일반기술

자장을 이용한 전해 도금 기술

본 기술은 전해도금 공정에서 매우 얇은 seed layer 층을 가지는 대면적 기판에 균일한 금속 도금을 하는 방법에 관한 것이다. 일반적인 도금장치는 음극에 기판을 고정시키고 전해용액속에서 전류를 가하면 기판표면에 원하는 금속이 도금된다. 반도체 소자 제조시 사용되는 실리콘 기판에 구리와 같은 금속을 도금하려면 실리콘 표면에 전류를 흘려주어야 한다. 이를 위해 대개 실리콘 가장자리에 전류 공급을 위한 접촉기구를 사용한다. 접촉된 실리콘 기판위에는 전류를 실리콘 표면 전체로 골고루 전달할 수 있는 전도층 물질이 증착되어 있다. 이를 seed layer 라 하며 대개 같은 물질인 구리를 물리적 기상 증착 또는 화학적 기상 증착 방법을 이용한다. 이 seed layer 는 매우 얇고 또한 요철이 있는 기판에 증착되었으므로 두께 균일도가 매우 나쁘므로, 이 층을 통한 전류 또한 불균일하게 된다. 이 때문에 전해용액을 통해 흐르는 전류차이로 도금되는 막의 두께 역시 불균일하게 되어 양질의 소자 제조가 불가능하게 된다. 기존 도금 장치의 문제점을 해결하기 위해 본 기술장치는 기존 장치와의 가장 큰 차이는 자장을 도금조에 인가하는 자기장 발생기를 가졌다는 것이다. 자장을 가하는 방법은 영구자석과 전자석이 있으며, 도금조내에 임의의 자장분포를 위해서는 여러 가지 형태의 자기장 발생기의 배치가 가능하다. 액상중의 이온 분포를 효과적으로 조정하기 위해 자장을 가하면서 변형된 양극을 설계하였다. 또한 본 기술 장치는 도금조에 편향 코일을 채용해서 임의의 도금 두께 조절을 할 수 있다. 편향코일을 채용한 도금조의 특징은 기판에 도착하는 이온의 분포를 편향 코일에 가해주는 신호에 의해 조정할 수 있다. 이는 전자총을 가진 음극선관과 비슷한 형태이다. 전자총에 해당하는 부분이 편향 코일용 양극이고, 스크린에 해당하는 부분이 음극, 즉 기판이다. 이를 이용하면 기존 장치의 문제점인 도금 막의 두께 불균일 문제점을 해결 할 수 있다.- 본 기술의 반도체 공정에 채택된 구리, 백금(Pt), 룻세늄(Ru) 등의 금속을 300mm 이상의 대면적 실리콘 기판에 도금할 때 매우 균일한 막을 형성할 수 있는 장치와 공정임- 반도체 소자 제조용 구리 도금 장비 및 공정에 특히 대면적 실리콘 기판과 얇은 seed layer 를 사용하는 기판의 도금에 유용함- 도금 기술을 도입한 반도체 장비 산업 및 공정의 핵심 및 원천 기술이므로, 이의 확보는 차세대 초고속 소자의 양산 시기를 앞당기는 계기가 될 것임