JPWO2016181698A1 - 湿式表面処理装置 - Google Patents

Abstract

被表面処理部材が設置されている場所及び被表面処理部材の形状によらず、被表面処理部材の所望の場所に表面処理を施すことが可能な湿式表面処理装置を提供する。本発明に係る湿式表面処理装置（１００ａ）は、処理液を収容するタンク（１１）と、前記処理液を被表面処理部材（７）に噴射するノズル（４）と、前記ノズル（４）に電流を供給する電源（８）と、を有し、前記ノズル（４）は、前記処理液の流路を有するノズルボディー（４ａ）と、一端が前記ノズルボディー（４ａ）の先端に接続され、他端が前記被表面処理部材（７）に接触するノズルカバー（４ｂ）と、前記電源（８）から前記ノズルボディー（４ａ）及び前記ノズルカバー（４ｂ）に電流を供給する給電線（２）と、を有することを特徴とする。

Description

本発明は、湿式表面処理装置に関する。

めっきに代表される一般的な湿式表面処理は、水洗や前後の表面処理を含めた複数の処理槽を工程順に並べ、被表面処理部材が各処理槽を順番に移動しながら行う。そのため、湿式表面処理装置は、全体として長尺になる。また、浸漬処理のため、処理槽は被表面処理部材より大きくする必要があり、湿式表面処理装置は大型となる。更に、部分的に表面処理を行う際には被表面処理部へのレジスト形成が必要となる。

従来のウェハ用のめっき装置として、例えば特許文献１（特開平６‐５７４９７号公報）には、めっき液が噴流されるカップと、このカップの上壁部に放射状に設けられた多数のめっき液流出孔と、上記カップの上面に設けられたリング状のゴムシートと、端部がこのゴムシートの内周端よりも所定の距離だけ外側に位置した状態で、上記ゴムシートの上面に設けられたカソード電極とを具備し、ウェハの被めっき面に設けられためっき用接続端子を上記カソード電極に接触させた状態で、該被めっき面のほぼ周囲を上記ゴムシートの上面に密接させるようにしたことを特徴とするウェハ用めっき装置が開示されている。

また、湿式表面処理装置の小型化を図る装置としては、例えば、特許文献２（特開２０１２‐６７３６２号公報）では、単一の処理槽で連続してめっきを行うために、１つの処理槽と複数の配管から選択された１つ以上の配管のみを処理槽と連通させるための切り替えバルブを備えためっき装置が提案されている。また、部分的に湿式表面処理を行う方法としては、例えば、特許文献３（特開昭５９‐９６２８９号公報）では、マスクと連結したノズルからめっき液を噴霧して部分めっきを行うために、マスクと連結した排除口を有する外套函とノズルおよび外套函内を負圧状態とする吸引機構を具備しためっき装置が提案されている。

特開平６‐５７４９７号公報 特開２０１２‐６７３６２号公報 特開昭５９‐９６２８９号公報

大型の構造部材や土地に定着した構造部材を表面処理の対象とする場合、表面処理装置としてポータブルで被表面処理部材の形状を選ばないものが要求されるが、上記特許文献１〜３に記載の装置ではこのような要求を満たすことが困難である。すなわち、上記特許文献１〜３に記載の技術は、表面処理装置自体を移動して使用するものではなく、いわばインライン装置である。また、ある程度決まった形状及びサイズを有する被表面処理部材に合わせた装置構成を有しており、大型の構造物部材や土地に定着した構造部材の任意の一部分に対して表面処処理を施すことができるものではない。

特許文献２は、切替えバルブにより処理槽を１つとすることで湿式表面処理装置の小型化を図っているが、被表面処理部材は処理槽内に設置しなければならないため、処理槽は被表面処理部材より大きくする必要があり大型の構造物や土地に定着した構造部材をめっき処理の対象とすることはできない。

特許文献１及び３は、ウェハ又はＩＣチップをめっき処理の対象としている。特許文献１は、部分的なめっき処理を行うことができるものではない。また、特許文献３では、マスクと連結したノズルからめっき液を噴霧することで部分めっきは可能であるが、被表面処理部材として平坦な基板を想定した装置構成を有している。したがって、被表面処理部材とマスクの密着性を得るためには、被表面処理部材の表面は平坦であり、且つマスク又は被表面処理部材を押しつける必要があるために、凹凸表面や曲面及び大面積への湿式表面処理は困難である。

本発明は、上記事情に鑑み、被表面処理部材が設置されている場所、被表面処理部材の形状及び大きさによらず、被表面処理部材の所望の場所に表面処理を施すことが可能な湿式表面処理装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、処理液を収容するタンクと、上記処理液を被表面処理部材に噴射するノズルと、上記ノズルに電流を供給する電源と、を有し、
上記ノズルは、上記処理液の流路を有するノズルボディーと、一端が上記ノズルボディーの先端に接続され、他端が上記被表面処理部材に接触するノズルカバーと、上記電源から上記ノズルボディー及び上記ノズルカバーに電流を供給する給電線と、を有することを特徴とする湿式表面処理装置を提供する。

本発明によれば、被表面処理部材が設置されている場所、被表面処理部材の形状及び大きさによらず、被表面処理部材の所望の場所に表面処理を施すことが可能な湿式表面処理装置を提供することができる。

本発明に係る湿式表面処理装置の第１の実施形態を示す模式図である。 図１のノズルカバーの上面図である。 図１のノズルカバーの下面図である。 図２ＡのＡ‐Ａ´線断面図である。 図２ＡのＢ‐Ｂ´線断面図である。 本発明に係る湿式表面処理装置の第２の実施形態を示す模式図である。 図４のノズルカバーの上面図である。 図４のノズルカバーの下面図である。 図５ＡのＡ‐Ａ´線断面図である。 図５ＡのＢ‐Ｂ´線断面図である。 本発明に係る湿式表面処理装置の第３の実施形態のノズルカバーを模式的に示す上面図である。 本発明に係る湿式表面処理装置の第３の実施形態のノズルカバーを模式的に示す下面図である。 図７ＡのＡ‐Ａ´線断面図である。 図７ＡのＢ‐Ｂ´線断面図である。 本発明に係る湿式表面処理装置のノズルカバーの他の態様を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものでは無く、発明の要旨を変更しない範囲で適宜改良及び変更を加えることが可能である。

図１は、本発明に係る湿式表面処理装置の第１の実施形態を示す模式図である。まず始めに、図１を用いて本発明に係る湿式表面処理装置の全体構成について説明する。図１に示すように、本発明に係る湿式表面処理装置１００ａは、処理液を収容するタンク１１と、処理液を被表面処理部材７の表面に噴射するノズル４と、ノズル４に電流を供給する電源（直流電源）８と、を有する。本発明に係る湿式表面処理装置は、ノズル４が持ち運び可能なサイズ及び形状を有しており、被表面処理部材７が大型又は土地に定着した構造部材であっても、該構造部材の一部分に表面処理を施すことができる構成を有していることに特徴がある。以下、具体的な構成について説明する。

ノズル４は、ノズルボディー４ａとノズルカバー４ｂを有する。ノズルボディー４ａは、内部に処理液の流路を有する。ノズルカバー４ｂは、可とう性を有することが好ましい。これにより、ノズルカバー４ｂを被表面処理部材７に密着して接触するように設置して、処理液が漏れないようにすることができる。ノズルボディー４ａとノズルカバー４ｂの構成については、追って詳述する。ノズル４の形状及び大きさとしては特に限定は無いが、手持ち操作しやすいような形状及び大きさであることが好ましい。また、必要に応じて、ノズル４に処理液の切替え機能、電流の極性の切替え機能、電流量の調整機能及び噴射量調整機能を備えると作業性が向上し、好ましい。

電源８は、ノズル４を介して処理液及び被表面処理部材７に電流を供給する。ノズルボディー４ａ及びノズルカバー４ｂの内部には、図１には図示しないが、給電線が設けられ、該給電線を介して電流を供給することができる構成となっている。

タンク１１に収容されている処理液（被表面処理部材７の表面処理に使用する表面処理液）は、処理液循環チューブ（以下、単に「チューブ」と称する。）９及び循環ポンプ１０を介してノズル４に供給される。また、ノズル４から噴射された処理液のうち、被表面処理部材７に塗布されなかったもの（廃液）は、後述するノズルカバー４ｂに設けられた流出孔、チューブ９´及び循環ポンプ１０´を介して、再びタンク１１に収容され、再利用される。

タンク１１は、必要に応じて、内部を複数の部屋に区切って複数種類の処理液を収容していてもよい。この場合、切り替えバルブ１２によって所望の処理液を選択し、ノズル４に送液することができる。また、回収された処理液は、切り替えバルブ１２´によって所望の部屋に回収することができる。切替えバルブ１２，１２´の切替え口は、部屋の数に応じて設けられている。

次に、ノズル４を構成するノズルボディー４ａ及びノズルカバー４ｂについて説明する。図２Ａは図１のノズルカバー４ｂの上面図であり、図２Ｂは図１のノズルカバー４ｂの下面図である。ノズルカバー４ｂの上面図は、ノズルボディー４ａからノズルカバー４ｂの方向に向かって見た図面であり、ノズルカバー４ｂの下面図は、ノズルカバー４ｂの被表面処理部材７と接触する面からノズルボディー４ａの方向に向かって見た図面である。また、図３Ａは図２ＡのＡ‐Ａ´線断面図であり、図３Ｂは図２ＡのＢ‐Ｂ´線断面図である。図２Ａ、図３Ａ及び３Ｂに示すように、ノズルカバー４ｂの内部において、被表面処理部材７に電流を供給するための給電線２がノズルボディーの先端部４ｃ（ノズルカバー４ｂが接続される部分）から被表面処理部材７に向かって設けられている。すなわち、給電線２は、電源８からノズルボディー４ａを介してノズルカバー４ｂの先端まで設けられ、電流が供給されるように設けられている。給電線２の数は、特に限定は無いが、被表面処理部材７への給電性を向上させるために２つ以上であることが望ましい。

図２Ｂに示すように、ノズルカバー４ｂが被表面処理部材７と接触する面（接触面）４ｄには、給電線２の先端部が露出している。ノズルカバー４ｂの内部に給電線２を設けることにより、被表面処理部材７との給電距離を短縮化させ、高電気抵抗率の被表面処理部材７であっても給電性を向上することが可能となり、表面処理が可能となる。また、給電線２の露出面を接触面４ｄの周方向に沿って複数設けることにより、被表面処理部材７に対して囲む様に給電することができ、電流密度分布の均一性を向上することが可能となる。この結果、所望の膜厚及び均一な膜厚の塗布膜を得ることが可能となる。電流密度分布の均一化の観点から、給電線２の露出面は、接触面４ｄの上下及び左右で対称的に設けられていることが好ましい。

図２Ａ、２Ｂ及び３Ｂに示すように、ノズルカバー４ｂには、被表面処理部材７の塗布に使用されなかった余剰の処理液（廃液）を排出するための流出孔３が設けられている。該流出孔３が上述したチューブ９´に接続されていて、使用されなかった処理液がタンク１１に回収されて再利用される。

図３Ａに示すように、ノズルボディー４ａの内部には、処理液６の流路となる不溶性電極５が設けられている。不溶性電極５は、処理液６の流れる方向に沿って設けられ、チューブ９から送液される処理液６に給電しながら、処理液６をノズルボディー先端部４ｃまで送液する。不溶性電極５は、ノズルボディー４ａの内側全面（すなわち、処理液６の流路全面）に設けられることで、処理液６に対して給電性を向上することが可能となる。また、不溶性電極５は、ノズルボディー先端部４ｃまで設けることで、被表面処理部材７との距離を短縮化でき、不溶性電極５と被表面処理部材７の両極間の電気抵抗を低減することが可能となる。さらに、電極部材を不溶性電極５で構成することで、処理液６に付与する電流の極性を変えることができ、被表面処理部材７に対してめっき処理とエッチング処理の両方の表面処理が可能となる。

ノズルカバー４ｂの材質としては、電気絶縁性及び耐薬品性を有するものであり、様々な形状を有する被処理部材７に密着することができる（非平面に対する追従性を確保する）ために、可とう性を有するもの（柔軟性が高いもの）を使用する。可とう性を有する材質として、例えば、シリコン系樹脂やフッ素系樹脂が好適である。

図９は、本発明に係る湿式表面処理装置のノズルカバーの他の態様を模式的に示す断面図である。ノズルカバー４ｂの形状としては、特に限定はないが、図３Ａ及び３Ｂに示す半球形型の他に、図９に示すような多段ベローズ型としても良い。ノズルカバー４ｂの可とう性は、ノズルカバー４ｂの材質又は形状によって付与することができる。ノズルカバー４ｂが上述した材質及び形状である場合に、被表面処理部材７の処理面がどのような形状を有していても、ノズルカバー４ｂと被表面処理部材７を密着させることができ、被表面処理部材７への給電及び処理液の噴射方向のアライメントを確実に行うことができる。なお、ノズルカバー４ｂを被表面処理部材７に固定する手段としては、特に限定はないが、耐薬品性の粘着テープ等を用いることが可能である。

給電線２の材質は、特に限定は無いが、低電気抵抗率である金属又は金属合金を用いることが好ましい。より具体的には、Ｃｕ（銅）やＡｕ（金）等が好適である。

不溶性電極５の材質は、特に限定はないが、電気抵抗が小さく化学的にも電気化学的にも安定であるものが好ましい。具体的には、Ｔｉ（チタン）／Ｐｔ（白金）及びＴｉ（チタン）／Ｉｒ（イリジウム）等の積層電極や、Ｃ（黒鉛）等が好適である。

ノズルボディー４ａの筐体（処理液の流路を覆う部分）の材質は、特に限定はないが、剛性、耐薬品性及び電気絶縁性を備えるものが好ましい。具体的には、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びフッ素系樹脂等が好適である。

チューブ９，９´の材質は、特に限定はないが、耐薬品性を有し、フレキシブルなものであることが好ましい。また、処理液タンク１１と切替えバルブ１２，１２´の間のチューブ９，９´は、処理液タンク１１内の部屋の数量に応じて設けられていることが好ましい。

循環ポンプ１０，１０´は、特に限定はないが、処理液６の循環性を向上するためには２つ以上を設けることが望ましい。例えば、処理液タンク１１とノズル４との間と、ノズルカバー４ｂの流出孔３と処理液タンク１１との間の２か所に設けることが好適である。

処理液タンク１１は、特に限定はないが、一連の表面処理工程で使用されるクリーナやエッチング及び水洗を含む処理液６を収容することが望ましい。複数種類の処理液を備えることで、１つの装置で被表面処理部材７に対して一連の表面処理工程を連続で行うことができ、また、多層の皮膜を形成することもできる。また、処理液タンク１１の容量は、被表面処理部材７の処理面積に応じた容量とすることが望ましい。

上記実施例１に係る湿式表面処理装置の構成の特徴は、以下のとおりである。（１）ノズル４から処理液６を噴射することにより、部分的な湿式表面処理が可能となる。（２）可とう性を有するノズルカバー４ｂと、ノズルカバー４ｂの接触面４ｄに露出した給電線２により、被表面処理部材７が非平面形状を有する場合でも給電性を確保することが可能となる。（３）切替えバルブ１２，１２´による送液配管の一元化により、湿式表面処理装置の構成部品の数量を低減し、各々の構成部品をフレキシブルなチューブ９，９´で連結することにより、湿式表面処理装置の運搬性を向上することが可能となる。

上記本発明の湿式表面処理装置の構成によれば、被表面処理部材７が、例えば橋桁及び発電プラント等の大型で土地に定着されるものであっても、所望の部位に表面処理を施すことができ、大型の構造部材を解体することなく、表面補修を容易に行うことができる。

図４は、本発明に係る湿式表面処理装置の第２の実施形態を示す模式図である。また、図５Ａは図４のノズルカバーの上面図であり、図５Ｂは図４のノズルカバーの下面図である。また、図６Ａは図５ＡのＡ‐Ａ´線断面図であり、図６Ｂは図５ＡのＢ‐Ｂ´線断面図である。本実施例の実施例１と異なる点は、真空ポンプ１６が設けられており、ノズルカバー４ｂ´の接触面４ｄ´に複数の減圧孔１４が設けられていることと、ノズルカバー４ｂ´の一部分に減圧孔１４と真空ポンプ１６の接続部１５が設けられていることである。このような構成とすることで、真空ポンプ１６によって減圧孔１４を減圧排気し、ノズルカバー４ｂ´と被表面処理部材７との密着性が向上し、様々な表面形状を有する被表面部材７に対応することが可能となる。

図５Ａに示すように、各々の減圧孔１４はノズルカバー４ｂ´の円周方向に連結されており、ノズルカバー４ｂ´の一部分から真空ポンプ１６に接続される。接触面４ｄ´に設けられる減圧孔１４の数量は、特に限定はしないが、密着性を高くするためには３つ以上設けることが好ましい。

図５Ｂに示すように、ノズルカバー４ｂの下面側では、給電線２と減圧孔１４は交互に配置される。給電線２と減圧孔１４を交互に配置することによって、被表面処理部材７が非平面形状を有する場合であっても、給電性と密着性の両方を確保することが可能となる。

図７Ａは本発明に係る湿式表面処理装置の第３の実施形態のノズルカバーを模式的に示す上面図であり、図７Ｂは本発明に係る湿式表面処理装置の第３の実施形態のノズルカバーを模式的に示す下面図である。また、図８Ａは図７ＡのＡ‐Ａ´線断面図であり、図８Ｂは図７ＡのＢ‐Ｂ´線断面図である。本実施例の実施例１と異なる点は、ノズルカバー４ｂ´´の接触面４ｄ´´に複数の減圧孔１４が設けられていることと、ノズルボディー４ａの先端部４ｃにアスピレータ２０を有し、減圧孔１４とアスピレータ２０とが、ノズルカバー４ｂ´´の内部で接続されていることである。このような構成とすることで、真空ポンプを設けることなく、ノズルボディー４ｂの内部を流れる処理液６の流れ（流速）を利用したアスピレータ２０により、減圧孔１４を減圧させてノズルカバー４ｂを被表面処理部７に吸着することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係る湿式表面処理装置を用いることにより、被表面処理部材が設置されている場所、被表面処理部材の形状及び大きさによらず、被表面処理部材の所望の場所に表面処理を施すことが可能であることが示された。上記構成によれば、湿式表面処理装置の運搬が容易となり、例えば、屋外に設置されている大型インフラ設備等の搬送困難な非平面部材に対して湿式表面処理による部分的な補修等が可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

２…給電線、３…流出孔、４…ノズル、４ａ…ノズルボディー、４ｂ，４ｂ´，４ｂ´´，４ｂ´´´…ノズルカバー、４ｃ…ノズルボディー先端部、４ｄ，４ｄ´，４ｄ´´…接触面、４ｅ…処理液噴射口、５…不溶性電極、６…処理液、７…被表面処理部材、８…直流電源、９，９´…処理液循環チューブ、１０，１０´…循環ポンプ、１１…処理液タンク、１２，１２´…切替えバルブ、１４…減圧孔、１５…減圧孔と真空ポンプの接続部、１６…真空ポンプ、２０…アスピレータ、１００ａ，１００ｂ…湿式表面処理装置。

Claims (16)

1. 処理液を収容するタンクと、前記処理液を被表面処理部材に噴射するノズルと、前記ノズルに電流を供給する電源と、を有し、
   前記ノズルは、前記処理液の流路を有するノズルボディーと、一端が前記ノズルボディーの先端に接続され、他端が前記被表面処理部材に接触するノズルカバーと、前記電源から前記ノズルボディー及び前記ノズルカバーに電流を供給する給電線と、を有することを特徴とする湿式表面処理装置。
2. 前記ノズルカバーは、可とう性を有することを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
3. 前記ノズルカバーは、前記被表面処理部材と接触する面に減圧孔を有することを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
4. 前記ノズルカバーは、前記処理液の廃液を前記ノズルカバーの外部に排出する流出孔を有することを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
5. 前記給電線は、前記ノズルカバーの前記被表面処理部材と接触する面に露出しており、前記給電線が前記被表面処理部材に接触して前記被表面処理部材に電流を供給することを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
6. 前記処理液の流路は、不溶性電極からなることを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
7. 前記ノズルは、前記ノズルカバーの内部を減圧するアスピレータを有し、前記減圧孔から吸引する構成であり、
   前記アスピレータは、前記ノズルから噴射される前記処理液の流れによって減圧排気することを特徴とする請求項３記載の湿式表面処理装置。
8. 前記ノズルカバーは、耐薬品性を有する樹脂材料からなることを特徴とする請求項２記載の湿式表面処理装置。
9. 前記樹脂材料は、シリコン系樹脂又はフッ素系樹脂のいずれかを含むことを特徴とする請求項８記載の湿式表面処理装置。
10. 前記ノズルカバーは、多段ベローズ形状を有することを特徴とする請求項２記載の湿式表面処理装置。
11. 前記タンクと前記ノズルとを接続するチューブと、前記チューブに設けられた循環ポンプと、を有し、
    前記タンクから前記ノズルに供給された前記処理液の廃液が、前記チューブ及び前記循環ポンプを介して前記タンクに回収される構成を有することを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
12. 前記減圧孔に接続された真空ポンプを有し、前記真空ポンプで前記減圧孔を減圧排気して前記ノズルカバーと前記被表面処理部材とを密着させることを特徴とする請求項３記載の湿式表面処理装置。
13. 前記処理タンクは、複数種類の処理液を収容することを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
14. 前記電源によって前記不溶性電極の極性を変えられることを特徴とする請求項６記載の湿式表面処理装置。
15. 前記被表面処理部材は、土地に定着された大型構造部材であることを特徴とする請求項１記載の湿式表面処理装置。
16. 前記大型構造部材は、橋又は発電プラントの構造部材であることを特徴とする請求項１５記載の湿式表面処理装置。

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