KR20210106361A

KR20210106361A - 패들, 해당 패들을 구비한 처리 장치 및 해당 패들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210106361A
Application number: KR1020210020339A
Authority: KR
Inventors: 야스유키 마스다; 샤오화 장; 요시타카 무카이야마; 마사시 시모야마; 줌페이 후지카타
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2021-08-30
Also published as: TWI838612B; TW202136594A; US20210262111A1; JP2021130848A; CN113279043A; JP7219239B2; US11891715B2

Abstract

전기장 차폐의 영향을 저감하고, 또한 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 패들을 제공한다.
처리조(1) 내에서 이동함으로써 해당 처리조(1) 내의 처리액을 교반하기 위한 패들(16)은, 하니컴 구조(40)를 형성하는 복수의 교반 빔(45)을 구비하고 있다. 하니컴 구조(40)는, 복수의 교반 빔(45)에 의해 형성된 복수의 육각형의 통과 구멍(50)을 갖는다.

Description

패들, 해당 패들을 구비한 처리 장치 및 해당 패들의 제조 방법{PADDLE, PROCESSING APPARATUS HAVING THE PADDLE, AND METHOD OF PRODUCING THE PADDLE}

본 발명은 웨이퍼, 기판, 패널 등의 워크피스의 표면을 처리할 때에 사용되는 패들, 해당 패들을 구비한 처리 장치 및 해당 패들의 제조 방법에 관한 것이다.

도 18은, 종래의 도금 장치를 도시하는 개략도이다. 도 18에 도시한 바와 같이, 워크피스 W를 처리하는 처리 장치의 일례인 도금 장치는, 내부에 도금액을 보유 지지하는 도금조(201)와, 도금조(201) 내에 배치된 애노드(202)와, 애노드(202)를 보유 지지하는 애노드 홀더(203)와, 워크피스 홀더(204)를 구비하고 있다. 워크피스 홀더(204)는, 웨이퍼나 기판 등의 워크피스 W를 착탈 가능하게 보유 지지하고, 또한 워크피스 W를 도금조(201) 내의 도금액에 침지시키도록 구성되어 있다.

도금 장치는, 도금조(201) 내의 도금액을 교반하는 패들(205)을 더 구비하고 있다. 패들(205)은, 워크피스 홀더(204)에 보유 지지된 워크피스 W의 표면 근방에 배치되어 있다. 패들(205)은, 연직되게 배치되어 있고, 워크피스 W의 표면과 평행하게 왕복 운동함으로써 도금액을 교반하고, 워크피스 W의 도금 중에, 충분한 금속 이온을 워크피스 W의 표면에 균일하게 공급할 수 있다.

애노드(202)는 애노드 홀더(203)를 개재하여 전원(207)의 정극에 접속되고, 워크피스 W는 워크피스 홀더(204)를 개재하여 전원(207)의 부극에 접속된다. 애노드(202)와 워크피스 W 사이에 전압을 인가하면, 전류는 워크피스 W에 흘러, 워크피스 W의 표면에 금속막이 형성된다.

도금에 의해 워크피스 W 상에 형성되는 금속막의 두께는, 애노드(202)와 워크피스 W 사이에 형성되는 전기장의 강도에 영향받는다. 패들(205)은 애노드(202)와 워크피스 W 사이에 배치되어 있기 때문에, 패들(205)은 전기장을 차단하면서 수평 방향으로 왕복 운동한다.

일본 특허 공개 제2000-129496호 공보

도 19는 도 18에 도시하는 패들(205)을 화살표 A로 나타내는 방향으로부터 본 도면이다. 패들(205)은 연직 방향으로 연장되는 복수의 교반봉(208)을 구비하고 있다. 이들의 교반봉(208)은, 도 19의 화살표로 나타내는 방향으로 왕복 이동하면서, 도금액을 교반한다. 전기장 차폐의 영향을 저감하기 위해서는, 각 교반봉(208)의 폭은 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

그러나, 교반봉(208)의 폭을 작게 하면, 패들(205)의 기계적 강도가 저하되고, 패들(205)의 교반 속도를 높일 수 없다. 한편, 교반봉(208)의 폭을 크게 하면, 패들(205)의 기계적 강도가 향상되지만, 전기장 차폐의 영향이 커지고, 결과로서 워크피스 W 상에 형성되는 금속막의 두께가 불균일해져 버린다.

그래서, 본 발명은 전기장 차폐의 영향을 저감하고, 또한 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 패들을 제공한다. 또한, 본 발명은 그러한 패들을 구비한 처리 장치를 제공한다.

일 양태에서는, 처리조 내에서 이동함으로써 해당 처리조 내의 처리액을 교반하기 위한 패들이며, 하니컴 구조를 형성하는 복수의 교반 빔을 구비하고 있고, 상기 하니컴 구조는, 상기 복수의 교반 빔에 의해 형성된 복수의 육각형의 통과 구멍을 갖는, 패들이 제공된다.

일 양태에서는, 상기 복수의 교반 빔 각각은, 상기 패들의 이동 방향에 대하여 비스듬히 기울어 있거나, 또는 상기 패들의 이동 방향과 수직이다.

일 양태에서는, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍은, 복수의 정육각형의 통과 구멍이다.

일 양태에서는, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 피치에 대한 상기 교반 빔의 폭의 비율은, 10％ 미만이다.

일 양태에서는, 상기 교반 빔의 폭은, 0.5mm 내지 3.0mm이다.

일 양태에서는, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 피치는, 5mm 내지 23mm이다.

일 양태에서는, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 방향은, 상기 패들의 이동 방향에 대하여 기울어 있다.

일 양태에서는, 상기 패들의 이동은 왕복 운동이고, 상기 패들의 왕복 운동의 방향에 대한 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 방향의 각도를 θ, 상기 패들의 왕복 운동의 1 스트로크의 길이를 T, 상기 육각형의 통과 구멍의 높이를 H, n을 자연수로 하면, tanθ는 n(H/2)/T와 같다.

일 양태에서는, 워크피스를 처리하기 위한 처리 장치이며, 처리액을 내부에 보유 지지하기 위한 처리조와, 상기 워크피스를 보유 지지하는 워크피스 홀더와, 상기 패들과, 상기 패들을 이동시키는 패들 구동 장치를 구비하고, 상기 패들은 상기 처리조 내에 배치되어 있는, 처리 장치가 제공된다.

일 양태에서는, 처리조 내에서 이동함으로써 해당 처리조 내의 처리액을 교반하기 위한 상기 패들의 제조 방법이며, 상기 패들의 3차원 설계 데이터를 입체 인쇄기의 기억 장치 내에 저장하고, 상기 3차원 설계 데이터에 기초하여 상기 입체 인쇄기에 의해 상기 패들을 제작하는 공정을 포함하는, 제조 방법이 제공된다.

하니컴 구조를 갖는 패들은, 높은 기계적 강도와, 낮은 전기장 차폐율의 양쪽을 달성할 수 있다.

도 1은, 처리 장치의 일례인 도금 장치의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 2는, 패들을 도금조 내에서 왕복 운동시키기 위한 왕복 운동 기구를 도시하는 상면도이다.
도 3은, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (d)는 도 2에 도시하는 패들 구동 장치를 도시하는 모식도이다.
도 4는, 도 1에 도시하는 패들을 화살표 B로 나타내는 방향으로부터 본 도면이다.
도 5는, 스트로크 엔드에 위치하는 패들을 도시하는 도면이다.
도 6은, 하니컴 구조의 확대도이다.
도 7은, 본 실시 형태에 관한 패들과, 도 19에 도시하는 종래의 패들의 구체적 구성예 및 성능을 나타내는 표이다.
도 8은, 육각형의 통과 구멍의 배열 피치와, 패들의 교반 강도의 관계를 나타내는 표이다.
도 9는, 삼각형의 통과 구멍을 형성하는 교반 빔에 의해 발생되는 액체의 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 10은, 사각형의 통과 구멍을 형성하는 교반 빔에 의해 발생되는 액체의 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 11은, 사각형의 통과 구멍을 형성하는 교반 빔에 의해 발생되는 액체의 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 12는, 육각형의 통과 구멍을 형성하는 교반 빔에 의해 발생되는 액체의 흐름을 도시하는 모식도이다.
도 13은, 세로로 긴 육각형의 통과 구멍 및 가로로 긴 육각형의 통과 구멍의 예를 도시하는 모식도이다.
도 14는, 패들을 왕복 운동시켰을 때의 육각형의 통과 구멍의 이동 궤적을 설명하는 모식도이다.
도 15는, 패들의 다른 실시 형태를 도시하는 정면도이다.
도 16은, 도 15에 도시하는 패들을 왕복 운동시켰을 때의 육각형의 통과 구멍의 이동 궤적을 설명하는 모식도이다.
도 17은, 입체 인쇄기를 도시하는 모식도이다.
도 18은, 종래의 도금 장치를 도시하는 개략도이다.
도 19는, 도 18에 도시하는 패들을 화살표 A로 나타내는 방향으로부터 본 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 처리 장치의 일례인 도금 장치의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 워크피스를 처리하는 처리 장치의 일례인 도금 장치는, 내부에 도금액(처리액)을 보유 지지하는 도금조(처리조)(1)와, 도금조(1) 내에 배치된 애노드(2)와, 애노드(2)를 보유 지지하는 애노드 홀더(4)와, 도금조(1) 내에 배치된 워크피스 홀더(보유 지지 장치)(8)를 구비하고 있다. 워크피스 홀더(8)는, 웨이퍼, 기판, 패널 등의 워크피스 W를 착탈 가능하게 보유 지지하고, 또한 워크피스 W를 도금조(1) 내의 도금액에 침지시키도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 관한 도금 장치는, 도금액에 전류를 흘림으로써 워크피스 W의 표면을 금속으로 도금하는 전해 도금 장치이다. 워크피스 W의 표면에 도금되는 금속은, 예를 들어 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), Sn-Ag 합금, 코발트(Co) 또는 금(Au)이다.

애노드(2) 및 워크피스 W는 연직되게 배치되고, 도금액 중에서 서로 대향하도록 배치된다. 애노드(2)는 애노드 홀더(4)를 개재하여 전원(18)의 정극에 접속되고, 워크피스 W는 워크피스 홀더(8)를 개재하여 전원(18)의 부극에 접속된다. 애노드(2)와 워크피스 W 사이에 전압을 인가하면, 전류는 워크피스 W에 흘러, 워크피스 W의 표면에 금속막이 형성된다.

도금 장치는, 도금조(1)에 인접하는 오버플로조(12)를 구비하고 있다. 도금조(1) 내의 도금액은 도금조(1)의 측벽을 월류하여 오버플로조(12) 내에 유입하도록 되어 있다. 오버플로조(12)의 저부에는, 도금액 순환 라인(20)의 일단이 접속되고, 도금액 순환 라인(20)의 타단은 도금조(1)의 저부에 접속되어 있다. 도금액 순환 라인(20)에는, 순환 펌프(36), 항온 유닛(37) 및 필터(38)가 설치되어 있다.

도금액은, 도금조(1)의 측벽을 월류하여 오버플로조(12)에 유입하고, 또한 오버플로조(12)로부터 도금조(1)에 도금액 순환 라인(20)을 통하여 복귀된다. 이와 같이, 도금액은, 도금액 순환 라인(20)을 통하여 도금조(1)와 오버플로조(12) 사이를 순환한다.

도금 장치는, 워크피스 W 상의 전위 분포를 조정하는 조정판(레귤레이션 플레이트)(14)과, 도금조(1) 내의 도금액을 교반하는 패들(16)을 더 구비하고 있다. 조정판(14)은, 패들(16)과 애노드(2) 사이에 배치되어 있고, 도금액 중의 전기장을 제한하기 위한 개구(14a)를 갖고 있다. 패들(16)은, 도금조(1) 내의 워크피스 홀더(8)에 보유 지지된 워크피스 W의 표면 근방에 배치되어 있다. 워크피스 W의 표면과 패들(16)의 거리는, 3mm 내지 15mm의 범위 내이다. 워크피스 W의 표면과 패들(16)의 거리는, 10mm 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 8mm 이하이다. 패들(16)은, 연직되게 배치되어 있고, 워크피스 W의 표면과 평행하게 왕복 운동함으로써 도금액을 교반하고, 워크피스 W의 도금 중에, 충분한 금속 이온을 워크피스 W의 표면에 균일하게 공급할 수 있다.

도 2는 패들(16)을 도금조(1) 내에서 왕복 운동시키기 위한 왕복 운동 기구(25)를 도시하는 상면도이다. 왕복 운동 기구(25)는, 수평 방향으로 연장하는 샤프트(26)와, 샤프트(26)에 고정된 패들 보유 지지부(27)와, 샤프트(26)를 그 긴 변 방향으로 이동 가능하게 지지하는 샤프트 지지부(28)와, 샤프트(26) 및 패들(16)을 일체로 왕복 운동시키는 패들 구동 장치(29)를 구비하고 있다. 패들(16)은, 패들 보유 지지부(27)에 보유 지지되어 있다. 샤프트(26)는, 패들 보유 지지부(27)의 양측에 위치하는 플랜지부(30)를 갖고 있다. 플랜지부(30)는, 도금액이 샤프트(26)에 전해져서 샤프트 지지부(28)에 달하는 것을 방지한다.

도 3의 (a) 내지 도 3의 (d)는 도 2에 도시하는 패들 구동 장치(29)를 도시하는 모식도이다. 샤프트(26)는 커넥팅 로드(17)를 개재하여 크랭크 디스크(19)에 연결되어 있다. 커넥팅 로드(17)는 크랭크 디스크(19)에 편심되어서 설치되어 있다. 크랭크 디스크(19)는, 도시하지 않은 전동기에 연결되어 있다. 전동기가 크랭크 디스크(19)를 화살표로 나타내는 방향으로 회전시키면, 크랭크 디스크(19)의 회전은 커넥팅 로드(17)에 의해 왕복 운동으로 변환되어, 커넥팅 로드(17)에 연결된 샤프트(26)는 왕복 운동한다. 샤프트(26)에 연결된 패들(16)은, 패들 구동 장치(29)에 의해 워크피스 W의 표면과 평행하게 왕복 운동하여 워크피스 W의 표면 근방의 도금액을 교반한다.

본 실시 형태에서는, 패들은, 수평 방향으로 왕복 운동하지만, 일 실시 형태에서는, 패들은, 수평 방향에 대하여 기운 방향으로 왕복 운동해도 되고, 혹은 연직 방향으로 왕복 운동해도 된다.

패들(16)은, 애노드(2)와 워크피스 W 사이에 형성되어 있는 전기장을 가로지르도록 배치되어 있다. 이 때문에, 패들(16)에 의한 전기장 차폐는, 막 두께의 균일성에 영향을 줄 수 있다. 특히, 왕복 운동하는 패들(16)이 스트로크 엔드에 위치하고 있을 때, 패들(16)의 속도는 0이 된다. 이 때문에, 스트로크 엔드에서의 패들(16)의 체재 시간은, 다른 장소에 비하여 특이적으로 길어진다. 이러한 패들(16)의 움직임은, 막 두께의 균일성을 저하시킬 가능성이 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 이하에 설명하는 것처럼, 패들(16)은, 전기장 차폐의 영향을 저감하고, 또한 패들(16)의 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 구조를 구비하고 있다.

도 4는 도 1에 도시하는 패들(16)을 화살표 B로 나타내는 방향으로부터 본 도면이다. 패들(16)은, 하니컴 구조(40)를 형성하는 복수의 교반 빔(45)과, 하니컴 구조(40)의 최상단에 접속된 상측 프레임(47)과, 하니컴 구조(40)의 최하단에 접속된 하측 프레임(48)과, 하니컴 구조(40)의 양측에 접속된 측 프레임(49)을 구비하고 있다. 상측 프레임(47)은, 복수의 교반 빔(45) 중 가장 위에 있는 교반 빔(45)에 접속되고, 하측 프레임(48)은, 복수의 교반 빔(45) 중 가장 아래에 있는 교반 빔(45)에 접속되어 있다. 측 프레임(49)은, 상측 프레임(47)으로부터 하측 프레임(48)까지 연장되어 있다. 상측 프레임(47)은, 도 2에 도시하는 패들 보유 지지부(27)에 보유 지지되어 있다. 측 프레임(49) 및 하측 프레임(48)의 어느 하나 또는 양쪽은 생략해도 된다.

하니컴 구조(40)는, 교반 빔(45)에 의해 형성된 복수의 육각형의 통과 구멍(50)을 갖는다. 이들 육각형의 통과 구멍(50)은, 간극 없이 수평 방향으로 나열하여 배열되어 있다. 즉, 육각형의 통과 구멍(50)은, 패들(16)의 왕복 운동의 방향과 평행하게 배열되어 있다. 육각형의 통과 구멍(50)은, 동일한 형상 및 동일한 크기를 갖고 있다.

패들(16)은, 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이, 수평 방향으로 왕복 운동한다. 패들(16)의 폭 D1은, 워크피스 W의 폭 D2보다도 작고, 패들(16)의 왕복 운동의 스트로크 길이는, 워크피스 W의 폭 D2와 패들(16)의 폭 D1의 차를 2로 제산하여 얻어진 값보다도 크다. 이러한 스트로크 길이로 하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 패들(16)은 워크피스 W의 표면 전체를 가로지르도록 왕복 운동할 수 있고, 워크피스 W의 표면 전체 근방의 도금액을 교반할 수 있다. 도 5는, 스트로크 엔드에 위치하는 패들(16)을 도시하고 있다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서는, 패들(16)의 폭 D1은 워크피스 W의 폭 D2와 동일하거나, 또는 워크피스 W의 폭 D2보다도 커도 된다.

도 6은, 하니컴 구조(40)의 확대도이다. 육각형의 통과 구멍(50)을 형성하는 교반 빔(45)은 소정의 폭 F를 갖고 있다. 복수의 육각형의 통과 구멍(50)은, 간극 없이 소정의 배열 피치 P로 배열되어 있다. 육각형의 통과 구멍(50)은, 육각형의 단면을 갖는 통과 구멍(50)이다. 육각형은, 6개의 정점과, 인접하는 정점 사이를 연결하는 6개의 변으로 구성된다. 본 실시 형태에서는, 1개의 육각형의 통과 구멍(50)을 형성하는 교반 빔(45)은, 6개의 직선적인 변을 구성하지만, 도금액을 교반하고, 또한 패들(16)의 기계적 강도가 확보 가능한 한에 있어서, 교반 빔(45)은 다소 파형이거나, 만곡되어도 된다. 본 실시 형태에서는, 육각형의 통과 구멍(50)을 형성하는 6개의 교반 빔(45)은 동일한 폭 F를 갖고 있지만, 일 실시 형태에서는, 패들(16)의 기계적 강도가 확보 가능한 한에 있어서, 6개의 교반 빔(45) 중 1개 또는 몇 개는, 다른 교반 빔(45)과는 다른 폭을 가져도 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 육각형의 통과 구멍(50)을 형성하는 교반 빔(45)의 모두는, 패들(16)의 왕복 운동의 방향(본 실시 형태에서는 수평 방향)과 평행하지 않다. 바꿔 말하면, 육각형의 통과 구멍(50)을 형성하는 교반 빔(45) 각각은, 패들(16)의 왕복 운동의 방향(본 실시 형태에서는 수평 방향)에 대하여 비스듬히 기울어 있거나, 또는 패들(16)의 왕복 운동의 방향에 대하여 수직이다. 보다 구체적으로는, 육각형의 통과 구멍(50)을 형성하는 모든 교반 빔(45)은, 패들(16)의 왕복 운동의 방향에 대하여 0도 보다도 크고, 또한 180도 보다도 작다. 따라서, 통과 구멍(50)의 단면 형상인 육각형의 6개의 변의 모두는, 패들(16)의 왕복 운동의 방향에 대하여 0도 보다도 크고, 또한 180도 보다도 작다.

하니컴 구조(40)를 갖는 패들(16)은, 도 19에 도시한 종래의 패들(205)에 비하여, 기계적 강도를 높일 수 있다. 결과로서, 패들(16)을 구성하는 교반 빔(45)의 폭 F를 작게 할 수 있으므로, 애노드(2)와 워크피스 W 사이에 형성되는 전기장의 차폐 영향을 저감할 수 있다. 또한, 패들(16)의 전체를 경량화하는 것이 가능하게 되고, 도 2에 도시하는 패들 구동 장치(29)에 걸리는 부하도 저감된다.

도 7은, 본 실시 형태에 관한 패들(16)과, 도 19에 도시하는 종래의 패들(205)의 구체적 구성예 및 성능을 나타내는 표이다. 도 7의 표에 나타나는 항목은, 교반 빔의 폭, 교반 빔의 배열 피치, 교반 빔의 밀도(폭/배열 피치×100), 기계적 강도, 전기장 차폐율이다. 교반 빔의 폭은, 패들의 정면으로부터 보았을 때의 교반 빔의 폭(도 6의 부호 F 참조)이고, 교반 빔의 배열 피치는, 도 19의 패들(205)에서는 인접하는 교반봉(208)의 배열 피치이고, 본 실시 형태의 패들(16)에서는 도 6에 도시하는 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 피치 P이다. 기계적 강도는, 패들이 왕복 운동할 때에 패들 내에 발생하는 응력에 대한 내구성의 지표값이고, 시뮬레이션에 의해 얻어진 상대값이다. 전기장 차폐율은, 어떤 도금 시간 중, 스트로크 엔드에서 패들이 정지하고 있는 시간 동안의 패들에 의한 전기장 차폐를 받았을 때의, 막 두께 저하 기준량 R1에 대한 막 두께 저하량 R2의 비율(R2/R1)이고, 막 두께 저하 기준량 R1은, 도 19에 도시하는 종래의 패들(205)을 사용하여 도금했을 때의 워크피스의 막 두께의, 전기장 차폐에 기인한 저하량이고, 막 두께 저하량 R2는, 본 실시 형태의 패들(16)을 사용하여 도금했을 때의 워크피스의, 전기장 차폐에 기인한 막 두께의 저하량이다. 막 두께 저하 기준량 R1 및 막 두께 저하량 R2는, 모두 도금 시뮬레이션에 의해 얻어진 것이다.

도 7에 도시하는 종래의 패들은, 도 19에 도시하는 종래의 패들(205)이다. 도 7에 도시하는 하니컴 패들 No.1, No.2, No.3은, 본 실시 형태의 패들(16)이다. 도 7에 나타내는 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태의 3개의 타입의 패들(16)은, 도 19에 도시하는 종래의 패들(205)보다도 높은 기계적 강도를 갖고, 또한 보다 낮은 교반 빔(45)의 밀도(10％ 미만)를 갖고 있다. 결과로서, 본 실시 형태의 3개의 타입의 패들(16)은, 도 19에 도시하는 종래의 패들(205)보다도 높은 기계적 강도를 달성하면서, 더 낮은 전기장 차폐율을 달성할 수 있다.

또한, 하니컴 구조(40)는, 패들(16)의 기계적 강도를 향상시킬 수 있으므로, 패들(16)을 종래의 티타늄(Ti) 대신에, PEEK(폴리에테르에테르케톤) 또는 PEI(폴리에테르이미드) 등의 수지로 구성할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 패들(16)을 티타늄(Ti)으로 구성해도 된다. 이 경우에도, 패들(16)의 전체를 경량화할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 패들(16)의 전체를 경량화할 수 있으므로, 도 2에 도시하는 패들 구동 장치(29)에 걸리는 부하를 저감할 수 있다.

패들(16)의 기계적 강도를 확보하고, 또한 전기장 차폐율을 저하시키는 관점에서, 교반 빔(45)의 폭 F의 하한은 0.5mm이고, 교반 빔(45)의 폭 F의 상한은 3.0mm이다. 전기장 차폐율을 저하시키는 관점에서, 교반 빔(45)의 폭 F의 상한은, 바람직하게는 1.5mm이다. 하니컴 구조(40)를 형성하는 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 피치 P는, 5.0mm 내지 23mm이다. 배열 피치 P가 23mm를 초과하면, 패들(16)의 왕복 운동 시에 패들(16)이 진동하기 쉬워진다.

일반적으로, 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 피치가 작아지면, 패들(16) 내에 형성되는 육각형의 통과 구멍(50)의 수가 증가한다. 결과로서, 패들(16)은, 보다 많은 교반 빔(45)으로 도금액을 교반할 수 있다. 그러나, 배열 피치 P가 너무 작으면, 1개의 육각형의 통과 구멍(50) 내에 발생하는 도금액의 흐름이 충돌하기 쉬워진다. 구체적으로는, 육각형의 통과 구멍(50)을 형성하는 상측의 빗변과 하측의 빗변의 평행 이동에 의해 발생하는 도금액의 흐름이 서로 충돌하여, 교반 효과를 없애 버린다.

도 8은, 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 피치 P와, 패들(16)의 교반 강도의 관계를 나타내는 표이다. 교반 강도는, 패들(16)의 왕복 운동에 의해 교반된 도금액의 평균 유속의 상대값으로 표시되고, 교반 빔(45)의 폭을 어느 범위 내로 한정한 조건 하에서, 유체 시뮬레이션에 의해 얻어진 것이다. 도 8의 표에 나타내는 바와 같이, 교반 강도는 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 피치의 감소에 따라 커지지만, 배열 피치 8mm 부근에서 최대가 된다. 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 피치가 8mm보다도 작아지면, 교반 강도는 저하된다. 이 유체 시뮬레이션의 결과로부터, 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 피치 P는, 바람직하게는 5.0mm 내지 13.5mm이고, 보다 바람직하게는 8.0mm 내지 13.5mm이다. 육각형의 통과 구멍(50)의 밀도(폭/배열 피치×100)는 2％ 이상, 10％ 미만이다. 패들(16)의 기계적 강도를 확보하고, 또한 전기장 차폐율을 저하시키는 관점에서, 육각형의 통과 구멍(50)의 밀도는, 바람직하게는 6％ 내지 8％의 범위 내이다.

본 실시 형태의 하니컴 구조(40)는, 교반 빔(45)에 의해 형성된 복수의 육각형의 통과 구멍(50)을 갖는다. 육각형은, 원형, 다른 다각형보다도 패들(16)의 전체의 기계적 강도를 높게 할 수 있고, 또한 교반 강도를 향상시키는 점에서 유리하다. 동일 면적의 조건 하에서는, 원형은 다각형보다도 짧은 둘레 길이를 갖고, 또한 높은 강도를 갖는다. 그러나, 복수의 원형을 평면 상에 나열하면, 원형끼리의 접촉 면적이 매우 작고, 결과로서 패들 전체의 기계적 강도를 높일 수 없다. 삼각형은, 평면 상에 간극 없이 배열할 수 있고, 삼각형끼리의 접촉 면적이 크므로, 패들의 기계적 강도는 향상된다. 사각형도 마찬가지이다.

그러나, 도 9에 도시한 바와 같이, 삼각형은, 패들의 왕복 운동의 방향에 대하여 비스듬히 연장하는 변을 갖고, 이들 변은 서로 접속되어 있기 때문에, 이들 변에 의해 압출되는 도금액의 흐름은 서로 충돌한다. 결과로서, 교반 효과가 저하되어 버린다. 사각형은, 도 10에 도시한 바와 같이, 기울어진 변을 갖지 않지만, 패들의 왕복 운동의 방향으로 연장되는 변을 갖고 있기 때문에, 이 근처가 전기장을 항상 차단해 버린다. 결과로서, 국소적으로 작은 두께의 막이 워크피스 상에 형성된다. 도 11에 도시한 바와 같이, 사각형의 변을 패들의 왕복 운동의 방향에 대하여 비스듬히 기울이는 배치도 생각할 수 있지만, 이 경우에는, 도 9를 참조하여 설명한 문제와 마찬가지의 문제가 일어난다. 유체 시뮬레이션의 결과에 의하면, 도 11에 도시하는 사각형은, 육각형의 통과 구멍(50)을 갖는 하니컴 구조(40)에 비하여, 절반 정도의 교반 강도(평균 유속)밖에 달성할 수 없는 것을 알 수 있다.

육각형은 상술한 바와 같은 문제가 일어나지 않는다. 도 12에 도시한 바와 같이, 도금액은, 변 S1 및 변 S3에 의해 비스듬히 압출되지만, 변 S1과 변 S3 사이에 위치하는 변 S2에 의해 압출되는 도금액의 흐름에 의해, 상하의 흐름은 충돌하지 않는다. 또한, 육각형을 구성하는 모든 변은, 패들(16)의 왕복 운동의 방향과 평행이 아니기 때문에, 전기장을 항상 가로막는 일이 없다. 이들의 이유로부터, 육각형의 통과 구멍(50)을 갖는 하니컴 구조(40)를 구비한 패들(16)은, 기계적 강도의 향상과, 전기장 차폐율의 저하와, 교반 강도의 향상을 달성할 수 있다.

본 실시 형태의 육각형의 통과 구멍(50)은, 6개의 변의 길이가 동일한 정육각형의 통과 구멍이다. 일 실시 형태에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 육각형의 통과 구멍(50)은, 세로로 긴 육각형의 통과 구멍(50), 또는 가로로 긴 육각형의 통과 구멍(50)이어도 된다.

도 14는, 패들(16)을 왕복 운동시켰을 때의 육각형의 통과 구멍(50)의 이동 궤적을 설명하는 모식도이다. 본 실시 형태에서는, 하니컴 구조(40)의 육각형의 통과 구멍(50)은, 패들(16)의 왕복 운동의 방향과 평행하게 배열되어 있다. 이 배열에서는, 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 교반 빔(45)의 밀도가, 패들(16)의 장소에 따라 다르고, 결과로서 전기장 차폐 효과와 교반 강도의 양쪽이 불균일해지는 경우가 있다.

그래서, 일 실시 형태에서는, 도 15에 도시한 바와 같이, 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 방향은, 패들(16)의 왕복 운동의 방향에 대하여 기울어도 된다. 도 15에 도시하는 패들(16)의 구성은, 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 방향 이외에는, 도 4에 도시하는 패들(16)과 동일하다. 도 16은, 도 15에 도시하는 패들(16)을 왕복 운동시켰을 때의 육각형의 통과 구멍(50)의 이동 궤적을 설명하는 모식도이다. 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 방향이 기울어 있으면, 도 16에 도시한 바와 같이, 교반 빔(45)의 밀도의 불균일함이 개선된다. 결과로서 패들(16)의 전체에서의 전기장 차폐 효과와 교반 강도의 양쪽의 불균일함이 개선된다.

도 16에 도시하는 실시 형태에서는, 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 방향은, 패들(16)의 왕복 운동의 방향에 대하여 각도 θ만큼 기울어 있다. 패들(16)의 왕복 운동의 1 스트로크의 길이를 T, 육각형의 통과 구멍(50)의 높이를 H, n을 자연수로 하면, 다음의 식이 성립된다.

tanθ=n(H/2)/T (1)

이러한 각도 θ로 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 방향이 기울어 있으면, 패들(16)이 1 왕복 운동하는 사이에 교반 빔(45)의 밀도 불균일함이 개선된다. 결과로서 패들(16)의 전체에서의 교반 강도의 불균일함이 개선된다. 단, 각도 θ가 커지면, 육각형의 세로 방향으로 연장하는 변(도 12의 S2 참조)이 비스듬해지므로, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 문제가 일어날 수 있다. 따라서, 각도 θ는 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 상기 식 (1)에 있어서 n=1인 경우 패들(16)의 교반 성능은, 육각형의 통과 구멍(50)의 배열 방향이 수평한 패들(16)에 비하여, 실질적으로 저하되지 않는 것이 유체 시뮬레이션으로부터 확인되고 있다. 따라서, 상기 식 (1)에 있어서, n은 1이 바람직하다.

도 4 및 도 15를 참조하여 설명한 실시 형태에 따른 패들(16)은, 입체 인쇄기(3D 프린터라고도 한다)에 의해 제조할 수 있다. 도 17은, 입체 인쇄기를 도시하는 모식도이다. 입체 인쇄기(60)는, 하드디스크 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브 등의 기억 장치(60a)를 구비하고 있다. 패들(16)의 3차원 설계 데이터는, 기억 장치(60a) 내에 저장된다. 입체 인쇄기(60)는, 기억 장치(60a) 내의 3차원 데이터에 기초하여 패들(16)을 제작한다. 이러한 입체 인쇄기(60)로서는, 공지된 입체 인쇄기를 사용할 수 있다.

일 실시 형태에서는, 도 4 및 도 15를 참조하여 설명한 실시 형태에 관한 패들(16)은, 절삭 가공에 의해 제조되어도 된다.

도 1에 도시하는 실시 형태는, 워크피스 W를 연직 자세로 도금조(1) 내의 도금액 중에 침지시키는 도금 장치이지만, 도금 장치의 타입은 도 1에 도시하는 실시 형태에 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서는, 도금 장치는, 워크피스를 수평 또는 기울인 자세로 도금조 내의 도금액 중에 침지시키는 타입(소위 컵식)이어도 된다.

또한, 상술한 각 실시 형태의 패들(16)은, 도금 장치에 한하지 않고, 처리액을 사용하는 다른 습식 처리 장치에 적용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도금의 전처리 또는 후처리에서 사용되는 처리액(예를 들어 세정액)을 보유 지지하는 처리조를 구비한 처리 장치에도, 상술한 각 실시 형태의 패들(16)을 적용할 수 있다. 상술한 패들(16)은, 세정액이나 도금액 등의 각종 처리액을 교반하여, 처리액 중에 침지된 워크피스의 균일한 처리를 달성할 수 있다.

또한, 패들(16)의 이동은, 왕복 운동에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 패들(16)을 이동시키기 위한 패들 구동 장치는, 패들(16)을 회전시키는, 또는 패들(16)을 소정의 궤도(예를 들어 원 궤도)를 따라 이동시키는, 또는 패들(16)을 유성 운동시키도록 구성되어도 된다. 이러한 운동을 패들(16)에 시키기 위한 패들 구동 장치의 구체적인 구성에는, 공지된 기술을 사용할 수 있다.

상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상을 따른 가장 넓은 범위로 해석되어야 한다.

1: 도금조
2: 애노드
4: 애노드 홀더
8: 워크피스 홀더
12: 오버플로조
14: 조정판
16: 패들
17: 커넥팅 로드
18: 전원
19: 크랭크 디스크
20: 도금액 순환 라인
25: 왕복 운동 기구
26: 샤프트
27: 패들 보유 지지부
28: 샤프트 지지부
29: 패들 구동 장치
30: 플랜지부
36: 순환 펌프
37: 항온 유닛
38: 필터
40: 하니컴 구조
45: 교반 빔
47: 상측 프레임
48: 하측 프레임
49: 측 프레임
50: 육각형의 통과 구멍
60: 입체 인쇄기
60a: 기억 장치

Claims

처리조 내에서 이동함으로써 해당 처리조 내의 처리액을 교반하기 위한 패들이며,
하니컴 구조를 형성하는 복수의 교반 빔을 구비하고 있고,
상기 하니컴 구조는, 상기 복수의 교반 빔에 의해 형성된 복수의 육각형의 통과 구멍을 갖는, 패들.
제1항에 있어서, 상기 복수의 교반 빔 각각은, 상기 패들의 이동 방향에 대하여 비스듬히 기울어 있거나, 또는 상기 패들의 이동 방향과 수직인, 패들.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍은, 복수의 정육각형의 통과 구멍인, 패들.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 피치에 대한 상기 교반 빔의 폭의 비율은, 10％ 미만인, 패들.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 교반 빔의 폭은, 0.5mm 내지 3.0mm인, 패들.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 피치는, 5mm 내지 23mm인, 패들.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 방향은, 상기 패들의 이동 방향에 대하여 기울어 있는, 패들.
제7항에 있어서, 상기 패들의 이동은 왕복 운동이고, 상기 패들의 왕복 운동의 방향에 대한 상기 복수의 육각형의 통과 구멍의 배열 방향의 각도를 θ, 상기 패들의 왕복 운동의 1 스트로크의 길이를 T, 상기 육각형의 통과 구멍의 높이를 H, n을 자연수로 하면, tanθ는 n(H/2)/T와 같은, 패들.
워크피스를 처리하기 위한 처리 장치이며,
처리액을 내부에 보유 지지하기 위한 처리조와,
상기 워크피스를 보유 지지하는 워크피스 홀더와,
제1항 또는 제2항에 기재된 패들과,
상기 패들을 이동시키는 패들 구동 장치를 구비하고,
상기 패들은 상기 처리조 내에 배치되어 있는, 처리 장치.
처리조 내에서 이동함으로써 해당 처리조 내의 처리액을 교반하기 위한 패들의 제조 방법이며,
상기 패들의 3차원 설계 데이터를 입체 인쇄기의 기억 장치 내에 저장하고,
상기 3차원 설계 데이터에 기초하여 상기 입체 인쇄기에 의해 상기 패들을 제작하는 공정을 포함하고,
상기 패들은 제1항 또는 제2항에 기재된 패들인, 제조 방법.