134 under the control of a controller (not shown). The distance adjusting device 150 adjusts the distance D2 between the second body 134 and the seed layer 140 to enable uniformity control of the metal film formed on the substrate 120.

전해셀(112)의 전해질 용액(114)은 애노드(130)로부터 공급되는 금속이온을 기판(120) 상의 시드층(140)으로 운반하는 역할을 한다. 이때, 시드층(140) 상에 금속막 증착을 강화시키기 위하여 전해질 용액(114)의 유체 흐름은 애노드(310)에서 기판(120)을 향하도록 설정된다. 예를 들어, 전해질 용액(114)의 유체 흐름은 애노드(130)의 아래로부터 애노드(130)를 통해, 또는 애노드(130) 부근에서 기판(120)을 향하게 설정될 수 있다.The electrolyte solution 114 of the electrolytic cell 112 serves to transport the metal ions supplied from the anode 130 to the seed layer 140 on the substrate 120. At this time, the fluid flow of the electrolyte solution 114 is set from the anode 310 toward the substrate 120 to enhance the deposition of the metal film on the seed layer 140. For example, the fluid flow of the electrolyte solution 114 may be set from the bottom of the anode 130 toward the substrate 120 through the anode 130, or near the anode 130.

이러한, 전해셀(12)은 애노드(130)의 제 1 몸체(132)와 시드층(140)간의 거리(D1)에 따른 전해질 용액(114)의 제 1 저항(Rb1)에 의해 전해질 용액(114)의 유체 흐름을 형성하여 제 1 몸체(132)로부터의 금속이온을 시드층(140) 쪽으로 운반함과 동시에 제 2 몸체(134)와 시드층(140)간의 거리(D2)에 따른 전해질 용액(114)의 제 2 저항(Rb2)에 의해 전해질 용액(114)의 유체 흐름을 형성하여 제 2 몸체(134)로부터의 금속이온을 시드층(140) 쪽으로 운반하게 된다.The electrolyte cell 12 is formed by the first solution Rb1 of the electrolyte solution 114 according to the distance D1 between the first body 132 of the anode 130 and the seed layer 140. Electrolyte solution according to the distance (D2) between the second body 134 and the seed layer 140 while carrying the metal ions from the first body 132 toward the seed layer 140 by forming a fluid flow of The second resistance Rb2 of 114 forms a fluid flow of the electrolyte solution 114 to transport metal ions from the second body 134 toward the seed layer 140.

이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 ECP 장치는 시드층(140)에 금속막을 증착하는 동안 기판(120) 상의 시드층(140)과 애노드(130) 사이에 전계를 형성한다. 이때, 애노드(130)와 전해질 용액(114) 사이의 화학반응은 애노드(130)에 인가된 전력 부가에 의해 강화된다. 이렇게 강화된 화학반응은 애노드(130)를 형성하는 금속으로부터 전해질 용액(114) 속으로 금속이온을 공급하게 된다. 전해 셀(112)에서의 유체 흐름과 조합하여 애노드(130)로부터 시드층(140)으로 설정된 전계의 조합은 금속이온을 애노드(130)로부터 시드층(140)을 향하게 운반하게 된다. 이에 따라, 시드층(140)으로 운반된 애노드(130)로부터의 금속이온은 시드층(140)에 증 착되어 금속막을 형성하게 된다.The ECP device according to the embodiment of the present invention forms an electric field between the seed layer 140 on the substrate 120 and the anode 130 while depositing a metal film on the seed layer 140. At this time, the chemical reaction between the anode 130 and the electrolyte solution 114 is enhanced by the addition of power applied to the anode 130. This enhanced chemical reaction supplies metal ions from the metal forming the anode 130 into the electrolyte solution 114. The combination of the electric field set from the anode 130 to the seed layer 140 in combination with the fluid flow in the electrolytic cell 112 will carry metal ions from the anode 130 towards the seed layer 140. Accordingly, metal ions from the anode 130 transported to the seed layer 140 are deposited on the seed layer 140 to form a metal film.

이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 ECP 장치 및 방법은 ECP 프로세스에 의해 시드층(140)에 금속이온을 증착하여 금속막을 형성하게 된다. 이때, 시드층(140)에 형성되는 금속막을 균일하게 형성하기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이 애노드(130)의 제 1 몸체(132)와 시드층(140)간을 제 1 거리(D1)를 유지시킨 상태에서 거리 조절장치(150)의 제어하여 애노드(130)의 제 2 몸체(134)가 제 1 몸체(132)를 관통하도록 수직운동시켜 제 2 몸체(134)와 시드층(140)간을 제 1 거리(D1)와 다른 제 2 거리(D2)로 조절하여 애노드(130)와 시드층(140)간의 거리를 최적화시키게 된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 ECP 장치는 제 1 및 제 2 몸체(132, 134)를 포함하는 애노드(130)와 시드층(140)간의 거리를 최적화시킴으로써 전해질 용액(114)의 저항(Rb1, Rb2)이 최적화되어 기판(120) 상에 금속막(142)을 균일하게 형성할 수 있게 된다.As described above, the ECP apparatus and method according to the embodiment of the present invention form a metal film by depositing metal ions on the seed layer 140 by an ECP process. In this case, in order to uniformly form the metal film formed on the seed layer 140, as shown in FIG. 7, the first distance D1 is disposed between the first body 132 and the seed layer 140 of the anode 130. The second body 134 and the seed layer 140 by vertically moving the second body 134 of the anode 130 to penetrate the first body 132 by controlling the distance adjusting device 150 in the state of maintaining it. The liver is adjusted to a second distance D2 different from the first distance D1 to optimize the distance between the anode 130 and the seed layer 140. Accordingly, the ECP device according to the embodiment of the present invention optimizes the distance between the anode 130 including the first and second bodies 132 and 134 and the seed layer 140 so that the resistance of the electrolyte solution 114 ( Rb1 and Rb2 may be optimized to uniformly form the metal film 142 on the substrate 120.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 도금 장치 및 방법은 복수의 몸체를 가지는 애노드를 이용하여 각 몸체와 시드층간의 거리를 독립적으로 조절하여 기판에 형성되는 금속막의 균일도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 대형화된 기판에 대한 금속막 형성시 피춰 사이즈(Feature Size)가 작은 소자 제조 시에 요구되는 전기화학 금속막의 균일도 제어에 더욱 유리하다는 특징을 가지고 있다.As described above, the electrochemical plating apparatus and method according to an embodiment of the present invention can control the uniformity of the metal film formed on the substrate by independently controlling the distance between each body and the seed layer using an anode having a plurality of bodies. Can be. Accordingly, the present invention is further advantageous in controlling the uniformity of the electrochemical metal film required for manufacturing a device having a small feature size when forming a metal film on an enlarged substrate.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

Claims (7)

프로세스 베스와,With process bath, 상기 프로세스 베스에 채워지는 전해질 용액을 포함하는 전해셀과,An electrolytic cell comprising an electrolyte solution filled in the process bath, 상기 전해셀의 바닥에 설치되며 금속재질을 가지는 복수의 몸체를 포함하는 애노드와,An anode installed on the bottom of the electrolysis cell and including a plurality of bodies having a metal material; 상기 애노드와 대향되도록 설치되고 시드층이 형성된 기판과,A substrate provided to face the anode and having a seed layer formed thereon; 복수의 몸체 중 어느 하나를 독립적으로 구동시켜 상기 애노드와 상기 시드층간의 거리를 조절하기 위한 거리 조절장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학 도금 장치.And a distance adjusting device for independently driving one of a plurality of bodies to adjust the distance between the anode and the seed layer. 제 1 항에 있어서, 상기 애노드는,The method of claim 1, wherein the anode, 원형 띠 형태를 가지며 중심부에 원형의 개구부가 형성된 제 1 몸체와,A first body having a circular band shape and having a circular opening at its center; 상기 제 1 몸체의 개구부에 설치되어 상기 거리 조절장치에 의해 상기 제 1 몸체의 개구부를 관통하여 상기 시드층 쪽으로 수직운동하는 제 2 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학 도금 장치.And a second body installed in the opening of the first body and vertically moving toward the seed layer through the opening of the first body by the distance adjusting device. 제 1 항에 있어서, 상기 금속막은 구리 재질인 것을 특징으로 하는 전기화학 도금 장치.The electrochemical plating apparatus according to claim 1, wherein the metal film is made of copper. 전해질 용액 사이에 대향되도록 설치된 애노드와 시드층간의 전계를 이용하여 금속막을 기판 상에 형성하는 전기화학 도금 방법에 있어서,An electrochemical plating method in which a metal film is formed on a substrate by using an electric field between an anode and a seed layer provided to face between electrolyte solutions, 복수의 몸체를 가지는 상기 애노드의 상기 복수의 몸체 중 어느 하나를 독립적으로 구동시켜 상기 애노드와 상기 시드층간의 거리를 조절하는 단계와,Independently driving one of the plurality of bodies of the anode having a plurality of bodies to adjust a distance between the anode and the seed layer; 상기 각 몸체와 상기 시드층간에 전계를 형성하여 상기 기판에 상기 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 도금 방법.Forming an electric field between the body and the seed layer to form the metal film on the substrate. 제 4 항에 있어서, 상기 애노드와 상기 시드층간의 거리를 조절하는 단계는,The method of claim 4, wherein adjusting the distance between the anode and the seed layer comprises: 상기 복수의 몸체 중 제 1 몸체와 상기 시드층간을 제 1 거리로 유지시키는 단계와,Maintaining a first distance between the first body and the seed layer of the plurality of bodies at a first distance, 상기 복수의 몸체 중 제 2 몸체와 상기 시드층간을 상기 제 1 거리와 다른 제 2 거리로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 도금 방법.And adjusting a distance between a second body of the plurality of bodies and the seed layer to a second distance different from the first distance. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 몸체는 상기 제 1 몸체의 중심부를 관통하여 상기 시드층간의 거리가 조절되는 것을 특징으로 하는 전기화학 도금 방법.5. The method of claim 4, wherein the second body penetrates through a central portion of the first body and the distance between the seed layers is adjusted. 제 4 항에 있어서, 상기 금속막은 구리재질인 것을 특징으로 하는 전기화학 도금 방법.5. The electrochemical plating method of claim 4, wherein the metal film is made of copper.
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