JP2018178141A - めっきシステム、およびめっき方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属粉体をクリーンルーム内に飛散させることなく、めっき液中の金属イオンを所望の濃度に維持しながら、基板をめっきすることができるめっきシステムおよびめっき方法を提供する。
【解決手段】めっきシステムは、基板をめっきするためのめっき槽２と、めっき液を内部に保持できるように構成された主タンク１８と、めっき液供給ライン２１を流れるめっき液の温度を所定のめっき温度範囲内に調節する第１温度調節器３９と、金属を少なくとも含む粉体をめっき液に溶解させて補充めっき液を生成する混合タンク１９と、補充めっき液の温度をめっき温度範囲よりも高い温度に調節する第２温度調節器７３と、混合タンク１９を主タンク１８またはめっき液供給ライン２１に連結するめっき液補充ライン６８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハなどの基板をめっき槽でめっきするためのめっきシステムおよびめっき方法に関する。特に、本発明は電解めっきシステムおよび電解めっき方法に関する。

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（FOWLP、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、粉体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、粉体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などの金属でめっきすると、めっき液中の金属イオンが減少する。したがって、めっき液供給装置には、めっき液中の金属イオンの濃度を調整することが必要とされる。めっき液に金属を補給する１つの方法として挙げられるのは、金属粉体を直接めっき液に添加することである。しかしながら、この方法には次のような問題がある。

第１に、金属粉体をめっき液に投入するときに、金属粉体が半導体製造工場内に飛散し、クリーンルーム内の汚染を引き起こすことがある。さらには、飛散した金属粉体が作業員の健康を損ねるおそれがある。
第２に、金属粉体の量に基づいて、めっき液中の金属イオンの濃度を制御することは難しい。つまり、金属粉体の量は、金属イオンの濃度とは物理量として異なるため、必ずしにも必要な金属イオンの濃度が得られないことがある。
第３に、金属粉体がめっき液中に十分に溶解されないことがある。通常、めっき液は、基板のめっきプロセスに基づいて定められた温度範囲内に維持される。しかしながら、この温度範囲は、通常、金属を十分に溶解させることができる温度よりも低い。その結果、金属粉体がめっき液中に十分に溶解せず、必要な金属イオンの濃度が得られないことがある。

そこで、本発明は、金属粉体をクリーンルーム内に飛散させることなく、めっき液中の金属イオンを所望の濃度に維持しながら、基板をめっきすることができるめっきシステムおよびめっき方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板をめっきするためのめっき槽と、めっき液を内部に保持できるように構成された主タンクと、前記主タンクから前記めっき槽に延びるめっき液供給ラインと、前記めっき液供給ラインを流れるめっき液の温度を所定のめっき温度範囲内に調節する第１温度調節器と、金属を少なくとも含む粉体をめっき液に溶解させて補充めっき液を生成する混合タンクと、前記補充めっき液の温度を前記めっき温度範囲よりも高い温度に調節する第２温度調節器と、前記混合タンクを前記主タンクまたは前記めっき液供給ラインに連結するめっき液補充ラインを備えたことを特徴とするめっきシステムである。

本発明の好ましい態様は、前記第２温度調節器は前記めっき液補充ラインに取り付けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記めっき液補充ラインから分岐する混合循環ラインをさらに備え、前記混合循環ラインの端部は前記混合タンクに接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記めっき液供給ラインに取り付けられたミキサをさらに備え、前記めっき液補充ラインは前記めっき液供給ラインに接続されており、前記ミキサは、前記めっき液補充ラインの下流に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記めっき液供給ラインに取り付けられた第１流量コントローラと、前記めっき液補充ラインに取り付けられた第２流量コントローラをさらに備え、前記第１流量コントローラおよび前記第２流量コントローラは前記ミキサの上流に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１温度調節器は、前記ミキサの下流に位置していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記混合タンクと前記主タンクとの間に配置された補充タンクをさらに備え、前記めっき液補充ラインは、前記混合タンクを前記補充タンクに連結する第１補充ラインと、前記補充タンクを前記主タンクに連結する第２補充ラインを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記混合タンク内に前記粉体を供給する金属粉体供給ユニットをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記金属粉体供給ユニットは、前記混合タンクに接続された粉体移送管と、前記粉体移送管に取り付けられたエジェクタと、前記粉体移送管の粉体入口が内部に配置された密閉チャンバーを備えることを特徴とする。

本発明の一態様は、めっき液を所定のめっき温度範囲よりも高い温度に維持しながら、少なくとも金属を含む粉体を混合タンク内の前記めっき液に溶解させて補充めっき液を生成し、前記めっき温度範囲内に温度が調節されためっき液をめっき槽と主タンクとの間で循環させながら、基板を前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて該基板をめっきし、前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程を含み、前記補充めっき液中の金属イオンの濃度は、前記主タンク内のめっき液中の金属イオンの濃度よりも高いことを特徴とするめっき方法である。

本発明の好ましい態様は、前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程は、前記補充めっき液を、前記主タンク内のめっき液に供給する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程は、前記補充めっき液を、前記主タンクから前記めっき槽に延びるめっき液供給ライン内に供給する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記補充めっき液を前記めっき液供給ライン内に供給した後であって、かつ前記補充めっき液が前記めっき槽に到達する前に、前記補充めっき液と前記主タンクからのめっき液とを混合する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程は、前記補充めっき液を補充タンクに供給し、さらに前記補充めっき液を前記補充タンクから前記主タンク内のめっき液に供給する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記混合タンクに接続された粉体移送管内に圧縮空気を注入することで、前記粉体を前記混合タンクに移送する工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、金属を少なくとも含む粉体の飛散を防止しつつ、めっき液中の金属イオンの濃度を最適に維持することができる。さらに、本発明によれば、金属イオンの濃度が最適化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が銅である場合は、金属を少なくとも含む粉体の例としては、酸化銅粉体が挙げられる。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。

一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。 図１に示すめっき槽の詳細を示す図である。 めっきシステムの動作を示すフローチャートである。 めっきシステムの他の実施形態を示す模式図である。 めっきシステムの動作を示すフローチャートである。 めっきシステムの他の実施形態を示す模式図である。 めっきシステムの動作を示すフローチャートである。 金属粉体供給ユニットの一実施形態を示す模式図である。 金属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、第１容器弁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。 粉体容器の導管の先端と、粉体移送管の粉体入口を示す図である。 粉体容器の導管の先端が粉体移送管の粉体入口に接続された状態を示す図である。 混合タンクの模式図である。

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、一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金属（例えば銅）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、めっき液中の金属イオンの濃度を調整し、その調整された濃度のめっき液をめっき装置１に供給するためのめっき液供給ユニットである。

基板にめっきする金属の例としては、銅、インジウム、ニッケル、コバルト、ルテニウムが挙げられる。めっき液供給装置２０のうち、混合タンク側のめっき液（補充めっき液）の循環ライン（後述する、混合タンク１９、めっき液補充ライン６８の一部、混合循環ライン７７を補充めっき液が循環するようにされたライン）は、めっき液を所定のめっき温度範囲よりも高い温度に維持しながら、少なくとも金属を含む粉体をめっき液に溶解させる。この構成により、めっき装置１内のめっき液中の金属イオンよりも濃度の高い補充めっき液を生成し、補充めっき液をめっき装置１内のめっき液に必要な場合に混合させることにより、めっき液中の金属イオンの濃度を調整することができる。粉体の例としては、酸化銅粉体、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、酸化インジウムが挙げられる。

本実施形態における、少なくとも金属を含む粉体の平均粒径は、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。

めっき装置１は、基板をめっきするための複数のめっき槽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。めっき液は内槽５を満たし、内槽５の側壁から溢流して外槽６内に流入する。めっきされる基板（図１には図示せず）は、内槽５のめっき液中に浸漬される。一実施形態では、めっき装置１は、１つのめっき槽２を備えてもよい。

図２は、図１に示すめっき槽２の詳細を示す図である。図２に示すように、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、十分な金属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。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。

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の表面上に金属（例えば銅）が析出する。このようにして、基板Ｗの表面が金属でめっきされる。

図１に戻り、めっき液供給装置２０は、めっき液を内部に保持することができるように構成された主タンク１８と、少なくとも金属（例えば、銅）を含む粉体（以下、単に金属粉体という）をめっき液に混合および溶解させて高濃度の補充めっき液を生成する混合タンク１９を備えている。

めっき装置１のめっき槽２と主タンク１８は、めっき液供給ライン２１およびめっき液戻りライン２４で接続されている。めっき液供給ライン２１は主タンク１８からめっき槽２まで延びており、めっき液戻りライン２４はめっき槽２から主タンク１８まで延びている。より具体的には、めっき液供給ライン２１の一端は、主タンク１８の底部に接続され、めっき液供給ライン２１の他端は、複数のめっき槽２のそれぞれの内槽５の底部に接続されている。めっき液戻りライン２４の一端は、複数のめっき槽２のそれぞれの外槽６の底部に接続され、めっき液戻りライン２４の他端は、主タンク１８の上部に接続されている。基板のめっき中は、めっき液は、めっき槽２と主タンク１８との間を循環する。

めっき液供給ライン２１の一部は、複数の供給分岐ライン２１ａから構成されており、これら供給分岐ライン２１ａはめっき槽２の内槽５の底部にそれぞれ接続されている。供給分岐ライン２１ａには流量調節弁２６がそれぞれ取り付けられている。主タンク１８からのめっき液の流量は、流量調節弁２６によって調節され、調節された流量のめっき液がめっき槽２に流入する。めっき液戻りライン２４の一部は、同様に、複数の戻り分岐ライン２４ａから構成されており、これら戻り分岐ライン２４ａはめっき槽２の外槽６の底部にそれぞれ接続されている。戻り分岐ライン２４ａには開閉弁２７がそれぞれ取り付けられている。

めっき液供給装置２０は、主タンク１８内のめっき液の温度を測定する第１温度センサ３０、主タンク１８内のめっき液の液面レベルを測定する第１液面レベル検出器３１、主タンク１８内のめっき液を攪拌する第１攪拌機３３、および主タンク１８内のめっき液に添加剤を投入する添加剤投入口３４をさらに備えている。第１温度センサ３０、第１液面レベル検出器３１、第１攪拌機３３、および添加剤投入口３４は主タンク１８の上部に取り付けられている。第１攪拌機３３は、主タンク１８内に配置された攪拌羽根３３ａを有する。

めっき液供給装置２０は、めっき液供給ライン２１に取り付けられた循環ポンプ３８、第１温度調節器３９、開閉弁４１、流量計４２、およびフィルタ４４をさらに備えている。循環ポンプ３８を運転すると、主タンク１８内のめっき液は、めっき液供給ライン２１を通ってめっき槽２の内槽５に供給され、内槽５の側壁を溢流して外槽６に流入し、さらにめっき液戻りライン２４を通って主タンク１８に戻される。このようにして、循環ポンプ３８の運転に伴って、めっき液はめっき槽２と主タンク１８との間を循環する。

めっき液供給ライン２１を流れるめっき液の温度は、第１温度調節器３９によって所定のめっき温度範囲内に調節される。より具体的には、第１温度調節器３９はめっき液供給ライン２１を流れるめっき液の温度を測定し、温度の測定値が所定のめっき温度範囲内に収まるように、めっき液の温度を調節する。めっき温度範囲は、めっき槽２での基板のめっきプロセスに基づいて予め決定される。一例では、めっき温度範囲は、２５℃〜４５℃である。温度が調節されためっき液は、流量計４２、フィルタ４４、および流量調節弁２６を通って、めっき槽２のそれぞれの内槽５に供給される。めっき液供給ライン２１を通るめっき液の流量は、流量計４２によって測定される。

めっき液供給ライン２１から圧力解放ライン４８が分岐しており、圧力解放ライン４８の先端は主タンク１８の上部に接続されている。この圧力解放ライン４８には圧力センサ４９と圧力リリーフ弁５０が取り付けられている。圧力センサ４９は、めっき液供給ライン２１内の圧力を測定する。フィルタ４４の詰まりなどの原因などによりめっき液供給ライン２１内の圧力がある設定値を超えたときは、圧力リリーフ弁５０が開き、めっき液供給ライン２１を通るめっき液の一部は圧力解放ライン４８を通って主タンク１８に戻される。

めっき液戻りライン２４には、めっき液中の金属イオン（例えば、銅めっきの場合は銅イオン）の濃度を測定する第１濃度測定器５４が取り付けられている。第１濃度測定器５４は、動作制御部５７に接続されており、金属イオンの濃度の測定値は第１濃度測定器５４から動作制御部５７に送信されるようになっている。動作制御部５７は、めっき装置１およびめっき液供給装置２０の動作を制御する。動作制御部５７は、専用または汎用のコンピュータから構成されてもよい。

めっき液供給装置２０は、混合タンク１９内の補充めっき液の温度を測定する第２温度センサ６０、混合タンク１９内の補充めっき液の液面レベルを測定する第２液面レベル検出器６１、混合タンク１９内の補充めっき液を攪拌する第２攪拌機６４、および混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオン濃度を測定する第２濃度測定器６６を備えている。第２温度センサ６０、第２液面レベル検出器６１、第２攪拌機６４、および第２濃度測定器６６は混合タンク１９の上部に取り付けられている。第２攪拌機６４は、混合タンク１９内に配置された攪拌羽根６４ａを有する。

めっき液供給装置２０は、混合タンク１９を主タンク１８に連結するめっき液補充ライン６８をさらに備えている。めっき液補充ライン６８には、混合ポンプ７１、第２温度調節器７３、補充弁７４、および流量計７５が取り付けられている。補充弁７４は、通常は閉じられている。混合ポンプ７１を運転させた状態で補充弁７４を開くと、混合タンク１９で生成された高濃度の補充めっき液は、めっき液補充ライン６８を通って主タンク１８内に保持されためっき液に注入される。補充めっき液は、主タンク１８内のめっき液中の金属イオンの濃度よりも高い金属イオンの濃度を有している。

めっき液供給装置２０は、めっき液補充ライン６８から分岐する混合循環ライン７７をさらに備えている。混合循環ライン７７の一端はめっき液補充ライン６８に接続されており、混合循環ライン７７の他端は混合タンク１９に接続されている。混合循環ライン７７には混合循環弁７８が取り付けられている。混合循環弁７８は、通常は開かれている。補充弁７４が閉じた状態で混合ポンプ７１を運転すると、補充めっき液は混合タンク１９、めっき液補充ライン６８の一部、および混合循環ライン７７を通って循環する。

混合ポンプ７１および第２温度調節器７３は、混合循環ライン７７よりも上流に位置している。補充めっき液は、混合タンク１９、めっき液補充ライン６８の一部、および混合循環ライン７７を通って循環しながら、補充めっき液の温度は第２温度調節器７３によって調節される。より具体的には、第２温度調節器７３は、めっき液補充ライン６８を流れる補充めっき液の温度を測定し、温度の測定値が予め設定された目標温度に維持されるように、補充めっき液の温度を調節する。この目標温度は、上述しためっき温度範囲よりも高い温度である。第２温度調節器７３の設置位置は、補充めっき液に接触することができる限りにおいて、特に限定されない。例えば、第２温度調節器７３は混合タンク１９内に設置されてもよいし、または混合循環ライン７７に取り付けられてもよい。

めっきシステムは、銅などの金属を少なくとも含む金属粉体を混合タンク１９に供給する金属粉体供給ユニット８０をさらに備えている。金属粉体供給ユニット８０は、階下室に配置されており、クリーンルームからは隔離されている。この金属粉体供給ユニット８０は、混合タンク１９に接続されており、ある設定された量の金属粉体を混合タンク１９内に投入するように構成されている。金属粉体を含んだめっき液は、混合タンク１９内で第２攪拌機６４により攪拌されながら、混合タンク１９、めっき液補充ライン６８の一部、第２温度調節器７３、および混合循環ライン７７を通って循環し、これによって金属粉体はめっき液中に溶解され、高濃度の補充めっき液が生成される。

第２温度調節器７３は、混合タンク１９内の補充めっき液を、めっき槽２内のめっき液の温度よりも高い温度に調節する。めっき槽２内のめっき液の温度は、上述した第１温度調節器３９によって所定のめっき温度範囲内に調節される。第２温度調節器７３は、補充めっき液の温度を上記めっき温度範囲よりも高い温度に調節する。例えば、第２温度調節器７３に設定される目標温度は、８０℃である。この目標温度は、金属粉体の溶解度に基づいて第２温度調節器７３に予め設定される。補充めっき液は、その温度が第２温度調節器７３によって予め設定された目標温度に維持されながら、かつ第２攪拌機６４によって撹拌されながら、混合タンク１９と第２温度調節器７３との間を循環する。このように補充めっき液の温度をめっき温度範囲よりも高くすることで、金属粉体を補充めっき液に十分にかつ速やかに溶解させることができる。

混合タンク１９は、密閉されたタンクである。混合タンク１９の上部には排気ライン８２が接続されている。この排気ライン８２の一端は混合タンク１９に連通しており、排気ライン８２の他端は図示しない真空ポンプに接続されている。排気ライン８２には、排気フィルタ８３が取り付けられている。上述したように、混合タンク１９内の補充めっき液は、第２温度調節器７３によってある程度の高温に維持されているため、補充めっき液から蒸気が発生する。この蒸気は排気ライン８２内に流入し、排気フィルタ８３によって捕捉される。さらに、排気フィルタ８３は、金属粉体供給ユニット８０から混合タンク１９に供給された金属粉体の一部を捕捉することができる。排気フィルタ８３には、めっき液に対する耐性を有するポリプロピレンなどの樹脂から構成された不織布を用いることができる。

めっきシステムは、めっき液供給ライン２１から分岐する引き抜きライン８６と、引き抜きライン８６に取り付けられた流量計８７および引き抜き弁８８をさらに備えている。引き抜きライン８６の一端はめっき液供給ライン２１に接続され、引き抜きライン８６の他端は混合タンク１９に接続されている。流量計８７は引き抜きライン８６を通るめっき液の流量を測定するように構成されている。引き抜き弁８８は、通常は閉じられている。

めっき槽２内のめっき液中の金属イオンの濃度が適切な範囲内にある（例えば、予め設定されたしきい値よりも高い）ときは、混合循環弁７８は開かれた状態にあり、補充弁７４は閉じられた状態にある。めっき槽２内のめっき液中の金属イオンの濃度がしきい値よりも低いとき、混合循環弁７８は閉じられ、補充弁７４が開かれる。この操作により、高濃度の補充めっき液が、混合タンク１９からめっき液補充ライン６８を通って主タンク１８に供給される。補充めっき液は、主タンク１８内のめっき液と混合される。

めっき槽２内のめっき液中の金属イオンの濃度がしきい値よりも低いときに主タンク１８に供給すべき補充めっき液の量（以下、目標補充量ＶＳという）は、動作制御部５７によって次のように算定される。全めっき槽２、主タンク１８、めっき液供給ライン２１、およびめっき液戻りライン２４内に存在するめっき液の総量をＶ、めっき液中の金属イオンの現在の濃度をＣＬ、金属イオンの目標濃度をＣＴ、混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度をＣＨとすると、動作制御部５７は、その内部に予め格納されている次の計算式（１）を用いて、補充めっき液の目標補充量ＶＳを算定する。
ＶＳ＝Ｖ×（ＣＴ−ＣＬ）／（ＣＨ−ＣＴ） （１）

上述の計算式（１）において、めっき液の総量Ｖは、計算または実測により予め取得することができる。めっき液中の金属イオンの現在の濃度ＣＬは、第１濃度測定器５４によって測定することができる。金属イオンの目標濃度ＣＴは、めっき槽２内のめっき液に含まれる金属イオンの設定濃度であり、めっき槽２でのめっきプロセスに基づいて予め決定される。混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度ＣＨは、第２濃度測定器６６によって測定することができる。濃度ＣＨの設定値は、めっき槽２内のめっき液に含まれる金属イオンの設定濃度である目標濃度ＣＴよりも高い。すなわち、混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度ＣＨは、主タンク１８内のめっき液中の金属イオンの濃度よりも高い。

流量計７５は、めっき液補充ライン６８を流れる流量を測定し、流量の測定値を動作制御部５７に送る。動作制御部５７は、流量の測定値を時間に関して積算することにより、混合タンク１９から主タンク１８に供給された補充めっき液の量を算出する。そして、供給された補充めっき液の量が目標補充量ＶＳに達した後に、動作制御部５７は、混合循環弁７８を開き、補充弁７４を閉じる。

次に、上述のように構成されためっきシステムの動作について図３に示すフローチャートを参照して説明する。動作制御部５７は、混合ポンプ７１および第２攪拌機６４を作動させながら、金属粉体供給ユニット８０に指令を発して、金属粉体を混合タンク１９内に供給させる。補充弁７４は閉じられており、混合循環弁７８は開かれている。めっき液は、混合タンク１９と第２温度調節器７３を通って循環しながら、めっき液の温度は第２温度調節器７３によって予め設定された目標温度に維持される。金属粉体はめっき液中に溶解し、混合タンク１９内で高濃度の補充めっき液が生成される（ステップ１）。

動作制御部５７は、循環ポンプ３８を作動させ、めっき液を主タンク１８とめっき槽２との間で循環させる（ステップ２）。めっき液は主タンク１８とめっき槽２を通って循環しながら、めっき液の温度は第１温度調節器３９により所定のめっき温度範囲内に維持される。基板はめっき槽２の内槽５内のめっき液に浸漬され、基板のめっきが行われる（ステップ３）。

基板のめっきに伴ってめっき液中の金属イオン（例えば銅イオン）の濃度は徐々に低下する。第１濃度測定器５４によって測定されためっき液中の金属イオンの濃度が予め設定したしきい値よりも低いとき、動作制御部５７は、補充めっき液の目標補充量ＶＳを上記計算式（１）を用いて算定する（ステップ４）。さらに、動作制御部５７は、混合循環弁７８を閉じ、補充弁７４を開く（ステップ５）。混合タンク１９内の高濃度の補充めっき液は、めっき液補充ライン６８を通って主タンク１８内に注入される。動作制御部５７は第１攪拌機３３の動作を開始させる（ステップ６）。主タンク１８内の低濃度のめっき液と高濃度の補充めっき液は、第１攪拌機３３によって攪拌および混合され、濃度が調整されためっき液を形成する。

動作制御部５７は、混合タンク１９から主タンク１８に供給された補充めっき液の量が、上記目標補充量ＶＳに到達した後に、補充弁７４を閉じ、混合循環弁７８を開く（ステップ７）。その後、動作制御部５７は、第１攪拌機３３の動作を停止させる（ステップ８）。第１攪拌機３３の動作停止から設定時間が経過した後、動作制御部５７は、引き抜き弁８８を開き、めっき液供給ライン２１を流れるめっき液の一部を引き抜きライン８６を通じて混合タンク１９に戻す（ステップ９）。引き抜きライン８６を通じて混合タンク１９に戻されるめっき液の量は、上記目標補充量ＶＳに等しい。さらに、動作制御部５７は、混合ポンプ７１および第２攪拌機６４を作動させながら、金属粉体供給ユニット８０に指令を発して、混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度が設定値に達するまで金属粉体を混合タンク１９内に補充させる（ステップ１０）。

本実施形態によれば、めっきプロセスで必要な温度よりも高い温度に混合タンク１９内のめっき液を維持しながら、金属粉体は混合タンク１９内のめっき液に投入される。結果として、金属粉体は、高温のめっき液中に十分にかつ速やかに溶解することができる。さらに、既に金属粉体が溶解された高濃度の補充めっき液が主タンク１８に供給されるので、基板のめっきに使用されるめっき液中の金属イオンの濃度を目標濃度まで正確かつ速やかに上昇させることができる。加えて、金属粉体のクリーンルーム内への飛散を防止することができる。

次に、めっきシステムの他の実施形態について図４を参照して説明する。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態では、めっき液補充ライン６８は主タンク１８には接続されていなく、めっき液供給ライン２１に接続されている。めっき液供給ライン２１にはミキサ９０および第１流量コントローラ９１が取り付けられている。より具体的には、めっき液供給ライン２１の一部を構成する複数の供給分岐ライン２１ａは、それぞれめっき槽２の内槽５の底部に連結されている。これら複数の供給分岐ライン２１ａにミキサ９０、第１流量コントローラ９１、および第１温度調節器３９がそれぞれ取り付けられている。第１流量コントローラ９１はミキサ９０の上流に位置しており、第１温度調節器３９はミキサ９０の下流に位置している。よって、主タンク１８内のめっき液は、フィルタ４４、第１流量コントローラ９１、ミキサ９０、および第１温度調節器３９の順に流れて、各めっき槽２に到達する。

めっき液補充ライン６８の一端は混合タンク１９の底部に接続されており、めっき液補充ライン６８の他端は、めっき液供給ライン２１に接続されている。より具体的には、めっき液補充ライン６８の一部は、複数の補充分岐ライン６８ａから構成されており、これら補充分岐ライン６８ａはめっき液供給ライン２１の供給分岐ライン２１ａにそれぞれ接続されている。ミキサ９０は、めっき液補充ライン６８の補充分岐ライン６８ａの下流に位置している。

めっき液補充ライン６８の補充分岐ライン６８ａがめっき液供給ライン２１の供給分岐ライン２１ａに接続される箇所は、ミキサ９０と第１流量コントローラ９１との間に位置している。複数の補充分岐ライン６８ａには複数の第２流量コントローラ９２がそれぞれ取り付けられている。第２温度調節器７３と第２流量コントローラ９２との間にはフィルタ９４が設けられている。第２流量コントローラ９２は、補充弁７４の下流に位置している。第２流量コントローラ９２はミキサ９０の上流に位置している。混合タンク１９内の補充めっき液は、第２温度調節器７３、フィルタ９４、補充弁７４、第２流量コントローラ９２、ミキサ９０、および第１温度調節器３９の順に流れて各めっき槽２に到達する。ミキサ９０は、ミキシングポンプ、スタティックミキサ、バッフルプレートミキサなどから構成することができる。

本実施形態では、めっき液供給ライン２１およびめっき液補充ライン６８の両方は、ミキサ９０に接続されている。したがって、主タンク１８からの低濃度のめっき液と、混合タンク１９からの高濃度の補充めっき液は、ミキサ９０によって混合され、これによりめっき槽２で使用されるめっき液中の金属イオンの濃度がミキサ９０内で調整される。主タンク１８からのめっき液と混合タンク１９からの補充めっき液との混合比は、第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２によって制御される。すなわち、主タンク１８からのめっき液は、その流量が第１流量コントローラ９１によって調節された後にミキサ９０に流入する。同様に、混合タンク１９からの補充めっき液は、その流量が第２流量コントローラ９２によって調節された後にミキサ９０に流入する。

ミキサ９０を通過しためっき液は、めっき液供給ライン２１を通って第１温度調節器３９に流入する。ミキサ９０を通過しためっき液の温度は、第１温度調節器３９によって所定のめっき温度範囲内に調節される。より具体的には、第１温度調節器３９は、ミキサ９０を通過しためっき液の温度を測定し、温度の測定値が所定のめっき温度範囲内に収まるように、めっき液の温度を調節する。先に述べた実施形態と同様に、めっき温度範囲は、めっき槽２での基板のめっきプロセスに基づいて予め決定されている。一例では、めっき温度範囲は、２５℃〜４５℃である。温度が調節されためっき液は、めっき槽２のそれぞれの内槽５に供給される。

めっき槽２内のめっき液中の金属イオンの濃度が適切な範囲内にある（例えば、予め設定されたしきい値よりも高い）ときは、混合循環弁７８は開かれた状態にあり、補充弁７４は閉じられた状態にある。めっき槽２内のめっき液中の金属イオンの濃度がしきい値よりも低いとき、動作制御部５７は、後述するように、第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２の設定流量を算定する。さらに、動作制御部５７は、混合循環弁７８を閉じ、補充弁７４を開く。これにより、高濃度の補充めっき液が、混合タンク１９からめっき液補充ライン６８を通ってミキサ９０に供給される。主タンク１８からのめっき液および混合タンク１９からの補充めっき液は、算定されたそれぞれの設定流量で第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２を通過し、ミキサ９０によって混合される。

動作制御部５７は、第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２の設定流量を次のようにして算定する。金属イオンの目標濃度をＣ、めっき液の目標流量をＦ、主タンク１８内のめっき液中の金属イオンの濃度をＣ１、混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度をＣ２、主タンク１８からのめっき液の供給流量（すなわち第１流量コントローラ９１の設定流量）をＦ１、混合タンク１９からの補充めっき液の供給流量（すなわち第２流量コントローラ９２の設定流量）をＦ２とすると、次の連立方程式（２），（３）を解くことによってＦ１およびＦ２を求めることができる
Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ （２）
Ｆ１×Ｃ１＋Ｆ２×Ｃ２＝Ｆ×Ｃ （３）

目標濃度Ｃは、ミキサ９０で混合された後のめっき液、すなわちめっき槽２内のめっき液中の金属イオンの設定濃度であり、めっき槽２でのめっきプロセスに基づいて予め決定される。目標流量Ｆは、ミキサ９０で混合された後のめっき液の設定流量である。本実施形態では、混合タンク１９内の補充めっき液に含まれる金属イオンの濃度の設定値は、めっき槽２内のめっき液に含まれる金属イオンの設定濃度である目標濃度Ｃよりも高い。すなわち、混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度Ｃ２は、目標濃度Ｃよりも高い。

動作制御部５７は、算定された設定流量Ｆ１，Ｆ２を示す指令信号を第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２に送信し、第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２はめっき液および補充めっき液の流量を設定流量Ｆ１，Ｆ２に調節する。したがって、主タンク１８からのめっき液が設定流量Ｆ１でミキサ９０に流入するとともに、混合タンク１９からの補充めっき液が設定流量Ｆ２でミキサ９０に流入する。めっき槽２内のめっき液に含まれる金属イオンの濃度は、第１濃度測定器５４によって測定される。この濃度の測定値が目標濃度Ｃに達した後に、動作制御部５７は、混合循環弁７８を開き、補充弁７４を閉じる。

次に、上述のように構成されためっきシステムの動作について図５に示すフローチャートを参照して説明する。動作制御部５７は、混合ポンプ７１および第２攪拌機６４を作動させながら、金属粉体供給ユニット８０に指令を発して、金属粉体を混合タンク１９内に供給させる。補充弁７４は閉じられており、混合循環弁７８は開かれている。めっき液は、混合タンク１９と第２温度調節器７３を通って循環しながら、めっき液の温度は第２温度調節器７３によって予め設定された目標温度に維持される。金属粉体はめっき液中に溶解し、混合タンク１９内で高濃度の補充めっき液が生成される（ステップ１）。

動作制御部５７は、循環ポンプ３８を作動させ、めっき液を主タンク１８とめっき槽２との間で循環させる（ステップ２）。めっき液は主タンク１８とめっき槽２を通って循環しながら、めっき液の温度は第１温度調節器３９により所定のめっき温度範囲内に維持される。基板はめっき槽２の内槽５内のめっき液に浸漬され、基板のめっきが行われる（ステップ３）。

基板のめっきに伴ってめっき液中の金属イオン（例えば銅イオン）の濃度は徐々に低下する。第１濃度測定器５４によって測定されためっき液中の金属イオンの濃度が予め設定したしきい値よりも低いとき、動作制御部５７は、上記連立方程式（２），（３）を解いて第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２の設定流量Ｆ１，Ｆ２を算定し、算定された設定流量Ｆ１，Ｆ２を第１流量コントローラ９１および第２流量コントローラ９２に入力する（ステップ４）。さらに、動作制御部５７は、混合循環弁７８を閉じ、補充弁７４を開く（ステップ５）。

主タンク１８内のめっき液は、めっき液供給ライン２１および第１流量コントローラ９１を通ってミキサ９０に流量Ｆ１で流入する。混合タンク１９内の高濃度の補充めっき液は、めっき液補充ライン６８および第２流量コントローラ９２を通ってミキサ９０に流量Ｆ２で流入する。混合タンク１９からの補充めっき液は、主タンク１８からのめっき液と混合され、これによって金属イオンの濃度が調整される。ミキサ９０で混合されためっき液は、第１温度調節器３９で温度調節され、めっき槽２に供給される。

めっき槽２内のめっき液に含まれる金属イオンの濃度が目標濃度Ｃに達した後に、動作制御部５７は、混合循環弁７８を開き、補充弁７４を閉じる（ステップ６）。さらに、動作制御部５７は第２流量コントローラ９２の動作を停止させる（ステップ７）。主タンク１８内のめっき液の液面レベルが設定値よりも高くなった場合は、動作制御部５７は、引き抜き弁８８を開き、めっき液供給ライン２１を流れるめっき液の一部を引き抜きライン８６を通じて混合タンク１９に戻す（ステップ８）。主タンク１８内のめっき液の液面レベルが上記設定値にまで下がった後、動作制御部５７は、引き抜き弁８８を閉じる（ステップ９）。さらに、動作制御部５７は、混合ポンプ７１および第２攪拌機６４を作動させながら、金属粉体供給ユニット８０に指令を発して、混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度が設定値に達するまで金属粉体を混合タンク１９内に補充させる（ステップ１０）。

本実施形態によれば、高濃度の補充めっき液がめっき槽２のすぐ上流でめっき液に混合されるので、基板のめっきに使用されるめっき液中の金属イオンの濃度を目標濃度まで正確かつ速やかに上昇させることができる。さらに、めっき槽２内の濃度変化のサイクルを短くできる。

次に、めっきシステムの他の実施形態について図６を参照して説明する。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態では、めっき液供給装置２０は、混合タンク１９と主タンク１８との間に配置された補充タンク１００をさらに備えている。めっき液補充ライン６８は、混合タンク１９を補充タンク１００に連結する第１補充ライン６８ｂと、補充タンク１００を主タンク１８に連結する第２補充ライン６８ｃを備える。第１補充ライン６８ｂの一端は、混合タンク１９の底部に連結されており、第１補充ライン６８ｂの他端は、補充タンク１００の上部に連結されている。第２補充ライン６８ｃの一端は、補充タンク１００の底部に連結されており、第２補充ライン６８ｃの他端は、主タンク１８の上部に連結されている。混合ポンプ７１、第２温度調節器７３、および移送弁１０１は、第１補充ライン６８ｂに取り付けられている。上述した混合循環ライン７７は第１補充ライン６８ｂに接続されている。

第２補充ライン６８ｃには、補充ポンプ１０５と補充弁７４が取り付けられている。補充弁７４は通常は閉じられている。補充循環ライン１０７は、第２補充ライン６８ｃから分岐している。補充循環ライン１０７の一端は第２補充ライン６８ｃに接続されており、補充循環ライン１０７の他端は補充タンク１００の上部に接続されている。補充循環ライン１０７には補充循環弁１１０が取り付けられている。この補充循環弁１１０は、通常は開かれている。めっき液供給装置２０は、補充タンク１００内の補充めっき液の温度を測定する第３温度センサ１１２、および補充タンク１００内の補充めっき液の液面レベルを測定する第３液面レベル検出器１１４を備えている。

混合循環弁７８を閉じ、移送弁１０１を開くと、混合タンク１９内で生成された補充めっき液は、第１補充ライン６８ｂを通って補充タンク１００に供給される。補充ポンプ１０５の運転中は、補充めっき液は、補充タンク１００、第２補充ライン６８ｃ、および補充循環ライン１０７を通って循環している。めっき槽２のめっき液中に含まれる金属イオンの濃度が低下すると、動作制御部５７は、補充循環弁１１０を閉じ、補充弁７４を開く。この操作により、高濃度の補充めっき液は、補充タンク１００から主タンク１８に供給される。

補充タンク１００内の補充めっき液の液面レベルが設定値よりも低いときは、動作制御部５７は、混合循環弁７８を閉じ、移送弁１０１を開いて、混合タンク１９内の補充めっき液を第１補充ライン６８ｂを通じて補充タンク１００に供給する。補充タンク１００内の補充めっき液の液面レベルが上記設定値を超えた後、動作制御部５７は混合循環弁７８を開き、移送弁１０１を閉じる。本実施形態では、混合タンク１９は、金属粉体を溶解させるためだけに使用される。

次に、上述のように構成されためっきシステムの動作について図７に示すフローチャートを参照して説明する。動作制御部５７は、混合ポンプ７１および第２攪拌機６４を作動させながら、金属粉体供給ユニット８０に指令を発して、金属粉体を混合タンク１９内に供給させる。移送弁１０１および補充弁７４は閉じられており、混合循環弁７８および補充循環弁１１０は開かれている。めっき液は、混合タンク１９と第２温度調節器７３を通って循環しながら、めっき液の温度は第２温度調節器７３によって予め設定された目標温度に維持される。金属粉体はめっき液中に溶解し、混合タンク１９内で高濃度の補充めっき液が生成される（ステップ１）。

動作制御部５７は、混合循環弁７８を閉じ、移送弁１０１を開いて、混合タンク１９内の補充めっき液を第１補充ライン６８ｂを通じて補充タンク１００に移送する（ステップ２）。補充めっき液は、補充タンク１００の液面レベルが上記設定値に達するまで補充タンク１００に移送される。動作制御部５７は、補充ポンプ１０５を作動させ、補充めっき液を補充タンク１００、第２補充ライン６８ｃ、および補充循環ライン１０７を通って循環させる（ステップ３）。動作制御部５７は、循環ポンプ３８を作動させ、めっき液を主タンク１８とめっき槽２との間で循環させる（ステップ４）。めっき液は主タンク１８とめっき槽２を通って循環しながら、めっき液の温度は第１温度調節器３９により所定のめっき温度範囲内に維持される。基板はめっき槽２の内槽５内のめっき液に浸漬され、基板のめっきが行われる（ステップ５）。

基板のめっきに伴ってめっき液中の金属イオン（例えば銅イオン）の濃度は徐々に低下する。第１濃度測定器５４によって測定されためっき液中の金属イオンの濃度が予め設定したしきい値よりも低いとき、動作制御部５７は、補充めっき液の目標補充量ＶＳを上記計算式（１）を用いて算定する（ステップ６）。さらに、動作制御部５７は、補充循環弁１１０を閉じ、補充弁７４を開く（ステップ７）。補充タンク１００内の補充めっき液は、第２補充ライン６８ｃを通って主タンク１８内に注入される。動作制御部５７は第１攪拌機３３の動作を開始させる（ステップ８）。主タンク１８内の低濃度のめっき液と高濃度の補充めっき液は、第１攪拌機３３によって攪拌および混合され、濃度が調整されためっき液を形成する。

動作制御部５７は、補充タンク１００から主タンク１８に供給された補充めっき液の量が、上記目標補充量ＶＳに到達した後に、補充弁７４を閉じ、補充循環弁１１０を開く（ステップ９）。その後、動作制御部５７は、第１攪拌機３３の動作を停止させる（ステップ１０）。第１攪拌機３３の動作停止から設定時間が経過した後、動作制御部５７は、引き抜き弁８８を開き、めっき液供給ライン２１を流れるめっき液の一部を引き抜きライン８６を通じて混合タンク１９に戻す（ステップ１１）。引き抜きライン８６を通じて混合タンク１９に戻されるめっき液の量は、上記目標補充量ＶＳに等しい。さらに、動作制御部５７は、混合ポンプ７１および第２攪拌機６４を作動させながら、金属粉体供給ユニット８０に指令を発して、混合タンク１９内の補充めっき液中の金属イオンの濃度が設定値に達するまで金属粉体を混合タンク１９内に補充させる（ステップ１２）。

次に、金属粉体供給ユニット８０の一実施形態について図８を参照して説明する。図８に示すように、金属粉体供給ユニット８０は、扉１２０ａを有する密閉チャンバー１２０と、密閉チャンバー１２０から混合タンク１９まで延びる粉体移送管１２２と、粉体移送管１２２に取り付けられたエジェクタ１２５とを備えている。金属粉体は、粉体容器１３０内に収容され、粉体容器１３０とともに密閉チャンバー１２０内に搬入される。粉体容器１３０は、密閉チャンバー１２０内に位置する粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａに接続される。密閉チャンバー１２０内には、鉛直方向に配列された複数の粉体センサ１３３を備えている。これら粉体センサ１３３は、粉体容器１３０内に存在する金属粉体を検出することが可能である。粉体センサ１３３の例としては、マイクロウェーブ式レベルスイッチ（レベルセンサ）が挙げられる。

動作制御部５７は、粉体センサ１３３から送られてくる金属粉体の検出信号に基づいて、粉体容器１３０内に存在する金属粉体の量を判定することができる。さらに、動作制御部５７は、粉体センサ１３３から送られてくる金属粉体の検出信号に基づいて、エジェクタ１２５の動作を停止させるタイミングを決定する。

エジェクタ１２５は、圧縮空気ライン１３６に接続されている。フィルタ１３７および圧縮空気弁１３８が圧縮空気ライン１３６に取り付けられている。圧縮空気弁１３８を開くと、作動流体である圧縮空気はフィルタ１３７および圧縮空気ライン１３６を通ってエジェクタ１２５に供給される。エジェクタ１２５は圧縮空気を粉体移送管１２２内に注入し、エジェクタ１２５の上流側に負圧を形成する。この負圧は粉体移送管１２２を通じて粉体容器１３０に作用し、粉体容器１３０内の金属粉体は粉体移送管１２２を通って混合タンク１９まで移送される。

密閉チャンバー１２０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１５８を備える。密閉チャンバー１２０の内部には、排気ポート１５８を通じて負圧が形成され、金属粉体の飛散が防止されている。密閉チャンバー１２０にはエアブローノズル１３１が配置されている。このエアブローノズル１３１は、密閉チャンバー１２０内の粉体容器１３０を向いて配置されている。空になった粉体容器１３０を密閉チャンバー１２０から取り出す前に、エアブローノズル１３１から空気の噴流を粉体容器１３０の外面に当てることで、粉体容器１３０の外面から金属粉体を除去することができる。結果として、密閉チャンバー１２０の外での金属粉体の飛散を防止することができる。

図９は、金属粉体を内部に保持することができる粉体容器１３０を示す側面図である。図９に示すように、粉体容器１３０は、内部に金属粉体を収容することができる容器本体１４５と、容器本体１４５に接続された導管１４６と、導管１４６に取り付けられた第１容器弁１４８と、容器本体１４５の底部に接続された逆止弁１５１および第２容器弁１５２を備えている。容器本体１４５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１４５には取っ手１４９が形成されており、作業員が取っ手１４９を掴んで粉体容器１３０を持ち運ぶことができるようになっている。粉体容器１３０の容量は特に限定されないが、金属粉体が充填された粉体容器１３０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１３０の容量は４Ｌである。

導管１４６は、例えば溶接といった接合手段により容器本体１４５に接合されている。導管１４６は金属粉体の通過を許容する配管から構成されている。この導管１４６は、鉛直方向に対して約３０度の角度で傾斜している。導管１４６に取り付けられた第１容器弁１４８を開くと、金属粉体は導管１４６を通過することができ、第１容器弁１４８を閉じると、金属粉体は導管１４６を通過することができない。図９は、第１容器弁１４８が閉じた状態を示している。導管１４６の先端１４６ａには、キャップ（すなわち蓋）１５０が取り付けられている。

逆止弁１５１および第２容器弁１５２は直列に接続されている。逆止弁１５１は、容器本体１４５内の金属粉体の外部への排出を許容せず、第２容器弁１５２が開いているときにのみ、周囲の空気の容器本体１４５内への流入を許容する。

図１０は、キャップ１５０が外され、第１容器弁１４８が開かれた状態の粉体容器１３０を示す図である。第２容器弁１５２は閉じられた状態である。金属粉体は、図１０に示す状態にある粉体容器１３０に導管１４６を通じて投入される。金属粉体の投入が終わると、第１容器弁１４８が閉じられ、キャップ１５０が導管１４６の先端に取り付けられる（図９参照）。金属粉体が充填された粉体容器１３０は、第１容器弁１４８および第２容器弁１５２が閉じられた状態で、図８に示す密閉チャンバー１２０内に搬入される。

図１１は、密閉チャンバー１２０の斜視図である。本実施形態では、密閉チャンバー１２０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１２０は、その内部空間に上記粉体容器１３０を搬入可能とする扉１２０ａと、密閉チャンバー１２０の壁の一部を構成する２つの手袋１５６とを備えている。扉１２０ａは、密閉チャンバー１２０内が密閉されるよう、扉１２０ａ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１５６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１２０内部で作業員が作業できるように密閉チャンバー１２０内に手袋１５６が突出するように構成されている。これら２つの手袋１５６は、扉１２０ａの両側に配置されている。密閉チャンバー１２０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１５８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１２０の内部には、排気ポート１５８を通じて負圧が形成される。

図１２は、密閉チャンバー１２０の内部を示す図である。密閉チャンバー１２０内には、粉体容器１３０を真空吸引により保持する真空クランプ１６１と、粉体容器１３０を振動させる振動装置１６５と、粉体容器１３０を支持する台座１６６が配置されている。粉体容器１３０は、導管１４６が下方を向いた状態で真空クランプ１６１および台座１６６に設置される。真空クランプ１６１はフレーム１６８に固定され、振動装置１６５は真空クランプ１６１に固定されている。真空クランプ１６１は、粉体容器１３０に接する防振ゴム１６１ａを有している。この防振ゴム１６１ａ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１６５および真空クランプ１６１の動作は、動作制御部５７によって制御される。

真空クランプ１６１は、真空発生装置であるエジェクタ１７０に接続されている。エジェクタ１７０および振動装置１６５は、圧縮空気供給管１７２に接続されている。圧縮空気供給管１７２は２つに分岐しており、一方はエジェクタ１７０に、他方は振動装置１６５に接続されている。圧縮空気がエジェクタ１７０に送られると、エジェクタ１７０は真空クランプ１６１内に真空を形成し、粉体容器１３０は真空吸引によって真空クランプ１６１の防振ゴム１６１ａに保持される。振動装置１６５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１６５は、真空クランプ１６１を通じて粉体容器１３０に振動を伝え、真空クランプ１６１に保持されている粉体容器１３０を振動させる。振動装置１６５は、粉体容器１３０の側面に直接接触してもよい。一実施形態では、振動装置１６５は、電動式振動装置であってもよい。

密閉チャンバー１２０内には、粉体容器１３０に連結可能な粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａが配置されている。粉体容器１３０の導管１４６の先端１４６ａ（図１１参照）は、粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａに挿入され（図１３および図１４参照）、これによって、粉体容器１３０の導管１４６の先端１４６ａが、粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａに連結される。導管１４６と粉体入口１２２ａとが連結された状態で第１容器弁１４８および第２容器弁１５２が開かれる。

図１３は、粉体容器１３０の導管１４６の先端１４６ａと、粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａを示す図である。導管１４６の先端１４６ａは、円錐台形状を有している。粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａは、導管１４６の先端１４６ａの形状に対応した形状を有している。より具体的には、粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａ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１７１を有している。この接続シール１７１は、ゴムなどの弾性材から構成されている。図１４に示すように、導管１４６の先端１４６ａを粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａに挿入すると、導管１４６の先端１４６ａは粉体入口１２２ａの接続シール１７１に密着し、接続シール１７１によって導管１４６の先端１４６ａと粉体移送管１２２の粉体入口１２２ａとの間の隙間が封止される。したがって、金属粉体の飛散が防止される。

図１５は、混合タンク１９の模式図である。図１５に示すように、混合タンク１９は、密閉された箱型のタンクである。混合タンク１９の内部には複数のバッフル板１８０が配列されており、これらのバッフル板１８０により混合タンク１９の内部には蛇行流路１８１が形成される。第２攪拌機６４は、攪拌羽根６４ａと、この攪拌羽根６４ａを駆動する電動機６４ｂを有している。電動機６４ｂ、第２温度センサ６０、第２液面レベル検出器６１、および第２濃度測定器６６は混合タンク１９の上部に取り付けられている。

第２攪拌機６４は、混合タンク１９の一方側に位置し、第２温度センサ６０および第２濃度測定器６６は、バッフル板１８０を挟んで混合タンク１９の反対側に位置している。粉体移送管１２２は、第２攪拌機６４の攪拌羽根６４ａが収容されている混合室１８２に接続されている。金属粉体は、混合室１８２内に投入され、攪拌羽根６４ａの回転によって攪拌される。めっき液はバッフル板１８０によって形成された蛇行流路１８１を流れ、その間に金属粉体のめっき液への溶解が進行する。このようにして、混合タンク１９内で高濃度の補充めっき液が生成される。

また、さらに別の実施形態としては、上述したいずれかの実施形態において、イオン透過性を有する膜（メンブレン）を少なくとも一部に有する隔壁（図示せず）でめっき槽２のアノードホルダー９と基板ホルダー１１とを仕切り、このように隔壁で仕切られたアノードホルダー側のめっき液と基板ホルダー側のめっき液の間をイオンが通るようにする。この隔膜（メンブレン）は、脱着可能にあるいは固定してめっき槽２に取り付けられていてもよい。

この隔膜は、中性隔膜を用いることができる。この中性隔膜は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）膜タイプやＰＳＵ膜タイプのフィルタ（０．１μｍ以上の大きさの固形物の捕集率９９．９９％）のものと同様の最大孔径０．１μｍの膜、又はＰＰ繊維、ＰＶＤＦ繊維などの耐酸性樹脂とＰＥＴ樹脂等からなる基材で形成された最大孔径０．８μｍ以下の膜、例えば株式会社ユアサメンブレンシステム社製のめっき用電解隔膜などの公知の膜を用いることができる。

そして、めっき槽２内の基板ホルダー側にあるめっき液（カソード液）が収容される空間に、必要に応じて補充めっき液が補充されるようにされた混合タンク１９から補充めっき液が供給されるとともに、めっき槽２のアノードホルダー側のめっき液（アノード液）が収容される部分からめっき液が排出されるとともに、アノード液とカソード液とが不図示のオーバーフロー槽で混合されて、混合後のめっき液が混合タンク１９に移動するようにし、さらに混合タンク１９のめっき液がめっき槽２に再び返送されるようにすることで、めっき液が循環するようにする。そして、金属粉体供給ユニット８０と上記混合タンク１９とをバルブを設けた配管で連通させるとともに、この配管上に、第１温度調節器３９とミキサ９０とを、第１温度調節器３９の下流にミキサ９０が位置するように、それぞれ設置することができる。

あるいは、上記オーバーフロー槽を設けてアノード液とカソード液とをめっき液として混合させることなく、アノード液だけを液管理するための循環経路、カソード液だけを液管理するための循環経路をそれぞれ独立して設けてもよい。すなわち、めっき槽２内の基板ホルダー側にあるめっき液（カソード液）が収容される空間に、必要に応じて補充めっき液が補充されるようにされた混合タンク１９から補充めっき液が供給されるようにするとともに、混合後のめっき液が混合タンク１９に移動するようにし、さらに混合タンク１９のめっき液がめっき槽２に再び返送されるようにする。金属粉体供給ユニット８０と上記混合タンク１９とをバルブを設けた配管で連通させるとともに、この配管上に、第１温度調節器３９とミキサ９０とを、第１温度調節器３９の下流にミキサ９０が位置するように、それぞれ設置することができる。他方、めっき槽２のアノードホルダー９側のめっき液（アノード液）については、めっき槽２外に設けたアノード管理槽との間でのみ液循環させるようにする。そして、隔膜として陽イオン交換膜を用いることができる。この陽イオン交換膜は、膜内に負に帯電した官能基（−ＳＯ^３−、−ＣＯＯ⁻、−ＰＯ_３ ^２−、−ＰＯ_３Ｈ⁻、およびＣ_６Ｈ_４Ｏ⁻）を表面に備えているため、電気的に負に帯電したイオンや部分的に負に帯電した極性物質の通過を防ぐようにされている。さらに、電気的に正に帯電したイオン（例えば、金属イオン）については通過できるように構成されている。この膜としては、例えば、アストム社によって製造されているＮｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）膜（イオン性）や、Ｄｕｐｏｎｔ社により製造されているＮａｆｉｏｎ（登録商標）膜等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
１８ 主タンク
１９ 混合タンク
２０ めっき液供給装置
２１ めっき液供給ライン
２１ａ 供給分岐ライン
２４ めっき液戻りライン
２４ａ 戻り分岐ライン
２６ 流量調節弁
２７ 開閉弁
３０ 第１温度センサ
３１ 第１液面レベル検出器
３３ 第１攪拌機
３３ａ 攪拌羽根
３４ 添加剤投入口
３８ 循環ポンプ
３９ 第１温度調節器
４１ 開閉弁
４２ 流量計
４４ フィルタ
４８ 圧力解放ライン
４９ 圧力センサ
５０ 圧力リリーフ弁
５４ 第１濃度測定器
５７ 動作制御部
６０ 第２温度センサ
６１ 第２液面レベル検出器
６４ 第２攪拌機
６４ａ 攪拌羽根
６６ 第２濃度測定器
６８ めっき液補充ライン
６８ａ 補充分岐ライン
６８ｂ 第１補充ライン
６８ｃ 第２補充ライン
７１ 混合ポンプ
７３ 第２温度調節器
７４ 補充弁
７５ 流量計
７７ 混合循環ライン
７８ 混合循環弁
８０ 金属粉体供給ユニット
８２ 排気ライン
８３ 排気フィルタ
８６ 引き抜きライン
８７ 流量計
８８ 引き抜き弁
９０ ミキサ
９１ 第１流量コントローラ
９２ 第２流量コントローラ
９４ フィルタ
１００ 補充タンク
１０１ 移送弁
１０７ 補充循環ライン
１１０ 補充循環弁
１１２ 第３温度センサ
１１４ 第３液面レベル検出器
１２０ 密閉チャンバー
１２０ａ 扉
１２２ 粉体移送管
１２２ａ 粉体入口
１２５ エジェクタ
１３０ 粉体容器
１３１ エアブローノズル
１３３ 粉体センサ
１３６ 圧縮空気ライン
１３７ フィルタ
１３８ 圧縮空気弁
１４５ 容器本体
１４６ 導管
１４８ 第１容器弁
１４９ 取っ手
１５０ キャップ
１５１ 逆止弁
１５２ 第２容器弁
１５６ 手袋
１５８ 排気ポート
１６１ 真空クランプ
１６５ 振動装置
１６６ 台座
１６８ フレーム
１７０ エジェクタ
１７１ 接続シール
１７２ 圧縮空気供給管
１８０ バッフル板
１８１ 蛇行流路
１８２ 混合室

Claims (15)

1. 基板をめっきするためのめっき槽と、
   めっき液を内部に保持できるように構成された主タンクと、
   前記主タンクから前記めっき槽に延びるめっき液供給ラインと、
   前記めっき液供給ラインを流れるめっき液の温度を所定のめっき温度範囲内に調節する第１温度調節器と、
   金属を少なくとも含む粉体をめっき液に溶解させて補充めっき液を生成する混合タンクと、
   前記補充めっき液の温度を前記めっき温度範囲よりも高い温度に調節する第２温度調節器と、
   前記混合タンクを前記主タンクまたは前記めっき液供給ラインに連結するめっき液補充ラインを備えたことを特徴とするめっきシステム。
2. 前記第２温度調節器は前記めっき液補充ラインに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のめっきシステム。
3. 前記めっき液補充ラインから分岐する混合循環ラインをさらに備え、前記混合循環ラインの端部は前記混合タンクに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のめっきシステム。
4. 前記めっき液供給ラインに取り付けられたミキサをさらに備え、
   前記めっき液補充ラインは前記めっき液供給ラインに接続されており、
   前記ミキサは、前記めっき液補充ラインの下流に位置していることを特徴とする請求項１に記載のめっきシステム。
5. 前記めっき液供給ラインに取り付けられた第１流量コントローラと、
   前記めっき液補充ラインに取り付けられた第２流量コントローラをさらに備え、
   前記第１流量コントローラおよび前記第２流量コントローラは前記ミキサの上流に位置していることを特徴とする請求項４に記載のめっきシステム。
6. 前記第１温度調節器は、前記ミキサの下流に位置していることを特徴とする請求項４に記載のめっきシステム。
7. 前記混合タンクと前記主タンクとの間に配置された補充タンクをさらに備え、
   前記めっき液補充ラインは、前記混合タンクを前記補充タンクに連結する第１補充ラインと、前記補充タンクを前記主タンクに連結する第２補充ラインを備えることを特徴とする請求項１に記載のめっきシステム。
8. 前記混合タンク内に前記粉体を供給する金属粉体供給ユニットをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のめっきシステム。
9. 前記金属粉体供給ユニットは、
   前記混合タンクに接続された粉体移送管と、
   前記粉体移送管に取り付けられたエジェクタと、
   前記粉体移送管の粉体入口が内部に配置された密閉チャンバーを備えることを特徴とする請求項８に記載のめっきシステム。
10. めっき液を所定のめっき温度範囲よりも高い温度に維持しながら、少なくとも金属を含む粉体を混合タンク内の前記めっき液に溶解させて補充めっき液を生成し、
    前記めっき温度範囲内に温度が調節されためっき液をめっき槽と主タンクとの間で循環させながら、基板を前記めっき槽内のめっき液に浸漬させて該基板をめっきし、
    前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程を含み、
    前記補充めっき液中の金属イオンの濃度は、前記主タンク内のめっき液中の金属イオンの濃度よりも高いことを特徴とするめっき方法。
11. 前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程は、前記補充めっき液を、前記主タンク内のめっき液に供給する工程であることを特徴とする請求項１０に記載のめっき方法。
12. 前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程は、前記補充めっき液を、前記主タンクから前記めっき槽に延びるめっき液供給ライン内に供給する工程であることを特徴とする請求項１０に記載のめっき方法。
13. 前記補充めっき液を前記めっき液供給ライン内に供給した後であって、かつ前記補充めっき液が前記めっき槽に到達する前に、前記補充めっき液と前記主タンクからのめっき液とを混合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のめっき方法。
14. 前記補充めっき液を、前記めっき槽と前記主タンクとの間を循環するめっき液に混合させる工程は、前記補充めっき液を補充タンクに供給し、さらに前記補充めっき液を前記補充タンクから前記主タンク内のめっき液に供給する工程であることを特徴とする請求項１０に記載のめっき方法。
15. 前記混合タンクに接続された粉体移送管内に圧縮空気を注入することで、前記粉体を前記混合タンクに移送する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のめっき方法。
    

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