KR102636830B1

KR102636830B1 - 전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법

Info

Publication number: KR102636830B1
Application number: KR1020180173557A
Authority: KR
Inventors: 김고태; 김우찬; 최창준; 문상철; 김욱
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2024-02-14
Anticipated expiration: 2038-12-31
Also published as: KR20200082708A; CN111378997B; CN111378997A; US11649555B2; US20200208290A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치는 도금조, 도금조 내부에 수평 방향으로 배치되며, 기판을 지지하는 스테이지, 기판의 양측에 배치된 복수의 캐소드, 및 기판의 상부에 이격되어 제1 방향으로 이동하도록 구성된 애노드를 포함한다. 이에, 서로 대응하는 위치의 캐소드에 인가되는 전압을 조절함으로써 도금 영역 별로 인가되는 전류 밀도를 자유롭게 조절할 수 있고, 도금 두께 및 도금 표면 조도의 균일도를 향상시킬 수 있다.

Description

전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법{ELECTROPLATING APPARATUS AND ELECTROPLATING METHOD USING THE SAME}

본 명세서는 전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수평 도금 방식으로 균일한 도금층을 형성하기 위한 전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법에 관한 것이다.

도금 기술은 소재 및 부품의 표면을 물리적 처리, 화학적 처리, 전기화학적 처리 등에 의해 내식성, 내구성, 및 전도성 등의 기능을 부여하거나 외관의 심미감을 부여하여 최종 제품의 부가가치를 높이는 기술로, 소재 및 부품산업에서 많이 사용되는 기술일 수 있다. 도금 기술은 수용액에서 이루어지는 습식 도금 기술과 대기 및 진공 상태에서 이루어지는 건식 도금 기술로 분류할 수 있다. 습식 도금 분야는 전기 도금, 무전해 도금, 양극 산화, 화성 처리 등으로 이루어져 있다. 건식 도금 분야는 용융 도금, 용사, 물리 증착, 화학 증착 등으로 이루어져 있다. 습식 도금은 빠른 도금 속도, 높은 경제성, 다양한 기능성 부여 용이, 연속 공정 및 대량 생산 용이 등의 장점을 가지고 있다.

본 명세서의 발명자들은 이러한 도금 공정을 사용하여 유기 발광 표시 장치 제조 과정에서 사용되는 마스크, 예를 들어, FMM(fine metal mask)를 형성하는 공정을 개발하였다.

유기 발광 표시 장치의 유기층은 설계에 따라, 패턴 발광층(patterned emission layer) 구조를 가질 수 있다. 패턴 발광층 구조의 유기 발광 표시 장치는 서로 다른 색을 발광하는 발광층이 각각의 화소 별로 분리된 구조를 갖는다.

예를 들어, 적색의 광을 발광하기 위한 적색 유기 발광층, 녹색의 광을 발광하기 위한 녹색 유기 발광층, 및 청색의 광을 발광하기 위한 청색 유기 발광층이 각각, 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 및 청색 서브 화소에 분리되어 구성될 수 있다. 각각의 유기 발광층들은 서브 화소 별로 개구된 마스크, 예를 들어, FMM을 이용하여 각각의 발광 영역에 패턴 증착될 수 있다.

이때, 마스크는 노광 및 현상 공정에 의해 패턴을 형성한 후, 습식 식각(wet etching)에 의하여 금속 시트에 패턴을 전사함으로써 제조하는 방식이 널리 이용되어 왔다. 그러나, 습식 식각 방식으로 마스크를 제조하는 방식은 식각의 등방성(isotropy)에 의해 식각 과정에서의 패턴 폭의 정밀한 제어가 곤란한 문제점이 있어 고해상도의 패턴을 얻기 어려운 한계가 있다.

이에, 본 명세서의 발명자들은 상술한 식각 방식으로 마스크를 제조하는 공정이 아닌 습식 도금 공정으로 마스크를 제조하는 공정을 발명하였다.

습식 도금 공정에서는 기판을 도금조 내에 수직하게 배치한 상태에서 도금 공정을 진행하는 수직 도금 방식이 널리 사용되었다. 수직 도금 방식은 도금조 내에서 도금조의 바닥면에 수직하게 기판을 배치하여, 즉, 도금조 내에 도금액이 충진된 경우, 도금액의 표면과 기판이 수직하게 배치된 상태에서 도금이 이루어지는 방식이다. 이때, 수직 도금 방식에서는 기판의 시드 패턴 중 일측에 캐소드가 연결되고, 도금액에 애노드가 배치되어 도금이 진행된다.

본 명세서의 발명자들은 이러한 수직 도금 방식의 도금 공정에서는 다양한 문제점이 발생하는 것을 인식하였다. 예를 들면, 수직 도금 방식의 경우 기판의 일측에서만 캐소드가 기판의 시드 패턴과 연결되므로, 캐소드와 시드 패턴은 단일 지점에서 접촉이 이루어진다. 이에, 시드 패턴은 캐소드와 접촉하는 시드 패턴의 부분으로부터 멀어질수록 저항이 증가하여, 수직 도금 방식에서는 기판 전면에 걸쳐 균일한 도금막을 형성하는 것이 매우 어렵다. 또한, 수직 도금 방식에서는 기판이 수직 방향으로 배치되므로, 도금 공정에서 발생하는 수소 등과 같은 기체와 염 등과 같은 부산물이 수직 방향으로 누적되어, 도금 방해 요소가 누적되는 문제가 발생한다. 또한, 수직 도금 방식에서는, 도금조에 기판을 투입하기 위해 수평 방향으로 이송하는 기판을 수직 방향으로 회전한 후 도금조에 투입하여야 하고, 도금이 완료된 기판을 도금조 외부로 꺼낸 후 다시 수평 방향으로 회전하여야 한다는 점에서 도금조와 주변 설비가 비대화되는 문제점이 존재한다.

이에, 본 명세서의 발명자들은 상술한 바와 같은 수직 도금 방식에서의 문제점을 인식하여, 수평 도금 방식으로 도금 공정을 수행하는 전기 도금 장치 및 전기 도금 장치 제조 방법을 발명하였다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수평 도금 방식으로 도금 공정을 진행하여 기판 상의 시드 패턴의 저항을 균일하게 유지할 수 있는 전기 도금 장치 및 전기 도금 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 수평 도금 방식으로 도금 공정을 진행하여 도금 공정 중에 발생하는 기체나 부산물 등의 방해 요소가 누적되는 것을 최소화할 수 있는 전기 도금 장치 및 전기 도금 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 수평 도금 방식으로 도금 공정을 진행하여 도금 공정을 진행하기 위한 설비 구성을 최소 부피로 구현할 수 있는 전기 도금 장치 및 전기 도금 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 기판의 시드 패턴과 연결되는 캐소드를 복수로 분할하여 도금 영역 별로 서로 다른 전류 밀도를 인가할 수 있는 전기 도금 장치 및 전기 도금 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 도금 면적에 따른 도금 편차를 최소화하여 도금 두께 균일도를 개선할 수 있는 전기 도금 장치 및 전기 도금 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수의 서브 애노드를 갖는 애노드를 사용하여 도금 영역 별로 전류 밀도를 조절할 수 있는 전기 도금 장치 및 전기 도금 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치는 도금조, 도금조 내부에 수평 방향으로 배치되며, 기판을 지지하는 스테이지, 기판의 양측에 배치된 복수의 캐소드, 및 기판의 상부에 이격되어 제1 방향으로 이동하도록 구성된 애노드를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 수평 도금 방식의 전기 도금 장치는 도금액이 충진되는 공간을 제공하는 도금조, 도금조 내부에서 서로 마주보게 배치되어 도금 영역 별로 서로 다른 전류 밀도를 인가하도록 구성되는 복수의 제1 캐소드 및 복수의 제2 캐소드 및 복수의 제1 캐소드 및 복수의 제2 캐소드 상에 위치하고, 복수의 제1 캐소드와 복수의 제2 캐소드 사이에서 이동하도록 구성된 애노드를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법은 도금조에 시드 패턴이 배치된 기판을 수평 방향으로 배치하는 단계, 기판의 양측에 복수의 캐소드를 배치하는 단계, 기판과 이격되도록 기판의 상부에 애노드를 배치하는 단계, 복수의 캐소드 및 애노드에 전류를 인가하는 단계, 및 애노드를 제1 방향으로 이동시키면서 기판 상에 도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 명세서는 수직 도금 방식으로 도금 공정을 진행하는 경우 발생하는 시드 패턴의 저항 불균일, 부산물 발생, 및 제조 설비 비대화 등의 문제를 해결할 수 있다.

본 명세서는 기판의 양 측에 복수의 캐소드를 배치하고, 서로 대응하는 위치의 캐소드에 인가되는 전압을 조절하여 도금 영역 별로 인가되는 전류 밀도를 자유롭게 조절할 수 있다.

본 명세서는 도금 면적의 크기에 무관하게 도금 두께를 균일하게 하여 도금 두께 균일도를 향상시킬 수 있다.

본 명세서는 애노드를 복수로 분할하고, 복수로 분할된 애노드에 선택적으로 전압을 인가하여 애노드 하부에 위치하는 영역마다 서로 상이하게 전류 밀도를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 X축-Z축 평면에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Y축-Z축 평면에 따른 단면도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치의 평면도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치에서 캐소드에 인가되는 전류를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 6은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치의 평면도이다.
도 7은 도 5의 X축-Z축 평면에 따른 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 비교예 1에 따른 전기 도금 장치에 의해 형성된 도금층의 두께, 도금층의 조성비 및 Z축 방향의 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 전기 도금 장치의 애노드 중심을 기준으로 Z축 방향의 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치의 평면도이다.
도 11은 실시예 3 내지 5에 따른 전기 도금 장치의 애노드 중심을 기준으로 Z축 방향의 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치의 평면도이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 명세서에 대해 설명하기로 한다.

전기 도금 장치

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 X축-Z축 평면에 따른 단면도이다. 도 3은 도 1의 Y축-Z축 평면에 따른 단면도이다. 도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치의 평면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)는 도금조(110), 스테이지(120), 기판(130), 캐소드(140), 애노드(150), 분사 노즐(160), 연결부(171), 구동부(172), 도금액 이송부(180), 도금액(SOL), 도금액 저장부(STORAGE), 전원 공급부(POWER) 및 제어부(CONTROL)를 포함한다.

도금조(110)는 내부에 도금액(SOL)이 충진되는 공간을 제공한다. 도금조(110)는 도금막이 형성될 기판(130)을 수용한다. 또한, 도금조(110)는 도금액(SOL)이 충분히 공급되어 기판(130)에 도금막을 형성하고 남은 도금액이 배출될 수 있는 정도의 공간적 크기를 가질 수 있다. 도금조(110)는 상부 방향으로 개방된 육면체 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

스테이지(120)는 피도금체인 기판(130)을 도금조(110) 내부로 반입하고 도금액(SOL)이 공급되는 공정 중에 기판(130)을 지지하기 위한 기재이다. 스테이지(120)는 도금조(110) 내부에 배치되며 수평을 유지하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 스테이지(120)는 수평 방향(X축-Y축 방향)으로 배치될 수 있다. 또한, 스테이지(120)는 스테이지(120) 상에 배치되는 기판(130)의 표면이 도금액(SOL)의 표면과 평행해질 수 있도록 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 도금액(SOL)이 액체임을 나타내기 위해 표면이 유동하는 것처럼 도시하였으나, 도금액(SOL)의 표면은 도금조(110)의 바닥면과 실질적으로 평행할 수 있다.

스테이지(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 막대 형상의 복수의 스테이지(120)가 특정 방향으로 이격되어 나열될 수도 있다. 예를 들어, 스테이지(120)는 X축 방향으로 연장된 복수의 막대로 이루어지고, 복수의 막대는 Y축 방향으로 평행하게 나열될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 스테이지(120)는 메쉬 형상으로 이루어질 수 있으며, 판 형상일 수 있다.

또한, 스테이지(120)는 기판(130)의 반송을 위해 복수의 축과 막에 부착된 롤러(roller)로 구성될 수 있다. 기판(130)의 반입을 위해 복수의 축이 회전을 하면 롤러도 회전한다. 롤러의 회전으로 도금조(110) 외부에 있던 기판(130)을 지지 및 운반하여 도금조(110) 내로 기판(130)을 반송할 수 있다. 기판(130)이 도금을 위한 위치에 도달하면 축이 구동을 멈추게 되고, 스테이지(120)가 기판(130)을 지지하는 기능을 할 수 있다. 도 1에서 5개의 샤프트에 각각 4개의 롤러가 부착된 스테이지(120)를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 기판(130)의 평탄도 향상을 위해 더 많은 스테이지(120)를 배치할 수 있다.

기판(130)은 피도금체로서, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에 의하여, 기판(130)의 표면에 도금층이 형성된다. 예를 들면, 기판(130) 상에는 도금 공정에서 시드 역할을 하는 도전성 물질의 시드 패턴이 형성되고, 시드 패턴이 형성된 기판(130)은 스테이지(120) 상에 배치된다. 기판(130)은 도금조(110) 내부에서 수평 방향으로 배치된다. 이에, 도금조(110) 내에 도금액(SOL)이 충진된 경우, 기판(130)의 표면이 도금액(SOL)의 표면과 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 기판(130)은 도체 또는 부도체일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서는 기판(130)과 시드 패턴이 별개의 구성요소인 것으로 설명하였으나, 기판(130)이 시드 패턴을 포함하는 것으로 정의될 수도 있다.

캐소드(140)는 기판(130)의 양측에 배치되어, 기판(130)에 전류를 인가한다. 예를 들면, 캐소드(140)는 기판(130)에 배치된 시드 패턴에 전류를 인가할 수 있다. 이에, 캐소드(140)와 애노드(150) 사이의 전기 흐름을 통해 기판(130)의 표면에 도금층이 형성될 수 있다. 캐소드(140)는 도금조(110)의 내부에 배치되어 기판(130)의 양측과 접촉될 수 있다. 또한, 캐소드(140)는 기판(130)의 양측에서 기판(130)이 움직이지 않도록 고정시킬 수도 있다. 예를 들면, 캐소드(140)는 기판(130)의 양측을 파지하도록 클램프 형태로 이루어질 수도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 캐소드(140)에 의해 기판(130)이 완전히 고정될 수 있는 경우라면, 스테이지(120)는 생략될 수도 있다.

캐소드(140)는 복수의 캐소드(140)로 이루어지며, 복수의 캐소드(140)가 기판(130)의 양측에서 서로 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 캐소드(140)는 애노드(150)의 이동 방향인 X축 방향을 기준으로 기판(130)의 양측에 배치되는 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 캐소드(140A)는 X축 방향을 기준으로 기판(130)의 일측에 배치되고, 복수의 제2 캐소드(140B)는 X축 방향을 기준으로 기판(130)의 타측에 배치된다. 이때, 기판(130)의 일측에 배치된 복수의 제1 캐소드(140A) 각각은 기판(130)의 타측에 배치된 복수의 제2 캐소드(140B) 각각과 서로 마주보도록 배치되며 서로 대응하도록 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)는 도금 영역 별로 서로 다른 전류 밀도를 인가하도록 구성될 수 있다.

복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)는 도금조(110) 내의 도금액(SOL)의 표면과 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)가 배치되는 가상의 평면은 도금액(SOL)의 표면과 평행할 수 있다. 이를 통해 기판(130)을 고정시키는 복수의 캐소드(140)에 의해 기판(130)의 표면이 도금액(SOL)의 표면과 평행하게 유지될 수 있다.

애노드(150)는 기판(130)의 상부에 이격되어 배치되어, 기판(130)에 전류를 인가한다. 애노드(150)는 연결부(171) 및 구동부(172)에 의해 X축 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 애노드(150)는 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B) 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다. 애노드(150)가 이동하는 방향에 따라, 애노드(150)와 캐소드(140) 사이에서 흐르는 전류에 의해, 애노드(150)가 위치하는 영역에 대응하는 기판(130)의 상면에 도금층이 형성된다. 애노드(150)는 피도금체인 기판(130)보다 크기가 작을 수 있다. 수평 도금 방식의 전기 도금 장치에 있어서, 애노드(150)는 X축 방향으로 1회 이상 반복하여 이동하면서 기판(130) 상에 도금층을 형성할 수 있다.

애노드(150)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 애노드(150)는 이동 방향인 X축 방향의 폭이 X축 방향에 수직한 Y축 방향의 길이보다 짧은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 애노드(150)는 이동 방향인 X축 방향의 폭이 X축 방향 및 Y축 방향과 수직한 Z축 방향의 높이보다 짧은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 애노드(150)는 X축 방향의 폭이 Y축 방향의 길이 및 Z축 방향의 높이보다 작은 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

분사 노즐(160)은 기판(130)을 향해 하부 방향으로 도금액(SOL)을 분사한다. 분사 노즐(160)은 애노드(150)에 인접하도록 배치될 수 있다. 분사 노즐(160)은 애노드(150)와 결합될 수 있고, 애노드(150)와 함께 X축 방향으로 이동할 수 있다. 분사 노즐(160)은 기판(130)의 상부에서 도금액(SOL)을 공급함으로써, 도금조(110) 내부의 도금액(SOL)의 순환을 돕고 도금액(SOL)의 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

분사 노즐(160)은 기판(130)의 표면을 따라 Y축 방향으로 복수개가 배치될 수 있다. 복수의 분사 노즐(160)이 이용됨에 따라, 전기 도금 공정 시 도금액(SOL)이 빠르게 공급될 수 있다. 또한, 분사 노즐(160)은 애노드(150)의 이동 방향인 X축 방향을 기준으로 기판(130)의 일면에만 배치될 수 있고, 양면에 배치될 수도 있다. 또한, 분사 노즐(160)은 분사 방향 및 각도를 조절할 수 있도록, 회전 가능하도록 배치될 수도 있다.

연결부(171)는 도금조(110) 상부에 배치되고 애노드(150) 및 분사 노즐(160)과 결합한다. 연결부(171)는 애노드(150) 및 분사 노즐(160)을 고정시킬 수 있으며, Z축 방향으로 애노드(150) 및 분사 노즐(160)의 높낮이를 조절할 수 있다. 연결부(171)는 구동부(172)에 의하여 X축 방향으로 이동할 수 있다. 연결부(171)를 통해 도금 공정 시 기판(130)과 분사 노즐(160)간의 높이를 조절하여 도금액(SOL)의 유속과 기판(130)의 영역별 전류를 최적화할 수 있다.

구동부(172)는 연결부(171)와 결합하여, 연결부(171)를 애노드(150)의 이동 방향인 X축 방향으로 왕복 이동시킨다. 구동부(172)는 도금조(110)의 모서리에 배치될 수 있다. 구동부(172)는 연결부(171)를 이동시킴과 동시에 연결부(171)의 이동 속도를 조절할 수 있다. 따라서, 구동부(172)는 애노드(150) 및 분사 노즐(160)의 이동 속도를 제어함으로써, 기판(130) 상에 형성되는 도금층의 두께 및 면적을 조절할 수 있다.

도금액(SOL)은 도금조(110)에 충진될 수 있다. 도금액(SOL)은 도금 공정에서 사용되는 다양한 이온 등을 포함할 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치 및 전기 도금 방법을 통해 제조되는 대상물인 마스크의 경우, 상온이 아닌 가열된 환경에서 유기층을 증착하는데 사용될 수 있다. 이에, 마스크는, 예를 들어, 인바(Invar) 등과 같은 물질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 전기 도금 장치가 인바를 도금하는데 사용되는 경우, 도금액(SOL)은 황산니켈(NiSO₄) 무수화물, 염화니켈(NiCl₂) 등을 이용한 니켈 이온, 황산철(FeSO₄) 무수화물 등을 이용한 철 이온 소스, 붕산 등의 pH 조절제, 광택제, 스트레스 완화제, 안정제 등의 첨가제가 혼합된 용액일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서는 도금층이 인바로 구성되는 것을 가정하여 설명하나, 도금층을 구성하는 물질이 이에 제한되는 것은 아니다.

도금액 저장부(STORAGE)는 전기 도금 장치(100)에서 도금액(SOL)을 보관하기 위한 저장고이다. 도금액(SOL)은 도금액 저장부(STORAGE)에서 제2 도금액 이송관(182), 도금액 이송부(180), 제1 도금액 이송관(181), 및 분사 노즐(160)을 통해 기판(130)에 분사된다. 도금액 저장부(STORAGE)에서 출발한 도금액(SOL)은 도금액 이송부(180)에서 애노드(150)측면에 Y축을 따라 배치된 다수개의 분사 노즐(160)로 분개되어 공급된다. 애노드(150)의 양면에 배치된 분사 노즐(160)에 대응되도록 제1 도금액 이송관(181)도 한쌍을 이루어 배치될 수 있다.

전원 공급부(POWER)는 캐소드(140) 및 애노드(150)와 전기적으로 연결되어 전류를 인가한다. 즉, 전원 공급부(POWER)는 캐소드(140)와 애노드(150) 사이에 정전류가 흐르도록 캐소드(140) 및 애노드(150)에 전압을 인가할 수 있다. 캐소드(140)와 애노드(150) 사이에 정전류가 흐름으로써, 두께 및 표면 조도가 균일한 도금층이 형성될 수 있다.

전원 공급부(POWER)는 애노드(150)에 직류 전압(DC)과 같은 정전압을 인가하고, 캐소드(140)에 교류 전압(AC)을 인가할 수 있다. 여기서 교류 전압은 정현파, 펄스파 또는 삼각파와 같은 다양한 형상의 파형일 수 있다. 이때, 전원 공급부(POWER)는 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B) 중 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 동일 전압을 인가할 수 있다. 이때, 애노드(150)가 이동됨에 따라, 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이에서 흐르는 전류와 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이에서 흐르는 전류는 변경될 수 있다. 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이에서 흐르는 전류의 합은 일정할 수 있다.

제어부(CONTROL)는 전원 공급부(POWER)와 연결되어 전원 공급부(POWER)로부터 캐소드(140)와 애노드(150)에 인가되는 전류를 제어한다. 예를 들어, 제어부(CONTROL)는 캐소드(140)와 애노드(150)를 통해 발생하는 전류 밀도를 조절함으로써, 도금층의 두께 및 표면 조도를 제어할 수 있다.

예를 들면, 제어부(CONTROL)는 서로 마주보는 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B) 사이에서 이동하는 애노드(150) 위치에 따라 캐소드(140)에 인가되는 전류 밀도를 조절할 수 있다. 제어부(CONTROL)는 애노드(150)의 위치를 센싱하고, 애노드(150)의 위치에 대응하는 기판(130) 상의 도금 면적에 기초하여 복수의 캐소드(140)에 인가되는 전압을 조절하거나, 캐소드(140)를 온/오프(on/off)할 수 있다. 또는, 애노드(150)의 위치 변화에 따라 복수의 캐소드(140)에 인가되어야 하는 전압이 제어부(CONTROL)의 메모리 등에 미리 저장되어 있고, 메모리에 저장된 데이터에 기초하여 애노드(150)의 위치가 변화함에 따라 복수의 캐소드(140)에 인가되는 전압을 조절하거나, 캐소드(140)를 온/오프할 수도 있다. 이를 통해, 제어부(CONTROL)는 도금 영역 별로 인가되는 전류의 양을 조절함으로써, 도금 영역에 형성되는 도금층의 양 및 두께를 조절할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 캐소드(140)와 애노드(150) 사이에 정전류가 흐르도록 하여, 두께 및 표면 조도가 균일한 도금층을 형성할 수 있다. 따라서, 애노드(150)에 직류 전압이 인가되고 캐소드(140)에 교류 전압이 인가되는 경우, 애노드(150)와 캐소드(140) 사이의 정전류를 유지하기 위하여, 제어부(CONTROL)는 서로 마주보는 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 인가되는 전류의 합이 일정하도록 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 인가되는 전압의 세기를 조절할 수 있다.

도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치에서 캐소드에 인가되는 전류를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다. 예를 들면, 도 5에서는 서로 마주보는 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)를 통해 인가되는 전류를 예시적으로 도시하였다.

도 5를 참조하면, 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에는 교류 전압이 인가된다. 이때, 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 동일 전압을 인가하는 경우 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이에서 흐르는 전류와 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이에서 흐르는 전류는 애노드(150)가 이동됨에 따라 변경될 수 있다. 그러나, 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 인가되는 전압이 동일하므로, 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이에서 흐르는 전류의 합이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

예를 들면, 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 동일 전압이 인가되는 경우, 애노드(150)가 제1 캐소드(140A)에 최대로 근접하게 배치되고 제2 캐소드(140B)에 최대로 멀게 배치되는 시점인 t1에서, 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이의 저항이 최소이며, 이에, 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이에 흐르는 전류는 최대치를 가진다. 반대로, 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 거리가 가장 멀기 때문에 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이의 저항이 최대이며, 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이에 흐르는 전류는 최소치를 가진다.

이후, 애노드(150)가 제1 캐소드(140A) 측에서 제2 캐소드(140B) 측으로 이동함에 따라, 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이의 저항이 점점 증가하고, 이에, 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이에 흐르는 전류가 점점 감소할 수 있다.

이후, 애노드(150)가 제2 캐소드(140B)에 최대로 근접하게 배치되고 제1 캐소드(140A)에 최대로 멀게 배치되는 시점인 t2에서, 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이의 저항이 최소이며, 이에, 제2 캐소드(140B)와 애노드(150) 사이에 흐르는 전류는 최대치를 가진다. 반대로, 제1 캐소드(140B)와 애노드(150) 거리가 가장 멀기 때문에 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이의 저항이 최대이며, 제1 캐소드(140A)와 애노드(150) 사이에 흐르는 전류는 최소치를 가진다.

이전에는 전기 도금 방식으로 수직 도금 방식이 사용되었다. 이와 같이 수직 도금 방식으로 전기 도금을 수행하는 경우 기판의 일측에서만 캐소드가 기판의 시드 패턴과 연결되므로, 캐소드와 시드 패턴은 단일 지점에서 접촉이 이루어진다. 이에, 시드 패턴은 캐소드와 접촉하는 시드 패턴의 부분으로부터 멀어질수록 저항이 증가하여, 수직 도금 방식에서는 기판 전면에 걸쳐 균일한 도금막을 형성하는 것이 매우 어렵다. 또한, 수직 도금 방식에서는 기판이 수직 방향으로 배치되므로, 도금 공정에서 발생하는 수소 등과 같은 기체와 염 등과 같은 부산물이 수직 방향으로 누적되어, 도금 방해 요소가 누적되는 문제가 발생한다. 또한, 수직 도금 방식에서는, 도금조에 기판을 투입하기 위해 수평 방향으로 이송하는 기판(130)을 수직 방향으로 회전한 후 도금조에 투입하여야 하고, 도금이 완료된 기판을 도금조 외부로 꺼낸 후 다시 수평 방향으로 회전하여야 한다는 점에서 도금조와 주변 설비가 비대화되는 문제점이 존재한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 수평 도금 방식으로 도금 공정을 수행하여, 상술한 바와 같은 수직 도금 방식에서의 문제점을 해결할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)의 복수의 캐소드(140)는 기판(130)의 양측에 배치된다. 예를 들면, 복수의 제1 캐소드(140A)는 기판(130)의 일측에 배치되고 복수의 제2 캐소드(140B)는 기판(130)의 타측에 배치되어 기판(130)의 시드 패턴과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 캐소드(140)와 시드 패턴 간의 다중 접촉에 의해 시드 패턴의 저항이 균일하게 유지될 수 있다. 이에, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 전류 밀도가 기판(130) 전체에서 일정하게 유지되어 균일하게 도금층이 형성될 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 수평 도금 방식으로 도금 공정을 수행하여, 도금 방해 요소가 누적되는 것을 최소화할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 기판(130)이 수평 방향으로 배치되어, 도금액(SOL)의 표면과 기판(130)의 표면이 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 따라서, 도금 공정에서 발생하는 기체나 부산물 등이 수직 방향으로 누적되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 수평 도금 방식으로 도금 공정을 수행하여, 설비 부피를 최소화할 수 있다. 인라인(in-line) 공정을 사용하여 제조 공정을 수행하는 경우, 제조 대상물, 예를 들면, 기판은 수평 방향으로 이동하며 제조 공정이 수행된다. 이에, 전기 도금 장치가 수평 도금 방식으로 도금 공정을 수행하는 경우, 기판은 수평 방향으로 배치된 상태에서 그대로 도금조 내에 투입될 수 있고, 도금 공정이 완료된 후 도금조 외부로 기판을 꺼낸 후 그대로 세정 장비로 이동할 수 있다. 이에, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 기판(130)을 수평 방향에서 수직 방향으로 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 회전시키기 위한 제조 설비가 불필요하므로, 설비 부피를 감소시킬 수 있다. 또한, 수직 도금 방식에서는 기판의 길이 방향으로 2배 이상의 크기를 갖도록 도금조가 구비되어야 하는 반면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)와 같이 수평 도금 방식으로 도금 공정을 수행하는 경우, 도금조(110)는 기판(130) 크기의 2배보다 훨씬 작은 크기로 구성될 수 있다. 이에, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 도금조(110)의 크기를 감소시켜 설비 부피를 최소화할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 캐소드(140)가 복수의 캐소드(140)로 이루어져 도금 영역 별로 상이한 전류 밀도를 구현할 수 있다. 예를 들면, 캐소드(140)가 기판(130)의 일측에 배치된 복수의 제1 캐소드(140A) 및 기판(130)의 타측에 배치된 복수의 제2 캐소드(140B)를 포함하고, 서로 마주보는 복수의 제1 캐소드(140A)와 복수의 제2 캐소드(140B)에 인가되는 전압을 조절하여, 도금 영역 별로 상이한 전류 밀도를 구현할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B) 중 최좌측에 위치한 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에 최좌측 옆의 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역보다 높은 전류 밀도를 구현하기 위해, 최좌측에 위치한 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 인가되는 전압을 최좌측 옆의 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 인가되는 전압보다 크게 할 수 있다. 반면, 캐소드가 기판의 일측에 단일의 제1 캐소드가 배치되고 기판의 타측에 단일의 제2 캐소드를 포함하는 경우에는, 도금 영역 전체에 걸쳐 캐소드를 통해 단일의 전압이 인가되므로 도금 영역 별로 상이한 전류 밀도를 구현할 수 없다. 이에, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 캐소드가 기판의 일측에 단일의 제1 캐소드가 배치되고 기판의 타측에 단일의 제2 캐소드가 배치되는 경우와 비교하여 도금 영역 별로 상이한 전류 밀도 구현이 가능하다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)를 사용하여 도금 영역 별로 상이한 전류 밀도 구현이 가능하므로, 균일한 두께의 도금층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 최좌측에 위치하는 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에서의 도금 면적이 최좌측의 옆의 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에서의 도금 면적보다 크고, 해당 도금 영역들에 동일한 전류 가 구현되는 경우, 전류밀도 차이에 의해 최좌측에 위치하는 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에서의 도금 두께가 최좌측의 옆의 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에서의 도금 두께보다 얇을 수 있다. 이 경우, 도금 영역 별로 서로 상이한 두께를 갖는 도금층이 형성되므로, 균일한 두께의 도금층을 형성하지 못할 수 있다. 이에, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치(100)에서는 도금 영역에서의 도금 면적을 고려하여, 도금 영역 별로 상이한 전류 밀도를 구현할 수 있다. 예를 들면, 최좌측에 위치하는 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에서의 도금 면적이 최좌측의 옆의 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에서의 도금 면적보다 큰 경우, 최좌측에 위치한 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역에 최좌측 옆의 제1 캐소드(140A) 및 제2 캐소드(140B)에 대응하는 도금 영역보다 낮은 전류 밀도를 구현하여, 전체 도금층의 두께를 균일하게 구현할 수 있고, 도금 면적에 따른 도금 두께 편차를 최소화할 수 있다. 이에, 두께 및 표면 조도가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

도 6은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치의 평면도이다. 도 7은 도 5의 X축-Z축 평면에 따른 단면도이다. 도 6의 전기 도금 장치(200)는 도 1의 전기 도금 장치(100)와 비교하여, 애노드(250)만이 상이하고 다른 구성은 실질적으로 동일하므로, 중복 설명을 생략하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(200)의 애노드(250)는 복수의 서브 애노드(251, 252)를 포함한다.

서브 애노드(251, 252)는 애노드(250) 중 하나의 단위 블록을 형성한다. 예를 들어, 애노드(250)는 X축 방향으로 분할된 형상을 가진다. 예를 들면, 제1 서브 애노드(251) 및 제2 서브 애노드(252)는 Y축 방향으로 연장된 형상을 가지며, 애노드(250)의 Y축 방향 길이와 동일한 Y축 방향의 길이를 가진다. 이로 인해, 서브 애노드(251, 252)는 애노드(250)의 이동 방향인 X축 방향의 폭이 Y축 방향의 길이보다 짧은 직사각형 형상을 가질 수 있고, X축 방향의 폭이 Z축 방향의 높이보다 짧은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 따라서, 서브 애노드(251, 252)는 X축 방향의 폭이 Y축 방향의 길이 및 Z축 방향의 높이보다 작은 직육면체 형상을 가질 수 있다.

복수의 서브 애노드(251, 252) 각각은 X축 방향으로 서로 이격되도록 배치된다. 이에, 복수의 서브 애노드(251, 252) 각각은 일정한 간격을 가지고 평행하게 배치될 수 있다.

이때, 복수의 서브 애노드(251, 252)에는 독립적으로 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 복수의 서브 애노드(251, 252)는 별개로 구성된 배선 등을 통해 독립적으로 전압을 인가받을 수 있다. 이에, 복수의 서브 애노드(251, 252)에는 동일한 전압이 인가될 수도 있고, 서로 상이한 전압이 인가될 수도 있으며, 복수의 서브 애노드(251, 252) 중 일부에는 전압이 인가되고 다른 일부에는 전압이 인가되지 않을 수도 있다.

이때, 이격된 복수의 서브 애노드(251, 252) 사이에는 절연층(INS1)이 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 서브 애노드(251, 252)와 절연층(INS1)은 X축 방향으로 교번적으로 배치된다. 절연층(INS1)은 인접하는 복수의 서브 애노드(251, 252)를 절연시키고, 서브 애노드(251, 252) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다. 절연층(INS1)은 인접하는 두 개의 서브 애노드(251, 252)를 전기적으로 절연시킬 수 있는 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 절연층(INS1)은 절연 특성을 가지는 유기 고분자로 구성되거나 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx)와 같은 무기물로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 복수의 서브 애노드(251, 252) 사이에 배치되는 절연층(INS1)이 생략될 수 있다. 절연층(INS1)이 생략되더라도, 상술한 바와 같이 복수의 서브 애노드(251, 252)에는 독립적으로 전압이 인가될 수 있으므로, 복수의 서브 애노드(251, 252)가 전기적으로 분리될 수 있다. 복수의 서브 애노드(251, 252) 사이에 절연층(INS1)을 배치함으로써, 보다 확실하게 복수의 서브 애노드(251, 252)를 전기적으로 분리할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(200)에서는 복수의 서브 애노드(251, 252)를 포함하는 애노드(250)를 이용하여, 애노드(250)의 중앙부에서의 전류 밀도가 균일한 프로파일(profile)을 갖도록 할 수 있다. 이를 통해, 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(200)에서는 도금층의 두께가 균일하고, 도금층 내부의 금속의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 효과를 보다 자세하게 설명하기 위하여, 도 8a 내지 도 8c 및 도 9를 참조한다.

도 8a 내지 도 8c는 비교예 1에 따른 전기 도금 장치에 의해 형성된 도금층의 두께, 도금층의 조성비 및 Z축 방향의 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.

비교예 1은 단일 애노드를 포함하는 전기 도금 장치로, 애노드의 X축 방향의 폭은 40mm이다. 비교예 1에 따른 전기 도금 장치를 이용하여, 기판과 애노드 사이의 간격을 30mm로 유지한 채, 도금을 진행하였다.

도 8a는 비교예 1에 따른 전기 도금 장치를 이용하여 도금을 진행한 경우, 애노드 중심을 기준으로 X축 방향으로의 도금층의 두께를 측정한 결과값이다. 도 8a를 참조하면, 도금층이 애노드의 중심을 기준으로 멀어질수록 도금층의 두께가 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 비교예 1에 따른 전기 도금 장치에 의해 형성된 도금층은 가우시안(Gaussian) 분포와 유사한 형태의 두께를 가질 수 있다. 도 8a를 참조하면, 비교예 1에 따른 전기 도금 장치를 사용하는 경우, 도금층의 두께를 균일하게 제어하기 어렵다는 것을 확인할 수 있다.

도 8b는 비교예 1에 따른 전기 도금 장치를 이용하여 도금을 진행한 경우, 애노드 중심을 기준으로 X축 방향으로의 도금층 내의 니켈의 조성비를 측정한 결과값이다. 도 8b를 참조하면, 애노드의 중심을 기준으로 +/- 약 50mm 범위에서는 니켈의 함량이 약 37% 정도로 일정하게 유지되나, 애노드의 중심을 기준으로 약 50mm를 초과하는 범위에서는 니켈의 함량이 급속하게 높아지는 것을 확인할 수 있다. 도 8b의 결과를 참조하면, 비교예 1에 따른 전기 도금 장치를 사용하는 경우 도금층의 물성이 고르지 못하고, 매우 작은 영역에서 니켈의 함량이 약 37% 정도로 유지되는 것을 확인할 수 있다.

도 8c는 비교예 1에 따른 전기 도금 장치에 있어서, 도 8a 및 도 8b에서 측정된 결과값을 기초로 하여, 애노드가 고정된 상태에서 형성되는 전류 밀도를 도시한 시뮬레이션 결과이다. 도 8c를 참조하면, 폭이 40mm인 단일 애노드의 경우, Z축 방향의 전류 밀도가 가우시안(Gaussian) 분포와 유사한 형태를 보인다. 즉, 애노드의 중심을 기준으로 멀어질수록 전류 밀도가 급격하게 저하된다. 비교예 1에 따른 전기 도금 장치는 전류 밀도가 일정하지 않기 때문에 두께, 표면 조도 및 니켈의 조성비가 균일한 도금층을 형성하기 어렵다.

전기 도금 장치를 사용하여 유기층 증착을 위한 마스크를 제조하고, 마스크의 구성 물질을 인바로 설계하는 경우, 인바를 구성하는 니켈의 조성비를 약 36% 내지 40% 정도로 균일하게 구현하는 것이 매우 중요하다. 유기층 증착을 위해 사용되는 마스크는 상온이 아닌 가열된 환경에서 사용된다. 또한, 마스크를 사용하여 정확히 원하는 위치에 유기층이 증착되어야 하므로, 마스크의 패턴의 형상은 매우 정밀하게 구현되어야 하며, 온도 변화에 따라 패턴의 크기나 형상이 변화하는 경우, 원하는 위치에 유기층을 정확히 증착하는 것이 불가능하다. 이에, 인바로 이루어지는 마스크를 전기 도금 방식으로 제조하는 경우, 온도의 변화에 의한 마스크의 크기 변화를 최소화하기 위해, 마스크의 니켈 조성비를 약 36% 내지 40%로 균일하게 유지하여야 한다. 마스크의 니켈 조성비가 약 36% 내지 40%를 벗어나는 경우 마스크의 열팽창 계수가 급격하게 증가하게 되고, 마스크를 사용한 유기층 증착 공정에서 원하는 위치에 정확하게 유기층을 증착하는 것이 불가능하다.

비교예 1의 경우, Z축 방향의 전류 밀도가 애노드의 중심을 기준으로 멀어질수록 급격하게 저하되고, 이에 따라, 도 8b에 도시된 바와 같이, 매우 좁은 영역에서 니켈 조성비가 약 36% 내지 40%로 균일한 영역이 구현된다. 이에, 비교예 1의 전기 도금 장치를 사용하여 마스크를 제조하는 경우 마스크의 니켈 조성비가 균일하지 못하므로, 마스크를 사용하여 보다 정밀하게 유기층을 증착하는 것이 불가능하다.

도 9는 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 전기 도금 장치의 애노드 중심을 기준으로 Z축 방향의 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.

실시예 1은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치로, Y축 방향으로 연장된 형상을 갖는 제1 서브 애노드와 Y축 방향으로 연장된 형상을 갖고 X축 방향으로 제1 서브 애노드와 이격되어 배치된 제2 서브 애노드를 포함한다. 이때, 제1 서브 애노드 및 제2 서브 애노드의 폭은 10mm이고, 제1 서브 애노드 및 제2 서브 애노드 사이의 이격 거리는 20mm이다.

실시예 2는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치로, Y축 방향으로 연장된 형상을 갖는 제1 서브 애노드와 Y축 방향으로 연장된 형상을 갖고 X축 방향으로 제1 서브 애노드와 이격되어 배치된 제2 서브 애노드를 포함하며, 제1 서브 애노드와 제2 서브 애노드 사이에 배치된 절연층을 포함한다. 이때, 제1 서브 애노드 및 제2 서브 애노드의 폭은 10mm이고, 절연층의 폭은 20mm이다.

본 명세서의 실시예 1 및 2에 따른 전기 도금 장치를 이용하여, 기판과 애노드 사이의 간격을 30mm로 유지한 채, 도금을 진행하였다. 형성된 도금층을 기초로 하여, 애노드가 고정된 상태에서 형성되는 전류 밀도를 시뮬레이션하였다.

도 9를 참조하면, 복수의 애노드가 이격되어 형성되는 실시예 1의 경우, 단일의 애노드로 이루어진 비교예 1과 비교하여, 애노드 중심을 기준으로 멀어질수록 Z축 방향의 전류 밀도의 저하되는 정도가 완화되는 것을 확인할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서의 실시예 1의 경우, 단일의 애노드로 이루어진 비교예 1과 비교하여, 애노드 중심을 기준으로 Z축 방향의 전류 밀도가 균일한 영역이 더 증가하는 것을 확인할 수 있다. 여기서 전류 밀도가 균일한 영역은, 애노드 중심을 기준으로 Z축 방향의 전류 밀도의 편차가 최고점 대비 5% 이내의 영역일 수 있다. 따라서, 본 명세서의 실시예 1의 경우, 애노드의 중심을 기준으로 멀어질수록 전류 밀도가 급격하게 저하되는 형상을 억제할 수 있다. 이로 인해, 본 명세서의 실시예 1에서는 비교예 1 보다 두께, 표면 조도 및 니켈의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

또한, 복수의 애노드 사이에 절연층이 배치된 본 명세서의 실시예 2의 경우, 비교예 1뿐만 아니라 본 명세서의 실시예 1보다 애노드의 중심을 기준으로 Z축 방향의 전류 밀도가 더욱 균일하게 형성된다. 예를 들면, 본 명세서의 실시예 2는 애노드를 중심으로 전류 밀도가 균일한 영역(FA2)이 비교예 1의 전류 밀도가 균일한 영역(FA0) 및 본 명에서의 실시예 1의 전류 밀도가 균일한 영역(FA1)에 비해 큰 것을 확인할 수 있다. 따라서, 복수의 애노드 사이에 절연층이 배치된 본 명세서의 실시예 2에 따른 전기 도금 장치는 애노드 중심으로부터 보다 넓은 영역에 대해 균일한 전류 밀도를 획득할 수 있으므로, 두께, 표면 조도 및 니켈의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

이에, 본 명세서의 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 비교예 1에 비해 Z축 방향의 전류 밀도가 애노드의 중심을 기준으로 균일한 영역이 더 넓을 수 있다. 예를 듬련, 도 9에 도시된 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에서는 애노드 중심을 기준으로 비교예 1에 비해 전류 밀도가 균일한 영역이 더 넓으므로, 상대적으로 넓은 영역에서 니켈 조성비가 약 36% 내지 40%로 균일한 영역이 구현될 수 있다. 이에, 본 명에서의 실시예 1 및 실시예 2의 전기 도금 장치를 사용하여 마스크를 제조하는 경우 마스크의 니켈 조성비가 상대적으로 균일하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 실시예 1 및 실시예 2의 전기 도금 장치를 사용하여 제조된 마스크를 사용하는 경우, 온도의 변화에 따른 마스크의 형상 및 크기 변화를 최소화할 수 있어, 보다 정밀하게 유기층을 증착할 수 있다.

도 10은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치의 평면도이다. 도 10의 전기 도금 장치(300)는 도 6의 전기 도금 장치(200)와 비교하여, 애노드(350)만이 상이하고 다른 구성은 실질적으로 동일하므로, 중복 설명을 생략하기로 한다.

도 10을 참조하면, 본 명세서의 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(300)의 애노드(350)는 복수의 서브 애노드(350A)를 포함한다.

복수의 서브 애노드(251, 252)가 X축 방향으로 분할된 형상을 가지는 도 6의 전기 도금 장치(200)와 달리, 도 10의 전기 도금 장치(300)는 복수의 서브 애노드(350A)가 Y축 방향으로 분할된 형상을 가진다. 구체적으로, 각각의 서브 애노드(350A)는 X축 방향으로 연장된 형상을 가지며, 전체 애노드(350)의 X축 방향의 폭과 동일한 X축 방향의 폭을 가진다.

복수의 서브 애노드(350A) 각각은 Y축 방향으로 서로 이격되도록 배치된다. 이에, 복수의 서브 애노드(350A) 각각은 일정한 간격을 가지고 평행하게 배치될 수 있다.

이때, 이격된 복수의 서브 애노드(350A) 사이에는 절연층(INS2)이 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 서브 애노드(350A)와 절연층(INS2)은 Y축 방향으로 교번적으로 배치된다. 절연층(INS2)은 인접하는 복수의 서브 애노드(350A)를 절연시키고, 서브 애노드(350A) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다.

본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(300)에서는 복수의 서브 애노드(350A)와 복수의 서브 애노드(350A) 사이에 배치된 절연층(INS2)을 포함하는 애노드(350)를 이용하여, 애노드(350)의 중앙부의 전류 밀도가 균일한 프로파일(profile)을 갖도록 할 수 있다. 이를 통해, 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(300)에서는 도금층의 두께가 균일하고, 도금층 내부의 금속의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

복수의 서브 애노드(350A) 사이의 간격이 커지는 경우, 전류 밀도가 균일한 영역이 더 넓어질 수 있다. 애노드(350) 중심으로부터 보다 넓은 영역에 대해 균일한 전류 밀도를 획득함으로써, 두께, 표면 조도 및 니켈의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

또한, 도금 영역 별로 원하는 전류 밀도를 구현하기 위하여, 복수의 서브 애노드(350A) 사이의 간격을 부분적으로 달리할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 서브 애노드(350A) 중 일부를 오프함으로써 서브 애노드 사이의 간격을 늘릴 수 있다.

본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 효과를 보다 자세하게 설명하기 위하여, 도 11을 참조한다.

도 11은 본 명세서의 실시예 3 내지 5에 따른 전기 도금 장치의 애노드 중심을 기준으로 Z축 방향의 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.

본 명세서의 실시예 3은 각각 X축 방향으로 연장된 형상을 갖고, Y축 방향으로 서로 일정한 간격을 가지고 이격되어 나열된, 복수의 서브 애노드를 포함한다. 이때, 각각의 서브 애노드의 Y축 방향의 길이는 10mm이고, 각각의 서브 애노드 사이의 이격된 간격은 15mm이다.

본 명세서의 실시예 4는 각각의 서브 애노드 사이의 이격된 간격이 20mm인 애노드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 실질적으로 동일하다.

본 명세서의 실시예 5는 각각의 서브 애노드 사이의 이격된 간격이 25mm인 애노드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 실질적으로 동일하다.

본 명세서의 실시예 3 내지 5에 따른 전기 도금 장치를 이용하여, 기판과 애노드 사이의 간격을 30mm로 유지한 채, 도금을 진행하였다. 형성된 도금층을 기초로 하여, 애노드가 고정된 상태에서 형성되는 전류 밀도를 시뮬레이션 하였다.

도 11을 참조하면, 복수의 서브 애노드가 Y축 방향으로 이격되어 나열된 실시예 3 내지 5는 애노드를 중심으로 전류 밀도가 균일한 영역(FA3, FA4, FA5)을 가진다.

예를 들면, 서브 애노드 사이의 이격된 간격이 15mm인 실시예 3에서 표시된 전류 밀도가 균일한 영역(FA3) 보다 서브 애노드 사이의 이격된 간격이 20mm인 실시예 4에서 표시된 전류 밀도가 균일한 영역(FA4)이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 서브 애노드 사이의 이격된 간격이 20mm인 실시예 4에서 표시된 전류 밀도가 균일한 영역(FA4) 보다 서브 애노드 사이의 이격된 간격이 25mm인 실시예 5에서 표시된 전류 밀도가 균일한 영역(FA5)이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. Y축 방향으로 이격되어 나열된 서브 애노드 사이의 이격된 간격을 변경함으로써, 애노드의 중앙부의 전류 밀도가 평평한 프로파일(profile)을 갖도록 조절할 수 있다. 이를 통해, 도금층의 두께가 균일하고, 도금층 내부의 금속의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

도 12는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(400)의 평면도이다. 도 12의 전기 도금 장치(400)는 도 6의 전기 도금 장치(200)와 비교하여, 애노드(450)만이 상이하고 다른 구성은 실질적으로 동일하므로, 중복 설명을 생략하기로 한다.

도 12를 참조하면, 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(400)의 애노드(450)는 평면 상에서 매트릭스 형태로 배열된 복수의 서브 애노드(450A)를 포함한다.

도 12의 전기 도금 장치(400)에서는 X축 방향으로 M개의 서브 애노드가 배열되고, Y축 방향으로 N개의 서브 애노드가 배열된다. 즉, 복수의 서브 애노드(450A)는 평면상 M × N개의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이때, M은 2 이상의 정수이고, N은 2 이상의 정수이다.

매트릭스 형태로 배열된 복수의 서브 애노드(450A) 각각은 X축 방향 및 Y축 방향으로 서로 이격되도록 배치된다. 이때, 이격된 복수의 서브 애노드(450A) 사이에는 절연층(INS3)이 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 서브 애노드(450A) 사이에 배치된 절연층(INS3)은 그물 형상을 가질 수 있다. 절연층(INS3)은 X축 방향뿐만 아니라 Y축 방향으로 인접하는 복수의 서브 애노드(450A)를 절연시키고, 서브 애노드(450A) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다.

본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(400)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 서브 애노드(450A) 각각에 독립적으로 작동하는 스위치를 연결할 수 있다. 제어부(CONTROL)는 각각의 스위치의 온/오프(on/off)를 제어함으로써, 각각의 서브 애노드(450A)에 독립적으로 전압을 인가할 수 있다. 각각의 서브 애노드(450A)를 독립적으로 제어함으로써, 전체 서브 애노드(450A)의 영역별로 서브 애노드(450A)와 캐소드(140) 사이에 흐르는 전류를 상이하게 형성할 수 있다.

본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(400)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 서브 애노드(450A)를 이용하여, 애노드(450)의 중앙부에서 전류 밀도가 균일한 프로파일을 갖도록 할 수 있다. 이를 통해, 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(400)에서는 도금층의 두께가 균일하고 금속의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

또한, 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(400)는 애노드(450)를 구성하는 복수의 서브 애노드(450A) 각각을 독립적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 전기 도금 장치(400)는 복수의 서브 애노드(450A) 중 일부를 오프하여, 온된 서브 애노드 사이의 간격을 자유롭게 조절함으로써, 애노드(450)의 영역별로 전류 밀도를 자유롭게 조절할 수 있다. 이를 통해, 도금층의 두께가 균일하고, 금속의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

전기 도금 방법

도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 13을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법은 도금조에 시드 패턴이 배치된 기판을 수평 방향으로 배치하는 단계(S110), 기판의 양측에 복수의 캐소드를 배치하는 단계(S120), 기판과 이격되도록 기판의 상부에 애노드를 배치하는 단계(S130), 복수의 캐소드 및 애노드에 전류를 인가하는 단계(S140), 및 애노드를 제1 방향으로 이동시키면서 기판 상에 도금층을 형성하는 단계(S150)를 포함한다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법은 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 전기 도금 장치(200)를 기준으로 설명하나, 이에 제한되지 않고, 본 명세서의 다양한 실시예들에 따른 전기 도금 장치(100, 300, 400)를 사용할 수 있다.

먼저, 도금조(110)에 시드 패턴이 배치된 기판(130)을 수평 방향으로 배치한다(S110).

예를 들면, 도금조(110) 내부에 위치하는 스테이지(120) 상에 피도금체인 기판(130)이 배치된다. 기판(130)은 도금조(110) 내부에서 수평 방향으로 배치된다. 이때, 기판(130)은 기판(130)의 표면이 도금조(110) 내의 도금액(SOL)의 표면과 평행하게 배치될 수 있다.

이어서, 기판(130)의 양측에 복수의 캐소드(140)를 배치한다(S120).

복수의 캐소드(140)가 기판(130)의 양측의 적어도 일 부분에 접촉하도록 배치한다. 이때, 복수의 캐소드(140)는 기판(130)에 배치된 시드 패턴에 연결하여, 전류를 인가한다. 예를 들면, 복수의 캐소드(140)는 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)를 포함할 수 있다. 이 경우, 애노드(250)의 이동 방향인 X축 방향을 기준으로 기판(130)의 일측에 복수의 제1 캐소드(140A)를 배치하고, 기판(130)의 타측에 복수의 제2 캐소드(140B)를 배치한다. 이때, 각각의 제1 캐소드(140A)와 각각의 제2 캐소드(140B)가 서로 대응하도록 배치한다. 예를 들면, 복수의 제1 캐소드(140A) 각각은 복수의 제1 캐소드(140A) 각각과 동일 선상에서 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

이어서, 도금조(110)에 도금액(SOL)을 공급한다. 이에, 도금조(110)에는 도금액(SOL)이 충진될 수 있다. 도금액(SOL)이 도금조(110)에 충진된 경우, 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)는 도금액(SOL)의 표면과 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 캐소드(140)가 기판(130)을 고정시키는 클램프 기능을 수행하는 경우, 기판(130)의 표면이 도금액(SOL)의 표면과 평행하게 유지될 수 있도록, 복수의 제1 캐소드(140A) 및 복수의 제2 캐소드(140B)가 배치되는 가상의 평면은 도금액(SOL)의 표면과 평행할 수 있다.

이어서, 기판(130)과 이격되도록 기판(130)의 상부에 애노드(250)를 배치한다(S130).

고정된 기판(130)의 표면과 일정 간격으로 이격되도록 애노드(250)를 배치한다. 애노드(250)가 캐스드와 정전류를 유지하고 일정한 전류 밀도를 가질 수 있는 범위에서, 기판(130)과 애노드(250)의 간격이 자유롭게 조절될 수 있다. 예를 들어, 기판(130)과 애노드(250) 사이의 이격 거리는 30mm 정도일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

애노드(250)와 결합되어 분사 노즐(160)이 배치될 수 있다. 이 경우, 애노드(250)와 마찬가지로 분사 노즐(160)도 기판(130)의 표면과 이격되도록 배치된다.

이어서, 복수의 캐소드(140) 및 애노드(250)에 전류를 인가한다(S140).

예를 들면, 캐소드(140)에 음의 전압을 인가하고, 애노드(250)에 양의 전압을 인가함으로써, 복수의 캐소드(140) 및 애노드(250) 사이에 전류를 형성할 수 있다.

전류를 인가하는 단계(S140)는 복수의 캐소드(140) 및 애노드(250)를 통해 시드 패턴에 정전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 캐소드(140)와 애노드(250) 사이에 정전류가 흐르는 경우, 두께 및 표면 조도가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

이때, 정전류를 인가하는 단계는 애노드(250)에 정전압을 인가하는 단계 및 복수의 캐소드(140)에 교류 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 복수의 캐소드(140)에 교류 전압을 인가하는 단계는 애노드(250)가 이동함에 따라 크기가 가변하는 교류 전압을 복수의 캐소드(140)에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 애노드(250)의 위치가 변화하더라도 기판(130) 상에 일정한 정전류를 유지하기 위하여, 애노드(250)의 위치 변화에 대응하여 복수의 캐소드(140)에 인가되는 교류 전압의 크기를 변경할 수 있다.

또한, 복수의 캐소드(140)에 교류 전압을 인가하는 단계는 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 동일 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 서로 마주보는 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 동일한 크기의 교류 전압을 인가함으로써, 애노드(150)에 이동에 따라 제1 캐소드(140A)와 제2 캐소드(140B)에 인가되는 전류의 합을 동일하게 유지하고, 애노드(250)와 캐소드(140) 사이에 정전류가 유지될 수 있다.

또한, 복수의 캐소드(140)에 교류 전압을 인가하는 단계는 복수의 캐소드(140) 각각에 대응하는 위치의 애노드(250) 하부의 도금 면적에 기초하여 가변하는 교류 전압을 복수의 캐소드(140) 각각에 인가하는 단계를 포함한다. 애노드(250)의 이동에 따라, 복수의 캐소드(140) 각각에 대응하는 애노드(250) 하부에 위치하는 도금 영역의 도금 면적에 기초하여, 복수의 캐소드(140)에 인가되는 전압을 조절하거나, 캐소드(140)를 온/오프(on/off)한다. 도금 영역 별로 전류 밀도를 변화시킴으로써, 도금 영역에 형성되는 도금층의 두께 및 표면 특성을 조절할 수 있다.

애노드(250)에 정전압을 인가하는 단계는 복수의 서브 애노드(251, 252) 각각에 독립적으로 전압을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 전기 도금 장치(200)를 참조하면, 전기 도금 장치(200)는 복수의 서브 애노드(251, 252) 및 각각의 복수의 서브 애노드(251, 252) 사이에 배치된 절연층(INS1)을 포함하는 애노드(250)를 사용할 수 있다. 절연층(INS1)은 복수의 서브 애노드(251, 252)를 절연시키고 서브 애노드(251, 252) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다. 이때, 복수의 서브 애노드(251, 252) 각각에 독립적으로 전압을 인가함으로써 각각의 서브 애노드(251, 252)를 독립적으로 제어할 수 있다. 이를 이용하여, 전체 애노드(250)의 영역별로 애노드(250)와 캐소드(140) 사이에 흐르는 전류를 상이하게 형성할 수 있다.

예를 들어, 복수의 서브 애노드(251, 252) 각각을 온/오프(on/off) 하여, 복수의 서브 애노드(251, 252)에 선택적으로 전압을 인가할 수 있다. 일부 서브 애노드를 오프(off)하는 경우, 전압이 인가되는 서브 애노드 사이의 간격이 증가한다. 서브 애노드(251, 252) 사이의 간격을 변경함으로써, 애노드(250)의 중앙부의 전류 밀도가 평평한 프로파일(profile)을 갖도록 조절할 수 있다. 이를 통해, 도금층의 두께가 균일하고, 도금층 내부의 금속의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

이어서, 애노드(250)를 X축 방향으로 이동시키면서 기판(130) 상에 도금층을 형성한다(S150).

예를 들면, 애노드(250)와 연결된 연결부(171)와 구동부(172)를 이용하여, 애노드(250)를 X축 방향으로 이동시킨다. 복수의 캐소드(140) 및 애노드(250)에 전류가 인가된 상태에서, 애노드(250)를 X축 방향으로 이동시킴으로써, 애노드(250) 하부에 위치한 기판(130)의 상면에 도금층을 형성한다.

애노드(250)를 X축 방향으로 왕복 이동시키면서, 반복적으로 도금층을 형성할 수도 있다.

분사 노즐(160)이 애노드(250)와 결합된 경우, 분사 노즐(160)은 애노드(250)와 함께, X축 방향으로 이동된다. 분사 노즐(160)을 통해 기판(130)의 상부에서 도금액(SOL)을 공급함으로써, 도금조(110) 내부의 도금액(SOL)의 농도 변화를 최소화하고, 도금층 내의 금속 함량의 변화를 억제할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법은 수평 도금 방식의 전기 도금 방법에 관한 것으로서, 기판의 양측에 복수의 캐소드를 배치시켜, 캐소드와 시드 패턴 간의 다중 접촉에 의해 시드 패턴의 저항이 균일하게 유지될 수 있다. 이에, 전류 밀도가 기판 전체에서 일정하게 유지되어 균일하게 도금층이 형성될 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법은 도금액의 표면과 기판의 표면을 실질적으로 평행하게 배치시켜, 도금 공정에서 발생하는 부산물이 수직 방향으로 누적되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법은 기판의 양측에 배치된 복수의 캐소드를 이용하여, 도금 영역 별로 인가되는 전류를 조절함으로써 전류 밀도를 변경할 수 있다. 예를 들면, 도금 영역 별로 상이한 전류 밀도를 구현하여, 도금 영역 별로 형성되는 도금층의 두께 및 표면 특성을 조절할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 방법은 복수의 서브 애노드와 절연층을 포함하는 애노드를 이용하여, 서브 애노드에 선택적으로 전압을 인가함으로써, 애노드의 중앙부의 전류 밀도가 평평한 프로파일(profile)을 갖도록 조절할 수 있다. 이를 통해, 도금층의 두께가 균일하고, 도금층 내부의 금속의 조성비가 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법은 다음과 같이 설명될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 전기 도금 장치는 도금조, 도금조 내부에 수평 방향으로 배치되며, 기판을 지지하도록 구성된 스테이지, 기판의 양측에 배치된 복수의 캐소드, 및 기판의 상부에 이격되어 제1 방향으로 이동하도록 구성된 애노드를 포함한다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 복수의 캐소드는 제1 방향으로의 기판의 일측에 배치된 복수의 제1 캐소드 및 제1 방향으로의 기판의 타측에 배치된 복수의 제2 캐소드를 포함하고, 복수의 제1 캐소드 각각은 복수의 제2 캐소드 각각과 서로 대응되도록 배치될 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 전기 도금 장치는 복수의 캐소드 및 애노드와 전기적으로 연결되어 전류를 인가하도록 구성된 전원 공급부 및 전원 공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함하고, 제어부는 복수의 제1 캐소드 및 복수의 제2 캐소드 중 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드와 제2 캐소드에 동일 전압을 인가하도록 전원 공급부를 제어할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 애노드는 제1 방향의 길이가 제1 방향에 수직한 제2 방향의 길이보다 짧은 형상을 가질 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 애노드는 서로 이격되는 복수의 서브 애노드를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 애노드는 복수의 서브 애노드 각각의 사이에 배치된 적어도 하나의 절연층을 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 복수의 서브 애노드 각각은 제2 방향으로 연장되도록 형성되고, 복수의 서브 애노드 및 적어도 하나의 절연층은 제1 방향으로 교번적으로 배치될 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 복수의 서브 애노드 각각은 제1 방향으로 연장되도록 형성되고, 복수의 서브 애노드 및 적어도 하나의 절연층은 제2 방향으로 교번적으로 배치될 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 복수의 서브 애노드는 평면 상에서 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 도금액이 도금조에 충진된 경우, 도금액의 표면과 복수의 제1 캐소드 및 복수의 제2 캐소드가 배치되는 가상의 평면은 서로 평행할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 복수의 제1 캐소드 및 복수의 제2 캐소드와 접하는 시드 패턴이 배치된 기판이 도금조 내에 배치되고, 도금액이 도금조 내에 충진된 경우, 도금액의 표면과 기판의 표면은 서로 평행할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 수평 도금 방식의 전기 도금 장치는 복수의 제1 캐소드, 복수의 제2 캐소드 및 애노드와 전기적으로 연결되어 전류를 인가하도록 구성된 전원 공급부 및 전원 공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함하고, 제어부는 복수의 제1 캐소드 및 복수의 제2 캐소드 중 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드와 제2 캐소드에 동일 전압을 인가하도록 전원 공급부를 제어할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 애노드는 서로 이격되어 별도로 전압을 인가받는 복수의 서브 애노드를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 애노드는 복수의 서브 애노드를 전기적으로 절연시키기 위한 절연층을 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 전류를 인가하는 단계는 복수의 캐소드 및 애노드를 통해 시드 패턴에 정전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 전류를 인가하는 단계는, 애노드에 정전압을 인가하는 단계 및 복수의 캐소드에 교류 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 교류 전압을 인가하는 단계는 애노드가 이동함에 따라 크기가 가변하는 교류 전압을 복수의 캐소드에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 복수의 캐소드는 제1 방향으로의 기판의 일측에 배치된 복수의 제1 캐소드 및 제1 방향으로의 기판의 타측에 배치된 복수의 제2 캐소드를 포함하고, 복수의 제1 캐소드 각각은 복수의 제2 캐소드 각각과 서로 대응되도록 배치되고, 교류 전압을 인가하는 단계는 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드와 제2 캐소드에 동일 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 교류 전압을 인가하는 단계는 복수의 캐소드 각각에 대응하는 위치의 애노드 하부의 도금 면적에 기초하여 가변하는 교류 전압을 복수의 캐소드 각각에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 특징에 따르면, 애노드는 복수의 서브 애노드 및 각각의 복수의 서브 애노드 사이에 배치된 적어도 하나의 절연층을 포함하고, 전류를 인가하는 단계는 복수의 서브 애노드 각각에 독립적으로 전류를 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 200, 300, 400: 전기 도금 장치
110: 도금조
120: 스테이지
130: 기판
140: 캐소드
140A: 제1 캐소드
140B: 제2 캐소드
150, 250, 350, 450: 애노드
251: 제1 서브 애노드
252: 제2 서브 애노드
INS1, INS2, INS3: 절연층
160: 분사 노즐
171: 연결부
172: 구동부
180: 도금액 이송부
SOL: 도금액
STORAGE: 도금액 저장부
POWER: 전원 공급부
CONTROL: 제어부

Claims

도금조;
상기 도금조 내부에 수평 방향으로 배치되며, 기판을 지지하는 스테이지;
상기 기판의 양측에 배치된 복수의 캐소드; 및
상기 기판의 상부에 이격되어 제1 방향으로 이동하도록 구성된 애노드를 포함하고,
상기 복수의 캐소드는 상기 제1 방향으로의 상기 기판의 일측에 배치된 복수의 제1 캐소드 및 상기 제1 방향으로의 상기 기판의 타측에 배치된 복수의 제2 캐소드를 포함하고,
상기 복수의 제1 캐소드 각각은 상기 복수의 제2 캐소드 각각과 서로 대응되도록 배치된, 전기 도금 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드 및 상기 애노드와 전기적으로 연결되어 전류를 인가하도록 구성된 전원 공급부; 및
상기 전원 공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 복수의 제1 캐소드 및 상기 복수의 제2 캐소드 중 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드와 제2 캐소드에 동일 전압을 인가하도록 상기 전원 공급부를 제어하는, 전기 도금 장치.
제1 항에 있어서,
상기 애노드는 상기 제1 방향의 길이가 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 길이보다 짧은 형상을 가지는, 전기 도금 장치.
제4 항에 있어서,
상기 애노드는 서로 이격되는 복수의 서브 애노드를 포함하는, 전기 도금 장치.
제5 항에 있어서,
상기 애노드는 상기 복수의 서브 애노드 각각의 사이에 배치된 적어도 하나의 절연층을 더 포함하는, 전기 도금 장치.
제6 항에 있어서,
상기 복수의 서브 애노드 각각은 상기 제2 방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 복수의 서브 애노드 및 상기 적어도 하나의 절연층은 상기 제1 방향으로 교번적으로 배치된, 전기 도금 장치.
제6 항에 있어서,
상기 복수의 서브 애노드 각각은 상기 제1 방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 복수의 서브 애노드 및 상기 적어도 하나의 절연층은 상기 제2 방향으로 교번적으로 배치된, 전기 도금 장치.
제5 항에 있어서,
상기 복수의 서브 애노드는 평면 상에서 매트릭스 형태로 배열된, 전기 도금 장치.
도금액이 충진되는 공간을 제공하는 도금조;
상기 도금조 내부에서 서로 마주보게 배치되어 도금 영역 별로 서로 다른 전류 밀도를 인가하도록 구성되는 복수의 제1 캐소드 및 복수의 제2 캐소드; 및
상기 복수의 제1 캐소드 및 상기 복수의 제2 캐소드 상에 위치하고, 상기 복수의 제1 캐소드와 상기 복수의 제2 캐소드 사이에서 이동하도록 구성된 애노드를 포함하는, 수평 도금 방식의 전기 도금 장치.
제10항에 있어서,
상기 도금액이 상기 도금조에 충진된 경우, 상기 도금액의 표면과 상기 복수의 제1 캐소드 및 상기 복수의 제2 캐소드가 배치되는 가상의 평면은 서로 평행한, 수평 도금 방식의 전기 도금 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 제1 캐소드 및 상기 복수의 제2 캐소드와 접하는 시드 패턴이 배치된 기판이 상기 도금조 내에 배치되고, 상기 도금액이 상기 도금조 내에 충진된 경우, 상기 도금액의 표면과 상기 기판의 표면은 서로 평행하는, 수평 도금 방식의 전기 도금 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 제1 캐소드, 상기 복수의 제2 캐소드 및 상기 애노드와 전기적으로 연결되어 전류를 인가하도록 구성된 전원 공급부; 및
상기 전원 공급부를 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 복수의 제1 캐소드 및 상기 복수의 제2 캐소드 중 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드와 제2 캐소드에 동일 전압을 인가하도록 상기 전원 공급부를 제어하는, 수평 도금 방식의 전기 도금 장치.
제10항에 있어서,
상기 애노드는 서로 이격되어 별도로 전압을 인가받는 복수의 서브 애노드를 포함하는, 수평 도금 방식의 전기 도금 장치.
제14항에 있어서,
상기 애노드는 상기 복수의 서브 애노드를 전기적으로 절연시키기 위한 절연층을 더 포함하는, 수평 도금 방식의 전기 도금 장치.
도금조에 시드 패턴이 배치된 기판을 수평 방향으로 배치하는 단계;
상기 기판의 양측에 복수의 캐소드를 배치하는 단계;
상기 기판과 이격되도록 상기 기판의 상부에 애노드를 배치하는 단계;
상기 복수의 캐소드 및 상기 애노드에 전류를 인가하는 단계; 및
상기 애노드를 제1 방향으로 이동시키면서 상기 기판 상에 도금층을 형성하는 단계를 포함하는, 전기 도금 방법.
제16항에 있어서,
상기 전류를 인가하는 단계는 상기 복수의 캐소드 및 상기 애노드를 통해 상기 시드 패턴에 정전류를 인가하는 단계를 포함하는, 전기 도금 방법.
제17 항에 있어서,
상기 전류를 인가하는 단계는,
상기 애노드에 정전압을 인가하는 단계; 및
상기 복수의 캐소드에 교류 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 전기 도금 방법.
제18 항에 있어서,
상기 교류 전압을 인가하는 단계는 상기 애노드가 이동함에 따라 크기가 가변하는 교류 전압을 상기 복수의 캐소드에 인가하는 단계를 포함하는, 전기 도금 방법.
제18 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드는 상기 제1 방향으로의 상기 기판의 일측에 배치된 복수의 제1 캐소드 및 상기 제1 방향으로의 상기 기판의 타측에 배치된 복수의 제2 캐소드를 포함하고, 상기 복수의 제1 캐소드 각각은 상기 복수의 제2 캐소드 각각과 서로 대응되도록 배치되고,
상기 교류 전압을 인가하는 단계는 서로 마주보도록 배치된 제1 캐소드와 제2 캐소드에 동일 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 전기 도금 방법.
제18 항에 있어서,
상기 교류 전압을 인가하는 단계는 상기 복수의 캐소드 각각에 대응하는 위치의 상기 애노드 하부의 도금 면적에 기초하여 가변하는 교류 전압을 상기 복수의 캐소드 각각에 인가하는 단계를 포함하는, 전기 도금 방법.
제21 항에 있어서,
상기 애노드는 복수의 서브 애노드 및 각각의 상기 복수의 서브 애노드 사이에 배치된 적어도 하나의 절연층을 포함하고,
상기 전류를 인가하는 단계는 상기 복수의 서브 애노드 각각에 독립적으로 전류를 인가하는 단계를 더 포함하는, 전기 도금 방법.