JP6767243B2

JP6767243B2 - めっき槽にめっき液を供給するための装置および方法、並びにめっきシステム

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Publication number: JP6767243B2
Application number: JP2016220952A
Authority: JP
Inventors: 春暉竇; 向山　佳孝; 佳孝向山; 裕二荒木; 下山　正; 正下山; 淳平藤方
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Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2020-10-14
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Description

本発明は、めっき槽にめっき液を供給するための装置および方法に関する。また、本発明は、そのような装置を備えためっきシステムに関する。さらに本発明は、めっきに使用される金属粉体を収容するための粉体容器に関する。さらに本発明は、めっきに使用される金属粉体が添加されためっき液を用いて基板をめっきする方法に関する。

電子機器の小型化、高速化、及び低消費電力化の進行に伴い、半導体装置内の配線パターンの微細化が進行しており、この配線パターンの微細化に伴って、配線に用いられる材料は従来のアルミニウム及びアルミニウム合金から銅及び銅合金へと移り変わってきている。銅の抵抗率は、１．６７μΩcmとアルミニウム（２．６５μΩcm）よりも約３７％低い。このため、銅配線は、アルミニウム配線に比べて、電力の消費を抑えることが可能であるのみならず、同等の配線抵抗でもより微細化が可能である。さらに銅配線は、低抵抗化により信号遅延も抑えることができる。

銅のトレンチ内への埋込みは、ＰＶＤやＣＶＤ等に比べて高速で成膜できる電解めっきで行うのが一般的である。この電解めっきでは、めっき液の存在下で基板とアノードとの間に電圧を印加することによって、基板に予め形成された抵抗の低いシード層（給電層）上に銅膜を堆積させる。シード層は、ＰＶＤ等によって形成された銅薄膜（銅シード層）からなるのが一般的であるが、配線の微細化に伴い、より薄いシード層が求められている。このため、一般に５０ｎｍ程度であったシード層の膜厚は、今後１０〜２０ｎｍ以下になることが予想される。

出願人は、アノードとして、複数に分割した分割アノードを使用し、これらの各分割アノードに個別にめっき電源を接続しためっき装置を提案している（特許文献１参照）。このめっき装置によれば、基板に初期めっき膜を形成する一定期間だけ、中央側に位置する分割アノードの電流密度を外周側よりも高め、基板の外周部にめっき電流が集中することを防止して基板の中央側にもめっき電流が流れるようにすることで、シート抵抗が高い場合であっても、均一な膜厚のめっき膜を形成することが可能となる。更に、出願人は、アノードとして、不溶解アノードを使用しためっき技術（特許文献２、３参照）を提案した。この不溶解アノードを保持するアノードホルダーには、アノード室内のめっき液を吸引して排出するめっき液排出部が設けられるとともに、めっき液供給装置から延びるめっき液供給管に接続されためっき液注入部が設けられている。

さらに、近時、半導体を用いた回路システムへの小型化の要求を満たすため、半導体回路がそのチップサイズに近いパッケージに実装されることが出てきた。こうしたパッケージへの実装を実現する方法の一つとして、ウェーハレベルパッケージ（ＷＬＰ、あるいはＷＬ−ＣＳＰ）と呼ばれるパッケージ手法が提案されてきている。また、一般にこのウェーハレベルパッケージには、ファン・イン技術（WLCSP（Wafer Level Chip Scale Package）ともいう）とファン・アウト技術がある。ファン・インＷＬＰは、チップサイズと同等な領域において、外部電極（外部端子）を設ける技術である。他方、ファン・アウトＷＬＰ（FPWLP、Fan Out Wafer-Level-Packaging）においては、例えば、複数のチップが埋め込まれた絶縁樹脂で形成された基板上において、再配線及び外部電極を形成するなど、チップサイズよりも大きな領域において、外部端子を設ける技術である。こうした、ウェーハ上の再配線及び絶縁層等の形成にあたっては、電解めっき技術が使用されることがあり、上記のファン・アウトＷＬＰにも電解めっき技術を適用することが想定されている。こうした、微細化の要求が高いファン・アウトＷＬＰ技術等に電解めっき技術を適用するためには、めっき液の管理等の面で、より高度な技術が要求されることになる。

出願人は、いわゆるボトムアップめっきを行うため、ボトムアップめっきを阻害する電解液成分の生成を防ぎつつウェーハなどの基板にめっきを行う方法を提案した（特許文献４参照）。この方法は、添加剤を含む硫酸銅めっき液に不溶解アノードおよび基板を接触させ、基板と不溶解アノードとの間にめっき電源によって所定のめっき電圧を印加して基板をめっきする技術である。

他方で、上記のように、不溶解性アノードを用いためっき装置では、目的の金属イオンの補充は、粉末状の金属塩を循環槽内に投入するか、または別槽で金属片を溶解させて補充するといった方法を採用することが想定される。ここで、粉末状の金属塩をめっき液中に補充すると、めっき液中に微粒子が増加し、この増加した微粒子がめっき処理後の基板の表面に欠陥を生じさせる原因となることが懸念されることから、出願人は、不溶解アノードを用いためっき装置において、めっき液の各成分の濃度を長時間に亘って一定に保つ技術を提案している（特許文献５）。この技術によれば、めっき液を回収しながら循環させて再使用することで、めっき液の使用量を極力少なく抑えることができる。また、不溶解性アノードを使用することで、アノードの交換を不要となして、アノードの保守・管理を容易とすることができる。さらには、めっき液を循環させて再使用することに伴って変化するめっき液成分の濃度を、めっき液に含まれる成分をめっき液よりも高い濃度で含む補給液をめっき液に補給して一定範囲内に維持することができる。

特開２００２−１２９３８３号公報特開２００５−２１３６１０号公報特開２００８−１５０６３１号公報特開２０１６−０７４９７５号公報特開２００７−０５１３６２号公報

不溶解アノードを用いて基板を銅でめっきすると、めっき液中の銅イオンが減少する。したがって、めっき液供給装置には、めっき液中の銅イオンの濃度を調整することが必要とされる。めっき液に銅を補給する１つの方法として挙げられるのは、酸化銅粉体をめっき液に添加することである。しかしながら、半導体製造工場内に粉体が飛散すると、クリーンルーム内の汚染を引き起こす。さらに、めっき液供給装置には、スループットを低下させずに、必要な量の酸化銅をめっき液に添加することが求められる。加えて、そのような酸化銅を添加しためっき液を用いて、より質の高い銅膜を基板に形成するめっき技術への要請も高まっている。

本発明は、銅など金属を少なくとも含む粉体をめっき液に添加し、該めっき液をめっき槽に供給するための改良された装置および方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような装置を備えためっきシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体を溶解させためっき液をめっき槽に供給するための装置であって、前記粉体を収容した粉体容器の粉体導管に連結可能な投入口を有するホッパーと、前記ホッパーの下部開口に連通するフィーダーと、前記フィーダーに連結されたモータと、前記フィーダーの出口に連結され、前記粉体を前記めっき液に溶解させるめっき液タンクと、前記フィーダーと前記めっき液タンクとの接続部を取り囲む包囲カバーと、前記包囲カバーの内部に連通する不活性ガス供給ラインと、を備えたことを特徴とする装置が提供される。

一実施形態では、前記ホッパーおよび前記フィーダーの重量を測定する重量測定器と、前記重量の測定値の変化に基づき、前記モータの動作を制御する動作制御部をさらに備える。
一実施形態では、前記動作制御部は、前記重量の測定値の変化から前記粉体の前記めっき液への添加量を算定し、前記添加量が目標値に達するまで、前記モータを動作させる。
一実施形態では、前記ホッパーの投入口は、その先端からの距離が大きくなるにつれて口径が徐々に小さくなる接続シールを有している。
一実施形態では、前記接続シールは弾性材から構成されている。

一実施形態では、前記ホッパーの投入口が内部に配置された密閉チャンバーをさらに備え、前記密閉チャンバーは、内部に前記粉体容器を搬入可能とする扉と、前記密閉チャンバーの壁の一部を構成する手袋とを備える。
一実施形態では、前記密閉チャンバーは、その内部空間を負圧源に連通させるための排気ポートを備える。
一実施形態では、前記密閉チャンバー内には、前記粉体容器を振動させる振動装置が配置されている。
一実施形態では、前記密閉チャンバー内には、前記粉体容器を保持する真空クランプが配置されている。

一実施形態では、前記めっき液タンクは、前記めっき液を攪拌する攪拌機を備える。
一実施形態では、前記めっき液タンクは、前記攪拌機が配置された攪拌槽と、該攪拌槽の下部に設けられた連通孔に接続されたオーバーフロー槽とを備える。
一実施形態では、前記めっき液タンクは、前記オーバーフロー槽に隣接する迂回流路をさらに備える。
一実施形態では、前記めっき液タンクは、前記オーバーフロー槽内に配置された複数のバッフル板をさらに備え、前記複数のバッフル板は交互にずらして配列されている。

本発明の一態様によれば、基板をめっきするための複数のめっき槽と、上記装置と、前記装置から前記複数のめっき槽に延びるめっき液供給管とを備えたことを特徴とするめっきシステムが提供される。
一実施形態では、前記複数のめっき槽から前記装置に延びるめっき液戻り管をさらに備える。

本発明の一態様によれば、めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体をめっき液に供給する方法であって、前記粉体を収容した粉体容器の粉体導管を、ホッパーの投入口に連結し、前記粉体容器から前記ホッパーに前記粉体を供給し、前記ホッパーの下部開口に連通するフィーダーと、めっき液タンクとの接続部を取り囲む包囲カバーの内部に不活性ガスを供給し、前記粉体が貯留された前記ホッパーと、前記フィーダーの重量を測定しながら、前記フィーダーを動作させ、前記重量の測定値の変化に基づいて、前記粉体を前記フィーダーによって前記めっき液タンク中のめっき液に添加することを特徴とする方法が提供される。
一実施形態では、前記粉体が添加された前記めっき液を攪拌する工程をさらに含む。
一実施形態では、前記重量の測定値の変化から前記粉体の前記めっき液への添加量を算定し、前記添加量が目標値に達するまで、前記フィーダーを動作させる工程をさらに含む。

本発明の一参考例によれば、めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体を収容するための粉体容器であって、内部に前記粉体を収容することができる容器本体と、前記容器本体に接続された粉体導管と、前記粉体導管に取り付けられたバルブと、を備えたことを特徴とする粉体容器が提供される。
一参考例では、前記粉体導管の先端は、円錐台形状を有している。

本発明の一参考例によれば、めっき液をめっき槽からめっき液タンクに移送する工程と、めっき槽でのめっき液中の金属イオンの濃度に基づいて、めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体を前記めっき液タンクに収容されためっき液に添加すべき量を算定する工程と、前記めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体を、前記めっき液タンクに収容されためっき液に供給する工程と、前記粉体を前記めっき液タンクに収容されためっき液に溶解させる工程と、前記粉体が溶解した前記めっき液を、前記めっき液タンクから前記めっき槽に供給する工程と、基板を前記めっき槽に収容されためっき液に接触させる工程と、めっき液中で基板表面上に前記金属が析出するように前記めっき槽内に収容されためっき液中で電気化学的な反応を生じさせる工程と、を有することを特徴とする基板をめっきする方法が提供される。

一参考例では、前記めっき槽は複数のめっき槽からなり、前記めっき液タンクに収容されためっき液を該複数のめっき槽に供給するにあたり、めっき液の流量を制御しながら、該複数のめっき槽にそれぞれめっき液を供給する。
一参考例では、前記めっき槽は複数のめっき槽からなり、該複数のめっき槽内のめっき液中の金属イオンを常時監視するとともに、前記金属イオンの濃度が所定値よりも低くなった場合に、該複数のめっき槽内のめっき液をめっき槽からめっき液タンクに移送させるとともに、めっき液を前記めっき液タンクから前記複数のめっき槽のいずれかに供給する。

本発明の一参考例によれば、基板を電解めっきする方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、前記基板を電解めっきする方法は、めっき液をめっき槽からめっき液タンクに移送する工程と、めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体を、前記めっき液タンクに収容されためっき液に供給する工程と、前記粉体を前記めっき液タンクに収容されためっき液に溶解させる工程と、前記粉体が溶解した前記めっき液を、前記めっき液タンクから前記めっき槽に供給する工程と、基板を前記めっき槽に収容されためっき液に接触させる工程と、めっき液中で基板表面上に前記金属が析出するように前記めっき槽内に収容されためっき液中で電気化学的な反応を生じさせる工程と、を有することを特徴とする記憶媒体が提供される。

本発明の一参考例によれば、基板を電解めっきする方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、前記基板を電解めっきする方法は、めっき槽内のめっき液に含まれる金属イオンの濃度が設定値よりも低いか否かを監視する工程と、前記金属イオンの濃度が所定値よりも低い場合には、少なくとも金属を含む粉体をめっき液に添加すべき量を算定する工程と、めっき液を前記めっき槽からめっき液タンクに移送する工程と、前記算定された量に達するまで前記粉体を前記めっき液タンクに収容されためっき液に供給する工程と、前記粉体を前記めっき液タンクに収容されためっき液に溶解させる工程と、前記粉体が溶解した前記めっき液を、前記めっき液タンクから前記めっき槽に供給する工程と、基板を前記めっき槽に収容されためっき液に接触させる工程と、めっき液中で基板表面上に前記金属が析出するように前記めっき槽内に収容されためっき液中で電気化学的な反応を生じさせる工程と、を備えたことを特徴とする記憶媒体が提供される。

本発明によれば、粉体の飛散を防止しつつ、粉体をめっき液に添加し、かつ溶解させることができる装置および方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、銅など金属を少なくとも含む粉体が添加されためっき液を用いて、より質の高い金属膜（例えば銅膜）を基板に形成することができる。
基板にめっきする金属種を銅ではなく、例えばインジウムや、ニッケル、コバルト、ルテニウムといった別の金属とした場合についても、上記の粉体容器、めっきシステム、およびめっき方法を用いることができる。この場合の粉体の例としては、例えば、硫酸インジウム、硫酸ニッケル、硫酸コバルト等の硫酸塩、スルファミン酸ニッケル、スルファミン酸コバルト等のスルファミン酸塩、臭化ニッケル、塩化ニッケル、塩化コバルト等のハロゲン化物、酸化インジウム、といった粉体が挙げられる。

第１の実施形態に係るめっきシステムの全体を示す模式図である。酸化銅粉体を内部に保持することができる粉体容器を示す側面図である。キャップが外され、バルブが開かれた状態の粉体容器を示す図である。密閉チャンバーの斜視図である。密閉チャンバーの内部を示す図である。粉体容器の粉体導管の先端と、ホッパーの投入口を示す図である。粉体容器の粉体導管の先端が、ホッパーの投入口に密着した状態を示す図である。粉体容器からホッパーへの酸化銅粉体の供給工程を示すフローチャートである。ホッパーおよびフィーダーを示す側面図である。めっき液タンクの斜視図である。めっき液タンクの平面図である。図１１の矢印Ａで示す方向から見ためっき液タンクの縦断面図である。めっき液タンクの他の実施形態を示す模式図である。めっき液タンクのさらに他の実施形態を示す模式図である。バッフル板の数が酸化銅粉体の溶解に及ぼす影響を調べた実験結果を示す図である。第２の実施形態に係るめっきシステムの全体を示す模式図である。第１の実施形態に係るめっきシステムにおいて、酸化銅粉体をめっき液に添加する制御シーケンスを示すフローチャートである。第２の実施形態に係るめっきシステムにおいて、酸化銅粉体をめっき液に添加する制御シーケンスを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係るめっきシステムの全体を示す模式図である。めっきシステムは、クリーンルーム内に設置されためっき装置１と、階下室に設置されためっき液供給装置２０とを備えている。本実施形態では、めっき装置１は、ウェーハなどの基板に銅を電解めっきするための電解めっきユニットであり、めっき液供給装置２０は、めっき装置１で使用されるめっき液に、少なくとも銅を含む粉体を供給するためのめっき液供給ユニットである。本実施形態では、少なくとも銅を含む粉体として、酸化銅粉体を使用した例を記載するが、少なくとも銅を含むペレット状の成形物を用いることができる。また、本実施形態における酸化銅粉末の平均粒径は、１０マイクロメートルから２００マイクロメートルの範囲であり、より好ましくは１５マイクロメートルから５０マイクロメートルの範囲とする。平均粒径を小さくしすぎると、粉じんとなって飛散しやすくなるおそれがある。逆に、平均粒径を大きくしすぎると、めっき液とする際の溶液への溶解性が悪くなるおそれもある。
なお、本明細書において、「粉体」、「粉末」には、固形状の粒子、成形された粒状物、ペレット状に成形された固形物、小粒径の球体とされた銅固形物ボール、固体状の銅をリボン若しくはテープ状に成形した帯状物、またはこれらのいずれかの組み合わせからなる混合物を少なくとも含む。

めっき装置１は、４つのめっき槽２を有している。各めっき槽２は、内槽５と外槽６を備えている。内槽５内には、アノードホルダー９に保持された不溶解アノード８が配置されている。さらに、めっき槽２の中において、不溶解アノード８の周囲には、中性膜（不図示）が配置されている。内槽５はめっき液で満たされており、めっき液は内槽５を越流して外槽６に流れ込むようになっている。なお、内槽５には、例えばＰＶＣ、ＰＰまたはＰＴＦＥなどの樹脂、またはＳＵＳやチタンをフッ素樹脂などで被覆され、かつ、板厚が３ｍｍ〜５ｍｍの一定の厚みを有する矩形板状部材から構成された攪拌パドル（図示せず）が設けられている。この攪拌パドルは、基板Ｗと平行に往復運動してめっき液を攪拌するものであり、これにより、十分な銅イオンおよび添加剤を基板Ｗの表面に均一に供給することができる。

ウェーハなどの基板Ｗは、基板ホルダー１１に保持され、基板ホルダー１１とともにめっき槽２の内槽５内のめっき液中に浸漬される。また、被めっき対象物である基板Ｗとしては、半導体基板、プリント配線板等を用いることができる。ここで、例えば基板Ｗとして半導体基板を用いた場合、半導体基板は、平坦または実質的に平坦である（なお、本件明細書では、溝、管、レジストパターンなどを有する基板について、実質的に平坦とみなす）。こうした平坦な被めっき物に対してめっきする場合には、成膜されるめっき膜の面内均一性を考慮しつつ、かつ、成膜される膜質が低下しないようにしながら、めっき条件を経時的に制御することが必要となる。

不溶解アノード８はアノードホルダー９を介してめっき電源１５の正極に電気的に接続され、基板ホルダー１１に保持された基板Ｗは、基板ホルダー１１を介してめっき電源１５の負極に電気的に接続される。めっき液に浸漬された不溶解アノード８と基板Ｗとの間に、めっき電源１５によって電圧を印加すると、めっき槽２内に収容されためっき液中で電気化学的な反応が起こり、基板Ｗの表面上に銅が析出する。このようにして、基板Ｗの表面が銅でめっきされる。めっき装置１は、４つよりも少ない、または４つよりも多いめっき槽２を備えてもよい。

めっき装置１は、基板Ｗのめっき処理を制御するめっき制御部１７を備えている。このめっき制御部１７は、基板Ｗを流れた電流の累積値から、めっき槽２内のめっき液に含まれる銅イオンの濃度を算定する機能を有している。基板Ｗがめっきされるにつれて、めっき液中の銅が消費される。銅の消費量は基板Ｗを流れた電流の累積値に比例する。したがって、めっき制御部１７は、電流の累積値から、それぞれのめっき槽２におけるめっき液中の銅イオン濃度を算定することができる。

めっき液供給装置２０は、酸化銅粉体を収容した粉体容器２１が搬入される密閉チャンバー２４と、粉体容器２１から供給された酸化銅粉体を貯留するホッパー２７と、ホッパー２７の下部開口に連通するフィーダー３０と、フィーダー３０に連結されたモータ３１と、フィーダー３０の出口に連結され、酸化銅粉体をめっき液に溶解させるめっき液タンク３５と、モータ３１の動作を制御する動作制御部３２を備えている。フィーダー３０はモータ３１によって駆動される。めっき液としては、硫酸、硫酸銅及びハロゲンイオンの他に、添加剤として、ＳＰＳ（ビス（３−スルホプロピル）ジスルファイド）からなるめっき促進剤、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などからなる抑制剤、及びＰＥＩ（ポリエチレンイミン）などからなるレベラ（平滑化剤）の有機添加物を含んだ、酸性の硫酸銅めっき液が使用される。ハロゲンイオンとしては、好ましくは、塩化物イオンが用いられる。

めっき装置１とめっき液供給装置２０は、めっき液供給管３６およびめっき液戻り管３７によって接続されている。より具体的には、めっき液供給管３６は、めっき液タンク３５からめっき槽２の内槽５の底部まで延びている。めっき液供給管３６は４つの分岐管３６ａに分岐しており、４つの分岐管３６ａは４つのめっき槽２の内槽５の底部にそれぞれ接続されている。４つの分岐管３６ａには、それぞれ、流量計３８および流量調節弁３９が設けられており、流量計３８および流量調節弁３９はめっき制御部１７に接続されている。めっき制御部１７は、流量計３８により測定されためっき液の流量に基づいて、流量調節弁３９の開度を制御するように構成されている。従って、４つの分岐管３６ａを介してそれぞれのめっき槽２に供給されるめっき液の流量は、各めっき槽２の上流側に設けられた各流量調節弁３９によって制御され、これらの流量がほぼ同じとなるようにされる。めっき液戻り管３７は、めっき槽２の外槽６の底部からめっき液タンク３５まで延びている。めっき液戻り管３７は、４つのめっき槽２の外槽６の底部にそれぞれ接続された４つの排出管３７ａを有している。

めっき液供給管３６には、めっき液を移送するためのポンプ４０と、ポンプ４０の下流側に配置されたフィルタ４１が設けられている。めっき装置１で使用されためっき液は、めっき液戻り管３７を通じてめっき液供給装置２０に送られ、めっき液供給装置２０で酸化銅粉体が添加されためっき液は、めっき液供給管３６を通じてめっき装置１に送られる。ポンプ４０は、めっき液をめっき装置１とめっき液供給装置２０との間で常時循環させてもよく、または予め定められた量のめっき液を間欠的にめっき装置１からめっき液供給装置２０に送り、酸化銅粉体が添加されためっき液をめっき液供給装置２０からめっき装置１に間欠的に戻すようにしてもよい。

さらに、純水（ＤＩＷ）をめっき液中に補充するため、純水供給ライン４２がめっき液タンク３５に接続されている。この純水供給ライン４２には、めっき装置１を停止した時等に純水供給を停止するための開閉バルブ４３（通常は開とされている）、純水の流量を測定するための流量計４４、純水の流量を調節するための流量調節弁４７が配置されている。この流量計４４および流量調節弁４７は、めっき制御部１７に接続されている。めっき液中の銅イオン濃度が設定値を超えてしまった場合には、めっき液を希釈するため、めっき制御部１７は、流量調節弁４７の開度を制御して純水をめっき液タンク３５に供給するように構成されている。

めっき制御部１７は、めっき液供給装置２０の動作制御部３２に接続されている。めっき液中の銅イオン濃度が設定値よりも低下すると、めっき制御部１７は、補給要求値を示す信号をめっき液供給装置２０の動作制御部３２に送るように構成されている。この信号を受け、めっき液供給装置２０は、酸化銅粉体の添加量が補給要求値に達するまで酸化銅粉体をめっき液に添加する。本実施形態では、めっき制御部１７および動作制御部３２は、別々の装置として構成されているが、一実施形態では、めっき制御部１７および動作制御部３２は１つの制御部として構成されてもよい。この場合、制御部は、プログラムに従って動作するコンピュータでもよい。このプログラムは、記憶媒体に格納されてもよい。

めっき装置１は、めっき液中の銅イオン濃度を測定する濃度測定器１８ａを備えてもよい。濃度測定器１８ａは、めっき液戻り管３７の４つの排出管３７ａにそれぞれ取り付けられている。濃度測定器１８ａによって得られた銅イオン濃度の測定値は、めっき制御部１７に送られる。めっき制御部１７は、電流の累積値から算定しためっき液中の銅イオン濃度を上記設定値と比較してもよいし、または濃度測定器１８ａによって測定された銅イオン濃度を上記設定値と比較してもよい。めっき制御部１７は、電流の累積値から算定しためっき液中の銅イオン濃度（すなわち銅イオン濃度の算定値）と、濃度測定器１８ａによって測定された銅イオン濃度（すなわち銅イオン濃度の測定値）との比較に基づいて、銅イオン濃度の算定値を較正してもよい。例えば、めっき制御部１７は、銅イオン濃度の測定値を銅イオン濃度の算定値で割り算することにより補正係数を決定し、この補正係数を銅イオン濃度の算定値に掛け算することで、銅イオン濃度の算定値を較正してもよい。補正係数は、定期的に更新することが好ましい。

また、めっき液供給管３６に分岐管３６ｂを設け、この分岐管３６ｂに濃度測定器１８ｂを設けてめっき液中の銅イオン濃度をモニタリングすることや、この分岐管３６ｂに分析装置（例えば、ＣＶＳ装置や比色計など）を設けて銅イオンだけでなく各種化学成分の溶存濃度を定量分析し、監視するようにすることもできる。このように構成すれば、それぞれのめっき槽２にめっき液が供給される前にめっき液供給管３６にあるめっき液中の化学成分、例えば不純物の濃度を分析できるため、溶存不純物がめっき性能に対して影響することを防止し、より精度のよいめっき処理をより確実に行うことができる。濃度測定器１８ａ，１８ｂのうちのいずれか一方のみを設けてもよい。

上記のような構成により、第１の実施形態に係るめっきシステムでは、めっき液中に含まれる銅イオン濃度をめっき槽２間で実質的に同じとしつつ、銅のめっき液への補給が行われる。

図２は、酸化銅粉体を内部に保持することができる粉体容器２１を示す側面図である。図２に示すように、粉体容器２１は、内部に酸化銅粉体を収容することができる容器本体４５と、容器本体４５に接続された粉体導管４６と、粉体導管４６に取り付けられたバルブ４８とを備えている。容器本体４５は、ポリエチレンなどの合成樹脂から構成されている。容器本体４５には取っ手４９が形成されており、作業員が取っ手４９を掴んで粉体容器２１を持ち運ぶことができるようになっている。粉体容器２１の容量は特に限定されないが、酸化銅粉体が充填された粉体容器２１を作業員が持ち運びできる程度の容量である。一例では、粉体容器２１の容量は４Ｌである。粉体容器２１に充填する酸化銅としては、成形されてない酸化銅粉体だけでなく、酸化銅粉体から成形されたペレット（粒状物）であってもよい。ペレット状に成形された酸化銅粉体を使用する場合、粉じんの飛散がより効果的に抑制できる。

粉体導管４６は、例えば溶接といった接合手段により容器本体４５に接合されている。粉体導管４６は酸化銅粉体の通過を許容する配管から構成されている。この粉体導管４６は、鉛直方向に対して約３０度の角度で傾斜している。粉体導管４６に取り付けられたバルブ４８を開くと、酸化銅粉体は粉体導管４６を通過することができ、バルブ４８を閉じると、酸化銅粉体は粉体導管４６を通過することができない。図２は、バルブ４８が閉じた状態を示している。粉体導管４６の先端４６ａには、キャップ（すなわち蓋）５０が取り付けられている。

図３は、キャップ５０が外され、バルブ４８が開かれた状態の粉体容器２１を示す図である。酸化銅粉体は、図３に示す状態にある粉体容器２１に粉体導管４６を通じて投入される。酸化銅粉体の投入が終わると、バルブ４８が閉じられ、キャップ５０が粉体導管４６の先端に取り付けられる（図２参照）。酸化銅粉体が充填された粉体容器２１は、バルブ４８が閉じられた状態で、図１に示す密閉チャンバー２４内に搬入される。

図４は、密閉チャンバー２４の斜視図である。本実施形態では、密閉チャンバー２４は、その内部に密閉された空間を形成することができる矩形状の箱である。密閉チャンバー２４は、その内部空間に上記粉体容器２１を搬入可能とする扉５５と、密閉チャンバー２４の壁の一部を構成する２つの手袋５６とを備えている。また、扉５５は、密閉チャンバー２４内が密閉されるよう、扉５５が取り付けられる取り付け枠はシール機能を有するゴム等の部材で構成される。手袋５６は、作業員の手の形に沿って変形可能な柔軟な素材（例えば、塩化ビニール等の合成ゴム）からなる膜によって構成されており、密閉チャンバー２４内部で作業員が作業できるように密閉チャンバー２４内に手袋５６本体が突出するように構成されている。これら２つの手袋５６は、扉５５の両側に配置されている。密閉チャンバー２４は、その内部空間を負圧源に連通させるための排気ポート５８を備える。負圧源は、例えば真空ポンプである。密閉チャンバー２４の内部には、排気ポート５８を通じて負圧が形成される。

図５は、密閉チャンバー２４の内部を示す図である。密閉チャンバー２４内には、粉体容器２１を真空吸引により保持する真空クランプ６１と、粉体容器２１を振動させる振動装置（バイブレータ）６５と、粉体容器２１を支持する台座６６が配置されている。粉体容器２１は、粉体導管４６が下方を向いた状態で真空クランプ６１および台座６６に設置される。真空クランプ６１はフレーム６８に固定され、振動装置６５は真空クランプ６１に固定されている。真空クランプ６１は、粉体容器２１に接する防振ゴム６１ａを有している。この防振ゴム６１ａには真空が内部に形成される通孔（図示せず）が形成されている。振動装置６５および真空クランプ６１の動作は、図１に示す動作制御部３２によって制御される。

真空クランプ６１は、真空発生装置であるエジェクタ７０に接続されている。エジェクタ７０および振動装置６５は、圧縮空気供給管７２に接続されている。圧縮空気供給管７２は２つに分岐しており、一方はエジェクタ７０に、他方は振動装置６５に接続されている。圧縮空気がエジェクタ７０に送られると、エジェクタ７０は真空クランプ６１内に真空を形成し、粉体容器２１は真空吸引によって真空クランプ６１の防振ゴム６１ａに保持される。振動装置６５は、圧縮空気によって作動する構造を有している。振動装置６５は、真空クランプ６１を通じて粉体容器２１に振動を伝え、真空クランプ６１に保持されている粉体容器２１を振動させる。振動装置６５の振動数は、めっき液供給装置２０の振動制御部（図示せず）によって制御されるように構成されている。振動制御部は、動作制御部３２から構成されてもよい。振動装置６５は、粉体容器２１の側面に直接接触してもよい。一実施形態では、振動装置６５は、電動式振動装置であってもよい。

密閉チャンバー２４内には、粉体容器２１に連結可能なホッパー２７の投入口２６が配置されている。粉体容器２１の粉体導管４６の先端４６ａ（図３参照）は、ホッパー２７の投入口２６に挿入され（図６および図７参照）、これによって、粉体容器２１の粉体導管４６の先端４６ａが、ホッパー２７の投入口２６に連結される。粉体導管４６と投入口２６とが連結された状態でバルブ４８が開かれると（図７参照）、粉体容器２１内の酸化銅粉体は、粉体導管４６を通って投入口２６に流入し、最終的にホッパー２７内に落下する。

粉体容器２１内の粉体導管４６付近では、酸化銅粉体のブリッジ現象が生じることがある。ブリッジ現象は、粉体の密度が高まって粉体容器２１を閉塞する現象である。このようなブリッジ現象を防止するために、振動装置６５は粉体容器２１を振動させ、粉体容器２１内の酸化銅粉体を流動化させる。振動装置６５の振動範囲は、好ましくは、毎分１０００〜１００００回であり、より好ましくは、毎分７０００〜８０００回である。

粉体導管４６がホッパー２７の投入口２６に接続されているときの粉体容器２１が、全体として傾くような位置に、粉体導管４６は粉体容器２１に取り付けられている。具体的には、粉体導管４６がホッパー２７の投入口２６に接続されたとき、粉体容器２１の一方の側面は、水平面に対して５０度〜７０度の角度で傾いており、他方の側面は水平面に対して２０度〜４０度の角度で傾いている。このように、粉体導管４６がホッパー２７の投入口２６に接続されたとき、粉体容器２１の両側面が粉体導管４６に向かって粉体導管４６の左側と右側とで異なる角度で傾いているので、粉体導管４６付近に集中する粉体の圧力が粉体導管４６の左側と右側とで異なってくる。したがって、ブリッジ現象の発生を有効に防止でき、結果的に、酸化銅粉体が速やかに排出され、かつ酸化銅粉体が粉体容器２１内に残留しにくい。

図６は、粉体容器２１の粉体導管４６の先端４６ａと、ホッパー２７の投入口２６を示す図である。粉体導管４６の先端４６ａは、円錐台形状を有している。ホッパー２７の投入口２６は、粉体導管４６の先端４６ａの形状に対応した形状を有している。より具体的には、ホッパー２７の投入口２６は、その先端（上端）からの距離が大きくなるにつれて口径が徐々に小さくなる接続シール２８を有している。この接続シール２８は、ゴムなどの弾性材から構成されている。図７に示すように、粉体導管４６の先端４６ａをホッパー２７の投入口２６に挿入すると、粉体導管４６の先端４６ａは投入口２６の接続シール２８に密着し、接続シール２８によって粉体導管４６の先端４６ａとホッパー２７の投入口２６との間の隙間が封止される。したがって、酸化銅粉体の飛散が防止される。

粉体容器２１からホッパー２７への酸化銅粉体の供給作業について、図８を参照して説明する。ステップ１では、内部に酸化銅粉体が充填された粉体容器２１が用意される。ステップ２では、密閉チャンバー２４の扉５５を開き、ステップ３で粉体容器２１を密閉チャンバー２４内に入れる。ステップ４で、扉５５を閉じ、ステップ５では、作業員は手袋５６を装着し、密閉チャンバー２４内の粉体容器２１のキャップ５０を外す。ステップ６では、粉体容器２１の粉体導管４６をホッパー２７の投入口２６に接続し、ステップ７で、粉体容器２１のバルブ４８を開き、ステップ８で粉体容器２１を真空クランプ６１で保持しながら振動装置６５により粉体容器２１を振動させる。粉体容器２１内の酸化銅粉体は、投入口２６を通ってホッパー２７内に供給される。酸化銅粉体の供給が終了すると、ステップ９で、粉体容器２１の振動を止め、ステップ１０でバルブ４８を閉じ、ステップ１１で真空クランプ６１による粉体容器２１の真空吸引を停止する。ステップ１２で粉体容器２１を真空クランプ６１および台座６６から取り外し、ステップ１３でキャップ５０を粉体導管４６に取り付ける。そして、ステップ１４で扉５５を開け、ステップ１５で粉体容器２１を密閉チャンバー２４から取り出す。

上述したステップ１からステップ１５までの全てのステップは、密閉チャンバー２４内に負圧が形成された状態で行われる。また、バルブ４８を開いてからバルブ４８を閉じるまで、粉体容器２１は密閉チャンバー２４内にある。したがって、たとえ酸化銅粉体が粉体容器２１からこぼれても、酸化銅粉体は密閉チャンバー２４から漏れることはない。ホッパー２７の容量は、粉体容器２１の容量の数倍であるので、ホッパー２７内に十分な量の酸化銅粉体が貯留されるまで、上述したステップ１〜ステップ１５が繰り返される。

次に、ホッパー２７およびフィーダー３０について説明する。図９は、ホッパー２７およびフィーダー３０を示す側面図である。ホッパー２７は粉体リザーバ（またはペレットリザーバ）であり、その内部には粉体容器２１から供給された酸化銅粉体が貯留される。ホッパー２７の下半分は、円錐台形状を有しており、酸化銅粉体が下方に流れやすくなっている。ホッパー２７の上端開口は、蓋７４で覆われている。上述した粉体容器２１の粉体導管４６が接続される投入口２６は、蓋７４に固定されている。さらに、蓋７４には排気管７５が固定されている。この排気管７５は、ホッパー２７の内部空間に連通し、さらに図示しない負圧源に連通している。したがって、ホッパー２７の内部空間には排気管７５を通じて負圧が形成される。

フィーダー３０は、ホッパー２７の下部開口に連通している。本実施形態では、フィーダー３０は、スクリュー３０ａを備えたスクリューフィーダーである。モータ３１はフィーダー３０に連結されており、フィーダー３０はモータ３１によって駆動される。ホッパー２７およびフィーダー３０は、ブラケット７３に固定されており、さらにブラケット７３は重量測定器８０に支持されている。重量測定器８０は、ホッパー２７、フィーダー３０、モータ３１、およびホッパー２７とフィーダー３０の内部に存在する酸化銅粉体の総重量を測定するように構成されている。

フィーダー３０の出口３０ｂは、めっき液タンク３５に連結されている。モータ３１がフィーダー３０を駆動すると、ホッパー２７内の酸化銅粉体はフィーダー３０によってめっき液タンク３５に送られる。フィーダー３０とめっき液タンク３５との接続部を取り囲む包囲カバー８１がめっき液タンク３５に固定されている。フィーダー３０の出口３０ｂは、包囲カバー８１内に位置している。包囲カバー８１には不活性ガス供給ライン８３が接続されており、不活性ガス供給ライン８３は包囲カバー８１の内部に連通している。不活性ガス供給ライン８３は、窒素ガスなどの不活性ガスを包囲カバー８１の内部に供給し、包囲カバー８１の内部を不活性ガスで満たす。

不活性ガスを包囲カバー８１の内部に供給する理由は次の通りである。めっき液タンク３５に貯留されているめっき液が高温に維持されるように運転する場合がある。このような場合には、めっき液から蒸気が発生する。この蒸気は、上昇してフィーダー３０とめっき液タンク３５との接続部に到達し、さらにフィーダー３０の出口３０ｂを通ってフィーダー３０内に侵入する。蒸気がフィーダー３０内の酸化銅粉体に吸着されると、酸化銅粉体が凝集してフィーダー３０を閉塞させるおそれがある。そこで、このような場合には、包囲カバー８１内に窒素ガスなどの不活性ガスを注入することにより、蒸気を押し下げ、蒸気がフィーダー３０内に侵入することを防止している。

重量測定器８０は、モータ３１の動作を制御する動作制御部３２に接続されており、重量測定器８０から出力された重量の測定値は、動作制御部３２に送信されるようになっている。動作制御部３２は、めっき装置１（図１参照）から送られる補給要求値を示す信号を受信し、重量測定器８０から出力された重量の測定値の変化から、めっき液タンク３５内のめっき液への酸化銅粉体の添加量を算定し、酸化銅粉体の添加量が補給要求値に達するまで、モータ３１を動作させる。モータ３１はフィーダー３０を駆動し、フィーダー３０は、補給要求値に対応する量の酸化銅粉体をめっき液タンク３５に添加する。補給要求値は、めっき槽２に収容されているめっき液中の銅イオン消費分が反映されるようにめっき液の銅イオン濃度に従って変わり得る値であり、めっき液タンク３５に収容されているめっき液に添加すべき酸化銅粉体の量の目標値を表している。

めっき槽２内のめっき液中の銅イオン濃度が設定値よりも低下すると、めっき制御部１７は、めっき槽２内のめっき液中の銅イオン濃度から、補給要求値を算定するように構成されている。めっき槽２内のめっき液中の銅イオン濃度としては、上述したように、電流の累積値から算定しためっき液中の銅イオン濃度、または濃度測定器１８ａおよび／または濃度測定器１８ｂによって測定された銅イオン濃度を用いることができる。

短時間に大量の酸化銅粉体がめっき液中に添加されてしまうと、酸化銅粉体がめっき液中で溶解する前に凝集され、酸化銅粉体が完全に溶解しないおそれがある。また、フィーダー３０のスクリュー３０ａの回転速度が高すぎると、フィーダー３０内で酸化銅粉体が凝集され、めっき液に溶けにくい酸化銅粉体の塊が形成されるおそれがある。そこで、このような酸化銅粉体の凝集体や塊の形成を防止するために、スクリュー３０ａの回転速度の上限値を設定することが好ましい。より具体的には、動作制御部３２は、スクリュー３０ａが予め設定された上限値以下の回転速度で回転するようにモータ３１を制御することが好ましい。

ホッパー２７内の酸化銅粉体の残量が少ない場合には、動作制御部３２は警報を発することが好ましい。より具体的には、重量測定器８０から出力された重量の測定値が下限値を下回ると、動作制御部３２は警報を発することが好ましい。

次に、めっき液タンク３５について説明する。図１０はめっき液タンク３５の斜視図であり、図１１はめっき液タンク３５の平面図であり、図１２は図１１の矢印Ａで示す方向から見ためっき液タンク３５の縦断面図である。めっき液タンク３５は、攪拌機８５が配置された攪拌槽９１と、該攪拌槽９１の下部に設けられた連通孔９５に接続されたオーバーフロー槽９２とを備えている。オーバーフロー槽９２は連通孔９５を通じて攪拌槽９１に連通している。図１に示すめっき槽２に接続されためっき液戻り管３７は、攪拌槽９１に接続されている。したがって、図１のめっき装置１で使用されためっき液は、攪拌槽９１に戻される。

フィーダー３０の出口３０ｂは、攪拌槽９１の上方に位置しており、フィーダー３０から供給される酸化銅粉体は攪拌槽９１に投入される。攪拌機８５は、攪拌槽９１の内部に配置された攪拌翼８６と、攪拌翼８６に連結されたモータ８７とを備えている。モータ８７は、攪拌翼８６を回転させることによって、酸化銅粉体をめっき液に溶解させることができる。攪拌機８５の動作は、上述した動作制御部３２によって制御される。オーバーフロー槽９２は、攪拌槽９１に隣接している。酸化銅粉体が添加されためっき液は、攪拌槽９１から連通孔９５を通ってオーバーフロー槽９２に流入する。溶解していない酸化銅粉体の流出を防ぐために、連通孔９５にフィルタを設けてもよい。

オーバーフロー槽９２に隣接して、迂回流路９３が設けられている。めっき液は、オーバーフロー槽９２を越流して迂回流路９３に流れ込むようになっている。本実施形態の迂回流路９３は、複数のバッフル板８８によって形成された蛇行流路である。各バッフル板８８の端部には切り欠き８８ａが形成されている。隣接するバッフル板８８の切り欠き８８ａは、バッフル板８８の長手方向において異なる位置に形成されている。したがって、図１１の矢印で示すように、酸化銅粉体が添加されためっき液は、迂回流路９３を蛇行する。一実施形態では、切り欠き８８ａのない複数のバッフル板８８を交互にずらして配置することで、迂回流路９３を形成してもよい。

迂回流路９３は、酸化銅粉体がめっき液に溶解するのに十分な時間を確保するために設けられている。めっき液が迂回流路９３を通過する時間は、１０秒以上であることが好ましい。このような迂回流路９３を設けることにより、酸化銅粉体をめっき液中に十分に溶解させることができる。

図１３は、めっき液タンク３５の他の実施形態を示す模式図である。本実施形態では、バッフル板８８は、オーバーフロー槽９２内に設置されており、これらバッフル板８８は上下方向において交互にずらして配置されている。これらバッフル板８８によってめっき液の迂回流路９３が形成される。

また、図１４は、めっき液タンク３５のさらに他の実施形態を示す模式図である。この実施形態では、攪拌機８５が配置された攪拌槽９１は、めっき液タンク３５の中心に設けられている。オーバーフロー槽９２は、攪拌槽９１の外側に設けられており、攪拌槽９１の下端に設けられた連通孔９５に連通している。迂回流路９３はオーバーフロー槽９２に隣接しており、さらに迂回流路９３はめっき液供給路３６に接続されている。迂回流路９３は、攪拌槽９１およびオーバーフロー槽９２の外側に配置されている。本実施形態における迂回流路９３は、螺旋状に延びる螺旋流路である。めっき液は、攪拌槽９１から連通孔９５を通じてオーバーフロー槽９２に流入し、さらにオーバーフロー槽９２を越流して迂回流路９３に流れ込む。迂回流路９３を流れためっき液は、めっき液供給路３６に流入する。このように迂回流路９３を螺旋状、すなわち円形状に構成すると、バッフル板８８を設けることなくめっき液を滞留させることができ、また、めっき液タンク３５には角部が存在しないので、めっき液の流れが滞留しがちとなるめっき液タンク３５の角部に粉体が沈降することを防止でき、さらに、めっき液タンク３５をコンパクトに構成できる。

図１１乃至図１２に示す実施形態と、図１３に示す実施形態のいずれにおいても、バッフル板８８の数を増やすことにより、めっき液が迂回流路９３を通過する時間を長くすることができる。図１４に示す実施形態ではバッフル板は設けられていないが、迂回流路９３を長くすることにより、同様に、めっき液が迂回流路９３を通過する時間を長くすることができる。

図１５は、バッフル板の数が酸化銅粉体の溶解に及ぼす影響を室温条件下において調べた実験結果を示す図（ＳＥＭ図）である。具体的には、迂回流路９３にバッフル板をそれぞれ３枚設けた場合、２枚設けた場合、１枚設けた場合、０枚とした場合に、迂回流路９３に酸化銅粉体を溶解させた溶液を通過させ、通液後に迂回流路９３の底部上に沈降している酸化銅粉体を捕集して、拡大写真により撮影したものである。図１５は、ＳＥＭ写真を示しており、倍率は、それぞれ、５０倍、１００倍、１５０倍である。

めっき液供給管３６中での摩擦損失やバルブ、メータ、管継手部などによる損失を考慮すると、めっき槽２内にあるめっき液中の銅濃度を高めるためには、めっき液タンク３５中を流れるめっき液の流速をある程度高くすることが必要である。他方で、めっき液の流速が過度に高すぎると、酸化銅粉体が完全にめっき液中に溶解しないおそれもある。

図１５に示す実験結果から分かるように、バッフル板の数を３枚とした場合には酸化銅粉体がほとんど残存していないが、バッフル板の数を０枚とした場合には酸化銅粉体が残存している。すなわち、バッフル板の数が多いほど、酸化銅粉体の溶解が進行する。めっき液が迂回流路９３を通過するのに要する時間は、バッフル板の数が０枚の場合はおよそ４秒、１枚の場合はおよそ８秒、２枚の場合はおよそ１２秒、３枚の場合はおよそ１６秒程度であった。

今回の実験結果から、めっき液が迂回流路９３を通過するのに要する時間は、バッフル数１．５枚に相当する少なくとも１０秒よりも長い時間であり、例えば、バッフル板の数を２枚とした場合に相当するおよそ１２秒よりも長くすることが好ましく、バッフル板の数を３枚とした場合に相当する１６秒よりも長くすることがより好ましいといえる。

また、上記ではバッフル板の数が酸化銅粉体の溶解に及ぼす影響について調べた例を記載したが、酸化銅粉体の溶解を促進する手段としては、バッフル板の数を調整することのみに限定されるものではない。別の構成例としては、酸化銅粉体の溶液中での溶解を促進させるため、めっき液タンク３５の内部、例えば、攪拌槽９１にヒーターを設置して、酸化銅粉体の溶解を促進させるようにすることもできる。ただし、めっき液が過度に高温に加熱されると、めっき液中の添加剤等の共存成分が分解、失活してしまうといった懸念も生じる。この観点から、添加剤の分解が生じないように、攪拌槽９１中のめっき液の温度の上限は、５０度以下とするのが好ましい。このようにめっき液を加熱できる構成を付加した場合には、めっき液が迂回流路９３を通過するのに要する時間が８秒以上となるように１枚のバッフル板を迂回流路９３に設置してもよく、あるいは、めっき液タンク３５にバッフル板を設けなくてもよい。攪拌槽９１にヒーターを設置することで、めっき液がめっき液タンク３５を通過するようにするだけで酸化銅粉体を十分に溶解させることができる。

次に、第２の実施形態に係るめっきシステムについて図１６を参照して説明する。第２の実施形態に係るめっきシステムが第１の実施形態に係るめっきシステムと異なるのは、４つのめっき槽２が直列に接続されている点である。より具体的には、各めっき槽２の外槽６と、隣接するめっき槽２の内槽５は、第１連結管１１０および第２連結管１１２で接続されている。第１連結管１１０および第２連結管１１２のそれぞれには、めっき液を移送するためのポンプ１１３が取付けられている。

めっき液供給管３６は、４つのめっき槽２のうちの１つの内槽５に接続されており、めっき液戻り管３７は、４つのめっき槽２のうちの他の１つの外槽６に接続されている。めっき液供給管３６には流量計３８および流量調節弁３９が設けられており、めっき液戻り管３７には流量計１１５およびめっき液排出バルブ１１６が設けられている。めっき液戻り管３７が接続された外槽６には、めっき液中の銅イオン濃度を測定する濃度測定器１１８が接続されている。第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その重複する説明を省略する。

第２の実施形態に係るめっきシステムは、めっき槽２の内部にあるめっき液中に含まれる銅イオン濃度を実質的に同じに保ちながら、めっき液中の銅イオン濃度を自動的に測定する。もし、めっき液への銅の補給が必要となった場合には、めっき装置１からめっき液をめっき液供給装置２０に移送するとともに、階下室にあるめっき液供給装置２０から、比較的高濃度の銅を含んだめっき液をめっき装置１に供給するように構成されている。

次に、酸化銅粉体をめっき液に添加する制御シーケンスについて、第１の実施形態に係るめっきシステムについては図１７を、第２の実施形態に係るめっきシステムについては図１８を、それぞれ参照して説明する。第１の実施形態に係るめっきシステムについては、図１７に示すように、ステップ１では、めっき液中の銅イオン濃度が設定値を下回ると、めっき制御部１７は、補給要求値を示す信号を動作制御部３２に送る。ステップ２では、動作制御部３２は、信号を受けて、酸化銅粉体のめっき液への添加量が補給要求値に達するまでモータ３１を動作させ、フィーダー３０は補給要求値に対応する量の酸化銅粉体をめっき液タンク３５中のめっき液に添加する。

ステップ３では、動作制御部３２は、攪拌機８５を始動させ、酸化銅粉体が添加されためっき液を攪拌する。動作制御部３２は、予め設定された時間が経過すると、攪拌機８５の攪拌動作を停止させる。ステップ４では、酸化銅粉体が添加されためっき液は、オーバーフロー槽９２および迂回流路９３を流れながら、酸化銅粉体がめっき液中に溶解する。そして、ステップ５では、酸化銅粉体が溶解しためっき液は、めっき液供給管３６を通じてめっき装置１のめっき槽２に供給される。このようにして、めっき装置１で使用されるめっき液中の銅イオン濃度は、設定値に維持される。本実施形態によれば、必要な量の酸化銅粉体が自動的にめっき液に添加され、溶解され、そしてそれぞれのめっき槽２にそれぞれ所定量ずつ供給されるようにできるので、めっき装置１のスループットを低下させずに、それぞれのめっき槽２のめっき液中の銅イオン濃度を、それぞれ、所定の値となるように管理・維持することができる。

また、第２の実施形態に係るめっきシステムにおいては、次のように酸化銅粉体をめっき液に添加する。すなわち、めっき槽２に収容されているめっき液中の銅イオン濃度は濃度測定器１１８により継続的に測定され、銅イオン濃度の測定値はめっき制御部１７によって監視される。図１８に示すように、ステップ１では、めっき槽２中のめっき液中の銅イオン濃度が、設定値よりも下回った場合には、めっき制御部１７は、補給要求値を示す信号をめっき液供給装置２０の動作制御部３２に信号を送る。ステップ２では、めっき槽２からめっき液を排出するめっき液排出バルブ１１６を開き、めっき液をめっき槽２からめっき液タンク３５に移送する。このめっき液排出バルブ１１６は、めっき液タンク３５の最大容量以下のめっき液が供給されるように、所定時間だけ開かれるように動作する。

ステップ３では、動作制御部３２は、上記信号を受けて、酸化銅粉体のめっき液への添加量が補給要求値に達するまでモータ３１を動作させ、フィーダー３０は補給要求値に対応する量の酸化銅粉体をめっき液タンク３５中のめっき液に添加する。なお、ステップ２とステップ３は同時に行ってもよく、またはステップ３をステップ２よりも先に実行してもよい。ステップ４では、動作制御部３２は、攪拌機８５を始動させ、酸化銅粉体が添加されためっき液を攪拌する。動作制御部３２は、予め設定された時間が経過すると、攪拌機８５の攪拌動作を停止させる。

ステップ５では、酸化銅粉体が添加されためっき液は、オーバーフロー槽９２および迂回流路９３を流れながら、酸化銅粉体がめっき液中に溶解する。そして、ステップ６では、酸化銅粉体が溶解しためっき液は、めっき液供給管３６を通じてめっき装置１のめっき槽２のいずれかに供給される。複数のめっき槽２は、第１連結管１１０および第２連結管１１２により互いに連通されており、めっき槽２間の第１連結管１１０および第２連結管１１２に設けられたポンプ１１３を駆動することで、めっき液が複数のめっき槽２の全体にいきわたる。このようにして、めっき装置１で使用されるめっき液中の銅イオン濃度は、設定値に維持される。

図１に示すように、第１の実施形態に係るめっきシステムでは、めっき液供給管３６は、複数のめっき槽２にそれぞれ接続される複数の分岐管３６ａを備えており、同じ濃度のめっき液がこれらめっき槽２に供給される。第２の実施形態に係るめっきシステムでは、複数のめっき槽２同士が互いに連通しているとともに、めっき液供給管３６は、複数のめっき槽２のうちの一つに接続されている。したがって、いずれの実施形態でも、複数のめっき槽２内のめっき液の濃度は均一に保たれる。本実施形態によれば、めっきによって形成される銅膜の質が向上するのみならず、めっき槽２間でのめっき結果のばらつきを防止することができる。

酸化銅粉末の平均粒子径は、１０マイクロメートルから２００マイクロメートルの範囲とするのが好ましい（レーザー回折・散乱法により測定された値をいう）。さらに、平均粒子径は、２０マイクロメートルから１００マイクロメートルの範囲とするのがより好ましい。平均粒子径が小さ過ぎると、粉体供給時に酸化銅粉体が空間へと飛散するおそれが懸念される。また、平均粒子径が大きすぎると、粉末が溶液に速やかに溶解しにくくなるおそれも懸念される。

さらに、別の方法としては、金属銅がペレット状に成形された固形物を添加しためっき液を用いることにより、より質の高い銅膜を基板に形成することができるめっき方法を提供することができる。このように金属銅がペレット状に成形された固形物を使用すると、不純物の量が少ない銅粉体を酸化銅粉末と混在させることになるので、めっき膜質を向上させることができる。そして、ペレット状なので粉体供給時の粉体の飛散をより効果的に防止できる。

一般に、アルカリ金属を粉体にした場合には発火や爆発する危険性もありうるが、金属銅粉体そのものは発火や爆発の危険等も少ないため、金属銅粉体をペレット状に成形することができる。このような金属銅をペレット状に成形した固形物を、図１等で説明したように、酸化銅粉体に代えて、あるいは酸化銅粉体とともに、めっき液タンク３５に供給するように構成することもできる。また、金属銅と酸化銅粉体とを、ともにペレット状に成形した固形物を用いてもよい。

なお、上記のようにペレット状に成形された固形物が硬すぎると、めっき液供給装置２０の不具合の原因となりうるし、柔らかすぎると粉体の飛散を効果的に防止できないおそれも想定される。そこで、ペレットの硬さは、適切な範囲のものとすることがよい。

また、ペレット状とされた固形物について説明したが、小粒径の球体とされた銅固形物ボールや、固体状の銅をリボン、またはテープ状に成形した帯状物を、銅めっき処理に用いることもできる。この場合、フィーダー３０の軸に、固形物の破砕効果をもたせるようにしてもよい。

上記実施形態では基板に銅をめっきする場合の粉体容器及びめっき液の供給装置を説明したが、基板にめっきする金属種を銅ではなく、例えばインジウムといった別の金属とした場合についても、上記の粉体容器、めっきシステム、およびめっき方法を用いることができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１めっき装置
２めっき槽
５内槽
６外槽
８不溶解アノード
９アノードホルダー
１１基板ホルダー
１５めっき電源
１７めっき制御部
１８ａ，１８ｂ濃度測定器
２０めっき液供給装置
２１粉体容器
２４密閉チャンバー
２６投入口
２７ホッパー
２８接続シール
３０フィーダー
３１モータ
３２動作制御部
３５めっき液タンク
３６めっき液供給管
３６ａ分岐管
３７めっき液戻り管
３７ａ排出管
３８流量計
３９流量調節弁
４０ポンプ
４１フィルタ
４２純水供給ライン
４３開閉バルブ
４４流量計
４５容器本体
４６粉体導管
４７流量調節弁
４８バルブ
４９取っ手
５０キャップ
５５扉
５６手袋
５８排気ポート
６１真空クランプ
６５振動装置
６６台座
６８フレーム
７０エジェクタ
７２圧縮空気供給管
７３ブラケット
７４蓋
７５排気管
８０重量測定器
８１包囲カバー
８３不活性ガス供給ライン
８５攪拌機
８６攪拌翼
８７モータ
８８バッフル板
８８ａ切り欠き
９１攪拌槽
９２オーバーフロー槽
９３迂回流路
９５連通孔
１１０第１連結管
１１２第２連結管
１１３ポンプ
１１５流量計
１１６めっき液排出バルブ
１１８濃度測定器
Ｗ基板

Claims

めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体を溶解させためっき液をめっき槽に供給するための装置であって、
前記粉体を収容した粉体容器の粉体導管に連結可能な投入口を有するホッパーと、
前記ホッパーの下部開口に連通するフィーダーと、
前記フィーダーに連結されたモータと、
前記フィーダーの出口に連結され、前記粉体を前記めっき液に溶解させるめっき液タンクと、
前記フィーダーと前記めっき液タンクとの接続部を取り囲む包囲カバーと、
前記包囲カバーの内部に連通する不活性ガス供給ラインと、を備えたことを特徴とする装置。
前記ホッパーおよび前記フィーダーの重量を測定する重量測定器と、
前記重量の測定値の変化に基づき、前記モータの動作を制御する動作制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記動作制御部は、前記重量の測定値の変化から前記粉体の前記めっき液への添加量を算定し、前記添加量が目標値に達するまで、前記モータを動作させることを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記ホッパーの投入口は、その先端からの距離が大きくなるにつれて口径が徐々に小さくなる接続シールを有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
前記接続シールは弾性材から構成されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
前記ホッパーの投入口が内部に配置された密閉チャンバーをさらに備え、
前記密閉チャンバーは、内部に前記粉体容器を搬入可能とする扉と、前記密閉チャンバーの壁の一部を構成する手袋とを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
前記密閉チャンバーは、その内部空間を負圧源に連通させるための排気ポートを備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
前記密閉チャンバー内には、前記粉体容器を振動させる振動装置が配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
前記密閉チャンバー内には、前記粉体容器を保持する真空クランプが配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の装置。
前記めっき液タンクは、前記めっき液を攪拌する攪拌機を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
前記めっき液タンクは、前記攪拌機が配置された攪拌槽と、該攪拌槽の下部に設けられた連通孔に接続されたオーバーフロー槽とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
前記めっき液タンクは、前記オーバーフロー槽に隣接する迂回流路をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
前記めっき液タンクは、前記オーバーフロー槽内に配置された複数のバッフル板をさらに備え、前記複数のバッフル板は交互にずらして配列されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
基板をめっきするための複数のめっき槽と、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の装置と、
前記装置から前記複数のめっき槽に延びるめっき液供給管とを備えたことを特徴とするめっきシステム。
前記複数のめっき槽から前記装置に延びるめっき液戻り管をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載のめっきシステム。
めっきに使用される金属を少なくとも含む粉体をめっき液に供給する方法であって、
前記粉体を収容した粉体容器の粉体導管を、ホッパーの投入口に連結し、
前記粉体容器から前記ホッパーに前記粉体を供給し、
前記ホッパーの下部開口に連通するフィーダーと、めっき液タンクとの接続部を取り囲む包囲カバーの内部に不活性ガスを供給し、
前記粉体が貯留された前記ホッパーと、前記フィーダーの重量を測定しながら、前記フィーダーを動作させ、
前記重量の測定値の変化に基づいて、前記粉体を前記フィーダーによって前記めっき液タンク中のめっき液に添加することを特徴とする方法。
前記粉体が添加された前記めっき液を攪拌する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
前記重量の測定値の変化から前記粉体の前記めっき液への添加量を算定し、
前記添加量が目標値に達するまで、前記フィーダーを動作させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。