KR20100077447A - 기판도금장치 - Google Patents

Abstract

기판의 전면을 골고를 음극화시킬 수 있는 기판도금장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 기판도금장치는, 전해액이 수용되는 도금챔버, 전해액에 기판을 선택적으로 침지시키도록 지지하는 척킹부, 전해액에 침지되어 양극이 인가되는 타켓부 및, 기판의 외주 및 중심에 음극을 인가하는 음극부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면 기판의 전면을 고르게 음극화시켜 균일한 두께의 도금막을 도금시킬 수 있게 됨으로써, 기판 도금의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

기판, 웨이퍼, 도금, 금속막, 음극화, 균일화, 타켓.

Description

기판도금장치{WAFER PLATING APPARATUS}

본 발명은 기판도금장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 균일한 두께의 도금막을 형성시킬 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, 처리챔버의 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 기판에 음극을 인가하기 위해, 상기 음극인가체가 기판의 외주부를 지지하여 통전되도록 마련된다. 그로 인해, 상기 기판의 음극화가 상기 기판의 외주부에 집중됨으로써, 상기 기판의 도금이 불균일하게 이루어지는 문제점이 야기된다. 즉, 상기 기판에 형성되는 도금막이 기판의 전면에 골고를 분포되지 못하는 두께의 불균일이 야기되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 기판의 전면을 골고루 도금시킬 수 있는 기판도금장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 음극공급원으로부터 공급받아 기판의 서로 다른 지점을 동시에 음극화시킬 수 있는 기판도금장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기판도금장치, 도금챔버, 척킹부, 타켓부 및 음극부를 포함한다.

본 발명에 의한 도금챔버는 전해액이 수용되며, 상기 척킹부는 상기 전해액에 기판을 선택적으로 침지시키도록 지지한다. 상기 타켓부는 상기 전해액에 침지되어 양극이 인가됨으로써, 상기 전해액상으로 금속이온을 발생시킨다.

본 발명의 특징인 상기 음극부는, 상기 기판의 외주 및 중심과 접촉되어 상기 기판을 음극화시킨다. 이러한 음극부는, 상기 기판의 외주를 감싸 지지하는 제 1 음극인가체 및, 상기 기판의 중심과 점 접촉되는 제 2 음극인가체를 포함하며, 이 제 1 및 제 2 음극인가체의 사이는 연결 와이어에 의해 상호 연결된다. 여기서, 상기 연결 와이어는 적어도 2개 이상인 것이 바람직하며, 상기 음극부는 상기 척킹부에 지지되는 것이 좋다.

본 발명의 다른 측면에 의한 기판도금장치는, 전해액을 수용하는 도금챔버, 상기 전해액에 기판을 선택적으로 침지시킴과 아울러, 회전시키는 척킹부, 상기 전 해액에 침지되며, 양극이 인가되는 타켓부 및, 복수의 지점에서 상기 기판과 접촉되어, 상기 기판에 음극을 인가하는 음극부를 포함한다. 여기서, 상기 음극부는, 상기 기판의 외주에 접촉되어 음극을 인가시키는 제 1 음극인가체, 상기 기판의 중심에 점 접촉되어 음극을 인가시키는 제 2 음극인가체 및, 상기 제 1 및 제 2 음극인가체를 상호 연결시키는 연결 와이어를 포함한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 기판의 외주와 중심에 음극을 별개로 인가할 수 있어, 기판의 전면을 고르게 음극화시킬 수 있게 된다. 그로 인해, 기판에 균일한 두께를 가지는 도금막을 형성시킬 수 있어, 기판의 도금 효율이 향상된다.

또한, 기판의 외주와 접촉되는 제 1 음극인가체와 기판의 중심과 접촉되는 제 2 음극인가체를 연결 와이어를 통해 연결시킬 수 있어, 하나의 음극공급원으로부터 동시에 음극을 공급받아 기판의 서로 다른 지점을 동시에 음극화시킬 수 있게 된다. 즉, 기판의 음극화 효율이 향상되는 것이다.

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

도 1을 참고하면, 본 발명에 의한 기판도금장치(1)는, 도금챔버(10), 척킹부(20), 타켓부(30) 및 음극부(40) 등을 포함한다.

상기 도금챔버(10)는 전해액(S)이 수용되는 공간을 제공하는 챔버이다. 이러한 도금챔버(10)는 후술할 기판(W)의 출입을 위해 상부에 개방된 출입구(11)가 마 련되는 욕조(bath) 형상을 가진다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 도금챔버(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 도금챔버(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 척킹부(20)는 상기 기판(W)을 척킹하여 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 상기 도금챔버(10)의 내외로 진입시킨다. 또한, 상기 척킹부(20)는 척킹되어 전해액(S)에 침지된 기판(W)의 도금이 진행될 때, 상기 기판(W)을 회전시킨다. 이러한 척킹부(20)는 상기 기판(W)의 후면을 지지하는 척부재(21)와, 이 척부재(21)의 회전축(22)을 포함한다. 이때, 상기 척부재(21)가 지지하는 기판(W)의 후면은 상기 전해액(S)과 마주하는 전면에 대향하는 면이다.

한편, 상기 척부재(21)는 상기 기판(W)의 후면을 공압 또는 전자기력과 같은 다양한 척킹수단 중 어느 하나로 기판(W)을 척킹하여 기판(W)의 유동을 억제시킨다. 이러한 척부재(21)의 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하므로, 자세한 설명 및 도시를 생략한다. 뿐만 아니라, 상기와 같은 척킹부(20)의 구동을 위해 미도시된 구동부가 상기 척킹부(20)와 연결되어 구동력을 전달하나, 이 또한 공지의 기술이므로 발명의 요지를 위해 자세한 설명은 생략한다.

상기 타켓부(30)는 상기 도금챔버(10)의 전해액(S)에 침지되어 양극 인가됨으로써, 산화반응에 의해 전해액(S) 상으로 금속이온을 발생시킨다. 이러한 타켓부(30)는 금속이온을 제공하기 위한 타켓 플레이트(31)와 이 타켓 플레이트(31)를 음극화시키기 위한 양극인가체(32)를 포함한다.

참고로, 본 실시예에서는 상기 전해액(S)에 침지된 기판(W)에 도금되어 형성되는 금속막이 구리막인 것으로 예시한다. 그로 인해, 상기 타켓 플레이트(31)는 상기 기판(W)에 구리이온을 제공하는 구리 플레이트로 예시하며, 이에 대응하여 상기 금속이온의 전달매체인 전해액(S)은 황산구리액인 것으로 예시한다.

또한, 상기 타켓부(30)는 상기 타켓 플레이트(31)의 외주면을 지지하도록 상기 도금챔버(10)의 전해액(S)에 침지되는 타켓챔버(33)를 구비한다. 이 타켓챔버(33)는 상부가 개방된 원통으로 형성되며, 하부에는 타켓 플레이트(31)의 외주가 지지된 상태로 마련된다. 이러한 타켓챔버(33)의 내부에는 상기 타켓 플레이트(31)의 상부에 차례로 위치하는 제 1 및 제 2 필터(34)(36)가 설치되며, 이 제 1 및 제 2 필터(34)(36)의 외주는 상기 타켓챔버(33)의 내주면에 지지된다.

여기서, 상기 제 1 필터(34)는 깔때기 형상을 가지고 축(35)을 중심으로 회전하도록 타켓 플레이트(31)와 제 2 필터(36)의 사이에 설치된다. 또한, 상기 제 2 필터(36)는 도 2의 도시와 같이, 상기 전해액(S)에 침지된 기판(W)의 전면과 마주하도록 상기 타켓챔버(33)의 개방된 상부에 마련된다. 이러한 구성에 의해, 상기 타켓 플레이트(31)로부터 분리된 금속이온은 상기 제 1 필터(34)의 회전에 의해 전해액(S) 상으로 골고루 퍼진 상태로 1차 필터링되며, 상기 제 2 필터(36)는 상기 1 차 필터링된 금속이온을 2차 필터링하면서 상기 기판(W)의 전면에 골고루 분배하게 된다.

상기 음극부(40)는 상기 척킹부(20)에 의해 척킹되는 기판(W)을 음극화시킨다. 보다 구체적으로, 상기 음극부(40)는 상기 척킹부(20)에 의해 지지되는 기판(W)의 외주와 상기 기판(W)의 중심과 직접 접촉되어, 상기 기판(W)을 음극화시킨다. 이를 위해, 상기 음극부(40)는 도 3의 도시와 같이, 제 1 및 제 2 음극인가체(41)(42)를 포함하여, 기판(W)의 전면을 고르게 음극화시킨다.

상기 제 1 음극인가체(41)는 도 3의 도시와 같이, 상기 기판(W)의 외주를 감싸 지지함으로써 접촉되도록 마련된다. 그로 인해, 상기 제 1 음극인가체(41)는 도시되지 않은 전원인가수단으로부터 음극을 공급받아 접촉된 기판(W)의 외주에 인가함으로써, 상기 기판(W)을 음극화시킨다.

상기 제 2 음극인가체(42)는 상기 기판(W)의 대략 중심과 접촉되도록 마련된다. 이때, 상기 제 2 음극인가체(42)는 상기 기판(W)의 중심에 점 접촉되도록 형성되며, 그 접촉되는 면적은 상기 기판(W)의 도금막에 영향을 미치지 않을 정도로 매우 미세하다. 그로 인해, 상기 제 1 음극인가체(41)가 상기 기판(W)의 외주와 접촉되어 음극을 인가함과 더불어, 제 1 음극인가체(41)로부터 인가되는 음극이 외주에 비해 상대적으로 낮은 기판(W)의 중앙을 제 2 음극인가체(42)가 별도로 음극을 인가할 수 있게 된다. 즉, 상기 기판(W)의 전면을 고르게 음극화시키기 위해, 상기 기판(W)의 서로 다른 지점을 제 1 및 제 2 음극인가체(41)(42)가 각각 음극화시키는 것이다.

한편, 상기 제 2 음극인가체(42)는 연결 와이어(43)를 통해 상기 제 1 음극인가체(41)와 전기적으로 연결된다. 이 연결 와이어(43)는 상기 제 2 음극인가체(42)와 마찬가지로 상기 기판(W)이 도금에 영향을 미치지 않을 정도로 미세한 폭을 가진다. 이로 인해, 도시되지 않은 하나의 음극공급원으로부터 공급된 음극으로 기판(W)의 서로 다른 지점을 동시에 음극화시킬 수 있어, 음극화 효율이 향상된다.

여기서, 상기 연결 와이어(43)의 개수는 상기 제 1 음극인가체(41)에 대해 상기 제 2 음극인가체(42)가 안정된 상태로 연결될 수 있도록 최소 2개 이상인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 도 3의 도시와 같이, 상기 연결 와이어(43)가 상기 제 1 음극인가체(41)와 제 2 음극인가체(42) 사이에 3개 마련되는 것으로 예시한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판도금장치(1)의 도금동작을 도 1 내지 도 3을 참고하여, 설명한다.

도 1의 도시와 같이, 상기 도금챔버(10)의 외부에서 상기 척부재(21)에 기판(W)이 척킹되면, 도 2에 도시된 화살표 방향으로 척부재(21)가 회전축(22) 방향으로 하강한다. 그러면, 상기 척부재(21)에 척킹된 상태로 상기 기판(W)은 도금챔버(10)로 진입하여 전해액(S)에 침지된다.

도 2의 도시와 같이, 상기 기판(W)이 전해액(S)에 침지되면, 상기 기판(W)을 지지하던 척킹부(20)는 회전축(22)을 중심으로 회전된다. 아울러, 상기 기판(W)에는 제 1 및 제 2 음극인가체(41)(42)에 의해 음극이 인가되며, 상기 도금챔버(10)의 전해액(S)에 침지되어 있던 타켓 플레이트(31)에는 양극인가체(32)와의 접촉에 의해 양극이 인가된다.

여기서, 상기 기판(W)의 음극인가에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 도 3의 도시와 같이, 상기 제 1 음극인가체(41)가 상기 기판(W)의 외주를 감싸 지지한 상태로 접촉됨으로써, 상기 제 1 음극인가체(41)에 의해 기판(W)이 음극화된다. 이와 동시에, 상기 제 1 음극인가체(41)와 연결 와이어(43)에 의해 통전되는 제 2 음극인가체(42)가 상기 기판(W)의 중심과 점 접촉됨으로써, 상기 기판(W)의 중심도 음극화된다. 그로 인해, 상기 기판(W)의 외주와 중심에 동시에 음극이 인가됨으로써, 상기 기판(W)의 전면이 고르게 음극화된다.

이렇게 전면이 고르게 음극화된 기판(W)에 상기 양극화된 타켓 플레이트(31)로부터 산화반응에 의해 분리된 금속이온이 제 1 및 제 2 필터(34)(36)를 거쳐 공급됨으로써, 음극인가에 의한 환원반응으로 기판(W)의 전면에 균일한 두께의 도금막이 형성된다. 이때, 상기 기판(W)이 척부재(21)에 의해 회전 지지됨으로써, 상기 연결 와이어(43)에 간섭되지 않고 금속이온이 상기 기판(W)의 전면에 보다 골고루 퍼질 수 있게 된다.

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 발명에 의한 기판도금장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 기판이 전해액에 침지된 상태를 개략적으로 도시한 구성도, 그리고,

도 3은 기판이 음극부와 접촉된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 기판도금장치 10: 도금챔버

20: 척킹부 30: 타켓부

40: 음극부 41: 제 1 음극인가체

42: 제 2 음극인가체 43: 연결 와이어

Claims (7)

1. 전해액이 수용되는 도금챔버;

   상기 전해액에 기판을 선택적으로 침지시키도록 지지하는 척킹부;

   상기 전해액에 침지되어, 양극이 인가되는 타켓부; 및

   상기 기판의 외주 및 중심과 접촉되어, 상기 기판을 음극화시키는 음극부;

   를 포함하는 기판도금장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 음극부는,

   상기 기판의 외주를 감싸 지지하는 제 1 음극인가체; 및

   상기 기판의 중심과 점 접촉되는 제 2 음극인가체;

   를 포함하는 기판도금장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 음극인가체와 제 2 음극인가체 사이를 연결하는 연결 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 연결 와이어는 적어도 2개 이상인 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 음극부는,

   상기 척킹부에 지지되는 것을 특징으로 하는 기판도금장치.
6. 전해액을 수용하는 도금챔버;

   상기 전해액에 기판을 선택적으로 침지시킴과 아울러, 회전시키는 척킹부;

   상기 전해액에 침지되며, 양극이 인가되는 타켓부; 및

   복수의 지점에서 상기 기판과 접촉되어, 상기 기판에 음극을 인가하는 음극부;

   를 포함하는 기판도금장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 음극부는,

   상기 기판의 외주에 접촉되어 음극을 인가시키는 제 1 음극인가체;

   상기 기판의 중심에 점 접촉되어 음극을 인가시키는 제 2 음극인가체; 및

   상기 제 1 및 제 2 음극인가체를 상호 연결시키는 연결 와이어;

   를 포함하는 기판도금장치.

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