KR20160106060A

KR20160106060A - 전계 처리 방법 및 전계 처리 장치

Info

Publication number: KR20160106060A
Application number: KR1020167017535A
Authority: KR
Inventors: 하루오 이와츠
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-09-09
Also published as: KR102311578B1; JP6337016B2; TWI637084B; US10294575B2; WO2015104951A9; JPWO2015104951A1; WO2015104951A1; US20160326663A1; TW201538805A

Abstract

처리액에 포함되는 피처리 이온을 이용하여 미리 정해진 처리를 행하는 전해 처리 장치는, 처리액을 사이에 두도록 배치된 직접 전극 및 대향 전극과, 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극과, 간접 전극에 대하여, 전원과의 접속과, 직접 전극 또는 대향 전극과의 접속을 전환하는 스위치를 가지며, 그 스위치는, 간접 전극과 전원을 접속하여 전압을 인가하고, 그 스위치는, 간접 전극과 전원의 접속을 절단하고, 그 간접 전극과 직접 전극 또는 대향 전극을 접속한다.

Description

전계 처리 방법 및 전계 처리 장치{ELECTRIC FIELD TREATMENT METHOD AND ELECTRIC FIELD TREATMENT DEVICE}

(관련 출원의 상호 참조)

본원은, 2014년 1월 8일에 일본에 출원된 특허 출원 2014-001466에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

본 발명은, 처리액에 포함되는 피처리 이온을 이용하여 미리 정해진 처리를 행하는 전해 처리 방법, 및 그 전계 처리 방법을 행하기 위한 전해 처리 장치에 관한 것이다.

전해 프로세스(전해 처리)는, 도금 처리나 에칭 처리 등의 여러가지 처리에 이용되는 기술이다.

이러한 도금 처리는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 도금 장치로 행해진다. 도금 장치는 도금액을 저류하는 도금조를 가지며, 도금조의 내부는 레귤레이션 플레이트에 의해 구획되어 있다. 구획된 하나의 구획에는 애노드가 배치되고, 다른 구획에는 피처리체(기판)이 침지되어, 상기 레귤레이션 플레이트에 의해 애노드와 피처리체 사이의 전위 분포가 조정된다. 그리고, 도금조 내의 도금액에 피처리체를 침지시킨 후, 애노드를 양극으로 하고, 피처리체를 음극으로 하여 전압을 인가하고, 그 애노드와 피처리체 사이에 전류를 흘린다. 이 전류에 의해 도금액 중의 금속 이온을 피처리체측으로 이동시키고, 또한 그 금속 이온을 피처리체측에서 도금 금속으로서 석출시켜, 도금 처리가 행해진다.

또한, 예컨대 특허문헌 2에 기재된 도금 장치에서는, 피처리체를 도금 처리할 때, 도금조 내의 도금액을 교반하여 순환시키는 것이 행해지고 있다.

일본 특허 공개 제2012-132058호 공보 일본 특허 공개 제2006-348356호 공보

여기서, 도금 처리에 있어서의 도금 레이트를 향상시키기 위해서는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 도금 처리에 있어서 전계를 높게 하거나, 또는 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 도금액을 교반하여 순환시키는 것이 고려된다. 그러나, 전자와 같이 전계를 높게 하면, 물의 전기 분해도 진행되는 경우가 있다. 이러한 경우, 물의 전기 분해에 의해 발생하는 수소 기포에 의해, 피처리체에 석출되는 도금 금속 중에 보이드가 발생한다. 또한, 후자와 같이 도금액을 교반하는 경우, 대규모의 교반 기구가 필요해진다. 그리고 장치 구성상, 이러한 교반 기구를 설치할 수 없는 경우도 있다.

또한, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 도금 처리에서는, 피처리체측에 충분한 금속 이온이 집적되지 않은 경우에도, 애노드와 피처리체 사이에 전류가 흐르기 때문에, 도금 처리의 효율이 나쁘다.

또한, 전술한 바와 같이 충분한 금속 이온이 집적되지 않은 상태로 도금 처리가 행해지면, 즉 피처리체에 도달한 금속 이온부터 순차적으로 석출시키도록 하면, 피처리체에서 도금 금속이 불균일하게 석출되어, 도금 처리가 균일하게 행해지지 않는다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 처리액 중의 피처리 이온을 이용하여, 피처리체에 대한 미리 정해진 처리를 효율적으로 또한 적절하게 행하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 처리액에 포함되는 피처리 이온을 이용하여 미리 정해진 처리를 행하는 전해 처리 방법으로서, 상기 처리액을 사이에 두도록 직접 전극과 대향 전극을 각각 배치하고, 그 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극을 배치하고, 또한 상기 간접 전극에 대하여, 전원과의 접속과, 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극과의 접속을 전환하는 스위치를 배치하는 배치 공정과, 상기 스위치에 의해 상기 간접 전극과 상기 전원을 접속하여 전압을 인가함으로써, 상기 처리액 중의 피처리 이온을 상기 대향 전극측으로 이동시키는 피처리 이온 이동 공정과, 상기 스위치에 의해 상기 간접 전극과 상기 전원의 접속을 절단하고, 그 간접 전극과 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극을 접속함으로써, 상기 대향 전극측으로 이동한 상기 피처리 이온을 산화 또는 환원하는 피처리 이온 처리 공정을 포함한다.

본 발명에 의하면, 스위치에 의해 간접 전극과 전원을 접속하고, 그 간접 전극에 전압을 인가하여 전계(정전장(靜電場))를 형성하면, 간접 전극에 전하가 축적되어, 대향 전극측으로 피처리 이온이 이동한다. 그 후, 스위치를 전환하여, 간접 전극과 직접 전극 또는 대향 전극을 접속하면, 그 간접 전극에 축적된 전하가 직접 전극 또는 대향 전극으로 이동하고, 대향 전극측으로 이동한 피처리 이온의 전하가 교환되어 피처리 이온이 산화 또는 환원된다.

이와 같이 본 발명에서는, 스위치에 의해, 간접 전극에 대한 전하의 축적(이하, 「충전」이라고 하는 경우가 있음)과 간접 전극으로부터의 전하의 이동(이하, 「방전」이라고 하는 경우가 있음)을 전환함으로써, 피처리 이온의 이동과 피처리 이온의 산화 또는 환원(이하, 「산화 환원」이라고 하는 경우가 있음)이 개별적으로 행해진다. 그렇게 되면, 충전시에 피처리 이온을 이동시킬 때에는, 그 피처리 이온의 전하 교환은 행해지지 않는다. 또한, 방전시에 피처리 이온을 산화 환원할 때에는, 간접 전극에 축적된 전하에 대응하는 피처리 이온의 전하만 교환된다. 따라서, 대향 전극에 도달한 피처리 이온의 전하만이 교환되기 때문에, 종래와 같은 물의 전기 분해를 확실하게 억제할 수 있다. 그리고, 간접 전극에 전압을 인가할 때의 전계를 높게 할 수 있고, 피처리 이온의 이동을 빠르게 하여, 전해 처리의 레이트를 향상시킬 수 있다.

또한, 대향 전극측에 충분한 피처리 이온이 집적된 상태로 피처리 이온의 산화 환원을 행할 수 있기 때문에, 종래와 같이 애노드와 피처리체 사이에 많은 전류를 흘릴 필요가 없어, 피처리 이온을 효율적으로 산화 환원할 수 있다.

또한, 대향 전극 표면에 피처리 이온을 대략 균일하게 배열한 후에 전하 교환, 즉 전해 처리를 행하기 때문에, 전계 처리에 있어서의 처리 상태(프로파일), 예컨대 도금 처리에 있어서의 막두께를 대략 균일하게 할 수 있다.

다른 관점에 의한 본 발명은, 처리액에 포함되는 피처리 이온을 이용하여 미리 정해진 처리를 행하는 전해 처리 장치로서, 상기 처리액을 사이에 두도록 배치된 직접 전극 및 대향 전극과, 상기 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극과, 상기 간접 전극에 대하여, 전원과의 접속과, 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극과의 접속을 전환하는 스위치를 가지며, 상기 스위치는, 상기 간접 전극과 상기 전원을 접속하여 전압을 인가하고, 또한 상기 스위치는, 상기 간접 전극과 상기 전원의 접속을 절단하고, 그 간접 전극과 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극을 접속한다.

본 발명에 의하면, 처리액 중의 피처리 이온을 이용하여, 피처리체에 대한 미리 정해진 처리를 효율적으로 또한 적절하게 행할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 도금 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 간접 전극과 직류 전원을 접속한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 3은 충전시에 있어서의 전하와 이온의 배치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는 간접 전극과 직접 전극을 접속한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 5는 방전시에 있어서의 전하와 이온의 배치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 6은 간접 전극과 직류 전원을 다시 접속한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 7은 대향 전극에 소정의 구리 도금을 형성한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 8은 다른 실시형태에 따른 도금 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 다른 실시형태에 있어서 충전시의 전하와 이온의 배치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 10은 다른 실시형태에 있어서 간접 전극과 직접 전극을 접속한 모습을 나타내는 설명도이다.
도 11은 다른 실시형태에 있어서 방전시의 전하와 이온의 배치를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 12는 다른 실시형태에 따른 도금 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 13은 다른 실시형태에 따른 도금 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 14는 다른 실시형태에 따른 도금 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 15는 다른 실시형태에 따른 에칭 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 16은 다른 실시형태에 따른 도금 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 17은 다른 실시형태에 따른 도금 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다. 본 실시형태에서는, 본 발명에 따른 전해 처리로서 도금 처리를 행하는 경우에 관해 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 전해 처리 장치로서의 도금 처리 장치(1)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 또, 이하의 설명에서 이용하는 도면에 있어서, 각 구성 요소의 치수는, 기술 이해의 용이함을 우선화하기 위해, 반드시 실제 치수에 대응하는 것은 아니다.

도금 처리 장치(1)는, 내부에 처리액으로서의 도금액(M)을 저류하는 도금조(10)를 갖고 있다. 도금액(M)으로는, 예컨대 황산구리와 황산을 용해한 혼합액이 이용된다. 이 도금액(M) 중에는, 피처리 이온으로서 구리 이온이 포함되어 있다.

도금조(10) 내에는, 직접 전극(20), 간접 전극(21) 및 대향 전극(22)이 도금액(M)에 침지되어 배치되어 있다. 간접 전극(21)에는, 그 간접 전극(21)을 덮도록 절연재(23)가 설치되어 있다.

직접 전극(20)은 간접 전극(21)측에 설치되어 있다. 직접 전극(20)과 간접 전극(21)은 각각 동일한 형상을 가지며, 이격되어 대향하여 배치되어 있다.

대향 전극(22)은, 도금액(M)을 사이에 두고 직접 전극(20)과 간접 전극(21)에 대향하여 배치되어 있다. 또 본 실시형태에 있어서, 이 대향 전극(22)은 도금 처리되는 피처리체이다.

간접 전극(21)과 대향 전극(22)에는 직류 전원(30)이 접속되어 있다. 간접 전극(21)은, 직류 전원(30)의 정극측에 접속되어 있다. 대향 전극(22)은, 직류 전원(30)의 부극측에 접속되어 있다.

간접 전극(21)에는 스위치(31)가 설치되어 있다. 스위치(31)는, 간접 전극(21)과 직류 전원(30)의 접속과, 간접 전극(21)과 직접 전극(20)의 접속을 전환한다. 스위치(31)의 전환은 제어부(40)에 의해 제어된다.

다음으로, 이상과 같이 구성된 도금 처리 장치(1)를 이용한 도금 처리에 관해 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이 스위치(31)에 의해, 간접 전극(21)과 직류 전원(30)(대향 전극(22))을 접속한다. 그리고, 간접 전극(21)을 양극으로 하고, 대향 전극(22)을 음극으로 하여 직류 전압을 인가하고, 전계(정전장)를 형성한다. 그렇게 하면, 도 3에 나타낸 바와 같이 간접 전극(21)에 플러스 전하가 축적되어, 간접 전극(21)측으로 마이너스 하전 입자인 황산 이온(S)이 모인다. 한편, 대향 전극(22)에는 마이너스 전하가 축적되어, 대향 전극(22)측으로 플러스 하전 입자인 구리 이온(C)이 이동한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 이와 같이 스위치(31)에 의해 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하고, 간접 전극(21)에 전하가 축적되는 상태를 「충전」이라고 하는 경우가 있다.

또, 직접 전극(20)이 음극이 되는 것을 회피하기 위해, 직접 전극(20)을 그라운드에 접속하지 않고, 전기적으로 플로우팅 상태로 하고 있다. 이러한 상황에서는, 직접 전극(20), 간접 전극(21), 대향 전극(22)의 모든 표면에서 전하 교환이 행해지지 않기 때문에, 정전장에 의해 끌어 당겨진 하전 입자가 전극 표면에 배열되게 된다.

스위치(31)에 의한 간접 전극(21)과 직류 전원(30)의 접속은, 간접 전극(21)과 대향 전극(22)에 충분한 전하가 축적될 때까지, 즉 만충전될 때까지 행해진다. 그렇게 되면, 대향 전극(22)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된다. 대향 전극(22)의 표면에서 구리 이온(C)의 전하 교환이 행해지지 않고, 물의 전기 분해도 억제되기 때문에, 간접 전극(21)과 대향 전극(22) 사이에 전압을 인가할 때의 전계를 높게 할 수 있다. 그리고, 이 고전계에 의해 구리 이온(C)의 이동을 빠르게 할 수 있다. 또한, 이 전계를 임의로 제어함으로써, 대향 전극(22) 표면에 배열되는 구리 이온(C)도 임의로 제어된다.

그 후, 도 4에 나타낸 바와 같이 스위치(31)를 전환하여, 간접 전극(21)과 직류 전원(30)의 접속을 절단하고, 간접 전극(21)과 직접 전극(20)을 접속한다. 그렇게 하면, 도 5에 나타낸 바와 같이 간접 전극(21)에 축적된 양의 전하가 직접 전극(20)으로 이동하고, 간접 전극(21)측에 모인 황산 이온(S)의 전하가 교환되어 황산 이온(S)은 산화된다. 이에 따라, 대향 전극(22)의 표면에 배열되어 있는 구리 이온(C)의 전하가 교환되어 구리 이온(C)이 환원된다. 그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 대향 전극(22)의 표면에 구리 도금(50)이 석출된다. 또, 이하의 설명에 있어서, 이와 같이 스위치(31)에 의해 간접 전극(21)과 직접 전극(20)을 접속하고, 간접 전극(21)으로부터 전하가 이동하는 상태를 「방전」이라고 하는 경우가 있다.

대향 전극(22)의 표면에 충분한 구리 이온(C)이 집적되고, 균일하게 배열된 상태로 환원되기 때문에, 대향 전극(22)의 표면에 구리 도금(50)을 균일하게 석출시킬 수 있다. 결과적으로, 구리 도금(50)에 있어서의 결정의 밀도가 높아져, 품질이 좋은 구리 도금(50)을 형성할 수 있다. 종래의 도금 공정에서는, 피처리체 표면의 전계 강도 분포에서 기인하여 도금막이 불균일해진다고 하는 문제가 생겼다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 대향 전극(22)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된 상태로 환원을 행하기 때문에, 도금막을 균일하게 고품질로 생성할 수 있는 것이다.

그 후, 도 6에 나타낸 바와 같이 스위치(31)를 전환하여 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하고, 대향 전극(22)측으로 구리 이온(C)을 이동시켜 집적시킨다. 그리고, 대향 전극(22)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열되면, 스위치(31)를 전환하여 간접 전극(21)과 직접 전극(20)을 접속하고, 구리 이온(C)을 환원시킨다.

이와 같이 충전시의 구리 이온(C)의 이동 집적과 방전시의 구리 이온(C)의 환원이 반복하여 행해짐으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이 구리 도금(50)이 소정의 막두께로 성장한다. 이렇게 해서, 도금 처리 장치(1)에 있어서의 일련의 도금 처리가 종료한다.

이상의 실시형태에 의하면, 스위치(31)에 의해 충전과 방전을 전환함으로써, 구리 이온(C)의 이동과 구리 이온(C)의 환원이 개별적으로 행해진다. 그렇게 되면, 충전시에 구리 이온(C)을 이동시킬 때에는, 그 구리 이온(C)의 전하 교환은 행해지지 않는다. 또한, 방전시에 구리 이온(C)을 환원할 때에는, 간접 전극(21)에 축적된 전하에 대응하는 구리 이온(C)의 전하만 교환된다. 따라서, 대향 전극(22)에 도달한 구리 이온(C)의 전하만이 교환되기 때문에, 종래와 같은 물의 전기 분해를 확실하게 억제할 수 있고, 구리 도금(50) 중의 보이드의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, 간접 전극(21)에 전압을 인가할 때의 전계를 높게 할 수 있고, 구리 이온(C)의 이동을 빠르게 하여, 전해 처리의 레이트를 향상시킬 수 있다. 더구나, 도금 처리의 레이트를 향상시키기 위해, 종래와 같이 도금액을 교반 및 순환시키기 위한 대규모의 기구가 필요없어, 장치 구성을 간이화할 수 있다.

또한, 간접 전극(21)에 충분한 전하가 축적되고, 대향 전극(22)의 표면에 구리 이온(C)이 균일하게 배열된 상태로, 스위치(31)에 의해 충전에서 방전으로 전환되기 때문에, 대향 전극(22)측에 충분한 구리 이온(C)이 집적된 상태로 구리 이온(C)의 환원을 행할 수 있다. 이 때문에, 종래와 같이 애노드와 피처리체 사이에 많은 전류를 흘릴 필요가 없어, 구리 이온(C)을 효율적으로 환원할 수 있다.

또한, 대향 전극(22)의 표면에 균일하게 배치된 구리 이온(C)을 균일하게 환원시킬 수 있기 때문에, 도금 처리를 균일하게 행할 수 있어, 구리 도금(50)의 막두께를 균일하게 할 수 있다. 더구나, 구리 이온(C)이 균일하게 배치되기 때문에, 구리 도금(50) 중의 결정을 치밀하게 배치할 수 있다. 따라서, 도금 처리후의 피처리체의 품질을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태와 같이 스위치(31)에 의한 충전과 방전의 전환을 행하지 않고, 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하여 충전을 계속한 상태로, 소정의 타이밍에 직접 전극(20)과 대향 전극(22)의 사이에 전계를 인가함으로써, 대향 전극(22)의 표면의 구리 이온(C)을 환원시키는 방법도 고려된다. 그러나, 간접 전극(21)에 전하를 축적하는 충전 시간은, 예컨대 간접 전극(21)과 대향 전극(22)의 표면적, 황산 이온(S)과 구리 이온(C)의 영동(泳動) 거리, 도금액(M) 중의 황산 이온(S)과 구리 이온(C)의 농도 등의 변동 요인에 따라 결정된다. 즉, 충전 시간은 계속적으로 변동하는 것이라서, 그 충전 시간을 컨트롤하는 것은 어렵다. 이러한 점에서, 본 실시형태에 의하면, 간접 전극(21)에 축적된 전하에 대응하는 구리 이온(C)의 전하만 교환되기 때문에, 효율적으로 구리 이온(C)을 산화시킬 수 있다.

이상의 실시형태의 도금 처리 장치(1)에 있어서, 직접 전극(20), 간접 전극(21) 및 대향 전극(22)의 배치나 전극 구조는 임의로 설정할 수 있다. 이하의 도 8∼도 14에 나타내는 모든 실시형태에 있어서, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이 직접 전극(20)과 간접 전극(21)은, 절연재(23)를 통해 표리 일체로 배치되어 있어도 좋다. 여기서 말하는 표리 일체란, 예컨대 직접 전극(20)의 표면과 간접 전극(21)의 이면이 절연재(23)를 통해 접촉하여, 직접 전극(20)과 간접 전극(21)이 일체 구조를 갖고 있는 것을 말한다.

이러한 경우, 스위치(31)에 의해 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하면, 도 9에 나타낸 바와 같이 간접 전극(21)에 플러스 전하가 축적되어, 직접 전극(20)(및 간접 전극(21))으로 황산 이온(S)이 모인다. 그 후, 도 10에 나타낸 바와 같이 스위치(31)를 전환하여, 간접 전극(21)과 직접 전극(20)을 접속하면, 도 11에 나타낸 바와 같이 간접 전극(21)에 축적된 플러스 전하가 직접 전극(20)으로 이동하고, 직접 전극(20)(및 간접 전극(21))에 모인 황산 이온(S)의 전하가 교환되어 황산 이온(S)은 산화된다. 이 때, 황산 이온(S)은 직접 전극(20) 위에 모이기 때문에, 직접 전극(20) 위의 황산 이온(S)의 산화 반응이 촉진된다. 따라서, 구리 이온(C)을 보다 효율적으로 환원할 수 있다.

또한, 예컨대 도 12에 나타낸 바와 같이 간접 전극(21) 및 절연재(23)를 직접 전극(20)이 완전히 덮도록 배치해도 좋다. 이러한 경우, 간접 전극(21)이 도금액(M)에 접하지 않기 때문에, 보다 효율적으로 직접 전극(20)의 표면 위에 황산 이온(S)을 모을 수 있다. 그리고, 간접 전극(21)에 축적되는 전하, 즉 직접 전극(20)에 모이는 황산 이온(S)과, 대향 전극(22)으로 이동하여 배열되는 구리 이온(C)을, 확실하게 전기적으로 등가로 할 수 있다. 따라서, 도금 처리의 재현성을 향상시킬 수 있어, 구리 도금(50)의 막두께의 제어를 보다 용이하게 행할 수 있다. 즉, 1회의 구리 이온(C)의 환원에 의해 구리 도금(50)을 균일한 막두께로 석출시킬 수 있어, 이 구리 이온(C)의 환원을 복수회 반복함으로써, 구리 도금(50)의 막두께를 적절하게 제어할 수 있다.

또한, 예컨대 도 13에 나타낸 바와 같이 간접 전극(21)을 도금조(10)의 외부에 설치해도 좋다. 간접 전극(21)은 도금조(10)의 외측면에 설치되고, 직접 전극(20)은 도금조(10)의 내측면에 설치된다. 도금조(10)는 전기적으로 플로우팅 상태가 되도록 구성되어 있다. 이러한 경우에 있어서도, 간접 전극(21)이 도금액(M)에 접하지 않기 때문에, 도 12에 나타낸 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 예컨대 도금조(10)가 절연체인 경우에는, 간접 전극(21)의 주위에 설치된 절연재(23)를 생략해도 좋다. 또한, 직접 전극(20), 간접 전극(21) 및 대향 전극(22)의 전극 구조는 여러가지 형상을 취할 수 있고, 도 13에 나타낸 바와 같이 간접 전극(21)이 도금조(10)의 외부에 설치된 경우에는, 그 도금조(10)의 형상에 맞춰 간접 전극(21)을 자유롭게 설계할 수 있다.

또한, 예컨대 도 14에 나타낸 바와 같이 대향 전극(22)이 간접 전극(21)측에 설치되고, 직접 전극(20)은, 도금액(M)을 사이에 두고 대향 전극(22)과 간접 전극(21)에 대향하여 배치되어도 좋다. 도시한 예에 있어서는, 도 13에 나타낸 실시형태와 마찬가지로, 간접 전극(21)은 도금조(10)의 외측면에 설치되고, 대향 전극(22)은 도금조(10)의 내측면에 설치된다. 간접 전극(21)은 직류 전원(30)의 부극측에 접속되고, 직접 전극(20)은 직류 전원(30)의 정극측에 접속된다. 또한, 스위치(31)는, 간접 전극(21)과 직류 전원(30)의 접속과, 간접 전극(21)과 대향 전극(22)의 접속을 전환하도록 설치된다.

이러한 경우, 스위치(31)에 의해 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하여, 간접 전극(21)을 음극으로 하고, 직접 전극(20)을 양극으로 하여 직류 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 간접 전극(21)에 마이너스 전하가 축적되어, 대향 전극(22)측으로 구리 이온(C)이 모인다. 한편, 직접 전극(20)에는 플러스 전하가 축적되어, 직접 전극(20)측으로 황산 이온(S)이 모인다. 그 후, 스위치(31)를 전환하여, 간접 전극(21)과 대향 전극(22)을 접속하면, 간접 전극(21)에 축적된 마이너스 전하가 대향 전극(22)으로 이동하고, 대향 전극(22)에 배열되어 있는 구리 이온(C)의 전하가 교환되어 구리 이온(C)이 환원된다. 이 때, 대향 전극(22)에 있어서의 구리 이온(C)의 전하 교환은 간접 전극(21)으로부터의 전하의 이동에 의해 직접 행해지기 때문에, 구리 이온(C)을 보다 효율적으로 환원할 수 있다.

이상의 실시형태에서는, 전해 처리로서 도금 처리를 행하는 경우에 관해 설명했지만, 본 발명은 예컨대 에칭 처리 등의 여러가지 전해 처리에 적용할 수 있다. 이하, 전해 처리로서 웨트 에칭 처리를 행하는 경우에 관해 설명한다.

예컨대 도 15에 나타낸 바와 같이 전해 처리 장치로서의 에칭 처리 장치(60)는, 내부에 처리액으로서의 에칭액(E)을 저류하는 에칭액조(70)를 갖고 있다. 에칭액(E)으로는, 예컨대 불산과 이소프로필알콜의 혼합액(HF/IPA)이나 불산과 에탄올의 혼합액 등이 이용된다.

간접 전극(21)은 직류 전원(30)의 부극측에 접속되고, 대향 전극(22)은 직류 전원(30)의 정극측에 접속된다. 또, 에칭 처리 장치(60)의 그 밖의 구성에 관해서는, 도 1에 나타낸 도금 처리 장치(1)의 구성과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

이러한 경우, 스위치(31)에 의해 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하여, 간접 전극(21)을 음극으로 하고, 대향 전극(22)을 양극으로 하여 직류 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 간접 전극(21)에 마이너스 전하가 축적되어, 간접 전극(21)측으로 플러스 하전 입자(H)가 모인다. 한편, 대향 전극(22)에는 플러스 전하가 축적되어, 대향 전극(22)측으로 에칭액(E) 중의 음이온인 피처리 이온(N)이 이동한다. 그 후, 스위치(31)를 전환하여, 간접 전극(21)과 직접 전극(20)을 접속하면, 간접 전극(21)에 축적된 마이너스 전하가 직접 전극(20)으로 이동하고, 간접 전극(21)측에 모인 하전 입자(H)의 전하가 교환되어 하전 입자(H)는 환원된다. 이에 따라, 대향 전극(22)의 표면에 배열되어 있는 피처리 이온(N)의 전하가 교환되어 피처리 이온(N)이 산화된다. 그리고, 대향 전극(22)의 표면이 에칭된다.

본 실시형태에 있어서도, 피처리 이온의 산화와 환원의 차이는 있지만, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 이상의 실시형태의 에칭 처리 장치(60)에 있어서도, 직접 전극(20), 간접 전극(21) 및 대향 전극(22)의 배치나 전극 구조는 임의로 설정할 수 있다. 도 15에 나타낸 에칭 처리 장치(60)는, 도 1에 나타낸 도금 처리 장치(1)와 동일한 전극의 배치나 구조를 갖고 있었지만, 도 8∼도 14에 나타낸 도금 처리 장치(1)와 동일한 전극의 배치나 구조를 갖고 있어도 좋다.

이상의 실시의 도금 처리 장치(1)에서는, 도금조(10) 내에 저류된 도금액(M)을 이용하여 대향 전극(22)에 도금 처리를 행했지만, 도 16에 나타낸 바와 같이 대향 전극(22) 위에 도금액(M)을 공급하여 도금 처리를 행해도 좋다.

예컨대 대략 평판형의 대향 전극(22)의 상면에 도금액(M)이 공급된다. 도금액(M)은, 예컨대 표면 장력에 의해 대향 전극(22) 위에 머무른다. 이 도금액(M) 위에 또한 직접 전극(20)이 배치된다. 대향 전극(22)의 하면에는 간접 전극(21)이 배치된다. 간접 전극(21)은 직류 전원(30)의 부극측에 접속되고, 직접 전극(20)은 직류 전원(30)의 정극측에 접속된다. 스위치(31)는, 간접 전극(21)과 직류 전원(30)의 접속과, 간접 전극(21)과 대향 전극(22)의 접속을 전환하도록 설치된다.

이러한 경우, 스위치(31)에 의해 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하면, 간접 전극(21)에 마이너스 전하가 축적되어, 대향 전극(22)측으로 구리 이온(C)이 모인다. 한편, 직접 전극(20)에는 플러스 전하가 축적되어, 직접 전극(20)측으로 황산 이온(S)이 모인다. 그 후, 스위치(31)를 전환하여, 간접 전극(21)과 대향 전극(22)을 접속하면, 간접 전극(21)에 축적된 마이너스 전하가 대향 전극(22)으로 이동하고, 대향 전극(22)에 배열되어 있는 구리 이온(C)의 전하가 교환되어 구리 이온(C)이 환원된다. 따라서, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 도 16에 나타낸 실시형태에서 행해지는 도금 처리는, 반도체 디바이스의 제조 공정에서의 도금 처리이어도 좋다. 이 경우, 대향 전극(22)이 반도체 기판이고, 간접 전극(21)이 그 반도체 기판의 지지 부재이어도 좋다. 지지 부재로는, 예컨대 반도체 기판의 지지 기판이나, 반도체 기판을 유지하는 정전척 등의 기판 유지 기구 등이 이용된다.

상기 도 16에서는 간접 전극(21)은 대향 전극(22)의 하면에 설치되었지만, 도 17에 나타낸 바와 같이 직접 전극(20)의 상면에 설치되어 있어도 좋다. 간접 전극(21)은 직류 전원(30)의 정극측에 접속되고, 대향 전극(22)은 직류 전원(30)의 부극측에 접속된다. 스위치(31)는, 간접 전극(21)과 직류 전원(30)의 접속과, 간접 전극(21)과 직접 전극(20)의 접속을 전환하도록 설치된다.

이러한 경우, 스위치(31)에 의해 간접 전극(21)과 직류 전원(30)을 접속하면, 간접 전극(21)에 플러스 전하가 축적되고, 직접 전극(20)측에 황산 이온(S)이 모인다. 한편, 대향 전극(22)에는 마이너스 전하가 축적되어, 대향 전극(22)측으로 구리 이온(C)이 모인다. 그 후, 스위치(31)를 전환하여, 간접 전극(21)과 직접 전극(20)을 접속하면, 간접 전극(21)에 축적된 플러스 전하가 직접 전극(20)으로 이동하고, 대향 전극(22)에 배열되어 있는 구리 이온(C)의 전하가 교환되어 구리 이온(C)이 환원된다. 따라서, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 도 17에 나타낸 실시형태에서 행해지는 도금 처리도, 도 16의 경우와 마찬가지로 반도체 디바이스의 제조 공정에서의 도금 처리이어도 좋다. 이 경우, 직접 전극(20)이 반도체 기판이고, 간접 전극(21)이 그 반도체 기판의 지지 부재이어도 좋다. 지지 부재로는, 예컨대 반도체 기판의 지지 기판이나, 반도체 기판을 유지하는 정전척 등의 기판 유지 기구 등이 이용된다.

또, 이와 같이 직접 전극(20), 간접 전극(21) 및 대향 전극(22)을 적층하여 배치하는 경우에 있어서도, 피처리 이온의 산화(예컨대 에칭 처리)와 환원(예컨대 도금 처리)을 모두 행할 수 있다. 산화와 환원을 행하기 위해서는, 직류 전원(30)의 정극과 부극의 배치를 반대로 하고, 양극과 음극을 반대로 하여 전해 처리를 행하면 된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 청구범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 이를 수 있는 것은 분명하며, 이들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 여러가지 양태를 채택할 수 있는 것이다.

1 : 도금 처리 장치 10 : 도금조
20 : 직접 전극 21 : 간접 전극
22 : 대향 전극 23 : 절연재
30 : 직류 전원 31 : 스위치
40 : 제어부 50 : 구리 도금
60 : 에칭 처리 장치 70 : 에칭액조
C : 구리 이온 E : 에칭액
H : 하전 입자 M : 도금액
N : 피처리 이온 S : 황산 이온

Claims

처리액에 포함되는 피처리 이온을 이용하여 미리 정해진 처리를 행하는 전해 처리 방법에 있어서,
상기 처리액을 사이에 두도록 직접 전극과 대향 전극을 각각 배치하고, 그 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극을 배치하고, 또한 상기 간접 전극에 대하여, 전원과의 접속과, 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극과의 접속을 전환하는 스위치를 배치하는 배치 공정과,
상기 스위치에 의해 상기 간접 전극과 상기 전원을 접속하여 전압을 인가함으로써, 상기 처리액 중의 피처리 이온을 상기 대향 전극측으로 이동시키는 피처리 이온 이동 공정과,
상기 스위치에 의해 상기 간접 전극과 상기 전원의 접속을 절단하고, 그 간접 전극과 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극을 접속함으로써, 상기 대향 전극측으로 이동한 상기 피처리 이온을 산화 또는 환원하는 피처리 이온 처리 공정
을 포함하는 특징으로 하는 전해 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 피처리 이온 이동 공정은, 상기 피처리 이온이 상기 대향 전극의 표면에 균일하게 배열될 때까지 행해지는 것을 특징으로 하는 전해 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 배치 공정에서, 상기 간접 전극을 상기 처리액에 접하지 않도록 배치하는 것을 특징으로 하는 전해 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 스위치에 의해 상기 간접 전극과의 접속이 전환되는 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극은 반도체 기판이고,
상기 간접 전극은 그 반도체 기판을 지지하는 지지 부재인 것을 특징으로 하는 전해 처리 방법.
처리액에 포함되는 피처리 이온을 이용하여 미리 정해진 처리를 행하는 전해 처리 장치에 있어서,
상기 처리액을 사이에 두도록 배치된 직접 전극 및 대향 전극과,
상기 처리액에 전계를 형성하는 간접 전극과,
상기 간접 전극에 대하여, 전원과의 접속과, 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극과의 접속을 전환하는 스위치
를 가지며,
상기 스위치는, 상기 간접 전극과 상기 전원을 접속하여 전압을 인가하고,
상기 스위치는 또한, 상기 간접 전극과 상기 전원의 접속을 절단하고, 그 간접 전극과 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극을 접속하는 것을 특징으로 하는 전해 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 피처리 이온이 상기 대향 전극의 표면에 균일하게 배열되었을 때에, 상기 간접 전극과 상기 전원의 접속을 절단하고, 그 간접 전극과 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극을 접속하는 것을 특징으로 하는 전해 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 간접 전극은 상기 처리액에 접하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 스위치에 의해 상기 간접 전극과의 접속이 전환되는 상기 직접 전극 또는 상기 대향 전극은 반도체 기판이고,
상기 간접 전극은 그 반도체 기판을 지지하는 지지 부재인 것을 특징으로 하는 전해 처리 장치.